CN104737053A - 光学***和具有其的光学装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种光学***，由此降低集中在具有正屈光力的最物体侧透镜组的焦点位置上的非有效光(超过最大视角的光)的量，以便可能降低在焦点附近的构件产生的热，防止所述构件变形和劣化，并且降低对成像性能的影响。所述光学***包括：最物体侧的第一透镜组(G1)，其具有正屈光力；光阑构件(ST)，其被设置在第一透镜组(G1)的像侧处；和第二透镜组(G2)，其被设置在光阑构件(ST)的像侧处。光学***满足条件表达式：0.20<ds/f1<0.60以及 (单位：mm)，其中ds表示在第一透镜组(G1)中的最像侧透镜的透镜表面和光阑构件(ST)之间沿光轴的距离，f1表示第一透镜组(G1)的焦距，表示第二透镜组(G2)中的最物体侧透镜的外径，并且表示光阑构件(ST)的开口直径。

Description

光学***和具有其的光学装置
技术领域
本发明涉及一种光学***和一种配备该光学***的光学设备。
背景技术
近年来，在相机等等中使用的光学***中，存在根据正在放大的视角和正在放大的开口(aperture)而增大最物体侧透镜组的尺寸的趋势。由于这种趋势，透镜的有效光通量之外的光入射在最物体侧透镜上，并且使光学性能劣化，并且因此已经提出一种采取任何措施以避免这种情况的光学***。例如，应参考日本专利申请公开No.2001-296465。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2001-296465
发明内容
本发明将解决的问题
在其中所述光学***中的最物体侧透镜组具有正屈光力的情况下，光学***的有效光通量之外(超过最大视角)的光入射在所述具有正屈光力的透镜组上，并且集中在该正透镜组的焦点位置(场曲面)上，所以位于该位置处的任何构件都被加热变形并且劣化，由此导致光学性能劣化。
考虑到上述问题做出本发明，并且本发明的目标在于提供一种光学***和一种配备该光学***的光学设备，该光学***能够降低光学***的有效光通量之外(超过最大视角)的光，该光集中在具有正屈光力的最物体侧透镜组的焦点位置上，由此降低在具有正屈光力的透镜组的焦点附近的构件产生的热，所以可能防止该构件变形和劣化，因而降低对成像性能的影响。
解决问题的措施
为了解决该问题，本发明提供一种光学***，包括：第一透镜组，其被设置在最物体侧处，并且具有正屈光力；光阑构件，其被设置在第一透镜组的像侧处；和第二透镜组，其被设置在光阑构件的像侧处；并且满足下列条件表达式：
0.20<ds/f1<0.60
(单位：mm)
其中ds表示沿光轴，在第一透镜组中的最像侧透镜的透镜表面和孔径光阑之间的距离，f1表示第一透镜组的焦距，表示第一透镜组中的最像侧透镜的外径，表示第二透镜组中的最物体侧透镜的外径，并且表示光阑构件的开口的直径。
此外，本发明提供一种配备该光学***的光学设备。
本发明的效果
根据本发明，可能提供一种光学***和一种配备该光学***的光学设备，该光学***能够降低光学***的有效光通量之外(超过最大视角)的光，该光集中在具有正屈光力的最物体侧透镜组的焦点位置上，由此能够降低在焦点附近的构件产生的热，所以可能防止该构件变形和劣化，因而降低对成像性能的影响。
附图说明
图1A、1B和1C是分别示出根据本申请的第一实例的光学***的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面图。
图2A、2B和2C是分别示出根据本申请的第二实例的光学***的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面图。
图3A、3B和3C是分别示出根据本申请的第三实例的光学***的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面图。
图4A、4B和4C是分别示出根据本申请的第四实例的光学***的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面图。
图5是示出在其上安装有根据本申请的每个实例的光学***的光学设备的构造的视图。
图6是示出根据本申请的每个实例的光学***的镜筒实例的横截面图。
具体实施方式
下文所述的实施例是为了使得易于理解本发明，无意避免或排除能够在本申请的发明的技术理念不与其偏离的范围内实践的任何添加或替换。
本申请的光学***的特征在于，包括：第一透镜组，其被设置在最物体侧，并且具有正屈光力；光阑构件，其被设置在第一透镜组的像侧处；和第二透镜组，其被设置在光阑构件的像侧处。由于这种构造，通过光阑构件降低沿具有正屈光力的第一透镜组的场曲率表面集中在焦点位置上，并且在有效光通量之外(超过最大视角)的光，以便降低在焦点位置附近的任何构件产生的热，由此防止该构件变形和劣化。因而能够降低对成像性能的影响。
根据本申请的光学***的特征在于，具有其中满足下列条件表达式(1)和(2)的状态：
0.20<ds/f1<0.60  (1)
(单位：mm)
其中ds表示沿光轴，在第一透镜组中的最像侧透镜的透镜表面和孔径光阑之间的距离，f1表示第一透镜组的焦距，表示第一透镜组中的最像侧透镜的外径，表示第二透镜组中的最物体侧透镜的外径，并且表示光阑构件的开口的直径。
条件表达式(1)定义了光轴上的光阑构件的最佳位置与第一透镜组的焦距的关系。在满足条件表达式(1)时，本申请的光学***能够降低有效光通量之外(超过最大视角)的光，该光集中在具有正屈光力的第一透镜组的焦点位置上，以便降低在焦点附近的构件产生的热，由此也能够降低该构件变形和劣化，因而降低对成像性能的影响。
当条件表达式(1)的值ds/f1等于或低于下限时，就不可能降低有效光通量之外(超过最大视角)的光，该光集中在具有正屈光力的第一透镜组的焦点位置上，并且难以降低对成像性能的影响。这是不优选的。
另一方面，当条件表达式(1)的值ds/f1等于或超过上限时，光阑构件的端部处于有效光通量中，并且阻碍有效光通量通过，并且因此影响成像性能，所以不优选。此外，光线集中在光阑构件的端部上，所以光阑构件产生热，由此影响成像性能。这是不优选的。
表达式(2)定义了光阑构件的适当开口直径与第一透镜组和第二透镜组的外径的关系。在满足条件表达式(2)时，降低了有效光通量之外(超过最大视角)的光，该光集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上，由此降低在焦点附近的构件产生的热，由此降低该构件变形和劣化，并且因而降低对成像性能的影响。
当条件表达式(2)的值等于或低于下限时，光阑构件的端部处于光学***的有效光通量中从而遮挡光线，因而影响成像性能。这是不期望的。此外，光线集中在光阑构件的端部上，所以光阑构件被加热，由此影响光学性能。这是不期望的。
另一方面，条件表达式(2)的值等于或超过上限时，不可能降低有效光通量之外(超过最大视角)的丰富的光，该光集中在具有正屈光力的第一透镜组的焦点位置上，因此难以降低对成像性能的影响。这是不期望的。
此外，在本申请的光学***中，期望光阑构件的开口直径大于在沿光轴的光阑位置中的光学***的有效直径。
在本申请的光学***中，光阑构件的开口直径大于在沿光轴的光阑位置中的光学***的有效直径。因而，不影响光通量地降低集中在具有正屈光力的第一透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，以便降低焦点位置附近的构件产生的热，由此降低该构件的变形和劣化，并且因而降低对成像性能的影响。在其中光阑构件的开口直径不大于有效直径的情况下，光线易于入射到光阑构件，因此被反射，并且作为光斑到达成像区域，所以成像性能劣化。这是不优选的。
在本申请的光学***中，期望光学***能够改变放大率，并且在从广角端状态至远摄端状态地改变放大率时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离变化。通过这种构造，本申请的光学***能够实现具有优秀成像性能的可变放大率光学***。
在本申请的光学***中，期望光学***能够改变放大率，并且在从广角端状态至远摄端状态地改变放大率时，第一透镜组和光阑之间的距离变化。通过这种构造，本申请的光学***能够降低集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，而不影响有效光通量，所以在其中焦点位置附近的构件易于发热的状态下，也就是说在其中第一透镜组和第二透镜组彼此间隔隔开的状态下，可能实现其中发热最少的状态，由此降低构件的变形以及劣化，并且因而可能降低对成像性能的影响。
在本申请的光学***中，期望光学***能够改变放大率，并且在从广角端状态至远摄端状态地改变放大率时，第二透镜组和光阑之间的距离变化。通过这种构造，本申请的光学***能够降低集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，而不影响有效光通量，所以在其中焦点位置附近的构件易于发热的状态下，也就是说在其中第一透镜组和第二透镜组彼此间隔隔开的状态下，可能实现其中发热最少的状态，由此降低构件的变形以及劣化，并且因而可能降低对成像性能的影响。
在本申请的光学***中，期望光学***能够改变放大率，并且光学***包括移动机构，从而在从广角端状态至远摄端状态地改变放大率时，使光阑构件沿光轴移动。通过这种构造，本申请的光学***允许将光阑构件设置在可变放大率光学***中的最佳位置处，以便光学***能够降低集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，并且降低焦点位置附近的构件产生的热，由此降低该构件的变形和劣化，并且因而可能实现一种其中降低对成像性能的影响的可变放大率光学***。
在本申请的光学***中，优选地，光阑构件在其表面上具有防反射构件。通过这种构造，本申请的光学***能够降低下列光线产生的光斑，该光线在有效光通量之外(超过最大视角)，入射到光阑构件的表面，并且由此反射，并且被镜筒的内部表面反复反射，并且到达像平面，以便降低对成像性能的影响。
在本申请的光学***中，期望光阑构件光轴侧端部的在光轴方向中的位置比光阑构件镜筒侧端部的在光轴方向中的位置更靠近像侧。通过这种构造，本申请的光学***能够防止设置在镜筒内的各种构件与光阑构件的端部彼此干扰，以便将光阑构件设置在最佳位置处。因而，本申请的光学***能够降低集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，而不影响有效光通量，以便降低焦点位置附近的构件产生的热，由此降低该构件的变形和劣化，并且因而降低对成像性能的影响。
本申请的光学设备的特征在于包括具有上述构造的光学***。通过这种构造，能够降低集中在具有正屈光力的透镜的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，由此降低焦点位置附近的构件产生的热，以便防止该构件的变形和劣化，并且降低对成像性能的影响。因而可能实现一种具有高成像性能的光学设备。
下面参考附图解释一种可变放大率光学***，其为根据本申请的每个数值实例的光学***。
(第一实例)
图1A、1B和1C是分别示出根据本申请的第一实例的光学***的广角端状态W、中间焦距状态M和远摄端状态T的截面图。
根据本申请的第一实例的光学***由下列组件构成：第一透镜组G1，其被设置在最物体侧处，并且具有正屈光力；第二透镜组G2，其被设置在第一透镜组G1的像侧处，并且具有负屈光力；第三透镜组G3，其被设置在第二透镜组G2的像侧处，并且具有正屈光力；第四透镜组G4，其被设置在第三透镜组G3的像侧处，并且具有负屈光力；和第五透镜组G5，其被设置在第四透镜组G4的像侧处，并且具有正屈光力。孔径光阑S被设置在第三透镜组G3的像侧处。
按从物体侧开始的顺序，第一透镜组G1由下列组件构成：胶合透镜，其由具有面对物体侧的凸表面的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成；和具有面对物体侧的凸表面的正弯月透镜L13。
按从物体侧开始的顺序，第二透镜组G2由下列组件构成：具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21；双凹负透镜L22；双凸正透镜L23；和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24。负弯月透镜L24是玻璃模铸非球面透镜，其物体侧透镜表面为非球面形状。
光阑构件ST被设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
按从物体侧开始的顺序，第三透镜组G3由胶合透镜构成，其由具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31与双凸正透镜L32胶合构成。
按从物体侧开始的顺序，第四透镜组G4由下列组件构成：胶合透镜，其由双凸正透镜L41与双凹负透镜L42胶合构成；和胶合透镜，其由双凹负透镜L43与具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L44胶合构成。双凹负透镜L42是玻璃模铸非球面透镜，其物体侧表面为非球面形状。
按从物体侧开始的顺序，第五透镜组G5由下列组件构成：双凸正透镜L51；胶合透镜，其由双凸正透镜L52与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L53胶合构成；胶合透镜，其由具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L54与双凸正透镜L55胶合构成；和负弯月透镜L56，其具有面向物体侧的凸表面。负弯月透镜L56是玻璃模铸非球面透镜，其像侧透镜表面为非球面形状，并且从负弯月透镜L56发出的光线在像平面I上形成像。
通过上述构造，在根据本第一实例的可变放大率光学***中，在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，第一透镜组G1朝着物体侧单调地移动，第二透镜组G2从广角端状态W到中间焦距状态M朝着物体侧移动，并且从中间焦距状态M到远摄端状态T朝着像侧移动，第三透镜组G3朝着物体侧单调地移动，孔径光阑S、第四透镜组G4和第五透镜组G5从广角端状态W到中间焦距状态M朝着物体侧移动，并且从中间焦距状态M到远摄端状态T朝着像侧移动，以便第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增大，第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离减小，孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离减小，并且孔径光阑S和第四透镜组G4一体地移动。
关于光阑构件ST，在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，第一透镜组G1和光阑构件ST之间的距离增大，并且光阑构件ST和第二透镜组G2之间的距离增大。
顺便提及，在本第一实例中，在负弯月透镜L56和像平面I之间设置未示出的低通滤波器、用于覆盖传感器的玻璃等等。
下表1示出根据本实例的可变放大率光学***的各种数值。
在表1中，f表示焦距，BF表示后焦距(最像侧透镜表面和像平面I之间的光轴上的距离)。
在[表面数据]中，表面编号表示按从物体侧开始的顺序计算的光学表面次序，r表示曲率半径，d表示表面间的距离(第n个表面与第(n+1)个表面的间距，其中n为整数)，nd表示d线(波长λ＝587.6mm)的折光率，并且νd表示d线(波长λ＝587.6mm)阿贝数。此外，OP表示物体表面，“变量”表示可变表面间的距离，并且“光阑”表示孔径光阑S。同时，曲率半径r＝∞表示平表面。非球面的位置表达为将“*”附至表面编号，并且在曲率半径一列中示出近轴(paraxial)曲率半径。在说明中省略了空气的折光率nd＝1.000000。
在[非球面数据]中，关于[表面数据]中所示的非球面表面，在其中通过下列表达式展现非球面表面的情况下示出非球面表面系数和锥体系数：
X＝(h2/r)/[1+[1-κ(h2/r2)]1/2]
+Ah4+A6h6+A8h8+A10h10
其中h表示距离光轴的垂直高度，X表示垂度，其为沿光轴从处于非球面表面的顶点处的切平面至处于距离光轴该垂直高度处的非球面表面的距离，κ表示锥体系数，A4、A6、A8和A10表示相应的非球面系数，并且r表示参考球体的曲率半径的近轴曲率半径。其中n为整数的“E-n”表示“×10-n”，例如“1.234E-05”表示“1.234×10-5”。二阶非球面表面系数A2为0，并且在说明中省略。
在[各种数据]中，FNO表示F数，ω表示半视角(单位“°”)，Y表示像高度，TL表示可变放大率光学***的总长度，也就是说在聚焦到无限远的物体时沿光轴从第一表面至成像表面I的距离，dn表示第n个表面和第(n+1)个表面之间的间距，并且表示孔径光阑S的开口直径。同时，W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，并且T表示远摄端状态。
在[透镜组数据]中，ST表示起始表面编号和每个透镜组的焦距。
在[光阑构件设置]中，d1表示沿光轴测量的从第一透镜组G1的最像侧透镜表面至第二透镜组G2的最物体侧透镜表面的距离，ds表示沿光轴测量的从第一透镜组G1的最像侧透镜表面至光阑构件ST的开口部的距离，ds2表示沿光轴测量的从光阑构件ST的开口部与第二透镜组G2的最物体侧透镜表面的距离，表示光阑构件ST的位置处的有效光线直径，表示光阑构件ST的开口直径，表示设置在第一透镜组G1的最像侧处的透镜L13的外径，表示设置在第二透镜组G2的最物体侧处的透镜L12的外径。
在[条件表达式的值]中，示出对应于对应的条件表达式的值。
这里应注意，通常使用“mm”作为长度，诸如焦距f，曲率半径r的单位，以及表1中所示的其它长度的单位。然而，由于能够通过按比例放大或减小其尺寸的光学***获得类似的光学性能，所以单位不必限于“mm”。
同时，上文所述对表1的标识符的解释在用于其它实例的表中相同。
(表1)第一实例
[表面数据]
[非球面表面数据]
表面编号:6
κ  -8.7294
A4  4.64796E-05
A6  -4.09659E-07
A8  2.44519E-09
A10  -9.90503E-12
表面编号:21
κ  -1.5760
A4  1.72590E-05
A6  9.45415E-08
A8  -1.00397E-09
A10  0.00000E+00
表面编号:33
κ  -19.8082
A4  -1.67719E-05
A6  -2.11776E-07
A8  -4.15932E-10
A10  -1.15008E-11
[各种数据]
可变放大率  9.42
[透镜组数据]
[光阑构件设置]
[条件表达式的值]
(1)ds/f1＝0.25(在远摄端状态下)
(单位：mm)
在根据本申请的第一实例的光学***中，光阑构件ST的开口直径大于光阑构件ST位置处的光线的有效直径光阑构件ST在远摄端状态T下的光减少率在离光轴高度为22mm的第一透镜组G1的成像点位置处约为25％，因而获得了足够的光减少效果。
(第二实例)
图2A、2B和2C是分别示出根据本申请的第二实例的光学***的广角端状态W、中间焦距状态M和远摄端状态T的截面图。
根据本申请的第二实例的光学***由下列组件构成：第一透镜组G1，其被设置在最物体侧处，并且具有正屈光力；第二透镜组G2，其被设置在第一透镜组G1的像侧处，并且具有负屈光力；第三透镜组G3，其被设置在第二透镜组G2的像侧处，并且具有正屈光力；第四透镜组G4，其被设置在第三透镜组G3的像侧处，并且具有负屈光力；和第五透镜组G5，其被设置在第四透镜组G4的像侧处，并且具有正屈光力。孔径光阑S被设置在第三透镜组G3的物体侧处。
光阑构件ST被设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
按从物体侧开始的顺序，第一透镜组G1由下列组件构成：胶合透镜，其由具有面对物体侧的凸表面的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成；和具有面对物体侧的凸表面的正弯月透镜L13。
按从物体侧开始的顺序，第二透镜组G2由下列组件构成：具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21；双凹负透镜L22；双凸正透镜L23；和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24。负弯月透镜L24是玻璃模铸非球面透镜，其物体侧透镜表面为非球面形状。
按从物体侧开始的顺序，第三透镜组G3由胶合透镜构成，其由具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31与双凸正透镜L32胶合构成。
按从物体侧开始的顺序，第四透镜组G4由下列组件构成：胶合透镜，其由双凸正透镜L41与双凹负透镜L42胶合构成；和胶合透镜，其由双凹负透镜L43与具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L44胶合构成。双凹负透镜L42是玻璃模铸非球面透镜，其物体侧表面为非球面形状。
按从物体侧开始的顺序，第五透镜组G5由下列组件构成：双凸正透镜L51；胶合透镜，其由双凸正透镜L52与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L53胶合构成；胶合透镜，其由具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L54与双凸正透镜L55胶合构成；和负弯月透镜L56，其具有面向物体侧的凸表面。负弯月透镜L56是玻璃模铸非球面透镜，其像侧透镜表面为非球面形状，并且从负弯月透镜L56发出的光线在像平面I上形成像。
通过上述构造，在根据本第二实例的可变放大率光学***中，从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，关于像平面I，第一透镜组G1朝着物体侧单调地移动，第二透镜组G2从广角端状态W到中间焦距状态M朝着物体侧移动，并且从中间焦距状态M到远摄端状态T朝着像侧移动，第三透镜组G3朝着物体侧单调地移动，孔径光阑S、第四透镜组G4和第五透镜组G5从广角端状态W到中间焦距状态M朝着物体侧移动，并且从中间焦距状态M到远摄端状态T朝着像侧移动，以便第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增大，第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离减小，孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离减小，并且孔径光阑S和第四透镜组G4一体地移动。
关于光阑构件ST，在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，第一透镜组G1和光阑构件ST之间的距离增大，并且光阑构件ST和第二透镜组G2之间的距离增大。
顺便提及，在本第二实例中，在负弯月透镜L56和像平面I之间设置未示出的低通滤波器、用于覆盖传感器的玻璃等等。
下表2示出根据本第二实例的可变放大率光学***的各种数值。
(表2)第二实例
[表面数据]
[非球面表面数据]
表面编号:6
κ  -8.7294
A4  4.64796E-05
A6  -4.09659E-07
A8  2.44519E-09
A10  -9.90503E-12
表面编号:21
κ  -1.5760
A4  1.72590E-05
A6  9.45415E-08
A8  -1.00397E-09
A10  0.00000E+00
表面编号:33
κ  -19.8082
A4  -1.67719E-05
A6  -2.11776E-07
A8  -4.15932E-10
A10  -1.15008E-11
[各种数据]
可变放大率  9.42
[透镜组数据]
[光阑构件设置]
[条件表达式的值]
(1)ds/f1＝0.44(在远摄端状态下)
(单位：mm)
在根据本申请的第二实例的光学***中，光阑构件ST的开口直径大于光阑构件ST位置处的光线的有效直径光阑构件ST在远摄端状态T下的光减少率在离光轴高度为22mm的第一透镜组G1的成像点位置处约为55％，因而获得了足够的光减少效果。
(第三实例)
图3A、3B和3C是分别示出根据本申请的第三实例的光学***的广角端状态W、中间焦距状态M和远摄端状态T的截面图。
根据本申请的第三实例的光学***由下列组件构成：第一透镜组G1，其被设置在最物体侧处，并且具有正屈光力；第二透镜组G2，其被设置在第一透镜组G1的像侧处，并且具有负屈光力；第三透镜组G3，其被设置在第二透镜组G2的像侧处，并且具有正屈光力；第四透镜组G4，其被设置在第三透镜组G3的像侧处，并且具有正屈光力。孔径光阑S被设置在第三透镜组G3的物体侧处。
按从物体侧开始的顺序，第一透镜组G1由下列组件构成：胶合透镜，其由具有面对物体侧的凸表面的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成；和具有面对物体侧的凸表面的平凸正透镜L13。
按从物体侧开始的顺序，第二透镜组G2由下列组件构成：具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21；具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L22；和胶合透镜，其由双凸正透镜L23和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24胶合构成。负弯月透镜L21是由树脂材料和玻璃材料形成的复合式非球面透镜，其物体侧透镜表面为非球面形状。
光阑构件ST被设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
按从物体侧开始的顺序，第三透镜组G3由下列组件构成：胶合透镜，其有具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31和双凸正透镜L32胶合构成。
按从物体侧开始的顺序，第四透镜组G4由下列组件构成：胶合透镜，其由双凸正透镜L41与具有面向像侧的凸表面的负弯月透镜L42胶合构成；胶合透镜，其由具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L43与双凹负透镜L44胶合构成；双凸正透镜L45；胶合透镜，其由双凸正透镜L46与双凹负透镜L47胶合构成；胶合透镜，其由双凸正透镜L48与具有面向像侧的凸表面的负弯月透镜L49胶合构成；和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L410。双凹负透镜L44是玻璃模铸非球面透镜，其像侧表面为非球面形状，并且负弯月透镜L410是玻璃模铸非球面透镜，其像侧表面为非球面形状。从负弯月透镜L410发出的光线在像平面I上形成像。
通过上述构造，在根据本第三实例的可变放大率光学***中，在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，关于像平面I，第一透镜组G1朝着物体侧单调地移动，第二透镜组G2朝着物体侧移动，孔径光阑S、第三透镜组G3和第四透镜组G4朝着物体侧单调地移动，以便第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离在从广角端状态W至中间焦距状态M时减小并且在从中间焦距状态M至远摄端状态T时增大，并且孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离在从广角端状态W至中间焦距状态M时增大并且在从中间焦距状态M至远摄端状态T时减小。孔径光阑S和第四透镜组G4一体地移动。
关于光阑构件ST，在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，第一透镜组G1和光阑构件ST之间的距离增大，并且光阑构件ST和第二透镜组G2之间的距离增大。
顺便提及，在本第三实例中，在负弯月透镜L19和像平面I之间设置未示出的低通滤波器、用于覆盖传感器的玻璃等等。
下表3示出根据本第三实例的可变放大率光学***的各种数值。
(表3)第三实例
[表面数据]
[非球面表面数据]
表面编号:6
κ  20.0000
A4  9.17458E-05
A6  -6.51986E-07
A8  2.69890E-09
A10  -1.23751E-11
表面编号:23
κ  0.4823
A4  -7.24815E-06
A6  -3.60139E-07
A8  4.05630E-09
A10  0.00000E+00
表面编号:33
κ  -20.0000
A4  -1.22780E-04
A6  8.28360E-07
A8  -6.05245E-09
A10  -9.88805E-11
[各种数据]
可变放大率  9.42
[透镜组数据]
[光阑构件设置]
[条件表达式的值]
(1)ds/f1＝0.39(在广角端状态下)
(单位：mm)
在根据本申请的第三实例的光学***中，光阑构件ST的开口直径大于光阑构件ST位置处的光线的有效直径光阑构件ST在远摄端状态T下的光减少率在离光轴高度为22mm的第一透镜组G1的成像点位置处约为33％，因而获得了足够的光减少效果。
(第四实例)
图4A、4B和4C是分别示出根据本申请的第四实例的光学***的广角端状态W、中间焦距状态M和远摄端状态T的截面图。
根据本申请的第四实例的光学***由下列组件构成：第一透镜组G1，其被设置在最物体侧处，并且具有正屈光力；第二透镜组G2，其被设置在第一透镜组G1的像侧处，并且具有负屈光力；第三透镜组G3，其被设置在第二透镜组G2的像侧处，并且具有正屈光力；第四透镜组G4，其被设置在第三透镜组G3的像侧处，并且具有正屈光力。孔径光阑S被设置在第三透镜组G3的物体侧处。
按从物体侧开始的顺序，第一透镜组G1由下列组件构成：胶合透镜，其由具有面对物体侧的凸表面的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成；和具有面对物体侧的凸表面的平凸正透镜L13。
按从物体侧开始的顺序，第二透镜组G2由下列组件构成：具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21；具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L22；和胶合透镜，其由双凸正透镜L23和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24胶合构成。负弯月透镜L21是由树脂材料和玻璃材料形成的复合式非球面透镜，其物体侧透镜表面为非球面形状。
光阑构件ST被设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
按从物体侧开始的顺序，第三透镜组G3由下列组件构成：胶合透镜，其有具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31和双凸正透镜L32胶合构成。
按从物体侧开始的顺序，第四透镜组G4由下列组件构成：胶合透镜，其由双凸正透镜L41与具有面向像侧的凸表面的负弯月透镜L42胶合构成；胶合透镜，其由具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L43与双凹负透镜L44胶合构成；双凸正透镜L45；胶合透镜，其由双凸正透镜L46与双凹负透镜L47胶合构成；胶合透镜，其由双凸正透镜L48与具有面向像侧的凸表面的负弯月透镜L49胶合构成；和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L410。双凹负透镜L44是玻璃模铸非球面透镜，其像侧表面为非球面形状，并且负弯月透镜L410是玻璃模铸非球面透镜，其像侧表面为非球面形状。从负弯月透镜L410发出的光线在像平面I上形成像。
通过上述构造，在根据本第四实例的可变放大率光学***中，在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，关于像平面I，第一透镜组G1朝着物体侧单调地移动，第二透镜组G2朝着物体侧移动，并且孔径光阑S、第三透镜组G3和第四透镜组G4朝着物体侧单调地移动，以便第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离在从广角端状态W至中间焦距状态M时减小并且在从中间焦距状态M至远摄端状态T时增大，并且孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离在从广角端状态W至中间焦距状态M时增大并且在从中间焦距状态M至远摄端状态T时减小。孔径光阑S和第四透镜组G4一体地移动。
关于光阑构件ST，在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，第一透镜组G1和光阑构件ST之间的距离增大，并且光阑构件ST和第二透镜组G2之间的距离增大。
顺便提及，在本第四实例中，在负弯月透镜L19和像平面I之间设置未示出的低通滤波器、用于覆盖传感器的玻璃等等。
下表4示出根据本第四实例的可变放大率光学***的各种数值。
(表4)第四实例
[表面数据]
[非球面表面数据]
表面编号:6
κ  20.0000
A4  9.17458E-05
A6  -6.51986E-07
A8  2.69890E-09
A10  -1.23751E-11
表面编号:23
κ  0.4823
A4  -7.24815E-06
A6  -3.60139E-07
A8  4.05630E-09
A10  0.00000E+00
表面编号:33
κ  -20.0000
A4  -1.22780E-04
A6  8.28360E-07
A8  -6.05245E-09
A10  -9.88805E-11
[各种数据]
可变放大率  9.42
[透镜组数据]
[光阑构件设置]
[条件表达式的值]
(1)ds/f1＝0.33(在远摄端状态下)
(单位：mm)
在根据本申请的第四实例的光学***中，光阑构件ST的开口直径大于光阑构件ST位置处的光线的有效直径光阑构件ST在远摄端状态T下的光减少率在离光轴高度为22mm的第一透镜组G1的成像点位置处约为43％，因而获得了足够的光减少效果。
根据上述每个实例，可能实现这样一种可变放大率光学***，其能够降低集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(最大视角)的光，而不影响有效光通量，由此降低焦点位置附近的任何构件产生的热，并且降低构件的变形或劣化，以便防止成像性能的劣化。
顺便提及，上述实例中的每一个都例示了一个特定实例，然而，本申请不限于这些实例。在不使本申请的可变放大率光学***的光学性能劣化的范围内，能够适当地采取下列说明的内容。
关于上述实例中的每一个，都已经将根据本申请的可变放大率光学***的数值实例描述为光学***，然而，本申请不限于这种构造，相反，该光学***可为单焦距透镜。
已经通过根据本申请的可变放大率光学***的数值实例例示了4透镜组光学***或5透镜组光学***，但是本申请不限于这些透镜组构造，而是能够采取其它透镜组构造，其中，例如能够将3透镜组光学***、6透镜组光学***等等构造成可变放大率光学***。更具体地，可通过采取在最靠近物体的一侧上或在最靠近像的一侧上添加或移除透镜或透镜组的构造不产生任何不便。注意，透镜组代表包括由在变焦时变化的空气间隙分离的至少一个透镜元件的单元。
在根据本申请的可变放大率光学***中，一部分透镜组、整个透镜组或多个透镜组可被构造成作为聚焦透镜组在光轴的方向中移动。特别地，优选将第三透镜组的至少一部分或第四透镜组的至少一部分制成聚焦透镜组。也可能将这种聚焦透镜组应用于自动聚焦，并且由马达，诸如超声马达等等适当地驱动。
此外，根据本申请的可变放大率光学***也能够被构造成任何一个透镜组的全部或一部分作为防震透镜组移动，以便在垂直于光轴的方向中具有分量，或者可旋转地移动，即在包含光轴的面内方向中摆动，由此修正相机抖动等等导致的图像模糊。具体地，优选至少一部分第四透镜组作为防震透镜组形成。
此外，构成根据本申请的可变放大率光学***的每个透镜的透镜表面都可成型为球面或平面或非球面。透镜表面为球面或平面的情况有利于透镜加工和组装调节，并且是优选的，因为能够防止由于透镜加工和组装调节的误差而使光学性能劣化。此外，如果像平面偏离，则优选该情况，因为存在少量的图像渲染功能劣化。如果透镜表面为非球面，则透镜表面被成型为下列非球面中的任何一种可能足够了，即基于切割工作的非球面、通过将玻璃模铸成非球面形状而形成的玻璃模铸非球面以及通过以非球面形状在玻璃表面上涂以树脂形成的复合式非球面。此外，透镜表面可成型为衍射表面，并且透镜可成型为渐变折射率透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
优选地，在根据本申请的可变放大率光学***中，孔径光阑被设置在第三透镜组或第四透镜组附近，然而，透镜框架也可替代孔径光阑的作用，不提供作为孔径光阑的构件。
此外，可通过在大波长范围内具有高透射性的防反射膜涂覆构成根据本申请的可变放大率光学***的每个透镜的透镜表面。通过这种构造可能降低光斑和幻影，并且获得具有高对比度的高光学性能。
然后，将参考图5描述配备有根据本申请的光学***的相机。图5是示出配备有根据本申请的光学***的相机构造的视图。
如图5中所示，该相机是配备有根据第一实例的可变放大率光学***作为光学***2的单镜头反光相机。
在根据图5中所示的实施例的相机1中，通过根据第一实例的光学***2收集来自未示出的物体(将被成像的物体)的光线，并且通过快速复原反射镜3在光学***2的像平面I上形成所收集光的像，并且在被设置在像平面I附近的聚焦屏3上形成实际图像。来自聚焦屏3的光在五棱镜4内反射多次，并且被引导至目镜光学***6。通过五棱镜5转换为正立像的光被目镜光学***6放大，并且被引导至眼点EP。因而执行操作，摄影者能够通过目镜光学***6观察作为正立像的物体图像。
当摄影者按下未示出的释放按钮时，快速复原反射镜3退出光学路径，来自未示出的物体的光到达成像装置7。因而，物体发出的光被成像装置7捕捉，并且作为物体的拍摄图像存储在未示出的存储器中。通过这种方式，摄影者能够通过相机1拍下物体的照片。
这里应注意，作为光学***2安装在本相机1中的根据上述第一实例的可变放大率光学***为下列可变放大率光学***，其中降低了集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，由此降低了焦点位置附近的构件产生的热，所以防止了构件变形或劣化，并且通过降低对成像性能的影响而实现高光学性能。因而，相机1能够降低集中在具有正屈光力的透镜组的焦点位置上的有效光通量之外(超过最大视角)的光，由此降低了焦点位置附近的构件产生的热，所以防止了构件变形或劣化，并且通过降低对成像性能的影响而实现高光学性能。顺便提及，即使相机被构造成配备有根据上述第二至第四实例每个实例的可变放大率光学***作为光学***2，也能够获得与相机1类似的效果。此外，即使将根据每个上述实例的可变放大率光学***安装在不具有快速复原反射镜的无反射镜相机上，也能够获得与相机1类似的效果。
然后解释配备有根据本申请的光学***的镜筒。
图6是示出根据本申请的光学***的镜筒实例的截面图。在图6中，光轴上方的截面图示出广角端状态，并且光轴下方的截面图示出远摄端状态。
在图6中所示的镜筒100中，按从物体侧开始的顺序设置第一透镜组G1、光阑构件ST、第二透镜组G2、其它构件、透镜组等等。第一透镜组G1、光阑构件ST、第二透镜组G2分别固定至第一透镜组框架104、光阑构件框架106和第二透镜组框架108。在最像侧设置有将可拆装地附接至上述相机1的安装部116。在从广角端状态W变焦为远摄端状态T时，通过已知机构使第一透镜组G1、第二透镜组G2、其它透镜组等等沿光轴移动。
在第一透镜组框架104和第二透镜组框架108之间设置凸轮筒120，并且在凸轮筒120的最***上设置变焦环130。在凸轮筒120和变焦环130之间设置连接构件132。
凸轮筒120形成有未示出的凸轮凹槽，以使第一透镜组框架104、第二透镜组框架108等等沿光轴移动。
在凸轮筒120的最物体侧端部附近形成细长引导孔140，以使光阑构件框架106沿光轴移动。光阑构件框架106可滑动地与细长引导凹槽140接合，并且光阑构件框架106设有梯形销142。
梯形销142的端部与在第一透镜组框架104上形成的凸轮凹槽144接合，以移动光阑构件。
如果摄影者以顺时针或逆时针方向绕光轴旋转聚焦环130，通过连接销132将旋转传递给凸轮筒120，并且第一透镜组框架104、第二透镜组框架108等等通过凸轮销134和136沿光轴往复前后运动，凸轮销134和136与在凸轮筒120上形成的、与各个移动构件对应的未示出的凸轮凹槽接合。此时，光阑构件ST通过与在第一透镜组框架104上形成的、用于移动光阑构件的凸轮凹槽144接合的梯形销142，与第一透镜组框架104的运动关联地沿光轴移动。用于移动光阑构件的凸轮凹槽144被构造成在将放大率从广角端状态变为远摄端状态时，使光阑构件ST朝着物体侧移动，并且在远摄端附近从物体侧朝着像侧，并且然后朝着物体侧移动。光阑构件ST在表面上形成有防反射构件。
由于如上所述地构造镜筒100，所以降低了集中在具有正屈光力的透镜组(第一透镜组)的焦点位置上(图中以虚线示出)的有效光通量(最大视角)之外的光，并且由此降低了焦点位置附近的构件产生的热，由此防止了构件变形以及劣化，并且降低了对成像性能的影响。

Claims (9)

1.一种光学***，包括：
第一透镜组，所述第一透镜组被设置在最物体侧处，并且具有正屈光力；
光阑构件，所述光阑构件被设置在所述第一透镜组的像侧处；
第二透镜组，所述第二透镜组被设置在所述光阑构件的像侧处；并且
满足下列条件表达式：
0.20<ds/f1<0.60
(单位：mm)
其中ds表示在所述第一透镜组中的最像侧透镜的透镜表面和所述光阑构件之间沿光轴的距离，f1表示所述第一透镜组的焦距，表示所述第二透镜组中的最物体侧透镜的外径，并且表示所述光阑构件的开口的直径。
2.根据权利要求1所述的光学***，
其中，所述光阑构件的开口直径大于在所述光阑构件沿光轴的位置中所述光学***的有效直径。
3.根据权利要求1所述的光学***，
其中，所述光学***能够改变放大率，并且
在将放大率从广角端状态变为远摄端状态时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离变化。
4.根据权利要求1所述的光学***，
其中，所述光学***能够改变放大率，并且
在将放大率从广角端状态变为远摄端状态时，所述第一透镜组和所述光阑构件之间的距离变化。
5.根据权利要求1所述的光学***，
其中，所述光学***能够改变放大率，并且
在将放大率从广角端状态变为远摄端状态时，所述第二透镜组和所述光阑构件之间的距离变化。
6.根据权利要求1所述的光学***，
其中，所述光学***能够改变放大率，并且
所述光学***进一步包括移动机构，用于在将放大率从广角端状态变为远摄端状态时，使所述光阑构件沿光轴移动。
7.根据权利要求1所述的光学***，
其中，所述光阑构件在表面上具有防反射构件。
8.根据权利要求1所述的光学***，
其中，所述光阑构件的光轴侧端部在光轴的方向中的位置比所述光阑构件的镜筒侧端部在光轴方向中的位置更靠近像侧。
9.一种光学设备，配备有根据权利要求1所述的光学***。
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