光学系统、镜头设备和摄像设备的制作方法

1.本公开涉及适用于诸如数字摄像机、数字静态照相机、卤化银照相机、监控照相机和车载照相机等的摄像设备的光学系统。


背景技术：

2.需要摄像光学系统的性能和小型化方面的进一步改善。
3.日本特开2019-90948公开了即使具有高开口率也以小型化和高性能这两者为目标的光学系统。
4.提高光学系统的性能需要增加构成光学系统的透镜的数量。相反，为了小型化而减小光学系统的整体长度需要减小构成光学系统的透镜之间的距离以及光学系统和摄像面之间的距离。这使得由于从各个透镜面反射的光而生成的不期望的光(重影)易于到达摄像面。
5.在日本特开2019-90948中公开的光学系统从减少到达像面的不期望的光的观点来看具有改进的空间。
6.因此，本公开提供了更少受到不期望的光的影响的具有高光学性能的光学系统。


技术实现要素：

7.根据本公开的一方面的光学系统，其从物体侧至像侧依次包括：第一透镜单元，其由一个或多于一个负透镜组成；第二透镜单元，其具有正屈光力并且被配置成相对于所述第一透镜单元具有第一空气间隔；以及第三透镜单元，其被配置成相对于所述第二透镜单元具有第二空气间隔，其中，所述第一空气间隔是比所述光学系统中最靠近物体侧配置的正透镜更靠近物体侧形成的空气间隔中最宽的空气间隔，其中，所述第一透镜单元的最靠近所述像侧的面是凹的，其中，所述第三透镜单元由具有负屈光力的透镜元件组成并且在所述物体侧具有凹面，以及其中，满足以下不等式；
8.0.08《x1/ttl《0.35
9.0.08《x2/ttl《0.25
10.0.10《fl1/fl3《0.50
11.其中，x1是在聚焦于无穷远处的物体时所述第一空气间隔的轴上长度，x2是在聚焦于无穷远处的物体时所述第二空气间隔的轴上长度，ttl是在聚焦于无穷远处的物体时所述光学系统的总光学长度，fl1是在聚焦于无穷远处的物体时所述第一透镜单元的焦距，并且fl3是在聚焦于无穷远处的物体时所述第三透镜单元的焦距。
12.一种镜头设备，其包括上述的光学系统；以及存储器，其存储有关于所述光学系统的畸变像差的信息。
13.一种摄像设备，其包括：上述的光学系统；以及图像传感器，其用于接收由所述光学系统形成的图像。
14.根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将变得明显。
附图说明
15.图1是根据第一实施例的光学系统的截面图。
16.图2a和2b是第一实施例的光学系统的像差图。
17.图3是根据第二实施例的光学系统的截面图。
18.图4a和4b是第二实施例的光学系统的像差图。
19.图5是根据第三实施例的光学系统的截面图。
20.图6a和6b是第三实施例的光学系统的像差图。
21.图7是根据第四实施例的光学系统的截面图。
22.图8a和8b是第四实施例的光学系统的像差图。
23.图9是根据第五实施例的光学系统的截面图。
24.图10a和10b是第五实施例的光学系统的像差图。
25.图11是根据第六实施例的光学系统的截面图。
26.图12a和12b是第六实施例的光学系统的像差图。
27.图13是根据第七实施例的光学系统的截面图。
28.图14a和14b是第七实施例的光学系统的像差图。
29.图15是具有可更换镜头的照相机系统的示意图。
30.图16是摄像设备的示意图。
具体实施方式
31.将参考附图描述根据本公开的实施例的光学系统以及包括该光学系统的镜头设备和摄像设备。
32.图1、3、5、7、9、11和13是根据第一实施例至第七实施例的光学系统l0聚焦在无穷远处的物体时的截面图。实施例的光学系统l0可以用于诸如数字摄像机、数字静态照相机、广播用照相机、卤化银照相机和监控照相机等的摄像设备。
33.在透镜截面图中，左侧是物体侧，右侧是像侧。实施例的光学系统l0各自包括多个透镜单元。在本说明书中，各个透镜单元是光学系统l0在聚焦在无穷远处的物体时由第一空气间隔和第二空气间隔分离的透镜的单位。第一空气间隔是比光学系统l0中最靠近物体侧配置的正透镜更靠近物体侧形成的空气间隔中最宽的空气间隔。第二空气间隔是最靠近光学系统l0的像侧配置的透镜元件(第三透镜单元l3)和更靠近物体侧配置的透镜之间的空气间隔。除非另有说明，否则透镜单元可以仅包括一个透镜或者两个或多于两个透镜。透镜单元可以包括孔径光圈sp。虽然实施例的光学系统l0可以在调焦时移动一个或多于一个透镜，但是本说明书中调焦期间移动的单位(调焦期间移动或仍然静止的透镜单位)并不总是等同于透镜单元。
34.实施例的光学系统l0各自包括从物体侧至像侧依次排列的具有负屈光力的第一透镜单元l1、具有正屈光力的第二透镜单元l2以及具有负屈光力的第三透镜单元l3。第一透镜单元l1和第二透镜单元l2由第一空气间隔彼此分离。第二透镜单元l2和第三透镜单元l3由第二空气间隔彼此分离。
35.各个截面图中的附图标记ip表示像面。在使用各个实施例的光学系统l0作为数字静态照相机或数字摄像机的摄像光学系统时，诸如电荷耦合器件(ccd)传感器或互补金属
氧化物半导体(cmos)传感器等的固态图像传感器(光电转换元件)的摄像面配置在像面ip处。在使用各个实施例的光学系统l0作为卤化银照相机所用的摄像光学系统时，与胶片面相对应的感光面配置在像面ip处。
36.在各个截面图中，由箭头指示透镜从无穷远向近距离调焦时的移动方向。在各个实施例的光学系统l0中，第一透镜单元和第二透镜单元的至少一部分在从无穷远向近距离调焦时向物体侧移动。换句话说，各个实施例的光学系统l0是前调焦光学系统。本公开可以采用任意调焦类型。然而，采用前调焦类型允许光学系统l0最小化，同时在从无穷远到近距离的宽物体范围内提供高光学性能。
37.在各个截面图中，附图标记is表示校正透镜系统，其是能够通过在垂直于光轴的方向上移动来校正由于手抖动而导致的图像模糊的透镜系统。
38.图2a和2b、4a和4b、6a和6b、8a和8b、10a和10b、12a和12b以及14a和14b分别是第一实施例至第七实施例的光学系统l0的像差图。在像差图中，2a、4a、6a、8a、10a、12a和14a是聚焦于无穷远处的物体时的像差图，以及2b、4b、6b、8b、10b、12b和14b是聚焦于近距离时的像差图。
39.在像差图中，附图标记fno表示f值，并且ω表示摄像半视角(
°
)。在球面像差图中，实线指示针对d线(波长：587.6nm)的球面像差量，以及双点划线表示针对g线(波长：435.8nm)的球面像差量。在像散图中，附图标记s表示矢状像面，以及m表示子午像面。畸变像差图示出针对d线的畸变像差量。
40.色像差图示出g线上的放大色像差量。
41.接下来，将描述实施例的光学系统l0的特性。
42.在各个实施例的光学系统l0中，第一透镜单元l1由一个或多于一个负透镜组成。换句话说，第一透镜单元l1不包括正透镜。第一透镜单元l1的最靠近像侧的透镜面是凹的。第一透镜单元l1的该结构允许光学系统l0是广角的。仅用一个或多于一个负透镜构成第一透镜单元l1允许光学系统l0的入射光瞳的位置靠近物体侧，从而减小前透镜的直径(光学系统l0的最靠近物体侧配置的透镜的直径)。
43.各个实施例的光学系统l0使用具有正屈光力的第二透镜单元l2来满意地校正光学系统l0的球面像差和轴向色像差等，其中边缘光在高位置处穿过该第二透镜单元。
44.在各个实施例的光学系统l0中，第三透镜单元l3由具有负屈光力的透镜元件组成。在本说明书中，透镜元件是指一个透镜(单个透镜)或者两个或多于两个透镜接合的接合透镜。在各个实施例的光学系统l0中，第三透镜单元l3的最靠近物体侧的透镜面是凹的。这可以使光学系统接近所谓的对称形状，以实现满意地校正诸如像面弯曲(field curvature)等的轴外像差。
45.各个实施例的光学系统l0满足不等式(1)至(3)。
46.0.08《x1/ttl《0.35
ꢀꢀ
(1)
47.0.08《x2/ttl《0.25
ꢀꢀ
(2)
48.0.10《fl1/fl3《0.50
ꢀꢀ
(3)
