光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)裝置和制造光學(xué)系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于像捕捉光學(xué)系統(tǒng)，諸如數(shù)碼相機(jī)、膠片相機(jī)和攝像機(jī)的最佳光學(xué) 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，已經(jīng)提出了具有廣角的小型單焦點(diǎn)鏡頭（例如，見(jiàn)專利文獻(xiàn)1)。用于小型 數(shù)碼相機(jī)的大多數(shù)變焦鏡頭近來(lái)使用可伸縮型鏡筒-當(dāng)不使用相機(jī)時(shí)，該鏡筒縮回相機(jī)中 的公知鏡筒。此外，正如變焦鏡頭，已經(jīng)提出了當(dāng)不使用相機(jī)時(shí)，使鏡筒縮回相機(jī)中，并且相 對(duì)于無(wú)限遠(yuǎn)的物點(diǎn)，其焦距不會(huì)改變的具有廣角的廣角單焦點(diǎn)鏡頭。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)清單
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本專利公開(kāi)號(hào)No. 2011-076021 (A)
[0006] 專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)號(hào)No. 2008-40033 (A)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問(wèn)題
[0008] 然而，在常見(jiàn)廣角鏡頭的情況下，該光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)（totallength)很長(zhǎng)，并且前 透鏡直徑很大。因此，將這種鏡頭用于當(dāng)不使用時(shí)使鏡筒縮回相機(jī)的小型相機(jī)不利于小型 化這種相機(jī)。此外，常見(jiàn)單焦點(diǎn)廣角鏡頭不具有足夠的亮度，并且光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)很長(zhǎng)。
[0009] 鑒于上文，本發(fā)明的目的是提供具有小型化和高光學(xué)性能的光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)裝 置，并且制造該光學(xué)系統(tǒng)的方法。
[0010] 技術(shù)方案
[0011] 為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)系統(tǒng)按從物體側(cè)的順序，具有：具 有負(fù)屈光力的第一透鏡；作為正彎月透鏡并且具有面向物體的凸表面的第二透鏡；孔徑光 闌；以及具有面向物體的凸表面的第三透鏡，并且該光學(xué)系統(tǒng)滿足下述條件式。
[0012] 6.6<|fl2/f
[0013] 其中，f12表示所述第一透鏡和所述第二透鏡的合成焦距，以及f?表示所述光學(xué)系 統(tǒng)的焦距。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第一透鏡是具有面向像的凹表 面的負(fù)彎月透鏡。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第三透鏡具有正屈光力。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選位于離像最近的透鏡的像側(cè)表面是 非球面。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第一透鏡、第二透鏡和第三透 鏡均是球面透鏡。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式。
[0019] 0. 75<{(-fl)/d}/f<l. 20
[0020] 其中，fl表示所述第一透鏡的焦距，以及d表示從所述第一透鏡的物體側(cè)表面到 位于離像最近的透鏡的像側(cè)表面的光軸上的距離。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)裝置，包括上述光學(xué)系統(tǒng)的任何一個(gè)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的制造光學(xué)系統(tǒng)的方法是用于下述光學(xué)系統(tǒng)的方法，該光 學(xué)系統(tǒng)按從物體側(cè)的順序，包括：具有負(fù)屈光力的第一透鏡；作為正彎月透鏡并且具有面 向物體的凸表面的第二透鏡；孔徑光闌；和具有面向物體的凸表面的第三透鏡，該方法包 括：將每一透鏡組裝在鏡筒中，使得滿足下述條件式。
[0023] 6. 6<|fl2/f
[0024] 其中，fl2表示所述第一透鏡和所述第二透鏡的合成焦距，以及f?表示所述光學(xué)系 統(tǒng)的焦距。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)，按從物體側(cè)的順序，具有：第一透鏡組、孔徑 光闌和第二透鏡組，所述第一透鏡組按從物體側(cè)的順序，包括負(fù)透鏡和正透鏡；所述第二透 鏡組包括作為面向物體的凸表面的、離物體最近的透鏡表面，以及設(shè)置為離像最近的正透 鏡，并且該光學(xué)系統(tǒng)滿足下述條件式。
[0026] 0. 172<Llr2/L2r2<0.700
[0027] 其中，Llr2表示所述第一透鏡組的負(fù)透鏡的像側(cè)透鏡表面的曲率半徑，以及L2r2 表示所述第一透鏡組的正透鏡的像側(cè)透鏡表面的曲率半徑。
[0028] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第一透鏡組具有正屈光力，以 及所述第一透鏡組的負(fù)透鏡具有面向像的凹表面。
[0029] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式。
[0030] 1. 00<fl/f2<9. 00
[0031] 其中，fl表示所述第一透鏡組的焦距，以及f2表示所述第二透鏡組的焦距。
[0032] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第二透鏡組中，設(shè)置為離像最 近的正透鏡是具有面向像的凸表面的彎月透鏡。
[0033] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第二透鏡組具有至少兩個(gè)膠合 透鏡。
[0034] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式。
[0035] 1. 9<TL/f<2. 5
[0036] 其中，TL表示從所述光學(xué)系統(tǒng)中離物體最近的透鏡表面到近軸像面的長(zhǎng)度，以及 f表示所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
[0037] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第二透鏡組按從物體側(cè)的順 序，包括：具有面向物體的凸表面的正透鏡和具有面向像的凹表面的負(fù)透鏡的膠合透鏡； 具有面向物體的凹表面的負(fù)透鏡和具有面向像的凸表面的正透鏡的膠合透鏡；以及具有面 向像的凸表面的正彎月透鏡。
[0038] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選所述第二透鏡組包括為非球面的至 少一個(gè)表面。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光學(xué)裝置，包括上述光學(xué)系統(tǒng)的任何一個(gè)。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面的制造光學(xué)系統(tǒng)的方法是制造下述光學(xué)系統(tǒng)的方法，該光 學(xué)系統(tǒng)按從物體側(cè)的順序，包括：第一透鏡組、孔徑光闌和第二透鏡組，該方法包括：將每 一透鏡組裝在鏡筒中，使得所述第一透鏡組按從物體側(cè)的順序，包括負(fù)透鏡和正透鏡；所述 第二透鏡組包括設(shè)置為離物體最近且是面向物體的凸表面的透鏡表面以及設(shè)置為離像最 近的正透鏡，并且滿足下述條件式。
[0041] 0. 172<Llr2/L2r2<0. 700
[0042] 其中，Llr2表示所述第一透鏡組的負(fù)透鏡的像側(cè)透鏡表面的曲率半徑，以及L2r2 表示所述第一透鏡組的正透鏡的像側(cè)透鏡表面的曲率半徑。
[0043] 有益效果
[0044] 本發(fā)明能提供小型并且具有高光學(xué)性能的光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)裝置，以及制造該光學(xué) 系統(tǒng)的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1是圖示根據(jù)實(shí)例1的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0046]圖2是示出在聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例1的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0047] 圖3是圖示根據(jù)實(shí)例2的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0048]圖4是示出在聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例2的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0049] 圖5是圖示根據(jù)實(shí)例3的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0050]圖6是示出在聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例3的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0051] 圖7示出包括根據(jù)由實(shí)例1至3表示的實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)碼相機(jī)（光學(xué)裝 置），其中，圖7A是正視圖，以及圖7B是后視圖；
[0052] 圖8是沿圖7A中的A-A'線的截面圖；
[0053] 圖9是圖示制造根據(jù)由實(shí)例1至3表示的實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的方法的流程圖；
[0054] 圖10是圖示根據(jù)實(shí)例4的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0055]圖11是示出在聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例4的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0056] 圖12是圖示根據(jù)實(shí)例5的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0057]圖13是示出在聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例5的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0058] 圖14是圖示根據(jù)實(shí)例6的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0059] 圖15是示出在聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例6的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0060] 圖16是圖示根據(jù)實(shí)例7的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0061]圖17是示出當(dāng)聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例7的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0062] 圖18是圖示根據(jù)實(shí)例8的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的截面圖；
[0063] 圖19是示出當(dāng)聚焦無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)例8的光學(xué)系統(tǒng)的各種像差的圖；
[0064] 圖20示出包括根據(jù)由實(shí)例4至8表示的實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)碼相機(jī)（光學(xué)裝 置），其中，圖20A是正視圖，以及圖20B是后視圖；
[0065] 圖21是沿圖20A中的A-A'線的截面圖；以及
[0066] 圖22是圖示制造根據(jù)由實(shí)例4至8表示的實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067] 現(xiàn)在，將參考圖，描述實(shí)施例1。
[0068] 如圖1所示，實(shí)施例1的光學(xué)系統(tǒng)WL按從物體側(cè)的順序，包括具有負(fù)屈光力物第 一透鏡L1、作為具有面向物體的凸表面的正彎月透鏡的第二透鏡L2、孔徑光闌S和具有面 向物體的凸表面的第三透鏡L3,并且光學(xué)系統(tǒng)WL滿足下述條件式（1)。
[0069] 6. 6<|fl2/f-(1)
[0070] 其中，f12表示第一透鏡L1和第二透鏡L2的合成焦距，以及f表示光學(xué)系統(tǒng)WL的 焦距。
[0071] 在設(shè)計(jì)成像光學(xué)系統(tǒng)，諸如攝影鏡頭中，通常難以實(shí)現(xiàn)更廣視角和更大孔徑，而不 增加光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。當(dāng)孔徑變得越大時(shí)，變得難以在校正彗差和像散的同時(shí)，校正球面像 差。此外，如果加寬視角而不增加光學(xué)系統(tǒng)的尺寸，變得難以校正球面像差、像散和各種色 差。
[0072] 在具有上述構(gòu)造的根據(jù)該實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)WL中，然而，能在不使用相機(jī)時(shí)， 使鏡筒縮回到相機(jī)中，即使光學(xué)系統(tǒng)的尺寸小，也能實(shí)現(xiàn)亮度（Fno:約2. 8)和廣角（約 75° )，并且使用少量透鏡，能良好地校正球面像差、彗差和色差。此外，通過(guò)最小化縮回狀 態(tài)中的鏡筒部分的厚度，該光學(xué)系統(tǒng)WL有助于使相機(jī)更薄。
[0073]將光學(xué)系統(tǒng)WL設(shè)計(jì)成反焦型（retrofocustype)，其中，使具有正屈光力的透 鏡組設(shè)置為比具有屈光力的第一透鏡L1更接近像，因此，能抑制包括彗差和場(chǎng)曲的各種像 差，并且即使光學(xué)系統(tǒng)的尺寸小，也能增加視角。
[0074] 此外，孔徑光闌S設(shè)置在第二透鏡L2的像側(cè)上，因此，能在保持最接近物體的第一 透鏡L1的有效直徑小的同時(shí)，良好地校正畸變和場(chǎng)曲。
[0075] 條件式（1)規(guī)定第一透鏡L1和第二透鏡L2的合成焦距。通過(guò)滿足條件式（1)，能 減少彗差和畸變。
[0076] 如果當(dāng)未到達(dá)條件式（1)的下限值時(shí)，合成焦距H2是為正值，那么第二透鏡L2 的屈光力變得太高。這增加了第二透鏡的像側(cè)表面的曲率半徑，因此，向外彗差增加并且校 正這種情形變得困難。如果當(dāng)未達(dá)到條件式（1)的下限值時(shí)，合成焦距H2為負(fù)值，第二透 鏡L2的屈光力變得過(guò)低。這