專利名稱：攝像鏡頭、攝像裝置以及便攜終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的攝像鏡頭，是一種使被攝物體在固體攝像元件的光電變換部成像的攝像鏡頭，其構(gòu)成如下，從物體側(cè)起依次配置孔徑光圈；具有正折射力的第1透鏡；具有負(fù)折射力的第2透鏡；具有正折射力的第3透鏡；至少具有1面非球面的，具有負(fù)折射力的，且凹面向著物體側(cè)的第4透鏡； 滿足一定的條件式，該條件式有關(guān)于攝像鏡頭的焦點(diǎn)距離和第4透鏡的各個面的曲率半徑。



圖1有關(guān)攝像鏡頭全長和第1透鏡焦點(diǎn)距離之關(guān)系的說明圖。
圖2實(shí)施例1的鏡頭的截面圖。
圖3實(shí)施例1的鏡頭的像差圖。
圖4實(shí)施例2的鏡頭的截面圖。
圖5實(shí)施例2的鏡頭的像差圖。
圖6實(shí)施例3的鏡頭的截面圖。
圖7實(shí)施例3的鏡頭的像差圖。
圖8實(shí)施例4的鏡頭的截面圖。
圖9實(shí)施例4的鏡頭的像差圖。
圖10實(shí)施例5的鏡頭的截面圖。
圖11實(shí)施例5的鏡頭的像差圖。
圖12本實(shí)施方式涉及的攝像裝置的立體圖。
圖13本實(shí)施方式涉及的攝像裝置中的攝像鏡頭，沿其光軸之截面的模式示意圖。
圖14備有本實(shí)施方式涉及的攝像裝置的便攜終端的一個例子、手機(jī)的外觀圖。
圖15手機(jī)的控制方框圖。

具體實(shí)施例方式 以下，對本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行說明。
第1項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，是一種使被攝物體在固體攝像元件的光電變換部成像的攝像鏡頭，其構(gòu)成如下，從物體側(cè)起依次配置孔徑光圈；具有正折射力的第1透鏡；具有負(fù)折射力的第2透鏡；具有正折射力的第3透鏡；至少具有1面非球面的，具有負(fù)折射力的，且凹面向著物體側(cè)的第4透鏡；滿足以下條件式。
0.40＜f1/f＜1.30…(1) -3.0＜(r7+r8)/(r7-r8)＜0…(2) 其中， f1為所述第1透鏡的焦點(diǎn)距離 f為所述攝像鏡頭整體的焦點(diǎn)距離 r7為所述第4透鏡物體側(cè)面的曲率半徑 r8為所述第4透鏡像側(cè)面的曲率半徑 為了得到小型且像差得到良好修正的攝像鏡頭，其基本結(jié)構(gòu)由從物體側(cè)起依次配置孔徑光圈；具有正折射力的第1透鏡；具有負(fù)折射力的第2透鏡；具有正折射力的第3透鏡；具有負(fù)折射力的、凹面向著物體側(cè)的第4透鏡而構(gòu)成。從物體側(cè)起依次配置由第1透鏡至第3透鏡組成的正透鏡組和、凹面向著物體的負(fù)的第4透鏡，即所謂望遠(yuǎn)型的該鏡頭結(jié)構(gòu)，是有利于攝像鏡頭全長小型化的結(jié)構(gòu)。
并且，通過使4個透鏡中的2個為負(fù)，從而增多了具有發(fā)散作用的面，使得珀茲瓦的和的修正變得容易，能夠得到確保了到畫面周邊為止成像性能良好的攝像鏡頭。另外，通過使配置在最靠像側(cè)的第4透鏡的至少1個面為非球面，這樣能夠良好的修正畫面周邊部的諸像差。
加上通過在最靠物體側(cè)配置孔徑光圈，這樣能夠?qū)⒊錾涔馔渲玫酶h(yuǎn)離攝像面，能夠?qū)⒃诠腆w攝像元件的攝像面周邊部成像的光束的主光線入射角(主光線與光軸所成的夾角)抑制為較小，能夠確保所謂焦闌特性。另外，即使在必需機(jī)械性快門的情況時，能夠?qū)⑵渑渲迷谧羁课矬w側(cè)，這樣能夠得到全長較短的攝像鏡頭。
有關(guān)小型攝像鏡頭的尺寸程度，本發(fā)明方式中，以滿足下式水準(zhǔn)的小型化為目標(biāo)。通過滿足該范圍，能夠縮短攝像鏡頭全長，相乘性的也能夠減小鏡頭外徑。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)攝像裝置整體的小型輕量化。
L/f＜1.40(6) 其中， L為從攝像鏡頭整體的最靠物體側(cè)的透鏡面到像側(cè)焦點(diǎn)為止的光軸上的距離 f為攝像鏡頭整體的焦點(diǎn)距離 這里的像側(cè)焦點(diǎn)是指與光軸平行的平行光線入射到攝像鏡頭時的像點(diǎn)。另外，如果在攝像鏡頭最靠像側(cè)的面和像側(cè)焦點(diǎn)位置之間配置光學(xué)性低通濾器、紅外線濾光器、或固體攝像元件插件的密封玻璃等平行平板的場合，平行平板部分作為空氣換算距離之后，計算上述L數(shù)值。另外，較優(yōu)選下式范圍。
L/f＜1.30(6’) 條件式(1)是用來合適地設(shè)定所述第1透鏡的焦點(diǎn)距離，確切達(dá)成攝像鏡頭全長的縮短和像差修正的條件式。
