專利名稱：成像鏡頭和成像設備的制作方法
技術領域：
本公開涉及成像鏡頭和成像設備，更具體地說，涉及用在所謂的可換鏡頭數字照相機的可換鏡頭裝置中的成像透鏡系統(tǒng)，和利用所述成像透鏡系統(tǒng)的成像設備。
背景技術：
近年來，可換鏡頭數字照相機已快速普及。特別地，由于可在可換鏡頭照相機系統(tǒng)中拍攝運動圖像，因此存在對不僅適合于拍攝靜止圖像，而且適合于拍攝運動圖像的成像鏡頭的需求。當拍攝運動圖像時，需要高速移動進行聚焦的透鏡組，以便跟蹤被攝物體的快速移動。盡管用于可換鏡頭照相機系統(tǒng)的攝影視角約25-45°，F值為3. 5以下的明亮鏡頭 有幾種，不過廣為人知的是高斯式鏡頭(例如，參見JP-A-6-337348和JP-A-2009-58651)。在高斯式鏡頭中，當進行聚焦時，沿著光軸方向移動整個透鏡系統(tǒng)或者透鏡組的一部分。另夕卜，除了高斯式鏡頭之外，提出一種其中包括具有正屈光力的第一透鏡組和具有負屈光力的第二透鏡組，并且當進行聚焦時，沿著光軸方向移動第一透鏡組的透鏡系統(tǒng)(例如，參見JP-A-2009-210910)。

發(fā)明內容
在上面說明的高斯式鏡頭中，當進行聚焦時，沿著光軸方向移動整個透鏡系統(tǒng)，或者沿著光軸方向獨立移動其間布置有光闌的前透鏡組和后透鏡組。在這種情況下，為了通過高速移動整個透鏡系統(tǒng)進行聚焦，以便拍攝運動圖像，聚焦透鏡組的重量較重，從而用于移動透鏡的致動器的尺寸較大。因而存在鏡筒的尺寸較大的問題。另外，為了通過獨立移動前透鏡組和后透鏡組，高速進行聚焦，在鏡筒中裝有多個致動器，從而存在鏡筒的尺寸較大的問題。同時，在除高斯式鏡頭之外的鏡頭中，從物側開始包括具有正屈光力的第一透鏡組和具有負屈光力的第二透鏡組，當進行聚焦時，沿著光軸方向移動第一透鏡組。在這種情況下，為了高速進行聚焦，以便拍攝運動圖像，由于第一透鏡組的重量較重，因此驅動致動器的尺寸較大，從而存在鏡筒的尺寸較大的問題。從而，理想的是提供ー種緊湊，并且高速進行聚焦的成像鏡頭。本公開的ー個實施例目的在于ー種成像鏡頭，包括從物側開始順序排列的第一透鏡組；光闌；具有正屈光力的第二透鏡組；和具有負屈光力的第三透鏡組。第一透鏡組由至少ー個正透鏡和ー個負透鏡構成，第二透鏡組由從物側開始順序排列的負透鏡，正透鏡和正透鏡構成，當進行聚焦時，第二透鏡組沿著光軸方向被移動。按照上面說明的成像鏡頭，通過把第二透鏡組配置成重量較輕，獲得可利用小型致動器，高速移動作為聚焦透鏡組的第二透鏡組的效果。在上面說明的成像鏡頭中，可滿足下述條件式(I)和(2)。O. I < β 2 < O. 8(I)I. I < β 3 < 3. O(2)
這里，β 2是第二透鏡組的橫向放大率，β 3是第三透鏡組的橫向放大率。另外，在上面說明的成像鏡頭中，可滿足下述條件式(3)，(4)和(5)。Nd21 < I. 7(3)Nd22 < I. 75(4)Nd23 < I. 75(5)這里，Nd21是第二透鏡組的最接近于物側的透鏡的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率，Nd22是第二透鏡組的從物側起的第二個透鏡的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率，Nd23是第二透鏡組的從物側起的第三個透鏡的介質關于d線(波長587. 6nm)的
折射率。另外，在上面說明的成像鏡頭中，可滿足下述條件式(6)。-I. 5 < f21/f2 < -O. 3(6)這里，f21是第二透鏡組的最接近物側的透鏡的焦距，f2是第二透鏡組的焦距。另外，在上面說明的成像鏡頭中，第一透鏡組可包括通過從物側順序接合正透鏡和負透鏡而形成的接合透鏡。此外，在上面說明的成像鏡頭中，第一透鏡組可由從物側順序排列的正透鏡，正透鏡和負透鏡構成。另外，在上面說明的成像鏡頭中，第三透鏡組可用從物側順序排列的負透鏡和正透鏡構成。本公開的另一個實施例目的在于ー種成像設備，包括由從物側開始順序排列的第一透鏡組，光闌，具有正屈光力的第二透鏡組，和具有負屈光力的第三透鏡組構成的成像鏡頭；和把成像鏡頭形成的光學圖像轉換成電信號的成像器件。第一透鏡組由至少ー個正透鏡和ー個負透鏡構成，第二透鏡組由從物側開始順序排列的負透鏡，正透鏡和正透鏡構成，當進行聚焦時，第二透鏡組沿著光軸方向被移動。按照上面說明的成像設備，通過把第ニ透鏡組配置成重量較輕，獲得可利用小型致動器，高速移動作為聚焦透鏡組的第二透鏡組的效果。本公開的實施例的優(yōu)異效果在于提供能夠高速進行聚焦的緊湊成像鏡頭。


圖I是圖解說明按照第一實施例的成像鏡頭的鏡頭結構的示圖。圖2A-2C是圖解說明在無限遠聚焦時，按照第一實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖3A-3C是圖解說明在近距離聚焦時，按照第一實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖4是圖解說明按照第二實施例的成像鏡頭的鏡頭結構的示圖。圖5A-5C是圖解說明在無限遠聚焦時，按照第二實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖6A-6C是圖解說明在近距離聚焦時，按照第二實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖7是圖解說明按照第三實施例的成像鏡頭的鏡頭結構的示圖。圖8A-8C是圖解說明在無限遠聚焦時，按照第三實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖9A-9C是圖解說明在近距離聚焦時，按照第三實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖10是圖解說明按照第四實施例的成像鏡頭的鏡頭結構的示圖。圖11A-11C是圖解說明在無限遠聚焦時，按照第四實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖12A-12C是圖解說明在近距離聚焦時，按照第四實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖13是圖解說明按照第五實施例的成像鏡頭的鏡頭結構的示圖。
圖14A-14C是圖解說明在無限遠聚焦時，按照第五實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖15A-15C是圖解說明在近距離聚焦時，按照第五實施例的成像鏡頭的像差的示圖。圖16是圖解說明其中把第一到第五實施例任意之一的成像鏡頭應用于成像設備的例子的不圖。
具體實施例方式按照本公開的ー個實施例的成像鏡頭由從物側順序排列的第一透鏡組GRl，光闌S，具有正屈光力的第二透鏡組GR2，和具有負屈光力的第三透鏡組GR3構成。第一透鏡組GRl由至少ー個正透鏡L12和ー個負透鏡L13構成。第二透鏡組GR2由從物側順序排列的負透鏡L21，正透鏡L22和正透鏡L23構成。當進行聚焦時，第二透鏡組GR2沿著光軸方向被移動。由于第二透鏡組GR2直接布置在光闌S之后，并且外形較小，因此第二透鏡組GR2重量輕，能夠用小型致動器高速移動。因而，通過利用第二透鏡組GR2作為聚焦透鏡組，能夠在使鏡筒的尺寸保持緊湊的時候，高速移動聚焦透鏡組。另外，通過采用其中第二透鏡組GR2具有正屈光力，第三透鏡組GR3具有負屈光力的能力配置，當沿著光軸方向移動第二透鏡組GR2時，像面的位置的變化量與第二透鏡組GR2的移動量之比(聚焦靈敏度)較高。由于通過把聚焦靈敏度配置成較高，能夠縮短聚焦行程，因此能夠縮短整個鏡頭的長度。最好，按照本公開的實施例的成像鏡頭滿足下述條件式(I)。O. I < β 2 < O. 8(I)這里，β 2是第二透鏡組GR2的橫向放大率。橫向放大率是在像面的放大率。條件式(I)定義第二透鏡組GR2的橫向放大率。在橫向放大率低于條件式(I)中表示的范圍的情況下，由于第二透鏡組GR2的能力過強，因此偏心敏感度較高，從而制造難度増大。另ー方面，在橫向放大率高于條件式(I)中表示的范圍的情況下，聚焦靈敏度較低，以致使聚焦行程變長，從而使整個鏡頭的長度變長。另外在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，可取的是把條件式(I)中表示的數值范圍設定成下述條件式(I')中表示的范圍。O. 15 < β 2 < O. 7(I')
此外，在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，更可取的是把條件式(I)中表示的數值范圍設定成下述條件式(I")中表示的范圍。通過把橫向放大率設定成在條件式(I")中表示的數值范圍中，在抑制偏心敏感度的時候，能夠進一歩降低整個鏡頭的長度。O. 15 < β 2 < O. 6(I")另外，可取的是按照本公開的實施例的成像鏡頭滿足下述條件式(2)。I. I < β 3 < 3. O(2)這里，β 3是第三透鏡組GR3的橫向放大率。條件式⑵定義第三透鏡組GR3的橫向放大率。在橫向放大率低于條件式⑵中表示的范圍的情況下，由于聚焦靈敏度較低，以致使聚焦行程變長，從而使整個鏡頭的長度變長。另ー方面，在橫向放大率高于條件式(2)中表示的范圍的情況下，由于第三透鏡組GR3的能力過強，偏心敏感度被増大，從而制造難度升高。另外，在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，可取的是把條件式(2)中表示的數值范圍設定成在下述條件式(2')中表示的范圍。I. I < β 3 < 2. O(2')此外，在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，更可取的是把條件式(2)中表示的數值范圍設定成下述條件式(2")中表示的范圍。通過把橫向放大率設定在條件式(2")中表示的數值范圍中，在抑制偏心敏感度的時候，能夠進一歩降低整個鏡頭的長度。I. 2 < β 3 < I. 8(2，，)另外，可取的是按照本公開的實施例的成像鏡頭滿足下述條件式(3)，⑷和(5)。Nd21 < I. 7(3)Nd22 < I. 75(4)Nd23 < I. 75(5)這里，Nd21是透鏡L21的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率，Nd22是透鏡L22的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率，Nd23是透鏡L23的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率。條件式(3)定義第二透鏡組GR2的負透鏡L21關于d線的折射率。另外，條件式
(4)和(5)定義第二透鏡組GR2的正透鏡L22和L23關于d線的折射率。在折射率高于條件式⑶，⑷和(5)中表示的范圍的情況下，由于介質的比重増大，以致增大透鏡的重量，因此用于移動聚焦透鏡組的致動器的尺寸被増大，從而鏡筒的尺寸被増大。另外，在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，可取的是把條件式(3)中表示的數值范圍設定成下述條件式(3')中表示的范圍。通過把所述范圍設定成下面說明的數值范圍，能夠進一歩降低第二透鏡組GR2的重量。、
Nd21 < I. 6(3')可取的是按照本公開的實施例的成像鏡頭滿足下述條件式(6)。-I. 5 < f21/f2 < -O. 3(6)這里，f21是透鏡L21的焦距，f2是第二透鏡組的焦距。條件式(6)定義第二透鏡組GR2的布置成最接近物側的透鏡L21的焦距與第二透鏡組GR2的焦距之比。在所述比值低于條件式(6)中表示的范圍的情況下，由于透鏡L21的能力過低，像差校正的效果降低，從而軸向色差和倍率色差惡化。另ー方面，在所述比值高于條件式(6)中表示的范圍的情況下，由于透鏡L21的能力過高，第二透鏡組GR2內對相對偏心的敏感度増大,從而制造難度増大。另外，在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，可取的是把條件式(6)中表示的數值范圍設定成下述條件式(6')中表示的范圍。-I. 2 < f21/f2 < -O. 4(6')此外，在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，更可取的是把條件式(6)中表示的數值范圍設定成在下述條件式出")中表示的范圍。通過把所述比值設定成在條件式(6")中表示的數值范圍之中，在抑制偏心敏感度的時候，能夠進一歩校正色差。-I. O < f21/f2 < -O. 5(6〃)
在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，可取的是第一透鏡組GRl由通過從物側貼合正透鏡L12和負透鏡L12而獲得的接合透鏡構成。通過采用這種結構，能夠在充分校正軸向色差和倍率色差的時候，較薄地形成第一透鏡組GRl。因而，在使鏡筒的尺寸保持緊湊的時候，能夠獲得極好的性能。另外，可取的是第一透鏡組GRl由從物側順序排列的正透鏡L11，正透鏡L12和負透鏡L13構成。通過采用這種結構，能夠充分校正離軸像差，更具體地說，彗星像差和倍率色差。在按照本公開的實施例的成像鏡頭中，可取的是具有負屈光力的第三透鏡組GR3由從物側順序排列的負透鏡L31和正透鏡L32構成。通過采用這種結構，能夠充分校正離軸像差，更具體地說，畸變像差，像散和像面彎曲。下面，說明按照本公開的例證實施例(下面稱為實施例)。將按照下述順序進行說明。I.第一實施例(數值例子I)2.第二實施例(數值例子2)3.第三實施例(數值例子3)4.第四實施例(數值例子4)5.第五實施例(數值例子5)6.應用例子(成像設備)在下面給出的各個表和說明中所示的符號的含義等如下所示?！氨砻婢幪枴贝韽奈飩扔嫈档牡趇個表面，“Ri”代表第i個表面的曲率半徑，“Di”代表從物側計數的第i個表面和第(i+1)個表面之間的軸向上表面間隔(透鏡的中心厚度或者空氣間隔)。另外，“Ni”代表構成第i個透鏡的材料關于d線(波長587. 6nm)的折射率，“vi”代表構成第i個透鏡的材料關于d線(波長587.6nm)的Abbe數，“f”代表整個透鏡系統(tǒng)的焦距，“Fno”代表全孔徑F數，“ ω ”代表半視角。此外，“c ”代表對應表面為平面，“ASP”代表對應表面為非球面。另外，作為可變間隔的軸向上表面間隔“Di”被表示成“可變”。在實施例中使用的ー些成像透鏡中，透鏡表面由非球面構成。當沿著光軸方向，距透鏡表面的頂點的距離為“X”，沿著垂直于光軸的方向的高度為“y”，在透鏡頂點的近軸曲率為“c”和圓錐常數為“ K ”吋，距離X被定義為以致X = cy2/ (1+(1-(1+ K ) c2y2)1/2) +A2y2+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10o 這里，A2，A4，A6，A8 和 AlO 是 2 階，4 階，6 階，8 階和 10 階非球面系數。
〈I.第一實施例>[鏡頭的結構]圖I是圖解說明按照本公開的第一實施例的成像鏡頭的鏡頭結構的示圖。第一透鏡組GRl由從物側順序排列的具有面對物側的凹面的正彎月透鏡LI I，具有面對物側的凸面的正彎月透鏡L12，和具有面對物側的凹面的負彎月透鏡L13構成。第二透鏡組GR2由通過接合雙凹透鏡L21和雙凸透鏡L22而獲得的接合透鏡，和具有在兩面形成的非球面的雙凸透鏡L23構成。第三透鏡組GR3由在像側面具有非球面，并且具有面對物側的凸面的負彎月透鏡L31，和雙凸透鏡L32構成。通過沿著垂直于光軸的方向，移動整個第三透鏡組GR3，或者第三透鏡組GR3的負透鏡L31，能夠變動圖像。
另外，在第一透鏡組GRl和第二透鏡組GR2之間布置光闌S，在第三透鏡組GR3和像面IMG之間布置濾光器(圖中未示出)。[成像鏡頭的規(guī)格]表I舉例說明了其中具體數值被應用于按照第一實施例的成像鏡頭的數值例子I的透鏡數據。表I
權利要求
1.ー種成像鏡頭，包括 從物側開始順序排列的 第一透鏡組； 光闌； 具有正屈光力的第二透鏡組；和 具有負屈光力的第三透鏡組， 其中第一透鏡組由至少ー個正透鏡和ー個負透鏡構成， 其中第ニ透鏡組由從物側開始順序排列的負透鏡、正透鏡和正透鏡構成，以及 其中當進行聚焦時，第二透鏡組沿著光軸方向被移動。
2.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中滿足下述條件式(I)和(2)，其中β2是第ニ透鏡組的橫向放大率，β 3是第三透鏡組的橫向放大率， 0.I < β 2 < O. 8(I) 1.I < β 3 < 3. O(2)。
3.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中滿足下述條件式(Γ)和(2’)，其中β2是第二透鏡組的橫向放大率，β 3是第三透鏡組的橫向放大率， 0.15 < β 2 < O. 7(I，) 1.I < β 3 < 2. O(2，)。
4.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中滿足下述條件式(I”)和(2”)，其中β2是第二透鏡組的橫向放大率，β 3是第三透鏡組的橫向放大率， 0.15 < β 2 < O. 6(I”) 1.2 < β 3 < I. 8(2，，)。
5.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中滿足下述條件式(3)、(4)和(5)，其中Nd21是第二透鏡組的最接近于物側的透鏡的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率，Nd22是第二透鏡組的從物側起的第二個透鏡的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率，Nd23是第二透鏡組的從物側起的第三個透鏡的介質關于d線(波長587. 6nm)的折射率， Nd21 < I. 7(3) Nd22 < I. 75(4) Nd23 < I. 75(5)。
6.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中滿足下述條件式出)，其中f21是第二透鏡組的最接近物側的透鏡的焦距，f2是第二透鏡組的焦距， -I. 5 < f21/f2 < -O. 3 (6)。
7.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中第一透鏡組包括通過從物側順序接合正透鏡和負透鏡而形成的接合透鏡。
8.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中第一透鏡組由從物側順序排列的正透鏡、正透鏡和負透鏡構成。
9.按照權利要求I所述的成像鏡頭，其中第三透鏡組由從物側順序排列的負透鏡和正透鏡構成。
10.ー種成像設備，包括 由從物側開始順序排列的第一透鏡組、光闌、具有正屈光力的第二透鏡組、和具有負屈光力的第三透鏡組構成的成像鏡頭；和 把成像鏡頭形成的光學圖像轉換成電信號的成像器件， 其中第一透鏡組由至少ー個正透鏡和ー個負透鏡構成， 其中第ニ透 鏡組由從物側開始順序排列的負透鏡、正透鏡和正透鏡構成，以及 其中當進行聚焦時，第二透鏡組沿著光軸方向被移動。
全文摘要
本發(fā)明公開了成像鏡頭和成像設備。一種成像鏡頭，包括從物側開始順序排列的第一透鏡組；光闌；具有正屈光力的第二透鏡組；和具有負屈光力的第三透鏡組，其中第一透鏡組由至少一個正透鏡和一個負透鏡構成，其中第二透鏡組由從物側開始順序排列的負透鏡，正透鏡和正透鏡構成，其中當進行聚焦時，第二透鏡組沿著光軸方向被移動。
文檔編號H04N5/225GK102645721SQ20121002954
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權日2011年2月17日
發(fā)明者大竹基之, 細井正晴 申請人:索尼公司