專利名稱：攝像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在CCD傳感器、CMOS傳感器等攝像元件上形成被攝體圖像的攝像鏡頭，涉及適合于安裝在移動(dòng)電話、數(shù)碼靜物相機(jī)、便攜式信息終端、安全監(jiān)控?cái)z像機(jī)、車載攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等比較小型的攝像機(jī)上的攝像鏡頭。
背景技術(shù)：
在上述小型攝像機(jī)上所組裝的攝像鏡頭中，不僅要求小型化，而且還要求能夠與近年的高像素化的攝像元件對(duì)應(yīng)的高分辨率的鏡頭結(jié)構(gòu)。以往，作為鏡頭結(jié)構(gòu)，提出了各種各樣的鏡頭方案，其中由三枚透鏡構(gòu)成的攝像鏡頭由于在比較良好地修正各種像差的基礎(chǔ)上還適合于小型化，因而用于許多攝像機(jī)上。
作為這樣的三枚結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭，已知有例如專利文獻(xiàn)I所記載的攝像鏡頭。該攝像鏡頭從物體側(cè)依次包括具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、以及具有正光焦度的第三透鏡，相對(duì)于整個(gè)鏡頭系統(tǒng)的焦距縮短第三透鏡的焦距，即、通過(guò)使第三透鏡的光焦度比較強(qiáng)，并且使第二透鏡的光焦度比第一透鏡強(qiáng)而實(shí)現(xiàn)像面彎曲及慧差等的修正?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2008-76594號(hào)公報(bào)近年來(lái)，從移動(dòng)電話開(kāi)始，攝像機(jī)的小型化及高像素化迅速推進(jìn)，對(duì)攝像鏡頭要求的性能也比以往嚴(yán)格。根據(jù)上述專利文獻(xiàn)I所記載的攝像鏡頭，盡管像差可得到比較良好的修正，但由于整個(gè)鏡頭系統(tǒng)的焦距較長(zhǎng)，因此攝像鏡頭在光軸上的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，對(duì)攝像鏡頭的小型化自然產(chǎn)生界限。此外，這樣兼顧小型化和良好的像差修正兩者并不是在裝入上述移動(dòng)電話中的攝像鏡頭所特有的課題，在裝入數(shù)碼靜物相機(jī)、便攜式信息終端、安全監(jiān)控?cái)z像機(jī)、車載攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等比較小型的攝像機(jī)的攝像鏡頭中也是共同的課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述那樣的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)而提出的方案，其目的在于提供一種不僅小型而且還可以良好地修正像差的攝像鏡頭。本發(fā)明的攝像鏡頭，從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来闻帕芯哂姓饨苟鹊牡谝煌哥R、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、以及具有正光焦度的第三透鏡而構(gòu)成。第一透鏡為物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠檎男螤?，第二透鏡為物體側(cè)的面的曲率半徑為負(fù)、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖檎男螤睿谌哥R為物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠檎男螤?。在該結(jié)構(gòu)中，在將第一透鏡的焦距設(shè)為f I、將第二透鏡的焦距設(shè)為f2、將第三透鏡的焦距設(shè)為f3、將第一透鏡及第二透鏡的合成焦距設(shè)為Π2、將第二透鏡及第三透鏡的合成焦距設(shè)為f23時(shí)，本發(fā)明的攝像鏡頭滿足以下的條件式(I) (3)。fl < f2(I)
fl < f3(2)-I. 0 < fl2/f23 < -0. I (3)條件式(I)及(2)是用于縮短攝像鏡頭在光軸上的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)攝像鏡頭的小型化的條件。在本發(fā)明的攝像鏡頭中，第一透鏡形成為，物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠檎男螤?、即在光軸附近使凸面朝向物體側(cè)的彎月透鏡的形狀。通過(guò)這樣的第一透鏡的形狀，第一透鏡的主點(diǎn)的位置向物體側(cè)移動(dòng)。另外，如條件式(I)及(2)所示，本發(fā)明的攝像鏡頭為構(gòu)成鏡頭系統(tǒng)的三枚透鏡中第一透鏡的光焦度比其他兩枚透鏡的光焦度強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)鏡頭系統(tǒng)的主點(diǎn)的位置向物體側(cè)移 動(dòng)，可適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)攝像鏡頭的小型化。條件式(3)是用于實(shí)現(xiàn)攝像鏡頭的小型化的同時(shí)，良好地修正像面彎曲及畸變的條件。若超過(guò)上限值“-O. 1”，則盡管有利于攝像鏡頭的小型化，但鏡頭系統(tǒng)的后焦距變短，在攝像鏡頭與攝像元件之間確保用于配置紅外線截止濾光器或保護(hù)玻璃等的插入物的空間變得困難。另外，由于第三透鏡的光焦度相對(duì)變?nèi)?，因此像散中弧?sagittal)像面的像差量在正方向(像面?zhèn)?增加，成像面傾斜向像面?zhèn)取Ｒ虼?，難以得到良好的成像性能。此外，在這種情況下，由于從攝像鏡頭出射的光線向攝像元件的入射角度變大，因此從攝像鏡頭出射的光線能否充分地?cái)z入攝像元件中取決于攝像元件的規(guī)格，有可能產(chǎn)生所謂陰影(shading)現(xiàn)象。另一方面，若低于下限值“-I. 0”，則鏡頭系統(tǒng)的后焦距變長(zhǎng)，盡管確保用于配置上述插入物的空間變得容易，但是攝像鏡頭的小型化變得困難。另外，由于成像面傾斜向物體偵_同時(shí)負(fù)的畸變?cè)龃?，因此難以得到良好的成像性能。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，在將第三透鏡在光軸上的厚度設(shè)為D3、將從第一透鏡的物體側(cè)的面至第三透鏡的像面?zhèn)鹊拿娴脑诠廨S上的距離設(shè)為L(zhǎng)13時(shí)，優(yōu)選滿足以下條件式⑷。O. 25 < D3/L13 < O. 5 (4)條件式(4)是用于更加良好地修正畸變、像面彎曲、以及倍率色像差的條件。若超過(guò)上限值“O. 5”，則軸外光線的倍率色像差變得修正不足(相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的成像點(diǎn)，短波長(zhǎng)的成像點(diǎn)向接近光軸的方向移動(dòng))的同時(shí)，負(fù)的畸變?cè)龃?。另一方面，若低于下限值“O. 25”，盡管有利于畸變的修正，但由于弧矢像面向物體側(cè)彎曲，像面彎曲變得修正不足。因此，在任何情況下都難以得到良好的成像性能。在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，優(yōu)選進(jìn)一步滿足以下的條件式(5)。-I. O < fl/f2 < -O. 5 (5)條件式(5)是用于實(shí)現(xiàn)攝像鏡頭的小型化并且將軸上的色像差、軸外的倍率色像差以及像面彎曲抑制在良好的范圍內(nèi)的條件。若超過(guò)上限值“-O. 5”，則第一透鏡的光焦度相對(duì)于第二透鏡的光焦度相對(duì)變強(qiáng)，盡管有利用于攝像鏡頭的小型化，但是軸上的色像差變得修正不足(相對(duì)基準(zhǔn)波長(zhǎng)的焦點(diǎn)位置，短波長(zhǎng)的焦點(diǎn)位置向物體側(cè)移動(dòng))的同時(shí)，軸外的倍率色像差變得修正不足。另外，由于成像面傾斜向物體側(cè)，因此難以得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“-I. 0”，則盡管有利于軸上的色像差的修正，但是軸外的倍率色像差變得修正過(guò)度(相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的成像點(diǎn)，短波長(zhǎng)的成像點(diǎn)向遠(yuǎn)離光軸的方向移動(dòng))。另外，由于成像面傾斜向像面?zhèn)?，因此難以得到良好的成像性能。
在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，在將第二透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為Rf、將像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為Rr時(shí)，優(yōu)選滿足以下的條件式(6)。-O. 30 < Rf/Rr < O (6)條件式(6)是用于實(shí)現(xiàn)攝像鏡頭的小型化并且將慧差抑制在良好的范圍內(nèi)的條件。若超過(guò)上限值“0”，則由于鏡頭系統(tǒng)的主點(diǎn)的位置向像面?zhèn)纫苿?dòng)，因此攝像鏡頭的小型化變得困難。另一方面，若低于下限值“-O. 30”，則鏡頭系統(tǒng)的主點(diǎn)的位置向物體側(cè)移動(dòng)，因此盡管有利于攝像鏡頭的小型化，但是成像面傾斜向像面?zhèn)鹊耐瑫r(shí)外方慧差增大。因此，難以得到良好的成像性能。再有，在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，為了實(shí)現(xiàn)將攝像鏡頭的小型化并且將慧差抑制在更加良好的范圍內(nèi)，優(yōu)選滿足以下的條件式(6A)。 -O. 15 < Rf/Rr < O (6A)在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，在將第一透鏡和第二透鏡之間的光軸上的距離設(shè)為dA、將第二透鏡和第三透鏡之間的光軸上的距離設(shè)為dB，優(yōu)選滿足以下的條件式(7)。I. O < dA/dB < 3. O (7)條件式(J)是用于將畸變、像面彎曲以及倍率色像差抑制在良好的范圍內(nèi)的條件。若超過(guò)上限值“3. 0”，則第二透鏡向像面?zhèn)纫苿?dòng)，因此盡管從攝像鏡頭出射的光線向攝像元件的入射角度變小，但負(fù)的畸變?cè)龃?。另外，弧矢像面向物體側(cè)彎曲，像面彎曲變得修正不足。因此，難以得到良好的成像性能。另一方面，若低于下限值“1.0”，則第二透鏡向物體側(cè)移動(dòng)，因此后焦距變長(zhǎng)，盡管確保用于配置紅外線截止濾光器等的插入物的空間變得容易，但是軸外的倍率色像差變得修正不足。另外，由于像散差(非點(diǎn)隔差)也增大，因此難以得到良好的成像性能。再有，在上述結(jié)構(gòu)的攝像鏡頭中，為了將畸變、像面彎曲以及倍率色像差抑制在更加良好的范圍內(nèi)，優(yōu)選滿足以下的條件式(7A)。I. O < dA/dB < 2. 5 (7A)本發(fā)明的效果如下。根據(jù)本發(fā)明的攝像鏡頭，能夠提供實(shí)現(xiàn)了攝像鏡頭的小型化和良好的像差修正這兩者的兼顧，可良好地修正各像差的小型的攝像鏡頭。
