专利名称：成像透镜和成像设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种成像透镜和成像设备。更具体地，本公开涉及成像透镜以及包括该成像透镜的成像设备的技术领域，所述成像透镜适合于诸如包括成像装置的数码相机或装配有相机的移动电话等的小尺寸设备。
背景技术：
包括诸如CXD (电荷耦合器件)或CMOS (互补金属氧化物半导体)的成像装置(固态成像装置)的具有附着相机的移动电话、数码相机等已经被用作成像设备。在这种成像设备中，具有小型化的需求。进一步，在安置在该成像设备中的成像透镜中，也需要小尺寸以及短的总光学长度。进一步，近年来，在诸如具有附着相机的移动电话的小尺寸成像设备中，随着已经促进了小型化并且已经开发了高像素密度成像装置，装配了等效于数码相机的高像素密度成像装置的成像设备模型已经广泛发展。因此，在要装配的成像透镜中，需要对应于高像素密度成像装置的高像素密度透镜性能。进一步，为了防止由于在黑暗区域拍摄的噪声造成的图像质量降级，需要具有明亮的F数(F-number)的透镜。在这些情况中，在现有技术中，已经提出了以下的成像透镜(例如， JP-A-2004-4566、JP-A-2002-365530、JP-A-2002-365531、JP-A-2006-293324、 JP-A-2007-219079 以及 JP-A-2009-69163)。
发明内容
JP-A-2004-4566公开的成像透镜具有三透镜结构，并且具有短的光学长度的优点。但是，使用这种三透镜结构，由于如上所述的高像素密度成像装置难以满足对高分辨率透镜和小色差的需求，并且难以确保对应于具有高像素密度的成像装置的优秀光学性能。JP-A-2002-365530和JP-A-2002-365531公开的成像透镜具有四透镜结构并且能够可靠地校正各种像差，但是其具有长的总光学长度并且因此不满足小型化的需求。此外，由于第一透镜的正折光力和第二透镜的负折光力较强，偏心敏感度(eccentric sensitivity)较高并且组装效率降低，这可能导致光学性能的降级。JP-A-20064933M公开的成像透镜具有四透镜结构并且具有高的像差校正能力， 但是其具有长的光学长度并且因此不满足小型化的需求。此外，由于第三透镜在两侧都具有凸形，因此难以校正像差。此外，当外围光束完全被反射时可能出现残影，这可能导致光学性能的降级，从而降低图像质量。JP-A-2007-219079公开的成像透镜具有四透镜结构并且能够可靠地校正各种像差，特别是校正场弯曲，但是其具有长的光学长度并且因此不满足小型化的需求。此外，由于第二透镜形成为凹的新月形(其中凸的部分朝向物侧)，可能出现残影，这可能导致光学性能的降级，从而降低图像质量。此外，由于第二透镜的折光力弱，因此不能充分地校正色差，这可能引起光学性能的降级。此外，由于第三透镜的正折光力和第四透镜的负折光力较强，第一透镜和第二透镜之间的偏心敏感度高并且组装效率降低，这可能导致光学性能的降级。JP-A-2009-69163公开的成像透镜具有四透镜结构并且能够可靠地校正各种像差，但是其具有长的光学长度并且因此不满足小型化的需求。此外，由于第二透镜的折光力弱，因此不能充分地校正色差，这可能导致光学性能的降级。此外，由于第三透镜的正折光力和第四透镜的负折光力较强，第一透镜和第二透镜之间的偏心敏感度高并且组装效率降低，这可能导致光学性能的降级。相应地，需要提供一种成像透镜和成像设备，其能够确保对应于高像素密度成像装置的优秀光学性能并且实现小型化。本公开的实施例涉及一种成像透镜，其包括孔径光阑；具有正折光力的第一透镜；具有负折光力的第二透镜，其两侧都形成凹形；具有正折光力的第三透镜，其形成新月形，其中凹表面朝向物侧；以及，具有负折光力的第四透镜，其中凸表面朝向所述物侧，以上组件顺序地从所述物侧到像侧进行放置。这里，所述成像透镜满足下列条件表达式(1)、 (2)、(3)和(4)(1)0. 40 < fl/|f2| < 0. 80(2)0. 10 < f/f3 < 0. 80(3)0. 20 < f/|f4| < 1. 00(4)vdl-vd2 > 25其中，fl是所述第一透镜的焦距、f2是所述第二透镜的焦距、f3是所述第三透镜的焦距、f4是所述第四透镜的焦距、f是整个透镜系统的焦距、vdl是所述第一透镜的阿贝数、vd2是所述第二透镜的阿贝数。使用该配置，在成像透镜中，在具有正折光力的第一透镜、具有负折光力的第二透镜、具有正折光力的第三透镜以及具有负折光力的第四透镜之间适当地分布焦距。在上述的成像透镜中，优选地是，所述成像透镜满足下列条件表达式(5)(5) 1. 50 < R6/R7 < 4. 00其中，R6是所述第三透镜的所述物侧上的表面的近轴曲率半径，R7是所述第三透镜的所述像侧上的表面的近轴曲率半径。随着成像透镜满足条件表达式(5)，第三透镜的物侧的近轴曲率半径的尺寸变成最佳，并且阻止第三透镜的物侧的表面的近轴曲率半径与第三透镜的像侧的表面的近轴曲率半径之间的差值变大。在上述成像透镜中，优选地是所述孔径光阑放置在光轴方向中所述第一透镜的所述物侧表面的顶部和所述第一透镜的有效直径之间。随着所述孔径光阑布置在光轴方向中所述第一透镜的所述物侧表面的顶部和所述第一透镜的有效直径之间，增加了进入第一透镜的外围光的量。在上述的成像透镜中，优选地是，所述成像透镜满足下列条件表达式(6)(6) 5. 00 < I f4 | /D8 < 30. 00其中，D8是所述第四透镜的中心厚度。随着所述成像透镜满足下列条件表达式(6)，第四透镜的中心厚度变成最佳。
在上述成像透镜中，优选地是，所述成像透镜满足下列条件表达式(7)(7) 1. 00 < R4/f2 < 30. 00其中，R4是所述第二透镜的所述物侧上的表面的近轴曲率半径。随着所述成像透镜满足下列条件表达式(7)，第二透镜的物侧上表面的近轴曲率半径的尺寸变成最佳的。本公开的另一实施例指向一种成像设备，其包括成像透镜；以及成像装置，其将由所述成像透镜形成的光学像转换成电信号，其中，所述成像透镜包括孔径光阑；具有正折光力的第一透镜；具有负折光力的第二透镜，其两侧都形成凹形；具有正折光力的第三透镜，其形成新月形，其中凹表面朝向物侧；以及具有负折光力的第四透镜，其中凸表面朝向所述物侧，以上组件顺序地从所述物侧到像侧进行放置，以及所述成像透镜满足下列条件表达式⑴、⑵、⑶和⑷(1) 0. 40 < fl/I f2 | < 0. 80(2)0. 10 < f/f3 < 0. 80(3)0. 20 < f/|f4| < 1. 00(4)vdl-vd2 > 25其中，fl是所述第一透镜的焦距、f2是所述第二透镜的焦距、f3是所述第三透镜的焦距、f4是所述第四透镜的焦距、f是整个透镜系统的焦距、vdl是所述第一透镜的阿贝数、vd2是所述第二透镜的阿贝数。使用该配置，在该成像设备的成像透镜中，在具有正折光力的第一透镜，具有负折光力的第二透镜，具有正折光力的第三透镜，以及具有负折光力的第四透镜之间适当地分布焦距。根据本公开的实施例的成像透镜和成像设备，可以确保对应于高像素密度成像装置的良好的光学性能并且实现小型化。
图1是示出了根据第一实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图2是示出了通过向第一实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图3是示出了根据第二实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图4是示出了通过向第二实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图5是示出了根据第三实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图6是示出了通过向第三实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图7是示出了根据第四实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图8是示出了通过向第四实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图9是示出了根据第五实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图10是示出了通过向第五实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图11是示出了根据第六实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图12是示出了通过向第六实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图13是示出了根据第七实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图14是示出了通过向第七实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；
图15是示出了根据第八实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图16是示出了通过向第八实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图17是示出了根据第九实施例的成像透镜的透镜配置的框图；图18是示出了通过向第九实施例应用特定值获得的球面像差、散光和扭曲值；图19是示出了关闭状态的移动电话的透视图，其中，根据本公开的成像设备应用于该移动电话，图19结合图20和图21将变得更加清楚；图20是示出了打开状态的移动电话的透视图；以及图21是其框图。
具体实施例方式下文中，将描述本公开的成像透镜和成像设备的优选实施例。[成像透镜的配置]根据本公开的实施例的成像透镜包括孔径光阑(aperture stop)；具有正折光力的第一透镜；具有负折光力的第二透镜，其两侧都形成凹形；具有正折光力的第三透镜， 其形成新月形，其中凹表面朝向物侧；以及具有负折光力的第四透镜，其中凸表面朝向物侧，以上组件顺序地从物侧到像侧进行安置。相应地，在成像透镜中安置了正、负、正和负折光力，以形成其中发生正折光力的安排配置。通过形成两侧都是凹形的第二透镜，由于离轴光束导致的总反射残影(ghosting) 在透镜的外围部分扩散，使得可以阻止残影光入射到诸如CXD或CMOS的成像装置，这对校
正彗形像差有效。形成具有正折光力的新月形的第三透镜对于像差校正是有效的，并且更具体地， 对于场弯曲和散光是有效的。通过形成具有负折光力的形状是凸表面朝向物侧的第四透镜，能够阻止进入第四透镜的外围部分的残影光通过在物侧从其表面被反射而入射到诸如CCD或CMOS的成像装置中。此外，根据本公开的实施例的成像透镜满足下列条件表达式⑴、(2)、(3)和⑷。
(1)0. 40 < fl/I f2 I < 0. 80(2)0. 10 < f/f3 < 0. 80(3)0. 20 < f/|f4| < 1. 00(4)vdl-vd2 > 25这里，fl是第一透镜的焦距、f2是第二透镜的焦距、f3是第三透镜的焦距、f4是第四透镜的焦距、f是整个透镜系统的焦距、vdl是第一透镜的阿贝数、vd2是第二透镜的阿贝数。条件表达式(1)是关于在第一透镜的折光力中第二透镜的适当折光力分布的条件表达式。对第二透镜的焦距使用绝对值的原因是第二透镜具有负折光力。通过设置第一透镜和第二透镜具有条件表达式(1)示出的折光力安排，可以获得良好的像差校正效果。如果fl/ I f2 I高于条件表达式(1)的上限，则第二透镜的折光力变得过强，并且因此难于校正离轴像差，并且特别是难于校正散光和场弯曲，这因此降低了制造时的组装效率。另一方面，如果Π/ I f2 I低于条件表达式(1)的下限，则第二透镜的折光力变得过弱，并且因此对于减少总的光学长度不利，这对于小型化是不利的。此外，其对于校正色差不利，这使得难于确保适用于高像素密度成像装置的良好的光学性能。为此，成像透镜满足条件表达式(1)，并且因此，可以实现小型化并且确保适用于高像素密度成像装置的良好的光学性能。条件表达式( 是关于在整个系统的透镜的折光力中第三透镜的适当折光力分布的条件表达式。如果f/f3高于条件表达式O)的上限，则第三透镜的折光力变得过强，并且因此难于校正离轴像差，并且特别是难于校正散光和场弯曲，这因此降低了制造时的组装效率。另一方面，如果f/f3低于条件表达式(2)的下限，则第三透镜的折光力变得过弱， 并且因此对于减少总的光学长度不利，这对于小型化是不利的。为此，成像透镜满足条件表达式O)，并且因此，可以实现小型化并且确保良好的像差校正性能，从而确保良好的光学性能。条件表达式C3)是关于在整个系统的透镜的折光力中第四透镜的适当折光力分布的条件表达式。对第四透镜的焦距使用绝对值的原因是第四透镜具有负折光力。如果f/|f4|高于条件表达式(3)的上限，则第四透镜的折光力变得过强，并且因此难于校正离轴像差，并且特别是难于校正场弯曲和扭曲，这因此降低了制造时的组装效率。另一方面，如果f/|f4|低于条件表达式(3)的下限，则第四透镜的折光力变得过弱，并且因此对于减少总的光学长度不利，这导致小型化的降级。为此，成像透镜满足条件表达式(3)，并且因此，可以实现小型化并且确保良好的像差校正性能，从而确保良好的光学性能。条件表达式(4)是用于调节第一透镜和第二透镜的d线的短波长中的阿贝数的条件表达式。通过使用阿贝数在条件表达式的范围中的玻璃材料作为第一透镜和第二透镜，可以执行良好的色差校正。此外，可以抑制外围彗形像差和场弯曲的出现。如上所述，由于根据本公开的实施例的成像透镜满足条件表达式⑴、(2)、(3)和 G)，可以适当地执行具有正折光力的第一透镜、具有负折光力的第二透镜、具有正折光力的第三透镜、以及具有负折光力的第四透镜的焦距的分布。相应地，可以实现能够可靠地校正轴向色差、球面像差和场弯曲的成像透镜，从而减少其总的光学长度并实现良好的光学性能。具体地，可以实现35mm版本中24mm-35mm的焦距、F数的值是2. 1-2. 6、总光学长度相对于成像装置的对角长度(从成像装置的中心到对角的长度)的比率是1.4-2.0的成
像透镜。如上所述，因为F数的值是2. 1-2. 6、35mm版本中的焦距是24mm-35mm、总光学长度相对于成像装置的对角长度的比率是1. 4-2. 0，可以减少总光学长度并且实现清晰的光学系统。优选地是，根据本公开的实施例的成像透镜满足下列条件表达式(5)。
(5) 1. 50 < R6/R7 < 4. 00这里，R6是第三透镜的物侧上的表面的近轴(paraxial)曲率半径，R7是第三透镜的像侧上的表面的近轴曲率半径。条件表达式( 是关于第三透镜的物侧上的表面的近轴曲率半径和第三透镜的像侧上的表面的近轴曲率半径的条件表达式。如果R6/R7高于条件表达式(5)的上限，则第三透镜的物侧上的近轴曲率半径变得过大，并且因此难于校正离轴像差。此外，第三透镜的物侧表面和第三透镜的像侧表面之间的近轴曲率半径增加，这显著地降低了透镜的制造效率。另一方面，如果R6/R7低于条件表达式(5)的下限，则第三透镜的物侧表面和第三透镜的像侧表面之间的近轴曲率半径增加，这显著地降低了透镜的制造效率。为此，成像透镜满足条件表达式(5)，并且因此，其可以可靠地校正离轴像差，并且实现透镜的高制造效率。第三透镜的物侧表面上的近轴曲率半径(R6)的值优选的是-12. 424mm 到-3. 254mm。此外，第三透镜的像侧表面上的近轴曲率半径(R7)的值优选的是_5. 446mm
到-1.汜6讓。在根据本公开的实施例的成像透镜中，在光轴方向中第一透镜的物侧表面的顶部和其有效直径之间布置孔径光阑是优选的。在根据本公开的实施例的成像透镜中，采用前光阑配置，其中通过将孔径光阑的位置设置在从光轴方向中第一透镜的物侧表面的顶部到其有效直径的范围中，相比于将孔径光阑从第一透镜的物侧表面的顶部布置在物侧上，可以增加外围光的量。此外，可以减少总的光学长度并且实现小型化。在根据本公开的实施例的成像透镜中，优选地满足下列条件表达式(6)。(6) 5. 00 < I f4 I /D8 < 30. 00这里，D8是第四透镜的中心厚度。条件表达式(6)是关于第四透镜的折光力和第四透镜的中心厚度的条件表达式。如果|f4|/D8高于条件表达式(6)的上限，则第四透镜的中心厚度变得过薄，这因此降低了第四透镜的组装效率。另一方面，如果|f4|/D8低于条件表达式(6)的下限，则第四透镜的折光力变得过强，并且因此难于可靠地校正像差，并且特别是难于校正场弯曲和扭曲，这因此降低了制造时的组装效率。在根据本公开的实施例的成像透镜中，优选地满足下列条件表达式(7)。(7) 1. 00 < R4/f2 < 30. 00这里，R4是第二透镜的物侧上的表面的近轴曲率半径。条件表达式(7)是关于第二透镜的物侧上的表面的近轴曲率半径和第二透镜的折光力的条件表达式。如果R4/f2高于条件表达式(7)的上限，则第二透镜的物侧上的表面的近轴曲率半径变得过小。因此，第二透镜的折光力变大，这因此降低了第二透镜的制造效率。另一方面，如果R4/f2低于条件表达式(7)的下限，则第二透镜的物侧上的表面的近轴曲率半径变得过大，在透镜的外围部分中产生的残影光进入诸如CCD或CMOS的成像装置，这引起了图像质量的降级。[成像透镜的值的例子]在下文中，将参考附图和表格描述本公开的成像装置的特定实施例和通过将特定值应用到所述实施例中获得的值的例子。以下的表和说明书中示出的符号的意义等如下所示。“表面编号Si”是从物侧计数到像侧的第i个表面；“近轴曲率半径Ri”是第i个表面的近轴曲率半径；“间隔Di”是第i个表面和第(i+Ι)个表面之间的轴向表面间隔(透镜的中心厚度或空气间隔)；“折射率(refractive index) Ndi ”是从第i个表面起算的透镜等的d线(λ = 587. 6nm)中的折射率；“vdi”是从第i个表面起算的透镜的d线中的阿贝数。“ST0”表示关于“表面编号Si”的孔径光阑，“⑴”表示关于“近轴曲率半径Ri”的
平表面。“K”表示圆锥(conic)常数，并且“第三”、“第四”...分别表示第三、第四...散光系数在指示下述散光系数的每个表中，“E-n”表示使用“ 10”为底的指数表达，也就是说，“1(Γη”。例如，“0. 12345Ε-05” 表示 “0. 12345 X 1(Γ5，，。作为每个实施例中使用的成像透镜，存在透镜表面形成为非球面形状的成像透镜。当非球面表面的深度是“Ζ”，与光轴的高度是“Y”，近轴曲率半径是“R”，圆锥常数是 “K”，以及第i个非球面系数(“i”是3或更大的整数)是“Ai”时，由下述表达式(1)限定非球面表面的形状。
权利要求
1.一种成像透镜，包括 孔径光阑；具有正折光力的第一透镜；具有负折光力的第二透镜，其两侧都形成凹形；具有正折光力的第三透镜，其形成新月形，其中凹表面朝向物侧；以及，具有负折光力的第四透镜，其中凸表面朝向所述物侧，以上组件顺序地从所述物侧到像侧进行放置，其中所述成像透镜满足下列条件表达式(1)、( 、(；3)和(1)0.40 < fl/|f2 < 0. 80(2)0.10 < f/f3 < 0. 80(3)0.20 < f/ I f4 < 1. 00(4)vdl-vd2> 25其中fl是所述第一透镜的焦距、f2是所述第二透镜的焦距、f3是所述第三透镜的焦距、f4是所述第四透镜的焦距、f是整个透镜系统的焦距、vdl是所述第一透镜的阿贝数、 vd2是所述第二透镜的阿贝数。
2.根据权利要求1所述的成像透镜，其中所述成像透镜满足下列条件表达式(5)(5)1. 50 < R6/R7 < 4. 00其中R6是所述第三透镜的所述物侧的表面的近轴曲率半径，R7是所述第三透镜的所述像侧的表面的近轴曲率半径。
3.根据权利要求1所述的成像透镜，其中所述孔径光阑放置在光轴方向中所述第一透镜的所述物侧表面的顶部和所述第一透镜的有效直径之间。
4.根据权利要求1所述的成像透镜，其中所述成像透镜满足下列条件表达式(6)(6)5. 00 < I f4 I /D8 < 30. 00其中D8是所述第四透镜的中心厚度。
5.根据权利要求1所述的成像透镜，其中所述成像透镜满足下列条件表达式(7)(7)1. 00 < R4/f2 < 30. 00其中R4是所述第二透镜的所述物侧的表面的近轴曲率半径。
6.一种成像设备，包括 成像透镜；以及成像装置，将由所述成像透镜形成的光学像转换成电信号，其中所述成像透镜包括孔径光阑；具有正折光力的第一透镜；具有负折光力的第二透镜，其两侧都形成凹形；具有正折光力的第三透镜，其形成新月形，其中凹表面朝向物侧； 以及具有负折光力的第四透镜，其中凸表面朝向所述物侧，以上组件顺序地从所述物侧到像侧进行放置，以及其中所述成像透镜满足下列条件表达式(1)、(2)、(3)和(4)(1)0.40 < fl/|f2 < 0. 80(2)0.10 < f/f3 < 0. 80(3)0.20 < f/ I f4 < 1. 00(4)vdl-vd2> 25其中fl是所述第一透镜的焦距、f2是所述第二透镜的焦距、f3是所述第三透镜的焦距、f4是所述第四透镜的焦距、f是整个透镜系统的焦距、vdl是所述第一透镜的阿贝数、 vd2是所述第二透镜的阿贝数。
全文摘要
本公开涉及成像透镜和成像设备。所述成像透镜，包括孔径光阑；具有正折光力的第一透镜；具有负折光力的第二透镜，其两侧都形成凹形；具有正折光力的第三透镜，其形成新月形，其中凹表面朝向物侧；以及具有负折光力的第四透镜，其中凸表面朝向所述物侧，以上组件顺序地从所述物侧到像侧进行放置，其中所述成像透镜满足下列条件表达式(1)、(2)、(3)和(4)(1)0.40＜f1/|f2|＜0.80(2)0.10＜f/f3＜0.80(3)0.20＜f/|f4|＜1.00(4)vd1-vd2＞25。
文档编号G02B13/00GK102540424SQ201110411909
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月7日 优先权日2010年12月14日
发明者冈野英晓 申请人:索尼公司