CN107076971B - 变焦透镜系统、摄像装置 - Google Patents

变焦透镜系统、摄像装置 Download PDF

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Abstract

变焦透镜系统具有多个由至少一片透镜元件构成的透镜组，从物侧向像侧依次具备：具有负光焦度的第一透镜组；具有正光焦度的第二透镜组；具有负光焦度的第三透镜组；以及具有正光焦度的第四透镜组。第一透镜组包括至少一片接合透镜，第一透镜组的最靠像侧的透镜元件在物侧具有凹形状。摄像装置具有前述的变焦透镜系统和对由该变焦透镜系统形成的像进行受光的摄像元件。

Description

变焦透镜系统、摄像装置
技术领域
本公开提供一种广角、大口径且具有高光学性能和变倍比的小型的变焦透镜、以及使用该变焦透镜的摄像装置。
背景技术
专利文献1公开有如下的变焦透镜系统：从物侧向像侧依次由负、正、负、正光焦度的四个透镜组构成，通过使各透镜组的间隔发生变化而进行变焦。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-170371号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开的目的在于，提供一种广角、大口径且具有高光学性能和变倍比的小型的变焦透镜、以及使用该变焦透镜的摄像装置。
解决方案
变焦透镜系统具有多个由至少一片透镜元件构成的透镜组，从物侧向像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组、具有负光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组。第一透镜组从物侧起依次由凹面朝向像侧的负弯月形状的第一透镜元件、凹面朝向像侧的负弯月形状的第二透镜元件、凹面朝向像侧的第三透镜元件、凸面朝向物侧的第四透镜元件、以及凹面朝向物侧的第五透镜元件构成。第三透镜元件和第四透镜元件构成接合透镜。
另外，摄像装置具有前述的变焦透镜系统和对由该变焦透镜系统形成的像进行受光的摄像元件。
发明效果
根据本公开内容，能够提供广角、大口径且具有高光学性能和变倍比的小型的变焦透镜、以及使用该变焦透镜的摄像装置。
附图说明
图1是示出实施方式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是实施方式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是示出实施方式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4是实施方式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5是示出实施方式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6是实施方式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7是示出实施方式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8是实施方式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9是应用了实施方式1所涉及的变焦透镜系统的网络相机的简要结构图。
具体实施方式
(实施方式1～4)
图1、3、5以及7分别是各实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统的透镜配置图，均表示处于无限远对焦状态下的变焦透镜系统。
在各附图中，(a)表示广角端(最短焦距状态：焦距fw)的透镜结构，(b)表示中间位置(中间焦距状态：焦距fm＝√(fw＊ft))的透镜结构，(c)表示望远端(最长焦距状态：焦距ft)的透镜结构。另外，在各附图的(a)与(b)之间，从上依次示出广角端、中间位置、望远端处的各透镜组的位置。而且，这些透镜组的位置由折线的箭头连结，从而示出从广角端向望远端的各透镜组的动作。为了方便，广角端与中间位置之间、中间位置与望远端之间仅以直线连结，与实际的各透镜组的动作不同。
此外，在各附图中，(a)广角端的透镜结构的下部所示的透镜组的附图标记所带的箭头表示从无限远对焦状态向近处物体对焦状态的聚焦。即，在图1、3、5以及7中，示出后述的第三透镜组G3从无限远对焦状态向近处物体对焦状态聚焦时进行移动的方向。需要说明的是，在这些图1、3、5以及7中，由于在(a)广角端的透镜结构的下部记载有各透镜组的附图标记，因此为了方便，对附图标记标注表示聚焦的箭头，但后面按照实施方式具体说明在各变焦状态下各透镜组在聚焦时进行移动的方向。
需要说明的是，在图1、3、5以及7中，各透镜元件的特定的面所带的星号＊表示该面为非球面。另外，在各附图中，各透镜组的附图标记所带的符号(+)以及符号(-)与各透镜组的光焦度的正负对应。另外，在各附图中，最右侧所记载的直线表示摄像元件S的像面位置。
此外，如图1、3、5以及7所示，在规定的位置设有孔径光阑A。
[1.实施方式1(图1)]
图1表示实施方式1所涉及的变焦透镜系统的透镜配置。
变焦透镜系统从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、具有负光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、以及摄像元件S构成。
第一透镜组G1从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜元件L1、具有负光焦度的第二透镜元件L2、具有负光焦度的第三透镜元件L3、具有正光焦度的第四透镜元件L4、以及具有负光焦度的第五透镜元件L5构成。第三透镜元件L3和第四透镜元件L4是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第二透镜组G2从物侧向像侧依次由具有正光焦度的第六透镜元件L6、孔径光阑A、具有负光焦度的第七透镜元件L7、具有正光焦度的第八透镜元件L8、具有正光焦度的第九透镜元件L9、以及具有负光焦度的第十透镜元件L10构成。第七透镜元件L7和第八透镜元件L8是通过粘结剂等粘结的接合透镜。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第三透镜组G3为单透镜，且由具有负光焦度的第十一透镜元件L11构成。
