專利名稱：攝像透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備CCD或CMOS等固體攝像元件的監視用相機或車載用相機等數碼攝像裝置中使用的攝像透鏡，尤其涉及適用于移動電話用相機的輕量、小型的攝像透鏡。
背景技術：
隨著固體攝像元件的小型化、像素數的增大化，對各種數碼攝像裝置中使用的攝像透鏡要求更小型輕量、且可獲得良好的光學性能。尤其是，對搭載于正在廣泛普及的移動電話用相機的攝像透鏡除上述要求以外還要求能夠以更低成本制造。
以往，提出了一種通過在透鏡中設置衍射光學面，從而為兩片或三片的透鏡結構并能獲得良好的光學性能的攝像透鏡(參照下述專利文獻1、2)。
但是，上述專利文獻1、2所記載的兩片透鏡結構存在難以滿足光學性能方面的要求的問題。
另外，上述專利文獻2所記載的三片透鏡結構最靠近物體側而配置的第一透鏡具有負的折射能力，后焦距(back focus)比整個系統的合成焦距更長，形成所謂的負焦距類型。因此，全長變長，尤其是，存在不適合作為要求小型化的移動電話用的相機的攝像透鏡的問題。
專利文獻1特開2004-191844號公報專利文獻2特開平10-90596號公報發明內容本發明鑒于上述情況而實現，目的在于提供一種采用三片透鏡結構，但全長短，并能獲得良好的光學性能的攝像透鏡。
為了實現上述目的，本發明的攝像透鏡，其特征在于，該攝像透鏡構成為從物體側開始依次配置具有正的折射能力的第一透鏡、具有正或負的折射能力的第二透鏡、和像差修正用的第三透鏡，在所述第一透鏡或所述第二透鏡的至少一面上設置有衍射光學面，該衍射光學面形成為有效光線通過的區域內的波帶的總數在20以下。
在本發明中，在孔徑光闌配置在所述第一透鏡的物體側、或所述第一透鏡與所述第二透鏡之間的情況下，優選所述衍射光學面設置在配置于所述孔徑光闌的跟前的透鏡的兩面中的有效光線通過的區域內的面形狀整體的變化小的一方的面上。
但是，在孔徑光闌配置在第一透鏡的物體側的情況下，也存在優選所述衍射光學面設置在第二透鏡的物體側的面上的情況。
另外，在設所述波帶的深度為E、設形成該波帶的透鏡對d線的折射率為Nd時，優選構成為滿足下述的條件式(1)。
E/(Nd-1)＞0.00200(mm)…… (1)根據本發明的攝像透鏡，通過使第一透鏡具有正的折射能力，能夠形成所謂的攝遠類型，由此可縮短全長。
另外，通常，若形成攝遠類型則變得容易出現色像差，但在本發明的攝像透鏡中，通過在第一透鏡或第二透鏡的至少一面上設置衍射光學面，從而可良好地修正軸上色像差。
另外，通過使衍射光學面中的有效光線通過的區域內的波帶的總數在20以下，從而衍射光學面的制造變得容易，可抑制制造成本，并且可提高衍射效率，抑制產生光斑。
圖1是表示實施例1的攝像透鏡的結構圖；圖2是實施例1的衍射光學面的放大圖；圖3是表示實施例2的攝像透鏡的結構圖；圖4是實施例2的衍射光學面的放大圖；圖5是表示實施例3的攝像透鏡的結構圖；圖6是實施例3的衍射光學面的放大圖；
圖7是表示實施例4的攝像透鏡的結構圖；圖8是實施例4的衍射光學面的放大圖；圖9是表示實施例1的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖；圖10是表示實施例2的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖；圖11是表示實施例3的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖；圖12是表示實施例4的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖。
圖中L1～L3-透鏡；X-光軸；1-攝像元件；2-玻璃罩；3-孔徑光闌；4-母面。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細地說明。
圖1是表示以本發明的實施方式為代表的實施例1的攝像透鏡的結構圖。圖示的本實施方式的攝像透鏡是適用于移動電話用相機的三片透鏡結構且水平視場角為50度以上的攝像透鏡，并構成為從物體側開始依次配設具有正的折射能力的第一透鏡L1、具有正或負的折射能力的第二透鏡L2、和像差修正用(折射能力為正、負均可)的第三透鏡L3。
另外，在第一透鏡L1或第二透鏡L2的至少一面上設置衍射光學面，該衍射光學面形成為，有效光線通過的區域內的波帶的總數在20以下。再有，在提高分辨率的情況下，更優選波帶總數在10以下。
另外，在大致相當于本實施方式的攝像透鏡的成像面的位置配置CCD或CMOS等固體攝像元件1，在該固體攝像元件1的物體側配置該玻璃罩(包括各種濾光器)2。進而，在第一透鏡L1與第二透鏡L2之間配置孔徑光闌3。
在本實施方式的攝像透鏡中，優選上述衍射光學面設置在配置于接近孔徑光闌3的透鏡(第一透鏡L1)的兩面中的有效光線通過的區域內的面形狀整體的變化小的一方的面、即光軸方向的位置變化小的一方的面(像側的面)，該衍射光學面的各波帶比透鏡的母面(形成衍射光學面之前的成為底部的透鏡面)凹設于更靠近內側(刻設為比母面更凹進內側)。
另外，在設上述波帶的深度為E、設形成該波帶的透鏡對d線的折射率為Nd時，優選構成為，滿足在解決問題的機構一項中所記載的條件式(1)(以下再進行說明)。
E/(Nd-1)＞0.00200(mm)…… (1)再有，更優選條件式(1)的右邊的數值設為0.00203(mm)。
另外，優選第一透鏡L1～第三透鏡L3中的至少一個透鏡的至少一方的面由非球面構成。
以下，對采用這種透鏡結構的意義進行說明。
首先，通過使第一透鏡具有正的折射能力，能夠形成所謂的遠攝類型，由此可縮短全長。
再有，一般若形成攝遠鏡頭類型則變得容易出現色像差，但通過在第一透鏡L1或第二透鏡L2的至少一面上設置衍射光學面，從而可良好地修正軸上色像差。
另外，一般若縮短全長則存在容易出現像面彎曲的傾向，但通過使透鏡面為非球面，從而可良好地修正像面彎曲。
另外，若衍射光學面中的波帶數增多，則變得制造困難，并且光斑增加或衍射效率降低，但通過設波帶的總數為20以下，可保持良好的光學性能，并能夠容易制造且低成本地形成衍射光學面。
另外，通過波帶凹設在比透鏡的母面更靠近內側，由此能夠使在軸上位于比基準波長的光的焦點位置更靠近像側的、波長比基準波長還長的光的焦點位置向物體側移動，從而使之接近基準波長的光的焦點位置，因此與短波長側相比，能夠減輕在容易辨認的長波長一方的軸上色像差。
另外，衍射光學面設置在配置于孔徑光闌3的跟前的第一透鏡L1的兩面中的有效光線通過的區域內的面形狀整體的變化小的一方的像側的面，從而能夠減少有效光線入射衍射光學面的入射角度的不均，因此，不通過從光軸的位置均勻化衍射光學面，就能夠均勻化衍射光學面的衍射效果。
再有，一般，通過在配置于孔徑光闌跟前3的透鏡上設置衍射光學面，能夠獲得良好的衍射效果，但在配置于跟前的透鏡上不能設置衍射光學面的情況、或在配置于跟前的透鏡上僅設置衍射光學面，有可能不能獲得充分的衍射效果的情況。或者，若對配置在跟前的透鏡過度賦予衍射的能力，則規定衍射光學面的相位差函數會具有拐點，因而存在光斑增大的情況。
在這種情況下，優選在配置于孔徑光闌3的跟前的透鏡以外的透鏡上設置衍射光學面。但是，對于通過衍射光學面的光線整體，若增大通過衍射光學面的臺階部分(在光軸方向上突起的部分)的光線的比例，則導致光量的降低，因此優選盡可能設置在靠近孔徑光闌3的位置。因此，在產生如上述的問題的情況下，將衍射光學面設置在第二透鏡L2的物體側的面上。
另外，通過構成為使波帶的深度E滿足上述條件式(1)，從而在可見光區域的長波長側(紅色光側)中，可提高-1次的衍射效率，并且可降低引起光斑的0次的衍射效率，因此，紅色光側可減輕顯眼的顏色的滲透。
(實施例)以下，利用具體的實施例，更詳細地說明本發明的攝像透鏡。
(實施例1)實施例1的攝像透鏡的結構如圖1所示，在上述的實施方式的說明中記述過的內容為避免重復而省略其說明。另外，圖2是實施例1的衍射光學面的放大圖(為了便于辨識，放大波帶的深度而表示。在以下的圖4、6、8中相同)。
如圖1所示，實施例1的攝像透鏡構成為從物體側開始依次配設具有正的折射能力的第一透鏡L1、孔徑光闌3、具有正的折射能力的第二透鏡L2、和像差修正用的第三透鏡L3，第一透鏡L1、第二透鏡L2及第三透鏡L3的任一個兩面都由非球面構成。
另外，在配置于孔徑光闌3的跟前的第一透鏡L1的像側的面上設置的衍射光學面，如圖2所示，形成為有效光線通過的區域內的波帶的總數在8條以上，各波帶凹設于比第一透鏡L1的像側的面的母面4更靠近內側。進而，衍射光學面的各波帶，在設波帶的深度為E、設形成該波帶的透鏡對d線的折射率為Nd時，構成為滿足上述條件式(1)。
以下，對實施例1表示具體的數據。
在表1的上段表示實施例1的各透鏡面的曲率半徑R(在非球面的情況下，在光軸X的附近位置的曲率半徑，單位mm)、各透鏡的軸上面間隔(各透鏡的中心厚及各透鏡間的空氣間隔)D(mm)、各透鏡對d線的折射率Nd及d線的阿貝數vd(在表2～表4中相同)。
另外，在表1的中段表示由下式(A)表示的各非球面的各非球面系數(在表2～表4中相同)。
進而，在表1的下段，表示由下式(B)表示的衍射面的各相位差函數系數(在表2～表4中相同)。
<實施例1>
*是非球面，#是衍射光學面(非球面系數+相位差函數系數)非球面系數
相位差函數系數
數1Z=Y2/R1+1-K×Y2/R2+Σi=3nAiYi···(A)Yi···(A)]]>
其中，Z從距光軸距離Y的非球面上的點到非球面頂點的切平面(垂直于光軸的平面)的垂線的長度Y距光軸的距離R非球面的光軸附近的曲率半徑K離心率Ai非球面系數(i＝3～n)[數2]φ(r)＝∑C2jr2j…(B)其中，r距光軸的高度C2j2j次的相位差函數的系數(j＝1～n)另外，在表5中表示實施例1中的上述條件式(1)所對應的值。再有，波帶的深度E設為1.08μm(在實施例2～4中相同)。
另外，圖9是表示實施例1的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖。再有，在這些像差圖中，F表示F號，ω表示半視場角，另外，在像散的各像差圖中，表示徑向像面及切向像面的像差(在圖10～12中相同)。
如表1及圖9所示，實施例1的攝像透鏡采用三片透鏡結構，但形成為全長(5.92mm)短，且能獲得良好的光學性能的攝像透鏡。
(實施例2)圖3是表示實施例2的攝像透鏡的結構圖，圖4是實施例2的衍射光學面的放大圖。
如圖3所示，實施例2的攝像透鏡構成為從物體側開始依次配設孔徑光闌3、具有正的折射能力的第一透鏡L1、具有負的折射能力的第二透鏡L2、和像差修正用的第三透鏡L3，第一透鏡L1、第二透鏡L2及第三透鏡L3的任一個兩面都由非球面構成。
另外，在第二透鏡L2的物體側的面上設置衍射光學面，其有效光線通過的區域內的波帶的總數如圖4所示為15條。另外，衍射光學面的各波帶凹設于比第二透鏡L2的物體側的面的母面4更靠近內側，該各波帶在設波帶的深度為E、設形成該波帶的透鏡對d線的折射率為Nd時，構成為滿足上述條件式(1)。
以下，對實施例2表示具體的數據。
<實施例2>
*是非球面，#是衍射光學面(非球面系數+相位差函數系數)非球面系數
相位差函數系數
另外，在表5中表示實施例2中的上述條件式(1)所對應的值。
另外，圖10是表示實施例2的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖。
如表2及圖10所示，實施例2的攝像透鏡采用三片透鏡結構，但形成為全長(5.63mm)短，且能獲得良好的光學性能的攝像透鏡。
(實施例3)圖5是表示實施例3的攝像透鏡的結構圖，圖6是實施例3的衍射光學面的放大圖。
如圖5所示，實施例3的攝像透鏡構成為從物體側開始依次配設具有正的折射能力的第一透鏡L1、孔徑光闌3、具有正的折射能力的第二透鏡L2、和像差修正用的第三透鏡L3，第一透鏡L1兩面都由球面構成，第二透鏡L2及第三透鏡L3的任一個兩面都由非球面構成。
另外，在第二透鏡L2的物體側的面上設置衍射光學面，其有效光線通過的區域內的波帶的總數如圖6所示為11條。另外，衍射光學面的各波帶凹設于比第二透鏡L2的物體側的面的母面4更靠近內側，該各波帶在設波帶的深度為E、設形成該波帶的透鏡對d線的折射率為Nd時，構成為滿足上述條件式(1)。
以下，對實施例3表示具體的數據。
<實施例3>
*是非球面，#是衍射光學面(非球面系數+相位差函數系數)非球面系數
相位差函數系數
另外，在表5中表示實施例3中的上述條件式(1)所對應的值。
另外，圖11是表示實施例3的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖。
如表3及圖11所示，實施例3的攝像透鏡采用三片透鏡結構，但形成為全長(7.42mm)短，且能獲得良好的光學性能的攝像透鏡。
(實施例4)圖7是表示實施例4的攝像透鏡的結構圖，圖8是實施例4的衍射光學面的放大圖。
如圖7所示，實施例4的攝像透鏡構成為從物體側開始依次配設具有正的折射能力的第一透鏡L1、孔徑光闌3、具有正的折射能力的第二透鏡L2、和具有正的折射能力的第三透鏡L3，第一透鏡L1、第二透鏡L2及第三透鏡L3的任一個兩面都由非球面構成。
另外，在第二透鏡L2的物體側的面上設置衍射光學面，其有效光線通過的區域內的波帶的總數如圖8所示為8條。另外，衍射光學面的各波帶凹設于比第二透鏡L2的物體側的面的母面4更靠近內側，該各波帶在設波帶的深度為E、設形成該波帶的透鏡對d線的折射率為Nd時，構成為滿足上述條件式(1)。
以下，對實施例4表示具體的數據。
<實施例4>
*是非球面，#是衍射光學面(非球面系數+相位差函數系數)非球面系數
相位差函數系數
另外，在表5中表示實施例4中的上述條件式(1)所對應的值。
另外，圖12是表示實施例4的攝像透鏡的各像差(球面像差、像散、畸變)的像差圖。
如表4及圖12所示，實施例4的攝像透鏡采用三片透鏡結構，但形成為全長(6.48mm)短，且能獲得良好的光學性能的攝像透鏡。
再有，作為本發明的攝像透鏡，并非限定于上述實施例，而可進行其它各種形式的變更。例如，在上述各實施例中，衍射光學面僅設置在規定的一個透鏡面上，但還可設置多個衍射光學面。
另外，本發明的攝像透鏡除移動電話用相機以外，還可搭載于具備CCD或CMOS等攝像元件的監視用相機或車載用相機等各種光學裝置中。
權利要求
1.一種攝像透鏡，其特征在于，該攝像透鏡構成為，從物體側開始依次配置具有正的折射能力的第一透鏡、具有正或負的折射能力的第二透鏡、和像差修正用的第三透鏡，在所述第一透鏡或所述第二透鏡的至少一面上設置有衍射光學面，該衍射光學面形成為，有效光線通過的區域內的波帶的總數在20以下。
2.根據權利要求1所述的攝像透鏡，其特征在于，孔徑光闌配置在所述第一透鏡的物體側、或所述第一透鏡與所述第二透鏡之間，所述衍射光學面設置在配置于所述孔徑光闌的跟前的透鏡的兩面中的有效光線通過的區域內的面形狀整體的變化小的一方的面上。
3.根據權利要求1所述的攝像透鏡，其特征在于，孔徑光闌配置在所述第一透鏡的物體側所述衍射光學面設置在所述第二透鏡的物體側的面上。
4.根據權利要求1～3中任一項所述的攝像透鏡，其特征在于，在設所述波帶的深度為E、設形成該波帶的透鏡對d線的折射率為Nd時，構成為滿足下述的條件式(1)。E/(Nd-1)＞0.00200(mm)……(1)
全文摘要
一種攝像透鏡，其構成為從物體側開始依次配置具有正的折射能力的第一透鏡(L
文檔編號G02B27/42GK1936643SQ20061013895
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月20日 優先權日2005年9月22日
發明者野田隆行 申請人:富士能株式會社