專利名稱：變焦距透鏡鏡筒和可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦距透鏡鏡筒和小型可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，特別涉及由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)僅存在預(yù)定透鏡焦點(diǎn)距離狀態(tài)的分段變焦距透鏡(可變焦距透鏡)用的變焦距透鏡鏡筒，和在中心快門(mén)方式照相機(jī)的攝影透鏡中使用的以較少的透鏡構(gòu)成的可高放大率化的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，以及適合在作為中心快門(mén)方式照相機(jī)用的攝影透鏡的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下，能夠使F數(shù)較小、具有大口徑比的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
在目前的中心快門(mén)方式照相機(jī)用的攝影透鏡中，一般采用變焦距透鏡。
在控制變焦距透鏡的變焦距透鏡鏡筒中，可動(dòng)透鏡組隨設(shè)置在變焦距透鏡鏡筒內(nèi)的凸輪在光軸方向上移動(dòng)來(lái)改變焦點(diǎn)距離。而且，按照來(lái)自被攝景物位置檢測(cè)系統(tǒng)的輸出，驅(qū)動(dòng)聚焦驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使變焦距透鏡組沿光軸方向移動(dòng)，進(jìn)行近距離聚焦的方法也廣為人知。
在特開(kāi)昭60-102437號(hào)公報(bào)中披露的變焦距透鏡鏡筒能夠使由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)之間只有預(yù)定焦點(diǎn)距離狀態(tài)的可動(dòng)透鏡組停止。其中，在從廣角端狀態(tài)沿焦點(diǎn)距離變大的方向移動(dòng)可動(dòng)透鏡組的情況下，設(shè)置凸輪軌道，以使在膠片表面上成象的被攝景物位置向近距離移動(dòng)，從而省略聚焦驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)化控制結(jié)構(gòu)。
但是，在特開(kāi)昭60-102437號(hào)公報(bào)中披露的變焦距透鏡鏡筒中，當(dāng)在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)進(jìn)行近距離聚焦時(shí)，與遠(yuǎn)攝端狀態(tài)相比，透鏡的總長(zhǎng)變大，所以存在不適合照相機(jī)主體小型化的問(wèn)題。
圖13示意性表示特開(kāi)昭60-102437號(hào)公報(bào)中披露的變焦距透鏡鏡筒的凸輪軌道。在圖13中，A表示第一透鏡組的移動(dòng)軌跡，B表示第二透鏡組的移動(dòng)軌跡，a至g表示在各自的焦點(diǎn)距離中無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)(∞)的透鏡位置狀態(tài)，a’至g’表示從所述各無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)a至g進(jìn)行近距離聚焦(MOD)情況下的透鏡位置狀態(tài)。
從圖13可明顯看出，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下進(jìn)行近距離聚焦時(shí)，與遠(yuǎn)攝端狀態(tài)相比，有透鏡總長(zhǎng)變得很大的傾向。因此，如果拍攝比被攝景物更近的動(dòng)人照片，那么存在透鏡的總長(zhǎng)會(huì)變得更大的問(wèn)題。
此外，對(duì)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，眾所周知的是用正透鏡組和負(fù)透鏡組構(gòu)成的正負(fù)兩組變焦距透鏡，或用兩個(gè)正透鏡組和負(fù)透鏡組構(gòu)成的正正負(fù)三組變焦距透鏡等。
對(duì)于正負(fù)兩組變焦距透鏡來(lái)說(shuō)，正正負(fù)三組變焦距透鏡那樣的由三個(gè)以上的可動(dòng)透鏡組構(gòu)成的多組變焦距透鏡，由于變焦距透鏡軌道選擇的自由度增加，所以適合高放大率化。
中心快門(mén)方式照相機(jī)在攜帶性上優(yōu)于單透鏡反射式照相機(jī)，由于照相機(jī)越小型和重量越輕其攜帶性就越好，但中心快門(mén)方式照相機(jī)由于其攝影透鏡與照相機(jī)主體為一個(gè)整體，所以攝影透鏡的小型化關(guān)系到照相機(jī)主體的小型化和輕量化。
此外，在裝入照相機(jī)主體內(nèi)時(shí)，按使相鄰的透鏡組之間的間隔最小的狀態(tài)來(lái)安裝。
在特開(kāi)平6-265787號(hào)公報(bào)中，披露了實(shí)現(xiàn)高放大率化，同時(shí)減少透鏡構(gòu)成數(shù)的變焦距透鏡的實(shí)施例。
但是，在根據(jù)特開(kāi)平6-265787號(hào)公報(bào)的變焦距透鏡中，在開(kāi)口光圈附近配置的第二透鏡組的透鏡厚度非常大，使穿過(guò)第一透鏡組和第三透鏡組的軸外光束偏離光軸，結(jié)果，透鏡直徑的小型化很難實(shí)現(xiàn)。
另一方面，例如，在特開(kāi)平5-150161號(hào)公報(bào)中披露了在廣角端狀態(tài)下F數(shù)較小的大口徑比的變焦距透鏡。
在這種中心快門(mén)方式照相機(jī)中，當(dāng)把變焦距透鏡裝入照相機(jī)主體內(nèi)時(shí)，按使相鄰的透鏡組之間的間隔最小的狀態(tài)來(lái)安裝。
可是，在變焦距透鏡中，廣角端狀態(tài)下包括的視場(chǎng)角窄的一方能夠容易實(shí)現(xiàn)高放大率化。但是，在這種情況下，由于在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下透鏡總長(zhǎng)相對(duì)于畫(huà)面對(duì)角線變長(zhǎng)，所以在實(shí)現(xiàn)小型并且放大率比較高的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，希望包括更寬的廣角區(qū)域。
但是，在以往的正負(fù)兩組變焦距透鏡中，由于第一透鏡組由負(fù)部分組和在其象側(cè)配置的正部分組構(gòu)成，并且在第一透鏡組的象側(cè)配置開(kāi)口光圈，在負(fù)部分組中配置朝向物體側(cè)較強(qiáng)凹面的透鏡面，所以很難良好地校正在該凹面上產(chǎn)生的軸外象差，不能大口徑化。
另一方面，在特開(kāi)平5-150161號(hào)公報(bào)中，在構(gòu)成第二透鏡組的負(fù)部分組和正部分組之間配置開(kāi)口光圈。而且，為了良好地校正廣角端狀態(tài)產(chǎn)生的軸外象差，由于朝向物體側(cè)呈凸面的凹凸形狀，或者朝向物體側(cè)呈曲率較緩的凹面的雙凹透鏡，在實(shí)現(xiàn)更廣角化中減弱其發(fā)散作用，所以使在第二透鏡組的最物體側(cè)配置的負(fù)透鏡不能獲得充分的后聚焦。
鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供適合小型化和低成本化的變焦距透鏡鏡筒和可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供可解決上述問(wèn)題、能夠適合小型化和低成本的高放大率化的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供適合小型化和低成本(大口徑比)的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的變焦距透鏡鏡筒包括有多個(gè)可動(dòng)透鏡組的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)和沿光軸方向驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)可動(dòng)透鏡組的導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向裝置至少在廣角端狀態(tài)、中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)和遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的三個(gè)透鏡位置狀態(tài)上可使所述可動(dòng)透鏡組停止，所述中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)在所述廣角端狀態(tài)和所述遠(yuǎn)攝端狀態(tài)之間存在，即使在其中任何一個(gè)透鏡位置狀態(tài)，也能把處于無(wú)限遠(yuǎn)位置的被攝景物的象保持在預(yù)定的位置上；至少在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)，在從處于所述無(wú)限遠(yuǎn)位置的被攝景物向處于近距離位置的被攝景物進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的情況下，所述多個(gè)可動(dòng)透鏡組向所述預(yù)定位置的所述被攝景物象的方向移動(dòng)。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，即使在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)聚焦近距離的被攝景物(物體)的情況下，由于可動(dòng)透鏡組向象側(cè)移動(dòng)，所以透鏡總長(zhǎng)不變長(zhǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的小型化。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，提供可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，由按從物體開(kāi)始的順序的具有正折射能力的第一透鏡組、具有正折射能力的第二透鏡組和具有負(fù)折射能力的第三透鏡組構(gòu)成，在從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使所述第一透鏡組與所述第二透鏡組的間隔增大，所述第二透鏡組與所述第三透鏡組的間隔減小，所述第二透鏡組由雙凹透鏡和在該雙凹透鏡的象側(cè)隔有空氣間隔配置的接合正透鏡構(gòu)成。
此外，在本發(fā)明的又一個(gè)方案中，提供可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，按從物體側(cè)開(kāi)始的順序，構(gòu)成具有正折射能力的第一透鏡組、具有正折射能力的第二透鏡組和具有負(fù)折射能力的第三透鏡組，在從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，把所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使所述第一透鏡組與所述第二透鏡組的間隔增大，所述第二透鏡組與所述第三透鏡組的間隔減小，在所述第一透鏡組與所述第二透鏡組之間配置開(kāi)口光圈，所述第二透鏡組鄰接所述開(kāi)口光圈，由配置雙凹透鏡的、在距所述開(kāi)口光圈最遠(yuǎn)的位置配置的接合正透鏡構(gòu)成。
并且，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，可變放大率光學(xué)系統(tǒng)由按從物體側(cè)開(kāi)始的順序配置的具有正折射能力的第一透鏡組、具有正折射能力的第二透鏡組、具有負(fù)折射能力的第三透鏡組構(gòu)成；在由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使所述第一透鏡組與所述第二透鏡組的間隔增大，所述第二透鏡組與所述第三透鏡組的間隔減小；在第一透鏡組與第二透鏡組之間配置開(kāi)口光圈，使在第二透鏡組最靠近象面配置的透鏡象側(cè)的透鏡面為非球面，設(shè)定D和Fw，以滿足以下的條件式(3-1)。
0.35＜D/fw＜0.55……(3-1)圖1(a)、(b)是表示本發(fā)明的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)(兩組)的折射能力配置的圖。
圖2(a)、(b)是表示本發(fā)明的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)(三組)的折射能力配置的圖。
圖3(a)至(c)是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)軌跡的圖。
圖4(a)、(b)是表示第一實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒的剖面圖。
圖5是表示第一實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒的第二透鏡鏡筒內(nèi)壁的展開(kāi)圖。
圖6是表示第一實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)透鏡的剖面圖。
圖7(a)至(c)是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)軌跡的圖。
圖8(a)至(c)是表示第二實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒的剖面圖。
圖9是表示第二實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒的第二透鏡內(nèi)壁的展開(kāi)圖。
圖10是表示第二實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡剖面圖。
圖11(a)至(c)是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)軌跡的圖。
圖12是表示第三實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒控制的示意圖。
圖13是表示以往的變焦距透鏡的透鏡移動(dòng)軌跡的圖。
圖14是表示在本發(fā)明第四-七實(shí)施例中可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的折射能力分配和從廣角端狀態(tài)(W)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(T)改變放大率時(shí)各透鏡組移動(dòng)情況的圖。
圖15是表示本發(fā)明第四實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖16是表示第四實(shí)施例廣角端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖17是表示第四實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖18是表示第四實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖19是表示第四實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖20是表示第四實(shí)施例廣角端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖21是表示第四實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖22是表示第四實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖23是表示第四實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖24是表示本發(fā)明第五實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖25是表示第五實(shí)施例廣角端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖26是表示第五實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖27是表示第五實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖28是表示第五實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖29是表示第五實(shí)施例廣角端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖30是表示第五實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖31是表示第五實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖32是表示第五實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖33是表示本發(fā)明第五實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖34是表示第六實(shí)施例廣角端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖35是表示第六實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖36是表示第六實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖37是表示第六實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖38是表示第六實(shí)施例廣角端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖39是表示第六實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖40是表示第六實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖41是表示第六實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖42是表示本發(fā)明第七實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖43是表示第七實(shí)施例廣角端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖44是表示第七實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖45是表示第七實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖46是表示第七實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖47是表示第七實(shí)施例廣角端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖48是表示第七實(shí)施例第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖49是表示第七實(shí)施例第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖50是表示第七實(shí)施例遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下近距離聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖51表示本發(fā)明的第八和九實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的折射能力分配。