圖I是關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，表示數(shù)值實(shí)施例I的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是表示圖I所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖3是表示圖I所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖4是關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，表示數(shù)值實(shí)施例2的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5是表示圖4的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖6是表示圖4的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖7是關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，表示數(shù)值實(shí)施例3的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖8是表示圖7所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖9是表示圖7所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖10是關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，表示數(shù)值實(shí)施例4的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖11是表示圖10所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖12是表示圖10所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖13是關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，表示數(shù)值實(shí)施例5的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖14是表示圖13所示的攝像鏡頭的橫像差的像差圖。圖15是表示圖13所示的攝像鏡頭的球面像差、像散、畸變的像差圖。圖中ST-孔徑光闌，LI-第一透鏡，L2-第二透鏡，L3-第三透鏡，10-濾光器。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)將本發(fā)明具體化了的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖I、圖4、圖7、圖10及圖13是分別表示本實(shí)施方式的數(shù)值實(shí)施例I 5的攝像鏡頭的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。由于任意一個(gè)數(shù)值實(shí)施例中基本的鏡頭結(jié)構(gòu)都相同，因此這里參照數(shù)值實(shí)施例I的概略截面圖對(duì)本實(shí)施方式的攝像鏡頭的鏡頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)施方式的攝像鏡頭從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来闻帕辛丝讖焦怅@ST、具有正光焦度的第一透鏡LI、具有負(fù)光焦度的第二透鏡L2、具有正光焦度的第三透鏡L3構(gòu)成。在第三透鏡L3與攝像元件的像面頂之間配置有濾光器10。此外，該濾光器10也可以省略。第一透鏡LI形成為物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠檎男螤?、即在光軸X的附近形成為使凸面朝向物體側(cè)的彎月透鏡的形狀。第二透鏡L2形成為，物體側(cè)的面的曲率半徑為負(fù)、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖檎男螤?、即在光軸X的附近形成為雙凹透鏡的形狀。第三透鏡L3形成為，物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠榈男螤?、即在光軸X的附近形成為使凸面朝向物體側(cè)的彎月透鏡的形狀。此外，在本實(shí)施方式中，該第三透鏡L3形成為，物體側(cè)的面及像面?zhèn)鹊拿婢诠廨SX的附近在物體側(cè)為凸形狀，且在周邊部在物體側(cè)為凹形狀的非球面形狀。另外，本實(shí)施方式的攝像鏡頭滿足以下條件式⑴ (7)。fl < |f2(I)fl < f3(2)-I. O < fl2/f23 < —O. I (3)O. 25 < D3/L13 < O. 5(4)-I. O < fl/f2 < -0. 5(5)-0. 30 < Rf/Rr < 0(6)I. 0 < dA/dB < 3. 0(7)其中fl :第一透鏡LI的焦距
f2 :第二透鏡L2的焦距f3 :第三透鏡L3的焦距f 12 :第一透鏡LI及第二透鏡L2的合成焦距f23 :第二透鏡L2及第三透鏡L3的合成焦距D3 :第三透鏡L3的光軸上的厚度L13 :從第一透鏡LI的物體側(cè)的面至第三透鏡L3的像面?zhèn)鹊拿嬖诠廨S上的距離
Rf :第二透鏡L2的物體側(cè)的面的曲率半徑Rr :第二透鏡L2的像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃?
dA :第一透鏡LI和第二透鏡L2之間的光軸上的距離dB :第二透鏡L2和第三透鏡L3之間的光軸上的距離在本實(shí)施方式的攝像鏡頭中，為了實(shí)現(xiàn)攝像鏡頭的小型化，并將各像差抑制在更良好的范圍內(nèi)，還滿足以下的條件式(6A)及(7A)。-O. 15 < Rf/Rr < O (6A)I. O < dA/dB < 2. 5 (7A)此外，不必滿足上述各條件式的全部，通過(guò)單獨(dú)地滿足上述各條件式的各個(gè)，能夠分別得到與各條件式對(duì)應(yīng)的作用效果。在本實(shí)施方式中，以非球面形成第一透鏡LI 第三透鏡L3的透鏡面的全部。這些透鏡面所采用的非球面形狀在將光軸X方向的軸設(shè)為Z、將與光軸X正交的方向的高度設(shè)為H、將圓錐系數(shù)設(shè)為k、將非球面系數(shù)設(shè)為A4、A6、A8、A1(i、A12、A14、A16時(shí)，由下式表示。(數(shù)學(xué)式I)
g_
Z=——,R2 +Α,ΗΛ +A6H6+ AiHs+ AwHw+AnHv-+ A14Hxa+ A16H16
1+^1 —(々+I)其次，表示本實(shí)施方式的攝像鏡頭的數(shù)值實(shí)施例。在各數(shù)值實(shí)施例中，f表示整個(gè)鏡頭系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)no表示F值，ω表示半視場(chǎng)角。此外，i表示從物體側(cè)開(kāi)始計(jì)數(shù)的面編號(hào)，R表示曲率半徑，d表示光軸上的透鏡面之間的距離(面間隔)，Nd表示對(duì)于d線(基準(zhǔn)波長(zhǎng))的折射率，vd表示對(duì)于d線的阿貝數(shù)。另外，在非球面的面上，面編號(hào)i之后附加有*(星號(hào))符號(hào)來(lái)表不。數(shù)值實(shí)施例I以下表示基本的鏡頭數(shù)據(jù)。f = 2. 82mm、Fno = 2. 9、ω = 31. 9°
權(quán)利要求
1.一種攝像鏡頭，其特征在于， 從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来闻帕芯哂姓饨苟鹊牡谝煌哥R、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、以及具有正光焦度的第三透鏡而構(gòu)成， 上述第一透鏡為物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠檎男螤睿? 上述第二透鏡為物體側(cè)的面的曲率半徑為負(fù)、像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃綖檎男螤睿? 上述第三透鏡為物體側(cè)的面的曲率半徑及像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃骄鶠檎男螤睿? 在將上述第一透鏡的焦距設(shè)為H、將上述第二透鏡的焦距設(shè)為f2、將上述第三透鏡的焦距設(shè)為f3、將上述第一透鏡及上述第二透鏡的合成焦距設(shè)為Π2、將上述第二透鏡及上述第三透鏡的合成焦距設(shè)為f23時(shí)，滿足 η < f2fl < f3-I. O < fl2/f23 < -0. I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將上述第三透鏡的光軸上的厚度設(shè)為D3、將從上述第一透鏡的物體側(cè)的面至上述第三透鏡的像面?zhèn)鹊拿娴墓廨S上的距離設(shè)為L(zhǎng)13時(shí)，滿足0.25 < D3/L13 < O. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的攝像鏡頭，其特征在于，滿足-I. O < fl/f2 < -O. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將上述第二透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑設(shè)為Rf、將像面?zhèn)鹊拿娴那拾霃皆O(shè)為Rr時(shí)，滿足-O. 30 < Rf/Rr < O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述的攝像鏡頭，其特征在于， 在將上述第一透鏡與上述第二透鏡之間的光軸上的距離設(shè)為dA、將上述第二透鏡與上述第三透鏡之間的光軸上的距離設(shè)為dB時(shí)，滿足 · 1.O < dA/dB < 3. O。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不僅小型而且還可良好地修正像差的攝像鏡頭。本發(fā)明的攝像鏡頭的結(jié)構(gòu)為，從物體側(cè)朝向像面?zhèn)纫来闻帕杏性诠廨S附近為使凸面朝向物體側(cè)的彎月形狀的正的第一透鏡L1、在光軸附近為雙凹形狀的負(fù)的第二透鏡L2、在光軸附近為使凸面朝向物體側(cè)的彎月形狀的正的第三透鏡L3。在該結(jié)構(gòu)中，在將第一透鏡L1～第三透鏡L3的各自的焦距設(shè)為f1、f2及f3，將第一透鏡L1及第二透鏡L2的合成焦距設(shè)為f12，將第二透鏡L2及第三透鏡L3的合成焦距設(shè)為f23時(shí)，攝像鏡頭滿足下述條件式。f1＜|f2|f1＜f3-1.0＜f12/f23＜-0.1。
文檔編號(hào)G02B13/18GK102955226SQ20121002630
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者久保田洋治, 久保田賢一, 平野整, 栗原一郎, 伊勢(shì)善男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社光學(xué)邏輯, 康達(dá)智株式會(huì)社