专利名称：摄像镜头以及摄像装置的制作方法
技术领域：
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以及具备该摄像镜头的摄像装置，特别涉及适合于装入在便携电话机、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的摄像镜头、具备该摄像镜头的摄像装置。
背景技术：
近年来，代替以通话为主体的便携电话机，对便携电话机附加了便携信息终端(PDA)或者个人计算机的功能的、所谓的智能手机(smart phone)得到了普及。智能手机与便携电话机相比一般具有更高性能，因此，用相机拍摄的图像能够在各种各样的应用中被利用。例如，在智能手机中，虽然依然具有打印所拍摄的图像来观赏这样的用途，但是正在附加对图像进行加工然后在游戏中利用，或者在化妆模拟或者衣服的试穿模拟等中利用拍摄图像这样的新的用途。这种在现有技术中并不算一般的摄像图像的利用用途正逐年扩大。一般来说，对于安装在面向高级者开发的便携电话机或智能手机中的摄像镜头，要求能够与近年来高像素化的摄像元件对应的高分辨率的镜头结构。但是，在上述那样的用途中使用的相机中装入的摄像镜头中，与高分辨率相比，小型、视场角宽即广角成为更重要的要素。目前，作为镜头结构而提出了各种结构，其中由3枚透镜构成的摄像镜头能够比较良好地修正各像差而且也适合于小型化，因此在很多相机中被采用。作为由3枚透镜构成的镜头结构，公知由具有正的光焦度的第一透镜、具有负的光焦度的第二透镜、具有正或负的光焦度的第三透镜组成的镜头结构。该镜头结构，由于第二透镜具有负的光焦度，因此，在第一透镜中产生的色像差通过第二透镜被适当地修正，并且还适合于摄像镜头的小型化。但是，在上述镜头结构中，由于第二透镜具有负的光焦度，因此，当试图兼顾摄像镜头的小型化和广角化时，各透镜的光焦度有相对增强的趋势，需要提高透镜的加工精度和组装精度。因此，最近提出了使3枚透镜的光焦度全为正的镜头结构。作为这种3枚结构的摄像镜头，例如已知专利文献I中记载的摄像镜头。在该摄像镜头中，通过在第二透镜以及第三透镜上设置拐点，在修正各像差的同时实现了摄像镜头的小型化和广角化的兼顾。根据上述专利文献I中记载的摄像镜头，可以在以某种程度修正各像差的同时实现摄像镜头的小型化。但是，该摄像镜头整个镜头系统的焦距长，因此光轴上的长度长，不能充分满足近年的对小型化的要求。另外，如上所述，伴随着相机的用途的多样化，对摄像镜头要求进一步的广角化。在专利文献I中记载的摄像镜头具有比以往更宽的视场角，但是为了实现进一步的广角化，自然产生界限。此外，在良好地修正各像差的同时实现小型化和广角化的兼顾，并不是在便携电话机或者智能手机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。专利文献1:日本特开2012-14139号公报
实用新型内容鉴于上述现有技术的问题而提出本实用新型，其目的在于提供一种能够在良好地修正各像差的同时实现小型化和广角化的兼顾的摄像镜头、以及具备该摄像镜头的摄像装置。本实用新型的摄像镜头，从物体侧向像面侧按顺序配置具有正的光焦度的第一透镜、具有正的光焦度的第二透镜、具有正的光焦度的第三透镜而构成。第一透镜具有曲率半径为正的物体侧的面。第二透镜具有曲率半径都为负的物体侧的面以及像面侧的面。第三透镜具有曲率半径都为正的物体侧的面以及像面侧的面。另外，第三透镜的物体侧的面以及像面侧的面分别也是具备拐点的非球面形状。在该结构中，在设整个镜头系统的焦距为f，第一透镜的焦距为fl，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3时，本实用新型的摄像镜头满足以下的条件式(I) (3)。fl<f2(1)1.0<fl/f < 1.5 (2)0.7<f2/f3<l.2 (3)如上所述，在第二透镜具有负的光焦度的3枚结构的摄像镜头中，当试图实现摄像镜头的小型化和广角化的兼顾时，各透镜的光焦度变得比较强，需要提高透镜的加工精度和组装精度。根据本实用新型的摄像镜头，由于全部透镜具有正的光焦度，因此能够在使各透镜的光焦度比较弱的同时增强整个镜头系统的光焦度。因此，可以良好地实现小型化以及广角化的兼顾。另外，由于构成摄像镜头的各透镜的光焦度变得比较弱，因此，各透镜的面形状成为平缓的形状，摄像镜头的加工性和组装性提高。如条件式(I)所示，在本实用新型的摄像镜头中，第二透镜的光焦度比第一透镜的光焦度相对减弱。另外，如条件式(3)所示，在该摄像镜头中，第二透镜的光焦度和第三透镜的光焦度成为相同程度的大小，通过上述第二透镜以及第三透镜进行各像差的修正。在本实用新型的摄像镜头中，第二透镜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，第三透镜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。第三透镜为非球面形状，在物体侧的面以及像面侧的面的各个面上设置了拐点。通过这样的第二透镜以及第三透镜的面形状，良好地修正像面以及各像差，并且适当地抑制从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度。