專利名稱：：變焦鏡頭和圖像捕獲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭和圖像捕獲裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種提供更高性能和更高變焦比同時(shí)具有小尺寸的變焦鏡頭，以及配置有這種變焦鏡頭的圖像捕獲裝置。
背景技術(shù)：
：近年來，小尺寸圖像捕獲裝置，例如家用攝像機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)，已經(jīng)廣泛用于家庭。對于這類小尺寸圖像捕獲裝置來說，便攜性受到更多關(guān)注。小型化總是與更高圖像質(zhì)量一起受到關(guān)注。因此，關(guān)于圖像捕獲鏡頭，尤其是專門安裝在小尺寸圖像捕獲裝置中的變焦鏡頭，需要更小的尺寸和鏡頭性能的增強(qiáng)。更小的尺寸可以通過，例如減小整個(gè)長度和/或?qū)挾葋韺?shí)現(xiàn)。此外，近來也強(qiáng)烈期望更高的變焦比。找到能滿足小型化、更高圖像質(zhì)量和更高變焦比這些需求的合適的設(shè)計(jì)變得更加困難。在這種情況下，例如，公開號為JP2000-89111的日本專利申請(在下文中，稱為專利文檔l)公開了一種變焦鏡頭，其中包括，從物方側(cè)按順序?yàn)?，具有正折射能力的第一透鏡組，具有負(fù)折射能力的第二透鏡組，具有正折射能力的第三透鏡組，具有正折射能力的第四透鏡組，和具有接近零的折射能力的第五透鏡組。第三透鏡組配置有凸透鏡和凹透鏡的膠合透鏡，而第五透鏡組配置有凹透鏡和凸透鏡的膠合透鏡。這種類型的鏡頭配置的使用可以獲得十倍光學(xué)變焦比。公開號為JP2001-33694的日本專利申請(在下文中，稱為專利文檔2)公開了一種不同類型的變焦鏡頭，其中包括，從物方側(cè)按順序?yàn)椋哂姓凵淠芰Φ牡谝煌哥R組，具有負(fù)折射能力的第二透鏡組，具有正折射能力的第三透鏡組，具有正折射能力的第四透鏡組，具有正折射能力的第五透鏡組。第五透鏡組被配置為具有一個(gè)球面或者平面形狀的透鏡表面。這種類型的鏡頭配置可以獲得25倍光學(xué)變焦比
發(fā)明內(nèi)容但是，在相關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
中用于攝像機(jī)的變焦鏡頭中，尤其是，隨著試圖提供更高變焦比，具有以下問題。在相關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
中已經(jīng)設(shè)計(jì)出從最大廣角狀態(tài)到最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)(maximumwide-anglestate)的整個(gè)變焦范圍內(nèi)，在無限遠(yuǎn)的物距實(shí)現(xiàn)滿意的光學(xué)性能的變焦鏡頭。這種鏡頭配置被確定以便實(shí)現(xiàn)所需的光學(xué)性能，同時(shí)考慮小型化和更高變焦比等。在專利文檔1和2中公開的變焦鏡頭中，通過將鏡頭配置為包括五個(gè)透鏡組，從而可以實(shí)現(xiàn)所需的滿意的光學(xué)性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更高的變焦比。但是，隨著變焦比變得更高，尤其是，在需要高變焦比的攝遠(yuǎn)狀態(tài)，物距的改變帶來的場曲(curvatureoffield)的改變變得更大，超過其可忽碎見量。這一事實(shí)導(dǎo)致，關(guān)于最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)，例如，當(dāng)物距變得更小時(shí)，圖像的邊緣逐漸變得模糊。另外，這一事實(shí)一般伴隨著一個(gè)問題，即圖像高度越高，換句話說，成像器，例如CCD(電荷耦合器件)的尺寸越大，場曲量越大。因此，圖像質(zhì)量的影響增加。在這種情況下，考慮到隨著成像器尺寸的增加對更高象素密度的要求，如果因物距的改變而發(fā)生的波動(dòng)被抑制，那么將更難以實(shí)現(xiàn)小型化。尤其是，隨著物距變得更小，場曲下降。這一事實(shí)導(dǎo)致圖像的邊緣變得模糊，從而出現(xiàn)模糊圖像。因?yàn)閳D像邊緣的模糊方式發(fā)生大的變化，所以不能滿意的捕獲距離改變大的對象的圖像。在專利文檔1和2中公開的變焦鏡頭中，第四和第五透鏡組，其可以有效修正整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的場曲和物距的改變帶來的場曲的變化，都只是形成為球形或者平面形狀，和/或折射能力的分配不適合相應(yīng)的透鏡組。因此，不能實(shí)現(xiàn)滿意的修正。尤其是，當(dāng)變焦比和象素密度更高時(shí)，它們的影響變得更加突出。結(jié)果是，在實(shí)現(xiàn)提供高變焦比和具有小尺寸的變焦鏡頭方面出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。因此，希望提供，與適合小尺寸圖像捕獲裝置，例如用戶攝像機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)的變焦鏡頭相關(guān)的具有高圖像質(zhì)量和高變焦比同時(shí)具有小尺寸的變焦鏡頭，和配置有該變焦鏡頭的圖像捕獲裝置。本發(fā)明正是為了解決這些問題而進(jìn)行的。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的變焦鏡頭包括，從物方側(cè)按順序?yàn)?，第一透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第二透鏡組，具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦，第三透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第四透鏡組，具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，用于^l行因變焦而帶來的焦點(diǎn)位置修正和用于聚焦，第五透鏡組，包括一個(gè)位置固定的透鏡。在該變焦鏡頭中，從第三透鏡組到第五透鏡組中的每個(gè)透鏡組具有至少一個(gè)非球面表面，并且滿足下面的條件式(1)和(2)(1)|f4/f5|<0.12(2)0.9<(35<1.2其中f4時(shí)第四透鏡組的焦距，f5是第五透鏡組的焦距，P5是第五透鏡組的橫向放大率。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的圖像捕獲裝置包括變焦鏡頭，和用于將變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的成像裝置。該變焦鏡頭包括，從物方側(cè)按順序?yàn)?，第一透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第二透鏡組，具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦，第三透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第四透鏡組，具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，用于執(zhí)行因變焦而帶來的焦點(diǎn)位置修正和用于聚焦，第五透鏡組，包括一個(gè)位置固定的透鏡。從第三透鏡組到第五透鏡組的每個(gè)透鏡組具有至少一個(gè)非球面表面，滿足以下條件等式(1)和(2)(1)|f4/f5|<0.12(2)0.9<p5<1.2按照本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量和高變焦比以及小設(shè)備尺寸。圖1顯示了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡配置；圖2和圖3、圖4一起顯示了當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，對本發(fā)明變焦鏡頭的第一實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例1的各種像差曲線圖，圖2的曲線圖中圖示了在最大廣角狀態(tài)的球差、像散和畸變，圖3圖示了在中間焦距處的球差、像散和畸變；圖4圖示了在最大攝遠(yuǎn)(telephoto)狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖5和圖6、圖7—起顯示了當(dāng)物距是2米時(shí)，對本發(fā)明變焦鏡頭的第一實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例1的各種像差曲線圖，圖5的曲線圖中圖示了在最大廣角狀態(tài)的球差、像散和畸變。圖6圖示了在中間焦距處的球差、像散和畸變；圖7圖示了在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖8圖示了當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，第五透鏡組中包括的非球面表面被近軸球面代替的情況下，對本發(fā)明變焦鏡頭的第一實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例1的在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差、像散和畸變。圖9顯示了本發(fā)明變焦鏡頭的第二實(shí)施例的鏡頭結(jié)構(gòu)；圖10和圖11、圖12—起顯示了當(dāng)物距是無限遠(yuǎn)時(shí)，對本發(fā)明變焦鏡頭的第二實(shí)施例應(yīng)用特定數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例2的各種像差曲線圖，圖10中的曲線示了對于最大廣角狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖11圖示了中間焦距處球差、像散和畸變；圖12圖示了最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)處的球差、像散和畸變；圖13和圖14、圖15—起顯示了當(dāng)物距是2米時(shí)，通過對本發(fā)明的變焦鏡頭的第二實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例2的各種像差曲線圖，圖13中的曲線示了在最大廣角狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖14圖示了在中間焦距處的球差、像散和畸變；圖15圖示了在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖16圖示了當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，第五透鏡組中包括的非球形表面被近軸球面代替的情況下，對本發(fā)明的變焦鏡頭的第二實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例2在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差、像散和畸變。圖17顯示了按照本發(fā)明變焦鏡頭的第三實(shí)施例的透鏡配置；圖18和圖19、圖20—起顯示了當(dāng)物距是無限遠(yuǎn)時(shí)，對本發(fā)明的變焦鏡頭的第三實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例3的各種像差曲線圖，圖18中的曲線示了在最大廣角狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖19圖示了在中間焦距處的球差、像散和畸變；圖20圖示了在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖21和圖22、圖23—起顯示了當(dāng)物距是2米時(shí)，對本發(fā)明的變焦鏡頭的第三實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例3的各種像差曲線圖，圖21中的曲線示了在最大廣角狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖22圖示了在中間焦距處的球差、像散和畸變；圖23圖示了在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差、像散和畸變；圖24圖示了當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，第五透鏡組中包括的非球面表面被近軸球面代替的情況下，對本發(fā)明的變焦鏡頭的第三實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)字值而得到的按照數(shù)字表示的實(shí)施例3在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差、像散和畸變。