專(zhuān)利名稱：?jiǎn)谓裹c(diǎn)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于往例如帶相機(jī)的便攜電話或PDA(Personal DigitalAssistant)等小型信息終端設(shè)備中搭載的單焦點(diǎn)鏡頭。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，伴隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)向一般家庭等普及，可將拍攝的風(fēng)景和人物像等圖像信息輸入個(gè)人計(jì)算機(jī)的數(shù)碼靜物相機(jī)(以下，只稱作數(shù)碼相機(jī))迅速普及起來(lái)。另外，隨著便攜電話的高功能化，搭載小型攝像模塊的帶相機(jī)的便攜電話也迅速普及起來(lái)。另外，在PDA等小型信號(hào)終端設(shè)備中搭載攝像模塊也普及起來(lái)。
具備這些攝像功能的設(shè)備中，采用了CCD(Charge Coupled Device電荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等攝像元件。這些攝像元件，近年來(lái)向非常小型化發(fā)展。從而在采用CCD等攝像元件的攝像設(shè)備上，對(duì)于設(shè)備主體及搭載其上的透鏡，也要求小型輕量化。另外，近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)高圖像品質(zhì)，而開(kāi)發(fā)像素多的攝像元件，隨之，在透鏡系統(tǒng)也被要求更高分辨率且高對(duì)比度的性能。
作為這種攝像設(shè)備所采用的攝像鏡頭，例如以下的專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述。該專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了2塊構(gòu)成的攝像鏡頭。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2000-258684號(hào)公報(bào)如上所述，近年的攝像元件，小型化及高像素化得到發(fā)展，與此相伴，特別是在數(shù)碼相機(jī)用的攝像鏡頭中要求高分辨率性能和構(gòu)成的小型化。另一方面，在帶相機(jī)的便攜電話等小型信息終端設(shè)備用的攝像鏡頭中，以前主要要求成本方面和緊湊性，而最近在帶相機(jī)的便攜電話等中，也趨向于發(fā)展攝像元件高像素化，例如100萬(wàn)像素以上的與兆位像素對(duì)應(yīng)的裝置被實(shí)用化，相對(duì)于性能方面的要求也高起來(lái)。從而，期望開(kāi)發(fā)出綜合考慮成本方面、性能方面及緊湊性的多種多樣的透鏡。
作為與高像素對(duì)應(yīng)的小型信息終端設(shè)備用的攝像鏡頭，現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)出例如由1塊玻璃透鏡和2塊塑料透鏡構(gòu)成的3塊構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)和采用3塊以上塑料透鏡的透鏡系統(tǒng)等。不過(guò)，為了與近年的小型化要求相對(duì)應(yīng)，而期望透鏡系統(tǒng)為少于3塊的透鏡塊數(shù)且在性能方向與現(xiàn)有的同等程度。
上述專(zhuān)利文獻(xiàn)所述的透鏡，是以2塊構(gòu)成且采用非球面的透鏡構(gòu)成，不過(guò)還期望開(kāi)發(fā)更緊湊且高性能的透鏡系統(tǒng)。特別是采用小型攝像元件時(shí)，倍率色差容易引人注意，因此，作為其透鏡系統(tǒng)期望能良好地矯正倍率色差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而產(chǎn)生的，其目的在于提供一種單焦點(diǎn)鏡頭，其能通過(guò)采用較少的透鏡塊數(shù)、且有效利用非球面，從而實(shí)現(xiàn)高性能且極緊湊的透鏡系統(tǒng)。
本發(fā)明的單焦點(diǎn)鏡頭，從靠物體側(cè)起依次具備光圈、兩面為非球面形狀且物體側(cè)的面為凸面形狀的具有正放大率的彎月?tīng)畹牡?透鏡、和兩面為非球面且在近軸附近凸面朝向物體側(cè)的具有正放大率的彎月?tīng)畹牡?透鏡；且其構(gòu)成滿足以下條件式(1)、(2)0.20＜R1/f＜0.70(1)0.05＜D2/f1＜0.3(2)其中f表示透鏡系統(tǒng)整體的近軸焦距，f1表示第1透鏡的近軸焦距，D2表示光軸上的第1透鏡與第2透鏡的透鏡間隔，R1表示第1透鏡的物體側(cè)的面的近軸曲率半徑。
本發(fā)明的單焦點(diǎn)透鏡，將光圈配置在最靠物體側(cè)，接下來(lái)從物體側(cè)起依次配置兩面非球面形狀的第1透鏡和第2透鏡，且滿足涉及第1透鏡的焦距和形狀等的規(guī)定的條件式(1)、(2)，使各透鏡的形狀、放大率分配適當(dāng)，因而采用2塊這樣極少的透鏡塊數(shù)、且有效地利用非球面，而能獲得與現(xiàn)有的用于帶相機(jī)的便攜電話等中的一般3塊構(gòu)成的透鏡同等的高光學(xué)性能。另外，還能實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有的極緊湊的透鏡系統(tǒng)。
這里，該單焦點(diǎn)透鏡，優(yōu)選其構(gòu)成還滿足以下條件式(3)。由于滿足這些條件，因而特別有利于倍率色差的矯正。
0.70＜ΔZF/ΔZR＜1.20(3)而ΔZF表示第1透鏡的物體側(cè)的面的在最大有效光線高度HF處的光軸方向的形狀位移量，ΔZR表示第1透鏡的像側(cè)的面的在最大有效光線高度HR處的光軸方向的形狀位移量。
另外，在該單焦點(diǎn)透鏡中，第1透鏡及第2透鏡的透鏡材料，優(yōu)選均為塑料材料。由于采用塑料材料因而容易進(jìn)行非球面加工。
根據(jù)必要可適當(dāng)采用這些優(yōu)選構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)更高性能且緊湊的透鏡系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的單焦點(diǎn)鏡頭，將光圈配置在最靠物體側(cè)，接下來(lái)從物體側(cè)依次配置兩面非球面形狀的第1透鏡和第2透鏡，且滿足涉及第1透鏡的焦距和形狀等的規(guī)定的條件式(1)、(2)，使各透鏡的形狀、放大率分配最佳化，因此采用較少的透鏡塊數(shù)、且有效地利用非球面，從而能實(shí)現(xiàn)高性能且極緊湊的透鏡系統(tǒng)。
特別是在使第1透鏡的形狀滿足條件式(3)而構(gòu)成時(shí)，能使倍率色差的矯正更容易，因而能實(shí)現(xiàn)更高性能且小型的透鏡系統(tǒng)。


圖1表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的單焦點(diǎn)鏡頭的構(gòu)成例的、與實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的透鏡剖視圖。
圖2表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的單焦點(diǎn)鏡頭的其他構(gòu)成例的、與實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的透鏡剖視圖。
圖3是關(guān)于本發(fā)明的一實(shí)施方式的單焦點(diǎn)鏡頭的第1透鏡形狀的說(shuō)明圖。
圖4是表示實(shí)施例1的單焦點(diǎn)鏡頭的球面像差、像散、光學(xué)失真及倍率色差的像差圖。
圖5是表示實(shí)施例2的單焦點(diǎn)鏡頭的球面像差、像散、光學(xué)失真及倍率色差的像差圖。
圖中，CG-玻璃罩；St-光圈；Gj-從物體側(cè)開(kāi)始第j號(hào)透鏡；Ri-從物體側(cè)開(kāi)始第i號(hào)透鏡面的曲率半徑；Di-從物體側(cè)開(kāi)始第i號(hào)和第i+1號(hào)透鏡面的面間隔；Z1-光軸。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的單焦點(diǎn)鏡頭的一構(gòu)成例。該構(gòu)成例，與后述的第1數(shù)值實(shí)施例(表1、表2)的透鏡構(gòu)成相對(duì)應(yīng)。另外，圖2表示本實(shí)施方式的單焦點(diǎn)鏡頭的一構(gòu)成例。圖2的構(gòu)成例，與后述的第2數(shù)值實(shí)施例(表3、表4)的透鏡構(gòu)成相對(duì)應(yīng)。還有，圖1、圖2中，符號(hào)Ri，表示以光圈St作為第0號(hào)，以最靠物體側(cè)的構(gòu)成要素的面作為第1號(hào)，隨著向像側(cè)(成像側(cè))依次增加這樣賦予符號(hào)的第i(i＝0～6)面的曲率半徑。符號(hào)Di表示第i面和第i+1面的光軸Z1上的面間隔。還有，各構(gòu)成例其基本構(gòu)成均相同，因此以下，以圖1所示的單焦點(diǎn)鏡頭的構(gòu)成為基本進(jìn)行說(shuō)明。
該單焦點(diǎn)鏡頭，搭載在例如帶相機(jī)的便攜電話等小型信息終端設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)等、特別是采用小型攝像元件的攝像設(shè)備中使用。該單焦點(diǎn)鏡頭，其構(gòu)成是沿光軸Z1從靠物體側(cè)起依次配置光圈St、第1透鏡G1和第2透鏡G2。
在該單焦點(diǎn)鏡頭的成像面(攝像面)上配置沒(méi)有圖示的CCD等攝像元件。在CCD的攝像面附近，配置用以保護(hù)攝像面的玻璃罩CG。第2透鏡和成像面(攝像面)之間，除玻璃罩CG外還可以配置紅外線截止濾波器和低通濾波器等其他光學(xué)部件。
第1透鏡G1，兩面為非球面形狀，且形成使物體側(cè)的面為凸面形狀的具有正放大率的彎月?tīng)睢?br> 第2透鏡G2，兩面為非球面形狀，且形成為在近軸附近凸面朝向物體側(cè)的具有正放大率的彎月?tīng)睢５?透鏡G2的非球面形狀，希望是例如在有效直徑范圍內(nèi)、像側(cè)的面越靠向周邊、負(fù)放大率越弱的非球面形狀。從而，第2透鏡G2，例如像側(cè)的面在近軸附近為凹面形狀、而在周邊部為凸面形狀。
還有，本實(shí)施方式中，近軸附近的透鏡形狀，由例如后述的非球面式(A)中系數(shù)K的部分(除系數(shù)Ai的多項(xiàng)式部分以外的部分)表示。
該單焦點(diǎn)鏡頭，其構(gòu)成滿足以下條件式(1)、(2)。條件式(1)、(2)中，f表示透鏡系統(tǒng)整體的近軸焦距，f1表示第1透鏡G1的近軸焦距，D2表示光軸上的第1透鏡G1與第2透鏡G2的透鏡間隔，R1表示第1透鏡G1的物體側(cè)的面的近軸曲率半徑。
0.20＜R1/f＜0.70(1)0.05＜D2/f1＜0.3(2)該單焦點(diǎn)透鏡，優(yōu)選是其構(gòu)成還滿足以下條件式(3)。
0.70＜ΔZF/ΔZR＜1.20 (3)這里，ΔZF，如圖3所示，表示第1透鏡G1的物體側(cè)的面的在高度HF處的光軸方向的形狀位移量，ΔZR表示第1透鏡G1的像側(cè)的面的在高度HR處的光軸方向的形狀位移量。高度HF為在第1透鏡G1的物體側(cè)的面通過(guò)有效光線的最大高度，高度HR為在第1透鏡G1的像側(cè)的面通過(guò)有效光線的最大高度。
該單焦點(diǎn)鏡頭，第1透鏡G1及第2透鏡G2的兩面為非球面形狀，因此在加工性方面，希望第1透鏡G1及第2透鏡G2的透鏡材料均為塑料材料。
下面，關(guān)于如以上構(gòu)成的單焦點(diǎn)鏡頭的作用及效果進(jìn)行說(shuō)明。
該單焦點(diǎn)鏡頭，將光圈St配置在最靠物體側(cè)，接下來(lái)從物體側(cè)起依次配置兩面非球面形狀的第1透鏡G1和第2透鏡G2，且滿足涉及第1透鏡G1的焦距和形狀等的規(guī)定的條件式(1)、(2)，使各透鏡的形狀、放大率分配適當(dāng)，因此采用2塊這樣極少的透鏡塊數(shù)、且有效地利用非球面，從而也能實(shí)現(xiàn)高性能且極緊湊型的透鏡系統(tǒng)。由于還滿足以下條件式(3)，因而能實(shí)現(xiàn)更高性能。
各條件式的作用如以下。條件式(1)是關(guān)于第1透鏡G1的物體側(cè)的面的曲率半徑的，若脫離此數(shù)值范圍，則特別是很難進(jìn)行幀像差及倍率色差的矯正，因此不作為優(yōu)選。條件式(2)是關(guān)于光軸上的第1透鏡G1與第2透鏡G2的透鏡間隔D2、和第1透鏡G1的近軸焦距f1的，若脫離此數(shù)值范圍，則很難抑制全長(zhǎng)且確保出射光瞳距離，因此不作為優(yōu)選。條件式(3)關(guān)于第1透鏡G1的面形狀的，若脫離此數(shù)值范圍，則很難進(jìn)行倍率色差的矯正，因此不作為優(yōu)選。
如此，根據(jù)本實(shí)施方式的單焦點(diǎn)鏡頭，通過(guò)采用2塊這樣極少的透鏡塊數(shù)、且有效地利用非球面，從而能獲得與現(xiàn)有的用于帶相機(jī)的便攜電話等的一般3塊構(gòu)成的透鏡同等的高光學(xué)性能。另外，還能實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有的極緊湊的透鏡系統(tǒng)。
下面，關(guān)于本實(shí)施方式的單焦點(diǎn)鏡頭的具體數(shù)值實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。以下，對(duì)第1及第2數(shù)值實(shí)施例(實(shí)施例1、2)進(jìn)行概括說(shuō)明。表1、表2表示與圖1所示的單焦點(diǎn)鏡頭的構(gòu)成相對(duì)應(yīng)的具體透鏡數(shù)據(jù)(實(shí)施例1)。還有，表3、表4表示與圖2所示的單焦點(diǎn)鏡頭的構(gòu)成相對(duì)應(yīng)的具體透鏡數(shù)據(jù)(實(shí)施例2)。表1及表3表示其實(shí)施例的透鏡數(shù)據(jù)中的基本數(shù)據(jù)部分，表2及表4表示關(guān)于其實(shí)施例的透鏡數(shù)據(jù)中非球面形狀的數(shù)據(jù)部分。


(*非球面)(f＝3.88mm，F(xiàn)NO.＝4.0，2ω＝62.8°)[表2]


(*非球面)(f＝3.86mm，F(xiàn)NO.＝4.0，2ω＝62.4°)[表4]

各表中所示的透鏡數(shù)據(jù)的面號(hào)碼Si欄，關(guān)于各實(shí)施例的單焦點(diǎn)鏡頭，表示以光圈St作為第0號(hào)，以最靠物體側(cè)的透鏡要素的面作為第1號(hào)，隨著向像側(cè)(成像側(cè))依次增加這樣賦予符號(hào)的第i(i＝0～6)面的面號(hào)。曲率半徑Ri欄，與圖1、圖2中賦予的符號(hào)Ri相對(duì)應(yīng)，表示從物體側(cè)開(kāi)始的第i面的曲率半徑的值。關(guān)于面間隔Di欄，與圖1、圖2中賦予的符號(hào)相對(duì)應(yīng)，表示從物體側(cè)開(kāi)始的第i面Si、和第i+1面Si+1的光軸上的間隔。曲率半徑Ri及面間隔Di的值的單位為毫米(mm)。Ndj、νdj欄分別表示包括玻璃罩CG在內(nèi)、從物體側(cè)開(kāi)始的第j(j＝1～3)透鏡要素的相對(duì)于d線(587.6nm)的折射率及阿貝數(shù)的值。還有，玻璃罩CG的兩面的曲率半徑R5、R6的值為0(零)，這表示為平面。另外，光圈St的曲率半徑R0的值為0(零)，這表示為假想面。
表1及表3中，作為諸數(shù)據(jù)，還同時(shí)表示整個(gè)系統(tǒng)的近軸焦距f(mm)、F號(hào)碼(FNO.)、視場(chǎng)角2ω(ω半視場(chǎng)角)的值。還有，各實(shí)施例的單焦點(diǎn)鏡頭，具有相當(dāng)于將攝像面用35mm薄膜換算表示時(shí)焦距f＝35mm的性能。
表1及表3的各透鏡數(shù)據(jù)，附在面號(hào)碼左側(cè)的記號(hào)“*”，表示其透鏡面為非球面形狀。各實(shí)施例均是第1透鏡G1的兩面S1、S2和第2透鏡G2的兩面S3、S4形成非球面形狀?；就哥R數(shù)據(jù)中，作為這些非球面的曲率半徑，表示光軸附近(近軸附近)的曲率半徑的數(shù)值。
表2及表4的各非球面數(shù)據(jù)的數(shù)值，記號(hào)“E”表示接在其下的數(shù)值是以10為底的“冪指數(shù)”，表示其以10為底的指數(shù)函數(shù)所表示的數(shù)值與“E”前的數(shù)值相乘。例如若為“1.0E-02”，則表示“1.0×10-2”。
各非球面數(shù)據(jù)，記下由以下式(A)表示的非球面形狀的式的各系數(shù)Ai、K的值。更詳細(xì)地說(shuō)，Z表示從距光軸高h(yuǎn)位置的非球面上的點(diǎn)向下至非球面頂點(diǎn)的接平面(與光軸垂直的平面)的垂線的長(zhǎng)度(mm)。
Z＝C·h2/{1+(1-K·C2·h2)1/2}+A3·h3+A4·h4+A5·h5+A6·h6+A7·h7+A8·h8+A9·h9+A10·h10+A11·h11(A)其中Z非球面的深度(mm)h從光軸到透鏡面的距離(高度)(mm)
K離心率C近軸曲率＝1/R(R近軸曲率半徑)Ai第i次(i＝3～11)的非球面系數(shù)各實(shí)施例均是第1透鏡G1的兩面S1、S2的非球面形狀，作為非球面系數(shù)，不僅有效利用偶數(shù)次的A4、A6、A8、A10表示，也有效利用奇數(shù)次的A3、A7、A9、A11表示。另外，第2透鏡G2的兩面S3、S4的非球面形狀，作為非球面系數(shù)，不僅有效利用偶數(shù)次的A4、A6、A8、A10表示，也有效利用奇數(shù)次的A3、A7、A9表示。
另外，以下表5中，對(duì)上述條件式(1)～(3)涉及的值，關(guān)于各實(shí)施例概括表示。如表5所示，各實(shí)施例的值，在各條件式(1)～(3)的數(shù)值范圍內(nèi)。


圖4(A)～(D)表示實(shí)施例1的單焦點(diǎn)鏡頭的球面像差、像散、光學(xué)失真(歪曲像差)及倍率色差。各像差圖，表示以d線為基準(zhǔn)波長(zhǎng)的像差，而球面像差圖及倍率色差圖，還表示關(guān)于g線(波長(zhǎng)435.8nm)、C線(波長(zhǎng)656.3nm)的像差。像散圖中，實(shí)線表示徑向(sagittal)的像差、虛線表示切線方向的像差。ω表示半視場(chǎng)角。同樣，關(guān)于實(shí)施例2的諸像差如圖5(A)～(D)所示。
如以上的各數(shù)值數(shù)據(jù)及各像差圖所表明的那樣，關(guān)于各實(shí)施例，采用較少的透鏡塊數(shù)能實(shí)現(xiàn)良好地矯正像差、極緊湊的透鏡系統(tǒng)。
還有，本發(fā)明并不限定于上述各實(shí)施方式及各實(shí)施例，可以進(jìn)行各種變形。例如，各透鏡成分的曲率半徑、面間隔及折射率的值等，并不局限于上述各數(shù)值實(shí)施例所示的值，也可以取其他值。
權(quán)利要求
1.一種單焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于從靠物體側(cè)起依次具備光圈、兩面為非球面形狀且物體側(cè)的面為凸面形狀的具有正放大率的彎月?tīng)畹牡?透鏡、和兩面為非球面狀且在近軸附近凸面朝向物體側(cè)的具有正放大率的彎月?tīng)畹牡?透鏡；并且，其構(gòu)成滿足以下條件式(1)、(2)，0.20＜R1/f＜0.70 (1)0.05＜D2/f1＜0.3 (2)其中f為透鏡系統(tǒng)整體的近軸焦距、f1為第1透鏡的近軸焦距、D2為光軸上的第1透鏡與第2透鏡的透鏡間隔、R1為第1透鏡的物體側(cè)的面的近軸曲率半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于其構(gòu)成還滿足以下條件式(3)。0.70＜ΔZF/ΔZR＜1.20(3)其中ΔZF為第1透鏡的物體側(cè)的面的在最大有效光線高度(HF)處的光軸方向的形狀位移量、ΔZR為第1透鏡的像側(cè)的面的在最大有效光線高度(HR)處的光軸方向的形狀位移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于上述第1透鏡及上述第2透鏡的透鏡材料，均為塑料材料。
全文摘要
一種能通過(guò)采用較少的透鏡塊數(shù)，且有效利用非球面從而實(shí)現(xiàn)高性能且極緊湊型的透鏡系統(tǒng)的單焦點(diǎn)鏡頭，該單焦點(diǎn)透鏡，從靠物體側(cè)起依次具備光圈、兩面非球面形狀的第1透鏡(G1)及第2透鏡(G2)，且滿足條件式(1)、(2)。第1透鏡(G1)形成物體側(cè)的面為凸面形狀的正的彎月形狀，第2透鏡(G2)形成在近軸附近凸面朝向物體側(cè)的正的彎月形狀。0.20＜R1/f＜0.70 (1)，0.05＜D2/f1＜0.3 (2)，其中f表示透鏡系統(tǒng)整體的近軸焦距、f1表示第1透鏡(G1)的近軸焦距、D2表示光軸上的第1透鏡(G1)與第2透鏡(G2)的透鏡間隔、R1表示第1透鏡(G1)的物體側(cè)的面的近軸曲率半徑。
文檔編號(hào)G02B1/04GK1837884SQ200510059018
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者佐藤賢一 申請(qǐng)人:富士能株式會(huì)社