CN107450164B - 光学系统和包括光学系统的图像拾取装置 - Google Patents

光学系统和包括光学系统的图像拾取装置 Download PDF

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Abstract

公开了光学系统和包括光学系统的图像拾取装置。光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元；在聚焦期间移动并具有正折光力或负折光力的第二透镜单元；以及具有正折光力或负折光力的第三透镜单元。第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。在聚焦期间，相邻透镜单元之间的间隔改变。在光学系统中，整个光学系统的焦距f、沿着光轴从第一透镜单元的最靠近物侧的透镜表面到像面的距离LD、第一透镜单元中包括的正透镜的材料以及第一透镜单元中包括的正透镜的布置被适当地设定。

Description

光学系统和包括光学系统的图像拾取装置
技术领域
本发明涉及一种光学系统并涉及包括该光学系统的图像拾取装置，并且适用于使用图像拾取元件的图像拾取装置，诸如数字静态相机、摄像机、监视相机或广播相机，或适用于诸如使用卤化银拍摄胶片的相机的图像拾取装置。
背景技术
作为具有长焦距的摄影光学系统，所谓的望远型摄影光学系统是已知的，其中具有正折光力的光学系统设置在物侧，并且具有负折光力的光学系统设置在像侧。这种望远型摄影光学系统例如用在具有固定焦距的超望远透镜中。
在超望远透镜中，一般而言，随着焦距增加，轴向色差和倍率色差频繁地出现。作为适当地校正这种色差的已知方法，使用具有低色散和反常色散的材料作为被设置成最靠近物侧的正透镜的材料。
在日本专利公开No.2015-215559中的光学系统中，从物侧起依次设置由具有低色散和反常色散的材料制成的正透镜L11和正透镜L12。在这里，用作正透镜的材料并具有低色散和反常色散的材料一般具有低的耐擦伤性。因此，在日本专利公开No.2015-215559中的光学系统中，在正透镜L11的物侧设置有盖玻璃，使得来自正透镜L11外侧的冲击等不可能被施加到正透镜L11。
在日本专利公开No.2015-215559中的光学系统中，正透镜L11和正透镜L12设置在轴上光线和轴外光线的入射高度大的位置处，以适当地校正色差。但是，正透镜L11的有效直径和正透镜L12的有效直径趋向于大，作为其结果，光学系统趋向于变重。
为了进一步减小光学系统的重量，重要的是将由具有低色散和反常色散的材料制成的正透镜设置在适当的位置处。
发明内容
本发明提供了一种轻并且其像差(诸如色差)被适当校正的光学系统，以及包括该光学系统的图像拾取装置。
根据本发明的一方面的光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力或负折光力的第二透镜单元以及具有正折光力或负折光力的第三透镜单元。第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。在聚焦期间，第二透镜单元被布置成移动以改变相邻透镜单元之间的间隔。第一透镜单元包括被设置成最靠近物侧的正透镜G1p、被设置成比正透镜G1p更靠近像侧的正透镜G2p以及被设置成比正透镜G2p更靠近像侧的正透镜G3p。当光学系统的焦距为f、沿着光轴从第一透镜单元的最靠近物侧的透镜表面到像面的距离为LD、沿着光轴在正透镜G1p与被设置成相邻于正透镜G1p的像侧的透镜之间的距离为D12、正透镜G2p的材料的阿贝数为νdG2p、正透镜G3p的材料的阿贝数为νdG3p时，满足以下条件表达式：
LD/f＜1.0；
0.200≤D12/LD＜0.500；
νdG2p＞73.0；以及
νdG3p＞73.0。
根据本发明的另一方面的光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力或负折光力的第二透镜单元以及具有正折光力或负折光力的第三透镜单元。第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。在聚焦期间，第二透镜单元被布置成移动以改变相邻透镜单元之间的间隔。第一透镜单元包括被设置成最靠近物侧的正透镜G1p、被设置成相邻于正透镜G1p的像侧的正透镜G2p以及被设置成比正透镜G2p更靠近像侧的正透镜G3p。当光学系统的焦距为f、沿着光轴从第一透镜单元的最靠近物侧的透镜表面到像面的距离为LD、沿着光轴在正透镜G1p与正透镜G2p之间的距离为D12、正透镜G2p的材料的阿贝数为νdG2p、正透镜G3p的材料的阿贝数为νdG3p时，满足以下条件表达式：
LD/f＜1.0；
0.170＜D12/LD＜0.500；
νdG2p＞73.0；以及
νdG3p＞73.0。
根据本发明的还有另一方面的光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力或负折光力的第二透镜单元以及具有正折光力或负折光力的第三透镜单元。第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。在聚焦期间，第二透镜单元移动以改变相邻透镜单元之间的间隔。第一透镜单元包括被设置成最靠近物侧的正透镜G1p、被设置成比正透镜G1p更靠近像侧的正透镜G2p、被设置成比正透镜G2p更靠近像侧的正透镜G3p，以及至少一个负透镜。当光学系统的焦距为f、沿着光轴从第一透镜单元的最靠近物侧的透镜表面到像面的距离为LD、沿着光轴在正透镜G1p与被设置成相邻于正透镜G1p的像侧的透镜之间的距离为D12、正透镜G2p的材料的阿贝数为νdG2p、正透镜G3p的材料的阿贝数为νdG3p、正透镜G1p的焦距为fG1p、并且第一透镜单元中包括的至少一个负透镜中被设置成最靠近物侧的负透镜G1n的焦距为fG1n时，满足以下条件表达式：
LD/f＜1.0；
0.170＜D12/LD＜0.500；
νdG2p＞73.0；
νdG3p＞73.0；以及
1.80＜|fG1p/fG1n|＜10.00。
根据本发明的还有另一方面的图像拾取装置包括上述的根据本发明的任一方面的光学系统，以及图像拾取元件，该图像拾取元件被布置为接收由该光学系统形成的图像。
参照附图从以下对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据第一实施例的光学系统的透镜的截面图。
图2例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第一实施例的光学系统的像差。
图3是根据第二实施例的光学系统的透镜的截面图。
图4例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第二实施例的光学系统的像差。
图5是根据第三实施例的光学系统的透镜的截面图。
图6例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第三实施例的光学系统的像差。
图7是根据第四实施例的光学系统的透镜的截面图。
图8例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第四实施例的光学系统的像差。
图9是根据第五实施例的光学系统的透镜的截面图。
图10例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第五实施例的光学系统的像差。
图11是根据第六实施例的光学系统的透镜的截面图。
图12例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第六实施例的光学系统的像差。
图13是根据第七实施例的光学系统的透镜的截面图。
图14例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第七实施例的光学系统的像差。
图15是根据第八实施例的光学系统的透镜的截面图。
图16例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第八实施例的光学系统的像差。
图17是根据第九实施例的光学系统的透镜的截面图。
图18例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第九实施例的光学系统的像差。
图19是根据第十实施例的光学系统的透镜的截面图。
图20例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第十实施例的光学系统的像差。
图21是根据第十一实施例的光学系统的透镜的截面图。
图22例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第十一实施例的光学系统的像差。
图23是根据第十二实施例的光学系统的透镜的截面图。
图24例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第十二实施例的光学系统的像差。
图25是根据第十三实施例的光学系统的透镜的截面图。
图26例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第十三实施例的光学系统的像差。
图27是根据第十四实施例的光学系统的透镜的截面图。
图28例示了当光学系统聚焦在无穷远处时根据第十四实施例的光学系统的像差。
图29是图像拾取装置的主要部分的示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述根据本发明的实施例的光学系统和包括这种光学系统的图像拾取装置。根据每个实施例的光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力或负折光力的第二透镜单元以及具有正折光力或负折光力的第三透镜单元，这些透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。在聚焦期间，第二透镜单元移动以改变相邻透镜单元之间的间隔。在这里，术语“透镜单元”是指在聚焦期间一体地移动的透镜元件。透镜单元包括一个或多个透镜。透镜单元并非必须包括多个透镜。
图1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25和27是根据对应的第一实施例至第十四实施例的光学系统的截面图。图2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26和28例示了当对应的光学系统聚焦在无穷远处时根据对应的第一实施例至第十四实施例的光学系统的像差。
图29是根据本发明的实施例的图像拾取装置的示意图。根据每个实施例的光学系统是用在图像拾取装置(诸如摄像机、数字相机、卤化银胶片相机或电视相机)中的摄影透镜系统。在透镜的截面图中，左侧是物侧(前)，右侧是像侧(后)。在透镜的截面图中，Bi表示第i个透镜单元，其中i表示从物侧到像侧的透镜单元的次序。
在每个实施例中，SP表示孔径光阑。在第二实施例、第四实施例、第八实施例、第十三实施例和第十四实施例中，孔径光阑SP设置在第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间。在第三实施例中，孔径光阑SP设置在第一透镜单元B1中。在第一实施例、第五实施例、第六实施例、第七实施例、第九实施例、第十实施例、第十一实施例和第十二实施例中，孔径光阑SP设置在第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间。
根据第一实施例、第十一实施例和第十二实施例的光学系统各自包括具有正折光力的第一透镜单元、具有负折光力的第二透镜单元以及具有正折光力的第三透镜单元，这些透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。根据第二实施例、第四实施例和第八实施例的光学系统各自包括具有正折光力的第一透镜单元、具有负折光力的第二透镜单元以及具有负折光力的第三透镜单元，这些透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。根据第三实施例、第五实施例、第六实施例、第十实施例、第十三实施例和第十四实施例的光学系统各自包括具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元以及具有负折光力的第三透镜单元，这些透镜单元顺序地从物侧到像侧设置。根据第七和第九实施例的光学系统各自包括具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元以及具有正折光力的第三透镜单元。
符号IP表示像面。当光学系统被用作摄像机或数字相机的图像拾取光学系统时，像面IP对应于固态图像拾取元件(光电转换元件)，诸如CCD传感器和CMOS传感器。当根据每个实施例的光学系统被用作卤化银胶片相机的图像拾取光学系统时，像面对应于胶片平面。
在例示球面像差的图示中，Fno表示F数，并且指示相对于d线(波长：587.6nm)和g线(波长：435.8nm)的球面像差。在例示像散的图示中，ΔS表示弧矢像面中的像散量，并且ΔM表示子午像面中的像散量。相对于d线的畸变像差被指示。在例示色差的图示中，例示了在g线处的色差。ω表示图像拾取半视角。
在每个实施例中，如由透镜的截面图中的每一个中的箭头所指示的，在从无限远处的点聚焦到近距离时，第二透镜单元B2移动以改变相邻透镜单元之间的间隔。在根据实施例中的每一个实施例的光学系统中，第二透镜单元B2对应于聚焦单元。在第一实施例、第二实施例、第四实施例、第八实施例、第十一实施例和第十二实施例中，在从无限远处的点聚焦到近距离时，第二透镜单元B2被向像侧移动。在第三实施例、第五实施例至第七实施例、第九实施例、第十实施例、第十三实施例和第十四实施例中，在从无限远处的点聚焦到近距离时，第二透镜单元B2被向物侧移动。
在根据每个实施例的光学系统中，光学系统的透镜中的一些可以构成图像稳定单元，在这种情况下，通过在包括垂直于光轴的方向中的分量的方向中移动图像稳定单元，可以改变焦点位置。这使得能够校正图像模糊。第一透镜单元B1、第二透镜单元B2和第三透镜单元B3中的任何一个可以充当图像稳定单元；或者特定透镜单元中的透镜中的一些可以充当图像稳定单元。
在根据每个实施例的光学系统中，第一透镜单元B1中的透镜被布置成使得沿着光轴在第一透镜单元B1中包括的透镜中被设置成最靠近物侧的正透镜G1p与被设置成相邻于正透镜G1p的像侧的透镜之间的距离大。这使得能够有效地减小被设置成比正透镜G1p更靠近像侧的透镜的有效直径。
此外，第一透镜单元B1中包括的并且被设置成比正透镜G1p更靠近像侧的正透镜G2p和第一透镜单元B1中包括的并且被设置成比正透镜G2p更靠近像侧的正透镜G3p由具有低色散和反常色散的材料制成。因此，能够减小光学系统的重量并校正色差。
在这里，作为与校正光学系统中的色差相关的参数，阿贝数νd和局部色散率θgF是已知的。当材料相对于g线(波长：435.8nm)、F线(486.1nm)、C线(波长：656.3nm)和d线(波长：587.6nm)的折射率为Ng、NF、NC和Nd时，阿贝数νd和局部色散率θgF被表达如下：
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)
θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)
一般而言，通过使用具有低色散的材料作为整体上具有正折光力的透镜单元中的正透镜的材料，能够减小一阶色差的生成量。此外，通过使用具有反常色散的材料作为整体上具有正折光力的透镜单元中的正透镜的材料，能够适当地校正二阶倍率色差。
这里，描述用于透镜的材料的反常色散。当
ΔθgF＝θgF-(0.6438-0.001682×νd)...(A)时，
对于许多材料，公式(A)的数值变成接近零的值。随着公式(A)的数值从零移开，材料变成具有更高反常色散的材料。
根据每个实施例的光学系统满足以下条件表达式：
LD/f＜1.0...(1)
0.170＜D12/LD＜0.500...(2)
νdG2p＞73.0...(3)
νdG3p＞73.0...(4)
这里，整个光学系统的焦距为f，并且沿着光轴从第一透镜单元B1的最靠近物侧的透镜表面到像面的距离(以下称为“总体透镜长度”)为LD。第一透镜单元B1中包括的透镜中被设置成最靠近物侧的正透镜G1p与被设置成相邻于正透镜G1p的像侧的透镜G2之间的距离为D12。第一透镜单元B1中包括的并且被设置成比正透镜G1p更靠近像侧的正透镜G2p的材料的阿贝数为νdG2p，第一透镜单元B1中包括的并且被设置成比正透镜G2p更靠近像侧的正透镜G3p的材料的阿贝数为νdG3p。
条件表达式(1)示出沿着光轴从第一透镜单元B1的最靠近物侧的透镜表面到像面的距离LD小于整个光学系统的焦距f。一般而言，安装在望远透镜中并且其总体透镜长度小的光学系统具有大于总体透镜长度的焦距。当LD/f变得大于条件表达式(1)的上限并且总体透镜长度增加时，光学系统在光轴方向变大。因此，这是不期望的。
条件表达式(2)是规定总体透镜长度LD与沿着光轴在正透镜G1p和设置成相邻于正透镜G1p的像侧的透镜G2之间的距离D12之比的条件表达式。虽然，在根据每个实施例的光学系统中，透镜G2对应于正透镜G2p，但是透镜G2可以是与正透镜G2p不同的透镜。然而，为了在使光学系统轻的同时有效地校正色差，期望将正透镜G2p设置成相邻于正透镜G1p。
当D12/LD变得小于条件表达式(2)的下限并且沿着光轴在正透镜G1p和透镜G2之间的距离D12变小时，透镜G2的有效直径变得太大，作为其结果，光学系统的重量增加。因此，这是不期望的。当D12/LD变得大于条件表达式(2)的上限并且沿着光轴在正透镜G1p和透镜G2之间的距离D12变大时，变得难以校正由于设置成比正透镜G1p更靠近像侧的透镜而在正透镜G1p处出现的球面像差和色差。因此，这是不期望的。
