CN106556921B - 摄像透镜以及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不使全长变化而能够对焦、焦点调节范围宽、且抑制了因对焦导致的像差变动而具有良好的光学性能的摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置。摄像透镜从物侧起依次由在对焦时不动的第一透镜组(G1)、在从远距离物体向近距离物体的对焦时向物侧移动的正的第二透镜组(G2)、以及在对焦时不动且由一片正透镜构成的第三透镜组(G3)。第二透镜组(G2)从物侧起依次由将双凸透镜以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的负透镜接合而成的第一接合透镜、和将像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧小的负透镜以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的正透镜接合而成且具有正光焦度的第二接合透镜构成。摄像透镜满足规定的条件式。

Description

摄像透镜以及摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像透镜以及摄像装置，尤其是涉及适于FA(factory automation)、机器视觉、监视相机、更换透镜等的单焦点的摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置。
背景技术
作为单焦点的摄像透镜的以往公知的结构，举出在物侧配置具有负光焦度的透镜组、在像侧配置具有正光焦度的透镜组的反远距类型。例如，下述专利文献1中记载有比光阑靠物侧的透镜组具有负光焦度、比光阑靠像侧的透镜组具有正光焦度的反远距类型的透镜系统。另外，在下述专利文献2中记载有从最靠物侧起依次连续地配置两片负透镜并在像侧配置具有正光焦度的透镜组的反远距类型的透镜系统。
在先技术文献
专利文献1：日本特开昭61-188512号公报
专利文献2：日本专利第5418884号公报
然而，近年来，利用摄像透镜来拍摄物体而自动地进行检测、测定等的机器视觉被频繁使用。由于成为拍摄对象的物体的形状以及从摄像透镜到物体的距离各种各样，因此期望所使用的摄像透镜具有对焦功能，且该焦点调节范围较大。在此基础上，检测、测定要求准确性，因此还期望对焦时的像差变动小。另一方面，FA、机器视觉中摄像装置的设置条件大多受到限定，监视相机优选最靠物侧的透镜在对焦时不动的类型，因此用于上述装置的摄像透镜被期望透镜全长在对焦时不发生变化。
专利文献1、2存在关于对焦动作的记载，但在专利文献1、2所记载的透镜系统中，焦点调节范围不能说是足够宽，并且没有充分抑制因对焦导致的球面像差、像散的变动。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种不使全长发生变化而能够对焦、具有较宽的焦点调节范围、且抑制了因对焦导致的像差变动而具有良好的光学性能的摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置。
本发明的摄像透镜从物侧起依次由第一透镜组、第二透镜组以及第三透镜组构成，该第一透镜组在对焦时相对于像面固定，该第二透镜组在从远距离物体向近距离物体的对焦时成为一体而从像侧向物侧移动，且整体具有正光焦度，该第三透镜组在对焦时相对于像面固定，第二透镜组从物侧起依次由第一接合透镜和整体具有正光焦度的第二接合透镜构成，该第一接合透镜是将双凸透镜以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的负透镜从物侧起依次接合而成的，该第二接合透镜是将像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧小的负透镜、以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的正透镜从物侧起依次接合而成的，第三透镜组由一片正透镜构成，在从第一透镜组的最靠物侧的透镜面到第二透镜组的最靠物侧的透镜面之间配置有在对焦时相对于像面固定的光阑，摄像透镜满足下述所有的条件式(1)～(5)。
N21＜N22 (1)
v22＜v21 (2)
N24＜N23 (3)
v23＜v24 (4)
0.2＜D/f＜0.8 (5)
其中，
N21：第一接合透镜的双凸透镜的关于d线的折射率；
N22：第一接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
N23：第二接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
N24：第二接合透镜的正透镜的关于d线的折射率；
v21：第一接合透镜的双凸透镜的d线基准的阿贝数；
v22：第一接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
v23：第二接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
v24：第二接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数；
D：第一接合透镜与第二接合透镜在光轴上的以空气换算长度计的间隔；
f：对焦于无限远物体的状态下的整个系统的焦距。
在本发明的摄像透镜中，优选第一接合透镜整体具有正光焦度。
在本发明的摄像透镜中，优选第一透镜组整体具有正光焦度。
在本发明的摄像透镜中，优选满足下述条件式(6)～(12)、(5-1)～(8-1)中的任一个或者任意的组合。
0＜f/f1＜0.6 (6)
0.4＜f/f2＜0.8 (7)
0＜β2＜0.6 (8)
0.25＜N22-N21＜0.6 (9)
25＜v21-v22＜70 (10)
0.2＜N23-N24＜0.7 (11)
40＜v24-v23＜75 (12)
0.25＜D/f＜0.7 (5-1)
0.12＜f/f1＜0.5 (6-1)
0.45＜f/f2＜0.7 (7-1)
0.15＜β2＜0.5 (8-1)
其中，
f：对焦于无限远物体的状态下的整个系统的焦距；
f1：第一透镜组的焦距；
f2：第二透镜组的焦距；
β2：对焦于无限远物体的状态下的第二透镜组的横向倍率；
N21：第一接合透镜的双凸透镜的关于d线的折射率；
N22：第一接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
N23：第二接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
N24：第二接合透镜的正透镜的关于d线的折射率；
v21：第一接合透镜的双凸透镜的d线基准的阿贝数；
v22：第一接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
v23：第二接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
v24：第二接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数；
D：第一接合透镜与第二接合透镜在光轴上的以空气换算长度计的间隔。
在本发明的摄像透镜中，优选第一透镜组从最靠物侧起依次连续地包括具有正光焦度的单透镜和具有负光焦度的单透镜。
在本发明的摄像透镜中，优选第一透镜组从最靠像侧起依次连续地包括正透镜、正透镜以及负透镜。
在本发明的摄像透镜中，优选第一透镜组由7片透镜构成。
本发明的摄像装置具备本发明的摄像透镜。
需要说明的是，上述的“本发明的摄像透镜由…构成”表示实际的构件组成，本发明的摄像透镜除了列举的构成要素以外，电包含不具有屈光力的透镜、光阑、玻璃罩、滤光片等透镜以外的光学要素、透镜凸缘、透镜镜筒、手抖修正机构等机构部分等。上述的“第二透镜组由…构成”、“第三透镜组由…构成”、“第一透镜组由…构成”也相同。
需要说明的是，上述的本发明的摄像透镜中的透镜组的光焦度的符号、透镜的光焦度的符号、透镜的面形状在含有非球面的情况下是在近轴区域内考虑的。另外，“单透镜”是指由未接合的一片透镜构成的透镜。另外，上述的各条件式的值是以d线(波长为587.6nm)为基准波长的值。需要说明的是，“透镜组”并非只是由多个透镜构成，也包括仅由一片透镜构成的情况。
需要说明的是，横向倍率的符号以如下方式进行定义。即，在包含水平方向的光轴的垂直剖面中，在将比光轴靠上方的物体的物体高度设为正、将比光轴靠下方的物体的物体高度设为负、将比光轴靠上方的像的像高设为正、将比光轴靠下方的像的像高设为负时，在物体高度和像高为相同的符号的情况下，横向倍率的符号为正，在物体高度和像高为不同的符号的情况下，横向倍率的符号为负。
发明效果
根据本发明，在从物侧起依次由在对焦时固定的第一透镜组、在从远距离物体向近距离物体的对焦时向物侧移动的正的第二透镜组、以及在对焦时固定的第三透镜组构成的透镜系统中，详细地设定第二透镜组以及第三透镜组的结构，将在对焦时固定的光阑配置在适宜的范围内，并满足规定的条件式，因此能够提供一种不使全长变化而能够对焦、具有较宽的焦点调节范围、且抑制了因对焦导致的像差变动而具有良好的光学性能的摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1的摄像透镜的结构和光路的剖视图。
图2是示出本发明的实施例2的摄像透镜的结构和光路的剖视图。
图3是示出本发明的实施例3的摄像透镜的结构和光路的剖视图。
图4是示出本发明的实施例4的摄像透镜的结构和光路的剖视图。
图5是示出本发明的实施例5的摄像透镜的结构和光路的剖视图。
图6是示出本发明的实施例6的摄像透镜的结构和光路的剖视图。
图7是本发明的实施例1的摄像透镜的各像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。
图8是本发明的实施例2的摄像透镜的各像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。
图9是本发明的实施例3的摄像透镜的各像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。
图10是本发明的实施例4的摄像透镜的各像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。
图11是本发明的实施例5的摄像透镜的各像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。
图12是本发明的实施例6的摄像透镜的各像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。
图13是本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的概要结构图。
附图标记说明：
1 摄像透镜
2 轴上光束
2a 轴上边缘光线
3 最大视场角的轴外光束
3c 主光线
4 滤光片
5 摄像元件
6 信号处理部
7 聚焦控制部
10 摄像装置
G1 第一透镜组
G2 第二透镜组
G3 第三透镜组
L11～L17、L21～L24、L31 透镜
PP 光学构件
Sim 像面
St 孔径光阑
Z 光轴
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1～图6是本发明的实施方式所涉及的摄像透镜的结构和光路的剖视图，分别与后述的实施例1～6对应。由于图1～图6所示的例子的基本结构、图示方法相同，故以下主要参照图1所示的例子而进行说明。在图1中，左侧为物侧，右侧为像侧，作为光路而示出轴上光束2、最大视场角的轴外光束3的光路。
该摄像透镜为单焦点透镜，实质上沿着光轴Z而从物侧朝向像侧依次由在对焦时相对于像面Sim固定的第一透镜组G1、在对焦时相对于像面Sim移动的第二透镜组G2、以及在对焦时相对于像面Sim固定的第三透镜组G3构成。即，该摄像透镜采用将第二透镜组G2设为聚焦组的内聚焦方式。在图1的标注有“无限远”这样的语句的上段示出对焦于无限远物体的状态，在标注有“200mm”这样的语句的下段示出对焦于物体距离为200mm的近距离物体的状态。在此，物体距离是指，从最靠物侧的透镜面到物体的在光轴Z上的距离。
需要说明的是，图1示出在最靠像侧的透镜与像面Sim之间配置有平行平板状的光学构件PP的例子，但光学构件PP也可以配置在与图1的例子不同的位置，并且也可以是省略光学构件PP的结构。光学构件PP假定有红外线截止滤光片、低通滤光片等各种滤光片、玻璃罩等。
另外，在该摄像透镜中，在从第一透镜组G1的最靠物侧的透镜面到第二透镜组G2的最靠物侧的透镜面之间，配置有在对焦时相对于像面Sim固定的孔径光阑St。由此，能够减小因对焦导致的F值的变动。需要说明的是，图1所示的孔径光阑St并非一定表示大小、形状，而表示光轴Z上的位置。
通过使第一透镜组G1在对焦时不动，能够容易地避免对焦动作中的摄像透镜与其他的构造物之间的干涉。例如，在将该摄像透镜应用于半球型监视相机的情况下，容易成为即便进行对焦动作、摄像透镜与半球也不发生干涉的结构。
第二透镜组G2构成为，在从无限远物体向近距离物体的对焦时成为一体而从像侧向物侧移动。图1的上段的第二透镜组G2之下的箭头表示对焦时的该移动方向。需要说明的是，“第二透镜组G2成为一体而…移动”是指，第二透镜组G2的所有构成要素同时、同方向地同量移动。
以下，对第二透镜组G2的结构进行详述。第二透镜组G2是整体具有正光焦度的透镜组，由此，能够减小周边视场角的主光线向像面Sim射入的入射角。
第二透镜组G2构成为，实质上从物侧起依次由第一接合透镜、第二接合透镜构成。第一接合透镜将作为双凸透镜的透镜L21、以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的负透镜即透镜L22从物侧起依次接合而成。第二接合透镜将像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧小的负透镜即透镜L23、以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的正透镜即透镜L24从物侧起依次接合而成，且整体具有正光焦度。
而且，第二透镜组G2构成为满足下述所有的条件式(1)～(5)。
N21＜N22 (1)
v22＜v21 (2)
N24＜N23 (3)
v23＜v24 (4)
0.2＜D/f＜0.8 (5)
其中，
N21：第一接合透镜的双凸透镜的关于d线的折射率；
N22：第一接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
v21：第一接合透镜的双凸透镜的d线基准的阿贝数；
v22：第一接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
N23：第二接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
N24：第二接合透镜的正透镜的关于d线的折射率；
v23：第二接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
v24：第二接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数；
D：第一接合透镜与第二接合透镜在光轴上的以空气换算长度计的间隔；
f：对焦于无限远物体的状态下的整个系统的焦距。
透镜L21、L22通过具有上述形状和上述光焦度且满足条件式(1)，能够良好地修正球面像差。透镜L21、L22通过具有上述形状和上述光焦度且满足条件式(1)、(5)，能够在对焦的整个区域内高均衡性地控制球面像差。透镜L21、L22通过满足条件式(2)，能够良好地修正轴上色差。透镜L21、L22通过满足条件式(2)、(5)，能够在对焦的整个区域内高均衡性地控制轴上色差。
透镜L23、L24通过具有上述形状和上述光焦度且满足条件式(3)，由此在从远距离物体向近距离物体的对焦时，射入第二接合透镜的接合面的轴上边缘光线2a的高度变高，能够增大球面像差的修正效果。需要说明的是，与本实施方式的摄像透镜不同，在对焦时使透镜系统整体移动的整体抽出方式的透镜系统中，在对焦于近距离物体的状态下，球面像差容易变得修正不足。与此相对地，在本实施方式的摄像透镜中，采用内聚焦方式，且使透镜L23、L24具有上述形状和上述光焦度且满足条件式(3)，由此与整体抽出方式的透镜系统相比，能够减小因对焦导致的球面像差的变动。另外，透镜L23、L24通过满足条件式(4)，能够减小因对焦导致的轴上色差的变动。
通过避免第一接合透镜与第二接合透镜的间隔成为条件式(5)的下限以下，能够确保第一接合透镜与第二接合透镜的间隔，能够很好地利用因对焦导致的第一接合透镜与第二接合透镜各自的接合面处的轴上边缘光线2a的高度的变化、以及最大视场角的主光线3c等轴外主光线的高度的变化来进行像差修正。例如，在对焦时，在第一接合透镜的接合面处的轴上边缘光线2a的高度的变化小、且第二接合透镜的接合面处的轴上边缘光线2a的高度的变化量大的情况下，第一接合透镜不考虑物体距离而进行整体的球面像差的修正，第二接合透镜抑制因对焦导致的球面像差的变动等，使第一接合透镜与第二接合透镜分担不同的作用，从而能够有效地进行像差修正。
另外，通过避免成为条件式(5)的下限以下，容易利用上述两个接合面的相对于对焦所导致的球面像差和像散的作用的不同。由此，能够使因对焦导致的纵向的球面像差和像散的变动的差分的符号相同，在对焦的整个区域内，容易使关于成像区域中心部的光轴方向上的最佳像面位置和关于成像区域周边部的光轴方向上的最佳像面位置吻合或者接近。
通过避免成为条件式(5)的上限以上，能够将透镜全长抑制得较短。为了进一步提高与条件式(5)相关的效果，更优选满足下述条件式(5-1)。
0.25＜D/f＜0.7 (5-1)
通过将第二透镜组G2的对焦时的移动方向和透镜设为上述结构，能够抑制因对焦导致的像差的变动、尤其是球面像差和像面弯曲的变动，从而容易实现具有较宽的焦点调节范围的摄像透镜。
关于第二透镜组G2，还优选满足下述条件式(7)～(12)中的任一个或者任意的组合。
0.4＜f/f2＜0.8 (7)
0＜β2＜0.6 (8)
0.25＜N22-N21＜0.6 (9)
25＜v21-v22＜70 (10)
0.2＜N23-N24＜0.7 (11)
40＜v24-v23＜75 (12)
其中，
f：对焦于无限远物体的状态下的整个系统的焦距；
f2：第二透镜组的焦距；
β2：对焦于无限远物体的状态下的第二透镜组的横向倍率；
N21：第一接合透镜的双凸透镜的关于d线的折射率；
N22：第一接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
N23：第二接合透镜的负透镜的关于d线的折射率；
N24：第二接合透镜的正透镜的关于d线的折射率；
v21：第一接合透镜的双凸透镜的d线基准的阿贝数；
v22：第一接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
v23：第二接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数；
v24：第二接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数。
通过避免成为条件式(7)的下限以下，能够减小对焦时的第二透镜组G2的移动量。通过避免成为条件式(7)的上限以上，能够抑制因对焦导致的歪曲像差的变动。
通过避免成为条件式(8)的下限以下，能够减小对焦时的第二透镜组G2的移动量。需要说明的是，在β2成为-1倍的附近，对焦时的第二透镜组G2的移动量急剧增大，当成为-1倍时，无法聚焦。通过避免成为条件式(8)的上限以上，能够抑制因对焦导致的球面像差、轴上色差的变动。
通过避免成为条件式(9)的下限以下，有利于球面像差的良好的修正。通过避免成为条件式(9)的上限以上，能够适当地保持第二透镜组G2的正光焦度，并抑制对焦时的第二透镜组G2的移动量。
通过避免成为条件式(10)的下限以下，有利于轴上色差的良好的修正。通过避免成为条件式(10)的上限以上，容易防止轴上色差变得修正过度。
通过避免成为条件式(11)的下限以下，能够抑制因对焦导致的球面像差的变动。通过避免成为条件式(11)的上限以上，能够适当地保持第二透镜组G2的正光焦度，并抑制对焦时的第二透镜组G2的移动量。
通过避免成为条件式(12)的下限以下，能够抑制因对焦导致的轴上色差的变动。通过避免成为条件式(12)的上限以上，容易防止轴上色差变得修正过度。
为了进一步提高与条件式(7)～(12)分别相关的效果，更优选在条件式(7)～(12)各自的范围内还分别满足下述条件式(7-1)～(12-1)。
0.45＜f/f2＜0.7 (7-1)
0.15＜β2＜0.5 (8-1)
0.27＜N22-N21＜0.5 (9-1)
30＜v21-v22＜65 (10-1)
0.25＜N23-N24＜0.6 (11-1)
47＜v24-v23＜70 (12-1)
需要说明的是，第一接合透镜可以是整体具有正光焦度，也可以是整体具有负光焦度，但第一接合透镜在整体具有正光焦度的情况下，与第二接合透镜分担正光焦度，能够抑制球面像差的产生。
接下来，对第三透镜组G3进行说明。第三透镜组G3在对焦时不动，整体具有正光焦度，且实质上由一片正透镜构成。如上所述，能够利用第二透镜组G2的透镜的曲率半径、面间隔、材料的最佳化来抑制因对焦导致的像差变动，但在构成的透镜片数受限的情况下难以完全消除残存像差。通过在最靠像侧放置第三透镜组G3作为具有正光焦度的固定组，能够利用第三透镜组G3来调整在由第二透镜组G2抑制因对焦导致的像差变动时残存的轴上色差、像面弯曲。即，利用第三透镜组G3，能够进一步提高抑制因对焦导致的轴上色差、像面弯曲的变动的效果。另外，通过将第三透镜组G3设为正透镜组，能够抑制轴外主光线向像面Sim射入的入射角。此外，通过将第三透镜组G3设为由一片单透镜构成的结构，有利于小型化。
接下来，对关于第一透镜组G1的优选结构进行说明。第一透镜组G1优选整体具有正光焦度，在这样的情况下，能够抑制因对焦导致的球面像差、轴上色差的变动。
另外，优选满足下述条件式(6)。
0＜f/f1＜0.6 (6)
其中，
f：对焦于无限远物体的状态下的整个系统的焦距；
f1：第一透镜组的焦距。
通过避免成为条件式(6)的下限以下，能够抑制因对焦导致的球面像差、轴上色差的变动。通过避免成为条件式(6)的上限以上，能够减小对焦时的第二透镜组G2的移动量。为了进一步提高与条件式(6)相关的效果，更优选满足下述条件式(6-1)。
0.12＜f/f1＜0.5 (6-1)
另外，优选第一透镜组G1从最靠物侧起依次连续地包括具有正光焦度的单透镜和具有负光焦度的单透镜。在这样的情况下，利用最靠物侧的具有正光焦度的单透镜，能够将透镜全长抑制得较短，并且能够修正歪曲像差。另外，利用上述的具有负光焦度的单透镜，能够修正轴上色差、球面像差，并且容易确保后焦距。
优选第一透镜组G1从最靠像侧起依次连续地包括正透镜、正透镜以及负透镜。在这样的情况下，能够利用第一透镜组G1的从像侧起第1、2个的两片正透镜来分担正光焦度，由此能够抑制球面像差的产生。另外，能够利用第一透镜组G1的从像侧起第3个透镜即负透镜来修正球面像差、色差。
优选第一透镜组G1的最靠像侧的透镜的凸面朝向像侧。在这样的情况下，能够利用在第一透镜组G1之中最接近第二透镜组G2的透镜面和第二透镜组G2来分担正光焦度，由此能够抑制球面像差的产生。
第一透镜组G1能够构成为例如实质上由7片透镜构成。通过将第一透镜组G1设为7片结构，能够兼顾透镜系统的小型化和因对焦导致的像差变动的抑制。
在此，作为第一透镜组G1的可能的结构例而对图1所示的例子进行详述。图1的第一透镜组G1实质上从物侧起依次由透镜L11～L17这7片透镜构成。透镜L11是双凸透镜，利用该透镜将全长抑制得较短，并且能够修正歪曲像差。透镜L12是凹面朝向像侧的负弯月透镜，能够利用该透镜来修正轴上色差、球面像差，从而容易确保后焦距。透镜L13是凸面朝向物侧的正弯月透镜，能够利用该透镜来抑制像散的产生，并且修正由透镜L12产生的修正过度的球面像差。透镜L14是双凹透镜，能够利用该透镜来修正轴上色差、球面像差，从而容易确保后焦距。透镜L15是物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的负透镜，能够利用该透镜来修正轴上色差、球面像差，从而容易确保后焦距。另外，通过将透镜L14和透镜L15设为上述形状，能够利用这两片透镜来分担负光焦度而抑制轴上边缘光线2a的各透镜面处的折射角，能够抑制高阶球面像差的产生。透镜L16和透镜L17是像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧小的正透镜。透镜L16和透镜L17有助于第一透镜组G1的正光焦度的确保，并且通过分担正光焦度而能够抑制球面像差的产生。
包括与条件式相关的结构在内，以上说明的优选结构、可能的结构能够任意地组合，优选根据所要求的规格而适宜选择地采用。根据本实施方式，能够实现不使全长变化而能够对焦、具有从无限远到近距离的较宽的焦点调节范围、且抑制了因对焦导致的像差变动而具有良好的光学性能的摄像透镜。需要说明的是，在此所说的“具有较宽的焦点调节范围”是指，可对焦的近侧的物体距离为整个系统的焦距的10倍的距离、或更近的距离。
