TW201326957A - 攝像鏡頭 - Google Patents

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TW201326957A
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Hiroaki Tanaka
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Konica Minolta Advanced Layers
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
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Abstract

攝像鏡頭係從物體側起依序由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足條件式：0＜f1/f2＜1.26(f1：第1透鏡之焦距，f2：第2透鏡之焦距)使被攝體像被成像在攝像元件之攝像面上。

Description

攝像鏡頭
本發明係有關於攝像鏡頭。更詳言之係有關於將被攝體之映像攝入攝像元件(例如CCD(Charge Coupled Device)型影像感測器、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型影像感測器等之固體攝像元件)用的攝像光學裝置、搭載其的具有影像輸入機能之數位機器、和在攝像元件的受光面上形成被攝體之光學像的小型攝像鏡頭。
近年來，使用CCD型影像感測器或CMOS型影像感測器等之固體攝像元件的攝像光學裝置，係被搭載於攜帶型終端，隨著該攜帶型終端的逐漸普及，為了獲得更高畫質之影像，搭載有使用具有高像素數之攝像元件的攝像光學裝置的產品，在市面上已有供給。雖然該具有高像素數之攝像元件會帶來大型化，但近年來朝向像素的高細緻化邁進，攝像元件正逐漸變得小型化。此種高細緻化之攝像元件上所使用的攝像鏡頭，係為了對應高細緻化的像素，而被要求高解析力。
鏡頭的解析力係因為F值所以有極限，F值越小的明亮鏡頭可獲得越高解析力，因此像是先前F2.8左右的F值，並無法獲得足夠的性能。於是，適合高像素數、高細緻化、小型化之攝像元件，F2左右之明亮的攝像鏡頭， 逐漸有所需求。作為此種用途的攝像鏡頭，由於相較於3片構成或4片構成之鏡頭，可達成大口徑比及高性能化之理由，所以提出了5片構成之攝像鏡頭。
作為此5片構成之攝像鏡頭，係從物體側起依序由前群、開口光圈及後群所組成，前群是由具有正或負折射力的第1透鏡與具有正折射力的第2透鏡所構成，後群是由具有負折射力的第3透鏡、具有正折射力的第4透鏡、具有負或正折射力的第5透鏡所構成的攝像鏡頭，是被揭露於專利文獻1及專利文獻2。又，作為4片構成之攝像鏡頭，係從物體側起依序由前群、開口光圈及後群所組成，前群是由具有負折射力的第1透鏡與具有正折射力的第2透鏡所構成，後群是由具有負折射力的第3透鏡與具有正折射力的第4透鏡所構成的攝像鏡頭，是被揭露於專利文獻3。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-279282號公報
[專利文獻2]日本特開2006-293042號公報
[專利文獻3]日本特開2007-322844號公報
然而，上記專利文獻1所記載之攝像鏡頭，係由於前 群是由球面系所構成，因此若明亮到F2左右之程度，則球面像差或彗星像差之補正就會不足，無法確保良好的性能。又，由於前群及後群都是具有正折射力之構成，因此相較於後群是具有負折射力之望遠型(telephoto type)之類的構成，光學系的主點位置會跑到像側，後焦點會變長。因此，是不利於小型化的類型。
又，上記專利文獻2所記載之攝像鏡頭，係具有F2左右的明亮度，但由於被配置在開口光圈之物體側的第1透鏡及第2透鏡都是具有正折射力的構成，因此前群中的色彩補正不夠充分。然後，和專利文獻1所記載者同樣地，前群及後群都是具有正折射力之構成，並且最終透鏡也是正透鏡，因此是不利於小型化的類型。
然後，上記專利文獻3所記載之攝像鏡頭，係具有F2左右的明亮度，但由於是4片構成因此像差補正不夠充分。因此，難謂是適合高像素化的攝像鏡頭。
本發明係有鑑於此種問題點而研發，其目的為，提供一種較先前類型更為小型同時還能良好補正各種像差、F2.0左右之明亮的5片構成之攝像鏡頭。
為了達成上記目的，第1發明的攝像鏡頭係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透 鏡所組成，且滿足以下的條件式(1)：0<f1/f2<1.26………(1)
其中，f1：第1透鏡之焦距，f2：第2透鏡之焦距。
第2發明之攝像鏡頭，係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足以下的條件式(2)：-4.0<f3/f<-1.1………(2)
其中，f3：第3透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
第3發明之攝像鏡頭，係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足以下的條件式(1)及(2)：0<f1/f2<1.26………(1)
-4.0<f3/f<-1.1………(2)
其中，f1：第1透鏡之焦距，f2：第2透鏡之焦距， f3：第3透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
第4發明的攝像鏡頭，其特徵為，於上記第1~第3之任1個發明中，前記第1透鏡係凸面朝向物體側，前記第2透鏡係凸面朝向像側。
第5發明的攝像鏡頭，其特徵為，於上記第1~第4之任1個發明中，前記第3透鏡係凹面朝向像側。
第6發明的攝像鏡頭，其特徵為，於上記第1~第5之任1個發明中，滿足以下的條件式(3)。
1.41<f2/f<10.0………(3)
其中，f2：第2透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
第7發明的攝像鏡頭，其特徵為，於上記第1~第6之任1個發明中，滿足以下的條件式(4)。
1.0<f1/f<3.0………(4)
其中，f1：第1透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
第8發明的攝像鏡頭，其特徵為，於上記第1~第7之任1個發明中，滿足以下的條件式(5)。
15<ν d3<31………(5)
其中，ν d3：第3透鏡對d線的阿貝數。
第9發明的攝像鏡頭，其特徵為，於上記第1~第8之任1個發明中，前記第5透鏡之像側面係具有非球面形狀，在其中心係具有負折射力，越往周邊則負折射力越弱，具有變曲點，且滿足以下的條件式(6)。
0.05<T5/f<0.2………(6)
其中，f：攝像鏡頭全體的焦距，T5：第5透鏡在光軸上之厚度。
第10發明的攝像鏡頭，其特徵為，於上記第1~第9之任1個發明中，透鏡全部是由塑膠材料所形成。
第11發明的攝像光學裝置，其特徵為，具備：上記第1~第10之任1個發明所述之攝像鏡頭；和將被形成在攝像面上之光學像轉換成電性訊號的攝像元件；前記攝像鏡頭係被設置成，使被攝體之光學像會被形成在前記攝像元件之攝像面上。
第12發明之數位機器，其特徵為，藉由具備上記第11發明所述之攝像光學裝置，而被附加了被攝體之靜止畫攝影、動畫攝影之其中至少一方之機能。
第13發明之數位機器，其特徵為，於上記第12發明中，係為攜帶型終端。
藉由採用本發明之構成，可實現一種，較先前類型更為小型同時還能良好補正各種像差、F2.0左右之明亮的5 片構成之攝像鏡頭、和具備其的攝像光學裝置。然後，藉由將本發明所述之攝像光學裝置用於行動電話、攜帶型資訊終端等之數位機器上，就可對數位機器精巧地附加高性能之影像輸入機能。
以下，說明本發明所述之攝像鏡頭等。第1類型發明之攝像鏡頭，係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面(例如固體攝像元件的光電轉換部)所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足以下的條件式(1)：0<f1/f2<1.26………(1)
其中，f1：第1透鏡之焦距，f2：第2透鏡之焦距。
為了獲得小型明亮且像差被更良好補正的攝像鏡頭，第1類型的基本構成係由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所成。該鏡頭構成係從物體側起依序為第1透鏡、開口光圈、第2透鏡、第3透鏡及第4透鏡所成之正透鏡群、和負的第5透鏡，亦即呈現所謂望遠型(telephoto type)之配置，是對攝像鏡頭全長之小型化有利的構成。然後，藉由將5片構成當中的2片設計成負透鏡，使得具有發散作 用的面增多而容易補正珀茲伐和，可獲得在畫面周邊部都能確保良好成像性能的攝像鏡頭。又，藉由將開口光圈配置在第1透鏡與第2透鏡之間，可確保像側光束的遠心性，可以抑制倍率色彩像差及扭曲像差之發生。
條件式(1)係藉由將第1透鏡與第2透鏡的焦距設定成適切的範圍，以將光圈前後的焦度配置做最佳化(焦度：以焦距之倒數所定義的量)，是用來達成全長的縮短化與適切像差補正所需的條件式。藉由超過條件式(1)的下限，可防止第1透鏡的焦距相對於第2透鏡的焦距變得過短，藉由保持光圈前後的對稱性，可防止像面彎曲大幅倒向不足側(under)，或扭曲像差大幅偏往負向(酒桶型)。另一方面，藉由低於條件式(1)的上限，可防止第1透鏡的焦距相對於第2透鏡的焦距變得過長，藉由保持光圈前後的對稱性，可防止像面彎曲大幅倒向過多側(over)，或扭曲像差大幅偏往正向(枕頭型)。甚至還可達成鏡頭全長的縮短化。
第2類型發明之攝像鏡頭，係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面(例如固體攝像元件的光電轉換部)所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足以下的條件式(2)：-4.0<f3/f<-1.1………(2)
其中，f3：第3透鏡之焦距， f：攝像鏡頭全體的焦距。
於此攝像鏡頭中，具有焦度的光學元件係為5片透鏡。為了獲得小型明亮且像差被更良好補正的攝像鏡頭，第2類型的基本構成係由正的第1透鏡、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所成。該鏡頭構成係從物體側起依序為第1透鏡、第2透鏡、第3透鏡及第4透鏡所成之正透鏡群、和負的第5透鏡，亦即呈現所謂望遠型(telephoto type)之配置，是對攝像鏡頭全長之小型化有利的構成。然後，藉由將5片構成當中的2片設計成負透鏡，使得具有發散作用的面增多而容易補正珀茲伐和，可獲得在畫面周邊部都能確保良好成像性能的攝像鏡頭。
條件式(2)係藉由將第3透鏡的焦距設定成適切的範圍，以用來達成攝像鏡頭全長的縮短化與良好像差補正所需的條件式。若超過條件式(2)的上限，則第3透鏡的負的焦度會過強，難以縮短攝像鏡頭全長。又，在第3透鏡上會發生高次的球面像差或彗星像差。若低於條件式(2)的下限，則第3透鏡的負的焦度會太弱，難以補正珀茲伐和，導致影像周邊部的成像性能劣化。
採用具有上記第1、第2類型之所有特徵構成的第3類型之構成，較為理想。亦即，若從前述觀點來看，從物體側起依序由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足前記條件式(1)及(2)，較為理想。
若依據上記第1、第2或第3類型的特徵構成，則可以實現一種，較先前類型更為小型同時還能良好補正各種像差、F2.0左右之明亮的5片構成之攝像鏡頭及具備其的攝像光學裝置。然後，若將攝像光學裝置使用於行動電話、攜帶型資訊終端等之數位機器，則可對數位機器精巧地附加高性能之影像輸入機能，可期待其精巧化、高性能化、高機能化等。為了平衡良好地獲得如此效果，同時達成更高光學性能、小型化等所需的條件等，說明如下。
滿足以下的條件式(1a)，更為理想。
0.3<f1/f2<1.1………(1a)
此條件式(1a)，係在前記條件式(1)所規定的條件範圍之中，基於前記觀點等而又規定了更為理想的條件範圍。因此，理想係藉由滿足條件式(1a)，可更進一步增大上記效果。
滿足以下的條件式(2a)，更為理想。
-3.0<f3/f<-1.3………(2a)
此條件式(2a)，係在前記條件式(2)所規定的條件範圍之中，基於前記觀點等而又規定了更為理想的條件範圍。因此，理想係藉由滿足條件式(2a)，可更進一步增大上記效果。
前記第1透鏡係凸面朝向物體側，前記第2透鏡係凸面朝向像側，較為理想。藉由將第1透鏡的物體側面設計成凸形狀，將第2透鏡的像側面設計成凸形狀，就可確保光圈前後的對稱性，可適切地補正倍率色彩像差或扭曲像 差。
前記第3透鏡係凹面朝向像側，較為理想。藉由將第3透鏡的像側面設計成凹面，就可容易進行倍率色彩像差或珀茲伐和之補正。
滿足以下的條件式(3)，較為理想。
1.41<f2/f<10.0………(3)
其中，f2：第2透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
條件式(3)係藉由將第2透鏡的焦距設定成適切的範圍，以用來達成攝像鏡頭全長的縮短化與適切像差補正所需的條件式。藉由低於條件式(3)的上限，就可防止第2透鏡的正焦度變得過小，可將第1透鏡至第4透鏡的合成主點配置在更靠近物體側，可達成攝像鏡頭全長的縮短化。另一方面，藉由超過條件式(3)的下限，可抑制在第2透鏡所產生的高次球面像差或彗星像差。
滿足以下的條件式(3a)，更為理想。
1.5<f2/f<6.0………(3a)
此條件式(3a)，係在前記條件式(3)所規定的條件範圍之中，基於前記觀點等而又規定了更為理想的條件範圍。因此，理想係藉由滿足條件式(3a)，可更進一步增大上記效果。
滿足以下的條件式(4)，較為理想。
1.0<f1/f<3.0………(4)
其中，f1：第1透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
條件式(4)係藉由將第1透鏡的焦距設定成適切的範圍，以用來達成攝像鏡頭全長的縮短化與適切像差補正所需的條件式。藉由低於條件式(4)的上限，就可防止第1透鏡的正焦度變得過小，可將第1透鏡至第4透鏡的合成主點配置在更靠近物體側，可達成攝像鏡頭全長的縮短化。另一方面，藉由超過條件式(4)的下限，可抑制在第1透鏡所產生的高次球面像差或彗星像差。
滿足以下的條件式(4a)，更為理想。
1.2<f1/f<2.5………(4a)
此條件式(4a)，係在前記條件式(4)所規定的條件範圍之中，基於前記觀點等而又規定了更為理想的條件範圍。因此，理想係藉由滿足條件式(4a)，可更進一步增大上記效果。
滿足以下的條件式(5)，較為理想。
15<ν d3<31………(5)
其中，ν d3：第3透鏡對d線的阿貝數。
條件式(5)係藉由將第3透鏡的分散設定成適切的範圍，以用來適切補正軸上色彩像差與倍率色彩像差所需的條件式。若低於條件式(5)的下限，則雖然可以充分補正軸上色彩像差，但周邊光束所產生的倍率色彩像差係 變大而難以補正。另一方面，若超過條件式(5)的上限，則雖然可以抑制周邊光束的倍率色彩像差，但會變成無法完全補正軸上色彩像差。
滿足以下的條件式(5a)，更為理想。
17<ν d3<27………(5a)
此條件式(5a)，係在前記條件式(5)所規定的條件範圍之中，基於前記觀點等而又規定了更為理想的條件範圍。因此，理想係藉由滿足條件式(5a)，可更進一步增大上記效果。
前記第5透鏡之像側面係具有非球面形狀，在其中心係具有負折射力，越往周邊則負折射力越弱，具有變曲點，且滿足以下的條件式(6)，較為理想。
0.05<T5/f<0.2………(6)
其中，f：攝像鏡頭全體的焦距，T5：第5透鏡在光軸上之厚度。
藉由將第5透鏡的像側面設計成，從光軸越往周邊則負折射力越弱、且具有變曲點的非球面形狀，就可容易確保像側光束的遠心特性。又，第4透鏡的像側面，就不需要在透鏡周邊部過度削弱負折射力，可良好地補正軸外像差。此處所謂「變曲點」，係為在有效半徑內的透鏡剖面形狀之曲線中，非球面頂點的接平面會是與光軸垂直的平面的此種非球面上的點。
條件式(6)係藉由將第5透鏡的軸上厚度設定成適 切的範圍，以用來適切達成攝像鏡頭之像面性所需的條件式。第5透鏡，係由於其在光軸附近的折射力與周邊的折射力是比其他透鏡有很大的不同，因此軸上厚度對像面彎曲的影像很大。藉由低於條件式(6)的上限，就可防止像面彎曲倒向過多側。另一方面，藉由超過條件式(6)的下限，就可防止像面彎曲倒向不足側。因此，藉由滿足條件式(6)，就可防止攝像鏡頭的像面性倒向過多側或不足側。
滿足以下的條件式(6a)，更為理想。
0.07<T5/f<0.18………(6a)
此條件式(6a)，係在前記條件式(6)所規定的條件範圍之中，基於前記觀點等而又規定了更為理想的條件範圍。因此，理想係藉由滿足條件式(6a)，可更進一步增大上記效果。
透鏡全部是由塑膠材料所形成，較為理想。亦即，攝像鏡頭的透鏡是僅具有塑膠透鏡，較為理想。近年來，為了使含有固體攝像元件的攝像光學裝置全體小型化之目的，即使相同像素數的固體攝像元件，像素間距仍小，結果而言攝像面尺寸仍小者，已被開發。適合此種攝像面尺寸小之固體攝像元件的攝像鏡頭，係必須要使整體的焦距設計成比較短，因此導致各透鏡的曲率半徑或外徑都變得非常小。因此，若相較於需要費工的研磨加工才能製造的玻璃透鏡，藉由將所有透鏡都以射出成形所製造之塑膠透鏡來構成，即使曲率半徑或外徑小的透鏡，仍可廉價地大 量生產。又，塑膠透鏡係由於押型溫度較低，因此可抑制成形模具的耗損，其結果為，可減少成形模具的更換次數或維修次數，可謀求成本降低。
本發明所論之攝像鏡頭，係適合作為附帶影像輸入機能之數位機器(例如攜帶型終端)用的攝像鏡頭之使用，藉由將其與攝像元件等做組合，就可構成將被攝體之映像以光學性加以擷取然後以電性訊號加以輸出的攝像光學裝置。攝像光學裝置，係使用於被攝體之靜止影像攝影或動畫攝影的攝影機的構成主要構成要素的光學裝置，例如，從物體(亦即被攝體)側起依序具備：形成物體光學像的攝像鏡頭、和將被該攝像鏡頭所形成之光學像轉換成電性訊號的攝像元件所構成。然後，藉由將具有前述特徵構成的攝像鏡頭配置成，會在攝像元件的受光面(亦即攝像面)上形成有被攝體的光學像，就可實現小型、低成本且具有高性能之攝像光學裝置和具備其的數位機器。
作為附帶影像輸入機能之數位機器的例子，係可舉例數位相機、視訊攝影機、監視攝影機、車載攝影機、視訊電話用攝影機等之攝影機，又可舉例如，個人電腦、攜帶型終端(例如行動電話、行動電腦等小型且可攜帶的資訊機器終端)、這些的周邊機器(掃描器、印表機等)、其他可內建或外接於數位機器等的攝影機。由這些例子可知，藉由使用攝像光學裝置不只可以構成攝影機，藉由在各種機器上搭載攝像光學裝置，就可附加攝影機機能。例如，可構成附帶攝影機之行動電話等的附帶影像輸入機能 之數位機器。
圖15係作為附帶影像輸入機能之數位機器之一例，將數位機器DU的概略構成圖以模式性剖面來圖示。圖15所示的數位機器DU中所搭載的攝像光學裝置LU，係從物體(亦即被攝體)側起依序具備：用來形成物體光學像(像面)IM的攝像鏡頭LN(AX：光軸)；和平行平板PT(攝像元件SR的覆蓋玻璃；因應需要而配置的光學式低通濾光片，相當於紅外線截斷濾光片等之光學濾光片等)；和將被攝像鏡頭LN形成在受光面(攝像面)SS上的光學像IM轉換成電性訊號的攝像元件SR。以該攝像光學裝置LU來構成附帶影像輸入機能之數位機器DU的情況下，通常是在其本體內部配置攝像光學裝置LU，但在實現攝影機機能之際，可採用因應需要的形態。例如，可構成為，使單元化的攝像光學裝置LU可對數位機器DU的本體自由裝卸或是自由旋動。
攝像鏡頭LN係如前述，從物體側起依序是由第1~第5透鏡L1~L5所成的單焦點5片構成所成，是在攝像元件SR的受光面SS上形成光學像IM之構成。作為攝像元件SR，係可使用例如具有複數像素的CCD型影像感測器、CMOS型影像感測器等之固體攝像元件。攝像鏡頭LN，係被設置成會在攝像元件SR的光電轉換部亦即受光面SS上形成有被攝體的光學像IM，因此被攝像鏡頭LN所形成的光學像IM，係藉由攝像元件SR而被轉換成電性訊號。
數位機器DU，係除了攝像光學裝置LU以外，還具備訊號處理部1、控制部2、記憶體3、操作部4、顯示部5等。攝像元件SR所生成之訊號，係在訊號處理部1中因應需要而施行所定之數位影像處理或影像壓縮處理等，成為數位映像訊號而被記錄在記憶體3(半導體記憶體、光碟等)中，隨著情況而可透過纜線或是轉換成紅外線訊號等然後傳達至其他機器(例如行動電話的通訊機能)。控制部2係由微電腦所成，會集中進行攝影機能(靜止影像攝影機能、動畫攝影機能等)、影像再生機能等之機能的控制、對焦所需之透鏡移動機構之控制等。例如，為了進行被攝體之靜止影像攝影、動畫攝影之其中至少一方，藉由控制部2而對攝像光學裝置LU進行控制。顯示部5係為包含液晶螢幕等之顯示器的部分，使用已被攝像元件SR所轉換之影像訊號或是記憶體3中所記錄的影像資訊來進行影像顯示。操作部4係為包含操作按鈕(例如快門釋放鈕)、操作撥盤(例如攝影模式撥盤)等之操作構件的部分，會將操作者所操作輸入的資訊，傳達至控制部2。
接著，舉出第1~第7實施形態，更詳細說明攝像鏡頭LN的具體光學構成。圖1，圖3，圖5，圖7，圖9，圖11，圖13中係分別圖示處於無限遠合焦狀態下的攝像鏡頭LN的第1~第7實施形態的光學剖面。第j透鏡Lj係為位於從物體側起第j個位置的透鏡，被配置在攝像鏡頭LN之像側的平行平板PT，係想定為光學式低通濾光 片、IR截斷濾光片、固體攝像元件的保護玻璃等。構成攝像鏡頭LN的所有透鏡面係想定為非球面，所有的透鏡係想定是以塑膠材料為光學材料。又想定為，自動對焦或微距切換機能等時候的焦點位置對合，是使第1透鏡L1至第5透鏡L5一體移動而進行的全體對焦。
在第1~第7實施形態的攝像鏡頭LN中，係從物體側起，按照正的第1透鏡L1、開口光圈ST、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4及負的第5透鏡L5之順序而被配置。任一者均是，第1透鏡L1係凸面朝向物體側，第2透鏡L2係凸面朝向像側，第3透鏡L3係凹面朝向像側。又，第5透鏡的像側面係由，在與光軸AX之交點以外的位置具有變曲點的非球面所成。
順便一提，由於塑膠材料係在溫度變化時的折射率變化很大，因此若所有透鏡都是以塑膠透鏡來構成，則當周圍溫度變化之際，攝像鏡頭全體的像點位置會變動，存在有如此問題。可是最近逐漸知道，若在塑膠材料中混合無機微粒子，則可減小塑膠材料受到溫度變化之影響。詳細來說，一般若在透明的塑膠材料中混合微粒子，則會發生光的散射而導致穿透率降低，因此當作光學材料來使用是有困難的，但若將微粒子的大小縮得比穿透光束之波長還小，則可使散射在實質上不會發生。
又，雖然塑膠材料係為隨溫度上升而折射率下降，但無機粒子係為溫度上升則折射率上升。於是，利用它們的溫度依存性而使其彼此抵消作用，就可使得折射率變化幾 乎不會發生。具體而言，藉由在母材的塑膠材料中，分散有最大長度20奈米以下的無機粒子，就可成為折射率之溫度依存性極低的塑膠材料。例如，在丙烯酸樹脂中分散有氧化鈮(Nb2O5)之微粒子，就可縮小溫度變化所造成之折射率變化。
本發明所論之攝像鏡頭LN中，係在折射率比較大的正透鏡(例如第1透鏡L1、第4透鏡L4)、或所有的透鏡(第1~第5透鏡L1~L5)，採用此種分散有無機粒子的塑膠材料，就可將攝像鏡頭LN全體的溫度變化時的像點位置變動抑制成很小。
在上述各實施形態或後述的各實施例中，並沒有設計成，入射至固體攝像元件之攝像面的光束的主光線入射角，是在攝像周邊部必須要非常小。可是，在最近的技術中，藉由固體攝像元件的濾色片或晶片上微透鏡陣列之排列的重新設計，而逐漸可以減輕遮陰。具體而言，對攝像元件之攝像面的像素間距，若將彩色濾光片或晶片上微透鏡陣列之排列的間距設定得稍微小些，則越往攝像面之周邊部，相對於各像素而言，彩色濾光片或晶片上微透鏡陣列會越往攝像鏡頭光軸側平移，可將傾斜入射之光束，有效率地引導至各像素的受光部。藉此就可將固體攝像元件上所發生的遮陰，抑制成很小。在後述的各實施例中，係為針對前記要求的放寬，而朝向更加小型化邁進的設計例子。
[實施例]
以下，將實施本發明的攝像鏡頭之構成等，舉出實施例的建構資料等來做更具體的說明。此處所舉例的實施例1~7(EX1~7)，係為分別對應於前述第1~第7實施形態的數值實施例，表示第1~第7實施形態的光學構成圖(圖1，圖3，圖5，圖7，圖9，圖11，圖13)，係分別表示對應之實施例1~7的透鏡構成。
在各實施例的建構資料中，作為面資料，從左側的欄起依序表示面編號、曲率半徑r(mm)、軸上面間隔d(mm)、關於d線(波長：587.56nm)的折射率nd、關於d線的阿貝數vd、有效半徑(mm)。面編號標上*的面係為非球面，其面形狀係為，使用以面頂點為原點的本地直角座標系(X,Y,Z)的下式(AS)所定義。作為非球面資料係列示了非球面係數等。此外，各實施例的非球面資料中沒有標記的項的係數係為0；關於所有資料係為E-n=×10-n。
其中，h：對X軸(光軸AX)垂直方向之高度(h2=Y2+Z2)，X：高度h之位置上的光軸AX方向之弛垂量(面頂點基準)，R：基準曲率半徑(相當於曲率半徑r)， K：圓錐常數，Ai：i次的非球面係數。
作為各種資料，表示了攝像鏡頭全體的焦距(f,mm)、後焦點(fB,mm)、F值(F)、攝像元件SR的攝像面SS的對角線長(2Y’,mm；Y’：最大像高)、鏡頭全長(TL,mm)、半攝角(ω,°)，作為單透鏡資料還表示了各透鏡的焦距(mm)。其中，這裡所使用的後焦點fB係為從平行平板PT的像側面起至像面IM的距離，鏡頭全長TL係為從鏡頭最前面至像面IM的距離。又，表1中表示了各實施例的條件式對應值。
圖2，圖4，圖6，圖8，圖10，圖12，圖14係實施例1~7(EX1~7)的像差圖，(A)係表示球面像差(mm)，(B)係表示非點像差(mm)，(C)係表示扭曲像差(%)。於球面像差圖(A)中，實線係表示對d線(波長587.56nm)的球面像差量，虛線係表示對g線(波長435.84nm)的球面像差量，分別以從近軸像面起算的光軸AX方向之偏移量來表示，縱軸係表示F值。於非球面像差圖(B)中，虛線M係表示對d線的子午像面，實線S係表示對d線的弧矢像面，分別以從近軸像面起算的光軸AX方向之偏移量來表示，縱軸係表示像高Y’(mm)。於扭曲像差圖(C)中，橫軸係表示對d線的扭曲，縱軸係表示像高Y’(mm)。此外，最大像高Y’，係相當於攝像元件SR的攝像面SS的對角線長的一半。
實施例1的攝像鏡頭LN(圖1)，係從物體側起依序 由正的第1透鏡L1、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4、負的第5透鏡L5所構成，透鏡面全部都是非球面，在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間配置有開口光圈ST。以近軸的面形狀來觀看各透鏡的時候，第1透鏡L1係為往物體側凸出的正新月形透鏡，第2透鏡L2係為往像側凸出的正新月形透鏡，第3透鏡L3係為雙凹的負透鏡，第4透鏡L4係為往像側凸出的正新月形透鏡，第5透鏡L5係為在像側凹下的負新月形透鏡。
實施例2的攝像鏡頭LN(圖3)，係從物體側起依序由正的第1透鏡L1、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4、負的第5透鏡L5所構成，透鏡面全部都是非球面，在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間配置有開口光圈ST。以近軸的面形狀來觀看各透鏡的時候，第1透鏡L1係為往物體側凸出的正新月形透鏡，第2透鏡L2係為雙凸的正透鏡，第3透鏡L3係為雙凹的負透鏡，第4透鏡L4係為往像側凸出的正新月形透鏡，第5透鏡L5係為在像側凹下的負新月形透鏡。
實施例3的攝像鏡頭LN(圖5)，係從物體側起依序由正的第1透鏡L1、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4、負的第5透鏡L5所構成，透鏡面全部都是非球面，在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間配置有開口光圈ST。以近軸的面形狀來觀看各透鏡的時候，第1透鏡L1係為往物體側凸出的正新月形透鏡，第2透鏡L2係為雙凸的正透鏡，第3透鏡L3係為雙凹的負透 鏡，第4透鏡L4係為往像側凸出的正新月形透鏡，第5透鏡L5係為在像側凹下的負新月形透鏡。
實施例4的攝像鏡頭LN(圖7)，係從物體側起依序由正的第1透鏡L1、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4、負的第5透鏡L5所構成，透鏡面全部都是非球面，在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間配置有開口光圈ST。以近軸的面形狀來觀看各透鏡的時候，第1透鏡L1係為往物體側凸出的正新月形透鏡，第2透鏡L2係為往像側凸出的正新月形透鏡，第3透鏡L3係為雙凹的負透鏡，第4透鏡L4係為往像側凸出的正新月形透鏡，第5透鏡L5係為在像側凹下的負新月形透鏡。
實施例5的攝像鏡頭LN(圖9)，係從物體側起依序由正的第1透鏡L1、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4、負的第5透鏡L5所構成，透鏡面全部都是非球面，在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間配置有開口光圈ST。以近軸的面形狀來觀看各透鏡的時候，第1透鏡L1係為往物體側凸出的正新月形透鏡，第2透鏡L2係為往像側凸出的正新月形透鏡，第3透鏡L3係為雙凹的負透鏡，第4透鏡L4係為往像側凸出的正新月形透鏡，第5透鏡L5係為在像側凹下的負新月形透鏡。
實施例6的攝像鏡頭LN(圖11)，係從物體側起依序由正的第1透鏡L1、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4、負的第5透鏡L5所構成，透鏡面全部都是非球面，在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間配置 有開口光圈ST。以近軸的面形狀來觀看各透鏡的時候，第1透鏡L1係為往物體側凸出的正新月形透鏡，第2透鏡L2係為雙凸的正透鏡，第3透鏡L3係為在像側凹下的負新月形透鏡，第4透鏡L4係為往像側凸出的正新月形透鏡，第5透鏡L5係為在像側凹下的負新月形透鏡。
實施例7的攝像鏡頭LN(圖13)，係從物體側起依序由正的第1透鏡L1、正的第2透鏡L2、負的第3透鏡L3、正的第4透鏡L4、負的第5透鏡L5所構成，透鏡面全部都是非球面，在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間配置有開口光圈ST。以近軸的面形狀來觀看各透鏡的時候，第1透鏡L1係為往物體側凸出的正新月形透鏡，第2透鏡L2係為雙凸的正透鏡，第3透鏡L3係為在像側凹下的負新月形透鏡，第4透鏡L4係為往像側凸出的正新月形透鏡，第5透鏡L5係為在像側凹下的負新月形透鏡。
