CN112327468B - 光学系统和光学设备 - Google Patents
光学系统和光学设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112327468B CN112327468B CN202010692311.4A CN202010692311A CN112327468B CN 112327468 B CN112327468 B CN 112327468B CN 202010692311 A CN202010692311 A CN 202010692311A CN 112327468 B CN112327468 B CN 112327468B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens unit
- optical system
- lens
- during focusing
- focal length
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
- G02B15/163—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
- G02B15/167—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B13/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
- G03B13/32—Means for focusing
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种光学系统和光学设备。该光学系统从物体侧至像侧顺次包括：第一透镜单元，其在调焦期间是固定的；第二透镜单元，其具有正屈光力，其被配置为在调焦期间移动；第三透镜单元，其具有负屈光力，其被配置为在调焦期间移动；以及第四透镜单元，其在调焦期间是固定的。在从无限远至近距离端的调焦期间，在所述第二透镜单元和所述第三透镜单元之间的距离改变的同时，所述第二透镜单元和所述第三透镜单元向物体侧移动。满足预定的条件。
Description
技术领域
本发明涉及适合于光学设备的光学系统，该光学设备包括诸如数字摄像机、数字静态照相机、广播照相机、基于胶片的照相机和监视照相机等的摄像设备、以及可更换镜头。
背景技术
如在日本特开(“JP”)2016-180851中所公开的，上述光学系统中的一些光学系统采用通过使多个透镜单元在不同的轨迹上移动来提供调焦的浮动调焦系统。由于JP 2016-180851中所公开的光学系统具有形成两个调焦单元其中之一的大量透镜，因此致动器需要高输出以通过致动器驱动调焦单元。JP 2018-205527公开了通过使作为单个轻量型透镜的调焦透镜移动来提供调焦的光学系统。
然而，在如JP 2018-205527中所公开的光学系统那样、利用单个透镜进行调焦期间，难以抑制像差变化。
发明内容
本发明提供可以利用轻量型调焦单元来抑制调焦期间的像差变化的光学系统。
根据本发明的一方面的一种光学系统，其从物体侧至像侧顺次包括：第一透镜单元，其在调焦期间是固定的；第二透镜单元，其具有正屈光力，其被配置为在调焦期间移动；第三透镜单元，其具有负屈光力，其被配置为在调焦期间移动；以及第四透镜单元，其在调焦期间是固定的，其特征在于，在从无限远至近距离端的调焦期间，在所述第二透镜单元和所述第三透镜单元之间的距离改变的同时，所述第二透镜单元和所述第三透镜单元向物体侧移动，其中，满足以下的条件：-0.4<f/f1<0.8，其中，f1是所述第一透镜单元的焦距，并且f是聚焦于无限远的所述光学系统的焦距。
具有上述光学系统的光学设备也构成本发明的另一方面。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的更多特征将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的示例1的光学系统在无限远聚焦状态下的截面图。
图2A和2B是根据示例1的光学系统在无限远聚焦状态下和在近距离端聚焦状态下的像差图。
图3是根据本发明的示例2的光学系统在无限远聚焦状态下的截面图。
图4A和4B是根据示例2的光学系统在无限远聚焦状态下和在近距离端聚焦状态下的像差图。
图5是根据本发明的示例3的光学系统在无限远聚焦状态下的截面图。
图6A和6B是根据示例3的光学系统在无限远聚焦状态下和在近距离端聚焦状态下的像差图。
图7是根据本发明的示例4的光学系统在无限远聚焦状态下的截面图。
图8A和8B是根据示例4的光学系统在无限远聚焦状态下和在近距离端聚焦状态下的像差图。
图9是根据本发明的示例5的光学系统在无限远聚焦状态下的截面图。
图10A和10B是根据示例5的光学系统在无限远聚焦状态下和在近距离端聚焦状态下的像差图。
图11是根据本发明的示例6的光学系统在无限远聚焦状态下的截面图。
图12A和12B是根据示例6的光学系统在无限远聚焦状态下和在近距离端聚焦状态下的像差图。
图13示出根据本发明的示例7的摄像设备。
具体实施方式
现在参考附图，将说明根据本发明的实施例。图1、图3、图5、图7、图9和图11分别示出根据示例1、2、3、4、5和6的聚焦于无限远(处于无限远聚焦状态)的光学系统LO的截面图。将根据各示例的光学系统LO用于光学设备，该光学设备包括诸如数字摄像机、数字静态照相机、广播照相机、基于胶片的照相机和监视照相机等的摄像设备、以及可更换镜头。
