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的顺序，实质上由五个透镜组成：具有正屈光力并且朝向物体侧成凸面的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、第三透镜、具有正屈光力的第四透镜，以及具有负屈光力并且具有带有非球面形状的物体侧表面和像侧表面的第五透镜。此外，成像透镜满足预定条件式。
【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]本实用新型涉及在成像器件，诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)上形成被摄体的光学像的固定焦点的成像透镜，并且涉及在其上安装成像透镜来执行拍摄的成像装置，诸如数码相机、具有照相机的便携式电话、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。
【背景技术】
[0002]近年来， 随着个人计算机在家庭中变得流行，能将有关所拍摄的景物、人物等等的图像信息输入到个人计算机的数码相机已经快速普及。此外，安装有用于输入图像的照相机模块的便携式电话、智能电话或平板终端日益增加。具有成像功能的这种装置使用成像器件，诸如CXD和CMOS。近年来，因为已经微型化成像器件，仍然要求微型化整个成像装置和其上安装的成像透镜。此外，由于包括在成像器件中的像素数量也已经日益增加，因此，还要求增强成像透镜的分辨率和性能。例如，要求对应于5兆像素或更高的高分辨率的性能，或优选地，对应于8兆像素或更高的高分辨率的性能。
[0003]为满足这些要求，能设想成像透镜由作为比较多的透镜数的五个或六个透镜构成。例如，U.S.专利申请公开N0.20120127359 (专利文献I)和韩国专利N0.10-0959687(专利文献2)提出了由五个透镜构成的成像透镜。在专利文献I和2中公开的成像透镜按从物体侧的顺序，实质上由具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、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负屈光力的第五透镜的五个透镜组成。
实用新型内容
[0004]特别地，对用在厚度已经减小的装置，诸如便携式电话、智能电话或平板终端中的成像透镜，减小透镜的全长(total length)的需求越来越多。因此，有必要进一步缩短在专利文献I和2中公开的成像透镜的全长。
[0005]鉴于上述情况，做出了本实用新型，并且本实用新型的目的是提供能在从中心视角到周边视角的范围中，实现高成像性能，同时实现全长的缩短的成像透镜。本实用新型的另一目的是提供能通过其上安装的成像透镜，获得高分辨率的拍摄图像的成像装置。
[0006]本实用新型的成像透镜是一种成像透镜，按从物体侧的顺序，实质上由五个透镜组成:
[0007]具有正屈光力并且朝向物体侧成凸面的第一透镜；
[0008]具有负屈光力的第二透镜；
[0009]第三透镜；
[0010]具有正屈光力的第四透镜；以及
[0011]具有负屈光力并且具有非球面形状的物体侧表面和像侧表面的第五透镜，
[0012]其中，满足下述条件式(I)至(3 ):
[0013]0<f/f45<0.21(1)，[0014]-1.23<f/f2<-0.84 (2)，以及
[0015]-0.074<f/f3<0.01 (3)，其中，
[0016]f是整个系统的焦距，
[0017]f45是第四和第五透镜的合成焦距，
[0018]f2是第二透镜的焦距，并且
[0019]f3是第三透镜的焦距。
[0020]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，优化第一至第五透镜的每一透镜元件的构造。因此，可以实现具有高分辨率性能，同时缩短全长的透镜系统。
[0021 ] 在本实用新型的成像透镜中，表述“实质上由五个透镜组成”是指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屈光力的透镜；不是透镜的光学元件，诸如光阑和玻璃盖(cover glass);机械部件，诸如透镜凸缘、镜筒、成像器件和手抖模糊校正机构等等。当透镜包括非球面表面时，在近轴区域中考虑透镜的表面形状和屈光力的参考符号。
[0022]在本实用新型的成像透镜中，通过采用和满足下述期望构造，可以使光学性能更好。
[0023]在本实用新型的成像透镜中，期望第三透镜的像侧表面和具有最大视角的主光线之间的交点位于第三透镜的像侧表面和光轴之间交点的物体侧上，并且第三透镜的物体侧表面和具有最大视角的主光线之间的交点位于第三透镜的物体侧表面和光轴之间的交点的物体侧上。
[0024]在本实用新型的成像透镜中，期望第五透镜具有朝向物体侧成凸面的弯月形状，其物体侧表面和像侧表面的每一个具有带有至少一个极值点的非球面形状。
[0025]期望本实用新型的成像透镜进一步包括设置在第二透镜的物体侧表面的物体侧上的孔径光阑。
[0026]期望本实用新型的成像透镜满足下述条件式(1-1)至(3-1)的任何一个。应注意至|J，作为期望模式，可以满足条件式(1-1)至(3-1)的任何一个，或可以满足其任意组合。
[0027]0.03<f/f45<0.17 (1-1)
[0028]0.05<f/f45<0.15 (1-2)
[0029]-1.17<f/f2<-0.92 (2-1)
[0030]-1.12<f/f2<-l (2-2)
[0031]-0.074<f/f3<0 (3-1)，其中，
[0032]f是整个系统的焦距，
[0033]f45是第四和第五透镜的合成焦距，
[0034]f2是第二透镜的焦距，并且
[0035]f3是第三透镜的焦距
[0036]本实用新型的成像装置包括本实用新型的成像透镜。
[0037]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，优化每一透镜元件的构造，因此，可以在从中心视角到周边视角的范围中，实现具有高分辨率性能的透镜系统，同时缩短全长。[0038]此外，根据本实用新型的成像装置，输出基于由具有高成像性能的本实用新型的成像透镜形成的光学像的成像信号。因此，可以获得具有高分辨率的拍摄图像。
【专利附图】

【附图说明】
[0039]图1是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子I的成像透镜的第一构造例子的透镜截面视图；
[0040]图2是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子2的成像透镜的第二构造例子的透镜截面视图；
[0041]图3是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子3的成像透镜的第三构造例子的透镜截面视图；
[0042]图4是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子4的成像透镜的第四构造例子的透镜截面视图；
[0043]图5是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子5的成像透镜的第五构造例子的透镜截面视图；
[0044]图6是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子6的成像透镜的第六构造例子的透镜截面视图；
[0045]图7是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子7的成像透镜的第七构造例子的透镜截面视图；
[0046]图8是示例根据本实用新型的实施例且对应于例子8的成像透镜的第八构造例子的透镜截面视图；
[0047]图9是示例根据本实用新型的例子I的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差;
[0048]图10是示例根据本实用新型的例子2的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差；
[0049]图11是示例根据本实用新型的例子3的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差；
[0050]图12是示例根据本实用新型的例子4的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差；
[0051]图13是示例根据本实用新型的例子5的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差；
[0052]图14是示例根据本实用新型的例子6的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差；
[0053]图15是示例根据本实用新型的例子7的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差；
[0054]图16是示例根据本实用新型的例子8的成像透镜的各种像差的像差图，其中，部分A示出了球面像差，部分B示出了像散(场曲)，部分C示出了畸变，并且部分D示出了横向色差；
[0055]图17是示例作为包括根据本实用新型的成像透镜的便携式电话终端的成像装置的图；以及
[0056]图18是示例作为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】
[0057]在下文中，将参考附图，详细地描述本实用新型的实施例。
[0058]图1示出了根据本实用新型的第一实施例的成像透镜的第一构造例子。构造例子对应于稍后所述的第一数值例子(表I和表2)的透镜构造。同样地，图2至8示出了对应于根据稍后所述的第二至第八实施例的成像透镜的第二至第八构造例子的截面图。第二至第八构造例子对应于稍后所述的第二至第八数值例子(表3至表16)的透镜构造。在图1至8中，参考符号Ri表示第i表面的曲率半径，其中，编号i是当最接近物体侧的透镜元件的表面视作第一表面时，随着越接近像侧(成像侧)而顺序增加的序号。参考符号Di表示光轴Zl上的第i表面和第(i+Ι)表面之间的轴上表面间隔。由于各个构造例子在构造上基本上类似，将在图1所示的成像透镜的第一构造例子的基础上进行下述描述，并且根据需要，还将描述图2至8中所示的构造例子。此外，图1至8还示出了来自位于无限远距离处的物点的轴上光线2的光路和在最大视角处的光线3的光路。
[0059]根据本实用新型的实施例的成像透镜L适合用在使用诸如CXD或CMOS的成像器件的各种成像装置中。特别地，成像透镜L适合用在相对小型的移动终端装置，例如，诸如数码相机、带照相机的便携式电话、智能电话、平板终端和PDA中。该成像透镜L沿光轴Z1，按从物体侧的顺序，包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5。
[0060]图17是示例作为根据本实用新型的实施例的成像装置I的便携式电话终端的示意图。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和基于由成像透镜L形成的光学像来输出成像信号的成像器件100 (参见图1)，诸如(XD。成像器件100设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)。
[0061]图18是示例作为根据本实用新型的实施例的成像装置501的智能电话的示意图。根据本实用新型的实施例的成像装置501包括照相机单元541，该照相机单元541包括根据本实施例的成像透镜L和基于由成像透镜L形成的光学像来输出成像信号的成像器件100(参见图1)，诸如(XD。成像器件100设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)。
[0062]基于安装有成像透镜的照相机的构造，各种光学构件CG可以设置在第五透镜L5和成像器件100之间。例如，可以设置平板状光学构件，诸如用于保护成像面和红外截止滤光器的玻璃盖。在这种情况下，例如，可以应用具有诸如红外截止滤光器和ND滤光器的滤光器效果的涂层的平板状玻璃盖，或具有相同效果的材料可以用作光学构件CG。
[0063]替代地，通过将涂层施加到第五透镜L5等等，可以使第五透镜L5等等具有类似于光学构件CG的效果，而不使用光学构件CG。因此，可以降低部件的数量，并且缩短全长。
[0064]此外，期望成像透镜L包括设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上的孔径光阑St。由于孔径光阑St以这种方式设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上，特别是成像区的周边部分中，可以防止通过光学系统并且入射在成像面(成像器件)上的光线的入射角变大。为进一步增强该效果，更期望将孔径光阑St设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧。其中，表述“设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上”是指孔径光阑在光轴方向中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相同或位于交点的物体侧上。同样地，表述“设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上”是指孔径光阑在光轴方向中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相同或位于交点的物体侧上。
[0065]此外，当孔径光阑St设置在光轴中的第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上时，期望孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上。当孔径光阑St以这种方式设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上时，可以缩短包括孔径光阑St的成像透镜的全长。根据第一至第八实施例的成像透镜(参见图1至图8)是孔径光阑St设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上，以及孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上的构造例子。然而，本实用新型不限于这些实施例，并且孔径光阑St可以设置在第一透镜LI的表面的顶点的物体侧上。与孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧的情形相t匕，就确保周边光量而言，孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的物体侧的布置稍微不利。然而，该布置能以更期望的方式，防止通过光学系统和入射到成像面(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。应注意到在此所示的孔径光阑St不一定表示其大小或形状，而是表示其在光轴Zl上的位置。
[0066]在成像透镜L中，第一透镜LI在光轴附近具有正屈光力，并且在光轴附近朝向物体侧成凸面。通过使第一透镜LI在光轴附近朝向物体侧成凸面，可以缩短全长。此外，如第一至第八实施例中所示，通过以非球面形状形成第一透镜LI，可以适当地校正球面像差。
[0067]第二透镜L2在光轴附近具有负屈光力。因此，可以令人满意地校正当光线通过第一透镜LI时引起的球面像差和纵向色差。此外，如在第一至第八实施例中所示，期望第二透镜L2在光轴附近朝向像侧成凹面。在这种情况下，可以适当地缩短全长。如在第三实施例中所示，第二透镜L2可以在光轴附近具有朝向像侧成凹面的弯月形状。在这种情况下，使第二透镜L2的后侧主点的位置设定为接近物体侧，由此可以更适当地缩短全长。此外，如在第一、第二和第四至第八实施例中所示，第二透镜L2在光轴附近可以具有双凹形状。
[0068]第三透镜L3在光轴附近可以具有负屈光力或正屈光力，只要该透镜能以良好平衡来校正当光线通过第一透镜LI和第二透镜L2时引起的各种像差。第一至第四和第六至第八实施例是使第三透镜L3形成在光轴附近具有负屈光力的构造例子。第五实施例是使第三透镜L3在光轴附近形成具有正屈光力的构造例子。通过使第三透镜L3在光轴附近具有正屈光力，可以适当地校正球面像差。
[0069]此外，期望第三透镜L3的焦距的绝对值I f3 I设定成第一至第五透镜LI至L5的焦距的绝对值|fl|至|f5|中的最大值。在这种情况下，可以更适当地减轻第三透镜L3的表面形状的变化对整个系统的焦距f的影响，由此可以灵活地设计第三透镜L3来具有适用于校正各种像差的表面的形状。[0070]此外，如第一实施例所示，第三透镜L3可以在光轴附近具有双凹形状，如在第二和第三实施例中所示，第三透镜L3可以在光轴附近具有朝向像侧成凸面的弯月形状，并且如在第四至第八实施例中所示，第三透镜L3可以在光轴附近具有朝向像侧成凹面的弯月形状。当第三透镜L3在光轴附近具有朝向像侧成凹面的弯月形状时，能将第三透镜L3的后侧主点的位置设定成接近物体侧，由此，可以适当地缩短全长。
[0071]此外，关于第三透镜L3的表面，期望第三透镜L3的像侧表面与具有最大视角的主光线之间的交点位于第三透镜L3的像侧表面和光轴之间的交点的物体侧上，并且第三透镜L3的物体侧表面和具有最大视角的主光线之间的交点位于第三透镜L3的物体侧表面和光轴之间的交点的物体侧上。在这种情况下，可以适当地校正球面像差和像散，并且可以在中心视角到周边视角的范围中实现高分辨率性能。
[0072]如第一和第四至第八实施例所示，当第三透镜L3形成为在光轴附近朝向像侧成凹面时，通过使第三透镜L3的像侧面具有带有至少一个极值点的非球面形状，第三透镜L3的像侧表面和具有最大视角的主光线之间的交点能位于第三透镜L3的像侧表面和光轴之间的交点的物体侧上，并且第三透镜L3的像侧表面的极值点可以设置在第三透镜L3的像侧表面与具有最大视角的主光线之间的交点在第三透镜L3的径向中的内侧的任意位置上。
[0073]如在第四至第八实施例中所示，当第三透镜L3形成为在光轴附近朝向物体侧成凸面时，通过使第三透镜L3的物体侧表面具有带有至少一个极值点的非球面形状，能使第三透镜L3的物体侧表面和具有最大视角的主光线之间的交点位于第三透镜L3的物体侧表面和光轴之间的交点的物体侧上，并且能将第三透镜L3的物体侧表面的极值点设置在第三透镜L3的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交点在第三透镜L3的径向中的内侧的任何位置。
[0074]在根据第一至第四以及第六至第八实施例的成像透镜中，第一透镜LI在光轴附近具有正屈光力，并且第二透镜L2和第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力。因此，能使由第一至第三透镜LI至L3构成的透镜组(在下文中，称为第一透镜组)具有远摄型构造。在该构造中，具有正屈光力的第一透镜LI设置在物体侧上，并且具有负屈光力的第二透镜L2和第三透镜L3设置在像侧。因此，使由第一至第三透镜LI至L3构成的第一透镜组的后侧主点的位置设定成靠近物体侧，由此可以适当地缩短全长。
[0075]如在第一至第八实施例中所示，期望第四透镜L4在光轴附近具有朝向像侧成凸面的弯月形状。由此，与第四透镜L4在光轴附近朝向物体侧成凹面的情形相比，可以减少光入射在第四透镜L4的物体侧表面上的入射角，并且可以抑制各种像差出现。因此，可以适当地校正易于由全长缩减而引起的畸变(畸变像差)、横向色差和像散。
[0076]第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力。如上所述，通过使第四透镜L4在光轴附近具有正屈光力并使第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力，能使由第四透镜L4和第五透镜L5形成的透镜组(在下文中，称为第二透镜组)具有远摄型构造。因此，能使第二透镜组的后侧主点的位置设定成靠近物体侧，由此可以适当地缩短全长。
[0077]期望第五透镜L5在光轴附近具有朝向物体侧成凸面的弯月形状，并且其物体侧表面和像侧表面的每一个具有带有至少一个极值点的非球面形状。因此，易于使第五透镜L5的后侧主点的位置设定为进一步靠近物体侧，由此可以适当地缩短全长。由于第四透镜L4在光轴附近朝向像侧成凸面，并且第五透镜L5在朝向物体侧成凹面，可以使第四透镜L4和第五透镜L5之间的间隔小于在第五透镜L5朝向物体侧成凸面的情况下的间隔。因此，有利于缩短全长。
[0078]此外，使第五透镜L5的像侧表面和物体侧表面形成为非球面。此外，如第一至第八实施例所示，第五透镜L5在光轴附近具有朝向像侧成凹面并且在像侧表面上带有至少一个极值点的非球面形状。通过使第五透镜L5在光轴附近具有朝向像侧成凹面并且在像侧表面上带有至少一个极值点的非球面形状，可以令人满意地校正场曲，同时抑制正方向中的畸变出现(畸变像差)，由此可以在从中心视角到周边视角的范围中实现高分辨率性能。能使第五透镜L5的像侧表面的极值点设置在第五透镜L5的像侧表面与具有最大视角的主光线之间的交点在第五透镜L5的径向中的内侧上的任意位置。为了进一步增强该效果，如在第一至第八实施例中所示，期望第五透镜L5的物体侧表面也形成为具有极值点的非球面表面。
[0079]应注意到，在本说明书中，“极值点”是指当透镜表面上的点由(r，fx(r))表示时，函数fx(r)处于最大值或最小值的点。其中，在垂直于光轴的方向中与光轴的距离为r(r>0)，并且表示位于距离r处的光轴方向上的位置的函数是fx(r)。本说明书的各个实施例的所有极值点均是切面垂直于光轴的极值点。
[0080]此外，通过使第五透镜L5朝向像侧成凹面并且使第五透镜L5的像侧表面具有带有极值点的非球面形状，尤其是在成像区的周边部分，可以防止通过光学系统并且入射在成像面(成像器件)的光线的入射角变大。应注意到，在此所述的成像区的周边部分是指在径向上的高度的约60%的外侧。其中，高度是具有最大视角的主光线和表面之间的交点距离光轴的高度。
[0081]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，优化第一至第五透镜LI至L5的每一透镜元件的构造。因此，可以实现具有高分辨率性能的透镜系统，同时缩短其全长。
[0082]根据成像透镜L，将所有五个透镜构造成划分成包括第一至第三透镜LI至L3的第一透镜组和包括第四透镜L4和第五透镜L5的第二透镜组，并且如上所述，第一透镜组和第二透镜组分别构造成远摄型。因此，可以适当地实现全长的缩短。
[0083]在成像透镜L中，为了增强其性能，期望第一至第五透镜LI至L5的至少一个表面形成为非球面。
[0084]此外，期望构成成像透镜L的透镜LI至L5的每一个不是形成为胶合透镜，而是单透镜。原因在于与透镜LI至L5的任何一个形成为胶合透镜相比，由于非球面的数量增加，增加每一透镜的设计自由度，并且可以适当地实现全长的缩短。
[0085]此外，例如，如在根据第一至第八实施例的成像透镜中，当将成像透镜L的第一至第五透镜LI至L5的每一透镜构造设定成使得总视角等于或大于60度时，能将该成像透镜适当地应用于通常用在近距离拍摄中的便携式电话终端等等。
[0086]接着，将详细地描述如上所述构造的成像透镜L的条件式的效果和优点。应注意到成像透镜L满足稍后所述的条件式(1)、(2)和(3)。此外，关于稍后所述的除条件式(I)、(2 )和(3 )外的条件式(条件式(1-1)至(3-1)，期望成像透镜L满足条件式的任何一个或任意组合。期望根据用于成像透镜L所需的因子，适当地选择待满足的条件式。[0087]首先，整个系统的焦距f和第四与第五透镜L4和L5的合成焦距满足下述条件式(I)。
[0088]0<f/f45<0.21 (I)
[0089] 条件式(I)定义整个系统的焦距f与第四和第五透镜L4和L5的合成焦距f45的比值的期望数值范围。通过保持第四和第五透镜L4和L5的正屈光力，使得f/f45大于条件式(I)的下限，尤其在中间视角，可以更适当地防止通过光学系统并且入射在成像面(成像器件)上的光线的入射角变大。此外，可以适当地校正畸变(畸变像差)和横向色差。此外，通过保持第四和第五透镜L4和L5的正合成屈光力，使得f/f45小于条件式(I)的上限，有利于缩短全长。为了进一步增强该效果，更期望满足条件式(1-1)，甚至更期望满足条件式(1-2)。
[0090]0.03<f/f45<0.17 (1-1)
[0091 ] 0.05<f/f45<0.15 (1-2)
[0092]此外，整个系统的焦距f和第二透镜L2的焦距f2满足下述条件式(2)。
[0093]-1.23<f/f2<-0.84(2)
[0094]条件式(2)定义整个系统的焦距f与第二透镜L2的焦距f2的比值的期望数值范围。通过保持第二透镜L2的负屈光力，使得f/f2大于条件式(2)的下限，第二透镜L2的负屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过强，由此有利于缩短全长。通过确保第二透镜L2的负屈光力，使得f/f2小于条件式(2)的上限，第二透镜L2的负屈光力相对于整个系统的屈光力不会变得过弱，因此，可以适当地校正球面像差和纵向色差。此外，为了进一步增强该效果，期望满足条件式(2-1)，甚至更期望满足条件式(2-2 )。
[0095]-1.17<f/f2<-0.92 (2-1)
[0096]-1.12<f/f2<-l(2-2)
[0097]此外，整个系统的焦距f和第三透镜L3的焦距f3满足条件式(3)。
[0098]-0.074<f/f3<0.01(3)
[0099]条件式(3)定义整个系统的焦距f与第三透镜L3的焦距f3的比值的期望数值范围。通过保持第三透镜L3的负屈光力，使得f/f3大于条件式(3)的下限，第三透镜L3的负屈光力不会变得过强，有利于缩短全长。通过保持第三透镜L3的负屈光力，使得f/f3小于条件式(3)的上限，可以令人满意地校正球面像差。此外，为了进一步增强该效果，更期望满足条件式(3_1)。
[0100]-0.074<f/f3<0 (3-1)
[0101]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，优化每一透镜的构造。因此，可以实现具有高分辨率性能同时缩短其全长的透镜系统。
[0102]如在上述成像透镜中，在专利文献I或专利文献2中公开的透镜系统也是按从物体侧顺序，实质上由:具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、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负屈光力的第五透镜组成，并且该透镜系统由包括第一至第三透镜的远摄型第一透镜组和包括第四透镜和第五透镜的远摄型第二透镜组构成。然而，在专利文献I或专利文献2公开的透镜系统中，未适当地设定由第四透镜和第五透镜构成的第二透镜组的屈光力。因此，未充分地缩短其全长。例如，假定从第一透镜的物体侧表面到像平面的光轴的距离(成像透镜的全长)为L并且整个系统的焦距为f，在专利文献I中，L/f的比值为约1.25至1.73，并且在专利文献2中为约1.20至1.22。
[0103]相反，根据成像透镜L，如在条件式(I)中所示，适当地设定由第四透镜L4和第五透镜L5构成的第二透镜组的正屈光力，以便相对于整个系统的屈光力不会变得过强。因此，能以良好平衡设定由第一至第三透镜LI至L3构成的第一透镜组的屈光力的第二透镜组的屈光力的每一个，以不会变得比所需要的过强。因此，可以适当地缩短全长，同时令人满意地校正各种像差。例如，在第一至第八实施例中，上述L/f为1.13至1.15。
[0104]通过适当地满足期望条件，可以实现较高成像性能。此外，根据本实施例的成像装置，输出基于由根据本实施例的高性能成像透镜形成的光学像的成像信号。因此，可以在从中心视角到周边视角的范围中，获得具有高分辨率的拍摄图像。
[0105]接着，将描述根据本实用新型的实施例的成像透镜的具体数值例子。在下文中，将集中地描述多个数值例子。
[0106]下面将给出的表1和表2示出对应于图1中所示的成像透镜的构造的具体透镜数据。具体地，表1示出了基本透镜数据，并且表2示出了有关非球面的数据。在表1所示的透镜数据中，球面编号Si的列示出了例子I的成像透镜的第i表面的表面编号。最接近物体侧的透镜元件的表面是第一表面(孔径光阑St是第一表面)，并且表面编号朝像侧顺序地增加。曲率半径Ri的列示出了对应于图1中的参考符号Ri的、从物体侧起的第i表面的曲率半径的值(mm)。同样地，轴上表面间隔Di的列示出了从物体侧起在光轴上第i表面Si和第(i+Ι)表面Si+Ι之间在光轴上的间隔。Ndj的列示出了对d线(587.56nm),从物体侧起的第j光学元件的折射 率的值。vdj的列示出对d线,从物体侧起的第j光学元件的阿贝数的值。
[0107]在根据例子I的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5的每一个的两个表面均是非球面的。在表1所示的基本透镜数据中，将这些非球面的曲率半径表示为光轴附近的曲率半径(近轴曲率半径)的数值。
[0108]表2示出了根据例子I的成像透镜系统的非球面数据。在表示为非球面数据的数值中，参考符号“E”是指在此之后的数值是具有基数为10的“指数”，并且具有基数10并由指数函数表示的该数值乘以“E”前的数值。例如，这是指“1.0E-02”是“1.0X1.0_2”。
[0109]作为非球面数据，示出了由下述表达式(A)表示的非球面表达式中的系数Ai和KA的值。具体地，Z表示从离光轴的高度h的非球面的点到与非球面的顶点接触的平面(垂直于光轴的平面)的垂线的长度(mm)。
[0110]Z=C.h2/{l+(l-KA.C2.h2)1/2} + XAi.Iii(A)
[0111]其中，Z是非球面的深度(mm)，
[0112]h是从光轴到透镜表面的距离(高度)(mm)，
[0113]C是近轴曲率=1/R
[0114](1?:近轴曲率半径)，
[0115]Ai是第i阶非球面系数(i是等于或大于3的整数)，并且
[0116]KA是非球面系数。
[0117]如在根据上述例子I的成像透镜中，表3至16示出了对应于图2至8所示的成像透镜的构造的、作为例子2至8的具体透镜数据。在根据例子I至8的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5的每一个的两个表面均是非球面。
[0118]图9的部分A至部分D分别示出了例子I的成像透镜中，球面像差、像散(场曲)、畸变(畸变像差)和横向色差(放大率的色差)。示例球面像差、像散(场曲)和畸变(畸变像差)的每一像差图示出了对于作为基准波长的d线(波长587.56nm)的像差。球面像差图和横向色差图还示出了对于F线(波长486.1nm)和C线(波长656.27nm)的像差。球面像差图还示出了对于g线(波长435.83nm)的像差。在像散图中，实线指示矢状方向(S)中的像差，并且虚线指示切线方向(T)中的像差。
[0119]同样地，图9的部分A至D至图16的部分A至D示出了例子2至8的成像透镜的
各种像差。
[0120]表17集中地示出根据本实用新型的例子I至8的条件式(I)和(3)的值。在表17中，Fn0.是F数，f是整个系统的焦距，Bf是从最接近像侧的透镜的像侧表面到像平面的在光轴上的距离(Bf对应于后焦距)，L是从第一透镜LI的物体侧表面到像平面的光轴上的距离，并且2ω是总视角。Bf是空气换算长度，S卩，指示通过空气换算光学构件PP的厚度计算的值。同样地，L的后焦距部分使用空气换算长度。如能从表17看出，所有例子I至8满足条件式(I)和(3)。
[0121]应注意到各个表示出了四舍五入到预定小数位的数值。关于数值的单位，“° ”用于角度，并且用于长度。然而，那些仅是例子，可以使用其他适当的单位，因为光学系统即使当成比例放大或缩小时也具有相同的光学性能。
[0122]如能从上述数值数据和像差图看出，在每一例子中，实现高成像性能，同时缩短全长。
[0123]本实用新型的成像透镜不限于上述实施例和例子，并且可以修改成各种形式。例如，透镜元件的曲率半径、轴上表面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数等等的值不限于数值例子中所示的值，并且可以具有不同的值。
[0124]此外，在所有例子的每一个的描述中，前提是使用具有固定焦点的成像透镜，但也可以采用焦点可调整的构造。例如，可以以通过扩展整个透镜系统或通过在光轴上移动一些透镜而使自动对焦是可能的方式来构造成像透镜。而且，本实用新型的成像透镜可以被配置成，使得在于光轴附近形成为弯月形状的每个透镜中，将在光轴附近弯月形状的曲率半径的绝对值较大的表面设定为平面的。换句话说，在光轴附近被形成为弯月形状的透镜可以是平凸透镜或者平凹透镜，所述平凸透镜或者平凹透镜的弯月形状的曲率半径的绝对值较大的表面是平面。
[0125][表 I]
[0126]例子I
【权利要求】
1.一种成像透镜，按从物体侧的顺序，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朝向物体侧成凸面； 第二透镜，所述第二透镜具有负屈光力； 第三透镜； 第四透镜，所述第四透镜具有正屈光力；以及 第五透镜，所述第五透镜具有负屈光力并且具有非球面形状的物体侧表面和像侧表面， 其中，满足下述条件式(I)至(3): 0<f/f45<0.21(1)， -1.23<f/f2<-0.84 (2)，以及 -0.074<f/f3<0.01 (3)，其中， f是整个系统的焦距， f45是所述第四和第五透镜的合成焦距， f2是所述第二透镜的焦距，并且 f3是所述第三透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，进一步满足下述条件式:
0.03<f/f45<0.17 (1-1)。
3.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，进一步满足下述条件式:
-0.074<f/f3<0 (3-1)。
4.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，进一步满足下述条件式:
0.05<f/f45<0.15 (1-2)。
5.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第三透镜的像侧表面与具有最大视角的主光线之间的交点位于所述第三透镜的像侧表面与光轴之间的交点的物体侧上，并且所述第三透镜的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交点位于所述第三透镜的物体侧表面与光轴的交点的物体侧上。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的成像透镜，其中，所述第五透镜具有朝向物体侧成凸面的弯月形状，所述第五透镜的物体侧表面和像侧表面的每一个具有带有至少一个极值点的非球面形状。
7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的成像透镜，其中，进一步满足下述条件式: -1.17<f/f2<-0.92 (2-1)。
8.根据权利要求7所述的成像透镜，其中，进一步满足下述条件式:
-1.12<f/f2<-l (2-2)。
9.根据权利要求1至5中的任何一项所述的成像透镜，进一步包括设置在所述第二透镜的物体侧表面的物体侧上的孔径光阑。
10.一种成像装置，包括: 根据在权利要求1至9中的任何一项所述的成像透镜。
【文档编号】G02B13/00GK203773144SQ201420151714
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】米山一也, 长伦生, 小池和己 申请人:富士胶片株式会社