CN117389017A - 光学系统、图像拾取装置和光学装置 - Google Patents

光学系统、图像拾取装置和光学装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及光学系统、图像拾取装置和光学装置。光学系统从物侧到像侧依次包括第一透镜单元至第四透镜单元。在从无限远到近距离聚焦期间，相邻透镜单元之间的距离改变。光学系统包括部署在第二透镜单元的像侧的孔径光阑；最终透镜单元，第一透镜单元和最终透镜单元在聚焦期间相对于像平面固定；以及部署在孔径光阑的物侧和像侧的聚焦透镜单元。聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元在聚焦期间朝着像侧移动。光学系统被配置为将在最短成像距离处的成像倍率的绝对值增加到0.5倍或更高。最终透镜单元包括正透镜和负透镜。满足预定条件。

Description

光学系统、图像拾取装置和光学装置
技术领域
实施例的一个方面一般而言涉及一种光学系统，并且更具体地涉及一种适用于数码摄像机、数码静态相机、广播相机、基于胶片的相机、监控相机等的光学系统。
背景技术
微距透镜(macro lens)被称为可以提供特写成像(close-up imaging)的透镜。近来要求微距透镜具有在整个聚焦区域中的小像差波动和高光学性能。
日本专利公开No.2015-57662和No.2019-164277中的每一个都公开了通过在聚焦期间移动大焦距透镜单元来校正聚焦期间的像差波动的微距透镜。
但是，在日本专利公开No.2015-57662和No.2019-164277中描述的各个微距透镜中，被配置为移动大焦距透镜单元的致动器变大，并且大焦距透镜导致聚焦停止准确性劣化和聚焦速度降低。
发明内容
根据本公开的一个方面的光学系统从物侧到像侧依次包括第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元。在从无限远到近距离聚焦期间，相邻透镜单元之间的各个距离改变。光学系统还包括部署在第二透镜单元的像侧的孔径光阑；在光学系统中最靠近像平面部署的最终透镜单元，第一透镜单元和最终透镜单元在聚焦期间相对于像平面固定；以及部署在孔径光阑的物侧和像侧并在聚焦期间能够移动的聚焦透镜单元。聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元在聚焦期间朝着像侧移动。光学系统被配置为将在最短成像距离处的成像倍率的绝对值增加到0.5倍或更高。最终透镜单元包括正透镜和负透镜。满足以下不等式：
0.025<dF/L<0.099
其中dF是聚焦透镜单元中的各个聚焦透镜单元中从最靠近物体的透镜表面到最靠近像平面的透镜表面的光轴上距离之和，并且L是光学系统的透镜总长度。具有上述光学系统的图像拾取装置和光学系统也构成本公开的另一方面。
根据以下参考附图对实施例的描述，本公开的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据示例1的光学系统的截面图。
图2A是根据示例1的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图2B是根据示例1的光学系统在-1.0成像倍率下的纵向像差图。
图3是根据示例2的光学系统的截面图。
图4A是根据示例2的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图4B是根据示例2的光学系统在-1.0成像倍率下的纵向像差图。
图5是根据示例3的光学系统的截面图。
图6A是根据示例3的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图6B是根据示例3的光学系统在-0.5成像倍率下的纵向像差图。
图7是根据示例4的光学系统的截面图。
图8A是根据示例4的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图8B是根据示例4的光学系统在-0.5成像倍率下的纵向像差图。
图9是根据示例5的光学系统的截面图。
图10A是根据示例5的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图10B是根据示例5的光学系统在-1.0成像倍率下的纵向像差图。
图11是根据示例6的光学系统的截面图。
图12A是根据示例6的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图12B是根据示例6的光学系统在-1.0成像倍率下的纵向像差图。
图13是根据示例7的光学系统的截面图。
图14A是根据示例7的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图14B是根据示例7的光学系统在-1.0成像倍率下的纵向像差图。
图15是根据示例8的光学系统的截面图。
图16A是根据示例8的光学系统在无限远处的对焦状态下的纵向像差图，并且图16B是根据示例8的光学系统在-1.0成像倍率下的纵向像差图。
图17是图像拾取装置的示意图。
具体实施方式
现在参考附图，将给出根据本公开的光学系统和具有该光学系统的图像拾取装置的实施例的描述。
根据各个示例的光学系统是在诸如数码摄像机、数码静态相机、广播相机、基于胶片的相机和监控相机的图像拾取装置中使用的光学系统。
图1是根据示例1的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图2A是根据示例1的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图2B是根据示例1的光学系统L0在-1.0成像倍率下的纵向像差图。根据示例1的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
图3是根据示例2的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图4A是根据示例2的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图4B是根据示例2的光学系统L0在-1.0成像倍率下的纵向像差图。根据示例2的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
图5是根据示例3的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图6A是根据示例3的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图6B是根据示例3的光学系统L0在-0.5成像倍率下的纵向像差图。根据示例3的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
图7是根据示例4的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图8A是根据示例4的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图8B是根据示例4的光学系统L0在-0.5成像倍率下的纵向像差图。根据示例4的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
图9是根据示例5的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图10A是根据示例5的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图10B是根据示例5的光学系统L0在-1.0成像倍率下的纵向像差图。根据示例5的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
图11是根据示例6的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图12A是根据示例6的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图12B是根据示例6的光学系统L0在-1.0成像倍率下的纵向像差图。根据示例6的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
图13是根据示例7的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图14A是根据示例7的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图14B是根据示例7的光学系统L0在-1.0成像倍率下的纵向像差图。根据示例7的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
图15是根据示例8的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的透镜截面图。图16A是根据示例8的光学系统L0在无限远处的对焦状态下的纵向像差图。图16B是根据示例8的光学系统L0在-1.0成像倍率下的纵向像差图。根据示例8的光学系统L0是具有大约四的F数的光学系统。
在各个透镜截面图中，左侧是物侧，并且右侧是像侧。根据各个示例的光学系统L0包括多个透镜单元。在本说明书中，透镜单元是在聚焦期间一起移动或静止的一组透镜。即，在根据各个示例的光学系统L0中，相邻透镜单元之间的距离在从无限远到近距离(短距离)聚焦期间改变。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。
Li表示第i个透镜单元，其中i是从物侧开始计数的透镜单元的次序(i是自然数)。根据各个示例的光学系统L0包括多个透镜单元Li。
