CN112540449B

CN112540449B - 光学系统和包括该光学系统的摄像设备

Info

Publication number: CN112540449B
Application number: CN202010985308.1A
Authority: CN
Inventors: 斋藤慎一郎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2040-09-18
Also published as: EP3796055B1; EP3796055A1; JP2021047384A; JP7337626B2; US11415785B2; CN112540449A; US20210088762A1

Abstract

本发明提供一种光学系统和包括该光学系统的摄像设备。光学系统(LO)从物体侧至像侧依次包括第一透镜单元(FL)、孔径光阑(SP)和具有正屈光力的第二透镜单元(RL)。第一透镜单元(FL)包括至少三个负透镜，至少三个负透镜从物体侧至像侧依次包括负透镜(G1N)、负透镜(G2N)和负透镜(G3N)。负透镜(G1N)、负透镜(G2N)和负透镜(G3N)的至少一个透镜面是满足预定条件不等式的非球面。

Description

光学系统和包括该光学系统的摄像设备

技术领域

本发明涉及适合于数字摄像机、数字静态照相机、广播用照相机、卤化银胶片照相机和监视照相机的光学系统。

背景技术

近年来，数字静态照相机和摄像机中的诸如电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等的固态摄像元件的像素的数量不断增加，并且要求来自使用这样的摄像元件的摄像设备中的光学系统的更高的光学性能。

另一方面，已知有如在美国专利申请公开2018/0210178中讨论的逆焦(retrofocus)型摄像光学系统作为具有半视角大于45度的宽视角的摄像光学系统。

通常，由于逆焦型光学系统中的透镜单元相对于光阑彼此不对称，因而发生诸如场曲、明显畸变和倍率色像差等的像差，因此变得难以校正这些像差。特别是在视角增加的情况下，物体侧透镜的负屈光力增加，结果这导致上述像差增加。

为了适当地校正逆焦型光学系统中的畸变和场曲并实现高光学性能，适当地设置具有负屈光力的物体侧透镜单元的透镜结构是重要的。

在美国专利申请公开2018/0210178中，尽管减小了各透镜的屈光力并且适当地校正了诸如倍率色像差、场曲和畸变等的像差，但光学系统的尺寸减小的问题仍然存在。

本发明涉及具有高光学性能且尺寸小的光学系统。

发明内容

根据本发明，提供一种一种光学系统，其从物体侧至像侧依次包括第一透镜单元、孔径光阑和具有正屈光力的第二透镜单元，其中，所述第一透镜单元包括至少三个负透镜，所述至少三个负透镜从物体侧至像侧依次包括负透镜(G1N)、负透镜(G2N)和负透镜(G3N)，其中，所述负透镜(G1N)、所述负透镜(G2N)和所述负透镜(G3N)的至少一个透镜面是非球面，以及其中，满足以下条件不等式：

0.700<Rb/Rr<0.994，

0.80<L1S/f2<1.20，以及

0.45<SK/f2<0.65，

其中，Rb是所述非球面的近轴球面的曲率半径，Rr是所述非球面的近轴球面的曲率中心与所述非球面之间的在关于所述曲率中心相对于光轴50度半开角的方向上的距离，L1S是从所述第一透镜单元中的最靠近物体的透镜面的顶点到所述孔径光阑的距离，f2是所述第二透镜单元的焦距，以及SK是所述光学系统的后焦距。

一种摄像设备，包括摄像元件和上述的光学系统，所述摄像元件被配置为对所述光学系统所形成的光学图像进行光电转换。

通过以下参考附图对实施例的说明，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是示出摄像设备的示意图。

图8是示出用于计算针对非球面的条件不等式的方法的图。

具体实施方式

以下将参考附图来说明根据本发明的各种实施例的光学系统和包括该光学系统的摄像设备。以下描述的本发明的每个实施例可以单独地或作为多个实施例的组合来实现。同样，在需要的情况下，或者在单个实施例中组合来自各个实施例的要素或特征是有益的情况下，可以组合来自不同实施例的特征。

图1、图3和图5是示出根据本发明的第一实施例至第三实施例的光学系统在无限远聚焦时的镜头的截面图。图2、图4和图6是根据第一实施例至第三实施例的光学系统的像差图。根据实施例的光学系统是在诸如数字摄像机、数字静态照相机、广播用照相机、卤化银胶片照相机和监视照相机等的摄像设备中使用的光学系统。

在镜头的各截面图中，左手侧是物体侧，并且右手侧是像侧。根据实施例的各光学系统包括多个透镜单元。在本说明书中描述的实施例中，各透镜单元可以由单个透镜或多个透镜构成。

镜头的各截面图中的主光阑(孔径光阑)SP确定F值(Fno)(限制光束)。在根据本发明实施例的光学系统用作数字静态照相机或数字摄像机的摄像光学系统的情况下，诸如电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等的固态摄像元件(光电转换元件)的摄像面配置在像面IP上。在根据本发明实施例的光学系统用作卤化银胶片照相机的摄像光学系统的情况下，与胶片面相对应的感光面配置在像面IP上。

根据实施例的各光学系统LO包括从物体侧至像侧顺次配置的第一透镜单元FL、孔径光阑SP和具有正屈光力的第二透镜单元RL。在从无限远到近距离的调焦中，第二透镜单元RL沿图1、3或5中的箭头的方向移动。

尽管根据实施例的各光学系统LO是单焦点镜头，但是本发明不限于该结构。可选地，光学系统LO可以是变焦镜头。在光学系统LO是变焦镜头的情况下，在广角端处满足以下所述的条件。

图2、图4和图6是根据第一实施例至第三实施例的光学系统LO的像差图。在各球面像差图中，Fno是F值，并且示出d线(波长：587.6nm)处的球面像差量和g线(波长：435.8nm)处的球面像差量。在各像散图中，S是矢状像面中的像散量，并且M是子午像面中的像散量。在各畸变图中，示出d线处的畸变量。在各色像差图中，示出g线处的色像差量。此外，ω是摄像的半视角(度)。

接着，以下将描述根据实施例的光学系统LO的特征结构。

根据实施例的各个光学系统LO的第一透镜单元FL包括至少三个负透镜，该至少三个负透镜包含从物体侧至像侧顺次配置的负透镜G1N(第一负透镜)、负透镜G2N(第二负透镜)和负透镜G3N(第三负透镜)。负透镜G1N是第一透镜单元FL的负透镜中的离物体最近的负透镜。负透镜G2N是第一透镜单元FL的负透镜中的离物体第二近的负透镜。负透镜G3N是第一透镜单元FL的负透镜中的离物体第三近的负透镜。

为了在视角增加的情况下减少像差并且实现适当的光学性能，使用非球面透镜来减少像差。在这种情况下，适当地定义光学系统中的非球面的位置、非球面应用于的透镜面的形状、以及非球面的量。在根据实施例的光学系统LO中，负透镜G1N、G2N和G3N的至少一个透镜面具有非球面(以下称为“第一非球面”)，并且适当地定义非球面的形状。此外，第二透镜单元RL的结构被适当地设计成使得在减小光学系统的尺寸的同时适当地校正像差。

具体地，根据实施例的光学系统LO满足以下的条件不等式：

0.700<Rb/Rr<0.994 (1)，

0.80<L1S/f2<1.20 (2)，以及

0.45<SK/f2<0.65 (3)。

在不等式中，Rb是第一非球面的近轴球面的曲率半径，Rr是在关于第一非球面的近轴球面的曲率中心的相对于光轴的50度半开角的方向上的、第一非球面与曲率中心之间的距离，L1S是从第一透镜单元FL中的离物体最近的透镜的面顶点到孔径光阑SP的距离，f2是第二透镜单元RL的焦距，并且SK是光学系统LO的后焦距。

以下将参考图8来更详细地描述曲率半径Rb和距离Rr。图8示出第一非球面的横截面。近轴球面的曲率半径(Rb)是在以光轴为中心且直径为光学系统LO的整个光学系统的焦距的10％(例如，在整个光学系统的焦距为30mm的情况下，直径为3mm)的区域中、使用最小二乘法将第一非球面近似为圆的情况下的半径。换言之，本说明书中的近轴球面的曲率半径Rb不总是与第一非球面的参考球面处的曲率半径一致。

因此，近轴球面的曲率中心(图8中的“×”)是基于近轴球面的曲率半径Rb确定的。与近轴球面的曲率半径Rb的情况一样，本说明书中的曲率中心不总是与第一非球面的参考球面的中心一致。在穿过曲率中心的关于光轴的50度的角度处的方向(图8中的虚线)上的从曲率中心到第一非球面的距离为距离Rr。

以下将说明条件不等式(1)至(3)的技术意义。

在根据实施例的光学系统LO中，负透镜G1N、G2N和G3N中的至少一个具有呈正屈光力随着离光轴的距离的增加而增加的形状的非球面(第一非球面)。第一非球面是呈正屈光力随着离光轴的距离的增加而增加(负屈光力减少)的形状的非球面，由此适当地校正在第一透镜单元FL中发生的像差、特别是畸变和强调的光斑成分。

当第一非球面呈正屈光力随着离光轴的距离的增加而增加的形状时，具有第一非球面的负透镜的厚度可以在离光轴远的位置处减小。此外，由于还可以减小近轴球面的曲率半径Rb，因此可以减小具有第一非球面的负透镜的厚度，结果可以实现整个光学系统的尺寸减小。尽管在这些实施例中，第一非球面在负透镜G1N的像侧的面上，但是通过将第一非球面布置在负透镜G2N或负透镜G3N上，也可以产生上述优点。

条件不等式(1)定义第一非球面的形状，并且用于在实现整个光学系统的尺寸减小和宽视角的同时适当地校正场曲和畸变。

当第一非球面的近轴球面的曲率半径Rb小于条件不等式(1)的下限值或者当第一非球面的非球面量过大时，变得难以校正畸变和场曲这两者，这是不期望的。当第一非球面的近轴球面的曲率半径大于条件不等式(1)的上限值时，具有第一非球面的负透镜的屈光力减少。这也是不期望的，因为当实现期望的视角时，光轴附近的透镜厚度增加。

条件不等式(2)用于防止镜头全长的增加并且减少或防止像差(特别是畸变和倍率色像差)。当第二透镜单元RL的屈光力低于条件不等式(2)的下限值时，会聚效果减弱并且镜头全长增加，这是不期望的。当距离L1S长于条件不等式(2)的上限值时，尽管长距离L1S有利于校正像差，但前透镜直径(离物体最近的透镜的直径)不期望地增加，这也是不期望的。

条件不等式(3)用于在适当地维持后焦距(back focus)的同时，适当地校正球面像差和彗差。例如，当后焦距比条件不等式(3)的下限值短时，变得难以布置快门构件。当SK/f2值超过条件不等式(3)的上限时，后焦距变得过长，并且变得难以校正畸变和场曲。结果，透镜的数量增加，这是不期望的。

条件不等式(1)至(3)的数值范围期望在由以下的条件不等式(1a)至(3a)指定的范围内：

0.800<Rb/Rr<0.992 (1a)，

0.87<L1S/f2<1.08 (2a)，以及

0.49<SK/f2<0.62 (3a)。

此外，条件不等式(1)至(3)的数值范围更期望在由以下的条件不等式(1b)至(3b)指定的范围内：

0.840<Rb/Rr<0.991 (1b)，

0.92<L1S/f2<1.03 (2b)，以及

0.52<SK/f2<0.59 (3b)。

通过代替条件不等式(2)和(3)而满足以下的条件不等式(4)，也可以产生本发明的优点：

1.00<(L1S+SK)/f2<2.40 (4)。

换句话说，通过同时满足条件不等式(1)和(4)，也可以产生本发明的优点。

条件不等式(4)用于缩短镜头全长并减少或防止像差(特别是畸变和倍率色像差)。为了同时实现光学系统LO的尺寸减小和宽视角，将入射光瞳位置配置得更靠近物体是有效的。此外，通过减小后焦距而配置在靠近像面IP的位置处的透镜使得容易在实现宽视角的同时适当地校正像面畸变和诸如畸变等的像差。

当第二透镜单元RL的屈光力低于条件不等式(4)的下限值时，第二透镜单元RL的会聚效果变弱，因此镜头全长增加，这是不期望的。此外，由于后焦距变得过长，因此采用相对于光阑的非对称屈光力布置来实现宽视角，这导致场曲、畸变和倍率色像差增加。当第二透镜单元RL的屈光力高于条件不等式(4)的上限值时，第二透镜单元RL中的各透镜的曲率半径变得过小，因此这导致难以通过使用少量的透镜来适当地校正球面像差和彗差。

在通过同时满足条件不等式(1)和(4)的布置产生本发明的优点的情况下，条件不等式(1)的数值范围期望在由条件不等式(1a)定义的数值范围内，更期望在由条件不等式(1b)定义的数值范围内。条件不等式(4)的数值范围期望在由以下条件不等式(4a)定义的范围内：

1.60<(L1S+SK)/f2<2.35 (4a)。

此外，条件不等式(4)的数值范围期望在由以下条件不等式(4b)定义的范围内：

1.80<(L1S+SK)/f2<2.31 (4b)。

接着，下面将描述根据实施例的光学系统LO满足的期望条件。根据实施例的光学系统LO期望满足以下条件不等式(5)至(12)中的一个或多个：

0.32<f/f2<0.67 (5)，

0.90<SK/f<1.58 (6)，

-5.50<f1/f2<-2.10 (7)，

0.62<L1S/LSL<1.00 (8)，

0.10<fG1N/f1<0.70 (9)，

0.25<fG2N/f1<0.85 (10)，

70<νdM<100 (11)，以及

15<νdL<28 (12)。

在条件不等式(5)至(12)中，f是光学系统LO的整个光学系统的焦距(在光学系统LO是变焦镜头的情况下，f是广角端的焦距)，f1是第一透镜单元FL的焦距，LSL是从孔径光阑SP到光学系统LO中的最靠近图像的透镜的透镜面的在光轴上的距离，fG1N是负透镜G1N的焦距，fG2N是负透镜G2N的焦距，νdM是负透镜G1N、G2N和G3N的阿贝(Abbe)数的最大值，并且νdL是负透镜G1N、G2N和G3N的阿贝数的最小值。

条件不等式(5)用于在实现整个光学系统的尺寸减小的同时减少球面像差和彗差。当f/f2值小于条件不等式(5)的下限值时，第二透镜单元RL的屈光力相对于光学系统LO的整个光学系统的焦距的比例变得过小。结果，变得难以同时良好地实现光学系统LO的宽视角和尺寸减小。当f/f2值超过条件不等式(5)的上限值时，由于为了实现宽视角而使第二透镜单元RL的焦距过小，因此变得难以减少或防止球面像差。因此，难以同时良好地实现宽视角和高性能。

条件不等式(6)定义所谓的逆比(retro ratio)。当SK/f值小于条件不等式(6)的下限值时，后焦距变短，因此这导致例如难以布置快门构件。当SK/f值超过条件不等式(6)的上限值时，后焦距变得过长，因此这导致难以适当地校正畸变和场曲。

条件不等式(7)定义具有负屈光力的第一透镜单元FL的焦距和具有正屈光力的第二透镜单元RL的焦距。当f1/f2值小于条件不等式(7)的下限值时，第二透镜单元RL的会聚效果过度增加，因此这导致难以同时减少倍率色像差和轴向色像差的二级光谱。当f1/f2值超过条件不等式(7)的上限值时，第一透镜单元FL的边缘光线的发散效果增加，因此这导致难以适当地校正第二透镜单元RL中的球面像差和彗差。

条件不等式(8)定义孔径光阑SP的位置的合适范围。

当L1S/LSL值小于条件不等式(8)的下限值时，孔径光阑SP和最靠近图像的透镜之间的距离增加，这是不期望的，因为充分减少场曲变得困难。当L1S/LSL值超过条件不等式(8)的上限值时，最靠近物体的透镜和孔径光阑SP之间的距离增加，并且前透镜直径增加，因此适当校正球面像差和慧差变得困难，这是不期望的。

条件不等式(9)用于实现整个光学系统的尺寸减小和宽视角。

当fG1N/f1值小于条件不等式(9)的下限值时，由于难以适当地校正场曲和畸变而增加了透镜的数量，因此，镜头全长增加。当fG1N/f1值超过条件不等式(9)的上限值时，尽管有利于校正倍率色像差，但是前透镜直径增加。

条件不等式(10)用于在减小整个光学系统的尺寸并增加视角的同时，适当地校正场曲和像散。当fG2N/f1值小于条件不等式(10)的下限值时，负透镜G2N的屈光力变得过强。这有利于尺寸减小，但是变得难以适当地校正场曲和像散。当fG2N/f1值超过条件不等式(10)的上限值时，负透镜G2N的屈光力变得过弱，因此前透镜直径增加。

条件不等式(11)用于在减少镜头全长的同时减少或防止轴向色像差和倍率色像差。当νdM值小于条件不等式(11)的下限值时，色像差增加，因此整个光学系统中的像差的适当校正变得困难。当νdM值超过条件不等式(11)的上限值时，尽管有利于减少或防止轴向色像差和倍率色像差，但是作为光学材料，难以实现期望的屈光力。

条件不等式(12)用于减少倍率色像差的二级光谱。

当νdL值小于条件不等式(12)的下限值时，尽管有利于校正轴向色像差和倍率色像差的二级光谱，但是不能适当地进行一级消色差(first-order achromatism)，因此整个光学系统的尺寸增加。

当νdL值超过条件不等式(12)的上限值时，尽管有利于减少或防止倍率色像差，但是由于二次色散而变得难以实现期望的特性。

条件不等式(5)至(12)的数值范围期望在由以下条件不等式(5a)至(12a)指定的范围内：

0.37<f/f2<0.62 (5a)，

0.94<SK/f<1.41 (6a)，

-5.30<f1/f2<-2.21 (7a)，

0.65<L1S/LSL<0.97 (8a)，

0.13<fG1N/f1<0.69 (9a)，

0.27<fG2N/f1<0.79 (10a)，

74<νdM<98 (11a)，以及

17<νdL<26 (12a)。

条件不等式(5)至(12)的数值范围更期望在由以下条件不等式(5b)至(12b)指定的范围内：

0.38<f/f2<0.60 (5b)，

0.97<SK/f<1.37 (6b)，

-5.15<f1/f2<-2.36 (7b)，

0.67<L1S/LSL<0.94 (8b)，

0.14<fG1N/f1<0.67 (9b)，

0.28<fG2N/f1<0.77 (10b)，

81<νdM<96 (11b)，以及

20<νdL<24 (12b)。

接着，下面将详细描述根据实施例的光学系统LO。

在根据实施例的光学系统LO中，第二透镜单元RL在从无限远到近距离的调焦中朝向物体移动。

将第一透镜单元FL中的、处于第一透镜单元FL的最大空气间隔的物体侧的每个透镜称为第一部分光学系统FLA，并且将第一透镜单元FL中的、处于第一透镜单元FL的最大空气间隔的像侧的每个透镜称为第二部分光学系统FLB。在这种情况下，第一部分光学系统FLA由两个负透镜(负透镜G1N和G2N)构成。利用这种结构，良好地实现宽视角和高性能这两者。此外，第二部分光学系统FLB中的最靠近物体的透镜的面是朝向物体的凹形。利用该凹面，减少了画面周边的光斑成分。

在第一实施例中，由于光学系统LO的整个光学系统的焦距是12.35mm，因此通过光轴的直径1.235mm的范围被用于计算曲率半径Rb。在第二实施例中，通过光轴的直径1.442mm的范围被用于计算曲率半径Rb。在第三实施例中，通过光轴的直径1.948mm的范围被用于计算曲率半径Rb。

由于如实施例中那样将与孔径光阑SP相邻的透镜接合在一起以形成接合透镜，因此适当地校正Petzval和，并且可以减少或防止场曲。

另外，如在根据实施例的光学系统LO中那样，期望将第一非球面配置在负透镜G1N的像侧的面上。由于第一非球面透镜具有正屈光力在周边部分处增加的非球面形状，因此在适当地校正畸变之后可以有效地校正场曲。此外，由于减少或防止了沿光轴方向的周边厚度的增加，因此可以减少或防止前直径的增加。还期望将负透镜G1N配置在光学系统LO中最靠近物体的位置。由于当将广角透镜用于最靠近物体的透镜时，离轴光线的入射高度最高，因此校正画面周边的场曲和离轴彗差的效果增加。因此，当实现宽视角时，还实现了尺寸减小，同时适当地减少了像差。

如在根据本实施例的光学系统LO中那样，期望孔径光阑SP的物体侧的透镜是朝向像侧的凸形，并且期望孔径光阑SP的像侧的透镜是朝向物体侧的凸形。朝向光阑布置具有强的凹形状的透镜面有利于减少或防止与光圈增加相关联的像差，但是矢状光斑(离轴矢状彗差成分)的减少仍然是个问题。因此，通过根据本实施例的结构(如本实施例那样，物体侧的透镜具有朝向图像的凸形状，而像侧的透镜具有朝向物体的凸形状)，可以在适当地校正球面像差和彗形的同时减少或防止矢状光斑(sagittal flare)。

通过根据第一实施例至第三实施例的将与孔径光阑SP相邻的透镜形成为接合透镜的结构，实现球面像差及彗差的校正以及Petzval和的校正这两者。

下面将描述与第一实施例至第三实施例相对应的第一数值实施例至第三数值实施例。

在关于数值实施例的面数据中，r是光学面处的曲率半径，并且d(mm)是第m和第(m+1)个面之间的轴向间隔(在光轴上的距离)，其中，m是从光入射侧起计数的面的编号。此外，nd是光学构件在d线处的折射率，并且νd是光学构件的阿贝数。材料的阿贝数νd由以下等式表示：

νd＝(Nd-1)/(NF-NC)，

其中Nd、NF、NC和Ng是夫琅和费谱线的d线(587.6nm)、F线(486.1nm)、C线(656.3nm)和g线(波长：435.8nm)的折射率。

在各数值实施例中，d、焦距(mm)、F数和半视角(度)的值是当各实施例的光学系统LO聚焦于无限远物体时的值。后焦距SK是从最终透镜面到像面的空气等效距离。镜头全长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。

符号“*”被添加到作为非球面的光学面的各面编号的右侧。非球面由以下等式表示：

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是在光轴方向上相对于面顶点的位移量，h是在与光轴垂直的方向上相对于光轴的高度，R是近轴球面的曲率半径，k是圆锥常数，并且A4、A6、A8、A10和A12是各个阶数的非球面系数。在各非球面系数中，“e±XX”是指“×10^±XX”。

[数值实施例1]

单位:mm

面数据

非球面数据

第1面

K＝-1.70102e+001

A4＝6.59643e-005

A6＝-2.74745e-007

A8＝6.80017e-010

A10＝-9.63328e-013

A12＝5.97567e-016

第2面

K＝-4.02034e-001

A4＝2.55727e-005

A6＝4.21826e-007

A8＝-3.74213e-009

A10＝-1.42096e-011

A12＝5.42009e-014

第23面

K＝-1.64175e-002

A4＝-1.35194e-004

A6＝-5.37724e-007

A8＝1.29614e-008

A10＝-1.99767e-010

A12＝9.07686e-013

第24面

K＝-2.91625e+003

A4＝-1.02443e-004

A6＝1.47875e-006

A8＝-1.22809e-008

A10＝5.77510e-011

A12＝-8.83148e-014

各种数据项

透镜单元数据

[数值实施例2]

单位:mm

面数据

非球面数据

第1面

K＝-2.88105e+000

A4＝4.13105e-005

A6＝-1.31037e-007

A8＝2.78457e-010

A10＝-3.61787e-013

A12＝2.38355e-016

第2面

K＝-4.87711e-001

A4＝2.35558e-005

A6＝1.88364e-007

A8＝-6.66822e-010

A10＝-8.27640e-012

A12＝6.41862e-015

第22面

K＝-5.35923e+000

A4＝-8.06317e-005

A6＝-1.66406e-007

A8＝3.00434e-009

A10＝-3.24408e-011

A12＝1.13006e-013

第23面

K＝-5.27820e+002

A4＝-5.82046e-005

A6＝6.81299e-007

A8＝-4.15659e-009

A10＝1.42969e-011

A12＝-1.59805e-014

各种数据项

透镜单元数据

[数值实施例3]

单位:mm

面数据

非球面数据

第1面

K＝-8.90390e+000

A4＝5.91999e-005

A6＝-1.70738e-007

A8＝1.68461e-010

A10＝1.21343e-014

A12＝-7.49910e-017

第2面

K＝-2.93186e-001

A4＝-1.59637e-005

A6＝2.62791e-007

A8＝-3.57001e-009

A10＝9.14497e-012

A12＝-1.27953e-014

第21面

K＝-8.14803e+000

A4＝-1.38033e-004

A6＝6.19691e-007

A8＝-2.86432e-009

A10＝-2.05613e-012

A12＝3.57786e-014

第22面

K＝-9.60118e+001

A4＝-6.64025e-005

A6＝8.32589e-007

A8＝-4.89855e-009

A10＝1.68427e-011

A12＝-2.17370e-014

各种数据项

变焦透镜单元数据

在下表1中总地示出了各个数值实施例中的各种值。

[表1]

[摄像设备]

接着，下面将参考图7描述使用根据本发明实施例的光学系统作为摄像光学系统的数字静态照相机(摄像设备)10。在图7中，示出照相机主体13和包括根据第一实施例至第三实施例中的任一个的光学系统的摄像光学系统11。诸如CCD传感器或CMOS传感器等的固态摄像元件(光电转换元件)12内置在照相机主体13中，并且接收由摄像光学系统11形成的光学图像并对所接收到的图像进行光电转换。照相机主体13可以是包括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。

将根据本发明实施例的光学系统应用到诸如数字静态照相机等的摄像设备，这实现了尺寸小且光学性能高的摄像设备。

根据本发明的实施例，可以实现尺寸小且光学性能高的摄像设备。

虽然已经参考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实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种摄像光学系统，其从物体侧至像侧依次由具有负屈光力的第一透镜单元、孔径光阑和具有正屈光力的第二透镜单元构成，

其中，所述第一透镜单元包括至少三个负透镜，所述至少三个负透镜从物体侧至像侧依次包括第一负透镜(G1N)、第二负透镜(G2N)和第三负透镜(G3N)，

其中，所述第二透镜单元包括配置在所述孔径光阑的像侧的所有透镜，

其中，所述第一负透镜(G1N)、所述第二负透镜(G2N)和所述第三负透镜(G3N)的至少一个透镜面是非球面，以及

其中，满足以下条件不等式：

0.700<Rb/Rr<0.994，

0.80<L1S/f2<1.20，以及

0.45<SK/f2<0.65，

其中，Rb是所述非球面的近轴球面的曲率半径，Rr是所述非球面的近轴球面的曲率中心与所述非球面之间的在关于所述曲率中心相对于光轴50度半开角的方向上的距离，L1S是从所述第一透镜单元中的最靠近物体的透镜面的顶点到所述孔径光阑的距离，f2是包括配置在所述孔径光阑的像侧的所有透镜的所述第二透镜单元的焦距，以及SK是所述摄像光学系统的后焦距。

2.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

0.32<f/f2<0.67，

其中，f是所述摄像光学系统的焦距。

3.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

0.90<SK/f<1.58，

其中，f是所述摄像光学系统的焦距。

4.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

-5.50<f1/f2<-2.10，

其中，f1是所述第一透镜单元的焦距。

5.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

0.62<L1S/LSL<1.00，

其中，LSL是从所述孔径光阑到所述摄像光学系统中的最靠近图像的透镜面在光轴上的距离。

6.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

0.10<fG1N/f1<0.70，

其中，fG1N是所述第一负透镜(G1N)的焦距，f1是所述第一透镜单元的焦距。

7.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

0.25<fG2N/f1<0.85，

其中，fG2N是所述第二负透镜(G2N)的焦距，f1是所述第一透镜单元的焦距。

8.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

70<νdM<100，

其中，νdM是所述第一负透镜(G1N)、所述第二负透镜(G2N)和所述第三负透镜(G3N)的阿贝数的最大值。

9.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，满足以下条件不等式：

15<νdL<28，

其中，νdL是所述第一负透镜(G1N)、所述第二负透镜(G2N)和所述第三负透镜(G3N)的阿贝数的最小值。

10.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，所述第一透镜单元由第一部分光学系统和第二部分光学系统构成，所述第一部分光学系统包括配置在所述第一透镜单元中的最大空气间隔的物体侧的每个透镜，所述第二部分光学系统包括配置在所述最大空气间隔的像侧的每个透镜，以及所述第一部分光学系统由所述第一负透镜(G1N)和所述第二负透镜(G2N)构成。

11.根据权利要求10所述的摄像光学系统，其中，所述第二部分光学系统中的最靠近物体的透镜面是向物体的凹形。

12.根据权利要求1所述的摄像光学系统，其中，所述非球面是所述第一负透镜(G1N)的像侧的面。

13.根据权利要求12所述的摄像光学系统，其中，所述第一负透镜(G1N)配置在所述第一透镜单元中的最靠近物体的位置。

14.一种摄像设备，包括摄像元件和根据权利要求1至13中的任一项所述的摄像光学系统，所述摄像元件被配置为对所述摄像光学系统所形成的光学图像进行光电转换。