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Dokumentenidentifikation DE602004006069T2 03.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001542049
Titel Linsenabbildungssystem
Anmelder Milestone Co., Ltd., Fuchuu, Tokio/Tokyo, JP;
Do, Satoshi, Asaka, Saitama, JP
Erfinder Do, Satoshi, Asaka-shi Saitama, 351-0031, JP
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 602004006069
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.03.2004
EP-Aktenzeichen 042515460
EP-Offenlegungsdatum 15.06.2005
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse G02B 9/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G02B 13/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G02B 13/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abbildungsobjektiv.

In einem Abbildungsobjektiv sollte die optische Länge, die als der Abstand von der Eintrittsfläche auf der Objektseite des Abbildungsobjektivs zu der bildgebenden Oberfläche (die bildgebende Oberfläche einer CCD oder ähnlichem) definiert ist, vorzugsweise kurz sein. Mit anderen Worten wäre bei der Konstruktion des Objektivs ein Verfahren zum Reduzieren des Verhältnisses von der optischen Länge zu der kombinierten Brennweite des Abbildungsobjektivs vorteilhaft. Ein Abbildungsobjektiv, das eine kurze optische Länge und ein kleines Verhältnis von optischer Länge zur Brennweite aufweist, wird manchmal nachfolgend als ein kompaktes Objektiv bezeichnet.

Betrachtet man z. B. ein tragbares Telefon, so sollte die optische Länge kürzer sein als die Dicke des tragbaren Telefongehäuses. Währenddessen ist der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite, der als der Abstand von der Austrittsfläche auf der Bildseite des Abbildungsobjektivs zu der bildgebenden Oberfläche definiert ist, vorzugsweise so lang wie möglich. Mit anderen Worten wird während der Konstruktion des Objektivs ein Verfahren zum Erhöhen des Verhältnisses des Brennpunktabstands von der Objektivrückseite zu der Brennweite so weit wie möglich erwünscht. Dies erfolgt aufgrund der Notwendigkeit Komponenten, wie Z. B. ein Filter oder ein Deckglas, zwischen dem Abbildungsobjektiv und der bildgebenden Oberfläche einzufügen.

So wie die oben beschriebenen Punkte sollte ein Abbildungsobjektiv vorzugsweise so korrigiert sein, dass verschiedene Aberrationen um einen ausreichenden Betrag reduziert sind, sodass eine Verzeichnung des Bildes nicht visuell wahrnehmbar ist und so wie es für die Integrationsdichte der bildgebenden Elemente (auch „Pixel" genannt) erforderlich ist. Nachfolgend wird der Ausdruck „verschiedene Aberrationen wurden so korrigiert, dass sie ausreichend klein sind, sodass Bildverzeichnungen nicht visuell wahrnehmbar sind und Anforderungen an die Integrationsdichte des bildgebenden Elementes werden eingehalten" zur Vereinfachung durch den Ausdruck „verschiedene Aberrationen sind zufriedenstellend korrigiert" oder einen ähnlichen repräsentiert. Ein Bild, in dem verschiedene Aberrationen zufriedenstellend korrigiert sind, kann ein „zufriedenstellendes Bild" genannt werden.

Wie es nachfolgend beschrieben wird, wurde ein Abbildungsobjektiv mit einer Dreilinsenstruktur, das für eine Verwendung in bildgebenden Vorrichtungen, wie z. B. in tragbaren Computern, Videotelefonen oder ähnlichen geeignet ist, wobei eine bildgebende Festkörpervorrichtung, wie z. B. eine CCD oder CMOS verwendet wird, offenbart. Diese Objektive stellen alle einen breiten Betrachtungswinkel sicher und sind kompakt und leichtgewichtig.

Von diesen Objektiven wurde ein Abbildungsobjektiv, das in der Lage ist, Bilder mit ausreichend korrigierter Aberration zu erhalten, während ein breiter Betrachtungswinkel sichergestellt wird, als ein erstes dreischichtiges Objektiv offenbart (z. B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-075006).

Jedoch ist die Brechkraft dieser drei Linsen, die von ersten, zweiten und dritten Linsen, die aufeinanderfolgend von der Objektseite her angeordnet sind, positiv für die erste Linse, negativ für die zweite Linse und positiv für die dritte Linse und dadurch kann der Abstand (optische Länge) von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse zu der bildgebenden Oberfläche nicht verkürzt werden. Darüber hinaus ist eine Blende auf der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse angeordnet und dadurch kann der effektive Durchmesser der dritten Linse nicht reduziert werden. Folglich kann kein kompaktes Objektiv produziert werden.

Bildgebende Objektive, in denen eine Aberration zufriedenstellend korrigiert ist und eine kurze Brennweite realisiert ist, während ein breiter Betrachtungswinkel sichergestellt ist, wurden entsprechend als zweite bis vierte dreischichtige Objektive offenbart (z. B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung mit der Nr. 2003-149548, ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-221659 und ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-244030).

Jedoch ist ähnlich dem oben beschriebenen Abbildungsobjektiv die Brechkraft der drei Linsen dieses Abbildungsobjektiv, welches durch erste, zweite und dritte Linsen, die aufeinanderfolgend von der Objektseite her angeordnet sind, positiv für die erste Linse, negativ für die zweite Linse und positiv für die dritte Linse. Daher ist obwohl diese Abbildungsobjektive mit einer kurzen kombinierten Abbildungsobjektivbrennweite ausgestattet sind, der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite lang und daher ist die optische Länge zu lang. Zusätzlich verwenden diese Objektive Glasmaterialien und sind daher teuer.

Ein Abbildungsobjektiv, welches asphärische Linsen verwendet und das durch passendes Einstellen der Leistungsverteilung und Oberflächenform in der Größe reduziert ist, wurde als ein fünftes dreischichtiges Objektiv offenbart (z. B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003-149545).

Jedoch ist die Brechkraft der drei Linsen dieses Abbildungsobjektivs, das durch erste, zweite und dritte Linsen gebildet wird, die von der Objektseite her aufeinanderfolgend angeordnet sind, negativ für die erste Linse, positiv für die zweite Linse und negativ für die dritte Linse. Folglich hat das Abbildungsobjektiv eine lange optische Länge. Zusätzlich verwenden diese Objektive Glasmaterialien und sind daher teuer.

Ein Objektiv, in dem ein Paar von Meniskuslinsen, deren konkave Oberflächen zueinander hinzeigen, von Kunststofflinsen gebildet wird, wobei jede mindestens eine asphärische Oberfläche aufweist, und in denen das gesamte Objektivsystem eine dreischichtige Struktur aufweist, wurden als sechstes dreischichtiges Objektiv offenbar (z. B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H10-301022). Dieses Objektiv erreicht eine Kompaktheit und geringe Kosten und ist in der Lage eine Brennpunktbewegung aufgrund von Temperaturänderungen leicht zu unterdrücken.

Jedoch ist die Brechkraft der drei Linsen in diesem Abbildungsobjektiv, die als erste, zweite und dritte Linsen aufeinanderfolgend von der Objektseite her angeordnet sind, schwach für die erste Linse, schwach für die zweite Linse und positiv für die dritte Linse, wodurch die Brechkraft der ersten Linse und der zweiten Linse nicht vollständig von der dritten Linse alleine kompensiert werden kann. Folglich verursachen die Brennpunktabstände von der Objektivrückseite eine Vergrößerung der optischen Länge. Darüber hinaus verwendet die dritte Linse ein Glasmaterial und daher ist die Kostenreduzierung unvollständig.

Ein Linsensystem mit geringen Kosten mit einer kurzen optischen Länge, welches einen Linsenaufbau vom Typ Teleobjektiv aufweist, in dem das gesamte Linsensystem in vordere und hintere Gruppen aufgeteilt ist, wobei die vordere Gruppe eine positive Brechkraft aufweist und die hintere Gruppe eine negative Brechkraft aufweist, wurde als ein siebtes dreischichtiges Objektiv offenbar (z. B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H10-301021).

Jedoch ist die Brechkraft der drei Linsen in diesem Objektivsystem, welche als erste, zweite und dritte Linsen aufeinanderfolgend von der Objektseite her angeordnet sind, negativ für die erste Linse, positiv für die zweite Linse und negativ für die dritte Linse und der Abstand zwischen der zweiten und dritten Linse ist groß. Folglich ist die optische Länge lang und die Apertur der dritten Linse wird größer. Dies ist unerwünscht für einen Einbau in Bildeingabevorrichtungen tragbarer Telefone oder Personalcomputer, digitaler Kameras, CCD-Kameras, die für Überwachungs-, Kontrollzwecke, usw. verwendet werden.

