CN101276037A - 摄影透镜单元及具备该摄影单元的摄像装置 - Google Patents

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CN101276037A CNA2008100085076A CN200810008507A CN101276037A CN 101276037 A CN101276037 A CN 101276037A CN A2008100085076 A CNA2008100085076 A CN A2008100085076A CN 200810008507 A CN200810008507 A CN 200810008507A CN 101276037 A CN101276037 A CN 101276037A
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Abstract

本发明提供一种整体小型且具有良好光学特性的摄影透镜单元及使用该摄影透镜单元的摄像装置。摄影透镜单元(1P)从物体侧向摄像元件侧依次配设有：孔径光阑(2P)；具有正折射力的第1透镜(3P)；具有负折射力的第2透镜(4P)；物体侧为凹面的正弯月透镜的第3透镜(5P)；ND滤光器(6P)；物体侧为凸面的负弯月透镜的第4透镜(7P)；IR截止滤光器(8P)；和摄像元件(9P)。第3透镜(5P)的物体侧的面形状随着离开光轴从凹变成凸，像侧的面形状随着离开光轴从凸变成凹。第4透镜(7P)的物体侧的面形状随着离开光轴从凸变成凹，像侧的面形状随着离开光轴从凹变成凸。

Description

摄影透镜单元及具备该摄影单元的摄像装置
技术领域
本发明涉及一种摄影透镜单元及具备该摄影单元的摄像装置，更特定地，涉及包括多个透镜的摄影透镜单元、和安装有具备这种摄影透镜单元的照相机组件的摄像装置。
背景技术
近年来，对移动电话机照相机、数字照相机等摄影透镜单元而言，小型化、轻量化、低成本化及高画质化的要求变得严格，尤其是，在移动电话机照相机的摄影透镜单元中，该要求变得越来越强烈。另外，在移动电话机照相机中也强烈要求作为照相机的高性能化，还发表具有3百万像素以上的摄像元件的照相机组件。
在3百万像素以上的照相机的情况下，既便是移动电话机照相机，也具有接近数字照相机的性能。若在移动电话机机上搭载这种高性能的照相机，则数字照相机中使用的可变光阑、ND(Neutral Density)滤光器等光学部件就在摄影透镜单元中成为必需的。
作为3百万像素以上的摄影透镜单元的结构，多数主要使用3～4枚左右的透镜。作为这种摄影透镜单元的结构，例如提出如下结构。
专利文献1(特开平03-288811号公报)中所述的摄影透镜***具备：在光轴上排列的多个塑料透镜(plastic lens)；和在该多个塑料透镜中间配置的1个玻璃透镜。在该摄影透镜中，仅使玻璃透镜具有成像作用。
专利文献2(特开平08-262322号公报)中所述的广角透镜***从物体侧起依次由具有负折射力的第1透镜、具有正折射力的第2透镜、和由合成树脂构成的具有正折射力的第3及第4透镜构成。这些复合透镜被构成得合成焦点距离及阿贝值满足规定条件。
专利文献3(特开平09-258100号公报)中所述的摄影透镜***从物体侧起依次由双凸的第1透镜1、将大的凹面朝向物体侧的双凹的第2透镜、将大的凸面朝向像侧的正的第3透镜、和将大的凸面朝向物体侧的第4透镜等这样的4枚单透镜构成。
专利文献4(特开平11-38316号公报)中所述的摄像透镜***从物体侧起依次由凹面朝向物体侧具有负折射力的第1透镜和后续透镜组构成。就曲率半径而言第1透镜组满足规定的条件式，后续透镜组至少具有1个负透镜元件。
专利文献5(特开2002-228922号公报)中所述的摄影透镜***从物体侧起依次具备：由正透镜的第1透镜和负透镜的第2透镜构成的第1透镜组；由至少设1个折射面为非球面形状、正透镜的第3透镜构成的第2透镜组；和由至少设1个折射面为非球面形状、负透镜的第4透镜构成的第3透镜组。
专利文献6(特开2003-255222号公报)中所述的摄影透镜***具备：由具有正折射力的第1透镜和具有负折射力的第2透镜构成的第1透镜组；包含将至少一个折射面设为非球面形状、凹面朝向物体侧的弯月透镜的第2透镜组；和非球面的第3透镜组。
专利文献7(特开2004-246166号公报)中所述的广角单焦点透镜***从物体侧起依次具备：凹面朝向物体侧的弯月形状的第1透镜；物体侧的面是凸面形状、具有正光焦度的第2透镜；凸面朝向像面侧的弯月形状的第3透镜；和凹面朝向像面侧的弯月透镜形状的第4透镜。
专利文献1：特开平03-288811号公报
专利文献2：特开平08-262322号公报
专利文献3：特开平09-258100号公报
专利文献4：特开平11-38316号公报
专利文献5：特开2002-228922号公报
专利文献6：特开2003-255222号公报
专利文献7：特开2004-246166号公报
若在摄影透镜单元中使用可变光阑、ND滤光器等光学部件，则要实现整体上小型且良好的光学特性就变得困难。
例如，在摄影透镜单元的物体侧配置了可变光阑及ND滤光器时，摄影透镜单元的全长与可变光阑及ND滤光器的厚度相加后的全长，为作为照相机组件的全长。因此，既便摄影透镜单元的全长较短，作为照相机组件的全长也变得较长。
并且，在摄影透镜单元的像侧配置了可变光阑及ND滤光器时，由于与从透镜后端部至摄像面的距离相当的摄影透镜单元的后截距变长，所以摄影透镜单元的设计困难。
因此，可认为当在摄影透镜单元的透镜间配置可变光阑、ND滤光器等光学部件时虽然摄影透镜单元的全长变长，但能够缩短作为照相机组件的全长。然而，当在透镜间配置可变光阑、ND滤光器等光学部件时透镜间隔就变大。因此，光学部件前后的偏芯精度恶化，或聚焦时必需使透镜在避开光学部件的状态下移动。
并且，当在摄影透镜单元的透镜间配置可变光阑、ND滤光器等光学部件时，以避开可变光阑及ND滤光器的方式配置透镜。因此，不能取得在可变光阑及ND滤光器的前后所配置的透镜中最小厚度与最大厚度之差的偏壁厚差。这时，难以去除透镜的各像差。
发明内容
本发明是为了解决上述各问题而作出的，其目的在于提供一种整体为小型且具有良好光学特性的摄影透镜单元及使用该摄影透镜单元的摄像装置。
根据本发明的某个方面，提供一种摄影透镜单元，具备：具有正折射力的第1透镜；相对第1透镜配设在像侧，具有负折射力的第2透镜；相对第2透镜配设在像侧，物体侧为凹面的正弯月透镜的第3透镜；和相对第3透镜配设在像侧，物体侧为凸面的负弯月透镜的第4透镜。第3透镜的面形状在物体侧随着离开光轴从凹面变为凸面，在像侧随着离开光轴从凸面变为凹面。第4透镜的面形状在物体侧随着离开光轴从凸面变为凹面，在像侧随着离开光轴从凹面变为凸面。
作为优选，还具备对透过第4透镜的光进行接收的摄像元件。在第3透镜和第4透镜之间设置用于配置光学部件的空间。光学部件是限制射入摄像元件的光量的部件、或使射入摄像元件的光的光轴弯曲的部件。
作为优选，在聚焦动作时，使第1透镜、第2透镜及第3透镜沿光轴移动。
作为优选，第1透镜和第2透镜构成由不同材料形成的混合(hybrid)透镜。
作为优选，第3透镜的阿贝值为35以下。
根据本发明的另一方面，提供一种具备摄影透镜单元的摄像装置，摄影透镜单元包括：具有正折射力的第1透镜；相对第1透镜配设在像侧、具有负折射力的第2透镜；相对第2透镜配设在像侧，物体侧为凹面的正弯月透镜的第3透镜；和相对第3透镜配设在像侧，物体侧为凸面的负弯月透镜的第4透镜。第3透镜的面形状在物体侧随着离开光轴从凹面变为凸面，在像侧随着离开光轴从凸面变为凹面。第4透镜的面形状在物体侧随着离开光轴从凸面变为凹面，在像侧随着离开光轴从凹面变为凸面。
发明的效果
根据本发明，可使照相机组件整体为小型且实现良好的光学特性。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P的示意结构的立体图。
图2是本发明实施方式1的沿着摄影透镜单元1P之光轴CL的截面图。
图3是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P的形状及配置关系的图。
图4是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中非球面透镜的特征图。
图5是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的一部分光路的图。
图6是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的场曲之仿真结果的图表。
图7是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的畸变之仿真结果的图表。
图8是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的纵向像差之仿真结果的图表。
图9是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的横向像差之仿真结果的第1图表。
图10是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的横向像差之仿真结果的第2图表。
图11是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的横向像差之仿真结果的第3图表。
图12是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的横向像差之仿真结果的第4图表。
图13是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q的示意结构的立体图。
图14是表示本发明实施方式2的沿着摄影透镜单元1Q之光轴CL的截面图。
图15是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q的形状及配置关系的图。
图16是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中非球面透镜的特征图。
图17是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的一部分光路的图。
图18是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的场曲之仿真结果的图表。
图19是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的畸变之仿真结果的图表。
图20是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的纵向像差之仿真结果的图表。
图21是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的横向像差之仿真结果的第1图表。
图22是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的横向像差之仿真结果的第2图表。
图23是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的横向像差之仿真结果的第3图表。
图24是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的横向像差之仿真结果的第4图表。
图25是示意地表示本发明实施方式3的数字照相机10的立体图。
图中：1，1P，1Q摄影透镜单元；2，2P，2Q孔径光阑；3，3P，3Q第1透镜；4，4P，4Q第2透镜；5，5P，5Q第3透镜；6，6P，6Q ND滤光器；7，7P，7Q第4透镜；8，8P，8Q IR截止滤光器；9，9P，9Q摄像元件；10数字照相机。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对图中同一或相当部分赋予同一符号，不重复其说明。
(实施方式1)
图1是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P的示意结构的立体图。图2是表示本发明实施方式1的沿着摄影透镜单元1P之光轴CL的截面图。
参照图1、图2，实施方式1的摄影透镜单元1P从物体侧向摄像元件侧依次配设有：孔径光阑2P、具有正折射力的第1透镜3P、具有负折射力的第2透镜4P、正弯月透镜的第3透镜5P、ND滤光器6P、负弯月透镜的第4透镜7P、IR(红外线)截止滤光器8P和摄像元件9P。有关正及负折射力和弯月透镜的定义将后述。另外，在图1中为了简单而未示出孔径光阑2P。并且，在图2中，所谓物体侧是指朝向左侧，所谓像侧是指朝向右侧。
第1透镜3P及第2透镜4P期望是组合不同材料而互相接合的混合透镜。在摄影透镜单元1P那样的由多个透镜构成的透镜单元中，作为决定该透镜单元的全长的要素，透镜的厚度作用较大。可是，若使透镜单体的厚度变薄，则在玻璃透镜中产生欠缺，在塑料透镜中易产生变形。因此，在透镜单体中，既便最薄的部位也必需为0.5mm以上的厚度。
因此，如图2所示，通过在第1透镜3P及第2透镜4P中使用混合透镜，可减薄1枚透镜量的厚度。在图2的混合透镜中，由于存在原料为玻璃透镜的第1透镜3P，所以具有可将树脂透镜的第2透镜4P成形在0.1mm以下的优点。
第1透镜3P具有聚光的功能。并且，在第2透镜4P中，通过将树脂部形成为非球面，可在去除球差的同时也去除色差。由此，作为混合透镜整体可良好地抑制像差。
第3透镜5P是物体侧为凹面的正弯月透镜。第4透镜7P是物体侧为凸面的负弯月透镜。第3透镜5P及第4透镜7P例如是塑料透镜。所谓弯月透镜是指一面若为凹面而另一面就为凸面、一面若为凸面而另一面就为凹面的月牙型透镜。
更特定地，第3透镜5P不仅具有物体侧的面形状在光轴附近为凹面、随着离开光轴从凹变为凸的形状，并且具有像侧的面形状在光轴附近为凸面、随着离开光轴从凸变为凹的形状。相反，第4透镜7P不仅具有物体侧的面形状在光轴附近为凸面、随着离开光轴从凸变为凹的形状，并且具有像侧的面形状在光轴附近为凹面、随着离开光轴从凹变为凸的形状。
通过如上述那样形成及配置第3透镜5P及第4透镜7P，可一边将第2透镜4P的凹透镜突起产生的空间损失抑制在最小限度，一边良好地补正各像差。其结果，可使摄影透镜单元1P整体小型化。
并且，在第3透镜5P和第4透镜7P之间设置用于***光学部件的规定空间。通过在光轴CL上配置光学部件，可将期望的特性附加在摄影透镜单元1P的照相机组件上，但作为照相机组件导致大型化。因此，通过在上述规定的空间配置期望的光学部件，可抑制作为照相机组件的大型化。
在上述空间配置的光学部件优选是限制射入摄像元件9P的光量的部件、或者使射入摄像元件9P的光的光轴弯曲的部件。作为限制光量的部件，例如具有ND滤光器、快门、低通滤光器等。作为使光轴弯曲的部件，具有反射镜、棱镜等。
并且，上述空间在考虑设置了具有规定大小的快门作为光学部件的情况等时，优选设置在1.0mm以上。作为上述光学部件，既便在设置比1.0mm更薄的光学部件时，也必需考虑耐冲击性、使透镜单体和该光学部件之间空隔某程度。
在摄影透镜单元1P进行聚焦时，优选将第1透镜3P、第2透镜4P及第3透镜5P向物体侧陆续送出而进行聚焦。通常，使用在进行聚焦时将透镜单元整体移动的方法。可是，如上述那样在透镜单元间配置了光学部件的情况下，可考虑在聚焦时或将透镜单元连同该光学部件一起移动、或使透镜单元和光学部件独立而仅移动透镜单元的方法。
在将透镜单元连同该光学部件一起移动时，由于光学部件的重量一般比透镜单元的重量重，所以所需的功耗会增大。在使透镜单元和光学部件独立而仅移动透镜单元时，由于必需使透镜单元中的光学部件的空间扩大透镜的驱动量大小，所以导致作为照相机组件的大型化。
因此，在透镜单元间配置了光学部件的情况下的聚焦之际，通过仅使透镜单元中的光学部件之物体侧的透镜组的第1透镜3P、第2透镜4P及第3透镜5P移动，就可使功耗不增大而使整个照相机组件小型化成为可能。
另外，由于第1透镜3P、第2透镜4P及第3透镜5P与第4透镜7P相比，一体性较高，所以作为优选在第3透镜3P和第4透镜7P之间设置了规定空间的基础上，使第1透镜3P、第2透镜4P及第3透镜5P以一体化方式移动。由于第1透镜3P和第2透镜4P的一体性也较高，所以也可仅使第1透镜3P及第2透镜4P以一体化方式移动。
下面，根据图3更详细地说明构成上述摄影透镜单元1P的第1透镜3P～第4透镜7P的形状及配置关系等。图3是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P的形状及配置关系的图。
参照图3，实施方式1的摄影透镜单元1P是1/3英寸的摄像元件用复合透镜，合成焦点距离f＝5.2mm、F数-FNO＝3、半画面视角为30度。有关半画面视角将在以后进行说明。另外，虽然图3中未明示，但在第3透镜5P和第4透镜7P之间设置附带ND滤光器的叶片(blade)，以使在光轴上可拔插ND滤光器6P。
在图3中，Ri表示面的曲率半径，Di表示面间隔，Ni表示折射率，νi表示阿贝值。下标i表示从物体侧向像侧依次所附加的面序号。具体如下。
i＝1表示孔径光阑2P像侧的面序号。i＝2～6表示第1透镜3P～第3透镜5P物体侧的透镜面3a、5a的面序号及像侧的透镜面3b、4b、4b的面序号。i＝7、8表示ND滤光器6P的面序号。i＝9、10表示第4透镜7P物体侧的透镜面7a的面序号及像侧的透镜面7b的面序号。i＝11、12表示IR截止滤光器8P的面序号。
首先，说明第1透镜3P～第4透镜7P的曲率半径Ri。如图3的下段中所示，从物体侧向像侧为凸的透镜面的曲率半径Ri为负值，从像侧向物体侧为凸的透镜面的曲率半径Ri为正值。另外，从物体侧向像侧的方向是图3的下段中用箭头表示的方向。
当着眼于第3透镜5P时，物体侧的透镜面5a的曲率半径R5为负值，像侧的透镜面5b的曲率半径R6也为负值。因此，如前所述，第3透镜5P是在光轴周围其物体侧的透镜面5a为凹面、像侧的透镜面5b为凸面的正弯月透镜。
当着眼于第4透镜7P时，物体侧的透镜面7a的曲率半径R9是正值，像侧的透镜面7b的曲率半径R10也为正值。因此，如前所述，第4透镜7P是在光轴周围其物体侧的透镜面7a为凸面、像侧的透镜面7b为凹面的负弯月透镜。
并且，在第1透镜3P～第4透镜7P各自中，Ri设为I面的曲率半径，Ni设为I面和I+1面间的折射率，Di设为I面和I+1面间的面间隔，I面和I+1面所构成的透镜的折射力由(Ni-1){1/Ri-1/Ri+1+(Ni-1)Di/NiRiRi+1}表示。折射力为正值时，该透镜为具有正折射力的透镜(正透镜)。折射力为负值时，该透镜为具有负折射力的透镜(负透镜)。
在图3的摄影透镜单元1P中，第1透镜3P的折射力为正值，第2透镜4P的折射力为负值。并且，第3透镜5P的折射力为正值，第4透镜7P的折射力为负值。因此，第1透镜3P及第3透镜5P是具有正折射力为透镜，第2透镜4P及第4透镜7P是具有负折射力的透镜。另外，由于孔径光阑2P像侧的面2b、ND滤光器6P物体侧的面6a及像侧的面6b、和IR截止滤光器8P物体侧的面8a及像侧的面8b都是平面，所以，对应的曲率半径R1、R7、R8、R11、R12都为无限大。
下面，说明摄影透镜单元1P的面间隔Di。就面间隔而言，将光轴CL设为座标轴，将孔径光阑2P像侧的面2b的位置设为原点，将从物体侧向像侧的方向设为正。面间隔Di为从第i+1面与光轴CL交叉的点的座标值减去第i面与光轴CL交叉的座标值之后的值。
例如，面间隔D2是第1透镜3P像侧的透镜面3b与光轴CL交叉的点的座标值减去物体侧的透镜面3a与光轴CL交叉的点的座标值之值。面间隔D2相当于第1透镜3P在光轴CL上的厚度。
同样地，面间隔D3相当于第2透镜4P在光轴CL上的厚度。面间隔D5相当于第3透镜5P在光轴CL上的厚度。面间隔D7相当于ND滤光器6P在光轴CL上的厚度。在摄影透镜单元1P中，将ND滤光器部件在光轴上的厚度设为0.8mm，其中，ND滤光器6P的厚度为0.3mm。面间隔D9相当于第4透镜7P在光轴CL上的厚度。面间隔D11相当于IR截止滤光器8在光轴CL上的厚度。
另外，面间隔D4表示第2透镜4P和第3透镜5P在光轴CL上的距离。面间隔D6表示第3透镜5P和ND滤光器6P在光轴CL上的距离。面间隔D8表示ND滤光器6P和第4透镜7P在光轴CL上的距离。面间隔D10表示第4透镜7P和IR截止滤光器8P在光轴CL上的距离。面间隔D12表示IR截止滤光器8P和摄像元件9P在光轴CL上的距离。
下面，说明摄影透镜单元1P中的折射率Ni。折射率Ni表示由第i+1面和第i面构成的第1透镜3P～第4透镜7P、ND滤光器6P及IR截止滤光器8P的折射率。具体地说，折射率N2表示第1透镜3P的折射率。折射率N3表示第2透镜4P的折射率。折射率N5表示第3透镜5P的折射率。折射率N7表示ND滤光器6P的折射率。折射率N9表示第4透镜7P的折射率。折射率N11表示IR截止滤光器8P的折射率。IR截止滤光器8P是在防护玻璃罩(cover glass)上成膜IR截止层的部件。
下面，说明摄影透镜单元1P中的阿贝值νi。所谓阿贝值是表示折射度对色散之比的光学介质的常数，意味着使不同波长的光向不同方向折射的程度。将相对于波长587.6nm(d线：黄)的折射率设为nd，将相对于波长486.1nm(F线：蓝)的折射率设为nF，将相对于波长656.3nm(c线：红)的折射率设为nc。这时，波长587.6nm(d线：黄)中的阿贝值νd由νd＝(nd-1)/(nF-nc)算出。
阿贝值νi表示由第i+1面和第i面构成的第1透镜3P～第4透镜7P、ND滤光器6P及IR截止滤光器8P的阿贝值。具体地说，阿贝值ν2表示第1透镜3P的阿贝值。阿贝值ν3表示第2透镜4P的阿贝值。阿贝值ν5表示第3透镜5P的阿贝值。阿贝值ν7表示ND滤光器6P的阿贝值。阿贝值ν9表示第4透镜7P的阿贝值。阿贝值ν11表示IR截止滤光器8P的阿贝值。
优选第1透镜3P及第2透镜4P的阿贝值为ν1-ν2＞10。这是因为当阿贝值的关系为ν1-ν2≤10时，在具有消色功能的第2透镜4P中不能充分地降低色差。可是，在混合透镜的第1透镜3P及第2透镜4P中由树脂形成第2透镜4P时，存在该树脂层的曲率变小的倾向。由于当树脂层的曲率变小时，树脂层的最小厚度与最大厚度之差(偏壁厚差)变大，所以透镜的制造变得困难。
为了解决上述树脂层的偏壁厚(uneven thickness)差的问题，优选第3透镜5P的阿贝值为ν3＜35。这是因为在第3透镜5P的像侧也具有降低色差的作用，通过将第3透镜5P的阿贝值抑制得较低，可减小混合透镜的树脂层(第2透镜4P)的偏壁厚差。
在塑料材料中，具有阿贝值20～35的材料，另一方面，若阿贝值超过35，则接下来在阿贝值45附近适于透镜的塑料材料较少。因此，阿贝值35成为低阿贝值的一个基准。另外，如型号E48R的材料(折射率1.531、阿贝值56)若阿贝值比35大，则成为所谓色模糊(色ボケ)的原因。
下面，说明第1透镜3P～第4透镜7P的各透镜面的形状。如图3所示，第1透镜3P的透镜面3a、3b(i＝2，3)是球面透镜。另外，第2透镜4P像侧的透镜面4b(i＝4)、第3透镜5P的透镜面5a、5b(i＝5、6)及第4透镜7P的透镜面7a、7b(i＝9、10)是非球面透镜。
图4是表示本发明的实施方式1的摄影透镜单元1P中非球面透镜的特征图。此外，图4中为了简便没有示出孔径光阑2P。
参照图4，通过代入图4下段示出的公式的系数A4、A6、A8、A10所对应的值来表示非球面的透镜面4b、5a、5b、7a、7b。透镜面4b、5a、5b、7a、7b分别对应于曲率半径R4、R5、R6、R9、R11。在式中，z表示距相对于面顶点的切平面的深度。c表示面的近轴曲率。H表示距光轴的高度。K表示圆锥常数。A4、A6、A8、A10分别表示4次、6次、8次、10次的非球面系数。
根据图4下段的公式，例如，第3透镜5P像侧的透镜面5b(i＝6)随着离开光轴CL从凸面55变成凹面56。并且，例如，第4透镜7P像侧的透镜面7b(i＝10)随着离开光轴CL从凹面76变成凸面77。
图5是本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的一部分光路的图。另外，在图5中，为了简单未图示出孔径光阑2P。在图5中，就摄影透镜单元1P而言，示出使半画面视角从0度变化至30度时的光线轨迹(光路)的一部分。如图5所示，随着离开光轴CL而半画面视角变大，在摄像元件9P的端部而半画面视角为30度。
下面，作为摄影透镜单元1P的光学特性，示出3个波长(λ＝486nm、567nm、656nm)的仿真所形成的场曲、畸变、纵向像差及横向像差的评价结果。
图6是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的场曲之仿真结果的图表。如图6所示，可确认在各波长中无论是子午面(tangential)T还是弧矢面(sagittal)，距像面的偏移量都在期望标准(±0.10nm)的范围内。
图7是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的畸变之仿真结果的图表。如图7所示，可确认在各波长中摄影透镜单元1P的畸变在期望标准(±0.50％)的范围内。
图8是表示本发明实施方式1的摄影透镜单元1P中的纵向像差之仿真结果的图表。如图7所示，可确认在各波长中纵向像差的偏移量在期望标准(±0.10nm)的范围内。
下面，在图9～图12中示出横向像差的仿真结果的图表。图9就半画面视角ω为0度的情况、图10就半画面视角ω为12度的情况、图11就半画面视角ω为24度的情况、图12就半画面视角ω为30度的情况，分别示出弧矢面及子午面中的偏移量。在图9～图12中，座标轴的一个刻度为100μm。如各图表所示，可确认横向像差的偏移量大致在100μm以下的范围。
如图6～图12的仿真结果所示，既便在摄影透镜单元1P的第3透镜5P和第4透镜7P之间设置包含厚度0.3mm的ND滤光器6P的1.0mm以上空间的透镜结构中也得到良好的像差特性。并且，摄影透镜单元1P的全长也可非常紧凑得为5.82mm。
如上所述，实施方式1的摄影透镜单元1P从物体侧起依次具备：具有正折射力的第1透镜3P；具有负折射力的第2透镜4P；物体侧为凹面的正弯月透镜的第3透镜5P；和物体侧为凸面的负弯月透镜的第4透镜7P，并且在第3透镜5P和第4透镜7P之间具有用于***光学部件的规定空间。
通过如上述那样配置透镜，能够获得不仅良好地补正各像差并且使作为照相机组件的全长缩短的摄影透镜单元。其结果，可实现适用于胶卷照相机、数字照相机、移动电话机照相机等的小型摄像装置中使用的高性能、紧凑的摄影透镜单元。并且，通过在第3透镜和第4透镜之间设置规定空间，可不导致作为照相机组件的大型化就可调整照相机的光学特性。
并且，第3透镜5P具有如下形状：物体侧的面形状在光轴附近为凹面、随着离开光轴从凹变成凸，像侧的面形状在光轴附近为凸面、随着离开光轴从凸变为凹。并且，第4透镜7P具有如下形状：物体侧的面形状在光轴附近为凸面、随着离开光轴从凸变成凹，像侧的面形状在光轴附近为凹面、随着离开光轴从凹变成凸。
通过如上述那样使第3及第4透镜的形状变化，可将作为照相机组件的大型化抑制在最小限度，同时还降低畸变、场曲及非点像差。
[实施方式2]
图13是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q的示意结构的立体图。图14是本发明实施方式2的沿着摄影透镜单元1Q之光轴CL的截面图。
参照图13、14，实施方式2的摄影透镜单元1Q与实施方式1相同，从物体侧向摄像元件侧依次配设：孔径光阑2Q、具有正折射力的第1透镜3Q、具有负折射力的第2透镜4Q、正弯月透镜的第3透镜5Q、ND滤光器6Q、负弯月透镜的第4透镜7Q、IR截止滤光器8Q和摄像元件9Q。
如上述，由于摄影透镜单元1Q的构成要素与摄影透镜单元1P相同，各透镜的凹凸形状等也与摄影透镜单元1P相对应，所以重复部分的说明这里不重复。实施方式2的第1透镜3Q及第2透镜4Q都是玻璃透镜，两者不构成混合透镜。
图15是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q的形状及配置关系的图。
参照图15，实施方式2的摄影透镜单元1Q与实施方式1相同，是1/3英寸的摄像元件用的复合透镜，合成焦点距离f＝5.2mm、F数-FNO＝3、半画面视角30度。在图15中，面的曲率半径Ri、面间隔Di、折射率Ni、阿贝值νi与附图的对应，如实施方式1中所说明的。这些具体的数值在图15的上段示出。
图16是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中非球面透镜的特征图。
参照图16，通过代入图16下段示出的公式的非球面系数A4、A6、A8、A10所对应的值来表示非球面的透镜面5a、5b、7a、7b。透镜面5a、5b、7a、7b分别对应于曲率半径R6、R7、R10、R11。
根据图16下方的公式，例如，第3透镜5Q像侧的透镜面5b(i＝7)随着离开光轴CL从凸面55变成凹面56。并且，例如，第4透镜7Q像侧的透镜面7b(i＝11)随着离开光轴从凹面76变成凸面77。
图17是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的光路之一部分的图。如图17所示，随着离开光轴，摄影透镜单元1Q的半画面视角就变大，在摄像元件9Q的端部而半画面视角为30度。
下面，作为摄影透镜单元1Q的光学特征，与实现方式1相同，示出3个波长(λ＝486nm、567nm、656nm)的仿真所形成的场曲、畸变、纵向像差及横向像差的评价结果。
图18是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的场曲之仿真结果的图表。如图18所示，可确认在各波长中无论子午面(tangential)T还是弧矢面(sagittal)S，距像面的偏移量都在期望标准(±0.10mm)的范围内。
图19是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的畸变之仿真结果的图表。如图19所示，可确认在各波长中摄影透镜单元1Q的畸变在期望标准(±0.50％)的范围内。
图20是表示本发明实施方式2的摄影透镜单元1Q中的纵向像差之仿真结果的图表。如图20所示，可确认在各波长中纵向像差的偏移量在期望标准(±0.10mm)的范围内。
下面，图21～图24中示出横向像差之仿真结果的图表。图21就半画面视角ω为0度的情况、图22就半画面视角ω为12度的情况、图23就半画面视角为24度的情况、图24就半画面视角ω为30度的情况，分别示出弧矢面及子午面中的偏移量。如各图表所示，可确认横向像差的偏移量大致在一个刻度内的100μm以下的范围内。
如图18～图24的仿真结果所示，既便在摄影透镜单元1Q的第3透镜5Q和第4透镜7Q之间设置了包含厚度0.3mm的ND滤光器6Q的1.0mm以上空间的透镜结构中，也得到良好的像差特性。并且，虽然由于使用2枚玻璃透镜替代混合透镜而摄影透镜单元1Q的全长也比实施方式1长，但可非常紧凑得为6.15mm。
如上所述，实施方式2的摄影透镜单元1Q与实施方式1相同，从物体侧起依次具备：具有正折射力的第1透镜3Q；具有负折射力的第2透镜4Q；物体侧为凹面的正弯月透镜的第3透镜5Q；和物体侧为凸面的负弯月透镜的第4透镜7Q，并且在第3透镜5Q和第4透镜7Q之间具有用于***光学部件的规定空间。
实施方式2的摄影透镜单元1Q与实施方式1相比，各透镜的形状及材料稍稍不同。例如，第1透镜3Q及第2透镜4Q都是玻璃透镜，两者不构成混合透镜。
可是，通过如上述那样配置透镜，与实施方式1相同，可得到不仅良好地补正各像差并且使作为照相机组件的全长缩短的摄影透镜单元。其结果，可同时实现高性能和紧凑化，可实现F值明亮、广角、光学性能高的摄影透镜单元。并且，通过在第3透镜和第4透镜之间设置规定空间，不导致作为照相机组件的大型化就可调整照相机的光学特性。
[实施方式3]
图25是示意地示出本发明实施方式3的数字照相机10的立体图。
下面，将实施方式1的摄影透镜单元1P和实施方式2的摄影透镜单元1Q总称为摄影透镜单元1。图25的数字照相机10是适用了上述摄影透镜单元1的摄像装置之一实例。如图25所示，在数字照相机10中安装具备摄影透镜单元1的照相机组件。
参照图25，在数字照相机10中，将第1透镜3及第2透镜4形成为混合透镜，由树脂成型第2透镜4。由此，可利用第2透镜4抵消第1透镜3的厚度的离散偏差。其结果，可减小在装配摄影透镜单元1时的公差中、第2透镜4和第3透镜5的间隔的公差。
并且，如上所述，通过将第3透镜5及第4透镜7的透镜面5a、5b、7a、7b的形状分别形成为规定的形状，可不增大照相机组件的全长就可谋求降低各像差。其结果，可在确保数字照相机10的光学特性的同时进一步缩短其全长，可谋求数字照相机10的小型化。
另外，在图25中举出数字照相机作为摄像装置的一实例，但这不过是一实例。本发明实施方式的摄影透镜单元1的照相机组件不限于数字照相机，例如可广泛适用于包含移动电话机而取入图像的摄像装置中。
这次公开的实施方式应认为在全部方面是示例，而非限制。本发明的范围不由上述的实施方式说明、而由权利要求的范围示出，可意味着包含与权利要求的范围均等的意思及范围内的全部变更。

Claims (6)

1、一种摄影透镜单元，具备：
具有正折射力的第1透镜；
相对所述第1透镜配设在像侧，具有负折射力的第2透镜；
相对所述第2透镜配设在像侧，物体侧为凹面的正弯月透镜的第3透镜；和
相对所述第3透镜配设在像侧，物体侧为凸面的负弯月透镜的第4透镜；
所述第3透镜的面形状，在物体侧随着离开光轴从凹面变为凸面，在像侧随着离开光轴从凸面变为凹面，
所述第4透镜的面形状，在物体侧随着离开光轴从凸面变为凹面，在像侧随着离开光轴从凹面变为凸面。
2、根据权利要求1所述的摄影透镜单元，其特征在于：
还具备对透过所述第4透镜的光进行接收的摄像元件，
在所述第3透镜和所述第4透镜之间设置用于配置光学部件的空间，所述光学部件是限制射入所述摄像元件的光量的部件、或使射入所述摄像元件的光的光轴弯曲的部件。
3、根据权利要求1或2所述的摄影透镜单元，其特征在于：
在聚焦动作时，使所述第1透镜、所述第2透镜及所述第3透镜沿光轴移动。
4、根据权利要求1～3任一项所述的摄影透镜单元，其特征在于：
所述第1透镜和所述第2透镜构成由不同材料形成的混合透镜。
5、根据权利要求1～4任一项所述的摄影透镜单元，其特征在于：
所述第3透镜的阿贝值为35以下。
6、一种摄像装置，具备权利要求1～5任一项所述的摄影透镜单元。
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