專利名稱：小型成像透鏡和成像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在固態(tài)圖像傳感器件上，例如在CCD類型的圖像傳感器或CMOS類型的圖像傳感器上，形成光學圖像的小型成像透鏡，以及采用這種透鏡的成像裝置。
背景技術：
應用了例如CCD(電荷耦合器件)類型的圖像傳感器及CMOS(互補金屬氧化物半導體)類型的圖像傳感器的固態(tài)圖像傳感器件包括數(shù)字靜態(tài)照相機、數(shù)字視頻照相機以及其他類似設備。采用固態(tài)圖像傳感器件的成像裝置適于小型化，并因而在近期已安裝在緊湊型的信息終端，例如單元電話機組上。隨著固態(tài)圖像傳感器件的小型化水平和像素密度的增加，對于安裝在這些成像裝置上的小型的且高性能的成像透鏡的需求也增加了。作為用于這種裝置的成像透鏡組，每4元件/3組透鏡組從物側開始，順序地包括，一個小孔光闌，一個具有正折射率并包括一個膠合透鏡的第一透鏡組，，一個具有非球面形狀的第二透鏡組，以及一個從已知的物側開始順序安裝的具有非球面形狀的第三透鏡組，該透鏡的操作性能比一個或兩個元件的透鏡組要高。在這些透鏡組中，特別是總長度(從小孔光闌到像側焦點的軸上長度)小的透鏡，已在例如未審查的、日本專利申請公開(公開)號為2002-228922中公開。
在未審查的、日本專利申請公開(公開)號為2002-228922中公開的透鏡為如下類型，即設計為具有一個布置在最接近物側出的小孔光闌，一個作為第一透鏡組、由正和負透鏡組成的膠合透鏡，和作為第二和第三透鏡組的非球面的透鏡，并使第一透鏡組主要作用于整個成像透鏡系統(tǒng)的折射率，從而實現(xiàn)成像透鏡的最小化。然而，因為具有如此布置的成像透鏡，即，將具有強折射率的正透鏡組布置在最接近物側的小孔光闌的附近，減少了總長度，使整個成像透鏡系統(tǒng)的出射光瞳接近像側的焦平面，最后所得到的結果是很難獲得良好的像側遠心特性。另一方面，獲得了良好的像側遠心特性將使之很難執(zhí)行像差校正。

發(fā)明內容
本發(fā)明注意到了上述問題，其目的就是提供一種5元件/4組的成像透鏡，所述透鏡的尺寸小，已經(jīng)經(jīng)過了對不同像差的適當校正，并具有良好的像側遠心特性。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種成像透鏡，從物側開始順序地包括，第一透鏡組，第二透鏡組，第三透鏡組，以及第四透鏡組。第一透鏡組只包括一個第一透鏡，其為新月形，具有一個面對物側的凹面；第二透鏡組整體上具有正折射率，并從物側開始順序地包括，有正折射率的第2-1號透鏡，和與第2-1號透鏡膠合或分離的第2-2號透鏡，其具有負折射率；第三透鏡組只包括新月形的第三透鏡，其具有面對物側的凹面；以及只包括第四透鏡的第四透鏡組。
根據(jù)在第一方面中描述的成像透鏡，為了得到已經(jīng)對像差經(jīng)過適當校正的，且具有良好的像側遠心特性的小型成像透鏡，本發(fā)明的基本布置為從物側開始，順序地包括，第一透鏡，其為新月形，具有一個面對物側的凹面；彼此膠合或分離的第2-1號和第2-2號透鏡，分別具有正折射率和負折射率；第三透鏡，其為新月形，具有一個面對物側的凹面；以及第四透鏡。這種將第一透鏡放置在具有相對高折射率的第二透鏡組的物側的布置，使其很容易實現(xiàn)緊湊的成像透鏡，且可確保良好的像側遠心特性。
在像差校正中，將第一透鏡成形為新月形，且具有一個面對物側的凹面，使得有可能對在具有相對高的折射率的第二透鏡中引起的球形像差或彗形像差進行校正。另外，通過應用正和負透鏡來形成具有相對高的折射率的第二透鏡組，可以抑制球形像差或彗形像差的產(chǎn)生。將第三透鏡成形為新月形狀，其具有一個面對物側的凹面，可以適當?shù)匦Ｕ缧蜗癫?、象散及畸變。將第四透鏡放置在第三透鏡的像側可以減少成像平面上接近屏幕外圍部分的主射線的入射角。
更進一步地，使第二透鏡組，尤其是在相應的透鏡組中，具有最高的正折射率，使之有可能在實現(xiàn)最小化、像差校正和獲得良好像側遠心特性方面，實現(xiàn)預期的配置。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在第一方面中描述的成像透鏡中，將小孔光闌放置在第一透鏡組的物側或在第一透鏡組和第二透鏡組之間。
根據(jù)在第二方面中描述的成像透鏡，將小孔光闌放置在第一透鏡組的物側可增加從像側焦平面到整個成像透鏡系統(tǒng)的出射光瞳的距離。這使得很容易確保良好的像側遠心特性。另外，當將快門部件設置在小孔光闌的附近時，由于可以將透鏡組布置在快門部件的一側，所以可以很容易地形成透鏡夾持元件，并且可以很容易地減小成像裝置的尺寸。更進一步地，將小孔光闌設置在第一透鏡組和第二透鏡組之間，使得很容易最小化每個透鏡組，并由此適于小型化。由于將透鏡組布置在小孔光闌的兩邊，可以有效地對例如彗形像差和畸變的軸外像差進行校正。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在第一或第二方面中描述的成像透鏡中，第2-1號透鏡具有兩面凸的形狀，第2-2號透鏡具有兩面凹的形狀，并且第三透鏡和第四透鏡中每一個具有至少一個非球形的表面。
根據(jù)第三方面中描述的成像透鏡，由于組成第二透鏡組的具有正折射率的第2-1號透鏡和具有負折射率的第2-2號透鏡，分別具有兩面凸和兩面凹的形狀，因此可以將兩個透鏡布置在一個小的空間內，并可以適當?shù)匦Ｕ蛐蜗癫?、彗形像差、像散和色差。特別是，將第2-1號透鏡膠合到第2-2號透鏡上，可以更有效地校正軸上和軸外的色差。由于將第四透鏡布置在最接近圖像平面處，因此軸上和軸外光束以不同的高度穿過透鏡。使用非球面表面可以因此校正屏幕外圍部分上的不同的像差，而不影響軸上性能。利用非球面表面，可以特別有效地以均衡的方式校正場曲和畸變，同時確保良好的像側遠心特性。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在前述從第一方面到第三方面任一方面中描述的成像透鏡中，滿足下述不等式0.5＜f12/f＜2.0…(1)其中，f12是第一透鏡組和第二透鏡組的復合焦距，f是整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距。
根據(jù)在第四方面中描述的成像透鏡，不等式(1)是對第一和第二透鏡組的復合折射率進行適當設定的條件。大于下限值可確保良好的像側遠心特性。另一方面，降到上限值之下有可能確保適當?shù)恼凵渎?，并減少總的透鏡長度。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在上述第一到第四方面任一方面中描述的成像透鏡中，滿足下述不等式
0.5＜f2/f＜4.0 …(2)其中f2為第二透鏡組的焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距。
根據(jù)在第五方面中描述的成像透鏡，不等式(2)是對第二透鏡組的折射率進行適當設定的條件。大于下限值可確保良好的像側的遠心特性。另一方面，降到上限值以下將有可能確保適當?shù)恼凵渎?，并減少總的透鏡長度。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在上述第一到第五方面任一方面中描述的成像透鏡中，滿足下述不等式0.5＜f2/f＜3.0 …(3)1.0＜TL/f＜2.5 …(4)其中f2為第二透鏡組的焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距，TL是成像透鏡組的總長度(從設置在最接近物側的透鏡表面到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離，或在具有設置在最接近物側的小孔光闌的成像透鏡中，從設置在最接近物側的小孔光闌的表面到整個成像透鏡系統(tǒng)像側焦點的軸上距離)。
根據(jù)在第六方面中描述的成像透鏡，不等式(3)和(4)是獲得已經(jīng)過對像差進行適當校正的，且具有良好的像側遠心特性的小型成像透鏡的條件。
不等式(3)是對第二透鏡組的折射率進行適當設定的條件。大于下限值可確保良好的像側的遠心特性。另一方面，降到上限值以下將更好地確保適當?shù)恼凵渎?，并減少總的透鏡長度。
不等式(4)是對成像透鏡的總長度進行適當設定的條件。大于下限值將帶來例如有可能將光圈(光闌)設置在遠離像平面位置處的優(yōu)點。其結果是，成像透鏡的出射光瞳可設置在遠離成像平面的位置處。這使得可以很容易地獲得良好的像側遠心特性。另一方面，降到上限值以下將帶來如允許成像透鏡更小的優(yōu)越性。
在這種情況下，成像透鏡的總長度為從設置在最接近物側的透鏡表面到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離，或在具有設置在最接近物側的小孔光闌的成像透鏡中，從設置在最接近物側的小孔光闌的表面到整個成像透鏡系統(tǒng)像側焦點的軸上距離。另外，當將呈平行板狀態(tài)的光學元件，例如低通濾波器，設置在最接近成像透鏡像側的透鏡表面與像側焦點之間時，依據(jù)向等效空氣距離的轉換，總長度的距離滿足不等式(3)。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在上述第一到第六方面任一方面中描述的成像透鏡中，滿足下述不等式40＜ν21＜85 …(5)20＜ν22＜35 …(6)其中ν21為關于d線的第2-1透鏡的阿貝(Abbe)數(shù)，ν22為關于d線的第2-2透鏡的阿貝數(shù)。
根據(jù)在第七方面中描述的成像透鏡，不等式(5)和(6)是對第2-1號透鏡和第2-2號透鏡的阿貝數(shù)進行適當設定的條件。滿足上述條件將有可能通過應用具有負折射率的第2-2號透鏡，適當校正由具有正折射率的第2-1號透鏡所引起的色差。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在上述第一到第七方面任一方面中描述的成像透鏡中，滿足下述不等式0.0＜2Y/EP＜1.5 …(7)其中2Y為固態(tài)圖像傳感器件的有效的屏幕對角線長度，EP為從整個成像透鏡系統(tǒng)的出射光瞳到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離。
根據(jù)在第八方面中描述的成像透鏡，不等式(7)是獲得良好的像側遠心特性的條件。降到上限值以下可確保從出射光瞳到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點之間具有充足的距離，并因此使之容易獲得良好的像側遠心特性。另一方面，大于下限值將帶來例如允許獲得良好的像側遠心特性的優(yōu)越性。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在上述第一到第八方面任一方面中描述的成像透鏡中，形成第一透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組的每個透鏡至少包括一個非球形表面。
根據(jù)第九方面中描述的成像透鏡，使組成第一透鏡組的每個透鏡具有至少一個非球形表面，可以有效地校正球形像差和彗形像差。使組成第三透鏡組的每個透鏡具有至少一個非球形表面，可以大體上有效地校正場曲率。使組成第四透鏡組的每個透鏡具有至少一個非球形表面，可以很容易校正畸變，并可實現(xiàn)能容易獲得良好的像側遠心特性的配置。使組成具有相對高的折射率的第二透鏡組的每個透鏡具有至少一個非球形表面，可有效地校正整個成像透鏡的像差。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種包括上述第一到第九方面任一方面中描述的成像透鏡的成像裝置。
根據(jù)第十方面描述的成像透鏡，可通過應用本發(fā)明的成像透鏡，得到一個緊湊的、高性能的成像裝置。
通過參考下面的詳細描述和附圖，在其中將結合了本發(fā)明原理的最佳實施例作為說明性實例表示，本發(fā)明的上述以及許多其他目的、特性和優(yōu)越性，對于本領域普通技術人員來說將是顯而易見的。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明第一實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該截面圖是沿光軸的方向剖開；圖2A到2E是表示在圖1中所示第一實施例中的球形像差(圖2A)、象散(圖2B)、畸變(圖2C)、彗形像差(圖2D到2E)的像差圖；圖3是包括根據(jù)本發(fā)明第二實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該截面圖是沿光軸的方向剖開；圖4A到4E是表示在圖3中所示第二實施例中的球形像差(圖4A)、象散(圖4B)、畸變(圖4C)、彗形像差(圖4D到4E)的像差圖；圖5是包括根據(jù)本發(fā)明第三實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該截面圖是沿光軸的方向剖開；圖6A到6E是表示在圖5中所示第三實施例中的球形像差(圖6A)、象散(圖6B)、畸變(圖6C)、彗形像差(圖6D到6E)的像差圖；圖7是包括根據(jù)本發(fā)明第四實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該截面圖是沿光軸的方向剖開；圖8A到8E是表示在圖7中所示第四實施例中的球形像差(圖8A)、象散(圖8B)、畸變(圖8C)、彗形像差(圖8D到8E)的像差圖；圖9是包括根據(jù)本發(fā)明第五實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該截面圖是沿光軸的方向剖開；圖10A到10E是表示在圖9中所示第五實施例中的球形像差(圖10A)、象散(圖10B)、畸變(圖10C)、彗形像差(圖10D到10E)的像差圖；圖11是包括根據(jù)本發(fā)明第六實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該截面圖是沿光軸的方向剖開；圖12A到12E是表示在圖11中所示第六實施例中的球形像差(圖12A)、象散(圖12B)、畸變(圖12C)、彗形像差(圖12D到12E)的像差圖；具體實施方式
下面將結合附圖，描述本發(fā)明的一些最佳實施例。
在本發(fā)明中，“塑料透鏡”包括由在作為基礎材料的塑料材料中分散小直徑的粒子而得到的材料構成，并且具有塑料的容量比率為1/2或更多的透鏡，同時還包括其表面涂覆了阻止反射或增加表面硬度的涂層的透鏡。
安裝在單元電話機組和緊湊的信息終端的成像裝置通常需要具有寬成像視角的成像透鏡。例如，用戶使用這種成像裝置，當拿著該成像裝置或安裝了該成像裝置的信息設備，并伸直他的/她的胳臂時，可將他/她自己作為被成像的物體成像。適于這種成像操作的視角大約為60°或更大。當成像裝置具有所謂數(shù)字變焦功能，即通過對由成像所得到的數(shù)字圖象進行部分放大/顯示來改變表觀的成像范圍時，成像透鏡優(yōu)選地是具有盡可能寬的成像視角。因此，在這種規(guī)范中，廣角的成像透鏡意味著焦距為38mm或更小的透鏡，尤其是，按照與35mm膠片相適應的成像透鏡的焦距，大約為35mm，并且具有60°或更大的視角。
用于具有固態(tài)圖像傳感器件的成像裝置的成像透鏡，需要是遠心的，從而在整個視角上獲得良好的光接收敏感性?！跋駛冗h心”代表主射線是以平行于光軸的角度入射在固態(tài)成像裝置的成像平面上的。最近，由于可通過在固態(tài)圖像傳感器件的成像平面上適當?shù)卦O置微透鏡陣列來校正令人不能滿意的圖像側遠心數(shù)量，通常應用使光以大約5到30°的角度入射到成像平面的外圍部分上的實質上的像側遠心成像透鏡。在這種情況下，為了在整個畫面上獲得良好的光接收敏感性和圖像質量，透鏡最好具有實質上的像側遠心特性，即成像平面上的主射線的入射角相對于圖像高度同樣地增加。在此規(guī)范中，“良好的像側遠心”代表主射線的入射角相對于圖像高度同樣地增加，并且在成像平面的大部分外圍部分為大約20°或更小。
下面的符號用于描述根據(jù)每個實施例的成像透鏡f整個成像透鏡的焦距；f12第一透鏡組和第二透鏡組的復合焦距；f2第二透鏡組的焦距；TL成像透鏡的總長(從設置在最接近物側的透鏡表面到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離，或在具有設置在最接近物側的小孔光闌的成像透鏡中，從設置在最接近物側的小孔光闌的表面到整個成像透鏡系統(tǒng)像側焦點的軸上距離)。
FF數(shù)；2Y有效的圖像對角線長度(在固態(tài)圖像傳感器件的成像面上的矩形有效像素面積對角線長度)EP從整個成像透鏡系統(tǒng)的出射光瞳到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離；2ω視角；r曲率半徑；d軸上表面間距；nd關于d線的透鏡材料的折射指數(shù)；νd透鏡材料關于d線的阿貝數(shù)；根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像透鏡滿足0.5＜(f2/f)＜3.0(TL/f)＜2.5其中，f2是第二透鏡組L2的焦距，TL是成像透鏡的總長度(從設置在最接近物側的透鏡表面到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離，或在具有設置在最接近物側的小孔光闌S的成像透鏡中，從設置在最接近物側的小孔光闌S的表面到整個成像透鏡系統(tǒng)像側焦點的軸上距離)。另外，根據(jù)每個實施例的成像透鏡滿足與固態(tài)圖像傳感器件CCD相關的下列不等式(2Y/EP)＜1.5其中，EP是從整個成像透鏡系統(tǒng)的出射光瞳到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離。
更進一步，在每個實施例中，在將表面頂點設置為原點，將光軸方向設定為X軸，使C為頂點曲率，k為圓錐常數(shù)，A4、A6、A8、A10、A12為非球形表面系數(shù)的正交坐標系統(tǒng)中，非球形表面形狀由X=Ch21+1-(1+k)C2h2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12]]>來代表。
其中h=Y2+Z2]]>(第一實施例)圖1是包括根據(jù)本發(fā)明第一實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該圖沿光軸方向剖開。參考圖1，成像透鏡從物側開始順序地包括，小孔光闌S、第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3和第四透鏡組G4。第一透鏡組G1只由新月形的第一透鏡L1組成，其凹面面對物側。第二透鏡組G2整體上具有正折射率，從物側開始順序地包括，具有正折射率的第2-1號透鏡L2a，和膠合到2-1號透鏡L2a上且具有負折射率的第2-2號透鏡L2b。第三透鏡組G3只由新月形的第三透鏡L3組成，其凹面面對物側。第四透鏡組G4只由第四透鏡L4組成。
圖像傳感器件包括這種成像透鏡，光學低通濾波器LPF(在物側表面上形成有紅外線切削涂層)，固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃(平行板)CG，以及例如CMOS或CCD的固態(tài)圖像傳感器件IS。
穿過了成像透鏡、紅外線切削濾波器IRCF、固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃CG，且形成在成像面I上的的光學圖像，通過固態(tài)圖像傳感器件IS對其進行光電轉化，并進一步按照預定的步驟轉化成為圖像信號。
從圖1中明顯表示出，第2-1號透鏡L2a具有兩面凸的形狀，第2-2號透鏡L2b具有兩面凹的形狀，第三透鏡L3和第四透鏡L4的每一個至少有一個非球形的表面。
在適合于在圖1中表示的根據(jù)本發(fā)明第一實施例的成像裝置的成像透鏡中，焦距f、F數(shù)F、和視角值2ω如下設置焦距f＝6.30F數(shù)2.88視角2ω＝61.6°表1表示根據(jù)第一實施例的成像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)。圖2A到2E是表示第一實施例中球形像差(圖2A)、像散(圖2B)、畸變(圖2C)和彗形像差(圖2D到2E)的像差圖。在第一實施例中，第一透鏡L1、第三透鏡L3和第四透鏡L4由聚烯烴基的材料制成。每個透鏡的飽和吸水率為0.01％或更少。第2-1號透鏡L2a和第2-2號透鏡L2b由玻璃材料制成，且互相膠合到一起。
表1r d nd νd光闌∞0.601 -2.5140.911.5356.52 -2.7150.913 4.432 2.661.7749.64 -4.4320.501.7626.55 10.2501.756 -1.6490.851.5356.57 -1.9100.128 4.047 1.371.5356.59 4.846 0.9410 ∞0.401.5264.111 ∞0.2012 ∞0.501.5264.113 ∞非球形表面系數(shù)第一表面K＝-1.03519A4＝-3.55537×10-3A6＝5.81213×10-4A8＝-3.74306×10-4第二表面K＝0.281810A4＝6.18879×10-3A6＝5.08475×10-4A8＝8.66009×10-5第六表面K＝-2.98740A4＝-3.15591×10-2
A6＝3.79820×10-3A8＝6.53416×10-4A10＝-8.97509×10-5第七表面K＝-0.790189A4＝6.20505×10-3A6＝-7.73298×10-4A8＝7.54994×10-4A10＝-4.49740×10-5第八表面K＝-6.65236A4＝-1.12554×10-2A6＝1.65662×10-3A8＝-1.63542×10-4A10＝8.15485×10-6A12＝-1.36384×10-7第九表面K＝-0.229448A4＝-1.77246×10-2A6＝1.31178×10-3A8＝-7.71080×10-5A10＝1.51689×10-6A12＝8.00982×10-9(第二實施例)圖3是包括根據(jù)本發(fā)明第二實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該圖沿光軸方向剖開。參考圖3，成像透鏡從物側開始順序地包括，小孔光闌S、第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3和第四透鏡組G4。第一透鏡組G1只由新月形的第一透鏡L1組成，其凹面面對物側。第二透鏡組G2整體上具有正折射率，從物側開始順序地包括，具有正折射率的第2-1號透鏡L2a和膠合到第2-1號透鏡L2a上、且具有負折射率的第2-2號透鏡L2b。第三透鏡組G3只由新月形的第三透鏡L3組成，其凹面面對物側。第四透鏡組G4只由第四透鏡L4組成。
圖像傳感器件包括這種成像透鏡，放置在成像透鏡的像側且在物側表面上形成有紅外線切削涂層的紅外線切削濾波器IRCF，固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃(平行板)CG，以及例如CMOS或CCD的固態(tài)圖像傳感器件IS。
穿過了成像透鏡、紅外線切削濾波器IRCF、固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃CG，且形成在成像面I上的光學圖像，通過固態(tài)圖像傳感器件IS對其進行光電轉化，并進一步按照預定的步驟轉化成為圖像信號。
在適合于在圖3中表示的根據(jù)本發(fā)明第二實施例的成像裝置的成像透鏡中，焦距f、F數(shù)F、視角值2ω如下設置焦距f＝5.80F數(shù)2.88視角2ω＝63.3°表2表示根據(jù)第二實施例的成像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)。圖4A到4E是表示第二實施例中球形像差(圖4A)、像散(圖4B)、畸變(圖4C)和彗形像差(圖4D到4E)的像差圖。在第二實施例中，第一透鏡L1、第三透鏡L3和第四透鏡L4由聚烯烴基的材料制成。每個透鏡的飽和吸水率為0.01％或更少。第2-1號透鏡L2a和第2-2號透鏡L2b由玻璃材料制成，且互相膠合到一起。
表2r d nd νd光闌∞0.601 -2.8140.951.5250056.02 -3.1440.153 4.462 2.831.7725049.64 -4.6180.501.8051825.45 14.6801.496 -1.9600.751.5250056.07 -2.1440.13
8 2.596 1.141.5250056.09 2.472 0.7010 ∞0.401.5163364.111 ∞0.2012 ∞0.501.5163364.113 ∞非球形表面系數(shù)第一表面K＝-1.25351A4＝-1.68911×10-3A6＝1.57465×10-3A8＝-6.30922×10-4第二表面K＝1.07838A4＝9.37717×10-3A6＝8.77040×10-4A8＝1.91749×10-4第六表面K＝-5.21457A4＝-2.04464×10-2A6＝1.47434×10-3A8＝6.58073×10-4A10＝-7.33828×10-5第七表面K＝-8.91784×10-1A4＝7.24200×10-3A6＝-1.42056×10-3A8＝7.60386×10-4A10＝-4.27735×10-5第八表面
K＝-4.61907A4＝-1.71115×10-2A6＝1.86744×10-3A8＝-1.63542×10-4A10＝-1.92926×10-6A12＝3.53433×10-7第九表面K＝-2.80562A4＝-2.07584×10-2A6＝2.39274×10-3A8＝-1.96469×10-4A10＝8.11351×10-6A12＝-1.42309×10-4(第三實施例)圖5是包括根據(jù)本發(fā)明第三實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該圖沿光軸方向剖開。參考圖5，成像透鏡從物側開始順序地包括，小孔光闌S、第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3和第四透鏡組G4。第一透鏡組G1只由新月形的第一透鏡L1組成，其凹面面對物側。第二透鏡組G2整體上具有正折射率，從物側開始順序地包括，具有正折射率的第2-1號透鏡L2a和具有負折射率的第2-2號透鏡L2b。第三透鏡組G3只由新月形的第三透鏡L3組成，其凹面面對物側。第四透鏡組G4只由第四透鏡L4組成。
圖像傳感器件包括這種成像透鏡，在物側表面上形成有紅外線切削涂層的紅外線切削濾波器IRCF，固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃(平行板)CG，以及例如CMOS或CCD的固態(tài)圖像傳感器件IS。
穿過了成像透鏡、紅外線切削濾波器IRCF、固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃CG，且形成在成像面I上的光學圖像，通過固態(tài)圖像傳感器件IS對其進行光電轉化，并進一步按照預定的步驟轉化成為圖像信號。
在適合于在圖5中表示的根據(jù)本發(fā)明第三實施例的成像裝置的成像透鏡中，焦距f、F數(shù)F、視角值2ω如下設置
焦距f＝6.30F數(shù)2.88視角2ω＝58.9°表3表示根據(jù)第三實施例的成像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)。圖6A到6E是表示第三實施例中球形像差(圖6A)、像散(圖6B)、畸變(圖6C)和彗形像差(6D到6E)的像差圖。在第三實施例中，第一透鏡L1、第三透鏡L3和第四透鏡L4由聚烯烴基的材料制成。每個透鏡的飽和吸水率為0.01％或更少。第2-1號透鏡L2a和第2-2號透鏡L2b由玻璃材料制成。需注意的是，通過設置第2-1號透鏡L2a和第2-2號透鏡L2b穿過氣隙，可在設計上得到某一自由度，由此可提供一種像差得到了適當校正的成像透鏡。
表3r d ndνd光闌∞0.601 -3.2870.871.5250056.02 -3.0360.153 4.365 1.901.7291654.74 -44.173 0.405 -15.306 0.501.8466623.86 7.82501.077 -3.1340.981.5250056.08 -2.5060.159 2.780 1.141.5250056.010 2.618 0.8011 ∞0.401.5163364.112 ∞0.2013 ∞0.501.5163364.114 ∞非球形表面系數(shù)第一表面K＝-3.05642×10-1
A4＝-2.98965×10-3A6＝3.10073×10-4A8＝-2.67448×10-4第二表面K＝1.01932A4＝6.28597×10-3A6＝4.04744×10-4A8＝3.21098×10-4第七表面K＝-1.07929×10-1A4＝-3.98930×10-3A6＝4.58759×10-4A8＝4.42081×10-4A10＝-3.98104×10-5第八表面K＝-9.24250×10-1A4＝6.28580×10-3A6＝-1.40644×10-3A8＝5.97312×10-4A10＝-2.28510×10-5第九表面k＝-1.40422A4＝-2.98774×10-2A6＝2.32324×10-3A8＝-2.01577×10-4A10＝2.03334×10-5A12＝-2.07595×10-6第十表面K＝-2.54214A4＝-2.55937×10-2A6＝2.32027×10-3
A8＝-1.98484×10-4A10＝1.13675×10-5A12＝-4.39802×10-7(第四實施例)圖7是包括根據(jù)本發(fā)明第四實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該圖沿光軸方向剖開。參考圖7，成像透鏡從物側開始順序地包括，小孔光闌S、第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3和第四透鏡組G4。第一透鏡組G1只由新月形的第一透鏡L1組成，其凹面面對物側。第二透鏡組G2整體上具有正折射率，從物側開始順序地包括，具有正折射率的第2-1號透鏡L2a和與第2-1號透鏡L2a膠合的第2-2號透鏡L2b，其具有負折射率。第三透鏡組G3只由新月形的第三透鏡L3組成，其凹面面對物側。第四透鏡組G4只由第四透鏡L4組成。
圖像傳感器件包括這種成像透鏡，在物側表面上形成有紅外線切削涂層的紅外線切削濾波器IRCF，固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃(平行板)CG，以及例如CMOS或CCD的固態(tài)圖像傳感器件IS。
穿過了成像透鏡、紅外線切削濾波器IRCF、固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃CG，且形成在成像面I上的光學圖像，通過固態(tài)圖像傳感器件IS對其進行光電轉化，并進一步按照預定的步驟轉化成為圖像信號。
在適合于圖7中表示的根據(jù)本發(fā)明第三實施例的成像裝置的成像透鏡中，焦距f、F數(shù)F、視角值2ω如下設置焦距f＝6.30F數(shù)2.88視角2ω＝58.3°表4表示根據(jù)第四實施例的成像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)。圖8A到8E是表示第四實施例中球形像差(圖8A)、像散(圖8B)、畸變(圖8C)和彗形像差(8D到8E)的像差圖。在第四實施例中，第一透鏡L1、第2-1號透鏡L2a、第三透鏡L3和第四透鏡L4由聚烯烴基的材料制成。每個透鏡的飽和吸水率為0.01％或更少。第2-2號透鏡L2b由聚碳酸酯基的塑料材料制成，其飽和吸水率為0.4％或更少。采用塑料材料制成組成成像透鏡的所有透鏡，使得有可能提供適合大多數(shù)產(chǎn)品的便宜的成像透鏡和成像裝置。
表4r d ndνd光闌∞0.601 -2.6620.871.5250056.02 -2.3110.153 3.813 2.541.5250056.04 -5.0000.501.5830030.05 5.123 1.426 -2.8480.981.5250056.07 -2.5910.138 2.656 1.141.5250056.09 2.719 0.8010 ∞0.401.5163364.111 ∞0.2012 ∞0.501.5163364.113 ∞非球形表面系數(shù)第一表面K＝-3.21639×10-1A1＝-9.13238×10-3A2＝-2.83488×10-4A3＝-5.02857×10-4第二表面K＝2.26939×10-1A1＝4.46173×10-3A2＝5.34727×10-5A3＝4.21331×10-4第六表面K＝-1.15027×10-1A1＝-1.27207×10-2
A2＝2.10276×10-3A3＝3.34485×10-4A4＝-5.16026×10-5第七表面K＝-3.18976×10-1A1＝1.24284×10-3A2＝2.46067×10-4A3＝5.82625×10-4A4＝-3.45678×10-5第八表面K＝-3.30939A1＝-2.50624×10-2A2＝2.93116×10-3A3＝-1.66739×10-4A4＝3.26151×10-6A5＝3.34171×10-8第九表面K＝-9.91016×10-1A1＝-3.09691×10-2A2＝2.50952×10-3A3＝-1.42189×10-4A4＝4.77385×10-6A5＝-1.04918×10-7(第五實施例)圖9是包括根據(jù)本發(fā)明第五實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該圖沿光軸方向剖開。參考圖9，成像透鏡從物側開始質序地包括，小孔光闌S、第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3和第四透鏡組G4。第一透鏡組G1只由新月形的第一透鏡L1組成，其凹面面對物側。第二透鏡組G2整體上具有正折射率，從物側開始順序地包括，具有正折射率的第2-1號透鏡L2a和與第2-1號透鏡L2a膠合的、具有負折射率的第2-2號透鏡L2b。第三透鏡組G3只由新月形的第三透鏡L3組成，其凹面面對物側。第四透鏡組G4只由第四透鏡L4組成。
圖像傳感器件包括這種成像透鏡，在物側表面上形成有紅外線切削涂層的紅外線切削濾波器IRCF，固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃(平行板)CG，以及例如CMOS或CCD的固態(tài)圖像傳感器件IS。
穿過了成像透鏡、紅外線切削濾波器IRCF、固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃CG，且形成在成像面I上的光學圖像，通過固態(tài)圖像傳感器件IS對其進行光電轉化，并進一步按照預定的步驟轉化成為圖像信號。
在適合于圖9中表示的根據(jù)本發(fā)明第五實施例的成像裝置的成像透鏡中，焦距f、F數(shù)F、視角值2ω如下設置焦距f＝6.30F數(shù)2.88視角2ω＝61.5°表5表示根據(jù)第五實施例的成像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)。圖10A到10E是表示第五實施例中球形像差(圖10A)、像散(圖10B)、畸變(圖10C)和彗形像差(10D到10E)的像差圖。在第五實施例中，第一透鏡L1、第三透鏡L3和第四透鏡L4由聚烯烴基的材料制成。每個透鏡的飽和為0.01％或更少。第2-1號透鏡L2a和第2-2號透鏡L2b由玻璃材料制成并互相膠合在一起。
表5r d nd νd光闌∞0.301 -2.5891.001.5250056.02 -3.7170.203 3.807 2.821.7725049.64 -3.2470.501.8051825.45 -108.582 1.786 -1.3830.801.5250056.07 -1.5270.288 -17.905 1.141.5250056.09 -191.940 0.50
10 ∞0.401.5163364.111 ∞0.2012 ∞0.501.5163364.113 ∞非球形表面系數(shù)第一表面K＝-1.78123A4＝1.53449×10-3A6＝1.02054×10-4A8＝-1.22333×10-6第二表面K＝1.54880×10-2A4＝8.41192×10-3A6＝-5.80279×10-5A8＝2.79449×10-5第六表面K＝-1.44086A4＝-5.28384×10-2A6＝9.44615×10-3A8＝1.93019×10-3A10＝-4.16332×10-4第七表面K＝-9.16098×10-1A4＝-9.38012×10-4A6＝2.19031×10-3A8＝1.06223×10-3A10＝-8.94564×10-5第八表面K＝3.81666×10-1A4＝-3.43659×10-3A6＝-6.72019×10-5
A8＝-5.99934×10-5A10＝-7.68731×10-6A12＝2.15461×10-6第九表面K＝1.00000×10-2A4＝-1.24178×10-2A6＝7.55020×10-4A8＝-8.14150×10-5A10＝1.80050×10-6A12＝8.60850×10-10(第六實施例)圖11是包括根據(jù)本發(fā)明第六實施例的成像透鏡的成像裝置的截面圖，該圖沿光軸方向剖開。參考圖11，成像透鏡從物側開始順序地包括，小孔光闌S、第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3和第四透鏡組G4。第一透鏡組G1只由新月形的第一透鏡L1組成，其凹面面對物側。第二透鏡組G2整體上具有正折射率，從物側開始順序地包括，具有正折射率的第2-1號透鏡L2a和與第2-1號透鏡L2a膠合的、具有負折射率的第2-2號透鏡L2b。第三透鏡組G3只由新月形的第三透鏡L3組成，其凹面面對物側。第四透鏡組G4只由第四透鏡L4組成。
圖像傳感器件包括這種成像透鏡，在物側表面上形成有紅外線切削涂層的紅外線切削濾波器IRCF，固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃(平行板)CG，以及例如CMOS或CCD的固態(tài)圖像傳感器件IS。
穿過了成像透鏡、紅外線切削濾波器IRCF、固態(tài)圖像傳感器件IS的保護玻璃CG，且形成在成像面I上的光學圖像，通過固態(tài)圖像傳感器件IS對其進行光電轉化，并進一步按照預定的步驟轉化成為圖像信號。
在適合于圖11中表示的根據(jù)本發(fā)明第六實施例的成像裝置的成像透鏡中，焦距f、F數(shù)F、視角值2ω如下設置焦距f＝6.30F數(shù)2.88視角2ω＝58.2°
表6表示根據(jù)第六實施例的成像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)。圖12A到12E是表示第六實施例中球形像差(圖12A)、像散(圖12B)、畸變(圖12C)和彗形像差(12D到12E)的像差圖。在第六實施例中，第一透鏡L1、第三透鏡L3和第四透鏡L4由聚烯烴基的材料制成。每個透鏡的飽和吸水率為0.01％或更少。第2-1號透鏡L2a和第2-2號透鏡L2b由玻璃材料制成并互相膠合到一起。
表6r d ndνd光闌∞0.251 -2.7651.001.5250056.52 -3.0140.153 3.756 2.201.7859044.24 -3.0000.501.7407727.85 5.487 1.726 -1.6350.851.5250056.07 -1.6870.208 36.2821.881.5250056.09 -34.743 0.3510 ∞0.401.5163364.111 ∞0.2012 ∞0.501.5163364.113 ∞
非球形表面系數(shù)第一表面K＝1.95571×10-1A4＝7.74149×10-3A6＝9.31856×10-6A8＝1.82163×10-4第二表面K＝-4.766950×10-1A4＝3.03025×10-3A6＝-2.75262×10-4A8＝6.79822×10-5第六表面K＝-3.14713A4＝-9.56571×10-2A6＝1.68808×10-2A8＝1.00757×10-4A10＝6.89535×10-5A12＝-5.12878×10-5第七表面K＝-7.60430×10-1A4＝-1.58680×10-3A6＝-2.10354×10-3A8＝1.90493×10-3A10＝-3.25846×10-5A12＝-1.57450×10-5第八表面K＝8.07509×10-1A4＝2.59424×10-3A6＝-4.99096×10-4A8＝3.87317×10-5A10＝-7.18905×10-7
A12＝-1.09581×10-8第九表面K＝-1.00000×10-2A4＝-3.87683×10-3A6＝-3.35510×10-4A8＝7.30023×10-5A10＝-5.64493×10-6A12＝1.68662×10-7表7根據(jù)上面描述的實施例概述了相應于條件表達式(1)到(7)的值。
表7第一實施例 第二實施例 第三實施例 第四實施例 第五實施例 第六實施例焦距f6.305.806.306.306.306.30F數(shù) 2.882.882.882.882.882.88表達式(1)1.081.141.521.360.841.05的f12/f表達式(2)1.271.272.533.480.791.23和(3)的f2/f表達式(4)1.721.791.641.661.691.67的TL/f表達式(5)49.649.654.756.049.644.2的ν21表達式(6)26.525.423.830.025.427.8的ν22表達式(7)0.710.830.780.710.780.63的2Y/EP上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的幾個最佳實施例。然而顯而易見的是，本發(fā)明不應被理解成受到這幾個實施例的限制，而且可以對本發(fā)明進行適當變化和改進。盡管本發(fā)明的成像裝置最好安裝在便攜式終端，例如緊湊型數(shù)字靜態(tài)照相機上、單元電話機組及PDA上，但是也可將它們用于其他系統(tǒng)上，例如個人計算機照相機上。
權利要求
1.一種成像透鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡組，所述第一透鏡組包括一個1-1透鏡，其中該1-1透鏡具有一面對物側的凹面；第二透鏡組，所述第二透鏡組整體上具有正折射率，其中所述第二透鏡組包括具有正折射率的第2-1號透鏡和具有負折射率的第2-2號透鏡，第2-1號透鏡和第2-2號透鏡從物側開始順序地排列，第2-2號透鏡與第2-1號透鏡膠合或分離；第三透鏡組，所述第三透鏡組包括一個3-1透鏡，其具有一新月形，其凹面面對物側；第四透鏡組，所述第四透鏡組包括一個4-1透鏡；其中，上述透鏡組從物側開始順序地布置。
2.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中，將一小孔光闌設置在所述第一透鏡組的物側。
3.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中，將一小孔光闌設置在所述第一透鏡組和第二透鏡組之間。
4.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中，所述第2-1號透鏡具有兩面凸的形狀，所述第2-2號透鏡具有兩面凹的形狀，所述3-1透鏡和4-1透鏡中每一個都有至少一個非球形表面。
5.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中滿足下列不等式0.5＜f12/f＜2.0...(1)其中，f12為所述第一透鏡組的和所述第二透鏡組的復合焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距。
