专利名称：变焦透镜系统、摄像装置以及照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及变焦透镜系统、摄像装置以及照相机。本发明尤其涉及分辨率高、具有高的变焦比但变焦时像差变动少的高性能、且薄型的变焦透镜系统，含有该变焦透镜的摄像装置，以及具有该摄像装置的薄型且紧凑的照相机。
背景技术：
关于数码照相机或数码摄影机等具有进行光电变换的摄像元件的照相机系统，对于高分辨率的要求自然不用说，近年来，尤其对于薄型化、高的变焦比以及诸像差的补偿的要求提高，例如，提案有具有正负正或者正负负的3组透镜以上的构成的变焦透镜系统，其从物方到像方依次包括具有正光焦度的第I透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度或者负光焦度的第3透镜组和后续透镜组。以下，将数码静态照相机或数码摄影机等具有进行光电变换的摄像元件的照相机简称为数码照相机。 日本特开2010-237455号公报揭示了具有所述正负正的3组透镜以上的构成的变焦透镜，其中，使透镜组移动进行变焦以使得与广角端相比在远摄端时第I透镜组和第2透镜组的间隔扩大，第I透镜组至少具有一片负透镜，该变焦透镜规定了该负透镜的材料的阿贝数以及部分色散率。日本特开2009-265652号公报揭示了一种具有所述正负正或者正负负的3组透镜以上的构成的变焦透镜，其中，在变焦时，所有的透镜组向沿着光轴的方向移动，以使得各透镜组的间隔变化，在对焦时，从像方数第二个透镜组向沿着光轴的方向移动。日本特开2009-175736号公报揭示了一种具有所述正负正或者正负负的3组透镜以上的构成的变焦透镜，其中，从广角端向远摄端变倍时，第I透镜组一边向像方描绘凸的往复轨迹一边移动，第2透镜组向像方移动，第I透镜组的从广角端到中间焦点距离为止的移动量为正。日本特开2009-009121号公报揭示了一种具有所述正负正的3组透镜以上的构成的变焦透镜，其中，结合了第3透镜组以及其像方的后续透镜组的后组的合成屈光力为正，该变焦透镜规定了第I透镜组的焦距与全系统在广角端的焦距的比、以及后组的合成焦距与全系统在远摄端的焦距的比。日本特开2007-108398号公报揭示了一种具有所述正负正的3组透镜以上的构成的变焦透镜，其中，结合了第3透镜组以及其像方的后续透镜组的后组的合成屈光力为正，改变第I透镜组和第2透镜组的间隔以及第2透镜组和后组的间隔进行变焦，第2透镜组具有三片负透镜以及两片正透镜，规定了第2透镜组中的正的屈光力最强的正透镜的材料的阿贝数以及部分色散率。日本特开平10-111455号公报揭示了一种具有所述正负正的3组透镜以上的构成的变焦透镜，其中，第4透镜组具有负的屈光力，第5透镜组具有正的屈光力，在广角端的焦距比画面对角线长度短，从广角端向远摄端变倍时，至少使第5透镜组向物方移动，且使得各透镜组的间隔变化。
现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开2010-237455号公报专利文献2 :日本专利特开2009-265652号公报专利文献3 :日本专利特开2009-175736号公报专利文献4 :日本专利特开2009-009121号公报专利文献5 :日本专利特开2007-108398号公报专利文献6 :日本专利特开平10-111455号公报
发明内容
发明要解决的课题然而，所述专利文献所揭示的变焦透镜、变焦透镜系统都实现了某种程度的薄型化，但是在变焦时容易产生像差变动，无法兼有高的变焦比和被充分补偿的诸像差，不能满足近年的对于数码相机的要求。本发明的目的在于提供一种分辨率高、为具有高的变焦比但变焦时像差变动少的高性能、且薄型的变焦透镜系统，含有该变焦透镜系统的摄像装置，以及具有该摄像装置的薄型且紧凑的照相机。解决课题的手段上述目的之一通过以下的变焦透镜系统达到。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正光焦度的第I透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；具有光焦度的第4透镜组；和设置在所述第3透镜组和所述第4透镜组之间的孔径光阑，摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，使所述第I透镜组、所述第2透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动以进行变倍，所述第3透镜组具有两片以上的透镜元件和一个以上的透镜元件间空气间隔，所述变焦透镜系统满足以下条件(I)以及(a)-I. 0 < fjf2 < -4. 0 (I)fT/fff > 9. 0 (a)其中，:第I透镜组的合成焦距，f2 :第2透镜组的合成焦距，fw :整个系统在广角端的焦距，f T :整个系统在远摄端的焦距。上述目的之一通过以下的摄像装置达到。即，本发明涉及一种摄像装置，能够将物体的光学的像输出为电的图像信号，其特征在于，包括形成物体的光学的像的变焦透镜系统；和
将由该变焦透镜系统形成的光学的像转换为电的图像信号的摄像元件，所述变焦透镜系统从物方到像方依次包括具有正光焦度的第I透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；具有光焦度的第4透镜组；和
设置在所述第3透镜组和所述第4透镜组之间的孔径光阑，摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，使所述第I透镜组、所述第2透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动以进行变倍，所述第3透镜组具有两片以上的透镜元件和一个以上的透镜元件间空气间隔，所述变焦透镜系统满足以下条件(I)以及(a)-I. 0 << -4. 0 (I)fT/fff > 9. 0 (a)其中，:第I透镜组的合成焦距，f2 :第2透镜组的合成焦距，fw :整个系统在广角端的焦距，f T :整个系统在远摄端的焦距。上述目的之一通过以下的照相机达到。即，本发明涉及一种照相机，其将物体的光学的像转换为电的图像信号，进行被转换后的图像信号的显示以及存储中的至少一方，其特征在于，包括摄像装置，所述照相机摄像装置包括形成物体的光学的像的变焦透镜系统、和将由该变焦透镜系统形成的光学的像转换为电的图像信号的摄像元件，所述变焦透镜系统从物方到像方依次包括具有正光焦度的第I透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；具有光焦度的第4透镜组；和设置在所述第3透镜组和所述第4透镜组之间的孔径光阑，摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，使所述第I透镜组、所述第2透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动以进行变倍，所述第3透镜组具有两片以上的透镜元件和一个以上的透镜元件间空气间隔，所述变焦透镜系统满足以下条件(I)以及(a)-I. 0 < fjf2 < -4. 0 (I)fT/fff > 9. 0 (a)其中，:第I透镜组的合成焦距，f2 :第2透镜组的合成焦距，fw :整个系统在广角端的焦距，
f T :整个系统在远摄端的焦距。发明的效果采用本发明，能够提供一种分辨率高、为具有高的变焦比但变焦时像差变动少的高性能、且薄型的变焦透镜系统，含有该变焦透镜系统的摄像装置，以及具有该摄像装置的薄型且紧凑的照相机。
图I是表示实施形态I (实施例I)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I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是在实施例I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4是表示实施形态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5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6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7是表示实施形态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8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9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10是表示实施形态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11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12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13是表示实施形态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14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15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16是实施形态6所涉及的数码静态照相机的概略结构图。
具体实施例方式(实施形态I 5)图1、4、7、10、以及13都是各实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统的透镜配置图。图1、4、7、10、以及13均表示无限远对焦状态下的变焦透镜系统。在各图中，(a)图表示广角端的透镜结构，(b)图表示中间位置的透镜结构，(C)图表示远摄端的透镜结构。另外，广角端是最短焦距状态，其焦距fw由表示。中间位置是中间焦距状态，其焦距f M=/" ( f W * f I)由表不。远摄端是最长焦距状态，其焦距fT由表不。并且，在各图中，设置在(a)图与(b)图之间的折线箭头是将广角端、中间位置、远摄端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。于是，广角端与中间位置之间、中间位置与远摄端之间只是单纯地用直线连接着，与实际的各透镜组的运动不同。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、4、7、以及13中，表示后述的第4透镜组G4从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时的移动方向，在图10中，表示后述的第5透镜组G5从无限远对焦状态向近物对焦状态进行聚焦时的移动方向。实施形态I 4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 I透镜组Gl、具有负光焦度的第2透镜组G2、具有正光焦度的第3透镜组G3、具有负光焦度的第4透镜组G4、和具有正光焦度的第5透镜组G5。实施形态5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I透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、具有正光焦度的第3透镜组G3、和具有正光焦度的第4透镜组G4。在实施形态I 3所涉及的变焦透镜系统中，在变焦时，第I透镜组Gl、第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4分别向沿着光轴的方向移动，以使得各透镜组的间隔，即第I透镜组Gl与第2透镜组G2的间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔、第3透镜组G3与第4透镜组G4的间隔、以及第4透镜组G4与第5透镜组G5的间隔都发生变化。在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，在变焦时，所有的透镜组都分别向沿着光轴的方向移动，以使得各透镜组的间隔，即第I透镜组Gl与第2透镜组G2的间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔、第3透镜组G3与第4透镜组G4的间隔、以及第4透镜组G4与第5透镜组G5的间隔都发生变化。