專利名稱：攝像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在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，涉及適合于在移動電話、數(shù)碼靜物相機、便攜式信息終端、安全監(jiān)控攝像機、車載攝像機、網(wǎng)絡(luò)攝像機等比較小型的攝像機上所安裝的攝像鏡頭。
背景技術(shù)：
近年來，幾乎所有的移動電話機型都標(biāo)準地安裝有攝像機，作為移動電話的附加價值得到了提高。此外，移動電話與數(shù)碼靜物相機的融合也在一年年不斷發(fā)展，在最近，已出現(xiàn)具備可以與數(shù)碼靜物相機相媲美的光學(xué)性能及各種功能的移動電話。在移動電話上所安裝的攝像鏡頭中，既要求與攝像元件的分辨率相應(yīng)的足夠的光學(xué)性能，同時又要求小型化。以往，利用由兩枚或者三枚透鏡構(gòu)成的攝像鏡頭便實現(xiàn)了確保足夠的光學(xué)性能和小型化的兩者兼顧。但是，隨著攝像元件的高像素化，所要求的光學(xué)性能也越來越高，利用兩枚或者三枚透鏡的鏡頭結(jié)構(gòu)無法完全修正像差，難以確保所要求的光學(xué)性能。于是，研究了將透鏡的枚數(shù)增加一枚，采用由四枚透鏡構(gòu)成的鏡頭結(jié)構(gòu)。例如，專利文獻I所記載的攝像鏡頭的結(jié)構(gòu)從物體側(cè)依次包括雙凸形狀的正的第一透鏡、將凸面朝向物體側(cè)的負的彎月形狀的第二透鏡、將凹面朝向物體側(cè)的正的彎月形狀的第三透鏡、以及雙凹形狀的負的第四透鏡。在這種結(jié)構(gòu)中，關(guān)于第四透鏡的焦距與整個鏡頭系統(tǒng)的焦距的比率，通過設(shè)定理想的范圍，并將上述比率限定在該范圍內(nèi)，既抑制攝像鏡頭全長的增力口，同時確保良好的光學(xué)性能?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2009-20182號公報根據(jù)上述專利文獻I所記載的攝像鏡頭，可得到比較良好的像差。但是，移動電話本身的小型化及高功能化逐漸發(fā)展，要求攝像鏡頭的小型化的水平也很高。在上述專利文獻I所記載的鏡頭結(jié)構(gòu)中，按照這樣的要求，難以實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化和良好的像差修正的兩者兼顧。此外，這樣的小型化和良好地修正像差的兩者兼顧并不是安裝于移動電話中的攝像鏡頭所特有的問題，也是在數(shù)碼靜物相機、便攜式信息終端、安全監(jiān)控攝像機、車載攝像機、網(wǎng)絡(luò)攝像機等比較小型的攝像機上所安裝的攝像鏡頭中共同的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述那樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的方案，其目的在于提供一種不僅小型而且還可以良好地修正像差的攝像鏡頭。為了解決上述問題，在本發(fā)明中，攝像鏡頭從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来闻渲镁哂姓饨苟鹊牡谝煌哥R、具有負光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡、具有負光焦度的第四透鏡，將第一透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑為正的形狀，將第二透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑為負、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖檎男螤?，將第三透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠樨摰男螤睿瑢⒌谒耐哥R形成為物體側(cè)的面的曲率半徑為負、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖檎男螤?。在這樣構(gòu)成的攝像鏡頭中，在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將第四透鏡的焦距設(shè)為f4時，滿足下述條件式(I)。-O. 7 < f4/f < -O. I (I)條件式(I)是用于實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化并且將各像差抑制在良好的范圍內(nèi)的條件。若超過上 限值“-0.1”，則第四透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變強，因此盡管有利于攝像鏡頭的小型化，但修正軸外的各像差變得困難。另外，由于軸上周邊的像高低的區(qū)域的誤差靈敏度變高，因此在加工構(gòu)成攝像鏡頭的各透鏡或組裝攝像鏡頭時要求高的精度。因此，會導(dǎo)致攝像鏡頭的制造成本的上升。另一方面，若低于下限值“-O. 7”，則第四透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變?nèi)?，因此盡管容易將各像差抑制在良好的范圍內(nèi)，但是攝像鏡頭的小型化變得困難。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，滿足下述條件式(IA)較為理想。-O. 57 < f4/f < -O. I (IA)另外，在上述結(jié)構(gòu)中，關(guān)于第四透鏡的形狀，在將物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為R7、將像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R8時，滿足下述條件式(2)則較為理想。-I. 5 < R8/R7 < -O. 2 (2)條件式(2)是用于實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化并且將各像差抑制在更良好的范圍內(nèi)的條件。若超過上限值“-O. 2”，則第四透鏡的光焦度變?nèi)?，因此盡管容易將各像差抑制在良好的范圍內(nèi)，但是攝像鏡頭的小型化變得困難。另一方面，若低于下限值“-I. 5”，則第四透鏡的物體側(cè)面的負光焦度變強，確保軸上的光學(xué)性能和軸外的光學(xué)性能的平衡變得困難。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將第三透鏡的焦距設(shè)為f3時，滿足下述條件式(3)則較為理想。O. 15 < f3/f < O. 6 (3)條件式(3)是用于良好地修正各像差的條件。若超過上限值“O. 6”，則第三透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變?nèi)?，因此良好地修正軸外的像差變得困難。另一方面，若低于下限值“O. 15”，則第三透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變強，將慧差及像散抑制在良好的范圍內(nèi)變得困難。另外，由于上述誤差靈敏度變高，因此生產(chǎn)性降低，會導(dǎo)致攝像鏡頭的制造成本上升。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，滿足下述條件式(3A)則較為理想。O. 20 < f3/f < O. 45 (3A)另外，在上述結(jié)構(gòu)中，關(guān)于第三透鏡的形狀，在將物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為R5、將像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R6時，滿足下述條件式(4)則較為理想。O. I < R6/R5 < I. O (4)條件式(4)是用于實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化并且確保軸上及軸外的光學(xué)性能平衡良好的條件。若超過上限值“1.0”，則第三透鏡的光焦度變?nèi)?，因此打破軸上的光學(xué)性能和軸外的光學(xué)性能的平衡，難以得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“O. 1”，則第三透鏡的光焦度變強，因此攝像鏡頭的小型化變得困難。
在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將第三透鏡和第四透鏡的合成焦距設(shè)為f34時，滿足下述條件式(5)則較為理想。-2. 0< f34/f < -O. 5 (5)條件式(5)是用于將整個透鏡系統(tǒng)的焦距保持為一定而實現(xiàn)攝像鏡頭的全長縮短化、所謂低高度化的條件。另外，該條件式(5)是用于將像面彎曲抑制在良好的范圍內(nèi)并且將從攝像鏡頭出射的光線向攝像元件的入射角度抑制在一定范圍內(nèi)的條件。眾所周知，關(guān)于能夠射入攝像元件的光線，在攝像元件的構(gòu)造上，作為入射角度上的極限，設(shè)置所謂最大入射角度。在該最大入射角度范圍外的光線入射到攝像元件上的情況下，由于陰影現(xiàn)象而成為周邊部暗的圖像。因此，需要將從攝像鏡頭出射的光線向攝像元件入射的角度抑制在一定范圍內(nèi)。在條件式(5)中，若超過上限值“-O. 5”，則第三透鏡和第四透鏡的合成光焦度變強，整個透鏡系統(tǒng)的主點位置向物體側(cè)移動。因此，盡管在攝像鏡頭的低高度化方面有效，但將主光線向攝像元件入射的角度抑制在一定范圍內(nèi)變得困難。另外，相對于成像的中心部，周邊部的最佳像面向像面?zhèn)葟澢y以得到良好的成像性能。此外，在這樣第三透鏡和第四透鏡的合成光焦度變強的情況下，為了良好地修正各像差，還需要加大第一透鏡和第二透鏡的合成光焦度。但是，這種情況下，由于各透鏡的光焦度分別都強，因此良好地修正各像差是困難的。另一方面，若低于下限值“_2. 0”，則第三透鏡和第四透鏡的合成光焦度變?nèi)?，盡管容易將從攝像鏡頭出射的光線向攝像元件入射的角度抑制一定范圍內(nèi)，但確保后焦距變得困難。另外，軸外的倍率色像差變得修正不足，該場合也難以得到良好的成像性倉泛。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f，將第二透鏡的焦距設(shè)為f2時，滿足下述條件式(6)則較為理想。-0. 9 < f2/f < -O. I (6)條件式(6)是用于更加良好地修正各像差的條件。若超過上限值“-O. 1”，則第二透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變強，因此球面像差及慧差的修正變得困難。另一方面，若低于下限值“-O. 9”，則第二透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變?nèi)?，因此軸上色像差的修正變得困難。因此，在任何情況下都難以得到良好的成像性能。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭，關(guān)于第二透鏡的形狀，在將物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為R3、將像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R4時，滿足下述條件式(7)則較為理想。-8. O < R4/R3 < -2. O (7)條件式(J)是用于將制造攝像鏡頭時表示生產(chǎn)性的指標(biāo)之一的上述誤差靈敏度抑制在理想范圍內(nèi)的條件。若低于下限值“-8. 0”，則第二透鏡的負光焦度變強，誤差靈敏度變高，因此攝像鏡頭的生產(chǎn)性會降低。另一方面，若超過上限值“_2. 0”，則第二透鏡的光焦度變?nèi)酰y以實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將第一透鏡的焦距設(shè)為fl時，滿足下述條件式(8)則較為理想。O. 2 < fl/f < O. 6 (8)條件式(8)是用于實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化并且將各像差抑制在更加良好的范圍內(nèi)的條件。若超過上限值“O. 6”，則第一透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變?nèi)?，難以實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化。另一方面，若低于下限值“O. 2”，則第一透鏡的光焦度相對于整個透鏡系統(tǒng)的光焦度變強，因此盡管有利于攝像鏡頭的小型化，但是將球面像差及慧差抑制在良好的范圍內(nèi)變得困難。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，第一透鏡的形狀是物體側(cè)的面的曲率半徑為正、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖樨摰男螤?，在將物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為RU將像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R2時，形成為滿足下述條件式(9)的形狀則較為理想。-2. O < R1/R2 < —I. O (9)
條件式(9)是用于更加良好地修正各種像差的條件。若超過上限值“-I. 0”，則第一透鏡的物體側(cè)的面的正光焦度變強，上述誤差靈敏度變高，因此攝像鏡頭的生產(chǎn)性會下降。另一方面，若低于下限值“_2. 0”，則第一透鏡的像面?zhèn)鹊拿娴恼饨苟茸儚姡谠撁姘l(fā)生的球面像差增大，因此充分地確保軸上的光學(xué)性能變得困難。本發(fā)明的效果如下。利用本發(fā)明的攝像鏡頭，能夠提供實現(xiàn)了攝像鏡頭的小型化和良好的像差修正這兩者兼顧的攝像鏡頭。


圖I是關(guān)于本發(fā)明的一個實施方式，表示數(shù)值實施例I的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的鏡頭截面圖。圖2是表示圖I所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖3是表示圖I所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖4是關(guān)于該實施方式，表示數(shù)值實施例2的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的鏡頭截面圖。圖5是表示圖4所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖6是表示圖4所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖7是關(guān)于該實施方式，表示數(shù)值實施例3的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的鏡頭截面圖。圖8是表示圖7所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖9是表示圖7所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖10是關(guān)于該實施方式，表示數(shù)值實施例4的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的鏡頭截面圖。圖11是表示圖10所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖12是表示圖10所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖13是關(guān)于該實施方式，表示數(shù)值實施例5的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的鏡頭截面圖。圖14是表示圖13所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖15是表示圖13所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖中LI-第一透鏡，L2-第二透鏡，L3-第三透鏡，L4-第四透鏡，10-濾光器。
具體實施例方式以下，參照附圖對將本發(fā)明具體化的一個實施方式進行詳細說明。
圖I、圖4、圖7、圖10、圖13分別表示與本實施方式的數(shù)值實施例I 5對應(yīng)的透鏡截面圖。由于任意一個數(shù)值實施例的基本的鏡頭結(jié)構(gòu)都相同，因此這里參照數(shù)值實施例I的鏡頭截面圖對本實施方式的攝像鏡頭的鏡頭結(jié)構(gòu)進行說明如圖I所示，本實施方式的攝像鏡頭構(gòu)成為，從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来闻帕芯哂姓饨苟鹊牡谝煌哥RLI、具有負光焦度的第二透鏡L2、具有正光焦度的第三透鏡L3、以及具有負光焦度的第四透鏡L4。在第四透鏡L4和像面頂之間配置濾光器10。該濾光器10也可以省略。此外，在本實施方式的攝像鏡頭中，在第一透鏡LI的物體側(cè)的面設(shè)有孔徑光闌。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，第一透鏡LI形成為物體側(cè)的面的曲率半徑Rl為正、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃絉2為負的形狀，即在光軸X的附近為雙凸透鏡的形狀。此外，該第一透鏡LI的形狀并不限定于本實施方式的形狀。第一透鏡LI的形狀只要是物體側(cè)的面的曲率半徑Rl為正的形狀即可，也可以為上述曲率半徑Rl及上述曲率半徑R2均為正的形狀、即在光軸X的附近為將凸面朝向物體側(cè)的彎月透鏡的形狀。第二透鏡L2形成為物體側(cè)的面的曲率半徑R3為負、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃絉4為正的形狀，即在光軸X的附近為雙凹透鏡的形狀。第三透鏡L3形成為物體側(cè)的面的曲率半徑R5及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃絉6均為負的形狀，在光軸X的附近為將凹面朝向物體側(cè)的彎月透鏡的形狀。第四透鏡L4形成為物體側(cè)的面的曲率半徑R7為負、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃絉8為正的形狀，在光軸X的附近為雙凹透鏡的形狀。本實施方式的攝像鏡頭滿足以下所示的條件式(I) (9)。因此，利用本實施方式的攝像鏡頭，可實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化和良好的像差修正的兩者兼顧。-O. 7 < f4/f < -O. I (I)-I. 5 < R8/R7 < —O. 2 (2)O. 15 < f3/f < O. 6(3)O. I < R6/R5 < I. O(4)-2. O < f34/f < -O. 5 (5)-O. 9 < f2/f < -0. I (6)-8. 0 < R4/R3 < _2· 0 (7)0. 2 < fl/f < 0. 6(8)-2. 0 < R1/R2 < -I. 0 (9)其中f :整個透鏡系統(tǒng)的焦距f I :第一透鏡LI的焦距f2 :第二透鏡L2的焦距f3 :第三透鏡L3的焦距f4 :第四透鏡L4的焦距f34 :第三透鏡L3和第四透鏡L4的合成焦距在本實施方式的攝像鏡頭中，為了更加良好地修正各像差并且實現(xiàn)攝像鏡頭的小型化，滿足下述條件式(IA)、(3A)。
-O. 57 < f4/f < -0. I (ΙΑ)0. 20 < f3/f < 0. 45 (3A)此外，不必滿足上述條件式(I) (9)(包含條件式(IA)及(3A)。以下相同。)的全部，通過單獨地滿足上述各條件式的各個，能夠分別得到與各條件式對應(yīng)的作用效果。在本實施方式中，根據(jù)需要，各透鏡的透鏡面以非球面形成。關(guān)于這些透鏡面所采用的非球面形狀，在將光軸方向的軸設(shè)為Z、將與光軸正交的方向的高度設(shè)為H、將圓錐系數(shù)設(shè)為k、將非球面系數(shù)設(shè)為A4、A6、A8、A1(i、A12、A14、A16時，由下式表示。(數(shù)學(xué)式I)
權(quán)利要求
1.一種攝像鏡頭，其構(gòu)成為，從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来闻渲镁哂姓饨苟鹊牡谝煌哥R、具有負光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡、以及具有負光焦度的第四透鏡， 上述第一透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑為正的形狀， 上述第二透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑為負、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖檎男螤睿? 上述第三透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠樨摰男螤睿? 上述第四透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑為負，像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖檎男螤睿? 在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將上述第四透鏡的焦距設(shè)為f4時，滿足 -O. 7 < f4/f < -O. 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將上述第四透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為R7、將上述第四透鏡的像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R8時，滿足-1. 5 < R8/R7 < -O. 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將上述第三透鏡的焦距設(shè)為f3時，滿足 . O.15 < f3/f < O. 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將上述第三透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為R5、將上述第三透鏡的像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R6時，滿足 . O.1 < R6/R5 < 1. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將上述第三透鏡和上述第四透鏡的合成焦距設(shè)為f34時，滿足-2. O < f34/f < -O. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將上述第二透鏡的焦距設(shè)為f2時，滿足 -O. 9 < f2/f < -O. I。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將上述第二透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為R3、將上述第二透鏡的像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R4時，滿足-8. O < R4/R3 < -2. O。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將上述第一透鏡的焦距設(shè)為Π時，滿足 . O.2 < fl/f < O. 6。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項所述的攝像鏡頭，其特征在于， 上述第一透鏡形成為物體側(cè)的面的曲率半徑為正、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖樨摰男螤睿? 在將上述第一透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為RU將上述第一透鏡的像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為R2時，滿足-2. O < R1/R2 < -I. O。
全文摘要
本發(fā)明涉及攝像鏡頭。本發(fā)明提供不僅小型而且還能良好地修正像差、且攝影視場角比較大的攝像鏡頭。本發(fā)明的攝像鏡頭的構(gòu)成為，從物體側(cè)依次配置在光軸附近為雙凸形狀的正的第一透鏡(L1)、在光軸附近為雙凹形狀的負的第二透鏡(L2)、在光軸附近將凹面朝向物體側(cè)的彎月形狀的正的第三透鏡(L3)、以及在光軸附近為雙凹形狀的負的第四透鏡(L4)。在該結(jié)構(gòu)中，在將整個透鏡系統(tǒng)的焦距設(shè)為f、將第四透鏡(L4)的焦距設(shè)為f4時，滿足下述條件式。-0.7＜f4/f＜-0.1。
文檔編號G02B13/18GK102621665SQ20121001464
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者久保田洋治, 久保田賢一, 伊勢善男, 平野整, 栗原一郎, 福田純男 申請人:康達智株式會社, 株式會社光學(xué)邏輯