光学系统和包括光学系统的成像装置制造方法及图纸

本公开涉及光学系统和包括光学系统的成像装置。一种光学系统，包括从物侧到像侧依次布置的具有正折光力的第一透镜单元、在聚焦期间移动的具有正折光力的第二透镜单元，以及具有负折光力的第三透镜单元。在聚焦期间，光学系统的光轴上的相邻透镜单元之间的距离改变。第一透镜单元由从物侧到像侧依次布置的衍射光学元件和负透镜组成。负透镜具有弯月形状，其中凹表面面向物侧。

Optical systems and imaging devices including optical systems

The present disclosure relates to an optical system and an imaging device including an optical system. An optical system includes a first lens unit with a positive refraction force arranged successively from the object side to the image side, a second lens unit with a positive refraction force moving during focusing, and a third lens unit with a negative refraction force. During focusing, the distance between adjacent lens units on the optical axis of the optical system changes. The first lens unit is composed of a diffractive optical element and a negative lens arranged successively from the object side to the image side. The negative lens has a meniscus shape, in which the concave surface faces the object side.

【技术实现步骤摘要】
光学系统和包括光学系统的成像装置
本专利技术涉及适用于数字摄像机、数字静态相机、广播相机、卤化银胶片相机、监视相机和其它成像装置的光学系统。
技术介绍
已知使用衍射光学元件作为光学系统的一部分使得可以校正色差。美国专利申请公开No.2012/0229921讨论了使用衍射光学元件作为望远透镜的光学系统，其包括具有正焦度的第一透镜单元、在聚焦中移动的第二透镜单元以及第三透镜单元。在美国专利申请公开No.2012/0229921中讨论的光学系统中，衍射光学元件部署在第一透镜单元中。在美国专利申请公开No.2012/0229921中讨论的光学系统是通过第二透镜单元执行聚焦的所谓内对焦(innerfocus)类型。
技术实现思路
在内对焦光学系统中，通过聚焦组的光束(lightflux)的高度取决于聚焦组的位置而较大的改变。因此，容易改变内对焦光学系统的光学性能。另外，当在光学系统包括少量透镜以便减小光学系统的尺寸和重量的情况下增强第一透镜单元的正焦度时，变得难以充分校正在第一透镜单元中发生的像差。因而，变得难以实现优异的光学性能。美国专利申请公开No.2012/0229921中讨论的光学系统不足以在由物距造成的光学性能改变的减小与光学系统的小型化和重量减小之间实现良好的平衡。本专利技术针对小尺寸和重量轻的光学系统，该光学系统具有在聚焦时改变较小的优异光学性能，并针对包括光学系统的成像装置。根据本专利技术的一方面，一种光学系统包括从物侧到像侧依次布置的具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元，以及具有负折光力的第三透镜单元。在聚焦期间，第二透镜单元移动，使得光学系统的光轴上的相邻透镜单元之间的距离改变。第一透镜单元由从物侧到像侧依次配设的衍射光学元件和负透镜组成，负透镜具有弯月形状，其中凹表面面向物侧。参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本专利技术的其它特征将变得清楚。附图说明图1是例示根据第一示例性实施例的光学系统的横截面视图。图2A和图2B是例示根据第一示例性实施例的光学系统的像差的图。图3是例示根据第二示例性实施例的光学系统的横截面视图。图4A和图4B是例示根据第二示例性实施例的光学系统的像差的图。图5是例示根据第三示例性实施例的光学系统的横截面视图。图6A和图6B是例示根据第三示例性实施例的光学系统的像差的图。图7是例示根据第四示例性实施例的光学系统的横截面视图。图8A和图8B是例示根据第四示例性实施例的光学系统的像差的图。图9是例示根据第五示例性实施例的光学系统的横截面视图。图10A和图10B是例示根据第五示例性实施例的光学系统的像差的图。图11是例示成像装置的示意图。具体实施方式下面参考附图描述根据本专利技术的光学系统和包括光学系统的成像装置的示例性实施例。下面描述的本专利技术的每个实施例可以单独实现，或者在必要的情况下或者在单个实施例中组合来自各个实施例的元件或特征是有益的情况下作为本专利技术的多个实施例或其特征的组合实现。根据每个示例性实施例的光学系统包括具有正焦度(即，光焦度)的第一透镜单元和第二透镜单元，以及具有负焦度的第三透镜单元。三个透镜单元从物侧到像侧依次布置。当执行聚焦时，移动第二透镜单元，并改变光轴上相邻透镜单元之间的距离。每个透镜单元可以包括一个或多个透镜。每个透镜单元可以包括孔径光阑。图1、图3、图5、图7和图9分别例示了根据第一示例性实施例至第五示例性实施例的、聚焦在无限远处物体上的光学系统的横截面视图。根据每个示例性实施例的光学系统用于诸如摄像机、数码相机、卤化银胶片相机和电视相机之类的成像装置中。在每个透镜横截面视图中，左侧与物侧对应，而右侧与像侧对应。根据每个示例性实施例的光学系统L0包括第一透镜单元L1、第二透镜单元L2和第三透镜单元L3。根据每个示例性实施例的光学系统L0中的第一透镜单元L1包括具有正焦度的衍射光学元件DOE和负透镜GN。衍射光学元件DOE和负透镜GN从物侧到像侧依次布置。负透镜GN具有弯月形状，其中负透镜GN的凹表面面向物侧。衍射光学元件DOE是包括衍射表面的光学元件。衍射光学元件DOE可以在单个透镜的透镜表面上或在胶合透镜的胶合表面上具有衍射表面。另外，衍射光学元件DOE可以是透镜单元，其中各自设有衍射表面的两个透镜有间隙地相邻部署，使得衍射表面彼此面对。进入衍射光学元件DOE的衍射表面的光通过光衍射效应会聚。另外，在每个透镜横截面视图中，光学系统L0包括孔径光阑SP和成像平面IP。在根据每个示例性实施例的光学系统L0中，孔径光阑SP在第三透镜单元L3的最远的物侧提供。在根据每个示例性实施例的光学系统L0用作摄像机或数码相机的成像光学系统的情况下，诸如电荷耦合器件(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器之类的固态成像设备(即，光电转换设备)部署在成像平面IP上。在根据每个示例性实施例的光学系统L0用于卤化银胶片相机的成像光学系统的情况下，在成像平面IP上部署胶片。包括面板(faceplate)、低通滤波器和红外截止滤光器的未示出的光学块可以部署在成像平面IP的物侧上。在每个透镜横截面视图中示出的箭头指示第二透镜单元L2在从无限远到短距离的聚焦中的移动方向。在根据每个示例性实施例的光学系统L0中，第二透镜单元L2在从无限远到短距离的聚焦中向物侧移动。图2A和图2B、图4A和图4B、图6A和图6B、图8A和图8B以及图10A和图10B分别是例示根据第一示例性实施例至第五示例性实施例的光学系统L0的像差的图。图2A、图4A、图6A、图8A和图10B是例示当聚焦在无限远处的物体上时发生的像差的图。图2B、图4B、图6B、图8B和图10B是例示当聚焦在有限距离处的物体上时发生的像差的图(图2B中为6m，图4B中为5m，图6B中为7m，图8B中为6m，图10B中为5m)。在每个像差图中的球面像差图中，Fno表示F数并指示相对于d线(即，波长为587.6nm)和g线(即，波长为435.8nm)的球面像差量。在每个像差图中的像散图中，ΔS表示弧矢成像平面上的像散量，ΔM表示子午成像平面上的像散量。每个像差图中的畸变像差(％)图例示了相对于d线的畸变像差量。每个像差图中的色差图例示了相对于g线的色差量。在上述图中，ω表示成像半场角(°)。接下来，描述根据每个示例性实施例的光学系统L0中的特征配置。根据每个示例性实施例的光学系统L0采用望远型焦度布置，其由包括具有正复合焦度的第一透镜单元L1和第二透镜单元L2的前组以及包括具有负焦度的第三透镜L3单元的后组构成。以这种方式，光学系统L0减小了透镜的总长度。在根据每个示例性实施例的光学系统L0中，前组的焦度由第一透镜单元L1和第二透镜单元L2共享。共享减弱了第一透镜单元L1的正焦度，其旁轴边缘光线的高度高，并且具有球面像差、彗形像差、轴上色差和其它像差大幅发生的趋势，并且因此，特别能够校正高阶像差。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，其特征在于，包括：从物侧到像侧依次布置的具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元，以及具有负折光力的第三透镜单元，其中：/n在聚焦期间，第二透镜单元移动，以使得在光学系统的光轴上的相邻透镜单元之间的距离改变，以及/n第一透镜单元由从物侧到像侧依次布置的衍射光学元件和负透镜组成，负透镜具有弯月形状，其中凹表面面向物侧。/n

【技术特征摘要】
20180514 JP 2018-0933661.一种光学系统，其特征在于，包括：从物侧到像侧依次布置的具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元，以及具有负折光力的第三透镜单元，其中：
在聚焦期间，第二透镜单元移动，以使得在光学系统的光轴上的相邻透镜单元之间的距离改变，以及
第一透镜单元由从物侧到像侧依次布置的衍射光学元件和负透镜组成，负透镜具有弯月形状，其中凹表面面向物侧。


2.如权利要求1所述的光学系统，其中满足以下条件表达式：
-0.55<f3/f<-0.06，
其中f3是第三透镜单元的焦距，并且f是光学系统的焦距。


3.如权利要求1所述的光学系统，其中满足以下条件表达式：
0.50<f1/f<1.00，
其中f1是第一透镜单元的焦距，并且f是光学系统的焦距。


4.如权利要求1所述的光学系统，其中满足以下条件表达式：
0.40<L/f<0.70，
其中L是光学系统的总长度，并且f是光学系统的焦距。


5.如权利要求1所述的光学系统，其中满足以下条件表达式：
0.18<f2/f<0.75，
其中f2是第二透镜单元的焦距，并且f是光学系统的焦距。


6.如权利要求1所述的光学系统，其中满足以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山贵嘉，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP