專利名稱：攝像透鏡及使用該攝像透鏡的攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適合于搭載有攝像裝置的例如便攜電話機等的小型的移動產品的攝 像透鏡、以及使用該攝像透鏡的攝像裝置。
背景技術：
近年來，在例如便攜電話機等的小型的移動產品中也普及搭載有攝像裝置(照相 機模塊)的結構，使用這樣的小型的移動產品簡易地進行照片攝影變得普遍。并且，作為搭 載在這樣的小型的移動產品中的小型的攝像裝置用的攝像透鏡，提出了能夠對應于百萬像 素以上的高像素的攝像元件的4片結構的透鏡(例如參照專利文獻1)。專利文獻1中記載的攝像透鏡具備從物體側向像面?zhèn)纫来闻渲玫摹⒕哂姓姆糯?率、物體側的透鏡面是凸面的第1透鏡、具有正的放大率的第2透鏡、具有負的放大率、由物 體側的透鏡面是凹面的凹凸透鏡構成的第3透鏡、和具有正或負的放大率、由物體側的透 鏡面是凸面的凹凸透鏡構成的第4透鏡。專利文獻1 日本特開2004-102234號公報

發(fā)明內容
但是，在專利文獻1中記載的攝像透鏡中，由于作為第1透鏡的材料而使用玻璃， 作為第2及第3透鏡的材料而使用塑料，所以不能使第2及第3透鏡的放大率足夠強，難以 實現(xiàn)近年來要求的水平的光學全長的縮短化(小型化、薄型化)。本發(fā)明是為了解決以往技術中的上述問題而做出的，目的是提供一種能夠實現(xiàn)緊 湊化(小型化、薄型化)、低成本化、并且能夠對應于搭載在便攜電話機等的小型的移動產 品中的百萬像素以上的高像素的攝像元件的4片結構的攝像透鏡、以及使用該攝像透鏡的 攝像裝置。為了達到上述目的，有關本發(fā)明的攝像透鏡的結構的特征在于，具備從物體側向 像面?zhèn)纫来闻渲玫牡?透鏡、第2透鏡、第3透鏡以及第4透鏡，上述第1透鏡具有正的放 大率，上述第2透鏡具有負的放大率，由像面?zhèn)鹊耐哥R面是凹面的凹凸透鏡構成，上述第3 透鏡具有正的放大率，由像面?zhèn)鹊耐哥R面是凸面的凹凸透鏡構成，上述第4透鏡具有負的 放大率，兩個透鏡面是非球面形狀，像面?zhèn)鹊耐哥R面在光軸附近是凹面，在上述第1透鏡的 一個透鏡面或上述第2透鏡的一個透鏡面上形成有衍射光學元件。根據(jù)上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構，由于作為上述第2及第3透鏡而使用相面對 的透鏡面是凹面的一對凹凸透鏡，因此能夠減小入射到上述第2及第3透鏡中的光線的角 度而減小光線像差。此外，由于在上述第1透鏡的一個透鏡面或上述第2透鏡的一個透鏡 面上形成衍射光學元件，因此能夠良好地修正顏色像差。進而，由于使上述第4透鏡的兩個 透鏡面為非球面形狀，因此能夠良好地修正歪曲像差及像面彎曲。由此，根據(jù)上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構，能夠提供各像差被良好地修正、能夠對 應于搭載在便攜電話機等的小型的移動產品中的百萬像素以上的高像素的攝像元件的高
3性能的4片結構的攝像透鏡。此外，像這樣根據(jù)上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構，不論透鏡的 材料如何，都能夠對應于百萬像素以上的高像素的攝像元件，所以通過作為透鏡材料而使 用塑料，也能夠實現(xiàn)低成本化。在上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構中，優(yōu)選的是，上述第1透鏡是雙凸透鏡。根據(jù)該 優(yōu)選的例子，由于能夠使正的放大率分散到各個透鏡面，所以能夠提供不易發(fā)生像差、容易 小型化的攝像透鏡。此外，在上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構中，優(yōu)選的是，在將光學系統(tǒng)整體的焦點距 離設為f、將上述第1透鏡的焦點距離設為fl、將上述第2透鏡的焦點距離設為f2、將上述 第3透鏡的焦點距離設為f3、將上述衍射光學元件的放大率設為Φ-、將光學系統(tǒng)的全長 設為TL時，滿足下述條件式(1) (5)。0. 8 < fl/f < 1. 1... (1)-2. 0 < f2/f < -1. 8...(2)0. 8 < f3/f <1.2…(3)0 < f · ΦΒ0Ε…(4)TL/f < 1. 3...(5)上述條件式(1)是有關上述第1透鏡對光學系統(tǒng)整體的放大率平衡的條件式。如 果fl/f為0. 8以下或1. 1以上，則難以在將光學全長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正慧形
像差、球面像差及非點像差。上述條件式(2)是有關上述第2透鏡對光學系統(tǒng)整體的放大率平衡的條件式。如 果f2/f為-2. 0以下或-1. 8以上，則難以在將光學全長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正慧
形像差、球面像差及非點像差。上述條件式(3)是有關第3透鏡對光學系統(tǒng)整體的放大率平衡的條件式。如果 f3/f為0. 8以下或1. 2以上，則難以在將光學全長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正慧形像
差、球面像差及非點像差。上述條件式(4)是有關形成在上述第1透鏡的一個透鏡面或上述第2透鏡的一個 透鏡面上的上述衍射光學元件的放大率的條件式。如果f· ΦΜΕ為0以下，則難以在將光 學全長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正顏色像差。上述條件式(5)是用來使光學全長與像差平衡的條件式。此外，在上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構中，優(yōu)選的是，當設上述第1透鏡的阿貝數(shù) 為ν 1時，上述第1透鏡由滿足下述條件式(6)的玻璃透鏡構成。ν 1 > 60... (6)這樣，通過作為放大率較大的第1透鏡而使用玻璃透鏡，能夠將溫度變化帶來的 性能劣化及焦點移動抑制得較小。此外，通過滿足上述條件式(6)，能夠良好地修正像差。此外，在上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構中，優(yōu)選的是，形成有上述衍射光學元件的 透鏡以及上述第3及第4透鏡都是塑料透鏡。此外，在上述本發(fā)明的攝像透鏡的結構中，優(yōu)選的是，上述第1 第4透鏡都是塑 料透鏡。根據(jù)這些優(yōu)選的例子，包括非球面形狀及衍射光學元件的賦予的透鏡的成形變得 容易，并且在材料成本及制造成本的方面也變得有利。另外，在像上述那樣作為上述第1透
4鏡而使用玻璃透鏡的情況下，也能夠通過使上述第2 第4透鏡為塑料透鏡，來實現(xiàn)低成本 化。此外，有關本發(fā)明的攝像裝置的結構，一種攝像裝置，其特征在于，具備將對應于 被攝體的光信號變換為圖像信號并輸出；以及攝像裝置，在上述攝像元件的攝像面上成像 上述被攝體的像的攝像透鏡，作為上述攝像透鏡而使用上述本發(fā)明的攝像透鏡。根據(jù)上述本發(fā)明的攝像裝置的結構，由于作為攝像透鏡而使用上述本發(fā)明的攝像 透鏡，因此能夠提供緊湊且高性能的攝像裝置、以及搭載該攝像裝置的緊湊且高性能的便 攜電話機等的移動產品。以上，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠實現(xiàn)緊湊化(小型化、薄型化)、低成本化、 并且能夠對應于搭載在便攜電話機等的小型的移動產品中的百萬像素以上的高像素的攝 像元件的4片結構的攝像透鏡、以及使用該攝像透鏡的攝像裝置。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的攝像透鏡的結構的配置圖。圖2是本發(fā)明的實施例1的攝像透鏡的像差圖((a)是球面像差的圖(軸上顏色 像差的圖)、(b)是非點像差的圖、(c)是歪曲像差的圖)。圖3是表示本發(fā)明的第2實施方式的攝像透鏡的結構的配置圖。圖4是本發(fā)明的實施例2的攝像透鏡的像差圖((a)是球面像差的圖(軸上顏色 像差的圖)、(b)是非點像差的圖、(c)是歪曲像差的圖)。
具體實施例方式以下，利用實施方式更具體地說明本發(fā)明。[第1實施方式]圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的攝像透鏡的結構的配置圖。如圖1所示，本實施方式的攝像透鏡7具備從物體側(在圖1中是左側)向像面 側(在圖1中是右側)依次配置的、孔徑光闌5、具有正的放大率的第1透鏡1、具有負的放 大率、由像面?zhèn)鹊耐哥R面是凹面的凹凸透鏡構成的第2透鏡2、具有正的放大率、由像面?zhèn)?的透鏡面是凸面的凹凸透鏡構成的第3透鏡3、和具有負的放大率、兩個透鏡面是非球面形 狀、像面?zhèn)鹊耐哥R面在光軸附近是凹面的第4透鏡4。這里，放大率是由焦點距離的倒數(shù)定 義的量。此外，在第1透鏡1的一個透鏡面或第2透鏡2的一個透鏡面上，形成有衍射光學 元件。攝像透鏡7是對攝像元件(例如CCD)的攝像面S形成光學像(使被攝體的像成像) 的攝像用的單焦點透鏡，攝像元件將對應于被攝體的光信號變換為圖像信號并輸出。并且， 使用攝像元件和攝像透鏡7構成攝像裝置。透鏡面的非球面形狀由下述(式1)給出(關于后述的第2實施方式也是同樣的)。[式1]
X=——=-+A4Y4+A6Y6+A8Y8+A10Y1Q-f。- ·其中，在上述(式1)中，Y表示距離光軸的高度，X表示距離光軸的高度為Y的非 球面形狀的非球面頂點的到切平面的距離，Rtl表示非球面頂點的曲率半徑，κ表示圓錐常 數(shù)，A4、A6、A8、A10、…分別表示4次、6次、8次、10次、…的非球面系數(shù)。此外，形成有衍射光學元件的透鏡面(以下稱作“衍射光學元件面”)的形狀例如 由下述(式2)給出(關于后述的第2實施方式也是同樣的)。[式2]Φ ( P ) = (2 π / λ 0) (C2 P 2+C4 ρ 4)Y = ρ X (標準化半徑)其中，上述(式1)中，Φ (P)表示相位函數(shù)，Y表示距離光軸的高度，Cn表示η次 的相位系數(shù)，Xci表示設計波長。另外，X是將衍射次數(shù)設為Μ、將Φ (P)進行形狀變換而 決定的。根據(jù)本實施方式的攝像透鏡7的結構，由于作為第2及第3透鏡2、3而使用相面 對的透鏡面是凹面的一對凹凸透鏡，因此能夠減小入射到第2及第3透鏡2、3中的光線的 角度，而減小光線像差。此外，由于在第1透鏡1的一個透鏡面或第2透鏡2的一個透鏡面 上形成衍射光學元件，因此能夠良好地修正顏色像差。進而，由于將第4透鏡4的兩個透鏡 面設為非球面形狀，因此能夠良好地修正歪曲像差及像面彎曲。并且，因為以上，根據(jù)本實施方式的攝像透鏡7的結構，能夠提供一種良好地修正 各像差、能夠對應于搭載在便攜電話機等的小型的移動產品中的百萬像素以上的高像素的 攝像元件的高性能的4片結構的攝像透鏡。此外，這樣，根據(jù)本實施方式的攝像透鏡7的結 構，不論透鏡的材料如何，都能夠對應于百萬像素以上的高像素的攝像元件，所以通過使用 塑料作為透鏡材料，能夠實現(xiàn)低成本化。在第4透鏡4與攝像元件的攝像面S之間，配置有透明的平行平板6。這里，平行 平板6是等價于光學低通過濾器、IR (紅外線)切斷過濾器和攝像元件的面板(玻璃蓋片) 的平板。將從第1透鏡1的物體側的透鏡面到平行平板6的像面?zhèn)鹊拿娴母髅?以下也稱 作“光學面”)從物體側起依次稱作“第1面”、“第2面”、“第3面”、“第4面”、……、“第8 面”、“第9面”、“第10面”(關于后述的第2實施方式也是同樣的)。此外，在本實施方式的攝像透鏡7中，第1透鏡1優(yōu)選的是雙凸透鏡。像這樣如果 使用雙凸透鏡作為第1透鏡1，則能夠使正的放大率分散到各個透鏡面，所以能夠提供不易 發(fā)生像差、容易小型化的攝像透鏡。此外，本實施方式的攝像透鏡7優(yōu)選的是滿足下述條件式(1) (5)。0. 8 < fl/f < 1. 1... (1)-2. 0 < f2/f < -1· 8... (2)0. 8 < f3/f <1.2... (3)
6
0 < f · ΦΒ0Ε…(4)TL/f < 1. 3... (5)這里，f是光學系統(tǒng)整體的焦點距離，Π是第1透鏡1的焦點距離，f2是第2透鏡 2的焦點距離，f3是第3透鏡3的焦點距離，ΦΒ0Ε是上述衍射光學元件的放大率。此外，TL 是光學系統(tǒng)的全長(光學全長)，是從第1透鏡1的物體側的透鏡面到攝像元件的攝像面S 的沿著光軸的距離。上述條件式(1)是有關第1透鏡1對光學系統(tǒng)整體的放大率平衡的條件式。如果 fl/f為0. 8以下或1. 1以上，則難以在將光學全長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正慧形像
差、球面像差及非點像差。上述條件式(2)是有關第2透鏡2對光學系統(tǒng)整體的放大率平衡的條件式。如果 f2/f為-2.0以下或-1.8以上，則難以在將光學全長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正慧形
像差、球面像差及非點像差。上述條件式(3)是有關第3透鏡3對光學系統(tǒng)整體的放大率平衡的條件式。如果 f3/f為0. 8以下或1. 2以上，則難以在將光學全長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正慧形像
差、球面像差及非點像差。上述條件式(4)是有關形成在第1透鏡1的一個透鏡面或第2透鏡2的一個透鏡 面上的上述衍射光學元件的放大率的條件式。如果f· 4_為0以下，則難以在將光學全 長保持得較小的狀態(tài)下良好地修正顏色像差。上述條件式(5)是用來使光學全長與像差平衡的條件式。即，根據(jù)以上的優(yōu)選的結構，能夠提供能夠實現(xiàn)緊湊化(小型化、薄型化)、并且良 好地修正各像差、能夠對應于搭載在便攜電話機等的小型的移動產品中的百萬像素以上的 高像素的攝像元件的高性能的4片結構的攝像透鏡。并且，根據(jù)使用本實施方式的攝像透 鏡7的攝像裝置的結構，能夠提供緊湊且高性能的攝像裝置、以及搭載該攝像裝置的緊湊 且高性能的便攜電話機等的移動產品。此外，在本實施方式的攝像透鏡7中，優(yōu)選的是，第1透鏡1由滿足下述條件式(6) 的玻璃透鏡構成。ν 1 > 60... (6)這里，ν 1是第1透鏡1的阿貝數(shù)。這樣，通過作為放大率較大的第1透鏡1而使用玻璃透鏡，能夠將溫度變化帶來的 性能劣化及焦點移動抑制得較小。此外，通過滿足上述條件式(6)，能夠良好地修正像差。作為玻璃透鏡的材料，例如可以使用硼硅酸鹽玻璃等的已有的材料。在本實施方式的攝像透鏡7中，優(yōu)選的是，形成有上述衍射光學元件的透鏡以及 第3及第4透鏡3、4都是塑料透鏡。此外，在本實施方式的攝像透鏡7中，優(yōu)選的是，第1 第4透鏡1 4都是塑料 透鏡。如果采用這些結構，則包括非球面形狀及衍射光學元件的賦予的透鏡的成形變得 容易，并且在材料成本及制造成本的方面也變得有利。另外，在如上述那樣作為第1透鏡1 而使用玻璃透鏡的情況下，也能夠通過將第2 第4透鏡2 4做成塑料透鏡，來實現(xiàn)低成 本化。
