成像透鏡和包括該成像透鏡的成像裝置制造方法
【專利摘要】為了減小全長并增加成像透鏡的分辨率，本實用新型提供一種成像透鏡和包括該成像透鏡的成像裝置，包括滿足預(yù)訂條件表達式的基本上五個透鏡，該透鏡按從物體側(cè)的順序包括：正光焦度非球面第一透鏡（L1），其具有面向物體側(cè)的凸表面；負(fù)光焦度非球面第二透鏡（L2），其具有面向物體側(cè)的凹表面；正光焦度非球面第三透鏡（L3），其具有彎月形，其中面向物體側(cè)的表面是凸表面；負(fù)光焦度非球面第四透鏡（L4）；和正光焦度第五透鏡（L5），其具有面向物體側(cè)的凸表面。
【專利說明】成像透鏡和包括該成像透鏡的成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在諸如CCD (電荷耦合器件)和CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)的成像器件上形成被攝體的光學(xué)圖像的成像透鏡，并且涉及在其上安裝成像透鏡以執(zhí)行拍攝的成像裝置，諸如數(shù)碼相機、具有相機的蜂窩電話、智能電話、平板終端和信息移動終端(PDA:個人數(shù)字助理)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著個人計算機變得被許多家庭等等擁有，能將通過拍攝獲得的風(fēng)景、肖像等等的圖像數(shù)據(jù)輸入個人計算機的數(shù)碼相機已經(jīng)快速普及。此外，用于輸入圖像的相機模塊變得常安裝在蜂窩電話上。具有成像功能的這種設(shè)備使用諸如CCD和CMOS的成像器件。近年來，隨著成像器件的尺寸變小，成像設(shè)備的總尺寸和將安裝在成像設(shè)備上的成像透鏡的尺寸也需要縮減。此外，由于同時，成像器件的分辨率已經(jīng)變得更高，成像透鏡需要具有高分辨率和高性能。例如，成像透鏡需要具有對應(yīng)于2兆像素或更高的高分辨率的性能，并且期望地，具有對應(yīng)于5兆像素或更高的性能。
[0003]為滿足這種需要，例如，可以采用由相對大數(shù)量的透鏡組成的五透鏡結(jié)構(gòu)來縮減全長(total length)和增加分辨率(請參見專利文獻I至5)。
[0004]相關(guān)技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:
[0007]日本未審專利公開N0.2009-294527
[0008]專利文獻2:
[0009]U.S 專利 N0.7274515 的說明書
[0010]專利文獻3:
[0011]U.S 專利 N0.7911711 的說明書
[0012]專利文獻4:
[0013]U.S專利公開N0.2010/315723的說明書
[0014]專利文獻5:
[0015]日本未審專利公開N0.8(1996)-278443
【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]然而，在專利文獻I至4中公開的透鏡，每個均由五個透鏡組成，進一步需要縮減全長和增加分辨率。在專利文獻5中公開的、由五個透鏡組成透鏡進一步需要更良好地校正縱向色差。
[0017]鑒于上述情形，本發(fā)明的目的是提供一種成像透鏡，能從視角的中心到視角的周邊部分實現(xiàn)高成像性能，其中，特別地，能良好地校正縱向色差和成像區(qū)的周邊部分的色差，同時減小成像透鏡的全長。此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種其上安裝有成像透鏡并且能獲得高分辨率成像圖像的成像裝置。
[0018]本發(fā)明的成像透鏡是按從物體側(cè)的順序基本上由五個透鏡組成的成像透鏡:
[0019]第一透鏡，該第一透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面，并在光軸附近具有正屈光力，并且第一透鏡的表面的至少一個是非球面；
[0020]第二透鏡，該第二透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凹表面，并在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且第二透鏡的表面的至少一個是非球面；
[0021]第三透鏡，該第三透鏡在光軸附近具有其凸表面面向物體側(cè)的彎月形，并在光軸附近具有正屈光力，并且第三透鏡的表面的至少一個是非球面；
[0022]第四透鏡，該第四透鏡在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且第四透鏡的表面的至少一個是非球面；以及
[0023]第五透鏡，該第五透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面，并在光軸附近具有正屈光力，并且第五透鏡的表面的至少一個是非球面，
[0024]其中，滿足下述條件式:
[0025]Kf2/f 4<3(2);以及
[0026]Nd3〈l.6 和 Nd5〈l.6 (3)，其中，
[0027]f2:第二透鏡的焦距，
[0028]f4:第四透鏡的焦距，
[0029]Nd3:第三透鏡的折射率，以及
[0030]Nd5:第五透鏡的折射率。
[0031]本發(fā)明的成像透鏡是按從物體側(cè)的順序基本上由五個透鏡組成的成像透鏡:
[0032]第一透鏡，該第一透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面，并在光軸附近具有正屈光力，并且該第一透鏡的表面的至少一個是非球面；
[0033]第二透鏡，該第二透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凹表面，并在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且該第二透鏡的表面的至少一個是非球面；
[0034]第三透鏡，該第三透鏡在光軸附近具有其凸表面面向物體側(cè)的彎月形，并在光軸附近具有正屈光力，并且該第三透鏡的表面的至少一個是非球面；
[0035]第四透鏡，該第四透鏡在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且該第四透鏡的表面的至少一個是非球面；以及
[0036]第五透鏡，該第五透鏡在光軸附近具有其凸表面面向物體側(cè)的彎月形，并在光軸附近具有正屈光力，并且該第五透鏡的表面的至少一個是非球面，
[0037]其中，滿足下述條件式:
[0038]Kf2/f4<3(2);以及
[0039]Nd3〈l.6 和 Nd5〈l.6 (3)，其中，
[0040]f2:該第二透鏡的焦距，
[0041]f4:該第四透鏡的焦距，
[0042]Nd3:該第三透鏡的折射率，以及
[0043]Nd5:該第五透鏡的折射率。
[0044]其中，術(shù)語“基本上由五個透鏡組成”是指本發(fā)明的成像透鏡除該五個透鏡外，還可以包括基本上無光焦度的透鏡；諸如光闌和玻璃蓋的、不是透鏡的光學(xué)元件；諸如透鏡法蘭、鏡筒、成像器件和手抖模糊校正機構(gòu)等等的機械部件。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡，每一透鏡元件的結(jié)構(gòu)在總共五個透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)中被優(yōu)化。因此，可以實現(xiàn)具有從視角的中心到視角的周邊部分的高圖像形成性能的透鏡系統(tǒng)，并且特別地，良好地校正縱向色差和圖像形成區(qū)的周邊部分的色差，同時減小成像透鏡的全長。特別地，當(dāng)?shù)诙哥R的焦距和第四透鏡的焦距滿足公式(2)時，可以平衡第二透鏡的光焦度和第四透鏡的光焦度。因此，可以良好地維持圖像形成區(qū)的中心部分和圖像形成區(qū)的周邊部分的性能。此外，當(dāng)?shù)谌哥R的折射率和第五透鏡的折射率分別滿足公式(3)時，第三透鏡和第五透鏡能由樹脂制成的透鏡構(gòu)成。因此，可以良好地降低透鏡結(jié)構(gòu)的成本。
[0046]在本發(fā)明的成像透鏡中，進一步通過采用和滿足期望結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更良好的光學(xué)性能，如下所述。
[0047]期望本發(fā)明的成像透鏡滿足下述條件式。當(dāng)?shù)诙哥R的焦距和第四透鏡的焦距進一步滿足條件式(2-1)時，可以以更期望的方式平衡第二透鏡的光焦度和第四透鏡的光焦度。因此，可以更良好地維持圖像形成區(qū)的中心部分和圖像形成區(qū)的周邊部分的性能:
[0048]1.Kf2/f4<2.8 (2-1)。
[0049]期望本發(fā)明的成像透鏡滿足下述條件式。當(dāng)?shù)谌哥R的折射率和第五透鏡的折射率分別滿足公式(3-1)時，第三透鏡和第五透鏡能由樹脂制成的透鏡構(gòu)成。因此，可以更期望地降低透鏡結(jié)構(gòu)的成本:
[0050]Nd3〈l.58 和 Nd5〈l.58 (3-1) ? [0051]期望本發(fā)明的成像透鏡滿足下述條件式。當(dāng)滿足有關(guān)第二透鏡的條件式(I)時，降低阿貝數(shù)vd2，并且色散增加。因此，可以良好地校正縱向色差。此外，可以維持圖像形成區(qū)的中心部分的分辨率。更期望滿足條件式(1-1)以便進一步增加該效果:
[0052]V d2<35 (I)，以及
[0053]V d2<30 (1-1)，其中
[0054]vd2:第二透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0055]期望本發(fā)明的成像透鏡滿足下述條件式。當(dāng)滿足有關(guān)第三透鏡和第五透鏡的條件式(4)時，增加阿貝數(shù)vd3和vd5，并且降低色散。因此，可以良好地校正縱向色差。更期望滿足條件式(4-1)以進一步增強該效果:
[0056]50< V d3 和 50〈 v d5 (4)；以及
[0057]53〈 V d3 和 53〈 V d5 (4-1)，其中
[0058]V d3:第三透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)，以及
[0059]vd5:第五透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0060]期望本發(fā)明的成像透鏡滿足下述條件式(5)。因此，可以以期望的方式降低全長。此外，可以提高圖像形成區(qū)的中心部分的光學(xué)性能。此外，更期望滿足條件式(5-1)以便進一步增強該效果:
[0061]V d4<35 (5)，以及
[0062]V d4<30 (5-1)，其中
[0063]V d4:第四透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0064]在本發(fā)明的成像透鏡中，期望將孔徑光闌布置在第一透鏡的物體側(cè)。因此，可以相對于成像透鏡的全長，在圖像形成面和光瞳之間設(shè)定更長距離。因此，可以減小進入成像器件的光線的入射角。因此，可以實現(xiàn)更高光學(xué)性能。
[0065]本發(fā)明的成像裝置包括本發(fā)明的成像透鏡。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的成像裝置，可以基于由本發(fā)明的成像透鏡獲得的高分辨率光學(xué)圖像，來獲得高分辨率成像信號。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡，每一透鏡元件的結(jié)構(gòu)在總共五個透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)中被優(yōu)化。以尤其是第二、第三和第五透鏡的色散變?yōu)檫m當(dāng)?shù)姆绞剑瑯?gòu)造成像透鏡。此外，以期望的方式設(shè)定第二透鏡的焦距與第四透鏡的焦距的比率。因此，可以實現(xiàn)具有從視角的中心到視角的周邊的高圖像形成性能的透鏡系統(tǒng)，其中，特別地，良好地校正縱向色差，同時降低成像透鏡的全長。
[0068]此外，根據(jù)本發(fā)明的成像裝置，輸出基于由本發(fā)明的高性能成像透鏡形成的光學(xué)圖像的成像信號。因此，基于成像信號，可獲得高分辨率拍攝圖像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0069]圖1是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第一結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子I的透鏡截面圖的圖；
[0070]圖2是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第二結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子2的透鏡截面圖的圖；
[0071]圖3是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第三結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子3的透鏡截面圖的圖；
[0072]圖4是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第四結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子4的透鏡截面圖的圖；
[0073]圖5是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第五結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子5的透鏡截面圖的圖；
[0074]圖6是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第六結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子6的透鏡截面圖的圖；
[0075]圖7是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第七結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子7的透鏡截面圖的圖；
[0076]圖8是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第八結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子8的透鏡截面圖的圖；
[0077]圖9是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第九結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子9的透鏡截面圖的圖；
[0078]圖10是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第十結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子10的透鏡截面圖的圖；
[0079]圖11是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第十一結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子11的透鏡截面圖的圖；
[0080]圖12是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第十二結(jié)構(gòu)例子并且是對應(yīng)于例子12的透鏡截面圖的圖；
[0081]圖13是示例本發(fā)明的例子I中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且(A)示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；[0082]圖14是示例本發(fā)明的例子2中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0083]圖15是示例本發(fā)明的例子3中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0084]圖16是示例本發(fā)明的例子4中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0085]圖17是示例本發(fā)明的例子5中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0086]圖18是示例本發(fā)明的例子6中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0087]圖19是示例本發(fā)明的例子7中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且(A)示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0088]圖20是示例本發(fā)明的例子8中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且(A)示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0089]圖21是示例本發(fā)明的例子9中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0090]圖22是示例本發(fā)明的例子10中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0091]圖23是示例本發(fā)明的例子11中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且(A)示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0092]圖24是示例本發(fā)明的例子12中的成像透鏡的各種像差的像差圖，并且㈧示例球面像差，并且(B)示例像散(場曲)，并且(C)示例畸變；
[0093]圖25是示例包括本發(fā)明的成像透鏡的、作為蜂窩電話終端的成像裝置的圖；以及
[0094]圖26是示例包括本發(fā)明的成像透鏡的、作為智能電話的成像裝置的圖。
【具體實施方式】
[0095]將參考附圖，詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例。
[0096]圖1是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的第一結(jié)構(gòu)例子的圖。該結(jié)構(gòu)例子對應(yīng)于稍后所述的第一數(shù)值例子(表I和表13)的透鏡結(jié)構(gòu)。類似地，圖2至圖12示例第二至第十二結(jié)構(gòu)例子的截面圖，其對應(yīng)于稍后所述的第二至第十二數(shù)值例子(表2至表12和表14至24)的透鏡結(jié)構(gòu)。在圖1至圖12中，符號Ri表示當(dāng)透鏡元件的最物體側(cè)表面是第一表面時的第i表面的曲率半徑，并且以使得i值朝像側(cè)(圖像形成側(cè))順序地增加的方式指定符號。符號Di表不第i表面和第(i+Ι)表面之間的光軸Z1。其中，每一例子的基本結(jié)構(gòu)相同。因此，基本上，將描述圖1中所示的成像透鏡的結(jié)構(gòu)例子，并且如果需要，還將描述圖2至圖12中所示的結(jié)構(gòu)例子。
[0097]根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡L適用于在使用諸如CXD和CMOS的成像器件的各種成像設(shè)備中使用。特別地，成像透鏡L適合于相對小型移動終端設(shè)備，例如，諸如數(shù)碼相機、具有相機的蜂窩電話、智能電話、平板終端和PDA。該成像透鏡L按從物體側(cè)的順序，沿光軸Zl包括第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4和第五透鏡L5。[0098]圖25是示例蜂窩電話終端的示意圖，其是根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像裝置I。根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像裝置I包括:根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡L ;和諸如CCD成像器件100，其基于由成像透鏡L形成的光學(xué)圖像來輸出成像信號(請參見圖1)。成像器件100被布置在成像透鏡L的圖像形成面(成像面)處。
