4片結構小型攝像透鏡、相機模組及攝像裝置的制作方法

專利名稱：4片結構小型攝像透鏡、相機模組及攝像裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種，在CCD (Charge Coupled Device)或 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等攝像元件上成像被攝體 的光學像的4片結構小型攝像透鏡、及將由該4片結構小型攝像透鏡形成的光 學像轉換成攝像信號的相機模組、以及裝載該4片結構小型攝像透鏡進行攝影 的數碼靜止照相機或帶攝像頭的手機及個人數字助理(PDA: Personal Digital Assistance)等攝像裝置。
背景技術：
近幾年，隨著個人電腦在一般家庭等的普及，可將攝影的風景或人物像等 圖像信息輸入到個人電腦的數碼靜止相機在迅速普及。而且，在手機上裝載圖 像輸入用相機模組的現象也多起來。在具有這種攝像功能的設備上使用CCD或 CMOS等攝像元件。另外，這幾年，該些攝像元件的緊湊化提高，對攝像設備整 體及裝載于其的攝像透鏡也要求緊湊性。同時，對攝像元件的高像素化也在提 高，并要求攝像透鏡的高解像、高性能化。
對這種要求，可考慮例如，為了謀求緊湊化(光軸方向的縮短化)及廉價 化、高解像化，將透鏡片數設為4片結構，為了謀求高性能化，積極使用非球 面的方案。在專利文獻1至4公開有為這種4片結構且使用非球面的攝像透 鏡。
專利文獻1專利公開2004-302057號公報專利文獻2專利公開2007-17984號公報專利文獻3專利公開2002-228922號公報專利文獻4美國專利第6， 917， 479號說明書
在上述攝像設備中，要求邊考慮批量生產并將光學性能的惡化限制為最小 限，邊將相機模組整體的光軸方向的長度(=高度)弄小。然而，若將透鏡后焦距(從透鏡的最像側的位置到像面的距離)單純地設為過小，則一般難以滿 足光線的射出角度的規格或在最終透鏡面的劃痕、異物等外觀上的規格。而 且，若將透鏡系統的厚度DL (DL:透鏡全厚度=從最物體側的透鏡面的頂點到 最像側透鏡面的頂點的距離)單純地設為過小，則有必要將各透鏡要素的中心 厚度D設為過小，或使非球面的效果過強，產生由透鏡形狀在成型時發生內部
歪曲、軸偏移傾倒、由外觀規格要求的制造性的惡化。由此需要，在進行全長
縮短化的情況下，將透鏡后焦距、透鏡系統的厚度DL、各透鏡要素的中心厚度 等設小，并且在適當條件下平衡地組裝這些，在批量生產時維持良好的光學性 能。
上述專利文獻1所述的攝像透鏡，由于光闌在第2透鏡的后側，因此，若 進行全長短縮化，則存在光線的射出角度容易變大的問題。另外，在專利文獻 2公開有各種種類的4片結構的攝像透鏡，但很難說對每個構成例是非常適合 的設計。例如，關于焦距小的類型的實施例(表示4前后的值)，對于焦距的 全長之比大于1.25。其以外的實施例的透鏡大，可以認為沒有充分考慮到對小 型化的屮心厚度等的制造性。另外，在專利文獻3及專利文獻4所示的攝像透 鏡，由于實施例的焦距、全長、及透鏡厚度皆大，因此，可以認為沒有充分考 慮到對近幾年攝像元件的小型化的中心厚度等的制造性。

實用新型內容
本實用新型是借鑒于這種問題點而提出的，其目的在于，提供一種使用非 球面可全長短縮化的同時，維持高成像性能的4片結構小型攝像透鏡、及裝載 該4片結構小型攝像透鏡可得到高解像的攝像信號的相機模組、以及攝像裝 置。
本實用新型的4片結構小型攝像透鏡，具備物體側的面在光軸附近被設為 凸面的具有正的光焦度的第1透鏡；具有非球面，像側的面在光軸附近被設為 凹面的具有負的光焦度的第2透鏡；具有非球面，在光軸附近具有負的光焦度 的第3透鏡；兩面為非球面形狀的同時，像側的面在光軸附近被設為凹形狀、
在周邊部被設為凸形狀的第4透鏡，且構成為滿足以下條件式
v3S40 ...... (1)
1.2^f/fl^2.3 ...... (2)0. 85STL/fS1.20 ...... (3)
式中，
v3:第3透鏡的阿貝數 f :整體的焦距 fl:第l透鏡的焦距
TL:透鏡全長(從透鏡系統整體的最物體側的面至成像面的距離)。
在本實用新型的4片結構小型攝像透鏡中，作為整體為4片的透鏡構成
中，有效使用非球面謀求各透鏡形狀的最佳化，而且，滿足規定的條件式而謀 求透鏡構成的最佳化，因而，既考慮制造性，并且在能得到全長的短縮化的同 時可獲得高成像性能。
并且，進一步通過適當選擇采用并滿足以下理想的構成，既考慮制造性并 可更加有利于全長的短縮化或成像性能。
