光学系统和包括该光学系统的图像拾取装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学系统和包括该光学系统的图像拾取装置，其适合于例如在诸如数 字静态照相机、数字视频照相机、电视（TV)照相机、监控照相机、卤化银胶片照相机等的图 像拾取装置中使用的图像拾取光学系统。
【背景技术】
[0002] 希望用于图像拾取装置中的图像拾取光学系统在聚焦期间保持减少的像差变动 和在任何物距的增强的光学性能，并且具有紧凑的和轻重量的便于高速聚焦的聚焦透镜单 元。对于图像拾取光学系统典型地采用的聚焦类型包括图像拾取光学系统中的透镜单元的 部分用于聚焦的内聚焦类型。与图像拾取光学系统的全部组件都需要被移动的一些其它聚 焦类型相比，内聚焦类型更容易使得能够实现用于聚焦的透镜单元（聚焦透镜单元）的尺 寸缩小和重量减少并且便于高速聚焦。
[0003] -般而言，在图像拾取光学系统中，较近的拍摄距离造成更多的各种像差。特 别是，当被拍摄的物体在如此近的范围以至于像对物之比大约是1时，各种像差显著 地增加，从而导致劣化的光学性能。主要用于拍摄近距离处的物体的拍摄镜头被已知 为"微距（macro)镜头"。在日本专利申请公开No. 2006-153942和日本专利申请公开 No. 2011-048232中，公开了浮动（floating)类型的图像拾取光学系统，其中，透镜单元中 的两个或更多个被配置为在聚焦期间移动以减少由于聚焦造成的像差变动。
[0004] 在日本专利申请公开No. 2006-153942中，公开了由四个透镜单元（即，从物侧到 像侧依次布置的第一正透镜单元、第二负透镜单元、第三正透镜单元和第四负透镜单元） 构成的图像拾取光学系统。为了从无限远处的物体聚焦到近距离处的物体，第二透镜单元 朝向像侧移动，而第三透镜单元朝向物侧移动。
[0005] 在日本专利申请公开No. 2011-048232中，公开了由六个透镜单元（即，从物侧到 像侧依次布置的第一正透镜单元、第二负透镜单元、第三正透镜单元、第四正透镜单元、第 五负透镜单元和第六正透镜单元）构成的图像拾取光学系统。为了从无限远处的物体聚焦 到近距离处的物体，至少移动三个透镜单元。
[0006] -般而言，在内聚焦类型和浮动类型的聚焦中，恰当地设置图像拾取光学系统的 每一个透镜单元的折光力和配置是重要的。特别是，恰当地选择多个透镜单元中的哪些透 镜单元将作为浮动透镜元件而移动是重要的。
[0007] 除非恰当地指定了那些因素，否则在以下方面出现困难：使聚焦透镜单元更紧凑 并且重量更轻，减少聚焦期间的像差变动，以及对于在从无限远处的物体到近距离处的物 体的任何物距处聚焦获得增强的光学性能。
【发明内容】
[0008] 根据本发明的一个实施例的光学系统包括多个透镜单元，其中相邻的透镜单元之 间的间隔在聚焦期间改变，所述光学系统包括：被布置为最靠近物侧的正透镜单元；被配 置为在聚焦期间移动的具有负折光力的第一聚焦透镜单元和具有负折光力的第二聚焦透 镜单元；以及具有正折光力并且被布置在具有负折光力的第一聚焦透镜单元和具有负折光 力的第二聚焦透镜单元之间的中间透镜单元，其中，具有负折光力的第一聚焦透镜单元和 具有负折光力的第二聚焦透镜单元被配置为在从无限远处的物体聚焦于近距离处的物体 期间朝向像侧移动。
[0009] 从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。
【附图说明】
[0010] 图IA是根据本发明实施例1的聚焦在无限远处的物体上时的透镜截面图。
[0011] 图IB是根据实施例1的聚焦在近距离处的物体上时的透镜截面图。
[0012] 图2A是根据实施例1的聚焦在无限远处的物体上时的像差图。
[0013] 图2B是根据实施例1的聚焦在近距离处的物体上时的像差图。
[0014] 图3A是根据本发明实施例2的聚焦在无限远处的物体上时的透镜截面图。
[0015] 图3B是根据实施例2的聚焦在近距离处的物体上时的透镜截面图。
[0016] 图4A是根据实施例2的聚焦在无限远处的物体上时的像差图。
[0017] 图4B是根据实施例2的聚焦在近距离处的物体上时的像差图。
[0018] 图5A是根据本发明实施例3的聚焦在无限远处的物体上时的透镜截面图。
[0019] 图5B是根据实施例3的聚焦在近距离处的物体上时的透镜截面图。
[0020] 图6A是根据实施例3的聚焦在无限远处的物体上时的像差图。
[0021] 图6B是根据实施例3的聚焦在近距离处的物体上时的像差图。
[0022] 图7是示出根据本发明的图像拾取装置的主要部分的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 现在将根据附图详细地描述本发明的优选实施例。
[0024] 现在，描述根据本发明的光学系统和包括该光学系统的图像拾取装置。根据本发 明，提供了包括多个透镜单元的光学系统，其中，相邻的透镜单元之间的间隔在聚焦期间改 变。在所述多个透镜单元的全部透镜单元之中，具有正折光力的透镜单元被布置为最靠近 物侧。并且，光学系统包括在聚焦期间被移动的各自具有负折光力的聚焦透镜单元LFl和 LF2、以及被布置在两个聚焦透镜单元之间的具有正折光力的中间透镜单元。
[0025] 图IA和IB是根据本发明实施例1的光学系统的当焦点分别在无限远和近距离的 物体时的透镜截面图。图2A和2B是根据实施例1的光学系统的当焦点分别在无限远和近 距离的物体时的纵向像差图。实施例1是具有28. 52度的场角和大约3. 5的F数的光学系 统。
[0026] 图3A和3B是根据本发明实施例2的光学系统的当焦点分别在无限远和近距离的 物体时的透镜截面图。图4A和4B是根据实施例2的光学系统的当焦点分别在无限远和近 距离的物体时的纵向像差图。实施例2是具有32. 82度的场角和大约3. 5的F数的光学系 统。
[0027] 图5A和5B是根据本发明实施例3的光学系统的当焦点分别在无限远和近距离的 物体时的透镜截面图。图6A和6B是根据实施例3的光学系统的当焦点分别在无限远和近 距离的物体时的纵向像差图。实施例3是具有26. 44度的场角和大约2. 92的F数的光学 系统。
[0028] 图7是示出根据本发明的图像拾取装置的主要部分的示意图。在每一个透镜截面 图上，左边是物侧（前侧、放大侧），而右边是像侧（后侧、缩小侧）。在透镜截面图中，光学 系统由OL代表。
[0029] 第一透镜单元Ll具有正折光力，第二透镜单元L2具有负折光力，第三透镜单元具 有正折光力，第四透镜单元具有负折光力，以及第五透镜单元具有正折光力。根据本发明的 透镜单元依赖于在聚焦期间透镜单元之间的间隔的变化而彼此分开。任何透镜单元可以具 有至少单个透镜，而不是必须由至少一个透镜构成。
[0030] 光学系统包括孔径光阑SP和具有固定的孔径比的辅助光阑SSP(光斑截止 (flare-cut)光阑）。在从无限远处的物体到近距离处的物体的聚焦期间透镜单元所跟随 的移动轨迹由带有"聚焦"描述的箭头表示。当用作视频照相机或数字静态照相机的成像 光学系统时，像平面IP对应于诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取元件（光电 转换元件）的图像拾取平面，并且当用于卤化银胶片照相机时，像平面IP对应于胶片平面。 在球面像差图中，符号d、g、C和F分别代表d线、g线、C线和F线。
[0031] 在像散图中，符号dM代表d线上的子午像平面，符号dS代表d线上的弧矢像平面， 符号gM代表g线上的子午像平面，以及符号gS代表g线上的弧矢像平面。在横向色差图 中，符号g、C和F分别代表g线、C线和F线。符号Fno代表F数。在任何实施例中，具有 负折光力的透镜单元中的至少两个（聚焦透镜单元LFl和LF2)被配置成为了聚焦而移动。
[0032] 具有正折光力的中间透镜单元被布置在聚焦透镜单元LFl和LF2之间。在根据本 发明的光学系统中，中间透镜单元被布置在孔径光阑SP的附近，以便减小中间透镜单元的 有效孔径。