光学系统和具有该光学系统的图像拾取装置制造方法及图纸

本公开涉及光学系统和具有该光学系统的图像拾取装置。光学系统从物侧到像侧依次包括：包括多个透镜的透镜单元和具有负折光力的最终透镜。最终透镜的像侧的透镜表面具有非球面形状，该非球面形状包括靠近光轴的凹区域和拐点。满足预定条件。拐点。满足预定条件。拐点。满足预定条件。

【技术实现步骤摘要】
光学系统和具有该光学系统的图像拾取装置


[0001]本公开涉及一种光学系统，其适用于数码摄像机、数码相机、广播相机、基于胶片的相机、监控相机、车载相机等。

技术介绍

[0002]使用固态图像传感器的图像拾取装置(诸如数码相机、监控相机和车载相机)需要具有紧凑光学系统，该紧凑光学系统具有从视角的中心到外围的良好光学性能和短的总长度。特别地，监控相机和车载相机需要具有明亮(bright)光学系统，该明亮光学系统具有小F数(Fno)，用于即使在黑暗的地方也能成像。但是，明亮光学系统的孔径直径可能大。
[0003]在具有大孔径直径的光学系统中，难以校正像差，特别是场曲和球面像差。为了校正它们，光学系统可能大。
[0004]日本专利No.(“JP”)6546656公开了一种明亮光学系统，该系统从物侧到像侧依次由具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元和具有正折光力的第三透镜单元组成。
[0005]但是，JP 6546656中公开的光学系统具有相对小的Fno和在视角的外围的良好光学性能，但在小型化方面不足。

技术实现思路

[0006]本公开提供了一种紧凑型光学系统，其具有大孔径和从视角的中心到外围的良好光学性能。
[0007]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：包括多个透镜的透镜单元和具有负折光力的最终透镜。最终透镜的像侧的透镜表面具有非球面形状，该非球面形状包括靠近光学系统的光轴的凹区域和拐点。满足以下不等式：
[0008]1.780&;lt;Nd<2.500
[0009]其中，Nd是透镜单元中包括的所有透镜的折射率的平均值。具有上述光学系统的图像拾取装置也构成本公开的另一方面。
[0010]本公开的其他特征将从以下参考附图对示例性实施例的描述中变得清楚。
附图说明
[0011]图1是根据示例1的光学系统在无限远处的对焦状态下的截面图。
[0012]图2是根据示例1的光学系统在无限远处的对焦状态下的像差图。
[0013]图3是根据示例2的光学系统在无限远处的对焦状态下的截面图。
[0014]图4是根据示例2的光学系统在无限远处的对焦状态下的像差图。
[0015]图5是根据示例3的光学系统在无限远处的对焦状态下的截面图。
[0016]图6是根据示例3的光学系统在无限远处的对焦状态下的像差图。
[0017]图7是根据示例4的光学系统在无限远处的对焦状态下的截面图。
[0018]图8是根据示例4的光学系统在无限远处的对焦状态下的像差图。
[0019]图9是根据示例5的光学系统在无限远处的对焦状态下的截面图。
[0020]图10是根据示例5的光学系统在无限远处的对焦状态下的像差图。
[0021]图11是包括根据示例1至示例5中任一个的光学系统的图像拾取装置的主要部分的示意图。
[0022]图12解释孔径角(angular aperture)。
具体实施方式
[0023]现在参考附图，将给出根据本公开的示例的描述。
[0024]图1、图3、图5、图7和图9分别是根据示例1至示例5的光学系统在无限远(物体)处的对焦状态下的截面图。
[0025]根据各个示例的光学系统是用于图像拾取装置(诸如数码摄像机、数码相机、广播相机、基于胶片的相机、TV相机、监控相机、夜视相机和车载相机)的光学系统。根据各个示例的光学系统还可以用作投影装置(投影仪)的投影光学系统。
[0026]在各个透镜截面图中，左侧是物侧(前)并且右侧是像侧(后)。在各个透镜截面图中，OL表示成像光学系统(光学系统)。
[0027]在各个示例中，透镜单元包括多个透镜。透镜单元还可以包括孔径光阑(光圈)。
[0028]根据各个示例的光学系统OL从物侧到像侧依次包括：包括多个透镜的透镜单元L和具有负折光力(其中光焦度(optical power)为焦距的倒数)的Gn。
[0029]在各个示例中，可以通过根据物距在光轴方向上移动光学系统OL的透镜的全部或部分来执行聚焦。在各个示例中，在光学系统OL使用泛焦透镜(pan focus lens)的情况下可以不提供聚焦机构。
[0030]在各个透镜截面图中，SP表示确定(限制)开放F数(Fno)的光束(光通量)的孔径光阑。IP表示像平面，并且在根据各个示例的光学系统OL被用作用于数码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。在根据各个示例的光学系统OL被用作基于胶片的相机的成像光学系统的情况下，与胶片平面对应的感光表面被放置在像平面IP上。FL表示与滤光片、面板、低通滤光片、红外截止滤光片、传感器保护玻璃等对应的光学块。
[0031]图2、图4、图6、图8和图10分别是根据示例1至示例5的光学系统OL在无限远处的对焦状态下的像差图。
[0032]在球面像差图中，Fno表示F数，并且例示了具有587.6nm波长的d线和具有435.8nm波长的g线的球面像差量。在像散图中，ΔS表示弧矢像平面上的像散量，并且ΔM表示子午像平面上的像散量。畸变图例示了针对d线的畸变量。色差图例示了针对g线的色差量。ω是成像半视角(
°
)，其是基于射线追踪值的视角。
[0033]接下来是根据各个示例的光学系统的特征配置的描述。
[0034]根据各个示例的光学系统OL从物侧到像侧依次包括：包括多个透镜的透镜单元L和具有负折光力的Gn。在Gn的像侧的透镜表面具有包括在光轴附近的凹区域和拐点(inflection point,)的非球面形状。
[0035]根据各个示例的光学系统OL满足以下不等式(1)：
[0036]1.780<Nd<2.500...(1)
[0037]其中Nd是透镜单元L中包括的所有透镜的折射率的平均值。
[0038]根据各个示例的光学系统OL从物侧到像侧依次包括透镜单元L和具有负折光力的Gn。因此，在根据各个示例的光学系统OL中，在透镜单元L中生成的像差可以通过Gn来校正。为了减小光学系统OL的尺寸，特别是为了缩短全长，对于构成透镜单元L的各个透镜使用具有高折射率的玻璃材料是有效的。通过对于各个透镜使用具有高折射率的玻璃材料，可以使各个透镜的曲率渐变并且可以缩短全长。当对于构成透镜单元L的具有负折光力的透镜使用具有高折射率的玻璃材料以用于小型化时，正的佩兹伐和(Petzval sum)增加(场曲大并且在曝光不足侧生成)。在使Gn的像侧的透镜表面在像侧的光轴附近凹入的情况下，负折光力变得更强，并且可以校正在透镜单元L中生成的正佩兹伐和。
[0039]最终透镜Gn的像侧的透镜表面具有拐点。其中x是在光轴方向上距表面顶点的位移量，h是从与光轴正交的方向(直径方向)的高度，并且x(h)是非球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，从物侧到像侧依次包括：包括多个透镜的透镜单元和具有负折光力的最终透镜，其中，最终透镜的像侧的透镜表面具有非球面形状，该非球面形状包括靠近光学系统的光轴的凹区域和拐点，其中，满足以下不等式：1.780<Nd<2.500其中，Nd是透镜单元中包括的所有透镜的折射率的平均值。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，透镜单元包括孔径光阑。3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，满足以下不等式：0.05<skd/TL<0.15其中，skd是光学系统处于无限远处的对焦状态时光轴上从最终透镜的像侧的透镜表面到像平面的距离的空气转换长度，并且TL是光学系统处于无限远处的对焦状态时光轴上从孔径光阑到像平面的距离的空气转换长度。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：0.10<skd/Hmax<0.30其中，skd是光学系统处于无限远处的对焦状态时光轴上从最终透镜的像侧的透镜表面到像平面的距离的空气转换长度，并且Hmax是像平面上的最大像高。5.根据权利要求2所述的光学系统，其中，满足以下不等式：1.0<TL/D<2.0其中，TL是光学系统处于无限远处的对焦状态时光轴上从孔径光阑到像平面的距离的空气转换长度，并且D是孔径光阑的孔径直径。6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：0.3<R2Gn/f<3.0其中，R2Gn是最终透镜的像侧的透镜表面的近轴曲率半径，并且f是光学系统的焦距。7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：1.0<|fGn/f|<1.8其中，f是光学系统的焦距，并且fGn是最终透镜的焦距。8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，透镜单元还包括最接近物体的具有负折光力的透镜。9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足以下不等式：7.0<EA/skd<13.0其中，skd是光学系统处于无限远处的对焦状态时光轴上从最终透镜的像侧的透镜表面到像平面的距离的空气转换长度，并且EA是最终透镜的有效直径。10.根据权利要求2所述的光学系统，其中，满足以下不等式：0.50<TL/DL<0....

【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：