可变放大率光学系统技术方案

一种可变放大率光学系统包括自物体一侧起设置的具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组和具有正光焦度的第三透镜组以及至少一个后续的正光焦度的透镜组，所述至少一个后续的透镜组具有正光焦度并被设置在第三透镜组的图像平面一侧上。当自广角位置至远摄位置执行可变放大并且移动所有透镜组时，朝着物体一侧单调移动第一和第三透镜组以使第一和第二透镜组之间的距离增加，第二和第三透镜组之间的距离减小以及第三透镜组和距离物体最近的后续的透镜组之间的距离减小。第三透镜组包括自物体一侧起的负透镜和正透镜并且满足预定的条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于图像捕获设备(如数字静物照相机)的可变放大率光学系统，具体涉及安装在可互换透镜单元中的可变发大率光学系统。
技术介绍
许多已知的图像捕获设备，如银盐电影摄影机和电视摄影机，具有变焦能力和长后焦点。例如，日本未经审查的专利申请公布No.2000-75204描述了可以安装到银盐电影摄影机上的变焦透镜系统(可变放大率光学系统)。另外，日本未经审查的专利申请公布No.2003-241088描述了可被安装到电视摄影机上的变焦透镜系统。在日本未经审查的专利申请公布No.2000-75204中描述的变焦透镜系统包括从物体一侧至图像平面一侧的、具有正、负、正和正光焦度的四个透镜组。当执行变焦操作时，移动四个透镜组的每一个。另外，在这个变焦透镜系统中，自物体一侧起的第三正透镜组包括正和负透镜的组合(自物体一侧至图像平面一侧的正-负光焦度布置)。因此，由于第三透镜组中正-负光焦度布置(远摄布置)使得这个变焦透镜系统的长度较短。所以，在日本未经审查的专利申请公布No.2000-75204中描述的变焦透镜系统适合于要求较短长度的银盐电影摄影机。相反地，在日本未经审查的专利申请公布No.2003-241088中描述的变焦透镜系统包括自物体一侧至图像平面一侧的、具有正、负、正和正光焦度的四个透镜组。当执行变焦操作时，移动第二和第四透镜组。另外，在这个变焦透镜系统中，自物体一侧起的第三正透镜组包括负、正和正透镜的组合(自物体一侧至图像平面一侧的负-正-正光焦度布置)。因此，由于第三透镜组中负-正-正光焦度布置(焦点后移布置)使得这个变焦透镜系统的后焦点较长。所以，在日本未经审查的专利申请公布No.2003-241088中描述的变焦透镜系统适合于要求长后焦点以便于结合分色棱镜的电视摄影机。
技术实现思路
然而，在日本未经审查的专利申请公布No.2000-75204和日本未经审查的专利申请公布No.2003-241088中描述的变焦透镜系统都不适合于数字静物照相机(DSC)的可互换透镜单元。通常，甚至当数字静物照相机的可互换透镜单元具有高的变焦能力时，DSC的用户不喜欢太长的可互换透镜单元。然而，为了在DSC主体上安装可互换透镜单元，要求某一后焦距。因此，具有较短长度和某一后焦距的可互换透镜单元是所期望的。如果将日本未经审查的专利申请公布No.2000-75204中描述的变焦透镜系统用于支持APS-C格式的DSC的可互换透镜单元，则变焦透镜系统的长度短，因为DSC的图像传感器的尺寸小于银盐胶片的尺寸(135完全格式化)。然而，由于短的尺寸，对于这个变焦透镜系统来说，难以提供某一后焦距。相反地，如果将日本未经审查的专利申请公布No.2003-241088中描述的变焦透镜系统用于支持APS-C格式的DSC的可互换透镜单元，则变焦透镜系统的长度长，因为DSC的图像传感器的尺寸大于电视摄影机的明显小的图像传感器的尺寸。因此，尽管这个透镜光学系统可确保某一后焦距，但是显著增加了透镜光学系统的长度。因此，本专利技术提供了一种即使在可变放大率光学系统具有某一后焦距时也具有短的长度的可变放大率光学系统。按照本专利技术的实施例，可变放大率光学系统至少包括以自物体一侧至图像平面一侧的这个顺序布置的具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组和具有正光焦度的第三透镜组以及位于第三透镜组的图像平面一侧上的具有正光焦度的至少一个后续的透镜组。后续的透镜组可以比如只利用一个正光焦度的透镜组或两个正光焦度的透镜组来实现。另外，当自广角位置至远摄位置执行可变放大时，可变放大率透镜系统移动所有的透镜组。尤其是，通过向物体一侧单调移动第一透镜组和第三透镜组，可变放大率光学系统增加第一透镜组和第二透镜组之间的距离，减小第二透镜组和第三透镜组之间的距离并且减小第三透镜组和距离物体最近的后续的透镜组之间的距离。也就是，如果后续的透镜组仅利用一个正光焦度的透镜组来实现，则距物体最近的后续的透镜组是自物体起的第四透镜组。因此，在包括四个透镜组的可变放大率光学系统中，当自广角位置至远摄位置执行可变放大时，第三透镜组和第四透镜组之间的距离减小。相反地，如果后续的透镜组利用两个正光焦度的透镜组来实现，则距物体最近的后续的透镜组是第四透镜组。位于第四透镜的图像平面一侧上的正光焦度的透镜组是自物体起的第五透镜组。在包括五个透镜组的这种可变放大率光学系统中，当自广角位置至远摄位置执行可变放大时，第三透镜组和第四透镜组之间的距离减小并且第四透镜组和第五透镜组之间的距离(即两个正光焦度的透镜组之间的距离)也减小。值得注意的是，在可变放大率光学系统包括四个透镜组和五个透镜组的两种情况中，第二透镜组被移动，以便于执行聚焦操作。另外，上述可变放大率光学系统的第三透镜组包括物体一侧上的负透镜和图像平面一侧上的正透镜。这样，第三透镜组具有负-正的焦点后移光焦度布置。因此，可变放大率光学系统的后焦点增加。然而，因为第三透镜组只包括两个透镜，所以可阻止由于透镜厚度导致的可变放大率光学系统长度的增加。此外，因为第三透镜组包括负透镜和正透镜，第三透镜组可有效地校正色差。值得注意的是，可使负透镜与正透镜联结以形成胶合透镜。另外，期望可变放大率光学系统满足下列条件表达式(1)0.5＜f3/fGS(w)＜5(1)其中f3＝第三透镜组的焦距，以及fGS(w)＝广角位置处后续的透镜组的组合焦距。这个条件表达式(1)定义了取得高的校正像差的性能和可变放大率光学系统长度的减小之间良好平衡所要求的范围。例如，如果第三透镜组的焦距减小并且因此f3/fGS(w)的值小于或等于条件表达式(1)的下限，则第三透镜组的正光焦度相对增加。因此，由于非常强的正光焦度导致的各种像差发生。尤其是，欠球面像差(under spherical aberration)和场弯曲出现在远摄位置处。此外，如果后续的透镜组的焦距增加并且因此f3/fGS(w)的值小于或等于条件表达式(1)的下限，则可变放大率光学系统的长度依照焦距的增加而被增加。相反地，当第三透镜组的焦距增加并且f3/fGS(w)的值大于或等于条件表达式(1)的上限时，第三透镜组的正光焦度相对较弱。因此，第三透镜组不可能足以会聚自第二透镜组输入的发散光束。因此，各种像差发生，并且尤其是，过球面像差(over spherical aberration)和场弯曲出现在远摄位置处。另外，如果后续的透镜组的焦距减小并且f3/fGS(w)的值大于或等于条件表达式(1)的上限，由于焦距减小(即光焦度增加)导致的各种像差发生。因此，如果第三透镜组的焦距和后续的透镜组的焦距的组合焦距被设置以使条件表达式(1)被满足，则可以减小可变放大率光学系统的长度。另外，可以防止各种像差的发生。另外，期望可变放大率光学系统满足下列条件(2)0.1＜f3/fall(w)＜8(2)其中f3＝第三透镜组的焦距，以及fall(w)＝广角位置处整个可变放大率光学系统的焦距。条件表达式(2)定义了取得后焦点的延长和可变放大率光学系统长度的减小之间良好平衡所要求的范围。例如，如果第三透镜组的焦距短，并因此f3/fall(w)的值小于或等于条件表达式(2)的下限，则具有焦点后移光焦度布置的第三透镜组不会产生所期望的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变放大率光学系统，包括：以自物体一侧至图像平面一侧的这个顺序设置的具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组和具有正光焦度的第三透镜组，所述第三透镜组包括所述物体一侧上的负透镜和所述图像平面一侧上的正透镜；以及 至少一个后续的正光焦度的透镜组，具有正光焦度并被设置在所述第三透镜组的所述图像平面一侧上；其中，当自广角位置至远摄位置执行可变放大并移动所有透镜组时，朝着所述物体一侧单调移动所述第一透镜组和所述第三透镜组以使所述第一透镜组和所述第二 透镜组之间的距离增加，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小以及所述第三透镜组和距离所述物体最近的所述后续的透镜组之间的距离减小，并且其中下面的条件表达式（１）被满足：０．５＜ｆ３／ｆＧＳ（ｗ）＜５（１）其中　 　ｆ３＝所述第三透镜组的焦距，以及ｆＧＳ（ｗ）＝所述广角位置处所述后续的透镜组的组合焦距。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松本博之，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]