CN201503515U - 5片结构的摄像透镜及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种摄像透镜和摄像装置，其实现总长的缩短的同时，尤其可以良好地校正轴上及倍率色像差，并且可以从中心视场角至周边视场角实现高的成像性能。该摄像透镜从物侧依次具备：第1透镜(L1)，物侧的面设为凸面且具有正的光焦度；第2透镜(L2)，在光轴附近像侧的面为凹面，并且在光轴附近具有负的光焦度；第3透镜(L3)，在光轴附近像侧的面为凸面，并且在光轴附近具有正的光焦度；第4透镜(L4)，为非球面形状，该非球面形状在光轴附近像侧的面为凹形状并且在周边部像侧的面为凸形状；及第5透镜(L5)，在光轴附近具有正的光焦度，并且满足以下条件式。v2为第2透镜的阿贝数，v3为第3透镜的阿贝数。v2≤30……(1)，40≤v3……(2)。
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：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)等的摄像元件上的摄像透镜、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 Digital Assistance：个人数字助理)等的摄像装置。
背景技术
近几年，伴随个人电脑向一般家庭等的普及，可以将拍摄的风景或人物像等的图像信息输入到个人电脑的数码静止摄像机快速地普及。而且，在手机搭载图像输入用的摄像机模块也在增多。在具有这种摄像功能的设备可以使用CCD或CMOS等的摄像元件。最近，这些摄像元件的紧凑性进展，摄像设备整体以及搭载于此的摄像透镜也要求紧凑性。而且同时，摄像元件的高像素也在进展，要求摄像透镜的高分辨、高性能。例如要求对应2百万像素以上，更为适合的是5百万像素以上的高像素的性能。
相对于这种要求，例如为了实现高分辨可以考虑设为透镜片数比较多的5片结构的技术。(参照专利文献1、第3图)。此外，为了实现进一步的高性能，可以考虑积极使用非球面的技术(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
为了对应近几年的高像素化进展的摄像元件，作为摄像透镜，期望开发实现总长的缩短的同时、从中心视场角至周边视场角具有高的成像性能的透镜系统。在上述专利文献1记载的5片结构的透镜，为了对应近几年的高像素在整体上性能不充分。而且，在上述专利文献2记载的摄像透镜虽然轴上色像差良好地被校正，但倍率色像差的校正不充分。
实用新型内容
本实用新型是鉴于上述涉及的问题点提出的，其目的在于，提供一种实现总长的缩短的同时，尤其良好地校正轴上及倍率色像差，可以从中心视场角至周边视场角实现高的成像性能的摄像透镜；以及搭载该摄像透镜而可以得到高分辨的摄像图像的摄像装置。
本实用新型的第1观点所涉及的摄像透镜，从物侧依次具备：第1透镜，物侧的面设为凸面且具有正的光焦度；第2透镜，在光轴附近像侧的面为凹面，并且在光轴附近具有负的光焦度；第3透镜，在光轴附近像侧的面为凸面，并且在光轴附近具有正的光焦度；第4透镜，为非球面形状，该非球面形状在光轴附近像侧的面为凹形状并且在周边部像侧的面为凸形状；及第5透镜，在光轴附近具有正的光焦度，而且构成为满足以下条件式：
v2≤30……(1)
40≤v3……(2)
40≤v4……(3)
其中，
v2为第2透镜的阿贝数
v3为第3透镜的阿贝数
v4为第4透镜的阿贝数
本实用新型的第1观点所涉及的摄像透镜中，在作为整体的5片的透镜结构，通过有效地利用非球面而谋求各透镜形状的最优化，且满足预定的条件式而谋求透镜结构的最优化，从而实现总长的缩短，尤其通过条件式(1)～(3)各透镜的色散被设为适当的色散，良好地校正轴上及倍率色像差。
本实用新型的第2观点所涉及的摄像透镜，从物侧依次具备：第1透镜，物侧的面设为凸面且具有正的光焦度；第2透镜，在光轴附近像侧的面为凹面，并且在光轴附近具有负的光焦度；第3透镜，在光轴附近像侧的面为凸面，并且在光轴附近具有正的光焦度；第4透镜，为非球面形状，该非球面形状在光轴附近像侧的面为凹形状并且在周边部像侧的面为凸形状；及第5透镜，在光轴附近具有正的光焦度，而且构成为满足以下条件式：
v2≤30……(1)
40≤v3……(2)
0.2≤f3/f≤0.4……(4)
其中，
v2为第2透镜的阿贝数
v3为第3透镜的阿贝数
f为整体的焦距
f3为第3透镜的近轴焦距
本实用新型的第2观点所涉及的摄像透镜中，在作为整体的5片的透镜结构中，通过有效地利用非球面而谋求各透镜形状的最优化，且满足预定的条件式而谋求透镜结构的最优化，从而实现总长的缩短，尤其通过条件式(1)～(2)各透镜的色散被设为适当的色散，良好地校正轴上及倍率色像差。而且，通过条件式(3)良好地校正像面弯曲。
在本实用新型的第1或第2观点所涉及的摄像透镜中，通过进一步适当选择地采用且满足以下优选结构，关于总长的缩短或成像性能，可以采用更有利的结构。
尤其在本实用新型的第2观点所涉及的摄像透镜中，优选满足以下的条件。由此，透镜系统的厚度DL保持在适当的范围，有利于总长的缩短。
1.0≤DL/f≤1.3……(5)
其中，DL为从第1透镜的物侧面顶点至第5透镜的像侧面顶点的光轴上的距离。
在本实用新型的第1或第2观点所涉及的摄像透镜中，优选适当选择地满足以下的条件。
40≤v5……(6)
-1.0≤f4/f≤0……(7)
0.8≤f5/f≤4.0……(8)
0.7≤|R1/R2|≤8.0……(9)
0.75≤f1/f≤5.0……(10)
1.4≤TL/f≤1.80……(11)
0.4≤|R9/f|≤6.0……(12)
0.5≤|f2/f1|≤10.0……(13)
0.8≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.5……(14)
70≤v1……(15)
vi为第i透镜的阿贝数
fi为第i透镜的近轴焦距
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
R9为第5透镜的物侧的面的近轴曲率半径
TL为总长(从最靠近物侧的面至像面的光轴上距离。从第5透镜至像面是空气换算长度)。
在此，尤其满足条件式(7)时，第3透镜、第4透镜及第5透镜分别由塑料材料构成，并且优选分别至少在1面具有非球面。而且，优选第4透镜在光轴附近具有负的光焦度。
此外尤其，满足条件式(12)时，优选第2透镜是在光轴附近为凹面朝向像侧的负弯月形状。
而且，在本实用新型的第1或第2观点所涉及的摄像透镜中，第1透镜可以是双面为研磨玻璃。在第1透镜使用非球面在性能上变得有利，但是，尤其可以使F值大，也就是说即使是比较暗的透镜系统的情况，也可以将第1透镜的双面设为球面。
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观点所涉及的摄像透镜、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。
在本实用新型的摄像装置中，基于通过本实用新型的摄像透镜得到的高分辨的光学像可以得到高分辨的摄像信号。
根据本实用新型的第1观点所涉及的摄像透镜，在作为整体的5片的透镜结构中，构成为各透镜因素的结构最优化，尤其各透镜的色散成为适当的结构，因此实现总长的缩短的同时，尤其良好地校正轴上及倍率色像差，并且可以实现从中心视场角至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观点所涉及的摄像透镜，在作为整体的5片的透镜结构中，构成为各透镜因素的结构最优化，尤其各透镜的色散成为适当的色散，并构成为满足有利于像面弯曲的校正的条件，因此实现总长的缩短的同时，尤其良好地校正轴上及倍率色像差，并且可以实现从中心视场角至周边视场角具有高的成像性能的透镜系统。
此外，根据本实用新型的摄像透镜，由于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，因此基于该摄像信号可以得到高分辨的摄影图像。
附图说明
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，是对应于实施例1的透镜剖面图。
图2表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第2结构例，是对应于实施例2的透镜剖面图。
图3表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第3结构例，是对应于实施例3的透镜剖面图。
图4表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第4结构例，是对应于实施例4的透镜剖面图。
图5表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第5结构例，是对应于实施例5的透镜剖面图。
图6表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第6结构例，是对应于实施例6的透镜剖面图。
图7表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第7结构例，是对应于实施例7的透镜剖面图。
图8表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第8结构例，是对应于实施例8的透镜剖面图。
图9表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第9结构例，是对应于实施例9的透镜剖面图。
图10表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第10结构例，是对应于实施例10的透镜剖面图。
图11表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第11结构例，是
对应于实施例11的透镜剖面图。
图12表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第12结构例，是
对应于实施例12的透镜剖面图。
图13表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第13结构例，是
对应于实施例13的透镜剖面图。
图14表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第14结构例，是
对应于实施例14的透镜剖面图。
图15表示本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第15结构例，是对应于实施例15的透镜剖面图。
图16是表示本实用新型的实施例1所涉及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2所涉及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3所涉及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4所涉及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5所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图21是表示本实用新型的实施例6所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图22是表示本实用新型的实施例7所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图23是表示本实用新型的实施例8所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图24是表示本实用新型的实施例9所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图25是表示本实用新型的实施例10所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图26是表示本实用新型的实施例11所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图27是表示本实用新型的实施例12所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图28是表示本实用新型的实施例13所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图29是表示本实用新型的实施例14所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图30是表示本实用新型的实施例15所涉及的摄像透镜的基本透镜数据的图。
图31是表示关于本实用新型的实施例1所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图32是表示关于本实用新型的实施例2所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图33是表示关于本实用新型的实施例3所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图34是表示关于本实用新型的实施例4所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图35是表示关于本实用新型的实施例5所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图36是表示关于本实用新型的实施例6所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图37是表示关于本实用新型的实施例7所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图38是表示关于本实用新型的实施例8所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图39是表示关于本实用新型的实施例9所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图40是表示关于本实用新型的实施例10所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图41是表示关于本实用新型的实施例11所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图42是表示关于本实用新型的实施例12所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图43是表示关于本实用新型的实施例13所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图44是表示关于本实用新型的实施例14所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图45是表示有关本实用新型的实施例15所涉及的摄像透镜的非球面的数据的图。
图46是对各实施例总结表示有关条件式的值的图。
图47是对各实施例总结表示有关条件式的值的图。
图48是表示本实用新型的实施例1所涉及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49是表示本实用新型的实施例2所涉及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50是表示本实用新型的实施例3所涉及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51是表示本实用新型的实施例4所涉及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52是表示本实用新型的实施例5所涉及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53是表示本实用新型的实施例6所涉及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54是表示本实用新型的实施例7所涉及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55是表示本实用新型的实施例8所涉及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56是表示本实用新型的实施例9所涉及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57是表示本实用新型的实施例10所涉及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58是表示本实用新型的实施例11所涉及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59是表示本实用新型的实施例12所涉及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60是表示本实用新型的实施例13所涉及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61是表示本实用新型的实施例14所涉及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62是表示本实用新型的实施例15所涉及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个透镜面的面间隔，Z1-光轴，100-摄像元件(像面)。
具体实施方式
以下，对本实用新型的实施方式参照附图详细地进行说明。
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(图16、图31)的透镜结构。同样地，对应于后述的第2至第15数值实施例(图17～图30及图32～图45)的透镜结构的第2至第15结构例的剖面结构在图2～图15表示。在图1～图15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)依次增加而附加符号的第i个的面的曲率半径。符号Di表示第i个面和第i+1个面的光轴Z1上的面间隔。而且，因为各结构例的基本的结构均相同，所以在以下，将图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15的结构例也进行说明。
本实施方式所涉及的摄像透镜，适合用于使用CCD或CMOS等的摄像元件的各种摄像设备，尤其比较小型的便携终端设备、例如数码静止摄像机或带摄像机的手机、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、及第5透镜L5。
本实施方式所涉及的摄像装置具备本实施方式所涉及的摄像透镜、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等的摄像元件100而构成。摄像元件100配置在该摄像透镜的成像面(摄像面)。在第5透镜L5和摄像元件100之间，按照安装透镜的摄像机侧的结构可以配置有各种光学部件CG。例如也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CG可以使用例如在平板状的盖玻璃施加有红外线截止滤光片或ND滤光片等的滤光片作用的涂层的部件。
此外，如第12结构例(图12)，不用光学部件CG，也可以在第5透镜L5施加涂层等，使其具有与光学部件CG相同的作用。由此，可以实现部件件数的削减和总长的缩短。
该摄像透镜还具有光阑St。光阑St是光学性孔径光阑，优选配置在第1透镜L1的前后。例如优选光阑St是配置在最靠近物侧的所谓的“前侧光阑”。在这里，“最靠近物侧”是指在光轴上、比第1透镜L1的物侧的面的外缘位置E(参照图1)更靠物侧的意思，例如也可以包括在光轴上配置在第1透镜L1的物侧的面顶点位置和第1透镜L1中的物侧的面的外缘位置E之间的情况的意思。在本实施方式中，第1至第10的结构例的透镜(图1～图10)是对应于该前侧光阑的结构例。
而且，可以是将光阑St配置在比第1透镜L1更靠像侧的所谓的“中光阑”。例如也可以配置在第1透镜L1和第2透镜L2之间。在这里所说的“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者像侧的面的外缘位置和第2透镜L2的物侧的面的外缘位置之间的间隔。当然还包括是在光轴上光阑St配置在第1透镜L1的像侧的面顶点位置附近的情况和光阑St配置在第2透镜L2的物侧的面顶点位置附近的情况的意思。在本实施方式中，第11至第15结构例的透镜(图11～图15)是对应于中光阑的结构例。
为了高性能，该摄像透镜在第1透镜L1至第5透镜L5的每个中，优选至少在1面使用非球面。但，例如F号码(也称F数)大也可以，即，就算是比较暗的透镜系统的情况，也可以例如将第1透镜L1的双面作为球面。这时，将第1透镜L1作为研磨玻璃即可。
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设为凸面。
第2透镜L2在光轴附近具有负的光焦度。第2透镜L2的像侧的面在光轴附近设为凹面。优选第2透镜L2是在光轴附近凹面朝向像侧的负弯月透镜。
第3透镜L3在光轴附近具有正的光焦度。第3透镜L3在光轴附近像侧的面设为凸面。第3透镜L3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，优选使用将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。
第4透镜L4为像侧的面在光轴附近以凹形状且在周边部为凸形状的非球面。优选第4透镜L4的物侧的面在光轴附近为凹形状。优选第4透镜L4在光轴附近具有负的光焦度。
第5透镜L5在光轴附近具有正的光焦度。优选第5透镜L5在光轴附近物侧的面为凸面。但，也可以将第5透镜L5的物侧的面形成为在光轴附近为平面或小的凹面(曲率半径的绝对值大的凹面)。第5透镜L5优选使用在光轴附近和周边部为不同的凹凸形状的非球面。例如，优选使用将物侧的面在光轴附近为凸形状且在周边部为凹形状的非球面。
优选该摄像透镜至少满足以下的条件式(1)～(2)。
v2≤30……(1)
40≤v3……(2)
其中，
v2为第2透镜L2的阿贝数
v3为第3透镜L3的阿贝数。
而且，优选适当选择地满足以下的条件。
40≤v4……(3)
0.2≤f3/f≤0.4……(4)
1.0≤DL/f≤1.3……(5)
40≤v5……(6)
-1.0≤f4/f≤0……(7)
0.8≤f5/f≤4.0……(8)
0.7≤|R1/R2|≤8.0……(9)
0.75≤f1/f≤5.0……(10)
1.4≤TL/f≤1.80……(11)
0.4≤|R9/f|≤6.0……(12)
0.5≤|f2/f1|≤10.0……(13)
0.8≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.5……(14)
70≤v1……(15)
其中，
v1为第1透镜L1的阿贝数
v4为第4透镜L4的阿贝数
v5为第5透镜L5的阿贝数
DL为从第1透镜L1的物侧面顶点至第5透镜L5的像侧面顶点的光轴上的距离(参照图1)
f1为第1透镜L1的近轴焦距
f2为第2透镜L2的近轴焦距
f3为第3透镜L3的近轴焦距
f4为第4透镜L4的近轴焦距
f5为第5透镜L5的近轴焦距
R1为第1透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径
R2为第1透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径
R9为第5透镜L5的物侧的面的近轴曲率半径
TL为总长(从最靠近物侧的面至像面的光轴上距离。从第5透镜L5至像面是空气换算长度)。
此外，优选适当选择地满足以下的条件。
0.10≤D5/f≤0.40……(16)
D6/D8≤0.2……(17)
其中，
D5为第3透镜L3的中心厚度
D6为第3透镜L3和第4透镜L4的光轴上间隔
D8为第4透镜L4和第5透镜L5的光轴上间隔。
在上述各条件式中，尤其满足条件式(4)时，优选同时满足条件式(5)。
而且尤其满足条件式(7)时，优选第3透镜L3、第4透镜L4、及第5透镜L5分别由塑料材料构成，并且分别至少在1面具有非球面。此外，优选第4透镜L4在光轴附近具有负的光焦度。
而且尤其满足条件式(12)时，优选第2透镜L2是在光轴附近凹面朝向像侧的负弯月形状。
接着，对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更详细地进行说明。
在本实施方式所涉及的摄像透镜，作为整体的5片的透镜结构中，有效地利用非球面而实现各透镜形状的最优化，并且通过满足预定的条件式并实现透镜结构的最优化，从而实现总长的缩短的同时，通过有关阿贝数的预定的条件式而使各透镜的色散为适当的，良好地校正轴上及倍率色像差。
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，从而使在该物侧的面以后的光束变细，易于在第1透镜L1的像侧的面的球面色像差校正。
而且，通过将第2透镜L2设为负透镜且该负透镜满足条件式(1)而使阿贝数v2减小，并使作为负透镜的色散增大，从而以轴上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。此外，通过同时满足其他的阿贝数的条件式(2)、(3)，可以更良好地进行轴上及倍率色像差的校正。另外，通过满足条件式(15)使第1透镜L1的阿贝数v1增大，使作为第1透镜L1的正透镜的色散减小，尤其可以使轴上色像差抑制得更小。为了更良好地校正色像差，更优选阿贝数的数值范围满足以下的条件。
50≤v3……(2′)
50≤v4……(3′)
50≤v5……(6′)
关于非球面形状，尤其通过使第4透镜L4及第5透镜L5在中心部和周边部变化为不同的形状，从而良好地校正从像面的中心部至周边部的像面弯曲。在第4透镜L4及第5透镜L5中，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。为此，尤其使比较接近于摄像元件100的透镜面的第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，从而每个视场角的像差校正适当地进行，光束对摄像元件100的入射角度限制在一定的角度以下。从而，可以减轻在成像面整个区域的光量不均匀的同时，有利于像面弯曲或畸变像差等的校正。
在该摄像透镜中，通过使第5透镜L5设为适当的非球面形状，从而可以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，可以使成型时的非球面形状的转印性能变得良好。
通常在摄像透镜系统中，优选远心性、即主光线对摄像元件100的入射角度相对于光轴接近平行(在摄像面的入射角度相对于摄像面的法线接近于零)。为了确保该远心性，优选光阑St最好配置在物侧、在第1透镜L1的前后。另一方面，若光阑St配置在从第1透镜L1的物侧的透镜面向物侧方向远离的位置，则该部分(光阑St和最靠近物侧的透镜面的距离)作为光程长度被加算，所以在整体结构的紧凑性方面变得不利。从而，例如通过将光阑St在光轴Z1上配置在与第1透镜L1的物侧的透镜面顶点位置相同的位置，或配置在第1透镜L1的物侧的透镜面顶点位置和像侧的面顶点位置之间，由此实现总长的缩短的同时，可以确保远心性。
以下，对其他的条件式的具体意义进行说明。
条件式(4)是有关第3透镜L3的焦距f3的式子。若超过条件式(4)的上限，则第3透镜L3的光焦度变得过小，主要相对于最大视场角在2～6成左右的中间视场角的像面弯曲、及畸变像差恶化。若超过下限，则第3透镜L3的光焦度变得过大，例如实现宽视场角时，在相对于最大像高为8成左右的像高对摄像元件100的入射角度变大。而且，球面像差及像面弯曲变得过于接近，尤其关于像面差异(像面格差)的子午方向变得过于变大。
条件式(5)是有关光轴上的透镜系统的厚度DL的式子。为了满足缩短透镜总长、使最接近于摄像元件100的最终透镜面不过于接近摄像面这2个要求，需要将透镜系统的厚度DL设为适当的范围。若超过条件式(5)的上限，不利于总长的缩短。缩小厚度DL直接关系到总长的缩短，但是，若超过条件式(5)的下限而使厚度DL过于缩小，则引起像差性能的恶化及生产组装灵敏度的急速的降低。若在该摄像透镜中增多非球面的面数，则对生产时的偏差的性能恶化的灵敏度变大。若过于缩小厚度DL，则根据各透镜因素的成型条件的偏差或组装时的偏差的性能恶化变大。
条件式(7)是有关第4透镜L4的焦距f4的式子。条件式(7)承担该摄像透镜的后半透镜(第3透镜L3～第5透镜L5)的光焦度均衡和像差校正。若超过条件式(7)的上限，则第4透镜L4成为正透镜，在中间视场角的像面弯曲有变得过于低的倾向。若超过下限而负的光焦度变小，则不利于总长的缩短。而且，在中间视场角的像面弯曲有过于接近的倾向。相反，若使第4透镜L4的负的光焦度过大，则尤其光轴附近的色像差变大。优选第4透镜L4的负的光焦度抑制在适当的范围。为此，优选条件式(7)的数值范围为：
-0.5≤f4/f≤-0.2……(7′)
更优选：
-0.35≤f4/f≤-0.25……(7″)
条件式(8)是有关第5透镜L5的焦距f5的式子。第5透镜L5主要作为为了像面弯曲、光线的射出角度、及畸变像差的最终调节的校正透镜使用。若超过条件式(8)的上限，则第5透镜L5的光焦度变得过小，尤其不能有效地校正轴上和相对于最大视场角为2成左右的视场角附近的畸变像差、像面弯曲、及像面差异。若超过下限，则第5透镜L5的光焦度变得过大，不利于总长的缩短。此外，因为第5透镜L5是薄的透镜，所以设为非球面时，厚度比的变化会对成型时的非球面形状的偏差给予坏影响。
条件式(9)是有关第1透镜L1的近轴形状的式子。超过条件式(9)的上限，例如若第1透镜L1的物侧的面的曲率半径R1变大，则意味着在物侧的面的光焦度减小，在缩小总长的方面变得不利。而且，从有效视场角的外面进入的光线由第1透镜L1的像侧的面反射，而且容易产生由物侧的面反射而到达像面而形成的重影光。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，则意味着在物侧的面的光焦度变大，球面像差会变得有点低的同时，畸变像差变得过于倾向于低侧、桶形。
条件式(10)关于第1透镜L1的焦距f1。若超过条件式(10)的上限，则意味着第1透镜L1的光焦度减小，在缩小总长的方面变得不利。若超过下限，则意味着第1透镜L1的光焦度增大，球面像差会变得有点低的同时，畸变像差变得过于倾向于低侧、桶形。
为了得到更良好的性能，优选条件式(10)的数值范围为：
1.0≤f1/f≤5.0……(10′)
条件式(11)关于透镜系统的总长TL。若超过条件式(11)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，则有利于总长TL的缩短，但导致图像质量的降低。
为了得到更良好的性能，优选条件式(11)的数值范围为：
1.4≤TL/f≤1.60……(11′)
条件式(12)关于第5透镜L5的物侧的面的近轴曲率半径R9。若超过条件式(12)的上限，则球面像差、及像面弯曲变得过低，而且，畸变像差变得过于倾向于正侧(卷沙形)。若超过下限，则球面像差、及像面弯曲变得过大，畸变像差过于倾向于负侧(桶形)。此外，因为在第5透镜L5的物侧的面跳周边光线的光焦度变大，所以生产灵敏度变强。
为了得到更良好的性能，优选条件式(12)的数值范围为：
0.4≤R9/f≤6.0……(12′)
条件式(13)关于第1透镜L1和第2透镜L2的光焦度均衡。若超过条件式(13)的上限，则意味着第1透镜L1的光焦度相对于第2透镜L2的光焦度变得过大，像面弯曲变低且周边光量降低。而且，畸变像差过于倾向于负侧(桶形)。若超过下限，则意味着相对于第2透镜L2的光焦度第1透镜L1的光焦度变得过小，在缩小总长的方面变得不利。
为了得到更良好的性能，优选条件式(13)的数值范围为：
1.0≤|f2/f1|≤5.0……(13′)
条件式(14)规定该摄像透镜的后半3片透镜(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(14)的上限，则主光线对摄像元件100的入射角度变大，远心性会恶化。若超过下限，虽然有利于总长的缩短及远心性的确保，但是倍率及轴上色像差变大，分辨性能恶化。
为了得到更良好的性能，优选条件式(14)的数值范围为：
0.9≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.3……(14′)
条件式(16)关于第3透镜L3的中心厚度D5。若超过条件式(16)的上限，则在实现总长缩短时产生第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，例如在实现宽视场角时，在相对于最大像高为8成程度的像高对摄像元件100的入射角度变大。若超过下限，则主要在中间视场角的像面弯曲及畸变像差恶化。
为了得到更良好的性能，优选条件式(16)的数值范围为：
0.22≤D5/f≤0.36……(16′)
更优选为：
0.25≤D5/f≤0.36……(16″)
条件式(17)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通常是在组装时能够接近到哪里的物理的极限。条件式(17)表示第4透镜L4和第5透镜L5的透镜间隔D8从该极限持有多少余量而设计。若超过条件式(17)的上限，则一般为最终透镜的第5透镜L5和摄像元件100的间隔缩小，不能插入平行平面板或滤光片类。而且，主光线对摄像元件100的入射角度变大，有远心性恶化的倾向。若超过下限，则在第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，不能充分的校正在中间视场角的像面弯曲、慧形像差、及畸变像差。
为了得到更良好的性能，优选条件式(17)的数值范围为：
D6/D8≤0.15……(17′)
如以上说明，根据本实施方式所涉及的摄像透镜，在作为整体的5片透镜结构中，因为构成得使各透镜因素的结构最优化、尤其各透镜的色散成为适当的，所以实现总长的缩短的同时，尤其可以良好地校正轴上及倍率色像差，可以实现从中心视场角至周边视场角具有高的成像性能的透镜系统。而且，通过适当地满足优选条件，生产适应性为良好，且可以实现更高的成像性能。此外，根据本实施方式所涉及的摄像装置，由于使得输出与通过本实施方式所涉及的高性能的摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号，所以从中心视场角至周边视场角可以得到高分辨的摄影图像。
[实施例]
接着，对本实施方式所涉及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16及图31表示了对应于图1所示的摄像透镜的结构的具体透镜数据。尤其在图16表示其基本透镜数据，在图31表示关于非球面的数据。在图16所示的透镜数据中的面号码Si的栏表示了对于实施例1所涉及的摄像透镜，以最靠近物侧的透镜要素的面作为第1个(光阑St为第0个)，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的栏表示使对应于在图1中附加的符号Ri，从物侧起第i个面的曲率半径的值(mm)。对于面间隔Di的栏也同样地表示从物侧起第i个面Si和第i+1个面Si+1的光轴上的间隔(mm)。在Ndj栏表示从物侧起第j个光学要素对d线(587.6nm)的折射率的值。在v dj的栏表示从物侧起第j个光学要素对d线的阿贝数的值。在图16的栏外表示作为各种数据整个系统的焦距f(mm)的值。
该实施例1所涉及的摄像透镜的第2透镜L2至第5透镜L5的双面均成为非球面形状。第1透镜L1成为球面。在图16的基本透镜数据，作为这些非球面的曲率半径表示了光轴附近的曲率半径(近轴曲率半径)的数值。
在图31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，记号“E”表示其之后的数值是以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”前的数值相乘。例如，若为“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。更详细地，Z表示从距光轴具有高度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)
此处，
Z为非球面的深度(mm)
h为从光轴到透镜面的距离(高度)(mm)
K为远心率
C为近轴曲率＝1/R
(R为近轴曲率半径)
Ai为第i次(i为3以上的整数)的非球面系数
在实施例1的摄像透镜中，各非球面通过作为非球面系数Ai有效使用第3次～第10次的系数A3～A10来表示。而且，在实施例1的摄像透镜中，关于第1透镜L1的非球面系数(面号码1、2)均成为0，但，这表示球面。
与以上的实施例1的摄像透镜同样地，以对应于图2所示的摄像透镜的结构的具体透镜数据作为实施例2表示在图17及图32。而且同样地，以对应于图3～图15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15表示在图18～图30及图33～图45。在这些实施例2～15所涉及的摄像透镜中，第1透镜L1至第5透镜L5的双面均成为非球面形状。
而且，在图46及图47表示总结了对各实施例的有关上述各条件式的值。在图46及图47中，在数值附加[*]的部分表示从条件式的数值范围脱离的情况。
图48(A)～(C)分别表示了在实施例1的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)为标准波长的像差。在球面像差图及非点像差图还表示对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)，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49(A)～(C)表示有关实施例2的摄像透镜的各种像差。同样地，在图50(A)～(C)至图62(A)～(C)表示有关实施例3至实施例15的摄像透镜的各种像差。
由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，可以实施种种的变形。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，可以取其他的值。
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，但是，也能够设为可调整焦点的结构。例如，也可以将透镜系统整体调用或将一部分的透镜在光轴上移动而设为可自动聚焦的结构。
Claims (12)
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，物侧的面设为凸面且具有正的光焦度；
第2透镜，在光轴附近像侧的面为凹面，并且在光轴附近具有负的光焦度；
第3透镜，在光轴附近像侧的面为凸面，并且在光轴附近具有正的光焦度；
第4透镜，为非球面形状，该非球面形状在光轴附近像侧的面为凹形状并且在周边部像侧的面为凸形状；
第5透镜，在光轴附近具有正的光焦度，
而且构成为满足以下条件式：
v2≤30 ……(1)
40≤v3 ……(2)
40≤v4 ……(3)
其中，
v2为第2透镜的阿贝数，
v3为第3透镜的阿贝数，
v4为第4透镜的阿贝数。
2.一种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，物侧的面设为凸面且具有正的光焦度；
第2透镜，在光轴附近像侧的面为凹面，并且在光轴附近具有负的光焦度；
第3透镜，在光轴附近像侧的面为凸面，并且在光轴附近具有正的光焦度；
第4透镜，为非球面形状，该非球面形状在光轴附近像侧的面为凹形状并且在周边部像侧的面为凸形状；
第5透镜，在光轴附近具有正的光焦度，
而且构成为满足以下条件式：
v2≤30 ……(1)
40≤v3 ……(2)
0.2≤f3/f≤0.4 ……(4)
其中，
v2为第2透镜的阿贝数，
v3为第3透镜的阿贝数，
f为整体的焦距，
f3为第3透镜的近轴焦距。
3.根据权利要求2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≤DL/f≤1.3 ……(5)
其中，
DL为从第1透镜的物侧面顶点至第5透镜的像侧面顶点的光轴上的距离。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
40≤v5 ……(6)
其中，
v5为第5透镜的阿贝数。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
上述第3透镜、上述第4透镜及上述第5透镜分别由塑料材料构成，并且分别在至少1面具有非球面，
上述第4透镜在光轴附近具有负的光焦度，
还满足以下条件式：
-1.0≤f4/f≤0 ……(7)
其中，
f为整体的焦距，
f4为第4透镜的近轴焦距。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
0.8≤f5/f≤4.0 ……(8)
其中，
f5为第5透镜的近轴焦距。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
0.7≤|R1/R2|≤8.0 ……(9)
0.75≤f1/f≤5.0 ……(10)
1.4≤TL/f≤1.80 ……(11)
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，
f1为第1透镜的近轴焦距，
TL为总长，其是从最靠近物侧的面至像面的光轴上距离；且从第5透镜至像面是空气换算长度。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
上述第2透镜是在光轴附近凹面朝向像侧的负弯月形状，
还满足以下条件式：
0.4≤|R9/f|≤6.0 ……(12)
其中，
R9为第5透镜的物侧的面的近轴曲率半径。
9.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
0.5≤|f2/f1|≤10.0 ……(13)
0.8≤|f3*(1/f4+1/f5)|≤1.5 ……(14)
其中，
fi为第i透镜的近轴焦距。
10.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
上述第1透镜是双面为球面的研磨玻璃。
11.根据权利要求1～3中任意一项所述的5片结构的摄像透镜，其特征在于，
还满足以下条件式：
70≤v1 ……(15)
其中，
v1为第1透镜的阿贝数。
12.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求1～3中任意一项所述的摄像透镜、和
输出与通过上述摄像透镜形成的光学像对应的摄像信号的摄像元件。
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