CN104391369A - 变焦透镜、光学设备和形成物体的图像并改变焦距的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变焦透镜、光学设备和形成物体的图像并改变焦距的方法。具体地，本发明提供变焦透镜、配备有该变焦透镜的光学设备、和形成物体的图像并改变焦距的方法。变焦透镜包括按从物体侧起的顺序沿光轴布置的多个透镜组，所述多个透镜组中最靠近图像的透镜组具有前透镜组、及在前透镜组的图像侧上以空气间隔布置的后透镜组，在从广角端状态变焦到远摄端状态时，最靠近图像的透镜组相对于像面固定。该光学设备在预定像面上形成物体的图像。该方法包括：提供所述变焦透镜，并且通过相对于像面固定的最靠近图像的透镜组将变焦透镜的焦距从广角端状态改变到远摄端状态。本发明能防止变焦透镜的光学性能在每种使用场合改变。

Description

变焦透镜、光学设备和形成物体的图像并改变焦距的方法
分案申请说明
本申请是申请日是2008年9月24日、申请号是200810161015.0并且发明名称是“变焦透镜、光学设备和形成物体的图像并改变焦距的方法”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用在诸如普通数码相机的光学设备中的变焦透镜，更具体地说，涉及高变焦比的变焦透镜。
背景技术
例如，存在正、负、正、正和正5组型的传统的已知的变焦透镜。正、负、正、正和正5组型的这种变焦透镜由按从物体侧的顺序排列的下述五个透镜组组成：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、具有正折射能力的第四透镜组，以及具有正折射能力的第五透镜组，并且这样构造，当从广角端状态(焦距最短的状态)向远摄端状态(焦距最长的状态)变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增加，第二透镜组和第三透镜组之间的间隔减小，并且第五透镜组向物体侧移动(例如，参见日本专利申请公开号No.2002-365548)。
发明内容
然而，如在上述申请公开号No.2002-365548中所述的变焦透镜中，当使最靠近图像的透镜组可移动以实现调焦时，由于可移动的透镜组位于最接近图像的位置，即，能够由用户等触摸的位置，存在可移动的透镜组被用户等推动而移动的可能性。因此，变焦透镜的光学性能在每种使用场合能够改变。
本发明的目的是提供一种能防止变焦透镜的光学性能在每种使用场合改变的变焦透镜，以及装有该变焦透镜的光学设备。
根据本发明的变焦透镜是包括按照从物体侧的顺序沿光轴排列的多个透镜组的变焦透镜，其中，在多个透镜组中最靠近图像的透镜组具有前透镜组，以及在前透镜组的图像侧上设置成具有空气间隔的后透镜组，并且其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，最靠近图像的透镜组相对于成像面是静止的。
根据本发明的变焦透镜优选构造成以便沿着光轴的方向移动前透镜组，以便调焦。
在根据本发明的变焦透镜中，优选，后透镜组具有负折射能力。
在根据本发明的变焦透镜中，优选，在最靠近图像的透镜组中的前透镜组具有在物体侧上具有凸面的正透镜，而在最靠近图像的透镜组中的后透镜组是在物体侧上具有凹面的负透镜。
根据本发明的变焦透镜优选满足下述关系的条件：
1.25<fx/fw<23.2,
其中，fw是广角端状态中的整个透镜系统的焦距，而fx是最靠近图像的透镜组的焦距。
此外，根据本发明的变焦透镜优选满足下述关系的条件：
0.05<|fxF|/fx<1.25,
其中，fx是最靠近图像的透镜组的焦距，而fxF是前透镜组的焦距。
根据本发明的光学设备(例如实施例中的电子静态照相机1)包括上述变焦透镜的任何一个，其在预定的成像面上形成物体的图像。
当如上所述构造根据本发明的变焦透镜和具有该变焦透镜的光学设备时，作为适用于使用固态图像传感器等的便携式摄像机、数码相机等的变焦透镜，易于实现防止在任何使用场合改变其光学性能的变焦透镜。
附图说明
图1是根据本发明的变焦透镜的折射能力布局。
图2是示出根据第一实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图3是示出在第一实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差曲线图，(b)是在中等焦距状态1中的像差的像差曲线图。
图4是示出在第一实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在中等焦距状态2中的像差的像差曲线图，(b)是在远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图5是示出根据第二实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图6是示出在第二实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差曲线图，(b)是在中等焦距状态1中的像差的像差曲线图。
图7是示出在第二实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在中等焦距状态2中的像差的像差曲线图，(b)是在远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图8是示出根据第三实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图9是示出在第三实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差曲线图，(b)是在中等焦距状态1中的像差的像差图。
图10是示出在第三实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在中等焦距状态2中的像差的像差曲线图，(b)是在远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图11是示出根据第四实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图12是示出在第四实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差曲线图，(b)是中等焦距状态1中的像差的像差曲线图。
图13是示出在第四实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在中等焦距状态2中的像差的像差曲线图，(b)是远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图14是示出根据第五实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图15是示出在第五实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差曲线图，(b)是在中等焦距状态1中的像差的像差曲线图。
图16是示出在第五实施例中的无穷远对焦状态中能够的像差的像差曲线图，其中，(a)是在中等焦距状态2中的像差的像差图，(b)是在远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图17是示出根据第六实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图18是示出在第六实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差图，(b)是在中等焦距状态1中的像差的像差图。
图19是示出在第六实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差图，其中，(a)是在中等焦距状态2中的像差的像差曲线图，(b)是远在远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图20是示出根据第七实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图21是示出在第七实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差曲线图，(b)是中等焦距状态1中的像差的像差曲线图。
图22是示出在第七实施例中的无穷远对焦状态的像差的像差曲线图，其中，(a)是在中等焦距状态2中的像差的像差曲线图，(b)是在远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图23是示出根据第八实施例的变焦透镜的结构的剖视图。
图24是示出在第八实施例中的无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，其中，(a)是在广角端状态中的像差的像差曲线图，(b)是在中焦距状态中的像差的像差曲线图，而(c)是在远摄端状态中的像差的像差曲线图。
图25示出装有根据本发明的变焦透镜的电子静态照相机，其中(a)是正视图，(b)是后视图。
图26是沿图25(a)的线A-A’的剖视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。首先，将使用图2描述根据本发明的实施例的变焦透镜ZL的结构。该变焦透镜ZL按照从物体侧的顺序具有下述透镜组：具有正折射能力的第一透镜组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、具有正折射能力的第四透镜组G4以及具有正折射力的第五透镜组G5，并且这样构造，以便当从广角端状态(焦距最短的状态)向远摄端状态(焦距最长的状态)改变焦距时，至少第一透镜组G1和第四透镜组G4向物体侧移动，以便增加第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔，减小第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔，减小第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的间隔，并且增加第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的间隔。在这种结构的变焦透镜ZL中，第五透镜组G5具有前透镜组G5F和后透镜组G5B，并且后透镜组G5B在前透镜组G5F的图像侧上设置成具有空气间。该变焦透镜ZL能实现具有大于75°的广角端的视角和约7×-10×或更大的变焦比的极好的成像性能。
下面将描述各个透镜组G1-G5的功能。第一透镜组G1具有会聚光束的作用，并且设置成离尽可能靠近广角端状态中的成像面，以便轴外光线能离开光轴通过，由此该第一透镜组G1的透镜直径做成比较小。将该第一透镜组G1向物体侧移动，以便在远摄端状态中增加与第二透镜组G2的间隔，这增强会聚作用并减小透镜系统的总长度。
第二透镜组G2具有放大由第一透镜组G1形成的物体的图像的作用，并且随着从广角端状态到远摄端状态的变化，增加第一透镜组G1和该第二透镜组G2之间的间隔，由此增加放大率并且改变焦距。
第三透镜组G3具有会聚由第二透镜组G2放大的光束的作用，并且该第三透镜组G3希望由多个透镜组组成，以便实现更高性能。
第四透镜组G4具有进一步会聚由第三透镜组G3会聚的光束的作用，并且随着焦距的变化，必定改变第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的间隔，这能够抑制相对于焦距的变化的成像面的波动。
在本实施例中，第五透镜组是最靠近图像的透镜组，由前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，并且后透镜组G5B在前透镜组G5B的图像侧上设置成具有空气间隔。在进行变焦期间，后透镜组G5B相对于像面是静止的，而前透镜组G5F沿着光轴的方向移动，以实现对焦，由此使由于对焦引起的移动距离最小化。在下文的描述中，根据最靠近图像的透镜组为第五透镜组G5的假定来描述条件表达式和其他。后透镜组G5B具有负折射能力。该结构是优选的，因为能够使由于对焦引起的移动距离最小。
在本实施例的变焦透镜ZL中，优选，形成为前面提到的最靠近图像的透镜组的第五透镜组G5的前透镜组G5F具有在物体侧上具有凸面的正透镜，并且后透镜组G5B是在物体侧上具有凹面的负透镜。当用这种结构构造这个第五透镜组G5时，它能是结构简单的对焦组并且能够极好地校正单独由第五透镜组引起的球面像差和彗差。
本实施例的变焦透镜ZL希望满足下述条件表达式(1)：
1.25<fx/fw<23.2  (1),
其中，fw是在广角端状态中的整个透镜系统的焦距，而fx是最靠近图像的透镜组的焦距，即，第五透镜组G5的焦距。
条件表达式(1)是用于定义最靠近图像的透镜组的焦距fx(在本实施例中是第五透镜组G5的焦距)的适当的范围的条件表达式。如果该比值超过这个条件表达式(1)的上限，则第五透镜组G5的折射能力变得太弱，以至不能很好地校正单独由第五透镜组G5引起的彗差。另一方面，如果该比值小于条件表达式(1)的下限，则第五透镜组G5的折射能力变得太强，并且第五透镜组G5单独产生很大的球面相差。
为了确保本实施例的效果，条件表达式(1)的上限优选设置成21.0。为了进一步确保本实施例的效果，条件表达式(1)的上限更优选设置成19.5。此外，为了进一步确保本实施例的效果，条件表达式(1)的上限还更优选设置成18.0。为了确保本实施例的效果，条件表达式(1)的下限优选设置成2.0。为了进一步确保本实施例的效果，条件表达式(1)的下限更优选设置成2.5。此外，为了进一步确保本实施例的效果，条件表达式(1)的下限还更优选设置成3.0。
本实施例的变焦透镜希望满足下述条件表达式(2)：
0.05<|fxF|/fx<1.25  (2)
其中，fxF是形成最靠近图像的透镜组的前透镜组的焦距，即，形成第五透镜组G5的前透镜组G5F的焦距。
条件表达式(2)是用于定义用于在最靠近图像的透镜组中的焦距比(本实施例中，第五透镜组G5中的焦距比)的适当范围的条件表达式。如果该比值高于该条件表达式(2)的上限，前透镜组G5F的折射能力将变得太弱以致不能充分地校正单独由第五透镜组G5引起的彗差。另外，在对焦期间移动距离将变得太大。另一方面，如果该比值低于条件表达式(2)的下限，前透镜组G5F的折射能力将变得太强以致不能很好地校正单独由第五透镜组G5引起的球面像差和彗差。另外，因为由于对焦引起的像差波动也会变得更大，因此不是优选的。
为了确保本实施例的效果，条件表达式(2)的上限优选设置成1.1。为了进一步确保本实施例的效果，更优选将条件表达式(2)的上限设置成0.95。为了确保本实施例的效果，优选将条件表达式(2)的下限设置成0.20。为了进一步确保本实施例的效果，更优选将条件表达式(2)的下限设置成0.35。
在传统的变焦透镜中，在试图仅通过最靠近图像的透镜组调焦的情况下，透镜组的移动距离在调焦到近物时变得非常大。在传统变焦透镜中试图通过第二透镜组调焦的情况下，在调焦期间视角的变化非常大。与此相反，本实施例的变焦透镜ZL能实现高成像性能，同时具有高变焦比。通过本实施例的变焦透镜和装有该变焦透镜的光学设备，作为适用于使用固态成像传感器等的便携式摄像机、数码相机等的变焦透镜，变成易于实现具有高变焦比的极好的成像性能的变焦透镜。
图25和26示出作为装有上述变焦透镜ZL的光学设备的电子静态照相机(在下文中将简称为照相机)的结构。该照相机1构造如下：当按压未示出的电源按钮时，打开摄像透镜(变焦透镜ZL)的未示出快门，并且变焦透镜ZL会聚来自未示出的物体的光以便在设置在成像面I上的成像器件C(例如CCD、CMOS等等)上形成其图像。聚焦在成像器件C上的物体图像显示在设置于照相机1的后面上的液晶监视器2上。拍摄者在观看液晶监视器2的同时确定物体图像的构图，并按下释放按钮3，以便通过成像器件C摄取物体图像并将其存储在未示出的存储器中。
该照相机1具有用于发出用于暗物体的辅助光的辅助光发射器4、用于将变焦透镜ZL从广角端状态(W)向远摄端状态(T)变焦的广角(W)-远摄(T)按钮5、在设置照相机1的各种条件中所用的功能按钮6等等。
上面的描述和下文的实施例涉及5组结构的变焦透镜ZL，下述实施例将示出除5组结构外之外的4组结构，但上述结构、条件等等也适用于其他组结构，例如6组结构。例如，上述实施例示出透镜系统由5个可移动组组成的结构，但是它也可以在透镜组之间增加另一透镜组，或在靠近透镜系统的图像侧或物体侧上增加另一透镜或透镜组。透镜组是指具有至少一个透镜的部分，由在进行变焦期间其由变化的空气间隔分隔开。
也可以采用通过沿着光轴移动单个透镜组或二个或更多透镜组，或部分透镜组实现从无穷远物体到近物的对焦的对焦透镜组。在这种情况下，对焦透镜组也适合自动对焦，并且也适合由用于自动对焦的马达(诸如超声波马达)驱动。特别是，形成最靠近图像的透镜组(在上述实施例的情况下，为第五透镜组)的前透镜组G5F优选由对焦透镜组组成。
在本发明中，为了防止在高变焦比的变焦透镜中出现由于手晃动等引起的图像模糊导致的摄影故障，透镜系统可以与用于检测透镜系统的振动的振动检测系统以及驱动单元组合，在形成透镜系统的那些透镜组中，一个透镜组的整体或部分设置为偏轴的防振透镜组；驱动单元驱动该防振透镜组以便校正由于由振动检测系统检测到的透镜系统的振动引起的图像模糊(成像面的位置的波动)；因而移动图像以便校正图像模糊。特别是，第二透镜组G2或第三透镜组G3或第四透镜组G4优选构造为防振透镜组。用这种方式，能够使本实施例的变焦透镜ZL起所谓的防振光学系统的作用。
在上述变焦透镜ZL中，透镜表面可以是非球面。在这种情况下，非球面可以是通过研磨制成的非球面、通过模具以玻璃的非球面形状形式模制的玻璃模制非球面，以及以在玻璃表面上的树脂的非球面形状的形式形成的复合的非球面的任何一个。
孔径光阑S优选位于第三透镜组G3的附近，但是代替孔径光阑，可以使用透镜框架，以便行使其功能，而不提供任何构件作为孔径光阑。
此外，每个透镜表面可以用在宽的波长范围中具有高透射比的抗反射膜涂覆，其降低炫光和重影并实现具有高对比度的高光学性能。
为了全面地说明本发明，通过实施例的构成特征描述了本发明，但是无需提及，本发明绝不限于它们。
实施例
下面将根据附图描述本发明的每个实施例。图1是示出根据本实施例以5组结构构造的变焦透镜ZL的折射能力布局，以及随着焦距状态从广角端状态(W)向远摄端状态(T)变化，每个透镜组的运动状态的图。如图1所示，本实施例的变焦透镜ZL按照从物体侧的顺序由下述部件组成：具有正折射能力的第一透镜组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；具有正折射能力的第四透镜组G4；具有正折射能力的第五透镜组G5，以及由低通激光器、红外截止滤波器等组成的滤波器组FL。随着焦距状态从广角端状态向远摄端状态变化(即在进行变焦期间)，第一透镜组G1相对于成像面移动，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔改变，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的间隔减小，第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的间隔增加，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4向物体侧移动，第二透镜组G2移动，而第五透镜组G5是静止的。
在每个实施例中，非球面由下述的Eq(a)表示，其中，y是垂直于光轴的方向中的高度，S(y)是在高度为y处，从非球面的顶点的切平面沿光轴到非球面的距离(垂度)，r是参考球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ是圆锥常数，以及An是第n次非球面系数。在下文的实施例中，“E-n”表示“×10-n”。
S(y)＝(y2/r)/{1+(1-κ×y2/r2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10  (a)
在每个实施例中，二次非球面系数A2为0。在实施例的表中，每个非球面在表面编号的左侧上带有标志*。
[第一实施例]
图2是示出根据本发明的第一实施例的变焦透镜ZL1的结构的图。在图2中所示的变焦透镜ZL1中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和双凸透镜L12构成的胶合透镜、以及在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L13组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面而在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33构成的胶合负透镜、以及在图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L34组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第四透镜组G4由在图像侧上具有非球面形状的表面的双凸透镜L41、以及由胶合在一起的双凸透镜L42和双凹透镜L43构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第五透镜组G5由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，前透镜组G5F由双凸透镜L51组成，而后透镜组G5B由在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L52组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。
成像面I形成在未示出的成像器件上，而成像器件由CCD、CMOS等组成(也适用于下述实施例)。孔径光阑S位于物体侧上的第三透镜组G3的前面，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦期间，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表1给出第一实施例中的技术规格的值。在这个表1中，f表示焦距，F.NO表示F数，2ω表示视角，以及Bf表示后焦距。此外，表面编号表示沿光线的传播方向从物体侧的透镜表面的顺序，并且折射率和Abbe数表示用于d线(λ＝587.6nm)的值。在此应当注意，在下面的所有技术规格值中，焦距f、曲率半径r、表面间隔d和其他长度的单位通常为“mm”，但单位不必限于此，因为即使成比例地放大或缩小，光学系统也能提供相同的光学性能。曲率半径0.0000表示平面，并且忽略空气折射率1.00000。符号和技术规格表的这些定义也同样应用于下文的各实施例。在下面的表1中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，而T表示远摄端状态。此外，在下面的表1中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，而表示阿贝数。
(表1)
在这个实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面的每个透镜表面。下面的表2提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表2)
[第七表面]
[第二十一表面]
[第二十三表面]
在该第一实施例中，在进行变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向空间间隔d26；第五透镜组G5和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d30；以及后焦距Bf。下面的表3给出在广角端状态、中等焦距状态1、中等焦距状态2和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表3中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。
