專利名稱：后附加透鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)和圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如下的后附加透鏡(rear attachment lens)，該后附加透鏡可在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被可拆卸地附加到在例如數(shù)字靜物照相機(jī)、視頻照相機(jī)或廣播照相機(jī)中使用的成像透鏡(主透鏡系統(tǒng))以便使整個(gè)系統(tǒng)的焦距變得比主透鏡系統(tǒng)的初始焦距長(zhǎng)。
背景技術(shù)：
能夠被可拆卸地附加到主透鏡系統(tǒng)的后附加透鏡是已知的。具體來說，后附加透鏡是能夠在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被可去除地附加到作為成像透鏡(成像光學(xué)系統(tǒng))的另一透 鏡以便使整個(gè)系統(tǒng)的焦距變得比主透鏡系統(tǒng)自身焦距長(zhǎng)的類型的透鏡擴(kuò)展。美國(guó)專利No. 4，129，359、日本專利公開No. 63-106715、美國(guó)專利No. 6，124，981和日本專利公開No. 2004-226648公開了可在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被附加到該主透鏡系統(tǒng)以便使主透鏡系統(tǒng)的焦距變長(zhǎng)的后附加透鏡。在常使用后附加透鏡的望遠(yuǎn)透鏡中，隨著焦距增大，像差(特別是色差)趨于增大。因此，在后附加透鏡被附加到包括望遠(yuǎn)透鏡的主透鏡系統(tǒng)的情況下，主透鏡系統(tǒng)的倍率色差増大。由此增大的倍率色差成為圖像質(zhì)量降低的主要原因。另外，后附加透鏡具有負(fù)折光力，并且，后附加透鏡自身具有大的負(fù)匹茲閥和(Petzval sum)。因此，當(dāng)后附加透鏡被附加到主透鏡系統(tǒng)時(shí)，像場(chǎng)彎曲増大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被附加到主透鏡系統(tǒng)的后附加透鏡，該后附加透鏡在整個(gè)系統(tǒng)的焦距變長(zhǎng)時(shí)不導(dǎo)致大的像差(特別是像場(chǎng)彎曲和色差)的變化，并且能夠保持整個(gè)系統(tǒng)的高的光學(xué)性能。根據(jù)本發(fā)明，后附加透鏡在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被可拆卸地附加到主透鏡系統(tǒng)，以便使焦距變得比主透鏡系統(tǒng)自身的焦距長(zhǎng)。后附加透鏡包括負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡被設(shè)置為使得當(dāng)L是后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面與最接近像側(cè)的透鏡表面之間的距離時(shí)，負(fù)透鏡處于到后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離處于O. 5L I. OL的范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)vdnl是負(fù)透鏡的材料關(guān)于d線的阿貝數(shù)并且QgFnl是負(fù)透鏡的材料關(guān)于g線和F線的部分色散比時(shí)，滿足以下的條件10 < vdnl < 23O. 020 < Θ gFnl-0. 6438+0. 001682 * vdnl < O. 100。根據(jù)本發(fā)明，后附加透鏡在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被可拆卸地附加到主透鏡系統(tǒng)，以便使焦距變得比主透鏡系統(tǒng)自身的焦距長(zhǎng)。后附加透鏡包括第一単元，具有正折光力并包括含有正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡、或者包括從物側(cè)到像側(cè)依次配置的單透鏡和膠合(cemented)透鏡的組合，單透鏡和膠合透鏡的該組合包括正透鏡和負(fù)透鏡；第二単元，位于第一単元的像側(cè)并包括含有正透鏡和負(fù)透鏡的膠合透鏡、或者從物側(cè)到像側(cè)依次配置的單透鏡和膠合透鏡的組合，單透鏡和膠合透鏡的該組合包括正透鏡和負(fù)透鏡；第三単元，位于第二単元的像側(cè)并包括正透鏡；第四単元，位于第三単元的像側(cè)并包括含有正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡、或者從物側(cè)到像側(cè)依次配置的膠合透鏡和單透鏡的組合，膠合透鏡和單透鏡的該組合包括正透鏡和負(fù)透鏡。當(dāng)?shù)谌齾g元包括至少ー個(gè)負(fù)透鏡時(shí)，第三単元中的所述至少ー個(gè)負(fù)透鏡或包含于第四単元中的至少ー個(gè)負(fù)透鏡用作第一負(fù)透鏡。當(dāng)vd—N1和Δ Θ gF N1分別是第一負(fù)透鏡的材料的阿貝數(shù)和部分色散比差、f N1是第一負(fù)透鏡的焦距且f是后附加透鏡的焦距時(shí)，滿足以下的條件O. 00015 < Δ Θ rF N1 * f/ (vd N1 * f N1) < 0. 00620。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說明，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。


圖I是主透鏡系統(tǒng)的截面圖。圖2示出主透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖3是其中將根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的截面圖。圖4示出其中將根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖5是其中將根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的截面圖。圖6示出其中將根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖7是其中將根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的截面圖。圖8示出其中將根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像拾取裝置的主要部分的示意圖。圖IOA是主透鏡系統(tǒng)的截面圖。圖IOB示出主透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖IlA是根據(jù)第四實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖IlB是其中將根據(jù)第四實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的截面圖。圖IlC示出其中將根據(jù)第四實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖12A是根據(jù)第五實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖12B示出其中將根據(jù)第五實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。 圖13A是根據(jù)第六實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。
圖13B示出其中將根據(jù)第六實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖14A是根據(jù)第七實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖14B示出其中將根據(jù)第七實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖15A是根據(jù)第八實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖15B示出其中將根據(jù)第八實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖16A是根據(jù)第九實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。 圖16B示出其中將根據(jù)第九實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖17A是根據(jù)第十實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖17B示出其中將根據(jù)第十實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖18A是根據(jù)第十一實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖18B示出其中將根據(jù)第十一實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖19A是根據(jù)第十二實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖19B示出其中將根據(jù)第十二實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖20A是根據(jù)第十三實(shí)施例的后附加透鏡的截面圖。圖20B示出其中將根據(jù)第十三實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的像差圖。圖21A和圖21B是示出衍射光學(xué)元件的示圖。圖22A 22C是示出衍射光學(xué)元件的示圖。圖23是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)裝置的主要部分的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后附加透鏡、通過將后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)而獲得的成像光學(xué)系統(tǒng)以及包括任意一種成像光學(xué)系統(tǒng)的圖像拾取裝置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后附加透鏡可以在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被可拆卸地附加到該主透鏡系統(tǒng)以便使焦距變得比主透鏡系統(tǒng)自身的焦距長(zhǎng)。主透鏡系統(tǒng)可以為例如望遠(yuǎn)透鏡或望遠(yuǎn)型變焦透鏡。圖I和圖2分別示出可附加根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后附加透鏡的主透鏡系統(tǒng)(望遠(yuǎn)透鏡)的實(shí)例的截面圖和像差圖。圖3和圖4分別示出其中在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)將根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的截面圖和像差圖。圖5和圖6分別示出其中在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)將根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的截面圖和像差圖。圖7和圖8分別示出其中在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)將根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的后附加透鏡附加到主透鏡系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)的截面圖和像差圖。在各截面圖中，左側(cè)表示物側(cè)，右側(cè)表示像側(cè)。LA表示后附加透鏡，Rs表示后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面，Re表示后附加透鏡中的最接近像側(cè)的透鏡表面(最后的透鏡表面)。LM表示主透鏡系統(tǒng)(主透鏡)。主透鏡系統(tǒng)LM是具有單個(gè)焦距的望遠(yuǎn)透鏡。SP表不孔徑光闌。G表不與保護(hù)玻璃等對(duì)應(yīng)的光學(xué)塊。IP表像面。在光學(xué)系統(tǒng)被用作視頻照相機(jī)或數(shù)字照相機(jī)的成像光學(xué)系統(tǒng)的情況下，像面IP與用于接收?qǐng)D像光的諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的固態(tài)圖像拾取元件(光電轉(zhuǎn)換元件)的圖像拾取面對(duì)應(yīng)。在光學(xué)系統(tǒng)被用作鹵化銀膠片照相機(jī)的成像光學(xué)系統(tǒng)的情況下，像面IP與膠片表面對(duì)應(yīng)。在像差圖中，d、g、C和F分別表示d線、g線、C線和F線。另外，dM和dS分別表示子午像面和弧矢像面。倍率色差由g線表示。Fno表示F數(shù)，Y表示圖像高度。現(xiàn)在討論用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)材料的色散特性的一般特征。包含于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡的材料的部分色散比和阿貝數(shù) 如下。即，當(dāng)關(guān)于 Fraunhofer 線的 g 線(波長(zhǎng) 435. 8nm)、F 線(486. lnm)、d 線(587. 6nm)和C線(656. 3nm)的折射率分別為Ng、NF、Nd和NC吋，獲得阿貝數(shù)vd以及關(guān)于g線和F線的部分色散比QgF如下vd = (Nd-I)/(NF-NC)Θ gF = (Ng-NF) / (NF-NC)在光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)特性(色散特性)中，隨著阿貝數(shù)的倒數(shù)(Ι/vd)的增大，在F線和C線之間的整個(gè)范圍上，色散特性曲線的傾斜度増大。另外，隨著部分色散比Θ gF的増大，相對(duì)于F線和C線之間的范圍中的色散特性曲線的傾斜度，g線和F線之間的范圍中的色散特性曲線的傾斜度(短波長(zhǎng)側(cè)的彎曲程度)増大。一般地，短波長(zhǎng)側(cè)的光學(xué)材料的折射率比長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的高(阿貝數(shù)的值為正)，并且，色散特性曲線具有向下的凸形形狀(部分色散比的值為正)。與波長(zhǎng)的變化有關(guān)的折射率的變化向著短波長(zhǎng)側(cè)増大。關(guān)于最常用作光學(xué)材料的玻璃材料，具有小的阿貝數(shù)的高色散光學(xué)材料具有大的部分色散比，并且，其色散特性曲線具有相對(duì)尖銳(acute)的向下凸形形狀。