光学系统、以及拍摄装置的制作方法

1.本发明涉及具备多个光学元件的光学系统、以及具备所述光学系统的拍摄装置。


背景技术：

2.以往，已知各种具备反射光学元件的光学系统。
3.例如，cn216956501u中记载的光学系统具备从物体侧向像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、以及第三透镜组，第一透镜组具备具有正屈光力的第一透镜、以及能够弯折光轴的棱镜，第二透镜组包含两个透镜，第三透镜组包含一个透镜，该光学系统通过使第三透镜组在光轴方向上移动来进行调焦。
4.另外，us9557627b2中记载的光学系统具备从物体侧向像侧依次排列的第一透镜组、以及第二透镜组，第一透镜组具备具有正屈光力的第一透镜、以及能够弯折光轴的棱镜，第二透镜组包含四个透镜，该光学系统通过使第二透镜组在光轴方向上移动来进行调焦。该光学系统的光学全长ttl为16mm以下，焦距在8～14mm范围内。
5.另外，us20210048628a1中记载的光学系统具备从物体侧向像侧依次排列的第一透镜组、以及第二透镜组，第一透镜组具备具有正屈光力的第一透镜、以及能够弯折光轴的棱镜，第二透镜组包含四个透镜，该光学系统通过使第二透镜组在光轴方向上移动来进行调焦。在该光学系统中，后焦长(bfl)大。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：cn216956501u
9.专利文献2：us9557627b2
10.专利文献3：us20210048628a1。


技术实现要素：

11.发明要解决的问题
12.本发明的课题在于，提供一种能够配置于薄型的拍摄装置、并且具有大口径且能够长焦拍摄的光学系统、以及具备该光学系统的拍摄装置。
13.用于解决问题的方案
14.本发明的光学系统，具备：
15.从物体侧向像侧依次排列的第一光学元件组、第二光学元件组以及第三光学元件组，
16.第一光学元件组具有正屈光力并且能够弯折光轴，
17.第二光学元件组包含至少三个透镜并且具有负屈光力，
18.第三光学元件组包含至少一个透镜并且具有正屈光力，
19.在将所述第三光学元件组的焦距设为f
g3
，并将该光学系统整体在无限远合焦时的焦距设为f时，满足：
20.3＞f
g3
/f＞0.5。
21.另外，在所述光学系统中，
22.也可以通过所述第三光学元件组沿着所述光轴移动来进行调焦。
23.另外，在所述光学系统中，
24.所述第三光学元件组中包含的透镜的数量也可以小于所述第二光学元件组中包含的透镜的数量。
25.另外，在所述光学系统中，
26.所述透镜组也可以构成为入射光瞳位于所述反射光学元件内。
27.另外，在所述光学系统中，
28.所述反射光学元件为棱镜，
29.在将被所述反射面弯折之前的所述光轴设为第一光轴，并将所述第一光轴相对于所述反射面的角度设为α时，可以满足：
30.30
°
≤α≤60
°
。
31.另外，在所述光学系统中，
32.在将被所述反射面弯折之后的所述光轴设为第二光轴，将无限远合焦时在所述第一光轴的最大有效直径设为d1，并将在所述第二光轴的最大有效直径设为d2时，可以满足：
33.1＜d1/d2＜2。
34.另外，在所述光学系统中，
35.所述透镜组中包含的所述至少一个透镜的阿贝数可以为40以上。
36.另外，在所述光学系统中，
37.在将所述透镜组的焦距设为f1时，可以满足：
38.1.2＞f1/f＞0.4。
39.另外，在所述光学系统中，
40.所述第二光学元件组还可以包含从物体侧向像侧排列的具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、以及具有负屈光力的第三透镜。
41.另外，在所述光学系统中，
42.所述第二光学元件组中包含的任意一个透镜具有负屈光力，
43.该透镜的折射率n可以满足：
44.折射率n＞1.5。
45.另外，在所述光学系统中，
46.在将从所述透镜组中最靠近反射光学元件侧的透镜的反射光学元件侧的面到所述第二组中最靠近反射光学元件侧的透镜的反射光学元件侧的面为止的沿着所述光轴的距离设为s1，并将从该光学系统的最靠近物体侧的透镜中的物体侧的面到成像面为止的沿着所述光轴的距离设为ttl时，可以满足：
47.0.5＜s1/ttl＜0.1。
48.另外，在所述光学系统中，
49.在将作为所述焦距f与入射光瞳直径的比值的f值设为f
no
时，无限远合焦时的所述f值的范围可以为：
50.1.6≤f
no
≤8。
51.另外，在所述光学系统中，
52.在将从该光学系统的最靠近物体侧的透镜中的物体侧的面到成像面为止的沿着所述光轴的距离设为ttl，并将该光学系统的有效焦距设为efl时，可以满足：
53.1＜ttl/efl＜1.5。
54.另外，在所述光学系统中，
55.在将从无限远合焦时的该光学系统的最靠近像侧的透镜中的像侧的面到成像面为止的沿着所述光轴的距离设为bfl，并将从该光学系统的最靠近物体侧的透镜中的物体侧的面到成像面为止的沿着光轴的距离设为ttl时，可以满足：
56.bfl/ttl≤0.25。
57.另外，在所述光学系统中，
58.该光学系统的实际焦距可以为12mm以上。
59.另外，在所述光学系统中，
60.在将该光学系统在被所述反射面弯折之前的所述光轴即第一光轴的延伸方向上的尺寸设为mh时，可以满足：
61.5mm≤mh≤13mm。
62.另外，在所述光学系统中，
63.所述第一光学元件组包括：包含至少一个透镜并且具有正屈光力的透镜组以及具有能够弯折光轴的反射面的反射光学元件；或者所述第一光学元件组包括一体形成的光学元件，其由具有正屈光力的透镜部分和能够弯折光轴的棱镜部分组成。
64.另外，本发明的拍摄装置，具备：
65.上述任一个光学系统；以及
66.配置于所述光学系统的成像位置的图像传感器。
附图说明
67.图1是表示本实施方式的拍摄装置的结构的示意图。
68.图2是表示所述拍摄装置所具备的光学系统的结构的示意图。
69.图3是实施例1的光学系统的透镜结构图。
70.图4是实施例1的光学系统在无限远合焦时的纵向像差图。
71.图5是实施例1的光学系统在1000mm合焦时的纵向像差图。
72.图6是实施例1的光学系统在无限远合焦时的横向像差图。
73.图7是实施例1的光学系统在1000mm合焦时的横向像差图。
74.图8是实施例2的光学系统的透镜结构图。
75.图9是实施例2的光学系统在无限远合焦时的纵向像差图。
76.图10是实施例2的光学系统在1000mm合焦时的纵向像差图。
77.图11是实施例2的光学系统在无限远合焦时的横向像差图。
78.图12是实施例2的光学系统在1000mm合焦时的横向像差图。
79.图13是实施例3的光学系统的透镜结构图。
80.图14是实施例3的光学系统在无限远合焦时的纵向像差图。
81.图15是实施例3的光学系统在1000mm合焦时的纵向像差图。
82.图16是实施例3的光学系统在无限远合焦时的横向像差图。
83.图17是实施例3的光学系统在1000mm合焦时的横向像差图。
84.图18是实施例4的光学系统的透镜结构图。
85.图19是实施例4的光学系统在无限远合焦时的纵向像差图。
86.图20是实施例4的光学系统在1000mm合焦时的纵向像差图。
87.图21是实施例4的光学系统在无限远合焦时的横向像差图。
88.图22是实施例4的光学系统在1000mm合焦时的横向像差图。
89.图23是实施例5的光学系统的透镜结构图。
90.图24是实施例5的光学系统在无限远合焦时的纵向像差图。
91.图25是实施例5的光学系统在1000mm合焦时的纵向像差图。
92.图26是实施例5的光学系统在无限远合焦时的横向像差图。
93.图27是实施例5的光学系统在1000mm合焦时的横向像差图。
具体实施方式
94.以下参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
95.本实施方式的拍摄装置是数码相机、智能手机、平板电脑设备等能够拍摄对象物的拍摄装置，以下说明的拍摄装置例如是智能手机。
96.如图1所示，拍摄装置100具备：光学系统1，其配置为至少一部分内置于智能手机主体(拍摄装置主体)101；以及图像传感器5，其配置于光学系统1的成像位置。具体而言，该拍摄装置100具备智能手机主体101、光学系统1、图像传感器5、以及显示从图像传感器5输出的拍摄(图像)数据的液晶显示屏等显示部102。
97.配置于该光学系统1的成像位置的图像传感器5是将由光学系统1形成的光学影像转换为电信号(拍摄数据)的元件，本实施方式的图像传感器5是cmos图像传感器。该图像传感器5的有效像高ih是该图像传感器5的对角线长度的一半，图像传感器5的帧是3∶4、9∶16、3∶2等。
98.光学系统1具备沿着光轴c从物体侧向像侧依次排列的至少第一光学元件组g1、第二光学元件组g2、以及第三光学元件组g3。这些各光学元件组g1、g2、g3均包括至少一个透镜等光学元件。本实施方式的光学系统1沿着光轴c从物体侧向像侧依次具有第一光学元件组g1、第二光学元件组g2、第三光学元件组g3、以及光学滤光片(在本实施方式的例子中为ir滤光片)6。另外，该光学系统1具有配置于光轴c的预定位置的光圈(光圈装置)7、以及配置于第一光学元件组g1的物体侧的保护玻璃8。
99.在该光学系统1中，在调焦(对焦/focusing)时，第一光学元件组g1以及第二光学元件组g2在光轴c上距离图像传感器5(光学系统1的成像面)的距离固定，另一方面，第三透镜组g3沿着光轴c移动。即，在本实施方式的光学系统1中，各光学元件组g1、g2、g3中的第三光学元件组g3构成对焦透镜组。
100.另外，调焦时的第三光学元件组g3的移动由以往公知的各种机构进行。另外，光学系统1中的防抖(手抖动修正)可以通过传感器位移方式、透镜位移方式(光学元件组整体位移、第三光学元件组位移)中的任意一种方式进行。
101.以下，对光学系统1中的各光学元件组g1～g3进行详细说明。
102.第一光学元件组g1包括：包含至少一个透镜并且具有正屈光力的透镜组10；以及具有能够弯折光轴c的反射面15a的反射光学元件15。在本实施方式的第一光学元件组g1中，透镜组10包括一个透镜11，反射光学元件15为棱镜，是玻璃制的。另外，第二光学元件组g2包含至少三个透镜并且具有负屈光力。本实施方式的第二光学元件组g2包含三个透镜(第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23)。在这三个透镜21、22、23中，第一透镜21具有负屈光力，第二透镜22具有正屈光力，第三透镜23具有负屈光力。另外，第三光学元件组g3包含至少一个透镜并且具有正屈光力。本实施方式的第三光学元件组g3包含一个透镜31。
103.本实施方式的光学系统1具备：弯折部10a，其使光线(来自物体的光)入射并弯折所入射的光线的光轴c；以及主体部10b，其内置于智能手机主体101。弯折部10a是配置有第一光学元件组g1的部位，主体部10b是配置有第二光学元件组g2以及第三光学元件组g3的部位。在该光学系统1中，将弯折部10a中的光轴(即，被反射面15a弯折之前的光轴)也称为第一光轴c1，将主体部10b中的光轴(即，被反射面15a弯折之后的光轴)也称为第二光轴c2。
104.另外，在本实施方式的光学系统1中，透镜组10以及第三光学元件组g3是为了方便的名称，其还包括仅由一个光学元件(透镜等)构成的部件。即，透镜组10以及第三光学元件组g3均包括至少一个透镜等光学元件。另外，在光学系统1中，在调焦时在光轴c上的位置固定的光学元件(透镜等)和移动的光学元件之间分别进行区分，将所区分的区域内的所述固定的至少一个光学元件作为一个透镜组，将所区分的区域内的所述移动的至少一个光学元件作为另一个透镜组。
105.在此，在将第三光学元件组g3的焦距设为f
g3
，并将光学系统1整体在无限远合焦时的焦距设为f时，光学系统1可以满足下述公式(1)。
106.3＞f
g3
/f＞0.5
…
(1)
107.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(1)，得到具有大口径并且能够进行长焦拍摄的光学系统(所谓的大口径长焦透镜)，即进行后调焦(rear focusing)的光学系统。能够利用光学系统1进行长焦拍摄。
108.在光学系统1中，在该比率(f
g3
/f)为3以上时，第三光学元件组g3的光焦度变弱，调焦行程变大。另一方面，在光学系统1中，在该比率(f
g3
/f)为0.5以下时，第三光学元件组g3的光焦度变得过强，无法取得光学系统1(多个光学元件组g1、g2、g3)整体的光焦度平衡，高视角的性能降低。
109.另外，从调焦行程和各光学元件组g1、g2、g3的光焦度构成的观点出发，更优选光学系统1满足下述公式(2)。
110.2.5＞f
g3
/f＞0.8
…
(2)
111.另外，在该光学系统1中，也可以通过第三光学元件组g3沿着光轴c移动来进行调焦。如此，通过构成为使配置于光学系统1的主体部(比棱镜15更靠近像侧的部位)1b的多个光学元件21、22、23、31的一部分(第三光学元件组)g3在第二光轴c2方向(被反射面15a弯折后的光轴方向)上移动来进行调焦，能够抑制使光学元件(在本实施方式的例子中为透镜)31在第二光轴c2方向(图2中的上下方向)上移动的机构等的负荷、驱动时的振动等，并且能够实现该机构简单化、小型化等，从而适当地抑制主体部10b在第一光轴c1方向(图2中的左右方向)上的尺寸。
112.另外，在该光学系统1中，第三光学元件组g1中包含的透镜31的数量可以比第二光
学元件组g2中包含的透镜21、22、23的数量小。由此，能够进一步抑制在第二光轴c2方向上驱动第三光学元件组g3的机构的负荷、驱动时的振动等，并且能够实现该机构的进一步简单化、小型化等，从而进一步抑制主体部10b在第一光轴c1方向上的尺寸。
113.另外，在该光学系统1中，第一光学元件组g1的透镜组10还可以构成为入射光瞳位于棱镜15内。由此，能够进一步减小光学系统1的光学全长。
114.另外，在该光学系统1中，第一光学元件组g1的反射光学元件为棱镜15，在将被该棱镜15的反射面15a弯折之前的光轴设为第一光轴c1，并将第一光轴c1相对于反射面15a的角度设为α时，光学系统1可以满足下述公式(3)。
115.30
°
≤α≤60
°…
(3)
116.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(3)，能够抑制光学系统1在第一光轴c1方向上的尺寸。本实施方式的光学系统1中的角度α为45
°
。
117.另外，在该光学系统1中，
118.在将被反射面15a弯折之后的光轴c设为第二光轴c2，将无限远合焦时在第一光轴c1的最大有效直径设为d1，并将在第二光轴c2的最大有效直径设为d2时，光学系统1可以满足下述公式(4)。
119.1＜d1/d2＜2
…
(4)
120.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(4)，能够充分减小光学系统1的主体部10b在第一光轴c1方向上的尺寸，由此，能够在内置有主体部10b的状态下将光学系统1(即，大口径长焦透镜)配置于智能手机等薄型的拍摄装置100。
121.另外，位于第一光轴c1的最大有效直径d1更详细而言是通过透镜11的光线的最大有效直径，位于第二光轴c2的最大有效直径d2更详细而言是通过第二光学元件组g2中最靠近物体侧的透镜21的光线的最大有效直径。另外，在本实施方式的光学系统2中，d1/d2的最佳值为1.6左右。
122.另外，在该光学系统1中，第一光学元件组g1的透镜组10中包含的至少一个透镜11的阿贝数可以为40以上。
123.如此，在具有将光束最会聚的光焦度并且对光学系统1中的球面像差和轴上色像差具有支配性影响的透镜组(比棱镜15更靠近物体侧的光学元件组)10中，至少一个透镜11由阿贝数40以上的低色散材料构成，从而能够降低光学系统1整体的色像差。
124.另外，在该光学系统1中，在将透镜组10的焦距设为f1时，光学系统1可以满足下述公式(5)。
125.1.2＞f1/f＞0.4
…
(5)
126.在光学系统1中，在该比率(f1/f)为1.2以上时，透镜组10的光焦度变弱，因此光学系统1的光学全长变大。另一方面，在光学系统1中，在该比率(f1/f)为0.4以下时，透镜组10的光焦度变强，因此光学系统1的光学全长变小，无法确保用于将棱镜15配置于透镜组10与第二光学元件组g2之间的间隔。另外，球面像差也变大。即，根据上述构成，能够在确保棱镜15的配置空间的同时抑制光学全长，并且还抑制球面像差。
127.另外，更优选透镜组10的焦距f1与光学系统1整体在无限远合焦时的焦距f的比率满足下述公式(6)。
128.1.1＞f1/f＞0.5
…
(6)
129.另外，在该光学系统1中，第二光学元件组g2可以包括从物体侧向像侧排列的具有负屈光力的第一透镜21、具有正屈光力的第二透镜22、以及具有负屈光力的第三透镜23。由此，在光学系统1中第二光学元件组g2能够修正各像差，其结果是，能够适当降低光学系统1中的球面像差和轴外像差。另外，还可以在各透镜21、22、23从物体侧向像侧依次排列的状态下，在任意透镜之间配置其他透镜。
130.另外，在该光学系统1中，第二光学元件组g2中包含的任意一个透镜21、23具有负屈光力，该透镜21、23的折射率n可以满足下述公式(7)。
131.折射率n＞1.5
…
(7)
132.在光学系统1中，通过满足该公式(7)，能够减小佩兹伐和(petzval sum)。另外，该佩兹伐和用下述公式(8)表示。
133.p＝∑(1/nf)
…
(8)
134.另外，在该光学系统1中，
135.在将从所述透镜组中最靠近反射光学元件侧的透镜的反射光学元件侧的面到所述第二组中最靠近反射光学元件侧的透镜中的反射光学元件侧的面为止的沿着所述光轴的距离设为s1，并将从该光学系统的最靠近物体侧的透镜中的物体侧的面到成像面为止的沿着所述光轴的距离设为ttl时，光学系统1可以满足下述公式(9)。另外，上述的“ttl”是图2所示的tl1和tl2的合计距离，上述的“s1”是图2所示的tp1和tp2的合计距离。
136.0.5＜s1/ttl＜0.1
…
(9)
137.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(9)，能够确保光学系统1的光路中反射光学元件15的配置空间，由此，能够以使得光轴c能够以所期望的角度弯折并且有效光线不被切断的方式构成光学系统1。
138.另外，在该光学系统1中，
139.在将作为焦距f与入射光瞳直径的比的f值设为f
no
时，无限远合焦时的f值的范围可以满足下述公式(10)。
140.可以是
141.1.6≤f
no
≤8
…
(10)。
142.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(10)，能够实现在光学系统1的外形尺寸的制约内的最大的透镜入射光瞳直径，由此，提高了具备该光学系统1的拍摄装置100的画质。
143.另外，在该光学系统1中，在将从该光学系统1的最靠近物体侧的透镜11中的物体侧的面到成像面为止的沿着光轴c的距离设为ttl，并将该光学系统1的有效焦距设为efl时，光学系统1可以满足下述公式(11)。
144.可以满足：
145.1＜ttl/efl＜1.5
…
式(11)。
146.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(11)，取得了光学系统1的光学性能与外形尺寸的平衡。即，在光学系统1中，在该比率(ttl/efl)成为1.5以上时光学系统1的长度(沿着光轴c的长度)变得过大，在成为1以下时光学系统1的性能降低。
147.另外，在该光学系统1中，在将从无限远合焦时的该光学系统1的最靠近像侧的透镜11中的像侧的面到成像面为止的沿着光轴c的距离设为bfl(参照图2)，并将从该光学系
统1的最靠近物体侧的透镜11中的物体侧的面到成像面为止的沿着光轴c的距离设为ttl时，光学系统1可以满足下述公式(12)。
148.可以满足：
149.bfl/ttl≤0.25
…
(12)。
150.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(12)，能够将最靠近像侧的透镜配置在相对于成像面更近的位置，由此，能够确保能够使最靠近像侧的透镜作为调焦组在光轴(第二光轴c2)方向上移动的空间。
151.另外，该光学系统1的特征在于，该光学系统1的实际焦距为12mm以上。
152.另外，在所述光学系统中，在将该光学系统1在被棱镜15的反射面15a弯折之前的光轴c即第一光轴c1的延伸方向上的尺寸设为mh时(参照图2)，光学系统1可以满足下述公式(13)。
153.5mm≤mh≤13mm
…
(13)
154.如此，通过在光学系统1中满足上述公式(13)，能够得到在第一光轴c1方向上的尺寸足够小的光学系统1。由此，也能够实现具备该光学系统1的智能手机(拍摄装置)100的薄型化(在第一光轴c1方向上的小型化)。
155.根据以上的光学系统1，通过利用棱镜15弯折光轴c，能够抑制在第一光轴c1方向上的尺寸。另外，根据该光学系统1，得到具有大口径(即，f值小的)的长焦透镜。本实施方式的光学系统1例如能够进行比智能手机主体101的厚度(在第一光轴c1方向上的尺寸)大的口径(f值为2左右)且相当于125mm的长焦拍摄。另外，通过具备大口径的(即，f值小的)光学系统1，提高了智能手机(拍摄装置)100的动态范围。而且，通过构成为使光学系统2所具备的多个光学元件组g1、g2、g3的一部分(第三光学元件组)g3沿着光轴移动来进行调焦，抑制了像差变动。
156.另外，通过以内置有主体部10b的方式配置光学系统1，能够实现智能手机(拍摄装置)100的薄型化(在第一光轴c1方向上的尺寸的小型化)。
157.另外，本发明的光学系统1以及具备该光学系统1的拍摄装置100不限于上述实施方式，当然可以在不脱离本发明主旨的范围内施加各种变更。例如，通过在某一实施方式的构成中追加另一实施方式的构成，另外，能够将某一实施方式的构成的一部分替换为另一实施方式的构成。而且，能够删除某一实施方式的构成的一部分。
158.在本实施方式的光学系统1中，第一光学元件组g1的透镜组10包含一个透镜11，但不限于该构成。透镜组10还可以包含两个以上的透镜。根据该构成，更容易地抑制各像差。而且，配置有第一光学元件组g1的弯折部10a是其一部分从智能手机主体101突出的部位，内置于智能手机主体101的主体部10b在第一光轴c1方向上的尺寸不变，因此也可以不增大智能手机主体101的厚度尺寸(在第一光轴c1方向上的尺寸)。
159.接着，对本发明的拍摄装置的实施例1～5进行说明。在以下的各实施例中，对与上述实施方式的光学系统的各结构对应的结构使用相同的附图标记。另外，在以下的各实施例中的表中，r是曲率半径，d是透镜厚度或透镜间隔，nd是d线的折射率，vd表示d线基准的阿贝数。另外，非球面例如由以下所示的公式1定义。
160.公式1
[0161][0162]
(其中，c是曲率(1/r)，h是距离光轴的高度(距离)，k是圆锥系数，a4、a6、a8、a10
…
是各次数的非球面系数。)
[0163]
另外，各纵向像差图从左侧依次示出了球面像差(mm)、像散(mm)、畸变像差(dis(％))。在球面像差图中，实线是d线(d-line)的特性，短虚线是f线(f-line)的特性，长虚线是c线(c-line)的特性。在像散图中，纵轴表示最大像高，实线是弧矢平面(图中用x表示)的特性，虚线是子午平面(图中用y表示)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示最大像高。
[0164]
接着，对本发明的实施例1～实施例5进行说明，首先，在表1中示出各实施例的各种数据之后，对各实施例进行具体说明。
[0165]
表1
[0166] 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5焦距f21.7420.3021.9018.6518.00fno2.412.042.702.352.05fg115.0815.1312.5413.3216.97fg2-13.49-16.14-11.09-13.66-32.46fg323.3422.5023.2631.7540.93s1(tp1+tp2)9.779.688.229.2010.92ttl(tl1+tl2)26.7126.3025.0422.5125.05d19.009.008.008.009.00d25.616.044.364.855.55fg3/f(公式1)1.071.111.061.702.27fg1/f(公式2)0.690.750.570.710.94d1/d2(公式3)1.611.491.831.651.62s1/ttl(公式4)0.370.370.330.410.44ttl/f(公式5)1.231.301.141.211.39bfl/ttl0.210.220.230.230.20
[0167]
实施例1
[0168]
图3是本实施例1的光学系统1a的透镜结构图，图4是无限远合焦时的纵向像差图，图5是1000mm合焦时的纵向像差图，图6是无限远合焦时的横向像差图，图7是1000mm合焦时的横向像差图。另外，下述的表2示出了各透镜的面数据，表3示出了非球面数据，表4示出了反射面的偏心数据，表5示出了对焦时的位置数据。
[0169]
该实施例1的光学系统1a具有从物体侧向像侧依次排列的具有正屈光力的透镜11a、棱镜15、光圈7、具有负屈光力的透镜21a、具有正屈光力的透镜22a、具有正屈光力的透镜23a、具有负屈光力的透镜24a、以及具有正屈光力的透镜31a。在该光学系统1a中，第二光学元件组g2具有负屈光力，包括透镜21a、22a、23a、24a。该第二光学元件组g2中的透镜21a、22a、23a、24a的屈光力的排列为负、正、正、负。另外，第三光学元件组g3包括透镜31a，通过沿着第二光轴c2移动来进行调焦。
[0170]
表2
[0171]
焦距(f)21.7fno2.4fov20.6光路长度ttl26.7
[0172]
表3
[0173]
表面曲率半径间隔形状屈光力nd阿贝数vd焦距0inf物体距离*1
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112.17212.000sph1.80446.50215.082inf0.000flat
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3inf4.700flat2.05126.942 4inf-4.700反射面2.05126.942 5(光圈)inf0.000flat
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6inf-0.374flat
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724.203-0.379asp1.58728.302-10.248-8.114-0.445asp
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11-5.000-0.835asp1.55371.68422.0012-7.967-0.100asp
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13-4.094-0.573asp1.58728.302-26.0614-3.067d1asp
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15153.324-2.250asp1.56637.42523.341612.281d2asp
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17(1r)inf-0.210flat1.51764.166 18inf-1.829
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19(simg)
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[0174]
表4
[0175][0176]
表5
[0177]
表面xyzalphabetagama40004500
[0178]
表6
[0179]
表面pos1pos2物体距离＊1inf1000d1(mm)-3.534-2.546d2(mm)-3.695-4.682
[0180]
实施例2
[0181]
图8是本实施例2的光学系统1b的透镜结构图，图9是无限远合焦时的纵向像差图，图10是1000mm合焦时的纵向像差图，图11是无限远合焦时的横向像差图，图12是1000mm合焦时的横向像差图。另外，下述的表7示出了各种数据，表8示出了各透镜的面数据，表9示出了非球面数据，表10示出了反射面的偏心数据，表11示出了对焦时的位置数据。
[0182]
该实施例2的光学系统1b具有从物体侧向像侧依次排列的具有正屈光力的透镜11b、棱镜15、光圈7、具有负屈光力的透镜21b、具有正屈光力的透镜22b、具有负屈光力的透镜23b、具有负屈光力的透镜24b、以及具有正屈光力的透镜31b。在该光学系统1b中，第二光学元件组g2具有负屈光力，包括透镜21b、22b、23b、24b。该第二光学元件组g2中的透镜21b、22b、23b、24b的屈光力的排列为负、正、负、负。另外，第三光学元件组g3包括透镜31b，通过沿着第二光轴c2移动来进行调焦。
[0183]
表7
[0184]
焦距(f)20.3fno2.2fov21.9光路长度ttl26.3
[0185]
表8
[0186]
表面曲率半径间隔形状屈光力nd阿贝数vd焦距0inf物体距离*1
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111.7302.004asp1.77349.50215.182inf0.002flat1.55064.000 3inf4.700flat2.05126.942 4(反射面)inf-4.700反射面2.05126.942 5inf0.000flat
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6(光圈)inf-0.281flat
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7130.662-0.356asp1.61425.592-13.968-9.186-0.373asp
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934.797-1.156asp1.54456.33212.51105.762-0.100asp
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11-6.018-0.529asp1.58728.302-68.4012-5.063-0.100asp
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13-4.714-0.905asp1.56637.425-17.0514-2.947d1asp
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1514.785-1.699asp1.76849.24122.58168.380d2asp
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17(1r)inf-0.210flat1.51764.166 18inf-1.829
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19(simg)
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[0187]
表9
[0188][0189]
表10
[0190]
表面xyzalphabetagama40004500
[0191]
表11
[0192]
表面pos1pos2物体距离＊1inf1000d1(mm)-3.659-2.675d2(mm)-3.692-4.676
[0193]
实施例3
[0194]
图13是本实施例3的光学系统1c的透镜结构图，图14是无限远合焦时的纵向像差图，图15是1000mm合焦时的纵向像差图，图16是无限远合焦时的横向像差图，图17是1000mm合焦时的横向像差图。另外，下述的表12示出了各种数据，表13示出了各透镜的面数据，表14示出了非球面数据，表15示出了反射面的偏心数据，表16示出了对焦时的位置数据。
[0195]
该实施例3的光学系统1c具有从物体侧向像侧依次排列的在物体侧具有凸面的棱镜15a(具有正屈光力的透镜11c与棱镜15一体形成的光学元件)、具有负屈光力的透镜21c、光圈7、具有正屈光力的透镜22c、具有负屈光力的透镜23c、具有正屈光力的透镜24c、以及具有正屈光力的透镜31c。在该光学系统1c中，第二光学元件组g2具有负屈光力，包括透镜21c、22c、23c、24c。该第二光学元件组g2中的透镜21c、22c、23c、24c的屈光力的排列为负、正、负、正。另外，第三光学元件组g3包括透镜31c，通过沿着第二光轴c2移动来进行调焦。
[0196]
表12
[0197]
焦距(f)21.9fno2.7fov20.5光路长度ttl25.0
[0198]
表13
[0199]
表面曲率半径间隔形状屈光力nd阿贝数vd焦距0inf物体距离*1
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19.6685.800asp1.76849.24112.542(反射面)inf-4.200反射面1.76849.241 3inf-0.217flat
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415.774-0.300sph1.83424.043-5.215-6.108-0.499sph
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6(光圈)inf-0.274
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7-8.180-0.800sph1.88340.8057.86845.027-1.959sph
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9-9.170-0.569sph1.48770.440-27.8710-5.369d1sph
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11-228.974-1.156asp1.82124.05823.261220.965d2asp
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13inf-0.210flat1.51764.166 14inf-1.829flat
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15(simg)
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[0200]
表14
[0201][0202]
表15
[0203]
表面xyzalphabetagama20004500
[0204]
表16
[0205]
表面pos1pos2物体距离＊1inf1000d1(mm)-3.549-2.559d2(mm)-3.679-4.670
[0206]
实施例4
[0207]
图18是本实施例4的光学系统1d的透镜结构图，图19是无限远合焦时的纵向像差图，图20是1000mm合焦时的纵向像差图，图21是无限远合焦时的横向像差图，图22是1000mm合焦时的横向像差图。另外，下述的表17示出了各种数据，表18示出了各透镜的面数据，表
19示出了非球面数据，表20示出了反射面的偏心数据，表21示出了对焦时的位置数据。
[0208]
该实施例4的光学系统1d具有从物体侧向像侧依次排列的具有正屈光力的透镜11d、棱镜15、光圈7、具有负屈光力的透镜21d、具有正屈光力的透镜22d、具有负屈光力的透镜23d、具有正屈光力的透镜24d、以及具有正屈光力的透镜31d。在该光学系统1d中，第二光学元件组g2具有负屈光力，包括透镜21d、22d、23d、24d。该第二光学元件组g2中的透镜21d、22d、23d、24d的屈光力的排列为负、正、负、正。另外，第三光学元件组g3包括透镜31d，通过沿着第二光轴c2移动来进行调焦。
[0209]
表17
[0210]
焦距(f)18.65fno2.35fov21.54光路长度ttl22.51
[0211]
表18
[0212]
表面曲率半径间隔形状屈光力nd阿贝数vd焦距0inf物体距离*1
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110.0911.800asp1.75551.15713.322inf0.000flat
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3inf4.300flat2.05126.942 4(反射面)inf-4.300反射面-2.05126.942 5inf-0.110flat
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6(光圈)inf-0.494
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76.888-0.326asp1.63623.971-7.788-18.293-0.107asp
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9-3.167-0.502asp1.66120.37334.8610-3.434-0.095asp
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11-4.359-0.482asp1.68318.300-49.4512-3.690-0.090asp
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13-2.750-0.825asp1.54456.33214.5014-3.767d1asp
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15-39.870-0.937asp1.64222.40831.751642.028d2asp
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17inf-0.210flat1.51764.166 18inf-0.655flat
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19(simg)inf
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[0213]
表19
[0214][0215]
表20
[0216]
表面xyzalphabetagama40004500
[0217]
表21
[0218]
表面pos1pos2物体距离＊1inf1000d1(mm)-2.920-1.982d2(mm)-4.353-5.291
[0219]
实施例5
[0220]
图23是本实施例5的光学系统1e的透镜结构图，图24是无限远合焦时的纵向像差图，图25是1000mm合焦时的纵向像差图，图26是无限远合焦时的横向像差图，图27是1000mm合焦时的横向像差图。另外，下述的表22示出了各种数据，表23示出了各透镜的面数据，表
24示出了非球面数据，表25示出了反射面的偏心数据，表26示出了对焦时的位置数据。
[0221]
该实施例5的光学系统1e具有从物体侧向像侧依次排列的具有正屈光力的透镜11e，棱镜15，光圈7，具有负屈光力的透镜21e，具有正屈光力的透镜22e，具有负屈光力的透镜23e，具有负屈光力的透镜24e，具有正屈光力的透镜31e。该光学系统1e中，第二光学元件组g2具有负屈光力，包括透镜21e，22e，23e，24e。该第二光学元件组g2中的透镜21e，22e，23e，24e的屈光力的排列为负，正，负，负。另外，第三光学元件组g3包括透镜31e，通过沿着第二光轴c2移动来进行调焦。
[0222]
表22
[0223]
焦距(f)18.00fno2.05fov22.38光路长度ttl25.05
[0224]
表23
[0225]
表面曲率半径间隔形状屈光力nd阿贝数vd焦距0inf物体距离*1
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19.4151.850asp1.55371.68416.972inf0.000flat
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3inf5.000flat2.05126.942 4(反射面)inf-5.000反射面2.05126.942 5inf-0.100flat
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6(光圈)inf-0.821
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714.369-0.500asp1.56637.425-18.398-38.933-0.744asp
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97.102-0.862asp1.54456.33215.20103.992-0.070asp
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11-3.683-0.500asp1.68718.328-25.5212-2.880-0.100asp
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13-3.400-0.825asp1.56637.425-224.8714-3.021d1asp
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15-7.761-1.087asp1.54456.33240.9316-11.299d2asp
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17inf-0.210flat1.51764.166 18inf-1.030flat
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19(simg)inf0
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[0226]
表24
[0227][0228]
表25
[0229]
表面xyzalphabetagama40004500
[0230]
表26
[0231]
表面pos1pos2物体距离＊1inf1000d1(mm)-2.700-1.779d2(mm)-3.652-4.572
[0232]
虽然为了表现本发明，在上述中参照附图通过实施方式适当且充分地对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应该认识到，变更和/或改良上述实施方式是容易实现的。因此，只要本领域技术人员实施的变更方式或改良方式不是脱离权利要求书中记载的权利要求范围的水平，则可以解释为该变更方式或该改良方式被包括在该权利要求范围内。
[0233]
附图标记说明：
[0234]
1、1a、1b、1c、1d、1e：光学系统
[0235]
10a：弯折部
[0236]
10b：主体部
[0237]
5：图像传感器
[0238]
6：光学滤光片
[0239]
7：孔径光阑
[0240]
8：保护玻璃
[0241]
10：透镜组
[0242]
11、11a、11b、11c、11d、11e：透镜
[0243]
15：棱镜(反射光学元件)
[0244]
15a：反射面
[0245]
21、21a、21b、21c、21d、21e：第一透镜(光学元件)
[0246]
22、22a、22b、22c、22d、22e：第二透镜(光学元件)
[0247]
23、23a、23b、23c、23d、23e：第三透镜(光学元件)
[0248]
24a、24d、24e：第四透镜(光学元件)
[0249]
31：透镜(光学元件)
[0250]
100：拍摄装置
[0251]
101：智能手机主体
[0252]
102：显示部
[0253]
c：光轴
[0254]
c1：第一光轴
[0255]
c2：第二光轴
[0256]
g1：第一光学元件组
[0257]
g2：第二光学元件组
[0258]
g3：第三光学元件组。

技术特征：
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统具备从物体侧向像侧依次排列的第一光学元件组、第二光学元件组、以及第三光学元件组，所述第一光学元件组具有正屈光力并且能够弯折光轴，所述第二光学元件组包含至少三个透镜并且具有负屈光力，所述第三光学元件组包含至少一个透镜并且具有正屈光力，在将所述第三光学元件组的焦距设为f
g3
，并将该光学系统整体在无限远合焦时的焦距设为f时，满足：3＞f
g3
/f＞0.5。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三光学元件组通过沿着所述光轴移动来进行对焦。3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第三光学元件组中包含的透镜的数量小于所述第二光学元件组中包含的透镜的数量。4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述透镜组构成为入射光瞳位于所述反射光学元件内。5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述反射光学元件为棱镜，在将被所述反射面弯折之前的所述光轴设为第一光轴，并将所述第一光轴相对于所述反射面的角度设为α时，满足：30
°
≤α≤60
°
。6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学系统，其特征在于，在将被所述反射面弯折之后的所述光轴设为第二光轴，将无限远合焦时在所述第一光轴的最大有效直径设为d1，并将在所述第二光轴的最大有效直径设为d2时，满足：1＜d1/d2＜2。7.根据权利要求1～6中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述透镜组中包含的所述至少一个透镜的阿贝数为40以上。8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学系统，其特征在于，在将所述透镜组的焦距设为f1时，满足：1.2＞f1/f＞0.4。9.根据权利要求1～8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第二光学元件组包含从物体侧向像侧排列的具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、以及具有负屈光力的第三透镜。10.根据权利要求1～9中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第二光学元件组中包含的任意一个透镜具有负屈光力，该透镜的折射率n满足：折射率n＞1.5。11.根据权利要求1～10中任一项所述的光学系统，其特征在于，在将从所述透镜组中最靠近反射光学元件侧的透镜的反射光学元件侧的面到所述第
二组中最靠近反射光学元件侧的透镜中的反射光学元件侧的面为止的沿着所述光轴的距离设为s1，并将从该光学系统的最靠近物体侧的透镜中的物体侧的面到成像面为止的沿着所述光轴的距离设为ttl时，满足：0.5＜s1/ttl＜0.1。12.根据权利要求1～11中任一项所述的光学系统，其特征在于，在将作为所述焦距f与入射光瞳直径的比的f值设为f
no
时，无限远合焦时的所述f值的范围满足：1.6≤f
no
≤8。13.根据权利要求1～12中任一项所述的光学系统，其特征在于，在将从该光学系统的最靠近物体侧的透镜中的物体侧的面到成像面为止的沿着所述光轴的距离设为ttl，并将该光学系统的有效焦距设为efl时，满足：1＜ttl/efl＜1.5。14.根据权利要求1～13中任一项所述的光学系统，其特征在于，在将从无限远合焦时的该光学系统的最靠近像侧的透镜中的像侧的面到成像面为止的沿着所述光轴的距离设为bfl，并将从该光学系统的最靠近物体侧的透镜中的物体侧的面到成像面为止的沿着光轴的距离设为ttl时，满足：bfl/ttl≤0.25。15.根据权利要求1～14中任一项所述的光学系统，其特征在于，该光学系统的实际焦距为12mm以上。16.根据权利要求1～15中任一项所述的光学系统，其特征在于，在将该光学系统在被所述反射面弯折之前的所述光轴即第一光轴的延伸方向上的尺寸设为mh时，满足：5mm≤mh≤13mm。17.根据权利要求1～16中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学元件组包括：包含至少一个透镜并且具有正屈光力的透镜组以及具有能够弯折光轴的反射面的反射光学元件；或者所述第一光学元件组包括一体形成的光学元件，其由具有正屈光力的透镜部分和能够弯折光轴的棱镜部分组成。18.一种拍摄装置，其特征在于，具备：权利要求1～17中任一项所述的光学系统；以及配置于所述光学系统的成像位置的图像传感器。

技术总结
一种光学系统(1)，其特征在于，具备从物体侧向像侧依次排列的第一光学元件组(G1)、第二光学元件组(G2)、以及第三光学元件组(G3)，第一光学元件组(G1)包括：包含至少一个透镜并且具有正屈光力的透镜组(10)；以及具有能够弯折光轴的反射面(15a)的反射光学元件(15)，第二光学元件组(G2)包含至少三个透镜(21，22，23)并且具有负屈光力，第三光学元件组(G3)包含至少一个透镜并且具有正屈光力，在将第三光学元件组(G3)的焦距设为f


技术研发人员：陈永华
受保护的技术使用者：北京小米移动软件有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/9/9