专利名称：成像单元以及成像装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种成像单元以及成像装置。具体地，本公开涉及以下技术邻域一种具有高缩放比例并且可以优选地为照相机、摄像机、监视相机等提供足够更宽的成像视角的成像单元以及一种包括所述成像单元的成像装置。
背景技术：
近来，成像装置(诸如数字相机)的市场已经庞大并且已经存在对数字相机等的成像装置的各种广泛的用户需求。不仅对于更高的图像质量和更小并更薄的机身的需求， 而且对于包括变焦透镜的成像单元的更高的放大倍率和更宽的角度的需求近来已经很强烈。一般地，带有具有正折射力的最靠近被摄体的透镜组的正引导型(positive lead-type)光学系统具有使其缩放因数更大的优点，并且其通常被用作适合在例如缩放比例超过五倍的更高放大倍率的类型。具体地，作为小的正引导型光学系统，已知了从被摄体一侧向图像一侧顺序地具有正、负、正、正折射力的四个透镜组的四组配置的光学系统(变焦透镜)(例如，参见专利文件1 (JP-A-2006-23529)、专利文件2 (JP-A-2005-338740)、专利文件3 (日本专利第 3977150 号)、以及专利文件 4 (JP-A-2006-308957))。
发明内容
然而，在专利文件1和专利文件3中描述的具有正、负、正、正折射力的四组配置的光学系统中，没有实现足够的更高的放大倍率。此外，一般地，在具有正、负、正、正折射力的四组配置的光学系统中，为了更宽的角度，第一透镜组的最靠近被摄体的透镜的外直径通常倾向于更大。因此，在专利文件1和专利文件3中描述的具有正、负、正、正折射力的四组配置的光学系统中，没有实现足够更宽的成像视角以及尺寸缩减。此外，执行对于光学系统的更宽角度以及更高放大倍率的良好的像差校正是必要的，并且一般使用多个透镜。专利文件4中描述的光学系统是一种具有更高放大倍率以及更宽角度的光学系统，然而，如上所述的良好像差校正是必要的，并且在第一透镜组中的透镜数目庞大并且没有实现足够的尺寸缩减。此外，在具有正、负、正、正折射力的四组配置的光学系统中，通常提供第四透镜组用于聚焦，并且尺寸大于具有更少的透镜组(如三组配置等)的光学系统，并且实现更加充分的尺寸缩减已经是一个问题。因此，特别地，在其中当不执行成像时收回透镜以便存储的所谓可伸缩的成像单元中，减少透镜的数目以便在收回时在光轴方向变薄是极其困难的。相应地，强烈地期望开发一种不仅具有更高放大倍率以及更宽角度而且具有更小尺寸的成像单元。此外，在使用诸如CCD (电荷耦合器件)或CMOS (互补金属氧化物半导体)的固态成像器件的成像装置中，期望使用在被摄体一侧远心(telecentric)附近的成像单元以便
4实现均勻的图像平面光照度。作为成像单元，其中最靠近图像一侧的透镜组具有正折射力的成像单元是优选的。相应地，期望提供一种其中实现更高放大倍率、更宽角度、以及更小尺寸的成像单元和成像装置。根据本公开一个实施例的成像单元，包括具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组，具有正折射力的第三透镜组，以及对由从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的第一透镜组至第三透镜组形成的光学图像进行成像的固态成像器件，在从广角端到远摄端变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离变大而第二透镜组和第三透镜组之间的距离变小，并且从第二透镜组到固态成像器件的距离在广角端时是所有变焦位置中最长的。因此，在成像单元中，在变焦时极大地有助于缩放效应的第二透镜组和第三透镜组的缩放效应变得更大。在成像单元中，期望在第二透镜组和第三透镜组之间提供孔径光阑(aperture Stop)并且该孔径光阑在变焦时与第三透镜组整体地移动。变焦时用于孔径光阑的专用空间是不必要的。在成像单元中，期望满足以下条件表达式(1)(1) 0. 45 < f3/ (fw · ft)1/2 < 0. 