CN101526666A - 后组对焦光学系统、成像设备及其聚焦方法 - Google Patents
后组对焦光学系统、成像设备及其聚焦方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种后组对焦光学系统、成像设备及其聚焦方法。具体地，提供了一种具有出色光学性能的紧凑式后组对焦光学系统、成像设备以及用于聚焦该后组对焦光学系统的方法。按从物体起的顺序，该系统包括具有正折射光焦度的第一透镜组(G1)、孔径光阑(S)以及第二透镜组。在聚焦时，该第二透镜组的至少一部分可沿该后组对焦光学系统的光轴移动。满足给定的条件表达式。
Description
下列优先权申请的公开内容通过参引合并于此：
日本专利申请No.2008-053741；以及
日本专利申请No.2009-012357。
技术领域
本发明涉及一种后组对焦光学系统、成像设备以及用于聚焦该后组对焦光学系统的方法。
背景技术
在例如日本专利申请特开No.1-155310中已经提出了很多所谓的高斯型镜头，作为用于胶片照相机和静物摄像机的大孔径标准镜头，所述高斯型镜头相对于孔径光阑具有基本对称的焦强分布(powerdistribution)。在此高斯型镜头中，已经公布了在将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体时进行光学性能变化的修正的各种建议。此外，已经提出了一种所谓的反远距型标准镜头，在该反远距型标准镜头中，将强负折射光焦度布置到孔径光阑的物体侧，使高斯型的对称焦强分布变形。
然而，上述传统镜头具有镜头的尺寸不够紧凑的问题。
发明内容
基于上述问题而作出本发明，并且其目的是提供一种具有高光学性能的紧凑式后组对焦光学系统、成像设备以及用于聚焦该后组对焦光学系统的方法。
根据本发明的第一方面，提供一种后组对焦光学系统，按从物体起的顺序，该后组对焦光学系统包括：具有正折射光焦度的第一透镜组；孔径光阑；以及具有正折射光焦度的第二透镜组；在聚焦时，该第二透镜组的至少一部分可沿该后组对焦光学系统的光轴移动，满足下面的条件表达式(1)：
0.80＜f2/f＜1.30 (1)
这里f2表示第二透镜组的焦距，而f表示后组对焦光学系统的焦距。
根据本发明的第二方面，提供一种配备有根据第一方面的后组对焦光学系统的成像设备。
根据本发明的第三方面，提供一种用于制造后组对焦光学系统的方法，按从物体起的顺序，该后组对焦光学系统包括具有正折射光焦度的第一透镜组、孔径光阑以及具有正折射光焦度的第二透镜组，该方法包括如下步骤：提供在聚焦时可沿后组对焦光学系统的光轴移动的第二透镜组的至少一部分；以及提供满足下面的条件表达式(1)的第一透镜组和第二透镜组中的每个透镜：
0.80＜f2/f＜1.30 (1)
这里f2表示第二透镜组的焦距，而f表示后组对焦光学系统的焦距。
本发明能够提供一种具有出色光学性能的紧凑式后组对焦光学系统、成像设备以及用于聚焦该后组对焦光学系统的方法。
附图说明
图1是示出根据示例1的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
图2A和图2B是示出根据示例1的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图2A示出当聚焦在无限远时，而图2B示出当成像放大率β＝-1/40时。
图3是示出根据示例2的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
图4A和图4B是示出根据示例2的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图4A示出当聚焦在无限远时，而图4B示出当成像放大率β＝-1/40时。
图5是示出根据示例3的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
图6A和图6B是示出根据示例3的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图6A示出当聚焦在无限远时，而图6B示出当成像放大率β＝-1/40时。
图7是示出根据示例4的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
图8A和图8B是示出根据示例4的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图8A示出当聚焦在无限远时，而图8B示出当成像放大率β＝-1/40时。
图9是示出根据示例5的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
图10A和图10B是示出根据示例5的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图10A示出当聚焦在无限远时，而图10B示出当成像放大率β＝-1/40时。
图11是示出根据示例6的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
图12A和图12B是示出根据示例6的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图12A示出当聚焦在无限远时，而图12B示出当成像放大率β＝-1/40时。
图13是示出配备有根据示例1的后组对焦光学系统的成像设备(照相机)的简图。
图14是示出用于制造根据本申请的后组对焦光学系统的方法的程序的流程图。
具体实施方式
下面将对根据本申请的后组对焦光学系统、成像设备以及用于聚焦该后组对焦光学系统的方法进行说明。
