可变焦距透镜系统和成像设备技术方案

本可变焦距透镜系统从物侧到像面侧依次由以下组件构成：第一透镜单元，包括其中至少一个透镜面被配置为自由形态面的第一透镜元件；第二透镜单元，包括其中至少一个透镜面被配置为自由形态面的第二透镜元件；以及第三透镜单元，具有孔径光阑并且由旋转对称形状的透镜构成，第一透镜单元和第二透镜单元能够在Y轴方向上移动，并且通过在彼此相反的方向上移动，由此第一透镜单元和第二透镜单元的合成屈光力是可变的，Z轴是第三透镜单元的光轴，Y轴是像面上的与Z轴正交的轴，并且X轴是像面上的与Y轴和Z轴正交的轴。

Variable focus lens system and imaging equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变焦距透镜系统和成像设备
本公开涉及可变焦距透镜系统和成像设备。
技术介绍
作为照相机中的记录方法，已知一种通过使用诸如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(复合金属氧化物半导体)的光电转换器将由成像装置在成像装置的平面上形成的被摄体图像的光量转换成各光电转换器的电输出，来记录被摄体图像的方法。随着近年来微细加工技术的进步，已经实现了中央处理单元(CPU)的高速化、记录介质的高集成化等。因此，已经允许高速处理之前不能被处理的高容量图像数据。特别地，由于CPU的速度的增加，在拍摄之后已经在主体中执行了诸如畸变或横向色差的像差校正。引文列表专利文献专利文献1：美国专利No.3305294的说明书专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2007-4063
技术实现思路
希望开发一种适用于照相机的紧凑且高性能的变焦镜头。期望提供一种可变焦距透镜系统，其能够利用少量透镜实现从广角端状态到远摄端状态的良好成像性能，以及包括这种可变焦距透镜系统的成像设备。根据本公开的实施例的可变焦距透镜系统，从物侧到像面侧依次包括：第一透镜单元，包括其中至少一个透镜面是自由曲面的第一透镜元件；第二透镜单元，包括其中至少一个透镜面是自由曲面的第二透镜元件；以及第三透镜单元，具有孔径光阑并且包括旋转对称形状的透镜。其中，Z轴是第三透镜单元的光轴，Y轴是像面上的与Z轴正交的轴，并且X轴是像面上的与Y轴和Z轴正交的轴，第一透镜单元和第二透镜单元能够在Y轴方向上移动，并且通过在彼此相反的方向上移动，以使得第一透镜单元和第二透镜单元的合成屈光力是可变的，并且至少第三透镜单元在光轴方向上移动，以使得随着合成屈光力的变化的像面位置的变动被补偿。根据本公开的实施例的成像设备包括可变焦距透镜系统和输出基于由可变焦距透镜系统形成的光学像的成像信号的成像装置。可变焦距透镜系统是由根据本公开的实施例的以上可变焦距透镜系统构成的。在根据本公开的实施例的可变焦距透镜系统或成像设备中，包括自由曲面的第一透镜单元和第二透镜单元各自在与光轴正交的方向上彼此相反地移动，并且由此，改变合成屈光力。至少第三透镜单元在光轴方向上移动，以使得随着合成屈光力的变化的像面位置的变动被补偿。附图说明图1是示出根据本公开的实施例的可变焦距透镜系统的概要的说明图。图2是示出根据实施例的可变焦距透镜系统的第一配置示例的透镜截面图。图3是数值示例1在广角端状态下的点列图，其中特定数值被应用于图2所示的可变焦距透镜系统。图4是数值示例1在远摄端状态下的点列图，其中特定数值被应用于图2所示的可变焦距透镜系统。图5是示出数值示例1在广角端状态下的畸变的图，其中特定数值被应用于图2所示的可变焦距透镜系统。图6是示出数值示例1在远摄端状态下的畸变的图，其中特定数值被应用于图2中示出的可变焦距透镜系统。图7是示出根据实施例的可变焦距透镜系统的第二配置示例的透镜截面图。图8是数值示例2在广角端状态下的点列图，其中特定数值被应用于图7所示的可变焦距透镜系统。图9是数值示例2在远摄端状态下的点列图，其中特定数值被应用于图7所示的可变焦距透镜系统。图10是示出数值示例2在广角端状态下的畸变的图，其中特定数值被应用于图7中示出的可变焦距透镜系统。图11是示出数值示例2在远摄端状态下的畸变的图，其中特定数值被应用于图7中示出的可变焦距透镜系统。图12是示出根据实施例的可变焦距透镜系统的第三结构示例的透镜截面图。图13是数值示例3在广角端状态下的点列图，其中特定数值被应用于图12所示的可变焦距透镜系统。图14是数值示例3在远摄端状态下的点列图，其中特定数值被应用于图12所示的可变焦距透镜系统。图15是示出数值示例3在广角端状态下的畸变的图，其中特定数值被应用于图12所示的可变焦距透镜系统。图16是示出数值示例3在远摄端状态下的畸变的图，其中特定数值被应用于图12中示出的可变焦距透镜系统。图17是示出成像设备的配置示例的框图。图18是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。图19是用于辅助说明车外信息检测部分和成像部分的安装位置的示例的图。具体实施方式下面，参照附图详细描述本公开的一些实施例。注意，按照下面的顺序给出描述。1.镜头的基本配置2.作用和效果3.应用于成像设备的示例4.镜头的数值示例5.应用示例6.其他示例[1.镜头的基本配置]已知一种可变焦距透镜系统(变焦镜头)，其中包括多个可移动透镜组，并且通过使多个可移动透镜组在光轴方向上移动，在将像面位置保持恒定的同时改变焦距。此外，还已知一种可变焦距透镜系统，用于使没有旋转对称轴的自由曲面透镜在垂直于光轴的方向上移动以改变视角(专利文献1(美国专利No.3305294说明书)和专利文献2(日本未审查专利申请公开No.2007-4063))。然而，专利文献1仅描述了使用自由曲面透镜的概念配置，而没有描述特定可变焦距透镜系统的配置。专利文献2公开了一种透镜系统，其中两个自由曲面透镜被布置在两个位置的每一个处，以被分成变焦部分和补偿器部分，并且在两个位置的每一个处的两个自由曲面透镜被使得在不同的方向上移动以改变放大率。在专利文献2中描述的透镜系统中，自由曲面透镜的数量多至四个。由于自由曲面难以加工，因此当透镜的数量增加时，包括制造在内难以获得稳定的光学质量。此外，由于每个自由曲面透镜独立地移动，因此随着透镜数量的增加，变得难以控制每个自由曲面透镜的位置。因此，期望开发一种可变焦距透镜系统，其能够通过用少量的透镜来实现从广角端状态到远摄端状态的良好的图像形成性能。根据下面描述的本公开的实施例的可变焦距透镜系统涉及一种视角可变的透镜系统，并且特别适合于这样的变焦镜头：该变焦镜头在视角变得最宽的广角端状态下具有大约28到35mm(换算为35mm)的视角，大约2.8到5.6的开放F数，以及大约2的变焦比。图1示出根据本实施例的可变焦距透镜系统的概要。图2示出根据本实施例的第一配置示例的可变焦距透镜系统1。图7示出第二配置示例的可变焦距透镜系统2。图12示出第三配置示例的可变焦距透镜系统3。稍后将描述将具体数值应用于这些配置示例的数值示例。在图1等中，Z1表示光轴。诸如保护成像装置的盖玻璃CG、各种光学滤波器等的光学构件可以布置在可变焦距透镜系统1至3中的每一个和像面Simg之间。在下文中，将适当地描述根据本公开的实施例的可变焦距透镜系统的配置，其与图2等中所示的各个配置示例的可变焦距透镜系统1至3相对应。然而，本公开的技术不限于所图示的配置示例。根据本实施例的可变焦距透镜系统基本上包括三个透镜单元，从物侧到像面侧依次为第一透镜单元G1、第二透镜单元G2和第三透镜单元G3。第一透镜单元G1包括其中至少一个透镜面是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变焦距透镜系统，从物侧到像面侧依次包括：/n第一透镜单元，包括其中至少一个透镜面是自由曲面的第一透镜元件；/n第二透镜单元，包括其中至少一个透镜面是自由曲面的第二透镜元件；以及/n第三透镜单元，具有孔径光阑并且包括旋转对称形状的透镜，其中，/n其中，Z轴是第三透镜单元的光轴，Y轴是像面上的与Z轴正交的轴，并且X轴是像面上的与Y轴和Z轴正交的轴，/n第一透镜单元和第二透镜单元能够在Y轴方向上移动，并且通过在彼此相反的方向上移动，以使得第一透镜单元和第二透镜单元的合成屈光力是可变的，并且至少第三透镜单元在光轴方向上移动，以使得随着合成屈光力的变化的像面位置的变动被补偿。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 JP 2017-2012751.一种可变焦距透镜系统，从物侧到像面侧依次包括：
第一透镜单元，包括其中至少一个透镜面是自由曲面的第一透镜元件；
第二透镜单元，包括其中至少一个透镜面是自由曲面的第二透镜元件；以及
第三透镜单元，具有孔径光阑并且包括旋转对称形状的透镜，其中，
其中，Z轴是第三透镜单元的光轴，Y轴是像面上的与Z轴正交的轴，并且X轴是像面上的与Y轴和Z轴正交的轴，
第一透镜单元和第二透镜单元能够在Y轴方向上移动，并且通过在彼此相反的方向上移动，以使得第一透镜单元和第二透镜单元的合成屈光力是可变的，并且至少第三透镜单元在光轴方向上移动，以使得随着合成屈光力的变化的像面位置的变动被补偿。


2.根据权利要求1所述的可变焦距透镜系统，其中，还满足以下条件表达式，






其中，为第一透镜元件在广角端状态下在X轴方向上的屈光力，为第二透镜元件在广角端状态下在X轴方向上的屈光力，并且fw为广角端状态下透镜系统的总焦距。


3.根据权利要求1所述的可变焦距透镜系统，其中，还满足以下条件表达式，






其中是第一透镜元件在远摄端状态下在X轴方向上的屈光力，是第二透镜元件在远摄端状态下在X轴方向上的屈光力，并且ft是在远摄端状态下透镜系统的总焦距。


4.根据权利要求1所述的可变焦距透镜系统，其中，还满足以下条件表达式，






其中，为第一透镜元件和第二透镜元件在广角端状态下在X轴方向上的合成屈光力，为第一透镜元件和第二透镜元件在广角端状态下在Y轴方向上的合成屈光力，为第一透镜元件和第二透镜元件在摄远端状态下在X轴方向上的合成屈光力，为第一透镜元件和第二透镜元件在摄远端状态下在Y轴方向上的合成屈光力，f...

【专利技术属性】
技术研发人员：大竹基之，松井拓未，M·卡姆，C·威琦尔特，石冈学，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP