专利名称：变焦镜头和成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新颖的变焦镜头和一种新颖的成像装置。更具体地说，本发明涉及一种最适宜的变焦镜头，用于包括从超广角区域至超摄远区域的广角高倍的视频照相机，且还涉及使用该变焦镜头的成像装置。
背景技术：
在用于人们生活中的视频照相机的变焦镜头的设计中，由于利用小型化成像元件的趋势，有一种指望减小的成像元件有同样的变焦比(可变的倍率)的趋势，以及在有实用尺寸的变焦比中指望有更高的倍数的趋势。
在后者的趋势中，作为用于实现更高倍的变焦镜头的技术的实例，在日本专利申请公布8-5913中描述了一个。这种变焦镜头由五个透镜组组成，配置是从物侧开始依次为正、负、正、负和正折射能力，且移动至少第二透镜组和第四透镜组用于变焦(变化倍数)和聚焦，从而来获得大约20倍的变焦比。
然而，如果通过利用成像元件的进一步地减小，使得倍率会愈加地高，例如，如果为了获得40倍的变焦比实际上应用了日本专利申请公布8-5913中的技术，已经引起了下面的问题。也就是，不能校正通过变焦而产生的像差波动、在摄远端的色差和球面像差等。因此，在日本专利申请公布(号码为8-5913)的技术中，当保持变焦镜头的实用尺寸时，实现的倍率被限制在约20倍。
因此，在日本专利申请公布2000-105336描述的技术中，为了校正变焦引起的像差波动、在摄远端的色差和球面像差等(在实现高倍率中这些都是问题)，向第三透镜组和第五透镜组引入非球面透镜，并且使用各具有大的阿贝数(Abbe number)和异常部分分散特性的许多材料，从而实现在广角端不小于85度的视角和40倍的变焦比。
然而，在上面描述的日本专利申请公布2000-105336显示的技术中，使用三片具有特殊的低色散的玻璃，其各有大的阿贝数和异常部分分散特性。如所公知的，由于该特殊的低色散玻璃有软的品质和低的潜在缺陷抵抗力，在透镜制造的超声波清洗过程中容易引起潜在缺陷。而且，因为特殊的低色散玻璃的热膨胀系数大，在用于透镜涂层蒸发沉积过程中，当它在真空室内被加热并且在蒸发沉积结束后立即使空气流入真空室来淬火时，容易出现裂痕。因此，蒸发沉积后，需要将玻璃留在真空室中许多小时来慢慢冷却，以至于蒸发沉积周期花费很长时间，这引起生产效率问题并且更进一步对成本产生不利影响。
因此，在日本专利申请公布2000-105336中显示的变焦镜头(其中使用由特殊的低色散玻璃制成的三个透镜)不能批量生产，且从而不适合用于人们生活中的变焦镜头。
因此，按照上面描述的问题，本发明的目的是提供一种变焦镜头以及使用该变焦镜头的成像装置，变焦镜头可包括从超广角区域到超摄远区域，在广角端具有不小于67度的视角且在摄远端不大于1.6度，能顺利地校正其各种各样的像差，同时具有约40倍的变焦比，并且在批量生产力方面是极好的。
发明内容
为了解决上面描述的问题，本发明中的变焦镜头是内聚焦型的，有四或五个透镜组，至少包括具有正折射能力的第一透镜组，在光轴方向可移动的、主要用于变焦(变化倍数)的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，以及可以在光轴方向上移动、用于校正在变焦过程中焦点位置的波动并用于聚焦的、具有正或负折射能力的第四透镜组，其透镜组从物侧依次排列，其中第一透镜组至少有凹透镜、凸透镜和三胶合透镜，其中由特殊的低色散玻璃制成的透镜被夹在三胶合透镜的中间，其透镜从物侧依次排列。
此外，为了解决上面所述的问题，本发明的成像装置包括变焦镜头，用于将变焦镜头拍摄进的图像转换为电图像信号的成像单元，以及图像控制单元，其中参考由变焦镜头按照不同的倍率预先准备的变换坐标系数，图像控制单元移动在由成像单元形成的图像信号限定的图像上的点，以形成服从坐标变换的新的图像信号并输出该新的图像信号，并且内聚焦型的变焦镜头具有四或五个透镜组，至少包括具有正折射能力的第一透镜组，在光轴方向上可以移动主要用于变焦(变化倍数)的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，以及在光轴方向上可以移动用于校正在变焦过程中焦点位置的波动并用于聚焦的具有正或负折射能力的第四透镜组，其透镜组从物侧起依次排列，第一透镜组至少有凹透镜、凸透镜和三胶合透镜，其中由特殊的低色散玻璃制成的透镜被夹在三胶合透镜的中间，其透镜从物侧起依次排列。
因此，在本发明的变焦镜头和成像装置中，可覆盖的范围从超广角区域到超摄远区域，在广角端具有不小于67度的视角且在摄远端不大于1.6度，可以顺利地校正各种各样的像差同时提供约40倍的变焦比，并且，由特殊的低色散玻璃制成的透镜位于三胶合透镜的中间，所以在超声波清洗的过程中不会引起潜在的缺陷，即使是不使用透镜涂层。
而且，在胶合的透镜之间，可用胶合材料填充在透镜抛光的时候或在超声波清洗的过程中引起的潜在的缺陷，并且胶合使得涂层成为不需要的了。
如权利要求1、9和21中描述的发明，特征在于变焦镜头是内聚焦型，具有四或五个透镜组，至少包括具有正折射能力的第一透镜组，在光轴方向上可以移动主要用于变焦(变化倍数)的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和具有正或负折射能力的第四透镜组，第四透镜组可以在光轴方向上移动用于校正在变焦过程中焦点位置的波动并且用于聚焦，其透镜组从物侧起依次排列，其中第一透镜组至少有凹透镜、凸透镜和三胶合透镜，其中由特殊的低色散玻璃制成的透镜被夹在三胶合透镜的中间，其透镜从物侧起依次排列。
因此，在如权利要求1、9和21描述的发明中，可以获得变焦镜头，其可覆盖的范围从超广角区域到超摄远区域，在广角端具有不小于67度的视角且在摄远端不大于1.6度，且可以顺利地校正其各种各样的像差同时具有约40倍的变焦比。此外，由于用特殊的低色散玻璃制成的透镜被放置在三胶合透镜的中间，即使不使用透镜涂层，在超声波清洗的过程中不会引起潜在的缺陷，用位于胶合的透镜之间的粘合剂填充在透镜抛光时或在超声波清洗的过程中产生的凹痕和潜在的缺陷，并且胶合使得涂层不再需要，因此，可以低成本获得在批量生产力方面极好的变焦镜头。
在如权利要求2、10和22描述的发明中，在第一透镜组中的三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2以及第二凹透镜A3，透镜从物侧依次排列，且第一凹透镜A1和凸透镜A2由满足两个条件公式的材料构成(1)n1-n2＞0.3和(2)|v1-v2|＞40，其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，且nx是在透镜Ax的线d的折射率nd(在三胶合透镜中从物侧起的第x透镜，这在下文中是同样的)，以及vx是在透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)。因此，能顺利地校正初级的像差特别是在摄远端的初级的色差，这有助于40倍的高倍率的实现。
