專(zhuān)利名稱(chēng)：變焦透鏡和光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其中第一透鏡單元具有正折光力的所謂的正引導(dǎo)型變焦透鏡和具有該正引導(dǎo)型變焦透鏡的光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)在正引導(dǎo)型變焦透鏡中通過(guò)移動(dòng)出整個(gè)第一透鏡單元聚焦時(shí)，由于單個(gè)透鏡單元提供合焦(in focusing)和像差校正，因此像差校正可能在焦點(diǎn)移動(dòng)量變得較大的近端側(cè)變得不足。因此，日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 07-43611和日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2000-284174中的每一個(gè)從放大共軛側(cè)起依次劃分具有正折光力的Fll子單元和具有正折光力的F12子單元，并且，將F12子單元移向放大共軛側(cè)以便聚焦。現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)調(diào)整各子單元的焦度來(lái)減少與從長(zhǎng)物體距離到近端位置的聚焦相關(guān)的成像性能的劣化。但是，由日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 07-43611和日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2000-284174提出的方法在像差變化的抑制方面不足，這是由于在從遠(yuǎn)方位置到近端位置的聚焦期間F12子單元中的軸外主光線的高度顯著改變。另外，近年來(lái)，當(dāng)通過(guò)元件在縮小共軛面上反射的光在透鏡中的任意表面上被反射并且再次到達(dá)縮小共軛面時(shí)導(dǎo)致的幻影(ghost)成為問(wèn)題。在這種情況下，越來(lái)越多地使用具有高的表面折射率的元件作為用于縮小共軛側(cè)的元件(諸如用于反射型投影儀的 Liquid crystal on silicon (LCOS)和用于數(shù)字照相機(jī)的CCD或CMOS)。常規(guī)上，該幻影在正引導(dǎo)變焦透鏡的第一透鏡單元中是問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可減少聚焦期間的像差變化并且抑制幻影的產(chǎn)生的正引導(dǎo)型變焦透鏡。根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并在變倍期間固定的第一透鏡單元和被配置為對(duì)于變倍移動(dòng)的可變倍單元。第一透鏡單元從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并被配置為在聚焦期間移動(dòng)的第一透鏡子單元和具有正折光力并被配置為在聚焦期間移動(dòng)的第二透鏡子單元。第一透鏡子單元和第二透鏡子單元被配置為對(duì)于從無(wú)限遠(yuǎn)到近端的聚焦減少第一透鏡子單元和第二透鏡子單元之間的間隔。第二透鏡子單元的最接近放大共軛側(cè)的表面在放大共軛側(cè)具有凹形形狀。從下文參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的截面圖。圖2示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖1所示的變焦透鏡的像差圖。圖3示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖1所示的變焦透鏡的橫向色差。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的截面圖。
圖5示出根據(jù)第二實(shí)施例的圖4所示的變焦透鏡的像差圖。圖6示出根據(jù)第二實(shí)施例的圖4所示的變焦透鏡的橫向色差。圖7A 7C是用于解釋成像幻影的示圖。圖8是用于解釋根據(jù)本實(shí)施例的第一透鏡單元的示圖。
具體實(shí)施例方式將以軸向光為例參照?qǐng)D7A 7C簡(jiǎn)要描述成像幻影的原理。圖7A 7C分別示意性地示出縮小共軛面A和透鏡表面之間的關(guān)系。當(dāng)具有軸向圖像高度的光線穿過(guò)任意的透鏡表面，并且該透鏡表面的曲率中心B如圖7A所示的那樣與幻影光的物點(diǎn)C 一致時(shí)，在該透鏡表面上反射的光通過(guò)相同的光路到達(dá)縮小側(cè)共軛面。因此，在縮小共軛面上出現(xiàn)具有強(qiáng)的峰值強(qiáng)度的幻影光。在輕微偏離光軸的亮點(diǎn)在縮小共軛面上形成圖像時(shí)，由反射光導(dǎo)致的幻影光在關(guān)于光軸大致對(duì)稱(chēng)的位置形成圖像。為了減少該成像幻影，必須如圖7B和圖7C所示的那樣改變透鏡表面的曲率半徑，并且使幻影光的物點(diǎn)C偏離透鏡表面的曲率中心B。在這種情況下，幻影圖像擴(kuò)散，其峰值強(qiáng)度降低，因此，幻影圖像變得不太可能突顯。當(dāng)幻影光被大大地散焦時(shí)，來(lái)自透鏡表面的反射光的一部分被光闌或鏡筒遮蔽， 并且幻影光本身可被弱化。為了減少幻影光，這種方式的幻影光的遮蔽和弱化是有效且高效的。當(dāng)圖7B與圖7C相比時(shí)，圖7B示出在透鏡表面上反射的幻影光的欠焦點(diǎn)(under focus)配置，并且圖7C示出在透鏡表面上反射的幻影光的過(guò)焦點(diǎn)(over focus)配置。當(dāng)這些圖相互比較時(shí)，由于圖7C將光線引向光闌側(cè)或透鏡孔側(cè)，因此，與圖7B相比，圖7C可以以小的焦點(diǎn)變化更有效地減少幻影光。換句話(huà)說(shuō)，為了有效地減少正引導(dǎo)型第一透鏡單元中的幻影光，可以設(shè)定透鏡在其接觸空氣的界面上的曲率，使得該透鏡的表面在放大共軛側(cè)具有凹面。另外，第一透鏡單元具有正折光力的所謂的正引導(dǎo)需要可充分地校正諸如色差和畸變的像差的形狀，這是因?yàn)檩S外光線高度在該第一透鏡單元中變高。常規(guī)的正引導(dǎo)型透鏡中的第一透鏡單元通常在放大共軛側(cè)具有凸面，以主要防止望遠(yuǎn)端側(cè)的球面像差等，因此可能導(dǎo)致幻影光。另一方面，本實(shí)施例使圖8中的G2在放大共軛側(cè)具有凹面。根據(jù)本實(shí)施例，第一透鏡單元作為整體可增加放大共軛側(cè)的凹面的數(shù)量。另外，由于第一透鏡單元中的負(fù)焦度表面在過(guò)側(cè)(over side)提供球面像差，因此，該配置相對(duì)而言可增加第一透鏡單元中的正透鏡的折光力。由此，幻影光的欠焦點(diǎn)配置可充分地減小Gl的在放大共軛側(cè)的表面或G4的在放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑。因此，本實(shí)施例的配置可比常規(guī)的正引導(dǎo)型變焦透鏡有效地減少幻影光。這里，術(shù)語(yǔ)“過(guò)(over) ”意味著在光學(xué)表面上具有高的入射高度的光線的成像位置比具有低的入射高度的光線的成像位置更接近縮小共軛側(cè)。術(shù)語(yǔ)“欠(under)”意味著具有高的入射高度的光線的成像位置比具有低的入射高度的光線的成像位置更接近放大共軛側(cè)。另外，本實(shí)施例的形狀對(duì)于像差校正是有效的。通過(guò)在第一透鏡單元中在軸外光線的高度高的位置布置負(fù)焦度表面，可以在軸外光線的高度高的位置抑制并且有效地校正橫向色差和畸變的高次像差。特別地，當(dāng)對(duì)于負(fù)透鏡G2使用高色散玻璃時(shí)，藍(lán)側(cè)(blue side)的色差可在軸外光線的高度高的位置返回欠側(cè)。當(dāng)?shù)谝煌哥R單元如圖8所示的那樣被分成透鏡子單元IA和透鏡子單元IB時(shí)，利用透鏡G2的在放大共軛側(cè)的負(fù)焦度表面的作用，相對(duì)而言可減小在透鏡子單元IB中軸外主光線相對(duì)于光軸的角度。由此，在距離變化和變焦期間的透鏡子單元IB中的軸外主光線的高度變化變得比現(xiàn)有技術(shù)中的高度變化小，并且，當(dāng)對(duì)于聚焦使用透鏡子單元IB時(shí)，可以抑制聚焦期間的像差變化。本實(shí)施例的第一透鏡單元可提高各種性能并且明顯地減少幻影。在透鏡子單元IA和IB在聚焦期間同時(shí)移動(dòng)的所謂的浮動(dòng)中，各透鏡子單元可移動(dòng)以校正橫向色差和場(chǎng)彎曲，并且，可以更有效地減少與聚焦相關(guān)的像差變化。可以滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式1. 0 < f1B/f1A < 3. 0 (1)這里，f1A是透鏡子單元IA的焦距，并且，f1B是透鏡子單元IB的焦距。表達(dá)式(1) 確定透鏡子單元IA中的焦度平衡。當(dāng)該值超出下限時(shí)，在透鏡子單元IA中焦度變?nèi)酰⑶遥?由于在圖8中在Gl中的放大共軛側(cè)的透鏡表面上的光線的入射角度在光軸附近變得接近垂直，因此變得可能出現(xiàn)成像幻影。當(dāng)該值超出上限時(shí)，透鏡子單元IB的焦度變?nèi)?，并且用于聚焦的移?dòng)量增大，從而導(dǎo)致像差變化。另夕卜，f1A和f1B可滿(mǎn)足如下表達(dá)式1. 3 < f1B/fiA < 2. 2 (2)可進(jìn)一步滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式-1. 0 < f1A/ (Rg21/ (Ng2-I) ) < —0. 5 (3)這里，Rg21是透鏡子單元IB中的最接近放大共軛側(cè)的折射表面的曲率半徑，并且 Ng2是透鏡子單元IB中的最接近放大共軛側(cè)的透鏡的折射率。表達(dá)式(3)確定了 G2的負(fù)焦度表面的形狀。超出上限的值導(dǎo)致透鏡子單元IB的色差的校正不充分和像散等的量過(guò)多。當(dāng)該值超出下限時(shí)，透鏡子單元IB的焦度變得更弱，并且用于聚焦的移動(dòng)量增加或者單元IB的透鏡的數(shù)量增加。特別地，過(guò)多的透鏡數(shù)量增加了幻影產(chǎn)生表面的數(shù)量。另夕卜，f1A、Rg21和Ng2可滿(mǎn)足如下表達(dá)式-0. 85 < fj (Rg21/ (Ng2-I) ) < -0. 65 (4)可進(jìn)一步滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式0. 95 < Nge/Ngf < 1. 05(5)Nge是包含G2和G3的膠合透鏡的縮小共軛側(cè)的折射率。NeF是膠合透鏡的放大共軛側(cè)的折射率。表達(dá)式( 確定圖8中的膠合透鏡中的G2和G3具有相近的折射率。由于具有相近的折射率的玻璃之間的膠合表面上的反射光量少，因此，表達(dá)式(5)對(duì)于幻影光的減少是有效的。Nge和NeF可進(jìn)一步滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式0. 97 < Nge/Ngf < 1. 03(6)可進(jìn)一步滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式
0. 02 < θ gF- (0. 6438-0. 001682 X ν d) <0. 08 (7)這里，vd=(Nd-I) / (NF-NC), θ gF = (Ng-NF) / (NF-NC)，Nd，NF，NC，禾口 Ng 是 d 線、 F線、C線和g線的折射率。表達(dá)式(7)確定了圖8中的透鏡G2的異常色散。當(dāng)滿(mǎn)足該表達(dá)式(7)時(shí)，可以在 G2高效地校正藍(lán)側(cè)的高次橫向色差。當(dāng)該值超出上限時(shí)，變得難以低成本地獲得材料，以及由于材料被局限于難以加工的樹(shù)脂材料，因此在考慮生產(chǎn)率的情況下難以穩(wěn)定地提供需要的光學(xué)性能。當(dāng)該值超出下限時(shí)，高次橫向色差的校正變得不足。ν d和θ gF可進(jìn)一步滿(mǎn)足如下表達(dá)式0. 02 < θ gF- (0. 6438-0. 001682 Xvd) < 0. 05 (8)當(dāng)?shù)谝煌哥R單元從放大共軛側(cè)起依次包含正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡構(gòu)成的膠合透鏡、以及正透鏡時(shí)，可以滿(mǎn)足如下表達(dá)式0 < SFl < 4(9)0. 5 < SF4 < 7(10)1 < SF23 < 10(11)以下，在RF表示各單個(gè)透鏡或透鏡單元的在放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且 RR表示其在縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑的情況下，限定如下表達(dá)式SF(形狀因子)= (RF+RR)/(RR-RF)。在表達(dá)式(9)中，SFl表示第一透鏡單元中的最接近放大共軛側(cè)的正透鏡(第一正透鏡)的SF。從如上表達(dá)式，在RFl是第一透鏡單元中的最接近放大共軛側(cè)的正透鏡的在放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且RRl是該正透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑的情況下，建立 SFl = (RF1+RR1)/(RRl-RFl)。類(lèi)似地，在表達(dá)式(10)中，SF4表示第一透鏡單元中的最接近縮小共軛側(cè)的正透鏡(第二正透鏡)的SF。在RF4是該正透鏡的在放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且 RR4是該正透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑的情況下，建立SF4 = (RF4+RR4)/ (RR4-RF4)。類(lèi)似地，在表達(dá)式(11)中，SF23表示當(dāng)?shù)诙哥R和第三透鏡的膠合透鏡被視為單個(gè)透鏡時(shí)的SF。在RF23是該膠合透鏡的最接近放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且RR23是該膠合透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑的情況下，建立SF23 = (RF23+RR23)/ (RR23-RF23)。SF是單個(gè)透鏡的形狀因子，并且，當(dāng)|SF| > ι時(shí)，正透鏡和負(fù)透鏡均具有所謂的彎月形狀。當(dāng)只考慮避免成像幻影時(shí)，第一透鏡單元中的正透鏡和負(fù)透鏡兩者可在放大共軛側(cè)具有凹面，或者彎月透鏡是適合的，但然后第一透鏡單元難以獲得正焦度。因此，如表達(dá)式(9)那樣，最接近放大共軛側(cè)的正透鏡可在放大共軛側(cè)的透鏡表面上具有最強(qiáng)的折光力。由于光線對(duì)于縮小共軛面變?yōu)闀?huì)聚光，因此，與如表達(dá)式(9)中的 SF相比，最接近縮小共軛側(cè)的正透鏡可具有如表達(dá)式(10)中那樣更大的SF。負(fù)透鏡可具有如表達(dá)式(11)那樣在放大共軛側(cè)形成凹面的彎月形狀，但是本實(shí)施例制造了如圖8那樣的雙凹負(fù)透鏡G2和雙凸正透鏡的膠合透鏡并且增強(qiáng)了縱向和橫向色差的校正效果。當(dāng)值超出表達(dá)式(9)的上限時(shí)，近軸上光線變得接近于與縮小共軛側(cè)的透鏡表面垂直，并且可能導(dǎo)致成像幻影。當(dāng)該值超出下限時(shí)，正透鏡的折光力變得過(guò)強(qiáng)以避免放大共軛側(cè)的透鏡表面上的成像幻影，但是球面像差等可能劣化。當(dāng)值超出表達(dá)式(10)的上限時(shí)，可能出現(xiàn)成像幻影。當(dāng)該值超出下限時(shí)，球面像差等可能劣化。當(dāng)值超出表達(dá)式(11)的上限時(shí)，放大共軛側(cè)的負(fù)透鏡的表面的曲率變得過(guò)小，并且，出現(xiàn)大量的由軸外光線導(dǎo)致的諸如橫向色差和像散的高次像差。當(dāng)該值超出下限時(shí)，縮小共軛側(cè)的透鏡表面在放大共軛側(cè)具有凸面形狀，并且，可能出現(xiàn)成像幻影。SFl、SF4和SF23可滿(mǎn)足如下表達(dá)式0. 5 < SFl < 3. 5 (12)1. 0 < SF4 < 4. 5 (13)2 < SF23 < 6(14)可以滿(mǎn)足表達(dá)式1 14中的至少一個(gè)或全部。第一實(shí)施例圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡的廣角端的光路圖。本實(shí)施例的變焦透鏡從放大共軛側(cè)到縮小共軛側(cè)依次包含第一到第六透鏡單元IOA 60A。第一到第六透鏡單元 IOA 60A總共包含十七個(gè)透鏡元件。附圖標(biāo)記70A表示偏振分束器。IE表示液晶顯示元件。第一到第六透鏡單元IOA 60A分別具有正折光力、負(fù)折光力、負(fù)折光力、負(fù)折光力、正折光力和正折光力(或光焦度)。在變倍(magnification variation)(變焦)時(shí)，第二、第三、第四和第五透鏡單元 20A 50A沿光軸方向移動(dòng)。第一透鏡單元IOA和第六透鏡單元60A被固定并且對(duì)變倍不作出貢獻(xiàn)。第二到第五透鏡單元20A 50A是可變倍(透鏡)單元。第一透鏡單元IOA包含被布置于放大共軛側(cè)并具有正折光力的第一透鏡子單元 11A，和被布置于縮小共軛側(cè)并具有正折光力的第二透鏡子單元11B。第一透鏡子單元IlA 和第二透鏡子單元IlB在從無(wú)限遠(yuǎn)到近端的聚焦期間向放大共軛側(cè)移動(dòng)并且減小它們之間的間隔。第一透鏡子單元IlA對(duì)應(yīng)于圖8中的透鏡子單元1A，并且，第二透鏡子單元IlB 對(duì)應(yīng)于透鏡子單元IB。第一透鏡子單元IlA在圖1中包含一個(gè)正透鏡(與圖8中的透鏡Gl對(duì)應(yīng))，但可包含至少一個(gè)正透鏡。第二透鏡子單元IlB的最接近放大共軛側(cè)的表面13 (與圖8中的透鏡G2的在放大共軛側(cè)的表面對(duì)應(yīng))在放大共軛側(cè)具有凹面形狀。第二透鏡子單元包含但不限于從放大共軛側(cè)起沿光路的雙凹負(fù)透鏡和雙凸正透鏡的膠合透鏡、以及一個(gè)正透鏡。圖2示出根據(jù)本實(shí)施例的具有3. 77m的投影距離的變焦透鏡的在廣角端和望遠(yuǎn)端上的像差圖(從左側(cè)起依次包含球面像差、像散和畸變)。點(diǎn)線、實(shí)線和交替長(zhǎng)短劃線表示d線、e線和F線的各波長(zhǎng)的光線。球面像差圖的橫軸為光軸方向的距離，縱軸為進(jìn)入入射光瞳的光線的高度。像散圖的橫軸為主光線和像面之間的相交位置，縱軸為光線的圖像高度。虛線T表示子午面上的像差，并且實(shí)線S表示弧矢面上的像差?；儓D的橫軸為主光線和像面之間的相交位置，縱軸為光線的圖像高度。圖3示出根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡的在廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向色差圖。橫軸表示光瞳位置，并且縱軸表示橫向色差量。點(diǎn)線、實(shí)線和交替長(zhǎng)短劃線表示d線、e線和F線的各波長(zhǎng)的光線。
