CN1715984A - 照相机系统和变焦透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种照相机系统，包括：变焦透镜；将变焦透镜捕获的图像转变为图象电信号的拍摄装置；以及图像控制装置，其中，该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成，并且所述变焦透镜被这样配置，以致第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动；第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦；第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。

Description

照相机系统和变焦透镜
相关申请的交叉参考
本文件包括与2004年6月14日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2004-175236相关的主题，该申请的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种新型变焦透镜，尤其涉及一种适合于摄像机或数字静物照相机的变焦透镜，以及利用该变焦透镜的照相机系统。特别是，本发明涉及覆盖超广角范围并在广角端具有小F数的照相机系统，其中适当地校正不同于畸变的各种像差，此外，对从具有极小的前透镜直径的变焦透镜和图像传感器获得的视频信号进行处理，以校正因该变焦透镜引起的畸变，由此得到极好的图像。
背景技术
日本已审查的专利申请公开(KOKOKU)No.Sho 50-26931(专利文件1)指出采用下面的由五个透镜组构成的变焦系统适合于实现高光焦度，所述变焦系统从物侧起依次设置正、负、正、负、正折射率来构成，其中第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动，第二透镜组在光轴方向上移动以进行变焦，第四透镜组校正因变焦引起的焦点移动。
尽管在上面的专利文件1中的变焦比约为20倍，但是申请人在日本专利申请公开(KOKAI)No.Hei 11-84239(专利文件2)中提出一种通过发展上面由五个透镜组构成的变焦系统而得到的超高比例(ultrahigh ratio)变焦透镜，其尺寸小但具有达到50倍的变焦比。特别是，在这种变焦系统中，第四透镜组也进行聚焦，在第一透镜组中引入非球面，而且，在减少透镜数量的同时也能够使各个透镜组中的透镜的形状最优化。
此外，申请人在日本专利申请公开(KOKAI)No.2000-105336(专利文件3)中提出一种通过将适合于超广角的透镜结构应用于上述由五个透镜组构成的变焦系统中的第一透镜组的超广角超高比例变焦透镜，其在广角端的视角达到大约86°，其变焦比约为40倍。
由于高光焦度变焦透镜涉及总长度的增大，根据照相机系统的形状可能出现不方便。因此，申请人在日本专利申请公开(KOKAI)No.Hei8-248318(专利文件4)中提出通过在最接近第一透镜组物侧的位置上设置凹透镜组，并在该凹透镜组之后紧接着设置直角棱镜以使光路弯折来缩短景深方向上的尺寸。
发明内容
在上面的专利文件3中已实现了覆盖超广角到超摄远(ultra-telephoto)的超高比例变焦透镜。但是，存在随着超广角的发展而增大前透镜直径的缺点。
此外，因为依照35mm规格的摄远端焦距使超摄远透镜的区域变得接近1000mm，因此轴向色差的次级光谱变为图像质量恶化的主要因素。为对其校正，第一透镜组的凸透镜要求至少一个或多个具有异常色散特性的超低色散玻璃。这种类型的玻璃具有大量生产时生产率低的缺点。特别是，存在下面的缺点，即这种玻璃在抛光过程中容易划伤，潜在的划痕变得显而易见，并在超声波清洗过程中变成划痕；并且，当在真空淀积步骤中加热和涂敷透镜之后让外部空气进入时，透镜被迅速冷却并易于破裂。
本发明的一个优点是提供一种超广角变焦透镜，其中通过将第一透镜组的结构变为不同于上面的专利文件3的结构能够实现广角端视角不小于80°的超广角，并且其中使前透镜直径的增加最小化，从而达到超广角和小型化之间的协调。
本发明的其他优点是提供一种克服超低色散玻璃的低生产率的透镜结构，不太容易受抛光擦痕和潜在划痕的影响，并且不需要真空淀积步骤。
此外，通过在超广角和前透镜直径小型化之间达到协调来校正畸变不可避免地变得很困难，因此通过视频信号处理来校正畸变，并且将在畸变校正之后可从像平面获得的广角端视角与摄远端视角之比重新定义为变焦比。这些导致旁轴焦距比(变焦比的一般定义)降低，由此能够进一步小型化。本发明的其他优点是提供一种照相机系统，该照相机系统能够通过有效并大大引起广角端的负畸变和摄远端的正畸变来实现相对于必要变焦比的小型化，因此在畸变校正之后视角的变化对于旁轴焦距的变化来说足够大。
本发明的其他优点是提供这样一种装置，如果透镜的总长度随放大率增大而增加作为照相机系统的形状来说是不利的，该装置则缩短景深方向的尺寸。
为了解决上述缺点，根据本发明第一方面的照相机系统包括：变焦透镜；将该变焦透镜捕获的图像转变为图象电信号(electric imagesignal)的拍摄装置；和图像控制装置。该图像控制装置被配置为在参考以前响应于通过变焦透镜的变焦比(variable power rate)而提供的变换坐标因数时，通过移动由拍摄装置形成的图像信号所定义的图像上一点来形成经历坐标变换的新的图像信号，然后输出该新的图像信号。该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦(variable power)，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
根据本发明的第二方面，提供一种变焦透镜，该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的一个表面由非球面构成。
因此，本发明的变焦透镜能够使前透镜直径小型化，同时实现覆盖从超广角到超摄远的超高比例。本发明的照相机系统由于使用上述变焦透镜时畸变减小而能够获得高质量图像。
根据本发明的第三方面，提供一种照相机系统，包括：变焦透镜；将该变焦透镜捕获的图像转变为图象电信号的拍摄装置；和图像控制装置。该图像控制装置被配置为在参考以前响应于通过变焦透镜的变焦比而提供的变换坐标因数时，通过移动由拍摄装置形成的图像信号所定义的图像上一点来形成经历坐标变换的新的图像信号，然后输出该新的图像信号。该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；通过反射使光路弯折的棱镜；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
根据本发明的第四方面，提供一种变焦透镜，该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；通过反射使光路弯折的棱镜；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
因此，本发明的变焦透镜能够使前透镜直径小型化，同时实现覆盖从超广角到超摄远的超高比例，还能够实现沿景深方向、即朝前透镜入射的光轴方向的小型化，由此有助于获得较薄的照相机系统。本发明的照相机系统由于使用上述变焦透镜时畸变减小从而能够获得高质量图像，并且还能够实现沿景深方向的小型化，即实现较薄的照相机系统。
根据本发明，提供一种照相机系统，包括：变焦透镜；将该变焦透镜捕获的图像转变为图象电信号的拍摄装置；和图像控制装置。该图像控制装置被配置为在参考以前响应于通过变焦透镜的变焦比而提供的变换坐标因数时，通过移动由拍摄装置形成的图像信号所定义的图像上一点来形成经历坐标变换的新的图像信号，然后输出该新的图像信号。该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面是非球面。
根据本发明，提供一种变焦透镜，该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面是非球面。
因此，本发明的变焦透镜能够通过用新的结构来代替第一透镜组的结构来实现前透镜直径小型化，同时实现覆盖从超广角到超摄远的超高比例。本发明的照相机系统能够通过经由图像处理来校正在实现前透镜直径小型化中所产生的畸变来进一步促进前透镜直径的小型化。
根据本发明，提供一种照相机系统，该照相机系统包括：变焦透镜；将该变焦透镜捕获的图像转变为图象电信号的拍摄装置；和图像控制装置。该图像控制装置被配置为在参考以前响应于通过变焦透镜的变焦比而提供的变换坐标因数时，通过移动由拍摄装置形成的图像信号所定义的图像上一点来形成经历坐标变换的新的图像信号，然后输出该新的图像信号。该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；通过反射使光路弯折的棱镜；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面是非球面。
根据本发明，提供一种变焦透镜，该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；通过反射使光路弯折的棱镜；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面是非球面。
因此，本发明的变焦透镜能够通过用新的结构来代替第一透镜组的结构来实现前透镜直径小型化，同时实现覆盖从超广角到超摄远的超高比例。该变焦系统还能够实现沿景深方向、即朝前透镜入射的光轴方向的小型化，由此有助于获得较薄的照相机系统。上述照相机系统能够通过经由图像处理来校正在实现前透镜直径小型化中所产生的畸变来进一步促进前透镜直径的小型化。
在本发明的一个实施例中，第一透镜组的上述胶合透镜被配置为三胶合透镜，该三胶合透镜由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜、阿贝数υd不小于84的双凸透镜和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜构成。因此，在由超低色散玻璃构成的凸透镜上产生的潜在划痕充满用于胶粘的粘合剂，因此在光学上它们几乎不产生影响，所述凸透镜夹在两个凹透镜中间。此外，将凹透镜胶粘到由超低色散玻璃构成的凸透镜的两个表面上消除了涂敷到超低色散玻璃上的涂层的必要性，由此提高了生产率。
在本发明的另一个实施例中，第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面每一个条件表达式：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝着像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝着第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度(如果第一透镜组包括通过反射使光路弯折的棱镜，那么假设dp是该棱镜的厚度和具有朝着该像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和)；
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
这防止由于误差因子引起的过度的像差变化、例如球面像差、慧形像差和偏心，因此能够有效地最小化前透镜直径。此外，当将广角端的视角保持在不小于80°时能够实现极好的像差校正。
在又一个实施例中，最接近上述第一透镜组的物侧的凹透镜组由两个透镜、即具有朝物侧的凸面的凹弯月透镜和双凹透镜构成，并满足下面每一个条件表达式：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
dp是具有朝着第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度(如果第一透镜组包括通过反射使光路弯折的棱镜，那么假设dp是该棱镜的厚度和具有朝着该像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和)。
这防止由于误差因子引起的过度的像差变化、例如球面像差、慧形像差和偏心，因此能够有效地最小化前透镜直径。此外，当将广角端的视角保持在不小于80°时能够实现极好的像差校正。
在再一个实施例中，第一透镜组的非球面被设置在最接近第一透镜组像侧的凸透镜的物侧表面上，并且呈现这样的形状，即当离开光轴的距离在有效直径内增大时，与旁轴球面相比曲率减小(relaxed)。因此，能够适当地校正球面像差和慧形像差。此外，能够减小具有广视角的主光线的倾斜，从而便于在第二透镜组和后面的透镜组中的像差校正。
在再一个实施例中，因为满足下面每个条件表达式，因此能够实现较高的变焦，同时除了实现前透镜直径小型化之外，还能够实现沿光轴方向的小型化：
(5)0.35＜|f2|/√(fW·fT)＜0.55；
(6)3.5＜f3/fW＜9；
(7)4.5＜|f4|/fW＜10；
(8)4＜f5/fW＜8；以及
(9)1.0＜|D4W/f4|＜1.3，
其中：
fW是整个系统在广角端的焦距；
fT是整个系统在摄远端的焦距；
fi是第i个透镜组的焦距；
D4W是当聚焦在位于广角端的无限远物体上时第四透镜组和第五透镜组之间的间隔。
附图说明
图1是显示本发明的照相机系统的结构的方框图；
图2与图3至图5一起示出本发明的变焦透镜的第一实施例，并且特别示出透镜结构的示意图；
图3与图4、图5一起示出在第一实施例中采用具体数值的数值实施例1中的各种像差，并且特别示出了在广角端的球面像差、像散和畸变；
图4示出在广角端和摄远端之间的中间焦点位置处的球面像差、像散和畸变；
图5示出在摄远端的球面像差、像散和畸变；
图6与图7至图9一起示出本发明的变焦透镜的第二实施例，并且特别示出透镜结构的示意图；
图7与图8、图9一起示出在第一实施例中采用具体数值的数值实施例2中的各种像差，并且特别示出在广角端的球面像差、像散和畸变；
图8示出在广角端和摄远端之间的中间焦点位置处的球面像差、像散和畸变；
图9示出在摄远端的球面像差、像散和畸变；
图10与图11至图13一起示出本发明的变焦透镜的第三实施例，并且特别示出透镜结构的示意图；
图11与图12、图13一起示出在第一实施例中采用具体数值的数值实施例3中的各种像差，并且特别示出在广角端的球面像差、像散和畸变；
图12示出在广角端和摄远端之间的中间焦点位置处的球面像差、像散和畸变；以及
图13示出在摄远端的球面像差、像散和畸变。
具体实施方式
下面将参照附图来描述实施本发明的照相机系统和变焦透镜的最佳方式。
首先，将参照图1来描述本发明的照相机系统的一个实施例。
图1是显示根据本发明的照相机系统100的结构的一个例子的方框图。在图1中，附图标记101表示能够变焦的拍摄透镜，该透镜配备有聚焦透镜101a和变焦(variator)透镜101b；102表示图像传感器，例如CCD；103表示用于执行对各种操作、例如校正图像畸变的控制的图像控制电路；104表示第一图像存储器，用于存储可从图像传感器102得到的图像数据；105表示第二图像存储器，用于存储已经校正了畸变的图像数据。附图标记106表示数据表，用于存储畸变信息；107表示变焦开关，用于将操作者的变焦指令转变为电信号。
例如，如果将根据下面实施例的变焦透镜1、2和3中的任一个应用于拍摄透镜101，那么聚焦透镜101a用作第四透镜组G4，而变焦透镜101b用作第二透镜组G2。
如图3至图5、图7至图9以及图11至13图中所示，畸变曲线根据变焦而改变。从而，畸变波动取决于变焦透镜101b的位置。因此，数据表106存储变换坐标因数，在变焦透镜101b的一定位置处这些变换坐标因数与第一图像存储器104和第二图像存储器105的二维位置信息相关联。此外，变焦透镜101b的位置被分成从广角端到摄远端的许多位置，与它们的各个位置相对应的变换坐标因数被存储在数据表106中。
当操作者操作变焦开关107来移动变焦透镜101b的位置时，图像控制电路103移动聚焦透镜101a来进行控制以便聚焦不模糊，并且还从数据表106接收与变焦透镜101b的位置相对应的变换坐标因数。当变焦透镜101b的位置没有对应于以前划分的多个位置中的任一个位置时，借助于例如内插法的处理，从该位置附近的一个位置的变换坐标因数获得合适的变换坐标因数。变换坐标因数是用于移动图像上二维离散排列的多个点的位置的因数。关于离散排列的这些点之间的图像，根据例如内插法的处理得到移动目的地(shift-destination)位置。图像控制电路103通过基于该变换坐标因数对从图像传感器102获得的第一图像存储器104的信息进行垂直和水平图像移动处理来校正畸变，并且在第二图像存储器105中产生已经校正了畸变的图像信息，然后将基于在第二图像存储器105中产生的图像信息的信号作为视频信号输出。
下面将要描述适合用在上述照相机系统100中的本发明的变焦透镜。
该变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
另一种变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成。第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动。第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；通过反射使光路弯折的棱镜；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
本发明的变焦透镜是覆盖超广角到超摄远的超高比例变焦透镜，通过用新的结构来代替第一透镜组的结构而实现前透镜直径的小型化。特别是，从物侧起依次设置的由一个或多个透镜构成的凹透镜组和具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜构成了接近远焦系统的结构，所述远焦系统的角度放大率小于1。由此，可以减小具有广视角的主光线的倾斜，从而便于在后面的透镜系统中校正畸变。另外，可以通过在适当范围内增大具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度来进一步减小主光线的倾斜，从而实现前透镜直径的小型化。
通过上述凹透镜组和厚的凸透镜来减小主光线的倾斜的结构对于实现超广角和前透镜直径的小型化来说是有效的。但是在广角端大量产生桶形畸变，因此很难通过后面的透镜系统来校正这种畸变并同时实现小型化。因此，本发明的变焦透镜与上述照相机系统100结合，该照相机系统包括将图像转变为图象电信号的拍摄装置、和图像控制装置，其中该图像控制装置被配置为在参考以前响应于通过变焦透镜的变焦比而提供的变换坐标因数时，通过移动由拍摄装置形成的图像信号所定义的图像上一点来形成经历坐标变换的新的图像信号，然后输出该新的图像信号，从而能够适当地校正包含畸变的各种像差。此外，可以得到在覆盖从超广角范围到超摄远范围的同时被小型化的照相机系统。
依照本发明的另一种变焦透镜，可以由平凸透镜来设立厚的凸透镜，该凸透镜是接近上述第一透镜组的远焦系统的结构中的一个元件。因此，通过将该厚的凸透镜分成厚的平面平行玻璃和凸透镜这两个元件，并用直角棱镜来代替该厚的平面平行玻璃，可以通过反射使光路弯折而缩短景深方向上的尺寸，而不会过分增大整个光学系统的体积。
为了克服用于校正摄远端色差的次级光谱所需的超低色散玻璃不适合于大量生产的缺点，本发明的变焦透镜通过在第一透镜组中设置由凹透镜、凸透镜和凹透镜构成的三胶合透镜、并采用超低色散玻璃作为夹在两个凹透镜中间的凸透镜来提高生产率。首先，关于在超低色散玻璃中的划痕和潜在划痕的问题，代替不产生划痕的特殊处理，进行与其他普通玻璃一样的处理，并且使所产生的划痕充满在胶合中所用的粘合剂，从而几乎不存在光学效应。同样，由超低色散玻璃制成的凸透镜的两个表面将是胶合表面，因此可以消除涂层的必要性，并且还可以避免由于在真空淀积步骤和延久的冷却时间中所产生的裂痕而引起的较高成本。为了使划痕充满树脂(粘合剂)并且不在超低色散玻璃上涂敷直接的涂层，将由超低色散玻璃制成的凸透镜夹在像差校正所需的两个凹透镜中间。通过在由超低色散玻璃制成的凸透镜的两个表面上形成树脂涂层，代替将凹透镜胶粘到由超低色散玻璃制成的凸透镜的两个表面上，可以得到相同的效果。
同时，在本发明的变焦透镜中，还可以通过沿近似垂直于光轴的方向移动构成该透镜系统的多个透镜组中的一个透镜组或者一个透镜组的一部分来移动图像。可以通过与用于检测照相机抖动的检测系统、用于移动上述透镜组的驱动系统和用于根据检测系统的输出将移动量施加于驱动系统的控制系统相结合而使其起到振动减弱的光学系统的作用。特别是，在本发明的变焦透镜中，可以通过沿近似垂直于光轴的方向移动第三透镜组、替代地移动第五透镜组的一部分或整体来移动图像，同时像差变化不大。
优选的是，本发明的变焦透镜满足下面的条件表达式(1)至(9)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35；
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6；
(5)0.35＜|f2|/√(fW·fT)＜0.55；
(6)3.5＜f3/fW＜9；
(7)4.5＜|f4|/fW＜10；
(8)4＜f5/fW＜8；以及
(9)1.0＜|D4W/f4|＜1.3，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有面向第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度(如果第一透镜组包括通过反射使光路弯折的棱镜，那么假设dp是该棱镜的厚度和具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和)；
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)；
fW是整个系统在广角端的焦距；
fT是整个系统在摄远端的焦距；
fi是第i个透镜组的焦距；
D4W是当聚焦在位于广角端的无限远物体上时第四透镜组和第五透镜组之间的间隔。
条件表达式(1)用于第一透镜组不包括通过反射使光路弯折的棱镜的情况，或条件表达式(1′)用于第一透镜组包括用于通过反射使光路弯折的棱镜的情况，条件表达式(1)或条件表达式(1′)限定了通过利用由一个或多个透镜构成的凹透镜组和具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜来获得接近远焦系统的结构的条件，所述远焦系统的角度放大率小于1。这里，由凹透镜组和凸透镜构成的接近远焦系统的结构被称作第一透镜组的前透镜组，随后的透镜结构被称作第一透镜组的后透镜组。当破坏前透镜组的远焦特性而使其具有负折射率时，可以增强后透镜组的正折射率，因此在变焦时与中间焦距范围相比，在摄远端校正球面像差和慧形像差变得困难。相反，当破坏前透镜组的远焦特性而使其具有正折射率时，由于具有朝向前透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜引起的球面像差变大，因此校正变得困难。另外，如果前透镜组的强折射率超过上述条件表达式的范围，那么相对于误差因子的像差恶化、例如偏心变得敏感，并且易于发生产品的恶化。在第一透镜组包括通过反射使光路弯折的棱镜的实施例中，除了上述凹透镜组和具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜之外，包括该棱镜的第一透镜组的前透镜组被引入接近远焦系统的结构中。
当适当地设置第一透镜组中前透镜组的远焦部分的角度放大率时，条件表达式(2)限定了比迄今为止已可能的更充分地最小化前透镜直径的条件。通过在构成远焦部分的具有负折射率的部件和具有正折射率的部件之间充满玻璃，可以进一步减小在远焦部分中主光线的倾斜，由此能够有效地小型化前透镜直径。如果低于条件表达式(2)的下限，那么不可避免地加宽构成远焦部分的具有负折射率的部件和具有正折射率的部件之间的空气间隔。这增大了该空气间隔中主光线的倾斜，因此增大了前透镜直径。如果高于条件表达式(2)的上限，那么会延长远焦部分的整体长度，而不能有效地最小化前透镜直径。
条件表达式(3)和(4)将限定当在广角端达到不小于80°或不小于90°的视角时获得极好像差校正的条件。为了达到超广角，理想的是具有这样的折射率布置，即第一透镜组的像侧主点比最接近第一透镜组像侧的表面更充分地朝像侧突出，也就是，当单独观察第一透镜组时形成焦点后移型透镜。特别是，为了达到不小于80°的视角，理想的是最接近物侧的凹透镜组由单个凹透镜组成，并满足条件表达式(3)。为了达到不小于90°的视角，理想的是最接近物侧的凹透镜组由两个凹透镜组成，并满足条件表达式(4)。
