1375049 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種適合搭載於使用CCD(Charge
Coupled Device:電荷耦合器件）或 CMOS(Complementary • 5 Metal Oxide Semiconductor)等攝影元件的數位相機或利用 • 銀鹽膠卷的相機等的小型攝影裝置之固定焦點的攝影透 鏡。 鲁 【先前技術】 近年來’隨著個人電腦普及到一般家庭等，可以把所 10 攝衫的風景或人物像等的圖像信息輸入到個人電腦的數位 靜態相機（以下，簡稱為數位相機）急速普及。而且，在手機 普遍搭載有圖像輸入用模組相機（攜帶用模組相機）。 在這種攝影裝置中使用CCD或CMOS等攝影元件。近年 來，這些攝影元件的小型化得到發展，對攝影.裝置整體及 15搭載於其的攝影透鏡也要求小型化（緊凑性）。並且同時，攝 φ 〜元件的南像素化也得到發展，要求攝影透鏡的高解像、 高性能化。 、因此纟專利文獻1至6公開了以三片或四片透鏡構成 並利用非球面的攝影透鏡。例如在專利文獻4至6中，在四 20片透鏡構成中，從物體側依次配置正、負、正、正的光放 ‘ 〇率’在各透鏡面使用非球面形狀，而謀求小型化和高性 。並且’縮小第3透鏡的像側面的曲率半徑的絕對值， 吏像侧面具有比較強的正的光放大率。 【專利文獻1】專利公開平10_48516號公報 1375049 【專利文獻2】專利公開2002-221659號公報 【專利文獻3】專利公開2004-302057號公報 【專利文獻4】專利公開2004-341013號公報 【專利文獻5】專利公開2005-24581號公報 【專利文獻6】專利公開2005-24889號公報 如上所述，近年的攝影元件中，隨著小型化及高像素 化的發展，尤其對數位相機用的攝影透鏡要求高分辨性能
對攜帶用模組相機的攝影透 鏡來說，以往主要要求成本方面和緊凑性，但是在最近的 H)攜帶用模組相機中，也存在攝影元件的高像素化發展的傾 向，對於性能方面的要求也越來越高。 為此，希望開發出在成本、成像性能、以及緊凑性方 面得到综合改善的多種多樣的透鏡，例如，希望開發出如 下那樣的攝影透鏡：即能確保搭載在攜帶用模組相機的緊 15凑性，並在性能方面還考慮了對數位相機的搭載的低 且高性能。 見，成為三片或四片並使用非球面的構成 如在成像性能和緊湊性兼備方面不充分。並且 對於這種要求，例如可以考慮，為了謀求小型化和低 f本化’將透鏡片數作為三片或四片結構，為了謀求高性 能1匕，積極使用非球面。此時，非球面雖然貢獻於小型化 20和祕能化’但是在製造性方面不利且成本易變高，所以， 要充分考慮製造性為佳。在上述各專利文獻所述的 巧構成，但是，例 。並且，在專利文 1375049 透過第2透鏡、第3透鏡滿足條件式⑷⑺可以良好地校 正球面像差和絲星像差等高次像差的同時有利於小型化。 而且’在本發明的攝影透鏡中，第3透鏡的物體側的面 在光轴附近的曲率半徑的絕對值小於像側的面在光轴附近 5的四率半住的絕对值為理想。如此，透過使杨鐘倒的面具 有較強的正的光放大率，更有利於小型化和高性能化。 而且在本發明的攝影透鏡，第i透鏡、第2透鏡、第3 透鏡和第4透鏡，分別至少含有一個非球面為理想。由此， |容易料高像差性能。並且，將第1透鏡由光學玻璃構成的 1〇㈣，將第2透鏡、第3透鏡和第4透鏡由樹脂材料構成為理 想。由此可以減低諸像差（尤其色像差），並有利於輕量化。 而且，在本發明的攝影透鏡中，在第丨透鏡的光軸上的 物體側的面頂點位置和第1透鏡的光軸上的像側的面頂點 位置之間配置光欄為理想。由此，有利於全長的縮短化。 15 根據本發明的攝影透鏡結構為，從物體側依次具備， 物體側的面為凸形狀的正的以透鏡、物體側的面為凹形狀 的負的第2透鏡、在光軸附近具有正的光放大率的第3透 鏡 '在光軸附近將凸面朝向物體侧的負的彎月形狀的第4透 鏡，並且皆滿足以下的條件式（1)至（5)而構成，因此，可以 20 實現小型化的同時確保高成像性能。 【實施方式】 以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。 1375049 圖1表示作為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第1構 成例。該構成例，對應於後述的第1數值實施例（圖8(A)、圖 8(B))的透鏡構成。圖2至圖7分別表示在本實施方式的第2 至第7的構成例。第2構成例對應於後述的第2數值實施例 5 (圖9(A)、圖9(B))的透鏡構成。第3構成例對應於後述的第3 數值實施例（圖10(A)、圖10(B))的透鏡構成。第4構成例對 應於後述的第4數值實施例（圖11(A)、圖11(B))的透鏡構 成。第5構成例對應於後述的第5數值實施例（圖12(A)、圖 12(B))的透鏡構成。第6構成例對應於後述的第6數值實施例 10 (圖13(A)、圖13(B))的透鏡構成《第7構成例對應於後述的 第7數值實施例（圖14(A)、圖14(B))的透鏡構成。在圖1至圖 7，符號Si表示，以光欄St為0號以隨著朝向像侧（成像側）依 次增加的方式附加符號的第i個面。符號Ri表示面Si的曲率 半控。符號Di表示第i個面Si和第i+Ι個面Si+Ι在光轴Z1上的 15 面間隔。另外’由於各構成例的基本結構都相同，所以， 在以下’以圖1所示的攝影透鏡的構成例為基本進行說明， 根據需要還說明圖2至圖7的構成例。 該攝影透鏡，搭載在例如使用CCD或CMOS等的攝影元 件的攜帶用模组相機或數位相機等中而被使用。該攝影透 20 鏡沿光轴Z1，從物體侧依次配置光欄St、第1透鏡G1、第2 透鏡G2、第3透鏡G3及第4透鏡(34。在該攝影透鏡的成像面 (攝影面）Simg，配置CCD等的攝影元件（未圖示）。也可以， 在第4透鏡G4和成像面（攝影面）之間，配置有用於保護攝影 1375049 面的玻璃罩、紅外線截止濾光片或低通濾波器等的光學構 件CG。 光欄st是光學孔徑光欄，最好配置在第丨透鏡G1的物體 側的面頂點位置和像側的面頂點位置之間。但是，也可以， 5 如圃6及圖7的構成例，在第i透鏡G i的物體侧的面頂點位置 配置光攔St。
第1透鏡G1具有正的光放大率，成為在光軸附近將凸 面朝向物體側的彎月形狀。此處，也可以，如圖6及圖7的 構成例，第1透鏡G1，在光軸附近成為雙凸形狀。較佳為， 關於第1透鏡G1 ’例如物體側的面及像側的面中的至少一方 為非球面。特別較佳為，兩面皆為非球面。這種第i透鏡⑺ 最好由阿貝數大的光學玻璃構成。 第2透鏡G2具有負的光放大率，在光轴附近成為將凹 面朝向物體侧的彎月形狀。較佳為，關於第2透鏡G2，例如， 物體侧的面及像側的面中的至少一方為非球面，特別較佳 為’兩面均為非球面。 • 第3透鏡〇3在光軸附近具有正的光放大率。在圖丨構成 例中，第3透鏡G3，在光軸附近成為彎月形狀。或者，也可 以’如圖2至圖7的構成例那樣，在光軸附近成為雙凸形狀。 20其中，第3透鏡G3中，較佳為，物體側的面的光軸附近的曲 率半徑的絕對值，小於像側的面的光軸附近的曲率半徑的 ，，邑對值《佳為關於第3透鏡G3，例如，物體側的面及像 側的面中的至少-方為非球面，特別較佳為，兩面均為非 球面。在圖1的構成例中’第3透鏡G3的物體侧的面成為如 u/5049 下那樣的非球面，在光軸附近在物體側為凸形狀在周邊 邛在物體側為凹形狀。另一方面，像側的面成為如下^樣 的非球面，即在光軸附近在像側為凹形狀，在周邊部在像 側為凸形狀。 .5 第4透鏡G4，在光軸附近具有負的光放大李：並成為 . 將凸面朝向物體側的彎月形狀。較佳為，第4透鏡G::: 物體側面及像侧面中的至少一方為非球面。尤其是，較佳 為，在有效直徑的範圍内，物體側的面是越靠近周邊正的 _ 光放大率越弱的非球面形狀’像側的面是越靠近周邊負的 10光放大率越弱的非球面形狀。在圖1的構成例中，第4透鏡 G4的物體側的面成為如下那樣的非球面：即在光軸附近在 物體側凸形狀，在周邊部在物體側為凹形狀。另一方面， 像側的面成為如下那樣的非球面：即在光轴附近在像側為 凹形狀’在周邊部在像側為凸形狀。 15 第2透鏡G2、第3透鏡G3及第4透鏡G4比第1透鏡G1複 雜且形狀大。為此，第2透鏡G2、第3透鏡G3及第4透鏡CJ4， • 全部由樹脂材料構成為理想。由此，可高精度形成複雜的 非球面形狀，可以謀求攝影透鏡整體的輕量化。 該攝影透鏡，滿足以下的條件式（1)至（5)。此處，設f 20為整體的焦距，fl為第1透鏡G1的焦距，nl為第1透鏡G1的 對d線的折射率，y丨為第丨透鏡G丨的對d線的阿貝數，乜為 第2透鏡G2的焦距，f3為第3透鏡〇3的焦距。 接著’說明如上述結構的本實施方式的攝影透鏡的作 用及效果。 12 1375049 在本發明的攝影透鏡中’作為整體的四片的透鏡結構 中，使各透鏡的光放大率，從物體側依次為正、負、正、 負’透過適當設定各透鏡的面形狀並滿足規定的條件式， 可以維持高像差性能。並且，第1透鏡G1、第2透鏡G2、第 5 3透鏡G3及第4透鏡G4 :分別在至少一面具有非球面，因此 更有利維持像差性能。而且，透過第4透鏡G4具有負的光放 大率，有利於確保後焦點。假設，第4透鏡G4的正的光放大 率過於強，則難以確保充分的後焦點。並且，透過縮小第3 ! 透鏡G3的物體侧的面的曲率半徑的絕對值，並使物體側持 10 有比較強的光放大率’從而能夠提高像差性能。 而且，與第1透鏡G1至第3透鏡G3相比，在第4透鏡G4 中，光束按每視角被分離。為此，透過將作為最靠近攝影 元件的最終透鏡面的第4透鏡G4的像側的面，形成為在光軸 附近在像側為凹形狀而在周邊部在像側為凸形狀，從而可 15以適當進行按每視角的像差校正，光束向攝影元件的入射 角度被控制為一定的角度以下。從而，可以減少在成像面 全領域的光量不均勻，並有利與校正像面彎曲或歪曲像差 等。 在此，為了確保遠心性（亍P 一七卜y夕夕），即向 20攝影兀件的主光線的入射角度相對於光轴接近平行（在攝 影面的入射角度相對於攝影面的法線接近零），將光欄^盡 量配置在物體侧為理想。另一方面，光攔以配置在比面^ 更靠近物體侧時，該量（光攔St和面S1的距離）被作為光路長 度而被加算，所以在整體構成的小型化方面不利。從而， 13 1375049 5 10 15
20 在光轴Z1上在第1透鏡G1的物體側的面位置和像側的面位 置之間配置光欄St，由此，有利於遠心性的確保和全長的 縮短化《以下’對於各條件式的具體意義進行說明。 條件式（1)關於對於全系的焦距f的第1透鏡G1的焦距 若超出條件式（1)的下限，第i透鏡Gi的正的光放大率則 過於變強’導致球面像差的增加，並難以確保後焦點。另 一方面，若超出上限，則難以縮短全長，難以校正像面彎 曲、像散等，所以，不太理想。尤其，在該攝影透鏡中， 若滿足以下的條件式，可以更加良好地校正像差。 〇.7<fl/f<〇.9 ……(6) 條件式（2)和條件式（3)規定用於第！透鏡⑴的光學玻璃 的對d線的分散。透過滿足條件式（2)、（3)，可以抑制分散， 並可以減低軸上色像差。 條件式（4)關於對於全系統的焦距f的第2透鏡G2的焦 距f2,若超出條件式（4)的下限，則第2透鏡G2的負的光放大 率則過於變強，導致高次像差的增大。另—方面，若超出 上限，則第2透鏡G2的負的光放大率則過於變弱，而難以校 像面考曲和像散等。尤其，在該攝影透鏡中，若滿足以 下的條件式（7)，可以更加良好地校正像差。 〇-5<|f2/f|<i.〇 ……⑺ 條件式（5)與第3透鏡G3的焦距f3相對於全系的焦距£相 關，若超出條件式（5)的下限，第3透鏡G3的正的光放大率 則：於變強，像差性能劣化的同時，不能充分確保後焦。 另一方面，若超出上限，則第3透鏡G3的正的光放大率過於 變弱，而難以充分地校正像差。尤其，若毅以下的條件 14 25 1375049 式⑻可以更加平衡性良好地實現充分確保後焦和良好地 校正像差。 〇.8<f3/f<l_9 ……⑻ 如上述說明，在本實施方式的攝影透鏡中，以四片的 透鏡構成，適當設定各透鏡的形狀和光放大率的配置，由 於滿足規定的條件式，所以，實現小型化的同時，可以媒 保尚成像性能。 〔實施例〕 接著，說明本實施方式所相關的成像透鏡的具體數值 10實施例。以下，以第1數值實施例為基本概括說明第丨至第7 的數值實施例（實施例1至7)。 作為實施例1 ’在圖8(A) '圖8(B)表示對應於圖1所示 的攝影透鏡的構成的具體的透鏡數據。尤其，在圖8(A)表 示基本的透鏡數據，在圖8(B)表示有關非球面形狀的數 15 據。在圖8(A)所示的透鏡數據的面編號Si—欄，表示對應於 圖1所示的攝影透鏡的符號Si，將光欄St設為〇號，以隨著朝 向像側依次增加的方式附上符號的第i個（i=〇至1〇)的面的 號碼。在曲率半徑Ri的一欄表示，對應於在圖丨所示的符號 Ri，從物體侧起第i個面的曲率半徑的值。對於面間隔〇丨一 2〇 欄表示’對應於圖1所示的符號的從物體側起第i個面Si和第 i+1個面Si+1的光軸上的間隔，曲率半徑以和面間隔Di的值 的單位為毫米（mm)。在Ndj、vdj—攔，也包括玻璃罩cg， 分別表示從物體側第j個（j = l至5)的透鏡要素的對d線 (5 87 _6nm)的折射率及阿貝數的值。另外，「―」符號意味 15 1375049 著光欄St比面si更靠近像側。在圖8(A)的攔外，作為諸數 據’表示全系統的焦距f(mm)、F號碼（FNO.)的值》 另外，第1透鏡G1至第4透鏡G4的所有面成為非球面形 狀。在基本透鏡數據，作為這些非球面的曲率半徑表示光 5 軸附近的齿率半徑的數值： 在圖8(B)的非球面數據的數值，記號「E」表示緊接的 數值為以10為底的「幂指數」，表示將由以該10為底的指 數函數表示的數值乘算「E」的前面的數值。例如，若為「1〇E —〇2」，則表示「i 〇χ1〇·2」。 10 作為非球面數據記入由以下式（ASP)所示的非球面形 狀的式的各係數Ai、K的值。具體，Z表示從離開光軸高度h 位置的非球面上的點向非球面的頂點的切平面（與光軸垂 直的平面）引畫的垂線的長度實施例1的攝影透鏡 中’作為非球面係數Ai有效利用第3次至第10次的係數人3 15 至A10而表示。 Z=C*h2/{ 1+(1-K-C2*h2)1/2} +EAi-hi ......(ASP) 此處， Z:非球面的深度（mm) h:從光軸至透鏡面的距離（高度 20 K:離心率， C:近轴曲率=1/R， (R:近轴曲率半徑），
Ai:第i次（i為3以上的整數）的非球面係數。 16 1375049 與以上實施例1所相關的攝影透鏡同樣，將對應於圖2 所示的攝影透鏡的構成的具體的透鏡數據作為實施例2 ,在 圖9(A)、圖9(B)中表示。同樣’將對應於圖3所示的攝影透 鏡的構成的具體的透鏡數據作為實施例3，在圓1〇(A)、圖 5 l〇(S)中表示。同樣；將對應於圖4所示的攝影透鏡的構咸 的具體的透鏡數據作為實施例4，在圖U(A)、圖n(B)中表 示。同樣，將對應於圖5所示的攝影透鏡的構成的具體的透 鏡數據作為實施例5，在圖12(A)、圖12(B)中表示。同樣， 將對應於圖6所示的攝影透鏡的構成的具體的透鏡數據作 10為實施例6，在圖13(A)、圖13(B)中表示。同樣，將對應於 圖7所示的攝影透鏡的構成的具體的透鏡數據作為實施例 7 ’在圖14(A)、圖14(B)中表示。 圖15對各實施例概括表示對應於上述條件式（1)至（5) 的值。如圖15所示，各實施例的值全部處於條件式（1)至（5) 15 的數值範圍内。 在圖16(A)至圖16(C)表示實施例}的攝影透鏡的球面 像差、像散、及畸變（歪曲像差）。在各像差圖表示將d線作 為標準波長的像差，但是，在球面像差圖還表示對於8線（波 長435.8nm)、C線（波長656.3nm)的像差.在像散圖’實線表 20示弧矢方向，虛線表示正切方向的像差。同樣，在圖17(A) 至圖17(C)表示關於實施例2的諸像差。同樣，在圖18(A)至 圖18(C)表示關於實施例3的諸像差。同樣，在圖19(A)至圖 19(C)表示關於實施例4的諸像差。同樣，在圖2〇(A)至圖2〇(匸) 表示關於實施例5的諸像差。同樣，在圖21(A)至圖21(c)表
17 1375049 示關於實施例6的諸像差。同樣’在圖22(A)至圖22(C)表示 關於實施例7的諸像差。 從以上的各數值數據及各像差圖可以得知，對於各實 施例’在整體為四片的少數透鏡的結構中，發揮極其良好 5 的像差性能。 以上’舉幾個實施方式和實施例說明了本發明，但是， 本發明並不限定於上述實施方式和實施例，可以進行各種 變形。例如，各透鏡的成分的曲率半徑、面間隔及折射率 的值不限定於上述各數值實施例所示的值，還可以取其它 10 的值。並且’在上述實施方式和實施例中，第1至第4透鏡 的兩面皆為非球面，但並不限定於此。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第1構成例，對應於 15 實施例1的剖面圖。 圖2為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第2構成例，對應於 實施例2的剖面圖。 圖3為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第3構成例，對應於 實施例3的剖面圖。 20 圖4為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第4構成例，對應於 實施例4的剖面圖。 圖5為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第5構成例，對應於 實施例5的剖面圖。 18 1375049 圖6為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第6構成例，對應於 實施例6的剖面圖。 圖7為本發明的1實施方式的攝影透鏡的第7構成例，對應於 實施例7的剖面圖。 5 圖8為本發明的實施例1所相關的攝影透鏡的透鏡數據的 圖，（A)表示基本透鏡數據，（B)表示有關非球面的透鏡數據。 圖9為本發明的實施例2所相關的攝影透鏡的透鏡數據的 圖，（A)表示基本透鏡數據，（B)表示有關非球面的透鏡數據。 圖10為本發明的實施例3所相關的攝影透鏡的透鏡數據的 10 圖，（A)表示基本透鏡數據，（B)表示有關非球面的透鏡數據。 圖11為本發明的實施例4所相關的攝影透鏡的透鏡數據的 圖，（A)表示基本透鏡數據，（B)表示有關非球面的透鏡數據。 圖12為本發明的實施例5所相關的攝影透鏡的透鏡數據的 圖，（A)表示基本透鏡數據，（B)表示有關非球面的透鏡數據。 15 圖13為本發明的實施例6所相關的攝影透鏡的透鏡數據的 圖，（A)表示基本透鏡數據，（B)表示有關非球面的透鏡數據。 圖14是表示本發明的實施例7所相關的攝影透鏡的透鏡數 據的圖，（A)表示基本透鏡數據，（B)表示有關非球面的透鏡 數據。 20 圖15是在各實施例概括表示有關條件式的值的圖 圖16為本發明的實施例1所相關的攝影透鏡的諸像差的像 差圖，（A)表示球面像差，（B)表示像散，（C)表示畸變。 圖17為本發明的實施例2所相關的攝影透鏡的諸像差的像 差圖，（A)表示球面像差，（B)表示像散，（C)表示畸變。 19 1375049 圖18為本發明的實施例3所相關的攝影透鏡的諸像差的像 差圖’（A)表示球面像差，表示像散，表示畸變。 圖19為本發明的實施例4所相關的攝影透鏡的諸像差的像 差圖，（A)表示球面像差，（B)表示像散，（c)表示崎變。 5 圖20為本發明的實施制5所相關的攝影透鏡的諸像#的像 差圖，（A)表示球面像差，（B)表示像散，（c)表示畸變。…’ 圖21為本發明的實施例6所相關的攝影透鏡的諸像差的像 差圖，（A)表示球面像差，（B)表示像散，（c)表示畸變。 圖22為本發明的實施例7所相關的攝影透鏡的諸像差的像 10 差圖，（A)表示球面像差，（B)表示像散，（C)表示畸變。 【主要元件符號說明】 CG光學構件 G1第1透鏡 G2第2透鏡 G3第3透鏡 G4第4透鏡 St光欄 Z1光軸 Simg成像面 D0從物體側起第〇和第i透鏡面之間的面間隔 D1從物體側起第1和第2透鏡面之間的面間隔 D2從物體側起第2和第3透鏡面之間的面間隔 D3從物體侧起第3和第4透鏡面之間的面間隔 D4從物體侧起第4和第5透鏡面之間的面間隔 .D5從物體侧起第5和第6透鏡面之間的面間隔 D6從物體侧起第6和第7透鏡面之間的面間隔 D7從物體侧起第7和第8透鏡面之間的面間隔 D8從物體侧起第8和第9透鏡面之間的面間隔 20 1375049 D9從物體側起第9和第10透鏡面之間的面間隔 D10從物體側起第10和第11透鏡面之間的面間隔 R1從物體側第1透鏡面的曲率半徑 R2從物體側第2透鏡面的曲率半徑 R3從龄體倒第3透鏡面的曲率半徑 R4從物體側第4透鏡面的曲率半徑 R5從物體側第5透鏡面的曲率半徑 R6從物體側第6透鏡面的曲率半和 R7從物體側第7透鏡面的曲率半徑 R8從物體侧第8透鏡面的曲率半^ R9從物體侧第9透鏡面的曲率半^ R1〇從物體側第10透鏡面的曲率
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