摄像镜头的制作方法

专利名称：摄像镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在小型的摄像装置中使用的、用于在CXD传感器或C-MOS传感器的固体摄像元件上形成被摄体的像的摄像镜头，尤其是涉及在小型化、薄型化日益发展的便携电话机或智能手机等便携终端、PDA (Personal Digital Assistance,个人数字助理)、以及游戏机或PC等信息终端所搭载的摄像装置中内置的摄像镜头。
背景技术：
近年来，尤其是具备摄像装置的便携终端的市场日益扩大。这些便携终端中，几乎所有的产品都附加了相机功能。关于该相机性能，如今堪比数字静态照相机的程度的高像素类型成为主流。此外，由于便携终端的便利性、设计性等理由，薄型化的要求尤其高，内置的摄像装置的小型化、薄型化的要求当然也变得严格。此外，在便携终端中，在被称为内置相机、子相机的自拍用的相机所搭载的摄像镜头中，自以往VGA级到超过I百万像素的高像素类型成为主流。对于这种使用高像素的摄像元件的摄像装置中组装的摄像镜头，更加地要求高分辨率化、小型化、薄型化以及小F值。同时，还强烈希望能够拍摄宽范围的被摄体的像、即与宽视场角对应。这种适应小型化、薄型化、高性能化的潮流的摄像镜头一般由多枚构成。以往，若要与VGA I百万像素左右的像素数对应，则2枚构成、3枚构成的摄像镜头在尺寸、成本方面较为有利，因此被广泛采用。但是，为了与上述的小型、高像素对应，而提出了很多能够比3枚构成更高性能化的4枚构成的摄像镜头的方案。
例如，在专利文献I中公开了如下的摄像镜头:其采用从物体侧依次为孔径光阑、具有正的光焦度的第I透镜、具有负的光焦度且凹面朝向像侧的第2透镜、具有正的光焦度的第3透镜、具有负的光焦度且凹面朝向像侧的第4透镜的构成，将第2透镜的像侧的面的曲率半径相对于整个系统的焦距的值设定为适当范围，从而实现高性能化。此外，在专利文献2中公开了如下的摄像镜头:其采用从物体侧依次为孔径光阑、具有正的光焦度的第I透镜、负的光焦度的第2透镜、正的光焦度的第3透镜、至少I面具有非球面形状、具有负的光焦度且凹面朝向物体侧的第4透镜的构成，将第I透镜的光焦度、以及第4透镜的物体侧的面和像侧的面之间的曲率半径的关系设定为适当范围，从而实现高性能化。此外，在专利文献3中公开了如下的摄像镜头:其采用从物体侧依次为孔径光阑、具有正的光焦度的第I透镜、负的光焦度的第2透镜、正的光焦度的第3透镜、至少I面为非球面且具有负的光焦度的双凹形状的第4透镜的构成，将整个系统的焦距与第I透镜及第3透镜的焦距的比设定为适当范围，从而实现高性能化。此外，在专利文献4公开了如下的摄像镜头:从物体侧依次配置光阑、双凸形状且具有正的光焦度的第I透镜、凸面朝向物体侧且具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜、凸面朝向像侧且具有正的光焦度的弯月形状的第3透镜、凸面朝向物体侧且具有负的光焦度的弯月形状的第4透镜，将第I透镜的中心厚度和第I透镜的焦距之间的关系、以及第2透镜和第3透镜的阿贝数设为适当范围，从而实现高性能化。在先技术文献专利文献专利文献I JP特开2007-286153号公报专利文献2 JP特开2008-046526号公报专利文献3 JP特开2008-242180号公报专利文献4 JP特开2009-014899号公报

实用新型内容上述专利文献1、专利文献2、专利文献3所述的摄像镜头，光学全长(TTL)与最大像高(IH)的比(TTL/2IH)为1.0左右，实现了比较小型化。但是，半视场角为30° 31°，不足以应对宽视场角化的要求。此外，F值为2.88 3.29，不能确保足以与高像素化的摄像元件对应的明亮性。此外，专利文献4所述的摄像镜头也实现了比较小型化，但其F值为
