CN203178554U

CN203178554U - 摄像镜头

Info

Publication number: CN203178554U
Application number: CN2013201416496U
Authority: CN
Inventors: 桥本雅也
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Visionary Optics Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP2013228412A; US9110270B2; US20150316752A1; JP5894838B2; US9638898B2; US20130258499A1

Abstract

提供一种各像差被良好地校正、F值较小、视场角较宽的摄像镜头。固体摄像元件用的由5枚透镜构成的摄像镜头，从物体侧朝向像侧依次由以下透镜构成：凸面朝向物体侧且具有正的光焦度的第1透镜；凹面朝向像侧且具有负的光焦度的第2透镜；在光轴附近凸面朝向物体侧且具有正的光焦度的第3透镜；在光轴附近凹面朝向像侧且具有负的光焦度、双面为非球面的第4透镜；及在光轴附近凹面朝向像侧且具有正的光焦度、双面为非球面的第5透镜，第1透镜和第2透镜满足以下条件式(1)、(2)、(3)：(1)45<ν1<90，(2)22<ν2<35，(3)2.0<ν1/ν2<2.6，其中，v1：第1透镜的阿贝数；v2：第2透镜的阿贝数。

Description

摄像镜头

技术领域

本实用新型涉及在小型的摄像装置中使用的、用于在CCD传感器或C-MOS传感器的固体摄像元件上形成被摄体的像的摄像镜头，尤其是涉及在小型化、薄型化日益发展的便携电话机或智能手机等便携终端、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、以及游戏机或PC等信息终端所搭载的摄像装置中内置的由5枚透镜构成的摄像镜头。

背景技术

近年来，尤其是具备摄像装置的便携终端的市场日益扩大。这些便携终端中，几乎所有的产品都附加了相机功能。关于该相机性能，如今堪比数字静态照相机的程度的高像素类型成为主流。此外，由于便携终端的便利性、设计性等理由，薄型化的要求尤其高，内置的摄像装置的小型化、薄型化的要求当然也变得严格。对于组装到使用这种高像素的摄像元件的摄像装置中的摄像镜头，也要求更加的高分辨率化、小型化、薄型化，并且要求明亮的镜头系统(即，小的F值)。同时，还强烈要求能够拍摄宽范围的被摄体的像、与宽视场角对应。

这种适应小型化、薄型化、高性能化的潮流的摄像镜头一般由多枚构成。以往，若要与VGA～1百万像素左右的像素数对应，则2枚构成、3枚构成的摄像镜头在尺寸、成本方面较为有利，因此被广泛采用。此外，为了进一步与高像素化对应，还提出了很多4枚构成的摄像镜头的方案。而为了与上述的小型、高像素对应，还提出了能够比4枚构成更高性能化的5枚构成的摄像镜头的方案。本实用新型就与此对应。

例如，在专利文献1中公开了如下的5枚构成的摄像镜头：从物体侧依次配置物体侧的面为凸面且具有正的光焦度的第1透镜、光阑、在光轴附近为弯月形形状的第2透镜、像侧的面在光轴附近为凸形状的第3透镜、双面为非球面形状且像侧的面在周边部为凸形状的第4透镜、双面为非球面形状且像侧的面在周边部为凸形状的第5透镜，第2透镜至第5透镜中仅具有一个阿贝数为30以下的负透镜。

此外，在专利文献2中公开了如下的5枚构成的摄像镜头：从物体侧依次由正的第1透镜、正的第2透镜、负的第3透镜、正的第4透镜、负的第5透镜构成。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-294528号公报

专利文献2：JP特开2010-026434号公报

实用新型内容

上述专利文献1所述的摄像镜头，光学全长(TTL)与最大像高(IH)的比(TTL/2IH)为1.0左右，实现了比较小型化。但是，F值为3.0左右，不能确保与高像素化的摄像元件充分对应的明亮性。此外，专利文献2所述的摄像镜头的F值为2.05～2.5，实现了较为明亮、像差校正能力也较高的镜头系统，但第1透镜的光焦度较弱，不利于薄型化。

本实用新型鉴于上述课题而完成，其目的在于提供一种摄像镜头，其为5枚透镜构成，并且能够小型化、薄型化且F值较小，良好地校正了各像差，视场角较宽，进而还能够低成本化。

本实用新型的摄像镜头的特征在于，为5枚透镜构成，从物体侧朝向像侧依次配置：凸面朝向物体侧且具有正的光焦度的第1透镜；凹面朝向像侧且具有负的光焦度的第2透镜；在光轴附近凸面朝向物体侧且具有正的光焦度的第3透镜；在光轴附近凹面朝向像侧且具有负的光焦度的第4透镜；以及在光轴附近凹面朝向像侧且具有正的光焦度的第5透镜，

第4透镜和第5透镜的双面由非球面形成，

上述第1透镜和第2透镜满足以下的条件式(1)、(2)、(3)：

(1)45<ν1<90

(2)22<ν2<35

(3)2.0<ν1/ν2<2.6，

其中，

v1：第1透镜的阿贝数

v2：第2透镜的阿贝数。

上述构成的摄像镜头，由5枚构成的透镜中，使3枚为正透镜，从而易于缩短光学全长，使2枚为负透镜，从而易于进行场曲(fieldcurvature)的校正。此外，通过在第4透镜及第5透镜的双面形成适当的非球面形状，而抑制了入射到摄像元件的光线的角度。

条件式(1)规定了第1透镜的阿贝数，条件式(2)规定了第2透镜的阿贝数，均是用于良好地进行色像差的校正的条件。低于条件式(1)的下限值时、以及超过条件式(2)的上限值时，第1透镜和第2透镜的波长色散值的差变小，因此色像差的校正不充分。此外，超过条件式(1)的上限值时、以及低于条件式(2)的下限值时，轴上色像差和倍率色像差的平衡恶化，周边部的性能劣化。通过同时满足条件式(1)、(2)，并且处于条件式(3)的范围内，能够进行良好的色像差校正。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，满足以下的条件式(4)：

(4)0.7<f1/f<0.9，

其中，f为整个摄像镜头系统的焦距，f1为第1透镜的焦距。

条件式(4)规定了与整个系统的光焦度相对的第1透镜的正的光焦度，是用于进行小型化和良好的像差校正的条件。

若超过条件式(4)的上限值，则第1透镜的正的光焦度占整个系统的光焦度的比例变弱，不利于光学全长的缩短。另一方面，若低于下限值，则第1透镜的光焦度变得过强，难以进行像差校正，并且制造误差灵敏度提高，因此不优选。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，满足以下的条件式(5)：

(5)-1.3<f2/f<-0.9，

其中，f2为第2透镜的焦距。

条件式(5)规定了第2透镜的负的光焦度占整个系统的光焦度的比例，是用于良好地进行球面像差、彗差、轴上色像差的校正的条件。

若超过条件式(5)的上限值，则难以校正球面像差、彗差。另一方面，若低于条件式(5)的下限值，则第2透镜的负的光焦度变得过弱，难以校正轴上色像差。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，将孔径光阑配置于第1透镜的物体侧。通过将孔径光阑配置在第1透镜的物体侧，能够使出瞳位置远离像面，因此能够抑制入射到摄像元件的光线入射角度，确保良好的像侧远心性(telecentric)。

另外，第1透镜的物体侧意味着以下两种情况：与第1透镜的物体侧的面和光轴的交点相比位于物体侧；被配置在第1透镜的物体侧的面和光轴的交点至第1透镜的物体侧的面的周缘之间。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，第4透镜及第5透镜均形成为在光轴附近凹面朝向像侧的弯月形形状，且在物体侧的面及像侧的面上在光轴上以外具有反曲线点。通过形成为这种非球面形状，能够良好地校正场曲，同时抑制入射到摄像元件的光线的角度，提高远心性。另外，在此所说的反曲线点是指切平面与光轴垂直相交的非球面上的点。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，满足以下的条件式(6)：

(6)1.1<TTL/f<1.3，

其中，TTL为除去滤光片时的摄像镜头的最靠近物体侧的面至摄像面的光轴上的距离。

条件式(6)规定了光学全长和整个系统的焦距的比，是用于缩短光学全长以及良好地进行各像差的校正的条件。

若超过条件式(6)的上限值，则对于各透镜的形状的余量提高，易于校正各像差，但光学全长变长，因此难以薄型化。另一方面，若低于条件式(6)的下限值，则光学全长变得过短，各透镜受到形状的制约，并且难以校正各像差。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，满足以下的条件式(7)：

(7)-0.40<r1/r2<-0.15，

其中，r1为第1透镜的物体侧的面的曲率半径，r2为第1透镜的像侧的面的曲率半径。

条件式(7)规定了第1透镜的近轴的形状，是用于缩短光学全长以及抑制球面像差的条件。

若超过条件式(7)的上限值，则第1透镜的物体侧的面的光焦度强于像侧的面的光焦度，球面像差增大，因此不优选。另一方面，若低于条件式(7)的下限值，则第1透镜的物体侧的面的光焦度与像侧的面的光焦度相比变得过弱，不利于光学全长的缩短。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，满足以下的条件式(8)：

(8)-5.0<f4/f<-1.75，

其中，f4为第4透镜的焦距。

条件式(8)规定了与整个系统的光焦度相对的第4透镜的光焦度，是用于缩短光学全长以及良好地进行轴上色像差的校正的条件。

若超过条件式(8)的上限值，则与整个系统的光焦度相对的第4透镜的负的光焦度增大，不利于缩短光学全长。另一方面，若低于条件式(8)的下限值，则轴上色像差增大，因此不优选。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，满足以下的条件式(9)：

(9)1.5<f5/f<4.0，

其中，f5为第5透镜的焦距。

条件式(9)规定了与整个系统的光焦度相对的第5透镜的正的光焦度。

若超过条件式(9)的上限值，则与整个系统的光焦度相对的第5透镜的正的光焦度变弱，不利于缩短光学全长。另一方面，若低于条件式(9)的下限值，则与整个系统的光焦度相对的第5透镜的正的光焦度变得过强，虽然有利于缩短光学全长，但难以进行畸变、场曲的校正。

此外，本实用新型的摄像镜头优选，构成的所有透镜为塑料材料。通过使所有的透镜由塑料材料构成，能够大量生产且能够低成本化。具体地说，上述第1透镜、上述第3透镜、上述第4透镜、上述第5透镜使用相同材料的环烯烃类塑料材料，上述第2透镜使用聚碳酸酯。

通过本实用新型，能够获得各像差被良好地校正、与小型化、薄型化对应、视场角较宽且明亮的摄像镜头。

此外，通过使所有的透镜由塑料材料构成，能够获得适合大量生产且能够低成本化的摄像镜头。

附图说明

图1是表示实施例1的摄像镜头的概略构成的图。

图2是表示实施例1的摄像镜头的球面像差、像散(astigmatism)、畸变的图。

图3是表示实施例2的摄像镜头的概略构成的图。

图4是表示实施例2的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。

图5是表示实施例3的摄像镜头的概略构成的图。

图6是表示实施例3的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。

图7是表示实施例4的摄像镜头的概略构成的图。

图8是表示实施例4的摄像镜头的球面像差、像散、畸变的图。

符号说明

ST孔径光阑

L1第1透镜

L2第2透镜

L3第3透镜

L4第4透镜

L5第5透镜

IR滤光片

具体实施方式

以下、参照附图对本实用新型所涉及的实施方式进行详细说明。

图1、图3、图5、图7分别表示本实施方式的实施例1～4所涉及的摄像镜头的概略构成图。其基本的透镜构成相同，因此在此参照实施例1的概略构成图对本实施方式的摄像镜头构成进行说明。

如图1所示，本实施方式的摄像镜头从物体侧朝向像侧依次由具有正的光焦度的第1透镜L1、具有负的光焦度的第2透镜L2、具有正的光焦度的第3透镜L3、具有负的光焦度的第4透镜L4、以及具有正的光焦度的第5透镜L5构成。此外，孔径光阑ST配置于第1透镜L1的物体侧。在第5透镜L5和像面IM之间配置有滤光片IR。另外，该滤光片IR可以省略。

在上述5枚透镜构成的摄像镜头中，第1透镜L1是物体侧的面r1和像侧的面r2均为凸面的双凸形状的透镜，第2透镜L2是物体侧的面r3为凸面、像侧的面r4为凹面的弯月形形状的透镜，第3透镜L3是在光轴X附近物体侧的面r5为凸面、像侧的面r6为凹面的弯月形形状的透镜，第4透镜L4是在光轴X附近物体侧的面r7为凸面、像侧的面r8为凹面的弯月形形状的透镜，第5透镜L5是物体侧的面r9为凸面、像侧的面r10为凹面的弯月形形状的透镜。

另外，如实施例3、实施例4所示，第3透镜L3也可以是物体侧的面r5和像侧的面r6均为凸面。

上述的构成中，由5枚构成的透镜L1～L5中，通过使第1透镜L1、第3透镜L3、第5透镜L5这3枚为正透镜，易于缩短光学全长；通过使第2透镜L2、第4透镜L4这2枚为负透镜，易于校正色像差和场曲。此外，通过在第4透镜L4及第5透镜L5的双面形成适当的非球面形状，提高了入射到摄像元件的光线的远心性。

此外，本实施方式的摄像镜头全部采用塑料材料。所有的实施例中，第1透镜L1、第3透镜L3、第4透镜L4、第5透镜L5采用环烯烃类塑料材料，第2透镜L2采用聚碳酸酯。

所有的透镜均采用塑料材料，从而能够进行稳定的大量生产，易于低成本化。此外，第1透镜L1、第3透镜L3、第4透镜L4、第5透镜L5由同一材料构成，因此易于制造。

本实用新型的摄像镜头满足以下的条件式。

(1)45<v1<90

(2)22<ν2<35

(3)2.0<ν1/ν2<2.6

(4)0.7<f1/f<0.9

(5)-1.3<f2/f<-0.9

(6)1.1<TTL/f<1.3

(7)-0.40<r1/r2<-0.15

(8)-5.0<f4/f<-1.75

(9)1.5<f5/f<4.0

其中，

ν1：第1透镜的阿贝数

ν2：第2透镜的阿贝数

f：整个摄像镜头系统的焦距

f1：第1透镜的焦距

f2：第2透镜的焦距

f4：第4透镜的焦距

f5：第5透镜的焦距

TTL：除去滤光片的第1透镜的物体侧的面至像面的光轴上的距离

r1：第1透镜的物体侧面的曲率半径

r2：第1透镜的像侧面的曲率半径。

在本实施方式中，所有的透镜面由非球面形成。这些透镜面所采用的非球面形状，在设光轴方向的轴为Ｚ、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、A10、A12、A14、A16时，通过数学式1来表示。

[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}

接下来示出本实施方式所涉及的摄像镜头的实施例。在各实施例中，f表示整个摄像镜头系统的焦距、Fno表示F值(F number)、ω表示半视场角，IH表示最大像高。此外，i表示从物体侧数的面序号、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d线(基准波长)的折射率、νd表示对d线的阿贝数。另外，对非球面在面序号i之后附加“*(星号)”的符号来表示。

[实施例1]

在以下的表1中示出基本的镜头数据。

[表1]

实施例1的摄像镜头如表5所示满足全部的条件式(1)～(9)。

图2对实施例1的摄像镜头示出了球面像差(mm)、像散(mm)、畸变(％)。这些像差图表示对g线(436nm)、F线(486nm)、e线(546nm)、d线(588nm)、C线(656nm)的各波长的像差量。此外，在像散图中分别示出弧矢像面S、子午像面T中的像差量。如图2所示，可知各像差被良好地校正。

此外，光学全长TTL为4.991mm、较短，与最大像高IH的比(TTL/2IH)为0.874，在为5枚构成的同时实现了薄型化。进而，F值为2.20、较为明亮，半视场角为约35°，实现了较宽的视场角。

[实施例2]

在以下的表2中示出基本的镜头数据。

[表2]

图4对实施例2的摄像镜头示出了球面像差(mm)、像散(mm)、畸变(％)。这些像差图表示对g线(436nm)、F线(486nm)、e线(546nm)、d线(588nm)、C线(656nm)的各波长的像差量。此外，在像散图中分别示出弧矢像面S、子午像面T中的像差量。如图4所示，可知各像差被良好地校正。

此外，光学全长TTL为5.093mm、较短，与最大像高IH的比(TTL/2IH)为0.882，在为5枚构成的同时实现了小型化。进而，F值为2.05、较为明亮，半视场角为约35°，实现了较宽的视场角。

[实施例3]

在以下的表3中示出基本的镜头数据。

[表3]

实施例3的摄像镜头如表5所示满足全部的条件式(1)～(9)。

图6对实施例3的摄像镜头示出了球面像差(mm)、像散(mm)、畸变(％)。这些像差图表示对g线(436nm)、F线(486nm)、e线(546nm)、d线(588nm)、C线(656nm)的各波长的像差量。此外，在像散图中分别示出弧矢像面S、子午像面T中的像差量。如图6所示，可知各像差被良好地校正。

此外，光学全长TTL为4.936mm、较短，与最大像高IH的比(TTL/2IH)为0.864，在为5枚构成的同时实现了小型化。进而，F值为2.40、较为明亮，半视场角为约35°，实现了较宽的视场角。

[实施例4]

在以下的表4中示出基本的镜头数据。

[表4]

实施例4的摄像镜头如表5所示满足全部的条件式(1)～(9)。

图8对实施例4的摄像镜头示出了球面像差(mm)、像散(mm)、畸变(％)。这些像差图表示对g线(436nm)、F线(486nm)、e线(546nm)、d线(588nm)、C线(656nm)的各波长的像差量。此外，在像散图中分别示出弧矢像面S、子午像面T中的像差量。如图8所示，可知各像差被良好地校正。

此外，光学全长TTL为4.693mm、较短，与最大像高IH的比(TTL/2IH)为0.822，在为5枚构成的同时实现了小型化。进而，F值为2.41、较为明亮，半视场角为约36°，实现了较宽的视场角。

本实用新型的实施方式所涉及的摄像镜头的半视场角ω为37°左右，能够进行较宽视场角的摄影，此外，同时兼顾了以往难以实现的、宽视场角和后焦距的确保、以及宽视场角和良好的像差校正(尤其是畸变)。

在表5中示出实施例1～4的条件式(1)～(9)的值。

[表5]

产业利用性

如上所述，将各实施方式所涉及的5枚透镜构成的摄像镜头应用于在便携电话机或智能手机等便携终端、PDA(Personal DigitalAssistant)、以及游戏机等所搭载的摄像装置中内置的光学系统时，能够实现该相机的高性能化和小型化的兼顾。

Claims

1.一种固体摄像元件用的由5枚透镜构成的摄像镜头，其特征在于，从物体侧朝向像侧依次由以下的透镜构成：凸面朝向物体侧且具有正的光焦度的第1透镜；凹面朝向像侧且具有负的光焦度的第2透镜；在光轴附近凸面朝向物体侧且具有正的光焦度的第3透镜；在光轴附近凹面朝向像侧且具有负的光焦度、双面为非球面的第4透镜；以及在光轴附近凹面朝向像侧且具有正的光焦度、双面为非球面的第5透镜，

上述第1透镜和第2透镜满足以下的条件式(1)、(2)、(3)：

(1)45<v1<90

(2)22<v2<35

(3)2.0<v1/v2<2.6，

其中，

v1：第1透镜的阿贝数

v2：第2透镜的阿贝数。

2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(4)：

(4)0.7<f1/f<0.9，

其中，

f：整个摄像镜头系统的焦距

f1：第1透镜的焦距。

3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(5)：

(5)-1.3<f2/f<-0.9，

其中，

f2：第2透镜的焦距。

4.根据权利要求3所述的摄像镜头，其特征在于，孔径光阑被配置于上述第1透镜的物体侧。

5.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，上述第4透镜及上述第5透镜为在光轴附近凹面朝向像侧的弯月形形状，在物体侧的面及像侧的面上在光轴上以外具有反曲线点。

6.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(6)：

(6)1.1<TTL/f<1.3，

其中，

TTL：除去滤光片的第1透镜的物体侧的面至摄像面的光轴上的距离。

7.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，上述第1透镜为双凸透镜，并满足以下的条件式(7)：

(7)-0.40<r1/r2<-0.15，

其中，

r1：第1透镜的物体侧的面的曲率半径

r2：第1透镜的像侧的面的曲率半径。

8.根据权利要求3所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(8)：

(8)-5.0<f4/f<-1.75，

其中，

f4：第4透镜的焦距。

9.根据权利要求8所述的摄像镜头，其特征在于，满足以下的条件式(9)：

(9)1.5<f5/f<4.0，

其中，

f5：第5透镜的焦距。

10.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，上述第1透镜、上述第2透镜、上述第3透镜、上述第4透镜、上述第5透镜由塑料材料构成，上述第1透镜、上述第3透镜、上述第4透镜、上述第5透镜使用环烯烃类塑料材料，上述第2透镜使用聚碳酸酯。