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。成像透镜从物体侧开始按顺序，实质上由五个透镜组成：具有正屈光力且具有朝着物体侧成凸面的弯月形状的第一透镜、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且具有其像侧表面具有极值点的非球面形状的第五透镜。此外，成像透镜满足预定条件表达式。
【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]本实用新型涉及一种固定焦点成像透镜，其在成像器件上形成被摄体的光学像，该成像器件诸如电荷耦合器件(CXD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)，并且涉及一种成像装置，诸如数码相机、具有照相机的蜂窝式电话、移动信息终端(PDA:个人数字助理)、智能电话、平板电脑终端以及移动游戏机，成像透镜被安装在其上面以执行拍摄。
【背景技术】
[0002]随着个人计算机在家庭中变得流行，能够向个人计算机中输入关于被拍照场景、人等的图像信息的数码相机已快速传播。此外，其中安装有用于输入图像的照相机模块的蜂窝式电话、智能电话或平板电脑终端已经增加。具有成像功能的此类装置使用成像器件，诸如C⑶和CMOS。最近，由于成像器件已被小型化，所以还需要使成像装置和安装在其上面的成像透镜整体上小型化。此外，由于包括在成像器件中的像素的数目也已增加，所以需要增强成像透镜的分辨率和性能。流，需要对应于5兆像素或更高的高分辨率的性能以及优选地对应于8兆像素或更高的高分辨率的性能。
[0003]为了满足此类需要，能够考虑成像透镜由五个或六个透镜构成，其为相对大量的透镜。例如，美国专利申请公开N0.2013021680 (专利文献I)和美国专利申请公开N0.2013057968 (专利文献2)提出了一种由五个透镜构成的成像透镜。在专利文献I和2中公开的成像透镜从物体侧开始按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。
实用新型内容
[0004]特别地，对于在其厚度已被减小的诸如蜂窝式电话、智能电话或平板电脑终端之类的器件中使用的成像透镜而言，减小透镜的全长(total length)的需求已越来越增加。因此，必须进一步减小在专利文献I和2中公开的成像透镜的全长。
[0005]鉴于上述情况完成了本实用新型，并且其目的是提供一种成像透镜，其能够在实现其全长的减小的同时实现在从中心视角至外围视角范围内的高成像性能。本实用新型的另一目的是提供一种成像器件，其能够通过安装在其上面的成像透镜来获得具有高分辨率的拍摄图像。
[0006]本实用新型的成像透镜是从物体侧开始按顺序实质上由以下五个透镜组成的成像透镜:
[0007]第一透镜，其具有正屈光力且具有朝着物体侧成凸面的弯月形状；
[0008]第二透镜，其具有负屈光力；
[0009]第三透镜，其具有负屈光力；
[0010]第四透镜，其具有正屈光力；以及
[0011]第五透镜，其具有负屈光力并具有其像侧表面具有极值点的非球面形状，[0012]其中，满足以下条件表达式(I):
[0013]-l<f/f45<-0.105 (1)，其中
[0014]f是整个系统的焦距，以及
[0015]f45是第四和第五透镜的合成焦距。
[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，第一至第五透镜的每个透镜元件的配置被优化。因此，可以在减小其全长的同时实现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，措辞“实质上由五个透镜组成”意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不具有屈光力的透镜；不是透镜的诸如光阑和盖玻璃之类的光学元件；机械部件，诸如透镜法兰、镜筒、成像器件和手抖动校正机构等。当透镜包括非球面时，在近轴区中考虑表面形状的参考符号和透镜的屈光力。
[0018]在本实用新型的成像透镜中，通过采用并满足以下期望配置，可以使得其光学性能更好。
[0019]在本实用新型的成像透镜中，期望的是在第一至第五透镜的各焦距的绝对值之中，第三透镜的焦距的绝对值最大。
[0020]在本实用新型的成像透镜中，期望的是第四透镜的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于第四透镜的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧。
[0021 ] 在本实用新型的成像透镜中，期望的是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叉点位于第三透镜的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧。
[0022]在本实用新型的成像透镜中，期望的是第二透镜朝着像侧成凹面。
[0023]期望的是本实用新型的成像透镜满足以下条件表达式(1-1)至(2-2)中的任何一个。应注意的是作为期望模式，可满足条件表达式(1-1)至(2-2)中的任何一个，或者可以满足其任意组合。
[0024]-0.9<f/f45<-0.105 (1-1),
[0025]-0.8<f/f45<-0.1 (1-2),
[0026]0.02<D6/f<0.3 (2),
[0027]0.03<D6/f<0.2 (2-1)，以及
[0028]0.04<D6/f<0.18 (2-2)，其中
[0029]f是整个系统的焦距，
[0030]f45是第四透镜和第五透镜的合成焦距，以及
[0031]D6是第三透镜在光轴上的厚度。
[0032]本实用新型的成像器件包括本实用新型的成像透镜。
[0033]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，每个透镜元件的配置被优化，并且特别地，适当地形成了第五透镜的形状。因此，可以在减小其全长的同时实现具有在从中心视角至外围视角范围内的高分辨率性能的透镜系统。
[0034]此外，根据本实用新型的成像器件，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，可以以高分辨率获得拍摄图像。
【专利附图】

【附图说明】[0035]图1是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例I的成像透镜的第一配置示例的透镜截面图；
[0036]图2是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例2的成像透镜的第二配置示例的透镜截面图；
[0037]图3是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例3的成像透镜的第三配置示例的透镜截面图；
[0038]图4是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例4的成像透镜的第四配置示例的透镜截面图；
[0039]图5是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例5的成像透镜的第五配置示例的透镜截面图；
[0040]图6是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例6的成像透镜的第六配置示例的透镜截面图；
[0041]图7是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例7的成像透镜的第七配置示例的透镜截面图；
[0042]图8是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例8的成像透镜的第八配置示例的透镜截面图；
[0043]图9是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例9的成像透镜的第九配置示例的透镜截面图；
[0044]图10是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例10的成像透镜的第十配置示例的透镜截面图；
[0045]图11是图示出根据本实用新型的实施例且对应于示例11的成像透镜的第十一配置示例的透镜截面图；
[0046]图12是图示出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示出了横向色像差；
[0047]图13是图示出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示出了横向色像差；
[0048]图14是图示出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示出了横向色像差；
[0049]图15是图示出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示出了横向色像差；
[0050]图16是图示出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示出了横向色像差；
[0051]图17是图示出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示出了横向色像差；
[0052]图18是图示出根据本实用新型的示例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示出了横向色像差；
[0053]图19是图示出根据本实用新型的示例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示出了横向色像差；
[0054]图20是图示出根据本实用新型的示例9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示出了横向色像差；
[0055]图21是图示出根据本实用新型的示例10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示出了横向色像差；
[0056]图22是图示出根据本实用新型的示例11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示出了横向色像差；
[0057]图23是图示出作为包括根据本实用新型的成像透镜的蜂窝式电话终端的成像器件的图；以及
[0058]图24是图示出作为包括根据本实用新型的成像透镜的智能电话的成像器件的图。
【具体实施方式】
[0059]在下文中，将参考附图来详细地描述本实用新型的优选实施例。
