专利名称：摄像透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种四片结构的紧凑化的摄像透镜，尤其涉及适用于PC或便携式终端等的捕捉图像用透镜的摄像透镜。
背景技术：
以往，作为安装于数码相机、PC用Web摄像机、便携式终端等的比较薄型机器的图像捕捉用透镜组件，熟知的有，在最靠近像侧配置像差补正用非球面透镜的三片结构。
但是，众所周知，最近，安装于上述便携式终端等的CCD等的摄像元件，迅速发展高像素化，所以被人们所知的有用透镜组件可应对这个问题的四片透镜结构。
例如，在下述专利文献1、2中所记载的摄像透镜中，为在像侧配置两个像差补正用非球面透镜的四片结构，由此，可以获得能对应于高像素的摄像元件的光学性能。
专利文献1日本专利公开2004-102234号公报专利文献2日本专利公开2005-24889号公报但是，如上述便携式终端中，进一步薄型化的要求越来越强，而且作为使用于便携式终端等的摄像透镜，也要求大幅度缩短其全长。但是上述专利文献1、2中所记载的摄像透镜，没有满足这样的要求。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于，提供一种由四片透镜缩短全长的结构，同时，使以像面弯曲或色像差为首的光学性能可良好适用于近几年摄像元件的水平以上的摄像透镜。
为了达到上述目的，本发明的摄像透镜，其特征在于物体侧依次排列由正透镜构成的第一透镜、由负透镜构成的第二透镜、像侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第三透镜、以及物体侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第四透镜，而且，满足以下条件式(1)、(2)，R3R＞R4F＞0 (1)PH3R＞PH4F(2)其中，R3R上述第三透镜的像侧面的中心曲率半径R4F上述第四透镜的物体侧面的中心曲率半径PH3R上述第三透镜的像侧的面的上述极点距光轴的距离(高度)PH4F上述第四透镜的物体侧的面的上述极点距光轴的距离(高度)。
而且，所谓上述「极点」是指在从光轴延伸到外周方向的半径上的位置中，光轴的极点的其后面存在的极点。另外，在本说明书中，在定义透镜形状的情况下，原则上表示光轴附近的形状。
另外，在这种情况下，优选满足以下的条件式(3)。
γd2＜35 (3)其中，γd2上述第二透镜的阿贝数。
进而，优选的是，所述第二透镜为凹面朝向物体侧的弯月形透镜。
在此，满足以下条件式(4)～(6)中的至少一个为宜，0＜R4F＜R4R(4)0＜R4F/F＜0.5 (5)γd1＞65 (6)其中，R4R上述第四透镜的像侧面的中心曲率半径F整个透镜系统的焦距γd1上述第一透镜的阿贝数。
而且，在上述第一透镜和上述第二透镜之间配置有光圈，满足以下条件式(7)为宜，
DA1-2＞DT1(7)其中，DA1-2上述第一透镜和上述第二透镜之间的轴上空气间隔DT1上述第一透镜的轴上厚度。
(发明的效果)根据本发明的摄像透镜，给予第一透镜主要的成像功能，通过两面非球面的第三透镜及第四透镜具有像差补正功能。
而且，构成为，第三透镜的像侧面的中心曲率半径R3R比第四透镜的物体侧面的中心曲率半径R4F大，同时，第三透镜的像侧面的极点距光轴的距离(高度)PH3R比第四透镜的物体侧面的极点距光轴的距离(高度)PH4F大。即，在位于第三透镜和第四透镜之间的空气透镜中，构成为，像侧面的中心曲率半径比物体侧面的中心曲率半径小，像侧面的非球面极点的高度位置比物体侧面的非球面极点的高度位置低。如果这样构成两个非球面透镜之间的空气透镜，即使大幅度缩短透镜系统的全长，也可以良好地保持第三透镜及第四透镜的像差补正功能，尤其可以确保像面弯曲的良好性。
而且，根据本发明的摄像透镜，在第二透镜使用高分散材料，从而可以补偿因透镜个数设为四片而引起的色像差的劣化，且成为良好的色像差。
图1是表示本发明实施例1的摄像透镜的结构的概略图；图2是表示实施例1的摄像透镜的各个像差(球面像差、像散及畸变)的像差图；图3是表示实施例1的摄像透镜的空气透镜的形状数据的图表；图4是表示本发明实施例2的摄像透镜的结构的概略图；图5是表示实施例2的摄像透镜的各个像差(球面像差、像散及畸变)的像差图；图6是表示实施例2的摄像透镜的空气透镜的形状数据的图表；图7是表示本发明实施例3的摄像透镜的结构的概略图；
图8是表示实施例3的摄像透镜的各个像差(球面像差、像散及畸变)的像差图；图9是表示实施例3的摄像透镜的空气透镜的形状数据的图表；图10是表示本发明实施例4的摄像透镜的结构的概略图；图11是表示实施例4的摄像透镜的各个像差(球面像差、像散及畸变)的像差图；图12是表示实施例4的摄像透镜的空气透镜的形状数据的图表；图13是表示本发明实施例5的摄像透镜的结构的概略图；图14是表示实施例5的摄像透镜的各个像差(球面像差、像散及畸变)的像差图；图15是表示实施例5的摄像透镜的空气透镜的形状数据的图表；图16是表示本发明实施例6的摄像透镜的结构的概略图；图17是表示实施例6的摄像透镜的各个像差(球面像差、像散及畸变)的像差图；图18是表示实施例6的摄像透镜的空气透镜的形状数据的图表。
图中，L1～L4-透镜、X-光轴、P-成像位置、1-防护玻璃罩、2-光圈、3-摄像元件(摄像面)。
具体实施例方式
以下，参照附图，详细说明本发明的具体实施方式
。还有，在以下的记载中，所涉及的各透镜的功率或各透镜面的凹凸形状原则上表示光轴上的状态。如图1所示的实施方式(以实施例1为代表表示)的摄像透镜，从物体侧依次排列以下所述透镜，使沿着光轴X入射的光束有效地聚焦在摄像元件(摄像面)3的成像位置P，即由正透镜构成的第一透镜L1、由负透镜构成的第二透镜L2、像侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第三透镜L3、以及物体侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第四透镜L4。而且，在第一透镜L1的物体侧配置有光圈2，在摄像透镜和摄像元件3之间配置有防护玻璃罩1。还有，上述第三透镜L3在下述各实施例中为正弯月形透镜。另外，上述第四透镜L4在下述各实施例中为正弯月形透镜，但还可以为负弯月形透镜。进而，更优选的是，上述第二透镜L2为凹面朝向物体侧的弯月形透镜。
并且，各个透镜面的非球面形状由下述非球面公式表示。
数学公式1其中，Z从距光轴距离Y的非球面上的点到非球面顶点的切平面(垂直于光轴的平面)的垂线的长度Y从光轴的距离R非球面的光轴附近的曲率半径K离心率Ai非球面系数(i＝3～10)以下，说明本实施方式的作用效果。
在四片透镜中，通过增大第一透镜L1的正功率，可以缩小透镜整体的长度。
而且，第三透镜L3及第四透镜L4，都是两面非球面的透镜，通过设置两个具有此种像差补正功能的透镜，可以把像面弯曲或球面像差为首的各像差做得良好。
并且，本实施方式的摄像透镜，满足以下条件式(1)～(2)。
R3R＞R4F＞0(1)PH3R＞PH4F(2)其中，γd2上述第二透镜的阿贝数R3R上述第三透镜的像侧面的中心曲率半径R4F上述第四透镜的物体侧面的中心曲率半径PH3R上述第三透镜的像侧的面的上述极点距光轴的距离(高度)PH4F上述第四透镜的物体侧的面的上述极点距光轴的距离(高度)。
上述条件式(1)表示在位于第三透镜L3及第四透镜L4之间的空气透数学公式1Z=Y2/R1+1-K×Y2/R2+Σi=310AiYi]]>其中镜中，像侧的面的中心曲率半径小于物体侧的面的中心曲率半导体。通过满足该条件式(1)，即使大幅度缩短透镜系统的全长，也可以保持尤其是像面弯曲的良好性。即，在不满足该条件式(1)时，若要缩短透镜系统的全长，则难以补正切向像面的弯曲。
而且，上述条件式(2)表示在位于第三透镜L3及第四透镜L4之间的空气透镜中，像侧面的非球面极点的高度位置比物体侧面的非球面极点的高度位置更低。通过满足该条件式(2)，即使大幅度缩短透镜系统的全长，也可以保持尤其是外周部分切向像面弯曲的良好性。即，在不满足该条件式(2)时，若要缩短透镜系统的全长，则难以补正像面弯曲。
进而，在本实施方式的摄像透镜中，优选的是，满足以下条件式(3)。
γd2＜35(3)其中，γd2上述第二透镜的阿贝数。
通过满足上述条件式(3)，能够减小色像差。即，如果超过该条件式(3)的上限，则轴上色像差变大，导致析像力下降。
而且，在本实施方式的摄像透镜中，满足以下条件式(4)～(6)中的至少一个为宜。
0＜R4F＜R4R(4)0＜R4F/F＜0.5 (5)γd1＞65 (6)其中，R4R上述第四透镜的像侧面的中心曲率半径F整个透镜系统的焦距γd1上述第一透镜的阿贝数上述条件式(4)表示，在第四透镜L4两面的中心曲率半径中，进一步减小像侧面的中心曲率半径R4R，通过满足该条件式(4)，可以良好地补正像面弯曲且缩短全长。即，在不满足该条件式(4)时，难以缩短全长。
而且，上述条件式(5)表示以整个系统的焦距除第四透镜L4的物体侧面的中心曲率半径的值小于0.5，如果满足上述条件式(5)，可以确保像差补正功能且进一步增大第四透镜的功率，并且可以进一步缩短透镜系统的全长。
并且，上述条件式(6)表示由比第一透镜L1的阿贝数大的玻璃材料形成。在条件式(1)中，由于定义将第二透镜L2由高分散玻璃材料形成，因此，如果通过满足该条件式(6)来将第一透镜L1由低分散玻璃材料形成，可以降低轴上色像差，从而，提高析像力。
而且，在本实施方式的摄像透镜中，满足以下条件更为宜。
即，在上述第一透镜L1及上述第二透镜L2之间配置光圈2，满足以下条件式(7)为宜(在后述的实施例3中采用)。
DA1-2＞DT1(7)其中，DA1-2上述第一透镜和上述第二透镜之间的轴上空气间隔DT1上述第一透镜的轴上厚度通过满足这样的条件，作为第一透镜L1和第二透镜L2之间的轴上空气间隔，可以确保用于配置光圈机构的充分的空间。即，若不满足该条件式(7)，难以确保开闭光圈2或插入光量可变机构的充分的空间。
而且，本实施方式的摄像透镜，位于第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜的两面成为相互吻合的形状，中心曲率半径的符号也都成为正(向物体侧方向凸出)。如此，在本实施方式中，着眼于位于第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜的两面的非球面形状，基于发现的以下所述事实而实现，即由于如上述定义这些两个非球面的中心曲率半径的大小关系以及极点的高度位置关系，即使将透镜系统的全长缩短为与三片透镜结构相比也不逊色的程度，也可以良好地保持像面弯曲。
并且，作为本发明的摄像透镜，可以进行多种方式的变更。可以适宜地变更例如，各透镜的曲率半径，透镜间隔(或透镜厚度)及非球面的形状。而且，作为透镜材料，不限定于玻璃材料，通过使用塑料材构成，可以降低成本。还有，非球面至少形成于第三透镜L3及第四透镜L4的两面，而且优选还形成于第一透镜L1及第二透镜L2。如此，通过将非球面分布在各透镜面，在多个面上进行像差补正，从而，可以提高光学性能。
实施例(实施例1)
图1表示实施例1的摄像透镜的概略结构。该摄像透镜包括由使凸面朝向物体侧的正弯月形透镜构成的第一透镜L1；由使凹面朝向像侧的负弯月形透镜构成的第二透镜L2；两面具有在光轴附近以外具有极点的非球面的正弯月形透镜构成的第三透镜L3及第四透镜L4。而且，第一透镜L1和第二透镜L2的两面也皆为非球面。
表1表示，该摄像透镜的各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔(以下，将这些统称为轴上面间隔)D(mm)、各透镜在d线上的折射率N及在d线上的阿贝数γ的值。而且，表中的数字表示从物体侧开始的顺序(第一面为光圈面，第十二面为摄像面)。而且，表2中表示，关于各非球面的、在上述非球面式中所示的非球面的各常数K、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10的值。还有，在实施例1中的整个透镜系统的焦距f设定为1.0。
表1
*非球面表2
而且，根据实施例1的摄像透镜，如表13所示，均满足条件式(1)～(6)。并且，透镜系统的全长被设定为1.19mm。
图2是表示实施例1的摄像透镜的球面像差、像散、畸变的像差图。而且，像散图上表示有对径向像面及切向像面的像差。在这些像差图中，ω表示半视场角。从这些像差图明显可知，可以通过实施例1的摄像透镜，缩短透镜系统的全长，并良好地补正各像差。
而且，实施例1中，图3表示，对第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜前后面的形状进行一次微分及二次微分的各曲线。
(实施例2)图4表示实施例2的摄像透镜的概略结构。该摄像透镜的结构与实施例1大致相同，在对应的图面说明中，关于相同的要素附加相同符号，省略其重复的说明。在该摄像透镜中，在第二透镜L2～第四透镜L4的各透镜的透镜面形成有非球面。表3中表示该摄像透镜的各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜在d线上的折射率N及在d线上的阿贝数γ的值。而且，表中的数字表示从物体侧开始的顺序(第一面为光圈面，第十二面为摄像面)。而且，表4中表示，关于各非球面，在上述非球面式中所示的非球面的各常数K、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10的值。还有，在实施例2中的整个透镜系统的焦距f设定为1.0mm。
表3
*非球面表4
而且，根据实施例2的摄像透镜可知，如表13所示，均满足条件式(1)～(6)。并且，透镜系统的全长被设定为1.25mm。
图5是表示实施例2的摄像透镜的球面像差、像散、畸变的像差图。而且，像散图上表示有对径向像面及切向像面的像差。在这些像差图中，ω表示半视场角。从这些像差图明显可知，可以通过实施例2的摄像透镜，缩短透镜系统的全长，并良好地补正各像差。
而且，图6表示对实施例2中的第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜前后面的形状进行一次微分及二次微分的各曲线。
(实施例3)图7表示实施例3的摄像透镜的概略结构。该摄像透镜结构，与实施例1大致相同，在对应的图面说明中，关于相同的要素附加相同符号，省略其重复的说明。但是，与实施例1的不同点在于，第一透镜L1的大曲率面朝向物体侧的两凸透镜，光圈2位于第一透镜L1和第二透镜L2之间，被视为中间光圈。
在该摄像透镜中，在第一透镜L1～第四透镜L4的各透镜的透镜面形成有非球面。表5表示该摄像透镜的各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜在d线上的折射率N及在d线上的阿贝数γ的值。而且，表中的数字表示从物体侧开始的顺序(第三面为光圈面，第十二面为摄像面)。而且，表6中表示，关于各非球面，如上述非球面式中所示的非球面的各常数K、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10的值。还有，在实施例3的整个透镜系统的焦距f被设定为1.0mm。
表5
*非球面
表6
而且，如表13所示，根据实施例3的摄像透镜可知，均满足条件式(1)～(7)。并且，透镜系统的全长被设定为1.25mm。
图8是表示实施例3的摄像透镜的球面像差、像散、畸变的像差图。而且，像散图上表示有对径向像面及切向像面的像差。在这些像差图中，ω表示半视场角。从这些像差图明显可知，可以通过实施例3的摄像透镜，缩短透镜系统的全长，并良好地补正各像差。
而且，图9表示对实施例3中的第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜前后面的形状进行一次微分及二次微分的各曲线。
(实施例4)图10表示实施例4的摄像透镜的概略结构。该摄像透镜结构，与实施例1大致相同，在对应的图面说明中，关于相同的要素附加相同符号，省略其重复的说明。但是，与实施例1的不同点在于，光圈2存在于第一透镜L1内。
还有，在该摄像透镜中，在第一透镜L1～第四透镜L4的各透镜的透镜面形成有非球面。表7表示该摄像透镜的各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜在d线上的折射率N及在d线上的阿贝数γ的值。而且，表中的数字表示从物体侧开始的顺序(第一面为光圈面，第十二面为摄像面)。而且，表8中表示，关于各非球面，如上述非球面式中所示的非球面的各常数K、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10的值。还有，在实施例4的整个透镜系统的焦距f被设定为1.0mm。
表7
*非球面表8
而且，如表13所示，根据实施例4的摄像透镜可知，均满足条件式(1)～(3)、(5)、(6)。并且，透镜系统的全长被设定为1.15mm。
图11是表示实施例4的摄像透镜的球面像差、像散、畸变的像差图。而且，像散图上表示有对径向像面及切向像面的像差。在这些像差图中，ω表示半视场角。从这些像差图明显可知，可以通过实施例4的摄像透镜，缩短透镜系统的全长，并良好地补正各像差。
而且，图12表示对实施例4中的第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜前后面的形状进行一次微分及二次微分的各曲线。
(实施例5)图13表示实施例5的摄像透镜的概略结构。该摄像透镜结构，与实施例4大致相同，在对应的图面说明中，关于相同的要素附加相同符号，省略其重复的说明。与实施例4的相同点在于，光圈2存在于第一透镜L1内。
在该摄像透镜中，在第一透镜L1～第四透镜L4的各透镜的透镜面形成有非球面。表9表示该摄像透镜的各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜在d线上的折射率N及在d线上的阿贝数γ的值。而且，表中的数字表示从物体侧开始的顺序(第一面为光圈面，第十二面为摄像面)。而且，表10中表示，关于各非球面，如上述非球面式中所示的非球面的各常数K、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10的值。还有，在实施例5的整个透镜系统的焦距f被设定为1.0mm。
表9
*非球面
表10
而且，如表13所示，根据实施例5的摄像透镜可知，均满足条件式(1)～(3)、(5)、(6)。并且，透镜系统的全长被设定为1.15mm。
图14是表示实施例5的摄像透镜的球面像差、像散、畸变的像差图。而且，像散图上表示有对径向像面及切向像面的像差。在这些像差图中，ω表示半视场角。从这些像差图明显可知，可以通过实施例5的摄像透镜，缩短透镜系统的全长，并良好地补正各像差。
而且，图15表示对实施例5中的第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜前后面的形状进行一次微分及二次微分的各曲线。
(实施例6)图16表示实施例6的摄像透镜的概略结构。该摄像透镜结构，与实施例4大致相同，在对应的图面说明中，关于相同的要素附加相同符号，省略其重复的说明。但是，与实施例4的相同点在于，光圈2存在于第一透镜L1内。
在该摄像透镜中，在第一透镜L1～第四透镜L4的各透镜的透镜面形成有非球面。表11表示该摄像透镜的各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜在d线上的折射率N及在d线上的阿贝数γ的值。而且，表中的数字表示从物体侧开始的顺序(第一面为光圈面，第十二面为摄像面)。而且，表12中表示，关于各非球面，如上述非球面式中所示的非球面的各常数K、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10的值。还有，在实施例6的整个透镜系统的焦距f被设定为1.0mm。
表11
*非球面表12
而且，如表13所示，根据实施例6的摄像透镜可知，均满足条件式(1)～(3)、(5)、(6)。并且，透镜系统的全长被设定为1.15mm。
图17是表示实施例6的摄像透镜的球面像差、像散、畸变的像差图。而且，像散图上表示有对径向像面及切向像面的像差。在这些像差图中，ω表示半视场角。从这些像差图明显可知，可以通过实施例6的摄像透镜，缩短透镜系统的全长，并良好地补正各像差。
而且，图18表示对实施例6中的第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气透镜前后面的形状进行一次微分及二次微分的各曲线。
表13
权利要求
1.一种摄像透镜，其特征在于从物体侧依次排列由正透镜构成的第一透镜、由负透镜构成的第二透镜、像侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第三透镜、以及物体侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第四透镜而构成，而且，满足以下条件式(1)、(2)，R3R＞R4F＞0 (1)PH3R＞PH4F(2)其中，R3R上述第三透镜的像侧面的中心曲率半径R4F上述第四透镜的物体侧面的中心曲率半径PH3R上述第三透镜的像侧的面的上述极点距光轴的距离(高度)PH4F上述第四透镜的物体侧的面的上述极点距光轴的距离(高度)。
2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，满足以下条件式(3)，γd2＜35 (3)其中，γd2上述第二透镜的阿贝数。
3.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，所述第二透镜为凹面朝向物体侧的弯月形透镜。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，满足以下条件式(4)，0＜R4F＜R4R(4)其中，R4R所述第四透镜的像侧的面的中心曲率半径。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，满足以下条件式(5)，0＜R4F/F＜0.5 (5)其中，F整个透镜系统的焦距。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，满足以下条件式(6)，γd1＞65 (6)其中，γd1上述第一透镜的阿贝数。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，在上述第一透镜和上述第二透镜之间配置有光圈，满足以下条件式(7)，DA1-2＞DT1(7)其中，DA1-2上述第一透镜和上述第二透镜之间的轴上空气间隔DT1上述第一透镜的轴上厚度。
全文摘要
一种摄像透镜，从物体侧依次排列正的第一透镜、负的第二透镜、像侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第三透镜、以及物体侧的面在光轴位置以外的位置上具有极点的两面非球面透镜构成的第四透镜而构成，满足以下条件式R
文档编号G02B13/18GK1847907SQ200610073789
公开日2006年10月18日 申请日期2006年4月17日 优先权日2005年4月15日
发明者筱原义和 申请人:富士能株式会社