CN102667569A - 摄像镜头及使用该摄像镜头的摄像装置以及搭载有该摄像装置的便携设备 - Google Patents

摄像镜头及使用该摄像镜头的摄像装置以及搭载有该摄像装置的便携设备 Download PDF

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Abstract

提供一种能够与小型高像素的摄像元件——例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器相对应的摄像镜头。该摄像镜头由从物侧到像侧依次配置的孔径光阑(5)；具有正光焦度的第1透镜(1)；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜(2)；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜(3)；以及具有负光焦度、两侧的透镜面为非球面形状、且像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜(4)构成。在第1及第2透镜(1、2)的某一个的透镜面上，形成有衍射光学元件。

Description

摄像镜头及使用该摄像镜头的摄像装置以及搭载有该摄像装置的便携设备
技术领域
本发明涉及一种适于搭载有摄像装置的例如手机、数码相机以及小型摄影装置等小型便携设备的摄像镜头(lens)及使用该摄像镜头的摄像装置、以及搭载有该摄像装置的便携设备。
背景技术
近年来，随着例如手机等小型便携设备上也搭载了摄像装置（相机模块）的普及，使用这种小型便携设备进行简单地照片摄影越来越普遍。于是，作为搭载于这种小型便携设备上的小型摄像装置用的摄像镜头，提出了在获得从中心到周边平坦的像面且使开放F值更加明亮且紧凑的同时，又具有高成像性能的四片结构的透镜（例如，参照专利文献1）。
专利文献1中记载的摄像镜头，具备从物侧到像侧依次配置的：孔径光阑；具有正屈光力的双面凸形的第1透镜；具有负屈光力、物侧的透镜面为凸面的负弯月形的第2透镜；像侧的透镜面为凸面的正弯月形的第3透镜；以及使光轴附近具有负屈光力，而越靠近镜头周边正屈光力越强的结构的第4透镜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2008-090150号公报
发明概要
发明要解决的问题
然而，近年来，在搭载于手机等的小型便携设备的摄像装置当中，也在为进一步谋求高分辨率性能化，而寻求能够与小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应的摄像镜头。
可是，使用上述专利文献1中所述的摄像镜头的摄像装置，虽然紧凑，但摄像镜头却不是与小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应的摄像镜头，尚未实现高分辨率性能化。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于解决在现有技术中的上述问题的、能够与小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应的摄像镜头及使用该摄像镜头的紧凑型分辨率性能高的高性能的摄像装置、以及搭载该摄像装置的紧凑型高性能的便携设备。
解决问题的手段
为实现上述目的，有关本发明的摄像镜头，由从物侧到像侧依次配置的下列透镜构成：具有正光焦度的第1透镜；具有负光焦度的、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜；具有正光焦度的、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜；以及具有负光焦度、两侧的透镜面为非球面形状、且像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜，其特征为，在上述第1及第2透镜中的某一个的透镜面上，形成有衍射光学元件。
根据上述本发明的摄像镜头的结构，通过使用作为上述第2及第3透镜的、相对的透镜面为凹面的一对凹凸透镜，能够减小射入上述第2及第3透镜的光线的角度而减小光线像差。还有，通过在上述第1及第2透镜的某一个的透镜面上形成有衍射光学元件，能够对色像差进行良好地修正。而且，通过上述第4透镜的两个透镜面做成非球面形状，能够对畸变及像面弯曲进行良好地修正。
并且，由上述，根据上述本发明的摄像镜头的结构，能够提供一种对各种像差进行良好地修正，且使之与搭载于手机等小型便携设备上的小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应的四片结构的摄像镜头。还有，这样，根据上述本发明的摄像镜头的结构，不论透镜材料如何，由于能够使之与小型高像素的摄像元件相对应，因此通过使用塑料作为透镜材料，也能够谋求低成本化。
在上述本发明的摄像镜头的结构中，当假设整个光学系统的焦距为f、光学系统总长为TL时，优选满足下列条件式1：
TL/f＜1.31                                            …(1)
上述条件式1是将紧密度（短光学总长）以数式来表达。通过满足上述条件式1，则能够进一步修正畸变，而且能够提供小身型化（小型化）的摄像镜头。
还有，在上述本发明的摄像镜头的结构中，优选上述第1透镜为双凸透镜。根据该优选例，由于能够使正光焦度分散到各透镜面，因此不容易发生像差，能够提供更小身型化（小型化）的摄像镜头。
还有，在上述本发明的摄像镜头的结构中，优选至少形成有上述衍射光学元件的上述第1透镜或者上述第2透镜是塑料透镜。根据该优选例，包含衍射光学元件的形成在内的镜头的成形变得容易，并且在材料成本乃至制造成本方面也更为有利。
还有，有关本发明的摄像装置，具备：摄像元件，将与被摄体相对应的光信号转换成图像信号并输出；以及摄像镜头，使上述被摄体的像在上述摄像元件的摄像面上成像，其特征为，使用了上述本发明的摄像镜头作为上述摄像镜头。
根据上述本发明的摄像装置的结构，由于使用上述本发明的摄像镜头来作为摄像镜头，就能够提供紧凑型分辨率性能高的高性能摄像装置。
还有，有关本发明的便携设备的结构特征为：搭载了上述本发明的摄像装置。
根据上述本发明的便携设备的结构，由于搭载有上述本发明的摄像装置，就能够提供紧凑型高性能的手机等的便携设备。
发明效果
如上所述，根据本发明，能够提供与小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应的摄像镜头及使用该摄像镜头的紧凑型分辨率性能高的高性能摄像装置、以及搭载该摄像装置的紧凑型高性能的便携设备。
附图说明
图1是表示在本发明的第1实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
图2是在本发明的实施例1中的摄像镜头的像差图（图2（a）为球面像差图（轴向色像差图），图2（b）为像散图，图2（c）为畸变图）。
图3是表示在本发明的第2实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
图4是在本发明的实施例2中的摄像镜头的像差图（图4（a）为球面像差图（轴向色像差图），图4（b）为像散图，图4（c）为畸变图）。
图5是表示在本发明的第3实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
图6是在本发明的实施例3中的摄像镜头的像差图（图6（a）为球面像差图（轴向色像差图），图6（b）为像散图，图6（c）为畸变图）。
图7是表示在本发明的第4实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
图8是在本发明的实施例4中的摄像镜头的像差图（图8（a）为球面像差图（轴向色像差图），图8（b）为像散图，图8（c）为畸变图）。
图9是表示在本发明的第5实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
图10是在本发明的实施例5中的摄像镜头的像差图（图10（a）为球面像差图（轴向色像差图），图10（b）为像散图，图10（c）为畸变图）。
图11是表示在本发明的第6实施方式中的摄像装置的结构的剖面图。
图12是表示作为在本发明的第7实施方式中的便携设备的手机的结构的示图（图12(a)为正面图，图12(b)为背面图）。
具体实施方式：
下面，用实施方式进一步对本发明进行具体说明。
[第1实施方式]
图1是表示在本发明的第1实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
如图1所示，本实施方式的摄像镜头7，由从物侧（图1中的左侧）向像侧（图1中的右侧）依次配置的孔径光阑5；具有正光焦度的第1透镜1；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜(meniscus lens)形成的第2透镜2；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜3；以及具有负光焦度、双侧的透镜面为非球面形状、像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜4构成。在这里，光焦度(power)是以焦距的倒数来定义的量。还有，在第1及第2透镜1、2中的某一个的透镜面上形成有衍射光学元件。
摄像镜头7是对摄像元件（例如，CCD）的摄像面S形成光学图像（使被摄体的像成像）的摄像用的单焦点透镜，摄像元件将与被摄体对应的光信号转换成图像信号并输出。并且，如后述，使用摄像元件和摄像镜头来构成摄像装置，并用该摄像装置来构成搭载了该摄像装置的便携设备。
透镜面的非球面形状，以下述数式1给出（对于后述的第2~第5实施方式也同样。）
[数式1]
X = Y 2 R 0 1 + 1 - ( k + 1 ) ( Y R 0 ) 2 + A 4 Y 4 + A 6 Y 6 + A 8 Y 8 + A 10 Y 10 + . . .
其中，上述数式1中，Y表示距离光轴的高度，X表示到距离光轴的高度为Y的非球面形状的非球面顶点的切面的距离，Ro表示非球面顶点的曲率半径，k表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10、……分别表示4次、6次、8次、10次、……的非球面系数。
还有，形成了衍射光学元件的透镜面（以下称为“衍射光学元件面”）的形状，例如，以下述数式2给出（对于后述的第2~第5实施方式也同样。）
[数式2]
φ(ρ)＝(2π/λO)(C2ρ2+C4ρ4)
Y＝ρ
其中，上述数式2中，Φ(ρ)表示相位函数，Y表示距离光轴的高度，Cn表示n次的相位系数，λo表示设计波长。另外，X通过将折射次数设为M，并将Φ(ρ)变换形状来决定。
根据本实施方式的摄像镜头7的结构，通过使用作为第2及第3透镜2、3的、相对的透镜面为凹面的一对凹凸透镜，就能够减小射入第2及第3透镜2、3的光线的角度而减小光线像差。还有，通过在第1及第2透镜1、2中的某一个的透镜面上形成有衍射光学元件，能够对色像差进行良好地修正。而且，通过第4透镜4的双侧的透镜面做成非球面形状，能够对畸变及像面弯曲进行良好地修正。
于是，由上述，根据本实施方式的摄像镜头7的结构，能够提供一种对各种像差进行良好地修正，且使之与搭载于手机等上的小型便携设备上的小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应的四片结构的摄像镜头。还有，像这样，根据上述本发明的摄像镜头7的结构，不论透镜材料如何，由于能够使之与小型高像素的摄像元件相对应，因此通过使用塑料作为透镜材料，也能够谋求低成本化。
在第4透镜4与摄像元件的摄像面S之间，配置有透明的平行平板6。在这里，平行平板6是与光学低通滤波器和红外线（IR）截止滤波器以及摄像元件的面板（盖玻片）等价的平板。
假设将从第1透镜1的物侧的透镜面到平行平板6的像侧的面的各面（以下也称“光学面”）按照从物侧起顺序地称作“第1面”、“第2面”、“第3面”、“第4面”、……、“第8面”、“第9面”、“第10面”（对后述的第2~第5实施方式也同样）。
还有，在本实施方式的摄像镜头7的结构中，优选满足下列条件式1。
TL/f＜1.31                                                …(1)
这里，f为整个光学系统的焦距，TL为光学系统的总长（光学总长）。
上述条件式1，是将紧密度（compactness，短的光学总长）以数学公式来表达。通过使其满足上述条件式1，则能够进一步修正畸变，而且能够提供小身型化（小型化）的摄像镜头。
还有，在上述本实施方式的摄像镜头7的结构中，优选上述第1透镜1为双凸透镜。这样，如果用双凸透镜来作为第1透镜1，则由于能够使正光焦度分散到各透镜面，而不容易发生像差，就能够提供更小身型化（小型化）的摄像镜头。
还有，在上述本实施方式的摄像镜头7的结构中，优选至少形成了上述衍射光学元件的第1透镜1或第2透镜2是塑料透镜。
如采用这种优选结构，则包含衍射光学元件的形成在内的镜头的成形变得容易，并且材料成本乃至制造成本方面也更为有利。
作为塑料透镜的材料，例如，可以使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯树脂（PC）、环状烯烃聚合物、聚酯树脂、苯乙烯类树脂、聚苯乙烯树脂（PS）、以及低吸湿丙烯酸酯等的现有材料，从防止镜头的残余应变的观点出发，优选聚碳酸酯树脂（PC）、环状烯烃聚合物、以及聚酯树脂。
（实施例1）
下面，举具体的实施例，进一步对本实施方式中的摄像镜头进行详细地说明。
下述表1内，表示在本实施例中的摄像镜头的具体的数值例。
[表1]
  面序号   r(mm)   d(mm)   n   v
  孔径光阑   ∞   0.000   -   -
  第1面   1.661   0.545   1.53113   55.8
  第2面*   23.076   0.100   -   -
  第3面   3.248   0.350   1.607   27.59
  第4面   1.669   0.927   -   -
  第5面   -172.082   0.604   1.53113   55.8
  第6面   -2.796   1.100   -   -
  第7面   -2.616   0.388   1.53113   55.8
  第8面   3.984   0.111   -   -
  第9面   ∞   0.500   1.5168   64.2
  第10面   ∞   0.050   -   -
  像面   ∞   -   -   -
在上述表1中，r(mm)表示光学面的曲率半径、d(mm)表示第1~第4透镜1~4以及平行平板6在轴向的厚度或者面间隔、n表示第1~第4透镜1~4以及平行平板6的相对于d线（587.5600nm）的折射率、v表示第1~第4透镜1~4及平行平板6相对于d线的阿贝数（对下述的实施例2~5也同样）。再有，图1所示的摄像镜头7，是基于上述表1的数据构成的。
还有，在下述表2A、表2B中，表示在本实施例中的摄像镜头的非球面系数（包含圆锥常数）。下述表2A、表2B中，“E+00”、“E–02”等分别用来表示“10+00”、“10-02”等（对下述表3以及下述的实施例2~5也同样）。
[表2A]
  K   A4   A6   A8
  第1面   -3.835990E-01   1.256528E-02   -2.257161E-03   2.532202E-03
  第2面*   0.000000E+00   1.015556E-02   -5.271430E-02   6.256557E-02
  第3面   0.000000E+00   -2.151661E-02   -6.078127E-02   7.053659E-02
  第4面   -1.488844E+00   3.324131E-02   -1.746148E-02   3.426944E-02
  第5面   1.340455E+04   -5.826808E-03   5.395891E-04   -2.029325E-03
  第6面   -6.977746E+00   -2.331346E-02   9.666667E-03   -2.208196E-03
  第7面   0.000000E+00   -6.151879E-02   1.760126E-02   2.019762E-05
  第8面   -1.515303E+01   -6.085262E-02   7.296019E-03   -1.374285E-03
[表2B]
  A10   A12   A14
  第1面   -6.682674E-03   3.245110E-02   -2.243557E-02
  第2面*   3.830157E-02   -4.035339E-02   -9.609272E-03
  第3面   6.824462E-02   -6.878876E-02   -1.063963E-02
  第4面   4.835814E-02   -2.076535E-02   -1.695685E-02
  第5面   2.210879E-04   3.850253E-04   7.252002E-05
  第6面   2.306356E-03   -2.678594E-04   -2.928607E-05
  第7面   -1.296610E-04   7.466119E-06   -1.802590E-06
  第8面   2.607752E-04   -1.764292E-05   -1.084897E-06
另外，如上述表2A、表2B所示，在本实施例的摄像镜头7中，虽然第1~第4透镜1~4所有的透镜面都做成非球面形状，但未必限定于此种结构。至少第4透镜4的双侧的透镜面为非球面形状就可以。
还有，上述表1、表2A、表2B中，带*号的面（第2面：第1透镜1的像侧的透镜面）是衍射光学元件面，该衍射光学元件面的具体数值例如下述表3所示。
[表3]
  设计波长   546.07nm
  折射次数   1
  C2   -5.129320E-03
  C4   6.461326E-04
再有，像这样，在本实施例的摄像镜头7中，虽然是在第1透镜1的像侧的透镜面上形成有衍射光学元件，但未必限定于此种结构。在第1透镜1的物侧的透镜面或者第2透镜2的物侧或像侧的透镜面上形成衍射光学元件，也能取得同样的效果。
还有，用下述表4表示在本实施例中的摄像镜头7的F数（F值）Fno、整个光学系统的焦距f(mm)、空气换算光学总长TL（mm）、最大像高Y’、以及条件式1的值。
[表4]
Fno   2.91
f(mm)   4.25
TL（空气换算）（mm） 4.675
Y’   2.835
条件式（1）TL/f   1.1
图2表示在本实施例中的摄像镜头的像差图。在图2中，图2（a）是球面像差图，实线表示对于g线（435.8300nm）的值、长虚线表示相对于C线（656.2700nm）的值、短虚线表示相对于F线（486.1300nm）的值、双点划线表示相对于d线（587.5600nm）的值、单点划线表示相对于e线（546.0700nm）的值。图2（b）是像散(Astigmatism)图，实线表示径向像面弯曲，虚线表示弧矢像面弯曲。图2（c）是畸变(Distortion)。再者，轴向色像差图与图2（a）的球面像差图相同。
正如图2所示的像差图所明确的，可知在本实施例中的摄像镜头7，能够对各种像差进行良好地修正，并能够与搭载于手机等的小型便携设备上的小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应。于是，如果现再考虑上述表4的结果，可知能够得到紧凑型（小型、薄型）明亮的摄像镜头。
[第2实施方式]
图3是表示在本发明的第2实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
如图3所示，本实施方式的摄像镜头14由从物侧（图3中的左侧）到像侧（图3中的右侧）依次配置的孔径光阑12；具有正光焦度的第1透镜8；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜9；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜10；以及具有负光焦度、两侧透镜面为非球面形状、像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜11构成。还有，在第1及第2透镜8、9中的某一个的透镜面上形成有衍射光学元件。
在第4透镜11与摄像元件的摄像面S之间，配置有与上述第1实施方式的平行平板6同样的透明的平行平板13。
在本实施方式的摄像镜头14的结构中，也优选满足上述条件式1。
还有，在本实施方式中的摄像镜头14的结构中，也优选第1透镜8为双凸透镜。
还有，在本实施方式的摄像镜头14的结构中，也优选至少形成上述衍射光学元件的第1透镜8或第2透镜9为塑料透镜。
于是，根据本实施方式的摄像镜头14的结构，也能够获得与上述第1实施方式的摄像镜头7的结构所取得作用效果相同的作用效果。
（实施例2）
下面，举具体的实施例，对本实施方式中的摄像镜头进一步进行详细说明。
下述（表5）内表示在本实施例中的摄像镜头的具体的数值例。再有，图3所表示的摄像镜头14，是基于下述表5的数据而构成的。
[表5]
  面序号   r(mm)   d(mm)   n   v
  孔径光阑   ∞   0.000   -   -
  第1面   1.850   0.548   1.53113   55.8
  第2面*   -31.812   0.100   -   -
  第3面   3.890   0.388   1.607   27.59
  第4面   1.719   0.922   -   -
  第5面   -64.542   1.046   1.53113   55.8
  第6面   -1.822   0.700   -   -
  第7面   -4.318   0.350   1.53113   55.8
  第8面   2.504   0.435   -   -
  第9面   ∞   0.500   1.5168   64.2
  第10面   ∞   0.050   -   -
  像面   ∞   -   -   -
还有，下述表6A、表6B表示在本实施例中的摄像镜头的非球面系数（包含圆锥常数）。
[表6A]
  K   A4   A6   A8
  第1面   -4.608154E-01   1.030298E-02   -4.479538E-03   6.375463E-04
  第2面*   -4.725075E+01   1.351237E-02   -6.251489E-02   5.825343E-02
  第3面   0.000000E+00   -2.458998E-02   -6.320703E-02   6.413006E-02
  第4面   -1.953135E+00   2.398750E-02   -2.072448E-02   2.498276E-02
  第5面   -3.019753E+01   -2.867335E-03   1.556527E-03   -1.511765E-03
  第6面   -3.902465E+00   -2.024609E-02   8.904531E-03   -3.148966E-03
  第7面   0.000000E+00   -6.187455E-02   1.615501E-02   -2.556963E-04
  第8面   -1.087798E+01   -4.607647E-02   8.045167E-03   -1.719407E-03
[表6B]
  A10   A12   A14
  第1面   -7.714657E-03   3.052643E-02   -2.257328E-02
  第2面*   4.110212E-02   -3.802001E-02   -1.709984E-02
  第3面   6.659626E-02   -6.536871E-02   -7.140583E-03
  第4面   3.640419E-02   -2.192394E-02   -5.764063E-03
  第5面   2.084730E-04   2.703016E-04   -9.186031E-06
  第6面   2.103926E-03   -2.639683E-04   -9.578690E-06
  第7面   -1.634418E-04   7.035871E-06   2.628160E-08
  第8面   2.233170E-04   -1.218059E-05   -2.008787E-07
再有，如上述表6A、表6B所示，在本实施例中的摄像镜头14中，虽然第1~第4透镜8~11的所有透镜面都做成非球面形状，但未必限于此种结构。至少，第4透镜11的两侧透镜面为非球面形状就可以。
还有，在上述表5、表6A、表6B中，带*号的面（第2面：第1透镜8的像侧的透镜面）是衍射光学元件面，该衍射光学元件面的具体的数值例按下述表7所示。
[表7]
  设计波长   546.07nm
  折射次数   1
  C2   -4.322202E-03
  C4   1.138711E-03
再者，像这样，在本实施例的摄像镜头14中，虽然在第1透镜8的像侧的透镜面上形成有衍射光学元件，但未必限于此种结构。在第1透镜8的物侧的透镜面或者第2透镜9的物侧或像侧的透镜面上形成衍射光学元件，也能够获得同样的效果。
还有，用下述表8表示在本实施例中的摄像镜头14的F数（F值）Fno、整个光学系统的焦距f(mm)、空气换算光学总长TL（mm）、最大像高Y’、以及条件式1的值。
[表8]
Fno   2.87
f(mm)   4.19
TL（空气换算）（mm） 5.04
Y’   2.835
条件式（1）TL/f   1.20
图4表示在本实施例中的摄像镜头的像差图。在图4中，图4（a）是球面像差图，实线表示对于g线的值、短虚线表示相对于F线的值、单点划线表示相对于e线的值、双点划线表示相对于d线的值、长虚线表示相对于C线的值。图4（b）是像散图，实线表示径向像面弯曲，虚线表示弧矢像面弯曲。图4（c）是畸变。再者，轴向色像差图与图4（a）的球面像差图相同。
正如图4所示的像差图所明确的，可知在本实施例中的摄像镜头14，能够对各种像差进行良好地修正，并能够与搭载于手机等的小型便携设备上的小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应。于是，如果现再考虑上述表8的结果，可知能够得到紧凑型（小型、薄型）明亮的摄像镜头。
[第3实施方式]
图5是表示在本发明的第3实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
如图5所示，本实施方式的摄像镜头21由从物侧（图5中的左侧）到像侧（图5中的右侧）依次配置的孔径光阑19；具有正光焦度的第1透镜15；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜16；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜17；以及具有负光焦度、两侧透镜面为非球面形状、像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜18构成。还有，在第1及第2透镜15、16中的某一个的透镜面上形成有衍射光学元件。
在第4透镜18与摄像元件的摄像面S之间，配置有与上述第1实施方式的平行平板6同样的透明的平行平板20。
在本实施方式的摄像镜头21的结构中，也优选满足上述条件式1。
还有，在本实施方式的摄像镜头21的结构中，也优选第1透镜15为双凸透镜。
还有，在本实施方式的摄像镜头21的结构中，也优选至少形成上述衍射光学元件的第1透镜15或第2透镜16为塑料透镜。
于是，根据本实施方式的摄像镜头21的结构，也能够获得与上述第1实施方式的摄像镜头7的结构所取得的作用效果同样的作用效果。
[实施例3]
下面，举具体的实施例，对本实施方式中的摄像镜头进一步进行详细说明。
下述表9内表示在本实施例中的摄像镜头的具体的数值例。再有，图5所示的摄像镜头21，是基于下述表9中数据而构成的。
[表9]
  面序号   r(mm)   d(mm)   n   v
  孔径光阑   ∞   0.000   -   -
  第1面   1.708   0.484   1.53113   55.8
  第2面   -37.421   0.100   -   -
  第3面*   2.726   0.335   1.607   27.59
  第4面   1.493   0.640   -   -
  第5面   -3.859   0.623   1.53113   55.8
  第6面   -1.226   0.374   -   -
  第7面   3.487   0.469   1.53113   55.8
  第8面   1.127   0.505   -   -
  第9面   ∞   0.500   1.5168   64.2
  第10面   ∞   0.050   -   -
  像面   ∞   -   -   -
还有，下述表10A、表10B表示在本实施例中的摄像镜头的非球面系数（包含圆锥常数）。
[表10A]
  K   A4   A6   A8
  第1面   -1.261900E-01   -4.246192E-03   -2.536003E-03   3.428554E-02
  第2面   2.479300E+03   3.844736E-02   -1.498137E-02   1.864487E-01
  第3面*   -1.802726E+00   1.894560E-02   -6.707071E-02   2.469308E-01
  第4面   -8.118938E-01   3.410890E-02   -6.773099E-02   6.751520E-02
  第5面   -3.706628E+01   -4.994049E-02   -9.365243E-03   4.247712E-02
  第6面   -2.866857E+00   -6.574705E-02   4.602873E-02   -4.515028E-02
  第7面   -5.349633E+01   -1.375236E-01   5.108674E-02   -2.935753E-03
  第8面   -5.370605E+00   -1.088572E-01   4.342817E-02   -1.428086E-02
[表10B]
  A10   A12   A14   A16
  第1面   6.024591E-02   -1.595411E-01   -1.242687E-04   -1.958825E-04
  第2面   1.528133E-01   -4.570950E-01   -3.457616E-04   -2.170559E-05
  第3面*   1.029031E-01   -3.213336E-01   -5.757518E-02   -2.728640E-02
  第4面   2.238924E-01   -1.484286E-01   3.420919E-02   -2.007409E-01
  第5面   -5.000036E-02   1.146947E-02   8.103217E-03   3.071397E-03
  第6面   3.801388E-02   -5.550449E-03   1.234833E-04   -6.823510E-04
  第7面   -1.403814E-03   2.157411E-04   1.875865E-06   -1.353096E-06
  第8面   2.539762E-03   -1.935096E-04   4.099155E-06   -2.117909E-07
再有，如上述表10A、表10B所示，在本实施例中的摄像镜头21中，虽然第1~第4透镜15~18所有透镜面都做成非球面形状，但未必限于此种结构。至少，第4透镜18的两侧透镜面为非球面形状就可以。
还有，在上述表9、表10A、表10B中，带*号的面（第3面：第2透镜16的物侧的透镜面）是衍射光学元件面，该衍射光学元件面的具体的数值例按下述表11所示。
[表11]
  设计波长   546.07nm
  折射次数   1
  C2   -8.036850E-03
  C4   2.248777E-04
再者，像这样，在本实施例的摄像镜头21中，虽然在第2透镜16的物侧的透镜面上形成有衍射光学元件，但未必限于此种结构。在第1透镜15的物侧或像侧的透镜面或者第2透镜16的像侧的透镜面上形成衍射光学元件，也能够获得同样的效果。
还有，用下述表12表示在本实施例中的摄像镜头21的F数（F值）Fno、整个光学系统的焦距f(mm)、空气换算光学总长TL（mm）、最大像高Y’、以及条件式1的值。
[表12]
Fno   2.8
f(mm)   3.2
TL（空气换算）（mm） 4.08
Y’   2.268
条件式（1）TL/f   1.275
图6表示在本实施例中的摄像镜头的像差图。在图6中，图6（a）是球面像差图，实线表示对于g线的值、短虚线表示相对于F线的值、单点划线表示相对于e线的值、双点划线表示相对于d线的值、长虚线表示相对于C线的值。图6（b）是像散图，实线表示径向像面弯曲，虚线表示弧矢像面弯曲。图6（c）是畸变。再者，轴向色像差图与图6（a）的球面像差图相同。
正如图6所示的像差图所明确的，可知在本实施例中的摄像镜头21，能够对各种像差进行良好地修正，并能够与搭载于手机等的小型便携设备上的小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应。于是，如果现再考虑上述表12的结果，可知能够得到紧凑型（小型、薄型）明亮的摄像镜头。
[第4实施方式]
图7是表示在本发明的第4实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
如图7所示，本实施方式的摄像镜头28由从物侧（图7中的左侧）到像侧（图7中的右侧）依次配置的孔径光阑26；具有正光焦度的第1透镜22；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜23；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜24；以及具有负光焦度、两侧透镜面为非球面形状、像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜25构成。还有，在第1及第2透镜22、23中的某一个的透镜面上形成有衍射光学元件。
在第4透镜25与摄像元件的摄像面S之间，配置有与上述第1实施方式的平行平板6同样的透明的平行平板27。
在本实施方式的摄像镜头28的结构中，也优选满足上述条件式1。
还有，在本实施方式的摄像镜头28的结构中，也优选第1透镜22为双凸透镜。
还有，在本实施方式的摄像镜头28的结构中，也优选至少形成上述衍射光学元件的第1透镜22或第2透镜23为塑料透镜。
于是，根据本实施方式的摄像镜头28的结构，也能够获得与上述第1实施方式的摄像镜头7的结构所取得的作用效果同样的作用效果。
（实施例4）
下面，举具体的实施例，对本实施方式中的摄像镜头进一步进行详细说明。
下述表13内表示在本实施例中的摄像镜头的具体的数值例。再有，图7所表示的摄像镜头28，是基于下述表13的数据而构成的。
[表13]
  面序号   r(mm)   d(mm)   n   v
  孔径光阑   ∞   0.000   -   -
  第1面   2.169   0.618   1.53113   55.8
  第2面*   -3.877   0.108   -   -
  第3面   3.155   0.302   1.607   27.59
  第4面   1.435   0.534   -   -
  第5面   -6.597   0.672   1.53113   55.8
  第6面   -1.082   0.116   -   -
  第7面   4.723   0.521   1.53113   55.8
  第8面   0.963   0.676   -   -
  第9面   ∞   0.500   1.5168   64.2
  第10面   ∞   0.050   -   -
  像面   ∞   -   -   -
还有，下述表14A、表14B表示在本实施例中的摄像镜头的非球面系数（包含圆锥常数）。
[表14A]
  K   A4   A6   A8
  第1面   -2.437202E+00   -2.254704E-02   -5.902011E-02   4.271027E-02
  第2面*   0.000000E+00   -4.893904E-02   2.258591E-02   -3.190718E-03
  第3面   -3.119677E+00   -5.941885E-02   6.342852E-02   1.477468E-01
  第4面   -2.401800E+00   2.208022E-02   3.793762E-04   8.184042E-02
  第5面   -3.406508E+01   7.285610E-02   -3.527527E-02   8.396794E-03
  第6面   -4.661195E+00   -8.945022E-02   6.931338E-02   -1.306240E-03
  第7面   -3.925109E+01   -2.105378E-01   2.304597E-02   5.330480E-02
  第8面   -5.560141E+00   -1.385503E-01   5.656882E-02   -2.099597E-02
[表14B]
  A10   A12
  第1面   -1.399463E-01   0.000000E+00
  第2面*   -1.393199E-01   0.000000E+00
  第3面   -1.635945F-01   -1.748539E-02
  第4面   4.347091E-02   -9.881719E-02
  第5面   8.952470E-03   -3.309625E-03
  第6面   1.245177E-02   -6.882913E-03
  第7面   -2.951132E-02   4.705947E-03
  第8面   4.641824E-03   -5.195757E-04
再有，如上述表14A、表14B所示，在本实施例中的摄像镜头28中，虽然第1~第4透镜22~25所有透镜面都做成非球面形状，但未必限于此种结构。至少，第4透镜25的两侧透镜面为非球面形状就可以。
还有，在上述表13、表14A、表14B中，带*号的面（第2面：第1透镜22的像侧的透镜面）是衍射光学元件面，该衍射光学元件面的具体的数值例按下述表15所示。
[表15]
  设计波长   546.07nm
  折射次数   1
  C2   -5.938180E-03
  C4   9.700981E-04
再者，像这样，在本实施例的摄像镜头28中，虽然在第1透镜22的像侧的透镜面上形成有衍射光学元件，但未必限于此种结构。在第1透镜22的物侧的透镜面或者第2透镜23的物侧或像侧的透镜面上形成衍射光学元件，也能够获得同样的效果。
还有，用下述表16表示在本实施例中的摄像镜头28的F数（F值）Fno、整个光学系统的焦距f(mm)、空气换算光学总长TL（mm）、最大像高Y’、以及条件式1的值。
[表16]
Fno   2.8
f(mm)   3.12
TL（空气换算）（mm） 4.096
Y’   2.36
条件式（1）TL/f   1.31
图8表示在本实施例中的摄像镜头的像差图。在图8中，图8（a）是球面像差图，实线表示对于g线的值、短虚线表示相对于F线的值、单点划线表示相对于e线的值、双点划线表示相对于d线的值、长虚线表示相对于C线的值。图8（b）是像散图，实线表示径向像面弯曲，虚线表示弧矢像面弯曲。图8（c）是畸变。再者，轴向色像差图与图8（a）的球面像差图相同。
正如图8所示的像差图所明确的，可知在本实施例中的摄像镜头28，能够对各种像差进行良好地修正，并能够与搭载于手机等的小型便携设备上的小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应。于是，如果现再考虑上述表16的结果，可知能够得到紧凑型（小型、薄型）明亮的摄像镜头。
[第5实施方式]
图9是表示在本发明的第5实施方式中的摄像镜头的结构的配置图。
如图9所示，本实施方式的摄像镜头35由从物侧（图9中的左侧）到像侧（图9中的右侧）依次配置的孔径光阑33；具有正光焦度的第1透镜29；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜30；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜31；以及具有负光焦度、两侧透镜面为非球面形状、像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜32构成。还有，在第1及第2透镜29、30中的某一个的透镜面上形成有衍射光学元件。
在第4透镜32与摄像元件的摄像面S之间，配置有与上述第1实施方式的平行平板6同样的透明的平行平板34。
在本实施方式的摄像镜头35的结构中，也优选满足上述条件式1。
还有，在本实施方式的摄像镜头35的结构中，也优选第1透镜29为双凸透镜。
还有，在本实施方式中的摄像镜头35的结构中，也优选至少形成上述衍射光学元件的第1透镜29或第2透镜30为塑料透镜。
于是，根据本实施方式的摄像镜头35的结构，也能够获得与上述第1实施方式的摄像镜头7的结构所取得的作用效果同样的作用效果。
（实施例5）
下面，举具体的实施例，对本实施方式中的摄像镜头进一步进行详细说明。
下述表17表示在本实施例中的摄像镜头的具体的数值例。再有，图9所表示的摄像镜头35，是基于下述表17的数据而构成的。
[表17]
  面序号   r(mm)   d(mm)   n   v
  孔径光阑   ∞   0.000   -   -
  第1面   2.279   0.973   1.53113   55.8
  第2面*   -6465   0.100   -   -
  第3面   5.325   0.461   1.607   27.59
  第4面   1.907   0.408   -   -
  第5面   -22.039   1.779   1.53113   55.8
  第6面   -1.422   0.482   -   -
  第7面   -7.212   0.300   1.53113   55.8
  第8面   1.640   0.546   -   -
  第9面   ∞   0.500   1.5168   64.2
  第10面   ∞   0.0500   -   -
  像面   ∞   -   -   -
还有，下述表18A、表18B表示在本实施例中的摄像镜头的非球面系数（包含圆锥常数）。
[表18A]
  K   A4   A6   A8
  第1面   -8.179526E-01   4.001257E-03   -2.202514E-03   -2.918561E-03
  第2面*   -6.153793E+01   7.738761E-03   -5.421622E-02   5.240281E-02
  第3面   0.000000E+00   9.687517E-04   -6.523900E-02   5.161630E-02
  第4面   -2.566250E+00   1.820178E-02   -2.043777E-02   8.337973E-03
  第5面   3.370643E+02   4.482704E-03   3.025361E-03   -3.090085E-03
  第6面   -4.058037E+00   -2.491116E-02   1.161538E-02   -3.519788E-03
  第7面   0.000000E+00   -5.817165E-02   1.482618E-02   -3.905026E-04
  第8面   -7.989062E+00   -4.862609E-02   1.104810E-02   -2.247406E-03
[表18B]
Figure BDA00001661780700201
再有，如上述表18A、表18B所示，在本实施例中的摄像镜头35中，虽然第1~第4透镜29~32所有透镜面都做成非球面形状，但未必限于此种结构。至少，第4透镜32的两侧透镜面为非球面形状就可以。
还有，在上述表17、表18A、表18B中，带*号的面（第2面：第1透镜29的像侧的透镜面）是衍射光学元件面，该衍射光学元件面的具体的数值例按下述表19所示。
[表19]
  设计波长   546.07nm
  折射次数   1
  C2   -4.513618E-03
  C4   2.905797E-04
再者，像这样，在本实施例的摄像镜头35中，虽然在第1透镜29的像侧的透镜面上形成有衍射光学元件，但未必限于此种结构。在第1透镜29的物侧的透镜面或者第2透镜30的物侧或像侧的透镜面上形成衍射光学元件，也能够获得同样的效果。
还有，用下述表20表示在本实施例中的摄像镜头35的F数（F值）Fno、整个光学系统的焦距f(mm)、空气换算光学总长TL（mm）、最大像高Y’、以及条件式1的值。
[表20]
Fno   2.8
f(mm)   4.21
TL（空气换算）（mm） 5.6
Y’   2.835
条件式（1）TL/f   1.33
图10表示在本实施例中的摄像镜头的像差图。在图10中，图10（a）是球面像差图，实线表示对于g线的值、短虚线表示相对于F线的值、单点划线表示相对于e线的值、双点划线表示相对于d线的值、长虚线表示相对于C线的值。图10（b）是像散图，实线表示径向像面弯曲，虚线表示弧矢像面弯曲。图10（c）是畸变。再者，轴向色像差图与图10（a）的球面像差图相同。
正如图10所示的像差图所明确的，可知在本实施例中的摄像镜头35，能够对各种像差进行良好地修正，并能够与搭载于手机等的小型便携设备上的小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应。于是，如果现再考虑上述表20的结果，可知能够得到紧凑型（小型、薄型）明亮的摄像镜头。
[第6实施方式]
下面，参照图11对使用本发明的摄像镜头而构成的摄像装置进行说明。图11是表示本发明的第6实施方式中的摄像装置的结构的剖面图。
如图11所示，本实施方式的摄像装置36使用摄像元件37和摄像镜头38而构成。这里，摄像元件37将与被摄体对应的光信号转换为图像信号并输出。还有，摄像镜头38由从物侧（图11中的左侧）到像侧（图11中的右侧）依次配置的具有正光焦度的第1透镜38a；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜38b；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜38c；以及具有负光焦度、两侧透镜面为非球面形状、像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜38d构成。并且，在第1及第2透镜38a、38b中的某一个的透镜面上，形成有衍射光学元件（关于第1~第4透镜38a~38d的具体例，参照上述第1~第5实施方式的实施例1~5）。
摄像镜头38被收纳于镜筒39内，镜筒39通过外螺纹与内螺纹的螺合保持于形成筒状的保持架40上。在镜筒39的物侧，设置开口部41，该开口部41发挥摄像镜头38的光圈的功能。
再者，在图11中，42表示设置了摄像元件37的基板，43表示摄像元件37的面板（盖玻板），44表示红外线（IR）截止滤波器。
根据本实施方式的摄像装置36的结构，由于使用本发明的摄像镜头（例如，上述第1~第5实施方式中的摄像镜头7、14、21、28、35）来作为摄像镜头38，就能够提供紧凑的分辨率性能高的高性能的摄像装置。
[第7实施方式]
下面，参照图12对搭载了本发明的摄像装置的便携设备进行说明。图12是表示作为本发明的第7实施方式中的便携设备的手机的结构示图（图12（a）是正面图、图12（b）是背面图）。
如图12所示，本实施方式的便携设备45，是带相机的手机，具备：本体壳46、设在本体壳46上的显示屏46a及操作部46b、以及搭载于本体壳46上的摄像装置47。
摄像装置47使用摄像元件和摄像镜头构成，摄像元件将与被摄体对应的光信号转换为图像信号并输出（关于摄像装置47的具体例，参照上述第6实施方式）。在这里，摄像镜头由从物侧（便携设备45的背面）到像侧（便携设备45的正面侧）依次配置的具有正光焦度的第1透镜48（参照图12（b））；具有负光焦度、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜；具有正光焦度、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜；以及具有负光焦度、两侧透镜面为非球面形状、像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜构成。并且，在第1透镜48及第2透镜的某一个的透镜面上，形成有衍射光学元件（关于第1透镜48及第2~第4透镜的具体例，参照上述第1~第5实施方式的实施例1~5）。
根据本实施方式的便携设备45的结构，通过搭载有本发明的摄像装置（例如，上述第6实施方式的摄像装置36）来作为摄像装置47，就能够提供紧凑型高性能的手机等的便携设备。
产业上的可利用性
由于能够与小型高像素的摄像元件（例如，从像素间距为1.75μm、像素数为5百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器到像素间距为1.4μm、像素数为8百万像素的CCD图像传感器或CMOS图像传感器）相对应，因此本发明的摄像镜头，特别在内置了期望高分辨率性能化的摄像装置的手机等小型便携设备的领域内有用。
符号说明：
1、8、15、22、29、38a、48：第1透镜
2、9、16、23、30、38b：第2透镜
3、10、17、24、31、38c：第3透镜
4、11、18、25、32、38d：第4透镜
5、12、19、26、33：孔径光阑
6、13、20、27、34：平行平板
7、14、21、28、35、38：摄像镜头
36、47：摄像装置
37：摄像元件
39：镜筒
40：保持架
41：开口部
42：基板
43：摄像元件的面板（盖玻片）
44：红外线（IR）截止滤波器
45：便携设备
46：本体壳
46a：显示器
46b：操作部
S：摄像面
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.（修正后）一种摄像装置，具备：
摄像元件，将与被摄体相对应的光信号转换为图像信号并输出，该摄像元件的像素间距在2μm以下且像素数为5百万像素～8百万像素；以及
摄像镜头，使上述被摄体的像在上述摄像元件的摄像面上成像，
其特征为，
上述摄像镜头由从物侧到像侧依次配置的下列透镜构成：
具有正光焦度的第1透镜；
具有负光焦度的、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜；
具有正光焦度的、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜；以及
具有负光焦度、两侧的透镜面为非球面形状、且像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜，
在上述第1及第2透镜中的某一个的透镜面上，形成有衍射光学元件。
2.（修正后）如权利要求1所述的摄像装置，其特征为，
当设整个光学系统的焦距为f、光学系统的总长为TL时，满足下列条件式(1)
TL/f＜1.31                                            …(1)
。
3.（修正后）如权利要求1所述的摄像装置，其特征为，
上述第1透镜为双凸透镜。
4.（修正后）如权利要求1所述的摄像装置，其特征为，
至少形成有上述衍射光学元件的上述第1透镜或者上述第二透镜为塑料透镜。
5.（删除）
6.（修正后）一种便携设备，其特征为，
搭载了权利要求1所述的摄像装置。

Claims (6)

1.一种摄像镜头，由从物侧到像侧依次配置的下列透镜构成：
具有正光焦度的第1透镜；
具有负光焦度的、由像侧的透镜面为凹面的凹凸透镜形成的第2透镜；
具有正光焦度的、由像侧的透镜面为凸面的凹凸透镜形成的第3透镜；以及
具有负光焦度、两侧的透镜面为非球面形状、且像侧的透镜面在光轴附近为凹面的第4透镜，
其特征为，
在上述第1及第2透镜中的某一个的透镜面上，形成有衍射光学元件。
2.如权利要求1所述的摄像镜头，其特征为，
当设整个光学系统的焦距为f、光学系统的总长为TL时，满足下列条件式(1)
TL/f＜1.31                                            …(1)
。
3.如权利要求1所述的摄像镜头，其特征为，
上述第1透镜为双凸透镜。
4.如权利要求1所述的摄像镜头，其特征为，
至少形成有上述衍射光学元件的上述第1透镜或者上述第二透镜为塑料透镜。
5.一种摄像装置，
具备：
摄像元件，将与被摄体相对应的光信号转换成图像信号并输出；以及
摄像镜头，使上述被摄体的像在上述摄像元件的摄像面上成像，
其特征为，
使用了权利要求1所述的摄像镜头作为上述摄像镜头。
6.一种便携设备，其特征为，
搭载了权利要求5所述的摄像装置。
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