在此，對攝像鏡頭全長和第1透鏡的焦點(diǎn)距離之間的關(guān)系進(jìn)行說明。如圖1所示，假設(shè)本發(fā)明的優(yōu)選形態(tài)的鏡頭結(jié)構(gòu)如下以合成的1個薄型正透鏡(以焦點(diǎn)距離為f123)作為第1至第3透鏡，以1個薄型負(fù)透鏡作為第4透鏡(以焦點(diǎn)距離為f4)，隔開間隔d配置，構(gòu)成鏡頭系統(tǒng)。這樣，鏡頭全長L由下式給出。
L＝fB+d＝f(1-d/f123)+d ＝f-((f/f123)-1)d(9) 由上式可知，如果固定全系的焦點(diǎn)距離f和第1透鏡到第3透鏡的合成焦點(diǎn)距離f123，那么，若增大第1透鏡至第3透鏡的合成透鏡和第4透鏡的間隔d，則攝像鏡頭全長縮短。也就是說，通過將第1透鏡到第3透鏡的合成主點(diǎn)配置在更靠物體側(cè)，換而言之，通過將第1透鏡的折射力設(shè)定為較強(qiáng)，便能夠縮短攝像鏡頭的全長。
因此，通過條件式(1)的值小于上限，便能夠適度地維持第1透鏡的折射力，能夠?qū)⒌?透鏡至第3透鏡的合成主點(diǎn)配置在更靠物體側(cè)，能夠縮短攝像鏡頭的全長。反之，通過大于下限，則第1透鏡的折射力不至于不必要的太大，能夠抑制第1透鏡產(chǎn)生的高次球面像差和彗形像差。且較優(yōu)選下式范圍。
0.50＜f1/f＜1.20(1’) 條件式(2)合適地設(shè)定所述第4透鏡之形狀的條件。在條件式(2)所示的范圍中，所述第4透鏡從具有凹面向著物體側(cè)的負(fù)的折射力的凹凸形狀，變化到物體側(cè)面的折射力大于像側(cè)面的折射力的兩凹形狀。如上所述，為了縮短攝像鏡頭的全長，還必須縮短fB。在此，通過小于條件式(2)的上限，能夠在縮短fB的同時，適度確保第4透鏡的像側(cè)面的最凸部與攝像面之間的間隔。反之，通過大于下限，第4透鏡的主點(diǎn)不至于太往像側(cè)，能夠適度維持穿過第4透鏡的軸上光線高度，有利于軸上色像差的修正。另外，較優(yōu)選下式范圍。
-2.5＜(r7+r8)/(r7-r8)＜-0.1(2’) 更優(yōu)選下式范圍。
-2.5＜(r7+r8)/(r7-r8)＜-0.3(2”) 第2項(xiàng)記載的結(jié)構(gòu)是第1項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其中，滿足以下條件式。
0.05＜d34/f＜0.25…(3) 其中， d34為所述第3透鏡和第4透鏡的軸上的空氣間隔 f為所述攝像鏡頭全系的焦點(diǎn)距離 條件式(3)是合適地設(shè)定第3透鏡和第4透鏡間隔的條件。如上所述，若增大第1透鏡至第3透鏡的合成透鏡與第4透鏡的間隔，則攝像鏡頭的全長縮短。在此，通過條件式(3)的值大于下限，使得第3透鏡和第4透鏡的間隔不至于太小，有利于鏡頭全長的縮短。另外，因?yàn)榈?透鏡的像側(cè)面和第4透鏡的物體側(cè)面不會太接近，所以容易確?？臻g，用來在第3透鏡和第4透鏡之間插入遮光部件，防止重像等不要光。并且，在自動對焦或宏觀切換等功能中進(jìn)行焦點(diǎn)位置對準(zhǔn)時，通常是使鏡頭組全系在光軸方向移動，進(jìn)行焦點(diǎn)位置對準(zhǔn)的整體逐漸伸出形式較為一般，但是，本發(fā)明涉及的攝像鏡頭中，適度確保了第3透鏡和第4透鏡間的空間，這樣，能夠使透鏡組的一部分組逐漸伸出，例如使第1透鏡到第3透鏡在光軸方向移動進(jìn)行焦點(diǎn)位置對準(zhǔn)的部分組逐漸伸出成為可能。部分組逐漸伸出的話，因?yàn)橐苿咏M不是鏡頭整體而是一部分，所以，能夠簡略驅(qū)動機(jī)構(gòu)，能夠達(dá)成攝像裝置整體的小型輕量化。
反之，通過小于上限，第3透鏡和第4透鏡的間隔不至于太大，能夠?qū)⒋┻^第4透鏡的軸上光線高度維持在適當(dāng)程度，有利于軸上色像差的修正。另外，較優(yōu)選下式范圍。
0.05＜d34/f＜0.22(3’) 第3項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)是第1或2項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其中，滿足以下條件式。
0.30＜r4/f＜0.80…(4) 其中， r4為所述第2透鏡像側(cè)面的曲率半徑 f為所述攝像鏡頭全系的焦點(diǎn)距離 條件式(4)是合適地設(shè)定第2透鏡像側(cè)面曲率半徑的條件式。通過將第2透鏡的像側(cè)面形成為滿足條件式(4)的較強(qiáng)發(fā)散面，這樣，能夠用第2透鏡來良好的修正具有正折射力的第1透鏡所產(chǎn)生的軸上色像差。另外，通過大于下限，使曲率半徑不至于太小，這樣不影響加工性。反之，通過小于上限，能夠在保持珀茲瓦的和的同時，良好的修正色像差。另外，較優(yōu)選下式范圍。
0.35＜r4/f＜0.70(4’) 第4項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)是第1～3的任何一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其中，所述第2透鏡的像側(cè)面具有非球面形狀，具有隨離開光軸往周邊而負(fù)的折射力變?nèi)踔螤睢?br> 通過將第2透鏡的像側(cè)面形成為隨從中心往周邊而負(fù)的折射力變?nèi)踔乔蛎嫘螤睿@樣，避免了透鏡周邊部的光線過度反跳，能夠確保周邊部良好的焦闌特性。
第5項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)是第1～4的任何一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其中，所述第4透鏡的物體側(cè)面具有非球面形狀，具有隨離開光軸往周邊而負(fù)的折射力變?nèi)踔螤睢?br> 通過將第4透鏡的物體側(cè)面形成為隨從中心往周邊而負(fù)的折射力變?nèi)踔乔蛎嫘螤?，這樣能夠確保周邊部良好的焦闌特性。另外，沒有必要過度減弱第2透鏡像側(cè)面透鏡周邊部的負(fù)折射力，這樣能夠良好的修正軸外像差。
第6項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)是第1～5的任何一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其中，滿足以下條件式。
20＜v1-v2＜65…(5) 其中， v1為所述第1透鏡的阿貝數(shù) v2為所述第2透鏡的阿貝數(shù) 條件式(5)是用來良好的修正攝像鏡頭全系色像差的條件。通過大于下限，能夠均衡較好的修正軸上色像差和放大色像差。反之，通過小于上限，則能夠用較一般的透鏡材料制作透鏡。另外，較優(yōu)選下式范圍。
25＜v1-v2＜65(5’) 第7項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)是第1～6的任何一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其中，所述第1透鏡或所述第3透鏡的任何一個透鏡用玻璃材料形成，其余一個透鏡用塑料材料形成。
具有正折射力的第1透鏡或第3透鏡的任何一個用溫度變化時幾乎沒有折射率變化的玻璃材料來形成，其余一個用塑料材料形成，這樣，在盡量多采用塑料透鏡的同時，又能夠補(bǔ)償攝像鏡頭全系在溫度變換時的像點(diǎn)位置變動。具體如下，使由塑料材料形成的正的第1透鏡或第3透鏡持帶比較大的正折射力，使負(fù)的折射力分擔(dān)在第2透鏡和第4透鏡的2個負(fù)透鏡，這樣，能夠使得塑料透鏡的折射力的分配成為最適合化，對溫度變化時的像點(diǎn)位置變動的影響向抵消方向作用，能夠?qū)囟茸兓瘯r攝像鏡頭全系的像點(diǎn)位置變動抑制為較小。
另外，如果第1透鏡用塑料材料形成的話，則可以構(gòu)成塑料透鏡不外露的結(jié)構(gòu)，所以，能夠避免損傷第1透鏡等問題，是較為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。
“由塑料材料形成”是指以塑料材料為母體，包括在其表面進(jìn)行以防止反射或提高表面硬度為目的的涂層處理。另外，還包括以抑制塑料材料折射率的溫度變化為目的，在塑料材料中混合無機(jī)微粒子的情況。
第8項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)是第1～7的任何一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其中，所述攝像鏡頭都由塑料材料形成。
近年來，以固體攝像裝置整體的小型化為目的，即使是相同像素數(shù)，也出現(xiàn)像素間隔變小，其結(jié)果有攝像面尺寸較小的固體攝像元件被開發(fā)。與這種攝像面尺寸較小的攝像元件相應(yīng)的攝像鏡頭，必須相對縮短全系的焦點(diǎn)距離，因此，各透鏡的曲率半徑和外徑變得相當(dāng)小。所以，與花費(fèi)功夫的研磨加工制造玻璃透鏡相比，所有的透鏡都用射出成型制造的塑料透鏡來形成，這樣，即使是曲率半徑和外徑較小的透鏡也能夠廉價大量生產(chǎn)。另外，塑料透鏡能夠降低壓榨溫度，所以能夠抑制成型模具的損耗，其結(jié)果能夠減少成型模具的交換次數(shù)和維修次數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)降低成本。
第9項(xiàng)中記載的攝像裝置，包括固體攝像元件；基板，其支撐所述固體攝像元件；連接端子部，形成在所述基板上，用來進(jìn)行電信號接發(fā)；筐體，其上開有來自于物體側(cè)的光入射用的開口部，由遮光材料形成；第1乃至8項(xiàng)的任何1項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其內(nèi)置于所述筐體，使透過所述開口部的光成像于所述固體攝像元件上； 所述基板和所述攝像鏡頭和所述筐體形成為一體， 該攝像裝置的所述攝像鏡頭的光軸方向的高度在10mm以下。
通過采用本發(fā)明中的攝像鏡頭，能夠得到一種較小型且高性能的攝像裝置。這里的“光入射用開口部”不限于一定是形成開孔等空間，是指形成了使來自于物體側(cè)的入射光能夠透過的區(qū)域部分。
另外，“該攝像裝置的所述攝像鏡頭光軸方向的高度為10mm以下”是指沿攝像裝置的光軸方向之全長的意思，其中，攝像裝置備有上述所有結(jié)構(gòu)。因此，例如在基板的正面上設(shè)置筐體，在基板的背面上實(shí)裝電子部件等情況時，是設(shè)想從筐體的物體側(cè)的先端部到背面上突出的電子部件的先端部為止的距離在10mm以下。
第10項(xiàng)中記載的便攜終端，其備有第9項(xiàng)中記載的攝像裝置。
通過采用本發(fā)明中的攝像裝置，能夠得到一種較小型且高性能的便攜終端。
以下，根據(jù)圖12、圖13，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖12是本實(shí)施方式一例的攝像裝置50的立體圖示意圖，圖13是沿攝像裝置50的攝像鏡頭光軸的截面圖。
如圖13所示，攝像裝置50包括筐體53，其上備有來自于物體側(cè)的光入射用的開口部，由遮光部件構(gòu)成，作為鏡筒；作為攝像元件的CCD型影像傳感51；攝像鏡頭10，其使被攝物體成像于上述影像傳感51；基板52，其在支撐影像傳感51的同時，備有進(jìn)行電信號接發(fā)的外部連接用端子54(參照圖12)；筐體53和攝像鏡頭10以及基板52被形成為一體。并且，攝像元件并不局限于CCD型影像傳感，也可以使用COMS等其他的攝像元件。
基板52備有支撐平板52a和易彎基板52b。支撐基板52a的一平面上，介過支撐著影像傳感51和紅外線濾光器等濾器F的支撐框22，支撐著筐體53。易彎基板52b的一端與支撐平板52a背面(與影像傳感51相反側(cè)的面)連接，介過支撐平板52a，易彎基板52b與影像傳感51連接。有關(guān)支撐平板52a與外部連接用端子54的連接，可以不介過易彎基板52b，直接將支撐平板52a連接到外部連接用端子54，再將外部連接用端子54插入便攜終端側(cè)的插口部，與形成在插口部的接頭部連接。
接下去，對筐體53以及攝像鏡頭10進(jìn)行說明?？痼w53備有外筒55和內(nèi)筒21。外筒55圍著影像傳感51且介過支撐框22被固定支撐在支撐平板52a上，內(nèi)筒21固定支撐著后述攝像鏡頭10的孔徑光圈S、第1透鏡L1、第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4。內(nèi)筒21螺旋在外筒55的內(nèi)側(cè)，在調(diào)整了攝像鏡頭10的后透鏡之后，固定支撐于外筒55。且設(shè)置在內(nèi)筒21中的孔徑光圈S決定攝像鏡頭的F數(shù)。
內(nèi)筒21的內(nèi)部藏有透鏡L1、L2、L3、L4。透鏡L1、L2、L3上分別配設(shè)遮光罩24、25、26，其用來規(guī)定從光軸到一定范圍內(nèi)是具有作為攝像透鏡功能的有效徑范圍，在透鏡L1、L2、L3、L4的有效徑外側(cè)部分上設(shè)有透鏡相互之間支撐用的凸緣部。然后，使第1透鏡L1的凸緣部嵌入第2透鏡L2的凸緣部，且第1透鏡L1和第2透鏡L2相互的光軸高精度一致。同樣，使第2透鏡L2的凸緣部嵌入第3透鏡L3的凸緣部，且第2透鏡L2和第3透鏡L3相互的光軸一致，進(jìn)一步使第3透鏡L3的凸緣部嵌入第4透鏡L4的凸緣部，且第3透鏡L3和第4透鏡L4相互的光軸一致。這樣，攝像鏡頭10在使各透鏡L1、L2、L3、L4的光軸一致，且在內(nèi)筒21的物體側(cè)端部，向光軸方向推進(jìn)第1透鏡L1，第4透鏡L4嵌合于內(nèi)筒21的狀態(tài)下，用粘結(jié)劑固定支撐。
圖14是作為備有本實(shí)施方式中的攝像裝置50的便攜終端的一例、手機(jī)100的外觀。
同圖所示，手機(jī)100是上筐體71和下筐體72介過鉸鏈73連結(jié)而成，上筐體71備有顯示畫面D1以及D2的作為盒，下筐體72備有為輸入部的操作按鈕60。攝像裝置50內(nèi)藏在上筐體71內(nèi)顯示畫面D2的下方，配置攝像裝置50，使其能夠從上筐體71的外表面?zhèn)热∪牍饩€。
而且該攝像裝置的位置也可以配置在上筐體71內(nèi)的顯示畫面D2的上方或側(cè)面。當(dāng)然，手機(jī)不局限于折疊式。
圖15是手機(jī)100的控制方框圖。
如同圖所示，攝像裝置50的外部連接端子54與手機(jī)100的控制部101連接，將亮度信號和色差信號等圖像信號輸出到控制部101。
而手機(jī)100包括控制部(CPU)101，其綜合性控制各個部分，同時實(shí)施與各種處理相應(yīng)的程序；操作按鈕60，其為輸入部，用來輸入號碼等指示；顯示畫面D1和D2，其顯示一定的數(shù)據(jù)和拍攝的圖像；無線通信部80，用來實(shí)現(xiàn)與外部服務(wù)器之間的各種信息通信；記憶部(ROM)91，其記憶著手機(jī)100的系統(tǒng)程序和各種處理程序，以及終端ID等必要的諸數(shù)據(jù)；臨時記憶部(RAM)92，其用作臨時性格納控制部101所實(shí)行的各種處理程序和數(shù)據(jù)、或處理數(shù)據(jù)、或攝像裝置50所拍攝的圖像數(shù)據(jù)等，或用作作業(yè)區(qū)域。
另外，從攝像裝置50被輸入的圖像信號，通過手機(jī)100的控制部101，被記憶到記憶部91，或被顯示在顯示畫面D1、D2，并且介過無線通信部80，作為圖像信息被送往外部。
實(shí)施例 以下出示本發(fā)明攝像鏡頭的實(shí)施例。各實(shí)施例中使用的符號如下。
f攝像鏡頭全系的焦點(diǎn)距離 fB后焦距 FF數(shù) 2Y固體攝像元件攝像面的對角線長 R曲率半徑 D軸上面間隔 Nd透鏡材料對d線的折射率 vd透鏡材料的阿貝數(shù) 各實(shí)施例中的非球面形狀用以下式(7)表示，其中，以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)，取光軸方向?yàn)閄軸，以垂直于光軸方向的高度為h。
其中， Ai為i次的非球面系數(shù) R為曲率半徑 K為圓錐常數(shù) (實(shí)施例1) f＝4.70mm fB＝0.40mm F＝2.88 2Y＝5.63mm 在表1中出示透鏡數(shù)據(jù)，在表2中出示非球面系數(shù)。
且以后(包括表中的透鏡數(shù)據(jù))10的冪乘數(shù)(例如2.5×10-02)用E(例如2.5E-02)表示。
表1
表2


圖2是實(shí)施例1的攝像鏡頭的截面圖。S表示孔徑光圈，L1表示第1透鏡，L2表示第2透鏡，L3表示第3透鏡，L4表示第4透鏡，另外，F(xiàn)是光學(xué)性低通濾器、IR濾光器以及固體攝像元件的密封玻璃等設(shè)想的平行平板，51是具有光電變換部51a的固體攝像元件。圖3是實(shí)施例1的像差圖(球面像差、像散、畸變、子午彗形像差)。
本實(shí)施例中，第1透鏡是玻璃模型透鏡。第2透鏡由聚碳酸酯系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。第3透鏡以及第4透鏡由聚烯烴系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。
塑料透鏡與玻璃透鏡相比飽和吸水率較大，所以，有急劇濕度變化的話，發(fā)生過度的吸水量不均勻分布，有折射率不均勻而得不到良好的成像性能之傾向。為了抑制濕度變化引起性能劣化，優(yōu)選采用飽和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(實(shí)施例2) f＝3.79mm fB＝0.40mm F＝3.29 2Y＝4.48mm 在表3中出示透鏡數(shù)據(jù)，在表4中出示非球面系數(shù)。
表3
表4
圖4是實(shí)施例2的攝像鏡頭的截面圖。S表示孔徑光圈，L1表示第1透鏡，L2表示第2透鏡，L3表示第3透鏡，L4表示第4透鏡，另外，F(xiàn)是光學(xué)性低通濾器、IR濾光器以及固體攝像元件的密封玻璃等設(shè)想的平行平板，51是具有光電變換部51a的固體攝像元件。圖5是實(shí)施例2的像差圖(球面像差、像散、畸變、子午彗形像差)。
本實(shí)施例中，第1透鏡、第3透鏡以及第4透鏡由聚烯烴系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。第2透鏡由聚碳酸酯系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。塑料透鏡與玻璃透鏡相比飽和吸水率較大，所以，有急劇濕度變化的話，發(fā)生過度的吸水量不均勻分布，有折射率不均勻而得不到良好的成像性能之傾向。為了抑制濕度變化引起性能劣化，優(yōu)選采用飽和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(實(shí)施例3) f＝4.58mm fB＝0.96mm F＝3.29 2Y＝5.63mm 在表5中出示透鏡數(shù)據(jù)，在表6中出示非球面系數(shù)。
表5
表6
圖6是實(shí)施例3的攝像鏡頭的截面圖。S表示孔徑光圈，L1表示第1透鏡，L2表示第2透鏡，L3表示第3透鏡，L4表示第4透鏡，另外，F(xiàn)是光學(xué)性低通濾器、IR濾光器以及固體攝像元件的密封玻璃等設(shè)想的平行平板，51是具有光電變換部51a的固體攝像元件。圖7是實(shí)施例3的像差圖(球面像差、像散、畸變、子午彗形像差)。
本實(shí)施例中，第1透鏡以及第4透鏡由聚烯烴系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。第2透鏡由聚碳酸酯系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。第3透鏡是玻璃模型透鏡。
塑料透鏡與玻璃透鏡相比飽和吸水率較大，所以，有急劇濕度變化的話，發(fā)生過度的吸水量不均勻分布，有折射率不均勻而得不到良好的成像性能之傾向。為了抑制濕度變化引起性能劣化，優(yōu)選采用飽和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(實(shí)施例4) f＝4.73mm fB＝0.30mm F＝2.88 2Y＝5.63mm 在表7中出示透鏡數(shù)據(jù)，在表8中出示非球面系數(shù)。
表7
表8
圖8是實(shí)施例4的攝像鏡頭的截面圖。S表示孔徑光圈，L1表示第1透鏡，L2表示第2透鏡，L3表示第3透鏡，L4表示第4透鏡，另外，F(xiàn)是光學(xué)性低通濾器、IR濾光器以及固體攝像元件的密封玻璃等設(shè)想的平行平板，51是具有光電變換部51a的固體攝像元件。圖9是實(shí)施例4的像差圖(球面像差、像散、畸變、子午彗形像差)。
本實(shí)施例中，第1透鏡、第3透鏡以及第4透鏡由聚烯烴系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。第2透鏡由聚碳酸酯系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。塑料透鏡與玻璃透鏡相比飽和吸水率較大，所以，有急劇濕度變化的話，發(fā)生過度的吸水量不均勻分布，有折射率不均勻而得不到良好的成像性能之傾向。為了抑制濕度變化引起性能劣化，優(yōu)選采用飽和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(實(shí)施例5) f＝4.68mm fB＝0.53mm F＝3.29 2Y＝5.63mm 在表9中出示透鏡數(shù)據(jù)，在表10中出示非球面系數(shù)。
表9
表10
圖10是實(shí)施例5的攝像鏡頭的截面圖。S表示孔徑光圈，L1表示第1透鏡，L2表示第2透鏡，L3表示第3透鏡，L4表示第4透鏡，另外，F(xiàn)是光學(xué)性低通濾器、IR濾光器以及固體攝像元件的密封玻璃等設(shè)想的平行平板，51是具有光電變換部51a的固體攝像元件。圖11是實(shí)施例5的像差圖(球面像差、像散、畸變、子午彗形像差)。
本實(shí)施例中，第1透鏡是玻璃模型透鏡。第2透鏡由聚碳酸酯系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。第3透鏡以及第4透鏡由聚烯烴系的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。
塑料透鏡與玻璃透鏡相比飽和吸水率較大，所以，有急劇濕度變化的話，發(fā)生過度的吸水量不均勻分布，有折射率不均勻而得不到良好的成像性能之傾向。為了抑制濕度變化引起性能劣化，優(yōu)選采用飽和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
將各實(shí)施例的上述條件式(1)～(6)相應(yīng)的值，歸納出示在表11。
另外，搭載了各實(shí)施例攝像鏡頭的攝像裝置，其光軸方向的高度在10mm以下。
表11
