TWI744573B - 攝像裝置及其攝像鏡頭 - Google Patents

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Abstract

本發明提供的攝像鏡頭，從物體側向像側依次配置有：第一透鏡，其兩面均為凸面的非球面；第二透鏡，其為非球面的透鏡，具有負折射力；第三透鏡，其為非球面的透鏡，具有正折射力；第四透鏡，其為非球面的透鏡，位於像側的表面於圓周附近位置有拐點，具有負折射力；以及第五透鏡，其朝向像側的後表面為非球面，該後表面在光軸上以凹面朝向像側且於圓周附近位置有拐點，其朝向物體側的前表面與任一其他透鏡面相比曲率均更小，第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用，攝像鏡頭滿足以下的條件式（1）、（2）： （1）TTL/2ih＜0.85 （2）0.7＜ih/f＜1.1。 一種攝像裝置亦被提出。

Description

攝像裝置及其攝像鏡頭
本發明涉及一種攝像裝置及其攝像鏡頭。
隨著以智慧手機等為代表的移動資訊終端的薄型化、和搭載於移動資訊終端上的照相機的高圖元化，對於植入這樣的照相機中的攝像鏡頭，需要實現薄型化及大口徑化。例如在專利文獻1中，有人提出了一種各種像差均被良好地校正的由4枚透鏡組成的攝像鏡頭。另外，例如在專利文獻2中，有人提出了一種總視場角實現80°以上的廣角的同時，全長較短的由4枚透鏡組成的攝像鏡頭。專利文獻1：日本專利第5818702號公報。專利文獻2：日本專利第5667323號公報。
但是，對於攝像鏡頭的大口徑化，需要F2.2以下甚至F2.0以下的亮度，而隨著照相機的高圖元化，同時也需要高解析度（即各種像差的良好校正）。
在專利文獻1記載的攝像鏡頭中，由於後焦距離足夠長且像面彎曲也被校正，因此，作為4枚型單焦點鏡頭而言TTL（全長）是比較長的，為了有助於移動終端的薄型化，不得不使F數較大，並使用圖元數少的小型攝像元件。
在專利文獻2記載的攝像鏡頭中，由於深度隨著大口徑化而變淺，因此，由像面彎曲的校正不足導致的解析度劣化將變得明顯。
如上述，在現有的攝像鏡頭中，就難以在謀求薄型化及大口徑化的同時，也實現像差及成像性能方面的高性能化。因此，本發明的目的在於，在謀求攝像鏡頭的薄型化及大口徑化的同時，也實現像差及成像性能方面的高性能化。
解決上述課題的攝像鏡頭配置為，從物體側向像側依次配置有：第一透鏡，其兩面均為凸面的非球面；第二透鏡，其為非球面的透鏡，以凹面朝向像側，具有負折射力；第三透鏡，其為非球面的透鏡，以凸面朝向像側，具有正折射力；第四透鏡，其為非球面的透鏡，在光軸上以凹面朝向像側，位於像側的表面於圓周附近的位置具有拐點，該第四透鏡具有負折射力；以及第五透鏡，其朝向像側的後表面為非球面，該後表面在光軸上以凹面朝向像側且於圓周附近的位置具有拐點，其朝向物體側的前表面與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小，該第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用，所述攝像鏡頭滿足以下的條件式（1）、（2）： （1）TTL/2ih＜0.85 （2）0.7＜ih/f＜1.1 其中， TTL：從第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離 ih：最大像高 f：攝像鏡頭全系統的焦點距離。
上述的攝像鏡頭由於具備也作為紅外截止濾光片起作用的第五透鏡，因而無需向透鏡到感測器之間的空間內插入紅外截止濾光片，其結果是，能夠縮短鏡頭後焦距離，易於實現薄型化及大口徑化。並且，在總長與像高之比被優化的同時像高與全系統的焦點距離之比也被優化，因此也實現了像差及成像性能方面的高性能化。
在上述攝像鏡頭中，上述第五透鏡可以是通過透鏡的材質而具有作為紅外截止濾光片的功能，或者，也可以是通過設置於上述前表面上的紅外截止層而具有作為紅外截止濾光片的功能。
在第五透鏡是通過透鏡的材質而具有作為紅外截止濾光片的功能的情況下，在垂直於光軸的方向上的紅外截止功能的均一性較高。另外，在第五透鏡是通過紅外截止層而具有作為紅外截止濾光片的功能的情況下，具有優良的易製造性和紅外截止層的較高的選擇自由度等。
另外，在上述攝像鏡頭中，上述第五透鏡優選是由位於物體側的基板部與位於像側的非球面透鏡部複合而成的複合透鏡。如果第五透鏡為這樣的複合透鏡，就能夠由基板部和非球面透鏡部分擔作為紅外截止濾光片的功能、和實現像差及成像性能方面的高性能化的校正光學系統的功能。
解決上述課題的攝像裝置具備攝像鏡頭、和將由該攝像鏡頭成像出的光學像變換成電信號的攝像元件，上述攝像鏡頭配置為，從物體側向像側依次配置有：第一透鏡，其兩面均為凸面的非球面；第二透鏡，其為非球面的透鏡，以凹面朝向像側，具有負折射力；第三透鏡，其為非球面的透鏡，以凸面朝向像側，具有正折射力；第四透鏡，其為非球面的透鏡，在光軸上以凹面朝向像側，位於像側的表面於圓周附近的位置具有拐點，該第四透鏡具有負折射力；以及第五透鏡，其朝向像側的後表面為非球面，該後表面在光軸上以凹面朝向像側且於圓周附近的位置具有拐點，其朝向物體側的前表面與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小，該第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用，上述攝像鏡頭滿足以下的條件式（1）、（2）： （1）TTL/2ih＜0.85 （2）0.7＜ih/f＜1.1 其中， TTL：從第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離 ih：最大像高 f：攝像鏡頭全系統的焦點距離。
上述的攝像裝置由於具備也作為紅外截止濾光片起作用的第五透鏡，因而易於實現攝像鏡頭的薄型化及大口徑化。並且，在攝像鏡頭的總長與最大像高之比被優化的同時最大像高與全系統的焦點距離之比也被優化，因此也實現了像差及成像性能方面的高性能化。
根據本發明的攝像鏡頭及攝像裝置，能夠在實現薄型化及大口徑化的同時，也實現像差及成像性能方面的高性能化。
以下，對本發明的實施方式進行說明。
［攝像鏡頭的構成］
本發明的攝像鏡頭配置為從物體側向像側依次設置有：第一透鏡，其兩面均為凸面的非球面；第二透鏡，其為非球面的透鏡，以凹面朝向像側，具有負折射力；第三透鏡，其為非球面的透鏡，以凸面朝向像側，具有正折射力；第四透鏡，其為非球面的透鏡，在光軸上以凹面朝向像側，位於像側的表面於圓周附近的位置具有拐點，該第四透鏡具有負折射力；以及第五透鏡，其朝向像側的後表面為非球面，該後表面在光軸上以凹面朝向像側且於圓周附近的位置具有拐點，其朝向物體側的前表面與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小，該第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用。
即，本發明的攝像鏡頭的構成為，在由正、負、正、負、負的5枚透鏡組成的結構中，第一透鏡為雙凸的非球面透鏡，第二透鏡和第三透鏡為非球面透鏡，第四透鏡和第五透鏡為具有拐點的非球面透鏡。
另外，本發明的攝像鏡頭中的第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用。在通常的攝像裝置中，在攝像鏡頭與成像面之間配備有紅外截止濾光片。因此，在通常的攝像鏡頭中就需要較長的後焦距離，從而阻礙了攝像鏡頭的薄型化。與此不同，在本發明的攝像鏡頭中，能夠實現後焦距離的較短設計，從而能夠實現薄型化。
此外，作為第五透鏡中的透光特性，優選具備如下特性：即，在380nm至430nm的波長範圍內的任意波長下透光率呈現半值（50%），並且，在500nm至600nm的波長範圍內透光率為80%以上，並且，在730nm至800nm的波長範圍內透光率為10%以下。
另外，第五透鏡的朝向物體側的前表面是與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小的表面。作為該前表面的形狀，代表性地可以採用平面。如果第五透鏡的前表面如上所述為低曲率的表面，就能夠使得作為攝像鏡頭的最終表面的第五透鏡的後表面將校正第一透鏡至第四透鏡殘存的像面彎曲、畸變像差的作用、和校正感測器的最佳入射光線角度（以下簡稱為CRA）的作用集於一身。
如果起校正像面彎曲、畸變像差作用的校正面與成像面之間的距離較長（例如，假設第五透鏡的前表面為校正面，後表面為低曲率面），則通過校正面的光線區域將變大。在此情況下，由於第五透鏡的校正面在像面彎曲、畸變像差的校正中的作用加大，並且無法忽略彗形像差的發生，因此，校正面的非球面形狀所需要的形狀精度公差將變得非常嚴苛。但是，由於如上所述在本發明的攝像鏡頭中能夠實現後焦距離的較短設計，因此，能夠由第五透鏡承擔校正像面彎曲、畸變像差的作用而形狀精度公差放寬。
另外，為了進行CRA的校正，從第四透鏡的後表面射出的光線角度在校正面上被調整，但是，如果校正面與成像面之間的距離較長（例如，假設第五透鏡的前表面為校正面，後表面為低曲率面），則必須使第一透鏡至第四透鏡產生較大的畸變像差量，因此，尤其是第一透鏡至第四透鏡的物體側的非球面量將以指數函數的形式增大，第一透鏡至第四透鏡的製造將變得困難。但是，由於如上所述在本發明的攝像鏡頭中能夠實現後焦距離的較短設計，因而能夠實現CRA的校正。
並且，在第五透鏡所具有的作為紅外截止濾光片的功能是由通過金屬多層膜的蒸鍍和色素旋塗等而設置的過濾層而實現的情況下，為了層的均一化，需要在低曲率的表面上設置過濾層。即使在如上所述在低曲率的表面上設置過濾層的情況下，也無法避免由於所謂的塗層脫落、塗料脫落、塗斑等而造成層上或多或少地產生不均一的情況。
假設第五透鏡的前表面是由非球面構成的像差校正面，後表面是具有紅外截止濾光片功能的低曲率面，則由於過濾層與成像面之間的距離較短，將使成為圖像上產生黑點等不良狀況的指標的“缺陷面積/通過光束面積”的比變大，這作為製造標準是不現實的。但是，由於如上所述在本發明的攝像鏡頭中，第五透鏡的前表面為低曲率面而後表面為校正面，因此，過濾層與成像面之間的距離擴大，“缺陷面積/通過光束面積”之比變小。 另外，本發明的攝像鏡頭滿足以下條件式（1）、（2）。 （1）TTL/2ih＜0.85 （2）0.7＜ih/f＜1.1 其中， TTL：從第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離 ih：最大像高 f：攝像鏡頭全系統的焦點距離。
條件式（1）是規定了攝像鏡頭中通常被稱作光學總長的、從第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離，與最大像高之比的條件式。
在攝像鏡頭不滿足條件式（1）的情況下，或者是最大像高變得過小，或者是光學總長變得過長。如果最大像高變得過小，則攝像鏡頭的視場角不足，作為發明原本的廣角鏡頭的功能將受損。另外，如果光學總長變得過長，則攝像鏡頭將難以滿足薄型化。
條件式（2）是規定了最大像高與攝像鏡頭全系統的焦點距離（以下，有時也稱作“全系統焦點距離”）之比的條件式。
在攝像鏡頭的相應比值低於條件式（2）的下限的情況下，或者是全系統焦點距離變得過長，或者是最大像高變得過小。如果全系統焦點距離變得過長，則容易發生視場角不足和光學總長的拉長，攝像鏡頭將難以滿足大口徑化和薄型化。另外，如果最大像高變得過小，則如上所述攝像鏡頭將難以滿足大口徑化。
反之，在攝像鏡頭的相應比值高於條件式（2）的上限的情況下，或者是全系統焦點距離變得過短，或者是最大像高變得過大，攝像鏡頭將難以滿足像差及成像性能的高性能化。
因此，通過使攝像鏡頭滿足條件式（1）及條件式（2），能夠使攝像鏡頭滿足薄型化及大口徑化、以及像差及成像性能的高性能化。
在本發明的一個實施方式中的攝像鏡頭中，上述第五透鏡可以是通過透鏡的材質而具有作為紅外截止濾光片的功能，或者，也可以是通過設置於上述前表面上的紅外截止層而具有作為紅外截止濾光片的功能。
在第五透鏡是通過透鏡的材質而具有作為紅外截止濾光片的功能的情況下，這樣的透鏡材質在垂直於光軸的方向上的紅外截止功能的均一性比紅外截止層時的均一性更高。因此，與僅通過紅外截止層而具有作為紅外截止濾光片的功能的情況相比，在由透鏡材質承擔作為紅外截止濾光片的功能的全部或部分的情況下，在垂直於光軸的方向上的紅外截止功能的均一性提高。
作為具有作為紅外截止濾光片的功能的材質，例如可以是藍色玻璃等。在此情況下，為了將藍色玻璃的光譜透射率對照相機系統進行優化，只要在第五透鏡的前表面上附加由金屬蒸鍍膜形成的紅外截止層即可。
另一方面，在第五透鏡是通過紅外截止層而具有作為紅外截止濾光片的功能的情況下，具有優良的易製造性和紅外截止層的較高的選擇自由度等。作為紅外截止層，例如，可以是通過旋塗而塗覆的色素層、以及通過真空蒸鍍形成的金屬薄膜層和色素薄膜塗層等。
另外，在本發明的一個實施方式中的攝像鏡頭中，優選地，上述第五透鏡是由位於物體側的基板部和位於像側的非球面透鏡部複合而成的複合透鏡。如果第五透鏡為這樣的複合透鏡，就能夠由基板部和非球面透鏡部分擔作為紅外截止濾光片的功能、和實現像差及成像性能方面的高性能化的校正光學系統的功能。
又，優選地，本發明的一個實施方式中的攝像鏡頭滿足以下條件式（3）、（4）： （3）1＜f/f1234＜1.3 （4）-1.5≤f/f5＜0 其中， f：攝像鏡頭全系統的焦點距離 f1234：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的合成焦點距離 f5：第五透鏡的焦點距離。
條件式（3）是規定了攝像鏡頭全系統的焦點距離與第一透鏡至第四透鏡為止的合成光學系統的焦點距離之比的條件式。在條件式（3）的值處於1附近的情況下，第五透鏡不會對由第一透鏡至第四透鏡構成的合成光學系統中發生的球面像差、彗形像差產生影響，這意味著能夠實現原本的目的，即能夠有效地校正在像高較高處由第五透鏡的非球面引起的像面彎曲、畸變像差、以及CRA。
在條件式（3）的值低於下限的情況下，由於第五透鏡的負折射力喪失，因而，在進行像面彎曲的校正時，像面彎曲校正與畸變像差校正、CRA校正相抵消，難以實現期望的校正。
在條件式（3）的值高於上限的情況下，由於第五透鏡的負折射力過強，使得對球面像差校正不足，攝像鏡頭整體的性能惡化。
條件式（4）是規定了攝像鏡頭全系統的焦點距離與第五透鏡的焦點距離之比的條件式，是用於以第五透鏡為基準而確保由前方的第一透鏡至第四透鏡構成的合成光學系統的性能的條件式。
在條件式（4）的值低於下限的情況下，由於由前方4枚透鏡構成的光學系統的折射力變得過大，因而製造上的靈敏度將降低。
在條件式（4）的值高於上限的情況下，由於由前方4枚透鏡構成的光學系統的折射力變得過小，因而透鏡的全長將變大。
［攝像鏡頭的數值實施例］
以下，將參照附圖及表格，對將具體數值應用于本發明的攝像鏡頭的具體實施方式而得到的數值實施例進行說明。另外，以下各表和說明中示出的標記的意義等如下所示。
“Sn”表示按照從物體側向像側的順序，依次分配給構成攝影鏡頭的各透鏡面和開口面的表面編號，“R”表示各表面的曲率半徑，“D”表示各表面與下一個表面之間的光軸上的間隔（透鏡中心的厚度或者空氣間隔），“nd”表示始於各個面的透鏡等在d線（λ=587.6nm）上的折射率，“νd”表示始於各個面的透鏡等在d線上的阿貝數。關於“曲率半徑R”，“∞”表示該面為平面。關於“光學元件”，“L1”、“L2”、……、“L5”分別表示第一透鏡、第二透鏡、……、第五透鏡。“k”表示圓錐常數（Conic Constant），“A3”、“A4”、“A5”、……、“A20”分別表示3階、4階、5階、……、20階非球面係數。
另外，在以下示出圓錐常數及非球面係數的各表中，數值的表達採用以10為底的指數表達。例如，“0.12E-05”表示“0.12×（10的負5次方）”，“9.87E+03”表示“9.87×（10的3次方）”。
在各實施方式中使用的攝像鏡頭中，有些的透鏡面被形成為非球面。以透鏡面的中心點（透鏡頂點）為原點，將平行於光軸的方向上的距離設為“z”，將垂直於光軸的方向上的距離設為“r”。另外，若將透鏡頂點處的近軸曲率設為“c”，將圓錐常數設為“k”，將3階、4階、5階、……、20階的非球面係數分別設為“A3”、“A4”、“A5”、……、“A20”，則非球面形狀由以下的數學式1定義。
數學式1
Figure 02_image001
＜第一實施方式＞
第1圖為示出第一實施方式中的攝像鏡頭1的鏡頭構成的圖。
第一實施方式的攝像鏡頭1具有如下構成：即，從物體側向像側依次配置有：具有正折射力的第一透鏡11、具有負折射力的第二透鏡12、具有正折射力的第三透鏡13、透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第四透鏡14、以及透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第五透鏡15。在以下各實施方式的說明中，有時將各透鏡的物體側（圖的左側）的表面稱為“前表面”，將各透鏡的像側（圖的右側）的表面稱為“後表面”。第一透鏡11的物體側設置有開口固定的光圈7，攝像鏡頭1的成像面上配置有攝像元件（圖像感測器）8的攝像面。
第一實施方式中的第五透鏡15為塑膠透鏡，第五透鏡15的前表面為平面。並且，第五透鏡15的前表面上通過旋塗而形成有色素的紅外截止層151。將具體數值應用在第一實施方式的攝像鏡頭1而得到的數值實施例一的透鏡資料在表1中示出。
