CN101644827A - 变焦透镜系统 - Google Patents

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CN101644827A CN200910165724A CN200910165724A CN101644827A CN 101644827 A CN101644827 A CN 101644827A CN 200910165724 A CN200910165724 A CN 200910165724A CN 200910165724 A CN200910165724 A CN 200910165724A CN 101644827 A CN101644827 A CN 101644827A
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    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
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    • G02B15/1461—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having more than five groups the first group being positive

Abstract

本发明涉及一种变焦透镜系统，其包括：具有正折射率的第一透镜组；具有负折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组；具有负折射率的第四透镜组；具有负折射率的第五透镜组；及具有正折射率的第六透镜组；第一到第六透镜组从目标侧顺序布置。

Description

变焦透镜系统
技术领域
本发明涉及变焦透镜系统，更具体地说，涉及用于摄像机、静态数码相机等并具有高于20倍的变焦比的变焦透镜系统。
背景技术
在相关技术中，有已知的方法，其中使用比如CCD(电荷耦合设备)元件或CMOS(互补型金属氧化物半导体)元件的光电转换元件作为用于摄像机的记录工具的图像拾取设备得以使用使得形成在图像拾取元件的表面上的图像拾取目标的图像的光的量转换成为并记录为电子输出。
另外，随着近年来微加工技术的改进，对于中央处理单元的操作速度和存储介质的集成的增强已经得以实现。从而，可以对大量的图像数据进行高速处理，这在相关技术中一直是不可能的。
另外，对于光接收元件的集成和小型化的增强已经得以实现，并且这样高的集成使得可以记录更高的空间频率并且这样的小型化已经实现了整个摄像机的小型化。
但是，上述的光接收元件的这样高的集成和小型化已经降低了单个光电转换元件的光接收区域并降低了电子输出功率。这已经引起了问题，即噪声的影响增加。
为防止由上述的由于这样的电子输出功率的降低而导致的噪声的影响，若干对策在相关技术中得以采用。一个对策是通过增加光学系统的孔径比来增加进入光接收元件的光的量。另一个对策是直接在各个光接收元件之前布置微透镜阵列，其包括非常小的透镜的阵列。
虽然微透镜阵列引入光通量至光接收元件，光通量被定向至邻近的光接收元件之间的部分，其带来了对于透镜系统的出射光瞳的位置的限制。如果透镜系统的出射光瞳的位置接近光接收元件，即，如果到达光接收元件的主光通量相对于光轴的角度变大，则定向至屏幕的周边部分的离轴射线构成了相对于光轴的较大的角度。结果使得，光通量无法到达光接收元件，造成光量的不足。
近年来，随着数码相机的普及，用户的需求也在分化。特别地，对于集成了具有高倍的变焦比的变焦透镜系统同时相机的小型化得以保证的相机的需求正在增加。
作为用在相关技术中的变焦型的变焦透镜，具有正倍率、负倍率、正倍率、和正倍率的四组构造的变焦透镜系统的变焦透镜为人所知。
四组构造的变焦透镜包括：具有正折射率的第一透镜组；具有负折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组；和具有正折射率的第四透镜组，从目标侧顺序布置。所述类型的变焦透镜例如发布在日本专利公开第2006-189598号中(下文中参考为专利文献1)。
通常在变焦透镜中，由于可移动透镜组的数目增加，每个透镜组从广角端状态至远焦端状态的变焦轨迹的选择的自由度增加。由此，已知即使变焦透镜具有高倍的变焦比，高的性能能够得以实现，例如在日本专利公开第2007-79174中(下文中参考为专利文献2)或者日本专利公开第2007-292994中(下文中参考为专利文献3)中所发布的。在专利文献2和专利文献3中发布的变焦透镜中，沿光轴方向固定的附加透镜组布置在已知的具有正倍率、负倍率、正倍率、和正倍率的四组构造的变焦透镜的图像侧上。
另外实现高倍的变焦比和高的性能的变焦透镜为人所知并发布在例如日本专利申请第2008-15251中(下文中参考为专利文献4)，尽管这是可互换的透镜。
发布在专利文献4中的变焦透镜包括六个透镜组，其包括：具有正折射率的第一透镜组；具有负折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组；具有负折射率的第四透镜组；具有负折射率的第五透镜组；和具有正折射率的第六透镜组，并且从目标侧以此顺序布置。在变焦透镜中，当透镜位置状态从广角端状态变换至远焦端状态时，透镜组沿光轴的方向移动使得在第一和第二透镜组之间的距离增加，在第二和第三透镜组之间的距离减小，在第三和第四透镜组之间的距离增加，在第四和第五透镜组之间的距离增加，并且在第五和第六透镜组之间的距离减小。
发明内容
但是，如专利文献1中发布的具有正倍率、负倍率、正倍率和正倍率的四组构造的这样的变焦透镜具有的问题在于，如果其试图确保超过20倍的高的变倍比，则其变得难以实现如下所述的足够的小型化。
通常，在变焦透镜中，通过增加透镜组的折射率能够增加变倍比，而不会增加光学总长。
但是，如果透镜组的折射率增加，则不可能纠正当焦距变化时表现出的不同像差的变化，致使无法获得预定的光学性能。因此，在预定的光学性能得以实现的情况中，小型化不能实现并且尺寸的增加不能避免。
另外，在具有正倍率、负倍率、正倍率、和正倍率的四组构造的变焦透镜中，通过第三和第四透镜组的离轴光通量的高度的变化较小，即使透镜位置状态变化。因此，需要的是设置第一和第二透镜组的变倍率作用和像差纠正作用至较高的等级，并且这使得难以确保小型化和高的变倍比。
在另一方面，在可移动透镜组的数目增加的情况中，每个透镜组的变焦轨迹的选择的自由度增加，并且结果是，当焦距变化时出现的不同像差的变化能够有利地得以纠正。因此，即使在变倍比较高的情况中，小型化能够得以实现。
但是，在固定的透镜组布置在具有正倍率、负倍率、正倍率、和正倍率的四组构造的变焦透镜的图像侧的情况中，如发布在专利文献2和专利文献3中的变焦透镜，有助于倍率变化的透镜组的数目并未增加。因此，其难以实现变倍比的进一步的增加和进一步的小型化。
同时，如果透镜组的数目增加，如在专利文献4中发布的变焦透镜的情况中，则即使变倍比升高，其可以确保小型化。但是，由于沿光轴方向移动的透镜组的数目是五并且比相关的变焦透镜中的数目有所增加，变焦透镜具有的问题在于镜筒结构变得复杂。
另外，发布在专利文献资料4中的变焦透镜得以构造使得第三和第六透镜组彼此整体地移动。但是，为在对焦较短的距离中移动第六透镜组，需要的是独立于第三透镜组而移动第六透镜组。因此，在该实例中，变焦透镜必须得以修正以使得第三和第六透镜组独立于彼此移动，并且镜筒结构同样较复杂。
因此，希望提供变焦透镜系统，其解决了上述的问题并能够实现放大倍率和小型化的增强，而不会使镜筒结构变得复杂。
依据本发明的实施例，提供了变焦透镜系统，其包括：具有正折射率的第一透镜组；具有负折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组；具有负折射率的第四透镜组；具有负折射率的第五透镜组；和具有正折射率的第六透镜组，第一至第六透镜组从目标侧顺序地布置。透镜位置从广角端状态至远焦端状态的变化使得第一和第二透镜组之间的距离增加，使得第二和第三透镜组之间的距离减小，使得第三和第四透镜组之间的距离增加，使得第四和第五透镜组之间的距离减小，并且使得第五和第六透镜组之间的距离变化，同时第一透镜组首先移动至图像侧，然后就移动至目标侧，并且第四透镜组沿光轴的方向固定并且此外第三和第五透镜组彼此整体地移动至目标侧。对比于其在广角端状态中的位置，第二透镜组在远焦端状态中定位在图像侧。变焦透镜系统另外包括布置在第三透镜组附近的孔径光阑。第六透镜组响应于图像拾取目标的位置的变化而沿光轴方向移动。
