CN103038687A - 变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统 - Google Patents

变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统 Download PDF

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Abstract

本发明的变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统从物方到像方依次由具有负光焦度的第1透镜组、具有正光焦度的第2透镜组、具有负光焦度的第3透镜组和具有正光焦度的第4透镜组构成，第2透镜组从物方到像方依次由物方第2透镜组和像方第2透镜组构成，像方第2透镜组朝向垂直于光轴的方向移动，以对像的模糊进行光学补偿。本发明的变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统满足条件：1＜|f2I/fW|＜10（其中，f2I是像方第2透镜组的合成焦距，fW是整个系统在广角端的焦距）。

Description

变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统
技术领域
本发明涉及变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统。本发明尤其涉及不仅光学性能优异，而且具有模糊补偿功能，且透镜全长短，小型且轻量的变焦透镜系统，包含该变焦透镜系统的变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统。
背景技术
可更换镜头式数码照相机系统（以下简称为照相机系统），具有能够以高灵敏度拍摄高画质的图像，聚焦或拍摄后的图像处理高速，且能够根据想要拍摄的场景便捷地对可更换镜头装置进行更换等优点，近年来迅速普及。而且，具有能够变倍地形成光学像的变焦透镜系统的可更换镜头装置在不进行透镜更换就可以自如地变化焦距这一点上是非常受欢迎的。
作为可更换镜头装置所使用的变焦透镜系统，以往，要求的是从广角端到远摄端具有高光学性能，提出了例如以负先导方式多组结构的各种变焦透镜系统。
例如，日本特开2007-078834号公报揭示了为负正负正四组结构的变焦透镜，与广角端相比，在远摄端，为了使得第1透镜组和第2透镜组的间距减小，第2透镜组和第3透镜组的间距增大，第3透镜组和第4透镜组的间距减小，各个透镜组进行移动，第2透镜组具有由一个正透镜结构的第2A透镜部分和由正透镜以及负透镜结构的、正屈光力的第2B透镜部分，第2A透镜部分朝向垂直于光轴的方向移动，第2A透镜部分和第2B透镜部分的焦距的比被设定在规定范围。
日本专利第3486532号公报揭示了为负正正正或者负正正负四组结构的变焦透镜，该变焦透镜在从广角端向远摄端变倍时，第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组在光轴方向上移动，第4透镜组被固定，第3透镜组由负透镜与正透镜的接合透镜或者正透镜与负透镜的接合透镜结构，使第3透镜组在与光轴大致垂直的方向上移动以进行模糊补偿，第1透镜组和第2透镜组的球面像差系数的比以及第3透镜组和第2透镜组的球面系数比分别被设定在规定范围。
日本专利第3587272号公报揭示了为负正两组结构的变焦透镜，其使第1透镜组和第2透镜组的间距变化以进行变倍，第2透镜组具有正屈光力的第2透镜组前组和正屈光力的第2透镜组后组，第2透镜组前组中的各个透镜在光轴上的间距在变倍以及对焦时被固定，仅使第2透镜组前组朝向像方移动以进行对焦，在远摄端的第2透镜组前组的成像倍率以及在广角端的第2透镜组前组的成像倍率分别被设定在规定范围。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-078834号公报
专利文献2:日本专利第3486532号公报
专利文献3:日本专利第3587272号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，所述各专利文献所揭示的变焦透镜都具有某种程度的光学性能，且一并具有模糊补偿功能，但是由于呈现这样的模糊补偿功能的透镜组的结构导致透镜全长的缩短变得困难，也无法实现近年来所需求的小型化。
本发明的目的是提供不仅光学性能优异，而且具有模糊补偿功能，且透镜全长短，小型且轻量的变焦透镜系统，包含该变焦透镜系统的变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统。
解决课题的手段
上述目的之一是通过以下的变焦透镜系统达成的。即，本发明涉及一种变焦透镜系统，其特征在于，从物方到像方依次由具有负光焦度的第1透镜组、具有正光焦度的第2透镜组、具有负光焦度的第3透镜组和具有正光焦度的第4透镜组构成，所述第2透镜组从物方到像方依次由物方第2透镜组和像方第2透镜组构成，所述像方第2透镜组朝向垂直于光轴的方向移动，以对像的模糊进行光学补偿，所述变焦透镜系统满足以下的条件（1），
1＜|f2I/fW|＜10…(1)
其中，
f2I:像方第2透镜组的合成焦距，
fW:整个系统在广角端的焦距。
上述目的之一是通过以下的可更换镜头装置达成的。即，本发明的可更换镜头装置具有变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物方到像方依次由具有负光焦度的第1透镜组、具有正光焦度的第2透镜组、具有负光焦度的第3透镜组和具有正光焦度的第4透镜组构成，所述第2透镜组从物方到像方依次由物方第2透镜组和像方第2透镜组构成，所述像方第2透镜组朝向垂直于光轴的方向移动，以对像的模糊进行光学补偿，所述变焦透镜系统满足以下的条件（1），
1＜|f2I/fW|＜10…(1)
其中，
f2I:像方第2透镜组的合成焦距，
fW:整个系统在广角端的焦距，以及
镜头安装部，其能够与包含摄像元件的照相机本体连接，所述摄像元件接收所述变焦透镜系统所形成的光学像，并将所接收的光学像转换为电图像信号。
上述目的之一是通过以下的照相机系统达成的。该照相机系统具有：包含上述的变焦透镜系统的可更换镜头装置，该变焦透镜系统从物方到像方依次由具有负光焦度的第1透镜组、具有正光焦度的第2透镜组、具有负光焦度的第3透镜组和具有正光焦度的第4透镜组构成，所述第2透镜组从物方到像方依次由物方第2透镜组和像方第2透镜组构成，所述像方第2透镜组朝向垂直于光轴的方向移动，以对像的模糊进行光学补偿，所述变焦透镜系统满足以下的条件（1），
1＜|f2I/fW|＜10…(1)
其中，
f2I:像方第2透镜组的合成焦距，
fW:整个系统在广角端的焦距，以及
通过照相机安装部能装卸地与所述可更换镜头装置连接的、包含摄像元件的照相机本体，所述摄像元件接收所述变焦透镜系统所形成的光学像，并将所接收的光学像转换为电图像信号。
发明的效果
根据本发明，能够提供不仅光学性能优异，而且具有模糊补偿功能，且透镜全长短，小型且轻量的变焦透镜系统，包含该变焦透镜系统的变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统。
附图说明
图1是表示实施方式1(实施例1)所涉及的变焦透镜系统的无限远对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的无限远对焦状态的纵向像差图。
图3是实施例1所涉及的变焦透镜系统的近物对焦状态的纵向像差图。
图4是在实施例1所涉及的变焦透镜系统的远摄端的、没有进行像模糊补偿的基本状态及像模糊补偿状态下的横向像差图。
图5是表示实施方式2(实施例2)所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的透镜配置图。
图6是实施例2所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的纵向像差图。
图7是实施例2所涉及的变焦透镜系统的近物对焦状态的纵向像差图。
图8是在实施例2所涉及的变焦透镜系统的远摄端的、没有进行像模糊补偿的基本状态及像模糊补偿状态下的横向像差图。
图9是表示实施方式3(实施例3)所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的透镜配置图。
图10是实施例3所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的纵向像差图。
图11是实施例3所涉及的变焦透镜系统的近物对焦状态的纵向像差图。
图12是在实施例3所涉及的变焦透镜系统的远摄端的、没有进行像模糊补偿的基本状态及像模糊补偿状态下的横向像差图。
图13是表示实施方式4(实施例4)所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的透镜配置图。
图14是实施例4所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的纵向像差图。
图15是实施例4所涉及的变焦透镜系统的近物对焦状态的纵向像差图。
图16是在实施例4所涉及的变焦透镜系统的远摄端的、没有进行像模糊补偿的基本状态及像模糊补偿状态下的横向像差图。
图17是表示实施方式5(实施例5)所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的透镜配置图。
图18是实施例5所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的纵向像差图。
图19是实施例5所涉及的变焦透镜系统的近物对焦状态的纵向像差图。
图20是在实施例5所涉及的变焦透镜系统的远摄端的、没有进行像模糊补偿的基本状态及像模糊补偿状态下的横向像差图。
图21是实施方式6所涉及的可更换镜头式数码照相机系统的概略结构图。
具体实施方式
（实施方式1～5）
图1、5、9、13以及17是各实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统的透镜配置图，都表示处于无限远对焦状态下的变焦透镜系统。
在各图中，(a)图表示广角端（最短焦距状态：焦距fW）的透镜结构，(b)图表示中间位置（中间焦距状态：焦距
Figure BDA00002791590500051
的透镜结构，(c)图表示远摄端（最长焦距状态：焦距fT）的透镜结构。并且，在各图中，设置在(a)图与(b)图之间的箭头折线是从上而下依次连接广角端、中间位置、远摄端的各状态下的透镜组的位置而得到的直线。广角端与中间位置之间、中间位置与远摄端之间仅单纯地由直线连接着，与实际的各透镜组的运动不同。
进一步地，在各图中，被附于透镜组的箭头表示从无限远对焦状态朝近物对焦状态的聚焦，即，在图1、5、9、13以及17中，表示后述的第3透镜组G3在从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时移动的方向。另外，在这些图1、5、9、13以及17中，由于（a）图中记载了各透镜组的符号，因此为了方便，在该各透镜组的符号的下部标注表示聚焦的箭头，但在各变焦状态下，在聚焦时各透镜组移动的方向针对各实施形态在下文进行详细说明。
实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统从物方到像方依次包括具有负光焦度的第1透镜组G1、具有正光焦度的第2透镜组G2、具有负光焦度的第3透镜组G3和具有正光焦度的第4透镜组G4。在各实施方式所涉及的变焦透镜系统中，在变焦时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3分别向沿着光轴的方向移动，以使得各透镜组的间距，即所述第1透镜组G1与第2透镜组G2的间距、第2透镜组G2与第3透镜组G3的间距以及第3透镜组G3与第4透镜组G4的间距都发生变化。各实施方式所涉及的变焦透镜系统，通过将这些各个透镜组设置为所希望的光焦度配置，能够保持高的光学性能，且能够实现透镜系统整体的小型化。
另外，在图1、5、9、13以及17中，被附加在特定面的星号*表示该面是非球面。并且，在各图中，被附加于各透镜组的符号的记号(＋)及记号(-)是对应于各透镜组的光焦度的符号。并且，在各图中，位于最右侧的直线表示像面S的位置。
进一步地，如图1、5、以及9所示，在第2透镜组G2内的第4透镜元件L4和第5透镜元件L5之间设有孔径光阑A。并且，如图13以及17所示，在第2透镜组G2内的第3透镜元件L3和第4透镜元件L4之间设有孔径光阑A。
如图1所示，在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，第1透镜组Gl从物方到像方依次由凸面朝向物方的负弯月形状的第1透镜元件L1、凸面朝向像方的负弯月形状的第2透镜元件L2、凸面朝向物方的正弯月形状的第3透镜元件L3构成。其中，第1透镜元件L1的像方面是非球面，第2透镜元件L2的两面是非球面。
在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次由双凸形状的第4透镜元件L4、凸面朝向物方的负弯月形状的第5透镜元件L5、双凸形状的第6透镜元件L6和双凸形状的第7透镜元件L7构成。其中，第5透镜元件L5和第6透镜元件L6被结合。而且，第4透镜元件L4的两面是非球面。进一步，在第4透镜元件L4和第5透镜元件L5之间设有孔径光阑A。
