具有波长选择装置的光学系统的利记博彩app

专利名称：具有波长选择装置的光学系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种具有波长选择装置的光学系统，其在整个象场中具有较高的光学性能，适用于设有固态成象装置的摄象机和电子静态照相机。
背景技术：
比如固态成象装置等成象装置与传统卤化银胶片不同，不仅对可见光，而且对具有长于可见光波长的红外光都具有较高的灵敏度。相应地，为了实现良好的彩色再现并且消除由长波长光束色差所导致的闪耀，必须阻断具有700nm以上长波长的光束。因此，在采用比如固态成象装置等成象装置的传统摄象机和电子静态照相机中，已有在成象装置的物方一侧设置用于阻断具有700nm以上波长红外光的红外截止滤波器。
随着摄象机和电子静态照相机的普及，需要这些相机小型化并且重量轻。另一方面，随着比如固态成象装置等成象装置的象素逐年来愈加精细和密集，其光学性能也需要更高。
由于随着近年来非球面制造技术的提高而可以自由地采用非球面透镜，所以校正单色象差比如球差和彗差变得容易。因此，随着光学性能的提高，可以通过减少透镜元件的数目来使光学系统小型化和重量轻。
另一方面，如果不增加透镜元件的数目则不能满意地校正色差。因此，不可能提高光学性能。相应地，色差成为改善光学系统光学性能的一个障碍。特别地，由于从紫色到紫外的光束易于显眼，所以如何抑制该色差是使光学系统具有较高光学性能的关键之处。已知采用超低色散玻璃、氟石等的光学系统是一个解决途径。但是，由于这些玻璃材料具有较低的折射率，所以其易于造成透镜厚度的增大和透镜元件数目的增加。其结果是，不仅光学系统变大，而且由于材料昂贵也难以降低成本。
作为降低光学系统色差的一个替代方法，可以考虑在光学系统中设置用于消除作为色差的最显眼范围紫外光(340nm至420nm)的紫外截止滤波器。不管其设置在何处，总透镜长度增加了滤波器的厚度并且增加了成本。
发明概述本发明是考虑到前述问题而作出的，目的在于提供一种具有波长选择装置的光学系统，其具有不显眼的色差和在整个象场中较高的光学性能，适用于设有固态成象装置的摄象机和电子静态照相机，并且制造成本低、结构紧凑且重量轻。
根据本发明第一实施例的一个方面，一种具有波长选择装置的光学系统，从物方沿光轴依次包括物镜光学系统，由具有折射光焦度的光学元件和孔径光阑构成；无光焦度光学组件，由不具有折射光焦度的光学元件构成；和成象装置。所述无光焦度光学组件包括用于使短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置。并且所述波长选择装置SC满足下述条件式(1)390＜λV50＜430(1)其中λV50表示其中波长选择装置的短波长透射率变为50％时的波长(单位nm)。
在一个优选实施例中，所述波长选择装置SC是一个吸收滤波器，通过吸收短波长光束使短波长光束选择性基本不透明。最好满足下述条件式(2)
10＜λV80-λV10＜40(2)其中λV10表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，而λV80表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
在一个优选实施例中，所述波长选择装置SC是一个干涉滤波器，通过在无光焦度光学组件PL中的光学元件表面上形成的干涉薄膜UVC使短波长光束选择性基本不透明。优选满足下述条件式(3)D/PY＜1.1×102(3)其中D表示从干涉薄膜UVC位置至成象装置I的转换到空气中的光路长度(单位mm)，P表示沿最短方向测得的成象装置I的象素间距(单位mm)，且Y表示成象装置I的对角线长度(单位mm)。
在一个优选实施例中，优选满足下述条件式(4)|Y/P0|＜0.55 (4)其中P0表示从无光焦度光学组件PL的最靠近物方光学表面测得的物镜光学系统OB出射光瞳的位置(单位mm，沿成象方向为正)。
在一个优选实施例中，优选满足下述条件式(5)5＜λV90-λV10≤40 (5)其中λV90表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为90％时的波长(单位nm)。
在一个优选实施例中，所述波长选择装置SC通过使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光。最好满足下述条件式(6)650＜λR10＜750(6)其中λR10表示其中波长选择装置SC的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)。
在一个优选实施例中，优选满足下述条件式(7)
5＜λR10-λR80＜60 (7)其中λR80表示其中波长选择装置SC的长波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
在一个优选实施例中，所述波长选择装置SC优选具有阻止比成象装置I分辨率限制更高的空间频率的功能。
在一个优选实施例中，优选满足下述条件式(8)和(9)DL/Y＜0.2 (8)DL＞0.5 (9)其中DL表示具有阻止比成象装置I分辨率限制更高空间频率的功能的波长选择装置沿光轴的厚度(单位mm)。
在一个优选实施例中，所述波长选择装置SC优选具有保护成象装置I表面的功能。
根据本发明第一实施例的另一个方面，具有波长选择装置的光学系统从物方沿光轴依次包括物镜光学系统，由具有折射光焦度的光学元件和孔径光阑构成；无光焦度光学组件，由不具有折射光焦度的光学元件构成；和成象装置。所述无光焦度光学组件包括其中短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置。所述波长选择装置是一个干涉滤波器，通过仅形成于无光焦度光学组件表面上的干涉薄膜使短波长光束选择性基本不透明。
在一个优选实施例中，最好使物镜光学系统OB最靠近象方的光学元件具有正的折射光焦度。
在一个优选实施例中，优选满足下述条件式(10)λV50D/PY＜4.5×104(10)。
根据本发明第二实施例的一个方面，一种光学系统包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件。所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成。优选满足下述条件式0＜|Φ/R|＜0.80°≤|B|＜13°其中Φ表示透镜表面的有效直径，R表示透镜表面的曲率半径，B表示在空气一侧的透镜表面处通过透镜表面的主光线相对于光轴的角度。
在一个优选实施例中，优选满足下述条件式0°≤|C|＜18°其中C表示在空气一侧的透镜表面处边缘光线相对于光轴的角度，而其中边缘光线为从轴上物体出射的通过孔径光阑外围以形成图象的光线。
在一个优选实施例中，所述光学部件具有任一下述特性，即对于红外光具有基本上较低的透射率，对于紫外光具有基本上较低的透射率，或者对于可见光具有较高的透射率并且对于红外光和紫外光具有基本上较低的透射率。
根据本发明第二实施例的另一个方面，一种光学系统包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件。所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成。所述光学系统由一个负透镜组和一个与该负透镜组相邻的正透镜组构成。所述负透镜组包括三个透镜元件，即第一负透镜元件、第二负透镜元件和一个正透镜元件。所述光学部件形成在第二负透镜元件的象方一侧表面上。
根据本发明第二实施例的另一个方面，一种光学系统包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件。所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成。所述光学系统由一个负透镜组和一个与该负透镜组相邻的正透镜组构成。所述正透镜组由一个位于该正透镜组最靠近物方一侧的正透镜元件构成。所述光学部件形成在所述正透镜元件的象方一侧表面上。
根据本发明第二实施例的另一个方面，一种光学系统包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件。所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成。所述光学系统由一个负透镜组、一个与该负透镜组相邻的第一正透镜组、和一个位于该光学系统最靠近象方一侧的第二正透镜组构成。所述光学部件形成在第二正透镜组最靠近象方一侧的表面上。
附图的简要说明图1为根据本发明第一实施例的实例1的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
图2用曲线图表示根据第一实施例的实例1和2的光学系统处于广角端状态W的物镜光学系统OB的各种象差。
图3用曲线图表示根据第一实施例的实例1和2的光学系统处于摄远端状态T的物镜光学系统OB的各种象差。
图4用曲线图表示在光学系统广角端状态W象高4mm时相对于波长的横向色差以及根据第一实施例的实例1的波长选择装置SC的横向色差消除效果。
图5用曲线图表示在光学系统摄远端状态T象高4mm时相对于波长的横向色差以及根据第一实施例的实例1的波长选择装置SC的横向色差消除效果。
图6表示由波长选择装置干涉薄膜处的透射光和反射光所导致的在波长选择装置SC干涉薄膜UVC表面与成象装置I之间产生的成象装置I上周期性重影图象。
图7表示由成象装置I表面上精细周期性图纹所引起的干涉。
图8表示由波长选择装置干涉薄膜处的透射光和反射光所导致的在波长选择装置SC干涉薄膜UVC表面与成象装置I之间产生的周期性重影图象的机理。
图9表示通过采用吸收滤波器IRCF来抑制周期性重影图象的机理，其中重影图象产生在波长选择装置SC干涉薄膜IRC表面与成象装置I之间，由波长选择装置SC的干涉薄膜IRC和吸收滤波器IRCF处的透射光和反射光所导致。
图10用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例1的波长选择装置SC的干涉薄膜UVC的光谱透射率，其中短波长光束选择性地基本不透明。
图11用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例1的吸收滤波器IRCF和干涉薄膜IRC的整体光谱透射率，其中长波长光束选择性地基本不透明。
图12为根据本发明第一实施例的实例2的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
图13用曲线图表示根据第一实施例的实例2的光学系统处于广角端状态W象高4mm时相对于波长的横向色差。
图14用曲线图表示根据第一实施例的实例2的光学系统处于摄远端状态T象高4mm时相对于波长的横向色差。
图15用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例2的波长选择装置SC的干涉薄膜UVC的光谱透射率，其中短波长光束选择性地基本不透明。
图16用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例2的吸收滤波器IRCF的整体光谱透射率，其中长波长光束选择性地基本不透明。
图17为根据本发明第一实施例的实例3的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
图18用曲线图表示根据第一实施例的实例3和4的光学系统处于广角端状态W的物镜光学系统OB的各种象差。
图19用曲线图表示根据第一实施例的实例3和4的光学系统处于摄远端状态T的物镜光学系统OB的各种象差。
图20用曲线图表示根据第一实施例的实例3和4的光学系统处于广角端状态W象高4mm时相对于波长的横向色差。
图21用曲线图表示根据第一实施例的实例3和4的光学系统处于摄远端状态T象高4mm时相对于波长的横向色差。
图22用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例3的波长选择装置SC的干涉薄膜UVC的光谱透射率，其中短波长光束选择性地基本不透明。
图23用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例3的吸收滤波器IRCF和干涉薄膜IRC的整体光谱透射率，其中长波长光束选择性地基本不透明。
图24为根据本发明第一实施例的实例4的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
图25用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例4的波长选择装置SC的吸收滤波器UVCF的光谱透射率，其中短波长光束选择性地基本不透明。
图26用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例4的干涉薄膜IRC的光谱透射率，其中长波长光束选择性地基本不透明。
图27为根据本发明第一实施例的实例5的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
图28用曲线图表示根据第一实施例的实例5的光学系统处于广角端状态W的物镜光学系统OB的各种象差。
图29用曲线图表示根据第一实施例的实例5的光学系统处于摄远端状态T的物镜光学系统OB的各种象差。
图30用曲线图表示根据第一实施例的实例5的光学系统在广角端状态W象高4mm时相对于波长的横向色差。
图31用曲线图表示根据第一实施例的实例5的光学系统在摄远端状态T象高4mm时相对于波长的横向色差。
图32用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例5的波长选择装置SC的干涉薄膜UVC的光谱透射率，其中短波长光束选择性地基本不透明。
图33用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例5的吸收滤波器IRCF和干涉薄膜IRC的整体光谱透射率，其中长波长光束选择性地基本不透明。
图34表示根据本发明第二实施例的实例6的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路。
图35表示根据本发明第二实施例的实例7的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路。
图36表示根据本发明第二实施例的实例8的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路。
图37表示根据本发明第二实施例的实例9的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路。
优选实施例的描述[第一实施例]首先，下面参照


具有波长选择装置的本发明第一实施例，后面将详细说明。图1为根据本发明第一实施例的实例1的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。图2和3中分别画出了根据第一实施例实例1的物镜光学系统OB处于广角端状态和摄远端状态的的各种象差。如图2和3中所示，其单色象差得到满意的校正，但是横向色差还有一定程度剩余。图4和5中画出了以相对于波长形式表示的该横向色差。根据图示，由于在短波长一侧产生大量的横向色差，所以如果消除该部分象差，则可以相应获得如同主要部分色差得以消除的相同效果。
为了去除短波长光束，将一个其中短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC设置在位于物镜光学系统OB与成象装置I之间的无光焦度光学组件PL中。此处，基本不透明指的是透射率基本为0％。相应地，从物镜光学系统OB出射的短波长光束可以由无光焦度光学组件PL去除。待去除光束的最短波长为340nm就足够了，因为玻璃材料仅自然透射长于340nm的光束。
根据本发明第一实施例的具有波长选择装置的光学系统，从物方沿着光轴依次包括，具有带折射光焦度的光学元件和孔径光阑的物镜光学系统OB，由无光焦度光学元件构成的无光焦度光学组件PL，和成象装置I。无光焦度光学组件具有其中短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC。波长选择装置SC优选满足下述条件式(1)390＜λV50＜430 (1)其中λV50表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为50％时的波长(单位nm)。
条件式(1)限定了其中短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC的适当特征范围。若值λV50超出条件式(1)的上限，则为了抑制易于显眼的紫色到紫外光束的横向色差，不仅会去除紫色到紫外的光波长，而且会去除蓝色光波长。其结果是，透过波长选择装置SC并由成象装置I探测到的光束不能准确地再现颜色，因为该光束在三基色蓝色、绿色和红色之中丢失了蓝色光，而此三基色对颜色再现是必不可少的。因此，不能获得高光学性能的光学系统。另一方面，若值λV50低于条件式(1)的下限，则为了抑制易于显眼的紫色到紫外光束的横向色差，则波长选择装置SC不能充分去除从紫色到紫外的光束。相应地，不能实现高光学性能的光学系统。
另外，根据本发明的第一实施例，波长选择装置SC是一个用于吸收短波长光束以使短波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器。最好满足下述条件式(2)10＜λV80-λV10＜40(2)其中λV10表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，而λV80表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
在吸收滤波器中，当构成吸收滤波器的介质的光路长度改变时，待吸收光束的波长会根据光路长度的改变而改变。
在无光焦度光学组件中，当基本平行于光轴的光束入射至该无光焦度光学组件时，其光路长度基本上相同，而与至光轴的距离无关。
相应地，如果将吸收滤波器制成为无光焦度光学元件，则可以使基本上平行于光轴入射至吸收滤波器的光束的光路长度基本上相同，而与至光轴的距离无关。其结果是，吸收滤波器所吸收光束的光学特性可以基本上相同，与至光轴的距离无关。
在采用比如固态成象装置等成象装置的摄象机和电子静态照相机中，物镜光学系统OB出射光瞳的位置根据固态成象装置光学特性的需要位于远离成象平面的位置。换句话说，从物镜光学系统OB出射的光束基本上平行于光轴。
如上所述，在本发明的第一实施例中，用作波长选择装置SC的吸收滤波器最好位于物镜光学系统OB与成象装置I之间。相应地，在第一实施例中，使入射至成象装置中心处光束以及入射至成象装置外围处光束的特性均匀，并且入射至成象装置I的光束在整个象场都具有均匀的特性，从而光学系统具有较高的光学性能。
条件式(2)限定了用作波长选择装置SC的吸收滤波器特性的适宜范围。若值λV80-λV10超出条件式(2)的上限，则表示吸收滤波器吸收特性的曲线图形状表现为随着波长变短其吸收量逐渐增加。相应地，在条件式(1)中，短波长一侧的透射率变得较大，从而波长选择装置SC不能充分去除从紫色至紫外的光束。另外，长波长一侧的透射率变得较小，换句话说，会去除部分蓝色光。相应地，不能进行准确的颜色再现，因为该光束在三基色蓝色、绿色和红色之中丢失了部分蓝色光，而此三基色对颜色再现是必不可少的。因此，不能获得高光学性能的光学系统。另一方面，若值λV80-λV10低于条件式(2)的下限，则表示吸收滤波器吸收特性的曲线图形状表现为随着波长变短其吸收迅速增加。然而，具有这种特性的吸收滤波器难于制造。其结果是，由于制造成本的原因，不能实现本发明第一实施例提供低成本光学系统的目的。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC是一个干涉滤波器，通过设置在无光焦度光学组件PL中光学元件表面上的干涉薄膜UVC使短波长光束选择性基本不透明。优选满足下述条件式(3)D/PY＜1.1×102(3)其中D表示从干涉薄膜UVC位置至成象装置I的转换到空气中的光路长度(单位mm)，P表示沿最短方向测得的成象装置I的象素间距(单位mm)，且Y表示成象装置I的对角线长度(单位mm)。
干涉滤波器通过用蒸镀方式在光学元件表面上形成干涉薄膜而制得。通过透射既定波长的光束并反射该既定波长之外的其他波长光束，干涉滤波器可以逐个波长地控制透射对反射的比值。与按波长吸收光束的吸收滤波器相比，干涉滤波器的不同在于按波长反射光束，但是就按波长透射光束这一点而言，这两种滤波器是相同的。从选择波长的角度来说，这两种滤波器具有相同的作用。
由于其蒸镀制造方法的原因，当薄膜形成表面具有曲率时，干涉滤波器在表面中心处与外围处其特性变得不同。相应地，干涉薄膜UVC形成于其上的表面优选为没有光焦度的平面。
另外，由于干涉滤波器通过薄膜干涉达到其特性，所以理论上在光束的正入射与倾斜入射之间干涉滤波器的特性是不同的。相应地，为了在整个象场中获得均匀的特性，最好使在轴光线对干涉滤波器的入射角与离轴光线的基本相同。为了实现此结果，最好使在轴光线与离轴光线基本上平行于光轴。
如上所述，在采用比如固态成象装置等成象装置的摄象机和电子静态照相机中，从物镜光学系统OB出射的光线近乎平行于光轴。
因此，在本发明的第一实施例中，用作波长选择装置SC的干涉滤波器最好设置在位于物镜光学系统OB与成象装置I之间的无光焦度光学组件PL处。相应地，在第一实施例中，使入射至成象装置中心处光束以及入射至成象装置外围处光束的特性均匀，并且入射至成象装置I的光束在整个象场都具有均匀的特性，从而使光学系统具有较高的光学性能。
然后，针对干涉滤波器所伴有的重影图象，说明下述三种情况下的波长。
第一波长为在干涉滤波器上反射而无透射的光束。具有该波长的光束在形成有干涉薄膜UVC的表面(以下称作干涉薄膜表面)上被反射向物体一侧。可以认为反射光束在位于该薄膜物体一侧的透镜表面上再次反射成为重影光束。然而，由于该光束的波长实际上不能透过干涉薄膜表面，所以该光束不能到达成象装置I。
第二波长为透过干涉薄膜而基本上无反射的光束。由于光束在干涉薄膜表面上基本上无反射，所以该光束不会导致重影图象。
第三波长为具有上述两个波长之间波长的光束(在干涉薄膜上反射而不透过干涉薄膜的光束以及在透过干涉薄膜而基本上不反射的光束)，换句话说，也即在干涉薄膜上反射且透射的光束。该光束在波长选择装置SC与成象装置I之间产生如图6所示的周期性重影图象。附带指出，图6表示在波长选择装置SC干涉薄膜UVC表面与成象装置I之间产生的成象装置I上周期性重影图象。该周期性重影图象如下产生；由于在该波长的成象装置I反射率较高且干涉薄膜表面反射率较高，所以在干涉薄膜表面与成象装置之间易于产生初始的重影图象；成象装置I的表面具有如图7所示的精细周期性图纹。此处，图7表示由成象装置I表面上精细周期性图纹所引起的干涉。图8表示由波长选择装置干涉薄膜处的透射光和反射光所导致的在波长选择装置SC干涉薄膜UVC表面与成象装置I之间产生的周期性重影图象的机理。
产生周期性重影图象的机理解释如下。从物体出射的具有该波长的光束(在波长选择装置SC的干涉薄膜UVC处反射和透射的光束)通过物镜光学系统OB入射至具有波长选择装置SC的无光焦度光学组件PL上。接着，具有该波长的光束部分透过形成于波长选择装置SC上的干涉薄膜UVC以入射至成象装置I。由于成象装置I的表面具有如图7所示的精细周期性图纹，所以入射至成象装置I的光束不仅在该表面上规律地反射，而且由于干涉导致沿着构成光程差nλ(n整数，λ波长)的方向反射。沿着构成光程差nλ的方向反射的光束在波长选择装置SC的干涉薄膜UVC上部分反射以再次入射至成象装置I，如图8所示。然而，由于入射至成象装置I的光束是离散的，所以所得图象为具有周期性图纹的重影图象(周期性重影图象)。
条件式(3)限定了设置干涉薄膜UVC以防止周期性重影图象显眼的位置的适宜范围。若比值D/PY超出条件式(3)的上限，则相干长度过分长于条件式(1)中的长度，使得周期性重影图象的光强过强。另外，周期性重影图象相对于图象帧的尺寸变得太大，使得图象恶化。其结果是，不能实现本发明第一实施例提供具有高光学性能的光学系统的目的。
另外，更优选将条件式(3)的下限设定在2×10。当比值D/PY落在条件式(3)的下限以下时，其上形成有干涉薄膜UVC的光学元件表面处于靠近成象装置I的位置，从而粘附的干涉薄膜上的灰尘等易于在成象装置I上投射阴影。相应地，由于灰尘等的阴影易于形成图象，所以难以获得较高的象质。其结果是，不能实现本发明第一实施例提供具有高光学性能的光学系统的目的。
另外，在本发明的第一实施例中，优选满足下述条件式(4)|Y/P0|＜0.55 (4)其中Y表示成象装置I的对角线长度(单位mm)，P0表示从无光焦度光学组件PL的最靠近物方光学表面测得的物镜光学系统OB出射光瞳的位置(单位mm，沿成象方向为正)。
条件式(4)限定了物镜光学系统OB出射光瞳位置的适宜范围。当比值|Y/P0|超出条件式(4)的上限时，入射至具有用于形成干涉薄膜UVC的波长选择装置SC位于物镜光学系统出射端的无光焦度光学组件PL的离轴光线相对于光轴变得过分不平行。相应地，干涉薄膜的特性如上所述在在轴光线与离轴光线之间变得显著不同，使得不能在整个图象帧上获得均匀的特性。其结果是，不能实现本发明第一实施例提供具有高光学性能的光学系统的目的。
另外，在本发明的第一实施例中，优选满足下述条件式(5)5＜λV90-λV10≤40 (5)其中λV10表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，而λV90表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为90％时的波长(单位nm)。
条件式(5)限定了用作波长选择装置SC的干涉滤波器的适当特征范围。若值λV90-λV10超出条件式(5)的上限，则表示干涉滤波器透射特性的曲线图形状表现为向着短波长一侧其透射率逐渐减小。相应地，在条件式(1)中，短波长一侧的透射率变得较大，从而波长选择装置SC不能充分去除从紫色至紫外的光束。另外，长波长一侧的透射率变得较小，换句话说，会去除部分蓝色光。相应地，不能进行准确的颜色再现，因为该光束在三基色蓝色、绿色和红色之中丢失了部分蓝色光，而此三基色对颜色再现是必不可少的。因此，不能获得高光学性能的光学系统。另一方面，若值λV90-λV10低于条件式(5)的下限，则表示干涉滤波器透射特性的曲线图形状表现为向着短波长一侧其透射率迅速增加。然而，具有这种特性的干涉滤波器需要过多数量的薄膜，从而增加了制造成本。其结果是，由于制造成本的原因，不能实现本发明第一实施例提供低成本光学系统的目的。
另外，在本发明第一实施例中，波长选择装置SC通过使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光。最好满足下述条件式(6)650＜λR10＜750 (6)其中λR10表示其中波长选择装置SC的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)。
通过使长波长光束选择性基本不透明而透射有用可见光的作用，也即红外截止滤波器的作用，被加至用于使短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC上，从而与单独设置红外截止滤波器的情况相比光学元件的数量可以减少一个。相应地，可以实现低成本和紧凑性。
条件式(6)限定了红外截止滤波器作用的适宜范围。当值λR10超出条件式(6)的上限时，红外截止滤波器透射红外光的主要部分。相应地，不能实现良好的颜色再现或者去除由红外光色差所导致的闪耀。另一方面，当值λR10低于条件式(6)的下限时，部分红色光被去除。其结果是，透过波长选择装置SC并由成象装置I接收到的光束丢失了部分红色光。相应地，不能进行准确的颜色再现，因为该光束在三基色蓝色、绿色和红色之中丢失了部分红色光，而此三基色对颜色再现是必不可少的。因此，不能获得高光学性能的光学系统。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC在一个本体上包括一个吸收滤波器IRCF，用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光，和干涉薄膜IRC，用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光。干涉薄膜IRC位于吸收滤波器IRCF的物方一侧。优选满足上述条件式(6)。
如上所述，通过将用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的吸收滤波器IRCF和用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的干涉薄膜IRC加至用于使短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC之上，换句话说，将红外截止滤波器和红外截止干涉薄膜加至其上，与单独设置红外截止滤波器的情况相比光学元件的数量可以减少一个。相应地，可以实现低成本和紧凑性。
当通过使长波长光束选择性基本不透明而透射有用可见光的效果仅通过干涉薄膜IRC来获得时，在干涉薄膜IRC与成象装置I之间产生周期性重影图象，从而不能实现具有高光学性能的光学系统，其原理与针对使短波长光束选择性基本不透明的干涉滤波器干涉薄膜UVC的上述原理相同。如图9中所示，最好将干涉薄膜IRC设置在吸收滤波器IRCF的物方一侧。这种设置可以抑制周期性重影图象的产生。图9表示抑制在波长选择装置SC的干涉薄膜IRC表面与成象装置I之间产生的周期性重影图象的机理，其中重影图象由波长选择装置SC的干涉薄膜IRC和吸收滤波器IRCF处的透射光和反射光所导致。
下面说明抑制周期性重影图象的机理。易于在波长选择装置SC的干涉薄膜IRC处形成重影图象的光束其波长处于在干涉薄膜IRC上无透射而反射的光束与基本无反射而透过干涉薄膜IRC的光束之间，换句话说，处于干涉薄膜IRC上透射光束与反射光束之间。光束通过物镜光学系统OB入射至具有波长选择装置SC的无光焦度光学组件PL上。接着，具有该波长的光束部分透过形成在波长选择装置SC上的干涉薄膜IRC。透过干涉薄膜IRC的光束被设置在干涉薄膜IRC象方一侧的吸收滤波器IRCF部分吸收，并且部分透过吸收滤波器IRCF的光束入射在成象装置I上。由于成象装置I的表面具有精细的周期性图案，所以入射至成象装置I的光束不仅在其表面上规律性地反射，而且由于干涉导致沿着构成光程差nλ(n整数，λ波长)的方向反射。沿着构成光程差nλ的方向反射的光束再次入射至波长选择装置SC中的吸收滤波器IRCF，并且由吸收滤波器IRCF部分吸收。只有一部分光束透过吸收滤波器IRCF。接着，透过吸收滤波器IRCF的光束入射至干涉薄膜IRC，并且由干涉薄膜IRC部分反射。然后，由干涉薄膜IRC反射的光束被吸收滤波器IRCF再次吸收。只有一部分光束入射至成象装置I。然而，入射至成象装置I作为重影图象的光束已经三次通过吸收滤波器，从而几乎所有光束都被吸收，所得的弱周期性重影图象变得不明显。
另外，在本发明的第一实施例中，优选满足下述条件式(7)5＜λR10-λR80＜60 (7)其中λR10表示其中波长选择装置SC的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，λR80表示其中波长选择装置SC的长波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
条件式(7)限定了红外截止滤波器特性的适宜范围。若值λR10-λR80超出条件式(7)的上限，则表示红外截止滤波器透射特性的曲线图形状表现为透射率向着长波长一侧逐渐降低。相应地，一部分红色光由波长选择装置SC除去。其结果是，不能进行准确的颜色再现，因为该光束在三基色蓝色、绿色和红色之中丢失了部分红色光，而此三基色对颜色再现是必不可少的。因此，不能获得高光学性能的光学系统。
另外，当红外截止滤波器的作用由干涉薄膜IRC获得时，在干涉薄膜IRC中既发生透射也发生反射的波长范围变得过宽。其结果是，上述周期性重影图象变得明显。因此，不能获得高光学性能的光学系统。另一方面，若值λR10-λR80低于条件式(7)的下限，则表示红外截止滤波器透射特性的曲线图形状表现为透射率向着长波长一侧迅速降低。然而，具有这种特性的干涉滤波器需要过多的薄膜，从而提高了制造成本。其结果是，由于制造成本的原因，不能实现本发明第一实施例提供低成本光学系统的目的。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC优选具有阻止比成象装置I分辨率限制更高的空间频率的功能。相应地，与单独设置低通滤波器的情况相比光学元件的数量可以减少一个。因此，可以实现由减少光学元件数量带来的低成本、紧凑性和轻重量。
另外，在本发明的第一实施例中，优选满足下述条件式(8)和(9)DL/Y＜0.2(8)DL＞0.5 (9)其中DL表示具有阻止比成象装置I分辨率限制更高空间频率的功能的波长选择装置SC沿光轴的厚度(单位mm)，且Y表示成象装置I的对角线长度(单位mm)。
条件式(8)限定了用于阻止比成象装置I分辨率限制更高空间频率的波长选择装置SC沿着光轴厚度(沿平行于光轴方向的厚度)的上限。当比值DL/Y超出条件式(8)的上限时，因为波长选择装置SC沿光轴的厚度变得太大，所以波长选择装置SC的重量变得较重。其结果是，不能实现本发明提供轻重量光学系统的目的。
条件式(9)限定了具有阻止比成象装置I分辨率限制更高空间频率功能的波长选择装置SC沿着光轴厚度的下限。当值DL低于条件式(9)的下限时，因为波长选择装置SC沿光轴的厚度变得太小，所以不能保持其部件强度。其结果是，由于波长选择装置SC容易受小冲击而破裂，所以必须维修。从而不能实现本发明第一实施例提供低成本光学系统的目的。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC优选具有保护成象装置I表面的功能。相应地，与单独设置盖板玻璃的情况相比光学元件的数量可以减少一个。因此，可以实现由减少光学元件数量带来的低成本、紧凑性和轻重量。
下面说明本发明具有不同点的第一实施例。
根据本发明第一实施例的另一方面，具有波长选择装置的光学系统从物方沿着光轴依次包括，由具有折射光焦度的光学元件和孔径光阑构成的物镜光学系统OB，由无光焦度光学元件构成的无光焦度光学组件PL，和成象装置I。无光焦度光学组件PL具有其中短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC。波长选择装置SC优选是一个干涉滤波器，通过仅形成于无光焦度光学组件PL表面上的干涉薄膜使短波长光束选择性基本不透明。
具有不同点的第一实施例在如下方面与第一实施例相同；通过去除短波长光束来消除短波长一侧剩余的横向色差来获得与象差校正相同的效果；用于使短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC设置在位于物镜光学系统OB与成象装置I之间的无光焦度光学组件PL中。
波长选择装置SC优选是一个干涉滤波器，通过仅形成于无光焦度光学组件PL表面上的干涉薄膜使短波长光束选择性基本不透明。
由于干涉薄膜蒸发镀膜制造方法的原因，当薄膜形成表面具有曲率时，干涉滤波器的特性在表面的中央与外围之间变得不同。相应地，其上形成有干涉薄膜UVC的表面优选是没有光焦度的平面。
另外，由于干涉滤波器通过薄膜干涉获得所述特性，所以干涉滤波器的特性理论上在光束的法线入射与倾斜入射之间有所不同。相应地，为了在整个象场中获得均匀的特性，优选在轴光线对干涉滤波器的入射角与离轴光线基本相同。为了实现此点，优选在轴光线与离轴光线基本上平行于光轴。
如上所述，在具有比如固态成象装置等成象装置的摄象机和电子静态照相机中，从物镜光学系统OB出射的光线近似平行于光轴。
因此，在本发明的第一实施例中，优选将作为波长选择装置SC的干涉滤波器设置在位于物镜光学系统OB与成象装置I之间的无光焦度光学组件PL中。相应地，在第一实施例中，入射至成象装置中央的光束的特性与入射至成象装置外围的光束的特性变得均匀，从而入射至成象装置I的光束在整个象场中都具有均匀的特性，使得光学系统具有较高的光学性能。
另外，在本发明的第一实施例中，优选位于物镜光学系统OB最靠近象方的光学元件具有正的折射光焦度。
当位于物镜光学系统OB最靠近象方的光学元件具有正的折射光焦度时，从物镜光学系统OB出射的光线接近于与光轴平行。其结果是，提高了对干涉薄膜入射角的均匀度。相应地，可以使薄膜特性在整个象场中更加均匀，因而可以获得更高的光学性能。
另外，在本发明的第一实施例中，优选满足下述条件式(10)λV50D/PY＜4.5×104(10)其中λV50表示其中波长选择装置SC的短波长透射率变为50％时的波长(单位nm)，D表示从干涉薄膜UVC位置至成象装置I的转换到空气中的光路长度(单位mm)，P表示沿最短方向测得的成象装置I的象素间距(单位mm)，且Y表示成象装置I的对角线长度(单位mm)。
条件式(10)限定了用于防止前述第三波长光束产生的周期性重影图象显眼的干涉薄膜的适当位置。条件式(10)是第一实施例的条件式(3)的变型。若比值λV50D/PY超出条件式(10)的上限，则相干长度过分大于波长λ时的相干长度，使得周期性重影图象的光强变得过强。另外，周期性重影图象相对于图象帧的尺寸变得太大，使得图象恶化。其结果是，不能实现本发明第一实施例提供具有高光学性能的光学系统的目的。
另外，更优选将条件式(10)的下限设定在8.2×103。当比值λV50D/PY落在条件式(10)的下限以下时，其上形成有干涉薄膜UVC的光学元件表面处于靠近成象装置I的位置，从而粘附在干涉薄膜上的灰尘等易于在成象装置I上投射阴影。相应地，由于灰尘等的阴影易于形成图象，所以难以获得较高的象质。其结果是，不能实现本发明第一实施例提供具有高光学性能的光学系统的目的。
另外，在本发明的第一实施例中，优选满足上述条件式(4)。条件式(4)已经在上面加以说明。
另外，在本发明的第一实施例中，优选满足上述条件式(5)。条件式(5)已经在上面加以说明。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC优选满足上述条件式(1)。条件式(1)已经在上面加以说明。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC通过使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光。优选满足上述条件式(6)。条件式(6)已经在上面加以说明。
另外，使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的效果可以通过吸收滤波器类型、干涉滤波器类型或这两种类型来获得。当采用干涉滤波器类型时，可以构造使得用于使短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置SC形成光学元件的表面，并且使得用于使长波长光束选择性基本不透明的干涉滤波器形成光学元件的另一表面。另一方面，可以构造使得波长选择装置SC具有使短波长光束选择性基本不透明的作用以及使长波长光束选择性基本不透明的作用。
另外，在本发明第一实施例中，波长选择装置SC在一个本体上包括用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的吸收滤波器IRCF，和用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的干涉薄膜IRC。干涉薄膜IRC位于吸收滤波器IRCF的物方一侧。优选满足上述条件式(6)。条件式(6)已经在上面加以说明。
另外，在本发明的第一实施例中，优选具有阻止比成象装置I分辨率限制更高空间频率的功能。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC优选满足上述条件式(8)和(9)。条件式(8)和(9)已经在上面加以说明。
另外，在本发明的第一实施例中，波长选择装置SC优选具有保护成象装置I的表面的功能。该功能已经加以说明。
下面参照

根据本发明第一实施例的具有波长选择装置的光学系统的各数值例。
在各数值例中，非球面表面由下式表示x＝cy2/{1+(1-κc2y2)1/2}+C4y4+C6y6+…其中y表示沿垂直方向相对于光轴的高度，x表示凹陷量，c表示参考曲率半径，κ表示圆锥系数，以及C4、C6…表示非球面系数。
在非球面数据中，E-n表示“×10-n”。例如，1.234E-05表示1.234×10-5。<实例1>
图1为根据本发明第一实施例的实例1的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
根据实例1的具有波长选择装置的光学系统从物方沿光轴依次包括物镜光学系统OB、无光焦度光学组件PL和成象装置I。
物镜光学系统OB从物方沿光轴依次包括第一透镜组G1、含有孔径光阑S的第二透镜组G2、和第三透镜组G3。
整体具有负折射光焦度的第一透镜组G1从物方依次包括，负弯月透镜L11，具有朝向物方的凸表面和朝向象方的非球面表面；双凹负透镜L12，具有朝向象方的较强凹表面；和正弯月透镜L13，具有朝向物方的凸表面。
整体具有正折射光焦度的第二透镜组G2从物方依次包括，孔径光阑S；双凸正透镜L21，具有朝向物方的为非球面表面的较强凸表面；胶合负透镜，由双凸正透镜L22与双凹负透镜L23粘合构成；和胶合正透镜，由具有朝向物方凸表面的负弯月透镜L24与双凸正透镜L25粘合构成。
整体具有正折射光焦度的第三透镜组G3为物镜光学系统OB最靠近象方一侧的光学元件，由具有朝向物方的为非球面表面的较强凸表面的双凸正透镜L31构成。
当透镜组位置的状态从广角端状态W到摄远端状态T变化时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离减小，而第三透镜组G3相对于象平面基本固定。
设置在物镜光学系统OB象方的无光焦度光学组件PL从物方依次包括，没有折射光焦度的具有平面平行形状的低通滤波器LPF，和用于保护成象装置I表面的盖板玻璃CG。
具有吸收滤波器IRCF功能的低通滤波器LPF由在一个本体上的用于使长波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器IRCF构成。另外，用于使长波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜IRC形成在低通滤波器LPF的物方表面上，用于使短波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜UVC形成在低通滤波器LPF的象方表面上。具有此结构的低通滤波器LPF为根据实例1的波长选择装置SC。
图10用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例1的波长选择装置SC的干涉薄膜UVC的光谱透射率，其中短波长光束选择性地基本不透明。
图11用曲线图表示根据本发明第一实施例的实例1的吸收滤波器IRCF和干涉薄膜IRC的整体光谱透射率，其中长波长光束选择性地基本不透明。
与实例1有关的各个值列在表1中。在表1中，f表示整个光学系统的焦距，FNO表示f数，ω表示半视场角(最大入射角)，其单位为度[°]。在透镜数据中，nd表示d线(λ＝587.6nm)的折射率，ν表示阿贝数。空气折射率(n＝1.00000)省略。
在透镜数据中，UVC表示用于使短波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜UVC的表面，UVCF表示用于使短波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器UVCF的表面，IRC表示用于使长波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜IRC的表面，IRCF表示用于使长波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器IRCF的表面，LPF表示低通滤波器，以及CG表示用于保护成象装置I表面的盖板玻璃。
在下面数值例的表中，其符号与非球面表达式与本实例中相同。在表中对于各数值，“mm”一般用作长度比如焦距、曲率半径和光学表面间距的单位。然而，由于其尺寸同比放大或缩小的光学系统可以获得类似的光学性能，所以该单位不必局限于“mm”，可以采用任何其他适当的单位。
表1(规格)焦距 广角端 摄远端f 7.4021.30FNO 2.9 5.0ω 37.414.4(透镜数据)表面序号 曲率半径表面距离 nd ν126.3278 1.700 1.7400148.1628.1533 5.7503 -174.38010.900 1.4874970.24423.4928 2.400517.9444 3.200 1.8466623.78633.9654 (D6)7∞ 0.500 孔径光阑S810.3019 2.550 1.6654755.189 -69.6160 0.10010 14.8088 2.550 1.6056243.7311 -14.8001 2.000 1.8010034.9612 7.8543 0.90013 27.6364 0.900 1.8010034.9614 8.6622 2.700 1.6127258.7515 -25.3313 (D15)16 29.5916 2.300 1.6654755.1817 -258.54731.92218 ∞IRC2.760 1.4585068.00 LPF，IRCF19 ∞UVC1.44120 ∞ 0.500 1.5168064.20 CG21 ∞ (BF)(非球面数据)表面序号2κ＝0.1000C4＝+1.18060E-04C6＝+7.93980E-07
C8＝-2.26350E-09C10＝+7.95490E-11表面序号8κ＝1.0000C4＝-6.65950E-05C6＝-3.23530E-07C8＝+3.34640E-09C10＝-1.01760E-10表面序号16κ＝1.0000C4＝-1.16570E-05C6＝+1.10140E-06C8＝-2.62900E-08C10＝+2.73560E-10(变焦时的可变间距)W Tf 7.40 21.30D627.42384.8711D15 8.5310 26.8626BF1.0300 0.9880(各条件式的值)D＝2.80W＝2.76TP＝3.4×10-3Y＝10.9P0＝-29.3 W＝-254 T(1)λV50＝420(3)D/PY＝7.56×101W7.45×101T(4)Y/P0＝-0.37W-0.04 T(5)λV90-λV10＝40(6)λR10＝680(10)λV50D/PY＝3.17×104W3.13×104T图2和3分别用曲线图表示根据第一实施例的实例1和2的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T时的物镜光学系统OB的各种象差。在所有实例的象差曲线中，Y表示图象高度(单位mm)，特别在表示球差、象散和畸变的曲线图中，Y表示图象高度的最大值。FNO表示f数。在表示象散的曲线图中，实线表示弧矢象面，虚线表示子午象面。在表示彗差的曲线图中，画出了针对各象高的彗差值。在各个曲线图中，d表示d线(λ＝587.6nm)的象差值，g表示g线(λ＝435.8nm)的象差值。
在表示根据各实例的各种象差的曲线图中，采用与实例1中相同的标记。
从表示各种象差的各曲线图中可以看出，根据实例1的具有波长选择装置的光学系统表现出非常小的单色象差，因而具有较高的光学性能。
图4和5分别用曲线图表示在广角端状态W和摄远端状态T在象高4mm时相对于波长的横向色差。如各曲线图中所示，尽管横向色差在短波长一侧变得较大，但是波长短于420nm的色差成分由波长选择装置SC加以去除，从而最终获得与横向色差得以校正相同的效果。
上述低通滤波器LPF也可以具有盖板玻璃CG的功能。
如上所述，根据实例1的具有波长选择装置的光学系统显然具有较高的光学性能。<实例2>
图12为根据本发明第一实施例的实例2的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
根据实例2的具有波长选择装置的光学系统从物方沿光轴依次包括物镜光学系统OB、无光焦度光学组件PL和成象装置I。
物镜光学系统OB从物方沿光轴依次包括第一透镜组G1、含有孔径光阑S的第二透镜组G2、和第三透镜组G3。根据实例2的物镜光学系统OB与实例1中相同，因而省略其重复说明。
设置在物镜光学系统OB象方一侧的无光焦度光学组件PL从物方依次包括，没有折射光焦度的具有平面平行形状的低通滤波器LPF，和用于保护成象装置I表面的盖板玻璃CG。
具有吸收滤波器IRCF功能的低通滤波器LPF由在一个本体上的用于使长波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器IRCF构成。另外，用于使短波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜UVC形成在低通滤波器LPF的象方表面上。具有此结构的低通滤波器LPF为根据实例2的波长选择装置SC。
与实例2有关的各个值列在表2中。
表2(规格)焦距广角端 摄远端f 7.4021.30FNO 2.9 5.0ω 37.414.4(透镜数据)表面序号 曲率半径 表面距离 nd ν1 26.3278 1.7001.74001 48.162 8.1533 5.7503-174.380 10.900 1.48749 70.244 23.4928 2.4005 17.9444 3.2001.84666 23.786 33.9654 (D6)7 ∞ 0.500孔径光阑S8 10.3019 2.5501.66547 55.189-69.6160 0.1001014.8088 2.5501.60562 43.7311 -14.8001 2.0001.80100 34.96127.8543 0.9001327.6364 0.9001.80100 34.96
148.6622 2.700 1.61272 58.7515 -25.3313 (D15)1629.5916 2.300 1.66547 55.1817 -258.5473 1.92218∞ 2.760 1.45850 68.00LPF，IRCF19∞UVC1.44120∞ 0.500 1.51680 64.20 CG21∞ (BF)(非球面数据)表面序号2κ＝0.1000C4＝+1.18060E-04C6＝+7.93980E-07C8＝-2.26350E-09C10＝+7.95490E-11表面序号8κ＝1.0000C4＝-6.65950E-05C6＝-3.23530E-07C8＝+3.34640E-09C10＝-1.01760E-10表面序号16κ＝1.0000C4＝-1.16570E-05C6＝+1.10140E-06C8＝-2.62900E-08C10＝+2.73560E-10(变焦时的可变间距)WTf 7.40 21.30D6 27.4238 4.8711D158.5310 26.8626BF 1.0300 0.9880(各条件式的值)D＝2.80 W＝2.76 TP＝3.4×10-3Y＝10.9P0＝-29.3W＝-254 T(1)λV50＝410(3)D/PY＝7.56×101W7.45×101T(4)Y/P0＝-0.37 W-0.04T(5)λV90-λV10＝25
(6)λR10＝720(10)λV50D/PY＝3.10×104W3.05×104T图2和3分别用曲线图表示根据第一实施例的实例2的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T时的物镜光学系统OB的各种象差。由于实例2采用了与实例1相同的物镜光学系统OB，所以其各种象差与实例1中相同。
从表示各种象差的各曲线图中可以看出，根据实例2的具有波长选择装置的光学系统表现出非常小的单色象差，因而具有较高的光学性能。
图13和14分别用曲线图表示在广角端状态W和摄远端状态T在象高4mm时相对于波长的横向色差。如各曲线图中所示，尽管横向色差在短波长一侧变得较大，但是波长短于410nm的色差成分由波长选择装置SC加以去除，从而最终获得与横向色差得以校正相同的效果。
如上所述，根据实例2的具有波长选择装置的光学系统显然具有较高的光学性能。<实例3>
图17为根据本发明第一实施例的实例3的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
根据实例3的具有波长选择装置的光学系统从物方沿光轴依次包括物镜光学系统OB、无光焦度光学组件PL和成象装置I。
物镜光学系统OB从物方沿光轴依次包括第一透镜组G1、第二透镜组G2、含有孔径光阑S的第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5。
整体具有正折射光焦度的第一透镜组G1从物方依次包括，胶合正透镜，由一个具有朝向物方凸表面的负弯月透镜L11与具有朝向物方更强凸表面的双凸正透镜L12粘合而成；和正弯月透镜L13，具有朝向物方的凸表面。
整体具有负折射光焦度的第二透镜组G2从物方依次包括，负弯月透镜L21，具有朝向物方的凸表面；胶合负透镜，由具有朝向象方更强凹表面的双凹负透镜L22与具有朝向象方凹表面的正弯月透镜L23粘合而成；和正弯月透镜L24，具有朝向物方的凸表面。
第四透镜组G4从物方依次包括，胶合正透镜，由具有朝向物方凸表面的负弯月透镜L41与具有朝向物方更强凸表面的双凸正透镜L42粘合而成。
第五透镜组G5包括，胶合正透镜，由具有朝向物方更强凸表面的双凸正透镜L51与具有朝向物方更强凹表面的双凹负透镜L52粘合而成。
当透镜组位置的状态从广角端状态到摄远端状态变化时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离增加，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的距离减小，第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的距离增加，而第五透镜组G5相对于象平面基本固定。
设置在物镜光学系统OB象方的无光焦度光学组件PL从物方依次包括，没有折射光焦度的具有平面平行形状的低通滤波器LPF，和用于保护成象装置I表面的盖板玻璃CG。
具有吸收滤波器IRCF功能的低通滤波器LPF由在一个本体上的用于使长波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器IRCF构成。另外，用于使长波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜IRC形成在低通滤波器LPF的物方表面上，用于使短波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜UVC形成在低通滤波器LPF的象方表面上。具有此结构的低通滤波器LPF为根据实例3的波长选择装置SC。
图22中画出了波长选择装置SC的干涉薄膜UVC的光谱透射率，其中短波长光束选择性地基本不透明。图23中画出了吸收滤波器IRCF和干涉薄膜IRC的整体光谱透射率，其中长波长光束选择性地基本不透明。
与实例3有关的各个值列在表3中。
表3(规格)焦距 广角端 摄远端f 9.17 69.07FNO 2.9 4.4ω 31.9 4.5(透镜数据)表面序号 曲率半径 表面距离 nd ν1 26.3278 1.700 1.7400148.162 112.4351 1.300 1.8466623.783 46.6040 4.100 1.7880047.384-1133.2893 0.1005 33.8557 3.150 1.4978282.526 95.7487 (D6)7 108.3076 1.200 1.8040046.588 10.0068 4.3009-29.0221 0.900 1.7291654.661021.5697 1.700 1.8466623.781136.0418 0.7001222.2130 2.100 1.8466623.7813133.9390 (D13)14∞0.500 孔径光阑S1519.0286 3.050 1.4978282.52
16 -26.3022 0.20017 14.4696 4.900 1.75700 47.8218 43.2842 0.75019 -27.1397 0.900 1.68893 31.0920 15.2385 (D20)21 28.7363 0.900 1.83481 42.7222 10.1303 3.850 1.51823 58.9623 -21.2189 (D23)24 27.6733 3.000 1.80400 46.5825 -78.3460 1.000 1.84666 23.7826 103.6796(D26)27 ∞IRC 2.760 1.51633 64.22 LPF，IRCF28 ∞UVC 2.47029 ∞ 0.500 1.51633 64.22 CG30 ∞ (BF)(变焦时的可变间距)W Tf 9.1769.07D61.6978 30.9448D13 27.1095 2.5720D20 6.2411 1.4085D23 2.3722 24.4561D26 5.5636 5.5636BF1.0326 1.0328(各条件式的值)D＝3.83 W＝3.84 TP＝3.4×10-3Y＝10.9P0＝-46.5W＝-136 T(1)λV50＝420(3)D/PY＝1.03×102W1.04×102T(4)Y/P0＝-0.23 W-0.08T(5)λV90-λV10＝40(6)λR10＝680(10)λV50D/PY＝4.34×104W4.35×104T图18和19分别用曲线图表示根据第一实施例的实例3的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T时的物镜光学系统OB的各种象差。
从表示各种象差的各曲线图中可以看出，根据实例3的具有波长选择装置的光学系统表现出非常小的单色象差，因而具有较高的光学性能。
图20和21分别用曲线图表示在广角端状态W和摄远端状态T在象高4mm时相对于波长的横向色差。如各曲线图中所示，尽管横向色差在短波长一侧变得较大，但是波长短于420nm的色差成分由波长选择装置SC加以去除，从而最终获得与横向色差得以校正相同的效果。
如上所述，根据实例3的具有波长选择装置的光学系统显然具有较高的光学性能。<实例4>
图24为根据本发明第一实施例的实例4的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
根据实例4的具有波长选择装置的光学系统从物方沿光轴依次包括物镜光学系统OB、无光焦度光学组件PL和成象装置I。
物镜光学系统OB从物方沿光轴依次包括第一透镜组G1、第二透镜组G2、含有孔径光阑S的第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5。
根据实例4的物镜光学系统OB与实例3中相同，因而省略其重复说明。
设置在物镜光学系统OB象方的无光焦度光学组件PL从物方依次包括，没有折射光焦度的具有平面平行形状的低通滤波器LPF，和用于保护成象装置I表面的盖板玻璃CG。
具有吸收滤波器UVCF功能的盖板玻璃CG由在一个本体上的用于使短波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器UVCF构成。另外，用于使长波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜IRC形成在盖板玻璃CG的物方表面上。具有此结构的盖板玻璃CG为根据实例4的波长选择装置SC。
图25中画出了用于使短波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器UVCF的光谱透射率。图26中画出了用于使长波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜IRC的光谱透射率。
与实例4有关的各个值列在表4中。
表4(规格)焦距 广角端 摄远端f9.1769.07FNO 2.9 4.4ω 31.94.5(透镜数据)表面序号曲率半径 表面距离 nd ν1 26.3278 1.7001.74001 48.162 112.4351 1.3001.84666 23.783 46.6040 4.1001.78800 47.384 -1133.28930.1005 33.8557 3.1501.49782 82.526 95.7487 (D6)7 108.3076 1.2001.80400 46.588 10.0068 4.3009 -29.0221 0.9001.72916 54.6610 21.5697 1.7001.84666 23.7811 36.0418 0.70012 22.2130 2.1001.84666 23.7813 133.9390 (D13)14 ∞ 0.500 孔径光阑S15 19.0286 3.0501.49782 82.52
16 -26.3022 0.20017 14.4696 4.9001.75700 47.8218 43.2842 0.75019 -27.1397 0.9001.68893 31.0920 15.2385 (D20)21 28.7363 0.9001.8348 142.7222 10.1303 3.8501.51823 58.9623 -21.2189 (D23)24 27.6733 3.0001.80400 46.5825 -78.3460 1.0001.84666 23.7826 103.6796 (D26)27 ∞IRC2.7601.51633 64.22 LPF.IRCF28 ∞UVC2.47029 ∞ 0.5001.51633 64.22 CG30 ∞ (BF)(变焦时的可变间距)W Tf 9.1769.07D61.6978 30.9448D13 27.1095 2.5720D20 6.2411 1.4085D23 2.3722 24.4561D26 5.5636 5.5636BF1.0326 1.0328(各条件式的值)D＝3.83W＝3.84Tp＝3.4×10-3Y＝10.9P0＝-46.5 W＝-136 T(1)λV50＝400(2)λV80-λV10＝25(6)λR10＝675图18和19分别用曲线图表示根据第一实施例的实例4的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T时的物镜光学系统OB的各种象差。由于实例4采用与实例3中相同的物镜光学系统OB，所以其各种象差与实例3中相同。
从表示各种象差的各曲线图中可以看出，根据实例4的具有波长选择装置的光学系统表现出非常小的单色象差，因而具有较高的光学性能。
图20和21分别用曲线图表示在广角端状态W和摄远端状态T在象高4mm时相对于波长的横向色差。由于实例4采用与实例3中相同的物镜光学系统OB，所以其横向色差与实例3中相同。如各曲线图中所示，尽管横向色差在短波长一侧变得较大，但是波长短于400nm的色差成分由波长选择装置SC加以去除，从而最终获得与横向色差得以校正相同的效果。上述低通滤波器LPF也可以具有盖板玻璃CG的功能。
如上所述，根据实例4的具有波长选择装置的光学系统显然具有较高的光学性能。<实例5>
图27为根据本发明第一实施例的实例5的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的透镜结构剖视图。
根据实例5的具有波长选择装置的光学系统从物方沿光轴依次包括物镜光学系统OB、无光焦度光学组件PL和成象装置I。
物镜光学系统OB从物方沿光轴依次包括第一透镜组G1、含有孔径光阑S的第二透镜组G2、和第三透镜组G3。
整体具有负折射光焦度的第一透镜组G1从物方依次包括，负弯月透镜L11，具有朝向物方的凸表面和朝向象方的非球面表面；双凹负透镜L12，具有朝向象方的较强凹表面；和正弯月透镜L13，具有朝向物方的凸表面。
整体具有正折射光焦度的第二透镜组G2从物方依次包括，孔径光阑S；双凸正透镜L21，具有朝向物方的为非球面表面的较强凸表面；胶合负透镜，由双凸正透镜L22与双凹负透镜L23粘合构成；和胶合正透镜，由具有朝向物方凸表面的负弯月透镜L24与双凸正透镜L25粘合构成。
整体具有正折射光焦度的第三透镜组G3为物镜光学系统OB最靠近象方一侧的光学元件，由具有朝向物方的非球面凸表面的正弯月透镜L31构成。
当透镜组位置的状态从广角端状态W到摄远端状态T变化时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离减小，而第三透镜组G3相对于象平面基本固定。
设置在物镜光学系统OB象方的无光焦度光学组件PL从物方依次包括，没有折射光焦度的具有平面平行形状的低通滤波器LPF，和用于保护成象装置I表面的盖板玻璃CG。
具有吸收滤波器IRCF功能的低通滤波器LPF由在一个本体上的用于使长波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器IRCF构成。另外，用于使长波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜IRC形成在低通滤波器LPF的物方表面，用于使短波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜UVC形成在低通滤波器LPF的象方表面。具有此结构的低通滤波器LPF为根据实例5的波长选择装置SC。
图32中画出了用于使短波长光束选择性基本不透明的干涉薄膜UVC的光谱透射率。图33中画出了用于使长波长光束选择性基本不透明的吸收滤波器IRCF和干涉薄膜IRC的整体光谱透射率。
与实例5有关的各个值列在表5中。
表5(规格)
焦距 广角端 摄远端f 7.4021.30FNO 2.8 4.7ω 37.414.4(透镜数据)表面序号曲率半径 表面距离 nd ν1 26.0783 1.500 1.74014 49.182 7.69615.8003-155.8785 0.900 1.58913 61.184 31.7824 0.5505 16.8801 2.200 1.80518 25.436 44.0584 (D6)7 ∞1.900 孔径光阑S8 8.85112.450 1.69350 53.229-166.6376 0.1001013.4713 2.300 1.71300 53.8511 -13.4713 0.900 1.80440 39.59126.80620.8001322.1392 0.900 1.83400 37.17146.58852.450 1.60311 60.6815 -34.6543 (D15)1617.0899 2.400 1.58313 59.621746.4912 1.80018∞IRC 1.800 1.45850 67.85 LPF.IRCF19∞ UVC2.10020∞0.500 1.51680 64.20 CG21∞(BF)(非球面数据)表面序号2κ＝0.1000C4＝+1.27310E-04C6＝+1.34320E-06C8＝-7.35590E-09C10＝+1.30540E-10表面序号8κ＝1.0000C4＝-1.13270E-04C6＝-1.12000E-06C8＝+1.65790E-08C10＝-7.00210E-10表面序号16κ＝1.0000C4＝-2.52820E-05C6＝+1.92860E-06
C8＝-4.85170E-08C10＝+5.50360E-10(变焦时的可变间距)W Tf 7.4021.30D6 25.0716 3.0000D156.7504 22.6956BF 1.0264 1.0188(各条件式的值)D＝3.46 W＝3.45 Tp＝3.4×10-3Y＝10.9P0＝-21.8 W＝-85.0 T(1)λV50＝425(3)D/PY＝9.34×101W9.31×101T(4)Y/P0＝-0.50 W＝-0.12 T(5)λV90-λV10＝20(6)λR10＝670(7)λR10-λR80＝45(8)DL/Y＝0.165(9)DL＝1.80(10)λV50D/PY＝3.97×104W3.96×104T图28和29分别用曲线图表示根据第一实施例的实例5的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T时的物镜光学系统OB的各种象差。
从表示各种象差的各曲线图中可以看出，根据实例5的具有波长选择装置的光学系统表现出非常小的单色象差，因而具有较高的光学性能。
图30和31分别用曲线图表示在广角端状态W和摄远端状态T在象高4mm时相对于波长的横向色差。如各曲线图中所示，尽管横向色差在短波长一侧变得较大，但是波长短于425nm的色差成分由波长选择装置SC加以去除，从而最终获得与横向色差得以校正相同的效果。上述低通滤波器LPF也可以具有盖板玻璃CG的功能。
如上所述，根据实例5的具有波长选择装置的光学系统显然具有较高的光学性能。[第二实施例]下面参照

本发明的第二实施例。根据本发明第二实施例的光学系统包括多个透镜元件和一个具有波长选择特性的光学部件。该光学部件由在透镜元件的透镜表面上形成的干涉薄膜构成，并满足下面说明的条件式。
具有波长选择特性的光学部件例如通过蒸发镀膜比如抗反射多层薄膜的方式形成多层薄膜而构成。通过改变各层的材料、结构和厚度来调节干涉条件，可以赋予该光学部件(以下称作干涉滤波器)不同的光谱特性。
如上所述，由于该干涉滤波器由薄膜构成，所以其厚度相对于传统的滤色器可以非常薄，从而干涉滤波器可以包含在光学系统中而不致使光学系统变大。另外，由于在其上以前形成有抗反射薄膜的透镜表面上可以形成干涉薄膜来替代抗反射薄膜，所以有利于节约成本。
然而，由于干涉薄膜通过薄膜干涉来获得其光谱特性，所以理论上，不管入射光是垂直于还是倾斜于干涉滤波器都会不可避免地发生干涉特性的波动。相应地，光学系统表面上可以形成干涉薄膜的位置不是任意的。在根据本发明第二实施例的光学系统中，下述条件式(11)至(13)用于限定其上可以形成干涉薄膜的表面。
条件式(11)限定了其上形成有干涉滤波器的有效直径Φ与其曲率半径R的比值的适宜范围0＜|Φ/R|＜0.8 (11)
其中Φ表示透镜表面的有效直径，R表示透镜表面的曲率半径。
由于干涉滤波器通过蒸发镀膜在透镜表面上形成薄膜而制成，所以当透镜表面的曲率半径较小时，透镜表面在外围的倾斜角变大，使得干涉特性在透镜表面的中央部分与外围之间有所不同。当比值|Φ/R|超出条件式(11)的上限时，透镜表面中央部分与外围之间干涉特性的差别变得显著，因而是不利的。另外，为了使透镜表面中央部分与外围之间干涉特性的差别不显著，优选该比值接近于所述下限。另外，优选将所述上限设定为0.6。
条件式(12)限定了在空气一侧的透镜表面处通过透镜表面的主光线相对于光轴的角度的适宜范围。
0°≤|B|＜13° (12)其中B表示在空气一侧的透镜表面处通过透镜表面的主光线相对于光轴的角度。
当值|B|超出条件式(12)的上限时，入射至图象帧中央部分垂直通过透镜表面的光束与入射至图象帧外围倾斜通过透镜表面的光束之间的干涉特性存在较小的差别，导致干涉滤波器效果以及色调的不均匀，因而是不利的。另外，在条件式(12)中，最好使所述值接近所述下限，从而减小干涉特性的差别。另外，优选将所述上限设定为10°。
条件式(13)限定了在空气一侧的透镜表面处边缘光线相对于光轴的角度的适宜范围。
0°≤|C|＜18° (13)其中C表示在空气一侧的透镜表面处边缘光线相对于光轴的角度，其中边缘光线为从轴上物体出射的通过孔径光阑外围以形成图象的光线。
当值|C|超出条件式(13)的上限时，在倾斜通过透镜表面的边缘光线与垂直通过透镜表面的轴上光线之间干涉滤波器的作用有细微差别，从而干涉滤波器的作用以及色调在孔径光阑直径改变时发生变化。这是不利的。
下面说明根据本发明第二实施例的干涉滤波器的光谱特性。
当通过蒸发镀膜方式在光学系统的透镜表面上形成干涉薄膜来形成具有红外截止特性的干涉滤波器时，最好使根据本发明第二实施例的干涉滤波器具有如下光谱特性400nm至600nm波长的透射率为大于等于95％；700nm至1000nm波长(红外)的透射率为小于等于5％；并且透射率为50％的半值波长为630nm至670nm。当400nm至600nm可见光的透射率较低时，在干涉薄膜的表面上易于产生较严重的重影图象和闪耀。当可见光透射率不均匀时，颜色再现变差。另一方面，当700nm至1000nm波长的透射率较高时，红外截止作用变低，从而颜色再现变差。当半值波长长于670nm时，由于所透射红外光的原因，颜色再现变差，并且当半值波长短于630nm时，由于对红色光的敏感度变得相当低而导致颜色再现较差，从而是不利的。
当通过蒸发镀膜方式在光学系统的透镜表面上形成干涉薄膜来形成具有紫外截止特性的干涉滤波器时，最好使根据本发明第二实施例的干涉滤波器具有如下光谱特性450nm至630nm波长的透射率为大于等于95％；340nm至390nm波长(紫外)的透射率为小于等于5％；并且透射率为50％的半值波长为410nm至430nm。当450nm至630nm可见光的透射率较低时，在干涉薄膜的表面上易于产生较严重的重影图象和闪耀。当可见光透射率不均匀时，颜色再现变差。当340nm至390nm波长的透射率较高时，紫外截止作用变低，并且色差变得明显。当半值波长短于410nm时，紫外截止作用变低并且色差变得明显。当半值波长长于430nm时，由于对紫色光和蓝色光的敏感度变得相当低而导致颜色再现较差，从而是不利的。为了获得良好的颜色再现以及去除色差，最好使紫外截止薄膜从紫外至可见区域的光谱透射率具有陡峭的上升。
当通过蒸发镀膜方式在光学系统的透镜表面上形成干涉薄膜来形成具有仅透射可见光、而阻止紫外光和红外光特性的干涉滤波器时，最好使根据本发明第二实施例的干涉滤波器既具有前述红外截止滤波器的特性，也具有前述紫外截止滤波器的特性。换句话说，最好使干涉滤波器具有如下光谱特性450nm至600nm波长的透射率为大于等于95％；340nm至390nm波长(紫外)的透射率为小于等于5％；透射率为50％的半值波长为410nm至430nm(紫色到紫外)；700nm至1000nm波长的透射率为小于等于5％；并且透射率为50％的半值波长为630nm至670nm。
下面说明根据本发明第二实施例的各实例。<实例6>
图34为根据本发明第二实施例的实例6的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路图。
根据第二实施例的实例6的光学系统是一个三透镜组变焦镜头，从物方依次包括，第一负透镜组G1，具有正、负、负和正透镜元件(L1至L4)；第二正透镜组G2，具有正透镜元件L5，由正透镜元件L6与负透镜元件L7粘合而成的胶合透镜，和正透镜元件L8；以及第三正透镜组G3，具有正透镜元件L9。变焦通过移动第一和第二透镜组进行。
与实例6有关的各个值列在表6中。在表6中，f表示光学系统的焦距，BF表示后焦距，FNO表示f数，2ω表示最大视场角，Y表示象高，R表示曲率半径，d表示光学表面之间的距离，Φ表示有效直径，nd表示d线(λ＝587.6nm)的折射率，ν表示阿贝数。空气折射率(n＝1.00000)省略。
表6(规格)广角端 摄远端f8.24 23.3BF5.33FNO 2.89 5.202ω 58.4 21.6Y4.42(透镜数据)表面序号 Rd Φ ν nd1) 115.9747 2.000016.5060.21 1.6400002) -68.9820 0.100015.403) 100.0798 1.000014.1042.97 1.8350004) 8.8788 3.200011.605) -99.6193 1.000011.4064.20 1.5168006) 26.1734 0.600011.207) 14.2994 2.000011.5023.78 1.8466608) 36.0022 (D1) 11.109) 0.0000 0.70006.7010) 15.6122 1.80007.00 57.44 1.60602011) -31.6056 0.10006.9012) 6.5431 3.00006.70 55.52 1.67790013) 13.3710 0.90005.90 23.78 1.84666014) 4.7498 1.10005.5015) 579.5187 1.30005.60 60.21 1.64000016) -38.5526 (D2) 6.0017) 24.7220 2.600011.5070.45 1.48749018) -22.2994 (BF) 11.50(非球面数据)表面序号10κ＝1.6443C2＝0.00000E+00C4＝-1.04300E-04C6＝3.26660E-07C8＝-6.34410E-08C10＝1.02560E-09(变焦时的可变间距)WTf 8.24000 23.30000D1 18.66993 2.42097D2 6.81587 22.95625BF 5.32665 5.32665
(各条件式的值)其中(1)和(3)中所示各值是广角端状态值与摄远端状态值相比较大的值。
条件式(11) (12) (13)表面|Φ/R|max|B|max|C|L1 N1 0.142 29.2150.000N2 0.223 36.4781.895L2 N1 0.141 36.4781.895N2 1.306 9.468 9.432L3 N1 0.114 9.468 9.432N2 0.428 6.238 13.618L4 N1 0.804 6.238 13.618N2 0.308 12.7456.931L5 N1 0.448 12.7456.931N2 0.218 11.9226.752L6 N1 1.024 11.9226.752L7 N1 0.441 - -N2 1.158 17.6345.267L8 N1 0.010 17.6345.267N2 0.156 16.1787.432L9 N1 0.465 16.1787.432N2 0.516 7.24610.001根据上述条件式的值，满足所有三个条件式(11)至(13)的透镜表面是下述六个表面L3N1、L3N2、L4N2、L5N1、L5N2和L9N2。干涉薄膜可以施加在这些表面上以作为干涉滤波器。
在这些表面之中，L3N2表面是最理想的表面，其对于条件式(11)和(12)都具有相当小的值。当干涉滤波器形成在具有负、负和正透镜元件的负透镜组中时，最好在第二负透镜元件的第二表面上形成干涉薄膜，因为主光线的倾斜角由所述两个负透镜元件变小，而其曲率半径大于位于负透镜元件象方一侧的正透镜元件的物方表面的曲率半径。
当干涉滤波器形成在第二透镜组G2中时，干涉滤波器最好形成在透镜元件L5上。在表面L5N1和L5N2之中，表面L5N2对条件式(11)和(12)具有较小的值，从而更优选用于形成干涉滤波器。
第三透镜组G3中透镜元件L9的表面L9N2对于各条件式具有较小的值，也适于形成干涉滤波器。在具有大量象素的成象装置中，在成象装置之前设置微透镜阵列，用于将光束有效地导引至成象装置。相应地，在用于固态成象装置的光学系统中，必须将出射光瞳设置成远离象平面。因此，条件式(12)的值理论上在第三透镜组G3附近变得较小，从而优选用于形成干涉滤波器。
附带指出，有两种干涉滤波器需要形成，红外截止滤波器和紫外截止滤波器。只有其一可以由根据本发明第二实施例的干涉滤波器构成。另一方面，例如，可以在L3N2表面上形成红外截止滤波器，而在L9N2表面上形成紫外截止滤波器。通过在单个透镜表面上形成良好设计的干涉薄膜，可以实现用于阻止紫外光和红外光而仅透射可见光的带通滤波器。这可以适用于下面所示任一实例。
在第二实施例的实例6中，干涉薄膜形成在L3N2表面上以作为干涉滤波器，从而获得令人满意的光学性能。<实例7>
图35为根据本发明第二实施例的实例7的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路图。
根据第二实施例的实例7的光学系统是一个三透镜组变焦镜头，从物方依次包括，第一负透镜组G1，具有负、负和正透镜元件(L1至L3)；第二正透镜组G2，具有正透镜元件L4，由正透镜元件L5与负透镜元件L6粘合构成的胶合透镜，和由负透镜元件L7与正透镜元件L8粘合构成的胶合透镜；以及第三正透镜组G3，具有正透镜元件L9。变焦通过移动每个透镜组进行。
与实例7有关的各个值列在表7中。
表7(规格)广角端摄远端f 7.4 21.3BF6.61 6.57FNO 2.76 4.892ω 74.8 28.8Y5.44(透镜数据)表面序号 Rd Φ νnd1) 26.3278 1.7000 21.5049.16 1.7400112) 8.1533 5.7500 16.103) -174.3801 0.9000 15.8070.24 1.4874904) 23.4928 2.4000 15.305) 17.9444 3.2000 15.2023.78 1.8466606) 33.9654 (D1) 14.207) 0.0000 (D2) 7.408) 0.0000 0.5000 8.609) 10.3019 2.5500 8.80 55.18 1.66547010) -69.6160 0.1000 8.6011) 14.8088 2.5500 8.40 43.73 1.60562012) -14.8001 2.0000 7.90 34.96 1.80100013) 7.8543 0.9000 6.9014) 27.6364 0.9000 7.00 34.96 1.80100015) 8.6622 2.7000 7.40 58.75 1.61272016) -25.3313 (D3) 8.0017) 29.5916 2.3000 12.9055.18 1.66547018) -258.5473 (BF) 12.70(非球面数据)表面序号2κ＝0.1000C2＝0.00000E+00C4＝1.18060E-04C6＝7.93980E-07C8＝-2.26350E-09C10＝7.95490E-11表面序号9κ＝1.0000C2＝0.00000E+00C4＝-6.65950E-05C6＝-3.23530E-07C8＝3.34640E-09C10＝-1.01760E-10表面序号17
κ＝1.0000C2＝0.00000E+00C4＝-1.16570E-05C6＝1.10140E-06C8＝-2.62900E-08C10＝2.73560E-10(变焦时的可变间距)W Tf 7.40001 21.29999D116.423801.20000D211.000003.67090D38.53100 26.86307BF6.61499 6.57299(各条件式的值)其中(1)和(3)中所示各值是广角端状态值与摄远端状态值相比较大的值。
条件式(11) (12) (13)表面|Φ/R| max|B|max|C|L1 N1 0.81737.4260.000N2 1.97512.5067.842L2 N1 0.09112.5067.842N2 0.6516.120 12.033L3 N1 0.8476.120 12.033N2 0.41812.8647.204L4 N1 0.85412.8647.204N2 0.12412.16914.870L5 N1 0.56712.16914.870L6 N1 0.534- -N2 0.87818.0533.262L7 N1 0.25318.0533.262L8 N1 0.854- -N2 0.31614.9138.353L9 N1 0.43614.9138.353N2 0.0498.226 10.429根据上述条件式的值，满足所有三个条件式(11)至(13)的透镜表面是下述六个表面L2N1、L2N2、L3N2、L4N2、L5N1和L9N2。干涉薄膜可以施加在这些表面上以作为干涉滤波器。
在这些表面之中，L9N2表面是最理想的表面，其对于条件式(11)和(12)都具有相当小的值。在具有大量象素的成象装置中，在成象装置之前设置微透镜阵列，用于将光束有效地导引至成象装置。相应地，在用于固态成象装置的光学系统中，必须将出射光瞳设置成远离象平面。因此，条件式(12)的值理论上在第三透镜组G3附近变得较小，从而优选用于形成干涉滤波器。
当干涉滤波器形成在具有负、负和正透镜元件的第一负透镜组G1中时，最好在第二负透镜元件的第二表面L2N2上形成干涉薄膜，因为主光线的倾斜角由所述两个负透镜元件变小，而其曲率半径大于位于负透镜元件象方一侧的正透镜元件的物方表面的曲率半径。
当干涉滤波器形成在第二透镜组G2中时，可以考虑在L4N2表面或L5N1表面上形成干涉薄膜。L4N2表面对条件式(11)具有较小的值，因而更优选用于形成干涉滤波器。
在第二实施例的实例7中，干涉薄膜形成在L9N2表面上以作为干涉滤波器，从而获得令人满意的光学性能。<实例8>
图36为根据本发明第二实施例的实例8的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路图。
根据第二实施例的实例8的光学系统是一个三透镜组变焦镜头，从物方依次包括，第一负透镜组G1，具有负、负和正透镜元件(L1至L3)；第二正透镜组G2，具有正透镜元件L4，和由正透镜元件L5与负透镜元件L6粘合构成的胶合透镜；以及第三正透镜组G3，具有正透镜元件L7。变焦通过移动第一和第二透镜组进行。
与实例8有关的各个值列在表8中。
表8(规格)
广角端 摄远端f 5.95 16.9BF4.18FNO 2.87 5.232ω 60.0 21.6Y3.25(透镜数据)表面序号 R d Φ νnd1) 19.1828 1.100010.21 37.171.8340002) 7.34661.75008.653) -143.6780 1.00008.53 46.581.8040004) 10.5443 0.80008.145) 10.4893 2.30008.40 25.431.8051806) 120.8022 (D1) 8.077) 0.00000.40004.808) 9.69202.00005.08 59.621.5831309) -22.1432 0.10005.2510) 7.47562.55005.27 46.581.80400011) -9.45170.90004.72 30.131.69895012) 3.89880.74004.0613) 0.0000(D2) 4.1014) 25.7030 2.50007.72 59.621.58313015) -13.6090 (Bf) 7.81(非球面数据)表面序号8κ＝-0.9643C2＝0.00000E+00C4＝-4.44320E-05C6＝-1.03700E-05C8＝1.33750E-06C10＝-8.95360E-08表面序号14κ＝16.8196C2＝0.00000E+00C4＝-4.51730E-04C6＝2.27170E-05C8＝-1.52580E-06C10＝3.30560E-08(变焦时的可变间距)W Tf 5.95000 16.90000D1 13.523311.84416D2 4.31088 16.75795BF 4.17616 4.17616(各条件式的值)其中(1)和(3)中所示各值是广角端状态值与摄远端状态值相比较大的值。
条件式(11)(12) (13)表面 |Φ/R| max|B| max|C|L1 N1 0.532 29.979 0.000N2 1.177 15.227 6.499L2 N1 0.059 15.227 6.499N2 0.772 5.636 15.692L3 N1 0.801 5.636 15.692N2 0.067 12.980 6.682L4 N1 0.524 12.980 6.682N2 0.237 12.068 7.470L5 N1 0.705 12.068 7.470L6 N1 0.499 - -N2 1.041 17.293 7.000L7 N1 0.300 17.293 7.000N2 0.574 7.787 10.056根据上述条件式的值，满足所有三个条件式(11)至(13)的透镜表面是下述六个表面L2N2、L3N2、L4N1、L4N2、L5N1和L7N2。干涉薄膜可以施加在这些表面上以作为干涉滤波器。
在这些表面之中，L4N2表面是最理想的表面，其对于条件式(11)具有相当小的值。当干涉滤波器形成在第二透镜组G2中时，优选在位于第二透镜组G2最靠近物方一侧的正透镜的物方表面上形成干涉薄膜以作为干涉滤波器。
当干涉滤波器形成在具有负、负和正透镜元件的第一负透镜组G1中时，最好在第二负透镜元件的第二表面L2N2上形成干涉薄膜，因为主光线的倾斜角由所述两个负透镜元件变小，而其曲率半径大于位于负透镜元件象方一侧的正透镜元件的物方表面的曲率半径。
当干涉滤波器形成在第三正透镜组G3中时，最好在最靠近象方一侧的表面上形成干涉滤波器。在具有大量象素的成象装置中，在成象装置之前设置微透镜阵列，用于将光束有效地导引至成象装置。相应地，在用于固态成象装置的光学系统中，必须将出射光瞳设置成远离象平面。因此，条件式(12)的值理论上在第三透镜组G3附近变得较小，从而优选用于形成干涉滤波器。
在第二实施例的实例8中，干涉薄膜形成在L4N2表面上以作为干涉滤波器，从而获得令人满意的光学性能。<实例9>
图37为根据本发明第二实施例的实例9的光学系统处于广角端状态W和摄远端状态T的光路图。
根据第二实施例的实例9的光学系统是一个五透镜组变焦镜头，从物方依次包括，第一正透镜组G1，具有由负透镜元件L1与正透镜元件L2胶合构成的胶合正透镜和正透镜元件L3；第二负透镜组G2，具有负透镜元件L4、由负透镜元件L5与正透镜元件L6胶合构成的胶合负透镜和正透镜元件L7；第三正透镜组G3，具有两个正透镜元件L8和L9和一个负透镜元件L10；第四正透镜组G4，具有由负透镜元件L11与正透镜元件L12粘合构成的胶合正透镜；以及第五正透镜组G5，具有由正透镜元件L13与负透镜元件L14粘合构成的胶合正透镜。
与实例9有关的各个值列在表9中。
表9(规格)广角端摄远端f 9.17 69.07BF 11.22FNO2.90 4.452ω 63.8 9.0Y5.44(透镜数据)表面序号 R d Φ νnd1)112.43511.300030.69 23.781.8466602)46.6040 4.100028.79 47.381.788000
3) -1133.2893 0.1000 27.744)33.8557 3.1500 26.0082.52 1.4978205)95.7487 (D1) 25.296)108.3076 1.2000 18.0846.58 1.8040007)10.0068 4.3000 14.168) -29.0221 0.9000 13.9454.66 1.7291609)21.5697 1.7000 13.8523.78 1.84666010) 36.0418 0.7000 13.7611) 22.2130 2.1000 14.0023.78 1.84666012) 133.9390 (D2) 13.7813) 0.00000.5000 9.2014) 19.0286 3.0500 9.51 82.52 1.49782015) -26.3022 0.2000 9.5216) 14.4696 4.9000 9.28 47.82 1.75700017) 43.2842 0.7500 7.6218) -27.1397 0.9000 7.44 31.09 1.68893019) 15.2385 (D3) 7.4020) 28.7363 0.9000 9.92 42.72 1.83481021) 10.1303 3.8500 10.0258.96 1.51823022) -21.2189 (D4) 10.6123) 27.6733 3.0000 12.5146.58 1.80400024) -78.3460 1.0000 12.2623.78 1.84666025) 103.6796 (BF) 12.10(变焦时的可变间距)W Tf 9.16776 69.06805D11.69782 30.94475D227.10947 2.57196D36.24109 1.40850D42.37220 24.45608BF11.21612 11.21631(各条件式的值)其中(1)和(3)中所示各值是广角端状态值与摄远端状态值相比较大的值。
条件式(11) (12) (13)表面|Φ/R| max|B| max|C|L1N10.27331.877 0.000L2N10.618- -N20.02439.176 3.097L3N10.76839.176 3.097N20.26447.484 7.381L4N10.16747.484 7.381N21.41515.921 6.551L5N10.48015.921 6.551L6N10.642- -
N20.3826.658 16.125L7 N10.6306.658 16.125N20.10311.3967.878L8 N10.50011.3967.878N20.36210.6827.299L9 N10.64110.6827.299N20.17610.01917.495L10 N10.27410.01917.495N20.48615.0393.431L11 N10.34515.0393.431L12 N10.989- -N20.50010.8506.960L13 N10.45210.8506.960L14 N10.156- -N20.1175.763 9.948根据上述条件式的值，满足所有三个条件式(11)至(13)的透镜表面是下述九个表面L6N2、L7N1、L7N2、L8N1、L8N2、L9N1、L12N2、L13N1和L14N2。干涉薄膜可以施加在这些表面上以作为干涉滤波器。
在这些表面之中，L14N2表面是最理想的表面，其对于条件式(11)和(12)都具有相当小的值。在具有大量象素的成象装置中，在成象装置之前设置微透镜阵列，用于将光束有效地导引至成象装置。相应地，在用于固态成象装置的光学系统中，必须将出射光瞳设置成远离象平面。因此，条件式(12)的值理论上在象平面附近变得较小，从而优选用于形成干涉滤波器。
在第一正透镜组G1中，任何一个透镜表面使主光线相对于各表面法线都形成较大的入射角或出射角，从而任何一个表面对于形成干涉滤波器都是不利的。
当干涉滤波器形成在具有负、负和正透镜结构的第二负透镜组G2中时，最好在胶合负透镜的象方表面L6N2上形成干涉薄膜，因为主光线的倾斜角由所述两个负透镜元件变小，而其曲率半径大于位于胶合负透镜象方一侧的正透镜元件的物方表面的曲率半径。
当干涉滤波器形成在第三正透镜组G3中时，可以采用L8N1、L8N2和L9N1表面。然而，由于条件式(11)至(12)较小值的原因，最好在L8N2表面上形成干涉滤波器。
当干涉滤波器形成在第四正透镜组G4中时，最好形成在L12N2表面上。然而，针对各个条件式与第三透镜组G3中的L8N2表面相比，L8N2更为优选，因为其对于条件式(11)和(12)的值更小。
在第二实施例的实例9中，干涉薄膜形成在L14N2表面上以作为干涉滤波器，从而获得令人满意的光学性能。
在上述各实例中，尽管干涉薄膜通过蒸发镀膜方式形成，但是形成干涉薄膜的方法并不限于该方法，优选采用比如溅射镀膜、化学气相沉积(CVD)和旋转涂覆等任何方法。
本发明不用说当然并不限于上述各实例，可以应用于摄像机的光学系统和单反数字静态照相机的可互换镜头，有迹象表明其最近已广泛使用。
在成象装置中有两种滤色系统。一种是带有具有蓝色、绿色和红色滤色器的基色系统的成象装置。另一种是补偿色系统，具有黄色、青色和品红色(有时除这三种滤色器外还具有绿色滤色器)。具有补偿色系统的成象装置通过对所述三种(或四种)颜色的颜色转换产生B、G、R颜色信号。在该颜色转换过程中，特定的颜色易于变得显眼。因此，当本发明的第一和第二实施例应用于色差比具有基色系统的成象装置更为明显的具有补偿色系统的成象装置时，其效果更为突出。
本领域技术人员易于了解其他的优点和改进。因此，本发明就其较宽的方面并不限于此处所示和所述的具体细节及代表性装置。相应地，在不偏离由所附权利要求及其等同物限定的总的发明构思的精神或范围的情况下，可以作出多种改型。
权利要求
1.一种具有波长选择装置的光学系统，从物方沿光轴依次包括物镜光学系统，由具有折射光焦度的光学元件和孔径光阑构成；无光焦度光学组件，由不具有折射光焦度的光学元件构成；和成象装置；所述无光焦度光学组件包括用于使短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置；并且所述波长选择装置满足下述条件式390＜λV50＜430其中λV50表示其中波长选择装置的短波长透射率变为50％时的波长(单位nm)。
2.如权利要求1所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置是一个吸收滤波器，通过吸收短波长光束使短波长光束选择性基本不透明；并且其中满足下述条件式10＜λV80-λV10＜40其中λV10表示其中波长选择装置的短波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，而λV80表示其中波长选择装置的短波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
3.如权利要求2所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置通过使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光；并且其中满足下述条件式650＜λR10＜750其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)。
4.如权利要求3所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置具有阻止比成象装置分辨率限制更高的空间频率的功能。
5.如权利要求4所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式DL/Y＜0.2DL＞0.5其中DL表示具有阻止比成象装置分辨率限制更高空间频率的功能的波长选择装置沿光轴的厚度(单位mm)，且Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)。
6.如权利要求3所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置具有保护成象装置表面的功能。
7.如权利要求1所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置是一个干涉滤波器，通过在无光焦度光学组件中的光学元件表面上形成的干涉薄膜使短波长光束选择性基本不透明；并且其中满足下述条件式D/PY＜1.1×102其中D表示从干涉薄膜位置至成象装置的转换到空气中的光路长度(单位mm)，P表示沿最短方向测得的成象装置的象素间距(单位mm)，且Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)。
8.如权利要求7所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式|Y/P0|＜0.55其中Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)，P0表示从无光焦度光学组件的最靠近物方光学表面测得的物镜光学系统出射光瞳的位置(单位mm，沿成象方向为正)。
9.如权利要求8所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式5＜λV90-λV10≤40其中λV10表示其中波长选择装置的短波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，而λV90表示其中波长选择装置的短波长透射率变为90％时的波长(单位nm)。
10.如权利要求7所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式5＜λV90-λV10≤40其中λV10表示其中波长选择装置的短波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，而λV90表示其中波长选择装置的短波长透射率变为90％时的波长(单位nm)。
11.如权利要求10所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置通过使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光；并且其中满足下述条件式650＜λR10＜750其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)。