在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，在变焦时，所有的透镜组都分别向沿着光轴的方向移动，以使得各透镜组的间隔，即第I透镜组Gl与第2透镜组G2的间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔、第3透镜组G3与第4透镜组G4的间隔都发生变化。各实施形态所涉及的变焦透镜系统，通过将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、4、7、10、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(一)对应于各透镜组的光焦度的符号。在各图中，位于最右侧的直线表示像面S的位置，在该像面S的物方、即在图I、4、7、10中像面S与第5透镜组G5的最靠近像方的透镜面之间，在图13中像面S与第4透镜组G4的最靠近像方的透镜面之间，设置有与光学低通滤波器、摄像元件的面板等等价的平行平板P。如图I所示，在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，第I透镜组Gl从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第I透镜元件LI、凸面朝向物方的正弯月形状的第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。其中，第I透镜元件LI与第2透镜元件L2接合，关于后述的对应数值实施例的面数据，这些第I透镜元件LI与第2透镜元件L2之间的粘着剂层被赋予面编号2。在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第4透镜元件L4、凸面朝向像方的负弯月形状的第5透镜元件L5和双凸形状的第六透镜元件L6。其中，第4透镜元件L4的两面为非球面。在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3从物方到像方依次包括双凸形状的第7透镜元件L7、双凸形状的第8透镜元件L8、双凹形状的第9透镜元件L9和双凸形状的第10透镜元件L10。其中，第8透镜元件L8与第9透镜元件L9接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第8透镜元件L8与第9透镜元件L9之间的粘着剂层被赋予面编号16。又,第7透镜兀件L7的两面为非球面。在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由凸面朝向物方的负弯月形状的第11透镜元件Lll构成。在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，第5透镜组G5仅由双凸形状的第12透镜元件L12构成。该第12透镜元件L12的两面为非球面。另外，在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3与第4透镜组G4之 间设有孔径光阑A。摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，该孔径光阑A与第3透镜组G3一体地在光轴上向物方移动。在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，在像面S的物方、即像面S与第12透镜元件L12之间设有平行平板P。在实施形态I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I透镜组Gl与第4透镜组G4向物方大致单调移动，第2透镜组G2描着朝向像方描凸出的轨迹地向像方移动，第3透镜组G3向物方单调移动，第5透镜组G5相对于像面S而固定。即，进行变焦时，第I透镜组Gl、第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4分别沿着光轴移动，以使得第I透镜组Gl与第2透镜组G2之间的间隔增大，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔减小，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔变化，第4透镜组G4与第5透镜组G5之间的间隔增大。进一步，在实施形态I所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，第4透镜组G4沿着光轴向像方移动。如图4所示，在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，第I透镜组Gl从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第I透镜元件LI、凸面朝向物方的正弯月形状的第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。其中，第I透镜元件LI与第2透镜元件L2接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第I透镜元件LI与第2透镜元件L2之间的粘着剂层被赋予面编号2。在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第4透镜元件L4、双凹形状的第5透镜元件L5和双凸形状的第六透镜元件L6。其中，第4透镜元件L4的两面为非球面。在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3从物方到像方依次包括双凸形状的第7透镜元件L7、凸面朝向物方的正弯月形状的第8透镜元件L8、凸面朝向物方的负弯月形状的第9透镜元件L9和双凸形状的第10透镜元件L10。其中，第8透镜元件L8与第9透镜元件L9接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第8透镜元件L8与第9透镜元件L9之间的粘着剂层被赋予面编号16。又，第7透镜元件L7的两面为非球面。在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由凸面朝向物方的负弯月形状的第11透镜元件Lll构成。在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，第5透镜组G5仅由双凸形状的第12透镜元件L12构成。该第12透镜元件L12的两面为非球面。另外，在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间设有孔径光阑A。摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，该孔径光阑A与第3透镜组G3一体地在光轴上向物方移动。在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，在像面S的物方、即像面S与第12透镜元件L12之间设有平行平板P。在实施形态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I透镜组Gl描着朝向像方描凸出的轨迹地向物方移动，第2透镜组G2描着朝向像方描凸出的轨迹地向像方移动，第3透镜组G3向物方大致单调移动，第4透镜组G4向物方单调移动，第5透镜组G5相对于像面S而固定。即，进行变焦时，第I透镜组G1、第2透镜组 G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4分别沿着光轴移动，以使得第I透镜组Gl与第2透镜组G2之间的间隔增大，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔减小，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔变化，第4透镜组G4与第5透镜组G5之间的间隔增大。进一步，在实施形态2所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，第4透镜组G4沿着光轴向像方移动。如图7所示，在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，第I透镜组Gl从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第I透镜元件LI、双凸形状的第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。其中，第I透镜元件LI与第2透镜元件L2接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第I透镜元件LI与第2透镜元件L2之间的粘着剂层被赋予面编号2。在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第4透镜元件L4、凸面朝向像方的负弯月形状的第5透镜元件L5和双凸形状的第六透镜元件L6。其中，第4透镜元件L4的两面为非球面。在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3从物方到像方依次包括双凸形状的第7透镜元件L7、凸面朝向物方的正弯月形状的第8透镜元件L8、凸面朝向物方的负弯月形状的第9透镜元件L9和双凸形状的第10透镜元件L10。其中，第8透镜元件L8与第9透镜元件L9接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第8透镜元件L8与第9透镜元件L9之间的粘着剂层被赋予面编号16。又，第7透镜元件L7的两面为非球面。在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由凸面朝向物方的负弯月形状的第11透镜元件Lll构成。在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，第5透镜组G5仅由双凸形状的第12透镜元件L12构成。该第12透镜元件L12的两面为非球面。另外，在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间设有孔径光阑A。摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，该孔径光阑A与第3透镜组G3一体地在光轴上向物方移动。在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，在像面S的物方、即像面S与第12透镜元件L12之间设有平行平板P。在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，第I透镜组Gl大致单调地向物方移动，第2透镜组G2描着朝向像方描凸出的轨迹地向像方移动，第3透镜组G3向物方单调移动，第4透镜组G4描着朝向像方描凸出的轨迹地向物方移动，第5透镜组G5相对于像面S而固定。即，进行变焦时，第I透镜组Gl、第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4分别沿着光轴移动，以使得第I透镜组Gl与第2透镜组G2之间的间隔增大，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔减小，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔变化，第4透镜组G4与第5透镜组G5之间的间隔增大。进一步，在实施形态3所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，第4透镜组G4沿着光轴向像方移动。如图10所示，在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，第I透镜组Gl从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第I透镜元件LI、凸面朝向物方的正弯月形状 的第3透镜元件的第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。其中，第I透镜元件LI与第2透镜元件L2接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第I透镜元件LI与第2透镜元件L2之间的粘着剂层被赋予面编号2。在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第4透镜元件L4、双凹形状的第5透镜元件L5和双凸形状的第六透镜元件L6。其中，第4透镜元件L4的两面为非球面，第5透镜元件L5的物方表面为非球面。在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3从物方到像方依次包括双凸形状的第7透镜元件L7、双凸形状的第8透镜元件L8、和双凹形状的第9透镜元件L9。其中，第8透镜元件L8与第9透镜元件L9接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第8透镜元件L8与第9透镜元件L9之间的粘着剂层被赋予面编号16。又，第7透镜元件L7的两面为非球面，第9透镜元件L9的像方表面为非球面。在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由凸面朝向物方的负弯月形状的第10透镜元件LlO构成。该第10透镜元件LlO的物方表面为非球面。在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，第5透镜组G5仅由双凸形状的第11透镜元件Lll构成。该第11透镜元件Lll的两面为非球面。另外，在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间设有孔径光阑A。摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，该孔径光阑A与第3透镜组G3一体地在光轴上向物方移动。在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，在像面S的物方、即像面S与第11透镜元件Lll之间设有平行平板P。在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，第I透镜组Gl以及第3透镜组G3大致单调地向物方移动，第2透镜组G2以及第5透镜组G5大致单调地向像方移动，第4透镜组G4稍微向物方移动。即，进行变焦时，第I透镜组Gl、第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4以及第5透镜组G5分别沿着光轴移动，以使得第I透镜组Gl与第2透镜组G2之间的间隔增大，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔减小，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大，第4透镜组G4与第5透镜组G5之间的间隔变化。进一步，在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，第5透镜组G5沿着光轴向物方移动。如图13所示，在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，第I透镜组Gl从物方到像方依次包括凸面朝向物方的负弯月形状的第I透镜元件LI、双凸形状的第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。其中，第I透镜元件LI与第2透镜元件L2接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第I透镜元件LI与第2透镜元件L2之间的粘着剂层被赋予面编号2。在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，第2透镜组G2从物方到像方依次包括
凸面朝向物方的负弯月形状的第4透镜元件L4、双凹形状的第5透镜元件L5和凸面朝向物方的正弯月形状的第6透镜元件L6。在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3从物方到像方依次包括双凸形状的第7透镜元件L7、双凸形状的第8透镜元件L8、和双凹形状的第9透镜元件L9。其中，第8透镜元件L8与第9透镜元件L9接合，在后述的对应数值实施例的面数据中，这些第8透镜元件L8与第9透镜元件L9之间的粘着剂层被赋予面编号16。又，第8透镜元件L8的物方表面为非球面。在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4仅由凸面朝向物方的正弯月形状的第10透镜元件LlO构成。该第10透镜元件LlO的两面为非球面。另外，在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间设有孔径光阑A。摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，该孔径光阑A与第3透镜组G3一体地在光轴上向物方移动。在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，在像面S的物方、即像面S与第10透镜元件LlO之间设有平行平板P。在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，摄像时在从广角端向远摄端进行变焦时，第I透镜组Gl以及第3透镜组G3大致单调向物方移动，第2透镜组G2大致单调向像方移动，第4透镜组G4描着朝向物方描凸出的轨迹地向像方移动。即，进行变焦时，第I透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4分别沿着光轴移动，以使得第I透镜组Gl与第2透镜组G2之间的间隔增大，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔减小，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔变化。进一步，在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，第4透镜组G4沿着光轴向物方移动。在实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统中，在第3透镜组G3与第4透镜组G4之间设有孔径光阑A，摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，该孔径光阑A与第3透镜组G3一体地沿光轴移动，因此，能够维持高的光学性能，且能够实现透镜系统整体的小型化。又，在实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统中，第3透镜组具有两片以上的透镜元件和一个以上的透镜元件间空气间隔，因此能够良好地补偿诸像差，能够维持高的光学性能，且能够在具有高变焦比的同时实现透镜系统整体的小型化。在实施形态I 5所涉及的所涉及的变焦透镜系统中，第4透镜组G4由I片透镜元件构成，因此使得透镜系统整体的小型化成为可能。又，在实施形态I 3以及5所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，迅速的对焦变得容易。在实施形态I 4所涉及的所涉及的变焦透镜系统中，第5透镜组G5由I片透镜元件构成，因此使得透镜系统整体的小型化成为可能。又，在实施形态4所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，迅速的对焦变得容易。在实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统中，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，第4透镜组G4或者第5透镜组G5沿着光轴移动，因此即使在近物对焦状态下也能够保持高的光学性能。另外，实施形态I 4所涉及的变焦透镜系统是5组透镜组的结构，实施形态5所涉及的变焦透镜系统是4组透镜组的结构，但只要是4组透镜组以上，构成透镜系统的透镜组的数量并没有特别限定。又，第4透镜组G4以及位于该第4透镜组G4的像方的透镜组的光焦度没有特别限定。
在实施形态I 4所涉及的变焦透镜系统中，通过使第I透镜组Gl至第5透镜组G5中的任意透镜组、或者各透镜组的一部分的子透镜组向与光轴正交的方向移动，在实施形态5所涉及的变焦透镜系统中，通过使第I透镜组Gl至第4透镜组G4中的任意透镜组、或者各透镜组的一部分的子透镜组向与光轴正交的方向移动，能够对因整个系统的振动而导致的像点移动进行补偿，也就是能够对起因于手抖动、振动等的像模糊进行光学补偿。在对因整个系统的振动而导致的像点移动进行补偿时，例如，通过使第3透镜组G3向与光轴正交的方向移动，不仅能够抑制变焦透镜系统整体的大型化，使其结构紧凑，而且能够在维持偏心彗形像差或偏心像散小的优良成像特性的情况下来进行像模糊的补偿。此外，所述各透镜组的一部分的子透镜组是指，I个透镜组由多个透镜元件构成的情况下，该多个透镜元件中的任意I个透镜元件或相邻的多个透镜元件。以下，对例如如实施形态I 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。此外，对各个实施形态所涉及的变焦透镜系统规定了多个优选条件，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具有与之相应的效果的变焦透镜系统。例如如实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统那样，从物方到像方依次包括具有正光焦度的第I透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组、具有光焦度的第4透镜组和设置在第3透镜组和第4透镜组之间的孔径光阑，摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，使第I透镜组、第2透镜组以及第3透镜组沿着光轴移动以进行变倍，第3透镜组具有两片以上的透镜元件和一个以上的透镜元件间空气间隔，如上这样的变焦透镜系统满足以下条件(I)以及(a)。以下，将这样的变焦透镜系统的透镜结构称为实施形态的基本结构。-I. 0 < fjf2 < -4. 0 (I)fT/fff > 9. 0 (a)其中，:第I透镜组的合成焦距，f2 :第2透镜组的合成焦距，fw :整个系统在广角端的焦距，f T :整个系统在远摄端的焦距。
所述条件(a)是用于规定整个系统在广角端的焦距与整个系统在远摄端的焦距之比的条件。具有基本结构的变焦透镜系统由于满足该条件(a)，因此具有高变焦比，能够确保高倍率。所述条件(I)是用于规定第I透镜组的焦距与第2透镜组的焦距之比的条件。低于条件(I)的下限的话，第2透镜组的焦距变得过小，变倍时的像差变动变大，难以进行诸像差的补偿。又，第I透镜组的焦距变得过大，为了确保高倍率所需要的第I透镜组的移动量变得过大，难以提供紧凑的透镜镜筒、摄像装置、照相机。超过条件(I)的上限的话，第I透镜组的焦距变得过小，变倍时的像差变动变大，难以进行诸像差的补偿，且由于第I透镜组的直径也变大，故难以提供紧凑的的透镜镜筒、摄像装置、照相机。又，相对于第I透镜组的倾斜的误差灵敏度也过高，存在光学系统组装困难的情形。另外，所述条件(I)最好在以下的条件(a)’下满足。fT / fw > 13. 0... (a)， 例如如实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统，具有基本结构的变焦透镜系统优选满足以下的条件(2)。0. 5 < If1 / f4 < 4. 2 ... (2)其中，:第I透镜组的合成焦距，f4 :第4透镜组的合成焦距。所述条件(2)是用于规定第I透镜组的焦距与第4透镜组的焦距之比的条件。又，低于条件(2)的下限的话，第4透镜组的焦距变得过大，第4透镜组的移动量变得过大，难以提供紧凑的透镜镜筒、摄像装置、照相机。又，第I透镜组的焦距变得过小，变倍时的像差变动变大，难以进行诸像差的补偿，且由于第I透镜组的直径也变大，故难以提供紧凑的透镜镜筒、摄像装置、照相机。又，相对于第I透镜组的倾斜的误差灵敏度也过高，存在光学系统组装困难的情形。超过条件(2)的上限的话，第I透镜组的焦距变得过大，为了确保高倍率所需要的第I透镜组的移动量变得过大，难以提供紧凑的透镜镜筒、摄像装置、照相机。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。I. 5 < I Vf1 I ⑵，I Vf4 I < 3.0 ⑵”又，所述条件(2)、(2)’以及(2)”最好在所述条件(a)’下满足。例如如实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统，具有基本结构的变焦透镜系统优选满足以下的条件(3)。0. 8 < Vf1 < I. 4 (3)其中，Lt :在远摄端的透镜全长(从第I透镜组的最靠近物体的物方面至像面的距离)，f T :整个系统在远摄端的焦距。所述条件(3 )是用于规定在远摄端的透镜全长与整个系统在远摄端的焦距之比的条件。低于条件(3)的下限的话，在远摄端的透镜全长变得过短，各透镜组的焦距变得过小，变倍时的像差变动变大，难以进行诸像差的补偿。超过条件(3)的上限的话，在远摄端的透镜全长变得过短，难以提供紧凑的透镜镜筒、摄像装置、照相机。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. 9 < LT/fT (3)，LT/fT < I. 2 (3) ”又，所述条件(3)、(3)’以及(3)”最好在所述条件(a)’下满足。构成实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统的各个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的，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。此外，各个实施方式中示出的是在像面S的物方，即在实施形态I 4中的像面S与第5透镜组G5的最靠近像的像方的透镜面之间，在实施形态5中的像面S与第4透镜组G4的最靠近像的像方的透镜面之间，配置等价于光学低通滤波器或摄像元件的面板等的平行平板P的结构，作为该低通滤波器，可以使用以规定的结晶轴方向经过了调整的水晶等为材料的双折射型低通滤波器，或者，通过衍射效果来实现所需的光学遮蔽频率特性的相位型低通滤波器等。(实施形态6)图16是实施形态6所涉及的数码静态照相机的概略结构图。图16中，数码静止照相机具备包括变焦透镜系统I和作为CXD的摄像元件2的拍摄装置、液晶显示器3、壳体4。变焦透镜系统I用的是实施方式I所涉及的变焦透镜系统。图16中，变焦透镜系统I具备第I透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3、孔径光阑A、第4透镜组G4、第5透镜组G5。变焦透镜系统I配置于壳体4的前侧，摄像元件2配置于变焦透镜系统I的后侧。液晶显示器3配置于壳体4的后侧，变焦透镜系统I所形成的被摄体的光学的像形成于像面S。镜筒包括主镜筒5、移动镜筒6和圆筒凸轮7。使圆筒凸轮7旋转时，第I透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3、孔径光阑A、第4透镜组G4以及第5透镜组G5移动至以摄像元件2为基准的规定的位置，能够进行从广角端至远摄端的变焦。第4透镜组G4能够通过焦点调整用电动机在光轴方向上移动。这样，数码静止照相机通过使用实施形态I所涉及的变焦透镜系统，能够提供一种分辨率及像面弯曲的补偿能力高、不使用时的透镜全长短且小型的数码静止照相机。此夕卜，图16所示的数码静止照相机也可以应用实施形态2 5所涉及的变焦透镜系统中的任意一个来取代实施形态I所涉及的变焦透镜系统。又，图16所示的数码静止照相机的光学系统也可以应用到以动态图像为对象的数码摄像机。该情况下，不仅能够拍摄静止图像，而且还能够拍摄分辨率高的动态图像。此外，本实施形态6所涉及的数码静止照相机中，示出的变焦透镜系统I是实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统，这些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，从而作为倍率比实施形态I 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。进一步，在实施 形态6中示出了将变焦透镜系统适用于所谓的可收缩结构的镜筒中的实例，但并不限定于此。例如，可以在第I透镜组Gl内等的任意的位置配置具有内部反射面的棱镜或表面反射镜，将变焦透镜系统适用于所谓的弯曲结构的镜筒。进一步，在实施形态6中，也可以将变焦透镜系统适用于使第2透镜组G2整体、第3透镜组G3整体、第2透镜组G2或者第3透镜组G3的一部分等的构成变焦透镜系统的一部分的透镜组在收缩时从光轴上避让的所谓的滑动(^ 7 rM > 7)镜筒中。又，也可以将由以上说明的实施形态I 5所涉及的变焦透镜系统、C⑶或CMOS等摄像元件所构成的摄像装置应用到智能手机等便携信息终端、个人数字助理(PersonalDigital Assistance)、监控系统中的监控照相机、Web照相机、车载照相机等。以下，对具体实施实施方式I 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是面间隔，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。[数I]
h 鳌 /1*
Z= ....................................................... +A4h4+Ai h +A8h8+A10h 10+A1 2 h1 2+A1 4h14
