CN110687666A - 光学系统和图像拾取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学系统和图像拾取装置。根据示例实施例的光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元和设置在第一透镜单元的像侧且具有正折光力的第二透镜单元。当从无穷远聚焦到近距离物体时，第二透镜单元移动。第二透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的第一正透镜、孔径光阑和第二正透镜。第一正透镜和第二正透镜的异常部分色散性被定义。
Description
技术领域
实施例的方面涉及光学系统和图像拾取装置。
背景技术
需要具有小(亮)F数、尺寸小且具有高光学性能的图像拾取光学系统作为在诸如数字照相机或胶片照相机的图像拾取装置中使用的图像拾取光学系统。
通常，随着图像拾取光学系统的总透镜长度变短，每个透镜的折光力变得更强，诸如轴上色差和倍率色差的色差增加，并且光学性能容易变低。此外，随着F数变小，由于景深变浅，各种像差对图像质量的影响变大。
在大孔径比光学系统中，在许多情况下，具有相对强的正折光力的透镜单元设置在物侧以会聚光束。然而，在上述透镜单元中，旁轴边缘光束通过的透镜单元中的位置高；因此，在大孔径比光学系统中可能出现轴上色差。
US2018/0024315公开了一种光学系统，其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，其中由具有异常部分色散性的材料形成的透镜相对地设置在物侧。
根据所设置的位置，在校正色差方面有效的具有异常部分色散性的材料能够校正倍率色差。然而，如US2018/0024315中一样，当在正折光力强的位置处使用由具有异常部分色散性的材料形成的透镜时，倍率色差倾向于变得被过度校正。
发明内容
根据实施例的一个方面的光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元和具有正折光力的第二透镜单元。在所述光学系统中，相邻透镜单元之间的距离在聚焦期间改变，第二透镜单元在从无穷远聚焦到近距离物体期间朝向物侧移动，第二透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的第一正透镜、孔径光阑和第二正透镜。当材料的异常部分色散性ΔθgF使用材料的阿贝常数vd和材料的部分色散率θgF由
ΔθgF＝θgF-(-1.665×10-7×vd3+5.213×10-5×vd2-5.656×10-3×vd+7.278×10-1)表示时，
满足以下条件式：
0.0050＜ΔθgF1＜0.40；以及
0.0050＜ΔθgF2＜0.40
其中，ΔθgF1是第一正透镜的材料的异常部分色散性，并且ΔθgF2是第二正透镜的材料的异常部分色散性。
根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本公开的另外的特征将变得清楚。
附图说明
图1是第一示例实施例的光学系统的横截面图。
图2A是当光学系统聚焦到无穷远时的纵向像差图。
图2B是当光学系统聚焦到最近距离处的物体时的纵向像差图。
图3是第二示例实施例的光学系统的横截面图。
图4A是当光学系统聚焦到无穷远时的纵向像差图。
图4B是当光学系统聚焦到最近距离处的物体时的纵向像差图。
图5是第三示例实施例的光学系统的横截面图。
图6A是当光学系统聚焦到无穷远时的纵向像差图。
图6B是当光学系统聚焦到最近距离处的物体时的纵向像差图。
图7是第四示例实施例的光学系统的横截面图。
图8A是当光学系统聚焦到无穷远时的纵向像差图。
图8B是当光学系统聚焦到最近距离处的物体时的纵向像差图。
图9是第五示例实施例的光学系统的横截面图。
图10A是当光学系统聚焦到无穷远时的纵向像差图。
图10B是当光学系统聚焦到最近距离处的物体时的纵向像差图。
图11是第六示例实施例的光学系统的横截面图。
图12A是当光学系统聚焦到无穷远时的纵向像差图。
图12B是当光学系统聚焦到最近距离处的物体时的纵向像差图。
图13是示出示例实施例的图像拾取装置的配置的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的示例实施例的光学系统和图像拾取装置。
注意，在本说明书中，“后焦距”是指以空气转换长度表示的光轴上的从光学系统的最后表面(最靠近像的透镜表面)到旁轴像平面的距离。“总透镜长度”是通过将后焦距与光学系统的最前表面(最靠近物体的透镜表面)和最后表面之间的光轴上的距离相加而获得的长度。不限于包括多个透镜的配置，“透镜单元”包括包含单个透镜的配置。此外，当在没有对轴上色差和倍率色差之间进行任何区别的情况下描述“色差”时，“色差”包括轴上色差和倍率色差两者。
每个示例实施例中的光学系统是在诸如数字摄像机、数字照相机、卤化银胶片照相机或电视照相机的图像拾取装置中使用的图像拾取光学系统。在图1、图3、图5、图7、图9和图11中所示的光学系统的横截面视图中，左侧是物侧(前侧)，右侧是像侧(后侧)。此外，在每个横截面图中，假设i是从物侧朝向像侧的透镜单元的顺序，Li表示第i透镜单元。此外，孔径光阑SP确定(限制)全孔径F数(Fno)的光束。在从无穷远聚焦到近距离物体的过程中，聚焦透镜单元以每个图中箭头所示的方式移动。由此，相邻透镜单元之间的距离改变。
当每个示例实施例的光学系统用于数字摄像机或数字照相机时，像平面IP对应于诸如CCD传感器或CMOS传感器的图像拾取元件(光电式传感器)。当每个示例实施例的光学系统用于卤化银胶片照相机时，像平面IP对应于胶片平面。
图2A、图2B、图4A、图4B、图6A、图6B、图8A、图8B、图10A、图10B、图12A和图12B是稍后描述的每个示例实施例的光学系统的像差图。在每个球面像差图中，实线表示d线(波长587.6nm)，虚线表示F线(波长486.1nm)，点划线表示C线(波长656.3nm)，双点划线表示g线(波长435.8nm)。在每个像散图中，虚线ΔM表示子午像平面，实线ΔS表示矢状像平面。每个畸变像差描绘了d线。每个倍率色差描绘了F线、C线和g线。符号ω表示半场角(度)，Fno表示F值。
根据本公开的示例实施例的光学系统包括具有正折光力的第一透镜单元和设置在第一透镜单元的像侧且具有正折光力的第二透镜单元。上述光学系统是其中相邻透镜单元之间的距离在聚焦期间改变的光学系统。在从无穷远到近距离物体的聚焦期间，第二透镜单元朝向物侧移动。
在具有这种配置的大孔径比光学系统中，为了校正轴上色差和倍率色差，设置由在旁轴边缘光线的通过位置高的位置处具有异常部分色散性的材料形成的正透镜。另一方面，当上述第一正透镜相对于孔径光阑设置在物侧时，可以有利地校正轴上色差，在许多情况下，过度校正倍率色差。此外，在大孔径比光学系统的情况下，在从无穷远到近距离的聚焦期间可能发生色差波动。
因此，在本公开的示例实施例的光学系统中，除了在孔径光阑的物侧设置由具有异常部分色散性的材料形成的正透镜(下文中，称为第一正透镜)之外，还在孔径光阑的像侧设置由具有异常部分色散性的材料形成的正透镜(下文中，称为第二正透镜)。换句话说，通过提供按从物侧朝向像侧的顺序设置的第一正透镜、孔径光阑和第二正透镜，增加了孔径光阑之前和之后的正透镜的布置对称性。由此，经由通过第二正透镜的作用减小倍率色差，可以抵消由于第一正透镜的作用而过度校正的倍率色差的至少一部分。
此外，上述的第一正透镜、孔径光阑和第二正透镜设置在第二透镜单元中，该第二透镜单元在从无穷远到近距离物体的聚焦期间移动。由于由此可以在上述第二透镜单元中减小轴上色差和倍率色差，因此可以减少聚焦期间的色差波动。
更具体地，第一正透镜和第二正透镜满足以下条件式(1)和(2)，
0.0050＜ΔθgF1＜0.40…(1)
0.0050＜ΔθgF2＜0.40…(2)
其中，ΔθgF1是第一正透镜的材料的异常部分色散性，并且ΔθgF2是第二正透镜的材料的异常部分色散性。
将给出条件式(1)和(2)中的材料的异常部分色散性ΔθgF1和ΔθgF2的定义。对于g线(435.8nm)、F线(486.1nm)、d线(587.6nm)和C线(656.3nm)的材料的折射率分别是Ng、NF、Nd和NC。在上文中，材料的阿贝常数vd、部分色散率θgF和异常部分色散性ΔθgF由下式(a)至(c)表示。
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)…(a)
θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)…(b)
ΔθgF＝θgF-(-1.665×10-7×vd3+5.213×10-5×vd2-5.656×10-3×vd+7.278×10-1)…(c)
由于轴上色差的校正变得不充分，因此不希望条件式(1)的值低于下限以及第一正透镜的异常部分色散性变低。如果条件式(1)的值超过上限并且第一正透镜的异常部分色散性变高，则过度校正程度变大，使得即使在使用第二正透镜时，也不能充分地抵消倍率色差的过度校正。由于整个系统的倍率色差的校正变得过度，因此上述是不希望的。
如果条件式(2)的值低于下限并且第二正透镜的异常部分色散性变低，则不能充分地抵消由第一正透镜过度校正的倍率色差。由于整个系统的倍率色差的校正变得过度，因此上述是不希望的。不希望条件式(2)的值超过上限以及异常部分色散性变高，因为由第一正透镜过度校正的倍率色差将被校正得比过度校正的量更大，并且整个系统的倍率色差的校正变得不充分。
如上所述，通过满足上述透镜单元的配置及条件式(1)和(2)，根据本公开的示例实施例的光学系统能够获得高的光学性能，其中在整个物距上有利地校正包括该色差的各种色差。
注意，在一个实施例中，条件式(1)和(2)的数值范围被设置在以下范围中。
0.0050＜ΔθgF1＜0.100…(1a)
0.0050＜ΔθgF2＜0.150…(2a)
在另一实施例中，条件式(1)和(2)的数值范围被设置在以下范围中。
0.0060＜ΔθgF1＜0.010…(1b)
0.0300＜ΔθgF2＜0.100…(2b)
光学系统还可包括具有正或负折光力的第三透镜单元，其相对于第二透镜单元设置在像侧。例如，当第三透镜单元在聚焦期间不能移动的情况下，第二透镜单元可以减轻重量并且可以迅速聚焦。
此外，在一个实施例中，第三透镜单元具有正折光力。由此，可以减小入射在像平面IP上的角度，并且无论设置在关于光线入射的像平面IP处的图像拾取元件的特性如何，都可以获得良好的成像结果。
此外，在另一实施例中，光学系统满足以下条件式中的至少一个。
0.50＜DL1/DL2＜3.00…(3)
1.80＜nd1＜2.40…(4)
-5.00＜h1^/h2^＜-0.50…(5)
-20.00＜(h1×h1^/vd1/fp1×ΔθgF1)/(h2×h2^/vd2/fp2×ΔθgF2)＜-0.10…(6)
0.00＜νd1＜30.0…(7)
0.00＜vd2＜30.0…(8)
0.00＜DL1/f＜1.00…(9)
0.00＜DL2/f＜1.00…(10)
0.00＜DL1/D2＜0.80…(11)
0.00＜DL2/D2＜0.80…(12)
0.50＜fp1/f2＜5.00…(13)
0.50＜fp2/f2＜10.0…(14)
1.50＜f1/f＜45.0…(15)
0.50＜f2/f＜1.50…(16)
2.00＜|f3|/f＜35.0…(17)
0.50＜Fno＜2.50…(18)
第一正透镜的像侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离被称为DL1，并且第二正透镜的物侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离被称为DL2。第一正透镜的材料在d线处的折射率被称为nd1。
主旁轴光线通过第一正透镜的高度被称为h1^，并且主旁轴光线通过第二正透镜的高度被称为h2^。注意，主旁轴光线是当整个光学系统的焦距被归一化为1时以-45°的角度入射在光轴上的光线之中的通过光学系统的入射光瞳和光轴之间的相交点的旁轴光线。当从光轴测量时，光学系统的入射角在顺时针方向上是正的并且在逆时针方向上是负的。此外，假设物体位于光学系统的左侧，并且入射在光学系统上且来自物侧的光线从左侧向右侧行进。
旁轴边缘光线通过第一正透镜的高度被称为h1，并且旁轴边缘光线通过第二正透镜的高度被称为h2。注意，旁轴边缘光线是当整个光学系统的焦距被归一化为1时相对于光学系统的光轴以平行方式入射到光学系统上且从光轴起高度为1的旁轴光线。
第一正透镜的材料的阿贝常数被称为vd1，并且第二正透镜的材料的阿贝常数被称为vd2。第一正透镜的焦距被称为fp1，并且第二正透镜的焦距被称为fp2。光学系统的焦距被称为f，第一透镜单元的焦距被称为f1，第二透镜单元的焦距被称为f2。此外，在具有正或负折光力的第三透镜单元相对于第二透镜单元设置在像侧的情况下，第三透镜单元的焦距被称为f3。第二透镜单元的最靠近物体的透镜表面和第二透镜单元的最靠近像的透镜表面之间在光轴上的距离被称为D2。光学系统的孔径率(F数)被称为Fno。
条件式(3)是表示第一正透镜和第二正透镜相对于孔径光阑的布置的对称性的表达式。条件式(3)的值为1表示这样的状态，其中每个具有异常部分色散性的材料以对称的方式设置，其中孔径光阑介于其间。不希望超过条件式(3)的上限以及超越其下限，因为轴上色差和倍率色差的校正之间的平衡丧失并且至少一种校正变得不充分。
条件式(4)限定了允许在不过度增加整个系统的匹兹阀和(Petzval sum)的情况下进行色差的校正的第一正透镜的折射率范围。不希望条件式(4)的值低于下限以及第一正透镜的折射率变小，因为整个系统的匹兹阀和变大并且像场弯曲(field curvature)劣化。难以获得超过条件式(4)的上限的材料。
条件式(5)是表示每个穿过第一正透镜和第二正透镜的主旁轴光线的高度的对称性的表达式。不希望超过条件式(5)的上限以及超越其下限，因为轴上色差和倍率色差的校正之间的平衡丧失并且任一种校正变劣化。
条件式(6)限定了在g线处校正第一正透镜的倍率色差的效果与在g线处校正第二正透镜的倍率色差的效果之间的比率。不希望条件式(6)的值低于下限以及用第一正透镜校正倍率色差的效果变大，因为将难以用第二正透镜充分抵消已经用第一正透镜过度校正的倍率色差。不希望条件式(6)的值超过上限以及利用第一正透镜校正倍率色差的效果变小，因为整个系统的倍率色差的校正变得不充分。此外，由于轴上色差的校正变得困难，因此不希望出现上述情况。
条件式(7)限定第一正透镜的阿贝常数，并且条件式(8)限定第二正透镜的阿贝常数。不希望条件式(7)和(8)的值低于下限，因为通常可以选择的材料的折射率变低并且光学系统的尺寸变大。当超过条件式(7)和(8)的上限时，通常，可以通常选择的材料的折射率变高。因此，由于整个系统的匹兹阀和增加并且像场弯曲劣化，所以上述情况是不希望的。