如权利要求3、4、11、12、23和24中描述的发明，在第一透镜组中的三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃构成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从物侧起依次排列，且凸透镜A2和第二凹透镜A3由满足三个条件公式的材料构成(3)|n2-n3|＜0.1，(4)v23＞80和(5)ΔP23＞0.03，其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，且nx是在透镜Ax的线d处的折射率nd(在三胶合透镜中从物侧起第x透镜，这在下文是同样的)，且vx是在透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，以及Px是透镜Ax的部分色散比率P＝(ng-nF)/(nF-nC)。因此，能顺利地校正在摄远侧的次级像差，以及在摄远端的球面像差、彗差和轴向色差。
在如权利要求5至8和25至28描述的发明中，第一透镜组包括凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及由凸透镜制成的第六透镜，其透镜从物侧起依次排列。因此，便于弯曲视场、失真像差以及球面像差的校正。
在如权利要求13至16描述的发明中，第一透镜组包括凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，由凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜，由凸透镜制成的第四透镜L4，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及由凸透镜制成的第八透镜，其透镜从物侧起依次排列。因此，便于弯曲视场、失真像差以及球面像差的校正。
在如权利要求17至20描述的发明中，第一透镜组包括凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜L3和凸透镜制成的第四透镜制成的胶合透镜，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及由凸透镜制成的第八透镜，其透镜从物侧起依次排列。因此，便于弯曲视场、失真像差以及球面像差的校正。
图1连同图2至图4一起显示本发明中的变焦镜头的第一实施例，并且是显示透镜结构的示意图。
图2是显示在广角端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图3是显示在广角端和摄远端之间的中间焦点位置的球面像差、像散以及失真像差的图。
图4是显示在摄远端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图5连同图6至图8一起显示本发明的变焦镜头的第二实施例，并且是显示透镜结构的示意图。
图6是显示在广角端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图7是显示在广角端和摄远端之间的中间焦点位置的球面像差、像散以及失真像差的图。
图8是显示在摄远端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图9连同图10至图12一起显示本发明的变焦镜头的第三实施例，并且是显示透镜结构的示意图。
图10是显示在广角端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图11是显示在广角端和摄远端之间的中间焦点位置的球面像差、像散以及失真像差的图。
图12是显示在摄远端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图13连同图14至图16一起显示本发明的变焦镜头的第四实施例，并且是显示透镜结构的示意图。
图14是显示在广角端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图15是显示在广角端和摄远端之间的中间焦点位置的球面像差、像散以及失真像差的图。
图16是显示在摄远端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图17连同图18至图20一起显示本发明的变焦镜头的第四实施例，并且是显示透镜结构的示意图。
图18是显示在广角端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图19是显示在广角端和摄远端之间的中间焦点位置的球面像差、像散以及失真像差的图。
图20是显示在摄远端的球面像差、像散以及失真像差的图。
图21是显示本发明成像装置的实施例的真实部件的框图。
图22是图表，其中是几种商业上可获得的玻璃材料的分布，纵坐标表示它的折射率，横坐标表示它的阿贝数，并且表示有标准线。
图23是图表，其中是几种商业上可获得的玻璃材料的分布，纵坐标表示它的部分色散率，横坐标表示它的阿贝数，并且表示有标准线。
具体实施例方式
在下文中，参考附图描述本发明的变焦镜头的各个实施例。分别地，图1至图4显示第一实施例，图5至图8显示第二实施例，图9至图12显示第三实施例，图13至图16显示第四实施例，以及图17至图20显示第五实施例。
在下面的说明中，分别地，“si”表示从物侧起的第i个面，“ri”表示面“si”的曲率半径，“di”表示从物侧起的第i个面和第i+1个面之间在光轴上的面间距，“ni”表示从物侧起的第i个透镜在线d处(波长为587.6nm)的折射率，“vi”表示从物侧起的第i个透镜在线d处的阿贝数，“f”表示整个透镜系统的焦距，“Fno”表示开放孔径的F值，“ω”表示半视角。
如图1和5中所示，按照第一和第二实施例的变焦镜头1、2是有四组结构的内聚焦型变焦镜头，四组结构由以下的透镜组组成具有正折射能力的第一透镜组Gr1；具有负折射率的第二透镜组Gr2，其在光轴方向上可以移动主要用于变焦(改变倍数)；具有正折射能力的第三透镜组Gr3；以及具有负折射力的第四透镜组Gr4，其在光轴方向上可以移动用于校正在变焦过程中的焦点位置的波动，并且用于聚焦；其透镜组从物侧起依次排列。
此外，如图9、13和17中所示，按照第三、第四和第五实施例的变焦镜头3、4是有五组结构的内聚焦型变焦镜头，五组结构由以下透镜组组成具有正折射能力的第一透镜组Gr1；具有负折射能力的第二透镜组Gr2，其在光轴方向上可以移动主要用于变焦(改变倍数)；具有正折射能力的第三透镜组Gr3；具有负折射力的第四透镜组Gr4，其在光轴方向上可以移动用于校正在变焦过程中的焦点位置的波动，并且用于聚焦；以及具有正折射能力的第五透镜组Gr5；其透镜组从物侧起依次排列。
第一透镜组Gr1至少有凹透镜、凸透镜和在中间夹有特殊的低色散玻璃的三胶合透镜，其透镜从物侧起依次排列。
首先给出按照第一和第二透实施例的变焦镜头1、2的详细说明。
在按照第一和第二实施例的变焦镜头1和2中，第一透镜组Gr1由四组、六个透镜组成，包括凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜L1，凸透镜制成的第二透镜L2，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的的第三透镜L3、由凸透镜制成的第四透镜L4和凹面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜L5制成的三胶合透镜T1，以及凸透镜制成的第六透镜L6，其透镜从物侧起依次排列。
第二透镜组Gr2由两组、三个透镜组成，包括凹透镜制成的第七透镜L7，以及由凹透镜制成的第八透镜L8和凸透镜制成的第九透镜L9制成的胶合透镜T3，其透镜从物侧起依次排列。
在按照第一实施例的变焦镜头1和按照第二实施例的变焦镜头2之间，第三透镜组Gr3及后面的透镜组的结构不相同。
在按照第一实施例的变焦镜头1中，第三透镜组Gr3是由凸透镜制成的第十透镜L10组成，以及第四透镜组Gr4是由凸透镜制成的第十一透镜L11、凹透镜制成的第十二透镜L12和凸透镜制成的第十三透镜L13制成的三胶合透镜T7组成。
在按照第二实施例的变焦镜头2中，第三透镜Gr3由两组、三个透镜组成，包括凸透镜制成的第十透镜L10，和由凸透镜制成的第十一透镜L11和凹透镜制成的第十二透镜L12制成的胶合透镜T8，以及第四透镜组Gr4由第十三透镜L13组成，其透镜从物侧起依次排列。
在按照第一和第二实施例的变焦镜头1、2中，第一透镜组Gr1的特征在于至少有一个凹透镜和一个凸透镜。在广角侧，通过从物侧起依次排列凹透镜(第一透镜L1)和凸透镜(第二透镜L2)，能获得广视角，且便于弯曲视场的校正。此外，在摄远侧，由于第一透镜组Gr1具有正折射能力，在较低侧容易引起球面像差。然而，更接近于物布置的凹透镜L2的作用便于该球面像差的校正。
公开已知的是，在透镜系统前面的组的凸透镜使用具有大阿贝数和异常部分分散特性的材料，对在摄远端的色差和次级光谱的校正是有效的。
然而，在变焦镜头1和2中，在摄远端，入射光通量设计成通过三胶合透镜T1来最大地扩张。因此，由于在摄远端的色差受三胶合透镜T1的结构的控制，三胶合透镜T1的材料需要适合于在一般的摄远镜头中的次级光谱的校正，也就是三胶合透镜T1具有的材料组成满足下面的条件公式。
n1-n2＞0.3 (1)|v1-v2|＞40 (2)|n2-n3|＜0.1 (3)v23＞80 (4)ΔP23＞0.03 (5)这时，在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng。
nx在透镜Ax(在三胶合透镜中从物侧起的第x透镜，这在下文中是同样的)的线d处的折射率nd，vx在透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，Px是镜Ax的部分色散比P＝(ng-nF)/(nF-nC)。
此外，如果三胶合透镜T1的凸透镜A2(第四透镜L4)和第二凹透镜A3(第五透镜L5)假设是薄的而且紧密连接的系统，可认为凸透镜A2和第二凹透镜A3是一种有效的玻璃材料A23。
因此，利用fx透镜Ax的焦距，通过下面的公式(6)获得玻璃材料A23的焦距，以及通过接下来的公式(7)获得色散值，1/f23＝1/f2+1/f3 (6)1/f23·v23＝1/f2·v2+1/f3·v3 (7)且通过使用上面提到的值，由下面的公式(8)获得部分色散比P23。
P23＝(f2·v2·P3+f3·v3·P2)/(f2·v2+f3·v3) (8)如果在图22中，用横轴表示阿贝数v，纵轴表示折射率n，以及在图23中，用横轴表示阿贝数v，且纵轴表示部分色散比P，显示由HOYA CORPORATION生产的部分玻璃材料，且如果通过玻璃材料C7和F2的标准线是图23中的Pbase，Pbase＝-0.00174906×v23+0.64662907且此时，ΔP23＝P23-Pbase那么，从图23所示的玻璃材料中任意选择凸透镜A2(第四透镜L4)和第二凹透镜A3(第五透镜L5)的玻璃材料，且当连接这两种玻璃材料的线的倾度比标准线Pbase的倾度更缓和时，与在标准线Pbase上执行的消色差的情况相比，减少了次级光谱。
条件公式(1)和(2)表示初级的消色差条件，以及用于校正在摄远侧初级色差的必要条件。如果不满足条件公式(1)和(2)，在摄远端的色差变显著了，因此不能实现40倍的高可变倍率。
在变焦镜头1和2中，假设特殊的低色散玻璃(例如FCD1或FCD10)用于在三胶合透镜T1的中间的透镜A2(第四透镜L4)，且为了满足条件公式(1)、(2)，对第一凹透镜A1(第三透镜L3)，除了例如燧石型的FDS60、FDS90、TaFD30和FDS1的玻璃材料被排除在外。
条件公式(3)、(4)、(5)是次级消色差条件和用于校正在摄远侧的次级色差的必要条件。当不满足条件公式(3)时，难于校正在摄远侧的球面像差、彗差以及轴向色差。当满足条件公式(4)和(5)时，连接凸透镜A2(第四透镜L4)和第二凹透镜A3(第五透镜L5)的玻璃材料的线的倾度变得比图23所示的标准线Pbase的倾度缓和，有助于次级光谱的减少。为此，通过选择由特殊低色散玻璃制成的凸透镜A2(L4)和第二凹透镜A3(L5)的玻璃材料，以满足条件公式(3)和|P2-P3|＜0.03，能获得所希望的组成。
在变焦镜头1和2中，假设特殊的低色散玻璃FCD1或FCD10被用于在三胶合透镜T1的中间的透镜A2(L4)，且为了满足条件公式(4)和(5)，需要选择玻璃材料以便满足条件公式(3)和|P2-P3|＜0.03。为此，对第二凹透镜A3(L5)需要使用冕类且位于图23中的标准线Pbase上方的玻璃材料。当不满足条件公式(4)和(5)时，连接凸透镜A2(L4)的玻璃材料和第二凹透镜A3(L5)的玻璃材料的线的倾度与在图23中所示的标准线Pbase的倾度是一样的，这使得难以校正次级光谱。
从前面叙述，可考虑用于组成通过连接三个透镜获得的三胶合透镜T1的各自透镜的玻璃材料的下面的组合。也就是，可考虑对第一凹透镜A1(L3)使用燧石型FDS90或FDS1，对凸透镜A2(L4)使用由特殊低色散玻璃制成的FCD1或FCD10，以及对第二凹透镜A3(L5)使用BSC7、C3、CF6等，其是冕类型的并且位于图23中的标准线Pbase之上。
这里，应该注意三胶合透镜T1的凸透镜A2(L4)使用特殊的低色散玻璃。由于特殊的低色散玻璃具有软的品质和低的潜在缺陷抵抗力，在透镜制造中进行的超声波清洗过程中容易引起潜在缺陷。然而，通过从特殊的低色散玻璃的两表面将其夹在普通玻璃制成的透镜A1(L3)、A3(L5)之间，即使引起一些裂缝，也可以用粘合剂来填充。此外，特殊的低色散玻璃的问题在于，由于大的热膨胀系数，在用于透镜涂层的蒸发沉积过程中当在真空中加热透镜时，在蒸发沉积后立即引起空气流入，玻璃快速地被空气冷却，因此容易出现裂痕。然而，通过往特殊低色散玻璃的两个表面上粘接由普通玻璃制成的透镜，涂层本身变得不需要。因为这些原因，通过在三胶合透镜T1的中间使用特殊低色散玻璃，使得不适合于批量生产的特殊低色散的玻璃在批量生产力方面极好。
作为固定组的第三透镜组Gr3是这样的部件，其中在广角端光通量扩展到最大，且因而是在广角端对球面像差和彗差有支配影响的部件。因此，在变焦镜头1和2中，组成第三透镜组Gr3的各自表面中的至少一个由非球面形成，且在同时，各由非球面形成的表面中的至少一个组成非球面形状，其有效直径比近轴球面的深度浅。此外，在变焦镜头2中，有效的是第三透镜组Gr3的正折射能力被分开并在两个透镜组中共用，此外在一个组中提供有负折射能力的胶合面。因此，在变焦镜头2中，第三透镜组Gr3由凸透镜(第十透镜L10)和由凸透镜(第十一透镜L11)以及凹透镜(第十二透镜L12)制成的胶合透镜T8组成，因此，抑制球面像差的产生和慧差的产生。
关于在广角端的像散差和失真像差的校正，在变焦镜头1和2中，组成第四透镜组Gr4的各自表面的至少一个由非球面形成，且在同时，各由非球面形成的表面中的至少一个组成非球面形状，其有效直径比近轴球面的深度浅。
接着，详细描述按照第三、第四、第五实施例的变焦镜头3、4、5。
按照第三实施例和第四实施例的变焦镜头3和4，第一透镜组Gr1由六组、八个透镜组成，包括凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜L1，凸透镜制成的第二透镜L2，凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜L3，凸透镜制成的第四透镜L4，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜L5、凸透镜制成的第六透镜L6和凹面面向物侧的凹弯月形透镜的第七透镜L7制成的三胶合透镜T1，以及由凸透镜制成的第八透镜L8，其透镜从物侧起依次排列。
在按照第五实施例的变焦镜头5中，第一透镜组Gr1由五组、八个透镜组成，包括凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜L1，凸透镜制成的第二透镜L2，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜L3和凸透镜制成的第四透镜L4制成的胶合透镜T2，由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜L5、凸透镜制成的第六透镜L6和凹面面向物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜L7制成的三胶合透镜T1，以及由凸透镜制成的第八透镜L8，其透镜从物侧起依次排列。
在变焦镜头4、5和6中，第二透镜组Gr2由三个透镜组成，包括凹透镜制成的第九透镜L9和由凹透镜制成的第十透镜L10、以及凸透镜制成的第十一透镜L11制成的胶合透镜T3，其透镜从物侧起依次排列。
第三透镜组由三个透镜组成，包括凸透镜制成的第十二透镜L12和由凹透镜制成的第十三透镜以及凸透镜制成的第十四透镜L14制成的胶合透镜T4，其透镜从物侧起依次排列。
第四透镜组Gr4由三个透镜组成，包括凹透镜制成的第十五透镜L15和由凹透镜制成的第十六透镜L16以及凸透镜制成的第十七透镜L17制成的胶合透镜T5，其透镜从物侧起依次排列。
第五透镜组Gr5由三个透镜组成，包括凸透镜制成的第十八透镜L18和由凸透镜制成的第十九透镜L19以及凹透镜制成的第二十透镜L20制成的胶合透镜T6，其透镜从物侧起依次排列。
另外，第一透镜组Gr1可分成前组和后组，前组包括有负折射能力的第一透镜L1至第三透镜L3，以及后组包括有正折射能力的第四透镜L4至第八透镜L8。
第一透镜组Gr1的前组的特征在于至少有一个凹透镜和一个凸透镜。通过使用透镜从物侧起依次排列的凹透镜(第一透镜L1)和凸透镜(第二透镜L2)，在广角端凹透镜使主光线的倾度缓和，因此，便于弯曲视场的校正，且凸透镜L2的作用便于失真像差的校正。此外，在摄远侧，尽管因为第一透镜组Gr1有正折射能力，在较低侧容易引起球面像差，但是更接近物侧布置的凹透镜的作用便于该球面像差的校正。而且，尽管第一透镜组Gr1的前组有强的负折射能力，但是为了尽可能地抑制在镜头筒侧的失真像差的产生，第一透镜L1和第三透镜L3各由凸面面向物侧的凹弯月形透镜制成，且还由于需要通过正折射能力校正在广角端的失真像差，这由是凸透镜的第二透镜L2校正。
公开已知的是，对在透镜系统中的前组的凸透镜使用有大阿贝数和异常部分分散特性的材料，对在摄远侧的色差的校正和次级光谱的校正是有效的。
然而，变焦镜头3、4和5，在摄远端在三胶合透镜T1中入射光通量设计成扩展到最大。因此，由于在摄远端色差是受到三胶合透镜T1的结构的控制，三胶合透镜T1的材料需要适合于在一般的摄远透镜中的色像差的校正，也就是，三胶合透镜T1需要具有满足上面描述的条件公式(1)、(2)、(3)、(4)和(5)的材料组成。
此外，如果凸透镜A2(第六透镜L6)和三胶合透镜T1的第二凹透镜A3(第七透镜L7)假设是薄而且紧密连接的系统，凸透镜A2和第二凹透镜A3可以认为是一种有效的玻璃材料A23。
因此，通过公式(6)获得有效的玻璃材料A23的焦距，且通过公式(7)获得色散值，以及通过使用这些值，由公式(8)获得部分色散比P23。
如上面描述的，如果在图22中，用横轴表示阿贝数v，纵轴表示折射率n，且在图23中，用横轴表示阿贝数v，纵轴表示部分色散比P，显示由HOYA CORPORATION生产的部分玻璃材料，且如果通过玻璃材料C7和F2的标准线是图14中的Pbase，Pbase＝-0.00174906×v23+0.64662907且在同时ΔP23＝P23-Pbase那么，从图23所示的玻璃材料中任意选择凸透镜A2(第六透镜L6)和第二凹透镜A3(第七透镜L7)的玻璃材料，且当连接这两种玻璃材料的线的倾度比标准线Pbase的倾度缓和时，与在标准线Pbase上执行的消色差的情况相比，减少了次级光谱。
如上所述，条件公式(1)和(2)表示初级消色差条件，以及用于校正在摄远侧的初级色差的必要条件。如果不满足条件公式(1)和(2)，在摄远端的色差变得显著了，因此不能实现40倍的高可变倍率。
在变焦镜头3、4和5中，假设特殊的低色散玻璃(例如FCD1或FCD10)用于在三胶合透镜T1的中间的透镜A2(第六透镜L6)，且为了满足条件公式(1)、(2)，对于第一凹透镜A1(第五透镜L5)将玻璃材料排除在外，除了例如燧石型的FDS60、FDS90、TaFD30和FDS1。
