ВАРИООБЪЕКТИВ, ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАРИООБЪЕКТИВА Российский патент 2016 года по МПК G02B15/173 G02B15/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к вариообъективу, оптическому устройству и способу изготовления вариообъектива.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

Вариообъективы, используемые в качестве захватывающих изображение объективов видеокамеры, электронной фотокамеры или чего-либо подобного, успешно получают с меньшими размерами и более высокими коэффициентами масштабирования (см., например, патентный документ 1).

ПЕРЕЧЕНЬ ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ИСТОЧНИКОВ

ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ

Патентный документ 1: публикация № 2011-85909 (А) выложенной патентной заявки Японии.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

В последнее время требуется еще более высокий коэффициент масштабирования вариообъектива.

С учетом изложенного выше задача настоящего изобретения заключается в создании вариообъектива и оптического устройства, которые пригодны для видеокамеры и электронной фотокамеры с использованием твердотельного элемента изображения и которые имеют более высокий коэффициент масштабирования по сравнению с вариообъективами из предшествующего уровня техники и имеют небольшой размер, обеспечивают сверхвысокое качество изображения и большое увеличение, и способа изготовления вариообъектива.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

Для решения этой задачи вариообъектив согласно настоящему изобретению имеет, по порядку от предмета, первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу (способность); вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую силу (способность); третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу (способность); и четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу (способность), при этом первая линзовая группа, вторая линзовая группа и третья линзовая группа при масштабировании изображения перемещаются вдоль оптической оси, и удовлетворяются следующие условные выражения:

8,000<β2Т/β2W<12,000,

2,000<β3T/β3W<5,000,

где β2Т обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива, β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива, β3Т обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива и β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива.

Предпочтительно, чтобы вариообъектив согласно настоящему изобретению удовлетворял следующему условному выражению:

1,000<(β2T/β2W)/(β3T/β3W)<4,000.

В вариообъективе согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы первая линзовая группа включала в себя, по порядку от стороны, ближайшей к предмету, отрицательную линзу и положительную линзу и удовлетворялось следующее условное выражение:

0,000<(-f1c)/f1<250,000,

где f1c обозначает составное фокусное расстояние отрицательной линзы и положительной линзы, составляющих первую линзовую группу, и f1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы G1.

Предпочтительно, чтобы вариообъектив согласно настоящему изобретению удовлетворял следующему условному выражению:

0,400<f1/fT<0,500,

где f1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы и fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

Предпочтительно, чтобы вариообъектив согласно настоящему изобретению удовлетворял следующему условному выражению:

0,000<f3/fT<0,180, где f3 обозначает фокусное расстояние третьей линзовой группы и fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

В вариообъективе согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы первая линзовая группа включала в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковыпуклую положительную линзу, первую положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и вторую положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и удовлетворялось следующее условное выражение:

0,000<f13/f14<5,000,

где f13 обозначает фокусное расстояние первой положительной менисковой линзы, входящей в состав первой линзовой группы, и f14 обозначает фокусное расстояние второй положительной менисковой линзы, входящей в состав первой линзовой группы.

В вариообъективе согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы отрицательная линза и положительная линза, которые входят в состав первой линзовой группы и расположены по порядку от стороны, ближайшей к предмету, были склеены.

В вариообъективе согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы третья линзовая группа включала в себя по меньшей мере одну асферическую линзу.

Настоящим изобретением предоставляется оптическое устройство (например, цифровая фотокамера САМ в этом варианте осуществления), имеющее любой один из упомянутых выше вариообъективов.

Согласно настоящему изобретению предложен способ изготовления вариообъектива, имеющего, по порядку от предмета, первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу, вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую силу, третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу, и четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу, в котором устанавливают каждую линзу в оправу вариообъектива таким образом, чтобы первая линзовая группа, вторая линзовая группа и третья линзовая группа при масштабировании изображения перемещались вдоль оптической оси и удовлетворялись следующие условные выражения:

8,000<β2T/β2W<12,000,

2,000<β3T/β3W<5,000,

где β2Т обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива, β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива, β3Т обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива и β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива.

ПОЛЕЗНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящим изобретением могут предоставляться вариообъектив и оптическое устройство, которые пригодны для видеокамеры и электронной фотокамеры с использованием твердотельного элемента изображения и которые имеют более высокий коэффициент масштабирования по сравнению с вариообъективами из предшествующего уровня техники и имеют небольшой размер, обеспечивают сверхвысокое качество изображения и большое увеличение, а также способ изготовления вариообъектива.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

фиг. 1 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 1 и иллюстрация траекторий движения компонентов вариообъектива от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива;

фиг. 2 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 1, где фиг. 2А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, и фиг. 2В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива;

фиг. 3 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 1, где фиг. 3А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива, и фиг. 3В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива;

фиг. 4 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 2 и иллюстрация траекторий движения компонентов вариообъектива от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива;

фиг. 5 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 2, где фиг. 5А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, и фиг. 5В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива;

фиг. 6 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 2, где фиг. 6А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива, и фиг. 6В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива;

фиг. 7 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 3 и иллюстрация траекторий движения компонентов от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива;

фиг. 8 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 3, где фиг. 8А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, и фиг. 8В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива;

фиг. 9 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 3, где фиг. 9А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива, и фиг. 9В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива;

фиг. 10 - конфигурация вариообъектива согласно примеру 4 и иллюстрация траекторий движения компонентов вариообъектива от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива;

фиг. 11 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 4, где фиг. 11А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, и фиг. 11В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива;

фиг. 12 - семейство графиков, показывающих различные аберрации вариообъектива согласно примеру 4, где фиг. 12А - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива, и фиг. 12В - семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива;

фиг. 13 - вид цифровой фотокамеры (оптического устройства), включающей в себя вариообъектив согласно этому варианту осуществления, где фиг. 13А - вид спереди и фиг. 13В - вид сзади;

фиг. 14 - поперечное сечение по линии А-А′ на фиг. 13А; и

фиг. 15 - блок-схема последовательности действий, иллюстрирующая способ изготовления вариообъектива согласно этому варианту осуществления.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Теперь с обращением к чертежам будут описаны варианты осуществления. Как показано на фиг. 1, вариообъектив ZL согласно этому варианту осуществления включает в себя, по порядку от предмета, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую силу, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую силу, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую силу, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую силу, при этом первая линзовая группа G1, вторая линзовая группа G2 и третья линзовая группа G3 при масштабировании изображения перемещаются вдоль оптической оси и удовлетворяются следующие условные выражения (1) и (2):

8,000<β2T/β2W<12,00 $$$$ (1)

2,000<β3T/β3W<5,000, $$$$ (2)

где β2Т обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы G2 в конечном состоянии телеобъектива, β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы G2 в конечном состоянии широкоугольного объектива, β3Т обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы G3 в конечном состоянии телеобъектива и β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы G3 в конечном состоянии широкоугольного объектива.

Условным выражением (1) точно определяется отношение поперечного увеличения β2Т в конечном состоянии телеобъектива к поперечному увеличению β2W в конечном состоянии широкоугольного объектива во второй линзовой группе G2. Если верхнее предельное значение условного выражения (1) превышается, дисторсия и кома возрастают в конечном состоянии широкоугольного объектива и коррекция их становится трудной. С другой стороны, если нижнее предельное значение условного выражения (1) не достигается, флуктуация увеличения третьей линзовой группы G3 возрастает и флуктуация сферической аберрации возрастает, что делает трудным получение хороших оптических характеристик.

Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значение условного выражения (1) было равно 11,5. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение условного выражения (1) было равно 9,5.

Условным выражением (2) точно определяется отношение поперечного увеличения β3Т в конечном состоянии телеобъектива к поперечному увеличению β3W в конечном состоянии широкоугольного объектива в третьей линзовой группе G3. Если верхнее предельное значение условного выражения (2) превышается, расстояние перемещения третьей линзовой группы G3 возрастает и полная длина оптической системы возрастает. Кроме того, флуктуация сферической аберрации, обусловленной масштабированием изображения, возрастает, что нежелательно. С другой стороны, если нижнее предельное значение условного выражения (2) не достигается, коррекция дисторсии и комы в конечном состоянии широкоугольного объектива становится трудной.

Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значение условного выражения (2) было равно 4,500. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение условного выражения (2) было равно 3,000.

Предпочтительно, чтобы вариообъектив ZL согласно этому варианту осуществления удовлетворял следующему условному выражению (3):

1,000<(β2Т/β2W)/(β3T/β3W)<4,000. $$$$ (3)

При масштабировании изображения условным выражением (3) точно определяется отношение изменения увеличения между второй линзовой группой G2 и третьей линзовой группой G3. Если верхнее предельное значение условного выражения (3) превышается, коррекция комы становится трудной. С другой стороны, если нижнее предельное значение условного выражения (3) не достигается, влияние третьей линзовой группы G3 на масштабирование изображения возрастает и расстояние перемещения третьей линзовой группы G3 возрастает, при этом возрастает полная длина оптической системы. Кроме того, коррекция сферической аберрации становится трудной.

Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значение условного выражения (3) было равно 3,500. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение условного выражения (3) было равно 2,000.

В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы первая линзовая группа G1 включала в себя, по порядку от стороны, ближайшей к предмету, отрицательную линзу L11 и положительную линзу L12, а также удовлетворялось следующее условное выражение (4):

0,000<(-f1c)/f1<250,000, $$$$ (4)

где f1c обозначает составное фокусное расстояние отрицательной линзы L11 и положительной линзы L12 (в этом же порядке от стороны, ближайшей к предмету), составляющих первую линзовую группу G1, и f1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы G1.

Условным выражением (4) точно определяется отношение фокусного расстояния первой линзовой группы G1 к составному фокусному расстоянию отрицательной линзы L11 и положительной линзы L12, которые составляют первую линзовую группу G1 и расположены по порядку от стороны, ближайшей к предмету. Если верхнее предельное значение условного выражения (4) превышается, коррекция поперечной хроматической аберрации становится трудной. Коррекция поперечной хроматической аберрации также становится трудной, если нижнее предельное значение условного выражения (4) не достигается.

Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значение условного выражения (4) было равно 220,0. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение условного выражения (4) было равно 10,0.

Предпочтительно, чтобы вариообъектив ZL согласно этому варианту осуществления удовлетворял следующему выражению (5):

0,400<f1/fT<0,500, $$$$ (5)

где f1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы G1 и fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

Условным выражением (5) точно определяется отношение фокусного расстояния fT вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива к фокусному расстоянию f1 первой линзовой группы G1. Если верхнее предельное значение условного выражения (5) превышается, оптическая сила первой линзовой группы G1 понижается и полная длина оптической системы возрастает, и кроме того, коррекция астигматизма, дисторсии, поперечной хроматической аберрации и других абаксиальных аберраций становится трудной. С другой стороны, если нижнее предельное значение условного выражения (5) не достигается, оптическая сила первой линзовой группы G1 возрастает и коррекция астигматизма, дисторсии, поперечной хроматической аберрации и других абаксиальных аберраций становится трудной.

Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значение условного выражения (5) было равно 0,470. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение условного выражения (5) было равно 0,420.

Предпочтительно, чтобы вариообъектив ZL согласно этому варианту осуществления удовлетворял следующему условному выражению (6):

0,000<f3/fT<0,180, $$$$ (6)

где f3 обозначает фокусное расстояние третьей линзовой группы G3 и fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

Условным выражением (6) точно определяется отношение фокусного расстояния fT вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива к фокусному расстоянию f3 третьей линзовой группы G3. Если верхнее предельное значение условного выражения (6) превышается, оптическая сила третьей линзовой группы G3 понижается и при масштабировании изображения расстояние перемещения третьей линзовой группы G3 возрастает, при этом возрастает полная длина оптической системы. Кроме того, коррекция астигматизма и комы в конечном состоянии телеобъектива становится трудной. С другой стороны, если нижнее предельное значение условного выражения (6) не достигается, оптическая сила третьей линзовой группы G3 возрастает и коррекция сферической аберрации становится трудной во всем диапазоне масштабирования изображения.

Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значения условного выражения (6) было равно 0,12. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение условного выражения (6) было равно 0,05.

В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы первая линзовая группа G1 включала в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу L11, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковыпуклую положительную линзу L12, первую положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и вторую положительную менисковую линзу L14, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и удовлетворялось следующее условное выражение (7):

0,000<f13/f14<5,000, $$$$ (7)

где f13 обозначает фокусное расстояние первой положительной менисковой линзы L13, входящей в состав первой линзовой группы G1, и f14 обозначает фокусное расстояние второй положительной менисковой линзы L14, входящей в состав первой линзовой группы G1.

Условным выражением (7) точно определяется отношение фокусного расстояния первой положительной менисковой линзы L13 к фокусному расстоянию второй положительной менисковой линзы L14, входящих в состав первой линзовой группы G1. Если верхнее предельное значение условного выражения (7) превышается, коррекция поперечной хроматической аберрации становится трудной. Коррекция поперечной хроматической аберрации также становится трудной, если нижнее предельное значение условного выражения (7) не достигается.

Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы верхнее предельное значение условного выражения (7) было равно 2,500. Для достоверного проявления положительного эффекта этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы нижнее предельное значение условного выражения (7) было равно 0,500.

В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы отрицательная линза L11 и положительная линза L12, которые входят в состав первой линзовой группы G1, располагались по порядку от стороны, ближайшей к предмету, и были склеены. При такой конфигурации поперечная хроматическая аберрация может быть удовлетворительно скорректирована. Кроме того, ухудшение оптических характеристик, обусловленное погрешностью изготовления, такой как децентрирование, может быть уменьшено.

В вариообъективе ZL согласно этому варианту осуществления предпочтительно, чтобы третья линзовая группа G3 включала в себя по меньшей мере одну асферическую линзу. При такой конфигурации флуктуация сферической аберрации при масштабировании изображения может быть удовлетворительно скорректирована.

На фиг. 13 и фиг. 14 показана конфигурация цифровой фотокамеры САМ (оптического устройства) как оптического устройства, включающего в себя этот вариообъектив ZL. Когда на цифровой камере САМ нажимают кнопку питания (непоказанную), затвор (непоказанный) захватывающего изображение объектива (вариообъектива ZL открывается, а свет от предмета собирается вариообъективом ZL и формирует изображение на элементе С изображения (например, на основе приборов с зарядовой связью, комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник), расположенном в плоскости I изображения (см. фиг. 1). Изображение предмета, формируемое на элементе С изображения, отображается на жидкокристаллическом мониторе М, расположенном на задней поверхности цифровой фотокамеры САМ. Пользователь определяет композицию изображения предмета, рассматривая изображение на жидкокристаллическом мониторе М, затем нажимает кнопку В1 спуска для выполнения фотосъемки изображения предмета при использовании элемента С изображения и записывает или сохраняет изображение в запоминающем устройстве (непоказанном).

В камере САМ расположены вспомогательный светоизлучающий блок EF, который излучает вспомогательный свет, когда предмет находится в темноте, кнопка В2 «широкоугольный объектив» (W)-телеобъектив (Т), которую используют для масштабирования изображения, захватываемого вариообъективом ZL, от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива, и функциональная клавиша В3, которую используют для задания различных состояний цифровой фотокамеры САМ или чего-либо подобного. На фиг. 13 в качестве примера показана компактная камера, при этом камера САМ и вариообъектив ZL объединены, но оптическое устройство может быть однообъективной зеркальной камерой, в которой оправа объектива, включающая в себя вариообъектив ZL, и основной блок корпуса камеры выполнены 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 (этап ST10) в оправу вариообъектива. На этом этапе сборки каждую линзу располагают таким образом, чтобы первая линзовая группа G1 имела положительную преломляющую силу (способность), вторая линзовая группа G2 имела отрицательную преломляющую силу (способность), третья линзовая группа G3 имела положительную преломляющую силу (способность) и четвертая линзовая группа G4 имела положительную преломляющую силу (способность). Затем каждую линзу устанавливают (этап ST20) таким образом, чтобы первая линзовая группа G1, вторая линзовая группа G2 и третья линзовая группа G3 при масштабировании изображения перемещались вдоль оптической оси. После этого каждую линзу располагают (этап ST30) таким образом, чтобы удовлетворялись следующие условные выражения (1) и (2):

8,0<β2T/β2W<12,0,

2,0<β3T/β3W<5,0,

где β2Т обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы G2 в конечном состоянии телеобъектива, β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы G2 в конечном состоянии широкоугольного объектива, β3Т обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы G3 в конечном состоянии телеобъектива и β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы G3 в конечном состоянии широкоугольного объектива.

Пример линзовой компоновки согласно этому варианту осуществления показан на фиг. 1, в соответствии с которой в качестве первой линзовой группы G1 располагают по порядку от предмета склеенную линзу из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и двояковыпуклой положительной линзы L12, положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и положительную менисковую линзу L14, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету. В качестве второй линзовой группы G2 располагают по порядку от предмета отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковогнутую отрицательную линзу L22 и склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L23 и двояковогнутой отрицательной линзы L24. В качестве третьей линзовой группы G3 располагают по порядку от предмета двояковыпуклую положительную линзу L31, склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L32 и двояковогнутой отрицательной линзы L33 и двояковыпуклую положительную линзу L34. В качестве четвертой линзовой группы G4 используют склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42, располагаемых по порядку от предмета. Затем каждую линзу устанавливают таким образом, чтобы значение, соответствующее условному выражению (1), становилось равным 11,428, а значение, соответствующее условному выражению (2), становилось равным 3,346.

В соответствии со способом изготовления вариообъектива согласно этому варианту осуществления можно реализовывать вариообъектив, который пригоден для видеокамеры и электронной фотокамеры с использованием твердотельного элемента изображения и который имеет более высокий коэффициент масштабирования по сравнению с вариообъективом из предшествующего уровня техники, а также имеет небольшой размер, обеспечивает сверхвысокое 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 данные из примеров с 1 по 4.

В каждой таблице в разделе «Данные линз» номер поверхности представляет собой порядковый номер оптической поверхности линзы, отсчитываемый от стороны предмета в направлении распространения света, R обозначает радиус кривизны каждой оптической поверхности, D обозначает межповерхностное расстояние от каждой оптической поверхности до следующей оптической поверхности (или плоскости изображения) по оптической оси, nd обозначает показатель преломления материала линзы при d-линии (длине волны 587,56 нм) и νd обозначает число Аббе материала линзы относительно d-линии (длины волны 587,56 нм). «Предметная поверхность» означает поверхность предмета, «переменное» указывает на переменное межповерхностное расстояние, «∞» при радиусе R кривизны указывает на плоскость или апертуру, «апертура S» означает апертурную диафрагму S и «плоскость изображения» означает плоскость I изображения. Показатель преломления воздуха, составляющий 1,000000, опущен. Когда поверхность линзы является асферической, номеру этой поверхности придается знак *, а радиус R кривизны показывает значение параксиального радиуса кривизны.

В каждой таблице в разделе «Асферические данные» форма асферической поверхности, показанная в разделе «Данные линз», определяется нижеследующим выражением (а). В данном случае X(y) обозначает расстояние по направлению 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 i-го порядка. E-n обозначает ×10^-n. Например, 1,234Е-05=1,234×10^-5.

X(y)=y²/[R×{1+(1-κ×y²/R²)^1/2}]+A4×y⁴+A6×y⁶+A8×y⁸+A10×y¹⁰. $$$$ (a)

В каждой таблице в разделе «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 плоскости изображения оптического элемента, расположенного наиболее близко к плоскости изображения, до плоскости параксиального изображения и Bf (пересчитанное к воздуху) обозначает расстояние от последней оптической поверхности до плоскости параксиального изображения, пересчитанное к воздуху.

В каждой таблице в разделе «Данные масштабирования изображения» Di (i является целым числом) обозначает переменное расстояние между i-той поверхностью и (i+1)-ой поверхностью в каждом состоянии из конечного состояния широкоугольного объектива, промежуточного состояния фокусного расстояния (промежуточного положения 1, промежуточного положения 2) и конечного состояния телеобъектива.

В каждой таблице в разделе «Данные линзовых групп вариообъектива» G обозначает номер группы, «Первая поверхность группы» отражает номер поверхности, ближайшей к предмету в каждой группе, «Фокусное расстояние группы» отражает фокусное расстояние каждой группы и «Длина конфигурации линз» отражает расстояние по оптической оси от оптической поверхности, ближайшей к предмету, до оптической поверхности, ближайшей к изображению, в каждой группе.

В каждой таблице в разделе «Условное выражение» показано значение, соответствующее каждому условному выражению с (1) по (7).

Для всех значений данных, приводимых ниже, «миллиметр» обычно используется в качестве единицы фокусного расстояния f, радиуса R кривизны, межповерхностного расстояния D и других расстояний, но единица не ограничена «миллиметром» и другая подходящая единица может использоваться, поскольку эквивалентные оптические характеристики получаются, даже если оптическую систему пропорционально увеличивают или пропорционально сокращают.

Это описание таблицы является таким же для всех примеров и поэтому ниже опускается.

(Пример 1)

Пример 1 будет описан с обращением к фигурам с 1 по 3 и таблице 1. На фиг. 1 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL1) согласно примеру 1 и траектории движения компонентов вариообъектива от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 1, вариообъектив ZL1 согласно примеру 1 имеет, по порядку от предмета, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую способность, апертурную диафрагму S, используемую 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 предмета, склеенную линзу из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и двояковыпуклой положительной линзы L12, положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и положительную менисковую линзу L14, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету.

Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковогнутую отрицательную линзу L22 и склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L23 и двояковогнутой отрицательной линзы L24.

Третья линзовая группа G3 включает в себя, по порядку от предмета, двояковыпуклую положительную линзу L31, склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L32 и двояковогнутой отрицательной линзы L33, и двояковыпуклую положительную линзу L34.

Четвертая линзовая группа G4 включает в себя склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42, расположенных по порядку от предмета.

Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения включен стеклянный блок GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный режекторный фильтр, для отсечки пространственной частоты, превышающей критическое разрешение твердотельного элемента С изображения (см. фиг. 14), например, на основе приборов с зарядовой связью, расположенного в плоскости I изображения.

В вариообъективе ZL1, имеющем такую конфигурацию, все четыре линзовые группы с G1 по G4 при масштабировании изображения перемещаются от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива. Первая линзовая группа G1 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Вторая линзовая группа G2 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Третья линзовая группа G3 перемещается к предмету. Четвертая линзовая группа G4 сначала перемещается к предмету и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, используемая для задания яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к предмету.

В таблице 1 показаны значения всех данных из примера 1. В таблице 1 номера поверхностей с 1 по 29 соответствуют оптическим поверхностям, имеющим радиусы кривизны с R1 по R29, показанные соответственно на фиг. 1. В примере 1 поверхности 16, 17 и 23 являются асферическими.

Таблица 1
Данные линз Номер поверхности R D nd νd Предметная поверхность ∞       1 412,30075 1,8000 1,910820 35,25 2 77,68700 4,9000 1,497820 82,57 3 -223,83094 0,2000     4 75,01111 3,4000 1,593190 67,90 5 499,88766 0,2000     6 48,85931 3,7000 1,497820 82,57 7 163,17602 D (переменное)     8 165,36645 1,0000 1,883000 40,66 9 8,17164 4,4000     10 -32,79256 0,9000 1,772500 49,62 11 32,79246 0,2000     12 16,06628 4,2000 1,805180 25,45 13 -16,09150 1,0000 1,883000 40,66 14 127,68134 D14 (переменное)     15
(апертурная диафрагма S) ∞ 0,7500     *16 (асферическая) 9,81373 2,7000 1,592010 67,05 *17 (асферическая) -68,66479 0,2000     18 9,70432 2,8000 1,497820 82,57 19 -145,68100 0,8000 1,834000 37,18 20 7,04759 1,0000     21 34,45254 1,5000 1,696800 55,52 22 -81,24847 D22 (переменное)     *23 (асферическая) 19,15655 2,6000 1,589130 61,24 24 -14,15100 0,8000 1,806100 40,97 25 -97,95614 D25 (переменное)     26 ∞ 0,2100 1,516800 63,88 27 ∞ 1,2180     28 ∞ 0,5000 1,516800 63,88 29 ∞ Bf     Плоскость ∞       изображения        

[Асферические данные]

Поверхность 16

κ=0,1984; А4=3,17120Е-05; А6=7,05970Е-08; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

Поверхность 17

κ=1,0000; А4=2,57380Е-05; А6=-1,94070Е-07; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

Поверхность 23

κ=1,0000; А4=1,83790Е-05; А6=4,45010Е-07; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

[Общие данные]

Коэффициент масштабирования: 39,9886

  Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива f 4,40980 14,72028 48,49180 176,34171 Fno 2,95264 3,89687 4,70155 5,92411 ω 44,16109 14,40594 4,84247 1,29650 Y 7,00000 7,80000 7,80000 7,80000 TL 92,98918 97,96238 121,39314 137,60557 Bf 0,54001 0,56750 0,522297 0,53000 Bf (пересчитанное к воздуху) 2,22610 2,25359 2,20906 2,21609

[Данные масштабирования изображения]

Переменное расстояние Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива D7 0,79232 19,42241 43,88299 57,39749 D14 38,06029 14,21343 6,32958 1,84990 D22 7,55011 8,83913 7,76965 33,23994 D25 5,06845 13,94191 21,90995 3,61024

[Данные линзовых групп вариообъектива]

Номер группы Первая поверхность группы Фокусное расстояние группы Длина конфигурации линз G1 1 76,09594 14,2 G2 8 -8,63242 11,7 G3 16 18,32034 9,0 G4 23 41,75620 3,4

[Условные выражения]

Условное выражение (1): β2T/β2W=11,428.

Условное выражение (2): β3T/β3W=3,346.

Условное выражение (3): (β2T/β2W)/(β3T/β3W)=3,416.

Условное выражение (4): (-f1c)/f1=15,387.

Условное выражение (5): f1/fT=0,432.

Условное выражение (6): f3/fT=0,104.

Условное выражение (7): f13/f14=1,070.

В соответствии с показанными в таблице 1 данными вариообъектив ZL1 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (7).

На фиг. 2 и фиг. 3 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL1 согласно примеру 1. В данном случае на фиг. 2А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, на фиг. 2В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива (промежуточном положении 1), на фиг. 3А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива (промежуточном положении 2), и на фиг. 3В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива.

На каждом графике, показывающем аберрации, FNO обозначает F-число и Y обозначает высоту изображения. d, g, C и F означают аберрации при d-линии (длине волны 587,6 нм), g-линии (длине волны 435,8 нм), C-линии (длине волны 656,3 нм) и F-линии (длине волны 486,1 нм), соответственно. Отсутствует отображение информации, показывающей поперечную хроматическую аберрацию при d-линии. На графике, показывающем сферическую аберрацию, сплошной линией показана сферическая аберрация и пунктирной линией показано условие синусов. На графике, показывающем астигматизм, сплошной линией показана сагиттальная поверхность изображения и пунктирной линией показана меридиональная поверхность изображения. На графике, показывающем кому, сплошной линией показана меридиональная кома. Описание графиков, показывающих аберрации, является таким же для других примеров, в которых это описание опускается.

Из каждого графика, показывающего аберрации, ясно, что в примере 1 различные аберрации удовлетворительно корректируются в каждом состоянии фокусного расстояния, от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива, что подтверждает хорошие оптические характеристики.

(Пример 2)

Пример 2 будет описан с обращением к фигурам с 4 по 6 и таблице 2. На фиг. 4 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL2) согласно примеру 2 и траектории движения компонентов вариообъектива от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 4, вариообъектив ZL2 согласно примеру 2 имеет, по порядку от предмета, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую силу, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую силу, апертурную диафрагму S, используемую для регулирования количества света, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую силу, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую силу.

Первая линзовая группа G1 включает в себя, по порядку от предмета, склеенную линзу из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и двояковыпуклой положительной линзы L12, положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и положительную менисковую линзу L14, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету.

Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковогнутую отрицательную линзу L22 и склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L23 и двояковогнутой отрицательной линзы L24.

Третья линзовая группа G3 включает в себя, по порядку от предмета, двояковыпуклую положительную линзу L31, склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L32 и двояковогнутой отрицательной линзы L33, и двояковыпуклую положительную линзу L34.

Четвертая линзовая группа G4 включает в себя склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42, расположенных по порядку от предмета.

Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения включен стеклянный блок GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный режекторный фильтр, для отсечки пространственной частоты, превышающей критическое разрешение твердотельного элемента С изображения (см. фиг. 14), например, на основе приборов с зарядовой связью, расположенного в плоскости I изображения.

В вариообъективе ZL2, имеющем эту конфигурацию, при масштабировании изображения все четыре линзовые группы с G1 по G4 перемещаются от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива. Первая линзовая группа G1 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Вторая линзовая группа G2 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Третья линзовая группа G3 перемещается к предмету. Четвертая линзовая группа G4 сначала перемещается к предмету и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, используемая для задания яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к предмету.

В таблице 2 показаны значения всех данных из примера 2. В таблице 2 номера с 1 по 29 поверхностей соответствуют оптическим поверхностям, имеющим радиусы с R1 по R29 кривизны, соответственно, показанные на фиг. 4. В примере 2 поверхности 16, 17 и 23 являются асферическими.

Таблица 2
Данные линз Номер поверхности R D nd νd Предметная поверхность ∞       1 283,06952 1,8000 1,910820 35,25 2 72,60510 4,5000 1,497820 82,57 3 -304,35686 0,2000     4 84,52853 3,1000 1,593190 67,90 5 568,82459 0,1000     6 46,26078 3,4000 1,497820 82,57 7 180,94577 D7 (переменное)     8 179,45982 1,1000 1,883000 40,66 9 8,25988 4,7000     10 -34,37822 0,9000 1,772500 49,62 11 33,00000 0,2000     12 16,18455 4,3000 1,805180 25,45 13 -16,76824 1,0000 1,883000 40,66 14 113,85579 D14 (переменное)     15
(апертурная диафрагма S) ∞ 0,7500     *16 (асферическая) 9,71915 2,7000 1,592010 67,05 *17 (асферическая) -44,55755 0,2000     18 9,84576 2,6000 1,497820 82,57 19 -92,91989 1,0000 1,834000 37,18 20 7,10012 1,1000     21 211,67189 1,6000 1,622990 58,12 22 -32,06775 D22 (переменное)     *23 (асферическая) 16,78819 2,6000 1,583130 59,44 24 -52,89708 0,8000 1,801000 34,92 25 79,14781 D25 (переменное)     26 ∞ 0,2100 1,516800 63,88 27 ∞ 0,3900     28 ∞ 0,5000 1,516800 63,88 29 ∞ Bf     Плоскость изображения ∞      

[Асферические данные]

Поверхность 16

κ=-0,5897; А4=0,00000Е+00; А6=1,22900Е-04; А8=1,00000Е-10; А10=0,00000Е+00.

Поверхность 17

κ=1,0000; А4=0,00000Е+00; А6=3,15630Е-05; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

Поверхность 23

κ=1,0000; А4=0,00000Е+00; А6=9,02550Е-07; А8=8,28710Е-08; А10=0,00000Е+00.

[Общие данные]

Коэффициент масштабирования: 39,9999

  Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива f 4,40751 15,75000 47,65007 176,29995 Fno 3,02205 4,08208 4,83707 6,03400 ω 43,89468 15,37917 4,76117 1,29699 Y 7,00000 7,80000 7,80000 7,80000 TL 94,06373 99,20994 118,35183 135,38379 Bf 0,52998 0,53000 0,53004 0,53001 Bf (пересчитанное к воздуху) 1,38807 1,38809 1,38813 1,38810

[Данные масштабирования изображения]

Переменное расстояние Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива D7 0,90012 21,99174 42,53034 57,00992 D14 39,65400 14,41779 6,45605 1,85000 D22 8,63375 7,55812 5,13598 33,14971 D25 4,99588 15,36228 24,34942 3,49414

[Данные линзовых групп вариообъектива]

Номер группы Первая поверхность группы Фокусное расстояние группы Длина конфигурации линз G1 1 75,48616 13,1 G2 8 -8,68323 11,2 G3 16 18,33665 9,2 G4 23 46,90145 3,0

[Условные выражения]

Условное выражение (1): β2T/β2W=11,461.

