CN203643673U - 摄像透镜和设置有该摄像透镜的摄像装置 - Google Patents

摄像透镜和设置有该摄像透镜的摄像装置 Download PDF

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Abstract

为了提高的分辨率实现在全长上缩短的摄像透镜和设置有该摄像透镜的摄像装置。提供了一种大致由五个透镜构成的摄像透镜,由从物体侧以此顺序布置的如下构件构成:第一透镜(L1),具有正屈光力,且物体侧的面朝物体侧以凸形形成;具有负屈光力的第二透镜(L2);具有正屈光力的第三透镜(L3);第四透镜(L4),具有负屈光力,且像侧的面朝像侧以凹形形成;和具有负屈光力的第五透镜(L5),具有其中负屈光力从光轴沿径向方向向外逐渐减小的区域,并且满足预定的条件表达式。

Description

摄像透镜和设置有该摄像透镜的摄像装置
技术领域
本发明涉及一种用于在诸如CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等的图像传感器上形成被摄体的光学图像的摄像透镜和一种摄像装置,该摄像装置具有安装于其上以执行摄像的摄像透镜,诸如数字静态相机、装有相机的蜂窝电话、个人数字助理(PDA),智能电话、平板终端、便携式视频游戏机等。 
背景技术
最近,随着个人计算机到家庭等的普及,能够将对景观、人等成像而获得的图像信息输入到个人计算机的数字静态相机已经被迅速推广普及。此外,越来越多的蜂窝电话、智能电话、或平板终端具有用于输入图像的内置相机模块。具有摄像能力的这样的器件利用诸如CCD、CMOS等的图像传感器。最近,这些类型的图像传感器的尺寸已经大幅度减小,并且因此,摄像器件总体上和将被安装在这样的器件上的摄像透镜尚且还需要具有更加紧凑的尺寸。同时,图像传感器的像素计数已经增加,从而促发了摄像透镜在分辨率和性能上的提高的增长的需求。例如,需要对应于诸如大于2百万像素(MP)、更优选地大于5MP、和进一步优选地大于8MP的高像素计数的性能。 
对于这样的需求,可想到,利用具有相对大数量的透镜的五透镜构造,以便例如实现在全长上的缩短和在分辨率上的提高(参考专利文献1至6)。 
[现有技术文献] 
[专利文献] 
专利文献1:日本未审查专利公开No.2007-264180 
专利文献2:日本未审查专利公开No.2007-298572 
专利文献3:日本未审查专利公开No.2010-256608 
专利文献4:日本未审查专利公开No.2011-85733 
专利文献5:中国实用模型No.202110325 
专利文献6:美国专利申请No.2012/087019 
发明内容
然而,在专利文献1至6中描述的五元件透镜中,在轴向色像差上需要更加令人满意的校正。在专利文献3中描述的摄像透镜需要在全长上的进一步的缩短。在专利文献4中描述的摄像透镜在场曲上需要更加令人满意的校正。在专利文献5中描述的摄像透镜需要在全长上的进一步的缩短以及在畸变上更令人满意的校正。 
鉴于上文描述的情况,已经研发了本发明,并且具体地,本发明的一个目的是提供一种具体在轴向色像差和成像区域的周边区域中的色像差上得到良好校正的摄像透镜,从而能够以缩短的全长从中心视角到周边视角实现高成像性能。本发明的进一步的目的是提供一种其上安装有摄像透镜并且能够获取高分辨率图像的摄像装置。 
本发明的摄像透镜是大致由五个透镜构成的摄像透镜,由从物体侧以此顺序布置的下列构件构成: 
孔径光阑; 
第一透镜,具有正屈光力,且物体侧的面朝物体侧以凸形形成; 
具有负屈光力的第二透镜; 
具有正屈光力的第三透镜; 
第四透镜,具有负屈光力,且物侧的面朝物侧以凹形形成;和 
第五透镜,具有负屈光力,具有其中负屈光力从光轴沿径向方向向外逐渐减小的区域, 
其中所述摄像透镜被构造成满足下面给出的条件表达式: 
4.2<f3/f1<25.0   (1), 
其中: 
f1是所述第一透镜的焦距;并且 
f3是所述第三透镜的焦距。 
根据本发明的摄像透镜,各透镜元件的结构在总共五个透镜的透镜构造中被优化,使得可以实现具有高分辨率性能的透镜系统,同时缩短全长。具体地,摄像透镜被构造成使得所述第一和第三透镜的焦距满足表达式(1),使得能够使第一和第三透镜的屈光力平衡,并且包括球面像差和像散的各种类型的像差可被令人满意地校正,同时缩短全长。 
在本发明的摄像透镜中,对下列优选构造的进一步的采纳和满足可以进一步提高光学性能。 
优选地,根据本发明的第一方面的摄像透镜满足下面给出的条件表达式(2)至(10)中的任一个。关于优选的方面,透镜可以满足条件表达式(2)至(10)中的任一个或任意组合,然而,优选的是,同时满足条件表达式(5)和(6)。 
4.2<f3/f1<20.0-----------------(1-1) 
-4.0<f2/f1<-1.8----------------(2) 
-3.5<f2/f1<-1.8----------------(2-1) 
0.09<D6/f<0.20-----------------(3) 
0.09<D6/f<0.18-----------------(3-1) 
2.00<D6/D8<6.00----------------(4) 
2.20<D6/D8<5.60----------------(4-1) 
νd1>50-------------------------(5) 
νd1>53-------------------------(5-1) 
νd2<30-------------------------(6) 
νd2<25-------------------------(6-1) 
0.09<D2/D1<0.25----------------(7) 
0.09<D2/D1<0.22----------------(7-1) 
3.0<|R3/f2|<40.0---------------(8) 
3.3<|R3/f2|<35.0---------------(8-1) 
1.0<TL/f<1.2-------------------(9) 
1.05<TL/f<1.15-----------------(9-1) 
-1.9<(R7-R8)/(R7+R8)<0---------(10) 
其中: 
f1是第一透镜的焦距; 
f2是第二透镜的焦距; 
f3是第三透镜的焦距; 
D6是在光轴上的第三透镜与第四透镜之间的距离; 
f是整个系统的焦距; 
D8是在光轴上的第四透镜与第五透镜之间的距离; 
νd1是第一透镜相对于d线的阿贝数; 
νd2是第二透镜相对于d线的阿贝数; 
D1是第一透镜的轴上厚度; 
D2是在光轴上的第一透镜与第二透镜之间的距离; 
R3是第二透镜的物体侧的面的近轴曲率半径; 
TL是在光轴上的从第一透镜的物体侧的面到成像面的长度; 
R7是第四透镜的物体侧的面的近轴曲率半径;并且 
R8是第四透镜的像侧的面的近轴曲率半径。 
注意,关于在光轴上的从第一透镜的物体侧的面到成像面的长度TL将空气当量值用于后焦距。例如,在不具有屈光力的诸如滤光件、盖玻片等的构件被插入在最像侧的透镜与成像面之间的情况下,通过空气转换计算构件的厚度。 
在根据本发明的第一方面的摄像透镜中,优选的是,在光轴附近第三透镜具有朝着物体侧的凸面。 
此外,在根据本发明的第一方面的摄像透镜中,优选的是,在光轴附近,第五透镜具有使得凸面在物体侧上的弯月形。 
如在上文描述的摄像透镜中使用的术语“大致由五个透镜构成”表示本发明的摄像透镜除了所述五个透镜之外,包括:大致无任何屈光力的透镜;透镜以外的诸如孔径光阑、盖玻片等的光学元件;透镜凸缘;透镜镜筒;图像传感器;和诸如相机抖动校正机构等的机构。 
本发明的摄像装置是设置有本发明的摄像透镜的摄像装置。 
根据本发明的摄像装置,基于由本发明的摄像透镜获得的高分辨率光学图像,可以获得高分辨率图像信号。 
根据本发明的摄像透镜,各透镜元件的结构在总共五个透镜的透镜构造中被优化。具体地,除第三透镜的焦距与第一透镜的焦距之间的比率以及第四透镜的焦距与第五透镜的焦距之间的比率的适当的设置之外,摄像透镜被构造成使得第二透镜的色射变得适当。具体地,这允许实现在轴向色像差上得到良好校正的并且从中心到周边视角具有高成像性能的透镜系统,同时缩短全长。 
此外,根据本发明的摄像装置,根据由上文描述的本发明的高性能摄像透镜形成的光学图像输出摄像信号,使得可以获取高分辨率图像。 
附图说明
图1示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第一构造示列,其是对应于示例1的透镜的截面图。 
图2示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第二构造示列,其是对应于示例2的透镜的截面图。 
图3示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第三构造示列,其是 对应于示例3的透镜的截面图。 
图4示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第四构造示列,其是对应于示例4的透镜的截面图。 
图5示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第五构造示列,其是对应于示例5的透镜的截面图。 
图6示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第六构造示列,其是对应于示例6的透镜的截面图。 
图7示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第七构造示列,其是对应于示例7的透镜的截面图。 
图8示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第八构造示列,其是对应于示例8的透镜的截面图。 
图9示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第九构造示列,其是对应于示例9的透镜的截面图。 
图10示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第十构造示列,其是对应于示例10的透镜的截面图。 
图11示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第十一构造示列,其是对应于示例11的透镜的截面图。 
图12示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第十二构造示列,其是对应于示例12的透镜的截面图。 
图13示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第十三构造示列,其是对应于示例13的透镜的截面图。 
图14示出图示根据本发明的示例1的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图15示出图示根据本发明的示例2的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图16示出图示根据本发明的示例3的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图17示出图示根据本发明的示例4的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图18示出图示根据本发明的示例5的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图19示出图示根据本发明的示例6的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图20示出图示根据本发明的示例7的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图21示出图示根据本发明的示例8的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图22示出图示根据本发明的示例9的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(d)示出横向色像差。 
图23示出图示根据本发明的示例10的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图24示出图示根据本发明的示例11的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图25示出图示根据本发明的示例12的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图26示出图示根据本发明的示例13的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图27示出作为设置有本发明的摄像透镜的蜂窝电话终端的摄像装置。 
图28示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第十四构造示列,其是对应于示例14的透镜的截面图。 
图29示出根据本发明的实施例的摄像透镜的第十五构造示列,其是对应于示例15的透镜的截面图。 
图30示出图示根据本发明的示例14的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图31示出图示根据本发明的示例15的摄像透镜的各种类型的像差的像差图示,其中(A)示出球面像差,(B)示出像散(场曲),(C)示出畸变,并且(D)示出横向色像差。 
图32示出用于遮挡无助于本发明的摄像透镜中的成像的光束的示例遮光方法。 
图33示出作为设置有本发明的摄像透镜的智能电话终端的摄像装置。 
具体实施方式
下面将结合随附的附图详细地描述本发明的实施例。 
图1示出根据本发明的第一实施例的摄像透镜的第一构造示例。该构造示例对应于将在稍后描述的第一数值示例(表1、表14)的透镜构造。同样地,图2至图13分别以横截面示出根据第二至第十三实施例的摄像透镜的构造,其对应于稍后将描述的第二至第十三数值示例(表2至13以及表15至26)的透镜构造。此外,图28和图29分别以横截面示出根据第十四和第十五实施例的摄像透镜的构造,其对应于第十四至第十五数值示例(表28至31)的透镜构造。在图1至图13、28和29中,符号Ri表示第i个面的曲率半径,曲率半径朝像侧(成像侧)顺次地增加,且最物体侧的透镜元件的面被视为第一个面。符号Di表示在光轴Z1上的第i个面与第(i+1)个面之间的面距离。 由于基本构造在各构造示例中是相同的,所以在下文中将基于在图1中所示的构造示例作出描述,并且将根据需要描述图2至图13、28和29的构造示例。 
根据本发明的实施例的摄像透镜L被适当地应用于使用诸如CCD或CMOS的图像传感器的各种类型的摄像器件。它对于诸如数字静态相机、装有相机的蜂窝电话、和PDA、智能电话或平板终端等的相对小的便携式终端器件是特别有用的。摄像透镜L具有沿着光轴Z1从物体侧以此顺序布置的孔径光阑St、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、和第五透镜L5。 
图27示出蜂窝电话终端的概略图,该蜂窝电话终端是根据本实施例的摄像装置1。根据本发明的实施例的摄像装置1包括根据本实施例的摄像透镜L和根据由摄像透镜L形成的光学图像输出摄像信号的诸如CCD的图像传感器100(图1)。图像传感器100布置在摄像透镜L的成像面(摄像面)上。 
图33示出智能电话的概略图,该智能电话是根据本发明的实施例的摄像装置501。摄像装置501包括具有根据本实施例的摄像透镜L的相机部541和根据由摄像透镜L形成的光学图像输出摄像信号的诸如CCD的图像传感器100(图1)。图像传感器100布置在摄像透镜L的成像面(摄像面)上。 
图32示出用于遮挡无助于在根据本发明的实施例的摄像透镜中的成像的光通量的示例遮光方法。图32是从光轴Z1起的第十四实施例的透镜的截面图(图28)的仅上部分的放大图。由于经过摄像透镜的有效直径之外并且无助于成像的光通量在成像面上常常变得有害,所以一般使用在有效直径之外的位置处在各透镜之间插入遮光板的方法,以便除去这样的无助于成像的光通量。在图32中所示的摄像透镜中,孔径光阑St设置在第一透镜L1的物体侧上从而位于第一透镜的 有效直径之外,并且遮光板B设置在第一透镜L1至第五透镜L5的各相邻的透镜之间从而位于各透镜的有效直径之外。此外,在图32中,遮光涂层A被施加到第四透镜L4和第五透镜L5中的每一个的像侧的面的有效直径之外的区域。甚至在归因于遮光板的形状或安装空间限制单独通过遮光板难以遮光的区域中,以上文描述的方式施加遮光涂层到各透镜的有效直径之外的期望区域,也允许无助于成像的光束令人满意地被遮挡。 
根据透镜所安装到的相机侧上的结构,各种类型的光学构件CG可以布置在第五透镜L5与图像传感器100之间。例如,诸如用于保护摄像面的盖玻片或红外线截止滤光件的板状光学构件可以被布置。在这种情况下,例如,其上施加有具有滤光效应的涂层的板状盖玻片,诸如红外线截止滤光件或ND滤光件,可以被用作光学构件CG。 
此外,可以省略光学构件CG,并且第五透镜L5可以设置有具有与CG的效果相同的效果的涂层。这可以有助于使用的部件的数量的减少和全长的缩短。 
摄像透镜L也具有孔径光阑St。孔径光阑St是光学孔径光阑和所谓的“前孔径光阑”,其中,孔径光阑布置在最物体侧上。如本文中所使用的术语“前孔径光阑”表示孔径光阑被布置在光轴方向上的、对应于在轴向边缘光线与第一透镜L1的物体侧的面之间的交点的位置或在交点的物体侧上。在本实施例中,第一至第十五构造示例的透镜(图1至13、28、和29)是对应于前孔径光阑的构造示例。以上述方式布置前孔径光阑St,允许相对于全长在成像面与光瞳之间设置更长的距离,因而图像传感器上的入射角减小,并且实现较高的光学性能。此外,全长相对于焦距而言可以被保持为短的,并且可以令人满意地减小全长。 
优选地,摄像透镜L在第一透镜L1至第五透镜L5中的各个的至 少一个面上使用非球面用于性能提高。 
在摄像透镜L中,第一透镜L1在光轴附近具有正屈光力。第一透镜L1的物体侧的面在光轴附近朝物体侧以凸形形成。以这种方式,通过将发挥主成像功能的第一透镜L1的物体侧的面朝物体侧以凸形形成,第一透镜可以具有充分的屈光力,并且可以令人满意地减小整体透镜长度。 
第二透镜L2在光轴附近具有负屈光力。 
第三透镜L3在光轴附近具有正屈光力。优选地,第三透镜L3的物体侧的面在光轴附近朝物体侧以凸形形成。通过将第三透镜L3的物体侧的面朝物体侧以凸形形成,允许令人满意地校正轴向色像差。为了进一步增强有利的效果,更优选的是,以双凸形形成第三透镜L3。此外,可以在光轴附近以凸形在物体侧上的弯月形形成第三透镜L3。在光轴附近以凸形在物体侧上的弯月形形成第三透镜L3的情况下,可以更加令人满意地减小全长。 
此外,可以在光轴附近以弯月形形成第三透镜L3,使得凸面朝着像侧。在这种情况下,像散可以被令人满意地校正。 
第四透镜L4在光轴附近具有负屈光力。第四透镜L4的物体侧的面在光轴附近朝物体侧以凹形形成。通过将第四透镜L4的物体侧的面在光轴附近朝物体侧以凹形形成,可以防止在边缘处的光下降。 
第五透镜L5在光轴附近具有负屈光力。此外,第五透镜L5具有其中负屈光力从光轴在径向方向上向外逐渐减小的区域。在第五透镜L5具有其中负屈光力从光轴在径向方向上向外逐渐减小的区域的情况下,可以防止经过光学系统的光束的成像面(图像传感器)上的入射角增加。如本文中使用的术语“负屈光力从光轴在径向方向上向外逐渐 减小”可以是,在光轴附近具有至少一个凹形区域的面上,负屈光力以任何方式从光轴在径向方向上向外逐渐减小,并且可以是,例如,正屈光力从光轴在径向方向上向外逐渐增加。例如,在图1至图13、28和29中所示的摄像透镜中,第五透镜L5的像侧的面具有其中朝像侧的凹形逐渐变成凸形的区域,因而第五透镜L5的像侧的面的负屈光力从光轴在径向方向上向外逐渐减小。以这种方式,通过形成具有负屈光力的第五透镜,对于校正各种类型的像差,具体地,球面像差和轴向色像差,是有利的。优选地,第五透镜在光轴附近具有弯月形,且凸面在物体侧上。在其中第五透镜在光轴附近具有凸面在物体侧上的弯月形的情况下,可以更加令人满意地校正球面像差和轴向色像差。 
优选地,构成摄像透镜L的透镜L1至L5中的各个透镜不是接合透镜而是单个透镜。与透镜L1至L5中的任一个是接合透镜相比,这提供更多非球面,实现较高的设计弹性并且可以令人满意地缩短全长。 
将详细地描述以上文关于条件表达式描述的方式构造的摄像透镜L的功能和有利效果。 
首先,第三透镜的焦距f3和第一透镜的焦距f1满足下面给出的条件表达式(1)。 
4.2<f3/f1<25.0-----------------(1)。 
当以各种构造布置本发明的的摄像透镜L时,条件表达式(1)限定焦距f3与第一透镜的焦距f1的比率的优选数值范围。如果该比率超过条件表达式(1)的上限,则第一透镜L1的正屈光力相对于整个透镜系统而言太强,并且难以充分地校正球面像差。如果该比率落到条件表达式(1)的下限以下,则第三透镜L3的正屈光力相对于第一透镜L1而言太强,并且难以充分地校正像散。因此,通过满足条件表达式(1)的范围,可以令人满意地校正各种像差,而缩短透镜系统的全长。从上述观点来看,更优选的是,满足下面给出的条件表达式(1-1), 并且进一步优选的是,满足下面给出的条件表达式(1-2)。 
4.2<f3/f1<20.0-----------------(1-1) 
5.0<f3/f1<20.0-----------------(1-2) 
优选地,第二透镜的焦距f2与第一透镜L1的焦距f1的比率满足下面给出的条件表达式(2)。 
-4.0<f2/f1<-1.8----------------(2) 
条件表达式(2)限定第二透镜的焦距f2与第一透镜的焦距f1的比率的优选数值范围。如果该比率超过条件表达式(2)的上限,在整个透镜系统中具有主负折射功能的第二透镜L2的负屈光力相对于在整个透镜系统中具有主正折射功能的第一透镜L1的正屈光力而言变得太强,从而导致球面像差的增加以及在缩短整个透镜长度上的困难。如果该比率落到条件表达式(2)的下限以下,则第二透镜L2的负屈光力相对于第一透镜L1的正屈光力而言太弱,从而导致校正色像差上的缺点。此外,如果该比率降到条件表达式(2)的下限以下,则难以校正像散和防止周边亮度衰减。因此,通过满足以上条件表达式(2)的范围,可以令人满意地校正诸如色像差、像散、球面像差等的各种类型的像差,而缩短透镜系统的全长。从上述观点来看,更优选的是,满足下面给出的条件表达式(2-1),并且进一步优选的是,满足下面给出的条件表达式(2-2)。 
-3.5<f2/f1<-1.8----------------(2-1) 
-3.2<f2/f1<-1.8----------------(2-2) 
优选地,在光轴上的第三透镜L3与第四透镜L4之间的距离D6以及整个系统的焦距f满足下面给出的条件表达式(3)。 
0.09<D6/f<0.20-----------------(3) 
条件表达式(3)限定在光轴上的第三透镜L3与第四透镜L4之间的距离D6与整个系统的焦距f的比率的优选数值范围。如果该比率超过条件表达式(3)的上限,则整体透镜长度增加。如果比率下降到条件表达式(3)的下限以下,归因于各种类型的像差具体地场曲的不充 分的校正,由第三透镜L3的像侧的面与第四透镜L4的物体侧的面之间的间隙形成的空气透镜的厚度减小并且不可以获得高分辨率性能,虽然这对于缩短整体透镜长度是有利的。因此,通过满足条件表达式(3)的范围,可以令人满意地校正包括场曲等的各种像差,而缩短透镜系统的全长。从上述观点来看,更优选的是,满足条件表达式(3-1),并且进一步优选的是,满足下面给出的条件表达式(3-2)。 
0.09<D6/f<0.18-----------------(3-1) 
0.09<D6/f<0.16-----------------(3-2) 
优选地,在光轴上的第三透镜L3与第四透镜L4之间的距离D6和在光轴上的第四透镜L4与第五透镜L5之间的距离D8满足下面给出的条件表达式(4)。 
2.00<D6/D8<6.00----------------(4) 
条件表达式(4)限定在第四透镜L4与第五透镜L5之间的距离D8和在第三透镜L3与第四透镜L4之间的距离D6的比率的优选数值范围。如果比率超过条件表达式(4)的上限,则由第四透镜L4的像侧的面与第五透镜L5的物体侧的面之间的小间隙形成的空气透镜的厚度相对于由第三透镜L3的像侧的面与第四透镜L4的物体侧的面之间的间隙形成的空气透镜的厚度而言太薄,从而导致在充分地校正球面像差上的困难。如果该比率下降到条件表达式(4)的下限以下,则难以充分地校正像散和场曲。通过满足条件表达式(4),可以令人满意地校正各种类型的像差,诸如球面像差、像散、场曲等。从上述观点来看,更优选的是,满足下面给出的条件表达式(4-1),并且进一步优选的是,满足下面给出的条件表达式(4-2)。 
2.20<D6/D8<5.60----------------(4-1) 
2.30<D6/D8<5.40----------------(4-2) 
优选地,第一透镜L1相对于d线的阿贝数νd1和第二透镜L2相对于d线的阿贝数νd2分别满足条件表达式(5)和(6)。 
νd1>50-------------------------(5) 
νd2<30-------------------------(6) 
在本发明的第一方面中,当以各种构造布置本发明的摄像透镜L时,条件表达式(5)和(6)分别限定第一透镜L1相对于d线的阿贝数νd1和第二透镜L2相对于d线的阿贝数νd2的优选数值范围。同时满足条件表达式(5)和(6)可以在色像差校正上提供优势。因此,更优选的是,满足条件表达式(5-1)和(6-1)中的任一个,并且进一步优选的是,同时满足条件表达式(5-1)和(6-1)。 
νd1>53-------------------------(5-1) 
νd2<25-------------------------(6-1) 
优选地,第一透镜L1的中心厚度D1以及在光轴上的第一透镜L1与第二透镜L2之间的距离D2满足下面给出的条件表达式(7)。 
0.09<D2/D1<0.25----------------(7) 
条件表达式(7)限定在光轴上的第一透镜L1与第二透镜L2之间的距离D2与第一透镜L1的中心厚度D1的比率的优选数值范围。如果该比率超过条件表达式(7)的上限,则难以充分地校正色像差。如果该比率下降到条件表达式(7)的下限以下,则难以充分地校正球面像差,虽然这对于校正色像差是有利的。因此,通过满足条件表达式(7)的范围,可以令人满意地校正色像差。从上述观点来看,更优选的是,满足下面给出的条件表达式(7-1),并且进一步优选的是,满足下面给出的条件表达式(7-2)。 
0.09<D2/D1<0.22----------------(7-1) 
0.09<D2/D1<0.20----------------(7-2) 
优选地,第三透镜L3的物体侧的面的近轴曲率半径R3与第二透镜L2的焦距f2的比率满足下面给出的条件表达式(8)。 
3.0<|R3/f2|<40.0---------------(8) 
条件表达式(8)限定第三透镜L3的物体侧的面的近轴曲率半径与第二透镜L2的焦距f2的比率的优选数值范围。如果该比率超过条件表达式(8)的上限,则难以充分地校正像散。如果该比率下降到下 限以下,则难以充分地校正轴向色像差。通过满足条件表达式(8)的范围,可以令人满意地校正像散和轴向色像差。从上述观点来看,更优选的是,满足下面给出的条件表达式(8-1)。 
3.3<|R3/f2|<35.0---------------(8) 
优选地,从第一透镜L1的物体侧的面到成像面的长度TL与整个透镜系统的焦距f的比率满足下面给出的条件表达式(9)。 
1.0<TL/f<1.2-------------------(9) 
条件表达式(9)限定从第一透镜L1的物体侧的面到成像面的长度TL与整个透镜系统的焦距f的比率的优选数值范围。注意,空气当量值用于在光轴上的从第一透镜的物体侧的面到成像面的长度TL中的后焦距。例如,在不具有屈光力的诸如滤光件、盖玻片等的构件被插入在最像侧透镜与成像面之间的情况下,通过空气转换计算构件的厚度。如本文中使用的术语“整体透镜长度”表示光轴上的从第一透镜的物体侧的面到成像面的长度TL。如果比率超过条件表达式(9)的上限,则透镜系统TL的全长变得太大并且对于缩短透镜系统TL的全长TL而言变得不利。如果该比率下降到下限以下,则归因于在充分地校正各种类型的像差上的困难,难以获得高分辨率性能,虽然对于缩短全长TL是有利的。因此,通过满足条件表达式(9),可以令人满意地校正各种类型的像差,而透镜系统的全长TL得以缩短。从上述观点来看,更优选的是,满足下面给出的条件表达式(9-1)。 
1.05<TL/f<1.15-----------------(9-1) 
优选地,第四透镜L4的物体侧的面的近轴曲率半径R7和第四透镜L4的像侧的面的近轴曲率半径R8满足下面给出的条件表达式(10)。 
-1.9<(R7-R8)/(R7+R8)<0---------(10) 
条件表达式(10)限定与第四透镜L4的物体侧的面的近轴曲率半径R7和第四透镜L4的像侧的面的近轴曲率半径R8相关的优选数值范围。如果它们超过条件表达式(10)的上限,则难以充分地校正各种类型的像差具体地像散,虽然能够期望防止相对照度上的下降。如果它们下降到下限以下,则难以充分地防止相对照度上的下降。因此, 通过满足条件表达式(10)的范围,可以令人满意地校正各种类型的像差同时防止相对照度上的下降。 
如上所述,根据本发明的实施例的摄像透镜L,各透镜元件的结构在总共五个透镜的透镜构造中被优化,其中,具体地,在第三和第一透镜的焦距之间的比率被适当地设置。具体地,这允许实现在球面像差和像散上良好校正的且具有小F数的高成像性能的透镜系统,同时缩短全长。 
此外,通过满足优选条件,可以实现较高的成像性能。此外,根据本实施例的摄像装置,根据由本实施例的高性能摄像透镜L形成的光学图像输出摄像信号,使得从中心到外围视角可以获取高分辨率图像。 
接着,将描述根据本发明的实施例的摄像透镜的特定数值示例。在下文中,将一同描述多个数值示例。 
稍后示出的表1和表14指定对应于图1中所示的摄像透镜的构造的特定透镜数据,其中,表1主要指示基本透镜数据,而表14指示关于非球面的数据。在表1中所示的透镜数据中的面序号Si的列指示示例1的第i个面序号,该序号朝像侧顺次地增加,且最物体侧的透镜元件面被视为第一个面(孔径光阑St被视为第0个面)。曲率半径Ri的列指示从物体侧算的第i个面的曲率半径的值(mm),符号Ri对应于图1中的符号Ri。同样,面距离Di的列指示在光轴上的第i个面Si与第(i+1)个面Si+1之间的距离。Ndj的列指示从物体侧算的第j个光学元件相对于d线的折射率值(587.56nm)。νdj的列指示第j个光学元件相对于d线的阿贝数。 
在根据示例1的摄像透镜中,第一透镜L1至第五透镜L5中的每一个在两侧上具有非球面形状。在表1中的基本透镜数据中,光轴附 近的曲率半径(近轴曲率半径)的值被指示作为这些非球面的曲率半径。 
表14指示示例1的摄像透镜的非球面数据。在被指示为非球面数据的值中,符号“E”表示随后的值是以10为基数的“指数”,并且符号“E”前面的数值乘以由以10为基数的指数函数表示的数值。例如,“1.0E-02”是“1.0×10-2”。 
关于非球面数据,指示在由下面给出的公式(A)表示的非球面表达式中的系数Ai和K中的每一个的值。更具体地,Z是在从距光轴高度h处的非球面上的点向所述非球面的顶点的切平面(与光轴正交的平面)绘制的垂直线的长度(mm)。 
Z=C·h2/{1+(1-K·C2·h21/2}+ΣAi·hi-----(A) 
其中: 
Z是非球面的深度; 
h是从光轴到透镜面的距离(高度)(mm); 
c是近轴曲率(=1/R); 
R是近轴曲率半径; 
Ai是第i阶(i是大于或等于3的整数)非球面系数;并且 
K是非球面系数。 
如在上文描述的示例1的摄像透镜中,对应于图2中所示的摄像透镜的构造的特定透镜数据被视为示例2并且在表2和表15示出。同样地,对应于在图3至图13中所示的摄像透镜的构造的特定透镜数据被示为示例3至13并且在表3至表13以及表16至表26中示出。同样地,对应于在图28至图29中所示的摄像透镜的构造的特定透镜数据被示为示例14至15并且在表28至表31中示出。在根据示例1至15的摄像透镜中,所有第一透镜L1至第五透镜L5中的每一个在两侧上具有非球面形状。 
图14的(A)至(D)分别示出示例1的摄像透镜的球面像差、像散(场曲)、畸变(畸变像差)和横向色像差。球面像差、像散(场曲)、和畸变(畸变像差)的像差图示中的每一个示出相对于d线(波长587.56nm)的像差。球面像差、像散、和横向色像差的图示还指示相对于F线(波长486.1nm)和C线(波长656.27nm)的像差。在像散的图示中,实线指示矢状方向(S)上的像差,并且虚线指示在切线方向(T)上的像差。Fno表示F数,并且ω表示半视角。 
同样地,在图15的(A)至(D)中示出示例2的摄像透镜的各种像差。类似地,在图16的(A)至(D)至图26的(A)至(D)和图30的(A)至(D)至图31的(A)至(D)中示出示例3至15的摄像透镜的各种像差。注意,在图30的(A)至(D)以及图31的(A)至(D)中,像散图示仅示出相对于d线(波长587.56nm)的像差。 
此外,表27总结示例1至15中的每一个的条件表达式(1)至(10)中的每一个的值。 
如从各数值数据和像差图示中得知,在各示例中实现高成像性能连同全长上的缩短。 
应理解,本发明并不限于上述实施例,并且可以实现各示例和各种修改。例如,各透镜部件的曲率半径的值、面距离、折射率、阿贝数、非球面系数等不受到在各数值示例中所示的那些的限制,并且其它值也是可能的。 
此外,在各示例中,假设使用摄像透镜作为固定焦距透镜做出描述。但是,可以利用允许调焦的构造。例如,利用允许通过松动(pay out)整个透镜系统或在光轴上移动一些透镜进行自动聚焦的构造。 
[表1] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000201
*:非球面 
[表2] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000202
*:非球面 
[表3] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000211
*:非球面 
[表4] 
*:非球面 
[表5] 
*:非球面 
[表6] 
*:非球面 
[表7] 
*:非球面 
[表8] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000232
*:非球面 
[表9] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000241
*:非球面 
[表10] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000242
*:非球面 
[表11] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000251
*:非球面 
[表12] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000252
*:非球面 
[表13] 
*:非球面 
[表14] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000271
[表15] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000281
[表16] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000291
[表17] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000301
[表18] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000311
[表19] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000321
[表20] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000331
[表21] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000341
[表22] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000351
[表23] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000361
[表24] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000371
[表25] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000381
[表26] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000391
[表27] 
[表28] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000411
*:非球面 
[表29] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000412
*:非球面 
[表30] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000421
[表31] 
Figure DEST_PATH_GDA0000407660250000431

Claims (20)

1.一种大致由五个透镜构成的摄像透镜,由从物体侧以此顺序排列的如下构件构成: 
孔径光阑; 
第一透镜,具有正屈光力,且物体侧的面朝物体侧以凸形形成; 
具有负屈光力的第二透镜; 
具有正屈光力的第三透镜; 
第四透镜,具有负屈光力,且物侧的面朝物侧以凹形形成;和 
第五透镜,具有负屈光力,且具有其中负屈光力从光轴沿径向方向向外逐渐减小的区域, 
其中,所述摄像透镜被构造成满足下面给出的条件表达式: 
4.2<f3/f1<25.0   (1), 
其中: 
f1是所述第一透镜的焦距;并且 
f3是所述第三透镜的焦距。 
2.根据权利要求1所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
-4.0<f2/f1<-1.8   (2), 
其中,f2是所述第二透镜的焦距。 
3.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,其中,在光轴附近,所述第五透镜具有使得凸面在物体侧上的弯月形。 
4.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
0.09<D6/f<0.20   (3), 
其中: 
D6是在所述光轴上的所述第三透镜与所述第四透镜之间的距离; 并且 
f是整个系统的焦距。 
5.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
2.00<D6/D8<6.00   (4), 
其中: 
D6是在所述光轴上的所述第三透镜与所述第四透镜之间的距离;并且 
D8是在所述光轴上的所述第四透镜与所述第五透镜之间的距离。 
6.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,其中,在所述光轴附近,所述第三透镜具有在物体侧上的凸面。 
7.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
νd1>50   (5);和 
νd2<30   (6), 
其中: 
νd1是所述第一透镜相对于d线的阿贝数;和 
νd2是所述第二透镜相对于d线的阿贝数。 
8.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
0.09<D2/D1<0.25   (7), 
其中: 
D1是所述第一透镜的中心厚度;并且 
D2是在所述光轴上的所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离。 
9.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的 条件表达式: 
3.0<|R3/f2|<40.0   (8), 
其中: 
R3是所述第二透镜的物体侧的面的近轴曲率半径;并且 
f2是所述第二透镜的焦距。 
10.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
1.0<TL/f<1.2   (9), 
其中: 
TL是在所述光轴上的从所述第一透镜的所述物体侧的面到成像面的长度;并且 
f是整个系统的焦距。 
11.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
-1.9<(R7-R8)/(R7+R8)<0   (10), 
其中: 
R7是所述第四透镜的物体侧的面的近轴曲率半径;并且 
R8是所述第四透镜的像侧的面的近轴曲率半径。 
12.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
4.2<f3/f1<20.0   (1-1)。 
13.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
-3.5<f2/f1<-1.8   (2-1), 
其中f2是所述第二透镜的焦距。 
14.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
0.09<D6/f<0.18   (3-1), 
其中: 
D6是在所述光轴上的所述第三透镜与所述第四透镜之间的距离;并且 
f是整个系统的焦距。 
15.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
2.20<D6/D8<5.60   (4-1), 
其中: 
D6是在所述光轴上的所述第三透镜与所述第四透镜之间的距离;并且 
D8是在所述光轴上的所述第四透镜与所述第五透镜之间的距离。 
16.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
νd1>53   (5-1);和 
νd2<25   (6-1), 
其中: 
νd1是所述第一透镜相对于d线的阿贝数;和 
νd2是所述第二透镜相对于d线的阿贝数。 
17.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
0.09<D2/D1<0.22   (7-1), 
其中: 
D1是所述第一透镜的中心厚度;并且 
D2是在所述光轴上的所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离。 
18.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
3.3<|R3/f2|<35.0   (8), 
其中: 
R3是所述第二透镜的物体侧的面的近轴曲率半径;并且 
f2是所述第二透镜的焦距。 
19.根据权利要求1或2所述的摄像透镜,进一步满足下面给出的条件表达式: 
1.05<TL/f<1.15   (9-1), 
其中: 
TL是在所述光轴上的从所述第一透镜的物体侧的面到成像面的长度;并且 
f是整个系统的焦距。 
20.一种设置有根据权利要求1或2所述的摄像透镜的摄像装置。 
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