CN114063269A - 光学系及摄像装置 - Google Patents

Abstract

实现小型且高性能的光学系及摄像装置。光学系从物体侧起依次包括具有正折射性的第1透镜组(31、G1)、具有正折射性的第2透镜组(32、G2)、及具有负折射性的第3透镜组(33、G3)，第1透镜组(G1)包括具有负折射性的第1a透镜小组(31a)及具有正折射性的第1b透镜小组(31b)。该光学系具有由2个式子所示的特定的光学特性。

Description

光学系及摄像装置

技术领域

本发明涉及光学系及摄像装置。

背景技术

近年，越来越要求数码相机等摄像装置具备高画质，并且，随着摄像元件的大型化及无反射镜式相机的出现等，短法兰距设计得到了推广。

作为该摄像装置所使用的摄像镜头等光学系，例如，已知一种第1透镜组被固定了的后调焦型的广角光学系(例如，参考专利文献1)。另外，已知一种广角光学系(例如，参考专利文献2、3)，其设置有作为最终透镜组的具有负折射性的透镜组。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本国特开2017－161847号公报

专利文献2：日本国特开2014－235176号公报

专利文献3：日本国特开2012－255842号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

如上所述，随着摄像元件的大型化及无反设镜式相机的出现等，短法兰距设计得到推广，因此在要求高性能化的同时，还要求光学系更小型化。

但是，专利文献1所记载的广角光学系中，最靠向像面侧的透镜组是具有正折射性的透镜组，所以不能采用在物体侧体现正折射性且在像面侧体现负折射性的镜头结构(长焦结构)而存在光学系的小型化不充分的问题。专利文献2所记载的中间调焦式镜头中，第3透镜组的横向放大率(lateral magnification)小，所以长焦结构的效能弱，存在光学系的小型化不充分的问题。专利文献3所记载的摄像镜头的后焦长较大，所以存在光学系整体的小型化不充分的问题。

本发明的一个方面的课题是实现小型且高性能的光学系及摄像装置。

(用以解决问题的技术手段)

为解决所述课题，本发明的一方式的光学系从物体侧起依次包括具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组，所述第1透镜组及所述第3透镜组相对于像面为固定状态，所述第2透镜组能沿光轴移动而使相邻于该第2透镜组的透镜组与该第2透镜组之间的间隔发生变化，所述第1透镜组从物体侧起依次包括具有负折射性的第1a透镜小组及具有正折射性的第1b透镜小组，所述第1a透镜小组由2个透镜成员构成，并且，所述光学系满足以下式子。

1.7≤β₃≤5.0·····(1)

0.4≤BF/Yi≤2.0·····(2)

Yi＝F_L×tanω·····(3)

其中，

β₃为所述第3透镜组在无限远焦时的横向放大率，

BF为所述光学系的后焦长，

Yi为通过式(3)所求取的所述光学系的最大理想像高，

F_L为所述光学系在无限远焦时的焦距，

ω为所述光学系在无限远焦时的最大视场角。

另外，为解决所述课题，本发明的一方式的摄像装置具备：所述光学系；以及摄像元件，其设置在该光学系的像侧且将该光学系所形成的光学像变换为电信号。

(发明的效果)

根据本发明的一方式，能够实现小型且高性能的光学系及摄像装置。

附图说明

图1是实施例1的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。

图2示出实施例1的光学系在无限远焦时的纵向像差。

图3是实施例2的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。

图4示出实施例2的光学系在无限远焦时的纵向像差。

图5是实施例3的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。

图6示出实施例3的光学系在无限远焦时的纵向像差。

图7是实施例4的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。

图8示出实施例4的光学系在无限远焦时的纵向像差。

图9是本发明的一实施方式的摄像装置的一例结构示意图。

<附图标记说明>

1 无反射镜式单眼相机

2 主体

3 镜筒

21 安装部

22 显示部

23 CCD传感器

24、CG 盖玻片

30 光学系

31、G1 第1透镜组

31a 第1a透镜小组

31b 第1b透镜小组

31c、S 光阑

32、G2 第2透镜组

33、G3 第3透镜组

OA 光轴

具体实施方式

以下，说明本发明的一实施方式的光学系的实施方式。更具体而言，例如，本实施方式所涉及的光学系及摄像装置能够较好地用作数码相机、数码摄像机等数码输出入设备的摄像光学系，其中，该数码相机、数码摄像机使用了固态摄像元件等。该光学系尤其能够较好地用作镜头可交换式相机的光学系。但是，以下说明的该光学系及摄像装置是本发明的光学系及摄像装置的一个方式，本发明的光学系及摄像装置不限定为以下方式。

1.光学系

1－1.光学结构

本发明的一实施方式的光学系从物体侧起依次由具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组构成。该光学系中，第1透镜组及第3透镜组相对于像面为固定状态，第2透镜组可沿光轴移动，从而使相邻于第2透镜组的透镜组与第2透镜组之间的间隔发生变化。第1透镜组从物体侧起依次包括具有负折射性的第1a透镜小组及具有正折射性的第1b透镜小组。第1a透镜小组由2个透镜成员构成。该光学系通过适当的透镜设置及折射强度设置，从而小型且高性能。

具有正折射性的第1透镜组、及具有正折射性的第2透镜组具有光收敛作用，具有负折射性的第3透镜组具有光发散作用，从而光学系整体成为长焦结构，从实现光学系的小型化的观点来看优选这种方式。

本说明书中，“透镜组”是1个以上透镜成员的集合，透镜组移动时，透镜成员以维持彼此相对位置关系的方式移动。本实施方式中，第1透镜组及第3透镜组相对于像面为固定状态，仅第2透镜组可沿光轴移动从而使相邻于第2透镜组的透镜组与第2透镜组之间的间隔发生变化。本实施方式中，通过第2透镜组的移动来进行调焦。因此，第2透镜组沿着光轴的移动可以说就是调焦动作。透镜组可由1个透镜成员构成，也可由多个透镜成员构成。在调焦动作时，透镜组中的透镜成员以保持彼此相对位置关系不变的方式移动。通过使透镜组之间的间隔发生变化，来进行调焦动作，但属于同一透镜组的透镜成员之间的间隔在调焦动作中不发生变化。

另外，本说明书中，透镜成员包括：透镜、以及由多个该透镜以无空气间隙的方式一体化而形成的接合透镜。该透镜包括：1个单透镜、以及由1个单透镜和树脂以无空气间隙的方式一体化而形成的复合透镜。单透镜由1种玻璃材料构成。具体而言，本实施方式中，由2个单透镜接合而成的1个接合透镜计为1个透镜成员，但透镜数计为2个。透镜(单透镜及复合透镜)计为1个透镜成员，透镜数也计为1个。

从实现光学系小型化观点来看，构成第1透镜组、第2透镜组、及第3透镜组的透镜的总数优选为10个以下。该总数若超过上限值，则有时会因设置更多的透镜而使得光学***全长变长。因此，可能难以实现光学系的小型化。

(1)第1透镜组

第1透镜组是该光学系中的设置在最靠向物体侧的透镜组，并且具有正折射性。第1透镜组从物体侧起依次包括具有负折射性的第1a透镜小组及具有正折射性的第1b透镜小组。

第1a透镜小组由第1透镜组中的最靠向物体侧的透镜成员和紧接其次的第2个透镜成员构成。从实现能够以较广的视场角来摄影的广角光学系的观点来看，第1a透镜小组优选具有负折射性。从抑制第1a透镜小组产生的像差及实现较广视场角的观点来看，第1a透镜小组更优选由2个具有负折射性的透镜成员构成。

第1b透镜小组是第1透镜组中的、以第1a透镜小组为准来看设置得靠向像侧的透镜成员的集合。第1b透镜小组整体具有正折射性即可。第1b透镜小组中的透镜成员的结构可适当决定。第1b透镜小组更优选含有具有正折射性的单透镜Lp。

光阑优选设置在第1a透镜小组与第1b透镜小组之间。若将光阑设置为以第1a透镜小组与第1b透镜小组之间为准来看靠向物体侧，则相当于出射光瞳位置设置得靠向物体侧，从而有时像侧的透镜成员(第3透镜组等)的外形需设计得较大。另外，若将光阑设置为以第1a透镜小组与第1b透镜小组之间为准来看靠向像侧，则光阑与像面之间的空间狭小，可能无法确保足够的空间来设置用于使作为调焦透镜组的第2透镜组移动的机构。于是，为了确保空间，需要延长光学***全长。所以，从光学系的小型化的观点来看，不优选将光阑设置为以第1a透镜小组与第1b透镜小组之间为准来看靠向物体侧。从光学系的小型化的观点来看，优选将光阑设置在第1a透镜小组与第1b透镜小组之间。其中，这里的光阑用来规定该光学系的光束径，也就是说，用来规定该光学系的F数。

(2)第2透镜组

第2透镜组设置在第1透镜组的像侧，并且具有正折射性。第2透镜组整体具有正折射性即可，有至少1个具有正折射性的透镜成员即可。在整体具有正折射性的前提范围内，可适当决定第2透镜组中的透镜成员的结构。从调焦时能够实现像差波动较少的良好性能的观点来看，第2透镜组更优选包括2以上透镜成员。

(3)第3透镜组

第3透镜组设置在第2透镜组的像侧且是设置在最靠向像侧的透镜组，并且具有负折射性。第3透镜组整体具有负折射性即可，有至少1个具有负折射性的透镜成员即可。在整体具有负折射性的前提范围内，可适当决定第3透镜组中的透镜成员结构。

(4)透镜组结构

该光学系从物体侧起依次包括具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组这仅3个透镜组。第1透镜组与第2透镜组之间、第2透镜组与第3透镜组之间不含有其他透镜组。在能够得到本实施方式的效果的前提范围内，本实施方式的光学系还可含有上述透镜组之外的其他光学元件。

从实现小型化及有效像差补正的观点来看，该光学系优选具有至少1面非球面。从主要对像散、彗形像差、及像场弯曲进行适当补正的观点来看，第1a透镜小组、第2透镜组、及第3透镜组之中的任1个优选具有至少1面非球面。另外，从主要对球面像差进行适当补正的观点来看，第1b透镜小组优选具有至少1面非球面。

1－2.调焦时的动作

该光学系的调焦方式为中间调焦式。本实施方式中，在第1透镜组及第3透镜组保持相对于像面为固定的状态下，第2透镜组沿光轴移动，从而进行从无限远焦状态到最近焦状态的调焦。从能够高速调焦，且易于以调焦时的光学系全长不发生变化的方式将镜筒形成为密封构造来防止灰尘及脏物等从缝隙进入镜筒内的观点来看，优选以这种方式调焦。第2透镜组优选为如下的调焦透镜组，该调焦透镜组沿着光轴移动来进行从无限远焦状态到最近焦状态的调焦。另外，调焦时，更优选第2透镜组沿着光轴向物体侧移动。

1－3.表达光学系条件的式子

本实施方式的光学系优选采用前述结构，并且满足以下说明的至少1个式子。

1.7≤β₃≤5.0·····(1)

其中，

β₃为第3透镜组在无限远焦时的横向放大率。

式(1)规定了无限远焦状态时的第3透镜组的横向放大率。从实现光学系的小型化的观点来看，优选满足式(1)。与此相对，若低于式(1)的下限，则第3透镜组的折射强度较弱而可能使长焦结构效能过弱。因此，光学系的全长较长，则可能难以实现光学系的小型化。另外，若超过式(1)的上限，则第3透镜组的折射强度可能过强。为了维持较高成像性能，需要对像差进行适当补正，从而可能需要较多的透镜。透镜个数增加，则光学系的全长会较长，从而难以实现光学系的小型化。

从实现光学系的小型化的观点来看，β₃更优选为1.73以上，更优选为1.75以上，进而优选为1.80以上。另外，从实现光学系的小型化的观点来看，β₃更优选为4.0以下，更优选为3.5以下，更优选为3.0以下，更优选为2.3以下，更优选为2.2以下，进而优选为2.1以下。

本实施方式的光学系优选满足下式。

0.4≤BF/Yi≤2.0·····(2)

其中，

BF为光学系的后焦长，

Y_i为光学系的最大理想像高。

上述最大理想像高Y_i通过下式(3)求取。

Y_i＝F_L×tanω·····(3)

其中，

F_L为光学系在无限远焦时的焦距，

ω为光学系在无限远焦时的半视场角。

式(2)用来规定后焦长BF与最大理想像高的比。具体而言，BF是光学系的无限远焦状态下的从最靠向像侧的透镜面到像面的、在光轴上的光学距离。若最靠向像侧的透镜面与像面之间隔着前述其他光学元件，则该其他光学元件的光学距离是该光学元件的在光轴上的空气换算距离(按空气介质中的光程所换算的距离)。作为该其他光学元件的例子，可举出具有平行的表面的玻璃平板状部件、滤光片等。作为该玻璃平板状部件，例如，可举出白玻璃、盖玻片等。

另外，最大理想像高Y_i是光学系的理想的最大像高。如式(3)所示，最大理想像高Y_i求取为光学系在无限远焦时的焦距F_L与光学系在无限远焦时的半视场角ω的正切(tan)的乘积。

从实现光学系的小型化的观点来看，优选满足式(2)。与此相对，若低于式(2)的下限，则最终透镜较接近像面，从而可能为了使最大视场角的光线通过最终透镜而将最终透镜的外径设计得过大。光学系的外径较大，则可能难以实现光学系的小型化。另外，若超过式(2)的上限，则像面与最终透镜之间需要较大的空气间隔，而使光学***全长可能过长。因此可能难以实现光学系的小型化。

从实现光学系的小型化的观点来看，BF/Y_i更优选为0.5以上，进而优选为0.6以上。另外，从实现光学系的小型化的观点来看，BF/Y_i更优选为1.8以下，更优选为1.6以下，更优选为1.4以下，进而优选为1.1以下。

关于本实施方式的光学系，若第1b透镜小组包括具有正折射性的单透镜Lp，则优选满足下式。

0.012≤ΔPgF_1b≤0.100·····(4)

其中，

ΔPgF_1b表示单透镜Lp的反常色散性(anomalous dispersibility)。

这里，“反常色散性”表达了相对于局部色散比基准线的偏差，其中，在以g线与F线的局部色散比为纵轴且以相对于d线的阿贝数νd为横轴的坐标系中，该基准线是穿过局部色散比为0.5393且νd为60.49的玻璃材料C7的坐标、以及局部色散比为0.5829且νd为36.30的玻璃材料F2的坐标的直线。

式(4)用来规定单透镜Lp的反常色散性。单透镜Lp是第1b透镜小组中的至少1个具有正折射性的透镜成员。满足式(4)，则相当于将反常色散性较高的透镜用在第1b透镜小组中。通常，在具有正折射性的透镜组内，使用高色散玻璃来作为具有负折射性的透镜，并且使用低色散玻璃来作为具有正折射性的透镜，从而进行色像差补正。但是，高色散玻璃的色散特性表现为2次方程曲线性，而低色散玻璃的色散特性表现为直线性，因此，即使组合使用这2种玻璃，可能也难以在全部波长域对色像差进行适当补正。但是，反常色散性较高的透镜的色散特性表现为2次方程曲线性，所以能够在全部波长域对色像差进行适当补正。满足式(4)，则能够对光轴上的色像差进行适当补正，从实现光学系的高性能化的观点来看，优选满足式(4)。

从实现光学系的高性能化的观点来看，ΔPgF_1b更优选为0.013以上，进而优选为0.014以上。另外，从实现光学系的高性能化的观点来看，ΔPgF_1b更优选为0.080以下，进而优选为0.060以下。

本实施方式的光学系优选满足下式。

1.0≤T_L/F_L≤2.9·····(5)

其中，

T_L为光学系的光学***全长，

F_L为光学系在无限远焦时的焦距。

式(5)用来规定光学系的光学***全长与光学系在无限远焦时的焦距的比。该比也就是长焦比。具体而言，T_L是光学系在无限远焦时的从最靠向物体侧的透镜面到像面的、在光轴上的光学距离。在能够得到本实施方式的效果的前提范围内，本实施方式的光学系还可包括透镜成员之外的光学元件，该透镜成员之外的光学元件的光学距离是该光学元件的在光轴上的空气换算距离。透镜成员之外的光学元件可为前述其他光学元件。作为上述透镜成员之外的光学元件的的例子，可举出具有平行的表面的玻璃平板状部件、滤光片等。作为该玻璃平板状部件，例如，可举出白玻璃、盖玻片等。

从对球面像差及光轴上的色像差等进行适当补正的观点及实现光学系的小型化的观点来看，优选满足式(5)。与此相对，若低于式(5)的下限，则相对于光学系在无限远焦时的焦距而言的、光学系的光学***全长过短，因此，难以对球面像差及光轴上的色像差等进行适当补正。另外，与组装公差相对应的像差发生量、即像差敏度会过高，因而可能要求较高的组装精度及零件精度。另外，若超过式(5)的上限，则相对于光学系在无限远焦时的焦距而言的、光学系的光学***全长可能过长。因此，难以实现光学系的小型化。

从对球面像差及光轴上的色像差等进行适当补正的观点来看，T_L/F_L更优选为1.5以上，进而优选为2.0以上。另外，从实现光学系的小型化的观点来看，T_L/F_L更优选为2.8以下，进而优选为2.7以下。

本实施方式的光学系优选满足下式。

0.5≤f₁/F_L≤1.1·····(6)

其中，

f₁为第1透镜组的焦距，

F_L为光学系在无限远焦时的焦距。

式(6)用来规定第1透镜组的焦距与摄影透镜在无限远焦时的焦距的比。从实现光学系的小型化的观点来看，优选满足式(6)。与此相对，若低于式(6)的下限，则第1透镜组的折射强度可能过强。因此，可能为了维持较高的成像性能而需要较多数量的透镜来对像差进行适当补正。透镜个数的增加，则会使光学系的全长增长，可能难以实现光学系的小型化。另外，若超过式(6)的上限，则第1透镜组的折射强度较弱而可能使长焦结构效能过弱。因此，光学系的全长较长，则可能难以实现光学系的小型化。

从实现光学系的小型化的观点来看，f₁/F_L更优选为0.6以上，进而优选为0.7以上。另外，从实现光学系的小型化的观点来看，f₁/F_L更优选为1.0以下，进而优选为0.9以下。

本实施方式的光学系优选满足下式。

1.0≤{1－(β₂)²}×(β₃)²≤4.0·····(7)

其中，

β₂为第2透镜组在无限远焦时的横向放大率，

β₃为第3透镜组在无限远焦时的横向放大率。

式(7)用来规定成像面的位移量与第2透镜组在光轴方向的移动量的比。从实现光学系的小型化的观点来看，优选满足式(7)。与此相对，若低于式(7)的下限，则第2透镜组的折射强度可能过弱。因此，进行从无限远焦状态到最近焦状态的调焦时，可能不得不将第2透镜组的移动量取得较大。第2透镜组的移动量增加，则可能导致将光学***全长设计得较长。所以，难以实现光学系的小型化。若超过式(7)的上限，则第2透镜组的折射强度可能过强。因此，为了维持较高的成像性能，可能需要较多数量的透镜来对像差进行适当补正。透镜个数增加，则可能导致将光学系的全长设计得较长，而难以实现光学系的小型化。

