专利名称：变焦透镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于利用固态成像装置的摄像机和电子静态相机的变焦透镜系统，并尤其涉及一种在广角端态变焦比约不小于6视角为不小于60°且具有良好的光学性能和紧凑性的变焦透镜系统。
背景技术：
在照相系统中，已知的一种记录法是通过设置的光电转换器如CCD(电荷耦合器)、CMOS(互补型金属氧化物半导体)等构成的光探测器把拍摄图象转换成电输出。
随着在半导体器件中精细图案处理的最新进步，在CPU处理速度和记录介质高集成度方面的提高使得能够高速度地处理大量数据，这在以前是不可能的。而且，在光探测器中，集成度的提高使得能够高空间频率地进行记录，并且紧凑性的提高使得整个照相系统也变得紧凑。
但是，还有一个问题就是，因为光探测器的高集成度和紧凑性，光电转换器变窄的探测面积减少了电输出，从而增大了噪声的影响。为了防止这种情况，将光学系统做成具有较大的孔径比以增大到达光探测器的光量。而且，在各个光电转换器的正前方布置小透镜元件(所谓的“微透镜阵列”)。微透镜阵列对光学系统的出瞳位置有限制，代替把到达相邻光电转换器之间的盲点的光引到光电转换器。当光学系统出瞳的位置接近光探测器时，到达光探测器的主光线和光轴之间的角度变大，使得通向图象周边的偏轴光通量相对于光轴有较大的角度。结果，不能到达光探测器的偏轴光通量导致光量的不足。
利用光电转换器作为光探测器记录物象的相机、即所谓的“数字静态相机”具有的强项在于易于处理图象数据，不需要显影，并且易于确认拍摄的图象。但是它相对于胶片相机的弱点在于成像质量弱于胶片相机，并且它需要连接到一个装置如个人电脑上，以至于数字相机的分布没有扩大。近来，随着数字相机成像质量的提高以及低价格装置上市，数字相机也变得日益流行。
至于提高成像质量，它对于提高光学系统的光学性能以及提高光探测器的集成度是必不可少的。
而且，变焦比的增大提高了拍摄的自由度，例如允许摄影者拍摄特写镜头或在近物距离如室内拍摄时可以拍摄一个较宽的区域。
特别是，有几篇文献涉及这个主题，如日本专利申请JP6-194572、2001-133687、2001-194590和11-52246。
在日本专利申请JP6-194572和2001-133687中公开的变焦透镜系统由四个透镜组组成，从物侧起，它们依次是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、具有正折射光焦度的第三透镜组和具有正折射光焦度的第四透镜组，其中，无论透镜组的位置状态如何，第一透镜组都沿光轴固定，并且通过沿光轴移动第二透镜组至第四透镜组而进行变焦。
在日本专利申请2001-JP194590中公开的变焦透镜系统实现了高变焦比，从物侧起，它由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、具有正折射光焦度的第三透镜组和多个位于第三透镜组象侧放置的透镜组组成。
但是，前面所公开的变焦透镜系统有一个问题，即虽然可以满足良好的光学性能和高变焦比，但很难实现光学系统的紧凑性，以至于只能使用大尺寸的光学系统。
日本专利申请JP6-194572中公开的变焦透镜系统实现了大孔径比和高变焦比，但透镜的总长度和透镜相对于象高的直径很难缩小。日本专利申请JP2001-133687中公开的变焦透镜系统通过减少透镜元件的数量而实现紧凑性，但没有实现高变焦比。
日本专利申请JP2001-194590中公开的变焦透镜系统实现了大孔径比和高变焦比，但因为第一透镜组和第二透镜组的透镜直径非常大，所以不能同时满足紧凑性和高变焦比。
日本专利申请JP11-52246中公开的变焦透镜系统适用于利用固态成像装置的摄像机和电子静态相机。但是，该变焦透镜系统具有大约为3的变焦比，以至于没有获得足够大的变焦比。
发明概述鉴于前述问题产生了本发明，本发明的目的在于提供一种这样的变焦透镜系统，该系统在广角端态具有大约不小于6的变焦比和不小于60°的视角，并具有良好的光学性能和紧凑性。
根据本发明的一个方面，变焦透镜系统包括从物侧起，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，具有正折射光焦度的第三透镜组，具有正折射光焦度的第四透镜组，和具有正折射光焦度的第五透镜组。当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间隔减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间隔变化，第四透镜组和第五透镜组之间的间隔变大，并且第三透镜组和第四透镜组移到物侧。满足下列条件表达式(1)～(5)4.5＜F1/FW＜8.0 (1)0.8＜|F2/FW|＜1.8 (2)
2.3＜F3/FW＜4.5 (3)2.0＜F4/FW＜5.2 (4)0.2＜(D34W-D34T)/FW＜1.0 (5)此处FW表示变焦透镜系统在广角端态的焦距，F1表示第一透镜组的焦距，F2表示第二透镜组的焦距，F3表示第三透镜组的焦距，F4表示第四透镜组的焦距，D34W表示在广角端态第三透镜组和第四透镜组之间的间隔，D34T表示在远摄端态第三透镜组和第四透镜组之间的间隔。
在本发明的一个优选实施例中，当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组移动，使得第一透镜组在远摄端态的位置为第一透镜组在广角端态中位置的物侧，并且第五透镜组固定。优选满足下列条件表达式(6)0.4＜M1/FW＜3.0 (6)此处M1表示当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时第一透镜组的移动量。
在本发明的一个优选实施例中，第四透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且优选满足下列条件表达式(7)0.2＜N4N-N4P (7)此处，N4N表示第四透镜组中的负透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率，N4P表示第四透镜组中的正透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率。
在本发明的一个优选实施例中，通过把第五透镜组移到物侧而进行从远距物体向近距物体的聚焦，并且优选满足下列条件表达式(8)3.0＜F5/FW＜7.0(8)此处，F5表示第五透镜组的焦距。
在本发明的一个优选实施例中，第五透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且优选满足下列条件表达式(9)15.0＜ν5P-ν5N (9)此处ν5P表示第五透镜组中正透镜元件的阿贝数，ν5N表示第五透镜组中负透镜元件的阿贝数。
在本发明的一个优选实施例中，第五透镜组由单个的正透镜元件组成，并且优选满足下列条件表达式(10)0.7＜(RR+RF)/(RR-RF)＜2.0(10)此处RF表示第五透镜组中正透镜元件的物侧表面的曲率半径，RR表示第五透镜组中正透镜元件的象侧表面的曲率半径。
根据本发明的另一方面，从物侧起，变焦透镜系统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，具有正折射光焦度的第三透镜组，和具有正折射光焦度的第四透镜组。当透镜组的位置状态从广角端态改变到远摄端态时，第一透镜组和第四透镜组中的至少一个移到物侧，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间隔减小，并且第三透镜组和第四透镜组之间的间隔减小。第三透镜组由三个透镜元件组成，它们是从物侧起，第一正透镜元件，第二正透镜元件和负透镜元件。第四透镜组包括最接近象侧的正透镜元件和位于正透镜元件物侧的负透镜元件。满足下列条件表达式(11)～(13)0.015＜D3P/FT＜0.100 (11)0.10＜YO/(BFW-RE)＜0.25(RE＜0)(12)0.4＜Δ4/(FT·FW)1/2＜1.0 (13)此处，D3P表示第三透镜组中第二正透镜元件的厚度，FT表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距，YO表示相框的对角线半长度，RE表示第四透镜组最接近象侧的表面曲率半径，BFW表示广角端态中第四透镜组最接近象侧的表面到象平面的距离，Δ4表示透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时第四透镜组的移动量(移动到物侧时为正)，FW表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
在本发明的一个优选实施例中，优选至少满足下列条件表达式(14)和(15)之一0.1＜|F3N|/FT＜0.7(14)0.2＜|R31|/F3＜2.0(15)此处F3N表示位于第三透镜组的负透镜元件的焦距，FT表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距，R31表示位于第三透镜组中的负透镜元件的象侧表面曲率半径，F3表示第三透镜组的焦距。
在本发明的一个优选实施例中，第二透镜组由三个透镜元件组成，从物侧起它们是具有面朝象的凹面的第一负透镜元件，具有面朝物的凹面的第二负透镜元件，和具有面朝物的凸面的正透镜元件。优选满足下列条件表达式(16)-0.7＜(R21+R22)/(R21-R22)＜0(16)此处，R21表示位于第二透镜组中的第一负透镜元件的象侧表面的曲率半径，R22表示位于第二透镜组中的第二负透镜元件的物侧表面的曲率半径。
附图简述
图1是根据本发明第一实施例的实例1的变焦透镜系统的透镜分布，变焦时每个透镜组移动；图2是根据本发明第一实施例的实例1的变焦透镜系统聚焦于无限远时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图3是根据本发明第一实施例的实例1的变焦透镜系统聚焦于近距时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图4是根据本发明第一实施例的实例2的变焦透镜系统的透镜分布，变焦时每个透镜组移动；图5是根据本发明第一实施例的实例2的变焦透镜系统聚焦于无限远时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图6是根据本发明第一实施例的实例2的变焦透镜系统聚焦于近距时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图7是根据本发明第一实施例的实例3的变焦透镜系统的透镜分布，变焦时每个透镜组移动；图8是根据本发明第一实施例的实例3的变焦透镜系统聚焦于无限远时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图9是根据本发明第一实施例的实例3的变焦透镜系统聚焦于近距时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图10是根据本发明第一实施例的实例4的变焦透镜系统的透镜分布，变焦时每个透镜组移动；图11是根据本发明第一实施例的实例4的变焦透镜系统聚焦于无限远时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图12是根据本发明第一实施例的实例4的变焦透镜系统聚焦于近距时