按从物体起的顺序，根据本申请的后组对焦光学系统包括具有正折射光焦度的第一透镜组、孔径光阑以及具有正折射光焦度的第二透镜组。在将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体时，移动第二透镜组的至少一部分。满足下面的条件表达式(1)和(2)：
0.80＜f2/f＜1.30 (1)
0.30＜∑D2/f＜0.60 (2)
这里f2表示第二透镜组的焦距，f表示后组对焦光学系统的焦距，而∑D2表示第二透镜组沿光轴的厚度。
条件表达式(1)定义了第二透镜组的焦距，以便确保在改变聚焦时聚焦透镜组(第二透镜组的至少一部分)的合适移动量，抑制像差变化。
当比率f2/f等于或超过条件表达式(1)的上限时，第二透镜组的焦距变得太大。因此，为了确保在改变聚焦时变得太大的聚焦透镜组的移动量，必须减少第二透镜组中的透镜的数量，从而难以抑制球面像差特别是慧形像差的近景像差波动。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的上限设定为1.20。
另一方面，当比率f2/f等于或落在条件表达式(1)的下限以下时，第二透镜组的焦距变得太小。因此，难以修正球面像差和慧形像差，并且除此之外还需要严格的制造精度，从而不能令人满意。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的下限设定为0.90。
条件表达式(2)定义了第二透镜组沿光轴的厚度，以便实现既减轻聚焦透镜组又确保后组对焦光学系统中的高光学性能。
当比率∑D2/f等于或超过条件表达式(2)的上限时，第二透镜组沿光轴的厚度变得太大。因此第二透镜组的透镜部以及支撑该透镜部的镜筒部变得大而重，并且除此之外用于聚焦透镜组的移动空间变小。由此，为了使聚焦透镜组能够在这种小移动空间内聚焦在位于近距离处的物体上，第二透镜组的焦距必须小，从而难以修正球面像差和慧形像差。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的上限设定为0.50。
另一方面，当比率∑D2/f等于或落在条件表达式(2)的下限以下时，第二透镜组沿光轴的厚度变得太小。因此，必须减少构成第二透镜组的透镜的数量，从而变得难以充分地修正像差。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的下限设定为0.33。
在根据本申请的后组对焦光学系统中，优选满足下面的条件表达式(3)：
2.0＜f1/f＜8.0 (3)
这里f1表示第一透镜组的焦距，而f表示后组对焦光学系统的焦距。
条件表达式(3)定义了第一透镜组的焦距，以便极好地修正各种像差，确保在根据本申请的后组对焦光学系统中的短的总透镜长度和足够的后焦距。
当比率f1/f等于或超过条件表达式(3)的上限时，第一透镜组的焦距变得太大，而总的透镜长度也变得太大。因此，为了减小它们，第二透镜组的焦距必须小，从而变得难以既实现缩短总透镜长度又修正球面像差。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的上限设定为7.00。
另一方面，当比率f1/f等于或落在条件表达式(3)的下限以下时，第一透镜组的焦距变得太小。因此，变得难以修正在第一透镜组中产生的球面像差和畸变。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的下限设定为3.00。
在根据本申请的后组对焦光学系统中，优选满足下面的条件表达式(4)：
0.30＜D2/f＜0.60 (4)
这里D2表示在聚焦在位于无限远处的物体上时第一透镜组与第二透镜组之间沿光轴的距离，而f表示后组对焦光学系统的焦距。
条件表达式(4)定义了在根据本申请的后组对焦光学系统中第一透镜组与第二透镜组之间沿光轴的距离，以便既确保足够的后焦距又确保第二透镜组的移动空间，保持高光学性能。
当比率D2/f等于或超过条件表达式(4)的上限时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离变得太大，从而后焦距变得太短。因此，为了补偿该后焦距，必须通过减少组成第二透镜组的透镜的数量来减小第二透镜组的厚度，从而变得难以修正球面像差和慧形像差。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的上限设定为0.56。
另一方面，当比率D2/f等于或落在条件表达式(4)的下限以下时，第一透镜组与第二透镜组之间沿光轴的距离变得太短。因此，为了通过聚焦透镜组的小移动量来聚焦在位于近距离处的物体上，第二透镜组的焦距必须缩短，从而变得难以修正球面像差。因此，不能令人满意。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的下限设定为0.40。
在根据本申请的后组对焦光学系统中，按从物体起的顺序，第一透镜组包括具有负折射光焦度的前透镜组和具有正折射光焦度的后透镜组。前透镜组与后透镜组之间沿光轴的距离在组成第一透镜组的相邻透镜之间的各距离中是最大的。优选满足下面的条件表达式(5)：
1.10＜(-f11)/f＜3.50 (5)
这里f11表示第一透镜组中的前透镜组的焦距，而f表示后组对焦光学系统的焦距。
前透镜组具有负折射光焦度并且包括这样的透镜，在该透镜中，近轴轴上光线的出射仰角在负区域中变为最大值。前透镜组由布置到上述透镜的物体侧的每个透镜组成并且具有负折射光焦度。可将根据本申请的后组对焦光学系统看作由前透镜组和布置到该前透镜组的像侧的透镜组组成的反远距型镜头，所述布置到该前透镜组的像侧的透镜组包括后透镜组和第二透镜组。
条件表达式(5)定义了前透镜组的焦距，以便适当地设定根据本申请的后组对焦光学系统的所谓反远距度。该反远距度是根据本申请的后组对焦光学系统的后焦距与焦距的比率。
当比率(-f11)/f等于或超过条件表达式(5)的上限时，前透镜组的焦距变得太大，并且发散度降低，从而后焦距变得太短。由此，为了确保该后焦距，必须通过减少构成第二透镜组的透镜的数量来减小第二透镜组的厚度，从而变得难以修正球面像差和慧形像差。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的上限设定为2.50。
另一方面，当比率(-f11)/f等于或落在条件表达式(5)的下限以下时，前透镜组的焦距变得太小，并且发散度变大，从而基于诸如畸变和像散的视角的像差变得更严重。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的下限设定为1.20。
在根据本申请的后组对焦光学系统中，第二透镜组的最物体侧透镜的表面是面向物体的凹入表面，并且优选满足下面的条件表达式(6)：
0.30＜(-R21)/f＜0.50 (6)
这里R21表示面向物体的凹入表面的曲率半径，而f表示后组对焦光学系统的焦距。
条件表达式(6)定义了第二透镜组中最物体侧透镜的表面的曲率半径，以便平衡光学性能，便于该透镜的制造。
当比率(-R21)/f等于或超过条件表达式(6)的上限时，该透镜表面的曲率半径的绝对值变得太大，从而后焦距变小。因此，为了补偿该后焦距，必须减少构成第二透镜组的透镜的数量，或者必须增加前透镜组的折射光焦度。在任一种情形中，诸如畸变和像场弯曲的球面像差和场角像差都变得更严重。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(6)的上限设定为0.45。
另一方面，当比率(-R21)/f等于或落在条件表达式(6)的下限以下时，上述透镜表面的曲率半径的绝对值变得太大。因此，在透镜表面上产生的径向光晕变大，从而光学性能变得更差。此外，该透镜表面变得对偏心太灵敏，从而需要高组装精度。因此，不能令人满意。
为了确保本申请的效果，优选将条件表达式(6)的下限设定为0.35。
在根据本申请的后组对焦光学系统中，第二透镜组优选包括非球面表面。
利用此构造，根据本申请的后组对焦光学系统能够极好地修正球面像差和慧形像差。
根据本申请的成像设备配备有上述后组对焦光学系统。
利用此构造，能够实现具有出色光学性能的紧凑式成像设备。
用于聚焦根据本申请的后组对焦光学系统的方法包括如下步骤：
提供后组对焦光学系统，按从物体起的顺序，该后组对焦光学系统包括具有正折射光焦度的第一透镜组、孔径光阑以及具有正折射光焦度的第二透镜组；
满足下面的条件表达式(1)和(2)：
0.80＜f2/f＜1.30 (1)
0.30＜∑D2/f＜0.60 (2)
这里f2表示第二透镜组的焦距，f表示后组对焦光学系统的焦距，而∑D2表示第二透镜组沿光轴的厚度；以及
在将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体时，移动该第二透镜组的至少一部分。
利用此构造，能够提供一种用于聚焦具有出色光学性能的紧凑后组对焦光学系统的方法。
下面将参照附图来说明根据本申请的每个数字示例的后组对焦光学系统。
<示例1>
图1是示出根据本申请的示例1的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
按从物体起的顺序，根据示例1的后组对焦光学系统由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
按从物体起的顺序，该第一透镜组G1由具有负折射光焦度的前透镜组Gf和具有正折射光焦度的后透镜组Gr组成。
前透镜组Gf由具有面向物体的凸面的负弯月透镜L11组成。
按从物体起的顺序，后透镜组Gr由双凸正透镜L12以及具有面向物体的凸面的负弯月透镜L13组成。
按从物体起的顺序，第二透镜组G2由具有面向物体的凹面的负弯月透镜L21、具有面向物体的凹面的正弯月透镜L22以及具有面向物体的非球面的双凸正透镜L23组成。
低通滤波器P布置在像面I上。此构造与下面的示例相同。
在根据示例1的后组对焦光学系统中，通过沿光轴移动第二透镜组G2，执行从位于无限远处的物体改变聚焦到位于近距离处的物体。
与根据示例1的后组对焦光学系统相关的各种值在表1中列出。
在表1中，f表示后组对焦光学系统的焦距，而Bf表示后焦距。
在[规格]中，FNO表示光圈数(f数)，2ω表示以度为单位的视角，Y表示像高，而TL表示总透镜长度。
在[透镜数据]中，最左列“i”示出按从物体侧的顺序计数的透镜表面数，第二列“r”示出透镜表面的曲率半径，第三列“d”示出距下一表面的距离，第四列“nd”示出在d-线(波长λ＝587.6nm)下材料的折射率，而第五列“vd”示出在d-线(波长λ＝587.6nm)下材料的阿贝数。在第五列“nd”中，省略了空气的折射率nd＝1.000000。在第二列“r”中，r＝∞表示平表面。
在[非球面数据]中，非球面通过下面的表达式表示：
S(y)＝(y2/r)/[1+[1-κ(y2/r2)]1/2]+A4×y4+A6×y6+A8×y8
这里y表示距光轴的垂直高度，S(y)表示下垂量，该下垂量是沿光轴从位于非球面的顶点处的切曲面到位于自光轴起垂直高度y处的非球面的距离，r表示基准球的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示圆锥系数，An表示第n阶的非球面系数，“E-n”表示“×10-n”，例如“1.234E-05”表示“1.234×10-5”并且非球面的位置通过将“*”附到表面号的右侧来表示。省略了具有0值的非球面系数。
在[可变距离]中，示出了关于每个聚焦状态的成像放大率β和可变距离di。
在[透镜组数据]中，示出了每个透镜组的起始表面号i和每个透镜组的焦距。
在[用于条件表达式的值]中，示出了用于各个条件表达式的值。
在用于各种值的表中，“mm”通常用于长度单位，例如焦距、曲率半径和距下一透镜表面的距离。然而，由于通过按比例放大或缩小其尺寸的光学系统能获得相似光学性能，所以该单位不必限于“mm”，而是能使用任意其它合适的单位。
对附图标记的说明在其它示例中是相同的，因此省略重复的说明。
表1
[规格]
f＝36.000
FNO＝1.85
2ω＝45.6
Y＝14.75
TL＝86.50
[透镜数据]
i r d nd vd
1 424.2496 1.4000 1.516330 64.15
2 23.2189 5.2867
3 26.1583 5.9205 1.729157 54.68
4 -273.1932 0.1000
5 14.9149 2.4776 1.772499 49.60
6 12.3301 7.5786
7 ∞ (d7) 孔径光阑 S
8 -15.0479 3.0000 1.846660 23.78
9 -274.2622 0.2429
10 -155.0749 6.0000 1.772499 49.60
11 -22.0079 0.1000
12* 164.5291 0.1000 1.553890 38.09
13 164.5291 4.8665 1.804000 46.58
14 -31.2668 (d14)
15 ∞ 1.5000 1.516330 64.15
16 ∞ 0.0000
[非球面数据]
表面号：12
K＝0.0000
A4＝-7.08700E-06
A6＝8.61970E-10
A8＝1.45440E-11
[可变距离]
无限远 近距离
β＝ 0.000 -1/40
d7＝ 10.42710 9.66060
d14＝37.50000 38.26650
[透镜组数据]
组 i 焦距
G1 1 140.006
G2 8 36.186
[用于条件表达式的值]
(1)：f2/f＝1.01
(2)：∑D2/f＝0.40
(3)：f1/f＝3.89
(4)：D2/f＝0.51
(5)：(-f11)/f＝1.32
(6)：(-R21)/f＝0.42
图2A和图2B是示出根据示例1的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图2A示出当聚焦在无限远时，而图2B示出当成像放大率β＝-1/40时。
在各个曲线图中，FNO表示光圈数，NA表示数值孔径，A表示半视角，H0表示物体高度。在示出球面像差的曲线图中，示出了关于最大孔径的光圈数或数值孔径。在示出像散或畸变的曲线图中，示出了半视角或物体高度的最大值。此外，d表示在d-线(波长λ＝587.6nm)下的像差曲线，而g表示在d-线(波长λ＝435.8nm)下的像差曲线。在示出像散的曲线图中，实线指示径向像平面，而虚线指示经向像平面。
上述关于各种像差曲线图的说明与其它示例相同。
从各个曲线图中明显的是，由于对各种像差的良好修正，根据示例1的后组对焦光学系统显示了极好的光学性能。
<示例2>
图3是示出根据本申请的示例2的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
按从物体起的顺序，根据示例2的后组对焦光学系统由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
按从物体起的顺序，该第一透镜组G1由具有负折射光焦度的前透镜组Gf和具有正折射光焦度的后透镜组Gr组成。
前透镜组Gf由具有面向物体的凸面的负弯月透镜L11组成。
按从物体起的顺序，后透镜组Gr由双凸正透镜L12以及具有面向物体的凸面的负弯月透镜L13组成。
按从物体起的顺序，第二透镜组G2由通过具有面向物体的凹面的负弯月透镜L21与具有面向物体的凹面的正弯月透镜L22相胶合而构造的胶合透镜以及具有面向物体的非球面的双凸正透镜L23组成。
在根据示例2的后组对焦光学系统中，通过沿光轴移动第二透镜组G2来将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体。
与根据示例2的后组对焦光学系统相关的各种值在表2中列出。
表2
[规格]
f＝36.000
FNO＝1.85
2ω＝45.6
Y＝14.75
TL＝89.00
[透镜数据]
i r d nd vd
1 242.3312 1.4000 1.589130 61.18
2 25.5400 7.4696
3 30.1408 5.3800 1.696797 55.53
4 -176.1210 0.3128
5 16.0722 3.8087 1.846660 23.78
6 12.8640 5.9903
7 ∞ (d7) 孔径光阑 S
8 -13.9570 1.5420 1.846660 23.78
9 -67.5953 5.1386 1.772499 49.60
10 -18.6160 1.1581
11* 232.5430 0.1000 1.553890 38.09
12 232.5430 4.8872 1.804000 46.58
13 -31.2958 (d13)
14 ∞ 1.5000 1.516330 64.15
15 ∞ 0.0000
[非球面数据]
表面号：11
K＝0.0000
A4＝-7.99060E-06
A6＝4.54240E-09
A8＝7.55450E-13
[可变距离]
无限远 近距离
β＝ 0.000 -1/40
d7＝ 12.81260 11.88469
d13＝37.50000 38.42791
[透镜组数据]
组 i 焦距
G1 1 192.860
G2 8 36.339
[用于条件表达式的值]
(1)：f2/f＝1.01
(2)：∑D2/f＝0.36
(3)：f1/f＝5.36
(4)：D2/f＝0.52
(5)：(-f11)/f＝1.35
(6)：(-R21)/f＝0.39
图4A和图4B是示出根据示例2的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图4A示出当聚焦在无限远时，而图4B示出当成像放大率β＝-1/40时。
从各个曲线图中明显的是，由于对各种像差的良好修正，根据示例2的后组对焦光学系统显示了极好的光学性能。
<示例3>
图5是示出根据本申请的示例3的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
按从物体起的顺序，根据示例3的后组对焦光学系统由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
按从物体起的顺序，该第一透镜组G1由具有负折射光焦度的前透镜组Gf和具有正折射光焦度的后透镜组Gr组成。
前透镜组Gf由具有面向物体的凸面的负弯月透镜L11组成。
按从物体起的顺序，后透镜组Gr由双凸正透镜L12以及具有面向物体的凸面的负弯月透镜L13组成。
按从物体起的顺序，第二透镜组G2由通过具有面向物体的凹面的负弯月透镜L21与具有面向物体的凹面的正弯月透镜L22相胶合而构造的胶合透镜以及具有面向物体的非球面的双凸正透镜L23组成。
在根据示例3的后组对焦光学系统中，通过沿光轴移动第二透镜组G2来将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体。
与根据示例3的后组对焦光学系统相关的各种值在表3中列出。
表3
[规格]
f＝36.000
FNO＝1.85
2ω＝45.7
Y＝14.75
TL＝92.00
[透镜数据]
i r d nd vd
1 176.0137 1.4000 1.589130 61.18
2 27.3013 9.0700
3 33.2143 4.9400 1.772500 49.61
4 -347.2568 0.1000
5 18.6027 4.4500 1.846660 23.78
6 14.2382 6.9012
7 ∞ (d7) 孔径光阑 S
8 -14.5276 1.1000 1.846660 23.78
9 -77.2310 5.5900 1.772500 49.61
10 -18.6999 1.6700
11* 172.8130 0.1000 1.553890 38.09
12 172.8130 5.6500 1.804000 46.58
13 -34.0594 (d13)
14 ∞ 1.5000 1.516330 64.15
15 ∞ 0.0000
[非球面数据]
表面号：11
K＝0.0000
A4＝-7.14120E-06
A6＝2.64560E-09
A8＝4.02800E-12
[可变距离]
无限远 近距离
β＝ 0.000 -1/40
d7＝ 11.99690 11.07592
d13＝37.52170 38.44268
[透镜组数据]
组 i 焦距
G1 1 218.590
G2 8 36.090
[用于条件表达式的值]
(1)：f2/f＝1.00
(2)：∑D2/f＝0.39
(3)：f1/f＝6.07
(4)：D2/f＝0.52
(5)：(-f11)/f＝1.53
(6)：(-R21)/f＝0.40
图6A和图6B是示出根据示例3的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图6A示出当聚焦在无限远时，而图6B示出当成像放大率β＝-1/40时。
从各个曲线图中明显的是，由于对各种像差的良好修正，根据示例3的后组对焦光学系统显示了极好的光学性能。
<示例4>
图7是示出根据本申请的示例4的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
按从物体起的顺序，根据示例4的后组对焦光学系统由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
按从物体起的顺序，该第一透镜组G1由具有负折射光焦度的前透镜组Gf和具有正折射光焦度的后透镜组Gr组成。
前透镜组Gf由具有面向物体的凸面的负弯月透镜L11组成。
按从物体起的顺序，后透镜组Gr由具有面向物体的凸面的正弯月透镜L12以及具有面向物体的凸面的负弯月透镜L13组成。
按从物体起的顺序，第二透镜组G2由具有面向物体的凹面的负弯月透镜L21、具有面向物体的凹形非球面的正弯月透镜L22以及双凸正透镜L23组成。
在根据示例4的后组对焦光学系统中，通过沿光轴移动第二透镜组G2来将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体。
与根据示例4的后组对焦光学系统相关的各种值在表4中列出。
表4
[规格]
f＝35.900
FNO＝1.85
2ω＝45.6
Y＝14.75
TL＝91.12
[透镜数据]
i r d nd vd
1 115.2190 1.4000 1.589130 61.18
2 26.7689 9.5080
3 29.8387 4.9105 1.804000 46.58
4 703.4539 0.1000
5 21.2098 4.3151 1.846660 23.78
6 15.9246 5.6887
7 ∞ d7 孔径光阑 S
8 -13.6299 1.4641 1.846660 23.78
9 -73.5907 0.1478
10* -87.6775 5.9057 1.744429 49.55
11 -18.4345 0.1000
12 601.1271 4.8672 1.804000 46.58
13 -29.8090 d13
14 ∞ 1.5000 1.516330 64.15
15 ∞ 0.0000
[非球面数据]
表面号：10
K＝0.0000
A4＝-1.78760E-05
A6＝3.02180E-08
A8＝-2.34590E-11
[可变距离]
无限远 近距离
β＝ 0.000 -1/40
d7＝ 13.34900 12.42070
d13＝37.86630 38.79460
[透镜组数据]
组 i 焦距
G1 1 183.977
G2 8 35.980
[用于条件表达式的值]
(1)：f2/f＝1.00
(2)：∑D2/f＝0.35
(3)：f1/f＝5.12
(4)：D2/f＝0.53
(5)：(-f11)/f＝1.66
(6)：(-R21)/f＝0.38
图8A和图8B是示出根据示例4的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图8A示出当聚焦在无限远时，而图8B示出当成像放大率β＝-1/40时。
从各个曲线图中明显的是，由于对各种像差的良好修正，根据示例4的后组对焦光学系统显示了极好的光学性能。
<示例5>
图9是示出根据本申请的示例5的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
按从物体起的顺序，根据示例5的后组对焦光学系统由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
按从物体起的顺序，该第一透镜组G1由具有负折射光焦度的前透镜组Gf和具有正折射光焦度的后透镜组Gr组成。
前透镜组Gf由具有面向物体的凸面的负弯月透镜L11组成。
按从物体起的顺序，后透镜组Gr由具有面向物体的凸面的正弯月透镜L12以及具有面向物体的凸面的负弯月透镜L13组成。
按从物体起的顺序，第二透镜组G2由通过双凹负透镜L21与双凸正透镜L22相胶合而构造的胶合透镜、具有面向物体的凹面和面向像的非球面的正弯月透镜L23以及具有面向物体的凹面的正弯月透镜L24组成。
在根据示例5的后组对焦光学系统中，通过沿光轴移动第二透镜组G2来将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体。
与根据示例5的后组对焦光学系统相关的各种值在表5中列出。
表5
[规格]
f＝36.010
FNO＝1.85
2ω＝43.78
Y＝14.1
TL＝92.00
[透镜数据]
i r d nd vd
1 101.6655 1.4000 1.589130 61.18
2 24.9251 9.7114
3 28.4458 5.2352 1.772500 49.61
4 2773.6060 0.1000
5 22.4148 5.1255 1.834000 37.17
6 16.1067 5.2021
7 ∞ d7 孔径光阑 S
8 -14.5740 1.5000 1.805180 25.43
9 242.4911 4.5000 1.772500 49.61
10 -27.9733 0.1000
11 -202.5439 3.9427 1.804000 46.58
12 -33.8862 0.0500 1.553890 38.09
13* -33.8862 0.1000
14 -125.0061 4.0886 1.804000 46.58
15 -30.2277 d15
16 ∞ 1.5000 1.516330 64.15
17 ∞ 0.0000
[非球面数据]
表面号：13
K＝0.0000
A4＝1.00930E-05
A6＝7.50730E-09
A8＝1.51520E-12
[可变距离]
无限远 近距离
β＝ 0.000 -1/40
d7＝ 11.94440 11.01484
d15＝37.50031 38.42987
[透镜组数据]
组 i 焦距
G1 1 188.560
G2 8 35.940
[用于条件表达式的值]
(1)：f2/f＝1.00
(2)：∑D2/f＝0.40
(3)：f1/f＝5.24
(4)：D2/f＝0.48
(5)：(-f11)/f＝1.57
(6)：(-R21)/f＝0.40
图10A和图10B是示出根据示例5的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图10A示出当聚焦在无限远时，而图10B示出当成像放大率β＝-1/40时。
从各个曲线图中明显的是，由于对各种像差的良好修正，根据示例5的后组对焦光学系统显示了极好的光学性能。
<示例6>
图11是示出根据本申请的示例6的后组对焦光学系统的透镜构造的剖视图。
按从物体起的顺序，根据示例6的后组对焦光学系统由具有正折射光焦度的第一透镜组G1、孔径光阑S和具有正折射光焦度的第二透镜组G2组成。
按从物体起的顺序，该第一透镜组G1由具有负折射光焦度的前透镜组Gf和具有正折射光焦度的后透镜组Gr组成。
前透镜组Gf由具有面向物体的凸面的负弯月透镜L11组成。
按从物体起的顺序，后透镜组Gr由双凸正透镜L12以及具有面向物体的凸面的负弯月透镜L13组成。
按从物体起的顺序，第二透镜组G2由通过具有面向物体的凹面的负弯月透镜L21与具有面向物体的凹面的正弯月透镜L22相胶合而构造的胶合透镜、具有面向物体的凹形非球面的正弯月透镜L23以及具有面向物体的凹面的正弯月透镜L24组成。
在根据示例6的后组对焦光学系统中，通过沿光轴移动第二透镜组G2来将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体。与根据示例6的后组对焦光学系统相关的各种值在表6中列出。
表6
[规格]
f＝36.009
FNO＝1.85
2ω＝43.8
Y＝14.10
TL＝92.00
[透镜数据]
i r d nd vd
1 132.7002 1.4000 1.589130 61.18
2 25.8526 9.5887
3 29.7335 5.0921 1.772500 49.61
4 -801.6732 0.1000
5 20.3542 4.6491 1.834000 37.17
6 15.3218 5.9701
7 ∞ d7
8 -15.0395 1.5000 1.846660 23.78
9 -662.9579 4.5000 1.804000 46.58
10 -27.5128 0.6896
11* -100.0000 0.0500 1.553890 38.09
12 -100.0000 4.3863 1.804000 46.58
13 -29.2280 0.1000
14 -289.2477 3.7290 1.804000 46.58
15 -38.0644 d15
16 ∞ 1.5000 1.516330 64.15
17 ∞ 0.0000
[非球面数据]
表面号：11
K＝0.0000
A4＝-8.70710E-06
A6＝5.02240E-09
A8＝-4.59940E-12
[可变距离]
无限远 近距离
β＝ 0.000 -1/40
d7＝ 11.24520 10.30289
d15＝37.49940 38.44171
[透镜组数据]
组 i 焦距
G1 1 160.337
G2 8 36.588
[用于条件表达式的值]
(1)：f2/f＝1.02
(2)：∑D2/f＝0.42
(3)：f1/f＝4.45
(4)：D2/f＝0.48
(5)：(-f11)/f＝1.52
(6)：(-R21)/f＝0.42
图12A和图12B是示出根据示例6的后组对焦光学系统的各种像差的曲线图，其中图12A示出当聚焦在无限远时，而图12B示出当成像放大率β＝-1/40时。
从各个曲线图中明显的是，由于对各种像差的良好修正，根据示例6的后组对焦光学系统显示了极好的光学性能。
根据本申请的每个示例都能够提供一种大孔径的后组对焦光学系统，尽管其紧凑，但该后组对焦光学系统具有出色的光学性能，光圈数大约为1.8到2.0，半视角大约为22度，能够将聚焦从无限远改变到近距离。
这里，在上述传统镜头的每种情形中，由于为了聚焦必须移动大体积、沉重的透镜组，所以当将透镜制成为通过使用马达的所谓自动对焦时，不能进行快速聚焦，从而这成为问题。另一方面，在本申请的每个示例中，由于聚焦透镜组是重量轻的第二透镜组G2，所以能通过适当的移动量来进行快速聚焦，抑制像差变化。
下面参照图14来说明用于制造后组对焦光学系统的方法的概要，按从物体起的顺序，该后组对焦光学系统包括具有正折射光焦度的第一透镜组G1、孔径光阑S以及具有正折射光焦度的第二透镜组G2。
图14是示出用于制造根据本申请的后组对焦光学系统的方法的程序的流程图。
首先，将第一透镜组G1和第二透镜组G2的每个透镜布置在具有圆柱形形状的镜筒中，使得在聚焦时第二透镜组G2的至少一部分可沿该后组对焦光学系统移动，并且第一透镜组G1和第二透镜组G2的每个透镜满足下面的条件表达式(1)：
0.80＜f2/f＜1.30 (1)
这里f2表示第二透镜组的焦距，而f表示后组对焦光学系统的焦距。
尽管将具有两个透镜组构造的后组对焦光学系统示出为本申请的每个数字示例，但是后组对焦光学系统的构造不限于此，本申请能应用于其它的透镜组构造，例如三透镜组构造。
在每个示例中，为了将聚焦从位于无限远处的物体改变到位于近距离处的物体，透镜组的一部分、单一透镜组或多个透镜组可作为聚焦透镜组而沿光轴移动。具体地，第二透镜组的至少一部分适合用于聚焦透镜组。聚焦透镜组可用于自动对焦，并且适于通过诸如超声波马达的马达来驱动。
透镜组或透镜组的一部分可作为减振透镜组而沿垂直于光轴的方向移动，用于修正由照相机振动引起的图像模糊。在根据本申请的后组对焦光学系统中，特别优选将第一透镜组的一部分或整个第一透镜组用作减振透镜组。
此外，根据本申请的后组对焦光学系统的任何透镜表面都可以是非球面。该非球面可通过精磨过程、玻璃材料通过模具形成非球面形状的玻璃成型过程或树脂材料在玻璃表面上形成非球面形状的复合式过程制造。
可将在宽波长范围上具有高透射率的抗反射涂层应用到根据本申请的后组对焦光学系统的每个透镜表面以减小光晕或重像，从而能获得具有高对比度的高光学性能。
在根据本申请的后组对焦光学系统中，尽管孔径光阑S优选布置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间，但是该功能可用透镜框代替，而不布置构件作为孔径光阑S。
通过改变第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离，根据本申请的后组对焦光学系统可用作变焦透镜系统。
顺便说一句，上述每个特征可在不削弱根据本申请的后组对焦光学系统的光学性能的限制内应用。
出于更好地理解本发明的目的，本实施例仅示出了特定的示例。因此，不必说，就其更宽广的方面而言，本发明不限于此处示出或描述的具体细节和代表性装置。
接下来，参照图13来说明配备有根据本申请的后组对焦光学系统的成像设备(照相机)。
图13是示出配备有根据示例1的后组对焦光学系统的成像设备(照相机)的简图。
如图13中所示，照相机1是单镜头反光式数字照相机，该照相机配备有根据示例1的后组对焦光学系统作为取像透镜2。
在照相机1中，从物体(未示出)发出的光通过取像透镜2会聚，并通过快速复原反光镜3聚焦在聚焦屏4上。聚焦在聚焦屏4上的物像通过五边形的屋脊棱镜5多次反射，并导向目镜6。因此，摄影者通过目镜6能观察到物像为直立的图像。
当摄影者按下快门开关按钮(未示出)时，快速复原反光镜3从光路收回，而来自物体(未示出)的光到达成像装置7。因此，从物体发出的光被成像装置7捕获并作为物像存储在存储器(未示出)中。这样，摄影者能通过照相机1拍摄物体的照片。
借助于示例1中所述的特有透镜构造，作为取像透镜2安装在照相机1中的根据示例1的后组对焦光学系统实现了具有出色光学性能的紧凑式后组对焦光学系统。因此，照相机1能实现一种能够用具有出色光学性能的紧凑式后组对焦光学系统进行拍照的成像设备。
尽管上述示例示出了组成配备有根据示例1的后组对焦光学系统的照相机1的情形，但是不必说，通过配备有根据本申请的示例2到6中的任一个的后组对焦光学系统的照相机，能获得相似的效果。
如上所述，本申请能够提供一种具有出色光学性能的紧凑式后组对焦光学系统、成像设备以及用于聚焦该后组对焦光学系统的方法。
Claims (15)
1.一种后组对焦光学系统，该后组对焦光学系统从物体起按顺序包括：
具有正折射光焦度的第一透镜组；
孔径光阑；以及
具有正折射光焦度的第二透镜组；
在聚焦时，所述第二透镜组的至少一部分能够沿所述后组对焦光学系统的光轴移动，
满足下面的条件表达式：
0.80＜f2/f＜1.30
其中f2表示所述第二透镜组的焦距，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中满足下面的条件表达式：
0.30＜∑D2/f＜0.60
其中f表示所述后组对焦光学系统的焦距，并且∑D2表示所述第二透镜组沿所述光轴的厚度。
3.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中满足下面的条件表达式：
2.00＜f1/f＜8.00
其中f1表示所述第一透镜组的焦距，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
4.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中满足下面的条件表达式：
0.30＜D2/f＜0.60
其中D2表示在聚焦位于无限远处的物体时所述第一透镜组与所述第二透镜组之间沿所述光轴的距离，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
5.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中所述第一透镜组从物体起按顺序包括具有负折射光焦度的前透镜组和具有正折射光焦度的后透镜组，
所述前透镜组与所述后透镜组之间沿所述光轴的距离在组成所述第一透镜组的相邻透镜之间的相应的距离中是最大的。
6.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中所述第一透镜组从物体起按顺序包括具有负折射光焦度的前透镜组和具有正折射光焦度的后透镜组，并且
满足下面的条件表达式：
1.10＜(-f11)/f＜3.50
其中f11表示所述第一透镜组中的所述前透镜组的焦距，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
7.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中所述第二透镜组的最物体侧透镜表面是面向物体的凹入表面。
8.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中所述第二透镜组的最物体侧透镜表面是面向物体的凹入表面，并且，满足下面的条件表达式：
0.30＜(-R21)/f＜0.50
其中R21表示面向物体的所述凹入表面的曲率半径，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
9.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中所述第二透镜组包括非球面表面。
10.根据权利要求1所述的后组对焦光学系统，其中组成所述第一透镜组的每个透镜表面都是球形表面。
11.一种配备有根据权利要求1所述的后组对焦光学系统的成像设备。
12.一种用于制造后组对焦光学系统的方法，该后组对焦光学系统从物体起按顺序包括具有正折射光焦度的第一透镜组、孔径光阑以及具有正折射光焦度的第二透镜组，所述方法包括如下步骤：
提供在聚焦时能够沿所述后组对焦光学系统的光轴移动的所述第二透镜组的至少一部分；以及
提供满足下面条件表达式的所述第一透镜组和所述第二透镜组中的每个透镜：
0.80＜f2/f＜1.30
其中f2表示所述第二透镜组的焦距，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括如下步骤：
满足下面的条件表达式：
0.30＜∑D2/f＜0.60
其中f表示所述后组对焦光学系统的焦距，并且∑D2表示所述第二透镜组沿所述光轴的厚度。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括如下步骤：
满足下面的条件表达式：
2.00＜f1/f＜8.00
其中f1表示所述第一透镜组的焦距，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括如下步骤：
满足下面的条件表达式：
0.30＜D2/f＜0.60
其中D2表示在聚焦位于无限远处的物体时所述第一透镜组与所述第二透镜组之间沿所述光轴的距离，并且f表示所述后组对焦光学系统的焦距。
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