以下將示出本實(shí)施例的數(shù)值例子。在數(shù)值例子(A)中，“i”表示依次從放大共軛側(cè)起的第i個(gè)光學(xué)表面的次序。在(B)中，“di”表示第i個(gè)光學(xué)表面和第(i+Ι)個(gè)光學(xué)表面之間的空氣間隔的變化。(C)表示以上的條件表達(dá)式1、3、5、7、9、10和11的值。數(shù)值例子1f38. 28 72. 06Fno 2. 03 2. 46ω 18.76° 9. 57°(A)
表面號(hào)曲率半徑軸向表折射率(Nd)阿貝數(shù)(Vd)
面間隔d (mm)
OBJ無(wú)限 3770.000
1155.97311 . 0001 .73800 32.26
2-511.3437.992
3-165.9733.8001.8081022.76
4129.7819.0001.78800 47.37
5-340.7270.500
672.5748.7501.8340037.16
72703.477可變
8224.7582.0001 .78800 47.37
929.12714.750
10-65.7502.5001.48749 70.24
1134.3684.7501.8051825.43
12141.719可變
13-44.0412.9001.5163364.14
14-52.790可變 STO 4.60016-25.8981.400 1.7204734.71
1737.1129.000 1 .72916 54 . 68
18-37.109可變
1945.9946.500 1.8081022.76
20-116.5375.400
21-118.3312.500 1.7204734.71
2228.6778.700 1.4874970.24
23-74.8804 .800
2 4 -32 . 6292.500 1.8051825.43
2573.0497 .700 1.4874970.24
26-37.5430.500
271126.7234.000 1.8051825.43
28-83.199可變
2969.8845.800 1.7725049. 60
301783.1924.100
32 無(wú)限44.020 1 .5163364 . 14
35無(wú)限21.000 1.8051825.43
36無(wú)限(B)
d7dl2 dl4 dl8d2 8
廣角 3.3305.470 35.711 5.2626.731
中間 6. 02612.188 7 . 967 3.803 26.520
望遠(yuǎn) 8.7206. 683 0.500 0. 800 39.801(C)表達(dá)式1 = 1. 456表達(dá)式3 = -0. 78表達(dá)式5 = 0. 985表達(dá)式7 = 0.025表達(dá)式9 = 0. 53
表達(dá)式10 = 1. 06表達(dá)式11 = 2. 90第二實(shí)施例圖4是根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡(投影透鏡)的在廣角端的光路圖。本實(shí)施例的變焦透鏡從放大共軛側(cè)到縮小共軛側(cè)依次包含第一到第六透鏡單元IOB 60B。第一到第六透鏡單元IOB 60B總共包含十七個(gè)透鏡元件。附圖標(biāo)記70B表示偏振分束器。IE表示液晶顯示元件。第一到第六透鏡單元IOB 60B分別具有正折光力、負(fù)折光力、負(fù)折光力、 正折光力、正折光力和正折光力(或光焦度)。在變倍(變焦)時(shí)，第二、第三、第四和第五透鏡單元20B 50B沿光軸方向移動(dòng)。 第一透鏡單元IOB和第六透鏡單元60B被固定并且對(duì)變倍不作出貢獻(xiàn)。第二到第五透鏡單元20B 50B是可變倍(透鏡)單元。第一透鏡單元IOB包含被布置于放大共軛側(cè)并具有正折光力的第一透鏡子單元 12A，和被布置于縮小共軛側(cè)并具有正折光力的第二透鏡子單元12B。在從無(wú)限遠(yuǎn)到近端的聚焦期間，第一透鏡子單元12A被固定，并且第二透鏡子單元12B被配置為向放大共軛側(cè)移動(dòng)并且減小它們之間的間隔。第一透鏡子單元12A與圖8中的透鏡子單元IA對(duì)應(yīng)，并且， 第二透鏡子單元12B與透鏡子單元IB對(duì)應(yīng)。由于第一透鏡子單元12A在聚焦期間被固定，因此，鏡筒結(jié)構(gòu)可變得更簡(jiǎn)單。另夕卜，沒(méi)有移出的完全的內(nèi)部聚焦可使前透鏡直徑保持小并且減小透鏡總長(zhǎng)。