表1
Figure 02_image002
在攝像鏡頭1中，在第一透鏡11至第五透鏡15的10個透鏡面（第2表面至第11表面）中，除了作為第五透鏡15的前表面（第10表面）的平面之外的各表面均形成為非球面。將數值實施例一中的非球面的非球面係數與圓錐常數k一起在表2、表3、以及表4中示出。
表2
Figure 02_image004
表3
Figure 02_image006
表4
Figure 02_image008
將數值實施例一中的攝像鏡頭1的全系統焦點距離f、F數、總視場角、最大像高、光學總長（TTL）、第一透鏡11至第四透鏡14的合成光學系統的焦點距離f1234、以及第五透鏡15的焦點距離f5在表5中示出。
表5
Figure 02_image010
根據表5，在數值實施例一中TTL/2ih=0.781，因而滿足上述條件式（1）。另外，根據表5，在數值實施例一中ih/f=0.815，因而滿足上述條件式（2）。另外，根據表5，在數值實施例一中f/f1234=1.13，因而滿足上述條件式（3）。另外，根據表5，在數值實施例一中f/f5=-0.90，因而滿足上述條件式（4）。
第2圖為數值實施例一的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。第2圖中示出了球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖。
在球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖中，以虛線示出了d線（波長587.6nm）上的值，以點劃線示出了g線（波長435.8nm）上的值，以實線示出了C線（波長656.3nm）上的值。另外，在像散像差圖中，以粗線示出了弧矢像面上的值，以細線示出了子午像面上的值。此外，在畸變像差圖中，d線、g線、以及C線的曲線大致一致。從各像差圖中能夠明確的是，數值實施例一中各種像差均被良好地校正，具有優良的成像性能。
＜第二實施方式＞
第3圖為示出第二實施方式中的攝像鏡頭2的鏡頭構成的圖。
第二實施方式的攝像鏡頭2具有如下構成：即，從物體側向像側依次配置有：具有正折射力的第一透鏡21、具有負折射力的第二透鏡22、具有正折射力的第三透鏡23、透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第四透鏡24、以及透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第五透鏡25。第一透鏡21的物體側設置有開口固定的光圈7，攝像鏡頭2的成像面上配置有攝像元件（圖像感測器）8的攝像面。
第二實施方式中的第五透鏡25是由紫外線固化樹脂製成的透鏡，第五透鏡25的前表面為平面。並且，第五透鏡25的前表面上通過旋塗而形成有色素的紅外截止層251。將具體數值應用於第二實施方式的攝像鏡頭2而得到的數值實施例二的透鏡資料在表6中示出。
表6
Figure 02_image012
在攝像鏡頭2中，在第一透鏡21至第五透鏡25的10個透鏡面（第2表面至第11表面）中，除了第五透鏡25的前表面（第10表面）之外的各表面均形成為非球面。將數值實施例二中的非球面的非球面係數與圓錐常數k一起在表7、表8、以及表9中示出。
表7
Figure 02_image014
表8
Figure 02_image016
表9
Figure 02_image018
將數值實施例二中的攝像鏡頭2的全系統焦點距離、F數、總視場角、最大像高、光學總長（TTL）、第一透鏡21至第四透鏡24的合成光學系統的焦點距離f1234、以及第五透鏡25的焦點距離f5在表10中示出。
表10
Figure 02_image020
根據表10，在數值實施例二中TTL/2ih=0.796，因而滿足上述條件式（1）。另外，根據表10，在數值實施例二中ih/f=0.821，因而滿足上述條件式（2）。另外，根據表10，在數值實施例二中f/f1234=1.17，因而滿足上述條件式（3）。另外，根據表10，在數值實施例二中f/f5=-0.88，因而滿足上述條件式（4）。
第4圖為數值實施例二的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。第4圖中示出了球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖。
在球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖中，以虛線示出了d線（波長587.6nm）上的值，以點劃線示出了g線（波長435.8nm）上的值，以實線示出了C線（波長656.3nm）上的值。另外，在像散像差圖中，以粗線示出了弧矢像面上的值，以細線示出了子午像面上的值。此外，在畸變像差圖中，d線、g線、以及C線的曲線大致一致。從各像差圖中能夠明確的是，數值實施例二中各種像差均被良好地校正，具有優良的成像性能。
＜第三實施方式＞
第5圖為示出第三實施方式中的攝像鏡頭3的鏡頭構成的圖。
第三實施方式的攝像鏡頭3具有如下構成：即，從物體側向像側依次配置有：具有正折射力的第一透鏡31、具有負折射力的第二透鏡32、具有正折射力的第三透鏡33、透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第四透鏡34、以及透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第五透鏡35。第一透鏡31的物體側設置有開口固定的光圈7，攝像鏡頭3的成像面上配置有攝像元件（圖像感測器）8的攝像面。
