专利名称：成像透镜与成像装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及具有大约40到90度的拍摄视角以及大约3. 5或者更小的F数(F-number)的明智的(bright)成像透镜系统，具体地，涉及在所谓的可交换镜头数字相机的可交换镜头设备中使用的成像透镜以及提供有该成像透镜的成像装置。
背景技术：
尽管存在着几种类型的用于可交换镜头相机系统的、具有大约40到90度的拍摄视角以及大约3. 5或者更小的F数的明智的透镜，但是普遍熟知高斯型透镜(参见JP-A-6-337348和JP-A-2009-58651)。在高斯型透镜中，当进行调 焦(focusing)时，整个透镜系统或者透镜组的一部分在光轴方向上移动。另外，除了高斯型透镜之外，已经提出了其中包括具有正折射能力(refractive power)的第一透镜组和具有负折射能力的第二透镜组的透镜系统，当进行调焦时第一透镜组在光轴方向上移动(例如，参见JP-A-2009-210910)。
发明内容
最近，可交换镜头数字相机已迅速变为普遍。特别是，由于可以在可交换镜头相机系统中捕获运动图像，所以需要不仅适合于捕获静止图像而且适合于捕获运动图像的透镜。当捕获运动图像时，需要以高速移动进行调焦的透镜组，以便跟随被摄体(subject)的快速移动。对于具有大约40到90度拍摄视角和3. 5或者更小的F数的明智的成像透镜，需要以高速进行调焦以便对应于运动图像的捕获。在JP-A-6-337348和JP-A-2009-58651中，已经提出了高斯型透镜。当进行调焦时，整个透镜系统或者前透镜组和后透镜组的部分在光轴方向上独立地移动，其中该前透镜组和后透镜组之间插入了光圈(diaphragm)。但是，当试图通过以高速移动整个透镜系统来进行调焦用于拍摄运动图像时，调焦透镜组的重量重，使得用于移动透镜的传动机构的尺寸变大。因而，存在透镜镜筒的尺寸变大的问题。另外，当试图通过独立地移动前透镜组和后透镜组来以高速进行调焦时，多个传动机构被内置在透镜镜筒中，由此，存在透镜镜筒的尺寸变大的问题。在JP-A-2009-210910中所公开的成像透镜中，当进行调焦时，第一透镜组在光轴方向上移动。当试图以高速进行调焦用于捕获运动图像时，由于第一透镜组的重量重，所以驱动传动机构的尺寸变大，以致透镜镜筒的尺寸变大。因此，希望提供紧凑的并能够以高速进行调焦的成像透镜以及成像装置。本公开的一个实施例指向成像透镜，包括从物体侧起按顺序的第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组、以及具有负折射能力的第三透镜组。第一透镜组包括在最靠近物体侧的具有负透镜的前透镜组、光圈、以及后透镜组。当进行调焦时，第二透镜组在光轴方向上移动。本公开的另一实施例指向成像装置，其包括成像透镜；以及成像设备，其基于成像透镜所形成的光图像输出成像信号。使用根据本公开的实施例的成像透镜配置该成像透镜。在根据本公开的实施例的成像透镜或者成像装置中，当进行调焦时，3个透镜组中的第二透镜组在光轴方向上移动。在根据本公开的实施例的成像透镜或者成像装置中，当进行调焦时，3个透镜组中的第二透镜组在光轴方向上移动，使得该像透镜或者成像装置紧凑并可以以高速进行调焦。
图I是例示根据本公开的实施例的成像透镜的第一配置实例以及例示对应于第一数值实施例的透镜的截面图； 图2是例示成像透镜的第二配置实例以及例示对应于第二数值实施例的透镜的截面图；图3是例示成像透镜的第三配置实例以及例示对应于第三数值实施例的透镜的截面图；图4是例示成像透镜的第四配置实例以及例示对应于第四数值实施例的透镜的截面图；图5是例示成像透镜的第五配置实例以及例示对应于第五数值实施例的透镜的截面图；图6A到6C是例示当对应于第一数值实施例的成像透镜进行无穷远调焦时的像差的像差图，并且图6A到6C分别例示了球面像差、像散以及失真；图7A到7C是例示当对应于第一数值实施例的成像透镜在近范围(P =-1)进行调焦时的像差的像差图，图7A到7C分别例示了球面像差、像散以及失真；图8A到SC是例示当对应于第二数值实施例的成像透镜进行无穷远调焦时的像差的像差图，图8A到SC分别例示了球面像差、像散以及失真；图9A到9C是例示当对应于第二数值实施例的成像透镜在近范围(P =-0. 5)进行调焦时的像差的像差图，图9A到9C分别例示了球面像差、像散以及失真；图IOA到IOC是例示当对应于第三数值实施例的成像透镜进行无穷远调焦时的像差的像差图，图IOA到IOC分别例示了球面像差、像散以及失真；图IlA到IlC是例示当对应于第三数值实施例的成像透镜在近范围(P =-0. 5)进行调焦时的像差的像差图，图IlA到IlC分别例示了球面像差、像散以及失真；图12A到12C是例示当对应于第四数值实施例的成像透镜进行无穷远调焦时的像差的像差图，图12A到12C分别例示了球面像差、像散以及失真；图13A到13C是例示当对应于第四数值实施例的成像透镜在近范围(P =-0. 35)进行调焦时的像差的像差图，图13A到13C分别例示了球面像差、像散以及失真；图14A到14C是例示当对应于第五数值实施例的成像透镜进行无穷远调焦时的像差的像差图，图14A到14C分别例示了球面像差、像散以及失真；图15A到15C是例示当对应于第五数值实施例的成像透镜在近范围(P =-0. 5)进行调焦时的像差的像差图，图15A到15C分别例示了球面像差、像散以及失真；
图16是例示成像装置的配置实例的框图。
具体实施例方式下文中，将参照附图详细描述根据本公开的实施例。[透镜配置]图I例示根据本公开的实施例的成像透镜的第一配置实例。此配置实例对应于以下将加以描述的根据第一数值实施例的透镜配置。同时，图I对应于进行无穷远调焦时的布置。以相同的方式，图2到图5例示根据第二到第五配置实例的截面配置，该第二到第五配置实例对应于以下将加以描述的根据第二到第五数值实施例的透镜配置。在图I到5中，参考符号“Ri”表示第i个表面的曲率半径，其中，按这样的方式分配参考符号最靠近物体(object)侧的组件的表面被指定为第一表面，并且该参考符号朝向图像侧(焦点侧)依次增加。参考符号“Di”表示光轴Zl上第i个表面和第(i+1)个表面之间的表面间隔。同 时，关于参考符号“Di”，仅向与调焦相关联地变化的部分的表面间隔(例如，图I中的D9和Dll)分配参考符号。参考符号“Simg”指示图像表面。根据本实施例的成像透镜主要包括从物体侧起沿光轴Zl按顺序的3个透镜组，即第一透镜组G1、具有正折射能力的第二透镜组G2、以及具有负折射能力的第三透镜组G3。第一透镜组Gl包括前透镜组GIF、光圈St、以及后透镜组G1R。当进行调焦时，第二透镜组G2在光轴方向上移动。当进行调焦时，第一透镜组Gl和第三透镜组G3固定。优选光圈St (打开的光圈)被布置在邻近第一透镜组Gl的后透镜组GlR的位置。作为具体配置实例，光圈St被布置在根据第一到第五配置实例的成像透镜I到5的任意一个中的第一透镜组Gl的前透镜组GlF和后透镜组GlR之间。在第一透镜组Gl中，前透镜组GlF包括最靠近物体侧的负透镜。作为具体配置实例，在根据第一到第五配置实例的成像透镜I到5的任意一个中，提供凸面面对物体侧的负弯月形透镜LllF作为前透镜组GlF的最靠近物体侧的负透镜。优选后透镜组GlR包括负透镜和正透镜。负透镜和正透镜可以是接合的(cemented)透镜。作为具体的配置实例，在根据第一到第五配置实例的成像透镜I到5的任意一个中，后透镜组GlR包括负透镜LllR和正透镜L12R。具体地，在除了根据第三配置实例的成像透镜3之外的配置实例中，负透镜LllR和正透镜L12R对应于接合透镜。优选第二透镜组G2包括一个正透镜。作为具体的配置实例，在除了根据第五配置实例的成像透镜5之外的配置实例中，第二透镜组G2的透镜L21对应于一个正透镜。第三透镜组G3包括负透镜。优选该负透镜具有比物体侧的曲率大的图像表面侧的曲率(图像表面侧的曲率半径的绝对值小于物体侧的曲率半径的绝对值)。作为具体的配置实例，在根据第一、第四以及第五配置实例的成像透镜1、4以及5中，第三透镜组G3的第一透镜L13被配置为图像表面侧的曲率大于物体侧的曲率。另外，在根据第二和第三配置实例的成像透镜2和3中，第三透镜组G3的第二透镜L32被配置为图像表面侧的曲率大于物体侧的曲率。优选根据本实施例的成像透镜被配置以便适当地并选择性地满足下列条件等式。-2. 0 < f3/f < -8... (I)0. I < ^ 2 < 0. 5... (2)
I. 0 < ^ 3 < 2. 5... (3)v IRp- v IRn > 25... (4)I < t3i/R3b < 4... (5)其中，f3 :第三透镜组G3的焦距，f :整个透镜系统的焦距，P 2 :第二透镜组G2的横向放大倍率， P 3 :第三透镜组G3的横向放大倍率，V IRp :后透镜组GlR的正透镜对于“d”线的阿贝数，V IRn :后透镜组GlR的负透镜对于“d”线的阿贝数，t3i :从第三透镜组G3的负透镜的图像表面侧的表面顶点到图像表面的长度，以及R3b :第三透镜组G3的负透镜的图像表面侧的曲率半径。[操作和效果]以下，将描述根据本实施例的成像透镜的操作和效果。在此成像透镜中，负透镜被布置在最靠近物体侧，并且离轴光通量的入射角减小，光入射在作为调焦透镜组的第二透镜组G2上，以便能够通过进行调焦抑制图像表面的变动。另外，第二透镜组G2的外形可以小，以便可以减轻其重量。因此，当进行调焦时，可以使用小传动机构以高速移动成像透镜。此外，入射光瞳(entrance pupil)接近物体侧，从而有助于缩小透镜半径。此外，可以通过倾斜光通量一该光通量的入射角因为第三透镜组G3被给予了负能力而减小一来缩短后焦点(back-focus)，以便可以缩短透镜的总长度。此夕卜，可以通过在与光圈St相邻的第一透镜组Gl的后透镜组GlR中布置正透镜和负透镜来校正色差(chromatic aberration)。在此成像透镜中，其中正透镜被粘合到负透镜的接合透镜被用作第一透镜组Gl中的后透镜组G1R，以便可以有效地校正色差。此外，第二透镜组G2仅包括一个正透镜，使得减轻了其重量，由此当进行调焦时使得能够使用小尺寸的传动机构高速移动透镜。此外，第三透镜组G3中的负透镜被配置为图像表面侧的曲率大于物体侧的曲率(图像表面侧的曲率半径的绝对值小于物体侧的曲率半径的绝对值)，以便可以校正像差。相比之下，当物体侧的曲率大时，出现球面像差。条件等式(I)定义了第三透镜组G3的焦距。在焦距在条件等式(I)中表示的范围以下的情况下，第三透镜组G3的能力减弱，使得倾斜离轴光通量的角度的影响降低，从而增加了透镜的总长度。在焦距在条件等式(I)中表示的范围以上的情况下，第三透镜组G3的能力增强，使得出现色差。优选根据以下条件等式(I)'设置条件等式(I)的数值范围。当将条件等式(I)的数值范围设置为条件等式(I)'的数值范围时，可以抑制透镜的总长度，并且可以进一步抑制色差。-2. 0 < f3/f < -I. 2— (I)'条件等式(2)定义了第二透镜组G2的横向放大倍率。在横向放大倍率在条件等式(2)中表示的范围以下的情况下，第二透镜组G2的能力太強，结果是，偏心敏感性大，使得制造的难度增加。在横向放大倍率在条件等式(2)中表示的范围以上的情况下，调焦灵敏度降低，调焦行程(stroke)増加，使得透镜的总长度增加。条件等式(3)定义了第三透镜组G3的横向放大倍率。在横向放大倍率在条件等式(3)中表示的范围以下的情况下，调焦灵敏度降低，结果是，调焦行程増加，使得透镜的总长度增加。在横向放大倍率在条件等式(3)中表示的范围以上的情况下，第三透镜组G3的能力变得太強，结果是，偏心敏感性増加，使得制造的难度增加。条件等式(4)定义了第一透镜组Gl中的后透镜组GlR的正和负透镜中的阿贝数差。在阿贝数差在条件等式(4)中表示的范围以下的情况下，难以充分校正色差。条件等式(5)定义了第三透镜组G3中负透镜的图像表面侧的曲率半径。在图像表面侧的曲率半径在条件等式(5)中表示的范围以下的情况下，倾斜离轴光通量的角度的影响降低，使得透镜的总长度增加。在图像表面侧的曲率半径在条件等式(5)中表示的范围以上的情况下，出现球面像差，因此性能劣化。 优选根据以下条件等式(5)'设置条件等式(5)的数值范围。当将等式(5)的数值范围设置为条件等式(5)，的数值范围时，可以抑制透镜的总长度，并且进一歩，可以抑制球面像差的出现。I. 5 < t3i/R3b < 3... (5)'根据上述的本实施例，能够实现紧凑的、可以高速进行调焦并具有高图像形成性能的成像透镜。[成像装置的应用实例]图16例示根据本实施例的成像透镜所应用于的成像装置100的配置实例。成像装置100是例如数字静止相机。中央处理单元(CPU) 110进行对整个成像装置100的总体控制。使用成像设备140将使用以上所描述的成像透镜I (2、3、4或者5)所获得的光图像转换为电信号，并且该电信号传输到图像分离电路150。此处，例如电荷耦合器件(⑶D)、互补金属氧化物半导体(CMOS)等的光电转换设备被用作成像设备140。图像分离电路150基于该电信号生成调焦控制信号，将该调焦控制信号传输到CPU 110，并同时将对应于该电信号的图像部分的图像信号传输到后ー级的图像处理电路(未示出)。在该图像处理电路中，相应信号的格式被转换为适合于随后处理的信号格式，然后被提供用于显示単元的图像显示处理、预定记录介质的记录处理、以及经由预定的通信接ロ的数据传输处理等。CPU 110从外部接收诸如调焦操作信号等的操作信号，并且响应于该操作信号执行各种类型的处理。例如，当使用调焦按钮提供调焦操作信号吋，CPU 110根据指令标准化调焦，并且经由驱动器电路120操作驱动马达130。因此，响应于调焦操作信号，成像装置100的CPU 110沿光轴移动成像透镜I的调焦透镜组(第二透镜组G2)。同时，成像装置100的CPU 110反馈关于当时调焦透镜组的位置的信息，然后，当使用驱动马达130移动调焦透镜组时參考该信息。S卩，尽管仅示出一个系统作为此成像装置100中的驱动系统以便简化说明，但是可以分别提供变焦系统、调焦系统、拍摄模式切换系统等。此外，当提供了相机抖动校正功能时，可以提供振动控制驱动系统以便驱动抖动校正透镜(组)。此外，可以共同使用以上所描述的驱动系统中的ー些。
此外，尽管在以述实施例中描述了其中数字静止相机被用作成像装置100的具体物体的情况，但是本公开的实施例不限于此，并且其它各种类型的电子设备可以用作成像装置100的具体物体。例如，诸如可交换镜头相机、数字摄像机、配有数字摄像机的移动电话、个人数字助理(PDA)等的其它各种类型的电子设备可以用作成像装置100的具体物体。[实施例]接下来，将描述根据本实施例的成像透镜的具体数值实施例。[第一数值实施例]表I到表3示出与根据图I中所示的第一配置实例的成像透镜I对应的具体透镜数据。具体地，其基本的透镜数据示出在表I中，其它数据示出在表2和表3中。表I中所不的透镜数据的表面号表不按如下方式被分配了參考符号的第i个表面 的号码最靠近物体侧的组件的表面被指定为第一表面，然后參考符号朝向成像透镜I中的图像侧依次増加。“Ri”对应于图I中分配的參考符号“Ri”，并且表示从物体侧起第i个表面的曲率半径值(mm)。以相同的方式，“Di”表示从物体侧起在光轴上的第i个表面和第(i+Ι)个表面之间的空隙(mm)。“Ndj”表示从物体侧起第j个光设备对于“d”线(587. 