TWM494920U - 攝影透鏡以及具備攝影透鏡的攝影裝置 - Google Patents

攝影透鏡以及具備攝影透鏡的攝影裝置 Download PDF

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TWM494920U
TWM494920U TW103215708U TW103215708U TWM494920U TW M494920 U TWM494920 U TW M494920U TW 103215708 U TW103215708 U TW 103215708U TW 103215708 U TW103215708 U TW 103215708U TW M494920 U TWM494920 U TW M494920U
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TW103215708U
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Kazuya Yoneyama
Takayuki Noda
Yoshiaki Ishii
Original Assignee
Fujifilm Corp
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    • 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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Description

攝影透鏡以及具備攝影透鏡的攝影裝置
本新型是有關於使被攝體的光學像成像於電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等攝影元件上的定焦點的攝影透鏡、以及搭載該攝影透鏡進行拍攝的數位靜態相機(digital still camera)或具有相機的行動電話機以及個人數位助理(Personal Digital Assistance，PDA)、智慧型電話(smartphone)、平板(tablet)型終端機以及可攜式遊戲機等攝影裝置。
隨著個人電腦(personal computer)向一般家庭等的普及，可將拍攝的風景或人物像等圖像資訊輸入至個人電腦的數位靜態相機正在快速地普及。又，在行動電話、智慧型電話或平板型終端機中亦大多搭載有圖像輸入用的相機模組(camera module)。在此種具有攝影功能的機器中使用CCD或CMOS等攝影元件。近年來，該等攝影元件亦越來越高畫素化，從而要求攝影透鏡高解析化、高性能化。例如要求應對5百萬畫素(megapixel) 以上，進而更佳為8百萬畫素以上的高畫素的性能。
為滿足所述要求，考慮使攝影透鏡為透鏡片數比較多的5片構成。例如，在專利文獻1以及專利文獻2中提出一種5片構成的攝影透鏡，其自物體側依序包含：第1透鏡，具有正折射力；第2透鏡，具有負折射力；第3透鏡，具有正折射力；第4透鏡，具有正折射力；以及第5透鏡，具有負折射力。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4792605號公報
[專利文獻2]美國專利申請公開第2013/057968號說明書
另一方面，尤其是針對用於如可攜終端機、智慧型電話或平板型終端機等般的越來越薄型化的裝置的攝影透鏡要求實現如下的攝影透鏡，其具有亦可應對滿足高解析化的要求的大尺寸的攝影元件的廣視場角(field angle)。專利文獻1記載的攝影透鏡的視場角窄，難以應用於滿足高解析化的要求的攝影元件。又，專利文獻2記載的攝影透鏡對像散的修正不充分，因此由像高所引起的像面的變動大，需要遍及配置有攝影元件的整個像面更均勻地修正像差。
本新型是鑒於所述方面而完成者，其目的在於提供一種攝影透鏡、以及可搭載該攝影透鏡而獲取高解析的攝影圖像的攝影裝置，該攝影透鏡具有可應用於滿足高解析化的要求的攝影元 件的廣視場角，且自中心視場角至周邊視場角實現高成像性能。
本新型的攝影透鏡的特徵在於，實質上包含5個透鏡，且滿足下述條件式，即自物體側依序包含：第1透鏡，具有正折射力，且使凸面朝向物體側；第2透鏡，具有負折射力，且為使凸面朝向像側的凹凸(meniscus)形狀；第3透鏡，具有正折射力，且為使凸面朝向像側的凹凸形狀；第4透鏡，具有正折射力，且為使凸面朝向像側的凹凸形狀；以及第5透鏡，具有負折射力，使凹面朝向像側，且像側的面具有至少一個反曲點。
1.15<f/f1<1.7 (1)
其中設為：f：整個系統的焦點距離；f1：第1透鏡的焦點距離。
再者，在本新型的攝影透鏡中，「實質上包含5個透鏡」是指本新型的攝影透鏡除5個透鏡以外，實質上還包括不具有折射力的透鏡、光闌或蓋玻璃(cover glass)等透鏡以外的光學要素、透鏡凸緣(lens flange)、透鏡筒(lens barrel)、攝影元件、抖動修正機構等機構部分等。又，所述透鏡的面形狀或折射力的符號在包含非球面的情況下設為在近軸區域考慮者。
本新型的攝影透鏡中，進而，可藉由採用如下較佳的構 成來滿足而使光學性能更良好。
本新型的攝影透鏡中，較佳為第1透鏡為凹凸形狀。
又，本新型的攝影透鏡中，較佳進而具備配置在較第2透鏡的物體側的面更靠物體側的孔徑光闌。
又，本新型的攝影透鏡中，較佳為第5透鏡為雙凹形狀。
本新型的攝影透鏡，較佳為滿足以下條件式(1-1)至條件式(7-1)中的任一者。再者，作為本新型的較佳形態，既可滿足條件式(1-1)至條件式(7-1)中的任一者，或者亦可滿足任意組合。
1.22<f/f1<1.6 (1-1)
1.25<f/f1<1.55 (1-2)
-1.48<f/f45<0 (2)
-1.25<f/f45<0 (2-1)
-1.1<f/f45<-0.05 (2-2)
-1.5<f12/f45<0 (3)
-1.45<f12/f45<-0.05 (3-1)
-0.3<f/f345<0.35 (4)
-0.29<f/f345<0.2 (4-1)
-0.95<f/f2<-0.65 (5)
-0.9<f/f2<-0.68 (5-1)
0.05<f/f3<0.95 (6)
0.06<f/f3<0.9 (6-1)
0.48<f/f4<1.57 (7)
0.5<f/f4<1.56 (7-1)
其中設為：f：整個系統的焦點距離；f1：第1透鏡的焦點距離；f2：第2透鏡的焦點距離；f3：第3透鏡的焦點距離；f4：第4透鏡的焦點距離；f12：第1透鏡與第2透鏡的合成焦點距離；f45：第4透鏡與第5透鏡的合成焦點距離；f345：自第3透鏡至第5透鏡的合成焦點距離。
本新型的攝影裝置包括本新型的攝影透鏡。
根據本新型的攝影透鏡，在整體上為5片的透鏡構成中，使各透鏡要素的構成最佳化，尤其是較佳地構成第1透鏡至第5透鏡的形狀，因此可實現如下的透鏡系統，其具有能應用於滿足高解析化的要求的攝影元件的廣視場角，且自中心視場角至周邊視場角具有高成像性能。
又，根據本新型的攝影裝置，輸出與藉由本新型的具有高成像性能的攝影透鏡而形成的光學像對應的攝影信號，因此可獲取高解析的攝影圖像。
1、501‧‧‧攝影裝置
2‧‧‧軸上光束
3‧‧‧最大視場角的光束
100‧‧‧攝影元件
541‧‧‧相機部
CG‧‧‧光學構件
D1~D13‧‧‧面間隔
L‧‧‧攝影透鏡
L1‧‧‧第1透鏡
L2‧‧‧第2透鏡
L3‧‧‧第3透鏡
L4‧‧‧第4透鏡
L5‧‧‧第5透鏡
R1~R13‧‧‧曲率半徑
R14‧‧‧像面
St‧‧‧孔徑光闌
Z1‧‧‧光軸
圖1是表示本新型的一實施方式的攝影透鏡的第1構成例的圖，且是與實施例1對應的透鏡剖面圖。
圖2是表示本新型的一實施方式的攝影透鏡的第2構成例的圖，且是與實施例2對應的透鏡剖面圖。
圖3是表示本新型的一實施方式的攝影透鏡的第3構成例的圖，且是與實施例3對應的透鏡剖面圖。
圖4是表示本新型的一實施方式的攝影透鏡的第4構成例的圖，且是與實施例4對應的透鏡剖面圖。
圖5是表示本新型的一實施方式的攝影透鏡的第5構成例的圖，且是與實施例5對應的透鏡剖面圖。
圖6是表示圖1所示的攝影透鏡的光路的透鏡剖面圖。
圖7(A)~圖7(D)是表示本新型的實施例1的攝影透鏡的諸像差的像差圖，圖7(A)表示球面像差，圖7(B)表示像散(像面彎曲)，圖7(C)表示畸變像差，圖7(D)表示倍率色像差。
圖8(A)~圖8(D)是表示本新型的實施例2的攝影透鏡的諸像差的像差圖，圖8(A)表示球面像差，圖8(B)表示像散(像面彎曲)，圖8(C)表示畸變像差，圖8(D)表示倍率色像差。
圖9(A)~圖9(D)是表示本新型的實施例3的攝影透鏡 的諸像差的像差圖，圖9(A)表示球面像差，圖9(B)表示像散(像面彎曲)，圖9(C)表示畸變像差，圖9(D)表示倍率色像差。
圖10(A)~圖10(D)是表示本新型的實施例4的攝影透鏡的諸像差的像差圖，圖10(A)表示球面像差，圖10(B)表示像散(像面彎曲)，圖10(C)表示畸變像差，圖10(D)表示倍率色像差。
圖11(A)~圖11(D)是表示本新型的實施例5的攝影透鏡的諸像差的像差圖，圖11(A)表示球面像差，圖11(B)表示像散(像面彎曲)，圖11(C)表示畸變像差，圖11(D)表示倍率色像差。
圖12是表示具備本新型的攝影透鏡的行動電話終端機即攝影裝置的圖。
圖13是表示具備本新型的攝影透鏡的智慧型電話即攝影裝置的圖。
以下，參照圖式對本新型的實施方式進行詳細說明。
圖1表示本新型的第1實施方式的攝影透鏡的第1構成例。該構成例對應於下述的第1數值實施例(表1、表2)的透鏡構成。同樣地，將與下述的第2實施方式至第5實施方式的攝影透鏡對應的第2構成例至第5構成例的剖面構成示於圖2~圖5中。第2構成例至第5構成例對應於下述的第2數值實施例至第5 數值實施例(表3~表10)的透鏡構成。圖1~圖5中，符號Ri表示以將最靠物體側的透鏡要素的面作為第1個，且隨著朝向像側(成像側)而依序增加的方式附上符號的第i個面的曲率半徑。符號Di表示第i個面與第i+1個面的在光軸Z1上的面間隔。再者，各構成例中基本構成均相同，因此以下，以圖1所示的攝影透鏡的構成例為基礎進行說明，根據需要亦對圖2~圖5的構成例進行說明。又，圖6是表示圖1所示的攝影透鏡L的光路的透鏡剖面圖。圖6中表示自位於無限遠的距離的物點起的軸上光束2以及最大視場角的光束3的各光路。
本新型的實施方式的攝影透鏡L為適於用於使用有CCD或CMOS等攝影元件的各種攝影機器、尤其是比較小型的可攜終端機器例如數位靜態相機、具有相機的行動電話、智慧型電話、平板型終端機以及PDA等者。該攝影透鏡L沿光軸Z1，自物體側依序包括第1透鏡L1、第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4、以及第5透鏡L5。
圖12中表示本新型的實施方式的攝影裝置1即行動電話終端機的概觀圖。本新型的實施方式的攝影裝置1包括如下部分而構成，即包括：本實施方式的攝影透鏡L；以及CCD等攝影元件100(參照圖1)，輸出與藉由該攝影透鏡L而形成的光學像對應的攝影信號。攝影元件100配置在該攝影透鏡L的成像面(像面R14)上。
圖13中表示本新型的實施方式的攝影裝置501即智慧 型電話的概觀圖。本新型的實施方式的攝影裝置501包括相機部541而構成，該相機部541包括：本實施方式的攝影透鏡L；以及CCD等攝影元件100(參照圖1)，輸出與藉由該攝影透鏡L而形成的光學像對應的攝影信號。攝影元件100配置在該攝影透鏡L的成像面(像面R14)上。
在第5透鏡L5與攝影元件100之間，亦可根據安裝攝影透鏡L的相機側的構成而配置有各種光學構件CG。例如亦可配置有攝影面保護用的蓋玻璃或紅外線截止濾光器(cut filter)等平板狀的光學構件。該情形時，作為光學構件CG，例如亦可使用對平板狀的蓋玻璃實施具有紅外線截止濾光器或中密度濾光器(neutral density filter)等濾光器效果的塗敷而得者、或者具有同樣效果的材料。
又，亦可不使用光學構件CG，而是對第5透鏡L5實施塗敷等來使之具有與光學構件CG同等的效果。由此，可實現零件件數的削減與透鏡總長的縮短。
又，該攝影透鏡L較佳為包括孔徑光闌St，該孔徑光闌St配置在較第2透鏡L2的物體側的面更靠物體側。在將孔徑光闌St如此般配置在較第2透鏡L2的物體側的面更靠物體側，尤其是在成像區域的周邊部中，可抑制通過光學系統的光線向成像面(攝影元件)的入射角變大。再者，「配置在較第2透鏡L2的物體側的面更靠物體側」是指，光軸方向上的孔徑光闌的位置位於與軸上邊緣光線和第2透鏡L2的物體側的面的交點相同的位置或較其 更靠物體側。又，亦可如各實施方式的攝影透鏡L般，將孔徑光闌St在光軸方向上配置在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間。該情形時，可良好地修正像面彎曲。
該攝影透鏡L中，第1透鏡L1在光軸附近具有正折射力，且在光軸附近使凸面朝向物體側。藉由使佔據主要的成像功能的第1透鏡L1在光軸附近為使凸面朝向物體側的形狀，而使第1透鏡L1具有充分的正折射力，因此可較佳地使透鏡總長縮短化。又，第1透鏡L1較佳為在光軸附近為使凹面朝向像側的凹凸形狀。該情形時，可使第1透鏡L1的後側主點位置靠近物體側，因此可較佳地使透鏡總長縮短化。
第2透鏡L2在光軸附近具有負折射力。藉此，可良好地修正光線通過第1透鏡L1時所產生的球面像差以及軸上色像差。又，第2透鏡L2在光軸附近為使凸面朝向像側的凹凸形狀。藉由使第2透鏡L2在光軸附近為使凸面朝向像側的凹凸形狀，而可使第2透鏡L2的後側主點位置靠近物體側，因此可較佳地使透鏡總長縮短化。
第3透鏡L3在光軸附近具有正折射力。藉此，可較佳地修正球面像差。又，第3透鏡L3在光軸附近為使凸面朝向像側的凹凸形狀。藉由使第3透鏡L3在光軸附近為使凸面朝向像側的凹凸形狀，而可較佳地抑制像散的產生，易於實現廣視場角化。
第4透鏡L4在光軸附近具有正折射力。藉此，尤其是在中間視場角，可較佳地抑制通過光學系統的光線向成像面(攝 影元件)的入射角變大。又，第4透鏡L4在光軸附近為使凸面朝向像側的凹凸形狀。藉由使第4透鏡L4在光軸附近為使凸面朝向像側的凹凸形狀，而可使入射至第4透鏡L4的物體側的面的入射角變小，從而可抑制諸像差的產生。因此，可較佳地修正伴隨透鏡總長的縮短化而易於產生的畸變(distortion)、倍率色像差以及像散。
第5透鏡L5在光軸附近具有負折射力。若將自第1透鏡L1至第4透鏡L4視為1個正光學系統，則藉由第5透鏡L5具有負折射力，而可使攝影透鏡L整體為攝遠(telephoto)型構成，因此可使攝影透鏡L整體的後側主點位置靠近物體側，從而可較佳地使透鏡總長縮短化。
又，如第1實施方式至第5實施方式所示，較佳為使第5透鏡L5在光軸附近為雙凹形狀。該情形時，可抑制第5透鏡L5的各面的曲率的絕對值變得過大，並且可充分增強第5透鏡L5的負折射力。又，藉由使第5透鏡L5在光軸附近為雙凹形狀，可良好地修正像面彎曲。
進而，如第1實施方式至第5實施方式所示，較佳為第5透鏡L5在光軸附近使凹面朝向像側，且使第5透鏡L5的像側的面為具有至少1個反曲點的非球面形狀。該情形時，尤其是在成像區域的周邊部，可抑制通過光學系統的光線向成像面(攝影元件)的入射角變大。再者，第5透鏡L5的像側的面的「反曲點」是指，第5透鏡L5的像側的面形狀相對於像側而自凸形狀切換為 凹形狀(或自凹形狀切換為凸形狀)的點。反曲點的位置只要為第5透鏡L5的像側的面的有效直徑內，則可配置在自光軸向半徑方向外側的任意位置上。
根據所述攝影透鏡L，在整體上為5片的透鏡構成中，可使第1透鏡L1至第5透鏡L5的各透鏡要素的構成最佳化，因此可實現如下的透鏡系統，其具有可應用於滿足高解析化的要求的攝影元件的廣視場角，且自中心視場角至周邊視場角具有高成像性能。
該攝影透鏡L為了實現高性能化，較佳為在第1透鏡L1至第5透鏡L5的各透鏡的至少一面使用非球面。
又，構成攝影透鏡L的各透鏡L1至透鏡L5較佳為不為接合透鏡而為單透鏡。其原因在於，與將各透鏡L1至透鏡L5中的任一者設為接合透鏡的情形相比非球面數多，因此各透鏡的設計自由度提高，可較佳地實現透鏡總長的縮短化。
又，在以例如如第1實施方式~第5實施方式的攝影透鏡般使總視場角成為69度以上的方式，設定所述攝影透鏡L的第1透鏡L1至第5透鏡L5的各透鏡構成的情形時，可將攝影透鏡L較佳地應用於滿足行動電話等的高解析化的要求的大小的攝影元件。與此相對，專利文獻1記載的透鏡系統的總視場角為64度左右，難以應用於滿足行動電話等的高解析化的要求的大小的攝影元件。
接下來，對與以所述方式構成的攝影透鏡L的條件式相 關的作用以及效果進行更詳細說明。再者，關於下述各條件式，攝影透鏡L較佳為滿足各條件式中的任一者或任意組合。所滿足的條件式較佳為根據對攝影透鏡L要求的事項而適當選擇。
首先，第1透鏡L1的焦點距離f1以及整個系統的焦點距離f，更佳為滿足以下條件式(1)。
1.15<f/f1<1.7 (1)
條件式(1)規定整個系統的焦點距離f相對於第1透鏡L1的焦點距離f1的比的較佳數值範圍。以不成為條件式(1)的下限以下的方式確保第1透鏡L1的折射力，藉此第1透鏡L1的正折射力相對於整個系統的折射力而不會過弱，可良好地修正諸像差，並且可較佳使透鏡總長縮短化。以不成為條件式(1)的上限以上的方式維持第1透鏡L1的折射力，藉此第1透鏡L1的正折射力相對於整個系統的折射力而不會過強，尤其是可良好地修正球面像差與像散。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(1-1)，進而佳為滿足條件式(1-2)。
1.22<f/f1<1.6 (1-1)
1.25<f/f1<1.55 (1-2)
第4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45以及整 個系統的焦點距離f，較佳為滿足以下條件式(2)。
-1.48<f/f45<0 (2)
條件式(2)規定整個系統的焦點距離f相對於第4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45的比的較佳數值範圍。以不成為條件式(2)的下限以下的方式維持第4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45，藉此包含第4透鏡L4與第5透鏡L5的透鏡群的負折射力相對於整個系統的折射力而不會過強，無須將包含第1透鏡L1至第3透鏡L3的透鏡群的正折射力增強至必要程度以上，因此可抑制高階的球面像差的產生。因此，可較佳地實現透鏡總長的縮短化與高解析性能。以不成為條件式(2)的上限以上的方式確保第4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45，藉此包含配置在攝影透鏡L的像側的第4透鏡L4與第5透鏡L5的透鏡群的負折射力相對於整個系統的折射力而不會過弱，有利於透鏡總長的縮短化。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(2-1)，進而佳為滿足條件式(2-2)。
-1.25<f/f45<0 (2-1)
-1.1<f/f45<-0.05 (2-2)
第1透鏡L1與第2透鏡L2的合成焦點距離f12以及第 4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45，較佳為滿足以下條件式(3)。
-1.5<f12/f45<0 (3)
條件式(3)規定第1透鏡L1與第2透鏡L2的合成焦點距離f12相對於第4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45的比的較佳數值範圍。以不成為條件式(3)的下限以下的方式維持第4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45，藉此包含第4透鏡L4與第5透鏡L5的透鏡群的折射力相對於包含第1透鏡L1與第2透鏡L2的透鏡群的折射力而不會過強，可抑制像面彎曲的修正不足。以不成為條件式(3)的上限以上的方式確保第4透鏡L4與第5透鏡L5的合成焦點距離f45，藉此包含第4透鏡L4與第5透鏡L5的透鏡群的折射力相對於包含第1透鏡L1與第2透鏡L2的透鏡群的折射力而不會過弱，有利於透鏡總長的縮短化。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(3-1)，進而佳為滿足條件式(3-2)。
-1.45<f12/f45<-0.05 (3-1)
-1.4<f12/f45<-0.1 (3-2)
自第3透鏡L3至第5透鏡L5的合成焦點距離f345以 及整個系統的焦點距離f，較佳為滿足以下條件式(4)。
-0.3<f/f345<0.35 (4)
條件式(4)規定整個系統的焦點距離f相對於自第3透鏡L3至第5透鏡L5的合成焦點距離f345的比的較佳數值範圍。以不成為條件式(4)的下限以下的方式維持自第3透鏡L3至第5透鏡L5的合成焦點距離f345，藉此包含第3透鏡L3至第5透鏡L5的透鏡群的折射力相對於整個系統的折射力而不會過強，尤其是在中間視場角，可抑制通過光學系統的光線向成像面(攝影元件)的入射角變大。以不成為條件式(4)的上限以上的方式維持自第3透鏡L3至第5透鏡L5的合成焦點距離f345，藉此包含第3透鏡L3至第5透鏡L5的透鏡群的折射力相對於整個系統的折射力而不會過強，可較佳地實現透鏡總長的縮短化。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(4-1)，進而佳為滿足條件式(4-2)。
-0.29<f/f345<0.2 (4-1)
-0.28<f/f345<0.1 (4-2)
第2透鏡L2的焦點距離f2以及整個系統的焦點距離f，更佳為滿足以下條件式(5)。
-0.95<f/f2<-0.65 (5)
條件式(5)規定整個系統的焦點距離f相對於第2透鏡L2的焦點距離f2的比的較佳數值範圍。以不成為條件式(5)的下限以下的方式維持第2透鏡L2的折射力，藉此第2透鏡L2的負折射力相對於整個系統的折射力而不會過強，可較佳使透鏡總長縮短化。以不成為條件式(5)的上限以上的方式確保第2透鏡L2的折射力，藉此第2透鏡L2的負折射力相對於整個系統的折射力而不會過弱，尤其是可良好地修正軸上色像差。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(5-1)。
-0.9<f/f2<-0.68 (5-1)
第3透鏡L3的焦點距離f3以及整個系統的焦點距離f，更佳為滿足以下條件式(6)。
0.05<f/f3<0.95 (6)
條件式(6)規定整個系統的焦點距離f相對於第3透鏡L3的焦點距離f3的比的較佳數值範圍。以不成為條件式(6)的下限以下的方式確保第3透鏡L3的折射力，藉此第3透鏡L3的正折射力相對於整個系統的折射力而不會過弱，可較佳地使透鏡總 長縮短化。以不成為條件式(6)的上限以上的方式維持第3透鏡L3的折射力，藉此第3透鏡L3的正折射力相對於整個系統的折射力而不會過強，可良好地修正球面像差。為了進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(6-1)，進而佳為滿足條件式(6-2)。
0.06<f/f3<0.9 (6-1)
0.1<f/f3<0.7 (6-2)
第4透鏡L4的焦點距離f4以及整個系統的焦點距離f，更佳為滿足以下條件式(7)。
0.48<f/f4<1.57 (7)
條件式(7)規定整個系統的焦點距離f相對於第4透鏡L4的焦點距離f4的比的較佳數值範圍。以不成為條件式(7)的下限以下的方式確保第4透鏡L4的折射力，藉此第4透鏡L4的正折射力相對於整個系統的折射力而不會過弱，尤其是在中間視場角，可抑制通過光學系統的光線向成像面(攝影元件)的入射角變大。又，藉由不成為條件式(7)的下限以下而可較佳地修正畸變像差以及倍率色像差。以不成為條件式(7)的上限以上的方式維持第4透鏡L4的折射力，藉此第4透鏡L4的正折射力相對於整個系統的折射力而不會過強，尤其是可良好地修正球面像差與 像散。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(7-1)。
0.5<f/f4<1.56 (7-1)
如以上所說明，根據本新型的實施方式的攝影透鏡L，在整體上為5片的透鏡構成中，使各透鏡要素的構成最佳化，因此可實現具有廣視場角、且自中心視場角至周邊視場角具有高成像性能的透鏡系統。
又，本新型的實施方式的攝影透鏡藉由適當地滿足較佳條件，而可實現更高成像性能。又，根據本實施方式的攝影裝置，輸出與藉由本實施方式的高性能的攝影透鏡而形成的光學像對應的攝影信號，因此可自中心視場角至周邊視場角獲取高解析的撮影圖像。
下面，對本新型的實施方式的攝影透鏡的具體數值實施例進行說明。以下，匯總說明多個數值實施例。
下述的表1以及表2表示與圖1所示的攝影透鏡的構成對應的具體的透鏡資料。尤其是，表1中表示其基本的透鏡資料，表2中表示與非球面相關的資料。表1中所示的透鏡資料的面編號Si的欄，表示針對實施例1的攝影透鏡以將最靠物體側的透鏡要素的面作為第1個(將孔徑光闌St設為第3個)，且隨著朝向像側而依序增加的方式附上符號的第i個面的編號。曲率半徑Ri的欄，與圖1中附上的符號Ri對應而表示自物體側第i個面的曲率 半徑的值(mm)。至於面間隔Di的欄，亦同樣地表示自物體側第i個面Si與第i+1個面Si+1的於光軸上的間隔(mm)。Ndj的欄表示自物體側第j個光學要素相對於d線(587.6nm)的折射率的值。vdj的欄表示自物體側第j個光學要素相對於d線的阿貝數的值。再者，各透鏡資料中，作為諸資料而分別表示有整個系統的焦點距離f(mm)、及後焦點(back focus)Bf(mm)的值。再者，所述後焦點Bf表示進行空氣換算所得的值。
該實施例1的攝影透鏡的第1透鏡L1至第5透鏡L5的兩面均成為非球面形狀。表1的基本透鏡資料中，作為該等非球面的曲率半徑而表示有光軸附近的曲率半徑(近軸曲率半徑)的數值。
表2中表示實施例1的攝影透鏡的非球面資料。作為非球面資料而表示的數值中，記號「E」表示其後續的數值是以10為底數的「冪指數」，且表示將以該10為底數的指數函數表示的數值乘以「E」前面的數值。例如，若為「1.0E-02」，則表示「1.0×10-2 」。
作為非球面資料，記述有藉由以下的式(A)表示的非球面形狀的式中的各係數Ai、KA的值。更詳細而言，Z表示自位於距光軸為高度h的位置的非球面上的點引至非球面的頂點的切平面(與光軸垂直的平面)的垂線的長度(mm)。
Z=C．h2 /{1+(1-KA．C2 ．h2 )1/2 }+ΣAi．hi (A)
其中設為： Z：非球面的深度(mm)；h：自光軸至透鏡面為止的距離(高度)(mm)；C：近軸曲率=1/R；(R：近軸曲率半徑)；Ai：第i次(i為3以上的整數)非球面係數；KA：非球面係數。
與以上的實施例1的攝影透鏡同樣地，將與圖2~圖5所示的攝影透鏡的構成對應的具體的透鏡資料作為實施例2至實施例5而顯示於表3~表10中。該等實施例1~實施例5的攝影透鏡中，第1透鏡L1至第5透鏡L5的兩面均為非球面形狀。
圖7(A)~圖7(D)分別表示實施例1的攝影透鏡的球面像差、像散、畸變、倍率色像差(倍率的色像差)圖。在表示球面像差、像散(像面彎曲)、畸變的各像差圖中，表示以d線(波長587.6nm)為基準波長的像差。在球面像差圖、倍率色像差圖中，亦表示有F線(波長486.1nm)、C線(波長656.3nm)的像差。又，在球面像差圖中亦表示有g線(波長435.8nm)的像差。在像散圖中，實線表示弧矢(sagittal)方向(S)的像差，虛線表示正切(tangential)方向(T)的像差。又，Fno.表示F值，且ω表示半視場角。
同樣地，將關於實施例2至實施例5的攝影透鏡的諸像差示於圖8(A)~圖8(D)至圖11(A)~圖11(D)中。
又，表11中對各實施例1~實施例5分別匯總表示與本 新型的條件式(1)~條件式(7)相關的值。
如自以上各數值資料以及各像差圖所得知般，各實施例中實現既可使透鏡總長縮短化又具有大的影像尺寸及高成像性能的攝影透鏡。
再者，所述各表中記載有以規定位數舍入的數值。作為各數值的單位，對角度使用「°」，且對長度使用「mm」。然而，此為一例，光學系統即便按比例擴大或按比例縮小亦可使用，因此亦可使用其他適當單位。
再者，本新型的攝影透鏡並不限定於實施方式以及各實施例，能以各種變形來實施。例如，各透鏡成分的曲率半徑、面間隔、折射率、阿貝數、非球面係數的值等並不限定於各數值實施例中所示的值，可取其他值。
各實施例中均以如下情況為前提進行記載，即以定焦點使用，但亦可設為能進行聚焦調整的構成。例如亦可設為將透鏡系統整體拉出、或使一部分透鏡在光軸上移動而可進行自動聚焦(auto focus)的構成。
再者，所述近軸曲率半徑、面間隔、折射率、阿貝數均為光學測定方面的專家利用以下方法測定而求得者。
對於近軸曲率半徑，使用超高精度三維測定機UA3P(松下生產科技(Panasonic Factory Solutions)股份有限公司製造)測定透鏡，並按照以下順序求出。臨時設定近軸曲率半徑Rm (m為自然數)與圓錐係數Km 並將所設定的數值輸入至UA3P，根據該等數值及測定資料，使用UA3P所擁有的擬合(fitting)功能來算出非球面形狀的式的第n次非球面係數An。在所述非球面形狀的式(A)中，考慮C=1/Rm 、KA=Km -1。根據Rm 、Km 、An及非球面形狀的式，算出與距光軸的高度h對應的光軸方向的非球面的深度Z。在距光軸的各高度h上，求出所算出的深度Z與實測值的深度Z’的差分，並判定該差分是否為規定範圍內，在該差分為規定範圍內的情形時，將所設定的Rm 設為近軸曲率半徑。另一方面，在差分為規定範圍外的情形時，變更該差分的算出中所使用 的Rm 以及Km 中的至少一者的值直至在距光軸的各高度h上算出的深度Z與實測值的深度Z’的差分成為規定範圍內為止，並設定為Rm+1 與Km+1 而輸入至UA3P，進行與所述相同的處理，反覆進行判定在距光軸的各高度h上算出的深度Z與實測值的深度Z’的差分是否為規定範圍內的處理。再者，將此處所說的規定範圍內設為200nm以內。又，作為h的範圍而設為與透鏡最大外徑的0~1/5以內對應的範圍。
面間隔是使用組透鏡測長用的中心厚度與面間隔測定裝置OptiSurf(全歐光學(Trioptics)製造)進行測定而求出。
折射率是使用精密折射計KPR-2000(島津製作所股份有限公司製造)，於使被檢體的溫度為25℃的狀態下進行測定而求出。將利用d線(波長587.6nm)測定時的折射率設為Nd。同樣地，將利用e線(波長546.1nm)測定時的折射率設為Ne，將利用F線(波長486.1nm)測定時的折射率設為NF，將利用C線(波長656.3nm)測定時的折射率設為NC，將利用g線(波長435.8nm)測定時的折射率設為Ng。相對於d線的阿貝數vd藉由如下方法求出，即，將藉由所述測定而得的Nd、NF、NC代入至vd=(Nd-1)/(NF-NC)的式而算出。
100‧‧‧攝影元件
CG‧‧‧光學構件
D1~D13‧‧‧面間隔
L1‧‧‧第1透鏡
L2‧‧‧第2透鏡
L3‧‧‧第3透鏡
L4‧‧‧第4透鏡
L5‧‧‧第5透鏡
R1~R13‧‧‧曲率半徑
R14‧‧‧像面
St‧‧‧孔徑光闌
Z1‧‧‧光軸

Claims (20)

  1. 一種攝影透鏡，其特徵在於，實質上包含5個透鏡，即自物體側依序包含：第1透鏡，具有正折射力，且使凸面朝向物體側；第2透鏡，具有負折射力，且為使凸面朝向像側的凹凸形狀；第3透鏡，具有正折射力，且為使凸面朝向像側的凹凸形狀；第4透鏡，具有正折射力，且為使凸面朝向像側的凹凸形狀；以及第5透鏡，具有負折射力，使凹面朝向像側，且像側的面具有至少一個反曲點；且滿足下述條件式：1.15<f/f1<1.7 (1)其中f：整個系統的焦點距離；f1：所述第1透鏡的焦點距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的攝影透鏡，進而滿足下述條件式：-1.48<f/f45<0 (2)其中 f45：所述第4透鏡與所述第5透鏡的合成焦點距離。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其更滿足以下條件式：-1.5<f12/f45<0 (3)其中f12：所述第1透鏡與所述第2透鏡的合成焦點距離；f45：所述第4透鏡與所述第5透鏡的合成焦點距離。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：-0.3<f/f345<0.35 (4)其中f345：自所述第3透鏡至所述第5透鏡的合成焦點距離。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：-0.95<f/f2<-0.65 (5)其中 f2：所述第2透鏡的焦點距離。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中所述第1透鏡為凹凸形狀。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其更包括配置在較所述第2透鏡的物體側的面更靠物體側的孔徑光闌。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中所述第5透鏡為雙凹形狀。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：0.05<f/f3<0.95 (6)其中f3：所述第3透鏡的焦點距離。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：0.48<f/f4<1.57 (7)其中f4：所述第4透鏡的焦點距離。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，進而滿 足以下條件式：1.22<f/f1<1.6 (1-1)。
  12. 如申請專利範圍第2項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：-1.25<f/f45<0 (2-1)其中f45：所述第4透鏡與所述第5透鏡的合成焦點距離。
  13. 如申請專利範圍第3項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：-1.45<f12/f45<-0.05 (3-1)其中f12：所述第1透鏡與所述第2透鏡的合成焦點距離；f45：所述第4透鏡與所述第5透鏡的合成焦點距離。
  14. 如申請專利範圍第4項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：-0.29<f/f345<0.2 (4-1) 其中f345：自所述第3透鏡至所述第5透鏡的合成焦點距離。
  15. 如申請專利範圍第5項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：-0.9<f/f2<-0.68 (5-1)其中f2：所述第2透鏡的焦點距離。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：1.25<f/f1<1.55 (1-2)。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：-1.1<f/f45<-0.05 (2-2)其中f45：所述第4透鏡與所述第5透鏡的合成焦點距離。
  18. 如申請專利範圍第9項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條 件式：0.06<f/f3<0.9 (6-1)其中f3：所述第3透鏡的焦點距離。
  19. 如申請專利範圍第10項所述的攝影透鏡，進而滿足以下條件式：0.5<f/f4<1.56 (7-1)其中f4：所述第4透鏡的焦點距離。
  20. 一種攝影裝置，其包括如申請專利範圍第1項至第19項中任一項所述的攝影透鏡。
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