条件表达式(3)和条件表达式(4)是规定正透镜G2p的材料的阿贝数νdG2p和正透镜G3p的材料的阿贝数νdG3p的条件表达式。当νdG2p变得小于条件表达式(3)的下限并且变小时，在正透镜G2p处频繁出现色差。因此，这是不期望的。类似地，当νdG3p变得小于条件表达式(4)的下限并且变小时，在正透镜G3p处频繁出现色差。因此，这是不期望的。
在每个实施例中，如上所述，每个元件被适当地设定，以满足条件表达式(1)至条件表达式(4)。这使得能够提供其像差(诸如色差)被适当地校正的轻的光学系统。
在每个实施例中，条件表达式(1)至(4)的数值范围可以期望地设定如下：
LD/f＜0.98...(1a)
0.175＜D12/LD＜0.450...(2a)
νdG2p＞80.0...(3a)
νdG3p＞80.0...(4a)
另外，条件表达式(1)至(4)的数值范围可以更期望地设定如下：
LD/f＜0.96...(1b)
0.178＜D12/LD＜0.400...(2b)
νdG2p＞90.0...(3b)
νdG3p＞90.0...(4b)
如在根据第一实施例至第九实施例的光学系统和根据第十一实施例至第十四实施例的光学系统中，当D12/LD为0.200或更大时，能够进一步减小光学系统的重量。
另外，在每个实施例中，期望满足以下条件表达式中的一个或多个：
0.020＜θgF_G2p-(0.6438-0.001682×νdG2p)＜0.100...(5)
0.020＜θgF_G3p-(0.6438-0.001682×νdG3p)＜0.100...(6)
LG2p/(LD-D12)＞0.80...(7)
LG3p/(LD-D12)＞0.70...(8)
ρG1p＜3.0[g/cm3]...(9)
1.50＜fG1p/fG2p＜5.00...(10)
1.30＜fG1p/fG3p＜5.00...(11)
1.80＜|fG1p/fG1n|＜10.00...(12)
20.0＜νdG1n＜40.0...(13)
在这里，正透镜G2p的材料的局部色散率为θgF_G2p，正透镜G3p的材料的局部色散率为θgF_G3p，并且沿着光轴从正透镜G2p的物侧透镜表面到像面的距离为LG2p。沿着光轴从正透镜G3p的物侧透镜表面到像面的距离为LG3p，正透镜G1p的材料的比重为ρG1p，正透镜G1p的焦距为fG1p，正透镜G2p的焦距为fG2p，正透镜G3p的焦距为fG3p。第一透镜单元B1中包括的负透镜中被设置成最靠近物侧的负透镜G1n的焦距为fG1n，负透镜G1n的材料的阿贝数为νdG1n。
条件表达式(5)是规定正透镜G2p的材料的反常色散的条件表达式。通过从具有反常色散的材料形成正透镜G2p，能够更有效地校正二阶倍率色差。具有大于条件表达式(5)的上限的数值的材料对于作为摄影光学系统几乎没什么实际用处。当使用具有小于条件表达式(5)的下限的数值的材料作为正透镜G2p的材料时，难以充分地校正二阶倍率色差。因此，这是不期望的。
条件表达式(6)是规定正透镜G3p的材料的反常色散的条件表达式。通过从具有反常色散的材料形成正透镜G3p，能够更有效地校正二阶倍率色差。具有大于条件表达式(6)的上限的数值的材料对于作为摄影光学系统几乎没什么实际用处。当使用具有小于条件表达式(6)的下限的数值的材料作为正透镜G3p的材料时，难以充分地校正二阶倍率色差。因此，这是不期望的。
条件表达式(7)是规定正透镜G2p在整个光学系统中的位置的条件表达式。当(LD-D12)变得小于条件表达式(7)的下限时，正透镜G1p和正透镜G2p之间的距离变得太大，作为其结果，入射在正透镜G2p上的轴上光线和轴外光线的高度变得太低。因此，变得难以适当地校正在正透镜G2p中的二阶倍率色差以及轴向色差。因此，这是不期望的。
条件表达式(8)是规定正透镜G3p在整个光学系统中的位置的条件表达式。当(LD-D12)变得小于条件表达式(8)的下限时，正透镜G1p和正透镜G3p之间的距离变得太大，作为其结果，入射在正透镜G3p上的轴上光线和轴外光线的高度变得太低。因此，变得难以适当地校正在正透镜G3p中的二阶倍率色差以及轴向色差。因此，这是不期望的。
条件表达式(9)是规定正透镜G1p的材料的比重pG1p的条件表达式。当pG1p变得大于条件表达式(9)的上限并且正透镜G1p的材料的比重pG1p变大时，正透镜G1p变重，作为其结果，变得难以减小光学系统的重量。因此，这是不期望的。
条件表达式(10)是规定正透镜G1p的焦距fG1p与正透镜G2p的焦距fG2p之比的条件表达式。当fG1p/fG2p变得小于条件表达式(10)的下限并且正透镜G1p的焦距fG1p变小时，正透镜G1p的折光力变得太强，作为其结果，在正透镜G1p处频繁地出现轴向色差。因此，这是不期望的。为了通过第一透镜单元B1中包括的负透镜来校正在正透镜G1p处出现的轴向色差，有必要增加负透镜的数量，作为其结果，光学系统的重量增加。因此，这是不期望的。
当fG1p/fG2p变得大于条件表达式(10)的上限并且正透镜G1p的焦距fG1p变大时，正透镜G1p的折光力变得太弱。作为其结果，正透镜G1p处的光不能充分地会聚，并且设置在正透镜G1p的像侧的透镜的有效直径变大，由此增加了光学系统的重量。因此，这是不期望的。
条件表达式(11)是规定正透镜G1p的焦距fG1p与正透镜G3p的焦距fG3p之比的条件表达式。当fG1p/fG3p变得小于条件表达式(11)的下限并且正透镜G1p的焦距fG1p变小时，正透镜G1p的折光力变得太强，作为其结果，在正透镜G1p处频繁地出现轴向色差。因此，这是不期望的。为了通过第一透镜单元B1中包括的负透镜来校正在正透镜G1p处出现的轴向色差，有必要增加负透镜的数量，作为其结果，光学系统的重量增加。因此，这是不期望的。
当fG1p/fG3p变得大于条件表达式(11)的上限并且正透镜G1p的焦距fG1p变大时，正透镜G1p的折光力变得太弱。作为其结果，正透镜G1p处的光不能充分会聚，并且设置在正透镜G1p的像侧的透镜的有效直径变大，由此增加了光学系统的重量。因此，这是不期望的。
条件表达式(12)是规定正透镜G1p的焦距fG1p与负透镜G1n的焦距fG1n之比的条件表达式。当|fG1p/fG1n|变得小于条件表达式(12)的下限并且正透镜G1p的焦距fG1p变小时，正透镜G1p的折光力变得太强，作为其结果，在正透镜G1p处频繁地出现轴向色差。因此，这是不期望的。当|fG1p/fG1n|变得小于条件表达式(12)的下限并且负透镜G1n的焦距fG1n变大时，负透镜G1n的折光力变得太弱。作为其结果，变得难以通过负透镜G1n来校正在正透镜G1p处出现的轴向色差和球面像差。因此，这是不期望的。
当|fG1p/fG1n|变得大于条件表达式(12)的上限并且正透镜G1p的焦距fG1p变大时，正透镜G1p的折光力变得太弱。作为其结果，在正透镜G1p处的光不能充分会聚，并且设置在正透镜G1p的像侧的透镜的有效直径变大，由此增加了光学系统的重量。因此，这是不期望的。
条件表达式(13)是规定负透镜G1n的材料的阿贝数νdG1n的条件表达式。通过使用具有高色散的材料作为具有正折光力的第一透镜单元B1中包括的负透镜G1n的材料，能够适当地校正一阶色差。当νdG1n变得小于条件表达式(13)的下限时，在负透镜G1n处，倍率色差被过度校正。因此，这是不期望的。当νdG1n变得大于条件表达式(13)的上限时，变得难以充分地校正在负透镜G1n处的倍率色差。因此，这是不期望的。
条件表达式(5)至条件表达式(13)的数值范围可以期望地设定如下：
0.030＜θgF_G2p-(0.6438-0.001682×νdG2p)＜0.080...(5a)
0.025＜θgF_G3p-(0.6438-0.001682×νdG3p)＜0.080...(6a)
LG2p/(LD-D12)＞0.85...(7a)
LG3p/(LD-D12)＞0.75...(8a)
ρG1p＜2.8[g/cm3]...(9a)
1.60＜fG1p/fG2p＜4.50...(10a)
1.40＜fG1p/fG3p＜4.50...(11a)
1.90＜|fG1p/fG1n|＜8.00...(12a)
21.0＜νdG1n＜39.0...(13a)
条件表达式(5)至条件表达式(13)的数值范围可以更期望地设定如下：
0.040＜θgF_G2p-(0.6438-0.001682×νdG2p)＜0.070...(5b)
0.030＜θgF_G3p-(0.6438-0.001682×νdG3p)＜0.070...(6b)
LG2p/(LD-D12)＞0.90...(7b)
LG3p/(LD-D12)＞0.80...(8b)
ρG1p＜2.7[g/cm3]...(9b)
1.70＜fG1p/fG2p＜4.00...(10b)
1.50＜fG1p/fG3p＜4.00...(11b)
2.00＜|fG1p/fG1n|＜7.00...(12b)
23.0＜νdG1n＜38.5...(13b)
期望在聚焦期间移动的第二透镜单元B2包括正透镜和负透镜。这使得能够抑制色差中的变化，尤其是聚焦期间的轴向色差。
期望第二透镜单元B2包括两个或更少的透镜。这使得能够减小聚焦单元的重量，并且进一步减小用于驱动作为聚焦单元的第二透镜单元B2的机构的尺寸和重量。
另外，在根据每个实施例的光学系统中，期望第一透镜单元B1在聚焦期间是不可移动的。在光学系统的透镜单元中被设置成最靠近物侧的第一透镜单元B1具有大的有效直径并且重。为了在聚焦期间移动重的第一透镜单元B1，需要大的驱动机构，作为其结果，光学系统的重量和包括该光学系统的图像拾取装置的重量增加。因此，这是不期望的。
与根据本发明的第一实施例至第十四实施例对应的数值示例1至数值示例14被指示。在每个数值示例中，i表示从物侧起的光学表面的次序。ri表示第i个光学表面(第i个表面)的曲率半径，di表示第i个表面与第(i+1)个表面之间的间隔，并且ndi和νdi分别表示第i个光学构件的材料对于d线的折射率和阿贝数。关于透镜表面之间的间隔的改变，当透镜聚焦在无穷远处时透镜表面之间的间隔以及当透镜聚焦在最靠近的距离处时透镜表面之间的间隔被指示。
在每个实施例中，后焦点(BF)是指按空气换算长度的从光学系统的最靠近像侧的表面到像面的距离。在表1中示出数值示例与上面提到的条件表达式的对应关系。在表1中，ΔθgF_Gi指示θgF_Gi-(0.6438-0.001682×νdi)的数值。
在每个实施例中，用于保护透镜的保护玻璃可以设置在第一透镜单元B1的物侧。假设具有非常弱的折光力的保护玻璃不包括在第一透镜单元B1中。
数值示例1
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000151
Figure BDA0001309881740000161
各种数据
Figure BDA0001309881740000162
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000163
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000164
Figure BDA0001309881740000171
数值示例2
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000172
Figure BDA0001309881740000181
各种数据
Figure BDA0001309881740000182
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000183
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000184
数值示例3
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000191
各种数据
Figure BDA0001309881740000192
Figure BDA0001309881740000201
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000202
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000203
数值示例4
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000204
Figure BDA0001309881740000211
各种数据
Figure BDA0001309881740000212
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000213
Figure BDA0001309881740000221
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000222
数值示例5
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000223
Figure BDA0001309881740000231
各种数据
Figure BDA0001309881740000232
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000233
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000234
Figure BDA0001309881740000241
数值示例6
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000242
各种数据
Figure BDA0001309881740000251
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000252
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000253
数值示例7
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000254
Figure BDA0001309881740000261
各种数据
Figure BDA0001309881740000262
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000271
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000272
数值示例8
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000273
Figure BDA0001309881740000281
各种数据
Figure BDA0001309881740000282
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000283
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000284
Figure BDA0001309881740000291
数值示例9
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000292
各种数据
Figure BDA0001309881740000301
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000302
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000303
数值示例10
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000304
Figure BDA0001309881740000311
各种数据
Figure BDA0001309881740000312
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000321
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000322
数值示例11
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000323
Figure BDA0001309881740000331
各种数据
Figure BDA0001309881740000332
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000333
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000334
Figure BDA0001309881740000341
数值示例12
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000342
Figure BDA0001309881740000351
各种数据
Figure BDA0001309881740000352
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000353
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000354
Figure BDA0001309881740000361
数值示例13
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000362
各种数据
Figure BDA0001309881740000371
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000372
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000373
数值示例14
单位：mm
表面数据
Figure BDA0001309881740000381
各种数据
Figure BDA0001309881740000382
Figure BDA0001309881740000391
透镜单元数据
Figure BDA0001309881740000392
单个透镜数据
Figure BDA0001309881740000393
表1
Figure BDA0001309881740000394
Figure BDA0001309881740000401
表2
表1继续
Figure BDA0001309881740000402
Figure BDA0001309881740000411
接下来，参照图29描述使用根据实施例的光学系统中的任何一个作为图像拾取光学系统的数字静态相机(图像拾取装置)的实施例。在图29中，附图标记10表示相机主体，并且附图标记11表示作为根据第一实施例至第十四实施例的光学系统中的任何一个的摄影光学系统。附图标记12表示安装在相机主体中并且接收由摄影光学系统11形成的被摄体的图像的固态图像拾取元件(光电转换元件)，诸如CCD传感器或CMOS传感器。
通过将根据实施例的光学系统中的任何一个以这种方式应用于图像拾取装置(诸如数字静态相机)，能够提供其像差(诸如色差)被适当地校正的轻的图像拾取装置。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应当被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有这种修改以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种光学系统，其特征在于，包括由以下透镜单元组成的一组透镜单元：
具有正折光力的第一透镜单元；
具有正折光力或负折光力的第二透镜单元；以及
具有正折光力或负折光力的第三透镜单元，
其中第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元顺序地从物侧到像侧设置，
其中，在聚焦期间，第二透镜单元被布置成移动以改变相邻透镜单元之间的间隔，
其中，第一透镜单元包括被设置成最靠近所述物侧的正透镜G1p、被设置成比所述正透镜G1p更靠近所述像侧的正透镜G2p以及被设置成比所述正透镜G2p更靠近所述像侧的正透镜G3p，以及
其中，当所述光学系统的焦距为f、沿着光轴从第一透镜单元的最靠近所述物侧的透镜表面到像面的距离为LD、沿着所述光轴在所述正透镜G1p的像侧透镜表面与被设置成相邻于所述正透镜G1p的像侧的透镜的物侧透镜表面之间的距离为D12、所述正透镜G2p的材料的阿贝数为νdG2p并且所述正透镜G3p的材料的阿贝数为νdG3p时，满足以下条件表达式：
LD/f＜1.0；
0.20≤D12/LD＜0.500；
νdG2p＞73.0；以及
νdG3p＞73.0。
2.一种光学系统，其特征在于，包括由以下透镜单元组成的一组透镜单元：
具有正折光力的第一透镜单元；
具有正折光力或负折光力的第二透镜单元；以及
具有正折光力或负折光力的第三透镜单元，
其中第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元顺序地从物侧到像侧设置，
其中，在聚焦期间，第二透镜单元被布置成移动以改变相邻透镜单元之间的间隔，
其中，第一透镜单元包括被设置成最靠近所述物侧的正透镜G1p、被设置成相邻于所述正透镜G1p的像侧的正透镜G2p、被设置成比所述正透镜G2p更靠近所述像侧的正透镜G3p以及至少一个负透镜，以及
其中，当所述光学系统的焦距为f、沿着光轴从第一透镜单元的最靠近所述物侧的透镜表面到像面的距离为LD、沿着所述光轴在所述正透镜G1p的像侧透镜表面与所述正透镜G2p的物侧透镜表面之间的距离为D12、所述正透镜G2p的材料的阿贝数为νdG2p、所述正透镜G3p的材料的阿贝数为νdG3p、所述正透镜G1p的焦距是fG1p并且第一透镜单元中包括的所述至少一个负透镜中设置成最靠近所述物侧的负透镜G1n的焦距是fG1n时，满足以下条件表达式：
LD/f＜1.0；
0.170＜D12/LD＜0.500；
νdG2p＞73.0；
νdG3p＞73.0；以及
1.80＜|fG1p/fG1n|＜10.00。
3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当所述正透镜G2p的材料的局部色散率为θgF_G2p时，满足以下条件表达式：
0.020＜θgF_G2p-(0.6438-0.001682×νdG2p)＜0.100。
4.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当所述正透镜G3p的材料的局部色散率为θgF_G3p时，满足以下条件表达式：0.020＜θgF_G3p-(0.6438-0.001682×νdG3p)＜0.100。
5.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当沿着所述光轴从所述正透镜G2p的物侧透镜表面到所述像面的距离为LG2p时，满足以下条件表达式：
LG2p/(LD-D12)＞0.80。
6.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当沿着所述光轴从所述正透镜G3p的物侧透镜表面到所述像面的距离为LG3p时，满足以下条件表达式：
LG3p/(LD-D12)＞0.70。
7.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当所述正透镜G1p的材料的比重为ρG1p时，满足以下条件表达式：
ρG1p＜3.0[g/cm3]。
8.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中第二透镜单元包括正透镜和负透镜。
9.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中第二透镜单元包括两个透镜或更少透镜。
10.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当所述正透镜G1p的焦距为fG1p并且所述正透镜G2p的焦距为fG2p时，满足以下条件表达式：
1.50＜fG1p/fG2p＜5.00。
11.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当所述正透镜G1p的焦距为fG1p并且所述正透镜G3p的焦距为fG3p时，满足以下条件表达式：
1.30＜fG1p/fG3p＜5.00。
12.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，当第一透镜单元中包括的负透镜中被设置成最靠近所述物侧的负透镜G1n的材料的阿贝数为νdG1n时，满足以下条件表达式：
20.0＜νdG1n＜40.0。
13.一种图像拾取装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1或2所述的光学系统；以及
图像拾取元件，布置成接收由所述光学系统形成的图像。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6452646B2 (ja) 2016-06-01 2019-01-16 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
JP6452645B2 (ja) 2016-06-01 2019-01-16 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
JP6381582B2 (ja) * 2016-06-01 2018-08-29 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
JP6234505B1 (ja) * 2016-06-01 2017-11-22 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
US20200026047A1 (en) * 2016-11-08 2020-01-23 Sony Corporation Imaging lens and imaging apparatus
JP6961441B2 (ja) * 2017-09-28 2021-11-05 キヤノン株式会社 光学系およびそれを有する撮像装置
JP6906417B2 (ja) * 2017-10-02 2021-07-21 株式会社タムロン インナーフォーカス式結像光学系及び撮像装置
JP6847067B2 (ja) 2018-02-28 2021-03-24 富士フイルム株式会社 撮像レンズおよび撮像装置
JP6847068B2 (ja) * 2018-02-28 2021-03-24 富士フイルム株式会社 撮像レンズおよび撮像装置
JP7247018B2 (ja) * 2019-05-17 2023-03-28 キヤノン株式会社 光学系およびそれを有する撮像装置
JPWO2020246427A1 (zh) * 2019-06-04 2020-12-10
JP7399471B2 (ja) 2020-02-14 2023-12-18 株式会社シグマ 大口径光学系

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5578946B2 (ja) * 2010-06-02 2014-08-27 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する光学機器
JP2012047870A (ja) 2010-08-25 2012-03-08 Canon Inc 光学系及びそれを有する光学機器
JP5587225B2 (ja) * 2011-03-09 2014-09-10 キヤノン株式会社 撮影光学系及びそれを有する撮像装置
JP2015108814A (ja) * 2013-10-23 2015-06-11 オリンパス株式会社 単焦点距離レンズ系及びそれを備えた撮像装置
JP6435635B2 (ja) 2014-05-13 2018-12-12 株式会社ニコン 光学系、光学装置
JP6608125B2 (ja) * 2014-05-01 2019-11-20 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6405150B2 (ja) * 2014-08-21 2018-10-17 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6558824B2 (ja) * 2015-02-10 2019-08-14 オリンパス株式会社 望遠レンズ及びそれを有する撮像装置
CN107589527A (zh) * 2014-10-17 2018-01-16 奥林巴斯株式会社 望远镜头以及具有该望远镜头的摄像装置
JP6565215B2 (ja) * 2015-02-27 2019-08-28 株式会社ニコン 光学系、光学装置、および光学系の調整方法
JP6511857B2 (ja) * 2015-02-27 2019-05-15 株式会社ニコン 撮影レンズ、撮影レンズを備えた光学機器、撮影レンズの製造方法
JP6234505B1 (ja) * 2016-06-01 2017-11-22 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置

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