CN110618518B - 成像镜头系统及摄像装置 - Google Patents

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CN110618518B CN201910514649.8A CN201910514649A CN110618518B CN 110618518 B CN110618518 B CN 110618518B CN 201910514649 A CN201910514649 A CN 201910514649A CN 110618518 B CN110618518 B CN 110618518B
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Abstract

本发明涉及成像镜头系统和摄像装置，目的是抑制伴随聚焦的透镜性能变化。成像镜头系统从物方向像方依次配置正的第一透镜群(G1)、光圈、正的第二透镜群(G2)、正或负的第三透镜群(G3)，从无穷远向近距离聚焦时，第一透镜群和光圈以及第二透镜群向物方整体移动，与第三透镜群间距增大，第一透镜群从物方向像方依次配置正透镜(L11)、负透镜(L12)，第三透镜群从物方向像方依次配置负透镜(L31)、正透镜(L32)，负透镜(L31)和正透镜(L32)之间的空气间隔(dL31‑L32)、负透镜(L31)物方镜面到正透镜(L32)像方镜面之间的光轴上距离L3g满足0.40<dL31‑L32/L3g<0.75。

Description

成像镜头系统及摄像装置
技术领域
本发明涉及成像镜头系统和摄像装置。
背景技术
一直以来，在使用区域传感器的摄像装置中，小型相机和单反相机、无反射镜相机等“拍摄被摄体的摄影相机”广为人知，但近年来，产业用摄像头、车载摄像头、监控摄像头等的"活用范围"正在不断扩大。
对于用于摄像装置的成像镜头系统，其性能稳定、伴随聚焦(聚焦动作)的性能下降少十分重要，对此，专利文献1和专利文献2叙述了如何抑制伴随聚焦的性能变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效抑制伴随聚焦的透镜性能变化的新型成像镜头系统。
本发明的成像镜头系统从物方向像方依次配置具有正折射力的第一透镜群、光圈、具有正折射力的第二透镜群、具有正折射力或负折射力的第三透镜群，在从无穷远向近距离聚焦时，所述第一透镜群和所述光圈以及所述第二透镜群作为一个整体向物方移动，而与所述第三透镜群之间的间距增大，所述第一透镜群被构成为从物方向像方依次配置正透镜L11、负透镜L12，所述第三透镜群被构成为从物方向像方依次配置负透镜L31、正透镜L32，所述负透镜L31和所述正透镜L32之间的空气间隔dL31-L32、从所述负透镜L31的物方镜面到所述正透镜L32的像方镜面之间的光轴上的距离L3g满足条件(1)0.40<dL31-L32/L3g<0.75。
本发明的效果在于，提供一种能够有效抑制伴随着聚焦的透镜性能变化的新型成像镜头系统。
附图说明
图1是实施例1的成像镜头系统构成的示意图。
图2是实施例2的成像镜头系统构成的示意图。
图3是实施例3的成像镜头系统构成的示意图。
图4是实施例4的成像镜头系统构成的示意图。
图5是实施例5的成像镜头系统构成的示意图。
图6是实施例6的成像镜头系统构成的示意图。
图7是实施例7的成像镜头系统构成的示意图。
图8是实施例1的成像镜头系统向无穷远聚焦状态下的像差图。
图9是实施例1的成像镜头系统向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态下的像差图。
图10是实施例1的成像镜头系统向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态下的像差图。
图11是实施例2的成像镜头系统向无穷远聚焦状态下的像差图。
图12是实施例2的成像镜头系统向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态下的像差图。
图13是实施例2的成像镜头系统向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态下的像差图。
图14是实施例3的成像镜头系统向无穷远聚焦状态下的像差图。
图15是实施例3的成像镜头系统向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态下的像差图。
图16是实施例3的成像镜头系统向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态下的像差图。
图17是实施例4的成像镜头系统向无穷远聚焦状态下的像差图。
图18是实施例4的成像镜头系统向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态下的像差图。
图19是实施例4的成像镜头系统向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态下的像差图。
图20是实施例5的成像镜头系统向无穷远聚焦状态下的像差图。
图21是实施例5的成像镜头系统向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态下的像差图。
图22是实施例5的成像镜头系统向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态下的像差图。
图23是实施例6的成像镜头系统向无穷远聚焦状态下的像差图。
图24是实施例6的成像镜头系统向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态下的像差图。
图25是实施例6的成像镜头系统向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态下的像差图。
图26是实施例7的成像镜头系统向无穷远聚焦状态下的像差图。
图27是实施例7的成像镜头系统向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态下的像差图。
图28是实施例7的成像镜头系统向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态下的像差图。
图29是用于说明摄像装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
以下说明发明的实施方式。
图1至图7显示七例成像镜头系统的实施方式。这些实施方式按图示顺序对应后述的实施例1至7。这些图中设想显示实施方式的成像镜头系统为一例用于产业用相机“产品检查装置等机器视觉”的成像镜头系统。图1至图7中，图的左侧为物方，右侧为像方。上图表示成像镜头系统“聚焦到无穷远”时的透镜配置，中图表示”远距离对焦”时的透镜配置，下图表示“近距离对焦”时的透镜配置。为了避免繁杂，图1至图7中统一表示符号。即在这些图中，符号G1表示“第一透镜群”，符号G2表示“第二透镜群”，符号G3表示"第三透镜群”，符号S表示“光圈”。第三透镜群G3像方的符号I m表示“像面”。在以下将要描述的使用成像镜头系统的摄像装置中，设想成像镜头系统成像的物体像由CCD区域传感器、MOS传感器、CMOS传感器等的“区域传感器”使用，物体像被形成在与像面I m一致的传感器受光面上。像面I m的物方用符号F所表示的是，用相当于区域传感器的盖玻片或各种过滤器的“一片等价的透明板”来表示这些部件。
第一透镜群G1及第三透镜群G3均由“两片透镜”构成，第二透镜群G2由“三片(图1～5)或四片(图6、图7)透镜”构成。构成第一透镜群G1的两片透镜从物方开始依次为正透镜L11、负透镜L12，图中用符号L11、L12表示。构成第三透镜群G3的两片透镜从物方开始依次为负透镜L31、正透镜L32，图中用符号L31、L32表示。同样，构成第二透镜群G2的三片或四片透镜从物方开始依次为透镜L21、透镜L22、透镜L23、透镜L24，图中分别用符号L21、L22、L23、L24表示。第一透镜群G1及第二透镜群G2均具有“正折射力”，第三透镜取G3具有“正折射力或负折射力”。即在图1至5所示的例子中，第二透镜群G2具有一片负透镜(透镜L21)和两片正透镜(透镜L22、透镜L23)。第二透镜群G2在图6所示的例子中具有一片负透镜(透镜L21)和三片正透镜(透镜L22、透镜L23、透镜L24)，在图7所示的示例中具有两片负透镜(透镜L21、透镜L24)和两片正透镜(透镜L22、透镜L23)。即图1至图7所示的实施方式的成像镜头系统构成为由从物方向像方依次配置具有正折射力的第一透镜群G1、光圈S、正折射力的第二透镜群G2、具有正折射力或负的折射力的第三透镜群G3。
从无穷远到近距离的聚焦时，第一透镜群G1和光圈S以及第二透镜群G2作为一个整体向物方移动，而与第三透镜群G3之间的间隔增大。
第一透镜群G1构成为由物方向像方依次配置正透镜L11、负透镜L12，第三透镜群G3是从物方向像方依次配置负透镜L31、正透镜L32。
第三透镜群G3中的负透镜L31与正透镜L32之间的空气间隔dL31-L32、负透镜L31的物方镜面到正透镜L32的像方镜面的光轴上的距离L3g满足条件
(1)0.40<dL31-L32/L3g<0.75。
本发明的成像镜头系统如上所述，第一透镜群G1是由正、负透镜构成的两片构成，可以抑制构成第一透镜群G1的透镜的直径变大，而且可以降低成本。另外，还能够在正透镜L11的物方镜面和负透镜L12的像方镜面之间进行“球面像差交换”，实现良好的像差补偿。同样，第三透镜群G3也通过采用负透镜L31和正透镜L32的两片结构，抑制构成第三透镜群G3的透镜的直径变大，并降低成本。尤其能够在负透镜L31的像方镜面和正透镜L32的物方镜面之间进行“像面弯曲交换”，实现良好的像差补偿。
条件(1)规定了第三透镜群G3的正透镜L32和负透镜L31之间的距离(L3g)，与第三透镜群G3的“负透镜L31的物方镜面到正透镜L32的像方镜面”之间的距离(dL31-L32)之比。第三透镜群G3由两片透镜构成，具有在整个摄影距离范围内用这两片透镜来良好地补偿由“第一透镜群G1和第二透镜群G2所产生的残留像差”的功能。条件(1)是能够良好地抑制各种像差的条件，尤其对抑制像面弯曲十分有效。如果超过条件(1)的上限，第三透镜群G3的负透镜L31和正透镜L32之间的空气间隔相对于第三透镜群G3的全长所占比例变得过大，难以同时实现良好的像面弯曲补偿和成像镜头系统小型化。而如果超过条件(1)的下限，则负透镜L31和正透镜L32的空气间隔相对于第三透镜群G3的全长所占比例过小，残留像差的补偿变得不充分，难以抑制伴随着聚焦的像差变动。而且像面弯曲容易发生轴外光线在比旁轴交点位置更加远离透镜的位置上成像的状态。
在此，将上述特定的本发明的成像镜头系统的构成称为“构成1”。优选构成1的成像镜头系统满足以下条件(2)至(4)。
(2)1.50<nd<1.63
(3)62.0<νd<78.0
(4)0.004<θg,F-(-0.001742×νd+0.6490)<0.030
条件(2)至(4)是关于第一透镜群G1中的正透镜L11的材质条件，“nd”，“νd”，“θg,F”分别为正透镜L11材质的相对于d线的"折射率”，“阿贝数”，“部分分散比”。
部分分散比通过相对于透镜材质的g线、F线、C线的折射率：ng，nF，nC，用
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nC)来定义。
将满足条件(2)至(4)的构成称为“构成2”。优选构成1或构成2的成像镜头系统满足以下条件(5)、(6)。
(5)55.0<νdn<95.0
(6)-5.0<νdn-νdp<15.0
条件(5)、(6)是构成第一透镜群G1的正透镜L11、负透镜L12的材质的阿贝数的条件，“νdp”是相对于正透镜L11的材质的d线的阿贝数，“νdn”是相对于负透镜L12材质的d线的阿贝数。将满足条件(5)、(6)的构成称为“构成3”。
构成1至构成3中的任意一种构成的成像镜头系统满足以下条件(7)的条件。
(7)0.70<f1g2g/f<0.95
条件(7)中，f是成像镜头系统聚焦在无穷远物体的状态下整个系统的焦距，f1g2g是第一透镜群G1和第二透镜群G2的合成焦距。将满足条件(7)的构成称为"构成4”。优选具有构成1或构成4中的任何1个构成结构的成像镜头系统满足以下条件(8)。
(8)0.35<(RL11a-RL12b)/(RL11a+RL12b)<0.55
条件(8)是关于构成第一透镜群G1的两片透镜的形状的条件，RL11a是正透镜L11的物方镜面的曲率半径，RL12b是负透镜L12的像方镜面的曲率半径。
将满足条件(8)的构成称为“构成5”。优选具有构成1至构成5中任何一种构成的成像镜头系统满足以下条件(9)。
(9)-0.80<fL11/fL12<-0.60
条件(9)是关于构成第一透镜群G1的两片透镜，即正透镜L11、负透镜L12的折射力的条件，fL11为正透镜L11的焦距，fL12为负透镜L12的焦距。
将满足条件(9)的构成称为"构成6”。优选具有构成1至构成6中任意一种构成的成像镜头系统满足以下条件(10)。
(10)-0.10<(RL12b+RL21a)/(RL12b-RL21a)<0.10
条件(10)是关于第一透镜群G1中位于像方的透镜，即负透镜L12，和第二透镜群G2中最靠近物方的透镜，即透镜L21之间关系的条件，RL12b是负透镜L12的像方镜面的曲率半径，RL21a是透镜L21的物方镜面的曲率半径。将满足条件(10)的构成称为“构成7”。
在此，将构成2的条件(2)至(4)统称为条件群A，构成3的条件(5)和(6)统称为条件群B。这样，该发明的成像镜头系统可以同时满足条件(1)和条件群A，而且还可以同时满足条件(1)和条件群B。当然，可以同时满足条件(1)以及条件群A和条件群B。另外可以同时满足条件(1)和条件(7)至(10)中任意一种以上的条件，并且可以在满足条件(1)及条件群A、条件(1)及条件群B、条件(1)及条件群A和条件群B的任意一种组合的同时，满足条件(7)至(10)中的任意一种以上的条件。
以上说明的构成1至构成7的成像镜头系统在从无穷远向近距离聚焦时，第三透镜群G3可以相对于像面I m固定。这种构成称为“构成8”。具有构成1至构成8中任何一种构成的成像镜头系统中的第二透镜群G2，可以由从物方向像方依次配置的负透镜L21、正透镜L22、正透镜L23的三片透镜构成。这种构成称为"构成9”。优选具有构成9的成像镜头系统满足以下条件(11)。
(11)0.05<(RL22b-RL21a)/(RL22b+RL21a)<0.22
条件(11)是构成第二透镜群G2的三片透镜的负透镜L21、正透镜L22、正透镜L23中位于物方的两片透镜的负透镜L21和正透镜L22的组合条件，RL22b是正透镜L22的像方镜面的曲率半径，RL21a是负透镜L21的物方镜面的曲率半径。
满足条件(11)的构成称为“构成10”。构成9或构成10的成像镜头系统优选满足以下条件(12)。
(12)0.35<(RL23b-RL21a)/(RL23b+RL21a)<0.70
条件(12)是构成第二透镜群G2的三片透镜，即负透镜L21、正透镜L22、正透镜L23中位于物方的负透镜L21和位于像方的正透镜L23的组合条件，RL23b是正透镜L23的像方镜面的曲率半径，RL21a是负透镜L21的物方镜面的曲率半径。满足条件(12)的构成称为“构成11”。构成9的成像镜头系统既可以只满足条件(11)及条件(12)的其中之一，也可以满足双方。
构成1至构成11中任意一种构成的成像镜头系统可将构成第一透镜群G1、第二透镜群G2及第三透镜群G3的所有透镜作为“球面透镜”。这种构成称为“构成12”。构成12的成像镜头可以是“只用球面透镜”的构成。构成1至构成12中任意一种构成的成像镜头系统可以由“无机固体材料”构成第一群透镜群G1、第二透镜群G2及第三透镜群G3的所有透镜。这种构成称为“构成13”。
当然，构成本发明的成像镜头系统的透镜中一片以上的透镜可采用“非球面”和“衍射面”，但是，如同构成12，所有透镜均采用球面透镜，透镜的制作将变得更加容易，如同结构13使用“无机固体材料”便会变得简单。
在构成本发明成像镜头系统的透镜中，可以包括有机无机混合材料等构成的透镜，但是，构成13的“由无机固体材料形成的透镜”不易受温度、湿度等变化的影响，对环境变化的耐受性较高。
以下说明上述条件(2)至(12)的意义。构成2中的条件群A，即条件(2)至(4)是能够更好地补偿色差的条件。成像镜头系统的轴上色差，虽然成像镜头系统的焦距越长就越容易发生，但满足条件(2)至(4)的透镜材质“异常分散性高，低分散”，用这样的材质形成第一透镜群G1的正透镜L11时，即使延长整个系统的焦距，也能有效抑制色差的发生。特别是对轴上边缘光线通过高位置的正透镜L11采用“具有异常分散性的玻璃种类”，虽然比光圈S更靠近物方的透镜只有两片，也能够有效地补偿色差的2次光谱，充分抑制轴上色差的发生。当条件(2)超过下限值时，单色像差补偿不充分，条件(3)超过下限值时，色差补偿容易变得不充分。条件(4)超过下限值时，色差的2次光谱的补偿容易变得不充分。另一方面，不存在条件(2)、(3)、(4)均为上限以上的光学材料，或者即便存在也是非常特殊而且昂贵，是不现实的。
条件(5)、(6)规定了“负透镜L12的阿贝数”和负透镜L12与正透镜L11的阿贝数之差。通过以满足条件(5)的阿贝数较大的低色差的玻璃种类构成第一透镜群G1的负透镜L12，并且满足条件(6)，能够在抑制色差本身发生的同时，可以以第一透镜群G1内的正透镜L11和负透镜L12良好地补偿色差，而且整个光学系统的色差中也可以得到充分的补偿。
条件(7)规定了“第一透镜群G1和第二透镜群G2的合成焦距f1g2g与整个系统的焦距f之比”。如果超过条件(7)的上限，第一透镜群G1和第二透镜群G2的合成能量相对于整个系统的能量而言变得过小，“作为聚焦群的功能”变弱，聚焦群的移动量容易增加。而如果超过条件(7)的下限，第一透镜群G1和第二透镜群G2的合成能量相对于整个系统的能量而言变得过大，在第一透镜群G1和第二透镜群G2中容易产生像差。通过满足条件(7)，能够在进行良好的像差补偿的同时，便于以较少的移动量进行聚焦，有效抑制包括透镜本身的大型化或用于移动聚焦群的机构在内的成像镜头系统整体的大型化。
条件(8)规定了“以第一透镜群G1的正透镜L11的物方镜面和负透镜L12的像方镜面制作的形状”。如上所述，“正透镜L11的物方镜面和负透镜L12的像方镜面”进行球面像差的交换。如果超过条件(8)的上限，则正透镜L11的物方镜面与负透镜L12的像方镜面之间的"曲率半径之差”变得过大，球面像差容易发生光线高度较高的的光线在比旁轴焦点位置更加远离透镜的位置上成像的状态。而如果超过条件(8)的下限，则正透镜L11的物方镜面与负透镜L12的像方镜面之间的"曲率半径之差”变得过小，球面像差容易发生光线高度较高的的光线在比旁轴焦点位置更加接近透镜的位置上成像的状态。满足条件(8)，便于在整个摄影距离范围内良好地抑制球面像差。
条件(9)规定了第一透镜群G1中“正透镜L11的焦距与负透镜L12的焦距之比”。如果超过条件(9)的上限，则第一透镜群的正能量之差就会变大，而如果超过下限的话，第一透镜群的正能量就会变得过小，无论哪一种情况下都很难抑制伴随聚焦的像差变动。满足条件(9)能够良好地保持比光圈S更靠近物方的第一透镜群G1的“正透镜L11和负透镜L12的能量平衡”，便于在整个摄影距离中良好地抑制第一透镜群G1中发生的各种像差。
条件(10)规定了“夹着光圈S而相邻”的第一透镜群G1的镜面和第二透镜群G2的镜面之间形成的“负空气透镜”的形状。如果超过条件(10)的上限，则位于第一透镜群中最靠近像方的负透镜L12的像方镜面的曲率半径会变得过大，而如果超过下限，则第二透镜群的负透镜L21的物方镜面的曲率半径将变得过大。在条件(10)的范围内，隔着光圈S的上述"负空气透镜”的物方凹面和像方凹面的能量分配得当，尤其是彗形像差的良好补偿变得容易。
构成8的成像镜头系统“在聚焦时第三透镜群G3相对于像面I m固定”，该结构便于简化聚焦用移动机构和使得包括机械构成在内的整个镜头的小型化。
构成9的成像镜头系统中第二透镜群G2被构成为从物方向像方依次配置负透镜L21、正透镜L22、正透镜L23的三片透镜。如此的第二透镜群G2的透镜构成，容易实现相对于光圈S的对称型“接近高斯型的配置”，便于实现“用较少的透镜片数量来将聚焦透镜群中产生的各种像差减少到充分小”。
构成10的成像镜头系统满足的条件(11)规定了第二透镜群G2中“负透镜L21的物方镜面与正透镜L22的像方镜面之间形成的形状”。这些透镜镜面“尤其对球面像差和彗形像差进行交换”，如果超过条件(11)的上限，则“负透镜L21的物方镜面和正透镜L22的像方镜面的曲率半径之差”变大，容易发生球面像差和彗形像差，而如果超过下限，则“负透镜L21的物方镜面和正透镜L22的像方镜面的曲率半径之差”变得过小，像差补偿将变得不够。
满足条件(11)便于抑制整个拍摄距离范围内的球面像差及彗形像差。
在列举成像镜头系统的具体实施例之前，参考图29，说明使用具备本发明成像系统的摄像装置的产品检查装置的一种实施方式。以下说明的产品检查装置是用来进行"产品检查”的装置。产品检查可能有各种检查和检查项目，为了简单起见，以检查制造多个产品的“有无瑕疵”的情况为例进行说明。在图29的(a)中，符号20表示“摄像装置”，符号23表示“检查程序执行部”，符号24表示“显示部”。另外，符号W表示“产品”，符号26表示“产品输送带(以下简称“输送带26”)”。摄像装置20是产品检查装置中的照相机功能部，具有摄影用光学系统21和图像处理部22。作为检查对象的产品W被等间距地放置在输送带26上，由输送带26等速输送。摄影用光学系统21是对作为检查对象的产品W的像进行成像的系统，可以使用权利要求1至13中任意一项记载的成像镜头系统，具体为后述的实施例1至7的任何一种成像镜头系统。因此，以下将摄影用光学系统21称为成像镜头系统21。
产品检查按照图29的(b)所示的“准备工序”、“检查工序”、“结果显示工序”的各个工序进行。在这些工序中，“检查工序和结果显示工序”是“检查程序”。
在“准备工序”中，设定检查条件。即按照输送带26输送的产品W的大小、形状、有无瑕疵部位等，决定成像镜头系统21的拍摄位置、摄影状态势(成像镜头的朝向以及与拍摄对象的距离，即物体距离)。“物体距离”是后述实施例中所说的“工作距离”。然后，根据需要检测有无的“瑕疵”的位置和大小来进行成像镜头系统21聚焦。由于实施例1至7的成像镜头具有"聚焦功能”，因此可以按照检查项目(在说明的例子中的有无瑕疵)，配合适当设定的物体距离来聚焦。
另一方面，将“已确认没有瑕疵的模型产品”放在输送带26的检查位置上，用成像镜头系统21拍摄该模型产品。由配置在图像处理部22的“区域传感器(固体摄影元件)”进行拍摄，区域传感器拍摄的图像被作为“图像信息”，进行数字数据化的图像处理。
经过图像处理的数字数据被发送到检测程序执行部23，检查程序执行部23将该数字数据作为“模型数据”保存。在“检查程序”中，产品W被放在输送带26上，以“与模型产品相同的姿态”受到输送带26依次输送。被输送的各个产品W在通过“检查位置”时受到成像镜头系统21拍摄，而后在图像处理部22中进行数字数据化处理之后，被送往检查程序执行部23。检查程序执行部23由“计算机和CPU”构成，控制图像处理部22，另外,还通过图像处理部22控制成像镜头系统21的“摄影和聚焦”。
检查程序执行部23收到经过图像处理部22的数字数据化的“产品W的图像数据”后，进行该图像数据与该保存了的模型数据的匹配。
如果所拍摄的产品W中有“瑕疵”，图像数据和模型数据不一致，因此在这种情况下，该产品判断为“次品”。相反，如果产品W没有瑕疵，該产品的图像数据和模型数据一致，因此在这种情况下，判断该产品为“合格品”。“结果显示工序”是在显示部24上显示根据检查程序执行部23的各个产品的“合格品、次品”的判断结果的工序。另外，在装置构成上，检查程序执行部23和显示部24构成“检查程序执行部”。
成像镜头系统的数值实施例
以下具体例示七个的本发明成像镜头系统。各个实施例中的符号的意义如下。
F：F值
Y'：像高
R：曲率半径
D：镜面间距
Nd：相对于d线的折射率
νd：相对于d线的阿贝数
BF：后焦距
θg，F：部分分散比
WD：工作距离(从物体到位于最靠近物方的透镜的物方镜面的顶点的距离)，只要没有特别的说明，具有长度维度的量的单位为“mm”。
《实施例1》
实施例1对应按照图1说明镜头构成的成像镜头系统。
焦距f：34.99，F值：2.46，半视角ω：8.9°
实施例1的成像镜头系统的数据如表1所示。
表1
_ R D Nd vd θ<sub>g，F</sub> 备考
1 19.139 5.00 1.61800 63.33 0.5441 第一透镜
2 160.785 0.15
3 13.136 4.21 1.51633 64.14 第二透镜
4 7.584 4.72 _
5 0.000 3.33 光圈
6 -8.324 0.73 1.62588 35.70 第三透镜
7 27.627 3.92 1.69680 55.53 第四透镜
8 -11.353 0.90
9 58.705 2.29 1.62041 60.29 第五透镜
10 -27.888 A
11 198.083 3.24 1.80518 25.42 第六透镜
12 17.716 5.64
13 26.193 2.13 1.96300 24.11 第七透镜
14 432.466 12.05801
15 0.000 0.75 1.51633 64.14 过滤器等
16 0.000 BF
在镜面间距D列中“A”是第二透镜群G2和第三透镜群G3之间的群间间距，聚焦时发生变化的可变间距。以下描述的实施例2之后的实施例相同。
可变间距
表2
WD 无穷远 0.25m 0.10m
A 2.040 5.486 11.048
条件式中的参数值
各条件的参数的值如表3所示。
表3
d<sub>L31-L32</sub>/L<sub>3g</sub> 0.51
nd 1.61800
vd 63.33
θ<sub>g，F</sub> 0.5441
θ<sub>g，F</sub>-(-0.001742×vd<sub>n</sub>+0.6490) 0.0054
vdn 64.14
vdn-vdp 0.81
f<sub>1g2g</sub>/f 0.83
(R<sub>L11a</sub>-R<sub>L12b</sub>)/(R<sub>L11a</sub>+R<sub>L12b</sub>) 0.43
f<sub>L11</sub>/f<sub>L12</sub> -0.74
(R<sub>L12b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L12b</sub>+R<sub>L21a</sub>) -0.05
(R<sub>L22b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L22b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.15
(R<sub>L23b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L23b</sub>+RL<sub>21a</sub>) 0.54
《实施例2》
实施例2是对应参考图2进行镜头构成说明的成像镜头系统。
焦距f：34.98，F值：2.46，半视角ω：8.9°
实施例2的成像镜头系统的数据如表4所示。
表4
R D Nd vd θ<sub>g，F</sub> 备考
1 19.432 5.00 1.61800 63.33 0.5441 第一透镜
2 164.215 0.15
3 13.301 4.35 1.51633 64.14 第二透镜
4 7.622 5.13
5 0.000 2.77 光圈
6 -8.385 0.74 1.62588 35.70 第三透镜
7 27.588 3.93 1.69680 55.53 第四透镜
8 -11.477 0.90
9 58.577 2.97 1.62041 60.29 第五透镜
10 -27.089 A
11 134.946 2.15 1.80518 25.42 第六透镜
12 17.795 5.71
13 24.875 2.98 1.96300 24.11 第七透镜
14 146.638 12.14207
15 0.000 0.75 1.51633 64.14 过滤器等
16 0.000 BF
可变间距
可变间距如表5所示。
表5
WD 无穷远 0.25m 0.10m
A 2.000 5.449 11.000
条件式中的参数值
各条件的参数的值如表6所示。
表6
d<sub>L31-L32</sub>/L<sub>3a</sub> 0.53
nd 1.61800
vd 63.33
θ<sub>g，F</sub> 0.5441
θ<sub>g，F</sub>-(-0.001742×vd<sub>n</sub>+0.6490) 0.0054
vdn 64.14
vdn-vdp 0.81
f<sub>1g2g</sub>/f 0.83
(R<sub>L11a</sub>-R<sub>L12b</sub>)/(R<sub>L11a</sub>+R<sub>L12b</sub>) 0.44
f<sub>L11</sub>/f<sub>L12</sub> -0.75
(R<sub>L12b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L12b</sub>+R<sub>L21a</sub>) -0.05
(R<sub>L22b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L22b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.16
(R<sub>L23b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L23b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.53
《实施例3》
实施例3是对应参考图3进行镜头构成说明的成像镜头系统。
焦距f：35.00，F值：2.46，半视角ω：8.9°
实施例3的成像镜头系统的数据如表7所示。
表7
R D Nd vd θ<sub>g，F</sub> 备考
1 19.139 5.00 1.61800 63.33 0.5441 第一透镜
2 160.785 0.15
3 13.136 4.21 1.51633 64.14 第二透镜
4 7.584 4.72
5 0.000 3.33 光圈
6 -8.324 0.73 1.62588 35.70 第三透镜
7 27.627 3.92 1.69680 55.53 第四透镜
8 -11.353 0.90
9 58.705 2.29 1.62041 60.29 第五透镜
10 -27.888 A
11 198.083 3.24 1.80518 25.42 第六透镜
12 17.716 5.64
13 26.193 2.13 1.96300 24.11 第七透镜
14 432.466 12.05801
15 0.000 0.75 1.51633 64.14 过滤器等
16 0.000 BF
可变间距
可变间距如表8所示。
表8
WD 无穷远 0.25m 0.10m
A 4.340 7.820 13.350
条件式中的参数值
各条件的参数的值如表9所示。
表9
d<sub>L31-L32</sub>/L<sub>3g</sub> 0.65
nd 1.61800
vd 63.33
θ<sub>g，F</sub> 0.5441
θ<sub>g，F</sub>-(-0.001742×vd<sub>n</sub>+0.6490) 0.0054
vdn 70.24
vdn-vdp 6.91
f<sub>1g2g</sub>/f 0.84