条件式(9)限定第一正透镜的布置，并且条件式(10)限定第二正透镜的布置。难以获得条件式(9)和(10)的值低于下限的光学系统。不希望条件式(9)和(10)的值超过上限以及第一正透镜和第二正透镜远离孔径光阑设置，因为第二透镜单元的总透镜长度变大并因此整个光学系统的尺寸变大。
条件式(11)限定第二透镜单元中的第一正透镜的布置，并且条件式(12)限定第二透镜单元中的第二正透镜的布置。通过满足条件式(11)和(12)，可以以良好平衡的方式获得校正第一正透镜和第二正透镜的色差的效果。难以获得条件式(11)和(12)的值低于下限的光学系统。不希望条件式(11)和(12)的值超过上限，因为校正色差的效果之间的平衡丧失，并且轴上色差和倍率色差中的任一种变劣化。
条件式(13)限定第一正透镜的折光力。不希望条件式(13)的值低于下限，第一正透镜的焦距变短，以及折光力变强，因为光学系统中的匹兹阀和变大并且将难以校正像场弯曲。不希望条件式(13)的值超过上限，第一正透镜的焦距变长，以及折光力变小，因为将难以充分地校正轴上色差。
条件式(14)限定第二正透镜的折光力。不希望条件式(14)的值低于下限，第二正透镜的焦距变短，以及折光力变强，因为光学系统中的匹兹阀和变大并且将难以校正像场弯曲。不希望条件式(14)的值超过上限，第二正透镜的焦距变长，以及折光力变小，因为将难以充分地抵消已经被第一正透镜过度校正的倍率色差，并且整个系统的倍率色差变成被过度校正。
条件式(15)限定第一透镜单元的焦距与光学系统的焦距之间的比率。当条件式(15)的值低于下限时，当第一透镜单元的焦距变短时，以及当折光力变强时，像侧的折光力变得弱于第二透镜单元的折光力。由于第二透镜单元的聚焦灵敏度变差，第二透镜单元在从无穷远到近距离物体的聚焦期间的移动长度变长，并且光学系统尺寸变大，因此上述情况是不希望的。此外，由于第一透镜单元的强折光力而导致包括色差、球面像差和像场弯曲的各种像差变劣化，因此上述情况是不希望的。不希望条件式(15)的值超过上限，第一透镜单元的焦距变长，以及折光力变弱，因为第二透镜单元的直径变大并且整个光学系统的尺寸变大。
条件式(16)限定第二透镜单元的焦距与光学系统的焦距之间的比率。当条件式(16)的值超过上限时，当第二透镜单元的焦距变长时，以及当折光力变弱时，聚焦灵敏度变差。由于第二透镜单元在从无穷远到近距离物体的聚焦期间的移动量变大并且光学系统的尺寸变大，因此上述情况是不希望的。不希望条件式(16)的值低于下限，第二透镜单元的焦距变短，以及折光力变强，因为聚焦期间的像差波动变大。
条件式(17)限定在第三透镜单元设置在第二透镜单元的像侧的情况下，第三透镜单元的焦距的绝对值与光学系统的焦距之间的比率。不希望条件式(17)的值低于下限，第三透镜单元的焦距的绝对值变小，并且第三透镜单元的折光力变强，因为像场弯曲变得劣化。此外，上述情况是不希望的，因为为了有利地校正包括劣化的像场弯曲的各种像差，设置在第三透镜单元中的透镜的数量增加，第三透镜单元的尺寸变大，并且光学系统的尺寸变大。不希望条件式(17)的值超过上限，第三透镜单元的焦距的绝对值变大，以及第三透镜单元的折光力变弱，因为第二透镜单元的折光力变强并且第二透镜单元的尺寸变大。
条件式(18)限定光学系统的F数。难以获得条件式(18)的值低于下限的光学系统。当条件式(18)的值超过上限时，将不太可能出现轴上色差和倍率色差；因此，将不太可能出现有利地校正包括色差的各种像差的问题。
通过满足条件式(3)至(18)中的至少一个，本公开的示例实施例的光学系统可以获得高光学性能，同时有利地校正整个物距上的色差。
在一个实施例中，条件式(3)至(18)的数值范围可以如下设置。
1.00＜DL1/DL2＜2.50…(3a)
1.82＜nd1＜2.10…(4a)
-4.00＜h1^/h2^＜-1.00…(5a)
-15.0＜(h1×h1^/νd1/fp1×ΔθgF1)/(h2×h2^/νd2/fp2×ΔθgF2)＜-0.10…(6a)
10.0＜vd1＜28.0…(7a)
10.0＜vd2＜28.0…(8a)
0.10＜DL1/f＜0.80…(9a)
0.10＜DL2/f＜0.50…(10a)
0.20＜DL1/D2＜0.70…(11a)
0.10＜DL2/D2＜0.60…(12a)
0.70＜fp1/f2＜4.00…(13a)
1.00＜fp2/f2＜7.00…(14a)
2.00＜f1/f＜40.0…(15a)
0.70＜f2/f＜1.30…(16a)
3.00＜|f3|/f＜30.0…(17a)
0.50＜Fno＜2.00…(18a)
在另一实施例中，条件式(3)至(18)的数值范围可以如下设置。
1.50＜DL1/DL2＜2.30…(3b)
1.85＜nd1＜2.00…(4b)
-3.50＜h1^/h2^＜-2.00…(5b)
-13.0＜(h1×h1^/vd1/fp1×ΔθgF1)/(h2×h2^/vd2/fp2×ΔθgF2)＜-0.40…(6b)
15.0＜vd1＜25.0…(7b)
15.0＜vd2＜25.0…(8b)
0.20＜DL1/f＜0.50…(9b)
0.10＜DL2/f＜0.03…(10b)
0.30＜DL1/D2＜0.60…(11b)
0.20＜DL2/D2＜0.40…(12b)
1.00＜fp1/f2＜2.50…(13b)
1.50＜fp2/f2＜6.00…(14b)
2.40＜f1/f＜30.0…(15b)
0.90＜f2/f＜1.20…(16b)
4.00＜|f3|/f＜25.0…(17b)
1.00＜Fno＜1.50…(18b)
此外，在示例实施例的光学系统中，第二透镜单元包括至少一个负透镜。以上便于校正色差。此外，为了有利地校正轴上色差，第二透镜单元包括具有正透镜(第一正透镜、第二正透镜、以及除第一正透镜和第二正透镜以外的正透镜中的至少一个)和负透镜的胶合透镜。
接下来将详细描述根据本公开的示例实施例的光学系统。注意，从物侧开始计数的第n透镜被表示为Gn。
第一示例实施例
图1是第一示例实施例的光学系统OL的横截面图。图2A是当光学系统OL正在聚焦到无穷远时的纵向像差图，并且图2B是当光学系统OL正在聚焦于最近距离的物体时的纵向像差图。第一示例性实施例的光学系统OL是具有大孔径比的中等远摄镜头(mediumtelephoto lens)，其中Fno是1.24且焦距是86.5mm。
构成第一示例性实施例的光学系统OL的多个透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设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和具有正折光力的第三透镜单元L3。第二透镜单元L2包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的用作第一正透镜的正透镜Lp1、孔径光阑SP和用作第二正透镜的正透镜Lp2。
在从无穷远物体聚焦到近距离物体的期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。
正透镜Lp1是在第二透镜单元L2中最靠近物体设置的透镜(G3)，并且正透镜Lp2是在第二透镜单元L2中第二最靠近像设置的透镜(G9)。
通过用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp1和用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp2，如图2A和图2B所示，可以获得这样的光学系统，其中可以在整个物距上有利地校正包括轴上色差和倍率色差的各种像差。
第二示例实施例
图3是第二示例实施例的光学系统OL的横截面图。图4A是当光学系统OL正在聚焦到无穷远时的纵向像差图，并且图4B是当光学系统OL正在聚焦于最近距离的物体时的纵向像差图。第二示例性实施例的光学系统OL是具有大孔径比的中等远摄镜头，其中Fno是1.24且焦距是71.5mm。
构成第二示例性实施例的光学系统OL的多个透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设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和具有正折光力的第三透镜单元L3。第二透镜单元L2包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的用作第一正透镜的正透镜Lp1、孔径光阑SP和用作第二正透镜的正透镜Lp2。
在从无穷远物体聚焦到近距离物体的期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。
正透镜Lp1是在第二透镜单元L2中最靠近物体设置的透镜(G4)，并且正透镜Lp2是在第二透镜单元L2中第二最靠近像设置的透镜(G10)。
通过用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp1和用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp2，如图4A和图4B所示，可以获得这样的光学系统，其中可以在整个物距上有利地校正包括轴上色差和倍率色差的各种像差。
第三示例实施例
图5是第三示例实施例的光学系统OL的横截面图。图6A是当光学系统OL正在聚焦到无穷远时的纵向像差图，并且图6B是当光学系统OL正在聚焦于最近距离的物体时的纵向像差图。第三示例性实施例的光学系统OL是具有大孔径比的中等远摄镜头，其中Fno是1.41且焦距是131.0mm。
构成第三示例性实施例的光学系统OL的多个透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设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。第二透镜单元L2包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的用作第一正透镜的正透镜Lp1、孔径光阑SP和用作第二正透镜的正透镜Lp2。
在从无穷远物体聚焦到近距离物体的期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。
正透镜Lp1是在第二透镜单元L2中最靠近物体设置的透镜(G3)，并且正透镜Lp2是在第二透镜单元L2中第二最靠近像设置的透镜(G9)。
通过用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp1和用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp2，如图6A和图6B所示，可以获得这样的光学系统，其中可以在整个物距上有利地校正包括轴上色差和倍率色差的各种像差。
第四示例实施例
图7是第四示例实施例的光学系统OL的横截面图。图8A是当光学系统OL正在聚焦到无穷远时的纵向像差图，并且图8B是当光学系统OL正在聚焦于最近距离的物体时的纵向像差图。第四示例性实施例的光学系统OL是具有大孔径比的中等远摄镜头，其中Fno是1.41且焦距是131.0mm。
构成第四示例性实施例的光学系统OL的多个透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设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。第二透镜单元L2包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的用作第一正透镜的正透镜Lp1、孔径光阑SP和用作第二正透镜的正透镜Lp2。
在从无穷远物体聚焦到近距离物体的期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。
正透镜Lp1是在第二透镜单元L2中最靠近物体设置的透镜(G3)，并且正透镜Lp2是在第二透镜单元L2中最靠近像设置的透镜(G10)。
通过用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp1和用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp2，如图8A和图8B所示，可以获得这样的光学系统，其中可以在整个物距上有利地校正包括轴上色差和倍率色差的各种像差。
第五示例实施例
图9是第五示例实施例的光学系统OL的横截面图。图10A是当光学系统OL正在聚焦到无穷远时的纵向像差图，并且图10B是当光学系统OL正在聚焦于最近距离的物体时的纵向像差图。第五示例性实施例的光学系统OL是具有大孔径比的中等远摄镜头，其中Fno是1.24且焦距是86.9mm。
构成第五示例性实施例的光学系统OL的多个透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设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。第二透镜单元L2包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的用作第一正透镜的正透镜Lp1、孔径光阑SP和用作第二正透镜的正透镜Lp2。
在从无穷远物体聚焦到近距离物体的期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。
正透镜Lp1是在第二透镜单元L2中最靠近物体设置的透镜(G3)，并且正透镜Lp2是在第二透镜单元L2中第二最靠近像设置的透镜(G9)。
通过用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp1和用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp2，如图10A和图10B所示，可以获得这样的光学系统，其中可以在整个物距上有利地校正包括轴上色差和倍率色差的各种像差。
第六示例实施例
图11是第六示例实施例的光学系统OL的横截面图。图12A是当光学系统OL正在聚焦到无穷远时的纵向像差图，并且图12B是当光学系统OL正在聚焦于最近距离的物体时的纵向像差图。第六示例性实施例的光学系统OL是具有大孔径比的中等远摄镜头，其中Fno是1.24且焦距是86.3mm。
构成第六示例性实施例的光学系统OL的多个透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的具有正折光力的第一透镜单元L1和具有正折光力的第二透镜单元L2。第二透镜单元L2包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的用作第一正透镜的正透镜Lp1、孔径光阑SP和用作第二正透镜的正透镜Lp2。
在从无穷远物体聚焦到近距离物体的期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。
正透镜Lp1是在第二透镜单元L2中最靠近物体设置的透镜(G3)，并且正透镜Lp2是在第二透镜单元L2中相对地靠近图像设置的透镜(G9)。
通过用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp1和用具有高异常部分色散性的材料构造正透镜Lp2，如图12A和图12B所示，可以获得这样的光学系统，其中可以在整个物距上有利地校正包括轴上色差和倍率色差的各种像差。
数值实施例
在下文中，将例示对应于第一至第六示例实施例的第一至第六数值实施例。此外，在第一至第六数值实施例中，表面编号表示从物侧起的光学表面的顺序。符号R是光学表面的曲率半径(mm)，表面编号i的d是第i光学表面和第i+1光学表面之间的距离(mm)，Nd是光学构件的材料在d线处的折射率，并且BF是后焦距。符号vd是以d线为基准的光学构件的材料的阿贝常数，其定义如上所述。
此外，当光学表面是非球面表面时，标记＊附于表面编号的右侧。非球面表面的形状用如下表达：
x＝(h2/R)/[1+{1-(1+K)(h/R)2}1/2+B×h4+C×h6+D×h8+E×h10，
其中，x是沿光轴方向的距表面顶点的位移量，h是沿与光轴正交的方向的距光轴的高度，R是旁轴曲率半径，K是圆锥常数，B、C、D和E是各阶的非球面系数。注意，各非球面系数中的“E±XX”是指“×10±xx”。在表1中示出了在第一至第六数值实施例中的上述条件式中使用的物理量，并且在表2中示出了与上述条件式对应的值。
第一数值实施例
单位：mm
第二数值实施例
单位：mm
第三数值实施例
单位：mm
第四数值实施例
单位：mm
第五数值实施例
单位：mm
第六数值实施例
单位：mm
[表1]
[表2]
图像拾取装置
接下来将参照图13描述图像拾取装置的示例实施例。图13是示出图像拾取装置10的配置的图。图像拾取装置10包括照相机主体13、包括光学系统OL的透镜装置11以及光接收元件(图像拾取元件)12，该光学系统OL包括上述的第一至第六示例实施例中的任一个，光接收元件12对由光学系统OL形成的图像进行光电转换。诸如CCD传感器或CMOS传感器的图像拾取元件可以用作光接收元件12。透镜装置11和照相机主体13可以一体地配置或者可以被配置为可彼此安装。本示例性实施例的图像拾取装置10能够在有利地校正整个物距上的色差的同时获得高光学性能。
注意，本公开的图像拾取装置10不限于图13中所示的数字静态照相机，并且可以应用于各种图像拾取装置，例如电视照相机、卤化银胶片照相机和监视照相机。
虽然上面已经描述了本公开的示例性实施例，但是本公开不限于示例性实施例和示例，并且可以在本公开的主旨内进行组合、变形和修改。例如，可以通过在包含与光轴正交的方向上的分量的方向上移动一些透镜来在光学系统中进行图像抖动校正。
虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以涵盖所有这类修改以及等同的结构和功能。
Claims (21)
1.一种光学系统，其特征在于，包括：
具有正折光力的第一透镜单元；和
具有正折光力的第二透镜单元，
其中，相邻透镜单元之间的距离在聚焦期间改变，
其中，第二透镜单元在从无穷远到近距离物体的聚焦期间朝向物侧移动，
其中，第二透镜单元包括按从物侧朝向像侧的顺序设置的第一正透镜、孔径光阑和第二正透镜，并且
其中，当材料的异常部分色散性ΔθgF使用材料的阿贝常数vd和材料的部分色散率θgF由
ΔθgF＝θgF-(-1.665×10-7×vd3+5.213×10-5×vd2-5.656×10-3×vd+7.278×10-1)表示时，
满足以下条件式：
0.0050＜ΔθgF1＜0.40
0.0050＜ΔθgF2＜0.40，并且
其中，ΔθgF1是第一正透镜的材料的异常部分色散性，并且ΔθgF2是第二正透镜的材料的异常部分色散性。
2.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.50＜DL1/DL2＜3.00
其中，DL1是第一正透镜的像侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离，并且DL2是第二正透镜的物侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离。
3.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
1.80＜nd1＜2.40
其中nd1是第一正透镜的材料在d线处的折射率。
4.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
-5.00＜h1^/h2^＜-0.50
其中，h1^是主旁轴光线通过第一正透镜的高度，并且h2^是主旁轴光线通过第二正透镜的高度。
5.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
-20.0＜(h1×h1^/vd1/fp1×ΔθgF1)/(h2×h2^/vd2/fp2×ΔθgF2)＜-0.10
其中，h1是旁轴边缘光线通过第一正透镜的高度，h2是旁轴边缘光线通过第二正透镜的高度，h1^是主旁轴光线通过第一正透镜的高度，h2^是主旁轴光线通过第二正透镜的高度，vd1是第一正透镜的材料的阿贝常数，vd2是第二正透镜的材料的阿贝常数，fp1是第一正透镜的焦距，并且fp2是第二正透镜的焦距。
6.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.00＜vd1＜30.0
其中，vd1是第一正透镜的材料的阿贝常数。
7.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.00＜vd2＜30.0
其中，vd2是第二正透镜的材料的阿贝常数。
8.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.00＜DL1/f＜1.00
其中DL1是第一正透镜的像侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离，并且f是光学系统的焦距。
9.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.00＜DL2/f＜1.00
其中DL2是第二正透镜的物侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离，并且f是光学系统的焦距。
10.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.00＜DL1/D2＜0.80
其中，DL1是第一正透镜的像侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离，并且D2是第二透镜单元的最靠近物体的透镜表面和第二透镜单元的最靠近像的透镜表面之间在光轴上的距离。
11.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.00＜DL2/D2＜0.80
其中，DL2是第二正透镜的物侧透镜表面和孔径光阑之间在光轴上的距离，并且D2是第二透镜单元的最靠近物体的透镜表面和第二透镜单元的最靠近像的透镜表面之间在光轴上的距离。
12.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.50＜fp1/f2＜5.00
其中，fp1是第一正透镜的焦距，并且f2是第二透镜单元的焦距。
13.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.50＜fp2/f2＜10.0
其中，fp2是第二正透镜的焦距，并且f2是第二透镜单元的焦距。
14.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
1.50＜f1/f＜45.0
其中，f1是第一透镜单元的焦距，并且f是光学系统的焦距。
15.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.50＜f2/f＜1.50
其中，f2是第二透镜单元的焦距，并且f是光学系统的焦距。
16.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，构成光学系统的多个透镜单元包括以下透镜单元并由以下透镜单元构成：按从物侧朝向像侧的顺序设置的第一透镜单元、第二透镜单元以及具有正或负的折光力的第三透镜单元。
17.根据权利要求16所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
2.00＜|f3|/f＜35.0
其中，f3是第三透镜单元的焦距，并且f是光学系统的焦距。
18.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，构成光学系统的多个透镜单元包括以下透镜单元并由以下透镜单元构成：按从物侧朝向像侧的顺序设置的第一透镜单元和第二透镜单元。
19.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，满足以下条件式：
0.50＜Fno＜2.50
其中，Fno是光学系统在到无穷远的聚焦期间的孔径率。
20.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，第二透镜单元包括负透镜。
21.一种图像拾取装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1至20中任一项所述的光学系统；以及
接收由光学系统形成的像的光接收元件。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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