透镜光学系统

技术领域

本发明涉及一种用于拍摄的透镜光学系统和包括该透镜光学系统的拍摄设备。

背景技术

近来，要求拍摄设备的小型化、节能功能等，并且要求使用诸如CCD(电荷耦合装置)型图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器的固态成像装置的拍摄设备的小型化。这种拍摄设备包括数字静态相机、视频相机、可互换透镜相机等。

此外，由于使用固态成像装置的拍摄设备适于小型化，因此它也适用于诸如移动电话的小型信息终端。用户对诸如高分辨率、广角等的高性能有需求。此外，随着消费者在相机方面的专业知识不断增加，对远摄透镜系统和诸如广角透镜系统的短焦距透镜系统的需求也在增加。

这种短焦距透镜系统的广角视场是主要在拍摄景观和近距离人物时使用的视角。这里，需要聚焦来校正根据物体的位置而变化的像点，并且即使对于远距离物体和近距离物体，光学性能也必须是稳定的。

与CSC(小型系统相机)相同类型的相机是从现有DSLR(数字单反)中移除五棱镜或反射镜的形式。因此，其具有体积相对较小、重量相对较轻的优点，因此具有移动性好、易于携带的优点。然而，在这种CSC中，需要使用全画幅成像装置的可互换透镜来获得高质量的照片。成像装置的尺寸越大，可互换透镜越大并且体积越大。当联接到CSC的可互换透镜变重时，便携性和方便性降低。因此，即便使用全画幅成像装置，也有必要在一定程度上减小产品的总长度。

发明内容

技术问题

本发明的方面提供了一种用于拍摄的透镜光学系统，其具有在广角区域中操作的高分辨率。

本发明的方面还提供了一种用于拍摄的透镜光学系统，其使用内部聚焦而不改变总长度的长度，并且能够通过适当地考虑非球面表面的应用位置而在广角区域中具有高分辨率的同时，减小产品的长度并降低制造成本。

然而，本发明的各个方面不限于本文所陈述的那些方面。通过参考下面给出的本发明的详细描述，本发明的上述和其它方面对于本发明所属领域的普通技术人员将变得更加显而易见。

解决技术问题的方案

根据示例性实施例的方面，提供了一种透镜光学系统，包括：第一透镜组，其中，物侧的第一个透镜由具有负屈光力的弯月透镜构成，并且整体上具有正屈光力；第二透镜组，布置在比第一透镜组更靠像侧I处，第二透镜组是用于根据物距变化来校正像距变化的对焦组，由两个或更少透镜构成，并且整体上具有正屈光力；以及第三透镜组，布置在比第二透镜组更靠像侧I处，第三透镜组在整体上具有负屈光力，其中，像侧I的第一个透镜由凹透镜或弯月透镜构成，其中，当第二透镜组在移动的同时聚焦时，第一透镜组和第三透镜组固定，以具有恒定长度的总长度。

透镜光学系统可以满足以下等式：

其中，f

透镜光学系统可以满足以下等式：

其中，L

透镜光学系统可以满足以下等式：

0.52≤ΔL

其中，ΔL

透镜光学系统可以满足以下等式：

其中，n

第二透镜组可以包括至少一个非球面表面。

包括在第三透镜组中的像侧I的最后一个透镜可以具有负屈光力。

包括在第一透镜组中的物侧O的第一个透镜可以是朝向物侧O凸出的弯月透镜。

第一透镜组或第三透镜组可以包括一个或多个接合透镜。

第一透镜组或第三透镜组可以包括至少一个非球面表面。

本发明的有益效果

在本发明中，通过仅使用光学系统内的一个透镜组进行聚焦来固定总长度。如上所述，为了校正由于物体的位置变化而引起的像点的位置变化，必须移动相机内部的特定透镜组。这被称为拉长。在许多传统的可互换透镜中，使用整组拉长、前组拉长、后组拉长和仅移动内透镜组的内部聚焦，或者使用诸如浮法的各种方法，在浮法中，两个或多个透镜组同时移动并聚焦。

其中，由于前组和后组两者都是固定的，因此内部聚焦在实现防尘和防水滴方面是有利的。然而，在浮法中，移动两个或多个透镜组以校正像差。因此，其对于像差校正是有利的，但是存在相机的内部结构复杂并且重量增加的问题。

