CN112882192A - 拍摄光学系统、拍摄装置以及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供拍摄光学系统,在与以往相比大口径且广角的光学系统中,良好地修正像差并实现光学全长的小型化。拍摄光学系统(10)具备:第一透镜(L1),具有负的折射力且凹面朝向物体侧;第二透镜(L2),具有正的折射力;第三透镜(L3),具有负的折射力;第四透镜(L4);第五透镜(L5),具有正的折射力;以及第六透镜(L6),具有负的折射力且凹面朝向像侧。第六透镜(L6)的像侧面为非球面形状,在与光轴(Ax)的交点以外的位置具有极值。拍摄光学系统(10)满足以下的条件式。即ν6<35.0···(1)、-2.50<f1/f<-8.50···(2),其中,ν6:第六透镜的阿贝数,f1:第一透镜的焦距,f:拍摄光学系统整个系统的焦距。
Description
技术领域
本发明涉及拍摄光学系统、拍摄装置以及移动终端。
背景技术
近年,在智能手机等移动终端安装广角透镜和望远透镜等焦距不同的多个单焦点透镜的情况较多。
其中,有安装与135换算焦距24mm左右的主透镜相比进一步成为广角的135换算焦距20mm以下的超广角透镜的情况。另外,从低照度灵敏度的观点来看,优选F数在2.0以下的更明亮的透镜,为了实现那样的大口径,透镜个数在六个以上的光学系统增多。
在移动终端以外的产品例如运动型照相机等中这样的大口径并且广角的光学系统的要求也增加。
若想要得到与以往相比大口径且广角的光学系统,则例如在如专利文献1所记载的那样第一透镜具有正的折射力,物体侧面的曲率较强的透镜类型中,由于宽视角的光线在物体侧面较大地折射,所以从产生像差的观点来看不优选。
因此,例如优选专利文献2所记载的那样的第一透镜具有负的折射力的透镜类型。
然而,在专利文献2所记载的拍摄透镜中,像差修正不充分,难以实现足够的小型化。
专利文献1:日本特开2014-232147号公报
专利文献2:日本专利第5752856号公报
发明内容
本发明是鉴于这样的问题点而完成的,目的在于在与以往相比大口径且广角的光学系统中,良好地修正像差并实现光学全长的小型化。
为了实现上述目的,本发明的拍摄光学系统的特征在于,从物体侧开始依次具备:
第一透镜,具有负的折射力且凹面朝向物体侧;
第二透镜,具有正的折射力;
第三透镜,具有负的折射力;
第四透镜;
第五透镜,具有正的折射力;以及
第六透镜,具有负的折射力且凹面朝向像侧,
上述第六透镜的像侧面为非球面形状,在与光轴的交点以外的位置具有极值,
满足以下的条件式,即
ν6<35.0···(1)
-2.50<f1/f<-8.50···(2)
其中,
ν6:第六透镜的阿贝数,
f1:第一透镜的焦距,
f:拍摄光学系统整个系统的焦距。
另外,本发明的拍摄装置的特征在于安装上述拍摄光学系统。
另外,本发明的移动终端的特征在于安装上述拍摄装置。
根据本发明,在与以往相比大口径且广角的光学系统中,能够良好地修正像差并实现光学全长的小型化。
附图说明
图1是具备本实施方式的拍摄装置的移动终端的剖视图。
图2是表示本实施方式的拍摄装置的概略的控制构成的框图。
图3是实施例1的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
图4是实施例2的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
图5是实施例3的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
图6是实施例4的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
图7是实施例5的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
图8是实施例6的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
图9是实施例7的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
图10是实施例8的拍摄光学系统的(a)剖视图、(b)纵向像差图、以及(c)子午慧差图。
附图标记说明
10…拍摄光学系统,51…拍摄元件,100…拍摄装置,300…移动终端,Ax…光轴,I…拍摄面,L1…第一透镜,L2…第二透镜,L3…第三透镜,L4…第四透镜,L5…第五透镜,L6…第六透镜。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是具备作为本发明的一实施方式的拍摄装置100的移动终端300的剖视图。
如该图所示,拍摄装置100具备用于形成图像信号的照相机模块30。照相机模块30具备拍摄光学系统10和传感器部50。
拍摄光学系统10是用于使被摄体像在拍摄元件51的拍摄面(被投影面)I成像的单焦点的光学系统,被收纳在镜筒41内。
拍摄光学系统10从物体侧开始依次具有第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6。
后述拍摄光学系统10的构成的详细。
收纳拍摄光学系统10的镜筒41具有使来自物体侧的光射入的开口OP。
另外,在镜筒41设置有使构成拍摄光学系统10的透镜组沿着该拍摄光学系统10的光轴Ax移动的驱动机构42(参照图2)。驱动机构42能够通过使拍摄光学系统10在光轴Ax上移动,来进行拍摄光学系统10的调焦的动作。驱动机构42例如具备音圈马达和引导件。此外,驱动机构42也可以代替音圈马达等而利用步进电机等构成。
传感器部50具备对通过拍摄光学系统10形成的被摄体像进行光电转换的拍摄元件(固体拍摄元件)51。
拍摄元件51例如是CMOS型的图像传感器。以相对于光轴Ax定位的状态固定拍摄元件51。该拍摄元件51具有作为拍摄面I的光电转换部,在其周边形成有未图示的信号处理电路。在光电转换部二维地配置有像素也就是光电转换元件。此外,拍摄元件51并不限定于上述的CMOS型的图像传感器,也可以是嵌入CCD等其它的拍摄元件的传感器。
此外,也可以在拍摄光学系统10与传感器部50之间配置有平行平板F。平行平板F是假定了光学的低通滤波器、IR截止滤波器、拍摄元件51的密封玻璃等的平行平板。平行平板F虽然也能够作为独立的滤波器部件配置,但也能够在构成拍摄光学系统10的任意一个透镜面赋予其功能。例如,在红外截止滤波器的情况下,也可以在一个或者多个透镜的表面上施加红外截止涂层。
安装了拍摄装置100的移动终端300例如是智能手机。但是,移动终端300并不限定于智能手机,也可以是移动电话、PHS(Personal Handyphone System:个人手持电话系统)、PDA(Personal Digital Assistant:个人数字助理)、平板个人计算机、移动个人计算机、数码相机、摄像机、运动照相机等。
图2是表示拍摄装置100的概略的控制构成的框图。
如该图所示,拍摄装置100具备使照相机模块30动作的处理部60。
处理部60具备透镜驱动部61、元件驱动部62、输入部63、存储部64、图像处理部65、显示部66、以及控制部67。
透镜驱动部61通过使驱动机构42动作,使拍摄光学系统10的透镜组沿着光轴Ax移动,来进行拍摄光学系统10的调焦等动作。
元件驱动部62通过从控制部67接受用于驱动拍摄元件51的电压或者时钟信号的供给并输出给拍摄元件51所附带的电路,使拍摄元件51动作。
输入部63是受理用户的操作或者来自外部装置的指令的部分。
存储部64是保管拍摄装置100的动作所需要的信息、通过照相机模块30获取的图像数据、用于图像处理的透镜修正数据等的部分。
图像处理部65对从拍摄元件51输出的图像信号进行图像处理。图像处理部65除了颜色修正、灰度修正,缩放等通常的图像处理之外,还基于从存储部64读出的透镜修正数据对图像信号执行失真修正处理。
显示部66是显示应该提示给用户的信息、拍摄到的图像等的部分。此外,显示部66能够兼具输入部63的功能。
控制部67总体地控制透镜驱动部61、元件驱动部62、输入部63、存储部64、图像处理部65、以及显示部66等的动作,例如对通过照相机模块30得到的图像数据进行各种图像处理。
以下,返回到图1,对拍摄光学系统10进行更详细的说明。
在本实施方式中,拍摄光学系统10实际由第一~第六透镜L1~L6、和孔径光阑S构成。
其中,第一透镜L1具有负的折射力,使凹面朝向物体侧。
第二透镜L2具有正的折射力。
第三透镜L3具有负的折射力。
另外,优选第三透镜L3为凹面朝向像侧的弯月形状。由此,能够使第三透镜L3的主点位置更靠近物体侧,能够使拍摄光学系统10的光学全长变短。
第五透镜L5具有正的折射力。
另外,优选第五透镜L5为凸面朝向像侧的弯月形状。由此,能够减小从第四透镜L4射出的光线的在第五透镜L5的物体侧面的折射角,能够减小在第五透镜L5产生的像差。
第六透镜L6具有负的折射力,使凹面朝向像侧。
另外,第六透镜L6的像侧面为非球面形状,在与光轴Ax的交点以外的位置具有极值。这里,“极值”是指在有效半径内的该第六透镜L6的剖面形状的曲线上,非球面顶点的切平面成为与光轴Ax垂直的平面那样的非球面上的点。
另外,拍摄光学系统10满足以下的条件式(1)以及(2)。
ν6<35.0···(1)
-2.50<f1/f<-8.50···(2)
其中,ν6是第六透镜L6的阿贝数,f1是第一透镜L1的焦距,f是拍摄光学系统10整个系统的焦距。
条件式(1)是用于良好地修正拍摄光学系统10整个系统的色差的条件式。通过在第六透镜L6应用满足条件式(1)的范围的材料,能够良好地修正轴上色差、倍率色差。
条件式(2)是用于兼得拍摄光学系统10的光学全长的小型化和光学性能的条件式。通过使f1/f超过条件式(2)的下限,第一透镜L1的负的折射力不会过强,能够缩短光学全长。另一方面,通过使f1/f低于条件式(2)的上限,能够适度地维持第一透镜L1的负的折射力,能够为广角的同时在周边部也能够确保良好的光学性能。
并且,优选拍摄光学系统10除了上述条件式(1)以及(2)之外,还满足以下的条件式(3)。
0.55<f2/f<1.25···(3)
其中,f2是第二透镜L2的焦距,f是拍摄光学系统10整个系统的焦距。
条件式(3)是用于适当地进行良好的像差修正和光学全长的小型化的条件式。通过使低于f2/f在条件式(3)的上限,能够使第二透镜L2适度地具有正的折射力,并适当地减小拍摄光学系统10的光学全长。另一方面,通过使f2/f超过条件式(3)的下限,第二透镜L2的正的折射力不会过度地增强,能够较小地抑制在第二透镜L2产生的像差。
并且,优选拍摄光学系统10满足以下的条件式(4)。
-2.55<f3/f<-0.95···(4)
其中,f3是第三透镜L3的焦距,f是拍摄光学系统10整个系统的焦距。
条件式(4)是用于适当地设定第三透镜L3的焦距f3的条件式。通过使f3/f低于条件式(4)的上限,不会使第三透镜L3的负的折射力增强至需要以上,能够减小在周边部的慧差、畸变像差。另一方面,通过使f3/f超过条件式(4)的下限,能够适度地维持第三透镜L3的负的折射力,对珀兹伐和的减少、像面弯曲的修正有效果。
并且,优选拍摄光学系统10满足以下的条件式(5)。
-1.60<f6/f<-0.55···(5)
其中,f6是第六透镜L6的焦距,f是拍摄光学系统10整个系统的焦距。
条件式(5)是用于适当地设定第六透镜L6的焦距f6的条件式。通过使f6/f低于条件式(5)的上限,第六透镜L6的负的折射力不会过大至需要以上,在拍摄元件51的拍摄面I周边部成像的光束不会过度地跳起,能够使像侧光束的远心特性的确保变得容易。另一方面,通过使f6/f超过条件式(5)的下限,能够适度地维持第六透镜L6的负的折射力,能够良好地进行拍摄光学系统10的光学全长的小型化以及像面弯曲、畸变像差等轴外各像差的修正。
如以上那样,根据本实施方式,拍摄光学系统10从物体侧开始依次由具有负的折射力并使凹面朝向物体侧的第一透镜L1、具有正的折射力的第二透镜L2、具有负的折射力的第三透镜L3、第四透镜、具有正的折射力的第五透镜L5、以及具有负的折射力并使凹面朝向像侧的第六透镜L6构成。
即,拍摄光学系统10是从物体侧依次配置由第一~第五透镜L1~L5构成的正透镜组、和负的第六透镜L6的所谓的长焦型的透镜构成,所以能够为对其光学全长的小型化有利的构成。
另外,拍摄光学系统10由于六个透镜构成中三个或者四个为负透镜,所以使具有发散作用的面增多使珀兹伐和的修正变得容易,能够在画面周边部也确保良好的成像性能。
另外,通过使第一透镜L1为凹面朝向物体侧的负透镜,能够使广视角的光线在第一透镜L1的物体侧面折射,减小射入正的第二透镜L2时的射入角度。由此,能够减小在折射力比较强的第二透镜L2产生的各像差。
另外,通过使最靠近像侧配置的第六透镜L6的像侧面为非球面形状,能够良好地修正在画面周边部的各像差。并且,通过使第六透镜L6的像侧面为在与光轴Ax的交点以外的位置具有极值的非球面形状,容易确保像侧光束的远心特性。
另外,通过使拍摄光学系统10满足条件式(1),能够良好地修正轴上色差、倍率色差。
另外,通过使拍摄光学系统10满足条件式(2),能够缩短光学全长,并且为广角的同时在周边部也能够确保良好的光学性能。
因此,即使是与以往相比大口径、广角的光学系统,也能够良好地修正像差并实现光学全长的小型化。
以上,对本发明的一实施方式进行了说明,但能够应用本发明的实施方式并不限定于上述的实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当地进行变更。
【实施例】
以下,示出本发明的拍摄光学系统的实施例。各实施例所使用的符号如下述那样。
f:拍摄光学系统整个系统的焦距
fB:后焦点
F:F数
2Y:固体拍摄元件的拍摄面对角线长
R:曲率半径
D:轴上面间隔
Nd:透镜材料相对于d线的折射率
νd:透镜材料的阿贝数
在各实施例中,在透镜面数据的各面编号之后记载“*”的面是具有非球面形状的面,将面的顶点作为原点,在光轴方向取X轴,并将与光轴垂直的方向的高度设为h利用以下的“式1”表示非球面的形状。
【式1】
其中,
Ai:i次的非球面系数
R:曲率半径
K:圆锥常数
(实施例1)
在图3示出实施例1的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例1的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例1的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例1的子午慧差图。
实施例1的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=4.21mm
fB=0.15mm
F=2.0
2Y=9.25mm
实施例1的透镜面的数据如以下的表1所示。
【表1】
[表1]
实施例1的透镜面的非球面系数如以下的表2所示。此外,在其以后(包含表的透镜数据),使用E(例如2.5E-02)表示10的幂数(例如2.5×10-02)。
【表2】
[表2]
实施例1的单透镜数据如以下的表3所示。
【表3】
[表3]
实施例1的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=23.9
条件式(2):f1/f=-3.80
条件式(3):f2/f=0.85
条件式(4):f3/f=-1.95
条件式(5):f6/f=-0.92
(实施例2)
图4示出实施例2的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例2的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例2的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例2的子午慧差图。
实施例2的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=5.14mm
fB=0.40mm
F=2.4
2Y=9.25mm
实施例2的透镜面的数据如以下的表4所示。
【表4】
[表4]
实施例2的透镜面的非球面系数如以下的表5所示。
【表5】
[表5]
实施例2的单透镜数据如以下的表6所示。
【表6】
[表6]
实施例2的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=30.0
条件式(2):f1/f=-4.23
条件式(3):f2/f=0.73
条件式(4):f3/f=-1.52
条件式(5):f6/f=-0.83
(实施例3)
图5示出实施例3的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例3的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例3的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例3的子午慧差图。
实施例3的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=4.17mm
fB=0.21mm
F=1.9
2Y=9.25mm
实施例3的透镜面的数据如以下的表7所示。
【表7】
[表7]
实施例3的透镜面的非球面系数如以下的表8所示。
【表8】
[表8]
实施例3的单透镜数据如以下的表9所示。
【表9】
[表9]
实施例3的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=23.9
条件式(2):f1/f=-7.62
条件式(3):f2/f=0.98
条件式(4):f3/f=-2.27
条件式(5):f6/f=-0.76
(实施例4)
图6示出实施例4的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例4的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例4的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例4的子午慧差图。
实施例4的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=4.17mm
fB=0.23mm
F=2.0
2Y=9.25mm
实施例4的透镜面的数据如以下的表10所示。
【表10】
[表10]
实施例4的透镜面的非球面系数如以下的表11所示。
【表11】
[表11]
实施例4的单透镜数据如以下的表12所示。
【表12】
[表12]
实施例4的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=23.9
条件式(2):f1/f=-8.53
条件式(3):f2/f=1.2
条件式(4):f3/f=-2.44
条件式(5):f6/f=-0.89
(实施例5)
图7示出实施例5的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例5的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例5的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例5的子午慧差图。
实施例5的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=4.19mm
fB=0.10mm
F=2.1
2Y=9.25mm
实施例5的透镜面的数据如以下的表13所示。
【表13】
[表13]
实施例5的透镜面的非球面系数如以下的表14所示。
【表14】
[表14]
实施例5的单透镜数据如以下的表15所示。
【表15】
[表15]
实施例5的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=23.9
条件式(2):f1/f=-2.51
条件式(3):f2/f=0.60
条件式(4):f3/f=-1.38
条件式(5):f6/f=-1.33
(实施例6)
图8示出实施例6的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例6的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例6的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例6的子午慧差图。
实施例6的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=4.24mm
fB=0.10mm
F=2.1
2Y=9.25mm
实施例6的透镜面的数据如以下的表16所示。
【表16】
[表16]
实施例6的透镜面的非球面系数如以下的表17所示。
【表17】
[表17]
实施例6的单透镜数据如以下的表18所示。
【表18】
[表18]
实施例6的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=23.9
条件式(2):f1/f=-5.63
条件式(3):f2/f=0.70
条件式(4):f3/f=-1.02
条件式(5):f6/f=-1.52
(实施例7)
图9示出实施例7的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例7的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例7的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例7的子午慧差图。
实施例7的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=4.17mm
fB=0.20mm
F=2.1
2Y=9.25mm
实施例7的透镜面的数据如以下的表19所示。
【表19】
[表19]
实施例7的透镜面的非球面系数如以下的表20所示。
【表20】
[表20]
实施例7的单透镜数据如以下的表21所示。
【表21】
[表21]
实施例7的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=23.9
条件式(2):f1/f=-4.73
条件式(3):f2/f=0.89
条件式(4):f3/f=-1.99
条件式(5):f6/f=-0.66
(实施例8)
图10示出实施例8的拍摄光学系统的剖视图以及像差图。其中,(a)是实施例8的拍摄光学系统的剖视图,(b)是实施例8的纵向像差图(球面像差、非点像差、畸变像差),(c)是实施例8的子午慧差图。
实施例8的拍摄光学系统的整体规格如以下所示。
f=4.18mm
fB=0.20mm
F=2.0
2Y=9.25mm
实施例8的透镜面的数据如以下的表22所示。
【表22】
[表22]
实施例8的透镜面的非球面系数如以下的表23所示。
【表23】
[表23]
实施例8的单透镜数据如以下的表24所示。
【表24】
[表24]
实施例8的拍摄光学系统中的条件式(1)~(5)的各数值如以下所示。
条件式(1):ν6=23.9
条件式(2):f1/f=-4.17
条件式(3):f2/f=0.86
条件式(4):f3/f=-1.98
条件式(5):f6/f=-1.21
Claims (8)
1.一种拍摄光学系统,其特征在于,
从物体侧开始依次具备:
第一透镜,具有负的折射力且凹面朝向物体侧;
第二透镜,具有正的折射力;
第三透镜,具有负的折射力;
第四透镜;
第五透镜,具有正的折射力;以及
第六透镜,具有负的折射力且凹面朝向像侧,
上述第六透镜的像侧面为非球面形状,在与光轴的交点以外的位置具有极值,
满足以下的条件式,即
ν6<35.0 ···(1)
-2.50<f1/f<-8.50 ···(2)
其中,
ν6:第六透镜的阿贝数,
f1:第一透镜的焦距,
f:拍摄光学系统整个系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的拍摄光学系统,其特征在于,
上述第三透镜是凹面朝向像侧的弯月形状。
3.根据权利要求1或者2所述的拍摄光学系统,其特征在于,
上述第五透镜是凸面朝向像侧的弯月形状。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的拍摄光学系统,其特征在于,
满足以下的条件式,即
0.55<f2/f<1.25 ···(3)
其中,
f2:第二透镜的焦距,
f:拍摄光学系统整个系统的焦距。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的拍摄光学系统,其特征在于,满足以下的条件式,即
-2.55<f3/f<-0.95 ···(4)
其中,
f3:第三透镜的焦距,
f:拍摄光学系统整个系统的焦距。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的拍摄光学系统,其特征在于,满足以下的条件式,即
-1.60<f6/f<-0.55 ···(5)
其中,
f6:第六透镜的焦距,
f:拍摄光学系统整个系统的焦距。
7.一种拍摄装置,其特征在于,
安装权利要求1~6中任意一项所述的拍摄光学系统。
8.一种移动终端,其特征在于,
安装权利要求7所述的拍摄装置。
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