70其中f3:第三透镜组的焦距fw 整个光学系统在广角端时的焦距ft 整个光学系统在远摄端时的焦距如果成像单元满足条件表达式(1)，则使得第三透镜组的折射力合适。在成像单元中，期望在第三透镜组中位于最靠近图像一侧的透镜表面被形成为非球面表面。通过将第三透镜组中位于最靠近图像一侧的透镜表面形成为非球面表面，在所有变焦位置上成功地校正了慧形像差以及场曲率(field curvature)。在成像单元中，期望通过从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列第一负透镜、第二负透镜、以及正透镜来形成第二透镜组。由于第二透镜组通过从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列第一负透镜、第二负透镜、以及正透镜而形成，所以第二透镜组的主点(principal point)位置容易地变得更靠近被摄体一侧。在成像单元中，期望满足以下条件表达式O)(2) -0. 50 < f2/ (fw · ft)1/2 < _0· 30其中f2 第二透镜组的焦距fw 整个光学系统在广角端时的焦距ft 整个光学系统在远摄端时的焦距如果成像单元满足条件表达式( ，则使得第二透镜组的折射力合适。在成像单元中，期望满足以下条件表达式(3)
(3) -2. 0 < fl2w/fw < -1. 5其中fl2w 第一透镜组和第二透镜组在广角端时的组合焦距fw 整个光学系统在广角端时的焦距如果成像单元满足条件表达式( ，则使得第一透镜组和第二透镜组的组合的折射力合适。在成像单元中，期望满足以下条件表达式(4) 0. 8 < f23t/ft <3.5其中f23t 第二透镜组和第三透镜组在远摄端时的组合焦距ft 整个光学系统在远摄端时的焦距如果成像单元满足条件表达式(4)，则使得第二透镜组和第三透镜组的组合的折射力合适。在成像单元中，期望在光轴方向上移动固态成像器件并且执行聚焦。通过在光轴方向上移动固态成像器件并且执行聚焦，用于聚焦目的透镜组变得不是必需的。在成像单元中，期望在变焦时在光轴方向上移动固态成像器件并且固态成像器件在广角端时的位置在无限远被摄体聚焦时最靠近图像一侧。由于固态成像器件在广角端时的位置在无限远被摄体聚焦时最靠近图像一侧，所以可以在变焦时最大程度地确保在远摄端时比在广角端时更长的聚焦行程。在成像单元中，期望在变焦时将第二透镜组固定在光轴方向上。由于在变焦时将第二透镜组固定在光轴方向上，所以在变焦时不需要提供用于移动第二透镜组的驱动机构。在成像单元中，期望地在从无限远被摄体聚焦到近距离被摄体聚焦的聚焦时，固态成像器件从被摄体一侧向图像一侧移动。由于在从无限远被摄体聚焦到近距离被摄体聚焦的聚焦时，固态成像器件从被摄体一侧向图像一侧移动，所以可以在变焦时最大程度地确保在远摄端时比在广角端时更长的聚焦行程。在成像单元中，期望在光轴方向上移动固态成像器件并且执行聚焦，以及在变焦时在光轴方向上移动固态成像器件，并且在聚焦和变焦时，通过步进电机的驱动力在光轴方向上移动固态成像器件。由于在聚焦和变焦时，通过步进电机的驱动力在光轴方向上移动固态成像器件， 所以可以通过相同的机构控制变焦和聚焦的操作。在成像单元中，期望在光轴方向上移动固态成像器件并且执行聚焦，在变焦时在光轴方向上移动固态成像器件，以及在聚焦和变焦时，通过直线电机的驱动力在光轴方向上移动固态成像器件。由于在聚焦和变焦时，通过直线电机的驱动力在光轴方向上移动固态成像器件， 所以可以通过相同的机构控制变焦和聚焦的操作。根据本公开的一个实施例的一种成像装置，包括变焦透镜，该变焦透镜包括从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的、具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组，具有正折射力的第三透镜组；固态成像器件，其对通过变焦透镜形成的光学图像进行成像；具有利用其执行操作的开关的输入单元；以及至少控制变焦透镜的驱动的驱动控制单元，其中，在从广角端到远摄端变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离变大而第二透镜组和第三透镜组之间的距离变小，以及从第二透镜组到固态成像器件的距离在广角端时是所有变焦位置中最长的。因此，在成像单元中，在变焦时极大地有助于缩放效应的第二透镜组和第三透镜组的缩放效应变得更大。依据根据具有以上描述的配置的本公开的实施例的成像单元和成像装置，可以实现更高的放大倍率、更宽的角度、以及更小的尺寸。
