摄像透镜及摄像装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及摄像透镜及摄像装置，摄像透镜从物侧依次包括：凸面朝向物侧的具有正折射能力的第一透镜；凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第二透镜；凸面朝向像侧的具有正折射能力的第三透镜；凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第四透镜；凹面朝向像侧的弯月形状的第五透镜。
【专利说明】摄像透镜及摄像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及摄像透镜及具备该摄像透镜的摄像装置，尤其涉及例如搭载在便携式电话机等中的相机用的摄像透镜及摄像装置。
【背景技术】
[0002]近年来，使用了 CCD图像传感器或CMOS图像传感器等固体摄像元件的摄像装置用于搭载在便携式电话机或智能手机等便携式信息终端中的相机。另外，随着固体摄像元件的高像素化，对搭载在摄像装置中的摄像透镜要求高光学性能。例如，通过搭载F值小的明亮的摄像透镜，由此能够实现拍摄图像的进一步的高画质化。这种情况下，与由三片或四片透镜构成摄像透镜的结构相比，由五片透镜构成摄像透镜的话更容易实现F值小的明亮的摄像透镜。
[0003]在日本专利第4947237号公报中示出了在由五片透镜构成的摄像透镜中用于降低F值的结构。在该结构中，从物侧顺序配置有凸面朝向物侧的具有正折射能力的透镜、凹面朝向像侧的具有负折射能力的透镜、在至少一方的面上形成有非球面的透镜、凸面朝向像侧的具有正折射能力的透镜、凹面朝向物侧和像侧的具有负折射能力的透镜。根据该结构，能够实现F值为2左右的明亮的摄像透镜。
[0004]然而，就上述的结构而言，由于摄像透镜由五片透镜构成，因此光轴方向上的摄像透镜的全长容易变长。另一方面，在将摄像装置用于搭载在便携式电话机或智能手机等便携式信息终端中的相机这样的情况下，摄像装置的配置空间受到制约，因此期望摄像透镜的全长尽可能地短。
[0005]另外，在F值小的明亮的摄像透镜中，存在因透镜的光轴偏移而使拍摄图像容易产生劣化的问题。当因摄像透镜制造时的公差(制造公差)而使各透镜产生光轴偏移时，会导致摄像特性(MTF Modulation Transfer Function)劣化。在上述日本专利第4947237号公报所记载的摄像透镜中，虽然能够实现F值小的明亮的透镜，但为了获得所期望的MTF使得允许的光轴偏移的范围变小，在制造公差方面严格。
【发明内容】
[0006]本发明的第一方面涉及一种用于在摄像元件的受光面上形成被拍摄区域的像的摄像透镜。该方面涉及的摄像透镜从物侧依次包括:凸面朝向物侧的具有正折射能力的第一透镜；凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第二透镜；凸面朝向像侧的具有正折射能力的第三透镜；凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第四透镜；凹面朝向像侧的弯月形状的第五透镜。
[0007]本发明的第二方面涉及一种摄像装置。本方面涉及的摄像装置具备上述第一方面涉及的摄像透镜、接受由所述摄像透镜会聚的光的摄像元件。
[0008]本发明的上述及其它目的和追加特征通过对照着以下所示的附图来理解以下所示的实施方式的说明而得以更加全面地明确。【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1A、B是表示实施方式涉及的摄像透镜的结构的I例的图。
[0010]图2A、B分别是对实施方式涉及的第三透镜的特性进行说明的图。
[0011]图3A?D分别是表示实施方式涉及的开口光圈的配置位置的图。
[0012]图4A、B是说明实施方式涉及的开口光圈的配置位置和边缘厚度的关系的图。
[0013]图5是表示设计例及比较例中的参数值的图。
[0014]图6A?D是分别说明设计例及比较例中的规定的参数值的规定方法的图。
[0015]图7是表示比较例及设计例1、2中的光学元件的设计值的图。
[0016]图8是表示设计例3、4、5中的光学元件的设计值的图。
[0017]图9是表示设计例6、7、8中的光学元件的设计值的图。
[0018]图10是表示设计例9、10中的光学元件的设计值的图。
[0019]图11A、B是表示比较例的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0020]图12A、B是表示比较例的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0021]图13A、B是表示设计例I的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0022]图14A、B是表示设计例I的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0023]图15A、B是表示设计例2的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0024]图16A、B是表示设计例2的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0025]图17A、B是表示设计例3的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0026]图18A、B是表示设计例3的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0027]图19A、B是表示设计例4的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0028]图20A、B是表示设计例4的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0029]图21A、B是表示设计例5的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0030]图22A、B是表示设计例5的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。[0031 ]图23A、B是表示设计例6的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0032]图24A、B是表示设计例6的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0033]图25A、B是表示设计例7的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0034]图26A、B是表示设计例7的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0035]图27A、B是表示设计例8的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0036]图28A、B是表示设计例8的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0037]图29A、B是表示设计例9的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0038]图30A、B是表示设计例9的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0039]图31A、B是表示设计例10的光学特性(MTF、横向像差)的图。
[0040]图32A、B是表示设计例10的光学特性(像面弯曲和畸变、纵向像差)的图。
[0041]图33A?C是表示比较例中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0042]图34A、B是表示比较例中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0043]图35A?C是表示设计例I中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0044]图36A、B是表示设计例I中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0045]图37A?C是表示设计例2中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。[0046]图38A、B是表示设计例2中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0047]图39A?C是表示设计例3中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0048]图40A、B是表示设计例3中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0049]图41A?C是表示设计例4中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0050]图42A、B是表示设计例4中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0051]图43A?C是表示设计例5中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0052]图44A、B是表示设计例5中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0053]图45A?C是表示设计例6中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0054]图46A、B是表示设计例6中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0055]图47A?C是表示设计例7中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0056]图48A、B是表示设计例7中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0057]图49A?C是表示设计例8中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0058]图50A、B是表示设计例8中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0059]图51A?C是表示设计例9中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0060]图52A、B是表示设计例9中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0061]图53A?C是表示设计例10中产生的制造公差(第一?第三透镜)的图。
[0062]图54A、B是表示设计例10中产生的制造公差(第四、第五透镜)的图。
[0063]图55是表示先例中的参数值的图。
[0064]图56是表示搭载有实施方式涉及的摄像透镜的摄像装置的结构例的图。
【具体实施方式】
[0065]其中，附图主要是用于说明本发明的，但并不限定本发明的范围。
[0066]1.实施方式
[0067]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，将本发明适用为搭载在便携式电话机等中的相机用的摄像透镜及摄像装置。
[0068]图1A是表示实施方式涉及的摄像透镜10的结构的图，图1B是在图1A所示的摄像透镜10上示意性地附加了一部分的光线而得到的图。
[0069]如图1A所示，摄像透镜10具备第一透镜LI?第五透镜L5这五个透镜。第一透镜LI?第五透镜L5分别具有以光轴为中心的圆形的透镜区域。Cg是用于覆盖摄像元件(未图示)的受光面的玻璃罩。摄像元件的受光面配置在摄像透镜10的像面IP。
[0070]第一透镜LI是凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜，第二透镜L2是凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜。另外，第三透镜L3是凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜，第四透镜L4是凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜，第五透镜L5是凹面朝向像侧的弯月透镜。在本实施方式中，如随后说明的那样，第五透镜L5可以根据目的而具有正折射能力和负折射能力中的任一方。另外，第一透镜L1、第三透镜L3可以是凸面朝向两侧的具有正折射能力的透镜。
[0071]上述第一透镜LI?第五透镜L5如下这样对在像面IP上成像的光中产生的色差及其它的像差进行修正。即，就色差来说，第二透镜L2对轴上色差进行修正，第四透镜L4对轴上色差和放大色差进行修正。另外，就其它的像差来说，主要是第四透镜L4和第五透镜L5对像面弯曲和畸变进行修正，且第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3对球面像差和彗形像差进行修正。
[0072]以下，对构成摄像透镜10的各透镜的特征详细进行叙述。
[0073]< 第一透镜 LI〉
[0074]在抑制F值来实现明亮的摄像透镜10的情况下，各透镜的透镜直径变大。在本实施方式中，如上所述，由于第一透镜LI和第三透镜L3具有正折射能力，因此当第一透镜LI与和第三透镜L3的透镜直径变大时，难以确保上述第一透镜LI和第三透镜L3的边缘的厚度。另一方面，为了将第一透镜LI和第三透镜L3适当地安装于透镜支架(镜筒)，需要将第一透镜LI和第三透镜L3的边缘的厚度确保为规定的厚度以上。为此，在本实施方式中，将第一透镜LI制成弯月透镜，来确保第一透镜LI的边缘的厚度。
[0075]需要说明的是，第三透镜L3比第一透镜LI靠像面IP侧，因此如图1B所示，供视场角大的光入射。第三透镜L3的透镜直径通常形成得比第一透镜LI的透镜直径大，以能够使这样的视场角大的光透过。因而，第三透镜L3与第一透镜LI相比，更难以确保边缘的厚度。为此，在本实施方式中，在被分配正折射能力的第一透镜LI和第三透镜L3中，抑制向第三透镜L3分配的正折射能力，提高向第一透镜LI分配的正折射能力。由此，能够减小第三透镜L3中的曲率，更容易确保第三透镜L3的边缘的厚度。
[0076]<第三透镜L3>
[0077]如上所述，第三透镜L3通过抑制被分配的正折射能力来确保边缘的厚度。另外，在本实施方式中，如上所述，第三透镜L3也制成弯月透镜，由此，能够更加容易地确保第三透镜L3的边缘的厚度。
[0078]这里，优选第三透镜L3的正折射能力按照以下的条件式来设定。
[0079]f3/f ≥ 1.4...(I)
[0080]这里，f3表示第三透镜L3的焦点距离，f表示摄像透镜10的焦点距离。在随后说明的设计例中，根据该条件式(I)来设定相对于第三透镜L3的正折射能力，由此，能够实现明亮且背高低的摄像透镜10。
[0081]另外，如上所述，第三透镜L3为凸面朝向像侧的弯月透镜。通过该结构，如下所述，能够起到可缩短第三透镜L3与第四透镜L4之间的光轴方向的距离这样的效果。即，在本实施方式中，由于第四透镜L4为凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜，因此越朝向第四透镜L4的外周，第四透镜L4的物侧的透镜面越向物侧倾斜，而逐渐接近第三透镜L3的像侧的透镜面。因此，为了避免第四透镜L4的物侧的透镜面与第三透镜L3的像侧的透镜面的接触，需要将第三透镜L3与第四透镜L4之间的距离某种程度上较宽地设定。
[0082]相对于此，在本实施方式中，第三透镜L3为凸面朝向像侧的弯月透镜，因此第三透镜L3的像侧的透镜面也越朝向外周，越从第四透镜L4的物侧的透镜面离开，由此，避免第三透镜L3的像侧透镜面与第四透镜L4的物侧透镜面彼此接触。因此，能够使第三透镜L3的像侧透镜面与第四透镜L4的物侧透镜面相互接近，其结果是，能够缩短第三透镜L3与第四透镜L4之间的光轴方向的距离。由此，能够缩短光轴方向上的摄像透镜整体的尺寸。
[0083]而且，第三透镜L3的物侧及像侧的透镜面具有随着从第三透镜L3的中心朝向周边而曲率变小的形状。通过该结构，如下所述，能够抑制在透过第三透镜L3的周边部的光中产生的像面弯曲和像散。[0084]在本实施方式中，通过第四透镜L4对轴上色差和放大色差进行修正，因此第四透镜L4具有负折射能力。因此，无法将第四透镜L4的像侧的透镜面(凸面)的曲率设定得较大。另一方面，当第四透镜L4这样构成为具有负折射能力的结构时，如图2A所示，透过第三透镜L3~第五透镜L5的周边部分的光的焦点在像面IP的跟前成像，在该光中产生像面弯曲和像散。
[0085]因此，在本实施方式中，将第三透镜L3的物侧及像侧的透镜面的形状以随着从中心朝向周边而曲率变小的方式进行设定，使第三透镜L3的周边部分的正折射能力接近负折射能力。由此，如图2B所示，透过第三透镜L3的周边部分的光的焦点接近像面IP，在该光中产生的像面弯曲和像散得到修正。
[0086]另外，在本实施方式中，优选第三透镜L3以满足以下的条件式的方式构成。
[0087]R6/CT3 < _5 …(2)