(表3)
下面的表4给出对应于第一实施例中的各个条件表达式的值。在这个表4中，fw表示整个系统的焦距，f1表示第一透镜组G1的焦距，f2表示第一透镜组G2的焦距，f3表示第一透镜组G3的焦距，f4表示第一透镜组G4的焦距，f5表示第一透镜组G5的焦距，而f5F表示前透镜组G5F的焦距。由于这个第一实施例采用如上所述的5组结构，最靠近图像的透镜组是第五透镜组，与此相一致，用第五透镜组G5的焦距f5和前透镜组G5F的焦距f5F替换条件表达式(1)和(2)。这些符号的定义也应用于下文的各实施例。
(表4)
fw＝10.5100
f1＝63.6968
f2＝-10.2403
f3＝36.1866
f4＝28.9082
f5＝100.0000
f5F＝52.1491
(1)f5/fw＝9.5147
(2)|f5F|/f5＝0.5215
图3和4是第一实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图3(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图3(b)是在中等焦距状态1(f＝26.50mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图4(a)是在中等焦距状态2(f＝70.00mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图4(b)是在远摄端状态(f＝107.09mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。
在每个像差曲线图中，FNO表示F数，Y表示图像高度，而A表示用于每个图像高度的半视角。在示出像散的像差曲线图中，实线表示弧矢像面，而虚线表示子午线像面。此外，在示出球面像差的像差曲线图中，实线表示球面像差而虚线表示正弦条件。像差曲线图的描述也同样应用于下文的各实施例。从像差曲线图清楚地看到，在第一实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
[第二实施例]
图5是示出根据第二实施例的变焦透镜ZL2的结构的图。在图5的变焦透镜ZL2中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和双凸透镜L12构成的胶合正透镜、以及在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L13组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面以及在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33构成的胶合负透镜、以及在图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L34组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第四透镜组G4由在图像侧上具有非球面形状的表面的双凸透镜L41、以及由胶合在一起双凸透镜L42和双凹透镜L43构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第五透镜组G5由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，前透镜组G5F由双凸透镜L51组成，而后透镜组G5B由在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L52组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。孔径光阑S位于物体侧上的第三透镜组G3的前面，并且在从广角端状态到远摄端变焦状态期间，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表5给出第二实施例中的技术规格的值。在下面的表5中，W表示广角端状态，IFL1表示中焦距状态1，IFL2表示中焦距状态2，以及T表示远摄端状态。此外，在下面的表5中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，以及表示阿贝数。
(表5)
在该第二实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面的每个透镜表面。下表6提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表6)
[第七表面]
[第二十一表面]
[第二十三表面]
在这个第二实施例中，在进行变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向空间间隔d26；第五透镜组G5和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d30；以及后焦距Bf。下面的表7给出在广角端状态、中等焦距状态1、中等焦距状态2和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表7中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。
(表7)
下面的表8给出在这个第二实施例中对应于各个条件表达式的值。
(表8)
fw＝10.5100
f1＝62.0449
f2＝-10.0825
f3＝37.2598
f4＝27.0413
f5＝90.0000
f5F＝55.2369
(1)f5/fw＝8.5633
(2)|f5F|/f5＝0.6137
图6和7是第二实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图6(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差图，图6(b)是中等焦距状态1(f＝26.54mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图7(a)是在中焦距状态2(f＝70.00mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图7(b)是远摄端状态(f＝107.09mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。从像差曲线图清楚地看到，在第一实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
[第三实施例]
