拍摄光学系统、拍摄装置以及移动终端

技术领域

本发明涉及拍摄光学系统、拍摄装置以及移动终端。

背景技术

近年来，在智能手机等移动终端中搭载有复眼照相机，该复眼照相机具有相对较短的焦距的广角单焦点透镜、和相对较长的焦距的长焦单焦点透镜这2个以上的透镜。在该复眼照相机中，通过以电子变焦在其焦距之间无缝地连接，从而能够进行宛如光学变焦透镜的那样的拍摄。

在这样的复眼照相机的长焦单焦点透镜中，因焦距较长而光学总长较大是一个问题。

对于这点，在专利文献1中记载的技术中，通过在透镜群的最靠物体侧配置棱镜而使光路弯折90°，从而减薄移动终端主体的厚度。另外，在专利文献2中记载的技术中，在使用有棱镜的屈曲光学系统中，在调焦时使透镜群的一部分移动。

专利文献1：美国专利申请公开第2018/0180847号说明书

专利文献2：日本专利第4862433号公报

然而，在长焦单焦点透镜中，仍旧因焦距较长而被拍摄体距离的变化、温度变化时的调焦时的透镜群的移动量变大是又一个问题。若透镜群的移动量变大，则使其移动的致动器也大型化，结果是阻碍移动终端的轻薄化。

在专利文献1中记载的技术中，虽然通过弯折光路实现了轻薄化，但对于调焦时的透镜群的移动量，别说减少，甚至都没有提及。

另外，在专利文献2中记载的技术中，由于假定静态式数字照相机等用途，因此本就不对调焦时的透镜群的移动量有较大的制约。因此，缺乏减少该移动量的必要性，而仍旧并未谋求移动量的减少。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而完成的，目的在于在调焦时的透镜移动量经常变大的单焦点的拍摄光学系统中，减少移动的透镜或者透镜群的移动量。

为了实现上述目的，本发明所涉及的拍摄光学系统的特征在于，是用于使固体拍摄元件的光电转换部将被拍摄体图像成像的单焦点的拍摄光学系统，

从物体侧开始依次具备：具有反射光学元件的第一光学系统；以及具有至少2片以上的透镜的第二光学系统，

通过上述第一光学系统内的上述反射光学元件，上述第一光学系统的光轴与上述第二光学系统的光轴弯折大致90°，

调焦时在上述第二光学系统中一部分的透镜或者透镜群在该第二光学系统的光轴上移动，

满足以下的条件式：

2.50＜f/2Y＜8.50…(1)

0.25＜|fD/f|＜1.70…(2)

其中，

f：拍摄光学系统整个系统的焦距，

2Y：固体拍摄元件的拍摄面对角线长度，

fD：在调焦时移动的透镜或者透镜群的焦距。

另外，本发明的拍摄装置的特征在于，搭载上述拍摄光学系统。

另外，本发明的移动终端的特征在于，搭载上述拍摄装置。

根据本发明，在单焦点的拍摄光学系统中，能够减少移动的透镜或者透镜群的移动量。

附图说明

图1是具备本实施方式的拍摄装置的移动终端的剖视图。

图2是示出本实施方式的拍摄装置的简要的控制结构的框图。

图3是实施例1的拍摄光学系统的(a)是剖视图，(b)是像差图。

图4是实施例2的拍摄光学系统的(a)是剖视图，(b)是像差图。

图5是实施例3的拍摄光学系统的(a)是剖视图，(b)是像差图。

图6是实施例4的拍摄光学系统的(a)是剖视图，(b)是像差图。

图7是实施例5的拍摄光学系统的(a)是剖视图，(b)是像差图。

附图标记说明：

10...拍摄光学系统；11...第一光学系统；12...第二光学系统；42...驱动机构；51...拍摄元件；100...拍摄装置；300...移动终端；Ax1...(第一光学系统的)光轴；Ax2...(第二光学系统的)光轴；I...拍摄面；L1...第一透镜；L2...第二透镜；L3...第3透镜；L4...第4透镜；L5...第5透镜；Pr...棱镜(反射光学元件)

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1是具备作为本发明的一实施方式的拍摄装置100的移动终端300的剖视图。

如该图所示，拍摄装置100具备用于形成图像信号的照相机模块30。照相机模块30具备拍摄光学系统10和传感器部50。

拍摄光学系统10是用于使被拍摄体图像在拍摄元件51的拍摄面(被投影面)I成像的单焦点的光学系统，被收容于镜筒41内。拍摄光学系统10从物体侧开始依次具备第一光学系统11和第二光学系统12。

第一光学系统11具有作为反射光学元件的棱镜Pr。第二光学系统12从物体侧开始依次具有第一透镜L1、第二透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4、以及第5透镜L5。第一光学系统11的光轴Ax1和第二光学系统12的光轴Ax2通过第一光学系统11内的棱镜Pr而弯折大致90°。第一光学系统11的光轴Ax1沿着移动终端300的厚度方向。

对于拍摄光学系统10的结构的详细内容后述。

收容拍摄光学系统10的镜筒41具有使来自物体侧的光入射的开口OP。

另外，在镜筒41设置有驱动机构42，该驱动机构42使构成第二光学系统12的透镜L1～L5中的一部分的透镜或者透镜群沿着第二光学系统12的光轴Ax2移动。驱动机构42通过使第二光学系统12中的一部分的透镜或者透镜群在光轴Ax2上移动，从而能够进行拍摄光学系统10的调焦的动作。驱动机构42例如具备音圈马达和引导件。此外，驱动机构42也可以代替音圈马达等而由步进马达等构成。

传感器部50具备拍摄元件(固体拍摄元件)51，该拍摄元件51对由拍摄光学系统10形成的被拍摄体图像进行光电转换。

拍摄元件51例如是CMOS型的图像传感器。拍摄元件51以相对于光轴Ax2定位的状态被固定。该拍摄元件51具有作为拍摄面I的光电转换部51a，在其周边形成有未图示的信号处理电路。在光电转换部51a二维地配置有像素即光电转换元件。此外，拍摄元件51并不限于上述的CMOS型的图像传感器，也可以是嵌入有CCD等其他拍摄元件的部件。

此外，也可以在拍摄光学系统10与传感器部50之间配置平行平板F。平行平板F是假定光学低通滤波器，IR截止滤波器、拍摄元件51的密封玻璃等的平行平板。平行平板F能够作为独立的滤波器部件来配置，也能够对构成拍摄光学系统10的任意一个透镜面赋予该功能。例如，在为红外截止滤波器的情况下，也可以对1片或者多片透镜的表面上实施红外截止涂层。

搭载有拍摄装置100的移动终端300例如是智能手机。但是，移动终端300并不限定于智能手机，也可以是移动电话、PHS(Personal Handyphone System，个人手持式电话系统)、PDA(Personal Digital Assistant，掌上电脑)、平板电脑、移动电脑、静态式数字照相机、摄像机等。

图2是示出拍摄装置100的简要的控制结构的框图。

如该图所示，拍摄装置100具备使照相机模块30动作的处理部60。

处理部60具备透镜驱动部61、元件驱动部62、输入部63、存储部64、图像处理部65、显示部66、以及控制部67。

透镜驱动部61使驱动机构42动作，通过使第二光学系统12的第一～第5透镜L1～L5中的一部分的透镜或者透镜群沿着光轴Ax2移动，从而使拍摄光学系统10的调焦等动作进行。

元件驱动部62通过从控制部67接受用于驱动拍摄元件51的电压、时钟信号的供给并输出至附带在拍摄元件51的电路，从而使拍摄元件51动作。

输入部63是受理用户的操作或者来自外部装置的指令的部分。

存储部64是保管拍摄装置100的动作所需的信息、由照相机模块30获取到的图像数据、以及图像处理所使用的透镜校正数据等的部分。

图像处理部65对从拍摄元件51输出的图像信号进行图像处理。在图像处理部65中，假设图像信号例如对应于动态图像而对构成其的帧图像实施加工。图像处理部65除了颜色校正、灰度校正、缩放等通常的图像处理以外，还基于从存储部64读出的透镜校正数据来对图像信号执行形变校正处理。

显示部66是显示应向用户提示的信息、拍摄到的图像等的部分。此外，显示部66能够兼作输入部63的功能。

控制部67统一地控制透镜驱动部61、元件驱动部62、输入部63、存储部64、图像处理部65、显示部66等的动作，例如对由照相机模块30获得的图像数据进行各种图像处理。

以下，返回到图1，对拍摄光学系统10更详细地进行说明。

拍摄光学系统10中的第一光学系统11具有作为反射光学元件的棱镜Pr。通过将该反射光学元件并非设为反射镜等反射部件，而是设为以媒质填埋光路的棱镜Pr，而能够缩短光路长并减小移动终端300的厚度。

在本实施方式中，第二光学系统12实质上从物体侧开始依次由开口光阑S、和第一～第5透镜L1～L5构成。然而，第二光学系统12只要具有至少2片以上的透镜即可。

优选第二光学系统12中的在调焦时移动的一部分的透镜或者透镜群包含该第二光学系统12内的最靠物体侧的第一透镜L1。由此，将第二光学系统12的透镜保持构造分割为移动透镜用和固定透镜用这2个即可，而透镜筒构造不会复杂化。另外，由于每当透镜保持构造的分割数增加，就产生对每个该构造的偏心误差的性能劣化，依次通过将该分割数抑制为2个，能够抑制最终的光学性能的劣化。

另外，优选第二光学系统12内的第一～第5透镜L1～L5中的至少1片透镜形成为非圆形形状。若将第二光学系统12内的透镜设为圆形，则移动终端300的厚度增大。由此，通过将第二光学系统12内的第一～第5透镜L1～L5中的，例如外径较大的至少1片透镜设为非圆形形状，例如将圆形的上下水平切割的所谓I切割透镜，从而能够在移动终端300的厚度方向上紧凑地构成。此外，非圆形形状并不限定于I切割，也可以是仅在一方向上切割的D切割或其他的形状。

拍摄光学系统10满足以下的条件式(1)以及(2)：

2.50＜f/2Y＜8.50…(1)

0.25＜|fD/f|＜1.70…(2)

其中，f是拍摄光学系统10整个系统的焦距，2Y是拍摄元件51的拍摄面对角线长度，fD是在调焦时移动的第二光学系统12的一部分的透镜或者透镜群的焦距。

通过拍摄光学系统10整个系统的焦距满足条件式(1)，能够增大复眼照相机的拍摄倍率。

条件式(2)是用于使调焦时的移动透镜的移动量最佳的条件式。通过条件式(2)的fD/f的绝对值低于上限，能够缩小移动透镜的移动量，而能够减少驱动机构42(致动器)的负荷。另一方面，通过条件式(2)的fD/f的绝对值高于下限，能够不使移动透镜的移动量过度地变得过小，而保持调焦精度。

另外，拍摄光学系统10除了上述条件式(1)以及(2)以外，还满足以下的条件式(3)。

0.30＜fL21/f＜1.00…(3)

其中，fL21是第二光学系统12中的配置于最靠物体侧的正透镜的焦距，f是拍摄光学系统10整个系统的焦距。

条件式(3)是用于适当地进行良好的像差校正和光学总长的缩短的条件式。通过条件式(3)的fL21的值低于上限，能够适度地具有正光焦度，而缩短拍摄光学系统10的光学总长。并且，能够减小对移动终端300的轻薄化而言重要的透镜有效直径。另一方面，通过条件式(3)的fL21的值高于下限，能够抑制正光焦度过度地变强，而将在正透镜产生的像差抑制得较小。

如以上的那样，根据本实施方式的拍摄光学系统10，通过物体侧的第一光学系统11内的棱镜Pr(反射光学元件)，将第一光学系统11的光轴Ax1和第二光学系统12的光轴Ax2弯折大致90°。由此，即使是经常变得焦距较长而光学总长较大的长焦单焦点透镜(光学系统)，也能够抑制被搭载于的移动终端300的厚度。

另外，通过在调焦时仅使第二光学系统12中的一部分的透镜或者透镜群移动，与使全部透镜移动的情况相比能够减少其移动量。若透镜的移动量变大，则致动器(驱动机构42)的负荷增大，而相应地需要搭载强力的致动器。由于强力的致动器大型化，因此结果是移动终端300的厚度增加。另外，若移动量较大，则相应地需要将第一光学系统11与第二光学系统12的间隙确保地较大，其结果是，第一光学系统11内的反射光学元件的大小增大。由此，也会招致移动终端300的厚度增大。因此，通过将调焦时的透镜的移动量抑制得较小，能够抑制移动终端300的厚度增大。

另外，通过拍摄光学系统10整个系统的焦距满足条件式(1)，能够增大复眼照相机的拍摄倍率。

另外，通过满足条件式(2)，能够使调焦时的移动透镜的移动量最佳。

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但能够应用本发明的实施方式并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当地变更。

[实施例]

以下，示出本发明的拍摄光学系统的实施例。在各实施例中使用的符号如下。

f：拍摄光学系统整个系统的焦距

fB：后焦距

F：F数

2Y：固体拍摄元件的拍摄面对角线长度

R：曲率半径

D：光轴上的面间隔

Nd：透镜材料针对d线的折射率

νd：透镜材料的阿贝数

在各实施例中，在透镜面数据的各面编号的后面记载有“＊”的面是具有非球面形状的面，非球面的形状将面的顶点设为原点，并在光轴方向上取X轴，将与光轴垂直方向的高度设为h，通过以下的“式1”来表示。

[式1]

其中，

Ai：i次的非球面系数

R：曲率半径

K：圆锥常量

(实施例1)

以下，示出实施例1的拍摄光学系统的整体规格。

f＝23.37mm

fB＝1.58mm

F＝3.5

2Y＝5mm

将实施例1的透镜面的数据示出于在以下的表1。

[表1]

[表1]

将实施例1的透镜面的非球面系数示出于以下的表2。此外，以下(包括表的透镜数据)，使用E(例如2.5E－02)来表示10的幂(例如2.5×10

[表2]

[表2]

将实施例1的单透镜数据示出于以下的表3。

[表3]

[表31

将实施例1的调焦时的面间隔数据示出于以下的表4。此外，表中的“可变A”以及“可变B”对应于上述表1中的光轴上的面间隔D的该栏的数值。

[表4]

[表4]

以下，示出实施例1的拍摄光学系统中的条件式(1)～(3)的各数值。

条件式(1)：f/2Y＝4.67

条件式(2)：|fD/f|＝0.53

条件式(3)：fL21/f＝0.42

图3的(a)是实施例1的拍摄光学系统的剖视图，图3的(b)是实施例1的纵像差图(球面像差、非点像差、失真像差)。

在实施例1的拍摄光学系统中，在调焦时第二光学系统内的透镜L1～L3一体移动。例如，在本实施例的光学系统中，在从调焦至物体距离无限远的被拍摄体的状态调焦至物体距离1.2m的被拍摄体时，透镜L1～L5整体移动的情况的移动量为约0.45mm。与此相对，在仅使透镜L1～L3移动的情况下，如表4所示，能够将该移动量大幅度减小到约0.13mm。由此，能够大幅减少移动用的致动器的负荷，而实现致动器的小型化等。

(实施例2)

以下，示出实施例2的拍摄光学系统的整体规格。

f＝23.36mm

fB＝1.79mm

F＝3.7

2Y＝5mm

将实施例2的透镜面的数据示出于以下的表5。

[表5]

[表5]

将实施例2的透镜面的非球面系数示出于以下的表6。

[表6]

[表6]

将实施例2的单透镜数据示出于以下的表7。

[表7]

[表7]

将实施例2的调焦时的面间隔数据示出于以下的表8。此外，表中的“可变A”以及“可变B”对应于上述表5中的光轴上的面间隔D的该栏的数值。

[表8]

[表81

以下，示出实施例2的拍摄光学系统中的条件式(1)～(3)的各数值。

条件式(1)：f/2Y＝4.67

条件式(2)：|fD/f|＝0.54

条件式(3)：fL21/f＝0.44

图4的(a)是实施例2的拍摄光学系统的剖视图，图4的(b)是实施例2的纵像差图(球面像差、非点像差、失真像差)。

在实施例2的拍摄光学系统中，在调焦时第二光学系统内的透镜L1～L3一体移动。

(实施例3)

以下，示出实施例3的拍摄光学系统的整体规格。

f＝20.01mm

fB＝4.7mm

F＝3.5

2Y＝5mm

将实施例3的透镜面的数据示出于以下的表9。

[表9]

[表9]

将实施例3的透镜面的非球面系数示出于以下的表10。

[表10]

[表10]

将实施例3的单透镜数据示出于以下的表11。

[表11]

[表11]

将实施例3的调焦时的面间隔数据示出于以下的表12。此外，表中的“可变A”以及“可变B”对应于上述表9中的光轴上的面间隔D的该栏的数值。

[表12]

[表]2]

以下，示出实施例3的拍摄光学系统中的条件式(1)～(3)的各数值。

条件式(1)：f/2Y＝4.00

条件式(2)：|fD/f|＝0.50

条件式(3)：fL21/f＝0.46

图5的(a)是实施例3的拍摄光学系统的剖视图，图5的(b)是实施例3的纵像差图(球面像差、非点像差、失真像差)。

在实施例3的拍摄光学系统中，在调焦时第二光学系统内的透镜L1、L2一体移动。

(实施例4)

以下，示出实施例4的拍摄光学系统的整体规格。

f＝23.37mm

fB＝0.11mm

F＝3.5

2Y＝5mm

将实施例4的透镜面的数据示出于以下的表13。

[表13]

[表13]

将实施例4的透镜面的非球面系数示出于以下的表14。

[表14]

[表14]

将实施例4的单透镜数据示出于以下的表15。

[表15]

[表15]

将实施例4的调焦时的面间隔数据示出于以下的表16。此外，表中的“可变A”以及“可变B”对应于上述表13中的光轴上的面间隔D的该栏的数值。

[表16]

[表16]

以下，示出实施例4的拍摄光学系统中的条件式(1)～(3)的各数值。

条件式(1)：f/2Y＝4.67

条件式(2)：|fD/f|＝1.45

条件式(3)：fL21/f＝0.76

图6的(a)是实施例4的拍摄光学系统的剖视图，图6的(b)是实施例4的纵像差图(球面像差、非点像差、失真像差)。

在实施例4的拍摄光学系统中，在调焦时第二光学系统内的透镜L1～L3一体移动。

(实施例5)

以下，示出实施例5的拍摄光学系统的整体规格。

f＝25.8mm

fB＝1.22mm

F＝3.37

2Y＝5mm

将实施例5的透镜面的数据示出于以下的表17。

[表17]

[表17]

将实施例5的透镜面的非球面系数示出于以下的表18。

[表18]

[表18]

将实施例5的单透镜数据示出于以下的表19。

[表19]

[表19]

将实施例5的调焦时的面间隔数据示出于以下的表20。此外，表中的“可变A”以及“可变B”对应于上述表17中的光轴上的面间隔D的该栏的数值。

[表20]

[表20]

以下，示出实施例5的拍摄光学系统中的条件式(1)～(3)的各数值。

条件式(1)：f/2Y＝5.16

条件式(2)：|fD/f|＝0.32

条件式(3)：fL21/f＝0.41

图7的(a)是实施例5的拍摄光学系统的剖视图，图7的(b)是实施例5的纵像差图(球面像差、非点像差、失真像差)。

在实施例5的拍摄光学系统中，在调焦时仅第二光学系统内的透镜L5移动。