固體攝像元件用攝像鏡頭的制作方法
【專利摘要】提供一種固體攝像元件用攝像鏡頭，能夠獲得良好地校正了各像差的高分辨率高質量的圖像，小型且低成本。從物體側依次由第一透鏡(L1)、第二透鏡(L2)、彎月形的第三透鏡(L3)、彎月形的第四透鏡(L4)以及彎月形的第五透鏡(L5)構成，其中，第一透鏡在光軸上將凸面朝向物體側，具有正的光焦度；第二透鏡在光軸上將凹面朝向像側，具有負的光焦度；第三透鏡在光軸上將凸面朝向物體側，具有正的光焦度；第四透鏡在光軸上將凸面朝向像側，具有正的光焦度；第五透鏡在光軸上將凹面朝向像側，具有負的光焦度。
【專利說明】固體攝像元件用攝像鏡頭
[0001]本申請是國際申請日為2010年3月24日、國際申請?zhí)枮镻CT/JP2010/055048、國家申請?zhí)枮?01080014622.X、發(fā)明名稱為“固體攝像元件用攝像鏡頭”的發(fā)明專利申請的分
案申請。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及小型攝像裝置所使用的固體攝像元件用攝像鏡頭，該小型攝像裝置用于便攜終端、PDA (Personal Digital Assistant:個人數(shù)字助理)等小型且薄型的電子設備。
【背景技術】
[0003]最近，隨著具備攝像裝置的便攜終端市場的擴大，這些攝像裝置中逐漸搭載高像素數(shù)且小型的固體攝像元件。
[0004]對應于這種攝像元件的小型化、高像素化，對于攝像鏡頭在分辨率和圖像品質方面上要求更高性能，并且隨著其普及而要求低成本化。
[0005]為了對應高性能化的需求，由多個透鏡構成的攝像鏡頭得以普及，并提出了與兩個至四個透鏡結構相比能夠進一步高性能化的五個透鏡結構的攝像鏡頭。
[0006]例如，在專利文獻I中公開了采用從物體側依次為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡的結構而實現(xiàn)高性能化的攝像鏡頭，其中，第一透鏡的物體側的面為凸形并具有正的光焦度；第二透鏡為彎月形，使凹面朝向像面?zhèn)?，并具有負的光焦度；第三透鏡為彎月形，使凸面朝向像面?zhèn)?，并具有正的光焦度；第四透鏡的兩面為非球面形狀，在光軸上像面?zhèn)鹊拿鏋榘夹危⒕哂胸摰墓饨苟?；第五透鏡的兩面為非球面形狀，并具有正或負的光焦度。
[0007]另外，在專利文獻2中公開了通過從物體側依次配置孔徑光闌、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡而實現(xiàn)高性能化的攝像鏡頭，其中，第一透鏡具有正的光焦度；第二透鏡與第一透鏡接合并具有負的光焦度；第三透鏡為將凹面朝向物體側的彎月形；第四透鏡為將凹面朝向物體側的彎月形；第五透鏡的至少一面為非球面，且該第五透鏡為將凸面朝向物體側的彎月形。
[0008]【現(xiàn)有技術文獻】
[0009]【專利文獻】
[0010]專利文獻1:日本專利特開2007-264180號公報
[0011]專利文獻2:日本專利特開2007-298572號公報
【發(fā)明內容】
[0012]發(fā)明要解決的課題
[0013]但是，上述專利文獻I以及專利文獻2記載的攝像鏡頭雖然通過五個透鏡的結構而實現(xiàn)了高性能化，但從光程的觀點來看，不能充分對應小型化、薄型化。[0014]本發(fā)明是鑒于上述課題而做出的，其目的在于提供一種小型且高性能、并能夠對應低成本化的固體攝像元件用攝像鏡頭。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]通過使固體攝像元件用攝像鏡頭為以下的結構來解決上述課題。
[0017]技術方案I涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，從物體側依次配置第一透鏡、第二透鏡、彎月形的第三透鏡、彎月形的第四透鏡以及彎月形的第五透鏡，其中，上述第一透鏡在光軸上將凸面朝向物體側，具有正的光焦度；上述第二透鏡在光軸上將凹面朝向像側，具有負的光焦度；上述第三透鏡在光軸上將凸面朝向物體側，具有正的光焦度；上述第四透鏡在光軸上將凸面朝向像側，具有正的光焦度；上述第五透鏡在光軸上將凹面朝向像側，具有負的光焦度。
[0018]技術方案2涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，關于上述第一透鏡以及上述第二透鏡所使用的材料的阿貝數(shù)，滿足以下條件式(I)以及條件式(2)，
[0019]45< V 1<90 (I)
[0020]22〈 V 2<35 (2)
[0021]其中，
[0022]V 1:第一透鏡的d線中的阿貝數(shù)；
[0023]v2:第二透鏡的d線中的阿貝`數(shù)。
[0024]上述條件式⑴用于規(guī)定第一透鏡的阿貝數(shù)。在超出條件式⑴的下限的情況下，與第二透鏡的分散值的差較少，色像差的校正不充分。反之，在超出上限的情況下，軸上色像差和倍率色像差的平衡變差，在畫面周邊部產生性能劣化。
[0025]上述條件式⑵用于規(guī)定第二透鏡的阿貝數(shù)。在超出條件式⑵的下限的情況下，軸上色像差和軸外色像差的平衡變差，在畫面周邊部產生性能劣化。反之，在超出上限的情況下，與第一透鏡的分散值的差變少，色像差的校正不充分。
[0026]技術方案3涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，上述第二透鏡、上述第三透鏡、上述第四透鏡以及上述第五透鏡為至少一面采用非球面形狀且由樹脂材料制成的所謂塑料透鏡。
[0027]使用低廉且生產效率良好的樹脂材料，至少制作第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡，從而能夠低成本化。
[0028]技術方案4涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，將孔徑光闌配置在第一透鏡的物體側。
[0029]與第一透鏡相比在物體側具備孔徑光闌，從而容易縮小CRA (Chief Ray Angle:主光線角)，容易在光量下降的像面的周邊部分確保光量。
[0030]技術方案5涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，上述第五透鏡的物體側面和像側面為隨著從透鏡中心部靠近周邊部而具有至少一個拐點的非球面形狀。
[0031]上述第五透鏡的物體側面和像側面為隨著從透鏡中心部靠近周邊部而具有至少一個拐點的非球面形狀，因此能夠確保軸外性能、CRA。
[0032]技術方案6涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，上述第一透鏡及上述第二透鏡滿足以下條件式(3)及條件式(4)，
[0033]0.50<fl/f<l.00(3)[0034]-1.50<f2/f<-0.65 (4)
[0035]其中，
[0036]f:攝像鏡頭全系的合成焦距；
[0037]fl:第一透鏡的焦距；
[0038]f2:第二透鏡的焦距。
[0039]上述條件式(3)用于相對于全系的焦距而規(guī)定第一透鏡的焦距范圍。在超出條件式(3)的下限的情況下，第一透鏡的焦距過短，球面像差、彗差的校正變得困難。反之，在超出上限的情況下，光程變得過長，違背本發(fā)明的目的即攝像鏡頭的薄型化。
[0040]上述條件式(4)用于相對于全系的焦距而規(guī)定第二透鏡的焦距范圍。在超出條件式(4)的下限的情況下，第二透鏡的光焦度不足，色像差的校正不充分。反之，在超出上限的情況下，第二透鏡的焦距變得過短，球面像差、彗差的校正變得困難，制作時的誤差靈敏度也變嚴格。
[0041]技術方案7涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，上述第四透鏡及上述第五透鏡滿足以下條件式(5)和條件式(6)，
[0042]0.9<f4/f<l.50(5)
[0043]-1.70<f5/f<-0.85 (6)
[0044]其中，[0045]f:攝像鏡頭全系的合成焦距；
[0046]f4:第四透鏡的焦距；
[0047]f5:第五透鏡的焦距。
[0048]上述條件式(5)用于相對于全系的焦距而規(guī)定第四透鏡的焦距范圍。在超出條件式(5)的下限的情況下，第四透鏡的焦距變得過短，像散、彗差的校正變得困難，制作時的誤差靈敏度也變嚴格。反之，在超出上限的情況下，倍率色像差、像散變得校正不足，難以獲得所期望的性能。
[0049]上述條件式(6)用于相對于全系的焦距而規(guī)定第五透鏡的焦距范圍。在超出條件式(6)的下限的情況下，第五透鏡的光焦度變得不足，難以縮短光程。反之，在超出上限的情況下，難以將CRA設為低角度，在低像高下制作時的誤差靈敏度變嚴格。
[0050]技術方案8涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，上述第二透鏡、上述第三透鏡以及上述第四透鏡滿足以下條件式(8)，
[0051]0.0<f2 *3*4 ⑶
[0052]其中，
[0053]f2 ? 3 ? 4:第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的合成焦距。
[0054]上述條件式(8)用于規(guī)定第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的合成焦距。在超出條件式(8)的下限的情況下，第二透鏡的負的光焦度變得過強，制作時的誤差靈敏度變得過于嚴格，或者第四透鏡的正的光焦度變得過弱，像散、畸變的校正變得困難。
[0055]技術方案9涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，上述第一透鏡、上述第二透鏡、上述第三透鏡、上述第四透鏡以及上述第五透鏡滿足以下條件式(9)、條件式(10)和條件式(11)，
[0056]fl<|f2|<|f3 (9)[0057]fl<f4<|f3(10)
[0058]fl<|f5|<|f3 (11)
[0059]其中，
[0060]fl:第一透鏡的焦距；
[0061]f2:第二透鏡的焦距；
[0062]f3:第三透鏡的焦距；
[0063]f4:第四透鏡的焦距；
[0064]f5:第五透鏡的焦距。
[0065]上述條件式(9)用于規(guī)定第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡各自的光焦度、即焦距的大小關系。在超出條件式(9)的下限的情況下，第二透鏡的負的光焦度過強，光程變長，制作時的誤差靈敏度變嚴格。反之，在超出上限的情況下，第三透鏡的光焦度過強，難以確保軸外性能。
[0066]上述條件式(10)用于規(guī)定第一透鏡、第三透鏡以及第四透鏡各自的光焦度、即焦距的大小關系。在超出條件式(10)的下限的情況下，第四透鏡的光焦度過強，光程變長，像散、畸變的校正變得困難。反之，在超出上限的情況下，第三透鏡的光焦度過強，難以確保軸外性能。
[0067]上述條件式(11)用于規(guī)定第一透鏡、第三透鏡以及第五透鏡各自的光焦度、即焦距的大小關系。在超出條件式(11)的下限的情況下，第五透鏡的負的光焦度過強，彗差、像散的校正變得困難。反之，在超出上`限的情況下，第三透鏡的光焦度過強，難以確保軸外性倉泛。
[0068]在此，第三透鏡為光焦度最弱的透鏡，有助于前后面的非球面緩和在第二透鏡中產生的像差。尤其是，四次非球面系數(shù)起到有效作用，從而對獲得五個透鏡結構下的性能起到重要作用。
[0069]技術方案10涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，關于上述第一透鏡的曲率半徑，滿足以下條件式(12)，
[0070]-0.40<rl/r2<0.10 (12)
[0071]其中，
[0072]rl:第一透鏡物體側面的曲率半徑；
[0073]r2:第一透鏡像側面的曲率半徑。
[0074]上述條件式(12)用于規(guī)定第一透鏡的透鏡形狀。在超出條件式(12)的下限的情況下，不僅不利于縮短光程，而且第一透鏡的制作時的誤差靈敏度也變嚴格。反之，在超出上限的情況下，難以保證像差平衡，無法獲得所期望的性能。
[0075]技術方案11涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，關于上述第四透鏡的曲率半徑，滿足以下條件式(13)，
[0076]1.4<r7/r8<3.0 (13)
[0077]其中，
[0078]r7:第四透鏡物體側面的曲率半徑；
[0079]r8:第四透鏡像側面的曲率半徑。
[0080]上述條件式(13)用于規(guī)定第四透鏡的透鏡形狀。在超出條件式(13)的下限的情況下，第四透鏡的光焦度過弱，各像差的校正變得困難，導致性能劣化。反之，在超出上限的情況下，第四透鏡的光焦度過強，或變成彎月的程度較少的透鏡，在此情況下也難以維持像差平衡，導致無法獲得所期望的性能。
[0081]技術方案12涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，關于上述攝像光學系統(tǒng)的光程和焦距，滿足以下條件式(14)，
[0082]1.05<L/f<l.30 (14)
[0083]其中，
[0084]L:從第一透鏡前表面到像面的距離；
[0085]f:攝像鏡頭全系的合成焦距。
[0086]上述條件式(14)用于通過與焦距的關系來規(guī)定光程。在超出條件式(14)的下限的情況下，光程變得過短，各像差的校正變得困難，并且制作時的誤差靈敏度也過于嚴格。反之，在超出上限的情況下，光程變得過長，攝像鏡頭的薄型化變得困難。
[0087]技術方案13涉及的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于，關于上述第一透鏡的有效直徑，滿足以下條件式(15)，
[0088]0.30<CAl/f<0.50 (15)
[0089]其中，
[0090]CAl:第一透鏡物體側面的有效直徑；
[0091]f:攝像鏡頭全系的合成焦距。
[0092]上述條件式(15)用于規(guī)定鏡頭的亮度、Fno。在超出條件式(15)的下限的情況下，F(xiàn)no變得過大，不滿足所要求的亮度的情況較多。反之，在超出上限的情況下，F(xiàn)no變得過小，或者孔徑光闌(Fno光束限制板)和第一透鏡前表面的距離變得過大，不管哪一種情況都無法獲得所期望的光學性能。
[0093]發(fā)明效果
[0094]根據(jù)本發(fā)明，通過構成為具備第一透鏡至第五透鏡的五個透鏡的結構，且使第三透鏡具備以往的四個透鏡結構中所沒有的作用，而能夠提供緊湊結構且成本低廉、良好地校正了各像差的高性能透鏡，以便能夠對應隨著高分辨率化帶來的攝像元件的大型化、像素的高細密化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0095]圖1是表示本發(fā)明的實施例1的攝像鏡頭的截面圖。
[0096]圖2是表示本發(fā)明的實施例1的攝像鏡頭的各像差圖。
[0097]圖3是表示本發(fā)明的實施例2的攝像鏡頭的截面圖。
[0098]圖4是表示本發(fā)明的實施例2的攝像鏡頭的各像差圖。
[0099]圖5是表示本發(fā)明的實施例3的攝像鏡頭的截面圖。
[0100]圖6是表示本發(fā)明的實施例3的攝像鏡頭的各像差圖。
[0101]圖7是表示本發(fā)明的實施例4的攝像鏡頭的截面圖。
[0102]圖8是表示本發(fā)明的實施例4的攝像鏡頭的各像差圖。
[0103]圖9是表示本發(fā)明的實施例5的攝像鏡頭的截面圖。
[0104]圖10是表示本發(fā)明的實施例5的攝像鏡頭的各像差圖。[0105]圖11是表示本發(fā)明的實施例6的攝像鏡頭的截面圖。
[0106]圖12是表示本發(fā)明的實施例6的攝像鏡頭的各像差圖。
[0107]附圖標記說明
[0108]L1:第一透鏡； [0109]L2:第二透鏡；
[0110]L3:第三透鏡；
[0111]L4:第四透鏡；
[0112]L5:第五透鏡；
[0113]S:孔徑光闌。
【具體實施方式】
[0114]下面，示出具體數(shù)值說明本發(fā)明的實施例。實施例1到實施例6構成如下，從物體側依次排列孔徑光闌S、第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、及第五透鏡L5、平行平面玻璃IR、像面。
[0115]另外，在實施例1至實施例6中，第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4以及第五透鏡L5是至少一面采用非球面形狀并由樹脂材料制作的所謂塑料透鏡，并且，孔徑光闌S配置在第一透鏡LI的物體側。
[0116]上述第五透鏡L5的物體側面和像側面為隨著從透鏡中心部向周邊部靠近而具有至少一個拐點的非球面形狀，并且，關于各實施例中的非球面形狀，將面的頂點設為原點，將光軸方向取為Z軸,將與光軸垂直的方向的高度設為h,而用以下的非球面式來表不。
[0117]Z= (h2/r)/[l+{l-(l+K) (h2/r2)} 1/2] +A4h4+A6h6+A8h8+-
[0118]其中，上述非球面式以及各實施例中使用的符號如下所示。
[0119]A1:1次非球面系數(shù)
[0120]r:曲率半徑
[0121]K:圓錐常數(shù)
[0122]f:攝像鏡頭全系的焦距
[0123]F:F 值(F number)
[0124]d:軸上面間隔
[0125]nd:透鏡材料對d線的折射率
[0126]V:透鏡材料的阿貝數(shù)
[0127]另外，在下面(包括表的鏡頭數(shù)據(jù))，將10的指數(shù)冪(例如，4.5 X IO-04)使用E (例如，4.5E-04)來表示，鏡頭數(shù)據(jù)的面序號是將第一透鏡LI的物體側作為I面而依次賦予的序號。
[0128]實施例1
[0129]關于實施例1的攝像鏡頭，將數(shù)值數(shù)據(jù)示于表1。另外，圖1是攝像鏡頭的截面圖，圖2是各像差圖。
[0130]【表1】
[0131]f = 4.815 F = 2.8
[0132]
【權利要求】
1.一種固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 從物體側依次由第一透鏡、第二透鏡、彎月形的第三透鏡、彎月形的第四透鏡以及彎月形的第五透鏡構成，其中， 上述第一透鏡在光軸上將凸面朝向物體側，具有正的光焦度； 上述第二透鏡在光軸上將凹面朝向像側，具有負的光焦度； 上述第三透鏡在光軸上將凸面朝向物體側，具有正的光焦度； 上述第四透鏡在光軸上將凸面朝向像側，具有正的光焦度； 上述第五透鏡在光軸上將凹面朝向像側，具有負的光焦度。
2.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 關于上述第一透鏡以及上述第二透鏡所使用的材料的阿貝數(shù)，滿足以下條件式(I)以及條件式⑵， . 45〈 V1<90 (I) .22〈v2〈35 (2) 其中， V1:第一透鏡的d線中的阿貝數(shù)； V2:第二透鏡的d線中的阿貝數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第二透鏡、上述第三透鏡、上述第四透鏡以及上述第五透鏡為至少一面采用非球面形狀且由樹脂材料制成的塑料透鏡。
4.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 孔徑光闌配置在第一透鏡的物體側。
5.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第五透鏡的物體側面和像側面為隨著從透鏡中心部靠近周邊部而具有至少一個拐點的非球面形狀。
6.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第一透鏡及上述第二透鏡滿足以下條件式(3)及條件式(4)， . 0.5<fl/f<l.00(3) . -1.50<f2/f<-0.65 (4) 其中， f:攝像鏡頭全系的合成焦距； fl:第一透鏡的焦距； f2:第二透鏡的焦距。
7.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第四透鏡及上述第五透鏡滿足以下條件式(5)和條件式(6)， .0.9<f4/f<l.50(5) . -1.70<f5/f<-0.85 (6) 其中， f:攝像鏡頭全系的合成焦距； f4:第四透鏡的焦距；f5:第五透鏡的焦距。
8.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第二透鏡、上述第三透鏡以及上述第四透鏡滿足以下條件式(8)， .0.0<f2 *3*4 (8) 其中， f2 ? 3 ? 4:第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的合成焦距。
9.根據(jù)權利要求1所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第一透鏡、上述第二透鏡、上述第三透鏡、上述第四透鏡以及上述第五透鏡滿足以下條件式(9)、條件式(10)和條件式(11)，fl<|f2|<|f3 (9)fl<f4<|f3(10) fl<|f5|<|f3 (11) 其中， fl:第一透鏡的焦距； f2:第二透鏡的焦距； f3:第三透鏡的焦距； f4:第四透鏡的焦距； f5:第五透鏡的焦距。
10.根據(jù)權利要求9所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 關于上述第一透鏡的曲率半徑，滿足以下條件式(12)， -0.40<rl/r2<0.10 (12) 其中， rl:第一透鏡物體側面的曲率半徑； r2:第一透鏡像側面的曲率半徑。
11.根據(jù)權利要求9所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 關于上述第四透鏡的曲率半徑，滿足以下條件式(13)， 1.4<r7/r8<3.0 (13) 其中， r7:第四透鏡物體側面的曲率半徑； r8:第四透鏡像側面的曲率半徑。
12.根據(jù)權利要求9所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 關于上述攝像光學系統(tǒng)的光程和焦距，滿足以下條件式(14)， .1.05<L/f<l.30 (14) 其中， L:從第一透鏡前表面到像面的距離； f:攝像鏡頭全系的合成焦距。
13.根據(jù)權利要求4所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 關于上述第一透鏡的有效直徑，滿足以下條件式(15)， .0.30<CAl/f<0.50 (15)其中， CAl:第一透鏡物體側面的有效直徑； f:攝像鏡頭全系的合成焦距。
14.根據(jù)權利要求9所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 關于上述第一透鏡以及上述第二透鏡所使用的材料的阿貝數(shù)，滿足以下條件式(I)以及條件式⑵， 45〈 V1<90 (I) 22〈v2〈35 (2) 其中， V1:第一透鏡的d線中的阿貝數(shù)； V2:第二透鏡的d線中的阿貝數(shù)。
15.根據(jù)權利要求9所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第二透鏡、上述第三透鏡、上述第四透鏡以及上述第五透鏡為至少一面采用非球面形狀且由樹脂材料制成的塑料透鏡。
16.根據(jù)權利要求9所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 孔徑光闌配置在第一透鏡的物體側。
17.根據(jù)權利要求9所述的固體攝像元件用攝像鏡頭，其特征在于， 上述第五透鏡的物體側面和像側面為隨著從透鏡中心部靠近周邊部而具有至少一個拐點的非球面形狀。
【文檔編號】G02B13/18GK103592747SQ201310495352
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2010年3月24日 優(yōu)先權日:2009年3月31日
【發(fā)明者】伊勢善男, 橋本雅也 申請人:康達智株式會社