圖52表示本發(fā)明第八實(shí)施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖53表示第八實(shí)施例的廣角端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)下各部分的象差圖。
圖54是第八實(shí)施例的第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖55是第八實(shí)施例的第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖56是第八實(shí)施例的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖57示出第九實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖58是第九實(shí)施例的廣角端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖59是第九實(shí)施例的第一中間焦點(diǎn)狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖60是第九實(shí)施例的第二中間焦點(diǎn)狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖61是第九實(shí)施例的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖62示出第十實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖63是第十實(shí)施例的廣角端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)各部分的象差圖。
圖64是第十實(shí)施例的第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖65是第十實(shí)施例的第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖66是第十實(shí)施例的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖67示出第十一實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖68是第十一實(shí)施例的廣角端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖69是第十一實(shí)施例的第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖70是第十一實(shí)施例的第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
圖71是第十一實(shí)施例的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
通常，在照相機(jī)等使用的光學(xué)系統(tǒng)中，焦點(diǎn)距離f、象高y和視場(chǎng)角θ采用如下的投影方式。
y＝f·tanθ因此，焦點(diǎn)距離較短的情況與焦點(diǎn)距離較長(zhǎng)的情況相比，因焦點(diǎn)距離的變化造成的視場(chǎng)角的變化較大。由于攝影范圍由視場(chǎng)角決定，所以在本發(fā)明中，按視場(chǎng)角變化大致一定的透鏡位置狀態(tài)，構(gòu)成變焦距透鏡鏡筒，以使可變放大率光學(xué)系統(tǒng)停止。
根據(jù)以上情況，在本發(fā)明中，在從廣角端狀態(tài)(在透鏡可停止位置狀態(tài)內(nèi)，焦點(diǎn)距離最短的透鏡位置狀態(tài))至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(在透鏡可停止位置狀態(tài)內(nèi)，焦點(diǎn)距離最長(zhǎng)的透鏡位置狀態(tài))改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，鄰接的透鏡位置狀態(tài)之間的焦點(diǎn)距離變化逐漸變大。
下面，說(shuō)明適合中心快門(mén)方式照相機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)。中心快門(mén)方式照相機(jī)由于重視攜帶性，所以照相機(jī)主體的小型化很重要。因此，攝影光學(xué)系統(tǒng)的透鏡直徑必須小型，透鏡總長(zhǎng)也必須較短。作為具體的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，已知例如在特開(kāi)昭61-15115號(hào)公報(bào)中披露的正負(fù)兩組變焦距透鏡。
正負(fù)兩組變焦距透鏡由具有正折射能力的第一透鏡組和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組構(gòu)成，是把由第一透鏡組形成的被攝景物象用第二透鏡組放大的光學(xué)系統(tǒng)。由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)，第一透鏡組和第二透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，兩組的間隔變窄。此外，開(kāi)口光圈配置在第一透鏡組的最象側(cè)，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)與第一透鏡組整體地移動(dòng)。
再有，例如在特開(kāi)平2-135312號(hào)公報(bào)中披露的正正負(fù)三組變焦距透鏡和在特開(kāi)平3-39920號(hào)公報(bào)中披露的正負(fù)正負(fù)四組變焦距透鏡也已公知。在其中任何一個(gè)最象側(cè)配置負(fù)透鏡組，還在負(fù)透鏡組的物體側(cè)配置開(kāi)口光圈，在由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變放大率時(shí)，開(kāi)口光圈和負(fù)透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，以減小開(kāi)口光圈與負(fù)透鏡組的間隔。
在這些透鏡中，配置透鏡系統(tǒng)整體的折射能力形成正負(fù)，實(shí)現(xiàn)透鏡總長(zhǎng)的縮短。此外，在廣角端狀態(tài)使后焦點(diǎn)變短，使穿過(guò)負(fù)透鏡組的軸外光束離開(kāi)光軸，通過(guò)出射點(diǎn)位置與象面靠近，使負(fù)透鏡組的透鏡直徑變小，并且，在單獨(dú)校正軸上象差和軸外象差時(shí)，后焦點(diǎn)的變化變大，因而使穿過(guò)負(fù)透鏡組的軸外光束的高度在改變放大率時(shí)變大，可良好地校正改變放大率時(shí)產(chǎn)生的軸外象差的改變。
在本發(fā)明中，可變放大率光學(xué)系統(tǒng)在最象側(cè)還配置有負(fù)透鏡組，由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)使所有的透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)。利用這樣的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)透鏡整體的小型化，良好地校正象差。
此外，本發(fā)明的變焦距透鏡鏡筒最好配有滿足以下條件式(1)的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
0.1＜(fa·｜fb｜)1/2/ft＜1.0(1)條件式(1)決定遠(yuǎn)攝端狀態(tài)在負(fù)透鏡組和負(fù)透鏡組的物體側(cè)配置的透鏡組焦點(diǎn)距離的適當(dāng)范圍。其中，fa表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下在所述負(fù)透鏡組的物體側(cè)配置的透鏡組整體的合成焦點(diǎn)距離，fb表示所述負(fù)透鏡組的焦點(diǎn)距離，ft表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)總體的焦點(diǎn)距離。在超過(guò)條件式(1)的上限值的情況下，就不能把在近距離聚焦時(shí)的負(fù)透鏡組向象側(cè)移動(dòng)。
相反，在低于下限值的情況下，因負(fù)透鏡組的橫放大率確實(shí)過(guò)大，負(fù)透鏡組的透鏡位置精度極端地變大，由于透鏡停止精度而使光學(xué)性能顯著地劣化。
在實(shí)現(xiàn)透鏡系統(tǒng)的小型化時(shí)，使在負(fù)透鏡組和負(fù)透鏡組的物體側(cè)配置的透鏡組的焦點(diǎn)距離變小是非常必要的，所以使條件式(1)的上限值為0.5較好。
此外，在透鏡鏡筒中一般使用圓筒狀的鏡筒，按照電機(jī)的旋轉(zhuǎn)力，透鏡鏡筒的一部分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，結(jié)果使各透鏡組在光軸方向上移動(dòng)，但在本發(fā)明中，為了容易進(jìn)行各透鏡組的控制，規(guī)定的透鏡組對(duì)于電機(jī)的規(guī)定旋轉(zhuǎn)量常常以大致一定的量沿光軸方向移動(dòng)較好。
而且，在本發(fā)明的變焦距透鏡鏡筒中，如上述那樣鄰接的透鏡位置狀態(tài)(無(wú)限遠(yuǎn)聚焦)之間的焦點(diǎn)距離變化量隨著由廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)透鏡位置狀態(tài)的變化而變大，結(jié)果，使向透鏡鏡筒中傳送的電機(jī)驅(qū)動(dòng)量變大。
例如，由于正負(fù)兩組透鏡中在第一組的象側(cè)配置開(kāi)口光圈，在改變放大率時(shí)與第一組整體地移動(dòng)，所以在開(kāi)口光圈的最大直徑相同的情況下，象面上的深度大致是一定的與透鏡位置狀態(tài)無(wú)關(guān)。
但是，在有三個(gè)以上的可動(dòng)透鏡組的多組變焦距透鏡中，F(xiàn)數(shù)的變化比焦點(diǎn)距離的變化小，與廣角端狀態(tài)相比，象面上的深度在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)有變窄的傾向。
在中心快門(mén)方式照相機(jī)中，根據(jù)檢測(cè)被攝景物位置的檢測(cè)系統(tǒng)的輸出，驅(qū)動(dòng)透鏡，但不能連續(xù)地確定透鏡位置，為了階段式地確定位置，獲得規(guī)定的光學(xué)性能所必需的步驟數(shù)根據(jù)象面上的深度來(lái)決定。
因此，在多組變焦距透鏡中，作為遠(yuǎn)攝端狀態(tài)一方所必需的分段數(shù)較多的部分，最好近距離聚焦時(shí)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)量較大。
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
首先，在本發(fā)明中，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)，把變焦距透鏡的各透鏡組向象側(cè)移動(dòng)，進(jìn)行近距離聚焦。下面，說(shuō)明即使象這樣把各透鏡組向象側(cè)移動(dòng)，也能夠近距離聚焦的情況。
以往，作為近距離聚焦的方法，已知有三種方式(1)成一體地移動(dòng)透鏡系統(tǒng)整體的整體移動(dòng)方式；(2)在構(gòu)成透鏡系統(tǒng)的透鏡組內(nèi)，僅移動(dòng)一個(gè)透鏡組的一組移動(dòng)方式；(3)在構(gòu)成透鏡系統(tǒng)的透鏡組內(nèi)，把多個(gè)透鏡組按不同的移動(dòng)量移動(dòng)的近距離校正方式。
一般來(lái)說(shuō)，在單焦點(diǎn)透鏡中較多地使用整體移動(dòng)方式和近距離校正方式，而在變焦距透鏡中較多地采用一組移動(dòng)方式。
其中，在美國(guó)專利第2537912號(hào)公報(bào)和特公昭45-39875號(hào)公報(bào)中披露了近距離校正方式，是按不同的移動(dòng)量移動(dòng)多個(gè)透鏡組，良好地校正在近距離聚焦中產(chǎn)生的象差變動(dòng)的方法。
在近距離校正方式中，一般來(lái)說(shuō)，使各透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)。通常的攝影透鏡具有正的折射能力，如果物體距離變短，那么由于象面位置向后側(cè)移動(dòng)，所以在整體伸出方式中使透鏡系統(tǒng)的整體向物體側(cè)移動(dòng)。
但是，本發(fā)明著眼于通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定例如按不同移動(dòng)量移動(dòng)的透鏡組的焦點(diǎn)距離，即使在各透鏡組不向物體側(cè)而是向象側(cè)移動(dòng)的情況下，也能進(jìn)行近距離聚焦。
下面，說(shuō)明在把各透鏡組向象側(cè)移動(dòng)時(shí)也能進(jìn)行近距離聚焦的條件。
圖1(a)、(b)表示按照本發(fā)明在變焦距透鏡鏡筒中保持的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的原理。圖1(a)、(b)所示的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，第一透鏡組G1具有正的折射能力，第二透鏡組G2具有負(fù)的折射能力，由廣角端狀態(tài)(a)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(b)，通過(guò)把各透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)使焦點(diǎn)距離變大，以便變窄第一透鏡組G1與第二透鏡組G2的間隔。
此外，光學(xué)系統(tǒng)的折射能力φ用下式表示。
φ＝φ1+φ2-dφ1φ2其中，φ1表示第一透鏡組G1的折射能力，φ2表示第二透鏡組G2的折射能力，d表示主點(diǎn)間隔。
因此，只有微量空氣間隔變化時(shí)的折射能力的變化Δφ/Δd為Δφ/Δd＝-φ1φ2因此在空氣間隔的變化比較小的情況下，焦點(diǎn)距離的變化與象面位置的變化大體相同，而在第一透鏡組G1和第二透鏡組G2的折射能力較大的情況下，象面位置的變化較大。
本發(fā)明的鏡筒中帶有的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，由于φ1＞φ、｜φ2｜＞φ象面位置的較大變化，所以可以使第二透鏡組G2移動(dòng)，以便使第一透鏡組G1與第二透鏡組G2之間的空氣間隔變化。從而抵消在第一透鏡組G1向象側(cè)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的象面位置變化。此外，可以說(shuō)，在向物體側(cè)移動(dòng)時(shí)也是同樣的。
對(duì)此，例如，在特公昭45-39875號(hào)公報(bào)上披露的透鏡系統(tǒng)中，在負(fù)透鏡組的后面放置的正透鏡組內(nèi)，設(shè)定使光束平行變近的適當(dāng)空氣間隔，按照物體距離，使該空氣間隔變化，以消除近距離聚焦時(shí)產(chǎn)生的象差變化。因此，利用可變的空氣間隔，使在物體側(cè)配置的部分組的折射能力大致為0，伴隨空氣間隔變化產(chǎn)生的象面位置的變動(dòng)就非常小。因此，在特公昭45-39875號(hào)公報(bào)中披露的透鏡系統(tǒng)僅向物體側(cè)移動(dòng)時(shí)，能夠近距離聚焦。
根據(jù)以上情況，為了在向象側(cè)移動(dòng)時(shí)也可以進(jìn)行近距離聚焦，將透鏡系統(tǒng)分割成折射能力的符號(hào)不同的兩個(gè)部分組，在近距離聚焦時(shí)按不同的移動(dòng)量移動(dòng)。
此外，用圖2(a)、(b)說(shuō)明按照本發(fā)明的變焦距透鏡鏡筒中保持的其他可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
圖2(a)、(b)所示的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，第一透鏡組G1具有正的折射能力，第二透鏡組G2具有正的折射能力，第三透鏡組G3具有負(fù)的折射能力。而且，由廣角端狀態(tài)(a)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(b)，所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使第一透鏡組G1與第二透鏡組G2的間隔增大，第二透鏡組G2與第三透鏡組G3的間隔減小。
該可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，第一透鏡組G1與第二透鏡組G2的合成折射能力為較強(qiáng)的正折射能力，第三透鏡組G3有較強(qiáng)的負(fù)折射能力，通過(guò)使第二透鏡組G2與第三透鏡組G3的間隔變化，從無(wú)限遠(yuǎn)位置至近距離物體，各透鏡組向象側(cè)移動(dòng)，進(jìn)行近距離聚焦。
此外，如特公昭45-39875號(hào)公報(bào)所披露的，通過(guò)使光束平行地變近的空氣間隔，具體地說(shuō)，通過(guò)使在第一組和第二組之間形成的空氣間隔變化，可良好地校正近距離聚焦時(shí)產(chǎn)生的軸外象差的變化。
如以上說(shuō)明的那樣，在正負(fù)兩組變焦距透鏡和正正負(fù)三組變焦距透鏡中，把各透鏡組向象側(cè)移動(dòng)，能夠進(jìn)行近距離聚焦。
此外，本發(fā)明并不限于正負(fù)兩組變焦距透鏡和正正負(fù)三組變焦距透鏡，也可用在正負(fù)正負(fù)四組變焦距透鏡和負(fù)正負(fù)三組變焦距透鏡、正負(fù)正正負(fù)五組變焦距透鏡等的透鏡系統(tǒng)的最象側(cè)配置負(fù)透鏡組，由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)使負(fù)透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)以上情況，在本發(fā)明中，在組裝上述結(jié)構(gòu)的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的變焦距透鏡鏡筒中，近距離聚焦時(shí)，在廣角端狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)透鏡鏡筒，使可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的最象側(cè)配置的負(fù)透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)；在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)透鏡鏡筒，使負(fù)透鏡組向象側(cè)移動(dòng)。由此，減小以規(guī)定量驅(qū)動(dòng)透鏡鏡筒時(shí)負(fù)透鏡組的移動(dòng)量，提高透鏡停止精度，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的近距離聚焦時(shí)透鏡總長(zhǎng)的縮短。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的各實(shí)施例。再有，在各實(shí)施例中，用下式表示非球面。
式1x＝cy2/{1+(1-kc2y2)1/2}+C4y4+…+C10y10其中，y表示距光軸的高度，x表示下垂量，c表示曲率，k表示圓錐常數(shù)，C4、C6、…C10表示非球面系數(shù)。
(實(shí)施例1)圖3(a)至(c)表示在本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中保持的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)軌跡。
在圖3(a)和(c)中，AX表示光軸；G1表示正折射能力的第一透鏡組；G2表示負(fù)折射能力的第二透鏡組；4表示光圈兼用的快門(mén)葉片；圖中，(a)表示廣角端狀態(tài)(焦點(diǎn)距離最小的透鏡位置狀態(tài))；(c)表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(焦點(diǎn)距離最大的透鏡位置狀態(tài))下的第一透鏡組G1與第二透鏡組G2的透鏡位置關(guān)系。該圖(b)表示由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的第一透鏡組G1的移動(dòng)軌跡A和第二透鏡組G2的移動(dòng)軌跡B。
在圖3(b)中，a～f表示從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的可停止的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的透鏡位置狀態(tài)，a’～f’表示從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的可停止的最短攝影距離(近距離)聚焦?fàn)顟B(tài)的透鏡位置狀態(tài)。其中，隨由廣角端狀態(tài)a至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)f的透鏡位置狀態(tài)的變化，圖4所示的第二透鏡鏡筒15的旋轉(zhuǎn)角增加。也就是說(shuō)，與a～a’、b～b’、…、f～f’對(duì)應(yīng)的透鏡位置狀態(tài)處于各透鏡位置狀態(tài)a、b、…、f的近距離聚焦時(shí)使用的范圍，上述的a’～f’是最短攝影距離狀態(tài)。
在使焦點(diǎn)距離變化時(shí)，對(duì)應(yīng)于各透鏡位置狀態(tài)a～f，在鏡筒的旋轉(zhuǎn)角位置使鏡筒停止。此外，在進(jìn)行近距離聚焦時(shí)，由透鏡位置狀態(tài)a～f向透鏡位置狀態(tài)a1～f1旋轉(zhuǎn)鏡筒。也就是說(shuō)，在廣角端狀態(tài)a下向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)f的方向，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)f下向廣角端狀態(tài)a的方向分別旋轉(zhuǎn)圖4所示的第二透鏡鏡筒15。
在第一實(shí)施例中，來(lái)自第一透鏡組G1的廣角端狀態(tài)的移動(dòng)量與圖4所示的第二透鏡鏡筒15的旋轉(zhuǎn)角成比例。
圖4(a)、(b)表示把第一實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒組裝在照相機(jī)主體上時(shí)的剖面圖，(a)表示廣角端狀態(tài)，(b)表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)。
在圖4(a)、(b)中，AX表示光軸；G1表示具有正折射能力的第一透鏡組；G2表示具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；4表示光圈兼用的快門(mén)葉片；5表示攝影畫(huà)面；11表示保持第一透鏡組G1的第一透鏡室；12表示保持第二透鏡組G2的第二透鏡室；13表示安裝第一透鏡室11并驅(qū)動(dòng)快門(mén)的快門(mén)部分；14表示裝有快門(mén)部分13的第一透鏡鏡筒；15表示在內(nèi)部設(shè)有螺旋面、通過(guò)在第一透鏡鏡筒13的外周部分設(shè)置的螺旋面進(jìn)行螺旋面嵌合的第二透鏡鏡筒；16表示在內(nèi)部設(shè)有螺旋面、通過(guò)在第二透鏡鏡筒15的外周部分設(shè)置的螺旋面進(jìn)行螺旋面嵌合的暗箱；17表示直筒；18表示在第二透鏡室12的外周部分設(shè)置的三個(gè)隨動(dòng)銷。
傳送電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的齒輪(圖中未示)與在第二透鏡鏡筒15的外周部分設(shè)置的齒輪嚙合，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，沿暗箱16內(nèi)的螺旋面第二透鏡鏡筒15旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿光軸方向移動(dòng)。直筒17通過(guò)在暗箱16內(nèi)設(shè)置止轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖中未示)來(lái)抑制旋轉(zhuǎn)，在不旋轉(zhuǎn)時(shí)第二透鏡組G2同時(shí)向光軸方向移動(dòng)。隨動(dòng)銷18通過(guò)在直筒17中設(shè)置的直槽與第二透鏡鏡筒15內(nèi)部的凸輪槽嵌合，第二透鏡室12沿凸輪槽在光軸方向不旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。通過(guò)在內(nèi)壁上設(shè)置的直線狀凹部與在直筒17外周部分設(shè)置的直線狀凸部的嵌合，第一透鏡鏡筒14隨著第二透鏡鏡筒15的旋轉(zhuǎn)不旋轉(zhuǎn)地沿光軸方向移動(dòng)。
圖5是表示第二透鏡鏡筒15內(nèi)壁一部分的展開(kāi)簡(jiǎn)略圖，表示把第二透鏡室12沿光軸方向引導(dǎo)的凸輪槽。在圖5中，21表示嵌入三個(gè)隨動(dòng)銷18的凸輪槽，a～f分別與透鏡位置狀態(tài)a～f對(duì)應(yīng)。
圖6是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中保持的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)廣角端狀態(tài)下的透鏡剖面圖。圖中，AX表示光軸；6表示象面；第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L11、朝向物體側(cè)呈凸面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L12和雙凸透鏡L13構(gòu)成；第二透鏡組G2由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L21和朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L22構(gòu)成。開(kāi)口光圈4配置在雙凸透鏡L13的象側(cè)，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)與第一透鏡組G1整體地移動(dòng)。
表1揭示了本發(fā)明第一實(shí)施例各部分的值。實(shí)施例表中的f是焦點(diǎn)距離；FN0是F數(shù)；2ω表示視場(chǎng)角；折射率是與d線(λ＝587.6nm)對(duì)應(yīng)的值。
表1f30.90 ～ 41.39 ～ 50.65 ～ 59.16 ～ 67.92 ～ 82.38FN0 4.00 ～ 5.36 ～ 6.56 ～ 7.66 ～ 8.79 ～ 10.662ω56.070 ～ 44.154 ～ 37.044 ～ 32.172 ～ 28.288 ～ 23.532
面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率阿貝數(shù)1 -54.3647 1.00 1.7752027.532 -244.10370.80 1.03 24.0722 1.50 1.5851830.244 20.0351 2.80 1.05 59.3499 5.00 1.487496 -9.8674 1.00 1.07 0.0000 (D7) 1.08 -46.4513 3.00 1.5851830.249 -19.1470 3.10 1.010-8.8305 1.00 1.7859043.9311-47.9595 (Bf) 1.0第三面和第八面是非球面，非球面系數(shù)如下所示。 k＝1.0000C4＝-2.17730×10-4C6＝-2.96510×10-6C8＝-2.67780×10-8C10＝+8.53970×10-13[第八面]k＝1.0000C4＝+8.62470×10-4C6＝+2.33470×10-6C8＝-4.71990×10-8C10＝+6.11920×10-10(可變間隔表)[無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)]透鏡位置狀態(tài) a b c d e ff 30.9000 41.3912 50.6476 59.1623 67.9160 82.3809第二透鏡組筒旋轉(zhuǎn)角 0.000 25.750 31.813 49.875 68.250 99.750第一組移動(dòng)量 0.0000 6.0000 12.5000 19.0000 26.0000 38.0000第二組移動(dòng)量 0.0000 9.5049 17.8917 25.6059 33.5368 46.6414D7 10.8800 7.3750 5.4883 4.2741 3.3432 2.2385
Bf 8.2498 17.7549 26.1413 33.8556 41.7865 54.8918[近距離聚焦?fàn)顟B(tài)]攝影距離1m聚焦時(shí)透鏡位置狀態(tài) a’ b’c’ d’e’f’第二透鏡組筒旋轉(zhuǎn)角13.125 28.875 45.938 63.000 81.375 86.625第一移動(dòng)量5.0000 11.0000 17.5000 24.0000 31.0000 33.0000第二移動(dòng)量7.3870 16.0362 23.2780 30.7369 38.5070 40.6922再有，旋轉(zhuǎn)角和移動(dòng)量在廣角端狀態(tài)為0。
(條件對(duì)應(yīng)值)fa＝+1.7040fb＝-19.676(1)(fa·｜fb｜)1/2/ft＝0.251(實(shí)施例2)圖7(a)至(c)表示本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中保持的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)軌跡。
在圖7(a)至(c)中，AX表示光軸；G1表示正折射能力的第一透鏡組；G2表示正折射能力的第二透鏡組；G3表示負(fù)折射能力的第三透鏡組；4表示光圈兼用的快門(mén)葉片。圖中，(a)表示廣角端狀態(tài)(焦點(diǎn)距離最小的透鏡位置狀態(tài))；(c)表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(焦點(diǎn)距離最大的透鏡位置狀態(tài))下的由第一透鏡組G1直到第三透鏡組G3的透鏡位置關(guān)系。該圖(b)表示由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的第一透鏡組G1的移動(dòng)軌跡A和第二透鏡組G2的移動(dòng)軌跡B及第三透鏡組G3的移動(dòng)軌跡C。
在圖7(b)中，a～d表示對(duì)應(yīng)于從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的可停止的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的透鏡位置狀態(tài)，a’～d’表示對(duì)應(yīng)于從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的可停止的最短攝影距離狀態(tài)的透鏡位置狀態(tài)。隨由廣角端狀態(tài)a至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)d透鏡位置狀態(tài)的變化，第二透鏡鏡筒15的旋轉(zhuǎn)角增加。也就是說(shuō)，與a～a’、b～b’、c～c’、d～d’對(duì)應(yīng)的透鏡位置狀態(tài)處于透鏡位置狀態(tài)a、b、c、d中近距離聚焦時(shí)使用的范圍，上述的a’～d’是最短攝影距離狀態(tài)。
在使焦點(diǎn)距離變化時(shí)，對(duì)應(yīng)于各透鏡位置狀態(tài)a～d，在鏡筒的旋轉(zhuǎn)角位置使鏡筒停止。此外，在進(jìn)行近距離聚焦時(shí)，由透鏡位置狀態(tài)a～d向透鏡位置狀態(tài)a’～d’方向旋轉(zhuǎn)鏡筒。也就是說(shuō)，在廣角端狀態(tài)a下向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)d的方向，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)d下向廣角端狀態(tài)a的方向分別旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15。
圖8是表示第二實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒的剖面圖，(a)表示廣角端狀態(tài)，(b)表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)，(c)表示儲(chǔ)藏狀態(tài)。
在圖8中，11表示具有第一透鏡組G1的第一透鏡室；12表示具有第二透鏡組G2的第二透鏡室；13表示安裝第一透鏡室11并驅(qū)動(dòng)快門(mén)的快門(mén)部分；14表示裝有快門(mén)部分13的可動(dòng)透鏡鏡筒；15表示內(nèi)部設(shè)有螺旋面、通過(guò)在可動(dòng)透鏡鏡筒13的外周部分設(shè)置的螺旋面進(jìn)行螺旋面嵌合的旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒；16表示內(nèi)部設(shè)有螺旋面、通過(guò)在可動(dòng)透鏡鏡筒13的外周部分設(shè)置的螺旋面進(jìn)行螺旋面嵌合的暗箱；18表示在第二透鏡室12的外周部分設(shè)置的三個(gè)隨動(dòng)銷；19表示具有第三透鏡組G3的第三透鏡室；20表示在第三透鏡室19的外周部分設(shè)置的三個(gè)隨動(dòng)銷。
傳送電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的齒輪(圖中未示)與在旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15的外周部分設(shè)置的齒輪嚙合，如果隨齒輪旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15，那么沿在旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15的內(nèi)壁上設(shè)置的螺旋面，并且利用在第二透鏡室13的外周部分設(shè)置的直槽抑制旋轉(zhuǎn)，可動(dòng)透鏡14向光軸方向直線前進(jìn)。通過(guò)在旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15中設(shè)置的凸輪槽，使隨動(dòng)銷18和20與暗箱16內(nèi)設(shè)置的直槽嵌合，隨旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15的旋轉(zhuǎn)，依靠凸輪槽向光軸方向移動(dòng)。
圖9是表示展開(kāi)旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒內(nèi)壁一部分的簡(jiǎn)略圖，表示把第二透鏡室12和第三透鏡室19沿光軸方向引導(dǎo)的凸輪槽軌道。
圖9中，21表示嵌入隨動(dòng)銷18的凸輪槽；22表示隨動(dòng)銷20適用的凸輪槽；第二透鏡組G2由凸輪槽21沿光軸方向引導(dǎo)，圖中z1(儲(chǔ)藏狀態(tài))和a1～d1分別與第二透鏡組G2的透鏡位置狀態(tài)a～d對(duì)應(yīng)，z2(儲(chǔ)藏狀態(tài))和a2～d2分別與第三透鏡組G3的透鏡位置狀態(tài)a～d對(duì)應(yīng)。
圖10是表示第二實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的廣角端狀態(tài)的透鏡剖面圖，圖中，AX表示光軸；6表示象面；第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L11和雙凸透鏡L12構(gòu)成；第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L21和有朝向象側(cè)呈凹面的接合面、接合凹凸形狀的負(fù)透鏡和雙凸透鏡的接合正透鏡L22構(gòu)成；第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L31和朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L32構(gòu)成。開(kāi)口光圈4配置在負(fù)透鏡L21的物體側(cè)，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)與第二透鏡組G2整體地移動(dòng)。
表2揭示了本發(fā)明第二實(shí)施例各部分的值。實(shí)施例的表中各部分f是焦點(diǎn)距離；FN0是F數(shù)；2ω表示視場(chǎng)角；折射率是與d線(λ＝587.6nm)對(duì)應(yīng)的值。
表2f 23.1028.0035.0043.65FN03.70 3.70 3.70 3.702ω75.1862.9151.5242.23光圈直徑6.20 7.20 8.67 10.40面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率阿貝數(shù)1-17.92780.900 1.83400 37.352-31.44730.100 1.03 18.14503.050 1.04-27.4423(D4) 1.05 0.0000 2.494 1.0 (開(kāi)口光圈)6-10.36133.000 1.62041 60.357-20.94470.750 1.08 30.53671.500 1.80518 25.469 14.56363.800 1.69680 55.4810 -14.3256(D10) 1.011 -28.95652.000 1.80518 25.4612 -23.06852.250 1.013 -10.73700.900 1.69680 55.4814133.4647 (Bf) 1.0第十面和第十一面是非球面，非球面系數(shù)如下所示。k＝+3.5603C4＝+1.78012×10-4C6＝+6.82210×10-7C8＝+3.37043×10-10C10＝+8.14521×10-11[第十一面]
k＝+3.7882C4＝+1.06766×10-4C6＝+1.96526×10-7C8＝-1.98577×10-9C10＝+4.28900×10-11(可變間隔表)[無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)]透鏡位置狀態(tài)a bcdf 23.1000 28.0000 35.0000 43.6500旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒旋轉(zhuǎn)角 0.000011.3133 26.7759 46.3860第一組移動(dòng)量 0.00003.77118.9253 15.4620第二組移動(dòng)量 0.00001.90895.7135 11.1720第三組移動(dòng)量 0.00003.79919.5199 16.5816D4 1.20093.06304.4126 5.4909D9 6.53344.64332.7270 1.1237Bf 6.427610.2266 15.9475 23.0092[近距離聚焦?fàn)顟B(tài)]攝影距離0.8m聚焦時(shí)透鏡位置狀態(tài) a’ b’c’d’旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒旋轉(zhuǎn)角 2.4000 7.7133 21.9759 40.3860第一移動(dòng)量 0.800 2.5711 7.3253 13.4650第二移動(dòng)量 0.4302 1.3788 4.9942 9.8370第三組移動(dòng)量 0.2919 2.1920 7.8321 14.3283再有，旋轉(zhuǎn)角和移動(dòng)量在廣角端狀態(tài)為0。
(條件對(duì)應(yīng)值)fa＝+17.5164fb＝-15.8729(1)(fa·｜fb｜)1/2/ft＝0.382(實(shí)施例3)圖11(a)至(c)表示第三實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中保持的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)軌跡。在圖11(a)、(c)中，AX表示光軸；G1表示正折射能力的第一透鏡組；G2表示正折射能力的第二透鏡組；G3表示負(fù)折射能力的第三透鏡組；4表示光圈兼用的快門(mén)葉片。圖中，(a)表示廣角端狀態(tài)(焦點(diǎn)距離最小的透鏡位置狀態(tài))；(c)表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(焦點(diǎn)距離最大的透鏡位置狀態(tài))下的第一透鏡組G1至第三透鏡組G3的透鏡位置關(guān)系。(b)表示由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的第一透鏡組G1的移動(dòng)軌跡A和第二透鏡組G2的移動(dòng)軌跡B及第三透鏡組G3的移動(dòng)軌跡C。
在圖11(b)中，z表示儲(chǔ)藏狀態(tài)；a～d表示從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)變?yōu)闊o(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)所對(duì)應(yīng)的透鏡位置狀態(tài)；隨由廣角端狀態(tài)a至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)d透鏡位置狀態(tài)的變化，第二透鏡鏡筒15的旋轉(zhuǎn)角增加，與a～a’、b～b’、c～c’、d～d’對(duì)應(yīng)的透鏡位置狀態(tài)處于在透鏡位置狀態(tài)a、b、c、d近距離聚焦時(shí)應(yīng)用的范圍，a’～d’是最短攝影距離狀態(tài)。
變化放大率(焦點(diǎn)距離變化)中，首先，在a0～d0的基準(zhǔn)位置狀態(tài)確定透鏡位置。接著，在進(jìn)行近距離聚焦時(shí)，由基準(zhǔn)位置狀態(tài)a0～d0向透鏡位置狀態(tài)a’～d’的方向旋轉(zhuǎn)鏡筒。也就是說(shuō)，在廣角端狀態(tài)a向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)d的方向旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)d向廣角端狀態(tài)a的方向旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15。因此，在第三實(shí)施例中即使處于無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)，也能由基準(zhǔn)位置狀態(tài)a0～d0向透鏡位置狀態(tài)a～d移動(dòng)。此外，按照第三實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例相同。
圖12表示第三實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒的控制系統(tǒng)。圖12中，101是用于檢測(cè)攝影者檢測(cè)放大率操作的變焦距操作部件；102是檢測(cè)來(lái)自旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15的基準(zhǔn)位置的旋轉(zhuǎn)量用的透鏡位置檢測(cè)部分；103是檢測(cè)被攝景物位置用的測(cè)距部分；104是檢測(cè)攝影者攝影操作的釋放按鈕。此外，可變放大率驅(qū)動(dòng)量存儲(chǔ)部分105和聚焦驅(qū)動(dòng)系數(shù)存儲(chǔ)部分106存儲(chǔ)預(yù)定值，控制部分107控制變焦距透鏡鏡筒，電機(jī)108驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15，齒輪109把電機(jī)108傳送的驅(qū)動(dòng)力傳送給旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒15。
如果操作變焦距操作部件101，控制部分107根據(jù)透鏡位置檢測(cè)部分102輸出的透鏡位置信息，由可變放大率驅(qū)動(dòng)量存儲(chǔ)部分105獲得到達(dá)鄰接物體側(cè)還是到達(dá)象側(cè)(由變焦距操作部件的操作決定)的基準(zhǔn)透鏡位置的移動(dòng)量，向電機(jī)108提供驅(qū)動(dòng)量。
如果操作釋放按鈕104，控制部分107根據(jù)透鏡位置檢測(cè)部分102輸出的透鏡位置信息，由聚焦驅(qū)動(dòng)系數(shù)存儲(chǔ)部分106獲得聚焦驅(qū)動(dòng)系數(shù)，根據(jù)由測(cè)距部分103輸出的被攝景物位置信息，經(jīng)演算驅(qū)動(dòng)量對(duì)電機(jī)108提供驅(qū)動(dòng)量。
第三實(shí)施例的變焦距透鏡鏡筒中組裝的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的各部分的值與第二實(shí)施例相同。但是，基準(zhǔn)位置狀態(tài)a0～d0的透鏡位置狀態(tài)用下面的表3表示。
表3(可變間隔表)[基準(zhǔn)位置狀態(tài)]透鏡位置狀態(tài) a0 b0 c0 d0f 23.1000 28.0000 35.0000 43.6500旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒旋轉(zhuǎn)角 -2.2446 5.5365 19.6017 38.1561第一組移動(dòng)量 -0.7482 1.8455 6.5339 12.7187第二組移動(dòng)量 -0.4033 1.0649 4.6364 7.3684第三組移動(dòng)量 -0.2737 1.2176 7.0126 13.5230D4 0.8560 1.9814 3.0984 4.5512D9 6.4437 6.3806 4.1571 2.3787Bf 6.1539 7.6266 13.4402 19.9506按照以上說(shuō)明的本發(fā)明，在變焦距透鏡鏡筒，特別是在由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)僅存在預(yù)定透鏡焦點(diǎn)距離狀態(tài)的分段變焦距透鏡用的變焦距透鏡鏡筒中，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)即使對(duì)近距離物體聚焦，透鏡總長(zhǎng)也不變長(zhǎng)，能夠制成透鏡停止位置精度高、小型、低成本的鏡筒。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
按從物體側(cè)開(kāi)始的順序，有正折射能力的第一透鏡組、正折射能力的第二透鏡組和負(fù)折射能力的第三透鏡組；在從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所有三個(gè)透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使第一透鏡組與第二透鏡組的間隔增大，第二透鏡組與第三透鏡組的間隔減小。此外，把開(kāi)口光圈配置在第二透鏡組附近。
下面，說(shuō)明各透鏡組的功能。
負(fù)折射能力的第三透鏡組把由第一透鏡組和第二透鏡組形成的被攝景物象放大，隨著從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的透鏡位置狀態(tài)的變化，向物體側(cè)移動(dòng)，橫向放大率增大(即放大率變大)。
在廣角端狀態(tài)，后焦點(diǎn)變短，使穿過(guò)第三透鏡組的軸外光束的高度離開(kāi)光軸，單獨(dú)校正軸上象差和軸外象差。而且，隨著第三透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，由于后焦點(diǎn)增大，使穿過(guò)軸外光束的第三透鏡組的高度靠近光軸，所以能夠容易抑制伴隨放大率改變的軸外象差的變動(dòng)。但是，如果在廣角端狀態(tài)使后焦點(diǎn)過(guò)短，那么容易產(chǎn)生把在第三透鏡組的最象側(cè)的透鏡表面上附著的無(wú)用景象映入膠片表面上的問(wèn)題，或者，為了確保預(yù)定的周邊光量，由于發(fā)生透鏡直徑變大等問(wèn)題，所以最好有適當(dāng)?shù)暮蠼裹c(diǎn)。
在開(kāi)口光圈附近配置的第二透鏡組，由于軸外光束穿過(guò)光軸附近，所以主要進(jìn)行軸上象差的校正。
由于透鏡直徑的小型化，在廣角端狀態(tài)使第一透鏡組和第二透鏡組的間隔靠近，所以為了縮短透鏡總長(zhǎng)，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下通過(guò)擴(kuò)寬第一透鏡組與第二透鏡組的間隔，使第一透鏡組增強(qiáng)會(huì)聚作用。
下面，說(shuō)明各條件式。
在下面的條件式(2-1)至(2-2)中，本發(fā)明的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)最好滿足其中一個(gè)。
(2-1)0.30＜｜f3｜/(fw·ft)1/2＜0.45(2-2)0.17＜D/fw＜0.35其中f3第三透鏡組的焦點(diǎn)距離fw在可變放大率光學(xué)系統(tǒng)整體的廣角端狀態(tài)下的焦點(diǎn)距離ft在可變放大率光學(xué)系統(tǒng)整體的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的焦點(diǎn)距離D沿第二透鏡組的光軸的透鏡厚度條件式(2-1)中的1/2表示(fw·ft)的平方根。
條件式(2-1)和(2-2)是實(shí)現(xiàn)小型化和高性能化的平衡化的條件式。
在超過(guò)條件式(2-1)的上限值的情況下，由于第三透鏡組的折射能力變?nèi)?，第三透鏡組的透鏡直徑會(huì)大型化。相反，在超過(guò)下限值的情況下，第三透鏡組的折射能力增強(qiáng)，不能很好地校正在廣角端狀態(tài)下發(fā)生的正畸變象差。
在超過(guò)條件式(2-2)的上限值的情況下，由于從開(kāi)口光圈穿過(guò)透鏡組的軸外光束會(huì)離開(kāi)光軸，所以不能實(shí)現(xiàn)透鏡直徑的小型化。相反，在超過(guò)下限值的情況下，使構(gòu)成第二透鏡組透鏡的折射能力分別增強(qiáng)，不能很好地校正透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)發(fā)生的軸外象差的變動(dòng)。
在維持預(yù)定的光學(xué)性能，同時(shí)使可變焦距比較大的情況下，在光學(xué)設(shè)計(jì)上，開(kāi)口光圈的配置就成為重要的因素。
在根據(jù)透鏡位置狀態(tài)的變化校正軸外象差的變動(dòng)時(shí)，穿過(guò)更多透鏡組的軸外光束的高度隨透鏡位置狀態(tài)的變化而變化是非常必要的。
