CN1841115A - 变焦透镜系统 - Google Patents

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CN1841115A CNA2006100710167A CN200610071016A CN1841115A CN 1841115 A CN1841115 A CN 1841115A CN A2006100710167 A CNA2006100710167 A CN A2006100710167A CN 200610071016 A CN200610071016 A CN 200610071016A CN 1841115 A CN1841115 A CN 1841115A
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Abstract

提供了一种高变焦比的袖珍变焦透镜系统。该变焦透镜系统从物侧起包括：具有正折射光焦度的第一透镜组G1，具有负折射光焦度的第二透镜组G2；和具有正折射光焦度的第三透镜组G3，当透镜组的位置状态从广角端态W变为远摄端态T时，至少第一透镜组G1和第三透镜组G3沿光轴向物体移动，并且满足特定的条件表达式。

Description

变焦透镜系统
下列的在先申请公开在此引为参考：
2005年3月30日提交的日本专利申请JP2005-098693。
技术领域
本发明涉及一种适于单透镜反射式相机、数字相机等的变焦透镜系统。
背景技术
已经提出的变焦透镜系统中有一种三透镜组变焦透镜系统，具有适于单透镜反射式相机、数字相机等的正-负-正光焦度分布(例如见日本待定专利申请公开JP8-20601和JP2691563)。
但是，日本待定专利申请公开JP8-20601和JP2691563中公开的每一种变焦透镜系统仅有大约为2～3的变焦比，总透镜长度相当长，以致于几乎不能认为该变焦透镜系统小巧、袖珍。
发明内容
鉴于前述问题产生了本发明，且本发明的目的在于提供一种与常规系统相比，变焦比增大为约3.5的袖珍变焦透镜系统。
根据本发明的第一方面，提供了一种变焦透镜系统，从物侧起包括：具有正折射光焦度的第一透镜组，具有负折射光焦度的第二透镜组，和具有正折射光焦度的第三透镜组。当透镜组的位置状态从广角端态变为远摄端态时，至少第一透镜组和第三透镜组沿光轴向物体移动。满足下列条件表达式(1)：
1.58＜f1/fw＜2.80                  (1)
此处，f1表示第一透镜组的焦距，fw表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
在本发明的第一方面中，优选当透镜组的位置状态从广角端态变为远摄端态时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离增大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。
在本发明的第一方面中，优选满足下列条件表达式(2)：
0.00＜|X2/X1|＜0.15               (2)
此处，X1表示第一透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，X2表示第二透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量。
在本发明的第一方面中，优选满足下列条件表达式(3)：
0.021＜Z/TL＜0.050                (3)[单位：1/mm]
此处，TL表示广角端态中变焦透镜系统的最物侧表面与像平面之间的距离，Z表示变焦比。
在本发明的第一方面中，优选通过沿光轴向物体移动第一透镜组来执行从无限远向近距物体的聚焦。
在本发明的第一方面中，优选满足下列条件表达式(4)：
3.0＜|X3/Z|＜9.5                  (4)[单位：1/mm]
此处，X3表示第三透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，Z表示变焦比。
在本发明的第一方面中，优选第一透镜组从物侧起由负弯月透镜与正透镜胶合而成的胶合正透镜、以及具有正折射光焦度的正单透镜组成。
在本发明的第一方面中，优选满足下列条件表达式(5)：
65＜(v2+v3)/2＜83                 (5)
此处，v2表示胶合透镜中正透镜在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数，v3表示正单透镜在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。
在本发明的第一方面中，优选具有正折射光焦度的正单透镜为弯月形，并且满足下列条件表达式(6)：
2.0＜(r2+r1)/(r2-r1)＜5.0         (6)[单位：mm]
此处，r1表示正单透镜物侧表面的曲率半径，r2表示正单透镜像侧表面的曲率半径。
在本发明的第一方面中，优选在第三透镜组中或附近设置孔径光阑。
在本发明的第一方面中，每个透镜表面为球面。
根据本发明的第二方面，提供一种形成物体的像并改变变焦透镜系统焦距的方法，该系统从物侧起包括具有正折射光焦度的第一透镜组，具有负折射光焦度的第二透镜组和具有正折射光焦度的第三透镜组。本方法包括步骤：通过沿光轴向物侧至少移动第一透镜组和第三透镜组而将变焦透镜系统从广角端态向远摄端态改变焦距，并优选满足下列条件表达式(1)：
1.58＜f1/fw＜2.80                 (1)
此处，f1表示第一透镜组的焦距，fw表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
在本发明的第二方面中，优选本方法还包括步骤：通过增大第一透镜组和第二透镜组之间的距离并减小第二透镜组和第三透镜组之间的距离而从广角端态向远摄端态改变焦距。
在本发明的第二方面中，优选本方法还包括满足下列条件表达式(2)的步骤：
0.00＜|X2/X1|＜0.15                 (2)
此处，X1表示第一透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，X2表示第二透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量。
在本发明的第二方面中，优选本方法还包括满足下列条件表达式(3)的步骤：
0.021＜Z/TL＜0.050                  (3)[单位：1/mm]
此处，TL表示广角端态中变焦透镜系统的最物侧表面与像平面之间的距离，Z表示变焦比。
在本发明的第二方面中，优选本方法还包括步骤：通过沿光轴向物体移动第一透镜组来执行从无限远向近距物体聚焦。
在本发明的第二方面中，优选本方法还包括满足下列条件表达式(4)的步骤：
3.0＜|X3/Z|＜9.5                    (4)[单位：mm]
此处，X3表示第三透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，Z表示变焦比。
通过下面结合附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的其它特点和优点将变得更加清晰。
附图说明
图1是根据本发明实例1的变焦透镜系统的透镜结构简图；
图2A、2B和2C是表示根据实例1的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图2A表示广角端态的各种像差，图2B表示中等焦距态的各种像差，图2C表示远摄端态的各种像差；
图3是根据本发明实例2的变焦透镜系统的透镜结构简图；
图4A、4B和4C是表示根据实例2的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图4A表示广角端态的各种像差，图4B表示中等焦距态的各种像差，图4C表示远摄端态的各种像差；
图5是根据本发明实例3的变焦透镜系统的透镜结构简图；
图6A、6B和6C是表示根据实例3的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图6A表示广角端态的各种像差，图6B表示中等焦距态的各种像差，图6C表示远摄端态的各种像差；
图7是根据本发明实例4的变焦透镜系统的透镜结构简图；
图8A、8B和8C是表示根据实例4的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图8A表示广角端态的各种像差，图8B表示中等焦距态的各种像差，图8C表示远摄端态的各种像差；
图9是根据本发明实例5的变焦透镜系统的透镜结构简图；
图10A、10B和10C是表示根据实例5的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图10A表示广角端态的各种像差，图10B表示中等焦距态的各种像差，图10C表示远摄端态的各种像差。
具体实施方式
下面参考附图详细解释本发明的实例。
根据本发明的变焦透镜系统从物侧起包括具有正折射光焦度的第一透镜组，具有负折射光焦度的第二透镜组和具有正折射光焦度的第三透镜组。当透镜组的位置状态从广角端态向远摄端态改变时，第一透镜组和第三透镜组向物侧移动，并且第二透镜组首先向像侧移动，再向物侧移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的距离增大，并且第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。第三透镜组的移动既可以是线性的，也可以是非线性的。
在根据本发明的变焦透镜系统中，满足下列条件表达式(1)：
1.58＜f1/fw＜2.80                   (1)
此处，f1表示第一透镜组的焦距，fw表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
条件表达式(1)涉及使得总的透镜长度缩短并限定了第一透镜组焦距f1的适当范围。当比例f1/fw等于或超过条件表达式(1)的上限时，第一透镜组的焦距变大，且变焦透镜系统的总透镜长度变大，这是与发明目的相悖的。因此，是不理想的。另一方面，当比值f1/fw等于或落在条件表达式(1)的下限以下时，第一透镜组的焦距变小。因此，后焦距与第一透镜组的焦距一致地变短，第一透镜组和第二透镜组之间的距离的可利用范围变窄，以致于很难获得高的变焦比。此外，还难以良好均衡地校正包括球差和像散在内的各种像差。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(1)的上限设置为2.3。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(1)的下限设置为1.6。
在根据本发明的变焦透镜系统中，当透镜组的位置状态从广角端态变为远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，并且优选满足下列条件表达式(2)：
0.00＜|X2/X1|＜0.15                     (2)
此处，X1表示第一透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，X2表示第二透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量。
此处，变焦时的移动量X1意味着第一透镜组沿光轴在广角端态和远摄端态之间的位置差异。假设在广角端态第一透镜组的位置处于原点，远摄端态中第一透镜组在光轴上的位置设置在原点的物侧时符号为正，位置设置在原点的像侧时符号为负。变焦时第二透镜组的移动量X2意味着第二透镜组沿光轴在广角端态和远摄端态之间的位置差异。符号的情形与变焦时移动量X1的类似。
条件表达式(2)限定了变焦时第二透镜组的移动量与第一透镜组的移动量的比值的适当范围。当比值|X2/X1|的绝对值等于或超过条件表达式(2)的上限时，第二透镜组的移动量变得太大而不能校正变焦时各种像差的变化，以致于很不理想。另一方面，当比值|X2/X1|的绝对值等于或落在条件表达式(2)的下限以下时，因为变焦很大地依赖于第一透镜组，所以第一透镜组的移动量变得过大，以致于很难组成透镜筒。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(2)的上限设置为0.1。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(2)的下限设置为0.01。
在根据本发明的变焦透镜系统中，优选满足下列条件表达式(3)：
0.021＜Z/TL＜0.050                (3)[单位：1/mm]
此处，TL表示广角端态中变焦透镜系统的最物侧透镜表面与像平面之间的距离，Z表示变焦比。
条件表达式(3)限定了变焦比与总透镜长度的关系的适当范围。当比值Z/TL等于或超过条件表达式(3)的上限时，总透镜长度变得太短而不能校正各种像差，以致于很不理想。另一方面，当比值Z/TL等于或落在条件表达式(3)的下限以下时，总透镜长度变大，并且不可能实现小巧的变焦比约为4的袖珍变焦透镜系统。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(3)的上限设置为0.035。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(3)的下限设置为0.025。
在根据本发明的变焦透镜系统中，优选通过沿光轴向物侧移动第一透镜组来执行从无限远向近距物体的聚焦。利用这种结构，可以在整个变焦范围上获得优选的光学性能。顺便说一下，可以组成这样的变焦透镜系统，使得通过移动一个透镜组而非第一透镜组来进行聚焦。
在根据本发明的变焦透镜系统中，优选满足下列条件表达式(4)：
3.0＜|X3/Z|＜9.5                   (4)[单位：mm]
此处，X3表示变焦时第三透镜组的移动量，该移动量为第三透镜组沿光轴在广角端态和远摄端态之间的位置差异。符号的情形与变焦时移动量X1的情形相同。
条件表达式(4)限定了变焦时第三透镜组的移动量与变焦比之间关系的适当范围。当|X3/Z|值等于或超过条件表达式(4)的上限时，第三透镜组的移动量变得太大而不能校正变焦时的像差变化，并且难以使变焦透镜系统的总透镜长度紧凑。另一方面，当|X3/Z|值等于或落在条件表达式(4)的下限以下时，因为第三透镜组的折射光焦度必须很强，所以难以校正变焦时的像差变化。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(4)的上限设置为8.0。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(4)的下限设置为4.0。
在根据本发明的变焦透镜系统中，优选第一透镜组从物侧起由负弯月透镜与正透镜胶合而成的胶合正透镜、以及具有正折射光焦度的正单透镜组成。优选满足下列条件表达式(5)：
65＜(v2+v3)/2＜83                   (5)
此处，v2表示胶合透镜中正透镜在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数，v3表示正单透镜在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。
条件表达式(5)限定了第一透镜组中正透镜阿贝数的平均值适当范围。在物镜袖珍的光学系统中，远摄端态中的横向色差区域变大。因此，可以优选通过选择满足条件表达式(5)的玻璃材料来校正横向色差。此外，优选第一透镜组中作为胶合透镜和正单透镜中的正透镜的两个正透镜中的至少一个由具有不规则色散的玻璃材料制成。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(5)的上限设置为80。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(5)的下限设置为70。
在根据本发明的变焦透镜系统中，优选第一透镜组中具有正折射光焦度的正单透镜为弯月形，并且优选满足下列条件表达式(6)：
2.0＜(r2+r1)/(r2-r1)＜5.0          (6)[单位：mm]
此处，r1表示正单透镜物侧表面的曲率半径，r2表示第一透镜组中正单透镜像侧表面的曲率半径。
条件表达式(6)限定了第一透镜组中具有正折射光焦度的正单透镜的弯月形形状。当比值(r2+r1)/(r2-r1)等于或超过条件表达式(6)的上限或落在条件表达式(6)的下限以下时，难以良好均衡地校正远摄端态中包括球差和像散在内的各种像差。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(6)的上限设置为3.9。为了确保本发明的效果，优选将条件表达式(6)的下限设置为2.5。
下面参考附图解释根据本发明各个实例的变焦透镜系统。
<实例1>
图1是根据本发明实例1的变焦透镜系统的透镜结构简图。
图1中，根据本发明实例1的变焦透镜系统从物侧起由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、具有负折射光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、和具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。第一透镜组G1从物侧起由负弯月透镜L11与正弯月透镜L12胶合构成的胶合正透镜、及双凸正透镜L13组成。第二透镜组G2从物侧起由胶合负透镜与负弯月透镜组成，其中胶合负透镜由具有面对图像的强凸表面的正弯月透镜与双凹负透镜胶合而成，负弯月透镜具有面对物侧的较强凹面。第三透镜组G3从物侧起由双凸正透镜和负弯月透镜胶合构成的胶合正透镜、正弯月透镜、设置有空气间隔且由负弯月透镜与双凸正透镜胶合构成的胶合正透镜、以及负弯月透镜组成。
当透镜组的位置状态从广角端态(W)向远摄端态(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首先移向像平面I，再移向物侧，使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。孔径光阑S与第三透镜组G3一起移动。
从无限远向近距物体的聚焦通过向物侧移动第一透镜组G1来执行。
与实例1有关的各种值列于表1。在[规格]一栏中，f表示焦距，FNO表示f数，2ω表示视角(单位：度)。在[透镜数据]一栏中，最左侧一列表示从物侧算起的透镜表面数，第二列“r”表示透镜表面的曲率半径，第三列“d”表示到下一个透镜表面的距离，第四列“vd”表示介质在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数，第五列“nd”表示介质在d线的折射率。省去空气的折射率nd＝1.0000。此处，“r＝∞”表示平面表面。在[可变距离]一栏中，f表示焦距，Bf表示后焦距，T.L表示最物侧透镜表面和像平面I之间的距离。在[条件表达式的值]一栏中示出了各个值。
在不同值的列表中，“mm”通常用于长度的单位，如焦距，曲率半径和到下一透镜表面的距离。但是，因为正比例地放大或缩小光学系统的尺寸可以获得类似的光学性能，所以单位不限于“mm”，可以使用任何其它合适的单位。
其它实例中的标号解释相同。
表1
[规格]
  W   T
 f＝   52.43   194.00
 FNO＝   4.40   6.07
 2ω＝   32.7   8.66°
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  1)   111.02   1.0   37.2   1.8340
  2)   49.68   4.3   81.6   1.4970
  3)   5398.88   0.1
  4)   65.08   4.1   70.2   1.4875
  5)   -207.98   (d5)
  6)   －273.31   2.9   27.5   1.7552
  7)   -25.11   1.0   60.3   1.6204
  8)   40.08   2.7
  9)   -26.53   1.0   56.2   1.6510
  10)   -1937.26   (d10)
  11>   ∞   1.5   孔径光阑S
  12)   54.70   4.7   64.2   1.5163
  13)   -20.93   1.0   27.5   1.7552
  14)   -54.03   0.1
  15)   23.26   3.9   70.2   1.4875
  16)   1935.87   20.8
  17)   52.21   1.0   56.2   1.6510
  18)   13.64   3.7   40.8   1.5814
  19)   -92.49   1.6
  20)   -16.20   1.5   44.8   1.7440
  21)   -41.82   (Bf)
[可变距离]
  W   M   T
  f   52.43   134.90   194.00
  d5   1.5   32.1   37.4
  d10   24.2   7.7   0.1
  Bf   40.7   52.5   62.5
  T.L.   123.5   149.3   157.0
[条件表达式的值]
(1)：f1/fw        ＝1.84
(2)：|X2/X1|      ＝0.07
(3)：Z/TL         ＝0.03
(4)：|X3/Z|       ＝5.88
(5)：(v2+v3)/2    ＝75.89
图2A、2B和2C是表示根据实例1的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图2A表示广角端态的各种像差，图2B表示中等焦距态的各种像差，图2C表示远摄端态的各种像差。
在各条曲线中，FNO表示f数，A表示半视角，d表示d线(λ＝587.6nm)的像差曲线，g表示在g线(λ＝435.8nm)的像差曲线。在表示像散的曲线中，实线表示矢向像平面，虚线表示径向像平面。上述关于各条像差曲线的解释与其它实例的相同，省去赘述。
从各条曲线显见，作为对从广角端态到远摄端态的各种焦距态的各种像差良好校正的结果，根据实例1的变焦透镜系统表现出良好的光学性能。
<实例2>
图3是根据本发明实例2的变焦透镜系统的透镜结构简图。
在图3中，根据本发明实例2的变焦透镜系统从物侧起由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、具有负折射光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。第一透镜组G1从物侧起由负弯月透镜L11与正弯月透镜L12胶合构成的胶合正透镜、及双凸正透镜L13组成。第二透镜组G2从物侧起由双凹负透镜、双凹负透镜与双凸正透镜胶合构成的胶合负透镜组成，其中双凸正透镜具有面朝物体的较强凸面。第三透镜组G3从物侧起由双凸正透镜与负弯月透镜胶合构成的胶合正透镜、正弯月透镜、胶合正透镜以及负弯月透镜组成，其中胶合正透镜设置有空气间隔，由负弯月透镜与双凸正透镜胶合构成。
当透镜组的位置状态从广角端态(W)向远摄端态(T)改变时，第一透镜组G1和第三透镜组G3向物侧移动，第二透镜组G2首先向像平面I移动，再向物侧移动，使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。孔径光阑S与第三透镜组G3一起移动。
从无限远向近物的聚焦通过向物侧移动第一透镜组G1来实现。
与实例2有关的各种值列于表2。
表2
[规格]
  W   T
  f＝   49.90   194.00
  FNO＝   4.3   6.22
  2ω＝   34.5   8.69°
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  1)   103.57   1.0   37.2   1.8340
  2)   48.61   4.3   81.6   1.4970
  3)   1418.47   0.1
  4)   65.58   4.0   70.2   1.4875
  5)   -207.26   (d5)
  6)   -229.99   1.0   56.2   1.6510
  7)   31.58   3.2
  8)   -26.72   1.0   60.3   1.6204
  9)   34.92   2.9   27.5   1.7552
  10)   -138.55   (d10)   1.0000
  11>   ∞   1.5   孔径光阑S
  12)   60.75   4.5   64.2   1.5163
  13)   -21.28   1.0   27.5   1.7552
  14)   -49.38   0.1   1.0000
  15)   24.43   3.6   70.2   1.4875
  16)   441.10   24.6   1.0000
  17)   51.30   1.0   56.2   1.6510
  18)   19.42   3.0   40.8   1.5814
  19)   -95.28   1.5   1.0000
  20)   -17.40   1.5   44.8   1.7440
  21)   -61.72   (Bf)   1.0000
[可变距离]
  W   M   T
  f   49.90   134.90   194.00
  d5   0.5   32.1   37.5
  d10   24.5   7.3   0.1
  Bf   39.0   54.0   65.1
  T.L.   123.8   153.1   162.5
[条件表达式的值]
(1)：f1/fw       ＝1.92
(2)：|X2/X1|     ＝0.04
(3)：Z/TL        ＝0.0314
(4)：|X3/Z|      ＝6.71
(5)：(v2+v3)/2   ＝75.89
图4A、4B和4C是表示根据实例2的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图4A表示广角端态的各种像差，图4B表示中等焦距态的各种像差，图4C表示远摄端态的各种像差。
从各条曲线显见，作为对从广角端态到远摄端态的各种焦距态的各种像差良好校正的结果，根据实例2的变焦透镜系统表现出良好的光学性能。
<实例3>
图5是根据本发明实例3的变焦透镜系统的透镜结构简图。
在图5中，根据本发明实例3的变焦透镜系统从物侧起由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、具有负折射光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。第一透镜组G1从物侧起由负弯月透镜L11与正弯月透镜L12胶合构成的胶合正透镜、以及双凸正透镜L13组成。第二透镜组G2从物侧起由双凹负透镜、以及双凹负透镜与具有面对物侧的强凸表面的正弯月透镜胶合构成的胶合负透镜组成。第三透镜组G3从物侧起由双凸正透镜、双凸正透镜与双凹负透镜胶合构成的胶合正透镜、设置有空气间隔且由负弯月透镜与双凸正透镜胶合构成的胶合正透镜、以及负弯月透镜组成。
当透镜组的位置状态从广角端态(W)向远摄端态(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首先向像平面I移动，再向物体移动，以至于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小。孔径光阑S与第三透镜组G3一起移动。
从无限远向近物的聚焦通过向物体移动第一透镜组G1来执行。
与实例3有关的各种数据列于表3。
表3
[规格]
  W   T
  f＝   51.24   194.00
  FNO＝   4.48   6.14
  2ω＝   33.8   8.7°
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  1)   98.49   1.0   37.2   1.8340
  2)   47.31   4.4   81.6   1.4970
  3)   688.58   0.1
  4)   67.55   4.3   70.2   1.4875
  5)   -180.79   (d5)
  6)   -2143.83   1.0   56.2   1.6510
  7)   52.85   2.6
  8)   -32.61   1.0   60.3   1.6204
  9)   20.23   2.9   27.5   1.7552
  10)   60.22   (d10)
  11>   ∞   1.5   孔径光阑S
  12)   90.67   2.8   70.2   1.4875
  13)   -52.05   0.1
  14)   23.77   4.8   64.2   1.5163
  15)   -40.47   1.0   27.5   1.7552
  16)   873.28   27.0
  17)   45.80   1.0   56.2   1.6510
  18)   20.63   2.9   40.8   1.5814
  19)   -116.29   1.3
  20)   -20.08   1.5   44.8   1.7440
  21)   -61.40   (Bf)
[可变距离]
  W   M   T
  f   51.24   134.90   194.00
  d5   0.1   32.4   37.4
  d10   23.7   7.9   0.9
  Bf   38.5   51.4   63.0
  T.L.   123.5   152.8   162.5
[条件表达式的值]
(1)：f1/fw        ＝1.87
(2)：|X2/X1|      ＝0.04
(3)：Z/TL         ＝0.0307
(4)：|X3/Z|       ＝6.46
(5)：(v2+v3)/2    ＝75.89
图6A、6B和6C是表示根据实例3的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图6A表示广角端态的各种像差，图6B表示中等焦距态的各种像差，图6C表示远摄端态的各种像差。
从各条曲线显见，作为对从广角端态到远摄端态的各种焦距态的各种像差良好校正的结果，根据实例3的变焦透镜系统表现出良好的光学性能。
<实例4>
图7是根据本发明实例4的变焦透镜系统的透镜结构简图。
在图7中，根据本发明实例4的变焦透镜系统从物侧起由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、具有负折射光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。第一透镜组G1从物侧起由负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合而成的胶合正透镜、以及正弯月透镜L13组成。第二透镜组G2从物侧起由双凹负透镜、双凹负透镜与具有面向物体的强凸表面的正弯月透镜胶合而成的胶合负透镜组成。第三透镜组G3从物侧起由双凸正透镜、双凸正透镜与双凹负透镜胶合而成的胶合正透镜、设置有空气间隔并由负弯月透镜与双凸正透镜胶合而成的胶合正透镜、以及负弯月透镜组成。
当透镜组的位置状态从广角端态(W)向远摄端态(T)改变时，第一透镜组G1和第三透镜组G3向物体移动，第二透镜组G2首先向像平面I移动，再向物体移动，以至于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离较小。孔径光阑S与第三透镜组G3一起移动。
从无限远向近物聚焦通过向物体移动第一透镜组来执行。
与实例4有关的各种数据列于表4。
表4
[规格]
  W   T
  f＝   50.18   193.99
  FNO＝   4.5   6.18
  2ω＝   34   8.6°
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  1)   150.40   1.0   37.2   1.8340
  2)   57.65   6.3   81.6   1.4970
  3)   -88.00   0.1
  4)   46.35   2.9   70.2   1.4875
  5)   92.70   (d5)
  6)   -4016.78   1.0   70.2   1.4875
  7)   29.09   3.5
  8)   -26.18   1.0   60.3   1.6204
  9)   24.23   2.9   27.5   1.7552
  10)   149.49   (d10)
  11>   ∞   1.5   孔径光阑S
  12)   48.83   3.0   60.3   1.6204
  13)   -63.62   0.1
  14)   31.49   4.2   60.7   1.5638
  15)   -35.71   1.0   27.5   1.7552
  16)   164.88   24.9
  17)   40.25   1.0   44.8   1.7440
  18)   14.07   3.8   41.5   1.5750
  19)   -60.17   1.6
  20)   -24.08   1.5   50.7   1.6779
  21)   -164.62   (Bf)
[可变距离]
  W   M   T
  f   50.18   134.90   193.99
  d5   1.6   32.7   37.9
  d10   22.0   7.0   0.5
  Bf   38.5   52.0   62.8
  T.L.   123.5   153.1   162.5
[条件表达式的值]
(1)：f1/fw              ＝1.85
(2)：|X2/X1|            ＝0.07
(3)：Z/TL               ＝0.0313
(4)：|X3/Z|             ＝6.28
(5)：(v2+v3)/2          ＝75.89
(6)：(r2+r1)/(r2-r1)    ＝3.0
图8A、8B和8C是表示根据实例4的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图8A表示广角端态的各种像差，图8B表示中等焦距态的各种像差，图8C表示远摄端态的各种像差。
从各条曲线显见，作为对从广角端态到远摄端态的各种焦距态的各种像差良好校正的结果，根据实例4的变焦透镜系统表现出良好的光学性能。
<实例5>
图9是根据本发明实例5的变焦透镜系统的透镜结构简图。
在图9中，根据本发明实例5的变焦透镜系统从物侧起由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、具有负折射光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。第一透镜组G1从物侧起由负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合而成的胶合正透镜、以及正弯月透镜L13组成。第二透镜组G2从物侧起由具有面向像侧的强凸面的正弯月透镜与双凹负透镜胶合而成的胶合负透镜、以及具有面向物侧的强凹面的双凹负透镜组成。第三透镜组G3从物侧起由双凸正透镜、双凸正透镜与双凹负透镜胶合而成的胶合负透镜、正弯月透镜、设置有空气间隔且由负弯月透镜与双凸正透镜胶合而成的胶合正透镜、以及双凹负透镜组成。
当透镜组的位置状态从广角端态(W)向远摄端态(T)改变时，第一透镜组G1和第三透镜组G3移向物侧，第二透镜组G2首先移向像平面I，再移向物侧，以至于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离减小。孔径光阑S与第三透镜组G3一起移动。
从无限远向近距物体的聚焦通过向物侧移动第一透镜组G1来执行。
与实例5有关的各种数值列于表5。
表5
[规格]
  W   T
  f＝   56.60   194.00
  FNO＝   4.12   5.77
  2ω＝   28.9   8.32°
[透镜数据]
  r   d   vd   nd
  1)   141.00   1.8   37.2   1.8340
  2)   53.01   6.5   82.6   1.4978
  3)   -86.08   0.1
  4)   42.91   2.7   64.1   1.5168
  5)   75.73   (d5)
  6)   -162.22   3.0   23.8   1.8467
  7)   -25.30   1.0   58.5   1.6516
  8)   42.35   3.0
  9)   -26.08   1.0   49.6   1.7725
  10)   946.20   (d10)
  11>   ∞   1.5   孔径光阑S
  12)   111.82   3.0   82.6   1.4978
  13)   -53.55   0.1
  14)   38.45   5.7   65.5   1.6030
  15)   -25.72   1.3   33.9   1.8038
  16)   82.45   0.1
  17)   25.08   4.0   63.4   1.6180
  18)   438.55   16.5
  19)   27.83   1.0   42.7   1.8348
  20)   12.93   4.5   36.2   1.6200
  21)   -42.56   2.5
  22)   -18.17   1.0   47.4   1.7880
  23)   394.32   (Bf)
[可变距离]
  W   M   T
  f   56.60   134.90   194.00
  d5   3.6   33.0   38.3
  d10   18.0   7.1   1.5
  Bf   41.04   49.60   58.88
  T.L.   122.9   150.0   159.0
[条件表达式的值]
(1)：f1/fw              ＝1.63
(2)：|X2/X1|            ＝0.04
(3)：Z/TL               ＝0.0279
(4)：|X3/Z|             ＝5.21
(5)：(v2+v3)/2          ＝73.37
(6)：(r2+r1)/(r2-r1)    ＝3.62
图10A、10B和10C是表示根据实例5的变焦透镜系统各种像差的曲线，其中图10A表示广角端态的各种像差，图10B表示中等焦距态的各种像差，图10C表示远摄端态的各种像差。
从各条曲线显见，作为对从广角端态到远摄端态的各种焦距态的各种像差良好校正的结果，根据实例5的变焦透镜系统表现出良好的光学性能。
顺便说一下，虽然以上以三透镜组结构的变焦透镜系统为例对本发明的各个实例进行了展示，但无需赘述，对这种三透镜组的结构简单增加透镜组的变焦透镜系统也包含在本发明的实质和范围之内。而且在每种透镜组结构中，向实例中展示的透镜组简单加入透镜元件的透镜组也在本发明的实质和范围之内。
从无限远向近物的聚焦可以通过沿光轴移动部分透镜组、一个透镜组或多个透镜组来执行。聚焦透镜组可以用于自动聚焦，并且适于由电机如超声电机来驱动。特别优选第一透镜组为聚焦透镜组。
透镜组或部分透镜组可以垂直于光轴移动成为校正由相机震动造成的图像模糊的震动减弱透镜组。特别是，优选第三透镜组部分为震动减弱透镜组。
任何一个透镜表面都可以形成为非球面。非球面可以通过精细研磨工艺、用模具把玻璃材料形成为非球面形状的玻璃模制工艺或把树脂材料形成为玻璃表面上的非球面形状的复合型工艺制作。
在每个透镜表面中，可以应用在很宽的波长范围内具有高透射率的抗反射涂层来减少闪烁或鬼图像，以便可以获得高对比度的良好的光学性能。
对于本领域的技术人员来说很容易进行其他的改型。因此，本发明的范围不限于具体的细节以及在此给出的代表性装置。因此，在不脱离本发明由权利要求及其等同物限定的实质和范围的前提下可以对本发明做各种改型。

Claims (20)

1.一种变焦透镜系统，从物侧起包括：
具有正折射光焦度的第一透镜组；
具有负折射光焦度的第二透镜组；和
具有正折射光焦度的第三透镜组，
当透镜组的位置状态从广角端态变为远摄端态时，至少第一透镜组和第三透镜组沿光轴向物体移动，并且
满足下列条件表达式：
1.58＜f1/fw＜2.80
此处，f1表示第一透镜组的焦距，fw表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
2.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于当透镜组的位置状态从广角端态变为远摄端态时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离增大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。
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表达式：
0.00＜|X2/X1|＜0.15
此处，X1表示第一透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，X2表示第二透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量。
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表达式：
0.021＜Z/TL＜0.050                   [单位：1/mm]
此处，TL表示广角端态中变焦透镜系统的最物侧表面与像平面之间的距离，Z表示变焦比。
5.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表达式：
0.00＜|X2/X1|＜0.15
此处，X1表示第一透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，X2表示第二透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量。
6.如权利要求5所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式：
0.00＜|X2/X1|＜0.15
此处，X1表示第一透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，X2表示第二透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量。
7.如权利要求所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式：
0.021＜Z/TL＜0.050                        [单位：1/mm]
此处，TL表示广角端态中变焦透镜系统的最物侧表面与像平面之间的距离，Z表示变焦比。
8.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于通过沿光轴向物体移动第一透镜组来执行从无限远向近距物体的聚焦。
9.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表达式：
3.0＜|X3/Z|＜9.5                            [单位：mm]
此处，X3表示第三透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，Z表示变焦比。
10.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于第一透镜组从物侧起由负弯月透镜与正透镜胶合而成的胶合正透镜、以及具有正折射光焦度的正单透镜组成。
11.如权利要求10所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式：
65＜(v2+v3)/2＜83
此处，v2表示胶合透镜中正透镜在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数，v3表示正单透镜在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。
12.如权利要求10所述的变焦透镜系统，其特征在于：
具有正折射光焦度的正单透镜为弯月形，并且满足下列条件表达式：
2.0＜(r2+r1)/(r2-r1)＜5.0                     [单位：mm]
此处，r1表示正单透镜物侧表面的曲率半径，r2表示正单透镜像侧表面的曲率半径。
13.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于第三透镜组中或附近设置孔径光阑。
14.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于每个透镜表面都为球面。
15.一种形成物体的像并改变变焦透镜系统焦距的方法，该变焦透镜系统从物侧起包括具有正折射光焦度的第一透镜组，具有负折射光焦度的第二透镜组和具有正折射光焦度的第三透镜组，本方法包括步骤：
通过沿光轴向物侧至少移动第一透镜组和第三透镜组而将变焦透镜系统从广角端态向远摄端态改变焦距，并满足下列条件表达式：
1.58＜f1/fw＜2.80
此处，f1表示第一透镜组的焦距，fw表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
16.如权利要求15所述的形成物体的像并改变变焦透镜系统焦距的方法，还包括步骤：通过增大第一透镜组和第二透镜组之间的距离并减小第二透镜组和第三透镜组之间的距离而从广角端态向远摄端态改变焦距。
17.如权利要求15所述的形成物体的像并改变变焦透镜系统焦距的方法，还包括步骤：
满足下列条件表达式：
0.00＜|X2/X1|＜0.15
此处，X1表示第一透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，X2表示第二透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量。
18.如权利要求15所述的形成物体的像并改变变焦透镜系统焦距的方法，还包括步骤：
满足下列条件表达式：
0.021＜Z/TL＜0.050                      [单位：1/mm]
此处，TL表示广角端态中变焦透镜系统的最物侧表面与像平面之间的距离，Z表示变焦比。
19.如权利要求15所述的形成物体的像并改变变焦透镜系统焦距的方法，还包括步骤：
通过沿光轴向物体移动第一透镜组来执行从无限远向近距物体聚焦。
20.如权利要求15所述的形成物体的像并改变变焦透镜系统焦距的方法，还包括步骤：
满足下列条件表达式：
3.0＜|X3/Z|＜9.5                           [单位：mm]
此处，X3表示第三透镜组在从广角端态向远摄端态变焦时的移动量，Z表示变焦比。
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