成像鏡頭和攝影裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及成像鏡頭和攝影裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，被稱之為"工業用照相機"得到廣泛使用，其中包括正在開發例如機器視覺 (MachineVision)用的圖像輸入裝置等。
[0003] 機器視覺的圖像輸入裝置用成像鏡頭來輸入圖像，成像鏡頭能否對需要拍攝的對 象物（以下稱為作業件）高精度成像十分重要，而且還需要能夠良好地補償各種像差，具有 生會
[0004] 上述成像鏡頭還需要具有大口徑，用以在攝像裝置與作業件之間"工作距離"較大 的情況下也能夠良好地成像。
[0005]另外，機器視覺的圖像輸入裝置使用的成像鏡頭還需要性能穩定，伴隨聚焦而發 生的鏡頭性能變動小。
[0006] 專利文獻1(JP特開號公報）公開了一種能夠抑制伴隨聚焦而發生 的鏡頭性能變動的光學系統。
[0007] 上述專利文獻描述的光學系統（透鏡系統）以具有正屈光度的第一正透鏡單元和 具有正屈光度或負屈光度的第二透鏡單元構成。
[0008] 第一透鏡單元構成為從物方朝像方依次設置具有正屈光度的透鏡單元la、光圈、 具有正屈光度的透鏡單元lb，通過該第一透鏡單元向物方移動，實行從無窮遠物體向近距 離物體的聚焦。

【發明內容】

[0009] 鑒于上述問題，本發明的目的在于提供高性能、大口徑的新型成像鏡頭。
[0010] 本發明的目的還在于提供伴隨聚焦發生的性能變動小的以兩組透鏡組構成的新 型成像鏡頭。
[0011] 為了達到上述目的，本發明提供一種成像鏡頭，其中：從物方朝像方依次設置具有 正屈光度的第一透鏡組、光圈、具有正屈光度或負屈光度的第二透鏡組，第一透鏡組從物方 朝像方依次設有第一正透鏡、第二正透鏡、負透鏡、第三正透鏡，第二透鏡組從物方朝像方 依次設有負透鏡組和正透鏡組，第一透鏡組中，第一正透鏡和第二正透鏡之間的空氣間距 Dla、與從第一正透鏡的物方透鏡鏡面到第三正透鏡的像方透鏡鏡面在光軸上的距離 比滿足以下式1，
[0012]
[0013]本發明還提供另一種成像鏡頭，其中：從物方朝像方依次設置具有正屈光度的第 一透鏡組、光圈、具有正屈光度或負屈光度的第二透鏡組，第一透鏡組從物方朝像方依次設 有第一正透鏡、第二正透鏡、負透鏡、第三正透鏡，第二透鏡組從物方朝像方依次設有負透 鏡組和正透鏡組，在從無窮遠物體向近距離物體聚焦時，第二透鏡組相對于成像面固定，整 個第一透鏡組向物方移動，第一透鏡組的焦距、與在無窮遠物體聚焦狀態下整個系統的 焦距f之比滿足以下式11，
[0014]
[0015] 本發明的效果在于，能夠獲得高性能大口徑的新型成像鏡頭。
[0016] 本發明的效果還在于，能夠獲得伴隨聚焦發生的性能變化小的以兩組透鏡組構成 的新型成像鏡頭。
【附圖說明】
[0017] 圖1是實施例1的成像鏡頭的結構示意圖。
[0018] 圖2是實施例2的成像鏡頭的結構示意圖。
[0019] 圖3是實施例3的成像鏡頭的結構示意圖。
[0020] 圖4是實施例4的成像鏡頭的結構示意圖。
[0021] 圖5是實施例1的成像鏡頭對無窮遠物體合焦狀態下的像差圖。
[0022] 圖6是實施例1的成像鏡頭對成像倍率為-0. 15物體合焦狀態下的像差圖。
[0023] 圖7是實施例1的成像鏡頭對成像倍率為-0. 3物體合焦狀態下的像差圖。