并且，固定的前單元是有價(jià)值的，原因是它可望提高諸如抗沖擊性的可用性。第一透鏡子單元12A在圖4中包含一個(gè)正透鏡(與圖8中的透鏡Gl對(duì)應(yīng))，但可包含至少一個(gè)正透鏡。第二透鏡子單元12B的最接近放大共軛側(cè)的表面14(與圖8中的透鏡G2的在放大共軛側(cè)的表面對(duì)應(yīng))在放大共軛側(cè)具有凹面形狀。第二透鏡子單元包含但不限于從放大共軛側(cè)起的沿光路的雙凹負(fù)透鏡和雙凸正透鏡的膠合透鏡、以及一個(gè)正透鏡。圖5示出根據(jù)本實(shí)施例的具有3. 77m的投影距離的變焦透鏡的在廣角端和望遠(yuǎn)端的像差圖，并且，表示方式與圖2相同。圖6是根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡的橫向色差圖，并且，表示方式與圖3相同。以下將示出本實(shí)施例的數(shù)值例子。數(shù)值例子2f38. 77 72. 81Fno 2. 04 2. 84ω 18.68° 10. 04°(A)表面號(hào)曲率半徑r (irn)軸向表面間隔d (irn)折射率(Nd)阿貝數(shù)(Vd)
OBJ 無(wú)限3770. 000
1134.20010.500 1.6516058.55
2-988.9817.630
3-215.1833.800 1.80810 22.76
4141.5568.000 1.8348142.71
5-426.6960.500
656.55110.000 1.7859044.20
7347.052可變
8113.9232.300 1.75700 47.82
926.85812.300
10-78.2627.500 1.62004 36.261194.5574.500
12-41.0965.0001.48749 70.24
1363.2464 . 8001.80810 22.76
14-72 . 647可變
15-29.7301.4001.72151 29.23
16-118.3881.600
17-102.7934.0001.77250 49.60 STO-43.482可變
1969.3754.0001.80810 22.76
20-551 .160可變
21122.4221.6001.80610 33.27
2232.0358.5001.48749 70.24
23-79.7964.000
2 4-33.9921 .800 1 . 68893 31.08
25130.9401.000
26111 . 01010. 0001 .49700 81.55
27-37.6830.500
28-601.2935.5001 .49700 81.55
29-71.942可變
3064.4349.0001.69680 55.53
31552.4494.000
32無(wú)限36.020 1 .5163364 . 14
33無(wú)限8.0001 .51633 64 . 14
34無(wú)限21.000 1.8051825.43
35無(wú)限(B)
d7dl4dl8d2 0d2 9
廣角 3.23516.061 23.229 15.755 1 . 009
中間 6.7818.535 11.426 17.750 14.798
望遠(yuǎn) 9.5673.087 2.089 19.554 24.992(C)表達(dá)式1 = 1. 91表達(dá)式3 = -0. 67表達(dá)式5 = 0.985表達(dá)式7 = 0.025表達(dá)式9 = 0.76表達(dá)式10 = 1.39表達(dá)式11 = 3. 03第一和第二實(shí)施例的變焦透鏡可適用于光學(xué)裝置。例如，在近年的反射型投影儀 (圖像投影裝置)中，可變透鏡偏移幾乎變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)裝備，并且，由于軸向幻影相對(duì)于50%偏移(與面板的50%的量對(duì)應(yīng)的偏移)對(duì)于0%偏移進(jìn)入畫(huà)面的內(nèi)部，因此幻影的減少成為問(wèn)題。根據(jù)第一和第二實(shí)施例的變焦透鏡可通過(guò)使用G2的凹形表面減少幻影并且適合于具有幻影可成為問(wèn)題的可變透鏡偏移功能的投影儀。當(dāng)然，本發(fā)明可適用于諸如數(shù)字照相機(jī)或另一圖像拾取裝置的另一光學(xué)裝置。雖然已參照示例性實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式、等同的結(jié)構(gòu)和功能。例如，本發(fā)明不限于六個(gè)(即正、負(fù)、負(fù)、負(fù)、正和正或正、負(fù)、負(fù)、正、正和正) 單元，并且可適用于五個(gè)(例如，正、負(fù)、負(fù)、正和正)單元，或者，單元的數(shù)量不受限制。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，所述變焦透鏡從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并在變倍期間固定的第一透鏡單元和被配置為對(duì)于變倍移動(dòng)的可變倍單元，其中，第一透鏡單元從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并被配置為在聚焦期間移動(dòng)的第一透鏡子單元和具有正折光力并被配置為在聚焦期間移動(dòng)的第二透鏡子單元，其中，第一透鏡子單元和第二透鏡子單元被配置為對(duì)于從無(wú)限遠(yuǎn)到近端的聚焦移動(dòng)并且減少第一透鏡子單元和第二透鏡子單元之間的間隔，并且，其中，第二透鏡子單元的最接近放大共軛側(cè)的表面在放大共軛側(cè)具有凹形形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，第二透鏡子單元包含雙凹負(fù)透鏡和雙凸正透鏡的膠合透鏡，并且，其中，所述雙凹負(fù)透鏡被布置為比所述雙凸正透鏡更接近放大共軛側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式·0. 95 < Nge/Ngf < 1. 05這里，NeK是所述膠合透鏡中的所述雙凸正透鏡的折射率，并且，NeF是所述膠合透鏡中的所述雙凹負(fù)透鏡的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式·1 < (RF23+RR23)/(RR23-RF23) < 10這里，RF23是所述膠合透鏡的最接近放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且RR23是所述膠合透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3的變焦透鏡，其中，第二透鏡子單元還包含沿光路在所述膠合透鏡的縮小共軛側(cè)的第二正透鏡，并且，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式·0.5 < (RF4+RR4)/(RR4-RF4) < 7這里，RF4是所述第二正透鏡的最接近放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且，RR4是所述第二正透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式·1.0 < f1B/f1A < 3. 0這里，f1A是第一透鏡子單元的焦距，并且，f1B是第二透鏡子單元的焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式·-1.0 < f1A/(Rg21/(Ng2-I)) <-0.5這里，f1A是第一透鏡子單元的焦距，Re21是第二透鏡子單元中的最接近放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且Ne2是第二透鏡子單元中的最接近放大共軛側(cè)的透鏡的折射率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，具有凹形形狀的所述表面滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式·0. 02 < θ gF- (0. 6438-0. 001682 X ν d) <0. 08這里，vd= (Nd-I) / (NF-NC)，θ gF = (Ng-NF) / (NF-NC)，Nd,NF,NC 和 Ng 是對(duì)于 d 線、 F線、C線和g線的折射率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，第一透鏡子單元包含單個(gè)的第一正透鏡，并且，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式·0 < (RF1+RR1)/(RRl-RFl) <4這里，RFl是所述第一正透鏡中的最接近放大共軛側(cè)的所述第一正透鏡的表面的曲率半徑，并且，RRl是所述第一正透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑。
10.一種變焦透鏡，所述變焦透鏡從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并在變倍期間被固定的第一透鏡單元和被配置為對(duì)于變倍移動(dòng)的可變倍單元，其中，第一透鏡單元從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并在聚焦期間被固定的第一透鏡子單元和具有正折光力并被配置為在聚焦期間移動(dòng)的第二透鏡子單元，其特征在于，第一透鏡子單元和第二透鏡子單元被配置為對(duì)于從無(wú)限遠(yuǎn)到近端的聚焦減少第一透鏡子單元和第二透鏡子單元之間的間隔，并且，第二透鏡子單元的最接近放大共軛側(cè)的表面在放大共軛側(cè)具有凹形形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的變焦透鏡，其中，第二透鏡子單元包含雙凹負(fù)透鏡和雙凸正透鏡的膠合透鏡，并且，其中，所述雙凹負(fù)透鏡被布置為比所述雙凸正透鏡更接近放大共軛側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式0. 95 < Nge/Ngf < 1. 05這里，NeK是所述膠合透鏡中的所述雙凸正透鏡的折射率，并且，NeF是所述膠合透鏡中的所述雙凹負(fù)透鏡的折射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式1 < (RF23+RR23)/(RR23-RF23) < 10這里，RF23是所述膠合透鏡的最接近放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且，RR23是所述膠合透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12的變焦透鏡，其中，第二透鏡子單元包含沿光路在所述膠合透鏡的縮小共軛側(cè)的第二正透鏡，并且，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式0.5 < (RF4+RR4)/(RR4-RF4) < 7這里，RF4是所述第二正透鏡的最接近放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且，RR4是所述第二正透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式1.0 < f1B/f1A < 3. 0這里，f1A是第一透鏡子單元的焦距，并且，f1B是第二透鏡子單元的焦距。
16.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式-1.0 < f1A/(Rg21/(Ng2-I)) <-0.5這里，f1A是第一透鏡子單元的焦距，Re21是第二透鏡子單元中的最接近放大共軛側(cè)的表面的曲率半徑，并且，Ng2是第二透鏡子單元中的最接近放大共軛側(cè)的透鏡的折射率。
17.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，具有凹形形狀的所述表面滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式0. 02 < θ gF- (0. 6438-0. 001682 X ν d) <0. 08這里，vd= (Nd-I) / (NF-NC)，θ gF = (Ng-NF) / (NF-NC)，Nd,NF,NC 和 Ng 是對(duì)于 d 線、 F線、C線和g線的折射率。
18.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)的變焦透鏡，其中，第一透鏡子單元包含單個(gè)的第一正透鏡，并且，滿(mǎn)足以下的條件表達(dá)式.0 < (RF1+RR1)/(RRl-RFl) <4這里，RFl是所述第一正透鏡中的最接近放大共軛側(cè)的所述第一正透鏡的表面的曲率半徑，并且，RRl是所述第一正透鏡的最接近縮小共軛側(cè)的表面的曲率半徑。
19. 一種光學(xué)裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1 18中的任一項(xiàng)的變焦透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了變焦透鏡和光學(xué)裝置。該變焦透鏡從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并在變倍期間被固定的第一透鏡單元和被配置為對(duì)于變倍移動(dòng)的可變倍單元。第一透鏡單元從放大共軛側(cè)起依次包含具有正折光力并被配置為在聚焦期間移動(dòng)的第一透鏡子單元和具有正折光力并被配置為在聚焦期間移動(dòng)的第二透鏡子單元。第一透鏡子單元和第二透鏡子單元被配置為對(duì)于從無(wú)限遠(yuǎn)到近端的聚焦移動(dòng)并且減少第一透鏡子單元和第二透鏡子單元之間的間隔。第二透鏡子單元的最接近放大共軛側(cè)的表面在放大共軛側(cè)具有凹形形狀。
文檔編號(hào)G03B21/00GK102466871SQ20111036268
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
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