CN1409149A - 变焦镜头系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个方面，一种变焦镜头系统，依沿光轴从物体起的次序，变焦镜头系统包括：具有负的折射本领的第一透镜组，和具有正的折射本领的第二透镜组。当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第一透镜组与第二透镜组之间的距离减小。依离开物体的次序，第二透镜组含有具有：具有正的折射本领的第一透镜，具有负的折射本领的第一胶合透镜和具有正的折射本领的第二胶合透镜。第二透镜组中的第一胶合透镜由胶合有负透镜的正透镜构成。而第二透镜组中的第二胶合透镜由胶合有正透镜的负透镜构成。

Description

变焦镜头系统
技术领域
本发明涉及一种小巧的变焦镜头系统，具有约二至四的变焦比，少量的色差和整个图像上的高光学性能，适用于使用诸如固态成像器件之类成像器件的录像机和静态电子照像机。
背景技术
已经提出了许多适用于使用诸如固态成像器件之类成像器件的录像机和静态电子照像机的变焦镜头。在其中，变焦镜头系统的、变焦比约为二至四的变焦镜头系统的大多数在透镜系统的最靠近被摄物体一侧有负透镜。例如在日本专利申请11-23967中公开有这样一种变焦镜头系统。
近年来在使用诸如固态成像器件之类成像器件的录像机和静态电子照像机中使用的像素数在不断地增加。由于这种趋势，人们要求透镜系统在整个图像上具有较高的光学性能。尤其是，要求透镜系统不但在周边具有高的光学性能还要降低闪烁成分和色差。
然而，在日本已公开专利申请11-23967中公开的变焦系统及类似系统都有在整个图像上降低闪烁成分或色差的能力不足的缺点。
发明内容
鉴于上述问题提出本发明，本发明的目的在于提供一种变焦镜头系统，所述变焦镜头系统具有约二至四的变焦比，少量的色差和整个图像上的高光学性能，适用于使用诸如固态成像器件之类成像器件的录像机和静态电子照像机。
根据本发明的一个方面，变焦镜头系统沿光轴从被摄物体开始依次包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1和具有正的折射本领的第二透镜组G2。当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态变化时第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离减少。第二透镜组G2从被摄物体开始依次含有具有具有正的折射本领的第一胶合透镜U21和具有负的折射本领的第二胶合透镜U22。第二透镜组G2中的第一胶合透镜U22由胶合有负透镜U22N的正透镜U22P构成。第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23由胶合有正透镜U23P的负透镜U23N构成。
在本发明的一个优选实施例中，变焦镜头系统还包括一个第三透镜组G3，具有正折射本领，位于第二透镜组G2的图像侧。当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态变化时，第三透镜组G3基本上相对于像平面固定。
在本发明的一个优选实施例中，满足以下的条件表达式：
0.80＜f2/|f22|＜1.70          (1)
1.40＜f23/|f22|＜3.50         (2)
式中f2表示第二透镜组G2的焦距，f22表示第二透镜组G2中的第一胶合透镜U22的焦距，而f23表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23的焦距。
在本发明的一个优选实施例中，满足以下的条件表达式：
n23N-n23P＞0.13     (3)
υ23P-υ23N＞15     (4)
式中n23P表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的正透镜U23p的d行(λ＝587.6nm)的折射率，n23N表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的负透镜U23N的d行的折射率，υ23P表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的正透镜U23P的色散系数，而υ23N表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的负透镜U23N的色散系数。
在本发明的一个优选实施例中，第二透镜组G2中的第一透镜U21的至少一个表面是非球面形的表面，它的折射本领随着与光轴分开的高度加大变弱的形状。
根据本发明的另一个方面，沿光轴从变焦镜头系统被摄物体开始依次包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1，和具有正的折射本领的第二透镜组G2。第一透镜组G1与第二透镜组G2之间安排一个固定的光阑FS。当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态T变化时第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离减少。当透镜组的位置状态从广角端状态W向一定的中间焦距状态M变化时，随着固定的光阑FS带着第二透镜组G2在主体内移动，第一透镜组G1与固定的光阑FS之间的距离减少。当透镜组的位置状态从一定的中间焦距状态M向远方取像端态T变化时，随着固定的光阑FS与第一透镜组G1一起在体内移动，第二透镜组G2与固定的光阑FS之间的距离减少。
在本发明的一个优选实施例中，满足以下的条件表达式：
0.80＜fM/(fW·fT)1/2＜1.30         (5)
0.25＜D2W/(D1W+D2W)＜0.65           (6)
φFS·FNOT/fT＞1.40                 (7)
φFS/φST＜1.20                     (8)
式中fW表示广角端状态W中变焦镜头系统的焦距，fM表示一定的中间焦距状态M中的焦距，而fT表示在远方取像端态T中变焦镜头系统的焦距，D1W表示广角端状态W中第一透镜组G1的最靠近图像侧的表面与固定的光阑FS之间的距离，D2W表示广角端状态W中固定的光阑FS与第二透镜组G2的最靠近被摄物体侧的表面与之间的距离，FNOT表示在远方取像端态T中的变焦镜头系统的f数，φFS表示固定光阑FS的直径，而φST表示在远方取像端状态T中孔径光阑S的最大直径。
附图说明
图1是截面图，示出本发明的第一实施例的例1所述的变焦镜头系统的透镜排列。
图2用图表示出在广角端状态，本发明的第一实施例的例1所述的变焦镜头系统的各种像差。
图3用图表示出在中间焦距状态，本发明的第一实施例的例1所述的变焦镜头系统的透镜各种像差。
图4用图表示出在远方取像端状态，本发明的第一实施例的例1所述的变焦镜头系统的透镜各种像差。
图5是截面图，示出本发明的第一实施例的例2所述的变焦镜头系统的透镜排列。
图6用图表示出在广角端状态，本发明的第一实施例的例2所述的变焦镜头系统的透镜各种像差。
图7用图表示出在中间焦距状态，本发明的第一实施例的例2所述的变焦镜头系统的透镜各种像差。
图8用图表示出在远方取像端状态，本发明的第一实施例的例2所述的变焦镜头系统的透镜各种像差。
图9是截面图，示出本发明的第一实施例的例3所述的变焦镜头系统的透镜排列。
图10用图表示出在广角端状态，本发明的第一实施例的例3所述的变焦镜头系统的各种像差。
图11用图表示出在中间焦距状态，本发明的第一实施例的例3所述的变焦镜头系统的透镜各种像差。
图12用图表示出在远方取像端状态，本发明的第一实施例的例3所述的变焦镜头系统的各种像差。
图13是截面图，示出本发明的第二实施例的例4所述的变焦镜头系统的透镜排列，并附有透镜组的位置状态从广角端状态W、经某一定的中间焦距状态M、向远方取像端状态T的变化。
图14用图表示出在广角端状态W，本发明的第二实施例的例4所述的变焦镜头系统的各种像差。
图15用图表示出在该一定的中间焦距状态M，本发明的第二实施例的例4所述的变焦镜头系统的各种像差。
图16用图表示出在远方取像端状态T，本发明的第二实施例的例4所述的变焦镜头系统的各种像差。
图17是截面图，示出本发明的第二实施例的例5所述的变焦镜头系统的透镜排列，并附有透镜组的位置状态从广角端状态W、经某一定的中间焦距状态M、向远方取像端状态T的变化。
图18用图表示出在广角端状态W，本发明的第二实施例的例5所述的变焦镜头系统的各种像差。
图19用图表示出在该一定的中间焦距状态M，本发明的第二实施例的例5所述的变焦镜头系统的各种像差。
图20用图表示出在远方取像端状态T，本发明的第二实施例的例5所述的变焦镜头系统的各种像差。
图21是截面图，示出本发明的第二实施例的例6所述的变焦镜头系统的透镜排列，并附有透镜组的位置状态从广角端状态W、经某一定的中间焦距状态M、向远方取像端状态T的变化。
图22用图表示出在广角端状态W，本发明的第二实施例的例6所述的变焦镜头系统的各种像差。
图23用图表示出在该一定的中间焦距状态M，本发明的第二实施例的例6所述的变焦镜头系统的各种像差。
图24用图表示出在远方取像端状态T，本发明的第二实施例的例6所述的变焦镜头系统的各种像差。
