光學(xué)系統(tǒng)和包括該光學(xué)系統(tǒng)的圖像拾取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)和包括該光學(xué)系統(tǒng)的圖像拾取裝置，其適合于例如在諸如數(shù) 字靜態(tài)照相機(jī)、數(shù)字視頻照相機(jī)、電視（TV)照相機(jī)、監(jiān)控照相機(jī)、鹵化銀膠片照相機(jī)等的圖 像拾取裝置中使用的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 希望用于圖像拾取裝置中的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)在聚焦期間保持減少的像差變動(dòng) 和在任何物距的增強(qiáng)的光學(xué)性能，并且具有緊湊的和輕重量的便于高速聚焦的聚焦透鏡單 元。對(duì)于圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)典型地采用的聚焦類型包括圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡單元的 部分用于聚焦的內(nèi)聚焦類型。與圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)的全部組件都需要被移動(dòng)的一些其它聚 焦類型相比，內(nèi)聚焦類型更容易使得能夠?qū)崿F(xiàn)用于聚焦的透鏡單元（聚焦透鏡單元）的尺 寸縮小和重量減少并且便于高速聚焦。
[0003] -般而言，在圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)中，較近的拍攝距離造成更多的各種像差。特 別是，當(dāng)被拍攝的物體在如此近的范圍以至于像對(duì)物之比大約是1時(shí)，各種像差顯著 地增加，從而導(dǎo)致劣化的光學(xué)性能。主要用于拍攝近距離處的物體的拍攝鏡頭被已知 為"微距（macro)鏡頭"。在日本專利申請(qǐng)公開No. 2006-153942和日本專利申請(qǐng)公開 No. 2011-048232中，公開了浮動(dòng)（floating)類型的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)，其中，透鏡單元中 的兩個(gè)或更多個(gè)被配置為在聚焦期間移動(dòng)以減少由于聚焦造成的像差變動(dòng)。
[0004] 在日本專利申請(qǐng)公開No. 2006-153942中，公開了由四個(gè)透鏡單元（即，從物側(cè)到 像側(cè)依次布置的第一正透鏡單元、第二負(fù)透鏡單元、第三正透鏡單元和第四負(fù)透鏡單元） 構(gòu)成的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)。為了從無限遠(yuǎn)處的物體聚焦到近距離處的物體，第二透鏡單元 朝向像側(cè)移動(dòng)，而第三透鏡單元朝向物側(cè)移動(dòng)。
[0005] 在日本專利申請(qǐng)公開No. 2011-048232中，公開了由六個(gè)透鏡單元（即，從物側(cè)到 像側(cè)依次布置的第一正透鏡單元、第二負(fù)透鏡單元、第三正透鏡單元、第四正透鏡單元、第 五負(fù)透鏡單元和第六正透鏡單元）構(gòu)成的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)。為了從無限遠(yuǎn)處的物體聚焦 到近距離處的物體，至少移動(dòng)三個(gè)透鏡單元。
[0006] -般而言，在內(nèi)聚焦類型和浮動(dòng)類型的聚焦中，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)的 每一個(gè)透鏡單元的折光力和配置是重要的。特別是，恰當(dāng)?shù)剡x擇多個(gè)透鏡單元中的哪些透 鏡單元將作為浮動(dòng)透鏡元件而移動(dòng)是重要的。
[0007] 除非恰當(dāng)?shù)刂付四切┮蛩?，否則在以下方面出現(xiàn)困難：使聚焦透鏡單元更緊湊 并且重量更輕，減少聚焦期間的像差變動(dòng)，以及對(duì)于在從無限遠(yuǎn)處的物體到近距離處的物 體的任何物距處聚焦獲得增強(qiáng)的光學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡單元，其中相鄰的透鏡單元之 間的間隔在聚焦期間改變，所述光學(xué)系統(tǒng)包括：被布置為最靠近物側(cè)的正透鏡單元；被配 置為在聚焦期間移動(dòng)的具有負(fù)折光力的第一聚焦透鏡單元和具有負(fù)折光力的第二聚焦透 鏡單元；以及具有正折光力并且被布置在具有負(fù)折光力的第一聚焦透鏡單元和具有負(fù)折光 力的第二聚焦透鏡單元之間的中間透鏡單元，其中，具有負(fù)折光力的第一聚焦透鏡單元和 具有負(fù)折光力的第二聚焦透鏡單元被配置為在從無限遠(yuǎn)處的物體聚焦于近距離處的物體 期間朝向像側(cè)移動(dòng)。
[0009] 從參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0010] 圖IA是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的聚焦在無限遠(yuǎn)處的物體上時(shí)的透鏡截面圖。
[0011] 圖IB是根據(jù)實(shí)施例1的聚焦在近距離處的物體上時(shí)的透鏡截面圖。
[0012] 圖2A是根據(jù)實(shí)施例1的聚焦在無限遠(yuǎn)處的物體上時(shí)的像差圖。
[0013] 圖2B是根據(jù)實(shí)施例1的聚焦在近距離處的物體上時(shí)的像差圖。
[0014] 圖3A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的聚焦在無限遠(yuǎn)處的物體上時(shí)的透鏡截面圖。
[0015] 圖3B是根據(jù)實(shí)施例2的聚焦在近距離處的物體上時(shí)的透鏡截面圖。
[0016] 圖4A是根據(jù)實(shí)施例2的聚焦在無限遠(yuǎn)處的物體上時(shí)的像差圖。
[0017] 圖4B是根據(jù)實(shí)施例2的聚焦在近距離處的物體上時(shí)的像差圖。
[0018] 圖5A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的聚焦在無限遠(yuǎn)處的物體上時(shí)的透鏡截面圖。
[0019] 圖5B是根據(jù)實(shí)施例3的聚焦在近距離處的物體上時(shí)的透鏡截面圖。
[0020] 圖6A是根據(jù)實(shí)施例3的聚焦在無限遠(yuǎn)處的物體上時(shí)的像差圖。
[0021] 圖6B是根據(jù)實(shí)施例3的聚焦在近距離處的物體上時(shí)的像差圖。
[0022] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取裝置的主要部分的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0024] 現(xiàn)在，描述根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)和包括該光學(xué)系統(tǒng)的圖像拾取裝置。根據(jù)本發(fā) 明，提供了包括多個(gè)透鏡單元的光學(xué)系統(tǒng)，其中，相鄰的透鏡單元之間的間隔在聚焦期間改 變。在所述多個(gè)透鏡單元的全部透鏡單元之中，具有正折光力的透鏡單元被布置為最靠近 物側(cè)。并且，光學(xué)系統(tǒng)包括在聚焦期間被移動(dòng)的各自具有負(fù)折光力的聚焦透鏡單元LFl和 LF2、以及被布置在兩個(gè)聚焦透鏡單元之間的具有正折光力的中間透鏡單元。
[0025] 圖IA和IB是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的光學(xué)系統(tǒng)的當(dāng)焦點(diǎn)分別在無限遠(yuǎn)和近距離的 物體時(shí)的透鏡截面圖。圖2A和2B是根據(jù)實(shí)施例1的光學(xué)系統(tǒng)的當(dāng)焦點(diǎn)分別在無限遠(yuǎn)和近 距離的物體時(shí)的縱向像差圖。實(shí)施例1是具有28. 52度的場(chǎng)角和大約3. 5的F數(shù)的光學(xué)系 統(tǒng)。
[0026] 圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的光學(xué)系統(tǒng)的當(dāng)焦點(diǎn)分別在無限遠(yuǎn)和近距離的 物體時(shí)的透鏡截面圖。圖4A和4B是根據(jù)實(shí)施例2的光學(xué)系統(tǒng)的當(dāng)焦點(diǎn)分別在無限遠(yuǎn)和近 距離的物體時(shí)的縱向像差圖。實(shí)施例2是具有32. 82度的場(chǎng)角和大約3. 5的F數(shù)的光學(xué)系 統(tǒng)。
[0027] 圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的光學(xué)系統(tǒng)的當(dāng)焦點(diǎn)分別在無限遠(yuǎn)和近距離的 物體時(shí)的透鏡截面圖。圖6A和6B是根據(jù)實(shí)施例3的光學(xué)系統(tǒng)的當(dāng)焦點(diǎn)分別在無限遠(yuǎn)和近 距離的物體時(shí)的縱向像差圖。實(shí)施例3是具有26. 44度的場(chǎng)角和大約2. 92的F數(shù)的光學(xué) 系統(tǒng)。
[0028] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取裝置的主要部分的示意圖。在每一個(gè)透鏡截面 圖上，左邊是物側(cè)（前側(cè)、放大側(cè)），而右邊是像側(cè)（后側(cè)、縮小側(cè)）。在透鏡截面圖中，光學(xué) 系統(tǒng)由OL代表。
[0029] 第一透鏡單元Ll具有正折光力，第二透鏡單元L2具有負(fù)折光力，第三透鏡單元具 有正折光力，第四透鏡單元具有負(fù)折光力，以及第五透鏡單元具有正折光力。根據(jù)本發(fā)明的 透鏡單元依賴于在聚焦期間透鏡單元之間的間隔的變化而彼此分開。任何透鏡單元可以具 有至少單個(gè)透鏡，而不是必須由至少一個(gè)透鏡構(gòu)成。
[0030] 光學(xué)系統(tǒng)包括孔徑光闌SP和具有固定的孔徑比的輔助光闌SSP(光斑截止 (flare-cut)光闌）。在從無限遠(yuǎn)處的物體到近距離處的物體的聚焦期間透鏡單元所跟隨 的移動(dòng)軌跡由帶有"聚焦"描述的箭頭表示。當(dāng)用作視頻照相機(jī)或數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的成像 光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，像平面IP對(duì)應(yīng)于諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的固態(tài)圖像拾取元件（光電 轉(zhuǎn)換元件）的圖像拾取平面，并且當(dāng)用于鹵化銀膠片照相機(jī)時(shí)，像平面IP對(duì)應(yīng)于膠片平面。 在球面像差圖中，符號(hào)d、g、C和F分別代表d線、g線、C線和F線。
[0031] 在像散圖中，符號(hào)dM代表d線上的子午像平面，符號(hào)dS代表d線上的弧矢像平面， 符號(hào)gM代表g線上的子午像平面，以及符號(hào)gS代表g線上的弧矢像平面。在橫向色差圖 中，符號(hào)g、C和F分別代表g線、C線和F線。符號(hào)Fno代表F數(shù)。在任何實(shí)施例中，具有 負(fù)折光力的透鏡單元中的至少兩個(gè)（聚焦透鏡單元LFl和LF2)被配置成為了聚焦而移動(dòng)。
[0032] 具有正折光力的中間透鏡單元被布置在聚焦透鏡單元LFl和LF2之間。在根據(jù)本 發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)中，中間透鏡單元被布置在孔徑光闌SP的附近，以便減小中間透鏡單元的 有效孔徑。