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图13是根据本发明第一实施例的实例5的变焦透镜系统的透镜分布，变焦时每个透镜组移动；图14是根据本发明第一实施例的实例5的变焦透镜系统聚焦于无限远时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图15是根据本发明第一实施例的实例5的变焦透镜系统聚焦于近距时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图16是根据本发明第二实施例的实例6～8的变焦透镜系统的折射光焦度分布，变焦时每个透镜组移动；图17是根据本发明第二实施例的实例6的变焦透镜系统的透镜分布；图18是根据本发明第二实施例的实例6的变焦透镜系统在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图19是根据本发明第二实施例的实例7的变焦透镜系统的透镜分布；图20是根据本发明第二实施例的实例7的变焦透镜系统在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图21是根据本发明第二实施例的实例8的变焦透镜系统的透镜分布；图22是根据本发明第二实施例的实例8的变焦透镜系统在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图23是根据本发明第二实施例的实例9～10的变焦透镜系统的折射光焦度分布，变焦时每个透镜组移动；图24是根据本发明第二实施例的实例9的变焦透镜系统的透镜分布；图25是根据本发明第二实施例的实例9的变焦透镜系统在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图26是根据本发明第二实施例的实例10的变焦透镜系统的透镜分布；图27是根据本发明第二实施例的实例10的变焦透镜系统在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
优选实施例的描述[第一实施例]下面解释本发明的第一实施例。根据本发明第一实施例的变焦透镜系统从物侧依次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；具有正折射光焦度的第三透镜组；具有正折射光焦度的第四透镜组；和具有正折射光焦度的第五透镜组。当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间隔减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间隔变化，第四透镜组和第五透镜组之间的间隔增大，并且第三透镜组和第四透镜组移到物侧。满足下列条件表达式(1)～(5)4.5＜F1/FW＜8.0 (1)0.8＜|F2/FW|＜1.8 (2)2.3＜F3/FW＜4.5 (3)2.0＜F4/FW＜5.2 (4)0.2＜(D34W-D34T)/FW＜1.0(5)此处FW表示变焦透镜系统在广角端态的焦距，F1表示第一透镜组的焦距，F2表示第二透镜组的焦距，F3表示第三透镜组的焦距，F4表示第四透镜组的焦距，D34W表示在广角端态第三透镜组和第四透镜组之间的间隔，D34T表示在远摄端态第三透镜组和第四透镜组之间的间隔。
根据本发明第一实施例的变焦透镜组具有这样的结构，即正透镜组位于负透镜组的前面(趋于物侧)，并且当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增大，第三透镜组和第四透镜组移到物侧。利用这种结构，本发明第一实施例的变焦透镜系统可以实现高变焦比。
而且，根据本发明第一实施例的变焦透镜系统具有这样的结构，即三个正透镜组(第三、第四和第五透镜组)位于第二透镜组的象侧，每个透镜组的间隔可以变化。利用这种结构，可以很好地校正随高变焦比产生的增大的象差变化量。
下面解释上述条件表达式(1)～(5)。条件表达式(1)定义了第一透镜组适当的焦距范围。当F1/FW比例落在条件表达式(1)的下限以下时，第一透镜组的焦距变短，使得很难充分地校正球差、同轴色差等。另一方面，当该比例超过条件表达式(1)的上限时，第一透镜组的效果变差，使得很难实现高变焦比。
条件表达式(2)定义了第二透镜组适当的焦距范围。当|F2/FW|比例落在条件表达式(2)的下限以下时，第二透镜组的焦距变短，使得很难充分地校正球差、彗差。另一方面，当该比例超过条件表达式(2)的上限时，第二透镜组的焦距变长。因此，第一透镜组的有效直径变大，因而不理想。
条件表达式(3)定义了第三透镜组适当的焦距范围。当F3/FW比例落在条件表达式(3)的下限以下时，第三透镜组的焦距变短，使得很难充分地校正球差、彗差等。另一方面，当该比例超过条件表达式(3)的上限时，第三透镜组的效果变差，以致于很难实现高变焦比。
条件表达式(4)定义了第四透镜组适当的焦距范围。当F4/FW比例落在条件表达式(4)的下限以下时，第四透镜组的焦距变短，使得很难充分地校正球差、象散等。另一方面，当该比例超过条件表达式(4)的上限时，第四透镜组的效果变差，以致于难以满意地校正变焦时产生的各种象差的变化。
条件表达式(5)定义了变焦时第三透镜组和第四透镜组之间间隔的适当变化范围。在本发明第一实施例的变焦透镜系统中，使第三透镜组和第四透镜组彼此具有相反方向的残留象差，从而通过彼此抵消而校正象差。而且通过改变第三透镜组和第四透镜组之间的间隔满意地校正场曲率。
当(D34W-D34T)/FW落在条件表达式(5)的下限以下时，第三透镜组和第四透镜组之间的间隔变化变小。因此，难以充分地校正场曲率的变化。而且，在每个透镜组(第三和第四透镜组)中产生的象差变大，以致于偏心容限变得更差。另一方面，当该比例超过条件表达式(5)的上限时，第三透镜组和第四透镜组之间的间隔变得过大。因此，变焦透镜系统的总焦距变大。
另外，根据本发明的第一实施例，优选当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组移动，使得第一透镜组在远摄端态的位置在第一透镜组在广角端态的物侧位置，并且第五透镜组固定。优选满足下面的条件表达式(6)0.4＜M1/FW＜3.0 (6)此处M1表示当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时第一透镜组的移动量。
在本发明第一实施例的变焦透镜系统中，通过这样构成第一透镜组实现紧凑性，即当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组在远摄端态的位置在第一透镜组在广角端态的物侧位置，并且满足条件表达式(6)。
而且，根据本发明第一实施例的变焦透镜系统的结构可以通过从广角端态到远摄端态变焦时固定第五透镜组的位置而简化。
条件表达式(6)定义了从广角端态到远摄端态变焦时第一透镜组的移动量的适当范围。当M1/FW比例超过条件表达式(6)的上限时，变焦时第一透镜组的移动量变得过大。因此，透镜筒的机械结构变复杂，因而不理想。另一方面，当该比例落在条件表达式(6)的下限以下时，变焦时第一透镜组的移动量变小。因此，第一透镜组的有效直径变大，因而不理想。
另外，根据本发明第一实施例，优选第四透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由一个与负透镜元件胶合的正透镜元件构成，并且满足下列条件表达式(7)0.2＜N4N-N4P (7)此处，N4N表示第四透镜组中的负透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率，N4P表示第四透镜组中的正透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率。
通过如此构造本发明第一实施例的变焦透镜系统，可以很好地校正各种象差，如球差、彗差、象散等。
条件表达式(7)定义了第四透镜组中负透镜元件和正透镜元件的折射率差的适当范围。当N4N-N4P值落在条件表达式(7)的下限以下时，很难满意地校正各种象差，如球差、彗差、象散等。
另外，根据本发明第一实施例，优选通过把第五透镜组移到物侧来进行从远距物体到近距物体的聚焦，并且优选满足下列条件表达式(8)3.0＜F5/FW＜7.0 (8)此处，F5表示第五透镜组的焦距。
通过如此构造本发明第一实施例的变焦透镜系统，可以在拍摄近距物体时获得良好的光学性能，并且可以简化聚焦机构。
条件表达式(8)定义了第五透镜组适当的焦距范围。当F5/FW比例超过条件表达式(8)的上限时，很难缩短最近的拍摄距离。另一方面，当比例落在条件表达式(8)的下限以下时，整个透镜系统变大，因而不理想。
另外，根据本发明第一实施例，优选第五透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由一个与负透镜元件胶合的正透镜元件构成，并且优选满足下列条件表达式(9)15.0＜ν5P-ν5N (9)此处ν5P表示第五透镜组中正透镜元件的阿贝数，ν5N表示第五透镜组中负透镜元件的阿贝数。
通过如此构造本发明第一实施例的变焦透镜系统，可以令人满意地抑制在远摄端态聚焦时同轴色差的变化。
条件表达式(9)定义了第五透镜组中正透镜元件和负透镜元件的阿贝数之差的适当范围。当ν5P-ν5N值落在条件表达式(9)的下限以下时，在远摄端态聚焦时同轴色差的变化变大，因而不理想。
另外，根据本发明的第一实施例，优选第五透镜组由单正透镜元件组成，并且优选满足下列条件表达式(10)0.7＜(RR+RF)/(RR-RF)＜2.0 (10)此处RF表示第五透镜组中正透镜元件的物侧表面的曲率半径，RR表示第五透镜组中正透镜元件的象侧表面的曲率半径。
通过如此构造本发明第一实施例的变焦透镜系统，可以减少构成变焦透镜系统的透镜元件数量。
条件表达式(10)定义了第五透镜组中单正透镜元件曲率半径的适当范围。当比例(RR+RF)/(RR-RF)超过条件表达式(10)的上限时，或当该比例落在条件表达式(10)的下限以下时，聚焦时的各种象差变化增大，因而不理想。
下面参考附图对本发明第一实施例的每个实例进行解释。
根据本发明第一实施例的每个实例的变焦透镜系统由这些透镜组成，从物侧起依次为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，具有正折射光焦度的第三透镜组G3，具有正折射光焦度的第四透镜组G4，具有正折射光焦度的第五透镜组G5。第三透镜组G3具有孔径光阑S。
当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4移到物侧，使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔变大，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之间的间隔改变，并且第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的间隔变大。
当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第二透镜组G2移动，使得在远摄端态第二透镜组G2的位置在广角端态第二透镜组G2的象侧位置，并且第五透镜组G5被固定。
在变焦透镜系统中，通过把第五透镜组G5移到物侧来进行从无限远到近距物体的聚焦。
