CN101025470B - 变焦透镜系统和使用该系统的光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有减振功能、适合于利用固体成像器件的小型光学装置的变焦透镜系统，该系统，其按照从物体的顺序包括，具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90°的光路弯折元件的第一透镜组，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，；以及具有正折射能力的第四透镜组。当从广角端状态向摄远端状态变焦时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而第四透镜组起初朝着物体移动，并且然后朝着像平面移动，由相机抖动在像平面上引起的图像模糊通过沿着垂直于光轴的方向移动该第三透镜组校正。

Description

变焦透镜系统和使用该系统的光学装置

下面在先申请的内容结合于此供参考：

2006年2月17日提交的日本专利申请2006-041510号，和

2006年2月17日提交的日本专利申请2006-041515号。

技术领域

本发明涉及变焦透镜系统和利用这种透镜系统的光学装置。

背景技术

已经提出了适合于利用固体成像器件等的照相机的弯折的变焦透镜系统(以下简称为变焦透镜系统)，通过利用用于在照相机内弯折光路的直角棱镜其具有约3到7的变焦比(例如日本专利申请公开号2005-215165)。

在这种变焦透镜系统中，其问题在于摄影时产生的微小相机抖动，例如当摄影师按下快门按钮时产生的相机抖动导致图像模糊，降低了图像性能。因此，期望有一种具有校正像平面上图像模糊功能的变焦透镜系统，这种校正功能通过根据用于检测相机抖动的检测器的输出值，通过沿着基本上垂直于光轴的方向移动该变焦透镜系统的光学系统部分来实现。

而且，在装有这种变焦透镜的相机中期望有具有高光学性能的更紧凑的变焦透镜系统，以便使整个相机小型化。

发明内容

考虑到上述问题提出本发明，本发明的目的在于提供一种变焦透镜系统，其具有减振功能，高光学性能以及超高紧凑性，适合于利用固体成像器件等的小型光学装置，本发明的另一个目的是提供一种利用该变焦透镜系统的光学装置。

根据本发明的第一方面，提供一种变焦透镜系统，其按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组。当焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而第四透镜组起初朝着物体移动，并且然后朝着像平面移动，由相机抖动在像平面上引起的图像模糊通过沿着垂直于该光轴的方向移动该第三透镜组校正。

在本发明的第一方面，优选该第三透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，包括正透镜，和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

在本发明的第一方面，优选该第四透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，包括正透镜，由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜，以及正透镜胶。

在本发明的第一方面，优选该第一透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，包括负透镜，光路弯折元件，正透镜和正透镜。

在本发明的第一方面，优选该光路弯折元件是直角棱镜。

在本发明的第一方面，优选孔径光阑设置在第三透镜组附近，包括在第三透镜组中。

在本发明的第一方面，优选从无穷远处到近处物体的对焦通过沿着光轴移动第四透镜组进行。

根据本发明的第二方面，提供一种具有根据本发明第一方面的变焦透镜系统的光学装置。

根据本发明的第三方面，提供一种用于形成物体的图像和改变变焦透镜系统的焦距的方法，该方法包括如下步骤：提供该变焦透镜系统，其按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组，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，以及具有正折射能力的第四透镜组；通过相对于像平面固定第一透镜组和第三透镜组，将第二透镜组朝着像平面移动，并且起初将第四透镜组朝着物体移动，然后朝着像平面移动，改变该变焦透镜系统从广角端着状态到摄远端状态的焦距；通过沿着垂直于该光轴的方向移动该第三透镜组校正当产生相机抖动时在像平面上引起的的图像模糊。

在本发明的第三方面，优选还包括如下步骤：通过沿着光轴移动该第四透镜组进行从无穷远处到近处物体的对焦。

在本发明的第三方面，优选还包括如下步骤：提供第三透镜组，其按照沿着光轴从物体开始的顺序包括正透镜和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

根据本发明的第四方面，提供一种变焦透镜系统，其按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：具有用于将光路弯折基本上90度的光路弯折元件的第一透镜组；第二透镜组；第三透镜组；以及第四透镜组。当焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动。在广角端状态和摄远端状态，从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动该第四透镜组进行，而在其他焦距状态，则沿着光轴移动该第二透镜组进行。

在本发明的第四方面，优选该第一透镜组具有正折射能力，第二该第二透镜组具有负折射能力，该第三透镜组具有正折射能力，而该第四透镜组具有正折射能力。

在本发明的第四方面，优选该第三透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括正透镜，和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

在本发明的第四方面，优选该第四透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括正透镜，由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜，以及正透镜胶。

在本发明的第四方面，优选该第一透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序包括负透镜，光路弯折元件，正透镜以及正透镜。

在本发明的第四方面，优选该光路弯折元件是直角棱镜。

在本发明的第四方面，优选孔径光阑设置在第三透镜组附近，包括在第三透镜组中。

在本发明的第四方面，优选在第一透镜组到第四透镜组的每个透镜组中包括至少一个非球面透镜。

在本发明的第四方面，优选当产生相机抖动时在像平面上引起的图像模糊通过沿着垂直于该光轴的方向移动该第三透镜组校正。

根据本发明的第五方面，提供一种具有根据本发明第四方面任何一个的变焦透镜系统的光学装置。

根据本发明的第六方面，提供一种用于形成物体图和改变变焦透镜系统的焦距的方法，该方法包括如下步骤：提供变焦透镜系统，其按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：具有用于将光路弯折基本上90度的光路弯折元件的第一透镜组，第二透镜组，第三透镜组，以及第四透镜组；通过相对于像平面固定第一透镜组和第三透镜组，将第二透镜组朝着像平面移动，并且将第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动，改变该变焦透镜系统从广角端状态到摄远端端状态的焦距；并且从无穷远到近处物体的对焦通过沿着该光轴移动第四透镜组进行，而在其他焦距状态则沿着该光轴移动第二透镜进行。

在本发明的第六方面，优选还包括如下步骤：提供具有正折射能力的第一透镜组，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，以及具有正折射能力的第四透镜组。

在本发明的第六方面，优选还包括如下步骤：通过沿着垂直于该光轴的方向移动该第三透镜组，校正当产生相机抖动时在像平面上引起的图像模糊。

在本发明的第六方面，优选还包括如下步骤：提供第三透镜组，其按照沿着光轴从物体开始的顺序包括正透镜，和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

从下结合附图对本发明优选实施例的详细描述，根据本发明的其他特征和优点将很容易理解。

附图说明

图1A和1B是示出具有根据本发明第一方面的变焦透镜系统的光学装置，即电子式静态相机的示意图，其中图1A是前视图，而图1B是后视图。

图2是沿着图1A的A-A线的剖视图，并且示意地示出根据本实施例的变焦透镜系统的布局。

图3是示出根据该第一实施例的实例1的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。

图4A和4B是示出根据实例1当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图4A示出没有进行减振的各种像差，而图4B示出进行减振时的彗差。

图5A和5B是示出根据实例1当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图5A示出没有进行减振的各种像差，而图5B示出进行减振时的彗差。

图6A和6B是示出根据实例1当对焦在无穷远处时在摄远端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图6A示出没有进行减振的各种像差，而图6B示出进行减振时的彗差。

图7A，7B和7C是示出根据实例1当对焦在摄影距离R＝1500mm时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图7A示出在广角端的各种像差，而图7B示出在中等焦距的像差，而图7C示出在摄远端状态的各种像差。

图8是示出根据第一实施例的实例2的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。

图9A和9B是示出根据实例2当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图9A示出没有进行减振的各种像差，而图9B示出进行减振时的彗差。

图10A和10B是示出根据实例2当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图10A示出没有进行减振的各种像差，而图10B示出进行减振时的彗差。

图11A和11B是示出根据实例2当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图11A示出没有进行减振的各种像差，而图11B示出进行减振时的彗差。

图12A、12B和12C是示出根据实例2当对焦在摄影距离R＝1500mm时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图12A在广角端的各种像差，而图12B示出在中等焦距的各种像差，而图12C示出在摄远端状态的各种像差。

图13是示出根据第一实施例的实例3的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。

图14A和14B是示出根据实例3当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图14A示出没有进行减振的各种像差，而图14B示出进行减振时的彗差。

图15A和15B是示出根据实例3当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图15A示出没有进行减振的各种像差，而图15B示出进行减振时的彗差。

图16A和16B是示出根据实例3当对焦在无穷远处时在摄远端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图16A示出没有进行减振的各种像差，而图16B示出进行减振时的彗差。

图17A、17B和17C是示出根据实例3当对焦在摄影距离R＝1500mm时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图17A示出在广角端的各种像差，而图17B示出在中等焦距的各种像差，而图17C示出在摄远端状态的各种像差。

图18是示出根据第二实施例的实例4的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。

图19A和19B是示出根据实例4当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图19A示出没有进行减振的各种像差，而图19B示出进行减振时的彗差。

图20A和20B是示出根据实例4当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图20A示出没有进行减振的各种像差，而图20B示出进行减振时的彗差。

图21A和21B是示出根据实例4当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图21A示出没有进行减振的各种像差，而图21B示出进行减振时的彗差。

图22A和22B是示出根据实例4当对焦在摄影距离R＝1500mm时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图22A示出没有进行减振的各种像差，而图22B示出进行减振时的彗差。

图23A和23B是示出根据实例4当对焦在摄影距离R＝1500mm时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图23A示出没有进行减振的各种像差，而图23B示出进行减振时的彗差。

图24A和24B是示出根据实例4当对焦在摄影距离R＝1500mm时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图24A示出没有进行减振的各种像差，而图24B示出进行减振时的彗差。

图25是示出根据第二实施例的实例5的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。

图26A和26B是示出根据实例5当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图26A示出没有进行减振的各种像差，而图26B示出进行减振时的彗差。

图27A和27B是示出根据实例5当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图27A示出没有进行减振的各种像差，而图27B示出进行减振时的彗差。

图28A和28B是示出根据实例5当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图28A示出没有进行减振的各种像差，而图28B示出进行减振时的彗差。

图29A和29B是示出根据实例5当对焦在摄影距离R＝1500mm时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图29A示出没有进行减振的各种像差，而图29B示出进行减振时的彗差。

图30A和30B是示出根据实例5当对焦在摄影距离R＝1500mm时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图30A示出没有进行减振的各种像差，而图30B示出进行减振时的彗差。

图31A和31B是示出根据实例5当对焦在摄影距离R＝1500mm时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图31A示出没有进行减振的各种像差，而图31B示出进行减振时的彗差。

图32是示出根据第二实施例的实例6的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。

图33A和33B是示出根据实例6当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图33A示出没有进行减振的各种像差，而图33B示出进行减振时的彗差。

图34A和34B是示出根据实例6当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图34A示出没有进行减振的各种像差，而图34B示出进行减振时的彗差。

图35A和35B是示出根据实例6当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图35A示出没有进行减振的各种像差，而图35B示出进行减振时的彗差。

图36A和36B是示出根据实例6当对焦在摄影距离R＝1500mm时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图36A示出没有进行减振的各种像差，而图36B示出进行减振时的彗差。

图37A和37B是示出根据实例6当对焦在摄影距离R＝1500mm时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图37A示出没有进行减振的各种像差，而图37B示出进行减振时的彗差。

图38A和38B是示出根据实例6当对焦在摄影距离R＝1500mm时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图38A示出没有进行减振的各种像差，而图38B示出进行减振时的彗差。

具体实施方式

下面将说明根据第一和第二实施例的各个实例。

图1A和1B是示出具有根据本发明第一实施例和第二实施例的变焦透镜系统的光学装置，即电子式静态相机的示意图，其中图1A是前视图，而图1B是后视图。图2是沿着图1A的A-A线的剖视图，并且示意地示出根据本实施例的变焦透镜系统的布局。

在根据本发明实施的任何一个示于图1和图2的电子式静态相机中，当电源开关按钮(未示出)被按下时，快门(未示出)打开并且来自物体的光被摄影镜头2收集，并且图像形成在设置于像平面I的成像器件C上。形成在该成像器件C上的目标图像显示在设置于该电子式静态相机1背面的液晶显监视器3上。通过观察该液晶监视器3固定该目标图像的构图之后，摄影师按下快门按钮4，以通过该成像器件C拍摄该目标图像，被并存储在存储器(未示出)中。

该摄影透镜2由根据下面说明的本发明实施例任何一个的变焦透镜系统构成。由于入射在该电子式静态相机1前面的光被稍后说明的在该变焦透镜系统中的直角棱镜P向下反射大致90度(图2中向下)，该电子式静态相机能够构造成比较薄。

而且，在该电子式静态相机1中，设置有：当物体较暗时发射辅助光的辅助的光发射体5，使构成摄影镜头的该变焦透镜系统2从广角端状态(W)到摄远状态(T)变焦距的W-T按钮6，以及用于设置该电子式静态相机1的各种状态的作用按钮7。

以这种方式，构成具有根据本发明实施例的任何一个的变焦透镜系统2的电子式静态相机1，即光学装置，该实施例将在下面说明。

[第一实施例]

下面说明根据第一实施例的变焦透镜系统。

根据本发明第一实施例的变焦透镜系统，按照从物体的顺序，包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组。当焦距从广角端状态向摄远端状态变化，即变焦时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而该第四透镜组起初朝着物体移动，并且然后朝着像平面移动，使得该第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，二第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。当产生相机抖动时，图像模糊通过沿着垂直于该光轴的方向移动该第三透镜组校正。

由于这种结构，能够提供具有减振功能和超高紧凑性，适合于诸如利用固体成像器件的小型可视照相机、电子式静态相机等的变焦透镜系统成。

当从广角端状态向摄远端状态变焦并对焦时，设置成最靠近物体侧的该第一透镜组总是固定的，以便在该变焦透镜系统中是最大透镜组的第一透镜组不需要移动，因此，驱动机构可以简化。

由于变焦是由除了是最大透镜组的第一透镜组之外的透镜组进行，利用比现有驱动机构小的驱动机构成为可能。

而且，第三透镜组在变焦时是固定的，并且沿着基本垂直于光轴的方向移动以校正当产生相机抖动时在该像平面上引起的图像模糊。由于采用沿着基本垂直于光轴的方向移动在该变焦透镜系统中具有最小有效直径的第三透镜组的机构，当移动该第三透镜组时能够将光学性能的劣化抑制到最小。而且，用具有微小力矩的驱动系统移动第三透镜组，以便整个相机系统可以小型化成为可能。还有，由于当移动第三透镜组时像平面上的图像移动量很大，因此当校正图像模糊时该第三透镜组的移动量可以很小。

当从广角端状态向摄远端状态变焦时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，第二透镜组朝着像平面移动，第四透镜组起初朝着物体移动，然后移动到图像平面，使得该第一透镜组和第二透镜组之间的距离增大，而该第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。具体说，从广角端状态到给定的焦距状态，移动该第四透镜组使得该第三透镜组和第四透镜组之间的距离减小。从该给定的焦距状态到摄远端状态，朝着像平面移动该第四透镜组以便增加该距离。由于以这样的方式构造该变焦透镜系统，能够确保用于该聚焦透镜组在摄远端状态的移动空间。

而且，在根据第一实施例的变焦透镜系统中，优选，该第三透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由正透镜，和由正透镜与负透镜粘合构成的粘合透镜构成。

由于以这种方式构造，能够极好地校正在第三透镜组中产生各种基本像差。而且，通过沿着基本垂直于光轴的方向移动第三透镜组，当校正发生相机抖动在像平面上引起的图像模糊时，能够抑制彗差的变化。另一方面，当第三透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由正透镜，和由负透镜与正透镜粘合构成的粘合透镜构成时，当校正图像模糊并确保在复杂状态下的减振功能时，很好地校正诸如彗差的各种像差变得很困难，因此这种结构是不希望的。

而且，在根据第一实施例的变焦透镜系统中，优选，该第四透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件构成：正透镜，由正透镜与负透镜粘合构成的粘合透镜，以及正透镜。

由于以这种方式构造，当变焦距时，使得从广角端状态到给定的焦距状态朝着物体移动第四透镜组，以便减小第三透镜组和第四透镜组之间的距离，并且从该给定的焦距状态到摄远端状态朝着像平面移动以便增加该距离时，能够极好地校正彗差的变化。

而且，在根据第一实施例的变焦透镜系统中，优选，该第一透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由负透镜，光路弯折元件，正透镜，以及正透镜构成。

由于以这种方式构造，能够很好地校正在第一透镜组中产生的象散和彗差。而且在通过第三透镜组校正图像模糊时能够校正彗差的变化。

而且，在根据第一实施例的变焦透镜系统中，优选，从第一透镜组到第四透镜组的每个透镜组具有至少一个非球面透镜。由于在每个透镜组中设置非球面透镜以便校正在每个透镜组中产生的像差，当变焦距并对焦时，能够减少各种像差的变化。

而且，在根据第一实施例的变焦透镜系统中，优选，直角棱镜用作光路弯折元件。该直角棱镜能够将光路偏转为到全部内部反射，减少光量的损失，并且使该光学系统紧凑。顺便说，除了直角棱镜外，反射镜和光纤可以用作光路弯折元件。

而且，在根据第一实施例的变焦透镜系统中，优选，从无穷远到附近物的对焦通过沿着光轴朝着该物体移动第四透镜组进行。由于将该第四透镜组作为聚焦透镜组，对焦时能够减少移动量，使得整个变焦透镜系统的尺寸能够很紧凑。而且，对焦时也能够极好地校正彗差的变化。

还有，用于校正根据第一实施例的变焦透镜系统的图像模糊的方法如下：该变焦透镜系统，按照从物体的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组；当该变焦透镜系统的焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动；该方法通过沿着垂直于该光轴的方向移动该第三透镜组实现。

由于采用用于校正图像模糊的该方法，在该方法中沿着基本垂直于光轴的方向移动在该变焦透镜系统中具有最小有效直径的第三透镜组，当移动该第三透镜组时能够将光学性能变差抑制到最小。而且，能够用具有微小力矩的驱动机构移动该第三透镜组，以便整个相机系统够小型化。还有，由于移动该第三透镜组时在像平面上的图像的移动量很大，因此当校正图像模糊时该第三透镜组的移动量能够很小。

此外，用于改变根据第一实施例的变焦透镜系统的焦距的方法如下：该变焦透镜系统，按照从物体的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组；当相机抖动时在像平面上产生的图像模糊，通过沿着垂直于光轴的方向移动该第三透镜组校正；该方法这样实现，使得当该变焦透镜系统的焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于该像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而该第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动。

由于采用用于改变焦距的该方法，能够确保用于该聚焦透镜在摄远端状态的移动空间。而且，变焦距时能够极好地校正象散和彗差。

还有，用于对焦根据第一实施例的变焦透镜系统的方法如下：该变焦透镜系统，按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组；当该变焦透镜系统的焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于该像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而该第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动；当相机抖动时在像平面上产生的图像模糊，通过沿着垂直于光轴的方向移动该第三透镜组校正；以及用于从无穷远到近处物体的对焦方法通过沿着光轴移动该第四透镜组实现。

由于采用用于通过沿着该光轴移动第四透镜组从无穷远到近处物体的对焦方法，对焦时能够减小移动量。用于聚焦透镜组的驱动机构变得很简单，使得整个变焦透镜系统的尺寸能够很紧凑。而且，当对焦时能够极好地校正彗差的变化。

还有，每个透镜组中可以用至少一个塑料透镜。由一这样的方式于使用塑料透镜，能够实现进一步减少制造成本和其重量。此外，根据第一实施例的变焦透镜系统能够用作除了相机之外的光学器件的光学系统，诸如光学测量装置和内窥镜。

下面将参考附图说明根据第一实施例的变焦透镜的每个例子。

<实例1>

图3是示出根据第一实施例的实例1的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。虽然根据实例1的变焦透镜系统如图2所示将其光路偏转90度，但是该光路在图3中延伸。

在图3中，根据实例1的变焦透镜系统，按照从物体的顺序，由下述部件构成：具有正折射能力并且具有用于将光路弯折基本90度的直角棱镜P的第一透镜组G1；具有负折射能力的第二透镜组G2；具有正折射能力的第三透镜组G3；以及具有正折射能力的第四透镜组G4。当焦距从广角端状态W向摄远端状T态变化时，该第一透镜组G1和第三透镜组G3相对于像平面I是固定的，该第二透镜组G2朝着像平面移动I，而该第四透镜G4组起初朝着物体移动，并且然后朝着像平面移动I，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。

该第一透镜组G1，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：具有面向该物体的凸表面的负新月形透镜L11，用于将光路弯折90度的直角棱镜P，双凸面正透镜L12，以及双凸面正透镜L13.

第二透镜组G2，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凹负透镜L21，和由双凹负透镜L22与双凸正透镜L23粘合构成的粘合透镜。

第三透镜组G3，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凸正透镜L31，和由双凸正透镜L32与双凹负透镜L33粘合构成的粘合透镜。当产生相机抖动时在像平面I上引起的图像模糊通过沿着基本垂直光轴的方向移动该第三透镜组G3校正。

孔径光阑S设置在该第三透镜组G3的最靠近物体侧的透镜附近，并且当从广角端状态W向摄远端状态T变焦距时是固定的。

该第四透镜组G4，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凸正透镜L41，和由双凸正透镜L42与双凹负透镜L43粘合构成的粘合透镜，以及具有面向物体的凸表面的正新月形透镜L44。从无穷远向近处物体的对焦通过沿着光轴朝着该物体移动该第四透镜组G4进行。

该第四透镜组G4和像平面I之间，设有低通滤光器LF，用于阻挡高于诸如CCD的固体成像器件的分辨率极限的空间频率，并且设有用于保护该固体成像器件的玻璃罩CG。

与实例1有关的各种值列于表1，在技术规格中，f表示焦距，Bf表示后焦距，FNO表示f数，ω表示半视场角(单位：度)。在透镜数据中，最左的列示出按照从物体侧的顺序计数的透镜表面编号，第二列“r”示出该透镜表面的曲率半径，第三列“d”示出到下一个透镜表面的距离，第四列“vd”示出在d线(波长λ＝587.6nm)处的该介质的阿贝数，第五列“nd”示出示出在d线处的该介质的折射能力。空气的折射能力nd＝1.0000，被忽略。在这里“r＝∞”表示平表面。在表面编号为3到6中的对应于该直角棱镜P，表面编号为3表示入射表面，表面编号为6表示出射表面，而表面编号为4和5表示对应于反射表面的假想表面。在非球形表面数据中，圆锥系数k和第i阶非球面系数Ci用下述表达式表示：

X(y)＝y²/[r×{1+(1-Ky²/r²)^1/2}]+C4×y⁴+C6×y⁶

+C8×y⁸+C10×y¹⁰

其中y表示从光轴的高度，X(y)表示沿着光轴从该非球表面的顶点处的切平面到该非球表面高度为y处的距离，r表示参考球面的曲率半径(傍轴曲率半径)，K表示圆锥系数，Ci表示第i阶非球面系数。非球表面用透镜数据中的表面编号上附加的星号(*)表示。空气的折射能力1.00000被略去。在变焦数据中，示出焦距和相对于广角端状态W、中等焦距M和摄远端状态T的可变距离。在对焦数据中，示出拍摄距离D0和相对于广角端状态W、中等焦距M和摄远端状态T的可变距离。

在用于各种值的该表中，通常用“mm”作为长度单位，例如焦距，曲率半径以及到下一个透镜表面的距离。但是，由于成比例放大和缩小其尺寸的光学系统，可以获得同样的光学性质，该单位不必局限于“mm”，可以用任何其他合适的单位。

在其他实例中，参考符号的说明是相同的。

表1

[技术规格]

W       M        T

f＝      6.51    18.81    30.72

FNO＝    3.67    4.68     4.55

ω＝     31.67   11.11    6.83°

Bf＝     0.70

[透镜数据]

r          d         vd       nd

1)34.0078    1.0000    23.78    1.846660

2)11.9200    3.0000

3)∞          6.0000    46.57    1.804000

4)∞          0.0000    46.57    1.804000

5)∞          6.0000    46.57    1.804000

6)∞          0.2000

7)172.9183    2.1000    58.19    1.622630

^*8)-21.5758   0.2000

9)16.2691     2.2000    82.56    1.497820

10)-78.0069   (D1)

11)-29.6692   0.8000    42.71    1.820800

^*12)9.2335    1.1500

13)-9.3606    0.8000    52.32    1.754998

14)10.5270    1.8000    23.78    1.846660

15)-21.0946   (D2)

16>∞0.2000   孔径光阑S

17)7.5249     2.2000    58.19    1.622630

^*18)-33.6584  0.2000

19)7.1581     2.3000    65.44    1.603001

20)-8.4228    0.8000    40.76    1.882997

21)5.4883    (D3)

22)7.4598     2.7000    64.06    1.516330

^*23)-19.5058  0.2000

24)10.6948    2.8000    82.56    1.497820

25)-7.0556    0.8000    40.76    1.882997

26)7.1661     0.9000

27)8.2394     1.8000    70.23    1.487490

28)541.6317   (D4)

29)∞         1.6500    70.51    1.544370

30)∞         0.5000

31)∞         0.5000    64.14    1.516330

32)∞         (Bf)

[非球表面数据]

表面编号：8

k＝+2.9632

C4＝+1.55230E-05

C6＝-6.51240E-09

C8＝+2.18230E-09

C10＝-3.24580E-11

表面编号：12

k＝-2.1186

C4＝+4.03570E-04

C6＝-1.33380E-06

C8＝0.00000E+00

C10＝0.00000E+00

表面编号：18

k＝-12.3215

C4＝+5.92900E-05

C6＝-7.12220E-07

C8＝-8.69530E-08

C10＝0.00000E+00

表面编号：23

k＝-69.5236

C4＝-1.02210E-03

C6＝+7.43260E-05

C8＝-3.61680E-06

C10＝+7.49980E-08

[变焦数据]

W          M          T

f     6.51005    18.81000   30.71656

D1    1.19992    8.62300    12.28629

D2    12.28640   4.86332    1.19995

D3    8.98717    3.47774    3.98915

D4    2.98109    8.49052    7.97915

[对焦数据]

W             M             T

D0    1500.00000    1500.00000    1500.00000

D1    1.19992       8.62300       12.28629

D2    12.28640      4.86332       1.19995

D3    8.95866       3.23098       3.32420

D4    3.00960       8.73728       8.64410

图4A和4B是示出根据实例1当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图4A示出没有进行减振的各种像差，而图4B示出进行减振时的彗差。图5A和5B是示出根据实例1当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图5A示出没有进行减振的各种像差，而图5B示出进行减振时的彗差。图6A和6B是示出根据实例1当对焦在无穷远处时在摄远端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图6A示出没有进行减振的各种像差，而图6B示出进行减振时的彗差。图7A，7B和7C是示出根据实例1当对焦在摄影距离R＝1500mm时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图7A示出在广角端的各种像差，图7B示出在中等焦距的彗差，而图7C示出在摄远端状态的各种像差。

在相应的曲线图中，FNO表示f数，NA表示数值孔径，Y表示图像高度。在示出象散的曲线图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面，各种像差示于d线(587.6nm)处。关于各种像差曲线的上述说明和其他实例是一样的，并且重复的说明被省去。

正如从相应的曲线图中清楚地看出的，由于对从广角端状态到摄远端状态的每个焦距状态中的各种像差的良好修正，根据实例1的变焦透镜系统示出极好的光学性能。

<实例2>

图8是示出根据第一实施例的实例2的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。虽然根据实例2的变焦透镜系统如图2所示将其光路偏转90度，但是该光路在图8中延伸。

在图8中，根据实例2的该变焦透镜系统，按照从物体的顺序，由下述部件构成：具有正折射能力并且具有用于将光路弯折基本90度的直角棱镜P的第一透镜组G1；具有负折射能力的第二透镜组G2；具有正折射能力的第三透镜组G3；以及具有正折射能力的第四透镜组G4。当焦距从广角端状态W向摄远端状T态变化时，该第一透镜组G1和第三透镜组G3相对于像平面I是固定的，该第二透镜组G2朝着像平面I移动，而该第四透镜G4组起初朝着物体移动，并且然后朝着像平面I移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。

该第一透镜组G1，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：具有面向该物体的凸表面的负新月形透镜L11，用于将光路弯折90度的直角棱镜P，双凸正透镜L12，以及双凸正透镜L13.

