TWM473522U - 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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TWM473522U
TWM473522U TW102215066U TW102215066U TWM473522U TW M473522 U TWM473522 U TW M473522U TW 102215066 U TW102215066 U TW 102215066U TW 102215066 U TW102215066 U TW 102215066U TW M473522 U TWM473522 U TW M473522U
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Masato Kondo
Michio Cho
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Fujifilm Corp
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Description

攝影透鏡以及具備攝影透鏡的攝影裝置
本新型創作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)等攝影元件上的固定焦點的攝影透鏡、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、資訊移動終端(Personal Digital Assistant，PDA)、智慧型電話(smartphone)、平板(tablet)型終端、及攜帶型遊戲機等攝影裝置。
近年來，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、智慧型電話及平板型終端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電荷耦合元件或互補 金屬氧化物半導體等攝影元件。近年來，該些攝影元件越來越小型(compact)化，對攝影機器整體及搭載在其上的攝影透鏡亦要求小型性。又同時，攝影元件亦越來越高畫素化，從而要求攝影透鏡的高解析、高性能化。例如要求對應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。
為滿足上述要求，例如為實現總長的縮短化以及高解析化而考慮使攝影透鏡為透鏡片數比較多的5片構成。例如，專利文獻1至專利文獻4中提出一種攝影透鏡，該攝影透鏡自物體側依序包含具有正折射力的第1透鏡、具有負折射力的第2透鏡、具有負折射力的第3透鏡、具有正折射力的第4透鏡、以及具有負折射力的第5透鏡。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]中國實用新型第201903684號說明書
[專利文獻2]國際公開第2011/118554號
[專利文獻3]日本專利特開2010-152042號公報
[專利文獻4]美國專利第8305697號說明書
於此，在如上述般包含比較多的透鏡片數、尤其是用於行動終端、智慧型電話、平板型終端等的要求透鏡總長的縮短化的攝影透鏡中需要實現如下的攝影透鏡，其具有更小的F值(Fnumber，光圈數)，且以可對應所期望的解析度的方式，具有例如亦可對應與先前所使用的為同程度的尺寸的攝影元件的大的圖像 尺寸。
為滿足所有這些要求，專利文獻1以及專利文獻2記載的5片構成的攝影透鏡因像差的修正不充分或F值不夠小，而需要實現小的F值與高性能化這兩者。專利文獻3記載的透鏡因像差的修正不充分而仍需使其進一步高性能化。又，專利文獻4記載的透鏡因總長的縮短化不充分而需要使總長進一步縮短化。
本新型創作是鑒於上述問題點而完成的，其目的在於提供一種具有小F值，且維持可實現所期望的解析度的大的圖像尺寸，並且可使總長縮短化，自中心視場角至周邊視場角可實現高成像性能的攝影透鏡，以及搭載該攝影透鏡而可獲得高解析的攝影圖像的攝影裝置。
本新型創作的攝影透鏡實質上包含5片透鏡，即自物體側依序包括：第1透鏡，具有正折射力，且使凸面朝向物體側；第2透鏡，使凹面朝向像側；第3透鏡，具有負折射力，且使凹面朝向像側；第4透鏡，使凸面朝向像側；以及第5透鏡，為雙凹形狀，且滿足下述條件式。
1.58<f/f1<3 (1-2)
於此，設為：
f：整個系統的焦點距離
f1：第1透鏡的焦點距離。
根據本新型創作的攝影透鏡，在整體上為5片的透鏡構成中，使第1透鏡至第5透鏡的各透鏡單元的構成最佳化，因此可實現使總長縮短化，並且具有高解析性能的透鏡系統。又，本新型創作的攝影透鏡中，藉由第3透鏡具有負折射力，而可良好地修正色像差並且可較佳地實現總長的縮短化。又，本新型創作的攝影透鏡中，藉由滿足條件式(1-2)，而可更佳地修正各像差，且可較佳地實現總長的縮短化。
再者，在本新型創作的攝影透鏡中，「實質上包含5片透鏡」是指本新型創作的攝影透鏡除5片透鏡以外，亦包含具有實質上不具有功率(power)的透鏡、光圈或蓋玻璃(cover glass)等透鏡以外的光學單元、透鏡凸緣(lens flange)、透鏡筒(lens barrel)、攝影元件、手振修正機構等機構部分等。又，上述的透鏡的面形狀或折射力的符號，設為在針對包含非球面者的近軸區域所考慮者。
本新型創作的攝影透鏡中，進而，可藉由採用並滿足如下較佳的構成來使光學性能更佳。
本新型創作的攝影透鏡中，較佳為第4透鏡為凹凸形狀。又，本新型創作的攝影透鏡中，較佳為第4透鏡具有正折射力。
本新型創作的攝影透鏡中，較佳為第2透鏡具有負折射 力，且更佳為第2透鏡為雙凹形狀。
本新型創作的攝影透鏡中，較佳為第3透鏡具有負折射力。又，第3透鏡亦可為具有正折射力者。
本新型創作的攝影透鏡，較佳為滿足以下的條件式(1-3)至條件式(6-1)中的任一者。再者，作為較佳態樣，亦可為滿足條件式(1-3)至條件式(6-1)中的任一者，或可為滿足條件式的任意組合者。
1.58<f/f1<2 (1-3)
-3<f/f2<-0.7 (2)
-1.5<f/f2<-0.75 (2-1)
-0.4<f/f3<0 (3)
-0.3<f/f3<-0.12 (3-1)
1.5<f/f4<2.3 (4)
1.7<f/f4<2.1 (4-1)
-2.5<f/f5<-1.5 (5)
-2.2<f/f5<-1.7 (5-1)
νd3<30 (6)
νd3<26 (6-1)
其中，設為：
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
f5：第5透鏡的焦點距離
νd3：第3透鏡的關於d線的阿貝(Abbe)數。
本新型創作的攝影裝置具備本新型創作的攝影透鏡。
本新型創作的攝影裝置中，可基於藉由本新型創作的攝影透鏡而獲得的高解析的光學像而獲得高解析的攝影訊號。
根據本新型創作的攝影透鏡，在整體上為5片的透鏡構成中，使各透鏡單元的構成最佳化，尤其是較佳地構成第1透鏡與第5透鏡的形狀，因此可實現具有小F值，且使總長縮短化，並且圖像尺寸亦大，進而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，根據本新型創作的攝影裝置，輸出與藉由本新型創作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訊號，因此可獲得高解析的拍攝圖像。
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
Fno.‧‧‧F值
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~R14‧‧‧曲率半徑
S‧‧‧弧矢方向
St‧‧‧開口光圈
T‧‧‧切線方向
Z1‧‧‧光軸
ω‧‧‧半視場角
圖1是表示本新型創作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是表示本新型創作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是表示本新型創作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是表示本新型創作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是表示本新型創作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是表示本新型創作的一實施方式的攝影透鏡的第6構成例的圖，且是與實施例6對應的透鏡剖面圖。
圖7是對應於攝影透鏡的參考例7的透鏡剖面圖。
圖8是表示本新型創作的一實施方式的攝影透鏡的第8構成例的圖，且是與實施例8對應的透鏡剖面圖。
圖9是對應於攝影透鏡的參考例9的透鏡剖面圖。
圖10是對應於攝影透鏡的參考例10的透鏡剖面圖。
圖11是對應於攝影透鏡的參考例11的透鏡剖面圖。
圖12是圖1所示的攝影透鏡的光線圖。
圖13(A)~圖13(D)是表示本新型創作的實施例1的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖13(A)表示球面像差，圖13(B)表示像散(像面彎曲)，圖13(C)表示畸變像差，圖13(D)表示倍率色像差。
圖14(A)~圖14(D)是表示本新型創作的實施例2的攝 影透鏡的各像差的像差圖，圖14(A)表示球面像差，圖14(B)表示像散(像面彎曲)，圖14(C)表示畸變像差，圖14(D)表示倍率色像差。
圖15(A)~圖15(D)是表示本新型創作的實施例3的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖15(A)表示球面像差，圖15(B)表示像散(像面彎曲)，圖15(C)表示畸變像差，圖15(D)表示倍率色像差。
圖16(A)~圖16(D)是表示本新型創作的實施例4的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖16(A)表示球面像差，圖16(B)表示像散(像面彎曲)，圖16(C)表示畸變像差，圖16(D)表示倍率色像差。
圖17(A)~圖17(D)是表示本新型創作的實施例5的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖17(A)表示球面像差，圖17(B)表示像散(像面彎曲)，圖17(C)表示畸變像差，圖17(D)表示倍率色像差。
圖18(A)~圖18(D)是表示本新型創作的實施例6的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖18(A)表示球面像差，圖18(B)表示像散(像面彎曲)，圖18(C)表示畸變像差，圖18(D)表示倍率色像差。
圖19(A)~圖19(D)是表示參考例7的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖19(A)表示球面像差，圖19(B)表示像散(像面彎曲)，圖19(C)表示畸變像差，圖19(D)表示倍率色像差。 圖20(A)~圖20(D)是表示本新型創作的實施例8的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖20(A)表示球面像差，圖20(B)表示像散(像面彎曲)，圖20(C)表示畸變像差，圖20(D)表示倍率色像差。
圖21(A)~圖21(D)是表示參考例9的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖21(A)表示球面像差，圖21(B)表示像散(像面彎曲)，圖21(C)表示畸變像差，圖21(D)表示倍率色像差。
圖22(A)~圖22(D)是表示參考例10的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖22(A)表示球面像差，圖22(B)表示像散(像面彎曲)，圖22(C)表示畸變像差，圖22(D)表示倍率色像差。
圖23(A)~圖23(D)是表示參考例11的攝影透鏡的各像差的像差圖，圖23(A)表示球面像差，圖23(B)表示像散(像面彎曲)，圖23(C)表示畸變像差，圖23(D)表示倍率色像差。
圖24是表示具備本新型創作的攝影透鏡的攝影裝置即行動電話終端的圖。
圖25是表示具備本新型創作的攝影透鏡的攝影裝置即智慧型電話的圖。
以下，參照圖式對本新型創作的實施方式進行詳細說明。
圖1表示本新型創作的第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6實施方式以及第8實施方式的數值實施例(表3~表12、表15以及表16)的透鏡構成對應的第2實施方式至第6實施方式以及第8構成例的剖面構成示於圖2~圖6以及圖8。再者，將參考例7以及參考例9至參考例11(表13、表14以及表17~表22)的剖面構成示於圖7以及圖9~圖11。圖1~圖11中，符號Ri表示以將最靠物體側的透鏡單元的面作為第1個，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6、圖8的構成例、及圖7、圖9~圖11所示的參考例進行說明。又，圖12是關於圖1所示的攝影透鏡L的光路線圖，且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的各光路線。
本新型創作的實施方式的攝影透鏡L為適用於使用有電荷耦合元件或互補金屬氧化物半導體等攝影元件的各種攝影機器、尤其是比較小型的攜帶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、平板型終端及個人數位助理等者。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、及第5透鏡L5。
圖24中表示本新型創作的實施方式的攝影裝置1即行 動電話終端的概觀圖。本新型創作的實施方式的攝影裝置1包含如下部分而構成，即包含：本實施方式的攝影透鏡L；及電荷耦合元件等攝影元件100(參照圖1)，其輸出與藉由該攝影透鏡L而形成的光學像對應的攝影訊號。攝影元件100配置在該攝影透鏡L的成像面(像面R14)上。
圖25中表示本新型創作的實施方式的攝影裝置501即智慧型電話的概觀圖。本新型創作的實施方式的攝影裝置501包含相機部541而構成，該相機部541包含：本實施方式的攝影透鏡L；及電荷耦合元件等攝影元件100(參照圖1)，其輸出與藉由該攝影透鏡L而形成的光學像對應的攝影訊號。攝影元件100配置在該攝影透鏡L的成像面(攝影面)上。
在第5透鏡L5與攝影元件100之間，亦可根據安裝透鏡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)等濾光器效果的塗佈而得者。
又，亦可不使用光學構件CG，而是對第5透鏡L5實施塗佈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總長的縮短。
又，該攝影透鏡L較佳為包含開口光圈St，該開口光圈St配置在較第1透鏡L1的物體側的面更靠物體側。如此，藉由將 開口光圈St配置在較第1透鏡L1的物體側的面更靠物體側，而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1透鏡的物體側的面更靠物體側」是指，光軸方向上的開口光圈St的位置，與軸上邊緣光線和第1透鏡L1的物體側的面的交點位置相同或較該交點更靠物體側。本實施方式中，第1構成例至第11構成例的透鏡(圖1~圖11)為開口光圈St配置在較第1透鏡L1的像側的面更靠物體側的構成例。
又，本實施方式中，開口光圈St配置在較第1透鏡L1的面頂點更靠像側，但並不限定於此，亦可將開口光圈St配置在較第1透鏡L1的面頂點更靠物體側。在開口光圈St配置在較第1透鏡L1的面頂點更靠物體側的情形時，與開口光圈St配置在較第1透鏡L1的面頂點更靠像側的情形相比，自確保周邊光量的觀點而言稍有不利，但在成像區域的周邊部，可更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。
該攝影透鏡L中，第1透鏡L1在光軸附近使凸面朝向物體側，且在光軸附近具有正折射力。由此，可較佳地使總長縮短化。又，較佳為如圖1所示的第1實施方式的攝影透鏡般，使第1透鏡L1在光軸附近為雙凸形狀。又，在使第1透鏡L1在光軸附近為雙凸形狀的情形時，可抑制球面像差的產生，因此容易修正球面像差。
第2透鏡L2在光軸附近使凹面朝向像側。又，第2透 鏡L2較佳為在光軸附近具有負折射力。在第2透鏡L2在光軸附近具有負折射力的情形時，可良好地修正色像差。又，較佳為如第1實施方式的攝影透鏡般，使第2透鏡L2在光軸附近為雙凹形狀。在使第2透鏡在光軸附近為雙凹形狀的情形時，容易修正球面像差。
第3透鏡L3在光軸附近使凹面朝向像側。如此，藉由於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的第1透鏡L1的像側，將在光軸附近使凹面朝向像側的第2透鏡及在光軸附近使凹面朝向像側的第3透鏡L3進行鄰接配置，而容易修正因上述構成的第1透鏡L1而易於產生的色像差，且可維持滿足所期望的解析度的圖像尺寸，並且可使總長縮短化。
又，第3透鏡L3在光軸附近具有負折射力。由此，可良好地修正色像差，並且可較佳地實現總長的縮短化。在如第1實施方式的攝影透鏡般使第3透鏡L3在光軸附近為雙凹形狀的情形時，可較佳地修正色像差與球面像差，因而較佳。又，亦可將第3透鏡L3構成為在光軸附近具有負折射力、且在光軸附近成為凹凸形狀。該情形時，可利用第3透鏡L3的負折射力而較佳地修正色像差，並且可藉由第3透鏡L3的凹凸形狀中的凸面形狀而較佳地使總長縮短化。另一方面，在參考例7至參考例9中，將第3透鏡L3構成為在光軸附近具有正折射力。該情形時，可利用第3透鏡L3的正折射力而較佳地使總長縮短化。又，亦可將第3透鏡L3構成為在光軸附近具有正折射力、且在光軸附近成為凹凸形 狀。該情形時，可藉由第3透鏡L3的正折射力而較佳地使總長縮短化，並且可藉由第3透鏡L3的凹凸形狀中的凹面形狀而較佳地修正球面像差與色像差。
第4透鏡L4在光軸附近使凸面朝向像側。由此，可較佳地修正像散。為進一步提高該效果，較佳為如第1實施方式的攝影透鏡般將第4透鏡L4設為使凸面朝向像側的凹凸形狀。又，第4透鏡L4較佳為在光軸附近具有正折射力。由此，在成像區域的周邊部，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。
第5透鏡L5在光軸附近具有負折射力。若將第1透鏡至第4透鏡視為1個正光學系統，則藉由使第5透鏡L5在光軸附近具有負折射力，而可使攝影透鏡整體上為攝遠(telephoto)型的構成，因此可使攝影透鏡整體的後側主點位置靠近物體側，從而可較佳地使總長縮短化。又，第5透鏡L5在光軸附近為雙凹形狀。藉由第5透鏡L5在光軸附近為雙凹形狀，而可抑制第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，藉由第5透鏡L5在光軸附近為雙凹形狀，而可較佳地修正像面彎曲。
又，第5透鏡L5較佳為像側的面在有效直徑內具有至少1個反曲點。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。反曲點的位置若在第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，較佳為配置在周邊部為宜。藉由第5透鏡L5的像側的面為具有至少1個反曲點的形狀，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，於此所說的周邊部是指自最大有效半徑的大致4成向半徑方向外側的部分。
根據上述攝影透鏡L，在整體上為5片的透鏡構成中，使第1透鏡至第5透鏡的各透鏡單元的構成最佳化，因此可實現具有小F值，使總長縮短化並且圖像尺寸亦大，且具有高解析性能的透鏡系統。
又，在如例如圖1~圖11所示的各實施方式般以總視場角2ω成為60度以上的方式，設定上述攝影透鏡L的第1透鏡~第5透鏡的各透鏡構成的情形時，總視場角2ω成為適當值，因此可將攝影透鏡L較佳地應用於近距離拍攝的機會多的行動電話終端等。
該攝影透鏡L為實現高性能化，較佳為對第1透鏡L1至第5透鏡L5的各片透鏡的至少其中一個面使用非球面。
又，較佳為構成攝影透鏡L的各透鏡L1至透鏡L5不為接合透鏡而為單透鏡。該情形與使各透鏡L1至透鏡L5的任一者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，可較佳地使總長縮短化。
其次，對與以上述方式構成的攝影透鏡L的條件式相關 的作用以及效果更詳細地進行說明。
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，為滿足以下的條件式(1)。
1.45<f/f1<3 (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。在低於條件式(1)的下限的情形時，第1透鏡L1的正折射力相對於整個系統的折射力而過於弱，難以充分修正各像差，且難以維持小F值並且難以使總長縮短化。在超過條件式(1)的上限的情形時，第1透鏡L1的正折射力相對於整個系統的折射力而過於強，尤其難以修正球面像差。因此，藉由滿足條件式(1)的範圍，可維持小F值，且可良好地修正球面像差，並且可較佳地使透鏡系統整體的長度縮短化。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(1-1)。又，在滿足條件式(1-2)的下限的情形時，可進一步提高使總長縮短化並且更佳地修正各像差的效果。因此，在滿足條件式(1-2)的情形時，可更佳地修正球面像差等各像差，且可維持小F值，並且可較佳地實現總長的縮短化，因而較佳，為進一步提高該效果，再更佳為滿足條件式(1-3)。
1.45<f/f1<2 (1-1)
1.58<f/f1<3 (1-2)
1.58<f/f1<2 (1-3)
又，第2透鏡L2的焦點距離f2以及整個系統的焦點距離f，較佳為滿足以下的條件式(2)。
-3<f/f2<-0.7 (2)
條件式(2)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。在低於條件式(2)的下限的情形時，第2透鏡L2的折射力相對於整個系統的正折射力而過於強，難以充分修正各像差，且難以維持小F值並且難以使總長縮短化。在超過條件式(2)的上限的情形時，第2透鏡L2的折射力相對於整個系統的折射力而過於弱，難以修正色像差。因此，藉由滿足條件式(2)的範圍，可維持小F值，且可使總長縮短化並且可較佳地修正色像差等各像差。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(2-1)。
-1.5<f/f2<-0.75 (2-1)
又，第3透鏡L3的焦點距離f3以及整個系統的焦點距離f，較佳為滿足以下的條件式(3)。
-0.4<f/f3<0 (3)
條件式(3)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。在低於條件式(3)的下限的情形時，第3透鏡L3的折射力相對於整個系統的折射力而過於強，難以充分修正各像差，且難以維持小F值，並且難以使總長縮短化。在超過條件式(3)的上限的情形時，第3透鏡L3的折射力相對於整個系統的折射力而過於弱，難以修正色像差。因此，藉由滿足條件式(3)的範圍，而可維持F值，且可使總長縮短化，並且可較佳地修正色像差等各像差。為進一步提高該效果，更佳為滿足條件式(3-1)。
-0.3<f/f3<-0.12 (3-1)
又，第4透鏡L4的焦點距離f4以及整個系統的焦點距離f，較佳為滿足以下的條件式(4)。
1.5<f/f4<2.3 (4)
條件式(4)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。藉由滿足條件式(4)的下限，第4透鏡L4的折射力相對於整個系統的折射力而不會變得過 於弱，在成像區域的周邊部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。在超過條件式(4)的上限的情形時，第4透鏡L4的折射力相對於整個系統的折射力而過於強，難以修正像面彎曲。因此，藉由滿足條件式(4)的範圍，在成像區域的周邊部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，並且可較佳地修正像面彎曲。為進一步提高該效果，較佳為滿足條件式(4-1)。
1.7<f/f4<2.1 (4-1)
又，第5透鏡L5的焦點距離f5以及整個系統的焦點距離f，較佳為滿足以下的條件式(5)。
-2.5<f/f5<-1.5 (5)
條件式(5)規定整個系統的焦點距離f相對於第5透鏡L5的焦點距離f5的比的較佳數值範圍。藉由滿足條件式(5)的下限，第5透鏡L5的折射力相對於整個系統的折射力而不會變的過於強，在成像區域的周邊部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。在超過條件式(5)的上限的情形時，第5透鏡L5的折射力相對於整個系統的折射力而過於弱，難以修正像面彎曲。因此，藉由滿足條件式(5)的範圍，而 在成像區域的周邊部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，並且可較佳地修正像面彎曲。為進一步提高該效果，較佳為滿足條件式(5-1)。
-2.2<f/f5<-1.7 (5-1)
又，第3透鏡L3的關於d線的阿貝數νd3，較佳為滿足以下的條件式(6)。
νd3<30 (6)
條件式(6)分別規定第3透鏡L3的關於d線的阿貝數νd3的較佳數值範圍。若超過條件式(6)的上限，則難以修正軸上色像差與倍率色像差。藉由滿足條件式(6)而由高分散的材質構成第3透鏡L3，由此可良好地修正軸上色像差與倍率色像差。自該觀點考慮，更佳為滿足下述條件式(6-1)。
νd3<26 (6-1)
接著，參照圖2~圖11，對本新型創作的第2實施方式~第6實施方式以及第8實施方式的攝影透鏡、及參考例7、參考例9~參考例11的攝影透鏡詳細地進行說明。再者，本新型創作 的第2實施方式~第6實施方式以及第8實施方式的廣角透鏡，與第1實施方式相同地實質上包含5片透鏡，即自物體側依序包括：第1透鏡L1，具有正折射力，且使凸面朝向物體側；第2透鏡L2，使凹面朝向像側；第3透鏡L3，具有負折射力，且使凹面朝向像側；第4透鏡L4，使凸面朝向像側；及第5透鏡L5，為雙凹形狀。因此，以下的第2實施方式~第6實施方式以及第8實施方式中，僅對構成各透鏡群的各透鏡的詳細構成進行說明。又，在第1實施方式~第6實施方式以及第8實施方式之間相互共用的構成的作用效果分別具有相同的作用效果，因此對實施方式的序號靠前者的構成及其作用效果進行說明，並省略其他實施方式的共用的構成及其作用效果的重複說明。
圖2所示的第2實施方式以及圖3所示的第3實施方式的攝影透鏡，與第1實施方式共用自第1透鏡L1至第5透鏡L5的透鏡構成，根據該些透鏡的各構成，可獲得與第1實施方式的各個對應的構成相同的作用效果。
又，亦可如圖4所示的第4實施方式至圖6所示的第6實施方式以及圖8所示的第8實施方式般，將第3透鏡L3構成為在光軸附近具有負折射力、且在光軸附近為使凹面朝向像側的凹凸形狀。在將第3透鏡L3在光軸附近設為使凹面朝向像側的凹凸形狀的情形時，可利用第3透鏡L3的負折射力而較佳地修正球面像差與色像差，並且可藉由第3透鏡L3的凹凸形狀中的物體側的面的凸面形狀而較佳地使總長縮短化。又，第4實施方式至第8 實施方式的攝影透鏡，與第1實施方式共用第1透鏡L1、第2透鏡L2、第4透鏡L4以及第5透鏡L5的透鏡構成，根據該些透鏡的各構成，可獲得與第1實施方式的各個對應的構成相同的作用效果。又，圖7所示的參考例7，亦與實施例4~實施例6以及實施例8共用相同的透鏡構成，根據各共用的構成，可分別獲得對應的相同的作用效果。
又，亦可如圖9所示的參考例9至圖11所示的參考例11般，將第3透鏡L3設為在光軸附近具有正折射力，且在光軸附近為使凹面朝向像側的凹凸形狀。在第3透鏡L3在光軸附近具有正折射力的情形時，可藉由第3透鏡L3的正折射力而較佳地使總長縮短化。又，由於將第3透鏡L3構成為在光軸附近具有正折射力、且在光軸附近成為凹凸形狀，因此可藉由第3透鏡L3的正折射力而較佳地使總長縮短化，並且可藉由第3透鏡L3的凹凸形狀中的像側的面的凹面形狀而較佳地修正球面像差與色像差。又，參考例9至參考例11的攝影透鏡，與第1實施方式共用第1透鏡L1、第2透鏡L2、第4透鏡L4、第5透鏡L5的透鏡構成，根據該些透鏡的各構成，可獲得與第1實施方式的各個對應的構成相同的作用效果。
如以上所說明般，根據本新型創作的實施方式的攝影透鏡，在整體上為5片的透鏡構成中，使各透鏡單元的構成最佳化，因此可實現具有小F值，且使總長縮短化，並且圖像尺寸亦大，具有高解析性能的透鏡系統。
再者，與此相對，專利文獻1揭示一種F值大的攝影透鏡、或雖具有比較小的F值但球面像差的修正不充分的攝影透鏡。又，專利文獻2中揭示的攝影透鏡的F值大，且未充分修正球面像差。又，專利文獻3記載的攝影透鏡未充分修正軸上色像差或球面像差，不能說具有充分高的解析性能。又，專利文獻4記載的攝影透鏡，未能實現總長的充分縮短化以滿足尤其是行動終端、智慧型電話、平板型終端等所要求的規格。
又，藉由適當地滿足較佳條件而可實現更高的成像性能。又，根據本實施方式的攝影裝置，以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訊號的方式進行，因此可自中心視場角至周邊視場角獲得高解析的拍攝圖像。
接著，對本新型創作的實施方式的攝影透鏡的具體數值實施例進行說明。以下，綜合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單元的面作為第1個(將開口光圈St作為第1個)，且以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的第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的第i個面Si與第i+1個面Si+1的光軸上的間隔(mm)。Ndj 的欄表示自物體側的第j個光學單元相對於d線(587.56nm)的折射率的值。νdj的欄表示自物體側的第j個光學單元相對於d線的阿貝數的值。再者，在各透鏡資料中，作為各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，上述後焦點Bf表示進行空氣換算所得的值。
該實施例1的攝影透鏡中，第1透鏡L1至第5透鏡L5的兩面均為非球面形狀。表1的基本透鏡資料中，作為該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”之前的數值。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表示自位於距光軸的高度為h位置的非球面上的點往下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 }+Σ Ai．hi (A)
其中，設為：
Z：非球面的深度(mm)
h：自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)
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來示於表3以及表4中。又同樣地，將與圖3~圖6以及圖8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3至實施例6以及實施例8來示於表5~表12、表15以及表16中。同樣地，將圖7、圖9~圖11所示的參考例的攝影透鏡的透鏡資料示於表13、表14以及表17~表22中。該些實施例1~實施例6、實施例8、參考例7、參考例9~參考例11的攝影透鏡中，第1透鏡L1至第5透鏡L5的兩面均成為非球面形狀。
圖13(A)~圖13(D)分別表示實施例1的攝影透鏡的球面像差圖、像散圖、畸變像差圖、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)、畸變像差的各像差圖中，表示以d線(波長587.56nm)為基準波長的像差。在球面像差圖、倍率色像差圖中，亦表示有關於F線(波長486.1nm)、C線(波長656.27nm)的像差。又，在球面像差圖中，亦表示有關於g線(波長435.83nm)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。又，Fno.表示F值，ω表示半視場角。
同樣地，將關於實施例2至實施例6的攝影透鏡以及實施例8的攝影透鏡的各像差示於圖14(A)~圖14(D)至圖18(A)~圖18(D)以及圖20(A)~圖20(D)。又，同樣地，將參考例7、參考例9至參考例11的攝影透鏡的各像差示於圖19(A)~圖19(D)以及圖21(A)~圖21(D)至圖23(A)~圖23(D)。
又，表23中，針對各實施例1~實施例6、實施例8、參考例7、參考例9~參考例11分別綜合表示與本新型創作的各條件式(1)~條件式(6)相關的值。
如自以上的各數值資料以及各像差圖所得知般，各實施例中，可使總長縮短化並且實現高成像性能。
再者，本新型創作的攝影透鏡並不限定於上述實施方式以及各實施例，可以各種變形來實施。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。
又，各實施例中均以使用固定焦點為前提進行記載，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陸續拉出、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。又，本新型創作的攝影透鏡的於在光軸附近設為凹凸形狀的各透鏡中，亦可將光軸附近的凹凸形狀的曲率半徑的絕對值大的面在光軸附近構成為平面。換言之，亦可將在光軸附近設為凹凸形狀的透鏡形成為使該透鏡的凹凸形狀的曲率半徑的 絕對值大的面在光軸附近為平面的平凸形狀的透鏡或平凹形狀的透鏡。
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~R14‧‧‧曲率半徑
St‧‧‧開口光圈
Z1‧‧‧光軸

Claims (17)

  1. 一種攝影透鏡，實質上包含5片透鏡，即自物體側依序包括：第1透鏡，具有正折射力，且使凸面朝向物體側；第2透鏡，使凹面朝向像側；第3透鏡，具有負折射力，且使凹面朝向上述像側；第4透鏡，使凸面朝向上述像側；以及第5透鏡，為雙凹形狀，其中，上述攝影透鏡滿足下述條件式：1.58<f/f1<3 (1-2)於此，設為：f：整個系統的焦點距離f1：上述第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，其中上述第4透鏡為凹凸形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中上述第2透鏡具有負折射力。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中上述第4透鏡具有正折射力。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：-3<f/f2<-0.7 (2) 其中，設為：f2：上述第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，其中進而滿足以下的條件式：1.5<f/f4<2.3 (4)其中，設為：f4：上述第4透鏡的焦點距離。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：-2.5<f/f5<-1.5 (5)其中，設為：f5：上述第5透鏡的焦點距離。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中上述第2透鏡為雙凹形狀。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：1.58<f/f1<2 (1-3)。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：-1.5<f/f2<-0.75 (2-1)其中，設為： f2：上述第2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，其中進而滿足以下的條件式：1.7<f/f4<2.1 (4-1)其中，設為：f4：上述第4透鏡的焦點距離。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：-2.2<f/f5<-1.7 (5-1)其中，設為：f5：上述第5透鏡的焦點距離。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：-0.4<f/f3<0 (3)其中，設為：f3：上述第3透鏡的焦點距離。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：-0.3<f/f3<-0.12 (3-1)。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：νd3<30 (6) 其中，設為：νd3：上述第3透鏡的關於d線的阿貝數。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的攝影透鏡，其中進而滿足以下的條件式：νd3<26 (6-1)。
  17. 一種攝影裝置，其包括如申請專利範圍第1項或第2項所述的攝影透鏡。
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