本变焦透镜系统在第五透镜组G5和象平面I之间有一个低通滤光器P1和一个盖片P2。低通滤光器P1的设置出于截止成像器件、如位于象平面I中的CCD分辨率限度以外的较高空间频率的目的。盖片P2的设置出于保护成像器件的目的。<实例1>
图1是根据本发明第一实施例的实例1的变焦透镜系统的透镜分布，其中每个透镜组在从广角端态(W)到远摄端态(T)变焦时移动。
在根据本发明第一实施例的实例1的变焦透镜系统中，第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成的胶合透镜，和具有朝向物侧凸面的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成具有面朝物侧的凸面的负弯月透镜L21，由与凸面朝向物侧的正弯月透镜L23胶合的双凹负透镜L22构成的胶合透镜，和凸面朝向物侧的正弯月透镜L24。
第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。
第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜L41与双凸正透镜L42胶合构成的胶合透镜。
第五透镜组G5从物侧起由下列透镜组成由双凸正透镜L51与双凹负透镜L52胶合而成的胶合透镜。
在根据第一实施例每个实例的变焦透镜系统中，第一透镜组G1～第五透镜组G5中的任何透镜表面都可以是一个非球面或是一个衍射面。
在在根据第一实施例每个实例的变焦透镜系统中，第一透镜组G1～第五透镜组G5中的任何透镜元件都可以是一个折射率渐变透镜(GRIN透镜)或是一个塑料透镜。
在根据第一实施例每个实例的变焦透镜系统中，通过移动第五透镜元件进行聚焦。但是，聚焦不限于这种方式，可以通过任何其它的方式，如移动第一透镜组G1、第二透镜组G2、同时移动第一和第二透镜组或移动整个透镜系统。
在根据第一实施例每个实例的变焦透镜系统中，由相机震动导致的图象模糊可以通过移动第一透镜组G1～第五透镜组G5中的任何一个透镜组或通过移动透镜组中垂直于光轴的部分透镜组来校正。
与例1有关的各种值列在表1中。在“规格”中，F表示变焦透镜系统的焦距，FNO表示f数，2A表示最大视角(单位°)。在“透镜数据”中，左侧一栏的数表示从物侧起的表面号，r表示每个光学表面的曲率半径，d表示相邻光学表面沿光轴的间隔，ν表示相邻光学表面之间介质的阿贝数，n表示相邻光学表面之间的介质在d线(λ＝587.6nm)的折射率，空气的折射率简化为1.000000。
非球面由下列表达式表示X(y)＝y2/[r·{1+(1-ky2/r2)1/2}]+C4y4+C6y6+C8·y8+C10·y10此处，X(y)表示从非球面顶点的切面到非球面在高度y处的位置沿光轴的距离，r表示曲率近轴半径，k表示锥面系数，Ci表示第i阶非球面系数。
在非球面数据中，E-n表示“×10-n”。例如，1.234E-5表示1.234×10-5。
在“变焦时的可变间隔”中，分别表示了在聚焦于无限远时广角端态(W)、中等焦距态(M)和远摄端态(T)的可变间隔和焦距F。而且，分别表示了聚焦于近距物体时的拍摄放大率β和可变间隔。标号R表示物体和象平面之间的拍摄距离。
在各个值的列表中，“mm”一般用于长度如焦距、曲率半径和光学表面之间的间隔的单位。但是，因为正比例放大或缩小其尺寸的光学系统可以获得类似的光学性能，所以单位不必限制在“mm”，可以采用任何其它合适的单位。
以上的解释可以用到本发明的任何其它实例中。
表1(规格)W M TF 9.168 26.981 69.068FNO 2.893.87 4.442A 66.22° 23.66° 9.32°(透镜数据)表面号 r d ν n1112.4351 1.3000 23.78 1.846660246.6040 4.1000 47.38 1.7880003 -1133.2893 0.1000433.8557 3.1500 82.52 1.497820595.7487 (d5)6108.3076 1.2000 46.58 1.804000710.0068 4.30008 -29.0221 0.9000 54.66 1.729160921.5697 1.7000 23.78 1.84666010 36.0418 0.700011 22.2130 2.1000 23.78 1.84666012 133.9390 (d12)13 ∞0.5000 孔径光阑S14 19.0286 3.0500 82.52 1.49782015 -26.3022 0.200016 14.4696 4.9000 47.82 1.75700017 43.2842 0.750018 -27.1397 0.9000 31.09 1.68893019 15.2385 (d19)20 28.7363 0.9000 42.72 1.83481021 10.1303 3.8500 58.96 1.51823022 -21.2189 (d22)23 27.6733 3.0000 46.58 1.80400024 -78.3460 1.0000 23.78 1.84666025 103.6796 (d25)26 ∞2.7600 64.22 1.516330
27 ∞ 2.470028 ∞ 0.5000 64.221.51633029 ∞(变焦时的可变间隔)<聚焦无限远R＝∞>
W MTF 9.16799 26.98070 69.06823d5 1.69782 17.46605 30.94475d12 27.1094711.22596 2.57196d19 6.24109 1.31510 1.40850d22 2.37220 17.37598 24.45608d25 5.56357 5.56357 5.56357<聚焦近距物体R＝500>
W MTβ -0.02111-0.05746 -0.12550d5 1.69782 17.46605 30.94475d12 27.1094711.22596 2.57196d19 6.24109 1.31510 1.40850d22 1.99490 14.55056 11.91493d25 5.94087 8.38899 18.10472(条件表达式的值)(1)F1/FW＝6.607(2)|F2/FW|＝1.306(3)F3/FW＝2.774(4)F4/FW＝4.862(5)(D34W-D34T)/FW＝0.527(6)M1/FW＝2.395(7)N4N-N4P＝0.317(8)F5/FW＝5.220(9)ν5P-ν5N＝22.80
图2表示根据本发明第一实施例的实例1的变焦透镜系统聚焦于无限远时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
图3表示根据本发明第一实施例的实例1的变焦透镜系统聚焦于近距物体时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；在所有实例的象差曲线中，FNO表示f数，NA表示数值孔径，A表示半视角，H0表示物高。尤其是，在表示球差、象散和畸变的曲线中，H0表示物高的最大值。在表示彗差的曲线中，H0表示每个半视角或每个物高。在各个曲线中，d表示在d线(λ＝587.6nm)的象差曲线，g表示在g线(λ＝435.8nm)的象差曲线。在表示球差的曲线中，实线表示球差，虚线表示正弦状态。在表示象散的曲线中，实线表示象矢平面，虚线表示象子午面。
从表示各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例2>
图4是根据本发明第一实施例的实例2的变焦透镜系统的透镜分布，从广角端态(W)到远摄端态(T)变焦时每个透镜组移动。
在根据本发明第一实施例的实例2的变焦透镜系统中，第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成的胶合透镜，和具有凸面的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成具有面朝物侧的非球面的双凹负透镜L21，双凹负透镜L22，和双凸正透镜L23。
第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。
第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成双凹负透镜L41，具有面朝物侧的非球面的双凸正透镜L42。
第五透镜组G5由具有面朝物侧的凸面的正弯月透镜L51组成。
与实例2有关的各种数值列于表2。
表2(规格)W M TF9.360 27.000 69.000FNO2.88 3.77 4.072A 65.02°23.50° 9.28°(透镜数据)表面号 r d ν n1 73.66671.100023.78 1.8466602 37.98804.500052.32 1.7550003 -824.1852 0.10004 34.08863.300081.61 1.4970005 105.6423 (d5)6 -59.18010.950049.61 1.7725007 10.49704.00008 -22.08240.800055.52 1.6968009 68.01770.100010 27.73592.450023.78 1.84666011-72.9332(d11)12 ∞ 0.5000孔径光阑S13 15.16272.350081.61 1.497000
14 -30.7859 0.100015 14.1059 3.5000 61.18 1.58913016 29.7859 2.750017 -16.9676 0.8000 42.72 1.83481018 25.0000 (d18)19 -57.6997 0.8000 23.78 1.84666020 42.5657 0.100021 22.1806 4.1500 61.18 1.58913022 -11.9098 (d22)23 20.1476 2.0000 70.24 1.48749024 112.4017 (d24)25 ∞ 2.7600 64.10 1.51680026 ∞ 4.000027 ∞ 0.5000 64.10 1.51680028 ∞(非球面数据)表面号＝6κ＝11.0000C4＝5.02380E-5C6＝-2.18250E-7C8＝1.31130E-9C10＝-4.16760E-12表面号＝21κ＝4.5188C4＝-2.23320E-4C6＝6.19820E-7C8＝-1.31180E-9C10＝-8.16860E-11(变焦时的可变间隔)<聚焦无限远R＝∞>
W MTF 9.36000 27.00008 69.00048d52.05413 14.04899 25.13447d11 28.67091 11.47892 0.30000d18 4.09762 1.20272 1.00557
d225.7347917.9430321.88218d245.178565.17856 5.17856<聚焦近距物体R＝500>
W MTβ-0.02144-0.05711 -0.12719d5 2.05413 14.04899 25.13447d1128.6709111.47892 0.30000d184.09762 1.20272 1.00557d225.32209 14.99350 8.77076d245.59126 8.12809 18.28998(条件表达式的值)(1)F1/FW＝5.395(2)|F2/FW|＝1.294(3)F3/FW＝3.845(4)F4/FW＝2.479(5)(D34W-D34T)/FW＝0.330(6)M1/FW＝0.829(8)F5/FW＝5.342(10)(RR+RF)/(RR-RF)＝1.437图5是根据本发明第一实施例的实例2的变焦透镜系统聚焦于无限远时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
图6是根据本发明第一实施例的实例2的变焦透镜系统聚焦于近距物体时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
从表示各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例3>
图7是根据本发明第一实施例的实例3的变焦透镜系统的透镜分布，在从广角端态(W)到远摄端态(T)的变焦时每个透镜组移动。
在根据本发明第一实施例的实例3的变焦透镜系统中，第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成的胶合透镜，以及具有凸面的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成凸面朝向物侧的负弯月透镜L21，双凹负透镜L22，和凸面朝向物侧的正弯月透镜L23。
第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。
第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成凸面朝向物侧的负弯月透镜L41与非球面朝向象侧的双凸正透镜L42胶合而成的胶合透镜。
第五透镜组G5由凸面朝向物侧的正弯月透镜L51组成。
与实例3有关的各种数值列于表3。
表3(规格)W M TF 9.170 26.972 69.042FNO 2.94 3.86 4.602A 65.98° 23.32° 9.26°
(透镜数据)表面号 r d ν n1 113.30251.3000 23.78 1.8466602 54.6061 3.8163 54.66 1.7291603-360.85740.10004 39.1502 2.9619 81.61 1.4970005 109.2867(d5)6 152.00851.2000 46.58 1.8040007 10.7469 3.88398-31.5152 1.0000 60.09 1.6400009 20.2609 0.94271018.8173 2.2482 23.78 1.84666011171.9617(d11)12∞ 0.5000 孔径光阑S1320.7359 2.8563 81.61 1.49700014 -34.7880 2.02511512.0905 5.5000 50.24 1.7199901634.4953 0.722817 -39.2689 0.9000 29.23 1.7215101810.9866 (d18)1917.9774 0.9000 42.72 1.834810209.2340 5.0457 59.44 1.58313021 -31.1087 (d21)2220.2266 2.9734 70.24 1.48749023319.8053(d23)24∞ 2.7600 64.22 1.51633025∞ 2.000026∞ 0.5000 64.22 1.51633027∞
(非球面数据)表面号＝21κ＝1.000C4＝2.34800E-5C6＝-7.23530E-7C8＝2.67940E-8C10＝-5.48510E-10(变焦时的可变间隔)<聚焦无限远R＝∞>
W M TF 9.1703426.97238 69.04205d5 2.0000019.85258 33.07754d11 27.01938 11.29750 2.05000d18 5.661331.57321 1.21501d21 2.3954114.25610 22.68458d23 4.4278 14.42781 4.42781<聚焦近距物体R＝500>
W M Tβ -0.02101-0.05630-0.12209d5 2.00000 19.8525833.07754d11 27.0193811.297502.05000d18 5.66133 1.57321 1.21501d21 1.99947 11.3751410.32270d23 4.82375 7.30877 16.78969(条件表达式的值)(1)F1/FW＝7.036(2)|F2/FW|＝1.381(3)F3/FW＝3.119
(4)F4/FW＝2.952(5)(D34W-D34T)/FW＝0.484(6)M1/FW＝2.393(7)N4N-N4P＝0.252(8)F5/FW＝4.815(10)(RR+RF)/(RR-RF)＝1.135图8是根据本发明第一实施例的实例3的变焦透镜系统聚焦于无限远时在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；图9是根据本发明第一实施例的实例3的变焦透镜系统聚焦于近距物体时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线；从表示各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例4>
图10是根据本发明第一实施例的实例4的变焦透镜系统的透镜分布，在从广角端态(W)到远摄端态(T)的变焦时每个透镜组移动。
在根据本发明第一实施例的实例4的变焦透镜系统中，第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成的胶合透镜，和凸面朝向物侧的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成凸面朝物侧的负弯月透镜L21，由双凹负透镜L22与凸面朝向物侧的正弯月透镜L23胶合而成的胶合透镜，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L24。
第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。
第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成凸面朝向物侧的负弯月透镜L41与双凸正透镜L42胶合而成的胶合透镜。
第五透镜组G5由下列透镜组成凸面朝向物侧的正弯月透镜L51，其中物侧表面是一个非球面。
与实例4有关的各种数值列于表4。
表4(规格)W M TF9.167 26.98069.068FNO2.863.67 4.432A 66.14° 23.52°9.28°(透镜数据)表面号r d ν n1 98.4799 1.3000 23.78 1.8466602 48.6631 3.9748 54.66 1.7291603-456.92510.10004 33.6174 2.9436 81.61 1.4970005 71.4730 (d5)6 110.55821.2000 46.58 1.8040007 9.4449 3.75078-47.0877 0.9000 47.82 1.7570009 13.7022 2.1890 23.78 1.8466601040.7557 0.3079
11 16.9759 1.668323.781.84666012 31.3730 (d12)13 ∞0.5000孔径光阑S14 21.0685 2.904481.611.49700015-27.0582 1.654716 12.8487 4.813249.611.77250017 71.7818 0.582318-36.6534 0.900029.231.72151019 10.8184 (d19)20 20.0846 0.900042.721.83481021 10.5850 5.077857.771.57250022-36.4940 (d22)23 20.7863 2.981659.441.58313024 114.8135 (d24)25 ∞2.760064.221.51633026 ∞2.000027 ∞0.500064.221.51633028(非球面数据)表面号＝23κ＝1.0000C4＝-2.93600E-5C6＝1.34090E-6C8＝-3.23510E-8C10＝3.13650E-10(变焦时的可变间隔)<聚焦无限远R＝∞>
W M T
F 9.16703 26.98028 69.06777d52.00000 19.52429 32.34403d12 24.89272 9.92521 2.05000d19 9.14744 2.70979 1.24286d22 2.40978 15.81241 24.76205d24 3.47623 3.47623 3.47623<聚焦近距物体R＝500>
WM Tβ -0.02098 -0.05593 -0.12010d52.00000 19.52429 32.34403d12 24.89272 9.92521 2.05000d19 9.14744 2.70979 1.24286d22 1.99779 12.85525 12.39949d24 3.88822 6.43339 15.83879(条件表达式的值)(1)F1/FW＝6.932(2)|F2/FW|＝1.260(3)F3/FW＝3.013(4)F4/FW＝3.432(5)(D34W-D34T)/FW＝0.863(6)M1/FW＝2.394(7)N4N-N4P＝0.262(8)F5/FW＝4.691(10)(RR+RF)/(RR-RF)＝1.442图11是根据本发明第一实施例的实例4的变焦透镜系统聚焦于无限远时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
图12是根据本发明第一实施例的实例4的变焦透镜系统聚焦于近距物体时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
从表示各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例5>
图13是根据本发明第一实施例的实例5的变焦透镜系统的透镜分布，在从广角端态(W)到远摄端态(T)的变焦时每个透镜组移动。
在根据本发明第一实施例的实例5的变焦透镜系统中，第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜L11与凸面朝向物侧的正弯月透镜L12胶合构成的胶合透镜，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成凸面朝物侧的负弯月透镜L21，由双凹负透镜L22与凸面朝向物侧的正弯月透镜L23胶合而成的胶合透镜，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L24。
第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。
第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成凸面朝向物侧的负弯月透镜L41与非球面朝向象侧的双凸正透镜L42胶合而成的胶合透镜。
第五透镜组G5由双凸正透镜L51组成。
与实例5有关的各种数值列于表5。
表5(规格)WM TF9.16726.973 68.961FNO2.91 3.86 4.782A 66.16° 23.42° 9.30°(透镜数据)表面号 rd ν n165.2443 1.3000 23.781.846660238.0484 3.9497 54.661.7291603741.0816 0.1000442.9103 2.6091 81.611.4970005131.1686 (d5)6115.4539 1.2000 46.581.80400079.5044 3.85158 -33.0080 0.9000 47.821.757000915.6335 1.9495 23.781.84666010 41.6939 0.474411 19.6682 2.0045 23.781.84666012 55.7797 (d12)13 ∞ 0.5000 孔径光阑S14 23.2401 2.8679 81.611.49700015 -27.1245 0.777716 12.3243 5.5000 49.611.77250017 31.6608 0.700718 -47.5984 0.9000 29.231.72151019 10.3567 (d19)
20 16.9393 0.9000 42.721.83481021 9.1091 5.7413 59.441.58313022 -33.9323 (d22)23 21.5918 2.9734 70.241.48749024 -896.4692(d24)25 ∞ 2.7600 64.221.51633026 ∞ 2.000027 ∞ 0.5000 64.221.51633028 ∞(非球面数据)表面号＝22κ＝1.000C4＝1.88310E-5C6＝-1.49970E-6C8＝4.85560E-8C10＝-7.03600E-10(变焦时的可变间隔)<聚焦无限远R＝∞>
WMTF9.16747 26.97313 68.96125d5 2.00000 17.94592 29.72195d12 24.16348 9.87549 2.05000d19 7.98471 2.81134 1.24433d22 2.39407 15.56902 25.47698d24 4.59594 4.59594 4.59594<聚焦近距物体R＝500>
WMTβ-0.02099 -0.05642 -0.12211
d5 2.00000 17.94592 29.72195d12 24.163489.87549 2.05000d19 7.98471 2.81134 1.24433d22 2.00194 12.70436 13.24753d24 4.98807 7.46060 16.82539(条件表达式的值)(1)F1/FW＝6.555(2)|F2/FW|＝1.246(3)F3/FW＝3.013(4)F4/FW＝2.893(5)(D34W-D34T)/FW＝0.735(6)M1/FW＝2.400(7)N4N-N4P＝0.252(8)F5/FW＝4.722(10)(RR+RF)/(RR-RF)＝0.953图14是根据本发明第一实施例的实例5的变焦透镜系统聚焦于无限远时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
图15是根据本发明第一实施例的实例5的变焦透镜系统聚焦于近距物体时分别在广角端态(a)、中等焦距态(b)和远摄端态(c)的各种象差曲线。
从表示各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。[第二实施例]然后，下面解释本发明的第二实施例。根据本发明第二实施例的变焦透镜系统类似于已知的正－负－正－正透镜光焦度组成的四透镜组类型，从物侧起依次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；具有正折射光焦度的第三透镜组；具有正折射光焦度的第四透镜组。当透镜组的位置状态从广角端态(给出最短焦距)变到远摄端态(给出最长焦距)时，第一和第四透镜组中的至少一个移向物侧，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间隔减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间隔减小。
在具有高变焦比的变焦透镜系统中，优选将孔径光阑布置在透镜系统中心的附近，以便在改变透镜组位置状态时令人满意地校正偏轴象差的改变。因此，在第二实施例中，把孔径光阑布置在第三透镜组附近，并且与第三透镜组成为一体地移动。
在广角端态，通过将第二透镜组放置得远离孔径光阑，透过第二透镜组的偏轴光线穿过离开光轴。当透镜组的位置状态从广角端态移到远摄端态时，通过缩小第二透镜组和孔径光阑之间的间隔，透过第二透镜组的偏轴光线接近光轴。通过在广角端态使第一透镜组接近第二透镜组，不能使得透过第一透镜组的偏轴光线尽可能小地与光轴分开。当透镜组的位置状态从广角端态移到远摄端态时，通过变宽第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，可以使透过第一透镜组的偏轴光线与光轴分开。
而且，使第三透镜组和第四透镜组之间的间隔在广角端态变宽，并且当透镜组的位置状态移到远摄端态时，第三透镜组和第四透镜组之间的间隔变窄，使得透过第四透镜组的偏轴光线接近光轴。
以此方式，通过有源地改变通过第一、第二、第三和第四透镜组的偏轴光线的高度，可以令人满意地校正改变透镜组位置状态时偏轴象差的变化。
在第二实施例中，构成的变焦透镜系统满足下列条件(I)～(III)；(I)第三透镜组由三个透镜元件组成，它们从物侧起依次是第一正透镜元件，第二正透镜元件和负透镜元件；(II)第四透镜组中使正透镜元件最接近象侧，负透镜元件接近正透镜元件的物侧，并且适当地布置正透镜元件象侧的曲率半径；和(III)当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时适当地布置第四透镜组的移动量。
条件(I)用于在远摄端态缩短变焦透镜系统的总长度。在第二实施例中，因为第二透镜组使第一透镜组会聚的光通量发散，所以难以缩短总的透镜长度。因此，第三透镜组由正负结构构成，从而把第三透镜组的主点移到物侧，使得总的透镜长度变短。在第二实施例中，通过构成满足条件(I)的第三透镜组，适当地设置第二正透镜元件的厚度，从第一正透镜元件到第二正透镜元件物侧表面的部分用作正子透镜组，从象侧表面到负透镜元件的部分用作负子透镜组，即使第三透镜组的折射光焦度很强，也可以满意地校正负球差。
条件(II)定义了广角端态中出瞳的位置。通过把负透镜元件和正透镜元件布置在第四透镜组的最象侧，曾被负透镜元件发散的光通量又被正透镜元件会聚，使得即使第四透镜组接近象平面，从第四透镜组发出的主要光线相对于光轴的角度也很小。
条件(III)定义了从广角端态到远摄端态的变焦过程中出瞳的位置变化。换言之，它定义了从广角端态到远摄端态的变焦过程中主要光线到达探测器时相对于光轴的角度变化。
在第二实施例中，因为透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时第四透镜组移到物侧，所以到达探测器的主要光线相对于光轴的角度变小(此处“变小”意味着到达远离光轴的光探测器的主要光线逐渐改变方向，从而接近光轴)。当到达光探测器的主要光线相对于光轴的角度变化变大时，象周边缺乏光量就易于发生。另一方面，当使该变化变小时，换言之，当第四透镜组的移动量变小时，为了保持预定的变焦比，变焦时产生的偏轴象差的变化变大。
根据第二实施例的变焦透镜系统通过构成如上所述的系统实现了高变焦比和紧凑性。
另外，根据第二实施例，满足下列条件表达式(11)～(13)0.015＜D3P/FT＜0.100(11)0.10＜YO/(BFW-RE)＜0.25(RE＜0) (12)0.4＜Δ4/(FT·FW)1/2＜1.0 (13)此处，D3P表示第三透镜组中第二正透镜元件的厚度，FT表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距，YO表示象框的对角线半长度，RE表示第四透镜组最接近象侧表面的曲率半径，BFW表示广角端态中第四透镜组最接近象侧的表面到象平面的距离，Δ4表示透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时第四透镜组的移动量(移动到物侧时为正)，FW表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
下面解释条件表达式。
条件表达式(11)定义了组成第三透镜组的第二正透镜元件的厚度适当范围。
当比率D3P/FT值超过条件表达式(11)的上限时，在广角端态入射到第四透镜组的偏轴光线与光轴较大地分离，使得不能令人满意地校正图象周围产生的彗差。另一方面，当比率落在条件表达式(11)的下限以下时，组成第三透镜组的正子透镜组和负子透镜组的各自折射光焦度变大，使得在制造过程中甚至微小的偏心也会严重地降低光学性能。
条件表达式(12)定义了广角端态中出射光瞳的位置的适当范围，定义了一个具有特定的数值范围的条件(II)。
当YO/(BFW-RE)比值超过条件表达式(12)的上限时，在远摄端态中透过第四透镜组的偏轴光线离开光轴。当透过第四透镜组的光线高度与光轴分开时，因为象高固定，所以从第四透镜组出射的偏轴光线强烈地弯向光轴。结果，偏轴光线相对于光轴的角度在接近光轴的方向上变大。因此，在远摄端态出射光瞳相对于光探测器的位置变近，使得进入到微透镜阵列的截止光通量变大，并且光线入射到红外线截止滤光片或低通滤光片的入射角变大。结果，在象的中心区和周围之间颜色平衡和成象性能的差异变得显著。
条件表达式(13)用特定的数值定义了条件(III)的适当范围。当Δ4/(FT·FW)1/2比率超过条件表达式(13)的上限时，在到达光探测器的主要光线的角度变化变大的情况下易于发生象周围的光量缺乏。另一方面，当比率落在条件表达式(13)的下限以下时，改变透镜组位置状态时产生的偏轴象差的变化变大，使得不能获得预定的光学性能。
另外，根据第二实施例，当满足下列条件表达式(14)和(15)中至少一个时，可以预期较高的光学性能0.1＜|F3N|/FT＜0.7 (14)0.2＜|R31|/F3＜2.0 (15)此处F3N表示位于第三透镜组的负透镜元件的焦距，FT表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距，R31表示位于第三透镜组中的负透镜元件的象侧表面曲率半径，F3表示第三透镜组的焦距。
条件表达式(14)定义了位于第三透镜组中的负透镜元件适当的焦距范围。当|F3N|/FT比率超过条件表达式(14)的上限时，远摄端态中第三透镜组产生的负球差不能得到令人满意的校正。另一方面，当比率落在条件表达式(14)的下限以下时，甚至在制造时产生微小的偏心也会严重地降低象中心的光学性能，使得不能确保稳定的光学性能。
条件表达式(15)定义了位于第三透镜组中的负透镜元件的适当形状范围。当|R31|/F3比率超过条件表达式(15)的上限时，不能令人满意地校正第三透镜组中产生的负球差。另一方面，当比率落在条件表达式(15)的下限以下时，在远摄端态第三透镜组中产生的高阶球差变大，使得不能获得预定的光学性能。
而且，当同时满足条件表达式(14)和(15)时，可以获得较好的光学性能。
另外，根据第二实施例，可以通过由三个透镜元件构成第二透镜组并通过满足下列条件表达式(16)令人满意地校正在广角端态根据视角的彗差变化，其中三个透镜元件从物侧起依次是凹面朝向象侧的第一负透镜元件，凹面朝向物侧的第二负透镜元件和凸面朝向物侧的正透镜元件-0.7＜(R21+R22)/(R21-R22)＜0(16)此处，R21表示位于第二透镜组中的第一负透镜元件的象侧表面的曲率半径，R22表示位于第二透镜组中的第二负透镜元件的物侧表面的曲率半径。
条件表达式(16)定义了第二透镜组中第一负透镜元件和第二负透镜元件之间形成的间隔的形状的适当范围。当(R21+R22)/(R21-R22)比率超过条件表达式(16)的上限时，不能令人满意地校正广角端态中根据视角的彗差变化。另一方面，当比率落在条件表达式(16)的下限以下时，不能令人满意地校正广角端态中产生的高阶场曲率。
而且，第二实施例通过引入非球面而使得能够获得较高的光学性能。特别是，通过在第二透镜组的最物侧表面中引入非球面，可以很好的校正广角端态中产生的偏轴象差。通过在第四透镜组中引入非球面，可以令人满意地校正广角端态中象周边产生的彗差。无需赘述，当在光学系统中引入多个非球面时，可以获得更好的光学性能。
在第二实施例中，可以通过在基本上垂直于光轴的方向上移动组成光学系统的透镜组或部分透镜组而移动象。因此，可以通过合并光学系统与探测相机震动的探测器、驱动上述移位透镜组的驱动器以及根据探测器的输出给予驱动器移动量的控制器而将本光学系统用作震动减小的光学系统。
在第二实施例中，优选第二透镜组沿光轴移动，以便在聚焦近距物体时抑制各种象差的变化。
而且，如以下实例所示，可以通过移动布置在第四透镜组象侧并在变焦时固定的第五透镜组进行聚焦。
对于第二实施例，还可以根据光探测器的频率特性布置一个避免产生莫尔条纹的低通滤光片或红外截止滤光片。
无需赘述，第二实施例不仅可以应用到变焦透镜系统，而且还可以应用到焦距不连续存在的可变焦距变焦透镜系统。
图16是根据本发明第二实施例的实例6～8的变焦透镜系统的折射光焦度分布，变焦时每个透镜组移动。本变焦透镜系统由下列透镜组成从物侧起依次为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；具有正折射光焦度的第三透镜组G3；具有正折射光焦度的第四透镜组G4。当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组G1和第四透镜组G4中的至少一个移向物侧，使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔增大，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。
下面解释根据第二实施例的实例。<例6>
图17是根据本发明第二实施例的实例6的变焦透镜系统的透镜分布。第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜与双凸正透镜胶合构成的胶合正透镜L11，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L12。第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成凹面朝向象侧的负弯月透镜L21，双凹负透镜L22，双凸正透镜L23以及双凹负透镜L24。第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L41，双凹负透镜L42和双凸正透镜L43。
在例6中，孔径光阑S布置在第三透镜组G3的物侧并在改变透镜组的位置状态时与第三透镜组G3一起移动。负弯月透镜L21的物侧表面有一个非球形的薄塑料层。
与实例6有关的各种数值列于表6。
表6(规格)W M TF 9.24 27.85 69.08FNO 2.88 4.07 4.572A 65.68° 22.73°9.24°
(透镜数据)表面号r dν n1 58.1774 1.10023.781.846662 32.3102 4.85053.221.693503-1100.3070 0.1004 31.3882 3.00081.611.497005 101.4717 (D5)6 49.8292 0.15037.631.552817 40.9329 0.80042.721.834818 8.75973.3009-17.9739 0.80052.321.755001038.2993 0.1001116.0444 3.00023.781.8466612 -23.2486 0.50013 -13.2328 0.80052.321.755001449.6952 (D14)15∞0.500孔径光阑S1618.1909 1.90065.471.6030017 -51.1289 0.1001814.6261 1.75081.611.497001968.3896 0.45020 -36.0893 0.80026.521.761822169.3010 (D21)22106.1688 1.75061.181.5891323 -21.4784 2.00024 -106.2550 0.80037.171.834002523.9421 0.5002651.6969 2.75070.241.4874927 -11.8754 (BF)
(非球面数据)表面号＝6κ＝11.0000C4＝+4.7617E-6C6＝-4.6171E-7C8＝+1.1942E-8C10＝-5.6946E-11表面号＝22κ＝10.9633C4＝-2.1372E-4C6＝+9.9701E-8C8＝+3.6294E-9C10＝-5.3913E-11(变焦时的可变间隔)W MTF 9.2400 27.8466 69.0818D5 1.6640 12.6396 23.3546D1414.9508 5.2294 1.2000D214.1931 1.1370 0.5000BF 19.0092 31.8223 36.5596(条件表达式的值)YO＝5.7F3N＝-31.049F3＝+22.648(11)D3P/FT＝0.025(12)YO/(BFW-RE)＝0.185(13)Δ4/(FT·FW)1/2＝0.695
(14)|F3N|/FT＝0.449(15)|R31|/F3＝1.593(16)(R21+R22)/(R21-R22)＝-0.361图18是根据本发明第二实施例的实例6的变焦透镜系统在广角端态(a)(F＝9.24)、中等焦距态(b)(F＝27.85)和远摄端态(c)(F＝69.08)的各种象差曲线。
在图18(a)～18(c)的象差曲线中，在表示球差的曲线中，实线表示球差，虚线表示正弦状态。在表示象散的曲线中，实线表示象矢平面，虚线表示象子午面。FNO表示f数，其在曲线中的最大值表示球差。Y值表示象高，并且其在曲线中的最大值表示象散和畸变。在表示彗差的曲线中，分别表示了在象高Y＝0，1.425，2.85，3.99和5.70处的彗差值。A表示半视角。
顺便说一下，上述解释适用于第二实施例的所有实例。
从表示实例6的各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例7>
图19是根据本发明第二实施例的实例7的变焦透镜系统的透镜分布。第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜与凸面朝向物侧的正弯月透镜胶合构成的胶合正透镜L11，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L12。第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成凹面朝向象侧的负弯月透镜L21，双凹负透镜L22和双凸正透镜L23。第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成双凹负透镜L41和双凸正透镜L42。
在例7中，孔径光阑S布置在第三透镜组G3的物侧并在改变透镜组的位置状态时与第三透镜组G3一起移动。
与实例7有关的各种数值列于表7。
表7(规格)W M TF9.25 27.00 69.00FNO2.94 3.69 4.192A 68.31° 24.74° 9.81°(透镜数据)表面号 r d ν n1 68.1699 1.100 23.781.846662 36.9502 4.150 52.321.755003 424.38460.1004 30.0615 3.450 81.611.497005 94.3228 (D5)6 120.60950.950 49.611.772507 8.7031 4.3008 -17.7030 0.800 52.321.755009 39.6834 0.10010 22.8115 2.450 23.781.8466611-69.6974 (D11)12 ∞ 0.500 孔径光阑S13 13.6547 2.450 81.611.4970014-44.0432 0.100
15 12.99561.900 70.24 1.4874916 26.19592.75017-21.90460.800 37.17 1.8340018 50.0000(D18)19-74.63300.800 25.43 1.8051820 66.07120.10021 27.88302.950 60.69 1.5638422-12.4848(BF)(非球面数据)表面号＝6κ＝11.0000C4＝+2.0576E-6C6＝-2.6745E-7C8＝+2.1726E-9C10＝-9.7494E-12表面号＝21κ＝3.5003C4＝-2.5030E-4C6＝+1.1452E-7C8＝+1.5883E-8C10＝-4.1833E-10(变焦时的可变间隔)W M TF 9.2500 26.9999 68.9997D5 1.8289 14.2396 24.8464D1127.6563 10.3330 1.3000D183.0203 1.3078 0.8819BF 20.3805 29.6301 35.2213
(条件表达式的值)YO＝6.0F3N＝-18.172F3＝+31.748(11)D3P/FT＝0.028(12)YO/(BFW-RE)＝0.183(13)Δ4/(FT·FW)1/2＝0.587(14)|F3N|/FT＝0.263(15)|R31|/F3＝0.690(16)(R21+R22)/(R21-R22)＝-0.383图20是根据本发明第二实施例的实例7的变焦透镜系统在广角端态(a)(F＝9.25)、中等焦距态(b)(F＝27.00)和远摄端态(c)(F＝69.00)的各种象差曲线。在表示彗差的曲线中，分别表示了在象高Y＝0，1.5，3.0，4.2和6.0处的彗差值。A表示半视角。
从表示实例7的各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例8>
图21是根据本发明第二实施例的实例8的变焦透镜系统的透镜分布。第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜与双凸正透镜胶合构成的胶合正透镜L11，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L12。第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成凹面朝向象侧的负弯月透镜L21，双凹负透镜L22，双凸正透镜L23和双凹负透镜L24。第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成凸面朝向物侧的正弯月透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L41，凹面朝向象侧的负弯月透镜L42和双凸正透镜L43。
在例8中，孔径光阑S布置在第三透镜组G3的物侧并在改变透镜组的位置状态时与第三透镜组G3一起移动。负弯月透镜L21的物侧表面有一个非球形的薄塑料层。
与实例8有关的各种数值列于表8。
表8(规格)W M TF 9.24 27.00 69.10FNO 2.88 4.22 4.822A 65.66° 23.42° 9.24°(透镜数据)表面号r d ν n1 63.7829 1.100 23.781.846662 34.0803 4.750 53.221.693503-512.6777 0.1004 32.1059 2.800 81.611.497005 100.1162 (D5)6 46.3193 0.150 37.631.552817 38.4937 0.800 42.721.834818 9.11973.5509-18.6308 0.800 52.321.755001048.8492 0.1001117.9683 3.100 23.781.8466612 -24.1829 0.55013 -13.8003 0.800 52.321.755001469.2346 (D14)
15 ∞ 0.500 孔径光阑S16 14.1059 1.850 65.47 1.6030017 69.0669 0.10018 14.7657 2.250 81.61 1.4970019 71.8801 0.50020 -38.0948 0.800 26.52 1.7618221 93.0255 (D21)22 21.6243 4.000 61.18 1.5891323 -20.8780 0.10024 97.7551 1.000 37.17 1.8340025 15.0158 0.70026 55.4023 2.000 70.24 1.4874927 -20.3229 (BF)(非球面数据)表面号＝6κ＝11.0000C4＝+5.8871E-6C6＝-1.3199E-7C8＝+5.2518E-10C10＝+2.4739E-11表面号＝22κ＝-6.8530C4＝-1.3604E-4C6＝-5.1095E-7C8＝+1.7308E-9C10＝+1.0415E-10(变焦时的可变间隔)WMT
F9.2394 26.9953 69.0998D5 1.4000 11.6216 23.5678D14 17.4652 6.6875 2.0000D21 2.5670 0.9209 0.5000BF 19.0095 31.4212 36.6600(条件表达式的值)YO＝5.7F3N＝-35.384F3＝+26.597(11)D3P/FT＝0.058(12)YO/(BFW-RE)＝0.145(13)Δ4/(FT·FW)1/2＝0.699(14)|F3N|/FT＝0.512(15)|R31|/F3＝1.432(16)(R21+R22)/(R21-R22)＝-0.448图22是根据本发明第二实施例的实例8的变焦透镜系统在广角端态(a)(F＝9.24)、中等焦距态(b)(F＝27.00)和远摄端态(c)(F＝69.10)的各种象差曲线。在表示彗差的曲线中，分别表示了在象高Y＝0，1.425，2.85，3.99和5.70处的彗差值。A表示半视角。
从表示实例8的各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例9>
图23是根据本发明第二实施例的实例9～10的变焦透镜系统的折射光焦度分布，变焦时每个透镜组移动。变焦透镜系统从物侧依次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；具有正折射光焦度的第三透镜组G3；具有正折射光焦度的第四透镜组G4；和具有正折射光焦度的第五透镜组G5。当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组G1和第四透镜组G4中的至少一个移到物侧，使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔增大，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之间的间隔增大，并且在变焦时第五透镜组G5沿光轴固定。
图24是根据本发明第二实施例的实例9的变焦透镜系统的透镜分布。第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜与双凸正透镜胶合构成的胶合正透镜L11，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L12。第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成凹面朝向象侧的负弯月透镜L21，由双凹负透镜与凸面朝向物侧的正弯月透镜胶合而成的胶合负透镜L22，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L23。第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成凹面朝向象侧的负弯月透镜与双凸正透镜胶合而成的胶合正透镜L4。第五透镜组G5从物侧起由下列透镜构成由双凸正透镜与双凹负透镜胶合而成的胶合正透镜L5。
在例9中，孔径光阑S布置在第三透镜组G3的物侧并在改变透镜组的位置状态时与第三透镜组G3一起移动。
低通滤光片LF和保护玻璃GF布置在第五透镜组G5的象侧。
与实例9有关的各种数值列于表9。
表9(规格)W M TF 9.17 26.98 69.07FNO 2.90 3.88 4.452A 66.22° 23.66° 9.76°(透镜数据)表面号 r d ν n1 112.4351 1.300 23.78 1.846662 46.6040 4.100 47.38 1.788003 -1133.2893 0.1004 33.8557 3.150 82.52 1.497825 95.7487 (D5)6 108.3076 1.200 46.58 1.804007 10.0068 4.3008 -29.0221 0.900 54.66 1.729169 21.5697 1.700 23.78 1.8466610 36.0418 0.70011 22.2130 2.100 23.78 1.8466612 133.9390 (D12)13 ∞0.500 孔径光阑S14 19.0286 3.050 82.52 1.4978215 -26.3022 0.20016 14.4696 4.900 47.82 1.7570017 43.2842 0.75018 -27.1397 0.900 31.07 1.6889319 15.2385 (D19)20 28.7363 0.900 42.72 1.8348121 10.1303 3.850 58.96 1.5182322 -21.2189 (D22)23 27.6733 3.000 46.58 1.8040024 -78.3460 1.000 23.78 1.8466625 103.6796 5.56426 2.760 64.14 1.5163327 2.47028 0.500 64.14 1.5163329 ∞ (BF)(变焦时的可变间隔)W MTF 9.166826.9807 69.0681D51.697817.4661 30.9448D12 27.1095 11.2260 2.5720D19 6.24111.3151 1.4085D22 2.372217.3760 24.4561BF1.03261.0326 1.0326(条件表达式的值)YO＝5.7F3N＝-14.044F3＝+25.445(11)D3P/FT＝0.071(12)YO/(BFW-RE)＝0.143(13)Δ4/(FT·FW)1/2＝0.878(14)|F3N|/FT＝0.203(15)|R31|/F3＝1.067(16)(R21+R22)/(R21-R22)＝-0.108图25是根据本发明第二实施例的实例9的变焦透镜系统在广角端态(a)(F＝9.17)、中等焦距态(b)(F＝26.98)和远摄端态(c)(F＝69.07)的各种象差曲线。在表示彗差的曲线中，分别表示了在象高Y＝0，1.425，2.85，3.99和5.70处的彗差值。A表示半视角。
从表示实例9的各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。<例10>
图26是根据本发明第二实施例的实例10的变焦透镜系统的透镜分布。第一透镜组G1从物侧起由下列透镜组成由凸面朝向物侧的负弯月透镜与双凸正透镜胶合构成的胶合正透镜L11，以及凸面朝向物侧的正弯月透镜L12。第二透镜组G2从物侧起由下列透镜组成双凹负透镜L21，双凹负透镜L22和双凸正透镜L23。第三透镜组G3从物侧起由下列透镜组成双凸正透镜L31，凸面朝向物侧的正弯月透镜L32，和双凹负透镜L33。第四透镜组G4从物侧起由下列透镜组成双凹负透镜L41和双凸正透镜L42。第五透镜组G5由凸面朝物侧的正弯月透镜L5组成。
在例10中，孔径光阑S布置在第三透镜组G3的物侧并在改变透镜组的位置状态时与第三透镜组G3一起移动。
低通滤光片LF和保护玻璃GF布置在第五透镜组G5的象侧。
与实例10有关的各种数值列于表10。
表10(规格)W M TF9.36 27.00 69.00FNO2.88 3.77 4.072A 65.01° 23.50° 9.28°(透镜数据)
表面号r d νn1 73.6667 1.100 23.781.846662 37.9880 4.500 52.321.755003-824.18520.1004 34.0886 3.300 81.611.497005 105.6423(D5)6-59.1801 0.950 49.611.772507 10.4970 4.0008-22.0824 0.800 55.521.696809 68.0177 0.1001027.7359 2.450 23.781.8466611 -72.9332 (D11)12∞ 0.500 孔径光阑S1315.1627 2.350 81.611.4970014 -30.7859 0.1001514.1059 3.500 61.181.589131629.7859 2.75017 -16.9676 0.800 42.721.834811825.0000 (D18)19 -57.6997 0.800 23.781.846662042.5657 0.1002122.1806 4.150 61.181.5891322 -11.9098 (D22)2320.1476 2.000 70.241.4874924112.40175.17825∞ 2.760 64.101.5168026∞ 4.00027∞ 0.500 64.101.5168028∞ (BF)
(非球面数据)表面号＝6κ＝11.0000C4＝+5.0238E-5C6＝-2.1825E-7C8＝+1.3113E-9C10＝-4.1676E-12表面号＝21κ＝4.5188C4＝-2.2332E-4C6＝+6.1982E-7C8＝-1.3118E-9C10＝-8.1686E-11(变焦时的可变间隔)WM TF 9.3600 27.000069.0005D52.0541 14.049025.1345D11 28.6709 11.47890.3000D18 4.0976 1.2027 1.0056D22 5.7348 17.943021.8822BF1.0000 1.0000 1.0000(条件表达式的值)YO＝5.7F3N＝-12.004F3＝+35.986(11)D3P/FT＝0.051(12)YO/(BFW-RE)＝0.172(13)Δ4/(FT·FW)1/2＝0.635
(14)|F3N|/FT＝0.174(15)|R31|/F3＝0.472(16)(R21+R22)/(R21-R22)＝-0.510图27是根据本发明第二实施例的实例10的变焦透镜系统在广角端态(a)(F＝9.36)、中等焦距态(b)(F＝27.00)和远摄端态(c)(F＝69.00)的各种象差曲线。在表示彗差的曲线中，分别表示了在象高Y＝0，1.425，2.85，3.99和5.70处的彗差值。A表示半视角。
从表示实例10的各种象差的各条曲线中看出，对各种象差做了很好的补偿，由此实现了较高的光学性能。
如上所述，本发明使得能够提供在广角端态变焦比约不小于6、视角不小于60°的具有了良好的光学性能和紧凑性的变焦透镜系统。
其它的优点和改型对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，本发明的范围不限于在此所述的特定细节和所示的典型器件。因此，在不脱离本发明由权利要求及其等同物限定的范围和实质的前提下可以做各种改型。
权利要求
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；具有正折射光焦度的第三透镜组；具有正折射光焦度的第四透镜组；和具有正折射光焦度的第五透镜组，当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时，第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间隔减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间隔变化，第四透镜组和第五透镜组之间的间隔变大，并且第三透镜组和第四透镜组移到物侧；和其中满足下列条件表达式4.5＜F1/FW＜8.00.8＜|F2/FW|＜1.82.3＜F3/FW＜4.52.0＜F4/FW＜5.20.2＜(D34W-D34T)/FW＜1.0此处FW表示变焦透镜系统在广角端态的焦距，F1表示第一透镜组的焦距，F2表示第二透镜组的焦距，F3表示第三透镜组的焦距，F4表示第四透镜组的焦距，D34W表示在广角端态第三透镜组和第四透镜组之间的间隔，D34T表示在远摄端态第三透镜组和第四透镜组之间的间隔。
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到远摄端态时，第一透镜组移动，使得第一透镜组在远摄端态的位置为第一透镜组在广角端态中位置的物侧，并且第五透镜组固定，且满足下列条件表达式0.4＜M1/FW＜3.0此处M1表示当透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时第一透镜组的移动量。
3.如权利要求2所述的变焦透镜系统，其特征在于第四透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且满足下列条件表达式0.2＜N4N-N4P此处，N4N表示第四透镜组中的负透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率，N4P表示第四透镜组中的正透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率。
4.如权利要求3所述的变焦透镜系统，其特征在于通过把第五透镜组移到物侧而进行从远距物体向近距物体的聚焦，并且满足下列条件表达式3.0＜F5/FW＜7.0此处，F5表示第五透镜组的焦距。
5.如权利要求4所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且满足下列条件表达式15.0＜ν5P-ν5N此处ν5P表示第五透镜组中正透镜元件的阿贝数，ν5N表示第五透镜组中负透镜元件的阿贝数。
6.如权利要求4所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由单个的正透镜元件组成，并且满足下列条件表达式0.7＜(RR+RF)/(RR-RF)＜2.0此处RF表示第五透镜组中正透镜元件的物侧表面的曲率半径，RR表示第五透镜组中正透镜元件的象侧表面的曲率半径。
7.如权利要求2所述的变焦透镜系统，其特征在于通过把第五透镜组移到物侧而进行从远距物体向近距物体的聚焦，并且满足下列条件表达式3.0＜F5/FW＜7.0此处，F5表示第五透镜组的焦距。
8.如权利要求7所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且满足下列条件表达式15.0＜ν5P-ν5N此处ν5P表示第五透镜组中正透镜元件的阿贝数，ν5N表示第五透镜组中负透镜元件的阿贝数。
9.如权利要求7所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由单个的正透镜元件组成，并且满足下列条件表达式0.7＜(RR+RF)/(RR-RF)＜2.0此处RF表示第五透镜组中正透镜元件的物侧表面的曲率半径，RR表示第五透镜组中正透镜元件的象侧表面的曲率半径。
10.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于第四透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且满足下列条件表达式0.2＜N4N-N4P此处，N4N表示第四透镜组中的负透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率，N4P表示第四透镜组中的正透镜元件在d线(λ＝587.6nm)的折射率。
11.如权利要求10所述的变焦透镜系统，其特征在于通过把第五透镜组移到物侧而进行从远距物体向近距物体的聚焦，并且满足下列条件表达式3.0＜F5/FW＜7.0此处，F5表示第五透镜组的焦距。
12.如权利要求11所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且满足下列条件表达式15.0＜ν5P-ν5N此处ν5P表示第五透镜组中正透镜元件的阿贝数，ν5N表示第五透镜组中负透镜元件的阿贝数。
13.如权利要求11所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由单个的正透镜元件组成，并且满足下列条件表达式0.7＜(RR+RF)/(RR-RF)＜2.0此处RF表示第五透镜组中正透镜元件的物侧表面的曲率半径，RR表示第五透镜组中正透镜元件的象侧表面的曲率半径。
14.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于通过把第五透镜组移到物侧而进行从远距物体向近距物体的聚焦，并且满足下列条件表达式3.0＜F5/FW＜7.0此处，F5表示第五透镜组的焦距。
15.如权利要求14所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由一个胶合透镜组成，该胶合透镜由正透镜元件与负透镜元件胶合构成，并且满足下列条件表达式15.0＜ν5P-ν5N此处ν5P表示第五透镜组中正透镜元件的阿贝数，ν5N表示第五透镜组中负透镜元件的阿贝数。
16.如权利要求14所述的变焦透镜系统，其特征在于第五透镜组由单个的正透镜元件组成，并且满足下列条件表达式0.7＜(RR+RF)/(RR-RF)＜2.0此处RF表示第五透镜组中正透镜元件的物侧表面的曲率半径，RR表示第五透镜组中正透镜元件的象侧表面的曲率半径。
17.一种变焦透镜系统，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；具有正折射光焦度的第三透镜组；和具有正折射光焦度的第四透镜组；其中当透镜组的位置状态从广角端态改变到远摄端态时，第一透镜组和第四透镜组中的至少一个移到物侧，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔增大；第二透镜组和第三透镜组之间的间隔减小；和第三透镜组和第四透镜组之间的间隔减小；并且第三透镜组由三个透镜元件组成，从物侧起它们是第一正透镜元件，第二正透镜元件和负透镜元件；和第四透镜组包括最接近象侧的正透镜元件和位于正透镜元件物侧的负透镜元件；且其中满足下列条件表达式0.015＜D3P/FT＜0.1000.10＜YO/(BFW-RE)＜0.25 (RE＜0)0.4＜Δ4/(FT·FW)1/2＜1.0此处，D3P表示第三透镜组中第二正透镜元件的厚度，FT表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距，YO表示相框的对角线半长度，RE表示第四透镜组最接近象侧的表面曲率半径，BFW表示广角端态中第四透镜组最接近象侧的表面到象平面的距离，Δ4表示透镜组的位置状态从广角端态变到远摄端态时第四透镜组的移动量(移动到物侧时为正)，FW表示广角端态中变焦透镜系统的焦距。
18.如权利要求17所述的变焦透镜系统，其特征在于至少满足下列条件表达式之一0.1＜|F3N|/FT＜0.70.2＜|R31|/F3＜2.0此处F3N表示位于第三透镜组的负透镜元件的焦距，FT表示远摄端态中变焦透镜系统的焦距，R31表示位于第三透镜组中的负透镜元件的象侧表面曲率半径，F3表示第三透镜组的焦距。
19.如权利要求18所述的变焦透镜系统，其特征在于第二透镜组由三个透镜元件组成，从物侧起它们是具有面朝象的凹面的第一负透镜元件，具有面朝物的凹面的第二负透镜元件，和具有面朝物的凸面的正透镜元件，并且满足下列条件表达式-0.7＜(R21+R22)/(R21-R22)＜0此处，R21表示位于第二透镜组中的第一负透镜元件的象侧表面的曲率半径，R22表示位于第二透镜组中的第二负透镜元件的物侧表面的曲率半径。
20.如权利要求17所述的变焦透镜系统，其特征在于第二透镜组由三个透镜元件组成，从物侧起它们是具有面朝象的凹面的第一负透镜元件，具有面朝物的凹面的第二负透镜元件，和具有面朝物的凸面的正透镜元件，并且满足下列条件表达式-0.7＜(R21+R22)/(R21-R22)＜0此处，R21表示位于第二透镜组中的第一负透镜元件的象侧表面的曲率半径，R22表示位于第二透镜组中的第二负透镜元件的物侧表面的曲率半径。
全文摘要
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G1；具有负折射光焦度的第二透镜组G2；具有正折射光焦度的第三透镜组G3；具有正折射光焦度的第四透镜组G4；和具有正折射光焦度的第五透镜组。当从广角端态到远摄端态变焦时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔增大，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之间的间隔变化，第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的间隔变大，且第三透镜组G3和第四透镜组G4移到物侧。并且满足预定的条件表达式。
文档编号G02B15/163GK1424613SQ0215589
公开日2003年6月18日 申请日期2002年12月12日 优先权日2001年12月12日
发明者大竹基之, 芝山敦史 申请人:株式会社尼康