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CN203595858U - 成像透镜和包含该成像透镜的成像装置 - Google Patents

成像透镜和包含该成像透镜的成像装置 Download PDF

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CN203595858U
CN203595858U CN201320811817.8U CN201320811817U CN203595858U CN 203595858 U CN203595858 U CN 203595858U CN 201320811817 U CN201320811817 U CN 201320811817U CN 203595858 U CN203595858 U CN 203595858U
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CN
China
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lens
optical axis
imaging
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face
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CN201320811817.8U
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西畑纯弘
石井良明
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Jiangxi Oufei Optics Co ltd
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Abstract

本实用新型提供一种成像透镜和包含该成像透镜的成像装置，为了实现一种达到对各种像差的极好的校正和高分辨率的成像透镜和一种包括该成像透镜的成像装置。一种成像透镜，大致由从物体侧以此顺序布置的如下由七个透镜构成：第一透镜L1，该第一透镜L1在光轴附近具有正屈光力并且在光轴附近具有面朝物体侧的凸面；第二透镜L2；第三透镜L3；第四透镜L4；第五透镜L5；第六透镜L6；和第七透镜L7，该第七透镜L7在光轴附近具有面朝像侧的凹面，并且其至少一个面包括拐点，并且其两个面都是非球面的。此外，第一透镜L1至第七透镜L7中的各个透镜是单透镜。

Description

成像透镜和包含该成像透镜的成像装置
技术领域
本实用新型涉及一种在诸如CCD（电荷耦合器件）、CMOS（互补金属氧化物半导体）等的成像器件上形成被摄体的光学图像的固定焦点成像透镜，并且涉及一种其上安装有该成像透镜以执行摄影的成像装置，诸如数字静态相机、带有相机的蜂窝电话、信息移动终端（PDA：个人数字助理）、智能电话、移动游戏机、和平板终端。
背景技术
随着个人计算机在最近几年中变得由许多家庭等拥有，数字静态相机已经迅速普及，其能够将通过摄影所获得的景观、人像等的图像数据输入到个人计算机中。此外，用于输入图像的相机模块变得常常安装在蜂窝电话、智能电话和平板终端上。具有成像功能的这样的设备使用诸如CCD和CMOS的成像器件。随着成像器件的尺寸在最近几年中变得很小，成像设备的总尺寸和将被安装在成像设备上的成像透镜的尺寸也需要减小。此外，由于成像器件的分辨率同时已经变得更高，所以成像透镜需要具有高分辨率和高性能。例如，成像透镜需要具有对应于5兆像素或更高的高分辨率的性能并且期望地对应于8兆像素或更高的性能。
为了满足这样的需要，为了减小透镜系统的全长以及为了增加分辨率，专利文献1公开了一种由七个透镜构成的透镜系统，所述七个透镜是相对大数量的透镜。
[相关技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]
日本未审查专利公布No.2012-155223
实用新型内容
然而，在专利文献1中公开的由七个透镜构成的透镜进一步需要以极好的方式校正各种像差以满足上述对于更高性能的需要。
鉴于前述情况，本实用新型的一个目的是提供一种能够以极好的方式校正像差并且从视角的中心至视角的周边部分能够实现高像形成性能的成像透镜和一种其上安装有该成像透镜并且能够获得高分辨率成像图像的成像装置。
本实用新型的成像透镜是大致由从物体侧以此顺序的如下七个透镜构成的成像透镜：
第一透镜，该第一透镜在光轴附近具有正屈光力并且在光轴附近具有面朝物体侧的凸面；
第二透镜；
第三透镜；
第四透镜；
第五透镜；
第六透镜；和
第七透镜，该第七透镜在光轴附近具有面朝像侧的凹面，并且其至少一个面包括拐点，并且其两个面都是非球面的，
其中，第一透镜至第七透镜中的各个透镜是单透镜。
在本实用新型的成像透镜中，表述“大致由七个透镜构成”意味着本实用新型的成像透镜除所述七个透镜之外还可以包括大致无屈光力的透镜、不是透镜的诸如光圈和盖玻片的光学元件、诸如透镜凸缘、透镜镜筒、成像器件和手抖动模糊校正机构的机构部分等等。当透镜包括非球面的面时，在近轴区域中考虑透镜的面形状和屈光力的符号。
此外，术语“单透镜”是指由一个透镜构成并且不是接合透镜的透镜。
通过进一步采用和满足下面期望的一个或多个结构来提高本实用新型的成像透镜的光学性能是可能的。
期望的是，本实用新型的成像透镜进一步包括在第三透镜的物体侧的面的物体侧上布置的孔径光阑。
在本实用新型的成像透镜中，期望的是，第五透镜在光轴附近具有正屈光力。
在本实用新型的成像透镜中，期望的是，第一透镜在光轴附近具有弯月形。
在本实用新型的成像透镜中，期望的是，第二透镜在光轴附近具有面朝物体侧的凸面。
在本实用新型的成像透镜中，期望的是，第三透镜在光轴附近具有面朝物体侧的凹面。
在本实用新型的成像透镜中，期望的是，第四透镜在光轴附近具有面朝物体侧的凸面。
在本实用新型的成像透镜中，期望的是，第六透镜在光轴附近具有面朝像侧的凸面。
期望的是，本实用新型的成像透镜满足下列条件公式（1）至（8）中的至少一个。作为期望的模式，成像透镜可以满足下列条件公式（1）至（8）中的一个。或者，成像透镜可以满足条件公式（1）至（8）的任意组合：
f/f67<0（1）；
-2<f/f67<-0.1（1-1）；
0<f/f123<1（2）；
0.2<f/f123<0.72（2-1）；
minνd<35（3）；
0.2<ΣDt/ΣD<0.67（4）；
0.2<ΣDt/TCL<0.6（5）；
0<f/f1<1.1（6）；
0.2<ΣDt/ΣDa<2.6（7）；以及
0<f/f6<1.52（8），其中，
f67：第六透镜和第七透镜的合成焦距，
f：整个系统的焦距，
f123：第一透镜、第二透镜和第三透镜的合成焦距，
minνd：相对于包括在成像透镜中的具有负屈光力的透镜的d线的阿贝数中最小的一个，
ΣDt：第一透镜至第七透镜的中心厚度的总和，
ΣD：从第一透镜的物体侧的面到第七透镜的像侧的面在光轴上的长度，
TCL：从第一透镜的物体侧的面到像形成面在光轴上的长度，
f1：第一透镜的焦距，
ΣDa：从第一透镜的像侧的面到第七透镜的物体侧的面在光轴上的空气间隔的长度的总和，以及
f6：第六透镜的焦距。
关于从第一透镜的物体侧的面到像形成面在光轴上的长度（总透镜长度），空气中的距离用于后聚焦部。例如，当将没有任何屈光力的诸如滤光件和盖玻片的构件插入在最像侧透镜和像形成面之间时，空气中的距离用于该构件的厚度。
本实用新型的成像装置包括本实用新型的成像透镜。
基于由本实用新型的成像透镜获得的高分辨率光学图像，本实用新型的成像装置能够获得高分辨率成像信号。
实用新型效果
根据本实用新型的成像透镜，各透镜元件的结构在由总共七个透镜构成的透镜结构上被优化。特别地，所有的透镜，即，第一透镜至第七透镜，是单透镜。因此，极好地校正各种像差以及实现从视角的中心至视角的周边部分具有高像成形性能的透镜系统是可能的。
此外，根据本实用新型的成像装置，基于由本实用新型的具有高像成形性能的成像透镜形成的光学图像的成像信号被输出。因此，获得高分辨率摄影图像是可能的。
附图说明
图1是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第一结构性示例的图，并且其是对应于示例1的透镜截面；
图2是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第二结构性示例的图，并且其是对应于示例2的透镜截面；
图3是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第三结构性示例的图，并且其是对应于示例3的透镜截面；
图4是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第四结构性示例的图，并且其是对应于示例4的透镜截面；
图5是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第五结构性示例的图，并且其是对应于示例5的透镜截面；
图6是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第六结构性示例的图，并且其是对应于示例6的透镜截面；
图7是图示根据本实用新型的实施例的成像透镜的第七结构性示例的图，并且其是对应于示例7的透镜截面；
图8是图示图3中所图示的成像透镜的光程的截面；
图9是图示本实用新型的示例1中的成像透镜的各种像差的像差图，并且（A）示出球面像差，并且（B）示出像散（场曲），并且（C）示出畸变，并且（D）示出横向色像差；
图10是图示本实用新型的示例2中的成像透镜的各种像差的像差图，并且（A）示出球面像差，并且（B）示出像散（场曲），并且（C）示出畸变，并且（D）示出横向色像差；
图11是图示本实用新型的示例3中的成像透镜的各种像差的像差图，并且（A）示出球面像差，并且（B）示出像散（场曲），并且（C）示出畸变，并且（D）示出横向色像差；
图12是图示本实用新型的示例4中的成像透镜的各种像差的像差图，并且（A）示出球面像差，并且（B）示出像散（场曲），并且（C）示出畸变，并且（D）示出横向色像差；
图13是图示本实用新型的示例5中的成像透镜的各种像差的像差图，并且（A）示出球面像差，并且（B）示出像散（场曲），并且（C）示出畸变，并且（D）示出横向色像差；
图14是图示本实用新型的示例6中的成像透镜的各种像差的像差图，并且（A）示出球面像差，并且（B）示出像散（场曲），并且（C）示出畸变，并且（D）示出横向色像差；
图15是图示本实用新型的示例7中的成像透镜的各种像差的像差图，并且（A）示出球面像差，并且（B）示出像散（场曲），并且（C）示出畸变，并且（D）示出横向色像差；
图16是图示作为包括本实用新型的成像透镜的蜂窝电话终端的成像装置的图；以及
图17是图示作为包括本实用新型的成像透镜的智能电话的成像装置的图。
具体实施方式
将参照附图详细地描述本实用新型的实施例。
图1是图示在根据本实用新型的实施例的成像透镜的第一实施例中的结构性示例的图。该结构性示例对应于将在稍后描述的第一数值示例（表1和表2）的透镜结构。类似地，图2至图7图示在第二至第七实施例中的结构性示例的截面，其对应于第二至第七数值示例（表3至表14）的透镜结构。在图1至图7中，当透镜元件的最物体侧的面是第一面时，符号Ri表示第i个面的曲率半径，并且以这样的方式分配符号使得i的值朝像侧（像形成侧）顺次地增加。符号Di表示第i个面和第（i+1）个面之间在光轴Z1上的距离。在此处，各结构性示例的基本结构是相同的。因此，主要将描述图1中所图示的成像透镜的结构性示例，并且如果必要，还将描述图2至图7中所图示的结构性示例。此外，图8是图示图3中所图示的成像透镜L的光程的图。图8图示来自在无穷远处的物体点的轴向光线2的光程和在最大视角处的光线3的光程。
根据本实用新型的实施例的成像透镜L适于用在使用诸如CCD和CMOS的成像器件的各种成像设备中。特别地，成像透镜L适合于相对小型的移动终端设备，例如，诸如数据静态相机、带有相机的蜂窝电话、智能电话、平板终端和PDA。该成像透镜L沿着光轴Z1从物体侧以此顺序包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。