Условное выражение (2): β3T/β3W=3,356.

Условное выражение (3): (β2T/β2W)/(β3T/β3W)=3,415.

Условное выражение (4): (-f1c)/f1=16,341.

Условное выражение (5): f1/fT=0,428.

Условное выражение (6): f3/fT=0,104.

Условное выражение (7): f13/f14=0,955.

В соответствии с показанными в таблице 2 данными вариообъектив ZL2 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (7).

На фиг. 5 и фиг. 6 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL2 согласно примеру 2. В данном случае на фиг. 5А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, на фиг. 5В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива (промежуточном положении 1), на фиг. 6А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива (промежуточном положении 2), и на фиг. 6В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива.

Из каждого графика, показывающего аберрации, ясно, что в примере 2 различные аберрации удовлетворительно корректируются в каждом состоянии фокусного расстояния, от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива, что подтверждает хорошие оптические характеристики.

(Пример 3)

Пример 3 будет описан с обращением к фигурам с 7 по 9 и таблице 3. На фиг. 7 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL3) согласно примеру 3 и траектории движения компонентов вариообъектива от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 7, вариообъектив ZL3 согласно примеру 3 имеет, по порядку от предмета, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую силу, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую силу, апертурную диафрагму S, используемую для регулирования количества света, третью линзовую группу G3, имеющую положительную преломляющую силу, и четвертую линзовую группу G4, имеющую положительную преломляющую силу.

Первая линзовая группа G1 включает в себя, по порядку от предмета, склеенную линзу из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и двояковыпуклой линзы L12, положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и положительную менисковую линзу L14, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету.

Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковогнутую отрицательную линзу L22 и склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L23 и двояковогнутой отрицательной линзы L24.

Четвертая линзовая группа G4 включает в себя склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42, расположенных по порядку от предмета.

Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения включен стеклянный блок GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный режекторный фильтр, для отсечки пространственной частоты, превышающей критическое разрешение твердотельного элемента С изображения (см. фиг. 14), например, на основе приборов с зарядовой связью, расположенного в плоскости I изображения.

В вариообъективе ZL3, имеющем эту конфигурацию, при масштабировании изображения все четыре линзовые группы с G1 по G4 перемещаются от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива. Первая линзовая группа G1 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Вторая линзовая группа G2 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Третья линзовая группа G3 перемещается к предмету. Четвертая линзовая группа G4 сначала перемещается к предмету и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, используемая для задания яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к предмету.

В таблице 3 показаны значения всех данных из примера 3. Номера с 1 по 29 поверхностей в таблице 3 соответствуют оптическим поверхностям, имеющим радиусы с R1 по R29 кривизны, показанные соответственно на фиг. 7. В примере 3 поверхности 16 и 17 являются асферическими.

Таблица 3
Данные линз Номер поверхности R D nd νd Предметная поверхность ∞       1 230,00522 1,8000 1,910820 35,25 2 68,77195 4,5000 1,497820 82,57 3 -500,00000 0,2000     4 80,00000 3,1000 1,593190 67,90 5 500,00000 0,1000     6 48,16185 3,3000 1,497820 82,57 7 199,38301 D7 (переменное)     8 166,85228 1,1000 1,883000 40,66 9 8,34622 4,7000     10 -32,85273 0,9000 1,772500 49,62 11 30,00000 0,2000     12 16,50872 4,2000 1,805180 25,45 13 -16,38950 1,0000 1,883000 40,66 14 216,20873 D14 (переменное)     15
(апертурная диафрагма S) ∞ 0,7500     *16 (асферическая) 10,24319 2,6000 1,592010 67,05 *17 (асферическая) -46,48107 0,2000     18 9,93536 2,7000 1,497820 82,57 19 -94,78769 1,0000 1,834000 37,18 20 6,95896 1,1000     21 1506,33490 1,5000 1,622990 58,12 22 -29,33694 D22 (переменное)     23 17,22546 2,0000 1,603110 60,69 24 -318,54169 0,8000 1,728250 28,38 25 57,74706 D25 (переменное)     26 ∞ 0,2100 1,516800 63,88 27 ∞ 0,3900     28 ∞ 0,5000 1,516800 63,88 29 ∞ Bf     Плоскость изображения ∞      

[Асферические данные]

Поверхность 16

κ=0,3109; А4=2,51210Е-05; А6=0,00000Е+00; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

Поверхность 17

κ=1,0000; А4=5,04950Е-05; А6=-2,70670Е-07; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

[Общие данные]

Коэффициент масштабирования: 39,9886

  Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива f 4,40750 15,70000 47,60002 176,29996 Fno 2,96386 3,90301 4,70997 5,93418 ω 43,99729 14,40752 4,84236 1,29664 Y 7,00000 7,80000 7,80000 7,80000 TL 94,54670 98,80721 118,62344 136,68582 Bf 0,52981 0,52982 0,52981 0,52983 Bf (пересчитанное к воздуху) 1,38790 1,38791 1,38790 1,38792

[Данные масштабирования изображения]

Переменное расстояние Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива D7 0,90008 22,18093 43,24314 57,57312 D14 40,34674 14,15888 6,15694 1,84999 D22 9,57957 8,02997 6,24456 34,53537 D25 4,34049 15,05761 23,59898 3,34750

[Данные линзовых групп вариообъектива]

Номер группы Первая поверхность группы Фокусное расстояние группы Длина конфигурации линз G1 1 76,47010 13,0 G2 8 -8,79235 11,1 G3 16 18,35583 9,1 G4 23 43,90000 2,8

[Условные выражения]

Условное выражение (1): β2T/β2W=9,957.

Условное выражение (2): β3T/β3W=4,047.

Условное выражение (3): (β2T/β2W)/(β3T/β3W)=2,460.

Условное выражение (4): (-f1c)/f1=12,758.

Условное выражение (5): f1/fT=0,434.

Условное выражение (6): f3/fT=0,104.

Условное выражение (7): f13/f14=1,264.

В соответствии с показанными в таблице 3 данными вариообъектив ZL3 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (7).

На фиг. 8 и фиг. 9 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL3 согласно примеру 3. В данном случае на фиг. 8А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, на фиг. 8В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива (промежуточном положении 1), на фиг. 9А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива (промежуточном положении 2), и на фиг. 9В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива.

Из каждого графика, показывающего аберрации, ясно, что в примере 3 различные аберрации удовлетворительно корректируются в каждом состоянии фокусного расстояния, от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива, что подтверждает хорошие оптические характеристики.

(Пример 4)

Пример 4 будет описан с обращением к фигурам с 10 по 12 и таблице 4. На фиг. 10 показаны конфигурация вариообъектива ZL (ZL4) согласно примеру 4 и траектории движения компонентов вариообъектива от конечного состояния (W) широкоугольного объектива до конечного состояния (Т) телеобъектива. Как показано на фиг. 10, вариообъектив ZL4 согласно примеру 4 имеет, по порядку от предмета, первую линзовую группу G1, имеющую положительную преломляющую способность, вторую линзовую группу G2, имеющую отрицательную преломляющую способность, апертурную диафрагму S, используемую 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 предмета, склеенную линзу из отрицательной менисковой линзы L11, имеющей выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и двояковыпуклой положительной линзы L12, положительную менисковую линзу L13, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и положительную менисковую линзу L14, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету.

Вторая линзовая группа G2 включает в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу L21, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковогнутую отрицательную линзу L22 и склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L23 и двояковогнутой отрицательной линзы L24.

Третья линзовая группа G3 включает в себя, по порядку от предмета, двояковыпуклую положительную линзу L31, склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L32 и двояковогнутой отрицательной линзы L33, и двояковыпуклую положительную линзу L34.

Четвертая линзовая группа G4 включает в себя склеенную линзу из двояковыпуклой положительной линзы L41 и двояковогнутой отрицательной линзы L42, расположенных по порядку от предмета.

Между четвертой линзовой группой G4 и плоскостью I изображения включен стеклянный блок GB, такой как фильтр нижних частот и инфракрасный режекторный фильтр, для отсечки пространственной частоты, превышающей критическое разрешение твердотельного элемента С изображения (см. фиг. 14), например, на основе приборов с зарядовой связью, расположенного в плоскости I изображения.

В вариообъективе ZL4, имеющем эту конфигурацию, все четыре линзовые группы с G1 по G4 при масштабировании изображения перемещаются от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива. Первая линзовая группа G1 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Вторая линзовая группа G2 сначала перемещается к плоскости изображения и затем перемещается к предмету. Третья линзовая группа G3 перемещается к предмету. Четвертая линзовая группа G4 сначала перемещается к предмету и затем перемещается к плоскости изображения. Апертурная диафрагма S, используемая для задания яркости, при масштабировании изображения перемещается вместе с третьей линзовой группой G3 к предмету.

В таблице 4 показаны значения всех данных из примера 4. В таблице 4 номера с 1 по 29 поверхностей соответствуют оптическим поверхностям, имеющим радиусы с R1 по R29 кривизны, показанные соответственно на фиг. 10. В примере 4 поверхности 16 и 17 являются асферическими.

Таблица 4
Данные линз Номер поверхности R D nd νd Предметная поверхность ∞       1 167,29543 1,8000 1,910820 35,25 2 63,23329 4,5000 1,497820 82,57 3 -500,00000 0,2000     4 99,41733 3,1000 1,593190 67,90 5 350,84136 0,1000     6 45,02202 3,3000 1,497820 82,57 7 230,89655 D7 (переменное)     8 190,31326 1,1000 1,883000 40,66 9 8,38972 4,7000     10 -30,08685 0,9000 1,772500 49,62 11 32,50000 0,2000     12 17,08009 3,9000 1,805180 25,45 13 -16,09896 1,0000 1,883000 40,66 14 350,51787 D14 (переменное)     15
(апертурная диафрагма S) ∞ 0,7500     *16 (асферическая) 9,72750 2,7000 1,592010 67,05 *17 (асферическая) -51,19870 0,2000     18 10,17110 2,8000 1,497820 82,57 19 -163,28833 1,0000 1,910820 35,25 20 7,42942 1,0000     21 51,85674 1,5000 1,744000 44,81 22 -47,77585 D22 (переменное)     23 17,27551 2,0000 1,568830 56,00 24 -65,06416 0,8000 1,717360 29,57 25 85,03748 D25 (переменное)     26 ∞ 0,2100 1,516800 63,88 27 ∞ 0,3900     28 ∞ 0,5000 1,516800 63,88 29 ∞ Bf     Плоскость изображения ∞      

[Асферические данные]

Поверхность 16

κ=0,6029; А4=-3,14970Е-05; А6=0,00000Е+00; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

Поверхность 17

κ=1,0000; А4=2,96080Е-05; А6=1,02230Е-07; А8=0,00000Е+00; А10=0,00000Е+00.

[Общие данные]

Коэффициент масштабирования: 40,28332

  Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива f 4,37650 15,70000 47,60002 176,29996 Fno 2,95264 3,89687 4,70155 5,92411 ω 44,16109 14,40594 4,84247 1,29650 Y 7,00000 7,80000 7,80000 7,80000 TL 94,71619 98,50713 118,32336 136,38573 Bf 0,52981 0,52982 0,52981 0,52983 Bf (пересчитанное к воздуху) 1,38790 1,38791 1,38790 1,38792

[Данные масштабирования изображения]

Переменное расстояние Конец широкоугольного объектива Промежуточное положение 1 Промежуточное положение 2 Конец телеобъектива D7 0,89982 22,02219 43,08440 57,41438 D14 40,73580 14,15890 6,15696 1,85001 D22 9,45006 7,93856 6,15315 34,44396 D25 4,45070 15,20767 23,74904 3,49756

[Данные линзовых групп вариообъектива]

Номер группы Первая поверхность группы Фокусное расстояние группы Длина конфигурации линз G1 1 76,47010 13,0 G2 8 -8,79235 10,8 G3 16 18,35583 9,2 G4 23 43,90000 2,8

[Условные выражения]

Условное выражение (1): β2T/β2W=10.979.

Условное выражение (2): β3T/β3W=3,573.

Условное выражение (3): (β2T/β2W)/(β3T/β3W)=3,072.

Условное выражение (4): (-f1c)/f1=218,652.

Условное выражение (5): f1/fT=0,434.

Условное выражение (6): f3/fT=0,104.

Условное выражение (7): f13/f14=2,084.

В соответствии с показанными в таблице 4 данными вариообъектив ZL4 согласно этому примеру удовлетворяет всем условным выражениям с (1) по (7).

На фиг. 11 и фиг. 12 представлены графики, показывающие различные аберрации вариообъектива ZL4 согласно примеру 4. В данном случае на фиг. 11А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии широкоугольного объектива, на фиг. 11В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне широкоугольного объектива (промежуточном положении 1), на фиг. 12А представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в промежуточном состоянии фокусного расстояния на конечной стороне телеобъектива (промежуточном положении 2), и на фиг. 12В представлено семейство графиков, показывающих различные аберрации при фокусировке на бесконечность в конечном состоянии телеобъектива.

Из каждого графика, показывающего аберрации, ясно, что в примере 4 различные аберрации удовлетворительно корректируются в каждом состоянии фокусного расстояния, от конечного состояния широкоугольного объектива до конечного состояния телеобъектива, что подтверждает хорошие оптические характеристики.

Для содействия пониманию настоящего изобретения описание изобретения было сделано с учетом конфигурационных требований, предъявляемых к вариантам осуществления, но не лишне сказать, что настоящее изобретение не ограничено этими требованиями.

ПОЯСНЕНИЕ ПОЗИЦИЙ И ПРИЗНАКОВ

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 блок

С - твердотельный элемент изображения

I - плоскость изображения

САМ - цифровая фотокамера (оптическое устройство)

Вариообъектив содержит первую, третью и четвертую положительные линзовые группы и вторую отрицательную линзовую группу. Первая, вторая и третья линзовые группы при масштабировании изображения перемещаются вдоль оптической оси и удовлетворяются выражения: 8,00<β2T/β2W<12,00, 2,00<β3T/β3W<5,00, где β2T и β3T - поперечное увеличение второй и третьей линзовых групп в конечном состоянии телеобъектива, β2W и β3W - поперечное увеличение второй и третьей линзовых групп в конечном состоянии широкоугольного объектива. Первая линзовая группа включает по порядку от предмета отрицательную и положительную линзы и удовлетворяется выражение: 0,00<(-f1c)/f1<250,00, где f1c - составное фокусное расстояние указанных отрицательной и положительной линз, f1 - фокусное расстояние первой линзовой группы. Технический результат - повышение коэффициента масштабирования при небольшом размере, высоком качестве изображения и большом увеличении. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 24 ил., 4 табл.

1. Вариообъектив, содержащий, по порядку от предмета:
первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу;
вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую силу;
третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу; и
четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу,
при этом первая линзовая группа, вторая линзовая группа и третья линзовая группа при масштабировании изображения перемещаются вдоль оптической оси и удовлетворяются следующие условные выражения:
8,000<β2T/β2W<12,000,
2,000<β3T/β3W<5,000,
где β2T обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива,
β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива,
β3T обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива, и
β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива, и
первая линзовая группа включает в себя, по порядку от стороны, ближайшей к предмету, отрицательную линзу и положительную линзу и
удовлетворяется следующее условное выражение:
0,000<(-f1c)/f1<250,000,
где f1c обозначает составное фокусное расстояние отрицательной линзы и положительной линзы, составляющих первую линзовую группу, и
f1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы G1.

2. Вариообъектив по п. 1, в котором
удовлетворяется следующее условное выражение:
1,000<(β2T/β2W)/(β3T/β3W)<4,000.

3. Вариообъектив по п. 1, в котором
удовлетворяется следующее условное выражение:
0,400<f1/fT<0,500,
где f1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы и
fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

4. Вариообъектив по п. 1, в котором
удовлетворяется следующее условное выражение:
0,000<f3/fT<0,180,
где f3 обозначает фокусное расстояние третьей линзовой группы и
fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

5. Вариообъектив по п. 1, в котором
первая линзовая группа включает в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковыпуклую положительную линзу, первую положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и вторую положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и
удовлетворяется следующее условное выражение:
0,000<f13/f14<5,000,
где f13 обозначает фокусное расстояние первой положительной менисковой линзы, входящей в состав первой линзовой группы, и
f14 обозначает фокусное расстояние второй положительной менисковой линзы, входящей в состав первой линзовой группы.

6. Вариообъектив по п. 1, в котором
отрицательная линза и положительная линза, которые входят в состав первой линзовой группы и расположены по порядку от стороны, ближайшей к предмету, являются склеенными.

7. Вариообъектив по п. 1, в котором третья линзовая группа включает в себя по меньшей мере одну асферическую линзу.

8. Оптическое устройство, содержащее вариообъектив по п. 1.

9. Вариообъектив, содержащий, по порядку от предмета:
первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу;
вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую силу;
третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу; и
четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу,
при этом первая линзовая группа, вторая линзовая группа и третья линзовая группа при масштабировании изображения перемещаются вдоль оптической оси и удовлетворяются следующие условные выражения:
8,000<β2T/β2W<12,000,
2,000<β3T/β3W<5,000,
где β2T обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива,
β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива,
β3T обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива, и
β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива, и
удовлетворяется следующее условное выражение:
0,000<f3/fT<0,120,
где f3 обозначает фокусное расстояние третьей линзовой группы и
fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

10. Вариообъектив, содержащий, по порядку от предмета:
первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу;
вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую силу;
третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу; и
четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу,
при этом первая линзовая группа, вторая линзовая группа и третья линзовая группа при масштабировании изображения перемещаются вдоль оптической оси и удовлетворяются следующие условные выражения:
8,000<β2T/β2W<12,000,
2,000<β3T/β3W<5,000,
где β2T обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива,
β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива,
β3T обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива, и
β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива, и
удовлетворяется следующее условное выражение:
0,400<f1/fT<0,470,
где f1 обозначает фокусное расстояние первой линзовой группы и
fT обозначает составное фокусное расстояние вариообъектива в конечном состоянии телеобъектива.

11. Вариообъектив, содержащий, по порядку от предмета:
первую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу;
вторую линзовую группу, имеющую отрицательную преломляющую силу;
третью линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу; и
четвертую линзовую группу, имеющую положительную преломляющую силу,
при этом первая линзовая группа, вторая линзовая группа и третья линзовая группа при масштабировании изображения перемещаются вдоль оптической оси и удовлетворяются следующие условные выражения:
8,000<β2T/β2W<12,000,
2,000<β3T/β3W<5,000,
где β2T обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива,
β2W обозначает поперечное увеличение второй линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива,
β3T обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии телеобъектива, и
β3W обозначает поперечное увеличение третьей линзовой группы в конечном состоянии широкоугольного объектива, и
первая линзовая группа включает в себя, по порядку от предмета, отрицательную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, двояковыпуклую положительную линзу, первую положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету, и вторую положительную менисковую линзу, имеющую выпуклую поверхность, обращенную к предмету.