專利名稱：光學(xué)系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用具有異常部分色散的光學(xué)材料的的光學(xué)系，例如涉及適合于銀鹽膠片用照相機(jī)、數(shù)字靜像照相機(jī)、攝像機(jī)等的光學(xué)系。
背景技術(shù)：
一般在光學(xué)系中，全長越短，則軸上色差和倍率色差等色差惡化，存在光學(xué)性能下降的傾向。特別是在遠(yuǎn)距型的光學(xué)系中，焦距越長，則色差越大，全長縮短導(dǎo)致的色差的惡化顯著。
作為降低這樣的色差的發(fā)生的方法，使用異常部分色散材料的消色差和使用衍射光柵的消色差一般為人們所熟知。
在遠(yuǎn)距型的光學(xué)系中，一般在近軸軸上光線和光瞳近軸光線的距光軸的通過位置較高的前方透鏡群，使用由螢石等具有異常部分色散的低色散材料構(gòu)成的正透鏡和由高色散材料構(gòu)成的負(fù)透鏡降低色差，這樣的望遠(yuǎn)透鏡提出有多種。(日本特公昭60-49883號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國US4241983)、日本特公昭60-55805號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國4348084)、日本特開平11-119092號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國US6115188))另外，還提出有不使用異常部分色散材料而是使用衍射光學(xué)元件進(jìn)行望遠(yuǎn)透鏡的色差校正的方案。在(日本特開平6-324262號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US5790321)和日本特開平6-331887號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國US5629799))公開了通過組合衍射型光學(xué)元件和折射型光學(xué)元件較良好地校正色差的光圈數(shù)(F數(shù))F2.8左右的望遠(yuǎn)透鏡。
衍射光學(xué)元件的特征在于，與色散系數(shù)相當(dāng)?shù)臄?shù)值的絕對(duì)值為3.45，較小，僅是使衍射產(chǎn)生的光焦度(焦距的倒數(shù))稍變化，基本上不會(huì)對(duì)球差、慧差、像散等產(chǎn)生影響，可使色差變化較大。另外，由于為衍射光，所以，光焦度相對(duì)入射光的波長的變化產(chǎn)生線性變化，色差系數(shù)的波長特性為完全的直線。因此，當(dāng)全長縮短時(shí)，只要主要對(duì)球差、慧差、像散的校正特殊化地進(jìn)行像差校正即可。由于關(guān)于色差由衍射光學(xué)元件進(jìn)行校正，所以，不用注意由全長縮短惡化了的色差的絕對(duì)量，只要能夠獲得色差系數(shù)的波長特性的線性地將構(gòu)成透鏡的玻璃材料和光焦度最佳化地進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。結(jié)果，可獲得全長縮短了的望遠(yuǎn)透鏡。
另外，作為具有近似于衍射光學(xué)元件的色差校正作用的材料，已知表現(xiàn)出較高色散而且較異常部分色散的特性的液體材料，提出有使用其的消色差光學(xué)系(美國專利第4913535號(hào))。
在公開于日本特公昭60-49883號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國US4241983)、日本特公昭60-55805號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國US4348084)、日本特開平11-119092號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國US6115188)的那樣的使用螢石等的望遠(yuǎn)透鏡中，當(dāng)將光學(xué)全長設(shè)得較長時(shí)，可較良好地校正色差，但難以校正由全長縮短帶來的色差的惡化。這是因?yàn)?，該手法僅是利用螢石等材料具有的低色散和異常部分色散降低前透鏡自身發(fā)生的色差。要想校正由于全長縮短而惡化了的色差，例如在使用螢石那樣的色散系數(shù)大的低色散玻璃的透鏡中，如不使透鏡面的光焦度變化較大，則色差不變化，所以，難以同時(shí)滿足色差的校正與球差、慧差、像散等諸像差的校正。
另一方面，衍射光學(xué)元件雖然具有充分的色差校正作用，但實(shí)際使用的設(shè)計(jì)衍射次數(shù)的衍射光以外的不需要的衍射次數(shù)的衍射光成為帶顏色的閃耀光，存在使成像性能惡化的問題。由使多個(gè)閃耀型衍射光柵在光軸方向疊層的所謂疊層型衍射光學(xué)元件，使能量朝設(shè)計(jì)衍射次數(shù)集中，大幅度減少不需要的衍射光，但依然余留下當(dāng)對(duì)高輝度的景物進(jìn)行攝影時(shí)發(fā)生衍射閃耀的問題。
另外，作為衍射光學(xué)元件的制造方法，已知有用金屬模成型紫外線硬化樹脂等的方法，但衍射光學(xué)元件的衍射效率的制造敏感度極高，需要非常高的金屬模精度和成型精度，也存在制造成本高的問題。
公開于美國專利第4913535號(hào)的材料由于為液體，所以，需要對(duì)其進(jìn)行密封的構(gòu)造，制造不能說容易。另外，還存在溫度導(dǎo)致的折射率、色散特性等的特性變化的問題，不能說耐環(huán)境性充分。另外，色散系數(shù)較大，異常部分色散性也較小，而且，不能獲得與空氣的界面，所以，還存在難以獲得充分的色差校正作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這些已有技術(shù)例的問題點(diǎn)而作出的，其目的在于提供一種可良好地校正色差等諸像差并且容易制造、耐環(huán)境性優(yōu)良的光學(xué)系。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明例示的光學(xué)系的特征在于具有光入射側(cè)和光射出側(cè)都為折射面的固體材料，當(dāng)設(shè)該固體材料的色散系數(shù)為νd、部分色散比為θgd、θgF時(shí)，滿足以下條件νd＜30θgd＜-3.333×10-3·νd+1.40θgF＜-2.615×10-3·νd+0.67在本發(fā)明中，色散系數(shù)νd、部分色散比θgd、θgF的定義與一般使用的定義相同，當(dāng)設(shè)相對(duì)g線、F線、d線、C線的折射率分別為Ng、NF、Nd、NC時(shí)，分別由下式表示。
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)θgd＝(Ng-Nd)/(NF-NC)θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)另外，在本發(fā)明中，固體材料指在使用光學(xué)系的狀態(tài)下為固體的材料，但并未提及在制造時(shí)等使用光學(xué)系之前的狀態(tài)。例如，在制造時(shí)即使為液體材料，只要使其硬化形成為固體材料，也與在本發(fā)明中所說的固體材料相當(dāng)。


圖1為數(shù)值實(shí)施例1的望遠(yuǎn)透鏡的光學(xué)系截面圖。
圖2為數(shù)值實(shí)施例1的望遠(yuǎn)透鏡的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖3為數(shù)值實(shí)施例2的望遠(yuǎn)透鏡的光學(xué)系截面圖。
圖4為數(shù)值實(shí)施例2的望遠(yuǎn)透鏡的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖5為數(shù)值實(shí)施例3的變焦透鏡的光學(xué)系截面圖。
圖6為數(shù)值實(shí)施例3的變焦透鏡的廣角端的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖7為數(shù)值實(shí)施例3的變焦透鏡的中間焦距的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖8為數(shù)值實(shí)施例3的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖9為數(shù)值實(shí)施例4的變焦透鏡的光學(xué)系截面圖。
圖10為數(shù)值實(shí)施例4的變焦透鏡的廣角端的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖11為數(shù)值實(shí)施例4的變焦透鏡的中間焦距的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖12為數(shù)值實(shí)施例4的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
圖13A、13B、13C為說明ITO的色散特性的特征的示意圖。
圖14為示出作為攝影光學(xué)系使用本發(fā)明的光學(xué)系的數(shù)字靜像照相機(jī)的例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面說明本發(fā)明的光學(xué)系的實(shí)施形式。本發(fā)明的光學(xué)系的特征在于，使高色散、部分色散比低的固體材料具有折射作用。
首先，說明高色散光學(xué)材料對(duì)光學(xué)系的像差校正產(chǎn)生的作用。
如設(shè)折射透鏡的面的光焦度變化為Δψ，色散系數(shù)為ν，近軸軸上光線(將光學(xué)系全系的焦距歸一化為1，在光學(xué)系中與光軸平行、距光軸的高度為1地入射的近軸光線。物體處于光學(xué)系的左側(cè)，從物體側(cè)進(jìn)入到光學(xué)系的光線從左朝右前進(jìn)。)和光瞳近軸光線(將光學(xué)系全系的焦距歸一化為1，相對(duì)光軸按-45°入射的光線中的通過光學(xué)系的入射光瞳與光軸的交點(diǎn)的近軸光線。相對(duì)光學(xué)系的入射角度從光軸測(cè)量時(shí)，順時(shí)針方向?yàn)檎鏁r(shí)針方向?yàn)樨?fù)。另外，物體處于光學(xué)系的左側(cè)，從物體側(cè)入射到光學(xué)系的光線從左朝右前進(jìn)。)通過透鏡面的距光軸的高度分別為h、H，則在該透鏡面的軸上色差系數(shù)的變化ΔL和倍率色差系數(shù)的變化ΔT如以下那樣表示。
ΔL＝h2·Δψ/ν …(a)ΔT＝h·H·Δψ/ν…(b)從式(a)和式(b)可知，各像差系數(shù)相對(duì)透鏡面的光焦度變化產(chǎn)生的變化隨著色散系數(shù)的絕對(duì)值的減小(即色散增大)而增大。因此，如使用色散系數(shù)的絕對(duì)值小的高色散材料，則用于獲得所需要的色差的光焦度變化量可較小。這在像差理論上意味著不對(duì)球差、慧差、像散等產(chǎn)生大的影響即可控制色差，色差校正的獨(dú)立性提高。相反，當(dāng)使用低色散材料時(shí)，用于獲得必要的色差的光焦度變化量增大，與此相隨，球差等諸像差產(chǎn)生大的變化，色差校正的獨(dú)立性減弱。因此，構(gòu)成光學(xué)系的透鏡內(nèi)的至少1個(gè)透鏡面為由高色散材料形成的折射透鏡面對(duì)像差校正很重要。
下面，在為高色散這一狀態(tài)的基礎(chǔ)上，說明低部分色散比的光學(xué)材料對(duì)光學(xué)系的像差校正產(chǎn)生的作用。
如公知的那樣，在光學(xué)材料的折射率的波長依存特性(色散特性)中，色散系數(shù)表示色散特性曲線整體的傾斜，部分色散比表示色散特性曲線的彎曲情況。
一般光學(xué)材料的短波長側(cè)的折射率比長波長側(cè)的折射率高(色散系數(shù)為正的值)，色散特性曲線朝下凸(部分色散比為正的值)，越往短波長側(cè)，則折射率相對(duì)波長的變化所產(chǎn)生的變化越大。另外，越是色散系數(shù)小的高色散的光學(xué)材料則部分色散比越大，色散特性曲線具有朝下更凸的傾向。
在部分色散比大的光學(xué)材料中，使用該材料的透鏡面的色差系數(shù)的波長依存特性曲線與使用部分色散比小的光學(xué)材料的場(chǎng)合相比在短波長側(cè)示出更大的彎曲。此時(shí)，為了控制色差，當(dāng)使透鏡面的光焦度變化時(shí)，色差系數(shù)波長特性曲線以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)波長的位置為回轉(zhuǎn)中心使整體的傾斜變化。關(guān)于該變化，對(duì)于部分色散比大的材料，與部分色散比小的材料相比，特別是短波長側(cè)的移動(dòng)增大，一邊較大地使彎曲量變化一邊使整體的傾斜變化。為此，即使改變其它折射系部分的玻璃，也難以形成在色差系數(shù)波長依存特性曲線消除整體的傾斜和彎曲雙方的構(gòu)成，在波長區(qū)整體不能校正色差。
下面以由使用高色散材料的折射光學(xué)系部分GIT和此外的折射光學(xué)系部分G構(gòu)成的超望遠(yuǎn)透鏡的消色差為例進(jìn)行說明。
在使用高色散光學(xué)材料的消色差的場(chǎng)合，在部分GIT與部分G之間可消除相互的較大的色差系數(shù)，獲得全系的色差。為此，首先，從部分G作為部分系受到某種程度的校正的狀態(tài)偏往較高色散地選擇構(gòu)成部分G的正透鏡，同時(shí)，偏往較低色散地選擇負(fù)透鏡。這樣，部分G的色差系數(shù)波長依存性曲線比原來的狀態(tài)增大線性，同時(shí)，整體的傾斜變化。
在該狀態(tài)下，使部分GIT具有適當(dāng)?shù)墓饨苟?，消除部分G的色差波長依存特性曲線整體的傾斜。可是，在由部分色散比大的光學(xué)材料構(gòu)成部分GIT的場(chǎng)合，部分GIT比部分G的像差系數(shù)波長依存特性曲線的彎曲朝相反方向具有更大的彎曲，所以，整體的傾斜成分即使可消除，也不能消除彎曲成分。
在由部分色散比小的光學(xué)材料構(gòu)成部分GIT的場(chǎng)合，部分GIT的色差系數(shù)波長依存特性曲線示出相對(duì)較高的直線性，所以，即使為了控制色差而使光焦度變化，也可在維持相對(duì)較高的直線性的狀態(tài)下以設(shè)計(jì)波長的位置為回轉(zhuǎn)中心改變傾斜。因此，在部分GIT與部分B，可較為容易地同時(shí)消除色差系數(shù)波長依存特性曲線的傾斜成分和彎曲成分。
即，作為部分GIT，為高色散并且部分色散比較小的光學(xué)材料也很重要，在本發(fā)明中，特定的以下所示條件式(1)、(2)及(3)表示根據(jù)以上說明的原理良好地校正色差的色散系數(shù)與部分色散比的關(guān)系。
νd＜30…(1)θgd＜-3.333×10-3·νd+1.40 …(2)θgF＜-2.615×10-3·νd+0.67 …(3)其中，νd為折射光學(xué)系部分(透鏡或?qū)?GIT的色散系數(shù)，當(dāng)分別設(shè)相對(duì)d線、F線、及C線的折射率為Nd、NF、NC時(shí)，用下式表示。
νd ＝(Nd-1)/(NF-NC)另外，θgd、θgF為折射光學(xué)系部分(透鏡或?qū)?GIT的部分色散比，相對(duì)g線、F線、d線、C線的折射率分別為Ng、NF、Nd、NC時(shí)，分別由下式表示。
θgd＝(Ng-Nd)/(NF-NC)θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)即使偏離上述(1)～(3)所示任一條件式，也由于難以良好地修正色差，所以不理想。
條件式(1)的數(shù)值范圍處于以下所示范圍時(shí)，色差的獨(dú)立校正效果提高，可獲得良好的光學(xué)性能。
νd＜20…(1a)如為以下所示范圍，則更理想。
νd＜18…(1b)如為以下所示范圍，則更理想。
νd＜16…(1c)如為以下所示范圍，則更理想。
νd＜14…(1d)條件式(2)和(3)的數(shù)值范圍滿足條件式(1)、(1a)、(1b)、(1c)或(1d)后，如在以下所示范圍，則可獲得更良好的光學(xué)性能。
即，θgd＜-3.333×10-3·νd+1.30 …(2a)θgF＜-2.615×10-3·νd+0.59 …(3a)如為以下所示范圍，則更理想。
θgd＜-3.333×10-3·νd+1.25 …(2b)θgF＜-2.615×10-3·νd+0.56 …(3b)如為以下所示范圍，則更理想。
θgd＜-3.333×10-3·νd+1.2375 …(2c)θgF＜-2.615×10-3·νd+0.55 …(3c)如為以下所示范圍，則更理想。
θgd＜1.1137…(2d)θgF＜0.47 …(3d)另外，作為滿足上述條件式(1)～(3)的固體的光學(xué)材料的具體例，具有使下述無機(jī)氧化物微粒子分散到合成樹脂中的混合體。即，TiO2(nd＝2.2652，νd＝11.8)，Nb2O5(nd＝2.367，νd＝14.0)，ITO(nd＝1.8581，νd＝5.53)，Cr2O3(nd＝2.2178，νd＝13.4)，BaTiO3(nd＝2.4362，νd＝11.3)等。
其中，ITO(銦錫氧化物)與其它物質(zhì)相比，具有特別小的色散系數(shù)，所以較理想。ITO與通常的物質(zhì)不同，由導(dǎo)電性獲得的自由載流子對(duì)折射率產(chǎn)生影響。ITO的色散特性(圖13C)在由通常的電子躍遷產(chǎn)生的短波長區(qū)的折射率的變化(圖13A)加上由自由載流子產(chǎn)生的紅外區(qū)域的折射率色散(圖13B)而形成。這樣，示出具有色散系數(shù)為5.53這樣的異常大的傾斜的色散特性波長依存性。
另外，電子躍遷產(chǎn)生的折射率色散(圖13A)在可見區(qū)域在短波長側(cè)急劇變化，而由自由載流子產(chǎn)生的折射率色散(圖13B)在變化可見區(qū)域中的長波長側(cè)急劇變化。通過組合該2個(gè)影響，部分色散比相比于通常情況要小。
作為透明、預(yù)想到自由載流子的影響的材料，可列舉出SnO2和ATO(銻摻雜后獲得的SnO2)和ZnO等也列舉為其候補(bǔ)。
ITO已知為構(gòu)成透明電極的材料，通常用于液晶顯示元件、EL(電致發(fā)光)元件等。另外，作為其它用途，用于紅外線遮蔽元件、紫外線遮蔽元件。在過去已知的ITO的用途中，厚度限于50～500nm的范圍，作為微粒子的混合體，不存在用于光學(xué)系的色差校正的例子。
ITO的微粒子的平均直徑在考慮散射等的影響時(shí)，為2nm～50nm左右較好，為了抑制凝集，也可添加分散劑等。
作為使ITO分散的介質(zhì)材料，單體較好，通過使用成型模等進(jìn)行光聚合成形或熱聚合成形，從而可獲得較高的批量生產(chǎn)率。
另外，作為單體的光學(xué)常數(shù)的特性，色散系數(shù)較小的單體或部分色散比較小的單體或滿足兩者的單體較好，可列舉出N-聚乙烯咔唑、苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。在后述的實(shí)施例中，作為使ITO微粒子分散的介質(zhì)材料使用聚甲基丙烯酸甲酯，但不限于此。
使納米微粒子分散的混合體的色散特性(Nλ)可根據(jù)從為人們所熟知的Drude的式子導(dǎo)出的下式簡(jiǎn)單地計(jì)算。即，N(λ)＝[1+V{NITO2(λ)-1}+(1-V){NP2(λ)-1}]1/2…(c)其中，λ為任意的波長，NITO為ITO的折射率，NP為聚合物的折射率，V為ITO微粒子的總體積相對(duì)聚合物體積的比例。
在本實(shí)施例中，提出將滿足條件式(1)～(3)的材料適用于光學(xué)系中的透鏡和設(shè)于透鏡表面的層的方案。如使由該材料構(gòu)成的折射面為非球面，則可校正顏色的球差等色差閃耀。另外，如在該材料與空氣等氣氛形成界面，或由較低折射率的材料形成界面，則可由界面的很小的曲率變化使色差產(chǎn)生較大的變化，所以，較為理想。
(實(shí)施例)下面說明將滿足條件式(1)～(3)的材料應(yīng)用于具體的光學(xué)系的實(shí)施例。在這里，作為滿足條件式(1)～(3)的材料，使用ITO微粒子分散材料。
圖1為數(shù)值實(shí)施例1的光學(xué)系的截面圖，為在焦距400mm的超望遠(yuǎn)透鏡中使用ITO微粒子的混合體的例子。在圖1中，由GIT1示出由ITO形成的透鏡(層)，SP為孔徑光闌。圖2為數(shù)值實(shí)施例1的光學(xué)系的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。在圖1中，左側(cè)為物體側(cè)(前方)，右側(cè)為像側(cè)(后方)，這與其它數(shù)值實(shí)施例也同樣。
在數(shù)值實(shí)施例1的光學(xué)系中，將ITO導(dǎo)入到從近軸軸上光線的距光軸的通過位置變得較高的物體側(cè)。使由ITO形成的透鏡(層)GIT1具有負(fù)的光焦度，主要通過校正軸上色差，獲得望遠(yuǎn)比0.595的非常緊湊的超望遠(yuǎn)透鏡。
圖3為數(shù)值實(shí)施例2的望遠(yuǎn)透鏡的光學(xué)系截面圖，為在焦距400mm的超望遠(yuǎn)透鏡使用ITO微粒子的混合體的例子。在圖3中，由GIT1、GIT2示出由ITO形成的透鏡(層)，SP為孔徑光闌。圖4為數(shù)值實(shí)施例2的光學(xué)系的無限遠(yuǎn)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
在數(shù)值實(shí)施例2的光學(xué)系中，將ITO導(dǎo)入至從近軸軸上光線的距光軸的通過位置較高的物體側(cè)(GIT1)與近軸軸上的光線的通過位置較低而且光瞳近軸光線的通過位置較高的光闌的像側(cè)(GIT2)。分別將負(fù)的光焦度與正的光焦度提供給由ITO形成的透鏡(層)GIT1、GIT2，強(qiáng)力地修正軸上色差和倍率色差，從而獲得望遠(yuǎn)比0.573的非常緊湊的超望遠(yuǎn)透鏡。
圖5為數(shù)值實(shí)施例3的變焦透鏡的光學(xué)系截面圖，為在由正的光焦度的第1透鏡群L1、負(fù)的光焦度的第2透鏡群L2、正的光焦度的第3透鏡群L3、正的光焦度的第4透鏡群L4構(gòu)成的變焦比4的4群構(gòu)成的變焦透鏡使用ITO微粒子的混合體的例子。在圖5中，由GIT1～GIT4示出由ITO形成的透鏡(層)，SP為孔徑光闌。圖6～圖8分別為數(shù)值實(shí)施例3的光學(xué)系(變焦透鏡)的廣角端、中間焦距、望遠(yuǎn)端的無限對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
在數(shù)值實(shí)施例3的光學(xué)系中，將ITO各1個(gè)地引入至構(gòu)成變焦透鏡的各透鏡群L1～L4。然后，將與各透鏡群的光焦度的符號(hào)相反的符號(hào)的光焦度提供給由ITO形成的透鏡(層)，降低各透鏡群內(nèi)的色差，從而實(shí)現(xiàn)緊湊化。
圖9為數(shù)值實(shí)施例4的光學(xué)系的截面圖，為在正的光焦度第1透鏡群L1、負(fù)的光焦度的第2透鏡群L2、正的光焦度的第3透鏡群L3、正的光焦度的第4透鏡群L4構(gòu)成的變焦比6倍的4群構(gòu)成的變焦透鏡使用ITO微粒子的混合體的例子。在圖9中，由GIT1～GIT4示出由ITO形成的透鏡(層)，SP為孔徑光闌。圖10～圖12分別為數(shù)值實(shí)施例4的光學(xué)系(變焦透鏡)的廣角端、中間焦距、望遠(yuǎn)端的無限對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下的像差圖。
在數(shù)值實(shí)施例4的光學(xué)系中，將ITO各1個(gè)地導(dǎo)入至構(gòu)成變焦透鏡的各透鏡群L1～L4。然后，將與各透鏡群的光焦度的信號(hào)相反的符號(hào)的光焦度提供給由ITO形成的透鏡(層)，降低各透鏡群內(nèi)的色差，從而實(shí)現(xiàn)緊湊化。
以下，示出數(shù)值實(shí)施例1～4的具體的數(shù)值數(shù)據(jù)。在各數(shù)值實(shí)施例中，i示出從物體側(cè)計(jì)數(shù)的順序，Ri為第i個(gè)光學(xué)面(第i面)的曲率半徑，Di為第i面與第(i+1)面間的軸上間隔，Ni、νi分別為第i個(gè)(由ITO微粒子色散材料以外的材料形成的透鏡(層)除外)的光學(xué)構(gòu)件的材料相對(duì)d線的折射率、色散系數(shù)。由ITO形成的透鏡GITj相對(duì)d線的折射率、色散系數(shù)另行由NGITj、νGITj(j＝1、2、…)示出。f為焦距，F(xiàn)no為光圈數(shù)，ω為半視場(chǎng)角。
另外，非球面形狀在X為從光軸方向的面頂點(diǎn)的位移量，h為與光軸垂直的方向的距光軸的高度，r為近軸曲率半徑，k為圓錐常數(shù)，B、C、D、E…為各次數(shù)的非球面系數(shù)時(shí)，由x(h)=(1/r)h21+{1-(1+k)(h/r)2}+Bh4+Ch6+Dh8+Eh10···]]>表示。各非球面系數(shù)中的“E±XX”意味著“×10±XX”。