因?yàn)樗芰喜牧蠝囟茸兓瘯r的折射率變化較大，所以，如上述實(shí)施例2、4所述，若第1透鏡到第4透鏡全部用塑料形成，則存在一個問題，即，當(dāng)周圍溫度發(fā)生變化時，攝像鏡頭全系的像點(diǎn)位置變動。在規(guī)格不能忽視該像點(diǎn)位置變動的攝像裝置中，例如如實(shí)施例1、5所述，正的第1透鏡以玻璃材料形成(例如玻璃模式透鏡)的透鏡，第2透鏡、第3透鏡以及第4透鏡以塑料透鏡，且通過分配第2透鏡、第3透鏡以及第4透鏡的折射力，使在一定程度抵消溫度變化時的像點(diǎn)位置變動，能夠減緩該溫度特性問題。如實(shí)施例3所述，正的第3透鏡用玻璃材料形成，其他的透鏡以塑料透鏡，這樣構(gòu)成的鏡頭也能夠得到相同的效果。在采用玻璃模式透鏡的情況時，為了盡量能夠防止成型模具的消耗，優(yōu)選使用玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)(Tg)在400℃以下的玻璃材料。
另外，最近已經(jīng)知道，在塑料材料中混合無機(jī)微粒，能夠減小塑料材料溫度變化時的折射率變化。詳細(xì)如下，一般若在透明的塑料材料中混合微粒子的話，因產(chǎn)生光的散亂而透過率降低，因此難于用作光學(xué)材料，但是，通過減小微粒子的大小使其小于透過光束的波長，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)質(zhì)上不發(fā)生散亂。塑料材料的折射率由隨溫度上升而降低，但無機(jī)粒子的折射率隨溫度上升而上升。在此，利用該溫度依存性，通過使它們產(chǎn)生相互抵消作用，能夠達(dá)成使幾乎不發(fā)生折射率變化。具體如下，在為母材的塑料材料中，散布最大長度為20納米以下的無機(jī)微粒，由此構(gòu)成折射率的溫度依存性及其低的塑料材料。例如，通過在丙烯中散布酸化鈮(Nb2O5)微粒，能夠減小溫度變化引起的折射率變化。本實(shí)施例中，2個正透鏡(L1、L3)中的1個或所有的透鏡(L1～L4)，通過采用這種散布了無機(jī)微粒的塑料材料，能夠抑制攝像鏡頭全系的溫度變化時的像點(diǎn)位置變動為較小。
對折射率的溫度變化作詳細(xì)說明。折射率的溫度變化A根據(jù)洛倫茲·洛倫茨公式，用溫度t對折射率n進(jìn)行微分，表示為式(8)。
其中， α為線膨脹系數(shù) [R]為分子折射 塑料材料的場合，一般來說，第2項(xiàng)的影響比第1項(xiàng)來得小，幾乎可以忽視。例如，PMMA樹脂的情況，線膨脹系數(shù)α為7×10-5，代入上式可得A＝-1.2×10-4/℃，與實(shí)際測得的值幾乎一致。
具體優(yōu)選將以往為-1.2×10-4/℃左右的折射率溫度變化A抑制在絕對值為8×10-5/℃未滿。較理想優(yōu)選絕對值為6×10-5/℃未滿。
本發(fā)明實(shí)施方式應(yīng)用可能的塑料材料的折射率溫度變化A(＝dn/dT)出示在表12。
表12
這里以實(shí)施例2的攝像鏡頭為例，出示使用和不使用上述散布了微粒的塑料透鏡場合，溫度變化時的后焦距變化量的不同。
首先，實(shí)施例2的攝像鏡頭中，完全不使用上述散布了微粒的塑料透鏡，此時，相對常溫(20℃)上升+30℃時，后焦距變化量(ΔfB)為+0.019mm，下降30℃時，后焦距變化量(ΔfB)為-0.019mm。
接下去，第1透鏡以及第3透鏡使用上述散布了微粒的塑料材料，第2透鏡以及第4透鏡為不含上述微粒的塑料透鏡時，溫度引起的折射率nd的變化，出示在表13中。
表13
相對常溫(20℃)上升+30℃時的后焦距變化量(ΔfB)當(dāng)A＝-8×10-5/℃時，第1透鏡以及第3透鏡為+0.006mm，當(dāng)A＝-6×10-5/℃時，第1透鏡以及第3透鏡為-0.003mm；下降30℃時的后焦距變化量(ΔfB)當(dāng)A＝-8×10-5/℃時，第1透鏡以及第2透鏡為-0.006mm，當(dāng)A＝-6×10-5/℃時，第1透鏡以及第2透鏡為-0.003mm。
由此可知，與完全不含上述微粒的情況相比，第1透鏡以及第3透鏡使用上述散布了微粒的塑料材料，在-6×10-5/℃時，溫度變化時的后焦距變化量(ΔfB)得到大幅度抑制。
另外，從第1透鏡到第4透鏡，可以使用分別散布了持有不同折射率的溫度變化A值之上述粒子的塑料材料，此時，通過考慮各自透鏡對溫度變化時像點(diǎn)位置影響的大小，選擇最合適的A值，能夠使得攝像鏡頭整體在溫度變化時完全不產(chǎn)生像點(diǎn)位置變動。
另外，上述實(shí)施例3是一個例子，其中，正的第3透鏡為玻璃模式透鏡，正的第1透鏡、負(fù)的第2透鏡以及負(fù)的第4透鏡為塑料透鏡，且通過分配折射力，使得第1透鏡、第2透鏡以及第4透鏡在溫度變化時的像點(diǎn)位置變動在一定程度相互抵消，減小了溫度變化時的后焦距變化量。實(shí)施例3中，相對常溫(20℃)上升+30℃時的后焦距變化量(ΔfB)為-0.000mm，下降30℃時的后焦距變化量(ΔfB)為+0.000mm。
本實(shí)施例中，攝像面周邊部位的設(shè)計，并非入射光束主光線入射到固體攝像元件攝像面的入射角是十分小。但是，最近的技術(shù)中，只要稍微小一點(diǎn)地設(shè)定固體攝像元件的濾色或芯片微型透鏡陣列的配列間隔，則越往攝像面周邊部，相對個像素來說，濾色或芯片微型透鏡陣列向攝像鏡頭光軸側(cè)位移，所以能夠?qū)⑿比肷涞墓馐行У貙?dǎo)向各像素的受光部。由此能夠?qū)⒃诠腆w攝像元件發(fā)生的遮光抑制為較小。本實(shí)施例對有關(guān)主光線入射角的所述要求進(jìn)行緩和，相應(yīng)的達(dá)成了較小型化的設(shè)計。
權(quán)利要求
1.一種攝像鏡頭，用來使被攝物體在固體攝像元件的光電變換部成像，其特征在于，
由從物體側(cè)起依次配置孔徑光圈；具有正折射力的第1透鏡；具有負(fù)折射力的第2透鏡；具有正折射力的第3透鏡；至少具有1面非球面的，具有負(fù)的折射力的，且凹面向著物體側(cè)的第4透鏡而構(gòu)成，
滿足以下條件式
0.40＜f1/f＜1.30
-3.0＜(r7+r8)/(r7-r8)＜0
其中，
f1為所述第1透鏡的焦點(diǎn)距離
f為所述攝像鏡頭整體的焦點(diǎn)距離
r7為所述第4透鏡物體側(cè)面的曲率半徑
r8為所述第4透鏡像側(cè)面的曲率半徑。
2.權(quán)利要求1中記載的攝像鏡頭，其特征在于，滿足以下條件式
0.05＜d34/f＜0.25
其中，
d34為所述第3透鏡和第4透鏡的軸上的空氣間隔
f為所述攝像鏡頭整個系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離。
3.權(quán)利要求1或2中記載的攝像鏡頭，其特征在于，滿足以下條件式
0.30＜r4/f＜0.80...
其中，
r4為所述第2透鏡像側(cè)面的曲率半徑
f為所述攝像鏡頭整個系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離。
4.權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其特征在于，所述第2透鏡的像側(cè)面具有非球面形狀，且具有隨離開光軸往周邊而負(fù)的折射力變?nèi)踔螤睢?br> 5.權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其特征在于，所述第4透鏡的物體側(cè)面具有非球面形狀，且具有隨離開光軸往周邊而負(fù)的折射力變?nèi)踔螤睢?br> 6.權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其特征在于，滿足以下條件式。
20＜v1-v2＜65
其中，
v1為所述第1透鏡的阿貝數(shù)
v2為所述第2透鏡的阿貝數(shù)。
7.權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其特征在于，所述第1透鏡或所述第3透鏡的任一個透鏡用玻璃材料形成，其余一個透鏡用塑料材料形成。
8.權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其特征在于，所述攝像鏡頭中的透鏡都用塑料材料形成。
9.一種攝像裝置，其特征在于，包括固體攝像元件；基板，其支撐所述固體攝像元件；連接端子部，形成在所述基板上，用來進(jìn)行電信號接發(fā)；筐體，其上開有來自于物體側(cè)的光入射用的開口部，由遮光材料形成；權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)中記載的攝像鏡頭，其內(nèi)置于所述筐體，使透過所述開口部的光成像于所述固體攝像元件上；
所述基板和所述攝像鏡頭和所述筐體形成為一體，
該攝像裝置的所述攝像鏡頭的光軸方向的高度在10mm以下。
10.一種便攜終端，其特征在于，備有權(quán)利要求9中記載的攝像裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用來使被攝物體在固體攝像元件的光電變換部成像的攝像鏡頭、攝像裝置以及便攜終端。本發(fā)明涉及的攝像鏡頭，由從物體側(cè)起依次配置孔徑光圈；具有正折射力的第1透鏡；具有負(fù)折射力的第2透鏡；具有正折射力的第3透鏡；至少具有1面非球面，具有負(fù)的折射力，且凹面向著物體側(cè)的第4透鏡而構(gòu)成，滿足有關(guān)于攝像鏡頭的焦點(diǎn)距離和第4透鏡各面的曲率半徑的一定條件式。
文檔編號G02B13/18GK101131464SQ20071014161
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者佐野永悟 申請人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會社