作為塑料透鏡的材料，例如可以使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、 環(huán)狀烯烴聚合物、苯乙烯類樹脂、聚苯乙烯樹脂(PS)、低吸濕丙烯酸等已有的材料。(實施例1)以下，舉出具體的實施例，對本實施方式的攝像透鏡更詳細地說明。在下述(表1)中，表示本實施例中的攝像透鏡的具體的數(shù)值例。[表 1]
權利要求
一種攝像透鏡，其特征在于，具備從物體側向像面?zhèn)纫来闻渲玫牡?透鏡、第2透鏡、第3透鏡以及第4透鏡，上述第1透鏡具有正的放大率，上述第2透鏡具有負的放大率，由像面?zhèn)鹊耐哥R面是凹面的凹凸透鏡構成，上述第3透鏡具有正的放大率，由像面?zhèn)鹊耐哥R面是凸面的凹凸透鏡構成，上述第4透鏡具有負的放大率，兩個透鏡面是非球面形狀，像面?zhèn)鹊耐哥R面在光軸附近是凹面，在上述第1透鏡的一個透鏡面或上述第2透鏡的一個透鏡面上形成有衍射光學元件。
2.如權利要求1所述的攝像透鏡，其特征在于， 上述第1透鏡是雙凸透鏡。
3.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，在將光學系統(tǒng)整體的焦點距離設為f、將上述第1透鏡的焦點距離設為fl、將上述第2 透鏡的焦點距離設為f2、將上述第3透鏡的焦點距離設為f3、將上述衍射光學元件的放大 率設為ΦME、將光學系統(tǒng)的全長設為TL時，滿足下述條件式(1) (5) 0. 8 < fl/f < 1. 1 …(1) -2. 0 < f2/f < -1. 8 ... (2) 0. 8 < f3/f <1.2…(3)0 < f · ΦΒ0Ε…⑷TL/f <1.3... (5)。
4.如權利要求1 3中任一項所述的攝像透鏡，其特征在于，在將上述第1透鏡的阿貝數(shù)設為ν 1時，上述第1透鏡由滿足下述條件式(6)的玻璃 透鏡構成，ν 1 > 60... (6)。
5.如權利要求1 4中任一項所述的攝像透鏡，其特征在于，形成有上述衍射光學元件的透鏡以及上述第3透鏡及第4透鏡都是塑料透鏡。
6.如權利要求1 3中任一項所述的攝像透鏡，其特征在于， 上述第1透鏡至第4透鏡都是塑料透鏡。
7.一種攝像裝置，其特征在于，具備攝像元件，將對應于被攝體的光信號變換為圖像信號并輸出；以及 攝像透鏡，在上述攝像元件的攝像面上成像上述被攝體的像， 作為上述攝像透鏡而使用權利要求1 6中任一項所述的攝像透鏡。
全文摘要
提供一種能夠實現(xiàn)緊湊化(小型化、薄型化)、低成本化、并且能夠對應于搭載在便攜電話機等的小型的移動產品中的百萬像素以上的高像素的攝像元件的4片結構的攝像透鏡。一種攝像透鏡(7)，具備從物體側向像面?zhèn)纫来闻渲玫目讖焦怅@(5)、具有正的放大率的第1透鏡(1)、具有負的放大率、由像面?zhèn)鹊耐哥R面是凹面的凹凸透鏡構成的第2透鏡(2)、具有正的放大率、由像面?zhèn)鹊耐哥R面是凸面的凹凸透鏡構成的第3透鏡(3)、和具有負的放大率、兩個透鏡面是非球面形狀、像面?zhèn)鹊耐哥R面在光軸附近是凹面的第4透鏡(4)。在第1透鏡(1)的一個透鏡面或第2透鏡(2)的一個透鏡面上形成有衍射光學元件。
文檔編號G02B13/18GK101952760SQ200980105479
公開日2011年1月19日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權日2008年9月3日
發(fā)明者井場拓巳, 山下優(yōu)年, 長森菜美 申請人:松下電器產業(yè)株式會社