相反，具有大的阿貝數(shù)的低色散光學(xué)材料具有小的部分色散比，并且，其色散特性曲線具有接近直線的形狀。基于以上的描述，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的后附加透鏡的色差的校正原理。一般地，即使當(dāng)后附加透鏡自身被設(shè)計(jì)為沒有像差時(shí)，后附加透鏡也會(huì)與放大率成比例地増大主透鏡的殘余像差，并由此降低圖像質(zhì)量。例如，在放大率為2的情況下，諸如彗形像差和倍率色差的橫向像差單純地増大到2倍，并且圖像質(zhì)量因此降低。另外，球面像差、像場(chǎng)彎曲和諸如軸向色差的縱向像差也増大到2倍，并且圖像質(zhì)量因此降低。明確地講，縱向像差増大到放大率的平方的倍數(shù)，即增大到4倍。但是，由于主透鏡的F數(shù)也増大到2倍(改變使得亮度降低)，因此與單位焦深對(duì)應(yīng)的像差増大到2倍。使主透鏡系統(tǒng)的焦距變長(zhǎng)的后附加透鏡具有負(fù)折光力。在已知的后附加透鏡中，為了有效地校正由負(fù)折光力產(chǎn)生的軸向色差，正透鏡由高色散光學(xué)材料形成，并且，負(fù)透鏡由低色散光學(xué)材料形成。但是，在附加后附加透鏡的位置處，軸外主光線的入射高度h_大。因此，如果使用由高色散光學(xué)材料形成的正透鏡和由低色散光學(xué)材料形成的負(fù)透鏡，那么在外部區(qū)域中產(chǎn)生大量的C線的倍率色差，并且，在內(nèi)部區(qū)域中產(chǎn)生大量的F線和g線的倍率色差。因此，已知的后附加透鏡不僅増大主透鏡系統(tǒng)中的殘余的倍率色差，而且自身具有増大倍率色差的功能。作為結(jié)果，圖像質(zhì)量由于后附加透鏡而顯著降低。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由具有非常高的色散的材料形成的負(fù)透鏡被設(shè)置在軸上光線的入射高度h小并且軸外主光線的入射高度h-大的像側(cè)。因此，在沒有過量產(chǎn)生軸向色差的情況下，在內(nèi)部區(qū)域中產(chǎn)生C線的倍率色差，并且，在外部區(qū)域中產(chǎn)生F線和g線的倍率色差。作為結(jié)果，可以可靠地校正軸向色差和倍率色差。另外，為了可靠地校正多少由于由具有非常高的色散的材料形成的負(fù)透鏡而增大的軸向色差，由高色散材料形成的正透鏡可被設(shè)置在軸上光線的入射高度h大并且軸外光線的入射高度h-相對(duì)較小的物側(cè)。 另外，由具有相對(duì)較小的部分色散比的高色散材料(諸如主要包含Nb2O3(氧化鈮)的材料)形成的正透鏡可被設(shè)置在軸上光線的入射高度h小并且軸外主光線的入射高度h_大的像側(cè)。因此，可靠地校正了 g線的倍率色差。主要包含Nb2O3的材料的色散多少比作為最常用的高色散光學(xué)材料的主要包含TiO2(氧化鈦)的材料的色散低。但是，主要包含Nb2O3的材料具有相對(duì)較小的部分色散比?，F(xiàn)在描述用于滿足上述條件的結(jié)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的后附加透鏡中，由具有大的部分色散比的高色散材料形成的負(fù)透鏡Gnl (負(fù)透鏡単元)被設(shè)置在軸上光線的入射高度h小并且軸外主光線的入射高度h-大的像側(cè)。因此，不增大軸向色差,并且,可靠地校正倍率色差。更具體而言，當(dāng)L是后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面和最接近像側(cè)的透鏡表面之間的距離(總光學(xué)長(zhǎng)度)時(shí)，負(fù)透鏡Gnl被設(shè)置在從負(fù)透鏡Gnl到后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離處于O. 5L I. OL的范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)vdnl是負(fù)透鏡Gnl的關(guān)于d線的阿貝數(shù)并且Θ gFnl是負(fù)透鏡Gnl的關(guān)于g線和F線的部分色散比吋，滿足以下的表達(dá)式10 < vdnl < 23(I)O. 020 < Θ gFnl-Ο. 6438+0. 001682 * vdnl < O. 100 (2)這里，負(fù)透鏡被設(shè)置在距離處于O. 5L I. OL的范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)意味著負(fù)透鏡的整體被設(shè)置在O. 5L I. OL的范圍內(nèi)的狀態(tài)。如果負(fù)透鏡Gnl被設(shè)置在從負(fù)透鏡Gnl到后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離小于O. 5L的位置處，那么軸上光線的入射高度h大并且軸外主光線的入射高度h-小。因此，校正倍率色差的效果降低，并且，軸向色差増大。如果條件式(I)的值比其上限大，那么變得難以可靠地校正對(duì)于C線和F線的倍率色差。如果條件式(I)的值比其下限小，那么，雖然能可靠地校正對(duì)于C線和F線的倍率色差，但是軸向色差増大。如果條件式⑵的值比其上限大，那么，雖然能可靠地校正對(duì)于g線的倍率色差，但是軸向色差増大。如果條件式(2)的值比其下限小，那么變得難以可靠地校正對(duì)于g線的倍率色差。條件式(I)和(2)的數(shù)值范圍可被設(shè)定如下15 < vdnl < 23(Ia)O. 023 < Θ gFnl-Ο. 6438+0. 001682 * vdnl < O. 050 (2a)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過上述的方法提供能夠可靠地校正軸向色差和倍率色差的后附加透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以滿足以下描述的條件中的至少ー個(gè)以更有效地校正色差。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后附加透鏡中，為了校正由于負(fù)透鏡Gnl而增大的軸向色差，由具有相對(duì)較大的部分色散比的高色散材料形成的正透鏡Gpl (第一正透鏡單元)被設(shè)置在軸上光線的入射高度h大并且軸外主光線的入射高度h-相對(duì)較小的物側(cè)。更具體而言，正透鏡Gpl被設(shè)置在從正透鏡Gpl到后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離處于O O. 5L的范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)Ndpl和Vdpl分別是正透鏡Gpl的材料的關(guān)于d線的折射率和阿貝數(shù)并且Θ gFpl是正透鏡Gpl的材料的關(guān)于g線和F線的部分色散比時(shí)，可滿足以下的表達(dá)式I. 90 < Ndp 1+0. 0125vdpl < 2. 24(3)O. 001 < Θ gFpl-Ο. 6438+0. 001682 * vdpl < O. 020 (4) 在正透鏡Gpl被設(shè)置在到后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離大于O. 5L的位置處的情況下，軸上光線的入射高度h小并且軸外主光線的入射高度h-大。因此，校正軸向色差的效果減小并且倍率色差増大。如果條件式(3)的值比其上限大，那么，在阿貝數(shù)大的情況下，變得難以可靠地校正由負(fù)透鏡Gnl產(chǎn)生的C線和F線的軸向色差。另外，在正透鏡Gpl的折射率大的情況下，變得難以可靠地校正球面像差。如果條件式(3)的值比其下限小，那么變得難以獲得可以容易加工的材料，并且，只能使用難以加工的材料(諸如樹脂材料)。因此，從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)看，變得難以穩(wěn)定地制造具有希望的光學(xué)性能的后附加透鏡。如果條件式(4)的值比其上限大，那么g線的倍率色差増大。如果條件式⑷的值比其下限小，那么校正g線的軸向色差的效果減小。條件式(3)和⑷的數(shù)值范圍可被設(shè)定如下2. 00 < Ndp 1+0. 0125vdpl < 2. 15(3a)O. 001 < θ gFpl-Ο. 6438+0. 001682 * vdpl < 0. 015 (4a)另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后附加透鏡中，由具有相對(duì)較小的部分色散比的高色散材料形成的正透鏡Gp2 (第二正透鏡單元)被設(shè)置在軸上光線的入射高度h小并且軸外主光線的入射高度h-大的像側(cè)。因此，不增大軸向色差，并且可靠地校正g線的倍率色差。更具體而言，正透鏡Gp2被設(shè)置在從正透鏡Gp2到后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離處于O. 5L I. OL的范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)Ndp2和vdp2分別是正透鏡Gp2的材料的關(guān)于d線的折射率和阿貝數(shù)并且Θ gFp2是正透鏡Gp2的材料的關(guān)于g線和F線的部分色散比時(shí)，滿足以下的表達(dá)式I. 90 < Ndp2+0. 0125vdp2 < 2. 24(5)-O. 010 < Θ gFp2-0. 6438+0. 001682 * vdp2 < 0. 003 (6)如果正透鏡Gp2被設(shè)置在到后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離小于O. 5L的位置處，那么軸上光線的入射高度h大并且軸外主光線的入射高度h-小。因此，校正倍率色差的效果減小并且軸向色差増大。如果條件式(5)的值比其上限大，那么，在阿貝數(shù)大的情況下，變得難以可靠地校正C線和F線的倍率色差。另外，在正透鏡Gp2的折射率大的情況下，變得難以可靠地校正像場(chǎng)彎曲。如果條件式(5)的值比其下限小，那么變得難以獲得可以容易加工的材料，并且，只能使用難以加工的材料(諸如樹脂材料)。因此，從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)看，變得難以穩(wěn)定地制造具有希望的光學(xué)性能的后附加透鏡。如果條件式(6)的值比其上限大，那么變得難以可靠地校正g線的倍率色差。