[发明专利]变焦镜头和图像捕获装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变焦镜头和图像捕获装置。更具体地说，本发明涉及一种提供更高性能和更高变焦比同时具有小尺寸的变焦镜头，以及配置有这种变焦镜头的图像捕获装置。

背景技术

近年来，小尺寸图像捕获装置，例如家用摄像机和数码摄像机，已经广泛用于家庭。对于这类小尺寸图像捕获装置来说，便携性受到更多关注。小型化总是与更高图像质量一起受到关注。因此，关于图像捕获镜头，尤其是专门安装在小尺寸图像捕获装置中的变焦镜头，需要更小的尺寸和镜头性能的增强。更小的尺寸可以通过，例如减小整个长度和/或宽度来实现。此外，近来也强烈期望更高的变焦比。找到能满足小型化、更高图像质量和更高变焦比这些需求的合适的设计变得更加困难。

在这种情况下，例如，公开号为JP2000-89111的日本专利申请(在下文中，称为专利文档1)公开了一种变焦镜头，其中包括，从物方侧按顺序为，具有正折射能力的第一透镜组，具有负折射能力的第二透镜组，具有正折射能力的第三透镜组，具有正折射能力的第四透镜组，和具有接近零的折射能力的第五透镜组。第三透镜组配置有凸透镜和凹透镜的胶合透镜，而第五透镜组配置有凹透镜和凸透镜的胶合透镜。这种类型的镜头配置的使用可以获得十倍光学变焦比。

公开号为JP2001-33694的日本专利申请(在下文中，称为专利文档2)公开了一种不同类型的变焦镜头，其中包括，从物方侧按顺序为，具有正折射能力的第一透镜组，具有负折射能力的第二透镜组，具有正折射能力的第三透镜组，具有正折射能力的第四透镜组，具有正折射能力的第五透镜组。第五透镜组被配置为具有一个球面或者平面形状的透镜表面。这种类型的镜头配置可以获得25倍光学变焦比。

发明内容

但是，在相关技术领域中用于摄像机的变焦镜头中，尤其是，随着试图提供更高变焦比，具有以下问题。

在相关技术领域中已经设计出从最大广角状态到最大摄远状态(maximum wide-angle state)的整个变焦范围内，在无限远的物距实现满意的光学性能的变焦镜头。这种镜头配置被确定以便实现所需的光学性能，同时考虑小型化和更高变焦比等。

在专利文档1和2中公开的变焦镜头中，通过将镜头配置为包括五个透镜组，从而可以实现所需的满意的光学性能，同时实现了更高的变焦比。

但是，随着变焦比变得更高，尤其是，在需要高变焦比的摄远状态，物距的改变带来的场曲(curvature of field)的改变变得更大，超过其可忽视量。这一事实导致，关于最大摄远状态，例如，当物距变得更小时，图像的边缘逐渐变得模糊。另外，这一事实一般伴随着一个问题，即图像高度越高，换句话说，成像器，例如CCD(电荷耦合器件)的尺寸越大，场曲量越大。因此，图像质量的影响增加。在这种情况下，考虑到随着成像器尺寸的增加对更高象素密度的要求，如果因物距的改变而发生的波动被抑制，那么将更难以实现小型化。尤其是，随着物距变得更小，场曲下降。这一事实导致图像的边缘变得模糊，从而出现模糊图像。因为图像边缘的模糊方式发生大的变化，所以不能满意的捕获距离改变大的对象的图像。

在专利文档1和2中公开的变焦镜头中，第四和第五透镜组，其可以有效修正整个光学系统的场曲和物距的改变带来的场曲的变化，都只是形成为球形或者平面形状，和/或折射能力的分配不适合相应的透镜组。因此，不能实现满意的修正。尤其是，当变焦比和象素密度更高时，它们的影响变得更加突出。结果是，在实现提供高变焦比和具有小尺寸的变焦镜头方面出现严重的问题。

因此，希望提供，与适合小尺寸图像捕获装置，例如用户摄像机和数码摄像机的变焦镜头相关的具有高图像质量和高变焦比同时具有小尺寸的变焦镜头，和配置有该变焦镜头的图像捕获装置。本发明正是为了解决这些问题而进行的。

按照本发明的一个实施例的变焦镜头包括，从物方侧按顺序为，第一透镜组，具有正折射能力并且位置固定，第二透镜组，具有负折射能力并且位置可以移动，主要用于进行变焦，第三透镜组，具有正折射能力并且位置固定，第四透镜组，具有正折射能力并且位置可以移动，用于执行因变焦而带来的焦点位置修正和用于聚焦，第五透镜组，包括一个位置固定的透镜。在该变焦镜头中，从第三透镜组到第五透镜组中的每个透镜组具有至少一个非球面表面，并且满足下面的条件式(1)和(2)

(1)|f4/f5|＜0.12

(2)0.9＜β5＜1.2

其中f4时第四透镜组的焦距，f5是第五透镜组的焦距，β5是第五透镜组的横向放大率。