CN1311869A - 反相三重透镜组件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种采用具有负(弱正性)、正、负构造的三个透镜单元(U1,U2,U3)的物镜。该物镜具有至少50度的总视野覆盖范围,其中相对孔径小于f/5。采用带有非球面的小透镜元件,并且其设计适合于大批量生产,尤其使用塑料光学材料。该设计不是以全球面形式存在,因为像差,尤其是变形,不能被充分地校正。但是通过采用足够数量的非球面,不仅能使像差相对于传统的非球面三重透镜设计能够得到更高程度的校正,而且可以使对于制造偏差的敏感性最小化。或者,该透镜可以包括第四透镜单元(U4),该单元提供了扩展的出射光瞳,这是透镜在数码光传感器中使用时所希望的。

Description

反相三重透镜组件
本发明涉及一种带有非球面的物镜，该物镜被设计成可以大量制造。
尤其是，本发明涉及一种反相三重物镜，该物镜：
(1)具有负(或弱正性)、正、负构造；
(2)使用非球面来校正第一级像差；
(3)使用非球面通过减少由单独的透镜元件带来的像差校正量从而降低制造敏感性。
在实施方案中，该负(或弱正性)、正、负构造之外还有一正透镜单元，该单元用来提供具有扩展的出射光瞳的透镜。
已经知道传统的三重透镜(见图6A和表6)可以对所有的第一级像差进行校正，但是因为还有残留的不能被校正的第二级象散，因此其性能受到象散的限制。如果该透镜的技术规格被“推”得过远，象散就非常严重使得焦深变得非常浅(图6B)，并且该透镜变得很难进行简单的制造，因为任何制造偏差都会进一步降低本来就是浅的焦深。
该三重透镜的另一个不利之处是同时得到球面像差和象散校正，因为负性元件恰好引入“正确”量的负像差来消除两个正性元件的影响。这意味着像差大的透镜必须处于正确的位置上，没有倾斜或轴偏，否则像差不会彼此完全消除，如图6C中轴偏的第二元件的贯穿焦点MTF所示。
比传统的三重透镜好得多的四元件透镜有多种类型，经常被采用以获得比该三重透镜更好的性能，但是成本有所增加。即使采用非球面，传统的三重透镜也只能得到有限的改进，因为对于要被校正的象散来说，光阑距离负性元件过近，同时仍然存在制造敏感性的问题。
如上所述，本发明的一个目的是提供改进的物镜。尤其是本发明的一个目的是提供带有改进像差校正并降低了对制造偏差敏感性的物镜。本发明的再一个目的是提供使用最少透镜元件的物镜，例如使用3-4个元件，其中优选所有的元件由可模塑的材料构成并具有非球面。
为了实现上述目的和其他目的，本发明根据它的某些方面提供一种产生物体影像的光学系统，所述系统具有总的正性光焦度“φ0”，总的正焦距“f0”(f0=1/φ0)，物体侧和影像侧，并且从其物体侧至影像侧顺次包括：
(a)第一透镜单元(U1)，带有负光焦度或弱正光焦度(即低于该光学系统总正光焦度0.3倍并优选低于总正光焦度0.2倍的正光焦度)，以及物体侧表面和影像侧表面；
(b)第二透镜单元(U2)，带有正光焦度，以及物体侧表面和影像侧表面；
(c)第三透镜单元(U3)，带有负光焦度，该第三透镜单元的纵向焦距低于该光学系统总正焦距的1.5倍；
(d)孔径光阑(AS)，位于第一透镜单元物体侧表面和第二透镜单元影像侧表面之间；
(e)至少一个非球面。
在优选实施方案中，该光学系统具有下述特征中的一部分或全部特征，这些特征可以独立也可以组合：
(1)第一、第二和第三透镜单元中的每一个包括至少一个非球面；
(2)第一、第二和第三透镜单元中的至少两个单元包括两个非球面；
(3)第一、第二和第三透镜单元中的每一个包括两个非球面；
(4)第一、第二和第三透镜单元中的每一个由单个透镜元件组成；
(5)该光学系统的有效成象部件，即带有光焦度的部件，只由第一、第二和第三透镜单元构成；
(6)该光学系统的有效成象部件，即带有光焦度的部件，只由第一、第二和第三透镜单元构成，并且每一个单元由单个透镜元件组成；
(7)该光学系统在第三透镜单元的影像侧有第四透镜单元(U4)，所述第四透镜单元具有正光焦度；
(8)该第四透镜单元包括至少一个非球面；
(9)第一、第二、第三和第四透镜单元中的每一个由单个透镜元件组成；
(10)该光学系统的有效成象部件，即带有光焦度的部件，只由第一、第二、第三和第四透镜单元构成；
(11)该光学系统的有效成象部件，即带有光焦度的部件，只由第一、第二、第三和第四透镜单元构成，并且每一个单元由单个透镜元件组成；
(12)该光学系统中使用的所有透镜元件由可模塑材料制成，例如塑料或可模塑玻璃；
(13)该光学系统的背焦距是该光学系统总正焦距的至少0.5倍；
(14)该光学系统的出射光瞳的位置与影像的距离是该光学系统总正焦距的至少2倍；
(15)第一透镜单元物体侧至影像的距离是该光学系统总正焦距的至少2倍；
(16)距离影像最近的透镜元件的至少一个表面具有内向弯曲(inflection)；
(17)该光学系统在物体方向具有至少25°的半视野；
(18)该光学系统具有低于f/5的相对孔径，例如f/4或f/3.5的相对孔径；
(19)该光学系统用来作为数码光传感器的取景透镜；
(20)该光学系统包括足够多的非球面以基本校正第三和第五级像差并基本降低该系统对制造偏差(公差)的敏感性。
图1A是根据本发明形成的反相三重透镜的侧视示意图，其中f/#为4.5，半视野为25°，焦距(f)为10mm。
图1B是图1A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点白光MTF。
图2A是根据本发明形成的敏感性降低的反相三重透镜的侧视示意图。
图2B是图2A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF，其中第二元件轴偏0.025mm。
图3A是改进具有扩展出射光瞳位置的反相三重透镜的侧视示意图。
图3B是图3A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF。
图4A是改进具有扩展出射光瞳位置和大背焦距的反相三重透镜的侧视示意图。
图4B是图4A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF。
图5A是另外的具有扩展出射光瞳位置和大背焦距的反相三重透镜的侧视示意图。
图5B是图5A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF。
图5C是图5A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF，其中第一元件(U1)轴偏0.035mm。
图5D是图5A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF，其中第二元件(U2)倾斜0.3°。
图5E是图5A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF，其中第三元件和第四元件(U3和U4)都分别倾斜0.3°。
图5F是图5A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF，其中第二元件和第三元件(U2和U3)之间的空域变化了0.04mm。
图5G是图5A的反相三重透镜在50圈/mm处的贯穿焦点MTF，其中第二元件(U2)的厚度变化了0.04mm。
图6A是传统三重透镜的侧视示意图，其中f/#为4，半视野为25°，焦距(f)为10mm。
图6B是图6A的传统三重透镜在所选择的视野位置在50圈/mm处的白光贯穿焦点MTF图。
图6C是图6A的传统三重透镜在50圈/mm处的白光贯穿焦点MTF图，其中第二元件轴偏0.025mm。
关于图1-6中的透镜的质量要求分别如表1-6所示。这些表的质量要求采用以Rochester纽约Sinclair Optics公司的商标出售的光学设计程序的“OSLO”格式。
在MTF图中的标号代表如下含义：正号(+)-轴上；正三角形(△)-0.7视野切向的；倒三角形()-0.7视野径向的；方形(□)-全视野切向的；菱形(◇)-全视野径向的；圆形(○)-理想的。在计算MTF图时使用的波长是0.5461微米、0.4800微米和0.6348微米。这些波长是同等加权的。
图1B、3B、4B和6B的贯穿焦点MTF图是+25°的全视野，而图2B、5B-5G和6C是约±20°的全视野。
作为本说明书组成部分的上述附图表明了本发明的优选实施方案，连同本发明描述一起，用来解释本发明的原理。当然可以理解，附图部分和描述部分只是示例性的，不应当视为是对本发明的限制。
A．划分负光焦度
如上所述，带有正、负、正构造的传统三重透镜受到像差校正和制造问题的困扰。根据本发明，该传统三重透镜的光焦度被反转，使得该透镜有三个透镜单元，构造为负(弱正性)、正、负。图1A表示本发明的反相三重透镜的基本结构。
通过将三重透镜的光焦度反转，可获得一种不同的像差校正的方法。光阑被放置在第一元件之后靠近正性元件，使负性元件与它隔开一定距离。
在全球面的设计方案中，单个正性元件给被校正的负性元件带来过多的球面像差，但是象散可以被很好的校正，几乎没有二级像差残留。与象散不同，球面像差始终可以用非球面校正，并且实际上该设计形式可以被很好的校正。图1B的贯穿焦点MTF表示与传统的三重透镜(图6B)相比改进的象散校正。
B．制造敏感性降低
虽然反相三重透镜需要非球面进行全校正，取决于所需的视野和孔径，只需要一个或两个非球面。对于模塑透镜来说，如果增加附加的非球面，只有工具的成本增加，并且如果制造产率增加，该成本的增加也是合理的。通过使得所有的表面成为非球面，该设计也适合特别的制造处理。
图2A表示一种改进设计，用来使倾斜、轴偏和间距错误的影响降低到最小。在图2B中是0.75相对视野的贯穿焦点MTF比较例，其中第二透镜元件是轴偏的。
表7将图6A中传统三重透镜的每一个元件的第一级像差和第二级像差的总和与图2A中的敏感性降低的反相三重透镜作了比较。从这个表中可以看出，单独的反相三重透镜元件的大致像差校正比传统三重透镜的好。
对于制造目的来讲，最重要的特征是即使所有其他的公差是非常宽松的，但是所需要的任何宽容度对于大批生成来讲是否过于严格。接下来的问题是与过多的严格的公差相关的成本。使用多个非球面为同时实现这些目标提供了办法，也就是，如果足够多的表面是非球面，与像差校正的需求相比，有更多的自由度，因此透镜的制造性能可以最佳化。
C．为了扩展的出射光瞳位置的改进
对于用单个多色传感器成象来讲，经常需要限制最大主光线的角度，从而避免由于彩色滤光器和实际的有源传感器分离产生的彩色赝影。满足这些远心条件，或接近这些远心条件，需要在物镜和影像之间的空间内具有附加的正光焦度。理想的，在影像处的透镜无需引入严重的像差即可执行扩展出射光瞳的功能。实际上，这个空间经常由各种滤光器占据，因此该正透镜有一点移动。
通过增加正光焦度，视野曲率也上升，因为没有对塑料材料进行有意义的选择，因此校正需要大尺寸或附加的负光焦度。该非球面足以校正由这种增加的光焦度导致的像差，并且降低敏感性的能力仍然保留。
可以将正透镜放置在影像空间的任何地方。如果将它靠近影像放置，如图3A所示，只需要球面。如果使用非球面，附加透镜的球形度偏离就变得显而易见了。这种设计，如图4A所示，看起来象在前面加有负元件的传统三重透镜。但是该像差校正是非常不一样的，因为光阑位于距离中央负元件的大致距离处。
有意思的是指出非球面如何被使用以用不同的方式校正像差。逐个透镜元件的Seidel的和以及第五级表面分布如表8和9所示，分别针对的是图3A和图4A的设计。通过增加附加非球面，图4A的透镜的每个透镜元件的球面像差更小，因此对于轴偏的制造错误具有更小的敏感性。因为传感器自身的位置和倾斜能够通常被调整以除去倾斜影像的效果，对于离轴像差，更大的透镜元件分布可以被容忍。
对于图3A和图4A的扩展出射光瞳设计的在50圈/mm的贯穿焦点MTF分别如图3B和图4B所示。该设计显示了对于影像角落(25°半视野)的一些象散，但是与没有扩展光瞳的传统三重透镜相比非常有利。
图5A表示另外的透镜设计，其中(1)带有扩展的光瞳，(2)具有长背焦距，(3)采用足够的非球面，从而基本减少该设计对于制造偏差(公差)的敏感性。特别是，图5B与图5C-5G的比较显示了这种设计对于轴偏(图5C)、倾斜(图5D和图5E)、间距错误(图5F)和元件厚度错误(图5G)的相对不敏感性。
尽管已经描述了本发明的优选方案和其他方案，本领域的技术人员在不脱离由所附权利要求限定的发明范围时可以得出其他实施方案。
                    表1表面      半径        厚度       孔径半径      类别SPE备注物镜       --       5.8238e+19   2.7157e+19    空气1      -3.064874V  2.400264V    1.779136S     丙烯酸类C*2      -7.562037V  0.248357V    1.488879S     空气孔径光圈 3.722346V  2.313840V    1.419980AS    丙烯酸类C*4      -3.051072V  0.500484V    1.830093S     空气5      -2.329861V  1.033262V    1.814661S     苯乙烯类C*6      -7.191681V  5.000000     2.095155S     空气     *7         --       0.874400     3.393300S     BK7 C8         --       4.315274S    3.542750S     空气成像屏     --      -0.091852V    4.639273S*二次曲线和多项式的非球面数据表面  CC       AD        AE         AF           AG1    --   0.016073  -0.001518   0.000291    -2.1617e-053    --  -0.014628  -0.001961   1.8097e-05  -5.8687e-055    --   0.046559  -0.000971  -4.3232e-05   8.7316e-056    --   0.028145  -0.000172  -0.000283     4.1117e-05*波长：    0.540000   0.450000   0.620000*折射率类别           RN1         RN2         RN3       VNBR丙烯酸类    1.492403    1.499298    1.488808   46.940121苯乙烯类    1.595772    1.611790    1.587636   24.665717BK7         1.519039    1.525320    1.515539   53.071437工作光圈数：            4.499908视野角    ：            25.000000有效焦距  ：            10.000093
单元    光焦度        EFL
1    -0.078720    -12.703311
2     0.260570     3.837735
3    -0.159153     -6.283258
                     表2表面      半径         厚度       孔径半径      类别SPE备注物镜       --        1.0000e+20   3.6397e*19    空气1      -1.871869V   0.882563V    1.400000K     丙烯酸类C*2      -2.078649V   0.077102     1.468745S     空气     *孔径光圈   --        1.362577V    1.443414AS    空气4       4.385774V   2.038735V    1.700000K     丙烯酸类C*5      -4.896073V   0.218500     1.982925S     空气     *6      -2.583927V   1.752980V    1.959875S     碳酸酯类C*7      -7.200777V   5.000000     2.300000K     空气     *8         --        0.873000     3.089841S     BK7 C9         --        3.121103S    3.176392S     空气成像屏     --          --         3.646332S*二次曲线和多项式的非球面数据表面  CC       AD         AE         AF          AG1    --    0.022092   0.004971  -0.002012     0.0007592    --    0.016915   0.001905  -0.000566     0.0002284    --   -0.000542  -0.001445  -1.7676e-05  -2.1005e-055    --    0.000532  -0.000913   9.7818e-05  -2.6015e-056    --    0.029750  -0.001536   0.000357    -1.7813e-057    --    0.015015  -0.000516   0.000157    -1.7916e-05*波长：     0.546100   0.480000   0.643800*折射率类别            RN1       RN2         RN3         VNBR丙烯酸类    1.492067    1.496540    1.487978    57.474701碳酸酯类    1.590088    1.600365    1.580754    30.090095BK7        1.518721    1.522829    1.514721    63.978408工作光圈数：            4.007073视野角    ：            20.000000有效焦距  ：            10.018215
单元    光焦度        EFL
1       0.010658    93.823764
2       0.197291    5.068654
3      -0.125789   -7.949799
                       表3表面        半径         厚度        孔径半径    类别SPE备注物镜        --         5.8238e+19   2.7157e+19   空气1       -2.668669V    2.400985V    1.886256S    丙烯酸类C*2       -5.645963V    0.432900V    1.695983S    空气孔径光圈  3.787009V    3.639209V    1.580753AS   丙烯酸类C*4       -3.143441V    0.721000V    2.143264S    空气5       -2.452537V    1.551295V    2.067523S    苯乙烯类C*6       -42.455643V   5.000000     2.000000K    空气     *7        15.018072V   2.000000     4.267459S    BK7 C8       -12.712902V   3.861206S    4.550894S    空气成像屏       --       -0.038531V    4.663557S*二次曲线和多项式的非球面数据表面   CC     AD          AE         AF          AG1    --   0.019180  -0.001186   0.000194     2.4289e-063    --  -0.011463  -0.000298  -5.0005e-05  -3.0879e-055    --   0.027499  -0.001863   0.000268     2.1667e-056    --   0.016636  -0.001448   0.000153    -1.0934e-05*波长：     0.540000   0.450000   0.620000*折射率表面   类别        RN1      RN2       RN3       VNBR1    丙烯酸类  1.492403  1.499298  1.488808   46.9401213    丙烯酸类  1.492403  1.499298  1.488808   46.9401215    苯乙烯类  1.595772  1.611790  1.587636   24.6657177    BK7       1.519039  1.525320  1.515539   53.071437
工作光圈数：    4.201221
视野角    ：    25.000000
有效焦距  ：    10.003465
单元  光焦度       EFL
 1  -0.071410   -14.003548
 2   0.237003     4.219364
 3  -0.225574   -4.433135
 4   0.073531    13.599728
                     表4表面       半径         厚度       孔径半径    类别SPE备注物镜       --        1.0000e+20   4.6631e+19   空气1       -1.981542V   0.956852V    1.400000K    丙烯酸类C*2       -2.437039V   0.094142     1.420000     空气     *孔径光圈   --        2.527223V    1.430000AK   空气4        4.551250V   3.503587V    3.170000     丙烯酸类C*5       -5.535989V   0.667224     3.170000     空气     *6       -2.557747V   0.517987V    2.880000     碳酸酯类C*7       -7.7229e+03V 1.338772     2.600000K    空气     *8        35.060881V  2.904450V    4.000000     丙烯酸类C*9       -4.739874V   3.277058     4.000000     空气     *10         --        1.000000     5.000000     BK7 C11         --        3.287032S    5.000000     空气成像屏     --       -0.036095V    4.662896S*二次曲线和多项式的非球面数据表面  CC           AD          AE        AF              AG1    --       0.025922     0.002042    -0.000232     0.0002382    --       0.015826    -0.000156     0.000365    -5.1713e-054    --       0.001478    -0.000500     5.3849e-05  -1.3072e-065    --       0.003161     0.001368    -0.000325     2.6057e-056 -1.000000   0.032196    -0.004592     0.000323    -7.2973e-067    --       0.026643    -0.003928     0.000316    -1.1361e-058    --      -5.3670e-05   0.000288    -2.8108e-05   4.8652e-079    --       0.002044    -0.000103     1.4479e-05  -6.6382e-07*波长： 1      0.546100     0.480000     0.643800*折射率类别          RN1          RN2        RN3          VNBR碳酸酯类    1.590088    1.600365    1.580754    30.090095丙烯酸类    1.492067    1.496540    1.487978    57.474701BK7        1.518721    1.522829    1.514721    63.978408
工作光圈数：    3.999787
视野角    ：    25.000000
有效焦距  ：    10.000000
单元    光焦度      EFL
1    -0.014259   -70.129963
2     0.174436    5.732754
3    -0.230624   -4.336065
4     0.115013    8.694691
                      表5表面        半径        厚度       孔径半径    类别SPE备注物镜        --        1.8280e+03  908.000000   空气1       -2.702181V   0.993383V   2.250000     丙烯酸类C*2       -3.057447V   3.503000    2.300000     空气     *孔径光圈    --        1.526000    1.230000AK   空气4        5.478221V   2.593481V   1.900000     丙烯酸类C*5       -5.441035V   1.255000    1.960000     空气     *6       -2.181334V   1.000000    1.960000     碳酸酯类C*7        21.138383   0.800000    2.700000     空气     *8        7.220047V   2.505124    3.400000     丙烯酸类C*9       -3.781015V   1.280000    3.500000     空气     *10         --        0.500000    5.000000     类别16 M11         --          --        5.000000     空气12         --        1.400000    5.000000     类别18 M13         --          --        5.000000     空气14         --        1.000000    5.000000     BK7 C15         --        3.096984S   5.000000     空气成像屏      --       -0.020000    5.000000*二次曲线和多项式的非球面数据表面  CC          AD        AE           AF          AG1    --      0.010789   0.000437    3.4575e-05   8.5312e-062    --      0.008419   8.2533e-05  8.7405e-05  -6.4345e-064    --      0.002926   0.000486    5.2554e-06   1.9254e-065 -0.500000  0.003504   7.6571e-05  0.000364    -4.5360e-056    --      0.004121   0.002268    0.000353     2.1025e-057    --     -0.009885   0.000660    7.1870e-05  -1.1261e-058    --     -0.003873  -7.1717e-05  4.5720e-05  -2.1033e-069    --      0.004438   0.000142   -1.1630e-05   2.0009e-06*波长：       0.546100   0.480000    0.643800*折射率类别           RN1         RN2         RN3      VNBR碳酸酯类    1.590088    1.600365    1.580754   30.090095丙烯酸类    1.492067    1.496540    1.487978   57.474701类别16      1.518721    1.522835    1.514727   63.978408类别18      1.550000    1.555122    1.545122   55.000000
              表5(续)
工作光圈数：    4.010265
视野角    ：    26.372434
有效焦距  ：    6.708503
单元    光焦度        EFL
 1    -0.001647    -607.021954
 2     0.166139     6.019058
 3    -0.303181    -3.298355
 4     0.183403     5.452484
表6-先有技术表面     半径          厚度         孔径半径    类别SPE备注物镜     --          1.0000e+19    4.6631e+18   空气1     3.618229V     1.516310V     2.021492K    类别1 M2     6.708656V     0.357025      1.458777     空气3    -5.035902V     0.186013      1.445575     类别3 M4     4.352446V     0.241346V     1.283532     空气5     6.221513V     0.602167V     1.271637     类别5 M6    -4.236010V     0.081008V     1.126154     空气孔径光圈 --          8.299840S     1.010817AK   空气成像屏   --         -0.073304V     4.631058S*波长：    0.587560  0.480000  0.643800*折射率类别         RN1        RN2         RN3      VNBR类别1    1.744000    1.754114    1.740592  55.022000类别3    1.784700    1.803037    1.778831  32.418000类别5    1.834000    1.847665    1.829490  45.885000
工作光圈数：     4.000002
视野角    ：     25.000000
有效焦距  ：     10.000005
单元    光焦度        EFL
 1     0.114551     8.729745
 2    -0.339039    -2.949517
 3     0.291767     3.427392
                      表7
传统的     SA  CMA  AST 反相的     SA  CMA  AST
元件1 -.053 -.017 -.088 元件1 -.020 .099 .083
元件2 .203 -.034 .522 元件2 -.092 .097 -.134
元件3 -.150 .054 -.429 元件3 .089 -.171 -.005
                      表8
透镜元件     SA     CMA     AST     DIST
    1     -.376     .140     .012     -.373
    2     -.041     -.099     -.103     -.069
    3     .425     -.025     .002     .461
    4     -.003     -.006     .036     -.235
                     表9
透镜元件     SA     CMA     AST     DIST
    1     -.126     .013     .096     -.245
    2     -.062     .269     .234     .209
    3     .089     -.153     .229     -1.67
    4     -.025     -.034     -.660     .503

Claims (32)

1．一种产生物体影像的光学系统，所述系统具有物体侧，影像侧，总的正焦距f0，并且从其物体侧至其影像侧顺次包括：
(a)第一透镜单元，带有：
  (ⅰ)负光焦度或弱正光焦度；以及
  (ⅱ)物体侧表面和影像侧表面；
(b)第二透镜单元，带有：
  (ⅰ)正光焦度；以及
  (ⅱ)物体侧表面和影像侧表面；
(c)第三透镜单元，带有负光焦度，该第三透镜单元的纵向焦距低于f0的1.5倍；
其中所述光学系统具有：
(ⅰ)至少一个非球面；和
(ⅱ)位于第一透镜单元物体侧表面和第二透镜单元影像侧表面之间的孔径光阑。
2．如权利要求1的光学系统，其中第一、第二和第三透镜单元中的每一个包括至少一个非球面。
3．如权利要求1的光学系统，其中第一、第二和第三透镜单元中的至少两个单元包括两个非球面。
4．如权利要求1的光学系统，其中第一、第二和第三透镜单元中的每一个包括两个非球面。
5．如权利要求1的光学系统，其中第一、第二和第三透镜单元中的每一个由单个透镜元件组成。
6．如权利要求1的光学系统，其中该光学系统带有光焦度的部件只由第一、第二和第三透镜单元构成。
7．如权利要求6的光学系统，其中该第一、第二和第三透镜单元中的每一个单元由单个透镜元件组成。
8．如权利要求1的光学系统，其中该光学系统还包括在第三透镜单元的影像侧的第四透镜单元，所述第四透镜单元具有正光焦度。
9．如权利要求8的光学系统，其中该第四透镜单元包括至少一个非球面。
10．如权利要求8的光学系统，其中第一、第二、第三和第四透镜单元中的每一个由单个透镜元件组成。
11．如权利要求8的光学系统，其中该光学系统带有光焦度的部件只由第一、第二、第三和第四透镜单元构成。
12．如权利要求11的光学系统，其中该第一、第二、第三和第四透镜单元中的每一个单元由单个透镜元件组成。
13．如权利要求1的光学系统，其中该光学系统中使用的所有透镜元件由可模塑材料制成。
14．如权利要求8的光学系统，其中该光学系统中使用的所有透镜元件由可模塑材料制成。
15．如权利要求1的光学系统，其中该光学系统的背焦距是f0的至少0.5倍。
16．如权利要求8的光学系统，其中该光学系统的背焦距是f0的至少0.5倍。
17．如权利要求8的光学系统，其中该光学系统的出射光瞳的位置与影像的距离是f0的至少2倍。
18．如权利要求1的光学系统，其中第一透镜单元物体侧至影像的距离是f0的至少2倍。
19．如权利要求8的光学系统，其中第一透镜单元物体侧至影像的距离是f0的至少2倍。
20．如权利要求1的光学系统，其中距离影像最近的透镜元件的至少一个表面具有内向弯曲(inflection)。
21．如权利要求8的光学系统，其中距离影像最近的透镜元件的至少一个表面具有内向弯曲(inflection)。
22．如权利要求1的光学系统，其中该光学系统在物体方向具有至少25°的半视野。
23．如权利要求8的光学系统，其中该光学系统在物体方向具有至少25°的半视野。
24．如权利要求1的光学系统，其中该光学系统具有低于f/5的相对孔径。
25．如权利要求8的光学系统，其中该光学系统具有低于f/5的相对孔径。
26．如权利要求1的光学系统，其中该光学系统包括足够多的非球面以基本校正第三和第五级像差并基本降低该系统对制造偏差的敏感性。
27．如权利要求8的光学系统，其中该光学系统包括足够多的非球面以基本校正第三和第五级像差并基本降低该系统对制造偏差的敏感性。
28．一种数码照相机包括权利要求1的光学系统和数码光传感器。
29．一种数码照相机包括权利要求8的光学系统和数码光传感器。
30．一种光学系统包括第一和第二透镜元件，该第一透镜元件包括第一和第二非球面，第二透镜元件包括第三和第四非球面，其中该第一和第二非球面至少部分校正该第一透镜元件的至少一个第一级像差，该第三和第四非球面至少部分校正该第二透镜元件的至少一个第一级像差，所述校正足以降低该光学系统对至少一种制造公差的敏感性。
31．如权利要求30的光学系统，其中该第一和第二非球面至少部分校正该第一透镜元件的球面像差，该第三和第四非球面至少部分校正该第二透镜元件的球面像差。
32．如权利要求30的光学系统，其中该第一透镜元件具有正光焦度，该第二透镜元件具有负光焦度。
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