图8是示出根据本发明的第三实施例的变焦透镜ZL3的结构的图。在图8的变焦透镜ZL3中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和双凸透镜L12构成的胶合正透镜、以及在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L13组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面以及在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33构成的胶合负透镜、以及在图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L34组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第四透镜组G4由在图像侧上具有非球面形状的表面的双凸透镜L41、以及由双凸透镜L42和双凹透镜L43构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第五透镜组G5由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，前透镜组G5F由双凸透镜L51组成，后透镜组G5B由在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L52组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。孔径光阑S位于物体侧上的第三透镜组G3的前面并且在从广角端状态向远摄端状态变焦期间，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表9给出第三实施例中的技术规格的值。在下面的表9中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。此外，在下面的表9中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，以及表示阿贝数。
(表9)
在该第三实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面的每个透镜表面。下面的表10提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表10)
[第七表面]
[第二十一表面]
[第二十三表面]
在本发明的第三实施例中，在进行变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向空间间隔d26；第五透镜组G5和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d30；以及后焦距Bf。下面的表11给出在广角端状态、中等焦距状态1、中等焦距状态2和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表11中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。
(表11)
下面的表12给出在本发明的第三实施例中对应于各个条件表达式的值。
(表12)
fw＝10.5100
f1＝63.3179
f2＝-10.1436
f3＝35.7603
f4＝29.3060
f5＝120.0002
f5F＝54.5205
(1)f5/fw＝11.4177
(2)|f5F|/f5＝0.4543
图9和10是第三实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图9(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图9(b)是中等焦距状态1(f＝26.54mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图10(a)是在中等焦距状态2(f＝70.00mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图10(b)是远摄端状态(f＝107.09mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。从像差图清楚地看到，在第一实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
[第四实施例]
图11是示出根据本发明的第四实施例的变焦透镜ZL4的结构的图。在图11中所示的变焦透镜ZL4中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和双凸透镜L12构成的胶合正透镜、以及在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L13组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面以及在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33构成的胶合负透镜、以及在图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L34组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第四透镜组G4由在图像侧上具有非球面形状的表面的双凸透镜L41、以及由胶合在一起的双凸透镜L42和双凹透镜L43构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第五透镜组G5由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，前透镜组G5F由双凸透镜L51组成，而后透镜组G5B由双凹透镜L52组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。孔径光阑S位于物体侧上的第三透镜组G3的前面并且在从广角端状态到远摄端状态变焦期间，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表13给出第四实施例的技术规格的值。在下面的表13中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。此外，在下面的表13中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，以及表示阿贝数。
(表13)
在这个第四实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面的每个透镜表面。下面的表14提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表14)
[第七表面]
[第二十一表面]
[第二十三表面]
在这个第四实施例中，在变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向空间间隔d26；第五透镜组G5和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d30；以及后焦距Bf。下面的表15给出在广角端状态、中等焦距状态1、中等焦距状态2和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表15中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。
(表15)
下面的表16给出在本发明的第四实施例中对应于各个条件表达式的值。
(表16)
fw＝10.5100
f1＝63.6561
f2＝-10.2152
f3＝36.7435
f4＝27.7301
f5＝116.6907
f5F＝51.2866
(1)f5/fw＝11.1028
(2)|f5F|/f5＝0.4395
图12和13是在第四实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图12(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图12(b)是中等焦距状态1(f＝27.07mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图13(a)是在中等焦距状态2(f＝70.00mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图13(b)是远摄端状态(f＝107.09mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。从像差图清楚地看到，在第四实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
