CN101794015B - 变焦透镜***、更换透镜装置以及照相机*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变焦透镜***，该变焦透镜***的聚焦透镜组紧凑，且聚焦透镜组移动时的像倍率变化较小。本发明所涉及的变焦透镜***从物体侧朝向像侧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)和具有正光焦度的第四透镜组(G4)。在变焦时，所有透镜组在沿光轴的方向上移动，以使各透镜组的间距发生变化。并且，在变焦时，第三透镜组(G3)在沿光轴的方向上移动，以使第二透镜组(G2)与第三透镜组(G3)之间的空气间距在远摄端长于广角端。该变焦透镜***满足条件(6)：－1.26＜f_F/f_4α＜－0.7(f_F：聚焦透镜组的焦距，f_4α：第四透镜组的焦距)。

Description

变焦透镜***、更换透镜装置以及照相机***

技术领域

本发明涉及变焦透镜***，特别涉及作为在所谓的透镜更换式数码相机的更换透镜装置中所使用的摄像透镜***较合适的变焦透镜***。并且，本发明涉及内装有上述变焦透镜***的更换透镜装置及照相机***。

背景技术

近年来，透镜更换式数码相机快速普及。透镜更换式数码相机是这样的照相机***：包括照相机本体和更换透镜装置，该照相机本体具有电荷耦合器件(CCD：Charge Coupled Device)、互补型金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal－Oxide Semiconductor)等摄像传感器，该更换透镜装置具备在摄像传感器的受光面形成光学像用的摄像透镜***。在日本特开2005-284097号公报、日本特开2005-352057号公报、日本特开2006-221092号公报、日本特开2005-316396号公报、日本特开2006-267425号公报、日本特开2007-219315号公报、日本特开2008－3195号公报、日本特开2008-15251号公报中公开了适用于这样的透镜更换式数码相机的变焦透镜***。

另外，还存在有具备在显示装置进行显示的功能(以下，称为实时景物)的透镜更换式数码相机，该显示装置是将通过摄影透镜***及摄像传感器所生成的图像数据显示在照相机本体上的液晶显示器等(例如，日本特开2000-111789号公报、日本特开2000-333064号公报)。

日本特开2000-111789号公报及日本特开2000-333064号公报所记载的透镜更换式数码相机是在实时景物功能动作时，通过对比度AF方式来进行聚焦动作的。对比度AF是基于来自摄像传感器的图像数据的对比度值的聚焦动作。下面，说明对比度AF的动作。

首先，透镜更换式数码相机让聚焦透镜组以高速在光轴方向上振动(以下，称为抖动(wobbling))，检测自聚焦状态开始的偏差方向。在抖动之后，透镜更换式数码相机从摄像传感器的输出信号中检测图像区域的特定频带的信号成分，并通过运算计算成为聚焦状态的聚焦透镜组的最佳位置。然后，透镜更换式数码相机让聚焦透镜组移动到该最佳位置，完成聚焦动作。当在运动图像等情况下，连续进行聚焦动作时，透镜更换式数码相机重复进行该一连串动作。

一般来说，为了不产生闪光等带来的不适感，例如，以30帧/秒左右的高速来显示动态图像。因此，透镜更换式数码相机中的动态图像摄影基本上也同样必须以30帧/秒来进行。故而，抖动时必须将聚焦透镜组驱动为30Hz的高速。

但是，在聚焦透镜组的重量较重时，让聚焦透镜组高速移动的电动机和致动器也将变大。从而带来镜筒的最大直径增加的问题。而在上述现有技术文献中所记载的透镜更换式数码相机用变焦透镜***中，难以认为聚焦透镜组是轻量的。

并且，在透镜更换式数码照相机抖动时，必须留意对应于被摄体的图像尺寸发生变化的现象。图像尺寸发生变化的主要原因是聚焦透镜组朝向光轴方向移动，造成整个透镜***的焦距发生变化之故。当抖动造成摄影倍率的变化较大时，会使拍摄者产生不适感。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种变焦透镜***、具有变焦透镜***的更换透镜装置及照相机***，该变焦透镜***的聚焦透镜组紧凑，且聚焦透镜组移动时的像倍率变化较小。

本发明所涉及的变焦透镜***从物体侧朝向像侧依次包括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和具有正光焦度的第四透镜组。在变焦时，所有透镜组在沿光轴的方向上移动，以使各透镜组的间距发生变化。在变焦时，第三透镜组在沿光轴的方向上移动，以使第二透镜组与第三透镜组之间的空气间距在远摄端长于广角端。

该变焦透镜***满足以下条件：

－1.6＜f_F/f_4α＜－0.7···(6)

f_F：聚焦透镜组的焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距。

并且，本发明所涉及的更换透镜装置包括上述变焦透镜***和照相机卡口部，该照相机卡口部与具有摄像传感器的照相机本体连接在一起，该摄像传感器接收变焦透镜***所形成的光学像，并将该光学像变换为电图像信号。

本发明所涉及的照相机***包括更换透镜装置和照相机本体，该更换透镜装置包含上述变焦透镜***，该照相机本体经由照相机卡口部与更换透镜装置能装卸地连接，具有接收变焦透镜***所形成的光学像并将该光学像变换为电图像信号的摄像传感器。

通过本发明，能够提供一种变焦透镜***、具有变焦透镜***的更换透镜装置及照相机***，该变焦透镜***的聚焦透镜组紧凑，且聚焦透镜组移动时的像倍率变化较小。

在结合附图进行更详细的说明之后，本发明的上述以及其它目的、特征、方面、效果将会更加清楚。

附图的简单说明

图1是表示第一实施方式(第一实施例)所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的透镜配置图。

图2是第一实施例所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的纵向像差图。

图3是在第一实施例所涉及的变焦透镜***的远摄端中，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是表示第二实施方式(第二实施例)所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的透镜配置图。

图5是第二实施例所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的纵向像差图。

图6是在第二实施例所涉及的变焦透镜***的远摄端中，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是表示第三实施方式(第三实施例)所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的透镜配置图。

图8是第三实施例所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的纵向像差图。

图9是在第三实施例所涉及的变焦透镜***的远摄端中，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是表示第四实施方式(第四实施例)所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的透镜配置图。

图11是第四实施例所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的纵向像差图。

图12是在第四实施例所涉及的变焦透镜***的远摄端中，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是表示第五实施方式(第五实施例)所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的透镜配置图。

图14是第五实施例所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的纵向像差图。

图15是在第五实施例所涉及的变焦透镜***的远摄端中，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是第六实施方式所涉及的照相机***的概要结构图。

具体实施方式

图1、4、7、10、13都是第一实施方式1、2、3、4、5所涉及的变焦透镜***的透镜配置图，均表示无限远聚焦状态下的变焦透镜***。

在各图中，(a)图表示广角端(最短焦距状态：焦距f_W)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f_T)的透镜结构。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。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，与各透镜组的实际运动不同。在各图中，付予透镜组的箭头表示从无限远聚焦状态朝邻近物体聚焦状态的聚焦，即，表示从无限远聚焦状态向邻近物体聚焦状态进行聚焦时的移动方向。

在图1、4、7、10、13中，付予特定面的星号*表示该面是非球面。并且，在各图中，付予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。在各图中，位于最右侧的直线表示像面S的位置。在像面S的物体侧(像面S与第四透镜组G中最靠近像侧的透镜面之间)设置有与光学低通滤波器和摄像元件的面板等价值相同的平行平板P。在各图中，在第四透镜组G4的物体侧经由在变焦时没有变化的空气间距设置有光圈A。

第一～第五实施方式所涉及的变焦透镜***从物体侧朝向像侧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和具有正光焦度的第四透镜组G4。

(第一～第四实施方式)

第一透镜组G1从物体侧朝向像侧依次包括第一透镜元件L1、第二透镜元件L2和第三透镜元件L3，该第一透镜元件L1的形状是凸面朝向物体侧的负弯月形，该第二透镜元件L2的形状是双凸形状，该第三透镜元件L3的形状是凸面朝向物体侧的正弯月形。第一透镜元件L1与第二透镜元件L2接合在一起。

第二透镜组G2从物体侧朝向像侧依次包括第四透镜元件L4、第五透镜元件L5和第六透镜元件L6，该第四透镜元件L4的形状是凸面朝向物体侧的负弯月形，该第五透镜元件L5的形状是凸面朝向像侧的负弯月形，该第六透镜元件L6的形状是双凸形状。第四透镜元件L4的物体侧面是在以玻璃为材料的透镜元件上接合了由UV硬化树脂构成的透明树脂层之后的混合透镜。混合透镜具有透明树脂层的非球面。故而可形成仅用玻璃难以压制成形的大口径非球面。另外，与仅由树脂构成透镜元件时相比，能够获得折射率变化和形状变化相对于温度变化较稳定，具有高折射率的透镜元件。

第三透镜组G3包括双凹形状的第七透镜元件L7。第七透镜元件L7的两面是非球面。

第四透镜组G4从物体侧朝向像侧依次包括第八透镜元件L8、第九透镜元件L9、第十透镜元件L10、第十一透镜元件L11、第十二透镜元件L12、第十三透镜元件L13、第十四透镜元件L14、第十五透镜元件L15、第十六透镜元件L16和第十七透镜元件L17，该第八透镜元件L8的形状是双凸形状，该第九透镜元件L9的形状是双凸形状，该第十透镜元件L10的形状是双凹形状，该第十一透镜元件L11的形状是双凸形状，该第十二透镜元件L12的形状是双凸形状，该第十三透镜元件L13的形状是双凹形状，该第十四透镜元件L14的形状是双凸形状，该第十五透镜元件L15的形状是凸面朝向像侧的负弯月形，该第十六透镜元件L16的形状是凸面朝向像侧的负弯月形，该第十七透镜元件L17的形状是双凸形状。第九透镜元件L9与第十透镜元件L10接合，第十二透镜元件L12与第十三透镜元件L13接合，第十四透镜元件L14与第十五透镜元件L15接合。并且，第八透镜元件L8的两面和第十一透镜元件L11的像侧面是非球面。

