可变放大率光学系统、光学装置,和用于可变放大率光学系统的生产方法_3

文档序号:9204161阅读:来源:国知局
0.000。
[0104] 在另一方面,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,当(d3t-d3w)/ ft的值等于或者超过条件表达式(2-2)的上限值时,变得难以抑制在变焦时在第四透镜组 中引起的彗差的变化,从而不能实现高光学性能。同时,为了更加可靠地实现本申请的有利 效果,更加优选的是将条件表达式(2-2)的上限值设为0.065。此外,为了进而更加可靠地 实现本申请的有利效果,进而更加优选的是将条件表达式(2-2)的上限值设为0.035。
[0105] 利用这种配置,实现具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统是可 能的。
[0106] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是在从广角端 状态到远摄端状态变焦时第一透镜组朝向物体侧移动。利用这种配置,抑制在变焦时通过 第一透镜组的离轴光束距光轴的高度的变化是可能的。因此,除了第一透镜组直径的降低, 抑制在变焦时像散的变化是可能的。
[0107] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是以下条件表 达式(2-3)得以满足:
[0108] -I. 240<f2/fw<-0. 650 (2-3)
[0109] 其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距,并且f2表示 第二透镜组的焦距。
[0110] 条件表达式(2-3)限定第二透镜组的焦距的适当范围。通过满足条件表达式 (2-3),根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时球面像差和像散 的变化。
[0111] 在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,当f2/fw的值等于或者降至 低于条件表达式(2-3)的下限值时,变得有必要增加在变焦时在第一透镜组和第二透镜组 之间的距离的变化量从而实现预定的变焦比。因此,变得难以实现小型化,并且另外,因为 从第一透镜组入射在第二透镜组上的离轴光束距光轴的高度的变化在很大程度上与变焦 相关联地改变,以由此引起像散的过度变化,所以不能实现高光学性能。同时,为了更加可 靠地实现本申请的有利效果,更加优选的是将条件表达式(2-3)的下限值设为-1. 180。此 外,为了进而更加可靠地实现本申请的有利效果,进而更加优选的是将条件表达式(2-3) 的下限值设为-1.145。
[0112] 在另一方面,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,当f2/fw的值 等于或者超过条件表达式(2-3)的上限值时,变得难以抑制在变焦时在第二透镜组中引起 的球面像差和像散的变化,从而不能实现高光学性能。同时,为了更加可靠地实现本申请的 有利效果,更加优选的是将条件表达式(2-3)的上限值设为-0.760。
[0113] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是以下条件表 达式(2-4)得以满足:
[0114] 0· 410〈f3/f4〈l. 000 (2-4)
[0115] 其中f3表示第三透镜组的焦距,并且f4表示第四透镜组的焦距。
[0116] 条件表达式(2-4)限定第三透镜组的焦距与第四透镜组的聚焦的比率的适当范 围。通过满足条件表达式(2-4),根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统能够抑制在 变焦时球面像差和像散的变化。
[0117] 在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,当f3/f4的值等于或者降至 低于条件表达式(2-4)的下限值时,变得难以抑制在变焦时在第三透镜组中引起的球面像 差和像散的变化,从而不能实现高光学性能。同时,为了更加可靠地实现本申请的有利效 果,更加优选的是将条件表达式(2-4)的下限值设为0.550。
[0118] 在另一方面,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,当f3/f4的值 等于或者超过条件表达式(2-4)的上限值时,变得难以抑制在变焦时在第四透镜组中引起 的球面像差和像散的变化,从而不能实现高光学性能。同时,为了更加可靠地实现本申请的 有利效果,更加优选的是将条件表达式(2-4)的上限值设为0.880。
[0119] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是在从广角端 状态到远摄端状态变焦时第五透镜组的位置固定。利用这种配置,改变在变焦时使得从第 四透镜组入射在第五透镜组上的边际光线距光轴的高度并且由此更加优良地抑制在变焦 时像散的变化是可能的。
[0120] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是在从广角端 状态到远摄端状态变焦时在第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加。利用这种配置,使 得第二透镜组的放大率更大是可能的,从而在有效地实现高变焦比时,在变焦时球面像差 和像散的变化能够受到抑制。
[0121] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是在从广角端 状态到远摄端状态变焦时在第二透镜组和第三透镜组之间的距离降低。利用这种配置, 使得第三透镜组和随后的透镜组的复合放大率更大是可能的,从而在有效地实现高变焦比 时,在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
[0122] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是在从广角端 状态到远摄端状态变焦时在第四透镜组和第五透镜组之间的距离增加。利用这种配置,使 得第三透镜组和第四透镜组的复合放大率更大是可能的,从而在有效地实现高变焦比时, 在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
[0123] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是第五透镜组 具有正屈光力。在本发明的可变放大率光学系统中,当第五透镜组具有正屈光力时,第五透 镜组的可用放大率变得小于等效放大率。结果,相对地延长第一到第四透镜组的复合焦距 是可能的,从而由于在制造期间置放在第一透镜组和第四透镜组之间的透镜组的透镜之间 的偏心引起的、诸如偏心彗差的影响能够抑制为相对小并且由此能够提供高光学性能。
[0124] 此外,在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中,优选的是在从无穷远 物体到近距离物体聚焦时,第三透镜组朝向像侧移动。在根据本申请第二实施例的可变放 大率光学系统中,通过在聚焦时朝向像侧移动第三透镜组,优良地执行从无穷远物体到近 距离物体的聚焦是可能的。
[0125] 根据本申请第二实施例的光学设备包括具有上述配置的可变放大率光学系统。利 用这种配置,实现具有高变焦比和高光学性能的小型光学设备是可能的。
[0126] 在一种用于制造根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统的方法中,该可变 放大率光学系统按照从物体侧的次序包括:具有正屈光力的第一透镜组;具有负屈光力的 第二透镜组;具有正屈光力的第三透镜组;具有正屈光力的第四透镜组;和第五透镜组。该 方法包括以下步骤:布置第四和第五透镜组以满足下述条件表达式(2-1)和(2-2);将在第 一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜 组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离布置为在从广角端 状态到远摄端状态变焦时改变;并且构造第三透镜组以在从无穷远物体到近距离物体聚焦 时沿着光轴移动:
[0127] 0. 220<f3/ft<0. 500 (2-1)
[0128] -0· 010〈(d3t-d3w)/ft〈0. 130 (2-2)
[0129] 其中ft表示在远摄端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距,f3表示第三 透镜组的焦距,d3w表示在广角端状态中从第三透镜组的最像侧上的透镜表面到第四透镜 组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离,并且d3t表示在远摄端状态中从第三透镜组 的最像侧上的透镜表面到第四透镜组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离。
[0130] 在下文中,将参考附图解释与根据本申请的第一和第二实施例的数值实例有关的 可变放大率光学系统。
[0131] (第一实例)
[0132] 图1A、1B、1C、ID和IE分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二 中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实 施例的第一实例的可变放大率光学系统的截面视图。
[0133] 根据本实例的可变放大率光学系统按照从物体侧的次序,由以下构成:具有正屈 光力的第一透镜组Gl ;具有负屈光力的第二透镜组G2 ;具有正屈光力的第三透镜组G3 ;作 为中间透镜组的、具有正屈光力的第四透镜组G4,和作为固定透镜组的、具有正屈光力的第 五透镜组G5。
[0134] 第一透镜组Gl按照从物体侧的次序,由以下构成:由与双凸正透镜L12胶合的、具 有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜Lll构造的胶合透镜,和具有面向物体侧的凸表面的 正弯月透镜L13。
[0135] 第二透镜组G2按照从物体侧的次序,由以下构成:具有面向物体侧的凸表面的负 弯月透镜L21、双凹负透镜L22,和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24胶合的 双凸正透镜L23构造的胶合透镜。同时,负弯月透镜L21是其物体侧上的透镜表面形成为 非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
[0136] 第三透镜组G3按照从物体侧的次序,由以下构成:由与双凸正透镜L32胶合的、具 有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31构造的胶合透镜。同时,孔径光阑S置放在第三 透镜组G3的物体侧上。
[0137] 第四透镜组G4按照从物体侧的次序,由以下构成:由与双凹负透镜L42胶合的双 凸正透镜L41构造的胶合透镜、由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L44胶合的双 凸正透镜L43构造的胶合透镜、由与双凸正透镜L46胶合的双凹负透镜L45构造的胶合透 镜,和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L48胶合的双凸正透镜L47构造的胶合 透镜。同时,负弯月透镜L48是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非 球面透镜。
[0138] 第五透镜组G5按照从物体侧的次序,由以下构成:由与具有面向物体侧的凹表面 的负弯月透镜L52胶合的、具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L51构造的胶合透镜。 同时,负弯月透镜L52是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透 镜。
[0139] 利用上述配置,在根据本实例的可变放大率光学系统中,在从广角端状态到远摄 端状态变焦时,第一透镜组Gl到第四透镜组G4沿着光轴移动从而在第一透镜组Gl和第二 透镜组G2之间的距离、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离、在第三透镜组G3和 第四透镜组G4之间的距离和在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离分别地改变。
[0140] 具体地,第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4在变焦时朝向物体侧移 动。第二透镜组G2从广角端状态到第三中间焦距状态朝向物体侧移动,并且从第三中间焦 距状态到远摄端状态朝向像侧移动。在变焦时第五透镜组G5沿着光轴的方向位置固定。同 时,在变焦时孔径光阑S与第四透镜组G4 -体地移动。
[0141] 此外,通过沿着光轴朝向像平面I侧移动第三透镜组G3执行从无穷远物体到近距 离物体的聚焦。
[0142] 因此,在变焦时,在第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间的距离增加,在第二透镜 组G2和第三透镜组G3之间的距离降低,并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距 离增加。从广角端状态到第一中间焦距状态,在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距 离增加,从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态,该距离降低,并且从第二中间焦距状态 到远摄端状态,该距离增加。同时,在变焦时,从广角端状态到第一中间焦距状态,在孔径光 阑S和第三透镜组G3之间的距离降低,从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态,该距离 增加,并且从第二中间焦距状态到远摄端状态,该距离降低。
[0143] 以下表格1示出根据本实例的可变放大率光学系统的各种值。
[0144] 在表格1中,f表示焦距,并且BF表示后焦距(在最像侧透镜表面和像平面I之 间在光轴上的距离)。
[0145] 在[表面数据]中,m表示从物体侧算起的光学表面的次序,r表示曲率半径,d表 示表面间距离(从第η表面到第(n+1)表面的间隔,其中η是整数),nd表示对于d线(波 长λ = 587. 6nm)的折射率并且V d表示对于d线(波长λ = 587. 6nm)的阿贝数。此外, OP表示物体表面,S表示孔径光阑,并且I表示像平面。同时,曲率半径r =〇°表示平表面。 关于非球面,附于表面编号,并且近轴曲率半径的值在曲率半径r的列中示意。在说明 中省略空气的折射率nd = 1. 000000。
[0146] 在[非球面数据]中,关于[表面数据]所示非球面,在其中非球面由以下表达式 呈现的情形中示出非球面系数和锥形系数:
[0147] X = (h2/r)/[l+[l-K (h/r)2]172]
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