[第五实施例]
图14是示出根据本发明的第五实施例的变焦透镜ZL5的结构的图。在图14中所示的变焦透镜ZL5中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L12构成的胶合正透镜、以及在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L13组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面以及在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33构成的胶合负透镜、以及图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L34组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第四透镜组G4由在图像侧上具有非球面形状的表面的双凸透镜L41、以及由胶合在一起的双凸透镜L42和双凹透镜L43构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第五透镜组G5由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，前透镜组G5F由双凸透镜L51组成，后透镜组G5B由双凹透镜L52组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。孔径光阑S位于在物体侧上的第三透镜组G3的前面，并且在从广角端状态到远摄端状态变焦期间，与第三透镜组G3一起移动。
下面表17给出第五实施例中的技术规格的值。在下面的表17中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。此外，在下面的表17中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，以及表示阿贝数。
(表17)
在这个第五实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面的每个透镜表面。下面的表18提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表18)
[第七表面]
[第二十一表面]
[第二十三表面]
在这个第五实施例中，在变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向空间间隔d26；第五透镜组G5和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d30；以及后焦距Bf。下面的表19给出在广角端状态、中等焦距状态1、中等焦距状态2和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表19中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。
(表19)
下面的表20给出在这个第五实施例中对应于各个条件表达式的值。
(表20)
fw＝10.5100
f1＝61.8954
f2＝-10.0406
f3＝38.0181
f4＝26.5741
f5＝166.5206
f5R＝46.4161
(1)f5/fw＝15.8440
(2)|f5R|/f5＝0.2787
图15和16是第五实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图15(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图15(b)是在中等焦距状态1(f＝28.19mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差图，图16(a)是在中焦距状态2(f＝70.00mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图16(b)是在远摄端状态(f＝107.09mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。从像差图清楚地看到，在第五实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
[第六实施例]
图17是示出根据本发明的第六实施例的变焦透镜ZL6的结构的图。在图17中所示的变焦透镜ZL6中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L12构成的胶合正透镜、以及在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L13组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面而在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和在图像侧上具有凸面的负弯月面透镜L24组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L33构成的胶合负透镜、以及在图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L34组成。第四透镜组G4由在图像侧上具有非球面形状的表面的双凸透镜L41、以及由胶合在一起的双凸透镜L42和双凹透镜L43构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第五透镜组G5由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，前透镜组G5F由双凸透镜L51组成，而后透镜组G5B由双凹透镜L52组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。孔径光阑S位于物体侧上的第三透镜组G3的前面并且在从广角端状态向远摄端状态变焦期间，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表21给出第六实施例中的技术规格的值。在下面的表21中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。此外，在下面的表21中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，以及表示阿贝数。
(表21)
在这个第六实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面的每个透镜表面。下面的表22提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表22)
[第七表面]
[第二十一表面]
[第二十三表面]
在这个第六实施例中，在变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向空间间隔d26；第五透镜组G5和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d30；以及后焦距Bf。下面的表23给出在广角端状态、中等焦距状态1、中等焦距状态2和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表23中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。
(表23)
下面的表24给出在本发明的第六实施例中对应于各个条件表达式的值。
(表24)
fw＝9.0500
f1＝80.6392
f2＝-11.0147
f3＝49.7508
f4＝23.0811
f5＝88.1144
f5R＝65.7520