该第二透镜组G2，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凹负透镜L21，和由双凹负透镜L22与双凸正透镜L23粘合构成的粘合透镜。

该第三透镜组G3，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下部件组成：双凸正透镜L31，和由双凸正透镜L32与双凹负透镜L33粘合构成的粘合透镜。当产生相机抖动时在像平面I上引起的图像模糊通过沿着基本垂直光轴的方向移动该第三透镜组G3校正。

孔径光阑S设置在该第三透镜组G3的最靠近物体侧的透镜附近，并且当从广角端状态W向摄远端状态T变焦距时是固定的。

第四透镜组G4，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下部件组成：双凸正透镜L41，由双凸正透镜L42与双凹负透镜L43粘合构成的粘合透镜，以及具有面向物体的凸表面的正新月形透镜L44。从无穷远向近处物体的对焦通过沿着光轴朝着该物体移动该第四透镜组G4实现。

第四透镜组G4和像平面I之间，设有低通滤光器LF，用于阻挡高于诸如CCD的固体成像器件的分辨率极限的空间频率，并且设有用于保护该固体成像器件的玻璃罩CG。

与实例2相关的各种值列于表2。

表2

[技术规格]

W       M        T

f＝     6.51    17.75    30.72

FNO＝   3.60    4.53     4.47

ω＝    31.67   11.76    6.83°

Bf＝    0.70

[透镜数据]

r          d         vd       nd

1)31.1465    1.0000    23.78    1.846660

2)11.5504    3.0000

3)∞         6.0000    46.57    1.804000

4)∞         0.0000    46.57    1.804000

5)∞         6.0000    46.57    1.804000

6)∞         0.2000

7)264.1434   2.1000    58.19    1.622630

^*8)-20.7136    0.2000

9)16.0315      2.2000    82.56    1.497820

10)-85.2611    (D1)

11)-25.3286    0.8000    42.71    1.820800

^*12)9.4152     1.1000

13)-9.9778     0.8000    52.32    1.754998

14)10.3391     1.8000    23.78    1.846660

15)-22.0842    (D2)

16>∞          0.2000    孔径光阑S

17)7.5735      2.2000    58.19    1.622630

^*18)-33.3358   0.2000

19)7.1359      2.3000    65.44    1.603001

20)-8.5676     0.8000    40.76    1.882997

21)5.4802      (D3)

22)7.4365      2.7000    64.06    1.516330

^*23)-19.2699   0.2000

24)11.1202     2.8000    82.56    1.497820

25)-6.9958     0.8000    40.76    1.882997

26)7.4978      0.9000

27)8.6160      1.8000    70.23    1.487490

28)466.7448    (D4)

29)∞          1.6500    70.51    1.544370

30)∞          0.5000

31)∞          0.5000    64.14    1.516330

32)∞          (Bf)

[非球面数据]

表面编号：8

k＝+3.5552

C4＝+2.46240E-05

C6＝+1.15750E-07

C8＝+9.22190E-10

C10＝-5.36320E-12

表面编号：12

k＝-1.9594

C4＝+3.27520E-04

C6＝0.00000E+00

C8＝0.00000E+00

C10＝0.00000E+00

表面编号：18

k＝-12.3650

C4＝十6.27710E-05

C6＝-1.84810E-06

C8＝-1.93740E-08

C10＝0.00000E+00

表面编号：23

k＝-69.5093

C4＝-1.04130E-03

C6＝+7.50630E-05

C8＝-3.53900E-06

C10＝+7.10820E-08

[变焦数据]

W          M          T

f     6.51005    17.75126   30.71656

D1    1.20070    8.28330    12.28707

D2    12.28671   5.20438    1.20026

D3    8.98726    3.72651    3.98924

D4    2.99322    8.25388    7.99128

[对焦数据]

W             M             T

D0    1500.00000    1500.00000    1500.00000

D1    1.20070    8.28330    12.28707

D2    12.28671   5.20438    1.20026

D3    8.95875    3.50854    3.32429

D4    3.02173    8.47185    8.65623

图9A和9B是示出根据实例2当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图9A示出没有进行减振的各种像差，而图9B示出进行减振时的彗差。图10A和10B是示出根据实例2当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图10A示出没有进行减振的各种像差，而图10B示出进行减振时的彗差。图11A和11B是示出根据实例2当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图11A示出没有进行减振的各种像差，而图11B示出进行减振时的彗差。图12A，12B和12C是示出根据实例2当对焦在摄影距离R＝1500mm时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图12A示出在广角端的各种像差，图12B示出在中等焦距的各种像差，而图12C示出在摄远端状态的各种像差。

正如从相应的曲线图中清楚地看出的，由于对从广角端状态到摄远端状态的每个焦距状态中的各种像差的良好修正，根据实例2的变焦透镜系统示出极好的光学性能。

<实例3>

图13是示出根据第一实施例的实例3的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。虽然根据实例3的变焦透镜系统如图2所示将其光路偏转90度，但是该光路在图13中延伸。

在图13中，根据实例3的该变焦透镜系统，按照从物体的顺序，由下述部件构成：具有正折射能力并且具有用于将光路弯折基本90度的直角棱镜P的第一透镜组G1；具有负折射能力的第二透镜组G2；具有正折射能力的第三透镜组G3；以及具有正折射能力的第四透镜组G4。当焦距从广角端状态W向摄远端状T态变化时，该第一透镜组G1和第三透镜组G3相对于像平面I是固定的，该第二透镜组G2朝着像平面I移动，而该第四透镜G4组起初朝着物体移动，然后朝着像平面I移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。

该第一透镜组G1，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：具有面向该物体的凸表面的负新月形透镜L11，用于将光路弯折90度的直角棱镜P，双凸正透镜L12，以及双凸正透镜L13。

第二透镜组G2，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凹负透镜L21，和由双凹负透镜L22与双凸正透镜L23粘合构成的粘合透镜。

第三透镜组G3，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下部件组成：双凸正透镜L31，和由双凸正透镜L32与双凹负透镜L33粘合构成的粘合透镜。当产生相机抖动时在像平面I上引起的图像模糊通过沿着基本垂直光轴的方向移动该第三透镜组G3校正。

孔径光阑S设置在该第三透镜组G3的最靠近物体侧的透镜附近，并且当从广角端状态W向摄远端状态T变焦距时是固定的。

第四透镜组G4，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下部件组成：双凸正透镜L41，和由双凸正透镜L42与双凹负透镜L43粘合构成的粘合透镜，以及具有面向物体的凸表面的正新月形透镜L44。从无穷远向近处物体的对焦通过沿着光轴向该物体移动该第四透镜组G4实现。

第四透镜组G4和像平面I之间，设有低通滤光器LF，用于阻挡高于诸如CCD的固体成像器件的分辨率极限的空间频率，并且设有用于保护该固体成像器件的玻璃罩CG。

与实例3相关的各种值列于表3。

表3

[技术规格]

W       M        T

f＝     6.51    17.75    30.716

FN0＝   3.61    4.55     4.49

ω＝    31.67   11.76    6.83°

Bf＝    0.70

[透镜数据]

r            d         vd       nd

1)27.0714      1.0000    23.78    1.846660

2)10.8124      3.1000

3)∞           6.0000    46.57    1.804000

4)∞           0.0000    46.57    1.804000

5)∞           6.0000    46.57    1.804000

6)∞           0.2000

7)88.3161      2.1000    58.19    1.622630

*8)-20.7757    0.2000

9)17.3587      2.2000    82.56    1.497820

10)-121.5800   (D1)

11)-21.8799    0.8000    42.71    1.820800

*12)9.5495     1.1000

13)-10.0479    0.8000    52.32    1.754998

14)11.2226     1.8000    23.78    1.846660

15)-20.5128    (D2)

16>∞          0.2000    孔径光阑S

17)7.4197     2.2000    58.19    1.622630

^*18)-32.4532  0.2000

19)7.3179     2.3000    65.44    1.603001

20)-8.1840    0.8000    40.76    1.882997

21)5.5046     (D3)

22)7.3400     2.7000    64.06    1.516330

^*23)-19.6770  0.2000

24)11.5934    2.8000    82.56    1.497820

25)-7.3626    0.8000    40.76    1.882997

26)7.6006     0.9000

27)8.9259     1.8000    70.23    1.487490

28)362.0690   (D4)

