成像透镜和包括成像透镜的成像装置制造方法

成像透镜和包括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。按照从物体侧开始的顺序，成像透镜实质上由五个透镜组成：第一透镜，具有正屈光力，并且具有朝向物体侧成凸面的弯月形状；第二透镜，具有负屈光力，并且具有朝向像侧成凹面的弯月形状；第三透镜，具有朝向像侧成凸面的弯月形状；第四透镜，具有正屈光力；以及第五透镜，具有负屈光力，并且在像侧表面上具有至少一个拐点。而且，成像透镜满足预定条件表达式。
【专利说明】成像透镜和包括成像透镜的成像装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及在诸如电荷耦合器件(CXD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)的成像器件上形成被摄体的光学像的固定焦点成像透镜、以及在其上安装成像透镜以执行摄影的成像装置，诸如，数码相机、具有相机的蜂窝电话、移动信息终端(PDA:个人数字助理)、智能手机、平板终端、以及移动游戏机。
【背景技术】
[0002]近来，随着个人计算机在家庭中变得流行，能够将关于被拍摄场景、人物等的图像信息输入到个人计算机中的数码相机快速传播。而且，其中安装用于输入图像的相机模块的蜂窝电话、智能手机、或平板终端日益增加。具有成像功能的这样的装置使用成像器件，诸如，C⑶和CMOS。近来，因为成像器件已被小型化，还存在对小型化成像装置和安装在其上的成像透镜的整体的需求。而且，由于包括在成像器件中的像素的数量日益增加，存在对增强成像透镜的分辨率和性能的需求。例如，存在对用于对应于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需求。
[0003]为了满足这样的需求，可以考虑成像透镜由五个或六个透镜构成，这是相对大的透镜数量。例如，美国专利N0.7，826，151 (专利文献I)和美国专利申请公开N0.20120092778 (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照从物体侧开始的顺序，实质上由五个透镜组成:第一透镜，具有正屈光力；第二透镜，具有负屈光力；第三透镜，具有正屈光力；第四透镜，具有正屈光力；以及第五透镜，具有负屈光力。
实用新型内容
[0004]特别是，对于在诸如蜂窝电话、智能手机或平板终端的厚度被减小的装置中使用的成像透镜，减小透镜的全长(total length)的需求日益增加。因此，需要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]本实用新型考虑上述情况做出，并且其目标在于提供一种能够在实现其全长的减小的同时，在从中心视角到外围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标在于提供一种能够通过安装在其上的成像透镜获得具有高分辨率的被拍摄图像的成像装置。
[0006]本实用新型的成像透镜是按照从物体侧开始的顺序实质上由五个透镜组成的成像透镜:
[0007]第一透镜，其具有正屈光力，并且具有朝向物体侧成凸面的弯月形状；
[0008]第二透镜，其具有负屈光力，并且具有朝向像侧成凹面的弯月形状；
[0009]第三透镜，其具有朝向像侧成凸面的弯月形状；
[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)和(2):
[0013]-0.65<fl/f5<-0.05 (I)，以及
[0014]-0.Kf/f3<l (2)，其中
[0015]f是整个系统的焦距，
[0016]fl是第一透镜的焦距，
[0017]f3是第三透镜的焦距，以及
[0018]f5是第五透镜的焦距。
[0019]根据本实用新型的成像透镜，在由五个透镜作为整体构成的成像透镜中，第一至第五透镜的每个透镜元件的构造均被优化。从而，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。
[0020]在本实用新型的成像透镜中，表达“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包括实质上不具有屈光力的透镜；诸如光阑和防护玻璃罩的不是透镜的光学元件；诸如透镜凸缘、镜筒、成像器件和手抖动模糊校正机构的机械部件等。当透镜包括非球面时，在近轴区域中考虑透镜的表面形状和屈光力的参考符号。
[0021]在本实用新型的成像透镜中，通过采用并且满足以下期望构造，可以使得其光学性能更好。
[0022]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。
[0023]期望本实用新型的成像透镜满足以下条件表达式(1-1)至(9-1)中的任一个。应该注意，作为期望模式，可以满足条件表达式(I)至(9-1)中的任一个，或者可以满足其任意组合:
[0024]-0.6<fl/f5<-0.08 (1-1),
[0025]-0.09<f/f3<0.5 (2-1),
[0026]-2<(Rlr-R2f)/(Rlr+R2f)<-0.45 (3)，
[0027]-1< (Rlr-R2f) / (Rlr+R2f) <-0.5 (3-1),
[0028]0<f/f4<0.23 (4)，
[0029]0<f/f4<0.22 (4-1),
[0030]-0.25<f/f2<0 (5)，
[0031]-0.2<f/f2<0 (5-1)，
[0032]0.5<f.tan/R5r<10 (6)，
[0033]0.8<f.tan/R5r<2 (6-1)，
[0034]0.05<D7/f<0.2 (7)，
[0035]0.08<D7/f<0.15 (7-1),
[0036]-l<f/f5<0 (8)，
[0037]-0.8<f/f5<-0.1 (8-1)，
[0038]0.8<f/fl<l.6 (9)，以及
[0039]0.9<f/fl<l.4 (9— I)，其中
[0040]f是整个系统的焦距，
[0041]fl是第一透镜的焦距，[0042]f2是第二透镜的焦距，
[0043]f3是第三透镜的焦距，
[0044]f4是第四透镜的焦距，
[0045]f5是第五透镜的焦距，
[0046]Rlr是第一透镜的像侧表面的近轴曲率半径，
[0047]R2f是第二透镜的物体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的光轴上间隔，以及
[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]根据本实用新型的成像透镜，在由五个透镜作为整体构成的成像透镜中，每个透镜元件的构造都被优化，并且特别是第一和第五透镜的形状被适当地形成。从而，可以实现在减小其全长的同时，在中心视角到外围视角的范围内具有高分辨率性能的透镜系统。
[0053]而且，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。从而，可以获得具有高分辨率的被拍摄图像。
【专利附图】

【附图说明】
[0054]图1是示出根据本实用新型的实施例并且对应于实例I的成像透镜的第一构造实例的透镜截面图；
[0055]图2是示出根据本实用新型的实施例并且对应于实例2的成像透镜的第二构造实例的透镜截面图；
[0056]图3是示出根据本实用新型的实施例并且对应于实例3的成像透镜的第三构造实例的透镜截面图；
[0057]图4是示出根据本实用新型的实施例并且对应于实例4的成像透镜的第四构造实例的透镜截面图；
[0058]图5是示出根据本实用新型的实施例并且对应于实例5的成像透镜的第五构造实例的透镜截面图；
[0059]图6是示出根据本实用新型的实施例并且对应于实例6的成像透镜的第六构造实例的透镜截面图；
[0060]图7是示出根据本实用新型的实施例并且对应于实例7的成像透镜的第七构造实例的透镜截面图；
[0061]图8是图1中所示的成像透镜的光线图；
[0062]图9是示出根据本实用新型的实例I的成像透镜的多种像差的像差图，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10是示出根据本实用新型的实例2的成像透镜的多种像差的像差图，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11是示出根据本实用新型的实例3的成像透镜的多种像差的像差图，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12是示出根据本实用新型的实例4的成像透镜的多种像差的像差图，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13是示出根据本实用新型的实例5的成像透镜的多种像差的像差图，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14是示出根据本实用新型的实例6的成像透镜的多种像差的像差图，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15是示出根据本实用新型的实例7的成像透镜的多种像差的像差图，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；
[0069]图16是示出为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示意图；以及
[0070]图17是示出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示意图。
【具体实施方式】
[0071]此后，将参考附图详细地描述本实用新型的实施例。
[0072]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实例。构造实例对应于随后将描述的第一数值实例(表I和表2)的透镜构造。同样地，图2至图7示出对应于根据随后将描述的第二至第七实施例的成像透镜的第二至第五构造实例的截面图。第二至第七构造实例对应于随后将描述的第二至第七数值实例(表3至表14)的透镜构造。在图1至图7中，参考标号Ri表示第i个表面的曲率半径，其中，数值i是当最接近物体侧的透镜元件的表面被认为是第一表面时，随着接近像侧(成像侧)而顺序增加的序列号。参考标号Di表不在光轴Zl上在第i个表面和第(i+Ι)个表面之间的轴上表面间隔。由于各个构造实例在构造上基本类似，以下说明基于图1中所示的成像透镜的第一构造实例给出，并且当必要时，还描述图2至图7中所示的构造实例。而且，图8是图1中所示的成像透镜L的光路图，并且示出来自无限远距离处的物点的在光轴上的光线2的光路，以及处于最大视角的光线3的光路。
[0073]根据本实用新型的实施例的成像透镜L适于在使用诸如CXD和CMOS的成像器件的多种成像装置中使用。特别是，成像透镜L适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、具有相机的蜂窝电话、智能电话、平板终端、以及PDA。该成像透镜L按照从物体侧开始的顺序，沿着光轴Zl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。
[0074]图16是示出为根据本实用新型的实施例的成像装置I的蜂窝电话终端的示意图。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和诸如CCD的成像器件100 (参考图1)，其基于由成像透镜L形成的光学像输出成像信号。成像器件100设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)处。
[0075]图17是示出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包括具有根据本实施例的成像透镜L和诸如CCD的成像器件100的相机单元541 (参考图1)，成像器件100输出基于由成像透镜L形成的光学像的成像信号。成像器件100设置在成像透镜L的成像面(像平面R14)处。
[0076]基于在其上安装成像透镜的相机的构造，多种光学件CG可以被设置在第五透镜L5和成像器件100之间。例如，可以设置平板形光学件，诸如，用于保护成像表面和红外线截止滤波器的玻璃罩。在该情况下，例如，被施加具有诸如红外线截止滤波器和ND滤波器的滤波器的效果的涂层的平板形玻璃罩或者具有相同效果的材料可以被用作光学件CG。
[0077]可替换地，通过将涂层应用至第五透镜L5等，可以给予第五透镜L5等类似于光学件CG的效果，而不使用光学件CG。从而，可以减少部件的数量，并且减小全长。
[0078]而且，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以这样的方式设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上，特别是在成像区域的外围部分中，可以防止穿过光学系统并且入射到成像表面(成像器件)的光线的入射角变大。为了进一步增强该效果，更期望孔径光阑St设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上。在此，表达“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叉点相同，或者位于交叉点的物体侧上。同样地，表达“设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上”是指，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叉点相同，或者位于交叉点的物体侧上。在本实用新型的实施例中，第一至第四、第六和第七构造实例(参考图1至图4、图6和图7)的成像透镜是孔径光阑St设置在第一透镜LI的物体侧表面的物体侧上的构造实例，并且第五构造实例(参考图5)的成像透镜是孔径光阑St设置在第二透镜L2的物体侧表面的物体侧上的构造实例。应该注意，在此示出的孔径光阑St不需要表示其尺寸或形状，而是示出其在光轴Zl上的位置。
[0079]而且，当孔径光阑St在光轴上设置在第一透镜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以这样的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。在上述实施例中，孔径光阑St设置在第一透镜LI的表面的顶点的像侧上。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上的情况相比，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保证外围光量方面稍微不利。然而，该布置可以以更理想的方式防止经过光学系统并且入射到成像表面(成像器件)的光线的入射角在成像区域的外围部分中变大。
[0080]如图5中所示的根据第五实施例的成像透镜中，孔径光阑St可以在光轴方向上设置在第一透镜LI和第二透镜L2之间。在该情况下，可以令人满意地校正场曲。当孔径光阑St在光轴方向上设置在第一透镜LI和第二透镜L2之间时,与孔径光阑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，该布置在保证远心度，即使得主光线平行到将主光线认为是光轴的程度(在成像表面上设定其入射角，使得该角接近零)方面不利。从而，通过应用近来随着成像器件技术发展的进步而被实现并且其中与在传统成像器件中相比由于入射角的增加导致光接收效率恶化和颜色混合减小更多的成像设备，可以实现最佳光学性能。