接下来，对本发明的摄像透镜的数值实施例进行说明。
[实施例1]
实施例1的摄像透镜的透镜结构如图1所示，其结构、图示方法如上所述，故在此省略一部分的重复说明。实施例1的摄像透镜从物侧起依次由具有正光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2以及具有正光焦度的第三透镜组G3构成。聚焦组仅为第二透镜组G2，在从无限远物体向近距离物体对焦时，第二透镜组G2成为一体而从像侧向物侧移动。需要说明的是，在此所述的3组结构的点、各透镜组的光焦度的符号、对焦的方法在后述的实施例2～6的摄像透镜中也相同。
在实施例1的摄像透镜中，第一透镜组G1从物侧起依次由透镜L11～L17这7片透镜构成，第二透镜组G2从物侧起依次由透镜L21～L24这4片透镜构成，第三透镜组G3由透镜L31这一片透镜构成。孔径光阑St配置在透镜L13与透镜L14之间。
表1示出实施例1的摄像透镜的基本透镜数据，表2示出各种因素和可变面间隔。表1的Si一栏示出以将最靠物侧的构成要素的物侧的面设为第一个而随着朝向像侧依次增加的方式对构成要素的面标注面编号的情况下的第i个(i＝1，2，3，…)面编号，Ri一栏示出第i个面的曲率半径，Di一栏示出第i个面与第i+1个面之间的在光轴Z上的面间隔，Ndj一栏示出将最靠物侧的构成要素设为第一个而随着朝向像侧依次增加的第j个(j＝1，2，3，…)构成要素的关于d线(波长587.6nm)的折射率，vdj一栏示出第j个构成要素的d线基准的阿贝数。
在此，关于曲率半径的符号，将凸面朝向物侧的面形状的曲率半径设为正，将凸面朝向像侧的面形状的曲率半径设为负。表1还一并示出孔径光阑St、光学构件PP。在表1中，与孔径光阑St相当的面的面编号一栏记载面编号和(St)这样的语句。Di的最下栏的值是表中的最靠像侧的面与像面Sim的间隔。
另外，在表1中，在对焦时发生变化的可变面间隔使用DD[]这样的记号，[]之中记入有该间隔的物侧的面编号。表2中以d线基准示出整个系统的焦距f’、F值FNo.、最大全视场角2ω、可变面间隔的值。2ω一栏的(°)的单位是度。在表2中，将对焦于无限远物体的状态、对焦于物体距离为200mm的物体的状态各自的各值示于记作无限远、200mm的一栏。
在各表的数据中，角度的单位使用度，长度的单位使用mm，而光学系统即便比例扩大或者比例缩小也能够使用，故也可以使用其他适当的单位。另外，在以下所示的各表中记载有以规定位数取整后的数值。
[表1]
实施例1
Si Ri Di Ndj vdj
1 96.55758 3.152 1.72916 54.68
2 -192.45325 0.100
3 28.23376 4.308 1.80518 25.42
4 15.68154 3.142
5 16.94140 3.148 1.91999 19.00
6 19.78374 4.588
7(St) ∞ 3.509
8 -25.31788 0.888 1.71247 29.38
9 200.57373 3.610
10 -12.47483 0.519 1.87547 21.23
11 -190.84226 5.205 1.74062 53.94
12 -16.77576 0.100
13 -133.79642 3.930 2.00272 19.32
14 -27.59366 DD[14]
15 33.22955 6.644 1.49700 81.61
16 -38.33609 0.962 1.80738 47.26
17 -121.46428 16.682
18 36.16521 3.266 2.00001 24.06
19 19.26489 6.005 1.49700 81.54
20 -585.23930 DD[20]
21 59.19452 3.000 1.51600 64.38
22 376.25883 2.000
23 ∞ 1.000 1.51633 64.14
24 ∞ 14.238
[表2]
实施例1
无限远 200mm
f′ 35.018 35.942
FNo. 1.80 1.97
2ω(°) 26.6 24.4
DD[14] 8.702 0.604
DD[20] 2.000 10.098
图7示出实施例1的摄像透镜的各像差图。在图7的标有“无限远”的上段，从左起依次示出对焦于无限远物体的状态下的球面像差、像散、歪曲像差(畸变)、倍率色差(倍率的色差)，在标有“200mm”的下段，从左起依次示出对焦于物体距离为200mm的物体的状态下的球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。在球面像差图中，分别以黑的实线、长虚线、短虚线、灰色的实线示出关于d线(波长为587.6nm)、C线(波长为656.3nm)、F线(波长为486.1nm)、g线(波长为435.8nm)的像差。在像散图中，分别以实线、短虚线示出径向、切向的关于d线的像差。在歪曲像差图中，以实线示出关于d线的像差。在倍率色差图中，分别以长虚线、短虚线、灰色的实线示出关于C线、F线、g线的像差。球面像差图的FNo.表示F值，其他的像差图的ω表示半视场角。
在上述的实施例1的说明中叙述的各数据的记号、含义、记载方法只要没有特别地限定，则在以下的实施例中也相同，故以下省略重复说明。
[实施例2]
实施例2的摄像透镜的透镜结构如图2所示。在实施例2的摄像透镜中，第一透镜组G1从物侧起依次由透镜L11～L17这7片透镜构成，第二透镜组G2从物侧起依次由透镜L21～L24这4片透镜构成，第三透镜组G3由透镜L31这一片透镜构成。孔径光阑St配置在透镜L13与透镜L14之间。表3示出实施例2的摄像透镜的基本透镜数据，表4示出各种因素和可变面间隔，图8示出各像差图。
[表3]
实施例2
Si Ri Di Ndj vdj
1 55.65122 3.500 1.88300 40.76
2 -232.07002 0.100
3 108.09062 1.000 1.84666 23.78
4 18.69234 1.776
5 21.04681 3.121 1.92286 18.90
6 45.25263 6.424
7(St) ∞ 2.019
8 -32.83587 0.750 1.69895 30.13
9 60.03509 4.310
10 -12.97209 1.000 1.92286 20.88
11 -415.73288 5.958 1.74100 52.64
12 -18.37525 0.100
13 -174.08885 4.416 2.00272 19.32
14 -29.05233 DD[14]
15 32.73181 6.449 1.49700 81.61
16 -44.67042 0.750 1.88300 40.76
17 -135.70383 21.346
18 34.77601 1.140 1.92119 23.96
19 18.03657 6.005 1.49700 81.54
20 335.43687 DD[20]
21 71.51078 3.000 1.51633 64.14
22 281.10027 2.000
23 ∞ 1.000 1.51633 64.14
24 ∞ 15.375
[表4]
实施例2
无限远 200mm
f′ 35.018 35.468
FNo. 1.80 2.04
2ω(°) 26.6 24.6
DD[14] 8.339 0.602
DD[20] 2.000 9.737
[实施例3]
实施例3的摄像透镜的透镜结构如图3所示。在实施例3的摄像透镜中，第一透镜组G1从物侧起依次由透镜L11～L17这7片透镜构成，第二透镜组G2从物侧起依次由透镜L21～L24这4片透镜构成，第三透镜组G3由透镜L31这一片透镜构成。孔径光阑St配置在透镜L13与透镜L14之间。表5示出实施例3的摄像透镜的基本透镜数据，表6示出各种因素和可变面间隔，图9示出各像差图。
[表5]
实施例3
Si Ri Di Ndj vdj
1 109.00319 3.003 1.72916 54.68
2 -188.02387 0.100
3 24.30372 2.368 1.80518 25.42
4 16.03980 4.032
5 17.06331 5.045 1.89286 20.36
6 18.97841 5.792
7(St) ∞ 1.714
8 -49.87089 1.000 1.84666 23.78
9 42.83703 3.740
10 -13.31238 2.246 1.84666 23.78
11 130.60979 5.193 1.75500 52.32
12 -20.14849 0.100
13 -577.07830 3.897 2.00272 19.32
14 -32.43949 DD[14]
15 30.10260 8.999 1.49700 81.61
16 -43.63697 1.320 1.91650 31.60
17 -120.96430 13.368
18 33.87960 3.434 1.91650 31.60
19 16.41663 6.600 1.49700 81.54
20 180.00359 DD[20]
21 38.32929 3.000 1.51633 64.14
22 143.99584 2.000
23 ∞ 1.000 1.51633 64.14
24 ∞ 13.590
[表6]
实施例3
无限远 200mm
f′ 35.483 37.319
FNo. 1.80 2.01
2ω(°) 26.4 23.6
DD[14] 12.789 3.433
DD[20] 2.000 11.356
[实施例4]
实施例4的摄像透镜的透镜结构如图4所示。在实施例4的摄像透镜中，第一透镜组G1从物侧起依次由透镜L11～L17这7片透镜构成，第二透镜组G2从物侧起依次由透镜L21～L24这4片透镜构成，第三透镜组G3由透镜L31这一片透镜构成。孔径光阑St配置在透镜L13与透镜L14之间。表7示出实施例4的摄像透镜的基本透镜数据，表8示出各种因素和可变面间隔，图10示出各像差图。
[表7]
实施例4
Si Ri Di Ndj vdj
1 400.53646 2.675 1.72916 54.68
2 -102.34406 0.100
3 24.53190 1.800 1.80518 25.42
4 16.79657 2.813
5 17.97072 4.933 1.89286 20.36
6 20.80446 4.668
7(St) ∞ 2.885
8 -43.14742 1.000 1.84666 23.78
9 47.19294 4.026
10 -12.91769 1.786 1.84666 23.78
11 219.83066 5.518 1.75500 52.32
12 -19.14539 0.100
13 -892.12301 3.985 2.00272 19.32
14 -33.95609 DD[14]
15 31.38914 6.637 1.49700 81.61
16 -45.24738 1.320 1.91650 31.60
17 -117.53862 16.580
18 34.91355 2.455 1.91650 31.60
19 16.88075 6.273 1.49700 81.54
20 307.01101 DD[20]
21 42.37804 3.000 1.51633 64.14
22 150.89050 2.000
23 ∞ 1.000 1.51633 64.14
24 ∞ 15.335
[表8]
实施例4
无限远 200mm
f′ 35.077 36.621
FNo. 1.80 1.99
2ω(°) 26.6 24.2
DD[14] 12.883 3.847
DD[20] 2.000 11.036
[实施例5]
实施例5的摄像透镜的透镜结构如图5所示。在实施例5的摄像透镜中，第一透镜组G1从物侧起依次由透镜L11～L17这7片透镜构成，第二透镜组G2从物侧起依次由透镜L21～L24这4片透镜构成，第三透镜组G3由透镜L31这一片透镜构成。孔径光阑St配置在透镜L13与透镜L14之间。表9示出实施例5的摄像透镜的基本透镜数据，表10示出各种因素和可变面间隔，图11示出各像差图。
[表9]
实施例5
Si Ri Di Ndj vdj
1 249.62824 2.785 1.72916 54.68
2 -100.14620 0.100
3 25.20170 1.292 1.80518 25.42
4 16.99554 1.966
5 18.06882 4.829 1.89286 20.36
6 21.77830 4.602
7(St) ∞ 2.798
8 -45.26465 1.000 1.84666 23.78
9 44.98842 3.914
10 -13.58404 3.441 1.84666 23.78
11 577.09873 5.179 1.75500 52.32
12 -20.54517 0.100
13 1468.47875 3.773 2.00272 19.32
14 -39.51329 DD[14]
15 33.48091 6.492 1.49700 81.61
16 -51.47250 1.320 1.91650 31.60
17 -139.54260 16.204
18 38.55227 4.214 1.91650 31.60
19 17.62355 4.276 1.49700 81.54
20 -6211.85194 DD[20]
21 43.47944 3.000 1.51633 64.14
22 180.00952 2.000
23 ∞ 1.000 1.51633 64.14
24 ∞ 16.960
[表10]
实施例5
无限远 200mm
f′ 35.377 37.066
FNo. 1.80 2.01
2ω(°) 26.4 23.4
DD[14] 12.762 3.043
DD[20] 2.000 11.719
[实施例6]
实施例6的摄像透镜的透镜结构如图6所示。在实施例6的摄像透镜中，第一透镜组G1从物侧起依次由透镜L11～L17这7片透镜构成，第二透镜组G2从物侧起依次由透镜L21～L24这4片透镜构成，第三透镜组G3由透镜L31这一片透镜构成。孔径光阑St配置在透镜L17与透镜L21之间、即第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。表11示出实施例6的摄像透镜的基本透镜数据，表12示出各种因素和可变面间隔，图12示出各像差图。
[表11]
实施例6
Si Ri Di Ndj vdj
1 33.71086 3.011 1.72916 54.68
2 -178.68742 0.100
3 20.36708 1.299 1.80518 25.42
4 12.43284 1.405
5 12.75924 4.746 1.89286 20.36
6 13.62990 2.410
7 -43.19334 1.000 1.84666 23.78
8 34.42592 4.812
9 -11.47912 2.218 1.84666 23.78
10 -34.33029 5.664 1.75500 52.32
11 -16.03634 0.100
12 341.10278 2.220 2.00272 19.32
13 -63.87690 4.349
14(St) ∞ DD[14]
15 30.24931 5.760 1.49700 81.61
16 -38.27610 1.320 1.91650 31.60
17 -76.84832 16.210
18 23.06722 2.875 1.91650 31.60
19 13.26606 4.977 1.49700 81.54
20 40.41625 DD[20]
21 24.86707 3.000 1.51633 64.14
22 123.95097 2.000
23 ∞ 1.000 1.51633 64.14
24 ∞ 7.518
[表12]
实施例6
无限远 200mm
f′ 34.860 38.694
FNo. 1.79 2.15
2ω(°) 19.0 16.6
DD[14] 10.590 0.535
DD[20] 2.000 12.055
表13示出实施例1～6的摄像透镜的、与条件式(1)～(4)相关的值、条件式(5)～(12)的对应值。表13所示的值是以d线为基准的值。
[表13]
式编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
(1) N21 1.49700 1.49700 1.49700 1.49700 1.49700 1.49700
(1) N22 1.80738 1.88300 1.91650 1.91650 1.91650 1.91650
(2) v21 81.61 81.61 81.61 81.61 81.61 81.61
(2) v22 47.26 40.76 31.60 31.60 31.60 31.60
(3) N23 2.00001 1.92119 1.91650 1.91650 1.91650 1.91650
(3) N24 1.49700 1.49700 1.49700 1.49700 1.49700 1.49700
(4) v23 24.06 23.96 31.60 31.60 31.60 31.60
(4) v24 81.54 81.54 81.54 81.54 81.54 81.54
(5) D/f 0.476 0.610 0.377 0.473 0.458 0.465
(6) f/f1 0.160 0.186 0.144 0.133 0.135 0.144
(7) f/f2 0.580 0.514 0.556 0.543 0.529 0.642
(8) β2 0.186 0.209 0.178 0.163 0.169 0.183
(9) N22-N21 0.31038 0.386 0.4195 0.4195 0.4195 0.4195
(11) v21-v22 34.35 40.85 50.01 50.01 50.01 50.01
(10) N23-N24 0.50301 0.42419 0.4195 0.4195 0.4195 0.4195
(12) v24-v23 57.48 57.58 49.94 49.94 49.94 49.94
由以上的数据可知，实施例1～6的摄像透镜不使全长发生变化而能够对焦，能够从无限远对焦至整个系统的焦距的5.7倍左右的近距离且具有较宽的焦点调节范围，抑制了因对焦导致的像差变动，实现了良好的光学性能。
接下来，对本发明的实施方式所涉及的摄像装置进行说明。作为本发明的实施方式的摄像装置的一例，图13示出使用了本发明的实施方式所涉及的摄像透镜1的摄像装置10的概要结构图。作为摄像装置10，例如，能够举出在FA、机器视觉的领域中使用的相机、监视相机。
摄像装置10具备摄像透镜1、在摄像透镜1的像侧配置的滤光片4、摄像元件5、对来自摄像元件5的输出信号进行运算处理的信号处理部6、以及用于进行摄像透镜1的对焦的聚焦控制部7。图13简要示出摄像透镜1具有的第一透镜组G1、第二透镜组G2。摄像元件5拍摄由摄像透镜1形成的被摄体的像并将其转换为电信号，且配置为其摄像面与摄像透镜1的像面一致。作为摄像元件5，例如可以使用CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等。
以上，举出实施方式以及实施例而说明了本发明，但本发明并不局限于上述实施方式以及实施例，能够加以各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数等并不局限于在上述各数值实施例中示出的值，而能够采用其他的值。
例如，在上述实施例中举出从无限远物体对焦于近距离物体的透镜系统，但本发明当然能够应用于从有限距离的远距离物体对焦于近距离物体的摄像透镜。
另外，在上述的摄像装置的实施方式中，虽然举出在FA、机器视觉的领域中使用的相机、监视相机，但并不局限于这些，本发明也能够应用于摄像机、数码相机、胶片相机等，并且还能够应用于它们的更换透镜。

Claims (17)

1.一种摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜从物侧起依次由第一透镜组、第二透镜组以及第三透镜组构成，所述第一透镜组在对焦时相对于像面固定，且整体具有正光焦度，所述第二透镜组在从远距离物体向近距离物体的对焦时成为一体而从像侧向物侧移动，且整体具有正光焦度，所述第三透镜组在对焦时相对于像面固定，
所述第二透镜组从物侧起依次由第一接合透镜和整体具有正光焦度的第二接合透镜构成，所述第一接合透镜是将双凸透镜以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的负透镜从物侧起依次接合而成的，所述第二接合透镜是将像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧小的负透镜、以及物侧的面的曲率半径的绝对值比像侧小的正透镜从物侧起依次接合而成的，
所述第三透镜组由一片正透镜构成，
在从所述第一透镜组的最靠物侧的透镜面到所述第二透镜组的最靠物侧的透镜面之间配置有在对焦时相对于像面固定的光阑，
所述摄像透镜满足下述所有的条件式(1)～(5)：
N21＜N22 (1)
v22＜v21 (2)
N24＜N23 (3)
v23＜v24 (4)
0.2＜D/f＜0.8 (5)
其中，
N21：所述第一接合透镜的所述双凸透镜的关于d线的折射率；
N22：所述第一接合透镜的所述负透镜的关于d线的折射率；
N23：所述第二接合透镜的所述负透镜的关于d线的折射率；
N24：所述第二接合透镜的所述正透镜的关于d线的折射率；
v21：所述第一接合透镜的所述双凸透镜的d线基准的阿贝数；
v22：所述第一接合透镜的所述负透镜的d线基准的阿贝数；
v23：所述第二接合透镜的所述负透镜的d线基准的阿贝数；
v24：所述第二接合透镜的所述正透镜的d线基准的阿贝数；
D：所述第一接合透镜与所述第二接合透镜在光轴上的以空气换算长度计的间隔；
f：对焦于无限远物体的状态下的整个系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，
所述第一接合透镜整体具有正光焦度。
3.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(6)：
0＜f/f1＜0.6 (6)
其中，
f1：所述第一透镜组的焦距。
4.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(7)：
0.4＜f/f2＜0.8 (7)
其中，
f2：所述第二透镜组的焦距。
5.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(8)：
0＜β2＜0.6 (8)
其中，
β2：对焦于无限远物体的状态下的所述第二透镜组的横向倍率。
6.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(9)：
0.25＜N22-N21＜0.6 (9)。
7.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(10)：
25＜v21-v22＜70 (10)。
8.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(11)：
0.2＜N23-N24＜0.7。
9.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(12)：
40＜v24-v23＜75 (12)。
10.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述第一透镜组从最靠物侧起依次连续地包括具有正光焦度的单透镜和具有负光焦度的单透镜。
11.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述第一透镜组从最靠像侧起依次连续地包括正透镜、正透镜以及负透镜。
12.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述第一透镜组由7片透镜构成。
13.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(5-1)：
0.25＜D/f＜0.7 (5-1)。
14.根据权利要求3所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(6-1)：
0.12＜f/f1＜0.5 (6-1)。
15.根据权利要求4所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(7-1)：
0.45＜f/f2＜0.7 (7-1)。
16.根据权利要求5所述的摄像透镜，其特征在于，
所述摄像透镜满足下述条件式(8-1)：
0.15＜β2＜0.5 (8-1)。
17.一种摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置具备权利要求1至16中任一项所述的摄像透镜。
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