6.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中滿足下列不等式0.5＜f2/f＜4.0 ...(2)其中，f2為所述第二透鏡組的焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距。
7.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中滿足下列不等式0.5＜f2/f＜3.0...(3)1.0＜TL/f＜2.5...(4)其中，f2為所述第二透鏡組的焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距，TL為所述成像透鏡的總長，即從設置在最接近物側的透鏡表面到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離，或在具有設置在最接近物側的小孔光闌的成像透鏡中，從設置在最接近物側的小孔光闌的表面到整個成像透鏡系統(tǒng)像側焦點的軸上距離。
8.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中滿足下列不等式40＜v21＜85...(5)20＜v22＜35...(6)其中，v21為第2-1號透鏡關于d線的阿貝數(shù)，v22為第2-2號透鏡關于d線的阿貝數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中滿足下列不等式0.0＜2Y/EP＜1.5...(7)其中，2Y為所述固態(tài)圖像傳感器件的有效屏幕對角線長度，EP為從整個成像透鏡系統(tǒng)的出射光瞳到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離。
10.根據(jù)權利要求1的透鏡系統(tǒng)，其中，形成所述第一透鏡組、所述第三透鏡組和所述第四透鏡組的每個透鏡包括至少一個非球形表面。
11.一種成像裝置，包括一成像透鏡系統(tǒng)和一固態(tài)圖像傳感器件，其中該成像透鏡系統(tǒng)包括第一透鏡組，所述第一透鏡組包括一個1-1透鏡，其中該1-1透鏡具有一面對物側的凹面；第二透鏡組，所述第二透鏡組整體上具有正折射率，其中所述第二透鏡組包括具有正折射率的第2-1號透鏡和具有負折射率的第2-2號透鏡，第2-1號透鏡和第2-2號透鏡從物側開始順序地排列，第2-2號透鏡與第2-1號透鏡膠合或分離；第三透鏡組，所述第三透鏡組包括一個3-1透鏡，其具有一新月形，其凹面面對物側；第四透鏡組，所述第四透鏡組包括一個4-1透鏡；其中，上述透鏡組從物側開始順序地布置。
12.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中，將一小孔光闌設置在所述第一透鏡組的物側。
13.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中，將一小孔光闌設置在所述第一透鏡組和第二透鏡組之間。
14.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中，所述第2-1號透鏡具有兩面凸的形狀，所述第2-2號透鏡具有兩面凹的形狀，所述3-1透鏡和4-1透鏡中每一個都有至少一個非球形表面。
15.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中滿足下列不等式0.5＜f12/f＜2.0...(1)其中，f12為所述第一透鏡組的和所述第二透鏡組的復合焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距。
16.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中滿足下列不等式0.5＜f2/f＜4.0 ...(2)其中，f2為所述第二透鏡組的焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距。
17.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中滿足下列不等式0.5＜f2/f＜3.0 ...(3)1.0＜TL/f＜2.5 ...(4)其中，f2為所述第二透鏡組的焦距，f為整個成像透鏡系統(tǒng)的焦距，TL為所述成像透鏡的總長，即從設置在最接近物側的透鏡表面到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離，或在具有設置在最接近物側的小孔光闌的成像透鏡中，從設置在最接近物側的小孔光闌的表面到整個成像透鏡系統(tǒng)像側焦點的軸上距離。
18.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中滿足下列不等式40＜v21＜85...(5)20＜v22＜35...(6)其中，v21為第2-1號透鏡關于d線的阿貝數(shù)，v22為第2-2號透鏡關于d線的阿貝數(shù)。
19.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中滿足下列不等式0.0＜2Y/EP＜1.5...(7)其中，2Y為所述固態(tài)圖像傳感器件的有效屏幕對角線長度，EP為從整個成像透鏡系統(tǒng)的出射光瞳到整個成像透鏡系統(tǒng)的像側焦點的軸上距離。
20.根據(jù)權利要求11的成像裝置，其中，形成所述第一透鏡組、所述第三透鏡組和所述第四透鏡組的每個透鏡包括至少一個非球形表面。
全文摘要
一種成像透鏡，從物側開始順序地包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組。第一透鏡組只由新月形的第一透鏡組成，其凹面面對物側。第二透鏡組整體上具有正折射率，從物側開始順序地包括，具有正折射率的第2－1號透鏡和與第2－1號透鏡膠合或分離的、具有負折射率的第2－2號透鏡，第三透鏡組只包括一個新月形的第三透鏡，其凹面面對物側，第四透鏡組只包括一個第四透鏡。
文檔編號G02B13/18GK1573407SQ20041004776
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權日2003年5月27日
發(fā)明者松井拓未, 佐野永悟 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社