图16是图示蜂窝电话终端的示意图，其是根据本实用新型的实施例的成像装置1。根据本实用新型的实施例的成像装置1包括根据本实用新型的实施例的成像透镜L和诸如CCD的成像器件100，该成像器件100基于由成像透镜L形成的光学图像输出成像信号（请参照图1）。成像器件100布置在成像透镜L的像形成面（成像面）处。
图17是图示智能电话的示意图，其是根据本实用新型的实施例的成像装置501。根据本实用新型的实施例的成像装置501包括包含根据本实用新型的实施例的成像透镜L的相机单元541和诸如CCD的成像器件100，该成像器件100基于由成像透镜L形成的光学图像输出成像信号（请参照图1）。成像器件100布置在成像透镜L的像形成面（成像面）处。
基于其上安装有透镜的相机的结构，可以在第七透镜L7和成像器件100之间布置各种光学构件CG。例如，可以布置平板形光学构件，诸如用于保护成像面盖玻片和红外线截止滤光件。在这种情况下，例如，可以将已经施加具有诸如红外线截止滤光件和ND滤光件的滤光件的效果的涂层的平板形盖玻片用作光学构件CG。
或者，通过对第七透镜L7等施加涂层而不使用光学构件CG，可以对第七透镜L7等提供类似于光学构件CG的效果。则可以减少部件的数量并减小全长。
此外，成像透镜L包括在第三透镜L3的物体侧的面的物体侧上布置的孔径光阑St。由于孔径光阑以这种方式布置在第三透镜L3的物体侧的面的物体侧上，所以当光线经过光学系统时，尤其是在像形成区域的周边部分中，防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角变大是可能的。更加期望的是，孔径光阑St布置在光轴方向上在第二透镜L2的物体侧的面的物体侧上以进一步增强该效果。更加期望的是，孔径光阑St布置在光轴方向上在第一透镜L1的物体侧的面的物体侧上。在此处，表述“布置在第三透镜L3的物体侧的面的物体侧上”意味着孔径光阑在光轴方向上的位置与轴向边缘光线和第三透镜L3的物体侧的面的交点相同或位于交点的物体侧上。类似地，表述“布置在第二透镜L2（或第一透镜L1）的物体侧的面的物体侧上”意味着孔径光阑在光轴方向上的位置与轴向边缘光线和第二透镜L2（或第一透镜L1）的物体侧的面的交点相同或位于交点的物体侧上。
当孔径光阑St布置在第一透镜的物体侧的面的物体侧上时，期望的是，孔径光阑St布置在第一透镜L1的面的顶点的像侧上。当孔径光阑St以这样的方式布置在第一透镜L1的面的顶点的像侧上时，减小包括孔径光阑St的成像透镜的全长是可能的。然而，孔径光阑St的位置并不限于该位置，并且孔径光阑St可以被布置在第一透镜L1的面的顶点的物体侧上。与孔径光阑St定位在第一透镜L1的面的顶点的像侧上的情况相比，孔径光阑St定位在第一透镜L1的面的顶点的物体侧上的布置对于确保周边光量是略不利的。然而，当光线经过光学系统时，该布置能够以更加期望的方式防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角在像形成区域的周边部分中变大。根据第二至第七实施例的透镜（请参照图2至图7）是孔径光阑St布置在光轴方向上在第一透镜L1的物体侧的面的物体侧上并且进一步地孔径光阑St布置在第一透镜L1的面的顶点的像侧上的结构性示例。
如在第一实施例中所图示的（请参照图1），孔径光阑St可以被布置在光轴方向上在第一透镜L1和第二透镜L2之间。在这种情况下，极好地校正场曲是可能的。与孔径光阑St布置在光轴方向上在第一透镜L1的物体侧的面的物体侧上的情况相比，孔径光阑St定位在光轴方向上在第一透镜L1和第二透镜L2之间的布置对于确保远心是不利的，确保远心换句话说，使得主光线尽可能平行于光轴（使得进入成像面的光线的入射角接近于零）。然而，通过采用与常规成像器件相比减少将由入射角的增加导致的光接收效率上的下降和色混合的产生的成像器件，可以实现极好的光学性能。这样的成像器件通过在最近几年中成像器件技术的发展来实现。
在成像透镜L中，第一透镜L1在光轴附近具有正屈光力。第一透镜L1在光轴附近具有面朝物体侧的凸面。当具有成像透镜L的主像形成功能的第一透镜L1以这样的方式在光轴附近具有面朝物体侧的凸面时，对第一透镜L1提供充分的正屈光力是可能的。因此，以期望的方式减小成像透镜L的全长是可能的。更加期望的是，第一透镜L1在光轴附近具有使得凸面面朝物体侧的弯月形以进一步增强该效果，如第一至第七实施例中所图示的。
第二透镜L2在光轴附近可以具有正屈光力或在光轴附近可以具有负屈光力，只要第一透镜L1至第三透镜L3三个透镜总体上在光轴附近具有正屈光力即可。如在第一至第七实施例中，当第一透镜L1和第二透镜L2在光轴附近具有正屈光力时，以期望的方式实现小F数是可能的。
此外，期望的是，第二透镜L2在光轴附近具有面朝物体侧的凸面。当第二透镜L2在光轴附近具有面朝物体侧的凸面时，将整个成像透镜的后侧主点进一步定位到物体侧是可能的。因此，以期望的方式减小全长是可能的。期望的是，第二透镜L2在光轴附近具有使得凸面面朝物体侧的弯月形以进一步增强该效果，如第三和第四实施例中所图示的（请参照图3和图4）。此外，如在第一、第二和第五至第七实施例中所图示的（请参照图1、图2和图5至图7），第二透镜L2在光轴附近可以具有双凸形。为了实现在光轴附近具有大约相同水平的正屈光力的第二透镜，可以通过使得第二透镜L2的形状在光轴附近为双凸的，以使得与第二透镜L2的形状在光轴附近是弯月形的情况相比，第二透镜L2在光轴附近的曲率半径的绝对值相对大。因此，当第二透镜L2在光轴附近具有双凸形时，可以更加极好地校正球面像差。
第三透镜L3在光轴附近可以具有正屈光力或负屈光力，只要第一透镜L1至第三透镜L3三个透镜总体上在光轴附近具有正屈光力即可。期望的是，第一透镜L1至第三透镜L3三个透镜总体上在光轴附近具有正屈光力，并且至少第二透镜L2或第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力。在这种情况下，色像差的校正是容易的。在第一至第七实施例中，第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力。因此，上述效果是可达到的。
当第三透镜L3在光轴附近具有负屈光力时，期望的是，第三透镜L3在光轴附近具有面朝像侧的凹面。则与第三透镜L3在光轴附近具有面朝像侧的凸面的情况相比，以更加期望的方式校正球面像差和色像差是可能的。此外，如在第一至第七实施例中所图示的，期望的是，第三透镜L3在光轴附近具有双凹形。为了实现在光轴附近具有大约相同水平的负屈光力的第三透镜，可以通过使得第三透镜L3的形状在光轴附近为双凹的，以使得与第三透镜L3的形状在光轴附近是弯月形的情况相比，第三透镜L3在光轴附近的曲率半径的绝对值相对大。因此，当第三透镜L3在光轴附近具有双凹形时，以更加期望的方式抑制高阶球面像差的产生是可能的。
第四透镜L4在光轴附近可以具有负屈光力或正屈光力，只要以良好平衡的方式校正在光线经过第一透镜L1至第三透镜L3时产生的各种像差即可。如在第一至第七实施例中所图示的，当第四透镜L4具有正屈光力时，极好地校正球面像差是可能的。当第四透镜L4具有负屈光力时，极好地校正轴向色像差是可能的。此外，期望的是，第四透镜L4在光轴附近具有面朝物体侧的凸面。当第四透镜L4在光轴附近具有面朝物体侧的凸面时，将整个成像透镜的后侧主点进一步定位到物体侧是可能的。因此，以期望的方式减小全长是可能的。期望的是，第四透镜L4在光轴附近具有使得凸面面朝物体侧的弯月形以进一步增强该效果，如第一至第七实施例中所图示的。
期望的是，第五透镜L5在光轴附近具有正屈光力。当具有正屈光力的第五透镜L5在成像透镜的光轴方向上布置成接近像形成面时，当光线经过光学系统时，尤其是在中间视角中，防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角变大是可能的。在本实用新型的说明书中，术语“中间视角”是指为半视角的约40%以上70%以下的视角。
期望的是，第五透镜L5在光轴附近具有面朝物体侧的凸面。当第五透镜L5具有面朝物体侧的凸面时，将整个成像透镜的后侧主点进一步定位到物体侧是可能的。因此，以期望的方式减小全长是可能的。期望的是，第五透镜L5在光轴附近具有双凸形，如第一至第七实施例所图示的。为了实现在光轴附近具有大约相同水平的正屈光力的第五透镜L5，可以通过使得第五透镜L5的形状在光轴附近为双凸的，以使得与第五透镜L5的形状在光轴附近是弯月形的情况相比，第五透镜L5在光轴附近的曲率半径的绝对值相对大，如已经描述的。因此，当第五透镜L5在光轴附近具有双凸形时，更加极好地校正球面像差是可能的。
第六透镜L6在光轴附近可以具有正屈光力或负屈光力，只要第六透镜L6和第七透镜L7两个透镜总体上在光轴附近具有负屈光力即可。当第六透镜L6在光轴附近具有正屈光力时，如在第一至第七实施例中所图示的，通过将具有正屈光力的第六透镜L6布置成在成像透镜的光轴方向上接近像形成面，当光线经过光学系统时，尤其是在中间视角中，防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射线变大是可能的。
此外，期望的是，第六透镜L6在光轴附近具有面朝像侧的凸面。在这种情况下，将整个成像透镜的后侧主点进一步定位到物体侧是可能的。因此，以期望的方式减小全长是可能的。期望的是，第六透镜L6具有弯月形使得凸面面朝像侧，以进一步增强该效果，如第一至第七实施例中所图示的。
如在第一至第七实施例中所图示的，期望的是，第七透镜L7在光轴附近具有负屈光力。当第七透镜具有负屈光力时，如果第一透镜至第六透镜被视为一个正光学系统，则整个成像透镜可结构化为远摄型系统。因此，以期望的方式减小全长是可能的。
第七透镜L7在光轴附近具有面朝像侧的凹面。因此，在减小全长的同时抑制由减小全长所产生的场曲的增加是可能的。如在第一至第七实施例中所图示的，期望的是，第七透镜L7在光轴附近具有双凹形。为了实现在光轴附近具有大约相同水平的负屈光力的第七透镜L7，可以通过使得第七透镜L7的形状在光轴附近为双凹的，以使得与第七透镜L7的形状在光轴附近是弯月形的情况相比，第七透镜L7在光轴附近的曲率半径的绝对值相对大，如已经描述的。因此，当第七透镜L7在光轴附近具有双凹形时，以更加期望的方式抑制高阶球面像差的产生是可能的。
此外，第七透镜L7的中的至少一个面包括一个或多个拐点，并且第七透镜L7的两个面都是非球面的。由于第七透镜L7的至少一个面包括一个或多个拐点，所以当光线经过光学系统时，尤其是在像形成区域的周边部分中，防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角变大是可能的。在此处，术语“拐点”是指透镜的面形状从面朝像侧的凸形转换至面朝像侧的凹形的点，或透镜的面形状从面朝像侧的凹形转换至面朝像侧的凸形的点。此外，术语“周边部分”是指在半径的方向上在最大有效半径的约50%至70%的外部的部分。更加期望的是，第七透镜L7的像侧的面具有包括至少一个拐点的非球面形以进一步增强该效果。此外，更加期望的，第七透镜L7的像侧的面具有在光轴附近具有面朝像侧的凹面并且包括至少一个拐点的非球面形。或者，第七透镜L7的仅物体侧的面可以具有包括至少一个拐点的非球面形。更加期望的是，第七透镜L7的两个面都具有非球面形，各自包括至少一个拐点。
在第一至第七实施例中，第七透镜L7在光轴附近具有双凹形，并且第七透镜L7的两个面都具有非球面形，各自包括一个或多个拐点。当第七透镜L7以这样的方式在光轴附近具有双凹形时，期望的是，像侧的面包括在半径的方向上朝外部在最大有效直径的约40%至60%处的一个或多个拐点。期望的是，物体侧的面包括在半径的方向上朝外部在最大有效直径的约30%至50%处的一个或多个拐点。
期望的是，成像透镜L的第一透镜L1至第七透镜L7中的各个透镜的至少一个面是非球面以实现高性能。
如本实用新型的各实施例图示，构成成像透镜L的各透镜L1至L7不是接合透镜而是单透镜。与透镜L1至L7中的至少一个是接合透镜的情况相比，如在专利文献1中，在成像透镜L中的透镜面的数量和空气间隔的数量是大的。因此，在设计各透镜和各空气间隔上的灵活性是更高的。与由使用接合透镜的七个透镜构成的成像透镜（如专利文献1中公开的）和由六个或更少的透镜构成的常规成像透镜相比，成像透镜L以这样的方式被结构化以便以更加期望的方式校正高阶像差。
接着将描述关于按如上文所描述那样结构化的成像透镜L的条件公式的作用和效果。
首先，期望的是，整个系统的焦距f以及第六透镜L6和第七透镜L7的合成焦距f67满足下列条件公式（1）：
f/f67<0（1）。
条件公式（1）限定整个系统的焦距f与第六透镜L6和第七透镜L7的合成焦距f67的比率的期望的数值范围。如果该值超过条件公式（1）的上限，则与整个系统的屈光力相比，第六透镜L6和第七透镜L7两个透镜的负屈光力变得太弱。因此，将后侧主点充分地定位到物体侧变得困难，并且这对全长的减小是不利的。因此，当满足条件公式（1）的上限时，将后侧主点充分地定位到物体侧以及以期望的方式减小全长是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（1-1）的上限。甚至更加期望的是，满足下列条件公式（1-2）的上限。此外，期望对条件公式（1）设置下限并且满足条件公式（1-1）的下限。如果该值低于条件公式（1-1）的下限，则与整个系统的屈光力相比，第六透镜L6和第七透镜L7的负屈光力变得太强。因此，当光线经过光学系统时，尤其是在中间视角中，充分地防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角变大变得困难。因此，当满足条件公式（1-1）的下限时，当光线经过光学系统时，尤其是在中间视角中，防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角变大是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足条件公式（1-2）的下限：
-2<f/f67<-0.1（1-1）；以及
-1.5<f/f67<-0.2（1-2）。
此外，期望的是，第一透镜、第二透镜和第三透镜的合成焦距f123以及整个系统的焦距f满足下列条件公式（2）：
0<f/f123<1（2）。
条件公式（2）限定整个系统的焦距f与第一透镜L1到第三透镜L3的合成焦距f123的比率的期望的数值范围。如果该值超过条件公式（2）的上限，则与整个系统的屈光力相比，第一透镜L1至第三透镜L3的正屈光力变得太强。因此，由第四透镜L4至第七透镜L7充分地校正尤其是在光线经过第一透镜L1至第三透镜L3时产生的高阶像差变得困难。如果该值低于条件公式（2）的下限，则与整个系统的屈光力相比，第一透镜L1至第三透镜L3的屈光力变得太弱。因此，减小全长变得困难。当满足条件公式（2）的范围时，在减小全长的同时极好地校正是高阶像差的诸如场曲的各种像差是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（2-1）。甚至更加期望的是，满足下列条件公式（2-2）：
0.2<f/f123<0.72（2-1）；以及
0.3<f/f123<0.7（2-2）。
此外，期望的是，作为相对于包括在成像透镜中的具有负屈光力的透镜的d线的阿贝数中最小的一个的阿贝数，minνd满足下列条件公式（3）：
minνd<35（3）。
条件公式（3）限定阿贝数minνd的期望的数值范围，所述阿贝数minνd是相对于包括在成像透镜中的具有负屈光力的透镜的d线的阿贝数中最小的阿贝数。如果该值超过条件公式（3）的上限，则充分地校正轴向色像差变得困难。当满足条件公式（3）时，被包括在成像透镜中的具有负屈光力的至少一个透镜由高色散材料制成，并且这对于轴向色像差的校正是有利的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（3-1）。甚至更加期望的是，满足下列条件公式（3-2）：
minνd<30（3-1）；以及
minνd<25（3-2）。
此外，期望的是，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt和在光轴上从第一透镜L1的物体侧的面至第七透镜L7的像侧的面的长度ΣD满足下列条件公式（4）：
0.2<ΣDt/ΣD<0.67（4）。
条件公式（4）限定第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt与在光轴上从第一透镜L1的物体侧的面至第七透镜L7的像侧的面的长度ΣD的比率的期望的数值范围。如果该值超过条件公式（4）的上限，则与在光轴上从第一透镜L1的物体侧的面到第七透镜L7的像侧的面的长度ΣD相比，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt变得太大。因此，充分地校正像散变得困难。如果该值低于条件公式（4）的下限，则与在光轴上从第一透镜L1的物体侧的面到第七透镜的像侧的面的长度ΣD相比，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt变得太小。因此，充分地减小被包括在成像透镜L中的一个或多个凸形透镜在光轴附近的曲率半径的绝对值变得困难。因此，以这样的方式结构化被包括在成像透镜L中的一个或多个凸形透镜使得所述一个或多个凸形透镜的曲率半径能够确保实现期望的透镜性能所必需的屈光力变得困难。此外，减小全长变得困难。当满足条件公式（4）时，在减小全长的同时极好地校正像散是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（4-1）：
0.3<ΣDt/ΣD<0.65（4-1）。
此外，期望的是，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt和在光轴上从第一透镜L1的物体侧的面至像形成面的长度TCL满足下列条件公式：
0.2<ΣDt/TCL<0.6（5）。
条件公式（5）限定第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt与在光轴上从第一透镜L1的物体侧的面至像形成面的长度（总透镜长度）TCL的比率的期望的数值范围。在此处，在空气中的距离用于总透镜长度TCL的后聚焦部。例如，当将诸如滤光件和盖玻片的无屈光力的构件插入在最像侧透镜与像形成面之间时，后聚焦部通过使用相对于构件的厚度而言的空气中的等效距离来计算。如果该值超过条件公式（5）的上限，则与总透镜长度TCL相比，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt变得太大。因此，充分地校正像散变得困难。如果该值低于条件公式（5）的下限，则与总透镜长度TCL相比，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt变得太小。因此，充分地减小被包括在成像透镜L中的一个或多个凸形透镜在光轴附近的曲率半径的绝对值变得困难。因此，以这样的方式结构化被包括在成像透镜L中的一个或多个凸形透镜使得所述一个或多个凸形透镜的曲率半径能够确保实现期望的透镜性能所必需的屈光力变得困难。此外，减小全长变得困难。当满足条件公式（5）时，在减小全长的同时极好地校正像散是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（5-1）：
0.3<ΣDt/TCL<0.58（5-1）。
期望的是，整个透镜系统的焦距f以及第一透镜L1的焦距f1满足下列条件公式（6）：
0<f/f1<1.1（6）。
条件公式（6）限定整个透镜系统的焦距f与第一透镜L1的焦距f1的比率的期望的数值范围。如果该值超过条件公式（6）的上限，则与整个系统的屈光力相比，第一透镜L1的屈光力变得太强。因此，充分地校正球面像差和像散变得困难。如果该值低于条件公式（6）的下限，则与整个系统的屈光力相比，第一透镜L1的屈光力变得太弱。因此，在实现小F数和全长上的减小的同时校正各种像差变得困难。当满足条件公式（6）的范围时，在实现全长上的下降和小F数的同时，极好地校正诸如球面像差和像散的各种像差是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（6-1）。甚至更加期望的是，满足下列条件公式（6-2）：
0.3<f/f1<1（6-1）；以及
0.5<f/f1<1（6-2）。
期望的是，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt与在光轴上从第一透镜L1的像侧的面至第七透镜L7的物体侧的面的空气间隔的长度的总和ΣDa满足下列条件公式（7）：
0.2<ΣDt/ΣDa<2.6（7）。
条件公式（7）限定第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt与在光轴上从第一透镜L1的像侧的面至第七透镜L7的物体侧的面的空气间隔的长度的总和ΣDa的比率的期望的数值范围。如果该值超过条件公式（7）的上限，则与在光轴上从第一透镜L1的像侧的面至第七透镜的物体侧的面的空气间隔的长度的总和ΣDa相比，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt变得太大。因此，充分地校正像散变得困难。如果该值低于条件公式（7）的下限，则与在光轴上从第一透镜L1的像侧的面至第七透镜L7的物体侧的面的空气间隔的长度的总和ΣDa相比，第一透镜L1至第七透镜L7的中心厚度的总和ΣDt变得太小。因此，充分地减小被包括在成像透镜L中的一个或多个凸形透镜在光轴附近的曲率半径的绝对值变得困难。因此，以这样的方式结构化被包括在成像透镜L中的所述一个或多个凸形透镜使得所述一个或多个凸形透镜的曲率半径能够确保实现期望的透镜性能所必需的屈光力变得困难。此外，减小全长变得困难。当满足条件公式（7）时，在减小全长的同时极好地校正像散是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（7-1）。甚至更加期望的是，满足下列条件公式（7-2）：
0.4<ΣDt/ΣDa<2（7-1）；以及
0.5<ΣDt/ΣDa<1.8（7-2）。
此外，期望的是，整个透镜系统的焦距f以及第六透镜L6的焦距f6满足下列条件公式（8）：
0<f/f6<1.52（8）。
条件公式（8）限定整个透镜系统的焦距f与第六透镜L6的焦距f6的比率的期望的数值范围。如果该值超过条件公式（8）的上限，则与整个透镜系统相比，第六透镜L6的正屈光力变得太强。因此，在减小全长的同时充分地校正像散变得困难。当满足条件公式（8）的下限时，当光线经过光学系统时，尤其是在中间视角中，防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角变大是可能的。当满足条件公式（8）的范围时，在以期望的方式减小全长的同时极好地校正像散是可能的。此外，当光线经过光学系统时，尤其是在中间视角中，防止进入像形成面（成像器件）的光线的入射角变大是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足条件公式（8-1）。甚至更加期望的是，满足条件公式（8-2）：
0.3<f/f6<1.5（8-1）；以及
0.5<f/f6<1.4（8-2）。
此外，期望的是，整个透镜系统的焦距f以及第一透镜L1和第二透镜L2的合成焦距f12满足下列条件公式（9）：
0.85<f/f12<2（9）。
条件公式（9）限定整个透镜系统的焦距f与第一透镜L1和第二透镜L2的合成焦距f12的比率的期望的数值范围。如果该值超过条件公式（9）的上限，则与整个透镜系统的屈光力相比，第一透镜L1与第二透镜L2的正屈光力变得太强。因此，尤其是在小视角中校正像散变得困难。如果该值低于条件公式（9）的下限，则与整个透镜系统的屈光力相比，第一透镜L1与第二透镜L2的正屈光力变得太弱。因此，减小全长变得困难。当满足条件公式（9）时，在以期望的方式减小全长的同时极好地校正像散是可能的。就该观点而言，更加期望的是，满足下列条件公式（9-1）。甚至更加期望的是，满足下列条件公式（9-2）。在此处，术语“小视角”是指小于半视角的约40%的视角。
0.9<f/f12<1.8（9-1）
1<f/f12<1.5（9-2）
如上所述，在根据本实用新型的实施例的成像透镜L中，各透镜元件的结构在总共七个透镜的透镜结构中被优化。特别地，所有即第一透镜至第七透镜是单透镜。因此，极好地校正各种像差以及实现具有高分辨率性能的透镜系统是可能的。
尤其是当在蜂窝电话、智能电话、平板等中使用透镜系统时，透镜系统需要具有小F数来应对能够实现充分高分辨率的具有高密度布置的成像器件。在根据实施例1至7的成像透镜中（请参照图1至图7），各透镜结构被优化。此外，各透镜被构造为单透镜。因此，实现极小F数（约1.4至2）是可能的。以期望的方式将成像透镜应用于具有高密度例如具有0.9μm的间距宽度的成像器件是可能的。
此外，当适当地满足期望的一个或多个条件时，更加优良的像形成性能是可达到的。此外，根据本实用新型的实施例的成像装置基于由根据本实用新型的实施例的高性能成像透镜L形成的光学图像输出成像信号。因此，从视角的中心到视角的周边部分获得高分辨率摄影图像是可能的。
接着，将描述根据本实用新型的实施例的成像透镜的特定数值示例。将共同地描述多个数值示例。
将在该说明书中稍后给出的表1和表2示出对应于图1中所图示的成像透镜的结构的特定透镜数据。具体地，表1示出基本透镜数据，并且表2示出关于非球面的数据。在表1的透镜数据中，面序号Si的列示出示例1的成像透镜的第i个面的面序号。透镜元件的最物体侧的面是第一个面（孔径光阑St是第一个面），并且面序号朝像侧顺次地增加。曲率半径Ri的列示出从物体侧起的第i个面的曲率半径的值（mm），其对应于图1中所分配的符号Ri。类似地，面距离Di的列示出在光轴上的从物体侧起的第i个面Si与第（i+1）个面Si+1之间的距离（mm）。Ndj的列示出从物体侧起的第j个光学元件相对于d线（587.56nm）的折射率的值。νdj的列指示从物体侧起的第j个光学元件相对于d线的阿贝数的值。表1还示出整个系统的焦距f（mm）和后焦点Bf（mm），作为各种数据。在此处，后焦点Bf是空气中的距离。
在示例1的成像透镜中，所有第一透镜L1至第七透镜L7的两个面都是非球面的。作为各个非球面的曲率半径，表1中的基本透镜数据示出在光轴附近的曲率半径的数值（近轴曲率半径）。
表2示出在示例1的成像透镜中的非球面数据。在被指示为非球面数据的数值中，符号“E”表示在符号“E”之后的数字是使用10为基数的“指数”，并且在符号“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”。
作为非球面数据，示出由下列方程式（A）表示的非球面方程式中的系数Ai和K的值。具体地，Z表示从距光轴高度h处的非球面上的点到与所述非球面的顶点接触的平面（该平面垂直于光轴）的垂线的长度（mm）。
Z=C·h2/{1+（1-K·C2·h2）1/2}+ΣAi·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），
C：近轴曲率=1/R
（R：近轴曲率半径），
Ai：第i阶非球面系数（i是大于或等于3的整数），以及
K：非球面系数。
以与示例1的成像透镜类似的方式，如上文所描述的，作为示例2，表3和表4示出对应于图2中所图示的成像透镜的结构的特定透镜数据。类似地，作为示例3至示例7，表5至表14示出对应于图3至图7中所图示的成像透镜的结构的特定透镜数据。在示例1至示例7的成像透镜中，所有第一透镜L1至第七透镜L7的两个面都是非球面的。
图9（A）至（D）分别图示在示例1的成像透镜中的球面像差、像散、畸变（畸变像差）和横向色像差（倍率的色像差）。各像差图图示球面像差，像散（场曲和畸变（畸变像差））图示当d线（波长587.56nm）是基准波长时的像差。球面像差的图和横向色像差的图还图示相对于F线（波长486.1nm）和C线（波长656.27nm）的像差。在球面像差的像差图中，还图示相对于g线（波长是435.83nm）的像差。在像散的图中，矢状方向（S）上的像差由实线指示，并且切线方向（T）上的像差由虚线指示。此外，Fno表示F数，并且ω表示半视角。
类似地，图10（A）至（D）至图15（A）至（D）图示示例2至示例7的成像透镜中的各种像差。
此外，表15总体地示出关于示例1至7的根据本实用新型的条件公式（1）至（9）的值。
如数值数据和像差图示出的，各示例在减少全长的同时实现小F数和高像形成性能。
本实用新型的成像透镜并不限于上述实施例也不限于示例，并且各种修改是可能的。例如，各透镜元件的曲率半径的值、面之间的距离、折射率、阿贝数和非球面系数不限于上述数值示例中的值，而是可以是其它值。
在所有示例中的各个示例的描述中，假设使用具有固定焦点的成像透镜。或者，成像透镜可以以这样的方式被结构化使得焦点是可调节的。例如，成像透镜可以以这样的方式被结构化使得延伸整个透镜系统或通过在光轴上移动一部分透镜进行自动聚焦是可能的。
[表1]
示例1
f=4.192,Bf=0.673
＊：非球面
[表2]
Figure BDA0000434225510000241
Figure BDA0000434225510000242
Figure BDA0000434225510000251
[表3]
示例2
f=4.234Bf=0.696
Figure BDA0000434225510000252
＊：非球面
[表4]
Figure BDA0000434225510000261
Figure BDA0000434225510000262
Figure BDA0000434225510000271
[表5]
示例3
f=4.207,Bf=0.661
Figure BDA0000434225510000281
＊：非球面
[表6]
Figure BDA0000434225510000282
Figure BDA0000434225510000291
Figure BDA0000434225510000301
[表7]
示例4
f=4.180,Bf=0.628
