CN103038688B - 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

一种变焦透镜系统、可更换镜头装置以及照相机系统，从物方到像方依次包括：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，摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，第1透镜组以及第3透镜组沿着光轴移动，第4透镜组相对于像面被固定，在从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时，第3透镜组沿着光轴移动，满足条件：0.0＜｜M3／fW｜＜0.5以及0.2＜｜f3／f4｜＜1.0（M3：摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时的、第3透镜组的移动量，f3：第3透镜组的合成焦距，f4：第4透镜组的合成焦距，fW：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，且透镜全长短，能够保持于小的透镜镜筒中的小型且轻量的变焦透镜系统，含有该变焦透镜系统的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的变焦透镜系统，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2001-343584号公报揭示了为负正负正四组结构的变焦透镜，该变焦透镜在从广角端到远摄端进行变焦时，使相邻的透镜组的间距变化来进行变倍，使第3透镜组在光轴方向上移动，进行从无限远对焦状态向近物对焦状态的聚焦。
日本特开2008-191301号公报揭示了为负正负或者负正正的三组以上构成的变焦透镜，该变焦透镜在光阑的物方配置有具有负光焦度的透镜组，该具有负光焦度的透镜组具有接合多个透镜而成的接合透镜，对于构成该接合透镜的至少一个透镜，规定了部分色散比以及阿贝数。
日本特开平10-133106号公报揭示了为负正负正四组结构的变焦透镜，该变焦透镜在从广角端向远摄端变焦时，第2透镜组在光轴方向上移动以使第2透镜组与第3透镜组的间距增大，第3透镜组在光轴方向上移动以使第3透镜组与第4透镜组的间距减少，第3透镜组在最靠近物体侧设有凸面朝向物方的具有负屈光力或者弱的正屈光力的弯月透镜，第4透镜组至少包含两个正透镜，将第3透镜组的屈光力和弯月透镜的形状系数分别规定在特定范围。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-343584号公报
专利文献2:日本特开2008-191301号公报
专利文献3:日本特开平10-133106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以及成像光学系统都具有某种程度的光学性能，但是由于作用于聚焦的透镜组以及作用于变焦的透镜组的活动导致透镜全长的缩短变得困难，尤其是保持这些变焦透镜以及成像光学系统的透镜镜筒的大型化不能避免。
本发明的目的在于，提供一种不仅光学性能优异，而且透镜全长短，能够保持于小的透镜镜筒中的小型且轻量的变焦透镜系统，含有该变焦透镜系统的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，从物方到像方依次包括：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，
摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，所述第1透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动，所述第4透镜组相对于像面被固定，
在从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动，
所述变焦透镜系统满足以下的条件（1）以及（2）：
0.0＜｜M3／fW｜＜0.5…（1）
0.2＜｜f3／f4｜＜1.0…（2）
其中，
M3：摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时的、第3透镜组的移动量，
f3：第3透镜组的合成焦距，
f4：第4透镜组的合成焦距，
fW：整个系统在广角端的焦距。
上述的目的之一通过以下的可更换镜头装置达成。即，本发明涉及一种可更换镜头装置，其特征在于，具有：变焦透镜系统和镜头安装部，
所述变焦透镜系统为，
从物方到像方依次包括：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，
摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，所述第1透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动，所述第4透镜组相对于像面被固定，
在从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动，
所述变焦透镜系统满足以下的条件（1）以及（2）：
0.0＜｜M3／fW｜＜0.5…（1）
0.2＜｜f3／f4｜＜1.0…（2）
其中，
M3：摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时的、第3透镜组的移动量，
f3：第3透镜组的合成焦距，
f4：第4透镜组的合成焦距，
fW：整个系统在广角端的焦距，
所述镜头安装部能够与包含摄像元件的照相机主体连接，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。
上述的目的之一通过以下的照相机系统达成。即，本发明涉及一种照相机系统，其特征在于，具有：
包含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主体，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，
所述变焦透镜系统为，
从物方到像方依次包括：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，
摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，所述第1透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动，所述第4透镜组相对于像面被固定，
在从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动，
所述变焦透镜系统满足以下的条件（1）以及（2）：
0.0＜｜M3／fW｜＜0.5…（1）
0.2＜｜f3／f4｜＜1.0…（2）
其中，
M3：摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时的、第3透镜组的移动量，
f3：第3透镜组的合成焦距，
f4：第4透镜组的合成焦距，
fW：整个系统在广角端的焦距。
发明的效果
采用本发明，能够提供一种不仅光学性能优异，而且透镜全长短，能够保持于小的透镜镜筒中的小型且轻量的变焦透镜系统，含有该变焦透镜系统的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是实施方式5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1～4）
图1、5、9以及13是各实施方式1～4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)图之间的折线的箭头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以及13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以及13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1～4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、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隔，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、第3透镜组G3与第4透镜组G4的间隔都发生变化。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、以及13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(－)对应于各透镜组的光焦度的符号。而且，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、9以及13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。而且，如图5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的两面为非球面。
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与第6透镜元件L6接合。又，第4透镜元件L4的两面为非球面。进一步地，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。
又，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的两面为非球面。
又，在实施方式1所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4从物方到像方依次由凸面朝向像方的正弯月形状的第9透镜元件L9和双凸形状的第10透镜元件L10构成。其中，第9透镜元件L9的两面为非球面。
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模糊补偿透镜组。
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向物方单调地移动少许，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之间的间距减少，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双凹形状的第1透镜元件L1、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以及第2透镜元件L2的两面都为非球面。
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第6透镜元件L6以及双凹形状的第7透镜元件L7构成。其中，第4透镜元件L4与第5透镜元件L5接合，第6透镜元件L6与第7透镜元件L7接合。又，第4透镜元件L4的两面都为非球面，第6透镜元件L6的物方面为非球面。进一步地，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。
又，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的两面都为非球面。
又，在实施形态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的两面都为非球面。
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模糊补偿透镜组。
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朝着物方单调地移动少许，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之间的间距减少，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、双凹形状的第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与第2透镜元件L2的两面都为非球面。
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凸面朝向物方的正弯月形状的第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与第6透镜元件L6接合。又，第4透镜元件L4的两面都为非球面。进一步地，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。
又，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的两面为非球面。
又，在实施形态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的两面为非球面。
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中的第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模糊补偿透镜组。
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朝着物方单调地移动少许，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之间的间距减少，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、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的两面都为非球面。
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4透镜元件L4的两面都为非球面。进一步地，在第4透镜元件L4和第5透镜元件L5之间设置有孔径光阑A。
又，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8透镜元件L8构成。该第8透镜元件L8的两面为非球面。
又，在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由双凸面形状的第9透镜元件L9构成。该第9透镜元件L9的两面为非球面。
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中的第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模糊补偿透镜组。
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向物方单调地移动少许，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之间的间距减少，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。
实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统为负正负正的四组结构，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时，由于最靠近物方配置的第1透镜组G1沿着光轴移动，因此透镜全长变短，进一步地，还能够缩短使透镜镜筒伸缩时的透镜全长。进一步地，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。又，由于能够减少凸轮结构，所以能够使得透镜镜筒的结构也变得简单。
在实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统中，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沿着光轴移动，在摄像时从广角端向远摄端进行变焦时也沿着光轴移动。该变焦之时的第3透镜组G3的移动通过在聚焦时所使用的致动器来进行。在聚焦时，第3透镜组G3沿着光轴移动，由于该第3透镜组G3被夹在具有正光焦度的透镜组、即第2透镜组G2和第4透镜组G4之间，所以能够容易地增大第3透镜组G3自身的负光焦度。因此，在聚焦时能够减小的第3透镜组G3的移动量，透镜全长变短，进一步地，伸缩了透镜镜筒时的透镜全长也能够变短。
实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统具有相对于光轴向垂直方向移动的像模糊补偿透镜组。通过该像模糊补偿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，像模糊补偿透镜组像这样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构成，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，本发明中的像模糊补偿透镜组可以是一个透镜组，在一个透镜组由多个透镜元件构成的情况下，可以是该多个透镜元件中的某一个透镜元件或者相邻的多个透镜元件。
以下，对例如如实施方式1～4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1～4所涉及的变焦透镜系统那样，从物方到像方依次包括：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，摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，所述第1透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动，所述第4透镜组相对于像面被固定，在从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动（以下，将该透镜结构称为实施方式的基本结构）。这样的变焦透镜系统满足以下的条件（1）以及（2）。
0.0＜｜M3／fW｜＜0.5…（1）
0.2＜｜f3／f4｜＜1.0…（2）
其中，
M3：摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时的、第3透镜组的移动量，
f3：第3透镜组的合成焦距，
f4：第4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）是规定变焦时的第3透镜组的移动量与整个系统在广角端的焦距的关系的条件。如上所述，变焦时的第3透镜组的移动是通过聚焦时所使用的致动器来进行的，因此，通过满足条件（1），致动器的小型化成为可能，能够实现变焦透镜系统的小型化。
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。
0.1＜｜M3／fW｜…（1）’
｜M3／fW｜＜0.3…（1）’’
所述条件（2）是规定第3透镜组的合成焦距与第4透镜组的合成焦距的关系的条件。低于条件（2）的下限的话，第3透镜组的光焦度变大，偏心时的像差发生变大，或者第4透镜组的光焦度变小，进入像面的光线的倾斜变大过大。相反，超过条件（2）的上限的话，第3透镜组的光焦度变小，聚焦时的第3透镜组的移动量变大，变焦透镜系统大型化，或者第4透镜组的光焦度变大，第4透镜组的直径变大，变焦透镜系统还是会大型化。
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。
0.3＜｜f3／f4｜…（2）’
｜f3／f4｜＜0.9…（2）’’
例如如实施方式1～4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（3）。
0.30＜d1／fW＜0.85…（3）
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（3）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（3）的下限的话，无法使得构成第1透镜组的各透镜元件的光焦度变大，难以缩短透镜全长。相反，超过条件（3）的上限的话，透镜全长变长，因此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（3）’以及（3）’’中的至少一个，能够进一步得到所述效果。
0.4＜d1／fW…（3）’
d1／fW＜0.7…（3）’’
例如如实施方式1～4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（4）。
1.5＜f4／fW＜3.0…（4）
其中，
f4：第4透镜组的合成焦距，
fW：整个系统在广角端的焦距。
所述条件（4）是规定第4透镜组的焦距与整个系统在广角端的焦距的关系的条件。低于条件（4）的下限的话，第4透镜组的直径变大，变焦透镜系统的小型化变得困难。相反，超过条件（4）的上限的话，具有进入摄像元件的光线的倾斜变大的倾向。
另外，通过进一步满足以下的条件（4）’以及（4）’’中的至少一个，能够进一步得到所述效果。
1.6＜f4／fW…（4）’
f4／fW＜2.5…（4）’’
例如如实施方式1～4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（5）。
0.10＜d4／fW＜0.45…（5）
其中，
d4：第4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（5）是规定第4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（5）的下限的话，增大第4透镜组的光焦度变得困难，透镜全长恐怕会变长。相反，超过条件（5）的上限的话，使透镜镜筒伸缩了时的透镜全长恐怕会变长。
另外，通过进一步满足以下的条件（5）’以及（5）’’中的至少一个，能够进一步得到所述效果。
0.20＜d4／fW…（5）’
d4／fW＜0.35…（5）’’
构成实施方式1～4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5）
图17是实施方式5所涉及的可更换镜头式数码照像机系统的概略结构图。
实施方式5所涉及的可更换镜头式照相机系统100包括照相机主体101和装卸自如地连接在照相机主体101上的可更换镜头装置201。
照相机主体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1～4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203和连接在照相机主体的照相机安装部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)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17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5中，由于采用实施方式1～4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5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，这些实施方式1～4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1～4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1～4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、以及14分别是各数值实施例1～4所涉及的变焦透镜系统的无限远对焦状态的纵向像差图。
又，图3、7、11以及15分别是各数值实施例1～4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1～4中的物体距离为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以及16分别是各实施方式1～4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模糊补偿透镜组（数值实施例1以及3～4：第7透镜组Ｇ7、数值实施例2：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模糊补偿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10.258mm
数值实施例20.446mm
数值实施例30.182mm
数值实施例40.328mm
在拍摄距离为∞的远摄端时，变焦透镜系统仅倾斜0.3°的情况下的像偏心量等于像模糊补偿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。又，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。又，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°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）
表2（非球面数据）
第3面
K=0.00000E+00,A4=1.14124E-04,A6=-2.17647E-06,A8=-2.07362E-07A10=8.70694E-09,A12=-1.38814E-10,A14=7.81896E-13
第4面
K=0.00000E+00,A4=3.22844E-05,A6=-1.06375E-06,A8=-2.91334E-07A10=1.19121E-08,A12=-1.95844E-10,A14=1.18993E-12
第7面
K=0.00000E+00,A4=-5.57945E-05,A6=2.02775E-06,A8=-9.66501E-08A10=1.33632E-09,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第8面
K=0.00000E+00,A4=4.81637E-05,A6=1.45662E-06,A8=-8.44238E-08A10=1.27024E-09,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第15面
K=0.00000E+00,A4=1.00000E-04,A6=-8.84471E-07,A8=-2.33778E-07A10=7.22972E-09,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第16面
K=0.00000E+00,A4=1.18694E-04,A6=3.02878E-07,A8=-3.23719E-07A10=8.32838E-09,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第17面
K=0.00000E+00,A4=2.95647E-05,A6=3.23076E-06,A8=-2.92716E-08A10=1.81954E-10,A12=-1.20803E-11,A14=1.28027E-13
第18面
K=0.00000E+00,A4=-2.77783E-06,A6=3.20395E-06,A8=-6.70201E-08A10=1.47522E-09,A12=-2.55230E-11,A14=1.61216E-13
表3（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦透镜组数据
表4（近物对焦状态下的各种数据）
（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）
表6（非球面数据）
第1面
K=0.00000E+00,A4=1.16616E-04,A6=-1.38234E-06,A8=4.73937E-09A10=-3.50222E-12
第2面
K=0.00000E+00,A4=-4.22393E-05,A6=1.37632E-06,A8=-2.56086E-08A10=-5.90837E-11
第3面
K=0.00000E+00,A4=-2.71218E-04,A6=1.46041E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第4面
K=0.00000E+00,A4=-2.53967E-04,A6=1.04442E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第5面
K=0.00000E+00,A4=-6.10941E-05,A6=-5.00881E-08,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第6面
K=0.00000E+00,A4=8.03906E-05,A6=-3.33192E-07,A8=1.47634E-08A10=-2.38817E-10
第11面
K=0.00000E+00,A4=-1.28225E-05,A6=-7.75636E-07,A8=1.16040E-07A10=-3.38437E-09
第14面
K=0.00000E+00,A4=-2.06078E-04,A6=1.24914E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第15面
K=0.00000E+00,A4=-1.99722E-04,A6=1.55812E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第16面
K=0.00000E+00,A4=-2.26025E-05,A6=1.79648E-07,A8=-1.06130E-09A10=3.25934E-12
第17面
K=0.00000E+00,A4=-3.48646E-05,A6=1.34307E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
表7（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦透镜组数据
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1面
K=0.00000E+00,A4=0.00000E+00,A6=7.08470E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第2面
K=0.00000E+00,A4=-2.48204E-05,A6=1.06655E-07,A8=1.00477E-08A10=5.56070E-11
第3面
K=0.00000E+00,A4=-1.76159E-05,A6=3.45796E-07,A8=2.23873E-08A10=-2.37117E-10
第4面
K=0.00000E+00,A4=0.00000E+00,A6=1.20476E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第7面
K=0.00000E+00,A4=-3.50363E-05,A6=-5.66078E-07,A8=2.33699E-08A10=-2.28748E-09
第8面
K=0.00000E+00,A4=5.69539E-05,A6=-8.34725E-07,A8=1.73616E-08A10=-2.32162E-09
第15面
K=0.00000E+00,A4=-2.83984E-04,A6=1.62802E-07,A8=-1.03191E-08A10=7.16312E-10
第16面
K=0.00000E+00,A4=-2.72867E-04,A6=-2.84701E-06,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第17面
K=0.00000E+00,A4=4.75592E-05,A6=-1.19058E-07,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
第18面
K=0.00000E+00,A4=-9.33812E-06,A6=4.85660E-08,A8=0.00000E+00A10=0.00000E+00
表11（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦透镜组数据
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）
表14（非球面数据）
第3面
K=0.00000E+00,A4=7.36274E-05,A6=-2.97914E-06,A8=4.24574E-08A10=-3.45614E-10,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第4面
K=0.00000E+00,A4=3.22844E-05,A6=-2.92524E-06,A8=3.72841E-08A10=-2.86615E-10,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第7面
K=0.00000E+00,A4=-3.64171E-05,A6=1.17125E-06,A8=-5.11644E-08A10=6.47474E-10,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第8面
K=0.00000E+00,A4=3.56699E-05,A6=8.76431E-07,A8=-4.54003E-08A10=6.18027E-10,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第15面
K=0.00000E+00,A4=1.00000E-04,A6=-7.29148E-06,A8=1.52867E-07A10=4.21601E-10,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第16面
K=0.00000E+00,A4=1.00598E-04,A6=-6.20263E-06,A8=8.49849E-08A10=9.09890E-10,A12=0.00000E+00,A14=0.00000E+00
第17面
K=0.00000E+00,A4=-5.89473E-05,A6=1.03360E-06,A8=-1.20406E-08A10=1.35577E-10,A12=-1.40443E-12,A14=4.56988E-15
第18面
K=0.00000E+00,A4=-6.36352E-05,A6=5.31488E-07,A8=-2.73313E-09A10=6.85924E-11,A12=-1.18680E-12,A14=4.16333E-15
表15（无限远对焦状态下的各种数据）
变焦透镜组数据
表16（近物对焦状态下的各种数据）
在以下的表17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17（条件的对应值）
(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(PersonalDigitalAssistance，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
L10第10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照相机主体
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 (6)

1.一种变焦透镜系统，其特征在于，从物方到像方依次包括：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，
摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，所述第1透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动，所述第4透镜组相对于像面被固定，
在从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动，
所述变焦透镜系统满足以下的条件(1)以及(2)：
0.0＜|M3/fW|＜0.5···(1)
0.2＜|f3/f4|＜1.0···(2)
其中，
M3：摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时的、第3透镜组的移动量，
f3：第3透镜组的合成焦距，
f4：第4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所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下的条件(3)：
0.30＜d1/fW＜0.85···(3)
其中，
d1：第1透镜组在光轴上的厚度。
3.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下的条件(4)：
1.5＜f4/fW＜3.0···(4)。
4.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下的条件(5)：
0.10＜d4/fW＜0.45···(5)
其中，
d4：第4透镜组在光轴上的厚度。
5.一种可更换镜头装置，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主体连接，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。
6.一种照相机系统，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主体，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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