[0099]圖26是示例作為根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像裝置501的智能電話的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像裝置501包括相機單元541，該相機單元541包括:根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡L ;和諸如CCD的成像器件100，其基于由成像透鏡L形成的光學(xué)圖像來輸出成像信號(請參見圖1)。成像器件100被布置在成像透鏡L的圖像形成面(成像面)。
[0100]基于安裝透鏡的相機的結(jié)構(gòu)，可以在第五透鏡L5和成像器件100之間布置各種光學(xué)部件CG。例如，可以布置平板形光學(xué)部件，諸如用于保護成像面的玻璃蓋和紅外截止濾波器。在這種情況下，例如，可以將已經(jīng)施加了具有諸如紅外截止濾波器和ND濾波器的濾波器效果的涂層的平板狀玻璃蓋用作光學(xué)部件CG。
[0101]替代地，也可以通過將涂層施加于第五透鏡L5等等，而不使用光學(xué)部件CG，來對第五透鏡L5等等提供與光學(xué)部件CG類似的效果。因此，可以減少零件的數(shù)量，并且減小全長。
[0102]此外，該成像透鏡L包括孔徑光闌St?？讖焦怅@St是光學(xué)孔徑光闌。期望孔徑光闌St正好布置在第一透鏡LI的前側(cè)或后側(cè)。例如，期望的是，孔徑光闌St是布置在最物體側(cè)上的所謂的“前光闌”。其中，術(shù)語“前光闌”是指光軸方向中的孔徑光闌的位置與軸向邊緣光線(axial marginal ray)與第一透鏡LI的物體側(cè)表面的交點相同或位于該交點的物體側(cè)上。在本發(fā)明的實施例中，第一至第十二結(jié)構(gòu)例子的透鏡(圖1至圖12)對應(yīng)于前光闌。當(dāng)采用前光闌時，可以相對于全長，在圖像形成面和光瞳(pupil)之間設(shè)定更長距離。因此，可以減小進入成像器件的光線的入射角。因此，可以實現(xiàn)更高光學(xué)性能。
[0103]該成像透鏡L將非球面用于第一透鏡LI至第五透鏡L5的每一個的表面的至少一個，以實現(xiàn)更高性能。
[0104]在該成像透鏡L中，第一透鏡LI在光軸附近具有正屈光力。第一透鏡LI在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面。因此，可以易于校正球面像差。
[0105]第二透鏡L2在光軸附近具有負(fù)屈光力。第二透鏡L2在光軸附近具有面向物體側(cè)的凹表面。因此，可以減少縱向色差。
[0106]第三透鏡L3在光軸附近具有正屈光力。第三透鏡L3在光軸附近具有其凸表面面向物體側(cè)的彎月形。因此，可以以期望的方式減少全長。
[0107]第四透鏡L4在光軸附近具有負(fù)屈光力。第四透鏡L4的“周邊部分”具有第四透鏡的像側(cè)表面的切線與光軸在像側(cè)表面的像側(cè)上相交的形狀。其中，術(shù)語“周邊部分”是指在透鏡的半徑的方向上，距離光軸在透鏡的有效直徑的60 %以外的部分。如上所述，第四透鏡L4的像側(cè)表面在光軸附近具有面向像側(cè)的凹表面，并且像側(cè)表面的周邊部分具有像側(cè)表面的切線與光軸在像側(cè)表面的像側(cè)上相交的形狀。因此，可以減少生成縱向色差和橫向色差。特別地，當(dāng)不僅第四透鏡L4的像側(cè)表面而且第四透鏡L4的物體側(cè)表面具有第四透鏡L4的物體側(cè)表面的切線與光軸在物體側(cè)表面的像側(cè)上相交時，上述效果更顯著。
[0108]第五透鏡L5在光軸附近具有正屈光力。第五透鏡L5在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面。[0109]構(gòu)成成像透鏡L的透鏡LI至L5的每一個不是膠合透鏡而是單透鏡。因此，與透鏡LI至L5的至少一個是膠合透鏡的情形相比，存在更大數(shù)量的非球面。因此，可以更靈活地設(shè)計每一透鏡，并且以期望的方式減少全長。
[0110]接著，將描述如上所述構(gòu)造的成像透鏡L的動作和效果。特別地，將詳細(xì)地描述有關(guān)條件式的動作和效果。
[0111]首先，期望第二透鏡L2的關(guān)于d線的阿貝數(shù)Vd2滿足下述條件式(I):
[0112]vd2<35 (I)。
[0113]如果第二透鏡L2超出條件式⑴的上限，則縱向色差增加，并且圖像形成區(qū)的中心部分的分辨率劣化。當(dāng)滿足有關(guān)第二透鏡L2的條件式(I)時，減小阿貝數(shù)vd2，以及作為負(fù)透鏡的色散增加。因此，可以良好地校正縱向色差，并且以期望的方式，維持圖像形成區(qū)的中心部分的分辨率。從上述觀點，更期望滿足條件式(1-1)。甚至更期望滿足條件式(1-2):
[0114]V d2<30 (1-1);以及
[0115]vd2<25 (1-2)。
[0116]第二透鏡的焦距f2和第四透鏡的焦距f4滿足下述條件式(2):
[0117]Kf2/f4<3 (2)。
[0118]如果第二透鏡L2的焦距f2和第四透鏡L4的焦距f4均低于公式(2)的下限，則與第四透鏡L4的負(fù)屈光力相比，第二透鏡L2的負(fù)屈光力變強。盡管可以在圖像形成區(qū)的中心部分中獲得良好性能，但圖像形成區(qū)的周邊部分中的性能劣化。因此，圖像形成區(qū)的周邊部分中的色差和圖像形成區(qū)的中心部分中的色差變得不平衡。因此，當(dāng)?shù)诙哥RL2的焦距f2和第四透鏡L4的焦距f4滿足公式(2)的下限時，可以平衡第二透鏡的光焦度和第四透鏡的光焦度，使得與第四透鏡L4的光焦度相比，第二透鏡L2的光焦度不會變得太強。因此，可以良好地維持圖像形成區(qū)的周邊部分中的性能，同時提高圖像形成區(qū)的中心部分中的性能。如果第二透鏡的焦距和第四透鏡的焦距超出公式(2)的上限，則與第四透鏡L4的光焦度相比，第二透鏡L2的光焦度變得太弱。盡管可以良好地校正圖像形成區(qū)的周邊部分中的色差，但圖像形成區(qū)的中心部分的色差劣化。因此，圖像形成區(qū)的周邊部分中的色差和圖像形成區(qū)的中心部分中的色差變得不平衡。因此，當(dāng)?shù)诙哥RL2的焦距f2和第四透鏡L4的焦距f4滿足公式(2)的上限時，可以平衡第二透鏡的光焦度和第四透鏡的光焦度，使得與第二透鏡L2的光焦度相比，第四透鏡L4的光焦度不會變得太強。因此，可以良好地維持圖像形成區(qū)的中心部分中的色差，同時以良好的方式，校正圖像形成區(qū)的周邊部分中的色差。從上述的觀點，更期望滿足條件式(2-1)。甚至更期望滿足條件式(2-2):
[0119]1.Kf2/f4<2.8 (2-1);以及
[0120]1.2<f2/f4<2.7 (2-2)。
[0121]第三透鏡的折射率Nd3和第五透鏡的折射率Nd5滿足下述條件式(3):
[0122]Nd3〈l.6 和 Nd5〈l.6 (3)。
[0123]當(dāng)?shù)谌哥R的折射率Nd3和第五透鏡的折射率Nd5分別滿足公式(3)時，第三透鏡和第五透鏡能以由樹脂制成的透鏡構(gòu)成。在這種情況下，可以精確地產(chǎn)生非球面形狀。此夕卜，可以減輕透鏡的重量和成本。從上述觀點，更期望滿足條件式(3-1)。甚至更期望滿足條件式(3_2):[0124]Nd3〈l.58 和 Nd5〈l.58 (3-1);以及
[0125]Nd3〈l.55 和 Nd5〈l.55 (3-2) ?
[0126]期望第三透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)V d3和第五透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)vd5滿足下述條件式(4):
[0127]50〈 V d3 和 50〈 V d5 (4)。
[0128]如果第三透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)V d3和第五透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)vd5低于條件式(4)的下限，變得難以校正縱向色差。因此，當(dāng)滿足條件式(4)時，增加阿貝數(shù)V d3和vd5，并且減少色散。因此，可以良好地校正縱向色差。從上述觀點，更期望滿足條件式(4-1)。甚至更期望滿足條件式(4-2):
[0129]53〈 V d3 和 53〈 v d5 (4-1)；以及
[0130]54〈 V d3 和 54〈 v d5 (4-2)。
[0131]此外，期望第四透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)vd4滿足下述條件式:
[0132]V d4<35 (5)。
[0133]如果第 四透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)vd4超出條件式(5)的上限，變得難以進一步提高圖像形成區(qū)的中心部分中的光學(xué)性能，同時以期望的方式降低全長。因此，當(dāng)?shù)谒耐哥R的關(guān)于d線的阿貝數(shù)V d4滿足條件式(5)時，可以以期望的方式減小全長。此外，可以提高圖像形成區(qū)的中心部分中的光學(xué)性能。從上述觀點，甚至更期望滿足條件式(5-1)。甚至更期望滿足條件式(5-2):
[0134]V d4<30 (5-1);以及
[0135]V d4<25 (5-2)。
[0136]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡L，在總共五個透鏡的結(jié)構(gòu)中優(yōu)化每一透鏡元件的結(jié)構(gòu)。特別地，以期望的方式設(shè)定第二透鏡的焦距與第四透鏡的焦距的比率。因此，可以實現(xiàn)從視角的中心到視角的周邊部分具有高圖像形成性能的透鏡系統(tǒng)，其中，特別地，良好地校正縱向色差，同時降低全長。
[0137]此外，當(dāng)適當(dāng)?shù)貪M足期望的一個或多個條件時，產(chǎn)品適于生產(chǎn)，并且可實現(xiàn)更良好的圖像形成性能。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像裝置基于由根據(jù)本發(fā)明的實施例的高性能成像透鏡L形成的光學(xué)圖像來輸出成像信號。因此，可以獲得從視角的中心到視角的周邊部分的高分辨率拍攝圖像。
[0138]接著，將描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡的具體數(shù)值例子。將綜合描述多個數(shù)值例子。
