CN101377564A - 摄像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的摄像镜头是用来使被摄物体成像于固体摄像元件光电变换部的摄像镜头，由从物体侧起依次为孔径光圈、具有正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、至少1面为非球面的第3透镜、至少1面为非球面的第4透镜构成，其中，所述第2透镜像侧面的曲率半径以及所述第3透镜的折射力满足所定的条件式。

Description

摄像镜头
技术领域
本发明涉及使被摄物体成像于CCD型影像传感或CMOS型影像传感等固体摄像元件的小型摄影镜头，尤其涉及适合装在便携终端用摄像单元中的摄像镜头。
背景技术
近年来，随着采用CCD(Charged Coupled Device)型影像传感和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型影像传感等固体摄像元件之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。对于搭载于这些摄像装置中的摄影镜头的进一步小型化和高性能化的要求也越来越高。作为这种用途的摄像镜头，4个透镜构成的摄像镜头与2个或3个透镜构成的镜头相比能够高性能化而被建议。
作为这种4个结构的摄像镜头，一种由从物体侧起依次为具有正折射力的第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透镜构成的、以达到高性能化为目标的所谓逆额诺星(ERNOSTAR)型的摄像镜头被公开(例如专利文献1)。
还有一种由从物体侧起依次为具有正折射力的第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透镜构成的、以达到摄像镜头全长(从整个摄像镜头***最靠近物体侧的透镜面到像侧焦点的光轴上的距离)小型化为目标的所谓摄远型的摄像镜头被公开(例如专利文献2～4)。
专利文献1：特开2004-341013号公报
专利文献2：特开2002-365529号公报
专利文献3：特开2002-365530号公报
专利文献4：特开2002-365531号公报
但是，上述专利文献1中记载的摄像镜头是逆额诺星(ERNOSTAR)型，第4透镜是正透镜，与第4透镜为负透镜情况的摄远型相比，光学***的主点位置在像侧，后焦距变长，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，难以修正珀兹瓦尔和，恐怕在画面周边部不能确保良好的性能。
另外，上述专利文献2～4中记载的摄像镜头，其摄影视角狭窄加上像差修正不充分，若进一步缩短镜头全长的话，则由于性能劣化而难以应付摄像元件的高像素化，存在问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题点，以提供一种既比以往小型又良好修正诸像差的4个结构的摄像镜头为目的。
本发明涉及的摄像镜头是用来使被摄物体成像于固体摄像元件光电变换部的摄像镜头，由从物体侧起依次为孔径光圈、具有正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、至少1面为非球面的第3透镜、至少1面为非球面的第4透镜构成，满足与所述第2透镜像侧面的曲率半径以及第3透镜的折射力有关的一定条件式。
第1项记载的摄像镜头，是用来使被摄物体成像于固体摄像元件光电变换部的摄像镜头，其特征在于，由从物体侧起依次为孔径光圈、具有正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、至少1面为非球面的第3透镜、至少1面为非球面的第4透镜构成，满足以下条件式。
0.2<r4/f<0.7              ···(1)
0≤|P3/P|<0.7             ···(2)
其中，
r4：所述第2透镜像侧面的曲率半径
r：所述整个摄像镜头***的焦距
P3：所述第3透镜的折射力
P：所述整个摄像镜头***的折射力
达成得到小型且像差被良好修正的摄像镜头的目的的本发明，其基本结构是由从物体侧起依次为孔径光圈、具有正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、至少1面为非球面并具有正或负折射力的第3透镜、至少1面为非球面并具有正或负折射力的第4透镜构成。
从物体侧起依次配置折射力比较大的正的第1透镜、负的第2透镜，构成有利于摄像镜头全长小型化的摄远型结构，接下去配置折射力比较小的作为修正透镜的第3透镜、第4透镜，使它们承担周边各种像差修正，由此构成使摄影镜头全长小型化和周边性能两立的结构。
并且通过以第2透镜的像侧面为凹面，这样容易修正珀兹瓦尔和，能够得到至画面周边部确保良好成像性能的摄像镜头。另外，通过使作为修正透镜的第3透镜、第4透镜至少1面为非球面，这样能够良好地修正在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位置设置在更远离摄像面，能够抑制成像于固体摄像元件摄像面周边部的光束的主光线入射角度(主光线与光轴所成的角度)为较小，能够确保所谓焦阑特性。另外，即使是需要机械式快门的情况时，也能够得到设置在最靠物体侧的结构和构成全长较短的摄像镜头。
条件式(1)规定用来恰当设定所述第2透镜像侧面曲率半径的条件。通过以第2透镜像侧面为满足条件式(1)的强发散面，能够用第2透镜良好地修正具有正折射力的第1透镜发生的轴上色差。尤其是通过使r4/f大于条件式(1)的下限，这样曲率半径不会太小，不影响成型模具的加工性。反之，通过使r4/f小于条件式(1)的上限，则能够保持较小的珀兹瓦尔和同时良好地修正色差。
较优选r4/f大于0.3，更优选大于0.4。优选r4/f小于0.65，更优选小于0.65。
条件式(2)规定用来恰当设定所述第3透镜折射力的条件。通过使|P3/P|小于条件式(2)的上限，能够将整个摄像镜头***的合成主点设置在更靠物体侧，能够缩短摄像透镜的全长。
较优选|P3/P|大于0.1。且较优选|P3/P|小于0.6，更优选小于0.55。且更进一层优选小于0.35。
有关小型摄像镜头的尺寸，本发明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，相乘性地也能够减小镜头的外径。由此能够实现摄像装置整体的小型轻量化。
L/f<1.30              ···(10)
其中，
L：从整个摄像镜头***的最靠近物体侧的透镜面到像侧焦点的光轴上的距离
f：整个摄像镜头***的焦距
本说明书中，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。当在摄像镜头最靠像侧的面和像侧焦点位置之间设置光学性低通滤波器、红外线滤波器或固体摄像元件插件的密封玻璃等平行平板时，平行平板部分作为空气换算距离后计算上述L值。较优选下式范围。
L/f<1.25              ···(10’)
第2项记载的摄像镜头是第1项的发明，其特征在于满足以下条件式。
10<v2<35              ···(3)
10<v3<35              ···(4)
其中，
v2：所述第2透镜的阿贝数
v3：所述第3透镜的阿贝数
条件式(3)、(4)规定用来恰当设定第2透镜、第3透镜的阿贝数、良好修正色差的条件。通过将分散比较大的材料用于负的第2透镜，能够良好地修正轴上色差，反之由于第2透镜的像侧面为强发散面，周边的光线被大大跳上，周边的倍率色差增大。因此，通过将分散比较大的材料也用于第3透镜，这样能够用第3透镜修正第2透镜产生的周边倍率色差。
但是，若v2、v3分别小到低于条件式(3)、(4)的下限，则不能用第3透镜完全修正第2透镜产生的倍率色差，结果倍率色差增大。反之，若v2、v3分别大到超过条件式(3)、(4)的上限，则能够抑制倍率色差为较小但轴上色差成为修正不充分。在此，优选必须避免上述不妥的v2、v3分别是在条件式(3)、(4)的范围内，但较优选控制在下式的范围内。
15<v2<32                 ···(3’)
15<v3<32                 ···(4’)
第3项记载的摄像镜头是第1或2项的发明，其特征在于满足以下条件式。
1.55<n2<2.10             ···(5)
1.55<n3<2.10             ···(6)
其中，
n2：所述第2透镜对d线的折射率
n3：所述第3透镜对d线的折射率
条件式(5)、(6)规定用来良好修正整个摄像镜头***的色差和像平面弯曲的条件。通过使n2、n3分别大于条件式(5)、(6)的下限，能够适度维持分散比较大的第2透镜以及第3透镜的折射力，能够良好地修正色差和像平面弯曲。反之，通过使n2、n3分别小于条件式(5)、(6)的上限，能够使用容易到手的玻璃材料构成。且更优选将n2、n3分别控制在下式范围内。
1.55<n2<2.00               ···(5’)
1.55<n3<2.00               ···(6’)
第4项记载的摄像镜头是第1～3的任何一项的发明，其特征在于满足以下条件式。
0.30<f1/f<0.85             ···(7)
其中，
f1：所述第1透镜的焦距
f：所述整个摄像镜头***的焦距
条件式(7)规定用来恰当设定所述第1透镜的焦距、恰当达成摄像镜头全长的缩短化和像差修正的条件。通过使f1/f小于条件式(7)的上限，能够适度维持第1透镜的折射力，能够将整个摄像镜头***的合成主点设置在更靠物体侧，能够缩短摄像镜头的全长。反之，通过使f1/f大于条件式(7)的下限，第1透镜的折射力不会太大到必要以上，能够抑制第1透镜发生的高次球面像差、彗差。
较优选f1/f大于0.45。另外，较优选f1/f小于0.85，更优选小于0.75。
另外，较优选将f1/f控制在下式范围内。
0.45<f1/f<0.65            ···(7’)
第5项记载的摄像镜头是第1～4的任何一项的发明，其特征在于满足以下条件式。
0.08<d23/f<0.35           ···(8)
其中，
d23：所述第2透镜和所述第3透镜的光轴上的空气间隔
f：所述整个摄像镜头***的焦距
条件式(8)规定用来恰当设定第2透镜和所述第3透镜的光轴上的空气间隔的条件。通过使d23/f小于条件式(8)的上限，能够使第2透镜周边的光线适度地跳上，能够良好修正周边的像平面弯曲、畸变、倍率色差。反之，通过使d23/f大于条件式(8)的下限，能够适度维持第3透镜周边的正的折射力，能够良好修正倍率色差，容易确保周边部的焦阑特性。另外，较优选将d23/f控制在下式范围内。
0.10<d23/f<0.30              ···(8’)
第6项记载的摄像镜头是第1～5的任何一项的发明，其特征在于满足以下条件式。
15<v1-v2<65                  ···(9)
其中，
v1：所述第1透镜的阿贝数
v2：所述第2透镜的阿贝数
条件式(9)规定用来良好地修正整个摄像镜头***的色差的条件。通过使v1-v2大于条件式(9)的下限，能够均衡地修正轴上色差、倍率色差。反之，，通过使v1-v2小于条件式(9)的上限，能够用容易到手的玻璃材料构成。
较优选v1-v2大于19，更优选大于20。
另外，较优选将v1-v2控制在下式范围内。
20<v1-v2<65                  ···(9’)
第7项记载的摄像镜头是第1～6的任何一项的发明，其特征在于，所述第2透镜的像侧面具有非球面形状，持有随着从光轴向周边离去而负的折射力减弱之形状。
根据本发明，通过使第2透镜的像侧面为随着从中心向周边去而负的折射力减弱之非球面形状，在周边部光线不再过渡跳上，能够确保周边部良好的焦阑特性。
第8项记载的摄像镜头是第1～7的任何一项的发明，其特征在于，所述第3透镜的像侧面具有非球面形状，持有随着从光轴向周边去离而负的折射力减弱之形状。
根据本发明，通过使第3透镜的像侧面为随着从光轴向周边离去而负的折射力减弱之非球面形状，容易确保像侧光束的焦阑特性。另外，第2透镜的像侧面没有必要在透镜周边部过度减弱负的折射力，能够良好修正轴外像差。
第9项记载的摄像镜头是第1～8的任何一项的发明，其特征在于，所述第4透镜的像侧面随着从光轴向周边离去而负的折射力减弱，且具有变曲点。
根据本发明，通过使第4透镜的像侧面为随着从光轴向周边离去而负的折射力减弱且具有变曲点的非球面形状，容易确保像侧光束的焦阑特性。另外，第2透镜的像侧面没有必要在透镜周边部过度减弱负的折射力，能够良好修正轴外像差。这里的“变曲点”是有效半径内的透镜截面形状的曲线上，非球面顶点的切平面与光轴垂直时非球面上的点。
第10项记载的摄像镜头是第1～9的任何一项的发明，其特征在于，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，即便是相同像素数的固体摄像元件，也有像素间距小、即摄像面尺寸小的元件被开发。用于这种摄像面尺寸小的固体摄像元件的摄像镜头，因为有必要较短地缩短整个***的焦距，所以有各透镜的曲率半径和外径小到很小的倾向。因此，与用花费功夫的研磨加工制造玻璃透镜相比，用由射出成形制造的塑料透镜构成所有的透镜，能够廉价大量生产曲率半径和外径小的透镜。
第11项记载的摄像镜头是第1～10的任何一项的发明，其特征在于，所述第1透镜以及所述第2透镜用玻璃材料形成，所述第3透镜以及所述第4透镜用塑料材料形成。
根据本发明，通过用玻璃材料来形成折射力比较强的第1透镜以及第2透镜，在减小整个摄像镜头***的温度变化时的像点位置变动的同时，将塑料透镜用于第3透镜和第4透镜，能够较低地抑制整个摄像镜头***的成本。另外，第1透镜用玻璃材料形成，这样能够构成塑料透镜不漏出外部的结构，所以能够避免碰伤第1透镜等问题。
第12项记载的摄像镜头是第1～10的任何一项的发明，其特征在于，所述第2透镜和所述第3透镜由相同的材料形成。
根据本发明，通过第2透镜和第3透镜都用相同材料形成，能够减少使用材料的种类，以降低制造成本。
如上所述，根据本发明，能够提供一种既小型又良好地修正了诸像差的4个构成的摄像镜头。
附图说明
图1是实施例1的镜头剖面图。
图2(a)至图2(d)是实施例1的像差图。
图3是实施例2的镜头剖面图。
图4(a)至图4(d)是实施例2的像差图。
图5是实施例3的镜头剖面图。
图6(a)至图6(d)是实施例3的像差图。
图7是实施例4的镜头剖面图。
图8(a)至图8(d)是实施例4的像差图。
图9是实施例5的镜头剖面图。
图10(a)至图10(d)是实施例5的像差图。
图11是实施例6的镜头剖面图。
图12(a)至图12(d)是实施例6的像差图。
图13是实施例7的镜头剖面图。
图14(a)至图14(d)是实施例7的像差图。
图15是实施例8的镜头剖面图。
图16(a)至图16(d)是实施例8的像差图。
具体实施方式
参照实施例，对本发明的实施方式作说明。以下出示本发明的摄像镜头的实施例。各实施例中使用的记号如下：
f：整个摄像镜头***的焦距
fB：后焦点
F：F数
2Y：固体摄像元件的摄像面对角线长
ENTP：入射光瞳位置(从第1面到入射光瞳位置的距离)
EXTP：出射光瞳位置(从摄像面到出射光瞳位置的距离)
H1：前侧主点位置(从第1面到前侧主点位置的距离)
H2：后侧主点位置(从最终面到后侧主点位置的距离)
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，各面编号的后面标有“*”的面为具有非球面形状的面，非球面形状是以面顶点为原点，取光轴方向为X轴，以光轴垂直方向的高度为h，用以下式(11)表示。
X = h 2 / R 1 + 1 - ( 1 + K ) h 2 / R 2 + &Sigma; A i h i - - - ( 11 )
其中，
Ai：i次的非球面系数
R：曲率半径
K：圆锥常数
(实施例1)
透镜数据出示在表1。且在以后(包括表的透镜数据)的说明中，10的幂乘数(例如2.5×10-02)用E(例如2.5E-02)表示。
【表1】
实施例1
f＝5.70mm fB＝0.42mm F＝2.88  2Y＝7.128mm
ENTP＝0.00mm  EXTP＝-3.89mm  H1＝1.85mm  H2＝-5.29mm
面编号         R(mm)         D(mm)      Nd       vd       有效半径(mm)
1(光圈)        ∞            0.00                         0.99
2*             2.784         1.14      1.5318   56.0      1.06
3*             -2.998        0.08                         1.21
4*             -7.950        0.43      1.583    30.0      1.22
5*             2.776         1.26                         1.24
6*             3.909         0.74      1.583    30.0      2.30
7*             3.506         0.66                         2.58
8*             1.639         0.88      1.5318   56.0      3.07
9*             1.561         1.00                         3.31
10             ∞            0.10      1.5163   64.1      3.52
11             ∞                                         3.55
非球面系数
第2面                             第6面
           K＝6.08738E-01                 K＝-3.84979E+00
           A4＝-1.78366E-02               A4＝-6.79636E-03
           A6＝-5.79114E-03               A6＝1.29538E-03
           A8＝-4.77552E-03               A8＝-9.04145E-04
                                          A10＝1.15304E-04
                                          A12＝-2.40400E-06
第3面                             第7面
           K＝-8.01419E+00                K＝-3.00000E+01
           A4＝-2.48068E-02               A4＝4.68503E-03
           A6＝5.61210E-03                A6＝-1.16936E-03
           A8＝-5.72821E-03               A8＝-3.82900E-04
                                          A10＝7.10420E-05
                                          A12＝-3.56100E-06
第4面                             第8面
           K＝3.05973E+00                 K＝-4.64748E+00
           A4＝-6.31504E-03               A4＝-2.54381E-02
           A6＝3.60684E-02                A6＝1.89062E-03
           A8＝-1.42816E-02               A8＝2.72710E-05
           A10＝1.91511E-03               A10＝-3.96300E-06
                                          A12＝-5.60000E-08
第5面                             第9面
           K＝1.59232E+00                 K＝-4.31928E+00
           A4＝-3.85594E-02               A4＝-1.93208E-02
           A6＝3.57031E-02                A6＝1.74600E-03
           A8＝-1.37702E-02               A8＝-1.64924E-04
           A10＝3.64593E-03               A10＝1.41140E-05
           A12＝-8.08998E-04              A12＝-4.70000E-07
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 2.914
2 4 -3.478
3 6 -181.290
4 8 21.154
图1是实施例1的镜头剖面图。图中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、S表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图2是实施例1的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，所有的透镜都用塑料材料形成。
(实施例2)
【表2】
实施例2
f＝5.81mm fB＝0.61mm F＝2.88  2Y＝7.128mm
ENTP＝0.00mm  EXTP＝-3.85mm  H1＝1.75mm  H2＝-5.19mm
面编号         R(mm)    D(mm)    Nd      vd          有效半径(mm)
1(光圈)        ∞       0.00                         0.99
2*             3.128    1.20     1.5163  64.1        1.08
3*             -5.824   0.17                         1.24
4*             4.250    0.45     1.8052  25.4        1.31
5*             2.052    1.13                         1.30
6*             4.294    0.91     1.583   30.0        2.67
7*             3.409    0.55                         2.91
8*             1.714    1.10     1.5318  56.0        3.26
9*             1.890    0.80                         3.40
10             ∞       0.10     1.5163  64.1        3.65
11             ∞                                    3.66
非球面系数
第2面                        第6面
       K＝4.65493E-01                 K＝-1.25503E+00
       A4＝-1.19230E-02               A4＝-6.40560E-03
       A6＝-1.86512E-03               A6＝1.68221E-03
       A8＝-1.44092E-03               A8＝-6.81655E-04
                                      A10＝1.05364E-04
                                      A12＝-5.30500E-06
第3面                        第7面
       K＝-8.08398E+00                K＝-3.00000E+01
       A4＝-1.56712E-02               A4＝2.22417E-03
       A6＝1.12063E-02                A6＝1.46418E-03
       A8＝-6.06632E-03               A8＝-5.80529E-04
                                      A10＝7.03150E-05
                                      A12＝-2.93700E-06
第4面                        第8面
       K＝-5.16307E+00                K＝-4.86217E+00
       A4＝-3.08024E-02               A4＝-1.61963E-02
       A6＝3.12564E-02                A6＝4.93882E-04
       A8＝-9.25166E-03               A8＝7.51920E-05
       A10＝3.78190E-04               A10＝-1.97600E-06
                                      A12＝-1.15000E-07
第5面                        第9面
       K＝6.79296E-01                 K＝-4.33973E+00
       A4＝-6.71910E-02               A4＝-1.53189E-02
       A6＝3.00128E-02                A6＝1.48192E-03
       A8＝-1.32055E-02               A8＝-2.36119E-04
       A10＝3.90421E-03               A10＝1.57710E-05
       A12＝-1.41382E-03              A12＝-2.36000E-07
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 4.130
2 4 -5.417
3 6 -45.687
4 8 10.928
图3是实施例2的镜头剖面图。图中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、2表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图4是实施例2的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，第1透镜以及第2透镜是玻璃模型透镜。第3透镜和第4透镜用塑料材料形成。
(实施例3)
透镜数据出示在表3。
【表3】
实施例3
f＝5.57mm  fB＝0.54mm F＝2.88  2Y＝7.128mm
ENTP＝0.00mm  EXTP＝-3.77mm  H1＝1.63mm  H2＝-5.03mm
面编号       R(mm)     D(mm)    Nd        vd       有效半径(mm)
1(光圈)      ∞        0.00                        0.97
2*           3.390     1.24     1.5318    56.0     1.01
3*           -2.989    0.17                        1.22
4*           -10.878   0.47     1.6147    25.6     1.26
5*           3.053     1.08                        1.30
6*           3.619     0.69     1.6147    25.6     2.44
7*           4.031     0.78                        2.61
8*           1.851     0.94     1.5318    56.0     2.89
9*           1.673     0.80                        3.30
10           ∞        0.10     1.5163    64.1     3.61
11           ∞                                    3.63
非球面系数
第2面                          第6面
         K＝3.18429E-01                 K＝-3.27157E+00
         A4＝-1.90092E-02               A4＝-5.92665E-03
         A6＝-5.39922E-03               A6＝2.12996E-03
         A8＝-3.17975E-03               A8＝-7.82401E-04
                                        A10＝9.84520E-05
                                        A12＝-4.12900E-06
第3面                          第7面
         K＝-4.93029E+00                K＝-3.00000E+01
         A4＝-3.03876E-02               A4＝3.65544E-03
         A6＝9.08308E-03                A6＝3.64588E-04
         A8＝-5.20785E-03               A8＝-4.98027E-04
                                        A10＝7.18960E-05
                                        A12＝-3.82900E-06
第4面                          第8面
         K＝2.34530E+01                 K＝-4.28092E+00
         A4＝-1.77127E-02               A4＝-2.78486E-02
         A6＝4.01389E-02                A6＝1.11491E-03
         A8＝-1.36954E-02               A8＝9.49290E-05
         A10＝1.56885E-03               A10＝5.47700E-06
                                        A12＝-1.14900E-06
第5面                          第9面
         K＝1.11576E+00                 K＝-3.48250E+00
         A4＝-3.72510E-02               A4＝-2.19776E-02
         A6＝3.52832E-02                A6＝2.26234E-03
         A8＝-1.44150E-02               A8＝-2.40437E-04
         A10＝4.59146E-03               A10＝1.51910E-05
         A12＝-8.53552E-04              A12＝-3.62000E-07
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 3.203
2 4 -3.829
3 6 35.188
4 8 39.247
图5是实施例3的镜头剖面图。图中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、S表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图6是实施例3的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，所有的透镜都用塑料材料形成。
(实施例4)
透镜数据出示在表4。
【表4】
实施例4
f＝5.72mm fB＝0.64mm F＝2.88  2Y＝7.128mm
ENTP＝0.00mm  EXTP＝-3.52mm  H1＝2.15mm  H2＝-5.08mm
面编号      R(mm)     D(mm)    Nd      vd           有效半径(mm)
1(光圈)     ∞        0.00                          0.98
2*          3.259     1.24     1.5891  61.2         1.02
3*          -3.074    0.10                          1.20
4*          -19.010   0.53     1.6889  31.2         1.22
5*          2.617     1.02                          1.24
6*          3.884     0.71     1.583   30.0         2.22
7*          3.188     0.57                          2.44
8*          1.727     1.01     1.5318  56.0         2.64
9*          1.732     0.80                          3.09
10          ∞        0.10     1.5163  64.1         3.53
11          ∞                                      3.55
非球面系数
第2面                            第6面
         K＝-8.06011E-02                K＝-7.90859E+00
         A4＝-1.69700E-02               A4＝-3.39286E-03
         A6＝-3.48063E-03               A6＝1.68555E-03
         A8＝-4.53912E-03               A8＝-8.31128E-04
                                        A10＝8.46200E-05
                                        A12＝7.23000E-07
第3面                            第7面
         K＝-7.14429E+00                K＝-3.00000E+01
         A4＝-2.93260E-02               A4＝-5.46682E-03
         A6＝7.92943E-03                A6＝2.08947E-03
         A8＝-6.31331E-03               A8＝-5.90693E-04
                                        A10＝3.80690E-05
                                        A12＝7.10000E-06
第4面                            第8面
         K＝3.00000E+01                 K＝-5.66586E+00
         A4＝-1.54198E-02               A4＝-4.06529E-02
         A6＝3.42826E-02                A6＝3.27737E-03
         A8＝-1.38547E-02               A8＝4.55400E-06
         A10＝1.51018E-03               A10＝-6.84000E-06
                                        A12＝1.00000E-08
第5面                            第9面
         K＝1.00857E+00                 K＝-5.27519E+00
         A4＝-4.30610E-02               A4＝-2.74649E-02
         A6＝3.62011E-02                A6＝2.73935E-03
         A8＝-1.63055E-02               A8＝-2.53683E-04
         A10＝5.41470E-03               A10＝1.39410E-05
         A12＝-1.19333E-03              A12＝-2.90000E-07
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 2.895
2 4 -3.306
3 6 -48.858
4 8 15.761
图7是实施例4的镜头剖面图。图中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、S表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图8是实施例4的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，第1透镜以及第2透镜是玻璃模型透镜。第3透镜和第4透镜用塑料材料形成。
(实施例5)
透镜数据出示在表5。
【表5】
实施例5
f＝5.63mm fB＝0.57mm F＝2.88  2Y＝7.128mm
ENTP＝0.00mm  EXTP＝-3.38mm  H1＝2.37mm  H2＝-5.05mm
面编号      R(mm)     D(mm)     Nd       vd           有效半径(mm)
1(光圈)     ∞        0.00                            0.98
2*          3.071     1.22      1.56     45.0         1.03
3*          -2.544    0.05                            1.20
4*          -7.137    0.49      1.6147   25.6         1.20
5*          2.888     1.32                            1.24
6*          5.000     0.65      1.6147   25.6         2.00
7*          3.795     0.48                            2.38
8*          2.090     1.17      1.56     45.0         2.77
9*          1.957     0.66                            3.33
10          ∞        0.10      1.5163   64.1         3.57
11          ∞                                        3.59
非球面系数
第2面                             第6面
          K＝8.40095E-01                   K＝1.72533E-01
          A4＝-1.97124E-02                 A4＝-8.62754E-03
          A6＝-5.83880E-03                 A6＝-2.39752E-03
          A8＝-6.24136E-03                 A8＝3.96993E-04
                                           A10＝1.85766E-04
                                           A12＝-5.30740E-05
第3面                             第7面
          K＝-4.49614E+00                  K＝-3.00000E+01
          A4＝-3.23763E-02                 A4＝-5.19604E-03
          A6＝1.04127E-02                  A6＝7.27630E-05
          A8＝-7.06161E-03                 A8＝-6.12810E-04
                                           A10＝7.21960E-05
                                           A12＝-5.52200E-06
第4面                             第8面
          K＝2.25019E+01                   K＝-6.46624E+00
          A4＝-2.59783E-02                 A4＝-3.69522E-02
          A6＝5.34475E-02                  A6＝2.31180E-03
          A8＝-2.01046E-02                 A8＝1.52002E-04
          A10＝3.98863E-03                 A10＝-3.51900E-06
                                           A12＝-1.17600E-06
第5面                             第9面
          K＝6.33226E-01                   K＝-5.06495E+00
          A4＝-4.75293E-02                 A4＝-2.20953E-02
          A6＝4.21668E-02                  A6＝2.18748E-03
          A8＝-1.73544E-02                 A8＝-3.04762E-04
          A10＝5.63640E-03                 A10＝3.11830E-05
          A12＝-9.66313E-04                A12＝-1.22600E-06
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 2.685
2 4 -3.284
3 6 -32.177
4 8 25.242
图9是实施例5的镜头剖面图。图中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、S表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图10是实施例5的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，所有的透镜都用塑料材料形成。
(实施例6)
透镜数据出示在表6。
【表6】
实施例6
f＝5.78mm fB＝0.41mm F＝2.88  2Y＝7.128mm
ENTP＝0.00mm  EXTP＝-3.60mm  H1＝2.58mm  H2＝-5.38mm
面编号     R(mm)     D(mm)     Nd       vd         有效半径(mm)
1(光圈)    ∞        0.00                          1.00
2*         3.593     1.40      1.5318   56.0       1.04
3*         -2.732    0.22                          1.27
4*         -5.977    0.55      1.6147   25.6       1.30
5*         3.337     0.71                          1.35
6*         3.072     0.68      1.6147   25.6       2.06
7*         5.148     1.07                          2.19
8*         2.977     0.97      1.5318   56.0       2.31
9*         1.986     0.80                          3.02
10         ∞        0.10      1.5163   64.1       3.54
11         ∞                                      3.56
非球面系数
第2面                             第6面
          K＝5.04986E-01                 K＝-3.36018E+00
          A4＝-1.82428E-02               A4＝-6.74829E-03
          A6＝-4.70154E-03               A6＝2.25850E-03
          A8＝-2.69071E-03               A8＝-8.53340E-04
                                         A10＝8.04900E-05
                                         A12＝1.12300E-06
第3面                             第7面
          K＝-4.64024E+00                K＝-3.00000E+01
          A4＝-3.27464E-02               A4＝7.23468E-03
          A6＝8.81743E-03                A6＝-1.95930E-04
          A8＝-3.99579E-03               A8＝-6.57004E-04
                                         A10＝7.48160E-05
                                         A12＝-1.73500E-06
第4面                             第8面
          K＝1.22431E+01                 K＝-8.95344E+00
          A4＝-1.19046E-02               A4＝-4.42224E-02
          A6＝4.09868E-02                A6＝1.64693E-03
          A8＝-1.39908E-02               A8＝3.68129E-04
          A10＝2.20502E-03               A10＝-1.22820E-05
                                         A12＝-1.41770E-05
第5面                             第9面
          K＝4.93645E-01                 K＝-4.95017E+00
          A4＝-4.52343E-02               A4＝-2.75856E-02
          A6＝3.88576E-02                A6＝2.53634E-03
          A8＝-1.46950E-02               A8＝-2.86738E-04
          A10＝4.18316E-03               A10＝2.08770E-05
          A12＝-6.00899E-04              A12＝-1.15300E-06
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 3.161
2 4 -3.407
3 6 11.022
4 8 -17.011
图11是实施例6的镜头剖面图。图中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、S表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图12是实施例6的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，所有的透镜都用塑料材料形成。
(实施例7)
透镜数据出示在表7。
【表7】
实施例7
f＝5.817mm fB＝0.25mm F＝2.88  2Y＝7.128mm
ENTP＝0.00mm  EXTP＝-4.2317mm  H1＝1.72mm  H2＝-5.561mm
面编号      R(mm)     D(mm)    Nd        vd          有效半径(mm)
1(光圈)     ∞        0.00                           1.01
2*          2.430     0.84     1.53180   56.0        1.11
3*          -6.047    0.05                           1.19
4*          6.279     0.40     1.58300   30.0        1.20
5*          1.802     1.63                           1.19
6*          4.781     0.92     1.58300   30.0        2.44
7*          3.087     0.47                           2.86
8*          1.824     1.14     1.53180   56.0        3.48
9*          2.204     1.00                           3.48
10          ∞        0.10     1.51630   64.1        3.63
11          ∞        0.25                           3.64
非球面系数
第2面                             第6面
          K＝4.03625E-01                  K＝-1.57571E+00
          A4＝-1.32522E-02                A4＝-7.84038E-03
          A6＝-2.48146E-03                A6＝1.44951E-03
          A8＝-6.85541E-03                A8＝-7.68916E-04
                                          A10＝1.06609E-04
                                          A12＝-4.15000E-06
第3面                             第7面
          K＝-2.96314E+01                 K＝-2.28808E+01
          A4＝-1.65891E-02                A4＝9.61994E-04
          A6＝1.08492E-03                 A6＝8.06526E-04
          A8＝-6.18565E-03                A8＝-5.22517E-04
                                          A10＝6.90790E-05
                                          A12＝-3.04000E-06
第4面                             第8面
          K＝-3.00000E+01                 K＝-5.32726E+00
          A4＝-3.25199E-02                A4＝-1.54789E-02
          A6＝3.13563E-02                 A6＝1.17813E-03
          A8＝-1.03164E-02                A8＝2.35210E-05
          A10＝1.29181E-03                A10＝-4.02900E-06
                                          A12＝1.03000E-07
第5面                             第9面
          K＝4.88050E-01                  K＝-4.50315E+00
          A4＝-7.98554E-02                A4＝-1.58654E-02
          A6＝3.82313E-02                 A6＝1.63631E-03
          A8＝-1.64131E-02                A8＝-2.04459E-04
          A10＝4.56374E-03                A10＝1.56300E-05
          A12＝-2.22199E-03               A12＝-3.68000E-07
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 3.375
2 4 -4.481
3 6 -18.669
4 8 9.750
图13是实施例7的镜头剖面图。图中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、S表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图14是实施例7的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，所有的透镜都用塑料材料形成。
(实施例8)
透镜数据出示在表8。
【表8】
实施例8
f＝5.842mm fB＝0.7101mm   F＝2.88     2Y＝7.128mm
ENTP＝0mm  EXTP＝-3.7397mm H1＝-1.82mm  H2＝-5.128mm
面编号     R(mm)   D(mm)  Nd         vd          有效半径(mm)
1(光圈)    ∞      0.00                          0.99
2*         3.781   1.40   1.53050    55.7        1.05
3*         -2.958  0.30                          1.28
4*         -5.603  0.44   1.63200    23.4        1.33
5*         3.902   0.75                          1.37
6*         2.978   0.72   1.63200    23.4        2.19
7*         4.997   0.98                          2.25
8*         2.369   0.80   1.53050    55.7        2.41
9*         1.832   0.80                          2.96
10         ∞      0.10   1.51630    64.1        3.39
11         ∞      0.71                          3.41
非球面系数
第2面                             第6面
          K＝0.53288E+00                   K＝-0.45664E+01
          A4＝-0.18069E-01                 A4＝-0.60623E-02
          A6＝-0.49616E-02                 A6＝0.23874E-02
          A8＝-0.17656E-02                 A8＝-0.74945E-03
                                           A10＝0.11809E-03
                                           A12＝-0.48430E-05
第3面                             第7面
          K＝-0.53138E+01                  K＝-0.29079E+02
          A4＝-0.34073E-01                 A4＝-0.22034E-02
          A6＝0.85916E-02                  A6＝0.10584E-02
          A8＝-0.29660E-02                 A8＝-0.42759E-03
                                           A10＝0.66074E-04
                                           A12＝-0.39000E-06
第4面                             第8面
          K＝0.10081E+02                   K＝-0.54077E+01
          A4＝-0.68150E-02                 A4＝-0.52344E-01
          A6＝0.42222E-01                  A6＝0.49490E-03
          A8＝-0.13918E-01                 A8＝0.45722E-03
          A10＝0.21307E-02                 A10＝0.17745E-04
                                           A12＝-0.27180E-05
第5面                             第9面
          K＝0.15342E+01                   K＝-0.38618E+01
          A4＝-0.41071E-01                 A4＝-0.37068E-01
          A6＝0.40640E-01                  A6＝0.35887E-02
          A8＝-0.15348E-01                 A8＝-0.31961E-03
          A10＝0.41368E-02                 A10＝0.27088E-04
          A12＝-0.54236E-03                A12＝-0.11570E-05
单透镜数据
 
透镜 始面 焦距(mm)
1 2 3.372
2 4 -3.575
3 6 10.252
4 8 -31.259
图15是实施例8的镜头剖面图。图中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、S表示孔径光圈、I表示摄像面。另外，F是设想为光学低通滤波器、IR过滤器、固体摄像元件的密封玻璃等的平行平板。图16是实施例8的像差图((a)球面像差、(b)像散、(c)畸变、(d)子午彗差)。本实施例中，所有的透镜都用塑料材料形成。
各实施例中，与各条件式对应的值，出示在表9。
【表9】
 
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
(1)r4/f 0.49 0.35 0.55 0.46 0.51 0.58 0.31 0.67
(2)P3/P 0.03 0.13 0.16 0.12 0.17 0.52 0.31 0.57
(3)v2 30.0 25.4 25.6 31.2 25.6 25.6 30.00 23.4
(4)v3 30.0 30.0 25.6 30.0 25.6 25.6 30.00 23.4
(5)n2 1.583 1.805 1.615 1.689 1.615 1.615 1.58 1.63
(6)n3 1.583 1.583 1.615 1.583 1.615 1.615 1.58 1.63
(7)f1/f 0.51 0.71 0.58 0.51 0.48 0.55 0.58 0.58
(8)d23/f 0.22 0.19 0.19 0.18 0.23 0.12 0.28 0.13
(9)v1-v2 26.0 38.7 30.4 30.1 19.4 30.4 26.0 32.3
(10)L/f 1.17 1.20 1.22 1.17 1.19 1.19 1.17 1.19
因为塑料材料在温度变化时的折射率变化较大，所以，如以上实施例1、3、5、6、7、8所述，从第1透镜到第4透镜所有都用塑料透镜构成，则周围温度发生变化时，整个摄像镜头***的像点位置有可能发生变动。在要求不能忽视该像点位置变动的摄像单元中，例如实施例2、4那样，折射力比较大的正的第1透镜以及负的第2透镜用玻璃材料形成的透镜(例如玻璃模型透镜)，第3透镜以及第4透镜用塑料透镜，且分配第3透镜以及第4透镜的折射力使温度变化时的像点位置变动能够有一些抵消，这样能够缓减该温度特性问题。采用玻璃模型透镜时，为了能够尽量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。
最近已经知道，在塑料材料中混合无机微粒子能够减小塑料材料的温度变化。详细说明如下，一般若在透明的塑料材料中混合微粒子的话，则由于出现光的散乱而透过率降低，所以难以用作光学材料，但是，通过将微粒子的大小减小到小于透过光束的波长，则能够使实则上不发生散乱。塑料材料由于温度上升而折射率降低，但无机粒子却随温度上升而折射率上升。在此，利用上述温度依存性，通过使相互抵消地发生作用，能够实现折射率几乎不发生变化。具体的是通过在作为母材的塑料材料中分撒最大长度为20纳米以下的无机粒子，构成折射率的温度依存性极其低的塑料材料。例如，通过在丙烯中分撒氧化铌(Nb2O5)微粒子，能够减小由于温度变化引起的折射率变化。本发明中，通过折射力比较大的正透镜(L1)或所有的透镜(L1～L4)都采用这种分撒了无机粒子的塑料材料，能够将整个摄像镜头***的温度变化时的像点位置变动抑制为较小。
本实施例中，有关入射到固体摄像元件摄像面的光束的主光线入射角，在摄像面周边部不一定是充分小的设计。但是，根据最近的技术，通过改良图像摄像元件的色过滤或微透镜阵列芯片的配列，能够实现减轻遮光。具体的是相对摄像元件的摄像面的像素间距来说，将色过滤或微透镜阵列芯片的配列间距稍微设定得小一些，则由于越往摄像面的周边部，相对各像素来说，色过滤或微透镜阵列芯片越向摄像镜头光轴侧偏移，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出现的遮光抑制为较小。本实施例是就所述要求得以缓和的份，实现了更小型化的设计。

Claims (12)

1.一种摄像镜头，是用来使被摄物体成像于固体摄像元件的光电变换部的摄像镜头，其特征在于，从物体侧起依次由：
孔径光圈；
具有正折射力的第1透镜；
具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜；
至少1面为非球面的第3透镜；
至少1面为非球面的第4透镜构成，满足以下条件式。
2<r4/f<0.7                 …(1)
0≤|P3/P|<0.7                …(2)
其中，
r4：所述第2透镜像侧面的曲率半径
f：所述整个摄像镜头***的焦距
P3：所述第3透镜的折射力
P：所述整个摄像镜头***的折射力
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。
10<v2<35               …(3)
10<v3<35               …(4)
其中，
v2：所述第2透镜的阿贝数
v3：所述第3透镜的阿贝数
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。
1.55<n2<2.10             …(5)
1.55<n3<2.10             …(6)
其中，
n2：所述第2透镜对d线的折射率
n3：所述第3透镜对d线的折射率
4.权利要求1～3的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，满足以下条件式。
30<f1/f<0.85          …(7)
其中，
f1：所述第1透镜的焦距
f：所述整个摄像镜头***的焦距
5.权利要求1～4的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，满足以下条件式。
08<d23/f<0.35        …(8)
其中，
d23：所述第2透镜和所述第3透镜的光轴上的空气间隔
f：所述整个摄像镜头***的焦距
6.权利要求1～5的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，满足以下条件式。
15<v1-v2<65           …(9)
其中，
v1：所述第1透镜的阿贝数
v2：所述第2透镜的阿贝数
7.权利要求1～6的任何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，持有随着从光轴向周边离去而负的折射力减弱之形状。
8.权利要求1～7的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第3透镜的像侧面具有非球面形状，持有随着从光轴向周边离去而负的折射力减弱之形状。
9.权利要求1～8的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第4透镜的像侧面随着从光轴向周边离去而负的折射力减弱，且具有变曲点。
10.权利要求1～9的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述摄像镜头全部由塑料材料形成。
11.权利要求1～9的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第1透镜以及所述第2透镜用玻璃材料形成，所述第3透镜以及所述第4透镜用塑料材料形成。
12.权利要求1～10的任何一项中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第2透镜和所述第3透镜由相同材料形成。
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