(1)f5/fw＝9.7364
(2)|f5R|/f5＝0.7462
图18和19是第六实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图18(a)是在广角端状态(f＝9.05mm)中，在无穷对焦准状态中的像差的像差曲线图，图18(b)是中等焦距状态1(f＝22.52mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图19(a)是在中等焦距状态2(f＝35.80mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图19(b)是远摄端状态(f＝42.62mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。从像差图清楚地看到，在第六实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
[第七实施例]
图20是示出根据本发明的第七实施例的变焦透镜ZL7的结构的图。在图20中所示的变焦透镜ZL7中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L12构成的胶合正透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面而在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和在图像侧具有凸面的负弯月面透镜L24组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L33构成的胶合负透镜、以及在图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L34组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第四透镜组G4由在图像侧上具有非球面形状的表面的双凸透镜L41，以及由胶合在一起的双凸透镜L42和双凹透镜L43构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第五透镜组G5由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G5F和后透镜组G5B组成，前透镜组G5F由双凸透镜L51组成，而后透镜组G5B由在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L52组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。孔径光阑S位于物体侧上的第三透镜组G3的前面，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦期间，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表25给出第七实施例中的技术规格的值。在下面的表25中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。此外，在下面的表25中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，以及表示阿贝数。
(表25)
在该第七实施例中，以非球面形状形成第五表面、第十九表面和第二十一表面的每个透镜表面。下面的表26提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表26)
[第五表面]
[第一十九表面]
[第二十一表面]
在这个第七实施例中，在变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d3；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d11；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d19；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向空间间隔d24；第五透镜组G5和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d28；以及后焦距Bf。下面的表27给出在广角端状态、中等焦距状态1、中等焦距状态2和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表27中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。
(表27)
下面的表28给出在本发明的第七实施例中对应于各个条件表达式的值。
(表28)
fw＝9.0500
f1＝90.1507
f2＝-11.3815
f3＝48.7083
f4＝23.4057
f5＝112.8924
f5R＝54.8150
(1)f5/fw＝12.4743
(2)|f5R|/f5＝0.4856
图21和22是第七实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图21(a)是在广角端状态(f＝9.05mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图21(b)是在中等焦距状态1(f＝22.40mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图22(a)是在中等焦距状态2(f＝34.00mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图22(b)是在远摄端状态(f＝42.62mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。从像差图清楚地看到，在第七实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
[第八实施例]
图23是示出根据本发明的第八实施例的变焦透镜ZL8的结构的图。上述第一至第七实施例示出变焦透镜ZL由五组构成的结构，而第八实施例示出变焦透镜由4组构成的结构。在图23的变焦透镜ZL8中，第一透镜组G1由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L11和双凸透镜L12构成的胶合透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面和在物体侧上具有凸面的负弯月面透镜L21、双凹透镜L22和在物体侧上具有凸面的正弯月面透镜L23组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第三透镜组G3由在物体侧上具有非球面的双凸透镜L31、以及由双凸透镜L32和双凹透镜L33构成的胶合负透镜组成，它们按照从物体侧的顺序排列。第四透镜组G4由按照从物体侧的顺序排列的前透镜组G4F和后透镜组G4B组成，前透镜组G4F由双凸透镜L41组成，而后透镜组G4B由在物体侧上具有凹面的负弯月面透镜L42组成。此外，滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等组成。孔径光阑S位于物体侧上的第三透镜组G3的前面，并且在从广角端状态到远摄端状态变焦期间，与第三透镜组G3一起移动。在下面的表29中，W表示广角端状态，IFL1表示中等焦距状态1，IFL2表示中等焦距状态2，T表示远摄端状态。此外，在下面的表29中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，以及表示阿贝数。
(表29)
在这个第八实施例中，以非球面形状形成第五表面和第十一表面的每个透镜表面。下面的表30提供非球面的数据，即，顶面的曲率半径R、圆锥常数κ、以及非球面常数A4至A10的值。