条件表达式(5)将限定第二透镜组的光焦度，该第二透镜组是主变焦透镜组。适当选择其范围能够有效地实现高变焦比。特别是，如果低于条件表达式(5)的下限，那么第二透镜组的光焦度变得太强。因此，Petzval和朝负侧变大，像面变为“超出(over)”(过校正)。除此之外，灵敏度增大，从而易于出现模糊和图像波动。这使机械结构复杂，这是不利的。
如果高于条件表达式(5)的上限，那么第二透镜组的光焦度变弱。为了达到理想的变焦比，不可避免地增大第二透镜组的移动量，这样导致整个变焦透镜增大，这是不利的。
优选的是，第三、第四和第五透镜组分别满足条件表达式(6)、(7)和(8)。
如果低于条件表达式(6)和(7)的下限，那么将要从第三透镜组输出的光束变为基本上远焦的光束，因此很难确保后焦点。这产生不利的结果，即附着在构成第四透镜组的多个透镜上的灰尘是显而易见的，并且很难调节(accommodate)例如滤光器的部件。如果高于上限，那么用于聚焦所必需的第四透镜组的移动量增加从而增大整个变焦透镜，这是不利的。
条件表达式(6)至(8)将限定从光阑到像侧所设置的透镜组的光焦度。各个条件表达式所限定的范围将限定这样一个条件，即设定变焦透镜的出射光瞳位置以便不太短，并进一步允许来自物侧的离轴光束以小角度进入出射光瞳以便如上所述有助于前透镜直径的小型化。
如果高于条件表达式(6)至(8)的上限，那么不能将上述离轴光束到出射光瞳的入射角设定为小角度，这导致前透镜直径增大。如果低于下限，那么出射光瞳对于正侧来说变得太短，因此不能保证用于固态图像传感器的远心光束，并且聚焦的像差变化增大，这都是不利的。将各个值设定在条件表达式(6)至(8)所限定的范围内允许小型化，同时在聚焦时移动量较小。超过条件表达式(6)至(8)的相应范围可能导致前透镜直径增大，并且整个系统也增大，此外，难以设置相对于照相机系统的适当出射角。
条件表达式(9)涉及第四透镜组的折射率和移动距离。如果低于条件表达式(9)的下限，那么变得难以确保用于聚焦的移动量，并且聚焦到较近的物体也变得困难。如果高于条件表达式(9)的上限，那么容易进行聚焦，但这是不利的，因为整个透镜系统增大。同时，后焦点系统的变焦透镜具有这样一种特性，即作为聚焦透镜的第四透镜组的移动量(feeding amount)在摄远侧比在广角端大。特别是，当变焦比增大时这种趋势变得明显。因此，对于具有高变焦比的本发明的变焦系统来说，优选符合上述条件表达式的范围。
下面将描述本发明的变焦透镜的各个实施例。
图2至5示出本发明的变焦透镜的第一实施例。图2示出变焦透镜1的透镜结构。
如图2中所示，变焦透镜1由从物侧起依次设置的下列透镜组构成：具有正折射率的第一透镜组G1；具有负折射率的第二透镜组G2；具有正折射率的第三透镜组G3；具有负折射率的第四透镜组G4；和具有正折射率的第五透镜组G5。第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5静止不动。第二透镜组G2在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组G4在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。
通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组G1：凹透镜L1-1、具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜L1-2、三胶合透镜、和具有朝物侧的强烈凸面的凸透镜L1-6，所述三胶合透镜由具有朝物侧的凸面的凹弯月透镜L1-3、阿贝数υd不小于84的双凸透镜L1-4、和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜L1-5构成，其中凸透镜L1-6的物侧表面由非球面组成。
光阑IR置于第三透镜组G3的物侧，滤光器FL置于第五透镜组G5和图像传感器102之间。
在本说明书中，由下面的等式1定义非球面形状：
xi-j＝H3/ri-j{1+√(1-H2/ri-j2)}+∑AkHk，
其中：
“xi-j”是非球面的深度；以及
“H”是距离光轴的高度。
表1显示出使变焦透镜1具体化的数值实施例1的数据。下面的所有数值实施例都以广角端焦距fW被标准化为1的值来表示。
在下面的说明中，“ri-j”表示当从第i个透镜组Gi的物侧开始计数时第j个表面的曲率半径；“di-j”表示当从第i个透镜组Gi的物侧开始计数时第j个表面和第(j+1)个表面之间的表面间隔；“dFL”表示滤光器FL的表面间隔；“ni-j”表示当从第i个透镜组Gi的物侧开始计数时构成第j个透镜的材料的d线折射率；“nFL”表示构成滤光器FL的材料的d线折射率；“υi-j”表示当从第i个透镜组Gi的物侧开始计数时构成第j个透镜的材料的阿贝数；以及“υFL”表示构成滤光器FL的材料的阿贝数。
[表1]
  r1-1＝-87.343   d1-1＝1.219   n1-1＝1.83481   v1-1＝42.7
  r1-2＝22.014   d1-2＝2.031
  r1-3＝∞   d1-3＝8.222   n1-2＝1.65844   v1-2＝50.9
  r1-4＝-23.360   d1-4＝0.135
  r1-5＝37.034   d1-5＝0.609   n1-3＝1.80610   v1-3＝33.3
  r1-6＝18.731   d1-6＝3.031   n1-4＝1.45650   v1-4＝90.3
  r1-7＝-18.731   d1-7＝0.309   n1-5＝1.80610   v1-5＝33.3
  r1-8＝-37.034   d1-8＝0.135
  r1-9＝13.127   d1-9＝2.065   n1-6＝1.58313   v1-6＝59.5
  r1-10＝-52.873   d1-10＝可变
  r2-1＝18.159   d2-1＝0.339   n2-1＝1.88300   v2-1＝40.8
  r2-2＝3.132   d2-2＝1.048
  r2-3＝-3.869   d2-3＝0.339   n2-2＝1.77250   v2-2＝49.6
  r2-4＝3.782   d2-4＝0.969   n2-3＝1.92286   v2-3＝20.9
  r2-5＝-512.909   d2-5＝可变
  r  光阑＝∞   d  光阑＝0.745
  r3-1＝7.484   d3-1＝1.235   n3-1＝1.58313   v3-1＝59.5
  r3-2＝-11.869   d3-2＝0.135
  r3-3＝9.758   d3-3＝0.339   n3-2＝1.84666   v3-2＝23.8
  r3-4＝4.507   d3-4＝1.444   n3-3＝1.51680   v3-3＝64.2
  r3-5＝-15.666   d3-5＝可变
  r4-1＝123.100   d4-1＝0.339   n4-1＝1.77250   v4-1＝49.6
  r4-2＝9.311   d4-2＝0.594
  r4-3＝-9.4595   d4-3＝0.339   n4-2＝1.80610   v4-2＝40.7
  r4-4＝4.883   d4-4＝0.928   n4-3＝1.84666   v4-3＝23.8
  r4-5＝-76.721   d4-5＝可变
  r5-1＝10.920   d5-1＝1.221   n5-1＝1.48749   v5-1＝70.4
  r5-2＝-6.918   d5-2＝0.135
  r5-3＝6.155   d5-3＝1.527   n5-2＝1.58313   v5-2＝59.5
  r5-4＝-4.780   d5-4＝0.339   n5-3＝1.92286   v5-3＝20.9
  r5-5＝-22.568   d5-5＝1.677
  滤光器＝∞   dFL＝1.070   nFL＝1.51680   vFL＝64.2
  ∞   后焦点   1.000
在变焦透镜1中，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的表面间隔d1-10、第二透镜组G2和光阑IR之间的表面间隔d2-5、第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的表面间隔d3-5、以及第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的表面间隔d4-5是可变的。表2示出在数值实施例1中上面各个表面间隔的广角端、广角端和摄远端之间的中间焦距、以及摄远端的各个值，连同焦距、F数和视角(2ω)。
[表2]
  焦距   1.000   17.573   35.189
  F数   1.85   3.05   4.47
  2ω(°)   84.0   5.38   2.62
  d1-10   0.474   12.189   14.145
  d2-5   14.581   2.866   0.910
  d3-5   0.745   7.076   0.844
  d4-5   7.651   1.320   7.552
在变焦透镜1中，最接近第一透镜组G1的像侧而设置的双凸透镜L1-6的物侧表面r1-9、最接近第三透镜组G3的物侧而设置的透镜L3-1的物侧表面r3-1、和第五透镜组G5中第二透镜L5-2的物侧表面r5-3分别由非球面组成。表3示出在数值实施例1中上面各个表面的第四阶、第六阶和第八阶非球面系数A4、A6和A8。
[表3]
  非球面系数   A4   A6   A8
  r1-9   -0.2780e-4   -0.1809e-6   -0.1026e-8
  r3-1   -0.9830e-3   +0.7828e-5   -0.3067e-6
  r5-3   -0.5283e-3   +0.1664e-4   -0.7667e-6
图3至图5示出在数值实施例1中广角端、广角端和摄远端之间的中间焦点位置、以及摄远端的球面像差、像散和畸变。在球面像差图中，实线表示d线(波长为587.6nm)上的像差曲线；虚线表示g线(波长为435.8nm)上的像差曲线；长短交替的虚线表示C线(波长为656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面；而虚线表示经向(meridional)像面。
图6至9示出本发明的变焦透镜的第二实施例。图6示出变焦透镜2的透镜结构。
如图6中所示，变焦透镜2由从物侧起依次设置的下列透镜组构成：具有正折射率的第一透镜组G1；具有负折射率的第二透镜组G2；具有正折射率的第三透镜组G3；具有负折射率的第四透镜组G4；和具有正折射率的第五透镜组G5。第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5静止不动。第二透镜组G2在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组G4在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。
通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组G1：凹透镜L1-1、凹透镜L1-2、具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜L1-3、三胶合透镜、和具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜L1-7，所述三胶合透镜由具有朝物侧的凸面的凹弯月透镜L1-4、阿贝数υd不小于84的双凸透镜L1-5、和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜L1-6构成，其中凸透镜L1-7的物侧表面由非球面组成。
光阑IR置于第三透镜组G3的物侧，滤光器FL置于第五透镜组G5和图像传感器102之间。
表4显示出使变焦透镜2具体化的数值实施例2的数据。
在变焦透镜2中，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的表面间隔d1-12、第二透镜组G2和光阑IR之间的表面间隔d2-5、第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的表面间隔d3-5、第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的表面间隔d4-5是可变的。表5示出在数值实施例2中上面各个表面间隔的广角端、广角端和摄远端之间的中间焦距、以及摄远端的各个值，连同焦距、F数和视角(2ω)。
在变焦透镜2中，最接近第一透镜组G1的像侧而设置的双凸透镜L1-7的物侧表面r1-11、最接近第三透镜组G3的物侧而设置的透镜L3-1的物侧表面r3-1、和第五透镜组G5的第二透镜L5-2的物侧表面r5-3分别由非球面组成。表6示出在数值实施例2中上面各个表面的第四阶、第六阶和第八阶非球面系数A4、A6和A8。
图7至图9示出在数值实施例2中广角端、广角端和摄远端之间的中间焦点位置、以及摄远端的球面像差、像散和畸变。在球面像差图中，实线表示d线(波长为587.6nm)上的像差曲线；虚线表示g线(波长为435.8nm)上的像差曲线；点划线表示C线(波长为656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面；而虚线表示经向像面。
图10至13示出本发明的变焦透镜的第三实施例。图10示出变焦透镜3的透镜结构。
[表4]
  r1-1＝103.258   d1-1＝1.543   n1-1＝1.69680   v1-1＝55.5
  r1-2＝39.635   d1-2＝2.882
  r1-3＝-100.194   d1-3＝1.080   n1-2＝1.83481   v1-2＝42.7
  r1-4＝22.975   d1-4＝2.260
  r1-5＝∞   d1-5＝10.798   n1-3＝1.69680   v1-3＝55.5
  r1-6＝-23.415   d1-6＝0.154
  r1-7＝46.145   d1-7＝0.694   n1-4＝1.80610   v1-4＝33.3
  r1-8＝21.199   d1-8＝3.473   n1-5＝1.45650   v1-5＝90.3
  r1-9＝-21.199   d1-9＝0.694   n1-6＝1.80610   v1-6＝33.3
  r1-10＝-46.145   d1-10＝0.154
  r1-11＝14.577   d1-11＝2.618   n1-7＝1.58313   v1-7＝59.5
  r1-12＝-41.930   d1-12＝可变
  r2-1＝17.617   d2-1＝0.386   n2-1＝1.88300   v2-1＝40.8
  r2-2＝3.540   d2-2＝1.167
  r2-3＝-4.166   d2-3＝0.386   n2-2＝1.77250   v2-2＝49.6
  r2-4＝4.407   d2-4＝1.095   n2-3＝1.92286   v2-3＝20.9
  r2-5＝-175.934   d2-5＝可变
  r  光阑＝∞   d  光阑＝0.848
  r3-1＝8.693   d3-1＝1.401   n3-1＝1.58313   v3-1＝59.5
  r3-2＝-13.314   d3-2＝0.154
  r3-3＝11.263   d3-3＝0.386   n3-2＝1.84666   v3-2＝23.8
  r3-4＝45.205   d3-4＝1.626   n3-3＝1.51680   v3-3＝64.2
  r3-5＝-18.169   d3-5＝可变
  r4-1＝140.227   d4-1＝0.386   n4-1＝1.77250   v4-1＝49.6
  r4-2＝10.940   d4-2＝0.684
  r4-3＝-10.112   d4-3＝0.386   n4-2＝1.80610   v4-2＝40.7
  r4-4＝5.771   d4-4＝1.057   n4-3＝1.84666   v4-3＝23.8
  r4-5＝-51.547   d4-5＝可变
  r5-1＝12.440   d5-1＝1.437   n5-1＝1.48749   v5-1＝70.4
  r5-2＝-7.348   d5-2＝0.154
  r5-3＝7.019   d5-3＝1.791   n5-2＝1.58313   v5-2＝59.5
  r5-4＝-5.127   d5-4＝0.386   n5-3＝1.92286   v5-3＝20.9
  r5-5＝-28.794   d5-5＝1.998
  滤光器＝∞   dFL＝1.219   nFL＝1.51680   vFL＝64.2
  ∞   后焦点   1.000
[表5]
  焦距   1.000   17.135   34.006
  F数   1.85   3.00   4.26
  2ω(°)   93.6   6.28   3.06
  d1-12   0.540   13.610   15.833
  d2-5   16.340   3.270   1.047
  d3-5   0.848   8.282   0.945
  d4-5   8.715   1.281   8.618
[表6]
  非球面系数   A4   A6   A8
  r1-11   -0.3091e-4   -0.1571e-6   -0.4291e-9
  r3-1   -0.6576e-3   +0.4603e-5   -0.1232e-6
  r5-3   -0.2389e-3   -0.1157e-4   -0.2912e-6
如图10中所示，变焦透镜3由从物侧起依次设置的下列透镜组构成：具有正折射率的第一透镜组G1；具有负折射率的第二透镜组G2；具有正折射率的第三透镜组G3；具有负折射率的第四透镜组G4；和具有正折射率的第五透镜组G5。第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5静止不动。第二透镜组G2在光轴方向上移动，以便主要进行变焦，第四透镜组G4在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦。
通过从物侧起依次设置下列透镜来构成第一透镜组G1：凹透镜L1-1、直角棱镜L1-2、具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜L1-3、三胶合透镜、和具有朝物侧的强烈凸面的凸透镜L1-7，所述三胶合透镜由具有朝物侧的凸面的凹弯月透镜L1-4、阿贝数υd不小于84的双凸透镜L1-5、和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜L1-6构成，其中凸透镜L1-7的物侧表面由非球面组成。
光阑IR置于第三透镜组G3的物侧，滤光器FL置于第五透镜组G5和图像传感器102之间。
表7显示出使变焦透镜3具体化的数值实施例3的数据。
在变焦透镜3中，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的表面间隔d1-11、第二透镜组G2和光阑IR之间的表面间隔d2-5、第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的表面间隔d3-5、第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的表面间隔d4-5是可变的。表8示出在数值实施例3中上面各个表面间隔的广角端、广角端和摄远端之间的中间焦距、以及摄远端的各个值，连同焦距、F数和视角(2ω)。
在变焦透镜3中，最接近第一透镜组G1的像侧而设置的双凸透镜L1-7的物侧表面r1-10、最接近第三透镜组G3的物侧而设置的透镜L3-1的物侧表面r3-1、和第五透镜组G5的第二透镜L5-2的物侧表面r5-3分别由非球面组成。表9示出在数值实施例3中上面各个表面的第四阶、第六阶和第八阶非球面系数A4、A6和A8。
[表7]
  r1-1＝316.787   d1-1＝1.222   n1-1＝1.83481   v1-1＝42.7
  r1-2＝25.664   d1-2＝2.699
  r1-3＝∞   d1-3＝13.475   n1-2＝1.56883   v1-2＝56.0
  r1-4＝∞   d1-4＝2.376   n1-3＝1.65844   v1-3＝50.9
  r1-5＝-34.938   d1-5＝0.136
  r1-6＝40.992   d1-6＝0.611   n1-4＝1.80610   v1-4＝33.3
  r1-7＝19.398   d1-7＝2.943   n1-5＝1.45650   v1-5＝90.3
  r1-8＝-19.398   d1-8＝0.611   n1-6＝1.80610   v1-6＝33.3
  r1-9＝-40.992   d1-9＝0.136
  r1-10＝13.196   d1-10＝1.994   n1-7＝1.58313   v1-7＝59.5
  r1-11＝-63.951   d1-11＝可变
  r2-1＝14.647   d2-1＝0.340   n2-1＝1.88300   v2-1＝40.8
  r2-2＝3.088   d2-2＝1.045
  r2-3＝-3.654   d2-3＝0.340   n2-2＝1.77250   v2-2＝49.6
  r2-4＝3.793   d2-4＝0.983   n2-3＝1.92286   v2-3＝20.9
  r2-5＝-174.899   d2-5＝可变
  r  光阑＝∞   d  光阑＝0.747
  r3-1＝7.493   d3-1＝1.231   n3-1＝1.58313   v3-1＝59.5
  r3-2＝-12.343   d3-2＝0.136
  r3-3＝10.045   d3-3＝0.340   n3-2＝1.84666   v3-2＝23.8
  r3-4＝4.571   d3-4＝1.456   n3-3＝1.51680   v3-3＝64.2
  r3-5＝-14.388   d3-5＝可变
  r4-1＝123.442   d4-1＝0.340   n4-1＝1.77250   v4-1＝49.6
  r4-2＝9.630   d4-2＝0.530
  r4-3＝-10.487   d4-3＝0.340   n4-2＝1.80610   v4-2＝40.7
  r4-4＝4.881   d4-4＝0.915   n4-3＝1.84666   v4-3＝23.8
  r4-5＝-166.367   d4-5＝可变
  r5-1＝11.246   d5-1＝1.188   n5-1＝1.48749   v5-1＝70.4
  r5-2＝-7.270   d5-2＝0.136
  r5-3＝6.172   d5-3＝1.522   n5-2＝1.58313   v5-2＝59.5
  r5-4＝-4.880   d5-4＝0.340   n5-3＝1.92286   v5-3＝20.9
  r5-5＝-22.631   d5-5＝1.640
  滤光器＝∞   dFL＝1.073   nFL＝1.51680   vFL＝64.2
  ∞   后焦点   1.000
[表8]
  焦距   1.000   17.172   35.531
  F数   1.85   2.96   4.58
  2ω(°)   84.0   5.52   2.62
  d1-11   0.475   12.291   14.253
  d2-5   14.797   2.981   1.018
  d3-5   0.747   7.011   0.847
  d4-5   7.672   1.408   7.572
[表9]
  非球面系数   A4   A6   A8
  r1-10   -0.3262e-4   -0.1895e-6   -0.9675e-9
  r3-1   -0.1002e-2   +0.9642e-5   -0.3007e-6
  r5-3   -0.4473e-3   +0.2008e-4   +0.7519e-6
图11至图13示出在数值实施例3中广角端、广角端和摄远端之间的中间焦点位置、以及摄远端的球面像差、像散和畸变。在球面像差图中，实线表示d线(波长为587.6nm)上的像差曲线；虚线表示g线(波长为435.8nm)上的像差曲线；点划线表示C线(波长为656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面；虚线表示经向像面。
表10示出在上述各个数值实施例中上述各个条件表达式的数值对应表。
[表10]
  数值实施例1   数值实施例2   数值实施例3
  f1   13.674   13.372   13.526
  f1F   -100.457   -87.168   -258.370
  |f1F|/f1   7.347   6.519   19.102
  dp   8.222   10.798   15.851
  dp/f1   0.601   0.808   1.172
  H1′   3.830   6.303   4.112
  H1′/f1   0.280   0.471   0.304
  f2   -2.372   -2.702   -2.377
  |f2|/√(fW·fT)   0.400   0.463   0.399
  f3   6.092   6.990   6.128
  f3/fW   6.092   6.990   6.128
  f4   -6.965   -8.220   -7.195
  |f4|/fW   6.965   8.220   7.195
  f5   5.600   6.434   5.717
  f5/fW   5.600   6.434   5.717
  D4W   7.651   8.715   7.672
  |D4W/f4|   1.098   1.060   1.066
在上述优选实施例和数值实施例中示出的各个部件的具体形状和结构以及数值仅仅是为了说明当将本发明投入实践当中时所进行的实施，不应当用其来限制性地解释本发明的技术范围。
本发明可应用于摄像机、静止图像摄像机和静物照相机等，并能够以紧凑形式构造它们，同时允许极好地校正各种像差，并实现覆盖超广角到超摄远的超高比例。
本领域的普通技术人员应该理解，可以依赖于设计要求以及其他因素而在随附的权利要求书或其等效方案的范围内出现各种修改、组合、子组合和替代。

Claims (32)

1.一种照相机系统，包括：
变焦透镜；
拍摄装置，将所述变焦透镜捕获的图像转变为图象电信号；和
图像控制装置，其中：
所述图像控制装置被配置为在参考以前响应于通过所述变焦透镜的变焦比而提供的变换坐标因数时，通过移动由所述拍摄装置形成的图像信号所定义的图像上一点来形成经历坐标变换的新的图像信号，然后输出该新的图像信号，
所述变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成，并且所述变焦透镜被这样配置，以致第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动；第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦；第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦，以及
通过从物侧起依次设置下列透镜来构成所述第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中所述胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的所述凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
2.如权利要求1所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组的胶合透镜被配置为三胶合透镜，该三胶合透镜包括从物侧起依次排列的具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜、阿贝数υd不小于84的双凸透镜和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜。
3.如权利要求1所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
4.如权利要求2所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
5.如权利要求1所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
6.如权利要求2所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
7.如权利要求1所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组的非球面被设置在最接近所述第一透镜组像侧的凸透镜的物侧表面上，并且被配置为具有这样的形状，即当离开光轴的距离在有效直径内增大时，与旁轴球面相比曲率减小。
8.如权利要求1所述的照相机系统，其中：
所述变焦透镜满足下面的条件表达式(5)至(9)中的每一个：
(5)0.35＜|f2|/√(fW·fT)＜0.55；
(6)3.5＜f3/fW＜9；
(7)4.5＜|f4|/fW＜10；
(8)4＜f5/fW＜8；以及
(9)1.0＜|D4W/f4|＜1.3，
其中：
fW是整个系统在广角端的焦距；
fT是整个系统在摄远端的焦距；
fi是第i个透镜组的焦距；以及
D4W是当聚焦在位于广角端的无限远物体上时第四透镜组和第五透镜组之间的间隔。
9.一种照相机系统，包括：
变焦透镜；
拍摄装置，将所述变焦透镜捕获的图像转变为图象电信号；和
图像控制装置，其中：
所述图像控制装置被配置为在参考以前响应于通过所述变焦透镜的变焦比而提供的变换坐标因数时，通过移动由所述拍摄装置形成的图像信号所定义的图像上一点来形成经历坐标变换的新的图像信号，然后输出该新的图像信号，
所述变焦透镜由从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组构成，并且所述变焦透镜被这样配置以致第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动；第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦；第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦，以及
通过从物侧起依次设置下列透镜来构成所述第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；通过反射使光路弯折的棱镜；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中所述胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的所述凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
10.如权利要求9所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组的胶合透镜被配置为三胶合透镜，该三胶合透镜包括从物侧起依次排列的具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜、阿贝数υd不小于84的双凸透镜和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜。
11.如权利要求9所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
12.如权利要求10所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
