放大率可变光学系统技术方案

一种放大率可变光学系统，从物体一侧开始，依次配置正光焦度的第一透镜组、负光焦度的第二透镜组、正光焦度的第三透镜组、负光焦度的第四透镜组，当从广角端状态变化到望远端状态时，第一和第二透镜组的间隔增大，第二和第三透镜组的间隔减小，第三和第四透镜组的间隔减小，将孔径光阑与第二或第三透镜组相邻地配置，同时设第一透镜组的焦距为ｆ１、第二透镜组的焦距为ｆ２、第三透镜组的焦距为ｆ３时，满足下式０．１５＜ｆ３／ｆ１＜０．３。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
(1)专利技术所属的技术范围本专利技术涉及放大率可变光学系统，特别是涉及能获得高可变放大率的放大率可变光学系统。另外，本专利技术涉及可进行像移动的放大率可变光学系统，特别是涉及通过使一部分透镜组沿相对于光轴大致垂直的方向移动、从而可使像移动的放大率可变光学系统。另外，本专利技术涉及放大率可变光学系统，特别是涉及近距离调焦时发生的光学性能变化少的可近距离调焦的放大率可变光学系统。(2)现有的技术近年来，作为普通照相机、视频摄像机(カムコ-ダ)等中使用的摄影光学系统，一般可以使用可变焦距透镜。在这些摄像机中、特别是在使用银盐胶片进行摄影的普通照相机中，一般采用按35mm胶片换算、将焦距为50mm左右的视场角包括在可变范围内的可变焦距透镜。而且，主要是采用备有变焦比大于3的所谓高变焦的可变焦距透镜。另外，近年来注重将摄影光学系统组装在摄像机本体中的透镜一体型的摄像机的携带性，要求体积小、重量轻，提出了各种有关适合于这些要求的可变焦距透镜的方案，特别是提出了各种有关用3个以上的可动透镜组进行变焦的所谓多组可变焦距透镜的方案。例如，在像透镜快门摄像机等那样将摄影光学系统组装在摄像机本体内的透镜一体型的摄像机中，在摄影光学系统的光路中没有反射镜等机构零件。因此，没有必要延长后焦距，所以采用适合于小型化的望远式的光焦度配置方式，将负透镜组配置在透镜系统的最靠近像面的位置。孔径光阑配置在负透镜组靠近物体的一侧，当透镜位置状态从广角端状态(焦距最短的状态)变化到望远端状态(焦距最长的状态)时，①使孔径光阑和负透镜组的间隔变窄，而且，②将负透镜组向物体一侧移动。其结果，由于①，通过负透镜组的轴外光束在广角端状态下远离光轴的一方随着透镜位置状态从广角端状态变化到望远端状态而向光轴靠近。另外，由于②，由负透镜组产生的配置在负透镜组靠近物体一侧的透镜组的焦距放大率增大(当透镜位置从广角端状态变化到望远端状态时，横向放大率增大)。利用以上两点，能很好地补偿伴随透镜位置状态的变化而发生的轴外像差的变化，而且能实现某种程度的高变焦。可是，在广角端附近状态下，如果后焦距太短，则在靠近负透镜组的像面的面上附着了灰尘的情况下，就会将灰尘的像与被拍摄体的像一起记录下来，所以最好使广角端状态下的后焦距取适合的值。另外，在广角端状态下，通过负透镜组的轴外光束有离开光轴的趋势，为了使透镜的直径小型化，增强负透镜组的发散作用、即增强负光焦度是有效的，但负透镜组的横向放大率朝正向增大，根据这一点，在望远端状态下的负透镜组的横向放大率朝正向增大，所以其结果是，为了维持在望远端状态下所规定的光学性能，而要求具有很高的透镜定位精度。另外，在多组可变焦距透镜中，将正透镜组配置在最靠近物体的一侧，在广角端状态下，使该正透镜组靠近像面，使正透镜组的透镜直径变小即可，另一方面，在望远端状态下，将正透镜组和配置在比该正透镜组更靠近像侧的透镜组之间的间隔扩大，利用正透镜组使光束进行较大的收敛，以便在某种程度上使透镜全长缩短，但存在以下问题。即，作为适合于小型且高变焦的多组可变焦距透镜的例子，已知有所谓的正·正·负3组可变焦距透镜和正·负·正·负4组可变焦距透镜。正·正·负3组可变焦距透镜从物体一侧开始，依次由具有正光焦度的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组、以及具有负光焦度的第三透镜组构成，当透镜位置状态从广角端状态变化到望远端状态时，第一透镜组和第二透镜组的间隔增大，第二透镜组和第三透镜组的间隔减小，而全部透镜组向物体一侧移动。而且第二透镜组由负部分组和配置在其像侧的正部分组构成。在该正正负3组形式的情况下，与广角端状态相比，望远端状态下的第三透镜组的横向放大率极大。因此，相对于透镜组沿光轴方向的微小移动量，像面位置与横向放大率的2次方成正比地移动，所以，存在随着变焦比的增大、容易发生由透镜的定位精度的偏差引起的性能劣化的问题。另外，正·负·正·负4组可变焦距透镜从物体一侧开始，依次由具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有负光焦度的第四透镜组构成，当透镜位置状态从广角端状态变化到望远端状态时，第一透镜组和第二透镜组的间隔增大，第二透镜组和第三透镜组的间隔减小，第三透镜组和第四透镜组的间隔减小，而全部透镜组向物体一侧移动。这样的正·正·负3组可变焦距透镜例如公开发表在特开平2-73211号公报等中，另外正·负·正·负4组可变焦距透镜例如公开发表在特开平2-207210号公报、特开平6-265788号公报等中。正·负·正·负4组可变焦距透镜一方由于可动透镜组多，所以适合于高变焦化。另一方面，一般来说，随着自动聚焦功能的发展，能谋求聚焦动作的高速化，从而能缩短摄影时发生的时滞(从按压释放按钮开始到快门动作为止的时间)。为了谋求聚焦动作的高速化，有必要使透镜的驱动量(＝透镜重量×移动量)小。在采用一体地驱动透镜系统全体的全体操作方式进行近距离调焦的情况下，随着焦距的变长，为了对位于规定距离的被拍摄体调焦，必要的透镜驱动量增大。因此，如果变焦比高，则望远端状态的焦距变长，驱动量变大，这样就不好。因此，在由多个可动透镜组构成的放大率可变光学系统中，在近距离调焦时，通过将构成光学系统的多个透镜组的一个透镜组或相邻的多个透镜组沿光轴方向移动，来减小驱动量。一般来说，在近距离调焦时将多个透镜组沿光轴方向驱动的情况下，由于透镜位置控制难，所以多半只将一个透镜组作为聚焦组进行驱动，这样的聚焦方式可分为以下的(1)至(3)三种方式。(1)前聚焦(FF)方式(2)内聚焦(IF)方式(3)后聚焦(RF)方式前聚焦方式是驱动光学系统的配置在最靠近物体一侧的第一透镜组的方式，后聚焦方式是驱动光学系统的配置在最靠近像侧的最后透镜组的方式，内聚焦方式是驱动配置在第一透镜组和最后透镜组之间的透镜组的方式。如果聚焦组的透镜直径大时，驱动机构也大型化，所以前聚焦方式不适合于聚焦动作的高速化。一般说来，通过这样构成透镜系统，即在高变焦可变焦距透镜中，将孔径光阑配置在透镜系统的中央附近，随着透镜位置状态的变化，通过离开孔径光阑的透镜组的轴外光束的高度也变化，以此来抑制与透镜位置状态的变化相伴随的各种像差的变化。因此，远离孔径光阑的最后的透镜组存在透镜直径变大的趋势。因此，为了聚焦控制的高速化，适合采用内聚焦方式，至今已提出了各种方案。可是，在特开平2-73211号公报等中公开的正·正·负3组可变焦距透镜中，如果变焦比超过3.5倍而变大时，则第三透镜组的横向放大率在正侧变大。为了获得规定的光学性能所需要的透镜停止精度与横向放大率的2次方成正比，所以如果变焦比变大，那么就需要有非常高的透镜位置精度，存在难以实现的问题。在特开平2-207210号公报等中公开的正·负·正·负4组可变焦距透镜中，第三透镜组是聚焦组，与广角端状态相比较，在望远端状态下不仅要求高的透镜停止精度，而且在与广角端状态不同的望远端状态下的移动量不怎么变化，在望远端状态下不得不用高的透镜停止精度控制聚焦组，所以存在问题。在特开平6-265788号公报等中公开的正·负·正·负4组可变焦距透镜中，虽然实现了5倍左右的变焦比，但关于近距离的调焦方法一点也没公开，不能抑制被拍摄体位置从无限远调焦状态到近距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大率可变光学系统，它从物体一侧开始，依次配置具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有负光焦度的第四透镜组，该放大率可变光学系统的特征在于：当透镜位置状态从广角端状态变化到望远端状态时，如下 进行移动，即上述第一透镜组和上述第二透镜组的间隔增大、上述第二透镜组和上述第三透镜组的间隔减小、上述第三透镜组和上述第四透镜组的间隔减小，将孔径光阑与上述第二透镜组或上述第三透镜组相邻地配置，同时设上述第一透镜组的焦距为ｆ１、上述第二透镜组的焦距为ｆ２、上述第三透镜组的焦距为ｆ３时，满足以下的条件式０．１５＜ｆ３／ｆ１＜０．３。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大竹基之，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：JP[日本]