摄像镜头的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:摄像镜头的制作方法
技术领域
本发明涉及在CCD传感器、CMOS传感器等摄像元件上形成被摄体图像的摄像镜头,涉及适合安装在便携电话机、数码静物相机、便携信息终端、安防摄像机、车载摄像机、 网络摄像机等比较小型的摄像机上的摄像镜头。
背景技术
近年来,在便携电话机的几乎所有机种上都标准安装了相机,谋求提高作为便携电话机的附加价值。这样的便携电话机和数码静物相机的融合逐年进步,最近,配备了具有可与数码静物相机匹敌的光学性能或者各种功能的相机的便携电话机也已经出现。但是, 便携电话机的主要功能仍然是通话功能这点不变,现在对便携电话机当然还要求小型、轻型的基本性能。随着便携电话机的小型、轻型化,对于在该便携电话机上安装的摄像镜头也要求小型化。以往,通过两枚结构或者三枚结构的摄像镜头,兼顾了与摄像元件的分辨率对应的充分的光学性能的确保和小型化。但是,伴随摄像元件的高像素化,所要求的光学性能也逐年升高,通过两枚或者三枚的透镜结构难于兼顾良好地修正了像差的高光学性能的确保和小型化。因此,研究使透镜的枚数增加一枚,采用由四枚透镜组成的镜头结构。例如在专利文献1中记载的摄像镜头,从物体侧依次由物体侧的面是凸形状的正的第一透镜、凹面朝向物体侧的负的弯月形状的第二透镜、凸面朝向物体侧的正的弯月形状的第三透镜、凸面朝向物体侧的正的弯月形状的第四透镜构成。在该结构中,关于第一 第三透镜各透镜和镜头系统的焦距的各比率、第一透镜的折射率、以及第一透镜的阿贝数分别设定理想的范围,通过将它们限定在该范围内,在抑制摄像镜头全长增大的同时实现了良好的光学性能。现有技术文献专利文献1 日本特开2007 - 122007号公报

发明内容
发明要解决的课题根据上述专利文献1中记载的摄像镜头,能够得到比较好的像差。但是,便携电话机自身的小型化或高性能化逐年进展,对摄像镜头要求的小型化的水平也变得严格。在上述专利文献1中记载的镜头结构中,难以对应于这样的要求来兼顾摄像镜头的小型化和良好的像差修正。此外,这样的小型化和良好的像差修正的兼顾不是在上述便携电话机中安装的摄像镜头所特有的课题,也是在数码静物相机、便携信息终端、安防摄像机、车载摄像机、网络摄像机等比较小型的摄像机中安装的摄像镜头中共同的课题。鉴于上述那样的现有技术的问题而做出本发明,其目的是提供小型而且能够良好地修正像差的摄像镜头。用于解决课题的手段
为解决上述课题,在本发明中,从物体侧向像面侧按顺序配置具有正的光焦度的第一透镜、具有负的光焦度的第二透镜、具有正的光焦度的第三透镜、和具有正的光焦度的第四透镜,将第一透镜形成为物体侧的面的曲率半径为正的形状,将第二透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为正的形状,将第三透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为负的形状,将第四透镜形成为物体侧的面的曲率半径为正,像面侧的面的曲率半径为负的形状。根据上述结构的摄像镜头,在光焦度的配置为正、负、正、正的四枚透镜中,第二透镜形成为在光轴附近成为凸面朝向物体侧的负的弯月透镜的形状,第三透镜形成为在光轴附近成为凹面朝向物体侧的正的弯月透镜的形状。因此,在本发明的摄像镜头中,第二透镜以及第三透镜互相以凹面相对的状态配置。因此,作为摄像镜头,通过这样的结构能够良好地修正各种像差,同时能够实现摄像镜头的小型化。另外,在上述结构的摄像镜头中,通过使第一透镜形成为比第二透镜、第三透镜、 以及第四透镜各个透镜的光焦度都强,能够更加合适地实现摄像镜头的小型化。在上述结构的摄像镜头中,当设第一透镜的焦距为fl、第二透镜的焦距为f2时, 满足下述条件式(1)则较为理想。- 0. 9 < fl/f2 <- 0. 5(1)条件式(1),是用于缩短摄像镜头的沿光轴的长度(厚度),同时平衡良好地将轴上的色像差、轴外的倍率色像差、球面像差以及像面的弯曲抑制在良好的范围内的条件。当超过上限值“一 0. 5”时,第二透镜的光焦度相对于第一透镜的光焦度变弱,轴上的色像差以及轴外的倍率色像差修正不足(相对于基准波长,短波长在一方向上增大)。另外,因为球面像差修正不足,所以相对于轴上的最优成像面,轴外的最优成像面倾斜,难以得到平坦的像面。另一方面,在低于下限值“一 0.9”时,第二透镜的光焦度相对于第一透镜的光焦度变强,轴上的色像差以及轴外的倍率色像差修正过剩(相对于基准波长,短波长在+方向上增大)。另外,因为球面像差修正过剩,所以相对于轴上的最优成像面,轴外的最优成像面倾斜,难以得到平坦的像面。因此,在任何一种情况下都难于得到良好的成像性能。在上述结构的摄像镜头中,当设从第一透镜的像面侧的面到第二透镜的物体侧的面的光轴上的距离、从第二透镜的像面侧的面到第三透镜的物体侧的面的光轴上的距离、 和从第三透镜的像面侧的面到第四透镜的物体侧的面的光轴上的距离的和为da,设从第一透镜的物体侧的面到第四透镜的像面侧的面的光轴上的距离为L14时,满足下述条件式 (2)则较为理想。0. 1 < da / L14 < 0. 4(2)条件式(2)表示各透镜间距离的和占整个镜头系统的比例,是用于实现摄像镜头的小型化,确保各透镜的加工性,并且将由于各透镜的面形状而发生的各种像差、特别是像面的弯曲抑制在理想的范围内的条件。当超过上限值“0.4”时,各透镜的厚度变薄,难以平衡良好地将各种像差抑制在理想的范围内。特别是难以将像面的弯曲抑制在理想的范围内。此外,虽然通过在接近像面的透镜上设置多个拐点能够抑制这样的像面弯曲,但是在这种情况下,由于该透镜的偏心(轴偏离)或者倾斜等会引起成像性能恶化。另一方面,在低于下限值“0. 1”时,各透镜的厚度变厚,虽然各透镜的加工性提高,但是难以平衡良好地将各种像差抑制在理想的范围内。
另外,在该结构的摄像镜头中,进一步满足下述条件式(2A)则较为理想。0. 1 < da / L14 < 0. 2(2A)通过满足条件式(2A),能够适当地实现摄像镜头的小型化,同时能够将由于各透镜的面形状而发生的各种像差抑制在更理想的范围内。在上述结构的摄像镜头中,当设第一透镜以及第二透镜的合成焦距为fl2、第三透镜以及第四透镜的合成焦距为f34时,满足下述条件式(3)则较为理想。0. 05 < f 12 / f34 < 0. 5(3)条件式(3)是用于缩短摄像镜头的厚度,同时将轴外的倍率色像差以及球面像差平衡良好地抑制在良好的范围内的条件。另外,该条件式(3)也是用于在最大像高中将从摄像镜头射出的光线向摄像元件的入射角度抑制在预定范围内,并且将像面弯曲抑制在良好的范围内的条件。众所周知,关于能够射入摄像元件的光线,在摄像元件的构造上,作为入射角度上的界限,设置了所谓的最大入射角度。在该最大入射角度的范围外的光线入射到摄像元件的情况下,由于阴影(shading)现象成为周边部暗的图像。因此,需要将从摄像镜头射出的光线向摄像元件的入射角度抑制在预定的范围内。当在上述条件式(3)中超过上限值“0.5”时,相对于第三透镜和第四透镜的合成焦距,第一透镜和第二透镜的合成焦距相对变长,虽然有利于将从摄像镜头射出的光线向摄像元件的入射角度抑制在预定范围内,但是轴外的倍率色像差修正不足(相对于基准波长,短波长在一方向增大),难于得到良好的成像性能。另外,因为第三透镜以及第四透镜的有效直径增大,难于实现摄像镜头的小型化,同时由于像散差的增大,难于得到平坦的像面。另一方面,当在条件式(3)中低于下限值“0.05”时,相对于第三透镜和第四透镜的合成焦距,第一透镜和第二透镜的合成焦距相对变短,因为镜头系统的光焦度集中在第一透镜和第二透镜中,所以虽然有利于摄像镜头的小型化,但是难以将球面像差以及慧差平衡良好地抑制到良好的范围内。另外,从摄像镜头射出的轴外光线向摄像元件的入射角度增大,难于将从摄像镜头射出的光线向摄像元件的入射角度抑制在预定范围内。在上述结构的摄像镜头中,进一步满足下述条件式(3A)则较为理想。0. 05 < f 12 / f34 < 0. 3(3A)在上述结构的摄像镜头中,当设整个镜头系统的焦距为f,从第一透镜的物体侧的面到第四透镜的像面侧的面的光轴上的距离为L14时,满足下述条件式(4)则较为理想。0. 5 < L14 / f < 0. 8(4)条件式(4)是用于良好地实现像差的修正并且缩短摄像镜头的厚度的条件。当超过上限值“0.8”时,相对于焦距,从第一透镜的物体侧的面到第四透镜的像面侧的面的光轴上的距离变长,难于实现摄像镜头的小型化。另一方面,当低于下限值“0.5”时,虽然有利于摄像镜头的小型化,但是构成摄像镜头的各透镜的厚度变得极薄,加工性和生产率大幅降低。另外,难于良好地修正像差。在上述结构的摄像镜头中,当设第一透镜的阿贝数为ν dl、第二透镜的阿贝数为 ν d2、第四透镜的阿贝数为vd4时,满足下述条件式(5) (7)则较为理想。50 < vdl < 85(5)ν d2 < 30(6)
50 < ν d4 < 85(7)通过满足这些条件式(5 ) (7 ),能够良好地修正色像差。当各透镜的阿贝数不符合条件式(5) (7)时,轴上的色像差修正不足,难于得到良好的成像性能。在上述结构的摄像镜头中,为了更好地修正轴上的色像差以及轴外的倍率色像差,满足下述条件式(8 )则较为理想。I vdl - vd4 I < 10(8)另外,在上述结构的摄像镜头中,为了良好地修正色像差,当设第三透镜的阿贝数为ν d3时,满足下述条件式(9)则较为理想。I ν d2 - ν d3 I < 10(9)此外,在上述结构的摄像镜头中,如果使第一透镜的材料、第三透镜的材料以及第四透镜的材料相同,则因为构成摄像镜头的材料仅为两种,所以能够实现降低摄像镜头的制造成本。另外,通过使第一透镜的材料和第四透镜的材料相同,同时使第二透镜的材料和第三透镜的材料相同,也能够良好地修正色像差,同时能够实现降低摄像镜头的制造成本。发明的效果根据本发明的摄像镜头,能够提供兼顾摄像镜头的小型化和良好的像差修正,并且良好地修正了各种像差的小型的摄像镜头。


图1是关于本发明的一种实施方式表示有关数值实施例1的摄像镜头的概略结构的镜头剖面图。图2是表示图1表示的摄像镜头的横像差的像差图。图3是表示图1表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。图4是关于本发明的一种实施方式表示有关数值实施例2的摄像镜头的概略结构的镜头剖面图。图5是表示图4表示的摄像镜头的横像差的像差图。图6是表示图4表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。图7是关于本发明的一种实施方式表示有关数值实施例3的摄像镜头的概略结构的镜头剖面图。图8是表示图7表示的摄像镜头的横像差的像差图。图9是表示图7表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。图10是关于本发明的一种实施方式表示有关数值实施例4的摄像镜头的概略结构的镜头剖面图。图11是表示图10表示的摄像镜头的横像差的像差图。图12是表示图10表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。图13是关于本发明的一种实施方式表示有关数值实施例5的摄像镜头的概略结构的镜头剖面图。图14是表示图13表示的摄像镜头的横像差的像差图。图15是表示图13表示的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的像差图。
具体实施例方式下面,参照附图详细说明具体化本发明的一种实施方式。图1、图4、图7、图10、图13分别表示与本实施方式的数值实施例1 5对应的镜头剖面图。因为任何一个数值实施例基本的镜头结构都相同,所以这里参照数值实施例1 的镜头剖面图说明本实施方式的摄像镜头的镜头结构。如图1所示,本实施方式的摄像镜头,从物体侧向像面侧按顺序排列孔径光阑ST、 具有正的光焦度的第一透镜Li、具有负的光焦度的第二透镜L2、具有正的光焦度的第三透镜L3、和具有正的光焦度的第四透镜L4而构成。在第四透镜L4和像面之间配置保护玻璃 10。此外,该保护玻璃10也可以省略。另外,在本实施方式中,将孔径光阑配置在第一透镜 Ll的物体侧面的顶点的切平面上。孔径光阑的位置不限于本实施方式中的位置,例如也可以在比第一透镜Ll的物体侧面的顶点的切平面更靠近物体侧、或者在该顶点的切平面和第一透镜Ll的像面侧面之间。在上述结构的摄像镜头中,第一透镜Ll形成为物体侧的面的曲率半径R2为正、像面侧的面的曲率半径R3为负的形状,即形成在光轴附近成为双凸透镜的形状。另外,该第一透镜Ll形成为光焦度比第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4各个透镜都强。此外,第一透镜Ll的形状不限于这样的在光轴附近成为双凸透镜的形状,只要是物体侧的面的曲率半径R2为正的形状即可。数值实施例1 3是第一透镜Ll的形状在光轴附近成为双凸透镜的例子,数值实施例4以及5是第一透镜Ll的形状成为曲率半径R2以及R3都为正的形状,即在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的例子。第二透镜L2形成为物体侧的面的曲率半径R4以及像面侧的面的曲率半径R5都为正,在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。另外,第三透镜L3是物体侧的面的曲率半径R6以及像面侧的面的曲率半径R7都为负的形状,形成为在光轴附近将凹面朝向物体侧的弯月透镜的形状。这样,第二透镜L2和第三透镜L3在光轴附近以凹面互相相对的状态配置。第四透镜L4形成为物体侧的面的曲率半径R8为正、像面侧的面的曲率半径R9为负的形状,即形成为在光轴附近成为双凸透镜的形状。本实施方式的摄像镜头满足以下表示的条件式(1) (4)。因此,根据本实施方式的摄像镜头,能够实现摄像镜头的小型化和良好的像差修正的兼顾。-0. 9 < f 1 / f2 < -0. 5(1)0. 1 < da / L14 < 0. 4(2)0. 05 < f 12 / f34 < 0. 5(3)0. 5 < L14 / f < 0. 8(4)其中,f 整个镜头系统的焦距f 1 第一透镜Ll的焦距f2 第二透镜L2的焦距da 从第一透镜Ll的像面侧的面到第二透镜L2的物体侧的面的光轴上的距离、从第二透镜L2的像面侧的面到第三透镜L3的物体侧的面的光轴上的距离、和从第三透镜L3 的像面侧的面到第四透镜L4的物体侧的面的光轴上的距离的和
L14 从第一透镜Ll的物体侧的面到第四透镜L4的像面侧的面的光轴上的距离Π2 第一透镜Ll和第二透镜L2的合成焦距f34 第三透镜L3和第四透镜L4的合成焦距本实施方式的摄像镜头,为了良好地修正色像差,在上述条件式(1) (4)之外还满足以下表示的条件式(5) (7)。50 < vdl < 85(5)ν d2 < 30(6)50 < ν d4 < 85(7)其中,ν dl 对应于第一透镜Ll的d线的阿贝数ν d2 对应于第二透镜L2的d线的阿贝数ν d4 对应于第四透镜L4的d线的阿贝数进而,本实施方式的摄像镜头满足下述条件式(8 )。I vdl - vd4 I < 10(8)通过满足条件式(8 ),能够更好地修正轴上的色像差以及轴外的倍率色像差。此外,不必满足全部上述条件式(1) (8 ),通过单独满足各个条件式,能够分别得到与各条件式对应的作用效果。在本实施方式中,根据需要用非球面形成了各透镜的透镜面。在这些透镜面中采用的非球面形状,在设光轴方向的轴为ζ、与光轴正交的方向的高度为H、圆锥系数为k、非球面系数为A4、A6、A8、Aic^AmA1PAni时,通过下式表示。[数学式1]下面,表示本实施方式的摄像镜头的数值实施例。在各数值实施例中,f表示整个镜头系统的焦距,而0表示F值,ω表示半视场角。另外,i表示从物体侧起计数的面号码, R表示曲率半径,d表示光轴上的透镜面之间的距离(面间隔),Nd表示对于d线的折射率, vd表示对于d线的阿贝数。此外,在非球面的面内,在面号码i后附加* (星号)的符号来表不。首先,说明本实施方式的摄像镜头的数值实施例1 3。本数值实施例1 3所涉及的摄像镜头,在上述条件式(1) (8)之外,还满足下面的条件式(2A)以及(3A)。0. 1 < da / L14 < 0. 2(2A)0. 05 < f 12 / f34 < 0. 3(3A)此外,在这些数值实施例1 3所涉及的摄像镜头中,第一透镜Ll、第三透镜L3以及第四透镜L4用同一材料形成,满足“第一透镜Ll的阿贝数ν dl=第三透镜L3的阿贝数 vd3=第四透镜L4的阿贝数vd4”。数值实施例1以下表示基本的镜头数据。
f=4. 792mm、Fno=2. 800、ω =30. 94c
权利要求
1.一种摄像镜头,从物体侧向像面侧按顺序配置具有正的光焦度的第一透镜、具有负的光焦度的第二透镜、具有正的光焦度的第三透镜和具有正的光焦度的第四透镜而构成, 其特征在于,上述第一透镜形成为物体侧的面的曲率半径为正的形状,上述第二透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为正的形状,上述第三透镜形成为物体侧的面的曲率半径以及像面侧的面的曲率半径都为负的形状,上述第四透镜形成为物体侧的面的曲率半径为正,像面侧的面的曲率半径为负的形状。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头,其特征在于,上述第一透镜形成为比上述第二透镜、上述第三透镜以及上述第四透镜各个透镜的光焦度都强。
3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头,其特征在于,当设上述第一透镜的焦距为Π,上述第二透镜的焦距为f2时,满足 -0. 9 < fl/f2 <- 0. 5。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的摄像镜头,其特征在于,当设从上述第一透镜的像面侧的面到上述第二透镜的物体侧的面的光轴上的距离、从上述第二透镜的像面侧的面到上述第三透镜的物体侧的面的光轴上的距离、和从上述第三透镜的像面侧的面到上述第四透镜的物体侧的面的光轴上的距离的和为da,设从上述第一透镜的物体侧的面到上述第四透镜的像面侧的面的光轴上的距离为L14时,满足 0. 1 < da/L14 < 0. 4。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的摄像镜头,其特征在于,当设上述第一透镜以及上述第二透镜的合成焦距为Π2,上述第三透镜以及上述第四透镜的合成焦距为f34时,满足 0. 05 < fl2/f34 < 0. 5。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的摄像镜头,其特征在于,当设整个镜头系统的焦距为f,从上述第一透镜的物体侧的面到上述第四透镜的像面侧的面的光轴上的距离为L14时,满足 0. 5 < L14 / f < 0. 8。
7.根据权利要求1 6中任意一项所述的摄像镜头,其特征在于,当设上述第一透镜的阿贝数为vdl,上述第二透镜的阿贝数为vd2,上述第四透镜的阿贝数为vd4时,满足 50 < vdl < 85 ν d2 < 30 50 < vd4 < 85。
8.根据权利要求7所述的摄像镜头,其特征在于, 满足 I Vdl — Vd4 I < 10。
9.根据权利要求7或8所述的摄像镜头,其特征在于,当设上述第三透镜的阿贝数为vd3时, 满足 I Vd2 — Vd3 I < 10。
全文摘要
本发明提供小型而且能够良好地修正像差的摄像镜头。为实现该目的,从物体侧起按顺序配置光阑(ST)、在光轴附近为双凸形状的第一透镜(L1)、在光轴附近凸面朝向物体侧的弯月形状的负的第二透镜(L2)、在光轴附近凹面朝向物体侧的弯月形状的正的第三透镜(L3)、和在光轴附近为双凸形状的正的第四透镜(L4)来构成该摄像镜头。在该结构中,使第一透镜(L1)的光焦度比第二透镜(L2)、第三透镜(L3)以及第四透镜(L4)各个透镜的光焦度都强。
文档编号G02B13/00GK102597843SQ201080051709
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年11月25日
发明者久保田洋治, 久保田贤一, 伊势善男, 平野整, 栗原一郎, 福田纯男 申请人:康达智株式会社, 株式会社光学逻辑

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