CN104969110A - 光学系统、光学装置和制造光学系统的方法 - Google Patents

光学系统、光学装置和制造光学系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明沿着光轴按从物体侧的顺序，具有：具有负屈光力的第一透镜；具有正屈光力的第二透镜；具有正屈光力的第三透镜；具有负屈光力的第四透镜；具有负屈光力的第五透镜；以及具有正屈光力的第六透镜。本发明满足下述条件式(1)：1.52<L3R1/f3…(1)，其中，L3R1表示第三透镜(L3)的物体侧透镜表面的曲率半径，以及f3表示第三透镜(L3)的焦距。

Description

光学系统、光学装置和制造光学系统的方法
技术领域
本发明涉及用于摄像光学系统，诸如数码相机、胶片相机和摄像机的最佳光学系统。
背景技术
近年来，已经提出了具有广角的小型单焦点镜头(例如，见专利文献1)。用于小型数码相机的大多数变焦镜头近来使用所谓的可伸缩型镜筒，其中，当不使用相机时，该镜筒缩回相机中。此外，正如变焦镜头，已经提出了当不使用相机时，使镜筒缩回相机中，并且相对于无限远的物点，其焦距不会改变的具有广角的广角单焦点镜头。
现有技术清单
专利文献
专利文献1：日本专利公开号No.2011-076021(A)
专利文献2：日本专利公开号No.2008-40033(A)
发明内容
技术问题
然而，常见广角镜头具有全长(total length)很长，并且具有大的前透镜直径的光学系统。因此，将这种镜头用于当不使用时，使镜筒缩回相机的小型相机不利于小型化这种相机。此外，常见单焦点广角镜头不具有足够的亮度，并且具有全长很长的光学系统。
鉴于上文，本发明的目的是提供具有小型化和高光学性能的光学系统和光学装置，并且制造该光学系统的方法。
技术方案
为实现该目的，根据本发明的第一方面的光学系统，按从物体侧的顺序，具有：具有负屈光力的第一透镜；具有正屈光力的第二透镜；具有正屈光力的第三透镜；具有负屈光力的第四透镜；具有负屈光力的第五透镜；以及具有正屈光力的第六透镜，其中，满足下述条件式。
1.52<L3R1/f3
其中，L3R1表示第三透镜L3的物体侧透镜表面的曲率半径，以及f3表示第三透镜L3的焦距。
在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选第一透镜是具有面向像的凹表面的负弯月透镜。
在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选第三透镜和第四透镜构成胶合透镜，并且满足下述条件式。
0.10<n3–n4<0.30
其中，n3表示在d线处，第三透镜L3的材料的折射率，以及n4表示在d线处，第四透镜L4的材料的折射率。
在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选第二透镜是具有面向物体的凸表面的正弯月透镜。
在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选满足下述条件式。
1.00<Σd/f<1.30
其中，Σd表示光学系统WL中，从离物体最近的透镜表面到离像最近的透镜表面的光轴上的距离，以及f表示整个镜头系统的焦距。
在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选离像最近的透镜表面是非球面。
根据本发明的第一方面的光学装置，包括上述光学系统的任何一个。
一种制造根据本发明的第一方面的光学系统的方法是制造包括下述的光学系统的方法，该光学系统按从物体侧的顺序，包括具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、具有负屈光力的第四透镜、具有负屈光力的第五透镜，和具有正屈光力的第六透镜，其中，在镜筒中组装每一透镜，使得满足下述条件式。
1.52<L3R1/f3
其中，L3R1表示第三透镜L3的物体侧透镜表面的曲率半径，以及f3表示第三透镜L3的焦距。
根据本发明的第二方面的光学系统，按从物体侧的顺序，具有：具有负屈光力的第一透镜；具有正屈光力的第二透镜；具有正屈光力的第三透镜；具有负屈光力的第四透镜；具有负屈光力的第五透镜；以及具有正屈光力的第六透镜，其中，满足下述条件式。
0.88<L4R2/f
其中，L4R2表示第四透镜的像侧表面的曲率半径，以及f表示整个镜头系统的焦距。
在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选满足下述条件式。
-1.450<(L5R1+L4R2)/(L5R1-L4R2)<-0.310
其中，L5R1表示第五透镜的物体侧表面的曲率半径。
在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选满足下述条件式。
L3f/f<0.56
其中，L3f表示第三透镜的焦距。
在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选第一透镜是具有面向像的凹表面的负弯月透镜。
在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选位于离像最近的透镜的像侧表面为非球面。
根据本发明的第二方面的光学装置，包括上述光学系统的任何一个。
一种制造根据本发明的第二方面的光学系统的方法是制造包括下述的光学系统的方法，该光学系统按从物体侧的顺序，包括：具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、具有负屈光力的第四透镜、具有负屈光力的第五透镜；和具有正屈光力的第六透镜，其中在镜筒中组装每一透镜，使得满足下述条件式。
0.88<L4R2/f
其中，L4R2表示第四透镜的像侧表面的曲率半径，以及f表示整个镜头系统的焦距。
有益效果
本发明能提供小型并且具有高光学性能的光学系统和光学装置，以及制造该光学系统的方法。
附图说明
图1是图示根据实例1的光学系统的构造的截面图；
图2是示出在聚焦无限远时，根据实例1的光学系统的各种像差的图；
图3是图示根据实例2的光学系统的构造的截面图；
图4是示出在聚焦无限远时，根据实例2的光学系统的各种像差的图；
图5是图示根据实例3的光学系统的构造的截面图；
图6是示出在聚焦无限远时，根据实例3的光学系统的各种像差的图；
图7是图示根据实例4的光学系统的构造的截面图；
图8是示出在聚焦无限远时，根据实例4的光学系统的各种像差的图；
图9是图示根据实例5的光学系统的构造的截面图；
图10是示出在聚焦无限远时，根据实例5的光学系统的各种像差的图；
图11是图示根据实例6的光学系统的构造的截面图；
图12是示出在聚焦无限远时，根据实例6的光学系统的各种像差的图；
图13示出包括根据由实例1至6表示的实施例的光学系统的数码相机(光学装置)，其中，图13A是正视图，以及图13B是后视图；
图14是沿图13A中的A-A'线的截面图；
图15是图示制造根据由实例1至6表示的实施例的光学系统的方法的流程图；
图16是图示根据实例7的光学系统的构造的截面图；
图17是示出在聚焦无限远时，根据实例7的光学系统的各种像差的图；
图18是图示根据实例8的光学系统的构造的截面图；
图19是示出在聚焦无限远时，根据实例8的光学系统的各种像差的图；
图20是图示根据实例9的光学系统的构造的截面图；
图21是示出在聚焦无限远时，根据实例9的光学系统的各种像差的图；
图22示出包括根据由实例7至9表示的实施例的光学系统的数码相机(光学装置)，其中，图22A是正视图，以及图22B是后视图；
图23是沿图22A中的A-A'线的截面图；以及
图24是图示制造根据由实例7至9表示的实施例的光学系统的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图，描述实施例1。
如图1所示，实施例1的光学系统按从物体侧的顺序，包括具有负屈光力的第一透镜L1、具有正屈光力的第二透镜L2、具有正屈光力的第三透镜L3、具有负屈光力的第四透镜L4、具有负屈光力的第五透镜L5和具有正屈光力的第六透镜L6，其中，满足下述条件式(1)。
1.52<L3R1/f3---(1)
其中，L3R1表示第三透镜L3的物体侧表面的曲率半径，以及f3表示第三透镜L3的焦距。
在设计成像光学系统，诸如摄影镜头中，通常难以在保持视角和Fno的同时，减少镜头全长和镜头厚度，因为校正各种像差会变得困难。在具有上述构造的根据该实施例的光学系统WL中，能在通过减小镜头全长和镜头厚度，实现小型化的同时，良好地校正包括球面像差的各种像差。
条件式(1)规定第三透镜L3的物体侧透镜表面的曲率半径与第三透镜L3的焦距的比率。通过满足条件式(1)，能在良好地校正球面像差和彗差的同时，防止在组装镜筒时的性能劣化。如果未达到条件式(1)的下限值，相对于第三透镜L3的焦距，第三透镜L3的物体侧透镜表面的曲率半径变小，有利于校正球面像差和彗差，但变得难以在组装镜筒时实现精度，并且难以制造光学系统WL。
为确保本实施例的效果，优选条件式(1)的上限值为5.00。为最大程度地确保本实施例的效果，优选条件式(1)的上限值为3.00。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选第一透镜L1是具有面向像的凹表面的负弯月透镜。通过该构造，能在整个镜头系统中，良好地校正各种像差，同时减少在第一透镜L1中产生的畸变。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选第三透镜L3和第四透镜L4构成胶合透镜，并且满足下述条件式(2)。
0.10<n3–n4<0.30---(2)
其中，n3表示在d线处，第三透镜L3的材料的折射率，以及n4表示在d线处，第四透镜L4的材料的折射率。
条件式(2)规定构成胶合透镜的第三透镜L3和第四透镜的材料之间的折射率差。如果超出条件式(2)的上限值，第三透镜L3和第四透镜L4的材料之间的折射率差增加，有利于校正Petzval和以及场曲，但难以校正球面像差。如果未达到条件式(2)的下限值，这种状态可能有利于校正球面像差，但增加Petzval和，并且使得难以校正场曲。
为确保本实施例的效果，优选条件式(2)的上限值为0.25。为确保本实施例的效果，优选条件式(2)的下限值为0.11。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选第二透镜L2是具有面向物体的凸表面正弯月透镜。通过这种构造，能良好地校正球面像差、像散和彗差，同时良好地校正在第一透镜L1中生成的畸变。
在根据该实施例的光学系统WL中，优选满足下述条件式(3)。
1.00<Σd/f<1.30---(3)
其中，Σd表示光学系统WL中，从离物体最近的透镜表面到离像最近的透镜表面的光轴上的距离，以及f表示整个镜头系统的焦距。
条件式(3)规定平衡光学系统的小型化和像差的校正的适当镜头厚度。如果值Σd变得太大，并且超出条件式(3)的上限值时，这种状态可以在校正包括彗差的各种像差和实现高光学性能方面有利，但镜头厚度变得太厚，不适合于小型化。如果值f变得太小并且超出条件式(3)的上限值，那么影响彗差和畸变。如果未达到条件式(3)的下限值，另一方面，镜头厚度减小，有利于小型化，但包括彗差的各种像差的校正变得困难，并且不能实现高性能，这是不优选的。
为确保本实施例的效果，优选条件式(3)的上限值为1.27。为确保本实施例的效果，优选条件式(3)的下限值为1.05。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选，离像最近的透镜表面(在图1的情况下，第七透镜L7的像侧透镜表面m14)是非球面。通过该构造，能在整个镜头系统中，良好地校正球面像差、像散和彗差，同时实现小型化。
根据具有本实施例的上述构造的光学系统WL，能实现当不使用相机时，镜筒能缩回到相机中，但仍然小型、广角、亮度和高光学性能的光学系统。此外，能通过最小化缩回状态中的镜筒部分的厚度，实现更薄相机。
图13和图14示出作为包括上述光学系统WL的光学装置的数码相机CAM(光学装置)的构造。在数码相机CAM中，如果按下电源按钮(未示出)，打开像捕捉镜头(光学系统WL)的快门(未示出)，以及由光学系统WL采集来自物体的光，并且在设置在像平面I(见图1)上的成像元件C(例如CCD，CMOS)上形成像。在成像元件C上形成的物体像显示在设置在数码相机CAM的背面上的液晶监视器M上。用户在查看液晶监视器M的同时，确定构图，然后按下释放按钮B1来使用成像元件C拍摄物体像，并且将该像记录和存储在存储器(未示出)中。
在相机CAM中，设置当物体显得暗时发出辅助光的辅助发光单元EF和用来设定数码相机CAM的各种条件的功能按钮B2。这里，举例示出集成相机CAM和光学系统WL的小型相机，但光学装置可以是单镜头反光相机，其中，具有光学系统WL的镜筒和相机本体可以拆卸。
根据具有上述构造的相机CAM，其中，包括光学系统WL作为像捕捉镜头，能实现当不使用相机时，镜筒能缩回到相机中，但仍然具有小型、广角、亮度和高光学性能的相机。此外，通过最小化缩回状态中的镜筒部分的厚度，能实现更薄相机。
现在，将参考图15，描述制造光学系统WL的方法。首先，组装每一透镜，使得在镜筒中，按从物体侧的顺序，设置具有负屈光力的第一透镜L1、具有正屈光力的第二透镜L2、具有正屈光力的第三透镜L3、具有负屈光力的第四透镜L4、具有负屈光力的第五透镜L5和具有正屈光力的第六透镜L6(步骤ST10)。在该步骤中，组装每一透镜，使得满足下述条件式(1)。
1.52<L3R1/f3---(1)
其中，L3R1表示第三透镜L3的物体侧表面的曲率半径，以及f3表示第三透镜L3的焦距。
作为根据本实施例的透镜构造的实例，如在图1的光学系统WL(WL1)中所示，每一构件组装在镜筒中，使得按顺序，设置作为具有负屈光力的第一透镜L1的具有面向物体的凸表面的负弯月透镜、作为具有正屈光力的第二透镜L2的具有面向物体的凸表面的正弯月透镜、作为具有正屈光力的第三透镜L3的双凸正透镜、作为具有负屈光力的第四透镜L4的双凹负透镜、作为具有负屈光力的第五透镜L5的具有面向像的凹表面的负弯月透镜、作为具有正屈光力的第六透镜L6的具有面向像的凸表面的正弯月透镜、作为第七透镜L7的具有面向像的凸表面的正弯月透镜，以及滤波器组FL。双凸正透镜L3和双凹负透镜L4构成胶合透镜。光学系统WL满足条件式(1)。(相应值：1.820)。
根据制造本实施例的光学系统WL的方法，能实现当不使用相机时，镜筒能缩回到相机中，但仍然具有小型、广角、亮度和高光学性能的光学系统。此外，通过最小化缩回状态中的镜筒部分的厚度，能实现有助于更薄相机的光学系统。
实例(1)
现在，将参考附图，描述实施例1的每一实例。
与实例1有关的图1中的每一参考符号与其他实例无关以便防止由参考符号的数位的增加导致描述复杂化。因此，即使实例1的图中的参考符号与用于另一实例的图中的参考符号相同，也不一定表示这些实例中的构成元件是相同的。
在每一实例中，相对于C线(波长：656.2730nm)、d线(波长：587.5620nm)、F线(波长：486.1330nm)和g线(波长：435.8350nm)，计算像差特性。
下面示出的表1至表6是实例1至实例6中，关于每一数据的表。
在每一表的[透镜数据]中，表面编号是在光传播方向中，从物体侧计数的光学表面的顺序号，R表示每一光学表面的曲率半径，D表示在光轴上，从每一光学表面到下一光学表面(或像平面)的距离，nd表示相对于d线，光学构件的材料的折射率，以及νd表示相对于d线，光学构件的材料的阿贝数。物体表面表示物体的表面，(变量)表示可变表面距离，曲率半径R＝∞表示平面或孔径，(光阑S)表示孔径光阑S，以及像平面表示像平面I。省略空气的折射率“1.00000”。如果光学表面是非球面，在表面编号上附加“*”，并且在曲率半径R列中示出近轴曲率半径。
在每一表的[非球面数据]中，由下述表达式(a)表示[透镜数据]中的非球面表面的形状。X(y)表示在高度y处从非球面表面的顶点的切面到非球面表面的位置的光轴方向中的距离，r表示基准非球面表面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示锥形系数，以及Ai表示第i次的非球面系数，“E-n”表示“×10–n”。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
X(y)＝(y2/r)/{1+(1-κ×y2/r2)1/2}
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10---(a)
在每一表的[各种数据]中，f表示整个镜头系统的焦距，Fno表示F数，ω表示半视角(最大入射角：单位：°)，Y表示像高，BF表示后焦距离(back focus)(基于空气换算，在光轴上，从镜头的最后一个表面到近轴像平面的距离)，以及TL表示镜头全长(total lens length)(在光轴上，从镜头的第一表面到镜头的最后一个表面并且与后焦距离相加的距离)。对下述实施例2的实例，上述描述是相同的。
在每一表的[条件式]中，示出了对应于每一条件式(1)至(3)的值。
在下述所有数据值中，除非具体指出，否则“mm”通常用作焦距f、曲率半径R、表面距离D和其他长度的单位，但单位不限于“mm”，以及可以使用另一适当的单位，因为即使成比例地扩大或成比例地缩小光学系统，也能获得等效的光学性能。
表中的该描述对所有实例相同，因此，下文省略其描述。
(实例1)
参考图1、图2和表1，描述实例1。如图1中所示，根据实例1的光学系统WL(WL1)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、孔径光阑S、作为具有面向像的凹表面的负弯月透镜的第五透镜L5、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第六透镜L6、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第七透镜L7和滤波器组FL。第七透镜L7的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表1示出实例1的每一数据值。表1中的表面编号1至18分别对应于图1中所示的每一光学表面m1至m18。在实例1中，表面14是非球面。
(表1)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面14
κ＝1.0000,A4＝7.29513E-01,A6＝3.24822E+00,A8＝0.00000E+00,A10＝3.10240E+01
[各种数据]
[条件式]
条件式(1)L3R1/f3＝1.820
条件式(2)n3-n4＝0.213
条件式(3)Σd/f＝1.216
如表1所示，实例1的光学系统WL1满足条件式(1)至(3)。
图2是示出在聚焦无限远时，根据实例1的光学系统WL1的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。
在示出像差的每一图中，FNO表示F数，以及A表示相对于每一像高的半视角(单位：°)。d表示在d线处的像差，g表示在g线处的像差，C表示在C线处的像差，以及F表示在F线处的像差。无指标则是指在d线处的像差。在示出像散的图中，实线表示矢状像面，而虚线表示子午像面。该实例的参考符号对示出稍后所述的每一实例中的各种像差的图来说是相同的。
如图2中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例1的光学系统WL1具有良好的成像性能。
(实例2)
参考图3、图4和表2，描述实例2。如图3中所示，根据实例2的光学系统WL(WL2)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、孔径光阑S、作为双凹负透镜的第五透镜L5和作为双凸正透镜的第六透镜L6的胶合透镜、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第七透镜L7和滤波器组FL。第七透镜L7的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表2示出实例2的每一数据值。表2中的表面编号1至17分别对应于图3中所示的每一光学表面m1至m17。在实例2中，表面13是非球面。
(表2)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝1.0000,A4＝8.04902E-01,A6＝2.78398E+00,A8＝5.02025E+00,A10＝0.00000E+00
[各种数据]
[条件式]
条件式(1)L3R1/f3＝2.227
条件式(2)n3-n4＝0.241
条件式(3)Σd/f＝1.217
如表2所示，实例2的光学系统WL2满足条件式(1)至(3)。
图4是示出在聚焦无限远时，根据实例2的光学系统WL2的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。如图4中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例2的光学系统WL2具有良好的成像性能。
(实例3)
参考图5、图6和表3，描述实例3。如图5中所示，根据实例3的光学系统WL(WL3)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、孔径光阑S、作为双凹负透镜的第五透镜L5和作为双凸正透镜的第六透镜L6的胶合透镜和滤波器组FL。第六透镜L6的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表3示出实例3的每一数据值。表3中的表面编号1至15分别对应于图5中所示的每一光学表面m1至m15。在实例3中，表面11是非球面。
(表3)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面11
κ＝1.0000,A4＝1.50488E+00,A6＝6.65086E-01,A8＝1.07274E+02,A10＝-5.28484E+02
[各种数据]
[条件式]
条件式(1)L3R1/f3＝1.522
条件式(2)n3-n4＝0.117
条件式(3)Σd/f＝1.097
如表3所示，实例3的光学系统WL3满足条件式(1)至(3)。
图6是示出在聚焦无限远时，根据实例3的光学系统WL3的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。如图6中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例3的光学系统WL3具有良好的成像性能。
(实例4)
参考图7、图8和表4，描述实例4。如图7中所示，根据实例4的光学系统WL(WL4)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、孔径光阑S、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、作为双凹负透镜的第五透镜L5和作为双凸正透镜的第六透镜L6的胶合透镜、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第七透镜L7和滤波器组FL。第七透镜L7的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表4示出实例4的每一数据值。表4中的表面编号1至17分别对应于图7中所示的每一光学表面m1至m17。在实例4中，表面13是非球面。
(表4)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝1.0000,A4＝9.95666E-01,A6＝3.42618E+00,A8＝5.07167E+00,A10＝-2.10737E+01
[各种数据]
[条件式]
条件式(1)L3R1/f3＝2.008
条件式(2)n3-n4＝0.184
条件式(3)Σd/f＝1.253
如表4所示，实例4的光学系统WL4满足条件式(1)至(3)。
图8是示出在聚焦无限远时，根据实例4的光学系统WL4的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。如图8中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例4的光学系统WL4具有良好的成像性能。
(实例5)
参考图9、图10和表5，描述实例5。如图9中所示，根据实例5的光学系统WL(WL5)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、孔径光阑S、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、作为双凹负透镜的第五透镜L5和作为双凸正透镜的第六透镜L6的胶合透镜、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第七透镜L7和滤波器组FL。第七透镜L7的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表5示出实例5的每一数据值。表5中的表面编号1至17分别对应于图9中所示的每一光学表面m1至m17。在实例5中，表面13是非球面。
(表5)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝1.0000,A4＝1.01556E+00,A6＝3.43270E+00,A8＝7.30966E+00,A10＝-2.79168E+01
[各种数据]
[条件式]
条件式(1)L3R1/f3＝1.918
条件式(2)n3-n4＝0.184
条件式(3)Σd/f＝1.258
如表5所示，实例5的光学系统WL5满足条件式(1)至(3)。
图10是示出在聚焦无限远时，根据实例5的光学系统WL5的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。如图10中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例5的光学系统WL5具有良好的成像性能。
(实例6)
参考图11、图12和表6，描述实例6。如图11中所示，根据实例6的光学系统WL(WL6)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、孔径光阑S、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、作为双凹负透镜的第五透镜L5和作为双凸正透镜的第六透镜L6的胶合透镜、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第七透镜L7和滤波器组FL。第七透镜L7的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表6示出实例6的每一数据值。表6中的表面编号1至17分别对应于图11中所示的每一光学表面m1至m17。在实例6中，表面13是非球面。
(表6)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝1.0000,A4＝1.02354E+00,A6＝3.25403E+00,A8＝7.94663E+00,A10＝-3.18141E+01
[各种数据]
[条件式]
条件式(1)L3R1/f3＝1.961
条件式(2)n3-n4＝0.184
条件式(3)Σd/f＝1.253
如表6所示，实例6的光学系统WL6满足条件式(1)至(3)。
图12是示出在聚焦无限远时，根据实例6的光学系统WL6的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。如图12中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例6的光学系统WL6具有良好的成像性能。
根据上述每一实例，能实现当不使用相机时，使镜筒缩回到相机中，但仍然通过少量构成透镜，具有小型、高亮(Fno为约2.8)、广角(约76°)和高光学性能的光学系统。
实施例(2)的描述
现在，将参考图，描述实施例2。
如图16所示，实施例2的光学系统WL按从物体侧的顺序，包括具有负屈光力的第一透镜L1、具有正屈光力的第二透镜L2、具有正屈光力的第三透镜L3、具有负屈光力的第四透镜L4、具有负屈光力的第五透镜L5和具有正屈光力的第六透镜L6，其中，满足下述条件式(4)。
0.88<L4R2/f---(4)
其中，L4R2表示第四透镜L4的像侧表面的曲率半径，以及f表示整个镜头系统的焦距。
在设计成像光学系统，诸如摄影镜头中，通常难以实现更广视角和更大孔径，而不增加光学系统的尺寸。此外，当孔径变得更大时，变得难以实现球面像差的校正和彗差及像散的校正。此外，如果加宽视角而不增加光学系统的尺寸，变得难以校正球面像差、像散和各种彗差。
根据具有上述构造的本实施例的光学系统WL，可以减小镜头的总厚度(从镜头的前表面到镜头的最后一个表面的距离)并且当不使用相机时，将镜筒缩回到相机中，并且当不使用相机时，由于薄的镜筒，实现相机的薄型化，因此，实现小型化、亮度(Fno为约2.8)、广角(约75°)，能通过少量透镜，良好地校正球面像差、彗差和横向色差。
此外，具有正屈光力的透镜组设置在具有负屈光力的第一透镜L1的像侧(反焦型(retro focus type))，由此能控制包括彗差和场曲的各种像差，以及在不影响小型化的情况下，能实现更广视角。
条件式(4)规定第四透镜L4的像侧表面的曲率半径与整个镜头系统的焦距的比。在根据该实施例的光学系统WL中，通过满足条件式(4)，能减小球面像差和彗差。如果未达到条件式(4)的下限值并且L4R2为正值，第四透镜L4的物体侧表面的曲率半径变得过小。因此，能有效地校正内部彗差和畸变，但过度校正球面像差，并且校正这种状态变得困难。如果未达到条件式(4)的下限值并且L4R2为负值，第四透镜L4的物体侧表面具有正屈光力，因此，上彗差和畸变的生成增加，并且校正这种状态变得困难。
为确保本实施例的效果，优选条件式(4)的下限值为0.90。并且为确保本实施例的效果，优选条件式(4)的下限值为0.99。
为确保本实施例的效果，优选条件式(4)的上限值为8.60。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选满足下述条件式(5)。
-1.450<(L5R1+L4R2)/(L5R1-L4R2)<-0.310---(5)
其中，L5R1表示第五透镜L5的物体侧表面的曲率半径。
条件式(5)规定在第四透镜L4的像侧表面与第五透镜L5的物体侧表面之间的产生的空气透镜的形状因子。通过在该实施例的光学系统WL中满足条件式(5)，能良好地校正彗差和畸变，并且即使光学系统WL是小型的，也能获得平的像平面。如果未达到条件式(5)的下限值，并且L4R2是负值，L4R2生成正屈光力，因此，畸变的生成增加，并且校正这种状态变得困难。此外，Petzval和变得太大，使得难以获得平的像平面。如果超出条件式(5)的上限值，第四透镜L4的物体侧表面的曲率半径变得太小。因此，能有效地校正内部彗差和畸变，但过度校正球面像差，并且校正这种状态变得困难。
为确保本实施例的效果，优选条件式(5)的下限值为-1.200。为确保本实施例的效果，优选条件式(5)的下限值为-1.000。
为确保本实施例的效果，优选，条件式(5)的上限值为-0.510。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选满足下述条件式(6)。
L3f/f<0.56---(6)
其中，L3f表示第三透镜L3的焦距。
条件式(6)规定第三透镜L3的焦距。通过在本实施例的光学系统WL中满足条件式(6)，能良好地校正彗差和像散，并且即使光学系统WL是小型的，也能获得平的像平面。如果条件式(6)中的相应值超出上限值，第三透镜L3的正屈光力变得过小。因此，整个镜头系统变大。在这种情况下，如果增加第二透镜L2的正屈光力，会实现小型化，但在第一透镜L1和第二透镜L2中生成的彗差和像散变得过大，使得难以校正整个镜头系统中的像散。
为确保本实施例的效果，优选条件式(6)的上限值为0.53。为最大程度确保本实施例的效果，优选条件式(6)的上限值为0.49。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选第一透镜L1是具有面向像的凹表面的负弯月透镜。通过该构造，能良好地校正畸变和彗差。
在根据本实施例的光学系统WL中，优选，位于离像最近的透镜的像侧表面(在图16的情况下，第七透镜L7的像侧表面m13)为非球面。通过这种构造，远轴光线通过远离光轴的位置的表面变为非球面，并且有效像差校正变得可能。如果将非球面表面构造成在从光轴向周边的方向中，屈光力逐步变弱，那么能良好地校正场曲和像散，并且能良好地校正整个镜头系统的像差。
根据具有本实施例的上述构造的光学系统WL，能实现当不使用相机时，镜筒能缩回到相机中，但仍然小型、广角、亮度和高光学性能的光学系统。此外，能通过最小化缩回状态中的镜筒部分的厚度，实现更薄相机。
图22和图23示出作为包括上述光学系统WL的光学装置的数码相机CAM(光学装置)的构造。在数码相机CAM中，如果按下电源按钮(未示出)，打开像捕捉镜头(光学系统WL)的快门(未示出)，以及由光学系统WL采集来自物体的光，并且在设置在像平面I(见图16)上的成像元件C(例如CCD，CMOS)上形成像。在成像元件C上形成的物体像显示在设置在数码相机CAM的背面上的液晶监视器M上。用户在查看液晶监视器M的同时，确定构图，然后按下释放按钮B1来使用成像元件C拍摄物体像，并且将该像记录和存储在存储器(未示出)中。
在相机CAM中，设置当物体显得暗时发出辅助光的辅助发光单元EF和用来设定数码相机CAM的各种条件的功能按钮B2。这里，举例示出集成相机CAM和光学系统WL的小型相机，但光学装置可以是单镜头反光相机，其中，具有光学系统WL的镜筒和相机本体可以拆卸。
根据具有上述构造的相机CAM，其中，包括光学系统WL作为像捕捉镜头WL，能实现当不使用相机时，镜筒能缩回到相机中，但仍然具有小型、广角、亮度和高光学性能的相机。此外，通过最小化缩回状态中的镜筒部分的厚度，能实现更薄相机。
现在，将参考图24，描述制造光学系统WL的方法。首先，组装每一透镜，使得在镜筒中，按从物体侧的顺序，设置具有负屈光力的第一透镜L1、具有正屈光力的第二透镜L2、具有正屈光力的第三透镜L3、具有负屈光力的第四透镜L4、具有负屈光力的第五透镜L5和具有正屈光力的第六透镜L6(步骤ST10)。在该步骤中，组装每一透镜，使得满足下述条件式(4)。
0.88<L4R2/f---(4)
其中，L4R2表示第四透镜L4的像侧表面的曲率半径，以及f表示整个镜头系统的焦距。
作为根据本实施例的透镜构造的实例，如在图16的光学系统WL中所示，每一构件组装在镜筒中，使得按顺序，设置作为具有负屈光力的第一透镜L1的具有面向物体的凸表面的负弯月透镜、作为具有正屈光力的第二透镜L2的具有面向物体的凸表面的正弯月透镜、作为具有正屈光力的第三透镜L3的双凸正透镜、作为具有负屈光力的第四透镜L4的双凹负透镜、作为具有负屈光力的第五透镜L5的双凹负透镜、作为具有正屈光力的第六透镜L6的双凸正透镜以及作为第七透镜L7的双凸正透镜。双凸正透镜L3和双凹负透镜L4胶合成胶合透镜。双凹负透镜L5和双凸正透镜L6构成胶合透镜。光学系统WL满足条件式(4)(相应值：0.993)。
根据制造本实施例的光学系统WL的方法，能实现当不使用相机时，镜筒能缩回到相机中，但仍然具有小型、广角、亮度和高光学性能的光学系统。此外，通过最小化缩回状态中的镜筒部分的厚度，能实现有助于更薄相机的光学系统。
实例(2)
现在，将参考附图，描述实施例2的每一实例(实例7至实例9)。
与实例7有关的图16中的每一参考符号与其他实例无关以便防止由参考符号的数位的增加导致描述复杂化。因此，即使实例7的图中的参考符号与用于另一实例的图中的参考符号相同，也不一定表示这些实例中的构成元件是相同的。
在每一实例中，相对于C线(波长：656.2730nm)、d线(波长：587.5620nm)、F线(波长：486.1330nm)和g线(波长：435.8350nm)，计算像差特性。
下面示出的表7至表9是实例7至实例9中，关于每一数据的表。
在[条件式]中，示出了对应于每一条件式(4)至(6)的值。
在下述所有数据值中，除非具体指出，否则“mm”通常用作焦距f、曲率半径R、表面距离D和其他长度的单位，但单位不限于“mm”，以及可以使用另一适当的单位，因为即使成比例地扩大或成比例地缩小光学系统，也能获得等效的光学性能。
表中的该描述对所有实例相同，因此，下文省略其描述。
(实例7)
参考图16、图17和表7，描述实例7。如图16中所示，根据实例7的光学系统WL(WL7)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、孔径光阑S、作为双凹负透镜的第五透镜L5、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第六透镜L6、作为具有面向像的凸表面的正弯月透镜的第七透镜L7和滤波器组FL。第七透镜L7的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表7示出实例7的每一数据值。表7中的表面编号1至18分别对应于图16中所示的每一光学表面m1至m18。在实例7中，表面14是非球面。
(表7)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面14
κ＝1.0000,A4＝7.2951E-01,A6＝3.2482E+00,A8＝0.0000E+00,A10＝3.1024E+01
[各种数据]
[条件式]
条件式(4)L4R2/f＝8.587
条件式(5)(L5R1+L4R2)/(L5R1-L4R2)＝-0.860
条件式(6)L3f/f＝0.554
如表7所示，实例1的光学系统WL7满足条件式(4)至(6)。
图17是示出在聚焦无限远时，根据实例7的光学系统WL7的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。
在示出像差的每一图中，FNO表示F数，以及A表示相对于每一像高的半视角(单位：°)。d表示在d线处的像差，g表示在g线处的像差，C表示在C线处的像差，以及F表示在F线处的像差。无指标则是指在d线处的像差。在示出像散的图中，实线表示矢状像面，而虚线表示子午像面。该实例的参考符号对示出稍后所述的每一实例中的各种像差的图来说是相同的。
如图17中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例7的光学系统WL7具有良好的成像性能。
(实例8)
参考图18、图19和表8，描述实例8。如图18中所示，根据实例8的光学系统WL(WL8)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、孔径光阑S、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、作为双凹负透镜的第五透镜L5和作为双凸正透镜的第六透镜L6的胶合透镜、作为双凸正透镜的第七透镜L7和滤波器组FL。第七透镜L7的像侧透镜表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表8示出实例8的每一数据值。表8中的表面编号1至17分别对应于图18中所示的每一光学表面m1至m17。在实例8中，表面13是非球面。
(表8)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝1.0000,A4＝1.3016E+00,A6＝3.4411E+00,A8＝2.7592E+00,A10＝-4.1017E+01
[各种数据]
[条件式]
条件式(4)L4R2/f＝0.993
条件式(5)(L5R1+L4R2)/(L5R1-L4R2)＝-0.318
条件式(6)L3f/f＝0.445
如表8所示，实例8的光学系统WL8满足条件式(4)至(6)。
图19是示出在聚焦无限远时，根据实例8的光学系统WL8的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。如图19中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例8的光学系统WL8具有良好的成像性能。
(实例9)
参考图20、图21和表9，描述实例9。如图20中所示，根据实例9的光学系统WL(WL9)是广角单聚焦镜头，并且按从物体侧的顺序，具有作为具有面向物体的凸表面的负弯月透镜的第一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、作为双凸正透镜的第三透镜L3和作为双凹负透镜的第四透镜L4的胶合透镜、孔径光阑S、作为双凹负透镜的第五透镜L5和作为双凸正透镜的第六透镜L6的胶合透镜和滤波器组FL。第六透镜L6的像侧表面是非球面的。由低通滤波器、红外截止滤波器等等构成滤波器组FL，以便截止超出设置在像平面I上的固态成像元件(例如CCD,CMOS)的临界分辨率的空间频率。
表9示出实例9的每一数据值。表9中的表面编号1至15分别对应于图20中所示的每一光学表面m1至m15。在实例9中，表面11是非球面。
(表9)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面11
κ＝1.0000,A4＝1.3316E+00,A6＝4.5790E+00,A8＝1.8336E+01,A10＝-7.1378E+01
[各种数据]
[条件式]
条件式(4)L4R2/f＝107.133
条件式(5)(L5R1+L4R2)/(L5R1-L4R2)＝-0.989
条件式(6)L3f/f＝0.488
如表9所示，实例9的光学系统WL9满足条件式(4)至(6)。
图21是示出在聚焦无限远时，根据实例9的光学系统WL9的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)。如图21中示出像差的每一图可以看出，良好地校正各种像差，确保根据实例9的光学系统WL9具有良好的成像性能。
根据上述每一实例，能实现当不使用相机时，能将镜筒缩回到相机中，但仍然通过少量构成元件，具有小型、亮度(Fno为约2.8)、广角(约76°)，以及高光学性能的光学系统。
为帮助理解本发明，使用实施例的构成要求，描述了本发明，但不必说，本发明不限于这些实施例。
数字和字符的说明
WL(WL1至WL9)  光学系统
L1  第一透镜
L2  第二透镜
L3  第三透镜
L4  第四透镜
L5  第五透镜
L6  第六透镜
S  孔径光阑
FL  滤波器组
I  像平面
CAM  数码相机(光学装置)

Claims (15)

1.一种光学系统，按从物体侧的顺序，包括：
具有负屈光力的第一透镜；
具有正屈光力的第二透镜；
具有正屈光力的第三透镜；
具有负屈光力的第四透镜；
具有负屈光力的第五透镜；以及
具有正屈光力的第六透镜，以及
满足下述条件式：
1.52<L3R1/f3
其中，L3R1表示所述第三透镜的物体侧透镜表面的曲率半径，以及f3表示所述第三透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中：
所述第一透镜是具有面向像的凹表面的负弯月透镜。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中：
所述第三透镜和所述第四透镜构成胶合透镜，并且满足下述条件式：
0.10<n3–n4<0.30
其中，n3表示在d线处，所述第三透镜的材料的折射率，以及n4表示在d线处，所述第四透镜的材料的折射率。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中：
所述第二透镜是具有面向物体的凸表面的正弯月透镜。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中：
满足下述条件式：
1.00<Σd/f<1.30
其中，Σd表示所述光学系统中，从离物体最近的透镜表面到离像最近的透镜表面的光轴上的距离，以及f表示整个镜头系统的焦距。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中：
离像最近的透镜表面是非球面。
7.一种光学装置，包括根据权利要求1所述的光学系统。
8.一种制造光学系统的方法，所述光学系统按从物体侧的顺序，包括具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、具有负屈光力的第四透镜、具有负屈光力的第五透镜、和具有正屈光力的第六透镜，
所述方法包括在镜筒中组装每一透镜，使得满足下述条件式：
1.52<L3R1/f3
其中，L3R1表示所述第三透镜的物体侧透镜表面的曲率半径，以及f3表示所述第三透镜的焦距。
9.一种光学系统，按从物体侧的顺序，包括：
具有负屈光力的第一透镜；
具有正屈光力的第二透镜；
具有正屈光力的第三透镜；
具有负屈光力的第四透镜；
具有负屈光力的第五透镜；以及
具有正屈光力的第六透镜，以及
满足下述条件式：
0.88<L4R2/f
其中，L4R2表示所述第四透镜的像侧表面的曲率半径，以及f表示整个镜头系统的焦距。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其中，
满足下述条件式：
-1.450<(L5R1+L4R2)/(L5R1-L4R2)<-0.310
其中，L5R1表示所述第五透镜的物体侧表面的曲率半径。
11.根据权利要求9所述的光学系统，其中，
满足下述条件式：
L3f/f<0.56
其中，L3f表示所述第三透镜的焦距。
12.根据权利要求9所述的光学系统，其中，
所述第一透镜是具有面向像的凹表面的负弯月透镜。
13.根据权利要求9所述的光学系统，其中，
位于离像最近的透镜的像侧表面为非球面。
14.一种光学装置，包括根据权利要求9所述的光学系统。
15.一种光学系统的制造方法，所述光学系统按从物体侧的顺序，包括：具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、具有负屈光力的第四透镜、具有负屈光力的第五透镜、和具有正屈光力的第六透镜，以及
所述方法在镜筒中组装每一透镜，使得满足下述条件式：
0.88<L4R2/f
其中，L4R2表示所述第四透镜的像侧表面的曲率半径，以及f表示整个镜头系统的焦距。
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