从实现光学系的小型化的观点来看，{1－(β₂)²}×(β₃)²更优选为1.2以上，进而优选为1.4以上。另外，从实现光学系的小型化的观点来看，{1－(β₂)²}×(β₃)²更优选为3.0以下，进而优选为2.0以下。

关于本实施方式的光学系，若第1透镜组具有光阑，则光学系优选满足下式。

0.1≤L_1a/Y_i≤0.9·····(8)

其中，

L_1a为从第1透镜组的最靠向物体侧的面到光阑的、在光轴上的距离，

Y_i为光学系的最大理想像高。

上述最大理想像高Y_i通过下式(3)来求取。

Y_i＝F_L×tanω·····(3)

F_L为光学系在无限远焦时的焦距，

ω为光学系在无限远焦时的最大视场角。

式(8)用来规定从第1透镜组的最靠向物体侧的面到光阑的、在光轴上的距离与最大理想像高的比。从光学系的高性能化及小型化的观点来看，优选满足式(8)。与此相对，若低于式(8)的下限，则第1a透镜小组的透镜设置自由度降低，不能有效地对像散或畸变进行补正，可能难以实现光学系的高性能化。另外，若超过式(8)的上限，则光学系的全长可能过长。因此，难以实现光学系的小型化。

从实现光学系的高性能化的观点来看，L_1a/Y_i更优选为0.2以上，进而优选为0.3以上。另外，从实现光学系的小型化的观点来看，L_1a/Y_i更优选为0.8以下，进而优选为0.7以下。

2.摄像装置

接着，对本发明的一实施方式的摄像装置进行说明。该摄像装置具备：上述实施方式的光学系；以及摄像元件，其设置在该光学系的像面侧且将该光学系所形成的光学像变换为电信号。本实施方式中的光学系例如为单焦点透镜。

这里，摄像元件并无限定，也可使用CCD(Charge Coupled Device)传感器及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)传感器等固态摄像元件、卤化银膜等。本实施方式的摄像装置可较好地适用于数码相机及摄像机等采用了上述固态摄像元件的摄像装置。另外，该摄像装置可以是镜头固定在了壳体上的镜头固定式摄像装置，或无反射镜式单眼相机等镜头可交换式摄像装置。

图9是本实施方式的摄像装置的一例结构示意图。如图9所示，无反射镜式单眼相机1具有：主体2；及镜筒3，其能介由安装部21来相对于主体2装拆。无反射镜式单眼相机1是摄像装置的一个方式。作为安装部21，可采用螺旋式及卡口式等安装方式。图9所示的例子中，使用了卡口式安装。

镜筒3具有光学系30。光学系30具备第1透镜组31、第2透镜组32、及第3透镜组33。第1透镜组31具备：第1a透镜小组31a、第1b透镜小组31b、及位于第1a透镜小组31a与第1b透镜小组31b之间的光阑31c。光学系30例如满足前述式(1)、(2)。

第1透镜组31具有正折射性，第2透镜组32具有正折射性，第3透镜组33具有负折射性。第1a透镜小组31a具有负折射性，第1b透镜小组31b具有正折射性。

主体2具有：显示部22、作为摄像元件的CCD传感器23、及盖玻片24。CCD传感器23在主体2中的设置位置满足：安装在了主体2上的镜筒3内的光学系30的光轴OA与CCD传感器23的中心轴重合。主体2也可具有实质上无折射性的平行平板，以此取代盖玻片24。

本实施方式的摄像装置更优选具有：图像处理部，其对摄像元件获取了的摄像图像数据进行电子化处理，并改变摄像图像的形状；以及图像补正数据保存部等，其用来保存图像补正数据及图像补正程序等，其中图像补正数据及图像补正程序等用于供该图像处理部对摄像图像数据进行处理。

若光学系较小型，则成像在成像面的摄像图像容易发生形状扭曲(歪曲)。此时，优选对摄像图像形状的扭曲进行补正。例如，该补正可如下实施：将扭曲补正数据预先保存在了图像补正数据保存部，由上述图像处理部使用保存在了图像补正数据保存部中的扭曲补正数据，其中，扭曲补正数据用于对摄像图像形状的扭曲进行补正。通过这样的摄像装置，能够进一步实现光学系的小型化，得到秀丽的摄像图像，并且，能够实现摄像装置整体的小型化。

另外，本实施方式的摄像装置中，优选将倍率色差补正数据预先保存在上述图像补正数据保存部。另外，上述图像处理部中，优选使用保存在了图像补正数据保存部中的倍率色差补正数据，来进行该摄像图像的倍率色差补正。由图像处理部对倍率色差，即色畸变进行补正，则可以削减用来构成光学系的透镜数量。因此，通过该摄像装置，能够进一步实现光学系的小型化。

(总结)

本发明的方式1的光学系从物体侧起依次包括：具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组，

所述第1透镜组及所述第3透镜组相对于像面为固定状态，所述第2透镜组可沿光轴移动，从而使相邻于该第2透镜组的透镜组与该第2透镜组之间的间隔发生变化，

所述第1透镜组从物体侧起依次包括具有负折射性的第1a透镜小组及具有正折射性的第1b透镜小组，所述第1a透镜小组由2个透镜成员构成，

并且，所述光学系满足以下式子，

1.7≤β₃≤5.0·····(1)

0.4≤BF/Y_i≤2.0·····(2)

Y_i＝F_L×tanω·····(3)

其中，

β₃为所述第3透镜组在无限远焦时的横向放大率，

BF为所述光学系的后焦长，

Y_i为通过式(3)所求取的所述光学系的最大理想像高，

F_L为所述光学系在无限远焦时的焦距，

ω为所述光学系在无限远焦时的最大视场角。

本发明的方式2的光学系在所述方式1的基础上可为如下方案，

所述第1b透镜小组包括具有正折射性的单透镜Lp，并且，所述光学系满足下式，

0.012≤ΔPgF_1b≤0.100·····(4)

其中，

ΔPgF_1b表示所述单透镜Lp的反常色散性。

本发明的方式3的光学系也可在所述方式1或2的基础上满足下式，

1.0≤T_L/F_L≤2.9·····(5)

其中，

T_L为所述光学系的光学***全长。

本发明的方式4的光学系也可在所述方式1～3中任一项的基础上满足下式，

0.5≤f₁/F_L≤1.1·····(6)

其中，

f₁为所述第1透镜组的焦距。

本发明的方式5的光学系也可在所述方式1～4中任一项的基础上满足下式，

1.0≤{1－(β₂)²}×(β₃)²≤4.0·····(7)

其中，

β₂为所述第2透镜组在无限远焦时的横向放大率。

本发明的方式6的光学系在所述方式1～5中任一项的基础上可为如下方案，

所述第1透镜组具有光阑，并且，

所述光学系满足下式，

0.1≤L_1a/Y_i≤0.9·····(8)

其中，

L_1a为从所述第1透镜组的最靠向物体侧的面到所述光阑的、在光轴上的距离。

本发明的方式7的光学系在所述方式1～6中任一项的基础上可为如下方案，

用来构成所述第1透镜组、所述第2透镜组、及所述第3透镜组的透镜的总数是10个以下。

本发明的方式8的光学系在所述方式1～7中任一项的基础上，可以有至少1面非球面。

本发明的方式9的摄影装置可具备：所述方式1～8中任一项所述的光学系；以及摄像元件，其设置在所述光学系的像侧且将所述光学系所形成的光学像变换为电信号。

本发明不限定为上述各实施方式，可在本发明所示的范围内进行各种变更。对不同实施方式中分别揭载的技术手段进行适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

〔实施例〕

以下，对本发明的一实施例进行说明。以下各表中，长度的单位均为“mm”，视场角的单位均为“°”。另外，“E+a”表示“×10^a”。

〔实施例1〕

图1是实施例1的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。实施例1的光学系从物体侧起依次包括具有正折射性的第1透镜组G1、具有正折射性的第2透镜组G2、及具有负折射性的第3透镜组G3。第1透镜组G1内设置着光阑S。图1所示的“IMG”是像面(成像面)，第3透镜组G3与像面IMG之间设置着盖玻片CG。图1中的“F”表示的是调焦透镜组，实施例1的光学系中，第2透镜组是调焦透镜组。

进行从无限远焦状态到最近焦状态的调焦时，在第1透镜组G1及第3透镜组G3分别保持相对于像面IMG固定而不移动的状态下，第2透镜组G2沿着光轴向物体侧移动。

第1透镜组从物体侧起依次包括具有负折射性的第1a透镜小组、光阑、及具有正折射性的第1b透镜小组。第1a透镜小组从物体侧起依次包括：在物体侧呈凸形状的负弯月透镜；以及，由在像侧具有非球面形状的树脂和双凹透镜一体化而形成的复合透镜。第1b透镜小组从物体侧起依次包括：双凸透镜；以及，由在物体侧呈凸形状的负弯月透镜和双凸透镜接合而形成的接合透镜。

第2透镜组从物体侧起依次包括：由在物体侧具有非球面形状的树脂和在像侧呈凸形状的负弯月透镜一体化而形成的复合透镜；以及，在物体侧及像侧均具有非球面形状且在像侧呈凸形状的正弯月透镜。

第3透镜组包括双凹透镜。

接着，对适用了具体数值的光学系的例子进行说明。表1是实施例1的光学系的面数据。

面数据的表中，“面序号”是从物体侧数起的透镜面的顺序，“r”是透镜面的曲率半径，“d”是透镜面在光轴上的间隔，“Nd”是相对于d线(波长λ＝587.56nm)的折射率，“vd”是相对于d线的阿贝数，“H”是有效半径。“ΔPgF”表示反常色散性。另外，面序号中的“*”表示透镜面是非球面，“S”表示光阑。另外，“d”的栏中，“D(11)”、“D(16)”等表示：透镜面在光轴上的间隔是在调焦时发生变化的可变间隔。

另外，曲率半径“INF”的意思是平面。表1中，No.1～11是第1透镜组G1的面序号，No.6表示的是光阑。No.12～16是第2透镜组G2的面序号。No.17、18是第3透镜组G3的面序号。No.19、20表示的是盖玻片CG。第1透镜组G1中，No.10、11所示的单透镜相当于前述单透镜Lp。

(表1)

表2示出实施例1的光学系的各种要素。该要素表中，“f”是光学系的焦距，“Fno”是F数，“ω”是半视场角，“Y”是最大像高，“T_L”是前述的光学***全长，“BF”是前述的后焦长。

(表2)

表3示出随着摄影距离变化而变化的可变间隔。该表中，“摄影距离”是从物体至光学系的最靠向物体侧的面的、在光轴上的距离。另外，该表中，摄影距离是“INF”时的各值，就是光学系在无限远焦时的值。另外，表中，“D(n)”(n是整数)代表对焦时的光学系中的在光轴上的可变间隔。

(表3)

摄影距离 INF 180.000

D(5) 4.520 2.978

D(7) 2.535 4.077

表4示出实施例1的光学系中各非球面的非球面系数。在通过下式对各非球面形状进行定义的情况下，表4中的非球面系数为供该定义所用的值。

z＝ch²/[1+{1－(1+K)c²h²}^1/2]+A4h⁴+A6h⁶+A8h⁸

上式中，“z”是从与光轴相垂直的基准面起的沿光轴方向的非球面变形量，“c”是曲率(1/r)、“h”是从光轴起的高度，“K”是圆锥系数，“An”(n是整数)是n级非球面系数。未示出的面序号所对应的非球面系数是0。

(表4)

表5示出用来构成实施例1的光学系的各透镜组的焦距。

(表5)

另外，图2示出实施例1的光学系在无限远焦时的纵向像差。关于各图所示的纵向像差，面向图时，从左侧依次为球面像差(SA(mm))、像散(AST(mm))、畸变(DIS(％))。其他实施例中也一样。

在示出球面像差的图中，纵轴表达F数(图中，记作“FNO”)，横轴表达散焦。在示出球面像差的图中，实线表示对应于d线(波长λ＝587.56nm)的球面像差，点线表示对应于g线(波长λ＝435.84nm)的球面像差，虚线表示对应于C线(波长λ＝656.28nm)的球面像差。

在示出像散的图中，纵轴表达像高(图中，记作“Y”)，横轴表达散焦。在示出像散的图中，实线表示相对于d线的弧矢面像散，虚线表示相对于d线的子午面像散。

在示出畸变的图中，纵轴表达像高(图中，记作“Y”)，横轴表达百分比％。

〔实施例2〕

图3是实施例2的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。图4示出实施例2的光学系在无限远焦时的纵向像差。实施例2的光学系从物体侧起依次包括具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组。第1透镜组G1内设置着光阑S。

进行从无限远焦状态到最近焦状态的调焦时，在第1透镜组G1及第3透镜组G3分别保持相对于像面IMG固定而不移动的状态下，使第2透镜组G2沿着光轴向物体侧移动。

表6示出实施例2的光学系的面数据。表6中，No.1～11是第1透镜组G1的面序号，No.6表示的是光阑。No.12～15是第2透镜组G2的面序号。No.16～20是第3透镜组G3的面序号。No.21、22表示的是盖玻片CG。第1透镜组G1中，No.10、11所示的单透镜相当于前述单透镜Lp。

(表6)

表7示出实施例2的光学系的各种要素。表8示出实施例2的光学系中随着摄影距离变化而变化的可变间隔。表9示出实施例2的光学系中各非球面的非球面系数。表10示出构成实施例2的光学系的各透镜组的焦距。

(表7)

(表8)

摄影距离 INF 180.000

D(11) 5.482 3.828

D(15) 2.500 4.155

(表9)

(表10)

(实施例3)

图5是实施例3的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。图6示出实施例3的光学系在无限远焦时的纵向像差。实施例3的光学系从物体侧起依次包括具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组。第1透镜组G1内设置着光阑S。

进行从无限远焦状态到最近焦状态的调焦时，在第1透镜组G1及第3透镜组G3分别保持相对于像面IMG固定而不移动的状态下，第2透镜组G2沿着光轴向物体侧移动。

表11示出实施例3的光学系的面数据。表11中，No.1～11是第1透镜组G1的面序号，No.6表示的是光阑。No.12～16是第2透镜组G2的面序号。No.17～19是第3透镜组G3的面序号。No.20、21表示的是盖玻片CG。第1透镜组G1中，No.9、10所示的单透镜相当于前述单透镜Lp。

(表11)

表12示出实施例3的光学系的各种要素。表13示出实施例3的光学系中随着摄影距离变化而变化的可变间隔。表14示出实施例3的光学系中各非球面的非球面系数。表15示出构成实施例3的光学系的各透镜组的焦距。

(表12)

(表13)

摄影距离 INF 175.000

D(11) 4.530 2.468

D(16) 2.503 4.565

(表14)

(表15)

(实施例4)

图7是实施例4的光学系在无限远焦时的光学结构的示意图。图8示出实施例4的光学系在无限远焦时的纵向像差。实施例4的光学系从物体侧起依次包括具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组。第1透镜组G1内设置着光阑S。

进行从无限远焦状态到最近焦状态的调焦时，在第1透镜组G1及第3透镜组G3分别保持相对于像面IMG固定而不移动的状态下，第2透镜组G2沿着光轴向物体侧移动。

表16示出实施例4的光学系的面数据。表14中，No.1～11是第1透镜组G1的面序号，No.6表示的是光阑。No.12～16是第2透镜组G2的面序号。No.17、18是第3透镜组G3的面序号。No.19、20表示的是盖玻片CG。第1透镜组G1中，No.10、11所示的单透镜相当于前述单透镜Lp。

(表16)

表17示出实施例4的光学系的各种要素。表18示出实施例4的光学系中随着摄影距离变化而变化的可变间隔。表19示出实施例4的光学系中各非球面的非球面系数。表20示出构成实施例4的光学系的各透镜组的焦距。

(表17)

(表18)

摄影距离 INF 180.000

D(11) 4.112 2.569

D(16) 2.504 4.047

(表19)

(表20)

实施例1～4中各式所计算出的值及该式中所采用了的数值示于表21。

(表21)

Claims (9)

1.一种光学系，

所述光学系从物体侧起依次包括：具有正折射性的第1透镜组、具有正折射性的第2透镜组、及具有负折射性的第3透镜组，

所述第1透镜组及所述第3透镜组相对于像面为固定状态，所述第2透镜组能沿光轴移动而使相邻于该第2透镜组的透镜组与该第2透镜组之间的间隔发生变化，

所述第1透镜组从物体侧起依次包括具有负折射性的第1a透镜小组及具有正折射性的第1b透镜小组，

所述第1a透镜小组由2个透镜成员构成，并且，

所述光学系满足以下式子，

1.7≤β₃≤5.0·····(1)，

0.4≤BF/Y_i≤2.0·····(2)，

Y_i＝F_L×tanω·····(3)，

其中，

β₃为所述第3透镜组在无限远焦时的横向放大率，

BF为所述光学系的后焦长，

Y_i为通过式(3)所求取的所述光学系的最大理想像高，

F_L为所述光学系在无限远焦时的焦距，

ω为所述光学系在无限远焦时的最大视场角。

2.根据权利要求1所述的光学系，其中，

所述第1b透镜小组包括具有正折射性的单透镜Lp，并且，

所述光学系满足下式，

0.012≤ΔPgF_1b≤0.100·····(4)，

其中，ΔPgF_1b表示所述单透镜Lp的反常色散性。

3.根据权利要求1所述的光学系，其满足下式，

1.0≤T_L/F_L≤2.9·····(5)，

其中，T_L为所述光学系的光学***全长。

4.根据权利要求1所述的光学系，其满足下式，

0.5≤f₁/F_L≤1.1·····(6)，

其中，f₁为所述第1透镜组的焦距。

5.根据权利要求1所述的光学系，其满足下式，

1.0≤{1－(β₂)²}×(β₃)²≤4.0·····(7)，

其中，β₂为所述第2透镜组在无限远焦时的横向放大率。

6.根据权利要求1所述的光学系，其中，

所述第1透镜组具有光阑，并且，

所述光学系满足下式，

0.1≤L_1a/Y_i≤0.9·····(8)，

其中，L_1a为从所述第1透镜组的最靠向物体侧的面到所述光阑的、在光轴上的距离。

7.根据权利要求1所述的光学系，其中，

用来构成所述第1透镜组、所述第2透镜组、及所述第3透镜组的透镜的总数是10个以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学系，其具有至少1面非球面。

9.一种摄像装置，其具备：

权利要求1～8中任一项所述的光学系；以及

摄像元件，其设置在所述光学系的像侧且将所述光学系所形成的光学像变换为电信号。

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