CN204331129U - 摄像透镜及包括摄像透镜的摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种摄像透镜及包括所述摄像透镜的摄像装置。摄像透镜实质上包含5个透镜，从物体侧起依序包括：具有正折射力且凸面朝向物体侧的第1透镜(L1)、具有负折射力且凹面朝向像侧的第2透镜(L2)、具有负折射力且凹面朝向物体侧的第3透镜(L3)、具有正折射力且为凹面朝向物体侧的凹凸形状的第4透镜(L4)、及具有负折射力且为凸面朝向像侧的凹凸形状的第5透镜(L5)，且摄像透镜满足规定的条件式。本实用新型能够对应摄像元件的高像素化且实现透镜总长的缩短化。

Description

摄像透镜及包括摄像透镜的摄像装置
技术领域
本实用新型涉及一种使被摄物的光学像成像在电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等摄像元件上的定焦的摄像透镜(1ens)、及搭载该摄像透镜而进行拍摄的静态式数字照相机(digital still camera)或附照相机(camera)的手机及信息移动终端(个人数字助理(Personal Digital Assistance，PDA))、智能手机(smartphone)、平板(tablet)式终端及便携式游戏(game)机等的摄像装置。
背景技术
随着个人计算机(personal computer)于普通家庭等的普及，能将所拍摄的风景或人物像等图像信息输入至个人计算机的静态式数字照相机正在迅速普及。而且，移动电话、智能手机、或者平板式终端中，也多搭载有图像输入用的照相机模块(camera module)。在此种具有摄像功能的设备中，可使用CCD或CMOS等摄像元件。近年来，这些摄像元件越来越小型(compact)化，从而，也要求摄像设备整体及搭载于其中的摄像透镜具有紧凑性。而且同时，摄像元件也越来越高像素化，从而要求摄像透镜具有高分辨度、高性能化。例如，要求具有可对应5百万像素(megapixel)以上、更优选的是8百万像素以上的高像素的性能。
为了满足所述要求，提出了一种透镜片数相对多的为5片结构的摄像透镜。例如，专利文献1中提出一种5片结构的摄像透镜，就该5片结构而言，从物体侧起依序包含具有正折射力的第1透镜、具有负折射力的第2透镜、具有负折射力的第3透镜、具有正折射力的第4透镜、及具有负折射力的第5透镜。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利8379324号说明书
实用新型内容
[实用新型所要解决的问题]
另一方面，尤其是就使用于移动终端、智能手机或者平板终端等越来越薄型化的装置中的摄像透镜而言，透镜总长缩短化的要求日益提高。因此，专利文献1中记载的摄像透镜要求透镜总长进一步缩短化。
本实用新型是鉴于所述情况而完成，其目的在于提供一种能对应摄像元件的高像素化、且能实现透镜总长的缩短化的摄像透镜、及搭载该摄像透镜从而能获得高分辨率的摄像图像的摄像装置。
[解决问题的技术手段]
本实用新型的摄像透镜实质上包含5个透镜，即从物体侧起依序包括：具有正折射力且凸面朝向物体侧的第1透镜L1、具有负折射力且凹面朝向像侧的第2透镜L2、具有负折射力且凹面朝向物体侧的第3透镜L3、具有正折射力且为凹面朝向物体侧的凹凸(meniscus)形状的第4透镜L4、及具有负折射力且为凸面朝向像侧的凹凸形状的第5透镜L5，且所述摄像透镜满足下述条件式：
-1.9＜f/f5＜0   (1)
其中，
f：整个***的焦距；
f5：第5透镜的焦距。
本实用新型的摄像透镜中，通过进而采用如下优选的结构，能使光学性能更良好。
本实用新型的摄像透镜中，优选的是第1透镜为双凸形状。
本实用新型的摄像透镜中，优选的是第2透镜为双凹形状。
本实用新型的摄像透镜优选的是满足以下的条件式(2)～条件式(6)、条件式(1-1)～条件式(6-1)、条件式(1-2)～条件式(5-2)中的任一个、或任意组合：
-1.85＜f/f5＜-0.6   (1-1)
-1.81＜f/f5＜-1.1   (1-2)
O＜f/f4＜1.88   (2)
0.33＜f/f4＜1.69   (2-1)
0.65＜f/f4＜1.5   (2-2)
-0.19＜f/f3＜0   (3)
-0.19＜f/f3＜-0.01   (3-1)
-0.19＜f/f3＜-0.02   (3-2)
0.78＜f/f123＜3   (4)
0.78＜f/f123＜1.5   (4-1)
0.78＜f/f123＜0.95   (4-2)
0.55＜f·P45＜3   (5)
0.6＜f·P45＜2.1   (5-1)
0.65＜f·P45＜1.2   (5-2)
1＜f/f1＜3   (6)
1.5＜f/f1＜1.9   (6-1)
其中，
f：整个***的焦距；
f1：第1透镜的焦距；
f3：第3透镜的焦距；
f4：第4透镜的焦距；
f5：第5透镜的焦距；
f123：第1透镜至第3透镜的合成焦距；
P45：由第4透镜的像侧的面与第5透镜的物体侧的面所形成的空气透镜的折射力，且空气透镜的折射力是根据以下的式(P)求出。
P 45 = 1 - Nd 4 L 4 r + Nd 5 - 1 L 5 f - ( 1 - Nd 4 ) × ( Nd 5 - 1 ) × D 9 L 4 r × L 5 f - - - ( P )
此处，
Nd4：第4透镜相对于d线的折射率；
Nd5：第5透镜相对于d线的折射率；
L4r：第4透镜的像侧的面的近轴曲率半径；
L5f：第5透镜的物体侧的面的近轴曲率半径；
D9：第4透镜与第5透镜在光轴上的空气间隔。
另外，本实用新型的摄像透镜中，所谓“实质上包含5个透镜”是指还包括如下情况，即，本实用新型的摄像透镜除了5个透镜以外，还包括实质上不具有折射力的透镜、光阑或盖玻璃(cover glass)等透镜以外的光学要素、透镜凸缘(lens flange)、透镜镜筒(barrel)、抖动修正机构等机构部分等。
另外，所述透镜的面形状或折射力的符号是关于包含非球面的情况而在近轴区域考虑者。而且，曲率半径的符号是将凸面朝向物体侧的面形状视为正，而将凸面朝向像侧的面形状视为负。
本实用新型的摄像装置包括本实用新型的摄像透镜。
[实用新型的效果]
根据本实用新型的摄像透镜，在整体为5片的透镜结构中，使各透镜要素的结构最佳化、尤其良好地构成第1至第5透镜的形状，因此，能实现对应摄像元件的高像素化、且能使透镜总长缩短化的透镜***。
而且，根据本实用新型的摄像装置，包括本实用新型的摄像透镜，因此，能使摄像透镜的光轴方向的装置尺寸缩短化，能获得高分辨率的拍摄图像。
附图说明
图1是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第1结构例的图，且为与实施例1对应的透镜截面图。
图2是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第2结构例的图，且为与实施例2对应的透镜截面图。
图3是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第3结构例的图，且为与实施例3对应的透镜截面图。
图4是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第4结构例的图，且为与实施例4对应的透镜截面图。
图5是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第5结构例的图，且为与实施例5对应的透镜截面图。
图6是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第6结构例的图，且为与实施例6对应的透镜截面图。
图7是图6所示的摄像透镜的光路图。
图8(a)～图8(d)是表示本实用新型的实施例1的摄像透镜的各像差的像差图，且从左起依序表示球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差。
图9(a)～图9(d)是表示本实用新型的实施例2的摄像透镜的各像差的像差图，且从左起依序表示球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差。
图10(a)～图10(d)是表示本实用新型的实施例3的摄像透镜的各像差的像差图，且从左起依序表示球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差。
图11(a)～图11(d)是表示本实用新型的实施例4的摄像透镜的各像差的像差图，且从左起依序表示球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差。
图12(a)～图12(d)是表示本实用新型的实施例5的摄像透镜的各像差的像差图，且从左起依序表示球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差。
图13(a)～图13(d)是表示本实用新型的实施例6的摄像透镜的各像差的像差图，且从左起依序表示球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差。
图14是表示包括本实用新型的摄像透镜的作为移动电话终端的摄像装置的图。
图15是表示包括本实用新型的摄像透镜的作为智能手机的摄像装置的图。
附图标记：
1、501：摄像装置
2：轴上光束
3：最大视角的光束
100：摄像元件
541：照相机部
CG：光学构件
D1～D13：面间隔
L：摄像透镜
L1～L5：第1透镜～第5透镜
R1～R14：曲率半径
St：孔径光阑
Z1：光轴
ω：最大视角的半值
具体实施方式
以下，参照图式对本实用新型的实施方式进行详细说明。
图1表示本实用新型的第1实施方式的摄像透镜的第1结构例。该结构例是与后述的第1数值实施例(表1、表2)的透镜结构对应。同样，图2～图6中表示与后述的第2实施方式至第6实施方式中的数值实施例(表3～表12)的透镜结构对应的第2结构例至第6结构例的截面结构。图1～图6中，符号Ri表示以将最靠物体侧的透镜要素的面作为第1个、随着朝向像侧而依序增加的方式标注有符号的第i个面的曲率半径。符号Di表示第i个面与第i+1个面在光轴Z1上的面间隔。另外，各构成例中的基本结构均相同，因此，以下，以图1所示的摄像透镜的结构例为基础进行说明，且根据需要还对图2结构例～图6结构例进行说明。而且，图7是图6所示的摄像透镜的光路图，且表示聚焦于无限远物体的状态下的轴上光束2、最大视角的光束3的各光路及最大视角的半值ω。
本实用新型的实施方式的摄像透镜L适宜用于采用了CCD或CMOS等摄像元件的各种摄像设备、尤其是相对小型的移动终端设备、例如静态式数字照相机、附照相机的手机、智能手机、平板式终端及PDA等中。作为该摄像透镜L，沿光轴Z1，从物体侧起依序包括第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4及第5透镜L5。
图14中表示本实用新型的实施方式的摄像装置1即移动电话终端的概略图。本实用新型的实施方式的摄像装置1包括本实施方式的摄像透镜L、及输出与该摄像透镜L所形成的光学像对应的摄像信号的CCD等摄像元件100(参照图1～图6)。摄像元件100配置于该摄像透镜L的成像面。
图15表示本实用新型的实施方式的摄像装置501即智能手机的概略图。本实用新型的实施方式的摄像装置501包括照相机部541，该照相机部541具有本实施方式的摄像透镜L、及输出与该摄像透镜L所形成的光学像对应的摄像信号的CCD等摄像元件100(参照图1～图6)。摄像元件100配置于该摄像透镜L的成像面。
在第5透镜L5与摄像元件100之间，可根据供透镜装设的照相机侧的结构而配置各种光学构件CG。例如，可配置用于保护摄像面的盖玻璃或红外截止滤光器(infrared cut filter)等平板状的光学构件。这种情况下，作为光学构件CG，例如也可使用对于平板状的盖玻璃实施了具有红外截止滤光器或中性密度(Neutral Density，ND)滤光器等滤光器效果的涂布(coat)而得的构件、或具有相同效果的材料。
而且，也可不使用光学构件CG，而通过对第5透镜L5实施涂布等而使其具有与光学构件CG同等的效果。由此，能减少零件数量且缩短总长。
而且，该摄像透镜L优选的是包括孔径光阑St，该孔径光阑St配置于比第2透镜L2的物体侧的面更靠物体侧的位置。当以所述方式配置孔径光阑St时，尤其是在成像区域的周边部，能抑制穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。为了进一步提高该效果，优选的是，将孔径光阑St配置于比第1透镜L1的物体侧的面更靠物体侧的位置。另外，所谓“配置于比第2透镜的物体侧的面更靠物体侧的位置”是指，光轴方向上的孔径光阑的位置位于和轴上边缘(marginal)光线与第2透镜L2的物体侧的面的交点相同的位置、或是比该位置更靠物体侧的位置。同样，所谓“配置于比第1透镜L1的物体侧的面更靠物体侧的位置”是指，光轴方向上的孔径光阑的位置位于和轴上边缘光线与第1透镜L1的物体侧的面的交点相同的位置、或是与比该位置更靠物体侧的位置。
进而，当使孔径光阑St在光轴方向上配置于比第1透镜L1的物体侧的面更靠物体侧的位置时，优选的是，将孔径光阑St配置于比第1透镜L1的物体侧的面顶点更靠像侧的位置。这样，当将孔径光阑St配置于比第1透镜L1的物体侧的面顶点更靠像侧的位置时，能使包含孔径光阑St在内的摄像透镜L的总长缩短化。另外，图2～图6中分别表示的第2结构例～第6结构例中的摄像透镜L中，孔径光阑St配置于比第1透镜L1的物体侧的面更靠物体侧的位置，且孔径光阑St配置于比第1透镜L1的物体侧的面顶点更靠像侧的位置。然而，也可将孔径光阑St配置于比第1透镜L1的物体侧的面顶点更靠物体侧的位置。当孔径光阑St配置于比第1透镜L1的物体侧的面顶点更靠物体侧的位置时，与孔径光阑St配置于比第1透镜L1的面顶点更靠像侧的情况相比，从确保周边光量的观点出发，略微不利，但在成像区域的周边部，能更好地抑制穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。另外，图1～图6所示的孔径光阑St未必表示大小或形状，而是表示其在光轴Z1上的位置。
该摄像透镜L中，第1透镜L1在光轴附近具有正折射力。因此，有利于使透镜总长缩短化。而且，第1透镜L1在光轴附近使凸面朝向物体侧。因此，能够充分增强承担摄像透镜L的主要成像功能的第1透镜L1的正折射力，从而能更好地实现透镜总长的缩短化。而且，优选的是，使第1透镜L1在光轴附近成为双凸形状。此时，能良好地修正球面像差。
第2透镜L2在光轴附近具有负折射力。而且，第2透镜L2在光轴附近使凹面朝向像侧。因此，能实现透镜总长的缩短化，而且能良好地修正球面像差与色像差。而且，优选的是使第2透镜L2在光轴附近为双凹形状。此时，能良好地修正色像差、且抑制高阶的球面像差的产生。
第3透镜L3在光轴附近具有负折射力。由此，当从物体侧起，将具有正折射力的第1透镜L1、具有负折射力的第2透镜L2以及具有负折射力的第3透镜L3视作1个正的透镜***时，可将包含第1透镜L1～第3透镜L3的正的透镜***设为摄远型(telephoto)的结构，有利于透镜总长的缩短化。而且，通过以第2透镜L2、及与该第2透镜L2邻接的第3透镜L3均在光轴附近具有负折射力的方式构成，使第2透镜L2与第3透镜L3分担负折射力，从而能适宜地增强包含第2透镜L2与第3透镜L3的负的透镜群的折射力，且能以第2透镜L2与第3透镜L3各自的负的折射力不会变得过强的方式进行抑制。因此，能抑制球面像差修正过度的情况。而且，第3透镜L3在光轴附近使凹面朝向物体侧。由此，能良好地修正像散。而且，第3透镜L3优选的是在光轴附近为凹面朝向物体侧的凹凸形状。此时，能更良好地修正像散。
第4透镜L4在光轴附近具有正折射力。由此，能适宜地实现透镜总长的缩短化，且能抑制尤其是中间视角下穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。而且，第4透镜L4在光轴附近为凹面朝向物体侧的凹凸形状。此时，尤其在成像区域的周边部，能抑制穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。
第5透镜L5在光轴附近具有负折射力。由此，当将摄像透镜L视作包括第1透镜～第4透镜L4的正的透镜群、且视作包括第5透镜L5的负的透镜群时，能使摄像透镜L整体成为摄远型结构，从而能适宜地实现透镜总长的缩短化。而且，通过使第5透镜L5在光轴附近具有负折射力，能良好地修正像面弯曲。而且，第5透镜L5在光轴附近为凸面朝向像侧的凹凸形状。因此，能使出射光瞳位置位于距成像面更远的位置，能抑制低视角下穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大，而且，能良好地修正畸变像差。
根据所述摄像透镜L，在整体为5片的透镜结构中，使第1透镜L1至第5透镜L5的各透镜要素的结构最佳化，因此，能实现可达成透镜总长的缩短化、也可对应摄像元件的高像素化的具有高成像性能的透镜***。
关于该摄像透镜L，为了实现高性能化，适宜使第1透镜L1至第5透镜L5各透镜的至少一个面为非球面形状。
而且，构成所述摄像透镜L的第1透镜L1至第5透镜L5优选的是单透镜而非接合透镜。若使所有透镜均为单透镜，则与使任一透镜为接合透镜时相比，与空气接触的透镜面数量增多，因此，设计自由度增高，更容易实现透镜总长的缩短化、高分辨化。
而且，例如，如第1实施方式～第6实施方式的摄像透镜般，当以聚焦于无限远物体的状态下的最大视角成为75°以上的方式设定所述摄像透镜L的第1透镜L1至第5透镜L5的各透镜结构时，能将摄像透镜L适宜地应用于能实现透镜总长的缩短化、且满足移动电话等的高分辨化要求的大小的摄像元件中。
接着，对与按以上方式构成的摄像透镜L的条件式相关的作用及效果进行详细说明。另外，摄像透镜L优选的是，对于下述各条件式，满足各条件式中的任一个或者任意组合。满足的条件式优选的是根据摄像透镜L所要求的事项而适当选择。
首先，优选的是，第5透镜L5的焦距f5及整个***的焦距f满足以下的条件式(1)：
-1.9＜f/f5＜0   (1)。
条件式(1)中指定了整个***的焦距f与第5透镜L5的焦距f5的比的优选数值范围。通过以不会成为条件式(1)的下限以下的方式抑制第5透镜L5的折射力，第5透镜L5的负折射力相对于整个***的折射力不会变得过强，且能抑制成像区域的中间视角下穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。通过以不会成为条件式(1)的上限以上的方式确保第5透镜L5的折射力，第5透镜L5的负折射力相对于整个***的折射力不会变得过弱，能良好地修正像面弯曲。为了进一步提高该效果，优选的是满足条件式(1-1)，更优选的是满足条件式(1-2)：
-1.85＜f/f5＜-0.6   (1-1)：
-1.81＜f/f5＜-1.1   (1-2)。
而且，优选的是，第4透镜L4的焦距f4及整个***的焦距f满足以下的条件式(2)：
0＜f/f4＜1.88   (2)。
条件式(2)中指定了整个***的焦距f与第4透镜L4的焦距f4的比的优选数值范围。通过以不会成为条件式(2)的下限以下的方式确保第4透镜L4的折射力，第4透镜L4的正折射力相对于整个***的折射力不会变得过弱，能适宜地实现透镜总长的缩短化，而且能在成像区域的周边部抑制穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。通过以不会成为条件式(2)的上限以上的方式抑制第4透镜L4的折射力，第4透镜L4的正折射力相对于整个***的折射力不会变得过强，能良好地修正倍率色像差与像面弯曲。为了进一步提高该效果，更优选的是满足条件式(2-1)，进而优选的是满足条件式(2-2)：
0.33＜f/f4＜1.69   (2-1)：
0.65＜f/f4＜1.5   (2-2)。
而且，优选的是，第3透镜L3的焦距f3及整个***的焦距f满足以下的条件式(3)：
-0.19＜f/f3＜0   (3)。
条件式(3)中指定了整个***的焦距f与第3透镜L3的焦距f3的比的优选数值范围。通过以不会成为条件式(3)的下限以下的方式抑制第3透镜L3的折射力，第3透镜L3的负折射力相对于整个***的折射力不会变得过强，能良好地修正各像差，实现小的光圈数(f-number)，且使透镜总长缩短化，因此有利。通过以不会成为条件式(3)的上限以上的方式确保第3透镜L3的折射力，第3透镜L3的负折射力相对于整个***的折射力不会变得过弱，能良好地修正色像差。为了进一步提高该效果，更优选的是满足条件式(3-1)，进而优选的是满足条件式(3-2)：
-0.19＜f/f3＜-0.01   (3-1)：
-0.19＜f/f3＜-0.02   (3-2)。
而且，优选的是，第1透镜L1至第3透镜L3的合成焦距f123及整个***的焦距f满足以下的条件式(4)：
0.78＜f/f123＜3   (4)。
条件式(4)中指定了整个***的焦距f与第1透镜L1至第3透镜L3的合成焦距f123的比的优选数值范围。通过以不会成为条件式(4)的下限以下的方式确保包含第1透镜L1至第3透镜L3的透镜***的折射力，包含第1透镜L1至第3透镜L3的透镜***的正折射力相对于整个***的折射力不会变得过弱，有利于总长的缩短化。通过以不会成为条件式(4)的上限以上的方式抑制包含第1透镜L1至第3透镜L3的透镜***的折射力，包含第1透镜L1至第3透镜L3的透镜***的正折射力相对于整个***的折射力不会变得过强，能良好地修正球面像差。为了进一步提高该效果，更优选的是满足条件式(4-1)，进而优选的是满足条件式(4-2)：
0.78＜f/f123＜1.5   (4-1)：
0.78＜f/f123＜0.95   (4-2)。
而且，优选的是整个***的焦距f及由第4透镜L4的像侧的面与第5透镜L5的物体侧的面所形成的空气透镜的折射力P45满足以下的条件式(5)：
0.55＜f·P45＜3   (5)。
此处，P45可使用第4透镜L4相对于d线的折射率Nd4、第5透镜L5相对于d线的折射率Nd5、第4透镜L4的像侧的面的近轴曲率半径L4r、第5透镜L5的物体侧的面的近轴曲率半径L5f、及第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的空气间隔D9且根据以下的式(P)而求出。
P 45 = 1 - Nd 4 L 4 r + Nd 5 - 1 L 5 f - ( 1 - Nd 4 ) × ( Nd 5 - 1 ) × D 9 L 4 r × L 5 f - - - ( P )
折射力为焦距的倒数，因此，若将由第4透镜L4的像侧的面与第5透镜L5的物体侧的面所形成的空气透镜的焦距设为f45a，则条件式(5)中指定了整个***的焦距f相对于该f45a的比的优选数值范围。通过以不成为条件式(5)的下限以下的方式构成，由第4透镜L4的像侧的面与第5透镜L5的物体侧的面所形成的空气透镜的正折射力不会变得过弱，在低视角下，能良好地修正畸变像差，且能抑制穿过光学***的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。通过以不成为条件式(5)的上限以上的方式构成，由第4透镜L4的像侧的面与第5透镜L5的物体侧的面所形成的空气透镜的折射力不会变得过强，能抑制球面像差的产生。为了进一步提高该效果，更优选的是满足条件式(5-1)，进而更优选的是满足条件式(5-2)：
0.6＜f·P45＜2.1   (5-1)：
0.65＜f·P45＜1.2   (5-2)。
而且，优选的是，第1透镜L1的焦距f1及整个***的焦距f满足以下的条件式(6)：
1＜f/f1＜3   (6)。
条件式(6)中指定了整个***的焦距f与第1透镜L1的焦距f1的比的优选数值范围。通过以不会成为条件式(6)的下限以下的方式确保第1透镜L1的折射力，第1透镜L1的正折射力相对于整个***的折射力不会变得过弱，能适宜地实现透镜总长的缩短化。通过以不会成为条件式(6)的上限以上的方式抑制第1透镜L1的折射力，第1透镜L1的正折射力相对于整个***的折射力不会变得过强，能良好地修正球面像差与像散。为了进一步提高该效果，优选的是满足条件式(6-1)：
1.5＜f/f1＜1.9   (6-1)。
