专利名称：变焦透镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变焦透镜系统。
背景技术：
在负正式两组变焦透镜中，有一个利用高级高斯透镜组作为具有正折射光焦度的第二透镜组的变焦透镜(例如日本专利申请JP55-60911中所公开)。另外，如在日本专利申请JP8-334694、9-171140、2000-2837和2002-6214中也公开了此类变焦透镜。
但是，在日本待定专利申请JP55-60911中公开的变焦透镜体积庞大并且象差校正的结果令人不满意。日本待定专利申请JP8-334694和JP2002-6214中公开的变焦透镜有大量的透镜元件且难以制造。而在日本待定专利申请JP9-171140和2000-2837公开的变焦透镜有大量的透镜元件，因此体积庞大。
因此，在上述专利文献中公开的变焦透镜没有一个可以实现拥有少量透镜元件、良好的光学性能和紧凑性以及易于制造等特点的变焦透镜系统。
发明内容
鉴于上述问题提出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种紧凑的具有大约单个焦距标准透镜大小、具有少量透镜元件、变焦率约为2.9且易于制造的光学性能良好的变焦透镜系统。
根据本发明的一个方面，变焦透镜系统包括从物侧起依次是具有负折射光焦度的第一透镜组和具有正折射光焦度的第二透镜组。通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔来执行变焦。第一透镜组从物侧起至少包括负透镜和正透镜。第二透镜组中物侧起包括具有正折射光焦度的前透镜组和具有正折射光焦度的后透镜组。前透镜组从物侧起包括正透镜和由正透镜与负透镜胶合而成的胶合透镜。后透镜组从物侧起包括由负透镜与正透镜胶合而成的胶合透镜。它们满足下列条件表达式(1)0.27≤Ds/D≤0.8(1)此处Ds表示前透镜组最靠像侧的透镜表面与后透镜组最靠物侧的透镜表面之间沿光轴的空气间隔，D表示第二透镜组最靠物侧的透镜表面与最靠像侧的透镜表面之间沿光轴的距离。
在本发明的一个优选实施例中，优选满足下列条件表达式(2)0.5≤fb/fa≤15 (2)此处，fa表示前透镜组的焦距，fb表示后透镜组的焦距。
在本发明的一个优选实施例中，优选满足下列条件表达式(3)0＜nan-nap＜0.45 (3)此处，nap表示前透镜组中胶合透镜的正透镜在d线的折射率，nan表示前透镜组中胶合透镜的负透镜在d线的折射率。
在本发明的一个优选实施例中，优选满足下列条件表达式(4)0＜nbn-nbp＜0.45 (4)此处，nbn表示后透镜组中胶合透镜的负透镜在d线的折射率，nbp表示后透镜组中胶合透镜的正透镜在d线的折射率。
在本发明的一个优选实施例中，在前透镜组和后透镜组之间布置一个用于定义f数的孔径光阑。
在本发明的一个优选实施例中，优选满足下列条件表达式(5)υ1p＜23.2 (5)
此处，υ1p表示第一透镜组中正透镜介质的阿贝数。
在本发明的一个优选实施例中，优选满足下列条件表达式(6)1.790＜n1p(6)此处，n1p表示第一透镜组中正透镜介质的折射率。
在本发明的一个优选实施例中，从物侧起第一透镜组由负透镜和正透镜组成。正透镜具有面向物侧的凸面。
根据本发明的另一方面，变焦透镜系统从物侧起包括具有负折射光焦度的第一透镜组和具有正折射光焦度的第二透镜组。通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔来执行变焦。第一透镜组从物侧起由负透镜和具有面朝物侧的凸面的正透镜组成。第二透镜组从物侧起包括正透镜、正透镜与负透镜胶合而成的第一胶合透镜、孔径光阑、负透镜与正透镜胶合而成的第二胶合透镜。
通过下面结合附图对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易于理解。
图1是根据本发明实例1的变焦透镜系统在每个透镜组移动时的透镜布局简图；图2是根据实例1的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的广角端态中各种象差曲线；图3是根据实例1的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的中等焦距态中各种象差曲线；图4是根据实例1的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的远摄端态中各种象差曲线；图5是根据本发明实例2的变焦透镜系统在每个透镜组移动时的透镜布局简图；
图6是根据实例2的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的广角端态中各种象差曲线；图7是根据实例2的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的中等焦距态中各种象差曲线；图8是根据实例2的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的远摄端态中各种象差曲线；图9是根据本发明实例3的变焦透镜系统在每个透镜组移动时的透镜布局简图；图10是根据实例3的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的广角端态中各种象差曲线；图11是根据实例3的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的中等焦距态中各种象差曲线；图12是根据实例3的变焦透镜系统在变焦透镜聚焦于无限远时的远摄端态中各种象差曲线。
具体实施例方式
下面解释根据本发明的变焦透镜的基本结构。
一般地在负-正两组变焦透镜中，具有正折射光焦度的第二透镜组用作整个变焦透镜系统的主透镜。通常通过第二透镜组的作用，必须通过固定后焦距来确保第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔(改变透镜组位置所必须的最小空气间隔)以进行变焦。考虑到减小变焦透镜系统的大小和制造成本，尽可能地减小第二透镜组的大小和透镜元件的数量成为必须。
有这些类型的透镜满足需要，如Ernostar型、改进的三合透镜型和具有正-正-负-正光焦度分布的基本结构的Sonnar型。但具有任何这些透镜类型的透镜在透镜表面折射每束光时具有较大的偏离角，因此具有对偏心敏感度高的缺点。换言之，制造时必须提高每个部件的加工精度以及必须提高组装时的调节精度，这使得又产生制造成本增大的缺点。
因此，本发明创建了一种新型透镜作为负-正两组式变焦透镜中的第二透镜组。根据本发明变焦透镜系统中的第二透镜组，基本上以高斯型为起始，从物侧起可以包括前透镜组G2-1和后透镜组G2-2。前透镜组G2-1从物侧起可以由正透镜、正透镜与负透镜胶合而成的胶合透镜组成，且后透镜组可由负透镜和正透镜胶合而成的胶合透镜组成，如后面每个实例中所述。另外，第二透镜组可以包括前透镜组G2-1和后透镜组G2-2，前透镜组从物侧起由正透镜、和正透镜与负透镜胶合而成的胶合透镜组成，后透镜组由负透镜与正透镜胶合而成的胶合透镜以及正透镜组成。
这些结构的第二透镜组具有高斯型透镜的特点，位于三合透镜中心的负透镜被气压透镜代替。而且通过充分地扩宽这两个胶合透镜之间的空气间隔，换言之，通过充分扩宽第二透镜组G2中前透镜组G21和后透镜组G22之间的间隔，可以降低第二透镜组G2中前透镜组G21和后透镜组G22的折射光焦度。因此，可以抑制在每个透镜表面产生的象差，以致于不仅可以提高设计的光学性能，而且可以稳定制造之后的光学性能。第二透镜组G2的结构使得本发明的变焦透镜系统可以实现良好的光学性能、提高的产量、降低的制造成本以及紧凑性。
下面解释根据本发明的变焦透镜系统的条件表达式。
在本发明的变焦透镜系统中，满足下列条件表达式(1)0.27≤Ds/D≤0.8(1)此处，当第二透镜组G2从物侧起由具有正透镜和由正透镜Lap与负透镜Lan胶合而成的胶合透镜的前透镜组G21、具有由负透镜Lbn与正透镜Lbp胶合而成的胶合透镜和正透镜的后透镜组G22组成时，Ds表示前透镜组G21的最靠像侧透镜表面与后透镜组G22最靠物侧透镜表面之间沿光轴的空气间隔，D表示第二透镜组G2的最靠物侧透镜表面和最靠像侧透镜表面之间沿光轴的距离。
条件表达式(1)表示通过第二透镜组G2中的两个胶合透镜之间的空气间隔、即前透镜组G21和后透镜组G22之间的距离而使前述效果全部实现。
当比例Ds/D超过条件表达式(1)的上限时，前透镜组G21和后透镜组G22之间的距离与第二透镜组G2的厚度之比变得过大，使得前透镜组G21和后透镜组G22的厚度变得太薄。因此，校正象差或实现优良的光学性能并提高产量、降低制造成本以及实现紧凑性变得困难。当条件表达式(1)的上限设置为不大于0.7时、优选设置为不大于0.6时，可以实现更好的光学性能并提高产量、降低制造成本以及实现紧凑性。
另一方面，当比例Ds/D落在条件表达式(1)的下限以下时，前透镜组G21和后透镜组G22之间形成的气压透镜的折射效果不能最佳。因此，为了保持良好校正的状态，前透镜组G21和后透镜组G22的每个透镜表面的折射光焦度变强，因此象差的产生增加。实现优良的光学性能并提高产量、降低制造成本以及实现紧凑性由此变得困难。为了更好地校正象差，前透镜组G21和后透镜组G22每个透镜元件的厚度可以很薄。但这样与降低制造成本以及实现紧凑性相悖，因此是不理想的。为了使本发明的效果完全实现，最好将条件表达式(1)的下限设置为0.33或更高，优选设置为不小于0.35。
在根据本发明的变焦透镜系统中，选用满足下列条件表达式(2)0.5≤fb/fa≤15 (2)此处fa表示前透镜组G21的焦距，fb表示后透镜组G22的焦距。
条件表达式(2)定义了第二透镜组G2中前透镜组G21的折射光焦度与后透镜组G22的折射光焦度之比的适当范围。在根据本发明的第二透镜组G2中，优选前透镜组G21与后透镜组G22的折射光焦度之差在高斯型光焦度分布的情况下不会变得过大。换言之，希望获得良好的光学性能和产量的增大以确保在条件表达式(2)的范围内折射光焦度的分布对称性。
当比例fb/fa超过条件表达式(2)的上限时，前透镜组G21的折射光焦度变得相对于后透镜组G22过强。因此，第二透镜组G2变得接近Ernostar的透镜类型，光焦度分布不对称。前透镜组G21中的每个透镜元件变得对偏心敏感，以致于很难实现产量的提高以及制造成本的降低和实现紧凑性。当条件表达式(2)的上限设置为不大于10.0时，可以实现产量增加、制造成本降低以及紧凑性。而且当条件表达式(2)的上限设置为不大于7.0时，本发明的效果完全实现。
另一方面，当比例fb/fa落在条件表达式(2)的下限以下时，后透镜组G22的折射光焦度变得相对于前透镜组G21过强，与前面的情形相反。因此，第二透镜组变得接近光焦度分布不对称的透镜类型。因此，后透镜组G22中的每个透镜元件变得对偏心敏感。而且球差和高阶彗差变得更严重，以致于校正象差变得困难。另外，第二透镜组趋于变大。因此，很难实现优良的光学性能、产量增大、制造成本降低和紧凑性。当条件表达式(2)的下限设置为不小于1.0时，可以实现更好的光学性能、产量增大和紧凑性。而且当条件表达式(2)的下限设置为不小于1.2时，本发明的效果完全实现。
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＜nan-nap＜0.45 (3)此处nap表示前透镜组G21中胶合透镜的正透镜Lap在d线(λ＝587.56nm)的折射率，nan表示前透镜组G21中胶合透镜的负透镜Lan在d线(λ＝587.56nm)的折射率。
条件表达式(3)定义了前透镜组G21中胶合透镜的负透镜Lan和正透镜Lap的折射率之差的适当范围。
当nan-nap值等于或超过条件表达式(3)的上限时，正透镜Lap的折射率变得太小，以致于该透镜必须较厚以确保透镜周边的边缘厚度。而且校正球差变得困难，因此很不理想。当条件表达式(3)的上限设置为不大于0.4时，可以有效实现良好的光学性能、紧凑性和小直径。当条件表达式(3)的上限设置为不大于0.35时，本发明的效果完全实现。
另一方面，当nan-nap值等于或落在条件表达式(3)的下限以下时，负透镜Lan和正透镜Lap之间的折射率的大小关系转变，并且负透镜Lan的折射率变得小于正透镜Lap的折射率。因此，很难将本发明的变焦透镜系统的Petzval和设置为最佳值。因此，很难校正象散和场曲率，并且结果导致很难使透镜成为广角。当条件表达式(3)的下限设置为不小于0.1时，可以有效地实现良好的光学性能、紧凑性和小直径。当条件表达式(3)的下限设置为不小于0.25时，本发明的效果完全实现。
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)0＜nbn-nbp＜0.45 (4)此处nbn表示后透镜组G22中胶合透镜的负透镜Lbn在d线(λ＝587.56nm)的折射率，nbp表示后透镜组G22中胶合透镜的正透镜Lbp在d线(λ＝587.56nm)的折射率。
条件表达式(4)定义了后透镜组G22中胶合透镜的负透镜Lbn和正透镜Lbp的折射率之差的适当范围。
当nbn-nbp值等于或超过条件表达式(4)的上限时，正透镜Lbp的折射率变得太小，使得透镜必须较厚以确保透镜周围的边缘厚度。而且还很难校正球差，因此是不理想的。当条件表达式(4)的上限设置为不大于0.4时，可以有效地实现良好的光学性能、紧凑性和小直径。当条件表达式(4)的上限设置为不大于0.35时，本发明的效果完全实现。
另一方面，当nbn-nbp值等于或落在条件表达式(4)的下限以下时，负透镜Lbn和正透镜Lbp之间的折射率的大小关系转变，并且负透镜Lbn的折射率变得小于正透镜Lbp的折射率。因此，很难将本发明的变焦透镜系统的Petzval和设置为最佳值。因此，很难校正象散和场曲率，并且结果导致很难使透镜成为广角。当条件表达式(4)的下限设置为不小于0.1时，可以有效地实现良好的光学性能、紧凑性和小直径。当条件表达式(4)的下限设置为不小于0.25时，本发明的效果完全实现。
在根据本发明的变焦透镜系统中，孔径光阑最好布置在前透镜组G21和后透镜组G22之间。通过在此位置上布置孔径光阑，可以确保第二透镜组相对于孔径光阑的对称性。这样有效地校正了象差，使得本发明的效果完全实现。
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(5)v1p＜23.2 (5)此处v1p表示第一透镜组G1中正透镜L1p的阿贝数。
条件表达式(5)限定了第一透镜组G1中正透镜L1p的阿贝数的适当范围。当透镜元件的数量象本发明的变焦透镜系统一样尽可能减少时，可以由很少采用的特殊玻璃材料制作正透镜L1p。特别是，为了以平衡良好到很大视角的方式很好地校正横向色差和轴向色差，必须使用极高色散的玻璃。因此，当不满足条件表达式(5)时，不能实现在包括广角范围的第一透镜组中具有极少数量的透镜元件的紧凑且高产量的变焦透镜系统。
在本发明的变焦透镜系统中，优选满足下列条件表达式(6)1.790＜n1p(6)此处n1p表示第一透镜组中正透镜L1p在d线(λ＝587.56nm)的折射率。
条件表达式(6)定义了第一透镜组中正透镜L1p的折射率的适当范围。当透镜元件的数量象本发明的变焦透镜系统一样尽可能减少时，需要由高折射率的玻璃材料制造正透镜L1p。特别是是为了很好地校正远摄态中的低阶彗差和球差，需要使用具有极高折射率的玻璃材料。因此当不满足条件表达式(6)时，不能实现在包括广角范围的第一透镜组中具有极少数量的透镜元件的紧凑且高产量的变焦透镜系统。
下面参考附图解释根据本发明的几个实例。
<实例1>
图1是根据本发明实例1的变焦透镜系统在每个透镜组移动时的透镜布局简图。
根据实例1的变焦透镜系统是一个负-正两组变焦透镜系统，从物侧起由具有负折射光焦度的第一透镜组G1和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
第一透镜组G1从物侧起由具有面向物侧的凸面的负弯月透镜L1和具有面向物侧的凸面的正弯月透镜L1p组成。负弯月透镜L1是一种由玻璃和树脂构成的合成透镜。树脂分布在透镜的像侧表面上。树脂制成的像侧表面是一个非球面。
第二透镜组G2从物侧起由前透镜组G2-1、孔径光阑S、后透镜组G2-2和固定光阑FS组成。
前透镜组G2-1从物侧起由双凸正透镜La和一个由双凸正透镜Lap与双凹负透镜Lan胶合而成的胶合负透镜组成。
后透镜组G2-2从物侧起由一个胶合正透镜组成，该胶合正透镜由一个具有面向物侧的凸面的负弯月透镜Lbn与一个双凸正透镜Lbp胶合而成。
在根据本发明实例1的变焦透镜系统中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，通过移动第一透镜组G1和第二透镜组G2、使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔Ds减小而执行。
在根据本发明实例1的变焦透镜系统中，通过向物侧移动第一透镜组G1来执行对近距物体的聚焦。
表1中示出了根据实例1的各种值。
在[规格]一栏中，f表示焦距，A表示半视角，FNO表示f数。
在[透镜数据]栏中，最左一栏表示从物侧算起的透镜表面数，ri表示从物侧算起第i个透镜表面Ri的曲率半径，di表示透镜表面Ri和Ri+1之间沿光轴的距离，vi表示第Ri和Ri+1透镜表面之间介质的阿贝数，ni表示Ri和Ri+1透镜表面之间介质在d线(λ＝587.56nm)的折射率。
在根据本发明实例1的变焦透镜系统中，非球面由下列表达式表示S(y)＝(y2/R)/[1+(1-κ·(y2/R2))1/2]+C4·y4+C6·y6+C8·y8+C10·y10
此处y表示距离光轴的高度，S(y)表示从非球面顶点的切平面到y高度处的非球面之间沿光轴的距离(下垂量)，R表示参考球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示锥面系数，Cn表示第n阶非球面系数。
非球面系数由表面号与星号(*)结合到一起表示，近轴曲率半径表示在“r”栏，κ和每个非球面系数表示在[非球面数据]栏。
在[非球面数据]栏中，“E-n”表示“10-n”。
在[可变间隔]中，β表示像相对于物的放大倍数，1-Pos表示聚焦于无限远的广角端态，2-Pos表示聚焦于无限远的中等焦距态，3-Pos表示聚焦于无限远的远摄端态，4-Pos表示β＝-0.02500处的广角端态，5-Pos表示β＝-0.02500处的中等焦距态，6-Pos表示β＝-0.02500处的远摄端态，7-Pos表示聚焦于最近物体的广角端态，8-Pos表示聚焦于最近物体的中等焦距态，9-Pos表示聚焦于最近物体的远摄端态。
在不同数值的表中，“mm”一般用于长度的单位，如焦距、曲率半径和光学表面之间的间隔。但因为按比例放大或缩小的光学系统可以获得类似的光学性能，所以单位不限于“mm”，可以采用任何其它合适的单位。在其它实例中对参考符号的解释相同。
表1[规格]f＝18.5-53.4 mmA＝38.3-14.92°FNO＝3.6 -5.9[透镜数据]表面数 r d v n1) 104.61961.8000 49.61 1.7725002) 16.5000 0.2000 38.70 1.5522303*) 12.5393 12.8848
4)30.9426 2.500022.76 1.8080905)53.5711 D56)39.6792 2.500055.38 1.6385407)-84.1825 0.10008)22.4687 3.500064.10 1.5168009)-37.9526 0.800046.58 1.80400010) 46.5681 2.500011>8.0718 孔径光阑S12) 104.9126 0.800037.17 1.83400013) 15.2108 4.000064.10 1.51680014) -26.1886 2.000015)D15 固定光阑FS[非球面数据]表面数3κ＝-0.4789C4＝4.27070E-05C6＝-7.03220E-08C8＝1.22200E-10C10＝-2.85230E-13[可变间隔]1-POS 2-POS3-POSf 18.5000031.50000 53.40000D0 ∞ ∞ ∞D5 41.3645016.06721 1.30316D1538.2559553.11309 78.141664-Pos 5-Pos6-Posβ-0.02500-0.02500-0.02500D0 711.20121231.2011 2107.2011D5 42.7053816.854711.76770D1538.2559553.1130978.141667-POS 8-POS 9-POSβ-0.07295-0.11922-0.21041D0 224.8104235.4075224.9888D5 45.2770119.822805.21293D1538.2559553.1130978.14166[条件表达式的值](1)Ds/D＝ 0.436(2)fb/fa＝ 3.28(3)nan-nap＝0.287
(4)nbn-nbp＝0.317(5)v1p＝22.8(6)r1p＝1.808图2、3和4是根据实例1的变焦透镜系统在变焦透镜系统聚焦于无限远时的广角端态、中等焦距态以及远摄端态中的各种象差曲线；在各个曲线中，FNO表示f数，A表示半视角(单位°)。在表示球差的曲线中，f数表示最大孔径处的值。在表示象散和畸变的曲线中，示出了半视角A的最大值。在表示象散的曲线中，实线表示矢象平面，虚线表示经向平面。上述对各种象差曲线的描述与其它实例相同。
从各个曲线中显见，根据实例1的变焦透镜系统显示了做为对每种焦距态(广角端态、中等焦距态和远摄端态)中各种象差的良好校正结果的极好的光学性能。
<实例2>
图5是根据本发明实例2的变焦透镜系统在每个透镜组移动时的透镜布局简图。
根据实例2的变焦透镜系统是一种负-正两组变焦透镜系统，从物侧起由具有负折射光焦度的第一透镜组G1和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
第一透镜组G1从物侧起由具有面向物侧的凸面的负弯月透镜L1和具有面向物侧的凸面的正弯月透镜L1p组成。负弯月透镜L1是一种由玻璃和树脂构成的合成透镜。树脂分布在透镜的像侧表面上。树脂制成的像侧表面是一个非球面。
第二透镜组G2从物侧起由前透镜组G2-1、孔径光阑S、后透镜组G2-2和固定光阑FS组成。
前透镜组G2-1从物侧起由双凸正透镜La和一个由双凸正透镜Lap与双凹负透镜Lan胶合而成的胶合负透镜组成。
后透镜组G2-2从物侧起由一个胶合正透镜组成，该胶合正透镜由一个具有面向物侧的凸面的负弯月透镜Lbn与一个双凸正透镜Lbp胶合而成。
在根据本发明实例2的变焦透镜系统中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，通过移动第一透镜组G1和第二透镜组G2、使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔Ds减小而执行。
在根据本发明实例2的变焦透镜系统中，通过向物侧移动第一透镜组G1来执行对近距物体的聚焦。
表2中示出了根据实例2的各种值。
