专利名称：摄像透镜及摄像装置、以及便携终端设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使被摄体的光学像成像于CCD (Charge CoupledDevice)或 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等摄像元件上的摄像透镜、及通过搭 载该摄像透镜来进行拍摄的数码静止摄像机等的摄像装置、以及带摄像机的手机或信息便 携终端(PDA Personal Digital Assistance)等便携终端设备。
背景技术：
近几年，随着个人计算机向一般家庭等的普及，能够将拍摄的风景或人物像等图 像信息输入到个人计算机的数码静止摄像机(力J，)正在快速普及。并且，在手机搭载图 像输入用摄像机模块的情况也逐渐增多。在具有这种摄像功能的设备中，使用C⑶或CMOS 等摄像元件。近几年，这些摄像元件的紧凑化发展，对摄像设备整体及其所搭载的摄像透镜 也要求紧凑性。并且同时摄像元件的高像素化也正在发展，要求摄像透镜的高分辨、高性能 化。在专利文献1 6中，公开有由3片或4片透镜构成的摄像透镜。如这些文献所 记载，尤其作为4片结构的摄像透镜公知有采用从物侧依次正、负、正、正的光焦度配置的 结构或采用从物侧起依次正、负、正、负的光焦度配置的结构。在这种4片结构的摄像透镜 的情况，最靠摄像侧的透镜在近轴(光轴附近)其物侧的面为凸形状的情况较多。另一方 面，在专利文献2的实施例5、9中公开有在正、负、正、负的光焦度配置下最靠摄像侧的透镜 的光轴附近的物侧的面形状为凹的结构。专利文献1 日本专利3424030号公报专利文献2 日本专利公开2007-017984号公报专利文献3 日本专利公开2007-122007号公报专利文献4 日本专利公开2007-219079号公报专利文献5 日本专利公开2008-268946号公报专利文献6 日本专利公开2009-020182号公报如上所述近几年的摄像元件的小型化及高像素化正在发展。尤其在便携用摄像机 模块的摄像透镜中，以往主要要求成本方面和紧凑性，但最近在便携用摄像机模块中也有 摄像元件的高像素化发展的趋势，对性能方面的要求也逐步提高。因此，期望综合考虑成本 方面、性能方面及紧凑性的多种多样的透镜的开发，在性能方面上期望将向数码摄像机的 搭载也放入视野的、低成本且高性能的摄像透镜的开发。在上述各专利文献记载的透镜中， 例如在兼顾成像性能与紧凑性的方面不充分。并且，虽然在专利文献2公开有多种种类的 4片结构的摄像透镜，但不能说对各结构例充分地检讨了最优化条件。另外，本申请发明是专利文献6所记载的发明的利用发明。对专利文献6所记载 的摄像透镜考虑了进一步的小型化和性能的平衡，其结果能够解决本申请发明的课题。发明内容本发明是鉴于这些问题点而作成的，其目的在于，提供一种能够实现总长的短缩 化且实现高的成像性能的摄像透镜、及通过搭载该摄像透镜能够得到高分辨的摄像信号的 摄像装置、以及便携终端设备。基于本发明的摄像透镜，从物侧起依次包括第1透镜，具有正的折射力；第2透 镜，具有负的折射力；第3透镜，具有正的折射力；第4透镜，物侧的面在光轴附近为凹面或 平面，且在光轴附近具有负的折射力。并且，满足以下条件式。其中，R3设为第2透镜的物侧的面的近轴曲率半径、R4设 为第2透镜的像侧的面的近轴曲率半径。0. 3 < I (R4+R3) / (R4-R3) | < 1. 5......(1)在基于本发明的摄像透镜中，在整体上4片的结构中，通过谋求各透镜结构的最 优化来得到对总长的缩短化有利且高的成像性能的透镜系统。尤其通过满足条件式(1)来 谋求第2透镜的结构的最优化。在本发明的摄像透镜中，采用将最靠摄像侧的透镜(第4 透镜)的光轴附近的物侧的面形状设成凹面或平面、且对总长的缩短化有利的结构。而且，通过进一步适当采用并满足以下优选的结构，容易谋求总长的缩短化，并且 谋求更高性能化。优选基于本发明的摄像透镜满足至少1个以下条件式。0. 3 < |f4/f I < 0. 80......(2)0. 4 < fl/f < 1. 1......(3)0. 2 < f3/f <1.6......(4)0. 5 < |f2/f I < 2. 0......(5)20 < vl-v2......(6)其中，将f设为整体的焦距、Π设为第1透镜的焦距、f2设为第2透镜的焦距、f3 设为第3透镜的焦距、f4设为第4透镜的焦距。Vl设为第1透镜对d线的阿贝数、v2设为 第2透镜对d线的阿贝数。并且，在基于本发明的摄像透镜中，优选光阑比第1透镜的像侧的面顶点位置更 靠物侧配置。在基于本发明的摄像透镜中，优选第1透镜、第2透镜、第3透镜及第4透镜各自 的两面均为非球面形状。尤其，优选第4透镜的像侧的面在光轴附近为凹形状、且具有随着朝向周边负的 折射力与光轴附近相比变弱的区域。基于本发明的摄像装置具备基于本发明的摄像透镜、和将该摄像透镜形成的光 学像所对应的摄像信号输出的摄像元件。基于本发明的便携终端设备具备基于本发明的摄像装置、和对该摄像装置所拍 摄的图像进行显示的显示机构。在基于本发明的摄像装置或便携终端设备中，根据由本发明的摄像透镜所得到的 高分辨的光学像，可得到高分辨的摄像信号。根据本发明的摄像透镜，在整体上4片的透镜结构中，由于各透镜的形状得以适 当地最优化等，所以可以实现总长的缩短化且实现高的成像性能。[0032]并且，根据本发明的摄像装置或便携终端设备，由于设成输出对应于由具有上述本发 明的高的成像性能的摄像透镜形成的光学像的摄像信号，所以可以得到高分辨的摄影图像。
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的摄像透镜的第1结构例的图，是对应于 数值实施例1的透镜剖视图。图2是表示摄像透镜的第2结构例的图，是对应于数值实施例2的透镜剖视图。图3是表示摄像透镜的第3结构例的图，是对应于数值实施例3的透镜剖视图。 图4是表示摄像透镜的第4结构例的图，是对应于数值实施例4的透镜剖视图。图5是表示摄像透镜的第5结构例的图，是对应于数值实施例5的透镜剖视图。图6是表示摄像透镜的第6结构例的图，是对应于数值实施例6的透镜剖视图。图7是表示摄像透镜的第7结构例的图，是对应于数值实施例7的透镜剖视图。图8是表示摄像透镜的第8结构例的图，是对应于数值实施例8的透镜剖视图。图9是表示摄像透镜的第9结构例的图，是对应于数值实施例9的透镜剖视图。图10是表示摄像透镜的第10结构例的图，是对应于数值实施例10的透镜剖视 图。图11是表示摄像透镜的第11结构例的图，是对应于数值实施例11的透镜剖视 图。图12是表示实施例1所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图13是表示实施例2所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图14是表示实施例3所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图15是表示实施例4所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图16是表示实施例5所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图17是表示实施例6所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图18是表示实施例7所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图19是表示实施例8所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图20是表示实施例9所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、 (B)表示非点像差、(C)表示畸变。图21是表示实施例10所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像 差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。图22是表示实施例11所涉及的摄像透镜的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示非点像差、(C)表示畸变。图23是表示作为本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的摄像机模块的一结构 例的斜视图。图24是表示作为本发明的一实施方式所涉及的便携终端设备的带摄像机的手机 的一结构例的外观图。图中CG-光学部件，Gl-第1透镜，G2-第2透镜，G3-第3透镜，G4-第4透镜， St-孔径光阑，Ri-从物侧起第i个透镜面的曲率半径，Di-从物侧起第i个与第i+Ι个透 镜面之间的面间隔，Zl-光轴。
具体实施方式
[透镜结构]以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1表示本发明的一实施方式所涉及的摄像透镜的第1结构例。该结构例对应于 后述的第1数值实施例的透镜结构。同样地，将对应于后述的第2 第11数值实施例的透 镜结构的第2 第11结构例的剖面结构示于图2 图11。在图1 图11中，符号Ri表示 将最靠物侧的透镜要素的面作为第1个(将光阑St作为第0个)且随着朝向像侧(成像 侧)依次增加而附加符号的第i个面的曲率半径。符号Di表示第i个面与第i+Ι个面之 间的光轴Zl上的面间隔。本实施方式所涉及的摄像透镜沿光轴Zl从物侧起依次具备光阑St、第1透镜G1、 第2透镜G2、第3透镜G3、第4透镜G4。光阑St是光学性孔径光阑，优选通过在光轴Zl上比第1透镜Gl的像侧的面顶点 位置更靠物侧地配置，而被配置于透镜系统的最靠物侧。在此，“最靠物侧”是指除了例如图 3的结构例在光轴Zl上在第1透镜Gl的物侧的面顶点位置配置光阑St的情况以外、还包 括如其他结构例在第1透镜Gl的物侧的面顶点位置与像侧的面顶点位置之间配置光阑St 的情况。光阑St优选配置于更靠物侧，例如在光轴上在第1透镜Gl的物侧的面顶点位置 与第1透镜Gl的物侧的面的边缘位置E(参照图1)之间配置即可。在该摄像透镜的成像面Simg配置CXD等摄像元件。在第4透镜G4与摄像元件之 间根据透镜安装的摄像机侧的结构可以配置有各种光学部件CG。例如可以配置有摄像面 保护用保护玻璃或红外线截止滤光片等平板状光学部件。此时，作为光学部件CG也可以使 用例如在平板状保护玻璃施加红外线截止滤光片或ND滤光片等具有滤光效果的涂层的部 件。并且，在该摄像透镜中，也可以在第1透镜Gl 第4透镜G4的所有或至少1个透镜面 施加红外线截止滤光片或ND滤光片等具有滤光效果的涂层或防反射的涂层。第1透镜Gl具有正的折射力。优选第1透镜Gl在光轴附近为双凸形状。第2透镜G2具有负的折射力。第2透镜G2可以由在光轴附近为双凹形状(例如 图1的结构例)、物侧为平面的平凹形状(例如图3的结构例)或者凸面朝向物侧的弯月形 状(例如图4的结构例)等透镜构成。第3透镜G3在光轴附近其像侧的面为凸面且具有正的折射力。第3透镜G3的物 侧的面例如在光轴附近为凹面。第4透镜G4的物侧的面在光轴附近为凹面(例如图1、图2的结构例)或平面(例如图3、图4的结构例)、且在光轴附近具有负的折射力。优选第1透镜Gl、第2透镜G2、第3透镜G3、第4透镜G4的各自中至少1面包含 非球面。尤其优选第4透镜G4的像侧的面在光轴附近为凹形状、且具有随着朝向周边负的 折射力与光轴附近相比变弱的区域。并且，优选第4透镜G4的像侧的面是在有效直径内具 有拐点的非球面形状。并且，优选第4透镜G4的像侧面是在有效直径内除光轴中心以外具 有极点的非球面形状。具体地，例如优选第4透镜G4的像侧的面成为如在光轴附近朝像侧 为凹形状而在周边部朝像侧为凸形状的非球面。在此，在尤其设成非球面形状的情况下，第2透镜G2、第3透镜G3及第4透镜G4 在与第1透镜Gl相比下就易成为复杂的形状、并且形状也容易变大。因此，从加工性或制 造成本方面而言，优选第2透镜G2、第3透镜G3及第4透镜G4均由树脂材料构成。优选第 1透镜Gl在重视制造成本的情况下也由树脂材料构成。但是，为了谋求高性能化也可以将 第1透镜Gl由玻璃材料构成。优选该摄像透镜满足以下条件式(1)。其中，R3设为第2透镜G2的物侧的面的近 轴曲率半径、R4设为第2透镜G2的像侧的面的近轴曲率半径。0. 3 < I (R4+R3) / (R4-R3) | < 1. 5......(1)并且优选适当选择性地满足以下条件式。其中，设f为整体的焦距、fl为第1透 镜Gl的焦距、f2为第2透镜G2的焦距、f3为第3透镜G3的焦距、f4为第4透镜G4的焦 距。vl设为第1透镜Gl对d线的阿贝数、v2设为第2透镜G2对d线的阿贝数。0. 3 < |f4/f I < 0. 80......(2)0. 4 < fl/f < 1. 1......(3)0. 2 < f3/f < 1. 6......(4)0. 5 < |f2/f I < 2. 0......(5)20 < vl-v2......(6)[向摄像装置的应用例]图24(A)、(B)作为本实施方式所涉及的便携终端设备的一例，表示带摄像机的手 机。并且图23表示作为本实施方式所涉及的摄像装置的摄像机模块的一结构例。图24(A)、 (B)所示的带摄像机的手机具备上部筐体2A和下部筐体2B，按照两者沿图24(A)的箭头 方向转动自如的方式构成。在下部筐体2B设有操作键21等。在上部筐体2A设有摄像机 部1(图24(B))及显示部(显示机构)22 (24 (A))等。显示部22由LCD (液晶面板)或 EL(Electro-Luminescence)面板等显示面板构成。显示部22被配置于在折叠时成为内面 的侧。在该显示部22除了有关电话功能的各种菜单显示以外还能显示由摄像机部1所拍 摄的图像等。摄像机部1例如配置在上部筐体2A的背面侧。但是设置摄像部1的位置不 限于此。摄像机部1具有例如图23所示的摄像机模块。该摄像机模块如图23所示具备 容纳摄像透镜20的镜筒3、支承镜筒3的支承基板4、在支承基板4上与摄像透镜20的成 像面对应的位置所设置的摄像元件(未图示)。并且，该摄像机模块还具备与支承基板4上 的摄像元件电连接的可挠性基板5、和按照不仅与可挠性基板5电连接且与电话机主体侧 的信号处理电路连接的方式构成的外部连接端子6。这些构成要素一体构成。在摄像机部1中，由摄像透镜20形成的光学像经由摄像元件被转换成电气的摄像信号，该摄像信号被输出到设备主体侧的信号处理电路。作为这种带摄像机的手机中的摄 像透镜20，使用本实施方式所涉及的摄像透镜，从而得到使像差校正充分进行的高分辨的 摄像信号。在电话机主体侧可以根据该摄像信号生成高分辨的图像。另外，本实施方式所涉及的摄像透镜可在使用了 CCD或CMOS等摄像元件的各种摄 像装置或便携终端设备中所适用。本实施方式所涉及的摄像装置或便携终端设备不限于带 摄像机的手机，例如也可以为数码静止摄像机或PDA等。[作用、效果]其次，说明如以上构成的摄像透镜的作用及效果。在本实施方式所涉及的摄像透镜中，在整体上4片的透镜结构中，将各透镜的光 焦度配置从物侧起依次设成正、负、正、负，并适当设定各透镜的面形状，且满足预定的条件 式，从而有利于总长的缩短化并且可得到高成像性能。尤其在该摄像透镜中，在最靠摄像侧 的透镜(第4透镜G4)的光轴附近的物侧的面形状设成凹面或平面的同时，且成为有利于 总长的缩短化和成像性能的结构。而且，第4透镜G4具备负的折射力，从而对确保后截距 有利。如果，第4透镜G4的正的折射力过强，则难以确保充分的后截距。并且，该摄像透镜中，第1透镜Gl、第2透镜G2、第3透镜G3及第4透镜G4的各自 中，在至少1面使用非球面，从而更有利于像差性能的维持。尤其在第4透镜G4中，与第1 透镜G1、第2透镜G2及第3透镜G3相比按视角将光束分离。因此，通过作为最接近摄像元 件的最后透镜面即第4透镜G4的像侧的面被设成在光轴附近朝像侧为凹形状而在周边部 朝像侧为凸形状，从而适当地进行按视角的像差校正，光束向摄像元件的入射角度被控制 为一定角度以下。从而可以减少成像面整个区域的光量不均勻，并且有利于像面弯曲(也 称场曲)或歪曲像差(也称畸变像差)等的校正。通常，在摄像透镜系统中，优选远心性，即主光线对摄像元件的入射角度相对于光 轴接近平行(摄像面的入射角度相对于摄像面的法线接近零)。为了确保该远心性，优选 光阑St配置于尽量靠物侧。另一方面，若光阑St配置于从第1透镜Gl的物侧的透镜面更 向物侧方向远离的位置，则其量会作为光路长度被加上(光阑St与最靠物侧的透镜面之间 的距离)，所以对整体结构的紧凑化方面不利。从而，通过将光阑St配置于在光轴Zl上与 第1透镜Gl的物侧的透镜面顶点位置相同位置、或者配置于第1透镜Gl的物侧的面顶点 位置与像侧的面顶点位置之间，从而可以谋求总长的缩短化的同时确保远心性。在更重视 远心性的确保的情况，在光轴上在第1透镜Gl的物侧的面顶点位置与第1透镜Gl的物侧 的面的边缘位置E(参照图1)之间配置光阑St即可。上述条件式(1)涉及第2透镜G2的形状及折射力。若超过条件式(1)的上限，则 第2透镜G2的折射力变得过弱而对总长的缩短化不利。若低于条件式(1)的下限，则第2 透镜G2的折射力变得过强而难以进行像差校正。为了缩短总长的同时得到更高的成像性能，优选条件式(1)的数值范围如下。
权利要求一种摄像透镜，其特征在于，从物侧起依次具备第1透镜，具有正的折射力；第2透镜，具有负的折射力；第3透镜，具有正的折射力；第4透镜，物侧的面在光轴附近为凹面或平面，且在光轴附近具有负的折射力，并且满足以下条件式0.3＜|(R4+R3)/(R4 R3)|＜1.5……(1)其中，R3第2透镜的物侧的面的近轴曲率半径，R4第2透镜的像侧的面的近轴曲率半径。
2.如权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于， 还满足以下条件式0. 3 < f4/f < 0. 80......(2)其中，f 整体的焦距， f4 第4透镜的焦距。
3.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于， 还满足以下条件式0. 4 < fl/f < 1. 1......(3)其中，Π 第1透镜的焦距。
4.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于， 还满足以下条件式0. 2 < f3/f < 1. 6......(4)其中，f3 第3透镜的焦距。
5.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于， 还满足以下条件式0. 5 < f2/f < 2. 0......(5)其中，f2 第2透镜的焦距。
6.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于， 还满足以下条件式20 < vl-v2......(6)其中，Vl 第1透镜对d线的阿贝数， v2 第2透镜对d线的阿贝数。
7.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，在光轴上比所述第1透镜的像侧的面顶点位置更靠物侧配置有光阑。
8.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，所述第4透镜的像侧的面在光轴附近为凹形状、且具有随着朝向周边负的折射力与光 轴附近相比变弱的区域。
9.如权利要求8所述的摄像透镜，其特征在于，所述第4透镜的像侧的面是在有效直径内具有拐点的非球面形状。
10.如权利要求8所述的摄像透镜，其特征在于，所述第4透镜的像侧的面是在有效直径内除光轴中心以外具有极点的非球面形状。
11.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求1至10中的任意一项所记载的摄像透镜；和 将所述摄像透镜形成的光学像所对应的摄像信号输出的摄像元件。
12.一种便携终端设备，其特征在于，具备 权利要求11所记载的摄像装置；和对所述摄像装置所拍摄的图像进行显示的显示机构。
专利摘要本实用新型提供一种能够实现总长的缩短化且实现高的成像性能的摄像透镜、及通过搭载该摄像透镜能够得到高分辨的摄像信号的摄像装置、以及便携终端设备。该摄像透镜从物侧起依次具备具有正的折射力的第1透镜(G1)、具有负的折射力的第2透镜(G2)、具有正的折射力的第3透镜(G3)、及物侧的面在光轴附近为凹面或平面且具有负的折射力的第4透镜(G4)，并且满足以下条件式，0.3＜|(R4+R3)/(R4-R3)|＜1.5……(1)。其中，R3设为第2透镜(G2)的物侧的面的近轴曲率半径、R4设为第2透镜(G2)的像侧的面的近轴曲率半径。
文档编号G02B13/18GK201765373SQ20102024530
公开日2011年3月16日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年4月26日
发明者谷山实 申请人:富士能株式会社