第三實施方式中的第五透鏡35是由紫外線固化樹脂製成的透鏡，第五透鏡35的前表面為平面。第三實施方式的第五透鏡35中使用的紫外線固化樹脂是與第二實施方式的第五透鏡25中使用的紫外線固化樹脂不同的樹脂。第五透鏡35的前表面上通過旋塗而形成有色素的紅外截止層351。將具體數值應用於第三實施方式的攝像鏡頭3而得到的數值實施例三的透鏡資料在表11中示出。
表11
Figure 02_image022
在攝像鏡頭3中，在第一透鏡31至第五透鏡35的10個透鏡面（第2表面至第11表面）中，除了第五透鏡35的前表面（第10表面）之外的各表面均形成為非球面。將數值實施例三中的非球面的非球面係數與圓錐常數k一起在表12、表13、以及表14中示出。
表12
Figure 02_image024
表13
Figure 02_image026
表14
Figure 02_image028
將數值實施例三中的攝像鏡頭3的全系統焦點距離、F數、總視場角、最大像高、光學總長（TTL）、第一透鏡31至第四透鏡34的合成光學系統的焦點距離f1234、以及第五透鏡35的焦點距離f5在表15中示出。
表15
Figure 02_image030
根據表15，在數值實施例三中TTL/2ih=0.780，因而滿足上述條件式（1）。另外，根據表15，在數值實施例三中ih/f=0.827，因而滿足上述條件式（2）。另外，根據表15，在數值實施例三中f/f1234=1.15，因而滿足上述條件式（3）。另外，根據表15，在數值實施例三中f/f5=-1.04，因而滿足上述條件式（4）。
第6圖為數值實施例三的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。第6圖中示出了球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖。
在球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖中，以虛線示出了d線（波長587.6nm）上的值，以點劃線示出了g線（波長435.8nm）上的值，以實線示出了C線（波長656.3nm）上的值。另外，在像散像差圖中，以粗線示出了弧矢像面上的值，以細線示出了子午像面上的值。此外，在畸變像差圖中，d線、g線、以及C線的曲線大致一致。從各像差圖中能夠明確的是，數值實施例三中各種像差均被良好地校正，具有優良的成像性能。
＜第四實施方式＞
第7圖為示出第四實施方式中的攝像鏡頭4的鏡頭構成的圖。
第四實施方式的攝像鏡頭4具有如下構成：即，從物體側向像側依次配置有：具有正折射力的第一透鏡41、具有負折射力的第二透鏡42、具有正折射力的第三透鏡43、透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第四透鏡44、以及透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第五透鏡45。第一透鏡41的物體側設置有開口固定的光圈7，攝像鏡頭4的成像面上配置有攝像元件（圖像感測器）8的攝像面。
第四實施方式中的第五透鏡45是由以藍色玻璃構成的玻璃基板451和用紫外線固化樹脂製成的透鏡部452複合而成的複合透鏡。並且，玻璃基板451的前表面上通過真空蒸鍍形成有紅外截止膜453。將具體數值應用至第四實施方式的攝像鏡頭4而得到的數值實施例四的透鏡資料在表16中示出。
表16
Figure 02_image032
在攝像鏡頭4中，在第一透鏡41至第五透鏡45的透鏡部452為止的11個透鏡面（第2表面至第12表面）中，除了玻璃基板451的兩個表面（第10表面及第11表面）之外的各表面均形成為非球面。將數值實施例四中的非球面的非球面係數與圓錐常數k一起在表17、表18、以及表19中示出。
表17
Figure 02_image034
表18
Figure 02_image036
表19
Figure 02_image038
將數值實施例四中的攝像鏡頭4的全系統焦點距離、F數、總視場角、最大像高、光學總長（TTL）、第一透鏡41至第四透鏡44的合成光學系統的焦點距離f1234、以及第五透鏡45的焦點距離f5在表20中示出。
表20
Figure 02_image040
根據表20，在數值實施例四中TTL/2ih=0.794，因而滿足上述條件式（1）。另外，根據表20，在數值實施例四中ih/f=0.831，因而滿足上述條件式（2）。另外，根據表20，在數值實施例四中f/f1234=1.11，因而滿足上述條件式（3）。另外，根據表20，在數值實施例四中f/f5=-0.77，因而滿足上述條件式（4）。
第8圖為數值實施例四的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。第8圖中示出了球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖。
在球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖中，以虛線示出了d線（波長587.6nm）上的值，以點劃線示出了g線（波長435.8nm）上的值，以實線示出了C線（波長656.3nm）上的值。另外，在像散像差圖中，以粗線示出了弧矢像面上的值，以細線示出了子午像面上的值。此外，在畸變像差圖中，d線、g線、以及C線的曲線大致一致。從各像差圖中能夠明確的是，數值實施例四中各種像差均被良好地校正，具有優良的成像性能。
＜第五實施方式＞
第9圖為示出第五實施方式中的攝像鏡頭5的鏡頭構成的圖。
第五實施方式的攝像鏡頭5具有如下構成：即，從物體側向像側依次配置有：具有正折射力的第一透鏡51、具有負折射力的第二透鏡52、具有正折射力的第三透鏡53、透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第四透鏡54、以及透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第五透鏡55。第一透鏡51的物體側設置有開口固定的光圈7，攝像鏡頭5的成像面上配置有攝像元件（圖像感測器）8的攝像面。
第五實施方式中的第五透鏡55是由以藍色玻璃構成的玻璃基板551和用紫外線固化樹脂製成的透鏡部552複合而成的複合透鏡。第五實施方式的透鏡部552中使用的紫外線固化樹脂是與第四實施方式的透鏡部452中使用的紫外線固化樹脂不同的樹脂。玻璃基板551的前表面上通過真空蒸鍍形成有紅外截止膜553。將具體數值應用於第五實施方式的攝像鏡頭5而得到的數值實施例五的透鏡資料在表21中示出。
表21
Figure 02_image042
在攝像鏡頭5中，在第一透鏡51至第五透鏡55的透鏡部552為止的11個透鏡面（第2表面至第12表面）中，除了玻璃基板551的兩個表面（第10表面及第11表面）之外的各表面均形成為非球面。將數值實施例五中的非球面的非球面係數與圓錐常數k一起在表22、表23、以及表24中示出。
表22
Figure 02_image044
表23
Figure 02_image046
表24
Figure 02_image048
將數值實施例五中的攝像鏡頭5的全系統焦點距離、F數、總視場角、最大像高、光學總長（TTL）、第一透鏡51至第四透鏡54的合成光學系統的焦點距離f1234、以及第五透鏡55的焦點距離f5在表25中示出。
表25
Figure 02_image050
根據表25，在數值實施例五中TTL/2ih=0.804，因而滿足上述條件式（1）。另外，根據表25，在數值實施例五中ih/f=0.821，因而滿足上述條件式（2）。另外，根據表25，在數值實施例五中f/f1234=1.20，因而滿足上述條件式（3）。另外，根據表25，在數值實施例五中f/f5=-1.22，因而滿足上述條件式（4）。
第10圖為數值實施例五的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。第10圖中示出了球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖。
在球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖中，分別以虛線示出了d線（波長587.6nm）上的值，以點劃線示出了g線（波長435.8nm）上的值，以實線示出了C線（波長656.3nm）上的值。另外，在像散像差圖中，以粗線示出了弧矢像面上的值，以細線示出了子午像面上的值。從各像差圖中能夠明確的是，數值實施例五中各種像差均被良好地校正，具有優良的成像性能。
＜第六實施方式＞
第11圖為示出第六實施方式中的攝像鏡頭6的鏡頭構成的圖。
第六實施方式的攝像鏡頭6具有如下構成：即，從物體側向像側依次配置有：具有正折射力的第一透鏡61、具有負折射力的第二透鏡62、具有正折射力的第三透鏡63、透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第四透鏡64、以及透鏡中心處具有負折射力而在遠離光軸之處具有拐點的第五透鏡65。第一透鏡61的物體側設置有開口固定的光圈7，攝像鏡頭6的成像面上配置有攝像元件（圖像感測器）8的攝像面。
第六實施方式中的第五透鏡65是由以白色玻璃構成的玻璃基板651和用紫外線固化樹脂製成的透鏡部652複合而成的複合透鏡。並且，玻璃基板651的前表面上通過真空蒸鍍形成有紅外截止膜653。將具體數值應用於第六實施方式的攝像鏡頭6而得到的數值實施例六的透鏡資料在表26中示出。
表26
在攝像鏡頭6中，在第一透鏡61至第五透鏡65的透鏡部652為止的11個透鏡面（第2表面至第12表面）中，除了玻璃基板651的兩個表面（第10表面及第11表面）之外的各表面均形成為非球面。將數值實施例六中的非球面的非球面係數與圓錐常數k一起在表27、表28、以及表29中示出。
表27
表28
表29
將數值實施例六中的攝像鏡頭6的全系統焦點距離、F數、總視場角、最大像高、光學總長（TTL）、第一透鏡61至第四透鏡64的合成光學系統的焦點距離f1234、以及第五透鏡65的焦點距離f5在表30中示出。
表30
根據表30，在數值實施例六中TTL/2ih=0.804，因而滿足上述條件式（1）。另外，根據表30，在數值實施例六中ih/f=0.819，因而滿足上述條件式（2）。另外，根據表30，在數值實施例六中f/f1234=1.09，因而滿足上述條件式（3）。另外，根據表30，在數值實施例六中f/f5=-0.73，因而滿足上述條件式（4）。
第12圖為數值實施例六的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。第12圖中示出了球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖。
在球面像差圖、像散像差圖、以及畸變像差圖中，以虛線示出了d線（波長587.6nm）上的值，以點劃線示出了g線（波長435.8nm）上的值，以實線示出了C線（波長656.3nm）上的值。另外，在像散像差圖中，以粗線示出了弧矢像面上的值，以細線示出了子午像面上的值。此外，在畸變像差圖中，d線、g線、以及C線的曲線大致一致。從各像差圖中能夠明確的是，數值實施例六中各種像差均被良好地校正，具有優良的成像性能。
［攝像裝置的構成］
本發明的攝像裝置具備攝像鏡頭、以及將由該攝像鏡頭成像出的光學像變換成電信號的攝像元件，攝像鏡頭配置為，從物體側向像側依次配置有：第一透鏡，其兩面均為凸面的非球面；第二透鏡，其為非球面的透鏡，並且凹面朝向像側，具有負折射力；第三透鏡，其為非球面的透鏡，並且凸面朝向像側，具有正折射力；第四透鏡，其為非球面的透鏡，在光軸上以凹面朝向像側，位於像側的表面於圓周附近的位置具有拐點，其具有負折射力；以及第五透鏡，其朝向像側的後表面為非球面，該後表面在光軸上以凹面朝向像側且於圓周附近的位置存在拐點，其朝向物體側的前表面與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小，該第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用。
即，本發明的攝像裝置的構成為，在攝像鏡頭的正、負、正、負、負的5枚透鏡構成中，第一透鏡為雙凸的非球面透鏡，第二透鏡和第三透鏡為非球面透鏡，第四透鏡和第五透鏡為具有拐點的非球面透鏡。
另外，本發明的攝像裝置中，攝像鏡頭的第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用。在通常的攝像裝置中，在攝像鏡頭與成像面之間配備有紅外截止濾光片。因此，在通常的攝像鏡頭中就需要較長的後焦距離，從而阻礙了攝像鏡頭的薄型化。與此不同，在本發明的攝像裝置中，能夠實現後焦距離的較短設計，從而能夠實現薄型化。
此外，作為第五透鏡中的透光特性，優選具備如下特性：即，在380nm至430nm的波長範圍內的任意波長下透光率呈現半值（50%），並且，在500nm至600nm的波長範圍內透光率為80%以上，並且，在730nm至800nm的波長範圍內透光率為10%以下。
另外，第五透鏡的朝向物體側的前表面是與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小的表面。作為該前表面的形狀，代表性地可以採用平面。如果第五透鏡的前表面如上所述為低曲率的表面，就能夠使得作為攝像鏡頭的最終表面的第五透鏡的後表面將校正第一透鏡至第四透鏡殘存的像面彎曲、畸變像差的作用、和校正感測器的最佳入射光線角度（以下簡稱為CRA）的作用集於一身。
如果起校正像面彎曲、畸變像差作用的校正面與成像面之間的距離較長（例如，假設第五透鏡的前表面為校正面，後表面為低曲率面），則通過校正面的光線區域將變大。在此情況下，由於第五透鏡的校正面在像面彎曲、畸變像差的校正中的作用加大，並且無法忽略彗形像差的發生，因此，校正面的非球面形狀所需要的形狀精度公差將變得非常嚴苛。但是，由於如上所述在本發明的攝像裝置中能夠實現後焦距離的較短設計，因此，能夠由第五透鏡承擔校正像面彎曲、畸變像差的作用而形狀精度公差放寬。
另外，為了進行CRA的校正，從第四透鏡的後表面射出的光線角度在校正面上被操作，但是，如果校正面與成像面之間的距離較長（例如，假設第五透鏡的前表面為校正面，後表面為低曲率面），則必須使第一透鏡至第四透鏡產生較大的畸變像差量，因此，尤其是第一透鏡至第四透鏡的物體側的非球面量將以指數函數的形式增大，第一透鏡至第四透鏡的製造將變得困難。但是，由於如上所述在本發明的攝像裝置中能夠實現後焦距離的較短設計，因而能夠實現CRA的校正。
並且，在第五透鏡所具有的作為紅外截止濾光片的功能是由通過金屬多層膜的蒸鍍和色素旋塗等設置的過濾層而實現的情況下，為了層的均一化，必須在低曲率的表面上設置過濾層。即使在如上所述在低曲率的表面上設置了過濾層的情況下，也無法避免由於所謂的塗層脫落、塗料脫落、塗斑等而導致層上或多或少地產生不均一的情況。
假設第五透鏡的前表面是由非球面構成的像差校正面，後表面是具有紅外截止濾光片功能的低曲率面，則由於過濾層與成像面之間的距離較短，將使成為圖像上產生黑點等不良狀況的指標的“缺陷面積/通過光束面積”的比變大，這作為製造標準是不現實的。但是，由於如上所述在本發明的攝像裝置中，第五透鏡的前表面為低曲率面而後表面為校正面，因此，過濾層與成像面之間的距離擴大，“缺陷面積/通過光束面積”之比變小。 另外，本發明的攝像裝置滿足以下條件式（1）、（2）。 （1）TTL/2ih＜0.85 （2）0.7＜ih/f＜1.1 其中， TTL：從第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離 ih：最大像高 f：攝像鏡頭全系統的焦點距離。
條件式（1）是規定了攝像鏡頭中通常被稱作光學總長的、從第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離，與最大像高之比的條件式。
在攝像鏡頭不滿足條件式（1）的情況下，或者最大像高變得過小，或者光學總長變得過長。如果最大像高變得過小，則攝像鏡頭的視場角不足，作為發明原本的廣角鏡頭而言的功能將受損。另外，如果光學總長變得過長，則攝像鏡頭將難以滿足薄型化。
條件式（2）是規定了最大像高與攝像鏡頭全系統的焦點距離（以下，有時也稱作“全系統焦點距離”）之比的條件式。
在攝像鏡頭的相應值低於條件式（2）的下限的情況下，或者全系統焦點距離變得過長，或者最大像高變得過小。如果全系統焦點距離變得過長，則容易發生視場角不足和光學總長的拉長，攝像鏡頭將難以滿足大口徑化和薄型化。另外，如果最大像高變得過小，則如上所述攝像鏡頭將難以滿足大口徑化。
反之，在攝像鏡頭的相應值高於條件式（2）的上限的情況下，或者全系統焦點距離變得過短，或者最大像高變得過大，攝像鏡頭將難以滿足像差及成像性能的高性能化。
因此，通過使攝像鏡頭滿足條件式（1）及條件式（2），能夠使攝像鏡頭滿足薄型化及大口徑化、以及像差及成像性能的高性能化。
第13圖為示出了相當於本發明的攝像裝置的一個實施方式的智慧手機的構成框圖。
智慧手機100具備：作為顯示部及輸入部起作用的、帶有觸摸面板的顯示器101；執行經由帶有觸摸面板的顯示器101進行的資訊的輸入輸出、各種資訊處理和控制處理等的CPU（中央運算處理部）102；按照CPU 102的控制而進行電話通信和Wi-Fi通信等的通信部103；存儲各種資訊的存儲部104；應用上述各實施方式的攝像鏡頭1、……、6的攝像鏡頭105；將由攝像鏡頭105成像出的光學像變換成電信號的攝像元件（圖像感測器）106；以及向智慧手機100的各部分供給電力的電源部107。
光學像經過攝像元件106變換而得到的電信號作為圖像資料被輸入CPU 102並被施以各種信號處理和影像處理。另外，按照經由帶有觸摸面板的顯示器101輸入的使用者指示，圖像資料被顯示在帶有觸摸面板的顯示器101上、被存儲至存儲部104中、或者經由通信部103被發送。
此外，在上述說明中是將智慧手機作為本發明的攝像裝置的一個實施方式而例示的，但本發明的攝像裝置也可以是除智慧手機之外的行動電話，也可以是平板電腦和筆記型電腦等移動終端，也可以是數位照相機。
1、2、3、4、5、6、105‧‧‧攝像鏡頭7‧‧‧光圈8‧‧‧攝像元件11、21、31、41、51、61‧‧‧第一透鏡12、22、32、42、52、62‧‧‧第二透鏡13、23、33、43、53、63‧‧‧第三透鏡14、24、34、44、54、64‧‧‧第四透鏡15、25、35、45、55、65‧‧‧第五透鏡100‧‧‧智慧手機101‧‧‧顯示器102‧‧‧CPU103‧‧‧通信部104‧‧‧存儲部105‧‧‧攝像鏡頭106‧‧‧攝像元件107‧‧‧電源部151、251、351‧‧‧紅外截止層453、553、653‧‧‧紅外截止膜451、551、651‧‧‧玻璃基板452、552、652‧‧‧透鏡部
第1圖為示出第一實施方式中的攝像鏡頭的鏡頭構成的圖。 第2圖為數值實施例一的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。 第3圖為示出第二實施方式中的攝像鏡頭的鏡頭構成的圖。 第4圖為數值實施例二的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。 第5圖為示出第三實施方式中的攝像鏡頭的鏡頭構成的圖。 第6圖為數值實施例三的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。 第7圖為示出第四實施方式中的攝像鏡頭的鏡頭構成的圖。 第8圖為數值實施例四的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。 第9圖為示出第五實施方式中的攝像鏡頭的鏡頭構成的圖。 第10圖為數值實施例五的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。 第11圖為示出第六實施方式中的攝像鏡頭的鏡頭構成的圖。 第12圖為數值實施例六的無限遠對焦狀態下的各種像差圖。 第13圖為示出相當於本發明的攝像裝置的一個實施方式的智慧手機的構成框圖。
1‧‧‧攝像鏡頭
7‧‧‧光圈
8‧‧‧攝像元件
11‧‧‧第一透鏡
12‧‧‧第二透鏡
13‧‧‧第三透鏡
14‧‧‧第四透鏡
15‧‧‧第五透鏡
151‧‧‧紅外截止層

Claims (5)

  1. 一種攝像鏡頭，其特徵在於， 配置為，從物體側向像側依次配置有： 第一透鏡，其兩面均為凸面的非球面； 第二透鏡，其為非球面的透鏡，以凹面朝向該像側，具有負折射力； 第三透鏡，其為非球面的透鏡，以凸面朝向該像側，具有正折射力； 第四透鏡，其為非球面的透鏡，在光軸上以凹面朝向該像側，位於該像側的表面於圓周附近的位置具有拐點，該第四透鏡具有負折射力；以及 第五透鏡，其朝向該像側的後表面為非球面，所述後表面在光軸上以凹面朝向該像側且於圓周附近的位置具有拐點，其朝向該物體側的前表面與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小，所述第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用， 所述攝像鏡頭滿足以下的條件式（1）、（2）： （1）TTL/2ih＜0.85 （2）0.7＜ih/f＜1.1 其中， TTL：從該第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離 ih：最大像高 f：所述攝像鏡頭全系統的焦點距離。
  2. 如請求項1所述的攝像鏡頭，其特徵在於， 所述第五透鏡是通過透鏡的材質而具有作為紅外截止濾光片的功能。
  3. 如請求項1所述的攝像鏡頭，其特徵在於， 所述第五透鏡是通過設置於所述前表面上的紅外截止層而具有作為紅外截止濾光片的功能。
  4. 如請求項1至3中任意一項所述的攝像鏡頭，其特徵在於，所述第五透鏡是由位於該物體側的基板部與位於該像側的非球面透鏡部複合而成的複合透鏡。
  5. 一種攝像裝置，其具備攝像鏡頭、和將由該攝像鏡頭成像出的光學像變換成電信號的攝像元件，其特徵在於， 所述攝像鏡頭配置為，從物體側向像側依次配置有： 第一透鏡，其兩面均為凸面的非球面； 第二透鏡，其為非球面的透鏡，以凹面朝向該像側，具有負折射力； 第三透鏡，其為非球面的透鏡，以凸面朝向該像側，具有正折射力； 第四透鏡，其為非球面的透鏡，在光軸上以凹面朝向該像側，位於該像側的表面於圓周附近的位置具有拐點，所述第四透鏡具有負折射力；以及 第五透鏡，其朝向該像側的後表面為非球面，所述後表面在光軸上以凹面朝向該像側且於圓周附近的位置具有拐點，其朝向該物體側的前表面與任意一個其他透鏡面相比曲率均更小，所述第五透鏡也作為紅外截止濾光片起作用， 所述攝像鏡頭滿足以下的條件式（1）、（2）： （1）TTL/2ih＜0.85 （2）0.7＜ih/f＜1.1 其中， TTL：從該第一透鏡的物體側表面到像面為止的光軸上的距離 ih：最大像高 f：所述攝像鏡頭全系統的焦點距離。
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