各數(shù)值實(shí)施例的最像側(cè)的平面(曲率半徑∞的面)相當(dāng)于插入濾色器、光學(xué)的低通濾色器、紅外濾色器等。
在各數(shù)值實(shí)施例中，ITO都是在體積比例20％分散于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的狀態(tài)下使用。ITO與聚甲基丙烯甲酯的混合體的折射率使用按上述(c)式計(jì)算獲得的值計(jì)算，表1示出ITO單體與聚甲基丙烯酸甲酯單體和ITO微粒子相對(duì)聚甲基丙烯甲酯的體積混合比例20％的混合體相對(duì)d線、g線、C線、及F線的折射率和色散系數(shù)、部分色散比。
(數(shù)值實(shí)施例1)f＝391.93 Fno＝4.12 2ω＝6.32°R1＝122.617D1＝9.71N1＝1.86723 ν1＝42.2R2＝661.755D2＝0.20NGIT1＝1.57159 νGIT1＝13.5R3＝406.479(非球面)D3＝6.11N2＝1.48700 ν2＝70.4* R4＝-661.862 D4＝0.15R5＝79.912 D5＝10.07 N3＝1.48700 ν3＝70.4R6＝249.946D6＝5.36R7＝-3949.515 D7＝4.00N4＝1.86922 ν4＝30.5R8＝111.753D8＝0.15R9＝62.093 D9＝10.24 N5＝1.48700 ν5＝70.4R10＝226.601 D10＝3.77R11＝52.863D11＝5.30 N6＝1.88015 ν6＝37.1R12＝37.793D12＝22.65R13＝219.518 D13＝1.80 N7＝1.43384 ν7＝95.1R14＝73.014D14＝27.79R15＝∞(孔徑光闌) D15＝12.76R16＝91.128D16＝1.30 N8＝1.85000 ν8＝23.0R17＝28.601D17＝4.87 N9＝1.56522 ν9＝42.2R18＝-374.421 D18＝0.30R19＝74.227D19＝4.34 N10＝1.80488ν10＝24.2R20＝-53.740 D20＝1.30 N11＝1.88500ν11＝41.0R21＝37.108D21＝3.12R22＝-85.901 D22＝1.30 N12＝1.85887ν12＝42.7R23＝115.410 D23＝1.60R24＝85.205D24＝5.77 N13＝1.68713ν13＝29.3R25＝-31.635 D25＝1.40 N14＝1.88500ν14＝41.0R26＝-168.381 D26＝20.24R27＝108.004 D27＝6.92 N15＝1.50200ν15＝61.5R28＝-72.792 D28＝1.00R29＝∞D(zhuǎn)29＝200N16＝1.51633ν16＝64.1R30＝∞非球面系數(shù)k B C DE第3面-2.717293E+00 -6.524983E-09 -6.404411E-13 6.251491E-17 1.220879E-19
(數(shù)值實(shí)施例2)f＝392.03Fno＝4.122ω＝6.32°R1＝140.958 D1＝11.87 N1＝1.82075 ν1＝45.8R2＝-623.662D2＝0.20 NGIT1＝1.57159 νGIT1＝13.5* R3＝-1545.484(非球面) D3＝0.15R4＝83.759 D4＝10.44 N2＝1.50885 ν2＝68.1R5＝290.960 D5＝7.10R6＝-1470.450 D6＝4.00 N3＝1.84356 ν3＝30.5R7＝113.299 D7＝0.15R8＝67.327 D8＝10.53 N4＝1.48700 ν4＝70.4R9＝354.463 D9＝7.58R10＝46.347 D10＝5.30 N5＝1.77373 ν5＝26.6R11＝35.325 D11＝11.12R12＝260.607D12＝1.80 N6＝1.43384 ν6＝95.1R13＝79.619 D13＝19.88R14＝∞(孔徑光闌) D14＝25.15R15＝135.093D15＝1.30 N7＝1.87172 ν7＝31.8R16＝36.159 Dl6＝5.15 N8＝1.48700 ν8＝70.4R17＝-139.571 D17＝0.30R18＝213.465D18＝4.57 N9＝1.84915 ν9＝23.0R19＝-41.466D19＝1.30 N10＝1.88550ν10＝41.0R20＝44.790 D20＝9.44R21＝-190.156 D21＝1.30 N11=1.88500 ν11＝41.0R22＝80.293 D22＝1.60R23＝86.901 D23＝7.91 N12＝1.63906ν12＝32.8R24＝-27.409D24＝1.40 N13＝1.88500ν13＝41.0R25＝-392.954 D25＝5.18* R26＝67.383(非球面) D26＝0.05 NGIT2＝1.57159 νGIT2＝13.5R27＝76.988 D27＝8.73 N14＝1.51515ν14＝55.7R28＝-52.893D28＝1.00R29＝∞ D29＝2.00 N15＝1.51633ν15＝64.1R30＝∞非球面系數(shù)k BCD E第3面 1.961625E+02 -9.401161E-09 1.032022E-13 6.250657E-17 5.916707E-21第26面 -2.484499E+00 -4.752855E-07 -1.185466E-10 3.450231E-13 -2.731250E-16