13.如权利要求9所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
14.如权利要求10所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
15.如权利要求9所述的照相机系统，其中：
所述第一透镜组的非球面被设置在最接近第一透镜组像侧的凸透镜的物侧表面上，并且被配置为具有这样的形状，即当离开光轴的距离在有效直径内增大时，与旁轴球面相比曲率减小。
16.如权利要求9所述的照相机系统，其中：
所述变焦透镜满足下面的条件表达式(5)至(9)中的每一个：
(5)0.35＜|f2|/√(fW·fT)＜0.55；
(6)3.5＜f3/fW＜9；
(7)4.5＜|f4|/fW＜10；
(8)4＜f5/fW＜8；以及
(9)1.0＜|D4W/f4|＜1.3，
其中：
fW是整个系统在广角端的焦距；
fT是整个系统在摄远端的焦距；
fi是第i个透镜组的焦距；
D4W是当聚焦在位于广角端的无限远物体上时第四透镜组和第五透镜组之间的间隔。
17.一种变焦透镜，包括：从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组，并且所述变焦透镜被这样配置，以致第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动；第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦；第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦，其中：
通过从物侧起依次设置下列透镜来构成所述第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中所述胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的所述凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
18.如权利要求17所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组的胶合透镜被配置为三胶合透镜，该三胶合透镜包括从物侧起依次排列的具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜、阿贝数υd不小于84的双凸透镜和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜。
19.如权利要求17所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
20.如权利要求18所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
21.如权利要求17所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
22.如权利要求18所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是具有朝第一透镜组像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
23.如权利要求17所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组的非球面被设置在最接近第一透镜组像侧的凸透镜的物侧表面上，并且被配置为具有这样的形状，即当离开光轴的距离在有效直径内增大时，与旁轴球面相比曲率减小。
24.如权利要求17所述的变焦透镜，其中：
满足下面的条件表达式(5)至(9)中的每一个：
(5)0.35＜|f2|/√(fW·fT)＜0.55；
(6)3.5＜f3/fW＜9；
(7)4.5＜|f4|/fW＜10；
(8)4＜f5/fW＜8；以及
(9)1.0＜|D4W/f4|＜1.3，
其中：
fW是整个系统在广角端的焦距；
fT是整个系统在摄远端的焦距；
fi是第i个透镜组的焦距；以及
D4W是当聚焦在位于广角端的无限远物体上时第四透镜组和第五透镜组之间的间隔。
25.一种变焦透镜，包括：从物侧起依次设置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组，并且所述变焦透镜被这样配置，以致第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组静止不动；第二透镜组在光轴方向上移动，以便主要进行变焦；第四透镜组在光轴方向上移动，以便校正图像位置变动并进行聚焦，其中：
通过从物侧起依次设置下列透镜来构成所述第一透镜组：由一个或多个透镜构成的凹透镜组；通过反射使光路弯折的棱镜；具有面向像侧的强烈凸面的凸透镜；包括凹透镜和阿贝数υd不小于84的凸透镜的胶合透镜；以及具有面向物侧的强烈凸面的凸透镜，其中所述胶合透镜的接触空气的表面和最接近像侧的所述凸透镜的至少一个表面由非球面构成。
26.如权利要求25所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组的胶合透镜被配置为三胶合透镜，该三胶合透镜包括从物侧起依次排列的具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜、阿贝数υd不小于84的双凸透镜和具有面向物侧的凹面的凹弯月透镜。
27.如权利要求25所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
28.如权利要求26所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由一个凹透镜组成，并满足下面的条件表达式(1)、(2)和(3)中的每一个：
(1)5＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(3)0.2＜H1′/f1＜0.35，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
29.如权利要求25所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
30.如权利要求26所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组中最接近物侧的凹透镜组由具有面向物侧的凸面的凹弯月透镜和双凸透镜组成，并满足下面的条件表达式(1′)、(2)和(4)中的每一个：
(1′)4＜|f1F|/f1；
(2)0.4＜dp/f1＜1.5；以及
(4)0.35＜H1′/f1＜0.6，
其中：
f1是第一透镜组的焦距；
f1F是最接近第一透镜组物侧的凹透镜组和具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的合成焦距；
dp是通过反射使光路弯折的棱镜的厚度与具有朝像侧的强烈凸面的凸透镜的厚度之和；以及
H1′是从最接近第一透镜组像侧的表面的最高点到第一透镜组的像侧主点的距离(“-”表示物侧，“+”表示像侧)。
31.如权利要求25所述的变焦透镜，其中：
所述第一透镜组的非球面被设置在最接近第一透镜组像侧的凸透镜的物侧表面上，并且被配置为具有这样的形状，即当离开光轴的距离在有效直径内增大时，与旁轴球面相比曲率减小。
32.如权利要求25所述的变焦透镜，其中：
满足下面的条件表达式(5)至(9)中的每一个：
(5)0.35＜|f2|/√(fW·fT)＜0.55；
(6)3.5＜f3/fW＜9；
(7)4.5＜|f4|/fW＜10；
(8)4＜f5/fW＜8；以及
(9)1.0＜|D4W/f4|＜1.3，
其中：
fW是整个系统在广角端的焦距；
fT是整个系统在摄远端的焦距；
fi是第i个透镜组的焦距；以及
D4W是当聚焦在位于广角端的无限远物体上时第四透镜组和第五透镜组之间的间隔。
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