专利名称：摄像镜头的制作方法
技术领域：
摄像I竞头技术领域[0001]本实用新型涉及在CCD传感器、CMOS传感器等摄像元件上形成被摄体图像的摄像 镜头，涉及适合于装入在便携电话机、便携信息终端等便携设备中内置的相机，数码静物相 机、安防摄像机、车载摄像机、网络摄像机等比较小型的摄像机中的摄像镜头。
背景技术：
[0002]近年来，几乎在所有便携电话机的机型中都内置相机，实现了作为便携电话机的 附加价值的提高。这些相机的性能逐年提高，特别是分辨率的提高令人瞠目。最近，内置具 有可与数码静物相机匹敌的性能的相机的便携电话机也不稀奇。另一方面，将便携电话机 和便携信息终端(PDA)或者个人计算机组合而得的、所谓的智能手机(smart phone)已经出 现，销售数量提高到便携电话机以上。智能手机的特征之一是具有多功能，因此，多是与便 携电话机一起内置相机的便携设备。[0003]对于在这些便携电话机或者智能手机的相机中装入的摄像镜头，强烈要求与摄像 元件的分辨率对应的足够的光学性能以及小型化。以往，通过两枚结构或者三枚结构的摄 像镜头，在确保足够的光学性能同时实现了小型化。但是，随着摄像元件的高像素化，要求 的光学性能提高，通过两枚或者三枚的镜头结构无法充分修正像差，难以确保要求的光学 性能。[0004]另外，作为便携电话机或者智能手机的相机的用法之一，有视频通话或者所谓的 自拍。例如用一只手拿着便携电话机，对自己和朋友一起进行拍摄，或者把景色作为背景拍 摄自己的用法，以年轻人层为中心被广泛使用。在这样的使用方法中，因为拍摄者本人成为 被摄体，所以对于在便携电话机中装入的摄像镜头要求扩大摄像范围、所谓的广角化。再 有，伴随摄像元件的分辨率的提高，从拍摄到的图像中截取出希望的范围的图像来利用的 娱乐方法也正在一般化。在这样的使用方法中，要求比以往更高的摄像镜头的广角化和高 分辨率化。[0005]为解决上述课题，认为由四枚透镜组成的镜头结构是最佳的镜头结构。作为由四 枚透镜组成的镜头结构，例如公知在专利文献I以及专利文献2中记载的摄像镜头。这些 专利文献中记载的摄像镜头，由作为将凹面朝向物体侧的弯月透镜的负的第一透镜、作为 双凸透镜的第二透镜、作为将凹面朝向物体侧的弯月透镜的负的第三透镜、和正的第四透 镜构成。在该结构中，通过把第一透镜作为将凹面朝向物体侧的弯月透镜，实现了摄像镜头 的广角化。另外，通过把第三透镜作为将凹面朝向物体侧的弯月透镜，将入射光线和出射光 线所成的角度(偏角)保持得较小，抑制了各折射面中的像差的发生量。[0006]根据上述专利文献I或者专利文献2中记载的摄像镜头，能够得到比较好的像差。 但是，便携电话机、智能手机的高性能化逐年发展，所需的摄像镜头的小型化程度变得更 高。在上述专利文献I或者专利文献2中记载的镜头结构中，难以应对这样的要求，在兼顾 摄像镜头的小型化和良好的像差修正的同时实现广角化。[0007]此外，这样的课题不是在便携电话机、智能手机等小型的便携设备中装入的摄像镜头所特有的课题，在数码静物相机、便携信息终端、安防摄像机、车载摄像机、网络摄像机等比较小型的摄像机中装入的摄像镜头中也是共同的课题。[0008]专利文献1:日本特开2004 - 361934号公报[0009]专利文献2 :日本特开2005 — 31638号公报实用新型内容[0010]鉴于上述那样的现有技术的问题做出本实用新型，其目的是提供一种小型而且能够良好地修正像差，视场角比较宽的摄像镜头。[0011]为解决上述课题，本实用新型的摄像镜头，从物体侧向像面侧依次配置具有负的光焦度的第一透镜、具有正的光焦度的第二透镜、具有负的光焦度的第三透镜和具有正的光焦度的第四透镜而构成。第一透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为正的形状，第二透镜形成为物体侧的面的曲率半径为正的形状。另外，第三透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为负的形状，第四透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为正的形状。在该结构中，本实用新型的摄像镜头，在设第一透镜的焦距为H、第二透镜的焦距为f2时满足以下条件式(I)。[0012]- O. 6<f2/f 1< - O.1(I)[0013]一般，为了实现摄像镜头的广角化，需要缩短该摄像镜头的焦距。但是，当缩短摄像镜头的焦距时，后焦距缩短，难于确保用于在摄像镜头和摄像元件之间配置的红外线截止滤光片或者保护玻璃等插入物的空间。因此，本实用新型的摄像镜头中，通过把第一透镜做成具有负的光焦度的透镜来实现广角化，并且，通过将其形状形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为正的形状、即形成在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状，实现了后焦距的确保和摄像镜头的小型化的兼顾。通过使第一透镜的形状在光轴附近成为弯月透镜，主点的位置位于像面侧， 能够兼顾摄像镜头的小型化和足够的后焦距的确保。[0014]条件式(I)是用于实现摄像镜头的广角化并且良好地修正色像差以及像散的条件。若超过上限值“一 O. 1”，因为与第二透镜的光焦度相比，第一透镜的光焦度相对变弱， 所以轴上的色像差变得修正不足(相对于基准波长的焦点位置，短波长的焦点位置向物体侧移动)，同时像散差增大，难于得到良好的成像性能。另外，因为第一透镜的负的光焦度变弱，所以难于实现摄像镜头的广角化以及确保后焦距。另一方面，若低于下限值“一 O. 6”，因为与第二透镜的光焦度相比，第一透镜的光焦度相对变强，所以对于广角化有利，但是轴上的色像差变得修正过剩(相对于基准波长的焦点位置，短波长的焦点位置向像面侧移动)。 另外，像散中特别是弧矢像面向像面侧弯曲，像面弯曲变得修正过剩。也容易发生由于轴外光线导致的内方彗差，难于得到良好的成像性能。[0015]在上述结构的摄像镜头中，当设整个镜头系统的焦距为f、第一透镜的物体侧的面的曲率半径为Rlf时，满足下面的条件式(2)则较为理想。[0016]0<f/Rlf<2. O(2)[0017]条件式(2)是用于实现摄像镜头的小型化，同时良好地修正畸变以及像面弯曲的条件。若超过上限值“2. 0”，虽然对于摄像镜头的小型化以及畸变的修正有利，但是因为成像面向物体侧弯曲，所以难于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“0”，摄像镜头的小型化困难，同时负的畸变增大，难于得到良好的成像性能。[0018]在上述结构的摄像镜头中，当设整个镜头系统的焦距为f、第二透镜的物体侧的面的曲率半径为R2f时，满足下面的条件式(3)则较为理想。[0019]O. 15<R2f/f<0. 35(3)[0020]条件式(3)是用于实现摄像镜头的小型化，同时良好地修正彗差以及色像差的条件。若超过上限值“O. 35”，因为第二透镜的光焦度变弱，所以轴上的色像差变得修正过剩， 同时轴外的倍率色像差变得修正不足(相对于基准波长的成像点，短波长的成像点向接近光轴的方向移动)。另外，容易发生由于轴外光线引起的外方彗差，难于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“O. 15”，虽然对于摄像镜头的小型化有利，但是容易发生由于轴外光线引起的内方彗差，难于得到良好的成像性能。[0021]在上述结构的摄像镜头中，当设第四透镜的焦距为f4时，满足下面的条件式(4) 则较为理想。[0022]O. 7<f2/f4<l. O(4)[0023]在使用CCD传感器或者CMOS传感器等摄像元件的情况下，需要尽可能缩小向摄像元件的主光线入射角度(Chief Ray Angle)。当该主光线入射角度变大时，因为在图像周边部实质的孔径效率降低，所以周边光量由于阴影(Shading)现象而降低。条件式(4)是用 于抑制该主光线入射角度，同时良好地修正像面弯曲以及畸变的条件。[0024]若超过上限值“1.0”，因为相对于第二透镜的光焦度，第四透镜的光焦度变强，所以相对于整个镜头系统的焦距，后焦距变长，摄像镜头的小型化困难。另外，像散中弧矢像面向像面侧弯曲，像散差或者畸变增大。因此难于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“O. 7”，虽然对于摄像镜头的小型化有利，但是因为相对于整个镜头系统的焦距，后焦距缩短，所以难于确保用于配置红外线截止滤光片或者保护玻璃等插入物的空间。另外， 成像面的周边部向物体侧弯曲，同时畸变增大，难于得到良好的成像性能。[0025]在上述结构的摄像镜头中，当设第三透镜的焦距为f3、第四透镜的焦距为f4时， 满足下面的条件式(5)则较为理想。[0026]O. 7<|f3/f4|<l. O(5)[0027]条件式(5)是用于更好地修正色像差以及畸变的条件。若超过上限值“1. 0”，因为相对于第四透镜的正的光焦度，第三透镜的负的光焦度相对变弱，所以轴外的倍率色像差变得修正不足，同时像散中弧矢像面向物体侧弯曲，难于得到良好的成像性能。另一方面， 若低于下限值“O. 7”，因为第三透镜的负的光焦度相对变强，所以轴外的倍率色像差变得修正过剩(相对于基准波长的成像点，短波长的成像点向从光轴远离的方向移动)，同时成像面向像面侧弯曲。另外，正的畸变增大，难于得到良好的成像性能。[0028]在上述结构的摄像镜头中，当设第三透镜的像面侧的面的曲率半径为R3r、第四透镜的物体侧的面的曲率半径为R4f时，满足下面的条件式(6)则较为理想。[0029]- 2. 0<R3r/R4f< - O. 5(6)[0030]条件式(6)是用于抑制主光线对于摄像元件的入射角度，同时良好地修正色像差的条件。若超过上限值“一 O. 5”，第三透镜以及第四透镜的光焦度一起变弱，轴上的色像差变得修正不足。因此，难于得到良好的成像性能。另外，主光线入射角度变大，容易发生由于阴影现象引起的周边光量的降低。另一方面，若低于下限值“一 2.0”，虽然容易抑制主光线对于摄像元件的入射角度，但是轴上的色像差以及轴外的倍率色像差变得修正过剩。因此，在该种情况下也难于得到良好的成像性能。[0031]进而，在上述结构的摄像镜头中，为了更好地修正色像差，满足下面的条件式(6A) 则较为理想。[0032]—1. 8<R3r/R4f< — O. 8(6A)[0033]根据本实用新型的摄像镜头，能够提供兼顾摄像镜头的小型化和良好的像差修正的、视场角较宽的摄像镜头。
[0034]图1是关于本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例1涉及的摄像镜头的概略结构的剖面图。[0035]图2是表示图1表示的摄像镜头的横像差的像差图。[0036]图3是表示图1表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。[0037]图4是关于本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例2涉及的摄像镜头的概略结构的剖面图。[0038]图5是表示图4表示的摄像镜头的横像差的像差图。[0039]图6是表示图4表示的摄像镜头的球面像差、像散、 畸变的像差图。[0040]图7是关于本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例3涉及的摄像镜头的概略结构的剖面图。[0041]图8是表示图7表示的摄像镜头的横像差的像差图。[0042]图9是表示图7表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。[0043]图10是关于本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例4涉及的摄像镜头的概略结构的剖面图。[0044]图11是表示图10表示的摄像镜头的横像差的像差图。[0045]图12是表示图10表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。[0046]图13是关于本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例5涉及的摄像镜头的概略结构的剖面图。[0047]图14是表示图13表示的摄像镜头的横像差的像差图。[0048]图15是表示图13表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。[0049]符号说明[0050]ST孔径光阑[0051]LI第一透镜[0052]L2第二透镜[0053]L3第三透镜[0054]L4第四透镜[0055]10滤光片具体实施方式
[0056]下面参照附图详细说明将本实用新型具体化的一个实施方式。[0057]图1、图4、图7、图10、图13分别是表示本实施方式的数值实施例1 5所涉及的摄像镜头的概略结构的剖面图。因为任何一个数值实施例的基本的镜头结构都相同，所以这里参照数值实施例1的概略剖面图，说明本实施方式的摄像镜头的镜头结构。[0058]如图1所示，本实施方式的摄像镜头，从物体侧向像面侧依次配置具有负的光焦度的第一透镜L1、孔径光阑ST、具有正的光焦度的第二透镜L2、具有负的光焦度的第三透镜L3、和具有正的光焦度的第四透镜L4而构成。在第四透镜L4和像面IM之间配置滤光片 10。该滤光片10也可以舍去。[0059]在上述结构的摄像镜头中，第一透镜LI是物体侧的面的曲率半径Rl以及像面侧的面的曲率半径R2都为正的形状，形成为在光轴X的附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。[0060]第二透镜L2是物体侧的面的曲率半径R4以及像面侧的面的曲率半径R5都为正的形状，形成为在光轴X的附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。此外，该第二透镜L2 的形状不限于成为该弯月透镜的形状。第二透镜L2的形状只要是物体侧的面的曲率半径 R4为正的形状即可。例如，也可以形成为物体侧的面的曲率半径R4为正、像面侧的面的曲率半径R5为负的形状，即在光轴X的附近成为双凸透镜的形状。或者也可以在第二透镜L2 的像面侧的面中采用非球面，使第二透镜L2在光轴X附近成为双凸透镜，作为整体形成为弯月那样的形状。在这种情况下，第二透镜L2的像面侧的面中存在拐点。数值实施例1、2 以及4的摄像镜头是第二透镜L2在光轴X的附近成为将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状的例子，数值实施例3以及5是第二透镜L2在光轴X的附近成为双凸透镜的形状的例子。[0061]第三透镜L3是物体侧的面的曲率半径R6以及像面侧的面的曲率半径R7都为负的形状，形成为在光轴X的附近成为将凹面朝向物体侧的弯月透镜的形状。第四透镜L4是物体侧的面的曲率半径R8以及像面侧的面的曲率半径R9都为正的形状，形成为在光轴X 的附近成为将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。另外，该第四透镜L4的物体侧的面以及像面侧的面，形成为在光轴X的附近在物体侧是凸形状而且在周边部在物体 侧成为凹形状的非球面形状。通过第四透镜L4的这样的形状，能够合适地抑制从摄像镜头射出的光线对于像面頂的入射角度。[0062]本实施方式的摄像镜头满足以下表示的条件式(I) (5)。因此，通过本实施方式的摄像镜头，能够兼顾摄像镜头的小型化和良好的像差修正。[0063]—O. 6<f2/fl< — O.1(I)[0064]0<f/Rlf<2.O(2)[0065]O. 15<R2f/f<0.35(3)[0066]O. 7<f2/f4<l. 0(4)[0067]0. 7<|f3/f4|<l.0(5)[0068]-2. 0<R3r/R4f< — 0. 5(6)[0069]其中，[0070]f :整个镜头系统的焦距[0071]fl :第一透镜LI的焦距[0072]f2 :第二透镜L2的焦距[0073]f3 :第三透镜L3的焦距[0074]f4 :第四透镜L4的焦距[0075]Rlf :第一透镜LI的物体侧的面的曲率半径[0076]R2f :第二透镜L2的物体侧的面的曲率半径[0077]R3r :第三透镜L3的像面侧的面的曲率半径[0078]R4f :第四透镜L4的物体侧的面的曲率半径[0079]本实施方式的摄像镜头，为了更好地修正色像差，还满足下面的条件式(6A)。[0080]—1. 8<R3r/R4f< — O. 8(6A)[0081]此外，不必满足上述各条件式的全部，通过单独地分别满足上述各条件式，能够分别得到与各条件式对应的作用效果。[0082]在本实施方式中，各透镜的透镜面形成非球面。在这些透镜面中采用的非球面形状，当设光轴方向的轴为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、 Ag λ Ag λ A:。、Α 2、Α14、A^g 时，通过下式表 ο[0083][数学式I][0084]
权利要求1.一种摄像镜头，其特征在于，从物体侧向像面侧依次配置具有负的光焦度的第一透镜、具有正的光焦度的第二透镜、具有负的光焦度的第三透镜和具有正的光焦度的第四透镜而构成，上述第一透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为正的形状，上述第二透镜形成为物体侧的面的曲率半径为正的形状，上述第三透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为负的形状，上述第四透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为正的形状，在设上述第一透镜的焦距为H、上述第二透镜的焦距为f2时，满足—O. 6<f2/fl< — O.1。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，在设整个镜头系统的焦距为f、上述第一透镜的物体侧的面的曲率半径为Rlf时，满足0<f/Rlf < 2. O。
3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，在设整个镜头系统的焦距为f、上述第二透镜的物体侧的面的曲率半径为R2f时，满足O.15<R2f/f < O. 35。
4.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，在设上述第四透镜的焦距为f4时，满足O. 7<f2/f4<l. O。
5.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，在设上述第三透镜的焦距为f3、上述第四透镜的焦距为f4时，满足O.7<|f3/f4|<l. O。
6.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，在设上述第三透镜的像面侧的面的曲率半径为R3r、上述第四透镜的物体侧的面的曲率半径为R4f时，满足-2. 0<R3r/R4f < — O. 5。
专利摘要本实用新型提供一种小型而且能够良好地修正像差、视场角较宽的摄像镜头。为实现该目的，从物体侧起依次配置在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月形状的负的第一透镜(L1)、同样在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月形状的正的第二透镜(L2)、在光轴附近将凹面朝向物体侧的弯月形状的负的第三透镜(L3)、和在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月形状的正的第四透镜(L4)来构成摄像镜头。在该结构中，在设第一透镜(L1)的焦距为f1、第二透镜(L2)的焦距为f2时，摄像镜头满足以下条件式－0.6<f2/f1<－0.1。
文档编号G02B13/00GK202837658SQ20122052688
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月15日 优先权日2011年10月28日
发明者久保田洋治, 久保田贤一, 平野整, 米泽友浩 申请人:株式会社光学逻辑, 康达智株式会社