CN100342259C - 变焦透镜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于采用固态成像装置的图像采集系统的变焦透镜系统，它具有大约等于3的变焦比、较小的总透镜长度和极好的光学性能。本变焦透镜系统从物侧起包括：一个具有负折射光焦度的第一透镜组；一个具有正折射光焦度的第二透镜组；和一个具有正折射光焦度的第三透镜组。第一透镜组只由一个负透镜元件和一个正透镜元件组成。第二透镜组包括至少两个正透镜元件和至少一个负透镜元件。第三透镜组由一个透镜元件组成。从广角端态到远摄端态的变焦通过减小第一和第二透镜组之间的距离、增大第二透镜组和第三透镜组之间的距离、固定第三透镜组来进行。满足指定的条件。

Description

变焦透镜系统
技术领域
本发明涉及一种紧凑的变焦透镜系统，并尤其涉及一种专门设计成与整个光学系统紧密结合的变焦透镜系统，适用于诸如数字静态相机等光学系统。
背景技术
在利用固态成像装置的图像采集系统中，为了布置一个低通滤波器或颜色校正滤波器，需要一个具有较长后焦距的透镜系统。而且需要一种在像侧有良好远心率的透镜系统。当今，透镜系统除了满足这些要求外，还需要是紧凑且低成本的。
上述这些透镜系统例如已在日本专利申请公开JP10-293253和JP2001-013408中被提出来。
在日本专利申请公开JP10-293253中提出了一种三个透镜组的变焦透镜系统，从物侧起，该系统第一透镜组具有负折射光焦度，第二透镜组具有正折射光焦度，第三透镜组具有正折射光焦度，其中从广角端态到远摄端态的变焦通过移动第一透镜组和第二透镜组执行。
日本专利申请公开JP2001-013408提出了一种可变焦距的透镜系统，该系统的结构减少了第一透镜组中透镜元件的数量。
但是，在日本专利申请公开JP10-293253中提出的变焦透镜系统有一些缺点，如组成每个透镜组的透镜元件数量较大，总透镜长度较大，制作成本较高。
而且日本专利申请公开JP2001-013408公开的光学系统中正透镜元件布置在具有负折射光焦度的第一透镜组的最靠近物侧。因此，它有一个缺点，即当系统做成有一个宽视角时，透镜系统的直径不可避免地变得很大。另外，因为在广角端态第一透镜组与孔径光阑分开得较远，所以入射到第一透镜组的偏轴光线的高度变大，以致于由第一透镜组组成的透镜的直径变大。结果导致透镜系统具有整个透镜系统变大的缺点。
发明内容
鉴于上述问题产生了本发明，并且本发明的目的在于提供一种适用于采用固态成像装置的图像采集系统的变焦透镜系统，具有大约为3的变焦比、较小的总透镜长度和极好的光学性能。
根据本发明的一个方面，变焦透镜系统包括：从物侧起，具有负折射光焦度的第一透镜组，具有正折射光焦度的第二透镜组，和具有正折射光焦度的第三透镜组。第一透镜组只由一个负透镜元件和一个正透镜元件组成。第二透镜组包括至少两个正透镜元件和至少一个负透镜元件。第三透镜组由一个透镜元件组成。当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增大，并且第三透镜组固定。满足下列条件表达式(1)：
2.5＜TL/(ft×fw)1/2＜4.5          (1)
此处，TL表示变焦透镜系统最靠近物侧的透镜表面与像平面之间的距离，ft表示广角端态中变焦透镜系统的焦距，ft表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距。
因为第一透镜组由负透镜元件和正透镜元件组成，并且第三透镜组由单个透镜元件组成，所以第一和第三透镜组的组装和调节变得容易，有助于降低成本。
而且，当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第三透镜组固定。因此，可以简化变焦机构。
在本发明的一个优选实施例中，第一透镜组最好至少有一个非球面。第二透镜组最好至少有一个非球面。
在本发明的一个优选实施例中，最好第二透镜组从物侧起由一个正透镜元件、双凸正透镜元件和一个负透镜元件组成，双凸正透镜元件与负透镜元件胶合，并且第三透镜组由一个正透镜元件组成。
在本发明的一个优选实施例中，第二透镜组最靠近物侧的透镜表面有一个面向物侧的凸面形状，第二透镜组最靠近像侧的透镜表面有一个面向像侧的凹面形状，并且最好满足下列条件表达式(2)：
-4.0＜(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＜-1.0      (2)
此处，G2r1表示第二透镜组最靠近物侧的透镜表面的曲率半径，G2r2表示第二透镜组最靠近像侧的透镜表面的曲率半径。
在本发明的一个优选实施例中，满足下列条件表达式(3)：
-0.5＜(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＜0.5       (3)
此处，G3r1表示第三透镜组最靠近物侧的透镜表面的曲率半径，G3r2表示第三透镜组最靠近像侧的透镜表面的曲率半径。
在本发明的一个优选实施例中，组成第三透镜组的一个透镜元件具有正折射光焦度，并且至少有一个非球面。
在本发明的一个优选实施例中，从无限远向近距物体的聚焦通过在物体方向移动第三透镜组来进行。
通过下面参考附图对优选实施例的详细描述，本发明的其它特点和优点将更易于理解。
附图说明
图1是根据本发明实例1的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动；
图2A～2C表示根据实例1的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线；
图3是根据本发明实例2的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动；
图4A～4C表示根据实例2的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线；
图5是根据本发明实例3的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动；
图6A～6C表示根据实例3的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线；
图7是根据本发明实例4的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动；
图8A～8C表示根据实例4的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线；
图9是根据本发明实例5的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动；
图10A～10C表示根据实例5的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线。
优选实施例的详细描述
下面解释根据本发明的优选实施例。
根据本发明的变焦透镜系统，从物侧起包括具有负折射光焦度的第一透镜组，具有正折射光焦度的第二透镜组，和具有正折射光焦度的第三透镜组。第一透镜组只由一个负透镜元件和一个正透镜元件组成。第二透镜组包括至少两个正透镜元件和至少一个负透镜元件。第三透镜组由一个透镜元件组成。当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增大，并且第三透镜组固定。满足下列条件表达式(1)：
2.5＜TL/(ft×fw)1/2＜4.5               (1)
此处，TL表示变焦透镜系统最靠近物侧的透镜表面与像平面之间的距离，ft表示广角端态中变焦透镜系统的焦距，ft表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距。
另外，优选至少满足下列条件表达式(2)和(3)中的一个：
-4.0＜(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＜-1.0    (2)
-0.5＜(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＜0.5     (3)
此处，G2r1表示第二透镜组最靠近物侧的透镜表面的曲率半径，G2r2表示第二透镜组最靠近像侧的透镜表面的曲率半径，G3r1表示第三透镜组最靠近物侧的透镜表面的曲率半径，G3r2表示第三透镜组最靠近像侧的透镜表面的曲率半径。
条件表达式(1)定义了关于变焦透镜系统焦距的总焦距尺寸。当TL/(ft×fw)1/2比例超过条件表达式(1)的上限时，变焦透镜系统的总焦距变得过长，使得变焦透镜系统不能很紧凑。另一方面，当比例落在条件表达式的下限以下时，则不能布置组成本发明变焦透镜系统的数量的透镜元件。
另外，更优选条件表达式(1)的上下限分别满足4.2和3.0。
条件表达式(2)定义了第二透镜组的透镜形状。当(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)落在条件表达式(2)的下限以下时，由分布在最靠近物侧的正透镜元件产生的球差在负方向上变得过度，使得通过变焦透镜系统的整个透镜元件校正球差变得困难。另一方面，当比例超过条件表达式(2)的上限时，由分布在最靠近像侧的负透镜元件产生的球差在正方向上变得过度，使得通过变焦透镜系统的整个透镜元件校正球差也变得困难。
条件表达式(3)定义了第三透镜组的透镜形状。当比例(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)超过条件表达式(3)的上限时，要满意地校正像散和畸变变得困难。另一方面，当该比例落在条件表达式(3)的下限以下时，要满意地校正像散和慧差变得困难，因而是不理想的。
下面将参考附图解释根据本发明的几个实例。
<实例1>
图1是根据本发明实例1的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动。箭头表示每个透镜组从广角端态(W)到远摄端态(T)的移动。在其它实例中采用同样的表示。
根据实例1的变焦透镜系统从物侧起由一个具有负折射光焦度的第一透镜组G1、一个具有正折射光焦度的孔径光阑为S的第二透镜组G2和一个具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。
第三透镜组G3固定，第一透镜组G1和第二透镜组G2移动。在此透镜结构中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增大。
第一透镜组G1从物侧起由一个具有面对像侧的凹面的负弯月透镜L11和一个具有面对物侧的凸面的正弯月透镜L12组成。
第二透镜组G2从物侧起有一个双凸正透镜L21和一个胶合负透镜组成，其中该胶合负透镜由一个与双凹负透镜L23胶合的双凸正透镜L22构成。
第三透镜组G3只由一个双凸正透镜L31组成。从无限远向近距物体的聚焦通过在物体方向移动第三透镜组G3进行。
