CN1305115A - 变焦透镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变焦透镜系统,其尺寸大为减小,透镜元件非常少,成本降低,变焦比约为2.2,并且不用任何非球面就具有很高的光学性能。其包括:具有负屈光力的第一透镜组G1和具有正屈光力的第二透镜组G2,变焦通过改变这两个透镜组之间的空气间隔执行。第一透镜组G1包括:由一个或两个负透镜元件组成的负透镜组Ln和凸面面对物侧的正透镜L12。组成第一透镜组G1的所有透镜表面是球面或平面。而且满足预定的条件式。
Description
下列在先申请公开的内容在此引为参考：
1999年12月2日提交的日本专利申请No.11-343705；
2000年11月15日提交的日本专利申请No.2000-348664。
本发明涉及一种由很少数量的极轻且制作成本极为低的透镜组成的变焦透镜系统，特别是一种总体小巧的标准变焦透镜系统。
近来，已用一种所谓的标准变焦透镜取代连接到单透镜反射摄影机的标准透镜，并且做为一种普通用途的透镜，有一种被用户稳定把持的趋势。因此，小巧并轻盈、具有充分的成象性能并且价廉成为类似于这种总是连结到摄像机主体并同时围绕转动的标准变焦透镜必不可少的条件。为了满足这些条件，最合适的标准变焦透镜应是两个单元的变焦透镜系统，该系统由一个负透镜单元和一个正透镜单元组成。因此，对于这种类型的变焦透镜系统提出了多种透镜配置。最重要的一种具有较少透镜元件的袖珍变焦透镜公开在日本专利申请公开No.56-43619中。日本专利申请公开No.57-20713中公开了一种通过引入具有非球面的塑料透镜元件而使重量减轻和成本降低的变焦透镜。而且，日本专利申请公开No.1-239516中公开了一个具有增大的变焦比的变焦透镜。
虽然在日本专利申请公开No.56-43619中公开的变焦透镜系统具有较少数量的透镜元件，但做为目前标准的变焦透镜，大约1.9的变焦比并不是一个令人满意的指标。而且每个透镜单元的放大率分布比较松散，以致于有一种变焦轨迹，在广角态中给出最短焦距的透镜总长度变得过长。因此，在具有负屈光力的第一透镜单元中的每个透镜元件非常大，以致于它会导致关于总长度和重量的问题。再者，在具有最大玻璃体积的第一透镜单元中每个透镜元件采用的玻璃材料比较昂贵，以致于必须进一步降低制造成本。
在日本专利申请No.57-20713中公开的具有非球面塑料透镜元件的变焦透镜系统中，做为当前标准的变焦透镜，1.9的变焦比不是一个令人满意的指标。而且，因为用于变焦透镜系统的具有非球面的塑料透镜的表面变化很大程度地受温度变化或湿气吸收的影响，在用做一个摄影物镜时的质量保证方面存在问题。再者，因为在加工具有非球面加工的高精度塑料透镜的制造成本变得高于使用一个较小、便宜的玻璃材料的抛光玻璃透镜的成本，所以还存在一个降低成本的问题。而且，因为每个透镜单元的放大率分布较为分散，所以有这样一条变焦轨迹，在广角态的透镜总长度变得过长。因此，在具有负屈光力的第一透镜单元的每个透镜元件非常大，以致于它会导致关于总长度和重量的问题。再者，在具有最大玻璃体积的第一透镜单元中每个透镜元件采用的玻璃材料比较昂贵，以致于必须进一步降低制造成本。而且，包括第二透镜单元的透镜元件的数量较大，以致于需要进一步降低成本。
在日本专利申请公开No.1-239516中公开的变焦透镜系统中，虽然透镜系统的变焦比有一个足够大的值2.3，但它关于成本的不利之处在于透镜系统使用八个透镜元件，数量较多，并且每个透镜有一个非球面。再者，在具有最大玻璃体积的第一透镜单元中由每个透镜元件采用的玻璃材料比较昂贵和较重，所以制造成本和重量需要进一步降低。而且，包括第二透镜单元的透镜元件的数量也较大，以致于需要进一步降低成本。
鉴于上述问题提出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种变焦透镜系统，该系统的尺寸大为减小，如变成一个标准的单焦距透镜，具有数量非常少的透镜元件，最终的成本降低，变焦比大约为2.2，并且不用任何非球面就具有很高的光学性能。
根据本发明的一个方面，变焦透镜系统从物侧起包括：一个具有负屈光力的第一透镜组，和一个具有正屈光力的第二透镜组。变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔而执行。第一透镜组从物侧起包括：由一个或两个负透镜元件组成的负透镜组，和一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件。组成第一透镜组的所有透镜表面都是球面或平面。并且满足下列条件式(1)和(2)：
1.4≤Nn≤1.621 (1)
0.7≤丨f1丨/(fw·ft)1/2≤1.15 (2)
这里，Nn表示具有一个或两个负透镜元件的第一透镜组内负透镜组对d线的平均折射率，f1表示第一透镜组的焦距，fw表示给出最短焦距的广角态下变焦透镜系统的焦距，ft表示给出最长焦距的远摄态下变焦透镜系统的焦距。
在本发明的优选实施例中，从物侧起，第一透镜组由一个包括一个或两个负透镜元件的负透镜组和具有面对物侧的凸面的正透镜元件组成。
在本发明的一个优选实施例中，满足下列条件式(3)：
1.9≤SG≤4 (3)
这里SG表示组成包括一或两个负透镜元件的第一透镜组中的负透镜组的每个玻璃材料的平均单位重量。
在本发明的优选实施例中，满足下列条件式(4)：
0.5＜f2/fw＜1.1 (4)
这里f2表示第二透镜组的焦距。
在本发明的一个优选实施例中，满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)
根据本发明的另一个方面，变焦透镜系统从物侧起包括：具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组。变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔执行。第一透镜组从物侧起包括：由一或两个负透镜元件组成的负透镜组和一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件。第二透镜组从物侧起包括：两个正透镜元件，一个负透镜元件和一个正透镜元件。满足下列条件式(1)：
1.4≤Nn≤1.621 (1)
这里，Nn表示具有一个或两个负透镜元件的第一透镜组内负透镜组对d线的平均折射率。
根据本发明的另一个方面，变焦透镜系统从物侧起包括：具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组。变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔执行。第一透镜组从物侧起包括：由一或两个负透镜元件组成的负透镜组和一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件。第二透镜组从物侧起包括：两个正透镜元件，一个负透镜元件和一个正透镜元件。满足下列条件式(3)：
1.9≤SG≤4 (3)
这里SG表示组成包括一或两个负透镜元件的第一透镜组中的负透镜组的每个玻璃材料的平均单位重量。
根据本发明的另一个方面，变焦透镜系统从物侧起包括：一个具有负屈光力的第一透镜组，和一个具有正屈光力的第二透镜组。变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔而执行。第一透镜组从物侧起包括：由一个或两个负透镜元件组成的负透镜组和一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件。组成第一透镜组的所有透镜表面为球面或平面。并且满足下列条件式(2)：
0.7≤丨f1丨/(fw·ft)1/2≤1.15 (2)
这里，f1表示第一透镜组的焦距，fw表示给出最短焦距的广角态下变焦透镜系统的焦距，ft表示给出最长焦距的远摄态下变焦透镜系统的焦距。
下面首先简要说明本发明的附图。附图中：
图1(a)、(b)和(c)表示根据本发明第一实施例的变焦透镜系统的透镜设置以及在变焦期间每个透镜组的移动。
图2表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第一实施例的变焦透镜系统处于广角态的各种象差曲线。
图3表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第一实施例的变焦透镜系统处于中间焦距态的各种象差曲线。
图4表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第一实施例的变焦透镜系统处于远摄态的各种象差曲线。
图5(a)、(b)和(c)表示根据本发明第二实施例的变焦透镜系统的透镜设置以及在变焦期间每个透镜组的移动。
图6表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第二实施例的变焦透镜系统处于广角态的各种象差曲线。
图7表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第二实施例的变焦透镜系统处于中间焦距态的各种象差曲线。
图8表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第二实施例的变焦透镜系统处于远摄态的各种象差曲线。
图9(a)、(b)和(c)表示根据本发明第三实施例的变焦透镜系统的透镜设置以及在变焦期间每个透镜组的移动。
图10表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第三实施例的变焦透镜系统处于广角态的各种象差曲线。
图11表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第三实施例的变焦透镜系统处于中间焦距态的各种象差曲线。
图12表示当透镜系统聚焦于无限远时根据本发明第三实施例的变焦透镜系统处于远摄态的各种象差曲线。
下面解释根据本发明变焦透镜系统的基本结构。本发明的主要目的在于大幅减小两单元变焦透镜系统的尺寸、直径和价格，其中该变焦透镜系统包括一个具有负屈光力的第一透镜组和一个具有正屈光力的第二透镜组。在结构中，变焦透镜系统的第一透镜组只包括三个具有球面的透镜元件，即有一个凸面朝向物侧的负弯月形透镜，一个负透镜，和一个凸面朝向物侧的正透镜，及两个具有球面或平面的透镜元件，即凸面朝向物侧的负弯月形透镜和凸面朝向物侧的正透镜，或诸如此类的结构。
在此结构中，最重要的是在第一透镜组中适当地设置放大率配置并适当地选择第一透镜组中负透镜的玻璃材料。为了在本发明中极大地减小尺寸和成本，必须减小第一透镜组的尺寸、重量、直径和厚度，并在通过使第一透镜组的屈光力变得更强而进行变焦的同时减少第一透镜组的移动量。其优点在于可以降低玻璃材料的成本以及透镜管材的成本。为了实现重量和成本的最终减小，在变焦透镜系统中的所有透镜组中有最大体积的第一透镜组中的每个负透镜的玻璃材料必须选得尽可能地便宜，并且有尽可能小的单位重量。具体地说，在第一透镜组中的每个透镜的玻璃材料是一种具有相对较低的折射率和较小的单位重量的材料，不包括镧系材料，如硅酸硼冕牌玻璃(BK)，冕牌玻璃(K)和重冕牌玻璃(SK)，因为这是轻质和低成本的最好选择。而且，如果在第一透镜组中使用非球面透镜，则与全是球面透镜的系统相比，成本会提高。为了实现最终降低成本，所有透镜元件的每个表面都构造成球面或平面是有意义的。
下面解释本发明的条件式。条件式(1)确定了包括在第一透镜组中、由一个或两个负透镜元件构成的负透镜组中每个透镜对于d线的折射率平均值的适当范围，如上所述，玻璃材料的选择对于减轻变焦透镜系统的重量和降低变焦透镜系统的成本是最有效的。在目前可以得到的光学玻璃材料中，对应于条件式(1)的折射率范围内的光学玻璃材料是那些最便宜的并且有最小单位重量(最轻)的材料。因此，当该值超过条件式(1)的上限时，玻璃材料的成本变高，重量显著增大，并且导致不能实现小巧、轻质和低成本的目的，以致于在用户看来优点减少。而且，希望把条件式的上限设置得低于1.6，低于1.55更好，这样可以实现重量和成本的大大降低。
另一方面，当该值降到条件式(1)的下限以下时，因为折射率变得太小，所以珀兹伐和(Petzval sum)不能保持在适当的范围值内，并且导致尤其难于校正离轴象差。结果导致这样的缺陷，透镜元件的数量增多，并且不能保持很宽的变焦比。因此，这是不希望出现的。当条件式(1)的下限设置成大于1.49、尤其是大于1.5时显示出本发明最好的效果。
接下来解释条件式(2)。条件式(2)定义了第一透镜组G1的屈光力的适当范围。在通常的两单元变焦透镜系统中，当满足下列表达式时，其中表达式意味着比率丨f1丨/(fw·ft)1/2等于1，则给出最短焦距的广角态中的透镜总长度和给出最长焦距的远摄态中的透镜总长度变得相等，并且变焦期间总的透镜长度的变化最小：
f1=-(fw·ft)1/2
此处，f1表示第一透镜组G1的焦距，fw表示广角态下整个透镜系统的焦距，ft表示远摄态下整个透镜系统的焦距。为了实现尺寸、直径和成本的极大下降，即实现本发明的主要目的，不希望过度地背离此条件式。
因此，当比率超过条件式(2)的上限时，变焦时透镜总长度的变化变大，并且在广角态下的透镜总长度变为最大，由此导致第一透镜组的大小和滤色片的大小增大，重量增加。结果是，不能实现尺寸、直径和成本的大幅下降，即不能实现本发明的主要目的。而且，当条件式(2)的上限设置为小于1.13时，可以实现尺寸和直径的进一步减小。另外，当条件式(2)的上限设置为小于1.1时，可以充分显示本发明的效果。
另一方面，当该比率降到条件式(2)的下限以下时，与比率超过上限的情形相反，在远摄态下的透镜总长度变为最长，并且结果在变焦时透镜总长度的变化变得与该比率超过上限时的情形一样大。因此，这是不希望的。而且，因为广角态下透镜总长度变为最小，所以有效减小第一透镜组的尺寸和直径。但是，当采用满足条件式(1)的玻璃材料并且第一透镜组的所有表面只包括球面时，不理想的是广角态下的低慧差和畸变以及远摄态下的球差和低慧差变得难以校正。而且，当条件式(2)的下限设置成大于0.8时本发明的效果可以充分展示出来。
下面解释条件式(3)。条件式(3)定义了在第一透镜组中由一或两个负透镜元件组成的负透镜组中采用的每种玻璃材料单位重量的平均值。测量单位重量的方法是根据Nippon kougaku-garasu-kougyoukaikikaku(日本光学玻璃工业标准)进行的。实际情况是单位重量很轻意味着相同体积的重量也较轻，以致于材料的成本较便宜，导致可以有效地大大降低成本。因此，在本发明中，开发光学系统的一个重要因素在于极力减少尺寸、重量和成本。
当SG值超过条件式(3)的上限时，单位重量变得过重，以致于很难实现尺寸、重量和成本大大减小的光学系统。而且，由于采用镧系玻璃材料，所以会因其可操作性等造成进一步增大制造成本的因素。
另一方面，当SG值降为条件式(3)的下限以下时，没有玻璃材料并意味着采用塑料材料。如前所述，塑料材料的使用带来表面形状由于温度变化和湿气吸收所致的很大变化，以致于不能确保做为摄像物镜的光学性能。因此，SG值最好位于条件式(3)确定的范围之内。
而且，最好可以通过最少数量的透镜元件执行象差的校正，其中这些最少数量的透镜元件中第二透镜组基本上构成Emoster型或三合透镜型，三合透镜型设有四个透镜元件，从物侧起依次为正透镜、正透镜、负透镜和正透镜。另外，当发明的主要目的是极力减小尺寸、直径和成本时，最好在正透镜和正透镜之间、或正透镜和负透镜之间从物侧起设置一个孔径光阑。另外，最好将用在第二透镜组中的玻璃材料的成本降为最小。因此，位于物侧的两个正透镜最好使用诸如硅酸硼冕牌玻璃(BK)、冕牌玻璃(K)、含氟冕牌玻璃(FK)或重冕牌玻璃(SK)类的玻璃材料，并且折射率最好处于与条件式(1)确定的平均折射率相同的范围内。由于同样的原因，在第二透镜组中，位于物侧的负透镜和正透镜最好使用诸如重火石玻璃(SF)，火石玻璃(F)，轻火石玻璃(LF)，或超轻火石玻璃(LLF)的玻璃材料。在上述描述中，括号中的符号如BK等是Schott Glas和其它公司采用的代号。
当满足下列条件式(4)时，本发明的效果可以充分显示：
0.5＜f2/fw＜1.1 (4)
此处f2表示第二透镜组的焦距。
当比率f2/fw超过条件式(4)的上限时，因为第二透镜组的屈光力变得过小，所以变焦期间透镜总长度的变化增大，后焦距增大，以致于不希望透镜的总长度趋于变大。而且，为减少尺寸和直径而把条件式(4)的上限设置成小于1.05是有效的。
另一方面，当所述比率降到条件式(4)的下限以下时，因为第二透镜组的屈光力变得过大，虽然可有效减小尺寸，但很难校正象差，并且在球差和上部的慧差中的变化变得更糟。而且，后焦距变得太短，从而不能用于单透镜反射摄影机。
当满足下列条件式(5)时，本发明的效果可以充分显示：
0.639＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)
当Nn·fw/ft值超过条件式(5)的上限时，第一透镜组中负透镜元件的平均折射率显著增加，以致于玻璃材料的成本增大，并且重量也增加。而且，广角态下焦距变长，以致于性能指标变得不能令人满意。这样就不能实现本发明的目的。
另一方面，当该比值降到条件式(5)的下限以下时，Petzval和不能维持在适当值的范围内，使得象差的校正变得非常困难。而且，广角态下的焦距变得太短，使得在本发明的范围内维持良好的光学特性变得困难。因此，为了实现本发明的目的，希望把该值设置在上述范围之内。
下面参照附图对本发明变焦透镜系统的几个实施例进行描述。<第一实施例>
图1(a)、(b)和(c)表示本发明第一实施例的变焦透镜系统的透镜设置，以及变焦期间每个透镜组的移动。
从物侧起依次是具有负屈光力的第一透镜组G1，和具有正屈光力的第二透镜组G2。第一透镜组G1有一个位于物侧的负透镜组Ln，从物侧起它有一个凸面朝向物侧的负弯月形透镜L1a，一个双凹透镜L1b，和一个具有面向物侧的凸面的正弯月形透镜L12。第二透镜组G2从物侧起有一个双凸透镜L21，一个孔径光阑S，一个双凸透镜L22，一个双凹透镜L23，一个具有面向物侧的凹面的正弯月形透镜L24，和一个固定光阑SF。
通过移动第一和第二透镜组以使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔减小来执行从广角态向远摄态的变焦。通过向物侧移动第一透镜组G1来执行近距离聚焦。
与第一实施例相关的各种值列于下表1。在表1中，最左边一栏的数字表示离物侧的第i阶透镜表面R的表面号，ri表示透镜表面Ri的曲率半径，di表示沿光轴透镜表面Ri和Ri+1之间的间隔，ni表示透镜表面Ri和Ri+1之间对于d线(λ=587.56nm)的介质折射率，vi表示透镜表面Ri和Ri+1之间的介质的阿贝(Abbe)数。而且，f表示焦距，FNO表示F数，2ω表示视角。另外，在下列的每个实施例中，采用与实施例1相同的符号。在可变的间隔数据中，D0表示物体和第一透镜表面之间的距离，d6表示第一透镜组和第二透镜组之间的距离，d16表示位于最后一个透镜表面的象侧的固定光阑和象平面之间的距离，β表示物体和象之间的放大率。并且，1-pos、2-pos和3-pos分别表示聚焦于无限远的广角态、中间焦距态和远摄态。4-pos、5-pos和6-pos分别表示象放大率为-1/30的广角态、中间焦距态和远摄态。此外，7-pos、8-pos和9-pos分别表示聚焦于近距离的广角态、中间焦距态和远摄态。
另外，在下列的每个实施例中，“mm”一般用作焦距f、曲率半径r、表面间隔d等除特别规定以外的长度单位。但是，因为光学系统成比例地扩大或缩小其尺寸可以获得类似的光学性能，单位不必限定为“mm”，任何其它合适的单位都可以使用。
表1
(技术指标)
f=36～77.6
2ω=30.9°～64.8°
FNO=4.11～5.87
(透镜数据)
i r d ν n
1) 29.9203 1.6000 64.10 1.516800
2) 15.7380 8.0000 1.000000
3) -255.1656 1.5000 64.10 1.516800
4) 29.1813 1.9500 1.000000
5) 22.5979 3.3000 33.75 1.648311
6) 43.1243 d6 1.000000
7) 27.1438 3.5000 64.10 1.516800
8) -64.2734 1.0000 1.000000
9) 0.5000 1.000000 孔径光阑S
10) 20.7202 5.0500 64.10 1.516800
11) -5270.4566 0.8000 1.000000
12) -42.1766 3.5500 27.61 1.755200
13) 20.5018 1.4000 1.000000
14) -166.1397 2.7000 28.19 1.740000
15) -25.5209 3.0000 1.000000
16) d16 1.000000 固定光阑SF
(可变的间隔数据)
1-POS 2-POS 3-POS
f 36.00000 50.00000 77.60000
D0 ∞ ∞ ∞
d6 26.39918 13.13282 0.99969
d16 45.01049 55.37483 75.80736
4-POS 5-POS 6-POS
β -0.03333 -0.03333 -0.03333
D0 1027.7344 1159.5785 2207.5389
d6 28.53251 23.14567 2.68257
d16 45.01049 48.26400 74.12448
7-POS 8-POS 9-POS
β -0.12656 -0.17578 -0.27281
D0 232.1795 232.1795 232.1795
d6 34.49918 21.23282 9.09969
d16 45.01049 55.37483 75.80736
图2、3和4分别表示根据本发明第一实施例的变焦透镜系统在聚焦于无限远时广角态、中间焦距态和远摄态的各种象差曲线。从表示各种象差的各个曲线中看出，对各种象差进行了很好的补偿。在各个曲线中，FNO表示F数，Y表示象的高度，d和g表示对d线和g线的象差。在表示象散的曲线中，实线表示弧矢象平面，虚线表示子午象平面。在下列每个实施例的象差曲线中，采用与此实施例相同的符号。<第二实施例>
图5(a)、(b)和(c)表示根据本发明第二实施例的变焦透镜系统的透镜配置，以及变焦期间每个透镜组的移动。
从物侧起依次为具有负屈光力的第一透镜组G1和具有正屈光力的第二透镜组G2。第一透镜组G1有一个位于物侧的负透镜组Ln，该透镜组有一个凸面朝向物侧的负弯月形透镜L1a和一个凸面朝向物侧的正弯月形透镜L12。从物侧起第二透镜组G2有一个双凸透镜L21，一个凸面朝向物侧的正弯月形透镜L22，一个孔径光阑S，一个双凹透镜L23，一个双凸透镜L24和一个固定光阑SF。
通过移动第一和第二透镜组使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔减小来执行从广角态向远摄态的变焦。通过向物侧移动第一透镜组G1来执行在近距离的聚焦。
与第二实施例有关的各项数值列于下表2。
表2
(技术指标)
f=36～77.6
2ω=30.8°～65.6°
FNO=4.1～5.9(透镜数据)i r d ν n1) 309.1941 1.6000 60.14 1.6204092) 20.5712 6.6000 1.0000003) 23.1461 2.5000 31.08 1.6889304) 31.9213 d4 1.0000005) 21.0311 3.5000 64.10 1.5168006) -80.1103 0.1000 1.0000007) 16.6780 3.0000 70.41 1.4874908) 64.7388 1.0000 1.0000009> 1.0000 1.000000 孔径光阑S10) -68.8344 3.2500 29.46 1.71736011) 14.7456 1.5000 1.00000012) 98.6534 2.0000 28.19 1.74000013) -44.2911 3.0000 1.00000014) d14 1.000000 固定光阑SF(可变的间隔数据)
1-POS 2-POS 3-POS
f 36.00000 50.00000 77.60000
D0 ∞ ∞ ∞
d4 30.15666 14.92778 0.99974
d14 41.43898 50.50080 68.36552
4-POS 5-POS 6-POS
β -0.03333 -0.03333 -0.03333
D0 1025.0838 1445.0841 2273.0828
d4 32.95758 16.94444 2.29914
d14 41.43941 50.50122 68.36594
7-POS 8-POS 9-POS
β -0.07140 -0.09917 -0.15392
D0 449.2492 449.2492 449.2492
d4 36.15666 20.92778 6.99974
d14 41.44092 50.50454 68.37454
图6、7和8分别表示根据本发明第二实施例的变焦透镜系统在聚焦于无限远时广角态、中间焦距态和远摄态的各种象差曲线。从表示各种象差的各个曲线中看出，对各种象差进行了很好的补偿。<第三实施例>
图9(a)、(b)和(c)表示根据本发明第三实施例的变焦透镜系统的透镜配置，以及变焦期间每个透镜组的移动。
从物侧起依次为具有负屈光力的第一透镜组G1和具有正屈光力的第二透镜组G2。第一透镜组G1有一个位于物侧的负透镜组Ln，该透镜组从物侧起有一个凸面朝向物侧的负弯月形透镜L1a、一个平凹透镜L1b和一个凸面朝向物侧的正弯月形透镜L12。从物侧起第二透镜组G2有一个双凸透镜L21，一个孔径光阑S，一个双凸透镜L22，一个双凹透镜L23，一个凹面朝向物侧的正弯月形透镜L24和一个固定光阑SF。
通过移动第一和第二透镜组使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔减小来执行从广角态向远摄态的变焦。通过向物侧移动第一透镜组G1来执行在近距离的聚焦。
与第三实施例有关的各项数值列于下表3。
表3(技术指标)f=36～77.62ω=30.9°～64.8°FNO=4.04～5.89(透镜数据)
i r d ν n
1) 28.5225 1.6000 64.10 1.516800
2) 15.5633 8.0000 1.0
3) ∞ 1.5000 64.10 1.516800
4) 26.0493 1.9500 1.0
5) 21.0360 3.3000 33.75 1.648311
6) 36.8972 d6 1.0
7) 23.2886 3.5000 64.10 1.516800
8) -53.7555 1.0000 1.0
9> 0.5000 1.0 孔径光阑S
10) 25.4683 5.0500 64.10 1.516800
11) -319.8102 0.8000 1.0
12) -28.1100 3.5500 27.61 1.755200
13) 23.8767 1.4000 1.0
14) -90.0174 2.7000 28.19 1.740000
15) -21.2045 3.0000 1.0
16) d16 1.0 固定光阑SF
(可变的间隔数据)
1-POS 2-POS 3-POS
f 36.00000 50.00000 77.60000
D0 ∞ ∞ ∞
d6 26.39915 13.13279 0.99966
d16 45.08073 55.44507 75.87760
4-POS 5-POS 6-POS
β -0.03333 -0.03333 -0.03333
D0 1027.7344 1159.5785 2207.5389
d6 28.53248 23.14564 2.68254
d16 45.08008 48.33359 74.19407
7-POS 8-POS 9-POS
β -0.12656 -0.17578 -0.27281
D0 232.1795 232.1795 232.1795
d6 34.49915 21.23279 9.09966
d16 45.07138 55.42704 75.83419
图10、11和12分别表示根据本发明第三实施例的变焦透镜系统在聚焦于无限远时广角态、中间焦距态和远摄态的各种象差曲线。从表示各种象差的各个曲线中看出，对各种象差进行了很好的补偿。
根据每个实施例的上述条件式的值示于下表4。
表4实施例 第一 第二 第三f1 -48.00000 -55.00000 -48.00000f2 35.53481 35.60000 35.53481(1)Nn 1.5168 1.62041 1.5168(2)f1=-(fw·ft)1/2 0.908 1.041 0.908(3)SG 2.52 3.58 2.52(4)f2/fw 0.987 0.989 0.987(5)Nn·fw/ft 0.704 0.752 0.704
如上所述，本发明使得提供一种具有视角为2ω=30.9°～64.8°、变焦比约为2.2、并且重量极轻、尺寸小巧、性能价格比优良的变焦透镜系统成为可能。
虽然图示并描述了本发明的几个优选实施例，但本领域的技术人员可以在不脱离本发明实质和范围的前提下对这些实施例进行改动，本发明的范围由所附的权利要求及其等同物限定。
Claims (19)
1．一种变焦透镜系统，从物侧起依次包括：
一个具有负屈光力的第一透镜组；和
一个具有正屈光力的第二透镜组；
其中，变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔而执行；
其中第一透镜组从物侧起包括：
由一个或两个负透镜元件组成的负透镜组，和
一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件；
其中组成第一透镜组的所有透镜表面是球面或平面；并且
满足下列条件式(1)和(2)：
1.4≤Nn≤1.621 (1)
0.7≤丨f1丨/(fw·ft)1/2≤1.15 (2)
这里：
Nn表示具有一个或两个负透镜元件的第一透镜组内负透镜组对d线的平均折射率，
f1表示第一透镜组的焦距，
fw表示给出最短焦距的广角态下变焦透镜系统的焦距，而
ft表示给出最长焦距的远摄态变下焦透镜系统的焦距。
2．如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(3)：
1.9≤SG≤4 (3)
这里SG表示组成包括一或两个负透镜元件的第一透镜组中的负透镜组的每种玻璃材料的平均单位重量。
3．如权利要求2所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(4)：
0.5＜f2/fw＜1.1 (4)
这里f2表示第二透镜组的焦距。
4．如权利要求3所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
5．如权利要求2所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
6．如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(4)：
0.5＜f2/fw＜1.1 (4)
这里f2表示第二透镜组的焦距。
7．如权利要求6所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
8．一种变焦透镜系统，从物侧起依次包括：
具有负屈光力的第一透镜组；和
具有正屈光力的第二透镜组；
其中变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔执行；
其中第一透镜组从物侧起包括：
由一或两个负透镜元件组成的负透镜组，和
一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件；而
第二透镜组从物侧起包括：
两个正透镜元件，
一个负透镜元件，和
一个正透镜元件；并且
满足下列条件式(1)：
1.4≤Nn≤1.621 (1)
这里，Nn表示具有一个或两个负透镜元件的第一透镜组内负透镜组对d线的平均折射率。
9．如权利要求8所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(4)：
0.5＜f2/fw＜1.1 (4)
这里f2表示第二透镜组的焦距。
10．如权利要求9所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
11．如权利要求8所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
12．一种变焦透镜系统，从物侧起依次包括：
具有负屈光力的第一透镜组；和
具有正屈光力的第二透镜组；
其中变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔执行；
其中第一透镜组从物侧起包括：
由一或两个负透镜元件组成的负透镜组，和
一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件；而
第二透镜组从物侧起包括：
两个正透镜元件，
一个负透镜元件，和
一个正透镜元件；并且
满足下列条件式(3)：
1.9≤SG≤4 (3)
这里SG表示组成第一透镜组中包括一或两个负透镜元件的负透镜组的每种玻璃材料的平均单位重量。
13．如权利要求12所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(2)
0.7≤丨f1丨/(fw·ft)1/2≤1.15 (2)
这里：
f1表示第一透镜组的焦距，
fw表示给出最短焦距的广角态下变焦透镜系统的焦距，而
ft表示给出最长焦距的远摄态下变焦透镜系统的焦距。
14．如权利要求13所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(4)：
0.5＜f2/fw＜1.1 (4)
这里f2表示第二透镜组的焦距。
15．如权利要求14所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
16．如权利要求13所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
17．如权利要求12所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(4)：
0.5＜f2/fw＜1.1 (4)
这里f2表示第二透镜组的焦距。
18．如权利要求17所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件式(5)：
0.693＜Nn·fw/ft＜0.753 (5)。
19．一种变焦透镜系统，从物侧起依次包括：
一个具有负屈光力的第一透镜组；和
一个具有正屈光力的第二透镜组：
其中变焦通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔而执行；
其中第一透镜组从物侧起包括：
一个或两个负透镜元件组成的负透镜组，和
一个具有面对物侧的凸面的正透镜元件；
其中组成第一透镜组的所有透镜表面是球面或平面；且
满足下列条件式(2)：
0.7≤丨f1丨/(fw·ft)1/2≤1.5 (2)
这里：
f1表示第一透镜组的焦距，
fw表示给出最短焦距的广角态下变焦透镜系统的焦距，而
ft表示给出最长焦距的远摄态下变焦透镜系统的焦距。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20070919 |
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| CX01 | Expiry of patent term |