CN101246254A - 变焦透镜系统和利用该变焦透镜系统的光学设备 - Google Patents

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CN101246254A CNA2008100807674A CN200810080767A CN101246254A CN 101246254 A CN101246254 A CN 101246254A CN A2008100807674 A CNA2008100807674 A CN A2008100807674A CN 200810080767 A CN200810080767 A CN 200810080767A CN 101246254 A CN101246254 A CN 101246254A
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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，该变焦透镜系统极好地校正像差，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G1，具有正折射能力的第二透镜组G2。当从广角端状态W向望远端状态T变焦时，所述第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小。所述第一透镜组G1从物侧依次由下述透镜组成：具有负折射能力的第一透镜L1和具有正折射能力的第二透镜L2。所述第二透镜组G2从物侧依次由下述透镜组成：具有正折射能力的第三透镜L3、具有负折射能力的第四透镜L4、以及具有正折射能力的第五透镜L5。满足给定的条件。

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.2007-036794。
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紧凑和重量轻，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.2000-9997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。
但是，在日本专利申请未决公开No.2000-9997中公开的变焦透镜系统中，该变焦透镜系统具有六个透镜，并且构成该变焦透镜系统的每个透镜的厚度相对大，因此，很难实现小型、重量轻和当该变焦透镜系统提供在照相机本体中时的薄型(slim)。
发明内容
鉴于上述问题提出本发明，并且本发明的目的在于提供一种变焦透镜系统，其能够很好地校正各种像差，并且实现小型、重量轻和当被供应时的薄型，并且本发明提供一种利用该变焦透镜系统的光学设备。
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，并且满足下面的条件表达式(1)：
0.76＜S2/fw＜1.30    (1)
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，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，该非球面表面满足下面的条件表达式(2)：
0.10＜Δsag/fw＜0.50    (2)
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)朝着图像是正的。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(3)：
1.05＜FNw×fw/(-f1)＜1.85    (3)
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(4)：
1.85＜Z×S1/S2＜5.00    (4)
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表示该变焦透镜系统的变焦比。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(5)：
-2.5＜G2β＜-1.10    (5)
其中G2β表示第二透镜组在望远端状态的放大倍数。
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表示该第三透镜的像侧表面和该第四透镜的物侧表面之间空气距离的焦距，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表示第三透镜的像侧表面的曲率半径，r4F表示第四透镜的物侧表面的曲率半径，n3表示第三透镜在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表示第四透镜的像侧表面的曲率半径，r5F表示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，满足下面的条件表达式(8)：
1.81＜L1n    (8)
其中L1n表示该第一透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率。
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。
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，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：通过减小该第一透镜组和第二透镜组之间的距离，改变该变焦透镜系统从广角端状态向望远端状态的焦距。
在本发明的三方面，优选地，该第一透镜组具有至少一个非球面表面。
在本发明的第三方面，优选地，该非球面表面至少设置在该第一透镜的像侧上。
在本发明的第三方面，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。
在本发明的第三方面，优选地，该非球面表面满足下面的条件表达式(2)：
0.10＜Δsag/fw＜0.50    (2)
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)朝着图像是正的。
在本发明的第三方面，优选地，该非球面表面满足下面的条件表达式(3)：
1.05＜FNw×fw/(-f1)＜1.85    (3)
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。
在本发明的第三方面，优选地，满足下面的条件表达式(4)：
1.85＜Z×S1/S2＜5.00    (4)
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表示该变焦透镜系统的变焦比。
在本发明的第三方面，优选地，满足下面的条件表达式(5)：
-2.5＜G2β＜-1.10    (5)
其中G2β表示第二透镜组在望远端状态的放大倍数。
在本发明的第三方面，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表示该第三透镜的像侧表面和该第四透镜的物侧表面之间空气距离的焦距，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表示第三透镜的像侧表面的曲率半径，r4F表示第四透镜的物侧表面的曲率半径，n3表示第三透镜在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。
在本发明的第三方面，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表示第四透镜的像侧表面的曲率半径，r5F表示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第五透镜的物侧表面之间的距离。
在本发明的第三方面，优选地，满足下面的条件表达式(8)：
1.81＜L1n    (8)
其中L1n表示该第一透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率。
在本发明的第三方面，优选地，该第三透镜具有至少一个非球面表面。
本发明使得能够提供一种变焦透镜系统，其很好地校正各种像差，并且实现小型、重量轻和当被供应时的薄型，并且本发明还提供一种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实施例的变焦透镜系统，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5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6A、6B和6C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6A示出广角端状态，图6B示出中间焦距状态，图6C示出望远端状态。
图7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8A、8B和8C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10A、10B和10C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11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12A、12B和12C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12A示出广角端状态，图12B示出中间焦距状态，图12C示出望远端状态。
