專利名稱：攝像鏡頭的制作方法
技術領域：
攝像I競頭技術領域[0001]本實用新型涉及在CCD傳感器、CMOS傳感器等攝像元件上形成被攝體圖像的攝像 鏡頭，涉及適合于裝入在便攜電話機、便攜信息終端等便攜設備中內置的相機，數碼靜物相 機、安防攝像機、車載攝像機、網絡攝像機等比較小型的攝像機中的攝像鏡頭。
背景技術：
[0002]近年來，幾乎在所有便攜電話機的機型中都內置相機，實現了作為便攜電話機的 附加價值的提高。這些相機的性能逐年提高，特別是分辨率的提高令人瞠目。最近，內置具 有可與數碼靜物相機匹敵的性能的相機的便攜電話機也不稀奇。另一方面，將便攜電話機 和便攜信息終端(PDA)或者個人計算機組合而得的、所謂的智能手機(smart phone)已經出 現，銷售數量提高到便攜電話機以上。智能手機的特征之一是具有多功能，因此，多是與便 攜電話機一起內置相機的便攜設備。[0003]對于在這些便攜電話機或者智能手機的相機中裝入的攝像鏡頭，強烈要求與攝像 元件的分辨率對應的足夠的光學性能以及小型化。以往，通過兩枚結構或者三枚結構的攝 像鏡頭，在確保足夠的光學性能同時實現了小型化。但是，隨著攝像元件的高像素化，要求 的光學性能提高，通過兩枚或者三枚的鏡頭結構無法充分修正像差，難以確保要求的光學 性能。[0004]另外，作為便攜電話機或者智能手機的相機的用法之一，有視頻通話或者所謂的 自拍。例如用一只手拿著便攜電話機，對自己和朋友一起進行拍攝，或者把景色作為背景拍 攝自己的用法，以年輕人層為中心被廣泛使用。在這樣的使用方法中，因為拍攝者本人成為 被攝體，所以對于在便攜電話機中裝入的攝像鏡頭要求擴大攝像范圍、所謂的廣角化。再 有，伴隨攝像元件的分辨率的提高，從拍攝到的圖像中截取出希望的范圍的圖像來利用的 娛樂方法也正在一般化。在這樣的使用方法中，要求比以往更高的攝像鏡頭的廣角化和高 分辨率化。[0005]為解決上述課題，認為由四枚透鏡組成的鏡頭結構是最佳的鏡頭結構。作為由四 枚透鏡組成的鏡頭結構，例如公知在專利文獻I以及專利文獻2中記載的攝像鏡頭。這些 專利文獻中記載的攝像鏡頭，由作為將凹面朝向物體側的彎月透鏡的負的第一透鏡、作為 雙凸透鏡的第二透鏡、作為將凹面朝向物體側的彎月透鏡的負的第三透鏡、和正的第四透 鏡構成。在該結構中，通過把第一透鏡作為將凹面朝向物體側的彎月透鏡，實現了攝像鏡頭 的廣角化。另外，通過把第三透鏡作為將凹面朝向物體側的彎月透鏡，將入射光線和出射光 線所成的角度(偏角)保持得較小，抑制了各折射面中的像差的發生量。[0006]根據上述專利文獻I或者專利文獻2中記載的攝像鏡頭，能夠得到比較好的像差。 但是，便攜電話機、智能手機的高性能化逐年發展，所需的攝像鏡頭的小型化程度變得更 高。在上述專利文獻I或者專利文獻2中記載的鏡頭結構中，難以應對這樣的要求，在兼顧 攝像鏡頭的小型化和良好的像差修正的同時實現廣角化。[0007]此外，這樣的課題不是在便攜電話機、智能手機等小型的便攜設備中裝入的攝像鏡頭所特有的課題，在數碼靜物相機、便攜信息終端、安防攝像機、車載攝像機、網絡攝像機等比較小型的攝像機中裝入的攝像鏡頭中也是共同的課題。[0008]專利文獻1:日本特開2004 - 361934號公報[0009]專利文獻2 :日本特開2005 — 31638號公報實用新型內容[0010]鑒于上述那樣的現有技術的問題做出本實用新型，其目的是提供一種小型而且能夠良好地修正像差，視場角比較寬的攝像鏡頭。[0011]為解決上述課題，本實用新型的攝像鏡頭，從物體側向像面側依次配置具有負的光焦度的第一透鏡、具有正的光焦度的第二透鏡、具有負的光焦度的第三透鏡和具有正的光焦度的第四透鏡而構成。第一透鏡形成為物體側的面的曲率半徑以及像面側的面的曲率半徑都為正的形狀，第二透鏡形成為物體側的面的曲率半徑為正的形狀。另外，第三透鏡形成為物體側的面的曲率半徑以及像面側的面的曲率半徑都為負的形狀，第四透鏡形成為物體側的面的曲率半徑以及像面側的面的曲率半徑都為正的形狀。在該結構中，本實用新型的攝像鏡頭，在設第一透鏡的焦距為H、第二透鏡的焦距為f2時滿足以下條件式(I)。[0012]- O. 6<f2/f 1< - O.1(I)[0013]一般，為了實現攝像鏡頭的廣角化，需要縮短該攝像鏡頭的焦距。但是，當縮短攝像鏡頭的焦距時，后焦距縮短，難于確保用于在攝像鏡頭和攝像元件之間配置的紅外線截止濾光片或者保護玻璃等插入物的空間。因此，本實用新型的攝像鏡頭中，通過把第一透鏡做成具有負的光焦度的透鏡來實現廣角化，并且，通過將其形狀形成為物體側的面的曲率半徑以及像面側的面的曲率半徑都為正的形狀、即形成在光軸附近將凸面朝向物體側的彎月透鏡的形狀，實現了后焦距的確保和攝像鏡頭的小型化的兼顧。通過使第一透鏡的形狀在光軸附近成為彎月透鏡，主點的位置位于像面側， 能夠兼顧攝像鏡頭的小型化和足夠的后焦距的確保。[0014]條件式(I)是用于實現攝像鏡頭的廣角化并且良好地修正色像差以及像散的條件。若超過上限值“一 O. 1”，因為與第二透鏡的光焦度相比，第一透鏡的光焦度相對變弱， 所以軸上的色像差變得修正不足(相對于基準波長的焦點位置，短波長的焦點位置向物體側移動)，同時像散差增大，難于得到良好的成像性能。另外，因為第一透鏡的負的光焦度變弱，所以難于實現攝像鏡頭的廣角化以及確保后焦距。另一方面，若低于下限值“一 O. 6”，因為與第二透鏡的光焦度相比，第一透鏡的光焦度相對變強，所以對于廣角化有利，但是軸上的色像差變得修正過剩(相對于基準波長的焦點位置，短波長的焦點位置向像面側移動)。 另外，像散中特別是弧矢像面向像面側彎曲，像面彎曲變得修正過剩。也容易發生由于軸外光線導致的內方彗差，難于得到良好的成像性能。[0015]在上述結構的攝像鏡頭中，當設整個鏡頭系統的焦距為f、第一透鏡的物體側的面的曲率半徑為Rlf時，滿足下面的條件式(2)則較為理想。[0016]0<f/Rlf<2. O(2)[0017]條件式(2)是用于實現攝像鏡頭的小型化，同時良好地修正畸變以及像面彎曲的條件。若超過上限值“2. 0”，雖然對于攝像鏡頭的小型化以及畸變的修正有利，但是因為成像面向物體側彎曲，所以難于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“0”，攝像鏡頭的小型化困難，同時負的畸變增大，難于得到良好的成像性能。[0018]在上述結構的攝像鏡頭中，當設整個鏡頭系統的焦距為f、第二透鏡的物體側的面的曲率半徑為R2f時，滿足下面的條件式(3)則較為理想。[0019]O. 15<R2f/f<0. 35(3)[0020]條件式(3)是用于實現攝像鏡頭的小型化，同時良好地修正彗差以及色像差的條件。若超過上限值“O. 35”，因為第二透鏡的光焦度變弱，所以軸上的色像差變得修正過剩， 同時軸外的倍率色像差變得修正不足(相對于基準波長的成像點，短波長的成像點向接近光軸的方向移動)。另外，容易發生由于軸外光線引起的外方彗差，難于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“O. 15”，雖然對于攝像鏡頭的小型化有利，但是容易發生由于軸外光線引起的內方彗差，難于得到良好的成像性能。[0021]在上述結構的攝像鏡頭中，當設第四透鏡的焦距為f4時，滿足下面的條件式(4) 則較為理想。[0022]O. 7<f2/f4<l. O(4)[0023]在使用CCD傳感器或者CMOS傳感器等攝像元件的情況下，需要盡可能縮小向攝像元件的主光線入射角度(Chief Ray Angle)。當該主光線入射角度變大時，因為在圖像周邊部實質的孔徑效率降低，所以周邊光量由于陰影(Shading)現象而降低。條件式(4)是用 于抑制該主光線入射角度，同時良好地修正像面彎曲以及畸變的條件。[0024]若超過上限值“1.0”，因為相對于第二透鏡的光焦度，第四透鏡的光焦度變強，所以相對于整個鏡頭系統的焦距，后焦距變長，攝像鏡頭的小型化困難。另外，像散中弧矢像面向像面側彎曲，像散差或者畸變增大。因此難于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“O. 7”，雖然對于攝像鏡頭的小型化有利，但是因為相對于整個鏡頭系統的焦距，后焦距縮短，所以難于確保用于配置紅外線截止濾光片或者保護玻璃等插入物的空間。另外， 成像面的周邊部向物體側彎曲，同時畸變增大，難于得到良好的成像性能。[0025]在上述結構的攝像鏡頭中，當設第三透鏡的焦距為f3、第四透鏡的焦距為f4時， 滿足下面的條件式(5)則較為理想。[0026]O. 7<|f3/f4|<l. O(5)[0027]條件式(5)是用于更好地修正色像差以及畸變的條件。若超過上限值“1. 0”，因為相對于第四透鏡的正的光焦度，第三透鏡的負的光焦度相對變弱，所以軸外的倍率色像差變得修正不足，同時像散中弧矢像面向物體側彎曲，難于得到良好的成像性能。另一方面， 若低于下限值“O. 7”，因為第三透鏡的負的光焦度相對變強，所以軸外的倍率色像差變得修正過剩(相對于基準波長的成像點，短波長的成像點向從光軸遠離的方向移動)，同時成像面向像面側彎曲。另外，正的畸變增大，難于得到良好的成像性能。[0028]在上述結構的攝像鏡頭中，當設第三透鏡的像面側的面的曲率半徑為R3r、第四透鏡的物體側的面的曲率半徑為R4f時，滿足下面的條件式(6)則較為理想。[0029]- 2. 0<R3r/R4f< - O. 5(6)[0030]條件式(6)是用于抑制主光線對于攝像元件的入射角度，同時良好地修正色像差的條件。若超過上限值“一 O. 5”，第三透鏡以及第四透鏡的光焦度一起變弱，軸上的色像差變得修正不足。因此，難于得到良好的成像性能。另外，主光線入射角度變大，容易發生由于陰影現象引起的周邊光量的降低。另一方面，若低于下限值“一 2.0”，雖然容易抑制主光線對于攝像元件的入射角度，但是軸上的色像差以及軸外的倍率色像差變得修正過剩。因此，在該種情況下也難于得到良好的成像性能。[0031]進而，在上述結構的攝像鏡頭中，為了更好地修正色像差，滿足下面的條件式(6A) 則較為理想。[0032]—1. 8<R3r/R4f< — O. 8(6A)[0033]根據本實用新型的攝像鏡頭，能夠提供兼顧攝像鏡頭的小型化和良好的像差修正的、視場角較寬的攝像鏡頭。
[0034]圖1是關于本實用新型的一個實施方式，表示數值實施例1涉及的攝像鏡頭的概略結構的剖面圖。[0035]圖2是表示圖1表示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。[0036]圖3是表示圖1表示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。[0037]圖4是關于本實用新型的一個實施方式，表示數值實施例2涉及的攝像鏡頭的概略結構的剖面圖。[0038]圖5是表示圖4表示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。[0039]圖6是表示圖4表示的攝像鏡頭的球面像差、像散、 畸變的像差圖。[0040]圖7是關于本實用新型的一個實施方式，表示數值實施例3涉及的攝像鏡頭的概略結構的剖面圖。[0041]圖8是表示圖7表示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。[0042]圖9是表示圖7表示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。[0043]圖10是關于本實用新型的一個實施方式，表示數值實施例4涉及的攝像鏡頭的概略結構的剖面圖。[0044]圖11是表示圖10表示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。[0045]圖12是表示圖10表示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。[0046]圖13是關于本實用新型的一個實施方式，表示數值實施例5涉及的攝像鏡頭的概略結構的剖面圖。[0047]圖14是表示圖13表示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。[0048]圖15是表示圖13表示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。[0049]符號說明[0050]ST孔徑光闌[0051]LI第一透鏡[0052]L2第二透鏡[0053]L3第三透鏡[0054]L4第四透鏡[0055]10濾光片具體實施方式
[0056]下面參照附圖詳細說明將本實用新型具體化的一個實施方式。[0057]圖1、圖4、圖7、圖10、圖13分別是表示本實施方式的數值實施例1 5所涉及的攝像鏡頭的概略結構的剖面圖。因為任何一個數值實施例的基本的鏡頭結構都相同，所以這里參照數值實施例1的概略剖面圖，說明本實施方式的攝像鏡頭的鏡頭結構。[0058]如圖1所示，本實施方式的攝像鏡頭，從物體側向像面側依次配置具有負的光焦度的第一透鏡L1、孔徑光闌ST、具有正的光焦度的第二透鏡L2、具有負的光焦度的第三透鏡L3、和具有正的光焦度的第四透鏡L4而構成。在第四透鏡L4和像面IM之間配置濾光片 10。該濾光片10也可以舍去。[0059]在上述結構的攝像鏡頭中，第一透鏡LI是物體側的面的曲率半徑Rl以及像面側的面的曲率半徑R2都為正的形狀，形成為在光軸X的附近將凸面朝向物體側的彎月透鏡的形狀。[0060]第二透鏡L2是物體側的面的曲率半徑R4以及像面側的面的曲率半徑R5都為正的形狀，形成為在光軸X的附近將凸面朝向物體側的彎月透鏡的形狀。此外，該第二透鏡L2 的形狀不限于成為該彎月透鏡的形狀。第二透鏡L2的形狀只要是物體側的面的曲率半徑 R4為正的形狀即可。例如，也可以形成為物體側的面的曲率半徑R4為正、像面側的面的曲率半徑R5為負的形狀，即在光軸X的附近成為雙凸透鏡的形狀。或者也可以在第二透鏡L2 的像面側的面中采用非球面，使第二透鏡L2在光軸X附近成為雙凸透鏡，作為整體形成為彎月那樣的形狀。在這種情況下，第二透鏡L2的像面側的面中存在拐點。數值實施例1、2 以及4的攝像鏡頭是第二透鏡L2在光軸X的附近成為將凸面朝向物體側的彎月透鏡的形狀的例子，數值實施例3以及5是第二透鏡L2在光軸X的附近成為雙凸透鏡的形狀的例子。[0061]第三透鏡L3是物體側的面的曲率半徑R6以及像面側的面的曲率半徑R7都為負的形狀，形成為在光軸X的附近成為將凹面朝向物體側的彎月透鏡的形狀。第四透鏡L4是物體側的面的曲率半徑R8以及像面側的面的曲率半徑R9都為正的形狀，形成為在光軸X 的附近成為將凸面朝向物體側的彎月透鏡的形狀。另外，該第四透鏡L4的物體側的面以及像面側的面，形成為在光軸X的附近在物體側是凸形狀而且在周邊部在物體 側成為凹形狀的非球面形狀。通過第四透鏡L4的這樣的形狀，能夠合適地抑制從攝像鏡頭射出的光線對于像面頂的入射角度。[0062]本實施方式的攝像鏡頭滿足以下表示的條件式(I) (5)。因此，通過本實施方式的攝像鏡頭，能夠兼顧攝像鏡頭的小型化和良好的像差修正。[0063]—O. 6<f2/fl< — O.1(I)[0064]0<f/Rlf<2.O(2)[0065]O. 15<R2f/f<0.35(3)[0066]O. 7<f2/f4<l. 0(4)[0067]0. 7<|f3/f4|<l.0(5)[0068]-2. 0<R3r/R4f< — 0. 5(6)[0069]其中，[0070]f :整個鏡頭系統的焦距[0071]fl :第一透鏡LI的焦距[0072]f2 :第二透鏡L2的焦距[0073]f3 :第三透鏡L3的焦距[0074]f4 :第四透鏡L4的焦距[0075]Rlf :第一透鏡LI的物體側的面的曲率半徑[0076]R2f :第二透鏡L2的物體側的面的曲率半徑[0077]R3r :第三透鏡L3的像面側的面的曲率半徑[0078]R4f :第四透鏡L4的物體側的面的曲率半徑[0079]本實施方式的攝像鏡頭，為了更好地修正色像差，還滿足下面的條件式(6A)。[0080]—1. 8<R3r/R4f< — O. 8(6A)[0081]此外，不必滿足上述各條件式的全部，通過單獨地分別滿足上述各條件式，能夠分別得到與各條件式對應的作用效果。[0082]在本實施方式中，各透鏡的透鏡面形成非球面。在這些透鏡面中采用的非球面形狀，當設光軸方向的軸為Z、與光軸正交的方向的高度為H、圓錐系數為k、非球面系數為A4、 Ag λ Ag λ A:。、Α 2、Α14、A^g 時，通過下式表 ο[0083][數學式I][0084]
權利要求1.一種攝像鏡頭，其特征在于，從物體側向像面側依次配置具有負的光焦度的第一透鏡、具有正的光焦度的第二透鏡、具有負的光焦度的第三透鏡和具有正的光焦度的第四透鏡而構成，上述第一透鏡形成為物體側的面的曲率半徑以及像面側的面的曲率半徑都為正的形狀，上述第二透鏡形成為物體側的面的曲率半徑為正的形狀，上述第三透鏡形成為物體側的面的曲率半徑以及像面側的面的曲率半徑都為負的形狀，上述第四透鏡形成為物體側的面的曲率半徑以及像面側的面的曲率半徑都為正的形狀，在設上述第一透鏡的焦距為H、上述第二透鏡的焦距為f2時，滿足—O. 6<f2/fl< — O.1。
2.根據權利要求1所述的攝像鏡頭，其特征在于，在設整個鏡頭系統的焦距為f、上述第一透鏡的物體側的面的曲率半徑為Rlf時，滿足0<f/Rlf < 2. O。
3.根據權利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，在設整個鏡頭系統的焦距為f、上述第二透鏡的物體側的面的曲率半徑為R2f時，滿足O.15<R2f/f < O. 35。
4.根據權利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，在設上述第四透鏡的焦距為f4時，滿足O. 7<f2/f4<l. O。
5.根據權利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，在設上述第三透鏡的焦距為f3、上述第四透鏡的焦距為f4時，滿足O.7<|f3/f4|<l. O。
6.根據權利要求1或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，在設上述第三透鏡的像面側的面的曲率半徑為R3r、上述第四透鏡的物體側的面的曲率半徑為R4f時，滿足-2. 0<R3r/R4f < — O. 5。
專利摘要本實用新型提供一種小型而且能夠良好地修正像差、視場角較寬的攝像鏡頭。為實現該目的，從物體側起依次配置在光軸附近將凸面朝向物體側的彎月形狀的負的第一透鏡(L1)、同樣在光軸附近將凸面朝向物體側的彎月形狀的正的第二透鏡(L2)、在光軸附近將凹面朝向物體側的彎月形狀的負的第三透鏡(L3)、和在光軸附近將凸面朝向物體側的彎月形狀的正的第四透鏡(L4)來構成攝像鏡頭。在該結構中，在設第一透鏡(L1)的焦距為f1、第二透鏡(L2)的焦距為f2時，攝像鏡頭滿足以下條件式－0.6<f2/f1<－0.1。
文檔編號G02B13/00GK202837658SQ20122052688
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月15日 優先權日2011年10月28日
發明者久保田洋治, 久保田賢一, 平野整, 米澤友浩 申請人:株式會社光學邏輯, 康達智株式會社