CN112346210B - 光学系统和摄像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学系统和摄像设备。光学系统包括一个或多个正透镜和一个或多个负透镜。第一正透镜是一个或多个正透镜中的被配置成最靠近物体的正透镜。第一负透镜是被配置在第一正透镜的像侧并且在一个或多个负透镜中被配置成最靠近物体的负透镜。第一正透镜的物体侧面和像侧面中至少之一是非球面。此时，定义了光学系统(L0)的总透镜长度、光学系统(L0)的焦距和从第一正透镜的像侧面到第一负透镜的物体侧面的光轴上的距离(Dpn)之间的关系。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统和摄像设备。
背景技术
摄像设备中所使用的光学系统需要是小型且轻量的，并且具有能够令人满意地校正包括色像差的各种类型的像差的高光学性能。已知诸如远摄型光学系统等的光学系统，其中在物体侧配置了具有正屈光力的光学系统，并且在像侧配置了具有负屈光力的光学系统。然而，在远摄型光学系统中，随着焦距变长，光学系统大型化，并且大直径的透镜或重的透镜的使用使得整个光学系统的重量更有可能增加。
日本特开2019-8047讨论了通过设计被配置在光阑的物体侧的透镜的结构来进行轻量化的光学系统。
用于实现光学系统中的进一步轻量化的方法一般包括减少光学系统中所包括的透镜的数量的方法、以及使用具有弱屈光力的透镜形成光学系统的方法。然而，在前一种情况下，各透镜的屈光力必须变得更强，并且各种类型的像差变得更有引起图像劣化，而在后一种情况下，光学系统的总透镜长度变得更长，并且光学系统变得更有可能大型化。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而设计的，并且旨在提供小型且轻量并且具有高的光学特性的光学系统。
根据本发明的方面，一种光学系统，包括：一个或多个正透镜；以及一个或多个负透镜，其中，所述一个或多个正透镜中的被配置成最靠近物体的正透镜是第一正透镜，以及被配置在所述第一正透镜的像侧并且在所述一个或多个负透镜中被配置成最靠近所述物体的负透镜是第一负透镜，其中，所述第一正透镜的物体侧面和像侧面中至少之一是非球面，以及其中，满足以下条件式：0.20<LD/f<1.00以及0.382<Dpn/LD<0.800，其中，LD是所述光学系统的总透镜长度，f是所述光学系统的焦距，以及Dpn是从所述第一正透镜的像侧面到所述第一负透镜的物体侧面的在光轴上的距离。
根据本发明的方面，一种摄像设备，包括：上述光学系统；以及图像传感器，其被配置为接收所述光学系统所形成的图像。
根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是根据第一实施例的光学系统的截面图。
图2是根据第一实施例的光学系统的像差图。
图3是根据第二实施例的光学系统的截面图。
图4是根据第二实施例的光学系统的像差图。
图5是根据第三实施例的光学系统的截面图。
图6是根据第三实施例的光学系统的像差图。
图7是根据第四实施例的光学系统的截面图。
图8是根据第四实施例的光学系统的像差图。
图9是根据第五实施例的光学系统的截面图。
图10是根据第五实施例的光学系统的像差图。
图11是根据第六实施例的光学系统的截面图。
图12是根据第六实施例的光学系统的像差图。
图13是根据第七实施例的光学系统的截面图。
图14是根据第七实施例的光学系统的像差图。
图15是根据第八实施例的光学系统的截面图。
图16是根据第八实施例的光学系统的像差图。
图17是摄像设备的示意图。
图18是针对非球面形状的条件式的计算方法的说明图。
具体实施方式
以下，将基于附图来说明根据本发明的实施例的光学系统以及包括该光学系统的摄像设备。
[光学系统的实施例]
根据各实施例的光学系统是诸如数字静态照相机、广播照相机、银盐胶片照相机或监视照相机等的摄像设备中所使用的摄像光学系统。
图1、3、5、7、9、11、13和15是根据第一实施例至第八实施例的各光学系统L0在聚焦于无限远处物体的状态下的截面图。在各截面图中，左侧与物体侧(前侧)相对应，并且右侧与像侧(后侧)相对应。孔径光阑SP确定(限制)开放F值(Fno)的光束。在从无限远处物体向最近距离物体调焦时，调焦透镜单元在各图中的箭头所指示的方向上移动。当光学系统L0用作诸如数字静态照相机或数字摄像机等的摄像光学系统时，像面IP用作诸如电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等的固态图像传感器(光电转换元件)的摄像面。当光学系统L0用作卤化银胶片照相机的摄像光学系统时，像面IP与胶片面相对应。
图2、4、6、8、10、12、14和16是根据第一实施例至第八实施例的各光学系统L0在聚焦于无限远处物体的状态下的像差图。在球面像差图中，“Fno”表示F值，并示出针对d线(波长：587.56nm)和g线(波长：435.8nm)的球面像差量。在像散图中，ΔS表示弧矢像面上的像散量，以及ΔM表示子午像面上的像散量。在畸变像差图中，示出针对d线的畸变像差量。在色像差图中，示出针对g线的畸变像差量。在这些图中，“ω”表示通过近轴计算而获得的摄像半视角(°)。
为了获得小型且轻量并且具有高的光学特性的光学系统L0，适当地定义被配置成相对靠近物体并且趋于具有大直径的透镜的面形状和布置变得很重要。
鉴于以上，根据本实施例的光学系统L0包括正透镜(第一正透镜)Gp1以及被配置在正透镜Gp1的像侧的负透镜(第一负透镜)Gn1。正透镜Gp1是光学系统L0所包括的正透镜中的被配置成最靠近物体的正透镜。负透镜Gn1是光学系统L0所包括的负透镜中的被配置成最靠近物体的负透镜。通过将负透镜Gn1配置在正透镜Gp1的像侧来形成远摄型光学系统，可以缩短光学系统L0的总透镜长度并通过负透镜Gn1校正在正透镜Gp1中发生的各种类型的像差。
此外，在根据本实施例的光学系统L0中，正透镜Gp1的物体侧面和像侧面中至少之一是非球面。利用这种结构，可以减少在正透镜Gp1中发生的诸如球面像差和彗星像差等的各种类型的像差的发生。特别地，期望正透镜Gp1具有负屈光力从面顶点朝向周边(正透镜Gp1的外周)变得更强的形状。利用这种结构，可以增强球面像差和彗星像差的减少效果。
此外，根据本实施例的光学系统L0满足以下条件式(1)和(2)。
0.20<LD/f<1.00 (1)
0.382<Dpn/LD<0.800 (2)
在条件式中，“LD”是光学系统L0的总透镜长度，“f”是光学系统L0的焦距，以及“Dpn”是从正透镜Gp1的像侧面到负透镜Gn1的物体侧面的光轴上的距离。
条件式(1)定义光学系统L0的焦距与光学系统L0的总透镜长度之间的关系。如果总透镜长度变长、使得LD/f的值超过条件式(1)的上限，则光学系统L0大型化，这是不期望的。如果总透镜长度变短，使LD/f的值下降至条件式(1)的下限以下，则光学系统L0中所包括的各透镜的屈光力变得更强，并且变得难以校正包括倍率色像差的各种类型的像差，这是不期望的。
条件式(2)定义总透镜长度与正透镜Gp1和负透镜Gn1之间的光轴上的间隔之间的关系。通过加宽正透镜Gp1与负透镜(第二负透镜)Gn2之间的间隔以满足条件式(2)，可以减小进入负透镜Gn1的轴上光束的光束直径，并减小负透镜Gn1的直径。通过减小光学系统L0中的被配置成相对靠近物体的负透镜Gn1的直径，可以使负透镜Gn1轻量化，并使光学系统L0轻量化。如果正透镜Gp1与负透镜Gn1之间的间隔变宽、使得Dpn/LD的值超过条件式(2)的上限，则变得难以通过负透镜Gn1校正在正透镜Gp1中发生的诸如球面像差、彗星像差和倍率色像差等的各种类型的像差，这是不期望的。如果正透镜Gp1和负透镜Gn1之间的间隔变窄、使得Dpn/LD的值下降至条件式(2)的下限以下，则进入负透镜Gn1的轴上光束的光束直径变得更大。因此，负透镜Gn1的直径变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。
期望将条件式(1)和(2)的数值范围设置为以下条件式(1a)和(2a)的数值范围。
0.50<LD/f<0.98 (1a)
0.391<Dpn/LD<0.600 (2a)
此外，期望将条件式(1)和(2)的数值范围设置为以下条件式(1b)和(2b)的数值范围。
0.60<LD/f<0.97 (1b)
0.426<Dpn/LD<0.500 (2b)
接着，将说明根据实施例的光学系统L0的期望结构。
在远摄型光学系统中，由于通过被配置成相对靠近物体的透镜的轴上光束的周边光线的通过高度变高，因此为了令人满意地校正球面像差，被配置成相对靠近物体的透镜的结构是重要的。因此，期望根据实施例的光学系统L0在正透镜Gp1的像侧和孔径光阑SP的物体侧包括一个或多个正透镜或者更期望包括两个或更多个正透镜。通过使包括正透镜Gp1的多个正透镜分担正屈光力，与仅配置具有强屈光力的一个正透镜的情况相比，可以增加一个正透镜的曲率半径。利用这种结构，可以在保持光学系统L0的正屈光力并实现总透镜长度的缩短效果的同时减少包括球面像差的各种类型的像差的发生。此外，期望光学系统L0包括从最靠近物体的透镜到像侧顺次连续配置的正透镜Gp1、正透镜(第二正透镜)Gp2、负透镜Gn1和正透镜(第三正透镜)Gp3。利用这种结构，变得更容易校正光学系统L0中的球面像差和彗星像差。
期望光学系统L0包括从物体侧到像侧顺次配置的、在调焦时不可移动的第一透镜单元B1、在调焦时移动的第二透镜单元B2、以及在调焦时不可移动的第三透镜单元B3。第一透镜单元B1具有正屈光力，并且第二透镜单元B2和第三透镜单元B3分别具有正屈光力或负屈光力。通过利用第一透镜单元B1的正屈光力使通过第一透镜单元B1的光束会聚，可以减小通过第二透镜单元B2的光束的光束直径。因此，可以减小第二透镜单元B2的直径。因此，可以使作为在调焦时移动的透镜单元的第二透镜单元B2轻量化，并简化用于驱动第二透镜单元B2的致动器的机构。此外，期望第二透镜单元B2包括三个以下的透镜。利用这种结构，可以进一步使第二透镜单元B2轻量化并使光学系统L0轻量化。
期望第三透镜单元B3包括光学系统L0中所包括的正透镜中的被配置成从物体侧起计数的第三个正透镜的像侧的正透镜(第四正透镜)Gp4、以及被配置在正透镜Gp4的像侧的一个或多个负透镜。通过按从物体侧到像侧的顺序配置正透镜和负透镜，在光学系统L0中的相对靠近图像的部分中，还可以使光学系统L0的部分系统的屈光力布置成为远摄型。利用这种结构，变得更容易缩短总透镜长度，并且光学系统L0的小型化效果提高。特别期望在正透镜Gp4的像侧配置多个负透镜(负透镜Gn2和负透镜(第三负透镜)Gn3)。在远摄型光学系统中，由于通过被配置在像侧的透镜的轴外光束的主光线的通过高度趋于高，因此为了令人满意地校正畸变像差，被配置成相对靠近光学系统L0中的图像的透镜的结构变得重要。通过在正透镜Gp4的像侧配置多个负透镜并使该多个负透镜分担负屈光力，与仅配置具有屈光力的一个负透镜的情况相比，可以增加一个负透镜的曲率半径。利用这种结构，可以在保持光学系统L0的小型化所需的负屈光力的同时减少包括畸变像差的各种类型的像差的发生。
此外，期望根据实施例的光学系统L0满足以下条件式(3)至(22)中的至少一个或多个。
1.493<Ndp1<1.700 (3)
55.0<νdp1<96.0 (4)
1.400<Ndp2<1.630 (5)
61.0<νdp2<96.0 (6)
1.400<Ndp3<1.630 (7)
61.0<νdp3<96.0 (8)
1.400<Ndp4<1.630 (9)
50.0<νdp4<96.0 (10)
1.600<Ndn1<1.950 (11)
20.0<νdn1<50.0 (12)
1.400<Ndn2<1.630 (13)
61.0<νdn2<96.0 (14)
1.800<Ndn3<2.200 (15)
14.0<νdn3<24.0 (16)
0.10<f1/f<1.20 (17)
0.00001<DRGp1×Fno/f<0.00500 (18)
0.10<(rp2+rp1)/(rp2-rp1)<2.00 (19)
0.20<f11/f<2.00 (20)
0.20<d12/f11<0.60 (21)
20<YASPH<200 (22)
在这些条件式中，“Ndp1”是针对正透镜Gp1的材料的d线的折射率，以及“νdp1”是基于正透镜Gp1的材料的d线的阿贝数(Abbe number)。
在本说明书中，基于特定材料的d线的阿贝数νd被表示为
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)，
其中，夫琅和费谱线(Fraunhofer line)的d线(587.6nm)、F线(486.1nm)、C线(656.3nm)和g线(波长：435.8nm)上的折射率分别由Nd、NF和NC表示。
在光学系统L0包括两个或更多个正透镜的情况下，“Ndp1”是针对光学系统L0所包括的正透镜中的被配置成从物体侧起的第二个的正透镜Gp2的材料的d线的折射率，以及“νdp2”是基于正透镜Gp2的材料的d线的阿贝数。在光学系统L0包括三个或更多个正透镜的情况下，“Ndp3”是针对光学系统L0所包括的正透镜中的被配置成从物体侧起的第三个的正透镜Gp3的材料的d线的折射率，以及“νdp3”是基于正透镜Gp3的材料的d线的阿贝数。在光学系统L0包括四个或更多个正透镜的情况下，光学系统L0所包括的正透镜中的被配置在配置成从物体侧起的第三个的正透镜Gp3的像侧的正透镜是正透镜Gp4。此时，“Ndp4”是针对正透镜Gp4的材料的d线的折射率，以及“νdp4”是基于正透镜Gp4的材料的d线的阿贝数。
“Ndn1”是针对负透镜Gn1的材料的d线的折射率，以及“νdn1”是基于负透镜Gn1的材料的d线的阿贝数。
在光学系统L0包括从物体侧到像侧顺次配置的第一透镜单元B1、第二透镜单元B2和第三透镜单元B3的情况下，第三透镜单元B3包括负透镜Gn2。此时，“Ndn2”是针对负透镜Gn2的材料的d线的折射率，以及“vdn2”是基于负透镜Gn2的材料的d线的阿贝数。在第三透镜单元B3包括负透镜Gn3的情况下，“Ndn3”是针对负透镜Gn3的材料的d线的折射率，以及“νdn3”是基于负透镜Gn3的材料的d线的阿贝数。
“f1”是在光学系统L0包括从物体侧到像侧顺次配置的第一透镜单元B1、第二透镜单元B2和第三透镜单元B3的情况下可获得的第一透镜单元B1的焦距。“f”是光学系统L0的焦距。“DRGp1”是正透镜Gp1的非球面的有效直径的70％位置处的非球面量，以及“Fno”是光学系统L0的F值。
透镜的有效直径是指具有与通过透镜面的光线中的通过离光轴最远的位置的光线相对于光轴的高度相对应的半径的圆的直径。
接着，将参考图18来说明正透镜Gp1的有效直径的70％位置处的非球面量。正透镜Gp1的有效直径的70％位置是指从正透镜Gp1的光轴上的位置(面顶点)观察时直至用于确定有效直径的位置为止的七成的位置。正透镜Gp1的有效直径ΦGp1被表示为ΦGp1＝f/Fno，其中“Fno”表示光学系统L0在聚焦于无限远处物体的状态下的F值。用于确定非球面上的有效直径的位置P相对于光轴的高度yea为y＝ΦGp1/2，并且正透镜Gp1的有效直径的70％位置被表示为y＝0.7×yea。非球面量是如下两个位置之间的在光轴方向上的位置差：包括非球面上的有效直径位置P和正透镜Gp1的面顶点的球面(参考球面)上的任意位置、以及处于与该任意位置相同高度的非球面上的位置。因此，在图18中，有效直径的70％位置处的非球面量被表示为DR＝X-Xr。
“rp1”是正透镜Gp1的物体侧面的曲率半径，以及“rp2”是正透镜Gp1的像侧面的曲率半径。在非球面的情况下，在轴附近被近似为球面时获得的近似球面的曲率半径被视为该面的曲率半径。“f11”是正透镜Gp1的焦距。
在光学系统L0包括两个或更多个正透镜的情况下，光学系统L0所包括的正透镜中的从物体侧起的第二个正透镜是正透镜Gp2，以及d12是从正透镜Gp1的像侧面到正透镜Gp2的物体侧面的光轴上的距离。
“YASPH(mm)”是在聚焦于无限远处物体的状态下的轴上光线在非球面上的入射点的最大高度。高度是在与光轴的垂直方向(直径方向)上相对于光轴的距离。
条件式(3)定义正透镜Gp1的材料的折射率。通过使用具有适度高的折射率的材料，实现了光学系统L0的小型化和轻量化这两者。在一般的光学材料中，随着折射率变得更高，比重趋于变得更大。因此，如果正透镜Gp1的材料的折射率变高以至于超过条件式(3)的上限，则光学系统L0中的具有较大直径的正透镜Gp1的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp1的材料的折射率变低以至于低于条件式(3)的下限，则正透镜Gp1的正屈光力变得更弱，并且变得难以使光学系统L0小型化，这是不期望的。
条件式(4)定义正透镜Gp1的材料的阿贝数。通过适当地设置阿贝数，实现了高光学性能和轻量化这两者。
在一般的光学材料中，随着材料的阿贝数变得更大，比重趋于变得更大。因此，如果正透镜Gp1的材料的阿贝数变大以至于超过条件式(4)的上限，则正透镜Gp1的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp1的材料的阿贝数变小以至于低于条件式(4)的下限，则变得难以校正在正透镜Gp1中发生的诸如倍率色像差等的色像差，这是不期望的。
条件式(5)定义正透镜Gp2的材料的折射率。通过使用具有适度高的折射率的材料，实现了光学系统L0的小型化和轻量化这两者。
如果正透镜Gp2的材料的折射率变高以至于超过条件式(5)的上限，则正透镜Gp2的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp2的材料的折射率变低以至于低于条件式(5)的下限，则正透镜Gp2的屈光力变得更弱，总透镜长度变得更长，并且变得难以使光学系统L0小型化，这是不期望的。条件式(6)定义正透镜Gp2的材料的阿贝数。通过适当地设置阿贝数，实现了高光学性能和轻量化这两者。如果正透镜Gp2的材料的阿贝数变大以至于超过条件式(6)的上限，则正透镜Gp2的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp2的材料的阿贝数变小以至于低于条件式(6)的下限，则在正透镜Gp2中发生的诸如倍率色像差等的色像差变得更大，这是不期望的。
条件式(7)定义正透镜Gp3的材料的折射率。通过使用具有适度高的折射率的材料，实现了光学系统L0的小型化和轻量化这两者。如果正透镜Gp3的材料的折射率变高以至于超过条件式(7)的上限，则正透镜Gp3的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp3的材料的折射率变低以至于低于条件式(7)的下限，则正透镜Gp3的屈光力变得更弱，总透镜长度变得更长，并且变得难以使光学系统L0小型化，这是不期望的。
条件式(8)定义正透镜Gp3的材料的阿贝数。通过适当地设置阿贝数，实现了高光学性能和轻量化这两者。
如果正透镜Gp3的材料的阿贝数变大以至于超过条件式(8)的上限，则正透镜Gp3的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp3的材料的阿贝数变小以至于低于条件式(8)的材料的下限，则在正透镜Gp3中发生的诸如倍率色像差等的色像差变得更大，这是不期望的。
条件式(9)定义正透镜Gp4的材料的折射率。通过使用具有适度高的折射率的材料，实现了光学系统L0的小型化和轻量化这两者。如果正透镜Gp4的材料的折射率变高以至于超过条件式(9)的上限，则正透镜Gp4的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp4的材料的折射率变低以至于低于条件式(9)的下限，则正透镜Gp4的屈光力变得更弱，并且变得难以使光学系统L0小型化，这是不期望的。
条件式(10)定义正透镜Gp4的材料的阿贝数。通过适当地设置阿贝数，实现了高光学性能和轻量化这两者。如果正透镜Gp4的材料的阿贝数变大以至于超过条件式(10)的上限，则正透镜Gp4的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果正透镜Gp4的材料的阿贝数变小以至于低于条件式(10)的下限，则变得难以校正在正透镜Gp4中发生的诸如倍率色像差等的色像差，这是不期望的。
条件式(11)定义负透镜Gn1的材料的折射率。通过控制负透镜Gn1的材料的折射率，实现了光学系统L0的小型化、轻量化和高图像质量这三者。在远摄型光学系统L0中，通过将具有负屈光力的透镜配置在光学系统L0中的相对靠近图像的位置处，总透镜长度缩短。然而，通过增强负屈光力，佩兹伐和(Petzval sum)趋于朝向负侧变得更大，并且像面弯曲趋于朝向负侧变得更大。因此，通过使用具有相对高的折射率的材料形成负透镜Gn1，变得更容易在缩短总透镜长度的同时实现令人满意的光学性能。另一方面，在一般的光学材料中，如果折射率高，则比重趋于变得更大。因此，如果负透镜Gn1的折射率过高，则变得难以使光学系统L0轻量化。如果负透镜Gn1的材料的折射率变高以至于超过条件式(11)的上限，则负透镜Gn1的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果负透镜Gn1的材料的折射率变低以至于低于条件式(11)的下限，则佩兹伐和朝向负侧变得更大，并且所发生的像面弯曲朝向负侧变得更大。因此，变得难以实现高图像质量，这是不期望的。
条件式(12)定义负透镜Gn1的材料的阿贝数。通过适当地设置负透镜Gn1的材料的阿贝数，实现了色像差的令人满意的校正和光学系统L0的轻量化这两者。在一般的光学材料中，如果材料的阿贝数较小，则部分分散比(partial dispersion ratio)θgF的值趋于变得更大。如果负透镜Gn1的材料的阿贝数变大以至于超过条件式(12)的上限，则负透镜Gn1的部分分散比θgf变得太小。因此，变得难以校正二阶色像差，这是不期望的。如果负透镜Gn1的材料的阿贝数变小以至于低于条件式(12)的下限，则一阶色像差的校正效果变得不足，这是不期望的。为了获得一阶色像差的校正效果，需要增强负透镜Gn1的屈光力。因此，变得难以实现高性能和轻量化这两者，这是不期望的。
将部分分散比θgF表示为θgF＝(Nd-Ng)/(NF-NC)，其中夫琅和费谱线的d线(587.6nm)、F线(486.1nm)、C线(656.3nm)和g线(波长：435.8nm)上的折射率分别由Nd、NF、NC和Ng表示。
条件式(13)定义负透镜Gn2的材料的折射率。如果负透镜Gn2的材料的折射率变高以至于超过条件式(13)的上限，则负透镜Gn2的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果负透镜Gn2的材料的折射率变低以至于低于条件式(13)的下限，则佩兹伐和朝向负侧变得更大，并且所发生的像面弯曲朝向负侧变得更大，这是不期望的。
条件式(14)定义负透镜Gn2的材料的阿贝数。
如果负透镜Gn2的材料的阿贝数变大以至于超过条件式(14)的上限，则变得难以轻量化，这是不期望的。在远摄型光学系统中，被配置在像侧的透镜结构整体上具有负屈光力。因此，通过增加被配置在像侧的负透镜的阿贝数，变得更容易减少倍率色像差的发生。如果负透镜Gn2的材料的阿贝数变小以至于低于条件式(14)的下限，则变得难以校正倍率色像差，这是不期望的。此外，负透镜Gn2的负屈光力可以通过配置满足条件式(13)和(14)的多个负透镜而分散。因此，变得更容易校正畸变像差。
条件式(15)定义负透镜Gn3的材料的折射率。通过适当地设置负透镜Gn3的材料的折射率，实现了光学系统L0的轻量化和像面弯曲的减小。如果负透镜Gn3的材料的折射率变高以至于超过条件式(15)的上限，则负透镜Gn3的比重变得更大，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。如果负透镜Gn3的材料的折射率变低以至于低于条件式(15)的下限，则佩兹伐和朝向负侧变得更大，并且所发生的像面弯曲朝向负侧变得更大，这是不期望的。
条件式(16)定义负透镜Gn3的材料的阿贝数。通过满足条件式(16)，实现了光学系统L0的轻量化和倍率色像差的校正这两者。为了校正倍率色像差，期望增加被配置在相对靠近图像的位置处的负透镜的部分分散比θgF，其中在该位置处，轴外光束的主光线的通过高度变高。如果负透镜Gn3的材料的阿贝数变大以至于超过条件式(16)的上限，则部分分散比θgF变得太小。因此，变得难以校正二阶色像差，这是不期望的。如果负透镜Gn3的材料的阿贝数变小以至于低于条件式(16)的下限，则变得难以校正一阶色像差，这是不期望的。为了校正一阶色像差，增加光学系统L0中所包括的透镜的数量，并且变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。
条件式(17)定义正透镜Gp1的焦距与光学系统L0的焦距之间的比。通过满足条件式(17)，实现了光学系统L0的小型化和高光学性能这两者。如果正透镜Gp1的焦距变长以使得该比超过条件式(17)的上限，则变得难以采用远摄型屈光力布置。因此，变得难以使光学系统L0小型化，这是不期望的。如果正透镜Gp1的焦距变短以使得该比低于条件式(17)的下限、并且正透镜Gp1的屈光力变得更强，则变得难以校正倍率色像差和轴上色像差，这是不期望的。
条件式(18)定义正透镜Gp1的非球面量。如果非球面量变大以至于超过条件式(18)的上限，则变得难以加工正透镜Gp1，并且制造变得困难，这是不期望的。如果非球面量变小以至于低于条件式(18)的下限，则变得难以校正球面像差和彗星像差，这是不期望的。
条件式(19)定义正透镜Gp1的形状因子(形状)。如果形状因子变得更大，则获得强的弯月面形状，这有利于像差校正而不利于轻量化。如果形状因子的值变大以至于超过条件式(19)的上限，则正透镜Gp1的形状变为具有大的收缩的弯月面形状。因此，变得难以使正透镜Gp1轻量化，这是不期望的。如果形状因子的值变小以至于低于条件式(19)的下限，则正透镜Gp1变为在光轴方向上具有大厚度的双凸形状的透镜。因此，发生大的球面像差和彗星像差，并且变得难以校正这两种类型的像差，这是不期望的。
条件式(20)定义第一透镜单元B1的焦距与光学系统L0的焦距之间的比。如果第一透镜单元B1的焦距变长以使得该比超过条件式(20)的上限、并且第一透镜单元B1的屈光力变得更弱，则光学系统L0的总透镜长度变得更长，并且变得难以使光学系统L0小型化，这是不期望的。如果第一透镜单元B1的焦距变短以使得该比低于条件式(20)的下限、并且第一透镜单元B1的屈光力变得更强，则变得难以校正各种类型的像差，这是不期望的。
条件式(21)定义从正透镜Gp1的像侧面到正透镜Gp2的光轴上的距离与光学系统L0的总透镜长度之间的关系。通过满足条件式(21)，实现了光学系统L0的小型化和轻量化这两者。如果正透镜Gp1与正透镜Gp2之间的间隔变宽以使得d12/f11的值超过条件式(21)的上限，则总透镜长度变得更长，这是不期望的。如果正透镜Gp1与正透镜Gp2之间的间隔变窄以使得d12/f11的值低于条件式(21)的下限，则具有相对大的光束直径并且被配置在物体侧的正透镜Gp2的直径变得更大。因此，变得难以使光学系统L0轻量化，这是不期望的。
条件式(22)定义在聚焦于无限远处物体的状态下轴上光线在通过正透镜Gp1的非球面时的入射点的高度(光线高度)的最大值。为了充分展现由非球面引起的像差校正效果，通过非球面的轴上光线的光线高度需要大到一定程度。如果光线高度变得太小以至于低于下限，则球面像差校正变得不足，并且变得难以实现高图像质量，这是不期望的。如果光线高度变得太大以至于超过上限，则非球面的有效直径变得更大，并且变得难以实现轻量化，这是不期望的。
更期望将条件式(3)至(22)的数值范围设置为以下条件式(3a)至(22a)的数值范围。
1.495<Ndp1<1.650 (3a)
60.00<νdp1<82.0 (4a)
1.420<Ndp2<1.550 (5a)
70.0<νdp2<96.0 (6a)
1.420<Ndp3<1.550 (7a)
70.0<νdp3<96.0 (8a)
1.420<Ndp4<1.550 (9a)
80.0<νdp4<95.5 (10a)
1.700<Ndn1<1.900 (11a)
22.0<νdn1<32.0 (12a)
1.420<Ndn2<1.550 (13a)
70.0<νdn2<95.5 (14a)
1.850<Ndn3<2.100 (15a)
16.0<νdn3<21.0 (16a)
0.20<f1/f<1.00 (17a)
0.00010<DRGp1×Fno/f<0.00100 (18a)
0.30<(rp2+rp1)/(rp2-rp1)<1.50 (19a)
0.40<f11/f<1.20 (20a)
0.30<d12/f11<0.55 (21a)
30<YASPH<100 (22a)
另外，还期望将条件式(3)至(22)的数值范围设置为以下条件式(3b)至(22b)的数值范围。
1.585<Ndp1<1.620 (3b)
62.0<νdp1<70.0 (4b)
1.430<Ndp2<1.510 (5b)
80.0<νdp2<95.5 (6b)
1.430<Ndp3<1.510 (7b)
80.0<νdp3<95.5 (8b)
1.430<Ndp4<1.520 (9b)
90.0<νdp4<95.0 (10b)
1.800<Ndn1<1.860 (11b)
24.0<νdn1<26.0 (12b)
1.430<Ndn2<1.510 (13b)
80.0<νdn2<95.0 (14b)
1.920<Ndn3<2.050 (15b)
17.0<νdn3<19.0 (16b)
0.30<f1/f<0.95 (17b)
0.00020<DRGp1×Fno/f<0.00090 (18b)
0.40<(rp2+rp1)/(rp2-rp1)<1.21 (19b)
0.50<f11/f<0.90 (20b)
0.40<d12/f11<0.52 (21b)
40<YASPH<80 (22b)
接着，将详细说明根据各实施例的光学系统L0。
在根据第一实施例至第八实施例的光学系统L0中，第一透镜单元B1和第三透镜单元B3在调焦时不可移动，并且仅第二透镜单元B2在调焦时移动。换句话说，光学系统L0是相邻透镜单元之间的间隔在调焦时改变的光学系统。
根据第一实施例的光学系统L0包括从物体侧到像侧顺次配置的、具有正屈光力的第一透镜单元B1、正的第二透镜单元B2、以及具有负屈光力的第三透镜单元B3。在根据第一实施例的光学系统L0中，在从无限远处物体向最近距离物体调焦时，第二透镜单元B2朝向物体侧移动。光学系统L0中的被配置成最靠近物体的正透镜Gp1的物体侧面是非球面。
根据第二实施例至第六实施例的光学系统L0包括从物体侧到像侧顺次配置的、具有正屈光力的第一透镜单元B1、负的第二透镜单元B2、以及具有正屈光力的第三透镜单元B3。在根据第二实施例至第六实施例的光学系统L0中，在从无限远处物体向最近距离物体调焦时，第二透镜单元B2朝向像侧移动。光学系统L0中的被配置成最靠近物体的正透镜Gp1的物体侧面是非球面。
根据第七实施例的光学系统L0包括从物体侧到像侧顺次配置的、具有正屈光力的第一透镜单元B1、负的第二透镜单元B2、以及具有负屈光力的第三透镜单元B3。在根据第七实施例的光学系统L0中，在从无限远处物体向最近距离物体调焦时，第二透镜单元B2朝向像侧移动。光学系统L0中的被配置成最靠近物体的正透镜Gp1的物体侧面是非球面。
根据第八实施例的光学系统L0包括从物体侧到像侧顺次配置的、具有正屈光力的第一透镜单元B1、正的第二透镜单元B2、以及具有负屈光力的第三透镜单元B3。在根据第八实施例的光学系统L0中，在从无限远处物体向最近距离物体调焦时，第二透镜单元B2朝向物体侧移动。光学系统L0中的被配置成最靠近物体的正透镜Gp1的像侧面是非球面。
在根据第一实施例至第八实施例的光学系统L0中，从最靠近物体的透镜起的四个透镜是从物体侧到像侧顺次连续配置的正透镜Gp1、正透镜Gp2、负透镜Gn1和正透镜Gp3。利用这种结构，获得光学系统L0的小型化效果，并且减少了诸如球面像差等的各种类型的像差的发生。
第三透镜单元B3包括正透镜Gp4、以及被配置在正透镜Gp4的像侧的负透镜Gn2和负透镜Gn3。在根据第一实施例至第三实施例以及第八实施例的光学系统L0中，负透镜Gn2被配置在负透镜Gn3的物体侧。在根据第四实施例至第七实施例的光学系统L0中，负透镜Gn3被配置在负透镜Gn2的物体侧。利用这种结构，获得光学系统L0的小型化效果，并且减少了诸如畸变像差等的各种类型的像差的发生。
孔径光阑SP可被配置在第二透镜单元B2的物体侧，或者可被配置在第二透镜单元B2的像侧。如果如在根据第一实施例、第四实施例和第七实施例的光学系统L0中那样、孔径光阑SP被配置在第二透镜单元B2的像侧，则变得更容易减小孔径光阑SP的直径，并且可以使包括光学系统L0的镜头设备小型化。如果如在根据第二实施例、第三实施例、第五实施例、第六实施例和第八实施例中那样、孔径光阑SP被配置在第二透镜单元B2的物体侧，则变得更容易在孔径光阑SP进入小光阑状态时确保周边光量。
在第一实施例、第二实施例以及第四实施例至第七实施例中，第三透镜单元B3包括两面都具有无限大的曲率半径的平板。这是为了使总透镜长度即使在用户插入诸如中性密度(ND)滤波器等的滤波器来代替平板的情况下也保持不变。
在根据第一实施例至第八实施例的光学系统L0中，具有屈光力的所有面都是折射面。可以容易地获得与使用衍射光学元件或反射面的情况下的光学性能相等或更高的光学性能，并且与使用衍射光学元件或反射面的情况相比，制造难度降低。
在根据第一实施例至第八实施例的光学系统L0中，可以通过在包括与光轴的垂直方向的分量的方向上移动光学系统L0的一部分来减少图像稳定校正。特别地，通过使具有相对小的直径的第三透镜单元的一部分用作在图像稳定校正时移动的部分，可以使用于驱动的致动器是小型的，并且可以使包括光学系统L0的镜头设备小型化。
以下提供了与第一实施例至第八实施例分别对应的数值示例1至8。
在各数值示例的面数据中，“r”表示各光学面的曲率半径，以及“d(mm)”表示第m面和第(m+1)面之间的轴上间隔(光轴上的距离)。此时，“m”表示从光入射侧起计数的面的编号。另外，“nd”表示针对各光学元件的d线的折射率，以及“νd”表示基于光学元件的d线的阿贝数。以上说明了阿贝数的定义。
在各数值示例中，“d”、焦距(mm)、F值和半视角(°)全部都表示在根据各实施例的光学系统L0聚焦于无限远处物体时可获得的值。后焦距BF表示从光学系统L0的最终透镜面(最靠近图像的面)到像面的距离的空气换算值。光学系统L0的总透镜长度是通过将后焦距与从第一透镜面到最终透镜面的距离相加而获得的值。
另外，在光学面是非球面的情况下，在面编号的右侧添加星号(*)。非球面形状由下式表示：
x＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2]+A4×h4+A6×h6+A8×h8+A10×h10+A12×h12，
其中“X”表示光轴方向上的从面顶点起的位移量，“h”表示与光轴的垂直方向上的从光轴起的高度，“R”表示近轴曲率半径，“k”表示圆锥常数，以及“A4”、“A6”、“A8”、“A10”和“A12”表示各阶的非球面系数。在各非球面系数中，“e±XX”意味着“×10±XX”。
此外，在表1中列出与数值示例1至8中的条件式(1)至(22)相对应的值。
[数值示例1]
单位：mm
面数据
非球面数据
第一面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.72042e-008 A6＝-1.87003e-013
A8＝2.28183e-018 A10＝-8.44369e-023
透镜单元数据
[数值示例2]
单位：mm
面数据
非球面数据
第一面
K＝0.00000e+000 A4＝-5.28832e-008 A6＝-1.45196e-012
A8＝2.18686e-017 A10＝-7.31885e-021
透镜单元数据
[数值示例3]
单位：mm
面数据
非球面数据
第一面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.26814e-008 A6＝-5.40105e-013
A8＝3.39277e-018 A10＝-9.95340e-022
透镜单元数据
[数值示例4]
单位：mm
面数据
非球面数据
第一面
K＝0.00000e+000 A4＝-8.02700e-009 A6＝-1.86355e-013
A8＝2.89947e-018 A10＝-7.42167e-022
透镜单元数据
[数值示例5]
单位：mm
面数据
非球面数据
第一面
K＝0.00000e+000 A4＝-8.67032e-009 A6＝-1.93063e-013
A8＝3.23293e-018 A10＝-7.35981e-022
透镜单元数据
[数值示例6]
单位：mm
面数据
非球面数据
第一面
K＝0.00000e+000 A4＝-6.76072e-009 A6＝-8.09258e-014
A8＝9.85458e-019 A10＝-1.39258e-022
各种数据
透镜单元数据
[数值示例7]
单位：mm
面数据
非球面数据
第一面
K＝0.00000e+000 A4＝-6.52695e-010 A6＝-2.94089e-014
A8＝6.84453e-019 A10＝-4.68155e-022
透镜单元数据
[数值示例8]
单位：mm
面数据
非球面数据
第二面
K＝0.00000e+000 A4＝4.49620e-009 A6＝-4.48946e-014
A8＝-9.10918e-018 A10＝8.90247e-022
透镜单元数据
[表1]
[摄像设备的典型实施例]
接着，将参考图17来说明摄像设备的实施例。图17是示出摄像设备10的结构的图。摄像设备10包括照相机主体13、包括根据上述的第一实施例至第八实施例中任一项的光学系统L0的镜头设备11、以及对光学系统L0所形成的图像进行光电转换的图像传感器(光接收元件)12。作为图像传感器12，可以使用诸如CCD传感器或CMOS传感器等的图像传感器。镜头设备11和照相机主体13可以一体地形成，或者可以可拆卸地形成。根据本实施例的摄像设备10是小型且轻量的，并且可以获得高光学性能。
根据本发明的实施例的摄像设备不限于图17所示的数字静态照相机，并且本发明可以适用于诸如广播照相机、银盐胶片照相机和监视照相机等的各种摄像设备。
至此，已经说明了本发明的实施例，但是本发明不限于这些实施例，并且可以在不脱离其范围的情况下进行各种组合、变形和改变。
虽然已经参考典型实施例描述了本发明，但是应当理解，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应被给予最广泛的解释，以涵盖所有这样的变形以及等同结构和功能。
Claims (22)
1.一种光学系统，包括：
一个或多个正透镜；以及
一个或多个负透镜，
其中，所述一个或多个正透镜中的被配置成最靠近物体的正透镜是第一正透镜，以及被配置在所述第一正透镜的像侧并且在所述一个或多个负透镜中被配置成最靠近所述物体的负透镜是第一负透镜，
其中，所述第一正透镜的物体侧面和像侧面中至少之一是非球面，以及
其中，满足以下条件式：
0.20<LD/f<1.00，
0.382<Dpn/LD<0.800，以及
0.00001<DRGp1×Fno/f<0.00500，
其中，LD是所述光学系统的总透镜长度，f是所述光学系统的焦距，Dpn是从所述第一正透镜的像侧面到所述第一负透镜的物体侧面的在光轴上的距离，DRGp1是所述非球面的有效直径的70％位置处的非球面量，以及Fno是所述光学系统的F值。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下条件式：
1.493<Ndp1<1.700，以及
55.0<νdp1<96.0，
其中，Ndp1是针对所述第一正透镜的材料的d线的折射率，以及νdp1是基于所述第一正透镜的所述材料的d线的阿贝数。
3.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，所述光学系统包括两个或更多个正透镜，以及所述两个或更多个正透镜中的被配置成从物体侧起的第二个的正透镜是第二正透镜，以及
其中，满足以下条件式：
1.400<Ndp2<1.630，以及
61.0<νdp2<96.0，
其中，Ndp2是针对所述第二正透镜的材料的d线的折射率，以及νdp2是基于所述第二正透镜的所述材料的d线的阿贝数。
4.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，所述光学系统包括三个或更多个正透镜，以及所述三个或更多个正透镜中的被配置成从物体侧起的第三个的正透镜是第三正透镜，以及
其中，满足以下条件式：
1.400<Ndp3<1.630，以及
61.0<νdp3<96.0，
其中，Ndp3是针对所述第三正透镜的材料的d线的折射率，以及νdp3是基于所述第三正透镜的所述材料的d线的阿贝数。
5.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，所述光学系统包括四个或更多个正透镜，被配置在第三正透镜的像侧的正透镜是第四正透镜，以及所述第三正透镜被配置成所述四个或更多个正透镜中的从物体侧起的第三个，以及
其中，满足以下条件式：
1.400<Ndp4<1.630，以及
50.0<νdp4<96.0，
其中，Ndp4是针对所述第四正透镜的材料的d线的折射率，以及νdp4是基于所述第四正透镜的所述材料的d线的阿贝数。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下条件式：
1.600<Ndn1<1.950，以及
20.0<νdn1<50.0，
其中，Ndn1是针对所述第一负透镜的材料的d线的折射率，以及νdn1是基于所述第一负透镜的所述材料的d线的阿贝数。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学系统包括从物体侧到像侧顺次配置的第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元，所述第一透镜单元具有正屈光力并且不会为了调焦而移动，所述第二透镜单元具有正屈光力或负屈光力并且为了调焦而移动，以及所述第三透镜单元具有正屈光力或负屈光力并且不会为了调焦而移动。
8.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述光学系统包括四个或更多个正透镜，被配置在第三正透镜的像侧的正透镜是第四正透镜，所述第三正透镜被配置成所述四个或更多个正透镜中的从物体侧起的第三个，以及所述第三透镜单元包括所述第四正透镜和被配置在所述第四正透镜的像侧的负透镜。
9.根据权利要求8所述的光学系统，
其中，所述第三透镜单元包括被配置在所述第四正透镜的像侧的第三负透镜，以及
其中，满足以下条件式：
1.800<Ndn3<2.200，以及
14.0<νdn3<24.0，
其中，Ndn3是针对所述第三负透镜的材料的d线的折射率，以及νdn3是基于所述第三负透镜的所述材料的d线的阿贝数。
10.根据权利要求7所述的光学系统，其中，满足以下条件式：
0.10<f1/f<1.20，
其中，f1是所述第一透镜单元的焦距。
11.根据权利要求7所述的光学系统，
其中，所述第二透镜单元具有负屈光力，以及所述第三透镜单元具有正屈光力，以及
其中，为了从无限远距离物体到最近距离物体的调焦，所述第二透镜单元朝向像侧移动。
12.根据权利要求7所述的光学系统，
其中，所述第二透镜单元具有负屈光力，以及所述第三透镜单元具有负屈光力，以及
其中，为了从无限远距离物体到最近距离物体的调焦，所述第二透镜单元朝向像侧移动。
13.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述第二透镜单元包括三个或更少透镜。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下条件式：
0.10<(rp2+rp1)/(rp2-rp1)<2.00，
其中，rp1是所述第一正透镜的物体侧面的曲率半径，以及rp2是所述第一正透镜的像侧面的曲率半径。
15.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下条件式：
0.20<f11/f<2.00，
其中，f11是所述第一正透镜的焦距。
16.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，所述光学系统包括两个或更多个正透镜，以及所述两个或更多个正透镜中的被配置成从物体侧起的第二个的正透镜是第二正透镜，以及
其中，满足以下条件式：
0.20<d12/f11<0.60，
其中，d12是从所述第一正透镜的像侧面到所述第二正透镜的物体侧面的在光轴上的距离，以及f11是所述第一正透镜的焦距。
17.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学系统包括从物体侧到像侧顺次连续配置的所述第一正透镜、第二正透镜、所述第一负透镜和第三正透镜。
18.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述非球面具有负屈光力从面顶点朝向周边变得更强的形状。
19.一种光学系统，包括从物体侧到像侧顺次配置的第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元，所述第一透镜单元具有正屈光力并且不会为了调焦而移动，所述第二透镜单元具有正屈光力或负屈光力并且为了调焦而移动，以及所述第三透镜单元具有正屈光力或负屈光力并且不会为了调焦而移动，
其中，所述光学系统的所有正透镜中的被配置成最靠近物体的正透镜是第一正透镜，被配置在所述第一正透镜的像侧并且在所述光学系统的所有负透镜中被配置成最靠近所述物体的负透镜是第一负透镜，所述光学系统的所有正透镜中的被配置成从所述物体侧起的第四个的正透镜是第四正透镜，以及所述光学系统的所有负透镜中的被配置成从所述物体侧起的第二个的负透镜是第二负透镜，
其中，所述第一正透镜的物体侧面和像侧面中至少之一是非球面，
其中，所述第三透镜单元包括所述第四正透镜，并且所述第二负透镜被配置在所述第四正透镜的像侧，以及
其中，满足以下条件式：
0.20<LD/f<1.00，
0.382<Dpn/LD<0.800，
1.400<Ndn2<1.630，以及
61.0<νdn2<96.0，
其中，LD是所述光学系统的总透镜长度，f是所述光学系统的焦距，Dpn是从所述第一正透镜的像侧面到所述第一负透镜的物体侧面的在光轴上的距离，Ndn2是针对所述第二负透镜的材料的d线的折射率，以及νdn2是基于所述第二负透镜的所述材料的d线的阿贝数。
20.一种光学系统，包括从物体侧到像侧顺次配置的第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元，所述第一透镜单元具有正屈光力并且不会为了调焦而移动，所述第二透镜单元具有正屈光力或负屈光力并且为了从无限远距离物体到最近距离物体的调焦而朝向物体侧移动，以及所述第三透镜单元具有正屈光力或负屈光力并且不会为了调焦而移动，
其中，所述光学系统的所有正透镜中的被配置成最靠近物体的正透镜是第一正透镜，以及被配置在所述第一正透镜的像侧并且在所述光学系统的所有负透镜中被配置成最靠近所述物体的负透镜是第一负透镜，以及
其中，满足以下条件式：
0.20<LD/f<1.00，以及
0.382<Dpn/LD<0.800，
其中，LD是所述光学系统的总透镜长度，f是所述光学系统的焦距，以及Dpn是从所述第一正透镜的像侧面到所述第一负透镜的物体侧面的在光轴上的距离。
21.一种光学系统，包括：
一个或多个正透镜；以及
一个或多个负透镜，
其中，所述一个或多个正透镜中的被配置成最靠近物体的正透镜是第一正透镜，以及被配置在所述第一正透镜的像侧并且在所述一个或多个负透镜中被配置成最靠近所述物体的负透镜是第一负透镜，
其中，所述第一正透镜的物体侧面和像侧面中至少之一是非球面，以及
其中，满足以下条件式：
0.20<LD/f<1.00，
0.382<Dpn/LD<0.800，以及
30<YASPH<100，
其中，LD是所述光学系统的总透镜长度，f是所述光学系统的焦距，Dpn是从所述第一正透镜的像侧面到所述第一负透镜的物体侧面的在光轴上的距离，以及YASPH是在聚焦于无限远距离物体的状态下的轴上光线在所述非球面上的入射点的最大高度，YASPH的单位是mm。
22.一种摄像设备，包括：
根据权利要求1至21中任一项所述的光学系统；以及
图像传感器，其被配置为接收所述光学系统所形成的图像。
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