6nm)的折射率值。在字段“ vdj”中，示出了从物体侧起第j个光设备对于“d”线的阿贝数的值。在成像透镜I中，由于当进行调焦时第二透镜组G2移动，所以第二透镜组G2的前后表面间隔D9和Dll的值可变。表3中示出了可变的表面间隔D9和Dll的数据。同吋，在表3中，“ Fno. ”表示F数，“ f”表示整个透镜系统的焦距，“ω”表示半角，“ β ”表示拍摄倍率(magnitude)。表I中的“ST0”表不光圈表面。使用“ASP”表不的表面是非球面。非球面形状对应于使用下列等式表示的形状。表I的透镜数据的非球面曲率半径表示在光轴附近的(近轴的)曲率半径的数字值。表3中示出了非球面系数的数据。在表3中所示的数字值中，參考符号“E”表示其随后的数字值是以10为底的“指数”，并且使用以10为底的指数函数所表示的数字值乘以“E”之前的数字值。例如，“ 1.0E-05”表示“ 1.0X10_5”。表达式I
权利要求
1.一种成像透镜，包括 第一透镜组； 具有正折射能力的第二透镜组；以及 具有负折射能力的第三透镜组，该第一到第三透镜组从物体侧起按顺序排列， 其中第一透镜组包括在最靠近物体侧的具有负透镜的前透镜组、光圈、以及后透镜组，以及 其中，当进行调焦时，第二透镜组在光轴方向上移动。
2.根据权利要求I所述的成像透镜，满足下列条件等式-2. O < f3/f < -0. 8... (I) 其中， f3 :第三透镜组的焦距， f:整个透镜系统的焦距。
3.根据权利要求I所述的成像透镜，满足下列条件等式0.I < ^ 2 < 0. 5... (2)1.0 < ^ 3 < 2. 5... (3) 其中， ^ 2 :第二透镜组的横向放大倍率，以及 ^ 3 :第三透镜组的横向放大倍率。
4.根据权利要求I所述的成像透镜， 其中，后透镜组包括负透镜和正透镜，并且满足下列条件等式VIRp- V IRn > 25…(4) 其中， VIRp :后透镜组的正透镜对于“d”线的阿贝数， VIRn :后透镜组的负透镜对于“d”线的阿贝数。
5.根据权利要求I所述的成像透镜， 其中，第三透镜组包括其中图像表面侧的曲率半径的绝对值小于物体侧的曲率半径的绝对值的负透镜。
6.根据权利要求I所述的成像透镜， 其中，第三透镜组包括负透镜，并且满足下列条件等式I < t3i/R3b < 4... (5) 其中， t3i :从第三透镜组的负透镜的图像表面侧的表面顶点到图像表面的长度，以及 R3b :第三透镜组的负透镜的图像表面侧的曲率半径。
7.根据权利要求I所述的成像透镜， 其中，后透镜组是具有负透镜和正透镜的接合透镜。
8.根据权利要求I所述的成像透镜， 其中，第二透镜组包括一个正透镜。
9.根据权利要求I所述的成像透镜， 其中，光圈被布置在第一透镜组的前透镜组和后透镜组之间。
10.一种成像装置，包括 成像透镜；以及 成像设备，其基于成像透镜形成的光图像输出拍摄信号， 其中，所述成像透镜包括第一透镜组、具有正折射能力的第二透镜组、以及具有负折射能力的第三透镜组，该第一到第三透镜组从物体侧起按顺序排列， 其中，第一透镜组包括在最靠近物体侧的具有负透镜的前透镜组、光圈、以及后透镜组，以及 其中，当进行调焦时，第二透镜组在光轴方向上移动。
全文摘要
一种成像透镜，包括第一透镜组；具有正折射能力的第二透镜组；以及具有负折射能力的第三透镜组，该第一到第三透镜组从物体侧起按顺序排列，其中，第一透镜组包括在最靠近物体侧的具有负透镜的前透镜组、光圈、以及后透镜组，以及其中，当进行调焦时，第二透镜组在光轴方向上移动。
文档编号G02B7/04GK102819092SQ20121017375
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月30日 优先权日2011年6月7日
发明者须永敏弘 申请人:索尼公司