另外，在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，构成第2透镜组G2的透镜元件中的、第4透镜元件L4以及第5透镜元件L5与第6透镜元件L6的接合透镜元件相当于后述的物方第2透镜组，第7透镜元件L7相当于后述的为了对像的模糊进行光学补偿而向光轴的垂直方向移动的像方第2透镜组。
而且，在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3仅由凸面朝向物方的负弯月形状的第8透镜元件L8构成。该第8透镜元件L8的两面是非球面。
而且，在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由双凸形状的第9透镜元件L9构成。该第9透镜元件L9的两面是非球面。
在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，第1透镜组G1描着朝向像方凸出的轨迹移动，第2透镜组G2向物方单调地移动，第3透镜组G3向物方单调地稍微移动，第4透镜组G4相对于像面S固定。即，进行变焦时，第1透镜组G1、第2透镜组G2、以及第3透镜组G3分别沿着光轴移动，以使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间距减小，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间距增大，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间距发生变化。
进一步地，在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态朝近物对焦状态进行聚焦时，第3透镜组G3无论在哪个变焦状态下都沿着光轴向像方移动。
如图5所示，在实施方式2所涉及的变焦透镜系统中，第1透镜组Gl从物方到像方依次由凸面朝向物方的负弯月形状的第1透镜元件L1、凸面朝向像方的负弯月形状的第2透镜元件L2和凸面朝向物方的正弯月形状的第3透镜元件L3构成。其中，第1透镜元件L1和第3透镜元件L3都是两面为非球面。
在实施方式2所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次由双凸形状的第4透镜元件L4、凸面朝向物方的负弯月形状的第5透镜元件L5、双凸形状的第6透镜元件L6和双凸形状的第7透镜元件L7构成。其中，第5透镜元件L5和第6透镜元件L6被接合。而且，第4透镜元件L4的两面为非球面。进一步，在第4透镜元件L4和第5透镜元件L5之间设有孔径光阑A。
另外，在实施方式2所涉及的变焦透镜系统中，构成第2透镜组G2的透镜元件中的、第4透镜元件L4以及第5透镜元件L5与第6透镜元件L6的接合透镜元件相当于后述的物方第2透镜组，第7透镜元件L7相当于后述的为了对像的模糊进行光学补偿而向光轴的垂直方向移动的像方第2透镜组。
而且，在实施方式2所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3仅由双凹形状的第8透镜元件L8构成。该第8透镜元件L8的两面是非球面。
而且，在实施方式2所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由双凸形状的第9透镜元件L9构成。该第9透镜元件L9的两面是非球面。
在实施方式2所涉及的变焦透镜系统中，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，第1透镜组G1描着朝向像方凸出的轨迹移动，第2透镜组G2向物方单调地移动，第3透镜组G3向物方单调地稍微移动，第4透镜组G4相对于像面S固定。即，进行变焦时，第1透镜组G1、第2透镜组G2、以及第3透镜组G3分别沿着光轴移动，以使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间距减小，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间距增大，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间距发生变化。
进一步地，在实施方式2所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态朝近物对焦状态进行聚焦时，第3透镜组G3无论在哪个变焦状态下都沿着光轴向像方移动。
如图9所示，在实施方式3所涉及的变焦透镜系统中，第1透镜组Gl从物方到像方依次由凸面朝向物方的负弯月形状的第1透镜元件L1、凸面朝向像方的负弯月形状的第2透镜元件L2和凸面朝向物方的正弯月形状的第3透镜元件L3构成。其中，第2透镜元件L2的两面都是非球面。
在实施方式3所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次由双凸形状的第4透镜元件L4、凸面朝向物方的负弯月形状的第5透镜元件L5、双凸形状的第6透镜元件L6和双凸形状的第7透镜元件L7构成。其中，第5透镜元件L5和第6透镜元件L6被接合。而且，第4透镜元件L4的两面为非球面。进一步，在第4透镜元件L4和第5透镜元件L5之间设有孔径光阑A。
另外，在实施方式3所涉及的变焦透镜系统中，构成第2透镜组G2的透镜元件中的、第4透镜元件L4以及第5透镜元件L5与第6透镜元件L6的接合透镜元件相当于后述的物方第2透镜组，第7透镜元件L7相当于后述的为了对像的模糊进行光学补偿而向光轴的垂直方向移动的像方第2透镜组。
而且，在实施方式3所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3仅由双凹形状的第8透镜元件L8构成。该第8透镜元件L8的两面是非球面。
而且，在实施方式3所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由双凸形状的第9透镜元件L9构成。该第9透镜元件L9的两面是非球面。
在实施方式3所涉及的变焦透镜系统中，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，第1透镜组G1描着朝向像方凸出的轨迹移动，第2透镜组G2向物方单调地移动，第3透镜组G3向物方单调地稍微移动，第4透镜组G4相对于像面S固定。即，进行变焦时，第1透镜组G1、第2透镜组G2、以及第3透镜组G3分别沿着光轴移动，以使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间距减小，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间距增大，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间距发生变化。
