变焦透镜制造技术

一种变焦透镜，包括有正折射率固定的第一和第三透镜组，有负折射率用于放大的可移动第二透镜组，有正折射率用于放大聚焦的校正焦点位置的可移动第四透镜组。第一透镜组包括第一、二透镜组成的胶合透镜和第三透镜；第二透镜组包括第四、五和六透镜组成的胶合透镜；第三透镜组包括第七透镜；第四透镜组包括第八、九和十透镜组成的胶合透镜，其中第三透镜组包括至少一个非球面表面，第四组透镜中至少有一个在物体侧的表面为非球面。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提供小尺寸、高放大率以及高质量的透镜结构作为民用摄像机的变焦透镜的技术。民用摄像机的传统的四组内焦点变焦透镜采用比较高的6倍或以上的放大率，并包含最少数量的透镜，实际上有一个9-透镜的变焦透镜。也就是，如附图说明图1所示，9-透镜的变焦透镜“a”包括一个第一透镜组GR1，具有一个由为凹弯月形透镜的第一透镜L1和一个为凸透镜的第二透镜L2组成的胶合透镜以及一个为凸弯月形透镜的第三透镜L3；一个第二透镜组GR2，具有一个为凹弯月形透镜的第四透镜L4以及一个为凹透镜的第五透镜L5和为凸透镜的第六透镜L6组成的胶合透镜；一个第三透镜组GR3，具有一个为单凸透镜的第七透镜L7；和一个第四透镜组GR4，具有一个由为凹透镜的第八透镜L8和为凸透镜的第九透镜L9组成的胶合透镜。在前述的传统变焦透镜“a”中，第三透镜组GR3不是所谓的消色差透镜，并且第三透镜组GR3中产生的色差可以通过在第四透镜组GR4中过度地执行色差校正而补偿。但是还存在一个问题，即第一透镜组GR1在放大时产生的象差波动如色差和球差可以通过在第二透镜组GR2中产生的反象差消除，但由第四透镜组GR4位移产生的色差和球差所致的弯曲不能消除。第四透镜组GR4应由这种材料制成，即作为凹透镜的第八透镜L8的阿贝数和作为凸透镜的第九透镜L9的阿贝数之差尽可能地大。另外，还要限制第八透镜L8和第九透镜L9之间接合面的曲率，因为色差被校正到一个允许广角端的范围，并且第八透镜L8和第九透镜L9之间的折射率分布依据色差决定。因此，由第四透镜组GR4的位移产生的球差的颜色的扭曲由第八透镜L8和第九透镜L9的材料、折射率分布和接合面曲率决定。因而，校正几乎没有自由度。传统的变焦透镜“a”，即一个由九个透镜组成的透镜系统在放大率低、不需要小尺寸并且F数可以小的时候可以在实际当中使用，但当要求放大率高、尺寸小并且图象质量高时就不能使用。为增大变焦透镜“a”的放大率，当进行全折射率分布使得第四透镜组GR4的位置在广角端和无限远点的远端几乎一样时，处于中等焦距位置的第四透镜组GR4的位移量变得很大，色差的波动也变得显著，并且因为第四透镜组GR4如上所述设计式样的限制此色差不能被校正。另外，为了使变焦透镜“a”的尺寸小些，最好每个透镜有大的折射率并且可移动透镜组的位移较小。但是，当第二透镜组GR2有很大的折射率时，主要的Petzval的和是一个负的大值，致使校正过度，使得校正图象表面的弯曲很困难。当透镜组的每个透镜都有很大的折射率时，如球差，尤其是抵有第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间产生的象差变大，并且变得难以得到整个变焦区域的优良性能。为了解决这些问题，传统上，为了减小在第一透镜组中产生的球差，增大身为凸透镜的第三透镜L3的折射率。但是，在第一组GR1中身为凸透镜的第三透镜L3的折射率中，增大折射率使得全部的Petzval和为负。也就是不可能同时获得抑制第一透镜组GR1固有象差的产生和使每个透镜的折射率较大以减小透镜尺寸。另外，在变焦透镜“a”的第四透镜组GR4中，当通过玻璃熔融来实现一个非球面时，因为易于熔融，所以只需在身为凸透镜的第九透镜上形成非球面。例如，当利用一种紫外线固化树脂形成一个合成球面时，可以只在第九透镜L9的表面上形成，因为用作第八透镜L8的材料不能透过紫外线。这限制了设计式样并且不可能增大由一个非球面构成的表面的数量，而非球面表面可有效地改善图象质量。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种高放大率、小尺寸和高图象质量的用于民用摄像机的变焦透镜的透镜结构。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种变焦透镜，包括一个具有正折射率并且位置固定的第一透镜组，一个具有负折射率并且主要用于放大的可移动的第二透镜组，一个具有正折射率并且位置固定的第三透镜组，和一个具有正折射率并且主要为放大和聚焦校正焦点位置而可移动的第四透镜组，其中从物体一侧看，第一透镜组包括一个由第一透镜和第二透镜组成的胶合透镜以及一个第三透镜，其中第一透镜是一个具有面向物体一侧的凸面的凹弯月形透镜，第二透镜是一个凸透镜，第三透镜是一个具有面向物体一侧的凸面的凸弯月形透镜；从物体一侧看，第二透镜组包括一个第四透镜以及由第五透镜和第六透镜组成的胶合透镜，其中第四透镜是一个具有面向物体一侧的凸面的凹弯月形透镜，第五透镜是一个双凸透镜，第六透镜是一个凸透镜；第三透镜组包括一个为凸透镜的第七透镜；从物体一侧看，第四透镜组包括一个由第八透镜、第九透镜和第十透镜组成的胶合透镜，其中第八透镜是一个具有面向物体一侧的凸面的凸透镜，第九透镜是一个凹透镜，第十透镜是一个凸透镜，并且其中第三透镜组包括至少一个由非球面构成的表面，在第四透镜组中至少在物体一侧的表面由一个非球面构成。因此，在本专利技术中，用于在第三透镜组和第四透镜组中消色差的第九透镜的折射率由色差状况决定，并且具有类似于前述传统实例中第九透镜的特性。但是，在本专利技术中，第九透镜被凸透镜夹在中间，这样能够获得更大的第九透镜的曲率自由度。虽然为凸透镜的第十透镜具有与传统实例中方式相同的面向物体一侧的凸面，但它的曲率可以设计得比传统实例的更为平坦。这样显著地改善了此表面产生的球差的颜色造成的弯曲。图1表示一个常规变焦透镜的透镜结构实例。图2和图3至图5表示根据本专利技术的变焦透镜的第一实例。图3表示在广角端的象差。图4表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图5表示在远摄端的象差。图6和图7至图9表示根据本专利技术的变焦透镜的第二实例。图7表示在广角端的象差。图8表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图9表示在远摄端的象差。图10和图11至图13表示根据本专利技术的变焦透镜的第三实例图11表示在广角端的象差。图12表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图13表示在远摄端的象差。图14和图15至图17表示根据本专利技术的变焦透镜的第四实例图15表示在广角端的象差。图16表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图17表示在远摄端的象差。图18和图19至图21表示根据本专利技术的变焦透镜的第五实例。图19表示在广角端的象差。图20表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图21表示在远摄端的象差。图22和图23至图25表示根据本专利技术的变焦透镜的第六实例。图23表示在广角端的象差。图24表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图25表示在远摄端的象差。图26和图27至图29表示根据本专利技术的变焦透镜的第七实例。图27表示在广角端的象差。图28表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图29表示在远摄端的象差。图30和图31至图33表示根据本专利技术的变焦透镜的第八实例。图31表示在广角端的象差。图32表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图33表示在远摄端的象差。图34和图35至图37表示根据本专利技术的变焦透镜的第九实例。图35表示在广角端的象差。图36表示广角端和远摄端之间的中间焦点位置的象差。图37表示在远摄端的象差。根据本专利技术的变焦透镜，从物体一侧看，包括一个第一透镜组GR1，一个第二透镜组GR2，一个第三透镜组GR3，和一个第四透镜组GR4。第一透镜组GR1具有一个正折射率并且其位置固定。第二透镜组GR2具有一个负折射率并且可移动放大。第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变焦透镜，从物体一侧看，包括一个具有正折射率并且位置固定的第一透镜组、一个具有负折射率并且主要用于放大的可移动的第二透镜组、一个具有正折射率并且位置固定的第三透镜组、和一个具有正折射率并且主要用于放大和聚焦的校正焦点位置的可移动的第四透镜组，其中 从物体一侧看，第一透镜组包括一个由第一透镜和第二透镜组成的胶合透镜，和一个第三透镜，其中第一透镜是一个具有凸面面向物体一侧的凹弯月形透镜，第二透镜是一个凸透镜，第三透镜是一个具有凸面面向物体一侧的凸弯月形透镜； 从物体一侧看，第二透镜组包括一个第四透镜、由第五透镜和第六透镜组成的胶合透镜，其中第四透镜是一个具有凸面面向物体一侧的凹弯月形透镜，第五透镜是一个双凸透镜，第六透镜是一个凸透镜； 第三透镜组包括一个为凸透镜的第七透镜； 从物体一侧看，第四透镜组包括一个由第八透镜、第九透镜和第十透镜组成的胶合透镜，其中第八透镜是一个具有凸面面向物体一侧的凸透镜，第九透镜是一个凹透镜，第十透镜是一个凸透镜，并且其中 第三透镜组包括至少一个由非球面构成的表面，和 在第四透镜组中，至少有一个在物体一侧的表面由非球面构成。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：中野雄一，南条雄介，凑笃郎，菊地修一，有田信一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]