图1示出了本公开的第一实施例的成像单元的配置。图2示出了关于本公开第一实施例的成像单元的广角端和远摄端之间的变焦时透镜组和固态成像器件的移动。图3与图4和图5 —起示出了其中将特定数值应用于第一实施例的数值示例的像差图，并且示出了在广角端状态下球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图4示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图5示出了在远摄端状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图6示出了本公开的第二实施例的成像单元的配置。图7示出了关于本公开的第二实施例的成像单元的、在广角端和远摄端之间变焦时的透镜组和固态成像器件的移动。图8与图9和图10 —起示出了其中将特定数值应用于第二实施例的数值示例的像差图，并且示出了在广角端状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图9示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图10示出了在远摄端状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图11示出了本公开的第三实施例的成像单元的配置。图12示出了关于本公开的第三实施例的成像单元的、在广角端和远摄端之间变焦时透镜组和固态成像器件的移动。图13与图14和图15 —起示出了其中将特定数值应用于第三实施例的数值示例的像差图，并且示出了广角端状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图14示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图15示出了在远摄端状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图16示出了本公开的第四实施例的成像单元的配置。图17示出了关于本公开的第四实施例的成像单元、在广角端和远摄端之间变焦时透镜组和固态成像器件的移动。图18与图19和图20 —起示出了其中将特定数值应用于第四实施例的数值示例的像差图，并且示出了在广角端状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图19示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。
图20示出了在远摄端状态下的球面像差、像散、畸变、以及横向像差。图21是示出了本公开的一个实施例的成像装置的框图。
具体实施例方式如下，将阐述根据本公开一个实施例的实施成像单元和成像装置的优选实施例。[成像单元的配置]在根据本公开一个实施例的成像单元中，通过从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组，具有正折射力的第三透镜组， 以及对由第一透镜组至第三透镜组形成的光学图像进行成像的固态成像器件。此外，在根据本公开一个实施例的成像单元中，在从广角端到远摄端变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离变大并且第二透镜组和第三透镜组之间的距离变小，并且从第二透镜组到固态成像器件的距离在广角端时是所有变焦位置中最长的。根据以上描述的配置，在确保更宽角度的同时，可通过使得极大地有助于变焦时的缩放效应的第二透镜组和第三透镜组的缩放效应最大化来实现更高的放大倍率，并且进一步，可以通过缩短整个光学系统的整体长度来实现尺寸缩减。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望在第二透镜组和第三透镜组之间提供孔径光阑并且孔径光阑在变焦时与第三透镜组整体地移动。根据孔径光阑的配置，即使当实现了更高的放大倍率时，在所有变焦位置上也可以确保充分的F数以及外围亮度。进一步，根据其中孔径光阑与第三透镜组整体地移动的配置，在变焦时不必单独地移动孔径光阑，并且因此，可以减少驱动机构以及简化并尺寸缩减成像单元。一般地，尤其在孔径光阑具有用于光量等的调整的开启与关闭机构的情况下，孔径具有光圈叶片(diaphragm blade)的驱动机构，快门等等，并且因为用于移动的空间变得难以确保以及透镜筒的结构变得复杂，独立的移动不是优选的。因此，根据以上描述的其中孔径光阑与第三透镜组整体移动的配置，可以使提供成像单元的透镜筒缩减尺寸。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望满足以下条件表达式(1)。(1) 0. 45 < f3/ (fw · ft)1/2 < 0. 70其中f3 第三透镜组的焦距fw 整个光学系统在广角端的焦距ft 整个光学系统在远摄端的焦距条件表达式(1)是定义第三透镜组折射力的表达式。第三透镜组是极大地有助于变焦时的缩放的透镜组，并且重要的是适当地设置第三透镜组的折射力以用于尺寸缩减以及更高放大倍率。如果该值变得过大于条件表达式(1)的上限，则第三透镜组的折射力变得过小， 变得必须延伸整个长度用于实现光学系统的更高放大倍率，并且可能不能够实现尺寸缩减。相反，如果该值变得过小于表达式(1)的下限，则第三透镜组的折射力变得过大并且变得难以校正第三透镜组中生成的像差，并且，尤其像差波动在变焦时变得过大并且图像质量恶化。因此，如果成像单元满足条件表达式(1)，则使得第三透镜组的折射力合适，并且可以实现更高放大倍率以及尺寸缩减并且可以改善图像质量。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望在第三透镜组中的位于最靠近图像一侧的透镜表面形成为非球面的表面。通过将第三透镜组中位于最靠近图像一侧的透镜表面形成为非球面的表面，可以在所有变焦位置上成功地校正慧形像差以及场曲率，并且可以改善图像质量。尤其地，在使得固态成像器件可移动并且执行聚焦的情况下，可为针对所有被摄体距离成功地校正慧形像差以及场曲率并且可以获得良好的图像质量。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望通过从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列第一负透镜、第二负透镜、以及正透镜来形成第二透镜组。第二透镜组是如同第三透镜组的、极大地有助于变焦时的缩放的透镜组，并且重要的是适当地设置第二透镜组的折射力用于尺寸缩减以及更高放大倍率。此外，第二透镜组是用于光学系统的更宽角度以及光学系统的透镜直径的尺寸缩减最重要的透镜组，并且第二透镜组的透镜配置和折射力的适当设置对于尺寸缩减、更高放大倍率、更宽角度、以及更高图像质量所有这些是重要的。根据其中由从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列第一负透镜、第二负透镜、以及正透镜形成的第二透镜组的配置，主点位置变得更容易靠近被摄体一侧，并且在广角端的入射光瞳位置变得更容易在被摄体一侧定位。因此，例如，即使当实现了使得视角(广角端的一半视角)超过38°的更宽角度时，也可以使第一透镜组的直径变小，并且相应地，该配置有助于整个光学系统的透镜直径的尺寸缩减。以这种方式，通过由从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列第一负透镜、第二负透镜、以及正透镜来形成第二透镜组，可以实现更宽角度以及尺寸缩减。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望满足以下条件表达式(2)。(2) -0. 50 < f2/ (fw · ft)1/2 < _0· 30其中f2 第二透镜组的焦距fw 整个光学系统在广角端的焦距ft 整个光学系统在远摄端的焦距条件表达式( 是定义第二透镜组的折射力的表达式。如果该值变得过小于条件表达式O)的下限，则第二透镜组的折射力变得过小， 变得必须增加第一透镜组位于最靠近被摄体一侧的透镜的直径以及整体长度，并且可能不能够实现尺寸缩减。相反，如果该值变得过大于条件表达式O)的上限，则第二透镜组的折射力变得过大，并且变得难以适当地校正广角端的离轴像差以及远摄端的轴向像差变得困难，并且图像质量恶化。因此，如果成像单元满足条件表达式( ，则使得第二透镜组的折射力合适，并且可以实现尺寸缩减以及更高的图像质量。注意到，在成像单元中，最优选地是在第二透镜组中位于被摄体一侧的第一负透
9镜形成为非球面透镜。通过将第一负透镜形成为非球面透镜，尤其可以将广角端的离轴像差的生成抑制到极限，并且可以进一步改善图像质量。此外，也期望第二透镜组中位于最靠近图像一侧的正透镜形成为非球面透镜。通过将正透镜形成为非球面透镜，可以更加高效地执行广角端的离轴像差以及远摄端的轴向像差的校正。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望满足以下条件表达式(3)。(3) -2. 0 < fl2w/fw < —1. 5其中fl2w 第一透镜组和第二透镜组在广角端的组合焦距fw 整个光学系统在广角端的焦距条件表达式C3)是定义第一透镜组和第二透镜组在广角端的组合折射力的表达式。如上文所述，例如，当实现使得视角(在广角端的一半视角)超过38°的更宽角度时，第一透镜组的透镜直径的减少极大地有助于整个光学系统的透镜直径的尺寸缩减。具体地，第一透镜组和第二透镜组在广角端的组合折射力极大地有助于光学系统的径向方向上的尺寸缩减。因此，如果该值变得过小于条件表达式(3)的下限，则第一透镜组和第二透镜组的组合折射力变得过小，并且当实现更宽的角度时，第一透镜组中位于最靠近被摄体一侧的透镜的直径变得更大。相反，如果该值变得过大于条件表达式(3)的上限，则第一透镜组和第二透镜组的组合折射力变得过大，并且，尤其在广角端的离轴像差变得更大。相应地，图像质量恶化或者第一透镜组的折射力变得过小，并且，当实现更高的放大倍率时，光学系统的总长度变得更长并且在远摄端的F数变得太暗，并且可能阻碍尺寸缩减并且可能不能实现更高的图
像质量。因此，如果成像单元满足条件表达式(3)，则在确保更高放大倍率的同时，可以实现尺寸缩减并且可以实现更高的图像质量。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望满足以下条件表达式(4)。(4) 0. 8 < f23t/ft <3.5其中f23t 第二透镜组和第三透镜组在远摄端的组合焦距ft 整个光学系统在远摄端的焦距条件表达式(4)是定义第二透镜组和第三透镜组在远摄端的组合折射力的表达式。如果该值变得过大于条件表达式的上限，则第二透镜组和第三透镜组的组合折射力变得过小，并且光学系统的总长度变得更长并且尺寸缩减变得难以实现。相反，如果该值变得过小于条件表达式的下限，则第二透镜组和第三透镜组的组合折射力变得过大，并且尤其在远摄端的轴向像差和放大倍率的色差变得更大，并且图像质量恶化。因此，如果图像单元满足条件表达式G)，则可以实现尺寸缩减和更高的图像质量。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望固态成像器件在光轴方向上移动并且执行聚焦。通过将固态成像器件在光轴方向上移动并且执行聚焦，用于聚焦的透镜组可以减少并且可以将聚焦灵敏度设置为到1.0，并且因此，可以使聚焦行程比通过透镜组执行聚焦的情况下更短。具体地，例如在通过具有正、负、正、正的四个透镜组的四组配置类型的第四透镜组执行聚焦的情况下，聚焦灵敏度通常变成大约0. 3到0. 7。因此，通过使用固态成像器件来聚焦，用于聚焦所需要的空间可以从透镜筒的内部减少30%到70%，并且根据需要可以将确保的空间分配用于确保变焦的行程。以这种方式，通过在光轴方向上移动固态成像器件并且执行聚焦，可以实现尺寸缩减并且可以实现更高的放大倍率。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望在变焦时固态成像器件在光轴方向上移动并且在无限远被摄体聚焦时固态成像器件在广角端的位置最靠近图像一侧。一般地，光学系统中的图像放大倍率向远摄端比在广角端变得更高，并且用于从无限远被摄体聚焦向近距离被摄体聚焦的聚焦的聚焦行程向远摄端一侧通常比在广角端变得更长。相应地，如上文所述，根据其中在无限远被摄体聚焦时的变焦、固态成像器件在广角端的位置最靠近图像一侧的配置，可以最大程度地确保在变焦时在远摄端一侧比在广角端更长的聚焦行程。结果，可以使透镜筒中需要的聚焦行程更短。因此，可以在成像单元中实现光学系统的尺寸缩减。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望在变焦时将第二透镜组在光轴方向上固定。由于在变焦时第二透镜组被固定在光轴方向上，所以不需要提供用于在变焦时移动第二透镜组的驱动机构，不需要确保在驱动机构的凸轮件等中的第二透镜组的移动行程。因此，可以极大地简化并尺寸缩减透镜筒的结构，并且可以实现成像单元的尺寸缩减。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望地在从无限远被摄体聚焦到近距离被摄体聚焦的聚焦时，固态成像器件从被摄体一侧向图像一侧移动。如上文所述，一般地，光学系统中的图像放大倍率向远摄端一侧比在广角端变得更高，并且用于从无限远被摄体聚焦向近距离被摄体聚焦的聚焦的聚焦行程向远摄端一侧通常比在广角端变得更长。相应地，如上文所述，根据其中在从无限远被摄体聚焦到近距离被摄体聚焦的聚焦时固态成像器件从被摄体一侧向图像一侧移动的配置，可以最大程度地确保在变焦时在远摄端一侧比在广角端更长的聚焦行程，并且可以使得透镜筒中需要的聚焦行程更短。因此，可以在成像单元中实现光学系统的尺寸缩减。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望在聚焦和变焦时，固态成像器件通过步进电机的驱动力在光轴方向上移动。根据其中固态成像器件通过步进电机的驱动力在光轴方向上移动的配置，可以使用同一机构控制变焦和聚焦二者的复杂的移动。因此，可以简化并尺寸缩减透镜筒的结构，并且因为驱动精度比通过旋转凸轮件的控制方法中的驱动精度更高，所以可以改善移动的可靠性。在根据本公开的一个实施例的成像单元中，期望在聚焦和变焦时，固态成像器件通过直线电机的驱动力在光轴方向上移动。根据其中固态成像器件通过直线电机的驱动力在光轴方向上移动的配置，可以使用同一机构控制变焦和聚焦二者的复杂移动。因此，可以简化并尺寸缩减透镜筒的结构，并且因为驱动精度比通过旋转凸轮件的控制方法中的驱动精度更高，所以可以改善移动的可靠性。注意，在根据本公开的实施例的成像单元中，在变焦和聚焦时固态成像器件在光轴方向上移动，并且固态成像器件可以与在固态成像器件附近提供的红外削减滤波器 (infrared cut filter)或光学低通滤波器、密封固态成像器件的覆盖玻璃(cover glass) 等等整体地移动。一般地，固态成像器件通常采用预先由覆盖玻璃等密封的形式或向其整体地提供作为封装(package)的红外削减滤波器或光学低通滤波器。因此，即使在固态成像器件与红外削减滤波器、光学低通滤波器、覆盖玻璃等等整体移动的情况下，也不丧失以上描述的其中在聚焦和变焦时移动固态成像器件的配置的优点。[成像单元的数值示例]如下文，将参照附图和表格来阐述本公开的成像单元的具体实施例以及将特定数值应用于实施例的数值示例。注意在以下各自表格和阐述等中所示的符号的意义如下。“Si”指从被摄体一侧到图像一侧计数的第i个表面，“ri”指第i个表面的曲率半径，“di”指在第i个表面和第(i+Ι)个表面之间的轴向表面距离(透镜中心厚度或空气距离)，“ni”指从第i个表面开始的透镜等在d线(λ = 587. 6nm)上的折射指数，以及“vi ” 指从第i个表面开始的透镜等在d线上的阿贝数(Abbe number)。关于“表面数”，“ASP”指示表面是非球面的表面，关于“曲率半径”，“无限 (INFINITY) ”指示表面是平面的表面，并且，关于“表面距离”，“ (di) ”指示可变距离。“K”指二次曲线常数(conic constant)，并且“A”、“B”、“C”、“D”分别指 4、6、8、10 阶的非球面系数。“f”指整个透镜系统的焦距，“FN0”指F数(开(Open)F数)，并且“ ω”指视角的
一半(单位° )。注意，在以下示出非球面系数的各自表格中，“Ε-η”是对基数10的指数表示，即， “10_η”，并且例如，“0. 12345Ε-05” 表示 “0. 12345 X 1(Γ5，，。在各自实施例使用的变焦透镜的一些中，透镜表面被形成为非球面表面。给定在光轴方向上距透镜表面的顶点的距离为“X”，在与光轴方向正交的方向上的高度为“y”，并且在透镜顶点的近轴曲率为“C”的情况下，通过以下公式定义非球面形状。
Cy 2χ=-n n +Ay4+By6+···
1 + {1-(1+K) C2Y2J172〈第一实施例〉
12
图1示出了本公开第一实施例中的成像单元1的透镜配置。成像单元1包括具有正折射力的第一透镜组GR1，具有负折射力的第二透镜组 GR2，具有正折射力的第三透镜组GR3，以及对从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的第一透镜组GRl至第三透镜组GR3组的光学图像进行成像的固态成像器件IMG。在成像单元1中，如图2所示，在从广角端到远摄端变焦时，第一透镜组GRl向被摄体一侧移动以便增加到第二透镜组GR2的距离并且第三透镜组GR3向被摄体一侧移动以便减少到第二透镜组GR2的距离。在从广角端到远摄端变焦时第二透镜组GR2在光轴方向上固定。在从广角端到远摄端变焦时，固态成像器件IMG在光轴方向上移动，而在广角端时固态成像器件IMG位于最靠近图像一侧的位置P。此外，在成像单元1中，从第二透镜组GR2到固态成像器件IMG的距离L在广角端时被设置为在所有变焦位置中最长的。此外，在成像单元1中，固态成像器件IMG在光轴方向上移动并且执行聚焦，并且在从无限远被摄体聚焦到近距离被摄体聚焦的聚焦时，固态成像器件IMG从被摄体一侧向图像一侧移动。在成像单元1中，缩放比例为9. 41x。第一透镜组GRl包括从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的通过粘合具有指向被摄体一侧的凸表面的弯月形状的负透镜Lll和具有指向被摄体一侧的凸表面的弯月形状的第一正透镜L12所形成的粘合透镜，以及具有指向被摄体一侧的凸表面的弯月形状的第二正透镜L13。第二透镜组GR2包括从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的具有指向图像一侧的凹表面的弯月形状的第一负透镜L21，以及通过粘合具有指向被摄体一侧的凹表面的弯月形状的第二负透镜L22和具有指向被摄体一侧的凸表面的弯月形状的正透镜L23所形成的粘合透镜。第三透镜组GR3包括通过从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的通过粘合具有指向被摄体一侧的凸表面的弯月形状的第一正透镜L31和具有指向被摄体一侧的凹表面的弯月形状的第一负透镜L32所形成的粘合透镜，具有双凸形状的第二正透镜L33，以及具有指向被摄体一侧的凹表面的第二负透镜L34。在第三透镜组GR3和图像表面IMG之间提供覆盖玻璃CG。在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间提供孔径光阑ST0，其在第三透镜组GR3 的第一正透镜L31的附近提供，并且在光轴方向与第三透镜组GR3整体地移动。表1示出了其中将特定数值应用于第一实施例中的成像单元1的数值示例1的透镜数据。表 权利要求
1.一种成像单元，包括 具有正折射力的第一透镜组； 具有负折射力的第二透镜组； 具有正折射力的第三透镜组；以及对通过从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的第一透镜组至第三透镜组形成的光学图像进行成像的固态成像器件，其中，在从广角端到远摄端变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离变大，而第二透镜组和第三透镜组之间的距离变小，以及从第二透镜组到固态成像器件的距离在广角端时是所有变焦位置中最长的。
2.如权利要求1所述的成像单元，其中在第二透镜组和第三透镜组之间提供孔径光阑，并且该孔径光阑在变焦时与第三透镜组整体地移动。
3.如权利要求1所述的成像单元，其中满足以下条件表达式(1)(1)0.45 < f3/(fw · ft)1/2 < 0. 70 其中f3 第三透镜组的焦距fw 整个光学系统在广角端时的焦距ft 整个光学系统在远摄端时的焦距。
4.如权利要求1所述的成像单元，其中，在第三透镜组中位于最靠近图像一侧的透镜表面被形成为非球面表面。
5.如权利要求1所述的成像单元，其中，第二透镜组通过从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列第一负透镜、第二负透镜、以及正透镜而形成。
6.如权利要求1所述的成像单元，其中满足以下条件表达式(2)(2)-0. 50 < f2/ (fw · ft)1/2 < -0· 30 其中f2 第二透镜组的焦距fw 整个光学系统在广角端时的焦距ft 整个光学系统在远摄端时的焦距。
7.如权利要求1所述的成像单元，其中满足以下条件表达式(3)(3)-2.0 < fl2w/fw < -1. 5 其中fl2w 第一透镜组和第二透镜组在广角端时的组合焦距 fw 整个光学系统在广角端时的焦距。
8.如权利要求1所述的成像单元，其中满足以下条件表达式(4)(4)0.8 < f23t/ft < 3. 5 其中f23t 第二透镜组和第三透镜组在远摄端时的组合焦距 ft 整个光学系统在远摄端时的焦距。
9.如权利要求1所述的成像单元，其中，固态成像器件在光轴方向上移动并且执行聚焦。
10.如权利要求1所述的成像单元，其中，固态成像器件在变焦时在光轴方向上移动，并且固态成像器件在广角端时的位置在无限远被摄体聚焦时最靠近图像一侧。
11.如权利要求1所述的成像单元，其中，第二透镜组在变焦时被固定在光轴方向上。
12.如权利要求9所述的成像单元，其中，在从无限远被摄体聚焦到近距离被摄体聚焦的聚焦时，固态成像器件从被摄体一侧向图像一侧移动。
13.如权利要求1所述的成像单元，其中，固态成像器件在光轴方向上移动并且执行聚焦，固态成像器件在变焦时在光轴方向上移动，并且在聚焦和变焦时，固态成像器件通过步进电机的驱动力在光轴方向上移动。
14.如权利要求1所述的成像单元，其中，固态成像器件在光轴方向上移动并且执行聚焦，固态成像器件在变焦时在光轴方向上移动，并且在聚焦和变焦时，固态成像器件通过直线电机的驱动力在光轴方向上移动。
15.一种成像装置，包括变焦透镜，包括从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的具有正折射力的第一透镜组， 具有负折射力的第二透镜组，具有正折射力的第三透镜组； 固态成像器件，对通过变焦透镜形成的光学图像进行成像； 输入单元，具有用以执行操作的开关，以及驱动控制单元，至少控制变焦透镜的驱动，其中，在从广角端到远摄端变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离变大而第二透镜组和第三透镜组之间的距离变小，并且从第二透镜组到固态成像器件的距离在广角端时是所有变焦位置中最长的。
全文摘要
一种成像单元和成像装置。该成像单元包括具有正折射力的第一透镜组；具有负折射力的第二透镜组；具有正折射力的第三透镜组；以及对由从被摄体一侧向图像一侧顺序地排列的第一透镜组至第三透镜组形成的光学图像进行成像的固态成像器件，其中，在从广角端到远摄端变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离变大而第二透镜组和第三透镜组之间的距离变小，并且从第二透镜组到固态成像器件的距离在广角端时是所有变焦位置中最长的。
文档编号G02B15/173GK102375223SQ20111022676
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月9日 优先权日2010年8月16日
发明者山野裕贵 申请人:索尼公司