第四透镜组G4为单透镜，且由具有正光焦度的第十二透镜元件L12构成。
对各透镜元件进行说明。
对第一透镜组G1中的透镜元件进行说明。第一透镜元件L1为在物侧具有凸面的弯月透镜。第二透镜元件L2为在物侧具有凸面的弯月透镜。第三透镜元件L3为双凹透镜。第四透镜元件L4为在物侧具有凸面的弯月透镜。第五透镜元件L5为在物侧具有凹面的弯月透镜。
对第二透镜组G2中的透镜元件进行说明。第六透镜元件L6为双凸透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。第七透镜元件L7为在物侧具有凸形状的弯月透镜。第八透镜元件L8为双凸透镜。第九透镜元件L9为双凸透镜。第十透镜元件L10为双凹透镜。
对第三透镜组G3中的透镜元件进行说明。第十一透镜元件L11为在物侧具有凸形状的弯月透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。
对第四透镜组G4中的透镜元件进行说明。第十二透镜元件L12为双凸透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。
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望远端变焦之际，第一透镜组G1描绘向像侧凸出的轨迹而移动，第二透镜组G2以及第三透镜组G3向物侧移动。即，在变焦时，各透镜组以如下方式沿着光轴移动：第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔减小，第二透镜组G2与第三透镜组G3的间隔以及第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔增大。
实施方式1所涉及的变焦透镜系统在从无限远物点对焦状态向近处物体对焦状态聚焦时，第三透镜组G3沿着光轴而向像侧移动。
[2.实施方式2(图3)]
图3表示实施方式2所涉及的变焦透镜系统的透镜配置。
变焦透镜系统从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、具有负光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、以及摄像元件S构成。
第一透镜组G1从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜元件L1、具有负光焦度的第二透镜元件L2、具有负光焦度的第三透镜元件L3、具有正光焦度的第四透镜元件L4、以及具有负光焦度的第五透镜元件L5构成。第三透镜元件L3和第四透镜元件L4是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第二透镜组G2从物侧向像侧依次由具有正光焦度的第六透镜元件L6、孔径光阑A、具有负光焦度的第七透镜元件L7、具有正光焦度的第八透镜元件L8、具有正光焦度的第九透镜元件L9、以及具有负光焦度的第十透镜元件L10构成。第七透镜元件L7和第八透镜元件L8是通过粘结剂等粘结的接合透镜。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第三透镜组G3为单透镜，且由具有负光焦度的第十一透镜元件L11构成。
第四透镜组G4为单透镜，且由具有正光焦度的第十二透镜元件L12构成。
对各透镜元件进行说明。
对第一透镜组G1中的透镜元件进行说明。第一透镜元件L1为在物侧具有凸面的弯月透镜。第二透镜元件L2为双凹透镜，且在像侧具有非球面形状。第三透镜元件L3为在物侧具有凸形状的弯月透镜。第四透镜元件L4为在物侧具有凸面的弯月透镜。第五透镜元件L5为在物侧具有凹面的弯月透镜。
对第二透镜组G2中的透镜元件进行说明。第六透镜元件L6为双凸透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。第七透镜元件L7为在物侧具有凸形状的弯月透镜。第八透镜元件L8为双凸透镜。第九透镜元件L9为双凸透镜。第十透镜元件L10为双凹透镜。
对第三透镜组G3中的透镜元件进行说明。第十一透镜元件L11为在物侧具有凸形状的弯月透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。
对第四透镜组G4中的透镜元件进行说明。第十二透镜元件L12为双凸透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。
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望远端变焦之际，第一透镜组G1描绘向像侧凸出的轨迹而移动，第二透镜组G2以及第三透镜组G3向物侧移动。即，在变焦时，各透镜组以如下方式沿着光轴移动：第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔减小，第二透镜组G2与第三透镜组G3的间隔以及第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔增大。
实施方式2所涉及的变焦透镜系统在从无限远物点对焦状态向近处物体对焦状态聚焦时，第三透镜组G3沿着光轴而向像侧移动。
[3.实施方式3(图5)]
图5表示实施方式3所涉及的变焦透镜系统的透镜配置。
变焦透镜系统从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、具有负光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、以及摄像元件S构成。
第一透镜组G1从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜元件L1、具有负光焦度的第二透镜元件L2、具有负光焦度的第三透镜元件L3、具有正光焦度的第四透镜元件L4、以及具有负光焦度的第五透镜元件L5构成。第三透镜元件L3和第四透镜元件L4是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第二透镜组G2从物侧向像侧依次由具有正光焦度的第六透镜元件L6、孔径光阑A、具有负光焦度的第七透镜元件L7、具有正光焦度的第八透镜元件L8、具有正光焦度的第九透镜元件L9、以及具有负光焦度的第十透镜元件L10构成。第七透镜元件L7和第八透镜元件L8是通过粘结剂等粘结的接合透镜。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第三透镜组G3为单透镜，且由具有负光焦度的第十一透镜元件L11构成。