在各截面图中，左侧是物体侧并且右侧是像侧。根据各示例的光学系统LO包括多个透镜单元。在各示例中，透镜单元意味着在调焦期间一体地移动或者固定的透镜组。在根据各示例的光学系统LO中，相邻透镜单元之间的距离在从无限远(远)至近距离端(近)的调焦期间改变。透镜单元可以包括一个或多个透镜。透镜单元可以包括孔径光阑。
根据各示例的光学系统LO从物体侧至像侧顺次包括前透镜单元FL(FL1、FL2)、中间透镜单元ML(ML1、ML2)和后透镜单元RL(RL1、RL2)。在各截面图中，FLi表示前透镜单元FL中所包括的从物体侧起计数的第i个(i是自然数)透镜单元。MLi表示中间透镜单元ML中所包括的从物体侧起计数的第i个(i是自然数)透镜单元。RLi表示后透镜单元RL中所包括的从物体侧起计数的第i个(i是自然数)透镜单元。
前透镜单元FL对应于第一透镜单元，并且在前透镜单元FL中，FL1对应于第1-1子光学系统，且FL2对应于第1-2子光学系统。在中间透镜单元ML中，ML1对应于第二透镜单元，并且ML2对应于第三透镜单元。后透镜单元RL对应于第四透镜单元，并且在后透镜单元RL中，RL1对应于第4-1子光学系统，且RL2对应于第4-2子光学系统。
SP是孔径光阑(光圈)。IP是像面，并且在使用根据各示例的光学系统LO作为数字摄像机或数字静态照相机所用的摄像光学系统时，在像面IP上设置诸如CCD传感器和CMOS传感器等的固态图像传感器(光电转换元件)的摄像面。在使用根据各示例的光学系统LO作为基于胶片的照相机所用的摄像光学系统时，在像面IP上布置胶片的感光面。
在根据各示例的光学系统LO中，正的第一中间透镜单元ML1和负的第二中间透镜单元ML2在调焦期间移动。各个截面图中所示的箭头表示在从无限远到近距离端的调焦期间的第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2的移动方向。第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2在调焦期间在不同的轨迹上移动，并且这两者之间的距离改变。在以下的说明中，在调焦期间移动的第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2也将被统称为调焦单元MLf。
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分别是根据示例1、2、3、4、5和6的光学系统LO的像差图。在各像差图中，图2A、图4A、图6A、图8A、图10A和图12A是光学系统LO在无限远聚焦状态下的像差图，并且图2B、图4B、图6B、图8B、图10B和图12B是光学系统LO在近距离端聚焦状态下的像差图。
在球面像差图中，Fno是F值，并且针对d线(波长587.6nm)和g线(波长435.8nm)的球面像差量分别由实线和双点划线示出。在像散图中，S表示矢状像面上的像散量(实线)，并且M表示子午像面上的像散量(虚线)。畸变图示出针对d线的畸变量。色像差图示出针对g线的色像差量。ω是半视角(°)。
接着，说明根据各示例的光学系统LO的特征性结构和条件。光学系统LO从物体侧至像侧顺次包括在调焦期间固定的前透镜单元(第一透镜单元)FL、在调焦期间移动的具有正屈光力的第一中间透镜单元(第二透镜单元)ML1、在调焦期间移动的具有负屈光力的第二中间透镜单元(第三透镜单元)ML2和在调焦期间固定的后透镜单元(第四透镜单元)RL。在光学系统LO中，在从无限远至近距离端的调焦期间，第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2在这两者之间的距离改变的同时，向物体侧移动。光学系统LO满足以下的条件表达式(1)，其中：f1是前透镜单元FL的焦距，并且f是整个光学系统LO在无限远聚焦状态下的焦距。
-0.4<f/f1<0.8 (1)
在调焦期间，通过将具有正屈光力的第一中间透镜单元ML1和具有负屈光力的第二中间透镜单元ML2这两者都向物体侧移动，可以抑制像散和像场弯曲的波动。从物体侧至像侧顺次配置具有正屈光力的第一中间透镜单元ML1和具有负屈光力的第二中间透镜单元ML2，并且第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2移动，使得这两者之间的间隔改变。由此，可以抑制畸变和横向色像差的波动。然后，如果第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2以增加这两者之间的距离的方式移动，则可以减少调焦期间的第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2的移动量。
条件表达式(1)示出用于抑制在调焦期间可能发生的球面像差和彗差的波动的与前透镜单元FL的焦距f1有关的条件。通过满足条件表达式(1)，可以使整个前透镜单元FL的屈光力变小，并且可以使入射到第一中间透镜单元ML1上的光线更接近无焦点。因此，可以抑制在调焦期间可能发生的球面像差和彗差的变化。在前透镜单元FL的焦距f1变小、使得f/f1超过条件表达式(1)的上限时，前透镜单元FL的正屈光力变强，并且充分抑制球面像差和彗差变得困难。在前透镜单元FL的焦距f1增大、使得f/f1降至低于条件表达式(1)的下限时，前透镜单元FL的负屈光力变强，并且充分抑制球面像差和彗差变得困难。
可以如以下的条件表达式(1a)那样设置条件表达式(1)的数值范围。
-0.2<f/f1<0.5 (1a)
可以如以下的条件表达式(1b)那样设置条件表达式(1)的数值范围。
-0.1<f/f1<0.4 (1b)
f/f1可以大于0。这是因为，如果f/f1变得小于下限，则入射到中间透镜单元ML上的光束的直径变大，并且中间透镜单元ML的透镜直径变大。
通过在上述光学结构中满足条件表达式(1)，可以在透镜单元ML中的透镜的数量较少或者透镜单元ML的重量减轻的状态下令人满意地抑制调焦期间的各种像差的波动。
接着说明根据各示例的光学系统LO可以采用的结构以及光学系统LO可以满足的条件。从物体侧至像面配置的透镜的屈光力可以相对于孔径光阑对称地配置，以校正光学系统的各种像差。特别地，在布置有具有负屈光力且离物体最近的透镜单元的广角镜头中，可以在具有负屈光力的透镜单元之间布置具有正屈光力的透镜单元。
因而，即使在各示例中，前透镜单元FL也可以从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的第一前透镜单元(第1-1子光学系统)FL1和具有正屈光力的第二前透镜单元(第1-2子光学系统)FL2，这两者以最大气隙配置在前透镜单元FL中。具有正屈光力的第一中间透镜单元ML1可以包括具有面向物体侧的凸形状且位于该第一中间透镜单元ML1中的离物体最近的位置的正透镜，并且具有负屈光力的第二中间透镜单元ML2可以包括具有面向像侧的凹形状且位于该第二中间透镜单元ML2中的离图像最近的位置的负透镜。后透镜单元RL可以从物体侧至像侧顺次包括：具有正屈光力的第一后透镜单元(第4-1子光学系统)RL1，其不包括负透镜且布置在该后透镜单元RL中的离物体最近的位置；以及具有负屈光力的第二后透镜单元(第4-2子光学系统)RL2。第一后透镜单元可以包括后透镜单元RL中的在如下的透镜的物体侧的所有透镜，其中该透镜是后透镜单元RL中所包括的负透镜之中的离物体最近的负透镜。第二后透镜单元可以包括后透镜单元RL中所包括的负透镜之中的离物体最近的负透镜、以及后透镜单元RL中的与该负透镜相比更靠近图像的所有透镜。
作为调焦单元MLf的第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2各自可以具有三个或更少的透镜。该结构可以减轻调焦单元MLf的重量和用于驱动调焦单元MLf的致动器的负载。因此，可以在无需使用高输出致动器的情况下加速调焦。如果透镜的数量为四个或更多个，则调焦单元MLf变重。
调焦单元MLf中的第一中间透镜单元ML1和第二中间透镜单元ML2各自可以包括两个或更少的透镜或者单个透镜。
另一方面，随着透镜的数量变少以减轻调焦单元MLf的重量，调焦期间的各种像差的变化量变大，这使得聚焦于近距离端困难。特别是对于孔径直径大的广角镜头所用的光学系统而言，减少由边缘光线引起的像差是困难的，因而适当地设置透镜屈光力、玻璃材料和调焦期间的移动量等变得重要。
通过紧接在孔径光阑SP之后布置调焦单元MLf的透镜，可以使调焦单元MLf的透镜直径变小。由于可以降低穿过调焦单元MLf的离轴光线(off-axis ray)的h(从光轴起的高度)，因此可以抑制像散和像场弯曲的像差变化。
根据各示例的光学系统LO可以满足以下的条件表达式(2)至(11)至少之一。
1.0<m2/m3<3.0 (2)
0.01<f/f23<0.50 (3)
0.3<f/f2<1.4 (4)
-1.4<f/f3<-0.3 (5)
1.7<nd2p<2.1 (6)
15<νd3n<45 (7)
νd3n<νd2p (8)
-3.0<f11/f12<-0.5 (9)
0<SK/f23<0.15 (10)
0.3<f/f4<1.0 (11)
条件表达式(2)示出如下的条件：使用在从无限远至近距离端的调焦期间的第一中间透镜单元(第二透镜单元)ML1的移动量m2和第二中间透镜单元(第三透镜单元)ML2的移动量m3，以在不会增加这两者的移动量的情况下令人满意地抑制畸变和横向色像差的波动。在m2/m3低于条件表达式(2)的下限时，负的第二中间透镜单元ML2相对于正的第一中间透镜单元ML1的移动量增加，因而整个调焦单元MLf的移动量增加，并且光学系统LO的总长度增加。在m2/m3高于条件表达式(2)的上限时，由于负的第二中间透镜单元ML2相对于正的第一中间透镜单元ML1的移动量不足，因此在向近距离端的调焦期间不能令人满意地抑制各种像差的波动。
条件表达式(3)示出如下的条件：使用作为处于无限远聚焦状态的调焦单元MLf的第一中间透镜单元(第二透镜单元)ML1和第二中间透镜单元(第三透镜单元)ML2的合成焦距f23、以及整个光学系统LO的焦距f，以减小调焦单元MLf的屈光力并且令人满意地抑制调焦期间的球面像差的变化。在f/f23低于条件表达式(3)的下限时，整个调焦单元MLf的正屈光力变得太小，调焦期间的调焦单元MLf的移动量增加，因此系统LO的总长度变长。如果f/f23高于条件表达式(3)的上限，则整个调焦单元MLf的正屈光力变大，并且抑制调焦期间的球面像差和彗差的波动变得困难。
条件表达式(4)示出如下的条件：使用整个光学系统LO的焦距f和第一中间透镜单元(第二透镜单元)ML1的焦距f2，以适当地设置第一中间透镜单元ML1的正屈光力并且在不会增加调焦单元MLf的移动量的情况下令人满意地抑制调焦期间的球面像差的波动。在f/f2低于条件表达式(4)的下限时，随着第一中间透镜单元ML1的正屈光力的减小，整个调焦单元MLf的正屈光力变小，并且调焦期间的调焦单元MLf的移动量增加，且光学系统LO的总长度增加。在f/f2高于条件表达式(4)的上限时，随着第一中间透镜单元ML1的正屈光力的增大，整个调焦单元MLf的正屈光力增大，并且抑制调焦期间的球面像差和彗差的变化变得困难。
条件表达式(5)示出如下的条件：使用整个光学系统LO的焦距f和第二中间透镜单元(第三透镜单元)ML2的焦距f3，以适当地设置第二中间透镜单元ML2的负屈光力并且在不会增加调焦单元MLf的移动量的情况下令人满意地抑制调焦期间的球面像差的波动。在f/f3低于条件表达式(5)的下限时，随着第二中间透镜单元ML2的负屈光力的增大，整个调焦单元MLf的正屈光力变小，在调焦期间的调焦单元MLf的移动量增加，并且光学系统LO的总长度增加。在f/f3高于条件表达式(5)的上限时，随着第二中间透镜单元ML2的负屈光力的减小，整个调焦单元MLf的正屈光力增大，并且抑制调焦期间的球面像差和彗差的变化变得困难。
条件表达式(6)示出如下的条件：使用第一中间透镜单元(第二透镜单元)ML1中所包括的至少一个正透镜的折射率中的、针对d线的折射率最大的正透镜的折射率nd2p，以在不会增大该正透镜的曲率的情况下增大屈光力并且抑制调焦期间的球面像差的波动。如果nd2p低于条件表达式(6)的下限，则上述正透镜的曲率变大，并且抑制调焦期间的球面像差的变化变得困难。如果nd2p高于条件表达式(6)的上限，则适合于抑制调焦期间的球面像差的波动，但玻璃材料的阿贝数(Abbe number)变得太小，并且一次色像差校正变得困难。
条件表达式(7)示出如下的条件：使用第二中间透镜单元(第三透镜单元)ML2中所包括的至少一个负透镜的阿贝数中的、针对d线的阿贝数最小的负透镜的阿贝数νd3n，以通过进行一次色像差校正来抑制调焦期间的纵向色像差和横向色像差的变化。如果νd3n低于条件表达式(7)的下限，则适合于一次色像差校正，但校正纵向色像差和横向色像差的二次光谱变得困难。如果νd3n高于条件表达式(7)的上限，则一次色像差校正变得不足，并且难以抑制调焦期间的纵向色像差和横向色像差的波动。
条件表达式(8)示出如下的条件：使用上述的νd3n、以及第一中间透镜单元(第二透镜单元)ML1中所包括的至少一个正透镜的折射率中的、针对d线的折射率最大的正透镜的针对d线的阿贝数νd2p，以通过进行调焦单元MLf中的一次色像差校正来抑制纵向色像差和横向色像差的变化。如果不满足条件表达式(8)，则一次色像差校正变得不足，并且抑制调焦期间的纵向色像差和横向色像差的变化变得困难。
条件表达式(9)示出如下的条件：使用第一前透镜单元(第1-1透镜单元)FL1的焦距f11和第二前透镜单元(第1-2透镜单元)FL2的焦距f12，以减小整个前透镜单元FL的屈光力并且令人满意地抑制调焦期间的球面像差和彗差的波动。如果f11/f12低于条件表达式(9)的下限，则前透镜单元FL的正屈光力变得太强，并且充分抑制调焦期间的球面像差和彗差变得困难。在f11/f12高于条件表达式(9)的上限时，前透镜单元FL的负屈光力变得太强，并且充分抑制调焦期间的球面像差和彗差变得困难。
条件表达式(10)示出如下的条件：使用第一中间透镜单元(第二透镜单元)ML1和第二中间透镜单元(第三透镜单元)ML2的合成焦距f23以及光学系统LO的后焦距SK，以缩短后焦距和光学系统LO的总长度并减弱调焦单元MLf的屈光力。在SK/f23低于条件表达式(10)的下限时，整个调焦单元MLf的正屈光力变得太小，调焦期间的调焦单元MLf的移动量增加，并且光学系统LO的总长度增大。在SK/f23高于条件表达式(10)的上限时，后焦距增加，光学系统LO的总长度变长，调焦单元MLf的屈光力变强，并且抑制调焦期间的球面像差的波动变得困难。
条件表达式(11)示出如下的条件：使用后透镜单元(第四透镜单元)RL的焦距f4和整个光学系统LO的焦距f，以减小整个系统的大小并且抑制球面像差和彗差像差。如果f/f4低于条件表达式(11)的下限，则后透镜单元RL的屈光力相对于整个系统的焦距f的分担变小，并且实现广角和紧凑大小这两者变得困难。如果f/f4高于条件表达式(11)的上限，则后透镜单元RL的屈光力相对于整个系统的焦距f的分担变大，并且抑制球面像差变得困难。有可能发生彗差，并且后透镜单元RL中的透镜的数量有可能增加。
可以如以下的条件表达式(2a)至(7a)和(9a)至(11a)那样设置条件表达式(2)至(7)和(9)至(11)的数值范围。
1.0<m2/m3<2.0 (2a)
0.01<f/f23<0.46 (3a)
0.40<f/f2<1.35 (4a)
-1.20<f/f3<-0.35 (5a)
1.72<nd2p<2.10 (6a)
15<νd3n<43 (7a)
-2.70<f11/f12<-0.55 (9a)
0.01<SK/f23<0.15 (10a)
0.3<f/f4<0.8 (11a)
可以如以下的条件表达式(2b)至(7b)和(9b)至(11b)那样设置条件表达式(2)至(7)和(9)至(11)的数值范围。
1.0<m2/m3<1.6 (2b)
0.01<f/f23<0.43 (3b)
0.41<f/f2<1.25 (4b)
-1.05<f/f3<-0.40 (5b)
1.74<nd2p<2.10 (6b)
15<νd3n<42 (7b)
-2.50<f11/f12<-0.59 (9b)
0.01<SK/f23<0.13 (10b)
0.31<f/f4<0.75 (11b)
以下将示出与示例1至6相对应的数值示例1至6。在各数值示例中，光学系统中的各面设置有从物体侧起计数的面编号i(i是自然数)。r表示各光学面的曲率半径(mm)，并且d(mm)表示具有面编号i的面和具有面编号(i+1)的面之间的在光轴上的透镜厚度或距离(气隙)，并且nd表示具有各面的各光学元件所用的材料的针对d线的折射率。νd表示具有各面的各光学元件所用的材料的阿贝数。如下使用夫琅和费谱线(Fraunhofer line)的针对d线(587.6nm)、F线(486.1nm)和C线(656.3nm)的折射率Nd、NF和NC来表示特定材料的阿贝数νd。
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)
焦距(mm)、F值和半视角(°)是在光学系统聚焦于无限远处的物体时的值。“总镜头长度”是通过将后焦距SK与光学系统中的从最前面(离物体最近的透镜面)起直到最终面(离图像最近的透镜面)为止的在光轴上的距离相加所获得的长度。“后焦距SK”是从光学系统的最终透镜面起直到像面为止的在光轴上的距离。
添加至面编号的符号*意味着具有非球面的面。如下表示非球面形状，其中x是光轴方向上的从面顶点起的位移量，h是与光轴垂直的方向上的从光轴起的高度，R是近轴曲率半径，k是圆锥常数，A4、A6和A8是非球面系数。
x＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2+A4×h4+A6×h6+A8×h8
表1示出上述条件表达式(1)至(11)各自与数值示例1至6之间的关系。
[数值示例1]
单位mm
面数据
非球面数据
第10个面
K＝0.00000e+000 A4＝5.29359e-006 A6＝7.98420e-009A8＝-4.26039e-012
第30个面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.86747e-005 A6＝-1.50666e-008A8＝-4.55141e-011
各种数据
[数值示例2]
单位mm
面数据
非球面数据
第6个面
K＝0.00000e+000 A4＝4.06320e-006 A6＝5.92880e-009A8＝2.10954e-011
第24个面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.10703e-005 A6＝-6.10583e-009A8＝-8.72890e-012
各种数据
[数值示例3]
单位mm
面数据
非球面数据
第6个面
K＝0.00000e+000 A4＝8.71643e-006 A6＝4.80876e-009A8＝5.73527e-011
第28个面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.76678e-005 A6＝-1.00929e-008A8＝-7.53781e-011
各种数据
[数值示例4]
单位mm
面数据
非球面数据
第8个面
K＝0.00000e+000 A4＝6.49747e-006 A6＝1.22446e-008A8＝6.29862e-011
第28个面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.21865e-005 A6＝-3.07822e-008A8＝-1.01299e-011
各种数据
[数值示例5]
单位mm
面数据
非球面数据
第8个面
K＝0.00000e+000 A4＝5.94965e-006 A6＝5.83946e-009A8＝-8.69553e-012
第32个面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.63191e-005 A6＝-2.56780e-008A8＝-6.41782e-011
各种数据
[数值示例6]
单位mm
面数据
非球面数据
第15个面
K＝0.00000e+000 A4＝3.93140e-006 A6＝4.39296e-009A8＝-1.78632e-011
第16个面
K＝0.00000e+000 A4＝5.04966e-006 A6＝9.16696e-009A8＝3.89126e-013
第25个面
K＝0.00000e+000 A4＝-3.16243e-006 A6＝4.88097e-009A8＝-6.61340e-012A10＝1.58273e-014
各种数据
表1
图13示出将示例1至6中的任何示例的光学系统LO用于摄像光学系统的根据示例7的数字静态照相机(摄像设备、光学设备)。附图标记10表示照相机本体，并且附图标记11表示摄像光学系统。附图标记12表示照相机本体10中所包括的诸如CCD传感器或CMOS传感器等的固态图像传感器(光电转换元件)，并且接收由摄像光学系统11形成的光学图像并对该光学图像进行光电转换。
照相机本体10可以是具有快速返回镜的单镜头反光照相机或不具有快速返回镜的无反光镜照相机。
将示例1至6中的任一示例的光学系统LO用于诸如数字静态照相机等的摄像设备，这可以提供具有紧凑型镜头的摄像设备。如果将根据示例1至6中的任何示例的光学系统LO安装在可更换镜头(光学设备)上，则可以获得紧凑型可更换镜头。