如果條件式(6)的值比其下限小，那么，雖然能可靠地校正g線的倍率色差，但軸向色差増大。條件式(5)和(6)的數(shù)值范圍可被設(shè)定如下2. 00 < Ndp2+0. 0125vdp2 < 2. 23(5a)-O. 009 < Θ gFp2-0. 6438+0. 001682 * vdp2 < 0. 001 (6a)正透鏡Gp2由主要包含Nb2O3的材料形成。如上所述,使用主要包含Nb2O3的材料的原因在于，其部分色散比比主要包含TiO2的普通材料的部分色散比低。但是，除了校正色差的效果以外，可以獲得以下的效果。在成像光學(xué)系統(tǒng)中，為了確保顔色再現(xiàn)性，一般必須在經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的光中實(shí)現(xiàn)良好的色平衡。但是，滿足條件式(I)和(2)的用于負(fù)透鏡Gnl的當(dāng)前的市售材料主要包含NpO2 ( ニ氧化镎)，并且在藍(lán)側(cè)具有低透射率。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，為了即使在使用NpO2時(shí)也減少透射光的顏色變化，其中心厚度可相對(duì)容易地減小并且其具有相對(duì)較小的外徑的負(fù)透鏡Gnl被設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中。因此，透射光向黃側(cè)的顏色偏移減少。但是，當(dāng)使用主要包含NpO2的材料吋，仍出現(xiàn)透射光向黃側(cè)的顏色偏移。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用由高色散材料形成的正透鏡，以使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的透射光向白色偏移。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的后附加透鏡中，由高色散材料形成的正透鏡具有大的厚度，并且一般由在藍(lán)側(cè)具有相對(duì)較低的透射率的主要包含TiO2的材料形成。相反，在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用主要包含Nb2O3的材料，其與主要包含TiO2的材料相比在藍(lán)側(cè)具有較高的透射率。因此，在使用NpO2時(shí)導(dǎo)致的藍(lán)側(cè)的透射率的減小得到補(bǔ)償，并且，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的顏色變化減小。下面描述主透鏡系統(tǒng)以及與第一到第三實(shí)施例對(duì)應(yīng)的第一到第三數(shù)值實(shí)例。在第一到第三數(shù)值實(shí)例中，只示出與后附加部分有關(guān)的數(shù)據(jù)。第一表面的空氣距離表示主透鏡系統(tǒng)中的最接近像側(cè)的透鏡表面與后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面Rs之間的距離。在第一到第三數(shù)值實(shí)例中使用的主透鏡系統(tǒng)是具有300mm的焦距的望遠(yuǎn)透鏡，并且，望遠(yuǎn)透鏡的像差得到充分校正。因此，如果在各后附加透鏡被附加到主透鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)中可靠地校正像差，那么，即使在后附加透鏡被附加到其它的透鏡系統(tǒng)時(shí)，也可以關(guān)于初始性能提供有利的性能。在各數(shù)值實(shí)例中，i表從物側(cè)開始數(shù)的各表面的序號(hào)；ri表第i個(gè)光學(xué)表面的曲率半徑；di表示第i個(gè)表面與第(i+1)個(gè)表面之間沿后附加透鏡的光軸的距離；ndi和vdi分別是在第i個(gè)表面與第(i+1)個(gè)表面之間設(shè)置的介質(zhì)的關(guān)于d線的折射率和阿貝數(shù)。Red表示后附加透鏡的倍率。另外，f表示焦距，F(xiàn)no表示F數(shù)，ω表示半場(chǎng)角。在后附加透鏡的數(shù)值實(shí)例中，f、Fno和ω的值是后附加透鏡被附加到主透鏡系統(tǒng)的狀態(tài)下的值。下面給出的表I示出了上述的條件式和各數(shù)值實(shí)例中的相應(yīng)的值之間的關(guān)系。在各數(shù)值實(shí)例中所有與長(zhǎng)度有關(guān)的參數(shù)(例如r、d、f、Y等)的單位均為mm，角度(ω)的單位為度。數(shù)值實(shí)例
主透鏡系統(tǒng)的數(shù)值實(shí)例
權(quán)利要求
1.一種后附加透鏡，用于在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被能拆卸地附加到主透鏡系統(tǒng)以便使焦距變得比主透鏡系統(tǒng)自身的焦距長(zhǎng)，該后附加透鏡包括 第一透鏡單元，具有正折光力并包括含有正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡、或者包括從物側(cè)到像側(cè)依次配置的單透鏡和膠合透鏡的組合，單透鏡和膠合透鏡的該組合包括正透鏡和負(fù)透鏡； 第二透鏡單元，位于第一透鏡單元的像側(cè)并包括含有正透鏡和負(fù)透鏡的膠合透鏡、或者從物側(cè)到像側(cè)依次配置的單透鏡和膠合透鏡的組合，單透鏡和膠合透鏡的該組合包括正透鏡和負(fù)透鏡； 第三透鏡單元，位于第二透鏡單元的像側(cè)并包括正透鏡； 第四透鏡單元，位于第三透鏡單元的像側(cè)并包括含有正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡、或者從物側(cè)到像側(cè)依次配置的膠合透鏡和單透鏡的組合，膠合透鏡和單透鏡的該組合包括正透鏡和負(fù)透鏡， 其中，當(dāng)?shù)谌哥R單元包括至少ー個(gè)負(fù)透鏡時(shí)，第三透鏡單元中的所述至少一個(gè)負(fù)透鏡或包含于第四透鏡單元中的至少ー個(gè)負(fù)透鏡用作第一負(fù)透鏡，并且 其中，當(dāng)vd—m和△ egF—N1分別是第一負(fù)透鏡的材料的阿貝數(shù)和部分色散比差、f—N1是第一負(fù)透鏡的焦距且f是后附加透鏡的焦距時(shí)，滿足以下的條件0.00015 < Δ Θ gF_N1 * f/(vd N1 * f_N1) < O. 00620。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，其中，包含于第三透鏡單元中的至少ー個(gè)正透鏡或包含于第四透鏡單元中的至少ー個(gè)正透鏡用作第一正透鏡，并且，當(dāng)vd—PJP Λ 0gFpi分別是第一正透鏡的材料的阿貝數(shù)和部分色散比差且f—P1是第一正透鏡的焦距時(shí)，滿足以下的條件 O < Δ Θ gf P1 * f/(vd P1 * f P1) < O. 001 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，其中，當(dāng)f3是第三透鏡單元的焦距時(shí)，滿足以下的條件f/f3 < 6. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，其中，當(dāng)f2是第二透鏡單元的焦距時(shí)，滿足以下的條件 -10. O < f/ I f 2 < -O. 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，其中，當(dāng)f4是第四透鏡單元的焦距時(shí)，滿足以下的條件f/f4 < 4. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，其中，當(dāng)fl是第一透鏡單元的焦距時(shí)，滿足以下的條件-5. 5 < f/fl < -O. 05。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，其中，當(dāng)Nn是包含于后附加透鏡中的負(fù)透鏡的材料的折射率時(shí)，滿足以下的條件 1.5 < Nn < 2. 5 ο
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，還包括 至少ー個(gè)衍射光學(xué)元件。
9.一種成像光學(xué)系統(tǒng),包括 王透鏡系統(tǒng)；和 根據(jù)權(quán)利要求I所述的后附加透鏡，該后附加透鏡在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被能拆卸地附加到主透鏡系統(tǒng)。
10.一種圖像拾取裝置，包括 根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像光學(xué)系統(tǒng)；和 接收由成像光學(xué)系統(tǒng)形成的圖像的固態(tài)圖像拾取元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及后附加透鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)和圖像拾取裝置。一種在主透鏡系統(tǒng)的像側(cè)被可拆卸地附加到主透鏡系統(tǒng)以便使焦距變長(zhǎng)的后附加透鏡包括負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡被設(shè)置為使得當(dāng)L是后附加透鏡中的最接近物側(cè)的透鏡表面與最接近像側(cè)的透鏡表面之間的距離時(shí)，負(fù)透鏡處于從最接近物側(cè)的透鏡表面到負(fù)透鏡的距離處于0.5L～1.0L的范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)vdn1是負(fù)透鏡的材料關(guān)于d線的阿貝數(shù)并且θgFn1是負(fù)透鏡的材料關(guān)于g線和F線的部分色散比時(shí)，滿足以下的條件10＜vdn1＜23；0.020＜θgFn1-0.6438+0.001682＊vdn1＜0.100。
文檔編號(hào)G03B17/14GK102645731SQ20121012395
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者杉田茂宣, 江口薫 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社