在本發(fā)明中，通過(guò)在第二透鏡組的物體側(cè)配置開(kāi)口光圈，使在廣角端狀態(tài)下穿過(guò)第三透鏡組的軸外光束的高度離開(kāi)光軸，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下靠近光軸。在從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，穿過(guò)第一透鏡組的軸外光束的高度離開(kāi)光軸。
因此，能夠很好地校正隨透鏡位置狀態(tài)的變化產(chǎn)生的軸外象差的變動(dòng)。
以往，第二透鏡組由負(fù)部分組和在其象側(cè)配置的正部分組構(gòu)成。具體地說(shuō)，為了在廣角端狀態(tài)下獲得充分的后焦點(diǎn)，使負(fù)部分組的折射能力非常強(qiáng)，使最物體側(cè)的透鏡面朝向物體側(cè)呈凹面。
在本發(fā)明中，還通過(guò)在第二透鏡組的最物體側(cè)配置負(fù)透鏡，來(lái)獲得廣角端狀態(tài)下充分的后焦點(diǎn)。
并且，如果把開(kāi)口光圈配置在第二透鏡組的象側(cè)，那么在廣角端狀態(tài)下，由于穿過(guò)其凹面的軸外光束離開(kāi)光軸通過(guò)，所以大多容易發(fā)生軸外象差。因此，在本發(fā)明中，最好在第二透鏡組的物體側(cè)配置開(kāi)口光圈。
根據(jù)以上情況，隨著透鏡位置狀態(tài)的變化，為了使穿過(guò)第一透鏡組和第三透鏡組的軸外光束的高度適當(dāng)?shù)刈兓?，?shí)現(xiàn)高性能化，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，最好開(kāi)口光圈與第二透鏡組一體地移動(dòng)。
在本發(fā)明中，為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的高放大率化和高性能化，在以下的條件式(2-3)至(2-5)中，最好至少滿足一個(gè)條件式。
(2-3)50＜ν3(2-4)0.15＜n4N-n4P(2-5) ν4N＜45其中ν3在第二透鏡組中最物體側(cè)配置的負(fù)透鏡的阿貝數(shù)n4N對(duì)于構(gòu)成第二透鏡組中接合透鏡的負(fù)透鏡的d線的折射率n4P對(duì)于構(gòu)成第二透鏡組中接合透鏡的正透鏡的d線的折射率ν4N構(gòu)成第二透鏡組中接合透鏡的負(fù)透鏡的阿貝數(shù)條件式(2-3)是在構(gòu)成第二透鏡組的透鏡內(nèi)規(guī)定雙凹透鏡的阿貝數(shù)的條件式。
在低于條件式(2-3)的下限值的情況下，在廣角端狀態(tài)下由畫(huà)面周邊部分產(chǎn)生的波長(zhǎng)造成的慧形象差的變動(dòng)變大。
條件式(2-4)和(2-5)是在構(gòu)成第二透鏡組的透鏡內(nèi)規(guī)定接合透鏡折射率差和阿貝數(shù)差的條件式。
在低于條件式(2-4)的下限值的情況下，不能很好地校正廣角端狀態(tài)下產(chǎn)生的慧形象差。
在超過(guò)條件式(2-5)的上限值的情況下，不能很好地校正由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)產(chǎn)生的軸上色差的變動(dòng)。
在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)第三透鏡組的透鏡直徑的小型化，最好滿足以下條件式(2-6)。
(2-6)0.75＜DA/(β3W·fw)＜0.95在超過(guò)條件式(2-6)上限值的情況下，在廣角端狀態(tài)下通過(guò)第三透鏡組的軸外光束離開(kāi)光軸，不能實(shí)現(xiàn)透鏡直徑的小型化。相反，在低于下限值的情況下，不能單獨(dú)校正廣角端狀態(tài)下軸上象差和軸外象差，不能實(shí)現(xiàn)高性能化。
在本發(fā)明中，在聚焦時(shí)，在構(gòu)成透鏡系統(tǒng)的透鏡組內(nèi)，最好不是一個(gè)透鏡組沿光軸方向移動(dòng)，就是多個(gè)透鏡組沿光軸方向移動(dòng)。具體地說(shuō)，在開(kāi)口光圈附近配置的第二透鏡組，由于透鏡直徑較小，所以在把第二透鏡組作為聚焦組的情況下，可實(shí)現(xiàn)聚焦結(jié)構(gòu)小型化，從而實(shí)現(xiàn)鏡筒整體的小型化。
在本發(fā)明中，為了很好地校正在廣角端狀態(tài)下容易產(chǎn)生的正畸變象差，最好在第一透鏡組的最物體側(cè)配置負(fù)透鏡，特別地，最好是向物體側(cè)呈凹面的負(fù)透鏡。
此外，為了使第三透鏡組的透鏡直徑小型化，并且縮短透鏡總長(zhǎng)，最好至少用正透鏡和在其象側(cè)配置的負(fù)透鏡構(gòu)成第三透鏡組。
在本發(fā)明中，按照其他觀點(diǎn)進(jìn)行攝影時(shí)，為了防止在高放大率變焦距透鏡中常發(fā)生的因手抖動(dòng)等原因造成象抖動(dòng)的失誤，把檢測(cè)抖動(dòng)的抖動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置組合在透鏡系統(tǒng)中，在構(gòu)成透鏡系統(tǒng)的透鏡組內(nèi)，把一個(gè)透鏡組的整體或其一部分作為偏心透鏡組進(jìn)行偏心，由抖動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)抖動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)裝置移動(dòng)偏心透鏡組的偏心的象，以校正檢測(cè)出的抖動(dòng)，使其可作為具有校正象抖動(dòng)的防振光學(xué)系統(tǒng)。
下面，參照附圖14-50，說(shuō)明本發(fā)明可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的第四-七實(shí)施例。
圖14是表示在本發(fā)明各實(shí)施例中可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的折射能力分配和從廣角端狀態(tài)(W)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(T)的放大率改變時(shí)各透鏡組移動(dòng)情況的圖。
如圖14所示，本發(fā)明的各實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，由按從物體側(cè)開(kāi)始的順序的正折射能力的第一透鏡組G1、正折射能力第二透鏡組G2、負(fù)折射能力的第三透鏡組G3的各透鏡組構(gòu)成，在由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使第一透鏡組G1與第二透鏡組G2的間隔增大，第二透鏡組G2與第三透鏡組G3的間隔減小。此外，在近距離聚焦時(shí)，第二透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)。
當(dāng)在光軸的垂直方向的高度為y，在高度y中光軸方向的變位量為x，基準(zhǔn)的曲率半徑為c，圓錐常數(shù)為k，非球面系數(shù)為C4、C6、C8、C10時(shí)，用以下數(shù)學(xué)式(a)表示非球面。
(a)x＝c·y2/{1+(1-κ·c2·y2)1/2}+C4·y4+C6·y6+C8·y8+C10·y10+…數(shù)學(xué)式(a)中的c2、y2、y4、y6、y8、y10的各數(shù)字表示冪的指數(shù)，1/2表示(1-κ·c2·y2)的平方根。圖15是表示本發(fā)明第四實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
在圖15的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中，第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L1和雙凸透鏡L2構(gòu)成，第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L3、接合凹凸形狀的負(fù)透鏡和雙凸透鏡的雙凸透鏡形狀的接合正透鏡L4構(gòu)成，第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L5和雙凹透鏡L6構(gòu)成。在負(fù)透鏡L3的物體側(cè)配置開(kāi)口光圈S，當(dāng)透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體地移動(dòng)。
表4揭示了本發(fā)明第4實(shí)施例各部分的值。表4中，f是焦點(diǎn)距離；FN0是F數(shù)；2ω表示視場(chǎng)角；折射率是與d線(λ＝587.6nm)對(duì)應(yīng)的值。
表4f39.00 ～ 70.00 ～ 100.00 ～ 136.00FN04.34 ～6.76 ～8.60～11.012ω 55.77 ～ 33.14 ～ 23.81 ～ 17.77面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率阿貝數(shù)1 -32.65981.0001.8061033.272 -59.99180.1001.0339.58812.3001.4874970.454 -49.8392(D4) 1.050.0000 2.5001.0(開(kāi)口光圈)6 -13.14692.0001.4874970.45734.10570.1001.0814.52383.0001.8045039.6398.2641 3.2001.6060257.4410 -14.8825(D10)1.011 -48.56412.0001.8202729.6912 -36.66513.8001.013 -14.97641.0001.6204160.3514 635.3229 (Bf) 1.0第十面和第十一面是非球面，非球面系數(shù)如下所示。10后的負(fù)數(shù)表示指數(shù)。[第十面]κ＝0.9212C4＝+6.05640×10-5C6＝+4.77080×10-8C8＝+4.12340×10-9C10＝-3.95960×10-10[第十一面]κ＝-9.0000C4＝+1.78120×10-5C6＝-6.22970×10-8C8＝+6.92360×10-10C10＝-7.08940×10-13(可變間隔表)f38.999769.999399.9990135.9985
D41.500012.111919.640623.3780D917.9270 8.4813 4.1993 1.3000BF8.082930.894750.188574.3211(近距離聚焦時(shí)(攝影距離1m)的第二透鏡組的移動(dòng)量Δ2)f 38.9997 69.9993 99.9990135.9985D0951.4911 927.5122904.9716 880.0009Δ2 1.0493 1.3188 1.5836 1.7700f1＝88.1932f2＝39.4924f3＝-27.4999β3W＝1.312(條件式對(duì)應(yīng)值)(2-1)｜f3｜/(fw·ft)1/2＝0.378(2-2) D/fw＝0.231(2-3) ν3＝70.45(2-4) n4N-n4P＝0.198(2-5) ν4N＝39.63(2-6) DA/(β3W·fw)＝0.852圖16至圖23表示本發(fā)明第四實(shí)施例的各部分的象差圖，圖16至圖19分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)下各部分的象差圖，圖20至圖23分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的近距離聚焦?fàn)顟B(tài)(攝影距離1m)下各部分的象差圖。
在圖16至圖19的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差，虛線表示正弦狀態(tài)(正弦條件)。y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面?；坌蜗蟛顖D表示在象高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6的慧形象差，A表示入射角，H表示物體高度，d表示對(duì)應(yīng)d線的象差，g表示對(duì)應(yīng)g線的象差。
從各象差圖可看出，本實(shí)施例具有良好地校正各部分象差、良好成象的性能。圖24是表示本發(fā)明第五實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
在圖24的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中，第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L1和雙凸透鏡L2構(gòu)成；第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L3和接合凹凸形狀的負(fù)透鏡及雙凸透鏡的雙凸透鏡形狀的接合正透鏡L4構(gòu)成；第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L5和雙凹透鏡L6構(gòu)成。在負(fù)透鏡L3的物體側(cè)配置開(kāi)口光圈S，當(dāng)透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體地移動(dòng)。
下列表5揭示了本發(fā)明第五實(shí)施例各部分的值。表5中，f是焦點(diǎn)距離；FN0是F數(shù)；2ω表示視場(chǎng)角；折射率是與d線(λ＝587.6nm)對(duì)應(yīng)的值。
表5f39.00 ～70.00 ～100.00 ～ 136.00FN0 4.33～6.68 ～ 8.59 ～ 10.992ω 56.12 ～33.14 ～23.82 ～ 17.77°面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率阿貝數(shù)1 -35.86311.0001.8061033.272 -68.79030.1001.03 36.67952.2001.4874970.454 -58.0225(D4) 1.05 0.0000 3.0001.0(開(kāi)口光圈)6 -13.61142.5501.4874970.457 33.20980.1001.08 14.39993.0001.8045039.639 8.191 43.3001.6060257.4410-15.4342(D10)1.011-55.72842.0001.8202729.6912-43.92294.0001.013-15.56031.0001.6180063.3814671.4646(Bf) 1.0第十面和第十一面是非球面，非球面系數(shù)如下所示。10后的負(fù)數(shù)表示指數(shù)。[第十面]κ＝1.06300C4＝+6.72630×10-5C6＝-9.08840×10-7C8＝+6.09950×10-8C10＝-1.43980×10-9[第十一面]κ＝-3.0744C4＝+2.27110×10-5C6＝-4.83630×10-8C8＝+4.51230×10-10C10＝-2.74230×10-13(可變間隔表)f 38.999769.999499.9992135.9990D41.0 00012.121218.929322.8092D918.00318.5086 4.2247 1.3000BF8.0829 30.894750.188574.3211(近距離聚焦時(shí)(攝影距離1m)的第二透鏡組的移動(dòng)量Δ2)f 38.9997 69.9994 99.9992 135.9990D0950.9159926.9149904.8047880.0007Δ2 1.0604 1.3492 1.5903 1.6650f1＝88.2096f2＝39.3418f3＝-27.4999β3W＝1.306(條件式對(duì)應(yīng)值)(2-1)｜f3｜/(fw·ft)1/2＝0.378(2-2) D/fw＝0.229(2-3)ν3＝70.45(2-4) n4N-n4P＝0.198(2-5)ν4N＝39.63(2-6) DA/(β3W·fw)＝0.882圖25至圖32表示本發(fā)明第五實(shí)施例的各部分的象差圖，圖25至圖28分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)狀態(tài)下各部分的象差圖，圖29至圖32分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的近距離聚焦?fàn)顟B(tài)(攝影距離1m)下各部分的象差圖。
在圖25至圖32的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差，虛線表示正弦·狀態(tài)(正弦條件)。y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面?；坌蜗蟛顖D表示在象高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6的慧形象差，A表示入射角，H表示物體高度，d表示對(duì)應(yīng)d線的象差，g表示對(duì)應(yīng)g線的象差。
從各象差圖可看出，本實(shí)施例具有良好地校正各部分象差、良好成象的性能。圖33是表示本發(fā)明第六實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
在圖33的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中，第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L1和雙凸透鏡L2構(gòu)成，第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L3、接合凹凸形狀的負(fù)透鏡和雙凸透鏡的雙凸透鏡形狀的接合正透鏡L4構(gòu)成，第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L5和雙凹透鏡L6構(gòu)成。在負(fù)透鏡L3的物體側(cè)配置開(kāi)口光圈S，當(dāng)透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體地移動(dòng)。
下列表6揭示了本發(fā)明第六實(shí)施例各部分的值。表6中，f是焦點(diǎn)距離；FN0是F數(shù)；2ω表示視場(chǎng)角；折射率是與d線(λ＝587.6nm)對(duì)應(yīng)的值。
表6f 39.00 ～ 70.00 ～ 100.00 ～ 141.00FN0 4.21～ 6.50～ 8.39～ 11.012ω 55.77 ～ 33.14 ～ 23.82 ～ 17.76°面序號(hào)曲率半徑面間隔 折射率 阿貝數(shù)1 -38.14620.9001.8061033.272 -71.82520.1001.0338.06702.2501.4874970.454 -63.4307(D4) 1.050.0000 2.0001.0 (開(kāi)口光圈)6 -13.68702.6001.4874970.45739.45870.2501.0814.95553.0001.8340037.3598.6443 3.3501.6060257.4410 -15.4581(D10)1.011 -45.11302.0501.8202729.6912 -34.52233.8001.013 -14.87821.0001.6180063.3814 475.6232 (Bf) 1.0第十面和第十一面是非球面，非球面系數(shù)如下所示。10后的負(fù)數(shù)表示指數(shù)。[第十面]κ＝0.15330C4＝+3.37741×10-5C6＝-7.14968×10-7C8＝+4.16856×10-8C10＝-9.59676×10-13[第十一面]κ＝-9.0000C4＝+1.46414×10-5C6＝-2.41367×10-8C8＝+3.45157×10-10C10＝+4.52606×10-13(可變間隔表)f 38.999770.0004100.0008141.0016
D42.0000 13.603020.899125.6110D917.97848.6935 4.4959 1.3000BF8.0035 30.152249.324975.7899(近距離聚焦時(shí)(攝影距離1m)的第二透鏡組的移動(dòng)量Δ2)f 39.000170.0004100.0008141.0016D0950.7181 926.2514 903.9793875.9992Δ2 1.0381 1.3250 1.5786 1.8067f1＝91.7431f2＝38.3275f3＝-27.2552β3W＝1.313(條件式對(duì)應(yīng)值)(2-1)｜f3｜/(fw·ft)1/2＝0.368(2-2) D/fw＝0.287(2-3)ν3＝70.45(2-4) n4N-n4P＝0.228(2-5)ν4N＝37.35(2-6) DA/(β3W·fw)＝0.860圖34至圖41表示本發(fā)明第六實(shí)施例各部分的象差圖，圖34至圖37分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)狀態(tài)下各部分的象差圖，圖38至圖41分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的近距離聚焦?fàn)顟B(tài)(攝影距離1m)下各部分的象差圖。
在圖34至圖41的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差，虛線表示正弦·狀態(tài)(正弦條件)。y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面。慧形象差圖表示在象高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6的慧形象差，A表示入射角，H表示物體高度，d表示對(duì)應(yīng)d線的象差，g表示對(duì)應(yīng)g線的象差。
從各象差圖可看出，本實(shí)施例具有良好地校正各部分象差、良好成象的性能。圖42是表示本發(fā)明第七實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
在圖42的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中，第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L1和朝向物體側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L2構(gòu)成，第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L3、接合凹凸形狀的負(fù)透鏡和雙凸透鏡的雙凸透鏡形狀的接合正透鏡L4構(gòu)成，第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L5和雙凹透鏡L6構(gòu)成。
在負(fù)透鏡L3的物體側(cè)配置開(kāi)口光圈S，當(dāng)透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體地移動(dòng)。
下列表7揭示了本發(fā)明第七實(shí)施例各部分的值。表7中，f是焦點(diǎn)距離；FN0是F數(shù)；2ω表示視場(chǎng)角；折射率是與d線(λ＝587.6nm)對(duì)應(yīng)的值。
表7f 39.00 ～70.00 ～ 100.00 ～ 136.00FN0 4.36～6.74 ～ 8.77～10.992ω 55.77 ～33.15 ～ 23.82 ～ 17.15°面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率阿貝數(shù)1-133.17751.000 1.8061033.272-4463.4485 0.100 1.03 30.0030 2.000 1.4874970.454 3003.3616 (D4) 1.05 0.0000 3.000 1.0(開(kāi)口光圈)6-12.7635 2.200 1.4874970.457 51.5501 0.700 1.08 16.2554 3.000 1.8340037.359 9.2523 3.100 1.6060257.4410 -14.3657 (D10) 1.011 -44.4282 2.200 1.5851830.2412 -31.9350 3.400 1.013 -14.4166 1.000 1.6180063.38
14 1430.2792 (Bf) 1.0第十面和第十一面是非球面，非球面系數(shù)如下所示。10后的負(fù)數(shù)表示指數(shù)。[第十面]k＝1.14520C4＝+7.25721×10-5C6＝-1.98550×10-7C8＝+1.94510×10-8C10＝-5.22530×10-10[第十一面]k＝0.6746C4＝+4.30080×10-5C6＝-1.05740×10-7C8＝+8.63540×10-10C10＝-4.17190×10-13(可變間隔表)f 39.000070.0000100.0000136.0000D41.0000 12.803419.5299024.8597D916.62977.9976 4.0932 1.3000BF8.9947 30.897350.2383 72.1400(近距離聚焦時(shí)(攝影距離1m)的第二透鏡組的移動(dòng)量Δ2)f 39.000070.0000100.00008 136.0000D0951.6763 926.6017 904.4395880.0027Δ2 0.9550 1.2357 1.4632 1.7008f1＝91.2609f2＝35.4782f3＝-26.4513β3W＝1.363(條件式對(duì)應(yīng)值)
(2-1)｜f3｜/(fw·ft)1/2＝0.363(2-2) D/fw＝0.230(2-3) ν3＝70.45(2-4) n4N-n4P＝0.228(2-5) ν4N＝37.35(2-6) DA/(β3W·fw)＝0.832圖43至圖50表示本發(fā)明第七實(shí)施例各部分的象差圖，圖43至圖46分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)狀態(tài)下各部分的象差圖，圖47至圖50分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的近距離聚焦?fàn)顟B(tài)(攝影距離1m)下各部分的象差圖。
在圖43至圖50的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差，虛線表示正弦狀態(tài)(正弦條件)。y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面。慧形象差圖表示在象高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6的慧形象差，A表示入射角，H表示物體高度，d表示對(duì)應(yīng)d線的象差，g表示對(duì)應(yīng)g線的象差。
從各象差圖可看出，本實(shí)施例具有良好地校正各部分象差、良好成象的性能。
如上所述，按照本發(fā)明，能夠制成小型且高放大率的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。
下面，說(shuō)明本發(fā)明另一種可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
具有按從物體側(cè)開(kāi)始的順序的正折射能力的第一透鏡組、正折射能力的第二透鏡組、負(fù)折射能力的第三透鏡組；當(dāng)由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置時(shí)，所有三個(gè)透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使第一透鏡組與第二透鏡組之間的間隔增大，第二透鏡組與第三透鏡組的間隔減小。
把開(kāi)口光圈配置在第二透鏡組的物體側(cè)。由于如果把開(kāi)口光圈配置在第二透鏡組的象側(cè)，那么在廣角端狀態(tài)下穿過(guò)負(fù)部分組的軸外光束離開(kāi)光軸，較難良好地校正在畫(huà)面周邊部分產(chǎn)生的慧形象差，所以在本發(fā)明中把開(kāi)口光圈配置在第二透鏡組的物體側(cè)。
下面，說(shuō)明各透鏡組的功能。
正折射能力的第一透鏡組有會(huì)聚作用，特別是在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下使會(huì)聚作用變強(qiáng)。由于在光學(xué)系統(tǒng)整體中的折射能力配置為非對(duì)稱的，所以為了良好地校正在廣角端狀態(tài)下時(shí)常發(fā)生的正的畸變象差，把該第一透鏡組用在物體側(cè)配置的負(fù)部分組和在象側(cè)配置的正部分組構(gòu)成較好。
正折射能力的第二透鏡組由于在其物體側(cè)配置開(kāi)口光圈，所以在軸上光束和軸外光束穿過(guò)第二透鏡組的位置其差較小。因此，在第二透鏡組中，主要進(jìn)行軸上象差的校正。
負(fù)折射能力的第三透鏡組放大由上述第一透鏡組和第二透鏡組形成的被攝景物象。隨由廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的透鏡位置狀態(tài)變化，進(jìn)行移動(dòng)，使第三透鏡組與第二透鏡組的間隔減小，該放大率(即橫向放大率)變大。
在廣角端狀態(tài)，后焦點(diǎn)變短，使軸外光束穿過(guò)第三透鏡組的高度離開(kāi)光軸，單獨(dú)校正軸上象差和軸外象差。當(dāng)由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，由于所有三個(gè)透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)后焦點(diǎn)變大，軸外光束穿過(guò)第三透鏡組的高度變得靠近光軸，所以能夠容易地抑制伴隨放大率的軸外象差的變動(dòng)。
但是，如果使廣角端狀態(tài)的后焦點(diǎn)過(guò)短，那么就容易產(chǎn)生在第三透鏡組的最象側(cè)的透鏡表面上附著的無(wú)用景象攝入膠片上的問(wèn)題，或者，在確保預(yù)定周邊光量中，由于還會(huì)發(fā)生透鏡直徑變大等問(wèn)題，所以期望有適當(dāng)?shù)暮蠼裹c(diǎn)。
按照上述結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明中，在最離開(kāi)第二透鏡組的開(kāi)口光圈的透鏡表面，通過(guò)引入非球面，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)大口徑化，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡系統(tǒng)的小型化。也就是說(shuō)，在同一透鏡面上引入非球面是維持預(yù)定的光學(xué)性能，同時(shí)兼顧廣角化和大口徑化的條件。
更具體地說(shuō)，在最離開(kāi)第二透鏡組的開(kāi)口光圈的透鏡表面上引入非球面，可有效地良好校正廣角端狀態(tài)下在畫(huà)面周邊部分發(fā)生的慧形象差。
基本上穿過(guò)在離開(kāi)開(kāi)口光圈位置配置的透鏡面的軸外光束都偏離光軸。因此，在本發(fā)明中，在構(gòu)成第二透鏡組的透鏡面內(nèi)，通過(guò)在最離開(kāi)開(kāi)口光圈的透鏡表面上引入非球面，能夠單獨(dú)地校正軸外象差和軸上象差，能夠良好地校正廣角端狀態(tài)下在畫(huà)面周邊部分產(chǎn)生的慧形象差。
下面，說(shuō)明各條件式和優(yōu)選實(shí)施例。
條件式(3-1)是規(guī)定第二透鏡組透鏡厚度的條件式。如上述條件所示，在本發(fā)明中，一邊維持預(yù)定的光學(xué)性能，一邊為了兼顧廣角化和大口徑化而規(guī)定適當(dāng)厚度。
在上述(3-1)式的下限值以下的情況下，由于在廣角端狀態(tài)下穿過(guò)第三透鏡組的軸外光束會(huì)離開(kāi)光軸，所以伴隨著制造時(shí)發(fā)生的相互偏心會(huì)使性能惡化加劇。
相反，在上述(3-1)式的上限值以上的情況下，在把開(kāi)口光圈配置在第二透鏡組的物體側(cè)時(shí)，在廣角端狀態(tài)下穿過(guò)第三透鏡組的軸外光束離開(kāi)光軸很遠(yuǎn)，導(dǎo)致透鏡直徑的大型化。
在本發(fā)明的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)變化透鏡位置狀態(tài)時(shí)，如果單獨(dú)地移動(dòng)開(kāi)口光圈和第二透鏡組，那么能夠改變?cè)谕哥R位置狀態(tài)變化時(shí)穿過(guò)第二透鏡組的軸外光束的高度，增加象差校正上的自由度。但是，在另一方面，會(huì)導(dǎo)致鏡筒結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。因此，在中心快門(mén)方式照相機(jī)的攝影透鏡中，采用本發(fā)明的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的情況下，最好通過(guò)使開(kāi)口光圈和第二透鏡組在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)一體地移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鏡筒結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化，追求照相機(jī)整體的小型化。
此外，根據(jù)透鏡位置狀態(tài)的變化，如果不改變開(kāi)口光圈的直徑，并保持一定的F數(shù)，那么由于增大了光學(xué)設(shè)計(jì)上的制約，所以在本發(fā)明中，當(dāng)從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，最好使開(kāi)口光圈的直徑變大。
特別地，在中心快門(mén)方式照相機(jī)中，開(kāi)口光圈和透鏡快門(mén)兼用的情況較多，光圈形狀并不限于圓形形狀。一般來(lái)說(shuō)，F(xiàn)數(shù)由焦點(diǎn)距離和入射到光學(xué)系統(tǒng)的入射光束的截面面積決定，在本發(fā)明中，即使光圈形狀不為圓形也不會(huì)有任何妨礙。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，為了獲得廣角端狀態(tài)下充分的后焦點(diǎn)，用負(fù)部分組和在其象側(cè)配置的正部分組構(gòu)成第二透鏡組。
再有，最好是在負(fù)部分組的最物體側(cè)配置負(fù)透鏡，使透鏡形狀有適當(dāng)?shù)男螤?，在正部分組的最象側(cè)配置正透鏡，使透鏡形狀有適當(dāng)?shù)男螤?。在這些透鏡形狀中，最好滿足以下條件式(3-2)和(3-3)的至少其中一個(gè)。
-0.60＜(RN1-RN2)/(RN1+RN2)＜-0.50……(3-2)0.2＜(RP1+RP2)/(RP1-RP2)＜0.7……(3-3)在上述(3-2)式的下限值以下的情況下，由于穿過(guò)正部分組的軸外光束會(huì)離開(kāi)光軸，所以伴隨著視場(chǎng)角的變化不能良好地校正慧形象差的變動(dòng)。
相反，在上述(3-2)式的上限值以上的情況下，不能獲得廣角端狀態(tài)下充分的后焦點(diǎn)。
在上述(3-3)式的下限值以下的情況下，不能良好地校正廣角端狀態(tài)下畫(huà)面周邊部分發(fā)生的慧形象差。
相反，在上述(3-3)式的上限值以上的情況下，由于制造時(shí)發(fā)生的負(fù)部分組與正部分組的相互偏心產(chǎn)生的性能劣化會(huì)變得非常大，所以不能實(shí)現(xiàn)低成本化。
再有，在本發(fā)明中，在廣角端狀態(tài)下確保了更充分的后焦點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)透鏡直徑的小型化中，最好使條件式(3-2)的上限值為-0.15較好，為了提高畫(huà)面中心的光學(xué)性能，下限值為-0.50較好。
并且，在良好地抑制伴隨透鏡位置狀態(tài)變化的軸外象差的變動(dòng)中，條件式(3-3)的上限值為0.6較好，在良好地校正廣角端狀態(tài)下產(chǎn)生的負(fù)的失真象差中，條件式(3-3)的下限值為0.3較好。
在本發(fā)明中，為了抑制制造時(shí)因透鏡之間的相互偏心引起的性能劣化，實(shí)現(xiàn)低成本化，用包括所述負(fù)透鏡的負(fù)部分組和包括所述正透鏡的正部分組構(gòu)成第二透鏡組，并最好滿足以下的條件式(3-4)。
0.25＜f2/(｜f2N｜+f2P)＜0.50……(3-4)條件式(3-4)是規(guī)定構(gòu)成第二透鏡組的負(fù)部分組和正部分組的焦點(diǎn)距離的條件式。
在超過(guò)條件式(3-4)的上限值的情況下，負(fù)部分組和正部分組的焦點(diǎn)距離變小，會(huì)發(fā)生因相互偏心引起的性能劣化。相反，在低于下限值的情況下，不能獲得廣角端狀態(tài)下充分的后焦點(diǎn)。
如果依據(jù)本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，那么對(duì)于物體側(cè)的開(kāi)口光圈，能夠用朝向凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡和有朝向象側(cè)呈凹面的接合面的接合凸透鏡來(lái)構(gòu)成第二透鏡組。
由此，能夠抑制慧形象差的發(fā)生，并且能夠獲得廣角端狀態(tài)下充分的后焦點(diǎn)。而且，通過(guò)使象側(cè)的透鏡面相對(duì)于開(kāi)口光圈也為呈凹面的形狀，能夠抑制廣角端狀態(tài)下伴隨視場(chǎng)角變化的慧形象差的變動(dòng)。由于在第二透鏡組的最象側(cè)配置雙凸透鏡，所以正部分組也抑制在任何一個(gè)透鏡表面上發(fā)生的負(fù)的球面象差，并且，由于使象側(cè)透鏡表面的曲率變大，通過(guò)使第二透鏡組的透鏡厚度變薄，可實(shí)現(xiàn)小型化，同時(shí)擴(kuò)寬負(fù)部分組與正部分組的主焦點(diǎn)間隔，減弱折射能力。
為了確保廣角端狀態(tài)下充分的后焦點(diǎn)，上述負(fù)透鏡最好是相對(duì)于物體側(cè)呈較強(qiáng)凹面的透鏡。這種情況下，容易發(fā)生高次的球面象差，特別是在把高分散玻璃用在負(fù)透鏡的情況下，因波長(zhǎng)造成的球面象差的校正狀態(tài)的變動(dòng)會(huì)變大。
在可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中，良好地校正各透鏡組單獨(dú)產(chǎn)生的色差是非常必要的，在負(fù)透鏡中使用低分散玻璃的情況下，不能良好地校正第二透鏡組單獨(dú)產(chǎn)生的色差，很難確保更良好的光學(xué)性能。作為其對(duì)策，在本發(fā)明中，為從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的任意透鏡位置狀態(tài)獲得更良好成象性能，最好以凸透鏡作為接合透鏡來(lái)校正色差，良好地校正負(fù)透鏡中發(fā)生的色差。
特別是，為了減小第二透鏡組的透鏡厚度，同時(shí)抑制因負(fù)透鏡和凸透鏡的相互偏心引起的性能劣化，在本發(fā)明中，如上述條件式(3-3)所示，最好加大凸透鏡象側(cè)的透鏡表面的曲率半徑。
在本發(fā)明中，為了用較少的透鏡數(shù)構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，在最離開(kāi)第二透鏡組開(kāi)口光圈的透鏡表面以外，最好也引入非球面。具體地說(shuō)，為在廣角端狀態(tài)下有效地校正軸外象差，最好用正透鏡和負(fù)透鏡構(gòu)成第三透鏡組，使正透鏡物體側(cè)的透鏡表面非球面化。
在本發(fā)明中，按照其他觀點(diǎn)進(jìn)行攝影時(shí)，為了防止使用高放大率變焦距透鏡中常發(fā)生的因手抖動(dòng)等原因造成象抖動(dòng)的失誤，把檢測(cè)抖動(dòng)的抖動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置組合在透鏡系統(tǒng)中，在構(gòu)成透鏡系統(tǒng)的透鏡組內(nèi)，通過(guò)把整體或其一部分作為偏心透鏡組使一個(gè)透鏡組偏心，由抖動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)抖動(dòng)，使偏心透鏡組偏心由驅(qū)動(dòng)裝置使像移動(dòng)，以便校正檢測(cè)出的抖動(dòng)，從而可作為具有校正象抖動(dòng)的防振光學(xué)系統(tǒng)。
下面，參照附圖51-57說(shuō)明本發(fā)明的另一種可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖51表示本發(fā)明的各實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的折射能力分配。圖上面的W表示廣角端狀態(tài)，圖下面的T表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)。該可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，由按從物體側(cè)開(kāi)始的順序的正折射能力的第一透鏡組G1、正折射能力的第二透鏡組G2、負(fù)折射能力的第三透鏡組G3三個(gè)透鏡組構(gòu)成，在由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)變化位置狀態(tài)時(shí)，把所有的透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使第一透鏡組G1與第二透鏡組G2的間隔增大，第二透鏡組G2與第三透鏡組G3的間隔減小。開(kāi)口AP與第二透鏡組一起移動(dòng)。此外，開(kāi)口面積在遠(yuǎn)攝端中是比廣角端變寬的可變光圈。
在各實(shí)施例中，透鏡的非球面形狀用以下式表示。
x＝cy2/{1+1(1-κc2y2)1/2}+C4y4+C6y6+…再有，y表示距光軸的高度，x表示下垂量，c表示曲率，κ表示圓錐常數(shù)，C4、C6、…表示非球面系數(shù)。
第八實(shí)施例圖52表示本發(fā)明第八實(shí)施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L11、雙凸透鏡L12構(gòu)成。第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L21、接合凹凸形狀的負(fù)透鏡和雙凸透鏡的雙凸透鏡形狀的接合正透鏡L22構(gòu)成。第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L31和雙凹透鏡L32構(gòu)成。開(kāi)口光圈S配置在負(fù)透鏡L21的物體側(cè)，當(dāng)透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體地移動(dòng)。
在以下的表8中，揭示了本發(fā)明第八實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)各部分的值。實(shí)施例各部分表中的f表示焦點(diǎn)距離(mm)，F(xiàn)N0表示F數(shù)，2ω表示視場(chǎng)角(°)，光圈直徑為開(kāi)口的內(nèi)接圓直徑(mm)，面序號(hào)為從各透鏡的物體側(cè)計(jì)數(shù)的面的序號(hào)，折射率為與d線(λ＝587.6nm)對(duì)應(yīng)的值。在表8-1中，靠左第一列的數(shù)字表示廣角端狀態(tài)，靠右第一列的數(shù)字表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)，中央的兩列表示中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)。
表8-1f 28.84～34.96 ～ 43.70 ～ 54.50FN03.60 ～3.60 ～ 3.60～ 3.802ω75.59～63.31 ～ 51.88 ～ 42.54光圈直徑 8.03 ～9.31 ～ 11.16 ～ 12.76表8-2面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率阿貝數(shù)1 -21.95511.124 1.80610 33.272 -55.88570.125 1.03 29.28482.996 1.65160 58.444 -34.8723(D4) 1.05 0.0000 2.497 1.0 (開(kāi)口光圈)
6 -12.3396 3.746 1.62041 60.357 -25.6332 0.125 1.0835.2613 1.873 1.80610 37.27914.0210 4.994 1.66547 55.1810 -16.2504 (D10) 1.011 -35.3452 2.497 1.68893 31.1612 -28.0856 2.747 1.013 -13.6763 1.124 1.76935 53.3114 311.8111(Bf) 1.0第十面和第十一面為非球面，非球面系數(shù)如下表示。κ＝2.4876 C4＝+9.94177×10-5C6＝+4.55246×10-7C8＝-3.21845×10-9C10＝+5.95439×10-13[第十一面]κ＝-2.5856 C4＝+4.19305×10-5C6＝+1.01180×10-8C8＝+3.50672×10-10C10＝+6.34925×10-13以下，表示各透鏡組的可變間隔。數(shù)字列的意義與表8-1相同。
可變間隔表f 28.840934.957543.696754.4958D41.4982 3.6970 5.4706 6.9324D99.4277 6.9076 4.3696 2.2473BF7.8654 12.933620.381029.5356以下，表示在本實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中各條件式(1)～(4)的對(duì)應(yīng)值。
條件式對(duì)應(yīng)值(3-1) D/fw＝0.459(3-2) (RN1-RN2)/(RN1+RN2)＝-0.350(3-3) (RP1+RP2)/(RP1-RP2)＝0.369(3-4) f2/(｜f2N｜+f2P)＝0.422圖53至圖56表示本發(fā)明第八實(shí)施例的各部分的象差圖，圖53至圖56分別表示在其廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)下各部分的象差圖。
在圖53至圖56的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差，虛線表示正弦和狀態(tài)，y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面?；坌蜗蟛顖D表示在象高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6的慧形象差，A表示入射角。
從各象差圖可看出，本實(shí)施例具有良好地校正各部分象差、良好成象的性能。
第九實(shí)施例圖57表示本發(fā)明第九實(shí)施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L11、雙凸透鏡L12構(gòu)成。第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L21和雙凸透鏡L22構(gòu)成。第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L31和雙凹透鏡L32構(gòu)成。開(kāi)口光圈配置在負(fù)透鏡L21的物體側(cè)，當(dāng)透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體地移動(dòng)。
在以下的表9中，揭示了本發(fā)明第九實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)各部分的值。各項(xiàng)目的意義與上述表8的情況相同。
表9-1f 28.81 ～34.92～43.65～54.44FN03.60～3.60 ～3.60 ～3.802ω75.98 ～63.66～52.11～42.66光圈直徑 8.12～9.46 ～11.40～13.04表9-2面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率阿貝數(shù)1 -21.27511.1211.7440044.902 -48.02460.1251.03 30.64832.9401.4974970.454 -27.8946(D4) 1.05 0.0000 2.4941.0(開(kāi)口光圈)6 -11.77521.1221.8466623.837 -16.80543.7401.0
8 59.97334.9871.6968055.489 -16.5312(D10)1.010 63.90462.4941.4874970.4511-37.02792.8141.012-14.78911.1 22 1.7725049.6113 144.7541(Bf)1.0第九面和第十面為非球面非球面系數(shù)如下表示。κ＝+2.1891 C4＝+9.36147×10-5C6＝+1.01251×10-7C8＝+2.46693×10-11C10＝+7.81924×10-14[第十面]κ＝+1.2997 C4＝+4.19305×10-5C6＝+1.01180×10-6C8＝+3.50672×10-10C10＝+6.34925×10-12以下表示各透鏡組的可變間隔。
可變間隔表f 28.8076 34.9185 43.6483 54.4362D41.49614.0516 5.2758 7.9927D99.59987.3693 5.1213 3.2416BF7.855212.6369 19.5661 28.1593以下，表示在本實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中各條件式(3-1)～(3-4)的對(duì)應(yīng)值。
條件式對(duì)應(yīng)值(3-1) D/fw＝0.428(3-2) (RN1-RN2)/(RN1+RN2)＝-0.176(3-3) (RP1+RP2)/(RP1-RP2)＝0.568(3-4) f2/(｜f2N｜+f2P)＝0.340圖58～圖61示出本發(fā)明第九實(shí)施例的各象差圖，圖58～圖61分別表示在廣角端狀態(tài)，第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)。第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)、遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
在圖58～圖61的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差，虛線表示正弦·狀態(tài)，y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面?；坌蜗蟛顖D表示在象高y＝0，5.4，10.8，15.12，21.6的慧形象差，A表示入射角。由各象差圖可知，本實(shí)施具有能良好地校正各部分的象差并有良好的成象性能。
第十實(shí)施例圖62示出本發(fā)明第十實(shí)施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L11和雙凸透鏡L12構(gòu)成。第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L21和用以將凹凸形狀的負(fù)透鏡與雙凸透鏡接合的雙凸透鏡形的接合正透鏡L22構(gòu)成。第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L31和雙凹透鏡L32構(gòu)成。開(kāi)口光圈配置在負(fù)透鏡L21的物體側(cè)，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體移動(dòng)。
在下面的表10中示出本發(fā)明第十實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)各部分的值。各項(xiàng)目的意義與上述表8的情況相同。
表10-1f 28.80～34.91～43.64～54.42FN0 3.70 ～3.70 ～3.70 ～3.702ω 75.59～63.51～52.02～42.62絞η徑 7.73 ～8.98 ～10.80～12.97表10-2面序號(hào)曲率半徑面間隔折射率 阿具數(shù)1-22.7251 1.122 1.8340037.352-43.6376 0.125 1.03 23.3116 3.740 1.4874970.454-33.2582 (D4) 1.05 0.0000 2.494 1.0 (開(kāi)口絞η)6-12.4066 3.740 1.4874970.457-35.0871 0.436 1.08 33.3344 1.870 1.8061033.279 13.4682 4.925 1.6968055.4810 -16.6331 (D10) 1.0
11 -34.85652.494 1.8051825.4612 -31.66202.743 1.013 -13.88601.122 1.6968055.4814 193.6835 (Bf)1.0第十面和第十一面為非球面，非球面系數(shù)如下表示。κ＝2.6993C4＝+1.10555×10-4C6＝+3.35123×10-7C8＝-2.67452×10-10C10＝+4.18290×10-11[第十一面]κ＝0.0055C4＝+4.70710×10-6C6＝+1.43544×10-6C8＝-3.11084×10-10C10＝+3.43313×10-12下面表示各透鏡組的可變間隔可變間隔表f28.8000 34.9095 43.6369 54.4215D4 1.4961 3.6316 5.4939 7.1302D9 8.6430 6.3995 4.1413 2.2442BF 7.8548 12.7029 19.7281 28.2781以下表示本實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)中的各條件式(3-1)～(3-4)的對(duì)應(yīng)值。
條件式對(duì)應(yīng)值f2N＝-41.6208f2P＝+18.1372f2＝+19.6009(3-1)D/fw＝0.468(3-2)(RN1-RN2)/(RN1+RN2)＝-0.478(3-3)(RP1+RP2)/(RP1-RP2)＝0.334(3-4)f2/(|f2N｜+f2P)＝0.409圖63～圖66示出本發(fā)明的第十實(shí)施例的各部分的象差圖，圖63-圖66分別表示在廣角端狀態(tài)、第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)，第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)，遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)下的各部分的象差圖。
在圖63-圖66的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差。虛線表示正弦·狀態(tài)，y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面?；坌蜗蟛顖D表示在象高y＝0，5.4，10.8，15.12，21.6的慧形象差，A表示入射角。
由各象差圖可知，本實(shí)施例能良好地校正各部分的象差并具有良好的成象性能。
第十一實(shí)施圖67示出本發(fā)明第十一實(shí)施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。第一透鏡組G1由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L11和雙凸透鏡L12構(gòu)成。第二透鏡組G2由朝向物體側(cè)呈凹面的凹凸形狀的負(fù)透鏡L21和用以將凹凸形狀的負(fù)透鏡與雙凸透鏡接合的雙凸形的接合正透鏡L22構(gòu)成。第三透鏡組G3由朝向象側(cè)呈凸面的凹凸形狀的正透鏡L31和雙凹透鏡L32構(gòu)成。開(kāi)口光圈配置在負(fù)透鏡L21的物體側(cè)，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，與第二透鏡組G2一體移動(dòng)。
在下面的表11中示出本發(fā)明的第十一實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)各部分的值。各項(xiàng)目的意義與上述表8的情況相同。
表11-1f 32.50 ～37.86 ～ 40.49 ～ 61.21FN0 3.70～3.70～ 3.70～ 3.702ω 68.61 ～59.25 ～ 45.54 ～ 38.18絞η徑 8.49～9.50～ 12.04 ～ 14.14表11-2面序號(hào) 曲率半徑面間隔折射率阿具數(shù)1 -25.7525 1.136 1.83400 37.352 -45.0155 0.126 1.0321.8849 5.049 1.48749 70.454 -44.1037 (D4) 1.050.0000 2.524 1.0 (開(kāi)口絞η)6 -16.5003 2.651 1.62041 60.357 -33.7500 2.840 1.0840.4452 1.010 1.7552027.63916.4018 4.733 1.6935050.7710 -20.9607 (D10) 1.0
11 -33.4310 2.5241.8051825.4612 -29.6758 2.7771.013 -14.5741 1.1361.6516058.4414140.6212(Bf) 1.0第十面和第十一面是非球面，非球面系數(shù)如下所示。κ＝1.2920C4＝+4.49480×10-6C6＝+8.10133×10-4C8＝-1.19523×10-8C10＝+4.15271×10-12[第十一面]κ＝0.9278 C4＝+3.48076×10-6C6＝+8.61815×10-8C8＝-6.72791×10-10C10＝+3.91672×10-12以下示出各透鏡組的可變間隔。
可變間隔表f 32.500537.8647 50.5864 61.2149D4 1.5146 3.4586 5.8346 7.0978D9 9.8680 7.7135 4.2220 2.2718BF 8.2345 12.2526 22.1307 30.5145以下示出本實(shí)施例的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的各條件式(3-1)～(3～4)的對(duì)應(yīng)值。
條件式對(duì)應(yīng)值f2N＝-52.1279f2P＝+20.4644f2＝+29.5714(3-1)D/fw＝0.423(3-2)(RN1-RN2)/(RN1+RN2)＝-0.371(3-3)(RP1+RP2)/(RP1-RP2)＝0.317(3-4)f2/(｜f2N｜+f2P)＝0.419圖68～圖71示出本發(fā)明第十一實(shí)施例的各部分的象差圖，圖68～圖71分分別表在廣角端狀態(tài)，第一中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)，第二中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)，遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的各部分的象差圖。
在圖68～圖71的各象差圖中，球面象差圖中的實(shí)線表示球面象差，虛線表示正弦·狀態(tài)，y表示象高，非點(diǎn)象差圖中的實(shí)線表示次級(jí)象面，虛線表示子午象面?；坌蜗蟛顖D表示在象高y＝0，5.4，10.8，15.12，21.6的慧形象差，A表示入射角。由各象差圖可知，本實(shí)施例能很好地校正各部分的象差并具有良好的成象功能。
由以上說(shuō)明可知，如采用本發(fā)明能使可變放大率光學(xué)系統(tǒng)小型化，而且能實(shí)現(xiàn)高可變放大率。
權(quán)利要求
1.一種變焦距透鏡鏡筒，包括帶有多個(gè)可動(dòng)透鏡組的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)和沿光軸方向驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)可動(dòng)透鏡組的導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向裝置至少在廣角端狀態(tài)、中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)和遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的三個(gè)透鏡位置狀態(tài)上可使所述可動(dòng)透鏡組停止，所述中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)在所述廣角端狀態(tài)和所述遠(yuǎn)攝端狀態(tài)之間存在，即使在其中任何一個(gè)透鏡位置狀態(tài)，也能把處于無(wú)限遠(yuǎn)位置的被攝景物的象保持在預(yù)定的位置上；至少在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)，在從處于所述無(wú)限遠(yuǎn)位置的被攝景物向處于近距離位置的被攝景物進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的情況下，所述多個(gè)可動(dòng)透鏡組向所述預(yù)定位置的所述被攝景物象的方向移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦距透鏡鏡筒，其特征在于，所述可變放大率光學(xué)系統(tǒng)在最象側(cè)有負(fù)透鏡組，在由所述廣角端狀態(tài)至所述遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所述負(fù)透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的變焦距透鏡鏡筒，其特征在于，當(dāng)由所述可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的所述負(fù)透鏡組在物體側(cè)配置的透鏡組整體的合成折射能力為正，在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)由所述負(fù)透鏡組在物體側(cè)配置的所述透鏡組整體的合成焦點(diǎn)距離為fa，所述負(fù)透鏡組的焦點(diǎn)距離為fb，遠(yuǎn)攝端狀態(tài)透鏡系統(tǒng)整體的焦點(diǎn)距離為ft時(shí)，滿足0.1＜(fa·｜fb｜)1/2/ft＜1.0(1)的條件。
4.如權(quán)利要求1所述的變焦距透鏡鏡筒，其特征在于，所述多個(gè)可動(dòng)透鏡組由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力作用沿光軸方向移動(dòng)，所述可變放大率光學(xué)系統(tǒng)至少有一個(gè)使由所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)定驅(qū)動(dòng)量造成的透鏡移動(dòng)量一定而與透鏡位置狀態(tài)無(wú)關(guān)的透鏡組。
5.如權(quán)利要求4所述的變焦距透鏡鏡筒，其特征在于，與所述廣角端狀態(tài)相比，所述遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的一方由無(wú)限遠(yuǎn)至預(yù)定的有限距離進(jìn)行近距離聚焦所必需的透鏡驅(qū)動(dòng)量較大。
6.一種可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，按從物體開(kāi)始的順序由具有正折射能力的第一透鏡組、具有正折射能力的第二透鏡組和具有負(fù)折射能力的第三透鏡組構(gòu)成，在從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使所述第一透鏡組與所述第二透鏡組的間隔增大，所述第二透鏡組與所述第三透鏡組的間隔減?。凰龅诙哥R組由雙凹透鏡和在該雙凹透鏡的象側(cè)隔有空氣間隔配置的接合正透鏡構(gòu)成。
7.一種可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，按從物體側(cè)開(kāi)始的順序由具有正折射能力的第一透鏡組，具有正折射能力的第二透鏡組和具有負(fù)折射能力的第三透鏡組構(gòu)成，在從廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，把所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使所述第一透鏡組與所述第二透鏡組的間隔增大，所述第二透鏡組與所述第三透鏡組的間隔減小，在所述第一透鏡組與所述第二透鏡組之間配置開(kāi)口光圈；所述第二透鏡組由鄰接所述開(kāi)口光圈配置雙凹透鏡、并配置在距所述開(kāi)口光圈最遠(yuǎn)的位置的接合正透鏡構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6至7中任一項(xiàng)所述的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3；所述可變放大率光學(xué)系統(tǒng)整體的廣角端狀態(tài)下的焦點(diǎn)距離為fw；遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的焦點(diǎn)距離為ft；沿所述第二透鏡組的光軸的透鏡厚度為D時(shí)，至少滿足在下列條件式(2-1)至(2-2)中的一個(gè)，(2-1)0.30＜｜f3｜/(fw·ft)1/2＜0.45(2-2)0.17＜D/fw＜0.35其中，條件式(2-1)中的1/2表示(fw·ft)的平方根。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述接合正透鏡由負(fù)透鏡和正透鏡構(gòu)成，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，在所述第一透鏡組與所述第二透鏡組之間配置的開(kāi)口光圈與所述第二透鏡組一體地移動(dòng)，在所述第二透鏡組中最物體側(cè)配置的負(fù)透鏡的阿貝數(shù)為ν3；對(duì)于構(gòu)成所述第二透鏡組中接合透鏡的負(fù)透鏡的d線的折射率為n4N；對(duì)于構(gòu)成所述第二透鏡組中接合透鏡的正透鏡的d線的折射率為n4P；構(gòu)成所述第二透鏡組中接合透鏡的負(fù)透鏡的阿貝數(shù)為ν4N時(shí)，至少滿足在下列條件式(2-3)至(2-5)中的一個(gè)條件式，(2-3)50＜ν3(2-4)0.15＜n4N-n4P(2-5) ν4N＜45
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述可變放大率光學(xué)系統(tǒng)的廣角端狀態(tài)下沿從開(kāi)口光圈至象面位置光軸的長(zhǎng)度為DA，廣角端狀態(tài)下第三透鏡組的橫向放大率為β3W時(shí)，滿足下面的條件式(2-6)(2-6)0.75＜DA/(β3W·fw)＜0.95。
11.一種可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，可變放大率光學(xué)系統(tǒng)由按從物體側(cè)開(kāi)始的順序配置的具有正折射能力的第一透鏡組、具有正折射能力的第二透鏡組、具有負(fù)折射能力的第三透鏡組構(gòu)成；在由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使所述第一透鏡組與所述第二透鏡組的間隔增大，所述第二透鏡組與所述第三透鏡組的間隔減??；在第一透鏡組與第二透鏡組之間配置開(kāi)口光圈；在第二透鏡組最靠近象面配置的透鏡象側(cè)的透鏡面為非球面；設(shè)定D和fw，滿足以下的條件式(3-1)0.35＜D/fw＜0.55……(3-1)D沿由開(kāi)口光圈至第二透鏡組在最靠近象面配置的透鏡面的光軸的長(zhǎng)度f(wàn)w廣角端狀態(tài)下整個(gè)透鏡系統(tǒng)的合成焦點(diǎn)距離。
12.如權(quán)利要求11所述的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在透鏡位置狀態(tài)變化時(shí)，所述開(kāi)口光圈與第二透鏡組一體地移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，與廣角端狀態(tài)下最大開(kāi)口面積相比，所述開(kāi)口光圈在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的最大開(kāi)口面積較大。
14.如權(quán)利要求11至13所述的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡組有與所述開(kāi)口光圈的象側(cè)鄰接配置的負(fù)透鏡和與第三透鏡組的物體側(cè)鄰接配置的正透鏡，滿足以下的條件式(3-2)或(3-3)-0.60＜(RN1-RN2)/(RN1+RN2)＜-0.50……(3-2)0.2＜(RP1+RP2)/(RP1-RP2)＜0.7……(3-3)RN1所述負(fù)透鏡物體側(cè)的透鏡表面的曲率半徑RN2所述負(fù)透鏡象側(cè)的透鏡表面的曲率半徑RP1所述正透鏡物體側(cè)的透鏡表面的曲率半徑RP2所述正透鏡象側(cè)的透鏡表面的曲率半徑。
15.如權(quán)利要求14所述的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡組由包括所述負(fù)透鏡的負(fù)部分組和包括所述正透鏡的正部分組構(gòu)成，滿足以下的條件式(3-4)0.25＜f2/(｜f2N｜+f2P)＜0.50……(3-4)f2第二透鏡組的合成焦點(diǎn)距離f2N所述負(fù)部分組的合成焦點(diǎn)距離f2P所述正部分組的合成焦點(diǎn)距離
16.一種可變放大率光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，可變放大率光學(xué)系統(tǒng)由按從物體側(cè)開(kāi)始的順序配置的具有正折射能力的第一透鏡組、具有正折射能力的第二透鏡組、具有負(fù)折射能力的第三透鏡組構(gòu)成；在由廣角端狀態(tài)至遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變透鏡位置狀態(tài)時(shí)，所有透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)，使所述第一透鏡組與所述第二透鏡組的間隔增大，所述第二透鏡組與所述第三透鏡組的間隔減??；在第一透鏡組與第二透鏡組之間配置開(kāi)口光圈；在第二透鏡組最靠近象面配置的透鏡象側(cè)的透鏡面為非球面；由對(duì)于所述開(kāi)口光圈呈凹面的負(fù)凹凸透鏡和在該負(fù)凹凸透鏡的象側(cè)配置的、有朝向象側(cè)呈凹面的接合面的接合正透鏡構(gòu)成第二透鏡組。
全文摘要
提供即使在從遠(yuǎn)攝端狀態(tài)進(jìn)行近距離聚焦的情況下也能實(shí)現(xiàn)小型化的變焦距透鏡鏡筒和適合小型化和低成本的高放大率的可變放大率光學(xué)系統(tǒng)。該鏡筒包括導(dǎo)向裝置,導(dǎo)向裝置可使可動(dòng)透鏡組停止,中間焦點(diǎn)距離狀態(tài)存在在廣角端狀態(tài)和遠(yuǎn)攝端狀態(tài)之間,即使在任一透鏡位置狀態(tài),也能把無(wú)限遠(yuǎn)位置的被攝景物的象保持在預(yù)定的位置上。光學(xué)系統(tǒng)由具有正折射能力的第一透鏡組、具有正折射能力的第二透鏡組和具有負(fù)折射能力的第三透鏡組構(gòu)成。
文檔編號(hào)G02B15/163GK1197222SQ98106649
公開(kāi)日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1998年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月18日
發(fā)明者大竹基之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康