1/1 —(1 + k) (h / r)窆 v其中，K是圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12、以及A14分别是4次、6次、8次、10次、12次、以及14次的非球面系数。图2、5、8、11、以及14是各个数值实施例I 5所涉及的变焦透镜系统的纵向像差图。在各纵向像差图中，(a)图表示广角端，(b)图表示中间位置，(C)图表示远摄端的各个像差。各个纵向像差图从左依次表示球面像差、像散、畸变像差。在各个图中，球面像差以SA (mm)表示，像散以AST (mm)表示、畸变像差以DIS (% )表示。在球面像差图中，纵轴表示F值，实线是波长587. 56nm的d线的特性，短虚线是波长486. 13nm的F线的特性，长虚线是波长656. 28nm的C线的特性。在像散图中，纵轴表示像高，实线是弧矢平面的特性，虚线是子午平面的特性。在畸变像差图中，纵轴表示像高。另外，在各图中，F值用F表示，像闻用H表不,弧矢像面用s表不，子午平面用m表不。又，图3、6、9、12、以及15分别是各个数值实施例I 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个像差图对应于使第3透镜组G3整体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一 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一 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线特性，短虚线是F线特性，长虚线是C线特性。另外，在各横向像差图中，使子午平面为包含第I透镜组Gl的光轴和第3透镜组G3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第3透镜组G3的朝向垂直于光轴的方向的移动量如下所示。
数值实施例I I 0. 094mm 数值实施例2 0. 082mm 数值实施例3 0. 105mm 数值实施例4 0. 125mm 数值实施例5 0. 197mm
在拍摄距离为⑴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第3透镜组G3整体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 %像点的横向像差与一70 %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°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I)数值实施例I的变焦透镜系统对应于图I所示的实施形态I。在表I中示出数值实施例I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中示出各种数据。表I面数据
权利要求
1.一种变焦透镜系统，其特征在于，从物方到像方依次包括 具有正光焦度的第I透镜组； 具有负光焦度的第2透镜组； 具有正光焦度的第3透镜组； 具有光焦度的第4透镜组；和 设置在所述第3透镜组和所述第4透镜组之间的孔径光阑， 摄像时在从广角端向远摄端变焦之吋，使所述第I透镜组、所述第2透镜组以及所述第3透镜组沿着光轴移动以进行变倍， 所述第3透镜组具有两片以上的透镜元件和ー个以上的透镜元件间空气间隔， 所述变焦透镜系统满足以下条件(I)以及(a)-I. O < fjf2 < -4. O (I)fT/fff > 9. O (a) 其中， :第I透镜组的合成焦距， f2 :第2透镜组的合成焦距， f W :整个系统在广角端的焦距， f T :整个系统在远摄端的焦距。
2.根据权利要求I所述的变焦透镜系统，其特征在干，摄像时在从广角端向远摄端变焦之吋，孔径光阑与第3透镜组一体地沿光轴移动。
3.根据权利要求I所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下的条件(2)0. 5 < If1 / f4 < 4. 2 ... (2) 其中， も第I透镜组的合成焦距， f4 第4透镜组的合成焦距。
4.根据权利要求I所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足以下的条件(3) 0. 8 < Vf1 <1.4. (3) 其中， Lt :在远摄端的透镜全长，即从第I透镜组的最靠近物体的物方表面至像面的距离， f T :整个系统在远摄端的焦距。
5.根据权利要求I所述的变焦透镜系统，其特征在于，第4透镜组具有负光焦度。
6.根据权利要求I所述的变焦透镜系统，其特征在于，第4透镜组由I个透镜元件构成。
7.根据权利要求I所述的变焦透镜系统，其特征在于，在第4透镜组的像方具有第5透镜组，所述第5透镜组具有光焦度。
8.根据权利要求7所述的变焦透镜系统，其特征在于，第5透镜组具有正光焦度。
9.根据权利要求7所述的变焦透镜系统，其特征在于，第5透镜组由I个透镜元件构成。
10.根据权利要求7所述的变焦透镜系统，其特征在于，在从无限远对焦状态至近物对焦状态的聚焦时，第4透镜组或者第5透镜组沿着光轴移动。
11.一种摄像装置，其能够将物体的光学的像输出为电的图像信号，其特征在于，包括 形成物体的光学的像的变焦透镜系统；和 将由该变焦透镜系统形成的光学的像转换为电的图像信号的摄像元件， 所述变焦透镜系统是权利要求I所述的变焦透镜系统。
12.—种照相机，其将物体的光学的像转换为电的图像信号，进行被转换了的图像信号的显示以及存储的至少一方，其特征在于，包括摄像装置，所述摄像装置包括形成物体的光学的像的变焦透镜系统、和将由该变焦透镜系统形成的光学的像转换为电的图像信号的摄像元件， 所述变焦透镜系统是权利要求I所述的变焦透镜系统。
全文摘要
本发明提供一种变焦透镜系统、摄像装置以及照相机，该变焦透镜系统的特征在于，从物方到像方依次包括具有正光焦度的第1透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；具有光焦度的第4透镜组；和设置在第3透镜组和第4透镜组之间的孔径光阑，摄像时在从广角端向远摄端变焦之时，使第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组沿着光轴移动以进行变倍，第3透镜组具有两片以上的透镜元件和一个以上的透镜元件间空气间隔，该变焦透镜系统满足以下条件-7.0＜f1/f2＜-4.0以及fT/fW＞9.0，其中，f1、f2第1透镜组、第2透镜组的合成焦距，fＷ、fT整个系统在广角端、远摄端的焦距。
文档编号G02B15/20GK102782555SQ20128000078
公开日2012年11月14日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年1月24日
发明者美藤恭一 申请人:松下电器产业株式会社