在本實用新型的4片結構小型攝像透鏡，也可以在光軸上將光闌配置得比 第1透鏡的物體側面的外緣位置更靠物體側。
在此情況，優選第1透鏡是兩面為球面的雙凸形狀，且，第4透鏡在光軸 附近具有正的光焦度。另外，第3透鏡，在光軸附近，物體側的面為凹形狀的 同時，像側的面為凸形狀，且，優選第4透鏡，在光軸附近，物體側的面為凸 形狀的同時，像側的面為凹形狀。并且，優選適當選擇性地滿足以下條件式-
vl, ……(4)
式中，
vl:第l透鏡的阿貝數。
本實用新型的4片結構小型攝像透鏡，另外，還可以將光闌配置得比第1 透鏡更靠像側。需要說明的是，在此所說的「比第1透鏡更靠像側」是指，在 光軸上，在比第1透鏡的物體側的面的外緣位置或像側的面的外緣位置更靠像 側的位置。
在此情況下，優選第1透鏡的兩面為球面，是將凸面朝向物體側的正的彎 月形透鏡，且第4透鏡在光軸附近優選具有正的光焦度。或者，優選第3透鏡 在光軸附近，物體側的面為凹形狀的同時，像側的面為凸形狀，且第4透鏡可 在光軸附近，物體側的面為凸形狀的同時，像側的面為凹形狀。進一步，優選 適當選擇性地滿足以下條件式-vl^60 ...... (4)
式中，
vl:第l透鏡的阿貝數。
根據本實用新型的相機模組具備本實用新型的4片結構小型攝像透鏡、 和輸出按照由此4片結構小型攝像透鏡形成的光學像的攝像信號的攝像元件。
在根據本實用新型的相機模組中，根據通過本實用新型的4片結構小型攝 像透鏡的高解像的光學像可獲得高解像的攝像信號。而且，由于根據本實用新 型的4片結構小型攝像透鏡的全長已被短縮化，所以，作為與4片結構小型攝 像透鏡組合的相機模組整體可謀求小型化。
根據本實用新型的攝像裝置具備根據本實用新型的相機模組。
在根據本實用新型的攝像裝置中，根據通過本實用新型的相機模組獲得的 高解像的光學像可獲得高解像的攝像信號，根據其攝像信號可獲得高解像的攝 影圖像。
根據本實用新型的4片結構小型攝像透鏡，在整體為4片透鏡構成中，有效 率地使用非球面謀求各透鏡形狀的最佳化，而且，滿足規定的條件式謀求透鏡 構成的最佳化，所以，可全長短縮化的同時維持高成像性能。
另外，根據本實用新型的相機模組，輸出按照通過全長短縮化的同時具有 高成像性能的上述本實用新型的4片結構小型攝像透鏡形成的光學像的攝像信 號，所以，謀求作為模組整體的小型化的同時可獲得高解像的攝像信號。
另外，根據本實用新型的攝像裝置，因裝載了上述本實用新型的相機模 組，所以，謀求攝像部分的小型化的同時，獲得高解像的攝像信號，根據其攝 像信號可獲得高解像的攝影圖像。


圖1是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 l構成例，是對應于實施例l的透鏡剖面圖。
圖2是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 2構成例，是對應于實施例2的透鏡剖面圖。
圖3是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 3構成例，是對應于實施例3的透鏡剖面圖。圖4是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 4構成例，是對應于實施例4的透鏡剖面圖。
圖5是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 5構成例，是對應于實施例5的透鏡剖面圖。
圖6是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 6構成例，是對應于實施例6的透鏡剖面圖。
圖7是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 7構成例，是對應于實施例7的透鏡剖面圖。
圖8是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 8構成例，是對應于實施例8的透鏡剖面圖。
圖9是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的第 9構成例，是對應于實施例9的透鏡剖面圖。
圖10是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的 第10構成例，是對應于實施例10的透鏡剖面圖。
圖11是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的 第11構成例，是對應于實施例ll的透鏡剖面圖。
圖12是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的 第12構成例，是對應于實施例12的透鏡剖面圖。
圖13是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的 第13構成例，是對應于實施例13的透鏡剖面圖。
圖14是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的 第14構成例，是對應于實施例14的透鏡剖面圖。
圖15是表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡的 第15構成例，是對應于實施例15的透鏡剖面圖。
圖16是表示本實用新型的實施例1所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖17是表示本實用新型的實施例2所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖18是表示本實用新型的實施例3所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。圖19是表示本實用新型的實施例4所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖20是表示本實用新型的實施例5所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖21是表示本實用新型的實施例6所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖22是表示本實用新型的實施例7所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖23是表示本實用新型的實施例8所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖24是表示本實用新型的實施例9所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖25是表示本實用新型的實施例10所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖26是表示本實用新型的實施例11所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖27是表示本實用新型的實施例12所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖28是表示本實用新型的實施例13所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖29是表示本實用新型的實施例14所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖30是表示本實用新型的實施例15所涉及的4片結構小型攝像透鏡的基 本透鏡數據的圖。
圖31是表示關于本實用新型的實施例1所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖32是表示關于本實用新型的實施例2所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖33是表示關于本實用新型的實施例3所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。圖34是表示關于本實用新型的實施例4所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖35是表示關于本實用新型的實施例5所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖36是表示關于本實用新型的實施例6所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖37是表示關于本實用新型的實施例7所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖38是表示關于本實用新型的實施例8所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖39是表示關于本實用新型的實施例9所涉及的4片結構小型攝像透鏡
的非球面的數據的圖。
圖40是表示關于本實用新型的實施例10所涉及的4片結構小型攝像透鏡
的非球面的數據的圖。
圖41是表示關于本實用新型的實施例11所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖42是表示關于本實用新型的實施例12所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖43是表示關于本實用新型的實施例13所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖44是表示關于本實用新型的實施例14所涉及的4片結構小型攝像透鏡
的非球面的數據的圖。
圖45是表示關于本實用新型的實施例15所涉及的4片結構小型攝像透鏡 的非球面的數據的圖。
圖46是對各實施例總結表示關于條件式的值的圖。
圖47是表示本實用新型的實施例1所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖48是表示本實用新型的實施例2所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、(D)表示倍率色像差。
圖49是表示本實用新型的實施例3所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖50是表示本實用新型的實施例4所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖51是表示本實用新型的實施例5所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖52是表示本實用新型的實施例6所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖53是表示本實用新型的實施例7所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖54是表示本實用新型的實施例8所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖55是表示本實用新型的實施例9所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像差 的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像差、 (D)表示倍率色像差。
圖56是表示本實用新型的實施例10所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像 差的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像 差、(D)表示倍率色像差。
圖57是表示本實用新型的實施例11所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像 差的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像 差、(D)表示倍率色像差。
圖58是表示本實用新型的實施例12所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像 差的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變差、(D)表示倍率色像差。
圖59是表示本實用新型的實施例13所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像 差的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像 差、(D)表示倍率色像差。
圖60是表示本實用新型的實施例14所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像 差的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像 差、(D)表示倍率色像差。
圖61是表示本實用新型的實施例15所涉及的4片結構小型攝像透鏡的諸像 差的像差圖，(A)表示球面像差、(B)表示散光像差、(C)表示畸變像 差、(D)表示倍率色像差。
圖62是表示本實用新型的一實施方式所涉及的相機模組的一構成例的立體圖。
圖63是表示本實用新型的一實施方式所涉及的攝像裝置的一構成例的立體圖。
圖中L1-第l透鏡，L2-第2透鏡，L3-第3透鏡，L4-第4透鏡，St-孔徑光 闌，Ri-從物體側第i個透鏡面的曲率半徑，Di-從物體側第i個和第i+l個透鏡
面的面間隔，zi-光軸。
具體實施方式
以下，參照附圖詳細說明本實用新型的實施方式。
圖1表示本實用新型的一實施方式所涉及的4片結構小型攝像透鏡(以下 只稱為「攝像透鏡」)的第1構成例。此構成例對應于后述的第1的數值實施 例(圖16，圖31)的透鏡構成。同樣，將對應于后述的第2至第15的數值實 施例(圖17 圖30及圖32 圖45)的透鏡構成的第2至第15構成例的剖面 構成示于圖2 圖15。在圖1 圖15中，符號Ri表示以最物體側的透鏡要素
的面為第1個，隨著朝向像側(成像側)依次增加的方式附上符號的第i個面 的曲率半徑。符號Di表示第i個面和第i+l個面的光軸Zl上的面間隔。另
外，由于各構成例的基本構成皆相同，因此，在以下以圖1所示的攝像透鏡的 構成例作為基本進行說明，根據需要對圖2 圖15的構成例也進行說明。本實施方式所涉及的攝像透鏡適用于使用CCD或CMOS等攝像元件的各種 攝像設備，尤其是比較小型的便攜式終端設備，例如，數碼靜止照相機、帶攝 像頭的手機、及PDA等。此攝像透鏡，沿著光軸Zl從物體側依次具備第1 透鏡Ll、第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4。在此攝像透鏡的成像面 (攝像面)Simg配置CCD等攝像元件(未圖示)。在第4透鏡L4和成像面 (攝像面)Simg之間也可配置用于保護攝像面的玻璃罩，紅外線截止慮光片或 低通濾波器等光學部件CG。
此攝像透鏡還具有光闌St。光鬧St為光學性孔徑光闌，優選配置于最靠 物體側的所謂的「前側光闌」。此處，「最靠物體側」意味著在光軸上在比第 1透鏡L1的物體側的面的外緣位置E更靠物體側(參照圖1)，例如，還意味 著包括在光軸上，配置于第1透鏡Ll中的物體側的面頂點位置和第1透鏡Ll 中的物體側的面的外緣位置E之間的情況。
但是，也可為將光闌St配置在比第1透鏡Ll更靠像側的所謂的「中光 闌J 。例如，如第12 14的構成例(圖12 圖14),也可配置在第1透鏡L1 和第2透鏡L2之間。在此所說的「第1透鏡Ll和第2透鏡L2之間」是指， 在光軸上，第1透鏡Ll的物體側的面的外緣位置或像側的面的外緣位置和第2 透鏡L2物體側的面的外緣位置之間。當然，也意味著包括在光軸上，在第1 透鏡Ll的像側的面頂點位置附近配置光闌St的情況和在第2透鏡L2的物體 側的面頂點位置附近配置光闌St的情況。
此攝像透鏡，第4透鏡L4的兩面被設為非球面形狀。分別對于第1透鏡 Ll、第2透鏡L2、及第3透鏡L3，也優選在至少1面包含有非球面。
第1透鏡Ll具有正的光焦度。第1透鏡Ll，物體側的面在光軸附近設為 凸面。第1透鏡L1，優選像側的面在光軸附近設為凸形狀，在光軸附近為兩凸 形狀。但是，如第11 13的構成例(圖11 圖13)，也可在光軸附近將像側 的面設為凹形狀，在光軸附近將凸面朝向物體側的正的彎月形透鏡。
第2透鏡L2具有負的光焦度。第2透鏡L2，像側的面在光軸附近設為凹 面。第2透鏡L2，優選物體側的面在光軸附近設為凸形狀，在光軸附近為將凸 面朝向物體側的負的彎月形透鏡。
第3透鏡L3在光軸附近具有負的光焦度。第3透鏡L3，優選在光軸附近 為彎月形狀。但是，如第12的構成例(圖12)，也可為兩凹形狀。在第1構成例(圖1)中，第3透鏡L3，被設為在光軸附近，物體側的面為凸面的同 時，像側的面為凹面的彎月形狀。在第2 第11及第13 第15的構成例(圖 2 圖11及圖13 圖15)中，第3透鏡L3，在光軸附近，被設為物體側的面 為凹面的同時，像側的面為凸面的彎月形狀。
第4透鏡L4，像側的面設為在光軸附近朝像側為凹形狀，而在周邊部朝像 側成為凸形狀的非球面。第4透鏡W，例如，被設為優選物體側的面在光軸附 近為凸面的同時，像側的面為凹面的彎月形狀。在圖1的第1構成例中，第4 透鏡L4設為兩凹形狀，但在其他構成例中設為彎月形狀。
第4透鏡L4，優選按照其他透鏡要素的構成，在光軸附近適當選擇正或負 的光焦度。例如，在此攝像透鏡，光闌位置為中光闌時，若將第4透鏡L4的 近軸光焦度設為正，則有利于全長的縮短化。另外，若將第4透鏡L4的近軸 光焦度設為正、將第1透鏡Ll的形狀設為彎月形狀，則有利于全長的縮短化 的同時，易補正球面像差或像面彎曲。
此攝像透鏡，滿足以下條件式(1) (3):
<formula>formula see original document page 14</formula>
式中，
v3:第3透L3鏡的阿貝數 f :整體的焦距 fl:第1透鏡L1的焦距
TL:透鏡全長(從透鏡系統整體的最物體側的面至成像面的距離)。需要 說明的是，TL在有玻璃罩等的光學部件CG時，將光學部件CG為空氣換算的值。 另外，TL為物體距離無限大時的透鏡全長。
而且，優選適當選擇性地滿足以下條件式<formula>formula see original document page 14</formula>
式中，
Vl:第1透鏡L1的阿貝數。 而且，優選適當選擇性地滿足以下條件式<formula>formula see original document page 14</formula>0. 1^D5/fSO. 15 ...... (6)
式中，
R7:第4透鏡L4的物體側的面的近軸曲率半徑 R8:第4透鏡L4的像側的面的近軸曲率半徑 f:整體的焦距
D5:第3透鏡L3的中心厚度。
圖62是表示組裝本實施方式所涉及的攝像透鏡的相機模組的一構成例。而 且，圖63 (A) 、 (B)，作為裝載圖62的相機模組的攝像裝置的一例表示帶攝 像頭的手機。
在圖63 (A) 、 (B)所示的帶攝像頭的手機具備上部筐體2A和下部筐體 2B，兩者朝圖63 (A)的箭頭方向旋轉自如地構成。在下部筐體2B設有操作鍵 21等。在上部筐體2A設有相機部1 (圖63 (B))及顯示部22 (圖63 (A)) 等。顯示部22由LCD (液晶面板)或EL (Electro-Luminescence)面板等顯示 面板而構成。顯示部22配置于在折疊時成為內面的一側。在此顯示部22，除了 顯示有關電話功能的各種菜單以外還可顯示通過相機部l被攝影的圖像等。相 機部l，例如配置于上部筐體2A的內面側。但是，設置相機部l的位置不限于 此。
相機部l具有本實施方式所涉及的相機模組。此相機模組，如圖62所示， 具備有收納攝像透鏡20的鏡筒3、支撐鏡筒3的支撐基板4、和在支撐基板4上設 于對應攝像透鏡20的成像面的位置的攝像元件(未圖示)。此相機模組還具備 有電連接于支撐基板4上的攝像元件的撓性基板5、和電連接于撓性基板5的同 時，可連接于帶攝像頭的手機等的終端設備主體側的信號處理電路的構成的外 部連接端子6。該些構成要素被一體構成。
在圖62所示的相機模組中，由攝像透鏡20形成的光學像通過攝像元件轉換 成電性攝像信號，該攝像信號通過撓性基板5及外部連接端子6被輸出到攝像裝 置主體側的信號處理電路。此處，在此相機模組中，作為攝像透鏡20使用本實 施方式所涉及的攝像透鏡，所以，可獲得被充分補正像差的高解像的攝像信 號。在攝像裝置主體側，根據其攝像信號可生成高解像圖像。
另外，本實施方式所涉及的攝像裝置，不限于帶攝像頭的手機，例如為數 碼靜止相機或PDA等也可。接著，更詳細說明如以上構成的攝像透鏡的作用及效果、尤其關于條件式 的作用及效果。 '
在本實施方式所涉及的攝像透鏡中，在整體為4片的透鏡構成中，有效率
地使用非球面而謀求各透鏡形狀的最佳化，而且滿足規定的條件式謀求透鏡構 成的最佳化，所以，既充分考慮制造性以使成本不變高，又能在全長的短縮化 的同時獲得高成像性能。
關于非球面形狀，尤其使第4透鏡L4在中心部和周邊部變化成不同的形 狀，而從像面中心部至周邊部良好地補正像面彎曲。在第4透鏡L4中，與第l透 鏡L1、第2透鏡L2、及第3透鏡L3相比，光束在每視角被分離。因此，通過使最 近于攝像元件的最終透鏡面的第4透鏡L4的像側面在光軸附近朝像側成為凹形 狀，而在周邊部朝像側成為凸形狀，可適當補正每視角的像差，光束向攝像元 件的入射角度被控制為一定角度以下。從而，可減輕成像面全區域的光的分布 的同時，有利于像面彎曲或歪曲像差等的補正。
通常，在攝像透鏡系統中，焦闌性即向攝像元件的主光線的入射角度優選 對光軸接近平行(在攝像面的入射角度對攝像面的法線接近零)。為了確保此 焦闌性，光闌St優選盡量配置于物體側。另一方面，若光闌St配置于從第l透 鏡L1的物體側的透鏡面進一步向物體側方向離開的位置上，其部分(光鬧St和 最物體側的透鏡面的距離)作為光路長被加算，因此，在整體構成的緊湊化方 面不利。從而，通過在光軸Zl上將光闌St配置于與第l透鏡Ll的物體側透鏡面 的頂點位置相同的位置，或配置于第1透鏡L1的物體側的面頂點位置和像側的 面頂點位置之間，可謀求全長的短縮化，并可確保焦闌性。更加重視焦闌性的 確保時，在光軸上將光闌St配置于第l透鏡Ll的物體側的面頂點位置和第l透鏡 L1的物體側的面的外緣位置E (參照圖l)之間即可。
以下，對各條件式的具體意義進行說明。
條件式(1)涉及第3透鏡L3的材料，規定適當的阿貝數的值。通過滿足 條件式(1)，容易良好地保持軸上色像差及倍率色像差。若超過條件式(1) 的上限，則尤其關于周邊的色像差短波長側成為過于負側，倍率色像差惡化， 周邊的解像性能惡化。
條件式(2)涉及第1透鏡Ll的焦距fl。通過滿足條件式(2)，主要可 良好地保持全長和球面像差之間的關系。若超過條件式(2)的下限，則有第1透鏡Ll的光焦度變得過強，球面像差成為過于負側的傾向。另外，光線的射 出角度容易變大的傾向。若超過上限，則有全長變長的傾向。
條件式(3)涉及透鏡全長TL。通過滿足條件式(3)，可維持全長的縮短 化的同時維持高成像性能。
條件式(4)涉及第1透鏡Ll的材料，規定適當的阿貝數的值。若超過條 件式(4)的下限，則因軸上的色像差變大，所以不優選。
為了得到更良好的性能，條件式(4)的數值范圍優選
vlS70 ...... (4')
進一步優選
vl謂 ......(4'')
條件式(5)涉及第4透鏡L4的近軸形狀。通過滿足條件式(5)，可良好 地保持像面彎曲。若超過條件式(5)的下限，則正切像面成為負測，歪曲像 差有成為枕型的傾向。若超過上限，則對于正切像面，弧矢像面過于偏負測。
條件式(6)涉及第3透鏡L3的中心厚度D5。尤其在上述條件式(1)、 (4) 、 (5)的條件下，若超過條件式(6)的上限，則歪曲成為桶型，另 外，像面彎曲成為正側。并且，關于倍率的色像差短波長側成為負側，難以良 好地維持在周邊像高的像差平衡。若超過下限，則第3透鏡L3的厚度整體變 薄，易受加工或成型上的限制。
如以上說明，根據本實施方式所涉及的攝像透鏡，可全長短縮化的同時維 持高成像性能。而且，根據本實施方式所涉及的相機模組，因使之輸出按照由 全長短縮化的同時具有高成像性能的攝像透鏡形成的光學像的攝像信號，所 以，可謀求作為模組整體的小型化的同時，可獲得高解像的攝像信號。而且， 根據本實施方式所涉及的攝像裝置，因裝載了其相機模組，所以，可謀求攝像 部分的小型化的同時，獲得高解像的攝像信號，根據其攝像信號可獲得高解像 的攝影圖像。實施例
接著，說明本實施方式所涉及的攝像透鏡的具體數值實施例。在以下，歸 納第1至第15的數值實施列進行說明。
圖16及圖31表示有對應于圖1所示的攝像透鏡的構成的具體透鏡數據。尤 其，在圖16表示其基本的透鏡數據，在圖31表示關于非球面的數據。在圖16所示的透鏡數據的面號碼Si的欄表示有對實施例l所涉及的攝像透鏡，以最物體
側的透鏡要素的面作為第l個(以光闌St為第O個)，隨著朝向像側依次增加的 方式附上符號的第i個的面號碼。在曲率半徑Ri的欄表示對應于在圖l所附上的 符號Ri，從物體側第i個面的曲率半徑的值(mm)。對面間隔Di的欄也同樣表 示從物體側第i個面Si和第i+l個面Si+l的光軸上的間隔(mm)。在Ndj欄表示 從物體側第j個光學要素的對d線(587.6rnn)的折射率的值。在vdj欄表示從物 體側第j個光學要素的對d線的阿貝數的值。在圖16的欄外作為諸數據表示整個 系統的焦距f (mm)的值。
此實施例l所涉及的攝像透鏡，第1透鏡L1至第4透鏡L4的兩面全部成為非 球面形狀。在圖16的基本透鏡數據中，作為該些非球面的曲率半徑表示有光軸 附近的曲率半徑(近軸曲率半徑)的數值。
在圖31表示實施例1的攝像透鏡的非球面數據。在作為非球面數據所示的 數值中，記號"E"表示續于其后的數值為以10為底的"冪指數"，表示用以 其10為底的指數函數所表示的數值乘算"E"之前的數值。例如，若為「l.OE-02J ，則表示「l.OXl(T」。
作為非球面數據，記入根據以下式(A)所表示的非球面形狀的式中的各 系數Ai、 K的值。詳而言之，Z表示從在由光軸高度h的位置的非球面上的點下 垂于非球面頂點的接平面(垂直于光軸的平面)的垂線長度(mm)。在實施例 l的攝像透鏡中，各非球面作為非球面系數Ai有效使用第3次 第10次的系數 A3 A10而表示。
Z二C h2/{l+ (1-K C2 h2) 1/2} + SAi h1……(A)
式中，
Z:非球面的深度(mm)
h:從光軸到透鏡面的距離(高度)(mm)
K:遠心率
C:近軸曲率二1/R
(R:近軸曲率半徑) Ai:第i次(i為3以上的整數)的非球面系數
與以上實施例l的攝像透鏡同樣，將對應于圖2所示的攝像透鏡的構成的具 體透鏡數據作為實施例2，表示于圖17及圖32。而且，同樣對應于圖3 圖15示的攝像透鏡的構成的具體透鏡數據作為實施例3至實施例15，表示于圖18 圖30及圖33 圖45。在該些實施例2 15中，實施例2 8及實施例14 15,與 實施例l的攝像透鏡同樣，第1透鏡L1至第4透鏡L4的兩面全部成為非球面形 狀。在實施例9 13中，第1透鏡L1的兩面為球面形狀，第2透鏡L2至第4透鏡L4 的兩面全部為非球面形狀。
另外，在圖46，對各實施例歸納表示關于上述基本條件式(1) (6)的 值。如圖46所示，對于條件式(1) (3)，各實施例全部在其數值范圍內。
圖47 (A) 圖47 (D)分別表示有在實施例l的攝像透鏡的球面像差、散 光像差、畸變像差(歪曲像差)、及倍率色像差。在各像差圖表示以e線 (546.07mn)為基準波長的像差。在球面像差圖、散光像差圖及倍率色像差圖 中，也表示對F線(波長486. 13nm) 、 C線(波長656.27nm)的像差。在散光像 差圖中實線表示弧矢方向(S)的像差，而虛線表示切線方向(T)的像差。 FNo.表示F值，Y表示像高。
同樣地，在圖48 (A) (D)表示對實施例2的攝像透鏡的諸像差。同樣 地，在圖49 (A) (D)至圖61 (A) (D)表示對實施例3至實施例15的 攝像透鏡的諸像差
如從以上各數值數據及各像差圖可知，對各實施例，全長短縮化的同時可 實現高成像性能。
另外，本實用新型不限于上述實施方式及各實施例，可種種變形實施。例 如，各透鏡成分的曲率半徑、面間隔及折射率的值等不限于在上述各數值實施 例所示的值，可取其他的值。
權利要求1.一種4片結構小型攝像透鏡，其特征在于，從物體側依次具備物體側的面在光軸附近被設為凸面的具有正的光焦度的第1透鏡；具有非球面，且像側的面在光軸附近被設為凹面的具有負的光焦度的第2透鏡；具有非球面，且在光軸附近具有負的光焦度的第3透鏡；兩面為非球面形狀的同時，像側的面在光軸附近被設為凹形狀、在周邊部被設為凸形狀的第4透鏡，且構成為滿足以下條件式v3≤40……(1)1.2≤f/f1≤2.3……(2)0.85≤TL/f≤1.20 ……(3)式中，v3第3透鏡的阿貝數f整體的焦距f1第1透鏡的焦距TL透鏡全長，即從透鏡系統整體的最物體側的面至成像面的距離。
2. 根據權利要求1所述的4片結構小型攝像透鏡，其特征在于，在光軸上，在比上述第1透鏡的物體側的面的外緣位置更靠物體側配置光闌，上述第1透鏡是兩面為球面的雙凸形狀，上述第4透鏡在光軸附近具有正的光焦度。
3. 根據權利要求1或2所述的4片結構小型攝像透鏡，其特征在于， 上述第3透鏡在光軸附近，物體側的面為凹形狀的同時像側的面為凸形狀，上述第4透鏡在光軸附近物，體側的面為凸形狀的同時像側的面為凹形狀。
4. 根據權利要求1或2所述的4片結構小型攝像透鏡，其特征在于，進一步滿足以下條件式Vl, ...... (4)式中，Vl:第l透鏡的阿貝數。
5. 根據權利要求1所述的4片結構小型攝像透鏡，其特征在于，將光鬧配置得比上述第l透鏡更靠像側，并且， 上述第l透鏡的兩面為球面，為將凸面朝向物體側的正的彎月形透鏡，上述第4透鏡在光軸附近具有正的光焦度。
6. 根據權利要求5所述的4片結構小型攝像透鏡，其特征在于，上述第3透鏡，在光軸附近物體側的面為凹形狀的同時，像側的面為凸形狀，上述第4透鏡，在光軸附近物體側的面為凸形狀的同時，像側的面為凹形狀。
7. 根據權利要求5所述的4片結構小型攝像透鏡，其特征在于，進一步滿足以下條件式-vl, ...... (4)式中，Vl:第l透鏡的阿貝數。
8. —種相機模組，其特征在于，具備； 權利要求1或2所述的4片結構小型攝像透鏡；和輸出根據由上述4片結構小型攝像透鏡形成的光學像的攝像信號的攝像元件。
9. 一種攝像裝置，其特征在于，具備，權利要求8所述的相機模組。
專利摘要本實用新型提供一種4片結構小型攝像透鏡、相機模組及攝像裝置，該攝像透鏡使用非球面在可全長短縮化的同時，維持高成像性能。其具備物體側的面在光軸附近被設為凸面的正的第1透鏡(L1)；像側的面在光軸附近被設為凹面的負的第2透鏡(L2)；在光軸附近具有負的光焦度的第3透鏡(L3)；兩面為非球面形狀的同時，像側的面在光軸附近被設為凹形狀而在周邊部被設為凸形狀的第4透鏡(L4)，且滿足以下條件式。v3表示第3透鏡(L3)的阿貝數、f表示整體的焦距、f1表示第1透鏡(L1)的焦距、TL表示透鏡全長(從透鏡系統整體的最靠物體側的面至成像面的距離)v3≤40……(1)，1.2≤f/f1≤2.3……(2)，0.85≤TL/f≤1.20……(3)。
文檔編號G02B13/00GK201319089SQ20082013714
公開日2009年9月30日 申請日期2008年9月19日 優先權日2007年10月18日
發明者野田隆行 申請人:富士能株式會社