通过使本实用新型的实施方式的摄像透镜适当地满足所述优选的条件，能实现更高的成像性能。而且，根据本实施方式的摄像装置，输出与由本实施方式的高性能的摄像透镜所形成的光学像对应的摄像信号，因此，能使装置尺寸缩短化，且能在广视角下获得高分辨率的拍摄图像。
接着，对于本实用新型的实施方式的摄像透镜的具体数值实施例进行说明。
以下，对多个数值实施例进行汇总说明。
后述的表1及表2中表示与图1所示的摄像透镜的结构对应的具体的透镜数据(data)。尤其是表1中表示其基本的透镜数据，表2中表示非球面的相关数据。表1所示的透镜数据中面编号Si的栏中，关于实施例1的摄像透镜，表示以将最靠物体侧的光学要素的物体侧的面作为第1个、随着朝向像侧而依序增加的方式标注符号的第i个面的编号。曲率半径Ri的栏中，与图1中标注的符号Ri对应地表示从物体侧起的第i个面的曲率半径的值(mm)。面间隔Di的栏中，也同样表示从物体侧起的第i个面Si与第i+1个面Si+1在光轴上的间隔(mm)。Ndj的栏中表示从物体侧起的第j个光学要素相对于d线(波长587.6nm)的折射率的值。vdj的栏中表示从物体侧起的第j个光学构件相对于d线的阿贝数(Abbe number)的值。
表1中还表示孔径光阑St与光学构件CG。曲率半径的符号是将凸面朝向物体侧的面形状视为正，将凸面朝向像侧的面形状视为负。而且，在各透镜数据的框外上部，作为各数据，分别表示整个***的焦距f(mm)、后焦点Bf(Backfocus)(mm)、光圈数(f-number)Fno.、聚焦于无限远物体的状态下的最大视角2ω(°)的值。另外，该后焦点Bf表示经空气换算后的值。
表1的基本透镜数据中，对非球面的面编号标注*标记。该实施例1的摄像透镜中，第1透镜L1至第5透镜L5的双面均成为非球面形状。表1的基本透镜数据中，作为这些非球面的曲率半径，表示光轴附近的曲率半径(近轴曲率半径)的数值。
表2中表示实施例1的摄像透镜的非球面数据。在作为非球面数据而表示的数值中，记号“E”表示其后续的数值是以10为底数的“幂指数”，且表示使该以10作为底数的指数函数所表示的数值乘以“E”前面的数值。例如，若为“1.0E-02”，则表示“1.0×10-2”。
作为非球面数据，记述了由以下的式(A)所表示的非球面形状的式中的各系数An、KA的值。更详细而言，Z表示从位于距离光轴的高度为h的位置上的非球面上的点、下引至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)。
Z = C × h 2 1 + 1 - KA × C 2 × h 2 + Σ n An × h n - - - ( A )
其中，
Z：非球面的深度(mm)；
h：从光轴至透镜面的距离(高度)(mm)；
C：近轴曲率＝1/R；
(R：近轴曲率半径)；
An：第n次(n为3以上的整数)的非球面系数；
KA：非球面系数。
与以上的实施例1的摄像透镜同样地，将与图2～图6所示的摄像透镜的结构对应的具体的透镜数据作为实施例2至实施例6而示于表3～表12中。这些实施例1～实施例6的摄像透镜中，第1透镜L1至第5透镜L5的双面均成为非球面形状。
图8(a)～图8(d)中，从左起依序分别示出表示实施例1的摄像透镜的球面像差、像散、畸变(distortion)(畸变像差)、倍率色像差(倍率的色像差)的像差图。在表示球面像差、像散(像面弯曲)、畸变(畸变像差)的各像差图中，表示以d线(波长587.6nm)作为基准波长的像差，但在球面像差图中还表示F线(波长486.1nm)、C线(波长656.3nm)、g线(波长435.8nm)的像差，在倍率色像差图中表示F线、C线、g线的像差。在像散图中，实线表示弧矢(sagittal)方向(S)的像差，虚线表示切线(tangential)方向(T)的像差。而且，Fno.表示光圈数，ω表示聚焦于无限远物体的状态下的最大视角的半值。
同样地，将关于实施例2至实施例6的摄像透镜的各像差示于图9(a)～图9(d)至图13(a)～图13(d)中。图9(a)～图9(d)至图13(a)～图13(d)中所示的像差图均是物体距离无限远时的图式。
而且，表13中，针对各实施例1～实施例6分别汇总表示所述各条件式(1)～条件式(6)的对应值。
另外，各表中记载的数值是以规定的位数四舍五入而得。作为各数值的单位，角度使用“°”，长度使用“mm”。然而，此为一例，因光学***在扩大或者缩小比例的情况下也可使用，所以，也能使用其他适当的单位。
根据各数值数据及各像差图可知，实施例1～实施例6的摄像透镜中，聚焦于无限远物体的状态下的最大视角为75°以上而能实现广角化，总长能缩短化，且各像差得到良好的修正，从而能从中心视角至周边视角实现高成像性能。
以上，列举了实施方式及实施例而对本实用新型进行说明，但本实用新型的摄像透镜并不限于所述实施方式及所述实施例，能进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数的值等并不限于各数值实施例中所示的值，可采用其他值。
而且，各实施例中，均以定焦使用为前提进行记载，但也可为可调焦的结构。例如也可成为抽出透镜***整体、或使一部分透镜在光轴上移动而可自动聚焦(autofocus)的结构。
[表1]
实施例1
f＝4.027.Bf＝0.872.Fno.＝2.50.2ω＝75.8
*：非球面
[表2]
[表3]
实施例2
f＝3.941.Bf＝0.942.Fno.＝2.05.2ω＝76.6
*：非球面
[表4]
[表5]
实施例3
f＝4.092.Bf＝0.844.Fno.＝2.05.2ω＝75.4
*：非球面
[表6]
[表7]
实施例4
f＝3.836.Bf＝0.604.Fno.＝2.05.2ω＝77.4
*：非球面
[表8]
[表9]
实施例5
f＝4.020.Bf＝1.071.Fno.＝2.05.2ω＝75.6
*：非球面
[表10]
[表11]
实施例6
f＝3.848.Bf＝0.444.Fno.＝2.05.2ω＝77.2
*：非球面
[表12]
[表13]
另外，所述近轴曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数均是光学测量的相关专家按以下方法测量后求出。
近轴曲率半径是使用超高精度三维测量仪UA3P(松下生产科技股份有限公司制造)对透镜进行测量、且按以下顺序求出。临时设定近轴曲率半径Rm(m为自然数)与圆锥系数Km且输入至UA3P，根据这些数值及测量数据，使用UA3P附带的拟合(fitting)功能而算出非球面形状的式的第n次的非球面系数An。在所述非球面形状的式(A)中，认为C＝1/Rm、KA＝Km-1。根据Rm、Km、An与非球面形状的式，算出与距离光轴的高度h相应的光轴方向的非球面的深度Z。在距离光轴的各高度h下，求出所算出的深度Z与实际值的深度Z’的差值，判断该差值是否在规定范围内，当在规定范围内时，将所设定的Rm作为近轴曲率半径。另一方面，当差值为规定范围外时，反复进行如下处理，直至在距离光轴的各高度h下所算出的深度Z与实际值的深度Z’的差值在规定范围内为止，该处理是指：变更算出该差值时使用的Rm及Km中的至少一个值而设定为Rm+1与Km+1，且将它们输入至UA3P，进行与上文相同的处理，判断在距离光轴的各高度h下所算出的深度Z与实际值的深度Z’的差值是否在规定范围内。另外，此处所述的规定范围内是指200nm以内。而且，作为h的范围，是与透镜最大外径的0～1/5以内对应的范围。
面间隔是使用用于测量组合透镜的长度的、中心厚度及面间隔测量装置欧菩提沙弗(OptiSurf)(全欧光学(Trioptics)制造)进行测量而求出。
折射率是使用精密折射仪KPR-2000(岛津制作所股份有限公司制造)、将被测物的温度设为25℃的状态进行测量而求出。将以d线(波长587.6nm)测量时的折射率设为Nd。同样地，将以e线(波长546.1nm)测量时的折射率设为Ne，将以F线(波长486.1nm)测量时的折射率设为NF，将以C线(波长656.3nm)测量时的折射率设为NC，将以g线(波长435.8nm)测量时的折射率设为Ng。相对于d线的阿贝数vd是通过将利用所述测量所得的Nd、NF、NC代入至vd＝(Nd-1)/(NF-NC)式中进行计算而求出。

Claims (20)

1.一种摄像透镜，其特征在于，包含5个透镜，即从物体侧起依序包括：
第1透镜，具有正折射力且凸面朝向物体侧；
第2透镜，具有负折射力且凹面朝向像侧；
第3透镜，具有负折射力且凹面朝向物体侧；
第4透镜，具有正折射力且为凹面朝向物体侧的凹凸形状；及
第5透镜，具有负折射力且为凸面朝向像侧的凹凸形状，且
所述摄像透镜满足下述条件式：
-1.9＜f/f5＜0    (1)；
其中，
f为整个***的焦距；
f5为所述第5透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0＜f/f4＜1.88   (2)；
其中，
f4为所述第4透镜的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-0.19＜f/f3＜0   (3)；
其中，
f3为所述第3透镜的焦距。
4.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.78＜f/f123＜3   (4)；
其中，
f123为所述第1透镜至所述第3透镜的合成焦距。
5.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.55＜f·P45＜3   (5)；
其中，
P45为由所述第4透镜的像侧的面与所述第5透镜的物体侧的面所形成的空气透镜的折射力，且所述空气透镜的折射力是根据以下的式(P)求出，
P 45 = 1 - Nd 4 L 4 r + Nd 5 - 1 L 5 f - ( 1 - Nd 4 ) × ( Nd 5 - 1 ) × D 9 L 4 r × L 5 f - - - ( P )
此处，
Nd4为所述第4透镜相对于d线的折射率；
Nd5为所述第5透镜相对于d线的折射率；
L4r为所述第4透镜的像侧的面的近轴曲率半径；
L5f为所述第5透镜的物体侧的面的近轴曲率半径；
D9为所述第4透镜与所述第5透镜在光轴上的空气间隔。
6.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
1＜f/f1＜3   (6)；
其中，
f1为所述第1透镜的焦距。
7.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，所述第1透镜为双凸形状。
8.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，所述第2透镜为双凹形状。
9.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-1.85＜f/f5＜-0.6  (1-1)。
10.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.33＜f/f4＜1.69   (2-1)；
其中，
f4为所述第4透镜的焦距。
11.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-0.19＜f/f3＜-0.01  (3-1)；
其中，
f3为所述第3透镜的焦距。
12.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.78＜f/f123＜1.5  (4-1)；
其中，
f123为所述第1透镜至所述第3透镜的合成焦距。
13.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.6＜f·P45＜2.1    (5-1)；
其中，
P45为由所述第4透镜的像侧的面与所述第5透镜的物体侧的面所形成的空气透镜的折射力，且所述空气透镜的折射力是根据以下的式(P)求出，
P 45 = 1 - Nd 4 L 4 r + Nd 5 - 1 L 5 f - ( 1 - Nd 4 ) × ( Nd 5 - 1 ) × D 9 L 4 r × L 5 f - - - ( P ) ;
此处，
Nd4为所述第4透镜相对于d线的折射率；
Nd5为所述第5透镜相对于d线的折射率；
L4r为所述第4透镜的像侧的面的近轴曲率半径；
L5f为所述第5透镜的物体侧的面的近轴曲率半径；
D9为所述第4透镜与所述第5透镜在光轴上的空气间隔。
14.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
1.5＜f/f1＜1.9   (6-1)；
其中，
f1为所述第1透镜的焦距。
15.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-1.81＜f/f5＜-1.1  (1-2)。
16.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.65＜f/f4＜1.5   (2-2)；
其中，
f4为所述第4透镜的焦距。
17.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-0.19＜f/f3＜-0.02  (3-2)；
其中，
f3为所述第3透镜的焦距。
18.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.78＜f/f123＜0.95   (4-2)；
其中，
f123为所述第1透镜至所述第3透镜的合成焦距。
19.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.65＜f·P45＜1.2   (5-2)；
其中，
P45为由所述第4透镜的像侧的面与所述第5透镜的物体侧的面所形成的空气透镜的折射力，且所述空气透镜的折射力是根据以下的式(P)求出，
P 45 = 1 - Nd 4 L 4 r + Nd 5 - 1 L 5 f - ( 1 - Nd 4 ) × ( Nd 5 - 1 ) × D 9 L 4 r × L 5 f - - - ( P ) ;
此处，
Nd4为所述第4透镜相对于d线的折射率；
Nd5为所述第5透镜相对于d线的折射率；
L4r为所述第4透镜的像侧的面的近轴曲率半径；
L5f为所述第5透镜的物体侧的面的近轴曲率半径；
D9为所述第4透镜与所述第5透镜在光轴上的空气间隔。
20.一种摄像装置，其特征在于，包括根据权利要求1至19中任一项所述的摄像透镜。
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