上述示例可以提供能够利用作为调焦单元的轻量型的第二透镜单元和第三透镜单元来抑制调焦期间的像差变化的光学系统。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
Claims (20)
1.一种光学系统，其从物体侧至像侧顺次包括：
第一透镜单元，其在调焦期间是固定的；
第二透镜单元，其具有正屈光力，其被配置为在调焦期间移动；
第三透镜单元，其具有负屈光力，其被配置为在调焦期间移动；以及
第四透镜单元，其在调焦期间是固定的，
其特征在于，在从无限远至近距离端的调焦期间，在所述第二透镜单元和所述第三透镜单元之间的距离改变的同时，所述第二透镜单元和所述第三透镜单元向物体侧移动，
其中，满足以下的条件：
-0.4<f/f1<0.8
其中，f1是所述第一透镜单元的焦距，并且f是聚焦于无限远的所述光学系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜单元和所述第三透镜单元各自包括三个或更少的透镜。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在从无限远至近距离端的调焦期间，所述第二透镜单元和所述第三透镜单元之间的距离增加。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
1.0<m2/m3<3.0
其中，m2是在从无限远至近距离端的调焦期间的所述第二透镜单元的移动量，并且m3是在从无限远至近距离端的调焦期间的所述第三透镜单元的移动量。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
0.01<f/f23<0.50
其中，f23是在所述光学系统聚焦于无限远的状态下的所述第二透镜单元和所述第三透镜单元的合成焦距。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
0.3<f/f2<1.4
其中，f2是所述第二透镜单元的焦距。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
-1.4<f/f3<-0.3
其中，f3是所述第三透镜单元的焦距。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
1.7<nd2p<2.1
其中，nd2p是所述第二透镜单元中所包括的至少一个正透镜的折射率中的、针对d线的折射率最大的正透镜的折射率。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
15<νd3<45
其中，νd3是所述第三透镜单元中所包括的至少一个负透镜的阿贝数中的、针对d线的阿贝数最小的负透镜的阿贝数。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
νd3n<νd2p
其中，νd2p是所述第二透镜单元中所包括的至少一个正透镜的折射率中的、针对d线的折射率最大的正透镜的针对d线的阿贝数。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜单元从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的第1-1子光学系统和具有正屈光力的第1-2子光学系统，所述第1-1子光学系统和所述第1-2子光学系统在所述第一透镜单元中以最大气隙配置，
其中，满足以下的条件：
-3.0<f11/f12<-0.5
其中，f11是所述第1-1子光学系统的焦距，并且f12是所述第1-2子光学系统的焦距。
12.根据权利要求1所述的光学系统，还包括设置在所述第一透镜单元和所述第二透镜单元之间的孔径光阑。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
0<SK/f23<0.15
其中，f23是在所述光学系统聚焦于无限远的状态下的所述第二透镜单元和所述第三透镜单元的合成焦距，并且SK是所述光学系统的后焦距。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜单元包括位于所述第二透镜单元中的离物体最近的位置且具有面向物体侧的凸形状的正透镜。
15.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜单元包括位于所述第三透镜单元中的离图像最近的位置且具有面向像侧的凹形状的负透镜。
16.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下的条件：
0.3<f/f4<1.0
其中，f4是所述第四透镜单元的焦距。
17.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜单元从物体侧至像侧顺次包括具有正屈光力的第4-1子光学系统和具有负屈光力的第4-2子光学系统，所述第4-1子光学系统位于所述第四透镜单元中的离物体最近的位置并且不包括负透镜，所述第4-2子光学系统包括负透镜。
18.根据权利要求1所述的光学系统，其中，在所述光学系统聚焦于无限远的情况下，所述第二透镜单元位于所述第二透镜单元在所述光学系统聚焦于近距离端的情况下的位置的像侧，以及
其中，在所述光学系统聚焦于无限远的情况下，所述第三透镜单元位于所述第三透镜单元在所述光学系统聚焦于近距离端的情况下的位置的像侧。
19.一种光学设备，包括根据权利要求1至18中任一项所述的光学系统。
20.根据权利要求19所述的光学设备，还包括图像传感器，所述图像传感器被配置为对由所述光学系统形成的光学图像进行光电转换。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-132360 | 2019-07-18 | ||
| JP2019132360A JP7293017B2 (ja) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | 光学系および光学機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112327468A CN112327468A (zh) | 2021-02-05 |
| CN112327468B true CN112327468B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=71670065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010692311.4A Active CN112327468B (zh) | 2019-07-18 | 2020-07-17 | 光学系统和光学设备 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11493730B2 (zh) |
| EP (1) | EP3767362B1 (zh) |
| JP (1) | JP7293017B2 (zh) |
| CN (1) | CN112327468B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024057640A1 (ja) * | 2022-09-14 | 2024-03-21 | 株式会社ニコン | 光学系、光学機器及び光学系の製造方法 |
| JP2024076793A (ja) * | 2022-11-25 | 2024-06-06 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ、およびそれを有する撮像装置、撮像システム |
| WO2024171903A1 (ja) * | 2023-02-15 | 2024-08-22 | 株式会社ニコン | 光学系、光学機器、および光学系の製造方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010085934A (ja) | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Fujinon Corp | 投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置 |
| JP5443912B2 (ja) | 2009-09-14 | 2014-03-19 | オリンパス株式会社 | 変倍光学系及びそれを有する撮像装置 |
| US8149519B2 (en) * | 2010-07-26 | 2012-04-03 | Panavision International, L.P. | High-speed zoom lens |
| JP5830360B2 (ja) | 2011-11-11 | 2015-12-09 | オリンパス株式会社 | 対物光学系及びそれを備えた観察装置 |
| WO2013128882A1 (ja) | 2012-02-28 | 2013-09-06 | 株式会社ニコン | 光学系、光学機器及び光学系の製造方法 |
| JP2013246381A (ja) | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Konica Minolta Inc | 望遠レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器 |
| JP2014235217A (ja) | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 富士フイルム株式会社 | 投写用レンズおよび投写型表示装置 |
| JP6344965B2 (ja) | 2014-05-08 | 2018-06-20 | キヤノン株式会社 | 光学系及びそれを有する撮像装置 |
| JP2017122745A (ja) * | 2014-05-19 | 2017-07-13 | オリンパス株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP6383214B2 (ja) | 2014-08-05 | 2018-08-29 | オリンパス株式会社 | 結像光学系及びそれを備えた光学装置 |
| JP6392153B2 (ja) | 2015-03-24 | 2018-09-19 | 富士フイルム株式会社 | 撮像レンズおよび撮像装置 |
| JP6485302B2 (ja) * | 2015-09-16 | 2019-03-20 | コニカミノルタ株式会社 | 変倍機能を有する投射レンズ及びプロジェクター |
| JP6501984B2 (ja) | 2017-05-01 | 2019-04-17 | オリンパス株式会社 | 対物光学系 |
| JP6887671B2 (ja) | 2017-06-05 | 2021-06-16 | 株式会社シグマ | 大口径広角レンズ |
-
2019
- 2019-07-18 JP JP2019132360A patent/JP7293017B2/ja active Active
-
2020
- 2020-07-14 US US16/928,291 patent/US11493730B2/en active Active
- 2020-07-17 EP EP20186389.1A patent/EP3767362B1/en active Active
- 2020-07-17 CN CN202010692311.4A patent/CN112327468B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021018277A (ja) | 2021-02-15 |
| US11493730B2 (en) | 2022-11-08 |
| EP3767362A1 (en) | 2021-01-20 |
| CN112327468A (zh) | 2021-02-05 |
| EP3767362B1 (en) | 2023-12-20 |
| US20210018721A1 (en) | 2021-01-21 |
| JP7293017B2 (ja) | 2023-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10215972B2 (en) | Optical system and image pickup apparatus including the same | |
| CN109491045B (zh) | 光学系统和图像拾取装置 | |
| CN112327468B (zh) | 光学系统和光学设备 | |
| CN110244439B (zh) | 变焦透镜和图像拾取装置 | |
| US20220357559A1 (en) | Converter lens, interchangeable lens, and image pickup apparatus | |
| JP6388851B2 (ja) | 撮像レンズおよび撮像装置 | |
| CN114706204B (zh) | 光学系统和图像拾取装置 | |
| US11372201B2 (en) | Optical system and imaging apparatus having the same | |
| JP7146451B2 (ja) | ズームレンズ及び撮像装置 | |
| US20240201470A1 (en) | Optical system and image pickup apparatus | |
| CN110687666B (zh) | 光学系统和图像拾取装置 | |
| JP6453713B2 (ja) | 撮像レンズおよび撮像装置 | |
| US11835790B2 (en) | Optical system and image pickup apparatus having the same | |
| US20210033835A1 (en) | Zoom lens and optical apparatus | |
| CN117389017A (zh) | 光学系统、图像拾取装置和光学装置 | |
| CN115220180A (zh) | 光学系统和具有光学系统的图像拾取装置 | |
| US20220244502A1 (en) | Optical system, optical apparatus, and method for manufacturing optical system | |
| JP4650715B2 (ja) | フロントテレコンバーターレンズ | |
| CN112346210B (zh) | 光学系统和摄像设备 | |
| US20230266583A1 (en) | Optical system and image pickup apparatus | |
| US20230010047A1 (en) | Optical system and image pickup apparatus having the same | |
| US20240329362A1 (en) | Imaging optical system, image capture device, and camera system | |
| US20210311290A1 (en) | Zoom lens and image pickup apparatus | |
| CN116381920A (zh) | 光学系统及具有该光学系统的图像拾取装置 | |
| JP2024013653A (ja) | 光学系及びそれを有する撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |