CN202886722U - 摄像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种小型而且能够良好地修正像差的摄像镜头。为实现该目的，从物体侧向像面侧按顺序排列在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月形状的正的第一透镜（L1）、在光轴附近成为双凹形状的负的第二透镜（L2）、在光轴附近将凸面朝向物体侧的弯月形状的正的第三透镜（L3）来构成摄像镜头。在该结构中，在设整个镜头系统的焦距为f，第一透镜（L1）和第二透镜（L2）的合成焦距为f12，第一透镜（L1）和第二透镜（L2）之间的光轴上的距离为T1，第二透镜（L2）和第三透镜（L3）之间的光轴上的距离为T2时，摄像镜头满足下面的条件式：4.0<f12/f<10.0，1.0<T1/T2<2.0。

Description

摄像镜头

技术领域

本实用新型涉及在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，涉及适合于装入便携电话机、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的摄像镜头。

背景技术

对于装入上述小型的摄像机中的摄像镜头，小型化自不用说，还要求也能够应对近年来的高像素化的摄像元件的析像度高的镜头结构。以往，提出了各种各样的镜头结构，其中由三枚透镜构成的摄像镜头，既能够比较好地修正各像差又适合小型化，所以在许多摄像机中被采用。

作为这样的三枚结构的摄像镜头，例如公知在专利文献1中记载的摄像镜头。该摄像镜头从物体侧起依次由具有正的光焦度的第一透镜、具有负的光焦度的第二透镜和具有正的光焦度的第三透镜而构成，相对于整个镜头系统的焦距缩短第三透镜的焦距，也就是说使第三透镜的光焦度比较强，并且使第二透镜的光焦度比第一透镜强，由此实现了像面弯曲、彗差等的修正。

近年来，以便携电话机为首，摄像机的小型化以及高像素化迅速发展，所需的摄像镜头的性能也比以往更严格。根据上述专利文献1记载的摄像镜头，虽然能够较好地修正像差，但是因为整个镜头系统的焦距长，所以摄像镜头的光轴上的长度长，摄像镜头的小型化自然受限。

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装入的摄像镜头所特有的课题，而是在数码静物相机、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装入的摄像镜头中共同的课题。

专利文献1：日本特开2008－76594号公报

实用新型内容

本实用新型鉴于上述那样的现有技术的问题而做出，其目的在于提供一种小型而且能够良好地修正像差的摄像镜头。

本实用新型的摄像镜头，从物体侧向像面侧按顺序由具有正的光焦度的第一透镜、具有负的光焦度的第二透镜和具有正的光焦度的第三透镜构成。其中，第一透镜形成为物体侧的面的曲率半径为正的形状。第二透镜形成为物体侧的面的曲率半径为负、像面侧的面的曲率半径为正的形状。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正的形状。在该结构中，在设整个镜头系统的焦距为f，第一透镜和第二透镜的合成焦距为f12，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为T1，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为T2时，本实用新型的摄像镜头满足下面的条件式（1）以及（2）

4.0<f12/f<10.0    （1）

1.0<T1/T2<2.0     （2）

条件式（1）是用于实现摄像镜头的小型化，同时把像散抑制在良好的范围内的条件。另外，条件式（1）也是用于把从摄像镜头射出的光线对于摄像元件的入射角度抑制在一定范围内的条件。若超过上限值“10.0”，则在第一透镜以及第二透镜中，第一透镜的正的光焦度相对变弱，摄像镜头的小型化困难。因为相对于基准波长的成像点，短波长的成像点向接近光轴的方向移动，所以轴外的倍率色像差变得修正不足。另外，在像散中弧矢面向物体侧弯曲，所以难于得到良好的成像性能。

另一方面，若低于下限值“4.0”，则在第一透镜以及第二透镜中，第一透镜的正的光焦度相对增强，所以有利于摄像镜头的小型化。因为相对于基准波长的焦点位置，短波长的焦点位置向物体侧移动，所以轴上的色像差变得修正不足。另外，轴外的倍率色像差变得修正不足。因此，在这种情况下也难于得到良好的成像性能。此外，在这种情况下，因为从摄像镜头射出的轴外主光线对于摄像元件的入射角度增大，所以留有发生阴影（shading）现象的可能性。

条件式（2）是用于把色像差以及像面弯曲抑制在良好的范围内的条件。若超过上限值“2.0”，则有利于倍率色像差的修正，但是轴上的色像差变得修正不足。另外，因为图像周边部向像面侧弯曲，所以难于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“1.0”，则有利于轴上的色像差的修正，但是轴外的倍率色像差变得修正不足。另外，因为图像周边部向物体侧弯曲，所以在这种情况下也难于得到良好的成像性能。

在上述结构的摄像镜头中，在设第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r，设第三透镜的物体侧的面的曲率半径为R3f时，满足下面的条件式（3）较为理想。

2.0<R2r/R3f<35.0    （3）

条件式（3）是用于把像散抑制在良好的范围内，同时接近对于每一波长而不同的轴方向的像面位置的条件。若超过上限值“35.0”，则相对于整个镜头系统的光焦度，第二透镜以及第三透镜的光焦度相对变弱，在像散中弧矢像面向负方向（物体侧）倾斜，所以难于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“2.0”，则相对于整个镜头系统的光焦度，第二透镜以及第三透镜的光焦度相对增强。在像散中，弧矢像面向正方向（像面侧）倾斜，像散差增大，所以难于把像散抑制在良好的范围内。另外，因为短波长的像面向负方向（物体侧）移动，所以长波长的轴方向的像面位置和短波长的轴方向的像面位置分离，难于得到良好的成像性能。

在上述结构的摄像镜头中，在设第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r时，满足下面的条件式（4）较为理想。

0.6<R2r/f<10.0    （4）

条件式（4）是用于在实现摄像镜头的小型化的同时保持像面的平坦性，并且把畸变抑制在良好的范围内的条件。若超过上限值“10.0”，则相对于整个镜头系统的焦距，第二透镜的像面侧的面的曲率半径变大，所以整个镜头系统的主点的位置向像面侧移动，摄像镜头的小型化困难。另外，发生正的畸变，难于得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“0.6”，则相对于整个镜头系统的焦距，第二透镜的像面侧的面的曲率半径变小，所以整个镜头系统的主点的位置向物体侧移动。因此，虽然有利于摄像镜头的小型化，但是成像面的周边部向负方向（物体侧）倾斜，难于得到良好的成像性能。

根据本实用新型的摄像镜头，能够实现摄像镜头的小型化和良好的像差修正的兼顾，提供良好地修正了各像差的小型的摄像镜头。

附图说明

图1是针对本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例1的摄像镜头的概略结构的剖面图。

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是针对本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例2的摄像镜头的概略结构的剖面图。

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是针对本实用新型的一个实施方式，表示数值实施例3的摄像镜头的概略结构的剖面图。

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。

符号说明

ST  孔径光阑

L1  第一透镜

L2  第二透镜

L3  第三透镜

10  滤光片

具体实施方式

下面参照附图详细说明将本实用新型具体化的一个实施方式。

图1、图4以及图7分别是表示本实施方式的数值实施例1～3的摄像镜头的概略结构的剖面图。因为任何一个数值实施例的基本的镜头结构都相同，所以这里参照数值实施例1的概略剖面图，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具有正的光焦度的第一透镜L1、具有负的光焦度的第二透镜L2和具有正的光焦度的第三透镜L3而构成。在第三透镜L3和摄像元件的像面IM之间配置滤光片10。该滤光片10也可以舍去。

此外，在数值实施例1的摄像镜头中，在比第一透镜L1的物体侧的面接近物体侧设置了孔径光阑ST。孔径光阑ST的位置不限于在数值实施例1的摄像镜头中表示的位置。数值实施例2以及数值实施例3是在第一透镜L1的物体侧的面的顶点切平面和像面侧的面之间设置了孔径光阑ST的例子。

在本实施方式的摄像镜头中，第一透镜L1形成为物体侧的面的曲率半径R2以及像面侧的面的曲率半径R3都为正的形状，即成为在光轴X的附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。此外，第一透镜L1的形状不限于这样的成为在光轴X的附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状，只要物体侧的面的曲率半径R2是正的形状即可。具体来说，作为第一透镜L1的形状，也可以采用曲率半径R2为正、曲率半径R3为负的形状，即在光轴X的附近成为双凸透镜的形状。数值实施例2是第一透镜L1的形状在光轴X的附近成为双凸透镜的例子。

第二透镜L2形成为物体侧的面的曲率半径R4为负、像面侧的面的曲率半径R5为正的形状，即在光轴X的附近成为双凹透镜的形状。第三透镜L3形成为物体侧的面的曲率半径R6以及像面侧的面的曲率半径R7都为正的形状，即成为在光轴X的附近将凸面朝向物体侧的弯月透镜的形状。此外，在本实施方式中，该第三透镜L3形成为物体侧的面以及像面侧的面都在光轴X的附近在物体侧成为凸形状而且在周边部在物体侧成为凹形状的非球面形状。

本实施方式的摄像镜头满足下面的条件式（1）～（4）。

4.0<f12/f<10.0      （1）

1.0<T1/T2<2.0       （2）

2.0<R2r/R3f<35.0    （3）

0.6<R2r/f<10.0      （4）

式中，

f：整个镜头系统的焦距

f12：第一透镜L1和第二透镜L2的合成焦距

T1：第一透镜L1和第二透镜L2之间的光轴上的距离

T2：第二透镜L2和第三透镜L3之间的光轴上的距离

R2r：第二透镜L2的像面侧的面的曲率半径（=R5）

R3f：第三透镜L3的物体侧的面的曲率半径（=R6）

此外，不需要满足上述各条件式的全部，通过单独地分别满足上述各条件式，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，第一透镜L1～第三透镜L3的透镜面全部形成为非球面。在设光轴X方向的轴为Z，与光轴X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、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆时，通过下式表示在这些透镜面中采用的非球面形状。

[数学式1]

$Z=\frac{\frac{H^2}{R}}{1+\sqrt{1-(k+1)\frac{H^2}{R^2}}}+A_4{H}^4+A_6{H}^6+A_8{H}^8+A_{10}{H}^{10}+A_{12}{H}^{12}+A_{14}{H}^{14}+A_{16}{H}^{16}$

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，Fno表示F值，ω表示半视场角。另外，i表示从物体侧开始数的面编号，R表示曲率半径，d表示光轴上的透镜面间的距离（面间隔），Nd表示对于d线（基准波长）的折射率，νd表示对于d线的阿贝数。此外，对于非球面的面，在面编号i后附加*（星号）的符号来表示。

数值实施例1

以下表示基本的镜头数据。

f=2.80mm、Fno=2.6、ω=32.0°

f12=24.80mm

非球面数据

第2面

k=-1.000E-01，A₄＝-1.315E-01，A₆=2.795E-01，A₈＝-1.884，

A₁₀=3.065，A₁₂＝-2.500

第3面

k=-1.000E-01，A₄＝-4.340E-01，A₆=1.093，A₈＝-8.623，

A₁₀=2.729E+01，A₁₂＝-4.050E+01，A₁₄=1.900E+01

第4面

k=0.000，A₄＝-1.528，A₆=5.591，A₈＝-2.050E+01，A₁₀=5.542E+01，

A₁₂＝-7.747E+01，A₁₄=4.288E+01

第5面

k=-9.367E+01，A₄＝-1.865，A₆=6.650，A₈＝-1.634E+01，

A₁₀=2.848E+01，A₁₂＝-2.594E+01，A₁₄=9.403

第6面

k=-5.967，A₄＝-4.018E-01，A₆=2.293E-01，A₈＝-1.049E-01，

A₁₀=3.730E-02，A₁₂＝-5.939E-03，A₁₄=6.771E-03，A₁₆＝-2.685E-03

第7面

k=-4.152，A₄＝-2.748E-01，A₆=1.264E-01，A₈＝-3.001E-02，

A₁₀＝-2.374E-02，A₁₂=1.774E-02，A₁₄＝-3.884E-03，A₁₆＝-3.969E-05

下面表示各条件式的值。

f12/f=8.85

T1/T2=1.60

R2r/R3f=2.74

R2r/f=0.70

这样，本数值实施例1的摄像镜头满足条件式（1）～（4）。从第一透镜L1的物体侧的面到像面IM的光轴上的距离（滤光片10的厚度是空气换算长度，以下相同）为3.28mm，合适地实现了摄像镜头的小型化。

图2是分子午方向和弧矢方向来表示与各像高相对于最大像高的比H（以下称为“像高比H”）对应的横像差的图（在图5以及图8中也相同）。另外，图3是分别表示球面像差（mm）、像散（mm）以及畸变（%）的图。在这些像差图中，在横像差图以及球面像差图中，表示针对g线（435.84nm）、F线（486.13nm）、e线（546.07nm）、d线（587.56nm）、C线（656.27nm）的各波长的像差量，在像散图中分别表示弧矢像面S中的像差量和子午像面T中的像差量（在图6以及图9中也相同）。如图2以及图3所示，通过本数值实施例1的摄像镜头，在良好地修正像面同时良好地修正各像差。

数值实施例2

以下表示基本的镜头数据。

f=2.44mm、Fno=2.8、ω=35.6°

f12=10.26mm

非球面数据

第2面

k=-1.136E-01，A₄=-1.960E-01，A₆=4.231E-01，A₈=-6.682，

A₁₀=1.496E+01，A₁₂=-2.252E+01

第3面

k=0.000，A₄=-8.476E-01，A₆=3.284，A₈=-3.331E+01，

A₁₀=1.478E+02，A₁₂=-3.363E+02，A₁₄=2.821E+02

第4面

k=0.000，A₄=-2.665，A₆=1.405E+01，A₈=-7.699E+01，

A₁₀=3.044E+02，A₁₂=-5.980E+02，A₁₄=4.344E+02

第5面

k=-1.074E+02，A₄=-3.256，A₆=1.698E+01，A₈=-6.174E+01，

A₁₀=1.548E+02，A₁₂=-2.073E+02，A₁₄=1.132E+02

第6面

k=-5.416，A₄=-6.065E-01，A₆=6.036E-01，A₈=-4.126E-01，

A₁₀=1.660E-01，A₁₂=-8.236E-02，A₁₄=6.905E-02，A₁₆=-2.028E-02

第7面

k=-2.206，A₄=-5.149E-01，A₆=3.978E-01，A₈=-1.060E-01，

A₁₀=-1.347E-01，A₁₂=1.338E-01，A₁₄=-4.720E-02，A₁₆=5.590E-03

下面表示各条件式的值。

f12/f=4.20

T1/T2=1.32

R2r/R3f=4.13

R2r/f=1.16

这样，本数值实施例2的摄像镜头满足条件式（1）～（4）。从第一透镜L1的物体侧的面到像面IM的光轴上的距离为2.89mm，合适地实现了摄像镜头的小型化。

图5是针对数值实施例2的摄像镜头，表示与像高比H对应的横像差的图，图6是同样针对数值实施例2的摄像镜头分别表示球面像差（mm）、像散（mm）以及畸变（%）的图。如这些图5以及图6所示，通过本数值实施例2的摄像镜头，也能够良好地修正像面，合适地修正各像差。

数值实施例3

以下表示基本的镜头数据。

f=2.62mm、Fno=2.6、ω=33.8°

f12=10.56mm

非球面数据

第2面

k=-4.900，A₄=4.158E-01，A₆=-4.115E-01，A₈=-1.068，A₁₀=3.734，

A₁₂=-5.274

第3面

k=2.677E-02，A₄=-2.415E-01，A₆=-3.388E-01，A₈=7.147E-01，

A₁₀=-2.887，A₁₂=-2.448

第4面

k=-8.493，A₄=-1.418，A₆=-8.091E-02，A₈=3.469E+01，

A₁₀=-1.962E+02，A₁₂=4.734E+02，A₁₄=-4.435E+02

第5面

k=-3.000E+02，A₄=-2.073，A₆=7.373，A₈=-1.509E+01，

A₁₀=2.079E+01，A₁₂=-1.333E+01，A₁₄=1.611

第6面

k=-6.310，A₄=-5.243E-01，A₆=6.774E-01，A₈=-5.148E-01，

A₁₀=1.492E-01，A₁₂=-1.744E-03

第7面

k=3.344E-01，A₄=-3.967E-01，A₆=1.381E-01，A₈=-7.118E-03，

A₁₀=-2.040E-02，A₁₂=-1.287E-02，A₁₄=1.410E-02，A₁₆=-3.796E-03

下面表示各条件式的值。

f12/f=4.03

T1/T2=1.74

R2r/R3f=12.18

R2r/f=3.82

这样，本数值实施例3的摄像镜头满足条件式（1）～（4）。从第一透镜L1的物体侧的面到像面IM的光轴上的距离为3.14mm，合适地实现了摄像镜头的小型化。

图8是针对数值实施例3的摄像镜头，表示与像高比H对应的横像差的图，图9是针对数值实施例3的摄像镜头分别表示球面像差（mm）、像散（mm）以及畸变（%）的图。如这些图8以及图9所示，通过本数值实施例3的摄像镜头，也良好地修正像面，合适地修正各像差。

因此，在把本实施方式的摄像镜头应用于便携电话机、数码静物相机、便携信息终端、安防摄像机、车载摄像机、网络摄像机等的摄像光学系统的情况下，能够实现该摄像机等的高性能化和小型化的兼顾。

此外，本实用新型的摄像镜头不限于上述实施方式。例如在上述实施方式中把第一透镜L1～第三透镜L3的全部的面设为非球面，但是不一定需要把全部的面都设为非球面。

本实用新型作为摄像镜头，可以应用于要求小型化以及良好的像差修正能力的设备，例如便携电话机或者数码静物相机等设备中装入的摄像镜头。

Claims (3)

1.一种摄像镜头，其特征在于，

从物体侧向像面侧按顺序由具有正的光焦度的第一透镜、具有负的光焦度的第二透镜和具有正的光焦度的第三透镜构成，

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为负、像面侧的面的曲率半径为正的形状，

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正的形状，

在设整个镜头系统的焦距为f，上述第一透镜和上述第二透镜的合成焦距为f12，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为T1，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为T2时，满足：

4.0<f12/f<10.0

1.0<T1/T2<2.0。

2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，

在设上述第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r，上述第三透镜的物体侧的面的曲率半径为R3f时，满足：

2.0<R2r/R3f<35.0。

3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，

在设上述第二透镜的像面侧的面的曲率半径为R2r时，满足：

0.6<R2r/f<10.0。

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