圖像拍攝鏡頭和圖像拍攝設備的制作方法
【專利摘要】為了提供一種在減小總長度的情況下為高速鏡頭并且即使在周邊視場角處也獲得高分辨率的圖像拍攝鏡頭。從物體側順序地布置具有負屈光力的第一透鏡(L1)、具有正屈光力的第二透鏡(L2)、具有負屈光力的第三透鏡(L3)、具有正屈光力的第四透鏡(L4)、和具有負屈光力的第五透鏡(L5)。第五透鏡(L5)的圖像側表面(S11)具有帶有一個或多個拐點的非球面形狀和在近軸區(qū)域中朝向圖像側的凹形狀。當R2是第一透鏡(L1)的圖像側表面(S2)的曲率半徑，R4是第二透鏡(L2)的圖像側表面(S4)的曲率半徑，以及F4是第四透鏡(L4)的焦距時，所述圖像拍攝鏡頭同時滿足以下條件表達式，(1a)：-1.5＜f/R2＜1.6；(2a)：-1.6＜f/R4＜0.05；和(3a)：0.95≤f4/f≤4.3。
【專利說明】圖像拍攝鏡頭和圖像拍攝設備
【技術領域】
[0001]本文涉及到一種用于在諸如CCD(電荷耦合裝置)、CM0S(互補金屬氧化物半導體)等的圖像傳感器上形成對象的光學圖像的圖像拍攝鏡頭、和一種設置有所述圖像拍攝鏡頭以執(zhí)行圖像拍攝的圖像拍攝設備，例如，數字靜態(tài)式照相機、裝有照相機的蜂窩電話、個人數字助理(PDA)、智能電話等。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著個人計算機到家庭等的普及，能夠將通過對風景、人物等進行成像獲得的圖像信息輸入到個人計算機的數字靜態(tài)式照相機已經迅速普及。另外，越來越多蜂窩電話和智能電話具有用于輸入圖像的內置照相機模塊。具有圖像拍攝性能的這種裝置使用諸如(XD、CMOS等的圖像傳感器。近年來，這些類型的圖像傳感器已經被大大小型化，并因此，圖像拍攝裝置總體上和要被安裝在這種裝置上的圖像拍攝鏡頭還需要具有更加緊湊的尺寸。與此同時，圖像傳感器的像素數已經越來越被增加，從而使得對圖像拍攝鏡頭在分辨率和性能方面的改進的需求增長。
[0003]作為這種圖像拍攝鏡頭，已知通過將透鏡的數量減少到例如四個或進一步減少到三個的圖像拍攝鏡頭。進一步地，作為當需要高分辨率時所使用的圖像拍攝鏡頭，已知具有增加透鏡的數量的圖像拍攝鏡頭，例如，使用五個透鏡以提高光學性能的圖像拍攝鏡頭。
[0004]作為使用五個透鏡以提高光學性能的圖像拍攝鏡頭，已知由從物體側順序布置的具有負屈光力的第一透鏡、具有正屈光力的第二透鏡、具有負屈光力的第三透鏡、具有正屈光力的第四透鏡、和具有正屈光力的第五透鏡構成的圖像拍攝鏡頭(參照專利文獻1-3)。
[0005][現有技術文獻]
[0006][專利文獻]
[0007]專利文獻1:日本未審查專利公開N0.2007-279282
[0008]專利文獻2:日本未審查專利公開N0.2010-008562
[0009]專利文獻3:美國專利N0.7，110, 188

【發(fā)明內容】

[0010]然而，如上所述使用五個透鏡的圖像拍攝鏡頭難以獲得充分的亮度，這是因為如果試圖增加孔徑以獲得充分的亮度(例如，專利文獻I等的圖像拍攝鏡頭設定大約2.8的F數)，則分辨率降低。
[0011]進一步地，在如上所述的五個元件的圖像拍攝鏡頭中，如果試圖減小厚度(減小整個光程)，則各種像差(例如，色像差和畸變)的抑制變得困難，從而導致可能不能獲得期望的分辨率的問題。
[0012]更進一步地，還存在在保持表現主對象的中心區(qū)域與表現背景的周邊區(qū)域之間的平衡的同時改進背景的圖像質量的需求，并且尋找一種還能夠在對角線視場角變成50°或更大的區(qū)域中提供令人滿意的分辨率的圖像拍攝鏡頭。[0013]鑒于如上所述的情況形成本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種在減小總長度的情況下具有高亮度并對周邊視場角具有高分辨率的圖像拍攝鏡頭和設有該圖像拍攝鏡頭的圖像拍攝設備。
[0014]本發(fā)明的圖像拍攝鏡頭基本上由從物體側順序地布置的具有負屈光力的第一透鏡、具有正屈光力的第二透鏡、具有負屈光力的第三透鏡、具有正屈光力的第四透鏡、和具有負屈光力的第五透鏡構成，其中，第五透鏡的圖像側表面具有帶有一個或多個拐點的非球面形狀和在近軸區(qū)域中朝向圖像側的凹形狀；并且圖像拍攝鏡頭同時滿足以下條件表達式，(la):-l.5 < f/R2 < 1.6，(2a):-1.6 < f/R4 < 0.05，和(3a):0.95 ( f4/f ( 4.3，其中:f是整個鏡頭系統(tǒng)的焦距；R2是第一透鏡的圖像側表面的曲率半徑；R4是第二透鏡的圖像側表面的曲率半徑；以及f4是第四透鏡的焦距。
[0015]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(4a):0.55 12/f ^ 5.0，其中Π2是第一透鏡和第二透鏡的組合焦距。
[0016]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(5a):1.0≤TL/f ( 2.2，其中TL是整個光程(當從第五透鏡的圖像側表面到像平面的距離由空氣等效長度表示時的整個光程)。
[0017]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(6a):0.1 ^ Bf/f ( 0.5，其中Bf是后焦距(當從第五透鏡的圖像側表面到像平面的距離由空氣等效長度表示時的后焦距)。
[0018]第四透鏡的圖像側表面可以在近軸區(qū)域中為凸起表面或平面表面。
[0019]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(7a):-12 < (R1+R2)/(R1-R2) < -0.21，其中:R1第一透鏡的物體側表面(第一透鏡表面)的曲率半徑；以及R2是第一透鏡的圖像側表面(第二透鏡表面)的曲率半徑。
[0020]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(8a):18 < V I < 50，其中V I是第一透鏡的阿貝數。
[0021]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(9a):0.25
<(Dg2+Dg3)/f < 0.7，其中:Dg2是第二透鏡的中心厚度(第二透鏡的物體側表面與圖像側表面之間在光軸上的距離；實際長度)；以及Dg3是第三透鏡的中心厚度(第三透鏡的物體側表面與圖像側表面之間在光軸上的距離；實際長度)。
[0022]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(IOa):50 < v4< 65，其中V4是第四透鏡的阿貝數。
[0023]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為?兩足條件表達式(Ila):50〈 ν5〈 65，其中V 5是第五透鏡的阿貝數。
[0024]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(12a):-4.0 <Σ (fj/V j)/f < 4.0，其中表達式Σ (幻/^」)訂表示表達式:[江1/^1) +的/^2) +的/v3) + (f4/ v4) + (f5/ v5)]/f0
[0025]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(Ib):-1.0 < f/R2
<1.6。
[0026]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(2b):-l.4 < f/R4
<0.05。[0027]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(3b):0.95 ^ f4/f ^ 2.10
[0028]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(4b):0.60 12/f ^ 1.30。
[0029]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(4c):0.65 12/f ^ 1.30。
[0030]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(9b):0.45
<(Dg2+Dg3)/f < 0.6。
[0031]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以被形成為滿足條件表達式(12b):-2.0 <Σ (fj/V j)/f < 0.5。
[0032]本發(fā)明的圖像拍攝設備包括如上所述的圖像拍攝鏡頭。
[0033]根據本發(fā)明的圖像拍攝鏡頭，具有負屈光力的第一透鏡、具有正屈光力的第二透鏡、具有負屈光力的第三透鏡、具有正屈光力的第四透鏡以及具有負屈光力的第五透鏡從物體側順序地布置，其中第五透鏡的圖像側表面被形成為具有帶有一個或多個拐點的非球面形狀和在近軸區(qū)域中朝向圖像側的凹形狀，并且圖像拍攝鏡頭被構造成同時滿足條件表達式，(la):-l.5 < f/R2 < 1.6，(2a):-1.6 < f/R4 < 0.05，和(3a):0.95 ( f4/f ( 4.3。這使得在減小總長度的情況下使圖像拍攝鏡頭具有高亮度并對周邊視場角具有高分辨率。
[0034]即，條件表達式(la):-l.5 < f/R2 < 1.6限定整個鏡頭系統(tǒng)的焦距與第一透鏡的圖像側表面的曲率半徑的比 值的理想的范圍。如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(Ia)的上限，則會出現可能發(fā)生像面彎曲并且在試圖抑制像面彎曲的出現的情況下光程變長的問題。另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成落入到條件表達式(Ia)的下限之下，則會出現由于不能保持光學系統(tǒng)的對稱性而導致難以抑制畸變的出現的問題。
[0035]如果圖像拍攝鏡頭被構造成滿足進一步限制條件表達式(Ia)的范圍的條件表達式(lb):-1.0 < f/R2 < 1.6，則可以更加可靠地抑制畸變和像散的出現。
[0036]條件表達式(2a):-l.4 < f/R4 < 0.05限定整個鏡頭系統(tǒng)的焦距與第二透鏡的圖像側表面(第四透鏡表面)的曲率半徑的比值的優(yōu)選范圍。如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(2a)的上限，則會出現可能發(fā)生像面彎曲并且在試圖抑制像面彎曲的出現的情況下整個光程變長的問題。另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成落入到條件表達式(2a)的下限之下，則會出現由于不能保持光學系統(tǒng)的對稱性而導致難以抑制畸變的出現的問題。
[0037]如果圖像拍攝鏡頭滿足進一步限定條件表達式(2a)的范圍的條件表達式(2b):-l.4 < f/R4 < 0.05，則可以更加可靠地抑制畸變和像散的出現。
[0038]條件表達式(3a):0.95 ( f4/f ( 4.3涉及第四透鏡的焦距與整個鏡頭系統(tǒng)的焦距的比值，并限定在確保遠心的同時用于獲得適當的后焦距的理想的范圍。
[0039]如果圖像拍攝鏡頭被構造成落入條件表達式(3a)的下限之下，則會出現后焦距變得太長的問題。
[0040]另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(3a)的上限，則會出現在從第四透鏡的圖像側表面離開時通過孔徑到達圖像側的大多數周邊光束的出射角變大，從而使得難以確保遠心的問題。[0041]如果圖像拍攝鏡頭被構造成滿足條件表達式(3b):0.95 ( f4/f ( 2.1，則可以更加可靠地改進如上所述當圖像拍攝鏡頭超過所述上限并落入下限之下時出現的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的設有圖像拍攝鏡頭的圖像拍攝設備的剖視圖，其中示出了所述圖像拍攝設備的示意性結構；
[0043]圖2是示例I的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0044]圖3是示例2的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0045]圖4是示例3的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0046]圖5是示例4的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0047]圖6是示例5的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0048]圖7是示例6的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0049]圖8是示例7的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0050]圖9是示例8的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0051]圖10是示例9的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0052]圖11是示例10的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0053]圖12是示例11的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0054]圖13是示例12的圖像拍攝鏡頭的剖視圖；
[0055]圖14顯示示例I的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0056]圖15顯示示例2的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0057]圖16顯示示例3的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0058]圖17顯示示例4的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0059]圖18顯示示例5的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0060]圖19顯示示例6的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0061]圖20顯示示例7的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0062]圖21顯示示例8的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0063]圖22顯示示例9的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0064]圖23顯示示例10的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0065]圖24顯示示例11的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0066]圖25顯示示例12的圖像拍攝鏡頭的像差圖；
[0067]圖26示出了設有本發(fā)明的圖像拍攝鏡頭的蜂窩電話；以及
[0068]圖27示出了設有本發(fā)明的圖像拍攝鏡頭的智能電話。
【具體實施方式】
[0069]在下文中，參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0070]圖1示出了根據本發(fā)明的一個實施例的設有圖像拍攝鏡頭100的圖像拍攝設備200的示意性結構。
[0071]圖1所示的圖像拍攝鏡頭100被適當地應用于使用諸如(XD、CMOS等的圖像傳感器的各種類型的圖像拍攝裝置。所述圖像拍攝鏡頭對于諸如數字靜態(tài)式照相機、裝有照相機的蜂窩電話、PDA等的便攜式終端裝置尤其有用。
[0072]圖1中所示的圖像拍攝設備200包括如上所述的圖像拍攝鏡頭100和諸如(XD、CMOS等用于根據表示對象H的由圖像拍攝鏡頭100形成的光學圖像Hk輸出圖像拍攝信號Pk的圖像傳感器210。圖像傳感器210的圖像拍攝表面211設置在圖像拍攝鏡頭100的成像表面Mk上。
[0073]根據安裝有圖像拍攝鏡頭100的圖像拍攝設備200的結構，各種類型的光學構件Cg可以設置在第五透鏡L5與圖像傳感器210之間，第五透鏡L5為構成圖像拍攝鏡頭100的最靠近圖像側的透鏡。例如，諸如用于保護拍攝表面的玻璃罩或紅外線切除濾光器、ND濾光器的光學構件可以被設置為光學構件Cg。光學構件Cg可以是平面平行板。
[0074]圖像拍攝鏡頭100由五個透鏡構成并用于進行成像。
[0075]圖像拍攝鏡頭100通過沿著光軸Zl從物體側(圖1中的箭頭-Z側)順序地布置的具有負屈光力的第一透鏡L1、具有正屈光力的第二透鏡L2、具有負屈光力的第三透鏡L3、具有正屈光力的第四透鏡L4、和具有負屈光力的第五透鏡L5構造而成。
[0076]第五透鏡L5的圖像側表面Sll具有帶有一個或多個拐點的非球面形狀和在近軸區(qū)域中朝向圖像側的凹形狀。
[0077]進一步地，圖像拍攝鏡頭100同時滿足條件表達式(Ia):_1.5 < f/R2 < 1.6,(2a):-l.6 < f/R4 < 0.05，和(3a):0.95 ( f4/f ( 4.3，其中:R2 是第一透鏡的圖像側表面的曲率半徑；R4是第二透鏡的圖像側表面的曲率半徑；以及f4是第四透鏡的焦距。
[0078]曲率半徑被設定為具有正值或負值，其中，如果表面在物體側上是凸的，則認為曲率半徑為正，而如果表面在圖像側上是凸的，則認為曲率半徑為負。在鏡頭表面是非球面表面的情況下，近軸區(qū)域中的非球面表面的曲率半徑用作曲率半徑。
[0079]進一步地，焦距被設定為具有正值或負值，其中，對于光學元件(透鏡等)來說，如果焦點形成在光學元件的圖像側，則認為焦距為正，而如果焦點形成在光學元件的物體側，則認為焦距為負。
[0080]如這里所使用的術語“物體側表面”和“圖像側表面”表示分別在物體側和圖像側的透鏡表面。
[0081]要被隨后所述的示例1-13是根據本發(fā)明的實施例的如上所述的圖像拍攝鏡頭的示例。
[0082]第四透鏡L4的圖像側表面S9可以形成為在近軸區(qū)域中具有凸起表面或平面表面。
[0083]第五透鏡L5的圖像側表面Sll可以形成為僅具有一個拐點。
[0084]圖像拍攝鏡頭可以包括在第二透鏡與第三透鏡之間的孔徑光闌St。如果圖像拍攝鏡頭被構造成包括在第二透鏡與第三透鏡之間的孔徑光闌，則當珀茲伐和減小時，可以更加令人滿意地校正像面彎曲。進一步地，與其中孔徑光闌設置在第二透鏡的物體側的情況下相比較，在更加可靠地抑制球面像差、縱向色像差、和彗形像差的同時，拍攝鏡頭可以被形成為具有高亮度(具有小F數)。
[0085]如上所述的圖像拍攝鏡頭可以包括在第二透鏡的物體側的孔徑光闌St。如果圖像拍攝鏡頭被構造成包括在第二透鏡的物體側的孔徑光闌St，則與其中孔徑光闌設置在第二透鏡的圖像側的情況相比較，光束在成像表面上的入射角減小，可以抑制成像表面上的入射光量的急劇變化和基于圖像高度的畸變。同時，可以更加可靠地減小整個光程。
[0086]如上所述的圖像拍攝鏡頭100可以被構造成適當地滿足以下給出的每一個條件表達式。
[0087]條件表達式(4a):0.55 ( fl2/f ^ 5.0
[0088]條件表達式(4b):0.60 ( fl2/f ( 1.30
[0089]條件表達式(4c):0.65 ( fl2/f ( 1.30
[0090]條件表達式(5a):1.0 ^ TL/f (2.2
[0091]條件表達式(6a):0.1 ( Bf/f ^ 0.5
[0092]條件表達式(7a):-12 < (R1+R2) / (R1-R2) < -0.21
[0093]條件表達式(8a):18 < v I < 50
[0094]條件表達式(9a):0.25 < (Dg2+Dg3) /f < 0.7
[0095]條件表達式(9b):0.45 < (Dg2+Dg3) /f < 0.6
[0096]條件表達式(IOa):50 < v 4 < 65
[0097]條件表達式(Ila):50 < v 5 < 65 [0098]條件表達式(12a):_4.0 < Σ (fj/ v j) /f < 4.0
[0099]條件表達式(12b):-2.0 < Σ (fj/ V j) /f < 0.5
[0100]〈每一個參數的含義〉
[0101]f:整個鏡頭系統(tǒng)的焦距
[0102]fl:第一透鏡的焦距
[0103]f2:第二透鏡的焦距
[0104]f3:第三透鏡的焦距
[0105]f4:第四透鏡的焦距
[0106]f5:第五透鏡的焦距
[0107]f1:第i個透鏡的焦距(其中，i = I至5)
[0108]Π2:第一透鏡和第二透鏡的組合焦距
[0109]fl23:第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡的組合焦距
[0110]Bf:后焦點(空氣等效距離)
[0111]TL:整個光程(圖像側的平面平行板由空氣等效長度表示)
[0112]vl:第一透鏡的阿貝數
[0113]v2:第二透鏡的阿貝數
[0114]V 3:第三透鏡的阿貝數
[0115]v4:第四透鏡的阿貝數
[0116]V 5:第五透鏡的阿貝數
[0117]V1:構成第i個透鏡的光學構件的阿貝數(其中，i = I至5)
[0118]Dg2:第二透鏡的中心厚度(第二透鏡的物體側表面與圖像側表面之間在光軸上的距離；實際長度)
[0119]Dg3:第三透鏡的中心厚度(第三透鏡的物體側表面與圖像側表面在光軸上的距離；實際長度)
[0120]Rl:第一透鏡的物體側表面的曲率半徑(第一透鏡表面)[0121]R2:第一透鏡的圖像側表面的曲率半徑(第二透鏡表面)
[0122]R4:第二透鏡的圖像側表面的曲率半徑(第四透鏡表面)
[0123]N2:構成第二透鏡的光學構件的折射率
[0124]N3:構成第三透鏡的光學構件的折射率
[0125]要注意表達式Σ (幻/^」)/^表示表達式:[的/^1) +的/^2) +江3/^3) +的/v4) + (f5/ v5)]/f0
[0126]〈每一個條件表達式的有益效果的描述〉
[0127]條件表達式(4a):0.55 ( fl2/f < 5.0涉及第一透鏡和第二透鏡的組合焦距與整個鏡頭系統(tǒng)的焦距的比值，并且限定用于在抑制畸變的同時確保適當的后焦距的理想的范圍。
[0128]如果圖像拍攝鏡頭(4a)被構造成落入條件表達式(4a)的下限之下，則會出現第一透鏡和第二透鏡的組合焦距變得太短而不能確保后焦距并且由于大畸變而使得透鏡變得不能進行實際使用的問題。
[0129]另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(4a)的上限，則會出現后焦距變長從而使得難以減小整個光程的問題。
[0130]如果圖像拍攝鏡頭被構造成滿足條件表達式(4b):0.60 ( fl2/f ( 1.30，則可以更加可靠地改進在如上所述的下限和上限處出現的問題。
[0131]如果圖像拍攝鏡頭被構造成?兩足條件表達式(4c):0.65 ^ f 12/f ^ 1.30，則可以進一步更加可靠地改進在如上所述的下限和上限處出現的問題。
[0132]條件表達式(5a):1.0^ TL/f ( 2.2限定整個光程與整個鏡頭系統(tǒng)的焦距的比值的范圍。
[0133]如果圖像拍攝鏡頭被構造成落入條件表達式(5a)的下限之下，則需要增加每一個透鏡的屈光力，并且各種類型的像差被惡化，從而產生光學性能下降的問題。進一步地，近軸光束和離軸光束在第一透鏡的物體側表面彼此靠近，使得出現對于近軸和離軸光束來說難以同時平衡像差的問題。
[0134]另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(5a)的上限，則光學系統(tǒng)的小型化變得困難，使得難以將圖像拍攝鏡頭應用于要求緊湊的圖像拍攝設備。
[0135]條件表達式(6a):0.1 ( B/ff ( 0.5涉及后焦距與整個鏡頭系統(tǒng)的比值，并限定用于確保允許各種光學構件設置在圖像拍攝鏡頭與圖像拍攝表面之間的適當的后焦距的理想的范圍。
[0136]如果圖像拍攝鏡頭被構造成落入條件表達式^a)的下限之下，圖像拍攝鏡頭與圖像拍攝表面之間的距離變得太小，從而使得難以確保用于設置諸如玻璃罩等的構件的區(qū)域。
[0137]如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(6a)的上限，則需要增加第一透鏡至第三透鏡中的正透鏡的屈光力，從而導致畸變增加并且難以確保遠心，這是個不利于減小總長度的問題。
[0138]條件表達式(7a):-12 < (R1+R2) / (R1-R2) < -0.21涉及第一透鏡的物體側表面的曲率半徑與圖像側的曲率半徑之間的關系，并限定用于主要在彗形像差與其它像差之間進行平衡以抑制兩種像差的出現的理想的范圍。[0139]如果圖像拍攝鏡頭被構造成落入到條件表達式(7a)的下限之下，則會出現彗形像差被惡化的問題，從而導致橫向色像差的惡化。
[0140]另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(7a)的上限，則會出現彗形像差被惡化的問題，從而還導致像散的惡化。
[0141]條件表達式(8a):18 < v I < 50與用于第一透鏡的光學構件的阿貝數有關并限定用于適當地校正軸向色像差的理想的范圍。
[0142]如果圖像拍攝鏡頭被構造成落入條件表達式(8a)的下限之下，則會出現軸向色像差的校正變得不充分的問題。
[0143]另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(8a)的上限，則會出現軸向色像差的校正變得過量的問題。
[0144]條件表達式(9a):0.25 < (Dg2+Dg3) /f <0.7與第二透鏡和第三透鏡的中心厚度的總厚度有關并限定用于使圖像拍攝鏡頭具有高亮度(具有小F數)的理想的范圍。即，為了使圖像拍攝鏡頭具有高亮度，必須將第二透鏡和第三透鏡的中心厚度設定到適當的值。
[0145]如果圖像拍攝鏡頭被構造成滿足條件表達式(9a)，則可以更加可靠地使透鏡具有
高亮度。
[0146]如果圖像拍攝鏡頭被構造成滿足條件表達式(9b):0.45 < (Dg2+Dg3)/f < 0.6，則可以進一步更加可靠地使透鏡具有高亮度。
[0147]條件表達式(IOa):50< v 4 < 65與用于第四透鏡的光學構件的阿貝數有關，并限定用于與軸向色像差相比主要對橫向色像差進行改進的理想的范圍。如果圖像拍攝鏡頭被構造成滿足條件表達式(IOa)，則橫向色像差被更加可靠地改進，同時軸向色像差的下降得到抑制。
[0148]這里，如果圖像拍攝鏡頭被構造落入條件表達式(IOa)的下限之下，則會出現軸向色像差的校正變得困難的問題。另一方面，如果圖像拍攝鏡頭被構造成超過條件表達式(IOa)的上限，則會出現軸向色像差的校正變得困難的問題。
[0149]條件表達式(Ila):50 < V 5 < 65限定用于第五透鏡的光學構件的阿貝數的理想的范圍。
[0150]條件表達式(Ila)限定用于第五透鏡的光學構件的阿貝數的范圍，并限定用于主要校正橫向色像差的理想的范圍，盡管與第四透鏡中的橫向色像差的校正量相比，所述校正量較小。如果超過條件表達式(Ila)的上限或下限，則橫向色像差的改進變得困難。
[0151]條件表達式(12a):-4.0 <Σ (f j/v j)/f < 4.0限定第一至第四透鏡中的每一個的焦距和構成每一個透鏡的光學構件的阿貝數與整個鏡頭系統(tǒng)的焦距的關系的理想的范圍。
[0152]如果超過條件表達式(12a)的上限，則軸向色像差的校正變得不充分并且軸向色像差變得太大。另一方面，如果超過條件表達式(12a)的下限，則軸向色像差的校正變得過量，并且軸向色像差再次變得太大。
[0153]如果圖像拍攝鏡頭?兩足條件表達式(12b):_2.0〈 Σ (f j/v j)/f〈 0.5，則可以更加可靠地使圖像拍攝鏡頭具有高亮度。
[0154]〈具體示例〉
[0155]以下一起描述根據本實施例的圖像拍攝鏡頭的具體示例。、[0156]圖2-13分別示出了對應于示例1-12的圖像拍攝鏡頭的剖視圖。
[0157]在圖2-13中，符號Lj表示第j個鏡頭，其中編號j以朝向圖像側(成像側)順序增加的方式被賦予每一個透鏡，且最靠近物體側透鏡作為第一透鏡。符號Si表示第i個表面(包括孔徑光闌等)，其中編號i以朝向圖像側(成像側)以順序增加的方式被賦予每一個表面，且最靠近物體側透鏡的物體側表面作為第一表面。符號Di表示第i個表面與第(i+1)個表面之間沿光軸的距離。
[0158]圖2-13中所示的示例1-12的圖像拍攝鏡頭中與已經被描述的圖像拍攝鏡頭100的部件相同的部件被賦予相同的符號。
[0159]表1-12顯示了示例1-12的圖像拍攝鏡頭的具體透鏡數據。表1_12中的每一個的上側(由符號(a)表示)顯示具體的透鏡數據，下側(由符號(b)表示)顯示非球面表面系數。
[0160]這里使用的非球面表面表達如下給出。
[0161]Z = C.h2/{l+(l-K.C2.h2)1/2} + Σ Ai.hi
[0162]其中:
[0163]Z:非球面表面的深度(mm)
[0164]H:從光軸到透鏡表面的距離(高度)(mm)
[0165]K:偏心率
[0166]C:近軸曲率=1/R(R:近軸曲率半徑)
[0167]A1:第i (i是大于或等于3的整數)階非球面表面系數
[0168]附于表面編號的*標記表示所述表面是非球面表面。整個鏡頭系統(tǒng)的焦距的值、F數的值(Fn0.)和總視場角2 ω (° )的值在由符號(a)表示的基本透鏡數據的下邊緣中被顯不O
[0169]每一個表中的基本透鏡數據中表面編號Si欄顯第i個表面編號,其中編號i以朝向圖像側順序增加的方式被賦予每一個表面，且最靠近物體側透鏡元件的物體側的表面作為第一表面。要注意的是孔徑光闌St和玻璃罩Cg包括在透鏡元件中。曲率半徑Ri欄顯示從物體側第i個表面(透鏡元件表面)的曲率半徑的值(_)。確定曲率半徑的正或負，使得如果表面在物體側凸起，則曲率半徑為正，而如果表面在圖像側凸起，則曲率半徑為負。表面距離Di欄顯示從物體側第i個表面Si與第i+Ι個表面Si+Ι之間在光軸上的距離(mm)。Ndj欄顯示從物體側第j個光學元件相對于d線(587.6nm)的折射率的值。v dj欄顯示了從物體側的第j個光學元件相對于d線的阿貝數的值。
[0170]基本透鏡數據中所示的非球面表面的曲率半徑是非球面表面的近軸區(qū)域中的曲率半徑的值。
[0171]表13總結了由如上所述的每一個條件表達式中的公式計算的值，并且所述值表示在條件表達式中描述的用于示例1-12的圖像拍攝鏡頭的物理特性值、透鏡性能等。在表13中，附有標記?的數值表示所述數值是在滿足相應條件表達式的范圍之外的值。
[0172]由圖14-25中的符號(α)、( β )、和(Y )所示的圖示分別出了示例1_12的圖像拍攝鏡頭的球面像差、像面彎曲(像散)和畸變像差(畸變)。每一個像差圖顯示相對于作為參考波長的e線(波長546.07nm)的像差。球面像差圖和像散圖還示出了相對于F線(波長486.13nm)和C線(波長656.27nm)的像差。在表示像面彎曲(像散)的圖中，實線示出了在徑向方向(S)上的像差，而虛線示出了在切向方向(T)上的像差。Fn0.表示F數，而Y表示圖像高度。
[0173]如從每一個數值的數據和每一個像差圖已知，本發(fā)明的實施例中的示例1-12的圖像拍攝鏡頭中的每一個對于周邊視場角來說都具有高亮度并具有高分辨率，且整個光程減小。
[0174]圖26示出了作為本發(fā)明的圖像拍攝設備的一個示例的裝有照相機的蜂窩電話Ml的概圖。裝有照相機的蜂窩電話Ml包括根據本發(fā)明的一個實施例的圖像拍攝鏡頭MLl和諸如CCD等以用于拍攝由圖像拍攝鏡頭MLl形成的光學圖像并根據所述光學圖像輸出圖像拍攝信號的圖像傳感器MSI。圖像傳感器MSl設置在圖像拍攝鏡頭MLl的成像表面(圖像拍攝表面)上。
[0175]圖27示出了作為本發(fā)明的圖像拍攝設備的一個示例的智能電話M2的概圖。智能電話M2包括根據本發(fā)明的一個實施例的圖像拍攝鏡頭ML2和諸如CCD等用于拍攝由圖像拍攝鏡頭ML2形成的光學圖像并根據所述光學圖像輸出圖像拍攝信號的圖像傳感器MS2。圖像傳感器MS2設置在圖像拍攝鏡頭ML2的成像表面(圖像拍攝表面)上。
[0176]應該理解的是本發(fā)明不局限于如上所述的實施例和每一個示例，而是可以在不背離本發(fā)明的精神的情況下進行各種改變和修改。例如，每一個透鏡的曲率半徑的值、表面距離、折射率等不局限于每一個表中所示的值并且可以采用其它值。
[0177][表1]
[0178](a)
[0179]
【權利要求】
1.一種圖像拍攝鏡頭，所述圖像拍攝鏡頭基本上由從物體側順序地布置的具有負屈光力的第一透鏡、具有正屈光力的第二透鏡、具有負屈光力的第三透鏡、具有正屈光力的第四透鏡和具有負屈光力的第五透鏡構成，其中: 第五透鏡的圖像側表面具有帶有一個或多個拐點的非球面形狀和在近軸區(qū)域中朝向圖像側的凹形狀；并且 所述圖像拍攝鏡頭同時滿足以下條件表達式(la)、(2a)和(3a): -1.5 < f/R2 < 1.6------------------(la)； -1.6 < f/R4 < 0.05------------------(2a);和 ， 0.95 ( f4/f ( 4.3-------- ----------(3a)， 其中: f是整個鏡頭系統(tǒng)的焦距； R2是第一透鏡的圖像側表面的曲率半徑； R4是第二透鏡的圖像側表面的曲率半徑；以及 F4是第四透鏡的焦距。
2.根據權利要求1所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(4a): ，0.55 ( fl2/f ( 5.0-----------------(4a)， 其中Π2是第一透鏡和第二透鏡的組合焦距。
3.根據權利要求1或2所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(5a): ，1.0 ^ TL/f ( 2.2-------------------(5a)， 其中TL是當從第五透鏡的圖像側表面到像平面的距離由空氣等效長度表示時的整個光程。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(6a): ，0.1 ( Bf/f ( 0.5-------------------(6a)， 其中Bf是當從第五透鏡的圖像側表面到像平面的距離由空氣等效長度表示時的后焦距。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，第四透鏡的圖像側表面是近軸區(qū)域中的凸起表面或平面表面。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(7a): -12 < (R1+R2)/(R1-R2) < -0.21----- -(7a)， 其中: Rl是第一透鏡的物體側表面(第一透鏡表面)的曲率半徑；以及 R2是第一透鏡的圖像側表面(第二透鏡表面)的曲率半徑。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(8a):， 18 < V I < 50-----------------------(8a),其中V I第一透鏡的阿貝數。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(9a): 0.25 < (Dg2+Dg3) /f < 0.7-----------(9a)， 其中: Dg2是第二透鏡的中心厚度(第二透鏡的物體側表面與圖像側表面之間在光軸上的距離；實際長度)；以及 Dg3是第三透鏡的中心厚度(第三透鏡的物體側表面與圖像側表面之間在光軸上的距離；實際長度)。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(IOa): 50 < v4 < 65-----------------------(IOa)， 其中V 4第四透鏡的阿貝數。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(Ila): 50< v5 < 65-----------------------(Ila), 其中V5是第五透鏡的阿貝數。
11.根據權利要求ι-?ο中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(12a): -4.0 < Σ (fj/ V j) /f < 4.0------------(12a)，
其中 Σ (fj/ V j) /f 是[(fl/ vl) + (f2/ V 2) + (f3/ V 3) + (f4/ v 4) + (f5/ v 5) ] /f。
12.根據權利要求1-11中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(Ib): -1.0 < f/R2 < 1.6------------------(Ib)。
13.根據權利要求1-12中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(2b): -1.4 < f/R4 < 0.05-----------------(2b)。
14.根據權利要求1-13中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(3b): 0.95 ( f4/f ( 2.1------------------(3b)。
15.根據權利要求1-14中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(4b): 0.60 ( fl2/f ( 1.30----------------(4b)， 其中Π2是第一透鏡和第二透鏡的組合焦距。
16.根據權利要求1-15中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(4c): 0.65 ( fl2/f ( 1.30----------------(4c)， 其中Π2是第一透鏡和第二透鏡的組合焦距。
17.根據權利要求1-16中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(9b): ， 0.45 < (Dg2+Dg3) /f < 0.6-----------(9b)， 其中: Dg2是第二透鏡的中心厚度(第二透鏡的物體側表面與圖像側表面之間在光軸上的距離；實際長度)；以及 Dg3是第三透鏡的中心厚度(第三透鏡的物體側表面與圖像側表面之間在光軸上的距離；實際長度)。
18.根據權利要求1-17中任一項所述的圖像拍攝鏡頭，其中，所述圖像拍攝鏡頭滿足以下條件表達式(12b): -2.0 < Σ (fj/ V j) /f < 0.5------------(12b)，
其中 Σ (fj/ V j) /f 是[(fl/ vl) + (f2/ V 2) + (f3/ V 3) + (f4/ v 4) + (f5/ v 5) ] /f。
19.一種圖像拍攝設備，包括根據 權利要求1-18中任一項所述的圖像拍攝鏡頭。
【文檔編號】G02B13/00GK103477264SQ201280016382
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權日:2011年3月30日
【發(fā)明者】野田隆行 申請人:富士膠片株式會社