[0088]这里，R6表示第三透镜L3的像侧的透镜面的曲率半径，CT3表示第三透镜L3的中心厚度(光轴上的厚度)。
[0089]本申请发明人研究得知，在将第三透镜L3的设计条件设定为-4.5 < R6/CT3< -0.5来设计摄像透镜10的情况下，第三透镜L3的厚度变厚，凸缘背部变短。另外可知，当将缩小透镜直径来增大R6(曲率半径)时，会产生像面弯曲和像散的修正不充分这样的问题。如随后的设计例所示，当将第三透镜L3设定为R6/CT3 < -5.0来设计摄像透镜10时，能够增长凸缘背部，且适当地修正像面弯曲和像散。因而，优选第三透镜L3以满足上述条件式(2)的方式构成。
[0090]另外，第三透镜L3也可以是凸面朝向两侧的具有正折射能力的透镜。这样，能够使正放大率向物侧面和像侧面这两方分散，能够放宽两面间的偏芯这样的制造公差。
[0091]〈第四透镜L4>
[0092]在本实施方式中，如上所`述，优选第四透镜L4具有负折射能力，第四透镜L4的折射能力按照以下的条件式来设定。
[0093]f3 > |f4 卜.(3)
[0094]这里，f3表示第三透镜L3的焦点距离，f4表示第四透镜L4的焦点距离。在随后说明的设计例9中，通过该条件式(3)来设定相对于第四透镜L4的负折射能力。由此，第四透镜L4的负放大率增强，因此能够减弱第二透镜L2的负近轴放大率，放宽第二透镜L2的制造公差。另外，由于能够增大第二透镜L2的像侧面的曲率半径，因此容易确保第二透镜L2与第三透镜L3之间的空间。
[0095]<第五透镜L5>
[0096]在摄像透镜由五片透镜构成的情况下，通常最接近像面的第五个透镜为了修正像差而构成为周边部具有正折射能力的结构。在本实施方式中也同样，第五透镜L5的周边部具有正折射能力。另一方面，在本实施方式中，按照以下的设计思想，可以适当选择第五透镜L5的中央部是具有正折射能力还是具有负折射能力。
[0097]首先，在需要抑制凸缘背部的长度的情况下，优选第五透镜L5的中央部具有正放大率。在本实施方式中，由于第二透镜L2和第四透镜L4具有负折射能力，因此凸缘背部容易必要以上地变长。由此，为了避免凸缘背部的长度必要以上地变长，优选使第五透镜L5的中央部具有正折射能力，从而能够缩短凸缘背部。[0098]另一方面，在不需要抑制凸缘背部的长度的情况下，优选第五透镜L5的中央部具有负放大率。从像差修正的观点出发，通常优选折射能力在最靠像侧的透镜与其跟前的透镜之间从正向负或者从负向正切换，由此，能够实现容易修正像差的设计。在本实施方式中，虽然第四透镜L4的中央部具有负折射能力，但由于向第三透镜L3的中央部分配了正折射能力，因此使第五透镜L5的中央部具有负折射能力，由此能够基于第三透镜L3的正折射能力和第五透镜L5的负折射能力的关系而实现容易修正像差的设计。
[0099]如上所述，若从像差修正及光学特性的改善的观点出发，则优选使第五透镜L5的中央部具有负折射能力。另一方面，若从抑制凸缘背部必要以上地变长的观点出发，则优选使第五透镜L5的中央部具有正折射能力。然而，在使第五透镜L5的中央部具有正折射能力的情况下，存在光学特性会稍微劣化的悬念。
[0100]需要说明的是，优选第五透镜L5的折射能力满足以下的条件式。
[0101]f/f5| ^ 0.1— (4) [0102]这里，f表示摄像透镜10的焦点距离，f5表示第五透镜L5的焦点距离。在随后示出的设计例中，满足该条件式(4)。
[0103]〈开口光圈〉
[0104]在图1A所示的摄像透镜10中还配置有开口光圈。开口光圈由圆形的开口和配设在开口周围的遮光部构成，开口的中心与摄像透镜10的光轴一致地配置。在本实施方式中，开口光圈配置在比从物侧起算第三个的第三透镜L3的像侧的透镜面靠物侧的位置。SP，开口光圈配置在第一透镜LI的物侧、第一透镜LI与第二透镜L2之间、或者第二透镜L2与第三透镜L3之间。
[0105]图3A是表示在第一透镜LI的物侧配置有开口光圈AP的情况下的摄像透镜10的结构例的图。图3B是表示在第一透镜LI与第二透镜L2之间配置有开口光圈AP的情况下的摄像透镜10的结构例的图。图3C是表示在第二透镜L2与第三透镜L3之间配置有开口光圈AP的情况下的摄像透镜10的结构例的图。需要说明的是，在图3A~C中示意性地示出透过摄像透镜10的光线的一部分。
[0106]若第一透镜LI~第五透镜L5如上那样构成，则如随后的设计例所示，无论在图3A~3C中的哪个位置配置有开口光圈AP，都能设计出F值为2.4以下这么亮、背高低、凸缘背部长且耐受制造公差的摄像透镜10。
[0107]另外，如图3A所示，通过将开口光圈AP配置在第一透镜LI的物侧，由此能够起到容易确保第一透镜LI的边缘厚度这样的效果。例如图4A所示，在第一透镜LI与第二透镜L2之间配置有开口光圈AP时，第一透镜LI的物侧透镜面的有效直径Φ I需要设定得较宽，以使倾斜通过开口光圈AP的光透过。相对于此，如图4B所示，开口光圈AP配置在第一透镜LI的物侧时，可以讲第一透镜LI的物侧透镜面的有效直径Φ 2设定为与开口光圈AP的直径大致相同的大小，通过该有效直径Φ2，由此能够实现与图4A的情况相同程度的F值。
[0108]因而，如图4B所示，通过将开口光圈AP配置在第一透镜LI的物侧，由此能够实现与图4A的情况相同程度的明亮度的F值，同时能够使第一透镜LI的物侧透镜面的有效直径Φ 2比Φ I小。由此，能够使有效直径的高度H2比图4A的情况下的高度Hl小，相应地，容易确保第一透镜LI的边缘厚度。该效果在第一透镜LI不为弯月透镜而为凸透镜的情况下也同样能够获得。[0109]另外，如图3C所示，通过在第二透镜L2与第三透镜L3之间配置开口光圈AP，由此与图3A、B的情况相比，还能够提高对制造公差的耐受度。关于这一点，在随后示出的设计例中进行说明。
[0110]〈视野光圈〉
[0111]在为了提高摄像透镜10的明亮度而将F值设计为2.2以下时，难以对透过第一透镜LI~第五透镜L5的周边部分的光进行像差修正。为了应对该课题，优选配置用于将透过第一透镜LI~第五透镜L5的周边部分的光遮挡的结构(所谓的视野光圈)。
[0112]视野光圈可以通过例如在插入透镜间的薄膜上配置遮光部来实现，或者可以通过从透镜周边区域(遮光区域)省略透镜功能、例如将该区域设定为与光轴垂直的平面来实现。
[0113]本申请发明人研究得知，在本实施方式涉及的摄像透镜10中，优选F值设定为2.0时，在不遮挡周边部的光线的情况下导向像面IP的光量的10~25%左右由视野光圈遮挡。另外可知，优选在F值设定为2.2时，在不遮挡周边部的光线的情况下导向像面IP的光量的5~15%左右由视野光圈遮挡。
[0114]需要说明的是，这样设置视野光圈时，在光被遮挡的周边区域不具有透镜面也可，因此如上所述，能够将该周边区域形成为与光轴垂直的平面，由此，能够兼获得容易确保透镜的边缘的厚度这一效果。因此，优选视野光圈适用于边缘的厚度容易变小的第一透镜LI或第三透镜L3。这种情况下，视野光圈配置在第一透镜LI的物侧或像侧、或者第三透镜L3的物侧或像侧。
[0115]需要说明的是，在像图3C那样将开口光圈AP配置在第二透镜L2与第三透镜L3之间的情况下，优选视野光圈配置得比第二透镜L2的物侧的面靠物侧。这种情况下，视野光圈ST例如图3D所示那样配置在第一透镜LI的物侧的透镜面上。这里，通过将第一透镜LI的物侧的透镜面的外周部在整周上形成为与光轴垂直的平面，由此形成视野光圈ST。由此，图3D所示的光线R被遮挡，能够抑制在通过摄像透镜10的周边部的光中产生的像差。另外，由于在第一透镜LI的物侧的透镜面的周边部不设置透镜面也可，因此例如图3D所示那样，将视野光圈ST形成为与光轴垂直的平面，由此容易确保第一透镜LI的边缘的厚度。
[0116]另外，优选在从第一透镜LI至第五透镜L5的所有透镜间配置薄膜状的视野光圈。
[0117]另外，更优选在从第一透镜至第三透镜间配置薄膜状的视野光圈，在从第三透镜至第五透镜间不配置薄膜状的视野光圈。在从第三透镜至第五透镜间设有薄膜状的视野光圈的情况下，存在薄膜所产生的反射光容易成为杂光而无法获得良好的图像的可能性。
[0118]2.设计例和比较例
[0119]以下，对于具有上述结构的摄像透镜10的具体的设计例(设计例)，与比较例对比着进行说明。需要说明的是，比较例具备以下的结构。
[0120]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0121]第二透镜L2…凹面朝向两侧的具有负折射能力的透镜
[0122]第三透镜L3…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0123]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0124]第五透镜L5…凹面朝向两侧的具有负折射能力的透镜
[0125]比较例是基于上述日本专利第4947237号公报(对应美国专利第8462257号公报)所记载的摄像透镜的结构、由本申请发明人独立完成的例子。
[0126]图5是表示摄像透镜10的设计例和比较例中的参数值的图。在图5中，作为本实施方式涉及的摄像透镜10的设计例，示出了设计例I~10这十个设计例中的参数值。另外，在图5中示出了比较例中的参数值。
[0127]〈设计条件〉
[0128]首先，参照图5的表对本设计例的设计条件进行说明。
[0129]图5的表中，在左端的列中示出了本设计例的设计条件中包含的参数。这里，FNO表示摄像透镜的F值，f表示摄像透镜的焦点距离，fB表示光学换算前的凸缘背部的长度(后述)，fl~f5分别表示从物侧起第一个~第五个透镜的焦点距离，TTL表示从摄像透镜的最靠物侧的透镜面至像面的距离(后述)，D表示图像尺寸的对角的长度(后述)，CT3表示从物侧起第三个透镜的中心厚度，R6表示从物侧起第六个透镜面(从物侧起第三个透镜的像侧的透镜面)的曲率半径，eg表示玻璃罩的厚度，FB表示凸缘背部fB的光学换算值(后述)，RI及RI (无vig)表示周边光量比(后述)，CRA表示光线相对于像面的最大入射角。
[0130]图6A是说明TTL和FB (凸缘背部)的规定方法的图。图6A中示出了上述实施方式的摄像透镜10的TTL和FB。另外 ，图6B是表示图像尺寸的对角的长度D的图。
[0131]如图6A所示，TTL表示从最靠物侧的透镜(这是指第一透镜LI)的物侧透镜面的顶面至像面IP的距离。FB表示从最靠像侧的透镜(这里是指第五透镜L5)的像侧透镜面的顶面(最接近像面IP的位置)至像面IP的距离。如图6B所示，D表示在像面IP上成像、由图像传感器接受的光中适当地维持MTF的矩形区域(图像尺寸)的对角的长度，与图5中的“像高”对应。RI及RI (无vig)表示向该矩形区域(图像尺寸)的中央部和周边部入射的光的光量比(周边光量比=周边部的光量/中央部的光量)，其中，RI表示通过上述的视野光圈遮挡住透镜周边部的光(暗角)的情况下的周边光量比，RI (无vig)表示没有设置视野光圈的情况下的周边光量比。
[0132]需要说明的是，在图6A中，在最靠像侧的透镜(这里是指第五透镜L5)与像面IP之间存在玻璃罩cg，因此在玻璃罩Cg的折射作用下，光透过玻璃罩Cg时的光路长度从几何学上的光路长度发生变化。因此，凸缘背部的光学上的长度也根据玻璃罩Cg的厚度而从凸缘背部的几何学上的长度发生变化。
[0133]在图5的表中，fB表不凸缘背部的几何学上的长度，FB表不凸缘背部的光学上的长度。FB通过使用fB和玻璃罩的厚度eg并根据下式来求解。
[0134]FB = fB_cg+(cg/Ncg)…(5)
[0135]这里，Ncg表示玻璃罩的折射率，在这设定为1.5163。
[0136]需要说明的是，在本设计例中，使用上述参数以满足以下的条件式的方式设计摄像透镜10。
[0137]FNO <2.6…(6)
[0138](TTL-fB) /D ≤ 0.6…(7)
[0139]FB/FN0 ≥ 0.4...(8)
[0140]FB ≥ 1.0...(9)
[0141]这里，条件式(6)规定摄像透镜10需要满足的明亮度，条件式(J)规定摄像透镜10需要满足的背高(光轴方向的长度)。需要说明的是，参照图6A时，摄像透镜10的背高由(TTL-fB)规定，但在条件式(7)中，使用(TTL-fB)/D来规定设计条件。其原因在于，通常，图像尺寸越变大，摄像透镜10的背高越变长，因此通过将摄像透镜10的背高(TTL-fB)用图像尺寸的对角的长度D来规格化，由此能够不受图像尺寸的大小限制地评价摄像透镜10的背闻ο
[0142]另外，条件式(8)用于规定凸缘背部的长度。在本设计例中，按照以下的思考方法来规定条件式(8)。
[0143]图6C是示意性地表示摄像透镜10的光的会聚状态的图。在图6C中，如上述那样将摄像透镜10的焦点距离及F值分别设为f及FNO时，摄像透镜10的入射光瞳的直径成为f/FNO。这里，若将第五透镜L5的像侧透镜面的光的透过区域的直径设为α，则使用凸缘背部的长度FB并由下式表示α。
[0144]a = FB/FN0…(10)
[0145]这里，考虑到灰尘附着在第五透镜L5的像侧透镜面的情况时，附着在该透镜面上的灰尘的尺寸通常为I~10 μ m。一般来说，附着在第五透镜L5的像侧透镜面上的灰尘的尺寸超过第五透镜L5的像侧透镜面的光的透过区域的面积的5%左右时，会对拍摄图像产生灰尘的影响。另一方面，式(10)所示的直径α越大，第五透镜L5的像侧透镜面的光的透过区域的面积变得越大。因而，即使能够附着的最大的灰尘(10 μ m)附着在第五透镜L5的像侧透镜面上，在该灰尘的面积为由直径α规定的光透过区域的面积的5%以下的情况下，也难以在拍摄图像中显现出该灰尘的影响。因而，只要第五透镜L5的像侧透镜面的光的透过区域的直径a ( = FB/FN0)满足上述式(8)，则即使10 μ m的灰尘附着在第五透镜L5的像侧透镜面上，该灰尘的面积也不会超过该光的透过区域的面积的5%，不会对拍摄图像产生灰尘的影响。
[0146]因而，通过将凸缘背部的长度FB以满足条件式(8)的方式设定得较长，由此能够避免灰尘对拍摄图像的影响。
[0147]这样，上述条件式(8)是考虑到灰尘对拍摄图像的影响而对凸缘背部的长度FB限定条件的式子。
[0148]图6D是对上述条件式(9)进行说明的图。图6D示意性地示出了装入有摄像透镜10的摄像装置中的玻璃罩eg的周边部分。在图6D中，Lb表示透镜镜筒，cH表示玻璃罩支架，SC表示传感器芯片(图像传感器)，wb表示将传感器芯片SC与回路基板电连接的接合引线。
[0149]在将摄像透镜10装入摄像装置的状态下，为了防止进行摄像透镜10的焦点调整等时第五透镜L5与玻璃罩eg互相冲撞的情况,通常在透镜镜筒Lb (第五透镜L5的最靠像侧的位置)与玻璃罩支架cH之间设置间隙dl。另外，为了适当地支承玻璃罩cg，需要确保玻璃罩eg的支承部的厚度d3，而且，为了附设接合引线wb，在接合引线wb的顶点与传感器芯片SC的上表面之间需要间隙d4。d2表不玻璃罩eg的光学上的厚度。
[0150]如本实施方式所示，在摄像透镜10搭载于便携式电话机用的相机中的情况下，间隙dl需要至少为0.2mm左右，`厚度d3需要至少为0.3mm左右，且间隙d4需要为0.3mm左右。另外，在玻璃罩eg的厚度为0.3mm的情况下,玻璃罩eg的光学换算后的厚度为0.2mm左右。因而，将上述数字加在一起的话，从第五透镜L5的像侧的面至像面(传感器芯片sc的受光面)的距离需要至少为1.0mm。因而，凸缘背部FB需要至少确保该距离(1.0mm)以上的长度，且需要满足上述条件式(9)。
[0151]与上述FB的长度有关的说明是对在被称作COB的传感器上直接配设有引线的传感器的结构所进行的说明，但也同样适用于例如在被称作CSP的传感器面的物侧粘接玻璃罩并从传感器面的像侧配设引线的传感器结构。
[0152]<比较例和各设计例的结构>
[0153]在图5的表的最上段示出了比较例和设计例I~10中的开口光圈的位置。即，在比较例和设计例I~10中，开口光圈配置在以下的位置。
[0154]比较例…第一透镜LI与第二透镜L2之间
[0155]设计例I…第一透镜LI与第二透镜L2之间
[0156]设计例2…第一透镜LI的物侧
[0157]设计例3…第二透镜L2与第三透镜L3之间(第二透镜L2的像侧面兼具开口光圈)
[0158]设计例4…第二透镜L2与第三透镜L3之间
[0159]设计例5…第二透镜L2与第三透镜L3之间
[0160]设计例6…第一透镜LI的物侧
[0161]设计例7…第二透镜L2与第三透镜L3之间
[0162]设计例8…第一透镜LI与第二透镜L2之间
[0163]设计例9…第一透镜LI的物侧
[0164]设计例10…第一透镜LI的物侧
[0165]另外，各设计例的透镜结构如下所示。
[0166](设计例I)
[0167]第一透镜LI…凸面朝向两侧的具有正折射能力的透镜
[0168]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0169]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0170]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0171]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0172](设计例2)
[0173]第一透镜LI…凸面朝向两侧的具有正折射能力的透镜
[0174]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0175]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0176]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0177]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0178](设计例3)
[0179]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0180]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0181]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0182]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0183]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜[0184](设计例4)
[0185]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0186]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0187]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0188]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0189]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0190](设计例5)
[0191]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0192]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0193]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0194]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0195]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0196](设计例6)
[0197]第一透镜LI…凸面朝向两侧的具有正折射能力的透镜
[0198]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0199]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0200]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0201]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0202](设计例7)
[0203]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0204]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0205]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0206]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0207]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0208](设计例8)
[0209]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0210]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0211]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0212]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0213]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0214](设计例9)
[0215]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0216]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0217]第三透镜L3…凸面朝向像侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0218]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0219]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0220](设计例10)
[0221]第一透镜LI…凸面朝向物侧的具有正折射能力的弯月透镜
[0222]第二透镜L2…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜[0223]第三透镜L3…凸面朝向两侧的具有正折射能力的透镜
[0224]第四透镜L4…凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0225]第五透镜L5…凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月透镜
[0226]而且，在比较例和设计例I~6、8~10中，玻璃罩eg的厚度为0.3mm，在设计例7中，玻璃罩eg的厚度为0.6mm。
[0227]<比较例和各设计例的设计值>
[0228]图7~图10是表示比较例和设计例I~10的设计值的图。
[0229]在图7~图10中，“面编号”表示从物侧起算时的各光学构件的面的编号。在比较例中，面编号1、2表不最靠物侧的透镜的透镜面，面编号3表不开口光圈，面编号4~11表示从物侧起算第二个~第五个透镜的透镜面，面编号12、13表示玻璃罩的入射面和出射面，面编号14表示像面。另外，在设计例I中，面编号1、2表示第一透镜LI的透镜面，面编号3表不开口光圈，面编号4~11表不第二透镜L2~第五透镜L5的透镜面，面编号12、13表示玻璃罩的入射面和出射面，面编号14表示像面。对于设计例2~7，也根据开口光圈的位置将面编号与各透镜及开口光圈对应起来标注。
[0230]另外，在图7~图10中，“曲率半径”表示与各面编号对应的面的曲率半径，“中心厚度”表示从与面编号对应的面至与接下来的面编号对应的面为止的距离。“材料”表示与面编号对应的透镜的材料。各材料的折射率和阿贝数如下所述。
[0231](表1)
[0232]
【权利要求】
1.一种摄像透镜，用于在摄像元件的受光面上成像出被拍摄区域的像，其中，所述摄像透镜从物侧依次包括: 凸面朝向物侧的具有正折射能力的第一透镜； 凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第二透镜； 凸面朝向像侧的具有正折射能力的第三透镜； 凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第四透镜；以及 凹面朝向像侧的弯月形状的第五透镜。
2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 所述第一透镜为弯月形状的透镜。
3.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 开口光圈配置在所述第一透镜的物侧。
4.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 开口光圈配置在所述第二透镜与所述第三透镜之间。
5.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:
FNO < 2.6
(TTL-fB) /D ≤ 0.6 这里,上述条件式所示的参数分别如下定义: FNO:摄像透镜的F值 TTL:最靠物侧的透镜的从物侧透镜面到像面的距离 D:图像尺寸的对角线长 fB:凸缘背部的长度。
6.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:
FB/FN0 ≥ 0.4 这里,上述条件式所示的参数如下定义: FB:fB的光学换算值。
7.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:
f3/f ≥ 1.4 这里,上述条件式所示的参数分别如下定义: f3:第三透镜的焦点距离 f:摄像透镜的焦点距离。
8.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 所述第三透镜为弯月形状的透镜。
9.根据权利要求1所述的摄像透镜，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:
R6/CT3 < -5 这里,上述条件式所示的参数分别如下定义:R6:第三透镜的像侧的面的曲率半径 CT3:第三透镜的中心厚度。
10.一种摄像装置，其具备: 摄像透镜；以及 接受由所述摄像透镜会聚的光的摄像元件， 所述摄像透镜从物侧依次包括:凸面朝向物侧的具有正折射能力的第一透镜；凹面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第二透镜；凸面朝向像侧的具有正折射能力的第三透镜；凸面朝向像侧的具有负折射能力的弯月形状的第四透镜；凹面朝向像侧的弯月形状的第五透镜。
11.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 所述第一透镜为弯月形状的透镜。
12.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 开口光圈配置在所 述第一透镜的物侧。
13.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 开口光圈配置在所述第二透镜与所述第三透镜之间。
14.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:
FNO < 2.6
(TTL-fB) /D ≤ 0.6 这里,上述条件式所示的参数分别如下定义: FNO:摄像透镜的F值 TTL:最靠物侧的透镜的从物侧透镜面到像面的距离 D:图像尺寸的对角线长 fB:凸缘背部的长度。
15.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:
FB/FN0 ≥ 0.4 这里,上述条件式所示的参数如下定义: FB:fB的光学换算值。
16.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:
f3/f ≥ 1.4 这里,上述条件式所示的参数分别如下定义: f3:第三透镜的焦点距离 f:摄像透镜的焦点距离。
17.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 所述第三透镜为弯月形状的透镜。
18.根据权利要求10所述的摄像装置，其中， 所述摄像透镜满足以下的条件式:R6/CT3 < -5这里,上述条件式所示的参数分别如下定义:R6:第三透镜的像侧的面的曲率半径CT3:第三透镜的中心厚度。
【文档编号】G02B7/04GK103676110SQ201310403524
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】中川洋平 申请人:三洋电机株式会社