(表30)
[第五表面]
[第十一表面]
在这个第八实施例中，在变焦期间下述间隔改变：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向空气间隔d3；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向空间间隔d9；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向空间间隔d15；第四透镜组G4和滤波器组FL之间的轴向空间间隔d19；以及后焦距Bf。下面的表31给出在广角端状态、中等焦距状态和远摄端状态中每个焦距的可变间隔。在下面的表31中，W表示广角端状态，IFL表示中等焦距状态，T表示远摄端状态。
(表31)
下面的表32给出对应于第八实施例中的各个条件表达式的值。在这个表32中，f4F是形成第四透镜组G4的前透镜组G4F的焦距。由于这个第八实施例是如上所述的4组结构，最靠近图像的透镜组是第四透镜组G4，与此相一致，使用第四透镜组G4的焦距f4和前透镜组G4F的焦距f4F替换该条件表达式(1)和(2)。
(表32)
fw＝14.5358
f1＝103.8186
f2＝-25.8630
f3＝29.2667
f4＝44.2001
f4F＝36.5354
(1)f4/fw＝3.0408
(2)|f4F|/f4＝0.8266
图24是第八实施例中用于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差曲线图。具体说，图24(a)是在广角端状态(f＝14.54mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图24(b)是在中等焦距状态(f＝32.70mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图，图24(c)是在远摄端状态(f＝68.58mm)中，在无穷远对焦状态中的像差的像差曲线图。从像差图清楚地看到，在第七实施例中，在从广角端状态到远摄端状态范围的每个焦距状态中，很好地校正光学系统的像差，并且具有极好的成像性能。
在实施例的光学系统中，从最靠近图像的透镜部件的图像侧表面到图像，到成像面(后焦距)的最小轴向距离优选在约10mm至30mm的范围内。在实施例的光学系统(变焦透镜)中，图像高度优选在5mm至12.5mm的范围内，更优选在5mm至9.5mm的范围内。
上述各实施例包含4组结构和5组结构，但上述结构、条件等等也适用于其他组结构，例如，6组结构。例如，最靠近物体增加另一透镜或透镜组，或最靠近图像增加另一透镜或透镜组也是可能的。透镜组是指具有至少一个透镜的部分，由在进行变焦期间通过空气间隔变化而分开。透镜组是指具有至少一个透镜的部分，由在进行变焦期间通过的空气间隔变化而分开。
在实施例的光学系统(变焦透镜)中，作为实现从无穷远物体到近物对焦的对焦透镜组，单个透镜组或两个或更多透镜组，或部分透镜组可以构造成沿着光轴的方向移动。在这种情况下，对焦透镜组也适用于自动对焦并适合于利用超声马达的马达驱动，用于自动对焦等。特别是，最靠近图像的透镜组的至少一部分优选构造为对焦透镜组。
透镜组或部分透镜组可以构造为防振透镜组，其通过移动透镜组以便具有在垂直于光轴的方向中的分量，或通过绕光轴上的某一点，可旋转地移动(或摆动)透镜组，补偿由手晃动引起的图像模糊。特别是，优选将第二透镜组的至少一部分或第三透镜组的至少一部分构造为防振透镜组。
透镜表面可以由球面或平面构成，或可以由非球面构成。优选球面或平面的透镜表面，因为变得易于执行透镜处理和组装调节，并且防止由于处理和组装调节而使光学性能下降。另外，这是优选的，因为即使由于成像面的偏移，所述性能下降较小。另一方面，当透镜表面是非球面时，非球面可以是通过研磨制成的非球面、通过模具以玻璃的非球面形状的形式模制的玻璃模制非球面，以及以在玻璃表面上的树脂的非球面形状的形式制成的复合非球面的任何一个。透镜表面可以是衍射面并且透镜可以是梯度折射率透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
孔径光阑优选位于第三透镜组附近，但透镜框架可以用作孔径光阑，而不提供任何构件作为孔径光阑。
每个透镜表面可以具有在宽的波长范围内的高透射比的防反射膜，以便实现高对比度光学性能，同时降低炫光和重影。
实施例的变焦透镜(变焦光学系统)具有约4×-12×的变焦比。
在实施例的变焦透镜(变焦光学系统)中，最靠近图像的透镜组优选具有至少一个正透镜元件和至少一个负透镜元件。还优选通过插入空气间隔，按照从物体侧的顺序，设置至少一个正透镜元件和至少一个负透镜元件。

Claims (17)

1.一种变焦透镜，包括按从物体侧起的顺序沿光轴布置的多个透镜组，
其中，在所述多个透镜组中，最靠近图像的透镜组具有前透镜组、以及在所述前透镜组的图像侧上以空气间隔布置的后透镜组，并且
其中，在从广角端状态变焦到远摄端状态时，最靠近图像的所述透镜组相对于像面是固定的。
2.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，在所述光轴的方向上移动所述前透镜组以调节焦点。
3.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，在对焦时，所述后透镜组相对于所述像面是固定的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的变焦透镜，其中，所述后透镜组具有负折射能力。
5.如权利要求1至4中任一项所述的变焦透镜，其中，最靠近图像的所述透镜组中的所述前透镜组具有在所述物体侧上具有凸面的正透镜。
6.如权利要求1至5中任一项所述的变焦透镜，其中，最靠近图像的所述透镜组中的所述后透镜组具有在所述物体侧上具有凹面的负透镜。
7.如权利要求1至6中任一项所述的变焦透镜，其中，所述前透镜组具有正折射能力。
8.如权利要求1至7中任一项所述的变焦透镜，其中，在从广角端状态变焦到远摄端状态时，最靠近图像的所述透镜组中的所述后透镜组相对于像面是固定的。
9.如权利要求1至8中任一项所述的变焦透镜，满足下述关系的条件：
1.25<fx/fw<23.2,
其中，fw是在广角端状态下整个透镜系统的焦距，并且fx是最靠近图像的所述透镜组的焦距。
10.如权利要求1至9中任一项所述的变焦透镜，满足下述关系的条件：
0.05<|fxF|/fx<1.25,
其中，fx是最靠近图像的所述透镜组的焦距，并且fxF是所述前透镜组的焦距。
11.如权利要求1至10中任一项所述的变焦透镜，其中，最靠近图像的所述透镜组中的所述前透镜组由单个透镜组成。
12.一种光学设备，包括如权利要求1至11中任一项所述的变焦透镜，所述光学设备在预定像面上形成物体的图像。
13.一种用于形成物体的图像并改变焦距的方法，包括步骤：
提供变焦透镜，所述变焦透镜包括按从物体侧起的顺序沿光轴布置的多个透镜组，
在所述多个透镜组中，最靠近图像的透镜组包括前透镜组、以及在所述前透镜组的图像侧上以空气间隔布置的后透镜组，并且
通过相对于像面固定的最靠近图像的所述透镜组将所述变焦透镜的焦距从广角端状态改变到远摄端状态。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括在所述光轴的方向上移动所述前透镜组来调节焦点的步骤。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，所述后透镜组具有负折射能力。
16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，最靠近图像的所述透镜组中的所述后透镜组具有在所述物体侧上具有凹面的负透镜。
17.如权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述前透镜组具有正折射能力。
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