圖25是一個(gè)顯示了按照本發(fā)明的圖像捕獲裝置的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。具體實(shí)施方式下面參照附圖和圖表來說明按照本發(fā)明的變焦鏡頭和圖像捕獲裝置的實(shí)施例。首先說明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的變焦鏡頭。本實(shí)施例的變焦鏡頭(從物方側(cè)按順序)包括第一透鏡組，其具有正折射能力并且位置固定；第二透鏡組，其具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦；第三透鏡組，其具有正折射能力并且位置固定；第四透鏡組，其具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，用于執(zhí)行由于變焦引起的焦點(diǎn)位置修正和用于聚焦；和第五透鏡組，其包括一個(gè)位置固定的透鏡。在該變焦鏡頭中，從第三透鏡組到第五透鏡組中的每個(gè)透鏡組具有至少一個(gè)非球面表面，并且滿足以下條件式(1)和(2)(1)|f4/f5|<0.12(2)0.9<卩5<1.2其中f4是第四透鏡組的焦距(focallength),f5是第五透鏡組的焦距，(35是第五透鏡組的橫向放大率(transversemagnification)。上述透鏡配置可以在獲得小設(shè)備尺寸的同時(shí)獲得高圖像質(zhì)量和高變焦比。更具體地說，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置第四透鏡組的焦距f4和第五透鏡組的焦距f5的比率或者能力(折射能力)比，可以控制攝遠(yuǎn)側(cè)的出瞳位置，并使輸出的圖像獲得滿意的邊緣亮度比(陰影)。此外，上述透鏡配置允許修正廣角側(cè)或攝遠(yuǎn)側(cè)的球差和彗差(comaaberration),從而獲得滿意的分辨率。此外，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置第五透鏡組的橫向放大率，該透鏡配置允許修正從最大廣角狀態(tài)到中間焦距附近的變焦范圍內(nèi)的球差和彗差，從而獲得滿意的分辨率。此外，這種透鏡配置允許控制攝遠(yuǎn)狀態(tài)的出瞳位置，從而使輸出圖像獲得滿意的邊緣亮度比(陰影)。此外，這種透鏡配置允許在從最大廣角狀態(tài)到最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的范圍內(nèi)修正球差和彗差，從而獲得滿意的分辨率。條件式(1)是為了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置第四透鏡組的焦距f4和第五透鏡組的焦距f5的比率或者能力(折射能力)比。當(dāng)|f4/f5|的值大于其上限時(shí)，第五透鏡組的折射能力變得太強(qiáng)。結(jié)果，攝遠(yuǎn)側(cè)的出瞳位置過于靠近像平面。因此，受成像器例如CCD和CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的結(jié)構(gòu)性問題的影響，輸出圖像的邊緣亮度比(陰影)變差。廣角側(cè)(wide-angleside)或者攝遠(yuǎn)側(cè)(telephotoside)的球差和彗差也可能降低，導(dǎo)致分辨率降低。條件式(2)用于適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第五透鏡組的橫向放大率卩5。當(dāng)P5的值大于其上限時(shí)，第四透鏡組的折射能力變得太強(qiáng)。在從最大廣角狀態(tài)到中間焦距附近的變焦范圍內(nèi)球差和彗差降低，導(dǎo)致分辨率降低。相反地，當(dāng)(35的值小于其下限時(shí)，第四透鏡組的折射能力變?nèi)酰谖逋哥R組的折射能力變得太強(qiáng)。結(jié)果，攝遠(yuǎn)側(cè)出瞳位置過于接近像平面，導(dǎo)致輸出圖像的邊緣亮度比(陰影)變差。還可能出現(xiàn)在最大廣角狀態(tài)到最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)范圍內(nèi)的球差和彗差增加，伴隨著分辨率的下降。在本發(fā)明變焦鏡頭的一個(gè)實(shí)施例中，希望第三透鏡組被配置為具有正折射能力的單個(gè)透鏡，第四透鏡組被配置為三膠合透鏡(triplecementedlens),由一個(gè)具有正折射能力(positiverefractivepower)的透鏡，一個(gè)具有負(fù)折射能力的透鏡和一個(gè)具有正折射能力的透鏡組成。包括在第四透鏡組中、用于在第三透鏡組后面的透鏡組負(fù)責(zé)消色差效果的凹透鏡的折射能力按照消色差的要求確定。但是，通過將凸透鏡分別膠合到該凹透鏡的前后，可以增加該凹透鏡的曲率半徑的容許自由度，從而允許使每個(gè)凹透鏡表面發(fā)生的像差最小化。另外，通過將透鏡彼此膠合，誤差的因素，例如在組裝時(shí)發(fā)生的未對準(zhǔn)等因素會(huì)減少，這可以抑制制造階段出現(xiàn)的光學(xué)性能降低，從而使制造過程簡單。這樣能夠制造出具有高圖像質(zhì)量和高變焦比以及小裝置尺寸的變焦鏡頭。在本發(fā)明變焦鏡頭的一個(gè)實(shí)施例中，希望第五透鏡組中包括的非球面表面的形狀滿足下面的條件式(3)和(4),假設(shè)MTa是在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)相對于最大圖像高度在經(jīng)線方向上的場曲，MTs是當(dāng)?shù)谖逋哥R組中包括的非球面表面被近軸球面表面代替時(shí)，在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)相對于最大圖像高度在經(jīng)線方向上的場曲，STa是在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)全孔徑范圍出現(xiàn)的球差，STs是當(dāng)?shù)谖逋哥R組中包括的非球面表面被近軸球面表面代替時(shí)，在最大纟聶遠(yuǎn)狀態(tài)全孔徑范圍出現(xiàn)的球差。(3)|MTa/MTs|<1.0(4)|(STa-STs)/STa|<1.0因此，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置第四透鏡組和第五透鏡組的能力(折射能力)比，并且適當(dāng)?shù)脑O(shè)置第五透鏡組中包括的非球面表面的形狀，第五透鏡組中包括的非球面表面可以參與修正整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的場曲，第四透鏡組中包括的非球面表面可以參與減小由于物距的改變而帶來的場曲的波動(dòng)，從而獲得能提供高圖像質(zhì)量和高變焦比以及小設(shè)備尺寸的變焦鏡頭。條件式(3)是為了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置第五透鏡組中包括的非球面表面的形狀。當(dāng)|MTa/MTs|的值大于其上限時(shí)，非球面表面不能有效地修正場曲。由于物距的改變而帶來的場曲的波動(dòng)不能被完全抑制，波動(dòng)對于圖像的影響不能被忽略。條件式(4)是為了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置第五透鏡組中包括的非球面表面的形狀。當(dāng)|STa/STs|大于其上限時(shí)，按照非球面表面效果的折射能力變得太強(qiáng)。攝遠(yuǎn)側(cè)的球差降低，伴隨著顯示器中心部分的分辨率下降?；蛘?，顯示器邊緣部分處的彗差在最大廣角狀態(tài)到最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的范圍內(nèi)降低，導(dǎo)致分辨率在變焦的很大范圍內(nèi)降低?，F(xiàn)在參照附圖和圖表說明本發(fā)明變焦鏡頭的特定實(shí)施方式和通過對該特定的實(shí)施例應(yīng)用特定的數(shù)值得到的數(shù)字表示的實(shí)施例。需要注意的是在每個(gè)實(shí)施例中都引入了非球面表面，非球面表面的形狀將由下面等式1來確定，假設(shè)「Xi」是一個(gè)非球面表面相對于第i個(gè)表面在光軸方向上的坐標(biāo)，「Ci」是相對于第i個(gè)表面的近軸曲率(曲率半徑的倒數(shù))，「Y」是到光軸的距離。[等式l]Xi=(Ci.Y2)/{1+(1-Ci2.Y2)1/2}+A4.Y4+A6Y6+A8.Y8+A10.y10在等式l中，A4,A6，A8和A10分別表示第四、第六、第八和第十級非球面系數(shù)。按照第一、第二和第三實(shí)施例的變焦鏡頭1A(圖1)，1B(圖9)，1C(圖17)的每一個(gè)變焦鏡頭包括(從物方側(cè)按順序?yàn)?第一透鏡組GRl,具有正折射能力并且位置固定；第二透鏡組GR2，具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦；第三透鏡組GR3，具有正折射能力并且位置固定；第四透鏡組GR4具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，以便在光軸方向上移動(dòng)來執(zhí)行由于變焦帶來的焦點(diǎn)位置修正并且進(jìn)行聚焦；第五透鏡組GR5配置有位置固定的單個(gè)透鏡。從第三透鏡組GR3到第五透鏡組GR5中的每個(gè)透鏡組都至少具有一個(gè)非球面表面。下面說明每個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。按照第一實(shí)施例的變焦鏡頭1A總共包括11個(gè)透鏡，如圖1所示。第一透鏡組GR1整體上具有正折射能力，配置有三個(gè)透鏡Ll,L2和L3。需要注意的是對于透鏡L1和L2，分別在透鏡L1的像平面?zhèn)群屯哥RL2的物方側(cè)并且具有相同曲率半徑的凹面和凸面被膠合在一起成為具有膠合表面R2的膠合透鏡。第二透鏡組GR2整體上具有負(fù)折射能力，配置有三個(gè)透鏡L4、L5和L6。第二透鏡組GR2位置可以移動(dòng)以便在光軸方向上移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦。需要注意的是相對于透鏡L5和L6，分別在透鏡L5的像平面?zhèn)群屯哥RL6的物方側(cè)并且具有相同的曲率半徑的凹面和凸面被膠合在一起形成具有膠合表面R9的膠合透鏡。第三透鏡組GR3配置有一個(gè)具有正折射能力的透鏡L7，透鏡L7具有凸面朝向物方的半月形透鏡形狀。透鏡L7被配置為其相對的表面R12和R13都是非球面。第四透鏡組GR4整體上具有正折射能力，配置有三個(gè)透鏡L8、L9和位置修正和進(jìn)行聚焦。需要注意的是對于透鏡L8，L9和L10,它們分別在具有膠合表面R15和R16的三膠合透鏡。距離物方側(cè)最近的透鏡L8的入射表面R14是非3求面的。第五透鏡組GR5配置有一個(gè)具有正折射能力的透鏡Lll,透鏡Lll具有凸面朝向物方的半月形透鏡形狀。透鏡Lll被配置為其在像平面?zhèn)鹊谋砻鍾19為非球面。需要注意的是光闌IR(光闌表面Rll)被放置在第二透鏡組GR2和第三透鏡組GR3之間，濾光器FL被放在第五透鏡組GR5和像平面(圖像捕獲平面)IMG之間。表1中顯示了對第一實(shí)施例的變焦鏡頭1A應(yīng)用了特定數(shù)值得到的數(shù)字表示的實(shí)施例1的透鏡數(shù)據(jù)。