29)∞         1.6500    70.51    1.544370

30)∞         0.5000

31)∞         0.5000    64.14    1.516330

32)∞         (Bf)

[非球面数据]

表面编号：8

k＝+3.6749

C4＝+2.02720E-05

C6＝+1.39580E-07

C8＝+1.76940E-11

C10＝+8.15890E-12

表面编号：12

k＝-1.9761

C4＝+2.69980E-04

C6＝0.00000E+00

C8＝0.00000E+00

C10＝0.00000E+00

表面编号：18

k＝-15.8053

C4＝+6.81820E-05

C6＝-2.95960E-06

C8＝+2.07110E-08

C10＝0.00000E+00

表面编号：23

k＝-61.0236

C4＝-8.23580E-04

C6＝+5.93180E-05

C8＝-2.54540E-06

C10＝+4.50460E-08

[变焦数据]

W          M          T

f     6.51005    17.75126   30.71656

D1    1.19950    8.28210    12.28587

D2    12.28609   5.20376    1.19964

D3    8.98739    3.72664    3.98937

D4    2.97987    8.24053    7.97793

[对焦数据]

W             M             T

D0    1500.00000    1500.00000    1500.00000

D1    1.19950       8.28210       12.28587

D2    12.28609      5.20376       1.19964

D3    8.95888       3.50867       3.32442

D4    3.00838       8.45850       8.64288

图14A和14B是示出根据实例3当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图14A示出没有进行减振的各种像差，而图14B示出进行减振时的彗差。图15A和15B是示出根据实例3当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图15A示出没有进行减振的各种像差，而图15B示出进行减振时的彗差。图16A和16B是示出根据实例3当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图16A示出没有进行减振的各种像差，而图16B示出进行减振时的彗差。图17A，17B和17C是示出根据实例3当对焦在摄影距离R＝1500mm时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图17A示出在广角端的各种像差，图17B示出在中等焦距的各种像差，而图17C示出在摄远端状态的各种像差。

正如从相应的曲线图中清楚地看出的，由于对从广角端状态到摄远端状态的每个焦距状态中的各种像差的良好修正，根据实例3的变焦透镜系统示出极好的光学性能。

[第二实施例]

下面将说明根据第二实施例的变焦透镜系统。

根据本发明第一实施例的变焦透镜系统，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下部件构成：具有正折射能力并且具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组。当焦距从广角端状态向摄远端状态变化，即变焦时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而该第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动，使得该第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，而第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。在广角端状态和摄远端状态，从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动第四透镜组进行。在其他焦距状态，对焦通过沿着光轴移动第二透镜组进行。

由于这种结构，能够提供一种变焦透镜系统，其具有高光学性能和超高紧凑性，适合于诸如利用固体成像器件的小型可视照相机、电子式静态相机等的光学装置。

当从广角端状态向摄远端状态变焦并对焦时，设置成最靠近物体侧的该第一透镜组总是固定的，使得在该变焦透镜系统中是最大透镜组的第一透镜组不需要移动，因此，驱动机构可以简化。

由于变焦是由除了是最大透镜组的第一透镜组之外的透镜组进行，利用比现有驱动机构小的驱动机构成为可能。

当从广角端状态向摄远端状态变焦时，该第二透镜组朝着像平面移动，该第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动，使得第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，而第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。具体说，从广角端状态到给定的焦距状态，移动第四透镜组使得第三透镜组和第四透镜组之间的距离减小。从该给定的焦距状态到摄远端状态，朝着像平面移动第四透镜组，以便增加该距离。由于以这种方式构造该变焦透镜系统，能够确保用于该聚焦透镜在摄远端状态的移动空间。

在广角端状态和摄远端状态，从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动第四透镜组进行。在其他焦距状态，对焦通过沿着光轴移动第二透镜组进行。

在广角端状态，第一透镜组和第二透镜组相互成最接近状态。因此，在广角端状态，当通过朝着物体移动该第二透镜组进行对焦时，用于移动该第二透镜组的空间必需确保在该第一透镜组和第二透镜组之间，从而使得变焦透镜系统的尺寸变大。而且由于这种结构，第一透镜组和第二透镜组之间的距离必需很大，使得象散和彗差的变化变大。在根据第二实施例的变焦透镜系统中，从无穷远到近处物体的对焦通过移动第四透镜组进行，沿着光轴到物体，其在广角端状态具有到物体侧的大空间。第一透镜组和第二透镜组之间的距离可以保持最小，使得该变焦透镜系统的尺寸很紧凑。而且，在广角端状态的对焦通过第四透镜组进行，象散和彗差可以能够保持在很好校正的状态。

另一方面，在摄远端状态，能够确保第二透镜组和第四透镜组到物体侧的大空间，使得任何一个能够进行对焦。但是对于抑制象散和彗差，第四透镜组是更优选的。

在非广角端状态和摄远端状态之外的其他焦距状态，变焦时，第四透镜组朝着第三透镜组侧移动，以使第三透镜组和第四透镜组之间的距离变小。另一方面，对焦时第二透镜组朝着像平面移动侧，以使第一透镜组和第二透镜组之间的距离变宽，以便能够确保用于通过沿着光轴朝着物体移动第二透镜组从无穷远到近处物体的对焦的空间，而不使该变焦透镜系统变大。因此，为了实现该变焦透镜系统整个尺寸的紧凑性，通过第二透镜组进行对焦更加容易。而且，在这种焦距状态，通过利用第二透镜组进行对焦象散和彗差的变化能够很小。

在广角端状态和摄远端状态，从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴朝着物体移动第四透镜组进行，在其他焦距状态通过沿着光轴朝着物体移动第二透镜系统进行。以这种方式，由于根据焦距状态改变聚焦透镜组，该变焦透镜系统的尺寸能够很紧凑，对焦能够抑制象散和彗差，并确保高光学性能。

而且，在根据第二实施例的变焦透镜系统中，优选，该第三透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由正透镜，和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜组成。

由于以这种方式构造，能够很好地校正在第三透镜组中产生的各种基本象散和彗差。而且，通过沿着基本垂直于光轴的方向移动该第三透镜组，当校正由于产生相机抖动在像平面上引起的图像模糊时能够抑制彗差的变化。另一方面，当该第三透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序由正透镜，和由负透镜与正透镜粘合构成的粘合透镜组成时，当校正图像模糊并确保在复杂状态下的减振功能时，很好地校正诸如彗差的各种像差变得很困难，因此这种结构是不希望的。

而且，在根据第二实施例的变焦透镜系统中，优选，该第四透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件构成：正透镜，由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜，以及正透镜。

由于以这种方式构造，当从广角端状态到给定的焦距状态变焦时，使得第四透镜组朝着物体移动，以便减小该第三透镜组和第四透镜组之间的距离，并且从该给定的焦距到摄远端状态朝着像平面移动以便增加该距离，能够极好地校正彗差的变化。

而且，在根据第二实施例的变焦透镜系统中，优选，第一透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件构成：负透镜，光路弯折元件，正透镜以及正透镜。

由于以这种方式构造，能够极好地校正该第一透镜组中产生的象散和彗差。而且，当校正由该第三透镜组引起的图像模糊时能够校正彗差的变化。

而且，在根据第二实施例的变焦透镜系统中，优选，从第一透镜组到第四透镜组的每个透镜组具有至少一个非球面透镜。由于在每个透镜组中设置非球面透镜以便校正在每个透镜组中产生的各种像差，能够减少变焦和对焦时的各种像差的变化。

而且，在根据第二实施例的变焦透镜系统中，优选，直角棱镜用作光路弯折元件。该直角棱镜能够将光路偏转为全部内部反射，减少光量的损失，并且使该光学系统紧凑。顺便说，除了直角棱镜外，反射镜和光纤可以用作光路弯折元件。

而且，在根据第二实施例的变焦透镜系统中，优选，当产生相机抖动时，在像平面上的图像模糊通过沿着垂直于光轴的方向移动该第三透镜组来校正。

该第三透镜组在变焦时是固定的，并且当产生相机抖动时沿着基本上垂直于光轴的方向移动以校正图像模糊。由于采用了沿着基本垂直于光轴的方向移动在该变焦透镜系统中有效直径最小的第三透镜组的机制，当移动该第三透镜组时能够将光学性能的变差抑制到最小。而且，能够用具有微小力矩的驱动机构移动该第三透镜组，以便整个相机系统够小型化。还有，由于移动该第三透镜组时在像平面上的图像的移动量很大，因此当校正图像模糊时该第三透镜组的移动量能够很小。

用于对焦根据第一实施例的变焦透镜系统的方法如下：该变焦透镜系统，按照从物体的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组；当该变焦透镜系统的焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于该像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而该第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动；并且在广角端状态和摄远端状态，用于从无穷远到近处物体的对焦的方法通过沿着光轴移动第四透镜组进行，而在其他焦距状态下通过沿着光轴移动第二透镜组进行。

在广角端状态和摄远端状态，用于从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴朝着物体移动第四透镜组进行，而在其他焦距状态通过沿着光轴移动第二透镜组进行。以这种方式，由于根据焦距状态改变聚焦透镜组，该变焦透镜系统的尺寸能够紧凑，对焦时象散和彗差的变化能够被抑制，并且能够确保高光学性能。