在变焦透镜系统中，第三和第五透镜组在横过第四透镜组的相对侧上沿光轴的方向响应于透镜位置状态的变化而彼此整体地移动，其形成为固定的组。
优选地，变焦透镜系统得以构造使得满足下面的条件表达式(1)，其中在广角端状态中的第一至第四透镜组的组合焦距由f14w表示，并且在广角端状态中的整个透镜系统的焦距由fw表示，
(1)1.2＜f14w/fw＜3
其中变焦透镜构造以满足上面的条件表达式(1)，通过第四和第六透镜组的离轴光通量并不与光轴间隔较大的距离。
优选地，变焦透镜系统构造使得满足如下的条件表达式(2)和(3)，其中第二透镜组在广角端状态中的横向放大倍率由β2w表示，并且第二透镜组在远焦端状态中的横向放大倍率由β2t表示，
(2)-1＜β2w＜0
(3)β2t＜-1
其中变焦透镜系统构造以满足条件表达式(2)和(3)，第一透镜组的透镜直径不会过分地大并且第六透镜组在透镜位置状态变化时所需要的移动的量增加。
优选地，变焦透镜系统构造使得满足如下的条件表达式(4)和(5)，其中作为在远焦端状态中从距离目标侧最近地定位的第一透镜组的透镜面至图像表面的距离的光学总长表示为TLt，远焦端状态中的整个透镜系统的焦距表示为ft，并且作为在广角端状态中从距离目标侧最近地定位的第一透镜组的透镜面至图像表面的距离的光学总长表示为TLw，
(4)0.8＜TLt/ft＜1
(5)0.8＜TLw/TLt＜1
其中变焦透镜系统构造以满足条件表达式(4)和(5)，第一和第二透镜组的折射率并不会过分地高并且在远焦端状态中透镜总长是适当的。
优选地，变焦透镜系统构造使得满足如下的条件表达式(6)，其中作为在广角端状态中从距离图像侧最近地定位的第六透镜组的透镜面至图像表面的距离的后焦距表示为Bfw，并且最大像高表示为Ymax，
(6)1.5＜Bfw/Ymax＜4
其中变焦透镜系统构造以满足条件表达式(6)，第六透镜组的透镜直径并不过分地大并且共轴光通量和离轴光通量的直径并不过分地小。
优选地，变焦透镜系统构造使得满足如下的条件表达式(7)，其中第一和第二透镜组在远焦端状态中的组合焦距表示为f12t，
(7)0.7＜|f12t|/ft＜1
其中变焦透镜系统构造以满足条件表达式(7)，第一和第二透镜组的组合折射率变得适当。
总而言之，采用变焦透镜系统，放大倍率和小型化的增强能够得以完成，而不会使得镜筒结构复杂化。
本发明的如上的及其它的特性及优点依据下面的描述和权利要求并结合附图将清楚明了，在附图中相似的零件和元件标注为相似的参考符号。
附图说明
图1是示意性地说明依据本发明的实施例的变焦透镜系统的折射率的布置的视图；
图2是示出依据本发明的第一实施例的变焦透镜系统的透镜构造的示意性视图；
图3是说明依据数值实例的图2的变焦透镜系统的在广角端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差的简图，其中特定的数值应用于变焦透镜系统；
图4是类似的视图，但说明了图2的变焦透镜系统的在第一中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图5是类似的视图，但说明了图2的变焦透镜系统的在第二中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图6是类似的视图，但说明了图2的变焦透镜系统的在远焦端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图7是示出依据本发明的第二实施例的变焦透镜系统的透镜构造的示意性视图；
图8是说明依据数值实例的图7的变焦透镜系统的在广角端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差的简图，其中特定的数值应用于变焦透镜系统；
图9是类似的视图，但说明了图7的变焦透镜系统的在第一中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图10是类似的视图，但说明了图7的变焦透镜系统的在第二中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图11是类似的视图，但说明了图7的变焦透镜系统的在远焦端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图12是示出了依据本发明的第三实施例的变焦透镜系统的透镜构造的示意性视图；
图13是说明依据数值实例的图12的变焦透镜系统的在广角端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差的简图，其中特定的数值应用于变焦透镜系统；
图14是类似的视图，但说明了图12的变焦透镜系统的在第一中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图15是类似的视图，但说明了图12的变焦透镜系统的在第二中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图16是类似的视图，但说明了图12的变焦透镜系统的在远焦端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图17是示出了依据本发明的第四实施例的变焦透镜系统的透镜构造的示意性视图；
图18是说明依据数值实例的图17的变焦透镜系统的在广角端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差的简图，其中特定的数值应用于变焦透镜系统；
图19是类似的视图，但说明了图17的变焦透镜系统的在第一中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
图20是类似的视图，但说明了图17的变焦透镜系统的在第二中间焦距状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；及
图21是类似的视图，但说明了图17的变焦透镜系统的在远焦端状态中的球面像差、像散、畸变像差和横像差；
具体实施方式
在下面，其中应用于变焦透镜系统的本发明的优选实施例得以描述。
依据本发明的实施例，变焦透镜系统包括：具有正折射率的第一透镜组；具有负折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组；具有负折射率的第四透镜组；具有负折射率的第五透镜组；和具有正折射率的第六透镜组，其从目标侧顺序布置。
在变焦透镜系统中，当透镜位置状态从广角端状态变化至远焦端状态时，在第一和第二透镜组之间的距离增加；在第二和第三透镜组之间的距离减小；在第三和第四透镜组之间的距离增加；在第四和第五透镜组之间的距离减小；并且在第五和第六透镜组之间的距离变化。
另外，在变焦透镜系统中，当透镜位置状态从广角端状态变化至远焦端状态时，第一透镜组首先移动至图像侧，然后就移动至目标侧，同时第四透镜组沿光轴方向固定且第三和第五透镜组彼此整体地移动至目标侧。
此外，在变焦透镜系统中，比较于其在广角端状态中的位置，第二透镜组在远焦端状态中定位在图像侧上，并且孔径光阑布置在第三透镜组的附近。另外，第六透镜组响应于图像拾取目标的位置的变化而沿光轴的方向移动。
下面，第一到第六透镜组的位置关系和作用得以描述。
第一和第二透镜组在广角端状态中邻近于彼此布置以使通过第一透镜组的离轴光通量不可以过分地偏离光轴。另外，在广角端状态中，在第二和第三透镜组之间的距离增加以使通过第二透镜组的离轴光通量可以穿过偏离光轴微小距离的位置。
当透镜位置状态从广角端状态变化至远焦端状态时，在第一和第二透镜组之间的距离增加，并且结果是，通过第一透镜组的离轴光通量偏离光轴。同时，在第二和第三透镜组之间的距离减小，并且因此，通过第二透镜组的离轴光通量接近光轴。
通过以上述的这样的方式构造第一和第二透镜组，在广角端状态中由第一透镜组导致的像差的量较小，并且在远焦端状态中响应于视角的变化而出现的像差的变化得以适当地纠正。由于共轴光通量和离轴光通量在广角端状态中彼此隔离地通过第二透镜组的位置，响应于视角的变化而出现的主要是像差的变化得以适当地纠正并且由于透镜位置状态的变化引起的离轴像差的变化得以适当地纠正。
将注意到，在本发明的实施例中，为使得大多地定位在目标侧的第一透镜组的透镜的有效直径较小，当透镜位置从广角端状态变化至远焦端状态时，第一透镜组首先移动至图像铡，然后就移动至目标侧。
由于第一透镜组首先移动至图像侧，然后就以该方式移动至目标侧，在第二和第三透镜组之间的距离在广角端状态中能够得以进一步增加。因此，其可以减小透镜组的折射率，并且由于制造而出现的非常小的偏心率造成的性能的恶化能够得以减轻。
另外，由于第一透镜组首先移动至图像侧，然后就移动到目标侧，即使第一和第二透镜组之间的距离增加以减小视角，通过第一透镜组的离轴光通量能够得以防止突然地偏离光轴。
如上所述，比较于其在广角端状态中的位置，第二透镜组在远焦端状态中定位在图像侧。因此，在远焦端状态中，第一和第二透镜组之间的距离增加。由此，第二透镜组负责变倍作用。
第三透镜组具有正折射率并且孔径光阑布置在第三透镜组附近。因此，第三透镜组主要起到纠正共轴像差的作用。
在孔径光阑布置在透镜系统的附近的情况中，即，布置在总的透镜长度的中心的附近，通过透镜组的离轴光通量并不过分地偏离光轴，并且存在的优点在于像差的出现能够得以抑制。另外，在至少一个可移动透镜组横过孔径光阑布置在目标侧和图像侧中的每个上时，由于通过可移动透镜组的离轴光通量的高度响应于透镜位置状态的变化而变化，由透镜位置状态的变化而导致的离轴像差的变化能够得以适当地纠正。
因此，在依据本发明的实施例的变焦透镜系统中，孔径光阑邻近第三透镜组布置以使由透镜位置状态的变化而造成的离轴像差的变化能够得以抑制并且透镜直径的小型化能够得以实现。
第三透镜组合适地具有高的折射率以会聚由第二透镜组强烈地发散的光通量。在孔径光阑邻近于第三透镜组布置的情况中，由于通过第三透镜组的离轴光通量通过光轴的附近，由第三透镜组导致的离轴像差的量较小。结果使得，共轴像差能够得以有效地且优化地纠正。
另外，当第三透镜组在透镜位置状态从广角端状态变化至远焦端状态时而移动至目标侧时，总的透镜长度能够得以减小。
另外，当第二和第三透镜组之间的距离在透镜位置状态从广角端状态变化至远焦端状态时而变化较大的量时，第三透镜组的横向放大倍率变化以升高变倍比。
而且，由于第三透镜组沿光轴的方向移动，第二透镜组沿光轴的方向移动的量能够得以减小以调节变倍作用并且关于变倍作用的平衡能够得以确保。
第四和第五透镜组都具有负折射率，如上文中所述。
通过以这种方式布置两个负透镜组即第四和第五透镜组在相对于孔径光阑的图像侧上，在整个透镜系统中的折射率配置接近于对称的配置。结果是，对于畸变像差和倍率色差的纠正能够简单地进行。
特别地，第一和第五透镜组能够被认为不是负责变倍作用的透镜组而认为是单个的透镜组，并且结果是，变焦透镜系统能够被认为是具有从目标侧顺序地布置的正倍率、负倍率、正倍率、负倍率(第四和第五透镜组)和正倍率的对称系统。结果是，对于畸变像差和倍率色差的纠正能够得以简单地执行。
特别地在第四和第五透镜组布置使得其间的距离在广角端状态中增加的情况中，组合负折射率能够增加并且易于在广角端状态中出现的负畸变像差能够得以适当地纠正。
另外，在第四和第五透镜组之间的距离在远焦端状态中减小的情况中。组合负折射率能够得以减小并且在远焦端状态中的透镜总长的减小能够由此得以实现。
在第三和第四透镜组之间的距离在广角端状态中减小的情况中，其可以使通过第五透镜组的离轴光通量移位偏离于光轴从而主要利用第五透镜组而适当地纠正负畸变像差。
在第三和第四透镜组之间的距离在远焦端状态中增加的情况中，由第三透镜组产生的会聚作用能够得以提升以实现总的透镜长度的减小。
第六透镜组负责保持图像表面的位置固定的补偿功能并且另外负责抑制由图像拾取目标的位置的变化而导致的图像表面位置的变化以保持图像表面位置固定的对焦功能。
由于第六透镜组布置在图像表面位置的附近，离轴光通量以与共轴光通量隔离的关系而通过，并且这适于纠正离轴像差。另外，由于第六透镜组偏离于孔径光阑而布置，其能够容易地布置至邻近于图像侧远心系统的位置。另外，由于通过第六透镜组的离轴光通量的高度在第六透镜组对焦移动时的变化较小，则由至图像拾取目标的距离引起的像差波动能够得以抑制。
在依据本发明的实施例的变焦透镜系统中，由第三和后续透镜组进行的变倍作用和像差纠正作用得以加强以由更小的尺寸实现比正倍率、负倍率、正倍率、和正倍率的四组构造的相关变焦透镜的变倍动作更高的变倍动作。另外，由于特别地下面(A)和(B)给出的两种构造得以采用，变倍比的增强和小型化能够得以进行，而不会引起镜筒结构的复杂性。
(A)固定的透镜组布置在透镜系统中并构造以有助于倍率变化。
(B)两个可移动透镜组构造以彼此整体地移动以减弱镜筒结构的复杂性。
关于(A)，注意到的事实在于在可移动透镜组布置在形成为固定的透镜组的第四透镜的目标侧和图像侧上的情况中，横向放大倍率发生变化，固定的透镜组构造以具有倍率放大作用。
为以这种方式提供固定的透镜组，所需要的是移动第三透镜组至目标侧，并且由于第六透镜组在对焦时可移动，可以提供第四或第五透镜组作为固定透镜组。但是，在用于移动两组可彼此整体地移动的透镜组的构造得以采用的情况中，可移动透镜组在第四透镜形成为固定透镜组的情况中最后能够得以减少。因此，第四透镜组提供为固定透镜组。
另外，由于没有固定透镜组沿光轴的方向移动，凸轮驱动的必要性得以消除。因此，对于镜筒结构的影响并不显著并且由于制造而出现的偏心率能够得以抑制。
同时，关于如上所述的(B)的构造，两个都形成为可移动的透镜组的第三和第五透镜组彼此整体地移动。
关于可移动的透镜组，当透镜位置状态从广角端状态变换至远焦端状态时，在第三和第四透镜组之间的距离增加同时第四和第五透镜组之间的距离减小，并且第三和第五透镜组初始地具有特性即其间的距离近似地为固定的值。
另外，由于第四透镜组形成为固定透镜组，尽管存在用于连接第三和第五透镜组于彼此以允许整体驱动第三和第五透镜组的连接构件，镜筒结构的复杂性能够得以减弱至最小水平。
此外，在六组构造的变焦透镜系统中的两个透镜组彼此整体地得以驱动同时一个透镜组形成为固定透镜组的情况中，独立于彼此而移动的块组的数目为四。结果是，变倍比的增加和小型化能够得以实现，而不会引起镜筒结构的复杂化。
在具有上述构造的变焦透镜系统中，由于第四和第五透镜组的折射率的符号相同，进一步的小型化和性能的加强能够通过关注于对出自第四透镜组的共轴光通量的会聚而得以实现。
具体地，在广角端状态中的出自于第四透镜组的共轴光通量的会聚，即，从第一到第四透镜组的组合焦距，对于畸变像差和透镜直径的减小具有影响。由此，依据本发明的实施例的变焦透镜系统优选地构造使得如下的状态表达式(1)得以满足，其中在第一到第四透镜组在广角端状态中的组合焦距由f14w表示，并且整个透镜系统在广角端状态中的焦距由fw表示：
(1)1.2＜f14w/fw＜3
状态表达式(1)定义了从第一到第四透镜组的透镜组的组合焦距。
如果组合焦距大于由条件表达式(1)给出的上限值，则通过第五和第六透镜组的离轴光通量隔离于光轴。因此，第六透镜组的透镜直径相对于屏幕尺寸过分地大，并且这引起驱动机构的尺寸的增加并且另外引起镜筒的尺寸的增加。
相反于此，如果组合焦距小于条件表达式(1)给出的下限值，则其难以适当地纠正在广角端状态中出现的负畸变像差。
因此，在变焦透镜系统满足条件表达式(1)的情况中，驱动机构和镜筒的小型化能够是预期的并且在广角端状态中出现的负畸变像差能够得以适当地纠正。
另外，本发明的实施例的变焦透镜系统优选地构造使得满足如下的条件表达式(2)和(3)，其中第二透镜组在广角端状态中的横向放大倍率表示为β2w，并且第二透镜组在远焦端状态中的横向放大倍率表示为β2t：
(2)-1＜β2w＜0
(3)β2t＜-1
条件表达式(2)和(3)定义了第二透镜组的横向放大倍率。
在广角端状态中，由于视角较大，通过远离于图像表面的第一透镜组或者第二透镜组的离轴光通量易于隔离于光轴，并且由此透镜直径易于增加。透镜直径的这种增加能够通过设置第一和第二透镜的折射率至高的负折射率而进行调节。此时，第二透镜组的横向放大范围在-1到0之间。
如果横向放大率低于条件表达式(2)的下限值，则第一透镜组的透镜直径变得非常的大。
在另一方面，如果横向放大倍率高于条件表达式(2)的上限值，则由于第一透镜组的折射率为负，足够的小型化不能得以实现。
同时，如果横向放大倍率高于条件表达式(3)，则第六透镜组在透镜位置状态变化时所需要的移动的量不能减小，并且这引起这样的问题比如驱动机构的尺度的增加及在第五和第六透镜组之间的空间干涉。
如果在远焦端状态中的横向放大倍率β2t低于-1，其中第二透镜组在广角端状态中的横向放大倍率β2w在从-1到0的区域内，则在其处第二透镜组的横向放大倍率为-1的位置存在于广角端状态和远焦端状态之间的中间。由于第六透镜组的移动的方向反向横过在其处横向放大倍率为-1(时间)的位置，第六透镜组的移动的范围能够变窄。
因此，如果变焦透镜系统满足条件表达式(2)和(3)，则由于镜筒的内部空间的减小带来的小型化能够是预期的。
将注意到的是更为优选地，上文中给出的条件表达式(2)的上限值设置为-0.1并且下限值设置为-0.3。在上限值为-0.1的情况中，在广角端状态中，通过第二透镜组的离轴光通量隔离于光轴一定的距离，并且共轴像差和离轴像差能够独立于彼此而得以纠正。由此，由视角的变化而导致的彗星像差的变化能够更为适当地得以抑制并且另外性能的增强能够得以实现。在下限值设置为-0.3的情况中，第一透镜组的透镜直径能够得以进一步减小。
另外优选地，条件表达式(3)的上限值设置为-1.2。在条件表达式(3)的上限值设置为-1.2的情况中，空间的进一步的减小能够是预期的。
优选地，本发明的实施例的变焦透镜系统构造使得满足如下的条件表达式(4)和(5)，其中在远焦端状态中从离目标侧最近地定位的第一透镜组的透镜面至图像表面的距离表示为TLt，远焦端状态中的整个透镜系统的焦距表示为ft，并且作为在广角端状态中从离目标侧最近地定位的第一透镜组的透镜面至图像表面之间的距离的光学总长表示为TLw，
(4)0.8＜TLt/ft＜1
(5)0.8＜TLw/TLt＜1
条件表达式(4)定义了在远焦端状态中的总的透镜长度与焦距的比率并用以适当地纠正远焦端状态中的离轴像差。
如果比率低于由条件表达式(4)给出的下限值，则第一透镜组的正折射率过分地高，导致无法适当地纠正在远焦端状态中响应于视角的变化而出现的离轴像差的变化。结果是，其难以保证足够的光学性能。
相反，如果比率高于由条件表达式(4)给出的上限值，则在远焦端状态中的总的透镜长度过分地大，导致无法实现小型化。
条件表达式(5)用以建立小型化和性能的增强之间的平衡。
如果在远焦端状态和广角端状态中的光学总长高于由条件表达式(5)给出的上限值，则第二和第三透镜组之间的距离在广角端状态中较小并且第二透镜组的折射率增加。由此，在广角端状态中通过第二透镜组的离轴光通量接近光轴，导致难以适当地纠正由视角的变化而引起的彗星像差的变化。
相反，如果比率低于由条件表达式(5)给出的下限值，则在远焦端状态中的总的透镜长度较短。结果是，通过第一透镜组的离轴光通量隔离于光轴并且第一透镜组的透镜直径变得过分地大。
因此，在变焦透镜系统满足条件表达式(4)和(5)的情况中，足够的光学性能能够得以确保并且小型化能够是预期的。
优选择地，本发明的实施例的变焦透镜系统构造使得满足如下的条件表达式(6)，其中作为在广角端状态中从距离图像侧最近地定位的第六透镜组的透镜面至图像表面的距离的后焦距表示为Bfw，并且最大像高表示为Ymax，
(6)1.5＜Bfw/Ymax＜4
条件表达式(6)定义了广角端状态中的后焦距。
如果后焦距高于条件表达式(6)给出的上限值，那么如果其试图保持出射光瞳位置，则第六透镜组的透镜直径变得较大。在另一方面，如果出射光瞳位置变化，则通过第六透镜组的离轴光通量接近光轴并且共轴光通量直径增加。因此，其难以纠正独立于彼此的共轴像差和离轴像差，并且性能的足够增强不能得以实现。
相反，如果后焦距低于由条件表达式(6)给出的下限值，则共轴光通量和离轴光通量的直径变得较小。这带来的问题在于粘附于来自第六透镜组的大多地布置至图像侧的透镜的图像侧透镜面的灰尘的阴影以与图像拾取目标的图像相互重叠的关系被记录.
因此，在变焦透镜系统满足条件表达式(6)的情况中，性能的充分增强能够是预期的并且能够防止以与图像拾取目标的图像相互重叠的关系记录灰尘的阴影。
优选地，本发明的实施例的变焦透镜系统构造使得满足如下的条件表达式(7)，其中第一和第二透镜组在远焦端状态中的组合焦距表示为f12t，
(7)0.7＜|f1 2t|ft＜1
条件表达式(7)定义了第一和第二透镜组在远焦端状态中的组合焦距并用以建立透镜直径的减小和总的透镜长度的减小之间的平衡。
如果组合焦距超过由条件表达式(7)给出的上限值，则由于第一和第二透镜组的组合折射率减弱至负折射率，通过第一透镜组的离轴光通量隔离于光轴，导致透镜直径的增加。
相反，如果组合折射率低于由条件表达式(7)给出的下限值，则第一和第二透镜组的组合折射率减弱至正折射率。由此，其难以减小在远焦端状态中的总的透镜长度。
因此，在变焦透镜系统满足条件表达式(7)的情况中，透镜直径和总的透镜长度的减小能够是预期的。
此外，优选地本发明的实施例的变焦透镜系统构造以满足下面给出的(a)到(j)。
(a)为实现高的光学性能和小型化，透镜组以如下的方式构造。
第一透镜组包括三只透镜，其包括：从目标侧顺序地布置的负透镜、和正透镜、和一个正透镜的粘固的透镜。
采用第一透镜组，负的球面像差由于共轴光轴具有较大的光通量直径而可能出现，特别是在远焦端状态中。另外，离轴像差由于离轴光通量在隔离于光轴的位置处进入而可能出现于第一透镜组。
因此，在负透镜和正透镜的粘固的透镜大多地布置在第一透镜组的目标侧，负的球面像差和共轴色差能够得以适当地纠正。布置在粘固的透镜的图像侧上的正透镜主要具有适当地纠正由视角的变化而导致的彗星像差的变化的功能。从而，高的光学性能够通过确定地分配不同的功能至各个透镜而得以完成。
需要注意到的是，为实现性能的进一步增强，定位在第一透镜组中的目标侧上的两只透镜可以由负透镜和正透镜形成，其从目标侧顺序布置但并不彼此粘结。或者，第一透镜组可以包括四只透镜，其包括具有从目标侧顺序地布置的负透镜、和正透镜、和两只正透镜的粘固的透镜。
(b)为更适当地纠正发生于第二透镜组的不同像差以实现更高的光学性能，第二透镜组由包括第一部分组和第二部分组的两个部分组形成。
第一部分组由具有定向至图像侧的凹面的新月形状的负透镜形成。
在第一部分组由凹面被定向至图像侧的新月形状的负透镜形成的情况中，其在广角端状态中以与孔径光阑的隔离的关系而得布置。因此，通过第一部分组的光通量的高度响应于视角的变化而变化较大的量，并且对于离轴象差的纠正能够得以适当地执行。
同时，第二部分组由至少一只负透镜和一只正透镜形成使得双凹面形状的负透镜和凸面定向至目标侧的正透镜从目标侧顺序地布置。
在该实例中，第二部分组的正透镜和负透镜能够形成为粘固的透镜以实现构造的简化。另外其可以由正透镜和负透镜的粘固的透镜而形成以实现进一步的性能的增强。
由于第二部分组更接近于孔径光阑而得以布置，其主要地具有纠正共轴像差的功能。因此，第二部分组优选地具有双联体构造或三联体构造。
在第二透镜组以上述的这样的方式构造的情况中，像差纠正的作用的划分能够是清楚明了的以确保良好的成像性能。
(c)作为大多地定位在目标侧上的第三透镜组的透镜，具有定向至目标侧的凹面的正透镜得以布置。
在凹面定向至目标侧的正透镜布置为第三透镜组的大多地定位在目标侧上的透镜时，总的透镜长度的减小能够得以实现。
或者，负透镜可以布置在大多地布置在目标侧上的正透镜的图像侧上。在负透镜布置在大多地布置在目标侧上的正透镜的图像侧上时，发生于第三透镜组的负球面像差能够得以适当地纠正。特别地，如果大多地定位在目标侧上的第三透镜组的透镜表面形成为非球面透镜面，则即使折射率较高，负的球面像差能够得以适当地纠正。
(d)第四透镜组由至少一只负透镜形成。
具体地，如果第四透镜组由负透镜和正透镜的粘固的透镜形成，则性能的进一步增强能够是预期的。
(e)第一透镜组由至少一只负透镜形成。
具体地，如果第五透镜组由负透镜和正透镜的粘固的透镜形成，则性能的进一步增强能够是预期的。
(f)第六透镜组由从目标侧顺序地布置的具有定向至目标侧的凸面的正透镜和具有定向至图像侧的凸面的负透镜形成。
在第六透镜组由包括其凸面定向至目标侧的正透镜和其凸面定向至图像侧的负透镜的双联体构造形成的情况中，可以同时纠正离轴像差和共轴像差并适当地纠正当图像拾取目标变化时所出现的不同的像差的变化。将注意到，在显示出可比较地较小的色散的量的玻璃得以使用时，第六透镜组可以由单个透镜形成。
(g)具有高的反常色散的玻璃材料用作第一透镜组的透镜的材料。
在具有高的反常色散的玻璃材料用作第一透镜组的透镜的材料时，色差的出现能够得以适当地抑制。特别地，如果具有高的反常色散的玻璃材料用作来自构成第一透镜组的透镜的粘固的透镜中的正透镜的材料，则在远焦端状态中出现于屏幕图像的中央的二次色散能够得以适当地纠正。
(h)非球面透镜用作第一到第六透镜组中的特殊透镜。
在非球面透镜用作组件透镜，更高的光学性能能够得以完成。具体地，如果非球面透镜用于第二透镜组，则在广角端状态中出现的由视角引起的彗星像差的变化能够适当地得以纠正。
另外，如果多个非球面的面用在一个光学系统中，则高的光学性能自然地得以实现。
(i)来自第一到第六透镜中的一个透镜组或者一个透镜组的某些透镜组件构造用于沿大体上垂直于光轴的方向偏移运动以偏移图像位置。
具体地，如果第三透镜组沿垂直于光轴的方向偏移，则像差的变化减小。
另外，如果要偏移的透镜组或透镜组件组合有检测系统、算术运算系统或驱动系统，则可以使该透镜组或透镜组件用作变焦透镜系统，其执行对由于快门释放而发生的相机震动等所造成的图像震动的纠正。
在该实例中，检测系统检测震动角度并输出相机震动信息，并且算术运算系统基于相机震动信息而输出用于纠正相机震动所必需的透镜位置信息。然后，驱动系统基于透镜位置信息提供驱动量至将要偏移的透镜组或透镜组件。
需要注意到的是，如果第四透镜组构造用于偏移运动，则由于其沿光轴的方向固定，用于偏移驱动的驱动机构能够以简单的形式形成。
(j)为防止在透镜系统的图像侧上出现莫尔条纹，响应于光接收元件的光谱敏感特性而布置了低通滤波器或布置了红外切断滤波器。
现在，参考附图和表格描述根据本发明的几个实施例的几个变焦透镜系统和数值实例，其中，在所述实施例中应用特定数值实例。
需要注意的是以下描述中使用的几个符号具有以下给出的意义。
“面号码”是从目标侧计数的第i面的号码；“Ri”是从目标侧计数的第i面朝向图像侧的曲率半径；“Di”是第i面和第i+1面之间的共轴面距；“Ni”是透镜的材料相对于d线(波长：587.6nm)的折射率；及“vi”为透镜的材料在d线处的色散系数。关于面号码，“ASP”表示非球面的面，并且关于曲率半径，“0”表示该面为平面。另外，关于面距，“(Di)”表示面距是可变距离，并且关于面距，“(Bf)”表示后焦距。
球面形状由如下表达式定义，其中凹陷量由“x”表示，在透镜的顶端处的与曲率半径互为倒数的近轴曲率由“c”表示，沿垂直于光轴的方向的高度由“y”表示，圆锥常数表示为“k”，及非球面系数表示为“A，B，......”：
x＝cy2/[1+{1-(1+k)c2y2}1/2]Ay4+By6+...
图1说明了依据本发明的若干实施例的变焦透镜系统的折射率分布。参考图1，实施例中的变焦透镜系统包括：具有正折射率的第一透镜组G1；具有负折射率的透镜组G2；具有正折射率的第三透镜组G3；具有负折射率的第四透镜组G4；具有负折射率的第五透镜组G5；和具有正折射率的第六透镜组G6，从目标侧顺序地布置。
在实施例中，在从广角端状态至远焦端状态的分辨率变化中，第一和第二透镜组G1和G2之间的距离增加；在第二和第三透镜G2和G3之间的距离减小；在第三和第四透镜G3和G4之间的距离增加；在第四和第五透镜G4和G5之间的距离减小；并且在第五和第六透镜G5和G6之间的距离变化。此时，第一透镜组G1首先移动至图像侧，然后就移动至目标侧，第二透镜组G2移动至图像侧，并且第三和第五透镜组G3和G5彼此整体地移动至目标侧。第四透镜组G4沿光轴的方向固定，并且第六透镜组G6移动至目标侧，然后就移动至图像侧。第六透镜组G6移动以纠正由透镜组的移动而导致的图像表面位置的变化并在近距离对焦时移动至图像侧。
图2示出了依据本发明的第一实施例的变焦透镜系统1的透镜构造。参考图2，变焦透镜系统1包括15只透镜。
第一透镜组G1包括：具有定向至目标侧的凸面的新月形状的负透镜L11和具有定向至目标侧的凸面的正透镜的粘固的透镜L11：及具有定向至目标侧的凸面的正透镜L12。
第二透镜组G2包括：具有定向至图像侧的凸面的新月形状的负透镜L21；双凹面形状的负透镜L22；和双凸面形状的正透镜及双凹面形状的负透镜的粘固透镜L23。
第三透镜组G3包括：双凸面形状的正透镜和双凹面形状的负透镜的粘固的透镜L31；及双凸面形状的正透镜的L32。
第四透镜组G4包括：具有定向至图像侧的凸面的负透镜L4。
第五透镜组G5包括：双凸面形状的正透镜和双凹面形状的负透镜的粘固的透镜L5。
第六透镜组G6包括：双凸面形状的正透镜和具有定向至目标侧的凸面的新月形状的负透镜的粘固的透镜L6。
孔径光阑S布置在第三透镜组G3的目标侧上用于与第三透镜组G3的整体移动。
表1示出了数值实例1的透镜数据，其中特定的数值和在其中焦距f为f＝1.000的广角端状态、其中焦距f为f＝3.645的第一中间焦距状态、其中焦距f为f＝12.489的第二中间焦距状态、及其中焦距f为f＝28.135的远焦端状态中的F号码FNo及视角2ω应用于第一实施例的变焦透镜系统1。
[表1]
  f   1.000～3.645～12.489～28.135
  FNo   2.87～3.31～3.67～4.56
  2ω   76.72～22.89～6.94～3.03
  面号码   曲率半径(Ri)   面距(Di)   折射率(Ni)   色散系数(vi)
  1   18.12502   0.271   1.90366   31.1
  2   9.48608   0.951   1.49700   81.6
  3   -51.73261   0.039
  4   8.48093   0.684   1.60300   65.5
  5   32.60152   (D5)
  6   11.54790   0.136   1.88300   40.8
  7   1.86177   1.024
  8   -6.52876   0.116   1.81600   46.6
  9   8.27779   0.019
  10   3.64989   0.565   1.92286   20.8
  11   -160.52842   0.116   1.80400   46.6
  12   8.33424   (D12)
  13(孔径光阑)   0.00000   0.310
  14(ASP)   2.53827   1.129   1.61800   63.4
  15   -3.52574   0.116   1.60342   38.0
  16   2.55929   0.131
  17   5.63272   0.291   1.80400   46.6
  18   -6.91459   (D18)
  19   17.88623   0.116   1.60300   65.5
  20(ASP)   4.07660   (D20)
  21   3.87454   0.423   1.60300   65.5
  22   -2.76958   0.097   1.70154   41.2
  23   4.21801   (D23)
  24(ASP)   3.46585   0.387   1.60300   65.5
  25   -6.75613   0.107   1.92286   20.8
  26   -8.05212   (D26)
  27   无穷   0.277   1.51680   64.2
  28   无穷   (Bf)
在变焦透镜系统1中，第三透镜组G3在目标侧上的粘固的透镜L31的面即面号码14的面、第四透镜组G4在图像侧上的负透镜L4的面即面号码20的面、及第六透镜组G6在目标侧上的粘固的透镜L6的面即面号码24的面形成为非球面。
在数值实例1中的非球面的第四、第六、第八和第十顺序的非球面系数A、B、C和D及圆锥常数“k”示出在表2中。
将注意到的是，在示出非球面系数的表2及下文给出的另外的表格中，“E-i”是指数表达，其基数为10，即“10-i”，并且例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10-5”。
[表2]
  第14面   k＝1.247762   A＝-0.161161E-01   B＝-0.322767E-02   C＝-0.119053E-03   D＝-0.437029E-03
  第20面   k＝0.000000   A＝+0.112379E-02   B＝-0.131950E-02   C＝+0.233181E-03   D＝0
