專利名稱：攝像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及在小型的攝像裝置中使用的、用于在CXD傳感器或C-MOS傳感器的固體攝像元件上形成被攝體的像的攝像鏡頭，尤其是涉及在小型化、薄型化日益發(fā)展的便攜電話機或智能手機等便攜終端、PDA (Personal Digital Assistance,個人數(shù)字助理)、以及游戲機或PC等信息終端所搭載的攝像裝置中內(nèi)置的攝像鏡頭。
背景技術(shù)：
近年來，尤其是具備攝像裝置的便攜終端的市場日益擴大。這些便攜終端中，幾乎所有的產(chǎn)品都附加了相機功能。關(guān)于該相機性能，如今堪比數(shù)字靜態(tài)照相機的程度的高像素類型成為主流。此外，由于便攜終端的便利性、設(shè)計性等理由，薄型化的要求尤其高，內(nèi)置的攝像裝置的小型化、薄型化的要求當然也變得嚴格。此外，在便攜終端中，在被稱為內(nèi)置相機、子相機的自拍用的相機所搭載的攝像鏡頭中，自以往VGA級到超過I百萬像素的高像素類型成為主流。對于這種使用高像素的攝像元件的攝像裝置中組裝的攝像鏡頭，更加地要求高分辨率化、小型化、薄型化以及小F值。同時，還強烈希望能夠拍攝寬范圍的被攝體的像、即與寬視場角對應(yīng)。這種適應(yīng)小型化、薄型化、高性能化的潮流的攝像鏡頭一般由多枚構(gòu)成。以往，若要與VGA I百萬像素左右的像素數(shù)對應(yīng)，則2枚構(gòu)成、3枚構(gòu)成的攝像鏡頭在尺寸、成本方面較為有利，因此被廣泛采用。但是，為了與上述的小型、高像素對應(yīng)，而提出了很多能夠比3枚構(gòu)成更高性能化的4枚構(gòu)成的攝像鏡頭的方案。
例如，在專利文獻I中公開了如下的攝像鏡頭:其采用從物體側(cè)依次為孔徑光闌、具有正的光焦度的第I透鏡、具有負的光焦度且凹面朝向像側(cè)的第2透鏡、具有正的光焦度的第3透鏡、具有負的光焦度且凹面朝向像側(cè)的第4透鏡的構(gòu)成，將第2透鏡的像側(cè)的面的曲率半徑相對于整個系統(tǒng)的焦距的值設(shè)定為適當范圍，從而實現(xiàn)高性能化。此外，在專利文獻2中公開了如下的攝像鏡頭:其采用從物體側(cè)依次為孔徑光闌、具有正的光焦度的第I透鏡、負的光焦度的第2透鏡、正的光焦度的第3透鏡、至少I面具有非球面形狀、具有負的光焦度且凹面朝向物體側(cè)的第4透鏡的構(gòu)成，將第I透鏡的光焦度、以及第4透鏡的物體側(cè)的面和像側(cè)的面之間的曲率半徑的關(guān)系設(shè)定為適當范圍，從而實現(xiàn)高性能化。此外，在專利文獻3中公開了如下的攝像鏡頭:其采用從物體側(cè)依次為孔徑光闌、具有正的光焦度的第I透鏡、負的光焦度的第2透鏡、正的光焦度的第3透鏡、至少I面為非球面且具有負的光焦度的雙凹形狀的第4透鏡的構(gòu)成，將整個系統(tǒng)的焦距與第I透鏡及第3透鏡的焦距的比設(shè)定為適當范圍，從而實現(xiàn)高性能化。此外，在專利文獻4公開了如下的攝像鏡頭:從物體側(cè)依次配置光闌、雙凸形狀且具有正的光焦度的第I透鏡、凸面朝向物體側(cè)且具有負的光焦度的彎月形狀的第2透鏡、凸面朝向像側(cè)且具有正的光焦度的彎月形狀的第3透鏡、凸面朝向物體側(cè)且具有負的光焦度的彎月形狀的第4透鏡，將第I透鏡的中心厚度和第I透鏡的焦距之間的關(guān)系、以及第2透鏡和第3透鏡的阿貝數(shù)設(shè)為適當范圍，從而實現(xiàn)高性能化。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I JP特開2007-286153號公報專利文獻2 JP特開2008-046526號公報專利文獻3 JP特開2008-242180號公報專利文獻4 JP特開2009-014899號公報

實用新型內(nèi)容上述專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3所述的攝像鏡頭，光學(xué)全長(TTL)與最大像高(IH)的比(TTL/2IH)為1.0左右，實現(xiàn)了比較小型化。但是，半視場角為30° 31°，不足以應(yīng)對寬視場角化的要求。此外，F(xiàn)值為2.88 3.29，不能確保足以與高像素化的攝像元件對應(yīng)的明亮性。此外，專利文獻4所述的攝像鏡頭也實現(xiàn)了比較小型化，但其F值為
3.2，無法實現(xiàn)足夠的明亮性。從而，在這些現(xiàn)有技術(shù)中難以同時應(yīng)對小型化、寬視場角化、小F值的要求。本實用新型鑒于上述課題而完成，其目的在于提供一種能夠小型化、薄型化且F值較小、良好地校正了各像差、視場角較寬、進而還能夠低成本化的攝像鏡頭。本實用新型的攝像鏡頭從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来斡梢韵碌牟考?gòu)成:孔徑光闌；在光軸附近凸面朝向物 體側(cè)和像側(cè)兩側(cè)且具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡；在光軸附近凹面朝向物體側(cè)且具有負的光焦度的彎月形狀的第2透鏡；在光軸附近凹面朝向物體側(cè)且具有正的光焦度的彎月形狀的第3透鏡；以及在光軸附近為凹面朝向物體側(cè)和像側(cè)兩側(cè)的雙凹形狀且具有負的光焦度的第4透鏡，滿足以下的條件式(I):(1)0.6<fl/f < 0.8其中，Π為第I透鏡的焦距、f為整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距。上述的構(gòu)成中如下配置:使得與第I透鏡的像側(cè)的凸面相對的第2透鏡的物體側(cè)的面為凹面，與第2透鏡的像側(cè)的凸面相對的第3透鏡的物體側(cè)的面為凹面，與第3透鏡的像側(cè)的凸面相對的第4透鏡的物體側(cè)的面為凹面，即，使得像側(cè)的凸面和物體側(cè)的凹面彼此相對。此外，在第2透鏡、第3透鏡、第4透鏡各自的物體側(cè)所形成的凹面由在光軸上以外不具有反曲線點的非球面形成。從而，通過使像側(cè)的凸面和不具有反曲線點的物體側(cè)的凹面相對，能夠?qū)⒏魍哥R的間隔設(shè)定為最小。即，通過本實用新型的面構(gòu)成能夠?qū)⒐鈱W(xué)全長設(shè)定得較短，因此能夠?qū)崿F(xiàn)攝像鏡頭的小型化、薄型化(另外，反曲線點是指切平面與光軸垂直相交的非球面上的點)。此外，使像側(cè)的凸面和物體側(cè)的凹面彼此相對的構(gòu)成，能夠使從凸面出射的光線通過凹面時的、光線的偏角程度較小，因此尤其能夠?qū)⑼哥R間的偏心靈敏度抑制得較低，從而容易制造。另一方面，為了寬視場角化需要將整個系統(tǒng)的焦距設(shè)定得較短，但如果過于短，則產(chǎn)生無法確保適當?shù)暮蠼咕嗟膯栴}。本實用新型的構(gòu)成能夠在一定程度上將焦距設(shè)定得較短而實現(xiàn)寬視場角化，同時能夠確保適當?shù)暮蠼咕?。尤其是，通過使第2透鏡成為物體側(cè)為凹面的彎月形狀，能夠使第2透鏡的像側(cè)主點位置向物體側(cè)移動，因此易于確保后焦距。此外，通過將孔徑光闌配置成最靠物體側(cè)，能夠使出瞳位置遠離像面，因此能夠抑制對攝像元件的光線入射角度并確保良好的像側(cè)遠心性(telecentric)。條件式(I)用于規(guī)定第I透鏡的光焦度相對于整個系統(tǒng)的光焦度的比。若超過條件式(I)的上限值，則光學(xué)全長變長，易于確保后焦距，但難以小型化且難以寬視場角化。另一方面，若低于下限值，則雖然有利于小型化，但第I透鏡的正的光焦度相對于整個系統(tǒng)的光焦度來說變得過強，難以抑制高次的球面像差、慧差。關(guān)于條件式(I)，優(yōu)選為以下的范圍。(I) a 0.64<f 1/f < 0.75進而，上述構(gòu)成的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(2)及(3)。(2)f3<fl(3)0.9<f3/ I f4 I <1.10其中，f3為第3透鏡的焦距、f4為第4透鏡的焦距。條件式(2)用于規(guī)定第I透鏡的光焦度和第3透鏡的光焦度的關(guān)系，是用于實現(xiàn)小型化的條件。通過將第3透鏡的正的光焦度設(shè)定成比第I透鏡強，能夠進一步小型化。此外，條件式(3)用于規(guī)定第3透鏡和第4透鏡的光焦度的關(guān)系。通過滿足條件式(2)，第3透鏡成為構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的具有正的光焦度的2個透鏡中具有最強的正光焦度的透鏡。但是，若僅對第3透鏡設(shè)定較強的光焦度，則存在軸上色像差、倍率色像差及場曲(field curvature)惡化的傾向。因此,通過滿足條件式(3),能夠用第4透鏡的負的光焦度抵消第3透鏡所產(chǎn)生的各像差。S卩，條件式(3)的范圍意味著同等地設(shè)定第4透鏡的負的光焦度和第3透鏡的正的光焦度，若限定在該范圍內(nèi)，則即使第3透鏡的正的光焦度比第I透鏡的正的光焦度強，也能夠 良好地校正色像差及場曲。因此，通過同時滿足條件式(2)和條件式(3)，能夠進一步小型化且進行良好的像差校正。進而，上述構(gòu)成的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(4)。(4)0.7< I f2 I /f < 1.2其中，f2為第2透鏡的焦距。條件式(4)用于規(guī)定第2透鏡的負的光焦度相對于整個系統(tǒng)的光焦度的比，是在維持適當?shù)暮蠼咕嗟耐瑫r抑制對攝像元件的光線入射角的條件。若超過條件式(4)的上限值，則難以抑制軸上色像差，且攝像鏡頭內(nèi)的正的光焦度變強，從而全長變得過于小，難以控制對攝像元件的光線入射角。另一方面，若低于條件式(4)的下限值，則攝像鏡頭內(nèi)的負的光焦度變強，從而有利于確保后焦距，但難以小型化。進而，上述構(gòu)成的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(5)。(5) 0.28<Bf/TTL<0.35其中，Bf為第4透鏡的像側(cè)的面至像面的光軸上的距離(空氣換算長度)、TTL為第I透鏡的物體側(cè)的面至像面的光軸上的距離(空氣換算長度)。條件式(5)是用于確保適當?shù)暮蠼咕嗟臈l件。若超過條件式(5)的上限值，則后焦距變得過長，難以小型化。另一方面，若低于條件式(5)的下限值，則雖然有利于小型化，但后焦距變得過短，難以確保紅外截止濾光片、保護玻璃等的配置空間。另外，Bf及TTL的距離為除去了紅外截止濾光片、保護玻璃等的狀態(tài)下的空氣換算距離。進而，上述構(gòu)成的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(6)。[0042](6)0.7<IH/f < 0.80其中，IH為最大像高。條件式(6)用于規(guī)定最大像高相對于整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距的比，是用于實現(xiàn)比較寬的視場角的條件。本實用新型的透鏡通過將整個系統(tǒng)的焦距和最大像高設(shè)定成該比的范圍，能夠兼顧寬視場角和完美的畫質(zhì)。進而，上述構(gòu)成的攝像鏡頭通過使所有的面由非球面形成，而良好地校正了各像差。此外，第4透鏡的像側(cè)的非球面優(yōu)選在光軸附近為凹面、在光軸上以外的位置具有反曲線點。通過形成為這樣的非球面形狀，能夠適當?shù)匾种茖z像元件的光線入射角度，進一步提聞遠心性。此外，本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選所有透鏡由塑料材料構(gòu)成。通過為塑料材料，良好地校正各像差的自由度提高。此外，能夠通過注塑成型而進行大量生產(chǎn)，易于低成本化。此外，本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(7)。(7) 2.2<f/EP<2.5其中，EP為入瞳的直徑。條件式(7)用于規(guī)定攝像鏡頭的明亮性。通過為條件式(7)的范圍，能夠獲得與近年來的高像素化的攝像元件相適應(yīng)的明亮的透鏡系統(tǒng)。通過本實用新型，能夠獲得各像差被良好地校正、與小型化、薄型化對應(yīng)、視場角較寬且明亮的攝像鏡頭。
`[0053]此外，通過使所有的透鏡由塑料材料構(gòu)成，能夠獲得可大量生產(chǎn)且低成本化的攝像鏡頭。

圖1是表示實施例1的攝像鏡頭的概略構(gòu)成的圖。圖2是表示實施例1的攝像鏡頭的球面像差、像散(astigmatism)、畸變的圖。圖3是表示實施例2的攝像鏡頭的概略構(gòu)成的圖。圖4是表示實施例2的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的圖。圖5是表示實施例3的攝像鏡頭的概略構(gòu)成的圖。圖6是表示實施例3的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的圖。圖7是表示實施例4的攝像鏡頭的概略構(gòu)成的圖。圖8是表示實施例4的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的圖。圖9是表示實施例5的攝像鏡頭的概略構(gòu)成的圖。圖10是表示實施例5的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的圖。圖11是表示實施例6的攝像鏡頭的概略構(gòu)成的圖。圖12是表示實施例6的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的圖。符號說明ST孔徑光闌LI第I透鏡L2第2透鏡[0070]L3第3透鏡L4第4透鏡IR濾光片
具體實施方式
以下、參照附圖對本實用新型所涉及的實施方式進行詳細說明。圖1、圖3、圖5、圖7、圖9、圖11分別表示本實施方式的實施例1 6所涉及的攝像鏡頭的概略構(gòu)成圖。其基本的透鏡構(gòu)成相同，因此在此參照實施例1的概略構(gòu)成圖對本實施方式的攝像鏡頭構(gòu)成進行說明。如圖1所示，本實施方式的攝像鏡頭從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来斡煽讖焦怅@ST、具有正的光焦度的第I透鏡L1、具有負的光焦度的第2透鏡L2、具有正的光焦度的第3透鏡L3、以及具有負的光焦度的第4透鏡L4構(gòu)成。在第4透鏡L4和像面頂之間配置有濾光片IR。另外，該濾光片IR可以省略。在上述構(gòu)成的攝像鏡頭中，第I透鏡LI是在光軸X附近物體側(cè)的面rl和像側(cè)的面r2均為凸面的雙凸透鏡，第2透鏡L2是在光軸X附近物體側(cè)的面r3為凹面、像側(cè)的面r4為凸面的彎月形透鏡，第3透鏡L3是在光軸X附近物體側(cè)的面r5為凹面、像側(cè)的面r6為凸面的彎月形透鏡，第4透鏡L4是在光軸X附近物體側(cè)的面r7和像側(cè)的面r8均為凹面的雙凹透鏡。上述的構(gòu)成中，與第I透鏡LI的像側(cè)的凸面r2相對的第2透鏡L2的物體側(cè)的面r3為凹面，與第2透鏡L2的像側(cè)的凸面r4相對的第3透鏡L3的物體側(cè)的面r5為凹面，與第3透鏡L3的像側(cè)的凸面r6相對的第4透鏡L4的物體側(cè)的面r7為凹面，從而配置成凸面和凹面彼此相對?！ご送?，所有的透鏡面由非球面形成，第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4各自的物體側(cè)的凹面r3、r5、r7由在光軸上以外不具有反曲線點、也不具有拐點(inflection point)的非球面形成(在此所說的反曲線點是指切平面與光軸垂直相交的非球面上的點，拐點是指曲率半徑的方向反轉(zhuǎn)的非球面上的點)。從而，本實施方式中從第I透鏡L1、第2透鏡L2、第3透鏡L3各自的像側(cè)的凸面出射的光線入射到凹面。通過成為這樣的面的排列，將各透鏡的間隔設(shè)定成最小。尤其是，使第2透鏡L2和第3透鏡L3均是物體側(cè)面為凹面的彎月形狀，因此將第2透鏡L2和第3透鏡L3的間隔設(shè)定得較短，從而有助于小型化。此外，透鏡間的間隔變窄，光程會相應(yīng)地變短，因此還具有能夠降低因透鏡間的偏心而導(dǎo)致的誤差靈敏度的優(yōu)點。另外，在此所說的小型化、薄型化是指，攝像元件的光學(xué)全長(TTL)相對于攝像面的對角長度(2IH)的比(TTL/(2IH))為1.0以下的程度。此外，通過使由正的第I透鏡LI和負的第2透鏡L2構(gòu)成的正的合成光焦度不會大至必要以上，而在維持小型化的同時抑制高次的球面像差、慧差的產(chǎn)生，通過使正的第3透鏡L3及負的第4透鏡L4的光焦度適當?shù)仄胶?，抑制了各像差的產(chǎn)生?？讖焦怅@ST被配置在第I透鏡LI的物體側(cè)的凸面的頂點位置至第I透鏡LI的物體側(cè)的周緣部之間，但不限于該范圍。例如，也可以配置成比第I透鏡LI的物體側(cè)的凸面的頂點位置靠向物體側(cè)，或設(shè)定在第I透鏡LI的物體側(cè)的凸面的有效徑端部。通過配置在第I透鏡LI的物體側(cè)附近，能夠使出瞳位置遠離像面而提高遠心性。[0082]此外，第4透鏡L4的像側(cè)的面由在光軸X附近為凹面且隨著離開光軸X而變化為凸面、即在光軸X上以外具有反曲線點的非球面形成。從而，通過使最靠近像面的第4透鏡L4的像側(cè)的面的周邊位置具有反曲線點，中心的負的光焦度隨著朝向周邊而變化為正的光焦度，因此能夠適當?shù)匾种迫肷涞綌z像元件周邊的軸外的光線角度。此外，本實施方式的攝像鏡頭全部采用塑料材料。實施例1 5中，第I透鏡L1、第3透鏡L3、第4透鏡L4采用環(huán)烯烴聚合物，第2透鏡L2采用聚碳酸酯。實施例6中，第I透鏡LI和第4透鏡L4采用環(huán)烯烴聚合物，第2透鏡L2采用聚碳酸酯，第3透鏡L3采用環(huán)烯烴共聚物。所有的透鏡均采用塑料材料，從而能夠進行穩(wěn)定的大量生產(chǎn)，易于低成本化。本實用新型的攝像鏡頭滿足以下的條件式。(1)0.6<fl/f < 0.8(2) f3<fl(3)0.9<f3/ I f4 I <1.10(4)0.7< I f2 I /f < 1.2(5)0.28<Bf/TTL<0.35(6)0.7<IH/f < 0.80(7) 2.2<f/EP<2.5其中，f:整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距fl:第I透鏡的焦距f2:第2透鏡的焦距f3:第3透鏡的焦距f4:第4透鏡的焦距Bf:第4透鏡的像側(cè)的面至像面的光軸上的距離(空氣換算長度)TTL:第I透鏡的物體側(cè)的面至像面的光軸上的距離(空氣換算長度)IH:最大像聞EP:入瞳直徑。在本實施方式中，所有的透鏡面由非球面形成。這些透鏡面所采用的非球面形狀，在設(shè)光軸方向的軸為Z、與光軸正交的方向的高度為H、圓錐系數(shù)為k、非球面系數(shù)為A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16時，通過下式來表示。[數(shù)學(xué)式I]
ττ2
MMZ--——,R+ A4H4+A6H6+AiHt+AmH19+ AnHn + AuEt4+AmHu
t + Jl-1Jt+l) ^t !M2接下來示出本實施方式所涉及的攝像鏡頭的實施例。在各實施例中，f表示整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距、Fno表示F值(F number)、ω表示半視場角。此外，i表示從物體側(cè)數(shù)的面序號、r表示曲率半徑、d表示光軸上的透鏡面間的距離(面間隔)、Nd表示對d線(基準波長)的折射率、vd表示對d線的阿貝數(shù)。另外，對非球面在面序號i之后附加“*(星號)”的符號來表不。[0108][實施例1]在以下的表I中示出基本的透鏡數(shù)據(jù)。[表I]實施例1單位 mmf = 2.143Fno = 2.408ω = 36.91°面數(shù)據(jù)
權(quán)利要求1.一種攝像鏡頭，其特征在于， 從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来斡梢韵碌牟考?gòu)成:孔徑光闌；在光軸附近凸面朝向物體側(cè)和像側(cè)兩側(cè)且具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡；在光軸附近凹面朝向物體側(cè)且具有負的光焦度的彎月形狀的第2透鏡；在光軸附近凹面朝向物體側(cè)且具有正的光焦度的彎月形狀的第3透鏡；以及在光軸附近為凹面朝向物體側(cè)和像側(cè)兩側(cè)的雙凹形狀且具有負的光焦度的第4透鏡， 滿足以下的條件式⑴:(1)0.6 < fl/f < 0.8 其中，Π為第I透鏡的焦距、f為整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像鏡頭，其特征在于，滿足以下的條件式(2)及(3):(2)f3<fl(3)0.9<f3/I f4 I <1.10 其中，f3為第3透鏡的焦距、f4為第4透鏡的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，滿足以下的條件式(4):(4)0.7 < I f2 I /f < 1.2其中，f2為第2透鏡的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，滿足以下的條件式(5):(5)0.28 < Bf/TTL < 0.35 其中，Bf為第4透鏡的像面?zhèn)戎料衩娴墓廨S上的作為空氣換算長度的距離、TTL為第I透鏡的物體側(cè)的面至像面的光軸上的作為空氣換算長度的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，滿足以下的條件式(6):(6)0.7 < IH/f < 0.80 其中，IH為最大像高。
專利摘要本實用新型提供一種各像差被良好地校正、F值較小、視場角較寬的攝像鏡頭。從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来斡煽讖焦怅@(ST)、具有光焦度的雙凸形狀的第1透鏡(L1)、在光軸附近凹面朝向物體側(cè)且具有負的光焦度的彎月形狀的第2透鏡(L2)、在光軸附近凹面朝向物體側(cè)且具有正的光焦度的彎月形狀的第3透鏡(L3)、以及在光軸附近為雙凹形狀且具有負的光焦度的第4透鏡(L4)構(gòu)成，滿足條件式(1)。(1)0.6＜f1/f＜0.8，其中，f1為第1透鏡的焦距、f為整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距。
文檔編號G02B13/18GK203117504SQ20122073941
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月23日
發(fā)明者橋本雅也 申請人:康達智株式會社