需要注意的是，在表l以及下面顯示透鏡數(shù)據(jù)的表中，「Ri」表示從物方側(cè)計(jì)數(shù)的第i個(gè)表面(第i號表面)和其曲率半徑，「Di」表示從物方側(cè)計(jì)數(shù)的第i個(gè)表面和第i+l個(gè)表面之間的表面間隙(透鏡中心厚度或者空氣間隙)，「Ni」是關(guān)于第i個(gè)透鏡(Li)包括的材料的d-線(波長587.6nm)的折射率，「vi」是關(guān)于第i個(gè)透鏡(Li)包括的材料的d-線(波長587.6nm)的阿貝數(shù)。此外，下面將要描述的濾光器的表面間隙、折射率和阿貝數(shù)分別表示為「DFL丄「NFL」和「vFL」。此夕卜，關(guān)于曲率半徑「Ri丄「oo」表示相關(guān)的表面是平面，關(guān)于表面間隙「Di丄「可變」表示相關(guān)的表面間隙是可變的。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從最大廣角狀態(tài)到最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的透鏡位置的改變導(dǎo)致第一透鏡組GR1和第二透鏡組GR2之間的表面間隙D5，第二透鏡組GR2和光闌IR之間的表面間隙DIO，第三透鏡組GR3和第四透鏡組GR4之間的表面間隙D13，和第四透鏡組GR4和第五透鏡組GR5之間的表面間隙D17發(fā)生變化。這種情況下，表2顯示了當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，按照數(shù)字表示的實(shí)施例1在最大廣角狀態(tài)(f=l.00),中間焦距(f=4.84)和最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)(f=23.45)每個(gè)表面間隙D5,D10,D13和D17的值。表3中顯示了當(dāng)物距是2米時(shí)這些表面間隙的值。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>第三透鏡組GR3中包括的單個(gè)透鏡L7的相對的表面R12，R13,第四透鏡組GR4中最靠近物方側(cè)的表面R14,第五透鏡組GR5中包括的單個(gè)透鏡Lll的像側(cè)表面R19是非球面。這種情況下，表4顯示了按照數(shù)字表示的實(shí)施例1的各個(gè)表面的第四、第六、第八和第十級非球面系數(shù)A4,A6，A8和AIO。需要注意的是，在表4和后面顯示非球面系數(shù)的表格中，「E-i」代表10的指數(shù)符號，換句話說，代表「10"」，例如，「0.12345E-05」被表示為「0.12345xl(T5丄表4<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表5顯示了按照數(shù)字表示的實(shí)施例l條件式(1)至(4)的值，和整個(gè)透鏡系統(tǒng)的焦距「f」的值，第四透鏡組GR4的焦距「f4丄第五透鏡組GR5的焦距「f5」，F(xiàn)數(shù)「FNo.」和視場角「2co」。表5f4/f50.09石51.0MTa/MTs0.6(STa—STs)/STa|0.4f1.023.451f44.55f548.87FNo.1.93.365.0。2.7。圖2至4顯示了物距為無限遠(yuǎn)時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例l在最大廣角狀態(tài)(f=1.00),中間焦距(f4.48)和最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)(f=23.45)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。圖5至7顯示了物距為2米遠(yuǎn)時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例l在最大廣角狀態(tài)，中間焦距和最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。圖8顯示了物距為無限遠(yuǎn)時(shí)當(dāng)?shù)谖逋哥R組GR5中包括的非球面表面R19被近軸球面表面代替時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例1在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。需要注意的是，在球差曲線圖中，實(shí)線表示d-線的值，虛線表示g-線(波長435.8nm)的值，點(diǎn)劃線表示C-線(波長656.3)的值。在像散曲線圖中，實(shí)線表示徑向圖像平面的值，虛線表示經(jīng)線圖像平面的值。按照第二實(shí)施例的變焦鏡頭1B總共包括11個(gè)透鏡，如圖9所示。第一透鏡組GR1整體上具有正折射能力，配置有三個(gè)透鏡Ll,L2和L3。需要注意的是對于透鏡L1和L2，分別在透鏡L1的像平面?zhèn)群屯哥RL2的物方側(cè)并且具有相同曲率半徑的凹面和凸面被膠合在一起成為具有膠合表面R2的膠合透鏡。第二透鏡組GR2整體上具有負(fù)折射能力，配置有三個(gè)透鏡L4、L5和L6。第二透鏡組GR2位置可以移動(dòng)以便在光軸方向上移動(dòng)，主要用于變焦。需要注意的是對于透鏡L5和L6，分別在透鏡L5的像平面?zhèn)群屯哥RL6的物方側(cè)并且具有相同的曲率半徑的凹面和凸面^皮膠合在一起形成具有膠合表面R9的力交合透鏡。第三透鏡組GR3配置有一個(gè)具有正折射能力的透鏡L7，且透鏡L7具有凸面朝向物體的半月形透鏡的形狀。透鏡L7被配置為其相對的表面R12第四透鏡組GR4整體上具有正折射能力，配置有三個(gè)透鏡L8、L9和LIO。第四透鏡組GR4位置可以移動(dòng)以便在光軸方向上移動(dòng)以執(zhí)行由于變焦帶來的焦點(diǎn)位置修正和進(jìn)行聚焦。需要注意的是對于透鏡L8，L9和L10,它們分別在像平面?zhèn)群臀锓絺?cè)并且具有相同的曲率半徑的表面^f皮膠合在一起形成分別具有膠合表面R15和R16的三月交合透鏡。距離物方側(cè)最近的透鏡L8的入射表面R14和距離像平面?zhèn)茸罱耐哥RU0的出射表面R17都是非球面的。第五透鏡組GR5配置有一個(gè)具有正折射能力的透鏡Lll,透鏡Lll具有凸面朝向物體的半月形透鏡的形狀。透鏡Lll被配置為其在像平面?zhèn)鹊谋砻鍾19為非J求面。需要注意的是光闌IR(光闌表面Rll)被放置在第二透鏡組GR2和第三透鏡組GR3之間，濾光器FL被放在第五透鏡組GR5和像平面(圖像捕獲平面)IMG之間。表6顯示了對第二實(shí)施例的變焦鏡頭1B應(yīng)用特定數(shù)值獲得的數(shù)字表示的實(shí)施例2的透鏡數(shù)據(jù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表6200710142156.3勢溫也被14/21:K從最大廣角狀態(tài)到最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的透鏡位置的改變導(dǎo)致第一透鏡組GR1和第二透鏡組GR2之間的表面間隙D5，第二透鏡組GR2和光闌IR之間的表面間隙DIO，第三透鏡組GR3和第四透鏡組GR4之間的表面間隙D13,和第四透鏡組GR4和第五透鏡組GR5之間的表面間隙D17發(fā)生變化。這種情況下，表7顯示了當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，按照數(shù)字表示的實(shí)施例2在最大廣角(f=1.00),中間焦距(,4.84)和最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)(^23.42)處每個(gè)表面間隙D5，D10,D13和D17的值。表8顯示了當(dāng)物距是2米時(shí)這些表面間隙的值。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表8<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>第三透鏡組GR3中包括的單個(gè)透鏡L7的相對的表面R12,R13，第四透鏡組GR4中最靠近物方側(cè)的表面R14和最靠近〗象側(cè)的表面R17,第五透鏡組GR5中包括的單個(gè)透鏡Lll的像側(cè)表面R19是非球面的。這種情況下，表9顯示了按照數(shù)字表示的實(shí)施例2的各個(gè)表面的第四、第六、第八和第十級非球面系數(shù)A4，A6，A8和A10。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表10顯示了按照數(shù)字表示的實(shí)施例2的條件式(1)至(4)的值，和整個(gè)透鏡系統(tǒng)的焦距「f」的值，第四透鏡組GR4的焦距「f4」，第五透鏡組GR5的焦距「f5」，F(xiàn)數(shù)「Fno」和視場角「2co」。表10f4/f50.091.0MTa/MTs0.6(STa—STs)/STa0.2f1.023.424f44.54f549.66FNo.1.93.326066.2。2.7。圖10至12是物距為無限遠(yuǎn)時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例2在最大廣角狀態(tài)(，1.00)，中間焦距(f=4.84)和最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)(f=23.42)的J求差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。圖13至15顯示了物距為2米遠(yuǎn)時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例2在最大廣角狀態(tài)，中間焦距和最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。圖16顯示了物距為無限遠(yuǎn)時(shí)當(dāng)?shù)谖逋哥R組GR5中包括的非球面表面R19被近軸球面表面代替時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例2在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。需要注意的是，在球差曲線圖中，實(shí)線表示d-線的值，虛線表示g-線(波長435.8nm)的值，點(diǎn)劃線表示C-線(波長656.3)的值。在像散曲線圖中，實(shí)線表示徑向圖像平面的值，虛線表示經(jīng)線圖像平面的值。按照第三實(shí)施例的變焦鏡頭1C總共包括11個(gè)透鏡，如圖17所示。第一透鏡組GR1整體上具有正折射能力，配置有三個(gè)透4竟Ll，L2和L3。需要注意的是對于鏡頭Ll和L2，分別在鏡頭Ll的像平面?zhèn)群顽R頭L2的物方側(cè)并且具有相同曲率半徑的凹面和凸面被膠合在一起成為具有膠合表面R2的膠合透鏡。第二透鏡組GR2整體上具有負(fù)折射能力，配置有三個(gè)透4竟L4,L5和L6。第二透鏡組GR2位置可以移動(dòng)以便在光軸方向上移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦。需要注意的是對于透鏡L5和L6,分別在透鏡L5的像平面?zhèn)群屯哥RL6的物方側(cè)并且具有相同的曲率半徑的凹面和凸面^皮膠合在一起形成具有膠合表面R9的膠合透鏡。第三透鏡組GR3配置有一個(gè)具有正折射能力的透鏡L7,透鏡L7具有凸面朝向物體的半月形透鏡形狀。透鏡L7被配置為其相對的表面R12和R13都是非球面。第四透鏡組GR4整體上具有正折射能力，配置有三個(gè)透4竟L8，L9和LIO。第四透鏡組GR4位置可以移動(dòng)以便在光軸方向上移動(dòng)以才丸4亍由于變焦帶來的焦點(diǎn)位置修正和進(jìn)行聚焦。需要注意的是對于透鏡L8，L9和L10，它們分別在像平面?zhèn)群臀锓絺?cè)并且具有相同的曲率半徑的表面^皮膠合在一起形成分別具有膠合表面R15和R16的三膠合透鏡。距離物方側(cè)最近的透鏡L8的入射表面R14是非球面的。第五透鏡組GR5配置有一個(gè)具有正折射能力的透鏡Lll,且透鏡Lll具有凸面朝向物體的半月形透鏡形狀。