而且，用于改变根据第二实施例的变焦透镜系统的焦距的方法如下：该变焦透镜系统，按照从物体的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组；在广角端状态和摄远端状态从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动第四透镜组进行，而在其他焦距状态沿着光轴移动第二透镜组进行；并且当该变焦透镜系统的焦距从广角端状态像摄远端状态变化时，执行该方法，使得该第一透镜组和第三透镜组相对于该像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而该第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动。

由于采用用于改变焦距的该方法，能够确保用于该聚焦透镜在摄远端状态的移动空间。而且，变焦距时能够极好地校正象散和彗差。

而且，用于校正根据第二实施例的变焦透镜系统的图像模糊的方法如下：该变焦透镜系统，按照从物体的顺序，包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；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；以及具有正折射能力的第四透镜组；当该变焦透镜系统的焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着像平面移动，而第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动；在广角端状态和摄远端状态从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴的方向移动第四透镜组进行，而在其他焦距状态通过沿着光轴移动第二透镜组进行；并且该方法通过沿着基本上垂直于光轴的方向移动第三透镜组进行，以校正产生像机抖动时在像平面上的图像模糊。

由于采用用于校正图像模糊的该方法，以便沿着基本垂直于光轴的方向移动在该变焦透镜系统中具有最小有效直径的第三透镜组，当移动该第三透镜组时能够将光学性能变差抑制到最小。而且，用具有微小力矩的驱动机构移动该第三透镜组成为可能，以便整个相机系统够小型化。还有，由于移动该第三透镜组时像平面上的图像移动量很大，因此当校正图像模糊时该第三透镜组的移动量能够很小。

此外，每个透镜组中可以用至少一个塑料透镜。由以这样的方式于使用塑料透镜，能够实现进一步减少其制造成本和重量。此外，根据第二实施例的变焦透镜系统能够用作除了相机之外的光学器件的光学系统，诸如光学测量装置和内窥镜。

下面将参考附图说明根据第二实施例的变焦透镜系统的每个实例。

<实例4>

图18是示出根据第二实施例的实例4的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。虽然根据实例4的变焦透镜系统如图2所示将其光路偏转90度，但是该光路在图18中延伸。

在图18中，根据实例4的变焦透镜系统，按照从物体的顺序，由以下部件构成：具有正折射能力并且具有用于将光路弯折基本90度的直角棱镜P的第一透镜组G1；具有负折射能力的第二透镜组G2；具有正折射能力的第三透镜组G3；以及具有正折射能力的第四透镜组G4。当焦距从广角端状态W向摄远端状T态变化时，该第一透镜组G1和第三透镜组G3相对于像平面I是固定的，该第二透镜组G2朝着像平面I移动，而该第四透镜G4组起初朝着物体移动，然后朝着像平面I移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。在广角端状态和摄远端状态从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动该第四透镜组G4进行，而在其他焦距状态通过沿着光轴移动该第二透镜组G2进行。

该第一透镜组G1，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：具有面向该物体的凸面的负新月形透镜L11，用于将光路弯折90度的直角棱镜P，双凸面正透镜L12，以及双凸面正透镜L13.

第二透镜组G2，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凹负透镜L21，和由双凹负透镜L22与双凸正透镜L23粘合构成的粘合透镜。

第三透镜组G3，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凸正透镜L31，和由双凸正透镜L32与双凹负透镜L33粘合构成的粘合透镜。当产生相机抖动时在像平面I上引起的图像模糊通过沿着基本垂直光轴的方向移动该第三透镜组G3校正。

第四透镜组G4，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件件组成：双凸正透镜L41，和由双凸正透镜L42与双凹负透镜L43粘合构成的粘合透镜，以及具有面向物体的凸表面的正新月形透镜L44。

孔径光阑S设置在该第三透镜组G3的最靠近物体侧的透镜附近，并且当从广角端状态W向摄远端状态T变焦距时是固定的。

第四透镜组G4和像平面I之间，设有低通滤光器LF，用于阻挡高于诸如CCD的固体成像器件的分辨率极限的空间频率，并且设有用于保护该固体成像器件的玻璃罩CG。

与实例4相关的各种值列于表4.

表4

[技术规格]

W       M        T

f＝     6.51    18.81    30.72

FNO＝   3.67    4.68     4.55

ω＝    31.67   11.11    6.83°

Bf＝    0.70

[透镜数据]

r          d         vd       nd

1)34.0078    1.0000    23.78    1.846660

2)11.9200    3.0000

3)∞         6.0000    46.57    1.804000

4)∞         0.0000    46.57    1.804000

5)∞         6.0000    46.57    1.804000

6)∞         0.2000

7)172.9183   2.1000    58.19    1.622630

^*8)-21.5758  0.2000

9)16.2691    2.2000    82.56    1.497820

10)-78.0069  (D1)

11)-29.6692  0.8000    42.71    1.820800

^*12)9.2335   1.1500

13)-9.3606   0.8000    52.32    1.754998

14)10.5270   1.8000    23.78    1.846660

15)-21.0946  (D2)

16>∞        0.2000    孔径光阑S

17)7.5249    2.2000    58.19    1.622630

^*18)-33.6584 0.2000

19)7.1581    2.3000    65.44    1.603001

20)-8.4228   0.8000    40.76    1.882997

21)5.4883    (D3)

22)7.4598    2.7000    64.06    1.516330

^*23)-19.5058 0.2000

24)10.6948    2.8000    82.56    1.497820

25)-7.0556    0.8000    40.76    1.882997

26)7.1661     0.9000

27)8.2394     1.8000    70.23    1.487490

28)541.6317   (D4)

29)∞         1.6500    70.51    1.544370

30)∞         0.5000

31)∞         0.5000    64.14    1.516330

32)∞         (Bf)

[非球面数据]

表面编号：8

k＝+2.9632

C4＝+1.55230E-05

C6＝-6.51240E-09

C8＝+2.18230E-09

C10＝-3.24580E-11

表面编号：12

k＝-2.1186

C4＝+4.03570E-04

C6＝-1.33380E-06

C8＝0.00000E+00

C10＝0.00000E+00

表面编号：18

k＝-12.3215

C4＝+5.92900E-05

C6＝-7.12220E-07

C8＝-8.69530E-08

C10＝0.00000E+00

表面编号：23

k＝-69.5236

C4＝-1.02210E-03

C6＝+7.43260E-05

C8＝-3.61680E-06

C10＝+7.49980E-08

[变焦数据]

W          M          T

f     6.51005    18.81000   30.71656

D1    1.19992    8.62300    12.28629

D2    12.28640   4.86332    1.19995

D3    8.98717    3.47774    3.98915

D4    2.98109    8.49052    7.97915

[对焦数据]

W              M              T

D0    1500.00000     1500.00000     1500.00000

D1    1.19992        8.31873        12.28629

D2    12.28640       5.16759        1.19995

D3    8.95866        3.47774        3.32419

D4    3.00960        8.49052        8.64411

图19A和19B是示出根据实例4当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图19A示出没有进行减振的各种像差，而图19B示出进行减振时的彗差。图20A和20B是示出根据实例4当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图20A示出没有进行减振的各种像差，而图20B示出进行减振时的彗差。图21A和21B是示出根据实例4当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图21A示出没有进行减振的各种像差，而图21B示出进行减振时的彗差。图22A和22B是示出根据实例4当对焦在摄影距离R＝1500mm时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图22A示出没有进行减振的各种像差，而图22B示出进行减振时的彗差。图23A和23B是示出根据实例4当对焦在摄影距离R＝1500mm时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图23A示出没有进行减振的各种像差，而图23B示出进行减振时的彗差。图24A和24B是示出根据实例4当对焦在摄影距离R＝1500mm时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图24A示出没有进行减振的各种像差，而图24B示出进行减振时的彗差。

正如从相应的曲线图中清楚地看出的，由于对从广角端状态到摄远端状态的每个焦距状态中的各种像差的良好修正，根据实例4的变焦透镜系统示出极好的光学性能。

<实例5>

图25是示出根据第二实施例的实例5的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。虽然根据实例5的变焦透镜系统如图2所示将其光路偏转90度，但是该光路在图25中延伸。

在图25中，根据实例5的变焦透镜系统，按照从物体的顺序，由以下部件构成：具有正折射能力并且具有用于将光路弯折基本90度的直角棱镜P的第一透镜组G1；具有负折射能力的第二透镜组G2；具有正折射能力的第三透镜组G3；以及具有正折射能力的第四透镜组G4。当焦距从广角端状态W向摄远端状T态变化时，该第一透镜组G1和第三透镜组G3相对于像平面I是固定的，该第二透镜组G2朝着像平面I移动，而该第四透镜G4组起初朝着物体移动，然后朝着像平面I移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。在广角端状态和摄远端状态从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动该第四透镜组G4进行，而在其他焦距状态通过沿着光轴移动该第二透镜组G2进行。

该第一透镜组G1，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：具有面向该物体的凸面的负新月形透镜L11，用于将光路弯折90度的直角棱镜P，双凸面正透镜L12，以及双凸面正透镜L13.

