攝像鏡頭及具備該攝像鏡頭的攝像裝置制造方法
【專利摘要】一種攝像鏡頭，從物體側(cè)朝向像側(cè)依次由孔徑光闌、在光軸附近凸面朝向物體側(cè)且具有正光焦度的第1透鏡、在光軸附近為正的彎月形形狀的第2透鏡、在光軸附近凸面朝向像側(cè)且具有正光焦度的第3透鏡及在光軸附近凹面朝向像側(cè)且具有負(fù)光焦度的第4透鏡構(gòu)成，所有透鏡的雙面由非球面形成，在第4透鏡的像側(cè)的非球面上在光軸上以外的位置具有反曲線點，滿足以下的條件式：0.75<TLA/(2IH)<0.90、0.90<TLA/f<1.30，其中，TLA為拆下配置于第4透鏡和攝像元件之間的濾光片時第1透鏡的物體側(cè)的面至攝像元件的攝像面為止的光軸上的距離，IH為最大像高，f為整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距。本申請還公開了具備上述攝像鏡頭的攝像裝置。
【專利說明】攝像鏡頭及具備該攝像鏡頭的攝像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及在小型的攝像裝置中使用的、使被攝體的像成像于CCD傳感器或CMOS傳感器的攝像鏡頭，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以及PDA等中搭載的具備攝像鏡頭的攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，替代以通話為主體的便攜電話機，附加有便攜信息終端(PDA)或計算機功能的所謂智能手機得到普及。對于這些便攜終端或智能手機中搭載的攝像鏡頭，要求高分辨率化、小型化、薄型化、低F值化及廣角化等。作為現(xiàn)有的攝像鏡頭的構(gòu)成，例如已知有4枚構(gòu)成的攝像鏡頭(專利文獻(xiàn)1、2)。近年來，隨著攝像元件的尺寸變小，攝像鏡頭的小型化、薄型化的要求更加強烈。作為表示攝像鏡頭的小型化的指標(biāo)，有表示光學(xué)全長和最大像高之比的方法。該比率越小，則越是相對于光軸方向?qū)崿F(xiàn)了小型化的鏡頭系統(tǒng)。在專利文獻(xiàn)1中公開了如下的攝像鏡頭，即，該攝像鏡頭從物體側(cè)依次由以下部件構(gòu)成:物體側(cè)為凸面且具有正的光焦度的第1透鏡；孔徑光闌；雙面為非球面且具有負(fù)的光焦度的第2透鏡；物體側(cè)為凹面的彎月形形狀或雙凸形狀、雙面為非球面且具有正的光焦度的第3透鏡；以及為雙凹形狀、雙面為非球面、且具有負(fù)的光焦度的第4透鏡。在第4透鏡的像側(cè)的面具有反曲線點，規(guī)定了孔徑光闌至攝像面為止的光軸上的距離與光學(xué)全長之比的最大值。該攝像鏡頭通過增強第1透鏡的光焦度并使第4透鏡的物體側(cè)為凹面，使光學(xué)系統(tǒng)的像側(cè)主點遠(yuǎn)離攝像面，從而實現(xiàn)了光學(xué)全長的縮短化。在專利文獻(xiàn)1中，光學(xué)全長(TTL)和最大像高(IH)之比(TTL/(2IH))為0.9左右，光學(xué)全長和焦距之比為1.2?1.3左右，實現(xiàn)了比較小型化。但是，專利文獻(xiàn)1所公開的攝像鏡頭假定了 1/4英寸以上的攝像元件，光學(xué)全長為4_左右。若要以上述光焦度構(gòu)成和面構(gòu)成來實現(xiàn)進(jìn)一步的小型化，則難以確保各透鏡的中心厚度、邊緣厚度。通過注塑成型制造各透鏡時，產(chǎn)生難以填充樹脂的情況。使該攝像鏡頭在將光學(xué)全長和最大像高之比維持較小的情況下適應(yīng)例如1/5英寸以下的小型的攝像元件，在構(gòu)造上是不可能的。在專利文獻(xiàn)2中公開了如下的攝像鏡頭構(gòu)成:從物體側(cè)依次配置作為第1透鏡的凸面朝向物體側(cè)的正彎月形透鏡、亮度光闌、作為第2透鏡的凸面朝向像側(cè)的彎月形透鏡、作為第3透鏡的凸面朝向像側(cè)的正彎月形透鏡、以及作為第4透鏡的負(fù)透鏡而構(gòu)成，第4透鏡的至少1面為非球面，第4透鏡的近軸區(qū)域的光焦度和最大光線高度的光焦度之比、以及第3透鏡和第4透鏡的阿貝數(shù)的差被設(shè)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。該攝像鏡頭通過使第1透鏡的物體側(cè)的面為具有較強的正光焦度的彎月形形狀、使第1透鏡的像側(cè)主點向物體側(cè)移動、并且使第4透鏡的像側(cè)的面為凹面，而實現(xiàn)了光學(xué)全長的縮短化。在專利文獻(xiàn)2中，光學(xué)全長和最大像高的比(TTL/(2IH))為1.17左右，光學(xué)全長和焦距之比為1.5左右，未能實現(xiàn)充分的小型化。此外，半視場角為33°，未能實現(xiàn)廣角化。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:United States Patent US7, 826，149，B2[0006]專利文獻(xiàn)2:JP 特開 2004-341512實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的課題而完成，其目的在于提供一種小型、視場角較寬、具有低F值、像差被良好地校正的攝像鏡頭。尤其是提供一種與傳感器尺寸的縮小相對應(yīng)的薄型的攝像鏡頭。
[0008]本實用新型的固體攝像元件用的攝像鏡頭，從物體側(cè)朝向像側(cè)依次由在光軸附近凸面朝向物體側(cè)且具有正的光焦度的第1透鏡、在光軸附近為正的彎月形形狀的第2透鏡、在光軸附近凸面朝向像側(cè)且具有正的光焦度的第3透鏡以及在光軸附近凹面朝向像側(cè)且具有負(fù)的光焦度的第4透鏡構(gòu)成，所有透鏡的雙面由非球面形成，在上述第4透鏡的像側(cè)的非球面上在光軸上以外的位置具有反曲線點，并滿足以下的條件式(1)、(2):
[0009](1) 0.75<TLA/ (2IH) <0.90
[0010](2)0.90<TLA/f<l.30
[0011]其中，
[0012]TLA:拆下配置于第4透鏡和攝像元件之間的濾光片時第1透鏡的物體側(cè)的面至攝像元件的攝像面為止的光軸上的距離
[0013]IH:最大像聞
[0014]f:整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距。
[0015]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。
[0016]本實用新型的攝像鏡頭通過使第1、第2、第3透鏡的光焦度為正，縮短了各透鏡間的距離，實現(xiàn)了全長的縮短化。
[0017]此外，通過使第4透鏡的光焦度在光軸附近為負(fù)，而確保后焦距。此外，所有的透鏡面采用適當(dāng)?shù)姆乔蛎嫘螤?，從而實現(xiàn)了各像差的良好校正。第4透鏡的像側(cè)的面在光軸附近為凹面，在離開光軸的位置具有反曲線點。通過成為這樣的形狀，能夠良好地校正場曲(field curvature)，能夠適當(dāng)?shù)匾种葡驍z像元件的光線入射角度。
[0018]孔徑光闌配置在第1透鏡的物體側(cè)。通過在鏡頭系統(tǒng)的最靠物體側(cè)配置孔徑光闌，能夠使出瞳位置離開像面，因此易于抑制向攝像元件的光線入射角度，能夠獲得像側(cè)的良好的遠(yuǎn)心性(telecentric)。
[0019]條件式(1)用于規(guī)定光學(xué)全長與最大像高之比的范圍。若超過條件式(1)的上限值，則相對于最大像高來說光學(xué)全長變長，各透鏡所采用的形狀的自由度提高，容易使性能得到提高，但不利于光學(xué)全長的縮短化。另一方面，若低于條件式(1)的下限值，則相對于最大像高來說光學(xué)全長變得過短，難以確保能夠制造的透鏡厚度，并且包含非球面形狀的各透鏡形狀的自由度減少，因此難以采用用于良好地校正各像差的鏡頭構(gòu)成。
[0020]條件式(2)用于規(guī)定光學(xué)全長與整個攝像鏡頭系統(tǒng)的焦距之比的范圍。條件式
(2)的值若超過上限值，則不利于光學(xué)全長的縮短化。另一方面，條件式(2)的值若低于下限值，則相對于整個系統(tǒng)的焦距來說光學(xué)全長變得過小，攝像鏡頭的像側(cè)主點位置過于向物體側(cè)移動，因此難以確保能夠制造的透鏡厚度，并且包含非球面形狀的各透鏡形狀的自由度減少，各透鏡的光焦度的平衡被破壞，難以良好地校正各像差。
[0021]本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(3):[0022](3)0.4<fl/f3<5.5
[0023]其中，
[0024]fl:第1透鏡的焦距
[0025]f3:第3透鏡的焦距。
