CN101246253B - 变焦透镜系统和利用该变焦透镜系统的光学设备 - Google Patents

变焦透镜系统和利用该变焦透镜系统的光学设备 Download PDF

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Abstract

提供一种变焦透镜系统和一种利用该变焦透镜系统的光学设备，该变焦透镜系统具有极好地校正像差的减振功能，并且实现小型、重量轻，以及在被供应时的薄型。所述系统从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组，具有正折射能力的第二透镜组。当从广角端状态向望远端状态变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小。第一透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力的第一透镜和具有正折射能力的第二透镜。第二透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜、以及具有正折射能力的第五透镜。通过沿着基本垂直于光轴的方向整个地移动第二透镜组校正图像模糊。

Description

变焦透镜系统和利用该变焦透镜系统的光学设备
下面在先申请的内容通过参考结合与此：
2007年2月16日提交的日本专利申请No.2007-036779。
技术领域
本发明涉及变焦透镜系统和利用该变焦透镜系统的光学设备。
背景技术
随着日益增加的数字照相机微型化的趋势，强烈地要求装载在其中的光学系统小型和重量轻，以增加可携带性。随着日益增加的固态成像装置的集成化，已经要求变焦透镜系统相对于更高的空间频率能够提供高对比度。在日本专利申请未决公开No.2006-133755中已经提出适合用于利用这种固态成像装置的小型数字照相机的负前置型(negative-leading)变焦透镜系统。
当照相时，照相机抖动是分辨率严重降低的原因。因此，在价格比较低廉并且广泛分布的所谓的消费者型数字照相机中，需要小型、重量轻，并且具有用于校正由照相机抖动引起的图像模糊的减振功能的变焦透镜。
发明内容
鉴于上述问题提出本发明。
根据本发明的第一方面提供一种变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组；具有正折射能力的第二透镜组；当从广角端状态向望远端状态改变透镜组位置的状态时，该第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小，该第一透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力的第一透镜和具有正折射能力的`第二透镜，该第二透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜、以及具有正折射能力的第五透镜，并且该第二透镜组的至少一部分沿着基本垂直于光轴的方向移动。
在本发明的第一方面，优选地，该第一透镜具有至少一个非球面表面。
在本发明的第一方面，优选地，该非球面表面至少设置在该第一透镜的像侧表面上。
在本发明的第一方面，优选地，该第三透镜、第四透镜和第五透镜设置成在其之间具有各自的空气间隔。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(1)：
0.02＜100×α2/(-f1)×ft＜2.90    (1)
其中α表示为了减小振动该第二透镜组的至少一部分沿着基本垂直于该光轴的方向的移动量，f1表示第一透镜组的焦距，而ft表示该变焦透镜系统在望远端状态的焦距。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(2)：
0.20＜fw×f2/(-f1)2＜0.40    (2)
其中fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，f1表示第一透镜组的焦距，而f2表示第二透镜组的焦距。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(3)：
0.76＜S2/fw＜1.30    (3)
其中S2表示第二透镜组的厚度，而fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(4)：
1.05＜FNw×fw/(-f1)＜1.85    (4)
其中FNw表示该变焦透镜系统在广角端状态的f数，fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，而f1表示第一透镜组的焦距。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(5)：
0.10＜Δsag/fw＜0.50    (5)
其中Δsag＝XS(h)-X(h)，其中，当y＝h＝0.85r时，凹陷(sag)量XS(h)和X(h)由下面的球面表达式XS(y)和非球面表达式X(y)表示：
XS(y)＝y2/[r×{1+(1-y2/r2)1/2}]
X(y)＝y2/[r×{1+(1-K×y2/r2)1/2}]
+C4×y4+C6×y6+C8×y8+C10×y10
其中y表示离光轴的垂直高度，X(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着光轴从非球面表面顶点处的切平面到离光轴的垂直高度为y处的非球面表面的距离，XS(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着光轴从基准球面顶点处的切平面到离光轴的垂直高度为y处的基准球面的距离，r表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，K表示锥形系数，而Cn表示第n阶的非球面系数，并且其中X(y)和XS(y)朝着像平面是正的。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(6)：
TLw/f34＜2.90    (6)
其中TLw表示该变焦透镜系统在广角端状态的总透镜长度，而f34便是该第三透镜的像侧表面和第四透镜的物侧表面之间的空气距离的焦距，其由下面的表达式定义：
(1/f34)＝((1-n3)/r3R)+((n4-1)/r4F)+d34×((1-n3)/r3R)×((n4-1)/r4F)
其中r3R表示该第三透镜的像侧表面的曲率半径，r4F表示该第四透镜的物侧表面的曲率半径，n3表示该第三透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，n4表示第四透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，而d34表示该第三透镜的像侧表面和第四透镜的物侧表面之间的距离。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(7)：
-1.10＜fw/f45    (7)
其中fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，而f45表示该第四透镜的像侧表面和第五透镜的物侧表面之间的空气距离的焦距，其由下面的表达式定义：
(1/f45)＝((1-n4)/r4R)+((n5-1)/r5F)
+d45×((1-n4)/r4R)×((n5-1)/r5F)
其中r4R表示该第四透镜的像侧表面的曲率半径，r5F表示该第五透镜的物侧表面的曲率半径，n4表示该第四透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，n5表示该第五透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，而d45表示该第四透镜的像侧表面和该第五透镜的物侧表面之间的距离。
在本发明的第一方面，优选地，该第三透镜具有至少一个非球面表面。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(8)：
1.85＜Z×S1/S2＜5.00    (8)
其中S1表示该第一透镜组的厚度，S2表示第二透镜组的厚度，而Z表示变焦比。
在本发明的第一方面，优选地，该第二透镜组整体上沿着基本垂直于光轴的方向移动。
根据本发明的第二方面，提供一种利用根据本发明第一方面的变焦透镜系统的光学设备。
根据本发明的第三方面，提供一种校正变焦透镜系统的图像模糊的方法，该变焦透镜系统从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，当从广角端状态向望远端状态改变透镜组位置的状态时，该第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小，该第一透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力的第一透镜和具有正折射能力的第二透镜，而该第二透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜，具有负折射能力的第四透镜，以及具有正折射能力的第五透镜，该方法包括如下步骤：沿着基本垂直于光轴的方向移动该第二透镜组的至少一部分。
在本发明的第三方面，优选，该第一透镜具有至少一个非球面表面，并且该非球面表面至少设置在该第一透镜的像侧表面上。
在本发明的第三方面，优选地，满足下面的条件表达式(1)：
0.02＜100×α2/(-f1)×ft＜2.90    (1)
其中α表示为了减小振动该第二透镜组的至少一部分沿着基本垂直于该光轴的方向的移动量，f1表示第一透镜组的焦距，而ft表示该变焦透镜系统在望远端状态的焦距。
在本发明的第三方面，优选地，满足下面的条件表达式(2)：
0.20＜fw×f2/(-f1)2＜0.40    (2)
其中fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，f1表示第一透镜组的焦距，而f2表示第二透镜组的焦距。
在本发明的第三方面，优选地，满足下面的条件表达式(3)：
0.76＜S2/fw＜1.30    (3)
其中S2表示第二透镜组的厚度，而fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距。
在本发明的第三方面，优选满足下面的条件表达式(5)：
0.10＜Δsag/fw＜0.50    (5)
其中Δsag＝XS(h)-X(h)，其中，当y＝h＝0.85r时，凹陷量XS(h)和X(h)由下面的球面的表达式XS(y)和非球面表达式X(y)表示：
XS(y)＝y2/[r×{1+(1-y2/r2)1/2}]
X(y)＝y2/[r×{1+(1-K×y2/r2)1/2}]
+C4×y4+C6×y6+C8×y8+C10×y10
其中y表示离光轴的垂直高度，X(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着光轴从该非球面表面顶点处的切平面到离光轴的垂直高度为y处的非球面表面的距离，XS(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着光轴从基准球面顶点处的切平面到离光轴的垂直高度为y处的基准球面的距离，r表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，K表示锥形系数，而Cn表示第n阶的非球面系数，并且其中X(y)和XS(y)朝着像平面是正的。
在本发明的第三方面，优选地，满足下面的条件表达式(8)：
1.85＜Z×S1/S2＜5.00    (8)
其中S1表示该第一透镜组的厚度，S2表示第二透镜组的厚度，而Z表示变焦比。
根据本发明的第四方面，提供一种用于改变变焦透镜系统的焦距的方法，该变焦透镜系统从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，该第一透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力的第一透镜和具有正折射能力的第二透镜，并且该第二透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜，以及具有正折射能力的第五透镜，并且该第二透镜组的至少一部分沿着基本垂直于光轴的方向移动，该方法包括如下步骤：当从广角端状态向望远端状态改变透镜组位置的状态时，减小该第一透镜组和第二透镜组之间的距离。
在本发明的第四方面，优选地，该第一透镜具有至少一个非球面表面。
在本发明的第四方面，优选地，该第三透镜、第四透镜和第五透镜设置成在其之间具有各自的空气间隔。
本发明使得能够提供具有极好地校正各种像差的减振功能的变焦透镜系统，并且该变焦透镜系统实现小型、重量轻、以及当被供应时的薄型，本发明还提供利用该变焦透镜系统的光学设备。
附图说明
图1A和1B示出电子静像照相机的示意图，其装有在下面说明的根据本发明的具有减振功能的变焦透镜系统，其中图1A是前视图，图1B是后视图。
图2是沿图1A中的A-A线的剖视图。
图3是示出根据本实施例的实例1的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
图4A、4B和4C是示出根据实例1当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图4A示出广角端状态，图4B示出中间焦距状态，图4C示出望远端状态。
图5A、5B和5C是示出当移动根据实例1的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图5A示出广角端状态，图5B示出中间焦距状态，图5C示出望远端状态。
图6是示出根据本实施例的实例2的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
图7A、7B和7C是示出根据实例2当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图7A示出广角端状态，图7B示出中间焦距状态，图7C示出望远端状态。
图8A、8B和8C是示出当移动根据实例2的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图8A示出广角端状态，图8B示出中间焦距状态，图8C示出望远端状态。
图9是示出根据本实施例的实例3的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
图10A、10B和10C是示出根据实例3当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图10A示出广角端状态，图10B示出中间焦距状态，图10C示出望远端状态。
图11A、11B和11C是示出当移动根据实例3的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图11A示出广角端状态，图11B示出中间焦距状态，图11C示出望远端状态。
图12是示出根据本实施例的实例4的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
图13A、13B和13C是示出根据实例4当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图13A示出广角端状态，图13B示出中间焦距状态，图13C示出望远端状态。
图14A、14B和14C是示出当移动根据实例4的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图14A示出广角端状态，图14B示出中间焦距状态，图14C示出望远端状态。
图15是示出根据本实施例的实例5的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
图16A、16B和16C是示出根据实例5当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图16A示出广角端状态，图16B示出中间焦距状态，图16C示出望远端状态。
图17A、17B和17C是示出当移动根据实例5的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图17A示出广角端状态，图17B示出中间焦距状态，图17C示出望远端状态。
图18是示出根据本实施例的实例6的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
图19A、19B和19C是示出根据实例6当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图19A示出广角端状态，图19B示出中间焦距状态，图19C示出望远端状态。
图20A、20B和20C是示出当移动根据实例6的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图20A示出广角端状态，图20B示出中间焦距状态，图20C示出望远端状态。
图21是示出根据本实施例的实例7的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
图22A、22B和22C是示出根据实例7当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图22A示出广角端状态，图22B示出中间焦距状态，图22C示出望远端状态。
图23A、23B和23C是示出当移动根据实例7的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图23A示出广角端状态，图23B示出中间焦距状态，图23C示出望远端状态。
具体实施方式
下面将说明本实施例。
图1A和1B示出电子静像照相机的示意图，其装有在下面说明的根据本实施例的具有减振功能的变焦透镜系统(以下简称变焦透镜系统)，其中图1A是前视图，图1B是后视图。图2是沿图1A中的A-A线的剖视图。
在根据本实施例示于图1A、1B和2的电子静像照相机1(以下称为照相机)中，当按下电源开关按钮(未示出)时，摄像镜头(image-takinglens)2的快门(未示出)被打开，来自被拍摄体(未示出)的光被该摄像镜头2收集，并且图像形成在设置于像平面I的成像装置C(例如CCD、CMOS等)上。形成在成像装置C上的该被拍摄体图像显示在设置于该照相机1背面的液晶监视器3上。通过观察该液晶监视器3选定该被拍摄体图像的构图之后，摄影师按下释放按钮4，以通过成像装置C拍摄该被拍摄体图像的照片，并且存储在存储器(未示出)中。在这种情况下，由于手的运动等导致的照相机1的照相机抖动被角速度传感器(未示出)检测，设置在摄像镜头2中的减振透镜组G2由减振机构(未示出)沿着垂直于该摄像镜头2的光轴的方向移动，以便校正由照相机1的照相机抖动引起的在像平面I上的图像模糊。
该摄像镜头2由下面说明的根据本实施例的变焦透镜系统2组成。而且，在照相机1中，还设置，例如，辅助光发射体5，其在被拍摄体黑暗时发射辅助光；W-T按钮6，其使作为摄像镜头2的该变焦透镜系统从广角端状态(W)向望远端状态(T)变焦；和功能按钮7，其用于设置该照相机1的各种条件。
以这种方式，组成装有下面说明的根据本实施例的变焦透镜系统2的该照相机1。
然后，下面说明根据本实施例的变焦透镜系统。
根据本实施例的变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组，和具有正折射能力的第二透镜组。当焦距的状态从广角端状态向望远端状态改变时，该第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小。该第一透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力和非球面表面的第一透镜和具有正折射能力的第二透镜。该第二透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜、以及具有正折射能力的第五透镜。通过沿着基本垂直于光轴的方向在本体中移动该第二透镜组，图像模糊被校正。
在这种两透镜组变焦透镜系统中，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组，和具有正折射能力的第二透镜组，由于透镜组的数目少，所以当使得每个透镜组的配置相对简单时，像差能够保持在优选的水平内。当用三个透镜配置该第二透镜组时，该第二透镜组从物侧依次是：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜、以及具有正折射能力的第五透镜，能够实现小型化和优选的光学性能。
在这种负-正两透镜组变焦透镜系统中，透镜组的数目能够很少，并且每个透镜组的配置可以相对简单。但是，由于透镜系统作为一个整体变成负焦距型(retro focus type)，其缺点在于畸变在广角端状态中变大。由于第一透镜组的入射光的高度在广角端状态和望远端状态间变化很大，在广角端状态用第一透镜组校正畸变是最有效的。但是，由于第一透镜组的尺寸做得比较大直接影响整个变焦透镜系统的尺寸，该第一透镜组应当做成尽可能薄型和小。为了在保持透镜数目为两个并且很好地校正畸变的情况下不使第一透镜组较厚，在第一透镜组中具有负折射能力的第一透镜上设置非球面表面是非常有效的。
而且，在这种负-正两透镜组变焦透镜系统中，由于第二透镜组的直径通常能够做成小于第一透镜组的直径，优选通过移动第二透镜组中的透镜(多个透镜)执行减振。在根据本实施例的变焦透镜系统中，由于该第二透镜组小型并且重量轻，整体地移动该第二透镜组成为可能，以便用于减振的驱动机构变简单。
作为减振方法，为了校正图像模糊，能够考虑到透镜组的一部分沿着基本垂直于该光轴的方向移动。但是，在本体内移动透镜组意味着减振时产生的彗差很小的多个透镜能够在本体内被移动，与移动透镜组的一部分的情况相比，以便在偏离中心时能够获得减振效果，并且减小光学性能的降低。
第一透镜的非球面表面优选至少设置在像侧表面上，以便校正畸变。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地，该第三透镜、第四透镜和第五透镜设置成在其之间具有各自的空气间隔。当该第二透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜、以及具有正折射能力的第五透镜，这些透镜不彼此胶合，该第二透镜组变成三重型，使得能够实现小型化和极好的光学性能。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，当通过沿着基本垂直于光轴的方向移动减振透镜组校正图像模糊时，根据减振效果沿着基本垂直于光轴的方向移动作为减振透镜组的第二透镜组的移动量有些变化。考虑到能够被处理的图像模糊的量，换句话说，图像移动对移动量的比，该第一透镜组的焦距必需根据望远端状态的焦距考虑。在根据本实施例的变焦透镜系统中，为了在进行减振的情况下实现小型化，优选满足下面的表达式(1)：
0.02＜100×α2/(-f1)×ft＜2.90    (1)
其中α表示为了减小振动该第二透镜组沿着基本垂直于该光轴的方向的移动量，f1表示第一透镜组的焦距，ft表示该变焦透镜系统在望远端状态的焦距。
条件表达式(1)限定作为减振透镜组的第二透镜沿着基本垂直于该光轴的方向的移动量的适当范围，该移动量的范围被望远端状态的焦距和第一透镜组的焦距规范化。
当该比100×α2/(-f1)×ft等于或小于条件表达式(1)的下限时，减振时该第二透镜组的移动量变小，使得它难以阻止足够的减振能力。要不然该第一透镜组的焦距变得太长，减振时的像散变大，并且变焦时第一透镜组的移动量变大，使得作为一个整体该变焦透镜系统变大。
另一方面，当比100×α2/(-f1)×ft等于或超过条件表达式(1)的上限时，为了减振当移动第二透镜组时图像的移动量变大，导致产生由控制误差引起的微小图像模糊，使得在减振时实现给定的光学性能变成不可能。要不然第一透镜组的焦距变短，使得在广角端状态的像散和在望远端状态的球面像差变得更坏。要不然在望远端状态的焦距变短，使得不可能使变焦比较大。
为了确保本实施例的效果，优选条件表达式(1)的下限设置为0.095。为了确保本实施例的效果，优选条件表达式(1)的上限设置为2.00。为了进一步确保本实施例的效果，优选条件表达式(1)的上限设置为1.69。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地，满足下面的条件表达式(2)：
0.20＜fw×f2/(-f1)2＜0.40    (2)
其中fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，f1表示第一透镜组的焦距，而f2表示第二透镜组的焦距。
条件表达式(2)限定了该变焦透镜系统在广角端状态的焦距和该第一透镜组的焦距与第二透镜的焦距的比的适当范围。
当fw×f2/(-f1)2的值等于或小于条件表达式(2)的下限时，第一透镜组的焦距变得太长，使得该变焦透镜系统整体上变得太大。要不然，该第二透镜组的焦距变短，组成第二透镜组的每个透镜的曲率半径变小，因此校正球面像差和离轴彗差变得很难。
另一方面。当fw×f2/(-f1)2的值等于或超过条件表达式(2)的上限时，该变焦透镜系统在广角端状态的焦距变大，并且视角变窄，因此不能实现广视角。要不然第一透镜组的焦距变短，使得当沿着基本垂直于该光轴的方向移动作为减振透镜组的第二透镜组时在像平面I中的图像的移动量变得太大，在望远端状态的彗差变得更差，并且不能确保良好的光学性能。
为了确保本实施例的效果，优选条件表达式(2)的下限设置为0.25。为了确保本实施例的效果，优选条件表达式(2)的上限设置为0.35。
在根据本实施例的变焦透镜系统，优选地，满足下面的条件表达式(3)：
0.76＜S2/fw＜1.30    (3)
其中S2表示第二透镜组的厚度，而fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距。
条件表达式(3)用该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，限定第二透镜组的最物侧透镜表面和该第二透镜组最像侧透镜表面之间沿着光轴的距离(第二透镜组的厚度)。
当S2/fw之比等于或小于条件表达式(3)的下限时，该第二透镜组变成太薄，在第二透镜组中的每个透镜的负担变重，因此校正要被校正的离轴像差变得很困难，特别是像散变得更坏。
另一方面，当S2/fw之比等于或超过条件表达式(3)的上限时，该变焦透镜系统在广角端状态焦距变得太小，并且每个透镜的曲率半径变小，使得球面像差和彗差变得更坏。要不然，该第二透镜组的厚度变成太厚，使得整个透镜镜筒变得太大。
为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(3)的下限设置为0.80。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(3)的上限设置为1.15。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地，满足下面的条件表达式(4)：
1.05＜FNw×fw/(-f1)＜1.85    (4)
其中FNw表示该变焦透镜系统在广角端状态的f数，fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，而f1表示第一透镜组的焦距。
条件表达式(4)限定了f数与第一透镜组的焦距之比。
当FNw×fw/(-f1)的值等于或小于条件表达式(4)的下限时，该第一透镜组的焦距变得太长，因此该变焦透镜系统的总透镜长度变长。要不然，该第二透镜组的焦距变成相对小，并且组成该第二透镜组的每个透镜的曲率半径变小，因此校正球面像差和离轴彗差变得很难。
另一方面，当FNw×fw/(-f1)的值等于或超过条件表达式(4)的上限时，该第一透镜组的焦距变得太短，并且该第一透镜组中的负透镜的曲率半径变小，因此很难校正横向色差。要不然，该变焦透镜系统在广角端状态的f数变大。要不然，该变焦透镜系统在广角端状态的焦距变长，使得视角变小。
为了确保本实施例的效果，优选条件表达式(4)的下限设置为1.15。为了确保本实施例的效果，优选条件表达式(4)的上限设置为1.40。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，为了极好地校正畸变和彗差，优选地，满足下面的条件表达式(5)：
0.10＜Δsag/fw＜0.50    (5)
其中Δsag＝XS(h)-X(h)，其中，当y＝h＝0.85r时，凹陷量XS(h)和X(h)由下面的球面表达式XS(y)和非球面表达式X(y)表示：
XS(y)＝y2/[r×{1+(1-y2/r2)1/2}]
X(y)＝y2/[r×{1+(1-K×y2/r2)1/2}]
+C4×y4+C6×y6+C8×y8+C10×y10
其中y表示离光轴的垂直高度，X(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着光轴从非球面表面顶点处的切平面到离光轴的垂直高度为y处的非球面表面的距离，XS(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着光轴从基准球顶点处的切平面到离光轴的垂直高度为y处的基准球面的距离，r表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，K表示锥形系数，而Cn表示第n阶的非球面系数，并且其中X(y)和XS(y)朝着像平面是正的。
条件表达式(5)用该变焦透镜系统在广角端状态的焦距在有效孔径方面限定非球面形状相对于球面形状的凹陷量。
当Δsag/fw之比等于或小于该条件表达式(5)下限时，在有效孔径位置处被称为拔模角的法线角变大，使得难以制造。要不然，该非球面表面很接近球面形状，使得不能期望非球面表面的效果。因此，校正第一透镜组在广角状态中产生的畸变变得很困难。另一方面，当Δsag/fw之比等于或超过条件表达式(5)的上限时，该非球面形状的程度变成太陡，使得像散和彗差变得更坏。
为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(5)的下限设置为0.15。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(5)的上限设置为0.40。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地，满足下面的条件表达式：
TLw/f34＜2.90    (6)
其中TLw表示该变焦透镜系统在广角端状态的总透镜长度，而f34表示该第三透镜的像侧表面和第四透镜的物侧表面之间的空气距离的焦距，其由下面的表达式定义：
(1/f34)＝((1-n3)/r3R)+((n4-1)/r4F)+d34×((1-n3)/r3R)×((n4-1)/r4F)
其中r3R表示该第三透镜的像侧表面的曲率半径，r4F表示该第四透镜的物侧表面的曲率半径，n3表示该第三透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，n4表示第四透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，而d34表示该第三透镜的像侧表面和第四透镜的物侧表面之间的距离。
条件表达式(6)限定考虑到作为空气透镜的在该第二透镜组中的第三透镜和第四透镜之间的空气间隔的空气透镜的焦距。
当TLw/f34之比等于或超过该条件表达式(6)的上限时，该第三透镜的像侧表面的曲率半径变成太小，不能确保该边缘宽度。要不然，很难由该表面校正球面像差和彗差。要不然，当使该第三透镜的折射率更高时，也很难校正色像差。
为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(6)的上限设置为2.00。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地，满足下面的条件表达式(7)：
-1.10＜fw/f45    (7)
其中fw表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，而f45表示该第四透镜的像侧表面和第五透镜的物侧表面之间的空气距离的焦距，其由下面的表达式定义：
(1/f45)＝((1-n4)/r4R)+((n5-1)/r5F)
+d45×((1-n4)/r4R)×((n5-1)/r5F)
其中r4R表示该第四透镜的像侧表面的曲率半径，r5F表示该第五透镜的物侧表面的曲率半径，n4表示该第四透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，n5表示该第五透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率，而d45表示该第四透镜的像侧表面和该第五透镜的物侧表面之间的距离。
条件表达式(7)限定考虑到作为空气透镜的该第二透镜组中第四透镜和第五透镜之间的空气间隔时该空气透镜的焦距。
当fw/f45之比等于或小于条件表达式(7)的下限时，该第四透镜的像侧表面的曲率半径变小，使得该第二透镜组变厚。要不然，从该表面出来的光偏转太大，具体说，过度地产生离轴像差、特别是过度地产生彗差。
为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(7)的下限设置为-0.50。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，其为该第二透镜组最物侧透镜的第三透镜优选具有非球面表面，由于在第三透镜中包括非球面表面，能够极好地校正球面像差和彗差。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地，满足下面的条件表达式(8)：
1.85＜Z×S1/S2＜5.00    (8)
其中S1表示设置在第一透镜组最物侧的具有负折射能力的该第一透镜的物侧表面和设置在该第一透镜组的最像侧的具有正折射能力的第二透镜的像侧表面之间沿着光轴的距离，该距离是第一透镜组的厚度，S2表示位于该第二透镜组最物侧的具有正折射能力的第三透镜的物侧表面和位于该第二透镜组最像侧的第五透镜的像侧表面之间沿着光轴的距离，该距离是该第二透镜组的厚度，而Z表示该变焦透镜系统在望远端状态焦距与在广角端状态的焦距之比(变焦比)。
条件表达式(8)用变焦比限定第一透镜组和第二透镜组的厚度。
当Z×S1/S2的值等于或小于该条件表达式(8)的下限时，该第一透镜组的厚度太薄，使得校正畸变变得很难。要不然，在广角端状态的焦距太长，使得很难确保足够的视角。要不然，在望远端状态的焦距变得太短，使得变得不能确保足够的变焦比。
另一方面，当Z×S1/S2的值等于或超过条件表达式(8)的上限时，该第二透镜组的厚度变得太短，使得变得不能校正球面像差和彗差。
为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(8)的下限设置为2.30。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(8)的上限设置为4.00。
下面说明根据本实施例的每个实例的变焦透镜系统。
<实例1>
图3是示出根据本实施例的实例1的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。在下面说明中所用的附图标记只附加在示出广角端状态W的图中，而在其他状态被省去，同样的规则也用于其他实例。
在图3中根据实例1的变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组G1，具有正折射能力的第二透镜组G2。当透镜组位置的状态从广角端状态W向望远端状态T改变时，该第一透镜组G1和第二透镜组G2沿着光轴移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。
整体上具有负折射能力的该第一透镜组G1从物侧依次由下述两个透镜组成：具有面向物的凸面的负弯月形透镜L1，和具有面向物的凸面的正弯月形透镜L2。
整体上具有正折射能力的该第二透镜组G2从物侧依次由下述三个透镜组成：具有面向物的凸面的正弯月形透镜L3、双凹负透镜L4、和双凸正透镜L5。这三个透镜独立设置成在其之间具有各自的空气间隔。
用于限定f数的孔径光阑S设置在邻近该第三透镜L3的像侧，并且与第二透镜组G2一起移动。
由照相机抖动等引起的在像平面I中的图像模糊通过沿着基本垂直于该光轴的方向整个地移动第二透镜组G2校正。
在第二透镜组G2和像平面I之间，提供低通滤光器P1和盖玻片P2，该低通滤光器P1用于阻挡比设置在像平面中的诸如CCD的固态成像装置的分辨率极限的空间频率高的空间频率，该盖玻片P2用于保护该固态成像装置。
与根据实例1的该变焦透镜系统相关的各种值列于表1中。
在[技术规格]中，f表示该变焦透镜系统的焦距，Bf表示后焦距，FNO表示f数，而2ω表示视角(单位：度)。
在[透镜数据]中，第一列示出从物侧依次计算的透镜表面编号，第二列“r”示出该透镜表面的曲率半径，第三列“d”示出沿着光轴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”示出在d线处的该介质的折射率(波长λ＝587.6nm)。在第二列“r”中，“r＝0.0000”表示平面。空气的折射率nd＝1.000000被略去。
在[非球面数据]中，非球面表面用下面表达式表示：
X(y)＝y2/[r·{1+(1-K·y2/r2)1/2}]+C4·y4+C6·y6
+C8·y8+C10·y10
其中y表示离光轴的垂直高度，X(y)表示凹陷量，即沿着光轴从该非球面表面的顶点处的切平面到离该光轴的垂直高度为y处的该非球面表面的距离，r表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，K表示锥形系数，Cn表示第n阶的非球面系数。在[非球面数据]中，“E-n”(n：整数)表示“×10-n”。非球面表面的位置通过将“*”附加在表面编号的右侧表示，并且基准球面的曲率半径示于第二列“r”中。
在[可变距离]中，示出焦距f、物和最物侧透镜表面之间的距离D0、用于相对于广角端状态W、中间焦距状态M和望远端状态T的各自的可变距离的值。在[条件表达式的值]中，示出用于各自的条件表达式的值。
在用于各种值的表中，除非另有说明，“mm”通常用作诸如焦距、曲率半径和到下一个透镜表面的距离的长度单位。但是，由于同样的光学性能够从按比例放大或缩小其尺寸的光学系统得到，因此单位不必限于“mm”，而可以用任何合适的单位。
在其他实例中附图标记的说明是同样的，因此省去重复的说明。
表1
[技术规格]
  W   M   T
 f＝FNO＝2ω＝   5.52.9271.89°   9.53.6743.58°   16.04.7826.38°
Bf＝1.4329(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  12*34567*   38.56034.78957.659917.66354.365190.0000-30.7854   1.00001.56521.6000D41.80000.11751.0000   40.4323.7852.3224.06   1.8361001.8466601.7550001.821140
  8910*11121314   8.001820.7522-21.28840.00000.00000.00000.0000   0.53021.1000D100.60000.40000.5000Bf 58.1964.2064.20 1.6226301.5168001.516800
[非球面数据]
表面编号：2
K＝0.2995
C4＝2.79880E-04
C6＝4.52510E-07
C8＝1.20380E-07
C10＝-2.64930E-09
表面编号：7
K＝70.0000
C4＝3.31030E-04
C6＝6.81250E-05
C8＝9.41930E-07
C10＝-2.76200E-08
表面编号：10
K＝-92.7552
C4＝2.06340E-03
C6＝4.21370E-04
C8＝-1.51580E-05
C10＝6.90940E-06
[可变距离]
  W   M   T
  fD0   5.50000∞   9.50000∞   16.00000∞
  D4D10   15.336916.92749   5.972209.66744   0.7411314.11985
[条件表达式的值]
(1)：100×α2/(-f1)×ft＝0.696
(2)：fw×f2/(-f1)2＝0.282
(3)：S2/fw＝0.827
(4)：FNw×fw/(-f1)＝1.201
(5)：Δsag/fw＝0.208
(6)：TLw/f34＝-1.190
(7)：fw/f45＝-0.390
(8)：Z×S1/S2＝2.664
图4A、4B和4C是示出根据实例1当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图4A示出广角端状态，图4B示出中间焦距状态，图4C示出望远端状态。图5A、5B和5C是示出当移动根据实例1的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图5A示出广角端状态，图5B示出中间焦距状态，图5C示出望远端状态。
在各自的曲线中，FNO表示f数，Y表示图像高度，d表示在d线(波长λ＝587.6nm)处的像差曲线，g表示在g线(波长λ＝435.6nm)处的像差曲线，C表示在C线(波长λ＝656.3nm)处的像差曲线，以及F表示在F线(波长λ＝486.1nm)处的像差曲线。在示出球面像差的曲线中，示出相对于最大直径的f数。在示出像散和畸变的曲线中，示出图像高度Y的最大值。在示出彗差的曲线中，示出每个图像高度Y。在示出像散的曲线中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。在示出移动时的彗差的曲线中，θ表示第二透镜组相对于该光轴的偏转角度。关于各种像差曲线的上述说明与其他实例是一样的。
正如从各自的曲线图清楚看到的，由于很好地校正从广角端状态W到望远端状态T的整个变焦范围内，即便在移动状态时的各种像差的结果，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6是示出根据本实施例的实例2的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
在图6中，根据实例2的变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组G1；和具有正折射能力的第二透镜组G2。当透镜组位置的状态从广角端状态W向望远端状态T改变时，该第一透镜组G1和第二透镜组G2沿着光轴移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。
整体上具有负折射能力的该第一透镜组G1从物侧依次由下述两个透镜组成：双凹负透镜L1，和具有面向物的凸面的正弯月形透镜L2。
整体上具有正折射能力的该第二透镜组G2从物侧依次由下述三个透镜组成：双凸正透镜L3、具有面向物的凸面的负弯月形透镜L4、和具有面向物的凹面的正弯月形透镜L5，这三个透镜独立设置成在其之间具有各自的空气间隔。
用于限定f数的孔径光阑S设置在邻近该第三透镜L3的像侧，并且与第二透镜组G2一起移动。
由照相机抖动等引起的在像平面I中的图像模糊通过沿着基本垂直于该光轴的方向整个地移动第二透镜组G2校正。
在第二透镜组G2和像平面I之间，提供低通滤光器P1和盖玻片P2，该低通滤光器P1用于阻挡比设置在像平面I中的诸如CCD的固态成像装置的分辨率极限的空间频率高的空间频率，该盖玻片P2用于保护该固态成像装置。
与根据实例2的该变焦透镜系统相关的各种值列于表2中。
表2
[技术规格]
  W   M   T
  f＝FNO＝2ω＝   6.43.164.3°   11.04.38.3°   18.25.4223.4°
Bf＝0.91466(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  12*345*6*78910*11121314   -469.48214.83928.999527.56834.0126-12.412220.72983.6444-21.3325-6.14530.00000.00000.00000.0000   1.00001.80001.6000D42.00000.10000.80000.80001.2000D100.76000.50000.5000Bf   40.9422.7653.2228.2759.1064.2064.20   1.8061001.8080901.6935002.0033001.5833201.5168001.516800
[非球面数据]
表面编号：2
K＝1.0434
C4＝-8.12290E-04
C6＝-3.18460E-05
C8＝5.48330E-07
C10＝-9.95350E-08
表面编号：5
K＝0.3781
C4＝5.44620E-05
C6＝2.75390E-05
C8＝0.00000E+00
C10＝0.00000E+00
表面编号：6
K＝1.0000
C4＝2.94430E-03
C6＝-1.14100E-04
C8＝3.23020E-06
C10＝0.00000E+00
表面编号：10
K＝3.5947
C4＝-1.40950E-04
C6＝9.75960E-05
C8＝1.00000E-14
C10＝1.00000E-16
[可变距离]
  W   M   T
  fD0D4D10   6.40000∞10.791558.52883   11.00000∞4.1071712.41792   18.20000∞0.4280518.50519
[条件表达式的值]
(1)：100×α2/(-f1)×ft＝0.853
(2)：fw×f2/(-f1)2＝0.492
(3)：S2/fw＝0.766
(4)：FNw×fw/(-f1)＝1.802
(5)：Δsag/fw＝0.193
(6)：TLw/f34＝3.255
(7)：fw/f45＝-1.975
(8)：Z×S1/S2＝2.554
图7A、7B和7C是示出根据实例2当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图7A示出广角端状态，图7B示出中间焦距状态，图7C示出望远端状态。图8A、8B和8C是示出当移动根据实例2的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图8A示出广角端状态，图8B示出中间焦距状态，图8C示出望远端状态。
正如从各自的曲线图清楚看到的，由于很好地校正从广角端状态W到望远端状态T的整个变焦范围内，即便在移动状态时的各种像差的结果，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9是示出根据本实施例的实例3的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
在图9中，根据实例3的变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组G1；和具有正折射能力的第二透镜组G2。当透镜组位置的状态从广角端状态W向望远端状态T改变时，该第一透镜组G1和第二透镜组G2沿着光轴移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。
整体上具有负折射能力的该第一透镜组G1从物侧依次由下述两个透镜组成：双凹负透镜L1，和具有面向物的凸面的正弯月形透镜L2。
整体上具有正折射能力的该第二透镜组G2从物侧依次由下述三个透镜组成：具有面向物的凸面的正弯月形透镜L3、具有面向物的凸面的负弯月形透镜L4、和双凸正透镜L5。这三个透镜独立设置成在其之间具有各自的空气间隔。
用于限定f数的孔径光阑S设置在邻近该第四透镜L4的物侧，并且与第二透镜组G2一起移动。
由照相机抖动等引起的在像平面I中的图像模糊通过沿着基本垂直于该光轴的方向整个地移动第二透镜组G2校正。
在第二透镜组G2和像平面I之间，提供低通滤光器P1和盖玻片P2，该低通滤光器P1用于阻挡比设置在像平面I中的诸如CCD的固态成像装置的分辨率极限的空间频率高的空间频率，该盖玻片P2用于保护该固态成像装置。
与根据实例3的该变焦透镜系统相关的各种值列于表3中。
表3
[技术规格]
  W   M   T
 f＝FNO＝2ω＝   6.53.3763.6°   11.04.4438.5°   21.06.8420.37°
Bf＝1.77954(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
 1   -112.3306   0.8000   40.94   1.806100
  2*345*67891011121314   4.23718.568328.74835.389019.729713.95765.465310.3653-10.75960.00000.00000.00000.0000   1.70001.6000D41.80001.24581.00000.24002.4000D 100.40000.40000.5000Bf 22.7657.7923.7863.3864.1464.14 1.8080901.6097001.8466601.6180001.5163301.516330
[非球面数据]
表面编号：2
K＝0.1801
C4＝1.75500E-05
C6＝-3.23480E-06
C8＝-3.83910E-07
C10＝2.26310E-08
表面编号：5
K＝0.2254
C4＝-3.03930E-06
C6＝1.40380E-06
C8＝-7.32240E-08
C10＝1.00000E-16
[可变距离]
  W   M   T
  fD0   6.5000∞   11.0000∞   21.0000∞
  D4D10   9.8452010.35216   4.1808715.35216   0.2847726.46327
[条件表达式的值]
(1)：100×α2/(-f1)×ft＝1.099
(2)：fw×f2/(-f1)2＝0.821
(3)：S2/fw＝1.029
(4)：FNw×fw/(-f1)＝2.480
(5)：Δsag/fw＝0.174
(6)：TLw/f34＝1.093
(7)：fw/f45＝-0.605
(8)：Z×S1/S2＝1.981
图10A、10B和10C是示出根据实例3当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图10A示出广角端状态，图10B示出中间焦距状态，图10C示出望远端状态。图11A、11B和11C是示出当移动根据实例3的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图11A示出广角端状态，图11B示出中间焦距状态，图11C示出望远端状态。
正如从各自的曲线图清楚看到的，由于很好地校正从广角端状态W到望远端状态T的整个变焦范围内，即便在移动状态时的各种像差的结果，根据实例3的变焦透镜系统示出极好的光学性能。
<实例4>
图12是示出根据本实施例的实例4的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
在图12中，根据实例4的变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组G1，和具有正折射能力的第二透镜组G2。当透镜组位置的状态从广角端状态W向望远端状态T改变时，该第一透镜组G1和第二透镜组G2沿着光轴移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。
整体上具有负折射能力的该第一透镜组G1从物侧依次由下述两个透镜组成：具有面向物的凸面的负弯月形透镜L1，和具有面向物的凸面的正弯月形透镜L2。
整体上具有正折射能力的该第二透镜组G2从物侧依次由下述三个透镜组成：双凸正透镜L3、具有面向物的凸面的负弯月形透镜L4、和双凸正透镜L5。这三个透镜独立设置成在其之间具有各自的空气间隔。
用于限定f数的孔径光阑S设置在邻近该第三透镜L3的物侧，并且与第二透镜组G2一起移动。
由照相机抖动等引起的在像平面I中的图像模糊通过沿着基本垂直于该光轴的方向整个地移动第二透镜组G2校正。
在第二透镜组G2和像平面I之间，提供低通滤光器P1和盖玻片P2，该低通滤光器P1用于阻挡比设置在像平面I中的诸如CCD的固态成像装置的分辨率极限的空间频率高的空间频率，该盖玻片P2用于保护该固态成像装置。
与根据实例4的该变焦透镜系统相关的各种值列于表4中。
表4
[技术规格]
  W   M   T
f＝   3.8   8.0   11.0
 FNO＝2ω＝   3.0480.6°   3.9841.5°   4.6630.6°
Bf＝0.00921(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  12*345*6*7891011121314   105.86894.571610.044454.14453.6784-24.46569.59042.97826.8299-69.64760.00000.00000.00000.0000   0.95002.20002.0900D42.00000.30000.95000.54721.4250D100.38000.38000.4560Bf   40.1022.7661.1823.7845.7970.5164.14   1.8513501.8080951.5891301.8466601.5481411.5443701.516330
[非球面数据]
表面编号：2
K＝0.0933
C4＝2.45730E-04
C6＝-2.55670E-06
C8＝-7.95340E-08
C10＝1.93750E-09
表面编号：5
K＝-1.2552
C4＝3.83160E-03
C6＝-9.22850E-05
C8＝3.00040E-06
C10＝2.92390E-08
表面编号：6
K＝-25.3737
C4＝1.28950E-04
C6＝3.58760E-05
C8＝3.82080E-06
C10＝-1.00290E-06
[可变距离]
    W   M   T
    fD0D4D10     3.80000∞17.982145.81270   8.00000∞4.815148.89270   11.0000∞1.5661411.09270
[条件表达式的值]
(1)：100×α2/(-f1)×ft＝0.332
(2)：fw×f2/(-f1)2＝0.244
(3)：S2/fw＝1.374
(4)：FNw×fw/(-f1)＝1.014
(5)：Δsag/fw＝0.315
(6)：TLw/f34＝3.964
(7)：fw/f45＝-0.718
(8)：Z×S1/S2＝3.586
图13A、13B和13C是示出根据实例4当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图13A示出广角端状态，图13B示出中间焦距状态，图13C示出望远端状态。图14A、14B和14C是示出当移动根据实例4的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图14A示出广角端状态，图14B示出中间焦距状态，图14C示出望远端状态。
正如从各自的曲线图清楚看到的，由于很好地校正从广角端状态W到望远端状态T的整个变焦范围内，即便在移动状态时的各种像差的结果，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15是示出根据本实施例的实例5的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
在图15中，根据实例5的变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组G1，和具有正折射能力的第二透镜组G2。当透镜组位置的状态从广角端状态W向望远端状态T改变时，该第一透镜组G1和第二透镜组G2沿着光轴移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。
整体上具有负折射能力的该第一透镜组G1从物侧依次由下述两个透镜组成：具有面向物的凸面的负弯月形透镜L1，和具有面向物的凸面的正弯月形透镜L2。
整体上具有正折射能力的该第二透镜组G2从物侧依次由下述三个透镜组成：双凸正透镜L3、双凹负透镜L4、和双凸正透镜L5，这三个透镜独立设置成在其之间具有各自的空气间隔。
用于限定f数的孔径光阑S设置在邻近该第四透镜L4的物侧，并且与第二透镜组G2一起移动。
由照相机抖动等引起的在像平面I中的图像模糊通过沿着基本垂直于该光轴的方向整个地移动第二透镜组G2校正。
在第二透镜组G2和像平面I之间，提供低通滤光器P1和盖玻片P2，该低通滤光器P1用于阻挡比设置在像平面I中的诸如CCD的固态成像装置的分辨率极限的空间频率高的空间频率，该盖玻片P2用于保护该固态成像装置。
与根据实例5的该变焦透镜系统相关的各种值列于表5中。
表5
[技术规格]
  W   M   T
  f＝FNO＝2ω＝   5.872.9268.7°   9.03.4446.0°   16.64.8425.5°
Bf＝0.37(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  12*3456*78910*11121314   37.05984.93597.858716.54164.6342-6517.4350-70.09335.844519.5418-11.29790.00000.00000.00000.0000   1.00001.75001.6000D41.90000.55001.10000.31821.1500D100.60000.40000.5000Bf   40.1023.7853.3123.7840.4264.2064.20   1.8513501.8466601.6935001.8466601.7276001.5168001.516800
[非球面数据]
表面编号：2
K＝0.1766
C4＝4.21260E-04
C6＝1.29760E-06
C8＝1.88970E-07
C10＝-2.86990E-09
表面编号：6
K＝1.0000
C4＝1.01780E-03
C6＝1.11190E-05
C8＝-9.61610E-06
C10＝5.59730E-07
表面编号：10
K＝12.2503
C4＝1.80220E-03
C6＝6.44670E-05
C8＝3.26320E-05
C10＝2.75600E-08
[可变距离]
  W   M   T
  fD0D4D10   5.87000∞13.722528.37518   9.00000∞6.6147010.63169   16.60000∞0.5118116.11076
[条件表达式的值]
(1)：100×α2/(-f1)×ft＝0.748
(2)：fw×f2/(-f1)2＝0.328
(3)：S2/fw＝0.855
(4)：FNw×fw/(-f1)＝1.328
(5)：Δsag/fw＝0.198
(6)：TLw/f34＝-0.399
(7)：fw/f45＝-0.622
(8)：Z×S1/S2＝2.451
图16A、16B和16C是示出根据实例5当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图16A示出广角端状态，图16B示出中间焦距状态，图16C示出望远端状态。图17A、17B和17C是示出当移动根据实例5的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图17A示出广角端状态，图17B示出中间焦距状态，图17C示出望远端状态。
正如从各自的曲线图清楚看到的，由于很好地校正从广角端状态W到望远端状态T的整个变焦范围内，即便在移动状态时的各种像差的结果，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18是示出根据实例6的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
在图18中，根据实例6的变焦透镜系统，从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组G1；和具有正折射能力的第二透镜组G2。当透镜组位置的状态从广角端状态W向望远端状态T改变时，该第一透镜组G1和第二透镜组G2沿着光轴移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。
整体上具有负折射能力的该第一透镜组G1从物侧依次由下述两个透镜组成：双凹负透镜L1，和具有面向物的凸面的正弯月形透镜L2。
整体上具有正折射能力的该第二透镜组G2从物侧依次由下述三个透镜组成：双凸正透镜L3、双凹负透镜L4、和具有面向物的凸面正弯月形透镜L5，这三个透镜独立设置成在其之间具有各自的空气间隔。
用于限定f数的孔径光阑S设置在邻近该第三透镜L3的像侧，并且与第二透镜组G2一起移动。
由照相机抖动等引起的在像平面I中的图像模糊通过沿着基本垂直于该光轴的方向整个地移动第二透镜组G2校正。
在第二透镜组G2和像平面I之间，提供低通滤光器P1和盖玻片P2，该低通滤光器P1用于阻挡比设置在像平面I中的诸如CCD的固态成像装置的分辨率极限的空间频率高的空间频率，该盖玻片P2用于保护该固态成像装置。
与根据实例6的该变焦透镜系统相关的各种值列于表6中。
表6
[技术规格]
  W   M   T
 f＝FNO＝2ω＝   5.872.9268.7°   9.03.4446.0°   16.64.8425.5°
Bf＝0.37(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  1*2*345*   -195.69644.52269.534937.38024.3708   1.16401.98731.6490D42.5000   40.9423.7890.30   1.8061001.8466601.456000
  678*91011121314   -10.6922-17.704518.53468.000015.83760.00000.00000.00000.0000   1.43143.76260.57131.4550D100.38800.38800.0970Bf 24.0643.7364.1464.14 1.8211401.6056201.5163301.516330
[非球面数据]
表面编号：1
K＝1.0000
C4＝-1.02700E-04
C6＝1.16450E-12
C8＝2.31740E-07
C10＝1.31540E-16
表面编号：2
K＝0.1587
C4＝-1.16470E-04
C6＝1.39510E-05
C8＝-1.79920E-06
C10＝1.42740E-07
表面编号：5
K＝0.2160
C4＝1.09570E-10
C6＝-1.00600E-05
C8＝-1.33580E-07
C10＝1.31540E-16
表面编号：8
K＝1.0000
C4＝1.99640E-03
C6＝1.16450E-12
C8＝1.85960E-05
C10＝1.31540E-16
[可变距离]
  W   M   T
  fD0D4D10   6.00000∞11.065686.51184   9.99999∞4.596119.92140   17.00000∞0.6001915.88813
[条件表达式的值]
(1)：100×α2/(-f1)×ft＝0.751
(2)：fw×f2/(-f1)2＝0.479
(3)：S2/fw＝1.620
(4)：FNw×fw/(-f1)＝1.854
(5)：Δsag/fw＝0.196
(6)：TLw/f34＝-0.029
(7)：fw/f45＝0.200
(8)：Z×S1/S2＝1.414
图19A、19B和19C是示出根据实例6当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图19A示出广角端状态，图19B示出中间焦距状态，图19C示出望远端状态。图20A、20B和20C是示出当移动根据实例6的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图20A示出广角端状态，图20B示出中间焦距状态，图20C示出望远端状态。
正如从各自的曲线图清楚看到的，由于很好地校正从广角端状态W到望远端状态T的整个变焦范围内，即便在移动状态时的各种像差的结果，根据实例6的变焦透镜系统示出极好的光学性能。
<实例7>
图21是示出根据本实施例的实例7的变焦透镜系统的透镜配置的示意图，其中W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示望远端状态。
在图21中，根据实例7的变焦透镜系统，其从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组G1；和具有正折射能力的第二透镜组G2。当透镜组位置的状态从广角端状态W向望远端状态T改变时，该第一透镜组G1和第二透镜组G2沿着光轴移动，使得该第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。
整体上具有负折射能力的该第一透镜组G1从物侧依次由下述两个透镜组成：具有面向物的凸面的负弯月形透镜L1，和具有面向物的凸面的正弯月形透镜L2。
整体上具有正折射能力的该第二透镜组G2从物侧依次由下述三个透镜组成：具有面向物的凸面的正弯月形透镜L3、具有面向物的凸面的负弯月形透镜L4、和双凸正透镜L5，这三个透镜独立设置成在其之间具有各自的空气间隔。
用于限定f数的孔径光阑S设置在邻近该第三透镜L3的物侧，并且与第二透镜组G2一起移动。
由照相机抖动等引起的在像平面I中的图像模糊通过沿着基本垂直于该光轴的方向整个地移动第二透镜组G2校正。
在第二透镜组G2和像平面I之间，提供低通滤光器P1和盖玻片P2，该低通滤光器P1用于阻挡比设置在像平面I中的诸如CCD的固态成像装置的分辨率极限的空间频率高的空间频率，该盖玻片P2用于保护该固态成像装置。
与根据实例7的该变焦透镜系统相关的各种值列于表7中。
表7
[技术规格]
  W   M   T
  f＝FNO＝2ω＝   5.33.6074.5°   9.04.5846.4°   15.06.1728.3°
Bf＝1.30828(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  12*3*456*7*891011121314   17.44493.27395.74327.93003.575713.22379.41813.35326.4560-10.29690.00000.00000.00000.0000   1.00001.89661.6000D41.47000.31361.00000.54101.4000D100.78400.40000.4000Bf   45.6024.0663.8625.4350.8070.5164.14   1.7551201.8211401.6188101.8051801.5709901.5443701.516330
[非球面数据]
表面编号：2
K＝0.3700
C4＝1.20240E-03
C6＝2.48260E-05
C8＝4.89150E-07
C10＝1.54250E-07
表面编号：3
K＝1.3230
C4＝1.10360E-04
C6＝1.00000E-12
C8＝1.49790E-07
C10＝1.00000E-16
表面编号：6
K＝1.0927
C4＝-4.46250E-04
C6＝-1.14510E-04
C8＝4.66280E-06
C10＝-2.38850E-06
表面编号：7
K＝-1.0000
C4＝2.15350E-03
C6＝-1.59980E-05
C8＝-8.91310E-07
C10＝8.93630E-16
[可变距离]
  W   M   T
  fD0D4D10   5.30000∞8.285867.40617   9.00001∞3.5954511.12892   14.99999∞0.9079817.16581
[条件表达式的值]
(1)：100×α2/(-f1)×ft＝0.554
(2)：fw×f2/(-f1)2＝0.688
(3)：S2/fw＝0.891
(4)：FNw×fw/(-f1)＝2.464
(5)：Δsag/fw＝0.137
(6)：TLw/f34＝1.123
(7)：fw/f45＝-0.743
(8)：Z×S1/S2＝2.694
图22A、22B和22C是示出根据实例7当聚焦在无穷远时该变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中图22A示出广角端状态，图22B示出中间焦距状态，图22C示出望远端状态。图23A、23B和23C是示出当移动根据实例7的该变焦透镜系统的减振透镜组时彗差的曲线图，其中图23A示出广角端状态，图23B示出中间焦距状态，图23C示出望远端状态。
正如从各自的曲线图清楚看到的，由于很好地校正从广角端状态W到望远端状态T的整个变焦范围内，即便在移动状态时的各种像差的结果，根据实例7的变焦透镜系统示出极好的光学性能。
顺便提及，下面的描述可以合适地应用于不降低光学性能的限度内。
优选地，该第二透镜组或第二透镜组的一部分通过沿着基本垂直于光轴的方向移动用作减振透镜组。考虑到制造公差，优选地，该第二透镜组沿着基本垂直于光轴的方向整体地移动。为了简化移动机构，优选地，只有第三透镜沿着基本垂直于光轴的方向移动。为了校正像差，优选地，只有第四透镜沿着基本垂直于光轴的方向移动。此外，可以只移动第五透镜，或作为子透镜组的第三透镜和第四透镜。
为了从无穷远处向近范围的物进行聚焦，透镜组的一部分、单个透镜组或多个透镜组可以沿着光轴移动。该聚焦透镜组可以用于自动聚焦，并且适合于被诸如超声电机的电机驱动。在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地第一透镜组可以用于聚焦透镜组。
而且，任何透镜表面可以形成为非球面表面。该非球面表面可以通过精研磨工艺、玻璃材料用模具形成非球面形状的玻璃模制工艺、或树脂材料在玻璃透镜表面上形成非球面形状的复合型工艺制造。
而且，虽然孔径光阑优选设置在第二透镜组附近，但是该功能可以由透镜框架替代而不设置作为孔径光阑的构件。
在宽波长范围上具有高透射比的抗反射涂层可以施加于每个透镜表面，以减少炫光或重影图像，因此能够得到具有高对比度的高光学性能。
为了更好地理解本发明，本实施例仅示出具体的实例，因此，不用说，在它的较广的方面本发明不限于这里示出和描述的具体细节和代表性的装置，并且在不脱离由权利要求及其等同物限定的总的发明构思的精神和范围的情况下能够进行各种修改。

Claims (16)

1.一种变焦透镜系统，所述变焦透镜系统从物侧依次由下述透镜组组成：
具有负折射能力的第一透镜组；
具有正折射能力的第二透镜组；
当从广角端向望远端变焦时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减小，
所述第一透镜组从所述物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力的第一透镜和具有正折射能力的第二透镜，
所述第二透镜组从所述物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜、以及具有正折射能力的第五透镜，并且
所述第二透镜组的至少一部分能沿着基本垂直于光轴的方向移动，并且
所述变焦透镜系统的特征在于
满足下面的条件表达式：
0.20＜fw×f2/(-f1)2＜0.40
其中fw表示所述变焦透镜系统在所述广角端的焦距，f1表示所述第一透镜组的焦距，而f2表示所述第二透镜组的焦距，并且，
满足下面的条件表达式：
0.02＜100×α2/(-f1)×ft＜2.90
其中α表示为了减小振动所述第二透镜组的至少一部分沿着基本垂直于所述光轴的方向的移动量，而ft表示所述变焦透镜系统在所述望远端的焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，所述第一透镜具有至少一个非球面表面。
3.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，所述非球面表面至少设置在所述第一透镜的像侧表面上。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的变焦透镜系统，其中，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜设置成在其之间具有各自的空气间隔。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下面的条件表达式：
0.76＜S2/fw＜1.30
其中S2表示所述第二透镜组的厚度，而fw表示所述变焦透镜系统在所述广角端的焦距。
6.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下面的条件表达式：
1.05＜FNw×fw/(-f1)＜1.85
其中FNw表示所述变焦透镜系统在所述广角端的f数，fw表示所述变焦透镜系统在所述广角端的焦距，而f1表示所述第一透镜组的焦距。
7.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下面的条件表达式：
0.10＜Δsag/fw＜0.50
其中Δsag＝XS(h)-X(h)，其中，当y＝h＝0.85r时，凹陷量XS(h)和X(h)由下面的球面表达式XS(y)和非球面表达式X(y)表示：
XS(y)＝y2/[r×{1+(1-y2/r2)1/2)]
X(y)＝y2/[r×{1+(1-K×y2/r2)1/2}]
      +C4×y4+C6×y6+C8×y8+C10×y10
其中y表示离所述光轴的垂直高度，X(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着所述光轴从所述非球面表面顶点处的切平面到离所述光轴的所述垂直高度为y处的所述非球面表面的距离，XS(y)表示凹陷量，该凹陷量是沿着所述光轴从基准球面顶点处的切平面到离所述光轴的所述垂直高度为y处的所述基准球面的距离，r表示基准球面的曲率半径，K表示锥形系数，而Cn表示第n阶的非球面系数，并且其中X(y)和XS(y)朝着像平面是正的。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下面的条件表达式：
TLw/f34＜2.90
其中TLw表示所述变焦透镜系统在所述广角端的总透镜长度，而f34表示所述第三透镜的像侧表面和所述第四透镜的物侧表面之间的空气距离的焦距，f34由下面的表达式定义：
(1/f34)＝((1-n3)/r3R)+((n4-1)/r4F)+d34×((1-n3)/r3R)×((n4-1)/r4F)
其中r3R表示所述第三透镜的像侧表面的曲率半径，r4F表示所述第四透镜的物侧表面的曲率半径，n3表示所述第三透镜在d线、即λ＝587.6nm处的折射率，n4表示所述第四透镜在d线、即λ＝587.6nm处的折射率，而d34表示所述第三透镜的像侧表面和所述第四透镜的物侧表面之间的距离。
9.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下面的条件表达式：
-1.10＜fw/f45
其中fw表示所述变焦透镜系统在所述广角端的焦距，而f45表示所述第四透镜的像侧表面和所述第五透镜的物侧表面之间的空气距离的焦距，f45由下面的表达式定义：
(1/f45)＝((1-n4)/r4R)+((n5-1)/r5F)
            +d45×((1-n4)/r4R)×((n5-1)/r5F)
其中r4R表示所述第四透镜的像侧表面的曲率半径，r5F表示所述第五透镜的物侧表面的曲率半径，n4表示所述第四透镜在d线、即λ＝587.6nm处的折射率，n5表示所述第五透镜在d线、即λ＝587.6nm处的折射率，而d45表示所述第四透镜的像侧表面和所述第五透镜的物侧表面之间的距离。
10.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，所述第三透镜具有至少一个非球面表面。
11.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下面的条件表达式：
1.85＜Z×S1/S2＜5.00
其中S1表示所述第一透镜组的厚度，S2表示所述第二透镜组的厚度，而Z表示变焦比。
12.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，所述第二透镜组沿着基本垂直于所述光轴的方向整体地移动。
13.一种光学设备，所述光学设备利用根据权利要求1至12中的任一项所述的变焦透镜系统。
14.一种校正变焦透镜系统的图像模糊的方法，所述变焦透镜系统从物侧依次由下述透镜组组成：具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，当从广角端向望远端变焦时所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减小，所述第一透镜组从所述物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力的第一透镜和具有正折射能力的第二透镜，而所述第二透镜组从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜、具有负折射能力的第四透镜、以及具有正折射能力的第五透镜，
所述方法包括如下步骤：
沿着基本垂直于光轴的方向移动所述第二透镜组的至少一部分，
其中所述方法的特征在于
满足下面的条件表达式：
0.20＜fw×f2/(-f1)2＜0.40
其中fw表示所述变焦透镜系统在所述广角端的焦距，f1表示所述第一透镜组的焦距，而f2表示所述第二透镜组的焦距，并且，
满足下面的条件表达式：
0.02＜100×α2/(-f1)×ft＜2.90
其中α表示为了减小振动所述第二透镜组的至少一部分沿着基本垂直于所述光轴的方向的移动量，而ft表示所述变焦透镜系统在所述望远端的焦距。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述变焦透镜系统是根据权利要求2至12中的任一项所述的变焦透镜系统。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二透镜组沿着基本垂直于所述光轴的方向整体地移动。
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