成像透镜和包括该成像透镜的成像装置制造方法

成像透镜和包括该成像透镜的成像装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及成像透镜和包括该成像透镜的成像装置。成像透镜按从物体侧顺序实质上由五个透镜组成：第一透镜，其具有正屈光力，并且具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；第二透镜，其具有双凹形状；第三透镜，其具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；第四透镜，其具有朝向像侧为凸面的弯月形状；以及第五透镜，其具有负屈光力，并且在像侧表面上具有至少一个拐点。此外，满足以下条件表达式（1）。1.4<f/f1<4--（1）。
【专利说明】成像透镜和包括该成像透镜的成像装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种固定焦距成像透镜，该固定焦距成像透镜在诸如电荷耦合器件(CXD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)等的成像器件上形成被摄体的光学像，并且涉及一种成像装置，诸如数码相机、装有相机的蜂窝电话、移动信息终端(PDA:个人数字助理)、智能电话、平板终端、和移动游戏机，成像透镜安装于该成像装置上以执行摄影。
【背景技术】
[0002]最近，随着个人计算机在家庭中的普及，能够将与景观、人等摄影有关的图像信息输入到个人计算机的数码相机已经被迅速推广。此外，其中安装有用于输入图像的相机模块的蜂窝电话、智能电话、或平板终端一直在增长。这样的具有成像功能的装置使用诸如(XD、CMOS等的成像器件。最近，因为成像器件已经被小型化，并且因此，使成像装置和将安装在这样的装置上的成像透镜作为整体小型化的需求一直存在。同时，因为被包括在成像器件中的像素的数量也一直在增加，所以对增强成像透镜的分辨率和性能的需求一直存在。例如，对对应于5兆像素或更高的高分辨率的性能并且优选地对应于8兆像素或更高的高分辨率的性能的需求一直存在。
[0003]对于这样的需求，能够想到，成像透镜由五个或六个透镜(B卩，相对大数量的透镜)构造。例如，US8310768B (专利文献I)和US2013/033765A (专利文献2)提出了一种由五个透镜构成的成像透镜。专利文献I和专利文献2中公开的成像透镜按从物体侧顺序，实质上由五个透镜组成:具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、具有正屈光力的第四透镜、和具有负屈光力的第五透镜。
实用新型内容
[0004]具体地，对于在诸如蜂窝电话、智能电话或平板终端的厚度已经减小装置中所使用的成像透镜，对减小透镜的全长(total length)的需求已经越来越多。因此，有必要进一步减小在专利文献I和专利文献2中所公开的成像透镜的全长。
[0005]鉴于以上情况，已经完成了本实用新型，并且本实用新型的目的是提供能够在实现减小其全长的同时在从中心视角到周边视角的范围内实现高成像性能的成像透镜。本实用新型的另一个目的是提供能够通过安装于其上的成像透镜以高分辨率获得拍摄图像的成像装置。
[0006]本实用新型的成像透镜是按从物体侧顺序，实质上由五个透镜组成的成像透镜，该五个透镜为:
[0007]第一透镜，其具有正屈光力，并且具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；
[0008]第二透镜，其具有双凹形状；
[0009]第三透镜，其具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；
[0010]第四透镜，其具有朝向像侧为凸面的弯月形状；以及
[0011]第五透镜，其具有负屈光力，并且在像侧表面上具有至少一个拐点，[0012]其中，满足以下条件表达式(I):
[0013]1.4<f/f 1<4 (1)，其中
[0014]f是整个系统的焦距，并且
[0015]fl是第一透镜的焦距。
[0016]根据本实用新型的成像透镜，在作为整体由五个透镜构成的成像透镜中，第一至第五透镜的各透镜元件的构造被优化。因此，可以实现在减小其全长的同时具有高分辨率性能的透镜系统。
[0017]在本实用新型的成像透镜中，表达“实质上由五个透镜组成”表示本实用新型的成像透镜可以不仅包括五个透镜而且还包括:实质上无任何屈光力的透镜；透镜以外的诸如孔径光阑、盖玻片(cover glass)等的光学元件；诸如透镜凸缘、透镜镜筒、成像器件、和手抖动模糊校正机构等的机构部分。当透镜包括非球面时，在近轴区域中考虑透镜的表面形状的参考符号和屈光力。
[0018]在本实用新型的成像透镜中，通过采用并且满足以下期望的构造，可以使得其光学性能较佳。
[0019]在本实用新型的成像透镜中，期望第四透镜具有正屈光力。
[0020]期望本实用新型的成像透镜进一步包括孔径光阑，该孔径光阑被设置在第二透镜的物体侧表面的物体侧上。
[0021]期望本实用新型的成像透镜满足以下条件表达式(1-1)至(10)中的任一个。应注意的是，作为期望的模式，可以满足条件表达式(1-1)至(10)中的任一个，或可以满足其任意组合。然而，关于条件表达式(7-1)，当第一至第三透镜的合成屈光力为正时，期望满足条件表达式(7-1)。
[0022]1.5<f/fl<3.5 (1-1),
[0023]-3<f/f2<-0.85 (2)，
[0024]-2.5<f/f2<-0.9 (2-1),
[0025]0.78<f/fl2<2.5 (3)，
[0026]0.8<f/f 12<2 (3-1),
[0027]-2<f/f345<0 (4)，
[0028]-1.5<f/f345<-0.05 (4-1),
[0029]-0.5<fl/f3<0.4 (5)，
[0030]-0.4<fl/f3<0.2 (5-1),
[0031]-1< (R3f-R3r) / (R3f+R3r)〈1.2 (6)，
[0032]-0.6< (R3f-R3r)/ (R3f+R3r) <1 (6-1),
[0033]-4<f/f5<-0.2 (7)，
[0034]-3<f/f5<-0.4 (7-1)，
[0035]0.5〈f.tan ω </R5r〈10 (8)，
[0036]0.7〈f.tan ω </R5r〈3 (8-1),
[0037]-0.9<f/f3<0.7 (9)，并且
[0038]0.05<D7/f<0.2 (10)，其中
[0039]f是整个系统的焦距，[0040]fl是第一透镜的焦距，
[0041]f2是第二透镜的焦距，
[0042]f3是第三透镜的焦距，
[0043]f5是第五透镜的焦距，
[0044]Π2是第一透镜和第二透镜的合成焦距，
[0045]f345是第三至第五透镜的合成焦距，
[0046]R3f是第三透镜的物体侧表面的近轴曲率半径，
[0047]R3r是第三透镜的像侧表面的近轴曲率半径，
[0048]R5r是第五透镜的像侧表面的近轴曲率半径，
[0049]D7是第三透镜和第四透镜之间在光轴上的间隔，并且
[0050]ω是半视角。
[0051 ] 本实用新型的成像装置包括本实用新型的成像透镜。
[0052]在本实用新型的成像装置中，基于通过本实用新型的成像透镜获得的具有高分辨率的光学像，能够获得具有高分辨率的成像信号。
[0053]根据本实用新型的成像透镜，在作为整体由五个透镜构成的成像透镜中，各透镜元件的构造被优化，并且特别地，第一至第五透镜的形状被适当地形成。因此，可以实现在减小其全长的同时在从中心视角到周边视角的范围内具有高分辨率性能的透镜系统。
[0054]此外，根据本实用新型的成像装置，基于由本实用新型的具有高成像性能的成像透镜形成的光学像的成像信号被输出。因此，可以获得具有高分辨率的拍摄的图像。
【专利附图】

【附图说明】
[0055]图1是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第一构造示例并且对应于示例I的透镜截面图；
[0056]图2是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第二构造示例并且对应于示例2的透镜截面图；
[0057]图3是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第三构造示例并且对应于示例3的透镜截面图；
[0058]图4是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第四构造示例并且对应于示例4的透镜截面图；
[0059]图5是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第五构造示例并且对应于示例5的透镜截面图；
[0060]图6是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第六构造示例并且对应于示例6的透镜截面图；
[0061]图7是图1中所示的成像透镜的光线图；
[0062]图8是图示根据本实用新型的示例I的成像透镜的各种像差的像差图，其中部分A不出球面像差,部分B不出像散(场曲)，部分C不出畸变,并且部分D不出横向色像差；
[0063]图9是图示根据本实用新型的示例2的成像透镜的各种像差的像差图，其中部分A不出球面像差,部分B不出像散(场曲)，部分C不出畸变,并且部分D不出横向色像差；
[0064]图10是图示根据本实用新型的示例3的成像透镜的各种像差的像差图，其中部分A不出球面像差,部分B不出像散(场曲)，部分C不出畸变,并且部分D不出横向色像差；
[0065]图11是图示根据本实用新型的示例4的成像透镜的各种像差的像差图，其中部分A不出球面像差,部分B不出像散(场曲)，部分C不出畸变,并且部分D不出横向色像差；
[0066]图12是图示根据本实用新型的示例5的成像透镜的各种像差的像差图，其中部分A不出球面像差,部分B不出像散(场曲)，部分C不出畸变,并且部分D不出横向色像差；
[0067]图13是图示根据本实用新型的示例6的成像透镜的各种像差的像差图，其中部分A不出球面像差,部分B不出像散(场曲)，部分C不出畸变,并且部分D不出横向色像差；
[0068]图14是图示包括根据本实用新型的成像透镜的蜂窝电话终端的成像装置的图；并且
[0069]图15是图示包括根据本实用新型的成像透镜的智能电话的成像装置的图。【具体实施方式】
[0070]在下文中，将结合附图详细地描述本实用新型的实施例。
[0071]图1示出根据本实用新型的第一实施例的成像透镜的第一构造示例。该构造示例对应于将在稍后描述的第一数值示例(表I和表2)的透镜构造。同样地，图2至图6示出对应于根据将在稍后描述的第二实施例至第六实施例的成像透镜的第二至第六构造示例的截面。第二至第六构造示例对应于将在稍后描述的第二至第六数值示例(表3至表12)的透镜构造。在图1至图6中，参考符号Ri代表第i个表面的曲率半径，其中，数量i是当将透镜元件的离物体侧最近的表面视为第一表面时随着它越来越靠近像侧(成像侧)而顺次地增加的顺序号。参考符号Di代表在光轴Zl上的第i个表面与第(i+Ι)个表面之间的轴上表面间隔。由于各个构造示例在构造上是基本类似的，所以将基于图1中所示的成像透镜的第一构造示例来给出以下描述，并且必要时还将描述图2至图6中所示的构造示例。此外，图7是图1中所示的成像透镜L的光学路径图，并且示出从在无穷远处的物体点开始的光轴上的光线2的光路径和在最大视角下的光线3的光路径。
[0072]根据本实用新型的实施例的成像透镜L在使用诸如CXD和CMOS的成像装置的各种成像器件中使用是适当的。特别地，成像透镜L在例如诸如数码相机、带相机的蜂窝电话、智能电话、平板终端、和PDA的相对小型移动终端装置中使用是适当的。该成像透镜L包括沿着光轴Zl按从物体侧顺序的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、和第五透镜L5。
[0073]图14是图示蜂窝电话终端的示意图，其是根据本实用新型的实施例的成像装置
I。根据本实用新型的实施例的成像装置I包括根据本实施例的成像透镜L和诸如CCD的成像器件100 (参照图1)，该成像器件100基于由成像透镜L形成的光学像来输出成像信号。成像器件100设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)处。
[0074]图15是图示智能电话的示意图，其是根据本实用新型的实施例的成像装置501。根据本实用新型的实施例的成像装置501包括根据本实施例的相机单元541，该相机单元541包括根据本实施例的成像透镜L和诸如CXD的成像器件100 (参照图1)，该成像器件100基于由成像透镜L形成的光学像来输出成像信号。成像器件100设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)处。
[0075]基于其上安装有成像透镜的相机的构造，可以在第五透镜L5和成像器件100之间设置各种光学构件CG。例如，可以设置平板形光学构件，诸如用于保护成像面和红外线截止滤光器的盖玻片。在这种情况下，例如，可以将已经施加具有诸如红外线截止滤光器和ND滤光器的滤光器的效果的涂层的平板形盖玻片或者具有相同效果的材料用作光学构件CG。
[0076]替代地，通过对第五透镜L5等施加涂层而不使用光学构件CG，可以对第五透镜L5提供类似于光学构件CG的效果。由此，可以减少部件的数量并且可以减小全长。
[0077]此外，期望成像透镜L包括孔径光阑St，该孔径光阑St设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上。由于孔径光阑St以如此方式设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上，尤其是成像区域的周边部分，所以可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)上的光线的入射角变大。为了进一步增强该影响，更加期望孔径光阑St设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上。在此处，表达“设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上”表示孔径光阑在光轴方向上的位置与轴上边缘光线和第二透镜L2的物体侧表面之间的交点的位置相同或在交点的物体侧上。同样地，表达“设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上”表示孔径光阑在光轴方向上的位置与轴上边缘光线和第一透镜LI的物体侧表面之间的交点的位置相同或在交点的物体侧上。
[0078]在本实用新型的实施例中，第三和第六构造示例(参照图3和图6)的成像透镜是其中孔径光阑St被设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上的构造示例，并且第一、第二、第四和第五构造示例(参照图1、图2、图4和图5)的成像透镜是其中孔径光阑St被设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上的构造示例。应注意的是，本文中所示的孔径光阑St不一定表示其大小或形状，而是示出其在光轴Zl上的位置。
[0079]当孔径光阑St被设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上时，用于抑制耀斑成分(flare component)或幻像成分(ghost component)的耀斑光阑(flare stop)可以进一步提供在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上。在本实用新型的实施例中，作为第一构造示例和第二构造示例(图1和图2)的透镜是其中提供有耀斑光阑的构造示例。应注意的是，在图1和图2中，耀斑光阑由参考符号Stl引用，并且孔径光阑由参考符号St2引用。在这种情况下，孔径光阑St2是限制F数的光阑，并且耀斑光阑Stl是限定在周边视角处的光线的光阑。
[0080]此外，当将孔径光阑St设置在光轴上的第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上时，期望孔径光阑St被设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上。当将孔径光阑St以如此方式设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上时，可以减小包括孔径光阑St的成像透镜的全长。在以上实施例中，孔径光阑St被设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上。然而，实用新型并不限于这些实施例，并且孔径光阑St可以被设置在第一透镜LI的表面的顶点的物体侧上。与将孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上的情况相比，将孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的物体侧上的布置在确保周边光量方面是略不利的。然而，该布置能够以更加期望的方式防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)上的光线的入射角在成像区域的周边部分中变大。
[0081]如在根据图1、图2、图4和图5中所示的第一、第二、第四和第五实施例的成像透镜中，孔径光阑St (St2)可以在光轴方向上设置在第一透镜LI和第二透镜L2之间。在这种情况下，可以令人满意地校正场曲。与将孔径光阑St在光轴方向上设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上的情况相比，当将孔径光阑St设置在光轴方向上在第一透镜LI和第二透镜L2之间时，在确保远心度，也就是，使得主光线平行到将主光线视为光轴的程度(在成像面上设定其入射角，使得该角度近似于零)方面是不利的。因此，通过应用以下成像器件可以实现最佳光学性能:该成像器件在最近随着成像器件技术中的发展而被实施并且其中由于入射角的增大而引起的光接收效率上的下降和颜色混合的发生比在传统成像器件中下降更多。
[0082]在成像透镜L中，第一透镜LI在光轴附近具有正屈光力，并且在光轴附近具有朝向物体侧为凸面的弯月形状。如这些实施例中所示，通过使作为离物体最近的透镜的第一透镜LI具有正屈光力并且在光轴附近具有朝向物体侧为凸面的弯月形状，能够将第一透镜LI的后侧主点的位置设定成靠近对象，并且因此，可以适当地减小全长。
[0083]第二透镜L2在光轴附近具有双凹形状。由此，可以在令人满意地校正色像差的同时适当地抑制高阶球面像差的发生，并且也可以适当地减小全长。
[0084]第三透镜L3在光轴附近具有朝向物体侧为凸面的弯月形状。由此，能够将第三透镜L3的后侧主点的位置更加适当地设定成靠近物体侧，并且因此，可以适当地减小全长。只要第三透镜L3在光轴附近具有朝向物体侧为凸面的弯月形状，就可以采用其中第三透镜L3在光轴附近具有正屈光力的构造，并且也可以采用其中第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力的构造。如在根据图1至图3中所示的第一至第三实施例的成像透镜中，当将第三透镜L3构造成在光轴附近具有正屈光力时，可以更加适当地减小全长。此外，如在根据图4至图6中所示的第四至第六实施例的成像透镜中，当将第三透镜L3构造成在光轴附近具有负屈光力时，可以更加令人满意地校正色像差。
[0085]第四透镜L4在光轴附近具有朝向像侧为凸面的弯月形状。因此，可以适当地校正像散。期望第四透镜L4在光轴附近具有正屈光力。由此，尤其是在中间视角下，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)上的光线的入射角变大，并且因此可以在适当地减小全长的同时令人满意地校正横向色像差。
[0086]第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力。将在光轴附近具有负屈光力的透镜设置成离成像透镜的像侧最近，因而能够将成像透镜更加适当地制成作为整体具有远摄型构造，并且因此，可以适当地减小全长。此外，由于第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力时，所以可以适当地校正场曲。当第五透镜L5在光轴附近朝向像侧为凹面时，可以在更加适当地减小全长的同时令人满意地校正场曲。为了进一步增强该效果，如第一、第二、和第六实施例所示，期望第五透镜L5在光轴附近具有朝向像侧为凹面的弯月形状。
[0087]第五透镜L5在像侧表面的有效直径内具有至少一个拐点。第五透镜L5的像侧表面上的“拐点”被限定为以下点:第五透镜L5的像侧表面的形状在该点处朝向像侧从凸形改变为凹形(或从凹形改变为凸形)。能够将拐点设置离光轴在径向方向上的外部上的任意位置处，只要该点在第五透镜L5的像侧表面的有效直径内即可。如在各个实施例中所示，通过以像侧表面具有至少一个拐点的形状来形成第五透镜L5的像侧表面，尤其是在成像区域的周边部分中，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)上的光线的入射角变大。
[0088]根据成像透镜L，在作为整体由五个透镜构成的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5的各透镜元件的构造被优化。因此，可以实现在减小其全长的同时具有高分辨率性能的透镜系统。[0089]在成像透镜L中，为了增强其性能，期望将第一至第五透镜LI至L5中的各透镜的至少一个面形成为非球面。
[0090]此外，期望构成成像透镜L的透镜LI至L5中的每一个不被形成为胶合透镜而是形成为单透镜。原因是，与透镜LI至L5中的任一透镜被形成为胶合透镜的情况相比，由于非球表面的数量增加，所以各透镜的设计自由度增强，并且可以适当地实现其全长上的减小。
[0091]接着，将详细地描述如上所述构造的成像透镜L的条件表达式的效果和优势。
[0092]首先，期望第一透镜LI的焦距Π和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(I)。
[0093]1.4<f/f 1<4 (I)
[0094]该条件表达式(I)限定整个系统的焦距f与第一透镜LI的焦距f I的比率的期望的数值范围。通过确保第一透镜LI的屈光力，使得f/Π大于条件表达式(I)的下限，第一透镜LI的正屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过弱，并且因此，可以适当地减小其全长。通过维持第一透镜LI的屈光力，使得f/Π小于条件表达式(I)的上限，第一透镜LI的正屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过强，并且因此，可以令人满意地校正尤其是球面像差。为了进一步增强该效果，更加期望满足条件表达式(1-1)，并且甚至更加期望满足条件表达式(1-2)。
[0095]1.5<f/fl<3.5 (1-1)
[0096]1.6<f/fl<3 (1-2)
[0097]此外，期望第二透镜L2的焦距f2和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(2)。
[0098]-3<f/f2<-0.85 (2)
[0099]该条件表达式(2)限定整个系统的焦距f与第二透镜L2的焦距f2的比率的期望的数值范围。通过维持第二透镜L2的屈光力，使得f/f2大于条件表达式(2)的下限，第二透镜L2的屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过强，并且因此，可以适当地减小其全长。通过确保第二透镜L2的屈光力，使得f/f2小于条件表达式(2)的上限，第二透镜L2的屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过弱，并且因此，可以令人满意地校正尤其是纵向色像差。为了进一步增强该效果，更加期望满足条件表达式(2-1)，并且甚至更加期望满足条件表达式(2-2)。
[0100]-2.5<f/f2<-0.9 (2-1)
[0101]-2<f/f2<-0.95 (2-2)
[0102]期望第一透镜LI和第二透镜L2的合成焦距f 12以及整个系统的焦距f满足以下条件表达式(3)。
[0103]0.78<f/fl2<2.5 (3)
[0104]该条件表达式(3)限定整个系统的焦距f与第一透镜LI和第二透镜L2的合成焦距Π2的比率的期望的数值范围。通过确保第一透镜LI和第二透镜L2的合成屈光力，使得f/fl2大于条件表达式(3)的下限,第一透镜LI和第二透镜L2的合成屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过弱，并且因此，可以适当地减小其全长。通过维持第一透镜LI和第二透镜L2的合成屈光力，使得f/fl2小于条件表达式(3)的上限，第一透镜LI和第二透镜L2的合成屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过强，并且因此，可以令人满意地尤其是球面像差和纵向色像差。为了进一步增强该效果，期望满足条件表达式(3-1)，并且甚至更加期望满足条件表达式(3-2 )。
[0105]0.8<f/f 12<2 (3-1)
[0106]0.9<f/fl2<l.8 (3-2)
[0107]此外，期望第三至第五透镜L3至L5的合成焦距f345和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(4)。
[0108]-2<f/f345<0 (4)
[0109]该条件表达式(4)限定整个系统的焦距f与第三至第五透镜L3至L5的合成焦距f345的比率的期望的数值范围。通过维持第三至第五透镜L3至L5的合成屈光力，使得f/f345大于条件表达式(4)的下限，第三至第五透镜L3至L5的合成屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过强，并且因此，尤其是在中间视角下，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)上的光线的入射角变大。通过确保第三至第五透镜L3至L5的合成屈光力，使得f/f345小于条件表达式(4)的上限，第三至第五透镜L3至L5的合成屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过弱，并且因此，可以适当地减小其全长。为了进一步增强该效果，期望满足条件表达式(4-1)，并且甚至更加期望满足条件表达式(4-2 )。
[0110]-1.5<f/f345<-0.05 (4-1)
[0111]-1.2<f/f345<-0.05 (4-2)
[0112]进一步，期望第一透镜LI的焦距f I和第三透镜LL3的焦距f3满足以下条件表达式(5)。
[0113]-0.5<fl/f3<0.4 (5)
[0114]该条件表达式(5)限定第一透镜LI的焦距Π与第三透镜L3的焦距f3的比率的期望的数值范围。当第三透镜L3具有负屈光力时，通过确保第三透镜L3的屈光力相对于第一透镜LI的屈光力，使得fl/f3大于条件表达式(5)的下限，第三透镜L3的负屈光力相对于第一透镜LI的屈光力不会变得过强。因此，可以适当地减小全长。当第三透镜L3具有正屈光力时，通过确保第三透镜L3的屈光力相对于第一透镜LI的屈光力，使得fl/f3大于条件表达式(5)的上限，第三透镜L3的正屈光力相对于第一透镜LI的屈光力不会变得过强。因此，可以令人满意地校正球面像差。为了进一步增强该效果，更加期望满足表达式(5-1)。
[0115]-0.4<fl/f3<0.2 (5-1)
[0116]期望第三透镜L3的物体侧表面的近轴曲率半径R3f和第三透镜L3的像侧表面的近轴曲率半径R3r满足以下条件表达式(6 )。
[0117]-K (R3f-R3r) / (R3f+R3r) <1.2 (6)
[0118]条件表达式(6)限定第三透镜L3物体侧表面的近轴曲率半径R3f的期望的数值范围和第三透镜L3的像侧表面的近轴曲率半径R3r的期望的数值范围中的每一个。通过设定第三透镜L3的物体侧表面的近轴曲率半径R3f和第三透镜L3的像侧表面的近轴曲率半径R3r,使得(R3f-R3r) / (R3f+R3r)大于条件表达式(6)的下限,可以适当地减小全长。通过设定第三透镜L3的物体侧表面的近轴曲率半径R3f和第三透镜L3的像侧表面的近轴曲率半径R3r，使得(R3f-R3r )/ (R3f+R3r )小于条件表达式(6 )的上限，可以令人满意地校正球面像差。为了进一步增强该效果，更加期望满足以下表达式(6-1)。
[0119]-0.6< (R3f-R3r)/ (R3f+R3r) <1 (6-1)[0120]此外，期望第五透镜L5的焦距f5和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(7)。
[0121]-4<f/f5<-0.2 (7)
[0122]该条件表达式(7)限定整个系统的焦距f与第五透镜L5的焦距f5的比率的期望的数值范围。通过维持第五透镜L5的屈光力，使得f/f5大于条件表达式(7)的下限，第五透镜L5的屈光力相对于整个系统的正屈光力不会变得过强，并且因此，尤其是在中间视角下，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)上的光线的入射角变大。通过确保第五透镜L5的屈光力，使得f/f5小于条件表达式(7)的上限，第五透镜L5的屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过弱，并且因此，可以在令人满意地校正场曲的同时适当地减小其全长。为了进一步增强该效果，当第一至第三透镜LI至L3的合成屈光力为正时，更加期望满足条件表达式(7-1)。
[0123]-3<f/f5<-0.4 (7-1)
[0124]此外，期望整个系统的焦距f、半视角ω、和第五透镜L5的像侧表面的近轴曲率半径R5r满足以下条件表达式(8 )。
[0125]0.5〈f.tan ω/R5r〈10 (8)
[0126]条件表达式(8)限定近轴像高(f.tanco )与第五透镜L5的近轴曲率半径R5r的像侧表面的近轴曲率半径的比率的期望的数值范围。通过设定近轴像高(f ?tanco )相对于第五透镜L5的像侧表面的近轴曲率半径R5r，使得f *tan?/R5r大于条件表达式(8)的下限，作为成像透镜的离像侧最近的表面的第五透镜L5的像侧表面的近轴曲率半径R5r的绝对值相对于近轴像高(f .tanco )不会变得过大，并且因此，可以在减小全长的同时充分地校正场曲。此外，通过设定近轴像高(f.tan?)相对于第五透镜L5的像侧表面的近轴曲率半径R5r使得f.tan?/R5r小于条件表达式(8)的上限，作为成像透镜的离像侧最近的表面的第五透镜L5的像侧表面的近轴曲率半径R5r的绝对值相对于近轴像高(f.tanco )不会变得过小，并且因此，尤其是在中间视角下，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)上的光线的入射角变大。为了进一步增强该效果，更加期望满足表达式(8-1)。
[0127]0.7<f.tan ω </R5r<3 (8-1)
[0128]此外，期望第三透镜L3的焦距f3和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(9)。
[0129]-0.9<f/f3<0.7 (9)
[0130]该条件表达式(9)限定整个系统的焦距f与第三透镜L3的焦距f3的比率的期望的数值范围。当第三透镜L3具有负屈光力时，通过维持第三透镜L3的屈光力，使得f/f3大于条件表达式(9)的下限，第三透镜L3的负屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过强，并且因此，可以适当地减小其全长。当第三透镜L3具有正屈光力时，通过确保第三透镜L3的屈光力，使得f/f3大于条件表达式(9)的上限，第三透镜L3的正屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过强，并且因此，可以令人满意地校正球面像差。为了进一步增强该效果，更加期望满足表达式(9-1)。
[0131]-0.4<f/f3<0.5 (9-1)
[0132]此外，期望在光轴上第三透镜L3和第四透镜L4之间的间隔D7和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(10)。
[0133]0.05<D7/f<0.2 (10)
[0134]条件表达式(10)限定在光轴上第三透镜L3与第四透镜L4之间的间隔D7与整个系统的焦距f的比率的期望的数值范围。通过确保在光轴上第三透镜L3和第四透镜L4之间的间隔D7相对于整个系统的焦距f，使得D7/f大于条件表达式(10)的下限，可以适当地抑制当减小全长时趋向于出现的畸变。通过相对于整个系统的焦距f维持在光轴上在第三透镜L3和第四透镜L4之间的间隔D7，使得D7/f小于条件表达式(10)的上限，可以令人满意地校正像散。为了进一步增强该效果，更加期望满足表达式(10-1)。
[0135]0.07<D7/f<0.17 (10-1)
[0136]接着，将参照图2至图6详细地描述根据本实用新型的第二实施例至第六实施例的成像透镜。在根据图1至图6中所示的第一至第六实施例的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5的所有表面形成为非球面。如在第一实施例中，根据本实用新型的第二实施例至第六实施例的成像透镜按从物体侧顺序，实质上由五个透镜组成:第一透镜LI，其具有正屈光力并且具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；第二透镜L2，其具有双凹形状；第三透镜L3，其具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；第四透镜L4，其具有朝向像侧为凸面的弯月形状；以及第五透镜L5，其具有负屈光力并且在像侧表面上具有至少一个拐点。因此，在以下第一至第六实施例中，将仅描述构成各个透镜组的透镜的不同的特定构造。由于在第一至第六实施例中共同的构造分别具有相同的效果，所以将以实施例的顺序号的顺序来描述其构造和效果，并且将不反复地描述而是将省略其它实施例共同的构造的效果。
[0137]在根据图2中所示的第二实施例的成像透镜L中，第一至第五透镜LI至L5的透镜构造与第一实施例是共同的。因此，根据各个透镜构造，可以获得与第一实施例的各个对应的构造相同的效果。
[0138]如在图3中所示的第三实施例中，第五透镜L5可以被构造成具有双凹形状，并且第一至第五透镜LI至L5的构造与第一实施例的构造是共同的，除了第五透镜L5具有双凹形状之外。通过使第五透镜L5具有双凹形状，可以设定强负屈光力，并且因此，可以适当地减小全长。此外，在第三实施例中，根据与第一实施例共同的第一至第五透镜LI至L5的各个构造，可以获得与第一实施例的各个对应的构造相同的效果。
[0139]如在图4中所示的第四实施例中，第三透镜L3可以被构造成在光轴附近具有负屈光力，并且第一至第五透镜LI至L5的构造与第三实施例的构造是共同的，除了第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力之外。通过使第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力，可以令人满意地校正色像差。此外，在第四实施例中，根据与第一实施例共同的第三至第五透镜LI至L5的各个构造，可以获得与第三实施例的各个对应的构造相同的效果。
[0140]在根据图5中所示的第五实施例的成像透镜L中，第一至第五透镜LI至L5的透镜构造与第四实施例是共同的。因此，根据各个透镜构造，可以获得与第四实施例的各个对应的构造相同的效果。
[0141]如在图6中所示的第六实施例中，第五透镜L5可以被构造成具有朝向像侧为凹面的弯月形状，并且第一至第五透镜LI至L5的构造与第四实施例的构造是共同的，除了第五透镜L5具有朝向像侧为凹面的弯月形状之外。通过使第五透镜L5具有朝向像侧为凹面的弯月形状，可以适当地减小全长。此外，在第六实施例中，根据与第一实施例共同的第四至第五透镜LI至L5的各个构造，可以获得与第四实施例的各个对应的构造相同的效果。
[0142]如上所述，根据本实用新型的实施例的成像透镜，在作为整体由五个透镜构成的成像透镜中，各个透镜元件的构造被优化。因此，可以实现在减小全长的同时具有高分辨率性能的透镜系统。
[0143]通过满足适当地期望的条件，可以实现更高的成像性能。此外，根据该实施例的成像装置，基于由根据该实施例的高性能成像透镜形成的光学像的成像信号被输出。因此，可以获得在从中心视角到周边视角的范围内的具有高分辨率的拍摄图像。
[0144]接着，将描述根据本实用新型的实施例的成像透镜的特定数值示例。在下文中，将总体地描述多个数值示例。
[0145]将在稍后给出的表1和表2示出对应于图1中所示的成像透镜的构造的特定透镜数据。具体地，表1示出基本透镜数据，并且表2示出关于非球面数据。在表1中所示的透镜数据中，表面编号Si的列示出示例I的成像透镜中的第i个表面编号。透镜元件的离物体侧最近的表面被视为第一个表面(孔径光阑St是第一个)，并且表面编号朝像侧顺次地增加。曲率半径Ri的列示出从物体侧起的第i个表面的曲率半径的值(mm)以对应于图1中的参考符号Ri。同样地，轴上面距离Di的列示出在光轴上从物体侧起的第i个面Si与第(i+Ι)个面Si+Ι之间的距离。Ndj的列示出相对于d线(587.56nm)从物体侧起的第j个光学元件的折射率的值。V dj的列示出相对于d线从物体侧起的第j个光学元件的阿贝数的值。应注意的是，在各条透镜数据中，作为各种数据项，分别示出整个系统的焦距f的值(mm)、后焦距Bf (mm)、和总透镜长度(total lens length)TL (mm)。此外，后焦距Bf指示空气转换值，并且同样地，在总透镜长度TL中，后焦距部使用空气转换值。
[0146]在根据示例I成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5中的每一个的两个表面都是非球面的。在表1中所示的基本透镜数据中，这些非球面的曲率半径以接近光轴的曲率半径的数值(近轴曲率半径)表示。
[0147]表2示出根据示 例I的成像透镜系统中的非球面数据。在以非球面数据表示的数值中，参考符号“E”表示在该符号后面的数值是以10为基数的“指数”，并且表示以10为基数的且由指数函数表达的该数值乘以符号“E”前面的数值。例如，这表示“1.0E-02”是“1.0X10-2”。
[0148]作为非球面数据，示出由以下表达(A)表示的非球面表达中的系数Ai和KA的值。具体地，Z是在从距光轴高度h处的非球面上的点到与非球面的顶点接触的平面(与光轴垂直的平面)的垂直线的长度(_)。
[0149]Z=C.h2/{l+ (1-KA.C2.h2) 1/2} + ΣΑ?.h1 (A)
[0150]在此处，
[0151]Z是非球面的深度(mm)，
[0152]h是从光轴到透镜表面的距离(高度)(mm)，
[0153]C是近轴曲率=1/R
[0154](1?:近轴曲率半径)，
[0155]Ai第i阶非球面系数(i是等于或大于3的整数)，并且
[0156]KA是非球面系数。
[0157]如在根据上述示例I的成像透镜中，表3至表12示出作为示例2至示例6的特定透镜数据，对应于图2至图6中所示的成像透镜的构造。在根据示例I至示例6的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5中的每一个的两个表面都是非球面的。
[0158]在示例I中，具有1.675mm的直径的耀斑光阑设置在从第一透镜LI的表面的顶点到像侧0.1Olmm的位置处，并且在示例2中，具有1.670mm的直径的耀斑光阑设置在从第一透镜LI的表面的顶点到像侧0.1Olmm的位置处。但是，在表1和表3中省略了这些耀斑光阑的描述。图8的部分A至部分D分别示出了在示例I的成像透镜中的球面像差、像散(场曲)、畸变(畸变像差)和横向色像差(放大率的色像差)。图示球面像差、像散(场曲)和畸变(畸变像差)的各像差图示出对于作为基准波长的d线(波长587.56nm)的像差。球面像差图的图和横向色像差图的图还示出对于F线(波长486.1nm)和C线(波长656.27nm)的像差。球面像差的图还示出对于g线(波长435.83nm)的像差。在像散的图中，实线指示矢状方向(S)上的像差,并且虚线指示在切线方向(T)上的像差。Fn0.指示F数,并且ω指示半视角。
[0159]同样地，图9的部分A至部分D至图13的部分A至部分D示出示例2至示例6的成像透镜的各种像差。
[0160]表13总体地示出根据本实用新型的示例I至示例6的条件表达式(I)和(10)的值。
[0161]如从上述数值数据和像差图能够看到的，在各示例中，实现高成像性能，同时全长减小。
[0162]本实用新型的成像透镜并不限于上述实施例和示例，并且可以被修改成各种形式。例如，透镜元件的曲率半径的值、轴上表面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数等并不限于数值示例中所示的值，并且可以具有不同的值。
[0163]此外，在所有示例中的每一个的描述中，前提是，使用具有固定焦距的成像透镜，但是，也可以采用焦距 可调的构造。例如，成像透镜可以以通过延伸整个透镜系统或通过在光轴上移动一些透镜使得进行自动聚焦是可能的方式来构造。
[0164][表 I]
[0165]示例 I
【权利要求】
1.一种成像透镜，按从物体侧顺序，实质上由五个透镜组成:第一透镜，所述第一透镜具有正屈光力，并且具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；第二透镜，所述第二透镜具有双凹形状；第三透镜，所述第三透镜具有朝向物体侧为凸面的弯月形状；第四透镜，所述第四透镜具有朝向像侧为凸面的弯月形状；以及第五透镜，所述第五透镜具有负屈光力，并且在像侧表面上具有至少一个拐点，其中，满足以下条件表达式(I):.1.4<f/f 1<4 (1)，其中f是整个系统的焦距，并且Π是所述第一透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:.-3<f/f2<-0.85 (2)，其中f2是所述第二透镜的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，所述第四透镜具有正屈光力。
4.根据权利要求1或 2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:.0.78<f/fl2<2.5 (3)，其中.Π2是所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距。
5.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:.-2<f/f345<0 (4)，其中f345是所述第三至第五透镜的合成焦距。
6.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:.-0.5<fl/f3<0.4 (5)，其中f3是所述第三透镜的焦距。
7.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:-K (R3f-R3r) / (R3f+R3r) <1.2 (6)，其中R3f是所述第三透镜的物体侧表面的近轴曲率半径，并且R3r是所述第三透镜的像侧表面的近轴曲率半径。
8.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:-4<f/f5<-0.2 (7)，其中f5是所述第五透镜的焦距。
9.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:.0.5〈f.tanco/R5r〈10 (8)，其中ω是半视角，并且R5r是所述第五透镜的像侧表面的近轴曲率半径。
10.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:-0.9<f/f3<0.7 (9)，其中f3是所述第三透镜的焦距。
11.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:.0.05<D7/f<0.2 (10)，其中D7是所述第三透镜和所述第四透镜之间在光轴上的间隔。
12.根据权利要求1或2所述的成像透镜，进一步包括孔径光阑，所述孔径光阑被设置在所述第二透镜的物体侧表面的物体侧上。
13.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
1.5<f/fl<3.5 (1-1)。
14.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
-2.5<f/f2<-0.9 (2-1)，其中 f2是所述第二透镜的焦距。
15.根据 权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
0.8<f/f 12<2 (3-1)，其中 Π2是所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距。
16.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
-1.5<f/f345<-0.05 (4-1)，其中 f345是所述第三至第五透镜的合成焦距。
17.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
-0.4<fl/f3<0.2 (5-1)，其中 f3是所述第三透镜的焦距。
18.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
-0.6< (R3f-R3r) / (R3f+R3r) <1 (6-1)，其中 R3f是所述第三透镜的物体侧表面的近轴曲率半径，并且 R3r是所述第三透镜的像侧表面的近轴曲率半径。
19.根据权利要求1或2所述的成像透镜，其中，当所述第一至第三透镜的合成屈光力为正时，进一步满足以下条件表达式: -3<f/f5<-0.4 (7-1)，其中 f5是所述第五透镜的焦距。
20.一种成像装置，包括: 根据权利要求1至19中的任何一项所述的成像透镜。
【文档编号】G02B13/00GK203759341SQ201420141285
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】荻野辰之, 长伦生, 石井良明 申请人:富士胶片株式会社