實施例1
實施例2
實施例3
實施例4
實施例5
實施例6
實施例7
DU‧‧‧數位機器
LU‧‧‧攝像光學裝置
LN‧‧‧攝像鏡頭
L1~L5‧‧‧第1~第5透鏡
ST‧‧‧開口光圈(光圈)
SR‧‧‧攝像元件
SS‧‧‧受光面(攝像面)
IM‧‧‧像面(光學像)
AX‧‧‧光軸
1‧‧‧訊號處理部
2‧‧‧控制部
3‧‧‧記憶體
4‧‧‧操作部
5‧‧‧顯示部
[圖1]第1實施形態(實施例1)的光學構成圖。
[圖2]實施例1的像差圖。
[圖3]第2實施形態(實施例2)的光學構成圖。
[圖4]實施例2的像差圖。
[圖5]第3實施形態(實施例3)的光學構成圖。
[圖6]實施例3的像差圖。
[圖7]第4實施形態(實施例4)的光學構成圖。
[圖8]實施例4的像差圖。
[圖9]第5實施形態(實施例5)的光學構成圖。
[圖10]實施例5的像差圖。
[圖11]第6實施形態(實施例6)的光學構成圖。
[圖12]實施例6的像差圖。
[圖13]第7實施形態(實施例7)的光學構成圖。
[圖14]實施例7的像差圖。
[圖15]搭載有攝像鏡頭之數位機器的概略構成例的模式圖。
LN‧‧‧攝像鏡頭
L1~L5‧‧‧第1~第5透鏡
ST‧‧‧開口光圈(光圈)
IM‧‧‧像面(光學像)
AX‧‧‧光軸
PT‧‧‧平行平板

Claims (13)

  1. 一種攝像鏡頭，係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足以下的條件式(1)：0<f1/f2<1.26………(1)其中，f1：第1透鏡之焦距，f2：第2透鏡之焦距。
  2. 一種攝像鏡頭，係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足以下的條件式(2)：-4.0<f3/f<-1.1………(2)其中，f3：第3透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
  3. 一種攝像鏡頭，係屬於用來使被攝體像成像在攝像元件之攝像面所需的攝像鏡頭，其特徵為，從物體側起依序由正的第1透鏡、開口光圈、正的第2透鏡、負的第3透鏡、正的第4透鏡、負的第5透鏡所組成，且滿足以下的條件式(1)及(2)： 0<f1/f2<1.26………(1) -4.0<f3/f<-1.1………(2)其中，f1：第1透鏡之焦距，f2：第2透鏡之焦距，f3：第3透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
  4. 如請求項1~3之任1項所記載之攝像鏡頭，其中，前記第1透鏡係凸面朝向物體側，前記第2透鏡係凸面朝向像側。
  5. 如請求項1~4之任1項所記載之攝像鏡頭，其中，前記第3透鏡係凹面朝向像側。
  6. 如請求項1~5之任1項所記載之攝像鏡頭，其中，滿足以下的條件式(3)：1.41<f2/f<10.0………(3)其中，f2：第2透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
  7. 如請求項1~6之任1項所記載之攝像鏡頭，其中，滿足以下的條件式(4)：1.0<f1/f<3.0………(4)其中，f1：第1透鏡之焦距，f：攝像鏡頭全體的焦距。
  8. 如請求項1~7之任1項所記載之攝像鏡頭，其中，滿足以下的條件式(5)：15<ν d3<31………(5)其中，ν d3：第3透鏡對d線的阿貝數。
  9. 如請求項1~8之任1項所記載之攝像鏡頭，其中，前記第5透鏡之像側面係具有非球面形狀，在其中心係具有負折射力，越往周邊則負折射力越弱，具有變曲點，且滿足以下的條件式(6)：0.05<T5/f<0.2………(6)其中，f：攝像鏡頭全體的焦距，T5：第5透鏡在光軸上之厚度。
  10. 如請求項1~9之任1項所記載之攝像鏡頭，其中，透鏡全部是由塑膠材料所形成。
  11. 一種攝像光學裝置，其特徵為，具備：請求項1~10之任1項所記載之攝像鏡頭；和將被形成在攝像面上之光學像轉換成電性訊號的攝像元件；前記攝像鏡頭係被設置成，使被攝體之光學像會被形成在前記攝像元件之攝像面上。
  12. 一種數位機器，其特徵為，藉由具備請求項11所記載之攝像光學裝置，而被附加了被攝體之靜止畫攝影、動畫攝影之其中至少一方之機能。
  13. 如請求項12所記載之數位機器，其中，係為攜帶型終端。
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