(第五实施方式)

第一透镜组G1从物体侧朝向像侧依次包括第一透镜元件L1、第二透镜元件L2和第三透镜元件L3，该第一透镜元件L1的形状是凸面朝向物体侧的负弯月形，该第二透镜元件L2的形状是双凸形状，该第三透镜元件L3的形状是凸面朝向物体侧的正弯月形。第一透镜元件L1与第二透镜元件L2接合在一起。

第二透镜组G2从物体侧朝向像侧依次包括第四透镜元件L4、第五透镜元件L5和第六透镜元件L6，该第四透镜元件L4的形状是凸面朝向物体侧的负弯月形，该第五透镜元件L5的形状是凸面朝向像侧的负弯月形，该第六透镜元件L6的形状是双凸形状。第四透镜元件L4的物体侧面是非球面。

第三透镜组G3包括双凹形状的第七透镜元件L7。第七透镜元件L7的两面是非球面。

第四透镜组G4从物体侧朝向像侧依次包括第八透镜元件L8、第九透镜元件L9、第十透镜元件L10、第十一透镜元件L11、第十二透镜元件L12、第十三透镜元件L13、第十四透镜元件L14、第十五透镜元件L15、第十六透镜元件L16和第十七透镜元件L17，该第八透镜元件L8的形状是双凸形状，该第九透镜元件L9的形状是双凸形状，该第十透镜元件L10的形状是双凹形状，该第十一透镜元件L11的形状是双凸形状，该第十二透镜元件L12的形状是双凸形状，该第十三透镜元件L13的形状是双凹形状，该第十四透镜元件L14的形状是双凸形状，该第十五透镜元件L15的形状是凸面朝向像侧的负弯月形，该第十六透镜元件L16的形状是凸面朝向像侧的负弯月形，该第十七透镜元件L17的形状是双凸形状。第九透镜元件L9与第十透镜元件L10接合，第十二透镜元件L12与第十三透镜元件L13接合，第十四透镜元件L14与第十五透镜元件L15接合。并且，第八透镜元件L8的两面和第十一透镜元件L11的像侧面是非球面。

各实施方式所涉及的变焦透镜***在变焦时，各透镜组的间距发生变化，以使第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的空气间距在远摄端长于广角端，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的空气间距在远摄端长于广角端，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的空气间距在远摄端长于广角端。

更具体地说，在第一实施方式～第三实施方式及第五实施方式中，从广角端向远摄端进行变焦时，各个透镜组沿光轴朝向物体侧单调移动，以使第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距以及第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间距增大，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间距减少。在第四实施方式中，从广角端向远摄端进行变焦时，各个透镜组沿光轴朝向物体侧单调移动，以使第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距增大，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间距减少后再增大，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间距减少。另外，在任意实施方式中，开口光圈A均与第四透镜组G4一起朝向物体侧移动。

并且，在从无限远聚焦状态向邻近聚焦状态进行聚焦时，第三透镜组G3沿光轴朝向物体侧移动。

为了能够进行动态图像摄影，要求聚焦透镜组进行抖动动作时的高速响应性。在上述各实施方式所涉及的变焦透镜***中，通过用一个透镜元件构成第三透镜组G3，来实现聚焦透镜组的轻量化及高速响应性。但未必一定要仅用一个透镜元件来构成聚焦透镜组，当致动器的扭矩性能优良时，也可以用两个透镜元件来构成聚焦透镜组。并且，为了抑制从无限远到极近距离时所产生的性能变动量，在聚焦透镜组设置有非球面,非球面也可以是复合非球面。

在第一～第五实施方式所涉及的变焦透镜***中，将第四透镜组G4配置在最靠近物体侧，其包括具有正光焦度的第一子透镜组、比第一子透镜组更靠近像侧配置且具有负光焦度的第二子透镜组和最靠近像侧配置且具有正光焦度的第三子透镜组。另外，子透镜组是指当一个透镜组包括多个透镜元件时，含在该透镜组中的任意一个透镜元件或者相邻的多个透镜元件的组合。

更确定地说，在第一～第五实施方式中，含在第四透镜组G4中的第八透镜元件L8、第九透镜元件L9、第十透镜元件L10和第十一透镜元件L11构成第一子透镜组，第十二透镜元件L12和第十三透镜元件L13构成第二子透镜组，第十四透镜元件L14、第十五透镜元件L15、第十六透镜元件L16和第十七透镜元件L17构成第三子透镜组。

在对因变焦透镜中的振动所引起的像模糊进行补偿的像模糊补偿中，第二子透镜组在与光轴正交的方向上移动，补偿因整个***的振动所引起的像点移动。

为了获得足够的光学像模糊补偿效果，对在与光轴正交的方向上移动的子透镜组要求高速响应性。在第一～第五实施方式中，通过用两个透镜元件构成补偿像点移动用的第二子透镜组，来实现子透镜组的轻量化及高速响应性。象这样，当用两个透镜元件来构成像模糊补偿用子透镜组时，通过将在摄像面上的对角方向的像高中进行像模糊补偿时所发生的像面弯曲差和色像差抑制在容许范围内，能够获得所期望的成像性能。但像模糊补偿用的子透镜组的结构因对变焦透镜***所要求的性能不同而不同，当像面弯曲差和色像差的容许范围较大时，也可以用一个透镜元件来构成像模糊补偿用的子透镜组。

以下，对各个实施方式所涉及的变焦透镜***应该满足的条件进行说明。另外，在各实施方式所涉及的变焦透镜***中，虽然规定有多个应该满足的条件，但最理想的是尽可能满足更多适当条件的变焦透镜***的结构。但通过满足个别条件，也能够获得发挥各自对应效果的变焦透镜***。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

0.6＜f_4A/f_4α＜1.0···(1)

f_4A：第四透镜组在包括具有正光焦度的第一子透镜组和配置于比第一子透镜组更靠近像侧且具有负光焦度的第二子透镜组时，第一子透镜组的焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距。

条件(1)规定含在第四透镜组中的第一子透镜组的焦距与第四透镜组的焦距之比。当超过条件(1)的上限时，广角端的像面弯曲过大，曝光不足(under)，因此并不理想。当低于条件(1)的下限时，后焦点变长，而不能使全长较短。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

0.6＜f_40b/f_4α＜1.0···(2)

f_40b：第四透镜组在从物体侧朝向像侧依次包括具有正光焦度的透镜元件、具有正光焦度的透镜元件、具有负光焦度的透镜元件和具有正光焦度的透镜元件时，这些透镜元件的合成焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距。

条件(2)规定在第四透镜组内配置在最靠近物体侧的4个透镜元件的合成焦距与第四透镜组的焦距之比。当超过条件(2)的上限时，广角端的像面弯曲过大，曝光不足，因此并不理想。当低于条件(2)的下限时，后焦点变长，而不能使全长较短。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

－1.5＜f_4B/f_4α＜－0.9···(3)

f_4B：第四透镜组在包括具有正光焦度的第一子透镜组和配置于比第一子透镜组更靠近像侧且具有负光焦度的第二子透镜组时，第二子透镜组的焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距。

条件(3)规定含在第四透镜组中的第二子透镜组的焦距与第四透镜组的焦距之比。当为了进行像模糊补偿而让第二子透镜组在与光轴正交的方向上移动时，超过条件(3)的上限时，模糊补偿量增大，造成模糊补偿机构的大型化，因此并不理想。当低于条件(3)的下限时，模糊补偿时的灵敏度变高，难以确保进行模糊补偿时所需的位置控制精度，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

3.0＜f_4Im/f_4α＜4.5···(4)

f_4Im：第四透镜组在从像侧朝向物体侧依次包括具有正光焦度的透镜元件、具有负光焦度的透镜元件、具有负光焦度的透镜元件和具有正光焦度的透镜元件时，这些透镜元件的合成焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距。

条件(4)规定在第四透镜组内配置在最靠近物体侧的4个透镜元件的合成焦距与第四透镜组的焦距之比。当超过条件(4)的上限时，广角端的畸变像差过大，曝光过度(over)，因此并不理想。当低于条件(4)的下限时，后焦点变长，而不能使全长较短。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

1.0＜f_4α/f_W＜1.5···(5)

f_4α：第四透镜组的焦距，

f_W：整个***在广角端的焦距。

条件(5)规定第四透镜组的焦距。当超过条件(5)的上限时，相对于摄像面的入射角度变大，难以确保远心(telecentric)性。当低于条件(5)的下限时，难以确保定位截距(flange back)，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

－1.6＜f_F/f_4α＜－0.7···(6)

f_F：聚焦透镜组的焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距。

条件(6)规定聚焦透镜组的焦距与第四透镜组的焦距之比。当超过条件(6)的上限时，聚焦时像面弯曲的变动量变大，因此并不理想。在低于条件(6)的下限的情况下，聚焦时的移动量较大时，会导致光学***增大，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

$12<f_1\&times;(f_T/f_W)/\sqrt{{(f}_W\&times;}{f}_T)<27\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

f₁：第一透镜组的焦距，

f_T：整个***在远摄端的焦距，

f_W：整个***在广角端的焦距。

条件(7)规定第一透镜组的焦距与整个***的焦距之间的关系。当超过条件(7)的上限时，会使广角端到远摄端的一组的移动量增加，造成凸轮的相交角(压力角)变急，导致凸轮的负荷发生变动，因此并不理想。当低于条件(7)的下限时，难以用后续的透镜组补偿在第一透镜组所发生的倍率色像差，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

$-20<f_2\&times;(f_T/f_W)/\sqrt{{(f}_W\&times;}{f}_T)<-6\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

f₂：第二透镜组的焦距，

f_T：整个***在远摄端的焦距，

f_W：整个***在广角端的焦距。

条件(8)规定第二透镜组的焦距与整个***的焦距之间的关系。当超过条件(8)的上限时，第二透镜组的负光焦度变得太强，像面弯曲趋于曝光不足，造成变焦时的广角端与远摄端的周边像面差距变大，因此并不理想。当低于条件(8)的下限时，第二透镜组的负光焦度变得太弱，像面弯曲趋于曝光过度，使得变焦时的广角端与远摄端的周边像面差距变大，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

0.5＜δt₁/f₁＜1.1···(9)

δt₁：第一透镜组从广角端到远摄端的移动量(以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值)，

f₁：第一透镜组的焦距。

条件(9)规定第一透镜组在光轴方向的移动量。在超过条件(9)的上限，由凸轮构成第一透镜组的移动机构时，难以平缓地形成凸轮槽的凸轮曲线。当低于条件(9)的下限时，或者广角端的全长变长，或者远摄端的全长变短。当广角端的全长变长时，前透镜套的直径变大，因此并不理想。当远摄端的全长变短时，第一透镜组的灵敏度变高，因此在制造方面并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

－0.7＜δt₂/f₂＜－0.2···(10)

δt₂：第二透镜组从广角端到远摄端的移动量(以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值)，

f₂：第二透镜组的焦距。

条件(10)规定第二透镜组在光轴方向的移动量。当超过条件(10)的上限时，由于入射光瞳位置朝向像面侧变深，导致前透镜套增大，因此并不理想。当低于条件(10)的下限时，第二透镜组的光焦度增大，难以进行像差补偿。若想进行像差补偿，则会导致透镜个数的增加，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

－1.2＜δt₃/f₃＜－0.4···(11)

δt₃：第三透镜组从广角端到远摄端的移动量(以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值)，

f₃：第三透镜组的焦距。

条件(11)规定第三透镜组在光轴方向的移动量。当超过条件(11)的上限时，会带来聚焦用致动器的大型化，因此并不理想。当低于条件(11)的下限时，第三透镜组的光焦度增大，偏心带来的灵敏度变高，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

1.2＜δt₄/f₄＜2.0···(12)

δt₄：第四透镜组从广角端到远摄端的移动量(以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值)，

f₄：第四透镜组的焦距。

条件(12)规定第四透镜组在光轴方向的移动量。当超过条件(12)的上限时，整个***在远摄端的全长变长，因此第一透镜组从广角端到远摄端的移动量增加。在由凸轮构成第一透镜组的移动机构时，凸轮的相交角(压力角)变急，导致凸轮的负荷变动，因此并不理想。当低于条件(12)的下限时，第二透镜组的光焦度增大，广角端到远摄端的像面弯曲的像差变动增大，难以进行补偿，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

－25＜β_2T/β_2W＜34···(13)

β_2T：第二透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_2W：第二透镜组在广角端的近轴成像倍率。

条件(13)规定第二透镜组的倍率变化。当超过条件(13)的上限时，难以对广角端到远摄端的像差进行补偿，因此并不理想。当低于条件(13)的下限时，第二透镜组从广角端到远摄端的移动量增加，整个***的全长变长，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

－8＜β_3T/β_3W＜0.2···(14)

β_3T：第三透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_3W：第三透镜组在广角端的近轴成像倍率。

条件(14)规定第三透镜组的倍率变化。当超过条件(14)的上限时，第三透镜组的光焦度变强，聚焦时像的变动量变大，因此并不理想。当低于条件(14)的下限时，第三透镜组的光焦度变小，聚焦时的移动量变大，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件。

2＜β_4T/β_4W＜3.2···(15)

β_4T：第四透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_4W：第四透镜组在广角端的近轴成像倍率。

条件(15)规定第四透镜组的倍率变化。当超过条件(15)的上限时，在广角端入射到摄像面的光线的入射角度变大，难以确保远心性，因此并不理想。当低于条件(15)的下限时，在广角端后焦点变长，难以实现整个***的小型化，因此并不理想。

当含在各个实施方式所涉及的变焦透镜***中的聚焦透镜组具有非球面时，最好满足以下条件。

－0.3＜f_F×β_FW×β_FW/(δs_F×f_T/f_W)＜7.0···(16)

f_F：聚焦透镜组的焦距，

β_FW：聚焦透镜组在广角端的近轴成像倍率，

δs_F：在聚焦透镜组中最靠近物体侧的非球面在从光轴到0.5×f_W×tanω_W高度的非球面变形量，

f_T：整个***在远摄端的焦距,

f_W：整个***在广角端的焦距，

ω_W：广角端的半视角。

条件(16)规定聚焦透镜组的近轴成像倍率与非球面像差量之间的关系。当超过条件(16)的上限时，远摄端的无限远到极近距离的像散以及球面像差增大，曝光不足，因此在像差补偿方面并不理想。当低于条件(16)的下限时，对于加工误差的像差灵敏度变高，因制造上的差异所引起的像面弯曲变动增大，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件：

－1.7＜DIS_W×f_T/f_W＜－0.5···(17)

DIS_W：广角端中最大像高的畸变像差量，

f_T：整个***在远摄端的焦距,

f_W：整个***在广角端的焦距。

条件(17)规定畸变像差量与变焦比之间的关系。当在照相机***中搭载有失真(distortion)补偿***的情况下，超过条件(17)的上限时，不能发挥该***所具有的可缩短全长的优点，因此并不理想。当低于条件(17)的下限时，失真补偿过程中的图像放大率增大，导致分辨率劣化，因此并不理想。

各个实施方式所涉及的变焦透镜***最好满足以下条件：

1.88＜nd₂···(18)

nd₂：含在第二透镜组中的透镜元件(混合透镜中除了树脂层之后的部分)的平均折射率。

当低于条件(18)的下限时，由于透镜曲率变小，以广角端为主的畸变像差增大，难以对该像差进行补偿，因此并不理想。

另外，各个实施方式所涉及的变焦透镜***的各个透镜组既可以仅由通过折射改变入射光线的折射型透镜元件(也就是，在具有不同的折射率的媒质之间的界面上进行偏向的透镜)构成，也可以通过衍射型透镜元件、折射/衍射混合型透镜元件、折射率分布型透镜元件等中的任意一种或多种组合来构成各个透镜组，该衍射型透镜元件利用衍射作用让入射光线偏向，该折射/衍射混合型透镜元件通过衍射作用与折射作用的组合让入射光线偏向，该折射率分布型透镜元件通过媒质内的折射率分布来让入射光线偏向。

图16是第六实施方式所涉及的照相机***的概要结构图。

本实施方式所涉及的照相机***100包括照相机本体101和可自由装卸地连接在照相机本体101上的更换透镜装置201。

照相机本体101包括摄像元件102、液晶监视器103和照相机卡口部104，该摄像元件102接收由更换透镜装置201的变焦透镜***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。更换透镜装置201包括上述第一～第五实施方式中任意一个所涉及的变焦透镜***202、保持变焦透镜***202的镜筒和连接在照相机本体的照相机卡口部104上的透镜卡口部204。照相机卡口部104及透镜卡口部204不仅进行物理连接，而且对照相机本体101内的控制器(无图示)与更换透镜装置201内的控制器(无图示)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。

由于本实施方式所涉及的照相机***100包括第一～第五实施方式中任一实施方式所涉及的变焦透镜***202，因此能够在实时景物状态下的聚焦时进行良好的光学像显示。

以下，对具体实施第一～第五实施方式所涉及的变焦透镜***的数值实施例进行说明。如下所述，数值实施例1～5分别对应于第一～第五实施方式。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“°”。并且，在各数值实施例中，r是曲率半径，d是面间距，nd是对于d线的折射率，vd是对于d线的阿贝数。在各数值实施例中，标注有*的面是非球面，用下面的式子定义非球面形状。

$Z=\frac{h^2/r}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\&kappa;}){(h/r)}^2}}+\mathrm{\&Sigma;}{A}_n{h}^n$

数式中的各项所表示的事项如下。

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，

：圆锥常数，

A_ｎ：ｎ次非球面系数。

图2、5、8、11、14分别是数值实施例1、2、3、4、5所涉及的变焦透镜***的无限远聚焦状态的纵向像差图。

在各纵向像差图中，(a)图表示广角端，(b)图表示中间位置，(c)图表示远摄端的各像差。各纵向像差图从左侧依次表示球面像差(SA(mm))、像散(AST(mm))、畸变像差(DIS(％))。在球面像差图中，纵轴表示F号(在图中，用F表示)，实线是d线(d－line)特性，短虚线是F线(F－line)特性，长虚线是C线(C－line)特性。在像散图中，纵轴表示像高(在图中，用H表示)，实线是弧矢像面(在图中，用s表示)特性，虚线是子午平面(在图中，用m表示)特性。在畸变像差图中，纵轴表示像高(在图中，用H表示)。

图3、6、9、12、15分别是数值实施例1、2、3、4、5所涉及的变焦透镜***在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。

在各个横向像差图中，上段3个像差图对应于远摄端中的没有进行像模糊补偿的基本状态，下段3个像差图对应于使含在第四透镜组G4中的像模糊补偿用子透镜组(第一子透镜组或第二子透镜组)在与光轴垂直的方向上移动规定量的远摄端中的像模糊补偿状态。基本状态的各个横向像差图中的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的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，横轴表示光瞳面上的距主光线的距离，实线是d线(d－line)特性，短虚线是F线(F－line)特性，长虚线是C线(C－line)特性。另外，在各个横向像差图中，使子午平面为包含第一透镜组G1的光轴的平面。

另外，各个数值实施例的变焦透镜***的、补偿透镜组在远摄端中的像模糊补偿状态下朝向垂直于光轴的方向移动的移动量(Y_T(mm))如下。

表1(补偿透镜组的移动量(amount of movement of compensation lens unit))

(数值实施例1)

数值实施例1的变焦透镜***对应于图1所示的第一实施方式。表2表示数值实施例1的变焦透镜***的面数据，表3表示非球面数据，表4表示各种数据，表5表示单透镜数据，表6表示变焦透镜组数据，表7表示变焦透镜组倍率。

表2(面数据(surface data))

表3(非球面数据(aspherical data))

表4(各种数据(various data))

表5(单透镜数据(lens element data))

表6(变焦透镜组数据(zoom lens unit data))

表7(变焦透镜组倍率(zoom lens unit magnification))

(数值实施例2)

数值实施例2的变焦透镜***对应于图4所示的第二实施方式。表8表示数值实施例2的变焦透镜***的面数据，表9表示非球面数据，表10表示各种数据，表11表示单透镜数据，表12表示变焦透镜组数据，表13表示变焦透镜组倍率。

表8(面数据(surface data))

表9(非球面数据(aspherical data))

表10(各种数据(various data))

表11(单透镜数据)

表12(变焦透镜组数据(zoom lens unit data))

表13(变焦透镜组倍率(zoom lens unit magnification))

(数值实施例3)

数值实施例3的变焦透镜***对应于图7所示的第三实施方式。表14表示数值实施例3的变焦透镜***的面数据，表15表示非球面数据，表16表示各种数据，表17表示单透镜数据，表18表示变焦透镜组数据，表19表示变焦透镜组倍率。

表14(面数据(surface data))

表15(非球面数据(aspherical data))

表16(各种数据(various data))

表17(单透镜数据(lens element data))

表18(变焦透镜组数据(zoom lens unit data))

表19(变焦透镜组倍率(zoom lens unit magnification))

(数值实施例4)

数值实施例4的变焦透镜***对应于图10所示的第四实施方式。表20表示数值实施例4的变焦透镜***的面数据，表21表示非球面数据，表22表示各种数据，表23表示单透镜数据，表24表示变焦透镜组数据，表25表示变焦透镜组倍率。

表20(面数据(surface data))

表21(非球面数据(aspherical data))

表22(各种数据(various data))

表23(单透镜数据(lens element data))

表24(变焦透镜组数据(zoom lens unit data))

表25(变焦透镜组倍率(zoom lens unit magnification))

(数值实施例5)

数值实施例5的变焦透镜***对应于图13所示的第五实施方式。表26表示数值实施例5的变焦透镜***的面数据，表27表示非球面数据，表28表示各种数据，表29表示单透镜数据，表30表示变焦透镜组数据，表31表示变焦透镜组倍率。

表26(面数据(surface data))

表27(非球面数据(aspherical data))

表28(各种数据(various data))

表29(单透镜数据(lens element data))

表30(变焦透镜组数据(zoom lens unit data))

表31(变焦透镜组倍率(zoom lens unit magnification))

下表32表示各个数值实施例所涉及的变焦透镜***中各个条件的对应值。

表32(各个条件的对应值：数值例1～3(corresponding values to individual conditions:Numerical Examples1to3))

本发明所涉及的变焦透镜***适用于如下数字输入装置：数码相机、数码摄像机、便携式电话设备、PDA(Personal Digital Assistance)、监视***中的电子眼、Web照相机、车载照相机等，特别适用于要求高画质的数码相机、数码摄像机等摄影光学***。

以上，对本发明进行了详细说明，上述说明在各个方面只不过是本发明的例示，本发明对其范围并不作任何限制。只要不脱离本发明的宗旨，不用说可以进行各种改良、变形。

Claims (13)

1.一种变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***从物体侧朝向像侧依次包括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和具有正光焦度的第四透镜组；

所述第三透镜组是在从无限远聚焦状态向邻近聚焦状态进行聚焦时沿着光轴移动的聚焦透镜组，

在变焦时，所有透镜组在沿光轴的方向上移动，以使各透镜组的间距发生变化；

在变焦时，上述第三透镜组在沿光轴的方向上移动，以使上述第二透镜组与上述第三透镜组之间的空气间距在远摄端长于广角端；

该变焦透镜***满足以下条件：

－1.26＜＝f_F/f_4α＜－0.7···(6)

$-20<f_2\&times;(f_T/f_W)/\sqrt{(f_W\&times;f_T)}<-6\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

－25＜β_2T/β_2W＜34···(13)

f_F：所述聚焦透镜组的焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距，

f₂：第二透镜组的焦距，

f_T：整个***在远摄端的焦距，

f_W：整个***在广角端的焦距，

β_2T：第二透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_2W：第二透镜组在广角端的近轴成像倍率。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***在变焦时，所有透镜组沿着光轴朝物体侧单调移动。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