如上所述，条件公式(3)、(4)、(5)表示次级消色差条件和用于校正在摄远侧的次级色差的必要条件。当不满足条件公式(3)时，难以校正在摄远侧的球面像差、彗差、以及轴向色差。当满足条件公式(4)和(5)时，连接凸透镜A2(第六透镜L6)和第二凹透镜A3(第七透镜L7)的玻璃材料的线的倾度比在图23中所示的标准线Pbase的倾度变得更缓和，有助于次级光谱的减少。为此，通过选择由特殊低色散玻璃制成的凸透镜A2(L6)和第二凹透镜A3(L7)的玻璃材料以使满足条件公式(3)和|P2-P3|＜0.03，可获得所希望的组成。在变焦镜头3、4和5中，假设是特殊低色散玻璃的FCD1或FCD10用于在三胶合透镜T1的中间的透镜A2(L6)，且为了满足条件公式(4)和(5)，有必要选择玻璃材料以使满足条件公式(3)和|P2-P3|＜0.03。为此，对第二凹透镜A3(L7)有必要使用冕类的并且位于图23中的标准线Pbase上方的玻璃材料。当不满足条件公式(4)和(5)时，连接凸透镜A2(L6)的玻璃材料和第二凹透镜A3(L7)的玻璃材料的线的倾度与在图23中所示的标准线Pbase的倾度是一样的，这使得难以校正次级光谱。
从前面叙述，可考虑用于组成通过连接三个透镜获得的三胶合透镜T1的各自透镜的玻璃材料的下面的组合。也就是，可考虑对第一凹透镜A1(L5)使用燧石型FDS90或FDS1，对凸透镜A2(L6)使用特殊低色散玻璃制成的FCD1或FCD10，以及对第二凹透镜A3(L7)使用BSC7、C3、CF6等，其是冕类型的并且位于图23中的标准线Pbase之上。
这里，应该注意三胶合透镜T1的凸透镜A2(L6)使用特殊低色散玻璃。由于特殊的低色散玻璃具有软的品质和低的潜在缺陷抵抗力，在透镜制造中进行的超声波清洗过程中容易引起潜在缺陷。然而，通过从特殊的低色散玻璃的两表面将其夹在普通玻璃制成的透镜A1(L5)、A3(L7)之间，即使引起一些裂缝，也可以用粘合剂来填充。此外，特殊的低色散玻璃的问题在于，由于大的热膨胀系数，在用于透镜涂层的蒸发沉积过程中当在真空中加热透镜时，在蒸发沉积后立即引起空气流入，玻璃快速地被空气冷却，因此容易出现裂痕。然而，通过往特殊低色散玻璃的两个表面上粘接由普通玻璃制成的透镜，涂层本身变得不需要。因为这些原因，通过在三胶合透镜T1的中间使用特殊低色散的玻璃使得不适合于批量生产的特殊低色散的玻璃在批量生产力方面极好。
关于在广角端的球面像差和慧差的校正，在变焦镜头3、4和5中，组成第三透镜组Gr3的第十二透镜L12至第十四透镜L14的各个面中的至少一个由非球面形成，且在同时，各由非球面形成的至少一个面形成非球面形状，其有效直径比近轴球面的深度浅。
第三透镜组Gr3有强的正折射能力并是在广角端光通量最大地扩展的部件，且因而是在广角端对球面像差和慧差有支配影响的部件，第三透镜组Gr3的作用是把从第二透镜组Gr2出来的发散的光通量变为会聚的光通量并将它发送到第四透镜组Gr4。因此，为了适度地把发散的光通量变为会聚的光通量，有效的是将第三透镜组Gr3的正折射能力分开并在两个透镜组共用，且进一步在一组中，提供有负折射能力的胶合面。因此，在变焦镜头3、4和5中，第三透镜组Gr3由凸透镜(第十二透镜L12)和由凹透镜(第十三透镜L13)以及凸透镜(第十四透镜L14)制成的胶合透镜T4组成，因此，抑制球面像差的产生和彗差的产生。
此外，为了做到双倍的保证，如上面描述的，第十二透镜L12至第十四透镜L14的各自的表面s21至s25中的至少一个形成非球面，且在同时，各形成非球面的至少一个面形成非球面形状，其有效直径比近轴球面的深度浅。
关于在广角端的像散和失真像差的校正，在变焦镜头3、4和5中，组成第五透镜组Gr5的第十八透镜L18至第二十透镜L20的各自的表面中的至少一个由非球面形成，且在同时，各形成非球面的至少一个面形成非球面形状，其有效直径比近轴球面的深度浅。
在第四透镜组Gr4中向外升起的主光线的光线高度变得比第五透镜组Gr5中的最大图像高度高，因而，需要弯曲主光线以使出瞳位于像面后。因此，为了适度地弯曲主光线，在第五透镜组Gr5中，正折射能力被分开并在两个透镜组中共用，且在透镜组中的一个上，提供有负折射能力的胶合面。因此，第五透镜组Gr5由凸透镜(第十八透镜L18)和由凸透镜(第十九透镜L19)以及凹透镜(第二十透镜L20)制成的胶合透镜T6组成，从而来抑制像散和失真像差的产生。
此外，为了做到双倍的保证，如上面描述的，第十八透镜L18至第二十透镜L20的各自的表面s32至s35中的至少一个形成非球面，且在同时，各形成非球面的至少一个面形成非球面形状，其有效直径比近轴球面的深度浅。
图21是显示按照本发明的成像装置100的结构实例的框图。在图21中，附图标记101表示装备有聚焦透镜101a和伸缩透镜101b的能变焦的照相物镜，附图标记102表示成像元件(成像单元)例如CCD，附图标记103表示控制不同操作(如图像的校正)的图像控制电路(图像控制单元)，附图标记104表示存储从成像元件102获得的图像数据的第一图像存储器，以及附图标记105表示存储带有失真校正的图像数据的第二图像存储器。附图标记106表示存储照相物镜101的失真像差信息的数据表，以及附图标记107表示通过摄影者将变焦方向转换为电信号的变焦开关。
例如，按照每一个上面提到的实施例中的变焦镜头1、2、3、4或5可被应用于照相物镜101，且在这种情况下，聚焦透镜101a对应于第四透镜组Gr4，伸缩透镜101b对应于第二透镜组Gr2。
关于变焦镜头101的失真像差，依照变焦而变化的失真像差的曲线如图2至图4、图6至图8、图10至图12、图14至图16以及图18至图20所示。因此，失真像差的变化取决于伸缩透镜101b的位置。在数据表106中，有存储的转换坐标系数，转换坐标系数与在定位伸缩透镜101b的位置的第一图像存储器104和第二图像存储器105的两维位置信息有关。此外，从广角端至摄远端伸缩透镜101b的位置划分为许多位置，并且对应于各自位置的转换坐标系数存储在数据表106中。
当摄影者操作变焦开关107以移动伸缩透镜101b时，图像控制电路103控制移动聚焦透镜101a，用于防止散焦并从数据表106接收对应于伸缩透镜101b的位置的转换坐标系数。当伸缩透镜101b的位置与预先划分的任何位置不一致时，在附近位置通过从转换坐标系数处理(例如内插法)获得适当的转换坐标系数。当转换坐标系数是用于移动在离散布置的图像上的点的位置的系数时，对在离散布置的点之间的图像，通过处理(例如内插法)获得移动的目的地。为从成像元件102获得的第一图像存储器104的信息，图像控制电路103执行垂直和水平图像移动处理，基于该转换坐标系数从而来校正失真，在第二图像存储器105中产生带有失真校正的图像信息，以及基于在第二图像存储器105中产生的图像信息输出信号，如视频信号。
随后，给出按照各自实施例的变焦镜头1、2、3、4和5的数值实例的说明。在图1、5、9、13和17中，参考字符IR表示在第三透镜组Gr3前直接固定的光圈，且参考符号FL表示在像面IMG前插入的滤光器。
在各自的实施例中使用的透镜包括透镜面各是由非球面形成的透镜。如果非球面的深度是“x”，且自光轴的高度为“H”，通过下式限定非球面形状。
x＝H2/ri·{1+(1-H2/ri2)1/2}+A4·H4+A6·H6+A8·H8+A10·H10其中A4、A6、A8和A10分别是第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数。
在表1中，显示按照第一实施例的变焦镜头1的数值的实例中的各自的值。
表1
如在上面表1中所示，按照包括变焦镜头1的变焦和聚焦的操作，面间距d10、d15、d18和d22是可变的。在广角端(f＝1.00)、摄远端(f＝39.00)和在广角端与摄远端之间的中间焦点位置(f＝19.5)的各自的值显示在表2中。
表2
此外，在第一透镜组Gr1、第三透镜组Gr3和第四透镜组Gr4中，第六透镜L6的表面s9、第十透镜L10的表面s17和s18、以及第十一透镜L11的表面s19各形成非球面。在表3中，显示面s9、s17、s18和s19的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10。
表3
在上面的表3中的参考字符E表示以10为底的指数计数法(与在后面描述的表7、11、15和19类似)。
表4显示条件公式(1)至(5)的值和变焦镜头1的f、Fno和2ω值。
表4
图2至图4分别在显示变焦镜头1的广角端、广角端与摄远端之间的中间焦点位置和摄远端的球面像差图、像散图和失真像差图。在每一个球面像差图中，实线表示在线e处的值，破裂线表示在线C处的值(波长656.3nm)，虚线表示在线g处的值(波长435.8nm)，以及在每一个像散图中，实线表示在弧矢像面上的值，且破裂线表示在子午像面上的值。
表5显示按照第二实施例的变焦镜头2的数值实例中的各自的值。
表5
如上面的表5所示，按照包括变焦镜头2的变焦和聚焦的操作，面间距d10、d15、d21和d23是可变的。表6中，显示在广角端(f＝1.00)、摄远端(f＝40.00)以及广角端与摄远端之间的中间焦点位置(f＝20.00)的d10、d15、d21和d23的各自的值。
表6
此外，在第一透镜组Gr1、第三透镜组Gr3和第四透镜组Gr4中，第六透镜L6的表面s10、第十透镜L10的表面s17和s18、以及第十三透镜L13的表面s21、23各形成非球面。在表7中显示表面s10、s17、s18、s21和s23的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10。
表7
表8显示条件公式(1)至(5)的值和变焦镜头2的f、Fno和2ω的值。
表8
图6至图8分别显示在变焦镜头2的广角端、广角端与摄远端之间的中间焦点位置和摄远端的球面像差图、像散图和失真像差图。在每一个球面像差图中，实线表示在线e处的值，破裂线表示在线C(波长656.3nm)处的值，虚线表示在线g(波长435.8nm)处的值，以及在每一个像散图中，实线表示在弧矢像面上的值，且破裂线表示在子午像面上的值。
表9显示按照第三实施例的变焦镜头3的数值实例中的各自的值。
表9
如上面的表9所示，按照包括变焦镜头3的变焦和聚焦的操作，面间距d14、d19、d25和d30是可变的。在表10中，显示在广角端(f＝1.00)、摄远端(f＝39.02)以及在广角端与摄远端之间的中间焦点位置(f＝17.45)的d14、d19、d25和d30的各自的值。
表10
此外，在第三透镜组Gr3和第五透镜组Gr5中，第十三透镜L13的表面s21、第十九透镜L19的表面s33各形成非球面。在表11中，显示表面s21和s33的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10。
表11
表12显示条件公式(1)至(5)的值和变焦镜头1的f、Fno和2ω的值。
表12
图10至图12分别在显示变焦镜头1的广角端、广角端与摄远端之间的中间焦点位置和摄远端的球面像差图、像散图和失真像差图。在每一个球面像差图中，实线表示在线e处的值，破裂线表示在线C(波长656.3nm)处的值，虚线表示在线g(波长435.8nm)处的值，以及在每一个像散图中，实线表示在弧矢像面上的值，且破裂线表示在子午像面上的值。
表13显示按照第四实施例的变焦镜头4的数值实例中的各自的值。
表13
如上面的表13所示，按照包括变焦镜头4的变焦和聚焦的操作，面间距d14、d19、d25和d30是可变的。在表14中，显示在广角端(f＝1.00)、摄远端(f＝39.13)以及在广角端与摄远端之间的中间焦点位置(f＝19.56)的d14、d19、d25和d30的各自的值。
表14
此外，在第三透镜组Gr3和第五组透镜组Gr5中，第十三透镜L13的表面s21、第十九透镜L19的表面s33各形成非球面。在表15中，显示表面s21和s33的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10。
表15
表16显示条件公式(1)至(5)的值和变焦镜头4的f、Fno和2ω的值。
表16
图14至图16分别显示在变焦镜头4的广角端、广角端与摄远端之间的中间焦点位置和摄远端的球面像差图、像散图和失真像差图。在每一个球面像差图中，实线表示在线e处的值，破裂线表示在线C(波长656.3nm)处的值，虚线表示在线g(波长435.8nm)处的值，以及在每一个像散图中，实线表示在弧矢像面上的值，且破裂线表示在子午像面上的值。
表17显示按照第五实施例的变焦镜头5的数值实例中的各自的值。
表17
如上面的表17所示，按照包括变焦镜头5的变焦和聚焦的操作，面间距d13、d18、d24和d29是可变的。在表18中，显示在广角端(f＝1.00)、摄远端(f＝40.08)以及在广角端与摄远端之间的中间焦点位置(f＝20.01)的d13、d18、d24和d29的各自的值。
表18
此外，在第三透镜组Gr3和第五透镜组Gr5中，第十三透镜L13的表面s20、第十九透镜L19的表面s32各形成非球面。在表19中，显示表面s20和s32的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶的非球面系数A4、A6、A8和A10。
表19
表20显示条件公式(1)至(5)的值和变焦镜头5的f、Fno和2ω的值。
表20
图18至20分别显示在变焦镜头5的广角端、广角端与摄远端之间的中间焦点位置和摄远端的球面像差图、像散图和失真像差图。在每一个球面像差图中，实线表示在线e处的值，破裂线表示在线C(波长656.3nm)处的值，虚线表示在线g(波长435.8nm)处的值，以及在每一个像散图中，实线表示在弧矢像面上的值，且破裂线表示在子午像面上的值。
如上所述的，本发明能提供有约40倍的变焦比的变焦镜头，其能以在广角端不低于67度的视角且在摄远端不大于1.6度覆盖从超广角区域到超摄远区域，同时顺利地校正各种像差，此外，其在批量生产力方面是极好的，且更具体地说，优选的是用于人们生活的视频照相机的变焦镜头，以及使用该变焦镜头的成像装置。
在上面所述的各自的实施例中所示的各自部件的形状和数值仅仅显示当实现本发明时的实施例的例子，且本发明的技术范围不应该通过这些来限制性地解释。
工业适用性按照本发明的变焦镜头覆盖从超广角到超摄远，同时顺利地校正各种像差，此外，它在批量生产力方面是极好的，且更具体地说，它优选地用作人们生活的视频照相机的变焦镜头，以及用于视频照相机。
权利要求
1.一种有四或五个透镜组的内聚焦型变焦镜头，至少包括具有正折射能力的第一透镜组，在光轴方向上可以移动主要用于变焦(变化倍数)的具有负折射能力的第二透镜组，具有正折射能力的第三组透镜组，以及在光轴方向上可以移动、用于校正在变焦过程中焦点位置的波动并用于聚焦的、具有正或负折射能力的第四组透镜组，其透镜组从物侧起依次排列，其特征在于所述第一透镜组至少包括凹透镜、凸透镜和三胶合透镜，其中由特殊的低色散玻璃制成的透镜被夹在所述三胶合透镜的中间，其透镜从所述物侧起依次排列。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述第一凹透镜A1和所述凸透镜A2由满足下面两个条件公式(1)和(2)的材料形成(1)n1-n2＞0.3(2)|v1-v2|＞40其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，以及vx是在所述透镜Ax线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)。
3.如权利要求1所述的变焦镜头，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述凸透镜A2和所述第二凹透镜A3由满足下面三个条件公式(3)、(4)和(5)的材料形成(3)|n2-n3|＜0.1(4)v23＞80(5)ΔP23＞0.03其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，vx是在所述透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，以及Px是所述透镜Ax的部分色散比P＝(ng-nF)/(nF-nC)。
4.如权利要求2所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述凸透镜A2和所述第二凹透镜A3由满足下面三个条件公式(3)、(4)和(5)的材料形成(3)|n2-n3|＜0.1(4)v23＞80(5)ΔP23＞0.03其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，vx是在所述透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，以及Px是所述透镜Ax的部分色散比P＝(ng-nF)/(nF-nC)。
5.如权利要求1所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
6.如权利要求2所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
7.如权利要求3所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的面弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
8.如权利要求4所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
9.一种内聚焦型变焦镜头，包括具有正折射能力的第一透镜组，在光轴方向上可以移动主要用于变焦(变化倍数)的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，在光轴方向上可以移动、用于校正在变焦过程中焦点位置的波动并用于聚焦的、具有负折射能力的第四透镜组，以及具有正折射能力的第五透镜组，其透镜组从物侧起依次排列，特征在于所述第一透镜组包括凹透镜、凸透镜和三胶合透镜，其中由特殊的低色散玻璃制成的透镜被夹在所述三胶合透镜的中间，其透镜从所述物侧起依次排列。
10.如权利要求9所述的变焦镜头，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述第一凹透镜A1和所述凸透镜A2由满足下面两个条件公式(1)和(2)的材料形成(1)n1-n2＞0.3(2)|v1-v2|＞40其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，以及vx是在所述透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)。
11.如权利要求9所述的变焦镜头，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述凸透镜A2和所述第二凹透镜A3由满足下面三个条件公式(3)、(4)和(5)的材料形成(3)|n2-n3|＜0.1(4)v23＞80(5)ΔP23＞0.03其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，vx是在所述透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，以及Px是所述透镜Ax的部分色散比P＝(ng-nF)/(nF-nC)。
12.如权利要求10所述的变焦镜头，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述凸透镜A2和所述第二凹透镜A3由满足下面三个条件公式(3)、(4)和(5)的材料形成(3)|n2-n3|＜0.1(4)v23＞80(5)ΔP23＞0.03其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，vx是在所述透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，以及Px是所述透镜Ax的部分色散比P＝(ng-nF)/(nF-nC)。
13.如权利要求9所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜，凸透镜制成的第四透镜L4，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
14.如权利要求10所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜，凸透镜制成的第四透镜L4，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
15.如权利要求11所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜，凸透镜制成的第四透镜L4，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
16.如权利要求12所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜，凸透镜制成的第四透镜L4，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
