CN102597844A - 变焦透镜系统、可更换镜头装置及相机系统 - Google Patents

变焦透镜系统、可更换镜头装置及相机系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种变焦透镜系统、可更换镜头装置及相机系统，该变焦透镜系统适用于可更换镜头式数码相机系统，紧凑轻量，且具有良好的成像性能。本发明所涉及的变焦透镜系统从物方到像方依次包括：由2个以下的透镜元件构成且具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有负光焦度的第三透镜组；及具有正光焦度的第四透镜组。在从广角端变焦到远摄端时，第四透镜组沿光轴移动。该变焦透镜系统满足以下条件(9)：1.50＜nd1＜1.72，条件(10)：50＜v d1＜75(其中，nd1：构成第一透镜组的正透镜元件相对于d线的折射率，v d1：构成第一透镜组的正透镜元件的阿贝数)。

Description

变焦透镜系统、可更换镜头装置及相机系统
技术领域
本发明涉及一种变焦透镜系统，特别涉及适用于所谓可更换镜头式数码相机系统的拍摄镜头系统的变焦透镜系统。此外，本发明还涉及使用该变焦透镜系统的可更换镜头装置及相机系统。 
背景技术
近年来，可更换镜头式数码相机系统迅速普及。可更换镜头式数码相机系统(也简称“相机系统”)具备相机主体和可更换镜头装置，该相机主体具有CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合摄像传感器)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化半导体)等图像传感器，该可更换镜头装置具有用于在图像传感器的受光面上形成光学图像的拍摄镜头系统。可更换镜头式数码相机系统中，与装载于袖珍型数码相机的图像传感器相比，使用更大的图像传感器。由此，可更换镜头式数码相机系统能够高灵敏度地拍摄高画质的图像。此外，可更换镜头式数码相机系统还具有聚焦动作和拍摄后的图像处理速度快、以及能够根据想要拍摄的场面来方便地更换可更换镜头装置等优点。可更换镜头装置具备可以变倍地形成光学图像的变焦透镜系统，不用更换镜头就可以自如地改变焦距，因此受到欢迎。 
可更换镜头式数码相机系统尽管具有上述各种优点，但与袖珍型数码相机相比，其体积更大，重量也更重。为了便于携带和处理，最好是相机的体积和重量尽量小。 
因此，要求可更换镜头式数码相机系统用的变焦透镜系统不仅保持成像性能，而且尽可能实现体积紧凑且轻量。 
【专利文献1】：特开2006-30582号公报 
【专利文献2】：特开2004-341060号公报 
【专利文献3】：特开2000-221402号公报 
【专利文献4】：特开平11-109240号公报 
【专利文献5】：特开平8-184756号公报 
发明内容
故而，本发明的目的在于提供一种适用于可更换镜头式数码相机系统的变焦透镜系统，不仅体积紧凑、轻量而且具有良好的成像性能。 
另外，本发明的其它目的在于提供一种体积紧凑、轻量的可更换镜头装置及相机系统。 
本发明所涉及的变焦透镜系统从物方到像方依次包括：由2个以下的透镜元件构成且具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有负光焦度的第三透镜组；及具有正光焦度的第四透镜组。在从广角端变焦到远摄端时，第四透镜组沿光轴移动。并且，该变焦透镜系统满足以下条件： 
1.50＜nd1＜1.72…(9) 
50＜vd1＜75…(10) 
其中， 
nd1：构成第一透镜组的正透镜元件相对于d线的折射率， 
vd1：构成第一透镜组的正透镜元件的阿贝数。 
本发明所涉及的可更换镜头镜筒具备上述变焦透镜系统及镜头支架部，该镜头支架部能够与包括图像传感器的相机主体连接，该图像传感器接收变焦透镜系统所形成的光学图像，并将其转换成电图像信号。 
本发明所涉及的相机系统具备包括上述变焦透镜系统的可更换镜头装置及相机主体，该相机主体通过相机支架部与可更换镜头装置可拆卸地连接，并包括图像传感器，该图像传感器接收变焦透镜系统所形成的光学图像，将其转换成电图像信号。 
发明效果 
根据本发明，能够实现体积紧凑、轻量、且具有良好的成像性能的变焦透镜系统，以及具备该变焦透镜系统的可更换镜头装置及相机系统。 
附图说明
图1是示出第一实施方式(实施例1)所涉及的变焦透镜系统的无穷远聚焦状态的透镜配置图。 
图2是实施例1所涉及的变焦透镜系统在无穷远聚焦状态下的纵向像差图。 
图3是实施例1所涉及的变焦透镜系统在远摄端的、未进行图像模糊补偿的基本状态及图像模糊补偿状态下的横向像差图。 
图4是示出第二实施方式(实施例2)所涉及的变焦透镜系统的无穷远聚焦状态的透镜配置图。 
图5是实施例2所涉及的变焦透镜系统在无穷远聚焦状态下的纵向像差图。 
图6是实施例2所涉及的变焦透镜系统在远摄端的、未进行图像模糊补偿的基本状态及图像模糊补偿状态下的横向像差图。 
图7是示出第三实施方式(实施例3)所涉及的变焦透镜系统的无穷远聚焦状态的透镜配置图。 
图8是实施例3所涉及的变焦透镜系统在无穷远聚焦状态下的纵向像差图。 
图9是实施例3所涉及的变焦透镜系统在远摄端的、未进行图像模糊补偿的基本状态及图像模糊补偿状态下的横向像差图。 
图10是示出第四实施方式(实施例4)所涉及的变焦透镜系统的无穷远聚焦状态的透镜配置图。 
图11是实施例4所涉及的变焦透镜系统在无穷远聚焦状态下的纵向像差图。 
图12是实施例4所涉及的变焦透镜系统在远摄端的、未进行图像模糊补偿的基本状态及图像模糊补偿状态下的横向像差图。 
图13是示出第五实施方式(实施例5)所涉及的变焦透镜系统的无穷远聚焦状态的透镜配置图。 
图14是实施例5所涉及的变焦透镜系统在无穷远聚焦状态下的纵向像差图。 
图15是实施例5所涉及的变焦透镜系统在远摄端的、未进行图像模糊补偿的基本状态及图像模糊补偿状态下的横向像差图。 
图16是示出第六实施方式(实施例6)所涉及的变焦透镜系统的无穷远聚焦状态的透镜配置图。 
图17是实施例6所涉及的变焦透镜系统在无穷远聚焦状态下的纵向像差图。 
图18是实施例6所涉及的变焦透镜系统在远摄端的、未进行图像模糊补偿的基本状态及图像模糊补偿状态下的横向像差图。 
图19是第七实施方式所涉及的相机系统的结构概要图。 
附图标记说明 
100  可更换镜头式数码相机系统 
101  相机主体 
102  拍摄元件 
104  相机支架部 
201  可更换镜头装置 
202  变焦透镜系统 
具体实施方式
图1、4、7、10、13、16分别是示出第一、第二、第三、第四、第五及第六实施方式所涉及的变焦透镜系统的透镜配置图，这些图均表示在无穷远聚焦状态下的变焦透镜系统。 
各图中，(a)图示出在广角端(最短焦距状态：焦距fW)的透镜结构，(b)图示出在中间位置(中间焦距状态：焦距 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000041
)的透镜结构，(c)图示出在远摄端(最远摄距状态：焦距fT)的透镜结构。此外，各图中，设置在(a)图与(b)图之间的带箭头的折线是，将在广角端、中间位置、及远摄端的各状态下的透镜组的位置从上到下依次连接而得到的直线。广角端与中间位置之间、和中间位置与远摄端之间只是用直线连接而已，与各个透镜组的实际的移动不同。并且，各图中，附加在透镜组上的箭头表示从无穷远聚焦状态到近物聚焦状态的聚焦。即，该箭头表示从无穷远聚焦状态聚焦向近物聚焦状态时的移动方向。 
图1、4、7、10、13、及16中，附加在特定的面的星号＊表示该面是非球面。此外，各图中，各透镜组的符号后面被附加的记号(+)及记号(-)对应于各透镜组的光焦度的正负。此外，各图中，记载于最右侧的直线表示像面S的位置。此外，各图中，在第四透镜组G4内设置有孔径光阑A。 
第一至第六实施方式所涉及的变焦透镜系统从物方到像方依次包括：具有正光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、具有负光焦度的第三透镜组G3、及具有正光焦度的第四透镜组G4。 
<第一实施方式> 
第一透镜组G1从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第一透镜元件L1、和凸面朝向物方的正弯月形的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1与第二透镜元件L2相接合。 
第二透镜组G2从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第三透镜元件L3、双凹形的第四透镜元件L4、及凸面朝向物方的正弯月形的第五透镜元件L5。 
第三透镜组G3由凸面朝向像方的负弯月形的第六透镜元件L6构成。 
第四透镜组G4从物方到像方依次包括：双凸形的第七透镜元件L7、双凸形的第八透镜元件L8、双凹形的第九透镜元件L9、凸面朝向像方的正弯月形的第十透镜元件L10，双凸形的第十一透镜元件L11、及凸面朝向像方的负弯月形的第十二透镜元件L12。第八透镜元件L8与第九透镜元件相接合，且第十一透镜元件L11与第十二透镜元件L12相接合。并且，第十透镜元件L10的两面是非球面。第十透镜元件L10是用树脂形成的。 
<第二实施方式> 
第一透镜组G1从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第一透镜元件L1和双凸形的第二透镜元件。第一透镜元件L1与第二透镜元件L2相接合。 
第二透镜组G2从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第三透镜元件L3、双凹形的第四透镜元件L4、及双凸形的第五透镜元件L5。 
第三透镜组G3由凸面朝向像方的负弯月形的第六透镜元件L6构成。 
第四透镜组G4从物方到像方依次包括：双凸形的第七透镜元件L7、双凸形的第八透镜元件L8、双凹形的第九透镜元件L9、凸面朝向物方的负弯 月形的第十透镜元件L10、双凸形的第十一透镜元件L11、凸面朝向像方的负弯月形的第十二透镜元件L12。第八透镜元件L8与第九透镜元件L9相接合，且第十透镜元件L10与第十一透镜元件L11相接合。并且，第十二透镜元件L12的两面是非球面。第十二透镜元件L12是用树脂形成的。 
<第三实施方式> 
第一透镜组G1由双凸形的第一透镜元件L1构成。 
第二透镜组G2从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第二透镜元件L2、双凹形的第三透镜元件L3、及双凸形的第四透镜元件L4。 
第三透镜组G3由双凹形的第五透镜元件L5构成。 
第四透镜组G4从物方到像方依次包括：双凸形的第六透镜元件L6、双凸形的第七透镜元件L7、凸面朝向像方的负弯月形的第八透镜元件L8、凸面朝向物方的负弯月形的第九透镜元件L9、双凸形的第十透镜元件L10、凸面朝向像方的负弯月形的第十一透镜元件L11。第七透镜元件L7与第八透镜元件L8相接合。另外，第十一透镜元件L11的两面是非球面。第十一透镜元件L11是用树脂形成的。 
<第四实施方式> 
第一透镜组G1从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第一透镜元件L1、及凸面朝向物方的正弯月形的第二透镜元件L2。 
第二透镜组G2从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第三透镜元件L3、双凹形的第四透镜元件L4、及双凸形的第五透镜元件L5。 
第三透镜组G3由凸面朝向像方的负弯月形的第六透镜元件L6构成。 
第四透镜组G4从物方到像方依次包括：双凸形的第七透镜元件L7、双凸形的第八透镜元件L8、凸面朝向像方的负弯月形的第九透镜元件L9、双凸形的第十透镜元件L10、双凸形的第十一透镜元件、及凸面朝向像方的负弯月形的第十二透镜元件L12。第八透镜元件L8与第九透镜元件相接合。此外，第七透镜元件L7的物方面和第十透镜元件L10的两面是非球面。第七透镜元件L7及第十透镜元件L10是用树脂形成的。 
<第五实施方式> 
第一透镜组G1从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第一透镜元件L1、和凸面朝向物方的正弯月形的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1与第二透镜元件L2相接合。 
第二透镜组G2从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第三透镜元件L3、双凹形的第四透镜元件L4、及双凸形的第五透镜元件L5。 
第三透镜组G3由双凹形的第六透镜元件L6构成。 
第四透镜组G4从物方到像方依次包括：双凸形的第七透镜元件L7、双凸形的第八透镜元件L8、双凹形的第九透镜元件L9、凸面朝向物方的正弯月形的第十透镜元件L10、双凸形的第十一透镜元件L11、及凸面朝向像方的负弯月形的第十二透镜元件L12。第八透镜元件L8与第九透镜元件L9相接合，且第十一透镜元件L11与第十二透镜元件L12相接合。此外，第十透镜元件L10的两面是非球面。第十透镜元件L10是用树脂形成的。另外，第九透镜元件L9与第十透镜元件L10之间的竖线表示防眩光光圈(flare-cut diaphragm)。 
<第六实施方式> 
第一透镜组G1从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第一透镜元件L1、和双凸形的第二透镜元件L2构成。 
第二透镜组G2从物方到像方依次包括：凸面朝向物方的负弯月形的第三透镜元件L3、双凹形的第四透镜元件L4、及凸面朝向物方的正弯月形的第五透镜元件L5。 
第三透镜组G3由凸面朝向像方的负弯月形的第六透镜元件L6构成。 
第四透镜组G4从物方到像方依次包括：双凸形的第七透镜元件L7、双凸形的第八透镜元件L8、双凹形的第九透镜元件L9、双凸形的第十透镜元件L10、双凸形的第十一透镜元件L11、及凸面朝向像方的负弯月形的第十一透镜元件L11。第八透镜元件L8与第九透镜元件相接合。第十透镜元件L10的两面是非球面。第十透镜元件L10是用树脂形成的。 
在第一至第四及第六实施方式中，在从广角端变焦到远摄端时，各透镜组沿光轴向物方移动，以使在远摄端时的第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔比在广角端时长、在远摄端时的第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间隔比在广角端时长、在远摄端时的第三透镜组G3与第四透镜组G4 之间的间隔比在广角端时短。孔径光阑A与第四透镜组G4一起沿光轴移动。另外，在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔单调地增加，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间隔先减少后增加，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔单调地减少。 
在第六实施方式中，在从广角端变焦到远摄端时，各透镜组沿光轴向物方移动，以使在远摄端时的第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔比在广角端时长、在远摄端时的第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间隔比在广角端时长、在远摄端时的第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔比在广角端时短。孔径光阑A与第四透镜组G4一起沿光轴移动。另外，在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔单调地增加，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间隔单调地增加，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔单调地减少。 
较佳的是，如各实施方式所涉及的变焦透镜系统那样，在变焦时第一透镜组G1沿光轴移动。通过将第一透镜组作为变倍透镜组，能够减小第一透镜组G1中的光束高度。其结果，能够实现第一透镜组G1的小型化。并且，较佳的是，在变焦时第四透镜组G4沿光轴移动。通过将第四透镜组G4作为变倍透镜组，不仅能够在收缩时实现小型化，而且能够提高变焦透镜系统的成像性能。 
另外，各实施方式所涉及的变焦透镜系统中，在从无穷远聚焦状态聚焦到近物聚焦状态时，第三透镜组G3沿光轴向物方移动。在使第三透镜组G3具有聚焦透镜组的功能，且用一个透镜元件来构成第三透镜组的情况下，能够减轻聚焦透镜组的重量。基于上述构成，能够实现高速聚焦。 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统中，第四透镜组G4从物方到像方依次包括：第一子透镜组和第二子透镜组。在此，子透镜组是指，一个透镜组由多个透镜元件构成的情况下，该透镜组所包括的任意一个透镜元件、或相邻的多个透镜元件的组合。在第一、第二、第四至第六、第八及第九实施方式中，第七透镜元件L7构成第一子透镜组，第八透镜元件L8至第十二透镜元件L12构成第二子透镜组。在第三及第七实施方式中，第六透镜元件L6构成第一子透镜组，第七透镜元件L7至第十一透镜元件L11构成第二子透镜组。 
然后，各实施方式所涉及的变焦透镜系统中，在对因施加到变焦透镜的振动而产生的图像模糊进行补偿的图像模糊补偿的情况下，第四透镜组G4内的第一子透镜组沿与光轴正交的方向移动，来对因整个系统的振动而导致的像点移动进行补偿。 
如上所述，在只用构成第四透镜组的透镜元件的一部分来构成图像模糊补偿透镜组的情况下，能够实现图像模糊补偿透镜组的轻量化。因此，通过简略的驱动机构就能够驱动图像模糊补偿透镜组。特别是在图像模糊补偿透镜组只由一个透镜元件构成的情况下，能够进一步简化图像模糊补偿透镜组的驱动机构。 
较佳的是，第一透镜组由一个或两个透镜元件构成。若增加构成第一透镜组的透镜元件的个数，则会导致第一透镜组的直径增大。在图像模糊补偿透镜组由两个透镜元件构成的情况下，由于能够减小第一透镜组的结构长度及直径，因此有利于整个系统的小型化。并且，必要的透镜元件个数的减少还能够降低成本。 
较佳的是，第一透镜组只由接合透镜构成。在此情况下，能够对远摄端的色差进行良好的补偿。 
较佳的是，第四透镜组包括树脂透镜元件。构成第四透镜组的至少一个透镜元件通过树脂材料来形成，，能够降低变焦透镜系统的制造成本。 
另外，较佳的是，聚焦透镜组、图像模糊补偿子透镜组及孔径光阑相邻地配置。这样配置的情况下，能够简化包括执行元件的驱动机构，从而能够实现可换镜头装置的小型化。特别是在孔径光阑被配置在最靠像方的情况下，能够进一步简化驱动机构。 
以下，对各实施方式所涉及的变焦透镜系统应满足的数值条件进行说明。在此，较佳的是，各实施方式所涉及的变焦透镜系统尽可能满足以下举出的多个条件。然而，通过满足个别条件，也能够得到发挥相应效果的变焦透镜系统。 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(1)： 
1.0＜T4/fW＜3.5…(1) 
其中， 
T4：第四透镜组的光轴方向的厚度(mm)， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)。 
条件(1)规定第四透镜组在光轴方向上的结构长度。若满足条件(1)，则能够实现变焦透镜系统的小型化，并能够对如场曲率等各种像差进行良好地补偿。若超过条件(1)的上限，则会导致变焦透镜系统整体的结构长度增加，从而不利于变焦透镜系统的小型化。另一方面，若低于条件(1)的下限，则难以补偿场曲率。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(1)以外，还满足以下条件(1’)及(1”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
1.4＜T4/fW…(1’) 
T4/fW＜2.0…(1”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(2)： 
0.71＜|D4WT/fW|＜2.5…(2) 
其中， 
D4WT：从广角端变焦到远摄端时的第四透镜组的移动量(mm)， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)。 
条件(2)规定变焦时的第四透镜组的移动量。若满足条件(2)，则能够实现变焦透镜的小型化，并能够对像差进行良好的补偿。若超过条件(2)的上限，则变倍时的第四透镜组的移动量增大，从而难以实现小型化。另一方面，若低于条件(2)的下限，则第四透镜组对变倍所起的作用过小，而难以补偿像差。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(2)以外，还满足以下条件(2’)及(2”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
1.1＜|D4WT/fW|…(2’) 
|D4WT/fW|＜1.9…(2”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(3)： 
0.2＜|fW/fF|＜0.6…(3) 
其中， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)， 
fF：聚焦透镜组的焦距(mm)。 
条件(3)规定聚焦透镜组的焦距。若满足条件(3)，则能够抑制变焦时的像差变动，并能够实现高速聚焦。若超过条件(3)的上限，则在无穷远聚焦状态与近物聚焦状态之间的像差变动、特别是场曲率的变动变大，从而导致画质变差。另一方面，若低于条件(3)的下限，则聚焦移动量增加，从而难以实现高速聚焦。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(3)以外，还满足以下条件(3’)及(3”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
0.25＜|fW/fF|…(3’) 
|fW/fF|＜0.5…(3”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(4)： 
0.77＜|D1/fW|＜3.5…(4) 
其中， 
D1：从广角端变焦到远摄端时的第一透镜组的移动量(mm)， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)。 
条件(4)规定第一透镜组的移动量。若满足条件(4)，则能够使变焦透镜系统的体积紧凑，并能够对场曲率等各种像差进行良好地补偿。若超过条件(4)的上限，则导致凸轮的大型化，从而难以使变焦透镜系统在收缩时体积紧凑。另一方面，若低于条件(4)的下限，则难以补偿各种像差，特别是在远摄端的场曲率。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(4)以外，还满足以下条件(4’)及(4”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
1.7＜|D1/fW|…(4’) 
|D1/fW|＜2.3…(4”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(5)： 
0.3＜(D3WT-D4WT)/fW＜1.5…(5) 
其中， 
D3WT：从广角端变焦到远摄端时的第三透镜组的移动量(mm)， 
D4WT：从广角端变焦到远摄端时的第四透镜组的移动量(mm)， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)。 
条件(5)规定从广角端变焦到远摄端时的、第三透镜组与第四透镜组之间的间隔。若满足条件(5)，则在保持变倍比的同时，能够使变焦透镜系统的体积紧凑。若超过条件(5)的上限，则难以实现变焦透镜系统的小型化。另一方面，若低于条件(5)的下限，则难以确保变倍比。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(5)以外，还满足以下条件(5’)及(5”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
0.6＜(D3WT-D4WT)/fW…(5’) 
(D3WT-D4WT)/fW＜1.1…(5”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(6)： 
0.1＜(D3WM-D4WM)/fW＜1.0…(6) 
其中， 
D3WM：从广角端变焦到中间位置时的第三透镜组的移动量(mm)， 
D4WM：从广角端变焦到中间位置时的第四透镜组的移动量(mm)， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)。 
条件(6)规定从广角端变焦到中间位置时的、第三透镜组与第四透镜组之间的间隔。若满足条件(6)，则在保持变倍率比的同时，能够使变焦透镜系统的体积紧凑。若超过条件(6)的上限，则难以实现变焦透镜系统的小型化。另一方面，若低于条件(6)的下限，则难以确保变倍比。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(6)以外，还满足以下条件(6’)及(6”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
0.3＜(D3WM-D4WM)/fW…(6’) 
(D3WM-D4WM)/fW＜0.7…(6”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(7)： 
|fW/fP|＜0.35…(7) 
其中， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)， 
fP：第四透镜组所包括的树脂透镜的焦距(mm)。 
条件(7)规定第四透镜组所包括的树脂透镜的焦距。若满足条件(7)，则即使在树脂透镜的折射率因环境温度变化而发生变化的情况下，也能够保证画质。若脱离条件(7)的数值范围，则在树脂透镜的折射率因环境温度变化而发生变化的情况下，场曲率增大，从而导致画质变差。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(7)以外，还满足以下条件(7’)，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
|fW/fP|＜0.21…(7’) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(8)： 
0.7＜BFW/fW＜3.0…(8) 
其中， 
BFW：整个系统在广角端的后焦点(mm)， 
fW：整个系统在广角端的焦距(mm)。 
条件(8)规定整个系统在广角端的后焦点。若满足条件(8)，则既能够实现变焦透镜系统的小型化，又能够避免摄像区域周边部的画质降低。若超过条件(8)的上限，则难以实现变焦透镜系统的小型化。另一方面，若低于条件(8)的下限，则入射到拍摄元件的光线的入射角变大，从而难以确保在摄像区域周边部的照度。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(8)以外，还满足以下条件(8’)及(8”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
1.1＜BFW/fW…(8’) 
BFW/fW＜1.8…(8”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(9)： 
1.50＜nd1＜1.72…(9) 
其中， 
nd1：构成第一透镜组的正透镜元件相对于d线的折射率。 
条件(9)规定构成第一透镜组的正透镜元件相对于d线的折射率。若满足条件(9)，则能够以低成本实现变焦透镜系统的小型化。若超过条件(9) 的上限，则难以实现低成本化。另一方面，若低于条件(9)的下限，则构成第一透镜组的正透镜元件的芯厚增大，从而不利于变焦透镜系统的小型化。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(9)以外，还满足以下条件(9’)及(9”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
1.55＜nd1…(9’) 
nd1＜1.65…(9”) 
各实施方式所涉及的变焦透镜系统最好满足以下条件(10)： 
50＜vd1＜75…(10) 
其中， 
vd1：构成第一透镜组的正透镜元件的阿贝数。 
条件(10)规定构成第一透镜组的正透镜元件的阿贝数。若满足条件(10)，则能够以低成本实现画质优良的变焦透镜系统。若超过条件(10)的上限，则难以实现低成本化。另一方面，若低于条件(10)的下限，则难以补偿在远摄端的色差。 
若各实施方式所涉及的变焦透镜系统除了满足上述条件(10)以外，还满足以下条件(10’)及(10”)中的至少一个条件，则上述有利效果更加明显地得到发挥。 
55＜vd1…(10’) 
vd1＜60…(10”) 
另外，也可以只用通过折射来使入射光线偏向的折射型透镜元件(也就是说，在具有不同的折射率的介质之间的界面进行偏向的透镜)来构成各实施方式所涉及的变焦透镜系统的各透镜组。或者，也可以使用通过衍射作用来使入射光线偏向的衍射透镜元件、通过组合衍射作用和折射作用来使入射光线偏向的折射-衍射混合型透镜元件、及通过介质内的折射率分布来使入射光线偏向的折射率分布型透镜元件等中的任何一种透镜元件，或将这些多种透镜元件组合起来构成各透镜组。 
<第七实施方式> 
图19是第七实施方式所涉及的可更换镜头式数码相机系统的结构概要图。 
本实施方式所涉及的可更换镜头式数码相机系统100(以下简称“相机系统”)包括相机主体101、及与相机主体101可拆卸地连接的可更换镜头装置201。 
相机主体101包括：拍摄元件102，接收可更换镜头装置201的变焦透镜系统202所形成的光学图像，并将其转换成电图像信号；液晶显示器103，显示被拍摄元件102转换了的图像信号；及相机支架部104。可更换镜头装置201包括：上述第一至第六实施方式中的任意实施方式所涉及的变焦透镜系统202、保持变焦透镜系统202的镜筒203、及与相机主体的相机支架部104连接的镜头支架部204。相机支架部104及镜头支架部204不仅进行物理连接，而且还可以发挥界面的功能，使相机主体101内的控制器(未图示)与可更换镜头装置201内的控制器(未图示)之间进行电连接，从而能够实现互相收发信号。 
本实施方式中使用的是第一至第六实施方式中的任意实施方式所涉及的变焦系统202。由此，以低成本能够实现体积紧凑且具有良好的成像性能的可更换镜头装置。此外，还能够实现本实施方式所涉及的相机系统100整体的小型化及低成本化。 
以下说明具体地实现了上述各实施方式所涉及的变焦透镜系统的数值实施例。如后述那样，数值实施例1对应第一实施方式，数值实施例2对应第二实施方式，数值实施例3对应第三实施方式，数值实施例4对应第四实施方式，数值实施例5对应第五实施方式，数值实施例6对应第六实施方式。此外，在各数值实施例，表中的长度单位均是“mm”，视角的单位均是“°”。此外，在各数值实施例，r表示曲率半径，d表示轴向间隔，nd表示相对d线的折射率，vd表示相对d线的阿贝数。此外，在各数值实施例，附加了＊号的面是非球面，非球面形状由下式定义。 
式1 
Z = h 2 / r 1 + 1 - ( 1 + &kappa; ) ( h / r ) 2 + &Sigma; A n h n
其中， 
Z：从非球面上距离光轴的高度为h的某点到非球面顶点的切面的距离， 
h：距离光轴的高度， 
r：顶点曲率半径， 
κ：圆锥常数， 
An：n次非球面系数。 
图2、5、8、11、14、17分别是数值实施例1、2、3、4、5、6所涉及的变焦透镜系统在无穷远聚焦状态下的纵向像差图。 
在各纵向像差图中，图(a)表示在广角端，图(b)表示在中间位置，图(c)表示在远摄端的各像差。各纵向像差图从左到右依次示出球面像差(SA(mm))、像散(AST(mm))、及畸变(DIS(％))。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，用F表示)，实线表示d线(d-line)特性，短虚线表示F线(F-line)特性，长虚线表示C线(C-line)特性。在像散图中，纵轴表示像高(图中，用H表示)，实线表示弧矢面的特性(图中用s表示)，虚线表示子午面(图中用m表示)的特性。在畸变图中，纵轴表示像高(图中用H表示)。 
图3、6、9、12、15、18分别是数值实施例1、2、3、4、5、6所涉及的变焦透镜系统在未进行图像模糊补偿的基本状态及图像模糊补偿状态下的横向像差图。 
在各横向像差图中，位于上方的三个像差图对应在远摄端未进行图像模糊补偿的基本状态，位于下方的三个像差图对应使第四透镜组G4所包括的图像模糊补偿子透镜组(第一子透镜组)沿垂直于光轴的方向移动规定量的、在远摄端的图像模糊补偿状态。在基本状态下的各横向像差图中，上方的像差图表示在最大像高的70％像点的横向像差，中间的像差图表示轴上像点的横向像差，下方的像差图表示最大像高的-70％像点的横向像差。在图像模糊补偿状态下的各横向像差图中，上方的像差图表示最大像高的70％像点的横向像差，中间的像差图表示轴上像点的横向像差，下方的像差图表示最大像高的-70％的像点的横向像差。另外，在各横向像差图中，横轴表示光瞳面上与主光束相距的距离，实线表示d线(d-line)特性，短虚线表示F线(F-line)特性，长虚线表示C线(C-line)特性。另外，各横向像差图中设定子午面是包括第一透镜组G1的光轴的平面。 
下表1示出，各数值实施例的变焦透镜系统在图像模糊补偿状态下，图像模糊补偿子透镜组在远摄端沿垂直于光轴的方向移动的移动量(YT(mm))。 图像模糊补偿角为0.3°。即，以下所示的图像模糊补偿子透镜组的移动量等于变焦透镜系统的光轴倾斜0.3°时的像偏心量。 
表1<图像模糊补偿子透镜组的移动量> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000171
<数值实施例1> 
数值实施例1的变焦透镜系统对应第一实施方式(图1)。表2示出变焦透镜系统的面数据，表3示出非球面数据，表4示出各种数据，表5示出单透镜数据，表6示出变焦透镜组数据，表7示出变焦透镜组倍率。 
表2<面数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000172
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000181
表3<非球面数据> 
第18面 
K＝0.00000E+00，A4＝1.33886E-04，A6＝3.24570E-06，A8＝-7.64286E-08 
第19面 
K＝0.00000E+00，A4＝1.15737E-04，A6＝3.02082E-06，A8＝-8.18542E-08 
表4<各种数据> 
变焦比    2.81403 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000191
表5<单透镜数据> 
表6<变焦透镜组数据> 
表7<变焦透镜组倍率> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000194
<数值实施例2> 
数值实施例2的变焦透镜系对应第二实施方式(图4)。表8示出变焦 透镜系统的面数据，表9示出非球面数据，表10示出各种数据，表11示出单透镜数据，表12示出变焦透镜组数据，表13示出变焦透镜组倍率。 
表8<面数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000201
表9<非球面数据> 
第21面 
K＝0.00000E+00，A4＝-2.02386E-04，A6＝1.60650E-06，A8＝2.25837E-08 
第22面 
K＝0.00000E+00，A4＝-1.85067E-04，A6＝1.44344E-06，A8＝0.00000E+00 
表10<各种数据> 
变焦比    2.81399 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000211
表11<单透镜数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000221
表12<变焦透镜组数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000222
表13<变焦透镜组倍率> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000223
<数值实施例3> 
数值实施例3的变焦透镜系统对应第三实施方式(图7)。表14示出变焦透镜系统的面数据，表15示出非球面数据，表16示出各种数据，表17示出单透镜数据，表18示出变焦透镜组数据，表19示出变焦透镜组倍率。 
表14<面数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000224
表15<非球面数据> 
第11面 
K＝0.00000E+00，A4＝1.39196E-05，A6＝-8.50233E-08，A8＝-2.35288E-09A10＝0.00000E+00 
第19面 
K＝0.00000E+00，A4＝5.70926E-04，A6＝-7.94359E-07，A8＝4.53692E-08A10＝-1.69327E-10 
第20面 
K＝0.00000E+00，A4＝5.49448E-04，A6＝1.12374E-07，A8＝3.79362E-08A10＝0.00000E+00 
表16(各种数据) 
变焦比    3.01496 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000241
表17<单透镜数据> 
表18<变焦透镜组数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000243
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000251
表19<变焦透镜组倍率> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000252
<数值实施例4> 
数值实施例4的变焦透镜系统对应第四实施方式(图10)。表20示出变焦透镜系统的面数据，表21示出非球面数据，表22示出各种数据，表23示出单透镜数据，表24示出变焦透镜组数据，表25示出变焦透镜组倍率。 
表20<面数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000253
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000261
表21<非球面数据> 
第13面 
K＝0.00000E+00，A4＝-1.13941E-05，A6＝1.53340E-07，A8＝-2.82359E-10A10＝0.00000E+00 
第19面 
K＝0.00000E+00，A4＝4.63655E-04，A6＝-1.84239E-07，A8＝5.83649E-08A10＝-3.63492E-10 
第20面 
K＝0.00000E+00，A4＝4.46471E-04，A6＝8.56266E-07，A8＝5.42542E-08A10＝0.00000E+00 
表22<各种数据> 
变焦比    3.01501 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000262
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000271
表23<单透镜数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000272
表24<变焦透镜组数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000273
表25<变焦透镜组倍率> 
<数值实施例5> 
数值实施例5的变焦透镜系统对应第五实施方式(图13)。表26示出变焦透镜系统的面数据，表27示出球面数据，表28示出各种数据，表29示出单透镜数据，表30示出变焦透镜组数据，表31示出变焦透镜组倍率。 
表26<面数据> 
表27<非球面数据> 
第19面 
K＝0.00000E+00，A4＝3.31973E-05，A6＝-2.45043E-06，A8＝5.51240E-08A10＝-2.25928E-10 
第20面 
K＝0.00000E+00，A4＝8.10984E-05，A6＝-2.10215E-06，A8＝3.77361E-08A10＝-3.90270E-12 
表28<各种数据> 
变焦比    3.02696 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000292
表29<单透镜数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000301
表30<变焦透镜组数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000302
表31<变焦透镜组倍率> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000303
<数值実施例6> 
数值実施例6的变焦透镜系统对应第六实施方式(图16)。表32示出变焦透镜系统的面数据，表33示出非球面数据，表34示出各种数据，表35示出单透镜数据，表36示出变焦透镜组数据，表37示出变焦透镜组倍率。 
表32<面数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000311
表33<非球面数据> 
第19面 
K＝0.00000E+00，A4＝3.66811E-04，A6＝1.81869E-06，A8＝-6.63412E-09A10＝7.91954E-11 
第20面 
K＝0.00000E+00，A4＝3.72321E-04，A6＝2.25209E-06，A8＝4.28346E-09A10＝0.00000E+00 
表34<各种数据> 
变焦比    3.01502 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000321
表35<单透镜数据> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000322
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000331
表36(变焦透镜组数据) 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000332
表37(变焦透镜组倍率) 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000333
以下示出对各数值实施例所涉及的变焦透镜系统求出的各条件式的对应值。 
表38<条件式的对应值> 
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000334
Figure DEST_PATH_GDA0000159615130000342
工业实用性 
本发明所涉及的变焦透镜系统能够适用于数码静止相机、数码摄像机、移动电话机的相机、PDA(Personal Digital Assistance，个人数字助理)的相机、监控系统中的监控摄像机、Web相机、车载相机等，特别适于数码静止相机系统、数码摄像机系统等要求高画质的拍摄光学系统。 

Claims (14)

1.一种变焦透镜系统，其特征在于，从物方到像方依次包括：
由2个以下的透镜元件构成，且具有正光焦度的第一透镜组；
具有负光焦度的第二透镜组；
具有负光焦度的第三透镜组；及
具有正光焦度的第四透镜组，
在从广角端变焦到远摄端时，所述第四透镜组沿光轴移动，
并且，该变焦透镜系统满足以下条件：
1.50＜nd1＜1.72…(9)
50＜v d1＜75…(10)
其中，
nd1：构成第一透镜组的正透镜元件相对于d线的折射率，
v d1：构成第一透镜组的正透镜元件的阿贝数。
2.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于：变焦时，所述第一透镜组沿光轴移动。
3.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于：在从无穷远聚焦状态到近物聚焦状态的聚焦时，所述第三透镜组沿光轴移动。
4.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于：从无穷远聚焦状态到近物聚焦状态的聚焦时沿光轴移动的透镜组，只由一个透镜元件构成。
5.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于：在补偿因整个系统的振动而导致的图像模糊时，由构成所述第四透镜组的多个透镜元件的一部分而构成的子透镜组，沿与光轴正交的方向移动。
6.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于：在补偿因整个系统的振动而导致的图像模糊时沿与光轴正交的方向移动的子透镜组，只由一个透镜元件构成。
7.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于：所述第一透镜组包括2个透镜元件。
8.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于：所述第一透镜组只由一个接合透镜元件构成，该接合透镜元件由2个透镜元件接合而成。
9.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下条件：
0.71＜|D4WT/fW|＜2.5…(2)
其中，
D4WT：在从广角端变焦到远摄端时的第四透镜组的移动量，
fW：整个系统在广角端的焦距。
10.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下条件：
0.2＜|fW/fF|＜0.6…(3)
其中，
fW：整个系统在广角端的焦距，
fF：聚焦透镜组的焦距。
11.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下条件：
0.77＜|D1/fW|＜3.5…(4)
其中，
D1：在从广角端变焦到远摄端时的第一透镜组的移动量，
fW：整个系统在广角端的焦距。
12.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下条件：
0.7＜BFW/fW＜3.0…(8)
其中，
BFW：整个系统在广角端的后焦点，
fW：整个系统在广角端的焦距。
13.一种可更换镜头装置，其特征在于，具备：
权利要求1所述的变焦透镜系统；及
镜头支架部，可与包括图像传感器的相机主体连接，该图像传感器接收所述变焦透镜系统所形成的光学图像，并将其转换成电图像信号。
14.一种相机系统，其特征在于，具备：
可更换镜头装置，包括权利要求1所述的变焦透镜系统；及
相机主体，通过相机支架部与所述可更换镜头装置可拆卸地连接，并包括图像传感器，该图像传感器接收所述变焦透镜系统所形成的光学图像，并将其转换成电图像信号。
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