ВАРИООБЪЕКТИВ, ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАРИООБЪЕКТИВА
VARIABLE FOCUS LENS, OPTICAL DEVICE, AND ZOOM LENS MANUFACTURING METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к вариообъективу, оптическому устройству и способу изготовления вариообъектива.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Предпринимаются попытки осуществления дальнейшей миниатюризации и повышения увеличения вариообъектива, который используют в качестве изображающего объектива в видеокамере, электронной фотокамере или аналогичном устройстве (см. патентный документ 1).
ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ ИЗ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ
Патентный документ 1: публикация № 2010-160242(А) заявки на патент Японии.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
В последние годы существует потребность в дальнейшем повышении увеличения.
С учетом изложенного выше задача настоящего изобретения заключается в создании вариообъектива, идеального для видеокамеры и электронной фотокамеры с твердотельным датчиком изображения, имеющего более высокую кратность масштабирования, чем известные вариообъективы, компактного и обеспечивающего очень высокое качество изображения и большее увеличение, а также создания оптического устройства и способа изготовления вариообъектива.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Для решения этой задачи согласно настоящему изобретению предложен вариообъектив, имеющий, по порядку от объекта, первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую способность; вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую способность; третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую способность; и четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую способность, при этом первая линзовая группа включает в себя только, по порядку от объекта, линзу, склеенную из отрицательной линзы и положительной линзы, и положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, апертурная диафрагма для определения яркости расположена на стороне объекта третьей линзовой группы, при масштабировании изображения все четыре группы перемещаются и апертурная диафрагма перемещается вместе с третьей линзовой группой, и удовлетворяется следующее условное выражение:
νdp1>85,0,
где νdp1 обозначает число Аббе положительной линзы, которая в первой линзовой группе расположена наиболее близко к объекту, при d-линии в качестве эталона.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы при масштабировании изображения вторая линзовая группа однократно перемещалась к плоскости изображения и затем перемещалась к объекту.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы удовлетворялось следующее условное выражение:
νdp2>60,0,
где νdp2 обозначает число Аббе положительной линзы, которая в первой линзовой группе расположена наиболее близко к плоскости изображения, при d-линии в качестве эталона.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы вторая линзовая группа включала в себя только, по порядку от объекта, отрицательную линзу, отрицательную линзу, положительную линзу и отрицательную линзу.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы третья линзовая группа включала в себя только, по порядку от объекта, положительную линзу, линзу, склеенную из положительной линзы и отрицательной линзы, и положительную линзу.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы четвертая линзовая группа включала в себя только линзу, склеенную из положительной линзы и отрицательной линзы, которые расположены по порядку от объекта.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы удовлетворялось следующее условное выражение:
0,05<(-fG2)/fG1<0,15,
где fG1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы и fG2 обозначает фокусное расстояние второй линзовой группы.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы удовлетворялось следующее условное выражение:
0,200<νdn1/νdp1<0,400,
где νdn1 обозначает число Аббе отрицательной линзы, которая в первой линзовой группе расположена наиболее близко к объекту, при d-линии в качестве эталона и νdp1 обозначает число Аббе положительной линзы, которая в первой линзовой группе расположена наиболее близко к объекту, при d-линии в качестве эталона.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы при масштабировании изображения четвертая линзовая группа однократно перемещалась к объекту и затем перемещалась к плоскости изображения.
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы третья линзовая группа включала в себя по меньшей мере одну асферическую линзу.
Согласно настоящему изобретению предложено оптическое устройство (например цифровая фотокамера САМ согласно представленному варианту осуществления), включающий в себя вариообъектив.
Согласно настоящему изобретению предложен способ изготовления вариообъектива, включающего в себя, по порядку от объекта, первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую способность, третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую способность, и четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую способность, при этом способ включает в себя установку каждой линзы в корпус объектива таким образом, чтобы первая линзовая группа включала в себя только, по порядку от объекта, линзу, склеенную из отрицательной линзы и положительной линзы, и положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, при масштабировании изображения перемещались все четыре группы и апертурная диафрагма для определения яркости перемещалась вместе с третьей линзовой группой, и удовлетворялось следующее условное выражение:
νdp1>85,0,
где νdp1 обозначает число Аббе положительной линзы, которая в первой линзовой группе расположена наиболее близко к объекту, при d-линии в качестве эталона.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно изобретению можно иметь вариообъектив, который является идеальным для видеокамеры и электронной фотокамеры с твердотельным датчиком изображения, обладает более высокой кратностью масштабирования, чем известные вариообъективы, компактен и обеспечивает очень высокое качество изображения и большее увеличение, а также иметь оптическое устройство и способ изготовления вариообъектива.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
фиг. 1 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 1 и иллюстрация положений компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива;
фиг. 2А и фиг. 2В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 1, где фиг. 2А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, и фиг. 2В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива;
фиг. 3А и фиг. 3В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 1, где фиг. 3А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива, и фиг. 3В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива;
фиг. 4 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 2 и иллюстрация положений компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива;
фиг. 5А и фиг. 5В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 2, где фиг. 5А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, и фиг. 5В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива;
фиг. 6А и фиг. 6В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 2, где фиг. 6А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива, и фиг. 6В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива;
фиг. 7 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 3 и иллюстрация положений компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива;
фиг. 8А и фиг. 8В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 3, где фиг. 8А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, и фиг. 8В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива;
фиг. 9А и фиг. 9В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 3, где фиг. 9А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива, и фиг. 9В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива;
фиг. 10 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 4 и иллюстрация положений компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива;
фиг. 11А и фиг. 11В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 4, где фиг. 11А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, и фиг. 11В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива;
фиг. 12А и фиг. 12В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива согласно примеру 4, где фиг. 12А - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива, и фиг. 12В - графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива;
фиг. 13 - виды цифрового фотоаппарата (оптического устройства), включающего в себя вариообъектив согласно этому варианту осуществления, где фиг. 13А - вид спереди, фиг. 13В - вид сзади;
фиг. 14 - поперечное сечение по линии А-А' на фиг. 13А: и
фиг. 15 - блок-схема последовательности действий способа изготовления вариообъектива согласно этому варианту осуществления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Теперь с обращением к чертежам будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, вариообъектив ZL согласно этому варианту осуществления включает в себя, по порядку от объекта, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую способность, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую способность, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую способность, и при этом первая линзовая группа G1 включает в себя только, по порядку от объекта, линзу, склеенную из отрицательной линзы L11 и положительной линзы L12, и положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, апертурная диафрагма S для определения яркости расположена на стороне объекта третьей линзовой группы G3, а при масштабировании изображения все четыре группы с G1 по G4 перемещаются и апертурная диафрагма S перемещается вместе с третьей линзовой группой G3. Благодаря этой конфигурации поперечная хроматическая аберрация и сферическая аберрация, порождаемые в первой линзовой группе G1, могут быть в достаточной степени скорректированы. В результате поперечная хроматическая аберрация и сферическая аберрация, порождаемые в конечном положении масштабирования изображения при фотографировании с телеобъективом, могут быть в достаточной степени скорректированы.
При масштабировании изображения апертурная диафрагма S, предназначенная для определения яркости, перемещается вместе с третьей линзовой группой G3, вследствие чего флуктуация диаметра светового потока, который проходит через третью линзовую группу G3, может быть подавлена, а флуктуация сферической аберрации при масштабировании изображения может быть хорошо скорректирована.
Вариообъектив ZL согласно этому варианту осуществления удовлетворяет следующему условному выражению (1).
νdp1>85,0, (1)
где νdp1 обозначает число Аббе положительной линзы L12, которая в первой линзовой группе G1 расположена наиболее близко к объекту, при d-линии (длине волны 587,56 нм) в качестве эталона.
Условное выражение (1) предназначено для точного определения значения числа Аббе положительной линзы L12, которая в первой линзовой группе G1 расположена наиболее близко к объекту. Если нижнее предельное значение из условного выражения (1) не достигается, достаточная коррекция поперечной хроматической аберрации, порождаемой в первой линзовой группе G1, становится трудной. В результате достаточная коррекция поперечной хроматической аберрации в конечном положении масштабирования изображения при фотографировании с телеобъективом становится трудной, что нежелательно.
Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение из условного выражения (1) составляло 87,5. Для проявления положительного эффекта варианта осуществления особенно предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение из условного выражения (1) составляло 90,0.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы при масштабировании изображения вторая линзовая группа G2 однократно перемещалась к плоскости изображения и затем перемещалась к объекту. Благодаря этой конфигурации флуктуация положения плоскости изображения вследствие масштабирования изображения может быть в достаточной степени скорректирована.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы удовлетворялось следующее условное выражение (2).
νdp2>60,0, (2)
где νdp2 обозначает число Аббе положительной линзы L13, которая в первой линзовой группе G1 расположена наиболее близко к плоскости изображения, при d-линии (длине волны 587,56 нм) в качестве эталона.
Условное выражение (2) предназначено для точного определения значения числа Аббе положительной линзы L13, которая в первой линзовой группе G1 расположена наиболее близко к плоскости изображения. Если нижнее предельное значение из условного выражения (2) не достигается, достаточная коррекция поперечной хроматической аберрации, порождаемой в первой линзовой группе G1, становится трудной. В результате достаточная коррекция поперечной хроматической аберрации в конечном положении масштабирования изображения при фотографировании с телеобъективом становится трудной, что нежелательно.
Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение из условного выражения (2) составляло 70,0. Для проявления положительного эффекта варианта осуществления особенно предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение из условного выражения (2) составляло 80,0.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы вторая линзовая группа G2 включала в себя только, по порядку от объекта, отрицательную линзу L21, отрицательную линзу L22, положительную линзу L23 и отрицательную линзу L24. Благодаря этой конфигурации астигматизм в конечном положении масштабирования изображения при фотографировании с широкоугольным объективом может быть в достаточной степени скорректирован.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы третья линзовая группа G3 включала в себя только, по порядку от объекта, положительную линзу L31, линзу, склеенную из положительной линзы L32 и отрицательной линзы L33, и положительную линзу L34. Благодаря этой конфигурации флуктуация продольной хроматической аберрации и сферической аберрации вследствие масштабирования изображения может быть в достаточной степени скорректирована.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы четвертая линзовая группа G4 включала в себя только линзу, склеенную из положительной линзы L41 и отрицательной линзы L42, которые расположены по порядку от объекта. Благодаря этой конфигурации поперечная хроматическая аберрация в положении масштабирования изображения при фотографировании с объективом с промежуточным фокусным расстоянием может быть в достаточной степени скорректирована.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы удовлетворялось следующее условное выражение (3).
0,05<(-fG2)/fG1<0,15, (3)
где fG1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы G1 и fG2 обозначает фокусное расстояние второй линзовой группы G2.
Условным выражением (3) точно определяется отношение фокусного расстояния первой линзовой группы G1 к фокусному расстоянию второй линзовой группы G2. Если верхнее предельное значение из условного выражения (3) превышается, поперечная хроматическая аберрация и сферическая аберрация, порождаемые в первой линзовой группе G1, возрастают и коррекция поперечной хроматической аберрации и сферической аберрации вследствие масштабирования изображения становится трудной, что нежелательно. Если нижнее предельное значение из условного выражения (3) не достигается, астигматизм, порождаемый во второй линзовой группе G2, возрастает и коррекция астигматизма вследствие масштабирования изображения становится трудной, что нежелательно.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы удовлетворялось следующее условное выражение (4).
0,200<νdn1/νdp1<0,400, (4)
где νdn1 обозначает число Аббе отрицательной линзы, которая в первой линзовой группе расположена наиболее близко к объекту, при d-линии (длине волны 587,56 нм) в качестве эталона, и νdp1 обозначает число Аббе положительной линзы, которая в первой линзовой группе расположена наиболее близко к объекту, при d-линии (длине волны 587,56 нм) в качестве эталона.
Условным выражением (4) точно определяется отношение числа Аббе отрицательной линзы L11, которая в первой линзовой группе G1 расположена наиболее близко к объекту, к числу Аббе положительной линзы L12, которая в первой линзовой группе G1 расположена наиболее близко к объекту. Если верхнее предельное значение из условного выражения (4) превышается, поперечная хроматическая аберрация, порождаемая в первой линзовой группе G1, возрастает и коррекция поперечной хроматической аберрации при масштабировании изображения становится трудной, что нежелательно. Если нижнее предельное значение из условного выражения (4) не достигается, достаточная коррекция продольной хроматической аберрации вследствие масштабирования изображения становится трудной, что нежелательно.
Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значение из условного выражения (1) составляло 0,390. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение из условного выражения (1) составляло 0,250.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы при масштабировании изображения четвертая линзовая группа G4 однократно перемещалась к объекту и затем перемещалась к плоскости изображения. Благодаря этой конфигурации флуктуация положения плоскости изображения вследствие масштабирования изображения может быть в достаточной степени скорректирована.
В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы третья линзовая группа G3 включала в себя по меньшей мере одну асферическую линзу. Благодаря этой конфигурации флуктуация сферической аберрации вследствие масштабирования изображения может быть в достаточной степени скорректирована.
На фиг. 13 и фиг. 14 показана конфигурация цифровой фотокамеры САМ (оптического устройства) в качестве оптического устройства, включающего в себя упомянутый выше вариообъектив ZL. Когда на цифровой фотокамере САМ нажимают кнопку питания (не показанную), затвор (не показанный) изображающего объектива (вариообъектива ZL) спускается, а свет от объекта собирается вариообъективом ZL и образует изображение на элементе С изображения (например, на основе приборов с зарядовой связью или комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник), который расположен в плоскости I изображения (см., например, фиг. 1). Изображение объекта, образованное на элементе С изображения, отображается на жидкокристаллическом мониторе М, расположенном на задней стороне цифровой фотокамеры САМ. Пользователь определяет композицию изображения объекта, рассматривая изображение на жидкокристаллическом мониторе М, затем нажимает кнопку В1 спуска для захвата изображения объекта элементом С изображения и сохраняет его в запоминающем устройстве (непоказанном).
Эта фотокамера САМ включает в себя вспомогательный светоизлучающий блок D, который излучает вспомогательный свет, когда объект находится в темноте, кнопку В2 (W-T) для масштабирования изображения, формируемого изображающим вариообъективом ZL, от конечного положения (W) широкоугольного объектива до конечного положения (Т) телеобъектива и функциональную клавишу В3, которую используют для задания различных состояний цифровой фотокамеры САМ. На фиг. 13 показан компактный фотоаппарат, в котором объединены фотокамера САМ и вариообъектив ZL, но оптическим устройством может быть однообъективный зеркальный фотоаппарат, в котором корпус объектива, включающий в себя вариообъектив ZL, и корпус фотоаппарата могут быть разъемными.
Теперь с обращением к фиг. 15 будет описан способ изготовления вариообъектива ZL. Сначала первую линзовую группу G1, вторую линзовую группу G2, третью линзовую группу G3 и четвертую линзовую группу G4 устанавливают в корпус объектива (этап ST10). На этом установочном этапе каждую линзу располагают так, чтобы первая линзовая группа G1 имела положительную преломляющую способность, вторая линзовая группа G2 имела отрицательную преломляющую способность, третья линзовая группа G3 имела положительную преломляющую способность и четвертая линзовая группа G4 имела положительную преломляющую способность. Затем каждую линзу располагают так, чтобы первую линзовую группу G1 составляли только, по порядку от объекта, линза, склеенная из отрицательной линзы L11 и положительной линзы L12, и положительная менисковая линза L13, имеющая выпуклую поверхность, обращенную к объекту (этап SN20). После этого апертурную диафрагму, предназначенную для определения яркости, располагают на стороне объекта третьей линзовой группы G3 (этап ST30). В этом случае каждую линзу располагают так, чтобы при масштабировании изображения все четыре группы с G1 по G4 перемещались, а апертурная диафрагма S перемещалась вместе с третьей линзовой группой G3 (этап ST40). И наконец, устанавливают положительную линзу L12, которую в первой линзовой группе G1 располагают наиболее близко к объекту, линзу, которая удовлетворяет следующему условному выражению (1), где νdp1 обозначает число Аббе этой линзы при d-линии в качестве эталона (этап ST50).