  第24面   k＝-0.481032   A＝-0.338238E-02   B＝+0.530431E-02   C＝-0.506693E-02   D＝+0.165546E-02
数字实例1中当透镜位置状态变化时的变化距离示出在表3中。
[表3]
  f   1.000   3.645   12.489   28.135
  D5   0.145   5.116   8.744   10.136
  D12   10.439   3.854   0.913   0.387
  D18   0.291   1.739   2.826   3.188
  D20   3.091   1.643   0.556   0.194
  D23   0.349   0.838   1.510   3.410
  D26   1.404   2.181   3.411   1.479
  Bf   0.134   0.134   0.134   0.134
数值实例1中的条件表达式(1)到(7)的对应的值示出在表4中。
[表4]
Figure G2009101657240D00201
Figure G2009101657240D00211
如表4中清楚明了的，变焦透镜系统1构造以满足条件表达式(1)到(7)。
数值实例1中在无限远对焦状态中的不同像差说明在图3到图6中。图3示出了其中焦距f为f＝1.000的广角端状态中的像差，图4示出了其中焦距f为f＝3.645的第一中间焦距状态中的像差，图5示出了其中焦距f为f＝12.489的第二中间焦距状态中的像差，及图6示出了其中焦距f为f＝28.135的远焦端状态中的像差。
在图3到图6的视图中，像散的实线曲线和虚线曲线分别表示矢状图像平面和冠状图像平面。在说明横像差的图表中，y表示像高并且A表示视角。
依据像差的图表，清楚明了的是在数值实例1中，像差得以适当地纠正并展示出了优良的成像性能。
图7示出了依据本发明的实施例的变焦透镜系统2的透镜构造。参考图7，所示出的变焦透镜系统2包括15只透镜。
第一透镜组G1包括：具有定向至目标侧的凸面的新月形状的负透镜和具有定向至目标侧的凸面的正透镜的粘固的透镜L11；及具有定向至目标侧的凸面的正透镜L12。
第二透镜组G2包括：具有定向至图像侧的凹面的新月形状的负透镜L21；双凹面形状的负透镜L22；及双凸面形状的正透镜和双凹面形状的负透镜的粘固的透镜L23。
第三透镜组G3包括：双凸面形状的正透镜和双凹面形状的负透镜的粘固的透镜L31；和双凸面形状的正透镜L32。
第四透镜组G4包括：具有定向至图像侧的凹面的负透镜L4。
第五透镜组G5包括：双凸面形状的正透镜和双凹面形状的负透镜的粘固的透镜L5。
第六透镜组G6包括：双凸面形状的正透镜和具有定向至目标侧的凹面的新月形状的负透镜的粘固的透镜L6。
孔径光阑S布置在第三透镜组G3的目标侧上并沿光轴的方向得以固定，与透镜位置状态无关。
表5示出了数值实例2的透镜数据，其中特定的数值和在其中焦距f为f＝1.000的广角端状态、其中焦距f为f＝3.645的第一中间焦距状态、其中焦距f为f＝12.489的第二中间焦距状态、及其中焦距f为f＝28.135的远焦端状态中的F号码FNo及视角2ω应用于第二实施例的变焦透镜系统2。
[表5]
  f   1.000～3.645～12.489～28.135
  FNo   2.87～3.31～4.32～5.54
  2ω   76.87～22.89～6.94～3.03
  面号码   曲率半径(Ri)   面距(Di)   折射率(Ni)   色散系数(vi)
  1   18.12502   0.271   1.90366   31.1
  2   9.48608   0.951   1.49700   81.6
  3   -51.73261   0.039
  4   8.48093   0.684   1.60300   65.5
  5   32.60152   (D5)
  6   11.54790   0.136   1.88300   40.8
  7   1.86177   1.024
  8   -6.52876   0.116   1.81600   46.6
  9   8.27779   0.019
  10   3.64989   0.565   1.92286   20.8
  11   -160.52842   0.116   1.80400   46.6
  12   8.33424   (D12)
  13(孔径光阑)   0.00000   (D13)
  14(ASP)   2.53827   1.129   1.61800   63.4
  15   -3.52574   0.116   1.60342   38.0
  16   2.55929   0.131
  17   5.63272   0.291   1.80400   46.6
  18   -6.91459   (D18)
  19   17.88623   0.116   1.60300   65.5
  20(ASP)   4.07660   (D20)
  21   3.87454   0.423   1.60300   65.5
  22   -2.76958   0.097   1.70154   41.2
  23   4.21801   (D23)
  24(ASP)   3.46585   0.387   1.60300   65.5
  25   -6.75613   0.107   1.92286   20.8
  26   -8.05212   (D26)
  27   无穷   0.277   1.51680   64.2
  28   无穷   (Bf)
在变焦透镜系统2中，第三透镜组G3在目标侧上的粘固的透镜L31的面即面号码14的面、第四透镜组G4在图像侧上的负透镜L4的面即面号码20的面、及第六透镜组G6在目标侧上的粘固的透镜L6的面即面号码24的面形成为非球面。
在数值实例2中的非球面的第四、第六、第八和第十顺序的非球面系数A、B、C和D及圆锥常数“k”示出在表6中。
[表6]
  第14面   k＝1.247762   A＝-0.161161E-01   B＝-0.322767E-02   C＝-0.119053E-03   D＝-0.437029E-03
  第20面   k＝0.000000   A＝+0.112379E-02   B＝-0.131950E-02   C＝+0.233181E-03   D＝0
  第24面   k＝-0.481032   A＝-0.338238E-02   B＝+0.530431E-02   C＝-0.506693E-02   D＝+0.165546E-02
数字实例2中当透镜位置状态变化时的变化距离示出在表7中。
[表7]
  f   1.000   3.645   12.489   28.135
  D5   0.145   5.116   8.744   10.136
  D12   7.303   1.985   0.945   0.387
  D13   3.446   2.179   0.278   0.310
  D18   0.291   1.739   2.826   3.188
  D20   3.091   1.643   0.556   0.194
  D23   0.349   0.838   1.510   3.410
  D26   1.404   2.181   3.411   1.479
  Bf   0.134   0.134   0.134   0.134
数值实例2中的条件表达式(1)到(7)的对应的值示出在表8中。
[表8]
Figure G2009101657240D00241
如表8中清楚明了的，变焦透镜系统2构造以满足条件表达式(1)到(7)。
数值实例2中在无限远对焦状态中的不同像差说明在图8到图11中。图8示出了其中焦距f为f＝1.000的广角端状态中的像差，图9示出了其中焦距f为f＝3.645的第一中间焦距状态中的像差，图10示出了其中焦距f为f＝12.489的第二中间焦距状态中的像差，及图11示出了其中焦距f为f＝28.135的远焦端状态中的像差。
在图8到图11的视图中，像散的实线曲线和虚线曲线分别表示矢状图像平面和冠状图像平面。在说明横像差的图表中，y表示像高并且A表示视角。
依据像差的图表，清楚明了的是在数值实例2中，像差得以适当地纠正并展示出了优良的成像性能。
图12示出了依据本发明的实施例的变焦透镜系统3的透镜构造。参考图12，所示出的变焦透镜系统3包括12只透镜。
第一透镜组G1包括：具有定向至目标侧的凸面的新月形状的负透镜和具有定向至目标侧的凸面的正透镜的粘固的透镜L11；及具有定向至目标侧的凸面的正透镜L12。
第二透镜组G2包括：具有定向至图像侧的凹面的新月形状的负透镜L21；双凹面形状的负透镜和具有定向至目标侧的凸面的新月形状的正透镜的粘固的透镜L22。
第三透镜组G3包括：双凸面形状的正透镜和具有定向至目标侧的凹面的新月形状的负透镜的粘固的透镜L3。
第四透镜组G4包括：具有定向至图像侧的凹面的负透镜L4。
第五透镜组G5包括：双凸面形状的正透镜和双凹面形状的负透镜的粘固的透镜L5。
第六透镜组G6包括：双凹面形状的粘固的透镜L6。
孔径光阑S布置在第三透镜组G3的目标侧上并与第三透镜组G3整体地移动。
表9示出了数值实例3的透镜数据，其中特定的数值和在其中焦距f为f＝1.000的广角端状态、其中焦距f为f＝4.282的第一中间焦距状态、其中焦距f为f＝12.640的第二中间焦距状态、及其中焦距f为f＝28.155的远焦端状态中的F号码FNo及视角2ω应用于第三实施例的变焦透镜系统3。
[表9]
  f   1.000～4.282～12.640～28.155
  FNo   2.88～3.24～3.31～4.37
  2ω   79.37～20.54～7.21～3.19
  面号码   曲率半径(Ri)   面距(Di)   折射率(Ni)   色散系数(vi)
  1   17.4618   0.284   1.90366   31.1
  2   10.0633   0.916   1.49700   81.6
  3   -84.0460   0.041
  4   9.1080   0.616   1.60300   65.5
  5   26.3362   (D5)
  6   34.0586   0.142   1.88300   40.8
  7(ASP)   2.7698   1.060
  8   -7.0207   0.122   1.72000   50.2
  9   5.3280   0.441   1.94595   18.0
  10   22.4923   (D10)
  11(孔径光阑)   0.0000   0.223
  12(ASP)   4.0624   0.520   1.69680   55.5
  13   -3.3355   0.122   1.68893   31.1
  14   -6.4994   (D14)
  15(ASP)   -4.2521   0.122   1.55332   71.7
  16(ASP)   114.3704   (D16)
  17   4.2638   0.550   1.60300   65.5
  18   -2.0317   0.102   1.72047   34.7
  19   3.3746   (D19)
  20(ASP)   3.4342   0.594   1.61800   63.4
  21(ASP)   -4.9943   (D21)
  22   0.0000   0.189   1.51680   64.2
  23   0.0000   (Bf)
在变焦透镜系统3中，第二透镜组G2在图像侧上的负透镜L21的面即面号码7的面、第三透镜组G3在目标侧上的粘固的透镜L3的面即面号码12的面、第四透镜组G4在目标侧上的负透镜L4的面即面号码15的面、第四透镜组G4在图像侧上的负透镜L4的面即面号码16的面、第六透镜组G6在目标侧上的正透镜L6的面即面号码20的面、及第六透镜组G6在图像侧上的正透镜L6的面即面号码21的面形成为非球面。
在数值实例3中的非球面的第四、第六、第八和第十顺序的非球面系数A、B、C和D及圆锥常数“k”示出在表10中。
[表10]
第7面k＝0.000000  A＝-0.264044E-02 B＝-0324761  E-03C＝0.693382  E-04D＝-0.180907E-04
第12面k＝0.629828 A＝-0.637542E-02 B＝0.533983  E-03C＝-0.718124 E-03D＝0.271215E-03
第15面k＝0.000000 A＝0.419647E-01  B＝-0.198669E-01 C＝0.000000E+00  D＝0.000000E+00
第16面k＝0.000000 A＝0.347302E-01  B＝-0.181321E-01 C＝-0.177656E-02 D＝0.000000E+00
第20面k＝1.978378 A＝-0.116973E-01 B＝-0.720726E-03 C＝-0.801913E-04 D＝-0.1127519E-03
第21面k＝0.000000 A＝0.245277E-02  B＝0.209185E-03  C＝0.000000E+00  D＝0.000000E+00
数值实例3中当透镜位置状态变化时的变化距离示出在表11中。
[表11]
  f   1.000   4.282   12.640   28.155
  D5   0.152   5.806   9.926   11.464
  D10   12.502   3.564   1.156   0.595
  D14   0.325   1.801   2.907   3.276
  D16   3.154   1.679   0.572   0.203
  D19   0.523   1.076   1.822   3.814
  D21   2.213   3.140   3.494   1.884
  Bf   0.122   0.122   0.122   0.122
数值实例3中的条件表达式(1)到(7)的对应的值示出在表12中。
[表12]
Figure G2009101657240D00271
如表12中清楚明了的，变焦透镜系统3构造以满足条件表达式(1)到(7)。
数值实例3中在无限远对焦状态中的不同像差说明在图13到图16中。图13示出了其中焦距f为f＝1.000的广角端状态中的像差，图14示出了其中焦距f为f＝4.282的第一中间焦距状态中的像差，图15示出了其中焦距f为f＝12.640的第二中间焦距状态中的像差，及图16示出了其中焦距f为f＝28.155的远焦端状态中的像差。
在图13到图16的视图中，像散的实线曲线和虚线曲线分别表示矢状图像平面和冠状图像平面。在说明横像差的图表中，y表示像高并且A表示视角。
依据像差的图表，清楚明了的是在数值实例3中，像差得以适当地纠正并展示出了优良的成像性能。
图17示出了依据本发明的实施例的变焦透镜系统4的透镜构造。参考图17，所示出的变焦透镜系统4包括13只透镜。
第一透镜组G1包括：具有定向至目标侧的凸面的新月形状的负透镜和具有定向至目标侧的凸面的正透镜的粘固的透镜L11；及具有定向至目标侧的凸面的正透镜L12。
第二透镜组G2包括：具有定向至图像侧的凹面的新月形状的负透镜L21；双凹面形状的负透镜L22；和具有定向至目标侧的凸面的新月形状的正透镜L23。
第三透镜组G3包括：双凸面形状的正透镜和具有定向至目标侧的凹面的新月形状的负透镜的粘固的透镜L3。
第四透镜组G4包括：具有定向至图像侧的凹面的负透镜L4。
第五透镜组G5包括：双凸面形状的正透镜和双凹面形状的负透镜的粘固的透镜L5。
第六透镜组G6包括：双凸面形状的正透镜和具有定向至目标侧的新月形状的负透镜的粘固的透镜L6。
孔径光阑S布置在第三透镜组G3的目标侧上并在透镜位置状态变化时分离于第三透镜组G3而移动。
表13示出了数值实例4的透镜数据，其中特定的数值和在其中焦距f为f＝1.000的广角端状态、其中焦距f为f＝3.860的第一中间焦距状态、其中焦距f为f＝11.876的第二中间焦距状态、及其中焦距f为f＝28.171的远焦端状态中的F号码FNo及视角2ω应用于第四实施例的变焦透镜系统4。
[表13]
  f   1.000～3.860～11.876～28.171
  FNo   2.87～2.95～3.22～4.63
  2ω   77.92～22.06～7.43～3.07
