專利名稱：攝像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合安裝到以CCD或CMOS為攝像元件攝像機(jī)上的攝像鏡頭。
背景技術(shù)：
安裝到以CCD或CMOS為攝像元件的小型攝像機(jī)上的鏡頭需要有短的光程長。作為這種鏡頭，例如有特開平10-206730號(hào)公報(bào)中所公開的攝像鏡頭。
但上述專利文件中公開的攝像鏡頭從孔徑光闌表面到第二透鏡的第二表面(像側(cè)的表面)的距離為5.3mm，作為采用CCD或CMOS為攝像元件的小型攝像機(jī)上所安裝的鏡頭，光程長過大。另外，在此專利文獻(xiàn)公開的攝像鏡頭組中，孔徑光闌插入在第一透鏡與第二透鏡之間，也就是說在此文獻(xiàn)中公開的攝像透鏡組內(nèi)，光闌成為只設(shè)有1面的結(jié)構(gòu)。
周知孔徑光闌的位置對(duì)于鏡頭的設(shè)計(jì)有著極為重要的意義(例如參看近藤文雄《鏡頭的設(shè)計(jì)技術(shù)與方法》，光學(xué)工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)出版，昭和58年2月1日第2版)具體地說(a)孔徑光闌位置與共軛的入射光瞳位置與慧差、象散、畸變像差等有關(guān)，成為用于求三級(jí)像差系數(shù)的基礎(chǔ)。
(b)從物體側(cè)數(shù)起，由第一透鏡的物體側(cè)的表面(第一面)沿光軸朝向像側(cè)計(jì)算為距離t的位置處設(shè)置數(shù)值孔徑時(shí)，由下式(I)定義的B值若基本為零時(shí)則能視作為實(shí)現(xiàn)了充分低的像差，這一內(nèi)容成為能給定長夫浪和費(fèi)(Fraunhofer)條件的基礎(chǔ)。
B＝C-St (I)上式中的C與S是與三級(jí)像差系數(shù)有關(guān)的常數(shù)。
(c)下式(II)定義的Z值接近O時(shí)可保障進(jìn)行良好的校正，這一內(nèi)容成為能給定Zinken-Sommer條件的基礎(chǔ)。
Z＝St2-2Ct+A(II)上式中的C、S、A是與三級(jí)像差系數(shù)有關(guān)的常數(shù)。
這樣，孔徑光闌的位置在進(jìn)行像差的定量論述時(shí)起到關(guān)鍵作用，是透鏡組的基本的重要結(jié)構(gòu)要素。
但作為上述安裝到小型攝像機(jī)上的攝像鏡頭，要求短的光程長。除此，在上述安裝到小型攝像機(jī)上的攝像鏡頭中，還要求形成的圖像的畸變不會(huì)為視覺所感知，而且能將種種像差校正到很小，足以滿足攝像元件集成密度所要求的程度。
在以下的說明中，為簡(jiǎn)單起見，將“圖像的畸變不會(huì)為視覺所感知，而且能將種種像差校正到很小，足以滿足攝像元件集成密度所要求的程度”，有時(shí)表示為“良好地校正了各種像差。同時(shí)將良好校正了各種像差的圖像稱作為“良好的圖像”。
本發(fā)明的目的在于提供能良好校正各種像差、光程長度短且能充分確保后焦距的攝像鏡頭。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的攝像鏡頭按照從物體側(cè)開始的順序，由孔徑光闌S1、第一透鏡L1、第二光闌S2以及第二透鏡L2排列構(gòu)成。第一透鏡L1是以凹面朝向物體側(cè)呈彎月形且具有正折射率的透鏡。第二透鏡L2是以凹面朝向像側(cè)，呈彎月形且具有負(fù)折射率的透鏡。
在這種攝像鏡頭中，第一透鏡L1的至少一面為非球面而第二透鏡L2也有至少一面為非球面，即整體至少有2個(gè)透鏡表面為非球面，且滿足下述條件。
0.09＜|f1/f2|＜0.37 (1)1.33＜|r1/f|＜47.77(2)3.08＜|r1/r2|＜113.12 (3)0.63＜D/f＜0.87 (4)式中，
f整個(gè)系統(tǒng)的焦距(由第一與第二透鏡組成的透鏡組時(shí)組合焦距)，f1第一透鏡的焦距，f2第二透鏡的焦距，D從孔徑光闌到第二透鏡的第二面(像側(cè)面)的距離(透鏡中心長度)r1第一透鏡L1的物體側(cè)面于光軸附近的曲率半徑(軸向曲線半徑)，r2第一透鏡L1的圖像側(cè)面于光軸附近的曲率半徑(軸向曲線半徑)，本發(fā)明的數(shù)值孔徑S1設(shè)于位體與第一透鏡L1之間。換言之，此孔徑光闌S1設(shè)于第一透鏡L1的外側(cè)，即設(shè)于第一透鏡的第一面(物體側(cè)面)的前側(cè)。此孔徑光闌S1構(gòu)成入射面。設(shè)于第一透鏡L1與第二透鏡L2之間的第二光闌S2，它的插入是用于截止入射到透鏡周邊部分的漫反射的光即所謂閃光。
下面說明上述條件式(1)到(4)的意義。
條件式(1)決定了第一透鏡L1與第二透鏡L2的功率分配，當(dāng)|f1/f2|低于下限，第一透鏡的功率增強(qiáng)而第二透鏡的功率減弱，第一透鏡發(fā)生的球差、慧差、畸變像差就難于校正。當(dāng)|f1/f2|超出上限，第一透鏡L1的功率弱，這樣，為使透鏡組的組合焦距f與后焦距(從第二透鏡的第二面即像側(cè)的面與光軸的交點(diǎn)到光接收面與光軸交點(diǎn)的距離)bf短，就必須加大的第二透鏡的功率，因此第二透鏡L2發(fā)生的畸變像差與慧差便難以校正。結(jié)果無論是低于下限或超過上限，都不能得到良好的圖像。從而滿足條件式(1)時(shí)的本發(fā)明的攝像透鏡可以得到良好的圖像。
上述條件式(2)用在以攝像鏡頭的組合焦距將第一透鏡L1的物體側(cè)面的曲率半徑r1標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)規(guī)定|r1/f|的值的范圍。當(dāng)|r1/f|降到下限之下，由于慧差增大，在將其校正時(shí)又會(huì)發(fā)生畸變像差，于是需有裝置來截止通過透鏡周邊部分的光線，結(jié)果使圖像變暗。
另一方面，當(dāng)|r1/f|超過上限，像數(shù)與慧差增大且透鏡變厚，能夠在廣視角范圍內(nèi)獲得良好的圖像。這就是說，為了滿足條件式(2)在設(shè)定了第一透鏡L1的物體側(cè)面的曲率半徑r1后，就容易校正攝像鏡頭的慧差、像數(shù)與畸變像差，除可保持廣視角和使攝像鏡頭的緊致化外還能確保圖像清晰。
上述條件式(3)規(guī)定了第一透鏡L1兩面的曲率半徑r1與r2的比。當(dāng)|r1/r2|低于下限，光程長增大或透鏡孔徑變大同時(shí)畸變像差也增大。另一方面，當(dāng)|r1/r2|超過上限，慧差將增大。這就是說，若進(jìn)行滿足條件(3)的設(shè)計(jì)，就容易校正攝像鏡頭的慧差與畸變像差，而且還可實(shí)現(xiàn)攝像鏡頭的緊致化。
上述條件式(4)規(guī)定了以此透鏡組的組合焦距f將第二透鏡的第二面(像側(cè)的面)與光軸交點(diǎn)的D標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)應(yīng)取值的范圍。此透鏡組在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將保護(hù)玻璃等插入第二透鏡L2的后方，D/f的值在于給定增設(shè)了防護(hù)玻璃等光學(xué)部件時(shí)，本發(fā)明攝像透鏡整體的光程長(從入射光闌位置到成像面的距離)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)值。通過符合條件式(4)給定的范圍，就能使以采用了防護(hù)玻璃等為前提時(shí)的光程長處于實(shí)用上允許的長度范圍內(nèi)。
從后述的第一——第四實(shí)施例可知，通過滿足條件式(1)-(4)給出的四個(gè)條件，就能實(shí)現(xiàn)良好地校正了各種像差，光程長在6mm以下(D≤2.98mm)的高產(chǎn)率的攝影鏡頭。
再考察特開平10-206730號(hào)公報(bào)中所公開的攝像鏡頭，如已說明的，數(shù)值孔徑設(shè)定于第一透鏡與第二透鏡之間。與此相反，本發(fā)明中的孔徑光闌位置是在第一透鏡的前側(cè)。這樣，各個(gè)像差表現(xiàn)的方面，在特開平10-206730號(hào)公報(bào)中所示的攝像透鏡組與本發(fā)明的顯然不同，能夠理解到上述文獻(xiàn)所公開的透鏡組是與本發(fā)明的透鏡組在結(jié)構(gòu)上不同的透鏡組。
此外，本發(fā)明的攝像鏡頭最好是使其所有的組件透鏡由塑性材料(通過加熱和/或加壓能通過塑性變形進(jìn)行模制的高分子物質(zhì)且是能透過可見光的材料)。


圖1是用于說明本發(fā)明攝像鏡頭結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。
圖2是用于說明本發(fā)明攝像鏡頭結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的示意性剖面圖。
圖3是圖2的攝像透鏡的畸變像差圖。
圖4是圖2的攝像透鏡的像散圖。
圖5是圖2的攝像透鏡的色差/球差圖。
圖6是用于說明本發(fā)明的攝像鏡頭第二實(shí)施例的示意性剖面圖。
圖7是圖6的攝像鏡頭的畸變像差圖。
圖8是圖6的攝像鏡頭的像散圖。
圖9是圖6的攝像鏡頭的色差/球差圖。
圖10是用于說明本發(fā)明攝像鏡頭第三實(shí)施例的示意性剖面圖。
圖11是圖10的攝像鏡頭的畸變像差圖。
圖12是圖10的攝像鏡頭的像散圖。
圖13是圖10的攝像鏡頭的色差/球差圖。
圖14是用于說明本發(fā)明攝像鏡頭第四實(shí)施例的示意性剖面圖。
圖15是圖14的攝像鏡頭的畸變像差圖。
圖16是圖14的攝像鏡頭的像散圖。
圖17是圖14的攝像鏡頭的色差/球差圖。
具體實(shí)施例方式
下面參看

本發(fā)明的實(shí)施例。這些附圖不過是概示能理解本發(fā)明程度的部件的形狀，大小與布置關(guān)系，此外，以下說明的數(shù)值以及其他條件只是適用的例子，本發(fā)明是不僅僅局限于這些發(fā)明的實(shí)施形式的。
實(shí)施例圖1是本發(fā)明的攝像鏡頭的結(jié)構(gòu)圖。按照從物體側(cè)到像側(cè)的順序，分別是第一與第二透鏡，以L1與L2表示。攝像面(固體攝像元件的光接收面)以10表示，分隔攝像面與透鏡組的防護(hù)玻璃記為12，而構(gòu)成第二光闌S2的兩個(gè)平面從像側(cè)到物體側(cè)順次以14與16表示，構(gòu)成孔徑光闌S1的光闌面記為18。
此圖中所示的ri(i＝1，2，3，……9)與di(i＝1，2，3，……9)等參數(shù)的具體數(shù)值由下面的表1-4中給出。腳標(biāo)1，2，……，9按照從物體側(cè)向像側(cè)的順序?qū)?yīng)于各透鏡的表面序號(hào)或透鏡的厚度或透鏡表面間隔添附。具體地說，ri為第i表面的曲率半徑(非球面時(shí)為軸向曲率半徑)。
di為從第i表面到第(i+1)表面的距離。
Ni為由第i表面與第(i+1)表面組成的透鏡的媒質(zhì)的折射率。
υi為由第i表面與第(i+1)表面組成的透鏡的媒質(zhì)的色散。
光程長是從d1到d9的加和值。
后焦距bf為d7+d8+d9。
此外，D＝d1+d2+d3+d4+d5+d6。
非球面數(shù)據(jù)與表1-4中各個(gè)右欄中的表面序號(hào)一起示明。由于第二光闌S的r2與r4以及防護(hù)玻璃的r7與r8是平面的曲率半徑故以∞表示。
本發(fā)明所用的非球面由下式給定。
Z＝ch2/{1+[1-(1+k)c2h2]+1/2}+A0h4+B0h6+C0h8+D0h10式中Z距表面頂點(diǎn)切平面的深度c光軸附近表面的曲率h距光軸的高度k圓錐常數(shù)A04次非球面系數(shù)B06次非球面系數(shù)C08次非球面系數(shù)D010次非球面系數(shù)本說明書表1-4內(nèi)，在示明非球面系數(shù)的數(shù)值表示式中，“e-1”代表“10-1”。作為焦距f示明的值則是第一、第二透鏡組成的透鏡組的組合焦距。
下面參看圖2-17分別說明第一—第四實(shí)施例。
圖2、6、10與14分別示明透鏡結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖與點(diǎn)列圖，表示相對(duì)于入射高度的像面上點(diǎn)像的布散的程度。在這些圖中，點(diǎn)列圖是以攝像面(固體攝像元件的光接收面)10右側(cè)上下方向的細(xì)長矩形所圍的區(qū)域表示，而在此攝像面10上投射的點(diǎn)像的布散程度以對(duì)應(yīng)于圓的大小描繪出。圖3、圖7、圖11與圖15中，表明畸變像差曲線；圖4、圖8、圖12與圖16表明像散曲線；圖5、圖9、圖13與圖17表明色差/球差曲線。
畸變像差曲線表明相對(duì)于光軸距離(以縱軸上在像面內(nèi)距光軸的最大距離為100的百分率表示)的像差量(以百分率表示的橫軸上正切條件的不滿足量)。像散曲線與畸變像差曲線相同，相對(duì)于離光軸的距離將像差量于橫軸(以mm為單位)上表示。而且，像差中表示子午面(meridional)和弧矢面(sagitlal)的像差量(mm單位)。色差/球差曲線則是相對(duì)于入射高度h(F數(shù))將相應(yīng)像差量于橫軸(以mm為單位)表示。在色差/球差曲線中，表明了相對(duì)于C線(波長656.3nm的光)、d線(波長587.6nm的光)、e線(波長546.1nm的光)、F線(波長486.1nm的光)與g線(波長435.84nm的光)的像差值。折射率指的是d線(587.6nm的光)的折射率。
下面匯總給出有關(guān)第一實(shí)施例(表1)、第二實(shí)施例(表2)、第三實(shí)施例(表3)與第四實(shí)施例(表4)元件透鏡的曲率半徑(mm)、透鏡表面間隔(mm)、透鏡材料的折射率、透鏡材料的阿貝數(shù)、焦距、數(shù)值孔徑與非球面系數(shù)。
第一實(shí)施例

近軸數(shù)據(jù)焦距f＝3.296mm數(shù)值孔徑Fno＝2.80
第二實(shí)施例

近軸數(shù)據(jù)焦距f＝3.74mm數(shù)值孔徑Fno＝2.80
第三實(shí)施例

近軸數(shù)據(jù)焦距f＝3.912mm數(shù)值孔徑Fno＝2.80
第四實(shí)施例

近軸數(shù)據(jù)焦距f＝3.498mm數(shù)值孔徑Fno＝2.80
下面與比較例一起說明各實(shí)施例的特征。
第一至第四實(shí)施例中，對(duì)于以凹面朝向物體側(cè)取彎月形而具有正折射率的第一凸鏡(L1)、以凹面朝向物體與圖像兩側(cè)而具有負(fù)折射率的第二透鏡(L2)，均采用環(huán)境類塑料ZEONEX E48K(ZEONEX是Nippon Zeon公司的注冊(cè)商標(biāo)而E48R是其產(chǎn)品號(hào))。
第一透鏡(L1)的兩面，第二透鏡(L2)的兩面為非球面。這就是說，非球面的數(shù)對(duì)各實(shí)施例都為4面。
第一透鏡(L1)、第二透鏡(L2)與第四透鏡(L4)的材料ZEONEX E48K的阿貝數(shù)雖為56，但模擬的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使這些透鏡材料的阿貝數(shù)為45-65，像差等透鏡性能也未見有實(shí)質(zhì)性的不同。同時(shí)，若阿貝數(shù)在上述值的范圍內(nèi)，則本發(fā)明目的的攝像透鏡的各種像差與已有的攝像透鏡的各種像差相比，能進(jìn)行良好的校正，能實(shí)現(xiàn)光程長≤6m的攝像透鏡。
于透鏡組和攝像面之間，在第一、第二、和第三實(shí)施例時(shí)插入1.05mm厚的防護(hù)玻璃，在第四實(shí)施例中，插入0.70mm厚的防護(hù)玻璃作為防護(hù)玻璃材料，在第一—第三實(shí)施例中采用折射率1.52的玻璃材料，在第四實(shí)施例中采用折射率1.493的丙烯酸樹脂。在計(jì)算以下說明的各種像差中是假定了這種玻璃的存在的。具體地說，這種防護(hù)玻璃包括表面r7與r8，而表示其厚度的參數(shù)d8在第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的3例中為d8＝1.05mm，而在第四實(shí)施例中d8＝0.70mm。
第一實(shí)施例(A)整個(gè)系統(tǒng)的焦距f＝3.296mm(B)第一透鏡的焦距f1＝3.13mm(C)第二透鏡的焦距f2＝-17.63mm(D)第一透鏡的物體側(cè)曲率半徑r1＝-15.3122mm(E)第一透鏡的像側(cè)曲率半徑r2＝-1.5519mm(F)從孔徑光闌位置到第二透鏡第二面的距離D＝2.83mm。于是(1)|f1/f2|＝|3.13/-17.63|＝0.1775≈0.18
(2)|r1/f|＝|-15.3122/3.296|＝4.646≈4.65(3)|r1/r2|＝|-15.3122/-1.5519|＝9.867≈9.87(4)D/f＝2.83/3.296＝0.8565≈0.86這樣第一實(shí)施例的透鏡組滿足下面的條件式(1)-(4)的全部。
0.09＜|f1/f2|＜0.37 (1)1.33＜|r1/f|＜47.77 (2)3.08＜|r1/r2|＜113.12 (3)0.63＜D/f＜0.87(4)以后提及條件式時(shí)均指上面的式(1)-式(4)。
孔徑光闌S1如表1所示，設(shè)于從第一透鏡的第一面(物體側(cè)的面)到前側(cè)0.13mm(d1＝0.13mm)的位置處。此外，數(shù)值孔徑(F數(shù))為2.8，組合焦距f為3.296mm。
圖2示明光線追蹤結(jié)果以及攝像面上點(diǎn)像布散的點(diǎn)列圖。這樣，僅僅是圖像周邊部分最接近的位置處的點(diǎn)像P才有若干布散，可以看到基本上是在整個(gè)攝像面都能得到良好的點(diǎn)像。
光程長在5.495mm與6mm以內(nèi)，后焦距也達(dá)到2.665mm而能有充分的保證。
圖3所示的畸變像差曲線20，圖4示明的像散曲線(相對(duì)于子午面的像差曲線22和相對(duì)強(qiáng)大平面的像差曲線24)、圖5示明了色差/球差曲線(相對(duì)于C線的像差曲線26、相對(duì)于d線的像差曲線28，相對(duì)于e線的像差曲線30，相對(duì)于F線的像差曲線32和相對(duì)于g線的像差曲線34)。圖3與圖4的像差曲線的縱軸表示像高，100％、85％、80％、70％、50％與30％分別對(duì)應(yīng)2.3mm、1.9mm、1.8mm、1.6mm、1.1mm與0.68mm。在第一實(shí)施例中，像高2.3mm換算為主光線對(duì)透鏡組入射前與光軸形成的角度時(shí)相當(dāng)于36°。圖5的像差曲線的縱軸表示入射高度h(F數(shù))，最大對(duì)應(yīng)于F2.8，橫軸表示像差的大小。
畸變像差在100％(像高2.3mm)位置處的像差量的絕對(duì)值最大為3.9％，而在像高2.3mm以下的范圍，像差量的絕對(duì)值在3.9％以內(nèi)。
像散在像高100％(像高2.3mm)位置處，弧矢面中像差量的絕對(duì)值最大為0.14mm，而在像高2.3mm以下的范圍內(nèi)，像差量的絕對(duì)值在0.14mm以內(nèi)。
色差/球差在光軸上相對(duì)于g線的像差量的絕對(duì)值最大為0.18mm，像差量的絕對(duì)值在0.18mm以內(nèi)。
第二實(shí)施例(A)整個(gè)系統(tǒng)的焦距f＝3.74mm(B)第一透鏡的焦距f1＝3.98mm(C)第二透鏡的焦距f2＝-38.88mm(D)第一透鏡的物體側(cè)曲率半徑r1＝-4.9982mm(E)第一透鏡的像側(cè)曲率半徑r2＝-1.6179mm(F)從孔徑光闌位置到第二透鏡第二面的距離D＝2.40mm。于是(1)|f1/f2|＝|3.98/-38.38|＝0.104≈0.10(2)|r1/f|＝|-4.9982/3.74|＝0.1336≈1.34(3)|r1/r2|＝|-4.9982/-1.6179|＝3.689≈3.09(4)D/f＝2.40/3.74＝0.6417≈0.64這樣第一實(shí)施例的透鏡組滿足下面的條件式(1)-(4)的全部。
0.09＜|f1/f2|＜0.37 (1)1.33＜|r1/f|＜47.77 (2)3.08＜|r1/r2|＜113.12 (3)0.63＜D/f＜0.87(4)孔徑光闌S1如表2所示，設(shè)于從第一透鏡的第一面(物體側(cè)的面)到前側(cè)0.13mm(d1＝0.13mm)的位置處。此外，數(shù)值孔徑(F數(shù))為2.8，組合焦距f為3.296mm。
圖6示明光線追蹤結(jié)果以及攝像面上點(diǎn)像布散的點(diǎn)列圖。這樣，僅僅是圖像周邊部分最接近的位置處的點(diǎn)像P才有若干布散，可以看到基本上是在整個(gè)攝像面都能得到良好的點(diǎn)像。
光程長在5.629mm與6mm以內(nèi)，后焦距也達(dá)到2.665mm而能有充分的保證。
圖7所示的畸變像差曲線36，圖8示明的像散曲線(相對(duì)于子午面的像差曲線38和相對(duì)強(qiáng)大平面的像差曲線40)、圖9示明了色差/球差曲線(相對(duì)于C線的像差曲線42、相對(duì)于d線的像差曲線44，相對(duì)于e線的像差曲線30，相對(duì)于F線的像差曲線32和相對(duì)于g線的像差曲線50)。圖7與圖8的像差曲線的縱軸表示像高，100％、85％、80％、70％、50％與30％分別對(duì)應(yīng)2.3mm、1.9mm、1.8mm、1.6mm、1.1mm與0.68mm。在第二實(shí)施例中，像高2.3mm換算為主光線對(duì)透鏡組入射前與光軸形成的角度時(shí)相當(dāng)于32°。橫軸表示像差的大小，圖9的像差曲線的縱軸表示入射高度h(F數(shù))，最大對(duì)應(yīng)于F2.8。
畸變像差在80％(像高1.8mm)位置處的像差量的絕對(duì)值最大為0.6％，而在像高2.3mm以下的范圍，像差量的絕對(duì)值在0.6％以內(nèi)。
像散在像高100％(像高2.3mm)位置處，子午面中像差量的絕對(duì)值最大為0.17mm，而在像高2.3mm以下的范圍內(nèi)，像差量的絕對(duì)值在0.17mm以內(nèi)。
色差/球差在光軸上相對(duì)于g線的像差量的絕對(duì)值最大為0.15mm，像差量的絕對(duì)值在0.15mm以內(nèi)。
第三實(shí)施例(A)整個(gè)系統(tǒng)的焦距f＝3.912mm(B)第一透鏡的焦距f1＝3.73mm(C)第二透鏡的焦距f2＝-16.80mm(D)第一透鏡的物體側(cè)曲率半徑r1＝-10.1892mm(E)第一透鏡的像側(cè)曲率半徑r2＝-1.7455mm(F)從孔徑光闌位置到第二透鏡第二面的距離D＝2.765mm。于是(1)|f1/f2|＝|3.73/-16.801|＝0.222≈0.22(2)|r1/f|＝|-10.1892/3.912|＝2.605≈2.61(3)|r1/r2|＝-10.1892/-1.7455|＝5.8374≈5.84(4)D/f＝2.765/3.912＝0.7068≈0.71這樣第一實(shí)施例的透鏡組滿足下面的條件式(1)-(4)的全部。
0.09＜|f1/f2|＜0.37 (1)1.33＜|r1/f|＜47.77(2)3.08＜|r1/r2|＜113.12 (3)0.63＜D/f＜0.87 (4)孔徑光闌S1如表3所示，設(shè)于從第一透鏡的第一面(物體側(cè)的面)到前側(cè)0.085mm(d1＝0.085mm)的位置處。此外，數(shù)值孔徑(F數(shù))為2.8，組合焦距f為3.912mm。
圖10示明光線追蹤結(jié)果以及攝像面上點(diǎn)像布散的點(diǎn)列圖。這樣，僅僅是圖像周邊部分最接近的位置處的點(diǎn)像P才有若干布散，可以看到基本上是在整個(gè)攝像面都能得到良好的點(diǎn)像。光程長在5.946mm與6mm以內(nèi)，后焦距也達(dá)到3.981mm而能有充分的保證。
圖11所示的畸變像差曲線52，圖12示明的像散曲線(相對(duì)于子午面的像差曲線34和相對(duì)強(qiáng)大平面的像差曲線56)、圖13示明了色差/球差曲線(相對(duì)于C線的像差曲線56、相對(duì)于d線的像差曲線60，相對(duì)于e線的像差曲線30，相對(duì)于F線的像差曲線32和相對(duì)于g線的像差曲線66)。圖11與圖12的像差曲線的縱軸表示像高，100％、85％、80％、70％、50％與30％分別對(duì)應(yīng)2.3mm、1.9mm、1.8mm、1.6mm、1.1mm與0.68mm。在第三實(shí)施例中，像高2.3mm換算為主光線對(duì)透鏡組入射前與光軸形成的角度時(shí)相當(dāng)于30°。圖13的像差曲線的縱軸表示入射高度h(F數(shù))，最大對(duì)應(yīng)于F2.8，橫軸表示像差的大小。
畸變像差在100％(像高2.3mm)位置處的像差量的絕對(duì)值最大為1.5％，而在像高2.3mm以下的范圍，像差量的絕對(duì)值在1.5％以內(nèi)。
像散在像高100％(像高2.3mm)位置處，弧矢面中像差量的絕對(duì)值最大為0.08mm，而在像高2.3mm以下的范圍內(nèi)，像差量的絕對(duì)值在0.08mm以內(nèi)。
色差/球差在光軸上相對(duì)于g線的像差量的絕對(duì)值最大為0.10mm，像差量的絕對(duì)值在0.10mm以內(nèi)。
第四實(shí)施例
(A)整個(gè)系統(tǒng)的焦距f＝3.498mm(B)第一透鏡的焦距f1＝2.80mm(C)第二透鏡的焦距f2＝-7.73mm(D)第一透鏡的物體側(cè)曲率半徑r1＝-167.055mm(E)第一透鏡的像側(cè)曲率半徑r2＝-1.4769mm(F)從孔徑光闌位置到第二透鏡第二面的距離D＝2.305mm。于是(1)|f1/f2|＝|2.80/-7.73|＝0.362≈0.36(2)|r1/f|＝|-167.055/3.498|＝47.757≈47.76(3)|r1/r2|＝|-167.055/-1.4769|＝113.112≈113.11(4)D/f＝2.305/3.498＝0.6589≈0.656這樣第一實(shí)施例的透鏡組滿足下面的條件式(1)-(4)的全部。
0.09＜|f1/f2|＜0.37 (1)1.33＜|r1/f|＜47.77 (2)3.08＜|r1/r2|＜113.12 (3)0.63＜D/f＜0.87(4)孔徑光闌S1如表4所示，設(shè)于從第一透鏡的第一面(物體側(cè)的面)到前側(cè)0.075mm(d1＝0.075mm)的位置處。此外，數(shù)值孔徑(F數(shù))為2.8，組合焦距f為3.498mm。
圖14示明光線追蹤結(jié)果以及攝像面上點(diǎn)像布散的點(diǎn)列圖。這樣，僅僅是圖像周邊部分最接近的位置處的點(diǎn)像P才有若干布散，可以看到基本上是在整個(gè)攝像面都能得到良好的點(diǎn)像。光程長在5.071mm與6mm以內(nèi)，后焦距也達(dá)到2.766mm而能有充分的保證。
圖15所示的畸變像差曲線68，圖16示明的像散曲線(相對(duì)于子午面的像差曲線70和相對(duì)強(qiáng)大平面的像差曲線72)、圖17示明了色差/球差曲線(相對(duì)于C線的像差曲線74、相對(duì)于d線的像差曲線76，相對(duì)于e線的像差曲線78，相對(duì)于F線的像差曲線80和相對(duì)于g線的像差曲線82)。圖15與圖16的像差曲線的縱軸表示像高，100％、85％、80％、70％、50％與30％分別對(duì)應(yīng)2.3mm、1.9mm、1.6mm、1.1mm與0.68mm。在第四實(shí)施例中，像高2.3mm換算為主光線對(duì)透鏡組入射前與光軸形成的角度時(shí)相當(dāng)于32°。圖17的像差曲線的縱軸表示入射高度h(F數(shù))，最大對(duì)應(yīng)于F2.8，橫軸表示像差的大小。
畸變像差在100％(像高2.3mm)位置處的像差量的絕對(duì)值最大為3.2％，而在像高2.3mm以下的范圍，像差量的絕對(duì)值在3.2％以內(nèi)。
像散在像高100％(像高2.3mm)位置處，子午面中像差量的絕對(duì)值最大為0.22mm，而在像高2.3mm以下的范圍內(nèi)，像差量的絕對(duì)值在0.22mm以內(nèi)。
色差/球差在光軸上相對(duì)于g線的像差量的絕對(duì)值最大為0.17mm，像差量的絕對(duì)值在0.17mm以內(nèi)。
在以上任一實(shí)施例的攝像鏡頭，可知在作為安裝到以CCD或CMOS作為攝像元件的小型攝像機(jī)中的鏡頭時(shí)，都能確保必要的性能。
這樣，從上述本發(fā)明攝像鏡頭的說明可知，通過設(shè)計(jì)成使攝像鏡頭的各個(gè)結(jié)構(gòu)透鏡滿足條件式(1)-(4)，就能解決本發(fā)明擬解決的課題。也即可以獲得能良好校正各種像差，有充分的后焦距且能有短的光程長的攝像鏡頭。
此外，上述實(shí)施例中第一透鏡與第二透鏡采用的是ZEONEX E48R塑性材料，但除實(shí)施例中描述的以外的塑性材料，甚或不是塑性材料，只要是滿足實(shí)施例等中說明的各條件的材料，即便是玻璃材料，顯然也是可以采用的。
按以上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)所有效利用塑料透鏡、可良好校正各種像差且光程長≤6mm的適合用于小型CCD攝像機(jī)的攝像鏡頭。
本發(fā)明的攝像鏡頭不僅有短的光程長而且還能充分保證有合適的后焦距。
根據(jù)以上所述，本發(fā)明的攝像鏡頭除能作為便攜式電話機(jī)中內(nèi)置的攝像機(jī)用鏡頭外，還可以用于PDA(個(gè)人數(shù)字助理)中內(nèi)置的攝像機(jī)用鏡頭，具備圖像識(shí)別功能的玩具中內(nèi)置的攝像機(jī)用鏡頭，監(jiān)控用攝像機(jī)與安全用攝像機(jī)用的鏡頭。
權(quán)利要求
1.一種攝像鏡頭，它按照從物體側(cè)開始的順序，由孔徑光闌S1、第一透鏡L1、第二光闌S2以及第二透鏡L2排列構(gòu)成，第一透鏡L1是以凹面朝向物體側(cè)呈彎月形且具有正折射率的透鏡，第二透鏡L2是以凹面朝向像側(cè)，呈彎月形且具有負(fù)折射率的透鏡，在這種攝像鏡頭中，第一透鏡L1的至少一面為非球面而第二透鏡L2也有至少一面為非球面，即整體至少有2個(gè)透鏡表面為非球面，且滿足下述條件。0.09＜|f1/f2|＜0.37 (1)1.33＜|r1/f|＜47.77 (2)3.08＜|r1/r2|＜113.12 (3)0.63＜D/f＜0.87(4)式中，f整個(gè)系統(tǒng)的焦距(由第一與第二透鏡組成的透鏡組時(shí)組合焦距)，f1第一透鏡的焦距，f2第二透鏡的焦距，D從孔徑光闌到第二透鏡的第二面(像側(cè)面)的距離(透鏡中心長度)r1第一透鏡L1的物體側(cè)面于光軸附近的曲率半徑(軸向曲線半徑)，r2第一透鏡L1的像側(cè)面于光軸附近的曲率半徑(軸向曲線半徑)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述攝像鏡頭，其中構(gòu)成此攝像鏡頭的透鏡完全由塑性材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述攝像鏡頭，其中構(gòu)成此攝像頭的上述第一透鏡L1、第二透鏡L2是由阿貝數(shù)為45～65范圍的材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述攝像鏡頭，其中構(gòu)成此攝像頭的上述第一透鏡L1、第二透鏡L2是由環(huán)烯類塑料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述攝像鏡頭，其中從上述第一透鏡L1的物體側(cè)面到第二透鏡L2的像側(cè)面的距離≤2.83mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述攝像鏡頭，其中從上述第一透鏡L1的物體側(cè)面到第二透鏡L2的像側(cè)面的距離≤2.83mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述攝像鏡頭，其中能進(jìn)行像差校正使像高2.3mm以下的畸變像差在3.9％以內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述攝像鏡頭，其中能進(jìn)行像差校正使像高2.3mm以下的像散在0.22mm以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述攝像鏡頭，其中能進(jìn)行像差校正使光軸上的對(duì)應(yīng)于g線的光的球差在0.18mm以內(nèi)。
全文摘要
提供了能良好校正各像差、光程長≤6mm且能確保有充分后焦距的攝像鏡頭。此攝像鏡頭按照從物體側(cè)的順序由孔徑光闌S
文檔編號(hào)G02B13/18GK1497289SQ0315240
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者堂智, 智 堂 申請(qǐng)人:里程碑株式會(huì)社