[0026]條件式(3)用于規(guī)定第1透鏡的焦距與第3透鏡的焦距之比的范圍，是用于在維持適當(dāng)?shù)暮蠼咕嗟耐瑫r良好地校正畸變、彗差的條件。條件式(3)的值若超過上限值，則第1透鏡的正的光焦度相對變?nèi)?，難以確保后焦距，并且不利于光學(xué)全長的縮短化。另一方面，條件式(3)的值若低于下限值，則第1透鏡的正的光焦度相對變強，雖然有利于光學(xué)全長的縮短化，但難以校正畸變、彗差。
[0027]本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選，全部由塑料材料構(gòu)成，關(guān)于阿貝數(shù)滿足以下的條件式⑷、(5):
[0028](4) 50 ≤ v d ≤ 70
[0029](5) v dl= v d2= v d3= v d4
[0030]其中，
[0031]v d:第1透鏡至第4透鏡的阿貝數(shù)
[0032]v dl:第1透鏡的阿貝數(shù)
[0033]v d2:第2透鏡的阿貝數(shù)
[0034]v d3:第3透鏡的阿貝數(shù)
[0035]v d4:第4透鏡的阿貝數(shù)。
[0036]本實用新型所使用的透鏡材料為色散小的塑料材料，全部采用同一材料，從而有利于加工性以及低成本化。
[0037]本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(6):
[0038](6) -20.0〈 (rl+r2) / (rl-r2) <-0.50
[0039]其中，
[0040]rl:第1透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑
[0041]r2:第1透鏡的像側(cè)的面的曲率半徑。
[0042]條件式(6)的值若超過上限值，則第1透鏡的物體側(cè)的面和像側(cè)的面的形狀接近對稱，存在色像差惡化的傾向。此外，第1透鏡的像側(cè)主點位置向像側(cè)移動，因此不利于光學(xué)全長的縮短化。另一方面，條件式(6)的值若低于下限值，則第1透鏡的像側(cè)主點位置向物體側(cè)移動，雖然有助于光學(xué)全長的縮短化，但第1透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑或者第1透鏡的像側(cè)的面的曲率半徑變得過小，制造誤差靈敏度變高，因此不優(yōu)選。
[0043]本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選滿足以下的條件式(7):
[0044](7) 1.00<fl23/ | f4 | <1.20
[0045]其中，
[0046]fl23:第1透鏡、第2透鏡、第3透鏡的合成焦距
[0047]f4:第4透鏡的焦距。
[0048]條件式(7)用于規(guī)定第1透鏡、第2透鏡、第3透鏡的合成焦距與第4透鏡的焦距之比的范圍。通過滿足條件式(7)，能夠在確保后焦距的同時縮短光學(xué)全長，并且良好地校正畸變以及色像差。條件式(7)的值在超過上限值或低于下限值的任一情況下，畸變、色像差均會變大。
[0049]本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選用于如下的攝像裝置，該攝像裝置包括1/5英寸以下的大小、具有5百萬像素以下的像素數(shù)的攝像元件。
[0050]攝像元件的攝像面的對角線長度，在攝像元件的尺寸為1/5英寸時為3.5_左右，1/7英寸時為2.46_左右。若要獲得滿足條件式(1)的攝像鏡頭，則光學(xué)全長在1/5英寸時為2.80mm左右、在1/7英寸時為1.97mm左右，成為非常短的光學(xué)系統(tǒng)。本實用新型通過使各透鏡的光焦度排列、各透鏡的形狀、以及配置的組合為最佳，能夠在為4枚構(gòu)成的同時在非常短的空間中組裝透鏡。
[0051]一般來說，公知有對于完成的鏡頭系統(tǒng)不改變折射率、阿貝數(shù)而放大、縮小鏡頭系統(tǒng)的縮放(scaling)的方法。對參數(shù)乘以一定的系數(shù)而獲得新的鏡頭系統(tǒng)時，在縮小尺寸的情況下，可知球面像差、像散、彗差等縮小。但是，若單純縮放，并不能實現(xiàn)小型的鏡頭系統(tǒng)。這是因為，若變得過小，則產(chǎn)生無法確保各透鏡的厚度、空氣間隔的問題，且產(chǎn)生無法確保用于防止重影、光斑產(chǎn)生的遮光板的配置空間等問題。本實用新型以上述非常短的光學(xué)全長確保各透鏡的厚度、空氣間隔、遮光板的配置空間在能夠充分制造的范圍內(nèi)，并且實現(xiàn)了與縮放同樣的效果、即各像差(球面像差、像散、彗差)縮小。
[0052]此外，本實用新型的攝像鏡頭優(yōu)選，在第1透鏡的物體側(cè)的面至第2透鏡的像側(cè)的面中的至少1面上設(shè)置衍射光學(xué)面。衍射光學(xué)面利用射出光的折射率的波長依賴性逆轉(zhuǎn)這一情況來進(jìn)行色像差校正，通過設(shè)置衍射光學(xué)面，不用附加新的透鏡就能夠良好地校正軸上色像差及倍率色像差，因此能夠提供無論應(yīng)用的攝像元件的尺寸大小如何都適當(dāng)?shù)匦Ｕ溯S上色像差、倍率色像差的攝像鏡頭。
[0053]根據(jù)本實用新型，能夠提供一種為4枚構(gòu)成、并且小型(薄型)、F值較小、比較廣角、并良好地校正了像差的攝像鏡頭。通過使所有的透鏡由同一塑料材料制造，容易實現(xiàn)高量產(chǎn)性以及低成本化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例1的攝像鏡頭的剖視圖。
[0055]圖2是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例1的各像差圖。
[0056]圖3是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例2的攝像鏡頭的剖視圖。
[0057]圖4是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例2的各像差圖。
[0058]圖5是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例3的攝像鏡頭的剖視圖。
[0059]圖6是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例3的各像差圖。
[0060]圖7是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例4的攝像鏡頭的剖視圖。
[0061]圖8是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例4的各像差圖。
[0062]圖9是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例5的攝像鏡頭的剖視圖。
[0063]圖10是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例5的各像差圖。
[0064]圖11是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例6的攝像鏡頭的剖視圖。
[0065]圖12是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例6的各像差圖。
[0066]圖13是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例7的攝像鏡頭的剖視圖。
[0067]圖14是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例7的各像差圖。[0068]圖15是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例8的攝像鏡頭的剖視圖。
[0069]圖16是本實用新型的第1實施方式所涉及的實施例8的各像差圖。
[0070]圖17是本實用新型的第2實施方式所涉及的實施例9的攝像鏡頭的剖視圖。
[0071]圖18是本實用新型的第2實施方式所涉及的實施例9的各像差圖。
[0072]圖19是本實用新型的第2實施方式所涉及的實施例10的攝像鏡頭的剖視圖。
[0073]圖20是本實用新型的第2實施方式所涉及的實施例10的各像差圖。
[0074]圖21是本實用新型的第2實施方式所涉及的實施例11的攝像鏡頭的剖視圖。
[0075]圖22是本實用新型的第2實施方式所涉及的實施例11的各像差圖。
[0076]符號說明
[0077]ST孔徑光闌
[0078]L1第1透鏡
[0079]L2第2透鏡
[0080]L3第3透鏡
[0081]L4第4透鏡
[0082]IR濾光片
[0083]IM攝像面
[0084]IH最大像聞
【具體實施方式】
[0085]本實用新型所涉及的實施方式由兩個實施方式構(gòu)成。第1實施方式為從物體側(cè)朝向像側(cè)依次由具有正的光焦度的3枚透鏡和具有負(fù)的光焦度的1枚透鏡構(gòu)成的攝像鏡頭。第2實施方式與第1實施方式同樣從物體側(cè)朝向像側(cè)依次由具有正的光焦度的3枚透鏡和具有負(fù)的光焦度的1枚透鏡構(gòu)成，并在第1透鏡的物體側(cè)的面至第2透鏡的像側(cè)的面中的至少1面上設(shè)有衍射光學(xué)面。
[0086]第1實施方式
[0087]參照附圖對將本實用新型具體化的第1實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0088]圖1、圖3、圖5、圖7、圖9、圖11、圖13、圖15為與本實用新型的第1實施方式的實施例1?8相對應(yīng)的鏡頭剖視圖。
[0089]在第1實施方式的所有實施例中，孔徑光闌ST配置于第1透鏡L1的物體側(cè)的面rl的有效直徑周緣部。在第4透鏡L4的像側(cè)的面r8和攝像面頂之間配置有由r9、rl0構(gòu)成的濾光片IR。圖中X表示光軸。另外，在計算光軸上的距離時，拆下由r9、rl0構(gòu)成的濾光片IR來計算。
[0090]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A2i時，通過數(shù)式1來表示。
[0091][數(shù)式1]
【權(quán)利要求】
1.一種固體攝像元件用的攝像鏡頭，其特征在于，從物體側(cè)朝向像側(cè)依次由在光軸附近凸面朝向物體側(cè)且具有正的光焦度的第1透鏡、在光軸附近為正的彎月形形狀的第2透鏡、在光軸附近凸面朝向像側(cè)且具有正的光焦度的第3透鏡以及在光軸附近凹面朝向像側(cè)且具有負(fù)的光焦度的第4透鏡構(gòu)成，所有透鏡的雙面由非球面形成，在上述第4透鏡的像側(cè)的非球面上在光軸上以外的位置具有反曲線點，并滿足以下的條件式(1)、(2):(1)0.75〈TLA/(2IH)〈0.90(2)0.90<TLA/f<l.30其中，TLA:拆下配置于第4透鏡和攝像元件之間的濾光片時第1透鏡的物體側(cè)的面至攝像元件的攝像面為止的光軸上的距離IH:最大像聞f: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(3):(3)0.4<fl/f3<5.5其中，Π:第1透鏡的焦距f3:第3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)、(5):(4)50 ≤ v d ≤ 70(5)v dl= v d2= v d3= v d4其中，v d:第1透鏡至第4透鏡的阿貝數(shù)vdl:第1透鏡的阿貝數(shù)vd2:第2透鏡的阿貝數(shù)vd3:第3透鏡的阿貝數(shù)vd4:第4透鏡的阿貝數(shù)。
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(6):(6)-20.0〈(rl+r2)/(rl-r2)<_0.50其中，rl:第1透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑r2 --第1透鏡的像側(cè)的面的曲率半徑。
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(7):(7)1.00<fl23/ | f4 I <1.20其中，Π23:第1透鏡、第2透鏡、第3透鏡的合成焦距f4:第4透鏡的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，在上述第1透鏡的物體側(cè)的面至上述第2透鏡的像側(cè)的面中的至少1面上設(shè)置衍射光學(xué)面。
7.一種攝像裝置，其特征在于，包括:權(quán)利要求1或2所述的攝像鏡頭；以及1/5英寸以下的大小、且具有5百萬像 素以下的像素數(shù)的攝像元件。
【文檔編號】G02B13/00GK203519917SQ201320459620
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】關(guān)根幸男, 鈴木久則 申請人:康達(dá)智株式會社