条件式(2)是用于将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内，同时缩短摄像镜头的光轴上的长度(厚度)，实现摄像镜头的小型化的条件。当超过上限值“1.5”时，第一透镜的光焦度相对变弱，因此，出射光瞳的位置向从像面远离的方向移动。因此，容易将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内，并且容易抑制球面像差的发生，然而摄像镜头的小型化变得困难。另外，第二透镜以及第三透镜的光焦度相对增强，因此难以将倍率色像差抑制在良好的范围内。另一方面，当低于下限值“1.0”时，第一透镜的光焦度相对增强，因此出射光瞳的位置向接近像面的方向移动。因此，对于摄像镜头的小型化有利，然而难以将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内。条件式(3)是用于在将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内的同时抑制像面的弯曲的条件。当超过上限值“1.2”时，第三透镜的光焦度增强，难以抑制像面的弯曲，并且难以将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内。另外，由于畸变增大，因此难以获得良好的成像性能。另一方面，当低于下限值“0.7”时，出射光瞳的位置向从像面远离的方向移动，因此对于畸变的修正有利，并且容易将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内。但是，在这种情况下也难以抑制像面的弯曲，难以获得良好的成像性能。在上述结构的摄像镜头中，在设第二透镜以及第三透镜的合成焦距为f23时，满足以下的条件式(4)较为理想。0.02<fl/f23<0.1 (4)条件式(4)是用于将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定范围内，同时将色像差以及像散抑制在理想的范围内，并且实现摄像镜头的小型化的条件。当超过上限值“0.1”时，第一透镜的光焦度相对减弱，因此，出射光瞳的位置向从像面远离的方向移动。因此，容易将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内，并且对于色像差的修正有利，然而像散差增大，难以获得良好的成像性能。另一方面，当低于下限值“0.02”时，第一透镜的光焦度相对增强，因此出射光瞳的位置向接近像面的方向移动。因此，对于摄像镜头的小型化有利，然而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)，难以获得良好的成像性能。另外，难以将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定范围内。在上述结构的摄像镜头中，在设第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r，第三透镜的物体侧的面的曲率半径为R3f时，满足以下的条件式(5)较为理想。-2.0<R2r/R3f < -0.8 (5)条件式(5)是用于将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内，同时将各像差抑制在理想的范围内的条件。当超过上限值“-0.8”时，第三透镜的光焦度相对减弱，因此难以将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内。另外，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)，并且像面向物体侧弯曲，因此难以获得良好的成像性能。另一方面，当低于下限值“_2.0”时，第三透镜的光焦度相对增强，因此容易将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内，另外，也容易抑制像面的弯曲。但是，容易发生复杂的形状的畸变，难以获得良好的成像性能。在上述结构的摄像镜头中，在设从第一透镜的像面侧的面到第二透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D12，从第二透镜的像面侧的面到第三透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D23时，满足以下的条件式(6)较为理想。0.2<D23/D12<1.2 (6)条件式(6)是用于在实现摄像镜头的小型化的同时将各像差抑制在理想的范围内的条件。当超过上限值“1.2”时，像面向物体侧弯曲，并且像散差增大。另外，轴外光的色像差变得修正不足，难以获得良好的成像性能。此外，在这种情况下畸变的修正也变得困难。另一方面，当低于下限值“0.2”时，出射光瞳的位置向接近像面的方向移动，因此对于摄像镜头的小型化有利，但是难以将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内。另外，正方向的畸变增加，难以获得良好的成像性能。在上述结构的摄像镜头中，在设第一透镜的像面侧的面的曲率半径为负，设第一透镜的物体侧的面的曲率半径为Rlf，第一透镜的像面侧的面的曲率半径为Rlr时，满足以下的条件式(7)较为理想。-0.l<Rlf/Rlr<-0.01 (7)条件式(7)是用于将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内，同时将像散以及像面弯曲抑制在理想的范围内，并且实现摄像镜头的小型化的条件。当超过上限值“-0.01”时，出射光瞳的位置向接近像面的方向移动，因此对于摄像镜头的小型化和像散的修正有利，但是难以将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内。另一方面，当低于下限值“-0.1”时，出射光瞳的位置向从像面远离的方向移动，因此容易将从摄像镜头出射的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定的范围内，但是摄像镜头的小型化变得困难。另外，像散差增大并且像面向物体侧弯曲，因此难以获得良好的成像性能。在上述结构的摄像镜头中，理想的是从第一透镜到第三透镜的各透镜由具有大于50的阿贝数的材料形成。通过增大构成摄像镜头的全部透镜的阿贝数，可以抑制色像差的发生。 而且，在上述结构的摄像镜头中，理想的是从第一透镜到第三透镜的各透镜由相同材料形成。通过使形成各透镜的材料相同，摄像镜头的材料成本降低。另外，在像以往那样由多种材料构成摄像镜头的情况下，在其制造中需要多个模具，而由于材料变为I种，能够通过一个模具制造构成摄像镜头的全部透镜。因此，摄像镜头的加工性以及组装性提高，并且实现了模具的维护性的提高以及该维护所需的费用的降低等，能够适当地抑制摄像镜头的制造所需的一系列的成本。另外，本实用新型的摄像装置具备上述结构的摄像镜头；以及大小为1/5英寸(对角长度为3.6_)以下，具有3百万像素以下的分辨率的摄像元件的像面而构成。近年来，伴随着相机的小型化，在该相机中安装的摄像元件中使用小型的摄像元件。通过将上述结构的摄像镜头和小型的摄像元件组合，可以抑制针对摄像镜头的制造时产生的偏心(轴偏离)或倾斜等导致的成像性能的恶化的敏感度、所谓的制造误差灵敏度。另外，可以抑制像面弯曲，并且获得在摄像元件的像面的全部像高中取得了平衡的稳定的成像性能。此外，在像以往那样第二透镜具有负的光焦度的镜头的情况下，上述制造误差灵敏度升高，难以抑制摄像镜头的制造成本。另外，摄像镜头的分辨率的峰值提高，但是在摄像元件的像面的中间像高附近分辨率降低，因此难以获得在全部像高中取得了平衡的稳定的成像性能。因此，通过将上述结构的摄像镜头与大小为1/5英寸以下、具有3百万像素以下的分辨率的摄像元件组合，可以在良好地修正各像差的同时适当地实现摄像镜头的制造成本的抑制。根据本实用新型的摄像镜头，能够提供在良好地修正各像差的同时实现小型化和广角化的兼顾的摄像镜头、以及具备该摄像镜头的摄像装置。
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。图2是表示图1表示的摄像镜头的横像差的像差图。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。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。图5是表示图4表示的摄像镜头的横像差的像差图。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。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。图8是表示图7表示的摄像镜头的横像差的像差图。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。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。图11是表示图10表示的摄像镜头的横像差的像差图。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。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。图14是表示图13表示的摄像镜头的横像差的像差图。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。符号说明LI第一透镜L2第二透镜L3第三透镜10滤光片
具体实施方式
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。图1、图4、图7、图10以及图13分别是表示本实施方式的数值实施例1 5涉及的摄像镜头的概略结构的剖面图。任何一个数值实施例的基本的镜头结构都相同，所以在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。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正的光焦度的第一透镜L1、具有正的光焦度的第二透镜L2、具有正的光焦度的第三透镜L3而构成。上述第一透镜Lf第三透镜L3由具有大于50的阿贝数的材料形成。在第三透镜L3和摄像元件的像面頂之间配置滤光片10。该滤光片10也可以舍去。此外，在本实施方式的摄像镜头中，在第一透镜LI的物体侧的面上设置了孔径光阑。第一透镜LI为物体侧的面的曲率半径Rl为正、像面侧的面的曲率半径R2为负的形状，形成为在光轴X的附近成为双凸透镜的形状。此外，该第一透镜LI的形状不限于本实施方式的形状。第一透镜LI的形状只要是物体侧的面的曲率半径Rl为正的形状即可，也可以形成为上述曲率半径Rl以及上述曲率半径R2都为正的形状、即成为在光轴X的附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。数值实施例1 4是第一透镜LI的形状为在光轴X的附近成为双凸透镜的形状的例子，数值实施例5是第一透镜LI的形状成为在光轴X的附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状的例子。第二透镜L2为物体侧的面的曲率半径R3以及像面侧的面的曲率半径R4都为负的形状，形成为在光轴X的附近将凹面朝向物体侧的弯月透镜的形状。第三透镜L3为物体侧的面的曲率半径R5以及像面侧的面的曲率半径R6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。其中，第三透镜L3为非球面形状，在物体侧的面以及像面侧的面的各个面上设置了拐点。通过第三透镜L3的这种面形状，从摄像镜头出射的光线的对于像面IM的入射角度被适当地抑制在一定的范围内。另外，本实施方式的摄像镜头满足以下的条件式(I) (7)。fl<f2(I)1.0<fl/f < 1.5(2)0.7<f2/f3<l.2(3)0.02<fl/f23<0.1(4)-2.0<R2r/R3f < -0.8(5)0.2〈D23/D12〈1.2(6)-0.l<Rlf/Rlr<-0.01(7)其中，f:整个镜头系统的焦距fl:第一透镜LI的焦距f2:第二透镜L2的焦距f3:第三透镜L3的焦距f23:第二透镜L2以及第三透镜L3的合成焦距Rlf:第一透镜LI的物体侧的面的曲率半径Rlr:第一透镜LI的像面侧的面的曲率半径R2r:第二透镜L2的像面侧的面的曲率半径R3f:第三透镜L3的物体侧的面的曲率半径D12:从第一透镜LI的像面侧的面到第二透镜L2的物体侧的面的光轴上的距离D23:从第二透镜L2的像面侧的面到第三透镜L3的物体侧的面的光轴上的距离此外，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。在本实施方式中，第一透镜Lf第三透镜L3的透镜面全部形成非球面。当设光轴X方向的轴为Z，与光轴X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、A1(1、A12、A14、A16时，通过下式表示在这些透镜面中采用的非球面形状。[数学 式I]
权利要求1.一种摄像镜头，其特征在于， 从物体侧向像面侧按顺序配置具有正的光焦度的第一透镜、具有正的光焦度的第二透镜、具有正的光焦度的第三透镜而构成， 上述第一透镜具有曲率半径为正的物体侧的面， 上述第二透镜具有曲率半径都 为负的物体侧的面以及像面侧的面， 上述第三透镜具有曲率半径都为正，且分别具备拐点的非球面形状的物体侧的面以及像面侧的面， 在设整个镜头系统的焦距为f，上述第一透镜的焦距为Π，上述第二透镜的焦距为f2，上述第三透镜的焦距为f3时，满足:fl<f21.0<fl/f < 1.50.7<f2/f3<l.2。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于， 在设上述第二透镜以及上述第三透镜的合成焦距为f23时，满足:0.02<fl/f23<0.1。
3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 在设上述第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r，上述第三透镜的物体侧的面的曲率半径为R3f时，满足:-2.0<R2r/R3f < -0.8。
4.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 在设从上述第一透镜的像面侧的面到上述第二透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D12，从上述第二透镜的像面侧的面到上述第三透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D23时，满足:0.2<D23/D12<1.2。
5.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 在设上述第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r，上述第三透镜的物体侧的面的曲率半径为R3f，从上述第一透镜的像面侧的面到上述第二透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D12，从上述第二透镜的像面侧的面到上述第三透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D23时，满足:-2.0<R2r/R3f < -0.80.2<D23/D12<1.2。
6.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为负， 在设上述第一透镜的物体侧的面的曲率半径为Rlf，上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为Rlr时，满足:-0.l<Rlf/Rlr<-0.01。
7.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为负， 在设上述第一透镜的物体侧的面的曲率半径为Rlf，上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为Rlr，上述第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r，上述第三透镜的物体侧的面的曲率半径为R3f时，满足:-0.l<Rlf/Rlr<-0.0l-2.0<R2r/R3f < -0.8。
8.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为负， 在设上述第一透镜的物体侧的面的曲率半径为Rlf，上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为Rlr，从上述第一透镜的像面侧的面到上述第二透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D12，从上述第二透镜的像面侧的面到上述第三透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D23时，满足:-0.l<Rlf/Rlr<-0.010.2<D23/D12<1.2。
9.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 从上述第一透镜到上述第三透镜的各透镜具有大于50的阿贝数。
10.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 从上述第一透镜到上述第三透镜的各透镜具有大于50的阿贝数， 在设上述第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r，上述第三透镜的物体侧的面的曲率半径为R3f时，满足:-2.0<R2r/R3f < -0.8。
11.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 从上述第一透镜到上述第三透镜的各透镜具有大于50的阿贝数， 在设从上述第一透镜的像面侧的面到上述第二透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D12，从上述第二透镜的像面侧的面到上述第三透镜的物体侧的面的光轴上的距离为D23时，满足:0.2<D23/D12<1.2。
12.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于， 从上述第一透镜到上述第三透镜的各透镜具有大于50的阿贝数， 上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为负， 在设上述第一透镜的物体侧的面的曲率半径为Rlf，上述第一透镜的像面侧的面的曲率半径为Rlr时，满足:-0.l<Rlf/Rlr<-0.01。
13.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于， 从上述第一透镜到上述第三透镜的各透镜由相同材料形成。
14.一种摄像装置，其特征在于， 具备:权利要求1所述的摄像镜头；以及 大小为1/5英寸以 下，具有3百万像素以下的分辨率的摄像元件的像面。
专利摘要本实用新型提供一种能够在良好地修正各像差的同时实现小型化和广角化的兼顾的摄像镜头以及摄像装置。摄像镜头从物体侧向像面侧按顺序具备具有正的光焦度的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)以及第三透镜(L3)。第一透镜(L1)为在光轴附近将凸面朝向物体侧的形状的透镜。第二透镜(L2)为在光轴附近将凹面朝向物体侧的弯月透镜的形状。第三透镜(L3)为在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。在该结构中，在设整个镜头系统的焦距为f，第一透镜(L1)～第三透镜(L3)的各焦距为f1、f2、f3时，摄像镜头满足以下各条件式f1<f2、1.0<f1/f＜1.5、0.7<f2/f3<1.2。
文档编号G02B13/06GK203084278SQ20132004037
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月24日 优先权日2012年2月28日
发明者久保田洋治, 久保田贤一, 平野整, 栗原一郎, 关根幸男 申请人:株式会社光学逻辑, 康达智株式会社