图13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14A、14B和14C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。
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，快门(未示出)被打开，来自被拍摄体(未示出)的光被摄像镜头(image-taking lens)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拍摄该被拍摄体的照片，并且存储在存储器(未示出)中。
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，构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。
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沿着光轴移动，使得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。
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。为了校正广角端状态中的畸变，第一透镜组是最有效的，其中入射光的高度在广角端状态和望远端状态间变化很大。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，为了很好地校正畸变，优选地，该非球面表面至少设置在该第一透镜的像侧上。
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(1)：
0.76＜S2/fw＜1.30    (1)
其中S2表示该第二透镜组的厚度，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(1)用该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，限定了第二透镜组最物侧透镜的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(1)的下限时，由于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，因此校正要被在该透镜组中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(1)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，使得整个镜筒变大。
为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(1)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(1)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，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，并且每个透镜独立设置而不彼此胶合，从而在第二透镜组中形成三重型，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，为了很好地校正畸变和彗差，优选地，满足下面的条件表达式(2)：
0.10＜Δsag/fw＜0.50    (2)
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)朝着图像是正的。
条件表达式(2)用该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，在有效孔径方面相对于非球面表达式的凹陷量限定了球面表达式的凹陷量。
当Δsag/fw之比等于或小于条件表达式(2)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(2)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(2)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(2)的上限设置为0.40。
在本发明的第一方面，优选地，满足下面的条件表达式(3)：
1.05＜FNw×fw/(-f1)＜1.85    (3)
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(3)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(3)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(3)的上限时，该第一透镜组的焦距变成太短，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像差。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，优选地，将条件表达式(3)的下限设置为1.15.为了确保本实施例的效果，优选地，将条件表达式(3)的上限设置为1.40。
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(4)：
1.85＜Z×S1/S2＜5.00    (4)
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(4)用变焦比限定了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(4)的下限时，该第一透镜组的厚度变得太薄，因此校正畸变变得很难。要不然，在广角端状态的焦距变得太长，因此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，因此变得不可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(4)的上限时，该第二透镜组的厚度变得太短，因此变得不可能校正球面像差和彗差。
为了确保本实施例的效果，优选地，将条件表达式(4)的下限设置为2.30。为了确保本实施例的效果，优选地，将条件表达式(4)的上限设置为4.00。
在根据本实施例的变焦透镜系统，优选满足下面的条件表达式(5)：
-2.5＜G2β＜-1.10    (5)
其中G2β表示第二透镜组在望远端状态的放大倍数。
条件表达式(5)限定了第二透镜组在望远端状态的放大倍数的适当的范围。
当G2β的值等于或小于条件表达式(5)的下限时，该第一透镜组的焦距变小，由于该第一透镜组由下述的两个透镜组成：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，每个透镜的曲率半径变成太小，因此变成很难平衡从广角端状态到望远端状态的整个焦距范围内的像散。
另一方面，当G2β的值等于或超过条件表达式(5)的上限时，该变焦透镜系统在望远端状态的焦距变小，使得为了确保变焦比，该变焦透镜系统在广角端状态的焦距变得太小，并且第一透镜组变大。要不然，变得很难很好地校正在广角端状态产生的畸变。
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(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)限定了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得太小，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)限定了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变得太大，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，优选地，满足下面的条件表达式(8)：
1.81＜L1n    (8)
其中L1n表示第一透镜组中的第一透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率。
条件表达式(8)限定了第一透镜组中的第一透镜的折射率的适当的范围。为了使该系统小型化而利用较薄的透镜，并且用较少数目的透镜构成第一透镜组，必需满足条件表达式(8)。
当L1n的值等于或小于条件表达式(8)的下限时，变成不可能校正珀兹伐和，因此变成很难校正各种像差。
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1.82。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，该第三透镜优选具有非球面，该第三透镜是该第二透镜组中的最物侧透镜。利用非球面表面设置在第三透镜中，能够很好地校正球面像差和彗差。
在根据本实施例的负-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小于第一透镜组的直径，优选通过移动该第二透镜组的一部分进行减振。在根据本实施例的变焦透镜系统中，由于第二透镜组做成小型和重量轻，可以通过整体地移动该第二透镜组而移动图像，因此用于减振的驱动机构能够是简单的。
而且，作为减振方法，通过沿着基本垂直于光轴的方向移动透镜组的一部分能够校正图像模糊。然而，在本体中移动整个透镜组允许在减振时产生较少数量的彗差的多个透镜在本体中移动，因此能够获得较好的减振效果，并且与移动透镜组的一部分的情况相比，能够抑制偏离中心时光学性能的降低。
