摄像镜头的制作方法
【专利摘要】以低成本提供广角、各像差被良好校正、与充分的明亮度对应、为5枚构成且小型、低背的摄像镜头。在固体摄像元件上形成被摄体的像的摄像镜头，从物体侧朝向像面侧依次由孔径光阑、凸面朝向物体侧且具有正光焦度的第1透镜、凹面朝向像面侧且具有负光焦度的第2透镜、在双面形成非球面且具有正或负的光焦度的第3透镜、凸面朝向像面侧且具有正光焦度的第4透镜和在光轴附近凹面朝向像面侧且具有负光焦度的双面为非球面的第5透镜构成，全部透镜由塑料材料构成，满足以下条件式：2.0＜r7/r8＜5.0、-1.35＜f4/f5＜-0.8、TLA/2ih＜0.80、1.50＜Nd＜1.65。
【专利说明】摄像I竞头
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种在小型的摄像装置中使用的c⑶传感器或C-M0S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、低背化日益发展的智 能手机或便携电话机以及PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助理）或游戏机、 PC等信息终端设备、以及附加有相机功能的家电产品等所搭载的摄像装置中内置的摄像镜 头。
【背景技术】
[0002] 近年来，在众多信息终端设备搭载相机功能的情况较为普遍。此外，还出现了带相 机的家电产品，例如通过使智能手机与家电产品通信，从外出地也可以通过搭载于设备的 相机而随时观察家里的情况。由此认为，使信息终端设备或家电产品融合相机功能而提高 消费者的便利性的商品开发在今后也会日益发展。这种设备所搭载的相机的性能当然要求 具备与高像素化对应的高分辨率，除了要求是小型、低背且明亮的镜头系统之外，还要求与 宽视场角对应。
[0003] 但是，为了获得低背、宽视场角、进而明亮的摄像镜头，难以进行画面周边部的像 差校正，难以在整个画面确保良好的光学性能。虽然通过使透镜材料采用玻璃材料可以在 一定程度上解决这些问题，但玻璃材料无法用于大量生产，从而在以低成本大量提供方面 存在问题。
[0004] 以往，作为与宽视场角对应、实现高性能化的摄像镜头，例如已知有以下的专利文 献1、2这样的摄像镜头。
[0005] 在专利文献1中公开了具备从物体侧朝向像面侧依次配置的如下透镜的摄像镜 头：具有正的光焦度且由双凸透镜构成的第1透镜；具有负的光焦度、像面侧的透镜面为凹 面的第2透镜；具有正的光焦度、像面侧的透镜面为凸面的由弯月形透镜构成的第3透镜； 以及具有负的光焦度、两个透镜面为非球面形状、像面侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4 透镜。
[0006] 此外，在专利文献2中公开了从物体侧依次由正的第1透镜、正的第2透镜、负的 第3透镜、正的第4透镜、负的第5透镜构成、实现了小型化及各像差的良好校正的摄像镜 头。
[0007] 在先技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :JP特开2010-271541号公报
[0010] 专利文献2 :JP特开2010-026434号公报 实用新型内容
[0011] 上述专利文献1所记载的摄像镜头，光学全长为5. 4mm左右，实现了比较低背化。 但是，由于是4枚构成，因此像差校正不足。此外，最大视场角为70°?75°左右，虽然实 现了比较广角化，但难以与近年来更加广角化的要求对应。进而，F值为2. 8左右，难以与 近年来要求的明亮的镜头系统对应。
[0012] 上述专利文献2所记载的摄像镜头，光学全长为7. 8_左右，长于摄像元件的有效 摄像面的对角线的长度，是不利于低背化的构成。作为5枚构成而良好地校正了各像差，并 且实现了 F值为2. 0?2. 5左右的明亮的镜头系统，但最大视场角为62°左右，在与更加广 角化对应方面存在问题。
[0013] 由此，在现有技术中难以在与高分辨率、小型化、低背化对应的同时满足广角化的 要求。
[0014] 本实用新型鉴于上述问题而完成，其目的在于以低成本提供一种广角、各像差被 良好地校正、与充分的明亮度对应、为5枚构成并且小型、低背的摄像镜头。
[0015] 另外，在此所说的低背是指光学全长比摄像元件的有效摄像面的对角线的长度短 的程度，广角是指全视场角为70°以上的程度。
[0016] 本实用新型的摄像镜头是在固体摄像元件上形成被摄体的像的摄像镜头，从物体 侧朝向像面侧依次由以下部分构成：孔径光阑；第1透镜，凸面朝向物体侧且具有正的光焦 度；第2透镜，凹面朝向像面侧且具有负的光焦度；第3透镜，双面为非球面，具有正或负的 光焦度；第4透镜，凸面朝向像面侧且具有正的光焦度；和第5透镜，在光轴附近凹面朝向 像面侧，具有负的光焦度，双面为非球面，全部的透镜由塑料材料构成，满足以下的条件式 ⑴?⑷。
[0017] (1)2. 0 < r7/r8 < 5. 0
[0018] (2)-1. 35 < f4/f5 < -〇. 8
[0019] (3)TLA/2ih < 0. 80
[0020] (4) 1. 50 < Nd < 1. 65
[0021] 其中，
[0022] r7 :第4透镜的物体侧的面的曲率半径
[0023] r8 :第4透镜的像面侧的面的曲率半径
[0024] f4:第4透镜的焦距
[0025] f5:第5透镜的焦距
[0026] TLA:拆下了滤光片类时的从位于最靠物体侧的光学元件的物体侧的面到像面为 止的光轴上的距离（光学全长）
[0027] ih :最大像 1?
[0028] Nd :第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜及第5透镜的d线的折射率
[0029] 上述构成的摄像镜头为光焦度排列接近远摄型的构成，因此实现了光学全长的缩 短。第2透镜良好地校正了在正的光焦度的第1透镜产生的球面像差及色像差。此外，双面 为非球面且具有弱的正或负的光焦度的第3透镜将轴上色像差及高次的球面像差、彗差抑 制得较小。通过强的正光焦度的第4透镜维持低背化并且进行像散及场曲的校正。进而， 负光焦度的第5透镜对在第4透镜产生的球面像差进行校正，并且良好地校正场曲。
[0030] 条件式（1)用于将第4透镜的近轴处的形状规定在适当的范围。超过条件式（1) 的上限值时，第4透镜的正光焦度变得过强，因此难以进行球面像差的校正。另一方面，低 于条件式（1)的下限值时，第4透镜的光焦度变得过弱，因此难以进行像散及场曲的校正。
[0031] 关于条件式（1)，以下的条件式（la)是更为优选的范围。
[0032] (la) 2. 5 < r7/r8 < 4. 5
[0033] 条件式（2)用于将第4透镜与第5透镜的光焦度的关系规定在适当的范围。通过 规定在条件式（2)的范围内，能够良好地校正色像差及场曲。
[0034] 关于条件式（2)，以下的条件式（2a)是更为优选的范围。
[0035] (2a)-1. 25 < f4/f5 < -〇. 9
[0036] 条件式（3)规定光学全长与最大像高的关系，是用于实现低背化的条件。超过条 件式（3)的上限值时，光学全长增大，难以实现低背化。
[0037] 关于条件式（3)，以下的条件式（3a)是更为优选的范围。
[0038] (3a)TLA/2ih < 0. 78
[0039] 条件式（4)规定了构成摄像镜头的各个透镜的折射率。通过规定在条件式（4)的 范围内，能够提供低成本且性能良好的摄像镜头。
[0040] 此外，本实用新型的第5透镜优选在光轴附近为双凹形状、或在光轴附近为凸面 朝向物体侧的弯月形形状。在光轴附近采用双凹形状时，能够将正的光焦度设定得较强而 容易通过第5透镜校正在第4透镜产生的像差，因此成为更有利于低背化的构成。此外，若 在光轴附近为凸面朝向物体侧的弯月形形状，则能够更适当地校正场曲。
[0041] 此外，本实用新型的摄像镜头优选满足以下的条件式（5)。
[0042] (5)0. 7 < ih/f < 1. 0
[0043] 其中，
[0044] ih :最大像 1?
[0045] f :整个摄像镜头系统的焦距
[0046] 条件式（5)用于将最大像高与整个摄像镜头系统的焦距的关系规定在适当的范 围。超过条件式（5)的上限值时，虽然有利于低背化，但视场角变得过宽，因此难以校正尤 其是画面周边部的各像差。另一方面，低于条件式（5)的下限值时，焦距变得过长，难以实 现低背化。
[0047] 此外，本实用新型的摄像镜头优选满足以下的条件式（6)、（7)。
[0048] (6)0. 9 < TLA/f < 1. 45
[0049] (7)0. 24 < bf/f < 0. 41
[0050] 其中，
[0051] TLA:拆下了滤光片类时的从位于最靠物体侧的光学元件的物体侧的面到像面为 止的光轴上的距离（光学全长）
[0052] bf:拆下了滤光片类时的从第5透镜的像面侧的面到像面为止的光轴上的距离 (后焦距）
[0053] f :整个摄像镜头系统的焦距
[0054] 条件式（6)用于将光学全长与整个摄像镜头系统的焦距的关系规定在适当的范 围。超过条件式（6)的上限值时，光学全长变得过长，因此难以实现低背化。另一方面，低 于条件式（6)的下限值时，光学全长变得过短，虽然有利于低背化，但各像差的校正变得困 难，并且制造时的误差灵敏度上升，因此不优选。
[0055] 另外，关于条件式（6)，以下的条件式（6a)是更为优选的范围。
[0056] (6a) 1. 0 < TLA/f < 1. 30
[0057] 条件式（7)用于将后焦距与整个摄像镜头系统的焦距的关系规定在适当的范围。 通过设定在条件式（7)的范围内，能够确保配置红外截止滤光片等滤光片的空间。
[0058] 另外，关于条件式（7)，以下的条件式（7a)是更为优选的范围。
[0059] (7a) 0. 27 < bf/f < 0. 38
[0060] 此外，本实用新型的摄像镜头优选满足以下的条件式（8)。
[0061] (8)f4 < Π
[0062] 其中，
[0063] Π :第1透镜的焦距
[0064] f4:第4透镜的焦距
[0065] 条件式（8)用于规定第1透镜与第4透镜的光焦度的大小的关系。
[0066] 在本实用新型的摄像镜头中，通过具有正的光焦度的第1透镜和第4透镜来实现 低背化，而如条件式（8)所示，通过将第4透镜的光焦度设定得比第1透镜的光焦度大，能 够更加低背化。
[0067] 此外，本实用新型的摄像镜头优选满足以下的条件式（9)。
[0068] (9)0. 50 < r4/f < 1. 0
[0069] 其中，
[0070] r4 :第2透镜的像面侧的面的曲率半径 [0071] f :整个摄像镜头系统的焦距
[0072] 条件式（9)用于将第2透镜的像面侧的面的曲率半径与整个摄像镜头系统的焦距 的关系规定在适当的范围。超过条件式（9)的上限值时，第2透镜的像面侧的面的负光焦 度变得过弱，因此色像差的校正容易变得不足。另一方面，低于条件式（9)的下限值时，第 2透镜的像面侧的面的负光焦度变得过强，该透镜面的误差灵敏度上升，因此难以在维持稳 定的性能的同时进行大量生产。
[0073] 另外，关于条件式（9)，以下的条件式（9a)是更为优选的范围。
[0074] (9a) 0. 55 < r4/f < 0. 90
[0075] 通过本实用新型，能够以低成本提供一种广角、各像差被良好地校正、与充分的明 亮度对应、为5枚构成并且小型、低背的摄像镜头。
【专利附图】
【附图说明】
[0076] 图1是表示实施例1的摄像镜头的概略构成的图。
[0077] 图2是表示实施例1的摄像镜头的球面像差的图。
[0078] 图3是表示实施例1的摄像镜头的像散的图。
[0079] 图4是表示实施例1的摄像镜头的畸变的图。
[0080] 图5是表示实施例2的摄像镜头的概略构成的图。
[0081] 图6是表示实施例2的摄像镜头的球面像差的图。
[0082] 图7是表示实施例2的摄像镜头的像散的图。
[0083] 图8是表示实施例2的摄像镜头的畸变的图。
[0084] 图9是表示实施例3的摄像镜头的概略构成的图。
[0085] 图10是表示实施例3的摄像镜头的球面像差的图。
[0086] 图11是表示实施例3的摄像镜头的像散的图。
[0087] 图12是表示实施例3的摄像镜头的畸变的图。
[0088] 图13是表示实施例4的摄像镜头的概略构成的图。
[0089] 图14是表示实施例4的摄像镜头的球面像差的图。
[0090] 图15是表示实施例4的摄像镜头的像散的图。
[0091] 图16是表示实施例4的摄像镜头的畸变的图。
[0092] 图17是表示实施例5的摄像镜头的概略构成的图。
[0093] 图18是表示实施例5的摄像镜头的球面像差的图。
[0094] 图19是表示实施例5的摄像镜头的像散的图。
[0095] 图20是表示实施例5的摄像镜头的畸变的图。
[0096] 图21是表示实施例6的摄像镜头的概略构成的图。
[0097] 图22是表示实施例6的摄像镜头的球面像差的图。
[0098] 图23是表示实施例6的摄像镜头的像散的图。
[0099] 图24是表示实施例6的摄像镜头的畸变的图。 [0100] 图25是表示实施例7的摄像镜头的概略构成的图。
[0101] 图26是表示实施例7的摄像镜头的球面像差的图。
[0102] 图27是表示实施例7的摄像镜头的像散的图。
[0103] 图28是表示实施例7的摄像镜头的畸变的图。
[0104] 图29是表示实施例8的摄像镜头的概略构成的图。
[0105] 图30是表示实施例8的摄像镜头的球面像差的图。 [0106] 图31是表示实施例8的摄像镜头的像散的图。 [0107] 图32是表示实施例8的摄像镜头的畸变的图。
[0108] 图33是表示实施例9的摄像镜头的概略构成的图。
[0109] 图34是表示实施例9的摄像镜头的球面像差的图。
[0110] 图35是表示实施例9的摄像镜头的像散的图。
[0111] 图36是表示实施例9的摄像镜头的畸变的图。
[0112] 符号说明
[0113] ST孔径光阑
[0114] L1第1透镜
[0115] L2第2透镜
[0116] L3第3透镜
[0117] L4第4透镜
[0118] L5第5透镜
[0119] IR滤光片
[0120] Μ 像面
[0121] ih 最大像 1?
【具体实施方式】
[0122] 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5、图9、图 13、图17、图21、图25、图29及图33分别表示本实施方式的实施例1?9的摄像镜头的概 略构成图。基本的透镜构成均相同，因此在此主要参照实施例1的概略构成图对本实施方 式的摄像镜头构成进行说明。
[0123] 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以下部分构成： 孔径光阑ST、凸面朝向物体侧且具有正的光焦度的第1透镜L1、凹面朝向像面侧且具有负 的光焦度的第2透镜L2、双面为非球面且具有正或负的光焦度的第3透镜L3、凸面朝向像 面侧且具有正的光焦度的第4透镜L4、以及在光轴附近凹面朝向像面侧且具有负的光焦度 的双面为非球面的第5透镜L5。此外，全部的透镜由塑料材料构成。另外，孔径光阑ST的 位置配置成比第1透镜L1的物体侧的面顶点靠向像面IM侧。
[0124] 此外，在第5透镜L5和像面頂之间配置有平行平面板的滤光片IR。另外，该滤光 片IR可以省略。根据滤光片IR的厚度不同，光学系统的成像位置发生变化，因此本实用新 型的光学全长TLA及后焦距bf被定义为除去了滤光片IR时的距离。
[0125] 在上述5枚构成的摄像镜头中，第1透镜L1是物体侧的面及像面侧的面均由凸面 形成的透镜，第2透镜L2是像面侧的面及物体侧的面均由凹面形成的透镜，第3透镜L3是 在光轴X的附近物体侧的面为凸面的弯月形形状且双面为非球面的透镜，第4透镜L4是凸 面朝向像面侧的弯月形形状的透镜，第5透镜L5是在光轴X的附近像面侧的面及物体侧的 面均由凹面形成且双面为非球面的透镜。
[0126] 上述构成的摄像镜头由于是光焦度排列接近远摄型的构成，因此实现了光学全长 的缩短。
[0127] 第1透镜L1通过使物体侧的面的曲率半径为比像面侧的面的曲率半径小的值，而 抑制了球面像差的产生。另外，第1透镜L1的形状不限于双凸形状，也可以像例如实施例 2、6、7及8那样是像面侧为凹面的弯月形形状。
[0128] 第2透镜L2良好地校正在正光焦度的第1透镜L1产生的球面像差及色像差。另 夕卜，第2透镜L2的形状不限于双凹形状，也可以像例如实施例2、实施例4?9那样是弯月 形形状。
[0129] 第3透镜L3是具有摄像镜头中最弱的正或负的光焦度且双面为非球面的透镜，形 成为在光轴X的附近凸面朝向物体侧的弯月形形状。此外，通过在双面形成的非球面的效 果，抑制了轴上色像差及高次的球面像差、彗差。另外，第3透镜L3的光焦度及非球面形状 根据比第3透镜L3靠物体侧配置的透镜组的光焦度及形状而变化。即，例如在实施例1? 6及实施例9中，是第1透镜L1和第2透镜L2的正的合成光焦度相对于整个系统的焦距 为1. 0?1. 5倍左右而设定得比较强的例子，此时，第3透镜L3为弱的正或负的光焦度，双 面均为在周边部向物体侧变化的非球面形状。另一方面，在实施例7、8中，是第1透镜L1 和第2透镜L2的正的合成光焦度相对于整个系统的焦距为2. 0倍以上而设定得比较弱的 例子，此时，第3透镜L3为正的光焦度，双面均为在周边部向像面侧变化的非球面形状。另 夕卜，关于第3透镜L3的光轴X的附近处的形状，不限于弯月形形状，也可以像例如实施例9 那样是双凸形状。
[0130] 第4透镜L4是具有比第1透镜L1强的正光焦度的透镜，在实现低背化的同时进行 像散及场曲的校正。此外，在双面形成有适当的非球面，有助于尤其是周边部的像差校正。
[0131] 第5透镜L5是在光轴X的附近为双凹形状且双面为非球面形状的透镜，校正在第 4透镜L4产生的球面像差，并且良好地校正场曲。此外，通过使像面侧的面为凹面，易于确 保后焦距，并且通过使像面侧的面为在光轴X上以外的位置具有反曲线点的非球面形状， 而适当地控制了向像面頂入射的周边部的光线的角度。另外，第5透镜L5也可以像例如 实施例9所示是在光轴X的附近物体侧的面为凸面的弯月形形状，此时能够良好地校正尤 其是周边部的场曲。
[0132] 本实用新型的摄像镜头满足以下的条件式。
[0133] (1)2. 0 < r7/r8 < 5. 0
[0134] (2)-1. 35 < f4/f5 < -〇. 8
[0135] (3)TLA/2ih < 0. 80
[0136] (4) 1. 50 < Nd < 1. 65
[0137] (5)0. 7 < ih/f < 1. 0
[0138] (6)0. 9 < TLA/f < 1. 45
[0139] (7)0. 24 < bf/f < 0. 41
[0140] (8)f4 < fl
[0141] (9)0. 50 < r4/f < 1. 0
[0142] 其中，
[0143] r7 :第4透镜L4的物体侧的曲率半径
[0144] r8 :第4透镜L4的像面侧的曲率半径
[0145] f4 :第4透镜L4的焦距
[0146] f5 :第5透镜L5的焦距
[0147] Nd :第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4及第5透镜L5的d线的 折射率
[0148] ih :最大像 1?
[0149] f :整个摄像镜头系统的焦距
[0150] TLA :拆下了滤光片IR时的从位于最靠物体侧的光学元件的物体侧的面到像面IM 为止的光轴X上的距离（光学全长）
[0151] bf :拆下了滤光片IR时的从第5透镜L5的像面侧的面到像面頂为止的光轴X上 的距离（后焦距）
[0152] Π :第1透镜L1的焦距
[0153] f4 :第4透镜L4的焦距
[0154] r4 :第2透镜L2的像面侧的面的曲率半径
[0155] 在本实施方式中，全部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，通过数学式1来表示。
[0156] [数学式1]
[0157]
【权利要求】
1. 一种摄像镜头，在固体摄像元件上形成被摄体的像，其特征在于， 从物体侧朝向像面侧依次由以下部分构成：孔径光阑；第1透镜，凸面朝向物体侧且具 有正的光焦度；第2透镜，凹面朝向像面侧且具有负的光焦度；第3透镜，在双面形成非球 面，具有正或负的光焦度；第4透镜，凸面朝向像面侧且具有正的光焦度；和第5透镜，在光 轴附近凹面朝向像面侧，具有负的光焦度，双面为非球面， 全部的透镜由塑料材料构成， 满足以下的条件式： 2. 0 < r7/r8 < 5. 0 -1. 35 < f4/f5 < -0. 8 TLA/2ih < 0. 80 1. 50 < Nd < 1. 65 其中， r7 :第4透镜的物体侧的面的曲率半径 r8 :第4透镜的像面侧的面的曲率半径 f4 :第4透镜的焦距 f5:第5透镜的焦距 TLA :拆下了滤光片类时的从位于最靠物体侧的光学元件的物体侧的面到像面为止的 光轴上的距离即光学全长 ih :最大像1? Nd :第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜及第5透镜的d线的折射率。
2. 根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于， 上述第5透镜在光轴附近为双凹形状。
3. 根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于， 上述第5透镜在光轴附近为凸面朝向物体侧的弯月形形状。
4. 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： 0. 7 < ih/f <1.0 其中， ih :最大像1? f :整个摄像镜头系统的焦距。
5. 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： 0. 9 < TLA/f < 1. 45 0. 24 < bf/f < 0. 41 其中， TLA :拆下了滤光片类时的从位于最靠物体侧的光学元件的物体侧的面到像面为止的 光轴上的距离即光学全长 bf :拆下了滤光片类时的从第5透镜的像面侧的面到像面为止的光轴上的距离即后焦 距 f:整个摄像镜头系统的焦距。
6. 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： f4 < f 1 其中， Π :第1透镜的焦距 f4 :第4透镜的焦距。
7. 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： 0. 50 < r4/f <1.0 其中， r4 :第2透镜的像面侧的面的曲率半径 f :整个摄像镜头系统的焦距。
【文档编号】G02B13/18GK204116694SQ201420492906
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2013年10月4日
【发明者】桥本雅也 申请人:康达智株式会社