CN201378216Y - 5片结构的摄像透镜及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供摄像透镜及摄像装置，其谋求总长的缩短并良好地校正各种像差、可以从中心视场角到周边视场角实现高的成像性能。该摄像透镜从物侧依次配置：第1透镜(L1)，物侧的面被设为凸面且具有正的光焦度；光阑(St)；第2透镜(L2)，在光轴附近为弯月形状；第3透镜(L3)，像侧的面在光轴附近为凸形状；第4透镜(L4)，两面为非球面形状，像侧的面在周边部为凸形状；第5透镜(L5)，两面为非球面形状，像侧的面在周边部为凸形状。在第2透镜(L2)至第5透镜(L5)之中仅具有1个阿贝数为30以下的负透镜。
Description
技术领域
本实用新型涉及使被摄体的光学像成像在CCD(Charge CoupledDevice)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等摄像元件上的摄像透镜、及装载该摄像透镜进行拍摄的数字静止摄像机或带摄像机的手机及信息便携终端(PDA：Personal Digital Assistance)等摄像装置。
背景技术
近几年，随着个人计算机向一般家庭等的普及，可以将拍摄的风景或人物像等图像信息输入到个人计算机的静止数字摄像机快速普及。而且，在手机上装载图像输入用的摄像机模块的现象也增多。在具有这种摄像功能的设备上使用CCD或CMOS等的摄像元件。近几年，这些摄像元件的紧凑化在发展，对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在发展，要求摄像透镜的高分辨、高性能。例如，要求对应于2百万像素以上，更好是5百万像素以上的高像素的性能。
对于这种要求，例如为了谋求高分辨率而可考虑设为透镜片数比较多的5片结构(参照专利文献1、第3图)。而且，为了进一步谋求高性能，可考虑积极使用非球面(参照专利文献2)。
专利文献1：日本专利第2679017号公报(第3图)
专利文献2：日本专利公开2007-264180号公报
为了对应于近几年的高像素化发展的摄像元件，作为摄像透镜希望开发一种谋求总长的缩短并且从中心视场角到周边视场角具有高的成像性能的透镜系统。上述专利文献1所记载的5片结构的透镜，为了对应于近几年的高像素化，性能普遍不充分。而且，上述专利文献2所记载的摄像透镜的轴上色像差被良好地校正，但倍率色像差的校正不充分。
实用新型内容
本实用新型是借鉴于这种问题点而提出的，其目的在于，提供一种谋求总长的缩短，并且良好地校正各种像差，从中心视场角到周边视场角可实现高的成像性能的摄像透镜；以及搭载该摄像透镜可得到高分辨的摄像图像的摄像装置。
本实用新型的第1观点的摄像透镜为从物侧依次具备：第1透镜，物侧的面被设为凸面且具有正的光焦度；光阑；第2透镜，在光轴附近为弯月形状；第3透镜，像侧的面在光轴附近为凸形状；第4透镜，两面为非球面形状，像侧的面在周边部为凸形状；第5透镜，两面为非球面形状，像侧的面在周边部为凸形状，第2透镜至第5透镜之中，仅具有1个阿贝数为30以下的负透镜。
在本实用新型的第1观点的摄像透镜中，在作为整体是5片的透镜结构中，有效地使用非球面而谋求各透镜形状的最优化，而且仅使用了1个阿贝数为30以下的高色散的负透镜，从而谋求总长的缩短，并且良好地校正各种像差、尤其是轴上以及倍率色像差。尤其，与使用了2个以上的高色散的负透镜的情况相比，可抑制像面周边部处的色像差的增大。
本实用新型的第2观点的摄像透镜为从物侧依次具备：第1透镜，物侧的面被设为凸面且具有正的光焦度；光阑；第2透镜，光轴附近的形状为将凹面朝向物侧的正弯月形透镜；第3透镜，光轴附近的形状为将凹面朝向物侧的负弯月形透镜；第4透镜，像侧的面在光轴附近为凹形状并且在周边部为凸形状，在光轴附近具有正的光焦度；第5透镜，像侧的面在光轴附近为凹形状。
在本实用新型的第2观点的摄像透镜中，在作为整体是5片的透镜结构中，谋求各透镜要素的光焦度配置的最优化的同时，通过有效地使用非球面来谋求透镜形状的最优化，从而进行透镜结构的整体的最优化，谋求总长的缩短并良好地校正各种像差。
在本实用新型的第1或第2观点的摄像透镜中，通过进一步适当选择地采用满足以下优选的结构，能够设为关于总长的缩短或成像性能更有利的结构。
尤其，在本实用新型的第1观点的摄像透镜中，第2透镜至第5透镜的各透镜的两面具有非球面形状，优选进一步满足以下条件式。由此，第2透镜的物侧的面的非球面形状在周边部与中心部相比成为凹形状，且有利于彗形像差的校正等。
DL2f＜DL2fp……(1)
其中，
DL2f：第2透镜的物侧的面的有效直径端部处的面形状的深度
DL2fp：第2透镜的物侧的面从中心部到周边部以光轴附近的近轴曲率半径构成时的、有效直径端部处的面形状的深度
而且，在本实用新型的第1或第2的观点的摄像透镜中，优选适当选择地满足以下条件。
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：整体的焦距
fi：第i透镜的近轴焦距
TL：总长(从最靠近物侧的面到像面的光轴上距离。从第5透镜的像侧面顶点到像面是空气换算长度)
R1：第1透镜的物侧的面的近轴曲率半径
R2：第1透镜的像侧的面的近轴曲率半径
D6：第3透镜和第4透镜的光轴上间隔
D8：第4透镜和第5透镜的光轴上间隔。
而且，尤其在本实用新型的第2观点的摄像透镜中，优选适当选择地满足以下条件。
v3≤30……(8)
0.4≤f12/f≤1.0……(9)
0.2≤|f2/f1|≤0.8……(10)
其中，
v3：第3透镜的阿贝数
f：整体的焦距
f12：第1透镜和第2透镜的合成焦距
f1：第1透镜的近轴焦距
f2：第2透镜的近轴焦距
根据本实用新型的摄像装置，具备：根据本实用新型的第1或第2观点的摄像透镜、和输出与通过该摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号的摄像元件。
通过根据本实用新型的摄像装置，基于由本实用新型的摄像透镜所得到的高分辨的光学像得到高分辨的摄像信号。
根据本实用新型的第1观点的摄像透镜，在作为整体是5片的透镜结构中，最优化各透镜要素的结构，尤其有效地使用非球面谋求各透镜形状的最优化的同时，仅使用了1个阿贝数为30以下的高色散的负透镜，所以谋求总长的缩短并良好地校正各种像差、尤其是轴上以及倍率的色像差，可实现从中心视场角到周边视场角具有高的成像性能的透镜系统。
根据本实用新型的第2观点的摄像透镜，在作为整体是5片的透镜结构中，进行各透镜要素的光焦度配置的最优化的同时，有效地使用非球面来谋求透镜形状的最优化，以进行透镜结构的整体的最优化，所以谋求总长的缩短并良好地校正各种像差，可实现从中心视场角到周边视场角具有高的成像性能的透镜系统。
而且，在第3透镜使用阿贝数为30以下的高色散的负透镜时，尤其可以良好地校正轴上以及倍率色像差，可实现更高性能的透镜系统。
而且，根据本实用新型的摄像装置，输出与通过上述本实用新型的高性能的摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号，所以基于该摄像信号可得到高分辨的拍摄图像。
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，是对应于实施例1的透镜剖面图。
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，是对应于实施例2的透镜剖面图。
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，是对应于实施例3的透镜剖面图。
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，是对应于实施例4的透镜剖面图。
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，是对应于实施例5的透镜剖面图。
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，是对应于实施例6的透镜剖面图。
图7是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第7结构例，是对应于实施例7的透镜剖面图。
图8是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第8结构例，是对应于实施例8的透镜剖面图。
图9是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第9结构例，是对应于实施例9的透镜剖面图。
图10是表示本实用新型的一实施方式的摄像透镜的第10结构例，是对应于实施例10的透镜剖面图。
图11是表示本实用新型的实施例1的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图12是表示本实用新型的实施例2的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图13是表示本实用新型的实施例3的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图14是表示本实用新型的实施例4的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图15是表示本实用新型的实施例5的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图16是表示本实用新型的实施例6的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图17是表示本实用新型的实施例7的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图18是表示本实用新型的实施例8的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图19是表示本实用新型的实施例9的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图20是表示本实用新型的实施例10的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图21是表示与本实用新型的实施例1的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图22是表示与本实用新型的实施例2的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图23是表示与本实用新型的实施例3的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图24是表示与本实用新型的实施例4的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图25是表示与本实用新型的实施例5的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图26是表示与本实用新型的实施例6的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图27是表示与本实用新型的实施例7的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图28是表示与本实用新型的实施例8的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图29是表示与本实用新型的实施例9的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图30是表示与本实用新型的实施例10的摄像透镜的非球面有关的数据的图。
图31是对各实施例总结表示有关条件式的值的图。
图32是表示本实用新型的实施例1的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图33是表示本实用新型的实施例2的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图34是表示本实用新型的实施例3的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图35是表示本实用新型的实施例4的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图36是表示本实用新型的实施例5的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图37是表示本实用新型的实施例6的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图38是表示本实用新型的实施例7的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图39是表示本实用新型的实施例8的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图40是表示本实用新型的实施例9的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图41是表示本实用新型的实施例10的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差，(B)表示非点像差(像面弯曲)，(C)表示畸变像差。
图42表示关于第2透镜的物侧的面形状的说明图。
图中：L1-第1透镜，L2-第2透镜，L3-第3透镜，L4-第4透镜，L5-第5透镜，St-孔径光阑，Ri-从物侧起第i个透镜面的曲率半径，Di-从物侧起第i个和第i+1个透镜面之间的面间隔，Z1-光轴，100-摄像元件(像面)。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。
图1表示本发明的一实施方式的摄像透镜的第1结构例。该结构例对应于后述的第1数值实施例(图11、图21)的透镜结构。同样地，图2～图10表示对应于后述的第2至第10数值实施例(图12～图20及图22～图30)的透镜结构的第2至第10结构例的剖面结构。在图1～图10中，符号Ri表示将最靠近物侧的透镜要素的面作为第1个且随着朝向像侧(成像侧)依次增加而附上符号的第i个面的曲率半径。符号Di表示第i个面和第i+1个面的光轴Z1上的面间隔。另外，各结构例的基本构成均相同，所以，在以下以图1所示的摄像透镜的结构例为基本进行说明，根据需要对图2～图10的结构例也进行说明。
本实施方式的摄像透镜适合使用于利用CCD或CMOS等摄像元件的各种摄像设备尤其比较小型的移动终端设备，例如数字静止摄像机、带摄像机的手机、以及PDA等。该摄像透镜沿着光轴Z1从物侧依次具备：第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4、第5透镜L5。
本实施方式的摄像装置，具备本实施方式的摄像透镜、和输出与通过该摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号的CCD等摄像元件100而构成。摄像透镜100配置在该摄像透镜的成像面(摄像面)。可以在第5透镜L5和摄像元件100之间，根据装载透镜的摄像机侧的结构配置各种光学部件CG。例如，也可以配置摄像面保护用盖玻璃或红外线截止滤光片等平板状光学部件。此时，作为光学部件CG例如也可以使用对平板状盖玻璃施加具有红外线截止滤光片或ND滤光片等滤光效果的涂层的光学部件。
而且，如第2结构例(图2)，也可以不使用光学部件CG而在第5透镜L5施加涂层等，而使之具有与光学部件CG同等的效果。由此，可谋求部件件数的减少和总长的缩短。
该摄像透镜还具有光阑St。光阑St为光学孔径光阑，优选配置在第1透镜L1的前后。在本实施方式中，在第1透镜L1和第2透镜L2之间配置有光阑St。在此所称的“第1透镜L1和第2透镜L2之间”是指在光轴上第1透镜L1的物侧的面的外缘位置或像侧的面的外缘位置与第2透镜L2的物侧的面的外缘位置之间。当然，也表示包括在光轴上在第1透镜L1的像侧的面顶点位置附近配置光阑St的情况、或在第2透镜L2的物侧的面顶点位置附近配置光阑St的情况。
该摄像透镜为了高性能化，优选分别在第1透镜L1至第5透镜L5，至少在1面使用非球面。
在该摄像透镜中，第1透镜L1在光轴附近具有正的光焦度。第1透镜L1的物侧的面在光轴附近被设为凸面。优选第1透镜L1为在光轴附近将凸面朝向物侧的正的弯月形状。
第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4、以及第5透镜L5的光轴附近的光焦度分别被设为例如负、正、负、正的光焦度(图1～图4的第1～第4的结构例)。而且，也可以将第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4、以及第5透镜L5的光轴附近的光焦度分别以例如正、负、正、负的光焦度构成(图5～图10的第5～第10的结构例)。
在该摄像透镜中，在第2透镜L2至第5透镜L5中，仅使用1个阿贝数为30以下的高色散的负透镜。例如，在第2透镜L2至第5透镜L5以负、正、负、正的光焦度构成时，也可以用阿贝数为30以下的负透镜结构第2透镜L2。而且，例如在第2透镜L2至第5透镜L5以正、负、正、负的光焦度构成时，可以用阿贝数为30以下的负透镜结构第3透镜L3。
第2透镜L2被形成得在光轴附近为弯月形状。将第2透镜L2在光轴附近设为负透镜时，优选第2透镜L2为在光轴附近将凹面朝向像侧的负的弯月形透镜。而且，在将第2透镜L2于光轴附近设为正透镜时，优选第2透镜L2的光轴附近的形状被设为将凹面朝向物侧的正弯月形透镜。
第3透镜L3的像侧的面在光轴附近被设为凸形状。将第3透镜L3在光轴附近设为正透镜时，优选使用物侧的面在光轴附近成为凹形状且在周边部成为凸形状的非球面。将第3透镜L3在光轴附近设为负透镜时，优选为光轴附近的形状是将凹面朝向物侧的负弯月形透镜。
第4透镜L4优选两面为非球面形状。而且，在第4透镜L4优选使用在光轴附近和周边部成为不同的凹凸形状的非球面。例如，优选是像侧的面在光轴附近为凹形状且在周边部为凸形状的非球面。而且，优选物侧的面被设为在光轴附近为凸形状且在周边部为凹形状的非球面。
第5透镜L5优选两面为非球面形状。第5透镜L5优选在光轴附近物侧的面为凸面。但是，也可以第5透镜L5的物侧的面在光轴附近设为平面或小的凹面(曲率半径的绝对值大的凹面)。而且，优选第5透镜L5的像侧的面是在周边部成为凸形状的非球面。例如，将第5透镜L5在光轴附近设为负透镜时，优选被设为像侧的面在光轴附近为凹形状且在周边部为凸形状的非球面。
该摄像透镜优选第2透镜L2至第5透镜L5的透镜的两面分别具有非球面形状，而且满足以下条件式。
DL2f＜DL2fp……(1)
在此参照图42对条件式(1)的DL2f、DL2fp进行说明。DL2f表示在第2透镜L2的物侧的面的有效直径端部处的面形状的深度。即，如图42所示，DL2f相当于在第2透镜L2的物侧的面中的非球面上的有效直径端部的点和顶点P1的切平面(垂直于光轴Z1的平面)的距离。DL2f的符号将像侧(图的右侧)设为正。
另外，DL2fp表示第2透镜L2的物侧的面从中心部到周边部由光轴附近的近轴曲率半径R3构成时的、有效径端部处的面形状的深度。即，如图42所示，DL2fp对应于在第2透镜L2的物侧的面由近轴曲率半径R3形成的球面上的有效直径端部的点和顶点P1的切平面(垂直于光轴Z1的平面)的距离。
满足条件式(1)表示若第2透镜L2的物侧的面在光轴附近为凸形状(正的光焦度)，则该非球面形状在周边部与中心部相比成为凹形状(正的光焦度减小)。通过满足条件式(1)，在周边部成为凹形状，从而存在对于轴上光线通过第1透镜L1成为低的球面像差得以提到高的效果。而且，将周边光线的彗形像差成分的光线轨迹从光轴Z1离开，可以进行非球面的彗形像差的校正。
优选该摄像透镜还适当选择地满足以下条件。
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透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径
R2：第1透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径
f：整体的焦距
f1：第1透镜L1的近轴焦距
f3：第3透镜L3的近轴焦距
f4：第4透镜L4的近轴焦距
f5：第5透镜L5的近轴焦距
TL：总长(从最靠近物侧的面到像面的光轴上距离。从第5透镜L5的像侧面顶点到像面是空气换算长度)
D6：第3透镜L3和第4透镜L4的光轴上间隔
D8：第4透镜L4和第5透镜L5的光轴上间隔
而且，优选适当选择地满足以下条件。
0.1≤D5/f≤0.25……(11)
其中，
D5：第3透镜L3的中心厚度
而且，尤其从物侧依次由正、正、负、正、负的光焦度构成第1透镜L1至第5透镜L5时，优选适当选择地满足以下条件。
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透镜的阿贝数
f12：第1透镜和第2透镜的合成焦距
f2：第2透镜的近轴焦距
以下，更详细地说明如以上构成的摄像透镜的作用及效果、尤其有关条件式的作用及效果。
在本实施方式的摄像透镜中，在作为整体是5片的透镜结构中，通过谋求各透镜要素的光焦度配置的最优化，并有效地使用非球面谋求透镜形状的最优化，从而进行透镜结构的整体的最优化，谋求总长的缩短并良好地校正各种像差。
尤其，在该摄像透镜中，通过仅使用1个阿贝数为30以下的高色散的负透镜而谋求总长的缩短并良好地校正轴上及倍率色像差。尤其，与使用2个以上的高色散的负透镜的情况相比可抑制像面周边部处的色像差的增大。
例如，从物侧依次由正、正、负、正、负的光焦度构成第1透镜L1至第5透镜L5时，关于第3透镜L3的负透镜满足条件式(8)，减小阿贝数v3，增大作为负透镜的色散，从而以轴上的色像差的校正为中心，也可以良好地进行倍率色像差及像面弯曲的校正。
另外，若将第3透镜L3设为负透镜，则成为光阑St的位置比第1透镜L1更靠像侧配置的倾向，但容易谋求宽视场角。而且，容易取长的后截距。
在该摄像透镜中，通过将第1透镜L1的物侧的面在光轴附近设为凸形状，使该物侧的面以后的光束变细，容易校正第1透镜L1的像侧的面处的球面像差。
关于非球面形状，尤其通过使第4透镜L4在中心部和周边部变化为不同的形状，从而像面的中心部到周边部良好地校正像面弯曲。通过第4透镜L4，与第1透镜L1、第2透镜L2、及第3透镜L3相比按每个视场角分离光束。因此，尤其是使比较接近摄像元件100的透镜面即第4透镜L4的像侧的面形成为在光轴附近朝像侧为凹形状且在周边部朝像侧为凸形状，从而可适当地校正每个视场角的像差，光束对摄像元件100的入射角度被控制在一定的角度以下。从而，可减轻成像面整个区域的光量不均匀的同时，有利于校正像面弯曲或畸变像差等。
在该摄像透镜中，通过将第5透镜L5设为适当的非球面形状，可良好地进行像面差异、畸变像差、周边光量及光线的射出角度的校正。将第5透镜L5设为非球面形状时，通过使该非球面形状在中心部和周边部平稳地变化，而可以使成型时的非球面形状的转印性能良好。
在该摄像透镜中，优选缩短透镜总长；使得最接近摄像元件100的最终透镜面不过于接近摄像面；为了满足这2个要求，优选将透镜系统的厚度DL(参照图1)设为适当的范围。在该摄像透镜中，若增多非球面的面数，则对于制造时的偏差的性能劣化的灵敏度变大。若过于减小厚度DL，则根据各透镜要素的成型条件的偏差或由组装时的偏差造成的性能劣化变大。
以下，对其他条件式的具体意义进行说明。
条件式(2)关于第1透镜L1的近轴形状。超过条件式(2)的上限，例如第1透镜L1的物侧的面的曲率半径R1变大，则表示物侧的面处的光焦度减少，在缩小总长的方面不利。而且，容易发生从有效视场角之外进入的光线由第1透镜L1的像侧的面反射并再由物侧的面反射而到达像面形成的重影光。若超过下限，例如第1透镜L1的物侧的面的曲率半径R1变小，则表示在物侧的面的光焦度变强，球面像差变得有些低，并且畸变像差过于倾向于低侧、桶形。
为了得到更良好的性能，条件式(2)的数值范围优选为
1.5≤|R1/R2|≤2.5……(2’)
条件式3关于透镜系统的总长TL。若超过条件式(3)的上限，则总长TL变得过大，不利于总长TL的缩短。若超过下限，有利于总长TL的缩短，但是招致图像质量的降低。
为了得到更良好的性能，条件式(3)的数值范围优选为
1.6≤TL/f≤2.0……(3’)
更优选，
1.7≤TL/f≤1.9……(3”)
条件式(4)关于第3透镜L3和第4透镜L4的透镜间隔D6、及第4透镜L4和第5透镜L5的透镜间隔D8。第3透镜L3和第4透镜L4的透镜间隔D6一般具有在组装时可接近到哪里的物理极限。条件式(4)表示第4透镜L4和第5透镜L5的透镜间隔D8被设计为从其极限具有怎样的余量。若超过条件式(4)的上限，一般作为最终透镜的第5透镜L5和摄像元件100的间隔会缩小，不能插入平行平板或滤光片类。此外，主光线对摄像元件100的入射角度增大，有远心性恶化的倾向。若超过下限，在第4透镜L4的像侧的面和第5透镜L5的物侧的面形成的空气透镜的厚度变薄，不能充分地校正中间视场角处的像面弯曲、彗形像差及畸变像差。
为了得到更良好的性能，条件式(4)的数值范围优选为
0.03≤D6/D8≤0.8……(4’)
尤其是，第4透镜L4的光轴附近的光焦度为负时，更优选
0.03≤D6/D8＜0.2……(4”)
此外，特别是第4透镜L4的光轴附近的光焦度为正时，更优选
0.2≤D6/D8≤0.8……(4”’)
条件式(5)关于第5透镜L5的焦距f5。第5透镜L5主要作为用于最终调节像面弯曲、光线的出射角度、及畸变像差的校正透镜使用。若超过条件式(5)的上限或下限，则难以校正中间视场角处的像面弯曲。
为了得到更良好的性能，条件式(5)的数值范围优选为
第5透镜L5的光轴附近的光焦度为正时，
1.3≤|f5/f|＜2.5……(5’)
此外，特别是第5透镜L5的光轴附近的光焦度为负时，优选
2.5≤|f5/f|＜10.0……(5”)
条件式(6)关于第1透镜L1的焦距f1。若超过条件式(6)的上限，则表示第1透镜L1的光焦度减小，在缩短总长的方面不利。若超过下限，则表示第1透镜L1的光焦度增加，球面像差变得有些低，畸变像差过于倾向于低侧、桶形。此外，难以取与第2透镜L2的焦距f2的平衡，光瞳的中间区域的球面像差变差。此外，折射率或物侧的面的曲率半径R1减小，从而该面处的对于制造偏差的性能劣化也容易增大。
为了得到更良好的性能，条件式(6)的数值范围优选为
1.2≤f1/f≤2.5……(6’)
更优选，
1.3≤f1/f≤1.7……(6”)
条件式7规定该摄像透镜的后半的3个透镜(第3透镜L3～第5透镜L5)的适当的光焦度的关系。若超过条件式(7)的上限，则主光线对摄像元件100的入射角度增大，远心性会恶化。若超过下限，有利于总长的缩短及远心性的确保，但倍率及轴上的色像差变大，分辨性能劣化。
条件式(9)关于第1透镜L1和第2透镜L2的合成焦距f12。若超过条件式(9)的上限，则表示第1透镜L1和第2透镜L2的合成的光焦度减小，不利于缩短总长。若超过下限，则表示合成的光焦度增大，球面像差变得有些低，并且畸变像差过于倾向于低侧、桶形。
为了得到更良好的性能，条件式(9)的数值范围优选为
0.5≤f12/f≤0.8……(9’)
条件式(10)关于第1透镜L1和第2透镜L2的光焦度的平衡。若超过条件式(10)的上限，则表示第1透镜L1的光焦度相对于第2透镜L2的光焦度变得过大，像面弯曲成为较低，周边光量降低。而且，畸变像差过于倾向于负侧(桶形)。若超过下限，则表示第1透镜L1的光焦度相对于第2透镜L2的光焦度变得过弱，在缩小总长的方面不利。
为了得到更良好的性能，优选条件式(10)的数值范围为：
0.3≤|f2/f1|≤0.65……(10’)
条件式(11)关于第3透镜L3的中心厚度D5。若超过条件式(11)的上限，则在谋求总长的缩短时产生第3透镜L3的厚度比的增大，在成型时难以稳定成型面形状。而且，例如在谋求宽视场角时，在相对于最大像高为8成程度的像高，向摄像元件100的入射角度变大。若超过下限，则主要是中间视场角处的像面弯曲及畸变像差恶化。
条件式(12)关于第4透镜L4的焦距f4。条件式(12)承担该摄像透镜的后半透镜(第3透镜L3～第5透镜L5)的光焦度平衡和像差校正。若超过条件式(12)的上限，则第4透镜L4的光焦度变得过弱，尤其向摄像元件100的入射角度变大。若超过下限，则第4透镜L4的光焦度变得过强，为了取得光焦度平衡，第3透镜L3和第5透镜L5的光焦度也增大。此时，难以平稳地校正像差。
为了得到更良好的性能，条件式(12)的数值范围优选为
0.6≤f4/f|≤1.0……(12’)
如以上说明，根据本实施方式的摄像透镜，进行透镜结构的整体的最优化，所以谋求总长的缩短，并且可良好地校正各种像差，可以实现从中心视场角到周边视场角具有高的成像性能的透镜系统。尤其，有效地使用非球面谋求各透镜形状的最优化，并且仅使用1个阿贝数为30以下的高色散的负透镜，由此谋求总长的缩短，且尤其可良好地校正轴上及倍率的色像差。而且，通过适当地满足优选条件，从而制造适应性为良好，可以实现更高的成像性能。而且，根据本实施方式的摄像装置，输出与通过本实施方式的高性能的摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号，所以从中心视场角到周边视场角可以得到高分辨的摄影图像。
[实施例]
接着，对本实施方式的摄像透镜的具体数值实施例进行说明。在以下，总结多个数值实施例进行说明。
图11及图21表示对应于图1所示的摄像透镜的结构的具体透镜数据。尤其，在图11表示该基本的透镜数据，在图21表示关于非球面的数据。在图11所示的透镜数据的面号码Si的栏示出针对实施例1的摄像透镜将以最靠近物侧的透镜要素的面设为第1个且随着朝向像侧依次增加而附上符号的第i个面的号码。在曲率半径Ri的栏示出对应于在图1中附上的符号Ri而从物侧第i个面的曲率半径的值(mm)。对于面间隔Di的栏也同样表示从物侧第i个面Si和第i+1个面Si+1的光轴上的间隔(mm)。在Ndj栏表示从物侧第j个光学要素对d线(587.6nm)的折射率的值。在vdj的栏表示从物侧第j个光学要素对d线的阿贝数的值。在图11的栏外作为各种数据表示整个系统的焦距f(mm)。
该实施例1的摄像透镜的第1透镜L1至第5透镜L5的两面皆成为非球面形状。在图11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(近轴曲率半径)的数值。
在图21表示实施例1的摄像透镜的非球面数据。在作为非球面数据表示的数值中，符号“E”表示其之后的数值为以10为底的“幂指数”，且表示由该以10为底的指数函数所表示的数值与“E”之前的数值相乘的情况。例如，若是“1.0E-02”，则表示“1.0×10-2”。
作为非球面数据，记下由以下式(A)表示的非球面形状的式的各系数Ai、K的值。详细地，Z表示从距光轴高度为h的位置上的非球面上的点下垂到非球面顶点的切平面(垂直于光轴的平面)的垂线长度(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：从光轴到透镜面的距离(高度)(mm)
K：远心率
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
在实施例1的摄像透镜中，作为非球面系数Ai根据需要有效使用到第10次的系数A3～A10而表示各非球面。
与以上实施例1的摄像透镜同样，将对应于图2所示的摄像透镜的结构的具体透镜数据作为实施例2示于图12及图22。而且，同样地将对应于图3～图10所示的摄像透镜的结构的具体透镜数据作为实施例3至实施例10示于图13～图20及图23～图30。在这些实施例2～10的摄像透镜中，第1透镜L1至第5透镜L5的两面皆成为非球面形状。
而且，在图31表示对各实施例总结关于上述条件式的值的数据。在图31中，在数值附上[*]的部分表示从条件式的数值范围脱离的情况。
图32(A)～(C)分别表示在实施例1摄像透镜中的球面像差、非点像差(像面弯曲)、以及畸变(畸变像差)。在各像差图表示以e线(波长546.07nm)为基准波长的像差。在球面像差图及非点像差图也表示对F线(波长486.13nm)、C线(波长656.27nm)的像差。在非点像差图中实线表示弧矢方向(S)，而虚线表示子午方向(T)的像差。FNo.表示F值，Y表示像高。
同样地，在图33(A)～(C)表示关于实施例2的摄像透镜的各种像差。同样地，在图34(A)～(C)至图41(A)～(C)表示关于实施例3至实施例10的摄像透镜的各种像差。
根据以上的各数值数据及各像差图可知，关于各实施例实现总长的缩短和高的成像性能。
另外，本实用新型不限于上述实施方式及各实施例，可进行各种变形实施。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所示的值，可取其他的值。
而且，在上述各实施例中，均为在以固定焦点使用的前提下的记载，但也可以是可调焦的结构。例如，也可以将透镜系统整体调用或将一部分透镜在光轴上移动而设为可自动聚焦的结构。
Claims (13)
1.一种5片结构的摄像透镜，其特征在于，
从物侧依次具备：
第1透镜，物侧的面被设为凸面且具有正的光焦度；
光阑；
第2透镜，在光轴附近为弯月形状；
第3透镜，像侧的面在光轴附近为凸形状；
第4透镜，两面为非球面形状，像侧的面在周边部为凸形状；
第5透镜，两面为非球面形状，像侧的面在周边部为凸形状；
上述第2透镜至上述第5透镜中，仅具有1个阿贝数为30以下的负透镜。
2.如权利要求1所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
上述第2透镜至上述第5透镜的各透镜的两面具有非球面形状，而且满足以下条件式：
DL2f＜DL2fp……(1)
其中，
DL2f为第2透镜的物侧的面的有效直径端部处的面形状的深度，
DL2fp为第2透镜的物侧的面从中心部到周边部以光轴附近的近轴曲率半径构成时的、有效直径端部处的面形状的深度。
3.一种5片结构的摄像透镜，其特征在于，
从物侧依次具备：
第1透镜，物侧的面被设为凸面且具有正的光焦度；
光阑；
第2透镜，光轴附近的形状为将凹面朝向物侧的正弯月形透镜；
第3透镜，光轴附近的形状为将凹面朝向物侧的负弯月形透镜；
第4透镜，像侧的面在光轴附近为凹形状并且在周边部为凸形状，在光轴附近具有正的光焦度；
第5透镜，像侧的面在光轴附近为凹形状。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
0.8≤|R1/R2|≤2.5……(2)
其中，
R1为第1透镜的物侧的面的近轴曲率半径，
R2为第1透镜的像侧的面的近轴曲率半径。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
1.5≤TL/f≤2.0……(3)
其中，
f为整体的焦距，
TL为总长，即从最靠近物侧的面到像面的光轴上距离；且从第5透镜L5的像侧面顶点到像面是空气换算长度。
6.如权利要求1至3中的任一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
D6/D8≤1.5……(4)
其中，
D6为第3透镜和第4透镜的光轴上间隔，
D8为第4透镜和第5透镜的光轴上间隔。
7.如权利要求1至3中的任一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
1.0≤|f5/f|≤10.0……(5)
其中，
f为整体的焦距，
f12为第1透镜和第2透镜的合成焦距，
f5为第5透镜的近轴焦距。
8.如权利要求1至3中的任一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
0.75≤f1/f≤5.0……(6)
其中，
f1为第1透镜的近轴焦距。
9.如权利要求1至3中的任一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
0.4≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.0……(7)
其中，
f3为第3透镜的近轴焦距，
f4为第4透镜的近轴焦距，
f5为第5透镜的近轴焦距。
10.如权利要求3所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
v3≤30……(8)
其中，
v3为第3透镜的阿贝数。
11.如权利要求3或10所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
0.4≤f12/f≤1.0……(9)
其中，
f为整体的焦距，
f12为第1透镜和第2透镜的合成焦距。
12.如权利要求3或10所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
上述第1透镜是在光轴附近将凸面朝向物侧的正的弯月形状，还满足以下条件式：
0.2≤|f2/f1|≤0.8……(10)
其中，
f1为第1透镜的近轴焦距，
f2为第2透镜的近轴焦距。
13.一种摄像装置，其特征在于，具备：
权利要求1至3中的任一项所述的摄像透镜；和
摄像元件，输出与通过上述摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号。
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