νdp1>85,0 (1)
Например, как показано на фиг. 1, в качестве первой линзовой группы G1 вариообъектива согласно этому варианту осуществления располагают в порядке от объекта линзу, склеенную из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклой положительной линзы L12, и положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту. В качестве второй линзовой группы G2 располагают в порядке от объекта отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, двояковогнутую отрицательную линзу L22, двояковыпуклую положительную линзу L23 и двояковогнутую отрицательную линзу L24. В качестве третьей линзовой группы G3 располагают в порядке от объекта двояковыпуклую положительную линзу L31, линзу, склеенную из положительной менисковой линзы L32, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и отрицательной менисковой линзы L33, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклую положительную линзу L34. В качестве четвертой линзовой группы G4 располагают линзу, склеенную из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42. Число νdp1 Аббе двояковыпуклой положительной линзы L12, которая расположена в первой линзовой группе G1 наиболее близко к объекту, задают равным 95,0 при d-линии в качестве эталона.
Способ изготовления вариообъектива согласно этому варианту осуществления, описанный выше, позволяет получать вариообъектив, который является идеальным для видеокамеры и электронной фотокамеры с использованием твердотельного датчика изображения, имеет более высокую кратность масштабирования, чем известные вариообъективы, является компактным и обеспечивает очень высокое качество изображения и большое увеличение.
ПРИМЕРЫ
Теперь каждый пример этого варианта осуществления будет описан с обращением к чертежам. В таблицах с 1 по 4, показанных ниже, приведены все данные из примеров с 1 по 4, соответственно.
В каждой таблице в графе [Данные линз] номер поверхности представляет собой порядковый номер поверхности линзы, отсчитываемый со стороны объекта в направлении распространения света, R является радиусом кривизны каждой поверхности линзы, D является расстоянием от каждой оптической поверхности до следующей оптической поверхности (или плоскости изображения) на оптической оси, nd является показателем преломления стеклянного материала, используемого для линзы, при d-линии (длине волны 587,56 нм) и νd является числом Аббе стеклянного материала, используемого для линзы, при d-линии (длине волны 587, 56 нм) в качестве эталона. «∞» радиуса кривизны служит признаком плоскости или апертуры. Пропущен показатель преломления воздуха, составляющий 1,000000.
-n
-5
В каждой таблице в графе [Асферические данные] форма асферической поверхности, показанной в графе [Данные линз], обозначена в соответствии с нижеследующим выражением (а). X(y) обозначает расстояние вдоль оптической оси от касательной плоскости при вершине асферической поверхности до места на асферической поверхности на высоте y, R обозначает радиус кривизны (параксиальный радиус кривизны) эталонной сферической поверхности, κ обозначает конический коэффициент и Ai обозначает асферический коэффициент в степени i. «E-n» обозначает «×10». Например, 1,234Е-05=1,234×10.
2
2
2
1/2
X(y)=y/[R×{1+(1-κ×y/R)}]+
4
6
8
10
A4×y+A6×y+A8×y+A10×y(a)
В каждой таблице в графе [Общие данные] f обозначает фокусное расстояние, FNo обозначает F-число, ω обозначает половину угла зрения, Y обозначает высоту изображения, TL обозначает полную длину объектива, Bf обозначает расстояние от поверхности стороны изображения оптического элемента, который расположен наиболее близко к стороне изображения, до плоскости параксиального изображения и Bf (пересчитанное к воздуху) обозначает расстояние в случае, когда расстояние от конечной поверхности объектива до плоскости параксиального изображения пересчитано к воздуху.
В каждой таблице в графе [Данные масштабирования изображения] Di (i является целым числом) обозначает переменное расстояние между i-той поверхностью и (i+1)-ой поверхностью в каждом из конечного положения широкоугольного объектива, положения промежуточного фокусного расстояния (промежуточного положения 1 и промежуточного положения 2) и конечного положения телеобъектива.
В графе [Данные линзовых групп вариообъектива] G обозначает номер группы, первая поверхность группы показывает номер поверхности, ближайшей к объекту в каждой группе, фокусное расстояние группы показывает фокусное расстояние каждой группы и длина линзовой конфигурации показывает длину от поверхности линзы, ближайшей к объекту в каждой группе, до поверхности линзы, ближайшей к изображению в каждой группе.
В каждой таблице в графе [Условные выражения] показано значение, соответствующее каждому условному выражении с (1) по (4).
Для всех значений данных в качестве единицы фокусного расстояния f, радиуса R кривизны, протяженности D поверхности и других расстояний обычно используется «миллиметр», но единица не ограничена «миллиметром», поскольку эквивалентные оптические характеристики достигаются даже в случае, когда оптическую систему пропорционально увеличивают или пропорционально уменьшают. Единица не ограничена «миллиметром» и можно использовать другую подходящую единицу.
Приведенное выше описание таблицы является общим для всех примеров и поэтому ниже это описание опускается.
(ПРИМЕР 1)
Теперь с обращением к фиг. 1-3 и таблице 1 будет описан пример 1. На фиг. 1 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL1) согласно примеру 1 и положения компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 1, вариообъектив ZL1 согласно примеру 1 включает в себя, по порядку от объекта, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую способность, апертурную диафрагму S, предназначенную для регулирования количества света, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую способность, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую способность.
Первая линзовая группа G1 включает в себя, по порядку от объекта, линзу, склеенную из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклой положительной линзы L12, и положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту.
Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от объекта, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, двояковогнутую отрицательную линзу L22, двояковыпуклую положительную линзу L23 и двояковогнутую отрицательную линзу L24.
Третья линзовая группа G3 включает в себя, по порядку от объекта, двояковыпуклую положительную линзу L31, линзу, склеенную из положительной менисковой линзы L32, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и отрицательной менисковой линзы L33, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклую положительную линзу L34.
Четвертая линзовая группа G4 включает в себя линзу, склеенную из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42, которые расположены по порядку от объекта.
Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения расположен стеклянный задерживающий компонент GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный отсекающий фильтр, предназначенный для отсечки пространственных частот не ниже чем критическое разрешение твердотельного датчика С изображения (например, на основе приборов с зарядовой связью, комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник), расположенного в плоскости I изображения.
В вариообъективе ZL1, имеющем эту конфигурацию, при масштабировании изображения все четыре группы с G1 по G4 перемещаются от конечного положения широкоугольного объектива к конечному положению телеобъектива. В этом случае первая линзовая группа G1 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Вторая линзовая группа G2 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Третья линзовая группа G3 перемещается к объекту. Четвертая линзовая группа G4 однократно перемещается к объекту и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, предназначенная для определения яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к объекту.
В таблице 1 показаны значения всех данных из примера 1. В таблице 1 каждый номер с 1 по 28 поверхности соответствует каждой оптической поверхности с радиусом кривизны от R1 до R28 на фиг. 1. В примере 1 поверхность 15 и поверхность 16 образованы асферическими.
В соответствии с показанными в таблице 1 данными вариообъектив ZL1 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (4).
На фиг. 2 и фиг. 3 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL1 согласно примеру 1. На фиг. 2А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, на фиг. 2В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива (промежуточное положение 1), на фиг. 3А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива (промежуточное положение 2), и на фиг.3В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива.
На каждом графике, показывающем аберрации, FNo обозначает F-число и Y обозначает высоту изображения. d, g, C и F обозначают различные аберрации при d-линии (длине волны 587,6 нм), g-линии (длине волны 435,8 нм), С-линии (длине волны 656,3 нм) и F-линии (длине волны 486,1 нм), соответственно. Отсутствует указание относительно аберраций при d-линии. На графиках, показывающих сферическую аберрацию, сплошной линией показана сферическая аберрация и пунктирной линией показаны условия синусов. На графиках, показывающих астигматизм, сплошной линией показана поверхность сагиттального изображения, а пунктирной линией показана поверхность меридионального изображения. На графиках, показывающих коматическую аберрацию, сплошной линией показана меридиональная коматическая аберрация. Описание графиков, показывающих аберрации, является одинаковым для всех примеров и поэтому ниже описание опускается.
В соответствии с пояснением каждого графика, показывающего аберрации, вариообъектив согласно примеру 1 имеет хорошие характеристики формирования изображения, при этом различные аберрации идеально корректируются в положении каждого фокусного расстояния от конечного положения широкоугольного объектива до конечного положения телеобъектива.
(ПРИМЕР 2)
Теперь с обращением к фиг. 4-6 и таблице 2 будет описан пример 2. На фиг. 4 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL2) согласно примеру 2 и положения компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 4, вариообъектив ZL2 согласно примеру 2 включает в себя, по порядку от объекта, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую способность, апертурную диафрагму S для регулирования количества света, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую способность, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую способность.
Первая линзовая группа G1 включает в себя, по порядку от объекта, линзу, склеенную из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклой положительной линзы L12, и положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту.
Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от объекта, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, двояковогнутую отрицательную линзу L22 и линзу, склеенную из двояковыпуклой положительной линзы L23 и двояковогнутой отрицательной линзы L24.
Третья линзовая группа G3 включает в себя, по порядку от объекта, двояковыпуклую положительную линзу L31, линзу, склеенную из положительной менисковой линзы L32, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и отрицательной менисковой линзы L33, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и положительную менисковую линзу L34, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к изображению.
Четвертая линзовая группа G4 включает в себя линзу, склеенную из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42.
Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения расположен стеклянный задерживающий компонент GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный отсекающий фильтр, предназначенный для отсечки пространственных частот не ниже чем критическое разрешение твердотельного датчика С изображения (например, на основе приборов с зарядовой связью, комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник), расположенного в плоскости I изображения.
В вариообъективе ZL2, имеющем эту конфигурацию, при масштабировании изображения все четыре группы с G1 по G4 перемещаются от конечного положения широкоугольного объектива до конечного положения телеобъектива. В этом случае первая линзовая группа G1 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Вторая линзовая группа G2 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Третья линзовая группа G3 перемещается к объекту. Четвертая линзовая группа G4 однократно перемещается к объекту и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, предназначенная для определения яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к объекту.
В таблице 2 показаны значения всех данных из примера 2. В таблице 2 каждый номер с 1 по 27 поверхности соответствует каждой оптической поверхности с радиусом кривизны от R1 до R27 на фиг. 4. В примере 2 поверхность 14 и поверхность 15 образованы асферическими.
В соответствии с показанными в таблице 2 данными вариообъектив ZL2 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (4).
На фиг. 5 и фиг. 6 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL2 согласно примеру 2. На фиг. 5А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, на фиг. 5В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива (промежуточное положение 1), на фиг. 6А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива (промежуточное положение 2), и на фиг. 6В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива.
В соответствии с пояснением каждого графика, показывающего аберрации, вариообъектив согласно примеру 2 имеет хорошие характеристики формирования изображения, при этом различные аберрации идеально корректируются в положении каждого фокусного расстояния от конечного положения широкоугольного объектива до конечного положения телеобъектива.
(ПРИМЕР 3)
Теперь с обращением к фиг. с 7 по 9 и таблице 3 будет описан пример 3. На фиг. 7 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL3) согласно примеру 3 и положения компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 7, вариообъектив ZL3 согласно примеру 3 включает в себя, по порядку от объекта, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую способность, апертурную диафрагму S для регулирования количества света, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую способность, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую способность.
Первая линзовая группа G1 включает в себя, по порядку от объекта, линзу, склеенную из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклой положительной линзы L12, и положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту.
Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от объекта, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, двояковогнутую отрицательную линзу L22, двояковыпуклую положительную линзу L23 и двояковогнутую отрицательную линзу L24.
Третья линзовая группа G3 включает в себя, по порядку от объекта, двояковыпуклую положительную линзу L31, линзу, склеенную из положительной менисковой линзы L32, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и отрицательной менисковой линзы L33, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклую положительную линзу L34.
Четвертая линзовая группа G4 включает в себя линзу, склеенную из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42.
Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения расположен стеклянный задерживающий компонент GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный отсекающий фильтр, предназначенный для отсечки пространственных частот не ниже чем критическое разрешение твердотельного датчика С изображения (например, на основе приборов с зарядовой связью, комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник), расположенного в плоскости I изображения.
В вариообъективе ZL3, имеющем эту конфигурацию, при масштабировании изображения все четыре группы с G1 по G4 перемещаются от конечного положения широкоугольного объектива до конечного положения телеобъектива. В этом случае первая линзовая группа G1 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Вторая линзовая группа G2 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Третья линзовая группа G3 перемещается к объекту. Четвертая линзовая группа G4 однократно перемещается к объекту и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, предназначенная для определения яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к объекту.
В таблице 3 показаны значения всех данных из примера 3. В таблице 3 каждый номер с 1 по 28 поверхности соответствует каждой оптической поверхности с радиусом кривизны от R1 до R28 на фиг. 7. В примере 3 поверхность 15 и поверхность 16 образованы асферическими.
В соответствии с показанными в таблице 3 данными вариообъектив ZL3 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (4).
На фиг. 8 и фиг. 9 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL3 согласно примеру 3. На фиг. 8А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, на фиг. 8В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива (промежуточное положение 1), на фиг. 9А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива (промежуточное положение 2), и на фиг. 9В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива.
В соответствии с пояснением каждого графика, показывающего аберрации, вариообъектив согласно примеру 3 имеет хорошие характеристики формирования изображения, при этом различные аберрации идеально корректируются в положении каждого фокусного расстояния от конечного положения широкоугольного объектива до конечного положения телеобъектива.
(ПРИМЕР 4)
Теперь с обращением к фиг. 10-12 и таблице 4 будет описан пример 4. На фиг. 10 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL4) согласно примеру 4 и положения компонентов вариообъектива при переходе от конечного положения (W) широкоугольного объектива к конечному положению (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 10, вариообъектив ZL4 согласно примеру 4 включает в себя, по порядку от объекта, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую способность, апертурную диафрагму S для регулирования количества света, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую способность, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую способность.
Первая линзовая группа G1 включает в себя, по порядку от объекта, линзу, склеенную из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклой положительной линзы L12, и положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту.
Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от объекта, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к объекту, двояковогнутую отрицательную линзу L22, двояковыпуклую положительную линзу L23 и двояковогнутую отрицательную линзу L24.
Третья линзовая группа G3 включает в себя, по порядку от объекта, двояковыпуклую положительную линзу L31, линзу, склеенную из положительной менисковой линзы L32, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и отрицательной менисковой линзы L33, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к объекту, и двояковыпуклую положительную линзу L34.
Четвертая линзовая группа G4 включает в себя линзу, склеенную из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42.
Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения расположен стеклянный задерживающий компонент GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный отсекающий фильтр, предназначенный для отсечки пространственных частот не ниже чем критическое разрешение твердотельного датчика С изображения (например, на основе приборов с зарядовой связью, комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник), расположенного в плоскости I изображения.
В вариообъективе ZL4, имеющем эту конфигурацию, при масштабировании изображения все четыре группы с G1 по G4 перемещаются от конечного положения широкоугольного объектива до конечного положения телеобъектива. В этом случае первая линзовая группа G1 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Вторая линзовая группа G2 однократно перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к объекту. Третья линзовая группа G3 перемещается к объекту. Четвертая линзовая группа G4 однократно перемещается к объекту и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, предназначенная для определения яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к объекту.
В таблице 4 показаны значения всех данных из примера 4. В таблице 4 каждый номер с 1 по 28 поверхности соответствует каждой оптической поверхности с радиусом кривизны от R1 до R28 на фиг. 10. В примере 4 поверхность 15 и поверхность 16 образованы асферическими.
В соответствии с показанными в таблице 4 данными вариообъектив ZL4 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (4).
На фиг. 11 и фиг. 12 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL4 согласно примеру 4. На фиг. 11А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении широкоугольного объектива, на фиг. 11В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения широкоугольного объектива (промежуточное положение 1), на фиг. 12А представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в положении промежуточного фокусного расстояния относительно конечного положения телеобъектива (промежуточное положение 2), и на фиг. 12В представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива при фокусировке на бесконечность в конечном положении телеобъектива.
В соответствии с пояснением каждого графика, показывающего аберрации, вариообъектив согласно примеру 4 имеет хорошие характеристики формирования изображения, при этом различные аберрации идеально корректируются в положении каждого фокусного расстояния от конечного положения широкоугольного объектива до конечного положения телеобъектива.
Хотя согласно вариантам осуществления были описаны конфигурации, необходимые для пояснения настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничено ими.
ПОЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ZL (с ZL1 по ZL4) вариообъектив
G1 первая линзовая группа
G2 вторая линзовая группа
G3 третья линзовая группа
G4 четвертая линзовая группа
S апертурная диафрагма
GB стеклянный задерживающий компонент
С твердотельный датчик изображения
I плоскость изображения
САМ цифровая фотокамера (оптическое устройство)