第四透镜组G4为单透镜，且由具有正光焦度的第十二透镜元件L12构成。
对各透镜元件进行说明。
对第一透镜组G1中的透镜元件进行说明。第一透镜元件L1为在物侧具有凸面的弯月透镜。第二透镜元件L2为在物侧具有凸形状的弯月透镜。第三透镜元件L3为双凹透镜。第四透镜元件L4为在物侧具有凸面的弯月透镜。第五透镜元件L5为在物侧具有凹面的弯月透镜。
对第二透镜组G2中的透镜元件进行说明。第六透镜元件L6为双凸透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。第七透镜元件L7为在物侧具有凸形状的弯月透镜。第八透镜元件L8为双凸透镜。第九透镜元件L9为双凸透镜。第十透镜元件L10为在物侧具有凹面的弯月透镜。
对第三透镜组G3中的透镜元件进行说明。第十一透镜元件L11为在物侧具有凸形状的弯月透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。
对第四透镜组G4中的透镜元件进行说明。第十二透镜元件L12为双凸透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。
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望远端变焦之际，第一透镜组G1描绘向像侧凸出的轨迹而移动，第二透镜组G2以及第三透镜组G3向物侧移动。即，在变焦时，各透镜组以如下方式沿着光轴移动：第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔减小，第二透镜组G2与第三透镜组G3的间隔以及第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔增大。
实施方式3所涉及的变焦透镜系统在从无限远物点对焦状态向近处物体对焦状态聚焦时，第三透镜组G3沿着光轴而向像侧移动。
[4.实施方式4(图7)]
图7表示实施方式4所涉及的变焦透镜系统的透镜配置。
变焦透镜系统从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、具有负光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、以及摄像元件S构成。
第一透镜组G1从物侧向像侧依次由具有负光焦度的第一透镜元件L1、具有负光焦度的第二透镜元件L2、具有负光焦度的第三透镜元件L3、具有正光焦度的第四透镜元件L4、以及具有负光焦度的第五透镜元件L5构成。第三透镜元件L3和第四透镜元件L4是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第二透镜组G2从物侧向像侧依次由孔径光阑A、具有正光焦度的第六透镜元件L6、具有负光焦度的第七透镜元件L7、具有正光焦度的第八透镜元件L8、具有负光焦度的第九透镜元件L9、以及具有正光焦度的第十透镜元件L10构成。第七透镜元件L7和第八透镜元件L8是通过粘结剂等粘结的接合透镜。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10是通过粘结剂等粘结的接合透镜。
第三透镜组G3为单透镜，且由具有负光焦度的第十一透镜元件L11构成。
第四透镜组G4为单透镜，且由具有正光焦度的第十二透镜元件L12构成。
对各透镜元件进行说明。
对第一透镜组G1中的透镜元件进行说明。第一透镜元件L1为在物侧具有凸面的弯月透镜。第二透镜元件L2为在物侧具有凸形状的弯月透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。第三透镜元件L3为双凹透镜。第四透镜元件L4为双凸透镜。第五透镜元件L5为在物侧具有凹面的弯月透镜。
对第二透镜组G2中的透镜元件进行说明。第六透镜元件L6为双凸透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。第七透镜元件L7为在物侧具有凸形状的弯月透镜。第八透镜元件L8为双凸透镜。第九透镜元件L9为在物侧具有凸形状的弯月透镜。第十透镜元件L10为双凸透镜。
对第三透镜组G3中的透镜元件进行说明。第十一透镜元件L11为在物侧具有凸形状的弯月透镜，且在物侧以及像侧具有非球面形状。
对第四透镜组G4中的透镜元件进行说明。第十二透镜元件L12为双凸透镜。
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望远端变焦之际，第一透镜组G1描绘向像侧凸出的轨迹而移动，第二透镜组G2以及第三透镜组G3向物侧移动。即，在变焦时，各透镜组以如下方式沿着光轴移动：第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔减小，第二透镜组G2与第三透镜组G3的间隔以及第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔增大。
实施方式4所涉及的变焦透镜系统在从无限远物点对焦状态向近处物体对焦状态聚焦时，第三透镜组G3沿着光轴而向像侧移动。
[5.其他实施方式]
如以上那样，作为在本申请中公开的技术的例示，说明实施方式1～4。然而，本公开中的技术并不局限于此，也能够应用于适宜地进行了变更、置换、追加、省略等的实施方式。
[6.条件式以及效果等]
以下，对例如实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统能够满足的条件进行说明。需要说明的是，虽然对实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统规定多个可能的条件，但满足全部的这多个条件的变焦透镜系统的结构是最有效的。然而，通过满足个别的条件，也能够得到起到分别对应的效果的变焦透镜系统。
实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统从物侧向像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、具有负光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、以及摄像元件S。第一透镜组G1包括至少一片接合透镜，第一透镜组G1的最靠像侧的透镜元件相对于物侧具有凹形状。通过这样构成，能够实现广角、大口径且具有高光学性能的变焦透镜系统。
另外，实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统在变焦操作时，至少第一透镜组G1～第三透镜组G3沿着光轴移动。
而且，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(1)、(2)。
8.0≤Lw/{fw×tan(ωw)}≤15…(1)
ft/fw≥4.5···(2)
在此，
Lw：广角端处的光学全长；
ωw：广角端处的半视场角(°)；
fw：广角端处的整个系统的焦距；
ft：望远端处的整个系统的焦距。
条件式(1)是用于规定透镜镜筒的大小的条件。若低于条件式(1)的下限，虽然能够缩短广角端处的镜筒长，但低于在摄像时确保良好的光学性能所需要的最低限度的镜筒长，难以修正像面弯曲、歪曲像差等各像差。另外，若超出条件式(1)的上限，则具有在性能确保所需要之上的镜筒长，难以提供小型的透镜镜筒、摄像装置、相机。另外，条件式(2)是用于规定广角端处的整个系统的焦距与望远端处的整个系统的焦距之比的条件。具有基本结构的变焦透镜系统通过满足条件式(2)而具有比较高的变焦比，从而能够确保中～高倍率。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件式(1A)、(1B)、(2A)的至少一个，能够进一步发挥上述效果。
9≤Lw/{fw×tan(ωw)}…(1A)
Lw/{fw×tan(ωw)}≤12…(1B)
ft/fw≥4.7…(2A)
此外，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(3)。
-4.0≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.1…(3)
在此，
R1：第一透镜组内的位于最靠像侧的透镜元件的物侧曲率半径；
R2：第一透镜组内的位于最靠像侧的透镜元件的像侧曲率半径。
条件式(3)是用于规定1组内的位于最靠像侧的透镜元件的形状的条件。若超出条件式(3)的范围，则广角端处的各像差、尤其是像面弯曲、歪曲像差的修正变得困难。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件(3A)、(3B)的至少一个，能够进一步发挥上述效果。
-3.2≤(R1+R2)/(R1-R2)…(3A)
(R1+R2)/(R1-R2)≤-2.5…(3B)
此外，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(4)。
50≤ωw≤70…(4)
在此，
ωw：广角端处的半视场角(°)。
条件式(4)是用于规定广角端处的半视场角的条件。具有基本结构的变焦透镜系统通过满足条件式(4)，能够维持光学性能且实现广角化。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件式(4A)、(4B)的至少一个，能够进一步发挥上述效果。
60≤ωw…(4A)
ωw≤65…(4B)
此外，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(5)。
-3.5≤f1/fw≤-2.0…(5)
在此，
f1：第一透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
条件式(5)是用于规定第一透镜组的焦距与广角端处的整个系统的焦距之比的条件。若低于条件式(5)的下限，则第一透镜组的光焦度变小，因此难以实现广角化。另外，若超出条件式(5)的上限，则各像差、尤其是广角端处的像面弯曲、歪曲像差的修正变得困难。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件式(5A)、(5B)的至少一个，能够进一步发挥上述效果。
-2.6≤f1/fw…(5A)
f1/fw≤-2.1…(5B)
此外，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(6)。
vd1n≥60…(6)
在此，
vd1n：构成接合透镜的两片透镜元件中的、具有负光焦度的透镜元件的阿贝数。
条件式(6)是用于规定构成第一透镜组的接合透镜的负透镜的阿贝数的条件。若低于条件式(6)的下限，则难以良好地修正广角端～望远端处的色差。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件式(6A)，能够进一步发挥上述效果。
vd1n≥62...(6A)
此外，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(7)。
2.8≤f2/fw≤4.0…(7)
在此，
f2：第二透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
条件式(7)是用于规定第二透镜组的焦距与广角端处的整个系统的焦距之比的条件。若低于条件式(7)的下限，则第二透镜组的光焦度变大，因此各像差、尤其是望远端处的球面像差、轴上色差的修正变得困难。另外，若超出条件式(7)的上限，则第二透镜组的移动量变大，由此光学全长延长，因此难以构成紧凑的镜筒。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件式(7A)、(7B)的至少一个，能够进一步发挥上述效果。
3.0≤f2/fw…(7A)
f2/fw≤3.7…(7B)
此外，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(8)。
vd2p≥65…(8)
在此，
vd2p：在第二透镜组中具有正光焦度的透镜元件的阿贝数平均值。
条件式(8)是用于规定在第二透镜组中具有正光焦度的透镜元件的阿贝数平均值的条件。若低于条件式(8)的下限，则在望远端处各像差、尤其是轴上色差的修正变得困难。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件式(8A)，能够进一步发挥上述效果。