[0024] 圖8是實施例2的成像鏡頭對無窮遠物體合焦狀態下的像差圖。
[0025] 圖9是實施例2的成像鏡頭對成像倍率為-0. 15物體合焦狀態下的像差圖。
[0026]圖10是實施例2的成像鏡頭對成像倍率為-0. 3物體合焦狀態下的像差圖。
[0027] 圖11是實施例3的成像鏡頭對無窮遠物體合焦狀態下的像差圖。
[0028] 圖12是實施例3的成像鏡頭對成像倍率為-0. 15物體合焦狀態下的像差圖。
[0029] 圖13是實施例3的成像鏡頭對成像倍率為-0. 3物體合焦狀態下的像差圖。
[0030] 圖14是實施例4的成像鏡頭對無窮遠物體合焦狀態下的像差圖。
[0031]圖15是實施例4的成像鏡頭對成像倍率為-0. 15物體合焦狀態下的像差圖。
[0032] 圖16是實施例4的成像鏡頭對成像倍率為-0. 3物體合焦狀態下的像差圖。
[0033] 圖17是本發明的攝像裝置的一種實施方式的示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 圖1至圖4顯示四例成像鏡頭的實施方式。
[0035] 在圖1至圖4中，圖的左方為物方，圖的右方為像方。圖1至圖4均是成像鏡頭處 于"無窮遠合焦狀態"下的鏡頭結構的示意圖。
[0036] 為了簡便，以下圖1至圖4采用統一的標記。
[0037] 在這些圖中，標記G1表不第一透鏡組，G2表不第二透鏡組，S表不光圈，lm表不成 像面。
[0038] 設定這些實施方式的成像鏡頭用攝像元件拍攝成像圖像，圖1至圖4中的標記CG 表示攝像元件的玻璃蓋。
[0039] 玻璃蓋CG具有平行平板形狀，攝像元件的受光面與成像面lm-致。
[0040] 玻璃蓋CG具有密封并保護攝像元件受光面的作用，同時也可以兼備紅外線濾光 器等各種濾光器作用。
[0041] 第一透鏡組G具有正屈光度，第二透鏡組具有正屈光度或負屈光度。
[0042] 為此，圖1至圖4所示的實施方式的成像鏡頭構成為，從物方向像方依次設有具有 正屈光度的第一透鏡組G1、光圈S、具有正屈光度或負屈光度的第二透鏡組G2。
[0043] 從無窮遠物體向近距離物體的聚焦時，第二透鏡組G2相對于成像面lm固定，整個 第一透鏡組G1向物方移動。
[0044] 即聚焦時，第二透鏡組G2與成像面lm之間的位置保持關系不變，而第一透鏡組G1 和第二透鏡組G2之間的間距發生變化。
[0045] 在第一透鏡組G1中從物方向像方依次設有第一正透鏡L11、第二正透鏡L12、負透 鏡L13、第三正透鏡L14。
[0046] 第二透鏡組G2中從物方向像方依次設有負透鏡組G2N、正透鏡組GP。
[0047] 在圖1至圖4所示的實施方式的成像鏡頭中，負透鏡組G2N以兩片透鏡L21和L22 構成，正透鏡組G2P以一片透鏡L23構成。
[0048] 物方為正屈光度、像方為負屈光度的成像鏡頭被稱之為遠攝方式鏡頭。
[0049] 遠攝方式鏡頭由于屈光度分布為從物方向像方為由正到負，為非對稱分布，因而 在一般情況下像差補償比較困難。
[0050] 尤其是伴隨鏡頭采用大口徑而發生的球面像差、彗形像差、軸向色差難以補償。
[0051] 如果在從無窮遠物體向近距離物體聚焦時，使得位于物方并具有正屈光度的部分 單純地完全伸出，則鏡頭與需要合焦的物體的物體距離變化會造成各種像差的發生。
[0052] 也就是說，遠射型成像鏡頭的透鏡性能更加容易隨著聚焦而變化。
[0053] 本發明人發現，如上所述，將第一透鏡組構成為從物方向像方依次設置第一正透 鏡、第二正透鏡、負透鏡、第三正透鏡，能夠對伴隨大口徑而發生的球面像差、彗形像差、以 及軸向色差進行充分補償。
[0054] 第一透鏡組因軸向光束較粗，因而對伴隨大口徑而發生的球面像差和彗形象差的 補償十分重要。
[0055] 在第一透鏡組的第一正透鏡（圖1至圖4中的第一正透鏡L11)的物方鏡面和負 透鏡（圖1至圖4中的負透鏡L13)的像方鏡面之間調整像差，將有助于球面像差以及彗形 像差的補償。
[0056] 適當設定第一正透鏡和第二正透鏡的空氣間隔；Dla，對上述補償效果十分重要。 [0057]式1用來限定上述空氣間隔Dla、與第一透鏡組中光軸上第一正透鏡的物方鏡面 與第三正透鏡的像方鏡面之間距離Di之比的范圍。
[0058]
[0059] 以下，上述距離Di也稱為第一透鏡組厚度。
[0060] 如果式1的比值為0. 50以上，則空氣間隔Dla相對于第一透鏡組厚度Di過大，從 而使得負透鏡以及第三透鏡組的厚度或間距過小。
[0061] 而如果式1的比值為0. 15以下，則難以通過在第一正透鏡的物方鏡面和負透鏡的 像方鏡面之間調整像差來補償像差。
[0062] 因此，式1范圍以外將使得第一透鏡組內部的像差補償變得困難。
[0063] 而滿足式1，則有可能在第一透鏡組內部獲得良好的像差補償，有利于整個系統的 球面像差和彗形像差的補償。
[0064] 優選本發明的成像鏡頭的上述構成，在式1的基礎上，還滿足以下式2、式6、式7、 式8、式9中的任意一個。
[0065]
[0066]
[0067]
[0068]
[0069]
[0070] 上述各式中的參數的意義如下。
[0071] Dlb是第一透鏡組中第二正透鏡物方鏡面和負透鏡像方鏡面之間間隔，01表示第一 透鏡組的厚度。
[0072] Rn是第一透鏡組的第一正透鏡物方鏡面的曲率半徑，R32是第一透鏡組的負透鏡 的像方鏡面的曲率半徑。
[0073] R21表示第一透鏡組中第二正透鏡的物方鏡面的曲率半徑，R41表示第二透鏡組中 第三正透鏡的物方鏡面的曲率半徑。
[0074] D2a是第二透鏡組中負透鏡組和正透鏡組之間的空間間隔。
[0075] D2是第二透鏡組中在光軸上，負透鏡組的最靠近物方的鏡面到正透鏡組的最靠近 像方的鏡面的距離。以下距離D2也稱為第二透鏡組厚度。
[0076] 第一透鏡組中第二正透鏡的物方鏡面和負透鏡的像方鏡面之間也調整像差，適當 設定這些面之間的間隔Dlb，對第一透鏡組內的像差補償也十分重要。
[0077] 式2的比值如果在0. 6以上，則第二正透鏡的物方鏡面和負透鏡的像方鏡面之間 的間距相對于第一透鏡組厚度增大，第一正透鏡和第三正透鏡的厚度以及透鏡間距離將變 得過小。
[0078] 而如果式2的比值在0. 2以下，則第二正透鏡的物方鏡面和負透鏡的像方鏡面之 間的像差調整所帶來的像差補償效果減小。
[0079] 因此，式2范圍以外的第二正透鏡物方鏡面和負透鏡像方鏡面之間的像差補償， 難以對第一透鏡組內部的像差補償作出有效貢獻。
[0080] 而滿足式2,則有利于第一透鏡組內部獲得良好的像差補償。
[0081] 調整第一正透鏡的物方鏡面和負透鏡的像方鏡面之間的像差。
[0082] 這些面的曲率半徑大小如果滿足式6,則這些面之間的像差調整將有助于整個系 統的像差補償。
[0083] 式