(R<sub>L11a</sub>-R<sub>L12b</sub>)/(R<sub>L11a</sub>+R<sub>L12b</sub>) 0.46
f<sub>L11</sub>/f<sub>L12</sub> -0.75
(R<sub>L12b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L12b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.02
(R<sub>L22b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L22b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.13
(R<sub>L23b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L23b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.59
《实施例4》
实施例4是对应参考图4进行镜头构成说明的成像镜头系统。
焦距f：34.99，F值：2.46，半视角ω：8.9°
实施例4的成像镜头系统的数据如表4所示。
表10
R D Nd vd θ<sub>g，F</sub> 备考
1 19.312 7.50 1.61800 63.33 0.5441 第一透镜
2 137.096 0.10
3 12.655 3.23 1.51633 64.14 第二透镜
4 7.671 5.87
5 0.000 2.83 光圈
6 -7.847 0.70 1.69895 30.13 第三透镜
7 127.440 3.38 1.80400 46.53 第四透镜
8 -10.635 0.10
9 68.895 3.69 1.65160 58.55 第五透镜
10 -28.857 A
11 426.882 3.90 1.85026 32.27 第六透镜
12 18.112 5.58
13 26.010 1.99 1.90366 31.34 第七透镜
14 -213.445 12.00683
15 0.000 0.75 1.51633 64.14 过滤器等
16 0.000 BF
可变间距
可变间距如表8所示。
表1
无穷远
WD 無限速 0.25m 0.10m
A 2.00 5.473 10.993
条件式中的参数值
各条件的参数的值如表11所示。
表12
d<sub>L31-L32</sub>/L<sub>3g</sub> 0.49
nd 1.61800
vd 63.33
θ<sub>g，F</sub> 0.5441
θ<sub>g，F</sub>-(-0.001742×vd<sub>n</sub>+0.6490) 0.0054
vdn 64.14
vdn-vdp 0.81
f<sub>1g2g</sub>/f 0.84
(R<sub>L11a</sub>-R<sub>L12b</sub>)/(R<sub>L11a</sub>+R<sub>L12b</sub>) 0.43
f<sub>L11</sub>/f<sub>L12</sub> -0.73
(R<sub>L12b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L12b</sub>+R<sub>L21a</sub>) -0.01
(R<sub>L22b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L22b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.15
(R<sub>L23b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L23b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.57
《实施例5》
实施例5是对应参考图5进行镜头构成说明的成像镜头系统。
焦距f：35.00，F值：2.46，半视角ω：8.9°
实施例2的成像镜头系统的数据如表4所示。
表13
R D Nd vd θ<sub>g，F</sub> 备考
1 18.723 5.00 1.61800 63.33 0.5441 第一透镜
2 115.189 0.15
3 13.265 4.00 1.51633 64.14 第二透镜
4 7.769 6.36
5 0.000 2.85 光圈
6 -7.883 0.73 1.68893 31.07 第三透镜
7 -276.080 3.25 1.77250 49.60 第四透镜
8 -10.293 0.30
9 48.452 3.81 1.62041 60.29 第五透镜
10 -31.814 A
11 241.919 3.10 1.80518 25.42 第六透镜
12 17.919 5.67
13 26.211 1.74 1.96300 24.11 第七透镜
14 679.385 12.05136
15 0.000 0.75 1.51633 64.14 过滤器等
16 0.000 BF
可变间距
可变间距如表14所示
表14
WD 无穷远 0.25m 0.10m
A 2.00 5.468 11.012
条件式中的参数值
各条件的参数的值如表6所示。
表15
d<sub>L31-L32</sub>/L<sub>3a</sub> 0.54
nd 1.61800
vd 63.33
θ<sub>g，F</sub> 0.5441
θ<sub>g，F</sub>-(-0.001742×vd<sub>n</sub>+0.6490) 0.0054
vdn 64.14
vdn-vdp 0.81
f<sub>1g2g</sub>/f 0.84
(R<sub>L11a</sub>-R<sub>L12b</sub>)/(R<sub>L11a</sub>+R<sub>L12b</sub>) 0.41
f<sub>L11</sub>/f<sub>L12</sub> -0.73
(R<sub>L12b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L12b</sub>+R<sub>L21a</sub>) -0.01
(R<sub>L22b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L22b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.13
(R<sub>L23b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L23b</sub>+R<sub>L21a</sub>) 0.60
《实施例6》
实施例6是对应参考图6进行镜头构成说明的成像镜头系统。
焦距f：34.99，F值：2.45，半视角ω：8.9°
实施例6的成像镜头系统的数据如表16所示。
表16
R D Nd vd θ<sub>g，F</sub> 备考
1 19.658 4.34 1.61800 63.33 0.5441 第一透镜
2 150.146 0.15
3 13.683 4.95 1.51633 64.14 第二透镜
4 7.857 4.74
5 0.000 2.61 光圈
6 -9.227 0.71 1.64769 33.79 第三透镜
7 13.226 3.97 1.67003 47.23 第四透镜
8 -12.523 0.10
9 56.447 2.27 1.60300 65.44 第五透镜
10 -26.383 4.53 2.00069 25.46 第六透镜
11 -26.058 A
12 38.573 2.78 1.80518 25.42 第七透镜
13 15.330 3.54
14 20.627 1.78 1.96300 24.11 第八透镜
15 42.036 12.38
16 0.000 0.75 1.51633 64.14 过滤器等
17 0.000 BF
可变间距
可变间距如表8所示。
表17
WD 无穷远 0.25m 0.10m
A 2.00 6.072 12.773
条件式中的参数值
各条件的参数的值如表9所示。
表18
d<sub>L31-L32</sub>/L<sub>3a</sub> 0.44
nd 1.61800
vd 63.33
θ<sub>g，F</sub> 0.5441
θ<sub>g，F</sub>-(-0.001742×vd<sub>n</sub>+0.6490) 0.0054
vdn 64.14
vdn-vdp 0.81
f<sub>1g2g</sub>/f 0.90
(R<sub>L11a</sub>-R<sub>L12b</sub>)/(R<sub>L11a</sub>+R<sub>L12b</sub>) 0.43
f<sub>L11</sub>/f<sub>L12</sub> -0.72
(R<sub>L12b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L12b</sub>+R<sub>L21a</sub>) -0.08
《实施例7》
实施例7是对应参考图7进行镜头构成说明的成像镜头系统。
焦距f：34.99，F值：2.45，半视角ω：8.9°实施例3的成像镜头系统的数据如表17所示。
表19
R D Nd vd θ<sub>g，F</sub> 备考
1 22.799 5.00 1.61800 63.33 0.5441 第一透镜
2 486.662 0.15
3 12.495 4.65 1.51633 64.14 第二透镜
4 7.869 5.24
5 0.000 2.69 光圈
6 -8.833 0.70 1.78470 26.29 第三透镜
7 18.896 3.81 1.85026 32.27 第四透镜
8 -12.212 0.10
9 55.312 2.02 1.60300 65.44 第五透镜
10 -20.728 1.19
11 -15.349 1.20 1.69895 30.13 第六透镜
12 -18.201 A
13 184.837 1.04 1.80518 25.42 第七透镜
14 17.845 5.83
15 26.034 1.66 1.96300 24.11 第八透镜
16 352.348 12.07
17 0.000 0.75 1.51633 64.14 过滤器等
18 0.000 BF
可变间距
可变间距如表8所示。
表20
WD 无穷远 0.25m 0.10m
A 2.00 5.428 11.013
条件式中的参数值
各条件的参数的值如表9所示。
表21
d<sub>L31-L32</sub>/L<sub>3g</sub> 0.68
nd 1.61800
vd 63.33
θ<sub>g，F</sub> 0.5441
θ<sub>g，F</sub>-(-0.001742×vd<sub>n</sub>+0.6490) 0.0054
vdn 64.14
vdn-vdp 0.81
f<sub>1g2g</sub>/f 0.83
(R<sub>L11a</sub>-R<sub>L12b</sub>)/(R<sub>L11a</sub>+R<sub>L12b</sub>) 0.49
f<sub>L11</sub>/f<sub>L12</sub> -0.62
(R<sub>L12b</sub>-R<sub>L21a</sub>)/(R<sub>L12b</sub>+R<sub>L21a</sub>) -0.06
《各实施例的像差图》
图8至图10显示实施例1的像差图。图8是“向无穷远聚焦状态”下的像差图，图9是“向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态”下的像差图，图10是“向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态”下的像差图。“球面像差”图中的虚线表示“正弦条件”，“像散”图中的实线表示弧矢，虚线表示子午线。其他实施例的像差图中与此同样。
图11至图13显示实施例2的像差图。图11是“向无穷远处聚焦状态”下的像差图，图12是“向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态”下的像差图，图13是“向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态”下的像差图。
图14或图16显示实施例3的像差图。图14是“向无穷远处聚焦状态”下的像差图，图15是“向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态”下的像差图，图16是“向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态”下的像差图。
图17至图19显示实施例4的像差图。图17是“向无穷远处聚焦状态”下的像差图，图18是“向工作距离：0.25m(远距离)聚焦状态”下的像差图，图19是“向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态”下的像差图。
图20至图22显示实施例5的像差图。图20是“向无穷远处聚焦状态”下的像差图，图21是“向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态”下的像差图，图22是“向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态”下的像差图。
图23至图25显示实施例6的像差图。图23是“向无穷远处聚焦状态”下的像差图，图24是“向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态”下的像差图，图25是“向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态”下的像差图。
图26至图28显示实施例7的像差图。图26是“向无穷远处聚焦状态”下的像差图，图27是“向工作距离0.25m(远距离)聚焦状态”下的像差图，图28是“向工作距离0.10m(近距离)聚焦状态”下的像差图。
从这些像差图可知，各个实施例中的各种差值都在较高的水平上获得补偿，聚焦引起的球面像差得到了充分抑制，彗形像差、像面弯曲的变化在最周边的部分也得到了良好的抑制。轴上色差、倍率色差也很小，得到了良好的抑制，畸变像差的绝对值从近距离到无穷远也达到0.6％以下。
即，实施例1～7均实现了"各种像差充分降低的成像镜头系统”。这些成像镜头系统视角约9°、F数约2.4，具有能够应对约500万至800万像素的区域传感器的分辨力，能够将从无穷远物体到工作距离为0.1m的近距离“作为直线显示”，成为伴随着聚焦的性能变化较小的高性能成像镜头系统。
以上对发明的优选实施形态进行了说明，但本发明不仅限于上述特定的实施形态，如上所述，只要没有特别限定，在专利申请范围内记载的发明的宗旨范围内，可以进行各种变形·变更。本发明实施方式中所述的效果列举了发明所产生的优选效果，而发明的效果并不局限于“实施形态中记载的”。

Claims (14)

1.一种成像镜头系统，其中，从物方向像方依次配置具有正折射力的第一透镜群、光圈、具有正折射力的第二透镜群、具有正折射力或负折射力的第三透镜群，在从无穷远向近距离聚焦时，所述第一透镜群和所述光圈以及所述第二透镜群作为一个整体向物方移动，而与所述第三透镜群之间的间距增大，
所述第一透镜群被构成为从物方向像方依次配置正透镜L11、负透镜L12，
所述第三透镜群被构成为从物方向像方依次配置负透镜L31、正透镜L32，
所述负透镜L31和所述正透镜L32之间的空气间隔dL31-L32、从所述负透镜L31的物方镜面到所述正透镜L32的像方镜面之间的光轴上的距离L3g满足以下条件(1)，
(1)0.40<dL31-L32/L3g<0.75。
2.根据权利要求1所述的成像镜头系统，其中，所述第一透镜群的所述正透镜L11的材质的相对于d线的折射率nd以及阿贝数νd、部分分散比θg,F满足以下条件(2)至(4)，
(2)1.50<nd<1.63
(3)62.0<νd<78.0
(4)0.004<θg,F-(-0.001742×νd+0.6490)<0.030。
3.根据权利要求1所述的成像镜头系统，其中，所述第一透镜群的所述正透镜L11的材质的相对于d线的阿贝数νdp以及所述第一透镜群的所述负透镜L12的材质的相对于d线的阿贝数νdn满足以下条件(5)、(6)，
(5)55.0<νdn<95.0
(6)-5.0<νdn-νdp<15.0。
4.根据权利要求1所述的成像镜头系统，其中，在聚焦在无穷远物体上的状态下整个系统的焦距f和第一透镜群与第二透镜群的合成焦距f1g2g满足以下条件(7)，
(7)0.70<f1g2g/f<0.95。
5.根据权利要求1所述的成像镜头系统，其中，所述第一透镜群的所述正透镜L11的物方镜面的曲率半径RL11a和负透镜L12的像方镜面的曲率半径RL12b满足以下条件(8)，
(8)0.35<(RL11a-RL12b)/(RL11a+RL12b)<0.55。
6.根据权利要求1所述的成像镜头系统，其中，所述第一透镜群的所述正透镜L11的焦距fL11和负透镜L12的焦距fL12满足以下条件(9)，
(9)-0.80<fL11/fL12<-0.60。
7.根据权利要求1所述的成像镜头系统，其中，所述第一透镜群中的所述负透镜L12的像方镜面的曲率半径RL12b和所述第二透镜群中最靠近物方的透镜L21的物方镜面的曲率半径RL21a满足以下条件(10)
(10)-0.10<(RL12b+RL21a)/(RL12b-RL21a)<0.10。
8.根据权利要求1所述的成像镜头系统，其中，在从无穷远像近距离聚焦时，所述第三透镜群相对于像面固定。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的成像镜头系统，其中，所述第二透镜群是从物方向像方依次配置负透镜L21、正透镜L22、正透镜L23的三片透镜构成。
10.根据权利要求9所述的成像镜头系统，其中，所述第二透镜群中的所述正透镜L22的像方镜面的曲率半径RL22b和所述第二透镜群中的所述负透镜L21的物方镜面的曲率半径RL21a满足以下条件(11)，
(11)0.05<(RL22b-RL21a)/(RL22b+RL21a)<0.22。
11.根据权利要求9所述的成像镜头系统，其中，所述第二透镜群的所述正透镜L23的像方镜面的曲率半径RL23b和所述第二透镜群的所述负透镜L21的物方镜面的曲率半径RL21a满足以下条件(12)，
(12)0.35<(RL23b-RL21a)/(RL23b+RL21a)<0.70。
12.根据权利要求1至8中任意一项所述的成像镜头系统，其中，构成所述第一透镜群、所述第二透镜群以及所述第三透镜群的透镜均为球面透镜。
13.根据权利要求1至8中任意一项所述的成像镜头系统，其中，构成所述第一透镜群、所述第二透镜群以及所述第三透镜群的透镜的材质均为无机固体材料。
14.一种摄像装置，其中具有权利要求1至13中任意一项所述的成像镜头系统。
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