－0.7＜δt₂/f₂＜－0.2···(10)

δt₂：第二透镜组从广角端到远摄端的移动量，其中，以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值，

f₂：第二透镜组的焦距。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

$12<f_1\&times;(f_T/f_W)/\sqrt{(f_W\&times;f_T)}<27\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

f₁：第一透镜组的焦距，

f_T：整个***在远摄端的焦距,

f_W：整个***在广角端的焦距。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

0.5＜δt₁/f₁＜1.1···(9)

δt₁：第一透镜组从广角端到远摄端的移动量，其中，以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值，

f₁：第一透镜组的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

－1.2＜δt₃/f₃＜－0.4···(11)

δt₃：第三透镜组从广角端到远摄端的移动量，其中，以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值，

f₃：第三透镜组的焦距。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

1.2＜δt₄/f₄＜2.0···(12)

δt₄：第四透镜组从广角端到远摄端的移动量，其中，以广角端的位置为基准，从基准位置朝向物体侧的延伸为正值，

f₄：第四透镜组的焦距。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

－8＜β_3T/β_3W＜0.2···(14)

β_3T：第三透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_3W：第三透镜组在广角端的近轴成像倍率。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

2＜β_4T/β_4W＜3.2···(15)

β_4T：第四透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_4W：第四透镜组在广角端的近轴成像倍率。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

－0.3＜f_F×β_FW×β_FW/(δs_F×f_T/f_W)＜7.0···(16)

f_F：聚焦透镜组的焦距，

β_FW：聚焦透镜组在广角端的近轴成像倍率，

δs_F：聚焦透镜组中最靠近物体侧的非球面在距离光轴0.5×f_W×tanω_W高度的非球面变形量，

f_T：整个***在远摄端的焦距,

f_W：整个***在广角端的焦距，

ω_W：广角端的半视角。

11.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于：

该变焦透镜***满足以下条件：

－1.7＜DIS_W×f_T/f_W＜－0.5···(17)

DIS_W：广角端中最大像高的畸变像差量，

f_T：整个***在远摄端的焦距,

f_W：整个***在广角端的焦距。

12.一种更换透镜装置，其特征在于：

该更换透镜装置包括：

变焦透镜***，以及

照相机卡口部，与具有摄像传感器的照相机本体连接在一起，该摄像传感器接收上述变焦透镜***所形成的光学像，并将该光学像变换为电图像信号；

上述变焦透镜***从物体侧朝向像侧依次包括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和具有正光焦度的第四透镜组；

所述第三透镜组是在从无限远聚焦状态向邻近聚焦状态进行聚焦时沿着光轴移动的聚焦透镜组，

在变焦时，所有透镜组在沿光轴的方向上移动，以使各透镜组的间距发生变化；

在变焦时，上述第三透镜组在沿光轴的方向上移动，以使上述第二透镜组与上述第三透镜组之间的空气间距在远摄端长于广角端；

该更换透镜装置满足以下条件：

－1.26＜＝f_F/f_4α＜－0.7···(6)

$-20<f_2\&times;(f_T/f_W)/\sqrt{(f_W\&times;f_T)}<-6\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

－25＜β_2T/β_2W＜34···(13)

f_F：所述聚焦透镜组的焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距，

f₂：第二透镜组的焦距，

f_T：整个***在远摄端的焦距，

f_W：整个***在广角端的焦距，

β_2T：第二透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_2W：第二透镜组在广角端的近轴成像倍率。

13.一种照相机***，其特征在于：

该照相机***包括：

更换透镜装置，包含变焦透镜***，以及

照相机本体，经由照相机卡口部与上述更换透镜装置能装卸地连接，具有接收上述变焦透镜***所形成的光学像，并将该光学像变换为电图像信号的摄像传感器；

上述变焦透镜***从物体侧朝向像侧依次包括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和具有正光焦度的第四透镜组；

所述第三透镜组是在从无限远聚焦状态向邻近聚焦状态进行聚焦时沿着光轴移动的聚焦透镜组，

在变焦时，所有透镜组在沿光轴的方向上移动，以使各透镜组的间距发生变化；

在变焦时，上述第三透镜组在沿光轴的方向上移动，以使上述第二透镜组与上述第三透镜组之间的空气间距在远摄端长于广角端；

该照相机***满足以下条件：

－1.26＜＝f_F/f_4α＜－0.7···(6)

$-20<f_2\&times;(f_T/f_W)/\sqrt{(f_W\&times;f_T)}<-6\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

－25＜β_2T/β_2W＜34···(13)

f_F：所述聚焦透镜组的焦距，

f_4α：第四透镜组的焦距，

f₂：第二透镜组的焦距，

f_T：整个***在远摄端的焦距，

f_W：整个***在广角端的焦距，

β_2T：第二透镜组在远摄端的近轴成像倍率，

β_2W：第二透镜组在广角端的近轴成像倍率。