图像拍摄镜头和图像拍摄设备的制作方法
【专利摘要】[要解决的技术问题]为了在整体长度减小的情况下使图像拍摄镜头对周边视场角来说是明亮和高分辨率。[技术方案]从物体侧顺序地设置负的第一透镜(L1)、正的第二透镜(L2)、负的第三透镜(L3)、正的第四透镜(L4)和正的第五透镜(L5)，其中第五透镜的图像侧表面具有带有一个或多个拐点和在近轴区域中朝向图像侧的凹形状的非球面形状；并且当整个光程、整个镜头系统的焦距、第二透镜(L2)的图像侧表面(S4)和第三透镜(L3)的物体侧表面(S6)之间的距离、第二透镜(L2)的折射率、以及第三透镜(L3)的折射率分别取为TL、f、Dg2-3、N2和N3时，图像拍摄镜头被构造以同时满足条件表达式(1a)：1.0≤TL／f≤1.8，(2a)：0.09<Dg2-3／f，(3a)：0.07<|N2-N3|，和(4a)：-35≤f1／f≤-2.3。
【专利说明】图像拍摄镜头和图像拍摄设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在图像传感器上，如在CXD (电荷耦合器件),CMOS (互补金属氧化物半导体)等上形成对象的光学图像的图像拍摄镜头，以及设置有该图像拍摄镜头以进行图像拍摄的图像拍摄设备，如数字照相机，装配有相机的移动电话，个人数字助理(PDA)，智能电话等。
【背景技术】
[0002]近来，虽然个人计算机向家庭等的扩展，能够将通过对风景、人等进行成像获得的图像信息输入至个人计算机的数字照相机已经快速地扩展。此外，越来越多的移动电话和智能电话具有用于输入图像的内置相机模块。这种具有图像拍摄能力的装置采用图像传感器，如(XD，CMOS等。近来，这些类型的图像传感器的尺寸已经极大地减小，并且因此，图像拍摄装置整体和将安装在这种装置上的图像拍摄镜头也已经被要求具有更加紧凑的尺寸。同时，图像传感器的像素数已经增加，从而引起对改善图像拍摄镜头的分辨率和性能的不断增长的需求。
[0003]作为这种图像拍摄镜头，一直通过将透镜的数量例如减少至四个或进一步减少至三个而小型化的图像拍摄镜头。进一步，作为在需要高分辨能力时使用的图像拍摄镜头，已知具有透镜数量增加的图像拍摄镜头，采用五个透镜以改善光学性能的图像拍摄镜头。
[0004]作为采用五个透镜以改善光学性能的图像拍摄镜头，已知的是由从物体侧顺序地设置的具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有负屈光力的第三透镜、具有正屈光力的第四透镜、和具有正屈光力的第五透镜构成的图像拍摄镜头(参考专利文献I 至 9)。
[0005][现有技术文献]
[0006][专利文献]
[0007]专利文献1:美国专利N0.7，110，188
[0008]专利文献2:日本专利N0.3005905
[0009]专利文献3:日本未审查专利公开N0.9 (1997)-166748
[0010]专利文献4:日本未审查专利公开N0.11(1999)-142730
[0011]专利文献5:日本专利N0.3788133
[0012]专利文献6:日本专利N0.3809270
[0013]专利文献7:美国专利N0.6，282，033
[0014]专利文献8:美国专利N0.7，663，813
[0015]专利文献9:中国专利N0.100410713C
【发明内容】
[0016]然而，上述采用五个透镜的图像拍摄镜头难以获得足够的亮度，因为如果试图增加孔径以获得足够的亮度，则降低分辨能力(例如，专利文献I的图像拍摄镜头等以约2.8的F数为前提)。
[0017]进一步，在上述五元件式图像拍摄镜头中，如果试图减小厚度(减小整个光程)，则各种像差(如，色差和畸变)的抑制变得困难，从而引起不能获得期望的分辨能力的问题。
[0018]再进一步，还存在的需求是，当维持其中出现主对象的中心区域和其中出现背景的周边区域之间的平衡时，背景的图像质量改善，并且寻求在对角视场角变为50°或更大的区域中也能够令人满意的分辨力的图像拍摄镜头。[0019]已经考虑到上述情况开发了本发明，并且本发明的目标是提供一种在整体长度减小的情况下对周边视场角是明亮的且高分辨率的图像拍摄镜头，以及设置有该图像拍摄镜头的图像拍摄设备。
[0020]本发明的图像拍摄镜头大致由从物体侧顺序地设置的具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有负屈光力的第三透镜、具有正屈光力的第四透镜、以及具有正屈光力的第五透镜构成，其中:第五透镜的图像侧表面具有带有一个或多个拐点的非球面形状和在近轴区域中朝向图像侧的凹形状；并且图像拍摄镜头同时满足下述条件表达式(Ia): 1.0 ≤ TL / f ≤1.8, (2a):0.09〈Dg2_3 / f, (3a):0.07< | N2—N3 |，和(4a):-35 ≤fI /f<-2.3，其中:TL是(当从第五透镜的图像侧表面到图像平面的距离由空气等效长度表示时的)整个光程汀是整个镜头系统的焦距；fl是第一透镜的焦距；Dg2_3是第二透镜的图像侧表面和第三透镜的物体侧表面之间的距离(空气隙)；N2是构成第二透镜的光学构件的折射率；以及N3是构成第三透镜的光学构件的折射率。
[0021]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(5a):0.80≤fl2 / f≤1.40，其中Π2是第一和第二透镜的组合焦距。
[0022]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式（a):54〈v2，其中v2是第二透镜的阿贝数。
[0023]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(7a):20〈v3〈35，其中v3是第三透镜的阿贝数。
[0024]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(8a):-12<(Rl+R2) /(R1-R2X-0.21，其中:R1是第一透镜的物体侧表面(第一透镜表面)的曲率半径；和R2是第一透镜的图像侧表面(第二透镜表面)的曲率半径。
[0025]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(9a):20〈vl〈95，其中vl是第一透镜的阿贝数。
[0026]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(IOa):0.7≤ f4 / f ≤ 2.1，其中f4是第四透镜的焦距。
[0027]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(Ila):0.25〈(Dg2+Dg3) / f〈0.7，其中:Dg2是第二透镜的中心厚度(第二透镜的物体侧表面和图像侧表面之间在光轴上的距离；实际长度)jPDg3是第三透镜的中心厚度(第三透镜的物体侧表面和图像侧表面之间在光轴上的距离；实际长度)。
[0028]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(12a):50〈v4〈65，其中v4是第四透镜的阿贝数。
[0029]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(13a):50〈v5〈65，其中v5是第五透镜的阿贝数。
[0030]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(14a):-4< Σ (fi / vi) / f〈4，其中 Σ (f j/vj) / f 表示表达式:[(fl / vl) + (f2 / v2) + (f3 / v3) + (f4 / v4) + (f5 /v5)] / f。
[0031]第五透镜的图像侧表面可以形成为仅具有一个极值点。
[0032]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(4b):-30 ^ f I / f ^ -4.0.[0033]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(5b):0.80≤fl2 / f≤1.30，其中Π2是第一和第二透镜的组合焦距。
[0034]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(5c):0.60≤fl2 / f≤1.30，其
中Π2是第一和第二透镜的组合焦距。
[0035]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(6b):54〈v2〈79，其中v2是第二透镜的阿贝数。
[0036]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(9b):20〈vl〈75，其中vl是第一透镜的阿贝数。
[0037]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(9c):50〈vl〈65，其中vl是第一透镜的阿贝数。
[0038]上述图像拍摄镜头可以形成为满足条件表达式(14b)，其中Σ (fj/vj) / f表示表达式:[(Π / vl) + (f2 / v2) + (f3 / v3) + (f4 / v4) + (f5 / v5) ] / f。
[0039]本发明的图像拍摄设备包括上述图像拍摄镜头，和用于输出通过拍摄由图像拍摄镜头形成的光学图像获得的图像拍摄信号的图像传感器。
[0040]如在本文中使用的用语“极值点”是通过将极值点限制在给定有效区域内并由f(r)函数将局部最大值或最小值定义为极值而确定的，其中r是离光轴的距离，f(r)表示r处的深度，并采用最大或最小值的点作为极值点。由于极值是局部概念，采用极值的某个点不是总是总用全局最大或最小值，但极值本身可以被视为在合适的部分内的最大或最小值的候选。
[0041]如在本文中使用的用语“拐点”涉及给定的有效区域内的曲线上的点，在该给定的有效区域中接触圆的曲率的符号(+，-)改变(在该点处变为O)。
[0042]进一步，如在本文中使用的用语“曲率”涉及近轴曲率。
[0043]根据本发明的图像拍摄镜头，具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有负屈光力的第三透镜、具有正屈光力的第四透镜、以及具有正屈光力的第五透镜从物体侧顺序地设置，其中第五透镜的图像侧表面形成为具有带有一个或多个拐点的非球面形状和在近轴区域中朝向图像侧的凹形状，并且图像拍摄镜头被构造成同时满足条件表达式(la):1.0 ≤ TL / f ^ 1.8, (2a):0.09〈Dg2_3 / f, (3a):0.07〈 | N2-N3 |，和(4a):-35 ^ fI / f ^ -2.3。这使得图像拍摄镜头在整体长度减小的情况下对周边视场角来说是明亮的和高分辨率的。
[0044]在这里，条件表达式(Ia)限定整个光程与整个镜头系统的焦距的比率的范围。
[0045]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(Ia)的下限，则每个透镜的屈光力需要增大，并且各种类型的像差恶化，从而引起光学性能退化的问题。进一步，近轴光束和离轴光束在第一透镜的物体侧表面上彼此靠的太近，导致出现的问题是，难以同时平衡近轴和离轴光束的像差。
[0046]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(5a)的上限，则光学系统的小型化变得困难，导致难以将图像拍摄镜头应用于需要紧凑的图像拍摄设备。
[0047]条件表达式(2a)涉及第二和第三透镜之间的空气隙与整个镜头系统的焦距的比率，并限定用于在球面像差和慧形像差进行平衡的目标范围。
[0048]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(2a)的下限，则从第二透镜出射的离轴光束的束高度和进入第三透镜的近轴光束的束高度之间的差变小，从而引起下述问题:球面像差可能变得过度(过度修正)，并且慧形像差恶化且对像散的负面影响增加。
[0049]条件表达式(3a)限定第二和第三透镜之间的折射率的差的目标范围。
[0050]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(3a)的下限，则在明亮透镜的情况中，出现下述问题:球面像差可能沿过度方向增加(过度修正)，并且珀兹伐和增加，从而场曲沿不足方向增加(修正不足)。
[0051]条件表达式(4a):-35 f I / f -2.3涉及第一透镜的焦距与整个镜头系统的焦距的比率，并限定用于抑制各种类型的像差的出现的范围。
[0052]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(4a)的下限，慧形像差和球面像差出现，并且令人满意的像差修正变得困难。
[0053]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(4a)的上限，则像散和慧形像差出现，并且令人满意的像差修正变得困难。
【专利附图】
【附图说明】
[0054]图1是设置有根据本发明的实施例的图像拍摄镜头的图像拍摄设备的剖视图，图示了其示意结构。
[0055]图2是示例I的图像拍摄镜头的剖视图，图示了其横截面。
[0056]图3是示例2的图像拍摄镜头的剖视图，图示了其横截面。
[0057]图4是示例3的图像拍摄镜头的剖视图，图示了其横截面。
[0058]图5示出示例I的图像拍摄镜头的像差示意图。
[0059]图6示出示例2的图像拍摄镜头的像差示意图。
[0060]图7示出示例3的图像拍摄镜头的像差示意图。
[0061]图8图示设置有本发明的图像拍摄镜头的移动电话。
[0062]图9图示设置有本发明的图像拍摄镜头的智能电话。
【具体实施方式】
[0063]以下，将参照附图描述本发明的实施例。
[0064]图1图示设置有根据本发明的实施例的图像拍摄镜头100的图像拍摄设备200的
示意结构。
[0065]图1中图示的图像拍摄镜头100适合应用于采用诸如CCD，CMOS等之类的各种类型的图像拍摄装置。它特别用于相对小的终端装置，如数字照相机、装配有相机的移动电话、I3DA等。
[0066]图1中图示的图像拍摄设备200包括上述图像拍摄镜头100和诸如(XD，CMOS等之类图像传感器210，用于根据由图像拍摄镜头100形成的表示对象H的光学图像Hk输出图像拍摄信号Pk。图像传感器210的图像拍摄表面211设置在图像拍摄镜头100的图像形成表面Mk上。
[0067]各种类型的光学构件Cg可以根据图像拍摄镜头100安装至其上的图像拍摄设备200的结构设置在第五透镜L5(第五透镜L5是构成图像拍摄镜头100的最靠近图像侧透镜)和图像传感器210之间。例如，光学构件，如用于保护图像拍摄表面的盖玻璃，或者红外线截止滤波器、ND滤波器，可以被设置为光学构件Cg。光学构件Cg可以是平面平行板。
[0068]图像拍摄镜头100由五个透镜构成并用于图像形成。
[0069]图像拍摄镜头100是通过沿着光轴Zl从物体侧(图1中的箭头-Z侧)顺序地设置具有负屈光力的第一透镜L1、具有正屈光力的第二透镜L2、具有负屈光力的第三透镜L3、具有正屈光力的第四透镜L4、和具有正屈光力的第五透镜L5构造而成的。
[0070]第五透镜L5的图像侧表面Sll具有带有一个或多个拐点的非球面形状和在近轴区域朝向图像侧的凹形状。
[0071]进一步，图像拍摄镜头100同时满足条件表达式(Ia): 1.0≤TL / f≤1.8，(2a):0.09<Dg2_3 / f, (3a):0.07〈|N2-N3|，和(4a):-35 ≤ fl / f ≤ _2.3。在这里，TL 是整个光程(图像侧的平面平行板由空气等效长度表示)，f是整个镜头系统的焦距；Dg2_3是第二透镜L2的图像侧表面S4和第三透镜L3的物体侧表面S6之间的距离(空气隙);N2是构成第二透镜的光学构件的折射率；以及N3是构成第三透镜的光学构件的折射率。
[0072]优选地，将上限设置到条件表达式(2a):0.09〈Dg2_3 / f，作为条件表达式(2b):0.09〈Dg2_3 / f〈0.21。进一步，优选地，将上限设置到条件表达式(3a):0.07〈 | N2-N3 |，作为条件表达式(3b):0.07<|N2-N3|<0.18。再进一步，优选地，条件表达式(4a):-35≤fl /f ≤ -2.3被修改为条件表达式(4b):-30 ≤ f I / f ≤ -4.0.[0073]示例I至3是根据本发明的上述实施例的图像拍摄镜头的示例。
[0074]第五透镜L5的图像侧表面Sll可以形成为仅具有一个极值点。
[0075]图像拍摄镜头100可以包括位于第二透镜L2和第三透镜L3之间的孔径光阑St。如果图像拍摄镜头被构造以包括位于第二和第三透镜之间的孔径光阑St，则可以更令人满意地修正场曲，因为珀兹伐和减小。进一步，与其中孔径光阑设置在第二透镜的物体侧的情况相比，可以在更可靠地抑制球面像差、轴向色差和慧形像差的同时使图像拍摄镜头更明亮(以具有小的F数)。
[0076]上述图像拍摄镜头100可以包括位于第二透镜L2的物体侧的孔径光阑St。如果图像拍摄镜头被构造以包括位于第二透镜的物体侧的孔径光阑，则与其中孔径光阑设置在第二透镜的图像侧的情况相比，光束在图像形成表面上的入射角减小，入射光和畸变的量在图像形成表面上根据图像高度的快速变化可以被抑制。伴随于此，可以更可靠地减小整个光程。
[0077]上述图像拍摄镜头100可以被构造以酌情满足以下给出的每个条件表达式。
[0078]条件表达式(5a):0.80 ≤ f 12 / f ≤ 1.40
[0079]条件表达式(5b):0.80 ≤ fl2 / f ≤ 1.30
[0080]条件表达式(5c):0.60 ≤ fl2 / f ≤ 1.30
[0081]条件表达式(5d):0.65 ≤ fl2 / f ≤ 1.30[0082]条件表达式(6a):54<v2
[0083]条件表达式(6b):54<v2<79
[0084]条件表达式(6c):55<v2<65
[0085]条件表达式(7a):20<v3<35
[0086]条件表达式(8a):_12〈(R1+R2) / (R1-R2)〈_0.21
[0087]条件表达式(9a):20<vl<95
[0088]条件表达式(9b):20<vl<75
[0089]条件表达式(9c):50<vl<65
[0090]条件表达式(IOa):0.7 - f4 / f - 2.1
[0091]条件表达式(Ila):0.25<(Dg2+Dg3) / f<0.7
[0092]条件表达式(12a):50<v4<65
[0093]条件表达式(l:3a):50<v5<65
[0094]条件表达式(14a):_4〈 Σ (fi / vi) / f<4
[0095]条件表达式(14b):-2< Σ (fi / vi) / f<0.5
[0096]<每个参数的含义>
[0097]f:整个镜头系统的焦距
[0098]fl:第一透镜的焦距
[0099]f2:第二透镜的焦距
[0100]f3:第三透镜的焦距
[0101]f4:第四透镜的焦距
[0102]f5:第五透镜的焦距
[0103]f1:第i个透镜的焦距(其中，i=l-5)
[0104]fl2:第一和第二透镜的组合焦距
[0105]TL:整个光程(图像侧的平面平行板由空气等效长度表示)
[0106]vl:第一透镜的阿贝数
[0107]v2:第二透镜的阿贝数
[0108]v3:第三透镜的阿贝数
[0109]v4:第四透镜的阿贝数
[0110]v5:第五透镜的阿贝数
[0111]v1:构成第i个透镜(其中，1=1-5)的光学构件的阿贝数
[0112]Dg2:第二透镜的中心厚度(第二透镜的物体侧表面和图像侧表面之间在光轴上的距离；实际长度)
[0113]Dg3:第三透镜的中心厚度(第三透镜的物体侧表面和图像侧表面之间在光轴上的距离；实际长度)
[0114]Dg2_3:第二透镜的图像侧表面和第三透镜的物体侧表面之间的距离(空气隙)
[0115]Rl:第一透镜的物体侧表面(第一透镜表面)的曲率半径
[0116]R2:第一透镜的图像侧表面(第二透镜表面)的曲率半径
[0117]R4:第二透镜的图像侧表面(第四透镜表面)的曲率半径
[0118]N2:构成第二透镜的光学构件的折射率[0119]N3:构成第三透镜的光学构件的折射率
[0120]说明的是，表达式Σ (fj/vj) / f表示表达式:
[0121][(fl / vl) + (f2 / v2) + (f3 / v3) + (f4 / v4) + (f5 / v5) ] / f。
[0122]如在本文中使用的用语“物体侧表面”和“图像侧表面”分别涉及物体侧和图像侧的透镜表面。
[0123]注意到焦距被设置具有正值或负值，其中，对光学元件(透镜等)，如果焦点形成在光学元件的图像侧，则它被视为正的，而如果焦点形成在光学元件的物体侧，则它被视为负的。
[0124]进一步，曲率半径被设置具有正值或负值，其中，如果表面在物体侧凸起，则它被视为正的，而如果表面在图像侧凸起，则它被视为负的。在透镜表面是非球面表面的情况中，球面在近轴区域中的曲率半径的值用作该曲率半径。
[0125]〈每个条件表达式的有益效果的描述〉
[0126]条件表达式(5a):0.80 12 / f < 1.40涉及第一和第二透镜的组合焦距与整个镜头系统的焦距的比率，并且限定用于在抑制畸变的同时确保合适的后焦距的目标范围。
[0127]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(5a)的下限，则出现的问题是，第一和第二透镜的组合焦距变得太短而不能够确保后焦距，并且透镜由于大的畸变而不适合实际使用。
[0128]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(5a)的上限，则出现的问题是，后焦距变长，从而使得难以减小整个光程。
[0129]如果图像拍摄镜头被构造为满足条件表达式(5b):0.80fl2 / f1.30，则可以更加可靠地改善在上述下限和上限处出现的问题。
[0130]条件表达式(5c):0.60 12 / f < 1.30涉及第一和第二透镜的组合焦距与整个镜头系统的焦距的比率，并且限定用于在抑制畸变的同时确保合适的后焦距的目标范围。
[0131]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(5c)的下限，则出现的问题是，第一和第二透镜的组合焦距变得太短而不能够确保后焦距，并且透镜由于大的畸变而不适合实际使用。
[0132]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(5c)的上限，则出现的问题是，后焦距变长，从而使得难以减小整个光程。
[0133]如果图像拍摄镜头被构造为满足条件表达式(5d):0.65fl2 / f1.30，则可以更加可靠地改善在上述下限和上限处出现的问题。
[0134]条件表达式(6a):54<v2涉及用于第二透镜的光学构件的阿贝数，并限定用于通过在抑制慧形像差的同时在轴向色差和横向色差之间平衡而抑制各种类型的像差的目标范围。
[0135]优选地，本发明的图像拍摄镜头构造以满足具有上限的表达式^a)，即，条件表达式(6b):54<v2<790
[0136]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(6a)和(6b)的下限，则出现的问题是，破坏了轴向色差和横向色差之间的平衡。
[0137]如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(6b)的上限，则出现的问题是，慧形像差可能在可用的光学材料受限时出现，并且结果，具有低折射率的光学材料用于第二透镜。
[0138]进一步，如果图像拍摄镜头被构造为满足条件表达式^c):55〈v2〈65，则可以更加可靠地改善在上述下限和上限处出现的问题。
[0139]条件表达式(7a):20〈v3〈35涉及用于第三透镜的光学构件的阿贝数，并限定用于通过在抑制横向色差出现的同时在轴向色差和横向色差之间平衡以抑制各种类型的像差的目标范围。
[0140]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(7a)的下限，则出现的问题是，轴向色差和横向色差之间的平衡被破坏，并且由短波长光形成的光学图像的尺寸变为大于由长波长光形成的光学图像的尺寸。
[0141]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(7a)的上限，则出现的问题是横向色差可能出现。
[0142]条件表达式(8a):_12〈(R1+R2) / (R1-R2) <_0.21涉及第一透镜的物体侧表面的曲率半径和图像侧表面的曲率半径之间的关系，并限定用于在主慧形像差和其它像差之间进行平衡以抑制两种像差的出现的目标范围。
[0143]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(8a)的下限，则出现的问题是慧形像差恶化，导致横向色差的恶化。
[0144]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(8a)的上限，则出现的问题是慧形像差恶化，还引起像散恶化。
[0145]条件表达式(9a):20〈vl〈95涉及用于第一透镜的光学构件的阿贝数，并限定用于适当地修正轴向色差的目标范围。
[0146]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(9a)的下限，出现的问题是，轴向色差的修正变得不充分。
[0147]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(9a)的上限，出现的问题是，轴向色差的修正变得过度。
[0148]在这里，如果图像拍摄镜头被构造为满足条件表达式(9b):20〈vl〈75，则可以更加可靠地改善在上述下限和上限处出现的问题。
[0149]如果图像拍摄镜头被构造为满足条件表达式(9c):50〈vl〈65，仍然可以更加可靠地改善在上述下限和上限处出现的问题。
[0150]条件表达式(IOa):0.7 ^ f4 / f ^ 2.1涉及第四透镜的焦距与整个镜头系统的焦距的比率，并限定用于在维持远心率的同时获得合适的后焦距的目标范围。
[0151]如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(IOa)的下限，则出现的问题是后焦距变得太长。
[0152]另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(IOa)的上限，则出现的问题是，穿过孔至图像侧的大多数周边光束在从第四透镜的图像侧表面出射时的出射角度变大，导致难以确保远心率。
[0153]条件表达式(Ila):0.25< (Dg2+Dg3) / f〈0.7涉及第二和第三透镜的中心厚度的总厚度，并限定用于使图像拍摄镜头明亮(以具有小的F数)的目标范围。也即是说，为了使图像拍摄镜头明亮，需要将第二和第三透镜的中心厚度设置为合适的值。
[0154]如果图像拍摄镜头被构造为?两足条件表达式(IIa)，则可以更加可罪地将透镜制造得明売。
[0155]条件表达式(12a):50〈v4〈65涉及用于第四透镜的光学构件的阿贝数，并限定用于相对于轴向色差来说更集中在横向色差上的改进的目标范围。如果图像拍摄镜头被构造为满足条件表达式(12a)，则可以在抑制轴向色差退化的同时更可靠地改善横向色差。
[0156]在这里，如果图像拍摄镜头被构造为低于条件表达式(12a)的下限，则出现的问题是，轴向色差的修正变得困难。另一方面，如果图像拍摄镜头被构造为超过条件表达式(12a)的上限，则出现的问题是，轴向色差的修正变得困难。
[0157]条件表达式(13a):50<v5<65限定用于第五透镜的光学构件的阿贝数的目标范围。
[0158]条件表达式(13a)限定用于第五透镜的光学构件的阿贝数的范围，并限定用于主要修正横向色差，虽然与第四透镜中的横向色差的修正相比，修正量小。如果条件表达式(13a)的上限和下限中的任一个被超过，则横向色差的修正变得困难。
[0159]条件表达式(14a):_4〈 Σ (fi / vi) / f〈4限定第一至第四透镜中的每一个的焦距和构成每个透镜的光学构件的阿贝数与整个镜头系统的焦距的关系的目标范围。
[0160]如果超过条件表达式(14a)的上限，则轴向色差的修正变得不充分，并且轴向色差变得太大。另一方面，如果超过条件表达式(14a)的下限，则轴向色差的修正变得过度，并且轴向色差再次变得太大。
[0161]如果图像拍摄镜头被 构造为?两足条件表达式(14b):_2〈 Σ (fi / vi) / f〈0.5，则可以更加可靠地改善在上述下限和上限处出现的问题。
[0162]〈具体示例〉
[0163]将总体地描述根据本实施例的图像拍摄镜头的具体示例。
[0164]图2至4分别图示对应于示例I至3的图像拍摄镜头的横截面。
[0165]在图2至4中，符号Lj表示第j个透镜，其中将编号j以朝向图像侧(图像形成侧)逐次增加的方式给予每个透镜，最靠近物体侧透镜作为第一透镜。符号Si表示第i个表面(其包括孔径光阑等)，其中将编号i以朝向图像侧(图像形成侧)逐次增加的方式给予每个表面，最靠近物体侧透镜的物体侧表面作为第一表面。符号Di表示第i个表面和第(i+1)个表面之间在光轴上的距离。
[0166]图2至4中示出的示例I至3的图像拍摄镜头的与已经描述的图像拍摄镜头100的部件相同的部件被给予相同的附图标记。
[0167]表I至3示出示例I至3的图像拍摄镜头的具体透镜数据。表I至3中的每一个的上侧(由符号(a)指示)示出具体透镜数据，下侧(由符号(b)指示)示出非球面系数。
[0168]以下给出如在此使用的非球面表述。
[0169]Z=C.h2 / {1+(1-K.C2.h2) I / 2}+ Σ Ai.hi
[0170]其中:
[0171]Z:非球面的深度(mm)
[0172]H:从光轴到透镜表面的距离(高度)(mm)
[0173]K:离心率
[0174]C:近轴曲率=1 / R(R:近轴曲率半径)
[0175]A1:第i级(i是大于或等于3的整数)非球面系数[0176]附着至表面编号的*标记表示该表面是非球面表面。整个镜头系统的焦距f的值、F数的值(FN0.)和视场角2ω)的总值(° )在基本透镜数据的下边缘由符号(a)示出。
[0177]每个表中的基本透镜数据的表面编号Si栏示出第i个表面编号，其中将编号i以朝向图像侧逐次增加的方式给予每个表面，最靠近物体侧透镜元件在物体侧的表面作为第一表面。说明的是，孔径光阑St和盖玻璃Cg被包括在透镜元件中。曲率半径Ri栏示出从物体侧开始第i个表面(透镜元件表面)的曲率半径的值(_)。曲率半径的正或负被决定为使得在该表面在物体侧凸起时它是正的，在该表面在图像侧凸起时它是负的。表面距离Di栏示出从物体侧开始的第i个表面Si和第(i+1)个表面Si+Ι之间在光轴上的距离(mm)。Ndj栏示出从物体侧开始的第j个光学元件关于d线(587.6nm)的折射率的值。vdj栏示出从物体侧开始的第j个光学元件关于d线的阿贝数的值。
[0178]基本透镜数据中示出的球面的曲率半径是非球面表面在近轴区域中的曲率半径的值。
[0179]表4总结了由上述每个条件表达式中的公式计算的值，以及表示在用于示例I至3的图像拍摄镜头的条件表达式中描述的物理特性值、透镜性能等的值。在表4中，带有附着到其上的标记?的数值表示它们 是满足相应的条件表达式的范围之外的值。
[0180]由图5至7中的符号(α)，( β )和(Y )指示的示意图分别图示示例I至3的图像拍摄镜头的球面像差、场曲(像散)和畸变像差(畸变)。每个像差示意图示出以e线(波长546.07nm)作为参考波长时的像差。球面像差示意图和像散示意图还图示关于F线(波长486.13nm)和c线(波长656.27nm)的像差。在指示场曲(像散)的示意图中，实现图示沿径向方向⑶的像差，而虚线图示沿切向方向⑴的像差。FN0.表示F数，且Y表示图像高度。
[0181]如从每个数值和每个像差示意图的数据知道的那样，本发明的实施例中的示例1，2和3的图像拍摄镜头中的每一个在整个光程减小的情况下对周边视场角来说是明亮和高分辨率的。
[0182]图14图示是本发明的图像拍摄设备的示例的装配有相机的移动电话Ml的总图。装配有相机的移动电话Ml包括根据本发明的实施例的图像拍摄镜头MLl和诸如CCD等之类的图像传感器MS1，图像传感器MSl用于拍摄由图像拍摄镜头MLl形成的光学图像并根据该光学图像输出图像拍摄信号。图像传感器MSl设置在图像拍摄镜头MLl的图像形成表面(图像拍摄表面)上。
[0183]图15图示是本发明的图像拍摄设备的示例的智能电话M2的总图。智能电话M2包括根据本发明的实施例的图像拍摄镜头ML2和诸如CCD等之类的图像传感器MS2，图像传感器MS2用于拍摄由图像拍摄镜头ML2形成的光学图像并根据该光学图像输出图像拍摄信号。图像传感器MS2设置在图像拍摄镜头ML2的图像形成表面(图像拍摄表面)上。
[0184]应当理解，本发明不限于上述实施例和示例，并且在不偏离本发明的精神的情况下可以进行多种变化和修改。例如，如每个透镜的曲率半径的值、表面距离、折射率等不限于每个表中示出的值，并且可以采取其它值。
[0185][表 I]
【权利要求】
1.一种图像拍摄镜头，大致由从物体侧顺序地设置的具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、具有负屈光力的第三透镜、具有正屈光力的第四透镜、以及具有正屈光力的第五透镜构成，其中: 第五透镜的图像侧表面具有带有一个或多个拐点和在近轴区域中朝向图像侧的凹形状的非球面形状；并且 图像拍摄镜头同时满足下述条件表达式(la)、(2a)、(3a)和(4a): 1.0 ^ TL / f ^ 1.8--------------------(la)； 0.09<Dg2-3 / f--------------------(2a)； 0.07<|N2-N3--------------------(3a);和 -35 ^ f I / f ^ -2.3--------------------(4a)， 其中: TL是从第五透镜的图像侧表面到图像平面的距离由空气等效长度表示时的整个光程; f是整个镜头系统的焦距； Π是第一透镜的焦距； Dg2_3是第二透镜的图像侧表面和第三透镜的物体侧表面之间的距离(空气隙)； N2是构成第二透镜的光学构件的折射率；以及 N3是构成第三透镜的光学构件的折射率。
2.根据权利要求1所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(5a): 0.80 ≤ fl2 / f ≤ 1.40-----------------(5a)， 其中Π2是第一和第二透镜的组合焦距。
3.根据权利要求1或2所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(6a): 54<v2--------------------(6a)， 其中v2是第二透镜的阿贝数。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(7a): 20<v3<35------------------------(7a)， 其中v3是第三透镜的阿贝数。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(8a): -12〈(R1+R2) / (R1-R2X-0.21-------(8a)， 其中: Rl是第一透镜的物体侧表面(第一透镜表面)的曲率半径；和 R2是第一透镜的图像侧表面(第二透镜表面)的曲率半径。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(9a): 20<vl<95---------------------(9a)，其中vl是第一透镜的阿贝数。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(IOa): .0.7 ≤ f4 / f ≤ 2.1-------------------(IOa)， 其中f4是第四透镜的焦距。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(Ila): .0.25< (Dg2+Dg3) / f<0.7------------(Ila), 其中: Dg2是第二透镜的中心厚度(第二透镜的物体侧表面和图像侧表面之间在光轴上的距离；实际长度)；和 Dg3是第三透镜的中心厚度(第三透镜的物体侧表面和图像侧表面之间在光轴上的距离；实际长度)。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(12a): .50<v4<65------------------------(12a)， 其中v4是第四透镜的阿贝数。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(13a): .50<v5<65------------------------(13a)， 其中v5是第五透镜的阿贝数。
11.根据权利要求ι-?ο中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(14a): _4〈 Σ (fi / vi) / f<4-----------------(14a),
其中 Σ (fj / vj) / f 是[(Π / vl) + (f2 / v2) + (f3 / v3) + (f4 / v4) + (f5 / v5) ] /fo
12.根据权利要求1-4中任一项所述的图像拍摄镜头，其中第五透镜的图像侧表面仅具有一个极值点。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(4b): -30 ≤ f I / f ≤-4.0-------------------(4b)。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(5b): .0.80 ≤ fl2 / f≤ 1.30----------------(5b)， 其中Π2是第一透镜和第二透镜的组合焦距。
15.根据权利要求1-13中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(5c): .0.60 ≤ fl2 / f ≤ 1.30-----------------(5c)， 其中Π2是第一透镜和第二透镜的组合焦距。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(6b): 54<v2<79------------------------(6b)， 其中v2是第二透镜的阿贝数。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(9b): 20<vl<75------------------------(9b)， 其中vl是第一透镜的阿贝数。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(9c): 50<vl<65------------------------(9c)， 其中vl是第一透镜的阿贝数。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的图像拍摄镜头，其中该图像拍摄镜头满足下述条件表达式(14b): -2〈 Σ (fi / vi) / f<0.5---------------(14b),
其中 Σ (fj / vj) / f 是[(fl / vl) + (f2 / v2) + (f3 / v3)+f4 / v4) + (f5 / v5) ] /f。
20.一种图像拍摄设备，包括根据权利要求1-19中任一项所述的图像拍摄镜头，和用于输出通过拍摄由图像拍摄镜头形成的光学图像获得的图像拍摄信号的图像传感器。
【文档编号】G02B13/00GK103460107SQ201280016302
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月29日 优先权日:2011年3月30日
【发明者】野田隆行 申请人:富士胶片株式会社