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【专利摘要】提供一种低价格且实现了全视场角下约180°的摄影视场角和良好的光学性能的小型的摄像镜头。固体摄像元件用的摄像镜头从物体侧朝向像侧依次由以下部分构成：第1透镜，凸面朝向物体侧，具有负的光焦度，像侧的面为非球面；第2透镜，凹面朝向像侧，具有负的光焦度，双面为非球面；第3透镜，具有正的光焦度；孔径光阑；和第4透镜，具有正的光焦度，上述第1透镜和上述第2透镜由塑料材料构成，满足以下的条件式：-65.0<f1/f<-17.0、0.04<f2/f1<0.14，其中，f为整个摄像镜头系统的焦距、f1为第1透镜的焦距、f2为第2透镜的焦距。
【专利说明】摄像镜头
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种在小型的摄像装置中使用的C⑶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，尤其是涉及在车载摄像头或游戏机、安保摄像 头、PC等信息终端设备等、以及附加有摄像头功能的家电产品等所搭载的摄像装置中内置 的摄像镜头。
[0002] 在本实用新型中，有关透镜的面形状的凸面、凹面是指近轴（光轴附近）处的形 状。此外，偏角是指通过透镜的光线的入射角与出射角所成的角度。
【背景技术】
[0003] 近年来，在以机动车为代表的车辆或家电产品中以提高安全性、便利性为目的而 搭载摄像头功能的情况较为普遍。例如，在搭载有对后方进行摄影的摄像头的车辆中，驾驶 员能够通过监控器确认车辆后方的状况，因此能够安全地倒车。进而，也出现了搭载有对 前后左右4方向进行摄影的摄像头的车辆，能够通过监控器确认犹如从车辆上部观察的状 况，能够实现极高的观察性和安全性。此外，在家电产品中，以空调为例，通过所搭载的摄像 头掌握室内的状况、人数并调节风向、风量等，从而进行节电运转等，实现了较高的便利性。 可以预测融合了如上所述的摄像头功能的商品的需求在今后会日益增高，随之而来的产品 开发也会急速发展。
[0004] 对于搭载于如上所述的产品的摄像镜头有如下要求：能够确保用于满足产品的功 能的宽视场角，小型，在整个画面具有良好的成像性能。此外，在低价格的产品开发日益进 展的过程中，对于摄像镜头也强烈要求与低价格对应。
[0005] 作为现有技术中与宽视场角对应的摄像镜头，例如已知有以下的专利文献1、专利 文献2。
[0006] 在专利文献1中公开了如下的鱼眼镜头系统：从物体侧依次由具有负的光焦度的 第1组、具有正的光焦度的第2组以及具有正的光焦度的第3组构成，第1组从物体侧依次 由凸面朝向物体侧的负的弯月形形状的第1透镜、凸面朝向物体侧的负的弯月形形状的第 2透镜以及强折射面朝向像面侧的双凹的第3透镜构成，第2组由强折射面朝向物体侧的正 的第4透镜、光阑、由正的第5透镜、双凹形状的第6透镜及正的第7透镜构成的接合透镜 构成，第3组由强折射面朝向物体侧的第8透镜构成。
[0007] 在专利文献2中公开了如下的广角镜头：从物体侧依次由凹面朝向像侧的负弯月 形形状的第1透镜、凹面朝向像侧的负弯月形形状的第2透镜、具有正的光焦度的第3透 镜、孔径光阑、以及具有正的光焦度的第4透镜构成，并且上述第2透镜为单面非球面形状， 上述第4透镜为双面非球面形状。
[0008] 在先技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献I:JP特开2009-128654号公报
[0011] 专利文献2 :JP特开2010-276752号公报 实用新型内容
[0012] 上述专利文献1所记载的摄像镜头为F2. 8而比较明亮，且通过使用8枚透镜而实 现了全视场角为210°以上的具有高光学性能的鱼眼镜头系统。但是，由于透镜枚数多、多 使用玻璃透镜、以及使用了接合透镜，因此导致了制造成本的增加。此外，光学全长为20_ 以上，难以小型化。
[0013] 上述专利文献2所记载的摄像镜头由4枚这样较少的透镜枚数构成，实现了F2. 6 而比较明亮、全视场角为190°以上的、具有良好的光学性能的小型的广角镜头。通过第1 透镜和第3透镜使用玻璃材料、第2透镜和第4透镜使用塑料材料的构成，成为实现了比较 低价格化的镜头系统。但是，最靠物体侧配置的负弯月形形状的第1透镜的透镜直径较大， 且是玻璃材料中加工的难度高的形状，因此难以抑制制造成本。此外，在该摄像镜头中，第1 透镜使用塑料材料时，会产生第3透镜和第4透镜无法完全校正的场曲、像散，因此难以获 得良好的光学性能。
