CN101369048B - 变焦镜头和使用变焦镜头形成物体图像的光学装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是变焦镜头ZL，具有沿光轴自物体按顺序设置的多个透镜组，其中，在所述多个透镜组中，离物体最近设置的第一透镜组G1具有正屈光力，并且包括用于使光路曲折的光路折射元件P和设置为比所述光路折射元件P离所述物体更近的多个透镜组件(例如本实施例中的透镜L11和L12)，以及所述多个透镜元件包括满足条件vd＞50的至少一个正透镜(例如本实施例中的透镜L12)，其中vd是关于d线的阿贝数，并且设置为比所述第一透镜组G1离所述图像更近的透镜组的至少一个(例如本实施例中的第三透镜组G3)能在基本上垂直于光轴的方向中作为移位透镜组或构成该透镜组的部分透镜组件移动。

Description

变焦镜头和使用变焦镜头形成物体图像的光学装置及方法
优先权
本发明要求日本专利申请No.2007-210654的优先权，在此引入以供参考。
技术领域
本发明涉及用于诸如数码相机的光学装置的变焦镜头。
背景技术
便携性在诸如数码相机的光学装置中是非常关键的因素，并且减小为照相机透镜的变焦镜头的大小和重量的尝试正在进展中以便减小照相机主要单元的大小、厚度和重量。然而，手握这种照相机很困难，以及在拍摄期间轻微运动照相机(例如当用户按压释放按钮时产生的相机的轻微运动)会在曝光期间导致图像模糊，这降低图像质量。为解决这一问题，公开了一种变焦镜头，其中组合了用于检测照相机的轻微运动的检测***、用于根据从检测***输出的值控制移位透镜组的计算***、以及用于移动该移位透镜组的驱动***，并且通过驱动该移位透镜组校正图像模糊，以便补偿由照相机的轻微运动引起的图像模糊(例如日本专利申请公开号No.2005-128186)。
本发明解决的问题
为满足要求抑制由于照相机的轻微运动而引起的图像质量的下降和更稳定的图像录制的用户的需要，传统的光学***尝试使用更亮的变焦镜头增加更快的快门速度。然而，使用亮变焦镜头由于孔径增加，增加了变焦镜头的大小，换句话说，照相机的孔径增加与其尺寸和厚度的减小是折衷关系。
发明内容
鉴于上文，本发明的目的是提供一种变焦镜头，其能移动图像并能实现高图像形成性能和紧凑尺寸，以及使用该变焦镜头用于形成物体的图像的光学装置和方法。
解决所述问题的方式
为实现该目的，本发明是一种变焦镜头，具有沿光轴从物体按顺序被设置的多个透镜组，其中，在所述多个透镜组中，离物体最近被设置的第一透镜组具有正屈光力，并且包括用于使光路曲折的光路折射元件和比光路折射元件离物体更近而被设置的多个透镜组件，以及所述多个透镜组件包括满足条件Vd＞50的至少一个正透镜，其中，vd是关于d线的阿贝数，比第一透镜组离所述图像更近而被设置的透镜组的至少一个能在基本上垂直于光轴的方向中作为移位透镜组或构成该透镜组的部分透镜组件移动。
在本发明中，优选的是，满足条件
0.7＜βbw×(1-βaw)＜1.4
其中，βaw是广角端状态中移位透镜组的横向放大倍率，以及βbw是广角端状态中在移位透镜组和图像间设置的变焦镜头的横向放大倍率。
在本发明中，优选的是，所述多个透镜组件由两个透镜形成。
在本发明中，优选的是，所述多个透镜组件由从物体按顺序被设置的负透镜和正透镜形成。
在本发明中，优选的是，所述多个透镜组件包括从物体按顺序被设置的，具有面向所述物体的凸面的负凹凸透镜和具有面向所述物体的凸面的正凹凸透镜。
在本发明中，优选的是，在从广角端状态变焦到远摄端状态期间，将所述移位透镜组固定。
在本发明中，优选的是，所述移位透镜组包括多个透镜组件。
在本发明中，优选的是，所述移位透镜组包括胶合透镜。
在本发明中，优选的是，满足条件
0.3＜fw/fs＜0.5
其中，fw是广角端状态中变焦镜头的焦距，以及fs是移位透镜组的焦距。
在本发明中，优选的是，广角端状态中的视角为75度或更大。
在本发明中，优选的是，孔径光阑位于移位透镜组附近。
在本发明中，优选的是，孔径光阑位于在包括移位透镜组的透镜组中离所述物体最近的透镜组件的物体侧附近。
在本发明中，优选的是，满足条件
vd1＜50
其中，vd1是在所述多个透镜组件中离所述物体最近的负透镜的关于d线的阿贝数。
在本发明中，优选的是，满足条件
vd2＞50
其中，vd2是在所述多个透镜组件中离所述图像最近的正透镜的关于d线的阿贝数。
在本发明中，优选的是，满足条件
nd1＞1.75
其中，nd1是在所述多个透镜组件中离所述物体最近的负透镜的关于d线的折射率。
在本发明中，优选的是，满足条件
nd2＜1.65
其中，nd2是在所述多个透镜组件中离所述图像最近的正透镜的关于d线的折射率。
在本发明中，优选的是，在所述多个透镜组中的第一透镜组的图像侧设置的第二透镜组具有负折射率，以及满足条件
0.4＜(-f2)/fw＜1.9
其中，fw是广角端状态中变焦镜头的焦距，以及f2是第二透镜组的焦距。
在本发明中，优选的是，满足条件
2.4＜f1/(-f2)＜3.7
其中，在所述多个透镜组中，f1是第一透镜组的焦距，以及f2是在第一透镜组的图像侧设置的第二透镜组的焦距。
在本发明中，优选的是，所述多个透镜组至少包括沿光轴，从物体按顺序被设置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，并且所述第三透镜组是移位透镜组。
在本发明中，优选的是，所述多个透镜组至少包括沿光轴，从物体按顺序被设置的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组，并且所述第三透镜组是移位透镜组。
在本发明中，优选的是，所述第二透镜组具有负屈光力，所述第三透镜组具有正屈光力，所述第四透镜组具有正屈光力，以及所述第五透镜组具有负屈光力，并且所述第三透镜组是移位透镜组。
本发明还是一种光学装置，该光学装置具有在预定图像表面上形成物体的图像的变焦镜头，其中，所述变焦镜头是根据权利要求1至权利要求20中的一个的变焦镜头。
本发明还是一种用于在预定图像表面上形成物体的图像的方法，使用具有沿光轴从物体按顺序被设置的多个透镜组的变焦镜头，其中，在所述多个透镜组中距离所述物体最近而被设置的第一透镜组具有正屈光力，用于使光路曲折的光路折射元件和比所述光路折射元件距离物体更近而被设置的多个透镜组件被布置，所述多个透镜组件包括至少一个满足下列条件的正透镜，
Vd＞50，
其中，vd是关于d线的阿贝数，以及比所述第一透镜组距离所述图像更近而被设置的透镜组的至少一个能作为移位透镜组或组成该透镜组的部分透镜组件移动到基本上垂直于光轴的方向上。
本发明的优势效果
如上，本发明能实现一种变焦镜头，其能移动图像并获得高成像性能以及紧凑的尺寸，以及用于使用该变焦镜头形成物体的图像的光学装置和方法。
本发明的适用性的另外的范围从下述详细描述将变得显而易见。然而，将理解到，详细描述和特定例子尽管表示本发明的优选实施例，但是仅通过示例给出，因为根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种变化和改进对本领域的技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
从下述给出的详细描述和仅示例而不是限制本发明给出的附图，将更全面地理解本发明。
图1A是数码相机的正视图，以及图1B是数码相机的后视图；
图2是沿图1A中的II-II的截面视图；
图3是描述变焦镜头中的屈光力位置的图；
图4是描述根据例子1的变焦镜头的截面图；
图5A是在广角端状态中，对焦无穷远时根据例子1的变焦镜头的各种像差的图，以及图5B是表示在广角端状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图6A是表示在中焦距状态中，对焦无穷远时根据例子1的变焦镜头的各种像差的图，以及图6B是表示在中焦距状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图7A是表示在远摄端状态中，对焦无穷远时根据例子1的变焦镜头的各种像差的图，以及图7B是表示在远摄端状态中，在透镜移轴时的横向像差的图；
图8是描述根据例子2的变焦镜头的截面图；
图9A是在广角端状态中，对焦无穷远时根据例子2的变焦镜头的各种像差的图，以及图9B是表示在广角端状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图10A是表示在中焦距状态中，对焦无穷远时根据例子2的变焦镜头的各种像差的图，以及图10B是表示在中焦距状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图11A是表示在远摄端状态中，对焦无穷远时根据例子2的变焦镜头的各种像差的图，以及图11B是表示在远摄端状态中，在透镜移轴时的横向像差的图；
图12是描述根据例子3的变焦镜头的截面图；
图13A是在广角端状态中，对焦无穷远时根据例子3的变焦镜头的各种像差的图，以及图13B是表示在广角端状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图14A是表示在中焦距状态中，对焦无穷远时根据例子3的变焦镜头的各种像差的图，以及图14B是表示在中焦距状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图15A是表示在远摄端状态中，对焦无穷远时根据例子3的变焦镜头的各种像差的图，以及图15B是表示在远摄端状态中，在透镜移轴时的横向像差的图；
图16是描述根据例子4的变焦镜头的截面图；
图17A是在广角端状态中，对焦无穷远时根据例子4的变焦镜头的各种像差的图，以及图17B是表示在广角端状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图18A是表示在中焦距状态中，对焦无穷远时根据例子4的变焦镜头的各种像差的图，以及图18B是表示在中焦距状态中，在透镜移轴时变焦镜头的横向像差的图；
图19A是表示在远摄端状态中，对焦无穷远时根据例子4的变焦镜头的各种像差的图，以及图19B是表示在远摄端状态中，在透镜移轴时的横向像差的图；
具体实施方式
现在参考附图，描述了本发明的优选实施例。图1表示具有根据本实施例的变焦镜头ZL的数码相机CAM。在图1中，图1A表示数码相机的正视图，以及图1B表示其后视图。图2是沿由图1A中的箭头标志表示的II-II的截面图，以及表示后述变焦镜头ZL的概图。
在图1和图2的数码相机CAM中，如果按压未示出的电源按钮，释放照相机透镜(ZL)的未示出的快门，以及由照相机透镜(ZL)会聚来自物体的光，以及通过位于图像表面I的图像检测元件C形成图像。在图像检测元件C上形成的物体图像被显示在位于数码相机CAM的后面的液晶监视器M上。用户使用液晶监视器M确定物体图像的构成，然后按压释放按钮B1来通过图像检测元件C捕捉物体图像，以及将图像存储在未示出的存储器中。
照相机透镜由根据本实施例的变焦镜头ZL组成，以及由于在变焦镜头ZL中，由光路折射元件P向下折射约90度(朝图2中的页的底部)从数码相机CAM的正面进入的光的光路，数码相机CAM能细长。数码相机CAM进一步包括当物体暗时发出辅助光的辅助发光单元D，当变焦镜头ZL从广角端状态(W)变焦到远摄端状态(T)时使用的广角(W)远摄(T)按钮B2，以及用于设置数码相机CAM的各种条件的功能按钮B3。
本实施例的变焦镜头ZL包括从物体按顺序放置并具有光路折射元件P和具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2、具有正屈光力的第三透镜组G3、具有正屈光力的第四透镜组G4以及具有负屈光力的第五透镜组G5，以及通过在约垂直于光轴的方向中，将整个第三透镜组作为移位透镜组进行移动，可以移动在图像表面I上的图像。
当焦距从广角端状态改变到远摄端状态(变焦)时，相对于图像表面I，固定第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5，以及第二透镜组G2和第四透镜组G4沿光轴移动，由此第一透镜组G1和第二透镜组G2间距离增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4间的距离减小，以及第四透镜组G4和第五透镜组G5间的距离减小(见图3)。在变焦镜头ZL和图像表面I间，例如放置由低通滤波器和红外截止滤波器组成的滤波器组FL。
在从物体按顺序放置的多个透镜组中，在物体最近处放置第一透镜组G1，以及由用于使光路曲折的光路折射元件P和放置得离物体比光路折射元件P更近的多个透镜组件组成，以及具有约90度使光路曲折的功能和会聚光通量的功能。在从广角端状态变焦到远摄端状态期间，始终固定第一透镜组G1使得不必移动每一透镜组中最大和最重的透镜组，以及能简化变焦镜头的结构。
第二透镜组G2用来扩大由第一透镜组G1形成的物体的图像，以及通过当广角端状态转变到远摄端状态时，加宽第一透镜组G1和第二透镜组G2间的距离，改变焦距，以便增加扩张比。
第三透镜组G3由具有面向物体的凸表面的正透镜和具有负屈光力的胶合透镜组成，两者按从物体按顺序被放置，所述胶合透镜具有面向物体的凸面的正透镜和面向图像的凹面的负透镜，以及在本实施例的变焦镜头ZL中，通过在约垂直于光轴的方向中，将整个透镜组G3作为移位透镜组移动，能移动图像。在第三透镜组G3中，并非整个透镜组，而是仅构成透镜组的透镜组件的一部分在约垂直于光轴的方向中可以被移动。具有该结构的第三透镜组G3用来会聚由第二透镜组G2扩展的光通量。为提高移动透镜时的图像质量，优选的是，第三透镜组G3由能很好地校正球面像差、正弦条件和佩兹伐和的多个透镜组组成。校正球面像差和正弦条件能抑制当大约垂直于光轴移动移位透镜组时在屏幕的中心区生成的偏轴彗差。而且校正佩兹伐和能够抑制当大约垂直于光轴移动移位透镜组时在屏幕的周边区域中生成的像场弯曲。
第四透镜组G4具有进一步会聚由第三透镜组G3会聚的光通量的功能，以及当从广角端状态变焦到远摄端状态时，通过主动地改变第三透镜组G3和第四透镜组G4间的距离，能抑制关于焦距的变化的图像表面的波动。
第五透镜组G5具有负屈光力，由此能提高从第一透镜组G1至第四透镜组G4的屈光力。因此，能减小变焦镜头的总长度。为实现更高性能，优选的是，第五透镜组G5由多个透镜组组成。
为在具有多个透镜组的变焦镜头ZL中实现更宽视角，优选的是，变焦镜头ZL包括位于比光学折射元件P更接近物体的多个透镜组件，以及多个透镜组件包括满足下述表达式(1)的至少一个正透镜，其中vd是关于d线的阿贝数。
vd＞5                          ...(1)
通过构造第一透镜组G1，如上所述，能简化该结构，以及能很好地校正仅在第一透镜组G1中生成的彗差和横向色差。如果不满足条件表达式(1)的条件，那么在第一透镜组G1中生成的横向色差恶化。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(1)的下限值设置成55.0。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(1)的下限值设置成60.0。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(2)，其中，βaw是广角端状态中，移位透镜组的横向放大倍率，以及βbw是广角端状态中，移位透镜组和图像间的变焦镜头的横向放大倍率，以便最小化透镜移动期间图像形成性能的变化。
0.7＜βbw×(1-βaw)＜1.4         …(2)
将条件表达式(2)的分子称为“模糊系数”，其指定关于在垂直于光轴的方向中在广角端状态中移位透镜组的自光轴的移动量的在垂直方向中图像表面I上的图像的自光轴的移动量的适当范围。与模糊系数有关，通过下述表达式(A)，给出当通过在大约垂直于光轴的方向中移动移位透镜组而移动图像表面上的图像时，关于移位透镜组的移动量δ的图像的移动量Δ，
Δ＝δ×(1-βa)×βb              …(A)
当变换该表达式(A)时，其中，βa是移位透镜组的横向放大倍率，以及βb是位于比移位透镜组更靠近图像的透镜组的横向放大倍率，获得下述表达式(B)。
Δ/δ＝(1-βa)×βb               …(B)|
将表达式(B)的左手
侧(1-βa)×βb称为模糊系数。
如果大于条件表达式(2)的上限值，关于自光轴的移位透镜组的移动量的图像的移动量变得太大，以及由于移位透镜组的微移动，图像会显著地移动，因此，移位透镜组的位置控制变得困难，以及不能实现足够的精度。同时，彗差和像场弯曲恶化。如果未达到条件表达式(2)的下限，那么相对于移动透镜组自光轴的移动量的图像的移动量变得相对小，以及由于运动模糊，为抵消图像模糊所需的移动透镜组的移动量变得极其大。因此，增加移动移位透镜组的驱动机构的尺寸，这使得不可能缩小透镜直径。同时也会恶化彗差。
为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(2)的上限值设置成1.35。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(2)的上限值设置成1.30。并且为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(2)的下限值设置成0.75。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(2)的下限值设置成0.80。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第一透镜组G1中的多个透镜组件由两个透镜组成，以便实现更宽视角和更高性能。通过用这种方式构造第一透镜组G1，能简化该结构，以及利用最少数量的构成透镜，能很好地校正仅在第一透镜组G1中生成的球面像差。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，在第一透镜组G1中的多个透镜组件由自物体按顺序被放置的负透镜和正透镜组成，以便实现更高性能和更小尺寸。通过用这种方式构造第一透镜组G1中的多个透镜组件，能简化结构，以及通过利用最少数量的构成透镜，能良好地校正仅在第一透镜组G1中生成的球面像差和彗差。同时通过结合负透镜和能与负透镜的凹面部匹配、具有小直径的正透镜，第一透镜组G1能很薄，以及能减小变焦镜头的尺寸。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第一透镜组G1的多个透镜组件由自物体按顺序放置的负凹凸透镜和正凹凸透镜组成，以便实现更高性能和更小尺寸。通过用这种方式，在第一透镜组中构成多个透镜组件，能简化结构，以及通过利用最少数量的构成透镜，能良好地校正仅在第一透镜组中生成的球面像差和彗差。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，在从广角端状态变焦到远摄端状态时，固定移位透镜组。根据该结构，能防止复杂化驱动机构以移动移位透镜组。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，移位透镜组(在本实施例的情况下为第三透镜组G3)包括多个透镜组件。根据该结构，能很好地校正仅在移位透镜组中生成的球面像差，以及能尽可能地使出射光瞳的位置远离图像表面I。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，移位透镜组包括胶合透镜，以便良好地校正仅在移位透镜组中生成的球面像差和轴向色差。
优选的是，将正透镜添加到移位透镜组。通过这种操作，甚至能更好地校正球面像差。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(3)，其中，fw是广角端状态中的变焦镜头的焦距，以及fs是移位透镜细的焦距。
0.3＜fw/fs＜0.5                 …(3)|
条件表达式(3)指定移位透镜组的适当焦距。如果超出条件表达式(3)的上限值，移位透镜组的屈光力变强，以及仅在移位透镜组中生成的球面像差增加。如果未达到条件表达式(3)的下限，移位透镜组的屈光力变弱，以及移位透镜组不再无焦点，因此，当移动透镜时，像场弯曲的变化增加。
为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(3)的上限值设置成0.49。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(3)的上限值设置成0.46。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(3)的下限值设置成0.31。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(3)的下限值设置成0.32。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，广角端状态中的视角为75度或更高，或甚至更优选为80度或更高。通过此，视角能宽，以及能提高捕捉图像的灵活性。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，将孔径光阑放在移位透镜组附近，或透镜组件的物体侧附近，其最接近于包括移位透镜组的透镜组的物体，以便在左移期间，平衡性能的进一步提高和性能的恶化。通常，通过在变焦期间使用离轴光通量在光轴附近通过的光阑附近的透镜组，执行透镜移动，能移动图像的透镜组能良好地维持图像形成性能，以便最小化透镜移动期间的性能恶化。因此，将第三透镜组G3用作本实施例的变焦镜头ZL中的移位透镜组，但本发明不限于此。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(4)，其中，vd1是关于d线的在多个透镜组件中最接近物体的负透镜的阿贝数。
Vd1＜50                         ...(4)
条件表达式(4)是指定在第一透镜组G1中位于与光路折射元件P相比更接近物体的多个透镜组件中最接近物体而被放置的负透镜的光学材料性能的条件表达式，以便实现良好的横向色差。如果不满足条件表达式(4)的条件，恶化在第一透镜组G1中生成的横向色差。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(4)的上限值设置成45.0。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(4)的上限值设置成40.0。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(4)的上限值设置成35.0。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(5)，其中，vd2是关于d线的多个透镜组件中最接近图像的正透镜的阿贝数。
d2＞50           ...(5)
条件表达式(5)是指定与第一透镜组G1中的光路折射元件P相比，更接近物体被放置的多个透镜组件中最接近图像放置的正透镜的光学材料特性的条件表达式，以便实现良好的横向色差。如果不满足条件表达式(5)的条件，在第一透镜组G1中生成的横向色差恶化。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(5)的下限值设置成55.0。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(5)的下限值设置成60.0。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(6)，其中，nd1是关于d线的在多个透镜组件中最接近物体的负透镜的折射率。
nd1＞1.75        ...(6)
条件表达式(6)指定与第一透镜组G1的光路折射元件P相比更接近物体被放置，并且是最接近物体的负透镜的光学材料特性。
如果不满足条件表达式(6)的条件，第一透镜组G1中的负透镜的有效直径和外直径的大小增加，以及照相机的主体变大，同时校正彗差变得困难，并且再也不能实现高光学性能。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(6)的下限值设置成1.77。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(6)的下限值设置成1.80。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(7)，其中，nd2是关于d线的在多个透镜组件中最接近图像的正透镜的折射率。
nd2＜1.65            ...(7)
条件表达式(7)指定比第一透镜组G1中的光路折射元件P更接近物体被放置，并且最接近图像的正透镜的光学材料特性。如果不满足条件表达式(7)的条件，在第一透镜组G1中生成的彗差和横向色差恶化。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(7)的下限值设置成1.63。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(7)的下限值设置成1.59。为更进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(7)的下限值设置成1.55。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(8)，其中fw是广角端状态中的变焦镜头的焦距，以及f2是第二透镜组的焦距。
0.4＜(-f2)/fw＜1.9    …(8)
条件表达式(8)指定第二透镜组G2的适当焦距的范围。如果大于条件表达式(8)的上限值，第二透镜组G2的屈光力增加，以及仅在第二透镜组G2中生成的彗差和像散变得非常大，以及近距离拍摄期间性能变化增加。因此，变得难以减小最小拍摄距离。如果未达到条件表达式(8)的下限，第二透镜组G2的屈光力变弱，以及调整焦点的运动量增加，以及移动透镜所需的驱动***的元件的大小变大，这会防碍其他元件。如果尝试小型化，球面像差恶化。因此，当将透镜安装在照相机的主体中时，节省空间变得困难。
为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(8)的上限值设置成1.75。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(8)的上限值设置成1.55。为更进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(8)的上限值设置成1.45。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(8)的下限值设置成0.60。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(8)的下限值设置成0.70。为更进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(8)的下限值设置成0.80。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足条件表达式(9)，其中，f1是第一透镜组G1的焦距，以及f2是第二透镜组的焦距。
2.4＜f1/(-f2)＜3.7…(9)
条件表达式(9)指定第一透镜组G1和第二透镜组G2间的焦距比率的适当范围。如果大于条件表达式(9)的上限值，第一透镜组G1的屈光力变得相当弱，以及整个第一透镜组G1的外直径增加，这使得小型化困难。同时，第二透镜组G2的屈光力变得相对强，以及不能抑制彗差的生成，以及不能实现高光学性能。如果未达到条件表达式(9)的下限，第一透镜组G1的屈光力变得相对强，这有利于小型化，但球面像差和像场弯曲的波动在变焦期间增加。同时，第二透镜组G2的屈光力变得相对弱，以致该第二透镜组G2不能有效地用于可变功率，以及不能确保可变功率所需的移动量。
为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(9)的上限值设置成3.55。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(9)的上限值设置成3.4。为确保本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(9)的下限值设置成2.5。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(9)的下限值设置成2.6。为更进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(9)的下限值设置成2.7。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下述条件表达式(10)，其中，光路折射元件P为棱镜，L1是从第一透镜组G1的最接近物体的表面到棱镜P的距离，以及Lp为棱镜P在光轴上的距离。
L1/Lp＜1.0…(10)
通过满足条件表达式(10)，即使将多个透镜组件放置到光路折射元件P的物体侧，变焦镜头的焦距也能短，以及变得可能缩小根据本实施例的变焦镜头ZL(变焦镜头ZL)的尺寸和厚度。
换句话说，条件表达式(10)指定光路上从最接近物体的第一透镜组G1的表面到最接近物体的光路折射元件P的表面的距离的适当范围，以及光路上光路折射元件P的距离，以及如果大于条件表达式(10)的上限值，放置到光路折射元件P的物体的透镜的总长度变长，以及光学***的厚度增加。因此，照相机CAM的厚度增加，这使得不可能减小大小和厚度。
为增加本实施例的效果，优选的是，将条件表达式(10)的上限值设置成0.95。为进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(10)的上限值设置成0.9。为更进一步确保本实施例的效果，更优选的是，将条件表达式(10)的下限值设置成0.85。
在本实施例中，为防止由于由易于在高可变功率变焦镜头中发生的运动模糊引起的图像模糊造成的拍摄故障，可以将用于检测变焦镜头的模糊的模糊检测***和驱动装置与变焦镜头结合，以及在构成变焦镜头的透镜组中，一个透镜组的所有或一部分相对于光轴偏轴为移位透镜组。通过使用驱动装置驱动移位透镜组，在图像表面上移动图像，以便校正由模糊检测***检测的、由于变焦镜头的模糊而引起的图像模糊(图像表面位置的变化)，因此，能校正图像模糊。本实施例的变焦镜头ZL能充当所谓的抗震光学***。
本实施例的变焦镜头ZL由五个透镜组组成，但可以在每一透镜组间增加另一透镜组，或可以在透镜组的图像或物体附近增加另一透镜组。
例子
现在，将参考附图，描述本实施例的每一例子。如上所述，根据每一例子的变焦镜头ZL包括具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2、具有正屈光力的第三透镜组G3、具有正屈光力的第四透镜组G4，以及具有负屈光力的第五透镜组G5，它们自物体按顺序被放置。在第五透镜组G5和图像表面I间，放置由低通滤波器和红外截止滤波器组成的滤波器组FL。
第三透镜组G3能在大约垂直于光轴的方向中，将整个透镜组作为移位透镜组移动，以便允许变焦镜头ZL中的图像移动。然而，本发明不限于此，但第三透镜组G3可以在大约垂直于光轴的方向中不移动整个透镜组，而是仅移动构造透镜组的透镜组件的一部分。
在变焦镜头ZL中，如图3所示，第二透镜组G2和第四透镜组G4沿光轴移动，以及在从广角端状态变焦到远摄端状态期间，相对于图像表面I固定第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5。此时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的距离增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4间的距离减小，以及第四透镜组G4和第五透镜组G5间的距离增加。图3表示当指定屈光力以及焦距状态从广角端状态(W)改变(变焦)到远摄端状态(T)时，根据每一例子的变焦镜头GL中的每一透镜组的运动。
表1至表4如下所述，其是例子1至例子4的每一数据的表。在每一表中，f是焦距，FNO是F数，2ω是视角，以及Bf是后焦点。表面号表示在光行进方向中，按从物体的顺序被放置的透镜表面的顺序(在此称为“表面号”)，表面距离是从在光轴上的每一光学表面到下一光学表面(或图像表面)的距离，以及折射率和阿贝数表示关于d线(波长：587.6nm)的值。
在表中，“mm”通常用作用于焦距f、曲率半径、表面距离和其它长度的单位。然而，单位不限于“mm”，而是能使用另外的适当的单位，因为即使成比例地扩大或缩减光学***，也能实现类似的光学性能。在这些表中，曲率半径“0.0000”表示平面，以及忽略空气的折射率项“1.00000”。
在表中，通过下述条件表达式(C)，给出具有“*”的非球面，其中，y是在垂直于光轴的方向中的高度，S(y)是沿着光轴从非球面的顶点的切向平面到高度y的非球面的位置的距离(垂度量)，r是参考球面的曲率半径(近轴的曲率半径)，K是圆锥系数，以及An是n度的非球面系数。在每一例子中，第二非球面系数A2为0，以及忽略该项。En表示×10n。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
S(y)＝(y2/r)/[1+(1-K·y2/r2)1/2]
+A2×y2+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10…(C)
例子1
现在，将参考图4至图7和表1，描述本实施例的例子1。图4是描述根据例子1的变焦镜头ZL(广角端状态中)的结构的图(在展开状态中，示出了光路折射元件P)。
在图4的变焦镜头ZL中，第一透镜组G1由自物体按顺序被放置的，具有面向物体的凸面的负凹凸透镜L11、具有面向物体的凸面的正凹凸透镜L12、光路折射元件P，诸如直角棱镜，用于将光路折射到约90度，以及在两面上均具有非球面的双凸正透镜L13组成。第二透镜组G2由按自物体按顺序被放置的，具有图像侧的非球面的双凹负透镜L21，以及粘合双凹负透镜和双凸正透镜的负胶合透镜L22组成。第三透镜组G3由按自物体按顺序被放置的，具有朝物体的非球面的双凸正透镜L31和粘合具有朝物体的凸面的正凹凸透镜和具有朝图像的凹面的负凹凸透镜的负胶合透镜L32组成。为了进行运动模糊校正，在大约垂直于光轴的方向中移动(移位)第三透镜组，如上所述，以便当运动模糊产生时，在图像表面I上移动图像。第四透镜组G4由正胶合透镜L41组成，其中，粘合具有朝物体的非球面的双凸正透镜和具有朝图像的凸面的负凹凸透镜。第五透镜组G5由负胶合透镜L51组成，其中，粘合双凸正透镜和具有朝物体的凸面的负凹凸透镜。在第五透镜组G5和图像表面I间放置滤波器组FL。
在未示出的图像检测元件上形成图像表面I，以及该图像检测元件由CCD和CMOS组成(这对下述例子也是相同的)。孔径光阑S放在第三透镜组G3中，并且在从广角端状态变焦到远摄端状态期间，相对于图像表面I被固定。
表1表示例子1的数据。表1中的表面号1至29对应于图4中的表面1至29。在例子1中，以非球面形状形成第七、第八、第十、第十五和第二十表面的每一透镜表面。
在表中，d8是第一透镜组G1和第二透镜组G2间的轴向空间距离，d13是第二透镜组G2和第三透镜组G3间的轴向空间距离，d19是第三透镜组G3和第四透镜组G4间的轴向空间距离，以及d22是第四透镜组G4和第五透镜组G5间的轴向空间距离。这些轴向空间距离d8、d13、d19和d22在变焦期间改变。还示出了对应于上述条件表达式(1)至(10)的表值，即条件对应值。
(表1)
[所有参数]
            广角端        中焦距         远摄端
f＝         5.17    到    11.05    到    17.25
F.No＝      3.79    到    4.20     到    4.98
2ω＝       80.07   到    39.64    到    25.73
图像高度＝  4.05    到    4.05     到    4.05
总透镜长度＝55.40   到    55.40    到    55.40
[透镜参数]
表面号    曲率半径    表面距离    折射率     阿贝数
1         53.1535     0.85        1.84666    23.78
2         9.0578      1.14
3         13.4761     1.81        1.49700    81.54
4         28.2319     0.83
5         0.0000      8.20        1.83481    42.71
6         0.0000      0.20
7＊       17.0331     2.40        1.76802    49.24
8＊       -18.1329    (d8)
9         -252.7177   0.80        1.83441    37.28
10＊      6.1877      1.17
11        -9.5427     0.80        1.75500    52.32
12        10.0818     1.32        1.92286    18.90
13        -96.4453    (d13)
14        0.0000      0.20                   (孔径光阑s)
15＊      8.6457      1.45        1.74330    49.32
16        -21.2915    0.20
17        6.7323      1.82        1.58313    59.37
18        -6.1296     0.80        1.88300    40.76
19        6.7554      (d19)
20＊      12.9217     3.00        1.59201    67.02
21    -5.7000    0.80    1.84666    23.78
22    -9.4333    (d22)
23    23.5838    2.23    1.48749    70.23
24    -6.7713    1.20    1.90366    31.31
25    -177.2712  0.60
26    0.0000     0.60    1.54437    70.51
27    0.0000     1.50
28    0.0000     0.50    1.51633    64.14
29    0.0000     (Bf)
[每一透镜组的焦距]
组        开始表面        焦距
1         1               14.6088
2         9               -5.1081
3         15              11.9087
4         20              11.5198
5         23              -29.5649
[非球面数据]
表面号    K          A4             A6             A8             A10
7         +2.1186    -1.2250E-04    +2.4800E-06    -1.0975E-07    -2.2767E-09
8         -6.6722    -1.7284E-04    +3.8696E-06    -1.1935E-07    +2.2733E-09
10        -7.5870    +4.1078E-03    -2.6754E-04    +1.2906E-05    -1.1196E-07
15        -8.9260    +1.9632E-03    -8.5037E-05    +5.8409E-06    -2.3851E-07
20        -2.4156    -9.4016E-05    +1.0613E-05    -7.4403E-07    +2.1518E-08
[可变距离]
     广角端        中焦距        远摄端
F    5.1700        11.0537       17.2500
d8   0.8000        5.5036        7.1424
d13  7.5424        2.8387        1.2000
d19    7.9283        3.6819        1.0248
d22    4.1114        8.3578        11.0146
Bf     0.5999        0.5999        0.6003
[条件映射值]
vd＝81.54
βaw＝-9.4502
βbw＝0.1048
vd1＝23.78
vd2＝81.54
nd1＝1.84666
nd2＝1.49700
fw＝5.1700
f1＝14.6088
f2＝-5.1081
fs＝11.9087
条件表达式(1)vd(＝vd2)＝81.54
条件表达式(2)βbw×(1-βaw)＝1.0953
条件表达式(3)fw/fs＝0.4341
条件表达式(4)vd1＝23.78
条件表达式(5)vd2＝81.54
条件表达式(6)nd1＝1.84666
条件表达式(7)nd2＝1.49700
条件表达式(8)(-f2)/fw＝0.9880
条件表达式(9)f1/(-f2)＝2.8599
条件表达式(10)L1/Lp＝0.56
如表1中的数据表所示，本例子的变焦镜头ZL满足所有条件表达式(1)至(10)。
图5至图7表示关于d线(波长：587.6nm)和g线(波长：435.8nm)的根据例子1的变焦镜头的各种像差的图。换句话说，图5A是在广角端状态(f＝5.17mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图5B是表示在广角端状态(f＝5.17mm)中，当移动透镜时的各种横向像差的图，图6A是表示在中焦距状态(f＝11.05mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图6B是表示在中焦距状态(f＝11.05mm)中，当移动透镜时的横向像差的图，图7A是表示在远摄端状态(f＝17.25mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，以及图7B是表示在远摄端状态(f＝17.25mm)中，当移动透镜时的横向像差的图。
在每一像差图中，FNO是F数，Y是图像高度，以及A是关于每一图像高度的半视角。在表示像散的图中，实线表示弧矢图象面，以及虚线表示子午线图像面。在表示非球面像差的图中，实线表示球面像差，以及虚线表示正弦条件。像差图上的上述描述对其它例子也相同。
如每一像差图所示，在图1中，在从广角端状态到远摄端状态的每一焦距状态中，能良好地校正各种像差，以及实现良好的图像形成性能。
通过安装例子1的变焦镜头ZL，对数码相机(光学装置，见图1和图2)，以及根据本实施例的用于形成物体的图像的方法，也能确保良好的光学性能。
例子2
将参考图8至图11和表2，描述本实施例的例子2。图8是描述根据例子2的变焦镜头ZL(广角端状态中)的结构的图。例子2的变焦镜头ZL具有如例子1的类似结构，因此，每一组成元件用与例子1相同的参考符号表示，因此，省略详细描述。
表2表示例子2的每一数据。表2中的表面号1至29对应于图8中的表面1至29。在例子2中，以非球面形状，形成第七、第八、第十、第十五和第二十表面的每一透镜表面。
在表中，d8是第一透镜组G1和第二透镜组G2间的轴向空间距离，d13是第二透镜组G2和第三透镜组G3间的轴向空间距离，d19是第三透镜组G3和第四透镜组G4间的轴向空间距离，以及d22是第四透镜组G4和第五透镜组G5间的轴向空间距离。这些轴向空间距离d8、d13、d19和d22在变焦期间改变。在表中，还示出了对应于上述条件表达式(1)至(10)的值，即条件对应值。
(表2)
[所有参数]
            广角端        中焦距        远摄端
f＝         5.17    到    11.21   到    17.25
F.No＝      3.76    到    4.16    到    4.94
2ω＝       80.08   到    39.15   到    25.73
图像高度＝  4.05    到    4.05    到    4.05
总透镜长度＝55.00   到    55.00   到    55.00
[透镜参数]
表面号   曲率半径    表面距离    折射率     阿贝数
1        50.9922     0.85        1.84666    23.78
2        9.1552      0.97
3        12.3231     1.84        1.48794    70.23
4        22.7877     1.00
5        0.0000      7.80        1.83400    37.16
6        0.0000      0.20
7＊    15.8341     2.43    1.76802    49.24
8＊    -19.4682    (d8)
9      -224.1818   0.80    1.83441    37.28
10＊   6.1045      1.17
11     -9.7846     0.80    1.75500    52.32
12     9.5561      1.32    1.92286    18.90
13     -172.7064   (d13)
14     0.0000      0.20               (孔径光阑S)
15＊   9.1281      1.43    1.74330    49.32
16     -20.0318    0.20
17     6.9066      1.76    1.58313    59.37
18     -7.0086     0.80    1.88300    40.76
19     6.9729      (d19)
20＊   12.6494     3.00    1.59201    67.02
21     -5.7000     0.80    1.84666    23.78
22     -9.4395     (d22)
23     37.3111     2.17    1.48749    70.23
24     -6.3001     1.18    1.90366    31.31
25     -54.4048    1.00
26     0.0000      0.60    1.54437    70.51
27     0.0000      1.10
28     0.0000      0.50    1.51633    64.14
29     0.0000      (Bf)
[每一透镜组的焦距]
组       开始表面     焦距
1        1            14.8895
2        9            -4.9811
3        15           11.9300
4        20        11.4136
5        23        -28.6508
[非球面数据]
表面号    K          A4             A6             A8             A10
7         +3.5697    -1.8926E-04    +2.5173E-06    -1.4034E-07    +2.4381E-09
8         -8.3113    -1.8575E-04    +4.9028E-06    -1.5810E-07    +2.7804E-09
10        -9.0000    +5.0868E-03    -4.3832E-04    +3.0880E-05    -9.0219E-07
15        -0.3576    +1.8906E-04    +2.7660E-05    -3.5720E-06    +2.0181E-07
20        +0.4383    -2.3841E-04    +5.9719E-06    -1.4096E-07    +2.2681E-10
[可变距离]
       广角端        中焦距        远摄端
F      5.1700        11.2098       17.2492
d8     0.8000        5.5202        7.0423
d13    7.4419        2.7214        1.2000
d19    7.9695        3.6539        1.0129
d22    4.2568        8.5720        11.2124
Bf     0.5977        0.5980        0.5975
[条件映射值]
vd＝70.23
βaw＝-9.8459
βbw＝0.1018
vd1＝23.78
vd2＝70.23
nd1＝1.84666
nd2＝1.48749
fw＝5.1700
f1＝14.8895
f2＝-4.9811
fs＝11.9300
条件表达式(1)vd(＝vd2)＝70.23
条件表达式(2)βbw×(1-βaw)＝1.1043
条件表达式(3)fw/fs＝0.4334
条件表达式(4)vd1＝23.78
条件表达式(5)vd2＝70.23
条件表达式(6)nd1＝1.84666
条件表达式(7)nd2＝1.48749
条件表达式(8)(-f2)/fw＝0.9635
条件表达式(9)f1/(-f2)＝2.9892
条件表达式(10)L1/Lp＝0.60
如表2中的数据表所示，本例子的变焦镜头ZL满足所有条件表达式(1)至(10)。
图9至图11表示关于d线(波长：587.6nm)和g线(波长：435.8nm)的根据例子2的变焦镜头的各种像差的图。换句话说，图9A是在广角端状态(f＝5.17mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图9B是表示在广角端状态(f＝5.17mm)中，当移动透镜时的横向像差的图，图10A是表示在中焦距状态(f＝11.21mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图10B是表示在中焦距状态(f＝11.21mm)中，当移动透镜时的横向像差的图，图11A是表示在远摄端状态(f＝17.25mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，以及图11B是表示在远摄端状态(f＝17.25mm)中，当移动透镜时的横向像差的图。
如每一像差图所示，在例子2中，在从广角端状态到远摄端状态的每一焦距状态中，能良好地校正各种像差，以及实现良好的图像形成性能。
通过安装例子2的变焦镜头ZL，对数码相机(光学装置，见图1和图2)，以及根据本实施例的用于形成物体的图像的方法，也能确保良好的光学性能。
例子3
现在，将参考图12至图15和表3，描述本实施例的例子3。图12是描述根据例子3的变焦镜头ZL(广角端状态)的结构的图。例子3的变焦镜头ZL具有与例子1类似的结构，除第二透镜组G2的结构外，因此用与例子1相同的参考符号表示每一组成元件，因此省略其详细描述。例子3的第二透镜组G2由具有朝图像的非球面的双凹负透镜L21以及粘合具有面向图像的凹面的负凹凸透镜和具有面向物体的凸面的正凹凸透镜的负胶合透镜L22组成。在本例子中，孔径光阑S放在第三透镜组G3中，以及在从广角端状态变焦到远摄端状态时，沿光轴移动。
表3表示例子3的每一数据。表3中的表面号1至29对应于图12中的表面1至29。在例子3中，以球面形状，形成第七、第八、第十、第十五和第二十表面的每一透镜表面。
在表中，d8是第一透镜组G1和第二透镜组G2间的轴向空间距离，d13是第二透镜组G2和孔径光阑S间的轴向空间距离，d14是孔径光阑S和第三透镜组G3间的轴向空间距离，d19是第三透镜组G3和第四透镜组G4间的轴向空间距离，以及d22是第四透镜组G4和第五透镜组G5间的轴向空间距离。这些轴向空间距离d8、d13、d14、d19和d22在变焦期间改变。在表中，还示出了对应于上述条件表达式(1)至(10)的值，即条件对应值。
(表3)
[所有参数]
            广角端        中焦距         远摄端
f＝         5.17    到    12.54    到    18.20
F.No＝      3.63    到    4.18     到    5.04
2ω＝       79.76   到    35.45    到    24.64
图像高度＝  4.05    到    4.05     到    4.05
总透镜长度＝53.50   到    53.50    到    53.50
[透镜参数]
表面号    曲率半径      表面距离    折射率     阿贝数
1         64.4293       0.80        2.00069    25.46
2         9.6002        0.80
3         12.2387       2.07        1.48749    70.23
4         46.9835       0.60
5         0.0000        8.00        2.00069    25.46
6         0.0000        0.20
7＊       14.7058       2.31        1.76802    49.24
8＊       -17.3539      (d8)
9         -43.1345      0.80        1.77377    47.17
10＊      5.4668        1.08
11        -27.7417      0.80        1.80400    46.57
12        5.0000        1.10        2.00069    25.46
13        18.4084       (d13)
14        0.0000        (d14)                  (孔径光阑S)
15＊      7.4404        1.40        1.58313    59.46
16        -40.7751      0.20
17        6.5502        1.43        1.69895    30.13
18        -12.1745      0.80        1.90366    31.31
19        6.0889        (d19)
20＊      12.0526       3.00        1.59201    67.05
21    -5.7161    0.80    1.94594    17.98
22    -8.4537    (d22)
23    30.5102    1.44    1.49700    81.54
24    -7.6670    0.80    1.88300    40.76
25    -597.2878  2.43
26    0.0000     0.65    1.54437    70.51
27    0.0000     1.50
28    0.0000     0.50    1.51633    64.14
29    0.0000    (Bf)
[每一透镜组的焦距]
组       开始表面      焦距
1        1             12.9715
2        9             -4.5816
3        15            13.2297
4        20            10.5490
5        23            -31.4554
[非球面数据]
表面号    K          A4             A6             A8             A10
7         +4.5892    -2.4132E-04    -6.2762E-07    -5.2322E-10    -1.9329E-09
8         -8.9672    -2.1107E-04    +5.7745E-06    -1.2164E-07    +9.9942E-10
10        -6.3099    +5.0196E-03    -3.6752E-04    +2.0484E-05    -4.1136E-07
15        +1.0268    -2.9219E-04    -3.1370E-06    -7.4243E-07    +1.1479E-07
20        -9.0000    +2.5999E-04    -5.9107E-06    -2.5634E-07    +1.0806E-08
[可变距离]
       广角端        中焦距        远摄端
F      5.1700        12.5387       18.2000
d8     0.8000        5.1318        6.2305
d13    6.5431        1.9500        1.2000
d14    0.2872        0.5486        0.1999
d19    7.0787        3.0106        1.0000
d22    4.6779        8.7456        10.7556
Bf     0.5992        0.5996        0.6003
[条件映射值]
vd＝70.23
βaw＝9.0777
βbw＝-0.1127
vd1＝25.46
vd2＝70.23
nd1＝2.00069
nd2＝1.48749
fw＝5.1700
f1＝12.9715
f2＝-4.5816
fs＝13.2297
条件表达式(1)vd(＝vd2)＝70.23
条件表达式(2)βbw×(1-βaw)＝0.9104
条件表达式(3)fw/fs＝0.3908
条件表达式(4)vd1＝25.46
条件表达式(5)vd2＝70.23
条件表达式(6)nd1＝2.00069
条件表达式(7)nd2＝1.48749
条件表达式(8)(-f2)/fw＝0.8862
条件表达式(9)f1/(-f2)＝2.8312
条件表达式(10)L1/Lp＝0.53
如表3中的数据所示，本发明的变焦镜头ZL满足所有条件表达式(1)至(10)。
图13至15表示关于d线(波长：587.6nm)和g线(波长：435.8nm)的根据例子3的变焦镜头的各种像差的图。换句话说，图13A是在广角端状态(f＝5.17mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图13B是表示在广角端状态(f＝5.17mm)中，当移动透镜时的横向像差的图，图14A是表示在中焦距状态(f＝12.54mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图14B是表示在中焦距状态(f＝12.54mm)中，当移动透镜时的横向像差的图，图15A是表示在远摄端状态(f＝18.20mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，以及图15B是表示在远摄端状态(f＝18.20mm)中，当移动透镜时的横向像差的图。
如每一像差图所示，在例子3中，在从广角端状态到远摄端状态的每一焦距状态中，能良好地校正各种像差，以及实现良好的图像形成性能。
通过安装例子3的变焦镜头ZL，对数码相机(光学装置，见图1和图2)，以及根据本实施例的用于形成物体的图像的方法，也能确保良好的光学性能。
例子4
将参考图16至图19和表4，描述本实施例的例子4。图16是描述根据例子4的变焦镜头ZL(广角端状态中)的结构的图。例子4的变焦镜头ZL具有如例子1的类似结构，因此，每一组成元件用与例子1相同的参考符号表示，因此，省略详细描述。
表4表示例子4的每一数据。表4中的表面号1至29对应于图16中的表面1至29。在例子4中，以非球面形状，形成第七、第八、第十、第十五和第二十表面的每一透镜表面。
在表中，d8是第一透镜组G1和第二透镜组G2间的轴向空间距离，d13是第二透镜组G2和第三透镜组G3间的轴向空间距离，d19是第三透镜组G3和第四透镜组G4间的轴向空间距离，以及d22是第四透镜组G4和第五透镜组G5间的轴向空间距离。这些轴向空间距离d8、d13、d19和d22在变焦期间改变。在表中，还示出了对应于上述条件表达式(1)至(10)的值，即条件对应值。
(表4)
[所有参数]
            广角端        中焦距         远摄端
f＝         5.17    到    11.21    到    17.25
F.No＝      3.79    到    4.20     到    4.98
2ω＝       80.04   到    39.12    到    25.73
图像高度＝  4.05    到    4.05     到    4.05
总透镜长度＝55.00   到    55.00    到    55.00
[透镜参数]
表面号    曲率半径    表面距离    折射率     阿贝数
1         55.5588     0.85        1.84666    23.78
2         9.1410      0.93
3         12.0609     1.87        1.48749    70.23
4         22.6706     1.00
5         0.0000      7.80        1.83400    37.16
6         0.0000      0.20
7＊       15.9080     2.43        1.76802    49.24
8＊       -19.2882    (d8)
9         1405.3136   0.80        1.83441    37.28
10＊      6.0514      1.20
11        -9.3219     0.80
1.75500    52.32
12    9.8308       1.32        1.92286    18.90
13    -110.1293    (d13)
14    0.0000       0.20                   (孔径光阑S)
15＊  8.7802       1.45        1.74330    49.32
16    -20.2367     0.20
17    6.9464       1.81        1.58313    59.37
18    -6.0891      0.80        1.88300    40.76
19    7.0138       (d19)
20＊  12.8450      3.00        1.59201    67.02
21    -5.7031      0.80        1.84666    23.78
22    -9.3039      (d22)
23    27.6756      2.21        1.48749    70.23
24    -6.4806      1.20        1.90366    31.31
25    -100.2856    0.60
26    0.0000       0.60        1.54437    70.51
27    0.0000       1.50
28    0.0000       0.50        1.51633    64.14
29    0.0000      (Bf)
[每一透镜组的焦距]
组       开始表面       焦距
1        1              14.9270
2        9              -5.0500
3        15             11.9370
4        20             11.3374
5        23             -27.8616
[非球面数据]
表面号        K        A4        A6        A8        A10
7     +1.9260    -1.2657E-04    +1.0474E-06    -4.4623E-08    +1.0028E-09
8     -7.8335    -1.7200E-04    +2.7826E-06    -6.0027E-08    +1.0538E-09
10    -8.4402    +4.9173E-03    -3.8781E-04    +2.4980E-05    -6.0664E-07
15    -8.3597    +1.7672E-03    -6.4980E-05    +4.0000E-06    -1.5423E-07
20    -2.3220    -1.0102E-04    +9.0886E-06    -6.0404E-07    +1.6984E-08
[可变距离]
       广角端        中焦距        远摄端
F      5.1700        11.2100       17.2499
d8     0.8000        5.5718        7.1202
d13    7.5202        2.7484        1.2000
d19    7.9043        3.6209        1.0205
d22    4.1170        8.4003        11.0004
Bf     0.5999        0.5999        0.6003
[条件映射值]
vd＝70.23
βaw＝-9.9348
βbw＝0.0997
vd1＝23.78
vd2＝70.23
nd1＝1.84666
nd2＝1.48749
fw＝5.1700
f1＝14.9270
f2＝-5.0500
fs＝11.9370
条件表达式(1)vd(＝vd2)＝70.23
条件表达式(2)βbw×(1-βaw)＝1.0903
条件表达式(3)fw/fs＝0.4331
条件表达式(4)vd1＝23.78
条件表达式(5)vd2＝70.23
条件表达式(6)nd1＝1.84666
条件表达式(7)nd2＝1.48749
条件表达式(8)(-f2)/fw＝0.9768
条件表达式(9)f1/(-f2)＝2.9558
条件表达式(10)L1/Lp＝0.60
如表4中的数据表所示，本例子的变焦镜头ZL满足所有条件表达式(1)至(10)。
图17至图19表示关于d线(波长：587.6nm)和g线(波长：435.8nm)的根据例子4的变焦镜头的各种像差的图。换句话说，图17A是在广角端状态(f＝5.17mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图17B是表示在广角端状态(f＝5.17mm)中，当移动透镜时的横向像差的图，图18A是表示在中焦距状态(f＝11.21mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，图18B是表示在中焦距状态(f＝11.21mm)中，当移动透镜时的横向像差的图，图19A是表示在远摄端状态(f＝17.25mm)中，对焦无穷远时，变焦镜头的各种像差的图，以及图19B是表示在远摄端状态(f＝17.25mm)中，当移动透镜时的横向像差的图。
如每一像差图所示，在例子4中，在从广角端状态到远摄端状态的每一焦距状态中，能良好地校正各种像差，以及实现良好的图像形成性能。
通过安装例子4的变焦镜头ZL，对数码相机(光学装置，见图1和图2)，以及根据本实施例的用于形成物体的图像的方法，也能确保良好的光学性能。
在上述实施例中，在不减小光学性能的范围内，能使用下述变形。
在上述例子的每一个中，变焦镜头具有五组结构，但也可以使用其它结构，诸如四组或六组结构。可以使用其中将透镜或透镜组添加到最接近物体的位置的结构，或其中将透镜或透镜组增加到最接近图像的位置的结构。每一透镜组件可以与另一透镜组件粘合以及用作胶合透镜。并且每一胶合透镜可以被分离并用作单独的透镜组件。可以将光路折射元件与多个透镜的位于其物体侧或图像侧的至少一个透镜粘合。
可以在光路方向中移动单个或多个透镜组，或透镜组的一部分以便将无穷远处的物体对焦到的近距离的物体，即，可以使用对焦透镜组。也可以将该对焦透镜组应用于自动对焦，以及也适用于驱动用于自动对焦的马达(例如超声波马达)。特别地，优选的是，第二或第三透镜组是对焦透镜组。
在垂直于光轴的方向中振荡透镜组或透镜组的一部分，以便校正由运动模糊引起的图像模糊，即，可以使用防震透镜组。特别地，优选的是，第三透镜组是防震透镜组。第二透镜组或第五透镜组可以是防震透镜组。
每一透镜表面可以是非球面。每一透镜表面可以是通过细磨制作的非球面，或使用模具将玻璃材料成型为非球面形状的模制玻璃非球面，或其中树脂以非球面形状被形成在玻璃表面上的复合型非球面。
优选的是，在移位透镜组附近放置孔径光阑，但透镜框可以取代该作用，而不放置如孔径光阑的元件。
在每一透镜表面，形成在宽波长范围内具有高透射比的防反射膜，以便能减少闪光和重影，以及能实现具有高对比度的高光学性能。
为帮助理解，使用本实施例的上述结构需求描述本发明，但不必说，本发明不限于此。
由此描述了本发明，在许多方面改变本发明将是显而易见的。这种变形不被视为背离本发明的精神和范围，以及对本领域的技术人员来说显而易见的所有这些改进被确定包括在下述权利要求书的范围中。

Claims (43)

1.一种变焦镜头，包括沿光轴从物体按顺序设置的多个透镜组，其中，
在所述多个透镜组中，距离所述物体最近设置的第一透镜组具有正屈光力，
所述第一透镜组包括用于使光路曲折的光路折射元件，以及设置为比所述光路折射元件离所述物体更近的多个透镜组件，
所述多个透镜组件包括至少一个正透镜，所述至少一个正透镜满足条件
Vd＞50，
其中，vd是关于d线的阿贝数，并且
设置为比所述第一透镜组离所述图像更近的透镜组中的至少一个透镜组至少部分地包括能在基本上垂直于光轴的方向中移动的移位透镜组，
其中，所述光路折射元件是棱镜，并且满足条件
L1/Lp＜1.0，
其中，L1是在光轴上从所述第一透镜组中离所述物体最近的表面到棱镜的距离，并且Lp是所述棱镜在所述光轴上的距离。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足条件
0.7＜βbw×(1-βaw)＜1.4
其中，βaw是广角端状态中所述移位透镜组的横向放大倍率，并且βbw是广角端状态中在所述移位透镜组和图像之间设置的变焦镜头的横向放大倍率。
3.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述多个透镜组件由两个透镜形成。
4.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述多个透镜组件由从物体按顺序设置的负透镜和正透镜形成。
5.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述多个透镜组件包括从物体按顺序设置的具有面向物体的凸面的负凹凸透镜以及具有面向物体的凸面的正凹凸透镜。
6.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，在从广角端状态变焦到远摄端状态期间，将所述移位透镜组固定到光轴上的位置处。
7.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述移位透镜组包括多个透镜组件。
8.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述移位透镜组包括胶合透镜。
9.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足条件
0.3＜fw/|fs|＜0.5
其中，fw是广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且fs是所述移位透镜组的焦距。
10.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述广角端状态中的视角为75度或更大。
11.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，孔径光阑设置在所述移位透镜组附近。
12.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，孔径光阑设置在包括所述移位透镜组的透镜组的物体侧附近。
13.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足条件
vd1＜50
其中，vd1是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述物体最近的负透镜的关于d线的阿贝数。
14.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足条件
vd2＞50
其中，vd2是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述图像最近的正透镜的关于d线的阿贝数。
15.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足条件
nd1＞1.75
其中，nd1是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述物体最近的负透镜的关于d线的折射率。
16.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足条件
nd2＜1.65
其中，nd2是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述图像最近的正透镜的关于d线的折射率。
17.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，设置在所述第一透镜组的图像侧的第二透镜组具有负折射率，并且满足条件
0.4＜(-f2)/fw＜1.9
其中，fw是广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且f2是所述第二透镜组的焦距。
18.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足条件
2.4＜f1/(-f2)＜3.7
其中，f1是所述第一透镜组的焦距，并且f2是设置在所述第一透镜组的图像侧的第二透镜组的焦距。
19.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，
所述多个透镜组至少包括沿光轴从所述物体按顺序设置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，并且
所述第三透镜组是包括所述移位透镜组的透镜组。
20.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，
所述多个透镜组包括沿光轴从物体按顺序设置的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组，并且
所述第三透镜组是包括所述移位透镜组的透镜组。
21.如权利要求20所述的变焦镜头，其中，
所述第二透镜组具有负屈光力，所述第三透镜组具有正屈光力，所述第四透镜组具有正屈光力，并且所述第五透镜组具有负屈光力。
22.一种光学装置，包括如权利要求1至21中的任何一个所述的变焦镜头。
23.一种使用变焦镜头形成物体的图像的方法，所述变焦镜头具有沿光轴从所述物体按顺序设置的多个透镜组，其中，
在所述多个透镜组中距离所述物体最近设置的第一透镜组具有正屈光力，
所述第一透镜组包括用于使光路曲折的光路折射元件，以及设置为比所述光路折射元件距离所述物体更近的多个透镜组件，
所述多个透镜组件包括至少一个正透镜，所述至少一个正透镜满足条件
Vd＞50，
其中，vd是关于d线的阿贝数，并且
设置为比所述第一透镜组距离所述图像更近的透镜组中的至少一个透镜组至少部分地包括能在基本上垂直于光轴的方向中移动的移位透镜组，
其中，所述光路折射元件是棱镜，并且满足条件
L1/Lp＜1.0，
其中，L1是在光轴上从所述第一透镜组中离所述物体最近的表面到棱镜的距离，并且Lp是所述棱镜在所述光轴上的距离。
24.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，满足条件
0.7＜βbw×(1-βaw)＜1.4
其中，βaw是广角端状态中所述移位透镜组的横向放大倍率，并且βbw是广角端状态中在所述移位透镜组和图像之间设置的变焦镜头的横向放大倍率。
25.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，所述多个透镜组件由两个透镜形成。
26.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，所述多个透镜组件由从物体按顺序设置的负透镜和正透镜形成。
27.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，所述多个透镜组件包括从物体按顺序设置的具有面向物体的凸面的负凹凸透镜以及具有面向物体的凸面的正凹凸透镜。
28.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，在从广角端状态变焦到远摄端状态期间，将所述移位透镜组固定到光轴上的位置处。
29.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，所述移位透镜组包括多个透镜组件。
30.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，所述移位透镜组包括胶合透镜。
31.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，满足条件
0.3＜fw/|fs|＜0.5
其中，fw是广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且fs是所述移位透镜组的焦距。
32.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，所述广角端状态中的视角为75度或更大。
33.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，孔径光阑设置在所述移位透镜组附近。
34.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，孔径光阑设置在包括所述移位透镜组的透镜组的物体侧附近。
35.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，满足条件
vd1＜50
其中，vd1是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述物体最近的负透镜的关于d线的阿贝数。
36.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，满足条件
vd2＞50
其中，vd2是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述图像最近的正透镜的关于d线的阿贝数。
37.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，满足条件
nd1＞1.75
其中，nd1是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述物体最近的负透镜的关于d线的折射率。
38.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，满足条件
nd2＜1.65
其中，nd2是在所述第一透镜组中的多个透镜组件中离所述图像最近的正透镜的关于d线的折射率。
39.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，设置在所述第一透镜组的图像侧的第二透镜组具有负折射率，并且满足条件
0.4＜(-f2)/fw＜1.9
其中，fw是广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且f2是所述第二透镜组的焦距。
40.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，满足条件
2.4＜f1/(-f2)＜3.7
其中，f1是所述第一透镜组的焦距，并且f2是设置在所述第一透镜组的图像侧的第二透镜组的焦距。
41.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，
所述多个透镜组至少包括沿光轴从所述物体按顺序设置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，并且
所述第三透镜组是包括所述移位透镜组的透镜组。
42.如权利要求23所述的形成物体的图像的方法，其中，
所述多个透镜组包括沿光轴从物体按顺序设置的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组，并且
所述第三透镜组是包括所述移位透镜组的透镜组。
43.如权利要求42所述的形成物体的图像的方法，其中，
所述第二透镜组具有负屈光力，所述第三透镜组具有正屈光力，所述第四透镜组具有正屈光力，并且所述第五透镜组具有负屈光力。
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