摄影光学系统、摄影光学装置以及数字设备的制造方法_3

文档序号:9264639阅读:来源:国知局
和像差增大。
[0118] 从W上的说明可知,本发明的摄影光学系统适合作为在附有超广角的图像输入功 能的数字设备(例如,车载照相机、监视照相机、移动终端)中使用的摄影光学系统来使用。 即,本发明的摄影光学系统是适合用于在摄像元件(传感器)的摄像面(例如,固体摄像元 件的光电转换部)W超广角方式形成物体的光学像(即被摄体像)的用途。然后,通过将 本发明的摄影光学系统与摄像元件等进行组合,能够构成将被摄体的视频W光学形式获取 而作为电信号来输出的摄像光学装置。摄像光学装置是构成在被摄体的静止图像摄影和动 画摄影中利用的照相机的主要的构成要素的光学装置,例如,从物体(即被摄体)侧起依次 具有用于形成物体的光学像的摄影光学系统、将通过该摄影光学系统形成的光学像转换为 电信号的摄像元件。而且,通过将具有所述特征性结构的摄影光学系统配置成在摄像元件 的受光面(即摄像面)上形成被摄体的光学像,能够实现小型、低成本且具有高性能的摄像 光学装置W及具有该摄像光学装置的数字设备。
[0119] 作为附有图像输入功能的数字设备的例子,可举出监视照相机、防盗照相机、车载 照相机(例如后视照相机)、飞行机照相机、数字照相机、摄像机、电视电话用照相机等照相 机,此外,可举出在个人计算机、移动终端(例如,移动电话、智能手机(高性能移动电话)、 移动计算机等小型的且能够携带的信息设备终端)、W及它们的周边设备(扫描仪、打印机 等)、其他的数字设备(行车记录仪、防卫设备等)等中内置或外置的照相机。从该些例子 中可知,不仅可通过使用摄像光学装置来构成照相机,还能够通过在各种设备上搭载摄像 光学装置来附加照相机功能。例如,能够构成附有照相机的便携电话等附有图像输入功能 的数字设备。
[0120] 作为附有图像输入功能的数字设备的一例,图13中通过示意性的截面来表示数 字设备DU的概略结构例。在图13所示的数字设备DU中搭载的摄像光学装置LU从物体 (即被摄体)侧起依次具有用于形成物体的光学像(像面)IM的摄影光学系统LN(AX;光 轴)、平行平板PT(摄像元件SR的玻璃罩;相当于根据需要而配置的光学性低通滤波器、红 外线截止滤波器等光学滤波器等)、用于将通过摄影光学系统LN在受光面(摄像面)SS上 形成的光学像IM转换为电信号的摄像元件SR。当通过该摄像光学装置LU构成附有图像输 入功能的数字设备DU的情况下,通常会在其机身内部配置摄像光学装置LU,但能够在实现 照相机功能时采用对应于需要的方式。例如,能够将组件化的摄像光学装置LU构成为相对 数字设备DU的主体可装卸或可旋转。
[0121] 摄影光学系统LN是从物体侧起由负负正正的第一~第四透镜构成的四片结构的 定焦镜头,在摄像元件SR的受光面SS上形成光学像IM。作为摄像元件SR,例如可利用具 有多个像素的CCD(电荷禪合器件)型图像传感器、CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像 传感器等固体摄像元件。摄影光学系统LN被设置成在作为摄像元件SR的光电转换部的受 光面SS上形成被摄体的光学像IM,因此通过摄影光学系统LN形成的光学像IM通过摄像元 件SR被转换为电信号。另外,由于如上述那样,假设使用CCD型图像传感器、CMOS型图像 传感器等的摄像元件SR,因此在摄影光学系统LN与像面IM之间配置玻璃罩作为平行平板 PT,但当然也可W考虑根据传感器的种类而不配置玻璃罩的情况。
[0122] 数字设备DU除了摄像光学装置LU之外,还具有信号处理部1、控制部2、存储器3、 操作部4、显示部5等。由摄像元件SR生成的信号在信号处理部1中根据需要被实施规定 的数字图像处理和图像压缩处理等,并作为数字视频信号而被记录在存储器3 (半导体存 储器、光盘等),或者根据情况有时经由电缆或者被转换为红外线信号等而被传输至其他的 设备(例如,便携电话的通信功能)。控制部2由微型计算机构成,集中进行摄影功能(静 止图像摄影功能、动画摄影功能等)、图像再现功能等功能的控制、用于调焦的透镜移动机 构的控制等。例如,由控制部2进行对于摄像光学装置LU的控制,W便进行被摄体的静止 图像摄影、动画摄影中的至少一种。显示部5是包含液晶监视器等显示器的部分,利用由摄 像元件SR转换的图像信号或在存储器3中记录的图像信息进行图像显示。操作部4是具 有操作按钮(例如释放按钮)、操作拨盘(例如摄影模式拨盘)等操作部件的部分,将操作 者操作输入的信息传递给控制部2。
[0123] 图1、图3、图5、图7、图9、图11分别在光学截面上表示处于无穷远对焦状态的摄 影光学系统LN的第一~第六实施方式。第j镜头Lj(j= 1、2、3、4)是从物体侧起位于第 j个位置的透镜,配置在摄影光学系统LN的像侧的平行平板PN假设为摄像元件SR的玻璃 罩等。
[0124] 在第一~第六实施方式的摄影光学系统LN中,从物体侧起依次由具有负光焦度 的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第=透镜L3、光阔ST、具有正 光焦度的第四透镜L4构成。第一透镜L1与第二透镜L2在物体侧具有凸的弯月形状,第= 透镜L3具有双凸形状,第四透镜L4在物体侧具有凹的弯月形状或双凸形状。
[0125] 此外,构成摄影光学系统LN的所有的透镜面是非球面,构成摄影光学系统LN的所 有的透镜假设将塑料材料作为光学材料。由于第一透镜L1是塑料透镜,因此也可W在摄影 光学系统LN的物体侧配置罩部件。只是,由于超广角镜头中,在第一透镜LI的物体侧难W设置罩部件,因此优选在第一透镜L1的物体侧面形成硬涂层而代替罩部件。
[0126] 实施例
[0127] W下,W实施例的结构数据等为例更具体说明实施了本发明的摄影光学系统的结 构等。该里所举的实施例1~6巧XI~6)是与所述的第一~第六实施方式分别对应的数 值实施例,表示第一~第六实施方式的透镜结构图(图1、图3、图5、图7、图9、图11)分别 表示对应的实施例1~6的透镜截面形状等。
[0128] 在各实施例的结构数据中,作为面数据,从左侧的栏开始依次表示面编号、曲率半 径r(mm)、轴上面间隔d(mm)、与d线(波长587. 56nm)有关的折射率nd、与d线有关的阿贝 数vd。对面编号附加了 *的面是非球面,其面形状通过利用了W面顶点为原点的局部的正 交坐标系(x,y,z)的W下的式(A巧来定义。作为非球面数据,表示非球面系数等。另外, 各实施例的非球面数据中没有标注的项的系数为0,针对所有的数据,E-n=Xi(rn。
[0129]
[0130] 其中,
[01h;对z轴(光轴A幻垂直的方向的高度化2=x2+y2),
[om]z;高度为h的位置上的光轴AX方向的移位量(表面顶点基准),
[0133]C;面顶点上的近轴曲率(曲率半径r的倒数),
[0134] k;圆锥系数,
[0135] A4、A6、A8、A10、A12 ;分别是4次、6次、8次、10次、12次非球面系数。
[0136] 表1表示各实施例的条件式对应值,表2表示各透镜(Lj,j= 1,2, 3, 4)的面形 状(基于近轴曲率的标记)与光焦度(通过正或负来标记)。此外,表3中,作为各种数据 (与d线有关的值),表示整个系统的焦距化mm)、各透镜(Lj,j= 1,2, 3, 4)的焦距的、 f2、f3、f4 ;mm)、透镜全长(化,mm)、F值(FNO)、后焦距炬F,mm)、第四透镜L4的物体侧面 的曲率半径r7、第四透镜L4的像侧面的曲率半径r8、全视场角(2?、° )、最大像高(r, mm;相当于摄像元件SR的摄像面SS的对角线长度的一半)。另外,后焦距BF通过空气换 算长度来标记从透镜最终面至近轴像面的距离,透镜全长化对从透镜最前面至透镜最终 面的距离加上后焦距BF的距离。
[0137] 图2、图4、图6、图8、图10、图12是实施例1~6巧XI~6)的像差图,(A)表示 球面像差(mm)、做表示像散(mm)、似表示崎变(% )。在球面像差图(A)中,实线、点划 线、虚线分别通过从近轴像面至光轴AX方向的偏移量表示对于d线(波长587. 56nm)的 球面像差量、对于g线(波长435.84nm)的球面像差量、对于C线(波长656.28nm)的球 面像差量,纵轴表示F值
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