进一步地，在实施方式3所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态朝近物对焦状态进行聚焦时，第3透镜组G3无论在哪个变焦状态下都沿着光轴向像方移动。
如图13所示，在实施方式4所涉及的变焦透镜系统中，第1透镜组Gl从物方到像方依次由凸面朝向物方的负弯月形状的第1透镜元件L1和凸面朝向物方的正弯月形状的第2透镜元件L2构成。这些第1透镜元件L1和第2透镜元件L2无论哪个的两面都是非球面。
在实施方式4所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次由双凸形状的第3透镜元件L3、凸面朝向物方的负弯月形状的第4透镜元件L4、双凸形状的第5透镜元件L5和双凹形状的第6透镜元件L6构成。其中，第4透镜元件L4和第5透镜元件L5被接合。而且，第3透镜元件L3以及第6透镜元件L6无论哪个的两面都为非球面。进一步，在第3透镜元件L3和第4透镜元件L4之间设有孔径光阑A。
另外，在实施方式4所涉及的变焦透镜系统中，构成第2透镜组G2的透镜元件中的、第3透镜元件L3以及第4透镜元件L4与第5透镜元件L5的接合透镜元件相当于后述的物方第2透镜组，第6透镜元件L6相当于后述的为了对像的模糊进行光学补偿而向光轴的垂直方向移动的像方第2透镜组。
而且，在实施方式4所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3仅由双凹形状的第7透镜元件L7构成。该第7透镜元件L7的两面是非球面。
而且，在实施方式4所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由双凸形状的第8透镜元件L8构成。该第8透镜元件L8的两面是非球面。
在实施方式4所涉及的变焦透镜系统中，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，第1透镜组G1描着朝向像方凸出的轨迹移动，第2透镜组G2向物方单调地移动，第3透镜组G3向物方单调地稍微移动，第4透镜组G4相对于像面S固定。即，进行变焦时，第1透镜组G1、第2透镜组G2、以及第3透镜组G3分别沿着光轴移动，以使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间距减小，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间距增大，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间距发生变化。
进一步地，在实施方式4所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态朝近物对焦状态进行聚焦时，第3透镜组G3无论在哪个变焦状态下都沿着光轴向像方移动。
如图17所示，在实施方式5所涉及的变焦透镜系统中，第1透镜组Gl从物方到像方依次由凸面朝向物方的负弯月形状的第1透镜元件L1和凸面朝向物方的正弯月形状的第2透镜元件L2构成。这些第1透镜元件L1和第2透镜元件L2无论哪个的两面都是非球面。
在实施方式5所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次由双凸形状的第3透镜元件L3、凸面朝向物方的负弯月形状的第4透镜元件L4、双凸形状的第5透镜元件L5、凸面朝向像方的正弯月形状的第6透镜元件L6和双凹形状的第7透镜元件L7构成。其中，第4透镜元件L4和第5透镜元件L5被接合，第6透镜元件L6和第7透镜元件L7被接合。而且，第3透镜元件L3的两面都为非球面，第6透镜元件L6的物方面为非球面。进一步，在第3透镜元件L3和第4透镜元件L4之间设有孔径光阑A。
另外，在实施方式5所涉及的变焦透镜系统中，构成第2透镜组G2的透镜元件中的、第3透镜元件L3以及第4透镜元件L4与第5透镜元件L5的接合透镜元件相当于后述的物方第2透镜组，第6透镜元件L6与第7透镜元件L7的接合透镜元件相当于后述的为了对像的模糊进行光学补偿而向光轴的垂直方向移动的像方第2透镜组。
而且，在实施方式5所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3仅由凸面朝向物方的负弯月形状的第8透镜元件L8构成。该第8透镜元件L8的两面是非球面。
而且，在实施方式5所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由双凸形状的第9透镜元件L9构成。该第9透镜元件L9的两面是非球面。
在实施方式5所涉及的变焦透镜系统中，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，第1透镜组G1描着朝向像方凸出的轨迹移动，第2透镜组G2向物方单调地移动，第3透镜组G3向物方单调地稍微移动，第4透镜组G4相对于像面S固定。即，进行变焦时，第1透镜组G1、第2透镜组G2、以及第3透镜组G3分别沿着光轴移动，以使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间距减小，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间距增大，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间距发生变化。
进一步地，在实施方式5所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态朝近物对焦状态进行聚焦时，第3透镜组G3无论在哪个变焦状态下都沿着光轴向像方移动。
实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统为负正负正的4组透镜结构，进一步第2透镜组G2由物方第2透镜组和像方第2透镜组这两个透镜组构成，因此能够缩短第1透镜组G1和第2透镜组G2的间距，透镜全长变短，且在远摄端的像差也得到了良好地补偿。而且，对像的模糊进行光学补偿时，能够以第3透镜组G3和第4透镜组G4的倍率，减小像方第2透镜组朝向垂直于光轴的方向移动的量。
像这样，实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统具有朝向垂直于光轴的方向移动的、对像的模糊进行光学补偿的像方第2透镜组。通过该像方第2透镜组，能够对整个系统的振动导致的像点移动进行补偿、即能够对起因于手抖动、振动等的像模糊进行光学补偿。
在补偿整个系统的振动所导致的像点移动之时，像方第2透镜组像这样地朝向与光轴正交的方向移动，由此能够抑制变焦透镜系统整体的大型化从而紧凑地结构，同时能够维持偏心彗形像差、偏心像散小的优异的成像特性来进行像模糊的补偿。
另外，像方第2透镜组可以由一个透镜元件构成，也可以由相邻的多个透镜元件。
又，在实施方式1～3所涉及的变焦透镜系统中，由于像方第2透镜组具有正光焦度，对像模糊进行光学补偿时彗形像差的发生减少，能够将构成该像方第2透镜组的透镜元件的透镜面设为球面。
在实施方式1～3所涉及的变焦透镜系统中，从无限远对焦状态朝近物对焦状态的聚焦时，第3透镜组G3沿光轴移动，该第3透镜组G3由具有正光焦度的透镜组，即像方第2透镜组和第4透镜组G4夹着，由此易于增大第3透镜组G3自身的负光焦度。因此，能够减小在聚焦时的第3透镜组G3的移动量，能够缩短透镜全长，还能缩短使透镜镜筒伸缩时的透镜全长。
在实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统中，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，由于最靠近像方配置的第4透镜组G4相对于像面固定，因此具有能够充分地防止灰尘等进入透镜系统内的优点。而且，由于能够减少凸轮结构，因此透镜镜筒的结构也变得简单。
在实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统中，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，最靠近物方配置的第1透镜组G1沿光轴移动，因此能够缩短透镜全长，进一步也能缩使短透镜镜筒伸缩时的透镜全长。
以下，对例如如实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统那样的变焦透镜系统满足的优选条件进行说明。另外，对各个实施方式所涉及的变焦透镜系统规定了多个优选条件，但能够满足所有这些多个条件的变焦透镜系统的结构是最理想的。但是，也可以通过满足个别的条件来实现发挥各自对应的效果的变焦透镜系统。
例如如实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统那样，从物方到像方依次由具有负光焦度的第1透镜组、具有正光焦度的第2透镜组、具有负光焦度的第3透镜组和具有正光焦度的第4透镜组，所述第2透镜组从物方到像方依次由物方第2透镜组和像方第2透镜组构成，所述像方第2透镜组朝向垂直于光轴的方向移动，对像的模糊进行光学补偿的（以下，将该透镜结构称为实施方式的基本结构）变焦透镜系统满足以下的条件（1）。
1＜|f2I/fW|＜10…(1)
其中，
f2I:像方第2透镜组的合成焦距，
fW:整个系统在广角端的焦距。
所述条件（1）是规定对像的模糊进行光学补偿的像方第2透镜组的焦距和整个系统在广角端的焦距的关系的条件。低于条件（1）的下限的话，像方第2透镜组的光焦度变得过强，像补偿时的像差发生变大，相反地超过条件（1）的上限的话，像方第2透镜组的移动量变大，用于使该像方第2透镜组移动的致动器也会变大。其结果，变焦透镜系统以及对其进行保持的透镜镜筒也将变大，无法实现小型化。
另外，通过进一步满足以下的条件（1）’以及（1）’’中的至少一个，能够进一步得到所述效果。
1.2＜|f2I/fW|…(1)’
|f2I/fW|＜7.0…(1)’’
例如如实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统那样，具有基本结构的变焦透镜系统优选为满足以下的条件（2）。
0.30＜d1/fW＜0.85…(2)
其中，
d1:第1透镜组在光轴上的厚度，
fW:整个系统在广角端的焦距。
所述条件（2）是规定第1透镜组的厚度与整个系统在广角端的焦距的关系的条件。低于条件（2）的下限的话，由于无法增大构成第1透镜组的各透镜元件的光焦度，因此难以缩短透镜全长。相反，超过条件（2）的上限的话，除了透镜全长变长，使透镜镜筒伸缩时的透镜全长恐怕也会变长。
另外，通过进一步满足以下的条件（2）’以及（2）’’中的至少一个，能够进一步得到所述效果。
0.4＜d1/fW…(2)’
d1/fW＜0.7…(2)’’
构成实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统的各透镜组仅由通过折射来使入射光线偏转的折射型透镜元件（即在具有不同折射率的介质之间的界面上进行偏转的类型的透镜元件）来构成，但本发明并不局限于此。例如，也可以由通过衍射来使入射光线偏转的衍射型透镜元件，或通过组合衍射作用和折射作用来使入射光线偏转的折射衍射混合型透镜元件，或通过介质内的折射率分布来使入射光线偏转的折射率分布型透镜元件等来构成各个透镜组。特别是在折射衍射混合型透镜元件中，若在折射率不同的介质的界面形成衍射结构，则能够改善衍射效率的波长依赖性，因此是优选的。
（实施方式6）
图21是实施方式6所涉及的可更换镜头式数码照像机系统的概略结构图。
本实施方式6所涉及的可更换镜头式照相机系统100包括照相机本体101和装卸自如地连接在照相机本体101上的可更换镜头装置201。
照相机本体101包括摄像元件102、液晶监视器103和照相机安装部104，该摄像元件102接收由可更换镜头装置201的变焦透镜系统202所形成的光学像，将其变换为电图像信号，该液晶监视器103对由摄像元件102所变换的图像信号进行显示。另一方面，可更换镜头装置201包括上述实施方式1～5中任意一个所涉及的变焦透镜系统202、保持变焦透镜系统202的镜筒和连接在照相机本体的照相机安装部104上的镜头安装部204。照相机安装部104及镜头安装部204不仅进行物理连接，而且对照相机本体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)进行电连接，且还可以作为可使彼此信号进行交换的接口发挥作用。另外，在图21中，图示有采用实施方式1所涉及的变焦透镜系统作为变焦透镜系统202的情形。
在实施方式6中，由于采用实施方式1～5中任意一个所涉及的变焦透镜系统202，所以可以以较低的成本实现紧凑且成像性能优异的可更换镜头装置。又，还可实现本实施形态6所涉及的数码照相机系统整体的小型化以及低成本化。另外，这些实施形态1～5所涉及的变焦透镜系统不需要使用所有的变焦域。即，也可以根据期望的变焦域，来相应地取出光学性能得到保证的范围，从而作为倍率比以下所对应的数值实施例1～5所说明的变焦透镜系统低的低倍率变焦透镜系统来使用。
以下，对具体实施实施方式1～5所涉及的变焦透镜系统的数值实施例进行说明。另外，在各数值实施例中，表中的长度单位均为“mm”，视角单位均为“°”。又，在各数值实施例中，r是曲率半径，d是面间距，nd是相对于d线的折射率，vd是相对于d线的阿贝数。又，在各数值实施例中，标注有星号＊的面是非球面，非球面形状用下面的式子来定义。
[式1]
Z = h 2 / r 1 + 1 - ( 1 + κ ) ( h / r ) 2 + Σ A n h n
其中，
Ｚ：距光轴的高度为h的非球面上的点到非球面顶点的切平面为止的距离，
ｈ：距光轴的高度，
ｒ：顶点曲率半径，
κ：圆锥常数，
An：n次的非球面系数。
图2、6、10、14以及18分别是各数值实施例1～5所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的纵向像差图。
又，图3、7、11、15以及19是各个数值实施例1～5所涉及的变焦透镜系统的近物对焦状态的纵向像差图。另外，数值实施例1～5中的物体距离是300mm。
在各纵向像差图中，(a)图表示广角端的各像差，(b)图表示中间位置的各像差，(c)图表示远摄端的各像差。各个纵向像差图从左依次表示球面像差（SA(mm)）、像散（AST(mm)）、畸变像差（DIS(％)）。在球面像差图中，纵轴表示F值（图中用F表示），实线是d线（d-line）的特性，短虚线是F线（F-line）的特性，长虚线是C线（C-line）的特性。在像散图中，纵轴表示像高（图中用H表示），实线是弧矢平面（图中用s表示）的特性，虚线是子午平面（图中用m表示）的特性。在畸变像差图中，纵轴表示像高（图中用H表示）。
又，图4、8、12、16以及20是各数值实施例1～5所涉及的变焦透镜系统在远摄端的横向像差图。
在各个横向像差图中，上段3个像差图对应于远摄端的没有进行像模糊补偿的基本状态，下段3个像差图对应于使像方第2透镜组（数值实施例1-3：第7透镜元件L7，数值实施例4：第6透镜元件L6，数值实施例5：第6透镜元件L6与第7透镜元件L7的接合透镜元件）向垂直于光轴的方向移动规定量后的、在远摄端的像模糊补偿状态。基本状态的各个横向像差图中，上段对应于最大像高的70％像点的横向像差，中段对应于轴上像点的横向像差，下段对应于最大像高的-70％像点的横向像差。像模糊补偿状态的各个横向像差图中，上段对应于最大像高的70％像点的横向像差，中段对应于轴上像点的横向像差，下段对应于最大像高的-70％像点的横向像差。在各个横向像差图中，横轴表示瞳面上的距主光线的距离，实线是d线（d-line）的特性，短虚线是F线（F-line）的特性，长虚线是C线（C-line）的特性。另外，在各横向像差图中，使子午平面为包含第1透镜组G1的光轴和第2透镜组G2的光轴的平面。
另外，关于各数值实施例的变焦透镜系统，在远摄端的、像模糊补偿状态下的像方第2透镜组的朝向垂直于光轴的方向的移动量如下所示。
数值实施例1  0.187mm
数值实施例2  0.309mm
数值实施例3  0.309mm
数值实施例4  0.101mm
数值实施例5  0.469mm
在拍摄距离为∞的远摄端时，变焦透镜系统仅倾斜0.3度的情况下的像偏心量等于像方第2透镜组在垂直于光轴的方向上仅平移上述各值时的像偏心量。
从各个横向像差图可以得知，轴上像点的横向像差的对称性良好。此外，在基本状态下比较+70％像点的横向像差与-70％像点的横向像差时，它们的弯曲度都小，且像差曲线的倾斜度几乎相等，由此可知偏心彗形像差、偏心像散小。这意味着即使在像模糊补偿状态下也能够获得充分的成像性能。此外，在变焦系统的像模糊补偿角相同的情况下，随着变焦透镜系统整体的焦距变短，像模糊补偿所需的平移量减少。因此，在任何变焦位置，对于角度是到0.3度为止的像模糊补偿角，都能够在不降低成像特性的情况下进行充分的像模糊补偿。
（数值实施例1）
数值实施例1的变焦透镜系统对应于图1所示的实施方式1。在表1中示出数值实施例1的变焦透镜系统的面数据，在表2中示出非球面数据，在表3中示出无限远对焦状态下的各种数据，在表4中示出近物对焦状态下的各种数据。
表1（面数据）
Figure BDA00002791590500151
表2（非球面数据）
第2面
K=0.00000E+00,A4=-3.04224E-05,A6=-3.39736E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第3面
K=0.00000E+00,A4=8.94998E-05,A6=-1.77785E-06,A8=3.92646E-08A10=-3.91376E-10
第4面
K=0.00000E+00,A4=7.11423E-05,A6=-1.79171E-06,A8=2.82400E-08A10=-2.93586E-10
第7面
K=0.00000E+00,A4=-4.57043E-05,A6=-8.52737E-08,A8=3.62974E-09A10=-1.40385E-09
第8面
K=0.00000E+00,A4=4.15779E-05,A6=-2.33061E-07,A8=-3.98850E-09A10=-1.29915E-09
第15面
K=0.00000E+00,A4=1.00000E-04,A6=-1.10837E-05,A8=2.79906E-07A10=-2.65808E-09
第16面
K=0.00000E+00,A4=1.21515E-04,A6=-1.15513E-05,A8=1.97566E-07A10=-9.89769E-10
第17面
K=0.00000E+00,A4=7.90705E-05,A6=-1.03130E-06,A8=1.21938E-08A10=-8.96221E-11
第18面
K=0.00000E+00,A4=5.73840E-05,A6=-1.13324E-06,A8=1.43220E-08A10=-1.00247E-10
表3（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦率  2.79708
Figure BDA00002791590500161
Figure BDA00002791590500171
变焦透镜组数据
Figure BDA00002791590500172
表4（近物对焦状态下的各种数据）
Figure BDA00002791590500173
（数值实施例2）
数值实施例2的变焦透镜系统对应于图5所示的实施方式2。在表5中示出数值实施例2的变焦透镜系统的面数据，在表6中示出非球面数据，在表7中示出无限远对焦状态下的各种数据，在表8中示出近物对焦状态下的各种数据。
表5（面数据）
Figure BDA00002791590500181
表6（非球面数据）
第1面
K=0.00000E+00,A4=0.00000E+00,A6=4.35811E-06,A8=-5.52493E-08A10=3.15012E-10
第2面
K=0.00000E+00,A4=-4.46870E-05,A6=5.37477E-06,A8=-2.72054E-08A10=152878E-10
第5面
K=0.00000E+00,A4=-1.00000E-04,A6=-1.81378E-06,A8=7.03168E-08A10=-1.82495E-09
第6面
K=0.00000E+00,A4=-6.98193E-05,A6=-1.93640E-06,A8=5.79740E-08A10=-1.54384E-09
第7面
K=0.00000E+00,A4=-3.81351E-05,A6=8.78630E-07,A8=-5.38957E-08A10=6.11761E-10
第8面
K=0.00000E+00,A4=6.14458E-05,A6=6.74718E-07,A8=-5.59248E-08A10=6.79213E-10
第15面
K=0.00000E+00,A4=0.00000E+00,A6=9.96846E-06,A8=-8.92578E-07A10=2.07491E-08
第16面
K=0.00000E+00,A4=1.80305E-05,A6=9.84405E-06,A8=-9.28332E-07A10=2.06115E-08
第17面
K=0.00000E+00,A4=-9.02464E-07,A6=5.70296E-07,A8=-3.43737E-09A10=-2.98930E-11
第18面
K=0.00000E+00,A4=-2.34004E-05,A6=2.58266E-07,A8=2.77198E-09A10=-6.07224E-11
表7（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦率  2.79711
Figure BDA00002791590500191
Figure BDA00002791590500201
变焦透镜组数据
Figure BDA00002791590500202
表8（近物对焦状态下的各种数据）
（数值实施例3）
数值实施例3的变焦透镜系统对应于图9所示的实施方式3。在表9中示出数值实施例3的变焦透镜系统的面数据，在表10中示出非球面数据，在表11中示出无限远对焦状态下的各种数据，在表12中示出近物对焦状态下的各种数据。
表9（面数据）
表10（非球面数据）
第3面
K=0.00000E+00,A4=7.63595E-05,A6=-3.19787E-06,A8=4.09143E-08A10=-3.13910E-10
第4面
K=0.00000E+00,A4=3.22844E-05,A6=-3.20115E-06,A8=3.85913E-08A10=-266774E-10
第7面
K=0.00000E+00,A4=-3.92339E-05,A6=1.22973E-06,A8=-5.24235E-08A10=7.16376E-10
第8面
K=0.00000E+00,A4=4.09613E-05,A6=1.03157E-06,A8=-5.09944E-08A10=7.51159E-10
第15面
K=0.00000E+00,A4=1.00000E-04,A6=-6.27981E-06,A8=8.88161E-08A10=7.45405E-10
第16面
K=0.00000E+00,A4=1.22710E-04,A6=-6.14051E-06,A8=6.01927E-08A10=6.95254E-10
第17面
K=0.00000E+00,A4=-2.41617E-05,A6=4.98444E-07,A8=-1.27894E-09A10=-2.92241E-11
第18面
K=0.00000E+00,A4=-3.55426E-05,A6=1.60710E-07,A8=4.10201E-09A10=-5.32485E-11
表11（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦率  2.79714
变焦透镜组数据
Figure BDA00002791590500231
表12（近物对焦状态下的各种数据）
（数值实施例4）
数值实施例4的变焦透镜系统对应于图13所示的实施方式4。在表13中示出数值实施例4的变焦透镜系统的面数据，在表14中示出非球面数据，在表15中示出无限远对焦状态下的各种数据，在表16中示出近物对焦状态下的各种数据。
表13（面数据）
Figure BDA00002791590500241
表14（非球面数据）
第1面
K=0.00000E+00,A4=2.57427E-05,A6=-1.32744E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第2面
K=0.00000E+00,A4=-6.15065E-05,A6=2.24315E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第3面
K=0.00000E+00,A4=-1.29488E-04,A6=5.28895E-08,A8=3.07124E-09A10=1.95031E-11
第4面
K=0.00000E+00,A4=-1.30285E-04,A6=-5.48780E-08,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第5面
K=0.00000E+00,A4=-1.34224E-04,A6=1.50304E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第6面
K=0.00000E+00,A4=-3.11109E-05,A6=6.81604E-07,A8=8.18975E-09A10=-1.32095E-10
第11面
K=0.00000E+00,A4=6.85977E-05,A6=2.88568E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第12面
K=0.00000E+00,A4=1.52226E-04,A6=2.52703E-06,A8=-4.04910E-08A10=-3.74572E-09
第13面
K=0.00000E+00,A4=1.78019E-05,A6=-1.02320E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第14面
K=0.00000E+00,A4=3.38629E-05,A6=-1.03637E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第15面
K=0.00000E+00,A4=-3.09714E-05,A6=4.70375E-07,A8=-2.34372E-09A10=6.26523E-12
第16面
K=0.00000E+00,A4=-2.82431E-05,A6=2.53790E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
表15（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦率  2.79709
Figure BDA00002791590500261
变焦透镜组数据
Figure BDA00002791590500262
表16（近物对焦状态下的各种数据）
（数值实施例5）
数值实施例5的变焦透镜系统对应于图17所示的实施方式5。在表17中示出数值实施例5的变焦透镜系统的面数据，在表18中示出非球面数据，在表19中示出无限远对焦状态下的各种数据，在表20中示出近物对焦状态下的各种数据。
表17（面数据）
Figure BDA00002791590500271
表18（非球面数据）
第1面
K=0.00000E+00,A4=9.67636E-05,A6=-1.08769E-06,A8=2.05900E-09A10=5.71092E-12
第2面
K=0.00000E+00,A4=-6.58461E-05,A6=1.43615E-06,A8=-2.43227E-08A10=-1.20454E-10
第3面
K=0.00000E+00,A4=-2.73906E-04,A6=1.42565E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第4面
K=0.00000E+00,A4=-2.58940E-04,A6=1.03193E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第5面
K=0.00000E+00,A4=-6.05540E-05,A6=-6.23210E-08,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第6面
K=0.00000E+00,A4=7.90848E-05,A6=-3.33848E-07,A8=1.47948E-08A10=-2.49206E-10
第11面
K=0.00000E+00,A4=-1.28991E-05,A6=-7.72324E-07,A8=1.14531E-07A10=-3.33837E-09
第14面
K=0.00000E+00,A4=-1.67436E-04,A6=-2.05640E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第15面
K=0.00000E+00,A4=-1.63790E-04,A6=-1.30293E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第16面
K=0.00000E+00,A4=-2.70902E-05,A6=2.65750E-07,A8=-1.47941E-09A10=4.34252E-12
第17面
K=0.00000E+00,A4=-3.61225E-05,A6=1.64099E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
表19（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦率  2.79711
Figure BDA00002791590500291
变焦透镜组数据
Figure BDA00002791590500292
表20（近物对焦状态下的各种数据）
在以下的表21中，示出各数值实施例的变焦透镜系统的各条件的对应值。
表21（条件的对应值）
Figure BDA00002791590500294
(工业上的可利用性)
本发明所涉及的变焦透镜系统能够适用于数码静态照相机、数码摄像机、便携式电话设备的照相机、PDA（Personal Digital Assistance，个人数字助理）的照相机、监视系统中的监视照相机、Web照相机、车载照相机等，特别适用于数码静态照相机系统、数码摄像机系统这样的要求高画质的摄影光学系统。
又，本发明所涉及的变焦透镜系统在本发明的所涉及的可更换镜头装置中能够适用于数码摄像机系统所具有的、搭载了通过电动机驱动变焦透镜系统的电动变焦功能的可更换镜头装置。
符号说明
G1    第1透镜组
G2    第2透镜组
G3    第3透镜组
G4    第4透镜组
L1    第1透镜元件
L2    第2透镜元件
L3    第3透镜元件
L4    第4透镜元件
L5    第5透镜元件
L6    第6透镜元件
L7    第7透镜元件
L8    第8透镜元件
L9    第9透镜元件。
A     孔径光阑
S     像面
100   可更换镜头式数码照相机系统
101   照相机本体
102   摄像元件
103   液晶显示器
104   照相机安装部
201   可更换镜头装置
202   变焦透镜系统
203   镜筒
204   镜头安装部。

Claims (8)

1.一种变焦透镜系统，其特征在于，
从物方到像方依次由具有负光焦度的第1透镜组、具有正光焦度的第2透镜组、具有负光焦度的第3透镜组和具有正光焦度的第4透镜组构成，
所述第2透镜组从物方到像方依次由物方第2透镜组和像方第2透镜组构成，
所述像方第2透镜组朝向垂直于光轴的方向移动，以对像的模糊进行光学补偿，
所述变焦透镜系统满足以下的条件（1），
1＜|f2I/fW|＜10…(1)
其中，
f2I:像方第2透镜组的合成焦距，
fW:整个系统在广角端的焦距。
2.如权利要求1所述变焦透镜系统，其特征在于，所述像方第2透镜组具有正光焦度。
3.如权利要求2所述变焦透镜系统，其特征在于，在从无限远对焦状态朝近物对焦状态的聚焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动。
4.如权利要求1所述变焦透镜系统，其特征在于，所述变焦透镜系统满足以下的条件（2），0.30＜d1/fW＜0.85…(2)
其中，
d1:第1透镜组在光轴上的厚度，
fW:整个系统在广角端的焦距。
5.如权利要求1所述变焦透镜系统，其特征在于，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，第4透镜组相对于像面被固定。
6.如权利要求1所述变焦透镜系统，其特征在于，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，第1透镜组沿着光轴移动。
7.一种可更换镜头装置，其特征在于，具有：
权利要求1所述的变焦透镜系统，和
镜头安装部，其能够与包含摄像元件的照相机本体连接，所述摄像元件接收所述变焦透镜系统所形成的光学像，并将所接收的光学像转换为电图像信号。
8.一种照相机系统，其特征在于，具有：
包含权利要求1所述的变焦透镜系统的可更换镜头装置，和
通过照相机安装部能装卸地与所述可更换镜头装置连接的、包含摄像元件的照相机本体，所述摄像元件接收所述变焦透镜系统所形成的光学像，并将所接收的光学像转换为电图像信号。
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