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CN104516095B - 摄像镜头及摄像装置 - Google Patents

摄像镜头及摄像装置 Download PDF

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CN104516095B
CN104516095B CN201410512981.8A CN201410512981A CN104516095B CN 104516095 B CN104516095 B CN 104516095B CN 201410512981 A CN201410512981 A CN 201410512981A CN 104516095 B CN104516095 B CN 104516095B
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Abstract

本发明提供一种近距离摄像用的望远系的摄像镜头及摄像装置，通过所述摄像镜头能够实现对焦组的小型化、轻量化，减轻对焦驱动系统的负荷，并使光学系统整体小型化，且能够以简单的构成来实现良好的成像性能。该摄像装置从物体侧开始依次具备正折射本领的第一透镜组、负折射本领的第二透镜组及正折射本领的三透镜组，在所述第二透镜组内包括至少一片正透镜，从无限远向近距离物体对焦时，使第一透镜组及第三透镜组固定，使第二透镜组向像面侧移动，并满足0.50≦|B|(1)，0.70≦f3/f≦6.00(2)，B是光学系统整体的最大横向放大率，f3是第三透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。

Description

摄像镜头及摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像镜头及摄像装置，特别涉及适用于透镜交换式照相机的摄像镜头及具备该摄像镜头的摄像装置。
背景技术
一直以来，对于可近距离摄像的摄像镜头，为了抑制对焦时的像差变动，并获得成像性能高的图像，提出了各种透镜构成及对焦方法。
例如，对于专利文献1所公开的望远透镜，采用正正负的3组构成，并在从无限远向近距离对焦时使多个透镜组以沿着光轴并使各间隔满足规定的条件的方式移动(floating)。由此，近距离摄像时也能够良好地进行像差校正，从而能够获得成像性能高的图像。
但是，就该专利文献1所公开的望远透镜而言，在对焦时，随着透镜组的移动光学总长会发生变化。因此，难以使镜筒成为密闭构造，污垢等从间隙侵入镜筒内的可能性变高。另外，若在对焦时镜筒总长发生变化，则根据摄像距离和被拍摄物体的位置，会存在透镜前端接触于被拍摄物体的情况，从而会发生使被拍摄物体或透镜破损或被弄脏的情况。进而，对于望远透镜，由于入射光瞳直径较大，因而构成第一透镜组的透镜的外直径较大、较重。因此，若对焦时第一透镜组移动，光学系统整体的重心位置也会移动，因而使镜筒或摄像装置主体晃动，恐会导致摄像图像的晃动。因此，该专利文献1所公开的望远透镜存在难以实现自动对焦的高速化及动画摄像的情况。
作为用于解决以上问题的一个手段，例如，可列举出专利文献2所公开的透镜构成及对焦方法。在专利文献2所公开的摄像镜头中，采用如下透镜构成，即：从物体侧开始依次具备具有正折射本领的第一透镜组、具有负折射本领的第二透镜组、具有正折射本领的第三透镜组、以及第三透镜组之后的后续透镜组，并在从无线远向近距离物体对焦时，固定第一透镜组，使第二透镜组向像面侧移动，使第三透镜组向物体侧移动。即，在对焦时，采用仅移动内侧透镜组的所谓的内对焦式的对焦方法，因此不会使光学总长发生变化，也能够抑制重心位置的移动，从而能够解决上述课题。与此同时，在对焦时，通过移动除第一透镜组以外的透镜组，与上述同样地，能够良好地校正近距离摄像时的像差，从而能够获得成像性能高的图像。
但是，专利文献2所公开的摄像镜头为望远透镜，由于折射本领强的负的第二透镜组配置于比光学光圈更靠近物体侧的位置，因而难以提高所谓的长焦比。因此，相对于焦距，难以缩短透镜的总长、减小透镜外径，因而难以使整体具有小型化的构成。另外，由于对焦时移动多个透镜组，因而存在诸如以下问题：有必要分别控制各透镜组的移动，对焦驱动系统的机构变复杂，控制上的负荷变大。
与此相比，专利文献3所公开的摄像镜头采用3组构成，对焦时仅移动具有正折射本领的第二透镜组。由于对焦组是一个透镜组，因而能够减轻对对焦驱动系统的负荷，使摄像镜头具有小型化的构成。但是，在专利文献3所公开的摄像镜头中，使对焦组为正透镜，该对焦组具有与其他透镜组相同程度的外径。即，不能充分实现对焦组的小型化，另外，由于是正透镜因而会出现该透镜组重量变重的问题。即，若要实现高速对焦，需要对焦组进行进一步小型化、轻量化。
于是，为实现高速对焦，例如，像专利文献4所公开的摄像镜头那样，采用正负正3组构成，并在对焦时仅移动具有负折射本领的第二透镜组。专利文献4所公开的摄像镜头通过采用这些透镜构成等，在实现小型化且具有优异成像性能的同时，通过使由负透镜构成第二透镜组作为对焦组，能够充分实现对焦组的小型化、轻量化，较大程度地减轻对焦驱动系统的负荷。
但是，专利文献4所公开的摄像镜头是标准画角的透镜，专利文献4所公开的透镜构成或对焦方法难以直接用于望远透镜。对于望远透镜，与广角-标准透镜相比，由于伴随着摄像距离的变动，球面像差、像面弯曲、轴上色像差等会增大，因而当对焦组由1片负透镜构成时，特别是在近距离摄像时，不能够充分校正这些各种的像差，难以获得高成像性能。
另一方面，专利文献5中公开了如下内容，即：在可进行近距离摄像的望远透镜中，使对焦组为一个透镜组，该透镜组包括正透镜和负透镜。通过采用该透镜构成及对焦方法，能实现对焦组的小型化、轻量化，并通过减轻对对驱动系统的负荷来实现对焦的高速化。与此同时，由于对焦组包括正负2片透镜而构成，因而伴随着摄像距离的变动，也能对上述球面像差、像面弯曲、轴上色像差等的各种像差进行校正。
但是，在专利文献5所公开的望远透镜中，配置于对焦组的像面侧的固定透镜组的横向放大率较小，若要实现明亮的望远透镜，需增加构成该望远透镜的透镜片数，因而会出现光学总长变长的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-248305号公报
专利文献2：日本特开2010-181634号公报
专利文献3：日本特开2012-255842号公报
专利文献4：日本特开2012-159613号公报
专利文献5：日本特许第3733164号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题是鉴于上述问题而提出的，特别地，提供一种能够进行近距离摄像的望远系的摄像镜头及摄像装置，该摄像镜头及摄像装置能实现对焦组的小型化、轻量化，减低对对焦驱动系统的负荷，并使光学系统整体具有小型化构成，并能够以简单的构成实现良好的成像性能。
用于解决问题的手段
本发明人等潜心研究的结果，通过采用以下的透镜构成及对焦方法来达成上述课题。
本发明的摄像镜头的特征在于，从物体侧开始依次具备正折射本领的第一透镜组、负折射本领的第二透镜组及正折射本领的第三透镜组，在所述第二透镜组内包括至少一片正透镜，从无线远向近距离物体对焦时，固定第一透镜组及第三透镜组，使第二透镜组向像面侧移动，并满足下述条件式(1)及条件式(2)。
0.50≦|B| ···(1)
0.70≦f3/f≦6.00 ···(2)
其中，B是光学系统整体的最大横向放大率，f3是第三透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
另外，本发明的摄像镜头的特征在于，从物体侧开始依次具备正折射本领的第一透镜组、负折射本领的第二透镜组及正折射本领的第三透镜组，在所述第二透镜组内至少包括一片正透镜，所述第三透镜组包括经由该第三透镜组中的最大的轴上空气间隔而配置于物体侧的具有正折射本领的前子透镜组和配置于像面侧的具有负折射本领的后子透镜组，从无线远向近距离物体对焦时，固定第一透镜组及第三透镜组，使第二透镜组向像面侧移动，并满足下述条件式(1)及条件式(3)。
0.50≦|B| ···(1)
0.30≦f3f/|f3r|≦1.40 ···(3)
其中，B是光学系统整体的最大横向放大率，f3f是第三透镜组中的前子透镜组的焦距，f3r是第三透镜组中的后子透镜组的焦距。
优选地，本发明的摄像镜头满足以下条件式(4)。
0.19≦|f2|/f≦0.90 ···(4)
其中，f2是第二透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
优选地，本发明的摄像镜头满足以下条件式(5)。
0.70≦f2p/|f2|≦2.20 ···(5)
其中，f2p是第二透镜组中的正透镜的焦距，f2是第二透镜组的焦距。
优选地，本发明的摄像镜头满足以下条件式(6)。
0.15≦|B3|≦0.90 ···(6)
其中，B3是第三透镜组的无限远对焦状态下的横向放大率。
优选地，本发明的摄像镜头满足以下条件式(7)。
0.28≦f1/f≦0.80 ···(7)
其中，f1是第一透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
本发明的摄像装置的特征在于，具备上述摄像镜头和摄像元件，该摄像元件将通过该摄像镜头而形成于该像面侧的光学图像变换为电信号。
发明效果
根据本发明，通过采用上述透镜构成及对焦方法，就望远系统的近距离摄像用摄像镜头及摄像装置而言，实现对焦组的小型化、轻量化，减轻对焦驱动系统的负荷，并能够使光学系统整体小型化，且能够以简单的构成来实现良好的成像性能。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1的摄像镜头的透镜构成例的图。上段为物体距离无线远状态下的透镜构成图，下段为最至近状态下的透镜构成图。
图2是本发明的实施例1的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图3是本发明的实施例1的摄像镜头的图像放大率为“-0.5倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图4是本发明的实施例1的摄像镜头的图像放大率为“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图5是示出本发明的实施例2的摄像镜头的透镜构成例的图。上段为物体距离无线远状态下的透镜构成图，下段为最至近状态下的透镜构成图。
图6是本发明的实施例2的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图7是本发明的实施例2的摄像镜头的图像放大率为“-0.5倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图8是本发明的实施例2的摄像镜头的图像放大率为“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图9是示出本发明的实施例3的摄像镜头的透镜构成例的图。上段为物体距离无线远状态下的透镜构成图，下段为最至近状态下的透镜构成图。
图10是本发明的实施例3的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图11是本发明的实施例3的摄像镜头的图像放大率为“-0.5倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图12是本发明的实施例3的摄像镜头的图像放大率为“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图13是示出本发明的实施例4的摄像镜头的透镜构成例的图。上段为物体距离无线远状态下的透镜构成图，下段为最至近状态下的透镜构成图。
图14是本发明的实施例4的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图15是本发明的实施例4的摄像镜头的图像放大率为“-0.5倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图16是本发明的实施例4的摄像镜头的图像放大率为“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图17是示出本发明的实施例5的摄像镜头的透镜构成例的图。上段为物体距离无线远状态下的透镜构成图，下段为最至近状态下的透镜构成图。
图18是本发明的实施例5的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图19是本发明的实施例5的摄像镜头的图像放大率为“-0.5倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
图20是本发明的实施例5的摄像镜头的图像放大率为“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
附图标记说明
G1 第一透镜组
G2 第二透镜组
G3 第三透镜组
G3f 前子透镜组
G3r 后子透镜组
S 光学光圈
CG 光学滤波器
具体实施方式
以下，对本发明的摄像镜头及摄像装置的实施方式进行说明。
1.摄像镜头
本发明的摄像镜头的特征在于，从物体侧开始依次具备正折射本领的第一透镜组、负折射本领的第二透镜组及正折射本领的第三透镜组，在所述第二透镜组内至少包括一片正透镜，从无线远向近距离物体对焦时，使第一透镜组及第三透镜组固定，使第二透镜组向像面侧移动，并满足后述条件式。
1-1.光学系统的构成
首先，对该摄像镜头的光学系统的构成进行说明。
(1)第一透镜组
若第一透镜组具有正折射本领，满足下述条件式(1)、(2)，则对于该具体的透镜构成并无特别限制。若若要增大长焦比，则优选使该第一透镜组具有较强正折射本领。
(2)第二透镜组
若第二透镜组具有负折射本领，且至少包含1片正透镜，则需满足下述条件式(1)、(2)，对于该具体的透镜构成并无特别限制。在本发明中，由于作为对焦组的第二透镜组中至少设置1片正透镜，因而通过该正透镜容易对轴上色像差或倍率色像差进行校正。另外，通过采用该构成，能够容易对摄像距离变动所伴随的球面像差、像面弯曲、轴上色像差等的各种像差进行校正，能够实现不受摄像距离影响的高成像性能。
在本发明中，该第二透镜组所包括的正透镜是指作为单一要素的正透镜。此处，单一要素是指，例如，在透镜面将接合透镜、复合非球面透镜等多个光学要素接合时，构成该接合透镜等的多个光学要素的各个要素。即，若为接合透镜，则作为接合前的状态下的单体的各透镜相当于单一要素的透镜，若为复合非球面透镜，作为设置非球面薄膜前的状态下的单体的透镜相当于上述单一要素的透镜。即，本发明中，单一要素是指，接合等之前的状态下的一个光学要素，该第二透镜组至少包含一个具有正折射本领的单一要素。
另外，本发明中，对于该第二透镜组内所包含的正透镜的位置并无特别限定。对于该正透镜，在构成第二透镜组的多个透镜中的、最靠物体侧配置也可以，在最靠像面侧配置也可以。另外，该第二透镜组具备3片以上透镜作为单一要素的透镜时，该正透镜在第二透镜组内配置于其他透镜(作为单一要素的其他透镜)之间也可以。任一情况均能够得到本发明的效果。
(3)第三透镜组
若第三透镜组具有正折射本领，则需满足下述条件式(1)、(2)，对于该具体的透镜构成并无特别限制。
作为本发明的具体的构成例，例如，对于第三透镜组，能够包括经由该第三透镜组中的最大的轴上空气间隔而配置于物体侧的具有正折射本领的前子透镜组和配置于像面侧的具有负折射本领的后子透镜组。通过采用使第三透镜组像这样包括经由最大的轴上空气间隔而配置的上述前子透镜组和上述后子透镜组，由此能够缩短射出瞳距离。其结果，能够使像侧附近的透镜在径方向上小型化，从而能够成为适用于卡口(mount)直径小的摄像装置的摄像镜头。另外，由于该构成自身为长焦的构成，因而使该摄像镜头的望远化变得更容易。对第三透镜组采用该构成时，在该摄像镜头中，满足后述条件式(3)来取代满足条件式(2)即可，没有必要一定要满足条件式(2)。此外，对于这一点，将在后面进行阐述。
(4)光学光圈
在本发明中，对于光学光圈的位置并无特别限定。可以位于第一透镜组内、第二透镜组内、第三透镜组内、或各透镜组之间等，对其配置并无限定。光学光圈配置于任一位置时，都能得到本发明的光学效果。另外，该光学光圈相对于像面可以固定，也可以可移动。例如，近距离摄像时进行周边光量的调整或像差校正后，优选移动光学光圈，但根据该摄像镜头所要求的光学特性等，该光学光圈的固定/移动可以任意。但是，无论光学光圈是否固定/移动，从减轻对对焦驱动系统的负荷的观点出发，当包括用于使光学光圈的开口直径可变的机构部的光圈的重量比较重时，优选光学光圈配置于第二透镜组内以外的位置。此外，对于这一点，将在后面进行阐述。
在本发明的摄像镜头中，如上述那样，采用从物体侧开始依次为正负正的3组构成。通过采用这样的光学系统内的折射本领的配置，使得容易提高长焦比，相对于焦距，能够抑制光学总长的增加，能使镜筒直径及镜筒总长小型化。因此，将本发明的摄像镜头用于望远系的透镜时，能够使整体具有小型化的构成。但是，本发明中，望远系的透镜是指称为中望远透镜-望远透镜等的焦距比较长的摄像镜头。
另一方面，不同于本发明，使配置于最靠物体侧的第一透镜组为负组时，难以提高长焦比，相对于焦距，难以抑制光学总长的增加。因此，采用该折射本领的配置时，难以用于望远系透镜。另外，使第二透镜组为正组时，与使第二透镜组为负组时相比，构成第二透镜组的透镜的外径和重量变大，因而难以减轻对对焦驱动系统的负荷。另外，使第三透镜组为负组时，上述具有负折射本领的第二对焦透镜组配置在比配置于最靠像面侧的该第三透镜组更靠近物体侧的位置。因此，为使近距离物体的被摄像图像成像于像面，并得到明亮的光学系统，有必要增大第一透镜组的外径。因此，第三透镜组为负组时，该摄像镜头的明亮度不足，且难以使该摄像镜头具有小型化的构成，进而也难以进行球面像差的校正。
1-2.对焦方法
接下来，对对焦方法进行说明。在本发明的摄像镜头中，采用上述透镜构成，从无线远向近距离物体对焦时，使配置于最靠物体侧的第一透镜组和配置于最靠像面侧的第三透镜组固定，并将配置于它们内侧的第二透镜组作为对焦组。
即，本发明中，采用所谓的内对焦式的对焦方法，因此在对焦时，光学总长不会变化，容易使镜筒成为密闭构造。因此，能够防止灰尘和污垢等从间隙侵入镜筒内。另外，由于镜筒总长也被固定，在进行近距离摄像时的对焦时，能够防止光学系统前端接触于被拍摄物体，使被拍摄物体或透镜破损或弄脏。因此，一般地，适合应用于被称为微距透镜等的接近被拍摄物体并进行摄像时所使用的近距离摄像用透镜。
另外，由于本发明采用上述透镜构成，相比于构成第一透镜组及第三透镜组的透镜的外径/重量，构成第二透镜组的透镜的外径/重量分别变小。因此，与将第一透镜组及/或第三透镜组作为对焦组时相比，更容易实现构成对焦组的透镜的小径化、轻量化，能够减小对对焦驱动系统的负荷。
进而，在望远系的透镜中，采用上述透镜构成时，构成作为正组的第一透镜组及第三透镜组的透镜的外径/重量会比较大。本发明中，由于使第一透镜组及第三透镜组作为固定组，因而在对焦时，能够抑制光学系统内的重心位置的移动。因此，对焦时，能抑制镜筒或摄像装置主体发生摇晃，容易实现高速自动对焦，并在进行动画摄像时也能够根据被拍摄物体的移动迅速地对焦到被拍摄物体。
此处，上述的该光学系统内的光学光圈的位置可以是任意位置。但是，从减小对对焦驱动系统的负荷、高速自动对焦的实现、或动画摄像时的对应的观点出发，如上所述，不优选在第二透镜组内配置光学光圈。在第二透镜组内配置光学光圈时，对焦时，由于有必要移动构成第二透镜组的各透镜以及该光学光圈的位置，因而对对焦驱动系统的负荷增加与光学光圈相应的量。
另外，对于光学光圈的固定/移动也如上所述那样可以任意。但是，移动该光学光圈时，优选地，通过与用于移动对焦组即第二透镜组的对焦驱动系统不同的驱动系统来移动该光学光圈。这是为了减小对对焦驱动系统的负荷。
1-3.条件式
接下来，对条件式进行说明。本发明的摄像镜头的特征在于，采用上述透镜构成及对焦方法，并满足下述条件式(1)及条件式(2)。
0.50≦|B| ···(1)
0.70≦f3/f≦6.00 ···(2)
其中，B是光学系统整体的最大横向放大率，f3是第三透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
1-3-1.条件式(1)
首先，对条件式(1)进行说明。条件式(1)是规定本发明的摄像镜头为将等倍或等倍附近的被拍摄物体图像成像于像面的近距离摄像用的透镜、即微距透镜的式子。本发明中，在满足该条件式(1)的摄像镜头中，采用上述透镜构成及对焦方法，且满足接下来要说明的条件式(2)，由此，实现对焦组的小型化、轻量化，减小对对焦驱动系统的负荷，并使光学系统整体具有小型化的构成，且能够以简单的构成实现良好的成像性能。
特别地，本发明的摄像镜头中，优选该条件式(1)的值在下述式(1a)的范围内，更优选在下述式(1b)的范围内。
0.75≦|B| ···(1a)
0.90≦|B| ···(1b)
1-3-2.条件式(2)
条件式(2)规定第三透镜组的焦距与无线远对焦状态下的光学系统整体的焦距之比，通过满足条件式(2)，使第三透镜组的焦距变为适当的值，能够实现光学总长和像差校正的适当化。低于条件式(2)的下限值时，第三透镜组的焦距较短，第三透镜组的正折射本领变强。此时，由于像面侧的透镜组具有较强的正折射本领，不能充分长焦化，使光学总长比光学系统整体的焦距变长。因此，在实现望远系的摄像镜头这一点上不优选。另一方面，超过条件式(2)的上限值时，第三透镜组的焦距较长，第三透镜组的折射本领变弱。此时，光学系统整体的F数有变大的倾向。因此，若要实现明亮的、成像性能高的摄像镜头，由于需要像差校正而必须增加透镜片数。特别地，有必要增加构成第一透镜组及第二透镜组的透镜片数。即，由于增加构成摄像镜头的透镜片数，因而光学总长变长，难以使该摄像镜头具有小型化的构成，且难以充分降低对对焦驱动系统的负荷。
从这些观点出发，优选该条件式(2)的值在下述式(2a)的范围内，并更优选在下述式(2b)的范围内。
0.80≦f3/f≦5.00 ···(2a)
0.85≦f3/f≦4.50 ···(2b)
1-3-3.条件式(3)
对于第三透镜组，如上所述，包括介由该第三透镜组中的最大轴上空气间隔而配置于物体侧的具有正折射本领的前子透镜组和配置于像面侧的具有负折射本领的后子透镜组而构成，此时，本发明的摄像镜头满足上述条件式(1)和条件式(3)(参照下述式子)。此时，更优选满足条件式(2)，但不满足条件式(2)时，满足条件式(3)也能获得同样的效果。
0.50≦|B| ···(1)
0.30≦f3f/|f3r|≦1.40 ···(3)
其中，B是光学系统整体的最大横向放大率，f3f是第三透镜组中的前子透镜组的焦距，f3r是第三透镜组中的后子透镜组的焦距。
条件式(3)规定第三透镜组中的前子透镜组的焦距与第三透镜组中的后子透镜组的焦距之比，通过满足条件式(3)，使第三透镜组中的这些子透镜组的焦距之比变为适当的值，能够实现光学总长和周边光量平衡的适当化。低于条件式(3)的下限值时，前子透镜组的正折射本领变强。其结果，在像侧附近的透镜组具有较强的正折射本领，不能充分长焦化，相对于光学系统整体的焦距，光学总长变长。因此，在实现望远系的摄像镜头这一点上不优选。另一方面，超过条件式(3)的上限值时，后子透镜组的负折射本领变强。此时，射出瞳距离变短，朝向配置于像面的CCD等的固体摄像元件(固体拍摄元件)的入射光的角度为斜入射，特别是周边部的瞳会不均衡而导致光量降低，因而不优选。
从这些观点出发，优选该条件式(3)的值在下述式(3a)的范围内，进一步优选在下述式(3b)的范围内。
0.40≦f3f/|f3r|≦1.30 ···(3a)
0.50≦f3f/|f3r|≦1.25 ···(3b)
1-3-4.条件式(4)
接下来，对条件式(4)进行说明。优选本发明的摄像镜头满足上述条件式(1)及条件式(2)或上述条件式(1)及条件式(3)、以及以下条件式(4)。
0.19≦|f2|/f≦0.90 ···(4)
其中，f2是第二透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
条件式(4)规定第二透镜组的焦距与无线远对焦状态下的光学系统整体的焦距之比，当该数值低于下限值时第二透镜组的能量较强，因此不能充分对由于各个物体距离中的球面像差或像面弯曲等进行像差校正。另外，当该数值超过上限值时第二透镜组的能量较弱，对焦所需要的第二透镜组的移动量变大，难以实现光学总长方向上的小型化。
从这些观点出发，该条件式(4)的值更优选在下述式(4a)的范围内，进一步更优选在下述式(4b)的范围内。
0.21≦|f2|/f≦0.75 ···(4a)
0.23≦|f2|/f≦0.70 ···(4b)
1-3-5.条件式(5)
接下来，对条件式(5)进行说明。优选地，本发明的摄像镜头满足上述条件式(1)及条件式(2)或上述条件式(1)及条件式(3)、以及以下条件式(5)。
0.70≦f2p/|f2|≦2.20 ···(5)
其中，f2p是第二透镜组中的正透镜的焦距，f2是第二透镜组的焦距。
条件式(5)规定第二透镜组中的正透镜的焦距与第二透镜组的焦距之比，若该数值低于下限值，第二透镜组的能量较弱，则对焦所需要的第二透镜组的移动量变大，难以实现光学总长方向上的小型化。另外，若该数值超过上限值，则第二透镜组中的正透镜的能量较弱，因此不能充分对各个物体距离中的球面像差或像面弯曲等进行像差校正。
从这些观点出发，该条件式(5)的值更优选在下述式(5a)的范围内，进一步更优选在下述式(5b)的范围内。
0.73≦f2p/|f2|≦1.95 ···(5a)
0.76≦f2p/|f2|≦1.85 ···(5b)
1-3-6.条件式(6)
接下来，对条件式(6)进行说明。优选地，本发明的摄像镜头满足上述条件式(1)及条件式(2)或上述条件式(1)及条件式(3)、以及以下条件式(6)。
0.15≦|B|≦0.90 ···(6)
其中，B3是第三透镜组的无限远对焦状态下的横向放大率。
条件式(6)规定第三透镜组的无线远对焦状态下的横向放大率的范围，通过满足条件式(6)，使第三透镜组的无线远对焦状态下的横向放大率变为适当的值，能够实现光学总长和像差校正的适当化。条件式(6)的数值低于下限值时，为了实现第三透镜组的横向放大率较小、且明亮的望远系摄像镜头，不仅需要是由第一透镜组及第二透镜组所形成的光学系统的F数更小且明亮的透镜，还需要进一步加长焦距。其结果，若要获得高成像性能，在像差校正时需要很多透镜。即，构成摄像镜头的透镜片数增加，光学总长变长，因而不优选。另一方面，条件式(6)的数值超过上限值时，第三透镜组的横向放大率变得过大，若要获得高成像性能，像差校正时特别是第三透镜组内需要更多片数的透镜。因此，光学总长变长。如此一来，超过该条件式(6)的范围时，任一情况均难以使该摄像镜头小型化，因而不优选。
从这些观点出发，该条件式(6)的值更优选在下述式(6a)的范围内，进一步优选在下述式(6b)的范围内。
0.20≦|B3|≦0.85 ···(6a)
0.25≦|B3|≦0.80 ···(6b)
1-3-7.条件式(7)
接下来，对条件式(7)进行说明。优选地，本发明的摄像镜头满足上述条件式(1)及条件式(2)或者上述条件式(1)及条件式(3)，以及以下条件式(7)。
0.28≦f1/f≦0.80 ···(7)
其中，f1是第一透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
条件式(7)规定了第一透镜组的焦距与无线远对焦状态下的光学系统整体的焦距之比。该数值低于下限值时，第一透镜组的焦距较短，该摄像镜头的长焦化不充分，光学总长比焦距要长。另外，该数值超过上限值时，第一透镜组的焦距过长，难以在第一透镜组内进行像差校正。其结果，像差校正所需要的透镜片数增加，难以实现该摄像镜头的小型化。
从这些观点出发，该条件式(7)的值更优选在下述式(7a)的范围内，进一步优选在下述式(7b)的范围内。
0.30≦f1/f≦0.70 ···(7a)
0.32≦f1/f≦0.65 ···(7b)
2.摄像装置
接下来，对本发明的摄像装置的实施方式进行说明。本发明的摄像装置的特征在于，具备上述摄像镜头和摄像元件(拍摄元件)，该摄像元件用于将通过该摄像镜头而形成于该像面侧的光学图像变换为电信号。此处，对于摄像元件的种类等并无特别限定，对于摄像元件的大小也无特别限定。如上所述，本发明的摄像镜头是如下的近距离摄像用的望远系的摄像镜头：能够实现对焦组的小型化、轻量化，能够减轻对焦驱动系统的负荷，并能使光学系统整体小型化，且能够以简单的构成实现良好的成像性能。因此，本发明的摄像镜头用于所谓的单镜头反光照相机等的透镜交换式相机时，能够使摄像镜头小型化，因而优选，且其用于筐体小的所谓的无反光镜单反相机等的小型的透镜交换式相机。另外，本发明的摄像镜头能够根据被拍摄物体的移动来高速对焦，因而特别适用于这些能进行动画摄像的小型的摄像装置。但是，本发明的摄像装置并不限定于这些透镜交换式相机，当然，可以用于摄像镜头以不可交换的方式固定于筐体的所谓的数码相机等，还可以用于具备除相机机能以外的通信机能等的手机、便携式电子设备等各种电子设备。
接下来，示出实施例及比较例对本发明进行具体说明。但是，本发明并不限定于以下的实施例，下述实施例所公开的透镜构成只不过是本发明的一例，对于本发明的摄像镜头的具体透镜构成，在不脱离本发明的主旨的范围内都可适宜进行变更。
实施例1
对本发明的摄像镜头的实施例参照附图进行说明。图1是示出本实施例1的光学系统的透镜构成例的图。上段为物体距离无线远状态下的透镜构成图，下段为最至近状态下的透镜构成图。
如图1所示，本实施例1的摄像镜头从物体侧开始依次具备：具有正折射本领的第一透镜组G1、具有负折射本领的第二透镜组G2、具有正折射本领的第三透镜组G3。在第一透镜组G1内配置有光学光圈S，第二透镜组具有一片正透镜。另外，第三透镜组包括介由该第三透镜组中的最大轴上空气间隔而配置于物体侧的具有正折射本领的前子透镜组G3f和配置于像面侧的具有负折射本领的后子透镜组G3r。进而，摄像元件的物体侧设置有光学滤波器CG。
在该摄像镜头中，对焦时，第一透镜组G1及第三透镜组G3为固定组，如图中虚线所示，在对焦的前后，其位置是固定着的。另一方面，第二透镜组G2为对焦组，如图中箭头所示，从无线远向近距离物体对焦时，向像面侧移动。此外，各透镜组的具体透镜构成如图1所示。
接下来，在本实施例1中，表1示出了适用了具体数值的数值实施例1的透镜数据。但是，表1所示的透镜数据中，各透镜每个面编号的“r”(透镜面的曲率半径)、“d”(透镜厚度或互相邻接的透镜面在光轴上的间隔)、“Nd”(相对于d线(波长λ＝587.6nm)的折射率)、“vd”(相对于d线的阿贝数)。另外，表2是可变间隔表，“f”是整个系统的焦距，“Fno.”是F数(FNO)，“W”是半画角(°)。此外，这些在后述的表3-表10中也同样。另外，表11示出了数值实施例1的条件式(1)-条件式(7)的各数值。此外，表1中，f＝92.742(mm)、FNO＝2.880W＝12.654(°)。
【表1】
面NO. r d Nd vd
1 158.747 1.200 1.9537 32.32
2 36.343 7.541 1.4970 81.61
3 -99.568 0.375
4 38.003 4.888 2.0006 25.46
5 381.923 3.483
6 25.759 5.339 1.4970 81.61
7 -610.766 1.200 1.9212 23.96
8 24.249 5.257
9 INF 2.000 (开口光圈)
10 600.545 2.307 1.9537 32.32
11 -73.483 d11
12 186.351 1.200 1.8830 40.81
13 26.214 2.620
14 -44.401 1.200 1.4970 81.61
15 78.780 5.022
16 70.983 2.982 1.9229 20.88
17 -388.560 d17
18 100.839 5.234 1.4970 81.61
19 -96.866 0.200
20 76.859 7.009 1.4970 81.61
21 -68.829 12.795
22 -55.270 6.007 1.7234 37.99
23 -24.934 2.000 1.8467 23.78
24 INF 11.500
25 INF 2.000 1.5168 64.20
26 INF 1.000
【表2】
图像放大率 ∞ -0.5倍 -1.0倍
f 92.742 67.284 43.796
Fno. 2.880 4.325 5.770
d11 1.000 14.083 29.648
d17 29.642 16.560 0.994
另外，图2-图4分别示出了本实施例1的光学系统的图像放大率为“0倍(∞)”、“-0.5倍”、“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。各纵向像差图朝向附图从左侧开始依次分别示出球面像差(SA(mm))、像散(AST(mm))、歪曲像差(DIS(％))。在球面像差图中特性如下：纵轴表示F数(图中用FNO表示)，实线是d线(波长λ＝587.6nm)、短虚线是G线(波长λ＝435.8nm)，长虚线是C线(波长λ＝656.3nm)。像散图中，纵轴表示像高(图中用Y表示)，实线是矢平面，虚线是子午平面的特性。歪曲像差图中，纵轴表示像高(图中用Y表示)。此外，这些在图6-图8、图10-图12、图14-图16、图18-图20中也同样。
实施例2
接下来，参照附图对实施例2的摄像镜头进行说明。图5是示出本实施例2的摄像镜头的透镜构成例的图。在实施例2的摄像镜头中，各透镜组的具体的透镜构成均不同，但具有与实施例1的摄像镜头大致相同的构成。图6-图8分别示出本实施例2的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”、“-0.5倍”、“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
另外，表3及表4示出适用了具体数值的数值实施例2的各数据。但是，在表3中，f＝116.425(mm)、FNO＝2.880、W＝10.221(°)。另外，表11示出了数值实施例2的条件式(1)-条件式(7)的各数值。
【表3】
面NO. r d Nd vd
1 220.262 3.235 1.6031 60.69
2 -267.484 0.200
3 89.707 1.500 1.9037 31.31
4 30.629 8.262 1.4970 81.61
5 -745.132 1.000
6 31.983 5.201 2.0006 25.46
7 70.523 0.387
8 26.702 5.139 1.4970 81.61
9 58.751 1.200 1.7847 25.72
10 20.454 7.740
11 INF 2.000 (开口光圈)
12 -1601.561 2.376 1.8348 42.72
13 -83.813 d13
14 138.030 1.200 1.8830 40.81
15 26.337 3.731
16 -42.990 1.200 1.4970 81.61
17 99.239 2.911
18 61.960 3.543 1.8467 23.78
19 -143.844 d19
20 64.524 7.481 1.4970 81.61
21 -49.525 12.947
22 -35.853 1.200 1.9212 23.96
23 160.830 5.412 1.8348 42.72
24 -62.177 14.879
25 INF 2.000 1.5168 64.20
26 INF 1.000
【表4】
图像放大率 ∞ -0.5倍 -1.0倍
f 116.425 85.947 55.216
Fno. 2.880 4.325 5.770
d13 1.000 16.840 38.255
d19 38.255 22.416 1.000
实施例3
接下来，参照附图对实施例3的摄像镜头进行说明。图9是示出本实施例3的摄像镜头的透镜构成例的图。在实施例3的摄像镜头中，各透镜组的具体的透镜构成均不同，但具有与实施例1的摄像镜头大致相同的构成。图10-图12分别示出本实施例3的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”、“-0.5倍”、“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
另外，表5及表6示出适用了具体数值的数值实施例3的各数据。其中，在表5中，f＝61.833(mm)、FNO＝2.880、W＝19.343(°)。另外，表11示出了数值实施例3的条件式(1)-条件式(7)的各数值。
【表5】
面NO. r d Nd vd
1 70.877 1.200 1.5168 64.20
2 24.652 6.873
3 -49.499 1.200 1.9537 32.32
4 39.323 7.567 1.7725 49.62
5 -39.060 0.200
6 36.091 5.295 2.0006 25.46
7 -171.825 1.138
8 24.139 5.844 1.4970 81.61
9 -62.723 1.787 1.9212 23.96
10 23.245 4.859
11 INF 2.000 (开口光圈)
12 -152.870 2.660 1.8830 40.81
13 -34.200 d13
14 1468.377 1.200 1.7433 49.22
15 27.985 2.066
16 -65.765 1.200 1.6031 60.69
17 80.393 3.015
18 74.616 2.694 1.9229 20.88
19 -264.160 d19
20 53.883 8.279 1.4970 81.61
21 -63.227 0.200
22 168.385 4.983 1.4970 81.61
23 -82.617 11.778
24 -35.093 1.200 1.8467 23.78
25 387.808 5.813 1.4875 70.44
26 -48.874 14.981
27 INF 2.000 1.5168 64.20
28 INF 1.000
【表6】
图像放大率 ∞ -0.5倍 -1.0倍
f 61.833 56.303 42.747
Fno. 2.880 4.325 5.770
d13 1.001 13.659 27.967
d19 27.967 15.309 1.001
实施例4
接下来，参照附图对实施例4的摄像镜头进行说明。图13是示出本实施例4的摄像镜头的透镜构成例的图。在实施例4的摄像镜头中，各透镜组的具体的透镜构成均不同，但具有与实施例1的摄像镜头大致相同的构成。图14-图16分别示出了本实施例4的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”、“-0.5倍”、“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
另外，表7及表8示出了适用了具体数值的数值实施例4的各数据。其中，在表7中，f＝174.569(mm)、FNO＝2.880、W＝6.842(°)。另外，表11示出了数值实施例4的条件式(1)-条件式(7)的各数值。
【表7】
面NO. r d Nd vd
1 145.620 4.149 1.8830 40.81
2 788.136 0.200
3 85.052 2.000 2.0006 25.46
4 40.687 11.272 1.4970 81.61
5 421.905 0.200
6 40.413 7.677 2.0010 29.13
7 87.953 0.200
8 38.857 7.116 1.4970 81.61
9 108.119 1.200 1.8061 33.27
10 26.984 10.339
11 INF 3.000 (开口光圈)
12 96.770 3.766 1.6385 55.45
13 -190.071 d13
14 242.448 1.200 1.8830 40.81
15 27.842 5.209
16 -90.321 1.200 1.7433 49.22
17 149.849 0.897
18 54.735 3.954 1.9229 20.88
19 -326.234 d19
20 278.047 4.790 1.4970 81.61
21 -41.298 13.135
22 -33.992 1.200 2.0006 25.46
23 -318.674 3.910 1.6727 32.17
24 -46.454 29.339
25 INF 2.000 1.5168 64.20
26 INF 1.000
【表8】
图像放大率 ∞ -0.5倍 -1.0倍
f 174.569 102.029 63.465
Fno. 2.880 4.325 5.770
d13 1.002 16.605 37.116
d19 40.044 24.441 3.930
实施例5
接下来，参照附图对实施例5的摄像镜头进行说明。图17是示出本实施例5的摄像镜头的透镜构成例的图。在实施例5的摄像镜头中，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间配置光学光圈S的点、以及各透镜组的具体的透镜构成均不同，但具有与实施例1的摄像镜头大致相同的构成。图18-图20分别示出了本实施例5的摄像镜头的图像放大率为“0倍(∞)”、“-0.5倍”、“-1.0倍”时的球面像差、像散及歪曲像差的纵向像差图。
另外，表9及表10示出了适用了具体数值的数值实施例5的各数据。其中，在表9中，f＝290.995(mm)、FNO＝2.880、W＝4.176(°)。另外，表11示出了数值实施例5的条件式(1)-条件式(7)的各数值。
【表9】
面NO. r d Nd vd
1 346.995 6.003 1.8830 40.81
2 -1763.390 0.200
3 241.738 3.000 2.0006 25.46
4 76.996 17.856 1.4970 81.61
5 -2999.551 0.200
6 69.901 13.756 2.0010 29.13
7 187.387 0.200
8 62.260 15.963 1.4970 81.61
9 1445.423 3.938 1.8340 37.35
10 44.293 10.973
11 105.278 7.786 1.5891 61.25
12 -251.342 d12
13 324.464 2.000 1.8830 40.81
14 58.410 7.457
15 -201.178 2.000 1.8340 37.35
16 58.274 0.453
17 62.383 7.575 1.9229 20.88
18 -408.691 d18
19 INF 2.000 (开口光圈)
20 231.914 4.930 1.4970 81.61
21 -67.989 23.104
22 -72.725 1.200 2.0006 25.46
23 46.430 6.031 1.8467 23.78
24 -143.175 55.811
25 INF 2.000 1.5168 64.20
26 INF 1.000
【表10】
图像放大率 ∞ -0.5倍 -1.0倍
f 290.995 150.108 92.448
Fno. 2.880 4.325 5.770
d12 1.999 23.595 50.491
d18 52.567 30.971 4.075
【表11】
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
条件式(1) 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
条件式(2) 0.894 1.073 1.048 2.023 4.204
条件式(3) 0.799 0.666 0.563 0.923 1.150
条件式(4) 0.399 0.422 0.662 0.297 0.256
条件式(5) 1.743 1.040 1.530 0.974 0.785
条件式(6) 0.380 0.607 0.275 0.754 0.743
条件式(7) 0.503 0.474 0.614 0.385 0.356
B -1.000 -1.000 -1.000 -1.000 -1.000
f3 82.909 124.886 64.773 353.103 1223.270
f 92.742 116.425 61.833 174.569 290.995
f3f 43.776 57.632 40.366 72.711 106.367
f3r -54.773 -86.515 -71.636 -78.780 -92.489
f2 -37.006 -49.106 -40.917 -51.836 -74.420
f2p 64.515 51.053 62.584 50.477 58.448
B3 0.380 0.607 0.275 0.754 0.743
f1 46.628 55.184 37.942 67.258 103.638
工业上利用的可能性
本发明的摄像镜头是近距离摄像用的望远系微距透镜及具备该望远系微距透镜的摄像装置，通过采用上述透镜构成及对焦方法，能够实现对焦组的小型化、轻量化，能够减轻对焦驱动系统的负荷，并能够使光学系统整体小型化，且能够以简单的构成实现良好的成像性能。因此，适用于筐体小的小型摄像装置用的交换透镜及小型摄像装置，且适用于能够根据被拍摄物体的移动来对被拍摄物体进行高速对焦的小型的可进行动画摄像的摄像装置用的交換透镜及小型摄像装置。

Claims (10)

1.一种摄像镜头，其特征在于，从物体侧开始依次具备正折射本领的第一透镜组、负折射本领的第二透镜组及正折射本领的第三透镜组，
在所述第二透镜组内包括至少一片正透镜，
从无限远向近距离物体对焦时，固定第一透镜组及第三透镜组，使第二透镜组向像面侧移动，
并满足下述条件式(1)及条件式(2)：
0.50≦|B|···(1)
0.70≦f3/f≦6.00···(2)
其中，B是光学系统整体的最大横向放大率，f3是第三透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
2.如权利要求1所述的摄像镜头，满足以下条件式(4)：
0.19≦|f2|/f≦0.90···(4)
其中，f2是第二透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
3.如权利要求1所述的摄像镜头，满足以下条件式(5)：
0.70≦f2p/|f2|≦2.20···(5)
其中，f2p是第二透镜组中的正透镜的焦距，f2是第二透镜组的焦距。
4.如权利要求1所述的摄像镜头，满足以下条件式(6)：
0.15≦|B3|≦0.90···(6)
其中，B3是第三透镜组的无限远对焦状态下的横向放大率。
5.如权利要求1所述的摄像镜头，满足以下条件式(7)：
0.28≦f1/f≦0.80···(7)
其中，f1是第一透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
6.一种摄像镜头，其特征在于，从物体侧开始依次具备正折射本领的第一透镜组、负折射本领的第二透镜组及正折射本领的第三透镜组，
在所述第二透镜组内至少包括一片正透镜，
所述第三透镜组包括经由该第三透镜组中的最大的轴上空气间隔而配置于物体侧的具有正折射本领的前子透镜组和配置于像面侧的具有负折射本领的后子透镜组，
从无线远向近距离物体对焦时，固定第一透镜组及第三透镜组，使第二透镜组向像面侧移动，
并满足下述条件式(1)及条件式(3)：
0.50≦|B|···(1)
0.30≦f3f/|f3r|≦1.40···(3)
其中，B是光学系统整体的最大横向放大率，f3f是第三透镜组中的前子透镜组的焦距，f3r是第三透镜组中的后子透镜组的焦距。
7.如权利要求6所述的摄像镜头，满足以下条件式(4)：
0.19≦|f2|/f≦0.90···(4)
其中，f2是第二透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
8.如权利要求6所述的摄像镜头，满足以下条件式(5)：
0.70≦f2p/|f2|≦2.20···(5)
其中，f2p是第二透镜组中的正透镜的焦距，f2是第二透镜组的焦距。
9.如权利要求6所述的摄像镜头，满足以下条件式(6)：
0.15≦|B3|≦0.90···(6)
其中，B3是第三透镜组的无限远对焦状态下的横向放大率。
10.如权利要求6所述的摄像镜头，满足以下条件式(7)：
0.28≦f1/f≦0.80···(7)
其中，f1是第一透镜组的焦距，f是无限远对焦状态下的光学系统整体的焦距。
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