CN102645731A - 后附加透镜、成像光学系统和图像拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及后附加透镜、成像光学系统和图像拾取装置。一种在主透镜系统的像侧被可拆卸地附加到主透镜系统以便使焦距变长的后附加透镜包括：负透镜，该负透镜被设置为使得当L是后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面与最接近像侧的透镜表面之间的距离时，负透镜处于从最接近物侧的透镜表面到负透镜的距离处于0.5L～1.0L的范围内的区域内。当vdn1是负透镜的材料关于d线的阿贝数并且θgFn1是负透镜的材料关于g线和F线的部分色散比时，满足以下的条件：10＜vdn1＜23；0.020＜θgFn1-0.6438+0.001682＊vdn1＜0.100。

Description

后附加透镜、成像光学系统和图像拾取装置

本分案申请是基于申请号为201010509509.0，申请日为2010年9月29日，发明名称为“后附加透镜、成像光学系统和图像拾取装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及如下的后附加透镜(rear attachment lens)，该后附加透镜可在主透镜系统的像侧被可拆卸地附加到在例如数字静物照相机、视频照相机或广播照相机中使用的成像透镜(主透镜系统)以便使整个系统的焦距变得比主透镜系统的初始焦距长。

背景技术

能够被可拆卸地附加到主透镜系统的后附加透镜是已知的。具体来说，后附加透镜是能够在主透镜系统的像侧被可去除地附加到作为成像透镜(成像光学系统)的另一透镜以便使整个系统的焦距变得比主透镜系统自身焦距长的类型的透镜扩展。

美国专利No.4,129,359、日本专利公开No.63-106715、美国专利No.6,124,981和日本专利公开No.2004-226648公开了可在主透镜系统的像侧被附加到该主透镜系统以便使主透镜系统的焦距变长的后附加透镜。

在常使用后附加透镜的望远透镜中，随着焦距增大，像差(特别是色差)趋于增大。因此，在后附加透镜被附加到包括望远透镜的主透镜系统的情况下，主透镜系统的倍率色差增大。由此增大的倍率色差成为图像质量降低的主要原因。

另外，后附加透镜具有负折光力，并且，后附加透镜自身具有大的负匹兹阀和(Petzval sum)。因此，当后附加透镜被附加到主透镜系统时，像场弯曲增大。

发明内容

本发明提供一种可在主透镜系统的像侧被附加到主透镜系统的后附加透镜，该后附加透镜在整个系统的焦距变长时不导致大的像差(特别是像场弯曲和色差)的变化，并且能够保持整个系统的高的光学性能。

根据本发明，后附加透镜在主透镜系统的像侧被可拆卸地附加到主透镜系统，以便使焦距变得比主透镜系统自身的焦距长。后附加透镜包括：负透镜，该负透镜被设置为使得当L是后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面与最接近像侧的透镜表面之间的距离时，负透镜处于到后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面的距离处于0.5L～1.0L的范围内的区域内。当vdn1是负透镜的材料关于d线的阿贝数并且θgFn1是负透镜的材料关于g线和F线的部分色散比时，满足以下的条件：

10＜vdn1＜23

0.020＜θgFn1-0.6438+0.001682＊vdn1＜0.100。

根据本发明，后附加透镜在主透镜系统的像侧被可拆卸地附加到主透镜系统，以便使焦距变得比主透镜系统自身的焦距长。后附加透镜包括：第一单元，具有正折光力并包括含有正透镜和负透镜的两个透镜、或者包括从物侧到像侧依次配置的单透镜和胶合(cemented)透镜的组合，单透镜和胶合透镜的该组合包括正透镜和负透镜；第二单元，位于第一单元的像侧并包括含有正透镜和负透镜的胶合透镜、或者从物侧到像侧依次配置的单透镜和胶合透镜的组合，单透镜和胶合透镜的该组合包括正透镜和负透镜；第三单元，位于第二单元的像侧并包括正透镜；第四单元，位于第三单元的像侧并包括含有正透镜和负透镜的两个透镜、或者从物侧到像侧依次配置的胶合透镜和单透镜的组合，胶合透镜和单透镜的该组合包括正透镜和负透镜。当第三单元包括至少一个负透镜时，第三单元中的所述至少一个负透镜或包含于第四单元中的至少一个负透镜用作第一负透镜。当v_{d_N1}和Δθ_{gF_N1}分别是第一负透镜的材料的阿贝数和部分色散比差、f_{_N1}是第一负透镜的焦距且f是后附加透镜的焦距时，满足以下的条件：

0.00015＜Δθ_{gF_N1}＊f/(v_{d_N1}＊f_{_N1})＜0.00620。

参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是主透镜系统的截面图。

图2示出主透镜系统的像差图。

图3是其中将根据本发明第一实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的截面图。

图4示出其中将根据本发明第一实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图5是其中将根据本发明第二实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的截面图。

图6示出其中将根据本发明第二实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图7是其中将根据本发明第三实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的截面图。

图8示出其中将根据本发明第三实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图9是示出根据本发明实施例的图像拾取装置的主要部分的示意图。

图10A是主透镜系统的截面图。

图10B示出主透镜系统的像差图。

图11A是根据第四实施例的后附加透镜的截面图。

图11B是其中将根据第四实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的截面图。

图11C示出其中将根据第四实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图12A是根据第五实施例的后附加透镜的截面图。

图12B示出其中将根据第五实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图13A是根据第六实施例的后附加透镜的截面图。

图13B示出其中将根据第六实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图14A是根据第七实施例的后附加透镜的截面图。

图14B示出其中将根据第七实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图15A是根据第八实施例的后附加透镜的截面图。

图15B示出其中将根据第八实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图16A是根据第九实施例的后附加透镜的截面图。

图16B示出其中将根据第九实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图17A是根据第十实施例的后附加透镜的截面图。

图17B示出其中将根据第十实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图18A是根据第十一实施例的后附加透镜的截面图。

图18B示出其中将根据第十一实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图19A是根据第十二实施例的后附加透镜的截面图。

图19B示出其中将根据第十二实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图20A是根据第十三实施例的后附加透镜的截面图。

图20B示出其中将根据第十三实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的像差图。

图21A和图21B是示出衍射光学元件的示图。

图22A～22C是示出衍射光学元件的示图。

图23是示出根据本发明实施例的光学装置的主要部分的示意图。

具体实施方式

现在描述根据本发明实施例的后附加透镜、通过将后附加透镜附加到主透镜系统而获得的成像光学系统以及包括任意一种成像光学系统的图像拾取装置。根据本发明实施例的后附加透镜可以在主透镜系统的像侧被可拆卸地附加到该主透镜系统以便使焦距变得比主透镜系统自身的焦距长。主透镜系统可以为例如望远透镜或望远型变焦透镜。

图1和图2分别示出可附加根据本发明实施例的后附加透镜的主透镜系统(望远透镜)的实例的截面图和像差图。图3和图4分别示出其中在主透镜系统的像侧将根据本发明第一实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的截面图和像差图。图5和图6分别示出其中在主透镜系统的像侧将根据本发明第二实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的截面图和像差图。图7和图8分别示出其中在主透镜系统的像侧将根据本发明第三实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的透镜系统的截面图和像差图。

在各截面图中，左侧表示物侧，右侧表示像侧。LA表示后附加透镜，Rs表示后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面，Re表示后附加透镜中的最接近像侧的透镜表面(最后的透镜表面)。LM表示主透镜系统(主透镜)。主透镜系统LM是具有单个焦距的望远透镜。SP表示孔径光阑。G表示与保护玻璃等对应的光学块。IP表示像面。在光学系统被用作视频照相机或数字照相机的成像光学系统的情况下，像面IP与用于接收图像光的诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)的图像拾取面对应。在光学系统被用作卤化银胶片照相机的成像光学系统的情况下，像面IP与胶片表面对应。在像差图中，d、g、C和F分别表示d线、g线、C线和F线。另外，dM和dS分别表示子午像面和弧矢像面。倍率色差由g线表示。Fno表示F数，Y表示图像高度。

现在讨论用于根据本发明实施例的成像光学系统中的光学材料的色散特性的一般特征。包含于根据本发明实施例的成像光学系统中的透镜的材料的部分色散比和阿贝数如下。即，当关于Fraunhofer线的g线(波长435.8nm)、F线(486.1nm)、d线(587.6nm)和C线(656.3nm)的折射率分别为Ng、NF、Nd和NC时，获得阿贝数vd以及关于g线和F线的部分色散比θgF如下：

vd＝(Nd-1)/(NF-NC)

θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)

在光学材料的折射率的波长特性(色散特性)中，随着阿贝数的倒数(1/vd)的增大，在F线和C线之间的整个范围上，色散特性曲线的倾斜度增大。另外，随着部分色散比θgF的增大，相对于F线和C线之间的范围中的色散特性曲线的倾斜度，g线和F线之间的范围中的色散特性曲线的倾斜度(短波长侧的弯曲程度)增大。

一般地，短波长侧的光学材料的折射率比长波长侧的高(阿贝数的值为正)，并且，色散特性曲线具有向下的凸形形状(部分色散比的值为正)。与波长的变化有关的折射率的变化向着短波长侧增大。关于最常用作光学材料的玻璃材料，具有小的阿贝数的高色散光学材料具有大的部分色散比，并且，其色散特性曲线具有相对尖锐(acute)的向下凸形形状。相反，具有大的阿贝数的低色散光学材料具有小的部分色散比，并且，其色散特性曲线具有接近直线的形状。

基于以上的描述，现在描述根据本发明各实施例的后附加透镜的色差的校正原理。一般地，即使当后附加透镜自身被设计为没有像差时，后附加透镜也会与放大率成比例地增大主透镜的残余像差，并由此降低图像质量。例如，在放大率为2的情况下，诸如彗形像差和倍率色差的横向像差单纯地增大到2倍，并且图像质量因此降低。另外，球面像差、像场弯曲和诸如轴向色差的纵向像差也增大到2倍，并且图像质量因此降低。明确地讲，纵向像差增大到放大率的平方的倍数，即增大到4倍。但是，由于主透镜的F数也增大到2倍(改变使得亮度降低)，因此与单位焦深对应的像差增大到2倍。使主透镜系统的焦距变长的后附加透镜具有负折光力。

在已知的后附加透镜中，为了有效地校正由负折光力产生的轴向色差，正透镜由高色散光学材料形成，并且，负透镜由低色散光学材料形成。但是，在附加后附加透镜的位置处，轴外主光线的入射高度h-大。因此，如果使用由高色散光学材料形成的正透镜和由低色散光学材料形成的负透镜，那么在外部区域中产生大量的C线的倍率色差，并且，在内部区域中产生大量的F线和g线的倍率色差。因此，已知的后附加透镜不仅增大主透镜系统中的残余的倍率色差，而且自身具有增大倍率色差的功能。作为结果，图像质量由于后附加透镜而显著降低。

因此，根据本发明的实施例，由具有非常高的色散的材料形成的负透镜被设置在轴上光线的入射高度h小并且轴外主光线的入射高度h-大的像侧。因此，在没有过量产生轴向色差的情况下，在内部区域中产生C线的倍率色差，并且，在外部区域中产生F线和g线的倍率色差。作为结果，可以可靠地校正轴向色差和倍率色差。

另外，为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负透镜而增大的轴向色差，由高色散材料形成的正透镜可被设置在轴上光线的入射高度h大并且轴外光线的入射高度h-相对较小的物侧。

另外，由具有相对较小的部分色散比的高色散材料(诸如主要包含Nb₂O₃(氧化铌)的材料)形成的正透镜可被设置在轴上光线的入射高度h小并且轴外主光线的入射高度h-大的像侧。因此，可靠地校正了g线的倍率色差。主要包含Nb₂O₃的材料的色散多少比作为最常用的高色散光学材料的主要包含TiO₂(氧化钛)的材料的色散低。但是，主要包含Nb₂O₃的材料具有相对较小的部分色散比。

现在描述用于满足上述条件的结构。在根据本发明各实施例的后附加透镜中，由具有大的部分色散比的高色散材料形成的负透镜Gn1(负透镜单元)被设置在轴上光线的入射高度h小并且轴外主光线的入射高度h-大的像侧。因此，不增大轴向色差，并且，可靠地校正倍率色差。

更具体而言，当L是后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面和最接近像侧的透镜表面之间的距离(总光学长度)时，负透镜Gn1被设置在从负透镜Gn1到后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面的距离处于0.5L～1.0L的范围内的区域内。当vdn1是负透镜Gn1的关于d线的阿贝数并且θgFn1是负透镜Gn1的关于g线和F线的部分色散比时，满足以下的表达式：

10＜vdn1＜23                                (1)

0.020＜θgFn1-0.6438+0.001682＊vdn1＜0.100  (2)

这里，负透镜被设置在距离处于0.5L～1.0L的范围内的区域内的状态意味着负透镜的整体被设置在0.5L～1.0L的范围内的状态。

如果负透镜Gn1被设置在从负透镜Gn1到后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面的距离小于0.5L的位置处，那么轴上光线的入射高度h大并且轴外主光线的入射高度h-小。因此，校正倍率色差的效果降低，并且，轴向色差增大。

如果条件式(1)的值比其上限大，那么变得难以可靠地校正对于C线和F线的倍率色差。如果条件式(1)的值比其下限小，那么，虽然能可靠地校正对于C线和F线的倍率色差，但是轴向色差增大。

如果条件式(2)的值比其上限大，那么，虽然能可靠地校正对于g线的倍率色差，但是轴向色差增大。如果条件式(2)的值比其下限小，那么变得难以可靠地校正对于g线的倍率色差。条件式(1)和(2)的数值范围可被设定如下：

15＜vdn1＜23                                 (1a)

0.023＜θgFn1-0.6438+0.001682＊vdn1＜0.050   (2a)

根据本发明的实施例，通过上述的方法提供能够可靠地校正轴向色差和倍率色差的后附加透镜。

根据本发明的实施例，可以满足以下描述的条件中的至少一个以更有效地校正色差。

在根据本发明实施例的后附加透镜中，为了校正由于负透镜Gn1而增大的轴向色差，由具有相对较大的部分色散比的高色散材料形成的正透镜Gp1(第一正透镜单元)被设置在轴上光线的入射高度h大并且轴外主光线的入射高度h-相对较小的物侧。

更具体而言，正透镜Gp1被设置在从正透镜Gp1到后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面的距离处于0～0.5L的范围内的区域内。当Ndp1和vdp1分别是正透镜Gp1的材料的关于d线的折射率和阿贝数并且θgFp1是正透镜Gp1的材料的关于g线和F线的部分色散比时，可满足以下的表达式：

1.90＜Ndp1+0.0125vdp1＜2.24                (3)

0.001＜θgFp1-0.6438+0.001682＊vdp1＜0.020 (4)

在正透镜Gp1被设置在到后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面的距离大于0.5L的位置处的情况下，轴上光线的入射高度h小并且轴外主光线的入射高度h-大。因此，校正轴向色差的效果减小并且倍率色差增大。

如果条件式(3)的值比其上限大，那么，在阿贝数大的情况下，变得难以可靠地校正由负透镜Gn1产生的C线和F线的轴向色差。另外，在正透镜Gp1的折射率大的情况下，变得难以可靠地校正球面像差。如果条件式(3)的值比其下限小，那么变得难以获得可以容易加工的材料，并且，只能使用难以加工的材料(诸如树脂材料)。因此，从生产率的观点看，变得难以稳定地制造具有希望的光学性能的后附加透镜。

如果条件式(4)的值比其上限大，那么g线的倍率色差增大。如果条件式(4)的值比其下限小，那么校正g线的轴向色差的效果减小。条件式(3)和(4)的数值范围可被设定如下：

2.00＜Ndp1+0.0125vdp1＜2.15                (3a)

0.001＜θgFp1-0.6438+0.001682＊vdp1＜0.015 (4a)

另外，在根据本发明实施例的后附加透镜中，由具有相对较小的部分色散比的高色散材料形成的正透镜Gp2(第二正透镜单元)被设置在轴上光线的入射高度h小并且轴外主光线的入射高度h-大的像侧。因此，不增大轴向色差，并且可靠地校正g线的倍率色差。

更具体而言，正透镜Gp2被设置在从正透镜Gp2到后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面的距离处于0.5L～1.0L的范围内的区域内。当Ndp2和vdp2分别是正透镜Gp2的材料的关于d线的折射率和阿贝数并且θgFp2是正透镜Gp2的材料的关于g线和F线的部分色散比时，满足以下的表达式：

1.90＜Ndp2+0.0125vdp2＜2.24                 (5)

-0.010＜θgFp2-0.6438+0.001682＊vdp2＜0.003 (6)

如果正透镜Gp2被设置在到后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面的距离小于0.5L的位置处，那么轴上光线的入射高度h大并且轴外主光线的入射高度h-小。因此，校正倍率色差的效果减小并且轴向色差增大。

如果条件式(5)的值比其上限大，那么，在阿贝数大的情况下，变得难以可靠地校正C线和F线的倍率色差。另外，在正透镜Gp2的折射率大的情况下，变得难以可靠地校正像场弯曲。如果条件式(5)的值比其下限小，那么变得难以获得可以容易加工的材料，并且，只能使用难以加工的材料(诸如树脂材料)。因此，从生产率的观点看，变得难以稳定地制造具有希望的光学性能的后附加透镜。

如果条件式(6)的值比其上限大，那么变得难以可靠地校正g线的倍率色差。如果条件式(6)的值比其下限小，那么，虽然能可靠地校正g线的倍率色差，但轴向色差增大。条件式(5)和(6)的数值范围可被设定如下：

2.00＜Ndp2+0.0125vdp2＜2.23                  (5a)

-0.009＜θgFp2-0.6438+0.001682＊vdp2＜0.001  (6a)

正透镜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，可以获得以下的效果。

在成像光学系统中，为了确保颜色再现性，一般必须在经过光学系统的光中实现良好的色平衡。但是，满足条件式(1)和(2)的用于负透镜Gn1的当前的市售材料主要包含NpO₂(二氧化镎)，并且在蓝侧具有低透射率。

根据本发明的各实施例，为了即使在使用NpO₂时也减少透射光的颜色变化，其中心厚度可相对容易地减小并且其具有相对较小的外径的负透镜Gn1被设置在光学系统中。因此，透射光向黄侧的颜色偏移减少。但是，当使用主要包含NpO₂的材料时，仍出现透射光向黄侧的颜色偏移。因此，根据本发明的实施例，使用由高色散材料形成的正透镜，以使整个光学系统中的透射光向白色偏移。

在根据现有技术的后附加透镜中，由高色散材料形成的正透镜具有大的厚度，并且一般由在蓝侧具有相对较低的透射率的主要包含TiO₂的材料形成。相反，在本发明的实施例中，使用主要包含Nb₂O₃的材料，其与主要包含TiO₂的材料相比在蓝侧具有较高的透射率。因此，在使用NpO₂时导致的蓝侧的透射率的减小得到补偿，并且，整个光学系统中的颜色变化减小。

下面描述主透镜系统以及与第一到第三实施例对应的第一到第三数值实例。在第一到第三数值实例中，只示出与后附加部分有关的数据。第一表面的空气距离表示主透镜系统中的最接近像侧的透镜表面与后附加透镜中的最接近物侧的透镜表面Rs之间的距离。在第一到第三数值实例中使用的主透镜系统是具有300mm的焦距的望远透镜，并且，望远透镜的像差得到充分校正。因此，如果在各后附加透镜被附加到主透镜系统的系统中可靠地校正像差，那么，即使在后附加透镜被附加到其它的透镜系统时，也可以关于初始性能提供有利的性能。

在各数值实例中，i表示从物侧开始数的各表面的序号；ri表示第i个光学表面的曲率半径；di表示第i个表面与第(i+1)个表面之间沿后附加透镜的光轴的距离；ndi和vdi分别是在第i个表面与第(i+1)个表面之间设置的介质的关于d线的折射率和阿贝数。Red表示后附加透镜的倍率。另外，f表示焦距，Fno表示F数，ω表示半场角。在后附加透镜的数值实例中，f、Fno和ω的值是后附加透镜被附加到主透镜系统的状态下的值。下面给出的表1示出了上述的条件式和各数值实例中的相应的值之间的关系。在各数值实例中所有与长度有关的参数(例如r、d、f、Y等)的单位均为mm，角度(ω)的单位为度。

数值实例

主透镜系统的数值实例

主透镜系统的数据

第一数值实例

第一数值实例的数据(当附加到主透镜时)

第二数值实例

第二数值实例的数据(当附加到主透镜时)

第三数值实例

第三数值实例的数据(当附加到主透镜时)

表1

现在描述根据本发明的数值实例的后附加透镜的结构。根据第一数值实例的后附加透镜LA从物侧到像侧依次包括具有负透镜和正透镜Gp1的胶合透镜L1以及具有负透镜、正透镜和负透镜的胶合透镜L2。另外，后附加透镜LA还包括正透镜L3、负透镜(Gn1)L4、正透镜(Gp2)L5和负透镜L6。

根据第二数值实例的后附加透镜LA从物侧到像侧依次包括具有负透镜和正透镜Gp1的胶合透镜L1以及具有负透镜、正透镜和负透镜的胶合透镜L2。另外，后附加透镜LA还包括具有正透镜Gp2和负透镜Gn1的胶合透镜L3、正透镜(Gp2)L4以及负透镜L5。

根据第三数值实例的后附加透镜LA从物侧到像侧依次包括具有负透镜和正透镜Gp1的胶合透镜L1、负透镜L2、负透镜L3以及具有负透镜Gn1和正透镜Gp2的胶合透镜L4。

根据第一数值实例的负透镜(Gn1)L4、根据第二数值实例的包含于胶合透镜L3中的负透镜Gn1和根据第三数值实例的包含于胶合透镜L4中的负透镜Gn1中的每一个满足条件式(1)和(2)，并且被设置在轴上光线的入射高度h小并且轴外主光线的入射高度h-大的位置处。因此，不增大轴向色差，并且可靠地校正C线、F线和g线的倍率色差。

根据第一数值实例的包含于胶合透镜L1中的正透镜Gp1、根据第二数值实例的包含于胶合透镜L1中的正透镜Gp1和根据第三数值实例的包含于胶合透镜L1中的正透镜Gp1中的每一个满足条件式(3)和(4)，并且被设置在轴上光线的入射高度h大并且轴外主光线的入射高度h-小的位置处。因此，在不增大倍率色差的情况下，由于满足条件式(1)和(2)的负透镜而多少增大的轴向色差得到校正。

根据第一数值实例的正透镜(Gp2)L5、根据第二数值实例的包含于胶合透镜L3中的正透镜Gp2、根据第二数值实例的正透镜(Gp2)L4和根据第三数值实例的包含于胶合透镜L4中的正透镜Gp2中的每一个满足条件式(5)和(6)，并且被设置在轴上光线的入射高度h小并且轴外主光线的入射高度h-大的位置处。因此，不增大轴向色差，并且可靠地校正了g线的倍率色差。数值实例中的满足条件式(1)和(2)的负透镜由主要包含NpO₂的材料形成。

数值实例中的满足条件式(5)和(6)的正透镜由主要包含Nb₂O₃的材料形成。一般地，主要包含NpO₂的材料在蓝侧具有相对较低的透射率，并且，即使当负透镜的中心厚度小时，在整个光学系统中透射率也在蓝侧稍微减小。

因此，根据本发明的实施例，关注由高色散材料制成的正透镜，其具有大的中心厚度并且一般在蓝侧具有相对较低的透射率，以便补偿蓝侧的透射率的减小。更具体而言，使用在蓝侧具有相对较高的透射率的主要包含Nb₂O₃的材料来代替常被用于形成由高色散材料制成的正透镜的主要包含TiO₂的材料。作为结果，整个光学系统中的透射光的颜色变化减少。

下面，参照图9描述单镜头反射式照相机(图像拾取装置)，其包括其中在主透镜系统的像侧将根据本发明的任一实施例的后附加透镜附加到主透镜系统的成像光学系统。在图9中，成像透镜10包括根据第一到第三实施例中的任一个实施例的成像光学系统1。成像光学系统1由用作保持部件的镜筒2保持。照相机体20包括向上反射来自成像透镜10的光线的快速返回镜3和被设置在成像透镜10的图像形成位置处的聚焦屏幕4。照相机体20还包括将在聚焦屏幕4上形成的倒像转换成正像的五角顶棱镜(penta-roof prism)5和可放大正像的接目镜6。用作受光单元(记录单元)的诸如CCD传感器和CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)或卤化银胶片被设置在感光面7上。在拍摄操作中，快速返回镜3被移动以离开光路，并且，通过成像透镜10在感光面7上形成图像。

现在描述根据本发明其它实施例的后附加透镜、通过将后附加透镜附加到主透镜系统而获得的成像光学系统和包括任意一种成像光学系统的图像拾取装置。

根据本发明实施例的后附加透镜中的每一个包括：具有正折光力并包括正透镜和负透镜的第一单元；位于第一单元的像侧并包括正透镜和负透镜的第二单元；位于第二单元的像侧并包括正透镜的第三单元；以及位于第三单元的像侧并包括正透镜和负透镜的第四单元。第一单元包括两个透镜、或者依次从物侧到像侧的单透镜和胶合透镜。第二单元包括将两个或更多个透镜胶合在一起的胶合透镜、或者依次从物侧到像侧的单透镜和胶合透镜。第四单元包括两个透镜、或者依次从物侧到像侧的胶合透镜和单透镜。

图10A和图10B分别示出可附加根据本发明实施例的后附加透镜的主透镜系统(望远透镜)的实例的截面图和像差图。图11A是根据本发明第四实施例的后附加透镜的截面图。图11B和图11C分别示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第四实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的截面图和像差图。图12A是根据本发明第五实施例的后附加透镜的截面图，图12B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第五实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。图13A是根据本发明第六实施例的后附加透镜的截面图，图13B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第六实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。图14A是根据本发明第七实施例的后附加透镜的截面图，图14B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第七实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。图15A是根据本发明第八实施例的后附加透镜的截面图，图15B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第八实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。图16A是根据本发明第九实施例的后附加透镜的截面图，图16B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第九实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。图17A是根据本发明第十实施例的后附加透镜的截面图，图17B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第十实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。图18A是根据本发明第十一实施例的后附加透镜的截面图，图18B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第十一实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。图19A是根据本发明第十二实施例的后附加透镜的截面图，图19B示出其中在图10A所示的主透镜系统LM的像侧将根据第十二实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统LM的透镜系统的像差图。图20A是根据本发明第十三实施例的后附加透镜的截面图，图20B示出其中在图10A所示的主透镜系统的像侧将根据第十三实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的透镜系统的像差图。

在各截面图中，左侧表示物侧，右侧表示像侧。LA表示后附加透镜，LM表示主透镜系统(主透镜)。主透镜系统LM是具有单个焦距的望远透镜。图10A和图11B所示的主透镜系统LM从物侧到像侧依次包括：具有正折光力并包括多个透镜的第一单元(第一透镜单元)L1；具有负折光力并包括正透镜和负透镜的第二单元(第二透镜单元)L2；以及具有正折光力并包括多个透镜的第三单元(第三透镜单元)L3。通过沿光轴向像侧移动第二单元L2，执行从无限远处物体到近距离物体的聚焦。SP表示孔径光阑。G表示与保护玻璃等对应的光学块。IP表示像面。在光学系统被用作视频照相机或数字照相机的成像光学系统的情况下，像面IP与用于接收图像光的诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)的图像拾取面对应。在光学系统被用作卤化银胶片照相机的成像光学系统的情况下，像面IP与胶片表面对应。

在图11A～20A所示的后附加透镜LA中，RL1表示具有正折光力的第一单元(第一透镜单元)，RL2表示第二单元(第二透镜单元)，RL3表示第三单元(第三透镜单元)，RL4表示第四单元(第四透镜单元)。N1表示负透镜，P1表示正透镜。DOE表示衍射光学元件。D表示衍射光学元件DOE的衍射光学部分(衍射光学表面)。衍射光学部分D位于被胶合在一起的两个透镜的表面(胶合透镜表面)之间。在由衍射光学部分D产生的衍射光束中，在实施例中使用的衍射光的衍射阶次m是1，设计波长λ0是d线的波长(587.56nm)。

在像差图中，d和g分别表示d线和g线。M和S分别表示子午像面和弧矢像面，并且，倍率色差由g线表示。另外，Fno表示F数，ω表示半场角。在所有的像差图中，球面像差和像散由+0.4mm的标度表示。另外，畸变由±2％的标度表示，并且，倍率色差由+0.05mm的标度表示。

现在描述各实施例的后附加透镜的特性。一般地，后附加透镜需要可靠地校正倍率色差和像场弯曲。根据现有的技术，通过适当地设定前透镜单元和后透镜单元中的各透镜的焦度(power)和各透镜的材料的阿贝数，维持包括色差和像场弯曲的像差之间的平衡。

更具体而言，使用了以下的方法。即，在后附加透镜中的最接近物侧的透镜单元和最接近像侧的透镜单元中的每一个中至少设置正透镜和负透镜。因此，后附加透镜中的最接近物侧的透镜单元中的正透镜和负透镜的组合用于在校正轴向色差的同时校正在轴外光线中产生的慧形像差。

另外，最接近像侧的透镜单元中的正透镜和负透镜的组合用于在校正倍率色差的同时校正诸如像场弯曲的像差。另外，通过在接近物侧的位置处放置包括两个或三个透镜的胶合透镜，在不影响其它像差的情况下校正轴向色差。

根据现有的技术，通过上述的结构，通过物侧的透镜单元抑制球面像差和慧形像差的产生，并且，通过像侧的透镜单元维持像场弯曲和倍率色差之间的平衡。但是，已经发现，上述的透镜结构对于倍率色差和像场弯曲的校正不足以满足不断增大的对于具有更高图像质量的数字照相机的需求。

因此，根据各实施例的后附加透镜包括四个单元。第三单元包括至少一个正透镜，并且，第三或第四单元包括适于校正色差的负透镜，使得倍率色差可被校正。如上所述，后附加透镜具有负折光力，并且，后附加透镜自身具有大的负匹兹阀和。因此，当将后附加透镜附加到主透镜系统时，后附加透镜常常用于增大像场弯曲。因此，在第三和第四单元中的每一个中放置正透镜，使得防止匹兹阀和沿负方向大大增大，并且可以有利地校正像场弯曲。另外，在第三单元或第四单元中设置具有大的色差校正性能并由沿正方向具有大的部分色散比差ΔθgF的材料形成的透镜，使得能可靠地校正倍率色差。在现有的技术中，像场弯曲和倍率色差均被最接近像侧的透镜单元校正。相对照地，在本发明的各实施例中，像差被第三单元和第四单元校正。作为结果，图像形成性能提高。

现在描述各实施例的后附加透镜的特性。根据各实施例的后附加透镜LA具有负的焦距。根据各实施例的后附加透镜LA包括：具有正折光力并包括正透镜和负透镜的第一单元RL1；位于第一单元RL1的像侧并包括正透镜和负透镜的第二单元RL2；位于第二单元RL2的像侧并包括正透镜的第三单元RL3；以及位于第三单元RL3的像侧并包括正透镜和负透镜的第四单元RL4。

第一单元RL1包括两个透镜、或者依次从物侧到像侧的单透镜和胶合透镜。第二单元RL2包括胶合透镜、或者依次从物侧到像侧的单透镜和胶合透镜。第四单元RL4包括两个透镜、或者依次从物侧到像侧的胶合透镜和单透镜。

在第三单元包括至少一个负透镜的情况下，第三单元中的所述至少一个负透镜或包含于第四单元中的至少一个负透镜用作负透镜N1。当v_{d_N1}和Δθ_{gF_N1}分别是负透镜N1的材料的阿贝数和部分色散比差、f_N1是负透镜N1的焦距且f是后附加透镜的焦距时，满足以下的表达式：

0.00015＜Δθ_{gF_N1}＊f/(v_{d_N1}＊f_{_N1})＜0.00620  (7)

各透镜的材料的阿贝数和折射率是关于d线的阿贝数和折射率。当N_{d_N1}、N_{g_N1}、N_{C_N1}和N_{F_N1}分别是负透镜N1的材料的关于d线、g线、C线和F线的折射率时，负透镜N1的材料的阿贝数v_{d_N1}、部分色散比θ_{gF_N1}和部分色散比差(异常部分色散比)Δθ_{gF_N1}被计算如下：

v_{d_N1}＝(N_{d_N1}-1)/(N_{F_N1}-N_{C_N1})

θ_{gF_N1}＝(N_{g_N1}-N_{F_N1})/(N_{F_N1}-N_{C_N1})

Δθ_{gF_N1}＝θ_{gF_N1}-(-1.61783×10^-3×v_{d_N1}+0.64146)

现在描述各条件式的技术含义。条件式(7)涉及上述的后附加透镜中的负透镜N1的色差校正性能。如果条件式(7)的值比其上限大，那么负透镜N1的色差校正性能太高，并且倍率色差被过度校正。如果条件式(7)的值比其下限小，那么负透镜N1的色差校正性能太低。在这种情况下，需要大的焦度以校正倍率色差，并且变得难以在倍率色差和其它的像差之间维持良好的平衡。条件式(7)的数值范围也可被设定如下：

0.00020＜Δθ_{gF_N1}×f/(v_{d_N1}×f_{_N1})＜0.00620   (7a)

在各实施例中，如上面描述的那样规定构成特征。因此，在将后附加透镜LA附加到主透镜系统LM的情况下，可以在整个像面上可靠地校正包括像场弯曲和色差的像差。因此，可以容易形成高质量图像。特别地，由于第三单元或第四单元包括至少一个负透镜N1，因此，可以保持令人满意的光学性能，并且，可以有效地校正容易在接近像面的周边的位置处出现的像场弯曲和倍率色差。

可通过上述的结构实现本发明。然而，通过满足以下条件中的至少一个可容易地提高光学性能。

在后附加透镜LA中，包含于第三单元中的至少一个正透镜或包含于第四单元中的至少一个正透镜用作正透镜P1。当Δθ_{gF_P1}和v_{d_P1}分别是正透镜P1的材料的部分色散比差和阿贝数，f_{_P1}是正透镜P1的焦距，f1、f2、f3和f4分别是后附加透镜LA中的第一单元、第二单元、第三单元和第四单元的焦距且N_N是包含于后附加透镜LA中的负透镜的材料的折射率时，可以满足以下条件中的至少一个：

＜Δθ_{gF_P1}×f/(v_{d_P1}×f_{_P1})＜0.001      (8)

|f/f3|＜6.5                              (9)

-10.0＜f/|f2|＜-0.2                      (10)

|f/f4|＜4.0                              (11)

-5.5＜f/f1＜-0.05                        (12)

1.5＜N_N＜2.5                             (13)

各透镜的材料的阿贝数和折射率是关于d线的阿贝数和折射率。当N_{d_P1}、N_{g_P1}、N_{C_P1}和N_{F_P1}分别是正透镜P1的材料的关于d线、g线、C线和F线的折射率时，正透镜P1的材料的阿贝数v_{d_P1}、部分色散比θ_{gF_P1}和部分色散比差(异常部分色散比)Δθ_{gF_P1}被计算如下：

v_{d_P1}＝(N_{d_P1}-1)/(N_{F_P1}-N_{C_P1})

θ_{gF_P1}＝(N_{g_P1}-N_{F_P1})/(N_{F_P1}-N_{C_P1})

Δθ_{gF_P1}＝θ_{gF_P1}-(-1.61783×10^-3×v_{d_P1}+0.64146)

条件式(8)涉及后附加透镜LA中的正透镜P1的色差校正性能。如果条件式(8)的值比其上限大，那么正透镜P1的色差校正性能太高，并且倍率色差被过度校正。如果条件式(8)的值比其下限小，那么正透镜P1的色差校正性能的方向反转。在这种情况下，倍率色差将增大。条件式(8)的数值范围也可被设定如下：

0.000005＜Δθ_{gF_P1}×f/v_{d_P1}×f_{_P1})＜0.000900  (8a)

条件式(9)涉及后附加透镜LA中的第三单元RL3的焦度。如果条件式(9)的值比其上限大，那么第三单元RL3的焦度太高，并且，变得难以在倍率色差和像场弯曲之间保持良好的平衡。条件式(9)的数值范围也可被设定如下：

|f/f3|＜6.0                                    (9a)

条件式(10)涉及后附加透镜LA中的第二单元RL2的焦度。如果条件式(10)的值比其上限大，那么第二单元RL2的焦度太高并且慧形像差在从中间图像高度到更高图像高度的方向上被过度校正。作为结果，像差将保持。如果条件式(10)的值比其下限小，那么第二单元RL2的焦度太低并且不能充分地校正慧形像差。作为结果，像差将保持。条件式(10)的数值范围也可被设定如下：

-9.0＜f/|f2|＜-0.3                             (10a)

条件式(11)涉及后附加透镜LA中的第四单元RL4的焦度。如果条件式(11)的值比其上限大，那么第四单元RL4的焦度太高并且变得难以在倍率色差和像场弯曲之间保持良好的平衡。条件式(11)的数值范围也可被设定如下：

|f/f4|＜3.0                                    (11a)

条件式(12)涉及后附加透镜LA中的第一单元RL1的焦度。如果条件式(12)的值比其上限大或比其下限小，那么变得难以在轴向色差和倍率色差之间保持良好的平衡。作为结果，变得难以可靠地校正色差。条件式(12)的数值范围也可被设定如下：

-5.00＜f/f1＜-0.07                  (12a)

条件式(13)涉及包含在后附加透镜LA中的负透镜的材料的折射率。如果条件式(13)的值比其上限大或比其下限小，那么变得难以在倍率色差和像场弯曲之间保持良好的平衡。条件式(13)的数值范围也可被设定如下：

1.55＜N_N＜2.5                       (13a)

根据各实施例，当如上面描述的那样规定构成要素时，可以在整个像面上校正像场弯曲和色差，并且，可以提供具有高的光学性能的成像光学系统。

现在描述各实施例的透镜结构的特性。与上述透镜对应的透镜由与在以上的描述中使用的附图标记相同的附图标记表示。在图11A所示的根据第四实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1从物侧到像侧依次包括负透镜和正透镜。第二单元RL2包括具有负透镜、正透镜和负透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括具有正透镜和负透镜的胶合透镜。第四单元RL4包括正透镜和负透镜。

在第四实施例中，第三单元RL3中的负透镜(在整个系统中(下同)从像侧起的第二负透镜)和第四单元RL4中的负透镜(最接近像侧的负透镜)与负透镜N1对应。另外，第三单元RL3中的正透镜(从像侧起的第二正透镜)和第四单元RL4中的正透镜(最接近像侧的正透镜)与正透镜P1对应。

在图12A所示的根据第五实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1从物侧到像侧依次包括负透镜以及具有正透镜和负透镜的胶合透镜。第二单元RL2包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括负透镜以及具有正透镜和负透镜的胶合透镜。第四单元RL4包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜以及负透镜。在第五实施例中，第三单元RL3中的负透镜(从像侧起的第三负透镜)和第四单元RL4中的负透镜(最接近像侧的负透镜)与负透镜N1对应。另外，第三单元RL3中的正透镜(从像侧起的第二正透镜)和第四单元RL4中的正透镜(最接近像侧的正透镜)与正透镜P1对应。

在图13A所示的根据第六实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1从物侧到像侧依次包括负透镜和正透镜。第二单元RL2包括具有正透镜、负透镜和正透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括负透镜以及具有正透镜和负透镜的胶合透镜。第四单元RL4包括正透镜和负透镜。在第六实施例中，第三单元RL3中的两个负透镜(从像侧起的第二和第三负透镜)均与负透镜N1对应。另外，第三单元RL3中的正透镜(从像侧起的第二正透镜)与正透镜P1对应。

在图14A所示的根据第七实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1包括从物侧到像侧依次具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第二单元RL2包括具有负透镜、正透镜和负透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括正透镜和负透镜。第四单元RL4包括正透镜和负透镜。在第七实施例中，第三单元RL3中的负透镜(从像侧起的第二负透镜)与负透镜N1对应。另外，第四单元RL4中的正透镜(最接近像侧的正透镜)与正透镜P1对应。

在图15A所示的根据第八实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1从物侧到像侧依次包括负透镜和正透镜。第二单元RL2包括负透镜以及具有正透镜和负透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括具有正透镜和负透镜的胶合透镜。第四单元RL4包括正透镜和负透镜。在第八实施例中，第三单元RL3中的负透镜(从像侧起的第二负透镜)与负透镜N1对应。另外，第四单元RL4中的正透镜(最接近像侧的正透镜)与正透镜P1对应。

在图16A所示的根据第九实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1包括从物侧到像侧依次具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第二单元RL2包括具有负透镜、正透镜和负透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括具有正透镜和负透镜的胶合透镜。第四单元RL4包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。在第九实施例中，第四单元RL4中的负透镜(最接近像侧的负透镜)与负透镜N1对应。另外，第三单元RL3中的正透镜(从像侧起的第二正透镜)和第四单元RL4中的正透镜(最接近像侧的正透镜)与正透镜P1对应。

在图17A所示的根据第十实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1包括从物侧到像侧依次具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第二单元RL2包括具有负透镜、正透镜和负透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括正透镜。第四单元RL4包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。在第十实施例中，第四单元RL4中的负透镜(最接近像侧的负透镜)与负透镜N1对应。另外，第三单元RL3中的正透镜(从像侧起的第二正透镜)与正透镜P1对应。

在图18A所示的根据第十一实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1包括从物侧到像侧依次具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第二单元RL2包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第四单元RL4包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。在第十一实施例中，第四单元RL4中的负透镜(最接近像侧的负透镜)与负透镜N1对应。另外，第四单元RL4中的正透镜(最接近像侧的正透镜)与正透镜P1对应。

在图19A所示的根据第十二实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1包括从物侧到像侧依次具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第二单元RL2包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括正透镜。第四单元RL4包括具有负透镜和正透镜的胶合透镜。在第十二实施例中，第四单元RL4中的负透镜(最接近像侧的负透镜)与负透镜N1对应。另外，第三单元RL3中的正透镜(从像侧起的第二正透镜)与正透镜P1对应。

在图20A所示的根据第十三实施例的后附加透镜LA中，第一单元RL1从物侧到像侧依次包括负透镜和正透镜。第二单元RL2包括具有负透镜、正透镜和负透镜的胶合透镜。第三单元RL3包括具有正透镜和负透镜的胶合透镜，并且，衍射光学部分D被设置在胶合表面之间。第四单元RL4包括正透镜和负透镜。在第十三实施例中，第三单元RL3中的负透镜(从像侧起的第二负透镜)和第四单元RL4中的负透镜(最接近像侧的负透镜)与负透镜N1对应。另外，第三单元RL3中的正透镜(从像侧起的第二正透镜)和第四单元RL4中的正透镜(最接近像侧的正透镜)与正透镜P1对应。

在第十三实施例中，衍射光学部分(衍射光学表面)D包括设置在基板(平板或透镜)上的一个或更多个衍射光栅。另外，衍射光学元件DOE是将包括一个或更多个衍射光栅的衍射光学部分设置在基板(平板或透镜)上的元件。图20A的截面图所示的胶合透镜中的由D表示的部分与衍射光学部分对应。

衍射光学部分D的折光力(焦度是焦距的倒数)φ_D可被如下计算。即，当m是衍射阶次、λ₀是基准波长(d线)、H是到光轴的距离H且φ(H)是相位时，衍射光学部分D中的衍射光栅的形状可被表达如下：

φ(H)＝(2π·m/λ₀)·(C₂·H²+C₄·H⁴+...+C_2i·H²ⁱ)   (a)

通过使用二次项的相位系数C₂，折光力φ_D可被计算为φ_D＝-2·C₂。因此，衍射光学部分D的焦距f_D可被如下计算：

f_D＝-1/(2·C₂)

现在描述在根据第十三实施例的后附加透镜LA中使用的衍射光学元件DOE的结构。包含于设置在后附加透镜中的衍射光学元件DOE中的衍射光学部分D包括关于光轴对称的衍射光栅。

图21A是衍射光学元件1001的衍射光学部分的一部分的放大截面图。在图21A中，单层衍射光栅(衍射光学部分)1003被设置在基板(透明基板)1002上。图21B是示出衍射光学元件1001的衍射效率的特性的示图。在图21B中，横轴表示波长，纵轴表示衍射效率。衍射效率是衍射光的量与总透射光的比率。为了便于解释，这里不考虑在光栅部分1003a的边界表面处反射的光。

使用紫外线固化树脂(折射率n_d＝1.513，阿贝数v_d＝51.0)作为衍射光栅1003的光学材料。光栅部分1003a的光栅厚度d₁被设为1.03μm。具有530nm的波长的第+1阶的衍射光的衍射效率最大。换句话说，设计阶次为第+1阶，并且设计波长为530nm。在图21B中，第+1阶衍射光的衍射效率由实线表示。图21B还示出了设计阶次周围的阶次(即，作为相对于第+1阶的±1阶的第0阶和第+2阶)的衍射效率。从图21B可以清楚地看出，设计阶次的衍射效率在设计波长周围的波长上最大，并且，随着与设计波长的差异的增大而逐渐减小。设计阶次的衍射效率的减小产生其它阶次的衍射光(不需要的光)，这导致眩光(flare)的出现。在将衍射光学元件设置在光学系统中的多个位置处的情况下，设计波长以外的波长处的衍射效率的减小导致透射率的减小。

下面描述具有包括由不同材料制成的多个衍射光栅的多层结构的衍射光学元件。图22A是示出具有多层结构的衍射光学元件1的一部分的放大截面图，图22B是示出图22A所示的衍射光学元件1对于第+1阶衍射光的衍射效率的波长依赖性的示图。在图22A所示的衍射光学元件1中，在基板102上形成由紫外线固化树脂(折射率n_d＝1.499，阿贝数v_d＝54)制成的第一衍射光栅104。另外，在第一衍射光栅104上形成第二光栅105(折射率n_d＝1.598，阿贝数v_d＝28)。在上述的材料的组合中，第一衍射光栅104的光栅部分104a的光栅厚度d₁被设为d₁＝13.8μm，第二衍射光栅105的光栅部分105a的光栅厚度d₂被设为d₂＝10.5μm。从图22B可以清楚地看出，当使用包含在多层结构中形成的衍射光栅104和105的衍射光学元件1时，在要使用的整个波长范围上(在本实例中为可见范围)对于设计阶次的衍射光获得诸如95％或更高的高的衍射效率。

在具有多层结构的衍射光学元件1中，如图22C所示，两个层104和105可根据其材料而具有相同的光栅厚度d。在这种情况下，可以在两个衍射光栅层之间设置空气层。另外，在第一、第二或第四单元包括单透镜和胶合透镜的情况下，只要在单元中包括一个或更多个正透镜和一个或更多个负透镜，胶合透镜就可被形成为使得仅在其中包括正透镜或负透镜。

下面描述主透镜和与本发明的第四到第十三实施例对应的第四到第十三数值实例。在各数值实例中，i表示从物侧计数的各表面的序号；r_i表示从物侧算起的第i个表面的曲率半径；d_i表示从物侧算起的第i个表面与第(i+1)个表面之间的距离；nd_i和vd_i分别表示第i个光学部件的折射率和阿贝数。另外，θgF和ΔθgF分别是光学部件的部分色散比和部分色散比差。N1表示负透镜，P1表示正透镜。

当N_g、N_F、N_C分别是光学部件的关于g线、F线和C线的折射率时，部分色散比被计算如下：

θgF＝(N_g-N_F)/(N_F-N_C)

另外，部分色散比差被计算如下：

ΔθgF＝θgF-(-1.61783×10^-3×vd+0.64146)

另外，f、Fno和2ω表示无限远处物体处于对焦时的整个系统的焦距、F数和场角(度)。下面给出的表2示出了上述条件式和各数值实例中的相应的值之间的关系。在第四到第十三数值实例中，主透镜系统LM中的最后的表面(最接近像侧的表面)和后附加透镜LA中的第一R1表面(最接近物侧的表面)之间的沿光轴的空气距离为20.56mm。

数值实例

主透镜系统

第四数值实例

第五数值实例

第六数值实例

第七数值实例

第八数值实例

第九数值实例

第十数值实例

第十一数值实例

第十二数值实例

第十三数值实例

第10表面(衍射表面)

C2＝1.50597×10^-4 C4＝-3.34020×10^-7 C6＝1.46058×10^-10

ΔθgF＝θgF-(-1.61783×10^-3×vd+0.64146)

表2

在表2中，第四、第五和第十三实施例的列中的用于条件式(7)的上面的行和下面的行分别表示第三单元RL3中的负透镜N1的值和第四单元RL4中的负透镜N1的值。另外，第六实施例的列中的用于条件式(7)的上面的行和下面的行分别表示从物侧计数的第三单元RL3中的第一和第二负透镜N1的值。另外，第四、第五、第九和第十三实施例的列中的用于条件式(8)的上面的行和下面的行分别表示第三单元RL3中的正透镜P1的值和第四单元RL4中的正透镜P1的值。另外，各实施例的列中的用于条件式(13)的行从最上面的行到最下面的行依次表示从物侧到像侧计数的负透镜的材料的折射率。

下面，参照图23描述单镜头反射式照相机(图像拾取装置)，其包括在主透镜系统的像侧将根据本发明任一实施例的后附加透镜附加到该主透镜系统的成像光学系统。

在图23中，成像透镜30包括根据第四到第十三实施例中的任一个实施例的成像光学系统21。成像光学系统21由用作保持部件的镜筒22保持。照相机体40包括向上反射来自成像透镜30的光线的快速返回镜23和被设置在成像透镜30的图像形成位置处的聚焦屏幕24。照相机体40还包括将在聚焦屏幕24上形成的倒像转换成正像的五角顶棱镜25和可放大正像的接目镜26。将用作受光单元(记录单元)的诸如CCD传感器和CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)或卤化银胶片设置在感光面27上。在拍摄操作中，移动快速返回镜23以离开光路，并且，通过成像透镜30在感光面27上形成图像。

虽然上面描述了本发明的实施例，但是本发明当然不限于这些实施例，并且，在本发明的范围内，各种的变更方式是可能的。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式和等同的结构和功能。

Claims (10)

1.一种后附加透镜，用于在主透镜系统的像侧被能拆卸地附加到主透镜系统以便使焦距变得比主透镜系统自身的焦距长，该后附加透镜包括：

第一透镜单元，具有正折光力并包括含有正透镜和负透镜的两个透镜、或者包括从物侧到像侧依次配置的单透镜和胶合透镜的组合，单透镜和胶合透镜的该组合包括正透镜和负透镜；

第二透镜单元，位于第一透镜单元的像侧并包括含有正透镜和负透镜的胶合透镜、或者从物侧到像侧依次配置的单透镜和胶合透镜的组合，单透镜和胶合透镜的该组合包括正透镜和负透镜；

第三透镜单元，位于第二透镜单元的像侧并包括正透镜；

第四透镜单元，位于第三透镜单元的像侧并包括含有正透镜和负透镜的两个透镜、或者从物侧到像侧依次配置的胶合透镜和单透镜的组合，胶合透镜和单透镜的该组合包括正透镜和负透镜，

其中，当第三透镜单元包括至少一个负透镜时，第三透镜单元中的所述至少一个负透镜或包含于第四透镜单元中的至少一个负透镜用作第一负透镜，并且

其中，当v_{d_N1}和Δθ_{gF_N1}分别是第一负透镜的材料的阿贝数和部分色散比差、f_{_N1}是第一负透镜的焦距且f是后附加透镜的焦距时，满足以下的条件：

0.00015＜Δθ_{gF_N1}＊f/(v_{d_N1}＊f_{_N1})＜0.00620。

2.根据权利要求1所述的后附加透镜，其中，包含于第三透镜单元中的至少一个正透镜或包含于第四透镜单元中的至少一个正透镜用作第一正透镜，并且，当v_{d_P1}和Δθ_{gF_P1}分别是第一正透镜的材料的阿贝数和部分色散比差且f_{_P1}是第一正透镜的焦距时，满足以下的条件：

0＜Δθ_{gf_P1}＊f/(v_{d_P1}＊f_{_P1})＜0.001。

3.根据权利要求1所述的后附加透镜，其中，当f3是第三透镜单元的焦距时，满足以下的条件：

|f/f3|＜6.5。

4.根据权利要求1所述的后附加透镜，其中，当f2是第二透镜单元的焦距时，满足以下的条件：

-10.0＜f/|f2|＜-0.2。

5.根据权利要求1所述的后附加透镜，其中，当f4是第四透镜单元的焦距时，满足以下的条件：

|f/f4|＜4.0。

6.根据权利要求1所述的后附加透镜，其中，当f1是第一透镜单元的焦距时，满足以下的条件：

-5.5＜f/f1＜-0.05。

7.根据权利要求1所述的后附加透镜，其中，当N_N是包含于后附加透镜中的负透镜的材料的折射率时，满足以下的条件：

1.5＜N_N＜2.5。

8.根据权利要求1所述的后附加透镜，还包括：

至少一个衍射光学元件。

9.一种成像光学系统，包括：

主透镜系统；和

根据权利要求1所述的后附加透镜，该后附加透镜在主透镜系统的像侧被能拆卸地附加到主透镜系统。

10.一种图像拾取装置，包括：

根据权利要求9所述的成像光学系统；和

接收由成像光学系统形成的图像的固态图像拾取元件。

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