49.其中x1是在聚焦于无穷远处的物体时第一空气间隔(第一透镜单元l1和第二透镜单元l2之间的空气间隔)的轴上长度，x2是在聚焦于无穷远处的物体时第二空气间隔(第二透镜单元l2和第三透镜单元l3之间的空气间隔)的轴上长度，ttl是光学系统l0在聚焦于无
穷远处的物体时的总光学长度，fl1是在聚焦于无穷远处的物体时第一透镜单元l1的焦距，以及fl3是在聚焦于无穷远处的物体时第三透镜单元l3的焦距。
50.不等式(1)涉及在能够充分防止球面像差等的范围内减少或消除由来自第一透镜单元l1的反射光引起的不期望的光(重影)所用的条件。如果x1/ttl的值超过不等式(1)的上限，则难以提供用于在第二透镜单元l2中配置足够数量的透镜的空间，使得难以校正球面像差等。如果x1/ttl的值低于不等式(1)的下限，则难以充分减少或消除由来自第一透镜单元l1(特别是第一透镜单元l1的最靠近物体侧的透镜)的反射光引起的不期望的光(重影)。当光学系统l0是具有宽视角和高开口率的光学系统时，从不等式(1)获得的效果尤其突出。
51.不等式(2)涉及在能够防止球面像差等的范围内减少或消除由来自后透镜(光学系统l0的最靠近像侧配置的透镜)的反射光引起的不期望的光(重影)所用的条件。
52.如果x2/ttl的值超过不等式(2)的上限，则难以提供用于在第二透镜单元l2中配置足够数量的透镜的空间，使得难以校正球面像差等。如果x2/ttl的值低于不等式(2)的下限，则难以充分减少或消除由来自后透镜的反射光引起的不期望的光(重影)。
53.不等式(3)涉及用于减少或消除轴外像差并且防止光学系统l0的远心属性恶化的条件。如果fl1/fl3的值超过不等式(3)的上限，则第三透镜单元l3的力(power)(屈光力)变得太大，过度增大了轴外光线对摄像面的入射角。如果fl1/fl3的值低于不等式(3)的下限，则第三透镜单元l3的力变得太小，使得难以充分校正轴外像差。
54.不等式(1)至(3)的上限和下限中的至少一个可以由不等式(1a)至(3a)指定。
55.0.11《x1/ttl《0.30
ꢀꢀ
(1a)
56.0.10《x2/ttl《0.20
ꢀꢀ
(2a)
57.0.17《fl1/fl3《0.48
ꢀꢀ
(3a)
58.不等式(1)至(3)的上限和下限中的至少一个可以由不等式(1b)至(3b)指定。
59.0.12《x1/ttl《0.28
ꢀꢀ
(1b)
60.0.11《x2/ttl《0.15
ꢀꢀ
(2b)
61.0.23《fl1/fl3《0.44
ꢀꢀ
(3b)
62.上述结构允许提供更少受到不期望的光的影响的具有高光学性能的光学系统。
63.接下来，将描述各个实施例的光学系统l0优选满足的条件。优选地，各个实施例的光学系统l0满足以下不等式中的一个或多于一个。
64.0.07《(ndp-ndn)《0.25
ꢀꢀ
(4)
65.25《(νdp-νdn)《70
ꢀꢀ
(5)
66.0.63《φr/φmax≤1.00
ꢀꢀꢀ
(6)
67.0.70《φf/φr《1.30
ꢀꢀ
(7)
68.1.40《nave《1.65
ꢀꢀ
(8)
69.0.06《bf/ttl《0.35
ꢀꢀ
(9)
[0070]-2.0《fl1/f《-0.1
ꢀꢀ
(10)
[0071]
0.20《v《0.60
ꢀꢀ
(11)
[0072]-20[％]《dist(ω)《-5[％]
ꢀꢀ
(12)
[0073]
不等式(4)涉及第二透镜单元l2的配置在孔径光圈sp的物体侧的第一接合透镜的
折射率。第一接合透镜是包括正透镜和负透镜的多个透镜被接合的接合透镜。符号ndp表示包括在第一接合透镜中的正透镜的最高折射率。如果包括在第一接合透镜中的正透镜的数量仅为一，则该正透镜的折射率为ndp。符号ndn表示包括在第一接合透镜中的负透镜的最低折射率。如果包括在第一接合透镜中的负透镜的数量仅为一，则该负透镜的折射率为ndn。如果(ndp-ndn)的值超过不等式(4)的上限，则变得难以对由普通玻璃构件制成的第一接合透镜进行充分消色。如果(ndp-ndn)的值低于不等式(4)的下限，则变得难以充分减小petzval和。
[0074]
不等式(5)涉及第二透镜单元l2的配置在孔径光圈sp的像侧上的第二接合透镜的阿贝数(abbe number)，其中νdp是包括在第二接合透镜中的正透镜的最大阿贝数。如果包括在第一接合透镜中的正透镜的数量仅为一，则该正透镜的阿贝数为νdp。符号νdn表示包括在第二接合透镜中的负透镜的最小阿贝数。如果包括在第二接合透镜中的负透镜的数量仅为一，则该负透镜的阿贝数为νdn。如果(νdp-νdn)的值超过不等式(5)的上限，则在使用普通玻璃构件时petzval和增大，这使得难以防止像面弯曲。如果(νdp-νdn)的值低于不等式(5)的下限，则色像差的二次光谱往往不能被充分校正。
[0075]
不等式(6)涉及光学系统l0的最靠近像侧配置的透镜的直径，其中φr是光学系统l0的最靠近像侧配置的透镜的最大有效直径，以及φmax是光学系统l0中所包括的透镜的最大有效直径中的最大直径。如果φr/φmax的值低于不等式(6)的下限，则光学系统l0的前透镜的直径变得太大，导致光学系统l0的尺寸增大。
[0076]
不等式(7)涉及光学系统l0的最靠近物体侧配置的透镜的直径，其中φf是光学系统l0的最靠近物体侧配置的透镜的最大有效直径。如果φf/φr的值超过不等式(7)的上限或低于不等式(7)的下限，则光学系统l0的透镜形状(透镜结构)的对称形状(对称性)被破坏，结果不能满意地校正诸如彗差和像面弯曲等的轴外像差。
[0077]
不等式(8)涉及构成第一透镜单元l1的透镜的平均折射率，其中nave是第一透镜单元l1中所包括的透镜的折射率的平均值。如果包括在第一透镜单元l1中的透镜的数量仅为一，则该透镜的折射率为nave。如果nave的值超过不等式(8)的上限，则光学系统l0的petzval和易于增大，这使得难以充分校正像面弯曲。如果nave的值低于不等式(8)的下限，在向第一透镜单元l1提供适当的力时要赋予的透镜曲率变得太大，使得难以满意地校正球面像差。
[0078]
不等式(9)指定了后焦距(back focus)和光学系统l0的总长度之间的关系，
[0079]
其中bf是光学系统l0的后焦距。如果bf/ttl的值超过不等式(9)的上限，则后焦距bf变得太大，导致光学系统l0的总长度增大。如果bf/ttl的值低于不等式(9)的下限，则光学系统l0和配置有图像传感器等的摄像面之间的间隔变得太小。例如，用于在摄像面前方配置滤色器等的空间变得不足。
[0080]
不等式(10)涉及第一透镜单元l1的焦距，其中fl1是在聚焦于无穷远处的物体时第一透镜单元l1的焦距，以及f是在聚焦于无穷远处的物体时光学系统l0的整个系统的焦距。如果fl1/f的值超过不等式(10)的上限，则第一透镜单元l1的负屈光力变得太大，使得难以满意地校正球面像差。如果fl1/f的值低于不等式(10)的下限，则第一透镜单元l1的负屈光力变得太小，这增大了增大入射光束的大小所需的光路长度，导致光学系统l0的尺寸增大。
[0081]
不等式(11)涉及光学系统l0的畸变像差系数v，其中畸变像差系数v表示为三阶像差理论中描述的一般表达式：
[0082]
v＝σv
ν
(ν是自然数)
[0083]
其中，下标ν描述了各个实施例的光学系统l0的所有透镜的面数量，以及vν是通过近轴光线跟踪获得的自物体侧起第ν个透镜面的畸变像差系数。各个透镜面的畸变像差系数vν表示为：
[0084][0085]
构成上述公式的数值表达式具有以下关系：
[0086][0087]hv
δv(1/ns)＝αv'/nv'
2-αv/n
v2
[0088][0089]
上述公式中使用九个变量
[0090][0091]
这些变量分别指示近轴光线跟踪中穿过第ν个透镜面的光的高度和倾斜度，以及透镜面的曲率半径和折射率。符号h
ν
表示从轴上物点出射的光在该光穿过第ν个透镜面时的交点处相对于光轴的高度。
[0092][0093]
该变量是从轴外物点出射的光在该光穿过第ν个透镜面时的交点处相对于光轴的高度。符号α
ν
表示从轴上物点出射的光在该光入射到第ν个透镜面时相对于光轴的减小的倾斜度。
[0094][0095]
该变量是从轴外物点出射的光在该光入射到第ν个透镜面时相对于光轴的减小的倾斜度。减小的倾斜度α
ν
'是从轴上物点发射的光在该光从第ν个透镜面出射时相对于光轴的减小的倾斜度。
[0096][0097]
该变量是从轴外物点出射的光在该光从第ν个透镜面出射时相对于光轴的减小的倾斜度。符号r
ν
表示第ν个透镜面的曲率半径，n
ν
表示第ν个透镜面的物体侧的空间的折射率，以及n
ν
'表示第ν个透镜面的像侧的空间的折射率。
[0098]
本公开中的畸变像差系数v是在空气中聚焦于无穷远处的物体时的值。为此，获得畸变像差系数v时的光跟踪的初始条件是h1＝1和α1＝0，其中h1和α1针对从轴上物点出射并入射到第一透镜面上的光线。从轴外物点出射并入射到第一透镜面上的光的高度和减小的倾斜度表示为：
[0099][0100]
其中t是光轴上从第一透镜面到光学系统l0的入射光瞳位置的距离，
[0101]
[0102]
空气的折射率n表示为n＝1。第ν个透镜面的力φ
ν
表示为φ
ν
＝(n
ν
'-n
ν
)/r
ν
，以及从第ν个透镜面到第(ν 1)个透镜面的减小的间隔e
ν
'表示为e
ν
'＝d
ν
'/n
ν
'，其中d
ν
'是光轴上从第ν个透镜面到第(ν 1)个透镜面的面间隔。
[0103]
使用以下三个表达式来进行对轴上物点的光跟踪：
[0104]
α
ν
'＝α
ν
h
ν
φ
ν
[0105]hν 1
＝h
ν-e
ν
'α
ν
'
[0106]
α
ν 1
＝α
ν
'
[0107]
使用以下三个表达式进行对轴外物点的光跟踪：
[0108][0109][0110][0111]
如果畸变像差系数v增加超过不等式(11)的上限，则光学系统l0的诸如像面弯曲等的各种像差不能被满意地校正。如果畸变像差系数v降低到低于不等式(11)的下限，则第一透镜单元l1的负屈光力不能有效增加，导致前透镜的尺寸增大。
[0112]
不等式(12)涉及光学系统l0的畸变像差量。畸变像差量dist(ω)是光学系统l0的畸变量。畸变像差量dist(ω)是以y＝f
×
tanω的投影方法使用理想像高y0和实际像高y'定义为(y'-y0)/y0
×
100[％]的量。理想像高y0由光学系统l0的规格(焦距f和最大摄像半视角ω)给出。实际像高y'由从无穷远以最大摄像半视角ω出射到光学系统l0中的主光在像面ip处相对于光轴的高度给出。最大摄像半视角ω可以被定义为由光学系统l0形成的图像圈的最大直径。
[0113]
如果畸变像差量dist(ω)增加超过不等式(12)的上限，则变得难以利用光学系统l0满意地校正诸如像面弯曲等的各种像差。如果畸变像差量dist(ω)降低到低于不等式(12)的下限，则第一透镜单元l1的负屈光力不能充分增大，导致前透镜的尺寸增大。
[0114]
更优选地，不等式(4)至(12)的上限和下限中的至少一个是由不等式(4a)至(12a)指定的值。
[0115]
0.08《ndp-ndn《0.22
ꢀꢀ
(4a)
[0116]
30《νdp-νdn《65
ꢀꢀ
(5a)
[0117]
0.73《φr/φmax≤1.00
ꢀꢀ
(6a)
[0118]
0.85《φf/φr《1.29
ꢀꢀ
(7a)
[0119]
1.42《nave《1.60
ꢀꢀ
(8a)
[0120]
0.08《bf/ttl《0.25
ꢀꢀ
(9a)
[0121]-1.8《fl1/f《-0.5
ꢀꢀ
(10a)
[0122]
0.23《v《0.55
ꢀꢀ
(11a)
[0123]-18.0[％]《dist(ω)《-5.5[％]
ꢀꢀ
(12a)
[0124]
更优选地，不等式(4)至(12)的上限和下限中的至少一个是由不等式(4b)至(12b)指定的值。
[0125]
0.09《(ndp-ndn)《0.20
ꢀꢀ
(4b)
[0126]
32《(νdp-νdn)《60
ꢀꢀ
(5b)
[0127]
0.78《φr/φmax≤1.00
ꢀꢀ
(6b)
[0128]
0.90《φf/φr《1.28
ꢀꢀ
(7b)
[0129]
1.45《nave《1.55
ꢀꢀ
(8b)
[0130]
0.09《bf/ttl《0.20
ꢀꢀ
(9b)
[0131]-1.5《fl1/f《-0.8
ꢀꢀ
(10b)
[0132]
0.26《v《0.50
ꢀꢀ
(11b)
[0133]-16[％]《dist(ω)《-6[％]
ꢀꢀ
(12b)
[0134]
接下来，将描述各个实施例的光学系统l0中可以满足的配置。
[0135]
第一空气间隔和第二空气间隔可以是光学系统l0中透镜之间的空气间隔中最宽的空气间隔和第二宽的空气间隔中的一个。换句话说，第一透镜单元l1和第二透镜单元l2、以及第二透镜单元l2和第三透镜单元l3可以被光学系统l0中的宽空气间隔各自分离。这允许进一步减少由第一透镜单元l1和第三透镜单元l3而引起的不期望的光。
[0136]
由第一空气间隔形成的空气透镜可以具有弯月形。由第二空气间隔形成的空气透镜可以具有弯月形。这允许在防止光学系统l0的视角增大时容易出现的轴外像差的同时，减少由第一透镜单元l1和第三透镜单元l3而引起的不期望的光。
[0137]
如在各个实施例的光学系统l0中那样，第一透镜单元l1可以由两个或少于两个透镜组成。这是因为，如果构成第一透镜单元l1的透镜数量为三或多于三，则由第一透镜单元l1中反射的光而引起的不期望的光倾向于到达摄像面。如第一实施例、第三实施例和第五实施例的光学系统l0那样，第一透镜单元l1可以由一个透镜组成。这进一步降低了由第一透镜单元l1而引起的不期望的光的影响。
[0138]
在第一透镜单元l1中最靠近物体侧配置的透镜可以是凹向像面ip的负弯月透镜。这允许满意地减少或消除光学系统l0的轴外像差。
[0139]
各个实施例的光学系统l0中的第二透镜单元l2的透镜数量优选为八或多于八。如果第二透镜单元l2中的透镜的数量为七或少于七，则变得难以充分且满意地校正光学系统l0的各种像差。
[0140]
孔径光圈sp可以配置在第二透镜单元l2中。这有助于光学系统l0的对称结构。
[0141]
第二透镜单元l2可以包括孔径光圈sp的物体侧上的第一接合透镜和孔径光圈sp的像侧上的第二接合透镜。这些接合透镜可以集中在边缘光高的孔径光圈sp附近。这允许满意地校正当光学系统l0的开口率增大时增大的各种像差，诸如球面像差和轴向色像差等。
[0142]
第二透镜单元l2可以在孔径光圈sp的像侧包括至少一个非球面透镜，该非球面透镜具有成形为负屈光力从中心向周边部增大的面。这允许满意地校正像面弯曲。
[0143]
如第一实施例至第四实施例、第六实施例和第七实施例那样，光学系统l0可以包括紧挨着孔径光圈sp的校正透镜系统is。如果在光学系统l0中配置校正透镜系统is，则校正透镜系统is可以由一个透镜构成。从校正像差的观点来看，校正透镜系统is可以由两个或多于两个透镜构成，但是这增大了校正透镜系统is的重量。这导致用于移动校正透镜系统is的致动器的尺寸增大，从而导致光学系统l0的尺寸增大。
[0144]
各个实施例的光学系统l0被设计成允许残余畸变像差。即使在轴外光线的入射高度高的第一透镜单元l1中没有非球面透镜，该设计也提供了足够的光学性能。因此，如各个
实施例的光学系统l0那样，第一透镜单元l1可以完全由球面透镜组成。这允许防止由于制造误差而引起的光学性能的恶化。
[0145]
此外，由于各个实施例的光学系统l0被设计为允许残余畸变像差，所以包括光学系统l0的光学装置可以包括存储关于光学系统l0的畸变像差量的信息的存储器。关于畸变像差量的信息可以是指示光学系统l0的畸变像差量的信息或者用于通过图像处理来校正光学系统l0的畸变像差的校正值信息。包括光学系统l0的光学装置的示例包括具有可更换镜头的照相机系统的可更换镜头(镜头设备)和诸如小型数字照相机等的一体型照相机。
[0146]
将参照图15描述光学系统l0用于具有可更换镜头的照相机系统的可更换镜头的情况。图15是具有可更换镜头的照相机系统的示意图，该照相机系统包括可更换镜头200和照相机主体100。可更换镜头200的存储器201存储关于与光学系统l0等同的光学系统202的畸变像差量的信息。可更换镜头200通过经由安装部(未示出)构成的与照相机主体100的通信路径300来将关于畸变像差量的信息传输到照相机主体100。照相机主体100的图像处理单元101可以使用从可更换镜头200获得的关于畸变像差量的信息，来对利用图像传感器102捕获由光学系统202形成的光学图像而获得的图像数据进行校正。尽管在图15中，通信路径300直接连接存储器201和图像处理单元101，但是存储器201和图像处理单元101不一定进行直接通信。例如，照相机主体100和可更换镜头200之间的通信可以主要由通信控制单元(例如，未示出的微计算机)来进行。
[0147]
接下来，将示出分别对应于第一实施例至第七实施例的数值示例1至7。
[0148]
在各个数值示例的面数据中，r表示各个光学面的曲率半径，d表示第m面和第(m 1)面之间的轴上间隔(光轴上的距离)，其中m是自光入射面计数的面的编号，nd表示各个光学构件针对d线的折射率，νd表示光学构件的阿贝数。一些材料的阿贝数νd表示为：
[0149]
νd＝(nd-1)/(nf-nc)
[0150]
其中，nd、nf和nc是针对d线(波长：587.6nm)、f线(波长：486.1nm)、c线(波长：656.3nm)的夫琅和费(fraunhofer)线的相应折射率。
[0151]
在数值示例中，焦距、f值和半视角(
°
)是当各个实施例的光学系统l0聚焦于无穷远处的物体时的值。后焦距bf是表示为自由空间中的长度的从最终透镜面到像面ip的距离。总光学长度是通过将后焦距bf加到从第一透镜面到最终透镜面的距离而获得的值。
[0152]
如果光学面是非球面，则在面编号的右边放置符号*。非球面的形状表示为，
[0153]
x＝(h2/r)/[1 {1-(1 k)(h/r)2}
1/2
] a4
×
h4 a6
×
h6 a8
×
h8 a10
×h10
a12
×h12
[0154]
其中x是在光轴方向上相对于面顶点的位移，h是在垂直于光轴方向上相对于光轴的高度，r是近轴曲率半径，k是圆锥常数，以及a4、a6、a8、a10、a12分别是各阶的非球面系数。
[0155]
各非球面系数中的符号“e
±
xx”指示
“×
10
±
xx”。
[0156]
数值示例1
[0157]
以mm为单位
[0158]
面数据
[0159][0160]
非球面数据
[0161]
第13面
[0162]
k＝0.00000e 000 a4＝1.51499e-005 a6＝-1.89505e-008
[0163]
a8＝4.59451e-010 a10＝-1.29807e-012 a12＝-2.87757e-015
[0164]
各种数据
[0165][0166]
透镜单元数据
[0167][0168]
单个透镜数据
[0169][0170][0171]
数值示例2
[0172]
以mm为单位
[0173]
面数据
[0174][0175]
非球面数据
[0176]
第15面
[0177]
k＝0.00000e 000 a4＝2.14904e-005 a6＝-6.26885e-009
[0178]
a8＝3.11936e-010 a10＝-1.96590e-012 a12＝3.25155e-015
[0179]
各种数据
[0180][0181]
透镜单元数据
[0182][0183]
单个透镜数据
[0184][0185][0186]
数值示例3
[0187]
以mm为单位
[0188]
面数据
[0189][0190]
非球面数据
[0191]
第17面
[0192]
k＝0.00000e 000 a4＝1.70126e-005 a6＝-2.50325e-009
[0193]
a8＝1.03885e-010 a10＝-5.41918e-013 a12＝1.15952e-015
[0194]
各种数据
[0195][0196]
透镜单元数据
[0197][0198]
单个透镜数据
[0199][0200][0201]
数值示例4
[0202]
以mm为单位
[0203]
面数据
[0204][0205]
非球面数据
[0206]
第14面
[0207]
k＝0.00000e 000 a4＝-1.52854e-005 a6＝-2.71853e-008
[0208]
a8＝-4.82286e-010
[0209]
第15面
[0210]
k＝0.00000e 000 a4＝1.02317e-005 a6＝-5.45429e-008
[0211]
a8＝-1.79351e-010 a10＝-8.19774e-013 a12＝-9.61042e-016
[0212]
各种数据
[0213][0214][0215]
透镜单元数据
[0216]
单个透镜数据
[0217]
数值示例5
[0218]
以mm为单位
[0219]
面数据
[0220][0221]
非球面数据
[0222]
第17面
[0223]
k＝0.00000e 000 a4＝2.83931e-005 a6＝-5.17075e-008
[0224]
a8＝1.49551e-009 a10＝-1.23012e-011 a12＝3.69169e-014
[0225]
各种数据
[0226][0227][0228]
透镜单元数据
[0229]
单个透镜数据
[0230]
数值示例6
[0231]
以mm为单位
[0232]
面数据
[0233]
非球面数据
[0234]
第15面
[0235]
k＝0.00000e 000 a4＝1.37287e-005 a6＝7.17992e-009
[0236]
a8＝3.79205e-010 a10＝-1.27723e-012 a12＝-3.75238e-016
[0237]
各种数据
[0238][0239]
透镜单元数据
[0240][0241]
单个透镜数据
[0242][0243][0244]
数值示例7
[0245]
以mm为单位
[0246]
面数据
[0247][0248]
非球面数据
[0249]
第15面
[0250]
k＝0.00000e 000 a4＝2.43759e-005 a6＝-2.41897e-008
[0251]
a8＝1.11961e-009 a10＝-1.07335e-011 a12＝3.35241e-014
[0252]
各种数据
[0253][0254]
透镜单元数据
[0255][0256]
单个透镜数据
[0257]
[0258][0259]
下表示出了实施例中的各种值。
[0260]
表1
[0261]
[0262]
[0263][0264]
摄像设备
[0265]
将参照图16描述使用根据本公开实施例的光学系统l0作为镜头设备的数字静态照相机(摄像设备)。在图16中，附图标记10表示照相机主体，并且11表示包括第一实施例至第七实施例中的一个中描述的光学系统l0的镜头设备。附图标记12表示诸如ccd传感器或cmos传感器等的固态图像传感器(光电转换元件)，其容纳在照相机主体10中并且接收由镜头设备11形成的光学图像，并对图像进行光电转换。照相机主体10可以是包括快速转向镜的所谓的单镜头反射照相机，或者是没有快速转向镜的所谓的无镜照相机。
[0266]
将根据本公开实施例的光学系统l0应用于诸如数字静态照相机等的摄像设备提供了一种摄像设备，该摄像设备能够使用更少受到不期望的光的影响的具有高光学性能的光学系统来拍摄被摄体图像。
[0267]
本公开提供了更少受到不期望的光的影响的具有高光学性能的光学系统。
[0268]
虽然已经参考示例性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示例性实施例。所附权利要求的范围应符合最广泛的解释，以便包含所有这样的修改和等同结构与功能。