CN104395806A - 摄像镜头以及具备该摄像镜头的摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能实现总长的缩短化及高分辨率化的摄像镜头以及具备该摄像镜头的摄像装置。摄像镜头自物体侧依序包括：第1透镜(L1)，具有正折射力，且为使凸面朝向物体侧的凹凸形状；第2透镜(L2)，具有负折射力；第3透镜(L3)，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；第4透镜(L4)，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；以及第5透镜(L5)，具有负折射力，且像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状、且为具有反曲点的非球面形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种使被摄物的光学像成像于电荷耦合装置(Charge CoupledDevice，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)等摄像元件上的定焦点的摄像镜头、以及搭载该摄像镜头进行拍摄的数字照相机(digital still camera)或具有照相机的移动电话机以及个人数字助理(Personal Digital Assistance，PDA)、智能手机(smartphone)、平板(tablet)型终端、及便携型游戏机等摄像装置。
背景技术
近年来，随着个人计算机(personal computer)向一般家庭等的普及，可将拍摄的风景或人物像等图像信息输入至个人计算机的数字照相机正在快速地普及。又，在移动电话、智能手机或平板型终端中也大多搭载有图像输入用的照相机模块(camera module)。在该具有摄像功能的机器中使用电荷耦合装置或互补金属氧化物半导体等摄像元件。近年来，这些摄像元件越来越小型(compact)化，对摄像机器整体及搭载在其上的摄像镜头也要求小型性。又同时，摄像元件也越来越高像素化，从而要求摄像镜头高分辨率化、高性能化。例如要求应对5百万像素(megapixel)以上、进而更优选为8百万像素以上的高像素的性能。
为满足上述要求，本案申请人提出一种5片构成的摄像镜头，即自物体侧依序包括具有正折射力的第1透镜、具有负折射力的第2透镜、具有正折射力的第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(参照专利文献1至专利文献3)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2010-262269号公报
[专利文献2]日本专利特开2010-262270号公报
[专利文献3]日本专利特开2010-209554号公报
发明内容
发明要解决的课题
一方面，尤其是针对用于如便携终端、智能手机或平板终端般的薄型化不断推进的装置的摄像镜头，透镜总长的缩短化的要求日益提高。因此，为满足上述所有要求，优选为实现可应对获得充分的高分辨率度的摄像元件的尺寸的大图像尺寸(image size)，并且使透镜总长更缩短化。为实现透镜总长的缩短化，优选为上述专利文献1至专利文献3中记载的摄像镜头也使总长更缩短化。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种摄像镜头、及搭载该摄像镜头而可获得高分辨率的拍摄图像的摄像装置，该摄像镜头可实现总长的缩短化，并且可自中心视场角至周边视场角实现高成像性能。
解决问题的技术手段
本发明的第1技术方案的摄像镜头自物体侧依序包括：第1透镜，具有正折射力，且为使凸面朝向物体侧的凹凸(meniscus)形状；第2透镜，具有负折射力；第3透镜，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；第4透镜，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；以及第5透镜，具有负折射力，且像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状、且为具有反曲点(inflection point)的非球面形状。
本发明的第2技术方案的摄像镜头主要由5个透镜组成，即自物体侧依序包括：第1透镜，具有正折射力，且为使凸面朝向物体侧的凹凸形状；第2透镜，具有负折射力；第3透镜，为双凸形状；第4透镜，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；以及第5透镜，具有负折射力，且像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状、且为具有反曲点的非球面形状。
再者，上述本发明的第1技术方案及第2技术方案的摄像镜头中，“主要由5个透镜组成，”是指也包含如下情况，即本发明的摄像镜头除5个透镜以外，还包括不具有焦度(power)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(flange)、透镜镜筒(lens barrel)、摄像元件、抖动修正机构等机构部分等。
本发明的第1技术方案及第2技术方案的摄像镜头中，进而，可通过采用并满足如下优选的构成来使光学性能更佳。
本发明的第1技术方案及第2技术方案的摄像镜头中，孔径光阑优选为配置在较第2透镜的物体侧的面更靠物体侧。
又，本发明的第1技术方案及第2技术方案的摄像镜头优选为满足以下条件式(1)至条件式(9-1)中的任一者。再者，作为优选形态，也可为满足条件式(1)至条件式(9-1)中的任一者，或者也可为满足任意组合者。
-0.8＜f/f2＜-0.1 (1)
0.3＜f/f1＜1.4 (2)
-1＜(R1f-R1r)/(R1f+R1r)＜-0.15 (3)
0＜f/f3＜1 (4)
0.8＜f/f4＜2.4 (5-2)
-5＜f/f5＜0 (6)
0.8＜f/f34＜2.5 (7)
0.86＜f/f34＜2.4 (7-1)
0.9＜f/f34＜2.2 (7-2)
0.25＜f/f12＜0.6 (8)
0.25＜f/f12＜0.56 (8-1)
0.1＜D9/f＜0.5 (9)
0.12＜D9/f＜0.3 (9-1)
其中，设为：
f：整个系统的焦点距离；
f1：第1透镜的焦点距离；
f2：第2透镜的焦点距离；
f3：第3透镜的焦点距离；
f4：第4透镜的焦点距离；
f5：第5透镜的焦点距离；
f12：第1透镜与第2透镜的合成焦点距离；
f34：第3透镜与第4透镜的合成焦点距离；
D9：第4透镜与第5透镜在光轴上的间隔；
R1f：第1透镜的物体的近轴曲率半径；
R1r：第1透镜的像侧的近轴曲率半径。
本发明的摄像装置包括本发明的第1技术方案及第2技术方案的摄像镜头。
发明的效果
根据本发明的第1技术方案及第2技术方案的摄像镜头，在整体上为5片的透镜构成中，使各透镜要素的构成最佳化，尤其适宜地构成第1透镜、第3透镜、第4透镜及第5透镜的形状，因此可实现使总长缩短化，并且自中心视场角至周边视场角具有高成像性能的透镜系统。
又，根据本发明的摄像装置，输出与由上述本发明的第1技术方案及第2技术方案的具有高成像性能的摄像镜头而形成的光学像对应的摄像信号，因此可获得高分辨率的拍摄图像。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第1构成例的图，且是与实施例1对应的透镜剖面图。
图2是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第2构成例的图，且是与实施例2对应的透镜剖面图。
图3是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第3构成例的图，且是与实施例3对应的透镜剖面图。
图4是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第4构成例的图，且是与实施例4对应的透镜剖面图。
图5是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第5构成例的图，且是与实施例5对应的透镜剖面图。
图6是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第6构成例的图，且是与实施例6对应的透镜剖面图。
图7是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第7构成例的图，且是与实施例7对应的透镜剖面图。
图8是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第8构成例的图，且是与实施例8对应的透镜剖面图。
图9是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第9构成例的图，且是与实施例9对应的透镜剖面图。
图10是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第10构成例的图，且是与实施例10对应的透镜剖面图。
图11是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第11构成例的图，且是与实施例11对应的透镜剖面图。
图12是表示本发明的实施例1的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图13是表示本发明的实施例2的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图14是表示本发明的实施例3的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图15是表示本发明的实施例4的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图16是表示本发明的实施例5的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图17是表示本发明的实施例6的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图18是表示本发明的实施例7的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图19是表示本发明的实施例8的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图20是表示本发明的实施例9的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图21是表示本发明的实施例10的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图22是表示本发明的实施例11的摄像镜头的各像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示像散(像面弯曲)，(C)表示畸变像差，(D)表示倍率色像差。
图23是表示具有本发明的摄像镜头的摄像装置即移动电话终端的图。
图24是表示具有本发明的摄像镜头的摄像装置即智能手机的图。
具体实施方式
以下，参照图式对本发明的实施方式进行详细说明。
图1表示本发明的一实施方式的摄像镜头的第1构成例。该构成例对应于下述的第1数值实施例(表1、表2)的透镜构成。同样地，将与下述的第2数值实施例至第11数值实施例(表3～表22)的透镜构成对应的第2构成例至第11构成例的剖面构成示于图2～图11中。图1～图11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(成像侧)而依序增加的方式附上符号的第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。再者，各构成例中基本构成均相同，以下，以图1所示的摄像镜头的构成例为基础进行说明，根据需要也对图2～图11的构成例进行说明。
本发明的实施方式的摄像镜头L为适于用于使用有电荷耦合装置或互补金属氧化物半导体等摄像元件的各种摄像机器、尤其是比较小型的便携终端机器例如数字照相机、具有照相机的移动电话、智能手机、平板型终端及个人数字助理等者。该摄像镜头L沿光轴Z1，自物体侧依序包括第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23中示出本发明的实施方式的摄像装置1即移动电话终端的概观图。本发明的实施方式的摄像装置1包括如下部分而构成，即包括：本实施方式的摄像镜头L；以及电荷耦合装置等摄像元件100(参照图1)，输出与由该摄像镜头L而形成的光学像对应的摄像信号。摄像元件100配置在该摄像镜头L的成像面(摄像面)上。
图24中示出本发明的实施方式的摄像装置501即智能手机的概观图。本发明的实施方式的摄像装置501是包括照相机部541而构成，即该照相机部541包括：本实施方式的摄像镜头L；以及电荷耦合装置等摄像元件100(参照图1)，输出与由该摄像镜头L而形成的光学像对应的摄像信号。摄像元件100配置在该摄像镜头L的成像面(摄像面)上。
在第5透镜L5与摄像元件100之间，也可根据安装透镜的照相机侧的构成而配置有各种光学构件CG。例如也可配置有摄像面保护用的盖玻璃或红外截止滤光器(cut filter)等平板状的光学构件。该情形时，作为光学构件CG，例如也可使用对平板状的盖玻璃实施具有红外截止滤光器或中性密度滤光器(neutral density filter)等滤光器效果的涂敷而得者。
又，也可不使用光学构件CG，而是对第5透镜L5实施涂敷等来使之具有与光学构件CG同等的效果。由此，可实现零件件数的削减与总长的缩短。
又，该摄像镜头L优选为包括孔径光阑St，该孔径光阑St配置在较第2透镜L2的物体侧的面更靠物体侧。如此，通过将孔径光阑St配置在较第2透镜的物体侧的面更靠物体侧，而尤其是在成像区域的周边部中，可抑制通过光学系统的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。为进一步提高该效果，更优选为孔径光阑St在光轴方向上配置在较第1透镜的物体侧的面更靠物体侧。再者，“配置在较第2透镜的物体侧的面更靠物体侧”是指，光轴方向上的孔径光阑的位置，位于与轴上边缘光线和第2透镜L2的物体侧的面的交点相同的位置或较其更靠物体侧。又，“配置在较第1透镜的物体侧的面更靠物体侧”是指，光轴方向上的孔径光阑的位置，位于与轴上边缘光线和第1透镜L1的物体侧的面的交点相同的位置或较其更靠物体侧。
进而，在将孔径光阑St在光轴方向上配置在较第1透镜的物体侧的面更靠物体侧的情形时，优选为如后述的第3实施方式、第7实施方式、第8实施方式、第10实施方式及第11实施方式的透镜(参照图3、图7、图8、图10、图11)般，将孔径光阑St配置在较第1透镜L1的面顶点更靠像侧。如此，在将孔径光阑St配置在较第1透镜L1的面顶点更靠像侧的情形时，可使包含孔径光阑St在内的摄像镜头的总长缩短化。但并不限定于此，也可将孔径光阑St配置在较第1透镜L1的面顶点更靠物体侧。在将孔径光阑St配置在较第1透镜L1的面顶点更靠物体侧的情形时，与孔径光阑St配置在较第1透镜L1的面顶点更靠像侧的情形相比，自确保周边光量的观点而言稍有不利，但在成像区域的周边部，可更适宜地抑制通过光学系统的光线向成像面(摄像元件)的入射角变大。
又，也可如第1实施方式、第2实施方式、第4实施方式、第5实施方式、第6实施方式及第9实施方式(参照图1、图2、图4、图5、图6、图9)所示，将孔径光阑St在光轴方向上配置在第1透镜L1与第2透镜L2之间。该情形时，可良好地修正像面弯曲。再者，在将孔径光阑St在光轴方向上配置在第1透镜L1与第2透镜L2之间的情形时，与将孔径光阑St在光轴方向上配置在较第1透镜L1的物体侧的面更靠物体侧的情形相比，虽不利于确保远心(telecentric)性，即不利于使主光线为尽可能与光轴平行的状态(使摄像面上的入射角度接近零)，但通过应用随着摄像元件技术的发展而近年来实现的、与从前相比可减少因入射角度的增大而引起的受光效率的降低或混色的产生的摄像元件，而可优选地实现光学性能。
该摄像镜头L中，第1透镜L1在光轴附近具有正折射力。第1透镜L1在光轴附近为使凸面朝向物体侧的凹凸形状。如此，通过第1透镜L1为使凸面朝向物体侧的凹凸形状，而可使第1透镜L1的后侧主点位置靠近物体侧，从而可适宜地使总长缩短化。
第2透镜L2在光轴附近具有负折射力。通过第2透镜L2具有负折射力，而可良好地修正球面像差、像面弯曲及轴上色像差。又，优选为如第1实施方式所示，第2透镜L2在光轴附近为双凹形状。在第2透镜L2在光轴附近为双凹形状的情形时，可良好地修正球面像差。
第3透镜L3在光轴附近具有正折射力。进而，第3透镜L3在光轴附近使凸面朝向物体侧。通过第3透镜L3在光轴附近使凸面朝向物体侧，而与第3透镜L3在光轴附近使凹面朝向物体侧的情形相比，可使第3透镜L3的后侧主点位置靠近物体侧，从而可适宜地使总长缩短化。又，为进一步提高该效果，更优选为如第1实施方式、第3实施方式、第5实施方式、第7实施方式、第8实施方式、第10实施方式及第11实施方式所示，设第3透镜L3为使凸面朝向物体侧的凹凸形状。又，优选为如第2实施方式、第4实施方式、第6实施方式及第9实施方式所示，第3透镜L3在光轴附近为双凸形状。在使第3透镜L3在光轴附近为双凸形状的情形时，可良好地修正球面像差。
第4透镜L4在光轴附近具有正折射力。进而，第4透镜L4在光轴附近使凸面朝向物体侧。通过第4透镜L4在光轴附近使凸面朝向物体侧，而与第4透镜L4在光轴附近使凹面朝向物体侧的情形相比，可使第4透镜L4的后侧主点位置靠近物体侧，从而可适宜地使总长缩短化。进而，优选为如第1实施方式所示，使第4透镜L4在光轴附近为双凸形状。该情形时，可缩短该第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的距离，从而可适宜地使总长缩短化。
第5透镜L5在光轴附近具有负折射力。若将第1透镜至第4透镜视作1个正光学系统，则通过第5透镜L5具有负折射力，而可使摄像镜头L整体上为摄远(telephoto)型的构成，因此可使摄像镜头整体的后侧主点位置靠近物体侧，从而可适宜地使总长缩短化。进而，更优选为如第1实施方式所示，第5透镜L5在光轴附近为使凹面朝向像侧的凹凸形状。该情形时，可更适宜地使总长缩短化。又，通过第5透镜L5具有负折射力而可良好地修正像面弯曲。
又，第5透镜L5的像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状、且为具有反曲点的非球面形状。通过第5透镜L5的像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状，而可适宜地使总长缩短化。又，通过使第5透镜L5的像侧的面为具有反曲点的非球面形状，而可良好地修正畸变像差。
该摄像镜头L为实现高性能化，而优选为在第1透镜L1至第5透镜L5的各个透镜的至少一个面使用非球面。
又，构成上述摄像镜头L的各透镜L1至透镜L5优选为不为接合透镜而为单透镜。其原因在于，这样与使各透镜L1至透镜L5的任一者为接合透镜的情形相比，非球面数多，因此各透镜的设计自由度变高，可适宜地实现总长的缩短化。
下面，对以上述方式构成的摄像镜头L的与条件式相关的作用及效果更详细地进行说明。
首先，优选为第2透镜L2的焦点距离f2及整个系统的焦点距离f，满足以下的条件式(1)。
-0.8＜f/f2＜-0.1 (1)
条件式(1)分别规定整个系统的焦点距离f相对于第2透镜L2的焦点距离f2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，相对于整个系统的焦点距离f而维持第2透镜L2的焦点距离f2，从而第2透镜L2的负折射力相对于整个系统的折射力不会过于强，可适宜地实现总长的缩短化。又，通过以不会成为条件式(1)的上限以上的方式，相对于整个系统的焦点距离f而确保第2透镜L2的焦点距离f2，从而第2透镜L2的折射力相对于整个系统的折射力不会过于弱，可良好地修正轴上色像差。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(1-1)，进而更优选为满足条件式(1-2)。
-0.65＜f/f2＜-0.25 (1-1)
-0.6＜f/f2＜-0.3 (1-2)
又，第1透镜L1的焦点距离f1及整个系统的焦点距离f，优选为满足以下的条件式(2)。
0.3＜f/f1＜1.4 (2)
条件式(2)分别规定整个系统的焦点距离f相对于第1透镜L1的焦点距离f1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，相对于整个系统的焦点距离f而确保第1透镜L1的焦点距离f1，从而第1透镜L1的折射力相对于整个系统的折射力不会过于弱，可适宜地实现总长的缩短化。又，通过以不会成为条件式(2)的上限以上的方式，相对于整个系统的焦点距离f而维持第1透镜L1的焦点距离f1，从而第1透镜L1的折射力相对于整个系统的折射力不会过于强，可良好地修正球面像差及像散。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(2-1)，进而更优选为满足条件式(2-2)。
0.45＜f/f1＜1.25 (2-1)
0.5＜f/f1＜1.2 (2-2)
又，第1透镜L1的物体侧的面的近轴焦点距离R1f及第1透镜L1的像侧的面的近轴焦点距离R1r，优选为满足以下的条件式(3)。
-1＜(R1f-R1r)/(R1f+R1r)＜-0.15 (3)
条件式(3)规定第1透镜L1的物体侧的面的近轴焦点距离R1f及第1透镜L1的像侧的面的近轴焦点距离R1r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，设定第1透镜L1的物体侧的面的近轴焦点距离R1f及第1透镜L1的像侧的面的近轴焦点距离R1r，而可适宜地实现总长的缩短化。又，通过以不会成为条件式(3)的上限以下的方式，设定第1透镜L1的物体侧的面的近轴焦点距离R1f及第1透镜L1的像侧的面的近轴焦点距离R1r，而可良好地修正球面像差及像散。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(3-1)。再者，在后述的表1～表22所示的透镜数据中，孔径光阑St位于较第1透镜L1的物体侧的面更靠物体侧的构成例中，R2相当于R1f，R3相当于R1r。又，孔径光阑St位于第1透镜L1与第2透镜L2之间的构成例中，R1相当于R1f，R2相当于R1r。
-0.8＜(R1f-R1r)/(R1f+R1r)＜-0.2 (3-1)
又，第3透镜L3的焦点距离f3及整个系统的焦点距离f，优选为满足以下的条件式(4)。
0＜f/f3＜1 (4)
条件式(4)规定整个系统的焦点距离f相对于第3透镜L3的焦点距离f3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，相对于整个系统的焦点距离f而确保第3透镜L3的焦点距离f3，而可良好地修正球面像差。又，通过以不会成为条件式(4)的上限以上的方式，相对于整个系统的焦点距离f而维持第3透镜L3的焦点距离f3，而可适宜地实现总长的缩短化。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(4-1)。
0＜f/f3＜0.85 (4-1)
又，第4透镜L4的焦点距离f4及整个系统的焦点距离f，优选为满足以下的条件式(5)。
0＜f/f4＜3 (5)
条件式(5)规定整个系统的焦点距离f相对于第4透镜的焦点距离f4的优选数值范围。通过以不会成为条件式(5)的下限以下的方式，相对于整个系统的焦点距离f而确保第4透镜L4的焦点距离f4，从而第4透镜L4的折射力相对于整个系统的折射力不会过于弱，可适宜地实现总长的缩短化。又，通过以不会成为条件式(5)的上限以上的方式，相对于整个系统的焦点距离f而维持第4透镜L4的焦点距离f4，从而第4透镜L4的折射力相对于整个系统的折射力不会过于强，可良好地修正倍率色像差。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(5-1)，进而更优选为满足条件式(5-2)。
0.2＜f/f4＜2.5 (5-1)
0.8＜f/f4＜2.4 (5-2)
又，第1透镜L1的焦点距离f1及第5透镜L5的焦点距离f5，优选为满足以下的条件式(6)。
-5＜f/f5＜0 (6)
条件式(6)规定整个系统的焦点距离f相对于第5透镜的焦点距离f5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，相对于整个系统的焦点距离f而维持第5透镜L5的焦点距离f5，第5透镜L5的负折射力相对于整个系统的折射力而不会过于强，可适宜地实现总长的缩短化。又，通过以不会成为条件式(6)的上限以上的方式，相对于整个系统的焦点距离f而确保第5透镜L5的焦点距离f5，从而第5透镜L5的负折射力相对于整个系统的折射力不会过于弱，尤其可良好地抑制周边部的光线相对于成像面的入射角的增大，因而可抑制因入射角度的增大所引起的受光效率的降低或混色等各问题的产生。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(6-1)。
-3＜f/f5＜-0.1 (6-1)
又，第3透镜L3和第4透镜L4的合成焦点距离f34与整个系统的焦点距离f，优选为满足以下的条件式(7)。
0.8＜f/f34＜2.5 (7)
条件式(7)规定整个系统的焦点距离f相对于第3透镜L3与第4透镜L4的合成焦点距离f34的比的优选数值范围。通过以不会成为条件式(7)的下限以下的方式，相对于整个系统的焦点距离f而确保第3透镜L3与第4透镜L4的合成焦点距离f34，从而第3透镜L3与第4透镜L4的合成折射力相对于整个系统的折射力不会过于弱，可适宜地实现总长的缩短化。又，通过以不会成为条件式(7)的上限以上的方式，相对于整个系统的焦点距离f而维持第3透镜L3与第4透镜L4的合成焦点距离f34，从而第3透镜L3与第4透镜L4的合成折射力相对于整个系统的折射力不会过于强，可良好地修正球面像差。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(7-1)，进而更优选为满足条件式(7-2)。
0.86＜f/f34＜2.4 (7-1)
0.9＜f/f34＜2.2 (7-2)
又，第1透镜L1和第2透镜L2的合成焦点距离f12与整个系统的焦点距离f，优选为满足以下的条件式(8)。
0.25＜f/f12＜0.6 (8)
条件式(8)规定整个系统的焦点距离f相对于第1透镜L1与第2透镜L2的合成焦点距离f12的比的优选数值范围。通过以不会成为条件式(8)的下限以下的方式，相对于整个系统的焦点距离f而确保第1透镜L1与第2透镜L2的合成焦点距离f12，从而第1透镜L1与第2透镜L2的合成折射力相对于整个系统的折射力不会过于弱，可适宜地实现总长的缩短化。又，通过以不会成为条件式(8)的上限以上的方式，相对于整个系统的焦点距离f而维持第1透镜L1与第2透镜L2的合成焦点距离f12，从而第1透镜L1与第2透镜L2的合成折射力相对于整个系统的折射力不会过于强，可良好地修正球面像差。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(8-1)。
0.25＜f/f12＜0.56 (8-1)
又，第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的间隔D9与整个系统的焦点距离f，优选为满足以下的条件式(9)。
0.1＜D9/f＜0.5 (9)
条件式(9)规定用以通过抑制第1透镜L1至第5透镜L5在光轴上的距离的增加并且缩短后焦点(back focus)而使总长缩短化、且修正像面弯曲而宽视场角化的、第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的间隔D9相对于整个系统的焦点距离f的比的优选数值范围。本说明书的各摄像镜头中，第5透镜L5具有负折射力，因此第1透镜L1至第4透镜L4的合成折射力必定为正。因此，通过以不会成为条件式(9)的下限以下的方式，设定相对于整个系统的焦点距离f而言的第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的间隔D9，从而可使摄像镜头的后侧主点位置更靠近物体侧，可适宜地实现总长的缩短化。又，在通过以不会成为条件式(9)的下限以下的方式设定相对于整个系统的焦点距离f而言的第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的间隔D9的情形时，与以成为条件式(9)的下限以下的方式设定第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的间隔D9的情形相比，可实现相同程度的整个系统的折射力，并且可使第5透镜L5的负折射力相对于第1透镜至第4透镜L4的正合成折射力变得更强，因此可减小佩兹伐(Petzval)和而良好地修正像面弯曲，从而可适宜地实现宽视场角化。又，通过以不会成为条件式(9)的上限以上的方式，设定相对于整个系统的焦点距离f的第4透镜L4与第5透镜L5在光轴上的间隔D9，从而可减小第1透镜L1至第5透镜L5在光轴上的距离，可适宜地使总长缩短化。自上述观点而言，更优选为满足下述条件式(9-1)。