在本发明的每个实例中，为了消除高于布置在焦平面中的成象装置分辨率限度的空间频率，在第三透镜组G3和像平面I之间放置一个滤光片，尤其是一个低通滤光片P。
与实例1有关的各种数值列于表1。在[主要参数]一栏中，f表示焦距，FNO表示f数，2ω表示视角的最大值(单位：度)。在[透镜数据]一栏中，第一列是从物侧算起的表面数，第二列“r”是透镜表面的曲率半径，第三列“d”是相邻透镜表面之间的距离，第四列“ν”是阿贝数，第五列“n”是d线(λ＝587.6nm)的折射率。在[可变距离数据]一栏中，分别是处于广角端态、中等焦距态和远摄端态中的焦距和可变距离值。在[条件表达式的值]一栏中，展示了每个条件表达式中的参数值。下列每个实例中的值由与实例1相同的参考符号表示。非球面数据中的参考符号“E-n”表示“×10-n”(此处，n是整数)。
在每个实例中，非球面由下列表达式表示：
X(y)＝y2/[r·[1+(1-k·y2/r2)1/2]]+C4·y4+C6·y6+C8·y8+C10·y10
此处，X(y)表示沿光轴从非球面顶点的切平面到y高度处非球面的位置之间的距离，r表示旁轴曲率半径，k表示圆锥系数，Ci表示第i阶非球面系数。
表中的各项值中，“mm”通常用于长度如焦距、曲率半径、相邻表面之间的距离等的单位。但是，因为成比例放大或缩小尺寸的的光学系统可以获得类似的光学性能，所以它们的单位不必限定为“mm”，可以采用任何其它合适的单位。
表1
[主要参数]
  广角端   远摄端
  f＝FNO＝2ω   5.802.8465.4°   16.245.0524.2°
透镜数据
  r   d   ν   n
  1)2)3)4)5＞6)7)8)9)10)11)12)13)14)   69.5405.4108.75216.022∞8.511-19.6909.038-9.7814.23019.400-26.049∞∞   1.12.11.8(d4)0.42.30.12.31.0(d10)2.30.12.2   49.323.861.346.630.140.564.2   1.7431.0001.8471.0001.0001.5891.0001.8041.6991.0001.7311.0001.517
非球面数据
表面数＝2
κ＝0.5630
C2＝0.00
C4＝-7.35E-5
C6＝1.46E-6
C8＝-1.12E-7
C10＝0.00
表面数＝6
κ＝1.7803
C2＝0.00
C4＝-5.91E-4
C6＝-9.20E-6
C8＝1.89E-7
C10＝0.00
表面数＝11
κ＝12.7720
C2＝0.00
C4＝-3.77E-4
C6＝7.09E-6
C8＝-4.20E-7
C10＝0.00
可变距离数据
  广角端   中间态   远摄端
  fd4d10TL   5.8015.065.4438.83   9.288.009.3935.72   16.242.9617.2838.58
关于条件表达式的数值
(1)TL/(ft×fw)1/2＝4.0(广角端态)
                 ＝3.7(中等焦距态)
                 ＝4.0(远摄端态)
(2)(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＝-2.98
(3)(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＝0.15
图2A～2C表示根据实例1的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线。
在各种像差的曲线中，FNO表示f数，Y表示像高。在表示球差的图表中，FNO表示关于最大孔径的f数。在表示像散和畸变的图表中，Y表示最大像高。在表示慧差的图像中，Y表示每个图像的像高。参考符号d表示d线(λ＝587.6nm)，g表示g线(λ＝435.6nm)。在表示像散的图表中，实线表示矢向像平面，虚线表示经向像平面。
在关于下列实例的各种像差的曲线中，采用与本例相同的参考符号。
从各个曲线中显见，根据实例1的变焦透镜系统，作为对各种像差很好校正的结果，表现出极好的光学性能。
<实例2>
图3是根据本发明实例2的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动。
根据实例2的变焦透镜系统从物侧起由一个具有负折射光焦度的第一透镜组G1、一个具有正折射光焦度的孔径光阑为S的第二透镜组G2和一个具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。
第三透镜组G3固定，第一透镜组G1和第二透镜组G2移动。在此透镜结构中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增大。
第一透镜组G1从物侧起由一个双凹负透镜L11和一个具有面对物侧的凸面的正弯月透镜L12组成。
第二透镜组G2从物侧起由一个双凸正透镜L21和一个胶合负透镜组成，其中该胶合负透镜由一个与双凹负透镜L23胶合的双凸正透镜L22构成。
第三透镜组G3只由一个双凸正透镜L31组成。从无限远向近距物体的聚焦通过在物体方向移动第三透镜组G3进行。
与实例2有关的各种数值列于表2。
表2
[主要参数]
  广角端   远摄端
  f＝FNO＝2ω   5.792.8465.4°   16.285.1124.2°
透镜数据
  r   d   ν   n
  1)2)3)4)5＞6)7)8)9)10)11)12)13)14)   -419.0265.4449.49221.493∞8.767-16.0229.181-8.2144.22826.866-18.567∞∞   1.22.02.0(d4)0.82.30.12.31.0(d10)2.30.32.2   49.223.861.246.630.140.564.2   1.7431.0001.8471.0001.0001.5891.0001.8041.6991.0001.7311.0001.517
非球面数据
表面数＝2
κ＝0.7931
C2＝0.00
C4＝-3.48E-4
C6＝-1.39E-6
C8＝-3.75E-07
C10＝0.00
表面数＝6
κ＝1.5817
C2＝0.00
C4＝-6.44E-4
C6＝-1.83E-6
C8＝-3.37E-07
C10＝0.00
表面数＝11
κ＝28.1494
C2＝0.00
C4＝-4.42E-4
C6＝7.52E-6
C8＝-5.11E-07
C10＝0.00
可变距离数据
  广角端   中间态   远摄端
  fd4d10TL   5.7911.814.7435.87   9.285.658.7733.74   16.281.2416.8737.43
关于条件表达式的数值
(1)TL/(ft×fw)1/2＝3.7(广角端态)
                 ＝3.5(中等焦距态)
                 ＝3.9(远摄端态)
(2)(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＝-2.86
(3)(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＝-0.18
图4A～4C表示根据实例2的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线。
从各个曲线中显见，根据实例2的变焦透镜系统，作为对各种像差很好校正的结果，表现出极好的光学性能。
<实例3>
图5是根据本发明实例3的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动。
根据实例3的变焦透镜系统从物侧起由一个具有负折射光焦度的第一透镜组G1、一个具有正折射光焦度的孔径光阑为S的第二透镜组G2和一个具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。
第三透镜组G3固定，第一透镜组G1和第二透镜组G2移动。在此透镜结构中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增大。
第一透镜组G1从物侧起由一个双凹负透镜L11和一个具有面对物侧的凸面的正弯月透镜L12组成。
第二透镜组G2从物侧起由一个双凸正透镜L21和一个胶合负透镜组成，其中该胶合负透镜由一个与双凹负透镜L23胶合的双凸正透镜L22构成。
第三透镜组G3只由一个双凸正透镜L31组成。从无限远向近距物体的聚焦通过在物体方向移动第三透镜组G3进行。
与实例3有关的各种数值列于表3。
表3
[主要参数]
  广角端   远摄端
  f＝FNO＝2ω   5.802.8665.4°   16.245.2824.2°
透镜数据
  r   d   ν   n
  1)2)3)4)   -54.4415.89615.36330.783   1.02.12.2(d4)   64.129.7   1.5161.0001.8201.000
  5＞6)7)8)9)10)11)12)13)14)   ∞18.866-25.4655.194-48.5543.53215.845-11.590∞∞   0.41.50.12.11.0(d10)3.00.12.2 37.046.625.461.364.2   1.0001.8151.0001.8041.8051.0001.5891.0001.517
非球面数据
表面数＝3
κ＝7.2474
C2＝0.00
C4＝9.61E-5
C6＝-8.56E-6
C8＝3.84E-7
C10＝-8.01E-9
表面数＝6
κ＝4.3961
C2＝0.00
C4＝-1.44E-4
C6＝-1.30E-5
C8＝2.97E-6
C10＝-2.29E-7
表面数＝11
κ＝-74.3625
C2＝0.00
C4＝9.93E-4
C6＝-5.88E-5
C8＝1.69E-6
C10＝-2.04E-8
可变距离数据
  广角端   中间态   远摄端
  fd4d10   5.8012.694.15   10.445.179.92   16.241.8217.13
  TL   35.24   33.50   37.36
关于条件表达式的数值
(1)TL/(ft×fw)1/2＝3.6(广角端态)
                 ＝3.5(中等焦距态)
                 ＝3.8(远摄端态)
(2)(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＝-1.46
(3)(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＝-0.16
图6A～6C表示根据实例3的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线。
从各个曲线中显见，根据实例3的变焦透镜系统，作为对各种像差很好校正的结果，表现出极好的光学性能。
<实例4>
图7是根据本发明实例4的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动。
根据实例4的变焦透镜系统从物侧起由一个具有负折射光焦度的第一透镜组G1、一个具有正折射光焦度的孔径光阑为S的第二透镜组G2和一个具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。
第三透镜组G3固定，第一透镜组G1和第二透镜组G2移动。在此透镜结构中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增大。
第一透镜组G1从物侧起由一个双凹负透镜L11和一个双凸正透镜L12组成。
第二透镜组G2从物侧起由一个双凸正透镜L21和一个胶合负透镜组成，其中该胶合负透镜由一个与双凹负透镜L23胶合的双凸正透镜L22构成。
第三透镜组G3只由一个双凸正透镜L31组成。从无限远向近距物体的聚焦通过在物体方向移动第三透镜组G3进行。
与实例4有关的各种数值列于表4。
表4
[主要参数]
  广角端   远摄端
  f＝FNO＝2ω   5.802.9465.4°   16.245.5524.2°
透镜数据
  r   d   ν   n
  1)2)3)4)5＞6)7)8)9)10)11)12)13)14)   -64.7584.97424.712-7057.251∞6.960-29.22711.259-10.3733.99015.104-12.485∞∞   1.02.22.2(d4)0.41.80.11.81.0(d10)3.00.12.2   64.137.037.046.625.461.364.2   1.5161.0001.8151.0001.0001.8151.0001.8041.8051.0001.5891.0001.517
非球面数据
表面数＝3
κ＝29.8500
C2＝0.00
C4＝4.01E-5
C6＝-1.31E-5
C8＝6.69E-7
C10＝-4.97E-8
表面数＝4
κ＝-89.0000
C2＝0.00
C4＝-2.74E-4
C6＝7.96E-6
C8＝-1.34E-6
C10＝1.55E-8
表面数＝6
κ＝1.3229
C2＝0.00
C4＝-6.29E-4
C6＝-5.97E-6
C8＝-7.47E-7
C10＝6.21E-8
表面数＝11
κ＝-54.2748
C2＝0.00
C4＝1.04E-3
C6＝-5.37E-5
C8＝1.38E-6
C10＝-1.54E-8
可变距离数据
  广角端   中间态   远摄端
  fd4d10TL   5.8011.694.2434.44   10.444.7010.3233.52   16.241.5817.9137.99
关于条件表达式的数值
(1)TL/(ft×fw)1/2＝3.5(广角端态)
                 ＝3.5(中等焦距态)
                 ＝3.9(远摄端态)
(2)(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＝-3.69
(3)(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＝-0.09
图8A～8C表示根据实例4的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线。
从各个曲线中显见，根据实例4的变焦透镜系统，作为对各种像差很好校正的结果，表现出极好的光学性能。
<实例5>
图9是根据本发明实例5的变焦透镜系统的截面图，以及变焦时每个透镜组的移动。
根据实例5的变焦透镜系统从物侧起由一个具有负折射光焦度的第一透镜组G1、一个具有正折射光焦度的孔径光阑为S的第二透镜组G2和一个具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。
第三透镜组G3固定，第一透镜组G1和第二透镜组G2移动。在此透镜结构中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增大。
第一透镜组G1从物侧起由一个具有面向像侧的凹面的负弯月透镜L11和一个具有面向物侧的凸面的正弯月透镜L12组成。
第二透镜组G2从物侧起由一个双凸正透镜L21和一个胶合负透镜组成，其中该胶合负透镜由一个与双凹负透镜L23胶合的双凸正透镜L22构成。
第三透镜组G3只由一个双凸正透镜L31组成。从无限远向近距物体的聚焦通过在物体方向移动第三透镜组G3进行。
与实例5有关的各种数值列于表5。
表5
[主要参数]
  广角端   远摄端
  f＝FNO＝2ω   5.892.7965.4°   16.585.0524.2°
透镜数据
  r   d   ν   n
  1)2)3)4)5＞6)7)8)9)10)11)12)13)14)   140.23536.599712.856335.5282∞8.3056-50.25067.1824-25.75073.624519.9869-13.8343∞∞   12.19912.3535(d4)0.41.75210.12.26341(d10)2.30230.12.17   54.6634.1753.2249.6130.1361.2464.2   1.7291611.68619111.693511.77251.6989511.5891311.5168
非球面数据
表面数＝3
κ＝1.9078
C2＝0.00
C4＝1.53E-4
C6＝9.90E-6
C8＝-4.94E-7
C10＝1.30E-8
表面数＝4
κ＝77.7488
C2＝0.00
C4＝1.88E-4
C6＝7.26E-6
C8＝-7.72E-7
C10＝2.03E-8
表面数＝6
κ＝1.7407
C2＝0.00
C4＝-4.69E-4
C6＝2.16E-5
C8＝-5.57E-6
C10＝3.83E-7
表面数＝11
κ＝17.5733
C2＝0.00
C4＝-6.10E-4
C6＝8.71E-6
C8＝-2.60E-7
C10＝-2.47E-8
可变距离数据
  广角端   中间态   远摄端
  fd4d10TL   5.8915.174.8438.12   9.397.768.5334.29   16.582.4615.9236.00
关于条件表达式的数值
(1)TL/(ft×fw)1/2＝3.9(广角端态)
                 ＝3.5(中等焦距态)
                 ＝3.6(远摄端态)
(2)(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＝-2.55
(3)(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＝-0.18
图10A～10C表示根据实例5的变焦透镜系统分别在广角端态、中等焦距态和远摄端态时的各种像差曲线。
从各个曲线中显见，根据实例5的变焦透镜系统，作为对各种像差很好校正的结果，表现出极好的光学性能。
根据上述任一实例的变焦透镜系统具有这样的效果，如每个透镜组有简单的结构，易于组装和调节，较低的制造成本。因此，本发明能够提供一种配置有上述变焦透镜系统的图像采集系统。
如上所述，本发明能够提供一种适用于采用固态成像装置的图像采集系统的变焦透镜系统，它具有大约等于3的变焦比，较小的总透镜长度和极好的光学性能。
对于本领域的技术人员来说，其它的优点和改型是很容易产生的。因此，本发明的范围不限于一些具体的细节以及在此展示描述的代表性装置。在不脱离由权利要求及其等价物限定的本发明实质或范围的前提下，可以对本发明做各种改型。

Claims (8)

1.一种变焦透镜系统，从物侧起包括：
一个具有负折射光焦度的第一透镜组；
一个具有正折射光焦度的第二透镜组；和
一个具有正折射光焦度的第三透镜组；
第一透镜组只由一个负透镜元件和一个正透镜元件组成；
第二透镜组包括至少两个正透镜元件和至少一个负透镜元件，其中第二透镜组至少有一个非球面；
第三透镜组由一个透镜元件组成；和
其中当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增大，并且第三透镜组固定；和
其中满足下列条件表达式(1)：
2.5＜TL/(ft×fw)1/2＜4.5
此处，TL表示变焦透镜系统最靠近物侧的透镜表面与像平面之间的距离，fw表示广角端态中变焦透镜系统的焦距，ft表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距。
2.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中第一透镜组至少有一个非球面。
3.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中第二透镜组从物侧起由一个正透镜元件、双凸正透镜元件和一个负透镜元件组成；
双凸正透镜元件与负透镜元件胶合；和
第三透镜组由一个正透镜元件组成。
4.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中第二透镜组最靠近物侧的透镜表面有一个面向物侧的凸面形状，
第二透镜组最靠近像侧的透镜表面有一个面向像侧的凹面形状，并且
满足下列条件表达式：
-4.0＜(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＜-1.0
此处，G2r1表示第二透镜组最靠近物侧的透镜表面的曲率半径，G2r2表示第二透镜组最靠近像侧的透镜表面的曲率半径。
5.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中满足下列条件表达式：
-0.5＜(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＜0.5
此处，G3r1表示第三透镜组最靠近物侧的透镜表面的曲率半径，G3r2表示第三透镜组最靠近像侧的透镜表面的曲率半径。
6.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中组成第三透镜组的一个透镜元件具有正折射光焦度，并且至少有一个非球面。
7.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中从无限远向近距物体的聚焦通过在物体方向移动第三透镜组来进行。
8.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中第二透镜组中的所述至少两个正透镜元件中的一个正透镜元件与第二透镜组中的负透镜元件胶合。
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