CN102914857A - 成像镜头和成像设备 - Google Patents

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CN102914857A CN2012102581109A CN201210258110A CN102914857A CN 102914857 A CN102914857 A CN 102914857A CN 2012102581109 A CN2012102581109 A CN 2012102581109A CN 201210258110 A CN201210258110 A CN 201210258110A CN 102914857 A CN102914857 A CN 102914857A
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lens combination
imaging
image
combination
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须永敏弘
大竹基之
细井正晴
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

Abstract

提供一种成像镜头，包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括多个透镜的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组。在第一透镜组的预定透镜之间布置光圈，且假定定位得比第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：（1）0.7<f/f1b<2.0，其中f是整个系统的焦距，而f1b是所述第1b透镜组的焦距。

Description

成像镜头和成像设备
技术领域
本技术涉及成像镜头和成像设备，更具体地，涉及具有从约40°到约90°的拍摄视场角和2.8或更小的F数以便实现亮度的成像镜头和包括该成像镜头的成像设备。
背景技术
作为在诸如相机之类的成像设备中安装的成像镜头（例如，用于镜头可互换式相机系统的成像镜头），存在具有从约40°到约90°的拍摄视场角和2.8或更小的F数以便实现亮度的多个类型的成像镜头。例如，广泛熟知的高斯型镜头（例如，参见日本未审查专利申请第6-337348号和日本未审查专利公开第2009-58651号）。在高斯型镜头中，在聚焦时整个镜头系统或某些透镜组在光轴方向上移动。
作为非高斯型镜头的成像镜头（lens），已经提出了包括具有负屈光力（negative refractive power）的第一透镜组（lens group）和具有正屈光力的第二透镜组并且在其中在聚焦时该第二透镜组在光轴方向上移动的成像镜头（例如，参见日本未审查专利申请公开第2010-191069号）。
发明内容
近些年，镜头可互换式数字相机系统迅速进入了广泛使用。尤其，因为镜头可互换式相机可以像在视频相机等中那样拍摄运动图像，所以需要提供不仅适合于拍摄静止图像还适合于拍摄运动图像的成像镜头。为了对运动图像进行拍摄，需要高速移动进行聚焦的透镜组以便于跟踪对象的快速移动。
为了拍摄运动图像，具有从约40°到约90°的拍摄视场角和2.8或更小的F数以便实现亮度的镜头需要具有当进行聚焦时高速移动透镜组的功能。
如上所述，日本未审查专利申请公开第6-337348号和日本未审查专利申请公开第2009-58651号已经提出了高斯型镜头作为在其中在聚焦的同时在光轴方向上移动整个镜头系统的成像镜头。
但是，当高速移动整个镜头系统以在聚焦时拍摄移动图像时，存在以下问题，因为进行聚焦的透镜组（整个镜头系统）具有很重的重量由此而在大小上增大移动该透镜组的致动器，所以镜头筒可能在大小上增大。
日本未审查专利申请公开第2010-191069号中所公开的成像镜头从物侧起包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组。如上所述，第二透镜组在聚焦的同时在光轴方向上移动。
但是，第二透镜组在聚焦的同时高速移动以拍摄运动图像，存在以下问题：因为进行聚焦的第二透镜组具有很重的重量且在大小上增大移动透镜组的致动器，所以可能在大小上增大镜头筒。
期待提供小型化并根据本技术的实施例进行高速聚焦的成像镜头和成像设备。
根据本技术的实施例，提供成像镜头，其包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括多个透镜的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组。在该第一透镜组的预定透镜之间布置光圈。假定定位得比第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组而定位得比该光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是第1b透镜组的焦距。
因此，在成像镜头中，在光轴上移动单一透镜以进行聚焦。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，在第二透镜组的负透镜中，图像侧上的表面的曲率可以比物侧上的表面的曲率大。
因为在第二透镜组的负透镜中，图像侧上的表面的曲率大于物侧上的表面的曲率，所以可以抑制球面像差发生。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，可以满足下列条件方程（2）：
（2）1.0<t2i/R2b<2.5，
其中，t2i是图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的顶点和图像平面之间的距离，且R2b是图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的曲率半径。
当成像镜头满足条件方程（2）时，实现轴外光束（off-axis light beam）上翻（flip up）并使轴外光束入射在图像平面上的效果，因此缩短成像镜头的整个长度。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，第三透镜组的正透镜在图像侧上可以是凸的。
当第三透镜组的正透镜被构成为在图像侧上凸时，在最接近于图像侧的透镜表面上轴外光束的曲率很小。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，可以满足下列条件方程（3）：
（3）0.5<EXP/R3b<2.5，
其中，EXP是在图像侧上第三透镜组的正透镜的表面的顶点和出射光瞳（exitpupil）之间的距离，且R3b是图像侧上第三透镜组的正透镜的表面的曲率半径。
当成像镜头满足条件方程（3）时，在聚焦时的第三透镜组的正透镜中，光束的通路的变化很小。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，可以满足下列条件方程（4）：
（4）-3<f3/f2<-1，
其中，f3是第三透镜组的焦距，而f2是第二透镜组的焦距。
当成像镜头满足条件方程（4）时，第二和第三透镜组的屈光力变得合适。
根据本技术的另一个实施例，提供包括成像镜头的成像设备；和将由成像镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。成像镜头包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括多个透镜的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组。在该第一透镜组的预定透镜之间布置光圈。假定定位得比第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比该光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是第1b透镜组的焦距。
在该成像设备中，通过在光轴上移动成像镜头的单一透镜进行聚焦。
可能提供小型化并根据本技术的实施例进行高速聚焦的成像镜头和成像设备。
附图说明
图1是根据本技术的优选实施例的与图2到图10一起图示成像镜头和成像设备的示图并且是图示根据第一实施例的成像镜头的配置的示图；
图2是根据第一实施例的与图3一起图示在其中将具体数值应用于成像镜头的数字示例中的像差（aberration）的示图并且是图示在无穷远聚焦时的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图3是图示短程聚焦时的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图4是图示根据第二实施例的成像镜头的配置的示图；
图5是根据第二实施例的与图6一起图示在其中将具体数值应用于成像镜头的数字示例中的像差的示图并且是图示在无穷远聚焦时的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图6是图示短程聚焦时的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图7是图示根据第三实施例的成像镜头的配置的示图；
图8是根据第三实施例的与图9一起图示在其中将具体数值应用于成像镜头的数字示例图示像差的示图并且是图示在无穷远聚焦时的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图9是图示短程聚焦时的球面像差、像散和畸变像差的示图；和
图10是图示成像设备的示例的方框图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述本技术的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的附图标记表示具有基本相同功能和结构的结构性要素，且省略这些结构性要素的重复解释。
以下，将描述根据本技术的优选实施例的成像镜头和成像设备。
成像镜头的配置
根据本技术的实施例的成像镜头包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括多个透镜的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，经由作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组，由第三透镜组的正透镜缩减（聚集）穿过第一透镜组的光线。因此，抑制在聚焦时图像平面的变化。
因为可以通过由第一透镜组校正主要像差来减少对焦组即第二透镜组的任务，所以可以用单一透镜构成该对焦组。因此，因为可以降低对焦组（第二透镜组）的重量，所以可以进行高速聚焦。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，用单一透镜构成第二透镜组。所以，可以缩短整个光学长度并可以实现小型化。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，作为对焦透镜组而由单一透镜构成的第二透镜组在光轴方向上移动。所以，因为降低了进行聚焦的透镜组的重量并小型化了移动透镜组的致动器，所以可以小型化镜头筒。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，如上所述，可以确保小型化并因此可以进行高速聚焦。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，在第一透镜组的预定透镜之间布置光圈。假定定位得比第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比该光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是第1b透镜组的焦距。
条件方程（1）是关于第1b透镜组的焦距的方程。
第1a组作为广角转换器且主要由第1b透镜组的屈光力确定第一透镜组的屈光力。
当该焦距小于条件方程（1）中的焦距时，第一透镜组的正屈光力过弱。所以，作为对焦组的第二透镜组的负屈光力可能不强且可能降低对焦灵敏度。
相反地，当该焦距大于条件方程（1）的焦距时，第一透镜组的正屈光力过强。所以，因为需要增强第二透镜组的负屈光力，因此可能增大对焦变化。
因此，当成像镜头满足条件方程（1）时，第一透镜组的正屈光力变得合适。所以，可以确保对焦灵敏度，由此可以抑制对焦变化。
进一步，也可以像下列条件方程（1）’那样设置条件方程（1）的数值范围：
（1）’0.9<f/f1b<1.2。
当设置了条件方程（1）’的数值范围时，可以确保更令人满意的对焦灵敏度，由此可以抑制对焦变化。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，在第二透镜组的负透镜中，图像侧上的表面的曲率大于物侧上的表面的曲率。
当图像侧上的表面的曲率小于物侧上的表面的曲率时，球面像差可能容易发生。因此，当在第二透镜组的负透镜中图像侧上的表面的曲率被构成为大于物侧上的表面的曲率时，如上所述，可以抑制球面像差且可以改善图像质量。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，可以满足下列条件方程（2）：
（2）1.0<t2i/R2b<2.5，
其中，t2i是图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的顶点和图像平面之间的距离，且R2b是图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的曲率半径。
条件方程（2）是关于第二透镜组的负透镜的透镜表面的曲率半径的方程。
当该曲率半径小于条件方程（2）中的曲率半径时，可以减少上翻轴外光束的角度的效应，因此可以增大成像镜头的整个长度。相反地，当该曲率半径大于条件方程（2）中的曲率半径时，球面像差可能容易发生，因此光学性能可能恶化。进一步，当该曲率半径大于条件方程（2）中的曲率半径时，轴上（on-axis）性能的对焦变化可能恶化。
因此，当成像镜头满足条件方程（2）时，因为抑制了球面像差和对焦变化，所以可以缩短成像镜头的整个长度且可以改善光学性能。
进一步，也可以设置条件方程（2）的数值范围为下列条件方程（2）’：
(2)’1.5<t2i/R2b<2.0。
当设置了条件方程（2）’的数值范围时，可以进一步缩短成像镜头的整个长度且可以进一步改善光学性能。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，第三透镜组的正透镜在图像侧上可以是凸的。
当正透镜（其是最接近于图像侧的透镜）在图像侧上是凹的时，显著地使轴外光束最接近于图像侧地弯曲。所以，当在聚焦时移动第二透镜组时，在最接近于图像侧的透镜中轴外光束的通路是不同的，因此可能发生场曲率的变化。
因此，当正透镜（其是最接近于图像侧的透镜）在图像侧上是凸的时，可以抑制场曲率的变化。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，可以满足下列条件方程（3）：
（3）0.5<EXP/R3b<2.5，
其中EXP是图像侧上的第三透镜组的正透镜的表面的顶点和出射光瞳（exitpupil）之间的距离，且R3b是图像侧上的第三透镜组的正透镜的表面的曲率半径。
条件方程（3）是关于第三透镜组（其是最接近于图像侧的透镜）的透镜表面的曲率半径的方程。条件方程（3）的R3b的值是绝对值。
当曲率半径超出条件方程（3）的范围时，在聚焦时在第三透镜组的正透镜中可能显著地改变光束的通路，因此难以抑制在聚焦时的场曲率的变化。
因此，当成像镜头满足条件方程（3）时，可以降低在聚焦时在第三透镜组的正透镜中光束的通路的变化，因此可以抑制在聚焦时的场曲率的变化。
也可以将条件方程（3）的数值范围设置为下列条件方程（3）’：
（3）’0.75<EXP/R3b<2.0。
当设置了条件方程（3）’的数值范围时，可以进一步抑制在聚焦时的场曲率的变化。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，可以满足下列条件方程（4）：
（4）-3<f3/f2<-1，
其中，f3是第三透镜组的焦距，而f2是第二透镜组的焦距。
条件方程（4）是关于第二和第三透镜组的焦距。
当该焦距小于条件方程（4）中的焦距时，第三透镜组的屈光力过强。所以，轴外光束的对焦变化可能增大。
相反地，当该焦距大于条件方程（4）中的焦距时，第二透镜组的屈光力过强。所以，轴上光束的对焦变化可能增大。
因此，当成像镜头满足条件方程（4）时，第三透镜组的屈光力变得合适。所以，可以抑制轴外光束的对焦变化和轴上光束的对焦变化。
成像镜头的数字示例
以下，将参考附图和表描述根据本技术的具体实施例的成像镜头和根据实施例向成像镜头应用具体数值的数字示例。
进一步，在每个表或描述中使用的符号的含义如下：
“Si”表示从物侧至图像侧编号的第i表面的表面号，“Ri”表示第i表面的旁轴曲率半径，“Di”表示第i表面与第i+1表面之间的轴上表面距离（透镜中心的厚度或气隙），“Nd”表示从第i表面开始的透镜等的光线（line）d（λ=587.6nm）的屈光率（refractive index），且“νd”表示从第i表面开始的透镜等的光线的阿贝数（abbe）。
“ASP”表示与“Si”有关的对应表面的非球面，“STO”表示与“Si”有关的光圈，且“inf”表示对应表面是与“Ri”有关平面（flat）的事实。
“κ”是圆锥常数（圆锥的常数）且“A4”、“A6”、“A8”和“A10”分别表示第四、第六、第八和第十阶（order）非球面系数。
“Fno”表示F数，“f”表示焦距，“ω”表示半视场角，且“β”表示拍摄放大率。
在示出下列非球面系数的每个表中，“E-n”指示其中10是底的指数标记，即“10的负n次方”。例如，“0.12345E-0.5”指示“0.12345×（10的负5次方）”。
在每个实施例中描述的成像镜头中，一些透镜表面是非球面。假定“x”是在光轴方向上离透镜表面的顶点的距离（下陷量），“y”是在与光轴方向垂直的方向上的高度（图像高度），“c”是透镜的顶点上的旁曲率（曲率半径的倒数），“κ”是圆锥常数（圆锥的常数），且“A4”、“A6”、“A8”和“A10”分别是第四、第六、第八和第十阶（order）非球面系数，则如下列方程1中那样定义非球面的形状。
[方程1]
x = y 2 &CenterDot; c 2 1 + [ 1 - ( 1 + k ) &CenterDot; y 2 &CenterDot; c 2 ] 1 / 2 + &Sigma;Ai &CenterDot; y i
第一实施例
图1是图示根据本技术的第一实施例的成像镜头1的配置的示图。
成像镜头1包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力的第一透镜组GR1、具有负屈光力的第二透镜组GR2和具有正屈光力的第三透镜组GR3。
第一透镜组GR1固定且包括从物侧到图像侧顺序排列的在物侧上具有弯月形状的凸表面的负透镜G1、具有双凸形状的正透镜G2、具有双凹形状的负透镜G3、具有双凹形状的负透镜G4、具有双凸形状的正透镜G5和具有双凸形状的正透镜G6。
将正透镜G2和负透镜G3互相粘合以形成粘合透镜。将负透镜G4和正透镜G5互相粘合以形成粘合透镜。
第二透镜组GR2作为对焦组且可以在光轴方向上移动。第二透镜组GR2包括在物侧上具有弯月形状的凸表面的负透镜G7。在负透镜G7中，图像侧上的表面的曲率大于物侧上的表面的曲率，且图像侧上的表面的曲率半径（R13）的绝对值小于物侧上的表面的曲率半径（R12）的绝对值。
第三透镜组GR3包括在物侧上具有弯月形状的凹表面的正透镜G8。
在第一透镜组GR1的负透镜G3和G4之间布置光圈STO。在负透镜G4的附近布置该光圈STO以便固定。
在第三透镜组GR3和图像平面IMG之间，从物侧到图像侧顺序排列滤光器和防护玻璃罩（cover glass）（均未显示）。
在成像镜头1中，可以固定第三透镜组GR3。可替代地，第三透镜组GR3可以与第二透镜组GR2结合起来在光轴方向上移动。当第三透镜组GR3与第二透镜组GR2结合起来在光轴方向上移动时，可能抑制在聚焦时引起的在图像平面上的变化。
进一步，第三透镜组GR3也可以在与光轴方向垂直的方向上移动。当第三透镜组GR3在与光轴方向垂直的方向上移动时，图像可能偏移（shift）。
表1示出数字示例1的镜头数据，在该数字示例1中向根据第一实施例的成像镜头1应用具体数值。
[表1]
  Si   Ri   Di   Nd   vd
  1   60_767   1.000   1.592   67.02
  2(ASP)   13.000   9.494
  3   24.997   6.168   1.702   41.15
  4   -15.000   1.000   1.581   40.89
  5   353.241   7.246
  6(STO)   Inf   4.189
  7   -12.629   1.000   1.755   27.53
  8   73.136   3.992   1.697   55.46
  9   -21.769   0.400
  10(ASP)   35.061   5.338   1.729   54.04
  11(ASP)   -19.909   D11
  12   82.632   1.000   1.658   50.85
  13   19.848   D13
  14   -181.937   2.410   1.743   49.22
  15   -40.696   22.418
在成像镜头1中，将在图像侧上第一透镜组GR1的负透镜G1的表面（第二表面）和第一透镜组GR1的正透镜G6的两个表面（第十和第十一表面）形成为非球面。在数字示例1中，非球面的第四、第六、第八和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10在表2中与圆锥常数κ一起示出。
[表2]
  Si   κ   A4   A6   A8   A10
  2   0.00000   -2.07814E-05   -3.27275E-08   -8.78079E-10   2.91712E-12
  10   0.00000   -1.81141E-05   1.70706E-08   0.00000E+00   0.00000E+00
  11   0.00000   3.63456E-05   -4.12128E-08   1.75176E-10   1.23060E-13
表3示出F数Fno、焦距f、半视场角ω、在无穷远聚焦时和短程聚焦时的拍摄放大率β以及当在数字示例1中移动第二透镜组GR2时的可变距离（D11和D13）。
[表3]
  无穷远聚焦时   短程聚焦时
  Fno   1.84   -
  f   23.28   -
  ω   30.97   -
  β   0.000   -0.25
  D11   1.257   5.400
  D13   8.087   3.945
在图2和图3中，示出数字示例1的各种像差。图2示出在无穷远聚焦时的各种像差，而图3示出在短程聚焦时（β=-0.25）的各种像差。
在图2和图3的球面像差示图中，光线d（具有587.6nm的波长）的值用实线指示，光线c（具有656.3nm的波长）的值用虚线指示，而光线g（具有435.8nm的波长）的值用点划线指示。进一步，在图2和图3的像散示图中，纵向（sagittal）图像平面上的值用实线指示，而径向（meridional）图像平面上的值用短划线指示。
根据该像差图示，明白在数字示例1中令人满意地校正了各种像差并实现了卓越的成像性能。
第二实施例
图4是图示根据本技术的第二实施例的成像镜头2的示图。
成像镜头2包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力的第一透镜组GR1、具有负屈光力的第二透镜组GR2和具有正屈光力的第三透镜组GR3。
第一透镜组GR1固定且包括从物侧到图像侧顺序排列的在物侧上具有弯月形状的凸表面的负透镜G1、在物侧上具有弯月形状的凸表面的负透镜G2、在物侧上具有弯月形状的凸表面的正透镜G3、具有双凹形状的负透镜G4、具有双凸形状的正透镜G5和具有双凸形状的正透镜G6。
将负透镜G4和正透镜G5互相粘合以形成粘合透镜。
第二透镜组GR2作为对焦组且可以在光轴方向上移动。第二透镜组GR2包括在物侧上具有弯月形状的凸表面的负透镜G7。在负透镜G7中，图像侧上的表面的曲率大于物侧上的表面的曲率，且图像侧上的表面的曲率半径（R14）的绝对值小于物侧上的表面的曲率半径（R13）的绝对值。
第三透镜组（GR3）包括具有双凸形状的正透镜G8。
在第一透镜组GR1的正透镜G3和负透镜G4之间布置光圈STO。在负透镜G4的附近布置该光圈STO以便固定。
在第三透镜组GR3和图像平面IMG之间，从物侧到图像侧顺序排列滤光器和防护玻璃罩（均未显示）。
在成像镜头2中，可以固定第三透镜组GR3。可替代地，第三透镜组GR3可以与第二透镜组GR2结合起来在光轴方向上移动。当第三透镜组GR3与第二透镜组GR2结合起来在光轴方向上移动时，可能抑制在聚焦时引起的在图像平面上的变化。
进一步，第三透镜组GR3也可以在与光轴方向垂直的方向上移动。当第三透镜组GR3在与光轴方向垂直的方向上移动时，图像可能偏移。
表4示出数字示例2的镜头数据，在该数字示例2中向根据第二实施例的成像镜头2应用具体数值。
[表4]
  Si   Ri   Di   Nd   vd
  1   52.254   1.000   1.487   70.44
  2   13.715   5.495
  3   25.387   1.000   1.589   61.25
  4(ASP)   14.610   3.000
  5   18.860   4.197   1.835   42.72
  6   1119.730   9.292
  7(STO)   Inf   4.238
  8   -11.656   1.000   1.755   27.53
  9   45.550   4.655   1.618   63.40
  10   -16.688   0.400
  11(ASP)   31.808   5.000   1.801   45.45
  12(ASP)   -26.041   D12
  13   138.976   1.000   1.697   55.46
  14   20.701   D14
  15   344.293   3.740   1.618   63.40
  16   -33.618   22.374
在成像镜头2中，将在图像侧上第一透镜组GR1的负透镜G2的表面（第四表面）和第一透镜组GR1的正透镜G6的两个表面（第十一和第十二表面）形成为非球面。在数字示例2中，非球面的第四、第六、第八和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10在表5中与圆锥常数κ共同示出。
[表5]
  Si   κ   A4   A6   A8   A10
  4   0.00000   -3.65895E-05   -2.02766E-07   1.66758E-10   -6.21785E-12
  11   0.00000   -1.28119E-05   2.85341E-08   0.00000E+00   0.00000E+00
  12   0.00000   2.49503E-05   -3.18958E-08   2.80615E-10   -6.64956E-13
表6示出F数Fno、焦距f、半视场角ω、在无穷远聚焦时和短程聚焦时的拍摄放大率β和当在数字示例2中移动第二透镜组GR2时的可变距离（D12和D14）。
[表6]
  无穷远聚焦时   短程聚焦时
  Fno   1.85   -
  f   23.28   -
  ω   30.86   -
  β   0.000   -0.25
  D12   1.005   5.133
  D14   7.603   3.474
在图5和图6中，示出数字示例2的各种像差。图5示出在无穷远聚焦时的各种像差，而图6示出在短程聚焦时（β=-0.25）的各种像差。
在图5和图6的球面像差示图中，光线d（具有587.6nm的波长）的值用实线指示，光线c（具有656.3nm的波长）的值用虚线指示，而光线g（具有435.8nm的波长）的值用点划线指示。进一步，图5和图6的像散示图中，纵向图像平面上的值用实线指示且径向图像平面上的值用短划线指示。
根据该像差图示，明白在数字示例2中令人满意地校正了各种像差并实现了卓越的成像性能。
第三实施例
图7是图示根据本技术的第三实施例的成像镜头3的示图。
成像镜头3包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力的第一透镜组GR1、具有负屈光力的第二透镜组GR2和具有正屈光力的第三透镜组GR3。
第一透镜组GR1固定且包括从物侧到图像侧顺序排列的在物侧上具有弯月形状的凸表面的负透镜G1、具有双凸形状的正透镜G2、在物侧上具有弯月形状的凹表面的负透镜G3、具有双凹形状的负透镜G4、具有双凸形状的正透镜G5和具有双凸形状的正透镜G6。
将正透镜G2和负透镜G3互相粘合以形成粘合透镜。
第二透镜组GR2作为对焦组且可以在光轴方向上移动。第二透镜组GR2包括在物侧上具有弯月形状的凸表面的负透镜G7。在负透镜G7中，图像侧上的表面的曲率大于物侧上的表面的曲率，而图像侧上的表面的曲率半径（R14）的绝对值小于物侧上的表面的曲率半径（R13）的绝对值。
第三透镜组（GR3）包括在物侧上具有弯月形状的凸表面的正透镜G8。
在第一透镜组GR1的负透镜G3和G4之间布置光圈STO。在负透镜G4的附近布置该光圈STO以便固定。
在第三透镜组GR3和图像平面IMG之间，从物侧到图像侧顺序排列滤光器和防护玻璃罩（均未显示）。
在成像镜头3中，可以固定第三透镜组GR3。可替代地，第三透镜组GR3可以与第二透镜组GR2结合起来在光轴方向上移动。当第三透镜组GR3与第二透镜组GR2结合起来在光轴方向上移动时，可能抑制在聚焦时引起的在图像平面上的变化。
进一步，第三透镜组GR3也可以在与光轴方向垂直的方向上移动。当第三透镜组GR3在与光轴方向垂直的方向上移动时，图像可能偏移。
表7示出数字示例3的透镜数据，在该数字示例3中向根据第三实施例的成像镜头3应用具体数值。
[表7]
  Si   Ri   Di   Nd   vd
  1   86.576   1.000   1.553   71.68
  2(ASP)   13.000   14.492
  3   25.098   4.950   1.744   44.72
  4   -20.222   1.000   1.603   38.01
  5   -4502.966   6.547
  6(STO)   Inf   5.612
  7   -11.912   1.000   1.728   28.32
  8   242.410   0.211
  9(ASP)   33.231   4.442   1.623   58.16
  10   -15.499   0.400
  11   50.574   2.336   1.694   53.20
  12(ASP)   -37.765   D12
  13   53.967   1.000   1.618   63.40
  14   17.486   D14
  15   -172.743   1.993   1.589   61.25
  16   -44.643   20.743
在成像镜头3中，将在图像侧上的第一透镜组GR1的负透镜G1的表面（第二表面）、在物侧上的第一透镜组GR1的正透镜G5的表面（第九表面）和第一透镜组GR1的正透镜G6的表面（第十二表面）形成为非球面。在数字示例3中，非球面的第四、第六、第八和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10在表8中与圆锥常数κ共同示出。
[表8]
  Si   κ   A4   A6   A8   A10
  2   0.00000   -1.95657E-05   -2.46901E-07   1.53099E-09   -1.35542E-11
  9   0.00000   -2.20466E-05   1.96533E-07   -2.16777E-09   6.51508E-12
  12   0.00000   4.81068E-05   4.63773E-08   8.17089E-10   -5.02684E-12
表9示出F数Fno、焦距f、半视场角ω、在无穷远聚焦时和短程聚焦时的拍摄放大率β和当在数字示例3中移动第二透镜组GR2时的可变距离（D12和D14）。
[表9]
  无穷远聚焦时   短程聚焦时
  Fno   2.23   -
  f   23.28   -
  ω   30.64   -
  β   0.000   -0.2
  D11   1.000   4.198
  D13   8.274   5.075
在图8和图9中，示出数字示例3的各种像差。图8示出在无穷远聚焦时的各种像差，而图9示出在短程聚焦时（β=-0.2）的各种像差。
在图8和图9的球面像差示图中，光线d（具有587.6nm的波长）的值用实线指示，光线c（具有656.3nm的波长）的值用虚线指示和光线g（具有435.8nm的波长）的值用点划线指示。进一步，图8和图9的像散示图中，纵向图像平面上的值用实线指示且径向图像平面上的值用短划线指示。
根据该像差图示，明白在数字示例3中令人满意地校正了各种像差并实现了卓越的成像性能。
其他
在上述第一到第三实施例中，已经描述在第一透镜组中最接近物侧的透镜是负透镜的情况。但是，在第一透镜组中最接近物侧的透镜可以是正透镜。
在上述第一到第三实施例中，已经描述在第一透镜组中最接近图像侧的透镜是具有两个非球面的双凸透镜的情况。但是，在第一透镜组中最接近图像侧的透镜不局限于这种透镜。
成像镜头的条件方程的值
以下，将描述根据本技术的实施例的成像镜头的条件方程的值。
表10示出在成像镜头1到成像镜头3中的f、f1b、f2、f3、t2i、R2b、EXP和R3b的值以及条件方程（1）到条件方程（4）的值。
[表10]
Figure BDA00001923906100161
从表10明白，成像镜头1到成像镜头3被构成为满足条件方程（1）到条件方程（4）。
成像设备的配置
根据本技术的实施例的成像设备包括成像镜头和将由成像镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。在成像镜头中，从物侧到图像侧顺序排列要固定的具有正屈光力并包括多个透镜的第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组。
在根据本技术的实施例的成像设备的成像镜头中，经由作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组，由第三透镜组的正透镜缩减（聚集）穿过第一透镜组的光线。因此，抑制在聚焦时在图像平面上的变化。
因为可以通过由第一透镜组校正主要像差来减少对焦组即第二透镜组的任务，所以可以用单一透镜构成该对焦组。因此，因为可以降低对焦组（第二透镜组）的重量，所以可以进行高速聚焦。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，用单一透镜构成第二透镜组。所以，可以缩短整个光学长度并可以实现小型化。
在根据本技术的实施例的成像设备的成像镜头中，作为对焦透镜组而由单一透镜构成的第二透镜组在光轴方向上移动。所以，因为降低了进行聚焦的透镜组的重量并小型化了移动透镜组的致动器，所以可以小型化镜头筒。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，如上所述，可以确保小型化并因此可以进行高速聚焦。
在根据本技术的实施例的成像镜头中，在第一透镜组的预定透镜之间布置光圈。假定定位得比第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比该光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是第1b透镜组的焦距。
条件方程（1）是关于第1b透镜组的焦距的方程。
第1a组作为广角转换器且主要由第1b透镜组的屈光力确定第一透镜组的屈光力。
当该焦距小于条件方程（1）中的焦距时，第一透镜组的正屈光力过弱。所以，作为对焦组的第二透镜组的负屈光力可能不强且可能降低对焦灵敏度。
相反地，当该焦距大于条件方程（1）的焦距时，第一透镜组的正屈光力过强。所以，因为需要增强第二透镜组的负屈光力，因此可能增大对焦变化。
因此，当成像设备的成像镜头满足条件方程（1）时，第一透镜组的正屈光力变得合适。所以，可以确保对焦灵敏度，由此可以抑制对焦变化。
进一步，也可以设置条件方程（1）的数值范围为下列条件方程（1）’：
（1）’0.9<f/f1b<1.2。
当设置条件方程（1）’的数值范围时，可以确保更令人满意的对焦灵敏度，由此可以抑制对焦变化。
成像设备的实施例
图10是图示作为根据本技术的实施例的成像设备的数码相机的方框图。
成像设备（数码相机）100包括整体上控制成像设备100的中央处理单元（CPU）110和将由上述成像镜头1（2或3）获得的光学图像转换为电信号并向图像分离电路150传送已转换的电信号的成像元件140。
将诸如电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）之类的光电转换元件用作成像元件140。
图像分离电路150基于所输入的电信号生成焦点控制信号，向CPU 110传送所生成的焦点控制信号，并向后级（未示出）的图像处理电路传送对应于电信号中的图像部分的图像信号。图像处理电路将所输入的图像信号转换为具有适于后续处理的信号格式的信号并提供所转换的信号以进行显示单元的图像显示处理、在预定记录介质上的记录处理、经由预定通信接口的数据传输处理等。
将聚焦操作等的操作信号输入到CPU 110。该CPU 110根据所输入的操作信号执行各种处理。例如，当通过聚焦操作输入聚焦操作信号时，CPU 110使驱动电路120操作驱动电机130以便根据该操作信号实现对焦状态。因此，在成像设备100中，成像镜头1（2或3）的第二透镜组GR2通过由CPU 110执行的处理在光轴方向上移动。在此时，CPU 110给出第二透镜组GR2的反馈位置信息并随后经由驱动电机130获取在第二透镜组GR2的移动中获得的参考信息。
在成像设备100中，仅描述了一个驱动系统以便于描述。但是，成像设备100进一步包括变焦系统，对焦系统和拍摄模式切换驱动系统。进一步，当成像设备100具有抖动校正功能时，进一步提供防振驱动系统以驱动抖动校正透镜（组）。通常可以使用至少一部分防振驱动系统。
在上述实施例中，已经描述向数码相机应用成像设备的情况，但是成像设备不局限于数码相机。成像设备广泛地应用于数字输入/输出设备（诸如数字摄像机、相机嵌入式便携电话和相机嵌入式个人数字助理（PDA））的相机单元等。
其他
在根据本技术的实施例的成像设备和成像镜头中，可以布置基本不具有透镜光学能力的透镜，或者除了第一到第三透镜组以外还可以布置包括这种透镜的透镜组。在此情况下，除了第一到第三透镜组以外，根据本技术的实施例的成像设备和成像镜头实际上还可以包括四个或更多个透镜组。
本技术
本技术也可以构成如下。
<1>一种成像镜头，其包括：
从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括多个透镜的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组，
其中，在第一透镜组的预定透镜之间布置光圈，且
假定定位得比第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比该光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是第1b透镜组的焦距。
<2>根据<1>的成像镜头，其中，在第二透镜组的负透镜中，图像侧上的表面的曲率比物侧上的表面的曲率大。
<3>根据<2>的成像镜头，其中满足下列条件方程（2）：
（2）1.0<t2i/R2b<2.5，
其中t2i是图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的顶点和图像平面之间的距离，且R2b是图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的曲率半径。
<4>根据<1>到<3>的任何一个的成像镜头，其中第三透镜组的正透镜在图像侧上是凸的。
<5>根据<4>的成像镜头，其中满足下列条件方程（3）：
（3）0.5<EXP/R3b<2.5，
其中EXP是图像侧上第三透镜组的正透镜的表面的顶点和出射光瞳之间的距离，且R3b是图像侧上第三透镜组的正透镜的表面的曲率半径。
<6>根据<1>到<5>的任何一个的成像镜头，其中满足下列条件方程（4）：
（4）-3<f3/f2<-1，
其中f3是第三透镜组的焦距，而f2是第二透镜组的焦距。
<7>一种成像设备，其包括：
成像镜头；和
成像元件，将由成像镜头形成的光学图像转换为电信号，
其中，成像镜头包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括多个透镜的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组，
在第一透镜组的预定透镜之间布置光圈，并
假定定位得比第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比该光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是第1b透镜组的焦距。
<8>根据<1>到<6>的任何一个的成像镜头或根据<7>的成像设备，进一步包括基本不具有透镜光学能力的透镜。
根据上述实施例的单元的形状和数值仅仅是实现本技术的实施例的示例，且本技术的技术范围不应当被局限于此。
本领域的技术人员应当理解，只要在所附权利要求或其等同的范围之内，取决于设计要求和其他因素可以发生各种变型、组合、部分组合和变更。
本技术包含涉及公开在于2011年8月4日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP2011-171294的主题的主题，其整体内容通过引用并入于此。

Claims (7)

1.一种成像镜头，包括：
从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括多个透镜的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组。
其中，在所述第一透镜组的预定透镜之间布置光圈，且
假定定位得比所述第一透镜组的光圈更接近于物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比所述光圈更接近于图像侧的透镜组是第1b透镜组，则满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是所述第1b透镜组的焦距。
2.根据权利要求1的成像镜头，其中，在所述第二透镜组的负透镜中，所述图像侧上的表面的曲率比所述物侧上的表面的曲率大。
3.根据权利要求2的成像镜头，其中满足下列条件方程（2）：
（2）1.0<t2i/R2b<2.5，
其中t2i是在所述图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的顶点和图像平面之间的距离，且R2b是所述图像侧上第二透镜组的负透镜的表面的曲率半径。
4.根据权利要求1的成像镜头，其中所述第三透镜组的正透镜在图像侧上是凸的。
5.根据权利要求4的成像镜头，其中满足下列条件方程（3）：
（3）0.5<EXP/R3b<2.5，
其中EXP是所述图像侧上第三透镜组的正透镜的表面的顶点和出射光瞳之间的距离，且R3b是所述图像侧上第三透镜组的正透镜的表面的曲率半径。
6.根据权利要求1的成像镜头，其中满足下列条件方程（4）：
（4）-3<f3/f2<-1，
其中f3是所述第三透镜组的焦距，而f2是所述第二透镜组的焦距。
7.一种成像设备，其包括：
成像镜头；和
成像元件，其将由所述成像镜头形成的光学图像转换为电信号，
其中，所述成像镜头包括从物侧到图像侧顺序排列的具有正屈光力并包括的固定式第一透镜组、作为对焦组并包括负透镜的第二透镜组和具有正屈光力的第三透镜组，
在第一透镜组的预定透镜之间布置光圈，并
假定定位得比所述第一透镜组的光圈更接近于所述物侧的透镜组是第1a透镜组且定位得比所述光圈更接近于所述图像侧的透镜组是第1b透镜组，满足下列条件方程（1）：
（1）0.7<f/f1b<2.0，
其中f是整个系统的焦距，而f1b是所述第1b透镜组的焦距。
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