表2[规格]f＝18.5 -53.4mmA＝38.3 -14.92°FNO＝3.6-5.9[透镜数据]表面数 r d v n1) 86.55391.8000 49.611.7725002) 16.00000.2000 38.701.5522303*)12.166510.79954) 26.99232.5000 22.761.8080905) 44.6158D56) 38.55052.5000 55.381.6385407) -55.9183 0.1000
8) 18.6738 3.5000 64.10 1.5168009) -32.6160 0.8000 46.58 1.80400010)26.8523 2.500011> 8.2839孔径光阑S12)85.5647 0.8000 37.17 1.83400013)16.4881 4.0000 64.10 1.51680014)-23.7659 0.000015) D15 固定光阑FS[非球面数据]表面数3κ＝-0.5076C4＝5.17550E-05C6＝-5.62150E-08C8＝5.34710E-11C10＝-2.24340E-13[可变间隔]1-POS 2-POS 3-POSf 18.50000 31.50000 53.40000D0 ∞ ∞ ∞D5 40.23414 15.63955 1.28562D15 38.95217 53.39662 77.729954-Pos 5-Pos 6-Posβ -0.02500 -0.02500 -0.02500D0 710.5943 1230.5943 2106.5943D5 41.57502 16.42705 1.75016D15 38.95217 53.39662 77.729957-POS 8-POS 9-POSβ -0.07154 -0.11715 -0.20636D0 229.1933 239.4904 229.366D5 44.07117 19.32964 5.12007D15 38.95217 53.39662 77.72995[条件表达式的值](1)Ds/D＝0.480(2)fb/fa＝1.76(3)nan-nap＝0.287(4)nbn-nbp＝0.317(5)v1p＝22.8(6)n1p＝1.808
图6、7和8是根据实例2的变焦透镜系统分别在变焦透镜聚焦于无限远时的广角端态、中等焦距态以及远摄端态中的各种象差曲线；从各个曲线中显见，根据实例2的变焦透镜系统显示了做为对每种焦距态(广角端态、中等焦距态和远摄端态)中各种象差的良好校正结果的极好的光学性能。
<实例3>
图9是根据本发明实例3的变焦透镜系统在每个透镜组移动时的透镜布局简图。
根据实例3的变焦透镜系统是一种负-正两组变焦透镜系统，从物侧起由具有负折射光焦度的第一透镜组G1和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
第一透镜组G1从物侧起由具有面向物侧的凸面的负弯月透镜L1和具有面向物侧的凸面的正弯月透镜L1p组成。负弯月透镜L1是一种由玻璃和树脂构成的合成透镜。树脂分布在透镜的像侧表面上。树脂制成的像侧表面是一个非球面。
第二透镜组G2从物侧起由前透镜组G2-1、孔径光阑S、后透镜组G2-2和光阑(flare stopper)F组成。
前透镜组G2-1从物侧起由双凸正透镜La和一个由双凸正透镜Lap与双凹负透镜Lan胶合而成的胶合负透镜组成。
后透镜组G2-2从物侧起由一个胶合负透镜和一个双凸正透镜Lb组成，该胶合负透镜由一个具有面向物侧的凸面的负弯月透镜Lbn与一个双凸正透镜Lbp胶合而成。
在根据本发明实例3的变焦透镜系统中，当透镜组的位置状态从广角端态(W)变到远摄端态(T)时，通过移动第一透镜组G1和第二透镜组G2、使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔Ds减小而执行。
在根据本发明实例3的变焦透镜系统中，通过向物侧移动第一透镜组G1来执行对近距物体的聚焦。
表3中示出了根据实例3的各种值。
表3[规格]f＝18.5 - 53.4mmA＝38.2 - 14.93°FNO＝3.6 - 5.9[透镜数据]表面数 r d vn1) 83.00761.8000 49.611.7725002) 16.50000.2000 38.701.5522303*) 12.600313.30874) 28.58742.8000 22.761.8080905) 43.4120D56) 28.44463.0000 55.381.6385407) -79.3719 0.10008) 33.41153.5000 64.101.5168009) -31.0350 1.0000 46.581.80400010) 65.39512.000011> 8.0718 孔径光阑S12) -28.2267 1.0000 46.581.80400013) 21.74584.2000 82.521.49782014) -17.9528 0.100015) 91.58122.3000 70.411.48749016) -47.8355 D1617) D17光阑F[非球面数据]表面数3
κ＝-0.9766C4＝7.59690E-05C6＝-1.78000E-07C8＝4.03250E-10C10＝-5.80270E-13[可变间隔]1-POS 2-POS 3-POSf 18.50000 31.43000 53.40000D0 ∞ ∞ ∞D5 43.62877 17.01071 1.34180D16 0.000006.2392416.84063D17 41.78742 51.14628 67.048374-Pos 5-Pos 6-Posβ -0.02500 -0.02500 -0.02500D0 710.5710 1227.7709 2106.5709D5 44.96965 17.79996 1.80634D16 0.000006.2392416.84063D17 41.78742 51.14628 67.048377-POS 8-POS 9-POSβ-0.07502 -0.12191 -0.21637D0 217.1797 228.3744 217.3682D5 47.65235 20.85957 5.36231D16 0.000006.2392416.84063D17 41.78742 51.14628 67.04837[条件表达式的值](1)Ds/D＝0.399(2)fb/fa＝4.17(3)nan-nap＝0.287(4)nbn-nbp＝0.306(5)v1p＝22.8(6)n1p＝1.808图10、11和12是根据实例3的变焦透镜系统分别在变焦透镜系统聚焦于无限远时的广角端态、中等焦距态以及远摄端态中的各种象差曲线；从各个曲线中显见，根据实例3的变焦透镜系统显示了做为对每种焦距态(广角端态、中等焦距态和远摄端态)中各种象差的良好校正结果的极好的光学性能。
如上所述，本发明能够提供变焦透镜系统具有大约2A＝76.4°-29.9°的视角，大约2.9的变焦比和较高的性价比、良好的光学性能、良好的生产率以及大约标准透镜的紧凑性。
在根据本发明的变焦透镜系统中，可以通过独立于光轴地平移前透镜组G21或后透镜组G22而获得充分减小透镜震动的效果。而且在根据本发明的变焦透镜系统中，可以通过平移第二透镜组G2离开光轴而获得充分减小透镜震动的效果。
本领域的技术人员很容易发现本发明其它的优点和改型。因此本发明的范围不限于在此公开的具体细节、展示的代表性装置。在不脱离本发明由权利要求及其等同物限定的实质及范围的前提下可以对本发明做各种变化。
权利要求
1.一种变焦透镜系统，从物侧起包括具有负折射光焦度的第一透镜组；和具有正折射光焦度的第二透镜组，通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔来执行变焦；第一透镜组从物侧起至少包括，负透镜，和正透镜；第二透镜组从物侧起包括，具有正折射光焦度的前透镜组，和具有正折射光焦度的后透镜组；前透镜组从物侧起包括，正透镜，和由正透镜与负透镜胶合而成的胶合透镜；后透镜组从物侧起包括，由负透镜与正透镜胶合而成的胶合透镜；并且它们满足下列条件表达式0.27≤Ds/D≤0.8此处Ds表示前透镜组最靠像侧的透镜表面与后透镜组最靠物侧的透镜表面之间沿光轴的空气间隔，D表示第二透镜组最靠物侧的透镜表面与最靠像侧的透镜表面之间沿光轴的距离。
2.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式0.5≤fb/fa≤15此处，fa表示前透镜组的焦距，fb表示后透镜组的焦距。
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＜nan-nap＜0.45此处，nap表示前透镜组中胶合透镜的正透镜在d线的折射率，nan表示前透镜组中胶合透镜的负透镜在d线的折射率。
4.如权利要求3所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式0＜nbn-nbp＜0.45此处，nbn表示后透镜组中胶合透镜的负透镜在d线的折射率，nbp表示后透镜组中胶合透镜的正透镜在d线的折射率。
5.如权利要求4所述的变焦透镜系统，其特征在于在前透镜组和后透镜组之间布置一个用于定义f数的孔径光阑。
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υ1p＜23.2此处，υ1p表示第一透镜组中正透镜介质的阿贝数。
7.如权利要求6所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式1.790＜n1p此处，n1p表示第一透镜组中正透镜介质的折射率。
8.如权利要求7所述的变焦透镜系统，其特征在于从物侧起第一透镜组由负透镜和正透镜组成；并且正透镜具有面向物侧的凸面。
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0＜nan-nap＜0.45此处，nap表示前透镜组中胶合透镜的正透镜在d线的折射率，nan表示前透镜组中胶合透镜的负透镜在d线的折射率。
10.如权利要求9所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式0＜nbn-nbp＜0.45此处，nbn表示后透镜组中胶合透镜的负透镜在d线的折射率，nbp表示后透镜组中胶合透镜的正透镜在d线的折射率。
11.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＜nbn-nbp＜0.45此处，nbn表示后透镜组中胶合透镜的负透镜在d线的折射率，nbp表示后透镜组中胶合透镜的正透镜在d线的折射率。
12.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于在前透镜组和后透镜组之间布置一个用于定义f数的孔径光阑。
13.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υ1p＜23.2此处，υ1p表示第一透镜组中正透镜介质的阿贝数。
14.如权利要求13所述的变焦透镜系统，其特征在于满足下列条件表达式1.790＜n1p此处，n1p表示第一透镜组中正透镜介质的折射率。
15.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1.790＜n1p此处，n1p表示第一透镜组中正透镜介质的折射率。
16.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于从物侧起第一透镜组由负透镜和正透镜组成；并且正透镜具有面向物侧的凸面。
17.一种变焦透镜系统，从物侧起包括具有负折射光焦度的第一透镜组；和具有正折射光焦度的第二透镜组；通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔来执行变焦；第一透镜组从物侧起至少包括负透镜；和正透镜；第二透镜组从物侧起包括前透镜组；和后透镜组；前透镜组从物侧起包括正透镜；和由正透镜与负透镜胶合而成的胶合透镜；后透镜组从物侧起包括由负透镜与正透镜胶合而成的胶合透镜；和满足下列条件表达式υ1p＜23.2此处，υ1p表示第一透镜组中正透镜介质的阿贝数。
18.如权利要求17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透镜和正透镜组成；并且正透镜具有面向物侧的凸面。
19.如权利要求18所述的变焦透镜系统，其特征在于在前透镜组和后透镜组之间布置一个用于定义f数的孔径光阑。
20.一种变焦透镜系统，从物侧起包括具有负折射光焦度的第一透镜组；和具有正折射光焦度的第二透镜组；通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔来执行变焦；第一透镜组从物侧起由负透镜和具有面朝物侧的凸面的正透镜组成；第二透镜组从物侧起包括正透镜；正透镜与负透镜胶合而成的第一胶合透镜；孔径光阑；和负透镜与正透镜胶合而成的第二胶合透镜。
全文摘要
本发明目的在于提供一种具有大约标准透镜的紧凑性、少量的透镜元件以及大约2.9的变焦比、良好的产量和光学性能的变焦透镜系统。该系统从物侧起包括具有负折射光焦度的第一透镜组；和具有正折射光焦度的第二透镜组。通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的间隔来执行变焦。第一透镜组至少包括负透镜和正透镜。第二透镜组包括具有正折射光焦度的前透镜组和具有正折射光焦度的后透镜组。前透镜组包括正透镜和由正透镜与负透镜胶合而成的胶合透镜。后透镜组包括由负透镜与正透镜胶合而成的胶合透镜。满足给定的条件。
文档编号G02B15/177GK1517742SQ20041000245
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月20日 优先权日2003年1月24日
发明者佐藤治夫 申请人:株式会社尼康