Figure BDA0000434225510000311
＊：非球面
[表8]
Figure BDA0000434225510000312
Figure BDA0000434225510000321
Figure BDA0000434225510000331
[表9]
示例5
f=4.212,Bf=0.673
Figure BDA0000434225510000341
＊：非球面
[表10]
Figure BDA0000434225510000342
Figure BDA0000434225510000351
[表11]
示例6
f=4.209Bf=0.723
Figure BDA0000434225510000361
＊：非球面
[表12]
Figure BDA0000434225510000371
[表13]
示例7
f=4.208,Bf=0.804
Figure BDA0000434225510000381
＊：非球面
[表14]
Figure BDA0000434225510000391
Figure BDA0000434225510000401
[表15]
Figure BDA0000434225510000402

Claims (19)

1.一种成像透镜，大致由从物体侧以此顺序的如下七个透镜构成：
第一透镜，所述第一透镜在光轴附近具有正屈光力并且在所述光轴附近具有面朝物体侧的凸面；
第二透镜；
第三透镜；
第四透镜；
第五透镜；
第六透镜；和
第七透镜，所述第七透镜在所述光轴附近具有面朝像侧的凹面，并且其至少一个面包括拐点，并且其两个面都是非球面的，
其中，所述第一透镜至第七透镜中的各个透镜是单透镜。
2.如权利要求1所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
f/f67<0（1），其中
f：整个系统的焦距，以及
f67：所述第六透镜和所述第七透镜的合成焦距。
3.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
0<f/f123<1（2），其中
f：整个系统的焦距，以及
f123：所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的合成焦距。
4.如权利要求1或2所限定的成像透镜，进一步包括：
布置在所述第三透镜的物体侧的面的物体侧上的孔径光阑。
5.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
minνd<35（3）,其中，
minνd：包括相对于在所述成像透镜中的具有负屈光力的透镜的d线的阿贝数中最小的一个。
6.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
0.2<ΣDt/ΣD<0.67（4），其中，
ΣDt：所述第一透镜至所述第七透镜的中心厚度的总和，以及
ΣD：从所述第一透镜的物体侧的面到所述第七透镜的像侧的面在光轴上的长度。
7.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
0.2<ΣDt/TCL<0.6（5），其中，
ΣDt：所述第一透镜至所述第七透镜的中心厚度的总和，以及
TCL：从所述第一透镜的物体侧的面到像形成面在光轴上的长度。
8.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
0<f/f1<1.1（6）,其中
f：整个系统的焦距，以及
f1：所述第一透镜的焦距。
9.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
0.2<ΣDt/ΣDa<2.6（7）,其中，
ΣDt：所述第一透镜至所述第七透镜的中心厚度的总和，以及
ΣDa：从所述第一透镜的像侧的面到所述第七透镜的物体侧的面在光轴上的空气间隔的长度的总和。
10.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，所述第五透镜在光轴附近具有正屈光力。
11.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，所述第一透镜在光轴附近具有弯月形。
12.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，所述第二透镜在光轴附近具有面朝所述物体侧的凸面。
13.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，所述第三透镜在光轴附近具有面朝所述物体侧的凹面。
14.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，所述第四透镜在光轴附近具有面朝所述物体侧的凸面。
15.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，所述第六透镜在光轴附近具有面朝所述像侧的凸面。
16.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
0<f/f6<1.52（8）,其中，
f：整个系统的焦距，以及
f6：所述第六透镜的焦距。
17.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
0.2<f/f123<0.72（2-1）,其中，
f：整个系统的焦距，以及
f123：所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的合成焦距。
18.如权利要求1或2所限定的成像透镜，其中，进一步满足下列条件公式：
-2<f/f67<-0.1（1-1）,其中，
f：整个系统的焦距，以及
f67：所述第六透镜和所述第七透镜的合成焦距。
19.一种成像装置，包括：
如权利要求1至18中的任何一项所限定的成像透镜。
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