[0014] 本实用新型鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种低价格且实现了全视场角 下约180°的摄影视场角和良好的光学性能的小型的摄像镜头。
[0015] 本实用新型的摄像镜头从物体侧朝向像侧依次由以下部分构成：第1透镜，凸面 朝向物体侧，具有负的光焦度，像侧的面为非球面；第2透镜，凹面朝向像侧，具有负的光焦 度，双面为非球面；第3透镜，具有正的光焦度；孔径光阑；和第4透镜，具有正的光焦度，上 述第1透镜和上述第2透镜由塑料材料构成，满足以下的条件式（1)、（2)。
[0016] (1)-65. 0<fl/f<-17. 0
[0017] (2)0. 04<f2/fl<0. 14
[0018] 其中，f为整个摄像镜头系统的焦距、Π为第1透镜的焦距、f2为第2透镜的焦 距。
[0019] 本实用新型的摄像镜头从物体侧依次为负、负、正、正的光焦度的排列，由第1透 镜和第2透镜所构成的前方的凹透镜组、以及第3透镜和第4透镜所构成的后方的凸透镜 组构成，成为所谓的焦点后移（retro-focus)型。由此，成为对于确保摄影视场角的广角 化、周边光量及后焦距、以及确保向摄像元件射入的光线的远心性都有利的构成。
[0020] 为了如本实用新型所示为4枚这样较少的透镜构成、且对第1透镜和第2透镜采 用塑料材料的同时实现广角化和良好的光学性能，抑制在第1透镜及第2透镜的凹透镜组 产生的轴外光线的像差量特别重要。即，由位于像侧的第3透镜和第4透镜构成的凸透镜组 除了主要担负像散及场曲这样的轴外光线的像差校正之外，还担负球面像差、彗差的校正， 从而如何构成为使该凸透镜组的像差校正的负担变小的凹透镜组变得重要。因此，在本实 用新型中通过在第1透镜的像侧的面和第2透镜的物体侧及像侧的面形成适当的非球面来 实现取得平衡的像差校正，提高光学性能。
[0021] 在上述构成中，第1透镜为凸面朝向物体侧且具有负的光焦度的透镜，能够捕捉 宽范围的光线而实现摄影视场角的广角化。此外，像侧的面的非球面形状极力缩小第1透 镜中的偏角、抑制轴外像差的产生并控制成向第2透镜的入射角不会变大。
[0022] 第2透镜是像侧的面为凹形状且具有负的光焦度的透镜，通过在双面形成非球 面，极力缩小通过第2透镜的光线的偏角，抑制轴外像差的产生，并引导到第3透镜，从而易 于摄影视场角的广角化。
[0023] 具有正的光焦度的第3透镜及第4透镜用于实现摄像镜头的小型化并且担负光学 系统中的各像差的校正的作用，良好地校正球面像差、彗差、像散及场曲。此外，第3透镜还 担负校正在第1透镜及第2透镜产生的色像差的作用，第4透镜还担负控制向摄像元件射 入的主光线入射角度的作用。
[0024] 孔径光阑通过配置在第3透镜和第4透镜之间，而易于校正伴随摄影视场角的广 角化而增大的像差。
[0025] 条件式（1)将第1透镜的焦距相对于整个系统的焦距的比例规定在适当的范围， 是用于在抑制轴外光线的像差的产生量的同时实现广角化的条件。超过条件式（1)的上限 值时，第1透镜的负的光焦度变强，因此第1透镜中的偏角变大，虽然有利于广角化，但会产 生后方的凸透镜组无法完全校正的轴外像差。另一方面，低于条件式（1)的下限值时，第1 透镜的负的光焦度变弱，这虽然有利于抑制轴外像差的产生，但第1透镜中的偏角变得过 小，难以广角化。
[0026] 条件式（2)是用于在确保第2透镜的成型性的同时抑制由凹透镜组产生的轴外像 差而获得良好的光学性能的条件。超过条件式（2)的上限值时，凹透镜组中第2透镜的负的 光焦度相对变弱，因此变成通过增强第1透镜的负的光焦度来实现广角化，但此时第1透镜 的偏厚比（透镜周边部的厚度相对于透镜中心部的厚度的比）容易变小，虽然成型性提高， 但第1透镜中的轴外像差会增大。另一方面，低于条件式（2)的下限值时，凹透镜组中第2 透镜的负的光焦度相对变强，因此第2透镜的偏厚比容易变大，存在成型性恶化的倾向。进 而，第2透镜中的轴外像差会增大，因此此时也难以获得良好的光学性能。
[0027] 此外，在本实用新型的摄像镜头中优选，第3透镜是至少1面为非球面且凹面朝向 像侧的弯月形形状，第4透镜是至少1面为非球面且凸面朝向物体侧和像侧的双凸形状。
[0028] 第3透镜通过成为在至少1面形成非球面、像侧的面为凹形状的弯月形透镜，能够 更好地校正彗差、像散、场曲及色像差。进而，起到了使通过的光线具有远心性并引导到第4 透镜的作用。第4透镜为凸面朝向物体侧和像侧的双凸形状，将较强的正光焦度分配到物 体侧的面和像侧的面，从而能够抑制制造误差灵敏度的上升并实现摄像镜头的小型化。进 而，通过在至少1面形成非球面，能够更好地校正球面像差、像散及场曲，并且将向摄像元 件射入的主光线入射角度控制在适当的范围内。
[0029] 此外，在本实用新型的摄像镜头中优选，第3透镜及第4透镜由塑料材料构成。 [0030] 通过使第3透镜及第4透镜由塑料材料构成，能够实现更低价格化，并且易于在各 透镜面进行最适合的非球面的形成，因此能够进行更加良好的像差校正。
[0031] 此外，在本实用新型的摄像镜头中优选，满足以下的条件式（3)。
[0032] (3)4. 8<f3/f<10. 0
[0033] 其中，f为整个摄像镜头系统的焦距、f3为第3透镜的焦距。
[0034] 条件式（3)将第3透镜的焦距相对于整个系统的焦距的比例规定在适当的范围， 是用于在实现摄像镜头的小型化的同时良好地校正轴外像差、彗差及色像差的条件。进而， 条件式（3)还是用于使从第3透镜射出的光线具有远心性的条件。超过条件式（3)的上限 值时，第3透镜的正的光焦度变得过弱，虽然可以抑制第3透镜的球面像差的产生量，但难 以良好地校正在第1透镜及第2透镜产生的轴外像差、彗差及色像差。此外，难以实现摄像 镜头的小型化，并且由于射出光线的远心性不足而难以通过第4透镜适当地控制向摄像元 件射入的主光线入射角。另一方面，低于条件式（3)的下限值时，第3透镜的正的光焦度变 得过强，虽然有利于摄像镜头的小型化，但此时也难以良好地校正各像差。进而，会导致第 3透镜的球面像差、彗差的增大，难以获得良好的光学性能。
[0035] 此外，在本实用新型的摄像镜头中优选，满足以下的条件式（4)。
[0036] (4)I. 6<f4/f<3. 0
[0037] 其中，f为整个摄像镜头系统的焦距、f4为第4透镜的焦距。
[0038] 条件式（4)将第4透镜的焦距相对于整个系统的焦距的比例规定在适当的范围， 是用于实现摄像镜头的小型化、将向摄像元件射入的主光线入射角度控制在适当的范围内 并且获得良好的光学性能的条件。超过条件式（4)的上限值时，第4透镜的正的光焦度变得 过弱，难以实现摄像镜头的小型化，并且难以将向摄像元件射入的主光线入射角度控制在 适当的范围内。进而，也难以校正由凹透镜组产生的轴外像差以及由第3透镜产生的球面 像差。另一方面，低于条件式（4)的下限值时，第4透镜的正的光焦度变得过强，虽然有利 于摄像镜头的小型化，但难以将向摄像元件射入的主光线入射角度控制在适当的范围。此 夕卜，此时也难以校正由凹透镜组产生的轴外像差以及由第3透镜产生的球面像差。
[0039] 此外，在本实用新型的摄像镜头中优选，满足以下的条件式（5)。
[0040] (5) 14. 4<TTL/f<24. 4
[0041] 其中，f为整个摄像镜头系统的焦距、TTL为第1透镜的物体侧的面至像面为止的 光轴上的距离（滤光片为空气换算长度）。
[0042] 条件式（5)是用于在实现摄像镜头的小型化的同时确保适当的后焦距的条件。超 过条件式（5)的上限值时，虽然有利于确保后焦距，但光学全长变得过长，难以实现摄像镜 头的小型化。另一方面，低于条件式（5)的下限值时，虽然有利于摄像镜头的小型化，但光 学全长变得过短，难以确保用于配置滤光片等插入物的空间。
[0043] 通过本实用新型，能够获得一种低价格且实现了全视场角下约180°的摄影视场 角和良好的光学性能的小型的摄像镜头。
【专利附图】
【附图说明】
[0044] 图1是表示实施例1的摄像镜头的概略构成的图。
[0045] 图2是表示实施例1的摄像镜头的球面像差的图。
[0046] 图3是表示实施例1的摄像镜头的像散的图。
[0047] 图4是表不实施例1的摄像镜头的畸变的图。
[0048] 图5是表示实施例2的摄像镜头的概略构成的图。
[0049] 图6是表示实施例2的摄像镜头的球面像差的图。
[0050] 图7是表示实施例2的摄像镜头的像散的图。
[0051] 图8是表示实施例2的摄像镜头的畸变的图。
[0052] 图9是表示实施例3的摄像镜头的概略构成的图。
[0053] 图10是表示实施例3的摄像镜头的球面像差的图。
[0054] 图11是表示实施例3的摄像镜头的像散的图。
[0055] 图12是表示实施例3的摄像镜头的畸变的图。
[0056] 图13是表示实施例4的摄像镜头的概略构成的图。
[0057]图14是表示实施例4的摄像镜头的球面像差的图。
[0058]图15是表示实施例4的摄像镜头的像散的图。
[0059]图16是表示实施例4的摄像镜头的畸变的图。
[0060] 图17是表示实施例5的摄像镜头的概略构成的图。
[0061] 图18是表示实施例5的摄像镜头的球面像差的图。
[0062] 图19是表示实施例5的摄像镜头的像散的图。
[0063] 图20是表示实施例5的摄像镜头的畸变的图。
[0064] 符号说明
[0065]ST孔径光阑
[0066] Ll第1透镜
[0067] L2第2透镜
[0068] L3第3透镜
[0069] L4第4透镜
【具体实施方式】
[0070] 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。
[0071] 图1、图5、图9、图13及图17分别表示本实施方式的实施例1?5的摄像镜头的 概略构成图。基本的透镜构成均相同，因此在此主要参照实施例1的概略构成图对本实施 方式的摄像镜头构成进行说明。
[0072] 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负的光焦度的 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、孔径光阑ST、 以及具有正的光焦度的第4透镜L4构成。
[0073] 另外，在本实施方式中，在第4透镜L4和像面頂之间没有配置滤光片类，但也可 以根据需要配置红外线截止滤光片、保护玻璃等滤光片类。
[0074] 在上述4枚构成的摄像镜头中，第1透镜Ll为凸面朝向物体侧且具有负的光焦度 的弯月形透镜。在物体侧的面形成曲率极小的凸形状而能够取入从较宽范围入射的光线， 从而实现了广角化。此外，在第1透镜Ll的像侧的面形成非球面，极力缩小第1透镜Ll的 光线的偏角，抑制了轴外像差的产生。另外，非球面也可以形成在双面，此时易于进行偏角 的调整，能够更加有效地抑制轴外像差的产生。实施例2是在第1透镜Ll的双面形成有非 球面的例子。
[0075] 第2透镜L2为凹面朝向像侧且具有负的光焦度的弯月形透镜，对通过了第1透镜 Ll后的宽范围的光线，通过在双面形成的非球面而极力保证偏角较小的同时抑制轴外像差 的产生，并引导到第3透镜L3。另外，第2透镜L2不限于上述形状，例如，也可以如实施例 5那样为双凹形状。使第2透镜L2为双凹形状时，可以将负的光焦度分配到物体侧的面和 像侧的面而缩小像侧的曲率，透镜的成型性提高。
[0076] 第3透镜L3为凹面朝向像侧且具有正的光焦度的弯月形透镜，在实现摄像镜头的 小型化的同时，使通过的光线具有远心性并引导到第4透镜L4。此外，通过在双面形成的非 球面，可以良好地校正在第1透镜Ll和第2透镜L2产生的轴外像差、彗差及色像差。
[0077] 第4透镜L4为具有正的光焦度的双凸形状的透镜，通过使物体侧及像侧的面的凸 面产生较强的正光焦度，而在抑制制造误差灵敏度的上升的同时实现摄像镜头的小型化。 此外，通过在双面形成的非球面，能够良好地校正在第1透镜Ll和第2透镜L2产生的轴外 像差、以及在第3透镜L3产生的球面像差，并且将向摄像元件射入的主光线入射角度控制 在适当的范围内。
[0078] 此外，在图1中孔径光阑ST的位置配置在第3透镜L3和第4透镜L4之间，易于 进行摄影视场角的广角化中的像差校正。
[0079] 本实施方式所涉及的摄像镜头中，所有的透镜都采用塑料材料，而通过采用上述 的构成，由第1透镜Ll和第2透镜L2构成的凹透镜组的轴外像差的产生量得到抑制，减轻 了由第3透镜L3和第4透镜L4构成的凸透镜组所担负的像差校正的负担，从而实现了良 好的光学性能。
[0080] 另外，所采用的透镜材料不限于塑料材料，在要实现更高性能化时或要在温度变 化剧烈的环境中使用时，具有最强的光焦度的透镜也可以采用玻璃材料。此外，各个透镜面 可以根据所要求的性能而采用容易制造的球面。
[0081] 本实施方式的摄像镜头通过满足以下的条件式（1)?（5)能够获得良好的效果。
[0082] (1)-65. 0<fl/f<-17.0
[0083] (2)0. 04<f2/fl<0. 14
[0084] (3)4. 8<f3/f<10.0
[0085] (4)I. 6<f4/f<3.0
[0086] (5) 14. 4<TTL/f<24. 4
[0087]其中，
[0088] f:整个摄像镜头系统的焦距
[0089] Π :第1透镜Ll的焦距
[0090] f2 :第2透镜L2的焦距
[0091] f3 :第3透镜L3的焦距
[0092] f4 :第4透镜L4的焦距
[0093] TTL:第1透镜Ll的物体侧的面至像面頂为止的光轴X上的距离（滤光片为空气 换算长度）
[0094] 此外，本实施方式的摄像镜头通过满足以下的条件式（Ia)?（5a)能够获得更好 的效果。
[0095] (la) -56. 0<fl/f<-19.0
[0096] (2a) 0. 05<f2/fl<0. 13
[0097] (3a) 5. 4<f3/f<8. 5
[0098] (4a)I. 8<f4/f<2. 7
[0099] (5a) 16. 0<TTL/f<22. 5
[0100] 其中，各条件式的符号与之前的段落中的说明相同。
[0101] 进而，本实施方式的摄像镜头通过满足以下的条件式（Ib)?（5b)能够获得特别 好的效果。
[0102] (Ib)-50. 76 ^fl/f^ -21. 63
[0103] (2b)0. 06^f2/fl^0.12
[0104] (3b) 6. 09 ^f3/f^ 7. 64
[0105] (4b) 2. 03 ^f4/f^ 2. 41
[0106] (5b) 18. 01 ^TTL/f^ 20. 34
[0107] 其中，各条件式的符号与之前的段落中的说明相同。
[0108] 在本实施方式中，透镜面的非球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。
[0109][数学式1]
【权利要求】
1. 一种摄像镜头，其特征在于， 从物体侧朝向像侧依次由以下部分构成：第1透镜，凸面朝向物体侧，具有负的光焦 度，像侧的面为非球面；第2透镜，凹面朝向像侧，具有负的光焦度，双面为非球面；第3透 镜，具有正的光焦度；孔径光阑；和第4透镜，具有正的光焦度， 上述第1透镜和上述第2透镜由塑料材料构成， 满足以下的条件式： -65. 0<fl/f<-17. 0 0. 04<f2/f1<0. 14 其中， f:整个摄像镜头系统的焦距n:第1透镜的焦距 f2 :第2透镜的焦距。
2. 根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，上述第3透镜是至少1面为非球面且 凹面朝向像侧的弯月形形状，上述第4透镜是至少1面为非球面且凸面朝向物体侧和像侧 的双凸形状。
3. 根据权利要求1或2所述的摄像镜头，其特征在于，上述第3透镜和上述第4透镜由 塑料材料构成。
4. 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： 4. 8<f3/f<10. 0 其中， f:整个摄像镜头系统的焦距f3 :第3透镜的焦距。
5. 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： 1. 6<f4/f<3. 0 其中， f:整个摄像镜头系统的焦距f4 :第4透镜的焦距。
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： 14. 4<TTL/f<24. 4 其中， TTL:第1透镜的物体侧的面至像面为止的光轴上的距离f:整个摄像镜头系统的焦距。
【文档编号】G02B13/06GK204178040SQ201420681795
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】米泽友浩 申请人:康达智株式会社