CN104834078B - 增距镜头和摄像装置 - Google Patents

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CN104834078B CN201510055038.3A CN201510055038A CN104834078B CN 104834078 B CN104834078 B CN 104834078B CN 201510055038 A CN201510055038 A CN 201510055038A CN 104834078 B CN104834078 B CN 104834078B
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Abstract

本发明提供一种既确保能够对应大型的摄像元件的光学性能、又轻量且低成本的增距镜头。从物体侧依次由具有正光焦度的前群(G1)和具有负光焦度的后群(G2)构成，前群(G1)与后群(G2)以最宽的空气间隔隔开，前群(G1)由使凸面朝向物体侧的1枚正透镜(L11)构成，后群(G2)从物体侧依次具有使凹面朝向像侧的负透镜、和使凸面朝向物体侧的正透镜。

Description

增距镜头和摄像装置
技术领域
本发明特别是涉及装配在电子摄像机等的摄像透镜(主透镜)的前方(物体侧)、且将摄像透镜全体的焦距变换到长的一方的增距镜头，和具备该增距镜头的摄像装置。
背景技术
作为装配在摄像透镜的物体侧而将全系统的焦距变换到长的一方的所谓前增距镜头，例如，如专利文献1，已知有具有正光焦度的前群所包含的正透镜为2枚的构成。另外，作为在前群、后群都使用正透镜、负透镜而以各群进行消色差的构成，已知有专利文献2～4。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开2005-331851号公报
【专利文献2】特开2004-264669号公报
【专利文献3】特开2008-070433号公报
【专利文献4】特开2012-123032号公报
近年来，在数码相机、摄影机中CCD和CMOS传感器等的固体摄像元件的高像素化推进，因此，对于摄像透镜，包括色像差在内而要求有高光学性能，并且也推进轻量化，因而对于装配在主透镜的增距镜头，也要求实现高光学性能和轻量化。另外，在增距镜头中，由于插入到主透镜的物体侧，所以必然拥有比主透镜更大的透镜直径，增距镜头自身的轻量化和成本削减成为课题。
在此，专利文献1～4所述的增距镜头，共通的是，由多枚透镜构成具有正光焦度的前群，虽然确保着优异的性能，但作为大口径的前群由多枚透镜构成，因此无论在重量方面还是成本面都不利。
发明内容
本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种既可确保能够应对大型的摄像元件的光学性能、又轻量且低成本的增距镜头，和具备该增距镜头的摄像装置。
本发明的增距镜头，是装配在主透镜的物体侧的增距镜头，从物体侧依次由具有正光焦度的前群、和具有负光焦度的后群在实质上构成，前群和后群以最宽的空气间隔隔开，前群由使凸面朝向物体侧的1枚正透镜在实质上构成，后群从物体侧依次具有使凹面朝向像侧的负透镜、和使凸面朝向物体侧的正透镜。
在本发明的增距镜头中，优选满足下述条件式(1)。
55＜vd1p...(1)
其中，vd1p：前群的正透镜的阿贝数。
另外，优选后群具有至少2枚负透镜。
另外，优选前群由使凸面朝向物体侧的1枚正弯月透镜在实质上构成。
另外，优选后群从物体侧依次由2枚使凹面朝向像侧的负弯月透镜、和1枚使凸面朝向物体侧的正透镜在实质上构成。
另外，优选满足下述条件式(2)。
3＜vd2n2-vd2n1...(2)
其中，vd2n1：后群的负透镜之中1枚负透镜的阿贝数，vd2n2：比vd2n1的对象透镜更靠像侧的负透镜的阿贝数。
另外，优选满足下述条件式(3)。
vd2p＜45...(3)
其中，vd2p：后群的正透镜之中阿贝数最小的透镜的阿贝数。
另外，优选满足下述条件式(4)。
30＜vd2n...(4)
其中，vd2n：后群的负透镜之中阿贝数最大的透镜的阿贝数。
另外，优选满足下述条件式(5)。
0.20＜DD/DSUM...(5)
其中，DD：从前群的最像侧的面至后群的最物体侧的面的距离，DSUM：从前群的最物体侧的面至后群的最像侧的面的距离。
另外，优选满足下述条件式(1-1)。
60＜vd1p...(1-1)
另外，优选满足下述条件式(2-1)。
9＜vd2n2-vd2n1...(2-1)
另外，优选满足下述条件式(3-1)。
vd2p＜40...(3-1)
另外，优选满足下述条件式(4-1)。
35＜vd2n...(4-1)
另外，优选满足下述条件式(5-1)。
0.28＜DD/DSUM...(5-1)
本发明的摄像装置，具备上述记述的本发明的增距镜头。
还有，上述所谓“由～实质上构成”，意思是除了作为构成要素所列举的以外，也可以还包括实质上不具备光焦度的透镜、光阑和遮罩和保护玻璃及滤光片等的透镜以外的光学零件，透镜凸缘、透镜镜筒、摄像元件、手抖补正机构等的机构部分等。
另外，上述的透镜的面形状和光焦度的符号，在包含非球面时认为在近轴区域。
本发明的增距镜头，是装配在主透镜的物体侧的增距镜头，从物体侧依次由具有正光焦度的前群、和具有负光焦度的后群在实质上构成，前群与后群以最宽的空气间隔隔开，前群由使凸面朝向物体侧的1枚正透镜在实质上构成，后群从物体侧依次具有使凹面朝向像侧的负透镜、和使凸面朝向物体侧的正透镜，因此可以成为既确保能够应对大型的摄像元件的光学性能、又轻量且低成本的增距镜头。
另外，本发明的摄像装置，因为具备本发明的增距镜头，所以能够成为既是高画质又轻量且低成本的装置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的增距镜头(与实施例1共通)的透镜构成的剖面图
图2是表示本发明的实施例2的增距镜头的透镜构成的剖面图
图3是表示本发明的实施例3的增距镜头的透镜构成的剖面图
图4是将本发明的实施例1的增距镜头装在主透镜上时的各像差图
图5是将本发明的实施例2的增距镜头装在主透镜上时的各像差图
图6是将本发明的实施例3的增距镜头装在主透镜上时的各像差图
图7是本发明的实施方式的摄像装置的概略结构图
具体实施方式
以下，参照附图，对于本发明的实施方式详细地加以说明。图1是表示本发明的一个实施方式的增距镜头的透镜构成的剖面图。图1所示的构成例，与后述的实施例1的增距镜头的构成共通。还有，在图1中，左侧是物体侧，右侧是像侧。另外，与本实施方式的增距镜头组合的主透镜也一并例示。
如图1所示，该增距镜头TC，其装配在主透镜ML的物体侧、且沿着光轴Z从物体侧依次由具有正光焦度的前群G1和具有负光焦度的后群G2构成，前群G1和后群G2以最宽的空气间隔隔开，前群G1由使凸面朝向物体侧的1枚正透镜L11构成，后群G2从物体侧依次具有使凹面朝向像侧的负透镜、和使凸面朝向物体侧的正透镜。
就与增距镜头TC组合的主透镜ML而言，其由透镜L31～L38构成。将增距镜头TC和主透镜ML应用于摄像装置时，根据装配透镜的照相机侧的构成，优选在光学系统与像面Sim之间配置保护玻璃、棱镜、红外线截止滤光片和低通滤光片等的各种滤光片，因此在图1中，示出的是将这些的假设下的平行平面板状的光学构件PP配置在透镜系统与像面Sim之间的例子。
在从物体侧依次由具有正光焦度的前群G1、和具有负光焦度的后群G2构成的增距镜头TC中，因为将前群G1与后群G2具有的透镜构成适宜设定，所以能够成为以球面像差和色像差为首的诸像差得到良好校正的、且具有高光学性能的增距镜头TC。
另外，就增距镜头TC而言，必须隔开空气间隔，且前群G1配置正，后群G2配置负，但通过作为大口径的前群G1仅由1枚正透镜L11构成，从而实现低成本和轻量化。
另外，在后群G2设置负透镜和正透镜，能够一起良好地校正轴上色像差和倍率色像差这两方。
在本实施方式的增距镜头中，优选满足下述条件式(1)。通过满足该条件式(1)，即使前群G1仅由1枚正透镜L11构成时，也可以特别是一边良好地校正轴上色像差，一边同时良好地校正轴上色像差和倍率色像差这两方。还有，如果满足下述条件式(1-1)，则能够达成更良好的特性。
55＜vd1p...(1)
60＜vd1p...(1-1)
其中，vd1p：前群的正透镜的阿贝数。
另外，优选后群G2具有至少2枚负透镜。因为该后群G2整体上具有负光焦度，所以其中包含的负透镜为2枚以上，分担球面像差和像面弯曲的校正，从而能够达成良好的特性。
另外，优选前群G1由使凸面朝向物体侧的1枚正弯月透镜L11构成。由于主透镜ML的孔径光阑St配置在前群G1的正透镜L11的像侧，所以通过按照相对于视场角变化而光线不会发生强烈弯曲的方式使前群G1的正透镜L11成为使凸面朝向物体侧的弯月透镜，由此能够抑制像散的发生。
另外，优选后群G2从物体侧依次由2枚使凹面朝向像侧的负弯月透镜L21、L22和1枚使凸面朝向物体侧的正透镜L23构成。由于主透镜ML的孔径光阑St配置在后群G2的各透镜的像侧，因此，通过按照相对于视场角变化而光线不会发生强烈弯曲的方式使后群G2的2枚负透镜L21、L22成为使凹面朝向像侧的负弯月透镜，且使正透镜L23成为使凸面朝向物体侧的正透镜，从而能够抑制像散的发生。
另外，优选满足下述条件式(2)。通过满足该条件式(2)，能够良好地保持在由1枚正透镜构成前群G1时的变得困难的轴上色像差和倍率色像差的平衡。还有，如果满足下述条件式(2-1)，则能够达成更良好的特性。
3＜vd2n2-vd2n1...(2)
9＜vd2n2-vd2n1...(2-1)
其中，vd2n1：后群的负透镜之中1枚负透镜的阿贝数，vd2n2：比vd2n1的对象透镜更靠像侧的负透镜的阿贝数。
另外，优选满足下述条件式(3)。通过满足该条件式(3)，能够良好的保持在由1枚正透镜构成前群G1时的变得困难的轴上色像差和倍率色像差的平衡。还有，如果满足下述条件式(3-1)，能够达成更良好的特性。
vd2p＜45...(3)
vd2p＜40...(3-1)
其中，vd2p：后群的正透镜之中阿贝数最小的透镜的阿贝数。
另外，优选满足下述条件式(4)。通过满足该条件式(4)，能够良好的保持在由1枚正透镜构成前群G1时的变得困难的轴上色像差和倍率色像差的平衡。还有，如果满足下述条件式(4-1)，则能够达成更良好的特性。
30＜vd2n...(4)
35＜vd2n...(4-1)
其中，vd2n：后群的负透镜之中阿贝数最大的透镜的阿贝数。
另外，优选满足下述条件式(5)。通过满足该条件式(5)，后群G2的透镜从前群G1分离而能够减小后群G2的外径，因此能够实现轻量化和低成本化。还有，如果满足下述条件式(5-1)，则能够达成更良好的特性。
0.20＜DD/DSUM...(5)
0.28＜DD/DSUM...(5-1)
其中，DD：从前群的最像侧的面至后群的最物体侧的面的距离，DSUM：从前群的最物体侧的面至后群的最像侧的面的距离。
在本增距镜头中，作为在最物体侧所配置的材料，具体来说优选使用玻璃，或也可以使用透明的陶瓷。
另外，本增距镜头在严酷的环境下使用时，优选实施保护用的多层膜涂层。此外，除了保护用涂层以外，也可以实施用于减少使用时的重影等的防反射涂层。
另外，在图1所示的例子中，示出的是在透镜系统与像面Sim之间配置有光学构件PP的例子，替代将低通滤光片和截止特定的波长范围这样的各种滤光片等配置在透镜系统与像面Sim之间，也可以在各透镜之间配置此各种滤光片，或者，也可以对于任意的透镜的透镜面实施与各种滤光片具有同样的作用的涂层。
接着，对于本发明的增距镜头的数值实施例进行说明。
首先，对于实施例1的增距镜头进行说明。表示实施例1的增距镜头的透镜构成的剖面图示出在图1中。还有，在图1和后述的实施例2、3所对应的图2、3中，左侧是物体侧，右侧是像侧。另外，关于与各实施例的增距镜头组合的主透镜也一并例示，主透镜中的孔径光阑St未必表示其大小和形状，而表示其在光轴Z上的光阑的位置。
实施例1的增距镜头的透镜数据示出在表1中，关于诸要素的数据示出在表2中。另外，主透镜的透镜数据示出在表7中，关于非球面系数的数据示出在表8中。还有，关于主透镜在实施例1～3中例示的是相同的。以下，对于表中的记号的意思，以实施例1的为例进行说明，在实施例2、3中也基本一样。
在表1和表7的透镜数据中，面编号一栏中表示以最物体侧的构成要素的面作为第1号而随着朝向像侧依次增加的面编号，曲率半径一栏中表示各面的曲率半径，间隔一栏中表示各面和其之后的面在光轴Z上的间隔。另外，nd一栏中表示各光学零件的对d线(波长587.6nm)的折射率，vd一栏中表示各光学零件的对d线(波长587.6nm)的阿贝数。
还有，就曲率半径的符号而言，面形状是向物体侧凸时为正，向像侧凸时为负。主透镜的透镜数据中，也包含孔径光阑St在内示出。相当于孔径光阑St的面的面编号一栏中，与面编号一起记述(光阑)这样的词语。
在表2的关于诸要素的数据中，示出远焦倍率，全视场角2ω，F值Fno的值。
在表7的主透镜的透镜数据中，对非球面的面编号附加＊号，作为非球面的曲率半径表示近轴的曲率半径的数值。关于表8的非球面系数的数据中，示出非球面的面编号、和关于这些非球面的非球面系数。非球面系数是由以下的式(A)表示的非球面式中的各系数K、Am(m＝3、4、5、...20)的值。
Zd＝C·h2/{1+(1-K·C2·h2)1/2}+∑Am·hm...(A)
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂到非球面顶点相切的与光轴垂直的平面上的垂线的长度)
h：高度(距光轴的距离)
C：近轴曲率半径的倒数
K、Am：非球面系数(m＝3、4、5、...20)
在透镜数据和式数据中，作为角度的单位使用度，作为长度的单位使用mm，又因为光学系统按比例放大或按比例缩小也可以使用，所以也能够采用其他适当的单位。
【表1】
实施例1·透镜数据(n、v：d线)
面编号 曲率半径 间隔 nd vd
1 34.150 11.03 1.48749 70.2
2 108.460 13.94
3 75.067 1.70 1.84666 23.8
4 27.749 0.96
5 36.827 4.01 1.69680 55.5
6 14.847 1.05
7 15.456 4.68 1.59270 35.3
8 84.220 6.70
【表2】
实施例1·诸要素(d线)
倍率 1.384
2ω 44.4
Fno 2.05
【表7】
主透镜·透镜数据(n、v：d线)
【表8】
主透镜·非球面系数
面编号 10 11
K 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A3 1.3592650E-04 -3.6381176E-04
A4 3.7162356E-06 1.5137686E-03
A5 -6.5383916E-05 -1.4708597E-03
A6 1.2224508E-05 6.8718645E-04
A7 -6.7024023E-07 -1.7619011E-04
A8 -7.0851318E-08 2.2970993E-05
A9 -1.4834043E-09 -1.2455617E-06
A10 4.6943650E-10 1.7608222E-07
A11 7.0944713E-11 -6.3140576E-08
A12 4.0056802E-12 5.2054679E-09
A13 -2.5358331E-13 6.6772864E-10
A14 -6.2786396E-14 -9.4611209E-11
A15 -7.2519329E-15 -3.2254693E-12
A16 -6.2665147E-16 5.9858623E-13
A17 -1.2454499E-16 2.3337864E-14
A18 7.5045399E-18 -1.1788037E-15
A19 9.4871080E-18 -3.5021994E-16
A20 -7.9734604E-19 1.8725398E-17
将实施例1的增距镜头装在主透镜上时的各像差图示出在图4中。还有，从图4中的左侧依次表示球面像差、像散、畸变、倍率色像差。在表示球面像差、像散、畸变的各像差图中，示出以d线(波长587.6nm)为基准波长的像差。在球面像差图中，分别以实线、点线、单点划线表示关于d线(波长587.6nm)、C线(波长656.3nm)、g线(波长435.8nm)的像差。像散图中分别以实线和点线表示弧矢方向、子午方向的像差。在倍率色像差图中，分别以点线、单点划线表示关于C线(波长656.3nm)、g线(波长435.8nm)的像差。还有，球面像差图的Fno.意思是F值，其他的像差图的ω意思是半视场角。
接着，对于实施例2的增距镜头进行说明。表示实施例2的增距镜头的透镜构成的剖面图示出在图2中。另外，实施例2的增距镜头的透镜数据示出在表3中，关于诸要素的数据示出在表4中，将实施例2的增距镜头装在主透镜上时的各像差图示出在图5中。
【表3】
实施例2·透镜数据(n、v：d线)
面编号 曲率半径 间隔 nd vd
1 39.123 11.00 1.51680 64.2
2 157.360 7.60
3 66.324 3.30 1.84666 23.8
4 33.992 3.88
5 33.876 3.95 1.91082 35.3
6 13.566 0.49
7 13.632 5.07 1.67270 32.1
8 49.891 7.00
【表4】
实施例2·诸要素(d线)
倍率 1.384
2ω 43.6
Fno 2.05
接着，对于实施例3的增距镜头进行说明。表示实施例3的增距镜头的透镜构成的剖面图示出在图3中。另外，实施例3的增距镜头的透镜数据示出在表5中，关于诸要素的数据示出在表6中，将实施例3的增距镜头装在主透镜上时的各像差图示出在图6中。
【表5】
实施例3·透镜数据(n、v：d线)
面编号 曲率半径 间隔 nd vd
1 33.690 8.77 1.58913 61.2
2 109.300 9.88
3 55.030 1.88 1.84666 23.8
4 28.614 1.39
5 50.516 2.71 1.90366 31.3
6 14.373 0.52
7 14.697 5.98 1.71736 29.5
8 83.367 7.00
【表6】
实施例3·诸要素(d线)
倍率 1.384
2ω 43.8
Fno 2.05
实施例1～3的增距镜头的条件式(1)～(5)所对应的值示出在表9中。还有，全部实施例均以d线为基准波长，下述的表9所示的值是该基准波长下的值。
【表9】
式编号 条件式 实施例1 实施例2 实施例3
(1) vd1p 70.2 64.2 61.2
(2) vd2n2-vd2n1 31.7 11.5 7.5
(3) vd2p 35.3 32.1 29.5
(4) vd2n 55.5 35.3 31.3
(5) DD/DSUM 0.37 0.22 0.32
由以上的数据可知，实施例1～3的增距镜头，全部满足条件式(1)～(5)，是既可确保能够应对大型的摄像元件的光学性能、又轻量且低成本的增距镜头。
接下来，对于本发明的实施方式的摄像装置进行说明。图7中，作为本发明的实施方式的摄像装置的一例，示出使用了本发明的实施方式的增距镜头的摄像装置的概略结构图。还有，图7中概略性地表示各透镜群。作为该摄像装置，例如，能够列举以CCD和CMOS等的固体摄像元件作为记录媒体的摄影机和电子静态照相机等。
图7所示的摄像装置10，具备如下：由增距镜头TC和主透镜ML构成的摄像透镜；在摄像透镜的像侧所配置的具有低通滤光片等的功能的滤光片6；在滤光片6的像侧所配置的摄像元件7；信号处理电路8。
就增距镜头TC而言，以相对于主透镜ML可装卸的方式构成。摄像元件7将摄像透镜所形成的光学像转换成电信号，例如，作为摄像元件7，能够使用CCD(Charge CoupledDevice)和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等。摄像元件7以其摄像面与摄像透镜的像面一致的方式配置。由摄像透镜拍摄的像在摄像元件7的摄像面上成像，关于该像的来自摄像元件7的输出信号被信号处理电路8进行运算处理，且被显示装置9显示像。
以上，列举实施方式和实施例说明了本发明，但本发明不受上述实施方式和实施例限定，而可以进行各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数等的值，不限定为上述各数值实施例所示的值，而能够取其他的值。

Claims (13)

1.一种增距镜头，其装配在主透镜的物体侧，其特征在于，
从物体侧依次由具有正光焦度的前群、和具有负光焦度的后群构成，
所述前群与所述后群以最宽的空气间隔隔开，
所述前群由使凸面朝向物体侧的1枚正透镜构成，
所述后群从物体侧依次由2枚使凹面朝向像侧的负弯月透镜、和1枚使凸面朝向物体侧的正透镜构成。
2.根据权利要求1所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(1)，
55＜νd1p...(1)
其中，
νd1p：所述前群的正透镜的阿贝数。
3.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
所述前群由使凸面朝向物体侧的1枚正弯月透镜构成。
4.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(2)，
3＜νd2n2-νd2n1...(2)
其中，
νd2n1：所述后群的负透镜之中1枚负透镜的阿贝数，
νd2n2：比所述νd2n1的对象透镜更靠像侧的负透镜的阿贝数。
5.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(3)，
νd2p＜45...(3)
其中，
νd2p：所述后群的正透镜之中阿贝数最小的透镜的阿贝数。
6.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(4)，
30＜νd2n...(4)
其中，
νd2n：所述后群的负透镜之中阿贝数最大的透镜的阿贝数。
7.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(5)，
0.20＜DD/DSUM...(5)
其中，
DD：从所述前群的最像侧的面至所述后群的最物体侧的面的距离，
DSUM：从所述前群的最物体侧的面至所述后群的最像侧的面的距离。
8.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(1-1)，
60＜νd1p...(1-1)
其中，
νd1p：所述前群的正透镜的阿贝数。
9.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(2-1)，
9＜νd2n2-νd2n1...(2-1)
其中，
νd2n1：所述后群的负透镜之中1枚负透镜的阿贝数，
νd2n2：比所述νd2n1的对象透镜更靠像侧的负透镜的阿贝数。
10.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(3-1)，
νd2p＜40...(3-1)
其中，
νd2p：所述后群的正透镜之中阿贝数最小的透镜的阿贝数。
11.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(4-1)，
35＜νd2n...(4-1)
其中，
νd2n：所述后群的负透镜之中阿贝数最大的透镜的阿贝数。
12.根据权利要求1或2所述的增距镜头，其中，
满足下述条件式(5-1)，
0.28＜DD/DSUM...(5-1)
其中，
DD：从所述前群的最像侧的面至所述后群的最物体侧的面的距离，
DSUM：从所述前群的最物体侧的面至所述后群的最像侧的面的距离。
13.一种摄像装置，其中，
具备根据权利要求1至12中任一项所述的增距镜头。
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