[0139]在本說明書中稍后給出的表1和表13示出了對應(yīng)于圖1中所示的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的具體透鏡數(shù)據(jù)。具體地，表1示出了基本透鏡數(shù)據(jù)，并且表13示出了有關(guān)非球面的數(shù)據(jù)。在表1的透鏡數(shù)據(jù)中，表面編號Si的列示出了用于例子I的成像透鏡的第i面的表面編號。透鏡元件的最物體側(cè)表面是第一表面(孔徑光闌St是第O表面)，并且表面編號朝像側(cè)順序地增加。曲率半徑Ri的列示出了從物體側(cè)第i表面的曲率半徑的值(mm)，其對應(yīng)于在圖1中分配的符號Ri。類似地，表面距離Di的列示出了在從物體側(cè)的第i表面Si和第(i+Ι)表面Si+Ι之間在光軸上的距離(mm)。Ndj的列示出了對于d線，從物體側(cè)的第j個光學(xué)元件的折射率的值(587.6nm)。v dj的列示出了對d線，從物體側(cè)的第j個光學(xué)元件的阿貝數(shù)的值。[0140]在例子I的成像透鏡中，所有第一透鏡LI至第五透鏡L5的兩個表面均是非球面的。表1中的基本透鏡數(shù)據(jù)將光軸附近的曲率半徑(近軸曲率半徑)的數(shù)值示為非球面的每一個的曲率半徑。
[0141]表13示出了例子I的成像透鏡中的非球面數(shù)據(jù)。在指示為非球面數(shù)據(jù)的數(shù)值中，符號“E”表示符號“E”后的數(shù)是將10用作基數(shù)的“指數(shù)”，并且將符號“E”前的值乘以由將10用作基數(shù)的指數(shù)函數(shù)表示的數(shù)值。例如，“1.(^-02”是指“1.0父10-2”。
[0142]作為非球面數(shù)據(jù)，示出了由下述等式(A)所示的非球面等式中的系數(shù)Ai和K的值。具體地，Z表示在從離光軸高度h處的非球面上的點到與非球面的頂點接觸的平面(該平面垂直于光軸)的垂直線的長度(_)。
[0143]Z = C* h2/{l+(l-K.C2.h2)1/2} + XAi.h1 (A)，其中，
[0144]Z:非球面的深度(mm)，
[0145]h:從光軸到透鏡表面的距離(高度)，
[0146]C:近軸曲率=1/R(R:近軸曲率半徑)，
[0147]A1:第i階非球面系數(shù)(i是大于或等于3的整數(shù))，以及
[0148]K:非球面系數(shù)。
[0149]以與例子I的成像透鏡類似的方式，如上所述，表2和表14將對應(yīng)于在圖2中所示的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的 具體透鏡數(shù)據(jù)示為例子2。類似地，表3至表12以及表16至表24將對應(yīng)于在圖3至圖12中所示的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的具體透鏡數(shù)據(jù)示為例子3至例子12。在例子2至12的成像透鏡中，所有第一透鏡LI至第五透鏡L5的兩個表面均為非球面。
[0150]表25總體地示出用于每一例子的與上述條件式有關(guān)的值。表25將F數(shù)Fno以及整個系統(tǒng)的焦距f (mm)示為各種數(shù)據(jù)。在下述表1至12所示的每一例子的透鏡數(shù)據(jù)中，mm用作長度單位。然而，由于可以通過按比例地放大或縮小光學(xué)系統(tǒng)來使用該光學(xué)系統(tǒng)，因此可以使用其他適當(dāng)?shù)膯挝弧?br> [0151]圖13(A)至(C)分別示例例子I的成像透鏡中的球面像差、像散(場曲)和畸變(畸變像差)。每一像差圖示例當(dāng)d線(波長587.56nm)為基準(zhǔn)波長時的像差。球面像差的圖和像散的圖還示例關(guān)于g線(波長435.83nm)和C線(波長656.27nm)的像差。在像散的圖中，由實線指示矢狀方向(S)中的像差，并且由虛線指示切線方向(T)中的像差。此外，F(xiàn)n0.表示F數(shù),并且Y表示像高(Y)。
[0152]類似地，圖14(A)至(C)示例例子2的成像透鏡中的各種像差。類似地，圖15(A)至(C)至圖24㈧至(C)示例例子3至例子12的成像透鏡中的各種像差。
[0153]如數(shù)值數(shù)據(jù)和像差圖所示，每一例子實現(xiàn)高成像性能同時減少全長。
[0154]本發(fā)明不限于上述實施例或例子，并且各種改進是可能的。例如，每一透鏡元件的曲率半徑、表面間的距離、折射率、阿貝數(shù)和非球面系數(shù)的值不限于在上述數(shù)值例子中的值，而是可以是其他值。
[0155]在所有例子的每一個的描述中，假定使用具有固定焦點的成像透鏡。替代地，可以以焦點可調(diào)整的方式構(gòu)造成像透鏡。例如，可以以通過擴展整個透鏡系統(tǒng)或在光軸上移動透鏡的一部分而能夠自動對焦的方式，來構(gòu)造成像透鏡。
[0156][表 I]
[0157]
【權(quán)利要求】
1.一種成像透鏡，基本上由五個透鏡組成，按從物體側(cè)的順序: 第一透鏡，所述第一透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面，并在光軸附近具有正屈光力，并且所述第一透鏡的表面的至少一個是非球面； 第二透鏡，所述第二透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凹表面，并在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且所述第二透鏡的表面的至少一個是非球面； 第三透鏡，所述第三透鏡在光軸附近具有其凸表面面向物體側(cè)的彎月形，并在光軸附近具有正屈光力，并且所述第三透鏡的表面的至少一個是非球面； 第四透鏡，所述第四透鏡在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且所述第四透鏡的表面的至少一個是非球面；以及 第五透鏡，所述第五透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面，并在光軸附近具有正屈光力，并且所述第五透鏡的表面的至少一個是非球面， 其中，滿足下述條件式: Kf2/f4<3(2)； Nd3〈L 6 和 Nd5〈l.6 (3);以及 Vd4<35 (5)，其中， f2:所述第二透鏡的焦距， f4:所述第四透鏡的焦距， Nd3:所述第三透鏡的折射率， Nd5:所述第五透鏡的折射率，以及 Vd4:所述第四透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
2.一種成像透鏡，基本上由五個透鏡組成，按從物體側(cè)的順序: 第一透鏡，所述第一透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凸表面，并在光軸附近具有正屈光力，并且所述第一透鏡的表面的至少一個是非球面； 第二透鏡，所述第二透鏡在光軸附近具有面向物體側(cè)的凹表面，并在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且所述第二透鏡的表面的至少一個是非球面； 第三透鏡，所述第三透鏡在光軸附近具有其凸表面面向物體側(cè)的彎月形，并在光軸附近具有正屈光力，并且所述第三透鏡的表面的至少一個是非球面； 第四透鏡，所述第四透鏡在光軸附近具有負(fù)屈光力，并且所述第四透鏡的表面的至少一個是非球面；以及 第五透鏡，所述第五透鏡在光軸附近具有其凸表面面向物體側(cè)的彎月形，并在光軸附近具有正屈光力，并且所述第五透鏡的表面的至少一個是非球面， 其中，滿足下述條件式: Kf2/f4<3(2);以及 Nd3〈l.6 和 Nd5〈l.6 (3)，其中， f2:所述第二透鏡的焦距， f4:所述第四透鏡的焦距， Nd3:所述第三透鏡的折射率，以及 Nd5:所述第五透鏡的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式:Vd4<35 (5)，其中 v d4:所述第四透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式: vd2<35 (1)，其中 vd2:所述第二透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式: 50〈 V d3 和 50〈 V d5 (4)，其中 Vd3:所述第三透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)，以及 vd5:所述第五透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡，其中，孔徑光闌被布置在所述第一透鏡的物體側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要 求1或2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式: 1.Kf2/f4<2.8(2-1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式:
Nd3〈l.58 和 Nd5〈l.58 (3-1) ?
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式: Vd4<30 (5-1)，其中 Vd4:所述第四透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式: Vd2<30 (1-1),其中 vd2:所述第二透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡，其中，進一步滿足下述條件式: 53〈 V d3 和 53〈 V d5 (4-1)，其中 Vd3:所述第三透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)，以及 vd5:所述第五透鏡的關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
12.—種成像裝置，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像透鏡。
【文檔編號】G02B13/00GK203745712SQ201290000613
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月15日
【發(fā)明者】筱原義和 申請人:富士膠片株式會社