3.2，无法实现足够的明亮性。从而，在这些现有技术中难以同时应对小型化、宽视场角化、小F值的要求。本实用新型鉴于上述课题而完成，其目的在于提供一种能够小型化、薄型化且F值较小、良好地校正了各像差、视场角较宽、进而还能够低成本化的摄像镜头。本实用新型的摄像镜头从物体侧朝向像面侧依次由以下的部件构成:孔径光阑；在光轴附近凸面朝向物 体侧和像侧两侧且具有正的光焦度的双凸形状的第I透镜；在光轴附近凹面朝向物体侧且具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜；在光轴附近凹面朝向物体侧且具有正的光焦度的弯月形状的第3透镜；以及在光轴附近为凹面朝向物体侧和像侧两侧的双凹形状且具有负的光焦度的第4透镜，满足以下的条件式(I):(1)0.6<fl/f < 0.8其中，Π为第I透镜的焦距、f为整个摄像镜头系统的焦距。上述的构成中如下配置:使得与第I透镜的像侧的凸面相对的第2透镜的物体侧的面为凹面，与第2透镜的像侧的凸面相对的第3透镜的物体侧的面为凹面，与第3透镜的像侧的凸面相对的第4透镜的物体侧的面为凹面，即，使得像侧的凸面和物体侧的凹面彼此相对。此外，在第2透镜、第3透镜、第4透镜各自的物体侧所形成的凹面由在光轴上以外不具有反曲线点的非球面形成。从而，通过使像侧的凸面和不具有反曲线点的物体侧的凹面相对，能够将各透镜的间隔设定为最小。即，通过本实用新型的面构成能够将光学全长设定得较短，因此能够实现摄像镜头的小型化、薄型化(另外，反曲线点是指切平面与光轴垂直相交的非球面上的点)。此外，使像侧的凸面和物体侧的凹面彼此相对的构成，能够使从凸面出射的光线通过凹面时的、光线的偏角程度较小，因此尤其能够将透镜间的偏心灵敏度抑制得较低，从而容易制造。另一方面，为了宽视场角化需要将整个系统的焦距设定得较短，但如果过于短，则产生无法确保适当的后焦距的问题。本实用新型的构成能够在一定程度上将焦距设定得较短而实现宽视场角化，同时能够确保适当的后焦距。尤其是，通过使第2透镜成为物体侧为凹面的弯月形状，能够使第2透镜的像侧主点位置向物体侧移动，因此易于确保后焦距。此外，通过将孔径光阑配置成最靠物体侧，能够使出瞳位置远离像面，因此能够抑制对摄像元件的光线入射角度并确保良好的像侧远心性(telecentric)。条件式(I)用于规定第I透镜的光焦度相对于整个系统的光焦度的比。若超过条件式(I)的上限值，则光学全长变长，易于确保后焦距，但难以小型化且难以宽视场角化。另一方面，若低于下限值，则虽然有利于小型化，但第I透镜的正的光焦度相对于整个系统的光焦度来说变得过强，难以抑制高次的球面像差、慧差。关于条件式(I)，优选为以下的范围。(I) a 0.64<f 1/f < 0.75进而，上述构成的摄像镜头优选满足以下的条件式(2)及(3)。(2)f3<fl(3)0.9<f3/ I f4 I <1.10其中，f3为第3透镜的焦距、f4为第4透镜的焦距。条件式(2)用于规定第I透镜的光焦度和第3透镜的光焦度的关系，是用于实现小型化的条件。通过将第3透镜的正的光焦度设定成比第I透镜强，能够进一步小型化。此外，条件式(3)用于规定第3透镜和第4透镜的光焦度的关系。通过满足条件式(2)，第3透镜成为构成光学系统的具有正的光焦度的2个透镜中具有最强的正光焦度的透镜。但是，若仅对第3透镜设定较强的光焦度，则存在轴上色像差、倍率色像差及场曲(field curvature)恶化的倾向。因此,通过满足条件式(3),能够用第4透镜的负的光焦度抵消第3透镜所产生的各像差。S卩，条件式(3)的范围意味着同等地设定第4透镜的负的光焦度和第3透镜的正的光焦度，若限定在该范围内，则即使第3透镜的正的光焦度比第I透镜的正的光焦度强，也能够 良好地校正色像差及场曲。因此，通过同时满足条件式(2)和条件式(3)，能够进一步小型化且进行良好的像差校正。进而，上述构成的摄像镜头优选满足以下的条件式(4)。(4)0.7< I f2 I /f < 1.2其中，f2为第2透镜的焦距。条件式(4)用于规定第2透镜的负的光焦度相对于整个系统的光焦度的比，是在维持适当的后焦距的同时抑制对摄像元件的光线入射角的条件。若超过条件式(4)的上限值，则难以抑制轴上色像差，且摄像镜头内的正的光焦度变强，从而全长变得过于小，难以控制对摄像元件的光线入射角。另一方面，若低于条件式(4)的下限值，则摄像镜头内的负的光焦度变强，从而有利于确保后焦距，但难以小型化。进而，上述构成的摄像镜头优选满足以下的条件式(5)。(5) 0.28<Bf/TTL<0.35其中，Bf为第4透镜的像侧的面至像面的光轴上的距离(空气换算长度)、TTL为第I透镜的物体侧的面至像面的光轴上的距离(空气换算长度)。条件式(5)是用于确保适当的后焦距的条件。若超过条件式(5)的上限值，则后焦距变得过长，难以小型化。另一方面，若低于条件式(5)的下限值，则虽然有利于小型化，但后焦距变得过短，难以确保红外截止滤光片、保护玻璃等的配置空间。另外，Bf及TTL的距离为除去了红外截止滤光片、保护玻璃等的状态下的空气换算距离。进而，上述构成的摄像镜头优选满足以下的条件式(6)。[0042](6)0.7<IH/f < 0.80其中，IH为最大像高。条件式(6)用于规定最大像高相对于整个摄像镜头系统的焦距的比，是用于实现比较宽的视场角的条件。本实用新型的透镜通过将整个系统的焦距和最大像高设定成该比的范围，能够兼顾宽视场角和完美的画质。进而，上述构成的摄像镜头通过使所有的面由非球面形成，而良好地校正了各像差。此外，第4透镜的像侧的非球面优选在光轴附近为凹面、在光轴上以外的位置具有反曲线点。通过形成为这样的非球面形状，能够适当地抑制对摄像元件的光线入射角度，进一步提闻远心性。此外，本实用新型的摄像镜头优选所有透镜由塑料材料构成。通过为塑料材料，良好地校正各像差的自由度提高。此外，能够通过注塑成型而进行大量生产，易于低成本化。此外，本实用新型的摄像镜头优选满足以下的条件式(7)。(7) 2.2<f/EP<2.5其中，EP为入瞳的直径。条件式(7)用于规定摄像镜头的明亮性。通过为条件式(7)的范围，能够获得与近年来的高像素化的摄像元件相适应的明亮的透镜系统。通过本实用新型，能够获得各像差被良好地校正、与小型化、薄型化对应、视场角较宽且明亮的摄像镜头。
`[0053]此外，通过使所有的透镜由塑料材料构成，能够获得可大量生产且低成本化的摄像镜头。

图1是表示实施例1的摄像镜头的概略构成的图。图2是表示实施例1的摄像镜头的球面像差、像散(astigmatism)、畸变的图。图3是表示实施例2的摄像镜头的概略构成的图。图4是表示实施例2的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。图5是表示实施例3的摄像镜头的概略构成的图。图6是表示实施例3的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。图7是表示实施例4的摄像镜头的概略构成的图。图8是表示实施例4的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。图9是表示实施例5的摄像镜头的概略构成的图。图10是表示实施例5的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。图11是表示实施例6的摄像镜头的概略构成的图。图12是表示实施例6的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。符号说明ST孔径光阑LI第I透镜L2第2透镜[0070]L3第3透镜L4第4透镜IR滤光片
具体实施方式
以下、参照附图对本实用新型所涉及的实施方式进行详细说明。图1、图3、图5、图7、图9、图11分别表示本实施方式的实施例1 6所涉及的摄像镜头的概略构成图。其基本的透镜构成相同，因此在此参照实施例1的概略构成图对本实施方式的摄像镜头构成进行说明。如图1所示，本实施方式的摄像镜头从物体侧朝向像面侧依次由孔径光阑ST、具有正的光焦度的第I透镜L1、具有负的光焦度的第2透镜L2、具有正的光焦度的第3透镜L3、以及具有负的光焦度的第4透镜L4构成。在第4透镜L4和像面頂之间配置有滤光片IR。另外，该滤光片IR可以省略。在上述构成的摄像镜头中，第I透镜LI是在光轴X附近物体侧的面rl和像侧的面r2均为凸面的双凸透镜，第2透镜L2是在光轴X附近物体侧的面r3为凹面、像侧的面r4为凸面的弯月形透镜，第3透镜L3是在光轴X附近物体侧的面r5为凹面、像侧的面r6为凸面的弯月形透镜，第4透镜L4是在光轴X附近物体侧的面r7和像侧的面r8均为凹面的双凹透镜。上述的构成中，与第I透镜LI的像侧的凸面r2相对的第2透镜L2的物体侧的面r3为凹面，与第2透镜L2的像侧的凸面r4相对的第3透镜L3的物体侧的面r5为凹面，与第3透镜L3的像侧的凸面r6相对的第4透镜L4的物体侧的面r7为凹面，从而配置成凸面和凹面彼此相对。·此外，所有的透镜面由非球面形成，第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4各自的物体侧的凹面r3、r5、r7由在光轴上以外不具有反曲线点、也不具有拐点(inflection point)的非球面形成(在此所说的反曲线点是指切平面与光轴垂直相交的非球面上的点，拐点是指曲率半径的方向反转的非球面上的点)。从而，本实施方式中从第I透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3各自的像侧的凸面出射的光线入射到凹面。通过成为这样的面的排列，将各透镜的间隔设定成最小。尤其是，使第2透镜L2和第3透镜L3均是物体侧面为凹面的弯月形状，因此将第2透镜L2和第3透镜L3的间隔设定得较短，从而有助于小型化。此外，透镜间的间隔变窄，光程会相应地变短，因此还具有能够降低因透镜间的偏心而导致的误差灵敏度的优点。另外，在此所说的小型化、薄型化是指，摄像元件的光学全长(TTL)相对于摄像面的对角长度(2IH)的比(TTL/(2IH))为1.0以下的程度。此外，通过使由正的第I透镜LI和负的第2透镜L2构成的正的合成光焦度不会大至必要以上，而在维持小型化的同时抑制高次的球面像差、慧差的产生，通过使正的第3透镜L3及负的第4透镜L4的光焦度适当地平衡，抑制了各像差的产生。孔径光阑ST被配置在第I透镜LI的物体侧的凸面的顶点位置至第I透镜LI的物体侧的周缘部之间，但不限于该范围。例如，也可以配置成比第I透镜LI的物体侧的凸面的顶点位置靠向物体侧，或设定在第I透镜LI的物体侧的凸面的有效径端部。通过配置在第I透镜LI的物体侧附近，能够使出瞳位置远离像面而提高远心性。[0082]此外，第4透镜L4的像侧的面由在光轴X附近为凹面且随着离开光轴X而变化为凸面、即在光轴X上以外具有反曲线点的非球面形成。从而，通过使最靠近像面的第4透镜L4的像侧的面的周边位置具有反曲线点，中心的负的光焦度随着朝向周边而变化为正的光焦度，因此能够适当地抑制入射到摄像元件周边的轴外的光线角度。此外，本实施方式的摄像镜头全部采用塑料材料。实施例1 5中，第I透镜L1、第3透镜L3、第4透镜L4采用环烯烃聚合物，第2透镜L2采用聚碳酸酯。实施例6中，第I透镜LI和第4透镜L4采用环烯烃聚合物，第2透镜L2采用聚碳酸酯，第3透镜L3采用环烯烃共聚物。所有的透镜均采用塑料材料，从而能够进行稳定的大量生产，易于低成本化。本实用新型的摄像镜头满足以下的条件式。(1)0.6<fl/f < 0.8(2) f3<fl(3)0.9<f3/ I f4 I <1.10(4)0.7< I f2 I /f < 1.2(5)0.28<Bf/TTL<0.35(6)0.7<IH/f < 0.80(7) 2.2<f/EP<2.5其中，f:整个摄像镜头系统的焦距fl:第I透镜的焦距f2:第2透镜的焦距f3:第3透镜的焦距f4:第4透镜的焦距Bf:第4透镜的像侧的面至像面的光轴上的距离(空气换算长度)TTL:第I透镜的物体侧的面至像面的光轴上的距离(空气换算长度)IH:最大像闻EP:入瞳直径。在本实施方式中，所有的透镜面由非球面形成。这些透镜面所采用的非球面形状，在设光轴方向的轴为Z、与光轴正交的方向的高度为H、圆锥系数为k、非球面系数为A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16时，通过下式来表示。[数学式I]
ττ2
MMZ--——,R+ A4H4+A6H6+AiHt+AmH19+ AnHn + AuEt4+AmHu
t + Jl-1Jt+l) ^t !M2接下来示出本实施方式所涉及的摄像镜头的实施例。在各实施例中，f表示整个摄像镜头系统的焦距、Fno表示F值(F number)、ω表示半视场角。此外，i表示从物体侧数的面序号、r表示曲率半径、d表示光轴上的透镜面间的距离(面间隔)、Nd表示对d线(基准波长)的折射率、vd表示对d线的阿贝数。另外，对非球面在面序号i之后附加“*(星号)”的符号来表不。[0108][实施例1]在以下的表I中示出基本的透镜数据。[表I]实施例1单位 mmf = 2.143Fno = 2.408ω = 36.91°面数据
权利要求1.一种摄像镜头，其特征在于， 从物体侧朝向像面侧依次由以下的部件构成:孔径光阑；在光轴附近凸面朝向物体侧和像侧两侧且具有正的光焦度的双凸形状的第I透镜；在光轴附近凹面朝向物体侧且具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜；在光轴附近凹面朝向物体侧且具有正的光焦度的弯月形状的第3透镜；以及在光轴附近为凹面朝向物体侧和像侧两侧的双凹形状且具有负的光焦度的第4透镜， 满足以下的条件式⑴:(1)0.6 < fl/f < 0.8 其中，Π为第I透镜的焦距、f为整个摄像镜头系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(2)及(3):(2)f3<fl(3)0.9<f3/I f4 I <1.10 其中，f3为第3透镜的焦距、f4为第4透镜的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(4):(4)0.7 < I f2 I /f < 1.2其中，f2为第2透镜的焦距。
4.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(5):(5)0.28 < Bf/TTL < 0.35 其中，Bf为第4透镜的像面侧至像面的光轴上的作为空气换算长度的距离、TTL为第I透镜的物体侧的面至像面的光轴上的作为空气换算长度的距离。
5.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(6):(6)0.7 < IH/f < 0.80 其中，IH为最大像高。
专利摘要本实用新型提供一种各像差被良好地校正、F值较小、视场角较宽的摄像镜头。从物体侧朝向像面侧依次由孔径光阑(ST)、具有光焦度的双凸形状的第1透镜(L1)、在光轴附近凹面朝向物体侧且具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜(L2)、在光轴附近凹面朝向物体侧且具有正的光焦度的弯月形状的第3透镜(L3)、以及在光轴附近为双凹形状且具有负的光焦度的第4透镜(L4)构成，满足条件式(1)。(1)0.6＜f1/f＜0.8，其中，f1为第1透镜的焦距、f为整个摄像镜头系统的焦距。
文档编号G02B13/18GK203117504SQ20122073941
公开日2013年8月7日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年1月23日
发明者桥本雅也 申请人:康达智株式会社