[0060]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配置示例。该配置示例对应于稍后将描述的第一数值示例(表I和表2)的透镜配置。同样地，图2至11示出了对应于根据稍后将描述的根据第二至第十一实施例的成像透镜的第二至第十一配置示例的截面。第二至第十一配置示例对应于稍后将描述的第二至第十一数值示例(表3至22)的透镜配置。在图1至11中，附图标记Ri表示第i表面的曲率半径，其中，数字i是当认为最接近于物体侧的透镜元件的表面是第一表面时随着其变得更接近于像侧(成像侧)而连续增加的有序数。附图标记Di表示光轴Zl上的第i表面与第(i+Ι)表面之间的轴上表面间隔。由于各配置示例在配置方面是基本上类似的，所以将基于图1中所示的成像透镜的第一配置示例来给出以下描述，并且还将根据需要来描述图2至11中所示的配置示例。此外，图1至11还示出了来自无穷远处的物体点的轴上光线2和最大视角处的光线3的光路。
[0061]根据本实用新型的实施例的成像透镜L适合于在使用诸如CXD和CMOS之类的成像器件的各种成像装置中使用。尤其是，成像透镜L适合于在相对小尺寸的移动终端装置中使用，例如，诸如数码相机、具有照相机的蜂窝式电话、智能电话、平板终端以及PDA。此成像L沿着光轴Zl从物体侧起依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5。[0062]图23是图示出蜂窝式电话终端的示意图，其为根据本实用新型的实施例的成像装置I。根据本实用新型的成像装置I包括根据本实施例的成像透镜L和诸如CXD的成像器件100 (参考图1),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被设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)处。
[0063]图24是图示出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器件501包括照相机单元541，其包括根据本实施例的成像透镜L和诸如CXD的成像器件100 (参考图1)，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被设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)处。
[0064]可基于成像透镜被安装在其上面的照相机的配置将各种光学构件CG设置在第五透镜L5与成像器件100之间。例如，可设置平板状光学构件，诸如用于保护成像表面的盖玻璃和红外线截止滤波器。在这种情况下，例如，可使用已向其施加具有诸如红外线截止滤波器和ND滤波器之类的滤波器的效果的涂层的平板状盖玻璃或具有相同效果的材料作为光学构件CG。
[0065]替换地，可通过在不使用光学构件CG的情况下向第五透镜L5等施加涂层来向第五透镜L5给予类似于光学构件CG的效果。从而，可以减少部件的数目，并减小全长。
[0066]此外，期望的是成像透镜L包括设置在第二透镜L的物体侧表面的物体侧的孔径光阑St。由于孔径光阑St以这样的方式被设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧，尤其是在成像区域的外围部分中，可以防止通过光学系统并入射到成像表面(成像器件)上的光线的入射角变大。为了进一步增强此效果，更期望的是将孔径光阑St设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧。在这里，措辞“设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧”意指孔径光阑在光轴方向上的位置与轴上边缘光线与第二透镜L2的物体侧表面之间的交叉点相同，或者位于交叉点的物体侧。同样地，措辞“设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧”意指在光轴方向上的孔径光阑的位置与在轴上边缘光线和第一透镜LI的物体侧表面之间的交叉点相同，或者位于交叉点的物体侧。
[0067]此外，当将孔径光阑St设置在光轴中的第一透镜LI的物体侧表面的物体侧时，期望的是应将孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧。当将孔径光阑以这样的方式设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧时，可以减小包括孔径光阑St的成像透镜的全长。根据第一至第七和第十至第十一实施例(参考图1至7和10至11)的成像透镜是将孔径光阑设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧并将孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧的配置示例。然而，本实用新型不限于实施例，并且可将孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的物体侧。与将孔径光阑设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧的情况下相比，将孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的物体侧的布置在保证外围光量方面略微不利。然而，该布置能够以更期望的方式防止通过光学系统并入射到成像表面(成像器件)上的光线的入射角在成像区域的外围部分中变大。应注意的是本文所示的孔径光阑St不一定表示其尺寸或形状，而是示出其在光轴Zl上的位置。
[0068]作为根据图8和9中所示的第八和第九实施例的成像透镜，可在光轴方向上将孔径光阑St设置在第一透镜LI与第二透镜L2之间。在这种情况下，可以令人满意地校正场曲。当在光轴方向上将孔径光阑St设置在第一透镜LI与第二透镜L2之间时，与在光轴方向上将孔径光阑St设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧的情况相比，此布置在保证远心性，亦即使得主光线平行到该主光线被视为光轴的程度(在成像表面上设定其入射角，使得该角度近似为零)方面是不利的。因此，通过应用最近随着成像器件技术发展的进步而实现且其中与在常规成像器件中相比更加减少由于入射角增加而引起的光接收效率的劣化和混色的发生的成像器件，可以实现最佳光学性能。
[0069]在成像透镜L中，第一透镜LI具有正屈光力，并且在光轴附近具有朝向像侧成凹面的弯月形状。通过以在光轴附近朝着像侧成凹面的弯月形状来形成第一透镜LI，能够将第一透镜LI的后侧主点的位置设定成接近于物体侧，并且因此可以适当地减小全长。此夕卜，如在第一至第十一实施例中所示，通过以非球面形状来形成第一透镜LI，可以适当地校正球面像差。
[0070]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像差。此外，第二透镜L2可在光轴附近朝着像侧成凹面。在这种情况下，由于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像差，所以很容易减小全长。此外，如第一、第二和第六至第十实施例中所示，第二透镜L2可在光轴附近具有双凹形状。在这种情况下，可以在令人满意地校正色像差的同时抑制高阶球面像差的发生。此外，如第三和第四实施例中所示，第二透镜L2可在光轴附近具有朝着像侧成凹面的弯月形状。当以在光轴附近朝着像侧成凹面的弯月形状来形成第二透镜L2时，能够将第二透镜L2的后侧主点的位置设定成接近于物体侧，并且因此可以适当地减小全长。此外，如第五和第十一示例中所示，第二透镜L2可在光轴附近具有朝着物体侧成凹面的弯月形状。在这种情况下，可以在令人满意地校正色像差的同时抑制像散的发生。
[0071]第三透镜L3具有负屈光力。此外，期望的是将第三透镜L3的焦距的绝对值|f3设定成第一至第五透镜LI至L5的焦距的绝对值|fl|至|f5|之间的最大值。在这种情况下，可以更适当地减少第三透镜L3的表面形状的变化对整个系统的焦距f的影响，并且因此能够将第三透镜L3灵活地设计成具有适合于校正各种像差的表面形状。
[0072]此外，期望的是第三透镜L3的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于第三透镜L3的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧。从而，与第三透镜L3的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于第三透镜L3的物体侧表面与光轴之间的交叉点的像侧的情况相比，可以进一步减小离轴光线到第三透镜L3的物体侧表面的入射角，并且因此可以在抑制像散的发生的同时以良好的平衡来校正球面像差。
[0073]为了进一步增强以上效果，如第一至第十一实施例中所示，期望的是第三透镜L3的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于第三透镜L3的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧，并且期望的是第三透镜L3的两个表面具有非球面形状。在这种情况下，根据在光线在光轴的附近通过第一透镜LI和第二 L2的同时发生的诸如球面像差之类的像差，能够适当地校正像差的表面形状是可适当选择的。因此，可以在抑制像散的发生的同时以良好的平衡来进一步校正球面像差。另外，如第一至第八实施例和第十一实施例中所示，第三透镜L3可在光轴附近具有朝向像侧成凸面的弯月形状。当第三透镜L3在光轴附近具有朝着像侧成凸面的弯月形状时，可以适当地抑制像散的发生。此外，如第九和第十实施例中所示，第三透镜L3可在光轴附近具有朝着像侧成凹面的弯月形状。当第三透镜L3在光轴附近具有朝着像侧成凹面的弯月形状时，能够更适当地将第三透镜L3的后侧主点的位置设定成接近于物体侧，并且因此可以适当地减小全长。
[0074]第四透镜L4在光轴附近具有正屈光力。此外，期望的是第四透镜L4的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于第四透镜L4的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧。从而，与第四透镜L4的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于第四透镜L4的物体侧表面与光轴之间的交叉点的像侧的情况相比，可以进一步减小离轴光线到第四透镜L4的物体侧表面的入射角，并且因此可以在抑制像散的发生的同时以良好的平衡来校正球面像差。
[0075]为了进一步增强上述效果，如第一至第八、第十和第十一实施例中所示，期望的是第四透镜L4的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于第四透镜L4的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧，并且期望的是第四透镜L4的两个表面具有非球面形状。在这种情况下，根据在光线在光轴附近通过第一至第三LI至L4的同时发生的诸如球面像差之类的像差，能够适当地校正像差的表面形状是可适当选择的。因此，可以在抑制像散的发生的同时以良好的平衡来校正球面像差。另外，如第七实施例中所示，第四透镜L4可在光轴附近具有朝着像侧成凹面的弯月形状。在这种情况下，可以适当地抑制像散的发生。此外，如第五和第六实施例中所示，第四透镜L4可在光轴附近具有双凸形状。在这种情况下，可以令人满意地校正球面像差。此外，如第一至第四实施例和第八至第十一实施例中所示，第四透镜L4可在光轴附近具有朝向像侧成凸面的弯月形状。在这种情况下，可以适当地抑制像散的发生。
[0076]第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力。通过使得被设置成最接近于成像透镜的像平面侧的第五透镜L5具有负屈光力，可以适当地减小全长。此外，由于具有负屈光力的第五透镜L5被设置在具有正屈光力的第四透镜L4的像侧，所以可以适当地校正横向色像差和场曲。此外，如第一、第三、第四、第九和第十一实施例中所示，期望的是第五透镜L5在光轴附近具有双凹形状。在这种情况下，可以采用其中第五透镜L5在不使得第五透镜L5的两个表面的曲率大于所需的情况下具有期望的负屈光力的配置，并且可以在抑制各种像差的发生的同时适当地减小总透镜长度。另外，如第二、第五至第八和第十实施例中所示，第五透镜L5可在光轴附近具有朝着物体侧成凸面的弯月形状。在这种情况下，可以在更适当地减小全长的同时令人满意地校正场曲。
[0077]此外，第五透镜L5具有非球面形状，其在像侧表面上具有极值点。从而，可以抑制由全长减小而引起的畸变的增加，并且可以适当地抑制各种像差。可以在第五透镜L5的径向方向上将第五透镜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叉点内的任意位置处。
[0078]还期望的是第五透镜L5具有非球面形状，其还在物体侧表面上具有极值点。在这种情况下，可以更适当地抑制由全长的减小引起的畸变的增加，并且可以适当地减少各种像差。能够在径向方向上将在第五透镜L5的物体侧表面上的极值点设定在第五透镜L5的光轴外面的任意位置处。
[0079]根据第三、第四、第七和第八实施例的成像透镜是其中第五透镜L5在像侧表面和物体侧表面中的每一个上具有极值点的配置示例。根据第一、第二、第五、第六和第九至第十一实施例的成像透镜是其中第五透镜L5的像侧表面具有极值点的配置示例。
[0080]应注意的是在本描述中，“极值点”意指在该处当用(r，fx(r))来表示有效直径内的透镜表面上的点时函数fx(r)在最大值或最小值处的点。在这里，在垂直于光轴的方向上与光轴的距离是r (r > 0)，并且表示距离r处的光轴方向上的位置的函数是fx(r)。本描述的各实施例的所有极值点都是切面在该处垂直于光轴的极值点。
[0081]此外，第五透镜L5在光轴附近朝着像侧成凹面，并且具有非球面形状，其在像侧表面上具有极值点。因此，在通过在第五透镜L5的像侧表面的光轴附近应用表面形状的负屈光力来获得全长减小的效果的同时，可以通过在径向方向上在第五透镜L5的像侧表面的极值点外面应用表面形状的正屈光力来抑制正方向上的畸变(畸变像差)的发生。
[0082]此外，通过使第五透镜L5朝着像侧成凹面并使第五透镜L5的像侧表面具有带有至少一个极值点的非球面形状，尤其是在成像区域的外围部分中，可以防止通过光学系统且入射到成像表面(成像器件)上的光线的入射角变大。应注意的是本文所述的成像区域的外围部分意指径向方向上的高度的约50%之外。在这里，高度是具有最大视角的主光线与表面之间的交叉点距光轴的高度。
[0083]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，优化了第一至第五透镜LI至L5的每个透镜元件的配置。因此，可以在减小其全长的同时实现具有高分辨率性能的透镜系统。
[0084]在成像透镜L中，为了增强其性能，期望的是将第一至第五透镜LI至L5的每个透镜的至少一个表面形成为非球面。
[0085]此外，期望的是不将构成成像透镜L的透镜LI至L5中的每一个形成为胶合透镜而是单透镜。原因是与将透镜LI至L5中的任何一个形成为胶合透镜的情况相比，由于非球面的数目增加，增强了每个透镜的设计中的自由度，并且可以适当地实现其全长的减小。
[0086]此外，例如，如在根据第一至第五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的每个透镜配置设定成使得总视角等于或大于50度时，能够将成像透镜L适当地应用于通常在近距离拍摄中使用的蜂窝式电话终端等。
[0087]接下来，将详细地描述如上所述地配置的成像透镜L的条件表达式的效果和优点。
[0088]首先，整个系统的焦距f及第四和第五透镜L4和L5的合成焦距f45满足以下条件表达式(I)。
[0089]-l<f/f45<-0.105 (I)
[0090]条件表达式(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的比率的期望数值范围。通过抑制第四和第五透镜L4和L5的负合成屈光力，使得f/f45大于条件表达式(I)的下限，可以在抑制正方向上的畸变的发生的同时令人满意地校正像散。此外，通过保证第四和第五透镜L4和L5的负合成屈光力，使得f/f45小于条件表达式
(I)的上限，存在减小全长的优点。为了进一步增强该效果，更期望满足条件表达式(1-1)，并且甚至更期望满足条件表达式(1-2)。
[0091]-0.9<f/f45<-0.105 (1-1)
[0092]-0.8<f/f45<-0.1 (1-2)
[0093]此外，期望的是第三透镜L3在光轴上的厚度D6和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(2)。
[0094]0.02<D6/f<0.3 (2)[0095]条件表达式(2)定义第三透镜L3在光轴上的厚度D6与整个系统的焦距f的比的期望范围。通过保持第三透镜L3在光轴上的厚度D6，使得D6/f小于条件表达式(2)的上限，可以在抑制像散的发生的同时以良好的平衡来校正球面像差，并且还可以防止成像透镜L的尺寸变大。通过保证第三透镜L3在光轴上的厚度D6，使得D6/f大于条件表达式(2)的下限，可以抑制第三透镜L3在光轴上的厚度D6的过度减小，并且因此可以在抑制像散的发生的同时以良好的平衡来校正球面像差。为了进一步增强该效果，更期望满足条件表达式(2-1)，并且甚至更期望满足条件表达式(2-2 )。
[0096]0.03<D6/f<0.2 (2-1)
[0097]0.04<D6/f<0.18 (2-2)
[0098]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，优化了每个透镜元件的配置。因此，可以在减小其全长的同时实现具有高分辨率性能的透镜系统。
[0099]因此，以上成像透镜从物体侧开始按顺序实质上由以下组成: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。另外，成像透镜由第一透镜组和第二透镜组构成，第一透镜组包括第一至第三透镜且具有正屈光力，并且第二透镜组包括第四透镜和第五透镜，并具有负屈光力。因此，通过使得整个成像透镜具有从物体侧开始按顺序设置具有正屈光力的第一透镜组和具有负屈光力的第二透镜组的远摄型配置，可以适当地减小全长。此外，在成像透镜中，通过满足条件表达式(I)并适当地设定第四透镜L4和第五透镜L5的屈光力，进一步增强了全长减小的效果。例如，假设从第一透镜LI在光轴上的物体侧表面至像平面的距离(透镜的全长)是L且整个系统的焦距是f，在第一至第十一实施例中，指示总透镜长度与整个系统的焦距f的比的远摄比L/f约为0.868至1.116。相反，在专利文献I (例如，参考示例11)中公开的透镜系统采用类似于本实用新型的透镜配置的配置，但是在透镜系统中，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，并且因此未充分地减小总透镜长度。例如，在专利文献I中公开的透镜系统的远摄比L/f为约1.12，并且在专利文献2的示例10中公开的透镜系统的远摄比为约1.13。
[0100]通过满足适当期望的条件，可以实现更高的成像性能。此外，根据本实用新型的成像器件，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，可以获得具有在从中心视角至外围视角范围内的高分辨率的拍摄图像。
[0101]接下来，将描述根据本实用新型的实施例的成像透镜的具体数值示例。在下文中，将共同地描述多个数值示例。
[0102]稍后将给出的表I和表2示出了对应于图1中所示的成像透镜的配置的具体透镜数据。具体地，表I示出了基本透镜数据，并且表2示出了关于非球面的数据。在表I中所示的透镜数据中，表面编号Si的列示出了示例I的成像透镜中的第i表面的表面编号。最接近于物体侧的透镜元件的表面是第一表面(孔径光阑St是第一个)且表面编号朝着像侧连续地增加。曲率半径Ri的列将来自物体侧的第i表面的曲率半径的值(mm)示为对应于图1中的附图标记Ri。同样地，轴上表面间隔Di的列示出了从物体侧开始在光轴上的第i表面与第(i+Ι)表面Si+Ι之间在光轴上的间隔(mm)。Ndj的列不出了对于d线(587.56nm)的从物体侧开始的第j光学元件的折射率的值。V dj的列示出了对于d线的从物体侧开始的第j光学元件的阿贝数的值。
[0103]在根据示例I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是非球面的。在表1中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。
[0104]表2示出了根据示例I的成像透镜系统中的非球面数据。在表示为非球面数据的数值中，附图标记“E”意指其后面的数值是具有10的基数的“指数”，并在将具有10的基数且用指数函数来表示的此数值乘以“E”前面的数值。例如，这意味着“ 1.0E - 02”是“” 1.0Χ10-2。
[0105]作为非球面数据，示出了用以下表达式(A)表示的非球面表达式中的系数Ai和KA的值。具体地，Z表示从在距光轴的高度h处的非球面上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)。
[0106]Z=C.h2/{l+(l-KA.C2.h2)1/2} + XAi.h1 (A)
[0107]在这里， [0108]Z是非球面的深度(mm)，
[0109]h是从光轴到透镜表面的距离(高度)(m)，
[0110]C是近轴曲率=1/R
[0111](R:近轴曲率半径)，
[0112]Ai是第i阶非球面系数(i是等于或大于3的整数)，以及
[0113]KA是非球面系数。
[0114]如在根据上述示例I中的成像透镜中，表3至22示出了作为示例2至11的具体透镜数据，对应于图2至11中所示的成像透镜的配置。在根据示例I至11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是非球面的。
[0115]图12的部分A至部分D分别地示出了示例I的成像透镜中的球面像差、像散(场曲)、畸变(畸变像差)以及横向色像差(放大的色像差)。图示出球面像差、像散(场曲)以及畸变(畸变像差)的每个像差图示出对于作为参考波长的d线(587.56nm的波长)的像差。球面像差图的图和横向色像差图的图还示出了对于F线(486.1nm的波长)和C线(656.27nm的波长)的像差。球面像差的图还示出了对于g线(435.83nm的波长)的像差。在像散的图中，实线指示矢状方向(S)上的像差，并且虚线指示切线方向(T)上的像差。Fn0.指示F数，并且ω指示半视角。
[0116]同样地，图13的部分A至D至图22的部分A至D示出了示例2至11的成像透镜的各种像差。
[0117]表23共同地示出了根据本实用新型的示例I至11的条件表达式(I)和(2)的值。在表23中，Fn0.是F数，f是整个系统的焦距，Bf是从最接近于像侧的透镜的像侧表面到像平面在光轴上的距离(Bf对应于后焦距)，TL是从第一透镜LI的物体侧表面至像平面在光轴上的距离，2ω是总视角，并且Π至f5分别地是第一至第五透镜LI至L5的焦距。Bf是空气转换长度，亦即指示通过对光学构件PP的厚度进行空气转换而计算的值。同样地，TL的后焦距部分使用空气转换长度。如从表23能够看到的，所有示例I至11满足条件表达式(I)和(2)。
[0118]应注意的是各表示出了被四舍五入成预定小数位的数值。关于数值的单位，将“。”用于角，并将用于长度。然而，那些仅仅是示例，并且可使用其他适当单位，因为光学系统即使被放大比例或缩小比例也具有相同的光学性能。
[0119]如从上述数值数据和像差图能够看到的，在每个示例中，在减小全长的同时实现高成像性能。
[0120]本实用新型的成像透镜不限于上述实施例和示例，并且可修改成各种形式。例如，透镜元件的曲率半径、轴上表面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数等的值不限于数值示例中所示的值，并且可具有不同的值。
[0121]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点的成像透镜，但是可以采用其中焦点可调整的配置。例如，可以通过扩展整个透镜系统或通过在光轴上移动某些透镜而使得能够自动聚焦的方式来配置成像透镜。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。
[0122][表1]
[0123]示例 1
【权利要求】
1.一种成像透镜，从物体侧开始按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着物体侧成凸面的弯月形状； 第二透镜，所述第二透镜具有负屈光力； 第三透镜，所述第三透镜具有负屈光力； 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像侧表面具有极值点的非球面形状， 其中，满足以下条件表达式(I): -l<f/f45<-0.105 (1)，其中 f是整个系统的焦距，并且 f45是所述第四透镜和所述第五透镜的合成焦距。
2.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，在所述第一透镜至所述第五透镜的各焦距的绝对值之中，所述第三透镜的焦距的绝对值是最大值。
3.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第四透镜的物体侧表面与具有最大视角的主光线之间的交叉点位于所述第四透镜的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的成像透镜，其中，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叉点位于所述第三透镜的物体侧表面与光轴之间的交叉点的物体侧。
5.根据权利要求1至3中的任何一项所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式: 0.02<D6/f<0.3 (2)，其中 D6是所述第三透镜在光轴上的厚度。
6.根据权利要求1至3中的任何一项所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
-0.9<f/f45<-0.105 (1-1)。
7.根据权利要求6所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
-0.8<f/f45<-0.1 (1-2)。
8.根据权利要求1至3中的任何一项所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式: 0.03<D6/f<0.2 (2-1)，其中 D6是所述第三透镜在光轴上的厚度。
9.根据权利要求8所述的成像透镜，其中，进一步满足以下条件表达式:
0.04<D6/f<0.18 (2-2)。
10.根据权利要求1至3中的任何一项所述的成像透镜，其中，所述第二透镜朝着像侧成凹面。
11.一种成像装置，包括: 根据权利要求1至10中的任何一项所述的成像透镜。
【文档编号】G02B13/00GK203773141SQ201420151522
【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】神田秀雄, 野田隆行, 小泉昇, 荻野辰之, 长伦生, 小池和己 申请人:富士胶片株式会社