12.如权利要求11所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式5＜λR10-λR80＜60其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，λR80表示其中波长选择装置的长波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
13.如权利要求10所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置在一个本体上包括用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的吸收滤波器，和用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的干涉薄膜；其中干涉薄膜位于吸收滤波器的物方一侧；并且其中满足下述条件式650＜λR10＜750其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)。
14.如权利要求13所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式5＜λR10-λR80＜60其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，λR80表示其中波长选择装置的长波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
15.如权利要求13所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置具有阻止比成象装置分辨率限制更高的空间频率的功能。
16.如权利要求15所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式DL/Y＜0.2DL＞0.5其中DL表示具有阻止比成象装置分辨率限制更高空间频率的功能的波长选择装置沿光轴的厚度(单位mm)，且Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)。
17.一种具有波长选择装置的光学系统，从物方沿光轴依次包括物镜光学系统，由具有折射光焦度的光学元件和孔径光阑构成；无光焦度光学组件，由不具有折射光焦度的光学元件构成；和成象装置；所述无光焦度光学组件包括其中短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置；并且所述波长选择装置是一个干涉滤波器，通过仅形成于无光焦度光学组件表面上的干涉薄膜使短波长光束选择性基本不透明。
18.如权利要求17所述的具有波长选择装置的光学系统，其中最靠近象方的光学元件具有正的折射光焦度。
19.如权利要求18所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式λV50D/PY＜4.5×104其中λV50表示其中波长选择装置的短波长透射率变为50％时的波长(单位nm)，D表示从干涉薄膜位置至成象装置的转换到空气中的光路长度(单位mm)，P表示沿最短方向测得的成象装置的象素间距(单位mm)，且Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)。
20.如权利要求19所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式|Y/P0|＜0.55其中Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)，P0表示从无光焦度光学组件的最靠近物方光学表面测得的物镜光学系统出射光瞳的位置(单位mm，沿成象方向为正)。
21.如权利要求17所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式λV50D/PY＜4.5×104其中λV50表示其中波长选择装置的短波长透射率变为50％时的波长(单位nm)，D表示从干涉薄膜位置至成象装置的转换到空气中的光路长度(单位mm)，P表示沿最短方向测得的成象装置的象素间距(单位mm)，且Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)。
22.如权利要求17所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式|Y/P0|＜0.55其中Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)，P0表示从无光焦度光学组件的最靠近物方光学表面测得的物镜光学系统出射光瞳的位置(单位mm，沿成象方向为正)。
23.如权利要求17所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式5＜λV90-λV10≤40其中λV10表示其中波长选择装置的短波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，而λV90表示其中波长选择装置的短波长透射率变为90％时的波长(单位nm)。
24.如权利要求17所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式390＜λV50＜430其中λV50表示其中波长选择装置的短波长透射率变为50％时的波长(单位nm)。
25.如权利要求24所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置通过使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用的可见光；并且其中满足下述条件式650＜λR10＜750其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)。
26.如权利要求25所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式5＜λR10-λR80＜60其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，λR80表示其中波长选择装置的长波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
27.如权利要求25所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置具有阻止比成象装置分辨率限制更高的空间频率的功能。
28.如权利要求27所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式DL/Y＜0.2DL＞0.5其中DL表示具有阻止比成象装置分辨率限制更高空间频率的功能的波长选择装置沿光轴的厚度(单位mm)，且Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)。
29.如权利要求25所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置具有保护成象装置表面的功能。
30.如权利要求24所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置在一个本体上包括用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的吸收滤波器，和用于使长波长光束选择性基本不透明而仅透射有用可见光的干涉薄膜；其中干涉薄膜位于吸收滤波器的物方一侧；并且其中满足下述条件式650＜λR10＜750其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)。
31.如权利要求30所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式5＜λR10-λR80＜60其中λR10表示其中波长选择装置的长波长透射率变为10％时的波长(单位nm)，λR80表示其中波长选择装置的长波长透射率变为80％时的波长(单位nm)。
32.如权利要求30所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置具有阻止比成象装置分辨率限制更高的空间频率的功能。
33.如权利要求32所述的具有波长选择装置的光学系统，其中满足下述条件式DL/Y＜0.2DL＞0.5其中DL表示具有阻止比成象装置分辨率限制更高空间频率的功能的波长选择装置沿光轴的厚度(单位mm)，且Y表示成象装置的对角线长度(单位mm)。
34.如权利要求30所述的具有波长选择装置的光学系统，其中所述波长选择装置具有保护成象装置表面的功能。
35.一种光学系统，包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件；所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成；并且满足下述条件式0＜|Φ/R|＜0.80°≤|B|＜13°其中Φ表示透镜表面的有效直径，R表示透镜表面的曲率半径，B表示在空气一侧的透镜表面处通过透镜表面的主光线相对于光轴的角度。
36.如权利要求35所述的光学系统，其中满足下述条件式0°≤|C|＜18°其中C表示在空气一侧的透镜表面处边缘光线相对于光轴的角度，而其中边缘光线为从轴上物体出射的通过孔径光阑外围以形成图象的光线。
37.如权利要求35所述的光学系统，其中所述光学部件对于红外光具有基本上较低的透射率。
38.如权利要求35所述的光学系统，其中所述光学部件对于紫外光具有基本上较低的透射率。
39.如权利要求35所述的光学系统，其中所述光学部件对于可见光具有较高的透射率，并且对于红外光和紫外光都具有基本上较低的透射率。
40.一种光学系统，包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件；所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成；所述光学系统由一个负透镜组和一个与该负透镜组相邻的正透镜组构成；所述负透镜组包括三个透镜元件，即第一负透镜元件、第二负透镜元件和一个正透镜元件；并且所述光学部件形成在第二负透镜元件的象方一侧表面上。
41.如权利要求40所述的光学系统，其中满足下述条件式0＜|Φ/R|＜0.80°≤|B|＜13°其中Φ表示透镜表面的有效直径，R表示透镜表面的曲率半径，B表示在空气一侧的透镜表面处通过透镜表面的主光线相对于光轴的角度。
42.如权利要求40所述的光学系统，其中满足下述条件式0°≤|C|＜18°其中C表示在空气一侧的透镜表面处边缘光线相对于光轴的角度，而其中边缘光线为从轴上物体出射的通过孔径光阑外围以形成图象的光线。
43.如权利要求40所述的光学系统，其中所述光学部件对于红外光具有基本上较低的透射率。
44.如权利要求40所述的光学系统，其中所述光学部件对于紫外光具有基本上较低的透射率。
45.如权利要求40所述的光学系统，其中所述光学部件对于可见光具有较高的透射率，并且对于红外光和紫外光都具有基本上较低的透射率。
46.一种光学系统，包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件；所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成；所述光学系统由一个负透镜组和一个与该负透镜组相邻的正透镜组构成；所述正透镜组由一个位于该正透镜组最靠近物方一侧的正透镜元件构成并且所述光学部件形成在所述正透镜元件的象方一侧表面上。
47.如权利要求46所述的光学系统，其中满足下述条件式0＜|Φ/R|＜0.60°≤|B|＜13°其中Φ表示透镜表面的有效直径，R表示透镜表面的曲率半径，B表示在空气一侧的透镜表面处通过透镜表面的主光线相对于光轴的角度。
48.如权利要求46所述的光学系统，其中满足下述条件式0°≤|C|＜18°其中C表示在空气一侧的透镜表面处边缘光线相对于光轴的角度，而其中边缘光线为从轴上物体出射的通过孔径光阑外围以形成图象的光线。
49.一种光学系统，包括多个透镜元件；和一个具有波长选择特性的光学部件；所述光学部件由形成在透镜元件的透镜表面上的干涉薄膜构成；所述光学系统由一个负透镜组、一个与该负透镜组相邻的第一正透镜组、和一个位于该光学系统最靠近象方一侧的第二正透镜组构成；并且所述光学部件形成在第二正透镜组最靠近象方一侧的表面上。
50.如权利要求49所述的光学系统，其中满足下述条件式0＜|Φ/R|＜0.60°≤|B|＜10°其中Φ表示透镜表面的有效直径，R表示透镜表面的曲率半径，B表示在空气一侧的透镜表面处通过透镜表面的主光线相对于光轴的角度。
51.如权利要求49所述的光学系统，其中满足下述条件式0°≤|C|＜18°其中C表示在空气一侧的透镜表面处边缘光线相对于光轴的角度，而其中边缘光线为从轴上物体出射的通过孔径光阑外围以形成图象的光线。
52.如权利要求49所述的光学系统，其中所述光学部件对于红外光具有基本上较低的透射率。
53.如权利要求49所述的光学系统，其中所述光学部件对于紫外光具有基本上较低的透射率。
54.如权利要求49所述的光学系统，其中所述光学部件对于可见光具有较高的透射率，并且对于红外光和紫外光都具有基本上较低的透射率。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种具有波长选择装置的光学系统。根据本发明的一个方面，具有波长选择装置的光学系统从物方沿光轴依次包括物镜光学系统，由具有折射光焦度的光学元件和孔径光阑构成；无光焦度光学组件，由不具有折射光焦度的光学元件构成；和成象装置。所述无光焦度光学组件包括用于使短波长光束选择性基本不透明的波长选择装置。所述波长选择装置满足特定的条件式。
文档编号G02B5/10GK1424611SQ02155899
公开日2003年6月18日 申请日期2002年12月12日 优先权日2001年12月12日
发明者小滨昭彦, 大下孝一, 村谷真美 申请人:株式会社尼康