CN110208932A - 光学系统和成像装置 - Google Patents

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Abstract

提供了光学系统和成像装置。根据本发明的光学系统是由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正或负折光力的前透镜组、孔径光阑和具有正或负折光力的后透镜组构成的光学系统。在光学系统中，在后透镜组中具有最强折光力的负透镜与被放置在负透镜的像侧的正透镜之间的光轴上的距离、正透镜的开口角、光学系统的后焦距和光学系统的焦距之间的关系被适当地确定。

Description

光学系统和成像装置
技术领域
本发明涉及光学系统和成像装置。
背景技术
近年来，作为用于在成像装置中使用的光学系统，需要小并且抑制周边光量减少的光学系统。
日本专利申请公开No.62-56917讨论了包括按从物侧到像侧的顺序放置的具有正折光力的第一透镜单元和具有负折光力的第二透镜单元的光学系统。具有强的负折光力的第二透镜单元被放置在像侧，由此使得出射光瞳接近像侧。这实现小的光学系统。
日本专利申请公开No.2007-1927973讨论了多个正透镜被放置在像面附近由此使得入射光线近似垂直于像面的远心光学系统。
发明内容
根据本发明的一方面，光学系统由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正或负折光力的前透镜组、孔径光阑、和具有正或负折光力的后透镜组构成，其中，后透镜组包括：在后透镜组中具有最强折光力的负透镜Ln、和被放置在负透镜Ln的像侧并且满足以下条件表达式的正透镜Lp：
18＜|θp|＜90(度)，
这里，θp表示正透镜Lp的物侧和像侧的透镜表面的半开口角中的较大的，其中，光学系统满足以下的条件：
0.20＜|Δnp/fn|＜1.20，以及
0.25＜sk/f＜1.00，
这里，Δnp表示负透镜Ln的像侧的透镜表面与正透镜Lp的物侧的透镜表面之间的光轴上的距离，fn表示负透镜Ln的焦距，这里，在光学系统是单焦点透镜的情况下，sk表示单焦点透镜的后焦距，f表示单焦点透镜的焦距，以及，这里，在光学系统是变焦透镜的情况下，sk表示广角端处的变焦透镜的后焦距，并且f表示广角端处的变焦透镜的焦距。
根据本发明的另一方面，光学系统由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正或负折光力的前透镜组、孔径光阑、和具有正或负折光力的后透镜组构成，其中，后透镜组包含：在后透镜组中具有最强折光力的负透镜Ln、和在与负透镜Ln相比放置在更像侧的正透镜中并且满足以下条件表达式的正透镜Lp：
1.40＜Φp/Φsp＜3.00，
这里，Φp表示正透镜Lp的像侧的透镜表面的有效直径，Φsp表示孔径光阑的孔径直径，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.20＜|Δnp/fn|＜1.20，
0.25＜sk/f＜1.00，以及
0.50＜Lnsk/Ssk＜1.00，
这里，Δnp表示负透镜Ln的像侧的透镜表面与正透镜Lp的物侧的透镜表面之间的光轴上的距离，fn表示负透镜Ln的焦距，这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，sk表示单焦点透镜的后焦距，f表示单焦点透镜的焦距，Lnsk表示从负透镜Ln的像侧的透镜表面到像面的光轴上的距离，Ssk表示从孔径光阑到像面的光轴上的距离，并且，这里，在光学系统为变焦透镜的情况下，sk表示广角端处的变焦透镜的后焦距，f表示广角端处的变焦透镜的焦距，Lnsk表示广角端处的从负透镜Ln的像侧的透镜表面到像面的光轴上的距离，Ssk表示广角端处的从孔径光阑到像面的光轴上的距离。
参照附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是根据第一示例性实施例的光学系统的截面图。
图2是根据第一示例性实施例的光学系统的像差图。
图3是根据第二示例性实施例的光学系统的截面图。
图4是根据第二示例性实施例的光学系统的像差图。
图5是根据第三示例性实施例的光学系统的截面图。
图6是根据第三示例性实施例的光学系统的像差图。
图7是根据第四示例性实施例的光学系统的截面图。
图8是根据第四示例性实施例的光学系统的像差图。
图9是根据第五示例性实施例的光学系统的截面图。
图10是根据第五示例性实施例的光学系统的像差图。
图11是根据第六示例性实施例的光学系统的截面图。
图12A和图12B是根据第六示例性实施例的光学系统的像差图。
图13是示出成像装置的配置的示图。
图14是示出开口角的示图。
具体实施方式
基于附图，以下将详细描述根据本发明的示例性实施例中的每个的光学系统和成像装置。在必要的情况下或在将各实施例的特征或元素组合在一个实施例中是有利的情况下，以下描述的本发明各个实施例能够被单独实施或作为多个实施例或特征的组合而实施。
[光学系统的示例性实施例]
根据示例性实施例的光学系统中的每个是用于在诸如视频照相机、数字照相机、卤化银胶片照相机和电视照相机之类的成像装置中使用的成像光学系统。在图1、图3、图5、图7、图9和图11所示的光学系统的截面图中的每个中，左侧是物侧(前方)，右侧是像侧(后方)。在截面图中的每个中，如果i表示从物侧到像侧的透镜单元的顺序，则Li表示第i透镜单元。孔径光阑SP确定(限制)具有开放F数(Fno)的光束。
在从无限远处物体到最近距离处物体的聚焦中，聚焦透镜单元如图3,图5,图7,图9和图11中的每个中的虚线箭头所指示的那样移动。在图11所示的变焦透镜中，在从广角端到望远端的变焦中，透镜单元如图11中的实线箭头所指示的那样移动。在本说明书中，“透镜单元”可以包括多个透镜或者可以包括单个透镜。
在根据示例性实施例中的每个的光学系统被用于诸如视频照相机和数字照相机之类的成像装置中的情况下，像面IP对应于诸如电荷耦合器件(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器之类的图像传感器(光电转换元件)。在根据示例性实施例中的每个的光学系统被用于诸如卤化银胶片照相机之类的成像装置中的情况下，像面IP对应于胶片表面。
图2、图4、图6、图8、图10、图12A和图12B是根据示例性实施例的光学系统的像差图。在球面像差图中的每个中，实线表示d线(波长587.6nm)，二点链线表示g线(波长435.8nm)，一点链线表示C线(波长656.3nm)，虚线表示F线(波长486.1nm)。在像散图中的每个中，虚线ΔM表示子午像面，实线ΔS表示弧矢像面。畸变图中的每个示出d线处的畸变。倍率色差由g线、F线和C线表示。半视角(度)由ω表示，并且F数由Fno表示。
在以下的描述中，“单焦点透镜”意味着具有恒定焦距的光学系统。“变焦透镜”意味着具有可变焦距的光学系统。并且，在变焦透镜中，“广角端”意味着变焦透镜的焦距最短的变焦位置，“望远端”意味着变焦透镜的焦距最长的变焦位置。
如在作为背景技术引用的文献中所讨论的光学系统中那样，如果具有强的负折光力的透镜单元被放置在像面附近，则入射于图像传感器上的轴外光束的最大入射角大，因此，周边光量减少。另一方面，如果为了将近似平行于光轴的光线向像面引导而将许多正透镜相互邻近地放置在像面附近，则出射光瞳的位置太远离像面，因此，光学系统的总长很可能长。
作为响应，根据本发明的光学系统使用以下的配置。
根据本发明的光学系统由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正或负折光力的前透镜组、孔径光阑、和具有正或负折光力的后透镜组构成。前和后透镜组中的每个包括透镜。特别地，后透镜组包括正透镜Lp和负透镜Ln。
负透镜Ln是包含于后透镜组中的负透镜中的具有最强折光力的透镜。正透镜Lp是放置于负透镜Ln的像侧并且满足以下的条件表达式的正透镜：
18＜|θp|＜90(度) (1),
这里，θp表示正透镜Lp的物侧和像侧的透镜表面的半开口角中的较大的。
参照图14，描述半开口角θp的定义。半开口角θp由下式计算：
θp＝∠BOA＝sin-1{(Φ/2)/R},
这里，原点O是通过具有有效直径Φ的透镜的表面顶点A并且平行于光轴的直线与通过具有有效直径Φ的透镜的透镜表面上的位置B的切线的法线的交点，并且这里直线OB的长度为曲率半径R。
但是，在本说明书中，透镜的有效直径是圆的直径，该圆的半径等于通过透镜的透镜表面的光线中的、通过最远离光轴的位置的光线到光轴的高度。
根据示例性实施例中的每个的光学系统满足以下的条件表达式(2)和(3)。
0.20＜|Δnp/fn|＜1.20 (2)
0.25＜sk/f＜1.00 (3)
负透镜Ln的像侧的透镜表面与正透镜Lp的物侧的透镜表面之间的光轴上的距离为Δnp。Δnp的符号在负透镜Ln位于正透镜Lp的物侧的情况下为正，并且在负透镜Ln位于正透镜Lp的像侧的情况下为负。负透镜Ln的焦距为fn。从光学系统的最像侧的透镜表面到像面IP的光轴上的空气转换距离(以下，称为“后焦距”)为Sk。但是，在光学系统为变焦透镜的情况下，广角端处的变焦透镜的后焦距为sk。整个光学系统的焦距为f。但是，在光学系统为变焦透镜的情况下，广角端处的变焦透镜的焦距为f。
以最大入射角入射于像面上的光线是形成轴外光束的光线。因此，要为了抑制周边光量的减少而减小光线在像面上的最大入射角，必须主要减小轴外光束的入射角。
作为响应，在示例性实施例中的每个中，负透镜Ln和正透镜Lp的折光力和放置是重要的。具有强的负折光力的负透镜Ln与孔径光阑相比放置在更像侧，由此在垂直于光轴的方向(以下，称为径向)上使轴上光束与轴外光束分开。并且，具有相对强的正折光力的正透镜Lp被放置在负透镜Ln的像侧，由此充分地折射通过负透镜Ln分开的光束中的轴外光束。这减小轴外光束的入射角。
特别地，希望正透镜Lp被放置在处于负透镜Ln的像侧并且轴上光束和轴外光束在径向上大大相互分开的位置。然后，使得正透镜Lp的半开口角的绝对值相对大，由此能够强烈地折射通过正透镜Lp的轴外光束。
并且，基于负透镜Ln的放置，获得缩短从像面到出射光瞳的距离(以下，称为“出射光瞳距离”)的效果，由此实现小的光学系统。
下面，描述条件表达式(1)～(3)中的每个。
条件表达式(1)与正透镜Lp的半开口角的绝对值有关。一般地，在比较具有相等的焦距和不同的半开口角的球面形状的正透镜的情况下，具有较小曲率半径的透镜即具有较大的半开口角的绝对值的透镜可以更强烈地折射通过接近透镜的外周的部分的光线。如果|θp|低于条件表达式(1)的下限，则用于折射通过正透镜Lp的光线中的特别是轴外光束的力变弱。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。在物理上是不可能获得超过条件表达式(1)的上限的正透镜Lp的。
条件表达式(2)与负透镜Ln和正透镜Lp之间的距离和负透镜Ln的折光力有关。如果|Δnp/fn|低于条件表达式(2)的下限，即，负透镜Ln的折光力对于Δnp来说太弱，则出射光瞳距离长，因此，光学系统的总长长，这是不希望的。如果|Δnp/fn|超过条件表达式(2)的上限，即，负透镜Ln的折光力对于Δnp来说太强，则在径向上使轴上光束与轴外光束相互分开的力太强。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这不是希望的。
条件表达式(3)与光学系统的焦距和后焦距之间的比有关，并且特别地有助于光学系统的小型化。如果sk/f低于条件表达式(3)的下限并且后焦距相对于焦距较短，则包括具有大的有效直径的透镜表面的透镜与孔径光阑相比放置在更像侧。这使得光学系统在径向上大，这是不希望的。如果sk/f超过条件表达式(3)的上限并且后焦距相对于焦距较大，则光学系统的总长长，这是不希望的。
希望将条件表达式(1)～(3)的数值范围设定如下。
19＜|θp|＜50(度) (1a)
0.22＜|Δnp/fn|＜0.90 (2a)
0.20＜sk/f＜0.80 (3a)
更希望将条件表达式(1)～(3)的数值范围设定如下。
18＜|θp|＜45(度) (1b)
0.24＜|Δnp/fn|＜0.85 (2b)
0.25＜sk/f＜0.70 (3b)
满足以上的配置和条件表达式，由此能够实现小且抑制周边光量的减少的光学系统。并且，例如，在包括该光学系统的可交换透镜被附接到成像装置的情况下，能够减少阴影的出现。
进一步希望根据示例性实施例中的每个的光学系统满足以下的条件表达式(4)～(19)中的至少一个。
0.70＜Φp/Φr≤1.00 (4)
1.00＜fp/fpp＜6.00 (5)
1.00＜Φp/Φpp＜4.00 (6)
1.00＜Φp/Φa＜4.00 (7)
1.00＜(h^p/hp)/(h^a/ha)＜5.00 (8)
0.20＜Φp/Tk＜1.00 (9)
1.00＜Tk/f＜5.00 (10)
0.30＜fp/f＜5.00 (11)
-6.00＜fp/fn＜-0.70 (12)
0.50＜Φp/Φi＜1.00 (13)
2.00＜|fr/fn|＜10.00 (14)
0.00＜|Δnp|/Ssk＜0.80 (15)
0.50＜Lnsk/Ssk＜1.00 (16)
0.00＜|Δppp|/Ssk＜1.00 (17)
-0.20＜Δppn/Ssk＜0.20 (18)
0.20＜|(R2+R1)/(R2-R1)|＜1.00 (19)
符号被定义如下。
正透镜Lp的像侧的透镜表面的有效直径为Φp，包含于后透镜组中的透镜中的具有最大有效直径的透镜的最大有效直径为Φr。正透镜Lp的像侧的透镜表面的有效直径Φp可以等于最大有效直径Φr(Φp＝Φr)。正透镜Lp的焦距为fp。
当包括在后透镜组中并且在放置在正透镜Lp的物侧的正透镜中具有最强的折光力的正透镜被称为正透镜Lpp时，正透镜Lpp的焦距为fpp，并且正透镜Lpp的像侧的透镜表面的有效直径为Φpp。
当在物侧被放置为邻近正透镜Lp的透镜被称为透镜La时，透镜La的像侧的透镜表面的有效直径为Φa。但是，“被放置为邻近”也包括透镜La被放置为邻近正透镜Lp、在它们之间夹着空气层的情况。透镜La可以是正透镜或负透镜。并且，透镜La可以是正透镜Lpp或者负透镜Ln。
在正透镜Lp的像侧的透镜表面上，通过正透镜Lp的轴外光束的主光线的高度为h^p，并且，通过正透镜Lp的轴上光束的周边光线的高度为hp。在透镜La的像侧的透镜表面上，通过透镜La的轴外光束的主光线的高度为h^a，并且，通过透镜La的轴上光束的周边光线的高度为ha。
光学系统的出射光瞳距离为Tk，光学系统的图像圆的直径为Φi，后透镜组的焦距为fr，从孔径光阑到像面的光轴上的距离为Ssk，并且从负透镜Ln的像侧的透镜表面到像面的光轴上的距离为Lnsk。从正透镜Lpp的像侧的透镜表面到正透镜Lp的物侧的透镜表面的光轴上的距离为Δppp，并且从正透镜Lpp的像侧的透镜表面到负透镜Ln的物侧的透镜表面的光轴上的距离为Δppn。
在正透镜Lp为单个透镜(即，正透镜Lp不是接合透镜的构成要素(component))的情况下，正透镜Lp的物侧和像侧的透镜表面的曲率半径分别为R1和R2。在正透镜Lp为接合透镜的构成要素的情况下，接合透镜的物侧和像侧的透镜表面的曲率半径分别为R1和R2。
但是，在光学系统为变焦透镜的情况下，出射光瞳距离Tk、图像圆Φi、焦距fr、距离Ssk、距离Lnsk、距离Δppp和距离Δppn是变焦透镜的广角端处的值。并且，Δppp的符号在正透镜Lpp位于正透镜Lp的物侧的情况下为正，并且在正透镜Lpp位于正透镜Lp的像侧的情况下为负。Δppn的符号在正透镜Lpp位于负透镜Ln的物侧的情况下为正，并且在透镜Lpp位于负透镜Ln的像侧的情况下为负。
条件表达式(4)表示正透镜Lp是具有最大有效直径的透镜，或者正透镜Lp被放置于相对接近具有最大有效直径的透镜的位置处。更具体而言，条件表达式(4)指示正透镜Lp被放置在像面附近，这里常常放置具有最大有效直径的透镜。如果Φp/Φr低于条件表达式(4)的下限并且正透镜Lp的有效直径小，则出射光瞳距离长，因此，光学系统的总长长，这是不希望的。并且，正透镜Lp的有效直径不可能超过条件表达式(4)的上限。
条件表达式(5)与正透镜Lp和正透镜Lpp的焦距之间的比有关。如果fp/fpp低于条件表达式(5)的下限且正透镜Lp的折光力强，则难以校正由轴外光束导致的像差。并且，光线在像面上的最大入射角太小，因此，光学系统的总长长，这是不希望的。如果fp/fpp超过条件表达式(5)的上限并且正透镜Lp的折光力弱，则折射轴外光束的力弱。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。
条件表达式(6)与正透镜Lp的有效直径和正透镜Lpp的有效直径之间的比有关。如果Φp/Φpp低于条件表达式(6)的下限，则正透镜Lp难以折射轴外光束。因此，轴外光束在通过正透镜Lpp和正透镜Lp时被逐渐折射。这使得像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。如果Φp/Φpp超过条件表达式(6)的上限，则轴外光束通过的高度在孔径光阑的像侧大大改变。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。
条件表达式(7)与正透镜Lp的有效直径与被放置为在物侧邻近正透镜Lp的透镜La的有效直径之间的比有关。如果Φp/Φa低于条件表达式(7)的下限，则正透镜Lp的有效直径小于透镜La的有效直径。在这种情况下，正透镜Lp难以使得其对轴外光束的折射作用大于其对轴上光束的折射作用，这是不希望的。因此，正透镜Lp难以折射轴外光束。这使得像面上的最大入射角大，这是不希望的。如果Φp/Φa超过条件表达式(7)的上限，则轴外光束通过的高度在孔径光阑的像侧大大改变。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。
条件表达式(8)与通过正透镜Lp的轴外光束和轴上光束的高度之间的比以及通过透镜La的轴外光束和轴上光束的高度之间的比有关。更具体而言，条件表达式(8)表示正透镜Lp和透镜La上的光束的分离度之间的比。如果(h^p/hp)/(h^a/ha)低于条件表达式(8)的下限并且正透镜Lp上的光束的分离度小，则正透镜Lp难以强烈地折射轴外光束，这是不希望的。如果(h^p/hp)/(h^a/ha)超过条件表达式(8)的上限并且正透镜Lp上的光束的分离度大，则轴外光束通过的高度在像面上的入射角增加的方向上变大。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。
条件表达式(9)与正透镜Lp的有效直径与光学系统的出射光瞳距离之间的比有关。如果Φp/Tk低于条件表达式(9)的下限并且正透镜Lp的有效直径相对于出射光瞳距离小，则入射于正透镜Lp上的轴外光束的入射高度变小。然后，对轴外光束的折射作用由此减小。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。如果Φp/Tk超过条件表达式(9)的上限且正透镜Lp的有效直径相对于出射光瞳距离大，则光学系统在像侧变得接近远心光学系统，因此，光学系统的总长长，这是不希望的。
条件表达式(10)与光学系统的焦距和出射光瞳距离之间的比有关。如果Tk/f低于条件表达式(10)的下限并且焦距长，则对轴外光束的折射作用小。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。如果Tk/f超过条件表达式(10)的上限并且出射光瞳距离长，则光学系统的总长长，这是不希望的。
条件表达式(11)与正透镜Lp的焦距和整个光学系统的焦距有关。如果fp/f低于条件表达式(11)的下限且正透镜Lp的焦距短(即正透镜Lp的折光力强)，则从像面到出射光瞳的距离长，因此，光学系统的总长长。这使得光学系统大，这是不希望的。并且，正透镜Lp的强的折射作用增加各种类型的像差，这是不希望的。如果fp/f超过条件表达式(11)的上限且正透镜Lp的焦距长(即正透镜Lp的折光力弱)，则对通过正透镜Lp的轴外光束的折射作用小。这使得光线在像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。
条件表达式(12)与正透镜Lp的焦距和负透镜Ln的焦距之间的比有关。如果fp/fn低于条件表达式(12)的下限且正透镜Lp的折光力弱，则轴外光束在像面上的入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。如果fp/fn超过条件表达式(12)的上限并且正透镜Lp的折光力强，则像面上的入射角太小，因此，光学系统的总长长，这是不希望的。
条件表达式(13)与正透镜Lp的有效直径与光学系统的图像圆的直径之间的比有关。如果Φp/Φi低于条件表达式(13)的下限并且正透镜Lp的有效直径相对于图像圆小，则正透镜Lp对轴外光束的折射作用小。因此，难以使得像面上的入射角小，这是不希望的。如果Φp/Φi超过条件表达式(13)的上限并且正透镜Lp的有效直径相对于图像圆的直径大，则正透镜Lp的直径大，因此，光学系统在径向上大，这是不希望的。
条件表达式(14)与后透镜组的合成焦距与负透镜Ln的焦距之间的比有关。如果|fr/fn|低于条件表达式(14)的下限，则负透镜Ln的折光力弱。这使得出射光瞳距离长，因此，光学系统的总长长，这是不希望的。如果|fr/fn|超过条件表达式(14)的上限，则负透镜Ln的折光力强。这使得分开轴上光束和轴外光束的力过大。因此，轴外光束通过正透镜Lp的高度大，因此，像面上的最大入射角大，这是不希望的。
条件表达式(15)与正透镜Lp和负透镜Ln之间的距离与从孔径光阑到像面的距离之间的比有关。如果|Δnp|/Ssk低于条件表达式(15)的下限，则正透镜Lp与负透镜Ln之间的距离太短，因此，使轴上光束与轴外光束分开的力弱。因此，轴外光束通过正透镜Lp的高度太小。因此，为了使像面上的最大入射角保持在可接受的范围内，光学系统的总长长，这是不希望的。如果|Δnp|/Ssk超过条件表达式(15)的上限，则正透镜Lp与负透镜Ln之间的距离长，因此，使轴上光束与轴外光束分开的力强。这使得像面上的最大入射角大。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。
条件表达式(16)与负透镜Ln的放置有关。如果Lnsk/Ssk低于条件表达式(16)的下限并且负透镜Ln被放置为相对接近像侧，则出射光瞳距离长，因此，总长长，这是不希望的。如果Lnsk/Ssk超过条件表达式(16)的上限并且负透镜Ln被放置为相对接近物侧，则像面上的最大入射角大，这是不希望的。
条件表达式(17)与正透镜Lpp和正透镜Lp之间的距离有关。如果|Δppp|/Ssk低于条件表达式(17)的下限，则难以确保正透镜Lpp与正透镜Lp的直径之间的差异。因此，轴外光束向像面逐渐折射。因此，难以减小像面上的最大入射角，这是不希望的。|Δppp|/Ssk在物理上不可能超过条件表达式(17)的上限。条件表达式(17)的值越接近1.00，则正透镜Lp的直径变得越大。这使得光学系统在径向上大，这是不希望的。
条件表达式(18)与正透镜Lpp和负透镜Ln之间的距离有关。正透镜Lpp与负透镜Ln相比可以被放置在更物侧，或者正透镜Lpp与负透镜Ln相比可以被放置在更像侧。如果Δppn/Ssk低于条件表达式(18)的下限并且负透镜Ln与正透镜Lpp相比被放置在更物侧，则光学系统的总长长，这是不希望的。并且，如果Δppn/Ssk超过条件表达式(18)的上限并且正透镜Lpp与负透镜Ln相比被放置在更物侧，则光学系统的总长短，但是像面上的最大入射角大，这是不希望的。
在正透镜Lp是单个透镜的情况下，条件表达式(19)与正透镜Lp的形状因子有关。在正透镜Lp是接合透镜的构成要素的情况下，条件表达式(19)与接合透镜的形状因子有关。希望正透镜Lp是在其两侧具有凸形形状的透镜，使得轴外光束可以被大大折射。并且，希望正透镜Lp的透镜表面中的一个的曲率半径大于另一个的曲率半径，以在减少像差的出现的同时大大折射轴外光束。因此，能够在使得折射作用在主要折射轴外光束的透镜外形附近比在透镜中心附近大的同时减少像差的出现。
条件表达式(19)根据该观点被确定。如果|(R2+R1)/(R2-R1)|低于条件表达式(19)的下限并且像侧的透镜表面的曲率半径接近物侧的透镜表面的曲率半径，则每个透镜表面的折光力弱。因此，对轴外光束的折射作用被分散，因此，难以减少光线在像面上的最大入射角。因此，难以抑制周边光量的减少，这是不希望的。如果|(R2+R1)/(R2-R1)|超过条件表达式(19)的上限(即正透镜Lp具有弯月形状)，则正透镜Lp的折光力小，这是不希望的。
描述光学系统的其它示例性实施例。希望透镜La包含面向像侧的凹形透镜表面。因此，能够使得光线在轴上光束和轴外光束在径向上相互大大分离的状态下入射于正透镜Lp上。因此，正透镜Lp可以比折射轴上光束更强烈地折射轴外光束。因此，能够减少光线在像面上的最大入射角。
希望正透镜Lp(或包含正透镜Lp的接合透镜)的像侧的透镜表面的曲率半径小于正透镜Lp(或包含正透镜Lp的接合透镜)的物侧的透镜表面的曲率半径。使得正透镜Lp(或包含正透镜Lp的接合透镜)上的入射角相对小，由此能够减少由轴外光束导致的像差。
在光学系统是变焦透镜的情况下，希望在光学系统的广角端处通过正透镜Lp的轴外光束的入射高度大于在光学系统的望远端处通过正透镜Lp的轴外光束的入射高度。因此，在光线在像面上的最大入射角更可能大的广角端处，减小光线在像面上的入射角的效果更大。因此，能够减少整个变焦区域中的最大入射角的波动。
希望将条件表达式(4)～(19)的数值范围设定如下。
0.77＜Φp/Φr≤1.00 (4a)
1.10＜fp/fpp＜5.00 (5a)
1.20＜Φp/Φpp＜3.00 (6a)
1.20＜Φp/Φa＜3.00 (7a)
1.20＜(h^p/hp)/(h^a/ha)＜4.00 (8a)
0.40＜Φp/Tk＜0.90 (9a)
1.00＜Tk/f＜4.00 (10a)
0.40＜fp/f＜4.00 (11a)
-5.00＜fp/fn＜-0.80 (12a)
0.55＜Φp/Φi＜0.90 (13a)
2.10＜|fr/fn|＜7.50 (14a)
0.03＜|Δnp|/Ssk＜0.60 (15a)
0.55＜Lnsk/Ssk＜0.90 (16a)
0.00＜|Δppp|/Ssk＜0.50 (17a)
-0.10＜Δppn/Ssk＜0.15 (18a)
0.35＜|(R2+R1)/(R2-R1)|＜1.00 (19a)
更希望将条件表达式(4)～(19)的数值范围设定如下。
0.84＜Φp/Φr≤1.00 (4b)
1.15＜fp/fpp＜4.75 (5b)
1.30＜Φp/Φpp＜2.50 (6b)
1.30＜Φp/Φa＜2.50 (7b)
1.30＜(h^p/hp)/(h^a/ha)＜3.50 (8b)
0.50＜Φp/Tk＜0.80 (9b)
1.00＜Tk/f＜3.50 (10b)
0.50＜fp/f＜3.00 (11b)
-4.50＜fp/fn＜-0.90 (12b)
0.60＜Φp/Φi＜0.85 (13b)
2.20＜|fr/fn|＜6.30 (14b)
0.05＜|Δnp|/Ssk＜0.40 (15b)
0.60＜Lnsk/Ssk＜0.80 (16b)
0.00＜|Δppp|/Ssk＜0.35 (17b)
-0.05＜Δppn/Ssk＜0.12 (18b)
0.45＜|(R2+R1)/(R2-R1)|＜1.00 (19b)
也可以通过使用以下的条件表达式而不是条件表达式(1)～(3)，来表示根据本发明的光学系统。
1.40＜Φp/Φsp＜3.00 (20)
0.20＜|Δnp/fn|＜1.20 (2)
0.25＜sk/f＜1.00 (3)
0.00＜|Δppp|/Ssk＜1.00 (17)
孔径光阑的孔径直径为Φsp，并且其它符号具有与以上符号类似的意义。
满足条件表达式(20)的正透镜具有与正透镜Lp类似的功能。更具体而言，虽然存在通过负透镜Ln在径向上相互分离的轴上光束和轴外光束，但是主要是轴外光束被强烈折射，由此减小像面上的最大入射角。
光束越远离孔径光阑，则通过孔径光阑的光束的光束直径变得越大。更具体而言，条件表达式(20)间接地意味着正透镜被放置在一定程度上离开光阑的位置处。
如果Φp/Φsp低于条件表达式(20)的下限(即正透镜被放置在接近孔径光阑的位置处)，则正透镜Lp的直径小，因此，对轴上光束和轴外光束的折射作用之间的差异小。因此，难以减小光线在像面上的最大入射角，这是不希望的。如果Φp/Φsp超过条件表达式(20)的上限，则正透镜Lp的直径大。因此，轴外光束通过正透镜Lp的高度大。这使得光线在像面上的最大入射角大，这是不希望的。
更希望条件表达式(20)满足以下的条件表达式。
1.45＜Φp/Φsp＜2.60 (20a)
甚至更希望条件表达式(20)满足以下的条件表达式。
1.50＜Φp/Φsp＜2.40 (20b)
条件表达式(2)、(3)和(17)的希望的数值范围如上面描述的那样。
更希望满足条件表达式(2)、(3)、(17)和(20)的光学系统满足以上描述的其它条件表达式中的至少一个。
图1是根据第一示例性实施例的光学系统OL的截面图。图2是聚焦于无限远处物体上时的光学系统OL的像差图。根据第一示例性实施例的光学系统OL是具有35.7mm的焦距和1.85的F数的单焦点透镜。
光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的前透镜组Lf、孔径光阑SP和后透镜组Lr构成。光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正折光力的第一透镜单元L1和具有负折光力的第二透镜单元L2构成。第一透镜单元L1由八个透镜和孔径光阑SP构成，并且孔径光阑SP被放置在包含于第一透镜单元L1中的透镜中的两个之间。在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第一透镜单元L1向物侧移动，并且第二透镜单元L2不移动，由此，第一透镜单元L1与第二透镜单元L2之间的间隔改变。
正透镜Lp是从光学系统OL的物侧起的第八个透镜，并且具有31.56mm的焦距、33.02度的半开口角和31.16mm的有效直径。正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径被配置为比正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径小。
负透镜Ln是从光学系统OL的物侧起的第七个透镜，并且也是在物侧被放置为邻近正透镜Lp的透镜La。负透镜Ln包含面向像侧的凹形透镜表面。
正透镜Lpp被放置在负透镜Ln的物侧，并且正透镜Lpp和负透镜Ln形成接合透镜。在包含于后透镜组Lr中的透镜中具有最大有效直径的透镜Lm被放置于光学系统OL的最像侧。
通过这些构成要素，如图2中的像差图所示，能够在将光线在像面上的最大入射角减小到26°的同时优异地校正各种类型的像差。因此，能够获得小且抑制周边光量的减少的光学系统。
图3是根据第二示例性实施例的光学系统OL的截面图。图4是聚焦于无限远处物体上时的光学系统OL的像差图。根据第二示例性实施例的光学系统OL是具有20.5mm的焦距和2.06的F数的单焦点透镜。
光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的前透镜组Lf、孔径光阑SP和后透镜组Lr构成。前透镜组Lf是具有负折光力的第一透镜单元L1，并且孔径光阑SP和后透镜组Lr是具有正折光力的第二透镜单元L2。在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第一透镜单元L1不移动，并且第二透镜单元L2向物侧移动，由此，第一透镜单元L1与第二透镜单元L2之间的间隔改变。
正透镜Lp是在光学系统OL的最像侧放置的透镜，并且还是在包含于后透镜组Lr中的透镜中具有最大有效直径的透镜Lm。正透镜Lp具有37.35mm的焦距、41.99度的半开口角和36.46mm的有效直径。正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径被配置为比正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径小。
负透镜Ln是从光学系统OL的物侧起的第九个透镜。正透镜Lpp是从光学系统OL的物侧起的第六个透镜，并且被放置为在像侧邻近孔径光阑SP。
被放置为在物侧邻近正透镜Lp的透镜La包含面向像侧的凹形透镜表面。
通过这些构成要素，如图4中的像差图所示，能够在将光线在像面上的最大入射角减小到21°的同时优异地校正各种类型的像差。因此，能够获得小且抑制周边光量的减少的光学系统。
图5是根据第三示例性实施例的光学系统OL的截面图。图6是聚焦于无限远处物体上时的光学系统OL的像差图。根据第三示例性实施例的光学系统OL是具有35.7mm的焦距和2.88的F数的单焦点透镜。
光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的前透镜组Lf、孔径光阑SP和后透镜组Lr构成。光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2和具有负折光力的第三透镜单元L3构成。第一透镜单元L1由五个透镜和孔径光阑SP构成，并且孔径光阑SP被放置在包含于第一透镜单元L1中的透镜中的两个之间。
在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2向物侧移动，并且第三透镜单元L3不移动。在该聚焦中，第一透镜单元L1与第二透镜单元L2之间的间隔以及第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间的间隔改变。
正透镜Lp是从光学系统OL的物侧起的第八个透镜。正透镜Lp具有27.33mm的焦距、31.83度的半开口角和28.09mm的有效直径。正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径被配置为比正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径小。
负透镜Ln是从光学系统OL的物侧起的第七个透镜，并且还是被放置为在物侧邻近正透镜Lp的透镜La。负透镜Ln包含面向像侧的凹形透镜表面。正透镜Lpp被放置在负透镜Ln的物侧，并且正透镜Lpp和负透镜Ln形成接合透镜。在包含于后透镜组Lr中的透镜中具有最大有效直径的透镜Lm在光学系统OL的最像侧被放置。
通过这些构成要素，如图6中的像差图所示，能够在将光线在像面上的最大入射角减小到27°的同时优异地校正各种类型的像差。因此，能够获得小且抑制周边光量的减少的光学系统。
图7是根据第四示例性实施例的光学系统OL的截面图。图8是聚焦于无限远处物体上时的光学系统OL的像差图。根据第四示例性实施例的光学系统OL是具有44.7mm的焦距和2.85的F数的单焦点透镜。
光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的前透镜组Lf、孔径光阑SP和后透镜组Lr构成。光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正折光力的第一透镜单元L1和具有负折光力的第二透镜单元L2构成。第一透镜单元L1由五个透镜和孔径光阑SP构成，并且孔径光阑SP被放置在包含于第一透镜单元L1中的透镜中的两个之间。在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第一透镜单元L1向物侧移动，并且第二透镜单元L2不移动，由此，第一透镜单元L1与第二透镜单元L2之间的间隔改变。
正透镜Lp具有23.59mm的焦距、38.65度的半开口角和33.56mm的有效直径。正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径被配置为比正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径小。
负透镜Ln是从光学系统OL的物侧起的第三个透镜，并且还是被放置为在像侧邻近孔径光阑SP的透镜。正透镜Lpp被放置为在像侧邻近负透镜Ln。在包含于后透镜组Lr中的透镜中具有最大有效直径的透镜Lm在光学系统OL的最像侧被放置。
被放置为在物侧邻近正透镜Lp的透镜La包含面向像侧的凹形透镜表面。
通过这些构成要素，如图8中的像差图所示，能够在将光线在像面上的最大入射角减小到24°的同时优异地校正各种类型的像差。因此，能够获得小且抑制周边光量的减少的光学系统。
图9是根据第五示例性实施例的光学系统OL的截面图。图10是聚焦于无限远处物体上时的光学系统OL的像差图。根据第五示例性实施例的光学系统OL是具有35.9mm的焦距和2.06的F数的单焦点透镜。
光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的前透镜组Lf、孔径光阑SP和后透镜组Lr构成。在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，前透镜组Lf、孔径光阑SP和后透镜组Lr沿相同的移动轨迹向物侧移动，即，整个光学系统OL向物侧移动。
正透镜Lp是从光学系统OL的物侧起的第六个透镜，并且具有83.25mm的焦距、29.94度的半开口角和32.40mm的有效直径。正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径被配置为比正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径小。
负透镜Ln是从光学系统OL的物侧起的第四个透镜，并且还是被放置为在像侧邻近孔径光阑SP的透镜。正透镜Lpp被放置为在像侧邻近负透镜Ln，并且，正透镜Lpp和负透镜Ln形成接合透镜。正透镜Lpp还是被放置为在物侧邻近正透镜Lp的透镜La。在包含于后透镜组Lr中的透镜中，具有最大有效直径的透镜Lm在光学系统OL的最像侧被放置。
通过这些构成要素，如图10中的像差图所示，能够在将光线在像面上的最大入射角减小到27°的同时优异地校正各种类型的像差。因此，能够获得小且抑制周边光量的减少的光学系统。
图11是根据第六示例性实施例的光学系统OL的广角端处的截面图。图12A是聚焦于无限远处物体上时的广角端处的光学系统OL的像差图。图12B是聚焦于无限远处物体上时的望远端处的光学系统OL的像差图。根据第六示例性实施例的光学系统OL是具有16.5mm～33.8mm的焦距、2.1的变焦比和4.1的F数的变焦透镜。
光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的前透镜组Lf、孔径光阑SP和后透镜组Lr构成。光学系统OL由按从物侧到像侧的顺序放置的具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、具有负折光力的第三透镜单元L3和具有正折光力的第四透镜单元L4构成。在从广角端到望远端的变焦过程中，相邻的透镜单元之间的间隔改变。在该变焦过程中，第一透镜单元L1向像侧移动并然后向物侧移动。第二透镜单元L2、第三透镜单元L3和第四透镜单元L4向物侧移动。在该变焦过程中，第一透镜单元L1与第二透镜单元L2之间的间隔变窄，第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间的间隔变宽，并且第三透镜单元L3与第四透镜单元L4之间的间隔变窄。在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第三透镜单元L3向像侧移动。
正透镜Lp是从光学系统OL的物侧起的第十三个透镜，并且具有49.18mm的焦距、20.54度的半开口角和34.51mm的有效直径。正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径被配置为比正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径小。
负透镜Ln是从光学系统OL的物侧起的第十一个透镜。透镜Lpp被放置为在物侧邻近负透镜Ln，并且，被放置在正透镜Lpp的物侧的透镜、正透镜Lpp和负透镜Ln形成接合透镜。
被放置为在物侧邻近正透镜Lp的透镜La包含面向像侧的凹形透镜表面。在包含于后透镜组Lr中的透镜中，具有最大有效直径的透镜Lm在光学系统OL的最像侧被放置。
如本示例性实施例中那样，在光学系统OL是变焦透镜的情况下，在广角端处通过正透镜Lp的轴外光束的入射高度被配置为大于在望远端处通过正透镜Lp的轴外光束的入射高度。因此，在光线在像面上的最大入射角更可能大的广角端处，减小光线在像面上的入射角的效果更大。因此，能够减少整个变焦区域中的最大入射角的波动。
通过这些构成要素，如图12A和图12B中的像差图所示，能够在将光线在像面上的最大入射角减小到23°的同时优异地校正各种类型的像差。因此，能够获得小且抑制周边光量的减少的光学系统。
虽然本示例性实施例是正透镜Lp是接合透镜的构成要素的情况，但是，在变焦透镜中，正透镜Lp可以由单个透镜形成。
虽然以上描述了根据本发明的光学系统的示例性实施例，但是根据本发明的光学系统不限于这些示例性实施例，并且，可以在本发明的范围内以各种方式提出修改和改变。例如，光学系统中的某个透镜单元的全部或一部分可以是图像稳定化透镜单元，并且可以出于图像稳定化的目的在图像稳定化透镜单元包含径向分量的方向上移动。
[数值例]
以下示出分别对应于第一到第六示例性实施例的数值例1～6。在数值例1～6中，表面号表示从物侧起的光学表面的顺序。光学表面的曲率半径(mm)由R表示，相邻的光学表面之间的间隔(mm)由D表示，并且，基于d线，光学部件的材料的折射率和Abbe数分别由nd和νd表示。在关于作为夫琅和费谱线(Fraunhofer line)的g线(波长435.8nm)、F线(波长486.1nm)、d线(波长587.6nm)和C线(波长656.3nm)的材料的折射率分别为Ng、NF、Nd和NC的情况下，Abbe数νd由νd＝(Nd-1)/(NF-NC)表示。后焦距由BF表示。
透镜总长是通过将后焦距加到从最物侧的光学表面到最像侧的光学表面的光轴上的距离上获得的距离。
在数值例中的每个中，向非球面的表面号右面添加“*”。非球面形状由下式表示：
这里，光轴方向是X轴，垂直于光轴的方向是H轴，光的行进方向为正，旁轴曲率半径为R，圆锥常数为K，并且非球面系数为B、C、D、E和F。在非球面系数中的每个中，“E±x”意味着10±x。
表1示出数值例1～6中的条件表达式(1)～(20)中使用的参数。表2示出数值例1～6中的对应于条件表达式(1)～(20)的值。
[数值例1]
单位：mm
表面数据
非球面数据
第十一表面
K＝0.0000E+00 B＝-3.1662E-05 C＝-9.2057E-08
D＝8.4502E-11 E＝-1.7333E-12 F＝0.0000E+00
各种类型的数据
透镜单元数据
单个透镜数据
透镜 开始表面 焦距
1 1 -41.750
2 3 41.070
3 5 -22.930
4 6 19.280
5 9 88.980
6 11 23.070
7 12 -15.440
8 14 31.560
9 16 111.650
10 18 -66.130
[数值例2]
单位：mm
表面数据
非球面数据
第三表面
K＝0.0000E+00 B＝1.7106E-05 C＝-9.2057E-08
D＝8.4502E-11 E＝-1.7333E-12 F＝0.0000E+00
第四表面
K＝-1.1029E+00 B＝6.6803E-05 C＝1.5440E-07
D＝-2.6047E-10 E＝2.7484E-12 F＝0.0000E+00
第十一表面
K＝0.0000E+00 B＝-1.6574E-06 C＝8.4594E-09
D＝-8.7895E-11 E＝2.4378E-12 F＝0.0000E+00
第十八表面
K＝0.0000E+00 B＝6.7655E-05 C＝1.6693E-07
D＝1.7835E-09 E＝-8.5459E-12 F＝0.0000E+00
各种类型的数据
透镜单元数据
单个透镜数据
[数值例3]
单位：mm
表面数据
非球面数据
第十二表面
K＝0.0000E+00 B＝-4.4141E-05 C＝-2.9439E-08
D＝-2.0859E-09 E＝5.6739E-12 F＝0.0000E+00
各种类型的数据
透镜单元数据
单个透镜数据
透镜 开始表面 焦距
1 1 -22.020
2 3 21.900
3 5 -28.950
4 7 21.640
5 10 54.620
6 12 23.350
7 13 -13.200
8 15 27.330
9 17 115.600
10 19 -68.920
[数值例4]
单位：mm
表面数据
非球面数据
第八表面
K＝0.0000E+00 B＝-2.0857E-05 C＝5.9814E-08
D＝-2.2894E-10 E＝4.7502E-13 F＝0.0000E+00
各种类型的数据
透镜单元数据
单个透镜数据
透镜 开始表面 焦距
1 1 -64.840
2 3 31.890
3 6 -24.360
4 8 19.210
5 10 120.730
6 12 -24.740
7 14 23.590
8 16 -51.470
[数值例5]
单位：mm
表面数据
非球面数据
第四表面
K＝0.0000E+00 B＝-7.6176E-05 C＝-5.2215E-08
D＝-4.1896E-09 E＝4.7502E-13 F＝0.0000E+00
第五表面
K＝0.0000E+00 B＝-7.5876E-05 C＝-5.2454E-08
D＝-4.2425E-09 E＝5.0437E-12 F＝0.0000E+00
第九表面
K＝0.0000E+00 B＝8.3111E-05 C＝1.1290E-07
D＝-6.7559E-11 E＝5.8465E-12 F＝0.0000E+00
第十一表面
K＝0.0000E+00 B＝-6.8949E-05 C＝1.9512E-07
D＝-4.6150E-10 E＝4.9411E-13 F＝0.0000E+00
各种类型的数据
透镜单元数据
单元 开始表面 焦距 透镜结构长度 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 35.91 35.45 14.78 -20.86
单个透镜数据
透镜 开始表面 焦距
1 1 17.830
2 2 -19.190
3 4 75.930
4 7 -18.920
5 8 17.610
6 10 83.250
7 12 -81.170
[数值例6]
单位：mm
表面数据
非球面数据
第一表面
K＝0.0000E+00 B＝1.1865E-05 C＝-2.3678E-08
D＝1.1358E-11 E＝1.1654E-14 F＝-1.9116E-18
第二表面
K＝-1.0908E+00 B＝2.6285E-05 C＝8.5778E-08
D＝-3.5421E-10 E＝7.8718E-13 F＝-5.5703E-15
第三表面
K＝0.0000E+00 B＝-1.2210E-04 C＝5.2126E-07
D＝-1.4530E-09 E＝1.7965E-12 F＝0.0000E+00
第四表面
K＝9.1838E-01 B＝-1.1915E-04 C＝6.0146E-07
D＝-1.9362E-09 E＝3.6929E-12 F＝0.0000E+00
第二十一表面
K＝0.0000E+00 B＝4.0811E-05 C＝2.9340E-07
D＝8.9338E-10 E＝3.0453E-11 F＝0.0000E+00
第二十三表面
K＝0.0000E+00 B＝6.1229E-06 C＝-7.6025E-08
D＝-7.2438E-10 E＝1.9471E-12 F＝0.0000E+00
各种类型的数据
透镜单元数据
单个透镜数据
透镜 开始表面 焦距
1 1 -20.620
2 3 -96.600
3 5 -66.340
4 7 36.710
5 9 135.570
6 11 31.270
7 14 -18.640
8 16 22.930
9 18 -31.900
10 19 11.470
11 20 -16.940
12 22 -38.020
13 24 49.180
14 25 -107.430
[表1]
[表2]
[成像装置的示例性实施例]
描述根据本发明的成像装置的示例性实施例。图13是示出根据本示例性实施例的成像装置(数字静物照相机)10的示意图。成像装置10包括照相机主体13、包含类似于根据第一到第六示例性实施例中的任一个的光学系统OL的光学系统OL的透镜设备11；和光电转换由光学系统OL形成的图像的光接收元件(图像传感器)12。作为光接收元件12，可以使用诸如CCD传感器和CMOS传感器之类的图像传感器。
透镜设备11和照相机主体13可以被集成或者可以被配置为可以相互附接和拆卸。
根据本示例性实施例的成像装置10包括光学系统OL，并由此可以抑止周边光量的减少。
根据上述的示例性实施例中的每个的透镜设备不仅可以被应用于图13所示的数字静物照相机，而且可以被应用于诸如广播照相机、卤化银胶片照相机和监视照相机之类的各种成像装置。
虽然以上描述了本发明的示例性实施例，但是本发明不限于这些示例性实施例，而是，可以在本发明的范围内以各种方式组合、修改和改变本发明。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最广泛的解释以包含所有这样的修改和等同的结构和功能。

Claims (29)

1.一种光学系统，其特征在于，该光学系统由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正或负折光力的前透镜组、孔径光阑和具有正或负折光力的后透镜组构成，
其中，后透镜组包含：
在后透镜组中具有最强折光力的负透镜Ln；和
被放置在负透镜Ln的像侧并且满足以下条件表达式的正透镜Lp：
18＜|θp|＜90(度)，
这里，θp表示正透镜Lp的物侧和像侧的透镜表面的半开口角中的较大者，以及
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.20＜|Δnp/fn|＜1.20，以及
0.25＜sk/f＜1.00，
这里，Δnp表示负透镜Ln的像侧的透镜表面与正透镜Lp的物侧的透镜表面之间的光轴上的距离，fn表示负透镜Ln的焦距，
这里，在光学系统是单焦点透镜的情况下，sk表示单焦点透镜的后焦距，f表示单焦点透镜的焦距，以及
这里，在光学系统是变焦透镜的情况下，sk表示广角端处的变焦透镜的后焦距，并且f表示广角端处的变焦透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.70＜Φp/Φr≤1.00，
这里，Φp表示正透镜Lp的像侧的透镜表面的有效直径，Φr表示包含于后透镜组中的透镜中的具有最大有效直径的透镜的有效直径。
3.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，后透镜组还包含放置在正透镜Lp的物侧的正透镜中的具有最强折光力的正透镜Lpp，以及，
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
1.00＜fp/fpp＜6.00，
这里，fpp表示正透镜Lpp的焦距，并且fp表示正透镜Lp的焦距。
4.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，后透镜组还包含放置在正透镜Lp的物侧的正透镜中的具有最强折光力的正透镜Lpp，以及
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
1.00＜Φp/Φpp＜4.00，
这里，Φpp表示正透镜Lpp的像侧的透镜表面的有效直径，Φp表示正透镜Lp的像侧的透镜表面的有效直径。
5.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，后透镜组还包含被放置为在物侧邻近正透镜Lp的透镜La，以及，
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
1.00＜Φp/Φa＜4.00，
这里，Φa表示透镜La的像侧的透镜表面的有效直径。
6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，透镜La包含面向像侧的凹形透镜表面。
7.根据权利要求5所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
1.00＜(h^p/hp)/(h^a/ha)＜5.00，
这里，在正透镜Lp的像侧的透镜表面上，h^p表示通过正透镜Lp的轴外光束的主光线的高度，并且，hp表示通过正透镜Lp的轴上光束的周边光线的高度，并且，在透镜La的像侧的透镜表面上，h^a表示通过透镜La的轴外光束的主光线的高度，并且，ha表示通过透镜La的轴上光束的周边光线的高度。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.20＜Φp/Tk＜1.00，
这里，Φp表示正透镜Lp的像侧的透镜表面的有效直径，在光学系统是单焦点透镜的情况下，Tk表示单焦点透镜的出射光瞳与像面之间的光轴上的距离，并且在光学系统为变焦透镜的情况下，Tk表示广角端处的变焦透镜的出射光瞳与像面之间的光轴上的距离。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
1.00＜Tk/f＜5.00，
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，Tk表示单焦点透镜的出射光瞳与像面之间的光轴上的距离，并且，在光学系统为变焦透镜的情况下，Tk表示广角端处的变焦透镜的出射光瞳与像面之间的光轴上的距离。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.30＜fp/f＜5.00，
这里，fp表示正透镜Lp的焦距。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
-6.00＜fp/fn＜-0.70，
这里，fp表示正透镜Lp的焦距。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.50＜Φp/Φi＜1.00，
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，Φi表示单焦点透镜的图像圆的直径，并且，
在光学系统为变焦透镜的情况下，Φi表示广角端处的变焦透镜的图像圆的直径。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
2.00＜|fr/fn|＜10.00，
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，fr表示后透镜组的焦距，并且，
在光学系统为变焦透镜的情况下，fr表示广角端处的后透镜组的焦距。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.00＜|Δnp|/Ssk＜0.80,
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下,Ssk表示从孔径光阑到像面的光轴上的距离，并且，
在光学系统为变焦透镜的情况下,Ssk表示广角端处的从孔径光阑到像面的光轴上的距离。
15.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.50＜Lnsk/Ssk＜1.00，
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，Lnsk表示从负透镜Ln的像侧的透镜表面到像面的光轴上的距离，Ssk表示从孔径光阑到像面的光轴上的距离，以及
在光学系统为变焦透镜的情况下，Lnsk表示广角端处的从负透镜Ln的像侧的透镜表面到像面的光轴上的距离，Ssk表示广角端处的从孔径光阑到像面的光轴上的距离。
16.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，后透镜组还包含放置在正透镜Lp的物侧的正透镜中的具有最强折光力的正透镜Lpp，以及
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.00＜|Δppp|/Ssk＜1.00，
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，Δppp表示从正透镜Lpp的像侧的透镜表面到正透镜Lp的物侧的透镜表面的光轴上的距离，Ssk表示从孔径光阑到像面的光轴上的距离，以及
在光学系统为变焦透镜的情况下，Δppp表示广角端处的从正透镜Lpp的像侧的透镜表面到正透镜Lp的物侧的透镜表面的光轴上的距离，并且，Ssk表示广角端处的从孔径光阑到像面的光轴上的距离。
17.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，后透镜组还包含放置在正透镜Lp的物侧的正透镜中的具有最强折光力的正透镜Lpp，以及
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
-0.20＜Δppn/Ssk＜0.20，
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，Δppn表示从正透镜Lpp的像侧的透镜表面到负透镜Ln的物侧的透镜表面的光轴上的距离，并且Ssk表示从孔径光阑到像面的光轴上的距离，以及
在光学系统为变焦透镜的情况下，Δppn表示广角端处的从正透镜Lpp的像侧的透镜表面到负透镜Ln的物侧的透镜表面的光轴上的距离，并且Ssk表示广角端处的从孔径光阑到像面的光轴上的距离。
18.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，正透镜Lp是单个透镜，以及
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.20＜|(R2+R1)/(R2-R1)|＜1.00，
这里，R1表示正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径，并且R2表示正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径。
19.根据权利要求18所述的光学系统，其中，正透镜Lp的像侧的透镜表面的曲率半径小于正透镜Lp的物侧的透镜表面的曲率半径。
20.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，正透镜Lp是接合透镜的构成要素，以及
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.20＜|(R2+R1)/(R2-R1)|＜1.00，
这里，R1表示接合透镜的物侧的透镜表面的曲率半径，并且R2表示接合透镜的像侧的透镜表面的曲率半径。
21.根据权利要求20所述的光学系统，其中，接合透镜的像侧的透镜表面的曲率半径小于接合透镜的物侧的透镜表面的曲率半径。
22.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，光学系统是变焦透镜，以及
其中，在广角端处通过正透镜Lp的轴外光束的入射高度大于在光学系统的望远端处通过正透镜Lp的轴外光束的入射高度。
23.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，包含于光学系统中的多个透镜单元由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正折光力的第一透镜单元和具有负折光力的第二透镜单元构成，
其中，第一透镜单元包含多个透镜，并且孔径光阑被放置在包含于第一透镜单元中的透镜中的两个透镜之间，以及
其中，在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第一透镜单元向物侧移动，由此，第一透镜单元与第二透镜单元之间的间隔改变。
24.根据权利要求1所述的光学系统，其中，包含于光学系统中的多个透镜单元由作为前透镜组的具有负折光力的第一透镜单元和由孔径光阑和后透镜组组成的具有正折光力的第二透镜单元构成，并且，在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，后透镜组向物侧移动，由此前透镜组与后透镜组之间的间隔改变。
25.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，包含于光学系统中的多个透镜单元由按从物侧到像侧的顺序放置的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和具有负折光力的第三透镜单元构成，
其中，第一透镜单元包含多个透镜，并且孔径光阑被放置在包含于第一透镜单元中的透镜中的两个透镜之间，以及
其中，在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第一透镜单元和第二透镜单元向物侧移动，由此，相邻的透镜单元之间的间隔改变。
26.根据权利要求1所述的光学系统，其中，在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，前透镜组、孔径光阑和后透镜组沿相同的移动轨迹向物侧移动。
27.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，包含于光学系统中的多个透镜单元由按从物侧到像侧的顺序放置的具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、具有负折光力的第三透镜单元和具有正折光力的第四透镜单元构成，
其中，第二透镜单元包含多个透镜，并且孔径光阑被放置在包含于第二透镜单元中的透镜中的两个透镜之间，
其中，在变焦过程中，相邻的透镜单元之间的间隔改变，以及
其中，在从无限远距离到最近距离的聚焦过程中，第三透镜单元向像侧移动。
28.一种光学系统，其特征在于，该光学系统由按从物侧到像侧的顺序放置的具有正或负折光力的前透镜组、孔径光阑和具有正或负折光力的后透镜组构成，
其中，后透镜组包含：
在后透镜组中具有最强折光力的负透镜Ln；和
在与负透镜Ln相比放置在更像侧的正透镜中并且满足以下条件表达式的正透镜Lp：
1.40＜Φp/Φsp＜3.00，
这里，Φp表示正透镜Lp的像侧的透镜表面的有效直径，Φsp表示孔径光阑的孔径直径，以及
其中，光学系统满足以下的条件表达式：
0.20＜|Δnp/fn|＜1.20，
0.25＜sk/f＜1.00，以及
0.50＜Lnsk/Ssk＜1.00，
这里，Δnp表示负透镜Ln的像侧的透镜表面与正透镜Lp的物侧的透镜表面之间的光轴上的距离，fn表示负透镜Ln的焦距，
这里，在光学系统为单焦点透镜的情况下，sk表示单焦点透镜的后焦距，f表示单焦点透镜的焦距，Lnsk表示从负透镜Ln的像侧的透镜表面到像面的光轴上的距离，Ssk表示从孔径光阑到像面的光轴上的距离，以及
这里，在光学系统为变焦透镜的情况下，sk表示广角端处的变焦透镜的后焦距，f表示广角端处的变焦透镜的焦距，Lnsk表示广角端处的从负透镜Ln的像侧的透镜表面到像面的光轴上的距离，并且Ssk表示广角端处的从孔径光阑到像面的光轴上的距离。
29.一种成像装置，其特征在于，该成像装置包括：
根据权利要求1～28中的任一项所述的光学系统；和
被配置为接收由光学系统形成的图像的图像传感器。
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