CN201508432U

CN201508432U - 摄像透镜及摄像装置

Info

Publication number: CN201508432U
Application number: CN2009201550380U
Authority: CN
Inventors: 筱原义和
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Nanchang OFilm Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2019-06-04
Also published as: TWM369459U; JP2014142665A; JP5721881B2

Abstract

本实用新型提供一种能够得到高分辨性能的摄像透镜及摄像装置。从物侧依次包括：第1透镜(G1)，在光轴附近，物侧的面为凸形状且具有正的折射力；第2透镜(G2)，具有负的折射力；第3透镜(G3)，在光轴附近，像侧的面为凸形状且具有正的折射力；第4透镜(G4)，在光轴附近，像侧的面为凸形状且具有正的折射力；第5透镜(G5)，在光轴附近，像侧的面为凹形状且具有负的折射力。满足以下条件式：0.8＜f/f1＜1.5……(1)，f1＜|f2|＜f3……(2)，vd2＜35……(3)。其中，设f1、f2、f3为第1、第2、第3透镜(G1)、(G2)、(G3)的焦距，f为整个***的焦距，vd2为第2透镜(G2)对d线的阿贝数。

Description

摄像透镜及摄像装置

技术领域

本实用新型涉及一种在CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等的摄像元件上成像被摄体的光学像的摄像透镜、及搭载该摄像透镜进行拍摄的数码静止摄像机或带摄像机的手机及信息便携终端(PDA：Personal DigitalAssistance)等的摄像装置。

背景技术

近几年，伴随个人计算机向一般家庭的普及，可以将拍摄的风景或人物像等的图像信息输入到个人计算机的数码静止摄像机快速普及。而且，在手机搭载图像输入用的摄像机模块的情况也增多。在具有这样的摄像功能的设备中使用CCD或CMOS等的摄像元件。近几年，这些摄像元件的紧凑化发展，摄像设备整体及搭载于此的摄像透镜也要求紧凑性。而且，同时，摄像元件的高像素化也发展，要求摄像透镜的高分辨、高性能化。为了满足这样的要求，在过去，开发有作为整体利用4片透镜的结构的摄像透镜，但是，为了谋求进一步的高分辨、高性能化，在最近，有增加透镜片数的趋势。

专利文献1：日本专利第3788133号公报

专利文献2：日本专利公开2007-264180号公报

专利文献3：日本专利公开2007-279282号公报

然而，在专利文献1至3中公开有将透镜片数设为5片谋求高性能化的摄像透镜，但是，在近几年，要求比记载于这些文献的摄像透镜更进一步的高分辨性能。

实用新型内容

本实用新型是鉴于这样的问题点而提出的，其目的在于，提供一种能够得到高分辨性能的摄像透镜及摄像装置。

根据本实用新型的摄像透镜设成从物侧依次包括：第1透镜，在光轴附近，物侧的面为凸形状且具有正的折射力；第2透镜，具有负的折射力；第3透镜，在光轴附近，像侧的面为凸形状且具有正的折射力；第4透镜，在光轴附近，像侧的面为凸形状且具有正的折射力；第5透镜，在光轴附近，像侧的面为凹形状且具有负的折射力，且满足以下条件式：

0.8＜f/f1＜1.5……(1)

f1＜|f2|＜f3……(2)

vd2＜35……(3)

此处，设f1为第1透镜的焦距、f2为第2透镜的焦距、f3为第3透镜的焦距、f为整个***的焦距。设vd2为第2透镜对d线的阿贝数。

在根据本实用新型的摄像透镜中，作为整体设为5片的透镜结构，与过去的4片结构的摄像透镜相比，通过增加透镜片数，并且谋求各透镜的结构的最优化，从而得到对应于高像素化的高分辨性能的透镜***。

在根据本实用新型的摄像透镜中，优选第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜、及第5透镜全部是两面为非球面形状。

特别是，优选第4透镜的像侧的面形状设成满足以下的式的非球面形状。

ha＜0.7hmax……(4)

在此，位于距透镜的面顶点位置为任意的高度h的非球面形状用规定的非球面式表示，该非球面式的1阶微分值表示在高度h下的透镜面的倾斜度(傾き)、2阶微分值表示透镜面的倾斜度的变位(变位)时，基于光轴附近的2阶微分值的符号被替换的最低的高度设为ha。而且，在最大有效半径下的高度设为hmax、最大有效半径的7成的高度设为0.7hmax。

根据本实用新型的摄像装置具备根据本实用新型的摄像透镜、和输出与由本实用新型的摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号的摄像元件。

在根据本实用新型的摄像装置中，基于由本实用新型的摄像透镜得到的高分辨的光学像而得到高分辨的摄像信号。

根据本实用新型的摄像透镜，在作为整体5片的透镜结构中，设成适当地设定各透镜的形状等并满足规定的条件式，所以能够得到高分辨性能。

而且，根据本实用新型的摄像装置，输出与由上述本实用新型的高分辨性能的摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号，所以，能够得到高分辨的摄影图像。

附图说明

图1是表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第1结构例的图，是对应于实施例1的透镜剖面图。

图2是表示摄像透镜的第2结构例的图，是对应于实施例2的透镜剖面图。

图3是表示摄像透镜的第3结构例的图，是对应于实施例3的透镜剖面图。

图4是表示摄像透镜的第4结构例的图，是对应于实施例4的透镜剖面图。

图5是表示摄像透镜的第5结构例的图，是对应于实施例5的透镜剖面图。

图6是表示摄像透镜的第6结构例的图，是对应于实施例6的透镜剖面图。

图7是关于表示实施例1所涉及的摄像透镜的第4透镜的像侧的非球面形状的式的微分值的特性图。

图8是关于表示实施例2所涉及的摄像透镜的第4透镜的像侧的非球面形状的式的微分值的特性图。

图9是关于表示实施例3所涉及的摄像透镜的第4透镜的像侧的非球面形状的式的微分值的特性图。

图10是关于表示实施例4所涉及的摄像透镜的第4透镜的像侧的非球面形状的式的表示微分值的特性图。

图11是关于表示实施例5所涉及的摄像透镜的第4透镜的像侧的非球面形状的式的微分值的特性图。

图12是关于表示实施例6所涉及的摄像透镜的第4透镜的像侧的非球面形状的式的微分值的特性图。

图13是表示实施例1所涉及的摄像透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面相差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。

图14是表示实施例2所涉及的摄像透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面相差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。

图15是表示实施例3所涉及的摄像透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面相差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。

图16是表示实施例4所涉及的摄像透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面相差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。

图17是表示实施例5所涉及的摄像透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面相差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。

图18是表示实施例6所涉及的摄像透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面相差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。

图19是关于非球面形状的说明图。

图20是表示本实用新型的一实施方式所涉及的作为摄像装置的带摄像机的手机的一结构例的外观图。

图中：GC-光学部件，G1-第1透镜，G2-第2透镜，G3-第3透镜，G4-第4透镜，G5-第5透镜，St-孔径光阑，Ri-从物侧第i透镜面的曲率半径，Di-从物侧第i与第i+1透镜面的面间隔，Z1-光轴。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式详细地进行说明。

图1表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第1结构例。该结构例对应于后述的第1数值实施例的透镜结构。同样地，在图2～图6表示对应于后述的第2至第6数值实施例的透镜结构的第2至第6结构例的剖面结构。在图1～图6中，符号Ri表示将也包括光阑St最靠物侧的构成因素的面设为第1个而随着朝向像侧(成像侧)依次增加而附上符号的第i个面(也称第i面)的曲率半径。符号Di表示第i面和第i+1面的光轴Z1上的面间隔。另外，各结构例的基本的结构均相同，所以，以下将图1所示的第1结构例作为基本进行说明。

图20(A)、(B)作为本实施方式所涉及的摄像装置的一例表示带摄像机的手机。在图20(A)、(B)表示的带摄像机的手机具备上部框体2A和下部框体2B，两者构成为沿图20(A)的箭头方向转动自如。在下部框体2B设有操作按钮21。在上部框体2A设有摄像机部1(图20(B))及显示部22(图20(A))等。显示部22由LCD(液晶板)或EL(Electro-Luminescence)板等的显示板构成。显示部22配置在折叠时成为内面的一侧。在该显示部22中，显示关于电话功能的各种菜单以外，还能够显示由摄像机部1拍摄的图像等。摄像机部1配置在例如上部框体2A的背面一侧。但是，设置摄像机部1的位置不限于此。

摄像机部1具备本实施方式所涉及的摄像透镜、和设置在对应于摄像透镜的成像面的位置的摄像元件(未图示)。在摄像机部1中，由摄像透镜形成的光学像通过摄像元件变换成电性摄像信号，该摄像信号被输出到设备本体侧的信号处理电路。在该带摄像机的手机中使用本实施方式所涉及的摄像透镜，从而得到充分进行像差校正的高分辨的摄像信号。在摄像设备本体侧，基于该摄像信号可以生成高分辨的图像。

另外，本实施方式所涉及的摄像透镜能够适用于使用CCD或CMOS等的摄像元件的各种摄像装置。本实施方式所涉及的摄像装置不限于带摄像机的手机，也可以是例如数码静止摄像机或PDA等。

该摄像透镜沿着光轴Z1从物侧依次具备第1透镜G1、第2透镜G2、第3透镜G3、第4透镜G4及第5透镜G5。光学性的孔径光阑St配置于第1透镜G1的前侧，更详细地，配置在光轴Z1上比第1透镜G1的像侧的面更靠物侧。

在该摄像透镜的成像面Simg配置CCD等的摄像元件。在第5透镜G5和摄像元件之间，根据安装透镜的摄像机侧的结构，可以配置有各种光学部件GC。例如可以配置有摄像面保护用的盖玻璃或红外线截止滤光片等的平板状的光学部件。此时，作为光学部件GC，例如可以使用在平板状的盖玻璃施加红外线截止滤光片或ND滤光片等的具有滤光片效果的涂层的光学部件。而且，在该摄像透镜中，可以在第1透镜G1至第5透镜G5的全部、或至少1个透镜面施加红外线截止滤光片或ND滤光片等的具有滤光片效果的涂层、或防反射的涂层。

第1透镜G1成为在光轴附近物侧的面为凸形状的正透镜，例如在光轴附近成为双凸透镜。但是，如图6的第6结构例，第1透镜G1也可以是正的弯月形透镜。

第2透镜G2为负透镜，例如设为在光轴附近将凹面朝向物侧的负透镜。但是，如图6的第6结构例，第2透镜G2也可以成为在光轴附近将凹面朝向像侧的负透镜。

第3透镜G3成为在光轴附近像侧的面为凸形状的正透镜，例如在光轴附近成为双凸透镜。但是，如图6的第6结构例，第3透镜G3也可以是将凸面朝向像侧的正的弯月形透镜。

第4透镜G4在光轴附近像侧的面为凸形状且具有正的折射力。第5透镜G5在光轴附近像侧的面为凹形状且具有负的折射力。

该摄像透镜构成为满足以下的条件式。此处，f1设为第1透镜G1的焦距，f2设为第2透镜G2的焦距，f3设为第3透镜G3的焦距，f设为整个***的焦距，vd2设为第2透镜G2对d线的阿贝数。

0.8＜f/f1＜1.5……(1)

f1＜|f2|＜f3……(2)

vd2＜35……(3)

在该摄像透镜中，优选第1透镜G1、第2透镜G2、第3透镜G3、第4透镜G4、及第5透镜G5全部是两面为非球面形状。特别是，优选第4透镜G4及第5透镜G5是光轴附近和周边部为凹凸形状的倾向不同的非球面形状。例如优选第5透镜G5的像侧的面设为在光轴附近成凹形状而在周边部成凸形状的非球面。

而且，优选第4透镜G4的像侧的面形状设为满足以下的式的非球面形状。

ha＜0.7hmax……(4)

在此，位于距透镜的面顶点位置为任意的高度h的非球面形状用规定的非球面式表示，该非球面式的1阶微分值表示在高度h下的透镜面的倾斜度、2阶微分值表示透镜面的倾斜度的变位时，基于光轴附近的2阶微分值的符号被替换的最低的高度设为ha。而且，在最大有效半径下的高度设为hmax、最大有效半径的7成的高度设为0.7hmax。

非球面式一般由以下的式(A)表示。

Z＝C·h²/{1+(1-K·C²·h²)^1/2}+∑A_n·hⁿ……(A)

(n＝3以上的整数)

此处，

Z：非球面的深度(mm)

h：从光轴到透镜面的距离(高度)(mm)

K：离心率

C：近轴曲率＝1/R

(R：近轴曲率半径)

A_n：第n次的非球面系数

Z表示从位于距光轴为高度h的位置的非球面上的点下垂到非球面的顶点的切平面(垂直于光轴的平面)的垂线的长度(mm)。即，Z表示距光轴为高度h的以面顶点位置作为基准的非球面的下沉量(深度)。

图19示出第4透镜G4的像侧的面的关于透镜面的倾斜度。在图19中示出距面顶点位置为任意的高度h的透镜面位置P1所对应的切平面。该切平面的倾斜度相当于在高度h下的透镜面的倾斜度。将该切平面倒向物侧的情况设为负侧，相反，倒向像侧的情况设为正侧。上述非球面式的1阶微分值表示如图19所示的在高度h下的切平面的倾斜度。

接着，说明如以上构成的摄像透镜的作用及效果。

在该摄像透镜中，设为作为整体5片的透镜结构，与过去的4片结构的摄像透镜相比，增加了透镜片数，并且谋求各透镜的结构的最优化，从而得到对应于高像素化的高分辨性能的透镜***。特别是，通过将第3透镜G3的像侧的面设成凸形状，从而容易成为明亮的光学***。

条件式(1)涉及第1透镜G1的折射力。在该摄像透镜中，按照满足条件式(1)的方式第1透镜G1占据主要的成像功能，从而得到总长短的光学***。若低于条件式(1)的下限，则总长变长。若超出上限，则对缩短总长有利，但是，像面弯曲增大，得不到高分辨性能。

为了总长更短且得到高分辨性能，优选条件式(1)的数值范围是以下的条件式(1A)的数值范围。

1.0＜f/f1＜1.4……(1A)

更优选是以下的条件式(1B)的数值范围。

1.1＜f/f1＜1.3……(1B)

条件式(2)示出第1透镜G1、第2透镜G2、及第3透镜G3的焦距的适当的关系。条件式(3)涉及第2透镜G2的适当的阿贝数。通过满足条件式(2)及条件式(3)，有利于色像差校正。特别是超出条件式(3)的上限，则色像差校正变得不充分。

为了更加良好地进行色像差校正，优选条件式(3)的上限满足以下的条件式(3A)的值。

vd2＜25……(3A)

而且，在该摄像透镜中，将相对于其它的透镜配置在像侧的第4透镜G4及第5透镜G5的非球面形状设为在光轴附近和周边部为凹凸形状的倾向不同的形状，从而能够从像面的中心部到周边部良好地校正像面弯曲。特别是，关于第4透镜G4的像侧的面形状，通过满足上述的条件式(3)，从而良好地校正像面弯曲，得到高分辨性能。

如以上说明，根据本实施方式所涉及的摄像透镜，在作为整体5片的透镜结构中，适当地设定各透镜的形状等，使得满足规定的条件式，所以能够得到高分辨性能。而且，根据本实施方式所涉及的摄像装置，使得输出与由本实施方式所涉及的高分辨性能的摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号，所以能够得到高分辨的摄影图像。

<实施例>

接着，对本实施方式所涉及的摄像透镜的具体的数值实施例进行说明。在以下，对多个的数值实施例进行部分归纳说明。

[实施例1]

[表1]～[表2]示出与图1所示的摄像透镜的结构对应的具体的透镜数据。特别是，在[表1]表示其基本的透镜数据，在[表2]表示非球面的数据。在[表1]所示的透镜数据的面号码Si的栏中，关于实施例1所涉及的摄像透镜示出将最靠物侧的构成因素的面作为第1面并随着朝向像侧依次增加而附上符号的第i个(i＝1～13)的面号码(也即第i面的面号码)。在曲率半径Ri的栏表示对应于图1中附上的符号Ri而从物侧第i面的曲率半径的值(mm)。关于面间隔Di的栏也同样地表示从物侧第i面Si和第i+1面Si+1的光轴上的间隔(mm)。在Ndi及vdj的栏表示从物侧第j光学因素对d线(587.6nm)的折射率及阿贝数的值。

实施例1所涉及的摄像透镜的第1透镜G1、第2透镜G2、第3透镜G3、第4透镜G4、及第5透镜G5全部是两面为非球面形状。在[表1]的基本透镜数据作为这些非球面的曲率半径示出光轴附近的曲率半径的数值。

在[表2]表示实施例1所涉及的摄像透镜的非球面数据。在作为非球面数据表示的数值中，记号“E”表示其之后的数值是以10为底的“幂指数”，表示由以该10为底的指数函数表示的数值与“E”之前的数值相乘。例如，若为“1.0E-02”，则表示“1.0×10^-2”。

作为实施例1所涉及的摄像透镜的非球面数据，记载由上述的非球面式(A)所表示的非球面形状的式中的各系数A_n、K的值。就实施例1所涉及的摄像透镜而言，作为非球面系数A_n适当有效地使用A₃～A₁₀为止的次数来表示。

而且，在图7表示关于上述的条件式(4)的微分值。即，关于第4透镜G4的像侧的面形状，表示非球面式的1阶微分值和2阶微分值。横轴表示有效半径(％)，纵轴表示微分值。另外，将最大有效半径设为100％。如图7所示，从光轴附近到达最大有效半径的7成(70％)之前，2阶微分值的符号被替换。即，满足条件式(4)的条件。

[表1]

[表2]

[数值实施例2～6]

与以上的实施例1所涉及的摄像透镜同样地，作为实施例2，在[表3]～[表4]表示对应于图2所示的摄像透镜的结构的具体的透镜数据。而且，同样地，作为实施例3，在[表5]～[表6]表示对应于图3所示的摄像透镜的结构的具体的透镜数据。同样地，作为实施例4，在[表7]～[表8]表示对应于图4所示的摄像透镜的结构的具体的透镜数据。同样地，作为实施例5，在[表9]～[表10]表示对应于图5所示的摄像透镜的结构的具体的透镜数据。同样地，作为实施例6，在[表11]～[表12]表示对应于图6所示的摄像透镜的结构的具体的透镜数据。

另外，关于实施例2至6中的任意一个摄像透镜，与实施例1所涉及的摄像透镜同样，全部透镜面成为非球面形状。在图8～图12表示有关实施例2至6的摄像透镜的与上述的条件式(4)相关的微分值。即，关于第4透镜G4的像侧的面形状，表示非球面式的1阶微分值和2阶微分值。如图8～图12所示，关于实施例2至6的任意的摄像透镜，从光轴附近到达最大有效半径的7成(70％)之前，2阶微分值的符号被替换。即，满足条件式(4)的条件。

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

[表9]

[表10]

[表11]

[表12]

在[表13]将上述的条件式(1)～(3)相关的值针对各实施例归纳表示。从[表13]可知，关于条件式(1)～(3)，各实施例的值成为该数值范围内。在[表13]作为各种数据还表示关于F数(FNO.)的值。从[表13]可知，特别是关于实施例1～3，FNO.的值小，成为明亮的透镜***。

[表13]

图13(A)～(C)分别示出实施例1所涉及的摄像透镜的球面像差、非点像差、及畸变(畸变像差)。在这些像差图中，将d线作为基准波长，也表示有关C线(波长656.27nm)及F线(波长486.13nm)的像差。在非点像差图中，(S)表示弧矢方向的像差，(T)表示切线方向的像差。ω表示半视场角。在图13(A)中，纵轴表示入瞳直径(mm)。

同样地，在图14(A)～(C)表示关于实施例2所涉及的摄像透镜的各种像差。同样地，在图15～图28的(A)～(C)表示关于实施例3～6所涉及的摄像透镜的各种像差。另外，在图17(B)、(C)中，纵轴表示像高Y(mm)。

从以上的各数值数据及各像差图可知，关于各实施例，由作为整体5片的透镜结构，可以实现高分辨性能的摄像透镜***。

另外，本实用新型不限于上述实施方式及各实施例可以进行各种变形实施。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔及折射率的值等不限于在上述各数值实施例示出的值，而取其它值。

Claims

1.一种摄像透镜，其特征在于，从物侧依次包括：

第1透镜，在光轴附近，物侧的面为凸形状且具有正的折射力；

第2透镜，具有负的折射力；

第3透镜，在光轴附近，像侧的面为凸形状且具有正的折射力；

第4透镜，在光轴附近，像侧的面为凸形状且具有正的折射力；

第5透镜，在光轴附近，像侧的面为凹形状且具有负的折射力，

并且，满足以下条件式：

0.8＜f/f1＜1.5……(1)

f1＜|f2|＜f3……(2)

vd2＜35……(3)

此处，

f1为第1透镜的焦距，

f2为第2透镜的焦距，

f3为第3透镜的焦距，

f为整个***的焦距，

vd2为第2透镜对d线的阿贝数。

2.如权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，

位于距透镜的面顶点位置为任意的高度(h)的非球面形状以规定的非球面式表示，该非球面式的1阶微分值表示在高度(h)下的透镜面的倾斜度、2阶微分值表示上述透镜面的倾斜度的变位时，

将基于光轴附近的2阶微分值的符号被替换的最低的高度设为ha、在最大有效半径下的高度设为hmax、最大有效半径的7成的高度设为0.7hmax，上述第4透镜的像侧的面形状设成满足下式的非球面形状：

ha＜0.7hmax……(4)。

3.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，

上述第1透镜、上述第2透镜、上述第3透镜、上述第4透镜、及上述第5透镜全部是两面为非球面形状。

4.一种摄像装置，其特征在于，

具备权利要求1～3任一项所述的摄像透镜、和

输出与由上述摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号的摄像元件。