17.如权利要求9所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜L3和凸透镜制成的第四透镜制成的胶合透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
18.如权利要求10所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜L3和凸透镜制成的第四透镜制成的胶合透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
19.如权利要求11所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜L3和凸透镜制成的第四透镜制成的胶合透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
20.如权利要求12所述的变焦镜头，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜L3和凸透镜制成的第四透镜制成的胶合透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜、凸透镜制成的第六透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第七透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第八透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
21.一种具有变焦镜头、用于将所述变焦镜头拍摄进的图像转换为电图像信号的成像单元、以及图像控制单元的成像装置，特征在于参考由所述变焦镜头按照可变倍率预先提供的变换坐标系数，所述图像控制单元移动在由所述成像单元形成的图像信号限定的图像上的点，以形成服从坐标变换的新的图像信号并且输出所述新的图像信号。所述内聚焦型变焦镜头有四或五个透镜组，至少包括具有正折射能力的第一透镜组，在光轴方向上可以移动主要用于变焦(变化倍数)的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，以及在光轴方向上可以移动、用于校正在变焦过程中焦点位置的波动并用于聚焦的、具有正或负折射能力的第四透镜组，其透镜组从物侧起依次排列，以及所述第一透镜组至少包括凹透镜、凸透镜和三胶合透镜，其中由特殊的低色散玻璃制成的透镜被夹在所述三胶合透镜的中间，其透镜从所述物侧起依次排列。
22.如权利要求21所述的成像装置，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述第一凹透镜A1和所述凸透镜A2由满足下面两个条件公式(1)和(2)的材料形成(1)n1-n2＞0.3(2)|v1-v2|＞40其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，以及vx是在所述透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)。
23.如权利要求21所述的成像装置，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述凸透镜A2和所述第二凹透镜A3由满足下面三个条件公式(3)、(4)和(5)的材料形成(3)|n2-n3|＜0.1(4)v23＞80(5)ΔP23＞0.03其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，vx是在所述透镜Ax的线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，以及Px是所述透镜Ax的部分色散比P＝(ng-nF)/(nF-nC)。
24.如权利要求22所述的成像装置，特征在于在所述第一透镜组中的所述三胶合透镜包括第一凹透镜A1、由特殊的低色散玻璃形成的凸透镜A2和第二凹透镜A3，其透镜从所述物侧起依次排列，以及所述凸透镜A2和所述第二凹透镜A3由满足下面三个条件公式(3)、(4)和(5)的材料形成(3)|n2-n3|＜0.1(4)v23＞80(5)ΔP23＞0.03其中在线C、线d、线F和线g的折射率分别为nC、nd、nF和ng，以及nx是在透镜Ax(在所述三胶合透镜中从所述物侧起的第x透镜，在下文中，这是同样的)的线d处的折射率nd，vx是在所述透镜Ax线d处的阿贝数vd＝(nd-1)/(nF-nC)，以及Px是所述透镜Ax的部分色散比P＝(ng-nF)/(nF-nC)。
25.如权利要求21所述的成像装置，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
26.如权利要求22所述的成像装置，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
27.如权利要求23所述的成像装置，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜，凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
28.如权利要求24所述的成像装置，特征在于所述第一透镜组包括凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第一透镜，凸透镜制成的第二透镜，由凸面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第三透镜、凸透镜制成的第四透镜和凹面面向所述物侧的凹弯月形透镜制成的第五透镜制成的三胶合透镜，以及凸透镜制成的第六透镜，其透镜从所述物侧起依次排列。
全文摘要
提供变焦镜头，其包括具有正折射能力的第一透镜组Gr1，在光轴方向上可以移动主要用于变焦(变化倍数)的具有负折射能力的第二透镜组Gr2，具有正折射能力的第三透镜组Gr3，在光轴方向上可以移动、用于校正在变焦过程中焦点位置的波动并用于聚焦的、具有负折射能力的第四透镜组Gr4，以及具有正折射能力的第五透镜组Gr5，其透镜组从物侧起依次排列，其中第一透镜组包括凹透镜、凸透镜和三胶合透镜T1，其中由特殊的低色散玻璃制成的透镜L6被夹在中间，其透镜从物侧起依次排列。因此，以在广角端不低于67度的视角且在摄远端不大于1.6度，能覆盖从超广角区域到超摄远区域的范围，能顺利地校正各种像差，同时提供约40倍的变焦比，且能获得在批量生产力方面极好的变焦透镜。
文档编号G02B15/16GK1735830SQ20048000210
公开日2006年2月15日 申请日期2004年1月14日 优先权日2003年1月17日
发明者黑田大介, 凑笃郎 申请人:索尼株式会社