  面号码   曲率半径(Ri)   面距(Di)   折射率(Ni)   色散系数(vi)
  1   18.6536   0.277   1.90366   31.1
  2   9.8464   0.927   1.49700   81.6
  3   -54.3931   0.040
  4   8.5725   0.641   1.60300   65.5
  5   27.6416   (D5)
  6   13.5969   0.139   1.88300   40.8
  7   2.0326   1.044
  8   -7.8501   0.119   1.77250   49.6
  9   6.8087   0.023
  10   3.7520   0.416   1.94595   18.0
  11   9.1735   (D11)
  12(孔径光阑)   0.0000   (D12)
  13(ASP)   4.9316   0.661   1.69680   55.5
  14   -2.4130   0.119   1.68893   31.1
  15   -4.8632   (D15)
  16   -5.5705   0.119   1.55332   71.7
  17(ASP)   14.9629   (D17)
  18   4.3855   0.434   1.61800   63.4
  19   -2.8631   0.099   1.59551   39.2
  20   2.4746   (D20)
  21(ASP)   3.1282   0.625   1.61800   63.4
  22   -3.0828   0.109   1.90366   31.1
  23   -5.2078   (D23)
  24   0.0000   0.184   1.51680   64.2
  25   0.0000   (Bf)
在变焦透镜系统4中，第三透镜组G3在目标侧上的粘固的透镜L3的面即面号码13的面、第四透镜组G4在图像侧上的负透镜L4的面即面号码17的面、及第六透镜组G6在目标侧上的粘固的透镜L6的面即面号码21的面形成为非球面。
在数值实例4中的非球面的第四、第六、第八和第十顺序的非球面系数A、B、C和D及圆锥常数“k”示出在表14中。
[表14]
  第13面   k＝2.000000   A＝-0.743296E-02   B＝-0.286011E-03   C＝-0.602466E-04   D＝0.166653E-04
  第17面   k＝0.000000   A＝-0.405800E-02   B＝0.110574E-02   C＝-0.106782E-02   D＝0.000000E+00
  第21面   k＝-2.426127   A＝0.452525E-02   B＝0.100273E-02   C＝-0.763468E-03   D＝0.174763E-03
数值实例4中在透镜位置状态变化时的变化距离示出在表15中.
[表15]
  f   1.000   3.860   11.876   28.171
  D5   0.148   5.436   9.256   10.736
  D11   10.962   2.949   0.750   0.396
  D12   0.359   1.317   0.839   0.485
  D15   0.317   1.734   2.797   3.151
  D17   3.384   1.967   0.904   0.550
  D20   0.356   1.360   1.849   3.788
  D23   2.090   2.515   3.076   1.503
  Bf   0.119   0.119   0.119   0.119
数值实例4中的条件表达式(1)到(7)的对应的值示出在表16中。
[表16]
Figure G2009101657240D00301
Figure G2009101657240D00311
如表16中清楚明了的，变焦透镜系统4构造以满足条件表达式(1)到(7)。
数值实例4中在无限远对焦状态中的不同像差说明在图18到图21中。图18示出了其中焦距f为f＝1.000的广角端状态中的像差，图19示出了其中焦距f为f＝3.860的第一中间焦距状态中的像差，图20示出了其中焦距f为f＝11.876的第二中间焦距状态中的像差，及图21示出了其中焦距f为f＝28.171的远焦端状态中的像差。
在图18到图21的视图中，像散的实线曲线和虚线曲线分别表示矢状图像平面和冠状图像平面。在说明横像差的图表中，y表示像高并且A表示视角。
依据像差的图表，清楚明了的是在数值实例4中，像差得以适当地纠正并展示出了优良的成像性能。
上述的实施例的部件的特定形状和数值仅是实施本发明的实例并且本发明的技术范围不应依据它们而限制性地解释。
本应用包括涉及2008年8月6日在日本专利办公室提交的日本优先权专利申请JP 2008-202967中发布的主旨内容。
本领域技术人员应理解：依据设计需求和其它因素可以进行不同的修改、组合、亚组合和替换，只要它们在权利要求或其等效文件的范围内。

Claims (6)

1、一种变焦透镜系统，其包括：
具有正折射率的第一透镜组；
具有负折射率的第二透镜组；
具有正折射率的第三透镜组；
具有负折射率的第四透镜组；
具有负折射率的第五透镜组；及
具有正折射率的第六透镜组；
所述第一到第六透镜组从目标侧顺序布置；
透镜位置状态从广角端状态至远焦端状态的变化使得在所述第一和第二透镜组之间的距离增加，使得所述第二和第三透镜组之间的距离减小，使得所述第三和第四透镜组之间的距离增加，使得所述第四和第五透镜组之间的距离减小，以及使得所述第五和第六透镜组之间的距离变化，并且所述第一透镜组首先移动至图像侧一次，然后就移动至目标侧，并且所述第四透镜组沿光轴的方向固定，此外第三和第五透镜组彼此整体地移动至所述目标侧；
与在广角端状态中的位置相比，所述第二透镜组在远焦端状态中位于所述图像侧；
所述变焦透镜系统还包括：布置在所述第三透镜组的附近的孔径光阑；并且
所述第六透镜组响应于图像拾取目标的位置的变化而沿所述光轴的方向移动。
2、如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足如下的条件表达式(1)，其中所述第一至第四透镜组在广角端状态中的组合焦距表示为f14w，并且所述整个透镜系统在广角端状态中的焦距表示为fw：
(1)1.2＜f14w/fw＜3。
3、如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足如下的条件表达式(2)和(3)，其中所述第二透镜组在广角端状态中的横向放大率表示为β2w，并且第二透镜组在远焦端状态中的横向放大率表示为β2t：
(2)-1＜β2w＜0；
(3)β2t＜-1。
4、如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足如下的条件表达式(4)和(5)，其中作为在所述远焦端状态中从距离所述目标侧最近地定位的所述第一透镜组的透镜面至图像表面的距离的光学总长表示为TLt，所述远焦端状态中的整个透镜系统的焦距表示为ft，并且作为在所述广角端状态从距离目标侧最近地定位的所述第一透镜组的透镜面至所述图像表面的距离的光学总长表示为TLw：
(4)0.8＜TLt/ft＜1；
(5)0.8＜TLw/TLt＜1。
5、如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足如下的条件表达式(6)，其中作为在所述广角端状态中从距离所述图像侧最近地定位的所述第六透镜组的透镜面至图像表面的距离的后焦距表示为Bfw，并且最大像高表示为Ymax：
(6)1.5＜Bfw/Ymax＜4。
6、如权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足如下的条件表达式(7)，其中所述第一和第二透镜组在所述远焦端状态中的组合焦距表示为f12t，并且在所述远焦端状态中的所述整个透镜系统的焦距表示为ft：
(7)0.7＜|f12t|/ft＜1。
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