下面描述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。
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。
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通过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*8910*11121314   38.56034.78957.659917.66354.365190.0000-30.78548.001820.7522-21.28840.00000.00000.00000.0000   1.00001.56521.6000D41.80000.11751.00000.53021.1000D100.60000.40000.5000Bf   40.4323.7852.3224.0658.1964.2064.20   1.8361001.8466601.7550001.8211401.6226301.5168001.516800
[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
  fD0D4D10   5.50000∞15.336916.92749   9.50000∞5.972209.66744   16.00000∞0.7411314.11985
[条件表达式的值]
(1)：S2/fw＝0.827
(2)：Δsag/fw＝0.208
(3)：FNw×fw/(-f1)＝1.201
(4)：Z×S1/S2＝2.664
(5)：G2β＝-1.197
(6)：TLw/f34＝-1.190
(7)：fw/f45＝-0.390
(8)：L1n＝1.8361
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。
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5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5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。
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*111213   -469.48214.83928.999527.56834.0126-12.412220.72983.6444-21.3325-6.14530.00000.00000.0000   1.00001.80001.6000D42.00000.10000.80000.80001.2000D100.76000.50000.5000   40.9422.7653.2228.2759.1064.2064.20   1.8061001.8080901.6935002.0033001.5833201.5168001.516800
 14     0.0000     Bf
[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
fD0     6.40000∞     11.00000∞     18.20000∞
  D4D10   10.791558.52883   4.1071712.41792   0.4280518.50519
[条件表达式的值]
(1)：S2/fw＝0.766
(2)：Δsag/fw＝0.193
(3)：FNw×fw/(-f1)＝1.802
(4)：Z×S1/S2＝2.554
(5)：G2β＝-1.655
(6)：TLw/f34＝3.255
(7)：fw/f45＝-1.975
(8)：L1n＝1.8061
图6A、6B和6C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6A示出广角端状态，图6B示出中间焦距状态，图6C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7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7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。
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
  12*   -112.33064.2371   0.80001.7000   40.94   1.806100
  345*67891011121314   8.568328.74835.389019.729713.95765.465310.3653-10.75960.00000.00000.00000.0000   1.6000D41.80001.24581.00000.24002.4000D100.40000.40000.5000Bf   22.7657.7923.7863.3864.1464.14   1.8080901.6097001.84666011.61800011.51633011.516330
[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
  fD0D4   6.5000∞9.84520   11.0000∞4.18087   21.0000∞0.28477
  D10   10.35216   15.35216   26.46327
[条件表达式的值]
(1)：S2/fw＝1.029
(2)：Δsag/fw＝0.174
(3)：FNw×fw/(-f1)＝2.480
(4)：Z×S1/S2＝1.981
(5)：G2β＝-2.360
(6)：TLw/f34＝1.093
(7)：fw/f45＝-0.605
(8)：L1n＝1.80610
图8A、8B和8C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3的变焦透镜系统示出极好的光学性能。
<实例4>
图9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9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。
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＝FNO＝2ω＝   3.53.1185.9°   7.74.1743.0°   12.75.4526.7°
Bf＝0.05297(常数)
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  12*   101.11024.2784   0.91202.1120   40.10   1.851350
  345*6*7891011121314   9.477249.57573.4894-32.66218.79852.91157.9621-22.84240.00000.00000.00000.0000   2.0000D41.80000.30000.84000.50001.1000D100.40000.36500.4000Bf   22.7661.1823.7845.7970.5164.14   1.8080951.5891301.8466601.5481411.5443701.516330
[非球面数据]
表面编号：2
K＝0.0900
C4＝2.65640E-04
C6＝-2.38170E-06
C8＝-1.06040E-07
C10＝1.83270E-09
表面编号：5
K＝-1.2552
C4＝4.33080E-03
C6＝-1.13180E-04
C8＝3.99280E-06
C10＝4.22200E-08
表面编号：6
K＝7.0620
C4＝-3.31720E-05
C6＝8.47890E-05
C8＝1.77340E-06
C10＝-1.89990E-06
[可变距离]
  W   M   T
  fD0D4D10   3.50000∞17.602555.91156   7.70000∞4.394719.10356   12.70000∞0.0614212.90356
[条件表达式的值]
(1)：S2/fw＝1.297
(2)：Δsag/fw＝0.321
(3)：FNw×fw/(-f1)＝1.030
(4)：Z×S1/S2＝4.015
(5)：G2β＝-1.203
(6)：TLw/f34＝4.036
(7)：fw/f45＝-0.742
(8)：L1n＝1.85135
图10A、10B和10C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。
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11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11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。
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)：S2/fw＝0.855
(2)：Δsag/fw＝0.198
(3)：FNw×fw/(-f1)＝1.328
(4)：Z×S1/S2＝2.451
(5)：G2β＝-1.287
(6)：TLw/f34＝-0.399
(7)：fw/f45＝-0.622
(8)：L1n＝1.85135
图12A、12B和12C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12A示出广角端状态，图12B示出中间焦距状态，图12C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13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。
在图13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：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。
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＝   5.33.6074.5°   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)：S2/fw＝0.891
(2)：Δsag/fw＝0.137
(3)：FNw×fw/(-f1)＝2.464
(4)：Z×S1/S2＝2.694
(5)：G2β＝-1.935
(6)：TLw/f34＝1.123
(7)：fw/f45＝-0.743
(8)：L1n＝1.75512
图14A、14B和14C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6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。
为了从无穷远处向近范围的物聚焦，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。
在根据本实施例的变焦透镜系统中，为了校正由于照相机抖动引起的图像模糊，透镜组的一部分、单个透镜组或多个透镜组作为减振透镜组可以沿着垂直于光轴的方向移动。在根据本实施例的变焦透镜系统中，优选地，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而用于减振透镜组。从制造公差的观点，优选地，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。
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 (25)

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；
当从广角端状态向望远端状态改变透镜组位置的状态时，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
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状态的焦距。
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2所述的变焦透镜系统，其中，所述非球面表面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(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)朝着图像是正的。
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状态的f数，fw表示所述变焦透镜系统在所述广角端状态的焦距，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：
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表示所述变焦透镜系统的变焦比。
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：
-2.5＜G2β＜-1.10
其中G2β表示所述第二透镜组在所述望远端状态的放大倍数。
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：
TLw/f34＜2.90
其中TLw表示所述变焦透镜系统在所述广角端状态的总透镜长度，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，所述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线处(λ＝587.6nm)的折射率，n4表示所述第四透镜在d线处(λ＝587.6nm)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。
10.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状态的焦距，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，所述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线处(λ＝587.6nm)的折射率，n5表示所述第五透镜在d线处(λ＝587.6nm)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。
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：
1.81＜L1n
其中L1n表示所述第一透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率。
12.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。
13.一种光学设备，所述光学设备利用根据权利要求1所述的变焦透镜系统。
14.一种用于改变变焦透镜系统的焦距的方法，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；
所述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，
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：
通过减小所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离，改变所述变焦透镜系统从广角端状态向望远端状态的焦距。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一透镜组具有至少一个非球面表面。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述非球面表面至少设置在所述第一透镜的像侧上。
17.根据权利要求14所述的方法，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。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述非球面表面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(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)朝着图像是正的。
19.根据权利要求14所述的方法，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状态的f数，fw表示所述变焦透镜系统在所述广角端状态的焦距，而f1表示所述第一透镜组的焦距。
20.根据权利要求14所述的方法，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表示所述变焦透镜系统的变焦比。
21.根据权利要求14所述的方法，其中，满足下面的条件表达式：
-2.5＜G2β＜-1.10
其中G2β表示所述第二透镜组在所述望远端状态的放大倍数。
22.根据权利要求14所述的方法，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状态的总透镜长度，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，所述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线处(λ＝587.6nm)的折射率，n4表示所述第四透镜在d线处(λ＝587.6nm)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。
23.根据权利要求14所述的方法，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状态的焦距，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，所述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线处(λ＝587.6nm)的折射率，n5表示所述第五透镜在d线处(λ＝587.6nm)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。
24.根据权利要求14所述的方法，其中，满足下面的条件表达式：
1.81＜L1n
其中L1n表示所述第一透镜在d线处(λ＝587.6nm)的折射率。
25.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第三透镜具有至少一个非球面表面。
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