vd2p≥69...(8A)
此外，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(9)。
-6.0≤f3/fw≤-2.0…(9)
在此，
f3：第三透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
条件式(9)是用于规定第三透镜组的焦距与广角端处的整个系统的焦距之比的条件。若低于条件式(9)的下限，第三透镜组的移动量变大，由此光学全长延长，因此难以构成紧凑的镜筒。另外，若超出条件式(9)的上限，则第三透镜组的光焦度变大，因此难以抑制聚焦时的从远距离至近距离的像面变动。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件(9A)、(9B)的至少一个，能够进一步发挥上述效果。
-5.1≤f3/fw…(9A)
f3/fw≤-2.9…(9B)
最后，变焦透镜系统例如优选满足以下的条件式(10)。
3.0≤f4/fw≤5.3…(10)
在此，
f4：第四透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
条件式(10)是用于规定第四透镜组的焦距与广角端处的整个系统的焦距之比的条件。若低于条件式(10)的下限，则第四透镜组的光焦度变大，因此难以抑制各像差、尤其是像面弯曲。另外，若超出条件式(10)的上限，则向像面射入的光线的角度变大，难以抑制色差。
需要说明的是，此外，通过满足以下的条件式(10A)、(10B)的至少一个，能够进一步发挥上述效果。
3.3≤f4/fw…(10A)
f4/fw≤5.0…(10B)
(应用了实施方式1的数码相机的简要结构)
图9是应用了实施方式1所涉及的变焦透镜系统的网络相机的简要结构图。需要说明的是，也能够应用实施方式2～4所涉及的变焦透镜系统。
如图9所示，网络相机由壳体4、摄像元件S、变焦透镜系统1、以及通信部3构成。
在变焦透镜系统1中构成有致动器、透镜框，以使得与实施方式1同样地在变焦时第一透镜组G1～第四透镜组G4的所有的透镜组沿着光轴移动。
网络相机能够将由变焦透镜系统1成像于摄像元件S的被摄物像经由通信部3而向外部设备发送。
需要说明的是，虽然示出了将以上说明的实施方式1所涉及的变焦透镜系统应用于网络相机的例子，但也能够应用于数码相机、智能手机、透镜更换式相机等。
(数值实施例)
以下，对具体实施了实施方式1～4所涉及的变焦透镜系统的数值实施例1～4进行说明。需要说明的是，在各数值实施例中，表中的长度的单位全部为“mm”，视场角的单位全部为“°”。另外，在各数值实施例中，r为曲率半径，d为面间隔，nd为相对于d线的折射率，vd为相对于d线的阿贝数。另外，在各数值实施例中，带有＊记号的面为非球面，且非球面形状由下式定义。
[数1]
Figure GDA0001256403330000141
在此，
Z：从距光轴的高度为h的非球面上的点到非球面顶点的切面的距离；
h：距光轴的高度；
r：顶点曲率半径；
κ：圆锥常量；
An：n次的非球面系数。
图2、4、6以及8分别是实施方式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。
在各纵向像差图中，(a)表示广角端处的各像差，(b)表示中间位置处的各像差，(c)表示望远端处的各像差。各纵向像差图从左侧起依次示出球面像差(SA(mm))、像散(AST(mm))、歪曲像差(DIS(％))。在球面像差图中，纵轴表示F值(在附图中，由F表示)，实线为d线(d-line)的特性，短虚线为F线(F-line)的特性，长虚线为C线(C-line)的特性。在像散图中，纵轴表示像高(在附图中，由H表示)，实线为矢状面(在附图中，由s表示)的特性，虚线为子午面(在附图中，由m表示)的特性。在歪曲像差图中，纵轴表示像高(在附图中，由H表示)。
(数值实施例1)
数值实施例1的变焦透镜系统与图1所示的实施方式1对应。表1示出数值实施例1的变焦透镜系统的面数据，表2示出非球面数据，表3A～表3D示出无限远对焦状态下的各种数据。
【表1】
(面数据)
面编号 r d nd vd
物面 ∞
1 38.68270 1.40000 1.77250 49.6
2 13.00340 5.68540
3 61.53750 0.80000 1.83481 42.7
4 24.36090 3.45860
5 -45.75780 0.85000 1.48749 70.4
6 18.91260 3.82830 1.92286 20.9
7 246.30470 2.34030
8 -20.93430 0.75000 1.83481 42.7
9 -53.84080 可变
10* 15.75960 4.90810 1.55352 71.4
11* -32.10230 1.72750
12(光阑) ∞ 1.14230
13 36.17280 0.70000 1.83400 37.3
14 12.62310 5.80930 1.49700 81.6
15 -16.50870 0.20000
16 22.04940 3.58070 1.59282 68.6
17 -20.01670 0.60000 1.83400 37.3
18 99.46930 可变
19* 49.06840 0.80940 1.68400 31.3
20* 7.12210 可变
21* 22.40460 3.18220 1.81607 24.1
22* -24.61440 BF
像面 ∞
【表2】
(非球面数据)
Figure GDA0001256403330000161
【表3A】
(无限远对焦状态下的各种数据)
Figure GDA0001256403330000171
【表3B】
单透镜数据
透镜元件 始面 焦距
1 1 -25.9738
2 3 -48.7808
3 5 -27.3325
4 6 22.0200
5 8 -41.4599
6 10 19.8209
7 13 -23.5671
8 14 15.4137
9 16 18.2773
10 17 -19.9346
11 19 -12.2766
12 21 14.8231
【表3C】
变焦透镜组数据
透镜组 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 -10.96289 19.11260 5.40039 11.05249