当拉长组的重量重时，不利于AF(自动聚焦)的调节速度。因此，在本发明中，提出采用非球面表面来满足高分辨率性能，同时最小化拉长组的重量。如上所述，通过使用非球面透镜可以有效地控制由总长度的长度减小引起的各种像差。

这里，应该选择施加有非球面表面的表面作为接近具有大的校正效果的光学系统的物侧或像侧I的表面。这里，当施加有非球面表面的前组或后组在聚焦期间移动时，有效直径将增加，这将增加产品的制造成本并增加产品的重量。在本发明中，通过使用总长度的长度不变的内部聚焦，可以适当地考虑非球面表面的应用位置。因此，可以减小产品的长度，同时在广角区域具有高分辨率，并且因此，可以降低制造成本。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它方面和特征将变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的第一实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

图2是示出根据本发明的第一实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。

图3是示出根据本发明的第二实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

图4是示出根据本发明的第二实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。

图5是示出根据本发明的第三实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

图6是示出根据本发明的第三实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。

图7是示出根据本发明的第四实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

图8是示出根据本发明的第四实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。

图9是示出根据本发明的第五实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

图10是示出根据本发明的第五实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。

图11示出了具有根据本发明的实施例的透镜光学系统100的拍摄设备。

具体实施方式

从以下参考附图对示例性实施例的描述中，本公开的优点和特征以及实现它们的方法将变得显而易见。然而，本发明构思不限于本文中所公开的示范性实施例，而是可以各种方式实现。提供示例性实施例用于使本发明构思的公开彻底并且用于向本领域技术人员完全传达本发明构思的范围。应当注意，本公开的范围仅由权利要求限定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

除非另有定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，诸如在常用词典中定义的那些术语的术语应当被解释为具有与其在相关领域和/或本申请的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地如此定义，否则将不以理想化或过于形式化的含义进行解释。

本文中所使用的术语用于说明实施例，而不是限制本公开。如本文中所使用的，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。在整个说明书中，词语“包括”和诸如“包括了”或“包括有”的变型将被理解为暗示包括所陈述的元件，但不排除任何其它元件。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的第一实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

透镜光学系统100-1包括从物侧O到像侧I依次布置的具有正屈光力的第一透镜组G11、具有正屈光力的第二透镜组G21、以及具有负屈光力的第三透镜组G31。在聚焦时，第一透镜组G11和第三透镜组G31固定以保持总长度的恒定长度，并且中间的第二透镜组G21可以移动。

在下文中，像侧I可以指示成像面IMG所定位的方向，图像在该方向上形成在成像面IMG上，并且物侧O可以指示物体所定位的方向。此外，透镜的“物侧”例如意味着附图中的朝向物体所定位的透镜表面的左侧。“图像的后侧I”可以指示附图中的朝向成像面所定位的透镜表面的右侧。例如，成像面IMG可以是成像装置表面或图像传感器表面。例如，图像传感器可以包括诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(电荷耦合装置)的传感器。图像传感器不限于此，并且例如可以是将物体的图像转换为电图像信号的装置。

在根据各种实施例的透镜光学系统中，第一透镜组G11可以通过发射具有正屈光力的光来体现广角。此外，可以在第一透镜组G11和第二透镜组G21之间布置光圈ST。

当从无穷远聚焦到最近的距离时，第一透镜组G11和第三透镜组G31固定，第二透镜组G21可以独立移动并且从像侧I移动到物侧O。当第一透镜组G11和第三透镜组G31在聚焦中固定时，由于第一透镜组G11的突出而对透镜的损坏或损害可以减小，并且通过防止总长度的长度增加，可以有助于透镜光学系统的小型化。

在一般的广角透镜光学系统中，最靠近物侧O定位的透镜的直径增加，并且可以在最靠近物侧O定位的第一透镜组内部采用非球面表面，以便最小化由于聚焦引起的像差变化。此外，在本发明中，可以在具有相对小的光圈的第三透镜组中提供非球面透镜。在具有小F数Fno的明亮透镜光学系统中，必须采用非球面透镜来实现足够的分辨率性能和小的失真。因此，采用非球面表面，其中在定位在小的光圈后部的第三透镜组G31中采用非球面表面，从而可以以小成本获得最大的分辨率性能。优选地，可以在紧接在光圈ST之后定位在像侧I上的透镜的物侧O表面上采用非球面表面，以便提高中心分辨率性能。此外，非球面透镜可以布置在第三透镜组G31的最上侧I上，用于散光和畸变的校正。

参照图1，第一透镜组G11可以包括具有负屈光力的第一透镜L11、具有负屈光力的第二透镜L21、具有负屈光力的第三透镜L31、以及具有正屈光力的第四透镜L41、以及具有正屈光力的第五透镜L51。其中，第三透镜L31和第四透镜L41可以是彼此结合的双合透镜。

第一透镜L11和第二透镜L21可以具有朝向物侧O凸出的弯月形状，第三透镜L31可以是双凹透镜，并且第四透镜L41可以是双凸透镜。此外，第五透镜L51可以是朝向像侧I凸出的弯月透镜。特别地，第二透镜L21可以是非球面透镜。非球面透镜是其曲率半径的大小根据从中心偏离的位置而变化的透镜。

第二透镜组G21可以包括具有负屈光力的第六透镜L61和具有正屈光力的第七透镜L71。第六透镜L61可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状，并且第七透镜L71可以是双凸透镜。这里，第六透镜L61可以是非球面透镜。

第三透镜组G31可以包括具有正屈光力的第八透镜L81和具有负屈光力的第九透镜L91。第八透镜L81可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状，并且第九透镜L91可以是双凹透镜。这里，第八透镜L81可以是非球面透镜。

根据第一实施例的透镜光学系统通过单独透镜的组合整体上具有以下特征值。这里，f表示焦距，Fno表示F数，并且HFOV表示半视角。

F＝18.5413mm，Fno：2.85，HFOV＝50.06°

此外，包括在透镜光学系统中的透镜的详细设计数据在下表1中示出。设计数据指示诸如透镜的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的间隔、透镜材料的材料等信息。这里，透镜表面上的对象添加有编号(参见图1中的编号1至17)，该编号指示从物体到图像布置的所有透镜的表面。在这些编号中，“*”指示非球面透镜的表面。此外，半径和厚度的单位是mm，“nd”表示折射率，并且“vd”表示阿贝数。

[表1]

在图1所示的第一实施例中，具有对象编号3和4的第二透镜L21、具有对象编号11和12的第六透镜L61以及具有对象编号15和16的第八透镜L81分别是非球面透镜。当光轴OA的方向是z轴并且与光轴的方向垂直的方向是y轴时，通过使光束的方向为正，非球面形状可以由下面的等式1表示。

[等式1]

这里，分别地，Z表示在光轴的方向上距透镜的顶点的距离，r表示在与光轴OA垂直的方向上的距离，K表示二次曲线常数，A、B、C、D、E等表示非球面系数，并且c代表透镜的顶点处的曲率半径1/R的倒数。

具有非球面透镜表面的特定非球面系数的数据在下表2中示出。

[表2]

此外，当在第一实施例中为无穷大并且当放大率是-1/40倍或-1/50倍时的根据第一实施例的透镜光学系统的变焦数据在下表3中示出。这里，D0至D2表示可变的距离，并且“在空气中”表示当没有定位于成像装置之前的滤光器时从光学系统的最后一个表面到成像装置的距离。此外，FOV是视场，其意味着成像装置可见的区域的尺寸，并且Fno意味着F数。此外，OAL表示透镜光学系统的总长度，并且表示透镜光学系统的从最靠近物侧O的透镜的物侧到的成像面的距离。

[表3]

图2是示出根据图1所示的本发明的第一实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。这里，实线表示656.2725NM波长(C线)，点线表示587.5618NM波长(d线)，并且虚线表示486.1327NM波长(F线)的光线扇(单位：mm)。这些光线扇被绘制为当相对场高度是0F、0.35F、0.60F、0.80F和1.00F时相应的子午平面和弧失平面的光线扇形图。

图3是示出根据本发明的第二实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

透镜光学系统100-2包括从物侧O到像侧I依次布置的具有正屈光力的第一透镜组G12、具有正屈光力的第二透镜组G22和具有负屈光力的第三透镜组G32。在聚焦时，第一透镜组G12和第三透镜组G32固定以保持总长度的恒定长度，并且中间的第二透镜组G22可以移动。

在根据各种实施例的透镜光学系统中，第一透镜组G12可以通过发射具有正屈光力的光来体现广角。此外，可以在第一透镜组G12和第二透镜组G22之间布置光圈ST。

当从无穷远聚焦到最近的距离时，第一透镜组G12和第三透镜组G32固定，第二透镜组G22可以独立移动并且从像侧I移动到物侧O。当第一透镜组G12和第三透镜组G32在聚焦中固定时，由于第一透镜组G12的突出而对透镜的损坏或损害可以减小，并且通过防止总长度的长度增加，可以有助于透镜光学系统的小型化。

参照图3，第一透镜组G12可以包括具有负屈光力的第一透镜L12、具有负屈光力的第二透镜L22和具有正屈光力的第三透镜L32。

第一透镜L12和第二透镜L22可以具有朝向物侧O凸出的弯月形状，并且第三透镜L32可以是双凸透镜。特别地，第二透镜L22可以是非球面透镜。

第二透镜组G22可以包括具有负屈光力的第四透镜L42和具有正屈光力的第五透镜L52。第四透镜L42可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状，并且第五透镜L52可以是双凸透镜。这里，第四透镜L42可以是非球面透镜。

第三透镜组G32可以包括具有正屈光力的第六透镜L62和具有负屈光力的第七透镜L72。第六透镜L62可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状，并且第七透镜L72可以是双凹透镜。这里，第六透镜L62和第七透镜L72可以是彼此结合的双合透镜。

根据第二实施例的透镜光学系统通过单独透镜的组合整体上具有以下特征值。

F＝18.54mm，Fno：2.9，HFOV＝50.54°

此外，包括在透镜光学系统中的透镜的详细设计数据在下表4中示出。设计数据指示诸如透镜的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的间隔、透镜材料的材料等信息。这里，透镜表面上的对象添加有编号(参见图3中的编号1至17)，该编号指示从物体到图像布置的所有透镜的表面。在这些编号中，“*”指示非球面透镜的表面。此外，半径和厚度的单位是mm，“nd”表示折射率，并且“vd”表示阿贝数。

[表4]

在图3所示的第二实施例中，具有对象编号3和4的第二透镜L22以及具有对象编号8和9的第四透镜L42分别是非球面透镜。具有非球面透镜表面的特定非球面系数的数据在下表5中示出。

[表5]

此外，当在第二实施例中为无穷大并且当放大率是-1/40倍或-1/50倍时的根据第二实施例的透镜光学系统的变焦数据在下表6中示出。这里，D0至D2表示可变的距离，并且“在空气中”表示当没有定位于成像装置之前的滤光器时从光学系统的最后一个表面到成像装置的距离。此外，FOV是视场，其意味着成像装置可见的区域的尺寸，并且Fno意味着F数。此外，OAL表示透镜光学系统的总长度，并且表示透镜光学系统的从最靠近物侧O的透镜的物侧到成像面的距离。

[表6]

图4是示出根据图3所示的本发明的第二实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。这里，实线表示656.2725NM波长(C线)，点线表示587.5618NM波长(d线)，并且虚线表示486.1327NM波长(F线)的光线扇(单位：mm)。这些光线扇被绘制为当相对场高度是0F、0.35F、0.60F、0.80F和1.00F时相应的子午平面和弧失平面的光线扇形图。

图5是示出根据本发明的第三实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

透镜光学系统100-3包括从物侧O到像侧I依次布置的具有正屈光力的第一透镜组G13、具有正屈光力的第二透镜组G23，以及具有负屈光力的第三透镜组G33。在聚焦时，第一透镜组G13和第三透镜组G33固定以保持总长度的恒定长度，并且中间的第二透镜组G23可以移动。

在根据各种实施例的透镜光学系统中，第一透镜组G13可以通过发射具有正屈光力的光来体现广角。此外，可以在第一透镜组G13和第二透镜组G23之间布置光圈ST。

当从无穷远聚焦到最近的距离时，第一透镜组G13和第三透镜组G33固定，第二透镜组G23可以独立移动并且从像侧I移动到物侧O。当第一透镜组G13和第三透镜组G33在聚焦中固定时，由于第一透镜组G13的突出而对透镜的损坏或损害可以减小，并且通过防止总长度的长度增加，可以有助于透镜光学系统的小型化。

参照图5，第一透镜组G13可以包括具有负屈光力的第一透镜L13、具有负屈光力的第二透镜L23、具有正屈光力的第三透镜L33以及具有正屈光力的第四透镜L43。

第一透镜L13和第二透镜L23可以具有朝向物侧O凸出的弯月形状，并且第三透镜L33可以是双凸透镜。特别地，第三透镜L33和第四透镜L43可以是非球面透镜。

第二透镜组G23可以包括具有负屈光力的第五透镜L53和具有正屈光力的第六透镜L63。第五透镜L53可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状，并且第六透镜L63可以是双凸透镜。这里，第五透镜L53可以是非球面透镜。

第三透镜组G33可以包括具有负屈光力的第七透镜L73。第七透镜L73可以是双凹透镜。

根据第三实施例的透镜光学系统通过单独透镜的组合整体上具有以下特征值。

F＝18.01mm，Fno：2.9，HFOV＝51.07°

此外，包括在透镜光学系统中的透镜的详细设计数据在下表7中示出。设计数据指示诸如透镜的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的间隔、透镜材料的材料等信息。这里，透镜表面上的对象添加有编号(参见图5中的编号1至18)，该编号指示从物体到图像布置的所有透镜的表面。在这些编号中，“*”指示非球面透镜的表面。此外，半径和厚度的单位是mm，“nd”表示折射率，并且“vd”表示阿贝数。

[表7]

在图5所示的第三实施例中，具有对象编号5和6的第三透镜L33、具有对象编号7和8的第四透镜L43以及具有对象编号10和11的第五透镜L53分别是非球面透镜。具有非球面透镜表面的特定非球面系数的数据在下表8中示出。

[表8]

此外，当在第三实施例中为无穷大并且当放大率是-1/40倍或-1/50倍时的根据第三实施例的透镜光学系统的变焦数据在下表9中示出。这里，D0至D2表示可变的距离，并且“在空气中”表示当没有定位于成像装置之前的滤光器时从光学系统的最后一个表面到成像装置的距离。此外，FOV是视场，其意味着成像装置可见的区域的尺寸，并且Fno意味着F数。此外，OAL表示透镜光学系统的总长度，并且表示透镜光学系统的从最靠近物侧O的透镜的物侧到成像面的距离。

[表9]

图6是示出根据图5所示的本发明的第三实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。这里，实线表示656.2725NM波长(C线)，点线表示587.5618NM波长(d线)，并且虚线表示486.1327NM波长(F线)的光线扇(单位：mm)。当相对场高度是0F、0.35F、0.60F、0.80F和1.00F时，这些光线扇被绘制为相应的子午平面和弧失平面的光线扇形图。

图7是示出根据本发明的第四实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

透镜光学系统100-4包括从物侧O到像侧I依次布置的具有正屈光力的第一透镜组G14、具有正屈光力的第二透镜组G24和具有负屈光力的第三透镜组G34。在聚焦时，第一透镜组G14和第三透镜组G34固定以保持总长度的恒定长度，并且中间的第二透镜组G24可以移动。

在根据各种实施例的透镜光学系统中，第一透镜组G14可以通过发射具有正屈光力的光来体现广角。此外，可以在第一透镜组G14和第二透镜组G24之间布置光圈ST。

当从无穷远聚焦到最近的距离时，第一透镜组G14和第三透镜组G34固定，第二透镜组G24可以独立移动并且从像侧I移动到物侧O。当第一透镜组G14和第三透镜组G34在聚焦中固定时，由于第一透镜组G14的突出而对透镜的损坏或损害可以减小，并且通过防止总长度的长度增加，可以有助于透镜光学系统的小型化。

参照图7，第一透镜组G14可以包括具有负屈光力的第一透镜L14、具有负屈光力的第二透镜L24、具有负屈光力的第三透镜L34、具有正屈光力的第四透镜L44和具有正屈光力的第五透镜L54。其中，第三透镜L34和第四透镜L44可以是彼此结合的双合透镜。

第一透镜L14和第二透镜L24可以具有朝向物侧O凸出的弯月形状，第三透镜L34可以是双凹透镜，第四透镜L44可以是双凸透镜，并且第三透镜L54可以是双凸透镜。特别地，第四透镜L44的像侧I的表面和第五透镜L54可以是非球面透镜。

第二透镜组G24可以包括具有负屈光力的第六透镜L64和具有正屈光力的第七透镜L74。第六透镜L64可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状，并且第七透镜L74可以是双凸透镜。这里，第六透镜L64可以是非球面透镜。

第三透镜组G34可以包括具有正屈光力的第八透镜L84和具有负屈光力的第九透镜L94。第八透镜L84和第九透镜L94可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状。这里，第八透镜L84和第九透镜L94可以是彼此结合的双合透镜。

根据第四实施例的透镜光学系统通过单独透镜的组合整体上具有以下特征值。

F＝18.54mm，Fno：2.85，HFOV＝50.54°

此外，包括在透镜光学系统中的透镜的详细设计数据在下表10中示出。设计数据指示诸如透镜的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的间隔、透镜材料的材料等信息。这里，透镜表面上的对象添加有编号(参见图7中的编号1至20)，该编号指示从物体到图像布置的所有透镜的表面。在这些编号中，“*”指示非球面透镜的表面。此外，半径和厚度的单位是mm，“nd”表示折射率，并且“vd”表示阿贝数。

[表10]

在图7所示的第四实施例中，具有对象编号7的第二透镜L34的像侧I的表面、具有对象编号8和9的第五透镜L54以及具有对象编号11和12的第六透镜L64分别是非球面透镜。具有非球面透镜表面的特定非球面系数的数据示于下表11中。

[表11]

此外，当在第四实施例中为无穷大并且当放大率是-1/40倍或-1/50倍时的根据第四实施例的透镜光学系统的变焦数据在下表14中示出。这里，D0至D2表示可变的距离，并且“在空气中”表示当没有定位于成像装置之前的滤光器时从光学系统的最后一个表面到成像装置的距离。此外，FOV是视场，其意味着成像装置可见的区域的尺寸，并且Fno意味着F数。此外，OAL表示透镜光学系统的总长度，并且表示透镜光学系统的从最靠近物侧O的透镜的物侧到成像面的距离。

[表12]

图8是示出根据图7所示的本发明的第四实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。这里，实线表示656.2725NM波长(C线)，点线表示587.5618NM波长(d线)，并且虚线表示486.1327NM波长(F线)的光线扇(单位：mm)。这些光线扇被绘制为当相对场高度是0F、0.35F、0.60F、0.80F和1.00F时相应的子午平面和弧失平面的光线扇形图。

图9是示出根据本发明的第五实施例的透镜光学系统中的透镜部件的布置的光学布局的视图。

透镜光学系统100-5包括从物侧O到像侧I依次布置的具有正屈光力的第一透镜组G15、具有正屈光力的第二透镜组G25和具有负屈光力的第三透镜组G35。在聚焦时，第一透镜组G15和第三透镜组G35固定以保持总长度的恒定长度，并且中间的第二透镜组G25可以移动。

在根据各种实施例的透镜光学系统中，第一透镜组G15可以通过发射具有正屈光力的光来体现广角。此外，可以在第一透镜组G15和第二透镜组G25之间布置光圈ST。

当从无穷远聚焦到最近的距离时，第一透镜组G15和第三透镜组G35固定，第二透镜组G25可以独立移动并且从像侧I移动到物侧O。当第一透镜组G15和第三透镜组G35在聚焦中固定时，由于第一透镜组G15的突出而对透镜的损坏或损害可以减小，并且通过防止总长度的长度增加，可以有助于透镜光学系统的小型化。

参照图9，第一透镜组G15可以包括具有负屈光力的第一透镜L15、具有负屈光力的第二透镜L25、具有负屈光力的第三透镜L35、具有正屈光力的第四透镜L45和具有正屈光力的第五透镜L55。

第一透镜L15、第二透镜L25和第三透镜L35可以具有朝向物侧O凸出的弯月形状，第四透镜L45可以是双凸透镜，并且第五透镜L55可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状。特别地，第二透镜L25和第五透镜L55的物侧O的表面可以是非球面透镜。

第二透镜组G25可以包括具有负屈光力的第六透镜L65和具有正屈光力的第七透镜L75。第六透镜L65可以具有朝向像侧I凸出的弯月形状，并且第七透镜L75可以是双凸透镜。这里，第六透镜L65可以是非球面透镜。

第三透镜组G35可以包括具有正屈光力的第八透镜L85和具有负屈光力的第九透镜L95。第八透镜L85可以具有双凸透镜，并且第九透镜L95可以是双凹透镜。这里，第八透镜L85和第九透镜L95可以是彼此结合的双合透镜。

根据第五实施例的透镜光学系统通过单独透镜的组合整体上具有以下特征值。

F＝18.48mm，Fno：2.81，HFOV＝50.66°

此外，包括在透镜光学系统中的透镜的详细设计数据在下表13中示出。设计数据指示诸如透镜的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的间隔、透镜材料的材料等信息。这里，透镜表面上的对象添加有编号(参见图9中的编号1至21)，该编号指示从物体到图像布置的所有透镜的表面。在这些编号中，“*”指示非球面透镜的表面。此外，半径和厚度的单位是mm，“nd”表示折射率，并且“vd”表示阿贝数。

[表13]

在图9所示的第五实施例中，具有对象编号3的第二透镜L25的物侧O的表面、具有对象编号9的第五透镜L55的物侧O的表面、以及具有对象编号12和13的第六透镜L65分别是非球面透镜。具有非球面透镜表面的特定非球面系数的数据示于下表14中。

[表14]

此外，当在第五实施例中为无穷大并且当放大率是-1/40倍或-1/50倍时的根据第五实施例的透镜光学系统的变焦数据在下表15中示出。这里，D0至D2表示可变的距离，并且“在空气中”表示当没有定位于成像装置之前的滤光器时从光学系统的最后一个表面到成像装置的距离。此外，FOV是视场，其意味着成像装置可见的区域的尺寸，并且Fno意味着F数。此外，OAL表示透镜光学系统的总长度，并且表示透镜光学系统的从最靠近物侧O的透镜的物侧到成像面的距离。

[表15]

图10是示出根据图9所示的本发明的第五实施例的透镜光学系统在无限远处的光线扇图的视图。这里，实线表示656.2725NM波长(C线)，点线表示587.5618NM波长(d线)，并且虚线表示486.1327NM波长(F线)的光线扇(单位：mm)。这些光线扇被绘制为当相对场高度是0F、0.35F、0.60F、0.80F和1.00F时相应的子午平面和弧失平面的光线扇形图。

在上述五个实施例中，表示各个光学特性的标志概括在下表16中。这里，f

[表16]

如以上各种实施例所述，根据本发明的光学系统是用于在广角区域中操作的以稳定分辨率进行拍摄的镜头。其特征在于，由于其是短焦距光学系统，因此需要聚焦来校正根据物体的位置而变化的像点的位置，其中使用内部聚焦来固定光学系统的总长度，以便缩短光学系统的总长度的长度，并且其具有轻量的聚焦组以实现高速自动聚焦(AF)。在上述实施例中提到的第一透镜组是从第一表面到光圈ST表面，并且其组合焦距具有正屈光力。在这种情况下，可以减小定位于第一透镜组之后的第二透镜组中所包括的透镜的光圈，这对于高速AF是有利的。由于能够通过将用于这种AF的透镜组配置为两个以下并且在聚焦时将第一透镜组和第三透镜组固定来减小移动的透镜组的重量，所以这有助于实现高速AF。这里，为了使光学系统确保宽视角，定位于第一透镜组的物侧O上的透镜必须具有负屈光力。

此外，如表16中所述，本发明的实施例满足以下等式2。这里，f

[等式2]

等式2用于确定主点的位置，以便在具有短焦距的光学系统中充分确保后工作距离。在本发明的情况下，作为从相机的安装表面到顶表面的距离的法兰后距相对较短。因此，为了在具有宽视角的同时满足法兰后距的机械限制，主点是透镜外部的后焦点类型是有利的。

这里，等式2的下限是主点的位置在光学系统之外的条件，并且当超过下限时，透镜和相机的主体干涉，导致不可能构造光学系统。当超过等式2的上限时，从相机的图像传感器到光学系统的第一透镜的距离变长，导致难以商业化。

此外，如表16中所述，本发明的实施例满足以下等式2。这里，L

[等式3]

等式3可以用于根据光圈的位置适当地限制光学系统的物侧或像侧I的透镜的直径的尺寸。当在等式3的下限之外时，光圈定位于像侧I上而不是光学系统的中心，并且物侧O的透镜镜片变大。相反，当光圈定位于物侧O上时，像侧I的透镜镜片的尺寸增大。如果考虑产品的尺寸，则将光圈定位在光学系统的中心上是有利的，以便平衡光学系统的前组和后组的透镜镜片的尺寸。然而，最后一个透镜镜片的尺寸受到透镜的安装表面和相机主体的机构的限制。因此，在透镜具有广视角的情况下，物侧O的透镜镜片变得大于像侧I的透镜镜片。此外，在等式3的两种情况下，光圈的位置比物侧O更靠近像侧I。

如表16中所述，本发明的实施例满足以下等式4。这里，ΔL

[等式4]

0.52≤ΔL

等式4用作获得高速AF的条件，并且限制从远离图像传感器的物体到光学系统所允许的最近距离的AF所花费的时间。当由聚焦引起的像差大并且难以减小聚焦组的重量时，直接限制移动量以减少AF时间是有利的。然而，当聚焦运动的量太小时，存在驱动源所需的精度增加并且聚焦精度降低的问题。方程4中的下限是上述情况。当超过上限时，聚焦运动的量增加，这增加了总的AF时间，并且因此对于实现高速AF是不利的。

此外，如表16中所述，本发明的实施例满足以下等式5。这里，n

[等式5]

等式5用于限制光学系统的每个透镜的匹兹堡(Petzval)曲率。等式5是每个透镜的材料折射率的平均值，并且材料折射率越大，匹兹堡曲率越小。然而，当仅使用具有高折射率的材料时，透镜的材料成本增加。相反，当折射率降低时，可以降低透镜的材料的单位成本，但是成像面曲率像差的出现量增加。因此，有利的是，等式5的上限和下限限制了组成光学系统的透镜的材料的量，同时有效地抑制了匹兹堡曲率的量。

在根据本发明的光学系统中使用的非球面表面通常用于具有大光圈的物侧O或像侧I透镜。在这种情况下，校正散光和畸变是有效的。此外，当在具有穿过光学系统的轴向光线的高仰角的光圈附近使用球面像差时，其对于校正球面像差是有利的。然而，随着使用非球面表面的透镜镜片的尺寸增加，材料成本也增加。本发明集中于用于减轻聚焦组以实现高速AF的设计。因此，可以通过使用靠近光圈的聚焦组的前透镜中的非球面表面来校正球面像差。

此外，如上所述，在本发明所覆盖的广角光学系统的情况下，第一透镜组或第二透镜组应是具有正屈光力的透镜，并且第三透镜组需要配置成具有负屈光力，以便会聚广角视角的光。这里，成像面曲率像差是发生成像面向物侧O弯曲的曲率像差，其中，曲率像差可以通过使用第三透镜组的具有负屈光力的最后一个透镜来校正。执行该功能的透镜被称为场平坦器，其中，可以通过将具有负屈光力的透镜布置在来自光学系统的适当位置来校正成像面曲率。

通常，在广角光学系统的情况下，第一透镜的物侧的表面朝向物侧O凸出，以便在宽的区域内会聚光。这里，第一透镜的像侧I的表面具有比物侧O的表面更小的曲率半径，以满足OSC(违反符号条件)。因此，第一透镜优选由朝向物侧O凸出的弯月透镜构成。此外，为了校正光学系统中的色差，可以在第一透镜组或第三透镜组中使用一个接合透镜。接合透镜通过色差本身来在某种程度上被校正，并且其在整个光学系统中也具有足够的光焦度。因此，其提供了与组成光学系统的其它透镜的平衡，有助于形成图像并且最小化色差。

如此，本发明的特征在于，光学系统的长度减小，同时根据物体的位置稳定地校正性能变化。因此，包括聚焦组的两个以上非球面表面用于抑制由于光学系统的缩短而产生的像差。当使用非球面表面时，越靠近光学系统的第一个表面或最后一个表面，非球面表面的尺寸越大，这可能增加制造成本。采用从物侧O起的第二透镜和从像侧I起的第二透镜来改善由非球面表面引起的散光和畸变像差的校正效果。此外，如上所述，希望将额外用于像差校正的非球面表面配置成尽可能靠近光学系统的光圈，以利于球面像差和彗差的校正。

图11示出了具有根据本发明的实施例的透镜光学系统100的拍摄设备。透镜光学系统100基本上与参照图1、图3、图5、图7和图9描述的透镜系统100-1、100-2、100-3、100-4和100-5相同。拍摄设备可以包括图像传感器112，其接收由透镜光学系统100形成的光。并且，可以向其提供显示器115，在显示器115上显示物体的图像。

根据示例性实施例的透镜光学系统采用内部聚焦，在内部聚焦中移动透镜系统中的一些透镜来聚焦以实现小型化，同时保持总长度的长度。此外，通过使用内部聚焦可以方便地携带拍摄设备。

受益于在前述描述和相关附图中呈现的教导的本领域的技术人员将想到本发明的许多修改和其它实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。