光学系统、光学装置和图像拾取装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学系统、光学装置和图像拾取装置。光学系统包括在聚焦期间沿着不同轨迹移动的第一聚焦单元和第二聚焦单元。在第一布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生第一像差，并且在第二布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持所述预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生不同于第一像差的第二像差。

【技术实现步骤摘要】
光学系统、光学装置和图像拾取装置
本公开涉及一种光学系统、光学装置和图像拾取装置。
技术介绍
通常，通过连续地改变所产生的像差量来改变描绘(depiction)性质的像差可变光学系统是已知的。例如，通过使用球面像差产生从屏幕的中心到外围的均匀闪光来改变描绘性质的软焦点透镜是已知的。在日本专利公开No.10-68879中公开的两单元构造的光学系统中，调整第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离以改变球面像差。在日本专利公开No.2002-318347中公开的三单元构造的光学系统中，第三透镜单元具有正透镜和负透镜，并且调整正透镜和负透镜之间的距离以改变球面像差。然而，在日本专利公开No.10-68879中公开的光学系统中，因为第二透镜单元具有仅包括单个负透镜的构造，所以整个系统的焦距发生改变，或者像场弯曲或畸变像差发生改变。在日本专利公开No.2002-318347中公开的光学系统中，当聚焦于近距物体上时，球面像差和离轴彗形像差的变化变大。在日本专利公开No.2002-318347中公开的光学系统中，当执行像差变化动作和聚焦操作时，所述三个透镜单元移动，并且构造变得复杂。
技术实现思路
本公开提供了一种可以用简单的构造来在抑制由于从无限远物体到近距物体的聚焦操作而导致的像差变化的同时改变像差的光学系统、光学装置和图像拾取装置。在本专利技术的一方面中，光学系统包括在聚焦期间沿着不同轨迹移动的第一聚焦单元和第二聚焦单元。在第一布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生第一像差，并且在第二布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持所述预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生不同于第一像差的第二像差。从以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的进一步的特征将变得清晰。附图说明图1是实施例1的在模式1下的光学系统聚焦于无限远物体时的截面图。图2A至2C是实施例1的模式1下的光学系统的像差图。图3A至3C是实施例1的模式2下的光学系统的像差图。图4A至4C是实施例1的模式3下的光学系统的像差图。图5是实施例2的在模式1下的光学系统聚焦于无限远物体时的截面图。图6A至6C是实施例2的模式1下的光学系统的像差图。图7A至7C是实施例2的模式2下的光学系统的像差图。图8A至8C是实施例2的模式3下的光学系统的像差图。图9是实施例3的在模式1下的光学系统聚焦于无限远物体时的截面图。图10A至10C是实施例3的模式1下的光学系统的像差图。图11A至11C是实施例3的模式2下的光学系统的像差图。图12A至12C是实施例3的模式3下的光学系统的像差图。图13A至13C是实施例4的在模式1下的光学系统聚焦于无限远物体时的截面图。图14A至14C是实施例4的在模式1下的光学系统在广角端的像差图。图15A至15C是实施例4的在模式2下的光学系统在广角端的像差图。图16A至16C是实施例4的在模式3下的光学系统在广角端的像差图。图17A至17C是实施例4的在模式1下的光学系统在中间变焦位置处的像差图。图18A至18C是实施例4的在模式2下的光学系统在中间变焦位置处的像差图。图19A至19C是实施例4的在模式3下的光学系统在中间变焦位置处的像差图。图20A至20C是实施例4的在模式1下的光学系统在望远端的像差图。图21A至21C是实施例4的在模式2下的光学系统在望远端的像差图。图22A至22C是实施例4的在模式3下的光学系统在望远端的像差图。图23是实施例5的图像拾取装置的主要部分的示意图。图24是实施例5的透镜装置的外部透视图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的构件将用相同的标号表示，并且冗余描述将被省略。本公开的光学系统具有透镜单元(第一聚焦单元)B1和透镜单元(第二聚焦单元)B2。在本公开的光学系统中，从无限远物体到近距物体的聚焦是通过在不同的轨迹中移动透镜单元B1和透镜单元B2来执行的。透镜单元是当执行聚焦时整体移动的透镜元件，并且可以具有一个或多个透镜。本公开的光学系统具有第一透镜单元和第二透镜单元的第一布置状态，该状态满足被认为是在预先确定的物距处的焦点对准(in-focus)状态的条件，并且产生第一像差。本公开的光学系统进一步具有第一透镜单元和第二透镜单元的第二布置状态，该状态满足上述条件，并且产生不同于第一像差的第二像差。被认为是在预先确定的物距处的焦点对准状态的条件意指：焦点位置在焦平面上的对比度峰值位置(最佳焦点)前面和后面的位置范围内，即，在容许的模糊的范围(焦点深度)内。当光学系统的F数为F并且容许弥散圆的直径为δ时，焦点深度范围为±Fδ。尽管像差可以用一个透镜单元改变，但是焦点位置改变，并且当焦点位置通过聚焦操作被校正时，视角(焦距)改变，并且变得难以在拍摄时任意地改变像差。在本实施例中，当改变像差时，可以通过移动光学系统中的两个透镜单元来抑制视角(焦距)和焦点位置的改变。尽管可以通过移动与在从无限远物体到近距物体的聚焦时移动的透镜单元不同的透镜单元来改变任意物距处的像差，但是因为机构变得复杂，所以这是不期望的。在本实施例中，可以通过向在从无限远物体到近距物体的聚焦时移动的透镜单元添加改变像差的功能来用简单的构造改变任意物距处的像差。如上所述，通过适当地设置光学系统的构造，可以增强从无限远物体到近距物体的成像性能并且用简单的构造来使像差可变。在本实施例中，光学系统LA可以具有至少两种布置状态，这两种布置状态的不同之处在于当光学系统LA被认为是在无限远物体上焦点对准的状态时产生的像差量。即，透镜单元B1和透镜单元B2的布置状态可以具有第一布置状态和第二布置状态。“光学系统LA被认为是在无限远物体上焦点对准的状态”意指：焦点位置在焦平面上的对比度峰值位置(最佳焦点)前面和后面的位置范围内，即，在容许的模糊的范围(焦点深度)内。此时，优选的是，光学系统LA满足以下条件表达式(1)：S1＝(1-βi12)×βi1r2，并且S2＝(1-βi22)×βi2r2这里，S1是透镜单元B1在第一布置状态下的位置灵敏度，S2是透镜单元B2在第一布置状态下的位置灵敏度。X1是透镜单元B1在从第一布置状态变为第二布置状态的情况下的移动量，X2是透镜单元B2在从第一布置状态变为第二布置状态的情况下的移动量。βi1是透镜单元B1在第一布置状态下的横向倍率，βi2是透镜单元B2在第一布置状态下的横向倍率。βi1r是在第一布置状态下被布置为比透镜单元B1更靠近像侧的透镜单元的合成横向倍率，βi2r是在第一布置状态下被布置为比透镜单元B2更靠近像侧的透镜单元的合成横向倍率。位置灵敏度是像面IP的移动距离与聚焦透镜单元的移动距离之比。当从第一布置状态变为第二布置状态时，移动量(X1、X2)的符号在向像侧移动时是正的，在向物侧移动时是负的。条件表达式(1)是用于当改变像差时使焦点位置保持基本上不变的条件表达式，并且限定位置灵敏度的符号和移动方向的符号的组合。通过移动透镜单元B1和透镜单元B2以使得条件表达式(1)的第一项和第二项之和变为零并且满足条件表达式(1)，可以使焦点位置在像差被改变时保持基本上不变。结果，无需再次执行聚焦操作。通过移动所述两个透镜单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，其特征在于包括在聚焦期间沿着不同轨迹移动的第一聚焦单元和第二聚焦单元，其中，在第一布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生第一像差，并且在第二布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持所述预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生不同于第一像差的第二像差。

【技术特征摘要】
2016.12.15 JP 2016-2430421.一种光学系统，其特征在于包括在聚焦期间沿着不同轨迹移动的第一聚焦单元和第二聚焦单元，其中，在第一布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生第一像差，并且在第二布置状态下，第一聚焦单元和第二聚焦单元被布置成在保持所述预先确定的物距处的焦点对准状态的同时产生不同于第一像差的第二像差。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第一布置状态和第二布置状态是所述光学系统在无限远物体上焦点对准的布置状态。3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下条件表达式：其中，S1是第一聚焦单元在第一布置状态下的位置灵敏度，S2是第二聚焦单元在第一布置状态下的位置灵敏度，X1是第一聚焦单元在从第一布置状态变为第二布置状态时的移动量，X2是第二聚焦单元在从第一布置状态变为第二布置状态时的移动量。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下条件表达式：0.99<Li/Lj<1.01其中，Li是所述光学系统在第一布置状态下的总长，Lj是所述光学系统在第二布置状态下的总长。5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下条件表达式：0.9<(βi1×βi2)/(βj1×βj2)<1.1其中，βi1是第一聚焦单元在第一布置状态下的横向倍率，βi2是第二聚焦单元在第一布置状态下的横向倍率，βj1是第一聚焦单元在第二布置状态下的横向倍率，βj2是第二聚焦单元在第二布置状态下的横向倍率。6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，在第三布置状态下，第一聚焦单元和第二聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林加奈，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP