專利名稱：5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及使被攝體的光學(xué)像成像在CCD(Charge CoupledDevice)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等攝像元件上的攝像透鏡、及裝載該攝像透鏡進行拍攝的數(shù)字靜止攝像機或帶攝像機的手機及信息便攜終端(PDAPersonal Digital Assistance)等攝像裝置。

背景技術(shù)：
近幾年，隨著個人計算機向一般家庭等的普及，可以將拍攝的風景或人物像等圖像信息輸入到個人計算機的靜止數(shù)字攝像機快速普及。而且，在手機上裝載圖像輸入用的攝像機模塊的現(xiàn)象也增多。在具有這種攝像功能的設(shè)備上使用CCD或CMOS等的攝像元件。近幾年，這些攝像元件的緊湊化在發(fā)展，對攝像設(shè)備整體及搭載于此的攝像透鏡也要求緊湊性。而且，同時攝像元件的高像素化也在發(fā)展，要求攝像透鏡的高分辨、高性能。例如，要求對應(yīng)于2百萬像素以上，更好是5百萬像素以上的高像素的性能。
對于這種要求，例如為了謀求高分辨率而可考慮設(shè)為透鏡片數(shù)比較多的5片結(jié)構(gòu)(參照專利文獻1、第3圖)。而且，為了進一步謀求高性能，可考慮積極使用非球面(參照專利文獻2)。
專利文獻1日本專利第2679017號公報(第3圖) 專利文獻2日本專利公開2007-264180號公報 為了對應(yīng)于近幾年的高像素化發(fā)展的攝像元件，作為攝像透鏡希望開發(fā)一種謀求總長的縮短并且從中心視場角到周邊視場角具有高的成像性能的透鏡系統(tǒng)。上述專利文獻1所記載的5片結(jié)構(gòu)的透鏡，為了對應(yīng)于近幾年的高像素化，性能普遍不充分。而且，上述專利文獻2所記載的攝像透鏡的軸上色像差被良好地校正，但倍率色像差的校正不充分。

實用新型內(nèi)容本實用新型是借鑒于這種問題點而提出的，其目的在于，提供一種謀求總長的縮短，并且良好地校正各種像差，從中心視場角到周邊視場角可實現(xiàn)高的成像性能的攝像透鏡；以及搭載該攝像透鏡可得到高分辨的攝像圖像的攝像裝置。
本實用新型的第1觀點的攝像透鏡為從物側(cè)依次具備第1透鏡，物側(cè)的面被設(shè)為凸面且具有正的光焦度；光闌；第2透鏡，在光軸附近為彎月形狀；第3透鏡，像側(cè)的面在光軸附近為凸形狀；第4透鏡，兩面為非球面形狀，像側(cè)的面在周邊部為凸形狀；第5透鏡，兩面為非球面形狀，像側(cè)的面在周邊部為凸形狀，第2透鏡至第5透鏡之中，僅具有1個阿貝數(shù)為30以下的負透鏡。
在本實用新型的第1觀點的攝像透鏡中，在作為整體是5片的透鏡結(jié)構(gòu)中，有效地使用非球面而謀求各透鏡形狀的最優(yōu)化，而且僅使用了1個阿貝數(shù)為30以下的高色散的負透鏡，從而謀求總長的縮短，并且良好地校正各種像差、尤其是軸上以及倍率色像差。尤其，與使用了2個以上的高色散的負透鏡的情況相比，可抑制像面周邊部處的色像差的增大。
本實用新型的第2觀點的攝像透鏡為從物側(cè)依次具備第1透鏡，物側(cè)的面被設(shè)為凸面且具有正的光焦度；光闌；第2透鏡，光軸附近的形狀為將凹面朝向物側(cè)的正彎月形透鏡；第3透鏡，光軸附近的形狀為將凹面朝向物側(cè)的負彎月形透鏡；第4透鏡，像側(cè)的面在光軸附近為凹形狀并且在周邊部為凸形狀，在光軸附近具有正的光焦度；第5透鏡，像側(cè)的面在光軸附近為凹形狀。
在本實用新型的第2觀點的攝像透鏡中，在作為整體是5片的透鏡結(jié)構(gòu)中，謀求各透鏡要素的光焦度配置的最優(yōu)化的同時，通過有效地使用非球面來謀求透鏡形狀的最優(yōu)化，從而進行透鏡結(jié)構(gòu)的整體的最優(yōu)化，謀求總長的縮短并良好地校正各種像差。
在本實用新型的第1或第2觀點的攝像透鏡中，通過進一步適當選擇地采用滿足以下優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，能夠設(shè)為關(guān)于總長的縮短或成像性能更有利的結(jié)構(gòu)。
尤其，在本實用新型的第1觀點的攝像透鏡中，第2透鏡至第5透鏡的各透鏡的兩面具有非球面形狀，優(yōu)選進一步滿足以下條件式。由此，第2透鏡的物側(cè)的面的非球面形狀在周邊部與中心部相比成為凹形狀，且有利于彗形像差的校正等。
DL2f＜DL2fp……(1) 其中， DL2f第2透鏡的物側(cè)的面的有效直徑端部處的面形狀的深度 DL2fp第2透鏡的物側(cè)的面從中心部到周邊部以光軸附近的近軸曲率半徑構(gòu)成時的、有效直徑端部處的面形狀的深度 而且，在本實用新型的第1或第2的觀點的攝像透鏡中，優(yōu)選適當選擇地滿足以下條件。
0.8≤|R1/R2|≤2.5……(2) 1.5≤TL/f≤2.0……(3) D6/D8≤1.5……(4) 1.0≤|f5/f|≤10.0……(5) 0.75≤f1/f≤5.0……(6) 0.4≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.0……(7) 其中， f整體的焦距 fi第i透鏡的近軸焦距 TL總長(從最靠近物側(cè)的面到像面的光軸上距離。從第5透鏡的像側(cè)面頂點到像面是空氣換算長度) R1第1透鏡的物側(cè)的面的近軸曲率半徑 R2第1透鏡的像側(cè)的面的近軸曲率半徑 D6第3透鏡和第4透鏡的光軸上間隔 D8第4透鏡和第5透鏡的光軸上間隔。
而且，尤其在本實用新型的第2觀點的攝像透鏡中，優(yōu)選適當選擇地滿足以下條件。
v3≤30……(8) 0.4≤f12/f≤1.0……(9) 0.2≤|f2/f1|≤0.8……(10) 其中， v3第3透鏡的阿貝數(shù) f整體的焦距 f12第1透鏡和第2透鏡的合成焦距 f1第1透鏡的近軸焦距 f2第2透鏡的近軸焦距 根據(jù)本實用新型的攝像裝置，具備根據(jù)本實用新型的第1或第2觀點的攝像透鏡、和輸出與通過該攝像透鏡形成的光學(xué)像對應(yīng)的攝像信號的攝像元件。
通過根據(jù)本實用新型的攝像裝置，基于由本實用新型的攝像透鏡所得到的高分辨的光學(xué)像得到高分辨的攝像信號。
根據(jù)本實用新型的第1觀點的攝像透鏡，在作為整體是5片的透鏡結(jié)構(gòu)中，最優(yōu)化各透鏡要素的結(jié)構(gòu)，尤其有效地使用非球面謀求各透鏡形狀的最優(yōu)化的同時，僅使用了1個阿貝數(shù)為30以下的高色散的負透鏡，所以謀求總長的縮短并良好地校正各種像差、尤其是軸上以及倍率的色像差，可實現(xiàn)從中心視場角到周邊視場角具有高的成像性能的透鏡系統(tǒng)。
根據(jù)本實用新型的第2觀點的攝像透鏡，在作為整體是5片的透鏡結(jié)構(gòu)中，進行各透鏡要素的光焦度配置的最優(yōu)化的同時，有效地使用非球面來謀求透鏡形狀的最優(yōu)化，以進行透鏡結(jié)構(gòu)的整體的最優(yōu)化，所以謀求總長的縮短并良好地校正各種像差，可實現(xiàn)從中心視場角到周邊視場角具有高的成像性能的透鏡系統(tǒng)。
而且，在第3透鏡使用阿貝數(shù)為30以下的高色散的負透鏡時，尤其可以良好地校正軸上以及倍率色像差，可實現(xiàn)更高性能的透鏡系統(tǒng)。
而且，根據(jù)本實用新型的攝像裝置，輸出與通過上述本實用新型的高性能的攝像透鏡形成的光學(xué)像對應(yīng)的攝像信號，所以基于該攝像信號可得到高分辨的拍攝圖像。

圖1是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第1結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例1的透鏡剖面圖。
圖2是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第2結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例2的透鏡剖面圖。
圖3是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第3結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例3的透鏡剖面圖。
圖4是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第4結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例4的透鏡剖面圖。
圖5是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第5結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例5的透鏡剖面圖。
圖6是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第6結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例6的透鏡剖面圖。
圖7是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第7結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例7的透鏡剖面圖。
圖8是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第8結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例8的透鏡剖面圖。
圖9是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第9結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例9的透鏡剖面圖。
圖10是表示本實用新型的一實施方式的攝像透鏡的第10結(jié)構(gòu)例，是對應(yīng)于實施例10的透鏡剖面圖。
圖11是表示本實用新型的實施例1的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖12是表示本實用新型的實施例2的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖13是表示本實用新型的實施例3的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖14是表示本實用新型的實施例4的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖15是表示本實用新型的實施例5的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖16是表示本實用新型的實施例6的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖17是表示本實用新型的實施例7的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖18是表示本實用新型的實施例8的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖19是表示本實用新型的實施例9的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖20是表示本實用新型的實施例10的攝像透鏡的基本透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖21是表示與本實用新型的實施例1的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖22是表示與本實用新型的實施例2的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖23是表示與本實用新型的實施例3的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖24是表示與本實用新型的實施例4的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖25是表示與本實用新型的實施例5的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖26是表示與本實用新型的實施例6的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖27是表示與本實用新型的實施例7的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖28是表示與本實用新型的實施例8的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖29是表示與本實用新型的實施例9的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖30是表示與本實用新型的實施例10的攝像透鏡的非球面有關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖31是對各實施例總結(jié)表示有關(guān)條件式的值的圖。
圖32是表示本實用新型的實施例1的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖33是表示本實用新型的實施例2的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖34是表示本實用新型的實施例3的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖35是表示本實用新型的實施例4的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖36是表示本實用新型的實施例5的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖37是表示本實用新型的實施例6的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖38是表示本實用新型的實施例7的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖39是表示本實用新型的實施例8的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖40是表示本實用新型的實施例9的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖41是表示本實用新型的實施例10的攝像透鏡的各種像差的像差圖，(A)表示球面像差，(B)表示非點像差(像面彎曲)，(C)表示畸變像差。
圖42表示關(guān)于第2透鏡的物側(cè)的面形狀的說明圖。
圖中L1-第1透鏡，L2-第2透鏡，L3-第3透鏡，L4-第4透鏡，L5-第5透鏡，St-孔徑光闌，Ri-從物側(cè)起第i個透鏡面的曲率半徑，Di-從物側(cè)起第i個和第i+1個透鏡面之間的面間隔，Z1-光軸，100-攝像元件(像面)。
具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細的說明。
圖1表示本發(fā)明的一實施方式的攝像透鏡的第1結(jié)構(gòu)例。該結(jié)構(gòu)例對應(yīng)于后述的第1數(shù)值實施例(圖11、圖21)的透鏡結(jié)構(gòu)。同樣地，圖2～圖10表示對應(yīng)于后述的第2至第10數(shù)值實施例(圖12～圖20及圖22～圖30)的透鏡結(jié)構(gòu)的第2至第10結(jié)構(gòu)例的剖面結(jié)構(gòu)。在圖1～圖10中，符號Ri表示將最靠近物側(cè)的透鏡要素的面作為第1個且隨著朝向像側(cè)(成像側(cè))依次增加而附上符號的第i個面的曲率半徑。符號Di表示第i個面和第i+1個面的光軸Z1上的面間隔。另外，各結(jié)構(gòu)例的基本構(gòu)成均相同，所以，在以下以圖1所示的攝像透鏡的結(jié)構(gòu)例為基本進行說明，根據(jù)需要對圖2～圖10的結(jié)構(gòu)例也進行說明。
本實施方式的攝像透鏡適合使用于利用CCD或CMOS等攝像元件的各種攝像設(shè)備尤其比較小型的移動終端設(shè)備，例如數(shù)字靜止攝像機、帶攝像機的手機、以及PDA等。該攝像透鏡沿著光軸Z1從物側(cè)依次具備第1透鏡L1、第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4、第5透鏡L5。
本實施方式的攝像裝置，具備本實施方式的攝像透鏡、和輸出與通過該攝像透鏡形成的光學(xué)像對應(yīng)的攝像信號的CCD等攝像元件100而構(gòu)成。攝像透鏡100配置在該攝像透鏡的成像面(攝像面)?？梢栽诘?透鏡L5和攝像元件100之間，根據(jù)裝載透鏡的攝像機側(cè)的結(jié)構(gòu)配置各種光學(xué)部件CG。例如，也可以配置攝像面保護用蓋玻璃或紅外線截止濾光片等平板狀光學(xué)部件。此時，作為光學(xué)部件CG例如也可以使用對平板狀蓋玻璃施加具有紅外線截止濾光片或ND濾光片等濾光效果的涂層的光學(xué)部件。
而且，如第2結(jié)構(gòu)例(圖2)，也可以不使用光學(xué)部件CG而在第5透鏡L5施加涂層等，而使之具有與光學(xué)部件CG同等的效果。由此，可謀求部件件數(shù)的減少和總長的縮短。
該攝像透鏡還具有光闌St。光闌St為光學(xué)孔徑光闌，優(yōu)選配置在第1透鏡L1的前后。在本實施方式中，在第1透鏡L1和第2透鏡L2之間配置有光闌St。在此所稱的“第1透鏡L1和第2透鏡L2之間”是指在光軸上第1透鏡L1的物側(cè)的面的外緣位置或像側(cè)的面的外緣位置與第2透鏡L2的物側(cè)的面的外緣位置之間。當然，也表示包括在光軸上在第1透鏡L1的像側(cè)的面頂點位置附近配置光闌St的情況、或在第2透鏡L2的物側(cè)的面頂點位置附近配置光闌St的情況。
該攝像透鏡為了高性能化，優(yōu)選分別在第1透鏡L1至第5透鏡L5，至少在1面使用非球面。
在該攝像透鏡中，第1透鏡L1在光軸附近具有正的光焦度。第1透鏡L1的物側(cè)的面在光軸附近被設(shè)為凸面。優(yōu)選第1透鏡L1為在光軸附近將凸面朝向物側(cè)的正的彎月形狀。
第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4、以及第5透鏡L5的光軸附近的光焦度分別被設(shè)為例如負、正、負、正的光焦度(圖1～圖4的第1～第4的結(jié)構(gòu)例)。而且，也可以將第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4、以及第5透鏡L5的光軸附近的光焦度分別以例如正、負、正、負的光焦度構(gòu)成(圖5～圖10的第5～第10的結(jié)構(gòu)例)。
在該攝像透鏡中，在第2透鏡L2至第5透鏡L5中，僅使用1個阿貝數(shù)為30以下的高色散的負透鏡。例如，在第2透鏡L2至第5透鏡L5以負、正、負、正的光焦度構(gòu)成時，也可以用阿貝數(shù)為30以下的負透鏡結(jié)構(gòu)第2透鏡L2。而且，例如在第2透鏡L2至第5透鏡L5以正、負、正、負的光焦度構(gòu)成時，可以用阿貝數(shù)為30以下的負透鏡結(jié)構(gòu)第3透鏡L3。
第2透鏡L2被形成得在光軸附近為彎月形狀。將第2透鏡L2在光軸附近設(shè)為負透鏡時，優(yōu)選第2透鏡L2為在光軸附近將凹面朝向像側(cè)的負的彎月形透鏡。而且，在將第2透鏡L2于光軸附近設(shè)為正透鏡時，優(yōu)選第2透鏡L2的光軸附近的形狀被設(shè)為將凹面朝向物側(cè)的正彎月形透鏡。
第3透鏡L3的像側(cè)的面在光軸附近被設(shè)為凸形狀。將第3透鏡L3在光軸附近設(shè)為正透鏡時，優(yōu)選使用物側(cè)的面在光軸附近成為凹形狀且在周邊部成為凸形狀的非球面。將第3透鏡L3在光軸附近設(shè)為負透鏡時，優(yōu)選為光軸附近的形狀是將凹面朝向物側(cè)的負彎月形透鏡。
第4透鏡L4優(yōu)選兩面為非球面形狀。而且，在第4透鏡L4優(yōu)選使用在光軸附近和周邊部成為不同的凹凸形狀的非球面。例如，優(yōu)選是像側(cè)的面在光軸附近為凹形狀且在周邊部為凸形狀的非球面。而且，優(yōu)選物側(cè)的面被設(shè)為在光軸附近為凸形狀且在周邊部為凹形狀的非球面。
第5透鏡L5優(yōu)選兩面為非球面形狀。第5透鏡L5優(yōu)選在光軸附近物側(cè)的面為凸面。但是，也可以第5透鏡L5的物側(cè)的面在光軸附近設(shè)為平面或小的凹面(曲率半徑的絕對值大的凹面)。而且，優(yōu)選第5透鏡L5的像側(cè)的面是在周邊部成為凸形狀的非球面。例如，將第5透鏡L5在光軸附近設(shè)為負透鏡時，優(yōu)選被設(shè)為像側(cè)的面在光軸附近為凹形狀且在周邊部為凸形狀的非球面。
該攝像透鏡優(yōu)選第2透鏡L2至第5透鏡L5的透鏡的兩面分別具有非球面形狀，而且滿足以下條件式。
DL2f＜DL2fp……(1) 在此參照圖42對條件式(1)的DL2f、DL2fp進行說明。DL2f表示在第2透鏡L2的物側(cè)的面的有效直徑端部處的面形狀的深度。即，如圖42所示，DL2f相當于在第2透鏡L2的物側(cè)的面中的非球面上的有效直徑端部的點和頂點P1的切平面(垂直于光軸Z1的平面)的距離。DL2f的符號將像側(cè)(圖的右側(cè))設(shè)為正。
另外，DL2fp表示第2透鏡L2的物側(cè)的面從中心部到周邊部由光軸附近的近軸曲率半徑R3構(gòu)成時的、有效徑端部處的面形狀的深度。即，如圖42所示，DL2fp對應(yīng)于在第2透鏡L2的物側(cè)的面由近軸曲率半徑R3形成的球面上的有效直徑端部的點和頂點P1的切平面(垂直于光軸Z1的平面)的距離。
滿足條件式(1)表示若第2透鏡L2的物側(cè)的面在光軸附近為凸形狀(正的光焦度)，則該非球面形狀在周邊部與中心部相比成為凹形狀(正的光焦度減小)。通過滿足條件式(1)，在周邊部成為凹形狀，從而存在對于軸上光線通過第1透鏡L1成為低的球面像差得以提到高的效果。而且，將周邊光線的彗形像差成分的光線軌跡從光軸Z1離開，可以進行非球面的彗形像差的校正。
優(yōu)選該攝像透鏡還適當選擇地滿足以下條件。
0.8≤|R1/R2|≤2.5……(2) 1.5≤TL/f≤2.0……(3) D6/D8≤1.5……(4) 1.0≤|f5/f|≤10.0……(5) 0.75≤f1/f≤5.0……(6) 0.4≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.0……(7) 其中， R1第1透鏡L1的物側(cè)的面的近軸曲率半徑 R2第1透鏡L1的像側(cè)的面的近軸曲率半徑 f整體的焦距 f1第1透鏡L1的近軸焦距 f3第3透鏡L3的近軸焦距 f4第4透鏡L4的近軸焦距 f5第5透鏡L5的近軸焦距 TL總長(從最靠近物側(cè)的面到像面的光軸上距離。從第5透鏡L5的像側(cè)面頂點到像面是空氣換算長度) D6第3透鏡L3和第4透鏡L4的光軸上間隔 D8第4透鏡L4和第5透鏡L5的光軸上間隔 而且，優(yōu)選適當選擇地滿足以下條件。
0.1≤D5/f≤0.25……(11) 其中， D5第3透鏡L3的中心厚度 而且，尤其從物側(cè)依次由正、正、負、正、負的光焦度構(gòu)成第1透鏡L1至第5透鏡L5時，優(yōu)選適當選擇地滿足以下條件。
v3≤30……(8) 0.4≤f12/f≤1.0……(9) 0.2≤|f2/f1|≤0.8……(10) 0.5≤f4/f≤1.2……(12) 其中， v3第3透鏡的阿貝數(shù) f12第1透鏡和第2透鏡的合成焦距 f2第2透鏡的近軸焦距 以下，更詳細地說明如以上構(gòu)成的攝像透鏡的作用及效果、尤其有關(guān)條件式的作用及效果。
在本實施方式的攝像透鏡中，在作為整體是5片的透鏡結(jié)構(gòu)中，通過謀求各透鏡要素的光焦度配置的最優(yōu)化，并有效地使用非球面謀求透鏡形狀的最優(yōu)化，從而進行透鏡結(jié)構(gòu)的整體的最優(yōu)化，謀求總長的縮短并良好地校正各種像差。
尤其，在該攝像透鏡中，通過僅使用1個阿貝數(shù)為30以下的高色散的負透鏡而謀求總長的縮短并良好地校正軸上及倍率色像差。尤其，與使用2個以上的高色散的負透鏡的情況相比可抑制像面周邊部處的色像差的增大。
例如，從物側(cè)依次由正、正、負、正、負的光焦度構(gòu)成第1透鏡L1至第5透鏡L5時，關(guān)于第3透鏡L3的負透鏡滿足條件式(8)，減小阿貝數(shù)v3，增大作為負透鏡的色散，從而以軸上的色像差的校正為中心，也可以良好地進行倍率色像差及像面彎曲的校正。
另外，若將第3透鏡L3設(shè)為負透鏡，則成為光闌St的位置比第1透鏡L1更靠像側(cè)配置的傾向，但容易謀求寬視場角。而且，容易取長的后截距。
在該攝像透鏡中，通過將第1透鏡L1的物側(cè)的面在光軸附近設(shè)為凸形狀，使該物側(cè)的面以后的光束變細，容易校正第1透鏡L1的像側(cè)的面處的球面像差。
關(guān)于非球面形狀，尤其通過使第4透鏡L4在中心部和周邊部變化為不同的形狀，從而像面的中心部到周邊部良好地校正像面彎曲。通過第4透鏡L4，與第1透鏡L1、第2透鏡L2、及第3透鏡L3相比按每個視場角分離光束。因此，尤其是使比較接近攝像元件100的透鏡面即第4透鏡L4的像側(cè)的面形成為在光軸附近朝像側(cè)為凹形狀且在周邊部朝像側(cè)為凸形狀，從而可適當?shù)匦Ｕ總€視場角的像差，光束對攝像元件100的入射角度被控制在一定的角度以下。從而，可減輕成像面整個區(qū)域的光量不均勻的同時，有利于校正像面彎曲或畸變像差等。
在該攝像透鏡中，通過將第5透鏡L5設(shè)為適當?shù)姆乔蛎嫘螤?，可良好地進行像面差異、畸變像差、周邊光量及光線的射出角度的校正。將第5透鏡L5設(shè)為非球面形狀時，通過使該非球面形狀在中心部和周邊部平穩(wěn)地變化，而可以使成型時的非球面形狀的轉(zhuǎn)印性能良好。
在該攝像透鏡中，優(yōu)選縮短透鏡總長；使得最接近攝像元件100的最終透鏡面不過于接近攝像面；為了滿足這2個要求，優(yōu)選將透鏡系統(tǒng)的厚度DL(參照圖1)設(shè)為適當?shù)姆秶Ｔ谠摂z像透鏡中，若增多非球面的面數(shù)，則對于制造時的偏差的性能劣化的靈敏度變大。若過于減小厚度DL，則根據(jù)各透鏡要素的成型條件的偏差或由組裝時的偏差造成的性能劣化變大。
以下，對其他條件式的具體意義進行說明。
條件式(2)關(guān)于第1透鏡L1的近軸形狀。超過條件式(2)的上限，例如第1透鏡L1的物側(cè)的面的曲率半徑R1變大，則表示物側(cè)的面處的光焦度減少，在縮小總長的方面不利。而且，容易發(fā)生從有效視場角之外進入的光線由第1透鏡L1的像側(cè)的面反射并再由物側(cè)的面反射而到達像面形成的重影光。若超過下限，例如第1透鏡L1的物側(cè)的面的曲率半徑R1變小，則表示在物側(cè)的面的光焦度變強，球面像差變得有些低，并且畸變像差過于傾向于低側(cè)、桶形。
為了得到更良好的性能，條件式(2)的數(shù)值范圍優(yōu)選為 1.5≤|R1/R2|≤2.5……(2’) 條件式3關(guān)于透鏡系統(tǒng)的總長TL。若超過條件式(3)的上限，則總長TL變得過大，不利于總長TL的縮短。若超過下限，有利于總長TL的縮短，但是招致圖像質(zhì)量的降低。
為了得到更良好的性能，條件式(3)的數(shù)值范圍優(yōu)選為 1.6≤TL/f≤2.0……(3’) 更優(yōu)選， 1.7≤TL/f≤1.9……(3”) 條件式(4)關(guān)于第3透鏡L3和第4透鏡L4的透鏡間隔D6、及第4透鏡L4和第5透鏡L5的透鏡間隔D8。第3透鏡L3和第4透鏡L4的透鏡間隔D6一般具有在組裝時可接近到哪里的物理極限。條件式(4)表示第4透鏡L4和第5透鏡L5的透鏡間隔D8被設(shè)計為從其極限具有怎樣的余量。若超過條件式(4)的上限，一般作為最終透鏡的第5透鏡L5和攝像元件100的間隔會縮小，不能插入平行平板或濾光片類。此外，主光線對攝像元件100的入射角度增大，有遠心性惡化的傾向。若超過下限，在第4透鏡L4的像側(cè)的面和第5透鏡L5的物側(cè)的面形成的空氣透鏡的厚度變薄，不能充分地校正中間視場角處的像面彎曲、彗形像差及畸變像差。
為了得到更良好的性能，條件式(4)的數(shù)值范圍優(yōu)選為 0.03≤D6/D8≤0.8……(4’) 尤其是，第4透鏡L4的光軸附近的光焦度為負時，更優(yōu)選 0.03≤D6/D8＜0.2……(4”) 此外，特別是第4透鏡L4的光軸附近的光焦度為正時，更優(yōu)選 0.2≤D6/D8≤0.8……(4”’) 條件式(5)關(guān)于第5透鏡L5的焦距f5。第5透鏡L5主要作為用于最終調(diào)節(jié)像面彎曲、光線的出射角度、及畸變像差的校正透鏡使用。若超過條件式(5)的上限或下限，則難以校正中間視場角處的像面彎曲。
為了得到更良好的性能，條件式(5)的數(shù)值范圍優(yōu)選為 第5透鏡L5的光軸附近的光焦度為正時， 1.3≤|f5/f|＜2.5……(5’) 此外，特別是第5透鏡L5的光軸附近的光焦度為負時，優(yōu)選 2.5≤|f5/f|＜10.0……(5”) 條件式(6)關(guān)于第1透鏡L1的焦距f1。若超過條件式(6)的上限，則表示第1透鏡L1的光焦度減小，在縮短總長的方面不利。若超過下限，則表示第1透鏡L1的光焦度增加，球面像差變得有些低，畸變像差過于傾向于低側(cè)、桶形。此外，難以取與第2透鏡L2的焦距f2的平衡，光瞳的中間區(qū)域的球面像差變差。此外，折射率或物側(cè)的面的曲率半徑R1減小，從而該面處的對于制造偏差的性能劣化也容易增大。
為了得到更良好的性能，條件式(6)的數(shù)值范圍優(yōu)選為 1.2≤f1/f≤2.5……(6’) 更優(yōu)選， 1.3≤f1/f≤1.7……(6”) 條件式7規(guī)定該攝像透鏡的后半的3個透鏡(第3透鏡L3～第5透鏡L5)的適當?shù)墓饨苟鹊年P(guān)系。若超過條件式(7)的上限，則主光線對攝像元件100的入射角度增大，遠心性會惡化。若超過下限，有利于總長的縮短及遠心性的確保，但倍率及軸上的色像差變大，分辨性能劣化。
條件式(9)關(guān)于第1透鏡L1和第2透鏡L2的合成焦距f12。若超過條件式(9)的上限，則表示第1透鏡L1和第2透鏡L2的合成的光焦度減小，不利于縮短總長。若超過下限，則表示合成的光焦度增大，球面像差變得有些低，并且畸變像差過于傾向于低側(cè)、桶形。
為了得到更良好的性能，條件式(9)的數(shù)值范圍優(yōu)選為 0.5≤f12/f≤0.8……(9’) 條件式(10)關(guān)于第1透鏡L1和第2透鏡L2的光焦度的平衡。若超過條件式(10)的上限，則表示第1透鏡L1的光焦度相對于第2透鏡L2的光焦度變得過大，像面彎曲成為較低，周邊光量降低。而且，畸變像差過于傾向于負側(cè)(桶形)。若超過下限，則表示第1透鏡L1的光焦度相對于第2透鏡L2的光焦度變得過弱，在縮小總長的方面不利。
為了得到更良好的性能，優(yōu)選條件式(10)的數(shù)值范圍為 0.3≤|f2/f1|≤0.65……(10’) 條件式(11)關(guān)于第3透鏡L3的中心厚度D5。若超過條件式(11)的上限，則在謀求總長的縮短時產(chǎn)生第3透鏡L3的厚度比的增大，在成型時難以穩(wěn)定成型面形狀。而且，例如在謀求寬視場角時，在相對于最大像高為8成程度的像高，向攝像元件100的入射角度變大。若超過下限，則主要是中間視場角處的像面彎曲及畸變像差惡化。
條件式(12)關(guān)于第4透鏡L4的焦距f4。條件式(12)承擔該攝像透鏡的后半透鏡(第3透鏡L3～第5透鏡L5)的光焦度平衡和像差校正。若超過條件式(12)的上限，則第4透鏡L4的光焦度變得過弱，尤其向攝像元件100的入射角度變大。若超過下限，則第4透鏡L4的光焦度變得過強，為了取得光焦度平衡，第3透鏡L3和第5透鏡L5的光焦度也增大。此時，難以平穩(wěn)地校正像差。
為了得到更良好的性能，條件式(12)的數(shù)值范圍優(yōu)選為 0.6≤f4/f|≤1.0……(12’) 如以上說明，根據(jù)本實施方式的攝像透鏡，進行透鏡結(jié)構(gòu)的整體的最優(yōu)化，所以謀求總長的縮短，并且可良好地校正各種像差，可以實現(xiàn)從中心視場角到周邊視場角具有高的成像性能的透鏡系統(tǒng)。尤其，有效地使用非球面謀求各透鏡形狀的最優(yōu)化，并且僅使用1個阿貝數(shù)為30以下的高色散的負透鏡，由此謀求總長的縮短，且尤其可良好地校正軸上及倍率的色像差。而且，通過適當?shù)貪M足優(yōu)選條件，從而制造適應(yīng)性為良好，可以實現(xiàn)更高的成像性能。而且，根據(jù)本實施方式的攝像裝置，輸出與通過本實施方式的高性能的攝像透鏡形成的光學(xué)像對應(yīng)的攝像信號，所以從中心視場角到周邊視場角可以得到高分辨的攝影圖像。
[實施例] 接著，對本實施方式的攝像透鏡的具體數(shù)值實施例進行說明。在以下，總結(jié)多個數(shù)值實施例進行說明。
圖11及圖21表示對應(yīng)于圖1所示的攝像透鏡的結(jié)構(gòu)的具體透鏡數(shù)據(jù)。尤其，在圖11表示該基本的透鏡數(shù)據(jù)，在圖21表示關(guān)于非球面的數(shù)據(jù)。在圖11所示的透鏡數(shù)據(jù)的面號碼Si的欄示出針對實施例1的攝像透鏡將以最靠近物側(cè)的透鏡要素的面設(shè)為第1個且隨著朝向像側(cè)依次增加而附上符號的第i個面的號碼。在曲率半徑Ri的欄示出對應(yīng)于在圖1中附上的符號Ri而從物側(cè)第i個面的曲率半徑的值(mm)。對于面間隔Di的欄也同樣表示從物側(cè)第i個面Si和第i+1個面Si+1的光軸上的間隔(mm)。在Ndj欄表示從物側(cè)第j個光學(xué)要素對d線(587.6nm)的折射率的值。在vdj的欄表示從物側(cè)第j個光學(xué)要素對d線的阿貝數(shù)的值。在圖11的欄外作為各種數(shù)據(jù)表示整個系統(tǒng)的焦距f(mm)。
該實施例1的攝像透鏡的第1透鏡L1至第5透鏡L5的兩面皆成為非球面形狀。在圖11的基本透鏡數(shù)據(jù)作為這些非球面的曲率半徑示出光軸附近的曲率半徑(近軸曲率半徑)的數(shù)值。
在圖21表示實施例1的攝像透鏡的非球面數(shù)據(jù)。在作為非球面數(shù)據(jù)表示的數(shù)值中，符號“E”表示其之后的數(shù)值為以10為底的“冪指數(shù)”，且表示由該以10為底的指數(shù)函數(shù)所表示的數(shù)值與“E”之前的數(shù)值相乘的情況。例如，若是“1.0E-02”，則表示“1.0×10-2”。
作為非球面數(shù)據(jù)，記下由以下式(A)表示的非球面形狀的式的各系數(shù)Ai、K的值。詳細地，Z表示從距光軸高度為h的位置上的非球面上的點下垂到非球面頂點的切平面(垂直于光軸的平面)的垂線長度(mm)。
Z＝C·h2/{1+(1-K·C2·h2)1/2}+∑Ai·hi……(A) 其中， Z非球面的深度(mm) h從光軸到透鏡面的距離(高度)(mm) K遠心率 C近軸曲率＝1/R (R近軸曲率半徑) Ai第i次(i為3以上的整數(shù))非球面系數(shù) 在實施例1的攝像透鏡中，作為非球面系數(shù)Ai根據(jù)需要有效使用到第10次的系數(shù)A3～A10而表示各非球面。
與以上實施例1的攝像透鏡同樣，將對應(yīng)于圖2所示的攝像透鏡的結(jié)構(gòu)的具體透鏡數(shù)據(jù)作為實施例2示于圖12及圖22。而且，同樣地將對應(yīng)于圖3～圖10所示的攝像透鏡的結(jié)構(gòu)的具體透鏡數(shù)據(jù)作為實施例3至實施例10示于圖13～圖20及圖23～圖30。在這些實施例2～10的攝像透鏡中，第1透鏡L1至第5透鏡L5的兩面皆成為非球面形狀。
而且，在圖31表示對各實施例總結(jié)關(guān)于上述條件式的值的數(shù)據(jù)。在圖31中，在數(shù)值附上[*]的部分表示從條件式的數(shù)值范圍脫離的情況。
圖32(A)～(C)分別表示在實施例1攝像透鏡中的球面像差、非點像差(像面彎曲)、以及畸變(畸變像差)。在各像差圖表示以e線(波長546.07nm)為基準波長的像差。在球面像差圖及非點像差圖也表示對F線(波長486.13nm)、C線(波長656.27nm)的像差。在非點像差圖中實線表示弧矢方向(S)，而虛線表示子午方向(T)的像差。FNo.表示F值，Y表示像高。
同樣地，在圖33(A)～(C)表示關(guān)于實施例2的攝像透鏡的各種像差。同樣地，在圖34(A)～(C)至圖41(A)～(C)表示關(guān)于實施例3至實施例10的攝像透鏡的各種像差。
根據(jù)以上的各數(shù)值數(shù)據(jù)及各像差圖可知，關(guān)于各實施例實現(xiàn)總長的縮短和高的成像性能。
另外，本實用新型不限于上述實施方式及各實施例，可進行各種變形實施。例如，各透鏡成分的曲率半徑、面間隔及折射率的值等不限于在上述各數(shù)值實施例所示的值，可取其他的值。
而且，在上述各實施例中，均為在以固定焦點使用的前提下的記載，但也可以是可調(diào)焦的結(jié)構(gòu)。例如，也可以將透鏡系統(tǒng)整體調(diào)用或?qū)⒁徊糠滞哥R在光軸上移動而設(shè)為可自動聚焦的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
從物側(cè)依次具備
第1透鏡，物側(cè)的面被設(shè)為凸面且具有正的光焦度；
光闌；
第2透鏡，在光軸附近為彎月形狀；
第3透鏡，像側(cè)的面在光軸附近為凸形狀；
第4透鏡，兩面為非球面形狀，像側(cè)的面在周邊部為凸形狀；
第5透鏡，兩面為非球面形狀，像側(cè)的面在周邊部為凸形狀；
上述第2透鏡至上述第5透鏡中，僅具有1個阿貝數(shù)為30以下的負透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
上述第2透鏡至上述第5透鏡的各透鏡的兩面具有非球面形狀，而且滿足以下條件式
DL2f＜DL2fp……(1)
其中，
DL2f為第2透鏡的物側(cè)的面的有效直徑端部處的面形狀的深度，
DL2fp為第2透鏡的物側(cè)的面從中心部到周邊部以光軸附近的近軸曲率半徑構(gòu)成時的、有效直徑端部處的面形狀的深度。
3.一種5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
從物側(cè)依次具備
第1透鏡，物側(cè)的面被設(shè)為凸面且具有正的光焦度；
光闌；
第2透鏡，光軸附近的形狀為將凹面朝向物側(cè)的正彎月形透鏡；
第3透鏡，光軸附近的形狀為將凹面朝向物側(cè)的負彎月形透鏡；
第4透鏡，像側(cè)的面在光軸附近為凹形狀并且在周邊部為凸形狀，在光軸附近具有正的光焦度；
第5透鏡，像側(cè)的面在光軸附近為凹形狀。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
0.8≤|R1/R2|≤2.5……(2)
其中，
R1為第1透鏡的物側(cè)的面的近軸曲率半徑，
R2為第1透鏡的像側(cè)的面的近軸曲率半徑。
5.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
1.5≤TL/f≤2.0……(3)
其中，
f為整體的焦距，
TL為總長，即從最靠近物側(cè)的面到像面的光軸上距離；且從第5透鏡L5的像側(cè)面頂點到像面是空氣換算長度。
6.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
D6/D8≤1.5……(4)
其中，
D6為第3透鏡和第4透鏡的光軸上間隔，
D8為第4透鏡和第5透鏡的光軸上間隔。
7.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
1.0≤|f5/f|≤10.0……(5)
其中，
f為整體的焦距，
f12為第1透鏡和第2透鏡的合成焦距，
f5為第5透鏡的近軸焦距。
8.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
0.75≤f1/f≤5.0……(6)
其中，
f1為第1透鏡的近軸焦距。
9.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
0.4≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.0……(7)
其中，
f3為第3透鏡的近軸焦距，
f4為第4透鏡的近軸焦距，
f5為第5透鏡的近軸焦距。
10.如權(quán)利要求3所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
v3≤30……(8)
其中，
v3為第3透鏡的阿貝數(shù)。
11.如權(quán)利要求3或10所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
還滿足以下條件式
0.4≤f12/f≤1.0……(9)
其中，
f為整體的焦距，
f12為第1透鏡和第2透鏡的合成焦距。
12.如權(quán)利要求3或10所述的5片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡，其特征在于，
上述第1透鏡是在光軸附近將凸面朝向物側(cè)的正的彎月形狀，還滿足以下條件式
0.2≤|f2/f1|≤0.8……(10)
其中，
f1為第1透鏡的近軸焦距，
f2為第2透鏡的近軸焦距。
13.一種攝像裝置，其特征在于，具備
權(quán)利要求1至3中的任一項所述的攝像透鏡；和
攝像元件，輸出與通過上述攝像透鏡形成的光學(xué)像對應(yīng)的攝像信號。
專利摘要本實用新型提供攝像透鏡及攝像裝置，其謀求總長的縮短并良好地校正各種像差、可以從中心視場角到周邊視場角實現(xiàn)高的成像性能。該攝像透鏡從物側(cè)依次配置第1透鏡(L1)，物側(cè)的面被設(shè)為凸面且具有正的光焦度；光闌(St)；第2透鏡(L2)，在光軸附近為彎月形狀；第3透鏡(L3)，像側(cè)的面在光軸附近為凸形狀；第4透鏡(L4)，兩面為非球面形狀，像側(cè)的面在周邊部為凸形狀；第5透鏡(L5)，兩面為非球面形狀，像側(cè)的面在周邊部為凸形狀。在第2透鏡(L2)至第5透鏡(L5)之中僅具有1個阿貝數(shù)為30以下的負透鏡。
文檔編號G02B9/60GK201378216SQ20092000325
公開日2010年1月6日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者野田隆行 申請人:富士能株式會社