2 10 13.97766 18.66790 5.17239 9.12512
3 19 -12.27658 0.80940 0.56669 0.89165
4 21 14.82308 3.18220 0.86114 2.23613
【表3D】
变焦透镜组倍率
透镜组 始面 广角 中间 望远
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 10 -0.31488 -0.69649 -1.32896
3 19 2.18493 2.41878 2.94771
4 21 0.56994 0.56993 0.56991
(数值实施例2)
数值实施例2的变焦透镜系统与图3所示的实施方式2对应。表4示出数值实施例2的变焦透镜系统的面数据，表5示出非球面数据，表6A～表6D示出无限远对焦状态下的各种数据。
【表4】
(面数据)
面编号 r d nd vd
物面 ∞
1 44.22310 1.40000 1.77250 49.6
2 12.90780 7.07610
3 -168.80100 1.00000 1.80755 40.9
4* 16.37600 1.17030
5 29.02820 0.85000 1.48749 70.4
6 17.53670 4.29160 1.92286 20.9
7 1850.95740 2.33650
8 -20.68260 0.75000 1.77250 49.6
9 -56.75900 可变
10* 15.79260 4.45620 1.55352 71.4
11* -36.09970 1.64020
12(光阑) ∞ 1.55770
13 46.95460 0.70000 1.83400 37.3
14 13.51480 5.84450 1.49700 81.6
15 -15.72050 0.20000
16 18.59030 3.76240 1.59282 68.6
17 -21.57760 0.60000 1.83400 37.3
18 84.97910 可变
19* 58.56720 0.70000 1.68400 31.3
20* 7.58600 可变
21* 22.18600 3.54270 1.81607 24.1
22* -27.99400 BF
像面 ∞
【表5】
(非球面数据)
Figure GDA0001256403330000191
【表6A】
(无限远对焦状态下的各种数据)
Figure GDA0001256403330000192
【表6B】
单透镜数据
透镜元件 始面 焦距
1 1 -24.0653
2 3 -18.4408
3 5 -93.1287
4 6 19.1628
5 8 -42.5080
6 10 20.4747
7 13 -22.9727
8 14 15.6617
9 16 17.4540
10 17 -20.5806
11 19 -12.8124
12 21 15.6634
【表6C】
变焦透镜组数据
透镜组 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 -10.86291 18.87450 4.81414 10.48618
2 10 14.01194 18.76100 5.72354 9.30847
3 19 -12.81239 0.70000 0.48021 0.76220
4 21 15.66344 3.54270 0.89074 2.41878
【表6D】
变焦透镜组倍率
透镜组 始面 广角 中间 望远
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 10 -0.31060 -0.67471 -1.23314
3 19 2.13250 2.40526 3.05960
4 21 0.58326 0.58327 0.58324
(数值实施例3)
数值实施例3的变焦透镜系统与图5所示的实施方式3对应。表7示出数值实施例3的变焦透镜系统的面数据，表8示出非球面数据，表9A～表9D示出无限远对焦状态下的各种数据。
【表7】
(面数据)
面编号 r d nd vd
物面 ∞
1 41.48740 1.40000 1.77250 49.6
2 13.93690 4.56010
3 33.79230 0.80000 1.83481 42.7
4 15.95540 4.79640
5 -57.80710 0.85000 1.48749 70.4
6 16.63150 4.00640 1.92286 20.9
7 93.18130 2.79430
8 -20.16460 0.75000 1.83481 42.7
9 -39.34450 可变
10* 15.38870 5.00000 1.55352 71.4
11* -50.44810 1.70260
12(光阑) ∞ 0.78230
13 39.96390 0.60000 1.83481 42.7
14 12.58260 5.85760 1.49700 81.6
15 -15.97680 0.20000
16 28.22680 3.53870 1.59282 68.6
17 -17.73350 0.50000 1.80610 33.3
18 -1290.89970 可变
19* 19.34480 1.41040 1.68400 31.3
20* 6.50770 可变
21* 22.74220 3.02720 1.81607 24.1
22* -28.46040 BF
像面 ∞
【表8】
(非球面数据)
Figure GDA0001256403330000211
【表9A】
(无限远对焦状态下的各种数据)
Figure GDA0001256403330000221
【表9B】
单透镜数据
透镜元件 始面 焦距
1 1 -27.7831
2 3 -36.9635
3 5 -26.3953
4 6 21.3996
5 8 -50.4471
6 10 21.8957
7 13 -22.2202
8 14 15.1979
9 16 18.9136
10 17 -22.3095
11 19 -15.0071
12 21 15.9129
【表9C】
变焦透镜组数据
透镜组 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 -10.99737 19.95720 5.23278 10.94719
2 10 14.87183 18.18120 5.70320 9.21669
3 19 -15.00705 1.41040 1.32106 1.85481
4 21 15.91285 3.02720 0.76058 2.07539
【表9D】
变焦透镜组倍率
透镜组 始面 广角 中间 望远
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 10 -0.34413 -0.74388 -1.33514
3 19 1.94636 2.14908 2.71474
4 21 0.58374 0.58373 0.58370
(数值实施例4)
数值实施例4的变焦透镜系统与图7所示的实施方式4对应。表10示出数值实施例4的变焦透镜系统的面数据，表11示出非球面数据，表12A～表12D示出无限远对焦状态下的各种数据。
【表10】
(面数据)
面编号 r d nd vd
物面 ∞
1 33.83670 1.59750 1.83481 42.7
2 11.59170 3.11780
3* 14.59770 1.99730 1.54360 56.0
4* 9.99940 7.65060
5 -20.14570 0.90000 1.48749 70.4
6 19.91660 3.99060 1.92286 20.9
7 -103.76070 1.79860
8 -21.31080 0.90000 1.90366 31.3
9 -53.37470 可变
10(光阑) ∞ 1.00460
11* 14.89110 4.10470 1.58313 59.4
12* -51.19380 3.15950
13 32.06050 0.69700 1.90366 31.3
14 11.68670 5.29120 1.49700 81.6
15 -21.73650 0.19750
16 25.91760 0.70790 1.77250 49.6
17 9.85620 4.03460 1.59282 68.6
18 -378.04720 可变
19* 18.25190 0.72640 1.68893 31.1
20* 8.18030 可变
21 35.41900 2.21820 1.84666 23.8
22 -37.13850 BF
像面 ∞
【表11】
(非球面数据)
【表12A】
(无限远对焦状态下的各种数据)
Figure GDA0001256403330000242
【表12B】
单透镜数据
透镜元件 始面 焦距
1 1 -21.8345
2 3 -68.9414
3 5 -20.3944
4 6 18.3908
5 8 -39.7869
6 11 20.2456
7 13 -20.6870
8 14 16.1409
9 16 -20.9916
10 17 16.2664
11 19 -22.1703
12 21 21.7169
【表12C】
变焦透镜组数据
透镜组 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 -10.06711 21.95240 5.46308 12.03443
2 10 15.26773 19.19700 6.00135 9.28191
3 19 -22.17031 0.72640 0.80305 1.08632
4 21 21.71690 2.21820 0.59470 1.59463
【表12D】
变焦透镜组倍率
透镜组 始面 广角 中间 望远
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 10 -0.38824 -0.76248 -1.20030
3 19 1.60663 1.83080 2.46869
4 21 0.69980 0.69980 0.69981
(条件的对应值)
以下的表13示出各数值实施例的变焦透镜系统中的各条件的对应值。
[表13]
Figure GDA0001256403330000251
工业实用性
本公开所涉及的变焦透镜系统能够应用于数码相机、更换透镜式数码相机、数字摄像机、便携电话设备的相机、PDA(Personal Digital Assistance)的相机、监视系统中的监视相机、Web相机、车载相机等，且尤其适于数字静像相机系统、数字摄像机系统这样的要求高画质的摄影光学系统。
附图标记说明：
G1 第一透镜组；
G2 第二透镜组；
G3 第三透镜组；
G4 第四透镜组；
L1 第一透镜元件；
L2 第二透镜元件；
L3 第三透镜元件；
L4 第四透镜元件；
L5 第五透镜元件；
L6 第六透镜元件；
L7 第七透镜元件；
L8 第八透镜元件；
L9 第九透镜元件；
L10 第十透镜元件；
L11 第十一透镜元件；
L12 第十二透镜元件；
A 孔径光阑；
S 摄像元件；
1 变焦透镜系统；
3 通信部；
4 壳体。

Claims (20)

1.一种变焦透镜系统，其具有多个由至少一片透镜元件构成的透镜组，所述变焦透镜系统从物侧向像侧依次具备：具有负光焦度的第一透镜组；具有正光焦度的第二透镜组；具有负光焦度的第三透镜组；以及具有正光焦度的第四透镜组，
所述变焦透镜系统的特征在于，
所述第一透镜组从物侧起依次由凹面朝向像侧的负弯月形状的第一透镜元件、凹面朝向像侧的负弯月形状的第二透镜元件、凹面朝向像侧的第三透镜元件、凸面朝向物侧的第四透镜元件、以及凹面朝向物侧的第五透镜元件构成，
所述第三透镜元件和所述第四透镜元件构成接合透镜，
所述变焦透镜系统满足以下的条件式(4)：
50≤ωw≤70…(4)
在此，
ωw：广角端处的半视场角(°)。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
在摄影时从广角端向望远端变焦之际，使所述第一透镜组、所述第二透镜组以及所述第三透镜组沿着光轴移动而进行变倍，且所述变焦透镜系统满足以下的条件式(1)以及(2)：
8.0≤Lw/{fw×tan(ωw)}≤15…(1)
ft/fw≥4.5…(2)
在此，
Lw：广角端处的光学全长；
fw：广角端处的整个系统的焦距；
ft：望远端处的整个系统的焦距。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
所述第一透镜组的最靠像侧的透镜元件具有负光焦度，且满足以下的条件式(3)：
-4.0≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.1…(3)
在此，
R1：第一透镜组内的位于最靠像侧的透镜元件的物侧曲率半径；
R2：第一透镜组内的位于最靠像侧的透镜元件的像侧曲率半径。
4.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
所述变焦透镜系统满足以下的条件式(5)：
-3.5≤f1/fw≤-2.0…(5)
在此，
f1：第一透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
所述第一透镜组所包含的所述接合透镜的具有负光焦度的透镜元件满足以下的条件式(6)：
νd1n≥60…(6)
在此，
νd1n：构成接合透镜的两片透镜元件中的、具有负光焦度的透镜元件的阿贝数。
6.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
所述变焦透镜系统满足以下的条件式(7)：
2.8≤f2/fw≤4.0…(7)
在此，
f2：第二透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
7.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
在所述第二透镜组中，具有正光焦度的所有的透镜元件的阿贝数的平均值满足以下的条件式(8)：
νd2p≥65…(8)
在此，
νd2p：在第二透镜组中具有正光焦度的透镜元件的阿贝数平均值。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
在从无限远对焦状态向有限距离对焦状态进行聚焦的情况下，通过使所述第三透镜组能够向像侧移动而进行对焦动作，且所述变焦透镜系统满足以下的条件式(9)：
-6.0≤f3/fw≤-2.0…(9)
在此，
f3：第三透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
9.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，
所述第四透镜组在从广角端向望远端变焦时相对于像面固定，且满足以下的条件式(10)：
3.0≤f4/fw≤5.3…(10)
在此，
f4：第四透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
10.一种摄像装置，其中，
所述摄像装置具有权利要求1所述的变焦透镜系统和对由所述变焦透镜系统形成的像进行受光的摄像元件。
11.一种变焦透镜系统，其具有多个由至少一片透镜元件构成的透镜组，所述变焦透镜系统从物侧向像侧依次具备：具有负光焦度的第一透镜组；具有正光焦度的第二透镜组；具有负光焦度的第三透镜组；以及具有正光焦度的第四透镜组，
所述变焦透镜系统的特征在于，
所述第一透镜组从物侧起依次由凹面朝向像侧的负弯月形状的第一透镜元件、凹面朝向像侧的负弯月形状的第二透镜元件、凹面朝向像侧的第三透镜元件、凸面朝向物侧的第四透镜元件、以及凹面朝向物侧的第五透镜元件构成，
所述第三透镜元件和所述第四透镜元件构成接合透镜，
所述变焦透镜系统满足以下的条件式(5)：
-3.5≤f1/fw≤-2.0…(5)
在此，
f1：第一透镜组的焦距；
fw：广角端处的整个系统的焦距。
12.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
在摄影时从广角端向望远端变焦之际，使所述第一透镜组、所述第二透镜组以及所述第三透镜组沿着光轴移动而进行变倍，且所述变焦透镜系统满足以下的条件式(1)以及(2)：
8.0≤Lw/{fw×tan(ωw)}≤15…(1)
ft/fw≥4.5…(2)
在此，
Lw：广角端处的光学全长；
ωw：广角端处的半视场角(°)；
ft：望远端处的整个系统的焦距。
13.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
所述第一透镜组的最靠像侧的透镜元件具有负光焦度，且满足以下的条件式(3)：
-4.0≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.1…(3)
在此，
R1：第一透镜组内的位于最靠像侧的透镜元件的物侧曲率半径；
R2：第一透镜组内的位于最靠像侧的透镜元件的像侧曲率半径。
14.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
所述变焦透镜系统满足以下的条件式(4)：
50≤ωw≤70…(4)
在此，
ωw：广角端处的半视场角(°)。
15.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
所述第一透镜组所包含的所述接合透镜的具有负光焦度的透镜元件满足以下的条件式(6)：
νd1n≥60…(6)
在此，
νd1n：构成接合透镜的两片透镜元件中的、具有负光焦度的透镜元件的阿贝数。
16.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
所述变焦透镜系统满足以下的条件式(7)：
2.8≤f2/fw≤4.0…(7)
在此，
f2：第二透镜组的焦距。
17.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
在所述第二透镜组中，具有正光焦度的所有的透镜元件的阿贝数的平均值满足以下的条件式(8)：
νd2p≥65…(8)
在此，
νd2p：在第二透镜组中具有正光焦度的透镜元件的阿贝数平均值。
18.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
在从无限远对焦状态向有限距离对焦状态进行聚焦的情况下，通过使所述第三透镜组能够向像侧移动而进行对焦动作，且所述变焦透镜系统满足以下的条件式(9)：
-6.0≤f3/fw≤-2.0…(9)
在此，
f3：第三透镜组的焦距。
19.根据权利要求11所述的变焦透镜系统，其中，
所述第四透镜组在从广角端向望远端变焦时相对于像面固定，且满足以下的条件式(10)：
3.0≤f4/fw≤5.3…(10)
在此，
f4：第四透镜组的焦距。
20.一种摄像装置，其中，
所述摄像装置具有权利要求11所述的变焦透镜系统和对由所述变焦透镜系统形成的像进行受光的摄像元件。
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