CN101131464A - 摄像镜头、摄像装置以及便携终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用来使被摄物体在固体摄像元件的光电变换部成像的摄像镜头、摄像装置以及便携终端。本发明涉及的摄像镜头，由从物体侧起依次配置：孔径光圈；具有正折射力的第1透镜；具有负折射力的第2透镜；具有正折射力的第3透镜；至少具有1面非球面，具有负的折射力，且凹面向着物体侧的第4透镜而构成，满足有关于摄像镜头的焦点距离和第4透镜各面的曲率半径的一定条件式。

Description

摄像镜头、摄像装置以及便携终端
技术领域
本发明涉及小型摄像镜头、摄像装置以及备有上述摄像装置的便携终端，其中，采用CCD型影像传感或CMOS型影像传感等固体摄像元件。
背景技术
近年来，随着采用CCD(Charged Coupled Device)型或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型影像传感等固体摄像元件的摄像装置的高性能化和小型化，备有摄像装置的手机和便携信息终端越来越普及。另外，对搭载在这些摄像装置中的摄像镜头的进一步小型化和高性能化之要求也越来越高。作为这种用途的摄像镜头，已经有4个透镜结构的摄像镜头被建议，其与2个或3个结构的镜头相比，能够实现高性能化。
作为该4个透镜结构的摄像镜头，已经有一种所谓逆Ernostar型的摄像镜头被公开，其是通过从物体侧起依次配置具有正折射力的第1透镜、具有负折射力的第2透镜、具有正折射力的第3透镜、具有正折射力的第4透镜而构成，以高性能化为目标。(例如，请参照文献1)
另外，还公开有一种所谓望远型的摄像镜头，其是通过从物体侧起依次配置具有正折射力的第1透镜、具有负折射力的第2透镜、具有正折射力的第3透镜、具有负折射力的第4透镜而构成，以摄像镜头全长(从摄像镜头整个系统最靠物体侧的透镜面到像侧焦点为止的光轴上的距离)的小型化为目标。(例如，请参照文献2～5)
【文献1】(日本)特开2004-341013公报
【文献2】(日本)特开2002-365529号公报
【文献3】(日本)特开2002-365530号公报
【文献4】(日本)特开2002-365531号公报
【文献5】(日本)特开2005-292559号公报
但是，上述文献1中记载的摄像镜头，因为是逆Ernostar型，第4透镜为正透镜，所以与望远型那种第4透镜为负透镜的情况相比，光学系统的主点位置在像侧，后焦距变长，所以不利于小型化。并且4个透镜中，具有负折射力的透镜为1个，因此，难于修正珀兹瓦的和，难于确保画面周边部的良好性能。
另外，专利文献2～4中记载的摄像镜头存在以下问题，因为摄像视角狭窄，加上像差修正不充分，所以，如果进一步缩短镜头全长的话，则性能劣化，难于适应高像素的摄像元件。
另外，专利文献5中记载的摄像镜头，尽管是望远型，但因为第4透镜的负的折射力比较弱，所以后焦距较长，没有充分达成小型化。另外，作为与高像素摄像元件相应的摄像镜头，其中像差的修正也不充分。
发明内容
本发明鉴于上述问题，以提供一种摄像镜头、摄像装置以及备有该摄像装置的便携终端为目的，其中，实现了比以往来得小型，同时，良好的修正了诸像差。
本发明涉及的摄像镜头，是一种使被摄物体在固体摄像元件的光电变换部成像的摄像镜头，其构成如下，从物体侧起依次配置：孔径光圈；具有正折射力的第1透镜；具有负折射力的第2透镜；具有正折射力的第3透镜；至少具有1面非球面的，具有负折射力的，且凹面向着物体侧的第4透镜；
满足一定的条件式，该条件式有关于摄像镜头的焦点距离和第4透镜的各个面的曲率半径。
附图说明
图1：有关摄像镜头全长和第1透镜焦点距离之关系的说明图。
图2：实施例1的镜头的截面图。
图3：实施例1的镜头的像差图。
图4：实施例2的镜头的截面图。
图5：实施例2的镜头的像差图。
图6：实施例3的镜头的截面图。
图7：实施例3的镜头的像差图。
图8：实施例4的镜头的截面图。
图9：实施例4的镜头的像差图。
图10：实施例5的镜头的截面图。
图11：实施例5的镜头的像差图。
图12：本实施方式涉及的摄像装置的立体图。
图13：本实施方式涉及的摄像装置中的摄像镜头，沿其光轴之截面的模式示意图。
图14：备有本实施方式涉及的摄像装置的便携终端的一个例子、手机的外观图。
图15：手机的控制方框图。
具体实施方式
以下，对本发明的优选方式进行说明。
第1项中记载的摄像镜头，是一种使被摄物体在固体摄像元件的光电变换部成像的摄像镜头，其构成如下，从物体侧起依次配置：孔径光圈；具有正折射力的第1透镜；具有负折射力的第2透镜；具有正折射力的第3透镜；至少具有1面非球面的，具有负折射力的，且凹面向着物体侧的第4透镜；满足以下条件式。
0.40＜f1/f＜1.30…(1)
-3.0＜(r7+r8)/(r7-r8)＜0…(2)
其中，
f1为所述第1透镜的焦点距离
f为所述摄像镜头整体的焦点距离
r7为所述第4透镜物体侧面的曲率半径
r8为所述第4透镜像侧面的曲率半径
为了得到小型且像差得到良好修正的摄像镜头，其基本结构由从物体侧起依次配置：孔径光圈；具有正折射力的第1透镜；具有负折射力的第2透镜；具有正折射力的第3透镜；具有负折射力的、凹面向着物体侧的第4透镜而构成。从物体侧起依次配置由第1透镜至第3透镜组成的正透镜组和、凹面向着物体的负的第4透镜，即所谓望远型的该镜头结构，是有利于摄像镜头全长小型化的结构。
并且，通过使4个透镜中的2个为负，从而增多了具有发散作用的面，使得珀兹瓦的和的修正变得容易，能够得到确保了到画面周边为止成像性能良好的摄像镜头。另外，通过使配置在最靠像侧的第4透镜的至少1个面为非球面，这样能够良好的修正画面周边部的诸像差。
加上通过在最靠物体侧配置孔径光圈，这样能够将出射光瞳配置得更远离摄像面，能够将在固体摄像元件的摄像面周边部成像的光束的主光线入射角(主光线与光轴所成的夹角)抑制为较小，能够确保所谓焦阑特性。另外，即使在必需机械性快门的情况时，能够将其配置在最靠物体侧，这样能够得到全长较短的摄像镜头。
有关小型摄像镜头的尺寸程度，本发明方式中，以满足下式水准的小型化为目标。通过满足该范围，能够缩短摄像镜头全长，相乘性的也能够减小镜头外径。这样，能够实现摄像装置整体的小型轻量化。
L/f＜1.40    (6)
其中，
L为从摄像镜头整体的最靠物体侧的透镜面到像侧焦点为止的光轴上的距离
f为摄像镜头整体的焦点距离
这里的像侧焦点是指与光轴平行的平行光线入射到摄像镜头时的像点。另外，如果在摄像镜头最靠像侧的面和像侧焦点位置之间配置光学性低通滤器、红外线滤光器、或固体摄像元件插件的密封玻璃等平行平板的场合，平行平板部分作为空气换算距离之后，计算上述L数值。另外，较优选下式范围。
L/f＜1.30    (6’)
条件式(1)是用来合适地设定所述第1透镜的焦点距离，确切达成摄像镜头全长的缩短和像差修正的条件式。
在此，对摄像镜头全长和第1透镜的焦点距离之间的关系进行说明。如图1所示，假设本发明的优选形态的镜头结构如下：以合成的1个薄型正透镜(以焦点距离为f123)作为第1至第3透镜，以1个薄型负透镜作为第4透镜(以焦点距离为f4)，隔开间隔d配置，构成镜头系统。这样，镜头全长L由下式给出。
L＝fB+d＝f(1-d/f123)+d
＝f-((f/f123)-1)d    (9)
由上式可知，如果固定全系的焦点距离f和第1透镜到第3透镜的合成焦点距离f123，那么，若增大第1透镜至第3透镜的合成透镜和第4透镜的间隔d，则摄像镜头全长缩短。也就是说，通过将第1透镜到第3透镜的合成主点配置在更靠物体侧，换而言之，通过将第1透镜的折射力设定为较强，便能够缩短摄像镜头的全长。
因此，通过条件式(1)的值小于上限，便能够适度地维持第1透镜的折射力，能够将第1透镜至第3透镜的合成主点配置在更靠物体侧，能够缩短摄像镜头的全长。反之，通过大于下限，则第1透镜的折射力不至于不必要的太大，能够抑制第1透镜产生的高次球面像差和彗形像差。且较优选下式范围。
0.50＜f1/f＜1.20    (1’)
条件式(2)合适地设定所述第4透镜之形状的条件。在条件式(2)所示的范围中，所述第4透镜从具有凹面向着物体侧的负的折射力的凹凸形状，变化到物体侧面的折射力大于像侧面的折射力的两凹形状。如上所述，为了缩短摄像镜头的全长，还必须缩短fB。在此，通过小于条件式(2)的上限，能够在缩短fB的同时，适度确保第4透镜的像侧面的最凸部与摄像面之间的间隔。反之，通过大于下限，第4透镜的主点不至于太往像侧，能够适度维持穿过第4透镜的轴上光线高度，有利于轴上色像差的修正。另外，较优选下式范围。
-2.5＜(r7+r8)/(r7-r8)＜-0.1    (2’)
更优选下式范围。
-2.5＜(r7+r8)/(r7-r8)＜-0.3    (2”)
第2项记载的结构是第1项中记载的摄像镜头，其中，满足以下条件式。
0.05＜d34/f＜0.25…(3)
其中，
d34为所述第3透镜和第4透镜的轴上的空气间隔
f为所述摄像镜头全系的焦点距离
条件式(3)是合适地设定第3透镜和第4透镜间隔的条件。如上所述，若增大第1透镜至第3透镜的合成透镜与第4透镜的间隔，则摄像镜头的全长缩短。在此，通过条件式(3)的值大于下限，使得第3透镜和第4透镜的间隔不至于太小，有利于镜头全长的缩短。另外，因为第3透镜的像侧面和第4透镜的物体侧面不会太接近，所以容易确保空间，用来在第3透镜和第4透镜之间插入遮光部件，防止重像等不要光。并且，在自动对焦或宏观切换等功能中进行焦点位置对准时，通常是使镜头组全系在光轴方向移动，进行焦点位置对准的整体逐渐伸出形式较为一般，但是，本发明涉及的摄像镜头中，适度确保了第3透镜和第4透镜间的空间，这样，能够使透镜组的一部分组逐渐伸出，例如使第1透镜到第3透镜在光轴方向移动进行焦点位置对准的部分组逐渐伸出成为可能。部分组逐渐伸出的话，因为移动组不是镜头整体而是一部分，所以，能够简略驱动机构，能够达成摄像装置整体的小型轻量化。
反之，通过小于上限，第3透镜和第4透镜的间隔不至于太大，能够将穿过第4透镜的轴上光线高度维持在适当程度，有利于轴上色像差的修正。另外，较优选下式范围。
0.05＜d34/f＜0.22    (3’)
第3项中记载的结构是第1或2项中记载的摄像镜头，其中，满足以下条件式。
0.30＜r4/f＜0.80…(4)
其中，
r4为所述第2透镜像侧面的曲率半径
f为所述摄像镜头全系的焦点距离
条件式(4)是合适地设定第2透镜像侧面曲率半径的条件式。通过将第2透镜的像侧面形成为满足条件式(4)的较强发散面，这样，能够用第2透镜来良好的修正具有正折射力的第1透镜所产生的轴上色像差。另外，通过大于下限，使曲率半径不至于太小，这样不影响加工性。反之，通过小于上限，能够在保持珀兹瓦的和的同时，良好的修正色像差。另外，较优选下式范围。
0.35＜r4/f＜0.70    (4’)
第4项中记载的结构是第1～3的任何一项中记载的摄像镜头，其中，所述第2透镜的像侧面具有非球面形状，具有随离开光轴往周边而负的折射力变弱之形状。
通过将第2透镜的像侧面形成为随从中心往周边而负的折射力变弱之非球面形状，这样，避免了透镜周边部的光线过度反跳，能够确保周边部良好的焦阑特性。
第5项中记载的结构是第1～4的任何一项中记载的摄像镜头，其中，所述第4透镜的物体侧面具有非球面形状，具有随离开光轴往周边而负的折射力变弱之形状。
通过将第4透镜的物体侧面形成为随从中心往周边而负的折射力变弱之非球面形状，这样能够确保周边部良好的焦阑特性。另外，没有必要过度减弱第2透镜像侧面透镜周边部的负折射力，这样能够良好的修正轴外像差。
第6项中记载的结构是第1～5的任何一项中记载的摄像镜头，其中，满足以下条件式。
20＜v1-v2＜65…(5)
其中，
v1为所述第1透镜的阿贝数
v2为所述第2透镜的阿贝数
条件式(5)是用来良好的修正摄像镜头全系色像差的条件。通过大于下限，能够均衡较好的修正轴上色像差和放大色像差。反之，通过小于上限，则能够用较一般的透镜材料制作透镜。另外，较优选下式范围。
25＜v1-v2＜65    (5’)
第7项中记载的结构是第1～6的任何一项中记载的摄像镜头，其中，所述第1透镜或所述第3透镜的任何一个透镜用玻璃材料形成，其余一个透镜用塑料材料形成。
具有正折射力的第1透镜或第3透镜的任何一个用温度变化时几乎没有折射率变化的玻璃材料来形成，其余一个用塑料材料形成，这样，在尽量多采用塑料透镜的同时，又能够补偿摄像镜头全系在温度变换时的像点位置变动。具体如下，使由塑料材料形成的正的第1透镜或第3透镜持带比较大的正折射力，使负的折射力分担在第2透镜和第4透镜的2个负透镜，这样，能够使得塑料透镜的折射力的分配成为最适合化，对温度变化时的像点位置变动的影响向抵消方向作用，能够将温度变化时摄像镜头全系的像点位置变动抑制为较小。
另外，如果第1透镜用塑料材料形成的话，则可以构成塑料透镜不外露的结构，所以，能够避免损伤第1透镜等问题，是较为优选的结构。
“由塑料材料形成”是指以塑料材料为母体，包括在其表面进行以防止反射或提高表面硬度为目的的涂层处理。另外，还包括以抑制塑料材料折射率的温度变化为目的，在塑料材料中混合无机微粒子的情况。
第8项中记载的结构是第1～7的任何一项中记载的摄像镜头，其中，所述摄像镜头都由塑料材料形成。
近年来，以固体摄像装置整体的小型化为目的，即使是相同像素数，也出现像素间隔变小，其结果有摄像面尺寸较小的固体摄像元件被开发。与这种摄像面尺寸较小的摄像元件相应的摄像镜头，必须相对缩短全系的焦点距离，因此，各透镜的曲率半径和外径变得相当小。所以，与花费功夫的研磨加工制造玻璃透镜相比，所有的透镜都用射出成型制造的塑料透镜来形成，这样，即使是曲率半径和外径较小的透镜也能够廉价大量生产。另外，塑料透镜能够降低压榨温度，所以能够抑制成型模具的损耗，其结果能够减少成型模具的交换次数和维修次数，能够实现降低成本。
第9项中记载的摄像装置，包括：固体摄像元件；基板，其支撑所述固体摄像元件；连接端子部，形成在所述基板上，用来进行电信号接发；筐体，其上开有来自于物体侧的光入射用的开口部，由遮光材料形成；第1乃至8项的任何1项中记载的摄像镜头，其内置于所述筐体，使透过所述开口部的光成像于所述固体摄像元件上；
所述基板和所述摄像镜头和所述筐体形成为一体，
该摄像装置的所述摄像镜头的光轴方向的高度在10mm以下。
通过采用本发明中的摄像镜头，能够得到一种较小型且高性能的摄像装置。这里的“光入射用开口部”不限于一定是形成开孔等空间，是指形成了使来自于物体侧的入射光能够透过的区域部分。
另外，“该摄像装置的所述摄像镜头光轴方向的高度为10mm以下”是指沿摄像装置的光轴方向之全长的意思，其中，摄像装置备有上述所有结构。因此，例如在基板的正面上设置筐体，在基板的背面上实装电子部件等情况时，是设想从筐体的物体侧的先端部到背面上突出的电子部件的先端部为止的距离在10mm以下。
第10项中记载的便携终端，其备有第9项中记载的摄像装置。
通过采用本发明中的摄像装置，能够得到一种较小型且高性能的便携终端。
以下，根据图12、图13，对本发明的实施方式进行说明。图12是本实施方式一例的摄像装置50的立体图示意图，图13是沿摄像装置50的摄像镜头光轴的截面图。
如图13所示，摄像装置50包括：筐体53，其上备有来自于物体侧的光入射用的开口部，由遮光部件构成，作为镜筒；作为摄像元件的CCD型影像传感51；摄像镜头10，其使被摄物体成像于上述影像传感51；基板52，其在支撑影像传感51的同时，备有进行电信号接发的外部连接用端子54(参照图12)；筐体53和摄像镜头10以及基板52被形成为一体。并且，摄像元件并不局限于CCD型影像传感，也可以使用COMS等其他的摄像元件。
基板52备有支撑平板52a和易弯基板52b。支撑基板52a的一平面上，介过支撑着影像传感51和红外线滤光器等滤器F的支撑框22，支撑着筐体53。易弯基板52b的一端与支撑平板52a背面(与影像传感51相反侧的面)连接，介过支撑平板52a，易弯基板52b与影像传感51连接。有关支撑平板52a与外部连接用端子54的连接，可以不介过易弯基板52b，直接将支撑平板52a连接到外部连接用端子54，再将外部连接用端子54插入便携终端侧的插口部，与形成在插口部的接头部连接。
接下去，对筐体53以及摄像镜头10进行说明。筐体53备有外筒55和内筒21。外筒55围着影像传感51且介过支撑框22被固定支撑在支撑平板52a上，内筒21固定支撑着后述摄像镜头10的孔径光圈S、第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4。内筒21螺旋在外筒55的内侧，在调整了摄像镜头10的后透镜之后，固定支撑于外筒55。且设置在内筒21中的孔径光圈S决定摄像镜头的F数。
内筒21的内部藏有透镜L1、L2、L3、L4。透镜L1、L2、L3上分别配设遮光罩24、25、26，其用来规定从光轴到一定范围内是具有作为摄像透镜功能的有效径范围，在透镜L1、L2、L3、L4的有效径外侧部分上设有透镜相互之间支撑用的凸缘部。然后，使第1透镜L1的凸缘部嵌入第2透镜L2的凸缘部，且第1透镜L1和第2透镜L2相互的光轴高精度一致。同样，使第2透镜L2的凸缘部嵌入第3透镜L3的凸缘部，且第2透镜L2和第3透镜L3相互的光轴一致，进一步使第3透镜L3的凸缘部嵌入第4透镜L4的凸缘部，且第3透镜L3和第4透镜L4相互的光轴一致。这样，摄像镜头10在使各透镜L1、L2、L3、L4的光轴一致，且在内筒21的物体侧端部，向光轴方向推进第1透镜L1，第4透镜L4嵌合于内筒21的状态下，用粘结剂固定支撑。
图14是作为备有本实施方式中的摄像装置50的便携终端的一例、手机100的外观。
同图所示，手机100是上筐体71和下筐体72介过铰链73连结而成，上筐体71备有显示画面D1以及D2的作为盒，下筐体72备有为输入部的操作按钮60。摄像装置50内藏在上筐体71内显示画面D2的下方，配置摄像装置50，使其能够从上筐体71的外表面侧取入光线。
而且该摄像装置的位置也可以配置在上筐体71内的显示画面D2的上方或侧面。当然，手机不局限于折叠式。
图15是手机100的控制方框图。
如同图所示，摄像装置50的外部连接端子54与手机100的控制部101连接，将亮度信号和色差信号等图像信号输出到控制部101。
而手机100包括：控制部(CPU)101，其综合性控制各个部分，同时实施与各种处理相应的程序；操作按钮60，其为输入部，用来输入号码等指示；显示画面D1和D2，其显示一定的数据和拍摄的图像；无线通信部80，用来实现与外部服务器之间的各种信息通信；记忆部(ROM)91，其记忆着手机100的系统程序和各种处理程序，以及终端ID等必要的诸数据；临时记忆部(RAM)92，其用作临时性格纳控制部101所实行的各种处理程序和数据、或处理数据、或摄像装置50所拍摄的图像数据等，或用作作业区域。
另外，从摄像装置50被输入的图像信号，通过手机100的控制部101，被记忆到记忆部91，或被显示在显示画面D1、D2，并且介过无线通信部80，作为图像信息被送往外部。
实施例
以下出示本发明摄像镜头的实施例。各实施例中使用的符号如下。
f：摄像镜头全系的焦点距离
fB：后焦距
F：F数
2Y：固体摄像元件摄像面的对角线长
R：曲率半径
D：轴上面间隔
Nd：透镜材料对d线的折射率
vd：透镜材料的阿贝数
各实施例中的非球面形状用以下式(7)表示，其中，以面的顶点为原点，取光轴方向为X轴，以垂直于光轴方向的高度为h。
X = h 2 / R 1 + 1 - ( 1 + K ) h 2 / R 2 + Σ A i h i - - - ( 7 )
其中，
Ai为i次的非球面系数
R为曲率半径
K为圆锥常数
(实施例1)
f＝4.70mm
fB＝0.40mm
F＝2.88
2Y＝5.63mm
在表1中出示透镜数据，在表2中出示非球面系数。
且以后(包括表中的透镜数据)10的幂乘数(例如2.5×10-02)用E(例如2.5E-02)表示。
【表1】
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  光圈   ∞   0.05
  1   2.367   0.79   1.58913   61.2
  2   -7.785   0.10
  3   12.523   0.55   1.58300   30.0
  4   1.872   0.56
  5   -301.066   1.12   1.53180   56.0
  6   -1.694   0.88
  7   -1.703   0.70   1.53180   56.0
  8   -2015.070   0.30
  9   ∞   0.30   1.51633   64.1
  10   ∞
【表2】
Figure A20071014161400161
Figure A20071014161400171
图2是实施例1的摄像镜头的截面图。S表示孔径光圈，L1表示第1透镜，L2表示第2透镜，L3表示第3透镜，L4表示第4透镜，另外，F是光学性低通滤器、IR滤光器以及固体摄像元件的密封玻璃等设想的平行平板，51是具有光电变换部51a的固体摄像元件。图3是实施例1的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。
本实施例中，第1透镜是玻璃模型透镜。第2透镜由聚碳酸酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％。第3透镜以及第4透镜由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。
塑料透镜与玻璃透镜相比饱和吸水率较大，所以，有急剧湿度变化的话，发生过度的吸水量不均匀分布，有折射率不均匀而得不到良好的成像性能之倾向。为了抑制湿度变化引起性能劣化，优选采用饱和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(实施例2)
f＝3.79mm
fB＝0.40mm
F＝3.29
2Y＝4.48mm
在表3中出示透镜数据，在表4中出示非球面系数。
【表3】
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  光圈   ∞   0.05
  1   1.816   0.78   1.53180   56.0
  2   -3.121   0.10
  3   -6.808   0.50   1.58300   30.0
  4   1.917   0.32
  5   7.068   1.17   1.53180   56.0
  6   -1.080   0.33
  7   -1.058   0.55   1.53180   56.0
  8   11.145   0.30
  9   ∞   0.30   1.51633   64.1
  10   ∞
【表4】
  第1面   K＝-2.70450E-01
  A4＝-5.52760E-03
  A6＝-6.24130E-03
  A8＝-1.36520E-02
第2面   K＝2.56480E+00
  A4＝7.74150E-02
  A6＝-5.81510E-02
  A8＝6.28330E-03
  第3面   K＝-2.91630E+01
  第4面   K＝-1.18610E-01
  A4＝-6.14220E-02
  A6＝7.47400E-02
  A8＝-1.76040E-02
第5面   K＝2.62790E+01
  A4＝-6.95580E-02
  A6＝5.54220E-02
  A8＝-1.53470E-02
第6面   K＝-2.64050E+00
  A4＝-7.60810E-02
  A6＝6.18340E-02
  A8＝-1.83060E-02
  A10＝1.03090E-02
  A12＝-3.42070E-03
  第7面   K＝-6.31860E-01
  A4＝1.00250E-01
  A6＝2.38860E-02
  A8＝-8.56440E-03
  A10＝-4.67280E-03
  A12＝1.67820E-03
第8面   K＝6.51650E+00
  A4＝-9.10970E-02
  A6＝4.29450E-02
  A8＝-1.46030E-02
  A10＝2.00900E-03
  A12＝-9.58350E-05
图4是实施例2的摄像镜头的截面图。S表示孔径光圈，L1表示第1透镜，L2表示第2透镜，L3表示第3透镜，L4表示第4透镜，另外，F是光学性低通滤器、IR滤光器以及固体摄像元件的密封玻璃等设想的平行平板，51是具有光电变换部51a的固体摄像元件。图5是实施例2的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。
本实施例中，第1透镜、第3透镜以及第4透镜由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。第2透镜由聚碳酸酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％。塑料透镜与玻璃透镜相比饱和吸水率较大，所以，有急剧湿度变化的话，发生过度的吸水量不均匀分布，有折射率不均匀而得不到良好的成像性能之倾向。为了抑制湿度变化引起性能劣化，优选采用饱和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(实施例3)
f＝4.58mm
fB＝0.96mm
F＝3.29
2Y＝5.63mm
在表5中出示透镜数据，在表6中出示非球面系数。
【表5】
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  光圈   ∞   0.05
  1   2.300   0.76   1.53180   56.0
  2   -3.670   0.10
  3   -6.357   0.50   1.58300   30.0
  4   2.715   0.67
  5   -718.769   1.16   1.58913   61.2
  6   -1.123   0.30
  7   -1.604   0.70   1.53180   56.0
  8   3.184   0.40
  9   ∞   0.30   1.51633   64.1
  10   ∞
【表6】
第1面   K＝1.69280E-01
  A4＝-3.68590E-03
  A6＝-2.82620E-03
  A8＝-7.12610E-03
第2面   K＝-2.86080E+00
  A4＝2.41440E-02
  A6＝-1.69990E-02
  A8＝-1.75740E-02
  第3面   K＝3.00000E+01
第4面   K＝-6.42930E-01
  A4＝-3.28100E-02
  A6＝1.70690E-02
  A8＝-3.52040E-03
第5面   K＝-3.00000E+01
  A4＝-2.43390E-02
  A6＝3.14340E-02
  A8＝-6.13820E-03
第6面   K＝-2.85620E+00
  A4＝-4.75990E-02
  A6＝3.31960E-02
  A8＝-2.99330E-03
  A10＝1.52520E-03
  A12＝-4.00740E-04
第7面   K＝-6.08520E-01
  A4＝7.17980E-02
  A6＝-5.91410E-03
  A8＝2.01180E-03
  A10＝-1.69400E-03
  A12＝3.37240E-04
第8面   K＝-3.00000E+01
  A4＝-3.55950E-02
  A6＝1.19370E-02
  A8＝-3.27930E-03
  A10＝4.16280E-04
  A12＝-2.23770E-05
图6是实施例3的摄像镜头的截面图。S表示孔径光圈，L1表示第1透镜，L2表示第2透镜，L3表示第3透镜，L4表示第4透镜，另外，F是光学性低通滤器、IR滤光器以及固体摄像元件的密封玻璃等设想的平行平板，51是具有光电变换部51a的固体摄像元件。图7是实施例3的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。
本实施例中，第1透镜以及第4透镜由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。第2透镜由聚碳酸酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％。第3透镜是玻璃模型透镜。
塑料透镜与玻璃透镜相比饱和吸水率较大，所以，有急剧湿度变化的话，发生过度的吸水量不均匀分布，有折射率不均匀而得不到良好的成像性能之倾向。为了抑制湿度变化引起性能劣化，优选采用饱和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(实施例4)
f＝4.73mm
fB＝0.30mm
F＝2.88
2Y＝5.63mm
在表7中出示透镜数据，在表8中出示非球面系数。
【表7】
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  光圈   ∞   0.05
  1   2.957   1.05   1.53180   56.0
  2   -2.662   0.18
  3   -4.587   0.64   1.58300   30.0
  4   2.754   0.48
  5   5.445   1.36   1.53180   56.0
  6   -1.822   0.91
  7   -0.859   0.70   1.53180   56.0
  8   -2.180   0.20
  9   ∞   0.30   1.51633   64.1
  10   ∞
【表8】
第1面   K＝-7.57050E-01
  A4＝-1.38070E-02
  A6＝-4.74490E-03
  A8＝-5.89540E-03
第2面   K＝-3.27730E-01
  A4＝2.11740E-02
  A6＝-1.83480E-02
  A8＝-9.27970E-04
  第3面   K＝-9.22970E+00
第4面   K＝1.72650E+00
  A4＝-4.85320E-02
  A6＝2.48160E-02
  A8＝-8.40620E-03
第5面   K＝-3.79620E+00
  A4＝-3.63150E-02
  A6＝1.79520E-02
  A8＝-1.67230E-03
第6面   K＝-3.29520E+00
  A4＝-5.56330E-02
  A6＝2.27330E-02
  A8＝-3.94440E-03
  A10＝7.07930E-04
  A12＝8.51420E-06
第7面   K＝-8.59430E-01
  A4＝1.64890E-01
  A6＝-2.14450E-02
  A8＝-5.57430E-04
  A10＝1.05330E-03
  A12＝-1.69120E-04
第8面   K＝-6.52930E+00
  A4＝2.33760E-02
  A6＝-2.38420E-03
  A8＝-1.08950E-03
  A10＝2.12930E-04
  A12＝-1.33960E-05
图8是实施例4的摄像镜头的截面图。S表示孔径光圈，L1表示第1透镜，L2表示第2透镜，L3表示第3透镜，L4表示第4透镜，另外，F是光学性低通滤器、IR滤光器以及固体摄像元件的密封玻璃等设想的平行平板，51是具有光电变换部51a的固体摄像元件。图9是实施例4的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。
本实施例中，第1透镜、第3透镜以及第4透镜由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。第2透镜由聚碳酸酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％。塑料透镜与玻璃透镜相比饱和吸水率较大，所以，有急剧湿度变化的话，发生过度的吸水量不均匀分布，有折射率不均匀而得不到良好的成像性能之倾向。为了抑制湿度变化引起性能劣化，优选采用饱和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
(实施例5)
f＝4.68mm
fB＝0.53mm
F＝3.29
2Y＝5.63mm
在表9中出示透镜数据，在表10中出示非球面系数。
【表9】
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  光圈   ∞   0.05
  1   1.996   0.72   1.48749   70.2
  2   14.090   0.59
  3   40.238   0.50   1.58300   30.0
  4   3.194   0.22
  5   8.409   1.45   1.53180   56.0
  6   -1.274   0.45
  7   -1.937   0.60   1.53180   56.0
  8   2.899   0.50
  9   ∞   0.30   1.51633   64.1
  10   ∞
【表10】
第1面   K＝3.61350E-01
  A4＝1.05150E-02
  A6＝1.13690E-02
  A8＝-2.16200E-03
第2面   K＝1.20190E+01
  A4＝4.82480E-02
  A6＝9.76960E-03
  A8＝1.39810E-02
  第3面   K＝-3.00000E+01
第4面   K＝-7.54250E-01
  A4＝2.80370E-03
  A6＝2.21960E-03
  A8＝-8.56370E-04
第5面   K＝1.55210E+01
  A4＝-2.23850E-02
  A6＝2.04320E-02
  A8＝-2.64620E-03
第6面   K＝-2.90890E+00
  A4＝-5.37960E-02
  A6＝2.16720E-02
  A8＝-4.65110E-03
  A10＝2.11130E-03
  A12＝-5.52980E-05
第7面   K＝-3.61960E-01
  A4＝-5.86330E-03
  A6＝6.59360E-03
  A8＝3.93120E-03
  A10＝-1.75410E-03
  A12＝2.45580E-04
第8面   K＝-1.72860E+01
  A4＝-4.79890E-02
  A6＝1.28590E-02
  A8＝-2.80360E-03
  A10＝3.36200E-04
  A12＝-1.81660E-05
图10是实施例5的摄像镜头的截面图。S表示孔径光圈，L1表示第1透镜，L2表示第2透镜，L3表示第3透镜，L4表示第4透镜，另外，F是光学性低通滤器、IR滤光器以及固体摄像元件的密封玻璃等设想的平行平板，51是具有光电变换部51a的固体摄像元件。图11是实施例5的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。
本实施例中，第1透镜是玻璃模型透镜。第2透镜由聚碳酸酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％。第3透镜以及第4透镜由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。
塑料透镜与玻璃透镜相比饱和吸水率较大，所以，有急剧湿度变化的话，发生过度的吸水量不均匀分布，有折射率不均匀而得不到良好的成像性能之倾向。为了抑制湿度变化引起性能劣化，优选采用饱和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
将各实施例的上述条件式(1)～(6)相应的值，归纳出示在表11。
另外，搭载了各实施例摄像镜头的摄像装置，其光轴方向的高度在10mm以下。
【表11】
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
  (1)f1/f   0.68   0.60   0.61   0.60   1.00
  (2)(r7+r8)/(r7-r8)   -1.00   -0.83   -0.33   -2.30   -0.20
  (3)d34/f   0.19   0.09   0.07   0.19   0.10
  (4)r4/f   0.40   0.51   0.59   0.58   0.68
  (5)v1-v2   31.2   26.0   26.0   26.0   40.2
  (6)L/f   1.24   1.28   1.30   1.31   1.27
因为塑料材料温度变化时的折射率变化较大，所以，如上述实施例2、4所述，若第1透镜到第4透镜全部用塑料形成，则存在一个问题，即，当周围温度发生变化时，摄像镜头全系的像点位置变动。在规格不能忽视该像点位置变动的摄像装置中，例如如实施例1、5所述，正的第1透镜以玻璃材料形成(例如玻璃模式透镜)的透镜，第2透镜、第3透镜以及第4透镜以塑料透镜，且通过分配第2透镜、第3透镜以及第4透镜的折射力，使在一定程度抵消温度变化时的像点位置变动，能够减缓该温度特性问题。如实施例3所述，正的第3透镜用玻璃材料形成，其他的透镜以塑料透镜，这样构成的镜头也能够得到相同的效果。在采用玻璃模式透镜的情况时，为了尽量能够防止成型模具的消耗，优选使用玻璃转移点(Tg)在400℃以下的玻璃材料。
另外，最近已经知道，在塑料材料中混合无机微粒，能够减小塑料材料温度变化时的折射率变化。详细如下，一般若在透明的塑料材料中混合微粒子的话，因产生光的散乱而透过率降低，因此难于用作光学材料，但是，通过减小微粒子的大小使其小于透过光束的波长，能够实现实质上不发生散乱。塑料材料的折射率由随温度上升而降低，但无机粒子的折射率随温度上升而上升。在此，利用该温度依存性，通过使它们产生相互抵消作用，能够达成使几乎不发生折射率变化。具体如下，在为母材的塑料材料中，散布最大长度为20纳米以下的无机微粒，由此构成折射率的温度依存性及其低的塑料材料。例如，通过在丙烯中散布酸化铌(Nb2O5)微粒，能够减小温度变化引起的折射率变化。本实施例中，2个正透镜(L1、L3)中的1个或所有的透镜(L1～L4)，通过采用这种散布了无机微粒的塑料材料，能够抑制摄像镜头全系的温度变化时的像点位置变动为较小。
对折射率的温度变化作详细说明。折射率的温度变化A根据洛伦兹·洛伦茨公式，用温度t对折射率n进行微分，表示为式(8)。
A = ( n 2 + 2 ) ( n 2 - 1 ) 6 n { ( - 3 α ) + 1 [ R ] ∂ [ R ] ∂ t } - - - ( 8 )
其中，
α为线膨胀系数
[R]为分子折射
塑料材料的场合，一般来说，第2项的影响比第1项来得小，几乎可以忽视。例如，PMMA树脂的情况，线膨胀系数α为7×10-5，代入上式可得A＝-1.2×10-4/℃，与实际测得的值几乎一致。
具体优选将以往为-1.2×10-4/℃左右的折射率温度变化A抑制在绝对值为8×10-5/℃未满。较理想优选绝对值为6×10-5/℃未满。
本发明实施方式应用可能的塑料材料的折射率温度变化A(＝dn/dT)出示在表12。
【表12】
  塑料材料   A(近似值)[10-5/℃]
  聚烯烃系   -11
  聚碳酸酯系   -14
这里以实施例2的摄像镜头为例，出示使用和不使用上述散布了微粒的塑料透镜场合，温度变化时的后焦距变化量的不同。
首先，实施例2的摄像镜头中，完全不使用上述散布了微粒的塑料透镜，此时，相对常温(20℃)上升+30℃时，后焦距变化量(ΔfB)为+0.019mm，下降30℃时，后焦距变化量(ΔfB)为-0.019mm。
接下去，第1透镜以及第3透镜使用上述散布了微粒的塑料材料，第2透镜以及第4透镜为不含上述微粒的塑料透镜时，温度引起的折射率nd的变化，出示在表13中。
【表13】
A[/℃]   常温下的折射率   常温+30℃下的折射率   常温-30℃下的折射率
第1透镜   -8×10-5 1.5318   1.5294   1.5342
  -6×10-5   1.5300   1.5336
 第2透镜   -14×10-5   1.5830   1.5788   1.5872
第3透镜   -8×10-5 1.5318   1.5294   1.5342
  -6×10-5   1.5300   1.5336
 第4透镜   -11×10-5   1.5318   1.5285   1.5351
相对常温(20℃)上升+30℃时的后焦距变化量(ΔfB)：当A＝-8×10-5/℃时，第1透镜以及第3透镜为+0.006mm，当A＝-6×10-5/℃时，第1透镜以及第3透镜为-0.003mm；下降30℃时的后焦距变化量(ΔfB)：当A＝-8×10-5/℃时，第1透镜以及第2透镜为-0.006mm，当A＝-6×10-5/℃时，第1透镜以及第2透镜为-0.003mm。
由此可知，与完全不含上述微粒的情况相比，第1透镜以及第3透镜使用上述散布了微粒的塑料材料，在-6×10-5/℃时，温度变化时的后焦距变化量(ΔfB)得到大幅度抑制。
另外，从第1透镜到第4透镜，可以使用分别散布了持有不同折射率的温度变化A值之上述粒子的塑料材料，此时，通过考虑各自透镜对温度变化时像点位置影响的大小，选择最合适的A值，能够使得摄像镜头整体在温度变化时完全不产生像点位置变动。
另外，上述实施例3是一个例子，其中，正的第3透镜为玻璃模式透镜，正的第1透镜、负的第2透镜以及负的第4透镜为塑料透镜，且通过分配折射力，使得第1透镜、第2透镜以及第4透镜在温度变化时的像点位置变动在一定程度相互抵消，减小了温度变化时的后焦距变化量。实施例3中，相对常温(20℃)上升+30℃时的后焦距变化量(ΔfB)为-0.000mm，下降30℃时的后焦距变化量(ΔfB)为+0.000mm。
本实施例中，摄像面周边部位的设计，并非入射光束主光线入射到固体摄像元件摄像面的入射角是十分小。但是，最近的技术中，只要稍微小一点地设定固体摄像元件的滤色或芯片微型透镜阵列的配列间隔，则越往摄像面周边部，相对个像素来说，滤色或芯片微型透镜阵列向摄像镜头光轴侧位移，所以能够将斜入射的光束有效地导向各像素的受光部。由此能够将在固体摄像元件发生的遮光抑制为较小。本实施例对有关主光线入射角的所述要求进行缓和，相应的达成了较小型化的设计。

Claims (10)

1.一种摄像镜头，用来使被摄物体在固体摄像元件的光电变换部成像，其特征在于，
由从物体侧起依次配置：孔径光圈；具有正折射力的第1透镜；具有负折射力的第2透镜；具有正折射力的第3透镜；至少具有1面非球面的，具有负的折射力的，且凹面向着物体侧的第4透镜而构成，
满足以下条件式：
0.40＜f1/f＜1.30
-3.0＜(r7+r8)/(r7-r8)＜0
其中，
f1为所述第1透镜的焦点距离
f为所述摄像镜头整体的焦点距离
r7为所述第4透镜物体侧面的曲率半径
r8为所述第4透镜像侧面的曲率半径。
2.权利要求1中记载的摄像镜头，其特征在于，满足以下条件式
0.05＜d34/f＜0.25
其中，
d34为所述第3透镜和第4透镜的轴上的空气间隔
f为所述摄像镜头整个系统的焦点距离。
3.权利要求1或2中记载的摄像镜头，其特征在于，满足以下条件式
0.30＜r4/f＜0.80    ...
其中，
r4为所述第2透镜像侧面的曲率半径
f为所述摄像镜头整个系统的焦点距离。
4.权利要求1～3的任一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第2透镜的像侧面具有非球面形状，且具有随离开光轴往周边而负的折射力变弱之形状。
5.权利要求1～4的任一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第4透镜的物体侧面具有非球面形状，且具有随离开光轴往周边而负的折射力变弱之形状。
6.权利要求1～5的任一项中记载的摄像镜头，其特征在于，满足以下条件式。
20＜v1-v2＜65
其中，
v1为所述第1透镜的阿贝数
v2为所述第2透镜的阿贝数。
7.权利要求1～6的任一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第1透镜或所述第3透镜的任一个透镜用玻璃材料形成，其余一个透镜用塑料材料形成。
8.权利要求1～6的任一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述摄像镜头中的透镜都用塑料材料形成。
9.一种摄像装置，其特征在于，包括：固体摄像元件；基板，其支撑所述固体摄像元件；连接端子部，形成在所述基板上，用来进行电信号接发；筐体，其上开有来自于物体侧的光入射用的开口部，由遮光材料形成；权利要求1至8的任一项中记载的摄像镜头，其内置于所述筐体，使透过所述开口部的光成像于所述固体摄像元件上；
所述基板和所述摄像镜头和所述筐体形成为一体，
该摄像装置的所述摄像镜头的光轴方向的高度在10mm以下。
10.一种便携终端，其特征在于，备有权利要求9中记载的摄像装置。
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