具体实施方式
本发明提出一种变焦镜头系统，所述变焦镜头系统沿光轴从被摄物体起始依次包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1和具有正的折射本领的第二透镜组G2，其中，当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态变化时第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距减小。
透镜系统具有上述结构的原因在于，在使用诸如固态成像器件之类成像器件的录像机和静态电子照像机中，按照固态成像器件的特性，透镜系统的出射光瞳位置必须放置得远离像平面。因此，当除了第一和第二透镜组外的透镜组存在时，优选地，所述透镜组在整体上有正的折射本领，这里所述的透镜组包括第三透镜组，而第三透镜组位于第二透镜组的图像侧。这样出射光瞳的位置就远离像平面，以满足上述的要求。[第一实施例]
现在说明第二透镜组G2的透镜结构。在诸如本发明的包括有负折射本领的第一透镜组G1和有正折射本领的第二透镜组G2这样的变焦镜头系统中，变焦镜头系统的光学性能在很大的程度上取决于第二透镜组G2。尽管所述的变焦镜头系统整体上有正的折射本领，第一透镜组G1却有负的折射本领，从而有正折射本领的第二透镜组G2不可避免地成为成像的主力。因此，加大了数值孔径(NA)，这就易于产生像差。
在本发明中，第二透镜组G2沿光轴从被摄物体依次含有具有正的折射本领的第一透镜U21和具有在整体上具有负的折射本领的第一胶合透镜U22和在整体上具有正的折射本领的第二胶合透镜U23。
因此，透镜系统的折射本领分布几乎成为所谓的“对称”形，从而可通过既降低在轴像差也降低离轴像差得到较高的光学性能。
第二透镜组G2中的第一胶合透镜U22由具有胶合有负折射率的透镜U22N的正折射率透镜U22P构成。第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23具有由胶合有正折射率透镜U23P的负折射率的透镜U23N构成。
因此第二透镜组G2中产生的色差量在整体上由于透镜组的结构而显著地降低了。
另外，所述变焦镜头系统包括第三透镜组G3，第三透镜组G3位于第二透镜组G2的图像侧。优选地，当透镜组的位置从广角端状态W向远方取像端状态变化时第三透镜组G3基本上相对于像平面固定。通过利用这种结构，可使出射光瞳的位置远离图像平面。因此，固态成像设备的特性得到改善，可实现较高的光学性能。
优选地，满足以下的条件表达式：
0.80＜f2/|f22|＜1.70          (1)
1.40＜f23/|f22|＜3.50         (2)
式中f2表示第二透镜组G2的焦距，f22表示第二透镜组G2中的第一胶合透镜U22的焦距，而f23表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23的焦距。
条件表达式(1)确定了第二透镜组G2的焦距与第一胶合透镜U22的焦距的之比的合适范围。
如果该比率超过了条件表达式(1)的上限，换言之，如果第一胶合透镜U22的折射本领相对于第二透镜组G2过强，由第一胶合透镜U22产生的正球面形色差就变得过大。因此，这样的球面形色差不能由其它的透镜纠正，从而大量的球面形色差得不到纠正。因而得不到较高的光学性能。在此情况下，由于第一胶合透镜U22的图像侧透镜表面的折射本领加大，该表面产生的横向色差极大。因此，这样的横向色差不能由其它的透镜纠正，从而大量的横向色差得不到纠正。因而就不能达到本发明的降低色差的目的。
另一方面，如果该比率低于条件表达式(1)的下限，换言之，如果第一胶合透镜U22的折射本领相对于第二透镜组G2过弱，由第一胶合透镜U22产生的正球面形色差就变得过小。因此，其它的透镜产生的负球面形色差不能受到纠正，从而球面形色差得不到纠正。因而得不到较高的光学性能。
条件表达式(2)确定了第二胶合透镜U23的焦距与第一胶合透镜U22的焦距的之比的合适范围。
如果该比率超过了条件表达式(2)的上限，换言之，如果第二胶合透镜U23的折射本领相对于第一胶合透镜U22过弱，透镜U21的正折射本领就必需加强以使第二透镜组G2能够作为整体得到合适的正折射本领。因此，折射本领分配大大地偏离了对于色差纠正有利的对称型折射本领分布，从而色差得不到充分纠正。从而得不到较高的光学性能。
另一方面，如果该比率低于条件表达式(2)的下限，换言之，换言之，如果第二胶合透镜U23的折射本领相对于第一胶合透镜U22过强，第二透镜组G2能够作为整体所需要的正折射本领的绝大多数由第二胶合透镜U23产生，从而使第一胶合透镜U21的折射本领变得相对较小。因此，折射本领分布大大地偏离了对于色差纠正有利的对称型折射本领，从而色差得不到充分纠正。从而得不到较高的光学性能。
此外，在本发明的一个优选实施例中，最好满足以下的条件表达式(3)和(4)：
n23N-n23P＞0.13     (3)
υ23P-υ23N＞15     (4)
式中n23P表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的正透镜U23p的d行(λ＝587.6nm)的折射率，n23N表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的负透镜U23N的d行的折射率，υ23P表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的正透镜U23P的色散系数，而υ23N表示第二透镜组G2中的第二胶合透镜U23中的负透镜U23N的色散系数。
条件表达(3)确定了构成第二胶合透镜U23的正透镜U23P的折射率与负透镜U23N的折射率的之比的合适范围。
如果该比率低于条件表达(3)的下限，换言之，正透镜U23P的折射率与负透镜U23N的折射率的之差变得极小时，第二胶合透镜U23的色差纠正能够变弱。换言之，为了得到足够的色差纠正效果，透镜U23P和U23N的粘接面的曲率变得极大，从而由该表面产生的色差量变大。因此不但得不到较高的光学性能，透镜U23P沿光轴方向的厚度也要加大以确保透镜的边缘厚度。结果不能达到小巧的变焦镜头系统。
条件表达式(4)确定了构成第二胶合透镜U23的正透镜U23P的色散系数与负透镜U23N的色散系数的之差的合适范围。
如果该差低于条件表达式(4)的下限，换言之，正透镜U23P的色散系数与负透镜U23N的色散系数的之差变得极小时，第二胶合透镜U23的色差纠正效果变差。为了得到足够的色差纠正效果，透镜U23P和U23N的粘接面的曲率变得极大，从而由该表面产生的色差量变大。因此不但得不到较高的光学性能，透镜U23P沿光轴方向的厚度也要加大以确保透镜的边缘厚度。结果不能达到小巧的变焦镜头系统。
而且，最好第二透镜组G2中的透镜U21的至少一个表面是非球面形的，具有折射本领随着距光轴分开的高度加大变低的形状。
从而由透镜U21产生的负球面形像差可以降低。因此，由于可以有效降低第二透镜组G2作为整体产生的负球面形像差，可以达到较高的光学性能。
对于根据本发明的变焦镜头系统，有可能通过向垂直于光轴的方向移动透镜组的一部分去移动像平面中的图像。由于使用这种效果，可以把根据本发明的变焦镜头系统用作所谓的抗振动透镜。
下面参照附图说明本发明的第一实施例的几个示例。<例1>
图1是截面图，示出本发明的第一实施例的例1所述的变焦镜头系统的透镜排列。沿光轴从被摄物体起的次序，该变焦镜头系统包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1、具有正的折射本领的第二透镜组G2和具有正的折射本领的第三透镜组G3。
依离开物体的次序，第一透镜组G1含有：一个有面对物体的凸面的表面和面对图像的球形表面的负的新月形透镜、面对图像的较强下凹表面的双凹负透镜，以及一个具有面对物体的凸表面的正新月形透镜。
依离开物体的次序，第二透镜组G2含有：孔径光阑S，面对物体的较强上凸表面的双凸正透镜U21、由胶合双凹负透镜U22N的双凸正透镜U22P构成的胶合负透镜U22，以及由具有面对物体的凸面并胶合双凸正透镜U23P的负新月形透镜U23N构成的胶合正透镜U23。双凸正透镜U21的物体一侧的表面为非球面形表面，该非球面形的形状为折射本领随着离开光轴的高度变弱的形状。
当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第一透镜组G1与第二透镜组G2间隔减小。
还有，第三透镜组G3含有：具有面对物体的凸的、非球面形表面的正新月形透镜安排在第二透镜组G2的图像一侧。当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第三透镜组G3基本上相对于像平面是固定的。
包括例1的全部数个例子都有低通滤波器P1，用于截断高于诸如安排在图像平面中的CCD之类的固态成像器件的分辨率极限的空间频率的光；以及一个盖玻璃片P2，用于保护成像器件。
与例1相关的各种值列于表1中。表1中f表示变焦镜头系统的焦距，FNO表示f数，而ω代表视角(最大入射角)的一半，单位是度[°]。在透镜数据中，nd表示d行(λ＝587.6nm)的折射率，而υ代表色差。略去空气的折射率(n＝1.00000)。
非球面形表面以下式表达：
x＝cy2/{1+(1-kc2y2)1/2}+C4y4+C6y6+…
式中y代表相对光轴的垂直方向上的高度、x代表弛垂度量、c代表参照曲率半径，k代表圆锥系数，C4、C6…代表非球面形系数。
在非球面形数据中，E-n代表“×10-n。例如，1.234E-05代表1.234×10-5。
在以后的数值例表中，符号和非球面形表达式都与本例相同。在各数值表中，长度单位一般采用“mm”，诸如用于焦距、曲率半径及光学表面之间间隔等。然而由于按比例增大或缩小其尺寸的光学系统可以得到相似的光学性能，单位不必限于“mm”，可采用任何其它的单位。
表1
(规格)
焦距        广角端             中间        远方取像端
f             7.40            12.50           21.30
FNO           2.8              3.5             4.7
ω                         38.7             24.9            15.1(透镜数据)镜面号       曲率半径       镜面距离        nd        ν1           26.0783        1.500        1.74014     49.182           7.6961        5.8003        -155.8785        0.900        1.58913     61.184          31.7824        0.5505          16.8801        2.200        1.80518     25.436          44.0584        (D6)7            ∞           1.900        孔径光阑8           8.8511        2.450        1.69350     53.229        -166.6376        0.10010         13.4713        2.300        1.71300     53.8511        -13.4713        0.900        1.80440     39.5912          6.8062        0.80013         22.1392        0.900        1.83400     37.1714          6.5885        2.450        1.60311     60.6815        -34.6543       (D15)16         17.0899        2.400        1.58313     59.6217         46.4912        1.80018          ∞            2.760        1.45850     68.0019          ∞            1.44120          ∞            0.500        1.51680     64.2021          ∞            (Bf)(非球面形数据)镜面号2κ＝0.1000C4＝+1.27310E-04C6＝+1.34320E-06C8＝-7.35590E-09C10＝+1.30540E-10镜面号8κ＝1.0000C4＝-1.13270E-04C6＝-1.12000E-06C8＝+1.65790E-08C10＝-7.00210E-10
镜面号16
κ＝1.0000
C4＝-2.52820E-05
C6＝+1.92860E-06
C8＝-4.85170E-08
C10＝+5.50360E-10
(变焦时可变的间隔)
位置         广角端       中间          远方取像端
 f            7.40        12.50           21.30
 D6           25.0716     11.2706         3.0000
 D15          6.7504      12.5982         22.6956
 Bf           1.0272      1.0273          1.0196
(条件表达式计算结果)
(1)f2/|f22|＝1.024
(2)f23/|f22|＝2.98
(3)n23N-n23P＝0.2309
(4)ν23P-ν23N＝23.51
图2、3、4分别用图表示出在广角端状态、中间焦距状态及远方取像端态中，本发明的第一实施例的例1所述的变焦镜头系统的各种像差。在示出象散的图表中，实线指示弧矢像平面，而虚线指示子午像平面。标号ω代表视角(最大入射角)的一半，单位是度[°]。在示出慧形像差图表中，慧形像差的量表示在每个入射角处。各图表中，c表示c行(λ＝656.3nm)的像差量、d表示d行(λ＝587.6nm)的像差量、g表示g行(λ＝435.8nm)的像差量。后面所有各例中，采用与例1相同的标号。
从示出各种像差的相应图表中可见，对各种像差，特别是色差进行了良好的补偿以达到较高的光学性能。<例2>
图5是截面图，示出本发明的第一实施例的例2所述的变焦镜头系统的透镜排列。依沿光轴从被摄物体起的次序，该变焦镜头系统包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1、具有正的折射本领的第二透镜组G2和具有正的折射本领的第三透镜组G3。
依离开物体的次序，第一透镜组G1含有：一个有面对物体的凸面的表面和面对图像的非球形表面的负的新月形透镜、有面对图像的较强下凹表面的双凹负透镜，以及一个具有面对物体的凸表面的正新月形透镜。
依离开物体的次序，第二透镜组G2含有：孔径光阑S，具有面对像的较强上凸表面的双凸正透镜U21、由胶合双凹负透镜U22N的双凸正透镜U22P构成的胶合负透镜U22，以及由具有面对物体的凸面并胶合双凸正透镜U23P的负新月形透镜U23N构成的胶合正透镜U23。双凸正透镜U21的被摄物体表面为非球面形，该非球面形的形状为折射本领随着其离开光轴的高度变弱。
当透镜组位置的状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔减小。
还有，第三透镜组G3含有：有面对物体具有非球面形表面的双凸正新月形透镜安排在第二透镜组G2的图像侧。当透镜组位置的状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第三透镜组G3基本上相对于像平面是固定的。
与例2相关的各种值列于表2中。
表2
(规格)
焦距       广角端         中间         远方取像端
f            7.40        12.43          21.30
FNO          2.9         3.7            5.0
ω                        38.8           24.8        15.0
(透镜数据)
镜面号       曲率半径     镜面距离       nd          ν
 1           26.3278        1.700       1.74001      48.16
 2            8.1533        5.750
 3         -174.3801        0.900       1.48749      70.24
 4           23.4928        2.400
 5           17.9444        3.200       1.84666      23.78
 6           33.9654        (D6)
 7            ∞            0.500       孔径光阑
 8           10.3019        2.550       1.66547      55.18
 9          -69.6160        0.100
10           14.8088        2.550       1.60562      43.73
11          -14.8001        2.000       1.80100      34.96
12            7.8543        0.900
13           27.6364        0.900       1.80100      34.96
14            8.6622        2.700       1.61272      58.75
15          -25.3313        (D15)
16           29.5916        2.300       1.66547      55.18
17         -258.5473        1.922
18            ∞            2.760       1.45850      68.00
19            ∞            1.441
20            ∞            0.500       1.51680      64.20
21            ∞            (Bf)
(非球面形数据)
镜面号2
κ＝0.1000
C4＝+1.18060E-04
C6＝+7.93980E-07
C8＝-2.26350E-09
C10＝+7.95490E-11
镜面号8
κ＝1.0000
C4＝-6.65950E-05
C6＝-3.23530E-07
C8＝+3.34640E-09
C10＝-1.01760E-10
镜面号16
κ＝1.0000
C4＝-1.16570E-05
C6＝+1.10140E-06
C8＝-2.62900E-08
C10＝+2.73560E-10
(变焦时可变的间隔)
位置       广角端         中间          远方取像端
f           7.40          12.43          21.30
D6         27.4238        13.4352         4.8711
D15         8.5310        15.1680        26.8626
Bf          1.0300         1.0182         0.9880
(条件表达式计算结果)
(1)f2/|f22|＝1.167
(2)f23/|f22|＝2.04
(3)n23N-n23P＝0.1883
(4)ν23P-ν23N＝23.79
图6、7、8分别用图表示出在广角端状态、中间焦距状态及远方取像端态中，本发明的第一实施例的例2所述的变焦镜头系统的各种像差。从示出各种像差的相应图表中可见，对各种像差，特别是色差进行了良好的补偿以达到较高的光学性能。<例3>
图9是截面图，示出本发明的第一实施例的例3所述的变焦镜头系统的透镜排列。依沿光轴从被摄物体起的次序，该变焦镜头系统包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1、具有正的折射本领的第二透镜组G2和具有正的折射本领的第三透镜组G3。
依离开物体的次序，第一透镜组G1含有：一个有面对物体的凸面的表面和面对图像的非球形表面的负的新月形透镜、面对图像的较强下凹表面的双凹负透镜，以及一个具有面对物体的凸表面的正新月形透镜。
依离开物体的次序，第二透镜组G2含有：孔径光阑S，面对物体的具有较强上凸表面的双凸正透镜U21、由胶合双凹负透镜U22N的双凸正透镜U22P构成的胶合负透镜U22，以及由具有面对物物的凸面和胶合双凸正透镜U23P的负新月形透镜U23N构成的胶合正透镜U23。双凸正透镜U21的被摄物体表面为非球面形表面，该非球面形的形状为折射本领随着其离开光的高度变弱。
当透镜组位置的状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第一透镜组G1与第二透镜组G2间隔减小。
还有，第三透镜组G3含有：有面对物体的非球面形表面的双凸正新月形透镜安排在第二透镜组G2的图像侧。当透镜组位置的状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第三透镜组G3基本上相对于像平面是固定的。
与例3相关的各种值列于表3中。
表3
(规格)
焦距        广角端       中间      远方取像端
f            10.00       17.00        28.70
FNO          2.9         3.7          5.0
ω                       31.1        18.8         11.3
(透镜数据)
镜面号      曲率半径   镜面距离    nd         ν
 1          36.7383    1.800      1.620410  60.29
 2          11.6827    3.900
 3        -210.7132    0.900      1.487490  70.24
 4                  14.5031        3.100
 5                  24.4594        2.500        1.686190    34.17
 6                 331.2016       (D6)
 7                   ∞            0.500        孔径光阑
 8                  11.0922        2.850        1.665470    55.18
 9                 -61.3936        0.100
10                  23.1227        3.100        1.720000    43.69
11                 -10.2681        2.600        1.801000    34.96
12                   7.9981        1.000
13                  26.5196        3.500        1.846660    23.78
14                  15.8829        5.700        1.670030    47.25
15                -101.9984       (D15)
16                  30.0000        2.800        1.665470    55.18
17                -637.9762        2.314
18                   ∞            2.760        1.45850     68.00
19                   ∞            1.441
20                   ∞            0.500        1.51680     64.20
21                   ∞            (Bf)
(非球面形数据)
镜面号2
κ＝6.4000
C4＝-5.94220E-06
C6＝-6.28170E-07
C8＝+9.76000E-09
C10＝-1.25630E-10
镜面号8
κ＝1.0000
C4＝-6.46070E-05
C6＝-1.23420E-07
C8＝-1.47870E-09
C10＝+9.18190E-12
镜面号16
κ＝1.0000
C4＝-1.62740E-05
C6＝+9.90660E-07
C8＝-2.33760E-08
C10＝+2.37190E-10
(变焦时可变的间隔)
位置       广角端      中间      远方取像端
f         10.00       17.00         28.70
D6        31.3570     14.3835        4.5000
D15        5.8764     13.2722       25.6313
Bf         1.0271      1.0221        1.0102
(条件表达式计算结果)
(1)f2/|f22|＝1.406
(2)f23/|f22|＝2.48
(3)n23N-n23P＝0.01766
(4)ν23P-ν23N＝23.47
图10、11、12分别用图表示出在广角端状态、中间焦距状态及远方取像端态中，本发明的第一实施例的例2所述的变焦镜头系统的各种像差。从示出各种像差的相应图表中可见，对各种像差，特别是色差进行了良好的补偿以达到较高的光学性能。[第二实施例]
下面说明降低图像周边的眩光成分和色差。在离轴光线的像差(下文称“离轴像差”)中有引起眩光成分的慧形像差。为了降低由慧形像差引起的眩光成分，可以考虑借助于光阑之类截去离轴光束(光线的离轴束)的周边。
在离轴像差中有引起色差的慧形色差和横向色差。尤其是慧形色差严重影响色差。为了降低由慧形色差造成的色差。可以考虑用光阑之类截去光线的离轴光束周边，就像降低眩光成分的方式一样。
因此，为了降低由眩光成分和慧形像差造成的色差，本发明具有一个固定光阑直径的光阑FS，安排在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。
通过使用截去离轴光束的周边的一部分的结构，本发明能够降低图像周边中的眩光成分和色差。
下面说明有效地降低图像周边中的眩光成分和色差的方法。在广角端状态W中，入射在第一透镜组G1上的离轴光线随着入射角增大与光轴的偏离远超过比离轴光束的直径。同时，远方取像端态T中，离轴光线随着入射角增大与光轴的偏离的程度不超过离轴光束的直径。在中间焦距状态，入射光线取广角端态W与远方取像端态T之间的中间状态。
另一个方面，入射在第二透镜组G2上的离轴光线从广角端态W到远方取像端态T的整个焦距范围内与光轴分开没有超过离轴光束的直径。
如上所述，假定变焦镜头系统在广角端态W有位于第一透镜组G1附近的固定光阑FS，并且当透镜组位置的状态在广角端态W附近变化时固定光阑FS与第一透镜组G1在一个主体内一起移动。在这种情况下，当离轴光线的入射角小于某定值时，固定的光阑不表现出截去眩光成分或者说降低由离轴光线上的慧形色差引起的色差的效果。只有在离轴光线的入射角超过一定值时上述效果才突然显现。离轴光线的入射角成为最大时，固定的光阑FS表现出过度的效果，从而周边的亮度下降太多。因此，不能在整个图像上合适地得到固定光阑FS的效果。而且因为离轴光线最大入射角处亮度下降过大，本发明的在整个图像上得到较高光学性能的目的不能够达到。
因此在本发明中，固定光阑FS放置于在广角端状态中对第一透镜组G1有适当距离的位置。当透镜组的位置状态从广角端状态W向一定的中间焦距状态变化时，固定的光阑FS与第二透镜组G2在主体内一起移动，第一透镜组G1与固定的光阑FS之间的距离减少。
这样可以从相对较小的入射角起得到截去眩光成分或者说降低由慧形色差引起的色差的效果。而且能够在整个图像上得到较高光学性能，而不引起离轴光线最大入射角处亮度过度地下降。
远方取像端态T附近，通过使用上述的离轴光线关系，当入射角变大时在第一透镜组G1和第二透镜组G2附近离轴光线离开光轴不超过离轴光束的直径，通过把固定的光阑FS放在第一透镜组G1和第二透镜组G2两者之一附近可以得到几乎相同的效果。
然而，如果透镜系统的结构是：当透镜组的位置状态从一定的中间焦距状态M向远方取像端态T变化时，固定的光阑FS与第一透镜组G2一起在主体内移动，且第一透镜组G1与固定的光阑FS之间的距离减少，那么固定的光阑FS在某一定中间焦距状态将与第一透镜组G1踫撞。在踫撞前的一适当焦距态假定为某一定的中间焦距状态M。为了简化结构使之更加紧凑，这也是本发明的一个目的，优选地当透镜组的位置状态从一定的中间焦距状态M向远方取像端态T变化时，固定的光阑FS与第一透镜组G1一起在主体内移动，且固定的光阑FS与第二透镜组G2之间的距离减少。
综上所述，当透镜组的位置状态从广角端状态W向一定的中间焦距状态M变化时，优选地固定的光阑FS与第二透镜组G2一起在主体内移动，第一透镜组G1与固定的光阑FS之间的距离减少。当透镜组的位置状态从一定的中间焦距状态M向远方取像端态T变化时，优选地固定的光阑FS与第一透镜组G1一起在主体内移动，第二透镜组G2与固定的光阑FS之间的距离减少。
在本发明中，第二透镜组G2有个孔径光阑S并且最好满足以下的条件表达式(5)、(6)、(7)、(8)：
0.80＜fM/(fW·fT)1/2＜1.30         (5)
0.25＜D2W/(D1W+D2W)＜0.65           (6)
φFS·FNOT/FT＞1.40         (7)
φFS/φST＜1.20             (8)
式中fW表示广角端状态W中变焦镜头系统的焦距，fM表示一定的中间焦距状态M中的焦距，而fT表示在远方取像端态T中变焦镜头系统的焦距，D1W表示广角端状态W中第一透镜组G1的图像侧最近的表面与固定的光阑FS之间的距离，D2W表示广角端状态W中固定的光阑FS与第二透镜组G2的最近物体侧表面与之间的距离，FNOT表示在远方取像端态T中的变焦镜头系统的f数，φFS表示固定光阑FS的直径，而φST表示在远方取像端态T中孔径光阑S的最大直径。
条件式(5)确定所述一定的中间焦距状态的适当范围。当比率fM/(fW·fT)1/2超过条件表达式(5)的上限时，固定的光阑FS与第二透镜组G2在主体内一起移动的焦距范围变成为从广角端状态W到远方取像端态T附近。因此必然地发生在广角端状态固定的光阑FS过于靠近第二透镜组G2，从而不使固定光阑FS与第一透镜组G1踫撞。由于在轴光线(在轴光线束)受孔径光阑的限制以确定f数，光线束不能受固定的光阑FS的限制。
在第二透镜组G2附近，由于在轴光线束和离轴光线束分开的不多，当固定光阑FS位置过于靠近第二透镜组时，固定光阑FS不能有效地只截去离轴光线束的周边而不截去在轴光线束。因此不能够达到截去图像周边中的眩光成分降低由慧形色差引起的色差的效果。因此不能实现本发明在整个图像上得到较高的光学性能的目的。
另一方面，当上述比率低于条件表达式(5)的下限时，固定的光阑FS与第一透镜组G1在主体内一起移动的焦距范围变得很宽，从广角端状态W附近延伸到远方取像T的端态。因此在广角端状态W固定的光阑FS过于靠近第一透镜组G1。而且在广角端状态W，当离轴光线的入射角小于某定值时，固定光阑FS不表现出截去眩光成分及降低由慧形色差引起的色差的效果。当离轴光线的入射角大于该定值时，突然显现上述效果。当离轴光线的入射角成为最大值时，固定光阑FS表现过强的效果，从而在周边的亮度下降过大。因此不能实现在整个图像上合适地得到固定光阑FS的效果。而且，离轴光线的入射角成为最大值时，周边的亮度下降过大，不能实现本发明在整个图像上得到较高的光学性能的目的。
条件表达式(6)确定固定光阑FS在广角端态W的适当位置范围。当比率D2W/(D1W+D2W)超过条件表达式(6)的上限时，固定的光阑FS与第一透镜组G1一起在主体内移动的焦距范围过宽，从而由广角端状态W附近延伸到远方取像端状态T。与对条件表达式(5)的说明相同，在广角端状态W中，固定的光阑FS过于靠近第二透镜组G1。而且，在广角端状态W中，当离轴光线小于某固定值时，固定光阑FS不表现出截去眩光成分及降低由慧形色差引起的色差的效果。当离轴光线的入射角大于该定值时，突然显现上述效果。当离轴光线的入射角成为最大值时，固定光阑FS表现过强的效果，从而在周边的亮度下降过大。因此不能适当实现在整个图像上合适地得到固定光阑FS的效果。而且，离轴光线的入射角成为最大值时，周边的亮度下降过大，不能实现本发明在整个图像上得到较高的光学性能的目的。
另一方面，当上述比率低于条件表达式(6)的下限时，固定的光阑FS与第二透镜组G2在主体内一起移动的焦距范围变成为从广角端状态W到远方取像端态T附近。与对表达式(5)的说明相同，必然地发生在广角端状态W固定的光阑FS过于靠近第二透镜组G2，以免固定光阑FS与第一透镜组G1接触。由于在轴光线(在轴光线束)由孔径光阑S的限制以确定f数，光线束不能受固定的光阑FS的限制。
在第二透镜组G2附近，由于在轴光线束和离轴光线束分开的不多，当固定光阑FS位置过于靠近第二透镜组G2时，固定光阑FS不能有效地只截去离轴光线束的周边而不截去在轴光线束。因此不能够达到截去图像周边中的眩光成分降低由慧形色差引起的色差的效果。因此不能实现本发明在整个图像上得到较高的光学性能的目的。
条件表达式(7)确定固定光阑FS直径的适当范围，其下限。当值φFS·FNOT/FT低于条件表达式(7)的下限时，固定的光阑FS在条件表达式(5)和(6)的条件下过度地截去离轴光线束，从而周边的亮度下降过大。所以不能实现本发明在整个图像上得到较高的光学性能的目的。
条件式(8)确定固定光阑FS直径的适当范围，其上限。当值φFS/φFT超过条件表达式(8)上限时，固定的光阑FS在条件表达式(5)和(6)的条件下不能有效地截去离轴光线束。从而不能充分地实现截去眩光成分及降低由慧形色差引起的色差的效果。所以不能实现本发明在整个图像上得到较高的光学性能的目的。
而且，优选地本发明具有第三透镜组G3，第三透镜组G3具有正折射本领，位于第二透镜组G2的图像侧，并且在透镜组的位置从广角的端状向远方取像端状态变化时，所述第三透镜组G3基本上相对于像平面固定。
这样出射光瞳的位置就可以远离像平面。因此，可以改进固态成像器件的特性，得到较高的光学性能。
根据本发明的变焦镜头系统，有可能通过向垂直于光轴的方向移动透镜组的一部分在像平面中移动图像。通过利用这种效果，可以把根据本发明的变焦镜头系统用作所谓的抗振动镜头。<例4>
图13是截面图，示出本发明的第二实施例的例4所述的变焦镜头系统的透镜排列，并附有透镜组的位置状态从广角端状态W，经某一定的中间焦距状态M，向远方取像端状态T变化时各个透镜组的移动。
依沿光轴从被摄物体起的次序，该变焦镜头系统包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1、固定光阑FS、具有正的折射本领的第二透镜组G2和具有正的折射本领的第三透镜组G3。
依离开物体的次序，第一透镜组G1含有：一个有面对物体的凸面的表面和面对图像的非球形表面的负的新月形透镜、面对图像的具有较强下凹表面的双凹负透镜，以及一个具有面对物体的凸表面的正新月形透镜。
依离开物体的次序，第二透镜组G2含有：孔径光阑S，具有面对物体的较强上凸表面的双凸正透镜、由胶合双凹负透镜的双凸正透镜构成的胶合负透镜，以及由具有面对物体的凸面的胶合双凸正透镜的负新月形透镜构成的胶合正透镜。
依离开物体的次序，第三透镜组G3含有：具有面对物体的非球面形下凹镜面的正新月形透镜。
当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态T变化时第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔减小。
当透镜组的位置状态从广角端状态W向某个中间焦距状态M变化时，第一透镜组G1与固定光阑FS之间的间隔减小，同时固定光阑FS与第二透镜组G2在主体内移动。
当透镜组的位置状态从该中间焦距状态M向远方取像端状态变化时，固定光阑FS与第二透镜组G2之间的间隔减小，同时固定光阑FS与第一透镜组G1在主体内移动。
还有，当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态T变化时第三透镜组G3基本上相对于像平面是固定的。
全部的数个例子都有低通滤波器P1，用于截断高于诸如安排在图像平面I中的CCD之类的固态成像器件的分辨率极限的空间频率的光；以及一个盖玻璃片P2，用于保护成像器件。
与例4相关的各种值列于表4中。
表4
(规格)
焦距       广角端        中间       远方取像端
f           7.40         13.00        21.30
FNO         2.8          3.6          4.7
ω                     38.7         24.0         15.1
(透镜数据)
镜面号    曲率半径     镜面距离        nd       ν
1          26.0783     1.500         1.74014    49.18
2          7.6961      5.800
3         -155.8785    0.900         1.58913    61.18
4          31.7824     0.550
5          16.8801     2.200         1.80518    25.43
6          44.0584     (D6)
7          ∞          (D7)          固定光阑FS
8          ∞          1.900         孔径光阑S
9          8.8511      2.450         1.69350    53.22
10        -166.6376    0.100
11         13.4713     2.300         1.71300    53.85
12        -13.4713     0.900         1.80440    39.59
13         6.8062      0.800
14        22.1392      0.900    1.83400     37.17
15        6.5885       2.450    1.60311     60.68
16       -34.6543      (D16)
17        17.0899      2.400    1.58313     59.62
18        46.4912      1.800
19        ∞           2.760    1.45850     68.00
20        ∞           1.441
21        ∞           0.500    1.51680     64.20
22        ∞           (Bf)
(非球面形数据)
镜面号2
κ＝0.1000
C4＝+1.27310E-04
C6＝+1.34320E-06
C8＝-7.35590E-09
C10＝+1.30540E-10
镜面号9
κ＝1.0000
C4＝-1.13270E-04
C6＝-1.12000E-06
C8＝+1.65790E-08
C10＝-7.00210E-10
镜面号17
κ＝1.0000
C4＝-2.52820E-05
C6＝+1.92860E-06
C8＝-4.85170E-08
C10＝+5.50360E-10
(变焦时可变的间隔)
位置       广角端         中间        远方取像端
f           7.40         13.00          21.30
D6          15.5716      1.0000         1.0000
D7          9.5000       9.5000         2.0000
D16         6.7504       13.1730        22.6956
Bf          1.0272       1.0266         1.0196
(条件表达式计算结果)
fW   ＝7.40
fM   ＝13.00
fT   ＝21.30
D1W  ＝15.5716
D2W  ＝11.4000
FNOT ＝4.7
ΦFS ＝8.20
ΦST ＝7.50
(5)fM/(fW·fT)1/2＝1.04
(6)D2W/(D1W+D2W)＝0.42
(7)ΦFS·FNOT/fT＝1.81
(8)ΦFS/ΦST＝1.09
图14、15、16分别用图表示出在广角端状态W、中间焦距状态M及远方取像端态T中，本发明的第二实施例的例4所述的变焦镜头系统的各种像差。从示出各种像差的相应图表中可见，对各种像差，特别是周边的眩光成分以及慧形色差引起的色差进行了良好的补偿。<例5>
图17是截面图，示出本发明的第二实施例的例5所述的变焦镜头系统的透镜排列，并附有透镜组的位置状态从广角端状态W，经某一定的中间焦距状态M，向远方取像端状态T变化时各个透镜组的移动。
依沿光轴从被摄物体起的次序，该变焦镜头系统包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1、固定光阑FS、具有正的折射本领的第二透镜组G2和具有正的折射本领的第三透镜组G3。
依离开物体的次序，第一透镜组G1含有：一个有面对物体的凸面的表面和面对图像的非球形表面的负的新月形透镜、具有面对图像的较强下凹表面的双凹负透镜，以及一个具有面对物体的凸表面的正新月形透镜。
依离开物体的次序，第二透镜组G2含有：孔径光阑S，具有面对物体的较强上凸非球面表面的双凸正透镜、由胶合双凹负透镜的双凸正透镜构成的胶合负透镜，以及由具有面对物体的凸面并胶合双凸正透镜的负新月形透镜构成的胶合正透镜。
依离开物体的次序，第三透镜组G3含有：具有面对物体较强上凸的非球面形表面的双凸正透镜。
当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态T变化时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔减小。
当透镜组的位置状态从广角端状态W向某个中间焦距状态M变化时，第一透镜组G1与固定光阑FS之间的间隔减小，同时固定光阑FS与第二透镜组G2起在主体内移动。
当透镜组的位置状态从该中间焦距状态M向远方取像端状态T变化时，固定光阑FS与第二透镜组G2之间的间隔减小，同时固定光阑FS与第一透镜组G1一起在主体内移动。
还有，当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态T变化时，第三透镜组G3基本上相对于像平面是固定的。
与例5相关的各种值列于表5中。
表5
(规格)
焦距         广角端       中间        远方取像端
f             7.40        13.22        21.30
FNO         2.9            3.8         5.0
ω                     38.8           23.6        15.0
(透镜数据)
镜面号    曲率半径       镜面距离         nd         ν
 1        26.3278         1.700       1.74001     48.16
 2         8.1533         5.750
 3      -174.3801         0.900       1.48749     70.24
 4        23.4928         2.400
 5        17.9444         3.200       1.84666     23.78
 6        33.9654         (D6)
 7         ∞             (D7)        固定光阑FS
 8         ∞             0.500       孔径光阑S
 9        10.3019         2.550       1.66547     55.18
10       -69.6160         0.100
11        14.8088         2.550       1.60562    43.73
12       -14.8001         2.000       1.80100    34.96
13         7.8543         0.900
14        27.6364         0.900       1.80100    34.96
15         8.6622         2.700       1.61272    58.75
16       -25.3313         (D16)
17        29.5916         2.300       1.66547    55.18
18      -258.5473         1.922
19         ∞             2.760       1.45850    68.00
20         ∞             1.441
21         ∞             0.500       1.51680    64.20
22         ∞             (Bf)
(非球面形数据)
镜面号2
κ＝0.1000
C4＝+1.18060E-04
C6＝+7.93980E-07
C8＝-2.26350E-09
C10＝+7.95490E-11
镜面号9
κ＝1.0000
C4＝-6.65950E-05
C6＝-3.23530E-07
C8＝+3.34640E-09
C10＝-1.01760E-10
镜面号17
κ＝1.0000
C4＝-1.16570E-05
C6＝+1.10140E-06
C8＝-2.62900E-08
C10＝+2.73560E-10
(变焦时可变的间隔)
位置        广角端        中间        远方取像端
f            7.40        13.22        21.30
D6          16.4238       1.2000       1.2000
D7          11.0000      11.0000       3.6711
D16          8.5310      16.2158      26.8626
Bf           1.0300       1.0157       0.9880
(条件表达式计算结果)
fW  ＝ 7.40
fM  ＝13.22
fT  ＝21.30
D1W ＝16.4238
D2W ＝11.5000
FNOT＝ 5.0
ΦFS＝ 7.40
ΦST＝ 8.08
(5)fM/(fW·fT)1/2＝1.05
(6)D2W/(D1W+D2W)＝0.41
(7)ΦFS·FNOT/fT＝1.74
(8)ΦFS/ΦST＝0.92
图18、19、20分别用图表示出在广角端状态W、中间焦距状态M及远方取像端态T中，本发明的第二实施例的例5所述的变焦镜头系统的各种像差。
从示出各种像差的相应图表中可见，对各种像差，特别是周边的眩光成分以及慧形色差引起的色差进行了良好的补偿，以达到较高的光学性能。<例6>
图21是截面图，示出本发明的第二实施例的例6所述的变焦镜头系统的透镜排列，并附有透镜组的位置状态从广角端状态W，经某一定的中间焦距状态M，向远方取像端状态T的变化时各个透镜组的移动。
依沿光轴从被摄物体起的次序，该变焦镜头系统包括：具有负的折射本领的第一透镜组G1、固定光阑FS、具有正的折射本领的第二透镜组G2和具有正的折射本领的第三透镜组G3。
依离开物体的次序，第一透镜组G1含有：一个有面对物体的凸面的表面和面对图像的非球形表面的负的新月形透镜、具有面对图像的较强下凹表面的双凹负透镜，以及一个具有面对物体的凸表面的正新月形透镜。
依离开物体的次序，第二透镜组G2含有：孔径光阑S，具有面对物体的较强上凸的非球形表面的双凸正透镜、由胶合双凹负透镜的双凸正透镜构成的胶合负透镜，以及由具有面对物体的凸面并胶合双凸正透镜的负新月形透镜构成的胶合正透镜。
依离开物体的次序，第三透镜组G3含有：有较强上凸的、面对物体的非球面形表面的双凸正透镜。
当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态T变化时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔减小。
当透镜组的位置状态从广角端状态W某个中间焦距状态M变化时，第一透镜组G1与固定光阑FS之间的间隔减小，同时固定光阑FS与第二透镜组G2在主体内一起移动。
当透镜组的位置从该中间焦距状态M向远方取像端状态变化时，固定光阑FS与第二透镜组G2之间的间隔减小，同时固定光阑FS与第一透镜组G1在主体内一起移动。
还有，当透镜组的位置状态从广角端状态W向远方取像端状态T变化时，第三透镜组G3基本上相对于像平面是固定的。
与例6相关的各种值列于表6中。
表6
(规格)
焦距        广角端      中间       远方取像端
f           10.00       16.58        28.70
FNO         2.9         3.6          5.0
ω                     31.1        19.2         11.3
(透镜数据)
镜面号    曲率半径    镜面距离       nd       ν
1         36.7383      1.800      1.620410   60.29
2         11.6827      3.900
3        -210.7132     0.900      1.487490   70.24
4         14.5031      3.100
5         24.4594      2.500      1.686190   34.17
6         331.2016     (D6)
7         ∞           (D7)       固定光阑FS
8         ∞           0.500      孔径光阑S
9         11.0922      2.850      1.665470   55.18
10       -61.3936      0.100
11        23.1227      3.100      1.720000   43.69
12        -10.2681     2.600    1.801000       34.96
13         7.9981      1.000
14         26.5196     3.500    1.846660       23.78
15         15.8829     5.700    1.670030       47.25
16        -101.9984    (D16)
17         30.0000     2.800    1.665470       55.18
18        -637.9762    2.314
19         ∞          2.760    1.45850        68.00
20         ∞          1.441
21         ∞          0.500    1.51680        64.20
22         ∞          (Bf)
(非球面形数据)
镜面号2
κ＝6.4000
C4＝-5.94220E-06
C6＝-6.28170E-07
C8＝+9.76000E-09
C10＝-1.25630E-10
镜面号9
κ＝1.0000
C4＝-6.46070E-05
C6＝-1.23420E-07
C8＝-1.47870E-09
C10＝+9.18190E-12
镜面号17
κ＝1.0000
C4＝-1.62740E-05
C6＝+9.90660E-07
C8＝-2.33760E-08
C10＝+2.37190E-10
(变焦时可变的间隔)
位置     广角端        中间        远方取像端
f        10.00         16.58       28.70
D6       17.3570        1.0000      1.0000
D7       14.0000       14.0000      3.5000
D16      5.8764    12.8260    25.6313
Bf       1.0271     1.0230     1.0102
(条件表达式计算结果)
fW  ＝10.00
fM  ＝16.58
fT  ＝28.70
D1W ＝17.3570
D2W ＝14.5000
FNOT＝ 5.0
ΦFS＝ 8.80
ΦST＝ 9.32
(5)fM/(fW·fT)1/2＝0.98
(6)D2W/(D1W+D2W)＝0.46
(7)ΦFS·FNOT/fT＝1.53
(8)ΦFS/ΦST＝0.94
图22、23、24分别用图表示出在广角端状态W、中间焦距状态M及远方取像端态T中，本发明的第二实施例的例6所述的变焦镜头系统的各种像差。
从示出各种像差的相应图表中可见，对各种像差，特别是周边的眩光成分以及慧形色差引起的色差进行了良好的补偿，以达到较高的光学性能。
本发明可以提供一种紧凑小型的变焦镜头系统，所述变焦镜头系统具有约二至四的变焦比，在周边有少量的眩光成分，小量的色差和整个图像上的高光学性能，适用于使用诸如固态成像器件之类成像器件的录像机和静态电子照像机。
本领域的普通技术人员很容易想到其它的优点和修改。因此，本发明在广义上不限于特定的细节，及本文所示及所述及的代表性装置。因此可以在不偏离由权利要求书及其等同物所定义的本发明的一般发明性思想的精神和范围条件下进行各种修改。

Claims (20)

1.一种变焦镜头系统，依沿光轴从物体起的次序，该变焦镜头系统包括：
具有负的折射本领的第一透镜组；和
具有正的折射本领的第二透镜组；
当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第一透镜组与第二透镜组之间的距离减小；
依离开物体的次序，第二透镜组含有：
具有正的折射本领的第一透镜；
具有负的折射本领的第一胶合透镜；和
具有正的折射本领的第二胶合透镜；
第二透镜组中的第一胶合透镜由胶合有负透镜的正透镜构成；而
第二透镜组中的第二胶合透镜由胶合有正透镜的负透镜构成。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头系统，其特征在于，还包括一个第三透镜组，它具有正折射本领，位于第二透镜组的图像侧，其中，当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第三透镜组基本上相对于像平面固定。
3.根据权利要求2所述的变焦镜头系统，其特征在于，满足以下的条件表达式：
0.80＜f2/|f22|＜1.70
1.40＜f23/|f22|＜3.50
式中f2表示第二透镜组的焦距，f22表示第二透镜组中的第一胶合透镜的焦距，而f23表示第二透镜组中的第二胶合透镜的焦距。
4.根据权利要求3所述的变焦镜头系统，其特征在于，满足以下的条件表达式：
n23N-n23P＞0.13
υ23P-υ23N＞15
式中n23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的d行(λ＝587.6nm)的折射率，n23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的d行的折射率，υ23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的色散系数，而υ23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的色散系数。
5.根据权利要求4所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的表面，具有折射本领随着与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
6.根据权利要求3所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的表面，具有折射本领随着与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
7.根据权利要求2所述的变焦镜头系统，其特征在于，满足以下的条件表达式：
n23N-n23P＞0.13
υ23P-υ23N＞15
式中n23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的d行(λ＝587.6nm)的折射率，n23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的d行的折射率，υ23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的色散系数，而υ23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的色散系数。
8.根据权利要求7所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的表面，具有折射本领随着镜面与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
9.权利要求2所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的，具有折射本领随着镜面与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
10.根据权利要求1所述的变焦镜头系统，其特征在于，满足以下的条件表达式：
0.80＜f2/|f22|＜1.70
1.40＜f23/|f22|＜3.50
式中f2表示第二透镜组的焦距，f22表示第二透镜组中的第一胶合透镜的焦距，而f23表示第二透镜组中的第二胶合透镜的焦距。
11.根据权利要求10所述的变焦镜头系统，其特征在于，满足以下的条件表达式：
n23N-n23P＞0.13
υ23P-υ23N＞15
式中n23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的d行(λ＝587.6nm)的折射率，n23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的d行的折射率，υ23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的色散系数，而υ23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的色散系数。
12.根据权利要求11所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的，具有折射本领随着镜面与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
13.根据权利要求10所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的，具有折射本领随着镜面与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
14.根据权利要求1所述的变焦镜头系统，其特征在于，满足以下的条件表达式：
n23N-n23P＞0.13
υ23P-υ23N＞15
式中n23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的d行(λ＝587.6nm)的折射率，n23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的d行的折射率，υ23P表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的正透镜的色散系数，而υ23N表示第二透镜组中的第二胶合透镜中的负透镜的色散系数。
15.根据权利要求14所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的，具有折射本领随着镜面与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
16.根据权利要求1所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组中的第一透镜的至少一个表面是非球面形的，具有折射本领随着与光轴分开的高度加大而变弱的形状。
17.一种变焦镜头系统，依沿光轴从物体起的次序，变焦镜头系统包括：
具有负的折射本领的第一透镜组；和
具有正的折射本领的第二透镜组；
第一透镜组与第二透镜组之间设置的一个固定的光阑；
当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第一透镜组与第二透镜组之间的距离减少；
当透镜组的位置状态从广角端状态向一定的中间焦距状态变化时，当固定光阑与第二透镜组在主体内移动时，第一透镜组与固定的光阑之间的距离减少；并且
当透镜组的位置状态从一定的中间焦距状态向远方取像端态变化时，当固定的光阑与第一透镜组一起在主体内移动时，第二透镜组与固定的光阑之间的距离减少。
18.根据权利要求17所述的变焦镜头系统，其特征在于，第二透镜组有孔径光阑；并且
满足以下的条件表达式：
0.80＜fM/(fW·fT)1/2＜1.30
0.25＜D2W/(D1W+D2W)＜0.65
φFS·FNOT/fT＞1.40
φFS/φST＜1.20
式中
fW表示广角端状态中变焦镜头系统的焦距；
fM表示一定的中间焦距状态M中的变焦镜头焦距；
fT表示在远方取像端态T中变焦镜头系统的焦距；
D1W表示广角端状态中第一透镜组的最近图像侧表面与固定的光阑之间的距离；
D2W表示广角端状态中固定的光阑与第二透镜组的最近物体侧表面之间的距离；
FNOT表示在远方取像端态中的变焦镜头系统的f数；
φFS表示固定光阑FS的直径；
而φST表示在远方取像端态T中孔径光阑的最大直径。
19.根据权利要求18所述的变焦镜头系统，其特征在于，还包括一个第三透镜组，它具有正折射本领，位于第二透镜组的图像侧，其中，当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第三透镜组基本上相对于像平面固定。
20.根据权利要求17所述的变焦镜头系统，其特征在于，还包括一个第三透镜组，它具有正折射本领，位于第二透镜组的图像侧，其中，当透镜组的位置状态从广角端状态向远方取像端状态变化时第三透镜组基本上相对于像平面固定。
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