该第二透镜组G2，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凹负透镜L21，和由双凹负透镜L22与双凸正透镜L23粘合构成的粘合透镜。

该第三透镜组G3，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凸正透镜L31，和由双凸正透镜L32与双凹负透镜L33粘合构成的粘合透镜。当产生相机抖动时在像平面I上引起的图像模糊通过沿着基本垂直光轴的方向移动该第三透镜组G3校正。

该第四透镜组G4，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凸正透镜L41，和由双凸正透镜L42与双凹负透镜L43粘合构成的粘合透镜，以及具有面向物体的凸表面的正新月形透镜L44。

孔径光阑S设置在该第三透镜组G3的最靠近物体侧的透镜附近，并且当从广角端状态W向摄远端状态T变焦距时是固定的。

第四透镜组G4和像平面I之间，设有低通滤光器LF，用于阻挡高于诸如CCD的固体成像器件的分辨率极限的空间频率，并且设有用于保护该固体成像器件的玻璃罩CG。

与实例5相关的各值列于表5。

表5

[技术规格]

W       M        T

f＝      6.51    17.75    30.72

FNO＝    360     4.53     4.47

ω＝31.67    11.76    6.83°

Bf＝0.70

[透镜数据]

r          d         vd       nd

1)31.1465    1.0000    23.78    1.846660

2)11.5504    3.0000

3)∞         6.0000    46.57    1.804000

4)∞         0.0000    46.57    1.804000

5)∞         6.0000    46.57    1.804000

6)∞         0.2000

7)264.1434   2.1000    58.19    1.622630

^*8)-20.7136  0.2000

9)16.0315    2.2000    82.56    1.497820

10)-85.2611  (D1)

11)-25.3286  0.8000    42.71    1.820800

^*12)9.4152   1.1000

13)-9.9778   0.8000    52.32    1.754998

14)10.3391   1.8000    23.78    1.846660

15)-22.0842  (D2)

16>∞        0.2000    孔径光阑S

17)7.5735    2.2000    58.19    1.622630

^*18)-33.3358 0.2000

19)7.1359    2.3000    65.44    1.603001

20)-8.5676   0.8000    40.76    1.882997

21)5.4802    (D3)

22)7.4365    2.7000    64.06    1.516330

^*23)-19.2699 0.2000

24)11.1202   2.8000    82.56    1.497820

25)-6.9958   0.8000    40.76    1.882997

26)7.4978    0.9000

27)8.6160    1.8000    70.23    1.487490

28)466.7448  (D4)

29)∞        1.6500    70.51    1.544370

30)∞        0.5000

31)∞        0.5000    64.14    1.516330

32)∞        (Bf)

[非球面数据]

表面编号：8

k＝+3.5552

C4＝+2.46240E-05

C6＝+1.15750E-07

C8＝+9.22190E-10

C10＝-5.36320E-12

表面编号：12

k＝-1.9594

C4＝+3.27520E-04

C6＝0.00000E+00

C8＝0.00000E+00

c10＝0.00000E+00

表面编号：18

k＝-12.3650

C4＝+6.27710E-05

C6＝-1.84810E-06

C8＝-1.93740E-08

C10＝0.00000E+00

表面编号：23

k＝-69.5093

C4＝-1.04130E-03

C6＝+7.50630E-05

C8＝-3.53900E-06

C10＝+7.10820E-08

[变焦数据]

W          M          T

f     6.51005    17.75126   30.71656

D1    1.20070    8.28330    12.28707

D2    12.28671   5.20438    1.20026

D3    8.98726    3.72651    3.98924

D4    2.99322    8.25388    7.99128

[对焦数据]

W              M              T

D0    1500.00000     1500.00000     1500.00000

D1    1.20070        8.02471        12.28707

D2    12.28671       5.46297        1.20026

D3    8.95875        3.72651        3.32429

D4    3.02173        8.25388        8.65623

图26A和26B是示出根据实例5当对焦在无穷远处时在广角端状态的该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图26A示出没有进行减振的各种像差，而图26B示出进行减振时的彗差。图27A和27B是示出根据实例5当对焦在无穷远处时在中等焦距状态的该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图27A示出没有进行减振的各种像差，而图27B示出进行减振时的彗差。图28A和18B是示出根据实例5当对焦在无穷远处时在摄远状态的该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图28A示出没有进行减振的各种像差，而图28B示出进行减振时的彗差。图29A和29B是示出根据实例5当对焦在摄影距离R＝1500mm时在广角端状态的该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图29A示出没有进行减振的各种像差，而图29B示出进行减振时的彗差。图30A和30B是示出根据实例5当对焦在摄影距离R＝1500mm时在中等焦距状态的该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图30A示出没有进行减振的各种像差，而图30B示出进行减振时的彗差。图31A和31B是示出根据实例5当对焦在摄影距离R＝1500mm时在摄远状态的该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图31A示出没有进行减振的各种像差，而图31B示出进行减振时的彗差。

正如从相应的曲线图中清楚地看出的，由于对从广角端状态到摄远端状态的每个焦距状态中的各种像差的良好修正，根据实例5的变焦透镜系统示出极好的光学性能。

<实例6>

图32是示出根据第二实施例的实例6的变焦透镜系统的透镜结构的示意图。虽然根据实例6的变焦透镜系统如图2所示将其光路偏转90度，但是杆光路在图32中延伸。

在图32中，根据实例6的变焦透镜系统，按照从物体的顺序，由以下部件构成：具有正折射能力并且具有用于将光路弯折基本90度的直角棱镜P的第一透镜组G1；具有负折射能力的第二透镜组G2；具有正折射能力的第三透镜组G3；以及具有正折射能力的第四透镜组G4。当焦距从广角端状态W向摄远端状T态变化时，该第一透镜组G1和第三透镜组G3相对于像平面I是固定的，该第二透镜组G2朝着像平面I移动，而该第四透镜G4组起初朝着物体移动，然后朝着像平面I移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。在广角端状态和摄远端状态从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动该第四透镜组G4进行，而在其他焦距状态通过沿着光轴移动该第二透镜组G2进行。

该第一透镜组G1，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：具有面向该物体的凸面的负新月形透镜L11，用于将光路弯折90度的直角棱镜P，双凸面正透镜L12，以及双凸面正透镜L13.

该第二透镜组G2，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凹负透镜L21，和由双凹负透镜L22与双凸正透镜L23粘合构成的粘合透镜。

该第三透镜组G3，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凸正透镜L31，和由双凸正透镜L32与双凹负透镜L33粘合构成的粘合透镜。当产生相机抖动时在像平面I上引起的图像模糊通过沿着基本垂直光轴的方向移动该第三透镜组G3校正。

该第四透镜组G4，按照沿着光轴从物体开始的顺序，由以下元件组成：双凸正透镜L41，和由双凸正透镜L42与双凹负透镜L43粘合构成的粘合透镜，以及具有面向物体的凸表面的正新月形透镜L44。

孔径光阑S设置在该第三透镜组G3的最靠近物体侧的透镜附近，并且当从广角端状态W向摄远端状态T变焦距时是固定的。

第四透镜组G4和像平面I之间，设有低通滤光器LF，用于阻挡高于诸如CCD的固体成像器件的分辨率极限的空间频率，并且设有用于保护该固体成像器件的玻璃罩CG。

与实例6相关的各值列于表6。

表6

[技术规格]

W       M        T

f＝      6.51    17.75    30.716

FNO＝    3.61    4.55     4.49

ω3＝    31.67   11.76    6.83°

Bf＝     0.70

[透镜数据]

r          d         vd       nd

1)27.0714    1.0000    23.78    1.846660

2)10.8124    3.1000

3)∞         6.0000    46.57    1.804000

4)∞         0.0000    46.57    1.804000

5)∞         6.0000    46.57    1.804000

6)∞         0.2000

7)88.3161    2.1000    58.19    1.622630

^*8)-20.7757  0.2000

9)17.3587    2.2000    82.56    1.497820

10)-121.5800 (D1)

11)-21.8799  0.8000    42.71    1.820800

^*12)9.5495   1.1000

13)-10.0479  0.8000    52.32    1.754998

14)11.2226   1.8000    23.78    1.846660

15)-20.5128  (D2)

16>∞        0.2000    孔径光阑S

17)7.4197    2.2000    58.19    1.622630

^*18)-32.4532 0.2000

19)7.3179    2.3000    65.44    1.603001

20)-8.1840   0.8000    40.76    1.882997

21)5.5046    (D3)

22)7.3400    2.7000    64.06    1.516330

^*23)-19.6770 0.2000

24)11.5934   2.8000    82.56    1.497820

25)-7.3626   0.8000    40.76    1.882997

26)7.6006    0.9000

27)8.9259    1.8000    70.23    1.487490

28)362.0690  (D4)

29)∞        1.6500    70.51    1.544370

30)∞    0.5000

31)∞    0.5000    64.14    1.516330

32)∞    (Bf)

[非球面数据]

表面编号：8

k＝+3.6749

C4＝+2.02720E-05

C6＝+1.39580E-07

C8＝+1.76940E-11

C10＝+8.15890E-12

表面编号：12

k＝-1.9761

C4＝+2.69980E-04

C6＝0.00000E+00

C8＝0.00000E+00

C10＝0.00000E+00

表面编号：18

k＝-15.8053

C4＝+6.81820E-05

C6＝-2.95960E-06

C8＝+2.07110E-08

C10＝0.00000E+00

表面编号：23

k＝-61.0236

C4＝-8.23580E-04

C6＝+5.93180E-05

C8＝-2.54540E-06

C10＝+4.50460E-08

[变焦数据]

W            M            T

f     6.51005    17.75126   30.71656

D1    1.19950    8.28210    12.28587

D2    12.28609   5.20376    1.19964

D3    8.98739    3.72664    3.98937

D4    2.97987    8.24053    7.97793

[对焦数据]

W              M              T

D0    1500.00000     1500.00000     1500.00000

D1    1.19950        8.02351        12.28587

D2    12.28609       5.46235        1.19964

D3    8.95888        3.72664        3.32442

D4    3.00838        8.24053        8.64288

图33A和33B是示出根据实例6当对焦在无穷远处时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图33A示出没有进行减振的各种像差，而图33B示出进行减振时的彗差。图34A和34B是示出根据实例6当对焦在无穷远处时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图34A示出没有进行减振的各种像差，而图34B示出进行减振时的彗差。图35A和35B是示出根据实例6当对焦在无穷远处时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图35A示出没有进行减振的各种像差，而图35B示出进行减振时的彗差。图36A和36B是示出根据实例6当对焦在摄影距离R＝1500mm时在广角端状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图36A示出没有进行减振的各种像差，而图36B示出进行减振时的彗差。图37A和37B是示出根据实例6当对焦在摄影距离R＝1500mm时在中等焦距状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图37A示出没有进行减振的各种像差，而图37B示出进行减振时的彗差。图38A和38B是示出根据实例6当对焦在摄影距离R＝1500mm时在摄远状态中该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图38A示出没有进行减振的各种像差，而图38B示出进行减振时的彗差。

正如从相应的曲线图中清楚地看出的，由于对从广角端状态到摄远端状态的每个焦距状态中的各种像差的良好修正，根据实例6的变焦透镜系统示出极好的光学性能。

在每个实施例中，正透镜的至少一个表面可以用衍射表面构成。至少一个正透镜可以是梯度折射率透镜(GRIN透镜)。

在两个实施例的每个实例中，透镜组可以用于自动聚焦，并且适合于用马达驱动，例如超声马达。

在两个实施例的每个实例中，该非球形表面可以用精密研磨工艺、通过模制将玻璃材料形成非球形形状的璃压模工艺、或将树脂材料在玻璃表面上形成非球形形状的复合型工艺制造。

在两个实施例的每个实例中，在宽波长范围内具有高透射比的防反射的涂层可以施加于每个透镜表面，以减少光斑或重影，以便能够获得具有高对比度的高光学性能。

此外，无需赘言，虽然具有四透镜组结构的变焦透镜系统示作本发明的各实例，但是对四透镜组结构简单地增加一个透镜组也包括在本发明的精神实质和范围内。而且，在每个透镜组的结构中，对各实例中的透镜组简单地增加透镜元件的透镜组也包括在本发明的精神实质和范围内。

如上所述，本发明能够提供变焦比为4.5或更大的变焦透镜系统，具有超高紧凑性、高光学性能和减振功能，能够校正由相机抖动在像平面上引起的图像模糊，并适合于诸如小型可视相机和电子式静态相机的光学装置，该光学装置具有有限的空间用于设置变焦透镜系统。此外，本发明能够提供一种具有该变焦透镜系统的光学装置。

对本领域的普通技术人员来说，很容易想到另外的优点和修改。因此，本发明在广泛的方面不限于这里示出和描述的具体细节和代表性的器件。因此，在不脱离由权利要求及其等同物限定的该总的发明构思的精神实质和范围的情况下可以进行各种修改。

Claims (29)

1.一种变焦透镜系统，按照沿着光轴从物体开始的顺序，包括：

具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组；

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

具有正折射能力的第四透镜组；

其中，当焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着该像平面移动，而第四透镜组起初朝着该物体移动，然后朝着该像平面移动；

其中，由相机抖动在该像平面上引起的图像模糊通过沿着垂直该于光轴的方向移动该第三透镜组被校正；并且

其中，该第四透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜，由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜，以及正透镜。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中该第三透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜，和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

3.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中该第一透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：负透镜，光路弯折元件，正透镜，以及正透镜。

4.根据权利要求3所述的变焦透镜系统，其中该光路弯折元件是直角棱镜。

5.根据权利要求4所述的变焦透镜系统，其中孔径光阑设置在该第三透镜组的最靠近物体侧透镜的物体侧。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中该第一透镜组，按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：负透镜，光路弯折元件，正透镜，以及正透镜。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中在从该第一透镜组到第四透镜组的每个透镜组中包括至少一个非球面透镜。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中该光路弯折元件是直角棱镜。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中孔径光阑设置在该第三透镜组的最靠近物体侧透镜的物体侧。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中从无穷远到近处物体的对焦通过沿着该光轴移动该第四透镜组进行。

11.一种光学装置，具有根据权利要求1至10中任何一项的变焦透镜系统。

12.一种用于形成物体的图像和改变变焦透镜系统的焦距的方法，该方法包括如下步骤：

提供变焦透镜系统，该变焦透镜系统按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：具有正折射能力并具有用于将光路弯折基本90度的光路弯折元件的第一透镜组，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，以及第四透镜组，该第四透镜组具有正折射能力并且按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜，由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜，以及正透镜；

通过相对于像平面固定该第一透镜组和第三透镜组、朝着该像平面移动该第二透镜组、并且起初朝着该物体移动该第四透镜组然后朝着该像平面移动该第四透镜组，将该变焦透镜系统的焦距从广角端状态向摄远端状态变化；

通过沿着垂直于光轴的方向移动该第三透镜组校正在产生相机抖动时在像平面上引起的图像模糊。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括如下步骤：

通过沿着光轴移动该第四透镜组进行从无穷远处到近处物体的对焦。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括如下步骤：

提供第三透镜组，该第三透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

15.一种变焦透镜系统，按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：

具有用于将光路弯折基本上90度的光路弯折元件的第一透镜组；

第二透镜组；

第三透镜组；以及

第四透镜组；

其中，该第一透镜组具有正折射能力，该第二透镜组具有负折射能力，该第三透镜组具有正折射能力，且该第四透镜组具有正折射能力，并且该第四透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜、由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜、以及正透镜；

其中，当焦距从广角端状态向摄远端状态变化时，该第一透镜组和第三透镜组相对于像平面是固定的，该第二透镜组朝着该像平面移动，而该第四透镜组起初朝着物体移动，然后朝着像平面移动；并且

其中，在广角端状态和摄远端状态，从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动该第四透镜组进行；而在其他焦距状态，通过沿着光轴移动该第二透镜组进行。

16.根据权利要求15所述的变焦透镜系统，其中该第三透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜，和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

17.根据权利要求16所述的变焦透镜系统，其中该第一透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：负透镜、光路弯折元件、正透镜、以及正透镜。

18.根据权利要求17所述的变焦透镜系统，其中该光路弯折元件是直角棱镜。

19.根据权利要求18所述的变焦透镜系统，其中孔径光阑设置在该第三透镜组的最靠近物体侧透镜的物体侧。

20.根据权利要求15所述的变焦透镜系统，其中该第三透镜组具有正折射能力，并且按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜，和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

21.根据权利要求15所述的变焦透镜系统，其中该第一透镜组具有正折射能力，并且按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：负透镜、光路弯折元件、正透镜、以及正透镜。

22.根据权利要求15所述的变焦透镜系统，其中在第一透镜组到第四透镜组的每个透镜组中各包括至少一个非球面透镜。

23.根据权利要求15所述的变焦透镜系统，其中该光路弯折元件是直角棱镜。

24.根据权利要求15所述的变焦透镜系统，其中孔径光阑设置在该第三透镜组的最靠近物体侧透镜的物体侧。

25.根据权利要求15所述的变焦透镜系统，其中当产生相机抖动时在像平面上的图像模糊通过沿着垂直于光轴的方向移动该第三透镜组被校正。

26.一种光学装置，具有根据权利要求15至25任一项的变焦透镜系统。

27.一种用于形成物体的图像和改变变焦透镜系统的焦距的方法，该方法包括如下步骤：

提供变焦透镜系统，该变焦透镜系统按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：具有正折射能力且具有用于将光路弯折基本上90度的光路弯折元件的第一透镜组，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，以及第四透镜组，该第四透镜组具有正折射能力，并且该第四透镜组按照沿着光轴从物体开始的顺序包括：正透镜、由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜、以及正透镜；

通过相对于像平面固定第一透镜组和第三透镜组、将第二透镜组朝着像平面移动、并且将第四透镜组起初朝着该物体移动然后朝着该像平面移动，将该变焦透镜系统的焦距从广角端状态向摄远端状态变化；

在广角端状态和摄远端状态，从无穷远到近处物体的对焦通过沿着光轴移动第四透镜组进行，而在其他对焦状态，通过沿着光轴移动第二透镜组进行。

28.根据权利要求27所述的方法，还包括如下步骤：

通过沿着垂直于光轴的方向移动该第三透镜组，校正当产生相机抖动时在像平面上引起的图像模糊。

29.根据权利要求27所述的方法，还包括如下步骤：

提供第三透镜组，该第三透镜组按照沿着光轴的方向从物体开始的顺序包括：正透镜和由正透镜与负透镜胶合构成的胶合透镜。

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