专利名称：成像透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及搭载在数码相机(DSCdigital still camera)等相机上的成像透镜。
背景技术：
近年来，采用CCD等固态成像元件(solid-state image sensor)的数码相机以及摄影机等的普及率正在上升。而且，由于搭载所述固态摄像传感器以及成像透镜的移动电话以及笔记本电脑等携带通讯器械的数量也在增加，故其使用的成像透镜的需要量激增。随着携带通讯器械的小型化，薄型化以及高效化，其搭载的成像透镜也被要求小型化，薄型化以及高效化，同时，为了便于普及低成本化也成为被要求的内容。
现有技术中采用两枚透镜以满足对此的要求。例如日本特开2001-174701号公报以及日本特开2002-296495号公报中公开了所述现有技术。
另外，随着带摄影功能的移动电话或笔记本电脑，以及PDA等携带通讯器械的急速普及，开始对较高光学性能产生要求。因此，各种各样的透镜作为成像透镜被开发出来。这类透镜公开在，例如，日本特开2002-258155号公报以及日本特开2004-177628号公报中。
发明内容
本发明的成像透镜是由至少包括第一透镜、孔径光阑(aperturestop)以及第二透镜的透镜系统而构成的成像透镜，其中，第一透镜是在物体侧透镜面上具有凸面的正弯月形透镜(positivemeniscus lens)，令第一透镜的焦距为f1、透镜系统的焦距为f、第一透镜物体侧透镜面的曲率半径为r1，则透镜系统满足以下的条件
0.5＜f1/f＜1.5 ……(1)，1.0＜f/r1＜4.0 ……(2)。
本发明的成像透镜是由从物体侧依次至少具有孔径光阑、第一透镜以及第二透镜的透镜系统而构成的成像透镜，其中，第一透镜是在物体侧透镜面上具有凸面的正弯月形透镜，第二透镜是双凹透镜，在第一透镜以及第二透镜的任何一个透镜中，至少其中一方的透镜面具有非球面形状，令透镜系统的焦距为f、第一透镜的焦距为f1、第一透镜的折射率(refractive index)为n1、第一透镜的物体侧面的曲率半径为r1，则透镜系统满足以下两个条件式0.6＜f1/f＜1.0……(3)，1.8＜(n1-1)f/r1＜2.5 ……(4)。
图1表示的是本发明实施方式1中成像透镜的截面图。
图2A到图2C表示的是图1所示的关于成像透镜的像差图。
图3表示的是本发明实施方式2中成像透镜的截面图。
图4A到图4C表示的是图3所示的关于成像透镜的像差图。
图5表示的是本发明实施方式3中成像透镜的截面图。
图6A到图6C表示的是图5所示的关于成像透镜的像差图。
图7表示的是本发明实施方式4中成像透镜的截面图。
图8A到图8C表示的是图7所示的关于成像透镜的像差图。
具体实施例方式
首先，对本发明的优选实施方式1和2进行说明。
在所述现有技术的成像透镜中存在以下问题。即，所述日本特开2001-174701号公报以及日本特开2002-296495号公报中公开的成像透镜均为2枚结构形式，构成第一透镜的透镜成为负功率(也称为负折射力、负焦距、或者仅称为负透镜)或者较弱的正功率(也称为正折射力、正焦距、或者仅称为正透镜)。因此，透镜全长相对于透镜系统的焦距的比大，在日本特开2001-174701号公报中所公开的成像透镜中，其透镜全长相对于透镜系统焦距的比大约为2.3倍，而在日本特开2002-296495号公报中所公开的成像透镜中，其透镜全长相对于透镜系统焦距的比大约为1.6倍。因此，特别是作为使用于具有薄型化需求的移动电话等中的成像透镜，存在缺乏结构小型化的问题。
本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种缩短透镜系统的全长并且具有高性能的成像透镜。
本发明涉及的成像透镜是由至少包括第一透镜、孔径光阑以及第二透镜的透镜系统所构成的成像透镜，第一透镜是在物体侧透镜面上具有凸面的正弯月形透镜。并且，令第一透镜的焦距为f1、透镜系统的焦距为f、第一透镜物体侧透镜面的曲率半径为r1，则透镜系统满足以下条件0.5＜f1/f＜1.5 ……(1)，1.0＜f/r1＜4.0 ……(2)。
涉及上述结构的成像透镜是由两枚透镜，即作为在物体侧透镜面上具有凸面的正(具有功率，折射力或者焦距)弯月形透镜的第一透镜、以及作为在图像侧透镜面上具有凸面的正弯月形透镜的第二透镜而形成透镜系统。另外，孔径光阑被设置在第一透镜的前面(物体侧)或者后面(图像侧)。
此处，本发明中的条件式(1)是对透镜系统的前组(前部透镜)(第一透镜)的功率(power)配置进行规定的条件式，表示在实现小型化的同时能够良好地进行各像差(aberration)修正的条件。
即，当第一透镜的焦距f1与透镜系统的焦距f的比超过条件式(1)的上限时，针对透镜系统的前组(前部透镜)的功率配置变弱，透镜系统的全长变长。相反，当超过条件式(1)的下限时，由于针对透镜系统的前组(前部透镜)的功率配置增强，所以，在前部透镜产生的各像差无法由后组(后部透镜)(第二透镜)来进行修正。
另外，本发明中的条件式(2)是针对透镜系统的第一透镜的物体侧透镜面的功率分配进行规定的条件式，表示在具有高度透镜性能的同时，能够使其具有良好加工性的条件。
即，当第一透镜的物体侧透镜面的曲率半径r1与透镜系统的焦距f的比例关系超过条件式(2)的上限时，第一透镜物体侧透镜面的曲率过大，第一透镜的加工变得困难。另一方面，当超过条件式(2)的下限时，使歪曲像差的修正变得困难，同时，由于在最大视角中的图像入射角变大，特别是在使用固态成像元件的成像透镜中产生阴影(shading)(临边昏暗等)，因而无法提高透镜的性能。
由此，经本发明发明人反复研究的结果表明，通过由两枚透镜构成透镜系统，并且透镜系统的各参数符合条件式(1)而能够实现小型化，通过满足条件式(1)(2)而能够良好地进行各像差的修正，并且，通过满足条件式(2)，而能够开发出加工性良好的成像透镜。通过采用所述透镜系统，在能够实现小型化的同时，能够对各像差进行良好的修正。
这样，根据涉及本发明的成像透镜，通过由两枚透镜构成透镜系统并且透镜系统的各参数满足条件式(1)而实现小型化，通过满足条件式(1)(2)而能够对各像差进行良好的修正，并且，通过满足条件式(2)而能够提高加工性能。
以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。
实施方式1图1表示的是涉及本发明的实施方式1的成像透镜的截面图。
本实施方式的成像透镜如图1所示，由从物体侧开始依次具有第一透镜101、孔径光阑103以及第二透镜102的透镜系统所构成。第一透镜101是在物体侧透镜面(第一透镜第一面)106上具有凸面的正弯月形透镜。第二透镜是102是在图像侧透镜面(第二透镜第二面)109上具有凸面的正弯月形透镜。另外，在第二透镜102的图像侧透镜面109与成像面105之间配置有CCD等固体成像元件中的面板(faceplate)或者滤光器等光学部件(面板或者滤光器)104。
在具有上述结构的本实施方式中的成像透镜的各参数值如表1所示。此处，rj是从物体侧开始依次至第j个面序号Rj的曲率半径(mm)。对于面序号Rj，当j为1时是第一透镜101的物体侧透镜面106，当j为2时是第一透镜101的图像侧透镜面(第一透镜第二面)107，当j为3时是第二透镜102的物体侧透镜面(第二透镜第一面)108，当j为4时是第二透镜101的图像侧透镜面109。dj是从物体侧开始依次至第j个的面中心间隔(mm)。Nd是d线(波长为0.58756μm的光)中各透镜的折射率，νd是d线中各透镜的阿贝数(abbe number)，f是透镜系统的焦距(mm)，Fno.是全孔径F值(Full Aperture F Value)，L表示透镜系统的全长(mm)。其中，面序号旁的*表示非球面。
另外，令距离面顶点的切面的光轴方向的距离(下陷量(sag))为x、距离光轴的高度为h、近轴曲率半径为r、圆锥常数为κ、第m次的非球面系数为Am(m＝4、6、8、10、12)，则非球面形状可以通过下式来表示x＝{(1/r)h2}/[1+{1-(1+κ)(1/r)2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12……(X)。
因此，以下显示上式(X)中κ和Am值，对非球面形状进行特定。
表1f＝2.628、Fno＝3.2、L＝3.305透镜数据
非球面系数
此外，本实施方式中，第一透镜101的焦距f1为3.542mm，透镜系统的焦距f为2.628mm。因此，0.5＜f1/f＝1.34＜1.5，满足条件式(1)。另外，第一透镜101的物体侧透镜面106的曲率半径r1为0.700mm。因此，1.0＜f/r1＝3.75＜4.0，满足条件式(2)。此外，将透镜系统的全长L通过透镜系统的焦距f而规格化后的值L/f为1.26。因此，透镜系统的全长L是焦距f的1.3倍以下，可以实现非常小型化的成像透镜。
图2A到图2C表示的是图1所示的关于成像透镜的像差图。图2A表示的是球面像差(spherical aberration)，图2B表示的是像散(ast-igmatism)，图2C表示的是歪曲像差。
在本实施方式中，与现有技术相比，不仅能够实现非常小型化的成像透镜，而且还能够对各像差进行良好的修正。
此外，在本实施方式的透镜系统中，透镜面106、107、108以及109采用的是非球面的透镜，但本发明并不局限于此，也可以对其进行适当的选择。
另外，本发明的第一透镜以及第二透镜优选使用树脂材料。通过所有透镜均使用树脂材料，而能够降低造价并便于生产制造。
实施方式2以下，对涉及本发明成像透镜的实施方式2进行说明。
图3表示的是本发明实施方式2中的成像透镜的截面图。
涉及本实施方式的成像透镜与实施方式1的不同点在于如图3所示，本实施方式的孔径光阑103的位置位于第一透镜101的前方(物体侧)、第二透镜102的图像侧透镜面109的形状不同、以及成像面105的位置位于光学部件(面板以及滤光器)104的端面上。
在具有上述结构的本实施方式中的成像透镜的各参数值如表2所示。此处，代表各数值的意义与实施方式1相同。
表2f＝2.323、Fno＝2.85、L＝2.632透镜数据
非球面系数
其中，在本实施方式中，第一透镜101的焦距f1为2.669mm，透镜系统的焦距f为2.323mm。因此，0.5＜f1/f＝0.86＜1.5，满足条件式(1)。另外，第一透镜101的物体侧透镜面106的曲率半径r1为0.782mm。因此，1.0＜f/r1＝2.97＜4.0，满足条件式(2)。此外，将透镜系统的全长L通过透镜系统的焦距f而规格化后的值L/f为1.13。因此，透镜系统的全长L是焦距f的1.3倍以下，可以实现非常小型化的成像透镜。
图4A～图4C表示的是图3所示的成像透镜的像差图。图4A表示的是球面像差，图4B表示的是像散，图4C表示的是歪曲像差。
在本实施方式中，与现有技术相比，不仅能够实现非常小型化的成像透镜，而且还能够对各像差进行良好的修正。
此外，在本实施方式的透镜系统中，透镜面106、107、108以及109采用的是非球面的透镜，但本发明并不局限于此，可以对其进行适当的选择。
以下，对本发明的实施方式3和实施方式4进行说明。
最近，特别是伴随所述携带通讯器械的小型化，对成像透镜而言，在具有较高光学性能的同时更加小型化以及低造价的要求也越来越强烈。因此，人们期望在降低透镜枚数、实现小型化以及结构简洁化的同时还具有超过现有技术的高度光学性能的成像透镜的出现。另外，玻璃成本高于塑料成本两倍以上，而且在加工玻璃透镜时，其口径越小越困难。
本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种不增加透镜枚数、能够实现小型化且能够对像差进行良好修正的成像透镜。
涉及本发明的成像透镜是由从物体侧开始依次具有孔径光阑、第一透镜以及第二透镜的透镜系统所构成的成像透镜。所述第一透镜是在物体侧凸出并具有正折射力的弯月形透镜。所述第二透镜是双凹透镜。在所述第一透镜以及第二透镜中的任何一个透镜中，至少其中一方的透镜面具有非球面形状，所述透镜系统满足以下条件0.6＜f1/f＜1.0……(3)，1.8＜(n1-1)f/r1＜2.5 ……(4)。
其中，f是透镜系统的焦距，f1是第一透镜的焦距，n1是第一透镜的折射率，r1是第一透镜的物体侧的面的曲率半径。
此处，本发明中的条件式(3)是针对第一透镜的焦距进行规定的条件式，表示在获得小型化的同时，具有良好的像差性能的条件。
即，当第一透镜的焦距与透镜系统的焦距的比为条件式(3)的下限值以下时，难以对歪曲像差等像差进行修正。另一方便，当为条件式(3)的上限值以上时，设备整体趋于大型化，无法实现小型化透镜。
另外，本发明中的条件式(4)是针对第一透镜的折射力进行规定的条件式，表示在获得小型化的同时，具有良好的像差性能的条件。
即，涉及第一透镜的物体侧面的曲率半径r1、第一透镜的折射率n1以及透镜系统的焦距f的规定值(n1-1)f/r1为条件式(4)的下限值以下时，第一透镜的轴上芯厚在中心厚度增大，无法实现小型化的透镜。另一方面，当为条件式(4)的上限值以上时，难以使轴外光束充分地通过第一透镜，并且使球面像差的修正也变得困难。
根据本发明的成像透镜，通过使所谓两组两枚的结构非常简单的透镜系统满足条件式(3)以及条件式(4)而能够获得全长非常短，大约为焦距的1.2倍以下并且具有良好像差性能的成像透镜。
另外，本发明的第一透镜以及第二透镜优选均使用树脂材料。通过所有透镜均使用树脂材料而能够降低造价并便于生产制造。
以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。
(实施方式3)图5表示的是涉及本发明的实施方式3的成像透镜的截面图。
如图5所示，本实施方式的成像透镜由从物体侧开始依次具有孔径光阑503、第一透镜501、以及第二透镜502的透镜系统所构成。第一透镜501是在物体侧透镜面(第一透镜第一面)506凸出并具有正折射力的弯月形透镜。第二透镜502是双凹透镜。在本实施方式中，第一透镜501以及第二透镜502均使用树脂材料，任何一个透镜面506、507、508、509均具有非球面形状。
具有所述结构的本实施方式的成像透镜的各参数值如表3所示。
此处，rj是涉及从物体侧开始依次至第j个面序号Rj的曲率半径(mm)。面序号R1是第一透镜501的物体侧透镜面506、R2是第一透镜501的图像侧透镜面(第一透镜第二面)507、R3是第二透镜502的物体侧透镜面(第二透镜第一面)508、R4是第二透镜501的图像侧透镜面(第二透镜第二面)509。dj是从物体侧开始依次至第j个的面的中心间隔(mm)。Nd是涉及d线的透镜的折射率，νd是d线的各透镜的阿贝数，f是透镜系统的焦距(mm)，Fno.是全孔径F值。
另外，令距离面顶点的切面的光轴方向的距离(下陷量(sag))为x、距离光轴的高度为h、近轴曲率半径为r、圆锥常数为κ、第m次的非球面系数为Am(m＝4、6、8、10、12)，则非球面形状可以用下式表示x＝{(1/r)h2}/[1+{1-(1+κ)(1/r)2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12……(X)。
因此，以下显示上式(X)中κ和Am值，对非球面形状进行特定。
表3f＝4.64，Fno＝4.02透镜数据
非球面系数
此外，本实施方式中，第一透镜501的焦距f1为4.21mm，透镜系统的焦距f为4.64mm。因此，0.6＜f1/f＝0.91＜1.0，满足条件式(3)。另外，第一透镜501的折射率n1为1.5247，第一透镜501的物体侧面506的曲率半径r1为1.332mm。因此，1.8＜(n1-1)f/r1＝1.83＜2.5，满足条件式(4)。
图6A～图6C表示的是图5所示的关于成像透镜的像差图。图6A表示的是球面像差，图6B表示的是像散，图6C表示的是歪曲像差。
如图6所示，由于通过使两组两枚的结构非常简单的透镜系统满足条件式(21)以及条件式(22)，而能够获得大约为焦距的1.2倍以下且非常短的并且具有良好像差性能的成像透镜。另外，由于所有的透镜均使用树脂材料，所以能够降低造价并便于生产制造。
(第四实施方式)图7表示的是涉及本发明实施方式4的成像透镜的截面图。
本实施方式4采用与实施方式3相同的透镜系统而构成。本实施方式中的成像透镜的各参数值(包括非球面系数)如(表4)所示。
其中，本实施方式中，第一透镜501的焦距f1为3.316，透镜系统的焦距f为4.11mm。因此，0.6＜f1/f＝0.81＜1.0，满足条件式(3)。另外，第一透镜501的折射率n1为1.5247，第一透镜501的物体侧透镜面506的曲率半径r1为1.154mm。因此，1.8＜(n1-1)f/r1＝1.87＜2.5，满足条件式(4)。
图8A～图8C表示的是图7所示的关于成像透镜的像差图。图8A表示的是球面像差，图8B表示的是像散，图8C表示的是歪曲像差。
表4f＝4.11，Fno＝4.03透镜数据
非球面系数
在本实施方式种，如图7，图8所示，由于通过使两组两枚结构非常简单的透镜系统满足条件式(3)以及条件式(4)，而能够获得大约为焦距的1.2倍以下且非常短并且具有良好像差性能的成像透镜。另外，由于所有的透镜均使用树脂材料，所以能够降低造价并便于生产制造。
此外，在以上实施方式中，对第一透镜501以及第二透镜502中的任一面均由非球面形状构成的例子进行说明。但是并不局限于此，也可以采用以下构成方式，即第一透镜501的透镜面506以及507中至少任意一方为非球面形状，并且第二透镜502的透镜面508以及509的至少任意一方为非球面形状。
产业上可利用性本发明的成像透镜，其透镜系统由两枚透镜构成，能够实现小型化以及能够良好对各像差进行修正，而且具有良好的加工性。因此，适于作为搭载在数码相机以及小型摄影机等装置中的成像透镜而进行使用。
权利要求
1.一种成像透镜，其特征在于其是由至少包括第一透镜、孔径光阑以及第二透镜的透镜系统构成的成像透镜，其中，所述第一透镜是在物体侧透镜面上具有凸面的正弯月形透镜，令所述第一透镜的焦距为f1、所述透镜系统的焦距为f、所述第一透镜物体侧透镜面的曲率半径为r1，则所述透镜系统满足以下两个条件0.5＜f1/f＜1.5……(1)，1.0＜f/r1＜4.0……(2)。
2.如权利要求1所述的成像透镜，其特征在于所述透镜系统从物体侧依次配置有所述第一透镜、所述孔径光阑、以及所述第二透镜，其中，所述第二透镜具有正折射率。
3.如权利要求1所述的成像透镜，其特征在于所述透镜系统从物体侧依次配置有所述孔径光阑、所述第一透镜、以及所述第二透镜，其中，所述第二透镜为负弯月形透镜。
4.一种成像透镜，其特征在于，其是从物体侧依次至少具有孔径光阑、第一透镜以及第二透镜的透镜系统而构成的成像透镜，其中，所述第一透镜是在物体侧透镜面上具有凸面的正弯月形透镜，所述第二透镜是双凹透镜，在所述第一透镜以及所述第二透镜的任何一个透镜中，至少其中一方的透镜面具有非球面形状，令透镜系统的焦距为f、第一透镜的焦距为f1、第一透镜的折射率为n1、第一透镜的物体侧面的曲率半径为r1，则所述透镜系统满足以下两个条件式0.6＜f1/f＜1.0 ……(3)，1.8＜(n1-1)f/r1＜2.5……(4)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的成像透镜，其特征在于所述第一透镜以及第二透镜均使用树脂材料。
全文摘要
本发明提供一种不增加透镜数量便能够缩短透镜系统的全长并小型化且能够对像差进行良好修正的高效成像透镜。本发明的成像透镜是由至少包括第一透镜、孔径光阑以及第二透镜的透镜系统而构成的成像透镜，第一透镜在物体侧透镜面上具有凸面，令所述第一透镜的焦距为f1、所述透镜系统的焦距为f、所述第一透镜物体侧透镜面的曲率半径为r1，则所述透镜系统满足以下条件0.5＜f1/f＜1.5…(1)、1.0＜f/r1＜4.0…(2)，另外，第二透镜是双凹透镜，在第一透镜(1)以及第二透镜(2)的任何一个透镜中，至少其中一方的透镜面具有非球面形状，令第一透镜(1)的折射率为n1时，则透镜系统满足以下条件0.6＜f1/f＜1.0…(3)、1.8＜(n1－1)f/r1＜2.5…(4)。
文档编号G02B13/18GK101031836SQ20058003290
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者川田真由美, 山下优年, 伊奈裕彦 申请人:松下电器产业株式会社