0.12＜D9/f＜0.3 (9-1)
又，优选为以总视场角2ω成为70度以上的方式，设定上述摄像镜头L的第1透镜～第5透镜的各构成。尤其，以数字变焦(digital zoom)功能将拍摄的图像放大而使用的机会多的移动电话终端等摄像机器中，为实现更宽的拍摄范围而需要宽角的摄像镜头。因此，在以总视场角2ω成为70度以上的方式设定上述摄像镜头L的第1透镜～第5透镜的各构成的情形时，能够以宽视场角获得拍摄图像，从而可将摄像镜头L适宜地应用于搭载有上述的数字变焦功能的摄像机器中。
其次，参照图2～图11，对本发明的第2实施方式至第11实施方式的摄像镜头进行详细说明。再者，本发明的第2实施方式至第11实施方式的宽角透镜，与第1实施方式相同，自物体侧依序包括：第1透镜L1，具有正折射力，且为使凸面朝向物体侧的凹凸形状；第2透镜L2，具有负折射力；第3透镜L3，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；第4透镜L4，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；以及第5透镜L5，具有负折射力，且像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状、且为具有反曲点的非球面形状。因此，以下的第2实施方式至第11实施方式中，仅对构成各透镜群的各透镜的其他详细构成进行说明。又，在第1实施方式至第11实施方式之间相互共用的构成的作用效果分别具有相同的作用效果，因此对实施方式的顺序靠前的构成及其作用效果进行说明，省略其他实施方式的共用的构成及其作用效果的重复说明。
也可如图2所示的第2实施方式般，设第2透镜L2为使凸面朝向物体侧的凹凸形状，且设第3透镜L3为双凸形状来构成摄像镜头。在设第2透镜L2为使凸面朝向物体侧的凹凸形状的情形时，有利于总长的缩短化。又，在设第3透镜L3为双凸形状的情形时，可更好地修正球面像差。又，第2实施方式的摄像镜头，与第1实施方式共用第1透镜与第4透镜L4及第5透镜L5的透镜构成，根据这些透镜的各构成，可获得与第1实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，也可如图3所示的第3实施方式般，将孔径光阑St以位于较第1透镜L1的物体侧的面更靠物体侧、且较第1透镜L1的物体侧的面顶点更靠像侧的方式配置。该情形时，如上述般有利于透镜总长的缩短化。又，第3实施方式的摄像镜头，与第2实施方式共用第2透镜L2的透镜构成，且与第1实施方式共用第1透镜L1及第3透镜L3至第5透镜L5的透镜构成，根据这些透镜的各构成，可获得与第1实施方式及第2实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，也可如图4所示的第4实施方式般，与第1实施方式共用第1透镜L1、第2透镜L2、第4透镜L4及第5透镜L5的透镜构成，且与第2实施方式共用第3透镜L3的构成来构成摄像镜头。根据这些透镜的各构成，可获得与第1实施方式及第2实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，也可如图5所示的第5实施方式般，使第5透镜L5在光轴附近为双凹形状来构成。在使第5透镜L5在光轴附近为双凹形状的情形时，可减小第5透镜L5的像侧的面的曲率的绝对值，因此可良好地修正像散。又，第5实施方式的摄像镜头，与第1实施方式共用第1透镜L1至第4透镜L4的透镜构成，根据这些透镜的各构成，可获得与第1实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，也可如图6所示的第6实施方式般，与第2实施方式共用第1透镜L1至第4透镜L4的透镜构成，且与第5实施方式共用第5透镜L5的透镜构成来构成摄像镜头L。根据第6实施方式的上述第1透镜至第5透镜的各构成，可获得与第2实施方式及第5实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，也可如图7所示的第7实施方式般，与第3实施方式共用第1透镜L1至第4透镜L4的透镜构成，且与第5实施方式共用第5透镜L5的透镜构成来构成摄像镜头L。根据第7实施方式的上述第1透镜至第5透镜的各构成，可获得与第3实施方式及第5实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，图8所示的第8实施方式的摄像镜头L，与第7实施方式共用第1透镜L1至第5透镜L5的透镜构成，根据这些透镜的各构成，可获得与第7实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，也可如图9所示的第9实施方式般，设第4透镜L4为使凸面朝向物体侧的凹凸形状。在设第4透镜L4为使凸面朝向物体侧的凹凸形状的情形时，可更好地使总长缩短化。第9实施方式的摄像镜头L，与第2实施方式共用第1透镜L1至第3透镜L3及第5透镜L5的透镜构成，根据这些透镜的各构成，可获得与第2实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，图10所示的第10实施方式摄像镜头L，与第7实施方式共用第1透镜L1至第5透镜L5的透镜构成，根据这些透镜的各构成，可获得与第7实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
又，也可如图11所示的第11实施方式般，与第9实施方式共用第4透镜L4的透镜构成，且与第3实施方式共用第1透镜L1至第3透镜L3及第5透镜L5的透镜构成来构成摄像镜头L。根据第11实施方式的上述第1透镜至第5透镜的各构成，可获得与第3实施方式及第9实施方式的各个对应的构成相同的作用效果。
如以上所说明般，根据本发明的实施方式的摄像镜头L，在整体上为5片的透镜构成中，使各透镜要素的构成最佳化，尤其是优选地构成第1透镜、第3透镜、第4透镜及第5透镜的形状，因此可实现既使总长缩短化、又具有高分辨率性能的透镜系统。
又，通过适当地满足优选条件而可实现更高的成像性能。又，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镜头L而形成的光学像对应的摄像信号，因此可自中心视场角至周边视场角获得高分辨率的拍摄图像。
下面，对本发明的实施方式的摄像镜头的具体数值实施例进行说明。以下，汇总说明多个数值实施例。
下述的表1及表2表示与图1所示的摄像镜头的构成对应的具体的透镜数据。尤其是，表1中表示其基本的透镜数据，表2中表示与非球面相关的数据。表1中所示的透镜数据的面编号Si的栏，表示针对实施例1的摄像镜头以将最靠物体侧的透镜要素的面作为第1个(将孔径光阑St作为第1个)，且随着朝向像侧而依序增加的方式附上符号的第i个面的编号。曲率半径Ri的栏，与图1中附上的符号Ri对应而表示自物体侧第i个面的曲率半径的值(mm)。至于面间隔Di的栏，也同样地表示自物体侧第i个面Si与第i+1个面Si+1在光轴上的间隔(mm)。Ndj的栏表示自物体侧第j个光学要素相对于d线(587.56nm)的折射率的值。vdj的栏表示自物体侧第j个光学要素相对于d线的阿贝数(Abbe Number)的值。又，表1中，作为各数据而分别表示有整个系统的焦点距离f(mm)、及后焦点Bf(mm)。再者，上述后焦点Bf表示进行空气换算所得的值，至于透镜总长TL，使用对后焦点Bf进行空气换算而得的值。
该实施例1的摄像镜头中，第1透镜L1至第5透镜L5的两面均为非球面形状。表1的基本透镜数据中，作为这些非球面的曲率半径而表示有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的摄像镜头的非球面数据。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”，且表示以该将10为底数的指数函数表示的数值乘以“E”之前的数值。例如，若为“1.0E-02”，则表示“1.0×10-2”。
作为非球面数据，记述有由以下的式(A)表示的非球面形状的式中的各系数Ai、K的值。更详细而言，Z表示自位于距光轴有高度h的位置的非球面上的点下放至非球面的顶点的切平面(与光轴垂直的平面)的垂线的长度(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：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)
Ai：第i次(i为3以上的整数)非球面系数
K：非球面系数
与以上的实施例1的摄像镜头相同地，将与图2所示的摄像镜头的构成对应的具体的透镜数据作为实施例2来示于表3及表4中。又相同地，将与图3～图11所示的摄像镜头的构成对应的具体的透镜数据作为实施例3至实施例11来示于表5～表22中。这些实施例1～实施例11的摄像镜头中，第1透镜L1至第5透镜L5的两面均为非球面形状。
图12(A)～(D)分别表示实施例1的摄像镜头的球面像差、像散、畸变(distortion)(畸变像差)、倍率色像差(倍率的色像差)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587.56nm)为基准波长的像差。在球面像差图、倍率色像差图中，也表示有F线(波长486.1nm)、C线(波长656.27nm)的像差。又，在球面像差图中，还表示有g线(波长435.83nm)的像差。在像散图中，实线表示弧矢(sagittal)方向(S)的像差，虚线表示正切(tangential)方向(T)的像差。又，分别是Fno.表示光圈数(f-number)，ω表示半视场角。
相同地，将关于实施例2的摄像镜头的各像差示于图13(A)～(D)中。相同地，将关于实施例3至实施例11的摄像镜头的各像差示于图14(A)～(D)至图22(A)～(D)中。
又，表23中，针对各实施例1～实施例11分别汇总表示与本发明的各条件式(1)～条件式(9)相关的值。
如自以上的各数值数据以及各像差图所得知般，各实施例中，既可使总长缩短化又可实现小光圈数与高成像性能。
再者，本发明的摄像镜头并不限定于实施方式及各实施例，可以各种变形来实施。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数的值等并不限定于上述各数值实施例中所示的值，可取其他值。
又，上述各实施例中均以如下情况为前提进行记载，即以定焦点使用，但也可设为能进行聚焦调整的构成。例如也可设为将透镜系统整体拉出、或使一部分透镜在光轴上移动而可进行自动聚焦(auto focus)的构成。
[表1]
实施例1
f＝2.58，Bf＝0.74
*：非球面
[表2]
[表3]
实施例2
f＝3.23，Bf＝0.78
*：非球面
[表4]
[表5]
实施例3
f＝3.23，Bf＝0.82
*：非球面
[表6]
[表7]
实施例4
f＝2.75，Bf＝0.78
*：非球面
[表8]
[表9]
实施例5
f＝2.72，Bf＝0.77
*：非球面
[表10]
[表11]
实施例6
f＝3.21，Bf＝0.73
*：非球面
[表12]
[表13]
实施例7
f＝3.19，Bf＝0.49
*：非球面
[表14]
[表15]
实施例8
f＝3.33，Bf＝0.40
*：非球面
[表16]
[表17]
实施例9
f＝3.19，Bf＝0.76
*：非球面
[表18]
[表19]
实施例10
f＝3.28，Bf＝0.59
*：非球面
[表20]
[表21]
实施例11
f＝3.37，Bf＝0.95
*：非球面
[表22]
[表23]
Claims (17)
1.一种摄像镜头，其特征在于，主要由5个透镜组成，自物体侧依序包括：
第1透镜，具有正折射力，且为使凸面朝向物体侧的凹凸形状；
第2透镜，具有负折射力；
第3透镜，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；
第4透镜，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；以及
第5透镜，具有负折射力，且所述第5透镜的像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状、且为具有反曲点的非球面形状。
2.一种摄像镜头，其特征在于，主要由5个透镜组成，自物体侧依序包括：
第1透镜，具有正折射力，且为使凸面朝向物体侧的凹凸形状；
第2透镜，具有负折射力；
第3透镜，为双凸形状；
第4透镜，具有正折射力，且使凸面朝向物体侧；以及
第5透镜，具有负折射力，且所述第5透镜的像侧的面在光轴附近为向像侧凹陷的凹形状、且为具有反曲点的非球面形状。
3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式：
0.8＜f/f34＜2.5 (7)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f34为所述第3透镜与所述第4透镜的合成焦点距离。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.25＜f/f12＜0.6 (8)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f12为所述第1透镜与所述第2透镜的合成焦点距离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.1＜D9/f＜0.5 (9)，其中
D9为所述第4透镜与所述第5透镜在光轴上的间隔，
f为整个系统的焦点距离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-0.8＜f/f2＜-0.1 (1)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f2为所述第2透镜的焦点距离。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.3＜f/f1＜1.4 (2)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f1为所述第1透镜的焦点距离。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-1＜(R1f-R1r)/(R1f+R1r)＜-0.15 (3)，其中
R1f为所述第1透镜的物体侧的面的近轴曲率半径，
R1r为所述第1透镜的像侧的面的近轴曲率半径。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0＜f/f3＜1 (4)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f3为所述第3透镜的焦点距离。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.8＜f/f4＜2.4 (5-2)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f4为所述第4透镜的焦点距离。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
-5＜f/f5＜0 (6)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f5为所述第5透镜的焦点距离。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，孔径光阑配置在较所述所述第2透镜的物体侧的面更靠物体侧。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式：
0.86＜f/f34＜2.4 (7-1)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f34为所述第3透镜与所述第4透镜的合成焦点距离。
14.根据权利要求13所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式：
0.9＜f/f34＜2.2 (7-2)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.25＜f/f12＜0.56 (8-1)，其中
f为整个系统的焦点距离，
f12为所述第1透镜与所述第2透镜的合成焦点距离。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的摄像镜头，其特征在于，进而满足以下的条件式：
0.12＜D9/f＜0.3 (9-1)，其中
D9为所述第4透镜与所述第5透镜在光轴上的间隔，
f为整个系统的焦点距离。
17.一种摄像装置，其特征在于，包括根据权利要求1或2所述的摄像镜头。
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