透鏡Ll1被配置為其相對面Rl8和表面R19均為非球面。需要注意的是光闌IR(光闌表面Rll)被放置在第二透鏡組GR2和第三透鏡組GR3之間，濾光器FL被放在第五透鏡組GR5和像平面(圖像捕獲平面)IMG之間。表ll中顯示了對第三實(shí)施例的變焦鏡頭1C應(yīng)用了特定數(shù)值得到的數(shù)字表示的實(shí)施例3的透鏡數(shù)據(jù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>從最大廣角狀態(tài)到最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的透鏡位置的改變導(dǎo)致第一透鏡組GR1和第二透鏡組GR2之間的表面間隙D5,第二透鏡組GR2和光闌IR之間的表面間隙DIO，第三透鏡組GR3和第四透鏡組GR4之間的表面間隙D13,和第四透鏡組GR4和第五透鏡組GR5之間的表面間隙D17發(fā)生變化。這種情況下，表12顯示了當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，按照數(shù)字表示的實(shí)施例3在最大廣角狀態(tài)(f=1.00),中間焦距(f=6.30)和最大才菱遠(yuǎn)狀態(tài)(—39.74)處每個(gè)表面間隙D5，DIO，D13和D17的值。表13中顯示了當(dāng)物距是2米時(shí)這些表面間隙的值。表12<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>第三透鏡組GR3中包括的單個(gè)透鏡L7的相對的表面R12,第四透鏡組GR4中最靠近物方側(cè)的表面R14，且第五透鏡組GR5中包括的單個(gè)透鏡Lll的相對的表面R18，R19是非球面。這種情況下，表14顯示了按照數(shù)字表示的實(shí)施例3的各個(gè)表面的第四、第六、第八和第十級非球面系數(shù)A4，A6,A8和AIO。表14<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表15顯示了按照數(shù)字表示的實(shí)施例3的條件式(1)至(4)的值，和整個(gè)透鏡系統(tǒng)的焦距「f」的值，第四透鏡組GR4的焦距「f4丄第五透鏡組GR5的焦距「f5」，F(xiàn)數(shù)「FNo.」和視場角「2co」。表15<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>。狀態(tài)(f=1.00),中間焦距(f=6.30)和最大4聶遠(yuǎn)狀態(tài)(f=39.74)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。圖21至23顯示了物距為2米遠(yuǎn)時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例3在最大廣角狀態(tài)，中間焦距和最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。圖24顯示了物距為無限遠(yuǎn)時(shí)當(dāng)?shù)谖逋哥R組GR5中包括的非球面表面R18,R19被近軸球面表面代替時(shí)按照數(shù)字表示的實(shí)施例3在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)的球差曲線圖，像散曲線圖和畸變曲線圖。需要注意的是，在球差曲線圖中，實(shí)線表示d-線的值，虛線表示g-線(波長435.8nm)的值，點(diǎn)劃線表示C-線(波長656.3nm)的值。在像散曲線圖中，實(shí)線表示徑向圖像平面的值，虛線表示經(jīng)線圖像平面的值。下面說明本發(fā)明的圖像捕獲裝置。本發(fā)明的圖像捕獲裝置包括變焦鏡頭和將變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的成像裝置。該變焦鏡頭包括，從物方側(cè)按順序?yàn)?，第一透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第二透鏡組，具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于變焦，第三透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第四透鏡組，具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，以便執(zhí)行因變焦帶來的焦點(diǎn)位置修正和進(jìn)行聚焦，第五透鏡組包括一個(gè)位置固定的透鏡。從第三透鏡組到第五透鏡組中的每個(gè)透鏡組具有至少一個(gè)非球面表面，并且滿足以下條件式(1)和(2)(1)|f4/f5|<0.12(2)0.9<(35<1.2這種透鏡配置可以獲得高圖像質(zhì)量和高變焦比，以及小設(shè)備尺寸。圖25是按照本發(fā)明的圖像捕獲裝置的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。圖像捕獲裝置10包括變焦鏡頭20和用于將變焦鏡頭20形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的成像裝置30。需要注意的是作為成像裝置30的例子，可應(yīng)用那些使用光電傳感器例如CCD和CMOS的成像裝置。本發(fā)明的變焦鏡頭可以應(yīng)用于變焦鏡頭20。圖25中顯示了按照圖1中的第一實(shí)施例的變焦鏡頭1A,其中采用簡化的方式，每個(gè)透鏡組以一個(gè)透鏡的形狀表示。當(dāng)然代替第一實(shí)施例的變焦鏡頭1A，可以使用第二和第三實(shí)施例的變焦鏡頭IB和1C或者具有不同于本說明書中公開的配置的按照本發(fā)明的任何類型的變焦鏡頭。成像裝置20形成的電信號，通過圖像分離電路40,作為焦距控制信號被發(fā)送到控制電路50,并且作為圖像信號被發(fā)送到圖像處理電路。圖像處理電路接收的信號被處理成適合后續(xù)處理程序的信號形式，然后被進(jìn)行各種處理，例如被顯示裝置顯示，記錄到記錄介質(zhì)，被通信裝置傳輸?shù)?。那些通過諸如變焦按鈕等操作給出的外部操作信號，例如，被輸入到控制電路50，從而響應(yīng)這些操作信號進(jìn)行各種處理。通過例如變焦按鈕輸入變焦命令，使驅(qū)動(dòng)部分61，71通過驅(qū)動(dòng)電路60,70進(jìn)行操作，從而使焦距被移動(dòng)到基于輸入的命令的位置，使每個(gè)透鏡組GR2，GR4移動(dòng)到預(yù)定位置。通過相應(yīng)的傳感器62，72獲得的有關(guān)每個(gè)透鏡組GR2，GR4的位置信息被輸入到控制電路50,然后涉及輸出命令信號應(yīng)該輸出到驅(qū)動(dòng)電路60，70。通過基于圖像分離電路40發(fā)出的信號檢驗(yàn)焦點(diǎn)位置以后，控制電路50還提供第四透鏡組GR4的位置控制，通過驅(qū)動(dòng)電路70使驅(qū)動(dòng)部分71操作，以便獲得最佳焦點(diǎn)位置。圖像捕獲裝置IO在應(yīng)用于產(chǎn)品時(shí)可以釆用各種形式。例如可以廣泛應(yīng)用于各種相機(jī)，例如數(shù)碼照相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)，或者作為諸如集成了相機(jī)的移動(dòng)電話或者與相機(jī)集成的PDA等數(shù)碼輸入/輸出裝置的相機(jī)部分。需要注意的是這里描述的實(shí)施例和數(shù)字表示的實(shí)施例中包括的各部分的特定形式和數(shù)值僅僅是為了實(shí)施本發(fā)明而示意性的，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)解釋為說明性的并且不限定于此。本申請包括與2006年6月1日在日本專利局提交的申請?zhí)枮?006-153511的日本專利申請相關(guān)的主題，其全部內(nèi)容在此引入作為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附的權(quán)利要求和等同方式的范圍內(nèi)可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素進(jìn)行各種變型、合并、子合并和改變。權(quán)利要求1、一種變焦鏡頭，其從物方側(cè)按順序包括第一透鏡組，其具有正折射能力并且位置固定，第二透鏡組，其具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦，第三透鏡組，其具有正折射能力并且位置固定，第四透鏡組，其具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，用于執(zhí)行因變焦引起的焦點(diǎn)位置修正和用于聚焦，和第五透鏡組，其包括一個(gè)位置固定的單個(gè)透鏡，其中從第三透鏡組到第五透鏡組的每個(gè)透鏡組至少具有一個(gè)非球面表面，并且滿足下面的條件式(1)和(2)(1)|f4/f5|＜0.12(2)0.9＜β5＜1.2其中f4是第四透鏡組的焦距，f5是第五透鏡組的焦距，β5是第五透鏡組的橫向放大率。2、按照權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其中第三透鏡組包括具有正折射能力的單個(gè)透鏡，和第四透鏡組包括三膠合透鏡，一個(gè)具有負(fù)折射能力的透鏡，和一個(gè)具有正折射能力的透鏡，其中，該三膠合透鏡包括一個(gè)具有正折射能力的透鏡。3、按照權(quán)利要求1或2的變焦鏡頭，其中第五透鏡組中包括的非球面表面的形狀滿足下面的條件式(3)和(4)(3)|MTa/MTs|<l,0(4)|(STa—STs)/STa|<1.0其中MTa是在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)下相對于最大圖像高度在經(jīng)線方向上的場曲，MTs是當(dāng)?shù)谖逋哥R組中包括的非球面表面被近軸球面表面代替時(shí)，在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)相對于最大圖像高度在經(jīng)線方向上的場曲，STa是在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)全孔徑范圍出現(xiàn)的球差，STs是當(dāng)?shù)谖逋哥R組中包括的非球面表面被近軸球面表面代替時(shí)在最大攝遠(yuǎn)狀態(tài)全孔徑范圍出現(xiàn)的球差。4、一種圖像捕獲裝置，其包括變焦鏡頭，和成像裝置，用于將變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號，其中該變焦鏡頭從物方側(cè)按順序包括，第一透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第二透鏡組，具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦，第三透鏡組，具有正折射能力并且位置固定，第四透鏡組，具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，用于執(zhí)行由于變焦引起的焦點(diǎn)位置修正和用于聚焦，和第五透鏡組，包括一個(gè)位置固定的單個(gè)透鏡，其中從第三透鏡組到第五透鏡組的每個(gè)透鏡組至少具有一個(gè)非球面表面，并且滿足下面的條件式(1)和(2)(1)If4/f5I<0.12(2)0.9<P5<1.全文摘要本發(fā)明提供一種變焦鏡頭包括從物方側(cè)按順序?yàn)?，第一透鏡組，具有正折射能力并且位置固定；第二透鏡組，具有負(fù)折射能力并且位置可以移動(dòng)，主要用于進(jìn)行變焦；第三透鏡組，具有正折射能力并且位置固定；第四透鏡組，具有正折射能力并且位置可以移動(dòng)，用于執(zhí)行由于變焦引起的焦點(diǎn)位置修正和用于聚焦；和第五透鏡組，包括一個(gè)位置固定的單個(gè)透鏡。文檔編號G02B9/00GK101101367SQ20071014215公開日2008年1月9日申請日期2007年6月1日優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日發(fā)明者豐田浩司,南條雄介,有田信一申請人:索尼株式會(huì)社