可变放大率光学系统和成像设备技术方案

一种可变放大率光学系统，包括：从所述可变放大率光学系统的物体侧依次排列的负的第一透镜组、光阑和正的第二透镜组。通过沿光轴方向改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离，来改变所述可变放大率光学系统的放大率。第一透镜组包括负的塑料透镜，第二透镜组包括正的塑料透镜。另外，满足以下公式(1)和(2)：5.0＜fpp/fw＜7.5??(1)；和-7.0＜fpn/fw＜-6.0(2)，其中fpn是具有负折射能力的塑料透镜的焦距，fpp是具有正折射能力的塑料透镜的焦距，以及fw是所述可变放大率光学系统的整个系统在广角端的焦距。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可变放大率光学系统和成像设备。具体地，本专利技术涉及一种可安装在视频摄像机、电子照相机等中、尤其适用于监控或监视摄像机中的可变放大率光学系统。另外，本专利技术涉及一种包括所述可变放大率光学系统的成像设备。
技术介绍
通常，监控摄像机(监视摄像机)用于防止犯罪行为、记录图像等。监控摄像机用的光学系统需要小型化，并且能够低成本的生产。另外，光学系统需要具有大相对孔径 (relative aperture)和高光学性能，使得即使在低照度条件下照相时也能够识别对象。随着近年来对于具有可变放大率功能的监控摄像机需求的增加，可变放大率光学系统正成为监控摄像机的光学系统的主流趋势。通常，例如在日本专利No. 2901066 (专利文献1)和日本专利No. 2856464 (专利文献2)中公开了摄像机用的变焦透镜。专利文献1公开了由从变焦透镜的物体侧依次排列的正第一透镜组和负第二透镜组构成的变焦透镜。另外，组成该变焦透镜整个系统的五个透镜中的至少三个由塑料制成。另外，专利文献2公开了由从变焦透镜的物体侧依次排列的负第一透镜组和正第二透镜组构成的变焦透镜。另外，正塑料透镜和负塑料透镜设置在第二透镜组中，或者设置在第一透镜组和第二透镜组的每一组中。通常，例如在日本未审专利公开No. 2006-119574(专利文献3)、日本未审专利公开No. 2008-310035(专利文献4)和日本未审专利公开No. 2008-310133 (专利文献5)中提出了监控摄像机用的可变放大率光学系统。专利文献3公开了一种可变放大率光学系统， 包括从该可变放大率光学系统的物体侧依次排列的负第一透镜组、光阑(stop)和正第二透镜组。通过在光轴上朝着物体侧移动第二透镜组，该可变放大率光学系统的放大率可以从广角端向远距端变化。另外，第二透镜组中最靠近物体侧的透镜是非球面透镜。另外，专利文献4公开了一种可变放大率光学系统，包括从该可变放大率光学系统的物体侧依次排列的负第一透镜组、光阑和正第二透镜组。当该可变放大率光学系统的放大率从广角端向远距端变化时，第一透镜组和第二透镜组按照使它们之间的距离减小的方式移动。另外，第二透镜组中最靠近像侧的透镜是塑料透镜。另外，专利文献5公开了一种可变放大率光学系统，包括从该可变放大率光学系统的物体侧依次排列的负第一透镜组、光阑和正第二透镜组。当该可变放大率光学系统的放大率从广角端向远距端变化时，第一透镜组和第二透镜组按照使它们之间的距离减小的方式移动。另外，至少一个正塑料透镜和至少一个负塑料透镜设置在第二透镜组中。当前，监控摄像机用的透镜的主流趋势是具有广角和大相对孔径的高性能透镜。 另外，近年来也强烈要求减小成本。用于减小成本的方法之一是使用塑料透镜。同时，专利文献1和2中所公开的光学系统使用许多塑料透镜。然而塑料透镜具有诸如较大F值 (F-number，光圈数)和小视角之类的问题。在专利文献3所公开的光学系统中，所有透镜都是玻璃透镜。尤其是因为使用由玻璃制成的非球面透镜，生产该光学系统的成本较高。专利文献4和5所公开的光学系统使用塑料透镜，并且塑料透镜设置在该光学系统最靠近像的一侧。当光线通过最靠近像侧的透镜时，光线的直径相对较小。因为灰尘易于通过静电粘附到塑料透镜甚于粘附到玻璃透镜上，所以存在这样的问题灰尘粘附到光学系统的光路上的塑料透镜表面大大地影响了光学系统形成的像。同时，塑料透镜相比于玻璃透镜的优势是成本低、重量轻和高度灵活的形状(高灵活度设计)。然而，塑料透镜的劣势是塑料透镜的折射率和体积随温度波动急剧变化。因此，通常认为难以在室外监视摄像机用的透镜中采用塑料透镜，因为室外的温度波动较大。
技术实现思路
考虑到上述情况，本专利技术的一个目的是提供一种可变放大率光学系统，该可变放大率光学系统在维持小尺寸、广角、大相对孔径和高性能的同时，可以抑制由温度波动引起的性能退化。另外，本专利技术的另一目的是提供一种包括可变放大率光学系统的成像设备。本专利技术的可变放大率光学系统是这样一种可变放大率光学系统，包括从所述可变放大率光学系统的物体侧依次排列的以下部件具有负折射能力的第一透镜组；光阑；以及具有正折射能力的第二透镜组，其中通过沿光轴方向改变所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离，来改变所述可变放大率光学系统的放大率，以及其中所述第一透镜组包括具有负折射能力的塑料透镜；以及其中所述第二透镜组包括具有正折射能力的塑料透镜；以及其中满足以下公式(1)和(2)5. 0 < fpp/fw < 7. 5 (1)；和-7. 0 < fpn/fw < _6. 0 )，其中fpn是具有负折射能力的塑料透镜的焦距，fpp是具有正折射能力的塑料透镜的焦距，以及fw是所述可变放大率光学系统的整个系统在广角端的焦距。当塑料透镜用于降低光学系统的成本时，用于抑制在温度波动期间由塑料透镜引起的光学系统性能变化的方法之一是降低塑料透镜的折射能力。然而，在这种方法中，难以实现本专利技术所针对的具有小尺寸、广角、大相对孔径和高性能的光学系统。因此，在本专利技术的可变放大率光学系统中，提供具有正折射能力的塑料透镜和具有负折射能力的塑料透镜两者，使得温度波动的影响抵消。因此，不必降低塑料透镜的折射能力，设计灵活度变高。另外，通过使用少量的透镜，可以实现良好的象差校准。在本专利技术的可变放大率光学系统中， 适当设置正塑料透镜和负塑料透镜各自的折射能力范围。因此，可以在维持小尺寸、广角和大相对孔径的同时，实现高光学性能。在本专利技术的可变放大率光学系统中，第一透镜组可以包括从物体侧依次排列三个透镜负透镜、正透镜和负透镜。在本专利技术的可变放大率光学系统，第二透镜组可以包括四个透镜。在本专利技术的可变放大率光学系统，理想地是第二透镜组中具有正折射能力的塑料透镜设置在第二透镜组最靠近物体的一侧。另外，理想地是满足以下公式(3):52. 0 < vdpp < 58. 0(3)，其中vdpp是具有正折射能力的塑料透镜的材料相对于d-线的阿贝数。在本专利技术的可变放大率光学系统，理想地是第一透镜组中具有负折射能力的塑料透镜设置在第一透镜组最靠近像的一侧。另外，理想地是满足以下公式ν dpn > 54. 0 (；4)，其中ν dpn是具有负折射能力的塑料透镜的材料相对于d-线的阿贝数。在本专利技术的可变放大率光学系统，理想地是第二透镜组中具有正折射能力的塑料透镜和第一透镜组中具有负折射能力的塑料透镜中的每一个具有至少一个非球面。在本专利技术的可变放大率光学系统，理想地是当从广角端向远距端改变可变放大率光学系统的放大率时，第一透镜组在从可变放大率光学系统的物体侧向可变放大率光学系统的像侧移动之后，从像侧向物体侧移动。这里，术语“移动”指的是透镜组相对于像面的移动。在本专利技术的可变放大率光学系统，理想地是可变放大率光学系统的整个系统中最靠近物体侧的透镜和最靠近像侧的透镜由塑料之外的其他材料制成。当透镜是非球面透镜时，透镜的折射能力的符号(正/负)代表该透镜的近轴区域中的折射能力。另外，公式(1)和O)中的焦距是近轴区域中的焦距。在以上描述中，透镜的个数是透镜组成元件的个数。例如，当由彼此不同的材料制成的多个单一透镜接合在一起从而形成接合透镜时，组成该接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可变放大率光学系统，包括：从所述可变放大率光学系统的物体侧依次排列的以下部件：具有负折射能力的第一透镜组；光阑；以及具有正折射能力的第二透镜组，其中通过沿光轴方向改变所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离，来改变所述可变放大率光学系统的放大率，以及其中所述第一透镜组包括具有负折射能力的塑料透镜；以及其中所述第二透镜组包括具有正折射能力的塑料透镜；以及其中满足以下公式（１）和（２）：５．０＜ｆｐｐ／ｆｗ＜７．５　　（１）；和－７．０＜ｆｐｎ／ｆｗ＜－６．０（２），其中ｆｐｎ是具有负折射能力的塑料透镜的焦距，ｆｐｐ是具有正折射能力的塑料透镜的焦距，以及ｆｗ是所述可变放大率光学系统的整个系统在广角端的焦距。

【技术特征摘要】
2010.05.17 JP 2010-1131561.一种可变放大率光学系统，包括从所述可变放大率光学系统的物体侧依次排列的以下部件 具有负折射能力的第一透镜组； 光阑；以及具有正折射能力的第二透镜组，其中通过沿光轴方向改变所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离，来改变所述可变放大率光学系统的放大率，以及其中所述第一透镜组包括具有负折射能力的塑料透镜；以及其中所述第二透镜组包括具有正折射能力的塑料透镜；以及其中满足以下公式⑴和⑵5. 0 < fpp/fw < 7. 5 (1)；禾口-7. 0 < fpn/fw < -6. (K2)，其中fpn是具有负折射能力的塑料透镜的焦距，fpp是具有正折射能力的塑料透镜的焦距，以及fV是所述可变放大率光学系统的整个系统在广角端的焦距。2.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中所述第一透镜组包括从物体侧依次排列的三个透镜负透镜、正透镜和负透镜。3.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中所述第二透镜组包括四个透镜。4.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中所述具有正折射能力...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松大树，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP