CN102375225A - 变焦镜头和成像设备 - Google Patents

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CN102375225A CN2011102308437A CN201110230843A CN102375225A CN 102375225 A CN102375225 A CN 102375225A CN 2011102308437 A CN2011102308437 A CN 2011102308437A CN 201110230843 A CN201110230843 A CN 201110230843A CN 102375225 A CN102375225 A CN 102375225A
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zoom
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加藤卓也
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Abstract

本公开提供了变焦镜头，其中，从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组和具有正折射能力的第三透镜组；当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，至少第一透镜组和第二透镜组可以移动。

Description

变焦镜头和成像设备
技术领域
本公开涉及变焦镜头(zoom lens)和成像设备。更具体地，本公开涉及用在摄像机、数字相机等中由此实现小型化、促进高图像质量和促进高放大倍数的变焦镜头和使用该变焦镜头的成像设备。
背景技术
近年来，使用如像电荷耦合器(CCD)或互补型金属氧化物半导体(CMOS)的成像元件来代替银盐胶片的数字相机已迅速得到广泛使用。
按这样的方式，随着数字相机的普及，特别地，用户对镜头集成的数字相机的促进低成本、小型化、促进高放大倍数的需求已经增加。此外，在成像元件中的像素数量也有逐年增加的趋势。同样，用户对促进高图像质量的需求也已增加。
为了促进上述低成本和高图像质量的目的，提出了一种光学***，其中，采用了具有负折射能力(refractive power)、正折射能力和正折射能力(负、正、正)的三透镜组结构，并分别将塑料透镜布置在三个透镜组之中。例如在日本专利公开No.2000-267009、2008-233871和2009-251568(以下将它们分别称为专利文献1、2和3)中描述了这样的光学***。
发明内容
在专利文献1和2所述的每个光学***中，为了成像元件的尺寸和可变放大率，在广角侧的光学总长度长。因此，还没有实现促进足够高的放大倍数和小型化。
此外，在专利文献3所述的光学***中，采用了一种结构以使得性能由于温度改变和湿度改变而很大程度恶化的塑料透镜具有强反射率。因此，采用了其中难以在保持促进高图像质量和小型化时实现促进高放大倍数的反射率布置。
已经做出本公开以便解决上述问题，因此希望提供变焦镜头和成像设备，在其每个之中，实现小型化、促进高图像质量和促进高放大倍数，同时实现降低制造成本。
为了达到上述期望，根据本公开的一个实施例，提供了变焦镜头，其中，从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组和具有正折射能力的第三透镜组；当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，至少第一透镜组和第二透镜组可以移动；第一透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的玻璃透镜和具有正折射能力的塑料透镜；第二透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置由具有正折射能力并位于物体侧的玻璃透镜和具有负折射能力并位于图像侧的玻璃透镜组成的粘合透镜以及具有负折射能力的塑料透镜；第三透镜组具有至少一个具有正折射能力的塑料透镜；满足条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)Lw/(fw·tanωw)＜9.0
(2)|f2/(fw·ft)1/2|＜1.0
(3)1.2＜|f1/(fw·ft)1/2|＜1.4
其中Lw是广角端的光学总长度，fw是广角端的整个透镜***的焦距，ωw是广角端的半视场角，f2是所述第二透镜组的焦距，ft是远视端的整个透镜***的焦距，f1是所述第一透镜组的焦距。
因此，在该变焦镜头中，缩短了总长度，并通过适应化折射能力提高了光学性能。
在上述的变焦镜头中，优选满足条件表达式(4)和(5)：
(4)|fP1/f1|＞2.1
(5)|fP2/f2|＞4.0
其中fP1是第一透镜组的具有正折射能力的塑料透镜的焦距，fP2是第二透镜组的具有负折射能力的塑料透镜的焦距。
变焦镜头满足条件表达式(4)和(5)，由此适应化第一透镜组和第二透镜组的塑料透镜的折射能力。
在上述的变焦镜头中，优选满足条件表达式(6)：
(6)0.9≤Lw/Lt≤1.05
其中Lt是远视端的光学总长度。
变焦镜头满足条件表达式(6)，由此缩短了光学总长度。
在上述的变焦镜头中，优选满足条件表达式(7)和(8)：
(7)1.55≤n1≤1.7
(8)v 1＞60
其中n1是第一透镜组的具有负折射能力的玻璃透镜的折射率，v 1是第一透镜组的具有负折射能力的玻璃透镜的阿贝数。
变焦镜头满足条件表达式(7)和(8)，从而第一透镜组的玻璃透镜的折射率被适应化，并抑制了色差的产生。
根据本公开的另一个实施例，提供了成像设备，包括：变焦镜头；以及成像元件，将由变焦镜头形成的光学图像转换为电信号，其中，该变焦镜头按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组、具有正折射能力的第三透镜组；当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，至少所述第一透镜组和所述第二透镜组可以移动；第一透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的玻璃透镜和具有正折射能力的塑料透镜；第二透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置由具有正折射能力并位于物体侧的玻璃透镜和具有负折射能力并位于图像侧的玻璃透镜组成的粘合透镜以及具有负折射能力的塑料透镜；第三透镜组具有至少一个具有正折射能力的塑料透镜；以及满足条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)Lw/(fw·tanωw)＜9.0
(2)|f2/(fw·ft)1/2|＜1.0
(3)1.2＜|f1/(fw·ft)1/2|＜1.4
其中Lw是广角端的光学总长度，fw是广角端的整个透镜***的焦距，ωw是广角端的半视场角，f2是所述第二透镜组的焦距，ft是远视端的整个透镜***的焦距，f1是所述第一透镜组的焦距。
因此，在该成像设备中，缩短了变焦镜头中的总长度，并通过适应化折射能力提高了光学性能。
如上所述，根据本公开，在变焦镜头和成像设备中，在降低制造成本之后，可以实现小型化、促进高图像质量和促进高放大倍数。
附图说明
图1是示出根据本公开的第一实施例的变焦镜头的镜头结构的图；
图2与图3和图4一起是其中将具体数字值应用于第一实施例的变焦镜头的数值例子的像差图，并且也是示出在广角端状态下的球面像差、场曲率和失真像差的图；
图3是示出在中间焦距状态下的球面像差、场曲率和失真像差的图；
图4是示出在远视(telescopic)端状态下的球面像差、视场曲率和失真像差的图；
图5是示出根据本公开的第二实施例的变焦镜头的镜头结构的图；
图6与图7和图8一起是其中将具体数字值应用于第二实施例的变焦镜头的数值例子的像差图，并且也是示出在广角端状态下的球面像差、视场曲率和失真像差的图；
图7是示出在中间焦距状态下的球面像差、视场曲率和失真像差的图；
图8是示出在远视端状态下的球面像差、视场曲率和失真像差的图；
图9是示出根据本公开的第三实施例的变焦镜头的镜头结构的图；
图10与图11和图12一起是其中将具体数字值应用于第三实施例的变焦镜头的数值例子的像差图，并且也是示出在广角端状态下的球面像差、视场曲率和失真像差的图；
图11是示出在中间焦距状态下的球面像差、场曲率和失真像差的图；
图12是示出在远视端状态下的球面像差、场曲率和失真像差的图；以及
图13是示出根据本公开的第四实施例的成像设备的结构的框图。
具体实施方式
以下将参照附图详细说明根据本公开的实施例的变焦镜头和成像设备。变焦镜头的结构
本公开的变焦镜头按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组和具有正折射能力的第三透镜组。同样，在变焦状态从广角端(wide angle end)状态改变为远视端(telescopic end)状态时，至少第一透镜组和第二透镜组是可以移动的。
此外，在本公开的变焦镜头中，第一透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的玻璃透镜和具有正折射能力的塑料透镜。第二透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置由具有正折射能力并位于物体侧的玻璃透镜和具有负折射能力并位于图像侧的玻璃透镜组成的粘合透镜以及具有负折射能力的塑料透镜。同样，第三透镜组具有至少一个具有正折射能力的塑料透镜。
此外，本公开的变焦镜头满足条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)Lw/(fw·tanωw)＜9.0
(2)|f2/(fw·ft)1/2|＜1.0
(3)1.2＜|f1/(fw·ft)1/2|＜1.4
其中Lw是广角端的光学总长度，fw是广角端的整个透镜***的焦距，ωw是广角端上的半视场角，f2是第二透镜组的焦距，ft是远视端上的整个透镜***的焦距，f1是第一透镜组的焦距。
如上所述，在本公开的变焦镜头中，在具有负折射能力、正折射能力和正折射能力(负、正和正)的三透镜组结构中，在各透镜组中分别使用塑料透镜，从而使得能够降低制造成本。
此外，第一透镜组由两块透镜组成。同样，玻璃透镜用作物体侧的负透镜，并且塑料透镜用作图像侧的正透镜，由此，通常可以将具有小折射率(refractive index)的塑料透镜有效地布置在整体上具有负折射能力的第一透镜组中。这就是说，与将塑料透镜用作负透镜的情况相比，使用塑料透镜作为第一透镜组的正透镜得到的是，可以抑制塑料透镜的折射能力，并且当产生温度改变或湿度改变时可以制性能恶化。
此外，不将塑料透镜用作第一透镜组的物体侧的负透镜，将塑料透镜用作正透镜，从而，可以减小塑料透镜的外径，并可以实现确保镜头的强度以及增强可塑性。
此外，按正透镜的形式来构成第一透镜组的塑料透镜，并按塑料透镜的形式来构造第二透镜组的负透镜。因此，在产生温度改变或湿度改变时后焦点(back focus)的波动可以通过对于第一透镜组的塑料透镜的后焦点的波动的第二透镜组的塑料透镜的后焦点的波动来消除。结果，可以实现光学性能的增强。
除此之外，通常，当减少第一透镜组的构成块数以便实现小型化时，需要按非球面透镜的形式来构成第一透镜组的透镜，以便抑制像差的产生。然而，在本公开的变焦镜头中，将塑料透镜用作第一透镜组的透镜，并按非球面透镜的形式来构成该塑料透镜。因此，不需要在玻璃透镜中形成非球面表面。这样，在确保降低制造成本之后，可以实现小型化并确保极佳的像差校正功能。
如上所述，本公开的变焦镜头采用这样的结构使得通过分别在第一到第三透镜组中使用塑料透镜以实现降低制造成本之后，满足如以下将描述的条件表达式(1)、(2)和(3)，从而实现小型化，促进高图像质量和促进高放大倍数。
条件表达式(1)是用来调整在广角端的光学总长度和广角端的整个透镜***的焦距和视场角之间的关系的表达式。
当超过条件表达式(1)的上限时，即使能够实现促进高放大倍数，变焦镜头的总长度也会变得太长而导致增加规模。
因此，变焦镜头满足条件表达式(1)，从而使得能够实现促进高放大倍数和小型化。
条件表达式(2)是用来调整第二透镜组的折射能力的表达式。
当超过条件表达式(2)的上限时，在希望实现变焦镜头的促进高放大倍数的情况下，主要起着改变放大倍数的作用的第二透镜组的移动距离变得太长。结果，变焦镜头的总长度变得太长而导致增加规模。
因此，变焦镜头满足条件表达式(2)，从而使得能够实现促进高放大倍数和小型化。
条件表达式(3)是用来调整第一透镜组的折射能力的表达式。
当|f1/(fw·ft)1/2|的值落在条件表达式(3)的下限以下时，由于第一透镜组的折射能力变得太强，第一透镜组的偏心(decentering)灵敏度变高，并且制造的难度级变高。此外，需要对第一透镜组的塑料透镜给予强的正折射能力，以便校正像差。但是，如果|f1/(fw·ft)1/2|的值落在条件表达式(3)的下限以下，则当产生温度改变或湿度改变时，由于塑料透镜的形状改变和折射率改变引起的性能恶化变得显著。
与此相反，当超过条件表达式(3)的上限时，因为在第一透镜组的折射能力弱时第二透镜组的移动量增加，因此，在广角端状态下，变焦镜头的总长度变得太长。
因此，变焦镜头满足条件表达式(3)，由此，能够实现降低制造难度级以及由于性能增强引起的促进高图像质量、促进高放大倍数和小型化。
在根据本公开的一个实施例的变焦镜头中，优选满足条件表达式(4)和(5)：
(4)|fP1/f1|＞2.1
(5)|fP2/f2|＞4.0
其中fP1是第一透镜组的具有正折射能力的塑料透镜的焦距，fP2是第二透镜组的具有负折射能力的塑料透镜的焦距。
条件表达式(4)和(5)分别是用于调整在第一透镜组和第二透镜组中布置的塑料透镜的折射能力的表达式。
当|fP1/f1|或|fP2/f2|的值落在条件表达式(4)或(5)的下限以下时，在希望实现小型化和促进高放大倍数的情况下，塑料透镜的折射能力变得太强。结果，在第一到第三透镜组的每个之中的偏心灵敏度变高，并且配合特性变差。此外，引起在产生温度改变或湿度改变时的性能恶化。
因此，变焦镜头满足条件表达式(4)或(5)，从而，分别布置在第一透镜组和第二透镜组中的塑料透镜的折射能力得到适应化。结果，由于抑制了相对偏心的灵敏度，能够实现增强配合特性，并且还能够在产生温度改变或湿度改变时抑制性能恶化。
要注意，在本公开中，优选将条件表达式(4)或(5)的数值范围分别设置在条件表达式(4)′和(5)′的范围之中：
(4)′|fP1/f1|＞2.5
(5)′|fP2/f2|＞6.0
变焦镜头满足条件表达式(4)′或(5)′，由此，由于进一步地抑制了相对偏心灵敏度，能够实现配合特性的进一步增强，并且还能够在产生温度改变或湿度改变时进一步抑制性能恶化。
在根据本公开的一个实施例的变焦镜头中，优选满足条件表达式(6)：
(6)0.9≤Lw/Lt≤1.05
其中Lt是远视端中的光学总长度。
条件表达式(6)是用于调整在广角端的光学总长度和远视端的光学总长度之间的比率的表达式，也是使变焦镜头小型化所需的表达式。
当Lw/Lt的值超过条件表达式(6)的上限或落在其下限以下时，广角端的或远视端的任意一个的光学总长度变得太长。
因此，变焦镜头满足条件表达式(6)，由此，在广角端和远视端上的光学总长度不会变得太长，从而使得能够实现小型化。
要注意，在本公开中，优选将条件表达式(6)的数值范围设置在条件表达式(6)′的范围之中：
(6)′0.97≤Lw/Lt≤1.05
变焦镜头满足条件表达式(6)′，从而使得能够实现进一步的小型化。
在根据本公开的一个实施例的变焦镜头中，优选满足条件表达式(7)和(8)：
(7)1.55≤n1≤1.7
(8)v 1＞60
其中n1是第一透镜组的具有负折射能力的玻璃透镜的折射率，v 1是第一透镜组的具有负折射能力的玻璃透镜的阿贝数。
条件表达式(7)和(8)分别是用于调整第一透镜组的玻璃透镜的折射率和阿贝数的表达式。同样，条件表达式(7)和(8)是用于通过实现促进高放大倍数和促进广角两者来抑制在产生温度改变或湿度改变时的性能恶化并抑制第一透镜组的塑料透镜的折射能力的表达式。
当折射率n1落在条件表达式(7)的下限以下时，为了加强第一透镜组的负折射能力，需要在物体侧形成具有负折射能力的玻璃透镜的表面，作为具有小的曲率半径的凹面。结果，可能不能实现总长度的小型化。
另一方面，当折射率n1超过条件表达式(7)的上限时，为了进行极好的像差校正，需要加强具有正折射能力的塑料透镜的折射能力。结果，引起在产生温度改变或湿度改变时的性能恶化。此外，由于偏心灵敏度增加，引起制造上的困难。
在阿贝数v 1落在条件表达式(8)的下限以下时，变得容易产生色差，并且光学性能恶化。
因此，变焦镜头满足条件表达式(7)和(8)，由此在抑制第一透镜组的塑料透镜的正折射能力时可以抑制色差。此外，也可以抑制在产生温度改变或湿度改变时的性能恶化。同样，抑制了偏心灵敏度，由此使得能够减少制造上的困难。
第一到第三实施例的变焦镜头
下面，将参照附图和表1到13来详细说明根据本公开的第一到第三实施例的变焦镜头，以及通过将具体数字值应用到根据本公开的第一到第三实施例的变焦镜头而得到的数值例子。
要注意，下文中将在表1到13和描述中示出的符号的意义等如下。
“表面号”表示从物体侧到图像侧计数的第i个表面(在图中表示为Ri)，“曲率半径”表示第i个表面的曲率的半径。“表面间隔”表示在第i个表面和第(i+1)个表面之间的轴上的表面间隔(透镜中心的厚度或空气间隔)，“折射率”表示以第i个表面开始的透镜等的d线(λ＝587.6nm)中的折射率。同样，“阿贝数”表示以第i个表面开始的透镜等的d线中的阿贝数。
关于“表面号”，“ASP”表示关注的表面是非球面。关于“曲率半径”，“0.0000”表示关注的表面是平面。同样，关于“表面间隔”，“Di”表示可变间隔。
“Κ”表示二次曲线常数(conic constant)，“A4”、“A6”、“A8”和“A10”分别表示4级、6级、8级和10级非球面系数。
“f”表示整个透镜***的焦距，“FNO”表示F数(开放F值)，“ω”表示半视场角。
注意，在下面的示出了非球面表面系数的表1到13中，“E-n”表示以10为基数的指数表达式，即“10-n”。例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10-5”。
在第一到第三实施例中使用的某些变焦镜头中，以非球面的形式形成透镜表面。非球面形状由表达式(1)定义：
X = cy 2 1 + { 1 - ( 1 + κ ) c 2 y 2 } 1 / 2 + A 4 y 4 + A 6 y 6 + . . . ( 1 )
其中x是在光轴方向上的、与透镜表面顶点的距离，y是在与光轴正交的方向上的高度，c是在透镜顶点上的曲率的傍轴半径(paraxial radius)。
第一实施例的变焦镜头
图1示出了根据本公开的第一实施例的变焦镜头1的镜头结构。
在变焦镜头1中，将可变放大率设置为3.76的放大倍数。在将塑料透镜分别用在透镜组中以实现3.76的放大倍数作为可变放大率之后，变焦镜头1抑制了塑料透镜的折射能力。
变焦镜头1以这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组G1、具有正折射能力的第二透镜组G2和具有正折射能力的第三透镜组G3。
在变焦镜头1中，当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，在光轴方向上移动第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3。
第一透镜组G1以这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置第一透镜L1和第二透镜L2，第一透镜L1具有双凹面形状，作为具有负折射能力的玻璃透镜，第二透镜L2具有弯月形状并具有指向物体侧的凸面，作为具有正折射能力的塑料透镜。
第二透镜组G2以这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置粘合透镜和第五透镜，该第五透镜具有指向物体侧的凸面并具有指向图像侧的凹面，作为具有负折射能力的塑料透镜。在此情况下，将第三透镜L3和第四透镜L4彼此接合起来，从而得到粘合透镜，该第三透镜L3具有双凸面形状，作为具有正折射能力的玻璃透镜，第四透镜L4具有双凹面形状，作为具有负折射能力的玻璃透镜。
第三透镜组G3由作为具有正折射能力的塑料透镜的具有双凸面形状的第六透镜L6组成。
孔径光阑S布置在物体侧的第二透镜组G2的位置中的第三透镜L3附近。
在第三透镜组G3和图像表面IMG之间从物体侧到图像侧按顺序布置滤光器FL和覆盖玻璃CG。
表1示出了在将具体数字值应用于第一实施例的变焦镜头1的数值例子1中的透镜数据，其中，。
表1
  表面号   曲率半径   表面间隔   折射率   阿贝数
  1   -86.8225   0.600   1.61800   63.4
  2   6.4588   2.114
  3(ASP)   12.7875   1.520   1.63219   23.0
  4(ASP)   26.0000   D4
  5(孔径光阑)   0.0000   -0.300
  6   5.0186   2.722   1.88047   40.1
  7   -5.2745   0.532   1.76182   26.6
  8   5.7080   0.622
  9(ASP)   8.6863   0.900   1.52470   56.2
  10(ASP)   7.7379   D10
  11(ASP)   20.4331   1.600   1.52470   56.2
  12(ASP)   -12.9366   D12
  13   0.0000   0.100   1.45847   67.8
  14   0.0000   0.000
  15   0.0000   0.500   1.56883   56.0
  16   0.0000   0.600
  IMG   0.0000   0.000
在变焦镜头1中，以非球面形式分别形成第一透镜组G1的第二透镜L2的两个表面(第三表面和第四表面)、第二透镜组G2的第五透镜L5的两个表面(第九表面和第十表面)和第三透镜组G3的第六透镜L6的两个表面(第十一表面和第十二表面)。表2示出了在数值例子1中的非球形表面的4级、6级、8级和10级非球面系数以及二次曲线常数Κ。
表2
  表面号   Κ   A4   A6   A8   A10
  3   0.000000E+00   -6.100000E-05   -1.100000E-05   4.207698E-07   -6.180496E-09
  4   0.000000E+00   -3.355460E-04   -1.100000E-05   4.101066E-07   -9.272325E-09
  9   0.000000E+00   -7.956920E-03   -7.763250E-04   9.300000E-05   -1.000000E-05
  10   0.000000E+00   -3.858660E-03   -3.582360E-04   8.700000E-05   -3.000000E-06
  11   0.000000E+00   1.064430E-03   -1.603880E-04   9.000000E-06   -1.805444E-07
  12   0.000000E+00   2.035640E-03   -2.364860E-04   1.300000E-05   -2.477782E-07
表3示出了在数值例子1中的广角端状态(f＝5.15)、中间焦距状态(f＝9.98)和远视端状态(f＝19.36)下的F数FNO和半视场角ω。
表3
  广角端   中间焦距   远视端
  f   5.15   9.78   19.36
  FNO   2.99   4.11   6.42
  ω(°)   39.08   21.76   11.16
在变焦镜头1中，在广角端状态和远视端状态之间的变焦期间，在第一透镜组G1和第二透镜组G2(孔径光阑S)之间的表面间隔D4、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的表面间隔D10以及在第三透镜组G3和滤光器FL之间的表面间隔D12改变。
表4示出了在数值例子1中的表面间隔在广角端状态(f＝5.15)、中间焦距状态(f＝9.98)和远视端状态(f＝19.36)下的可变间隔。
表4
  广角端   中间焦距   远视端
  f   5.15   9.78   19.36
  D4   14.548   5.797   0.900
  D10   4.094   8.954   18.329
  D12   2.747   2.510   2.160
在变焦镜头1中，在广角侧，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔被加宽，在第二透镜组G2和图像表面IMG之间的间隔被缩短，从而，使主点(principal point)接近图像表面IMG以实现短焦点。此外，在远视侧，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔被缩短，在第二透镜组G2和图像表面IMG之间的间隔被加宽，从而，主点远离图像表面IMG，由此实现长焦点。此外，使第三透镜组G3可在光轴方向上移动，以致使第三透镜组G3吸收在每个视场角中的焦点位置的波动，从而，在确保小型化之后，确保促进高性能。
图2到图4示出了数值例子1中的在无限远聚焦状态下的像差视图。图2示出了在广角端状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。图3示出了在中间焦距状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。同样，图4示出了在远视端状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。
图2到图4示出了具有587.6nm的波长的d线的像差视图。在此情况下，在视场曲率的视图中，在弧矢(sagittal)图像表面中的值由实线表示，在子午图像表面中的值由虚线表示。
从图2到图4的像差视图很明显，在达到作为高可变放大率的3.75的高放大倍数之后，满意地校正了像差，并且因此数值例子1具有极好的成像性能。注意，也可以电校正在广角端产生的失真像差。
第二实施例的变焦镜头
图5示出了根据本公开的第二实施例的变焦镜头2的镜头结构。
在变焦镜头2中，将可变放大率设置为4.14的放大倍数。在将塑料透镜分别用在透镜组中以实现4.14的放大倍数，作为可变放大率之后，变焦镜头2抑制了塑料透镜的折射能力。
变焦镜头2按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组G1、具有正折射能力的第二透镜组G2、具有正折射能力的第三透镜组G3。
在变焦镜头2中，当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，在光轴方向上移动第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3。
第一透镜组G1按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置第一透镜L1和第二透镜L2，第一透镜L1具有双凹面形状，作为具有负折射能力的玻璃透镜，第二透镜L2具有弯月形状并具有指向物体侧的凸面，作为具有正折射能力的塑料透镜。
第二透镜组G2按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置粘合透镜和第五镜头L5，第五镜头L5具有指向物体侧的凸面并具有指向图像侧的凹面，作为具有负折射能力的塑料透镜。在此情况下，将第三透镜L3和第四透镜L4彼此接合，从而得到该粘合透镜，该第三透镜L3具有双凸面形状，作为具有正折射能力的玻璃透镜，第四透镜L4具有双凹面形状，作为具有负折射能力的玻璃透镜。
第三透镜组G3由作为具有正折射能力的塑料透镜的具有双凸面形状的第六透镜L6组成。
孔径光阑S被布置在物体侧的在第二透镜组G2的位置上的第三透镜L3附近。
在第三透镜组G3和图像表面IMG之间从物体侧到图像侧按顺序布置滤光器FL和覆盖玻璃CG。
表5示出了在将具体数字值应用于第二实施例的变焦镜头2的数值例子2中的透镜数据。
表5
  表面号   曲率半径   表面间隔   折射率   阿贝数
  1   -380.9130   0.600   1.61800   63.4
  2   6.1919   2.000
  3(ASP)   10.3116   1.520   1.63219   23.0
  4(ASP)   16.8852   D4
  5(孔径光阑)   0.0000   -0.300
  6   5.2099   2.409   1.88047   40.1
  7   -7.0047   0.700   1.75211   25.1
  8   6.6469   0.750
  9(ASP)   6.7227   0.603   1.52470   56.2
  10(ASP)   5.9704   D10
  11(ASP)   41.7827   1.600   1.52470   56.2
  12(ASP)   -12.1076   D12
  13   0.0000   0.100   1.45847   67.8
  14   0.0000   0.000
  15   0.0000   0.500   1.56883   56.0
  16   0.0000   0.600
  IMG   0.0000   0.000
在变焦镜头2中，第一透镜组G1的第二透镜L2的两个表面(第三表面和第四表面)、第二透镜组G2的第五透镜L5的两个表面(第九表面和第十表面)以及第三透镜组G3的第六透镜L6的两个表面(第十一表面和第十二表面)分别是以球面的形式形成。表6示出了在数值例子2中的非球面的4级、6级、8级和10级的非球面系数A4、A6、A8、A10以及二次曲线常数Κ。
表6
  表面号   Κ   A4   A6   A8   A10
  3   0.000000E+00   -2.474460E-04   -6.000000E-06   1.077737E-07   -6.252080E-09
  4   0.000000E+00   -5.136930E-04   -7.000000E-06   2.075475E-08   -6.430719E-09
  9   0.000000E+00   -6.361610E-03   -6.213330E-04   5.500000E-05   -5.000000E-06
  10   0.000000E+00   -2.745470E-03   -3.866440E-04   5.900000E-05   -1.000000E-06
  11   0.000000E+00   6.093910E-04   -1.418410E-04   1.000000E-06   -1.990406E-07
  12   0.000000E+00   1.324340E-03   -2.001290E-04   1.300000E-05   -2.541522E-07
表7示出了在数值例子2中的广角端状态(f＝5.15)、中间焦距状态(f＝10.47)和远视端状态(f＝21.30)下的F数FNO和半视场角ω。
表7
  广角端   中间焦距   远视端
  f   5.15   10.47   21.30
  FNO   3.03   4.32   6.83
  ω(°)   39.24   20.49   10.24
在变焦镜头2中，在第一透镜组G1和第二透镜组G2(孔径光阑S)之间的表面间隔D4、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的表面间隔D10以及在第三透镜组G3和滤光器FL之间的表面间隔D12在广角端状态和远视端状态之间的变焦期间改变。
表8示出了在数值例子2中的表面间隔在广角端状态(f＝5.15)、中间焦距状态(f＝10.47)和远视端状态(f＝21.30)下的可变间隔。
表8
  广角端   中间焦距   远视端
  f   5.15   10.47   21.30
  D4   15.331   5.770   0.700
  D10   4.096   9.719   19.557
  D12   2.991   2.383   2.161
在变焦镜头2中，在广角侧，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔被加宽，在第二透镜组G2和图像表面IMG之间的间隔被缩短，从而，使主点接近图像表面IMG以实现短焦点。此外，在远视侧，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔被缩短，在第二透镜组G2和图像表面IMG之间的间隔被加宽，从而，主点远离图像表面IMG，由此实现长焦点。此外，使第三透镜组可在光轴方向上移动，以致使第三透镜组G3吸收在每个视场角中的焦点位置的波动，从而，在确保小型化之后，确保促进高性能。
图6到图8示出了在数值例子2中的在无限远聚焦状态下的像差视图。图6示出了在广角端状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。图7示出了在中间焦距状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。同样，图8示出了在远视端状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。
图6到图8示出了具有587.6nm的波长的d线的像差视图。在此情况下，在视场曲率的视图中，在弧矢图像表面中的值由实线表示，在子午图像表面中的值由虚线表示。
从图6到图8的像差视图很明显，在达到作为高可变放大率的4.14的高放大倍数之后，满意地校正了像差，并且因此数值例子2具有极好的成像性能。注意，也可以电校正在广角端中产生的失真像差。
第三实施例的变焦镜头
图9示出了根据本公开的第三实施例的变焦镜头3的镜头结构。
在变焦镜头3中，将可变放大率设置为4.09的放大倍数。在将塑料透镜分别用在透镜组中以实现4.09的放大倍数作为可变放大率之后，变焦镜头1抑制了塑料透镜的折射能力。
变焦镜头3按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组G1、具有正折射能力的第二透镜组G2、具有正折射能力的第三透镜组G3。
在变焦镜头3中，当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，在光轴方向上移动第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3。
第一透镜组G1按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置第一透镜L1和第二透镜L2，第一透镜L1具有双凹面形状，作为具有负折射能力的玻璃透镜，第二透镜L2具有弯月形状并具有指向物体侧的凸面，作为具有正折射能力的塑料透镜。
第二透镜组G2按这样的方式构：从物体侧到图像侧按顺序布置粘合透镜和第五镜头L5，该第五镜头L5具有指向物体侧的凸面并具有指向图像侧的凹面，作为具有负折射能力的塑料透镜。在此情况下，将第三透镜L3和第四透镜L4彼此接合，从而得到该粘合透镜，该第三透镜L3具有双凸面形状，作为具有正折射能力的玻璃透镜，该第四透镜L4具有双凹面形状，作为具有负折射能力的玻璃透镜。
第三透镜组G3由第六透镜L6组成，该第六透镜L6具有双凸面形状，作为具有正折射能力的塑料透镜。
孔径光阑S被布置在物体侧的第二透镜组G2的位置上的第三透镜L3附近。
在第三透镜组G3和图像表面IMG之间从物体侧到图像侧按顺序布置滤光器FL和覆盖玻璃CG。
表9示出了在将具体数字值应用于第三实施例的变焦镜头3的数值例子3中的透镜数据。
表9
  表面号   曲率半径   表面间隔   折射率   阿贝数
  1   -372.4400   0.600   1.64000   60.2
  2   6.3209   2.115
  3(ASP)   10.8782   1.520   1.63219   23.0
  4(ASP)   19.0713   D4
  5(孔径光阑)   0.0000   -0.300
  6   5.2480   2.521   1.88047   40.1
  7   -6.8961   0.700   1.75211   25.1
  8   6.5720   0.700
  9(ASP)   6.6271   0.663   1.52470   56.2
  10(ASP)   5.8709   D10
  11(ASP)   33.2330   1.600   1.52470   56.2
  12(ASP)   -12.8449   D12
  13   0.0000   0.100   1.45847   67.8
  14   0.0000   0.000
  15   0.0000   0.500   1.56883   56.0
  16   0.0000   0.600
  IMG   0.0000   0.000
在变焦镜头3中，第一透镜组G1的第二透镜L2的两个表面(第三表面和第四表面)，第二透镜组G2的第五透镜L5的两个表面(第九表面和第十表面)以及第三透镜组G3的第六透镜L6的两个表面(第十一表面和第十二表面)分是以非球面的形式形成。表10示出了在数值例子3中的非球面的4级、6级、8级和10级的非球面系数A4、A6、A8、A10以及二次曲线常数Κ。
表10
  表面号   Κ   A4   A6   A8   A10
  3   0.000000E+00   -1.521020E-04   -5.000000E-06   4.609524E-08   -7.228710E-09
  4   0.000000E+00   -4.080760E-04   -4.000000E-06   -1.766526E-07   -3.566716E-09
  9   0.000000E+00   -6.174700E-03   -6.515640E-04   6.300000E-05   -7.000000E-06
  10   0.000000E+00   -2.581220E-03   -4.205330E-04   6.500000E-05   -3.000000E-06
  11   0.000000E+00   6.771230E-04   -1.072810E-04   7.000000E-06   -1.367443E-07
  12   0.000000E+00   1.339290E-03   -1.533860E-04   9.000000E-06   -1.775684E-07
表11示出在数值例子3中在广角端状态(f＝5.15)、中间焦距状态(f＝10.41)和远视端状态(f＝21.06)下的F数FNO和半视场角ω。
表11
  广角端   中间焦距   远视端
  f   5.15   10.41   21.06
  FNO   3.05   4.33   6.86
  ω(°)   39.17   20.57   10.38
在变焦镜头3中，在广角端状态和远视端状态之间的变焦期间，在第一透镜组G1和第二透镜组G2(孔径光阑S)之间的表面间隔D4、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的表面间隔D10以及在第三透镜组G3和滤光器FL之间的表面间隔D12改变。表12示出了在数值例子3中的表面间隔在广角端状态(f＝5.15)、中间焦距状态(f＝10.41)和远视端状态(f＝21.06)下的可变间隔。
表12
  广角端   中间焦距   远视端
  f   5.15   10.41   21.06
  D4   15.318   5.671   0.700
  D10   4.084   9.574   19.508
  D12   2.978   2.531   2.156
在变焦镜头3中，在广角侧，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔被加宽，在第二透镜组G2和图像表面IMG之间的间隔被缩短，从而，使主点接近图像表面IMG以实现短焦点。此外，在远视侧，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔被缩短，在第二透镜组G2和图像表面IMG之间的间隔被加宽，从而主点远离图像表面IMG，由此实现长焦点。此外，使第三透镜组G3可在光轴的方向上移动，以致使第三透镜组G3吸收在每个视场角中的焦点位置的波动，从而在确保小型化之后，确保促进高性能。
图10到图12示出了在数值例子3中的无限远聚焦状态下的像差视图。图10示出了在广角端状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。图11示出了在中间焦距状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。同样，图12示出了在远视端状态下的球面像差视图、视场曲率视图和失真像差视图。
图10到图12示出了具有587.6nm的波长的d线的像差视图。在此情况下，在该视场曲率的视图中，在弧矢图像表面中的数值由实线表示，在子午图像表面中的数值由虚线表示。
从图10到图12的像差视图很明显，在达到作为高可变放大率的4.14的高放大倍数之后，满意地校正了像差，并且因此数值例子3具有极好的成像性能。注意，也可以电校正在广角端中产生的失真像差。
条件表达式的值
表13示出在根据本公开的第一到第三实施例的变焦镜头1到3中的条件表达式(1)到(8)的值。
表13
  变焦镜头1   变焦镜头2   变焦镜头3
  Lw   32.90   33.50   33.70
  fw   5.15   5.15   5.15
  ωw   39.08   39.24   39.17
 条件表达式(1)   Lw/(fw·tanωw)＜9.0   7.868   7.966   8.039
  f2   9.86   9.79   9.86
  ft   19.36   21.30   21.06
 条件表达式(2)   |f2/(fw·ft)1/2|＜1.0   0.988   0.935   0.947
  f1   -13.63   -13.55   -13.58
 条件表达式(3)   1.2＜|f1/(fw·ft)1/2|＜1.4   1.365   1.294   1.304
  fP1   37.69   38.02   36.95
 条件表达式(4)   |fP1/f1|＞2.1   2.766   2.805   2.722
  fP2   -200.00   -140.00   -140.00
 条件表达式(5)   |fP2/f2|＞4.0   20.238   14.304   14.196
  Lt   32.90   33.50   33.70
 条件表达式(6)   0.9≤Lw/Lt≤1.05   1.000   1.000   1.000
 条件表达式(7)   1.55≤nP1≤1.7   1.618   1.618   1.640
 条件表达式(8)   vP1＞60   63.39   63.39   60.20
如从表13可以看出，变焦镜头1到3的每个满足条件表达式(1)到(8)。
成像设备的配置
根据本公开的第四实施例的成像设备的结构包括变焦镜头和用于将由变焦镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。该变焦镜头按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组和具有正折射能力的第三透镜组。当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，至少第一透镜组和第二透镜组是可移动的。
此外，在根据本公开的第四实施例的成像设备中，在变焦镜头中，第一透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的玻璃透镜和具有正折射能力的塑料透镜。第二透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置粘合透镜和具有负折射能力的塑料透镜，该粘合透镜由具有正折射能力并位于物体侧的玻璃透镜和具有负折射能力并位于图像侧的玻璃透镜组成。第三透镜组具有至少一个具有正折射能力的塑料透镜。
此外，在根据本公开的第四实施例的成像设备中，变焦镜头满足条件表达式(1)到(3)：
(1)Lw/(fw·tanωw)＜9.0
(2)|f2/(fw·ft)1/2|＜1.0
(3)1.2＜|f1/(fw·ft)1/2|＜1.4
其中Lw是广角端的光学总长度，fw是广角端中的整个透镜***的焦距，ωw是广角端中的半视场角，f2是第二透镜组的焦距，ft是远视端中的整个透镜***的焦距，f1是第一透镜组的焦距。
如上所述，在本公开的变焦镜头中，在具有负折射能力、正折射能力、正折射能力(负、正、正)的三透镜组结构中，将塑料透镜分别用在各透镜组中，从而使得能够降低制造成本。
此外，第一透镜组由两块透镜组成。同样，将玻璃透镜用作物体侧的负透镜，将塑料透镜用作图像侧的正透镜，由此，通常，可以将具有小折射率的塑料透镜有效地布置在整体上具有负折射能力的第一透镜组中。这就是说，使用塑料透镜作为第一透镜组的正透镜得到：与将塑料透镜用作为负透镜的情况相比，可以抑制塑料透镜的折射能力，并且还可以抑制在产生温度改变或湿度改变时的性能恶化。
此外，没有将塑料透镜用作第一透镜组的物体侧的负透镜，将塑料透镜用作正透镜，由此，可以降低塑料透镜的外径，并可以实现保证透镜的强度和增强可塑性。
此外，以正透镜的形式构成第一透镜组的塑料透镜，并且以塑料透镜的形式构成第二透镜组的负透镜。因此，通过针对在第一透镜组的塑料透镜的后焦点中的波动的在第二透镜组的塑料透镜的后焦点中的波动，可以消除在产生温度改变或湿度改变时后焦点中的波动。结果，可以实现光学性能的增强。
除此之外，通常，在减少第一透镜组的构成块数以便实现小型化时，需要以非球面透镜的形式来构造将第一透镜组的透镜，以便抑制像差的产生。然而，在公开的变焦镜头中，将塑料透镜用作第一透镜组的透镜，并以非球面透镜的形式构造该塑料透镜。因此，不需要在玻璃透镜中形成非球面。因此，在确保降低制造成本之后，可以实现小型化并确保极佳的像差校正功能。
如上所述，在本公开的成像设备中，本公开的变焦镜头采用了这样的结构，使得在通过在第一到第三透镜组中分别使用塑料透镜来实现降低制造成本之后，如以下将描述的那样满足条件表达式(1)、(2)和(3)，从而，实现小型化、促进高图像质量和和促进高放大倍数。
条件表达式(1)是用于调整在广角端中的整个光学长度和在广角端中的整个透镜***的焦距和视场角之间的关系的表达式。
当超过条件表达式(1)的上限时，即使能够实现促进高放大倍数，但是变焦镜头的总长度变得太长而造成规模增加。
因此，在本公开的成像设备中，变焦镜满足条件表达式(1)，从而，使得能够实现促进高放大倍数和小型化。
条件表达式(2)是用于调整第二透镜组的折射能力的表达式。
当超过条件表达式(2)的上限时，在期望实现促进变焦镜头的高放大倍数的情况下，主要起着改变放大倍数的作用的第二透镜组的移动距离变得太长。结果，变焦镜头的总长度变得太长而会造成规模增加。
因此，在本公开的成像设备中，变焦镜满足条件表达式(2)，从而，使得能够实现促进高放大倍数和小型化。
条件表达式(3)是用于调整第一透镜组的折射能力的表达式。
当|f1/(fw·ft)1/2|的值落在条件表达式(3)的下限以下时，由于第一透镜组的折射能力变得太强，因此第一透镜组的偏心灵敏度变高，并且制造难度级变高。另外，需要对第一透镜组的塑料透镜给予强的正折射能力，以便校正像差。然而，如果|f1/(fw·ft)1/2|的值落在条件表达式(3)的下限以下，则在产生温度改变或湿度改变时，由于塑料透镜中的形状改变和折射率改变引起的性能恶化变得显著。
与此相反，当超过条件表达式(3)的上限时，因为当第一透镜组的折射能力弱时第二透镜组的移动量增加，所以在广角端状态下变焦镜头的总长度变得太长。
因此，变焦镜头满足条件表达式(3)，由此，能够实现制造难度级的降低和由于性能增强引起的促进高图像质量、促进高放大倍数和小型化。
因此，在该成像设备中，变焦镜头满足条件表达式(3)，由此，能够实现制造难度级的降低和由于性能增强引起的促进高图像质量、促进高放大倍数和小型化。
第四实施例的成像设备
图13示出作为根据本公开的第四实施例的成像设备的数字静止相机的框图。
成像设备(数字静止相机)100包括：相机块10、相机信号处理部分20和图像处理部分30。在此情况下，相机块10起着图像捕捉的功能。相机信号处理部分20执行信号处理，比如对与相机块10捕捉的图像对应的图像信号的模拟到数字转换。同样，图像处理部分30执行用于记录/再现图像信号的处理。此外，成像设备100包括液晶显示器(LCD)设备40、读/写器(R/W)50、中央处理单元(CPU)60、输入部分70和镜头驱动控制部分80。在此情况下，LCD设备40在其上显示由相机块10捕捉的图像等。R/W50向存储卡1000写入和从存储卡1000读出图像信号。CPU60控制成像设备100的全部操作。输入部分70由各种开关等组成，用户利用它们来实行期望的操作。同样，镜头驱动控制部分80控制布置在相机块10中的镜头的驱动。
相机块10由光学***组成，该光学***包括变焦镜头11(比如本公开所应用于的变焦镜头1、2或3)、诸如电荷耦合器(CCD)或互补型金属氧化物半导体(CMOS)的成像元件12，等等。
相机信号处理部分20执行各种信号处理，比如将从成像元件12供应至其处的输出信号转换成数字信号的处理、从成像元件12供应至其处的输出信号中除去噪声的处理、校正来自成像元件12的输出信号的图像质量的处理、以及将来自成像元件12的输出信号转换成亮度色差信号的处理。
图像处理部分30执行根据预定的图像数据格式对图像信号压缩编码/扩展解码的处理、转换诸如分辨率的数据规范的处理，等等。
LCD设备40具有在其上显示在用户对输入部分70进行操纵的状态下的各种数据、捕捉的图像等的功能。
R/W50将由图像处理部分30编码的图像数据写到存储卡1000，并从存储卡1000读出在存储卡1000中记录的图像数据。
CPU60起着用于控制在成像设备100中提供的各个电路块的控制处理部分的作用。同样，CPU60根据从输入部分70输出到其处的指令输入信号等来控制各个电路块。
例如，输入部分70由快门释放按钮、选择开关等构成，其中用户利用该快门释放按钮实行快门操纵，用户利用该选择开关来选择操作模式。同样，输入部分70向CPU60输出与用户所做的操纵对应的指令输入信号。
镜头驱动控制部分80根据从CPU60向其发出的控制信号来控制用于驱动变焦镜头11的透镜的马达等(未示出)。
例如，存储卡1000是半导体存储器，其被可拆卸地***到与R/W50连接的槽中。
以下，将详细描述成像设备100的操作。
在图像捕捉的待命状态下，在CPU60的控制下，由相机块10捕捉的图像的信号通过相机信号处理部分20输出到LCD设备40，以在LCD设备40上显示为通过相机的(camera-through)图像。另外，当用于变焦的指令输入信号已从输入部分70输入到CPU60时，CPU60向镜头驱动控制部分80输出控制信号，以便根据镜头驱动控制部分80的控制来移动变焦镜头11的预定透镜。
当已经根据从输入部分70输出的指令输入信号操作了相机块10的快门按钮(未示出)时，由相机块10捕捉的图像的信号从相机信号处理部分20输出到图像处理部分30，然后经过压缩编码处理，以被转换为符合预定的数据格式的数字数据。通过模拟到数字转换获得的数据被输出到R/W50，然后，被写到存储卡1000。
注意，例如，在半按下输入部分70的快门释放按钮的情况下、在全按下输入部分70的快门释放按钮用于记录(图像捕获)的情况下、或者在任何其它适合的情况下，镜头驱动控制部分80根据从CPU60向其供应的控制信号来移动变焦镜头11的预定透镜，从而实行聚焦。
当期望再现记录在存储卡1000中的图像数据时，根据用户对输入部分70进行的操纵，预定的图像数据由R/W50从存储卡1000中读出，然后经过图像处理部分30的扩展解码处理。在那之后，重产生的图像信号被输出到LCD设备40，由此在LCD设备40上显示该重产生的图像。
应当注意，在本公开的第四实施例中，至此已关于将成像设备应用于数字静止相机的情况给出了描述，但是，该成像设备的应用范围绝非仅限于数字静止相机。这就是说，该成像设备可以广泛地应用为诸如数字摄像机、其中并入了相机的移动电话或者其中并入了相机的个人数字助理(PDA)的数字I/O设备的相机部分等。
在上述的实施例中所示的各个部分的形状和数值只是用于体现本公开的具体化的例子。因此，不应意图在这些形状和数字值的限定范围内解释本公开的技术范围。
本公开包含与2010年8月20日在日本专利局提交的日本优先权专利申请书JP 2010-185220中公开的主题相关的主题，其全部内容通过引用合并与此。
本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要其在所附权利要求或其等效物的范围内即可。

Claims (5)

1.一种变焦镜头，其中从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组和具有正折射能力的第三透镜组；
当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，至少所述第一透镜组和所述第二透镜组可以移动；
所述第一透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的玻璃透镜和具有正折射能力的塑料透镜；
所述第二透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置由具有正折射能力并位于物体侧的玻璃透镜和具有负折射能力并位于图像侧的玻璃透镜组成的粘合透镜以及具有负折射能力的塑料透镜；
所述第三透镜组具有至少一个具有正折射能力的塑料透镜；以及
满足条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)Lw/(fw·tanωw)＜9.0
(2)|f2/(fw·ft)1/2|＜1.0
(3)1.2＜|f1/(fw·ft)1/2|＜1.4
其中Lw是广角端的光学总长度，fw是广角端的整个透镜***的焦距，ωw是广角端的半视场角，f2是所述第二透镜组的焦距，ft是远视端的整个透镜***的焦距，f1是所述第一透镜组的焦距。
2.根据权利要求1的变焦镜头，其中，满足条件表达式(4)和(5)：
(4)|fP1/f1|＞2.1
(5)|fP2/f2|＞4.0
其中fP1是所述第一透镜组的具有正折射能力的所述塑料透镜的焦距，fP2是所述第二透镜组的具有负折射能力的所述塑料透镜的焦距。
3.根据权利要求1的变焦镜头，其中，满足条件表达式(6)：
(6)0.9≤Lw/Lt≤1.05
其中Lt是远视端的光学总长度。
4.根据权利要求1的变焦镜头，其中，满足条件表达式(7)和(8)：
(7)1.55≤n1≤1.7
(8)v1＞60
其中n1是所述第一透镜组的具有负折射能力的所述玻璃透镜的折射率，v1是所述第一透镜组的具有负折射能力的所述玻璃透镜的阿贝数。
5.一种成像设备，包括：
变焦镜头；
成像元件，将由所述变焦镜头形成的光学图像转换为电信号，
其中，所述变焦镜头按这样的方式构成：
从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组、具有正折射能力的第三透镜组；
当变焦状态从广角端状态改变到远视端状态时，至少所述第一透镜组和所述第二透镜组可以移动；
所述第一透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置具有负折射能力的玻璃透镜和具有正折射能力的塑料透镜；
所述第二透镜组按这样的方式构成：从物体侧到图像侧按顺序布置由具有正折射能力并位于物体侧的玻璃透镜和具有负折射能力并位于图像侧的玻璃透镜组成的粘合透镜以及具有负折射能力的塑料透镜；
所述第三透镜组具有至少一个具有正折射能力的塑料透镜；以及
满足条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)Lw/(fw·tanωw)＜9.0
(2)|f2/(fw·ft)1/2|＜1.0
(3)1.2＜|f1/(fw·ft)1/2|＜1.4
其中Lw是广角端的光学总长度，fw是广角端的整个透镜***的焦距，ωw是广角端的半视场角，f2是所述第二透镜组的焦距，ft是远视端的整个透镜***的焦距，f1是所述第一透镜组的焦距。
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