CN1837886A - 变焦透镜系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种变焦透镜系统，其满足使聚焦的透镜轻便，同时减少用于聚焦的移动量。该聚焦透镜系统包括：第一透镜组，其具有正屈光力；第二透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组，其具有正屈光力。当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时，至少第一和第三透镜组如此移动，以致于第一和第二透镜组之间的距离增加，并且第二和第三透镜组之间的距离减少。第一透镜组由以下组成：前透镜组，其具有正屈光力，并且具有至少一个负透镜和至少一个正透镜；以及后透镜组，其具有正屈光力，并且具有一个正透镜。通过仅向物体移动后透镜组，来执行从无穷远到近物体的聚焦。

Description

变焦透镜系统
以下在先申请的披露在此并入作为参考：
2005年3月23日提交的日本专利申请号2005-084117。
技术领域
本发明涉及适用于单透镜反射式照相机的变焦透镜系统。
背景技术
在变焦透镜系统的聚焦方法中，已存在广泛使用的方法：大多数物体侧透镜组，其为第一透镜组，被拉长。在这种方法中，存在下述优点：用于聚焦的移动量并不取决于变焦位置，并且由到物体的距离确定，所以对于简化聚焦机构有效。然而，为了聚焦不得不移动多个透镜，并且聚焦透镜组的重量趋于变得沉重，所以变得难以使自动聚焦的聚焦速度更快。为了解决该问题，已提议下述方法：将第一透镜组分成具有正屈光力的前透镜组和由具有正屈光力的单个透镜组成的后透镜组，并且通过向物体侧仅移动后透镜组来执行聚焦，以便减少聚焦透镜组的重量(例如见日本专利申请公开号6-51202)。
然而，在日本专利申请公开号6-51202披露的每个实施例中，聚焦所需的聚焦透镜的移动量仍然很大，所以自动聚焦的聚焦速度不够。
发明内容
本发明是鉴于上述问题进行的，并且具有提供变焦透镜系统的目的，所述变焦透镜系统既满足使聚焦透镜轻便，又同时满足减少用于聚焦的移动量。
根据本发明的第一方面，提供了变焦透镜系统，其从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有正屈光力；第二透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，并且第二透镜组和第三透镜组之间的距离减少。第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组，其具有正屈光力；以及后透镜组，其具有正屈光力。前透镜组从物体开始按顺序由至少一个负透镜和至少一个正透镜组成。后透镜组由单个正透镜组成。通过仅向物体移动后透镜组来执行从无穷远到近物体的聚焦。
在本发明的第一方面中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，优选地移动至少第一透镜组和第三透镜组。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(1)：
1.1＜fT/f1b＜2.0                      (1)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1b则表示后透镜组的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(2)：
0.015＜Δ/fT＜0.050                   (2)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而Δ则表示后透镜组在从聚焦到无穷远的状态到聚焦在近物体上的状态的摄远末端状态下的移动量，所述近物体位于从像平面10倍于摄远末端状态下焦距(fT)的距离。
在本发明的第一方面中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，优选地向物体移动第一透镜组。
在本发明的第一方面中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，优选地向物体移动第三透镜组。
在本发明的第一方面中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，优选地移动第二透镜组。
在本发明的第一方面中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，优选地首先向图像移动然后向物体移动第二透镜组。
在本发明的第一方面中，后透镜组中的正透镜优选地具有面对物体的凸面，并且优选地满足以下条件表达式(3)和(4)：
62＜ν1b                                    (3)
0.5＜(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)＜2.0           (4)
其中，ν1b表示d线(λ＝587.6nm)处的后透镜组中正透镜的阿贝数，r1bF表示后透镜组中正透镜的物体侧表面的曲率半径，而r1bR则表示后透镜组中正透镜的图像侧表面的曲率半径。
在本发明的第一方面中，优选地，前透镜组从物体开始按顺序由以下组成：负弯月透镜，其具有面对物体的凸面；以及双凸正透镜，并且优选地满足以下条件表达式(5)和(6)：
0.20＜nlan-nlap                              (5)
30＜νlap-νlan                              (6)
其中，nlan表示d线(λ＝587.6nm)处的前透镜组中负弯月透镜的折射率，nlap表示d线处的前透镜组中双凸正透镜的折射率，νlap表示d线处的前透镜组中双凸正透镜的阿贝数，而νlan则表示d线处的前透镜组中负弯月透镜的阿贝数。
在本发明的第一方面中，前透镜组中的负弯月透镜和双凸正透镜优选地相互粘合。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(7)：
15＜fT/f1＜3.0                                (7)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1则表示聚焦到无穷远时的第一透镜组的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(8)：
-13.0＜fT/f2＜-5.0                            (8)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f2则表示第二透镜组的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(9)：
3.0＜fT/f3＜9.0                               (9)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f3则表示第三透镜组的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地，第二透镜组由两个负透镜和一个正透镜组成，并且所述两个负透镜中的一个和所述正透镜相互粘合。
在本发明的第一方面中，优选地，第三透镜组从物体开始按顺序由以下组成：第三透镜组的前透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组的中透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组的后透镜组，并且通过仅与光轴垂直地移动第三透镜组的中透镜组，来校正照相机抖动。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(10)、(11)和(12)：
4.0＜fT/f3a＜10.0                             (10)
-5.0＜fT/f3b＜-2.0                            (11)
-1.0＜fT/f3c＜2.0                             (12)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，f3a表示第三透镜组的前透镜组的焦距，f3b表示第三透镜组的中透镜组的焦距，而f3c则表示第三透镜组的后透镜组的焦距。
根据本发明的第二方面，提供了用于形成物体的图像并且改变变焦透镜系统的焦距的方法，所述变焦透镜系统从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有正屈光力；第二透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组，其具有正屈光力，所述方法包含以下步骤：提供变焦透镜系统，在所述变焦透镜系统中，第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组，其具有正屈光力，并且通过至少一个负透镜和至少一个正透镜构造；以及后透镜组，其具有正屈光力，并且通过单个正透镜构造；通过增加第一透镜组和第二透镜组之间的距离，并且通过减少第二透镜组和第三透镜组之间的距离，从广角末端状态到摄远末端状态改变变焦透镜系统的焦距；以及通过仅向物体移动后透镜组，从无穷远到近物体改变变焦透镜系统的聚焦。
在本发明的第二方面中，优选地通过移动至少第一透镜组和第三透镜组，来执行从广角末端状态到摄远末端状态的变焦透镜系统的焦距的改变。
在本发明的第二方面中，优选地，第三透镜组从物体开始按顺序由以下组成：第三透镜组的前透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组的中透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组的后透镜组，并且优选地，所述方法进一步包含：通过与光轴垂直地移动第三透镜组的中透镜组，来校正照相机抖动。
在本发明的第二方面中，优选地满足以下条件表达式(1)：
1.1＜fT/f1b＜2.0                        (1)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1b则表示后透镜组的焦距。
从结合附图的优选实施例的详细说明中，会容易地理解根据本发明的其他特征和优点。
附图说明
图1是显示根据本发明的例子1的变焦透镜的透镜构造的示图；
图2A、2B和2C是显示广角末端状态下的根据例子1的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图2A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图2B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图2C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图3A、3B和3C是显示中间焦距状态下的根据例子1的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图3A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图3B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图3C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图4A、4B和4C是显示摄远末端状态下的根据例子1的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图4A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图4B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图4C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图5是显示根据本发明的例子2的变焦透镜系统的透镜构造的示图；
图6A、6B和6C是显示广角末端状态下的根据例子2的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图6A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图6B显示了聚焦在近物体(1959.9mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图6C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图7A、7B和7C是显示中间焦距状态下的根据例子2的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图7A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图7B显示了聚焦在近物体(1959.9mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图7C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图8A、8B和8C是显示摄远末端状态下的根据例子2的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图8A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图8B显示了聚焦在近物体(1959.9mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图8C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图9是显示根据本发明的例子3的变焦透镜系统的透镜构造的示图；
图10A、10B和10C是显示广角末端状态下的根据例子3的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图10A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图10B显示了聚焦在近物体(1959.6mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图10C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图11A、11B和11C是显示中间焦距状态下的根据例子3的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图11A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图11B显示了聚焦在近物体(1959.6mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图11C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图12A、12B和12C是显示摄远末端状态下的根据例子3的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图12A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图12B显示了聚焦在近物体(1959.6mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图12C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图13是显示根据本发明的例子4的变焦透镜系统的透镜构造的示图；
图14A、14B和14C是显示广角末端状态下的根据例子4的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图14A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图14B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图14C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图15A、15B和15C是显示中间焦距状态下的根据例子4的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图15A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图15B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图15C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差；
图16A、16B和16C是显示摄远末端状态下的根据例子4的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图16A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图16B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图16C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。
具体实施方式
下面参考附图详细解释根据本发明的实施例。
根据本发明实施例的变焦透镜系统从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组，其具有正屈光力；第二透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，至少第一透镜组和第三透镜组如此移动，以致于第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，并且第二透镜组和第三透镜组之间的距离减少。第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组G1a，其具有正屈光力；以及后透镜组G1b，其具有正屈光力。前透镜组G1a由至少一个负透镜和至少一个正透镜组成。后透镜组G1b由单个正透镜组成。通过向物体移动后透镜组G1b，执行从无穷远到近物体的聚焦。
用这种方式构造变焦透镜系统，聚焦透镜能够是轻便的，所以有利于快速自动聚焦。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，优选地满足以下条件表达式(1)：
1.1＜fT/f1b＜2.0                      (1)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1b则表示第一透镜组中后透镜组G1b的焦距。
条件表达式(1)规定了后透镜组G1b屈光力的适当范围。当比率fT/f1b等于或超过条件表达式(1)的上限时，后透镜组G1b的屈光力变大，并且聚焦时像差的变化变大，所以是不希望的。另一方面，当比率fT/f1b等于或降到条件表达式(1)的下限之下时，后透镜组G1b的屈光力变小，并且用于聚焦的移动量变大。因此，变成了使自动聚焦的聚焦速度更快的障碍。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(1)的上限设置为1.90。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(1)的下限设置为1.20。
在根据本发明实施例的变焦透镜中，优选地满足以下条件表达式(2)：
0.015＜Δ/fT＜0.050                   (2)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而Δ则表示后透镜组G1b在从聚焦到无穷远的状态到聚焦在近物体上的状态的摄远末端状态下的移动量，所述近物体位于从像平面10倍于摄远末端状态下焦距(fT)的距离。
条件表达式(2)规定了用于聚焦的后透镜组G1b移动量的适当范围。当比率Δ/fT等于或超过条件表达式(2)的上限时，用于聚焦的移动量变大，所以变成了快速自动聚焦的障碍。另一方面，当比率Δ/fT等于或降到条件表达式(2)的下限之下时，尽管用于聚焦的移动量变小，但是焦平面移动量对后透镜组G1b移动量的比率变大。结果，在执行自动聚焦时，停止聚焦透镜需要更高的准确度，并且不得不重复微调，所以变成了快速自动聚焦的障碍。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(2)的上限设置为0.040。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(2)的下限设置为0.020。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，适合于使变焦透镜系统小型化，以当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时向物体移动第一透镜组。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，适合于使变焦透镜系统具有高变焦比，以当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时向物体移动第三透镜组。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时，移动第二透镜组对于校正从广角末端状态到摄远末端状态的整个变焦范围之上的像散是有效的。具体地，当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时，对于校正像散而言，这样是最优的：首先向图像移动第二透镜组，然后向物体移动第二透镜组。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，对于校正像差而言优选的是，第一透镜组中后透镜组G1b中的正透镜具有面对物体的凸面，并且优选地满足以下条件表达式(3)和(4)：
62＜ν1b                                         (3)
0.5＜(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)＜2.0                (4)
其中，ν1b表示d线(λ＝587.6nm)处的后透镜组G1b中正透镜的阿贝数，r1bF表示后透镜组G1b中正透镜的物体侧表面的曲率半径，而r1bR则表示后透镜组G1b中正透镜的图像侧表面的曲率半径。
条件表达式(3)规定了后透镜组G1b中正透镜阿贝数的适当范围。当值ν1b等于或降到条件表达式(3)的下限之下时，聚焦时色像差的变化变大，所以是不希望的。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(3)的下限设置为68。
条件表达式(4)规定了后透镜组G1b中正透镜的适当形状。当比率(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)等于或分别超过或低于上限或下限时，聚焦时球面像差的变化变大，所以是不希望的。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(4)的上限设置为1.5。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(4)的下限设置为0.7。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，对于校正像差而言优选的是，第一透镜组的前透镜组G1a从物体开始按顺序由以下组成：负弯月透镜，其具有面对物体的凸面；以及双凸正透镜，并且优选地满足以下条件表达式(5)和(6)：
0.20＜nlan-nlap                             (5)
30＜νlap-νlan                             (6)
其中，nlan表示d线(λ＝587.6nm)处的前透镜组G1a中负弯月透镜的折射率，nlap表示d线处的前透镜组G1a中双凸正透镜的折射率，νlap表示d线处的前透镜组G1a中双凸正透镜的阿贝数，而νlan则表示d线(λ＝587.6nm)处的前透镜组G1a中负弯月透镜的阿贝数。
条件表达式(5)规定了前透镜组G1a中负弯月透镜的折射率和双凸正透镜的折射率之差的适当范围。当值nlan-nlap等于或降到条件表达式(5)的下限之下时，变得难以优选地校正球面像差和彗形像差。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(5)的下限设置为0.25。
条件表达式(6)是用于校正色像差的，并且规定了前透镜组G1a中双凸正透镜的阿贝数和负弯月透镜的阿贝数之差的适当范围。当值νlap-νlan等于或降到条件表达式(6)的下限之下时，变得难以优选地校正纵向色像差和横向色像差。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(6)的下限设置为40。
此外，在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，优选地，前透镜组G1a中的负弯月透镜和双凸正透镜相互粘合。用这种构造，能够减轻前透镜组中透镜的偏心公差。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，优选地满足以下条件表达式(7)：
1.5＜fT/f1＜3.0                                   (7)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1则表示聚焦到无穷远时第一透镜组的焦距。
条件表达式(7)规定了第一透镜组屈光力的适当范围。当比率fT/f1等于或超过条件表达式(7)的上限时，第一透镜组的屈光力变大，导致摄远末端状态下的各种像差增加，所以是不希望的。另一方面，当比率fT/f1等于或降到条件表达式(7)的下限之下时，第一透镜组的屈光力变弱，所以变得难以使变焦透镜系统总的透镜长度小型化。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(7)的上限设置为2.8。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(7)的下限设置为1.7。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，优选地满足以下条件表达式(8)：
-13.0＜fT/f2＜-5.0                          (8)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f2则表示第二透镜组的焦距。
条件表达式(8)规定了第二透镜组屈光力的适当范围。当比率fT/f2等于或超过条件表达式(8)的上限时，第二透镜组的屈光力变小，并且变得难以将变焦透镜系统构造成高变焦比，所以是不希望的。另一方面，当比率fT/f2等于或降到条件表达式(8)的下限之下时，第二透镜组的屈光力变大，并且包括像散的各种像差变大，所以是不希望的。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(8)的上限设置为-6.5。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(8)的下限设置为-11.5。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，优选地满足以下条件表达式(9)：
3.0＜fT/f3＜9.0                                   (9)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f3则表示第三透镜组的焦距。
条件表达式(9)规定了第三透镜组屈光力的适当范围。当比率fT/f3等于或超过条件表达式(9)的上限时，第三透镜组的屈光力变大。因此，变得难以保证补偿单透镜反射式照相机的足够后焦距，所以是不希望的。另一方面，当比率fT/f3等于或降到条件表达式(9)的下限之下时，第三透镜组的屈光力变小，所以变得难以使变焦透镜系统总的透镜长度小型化。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(9)的上限设置为8.0。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(9)的下限设置为4.5。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，优选地，第二透镜组由两个负透镜和一个正透镜组成，并且所述两个负透镜中的一个和所述正透镜相互粘合。用这种构造，变得可以用更少数目的透镜实现优选的像差校正。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，第三透镜组从物体开始按顺序由以下组成：第三透镜组的前透镜组G3a，其具有正屈光力；第三透镜组的中透镜组G3b，其具有负屈光力；以及第三透镜组的后透镜组G3c。只有中透镜组G3b被构造成在垂直于光轴的方向上可移动。用这种构造，在来自分立地布置的角速度检测器的输出的基础上，通过与光轴垂直地移动中透镜组G3b，能够校正照相机抖动。
为了在与光轴垂直地移动透镜组时抑制诸如偏心像差之类的像差的生成，优选地在垂直于光轴移动的透镜组之前和之后布置透镜组以抑制偏心像差的生成。此外，为了使垂直于光轴移动的透镜组的有效直径较小，优选地，垂直于光轴移动的透镜组具有负屈光力。因此，为了使用于校正偏心像差和照相机抖动的驱动机构小型化，优选地如此构造，以致于位于第三透镜组中央的中透镜组G3b具有负屈光力，并且校正照相机抖动时仅与光轴垂直地移动中透镜组G3b。
在根据本发明实施例的变焦透镜系统中，优选地满足以下条件表达式(10)到(12)：
4.0＜fT/f3a＜10.0                               (10)
-5.0＜fT/f3b＜-2.0                              (11)
-1.0＜fT/f3c＜2.0                               (12)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，f3a表示第三透镜组的前透镜组G3a的焦距，f3b表示第三透镜组的中透镜组G3b的焦距，而f3c则表示第三透镜组的后透镜组G3c的焦距。
通过满足条件表达式(10)到(12)，能够实现适合于校正照相机抖动的屈光力分布。具体地，条件表达式(11)规定了当校正照相机抖动时像平面上图像关于中透镜组G3b移动量的适当移动量。当比率fT/f3b等于或超过条件表达式(11)的上限时，中透镜组G3b的屈光力变小，并且像平面上图像关于中透镜组G3b移动量的移动量变小。因此，用于校正照相机抖动的中透镜组G3b的移动量有必要变大，并且其驱动机构变大，所以是不希望的。另一方面，当比率fT/f3b等于或降到条件表达式(11)的下限之下时，中透镜组G3b的屈光力变大，并且像平面上图像关于中透镜组G3b移动量的移动量变大。因此，造成了下述问题：用于校正照相机抖动的中透镜组G3b的驱动准确度变得太高，以致于不能恰当地控制。条件表达式(10)和(12)规定了当在条件表达式(11)下与光轴垂直地移动中透镜组G3b时用于抑制诸如偏心像差之类的像差生成的前透镜组G3a和后透镜组G3c的屈光力。当各自比率fT/f3a和fT/f3c等于或超过或低于各自上限或下限中的任何一个时，与光轴垂直地移动中透镜组G3b时的像差的生成增加，所以是不希望的。
根据本发明实施例的变焦透镜系统从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组，其具有正屈光力；第二透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，并且第二透镜组和第三透镜组之间的距离减少。第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组G1a，其具有正屈光力；以及后透镜组G1b，其具有正屈光力。前透镜组G1a由至少一个负透镜和至少一个正透镜组成。后透镜组G1b由单个正透镜组成。通过向物体移动后透镜组G1b来执行从无穷远到近物体的聚焦。满足以下条件表达式
(1)：
1.1＜fT/f1b＜2.0                        (1)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1b则表示后透镜组G1b的焦距。
用这种方式构造变焦透镜系统，聚焦透镜能够是轻便的，所以有利于快速自动聚焦。
条件表达式(1)规定了后透镜组G1b屈光力的适当范围。当比率fT/f1b等于或超过条件表达式(1)的上限时，后透镜组G1b的屈光力变大，并且聚焦时像差的变化变大，所以是不希望的。另一方面，当比率fT/f1b等于或降到条件表达式(1)的下限之下时，后透镜组G1b的屈光力变小，并且用于聚焦的移动量变大。因此，变成了使自动聚焦时聚焦速度更快的障碍。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(1)的上限设置为1.90。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(1)的下限设置为1.20。
根据本发明实施例的变焦透镜系统从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组，其具有正屈光力；第二透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，并且第二透镜组和第三透镜组之间的距离减少。第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组G1a，其具有正屈光力；以及后透镜组G1b，其具有正屈光力。前透镜组G1a由至少一个负透镜和至少一个正透镜组成。后透镜组G1b由单个正透镜组成。通过向物体移动后透镜组G1b来执行从无穷远到近物体的聚焦。满足以下条件表达式
(2)：
0.015＜Δ/fT＜0.050                     (2)
其中，fT表示变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而Δ则表示后透镜组G1b在从聚焦到无穷远的状态到聚焦在近物体上的状态的摄远末端状态下的移动量，所述近物体位于从像平面10倍于摄远末端状态下焦距(fT)的距离。
用这种方式构造变焦透镜系统，聚焦透镜能够是轻便的，并且能够减少用于聚焦的移动量，所以有利于快速自动聚焦。
条件表达式(2)规定了用于聚焦的后透镜组G1b移动量的适当范围。当比率Δ/fT等于或超过条件表达式(2)的上限时，用于聚焦的移动量变大，所以变成了快速自动聚焦的障碍。另一方面，当比率Δ/fT等于或降到条件表达式(2)的下限之下时，尽管用于聚焦的移动量变小，但是焦平面移动量对后透镜组G1b移动量的比率变大。结果，在执行自动聚焦时，停止聚焦透镜需要更高的准确度，并且不得不重复微调，所以变成了快速自动聚焦的障碍。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(2)的上限设置为0.040。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(2)的下限设置为0.020。
下面参考附图解释根据本发明实施例的每个例子。
<例子1>
图1是显示根据本发明的例子1的变焦透镜的透镜构造的示图。在图1中，根据例子1的变焦透镜系统从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组G1，其具有正屈光力；第二透镜组G2，其具有负屈光力；孔径光阑S；以及第三透镜组G3，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态W到摄远末端状态T改变时，第一透镜组G1和第三透镜组G3向物体移动，并且第二透镜组G2首先向图像移动，然后向物体移动，以便第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减少。孔径光阑S在主体中和第三透镜组G3一起移动。
第一透镜组G1从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组G1a，其具有正屈光力；以及后透镜组G1b，其具有正屈光力。在从无穷远到近物体聚焦时，仅向物体移动后透镜组G1b。前透镜组G1a由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由具有面对物体的凸面的负弯月透镜构造，所述负弯月透镜与双凸正透镜粘合。后透镜组G1b由具有面对物体的凸面的正弯月透镜组成。
第二透镜组G2从物体开始按顺序由以下组成：粘合的透镜，其由双凹负透镜和具有面对物体的凸面的正弯月透镜以及具有面对物体的凹面的负弯月透镜粘合而构造。
第三透镜组G3从物体开始按顺序由以下组成：第三透镜组G3的前透镜组G3a，其具有正屈光力；第三透镜组G3的中透镜组G3b，其具有负屈光力；以及第三透镜组G3的后透镜组G3c，其具有正屈光力。通过与光轴垂直地移动中透镜组G3b，能够校正照相机抖动。前透镜组G3a从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；粘合的透镜，其由双凸正透镜与双凹负透镜粘合而构造；正弯月透镜，其具有面对物体的凸面；以及正弯月透镜，其具有面对物体的凹面。中透镜组G3b由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由双凸正透镜与双凹负透镜粘合而构造。后透镜组G3c从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；以及负弯月透镜，其具有面对物体的凹面。
在具有焦距f、振动减少系数K的变焦透镜系统中，所述振动减少系数是当校正照相机抖动时像平面上图像移动量对移动的透镜组垂直于光轴的移动量的比率，为了校正θ角度的旋转照相机抖动，可以将用于校正照相机抖动的移动的透镜组垂直于光轴移动(f·tanθ)/K的量。该关系在稍后解释的其他例子中是相同的，所以重复的解释将被省略。
在例子1中的广角末端状态W下，振动减少系数为0.953，并且焦距为56.10(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.308(mm)。在中间焦距状态M下，振动减少系数为1.084，并且焦距为100.00(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.483(mm)。在摄远末端状态T下，振动减少系数为1.500，并且焦距为196.00(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.684(mm)。
在表1中列举了和例子1相关的各种值。在[规范]中，f表示焦距，FNO表示f数，而2ω则表示视角。在[透镜数据]中，最左列显示了从物体侧开始按顺序计数的透镜表面号，第二列“r”显示了透镜表面的曲率半径，第三列“d”显示了到下一个透镜表面的距离，第四列“ν”显示了d线(波长λ＝587.6nm)处的介质的阿贝数，而第五列“n”则显示了d线(波长λ＝587.6nm)处的介质的折射率。在[可变距离]中，显示了焦距f或拍摄放大率M以及可变距离。顺便提一下，D0表示物体和第一透镜表面之间的距离，而R则表示物体和像平面I之间的距离。
在用于各种值的表格中，“mm”通常用于诸如焦距、曲率半径以及到下一个透镜表面的距离之类的长度的单位。然而，由于按比例放大或减少其尺度的光学系统能够获得类似的光学性能，所以单位不必要限于“mm”，并且能够使用任何其他合适的单位。
参考符号的解释在其他例子中是相同的，所以重复的解释被省略。
表1
[规范]
  W   M     T
  f＝FNO＝2ω＝   56.104.0930.41   100.004.5216.70     196.005.878.61°
[透镜数据]
    r   d   ν n
    123456789101112131415161718     417.4993133.3491-141.711464.45202262.3455-462.429117.949845.2562-34.5394-1213.4241∞99.1963-48.286938.2868-35.8183240.564720.873731.2716   2.00004.4536(d3)4.0807(d5)1.20003.28082.89861.2000(d10)1.40003.97310.20004.35281.20000.20003.25676.8444   23.7882.5270.2349.6023.7849.61孔径光阑S44.7882.5225.4370.41 1.8466601.4978201.4874901.7724991.8466601.7724991.7439971.4978201.8051811.487490
    192021222324252627   -65.0908-40.2149196.1377-31.659036.115647.4244-74.0896-20.8104-58.1366   1.84633.00012.40391.100010.15242.76021.50791.1000(B.f.)   70.4125.4239.5841.1737.95   1.4874901.8051811.8043981.7015401.723420
[可变距离]
<当聚焦到无穷远时>
    W   M     T
  fD0d3d5d10B.f.R     56.09995∞14.300362.1358423.6729339.47951∞   100.00333∞14.3003623.2339314.4976646.66237∞     196.00132∞14.3003633.533812.2998269.45455∞
<当聚焦到近物体上时>
    W   M     T
  MD0d3d5d10B.f.R     -0.032061816.00018.102148.3340623.6729339.479511960.0000   -0.057781796.89468.0345529.4997414.4976646.662361960.0000     -0.114631776.00057.9589339.875242.2998269.454551960.0000
[用于条件表达式的值]
(1)：fT/f1b＝1.441
(2)：Δ/fT＝0.0323
(3)：ν1b＝70.23
(4)：(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)＝1.059
(5)：nlan-nlap＝0.34884
(6)：νlap-νlan＝58.74
(7)：fT/f1＝1.955
(8)：fT/f2＝-7.612
(9)：fT/f3＝6.098
(10)：fT/f3a＝6.887
(11)：fT/f3b＝-3.521
(12)：fT/f3c＝0.613
图2A、2B和2C是显示广角末端状态下的根据例子1的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图2A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图2B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图2C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图3A、3B和3C是显示中间焦距状态下的根据例子1的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图3A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图3B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图3C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图4A、4B和4C是显示摄远末端状态下的根据例子1的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图4A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图4B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图4C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。
在各个曲线图中，FNO表示f数，NA表示数值孔径，Y表示图像高度，d表示d线(波长λ＝587.6nm)处的像差曲线，而g则表示g线(波长λ＝435.8nm)处的像差曲线。在显示像散的曲线图中，实线指示弧矢像平面，而虚线则指示子午像平面。上述关于各种像差曲线图的解释和其他例子相同。
如从各个曲线图中很明显的那样，根据例子1的变焦透镜系统显示了作为从广角末端状态到摄远末端状态的每个焦距状态下的良好校正各种像差的结果的极好的光学性能。
<例子2>
图5是显示根据本发明的例子2的变焦透镜系统的透镜构造的示图。在图5中，根据例子2的变焦透镜系统从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组G1，其具有正屈光力；第二透镜组G2，其具有负屈光力；孔径光阑S；以及第三透镜组G3，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态W到摄远末端状态T改变时，第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3向物体如此移动，以致于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减少。孔径光阑S在主体中和第三透镜组G3一起移动。
第一透镜组G1从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组G1a，其具有正屈光力；以及后透镜组G1b，其具有正屈光力。在从无穷远到近物体聚焦时，仅向物体移动后透镜组G1b。前透镜组G1a由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由具有面对物体的凸面的负弯月透镜构造，所述负弯月透镜与双凸正透镜粘合。后透镜组G1b由具有面对物体的凸面的正弯月透镜组成。
第二透镜组G2从物体开始按顺序由以下组成：双凹负透镜；以及粘合的透镜，其由双凹负透镜和双凸正透镜粘合而构造。
第三透镜组G3从物体开始按顺序由以下组成：第三透镜组G3的前透镜组G3a，其具有正屈光力；第三透镜组G3的中透镜组G3b，其具有负屈光力；以及第三透镜组G3的后透镜组G3c，其具有正屈光力。通过与光轴垂直地移动中透镜组G3b，能够校正照相机抖动。前透镜组G3a从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；粘合的透镜，其由双凸正透镜与具有面对物体的凹面的负弯月透镜粘合而构造；正弯月透镜，其具有面对物体的凸面；以及粘合的透镜，其由具有面对物体的凸面的负弯月透镜和双凸正透镜粘合而构造。中透镜组G3b由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由双凸正透镜与双凹负透镜粘合而构造。后透镜组G3c从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；以及负弯月透镜，其具有面对物体的凹面。
在例子2中的广角末端状态W下，振动减少系数为1.082，并且焦距为55.00(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.266(mm)。在中间焦距状态M下，振动减少系数为1.249，并且焦距为99.90(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.419(mm)。在摄远末端状态T下，振动减少系数为1.665，并且焦距为195.99(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.616(mm)。
在表2中列举了和例子2相关的各种值。
表2
[规范]
  W   M   T
  f＝FNO＝2ω＝   55.004.1231.11   99.904.6016.78   195.995.798.62°
[透镜数据]
    r   d     ν   n
    123456789101112131415161718192021222324252627     85.708757.5735-222.010963.65111451.7746-118.863733.5785-27.630827.4073-169.0460∞120.6398-49.327666.1060-28.9658-67.204921.063539.6345850.607534.7015-54.7399139.2837-32.292630.489032.0587-107.8477-18.0875   2.00005.5745(d3)3.8390(d5)1.20003.26061.20003.5535(d10)1.40003.23810.20004.59171.20000.20003.08947.59241.10003.30553.00002.64301.10007.63553.20012.23461.1000   23.7882.5270.2349.6049.6023.78孔径光阑S39.2482.5223.7839.2423.7870.4125.4239.5739.2449.61   1.8466601.4978201.4874901.7724991.7724991.8466601.5955091.4978201.8466601.5955091.8466601.4874901.8051811.8044001.5955091.772500
  28   -35.7802     (B.f.)
[可变距离]
<当聚焦到无穷远时>
  W   M   T
  fD0d3d5d10B.f.R   55.00032∞10.300002.4186018.9936640.83013∞   99.89578∞10.3000018.4398411.7420748.8601 5∞   195.98740∞10.3000027.299692.0000068.8289 1∞
<当聚焦到近物体上时>
  W     M   T
 MD0d3d5d10B.f.R   -0.030971819.87375.918206.8004018.9936640.830131959.8740   -0.056791803.07405.8771022.8627411.7420748.860151959.8740   -0.112651783.98755.8294631.770232.0000068.828911959.8740
[用于条件表达式的值]
(1)：fT/f1b＝1.437
(2)：Δ/fT＝0.0228
(3)：ν1b＝70.23
(4)：(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)＝1.092
(5)：nlan-nlap＝0.34884
(6)：νlap-νlan＝58.74
(7)：fT/f1＝2.501
(8)：fT/f2＝-9.999
(9)：fT/f3＝6.862
(10)：fT/f3a＝7.294
(11)：fT/f3b＝-3.971
(12)：fT/f3c＝0.958
图6A、6B和6C是显示广角末端状态下的根据例子2的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图6A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图6B显示了聚焦在近物体(1959.9mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图6C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图7A、7B和7C是显示中间焦距状态下的根据例子2的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图7A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图7B显示了聚焦在近物体(1959.9mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图7C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图8A、8B和8C是显示摄远末端状态下的根据例子2的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图8A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图8B显示了聚焦在近物体(1959.9mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图8C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。
如从各个曲线图中很明显的那样，根据例子2的变焦透镜系统显示了作为从广角末端状态到摄远末端状态的每个焦距状态下的良好校正各种像差的结果的极好的光学性能。
<例子3>
图9是显示根据本发明的例子3的变焦透镜系统的透镜构造的示图。在图9中，根据例子3的变焦透镜系统从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组G1，其具有正屈光力；第二透镜组G2，其具有负屈光力；孔径光阑S；以及第三透镜组G3，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态W到摄远末端状态T改变时，第一透镜组G1和第三透镜组G3向物体移动，并且第二透镜组G2首先向图像移动，然后向物体移动，以便第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减少。孔径光阑S在主体中和第三透镜组G3一起移动。
第一透镜组G1从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组G1a，其具有正屈光力；以及后透镜组G1b，其具有正屈光力。在从无穷远到近物体聚焦时，仅向物体移动后透镜组G1b。前透镜组G1a由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由具有面对物体的凸面的负弯月透镜构造，所述负弯月透镜与双凸正透镜粘合。后透镜组G1b由双凸正透镜组成。
第二透镜组G2从物体开始按顺序由以下组成：粘合的透镜，其由双凸正透镜和双凹负透镜粘合而构造；以及负弯月透镜，其具有面对物体的凹面。
第三透镜组G3从物体开始按顺序由以下组成：第三透镜组G3的前透镜组G3a，其具有正屈光力；第三透镜组G3的中透镜组G3b，其具有负屈光力；以及第三透镜组G3的后透镜组G3c，其具有正屈光力。通过与光轴垂直地移动中透镜组G3b，能够校正照相机抖动。前透镜组G3a从物体开始按顺序由以下组成：正弯月透镜，其具有面对物体的凹面；粘合的透镜，其由双凸正透镜与具有面对物体的凹面的负弯月透镜粘合而构造；正弯月透镜，其具有面对物体的凸面；以及粘合的透镜，其由具有面对物体的凸面的负弯月透镜与双凸正透镜粘合而构造。中透镜组G3b由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由双凸正透镜与双凹负透镜粘合而构造。后透镜组G3c从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；以及负弯月透镜，其具有面对物体的凹面。
在例子3中的广角末端状态W下，振动减少系数为1.190，并且焦距为56.10(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.247(mm)。在中间焦距状态M下，振动减少系数为1.234，并且焦距为99.88(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.424(mm)。在摄远末端状态T下，振动减少系数为1.636，并且焦距为195.96(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.627(mm)。
在表3中列举了和例子3相关的各种值。
表3
[规范]
  W   M   T
  f＝FNO＝2ω＝   56.104.4030.64   99.884.5416.75   195.965.778.60°
[透镜数据]
  r   d   ν   n
  123456789   75.932352.1610-1044.720966.1595-753.27471816.6242-22.928631.7893-23.2880   2.00005.6701(d3)5.1272(d5)3.26941.20003.16281.2000   23.7882.5270.2323.7849.6049.60   1.8466601.4978201.4874901.8466601.7724991.772499
  10111213141516171819202122232425262728   -206.7476∞-587.4114-55.191451.7471-23.3978-45.661221.221846.1602132.985938.8287-63.9525144.7819-30.670929.810435.9832-138.6427-16.0977-28.2521   (d10)1.40003.23980.20005.18361.20000.20003.24294.21121.10003.32403.00002.72881.10007.68372.86892.49041.1000(B.f.) 孔径光阑S39.2482.5223.7839.2423.7870.4125.4239.5839.2449.61 1.5955091.4978201.8466601.5955091.8466601.4874901.8051811.8043981.5955091.772499
[可变距离]
<当聚焦到无穷远时>
  W   M   T
  fD0d3d5d10B.f.R   56.10012∞10.300002.0000018.9329142.85206∞   99.88498∞10.3000020.8193112.3970444.85861∞   195.96242∞10.3000028.651542.0000063.13186∞
<当聚焦到近物体上时>
  W   M   T
  MD0d3d5d10B.f.R   -0.031671819.63225.941836.3581718.9329142.852061959.6200   -0.056851805.34225.9069225.2123912.3970444.858611959.6200   -0.112551789.63385.8678933.083652.0000063.131861959.6200
[用于条件表达式的值]
(1)：fT/f1b＝1.568
(2)：Δ/fT＝0.0226
(3)：ν1b＝70.23
(4)：(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)＝0.839
(5)：nlan-nlap＝0.34884
(6)：νlap-νlan＝58.74
(7)：fT/f1＝2.420
(8)：fT/f2＝-10.117
(9)：fT/f3＝7.041
(10)：fT/f3a＝7.959
(11)：fT/f3b＝-4.131
(12)：fT/f3c＝0.421
图10A、10B和10C是显示广角末端状态下的根据例子3的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图10A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图10B显示了聚焦在近物体(1959.6mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图10C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图11A、11B和11C是显示中间焦距状态下的根据例子3的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图11A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图11B显示了聚焦在近物体(1959.6mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图11C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图12A、12B和12C是显示摄远末端状态下的根据例子3的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图12A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图12B显示了聚焦在近物体(1959.6mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图12C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。
如从各个曲线图中很明显的那样，根据例子3的变焦透镜系统显示了作为从广角末端状态到摄远末端状态的每个焦距状态下的良好校正各种像差的结果的极好的光学性能。
<例子4>
图13是显示根据本发明的例子4的变焦透镜系统的透镜构造的示图。在图13中，根据例子4的变焦透镜系统从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组G1，其具有正屈光力；第二透镜组G2，其具有负屈光力；孔径光阑S；以及第三透镜组G3，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态W到摄远末端状态T改变时，第一透镜组G1和第三透镜组G3向物体移动，并且第二透镜组G2首先向图像移动，然后向物体移动，以便第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减少。孔径光阑S在主体中和第三透镜组G3一起移动。
第一透镜组G1从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组G1a，其具有正屈光力；以及后透镜组G1b，其具有正屈光力。在从无穷远到近物体聚焦时，仅向物体移动后透镜组G1b。前透镜组G1a由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由具有面对物体的凸面的负弯月透镜构造，所述负弯月透镜与双凸正透镜粘合。后透镜组G1b由具有面对物体的凸面的正弯月透镜组成。
第二透镜组G2从物体开始按顺序由以下组成：粘合的透镜，其由双凹负透镜和具有面对物体的凸面的正弯月透镜粘合而构造；以及双凹负透镜。
第三透镜组G3从物体开始按顺序由以下组成：第三透镜组G3的前透镜组G3a，其具有正屈光力；第三透镜组G3的中透镜组G3b，其具有负屈光力；以及第三透镜组G3的后透镜组G3c，其具有正屈光力。通过与光轴垂直地移动中透镜组G3b，能够校正照相机抖动。前透镜组G3a从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；粘合的透镜，其由双凸正透镜与双凹负透镜粘合而构造；正弯月透镜，其具有面对物体的凸面；以及正弯月透镜，其具有面对物体的凹面。中透镜组G3b由粘合的透镜组成，所述粘合的透镜从物体开始按顺序由双凸正透镜与双凹负透镜粘合而构造。后透镜组G3c从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；以及负弯月透镜，其具有面对物体的凹面。
在例子4中的广角末端状态W下，振动减少系数为0.952，并且焦距为55.00(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.303(mm)。在中间焦距状态M下，振动减少系数为1.079，并且焦距为100.10(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.486(mm)。在摄远末端状态T下，振动减少系数为1.500，并且焦距为196.00(mm)，所以用于校正0.30度的旋转照相机抖动的第三透镜组G3的中透镜组G3b的移动量为0.684(mm)。
在表4中列举了和例子4相关的各种值。
表4
[规范]
  W   M   T
  f＝FNO＝2ω＝   55.004.1231.08   100.104.5416.70   196.005.918.62°
[透镜数据]
  r   d   ν   n
  12345678910111213141516171819202122   308.4134106.2789-126.815253.16681871.9288-546.333416.423439.8409-32.66992314.4234∞84.7022-48.506436.9013-34.5264241.123721.793731.3640-70.1682-39.7784225.1880-31.0187   2.00004.6315(d3)4.2221(d5)1.20003.47163.10141.2000(d10)1.40003.25010.20004.57911.20000.20002.32397.40491.89283.00272.39921.1000   23.7882.5270.2349.6023.7849.61孔径光阑S44.7882.5225.4370.4170.4125.4239.58   1.8466601.4978201.4874901.7724991.8466601.7724991.7439971.4978201.8051811.4874901.4874901.8051811.804398
  2324252627   36.910849.6909-79.7645-20.9480-52.3428   10.16473.19381.54151.1000(B.f.) 41.1737.95 1.7015401.723420
[可变距离]
<当聚焦到无穷远时>
  W   M   T
  fD0d3d5d10B.f.R   55.00443∞10.300172.1264623.7940838.99995∞   100.09991∞10.3001719.4225214.2484445.96637∞   195.99970∞10.3001727.179632.0201868.99985∞
<当聚焦到近物体上时>
  W   M   T
  MD0d3d5d10B.f.R   -0.031171820.00016.062276.3643623.7940838.999951960.0000   -0.057201805.28336.0269923.6957014.2484445.966371960.0000   -0.113211786.72105.9816331.498172.0201868.999851960.0000
[用于条件表达式的值]
(1)：fT/f1b＝1.747
(2)：Δ/fT＝0.0220
(3)：ν1b＝70.23
(4)：(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)＝1.058
(5)：nlan-nlap＝0.34884
(6)：νlap-νlan＝58.74
(7)：fT/f1＝2.350
(8)：fT/f2＝-8.478
(9)：fT/f3＝6.216
(10)：fT/f3a＝6.995
(11)：fT/f3b＝-3.536
(12)：fT/f3c＝0.652
图14A、14B和14C是显示广角末端状态下的根据例子4的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图14A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图14B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图14C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图15A、15B和15C是显示中间焦距状态下的根据例子4的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图15A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图15B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图15C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。图16A、16B和16C是显示摄远末端状态下的根据例子4的变焦透镜系统的各种像差的曲线图，其中，图16A显示了聚焦到无穷远时的各种像差，图16B显示了聚焦在近物体(1960mm，其为摄远末端状态下焦距的10倍)上时的各种像差，而图16C则显示了聚焦到无穷远时的当校正0.3度的旋转照相机抖动时的彗形像差。
如从各个曲线图中很明显的那样，根据例子4的变焦透镜系统显示了作为从广角末端状态到摄远末端状态的每个焦距状态下的良好校正各种像差的结果的极好的光学性能。
如上所述，本发明使得可以提供内部聚焦的变焦透镜系统，其通过移动第一透镜组的一部分来执行聚焦，能够简化第一透镜组的构造，降低价格并且小型化，适合于使用照相胶片或固态成像装置的自动聚焦单透镜反射式照相机。
顺便提及，不用说，尽管具有三透镜组构造的变焦透镜系统被显示为本发明的各个例子，但是透镜组向三透镜组构造简单地添加的变焦透镜系统包括在本发明的精神或范围之内。此外，在每个透镜组的构造中，透镜元件向例子中显示的透镜组简单地添加的透镜组包括在本发明的精神或范围之内。
通过沿着光轴移动透镜组的一部分、透镜组或多个透镜组，可以执行从无穷远到近物体的聚焦。(一个或多个)聚焦的透镜组可以用于自动聚焦，并且适合于由诸如超声电机之类的电机驱动。具体地，优选地第一透镜组的后透镜组是聚焦的透镜组。
透镜表面中的任何一个都可以被形成为非球面表面。通过细磨过程、模具将玻璃材料形成为非球面形状的玻璃模制过程、或者在玻璃表面上将树脂材料形成为非球面形状的复合型过程，可以制造非球面表面。
在每个透镜表面中，可以应用在宽波长范围之上具有高透射率的抗反射涂层，以减少反光或幻像，所以能够获得具有高对比度的高光学性能。
另外的优点和修改对本领域技术人员而言会容易地发生。因此，本发明在其更宽的方面中并不限于在此显示和说明的特定细节和代表性的装置。因此，可以进行各种修改，而不背离如附加的权利要求以及它们的等同物规定的那样的总的发明构思的精神或范围。

Claims (23)

1.一种变焦透镜系统，从物体开始按顺序包含：
第一透镜组，其具有正屈光力；
第二透镜组，其具有负屈光力；以及
第三透镜组，其具有正屈光力；
当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增加，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减少，
所述第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组，其具有正屈光力；以及后透镜组，其具有正屈光力，
所述前透镜组从物体开始按顺序由至少一个负透镜和至少一个正透镜组成，
所述后透镜组由单个正透镜组成，以及
通过仅向物体移动所述后透镜组，来执行从无穷远到近物体的聚焦。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，至少所述第一透镜组和所述第三透镜组如此移动，以致于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增加，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减少。
3.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
1.1＜fT/f1b＜2.0
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1b则表示所述后透镜组的焦距。
4.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
0.015＜Δ/fT＜0.050
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而Δ则表示所述后透镜组在从聚焦到无穷远的状态到聚焦在近物体上的状态的摄远末端状态下的移动量，所述近物体位于从像平面10倍于摄远末端状态下的焦距(fT)的距离。
5.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，向物体移动所述第一透镜组。
6.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，向物体移动所述第三透镜组。
7.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，移动所述第二透镜组。
8.根据权利要求7所述的变焦透镜系统，其中，当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，首先向图像然后向物体移动所述第二透镜组。
9.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，所述后透镜组中的所述正透镜具有面对物体的凸面，并且满足以下条件表达式：
62＜v1b
0.5＜(r1bF+r1bR)/(r1bR-r1bF)＜2.0
其中，v1b表示d线(λ＝587.6nm)处的所述后透镜组中所述正透镜的阿贝数，r1bF表示所述后透镜组中所述正透镜的物体侧表面的曲率半径，而r1bR则表示所述后透镜组中所述正透镜的图像侧表面的曲率半径。
10.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，所述前透镜组从物体开始按顺序由以下组成：负弯月透镜，其具有面对物体的凸面；以及双凸正透镜，并且满足以下条件表达式：
0.20＜n1an-n1ap
30＜v1ap-v1an
其中，n1an表示d线(λ＝587.6nm)处的所述前透镜组中所述负弯月透镜的折射率，n1ap表示d线处的所述前透镜组中所述双凸正透镜的折射率，v1ap表示d线处的所述前透镜组中所述双凸正透镜的阿贝数，而v1an则表示d线处的所述前透镜组中所述负弯月透镜的阿贝数。
11.如权利要求10所述的变焦透镜系统，其中，所述前透镜组中的所述负弯月透镜和所述双凸正透镜相互粘合。
12.如权利要求2所述变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
1.5＜fT/f1＜3.0
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1则表示聚焦到无穷远时的所述第一透镜组的焦距。
13.如权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
-13.0＜fT/f2＜-5.0
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f2则表示所述第二透镜组的焦距。
14.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
3.0＜fT/f3＜9.0
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f3则表示所述第三透镜组的焦距。
15.根据权利要求2所述的变焦透镜系统，其中，所述第二透镜组由两个负透镜和一个正透镜组成，并且所述两个负透镜中的一个与所述正透镜相互粘合。
16.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，所述第三透镜组从物体开始按顺序由以下组成：所述第三透镜组的前透镜组，其具有正屈光力；所述第三透镜组的中透镜组，其具有负屈光力；以及所述第三透镜组的后透镜组，并且通过仅与光轴垂直地移动所述第三透镜组的所述中透镜组，来校正照相机抖动。
17.根据权利要求16所述的变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
4.0＜fT/f3a＜10.0
-5.0＜fT/f3b＜-2.0
-1.0＜fT/f3c＜2.0
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，f3a表示所述第三透镜组的所述前透镜组的焦距，f3b表示所述第三透镜组的所述中透镜组的焦距，而f3c则表示所述第三透镜组的所述后透镜组的焦距。
18.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
1.1＜fT/f1b＜2.0
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1b则表示所述后透镜组的焦距。
19.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足以下条件表达式：
0.015＜Δ/fT＜0.050
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而Δ则表示所述后透镜组在从聚焦到无穷远的状态到聚焦在近物体上的状态的摄远末端状态下的移动量，所述近物体位于从像平面10倍于摄远末端状态下焦距(fT)的距离。
20.一种用于形成物体的图像并且改变变焦透镜系统的焦距的方法，所述变焦透镜系统从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有正屈光力；第二透镜组，其具有负屈光力；以及第三透镜组，其具有正屈光力，所述方法包含以下步骤：
提供所述变焦透镜系统，在所述变焦透镜系统中，所述第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：前透镜组，其具有正屈光力，并且通过至少一个负透镜和至少一个正透镜构造；以及后透镜组，其具有正屈光力，并且通过单个正透镜构造；
通过增加所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离，并且通过减少所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离，从广角末端状态到摄远末端状态改变所述变焦透镜系统的焦距；以及
通过仅向物体移动所述后透镜组，从无穷远到近物体改变所述变焦透镜系统的聚焦。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，通过移动至少所述第一透镜组和所述第三透镜组，以便所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增加，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减少，来执行从广角末端状态到摄远末端状态的所述变焦透镜系统的焦距的改变。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第三透镜组从物体开始按顺序由以下组成：所述第三透镜组的前透镜组，其具有正屈光力；所述第三透镜组的中透镜组，其具有负屈光力；以及所述第三透镜组的后透镜组，并且进一步包含：通过与光轴垂直地移动所述第三透镜组的所述中透镜组，来校正照相机抖动。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，满足以下条件表达式：
1.1＜fT/f1b＜2.0
其中，fT表示所述变焦透镜系统在摄远末端状态下的焦距，而f1b则表示所述后透镜组的焦距。
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