SP表示孔径光阑(光圈)。IP是像平面。在将根据各个示例的光学系统L0用作数码静态相机或数码摄像机的成像光学系统的情况下，诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像传感器(光电转换元件)的成像平面被放置在像平面IP上。在将根据各个示例的光学系统L0用作基于胶片的相机的成像光学系统的情况下，与胶片平面对应的光敏平面被放置在像平面IP上。
各个透镜截面图中所示的与“聚焦”相关的箭头指示从无限远向近距离聚焦期间透镜单元的移动方向。
图2A、图2B、图4A、图4B、图6A、图6B、图8A、图8B、图10A、图10B、图12A、图12B、图14A、图14B、图16A和图16B分别是根据示例1至示例8的光学系统L0的像差图。在各个像差图中，图2A、图4A、图6A、图8A、图10A、图12A、图14A和图16A是光学系统L0在无限远处的对焦状态下的像差图。图2B、图4B、图6B、图8B、图10B、图12B、图14B、图16B是光学系统L0在-1.0或-0.5成像倍率下的像差图。
在球面像差图中，Fno表示F数。球面像差图指示针对d线(波长587.6nm)和g线(波长435.8nm)的球面像差量。在像散(astigmatism)图中，dS指示弧矢(sagittal)像平面上的像散量，并且dM指示子午像平面上的像散量。畸变(distortion)图例示了针对d线的畸变量。畸变由在最短焦距和中间焦距处基于等立体角(equisolid angle)投影法的针对d线的值以及在最远焦距处基于中心投影法的针对d线的值表示。色差图例示了针对g线的色差量。ω是近轴成像半视角(°)。
现在将给出根据各个示例的光学系统L0的特征配置的描述。
根据各个示例的光学系统L0从物侧到像侧依次包括第一透镜单元L1、第二透镜单元L2、第三透镜单元L3和第四透镜单元L4。相邻透镜单元之间的距离在从无限远到近距离聚焦期间改变。孔径光阑SP部署在第二透镜单元L2的像侧。第一透镜单元L1和光学系统L0中最靠近像平面定位的最终透镜单元在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP是固定的。聚焦透镜单元部署在孔径光阑SP的物侧和像侧并且被配置为在从无限远到近距离聚焦期间移动。在从无限远到近距离聚焦期间，聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元朝着像侧移动。光学系统L0被配置为将在最短成像距离处的成像倍率的绝对值增加到0.5倍或更高。最终透镜单元包括正透镜和负透镜。
根据各个示例的光学系统L0满足以下不等式(1)：
0.025 < dF/L < 0.099 (1)
其中dF是各个聚焦透镜单元中从最靠近物体的透镜表面到最靠近像平面的透镜表面的光轴上距离之和，并且L是光学系统L0的透镜总长度。
不等式(1)定义了所有聚焦透镜单元的总厚度dF1与光学系统L0的透镜总长度L的比率。在值dF/L低于不等式(1)的下限的情况下，透镜总长度L变得过大。在总厚度dF增加并且值dF/L高于不等式(1)的上限的情况下，聚焦透镜单元的尺寸增大，聚焦速度降低，并且光学系统L0的尺寸增加。
不等式(1)可以用下面的不等式(1a)代替：
0.026<dF/L<0.098(1a)
不等式(1)可以用下面的不等式(1b)代替：
0.027<dF/L<0.097(1b)
现在将给出根据各个示例的光学系统L0可以满足的配置的描述。
各个聚焦透镜单元可以由四个或更少的透镜组成。这种配置可以减轻各个聚焦透镜单元的重量并提供快速聚焦。
最终透镜单元可以从物侧到像侧依次由正子单元和负子单元组成。由此，最终透镜单元具有望远(telephoto)布置，并且可以抑制光学系统L0的透镜总长度增加。
第一透镜单元L1可以具有正折光力。由此，整个光学系统L0变得更接近望远布置，并且可以抑制光学系统L0的透镜总长度增加。
可以在孔径光阑SP的物侧和像侧中的每一侧部署一个聚焦透镜单元。即，部署在孔径光阑SP的物侧的聚焦透镜单元的数量可以是一个，并且部署在孔径光阑SP的像侧的聚焦透镜单元的数量可以是一个。这种配置可以简化聚焦驱动单元，并抑制光学系统L0变大。
在部署在孔径光阑SP的像侧的聚焦透镜单元中，最靠近物体部署的聚焦透镜单元可以具有负折光力。由此，可以抑制聚焦透镜单元变大。此外，在孔径光阑SP附近部署具有负折光力的透镜单元使得能够容易地校正场曲。
第一透镜单元L1可以包括子单元L1a，该子单元L1a被配置为在图像稳定期间在包括与光轴正交的分量的方向上移动。这种配置可以抑制成像期间相机抖动的影响并提供高分辨率成像。
将给出根据各个示例的光学系统L0可以满足的条件的描述。根据各个示例的光学系统L0可以满足以下不等式(2)至(9)中的一个或多个：
0.0 < |f1/fL| < 1.0 (2)
0.1 < |(1-βf2)×βr2| < 5.1 (3)
0.8 < L/f < 2.4 (4)
0.2 < f1/f < 1.3 (5)
0.1 < |f2/f| < 2.5 (6)
0.2 < |f3/f| < 0.8 (7)
0.1 < |f4/f| < 0.9 (8)
|β| ≥ 0.5 (9)
在此，f1是第一透镜单元L1的焦距。fL是最终透镜单元的焦距。βf是聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元的横向倍率。βr是聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元的像侧部署的所有透镜单元的组合横向倍率。f是光学系统L0的焦距。f2是第二透镜单元的焦距。f3是第三透镜单元的焦距。f4是第四透镜单元的焦距。β是光学系统L0在最短成像距离处的成像倍率。
不等式(2)定义了第一透镜单元L1的焦距f1与最终透镜单元的焦距fL的比率。在第一透镜单元L1的焦距f1变小并且值|f1/fL|变得低于不等式(2)的下限的情况下，第一透镜单元的折光力变得太强，并且被第一透镜单元会聚或发散的光线显著地引起球面像差和彗差。因此变得难以校正后续透镜单元中的像差。在第一透镜单元的焦距f1增加并且值|f1/fL|变得高于不等式(2)的上限的情况下，有益于像差校正，但由于透镜单元没有折光力，因此透镜总长度变长，并且尺寸和重量减小受到阻碍。
不等式(3)定义了聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元的聚焦灵敏度。在值|(1-βf2)×βr2|变得低于不等式(3)的下限的情况下，聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元的移动量增加，并且光学系统L0的透镜总长度增加。在值|(1-βf2)×βr2|变得高于不等式(3)的上限的情况下，最靠近像平面的聚焦透镜单元在聚焦期间的聚焦停止准确性变低，并且变得难以实现正确聚焦。
不等式(4)定义了光学系统L0的透镜总长度L与光学系统L0的焦距f的比率。在焦距f增加并且值L/f变得低于不等式(4)的下限的情况下，光学系统L0的透镜总长度L不期望地增加。在焦距f变小并且值L/f变得高于不等式(4)的上限的情况下，变得难以校正各种像差。
不等式(5)定义了第一透镜单元L1的焦距f1与光学系统L0的焦距f的比率。在焦距f1变得如此短以至于值f1/f变得低于不等式(5)的下限的情况下，各种像差的校正变得困难。在焦距f1变得如此长以至于值f1/f变得高于不等式(5)的上限的情况下，光学系统L0的透镜总长度不期望地增加。
不等式(6)定义了第二透镜单元L2的焦距f2与光学系统L0的焦距f的比率。不等式(6)是为了减少球面像差的发生，并且在值|f2/f|维持在不等式(6)的范围内的情况下，球面像差的校正变得更容易。
不等式(7)定义了第三透镜单元L3的焦距f3与光学系统L0的焦距f的比率。不等式(7)是为了减少球面像差的发生，并且在值|f3/f|维持在不等式(7)的范围内的情况下，球面像差的校正变得更容易。
不等式(8)定义了第四透镜单元L4的焦距f4与光学系统L0的焦距f的比率。不等式(8)是为了减少场曲的发生，并且在值|f4/f|维持在不等式(8)的范围内的情况下，场曲的校正变得更容易。
不等式(9)定义了光学系统L0在最短成像距离处的成像倍率β的条件。在值|β|变得低于不等式(9)的下限的情况下，高倍率成像变得困难。
不等式(2)至(9)可以用下面的不等式(2a)至(9a)代替：
0.0<|f1/fL|<0.95(2a)
0.2<|(1-βf2)×βr2|<5.0(3a)
1.0<L/f<2.3(4a)
0.3<f1/f<1.2(5a)
0.2<|f2/f|<2.4(6a)
0.3<|f3/f|<0.7(7a)
0.2<|f4/f|<0.8(8a)
|β|≥0.7(9a)
不等式(2)至(9)可以用下面的不等式(2b)至(9b)代替：
0.0<|f1/fL|<0.9(2b)
0.3<|(1-βf2)×βr2|<4.9(3b)
1.05<L/f<2.22(4b)
0.4<f1/f<1.1(5b)
0.3<|f2/f|<2.3(6b)
0.33<|f3/f|<0.65(7b)
0.3<|f4/f|<0.7(8b)
|β|≥1.0(9b)
现在将给出根据各个示例的光学系统L0的详细描述。
根据示例1的光学系统L0从物侧到像侧依次由具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4，以及具有正折光力的第五透镜单元L5组成。
在根据示例1的光学系统L0中，第一透镜单元L1、第三透镜单元L3和第五透镜单元L5在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP固定。在从无限远到近距离聚焦期间，第二透镜单元L2和第四透镜单元L4朝着像侧移动。第三透镜单元L3包括孔径光阑SP，并且孔径光阑SP在第三透镜单元L3中最靠近物体部署。
根据示例2的光学系统L0从物侧到像侧依次由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、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4，以及具有正折光力的第五透镜单元L5组成。
在根据示例2的光学系统L0中，第一透镜单元L1、第三透镜单元L3和第五透镜单元L5在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP固定。在从无限远到近距离聚焦期间，第二透镜单元L2朝着物侧移动，并且第四透镜单元L4朝着像侧移动。第三透镜单元L3包括孔径光阑SP，并且孔径光阑SP在第三透镜单元L3中最靠近物体部署。
示例3的光学系统L0从物侧到像侧依次由具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4，以及具有正折光力的第五透镜单元L5组成。
第一透镜单元L1、第三透镜单元L3和第五透镜单元L5在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP固定。在从无限远到近距离聚焦期间，第二透镜单元L2和第四透镜单元L4朝着像侧移动。第三透镜单元L3包括孔径光阑SP，并且孔径光阑SP在第三透镜单元L3中最靠近物体部署。
根据示例4的光学系统L0从物侧到像侧依次由具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4、具有正折光力的第五透镜单元L5，以及具有正折光力的第六透镜单元L6组成。
第一透镜单元L1、第三透镜单元L3和第六透镜单元L6在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP固定。第二透镜单元L2、第四透镜单元L4和第五透镜单元L5在从无限远到近距离聚焦期间朝着像侧移动。第三透镜单元L3包括孔径光阑SP，并且孔径光阑SP在第三透镜单元L3中最靠近物体部署。
根据示例5的光学系统L0从物侧到像侧依次由具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4，以及具有负折光力的第五透镜单元L5组成。
第一透镜单元L1、第三透镜单元L3和第五透镜单元L5在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP固定。在从无限远到近距离聚焦期间，第二透镜单元L2和第四透镜单元L4朝着像侧移动。第三透镜单元L3包括孔径光阑SP，并且孔径光阑SP在第三透镜单元L3中最靠近物体部署。
根据示例6的光学系统L0从物侧到像侧依次由具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、孔径光阑SP、具有负折光力的第三透镜单元L3，以及具有正折光力的第四透镜单元L4组成。
第一透镜单元L1、孔径光阑SP和第四透镜单元L4在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP固定。在从无限远到近距离聚焦期间，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3朝着像侧移动。
根据示例7的光学系统L0从物侧到像侧依次由具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4，以及具有负折光力的第五透镜单元L5组成。
在从无限远到近距离聚焦期间，第一透镜单元L1、第三透镜单元L3和第五透镜单元L5相对于像平面IP固定。在从无限远到近距离聚焦期间，第二透镜单元L2和第四透镜单元L4朝着像侧移动。第三透镜单元L3包括孔径光阑SP，并且孔径光阑SP在第三透镜单元L3中最靠近物体部署。
根据示例8的光学系统L0从物侧到像侧依次由具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4，以及具有正折光力的第五透镜单元L5组成。
第一透镜单元L1、第三透镜单元L3和第五透镜单元L5在从无限远到近距离聚焦期间相对于像平面IP固定。在从无限远到近距离聚焦期间，第二透镜单元L2和第四透镜单元L4朝着像侧移动。第三透镜单元L3包括孔径光阑SP，并且孔径光阑SP在第三透镜单元L3中最靠近物体部署。
如上所述，在微距透镜中，各个示例可以减轻聚焦透镜单元的重量和尺寸，提高聚焦停止准确性(focusing stop accuracy)，增加聚焦速度，并提供紧凑且高性能的光学系统。
下面将例示与示例1至示例8对应的数值示例1至数值示例8。
在各个数值示例中的表面数据中，r表示各个光学表面的曲率半径，并且d(mm)表示第m个表面与第(m+1)个表面之间的轴上距离(光轴上的距离)，其中m是从光入射侧开始计数的表面编号。nd表示各个光学元件的针对d线的折射率，并且νd表示光学元件的阿贝数。某种材料的阿贝数νd表达如下：
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)
其中Nd、NF和NC分别是基于夫琅和费(Fraunhofer)线中的d线(587.6nm)、F线(486.1nm)和C线(656.3nm)的折射率。有效直径是指有助于成像的有效光束通过的透镜表面的区域(有效区域)的直径。
在各个数值示例中，d、焦距(mm)、F数和半视角(°)的值是在根据各个示例的光学系统在无限远物体上处于对焦状态的情况下设置的。“后焦距BF”是从最终透镜表面(最靠近像平面的透镜表面)到近轴像平面的光轴上距离，以空气换算长度表达。“透镜总长度”是通过将后焦距与光学系统L0的第一透镜表面(最靠近物体的透镜表面)到最终透镜表面的光轴上距离相加而获得的长度。术语“透镜单元”包括一个或多个透镜。
在光学表面是非球面表面的情况下，星号*附在表面编号的右侧。非球面形状表示如下：
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是在光轴方向上距表面顶点的位移量，h是在与光轴正交的方向上距光轴的高度，光行进方向被设置为正，R是近轴曲率半径，k是圆锥常数，并且A4、A6、A8、A10和A12是非球面系数。各个非球面系数中的“e±XX”表示“×10±XX”。
数值示例1
单位：mm
表面数据
非球面数据第22表面
K＝0.00000e+00A4＝-8.05214e-07A6＝2.03352e-08A8＝-2.81786e-10
A10＝1.26453e-12
各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
数值示例2单位：mm表面数据
各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
数值示例3单位：mm表面数据
非球面数据
第22表面
K＝0.00000e+00A4＝-4.22246e-07A6＝3.64925e-09A8＝-4.07067e-11
A10＝2.40919e-13各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
数值示例4单位：mm表面数据
非球面数据
第22表面
K＝0.00000e+00A4＝1.34215e-06A6＝4.95860e-09A8＝-7.44395e-11
A10＝5.04803e-13
各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
数值示例5单位：mm表面数据
非球面数据
第15表面
K＝0.00000e+00A4＝-4.15065e-06A6＝3.96039e-10A8＝-8.09148e-11
A10＝3.51171e-13
第22表面
K＝0.00000e+00A4＝1.20126e-06A6＝4.49914e-08A8＝-7.71502e-10
A10＝4.64740e-12
各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
数值示例6单位：mm表面数据
各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
数值示例7单位：mm表面数据
非球面数据
第22表面
K＝0.00000e+00A4＝-8.06792e-07A6＝3.16734e-08A8＝-3.66331e-10
A10＝1.23432e-12
各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
数值示例8单位：mm表面数据
非球面数据
第20表面
K＝0.00000e+00A4＝-1.88646e-05A6＝1.83998e-07A8＝-2.54179e-09
A10＝1.36793e-11
各种数据
透镜单元数据
单透镜数据
下面的表1总结了各个数值示例中的各种值。
表1
图像拾取装置
现在参考图17，将给出使用根据各个示例的光学系统L0作为成像光学系统的数码静态相机(图像拾取装置)10的实施例的描述。在图17中，附图标记13表示相机主体，并且附图标记11表示成像光学系统，其包括根据示例1至示例8的光学系统L0之一。附图标记12表示诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像传感器(光电转换元件)，其内置于相机主体13中并被配置为接收并光电转换由成像光学系统11形成的光学图像。相机主体13可以是具有快转反射镜(quick turn mirror)的所谓的单透镜反光相机(single-lens reflexcamera)，或者是不具有快转反射镜的所谓的无反光镜相机(mirrorless camera)。可以将包括成像光学系统11的光学装置附接到相机主体13，或者可以将包括相机主体13和成像光学系统11的光学装置集成为一体，使得它们不可分离。
将根据各个示例的光学系统L0应用到诸如数码静态相机之类的图像拾取装置可以提供具有紧凑透镜的图像拾取装置。
在微距透镜中，这个实施例可以降低聚焦透镜单元的重量和尺寸，提高聚焦停止准确性，增加聚焦速度，并提供紧凑且高性能的光学系统。
虽然已经参考实施例描述了本公开，但是应该理解的是本公开不限于所公开的实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。

Claims (18)

1.一种光学系统，从物侧到像侧依次包括第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元，
其中，在从无限远到近距离聚焦期间，相邻透镜单元之间的各个距离改变，
其中所述光学系统还包括：
孔径光阑，部署在第二透镜单元的像侧；
最终透镜单元，部署成在光学系统中最靠近像平面，第一透镜单元和最终透镜单元在聚焦期间相对于像平面固定；以及
聚焦透镜单元，部署在孔径光阑的物侧和像侧并在聚焦期间能够移动，
其中聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元在聚焦期间朝着像侧移动，
其中光学系统被配置为将在最短成像距离处的成像倍率的绝对值增加到0.5倍或更高，
其中最终透镜单元包括正透镜和负透镜，以及
其中满足以下不等式：
0.025<dF/L<0.099
0.1<|f4/f|<0.9
其中dF是聚焦透镜单元中的各个聚焦透镜单元中从最靠近物体的透镜表面到最靠近像平面的透镜表面的光轴上距离之和，L是光学系统的透镜总长度，f4是第四透镜单元的焦距，并且f是光学系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：
0.0<|f1/fL|<1.0
其中f1是第一透镜单元的焦距，并且fL是最终透镜单元的焦距。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：
0.1<|(1-βf2)×βr2|<5.1
其中βf是聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元的横向倍率，并且βr是聚焦透镜单元当中最靠近像平面的聚焦透镜单元的像侧部署的所有透镜单元的组合横向倍率。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：
0.8<L/f<2.4。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：
0.2<f1/f<1.3
其中f1是第一透镜单元的焦距。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：
0.1<|f2/f|<2.5
其中f2是第二透镜单元的焦距。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：
0.2<|f3/f|<0.8
其中f3是第三透镜单元的焦距。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，聚焦透镜单元中的各个聚焦透镜单元由四个或更少的透镜组成。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，最终透镜单元从物侧到像侧依次由正子单元和负子单元组成。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第一透镜单元具有正折光力。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其中，聚焦透镜单元当中部署在孔径光阑的物侧的聚焦透镜单元的数量为一个，并且聚焦透镜单元当中部署在孔径光阑的像侧的聚焦透镜单元的数量为一个。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，聚焦透镜单元当中部署在孔径光阑的像侧且最靠近物体的聚焦透镜单元之一具有负折光力。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第一透镜单元包括子单元，该子单元被配置为在图像稳定期间在包括与光轴正交的分量的方向上移动。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统从物侧到像侧依次由第一透镜单元、第二透镜单元、孔径光阑、第三透镜单元和第四透镜单元组成，
其中孔径光阑在聚焦期间相对于像平面固定。
15.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统从物侧到像侧依次由第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元、第四透镜单元和第五透镜单元组成。
16.根据权利要求1所述的光学系统，其中，光学系统从物侧到像侧依次由第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元、第四透镜单元、第五透镜单元和第六透镜单元组成。
17.一种图像拾取装置，包括：
根据权利要求1至16中的任一项所述的光学系统；以及
图像传感器，被配置为通过光学系统对物体成像。
18.一种光学装置，包括根据权利要求1至16中的任一项所述的光学系统，
其中所述光学系统能够附接到图像拾取装置并且能够从图像拾取装置分离。
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