CN101592776B - 变焦镜头和摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变焦镜头和包括该变焦镜头的摄像装置。该变焦镜头包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组，这两个透镜组各自包括至少一个塑料非球面透镜。所述变焦镜头满足条件式(1)：0.40＜fw/bkw＜0.60和条件式(2)：0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022，其中，fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距，bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距，X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度，X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度，而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。

Description

变焦镜头和摄像装置

技术领域

本发明涉及变焦镜头(zoom lens)和摄像装置。更具体地说，本发明涉及适合于可安装到数字单镜头反射相机的可换镜头、具有高性能并且能够提供充足的后焦距的变焦镜头的技术领域；还涉及包括该变焦镜头的摄像装置的技术领域。 

背景技术

近年来，在诸如静物相机或视频相机等摄像装置中，由于数字化的快速发展，摄像元件的像素化正在增加，因此对适应于性能增加的变焦镜头的需求越来越大。此外，除增加性能外，还存在对降低成本、重量和尺寸的高要求。 

为满足这种要求，具体讲，在覆盖从广角区域到中等摄远区域的范围的变焦镜头中，提出了例如具有两个透镜组结构的光学***或具有四个透镜组结构的光学***。在具有两个透镜组结构的光学***中，旨在获得简单的机械结构和低成本。在具有四个透镜组结构的光学***中，认为重要的是更高的性能。 

还提出了具有三个透镜组结构的用于降低重量和尺寸的光学***。这种光学***包括例如这样一个光学***，其从物侧到像侧依次包括具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组。(例如，参考日本未审查专利申请2002-72091号公报(专利文献1))。 

专利文献1中记载的变焦镜头是基于对使用银盐胶片的摄像装置最佳的规格。因此，该变焦镜头对于近来的数字化并非最佳，因此该变焦镜头并不是设计为用于降低尺寸，降低尺寸适合于为数字化提供的规格。 

此外，在专利文献1中记载的变焦镜头中，基于第一透镜组中的塑料非球面透镜的非球面的像差修正效果低，因此像差未得以充分修正。 

此外，当变焦镜头用作可安装到数字单镜头反射相机的可换镜头时， 有必要提供充足的后焦距。 

发明内容

希望本发明的实施方式的变焦镜头和摄像装置能克服上述问题，以增加性能并降低尺寸，以及提供充足的后焦距。 

根据本发明的一个实施方式，提供了一种变焦镜头，该变焦镜头包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组，其中：从物侧到像侧依次设置所述第一透镜组和所述第二透镜组；当在广角端和摄远端之间改变倍率时，所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光轴方向移动；所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括至少一个塑料非球面透镜；并且所述变焦镜头满足下列条件式(1)和(2)： 

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60 

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022 

其中：fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距；bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距；X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度；X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度；而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

因此，在变焦镜头中，各种像差被适当地修正，并且后焦距被最佳化。 

在上述变焦镜头中，希望的是：第一透镜组包括具有负屈光力的第一透镜、具有负屈光力并为塑料非球面透镜的第二透镜以及具有正屈光力的第三透镜；从物侧到像侧依次设置第一透镜、第二透镜和第三透镜；并且变焦镜头满足下列条件式(3)、(4)和(5)： 

(3)0.02＜|(X3-X2)/h1|＜0.12 

(4)-2.0＜f1/fw＜-1.7 

(5)2.3＜fasp1/f1＜2.8 

其中：X3表示第一透镜和第二透镜的物侧表面的有效直径位置处的空气间隙；X2表示第一透镜和第二透镜处的轴上空气间隙；f1表示第一透镜组的焦距；h1表示第一透镜组的塑料非球面透镜的物侧表面的有效半径；而fasp1表示第一透镜组的塑料非球面透镜的近轴焦距。 

通过满足条件式(3)、(4)和(5)，位于第二透镜的广角端的单侧模 糊的影响被降低，并且像差被适当地修正，变焦镜头的尺寸被适当地降低。 

此外，在上述变焦镜头中，希望的是，第一透镜组的至少一个塑料非球面透镜的至少像侧表面是非球面，并且第一透镜组的至少一个塑料非球面透镜的所述像侧非球面满足下列条件式(6)： 

(6)-1.2＜κ＜-0.6 

其中，κ表示下列数值表达式(1)中的圆锥常数： 

$x=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ})c^2{h}^2}}+\underset{i=2}{\overset{16}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{h}^i$ ...数值表达式(1) 

其中：x表示沿光轴方向距透镜表面的顶点的距离，h表示垂直于光轴的方向上的高度，c表示透镜表面的顶点处的近轴曲率，而Ai表示第i级次非球面系数。 

通过满足条件式(6)，像差能被适当地修正，并且变焦镜头的尺寸被适当地降低。 

此外，在上述变焦镜头中，希望的是，第二透镜组包括具有正屈光力的胶合透镜和至少一个具有正屈光力的塑料非球面透镜，并且变焦镜头满足下列条件式(7)， 

(7)Δv＞25 

其中，Δv表示胶合透镜中的阿贝数之间的差值。 

通过满足条件式(7)，在整个变焦范围中，色差能被适当地修正。 

此外，在上述变焦镜头中，希望的是，第二透镜组的至少一个塑料非球面透镜满足下列条件式(8)和(9)， 

(8)2.5＜|fasp2/f2|＜35 

(9)|(X5-X4)/h2|＜0.26 

其中：fasp2表示第二透镜组的塑料非球面透镜的近轴焦距，f2表示第二透镜组的焦距，X5表示第二透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度，X4表示第二透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度，而h2表示第二透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

通过满足条件式(8)和(9)，由于温度变化造成的性能变动以及由于温度变化造成的像差变动被限制。 

此外，在上述变焦镜头中，希望的是，通过沿光轴方向移动第一透镜组来进行聚焦。 

通过沿光轴方向移动第一透镜组而进行聚焦，则聚焦是通过像差被充分修正的透镜组来进行的。 

此外，希望的是，变焦镜头还包括设置在第二透镜组中的孔径光阑。 

通过在第二透镜组内设置孔径光阑，则没有必要再在第一透镜组和第二透镜组之间提供用于设置孔径光阑的空间。 

此外，希望的是，变焦镜头还包括用于限制在第二透镜组的物侧表面发生的光斑的遮光构件。 

通过设置用于限制在第二透镜组的物侧表面的光斑的遮光构件，能切除处于广角端状态的下部轴外光束。 

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种摄像装置，该摄像装置包括变焦镜头和将该变焦镜头形成的光学图像转换成电信号的摄像元件，其中：所述变焦镜头包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组；从物侧到像侧依次设置所述第一透镜组和所述第二透镜组；当在广角端和摄远端之间改变倍率时，所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光轴方向移动；所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括至少一个塑料非球面透镜；并且所述变焦镜头满足下列条件式(1)和(2)： 

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60 

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022 

其中：fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距；bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距；X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度；X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度；而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

因此，在该摄像装置中，变焦镜头的各种像差被适当地修正，并且后焦距被最佳化。 

本发明的实施方式的变焦镜头包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组，其中：从物侧到像侧依次设置所述第一透镜组和所述第二透镜组；当在广角端和摄远端之间改变倍率时，所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光轴方向移动；所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括至少一个塑料非球面透镜；并且所述变焦镜头满足下列条件式(1)和(2)： 

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60 

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022 

其中：fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距；bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距；X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度；X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度；而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

因此，在本发明的实施方式的变焦镜头中，能增加性能及降低尺寸，并且能提供充分的后焦距。 

本发明的另一实施方式的摄像装置包括变焦镜头和将该变焦镜头形成的光学图像转换成电信号的摄像元件，其中：所述变焦镜头包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组；从物侧到像侧依次设置所述第一透镜组和所述第二透镜组；当在广角端和摄远端之间改变倍率时，所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光轴方向移动；所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括至少一个塑料非球面透镜；并且所述变焦镜头满足下列条件式(1)和(2)： 

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60 

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022 

其中：fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距；bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距；X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度；X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度；而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

因此，在本发明的实施方式的摄像装置中，能增加性能及降低尺寸，并且能提供充分的后焦距。 

附图说明

图1示出本发明的第一实施方式的变焦镜头的透镜结构； 

图2连同图3和4示出具体数值应用于第一实施方式的第一数值实施例中的像差，图2示出位于广角端的球面像差、像散和畸变； 

图3示出位于中间焦距的球面像差、像散和畸变； 

图4示出位于摄远端的球面像差、像散和畸变； 

图5示出本发明的第二实施方式的变焦镜头的透镜结构； 

图6连同图7和8示出具体数值应用于第二实施方式的第二数值实施例中的像差，图6示出位于广角端的球面像差、像散和畸变； 

图7示出位于中间焦距的球面像差、像散和畸变； 

图8示出位于摄远端的球面像差、像散和畸变； 

图9示出本发明的第三实施方式的变焦镜头的透镜结构； 

图10连同图11和12示出具体数值应用于第三实施方式的第三数值实施例中的像差，图10示出位于广角端的球面像差、像散和畸变； 

图11示出位于中间焦距的球面像差、像散和畸变； 

图12示出位于摄远端的球面像差、像散和畸变； 

图13示出本发明的第四实施方式的变焦镜头的透镜结构； 

图14连同图15和16示出具体数值应用于第四实施方式的第四数值实施例中的像差，图14示出位于广角端的球面像差、像散和畸变； 

图15示出位于中间焦距的球面像差、像散和畸变； 

图16示出位于摄远端的球面像差、像散和畸变； 

图17示出本发明的第五实施方式的变焦镜头的透镜结构； 

图18连同图19和20示出具体数值应用于第五实施方式的第五数值实施例中的像差，图18示出位于广角端的球面像差、像散和畸变； 

图19示出位于中间焦距的球面像差、像散和畸变； 

图20示出位于摄远端的球面像差、像散和畸变； 

图21是本发明的一个实施方式的摄像装置的框图。 

具体实施方式

下面将描述用于实现本发明的优选实施方式的变焦镜头和摄像装置的最佳方式。 

首先，将描述本发明的一个实施方式的变焦镜头。 

在本发明的实施方式的变焦镜头中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组。此外，在广角端和摄远端之间改变倍率期间，沿光轴方向移动第一透镜组和第二透镜组。此外，第一透镜组和第二透镜组各自具有至少一个塑料非球面透镜。 

因此，在本发明的实施方式的变焦镜头中，由于第一透镜组和第二透镜组各自具有至少一个塑料非球面透镜，所以能降低变焦镜头的重量。 

本发明的实施方式的变焦镜头形成为满足下列条件式(1)和(2)： 

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60 

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022 

其中，fw表示处于广角端状态的无限远对焦的全体变焦镜头的焦距；bkw表示全体变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距(backfocus)；X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度；X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度；而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

条件式(1)限定出位于广角端的焦距和后焦距之间的比值。 

当fw/bkw超过条件式(1)的上限时，难以提供必需的后焦距。具体讲，当变焦镜头用作可安装到数字单镜头反射相机的可换镜头时，变焦镜头可能与相机本体的快速返回镜接触。此外，当fw/bkw超过条件式(1)的上限时，变焦镜头可能受到阴影(shading)的影响，因为出瞳位置过于靠近像面。 

相反，当fw/bkw低于条件式(1)的下限时，因为后焦距变得过长，所以不再能降低变焦镜头的尺寸。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(1)时，能提供必要且充分的后焦距，并能降低阴影的影响以及变焦镜头的尺寸。具体讲，当变焦镜头用作可安装到数字单镜头反射相机的可换镜头时，能防止变焦镜头与相机本体的快速返回镜彼此接触。 

条件式(2)限定出厚度差和有效半径之间的比值。所述厚度差是第一透镜组的塑料非球面透镜的轴上厚度与第一透镜组的塑料非球面透镜的离轴厚度之间的厚度差。 

当|(X1-X0)/h0|超过条件式(2)的上限时，相对于塑料非球面透镜的各种像差的灵敏度变得过高，具体讲，变得难以限制基于由温度所引起的形状变化的像差变动。 

相反，当|(X1-X0)/h0|低于条件式(2)的下限时，塑料非球面透镜的屈光力变得过小。因此，在广角侧，修正畸变和像场弯曲的效果降低，从而使第一透镜组中最靠近物侧的透镜的直径增加。因此，不再能降低变 焦镜头的尺寸。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(2)时，能适当地修正像差，并能降低变焦镜头的尺寸。 

在本发明的实施方式的变焦镜头中，希望的是：第一透镜组包括具有负屈光力的第一透镜、具有负屈光力并为塑料非球面透镜的第二透镜以及具有正屈光力的第三透镜；从物侧到像侧依次设置第一透镜、第二透镜和第三透镜；并且变焦镜头满足下列条件式(3)、(4)和(5)。 

(3)0.02＜|(X3-X2)/h1|＜0.12 

(4)-2.0＜f1/fw＜-1.7 

(5)2.3＜fasp1/f1＜2.8 

其中：X3表示第一透镜和第二透镜的物侧表面的有效直径位置处的空气间隙；X2表示第一透镜和第二透镜处的轴上空气间隙；f1表示第一透镜组的焦距；h1表示第一透镜组的塑料非球面透镜的物侧表面的有效半径；而fasp1表示第一透镜组的塑料非球面透镜的近轴焦距。 

条件式(3)限定出长度差与长度差被设定时的第二透镜的有效半径之间的比值。该长度差通过将第一和第二透镜的离轴长度之间的差值减去第一和第二透镜的轴上长度之间的差值而获得。 

当|(X3-X2)/h1|超过条件式(3)的上限时，对位于塑料非球面透镜(第二透镜)的广角端的所谓单侧模糊(即图像在左右侧之一发生模糊)的影响度增加。因此，有必要提供一个流程，用于调节相对于摄像***的光轴的垂直方向变化。 

相反，当|(X3-X2)/h1|低于条件式(3)的下限时，不再能满意地修正像场弯曲和彗差，从而引起性能降低。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(3)时，能降低位于第二透镜的广角端的单侧模糊的影响。 

条件式(4)限定出第一透镜组的焦距与处于广角端状态时的焦距之间的比值。 

当f1/fw超过条件式(4)的上限时，各个透镜组的佩兹伐总和(Petzvalsum)之间失去平衡，从而造成难以修正像场弯曲。 

相反，当f1/fw低于条件式(4)的下限时，各个透镜组的佩兹伐总和之间失去平衡。这造成难以修正像场弯曲，并且使聚焦期间第一透镜组的 向外移动量增加，从而妨碍降低变焦镜头的尺寸。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(4)时，提供了各个透镜组的佩兹伐总和之间的良好平衡。此外，能适当地修正像差，并能降低变焦镜头的尺寸。 

条件式(5)限定出第一透镜组的塑料非球面透镜的焦距与第一透镜组的焦距之间的比值。 

当faspl/f1超过条件式(5)的上限时，通过第一透镜组的塑料非球面透镜修正像差的效果被降低，并且第一透镜组的第一透镜的直径增加。 

当faspl/f1低于条件式(5)的下限时，在广角侧由温度所引起的形状变化的影响不能再被忽视。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(5)时，能适当地修正像差，并能降低变焦镜头的尺寸。 

在本发明的实施方式的变焦镜头中，希望的是，第一透镜组的至少一个塑料非球面透镜的至少像侧表面是非球面，并且该像侧非球面满足下列条件式(6)， 

(6)-1.2＜κ＜-0.6 

其中，κ表示下列数值表达式(1)中的圆锥常数(conic constant)， 

$x=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ})c^2{h}^2}}+\underset{i=2}{\overset{16}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{h}^i$ ...数值表达式(1) 

其中：x表示沿光轴方向距透镜表面的顶点的距离，h表示垂直于光轴的方向上的高度，c表示透镜表面的顶点处的近轴曲率，而Ai表示第i级次(order)非球面系数。 

条件式(6)限定出塑料非球面透镜的圆锥形状。 

当κ低于条件式(6)的下限时，塑料非球面透镜的周缘部的负屈光力变得过弱。因此，像场弯曲、彗差和畸变被过度修正，并且第一透镜组的第一透镜的直径变大。 

相反，当κ超过条件式(6)的上限时，塑料非球面透镜的周缘部的负屈光力变得过强。因此，对轴外像差的修正不够，并且基于后焦距的变动和偏心的灵敏度增加。因此，变得难以限制由温度变化以及塑料非球面透镜的偏心所引起的性能变动。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(6)时，像差被适 当地修正以增加光学性能，并且变焦镜头的尺寸被降低。 

此外，在本发明的实施方式的变焦镜头中，希望的是，第二透镜组包括具有正屈光力的胶合透镜和至少一个具有正屈光力的塑料非球面透镜，并且变焦镜头满足下列条件式(7)， 

(7)Δν＞25 

其中，Δν表示胶合透镜中的阿贝数(Abbe number)之间的差值。 

条件式(7)限定出胶合透镜中的阿贝数之间的差值。 

当Δν低于条件式(7)的下限时，变得难以修正轴向色差和倍率色差。此外，当尝试适当地修正色差时，其它像差被增加。因此，变得难以修正这些像差。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(7)时，能适当地修正整个变焦区域中的色差。 

在本发明的实施方式的变焦镜头中，希望的是，第二透镜组的至少一个塑料非球面透镜满足下列条件式(8)和(9)， 

(8)2.5＜|fasp2/f2|＜35 

(9)|(X5-X4)/h2|＜0.26 

其中：fasp2表示第二透镜组的塑料非球面透镜的近轴焦距，f2表示第二透镜组的焦距，X5表示第二透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度，X4表示第二透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度，而h2表示第二透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

条件式(8)限定出第二透镜组的塑料非球面透镜的焦距与第二透镜组的焦距之间的比值。 

当|fasp2/f2|超过条件式(8)的上限时，变得难以修正球面像差。 

当|fasp2/f2|低于条件式(8)的下限时，相对于塑料非球面透镜的后焦距和偏心的灵敏度变得过高。因此，不再能够限制由温度变化引起的性能变动。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(8)时，由于温度变化造成的性能变动受到限制，从而能实现增加光学性能。 

条件式(9)限定出塑料非球面透镜的像侧有效半径相对于以下差值的比值，该差值为塑料非球面透镜的中心处的厚度与像侧有效直径位置处的厚度之间的差值。 

当|(X5-X4)/h2|超过条件式(9)的上限时，由塑料非球面透镜的温度变化引起的像差变动增加。 

因此，当本发明的实施方式的变焦镜头满足条件式(9)时，由温度变化引起的像差变动受到限制，从而能实现增加光学性能。 

在本发明的实施方式的变焦镜头中，希望的是，通过沿光轴方向移动第一透镜组来进行聚焦。 

通过沿光轴方向移动第一透镜组而进行聚焦，则聚焦是通过像差被充分修正的透镜组来进行的。因此，能进行这样的聚焦，其中直到邻近区域像差变动均小。 

在本发明的实施方式的变焦镜头中，希望的是，变焦镜头还包括设置在第二透镜组中的孔径光阑(aperture stop)。 

通过在第二透镜组内设置孔径光阑，则没有必要再在第一透镜组和第二透镜组之间提供用于设置孔径光阑的空间。因此，能降低变焦镜头的尺寸。 

在本发明的实施方式的变焦镜头中，希望的是，变焦镜头还包括用于限制在第二透镜组的物侧表面发生的光斑(flare)的遮光构件。 

通过设置用于限制位于第二透镜组的物侧表面的光斑的遮光构件，能切除位于广角端的下部轴外光束。这能实现适当地修正彗差。 

下面，将参考图和表来描述本发明的具体实施方式的变焦镜头以及将具体数值应用于这些具体实施方式的数值实施例。 

在各表和以下描述中，例如，符号的意义如下。 

术语“表面号”指从物侧起的第i个表面。Ri表示从物侧向像侧计数的第i个表面的曲率半径。Di表示第i个表面与第i+1个表面之间的轴上表面间隔。Ni表示第i个透镜Gi的材料的d线(波长587.6nm)处的折射率。vi表示第i个透镜Gi的材料的d线处的阿贝数。关于表面号的ASP表示该表面是非球面。关于曲率半径的∞表示该表面是平面。关于轴上表面间隔的Di表示该轴上表面间隔是可变间隔。 

用于数值实施例的透镜包括具有非球面的透镜。各个非球面的形状通过下列数值表达式(1)获得： 

$X=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ})c^2{h}^2}}+\underset{i=2}{\overset{16}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{h}^i$ ...数值表达式(1) 

其中：x是光轴方向上距透镜表面的顶点的距离，h是垂直于光轴的方向上的高度，c是透镜表面的顶点处的近轴曲率(即曲率半径的倒数)，κ是圆锥常数，而Ai是第i级次非球面系数。 

图1示出本发明的第一实施方式的变焦镜头1的透镜结构(处于广角端状态)。各个箭头表示各个透镜组沿光轴朝摄远端移动的路径。 

如图1所示，第一实施方式的变焦镜头1包括8个透镜。 

在变焦镜头1中，当在广角端和摄远端之间改变倍率时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2沿光轴方向移动，而当进行聚焦时，第一透镜组GR1沿光轴方向移动。 

在变焦镜头1中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜组GR1和具有正屈光力的第二透镜组GR2。第一透镜组GR1和第二透镜组GR2各自包括至少一个塑料非球面透镜。 

在第一透镜组GR1中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜G1、由塑料形成并具有弯月面形状和负屈光力的第二透镜G2以及具有弯月面形状和正屈光力的第三透镜G3。第一透镜G1的凹面面对像侧并具有高曲率。第二透镜G2的两个面均为非球面。 

在第二透镜组GR2中，从物侧到像侧依次设置具有正屈光力的第四透镜G4、双凸面第五透镜G5、双凹面第六透镜G6、由塑料形成并具有正屈光力的第七透镜G7以及具有弯月面形状和正屈光力的第八透镜G8。第七透镜G7的像侧表面是非球面。 

第五透镜G5和第六透镜G6通过将第五透镜G5面对像侧的凸面与第六透镜G6面对物侧的凹面相接合而彼此接合，因此形成具有胶合面R12的胶合透镜。这些凸面和凹面具有相同曲率半径。胶合透镜具有正屈光力。 

限制光斑的遮光构件C设置在第四透镜G4的物侧。 

孔径光阑S(孔径表面R10)设置在第二透镜组GR2的第四透镜G4和第五透镜G5之间。孔径光阑S伴随第二透镜组GR2沿光轴方向移动。 

表1示出第一数值实施例的透镜数据，其中具体数值应用于第一实施方式的变焦镜头1。 

表1 

表面号	曲率半径Ri	表面间隔Di	折射率Ni	阿贝数νi
					1	83.2208	1.7000	1.7725	49.6
2	18.3028	0.5748
					3(ASP)	18.5265	2.2000	1.529962	55.8
4(ASP)	12.1167	9.8036
					5	24.2439	3.3268	1.846663	23.7
6	35.4625	D6
					7	∞	1.5000
8	18.5569	4.3840	1.51823	58.9
					9	-508.1872	3.0000
10	∞	1.0000
					11	26.2270	4.5698	1.496997	81.6
12	-22.9507	1.0000	1.834001	37.3
					13	37.4662	1.7579
14	-133.1549	1.4617	1.529962	55.8
					15(ASP)	-67.0595	2.6193
16	-28.1119	2.0388	1.487489	70.4
					17	-15.9169

在变焦镜头1中，第一透镜组GR1的第二透镜G2的物侧表面R3、第一透镜组GR1的第二透镜G2的像侧表面R4和第二透镜组GR2的第七透镜G7的像侧表面R15是非球面。表2示出第一数值实施例中非球面的第4级次、第6级次、第8级次和第10级次非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥常数κ。 

在表2和以下示出非球面系数的各表中，“E-i”是对基数10的指数表达式，即它表示“10-i”。例如，0.12345E-05表示0.12345×10^-5。 

表2 

表面号	κ	A4	A6	A8	A10
						3	0.0000	0.34217×10-4	-0.31163×10-6	0.12238×10-8	-0.21322×10-11
4	-0.8204	0.51410×10-4	-0.44479×10-5	0.19674×10-8	-0.40118×10-11
						15	0.0000	0.60513×10-4	0.17083×10-6	-0.57691×10-9	0.10419×10-10

在变焦镜头1中，当倍率从广角端状态变到摄远端状态时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间隔D6改变。表3示出F数Fno以及第一数值实施例中用于表面间隔的处于广角端状态(焦距f＝18.5)、中间焦距状态(焦距f＝31.52)和摄远端状态(焦距f＝53.5)的可变间隔。 

表3 

f	18.5	31.52	53.5
				Fno	3.59	4.59	5.75
D6	42.3200	17.6311	3.218733

图2-4示出第一数值实施例中无限远对焦状态下的各种像差。图2示出广角端状态(焦距f＝18.5)下的各种像差，图3示出中间焦距状态(焦距f＝31.52)下的各种像差，而图4示出摄远端状态(焦距f＝53.5)下的各种像差。 

对于图2-4的每一个中示出的球面像差图，实线表示d线(具有587.6nm的波长)的值、虚线表示c线(具有656.3nm的波长)的值，而点划线表示g线(具有435.8nm的波长)的值。对于图2-4的每一个中示出的像散图，实线表示矢状像面(sagittal image plane)中的值，而虚线表示子午像面(meridionalimage plane)中的值。 

从示出各种像差的图明显可见，在第一数值实施例中，变焦镜头1适当地修正各种像差，并具有优异的成像性能。 

图5示出本发明的第二实施方式的变焦镜头2的透镜结构(处于广角端状态)。各个箭头表示各个透镜组沿光轴朝摄远端移动的路径。 

如图5所示，第二实施方式的变焦镜头2包括9个透镜。 

在变焦镜头2中，当在广角端和摄远端之间改变倍率时，第一透镜组GR2和第二透镜组GR2沿光轴方向移动，而当进行聚焦时，第一透镜组GR2沿光轴方向移动。 

在变焦镜头2中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜组GR1和具有正屈光力的第二透镜组GR2。第一透镜组GR1和第二透镜组GR2各自具有至少一个塑料非球面透镜。 

在第一透镜组GR1中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜G1、由塑料形成并具有弯月面形状和负屈光力的第二透镜G2以及具有弯月面形状和正屈光力的第三透镜G3。第一透镜G1的凹面面对像侧并具有高曲率。第二透镜G2的两个面均为非球面。 

在第二透镜组GR2中，从物侧到像侧依次设置具有正屈光力的第四透镜G4、双凸面第五透镜G5、双凹面第六透镜G6、由塑料形成并具有正屈光力的第七透镜G7、具有弯月面形状的第八透镜G8以及具有弯月面形状 的第九透镜G9。第七透镜G7的像侧表面是非球面。第八透镜G8的凹面面对物侧。第九透镜G9的凸面面对像侧。 

第五透镜G5和第六透镜G6通过将第五透镜G5面对像侧的凸面与第六透镜G6面对物侧的凹面相接合而彼此接合，因此形成具有胶合面R11的胶合透镜。这些凸面和凹面具有相同曲率半径。胶合透镜具有正屈光力。 

第八透镜G8和第九透镜G9通过将第八透镜G8面对像侧的凸面与第九透镜G9面对物侧的凹面相接合而彼此接合，因此形成具有胶合面R16的胶合透镜。这些凸面和凹面具有相同曲率半径。胶合透镜具有正屈光力。 

孔径光阑S(孔径表面R9)设置在第二透镜组GR2的第四透镜G4和第五透镜G5之间。孔径光阑S伴随第二透镜组GR2沿光轴方向移动。 

表4示出第二数值实施例的透镜数据，其中具体数值应用于第二实施方式的变焦镜头2。 

表4 

表面号	曲率半径Ri	表面间隔Di	折射率Ni	阿贝数νi
					1	72.9357	1.7000	1.7725	49.6
2	18.0216	0.7235
					3(ASP)	17.7152	2.2000	1.529962	55.8
4(ASP)	11.9093	9.9873
					5	23.4743	3.3666	1.846663	23.7
6	32.5433	D6
					7	18.1222	4.5367	1.51742	52.1
8	-367.1211	2.0000
					9	∞	1.0000
10	21.6120	3.7954	1.496997	81.6
					11	-32.4448	1.0000	1.834001	37.3
12	25.9333	1.9302
					13	-237.9522	1.4617	1.529962	55.8
14(ASP)	-46.2113	2.6984
					15	-21.7033	1.0000	1.806099	33.2
16	-28.7809	2.2292	1.487489	70.4
					17	-14.5574

在变焦镜头2中，第一透镜组GR1的第二透镜G2的物侧表面R3、第一透镜组GR1的第二透镜G2的像侧表面R4和第二透镜组GR2的第七透镜G7的像侧表面R14是非球面。表5示出第二数值实施例中非球面的第4级次、第6级次、第8级次和第10级次非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥常数κ。 

表5 

表面号	κ	A4	A6	A8	A10
						3	0.0000	0.27778×10-4	-0.37902×10-6	0.15664×10-8	-0.27367×10-11
4	-0.6179	0.33097×10-4	-0.57868×10-6	0.25885×10-8	-0.51844×10-11
						14	0.0000	0.70259×10-4	0.26014×10-6	-0.18124×10-9	0.14396×10-10

在变焦镜头2中，当倍率从广角端状态变到摄远端状态时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间隔D6改变。表6示出F数Fno以及第二数值实施例中用于表面间隔的处于广角端状态(焦距f＝18.5)、中间焦距状态(焦距f＝31.52)和摄远端状态(焦距f＝53.5)的可变间隔。 

表6 

f	18.5	31.52	53.5
				Fno	3.59	4.56	5.77
D6	43.1912	18.6359	4.2964

图6-8示出第二数值实施例中无限远对焦状态下的各种像差。图6示出广角端状态(焦距f＝18.5)下的各种像差，图7示出中间焦距状态(焦距f＝31.52)下的各种像差，而图8示出摄远端状态(焦距f＝53.5)下的各种像差。 

对于图6-8的每一个中示出的球面像差图，实线表示d线(具有587.6nm的波长)的值、虚线表示c线(具有656.3nm的波长)的值，而点划线表示g线(具有435.8nm的波长)的值。对于图6-8的每一个中示出的像散图，实线表示矢状像面中的值，而虚线表示子午像面中的值。 

从示出各种像差的图明显可见，在第二数值实施例中，变焦镜头2适当地修正各种像差，并具有优异的成像性能。 

图9示出本发明的第三实施方式的变焦镜头3的透镜结构(处于广角端状态)。各个箭头表示各个透镜组沿光轴朝摄远端移动的路径。 

如图9所示，第三实施方式的变焦镜头3包括8个透镜。 

在变焦镜头3中，当在广角端和摄远端之间改变倍率时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2沿光轴方向移动，而当进行聚焦时，第一透镜组GR1沿光轴方向移动。 

在变焦镜头3中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜组GR1和具有正屈光力的第二透镜组GR2。第一透镜组GR1和第二透镜组 GR2各自具有至少一个塑料非球面透镜。 

在第一透镜组GR1中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜G1、由塑料形成并具有弯月面形状和负屈光力的第二透镜G2以及具有弯月面形状和正屈光力的第三透镜G3。第一透镜G1的凹面面对像侧并具有高曲率。第二透镜G2的两个面均为非球面。 

在第二透镜组GR2中，从物侧到像侧依次设置具有正屈光力的第四透镜G4、双凸面第五透镜G5、双凹面第六透镜G6、由塑料形成并具有正屈光力的第七透镜G7以及具有弯月面形状和正屈光力的第八透镜G8。第七透镜G7的像侧表面是非球面。 

第五透镜G5和第六透镜G6通过将第五透镜G5面对像侧的凸面与第六透镜G6面对物侧的凹面相接合而彼此接合，因此形成具有胶合面R11的胶合透镜。这些凸面和凹面具有相同曲率半径。胶合透镜具有正屈光力。 

孔径光阑S(孔径表面R9)设置在第二透镜组GR2的第四透镜G4和第五透镜G5之间。孔径光阑S伴随第二透镜组GR2沿光轴方向移动。 

表7示出第三数值实施例的透镜数据，其中具体数值应用于第三实施方式的变焦镜头3。 

表7 

表面号	曲率半径Ri	表面间隔Di	折射率Ni	阿贝数νi
					1	71.1997	1.7000	1.7725	49.6
2	17.1887	1.5361
					3(ASP)	17.4395	2.0000	1.529962	55.8
4(ASP)	11.9998	9.7484
					5	25.4335	3.4990	1.805181	25.4
6	39.4531	D6
					7	20.4164	4.2742	1.540731	49.1
8	-164.2246	3.0000
					9	∞	1.0000
10	21.0367	4.3867	1.496997	81.6
					11	-21.9029	1.0000	1.834001	37.3
12	24.5166	1.8811
					13	-2193.0701	2.0000	1.529962	55.8
14(ASP)	-52.0068	2.6318
					15	-23.8362	2.0000	1.509937	68.0
16	-14.9787

在变焦镜头3中，第一透镜组GR1的第二透镜G2的物侧表面R3、第一透镜组GR1的第二透镜G2的像侧表面R4和第二透镜组GR2的第七透镜G7的像侧表面R14是非球面。表8示出第三数值实施例中非球面的第4 级次、第6级次、第8级次和第10级次非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥常数κ。 

表8 

表面号	κ	A4	A6	A8	A10
						3	0.0000	-0.14734×10-4	0.15644×10-7	-0.13387×10-9	0.68891×10-13
4	-0.9064	-0.12669×10-5	-0.10602×10-7	-0.24086×10-10	-1.5732×10-12
						14	0.0000	0.46386×10-4	6.6941×10-7	0.47312×10-9	-0.17261×10-12

在变焦镜头3中，当倍率从广角端状态变到摄远端状态时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间隔D6改变。表9示出F数Fno以及第三数值实施例中用于表面间隔的处于广角端状态(焦距f＝18.5)、中间焦距状态(焦距f＝31.52)和摄远端状态(焦距f＝53.5)的可变间隔。 

表9 

f	18.5	31.52	53.5
				Fno	3.6	4.59	5.76
D6	42.9527	17.8316	3.1668

图10-12示出第三数值实施例中无限远对焦状态下的各种像差。图10示出广角端状态(焦距f＝18.5)下的各种像差，图11示出中间焦距状态(焦距f＝31.52)下的各种像差，而图12示出摄远端状态(焦距f＝53.5)下的各种像差。 

对于图10-12的每一个中示出的球面像差图，实线表示d线(具有587.6nm的波长)的值、虚线表示c线(具有656.3nm的波长)的值，而点划线表示g线(具有435.8nm的波长)的值。对于图10-12的每一个中示出的像散图，实线表示矢状像面中的值，而虚线表示子午像面中的值。 

从示出各种像差的图明显可见，在第三数值实施例中，变焦镜头3适当地修正各种像差，并具有优异的成像性能。 

图13示出本发明的第四实施方式的变焦镜头4的透镜结构(处于广角端状态)。各个箭头表示各个透镜组沿光轴朝摄远端移动的路径。 

如图13所示，第四实施方式的变焦镜头4包括8个透镜。 

在变焦镜头4中，当在广角端和摄远端之间改变倍率时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2沿光轴方向移动，而当进行聚焦时，第一透镜组GR1沿光轴方向移动。 

在变焦镜头4中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜组GR1和具有正屈光力的第二透镜组GR2。第一透镜组GR1和第二透镜组GR2各自具有至少一个塑料非球面透镜。 

在第一透镜组GR1中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜G1、由塑料形成并具有弯月面形状和负屈光力的第二透镜G2以及具有弯月面形状和正屈光力的第三透镜G3。第一透镜G1的凹面面对像侧并具有高曲率。第二透镜G2的两个面均为非球面。 

在第二透镜组GR2中，从物侧到像侧依次设置具有正屈光力的第四透镜G4、双凸面第五透镜G5、双凹面第六透镜G6、由塑料形成并具有正屈光力的第七透镜G7以及具有弯月面形状和正屈光力的第八透镜G8。第七透镜G7的像侧表面是非球面。 

第五透镜G5和第六透镜G6通过将第五透镜G5面对像侧的凸面与第六透镜G6面对物侧的凹面相接合而彼此接合，因此形成具有胶合面R11的胶合透镜。这些凸面和凹面具有相同曲率半径。胶合透镜具有正屈光力。 

孔径光阑S(孔径表面R9)设置在第二透镜组GR2的第四透镜G4和第五透镜G5之间。孔径光阑S伴随第二透镜组GR2沿光轴方向移动。 

表10示出第四数值实施例的透镜数据，其中具体数值应用于第四实施方式的变焦镜头4。 

表10 

表面号	曲率半径Ri	表面间隔Di	折射率Ni	阿贝数νi
					1	69.9988	1.7000	1.7725	49.6
2	17.9114	2.7388
					3(ASP)	18.4919	2.0000	1.529962	55.8
4(ASP)	12.2427	9.5136
					5	25.7850	3.1109	1.846663	23.7
6	38.3592	D6
					7	19.6539	3.7853	1.603111	60.6
8	-508.0815	3.0222
					9	∞	2.0000
10	22.2449	3.6070	1.487489	70.4
					11	-21.6354	1.0000	1.834001	37.3
12	25.9142	1.7543
					13	733.9116	1.0000	1.529962	55.8
14(ASP)	-81.3911	2.6716
					15	-25.7270	2.0000	1.516798	64.1
16	-15.0183

在变焦镜头4中，第一透镜组GR1的第二透镜G2的物侧表面R3、第 一透镜组GR1的第二透镜G2的像侧表面R4和第二透镜组GR2的第七透镜G7的像侧表面R14是非球面。表11示出第四数值实施例中非球面的第4级次、第6级次、第8级次和第10级次非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥常数κ。 

表11 

表面号	κ	A4	A6	A8	A10
						3	0.0000	-0.18900×10-4	0.17906×10-7	-0.98843×10-10	0.15008×10-12
4	-1.0139	0.0000	0.0000	0.0000	0.0000
						14	0.0000	0.58947×10-4	-0.47675×10-8	0.23015×10-8	-0.12841×10-10

在变焦镜头4中，当倍率从广角端状态变到摄远端状态时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间隔D6改变。表12示出F数Fno以及第四数值实施例中用于表面间隔的处于广角端状态(焦距f＝18.5)、中间焦距状态(焦距f＝31.52)和摄远端状态(焦距f＝53.5)的可变间隔。 

表12 

f	18.5	31.52	53.5
				Fno	3.6	4.60	5.76
D6	41.6817	16.9231	2.4700

图14-16示出第四数值实施例中无限远对焦状态下的各种像差。图14示出广角端状态(焦距f＝18.5)下的各种像差，图15示出中间焦距状态(焦距f＝31.52)下的各种像差，而图16示出摄远端状态(焦距f＝53.5)下的各种像差。 

对于图14-16的每一个中示出的球面像差图，实线表示d线(具有587.6nm的波长)的值、虚线表示c线(具有656.3nm的波长)的值，而点划线表示g线(具有435.8nm的波长)的值。对于图14-16的每一个中示出的像散图，实线表示矢状像面中的值，而虚线表示子午像面中的值。 

从示出各种像差的图明显可见，在第四数值实施例中，变焦镜头4适当地修正各种像差，并具有优异的成像性能。 

图17示出本发明的第五实施方式的变焦镜头5的透镜结构(处于广角端状态)。各个箭头表示各个透镜组沿光轴朝摄远端移动的路径。 

如图17所示，第五实施方式的变焦镜头5包括8个透镜。 

在变焦镜头5中，当在广角端和摄远端之间改变倍率时，第一透镜组 GR1和第二透镜组GR2沿光轴方向移动，而当进行聚焦时，第一透镜组GR1沿光轴方向移动。 

在变焦镜头5中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜组GR1和具有正屈光力的第二透镜组GR2。第一透镜组GR1和第二透镜组GR2各自具有至少一个塑料非球面透镜。 

在第一透镜组GR1中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜G1、由塑料形成并具有弯月面形状和负屈光力的第二透镜G2以及具有弯月面形状和正屈光力的第三透镜G3。第一透镜G1的凹面面对像侧并具有高曲率。第二透镜G2的两个面均为非球面。 

在第二透镜组GR2中，从物侧到像侧依次设置具有正屈光力的第四透镜G4、双凸面第五透镜G5、双凹面第六透镜G6、由塑料形成并具有正屈光力的第七透镜G7以及具有弯月面形状和正屈光力的第八透镜G8。第七透镜G7的像侧表面是非球面。 

第五透镜G5和第六透镜G6通过将第五透镜G5面对像侧的凸面与第六透镜G6面对物侧的凹面相接合而彼此接合，因此形成具有胶合面R11的胶合透镜。这些凸面和凹面具有相同曲率半径。胶合透镜具有正屈光力。 

孔径光阑S(孔径表面R9)设置在第二透镜组GR2的第四透镜G4和第五透镜G5之间。孔径光阑S伴随第二透镜组GR2沿光轴方向移动。 

表13示出第五数值实施例的透镜数据，其中具体数值应用于第五实施方式的变焦镜头5。 

表13 

表面号	曲率半径Ri	表面间隔Di	折射率Ni	阿贝数νi
					1	69.0170	1.7000	1.7725	49.6
2	18.1386	2.6067
					3(ASP)	18.4176	1.7000	1.529962	55.8
4(ASP)	12.5753	9.1668
					5	26.2313	3.4483	1.846663	23.7
6	39.9939	D6
					7	18.6185	4.2671	1.620409	60.3
8	-171.2021	2.0000
					9	∞	1.0000
10	29.2650	3.6204	1.487489	70.4
					11	-19.9776	1.0000	1.834001	37.3
12	29.6489	1.8192
					13	-100.0000	1.0000	1.529962	55.8
14(ASP)	-86.5877	2.6563
					15	-26.5493	2.1547	1.516798	64.1
16	-13.8022

在变焦镜头5中，第一透镜组GR1的第二透镜G2的物侧表面R3、第一透镜组GR1的第二透镜G2的像侧表面R4和第二透镜组GR2的第七透镜G7的像侧表面R14是非球面。表14示出第五数值实施例中非球面的第4级次、第6级次、第8级次和第10级次非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥常数κ。 

表14 

表面号	κ	A4	A6	A8	A10
						3	0.0000	-0.18419×10-4	0.14468×10-7	-0.98143×10-10	0.19744×10-12
4	-1.0355	0.0000	0	0	0
						14	0.0000	0.69774×10-4	0.72183×10-7	0.95371×10-9	-0.69408×10-11

在变焦镜头5中，当倍率从广角端状态变到摄远端状态时，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间隔D6改变。表15示出F数Fno以及第五数值实施例中用于表面间隔的处于广角端状态(焦距f＝18.5)、中间焦距状态(焦距f＝31.52)和摄远端状态(焦距f＝53.5)的可变间隔。 

表15 

f	18.5	31.52	53.5
				Fno	3.6	4.54	5.74
D6	41.4252	16.8266	2.4729

图18-20示出第五数值实施例中无限远对焦状态下的各种像差。图18示出广角端状态(焦距f＝18.5)下的各种像差，图19示出中间焦距状态(焦距f＝31.52)下的各种像差，而图20示出摄远端状态(焦距f＝53.5)下的各种像差。 

对于图18-20的每一个中示出的球面像差图，实线表示d线(具有587.6nm的波长)的值、虚线表示c线(具有656.3nm的波长)的值，而点划线表示g线(具有435.8nm的波长)的值。对于图18-20的每一个中示出的像散图，实线表示矢状像面中的值，而虚线表示子午像面中的值。 

从示出各种像差的图明显可见，在第五数值实施例中，变焦镜头5适当地修正各种像差，并具有优异的成像性能。 

表16示出变焦镜头1、2、3、4和5中上述条件式(1)-(9)的各值。也就是说，表16示出：条件式(1)的fw、bkw和fw/bkw；条件式(2)的X1、X0、h0和|(X1-X0)/h0|；条件式(3)的X3、X2、h1和|(X3-X2)/h1|；条件式(4)的f1和f1/fw；条件式(5)的fasp1和fasp1/f1；条件式 (6)的κ；条件式(7)的Δν；条件式(8)的fasp2、f2和|fasp2/f2|；和条件式(9)的X5、X4、h2和|(X5-X4)/h2|。 

表16 

从表16可见，变焦镜头1、2、3、4和5满足条件式(1)-(9)。 

下面，将描述本发明的一个实施方式的摄像装置。 

本发明的实施方式的摄像装置是包括变焦镜头和将变焦镜头形成的光学图像转换成电信号的摄像元件的摄像装置。 

在该摄像装置的变焦镜头中，从物侧到像侧依次设置具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组。此外，在广角端和摄远端之间改变倍率期间，沿光轴方向移动第一透镜组和第二透镜组。此外，第一透镜组和第二透镜组各自具有至少一个塑料非球面透镜。 

因此，在本发明的实施方式的摄像装置中，由于变焦镜头的第一透镜组和第二透镜组各自具有至少一个塑料非球面透镜，所以能降低摄像装置的重量。 

本发明的实施方式的摄像装置的变焦镜头满足满足下列条件式(1)和(2)： 

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60 

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022 

其中：fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距；bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距；X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度；X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度；而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。 

条件式(1)限定出位于广角端的焦距和后焦距之间的比值。 

当fw/bkw超过条件式(1)的上限时，难以提供必需的后焦距。具体讲，当变焦镜头用作可安装到数字单镜头反射相机的可换镜头时，变焦镜头可能与相机本体的快速返回镜接触。此外，当fw/bkw超过条件式(1)的上限时，变焦镜头可能受到阴影的影响，因为出瞳位置过于靠近像面。 

相反，当fw/bkw低于条件式(1)的下限时，因为后焦距变得过长，所以不再能降低变焦镜头的尺寸。 

因此，在本发明的实施方式的摄像装置中，当变焦镜头满足条件式(1)时，能提供必要且充分的后焦距，并能降低阴影的影响以及摄像装置的尺寸。具体讲，当变焦镜头用作可安装到数字单镜头反射相机的可换镜头时，能防止变焦镜头与相机本体的快速返回镜彼此接触。 

条件式(2)限定出厚度差和有效半径之间的比值。所述厚度差是第一透镜组的塑料非球面透镜的轴上厚度与第一透镜组的塑料非球面透镜的离轴厚度之间的厚度差。 

当|(X1-X0)/h0|超过条件式(2)的上限时，相对于塑料非球面透镜的各种像差的灵敏度变得过高，具体讲，变得难以限制基于由温度所引起的形状变化的像差变动。 

相反，当|(X1-X0)/h0|低于条件式(2)的下限时，塑料非球面透镜的屈光力变得过小。因此，在广角侧，修正畸变和像场弯曲的效果降低，从而使第一透镜组中最前面的透镜的直径增加。因此，不再能降低摄像装置的尺寸。 

因此，当本发明的实施方式的摄像装置的变焦镜头满足条件式(2)时，能适当地修正像差，并能降低摄像装置的尺寸。 

图21示意性地示出作为本发明的实施方式的摄像装置的实施例的数字静物相机的结构。 

摄像装置(数字静物相机)10形成为所谓的可换镜头型单镜头反射相 机，并通过将透镜组20安装到相机本体30而得以使用。 

透镜组20包括变焦镜头21、驱动变焦镜头21的驱动单元和控制驱动单元的控制单元。作为变焦镜头21，上述变焦镜头1-5中任一个或变焦镜头1-5的任意数值实施例被使用。 

透镜组20的驱动单元设置有驱动部，例如：在变焦期间移动第一透镜组和第二透镜组两者的变焦驱动部22、在聚焦期间移动第一透镜组的聚焦驱动部23和改变孔径光阑的开口直径的光圈驱动部24。 

透镜组20的控制单元设置有例如控制各个驱动部的透镜控制CPU(中央处理器)25。 

相机本体30设置有摄像元件31和快速返回镜32。摄像元件31将形成在变焦镜头21处的光学图像转换成电信号。快速返回镜32设置在摄像元件31的物侧。五棱镜33和目镜34设置在相机本体30。 

在相机本体30中，经由变焦镜头21接收的光的一部分被快速返回镜32引导至五棱镜33，并从五棱镜33被引导至目镜34。摄影者能经由目镜34从视觉上识别形成在变焦镜头21处的光学图像。 

使用例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等作为摄像元件31。从摄像元件31输出的电图像信号通过图像处理电路35而受到各种处理操作，然后通过预定方法受到数据压缩。压缩数据作为图像数据而暂时存储于图像存储器36中。 

相机控制CPU 37起控制整个相机本体30和透镜组20的功能。相机控制CPU 37取出暂时存储于图像存储器36中的图像数据，使图像数据显示于液晶显示装置(LCD)38上，并使图像数据存储于外部存储器39中。此外，相机控制CPU 37读出存储于外部存储器39中的图像数据，并将它显示在液晶显示装置38上。 

相机控制CPU 37还基于来自诸如快门释放开关或变焦开关等操作单元40的信号输入而控制各个部分。例如，当操作快门释放开关时，指令信号基于来自快门释放开关的信号输入而从相机控制CPU 37输出到镜子驱动单元41和时间(timing)控制单元42。当指令信号输入到镜子驱动单元41和时间控制单元42时，如双点划线所示，快速返回镜32被镜子驱动单元41朝上移动。光束从变焦镜头21输入到摄像元件31，而摄像元件31的信号被读出的时间受时间控制单元42控制。 

透镜组20和相机本体30通过通信连接器43而彼此连接。关于变焦镜头21的控制信号，例如自动聚焦(AF)信号、自动曝光(AE)信号或变焦信号，从相机控制CPU 37经由通信连接器43而被送到透镜控制CPU 25。透镜控制CPU 25控制变焦驱动部22、聚焦驱动部23和光圈驱动部24，使得变焦镜头21的状态变为预定状态。 

本申请包含2008年5月26日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-137105所涉及的主题，其全部内容通过引用并入本文。 

上述实施方式中的各个部分的形式和数值只是实施本发明的具体应用形式。它们不应该被解释成限制本发明的技术范围。 

Claims (9)

1.一种变焦镜头，包括：

具有负屈光力的第一透镜组；和

具有正屈光力的第二透镜组；

其中：

从物侧到像侧依次设置所述第一透镜组和所述第二透镜组；

当在广角端和摄远端之间改变倍率时，所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光轴方向移动；

所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括至少一个塑料非球面透镜；并且

所述变焦镜头满足下列条件式(1)和(2)：

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022

其中，fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距，bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距，X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度，X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度，而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。

2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中：

所述第一透镜组包括具有负屈光力的第一透镜、具有负屈光力并作为塑料非球面透镜的第二透镜和具有正屈光力的第三透镜；

从物侧到像侧依次设置所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜；并且

所述变焦镜头满足下列条件式(3)、(4)和(5)：

(3)0.02＜|(X3-X2)/h1|＜0.12

(4)-2.0＜f1/fw＜-1.7

(5)2.3＜fasp1/f1＜2.8

其中，X3表示第一透镜和第二透镜的物侧表面的有效直径位置处的空气间隙，X2表示第一透镜和第二透镜处的轴上空气间隙，f1表示第一透镜组的焦距，h1表示第一透镜组的塑料非球面透镜的物侧表面的有效半径，而fasp1表示第一透镜组的塑料非球面透镜的近轴焦距。

3.如权利要求2所述的变焦镜头，其中：

所述第一透镜组的至少一个塑料非球面透镜的至少像侧表面是非球面；并且

所述第一透镜组的至少一个塑料非球面透镜的所述像侧非球面满足下列条件式(6)：

(6)-1.2＜κ＜-0.6

其中，κ表示下列数值表达式(1)中的圆锥常数：

$x=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ})c^2{h}^2}}+\underset{i=2}{\overset{16}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{h}^i$ ...数值表达式(1)

其中，x表示沿光轴方向距透镜表面的顶点的距离，h表示垂直于光轴的方向上的高度，c表示透镜表面的顶点处的近轴曲率，而Ai表示第i级次非球面系数。

4.如权利要求3所述的变焦镜头，其中：

所述第二透镜组包括具有正屈光力的胶合透镜和具有正屈光力的至少一个塑料非球面透镜；并且

所述变焦镜头满足下列条件式(7)：

(7)Δv＞25

其中，Δv表示胶合透镜中的阿贝数之间的差值。

5.如权利要求4所述的变焦镜头，其中，所述第二透镜组的至少一个塑料非球面透镜满足下列条件式(8)和(9)：

(8)2.5＜|fasp2/f2|＜35

(9)|(X5-X4)/h2|＜0.26

其中，fasp2表示第二透镜组的塑料非球面透镜的近轴焦距，f2表示第二透镜组的焦距，X5表示第二透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度，X4表示第二透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度，而h2表示第二透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。

6.如权利要求5所述的变焦镜头，其中，通过沿光轴方向移动所述第一透镜组而进行聚焦。

7.如权利要求6所述的变焦镜头，其中，还包括设置在所述第二透镜组中的孔径光阑。

8.如权利要求7所述的变焦镜头，其中，还包括用于限制在所述第二透镜组的物侧表面发生的光斑的遮光构件。

9.一种摄像装置，包括：

变焦镜头；和

将所述变焦镜头形成的光学图像转换成电信号的摄像元件；

其中：

所述变焦镜头包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组；

从物侧到像侧依次设置所述第一透镜组和所述第二透镜组；

当在广角端和摄远端之间改变倍率时，所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光轴方向移动；

所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括至少一个塑料非球面透镜；并且

所述变焦镜头满足下列条件式(1)和(2)：

(1)0.40＜fw/bkw＜0.60

(2)0.01＜|(X1-X0)/h0|＜0.022

其中，fw表示处于广角端状态的无限远对焦的整个变焦镜头的焦距，bkw表示整个变焦镜头在广角端状态下无限远对焦时的后焦距，X1表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效直径位置处的厚度，X0表示在第一透镜组的塑料非球面透镜的中心处的厚度，而h0表示第一透镜组的塑料非球面透镜的像侧有效半径。

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