[0081]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成凸面的弯月形状。如实施例中所示，通过使为最接近物体的透镜的第一透镜LI具有正屈光力，并且在光轴附近具有朝向物体侧成凸面的弯月形状，第一透镜LI的后侧主点的位置可以被设定成接近物体，并且从而可以适当地减小全长。[0082]第二透镜L2在光轴附近具有负屈光力。如实施例中所示，第二透镜L2在光轴附近具有朝向像侧成凹面的弯月形状。因此，可以在令人满意地校正色像差的同时，适当地减小全长。
[0083]第三透镜L3在光轴附近具有朝向像侧成凸面的弯月形状。由此，可以适当地抑制像散的发生。只要第三透镜L3在光轴附近具有朝向像侧成凸面的弯月形状，就可以采用第三透镜L3在光轴附近具有正屈光力的构造，并且还可以采用第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力的构造。如在图1、图2和图5中所示的根据第一、第二和第五实施例的成像透镜中，当第三透镜L3被配置成在光轴附近具有正屈光力时，可以更适当地减小全长。如在图
3、图4、图6和图7中所示的根据第三、第四、第六和第七实施例的成像透镜中，当第三透镜L3被配置成在光轴附近具有负屈光力时，可以更令人满意地校正色像差。
[0084]第四透镜L4在光轴附近具有正屈光力。由此，特别是在中间视角处，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)的光线的入射角变大。如根据第一至第四和第六实施例的成像透镜中所示，期望第四透镜L4在光轴附近具有朝向物体侧成凸面的弯月形状。在该情况下，可以适当地减小全长。如第五和第七实施例中所示，第四透镜L4在光轴附近可以具有双凸形状。在该情况下，可以令人满意地校正球面像差。
[0085]第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力。在光轴附近具有负屈光力的透镜被设置成最接近成像透镜的像侧，并且成像透镜作为整体被配置成按照从物体侧开始的顺序包括具有正屈光力的透镜组和具有负屈光力的透镜组。由此，可以适当地减小全长。第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力，由此可以适当地校正场曲。当第五透镜L5在光轴附近朝向像侧成凹面时，可以更适当地减小全长。为了进一步增强该效果，如第一至第七实施例中所示，期望第五透镜L5在光轴附近具有朝向像侧成凹面的弯月形状。
[0086]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”被限定为第五透镜L5的像侧表面的形状朝向像侧从成凸面形状改变为成凹面形状(或从成凹面形状改变为成凸面形状)的点。只要拐点在第五透镜L5的像侧表面的有效直径内，该点就可以设置在离开光轴在径向上的外侧上的任何位置处。如第一实施例中所示，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，特别是在成像区域的外围部分中，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)的光线的入射角变大。
[0087]根据成像透镜L，在由五个透镜作为整体构成的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5的每个透镜元件的构造被优化。从而，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。
[0088]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中的每个透镜的至少一个表面被形成为非球面。
[0089]而且，期望构成成像透镜L的透镜LI至L5中的每个都不被形成为胶合透镜而是单透镜。原因在于，与透镜LI至L5中的任一个被形成为胶合透镜相比，由于非球面的数量增加，每个透镜的设计的自由度增强，并且可以适当地实现其全长的减小。
[0090]而且，例如，如在根据第一至第七实施例的成像透镜中，当成像透镜L的第一至第五透镜LI至L5的每个透镜构造被设定成，使得总视角等于或大于60度时，成像透镜L可以被适当地应用至通常在近摄中使用的蜂窝电话终端等。[0091]接下来，将详细地描述如上配置的成像透镜L的条件表达式的效果和优点。应该注意，成像透镜L满足以下条件表达式(I)和(2)。而且，在以下条件表达式中，关于除了条件表达式(I)和(2 )之外的条件表达式，期望成像透镜L满足条件表达式中的任一个或任意组合。期望根据成像透镜L所需的因素，适当地选择条件表达式。
[0092]首先，第一透镜LI的焦距Π和第五透镜L5的焦距f5满足以下条件表达式(I)。
[0093]-0.65<fl/f5<-0.05 (I)
[0094]条件表达式(I)限定第一透镜LI的焦距Π与第五透镜L5的焦距f5的比率的期望数值范围。通过保持第五透镜L5的屈光力，使得fl/f5大于条件表达式(I)的下限，第五透镜L5的屈光力相对于第一透镜LI的正屈光力不变得过强，并且从而特别是在中间视角处，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)的光线的入射角变大。通过确保第五透镜L5的屈光力，使得fl/f5小于条件表达式(I)的上限，第五透镜L5的屈光力相对于第一透镜LI的正屈光力不变得过弱，并且从而可以在令人满意地校正场曲的同时，适当地减小全长。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)。
[0095]-0.6<fl/f5<-0.08 (1-1)
[0096]-0.5<fl/f5<-0.1 (1-2)
[0097]而且，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(2)。
[0098]-0.Kf/f3<l (2)
[0099]条件表达式(2)限定整个系统的焦距f与第三透镜L3的焦距f3的比率的期望数值范围。当第三透镜L3具有负屈光力时，通过保持第三透镜L3的屈光力，使得f/f3大于条件表达式(2)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变得过强，并且从而可以适当地减小全长。当第三透镜L3具有正屈光力时，通过保持第三透镜L3的屈光力，使得f/f3小于条件表达式(2)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变得过强，并且从而可以令人满意地校正球面像差。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 )。
[0100]-0.09<f/f3<0.5 (2-1)
[0101]-0.08<f/f3<0.4 (2-2)
[0102]期望第一透镜LI的像侧表面的近轴曲率半径Rlr和第二透镜L2的物体侧表面的近轴曲率半径R2f满足以下条件表达式(3 )。
[0103]-2〈 (Rlr-R2f) / (Rlr+R2f)〈-0.45 (3)
[0104]条件表达式(3)限定第一透镜LI的像侧表面的近轴曲率半径Rlr的期望数值范围和第二透镜L2的物体侧表面的近轴曲率半径R2f的期望数值范围中的每个。通过设定第一透镜LI的像侧表面的近轴曲率半径Rlr和第二透镜L2的物体侧表面的近轴曲率半径R2f，使得(Rlr-R2f)/(Rlr+R2f)大于条件表达式(3)的下限，可以令人满意地校正球面像差。通过设定第一透镜LI的像侧表面的近轴曲率半径Rlr和第二透镜L2的物体侧表面的近轴曲率半径R2f，使得(Rlr-R2f)/(Rlr+R2f)小于条件表达式(3)的上限，可以令人满意地校正像散。为了进一步增强该效果，更期望满足以下条件表达式(3-1)，并且甚至更期望满足条件表达式(3-2)。
[0105]-K (Rlr-R2f) / (Rlr+R2f) <-0.5 (3-1)[0106]-0.8〈 (Rlr-R2f) / (Rlr+R2f) <-0.5 (3-2)
[0107]而且，更期望第四透镜L4的焦距f4和整个系统的焦距f满足以下条件表达式
(4)。
[0108]0<f/f4<0.23 (4)
[0109]条件表达式(4)限定整个系统的焦距f与第四透镜L4的焦距f4的比率的期望数值范围。通过确保第四透镜L4的屈光力，使得f/f4大于条件表达式(4)的下限，第四透镜L4的正屈光力相对于整个系统的屈光力不变得过弱，并且从而可以适当地减小全长。通过保持第四透镜L4的屈光力，使得f/f4小于条件表达式(4)的上限，第四透镜L4的正屈光力相对于整个系统的屈光力不变得过强，并且从而可以令人满意地校正特别是球面像差。为了进一步增强该效果，更期望满足条件表达式(4-1)，并且甚至更期望满足条件表达式(4-2)。
[0110]0<f/f4<0.22 (4-1)
[0111]0.01<f/f4<0.21 (4-2)
[0112]而且，更期望第二透镜L2的焦距f2和整个系统的焦距f满足以下条件表达式
(5)。
[0113]-0.25<f/f2<0 (5) [0114]条件表达式(5)限定整个系统的焦距f与第二透镜L2的焦距f2的比率的期望数值范围。通过保持第二透镜L2的屈光力，使得f/f2大于条件表达式(5)的下限，第二透镜L2的屈光力相对于整个系统的屈光力不变得过强，并且从而可以适当地减小全长。通过确保第二透镜L2的屈光力，使得f/f2小于条件表达式(5)的上限，第二透镜L2的屈光力相对于整个系统的屈光力不变得过弱，并且从而可以令人满意地校正特别是纵向色像差。为了进一步增强该效果，更期望满足条件表达式(5-1)，并且甚至更期望满足条件表达式(5-2)。
[0115]-0.2<f/f2<0 (5-1)
[0116]-0.2<f/f2<-0.1 (5-2)
[0117]而且，期望整个系统的焦距f、半视角ω、以及第五透镜L5的像侧表面的近轴曲率半径R5r满足以下条件表达式(6)。
[0118]0.5〈f.tan ω/R5r〈10 (6)
[0119]条件表达式(6)限定第五透镜L5的像侧表面的近轴像高(f.tan?)与近轴曲率半径R5r的比率的期望数值范围。通过相对于第五透镜L5设定像侧表面的近轴曲率半径R5r的近轴像高(f.tanco )，使得f.tan ω /R5r大于条件表达式(6)的下限，作为最接近像侧的成像透镜的表面的第五透镜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)不变得过大，并且从而，可以在减小全长的同时，充分校正场曲。而且，通过相对于第五透镜L5的像侧表面设定近轴曲率半径R5r的近轴像高(f.tanco )，使得f.tan?/R5r小于条件表达式(6)的上限，作为最接近像侧的成像透镜的表面的第五透镜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 )不变得过小，并且从而，特别是在中间视角处，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)的光线的入射角变大。为了进一步增强该效果，期望满足条件表达式(6-1)。
[0120]0.8<f.tan ω /R5r<2 (6-1)[0121]而且，期望第三透镜L3和第四透镜L4之间在光轴上的间隔D7和整个系统的焦距f满足以下条件表达式(7)。
[0122]0.05<D7/f<0.2 (7)
[0123]条件表达式(7)限定第三透镜L3和第四透镜L4之间在光轴上的间隔D7与整个系统的焦距f的比率的期望数值范围。通过相对于整个系统的焦距f确保第三透镜L3和第四透镜L4之间在光轴上的间隔D7，使得D7/f大于条件表达式(9 )的下限，可以适当地抑制当全长减小时易于发生的畸变。通过相对于整个系统的焦距f保持第三透镜L3和第四透镜L4之间在光轴上的间隔D7，使得D7/f小于条件表达式(9)的上限，可以令人满意地校正像散。为了进一步增强该效果，期望满足条件表达式(7-1)。
[0124]0.08<D7/f<0.15 (7-1)
[0125]而且，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(8)。
[0126]-l<f/f5<0 (8)
[0127]条件表达式(8)限定整个系统的焦距f与第五透镜L5的焦距f5的比率的期望数值范围。通过保持第五透镜L5的屈光力，使得f/f5大于条件表达式(8)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变得过强，并且从而，特别是在中间视角处，可以防止经过光学系统并且入射到成像面(成像器件)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(8)的上限，第五透镜L5的屈光力相对于整个系统的屈光力不变得过弱，并且从而，可以在令人满意地校正场曲的同时，适当地减小全长。为了进一步增强该效果，更期望满足条件表达式(8-1)，并且甚至更期望满足条件表达式(8-2)。
[0128]-0.8<f/f5<-0.1 (8-1)
[0129]-0.6<f/f5<-0.15 (8-2)
[0130]而且，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(9)。
[0131]0.8<f/fl<l.6 (9)
[0132]条件表达式(9)限定整个系统的焦距f与第一透镜LI的焦距fl的比率的期望数值范围。通过确保第一透镜LI的屈光力，使得f/Π大于条件表达式(9)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变得过弱，并且从而，可以适当地减小全长。通过保持第一透镜LI的屈光力，使得f/Π小于条件表达式(9)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变得过强，并且从而可以令人满意地校正特别是球面像差。为了进一步增强该效果，更期望满足条件表达式(9-1)。
[0133]0.9<f/fl<l.4 (9-1)
[0134]接下来，参考图2至图7，将详细地描述根据本实用新型的第二至第七实施例的成像透镜。在图1至图7中所示的根据第一至第七实施例的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5的所有表面都被形成为非球面。如在第一实施例中，根据本实用新型的第二至第七实施例的成像透镜按照从物体侧开始的顺序实质上由五个透镜组成:第一透镜LI，具有正屈光力，并且具有朝向物体侧成凸面的弯月形状；第二透镜L2，具有负屈光力，并且具有朝向像侧成凹面的弯月形状；第三透镜L3，具有朝向像侧成凸面的弯月形状；第四透镜L4，具有正屈光力；以及第五透镜L5，具有负屈光力，并且具有在像侧表面上的至少一个拐点。因此，在以下第一至第七实施例中，仅描述构成各自透镜组的透镜的不同特定构造。因为第一至第七实施例共有的构造分别具有相同效果，所以将按照实施例的序列号的顺序描述其构造和效果，并且将不重复地描述而是省略其他实施例共有的构造和效果。
[0135]在图2中所示的根据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共有。从而，根据各自透镜构造，可以获得与第一实施例的各自相应构造相同的效果。
[0136]如在图3和图4中分别示出的第三和第四实施例中，第三透镜L3可以被配置成在光轴附近具有负屈光力，并且除了第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力之外，第一至第五透镜LI至L5的构造与第一实施例的构造共有。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。在第三和第四实施例中，根据与第一实施例共有的第一至第五透镜LI至L5的各个构造，可以获得与第一实施例的各自相应构造相同的效果。
[0137]如在图5中所示的第五实施例中，第四透镜L4可以在光轴附近具有双凸形状。当第四透镜L4在光轴附近具有双凸形状时，可以令人满意地校正球面像差。在第五实施例中，第一至第三透镜LI至L3和第五透镜L5的构造与第一实施例共有。从而，根据各自透镜构造，可以获得与第一实施例的各自相应构造相同的效果。
[0138]在图6中所示的根据第六实施例的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5的透镜构造与第三实施例共有。从而，根据各个透镜构造，可以获得与第三实施例的各自相应构造相同的效果。
[0139]如在图7中所示的第七实施例中，第四透镜L4可以具有与第五实施例相同的透镜构造，并且第一至第三透镜LI至L3和第五透镜L5可以具有与第三实施的透镜相同的透镜构造。根据各个透镜构造，可以获得与第三和第五实施例的各自相应构造相同的效果。
[0140]如上所述，根据本实用新型的实施例的成像透镜，在由五个透镜作为整体构成的成像透镜中，每个透镜元件的构造均被优化。从而，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。
[0141]通过适当地满足期望条件，可以实现较高成像性能。而且，根据实施例的成像装置，输出基于由根据实施例的高性能成像透镜形成的光学像的成像信号。从而，可以获得在从中心视角到外围视角的范围内具有高分辨率的被拍摄图像。
[0142]接下来，将描述根据本实用新型的实施例的成像透镜的特定数值实例。此后，将共同描述多个数值实例。
[0143]随后给出的表I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。特别是，表I示出基本透镜数据，并且表2示出关于非球面的数据。在表I中所示的透镜数据中，表面编号Si的列示出实例I的成像透镜中的第i个表面的表面编号。最接近物体侧的透镜元件的表面是第一表面(孔径光阑St是第一个)，并且表面编号朝向像侧顺序地增加。曲率半径Ri的列示出从物体侧开始的第i个表面的曲率半径的值(mm)，以对应于图1中的参考标号Ri。同样地，轴上表面间隔Di的列不出从物体侧开始的光轴上的第i个表面Si和第(i+Ι)个表面之间在光轴上的间隔(mm)。Ndj的列示出对于d_线(587.56nm)的从物体侧开始的第j个光学元件的折射率的值。vdj的列示出对于d-线的从物体侧开始的第j个光学元件的阿贝数的值。应该注意，在每段透镜数据中，分别示出整个系统的焦距f的值(mm)、后焦距Bf (mm)、总焦距TL (mm)，作为多种数据项。另外，后焦距Bf指示空气换算值，并且同样地，在总透镜长度TL中，后焦距部分使用空气换算值。[0144]在根据实例I的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5中的每个的表面是非球面。在表I中所示的基本透镜数据中，这些非球面的曲率半径被表示为在光轴附近的曲率半径(近轴曲率半径)的数值。
[0145]表2示出根据实例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，参考标号“E”是指在其之后的数值是具有底数10的“指数”，并且具有底数10并且由指数函数表示的该数值乘以“E”之前的数值。例如，这意味着“1.0E-02”是“1.0X10_2”。
[0146]作为非球面数据，示出由以下表达式(A)表示的非球面表达式中的系数Ai和KA的值。特别是，Z表示在离光轴高度h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)的垂直长度(_)。
[0147]Z=C.h2/{l+(l-K.C2.h2)1/2} + XAi.h1 (A)
[0148]在此，
[0149]Z是非球面的深度(mm)，
[0150]H是从光轴到透镜表面的距离(高度)(mm)，
[0151]C是近轴曲率=1/R
[0152](R是近轴曲率半径)，
[0153]Ai是第i阶非球面系数(i是等于或大于3的整数)，并且
[0154]KA是非球面系数。
[0155]如在根据上述实例I的成像透镜中，表3至表14示出作为实例2至7的特定透镜数据，对应于图2至图7中所示的成像透镜的构造。在根据实例I至实例7的成像透镜中，第一至第五透镜LI至L5中的每个的表面都是非球面。
[0156]图9的部分A至部分D分别示出实例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(放大倍率的色像差)。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(波长为587.56nm)的像差。球面像差图的图表和横向色像差图的图表还不出对于F-线(波长为486.1nm)和C-线(波长为656.27nm)的像差。球面像差的图表还示出对于g_线(波长为435.83nm)的像差。在像散的图表中，实线指示矢状方向(S)上的像差，虚线指示正切方向(T)上的像差。Fn0.指示F数，并且ω指示半视角。
[0157]同样地，图10的部分A至部分D至图15的部分A至部分D示出实例2至实例7的成像透镜的多种像差。
[0158]表15共同示出根据本实用新型的实例I至实例7的条件表达式(I)至(9)的值。
[0159]如可以从上述数值数据和像差图看出的，在每个实例中，在减小全长的同时，实现高成像性能。
[0160]本实用新型的成像透镜不限于上述实施例和实例，并且可以被修改为多种形式。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实例中所示的值，并且可以具有不同值。
[0161]而且，在所有实例中的每个的描述中，前提是使用具有固定焦点的成像透镜，但是其可以采用焦点可调节的构造。例如，可以以通过延伸整个透镜系统或者通过在光轴上移动一些透镜进行自动聚焦的方式，配置成像透镜。
[0162][表 I]
【权利要求】
1.一种成像透镜，按照从物体侧开始的顺序，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，并且具有朝向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，并且具有朝向像侧成凹面的弯月形状； 第三透镜，所述第三透镜具有朝向像侧成凸面的弯月形状； 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)和(2): -0.65〈fl/f5〈-0.05 (1)，以及 -0.Kf/f3<l (2)，其中 f是整个系统的焦距， Π是所述第一透镜的焦距， f3是所述第三透镜的焦距，并且 f5是所述第五透镜的焦距。
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:
-2〈 (Rlr-R2f) / (Rlr+R2f)〈-0.45 (3)，其中 Rlr是所述第一透镜的像侧表面的近轴曲率半径，并且 R2f是所述第二透镜的物体侧表面的近轴曲率半径。
3.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<f/f4<0.23 (4)，其中 f4是所述第四透镜的焦距。
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: -0.25<f/f2<0 (5)，其中 f2是所述第二透镜的焦距。
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: 0.5〈f.tanco/R5r〈10 (6)，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。
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: 0.05<D7/f<0.2 (7)，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。
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: -l<f/f5<0 (8)。
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:
0.8<f/fl<l.6 (9)。
9.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，所述孔径光阑设置在所述第二透镜的物体侧表面的物体侧上。
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: -0.6<fl/f5<-0.08 (1-1)。
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:-0.09<f/f3<0.5 (2-1)。
12.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 (Rlr-R2f) / (Rlr+R2f)〈-0.5 (3-1)，其中Rlr是所述第一透镜的像侧表面的近轴曲率半径，并且R2f是所述第二透镜的物体侧表面的近轴曲率半径。
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:0<f/f4<0.22 (4-1)，其中f4是所述第四透镜的焦距。
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:-0.2<f/f2<0 (5-1)，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.tan ω/R5r〈2 (6-1)，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。
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:0.08<D7/f<0.15 (7-1)，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。
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:-0.8<f/f5<-0.1 (8-1)。
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:0.9<f/fl<l.4 (9-1)。
19.一种成像装置， 包括:根据权利要求1至18中的任何一项所述的成像透镜。
【文档编号】G02B13/18GK203773142SQ201420151575
【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】野田隆行, 长伦生 申请人:富士胶片株式会社