(數(shù)值實(shí)施例3)f＝7.22～17.49～27.06Fno＝2.91～3.73～3.922ω＝63.9°～28.8°～18.9°R1＝16.850 D1＝3.32 N1＝1.64150 ν1＝58.3R2＝-139.734D2＝0.05 NGIT1＝1.57159 νGIT1＝13.5* R3＝-3211.428(非球面) D3＝可變R4＝16.608 D4＝0.75 N2＝1.88500 ν2＝41.0R5＝5.119 D5＝2.73R6＝-10.086 D6＝0.70 N3＝1.82097 ν3＝45.8R7＝25.401 D7＝0.17R8＝9.912 D8＝1.59 N4＝1.85715 ν4＝25.3R9＝33.511 D9＝0.05 NGIT2＝1.57159 νGIT2＝13.5* R10＝1216.901(非球面) D10＝可變R11＝∞(孔徑光闌) D11＝0.24* R12＝7.838(非球面) D12＝1.47 N5＝1.84511 ν5＝43.8R13＝68.783 D13＝3.10* R14＝24.968(非球面) D14＝0.05 NGIT3＝1.57159 νGIT3＝13.5R15＝18.887 D15＝1.63 N6＝1.77924 ν6＝50.0R16＝-7.624 D16＝0.75 N7＝1.85000 ν7＝23.0R17＝14.349 D17＝可變* R18＝18.358(非球面) D18＝0.05 NGIT4＝1.57159 νGIT4＝13.5* R19＝14.145(非球面) D19＝1.74 N8＝1.85388 ν8＝24.2R20＝-199.785 D20＝可變R21＝∞ D21＝1.20 N9＝1.51633 ν9＝64.2R22＝∞ D22＝0.72 N10＝1.55232ν10＝63.5R23＝∞ D23＝0.80R24＝∞ D24＝0.50 N11＝1.50378ν11＝66.9R25＝∞ 非球面系數(shù)kB C D E第3面 -2.024392E+221.118695E-053.503961E-08-5.252088E-10 2.483281E-12第10面-1.61922E+15 3.92987E-04 -5.70929E-077.62621E-07 -2.32104E-08第12面-2.40973E+00 6.43096E-04 -3.00634E-064.12803E-07 -1.64138E-08第14面-2.67342E+01 -7.63833E-04-3.48992E-054.82542E-07 -1.12429E-07第18面2.29377E+00 1.58598E-04 -1.68138E-054.41247E-07 -3.03243E-09第19面-7.49797E+00 -2.60615E-043.27338E-05 -8.99287E-075.88968E-09
(數(shù)值實(shí)施例4)f＝7.22～24.5～40.66Fno＝2.91～4.20～4.412ω＝63.9°～20.8°～12.6°R1＝23.229 D1＝3.33N1＝1.63733 ν1＝58.7R2＝-115.750 D2＝0.05NGIT1＝1.57159 νGIT1＝13.5* R3＝-4474.963(非球面) D3＝可變R4＝18.981 D4＝0.75N2＝1.88500 ν2＝41.0F5＝6.140 D5＝3.55R6＝-11.777D6＝0.70N3＝1.77430 ν3＝50.2R7＝61.767 D7＝0.12R8＝13.648 D8＝1.68N4＝1.85000 ν4＝23.0R9＝46.001 D9＝0.05NGIT2＝1.57159 νGIT2＝13.5* R10＝1925.768(非球面) D10＝可變R11＝∞(孔徑光闌) D11＝0.24* R12＝8.071(非球面) D12＝1.89 N5＝1.59758 ν5＝37.2R13＝-28.398 D13＝1.22* R14＝9.347(非球面) D14＝0.05 NGIT3＝1.57159 νGIT3＝13.5R15＝9.107 D15＝1.63 N6＝1.78000 ν6＝50.0R16＝-26.410 D16＝0.75 N7＝1.85000 ν7＝23.0R17＝5.751 D17＝可變* R18＝20.828(非球面)D18＝0.05 NGIT4＝1.57159 νGIT4＝13.5* R19＝13.441(非球面)D19＝1.85 N8＝1.71986 ν8＝27.5R20＝-157.047 D20＝可變R21＝∞D(zhuǎn)21＝1.20 N9＝1.51633 ν9＝64.2R22＝∞D(zhuǎn)22＝0.2N10＝1.55232ν10＝63.5R23＝∞D(zhuǎn)23＝0.80R24＝∞D(zhuǎn)24＝0.50 N11＝1.50378ν11＝66.9R25＝∞ 非球面系數(shù)k BCD E第3面-2.024392E+222.943412E-06 3.453754E-08-3.601493E-101.430522E-12第10面-1.60922E+151.25915E-04 -1.22993E-061.90144E-07 -3.11426E-09第12面-2.96160E+005.56632E-04 -1.10254E-054.20652E-07 -1.10624E-08第14面-5.41148E-01-1.76849E-04 3.88219E-06 -7.81247E-07 3.20961E-08第18面-7.22712E-014.52890E-05 -4.39659E-061.40067E-07 -1.29251E-09第19面-2.38712E+017.49915E-04 -1.82994E-053.91744E-07 -6.07532E-09
表1

這樣按照由本實(shí)施例說明的光學(xué)系，可提供制造容易、環(huán)境特性優(yōu)良的具有高光學(xué)性能的光學(xué)系。
下面，使用圖14說明作為攝影光學(xué)系使用本發(fā)明的光學(xué)系的數(shù)字靜像照相機(jī)的實(shí)施形式。
在圖14中，符號(hào)20為照相機(jī)主體，符號(hào)21為由本發(fā)明的光學(xué)系構(gòu)成的攝像光學(xué)系，符號(hào)22為內(nèi)裝于照相機(jī)主體、對(duì)由攝像光學(xué)系21形成的景物像受光的CCD傳感器和CMOS傳感器等固體攝像元件(光學(xué)變換元件)，符號(hào)23為記錄與由照相機(jī)主體22進(jìn)行了光電變換的景物對(duì)應(yīng)的信息的存儲(chǔ)器，符號(hào)24為由液晶顯示板等構(gòu)成的、用于觀察形成于照相機(jī)主體22上的景物像的取景器。
通過這樣將本發(fā)明的光學(xué)系適用于數(shù)字靜像照相機(jī)等攝像裝置，可實(shí)現(xiàn)小型、具有高光學(xué)性能的攝像裝置。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系，其特征在于具有光入射側(cè)和光射出側(cè)都為折射面的固體材料，當(dāng)設(shè)該固體材料的色散系數(shù)為νd、部分色散比為θgd、θgF時(shí)，滿足以下條件νd＜30θgd＜-3.333×10-3·νd+1.40θgF＜-2.615×10-3·νd+0.67
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系，其特征在于上述固體材料為使無機(jī)微粒子分散于透明介質(zhì)中的混合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系，其特征在于上述無機(jī)微粒子為銦錫氧化物微粒子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系，其特征在于上述固體材料使用成型模進(jìn)行光聚合成形或熱聚合成形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系，其特征在于上述固體材料的2個(gè)折射面中的至少一方的折射面為非球面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系，其特征在于上述固體材料的2個(gè)折射面中的至少一方的折射面面對(duì)著空氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系，其特征在于上述光學(xué)系在光電變換元件上成像。
8.一種攝像裝置，具有權(quán)利要求1所述的光學(xué)系和對(duì)由該光學(xué)系形成的像進(jìn)行受光的光電變換元件。
全文摘要
在光學(xué)系中，光入射側(cè)和光射出側(cè)都為折射面，當(dāng)色散系數(shù)為νd，部分色散比為θgd、θgF時(shí)，通過設(shè)置滿足νd＜30；θgd＜－3.333×10－3·νd+1.40；θgF＜－2.615×10－3·νd+0.67的條件的固體材料GIT1，從而可實(shí)現(xiàn)能夠良好地校正色差等諸像差并且容易制造、耐環(huán)境性優(yōu)良的光學(xué)系。
文檔編號(hào)G02B27/00GK1655001SQ20041008210
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者小川秀樹 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社