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TWM511041U - 攝像透鏡及包括攝像透鏡的攝像裝置 - Google Patents

攝像透鏡及包括攝像透鏡的攝像裝置 Download PDF

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Publication number
TWM511041U
TWM511041U TW104203320U TW104203320U TWM511041U TW M511041 U TWM511041 U TW M511041U TW 104203320 U TW104203320 U TW 104203320U TW 104203320 U TW104203320 U TW 104203320U TW M511041 U TWM511041 U TW M511041U
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TW
Taiwan
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lens
imaging
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focal length
object side
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Application number
TW104203320U
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English (en)
Inventor
Ping Sun
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of TWM511041U publication Critical patent/TWM511041U/zh

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G02B13/0045—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 having five or more lenses

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Description

攝像透鏡及包括攝像透鏡的攝像裝置
本新型涉及一種使被攝物的光學像成像在電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等攝像元件上的定焦的攝像透鏡(lens)、及搭載該攝像透鏡而進行拍攝的靜態式數位照相機(digital still camera)或帶照相機(camera)的移動電話機及資訊移動終端(個人數位助理(Personal Digital Assistance，PDA))、智慧手機(smart phone)、平板(tablet)式終端及可擕式遊戲(game)機等的攝像裝置。
隨著個人電腦(personal computer)向普通家庭等的普及，能將所拍攝的風景或人物像等圖像資訊輸入至個人電腦的靜態式數位照相機正在迅速普及。而且，移動電話、智慧手機、或者平板式終端中，也多搭載有圖像輸入用的照相機模組(camera module)。在此種具有攝像功能的設備中，可使用CCD或CMOS等攝像元件。近年來，這些攝像元件越來越小型(compact)化， 從而，也要求攝像設備整體及搭載於其中的攝像透鏡具有小型特性。而且同時，攝像元件也越來越高像素化，從而要求攝像透鏡具有高解析度、高性能化。例如，要求具有可應對5百萬像素(megapixel)以上、更較佳的是8百萬像素以上的高像素的性能。
為了滿足所述要求，提出了一種透鏡片數相對多的為5片結構的攝像透鏡，還提出了一種為了進一步實現高性能化而使透鏡片數更多的具有6片以上的透鏡的攝像透鏡。例如，下述專利文獻1至專利文獻7中提出了一種6片結構的攝像透鏡。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2013235473號說明書
[專利文獻2]臺灣專利申請公開第201331623號說明書
[專利文獻3]臺灣專利申請公開第201326883號說明書
[專利文獻4]美國專利申請公開第2013003193號說明書
[專利文獻5]臺灣專利申請公開第201305596號說明書
[專利文獻6]美國專利申請公開第2012314301號說明書
[專利文獻7]美國專利申請公開第2013070346號說明書
另一方面，尤其是對於移動終端、智慧手機或者平板式終端等中使用的透鏡總長較短的攝像透鏡而言，除透鏡總長的縮 短化的要求外，還提高了廣視角化的要求。
然而，就為了滿足所述所有的要求而言，上述專利文獻1~專利文獻7所記載的攝像透鏡的透鏡總長過長，專利文獻2、專利文獻4、專利文獻6及專利文獻7所記載的攝像透鏡的視角過小，因此專利文獻1~專利文獻7所記載的攝像透鏡均難以回應上述所有的要求。
本新型是鑒於所述情況而完成，其目的在於提供一種能實現透鏡總長的縮短化並且達成廣視角化、能應對滿足高像素化要求的攝像元件而從中心視角至周邊視角為止實現高成像性能的攝像透鏡，及搭載該攝像透鏡從而能獲得高解析度的攝像圖像的攝像裝置。
本新型的第1攝像透鏡的特徵在於，實質上包含6個透鏡，即從物體側起依序包括：第1透鏡，具有正折射力且凸面朝向物體側；第2透鏡，具有負折射力且凹面朝向物體側；第3透鏡，具有正折射力；第4透鏡，具有負折射力；第5透鏡，具有正折射力；及第6透鏡，具有負折射力；所述攝像透鏡滿足下述條件式：2.4<f3/f1<4.6 (1)其中， f1為所述第1透鏡的焦距；f3為所述第3透鏡的焦距。
本新型的第2攝像透鏡的特徵在於，實質上包含6個透鏡，即從物體側起依序包括：第1透鏡，具有正折射力且凸面朝向物體側；第2透鏡，為雙凹形狀；第3透鏡，具有正折射力；第4透鏡，具有負折射力；第5透鏡，具有正折射力且凹面朝向物體側；及第6透鏡，具有負折射力且凹面朝向物體側。
另外，本新型的第1攝像透鏡及第2攝像透鏡中，所謂「包括6個透鏡」是指還包括如下情況，即，本新型的攝像透鏡除了6個透鏡以外，還包括實質上不具有焦度(power)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)、透鏡鏡筒(barrel)、攝像元件、抖動修正機構等機構部分等。而且，針對包含非球面的透鏡而言，上述透鏡的面形狀或折射力的符號是在近軸區域進行考慮。
本新型的第1攝像透鏡及第2攝像透鏡中，藉由進一步採用如下較佳的構成來加以滿足，能使光學性能更加良好。
本新型的第1攝像透鏡中，較佳的是，第5透鏡使凹面朝向物體側。
而且，本新型的第1攝像透鏡中，較佳的是，第6透鏡使凹面朝向物體側。
而且，本新型的第1攝像透鏡及第2攝像透鏡中，較佳的是，還包括孔徑光闌，該孔徑光闌配置在比第2透鏡的物體側 的面更靠物體側的位置。
本新型的第1攝像透鏡可滿足以下的條件式(1-1)~條件式(1-2)、條件式(2)~條件式(2-1)、條件式(3)~條件式(3-2)、條件式(4)~條件式(4-1)、條件式(5)~條件式(5-2)及條件式(6)中的任一者、或者也可滿足任意的組合。而且，本新型的第2攝像透鏡可滿足以下的條件式(1)~條件式(1-2)、條件式(2)~條件式(2-1)、條件式(3)~條件式(3-2)、條件式(4)~條件式(4-1)、條件式(5)~條件式(5-2)及條件式(6)中的任一者、或者也可滿足任意的組合。
2.4<f3/f1<4.6 (1)
2.8<f3/f1<4.5 (1-1)
3<f3/f1<4.4 (1-2)
-2.1<f1/f6<-1.54 (2)
-2<f1/f6<-1.55 (2-1)
2.9<f34/f<8 (3)
2.95<f34/f<7.1 (3-1)
3<f34/f<6.5 (3-2)
0.85<(L1r+L1f)/(L1r-L1f)<1.16 (4)
0.87<(L1r+L1f)/(L1r-L1f)<1.15 (4-1)
-2.4<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-0.9 (5)
-2.2<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-0.95 (5-1)
-2.1<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-1 (5-2)
0.5<f‧tan ω/L6r<20 (6)其中，f為整個系統的焦距；f1為第1透鏡的焦距；f3為第3透鏡的焦距；f6為第6透鏡的焦距；f34為第3透鏡與第4透鏡的合成焦距；L1r為第1透鏡的像側的面的近軸曲率半徑；L1f為第1透鏡的物體側的面的近軸曲率半徑；L5r為第5透鏡的像側的面的近軸曲率半徑；L5f為第5透鏡的物體側的面的近軸曲率半徑；L6r為第6透鏡的像側的面的近軸曲率半徑；ω為聚焦於無限遠物體的狀態下的最大視角的半值。
本新型的攝像裝置包括本新型的攝像透鏡。
根據本新型的第1攝像透鏡及第2攝像透鏡，在整體為6片的透鏡結構中，使各透鏡要素的結構最佳化，因此能實現如下透鏡系統，其達成總長的縮短化與廣視角化、能應對滿足高像素化要求的攝像元件而從中心視角至周邊視角為止具有高成像性能。
而且，根據本新型的攝像裝置，設為輸出與由本新型的具有高成像性能的第1攝像透鏡及第2攝像透鏡的任一者所形成的光學像對應的攝像信號，因此能獲得高解析度的拍攝圖像。
1、501‧‧‧攝像裝置
2‧‧‧軸上光束
3‧‧‧最大視角的光束
4‧‧‧主光線
100‧‧‧攝像元件
541‧‧‧照相機部
CG‧‧‧光學構件
D1~D15‧‧‧面間隔
L‧‧‧攝像透鏡
L1~L6‧‧‧第1透鏡~第6透鏡
R1~R15‧‧‧曲率半徑
R16‧‧‧像面
St‧‧‧孔徑光闌
Z1‧‧‧光軸
ω‧‧‧最大視角的半值
圖1是表示本新型的一實施方式的攝像透鏡的第1結構例的圖，且為與實施例1對應的透鏡截面圖。
圖2是表示本新型的一實施方式的攝像透鏡的第2結構例的圖，且為與實施例2對應的透鏡截面圖。
圖3是表示本新型的一實施方式的攝像透鏡的第3結構例的圖，且為與實施例3對應的透鏡截面圖。
圖4是表示本新型的一實施方式的攝像透鏡的第4結構例的圖，且為與實施例4對應的透鏡截面圖。
圖5是表示本新型的一實施方式的攝像透鏡的第5結構例的圖，且為與實施例5對應的透鏡截面圖。
圖6是表示本新型的一實施方式的攝像透鏡的第6結構例的圖，且為與實施例6對應的透鏡截面圖。
圖7是圖1所示的攝像透鏡的光路圖。
圖8是表示本新型的實施例1的攝像透鏡的各像差的像差圖，且從左起依序表示球面像差、像散、畸變像差、倍率色像差。
圖9是表示本新型的實施例2的攝像透鏡的各像差的像差 圖，且從左起依序表示球面像差、像散、畸變像差、倍率色像差。
圖10是表示本新型的實施例3的攝像透鏡的各像差的像差圖，且從左起依序表示球面像差、像散、畸變像差、倍率色像差。
圖11是表示本新型的實施例4的攝像透鏡的各像差的像差圖，且從左起依序表示球面像差、像散、畸變像差、倍率色像差。
圖12是表示本新型的實施例5的攝像透鏡的各像差的像差圖，且從左起依序表示球面像差、像散、畸變像差、倍率色像差。
圖13是表示本新型的實施例6的攝像透鏡的各像差的像差圖，且從左起依序表示球面像差、像散、畸變像差、倍率色像差。
圖14是表示包括本新型的攝像透鏡的作為移動電話終端的攝像裝置的圖。
圖15是表示包括本新型的攝像透鏡的作為智慧手機的攝像裝置的圖。
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實施方式的攝像透鏡的第1結構例。該結構例是與後述的第1數值實施例(表1、表2)的透鏡結構對應。同樣，圖2~圖6中表示與後述的第2實施方式至第6實施方式中的數值實施例(表3~表12)的透鏡結構對應的第2結構例至第6結構例的截面結構。圖1~圖6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、隨著朝向像側(成像 側)而依序增加的方式標注有符號的第i個面的曲率半徑。符號Di表示第i個面與第i+1個面在光軸Z1上的面間隔。另外，各結構例中的基本結構均相同，因此，以下，以圖1所示的攝像透鏡的結構例為基礎進行說明，且根據需要還對圖2~圖6的結構例進行說明。而且，圖7為圖1所示的攝像透鏡的光路圖，且表示聚焦於無限遠物體的狀態下的軸上光束2、最大視角的光束3的各光路及最大視角的半值ω。另外，最大視角的光束3中，以一點鏈線表示最大視角的主光線4。
本新型的實施方式的攝像透鏡L適宜用於採用了CCD或CMOS等攝像元件的各種攝像設備、尤其是相對小型的移動終端設備、例如靜態式數位照相機、帶照相機的移動電話機、智慧手機、平板式終端及PDA等中。該攝像透鏡L中，沿光軸Z1，從物體側起依序包括：第1透鏡L1、第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4、第5透鏡L5及第6透鏡L6。
圖14中表示本新型的實施方式的攝像裝置1即移動電話終端的概略圖。本新型的實施方式的攝像裝置1包括本實施方式的攝像透鏡L、及輸出與由該攝像透鏡L所形成的光學像對應的攝像信號的CCD等攝像元件100(參照圖1)。攝像元件100配置在該攝像透鏡L的成像面(圖1~圖6中的像面R16)。
圖15表示本新型的實施方式的攝像裝置501即智慧手機的概略圖。本新型的實施方式的攝像裝置501包括照相機部541，該照相機部541具有本實施方式的攝像透鏡L、及輸出與由該攝 像透鏡L所形成的光學像對應的攝像信號的CCD等攝像元件100(參照圖1)。攝像元件100配置在該攝像透鏡L的成像面(攝像面)。
在第6透鏡L6與攝像元件100之間，也可根據供裝設透鏡的照相機側的結構而配置各種光學構件CG。例如，可配置用於保護攝像面的蓋玻璃或紅外線截止濾光器(infrared cut filter)等平板狀的光學構件。這種情況下，作為光學構件CG，例如也可使用：對於平板狀的蓋玻璃實施了具有紅外線截止濾光器或中性密度(Neutral Density，ND)濾光器等的濾光器效果的塗布(coat)而得的構件、或具有相同效果的材料。
而且，也可不使用光學構件CG，而藉由對第6透鏡L6實施塗布等而使其具有與光學構件CG同等的效果。由此，能實現零件數量的減少與總長的縮短。
而且，較佳的是，該攝像透鏡L包括孔徑光闌St，該孔徑光闌St配置在比第2透鏡L2的物體側的面更靠物體側的位置。當以所述方式配置孔徑光闌St時，尤其是在成像區域的周邊部，能抑制穿過光學系統的光線向成像面(攝像元件)的入射角變大。另外，所謂「配置在比第2透鏡L2的物體側的面更靠物體側的位置」是指，光軸方向上的孔徑光闌的位置位於和軸上邊緣(marginal)光線與第2透鏡L2的物體側的面的交點相同的位置、或是比該位置更靠物體側的位置。為了進一步提高該效果，較佳的是，將孔徑光闌St配置在比第1透鏡L1的物體側的面更靠物 體側的位置。另外，所謂「配置在比第1透鏡L1的物體側的面更靠物體側的位置」是指，光軸方向上的孔徑光闌的位置，位於和軸上邊緣光線與第1透鏡L1的物體側的面的交點相同的位置、或是比該位置更靠物體側的位置。
而且，還可將孔徑光闌St配置在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間。此時，能使總長縮短化，並且能藉由配置在比孔徑光闌St更靠物體側的位置的透鏡、及配置在比孔徑光闌St更靠像側的位置的透鏡而均衡性良好地修正像差。在本實施方式中，第1結構例~第6結構例的透鏡(圖1~圖6)為孔徑光闌St配置在第1透鏡L1與第2透鏡L2之間的結構例。而且，此處所示的孔徑光闌St未必表示大小或形狀，而是表示在光軸Z1上的位置。
該攝像透鏡L中，第1透鏡L1在光軸附近具有正折射力。因此，有利於實現透鏡總長的縮短化。而且，第1透鏡L1在光軸附近使凸面朝向物體側。此時，容易充分地增強承擔攝像透鏡L的主要成像功能的第1透鏡L1的正折射力，從而能更好地實現透鏡總長的縮短化。而且，較佳的是，使第1透鏡L1在光軸附近成為雙凸形狀。此時，能適當確保第1透鏡L1的正折射力並且抑制球面像差的產生。而且，也可使第1透鏡L1在光軸附近成為凸面朝向物體側的凹凸(meniscus)形狀。此時，能適當地實現總長的縮短化。
而且，第2透鏡L2在光軸附近具有負折射力。由此，能良好地修正軸上色像差與球面像差。而且，第2透鏡L2是在光軸 附近使凹面朝向物體側。因此，能更良好地修正球面像差與色像差。進而，較佳的是，使第2透鏡L2在光軸附近成為雙凹形狀。此時，能充分地確保第2透鏡L2的負折射力，適當地修正具有正折射力的第1透鏡L1中所產生的各像差，有利於透鏡總長的縮短化。
較佳的是，第3透鏡L3在光軸附近具有正折射力。此時，藉由利用第1透鏡L1與第3透鏡L3來分擔正折射力，能充分地增強攝像透鏡L的正折射力，能良好地修正球面像差。而且，藉由使第3透鏡L3在光軸附近具有正折射力，尤其是在中間視角下，能適當地抑制穿過攝像透鏡L的光線向成像面(攝像元件)的入射角變大。而且，也可使第3透鏡L3在光軸附近成為雙凸形狀。此時，能確保第3透鏡L3的正折射力並且抑制球面像差的產生。
而且，第4透鏡L4在光軸附近具有負折射力。由此，能良好地修正倍率色像差。另外，能使第4透鏡L4在光軸附近成為雙凹形狀。此時，能良好地修正球面像差與軸上色像差。而且，也可使第4透鏡L4在光軸附近成為凸面朝向物體側的凹凸形狀。此時，能使透鏡總長適當縮短化。而且，也可使第4透鏡L4在光軸附近成為凸面朝向像側的凹凸形狀。此時，能抑制像散的產生。
第5透鏡L5在光軸附近具有正折射力。因此，有利於總長的縮短化，且能良好地修正像面像差與軸上色像差。而且，較佳的是，第5透鏡L5在光軸附近使凹面朝向物體側。此時，能在 實現透鏡總長的縮短化與廣視角化的同時抑制像散的產生。而且，較佳的是，第5透鏡L5為在光軸附近使凹面朝向物體側的凹凸形狀。此時，能抑制像散的產生。
第6透鏡L6在光軸附近具有負折射力。由此，若將攝像透鏡L視作包含第1透鏡L1至第5透鏡L5的正透鏡群，連同第6透鏡L6而將攝像透鏡L視作負透鏡群，則能將攝像透鏡L整體上設為攝遠(telephoto)型結構，能使攝像透鏡L的後側主點位置靠近物體側，從而能適當地實現透鏡總長的縮短化。而且，藉由使第6透鏡L6在光軸附近具有負折射力，能良好地修正像面彎曲。
而且，較佳的是，第6透鏡L6在光軸附近使凹面朝向物體側。此時，容易確保第6透鏡L6的負折射力，因此有利於透鏡總長的縮短化。而且，當第6透鏡L6在光軸附近使凹面朝向物體側時，與第6透鏡L6在光軸附近使凸面朝向物體側時相比，還能減輕第6透鏡L6像側的面的負折射力的負擔，因此尤其是在中間視角下，能適當地抑制穿過攝像透鏡L的光線向成像面(攝像元件)的入射角變大。而且，較佳的是，第6透鏡L6在光軸附近使凹面朝向像側。此時，能更好地實現總長的縮短化並且良好地修正像面彎曲。
而且，較佳的是，使第6透鏡L6的像側的面成為在從像側的面與最大視角的主光線的交點朝向光軸的半徑方向內側具有至少1個拐點(inflection point)的非球面形狀。由此，尤其是在 成像區域的周邊部，能抑制穿過光學系統的光線向成像面(攝像元件)的入射角變大。而且，藉由使第6透鏡L6的像側的面成為在從像側的面與最大視角的主光線的交點朝向光軸的半徑方向內側具有至少1個拐點的非球面形狀，能良好地修正畸變像差。另外，所謂第6透鏡L6的像側的面中的「拐點」，是指第6透鏡L6的像側的面形狀相對於像側自凸形狀切換為凹形狀(或自凹形狀切換為凸形狀)的點。另外，本說明書中，所謂「在從像側的面與最大視角的主光線的交點朝向光軸的半徑方向內側」是指，和像側的面與最大視角的主光線的交點相同的位置、或是比該位置更朝向光軸的半徑方向內側。而且，第6透鏡L6的像側的面上所設的拐點能夠配置在和第6透鏡L6的像側的面與最大視角的主光線的交點相同的位置、或是比該位置更朝向光軸的半徑方向內側的任意的位置。
而且，當將構成上述攝像透鏡L的第1透鏡L1至第6透鏡L6設為單透鏡時，與將第1透鏡L1至第6透鏡L6的任一透鏡設為接合透鏡時相比，透鏡面數較多，因此能使各透鏡的設計自由度變高，從而適當地實現總長的縮短化。
根據所述攝像透鏡L，在整體為6片的透鏡結構中，使第1透鏡L1至第6透鏡L6的各透鏡要素的結構最佳化，因此能實現如下的透鏡系統，其使總長縮短化且達成廣視角化、能應對滿足高像素化要求的攝像元件而從中心視角至周邊視角為止具有高成像性能。
關於該攝像透鏡L，為了實現高性能化，較佳的是使第1透鏡L1至第6透鏡L6各透鏡中的至少一個面為非球面形狀。
接著，對與按以上方式構成的攝像透鏡L的條件式相關的作用及效果進行更詳細的說明。另外，攝像透鏡L較佳的是，對於下述各條件式，滿足各條件式中的任一個或任意的組合。滿足的條件式較佳的是根據對攝像透鏡L要求的事項而適當選擇。
而且，較佳的是，第3透鏡L3的焦距f3及第1透鏡L1的焦距f1滿足以下的條件式(1)：2.4<f3/f1<4.6 (1)。
條件式(1)中規定了第3透鏡L3的焦距f3相對於第1透鏡L1的焦距f1的比的較佳數值範圍。藉由以不會成為條件式(1)的下限以下的方式維持相對於第1透鏡L1的折射力的第3透鏡L3的折射力，第3透鏡L3的正折射力相對於第1透鏡L1的折射力不會變得過強，有利於實現廣視角化並且使透鏡總長縮短化。藉由以不會成為條件式(1)的上限以上的方式抑制相對於第1透鏡L1的折射力的第3透鏡L3的折射力，第3透鏡L3的正折射力相對於第1透鏡L1的折射力不會變得過弱，能使第1透鏡L1與第3透鏡L3適當地分擔攝像透鏡L的正折射力，從而良好地修正球面像差。為了進一步提高該效果，較佳的是滿足條件式(1-1)，更較佳的是滿足條件式(1-2)： 2.8<f3/f1<4.5 (1-1)
3<f3/f1<4.4 (1-2)。
首先，較佳的是，第6透鏡L6的焦距f6及第1透鏡L1的焦距f1滿足以下的條件式(2)：-2.1<f1/f6<-1.54 (2)。
條件式(2)中規定了第1透鏡L1的焦距f1相對於第6透鏡L6的焦距f6的比的較佳數值範圍。而且，較佳的是，以不會成為條件式(2)的下限以下的方式確保相對於第6透鏡L6的負折射力的第1透鏡L1的折射力。此時，相對於第6透鏡L6的負折射力的第1透鏡L1的折射力不會變得過弱，能使攝像透鏡L的後側主點位置靠近物體側，因此有利於透鏡總長的縮短化。而且，藉由以不會成為條件式(2)的上限以上的方式維持相對於第6透鏡L6的負折射力的第1透鏡L1的折射力，第1透鏡L1的折射力相對於第6透鏡L6的負折射力不會變得過強，能確保後焦點(back focus)為必要的長度以上。為了進一步提高該效果，較佳的是滿足條件式(2-1)：-2<f1/f6<-1.55 (2-1)。
而且，較佳的是，第3透鏡L3與第4透鏡L4的合成焦距f34及整個系統的焦距f滿足以下的條件式(3)：2.9<f34/f<8 (3)。
條件式(3)中規定了第3透鏡L3與第4透鏡L4的合成焦距f34相對於整個系統的焦距f的比的較佳數值範圍。藉由以不會成為條件式(3)的下限以下的方式維持第3透鏡L3與第4透鏡L4的合成折射力，第3透鏡L3與第4透鏡L4的正合成折射力相對於整個系統的折射力不會變得過強，能良好地修正各像差。藉由以不會成為條件式(3)的上限以上的方式確保第3透鏡L3與第4透鏡L4的合成折射力，第3透鏡L3與第4透鏡L4的正合成折射力相對於整個系統的折射力不會變得過弱，能適當地維持第3透鏡L3與第4透鏡L4的折射力的均衡，使透鏡總長適當縮短化。為了進一步提高該效果，較佳的是滿足條件式(3-1)，更較佳的是滿足條件式(3-2)：2.95<f34/f<7.1 (3-1)
3<f34/f<6.5 (3-2)。
而且，較佳的是，第1透鏡L1的物體側的面的近軸曲率半徑L1f與第1透鏡L1的像側的面的近軸曲率半徑L1r滿足以下的條件式(4)： 0.85<(L1r+L1f)/(L1r-L1f)<1.16 (4)。
條件式(4)中規定了與第1透鏡L1的物體側的面的近軸曲率半徑L1f、第1透鏡L1的像側的面的近軸曲率半徑L1r相關的較佳數值範圍。藉由以不會成為條件式(4)的下限以下的方式來構成，容易增強第1透鏡L1的折射力，因此能適當地使透鏡總長縮短化。藉由以不會成為條件式(4)的上限以上的方式來構成，能適當地抑制球面像差的產生。為了進一步提高該效果，較佳的是滿足條件式(4-1)：0.87<(L1r+L1f)/(L1r-L1f)<1.15 (4-1)。
而且，較佳的是，第5透鏡L5的物體側的面的近軸曲率半徑L5f與第5透鏡L5的像側的面的近軸曲率半徑L5r滿足以下的條件式(5)：-2.4<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-0.9 (5)。
條件式(5)中規定了與第5透鏡L5的物體側的面的近軸曲率半徑L5f、第5透鏡L5的像側的面的近軸曲率半徑L5r相關的較佳數值範圍。藉由以不會成為條件式(5)的下限以下的方式來構成，容易增強第5透鏡L5的折射力，因此能適當地使透鏡 總長縮短化。藉由以不會成為條件式(5)的上限以上的方式來構成，能良好地修正球面像差與軸上色像差。為了進一步提高該效果，較佳的是滿足條件式(5-1)，更較佳的是滿足條件式(5-2)：-2.2<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-0.95 (5-1)
-2.1<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-1 (5-2)。
而且，較佳的是，整個系統的焦距f、聚焦於無限遠物體的狀態下的最大視角的半值ω、第6透鏡L6的像側的面的近軸曲率半徑L6r滿足以下的條件式(6)：0.5<f‧tan ω/L6r<20 (6)。
條件式(6)中規定了第6透鏡的像側的面的近軸曲率半徑L6r相對於近軸像高(f‧tan ω)的比的較佳數值範圍。藉由以不會成為條件式(6)的下限以下的方式設定相對於第6透鏡的像側的面的近軸曲率半徑L6r的近軸像高(f‧tan ω)，從而，相對於近軸像高(f‧tan ω)，攝像透鏡的最靠像側的面即第6透鏡L6的像側的面的近軸曲率半徑L6r的絕對值不會變得過大，能實現透鏡總長的縮短化並且充分地修正球面像差、軸上色像差、像面彎曲。另外，如各實施方式的攝像透鏡L所示，當使第6透鏡L6成為凹面朝向像側且具有至少1個拐點的非球面形狀、且滿足條件式(6)的下限時，能良好地修正從中心視角至周邊視角為止的 像面彎曲，因此實現廣角化而較佳。而且，藉由以不會成為條件式(6)的上限以上的方式設定相對於近軸像高(f‧tan ω)的第6透鏡的像側的面的近軸曲率半徑L6r，從而，相對於近軸像高(f‧tan ω)，攝像透鏡的最靠像側的面即第6透鏡的像側的面的近軸曲率半徑L6r的絕對值不會變得過小，尤其是在中間視角下，能抑制穿過光學系統的光線向成像面(攝像元件)的入射角變大，而且，能抑制像面彎曲的修正過度。為了進一步提高該效果，更較佳的是滿足條件式(6-1)：1<f‧tan ω/L6r<15 (6-1)。
此處，對於攝像透鏡L的2個較佳的結構例及其效果進行敍述。另外，這2個較佳的結構例均可適當採用所述攝像透鏡L的較佳的結構。
首先，第1結構例的攝像透鏡L中，實質上包括6個透鏡，即從物體側起依序包括：具有正折射力且凸面朝向物體側的第1透鏡、具有負折射力且凹面朝向物體側的第2透鏡、具有正折射力的第3透鏡、具有負折射力的第4透鏡、具有正折射力的第5透鏡、及具有負折射力的第6透鏡，且該攝像透鏡L滿足條件式(1)。根據該第1結構例，尤其能良好地修正球面像差並且達成廣視角化與透鏡總長的縮短化。
相對於此，例如，專利文獻1~專利文獻3、專利文獻5 及專利文獻6所記載的攝像透鏡並不滿足條件式(1)的下限，因此透鏡總長的縮短化並不充分，關於專利文獻4、專利文獻7所記載的攝像透鏡，也謀求透鏡總長的進一步縮短化。而且，專利文獻2、專利文獻4、專利文獻6及專利文獻7所記載的攝像透鏡的最大視角為70度而過小，因此謀求進一步的廣視角化。
第2結構例的攝像透鏡L中，實質上包括6個透鏡，即從物體側起依序包括：具有正折射力且凸面朝向物體側的第1透鏡、為雙凹形狀的第2透鏡、具有正折射力的第3透鏡、具有負折射力的第4透鏡、具有正折射力且凹面朝向物體側的第5透鏡、及具有負折射力且凹面朝向物體側的第6透鏡。根據該第2結構例，尤其第2透鏡L2在光軸附近成為雙凹形狀，因此有利於透鏡總長的縮短化。而且，第5透鏡L5在光軸附近使凹面朝向物體側，因此能實現廣視角化與透鏡總長的縮短化並且適當地抑制像散的產生。而且，第6透鏡L6在光軸附近使凹面朝向物體側，因此有利於透鏡總長的縮短化，且能抑制在中間視角下穿過光學系統的光線向成像面(攝像元件)的入射角變大。
相對於此，例如，專利文獻1及專利文獻2所記載的攝像透鏡中，第5透鏡使凸面朝向物體側，對於為了實現移動電話終端等攝像裝置的高像素化而所要求的成像性能而言，謀求進一步良好地修正像散。而且，專利文獻1~專利文獻7所記載的攝像透鏡的透鏡總長的縮短化並不充分，因此謀求透鏡總長的進一步縮短化，專利文獻2、專利文獻4、專利文獻6及專利文獻7所記 載的攝像透鏡的最大視角為70度而過小，因此謀求進一步的廣視角化。
如以上所說明般，根據本新型的實施方式的攝像透鏡L，在整體為6片的透鏡結構中，使各透鏡要素的結構最佳化，因此，能實現如下的透鏡系統，其達成透鏡總長的縮短化與廣角化、能應對滿足高像素化要求的攝像元件而從中心視角至周邊視角為止具有高成像性能。
而且，例如，當如第1實施方式~第6實施方式的攝像透鏡般，以聚焦於無限遠物體的狀態下的最大視角為74度以上的方式設定所述攝像透鏡L的第1透鏡L1至第6透鏡L6的各透鏡結構時，能將攝像透鏡L適當應用於移動電話終端等攝像裝置中，能回應透鏡總長的縮短化與廣視角化的要求，例如能回應移動電話終端等攝像裝置中的欲如下般獲取廣視角的要求，即以高解析度獲取攝像圖像，而自攝像圖像將所期望的圖像部分進行放大等而獲取廣視角的要求。例如，專利文獻1~專利文獻7所揭示的攝像透鏡是以從第1透鏡的物體側的面至成像面的光軸上的距離TTL(後焦點設為空氣換算長度)相對於圖像尺寸(image size)的半值即ImgH的比TTL/ImgH成為1.57~2.03的方式構成，在本說明書的各實施例中，適宜以TTL/ImgH成為1.45~1.52的方式構成。
而且，藉由滿足適當較佳的條件，能實現更高的成像性能。另外，根據本實施方式的攝像裝置，輸出與由本實施方式的 高性能的攝像透鏡而形成的光學圖像相對應的攝像信號，因此能獲得從中心視角至周邊視角為止高解析度的拍攝圖像。
接著，對於本新型的實施方式的攝像透鏡的具體的數值實施例進行說明。以下，對於多個數值實施例進行匯總說明。
後述的表1及表2中表示與圖1所示的攝像透鏡的結構對應的具體的透鏡資料(data)。尤其是表1中表示其基本的透鏡資料，表2中表示非球面的相關資料。表1所示的透鏡資料中的面編號Si的欄中，關於實施例1的攝像透鏡，表示以將最靠物體側的光學要素的物體側的面作為第1個、隨著朝向像側而依序增加的方式標注符號的第i個面的編號。曲率半徑Ri的欄中，與圖1中標注的符號Ri對應地表示從物體側起的第i個面的曲率半徑的值(mm)。面間隔Di的欄中，也同樣表示從物體側起的第i個面Si與第i+1個面Si+1在光軸上的間隔(mm)。Ndj的欄中表示從物體側起的第j個光學要素相對於d線(波長587.6nm)的折射率的值。ν dj的欄中表示從物體側起的第j個光學要素相對於d線的阿貝數(Abbe number)的值。
表1中還示出了孔徑光闌St與光學構件CG。表1中相當於孔徑光闌St的面的面編號的欄中記載為面編號與(St)，相當於像面的面的面編號的欄中記載為面編號與(IMG)。曲率半徑的符號是將凸面朝向物體側的面形狀視為正，將凸面朝向像側的面形狀視為負。而且，在各透鏡資料的框外上部，作為各資料，分別表示整個系統的焦距f(mm)、後焦點Bf(mm)、光圈值 (F-number)Fno.、聚焦於無限遠物體的狀態下的最大視角2 ω(°)的值。另外，該後焦點Bf表示經空氣換算後的值。
該實施例1的攝像透鏡中，第1透鏡L1至第6透鏡L6的兩面均成為非球面形狀。在表1的基本透鏡資料中，作為這些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的攝像透鏡的非球面資料。在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」，且表示使該以10作為底數的指數函數所表示的數值乘以「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，記述了由以下的式(A)所表示的非球面形狀的式中的各係數An、KA的值。更詳細而言，Z表示從位於距離光軸的高度為h的位置上的非球面上的點、下引至非球面的頂點的切平面(垂直於光軸的平面)的垂線的長度(mm)。
其中，Z：非球面的深度(mm)
h：從光軸至透鏡面的距離(高度)(mm)
C：近軸曲率=1/R
(R：近軸曲率半徑)
An：第n次(n為3以上的整數)的非球面係數
KA：非球面係數
與以上的實施例1的攝像透鏡同樣地，將與圖2~圖6所示的攝像透鏡的結構對應的具體的透鏡資料作為實施例2至實施例6而示於表3~表12中。這些實施例1~實施例6的攝像透鏡中，第1透鏡L1至第6透鏡L6的兩面均成為非球面形狀。
圖8中，從左起依序分別示出表示實施例1的攝像透鏡的球面像差、像散、畸變(distortion)(畸變像差)、倍率色像差(倍率的色像差)的像差圖。在表示球面像差、像散(像面彎曲)、畸變(畸變像差)的各像差圖中，表示以d線(波長587.6nm)作為基準波長的像差，但在球面像差圖中還表示F線(波長486.1nm)、C線(波長656.3nm)、g線(波長435.8nm)的像差，在倍率色像差圖中表示F線、C線、g線的像差。在像散圖中，實線表示弧矢(sagittal)方向(S)的像差，虛線表示切線(tangential)方向(T)的像差。而且，Fno.表示光圈值，ω表示聚焦於無限遠物體的狀態下的最大視角的半值。
同樣地，將關於實施例2至實施例6的攝像透鏡的各像差示於圖9至圖13中。圖9至圖13所示的像差圖均是物體距離無限遠時的圖式。
而且，表13中，針對各實施例1~實施例6分別匯總表 示與本新型的各條件式(1)~條件式(6)相關的值。
根據以上各數值資料及各像差圖可知，關於各實施例，在實現透鏡總長的縮短化與廣角化的同時實現了高成像性能。
另外，本新型的攝像透鏡並不限於實施方式及各實施例，能進行各種變形實施。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於各數值實施例中所示的值，可採用其他值。
而且，各實施例中，均以定焦使用為前提進行記載，但也可為可調焦的結構。例如也可成為將透鏡系統整體抽出、或使一部分透鏡在光軸上移動而可自動聚焦(autofocus)的結構。
另外，所述近軸曲率半徑、面間隔、折射率、阿貝數均是光學測量的相關專家按以下方法測量後求出。
近軸曲率半徑是使用超高精度三維測量儀UA3P(松下生產科技(Panasonic Factory Solutions)股份有限公司製造)對透鏡進行測量、且按以下順序求出。臨時設定近軸曲率半徑Rm (m為自然數)與圓錐係數Km 且輸入至UA3P，根據這些數值及測量資料，使用UA3P附帶的擬合(fitting)功能而算出非球面形狀的式的第n次的非球面係數An。在所述非球面形狀的式(A)中，認為C=1/Rm 、KA=Km -1。根據Rm 、Km 、An與非球面形狀的式，算出與距離光軸的高度h相應的光軸方向的非球面的深度Z。在距離光軸的各高度h下，求出所算出的深度Z與實際值的深度Z'的差分，判斷該差分是否在規定範圍內，當在規定範圍內時，將所設定的Rm作為近軸曲率半徑。另一方面，當差分為規定範圍外時，反復進行如下處理，直至在距離光軸的各高度h下所算出的深度Z與實測值的深度Z'的差分在規定範圍內為止，該處理是指： 變更算出該差分時使用的Rm 及Km 中的至少一個值而設定為Rm+1 與Km+1 ，且將它們輸入至UA3P，進行與上文相同的處理，判斷在距離光軸的各高度h下所算出的深度Z與實測值的深度Z'的差分是否在規定範圍內。另外，此處所述的規定範圍內是指200nm以內。而且，作為h的範圍，是與透鏡最大外徑的0~1/5以內對應的範圍。
面間隔是使用用於測量透鏡群的長度的、中心厚度‧面間隔測量裝置歐菩提沙弗(OptiSurf)(全歐光學(Trioptics)製造)進行測量而求出。
折射率是使用精密折射儀KPR-2000(島津製作所股份有限公司製造)，將被測物的溫度設為25℃的狀態進行測量而求出。將以d線(波長587.6nm)測量時的折射率設為Nd。同樣地，將以e線(波長546.1nm)測量時的折射率設為Ne，將以F線(波長486.1nm)測量時的折射率設為NF，將以C線(波長656.3nm)測量時的折射率設為NC，將以g線(波長435.8nm)測量時的折射率設為Ng。相對于d線的阿貝數ν d是藉由將利用所述測量所得的Nd、NF、NC代入至ν d=(Nd-1)/(NF-NC)式中進行計算而求出。
100‧‧‧攝像元件
CG‧‧‧光學構件
D1~D15‧‧‧面間隔
L1~L6‧‧‧第1透鏡~第6透鏡
R1~R15‧‧‧曲率半徑
R16‧‧‧像面
St‧‧‧孔徑光闌
Z1‧‧‧光軸

Claims (20)

  1. 一種攝像透鏡，其特徵在於，包含6個透鏡，即從物體側起依序包括：第1透鏡，具有正折射力且凸面朝向物體側；第2透鏡，具有負折射力且凹面朝向物體側；第3透鏡，具有正折射力；第4透鏡，具有負折射力；第5透鏡，具有正折射力；及第6透鏡，具有負折射力，所述攝像透鏡滿足下述條件式：2.4<f3/f1<4.6 (1)，其中f1為所述第1透鏡的焦距，f3為所述第3透鏡的焦距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的攝像透鏡，其中所述第5透鏡使凹面朝向物體側。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝像透鏡，其中所述第6透鏡使凹面朝向物體側。
  4. 一種攝像透鏡，其特徵在於，包含6個透鏡，即從物體側起依序包括：第1透鏡，具有正折射力且凸面朝向物體側；第2透鏡，為雙凹形狀；第3透鏡，具有正折射力； 第4透鏡，具有負折射力；第5透鏡，具有正折射力且凹面朝向物體側；及第6透鏡，具有負折射力且凹面朝向物體側。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：2.4<f3/f1<4.6 (1)，其中f1為所述第1透鏡的焦距，f3為所述第3透鏡的焦距。
  6. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，還滿足以下條件式：-2.1<f1/f6<-1.54 (2)，其中f1為所述第1透鏡的焦距，f6為所述第6透鏡的焦距。
  7. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：2.9<f34/f<8 (3)，其中f34為所述第3透鏡與所述第4透鏡的合成焦距，f為整個系統的焦距。
  8. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：0.85<(L1r+L1f)/(L1r-L1f)<1.16 (4)，其中 L1f為所述第1透鏡的物體側的面的近軸曲率半徑，L1r為所述第1透鏡的像側的面的近軸曲率半徑。
  9. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：-2.4<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-0.9 (5)，其中L5f為所述第5透鏡的物體側的面的近軸曲率半徑，L5r為所述第5透鏡的像側的面的近軸曲率半徑。
  10. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：0.5<f‧tan ω/L6r<20 (6)，其中f為整個系統的焦距，ω為聚焦於無限遠物體的狀態下的最大視角的半值，L6r為所述第6透鏡的像側的面的近軸曲率半徑。
  11. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更包括孔徑光闌，所述孔徑光闌配置在比所述第2透鏡的物體側的面更靠物體側的位置。
  12. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：2.8<f3/f1<4.5 (1-1)，其中f1為所述第1透鏡的焦距，f3為所述第3透鏡的焦距。
  13. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿 足以下條件式：-2<f1/f6<-1.55 (2-1)，其中f1為所述第1透鏡的焦距，f6為所述第6透鏡的焦距。
  14. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：2.95<f34/f<7.1 (3-1)，其中f34為所述第3透鏡與所述第4透鏡的合成焦距，f為整個系統的焦距。
  15. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：0.87<(L1r+L1f)/(L1r-L1f)<1.15 (4-1)，其中L1f為所述第1透鏡的物體側的面的近軸曲率半徑，L1r為所述第1透鏡的像側的面的近軸曲率半徑。
  16. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：-2.2<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-0.95 (5-1)，其中L5f為所述第5透鏡的物體側的面的近軸曲率半徑，L5r為所述第5透鏡的像側的面的近軸曲率半徑。
  17. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：3<f3/f1<4.4 (1-2)，其中 f1為所述第1透鏡的焦距，f3為所述第3透鏡的焦距。
  18. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：3<f34/f<6.5 (3-2)，其中f34為所述第3透鏡與所述第4透鏡的合成焦距，f為整個系統的焦距。
  19. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的攝像透鏡，更滿足以下條件式：-2.1<(L5r+L5f)/(L5r-L5f)<-1 (5-2)，其中L5f為所述第5透鏡的物體側的面的近軸曲率半徑，L5r為所述第5透鏡的像側的面的近軸曲率半徑。
  20. 一種攝像裝置，包括如申請專利範圍第1項至第19項中任一項所述的攝像透鏡。
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