Ein Abbildungsobjektiv, das in der Reihenfolge von der Objektseite her zwei positive Linsen und eine negative Linse aufweist, deren konkave Oberfläche zu der Bildseite hin zeigt, wobei beide Oberflächen asphärisch sind, und deren negative Brechkraft schrittweise von der Mitte des Objektivs hin zu der Peripherie schwächer wird, sodass eine positive Brechkraft in der Peripherie vorliegt, wurden als ein achtes dreischichtiges Objektiv offenbart (z. B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003-322792).

In diesem Linsensystem ist jedoch der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite im Vergleich zu der Brennweite kurz und daher ist es schwierig, Komponenten, wie Z. B. ein Filter, zwischen dem Abbildungsobjektiv und der bildgebenden Oberfläche einzufügen. Insbesondere wird, wenn man das in den Ausführungsformen beschriebene Objektiv betrachtet, dieses Objektiv in ein Abbildungsobjektiv mit einer kombinierten Brennweite von 1,0 mm umgewandelt und der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite (der gemäß den Bezugszeichen, die in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-075006 verwendet werden D7 + D8 + D9 entspricht) beträgt 0,3890 mm in der ersten Ausführungsform und 0,4423 mm in der zweiten Ausführungsform. Da Komponenten, wie Z. B. ein Filter zwischen dem Abbildungsobjektiv und der bildgebenden Oberfläche in Bildeingabevorrichtungen tragbarer Telefone und ähnlichem eingefügt werden müssen, ist es schwierig dieses Objektiv in solchen Anwendungen zu verwenden.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 definiert.

Ausführungsformen der Erfindung betreffen ein Abbildungsobjektiv, das zum Einbau in eine Bildeingabevorrichtung eines tragbaren Telefons oder Personalcomputers, einer Digitalkamera, einer CCD-Kamera, die für Überwachungszwecke verwendet wird, einer Überwachungsvorrichtung oder ähnlichen geeignet ist, welche eine CCD oder CMOS als eine bildgebende Vorrichtung verwendet.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Abbildungsobjektiv bereit, welches zum Einbau in eine Kamera, die eine CCD oder CMOS als eine bildgebende Vorrichtung verwendet, geeignet ist, das eine kurze optische Länge (kleines Verhältnis von optischer Länge zu Brennweite) und einen Brennpunktabstand von der Objektivrückseite aufweist, der so lang wie möglich ist (ein Verhältnis des Brennpunktabstands von der Objektivrückseite zur Brennweite, das so groß wie möglich ist) und das daher in der Lage ist zufriedenstellende Bilder zu liefern.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt Richtlinien zum Auswählen von Linsenmaterialien bereit, die eine Abbe-Zahl innerhalb eines passenden Bereichs um ein zufriedenstellendes Bild zu erhalten.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Abbildungsobjektiv bereit, in dem alle der drei Linsen, die das Abbildungsobjektiv der Ausführungsform bilden, aus Kunststoffmaterialien hergestellt sind, um dadurch Kosten und Gewicht zu reduzieren. Hier bezeichnen „Kunststoffmaterialien" hochpolymere Substanzen, die für sichtbares Licht transparent sind und die gegossen werden können, indem sie eine Kunststoffdeformation durch die Anwendung von Wärme, Druck oder beidem erfahren und wodurch sie in Linsen geformt werden.

Ein Abbildungsobjektiv gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch Anordnen einer ersten Linse L1, einer Aperturblende S1, einer zweiten Linse L2 und einer dritten Linse L3 aufeinanderfolgend von der Objektseite zu der Bildseite hin gebildet. Die erste Linse L1 ist eine Harzlinse, die eine positive Brechkraft und eine Meniskusform aufweist, wobei die konvexe Oberfläche zu der Objektseite hin zeigt. Die zweite Linse L2 ist eine Harzlinse mit einer positiven Brechkraft und einer Meniskusform, wobei die konvexe Oberfläche zu der Bildseite hin zeigt. Die dritte Linse L3 ist eine Harzlinse, die eine negative Brechkraft aufweist.

Darüber hinaus sind beide Oberflächen der ersten Linse L1 beide Oberflächen der zweiten Linse L2 und mindestens eine Oberfläche der dritten Linse L3 durch asphärische Oberflächen gebildet.

Gemäß grundlegenden Beispielen der Erfindung erfüllt dieses Abbildungsobjektiv die folgenden Bedingungen (1) bis (5). 0,40 < r1/r2 < 0,65(1) 0,08 < D2/f < 0,1(2) 0,2 < D3/f < 0,3(3) 1,0 < d/f < 1,5(4) 0,4 < bf/f < 0,6(5), wobei

f
die Brennweite des gesamten Linsensystems ist,
r1
der Krümmungsradius (axialer Krümmungsradius) der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 in der Nähe der optischen Achse ist,
r2
der Krümmungsradius (axialer Krümmungsradius) der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 in der Nähe der optischen Achse ist,
D2
der Abstand zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 ist,
D3
die Dicke in der Mitte der zweiten Linse L2 ist,
d
der Abstand (in Luft) von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche ist und
bf
der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite (in Luft) ist.

Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf, der als der Abstand von der Ausgangsfläche auf der Bildseite des Abbildungsobjektivs zu der bildgebenden Oberfläche definiert ist, ist hier als der Abstand von der bildseitigen Oberfläche r7 der dritten Linse L3 zu der bildgebenden Oberfläche r10 definiert.

Darüber hinaus sind die erste Linse L1, die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 vorzugsweise durch Linsen gebildet, die aus einem Material mit einer Abbe-Zahl innerhalb eines Bereichs von 30 bis 60 gebildet sind. Es ist auch bevorzugt, dass die erste Linse L1, die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 durch Linsen gebildet werden, die hergestellt werden, wobei ein Cycloolefinkunststoff als ein Material verwendet wird.

Der oben dargestellte Bedingungsausdruck (1) ist eine Bedingung zum Bestimmen des Verhältnisses r1/r2 des axialen Krümmungsradius r1 der ersten Oberfläche der ersten Linse L1 und des axialen Krümmungsradius r2 der zweiten Oberfläche der ersten Linse L1. Wenn das Verhältnis r1/r2 größer ist als die untere Grenze, die durch den Bedingungsausdruck (1) bereitgestellt wird, dann ist der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite des Abbildungsobjektivs ausreichend zum Einfügen einer Komponente, wie z. B. einem Deckglas oder einem Filter, zwischen dem Abbildungsobjektiv und der bildgebenden Oberfläche und dadurch kann der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite innerhalb eines Bereichs eingestellt werden, der die Kompaktheit der Vorrichtung, in die das Abbildungsobjektiv eingebaut werden soll, nicht verschlechtert. Darüber hinaus kann eine Verzeichnung ausreichend reduziert werden und daher ist die Herstellung der ersten Oberfläche der ersten Linse L1 erleichtert.

Wenn das Verhältnis r1/r2 kleiner ist als die obere durch Bedingungsausdruck (1) vorgesehene Grenze, dann ist der absolute Verzeichnungswert ausreichend klein. Darüber hinaus kann in diesem Fall die Verzeichnung ausreichend reduziert werden ohne die Anzahl von asphärischen Elementen zu erhöhen.

Der oben dargestellte Bedingungsausdruck (2) dient zum Definieren des erlaubten Bereichs des Abstands D2 zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 durch D2/f, das mit der kombinierte Brennweite f des Abbildungsobjektivs normiert ist. Wenn D2/f größer ist als die untere Grenze, die durch den Bedingungsausdruck (2) gegeben ist, dann wird der Abstand zwischen der bildseitigen Oberfläche r2 der ersten Linse L1 und der objektseitigen Oberfläche r4 der zweiten Linse L2 als ein ausreichender Abstand zum Einfügen der Aperturblende S1 sichergestellt. Mit anderen Worten müssen die äußeren Formen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 nicht in einem Maß reduziert werden, sodass die Herstellung schwierig wird und ein ausreichender Abstand zum Einfügen der Aperturblende S1 kann sichergestellt werden.

Wenn D2/f kleiner ist als die obere von dem Bedingungsausdruck (2) vorgegebene Grenze, dann gibt es keine Notwendigkeit die äußere Form der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 zu vergrößern und daher kann das Abbildungsobjektiv kompakt gemacht werden. Darüber hinaus wird die Verzeichnung auf der Abbildungsoberfläche nicht vergrößert und daher wird ein zufriedenstellendes Bild erhalten.

Der oben dargestellte Bedingungsausdruck (3) dient zum Definieren des erlaubbaren Bereichs der Dicke D3 in der Mitte der zweiten Linse L2 durch D3/f, das mit der kombinierten Brennweite f des Abbildungsobjektivs normiert ist. Wenn D3/f größer ist als die untere durch den Bedingungsausdruck (3) bereitgestellte Grenze, dann wird die Dicke D3 in der Mitte der zweiten Linse L2 nicht zu dünn und daher ist es nicht notwendig die Dicke des peripheren Teils der zweiten Linse L2 in einem Maß zu reduzieren, sodass die Herstellung schwierig wird. Darüber hinaus kann die Größe der Öffnung, die während des Spritzgießens der Harzlinse zum Spritzen geschmolzenen Harzes in eine Form ausreichend sichergestellt werden und daher kann das geschmolzene Harz einfach gleichmäßig in die Form eingespritzt werden.

Wenn D3/f kleiner ist als die obere Grenze, die durch den Bedingungsausdruck (3) gegeben ist, dann gibt es keine Notwendigkeit die Größe des Linsensystems der zweiten Linse L2 zu reduzieren und daher kann das Abbildungsobjektiv kompakt gemacht werden. Darüber hinaus wird die Verzeichnung auf der bildgebenden Oberfläche nicht erhöht und daher wird ein zufriedenstellendes Bild erhalten. Ein Abbildungsobjektiv gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen D3/f den Bedingungsausdruck (3) erfüllt, ermöglicht es, geschmolzenes Harz gleichmäßig in eine Form einzuspritzen und daher kann sie einfach hergestellt und kompakt gemacht werden.

Der oben dargestellte Bedingungsausdruck (4) dient zum Definieren eines erlaubbaren Bereichs des Abstands (in Luft) d von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche, durch d/f, das mit der kombinierten Brennweite f des Abbildungsobjektivs normiert ist. Die Schreibweise „Abstand (in Luft) d", die als Bezeichnung für den Abstand d von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche verwendet wird, bezeichnet den Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche, gemessen unter der Bedingung, dass kein transparentes Objekt (ein Deckglas oder ähnliches) außer Luft zwischen der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 und der bildgebenden Oberfläche eingefügt ist.

Wenn d/f größer ist als die untere durch den Bedingungsausdruck (4) gegebene Grenze, dann ist es nicht notwendig, die Dicke der ersten Linse L1, der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 zu reduzieren und daher wird es nicht schwierig Harz während der Herstellung der Harzlinse über die gesamte Form zu verteilen. Wenn d/f kleiner ist als die obere Grenze, die durch den Bedingungsausdruck (4) gegeben ist, dann tritt das Problem, dass die Menge an Licht in der Peripherie der Linse geringer ist als die in dem mittleren Bereich der Linse, nicht auf. Daher kann die Menge an Licht in der Peripherie der Linsen erhöht werden ohne die Größe der äußeren Formen der ersten Linse L1, der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 zu erhöhen, die die grundlegenden Linsen des Abbildungsobjektivs sind. Folglich kann das Abbildungsobjektiv kompakt gemacht werden.

Der oben dargestellte Bedingungsausdruck (5) dient zum Definieren der Länge des Brennpunktabstandes von der Objektivrückseite bf in Bezug zu der kombinierten Brennweite f des Abbildungsobjektivs. Wenn die Länge des Brennpunktabstands von der Objektivrückseite bf innerhalb des durch den Bedingungsausdruck (5) vorgegebenen Bereich liegt, dann kann eine Komponente, wie z. B. ein Filter, das in Bildeingabevorrichtungen tragbarer Telefone und Ähnlichem oft benötigt wird, zwischen dem Abbildungsobjektiv und der bildgebenden Oberfläche eingefügt werden.

Durch Bereitstellen einer Linsenanordnung, welche die fünf Bedingungen in den oben dargestellten Bedingungsausdrücken (1)–(5) erfüllt, können die oben beschriebenen Probleme gelöst werden und ein kompaktes Abbildungsobjektiv, das klein ist und das dennoch in der Lage ist, ein zufriedenstellendes Bild zu erhalten, kann bereitgestellt werden.

Darüber hinaus wird durch Bereitstellen der ersten Linse L1, der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 mit Linsen, die aus einem Material gebildet sind, das eine Abbe-Zahl innerhalb eines Bereichs von 30–60 aufweist, einfacher ein zufriedenstellendes Bild erhalten werden, als wenn die Linsen hergestellt werden, wobei ein Material mit einer Abbe-Zahl außerhalb dieses Bereichs verwendet wird. Darüber hinaus können, wenn die erste Linse L1, die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 hergestellt sind, wobei ein Cycloolefinkunststoff als ein Material verwendet wird, wobei die Abbe-Zahl dieses Materials 56,2 beträgt, die Linsen aus einem Material gebildet werden, das eine Abbe-Zahl innerhalb eines Bereichs zwischen 30 und 60 aufweist.

In einem Abbildungsobjektiv gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Linsen, die aus einem Material mit einer Abbe-Zahl in einem Bereich von 30 bis 60 hergestellt sind, verwendet werden und daher ist das Material nicht auf ein bestimmtes Kunststoffmaterial beschränkt. Irgendein Kunststoffmaterial mit einer Abbe-Zahl innerhalb eines Bereichs von 30 bis 60 kann verwendet werden, was extrem angenehm zum Realisieren von Ausführungsformen der Erfindung ist.

Darüber hinaus ist es wohl bekannt, dass Cycloolefinkunststoffmaterialien geeignet sind zum Herstellen von Linsen gemäß Spritzgießverfahren, die bereits als Herstellungstechniken etabliert sind. Darüber hinaus haben Cycloolefinkunststoffmaterialien eine Geschichte in der Verwendung in anderen Linsensystemen als dem Abbildungsobjektiv gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und daher kann, wenn ein Cycloolefinkunststoffmaterial verwendet wird, ein Abbildungsobjektiv mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit hergestellt werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun in Form eines Beispiels gemäß den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und in denen:

1 ist eine Schnittansicht eines Abbildungsobjektivs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

2 ist eine Schnittansicht eines Abbildungsobjektivs einer ersten Ausführungsform.

3 ist eine Ansicht der Verzeichnung in dem Abbildungsobjektiv der ersten Ausführungsform.

4 ist eine Ansicht des Astigmatismus in dem Abbildungsobjektiv der ersten Ausführungsform.

5 ist eine Ansicht chromatischer/sphärischer Aberration in dem Abbildungsobjektiv der ersten Ausführungsform.

6 ist eine Schnittansicht eines Abbildungsobjektivs gemäß einer zweiten Ausführungsform.

7 ist eine Ansicht der Verzeichnung in dem Abbildungsobjektiv gemäß der zweiten Ausführungsform.

8 ist eine Ansicht des Astigmatismus in dem Abbildungsobjektiv gemäß der zweiten Ausführungsform.

9 ist eine Ansicht der chromatischen/sphärischen Aberration in dem Abbildungsobjektiv der zweiten Ausführungsform.

10 ist eine Querschnittsansicht eines Abbildungsobjektivs gemäß einer dritten Ausführungsform.

11 ist eine Ansicht der Verzeichnung in dem Abbildungsobjektiv gemäß der dritten Ausführungsform.

12 ist eine Ansicht des Astigmatismus in dem Abbildungsobjektiv gemäß der dritten Ausführungsform.

13 ist eine Ansicht der chromatischen/sphärischen Aberration in dem Abbildungsobjektiv gemäß der dritten Ausführungsform.

14 ist eine Querschnittsansicht eines Abbildungsobjektivs einer vierten Ausführungsform.

15 ist eine Ansicht der Verzeichnung in dem Abbildungsobjektiv gemäß der vierten Ausführungsform.

16 ist eine Ansicht des Astigmatismus in dem Abbildungsobjektiv gemäß der vierten Ausführungsform und

17 ist eine Ansicht der chromatischen/sphärischen Aberration in dem Abbildungsobjektiv gemäß der vierten Ausführungsform.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß den Zeichnungen erklärt. Es ist offensichtlich, dass in den Zeichnungen die Form, die Größe und die räumlichen Beziehungen jedes Grundelements nur schematisch dargestellt sind, um ein Verständnis der Erfindung zu erleichtern und die numerischen Bedingungen und die anderen nachfolgend beschriebenen Bedingungen sind nur bevorzugte Beispiele davon. Entsprechend ist die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf oder durch die Ausführungsformen der Erfindung beschränkt.

1 ist ein grundlegendes Diagramm eines Abbildungsobjektivs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (welches die erste Ausführungsform darstellt). Die in 1 definierten Bezugszeichen, welche Oberflächenzahlen, Abstände zwischen Oberflächen usw. bezeichnen, sind die gleichen wie in 2, 6, 10 und 14.

Von der Objektseite her sind die ersten, zweiten und dritten Linsen mit den Bezugszeichen L1, L2 bzw. L3 bezeichnet. Eine bildgebende Vorrichtung, die die bildgebende Oberfläche bildet, ist durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet, ein Deckglas, welches die bildgebende Oberfläche und das Linsensystem trennt, ist mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet und eine Aperturblende ist durch das Symbol S1 bezeichnet. Die Oberfläche der Aperturblende S1 ist durch das Bezugszeichen 14 bezeichnet. Die Symbole r1 und r2 werden, verwendet ohne Verwirrung zu verursachen, sowohl als Variablen, die axiale Krümmungsradiuswerte darstellen, als auch als Symbole, welche die Linsenoberflächen identifizieren (z. B. wird r1 verwendet, um die objektseitige Oberfläche der ersten Linse usw. darzustellen), verwendet.

Parameter, die in der Zeichnung gezeigt sind, wie z. B. ri (wobei i = 1, 2, 3, ..., 10) und di (wobei i = 1, 2, 3, ..., 9), werden als bestimmte numerische Werte in den folgenden Tabellen 1 bis 4 angegeben. Der Index i entspricht den Oberflächenzahlen jeder Linse, der Linsendicke, dem Linsenabstand oder ähnlichem aufeinanderfolgend von der Objektseite zu der Bildseite.

Insbesondere:

ist ri der axiale Krümmungsradius der i-ten Oberfläche,

ist di der Abstand von der i-ten Oberfläche zu der i+ersten Oberfläche,

ist Ni der Brechungsindex des Linsenmediums, das von der i-ten Oberfläche und der i+ersten Oberfläche gebildet wird und

ist vi die Abbe-Zahl des Linsenmediums, das durch die i-te Oberfläche und die i+erste Oberfläche gebildet wird.

Die optische Länge d ist ein Wert, der durch aufaddieren der Abstände von d1 bis d6 erhalten wird und darüber hinaus durch hinzuaddieren des Brennpunktabstands von der Objektivrückseite bf. Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf ist der Abstand von der bildseitigen Oberfläche der dritten Linse L3 zu der bildgebenden Oberfläche auf der optischen Achse. Es wird angenommen, dass der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf mit gemessen wird, wobei das Deckglas 12, das zwischen der dritten Linse L3 und der bildgebenden Oberfläche eingefügt ist, entfernt ist. Insbesondere ist, da das Deckglas einen Brechungsindex von mehr als 1 aufweist, der geometrische Abstand von der bildseitigen Oberfläche der dritten Linse L3 zu der bildgebenden Oberfläche länger wenn das Deckglas eingefügt ist, als wenn das Deckglas entfernt ist. Das Ausmaß, um den der Abstand sich erhöht, wird bestimmt durch den Brechungsindex und die Dicke des eingefügten Deckglases. Daher wird, um den Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf als einen Wert zu definieren, der für das Abbildungsobjektiv eindeutig ist und der nicht von dem Vorhandensein oder dem Fehlen eines Deckglases abhängt, ein Wert gemessen, wobei das Deckglas entfernt ist. Der Abstand D2 zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 ist definiert als D2 = d2 + d3.

Asphärische Oberflächendaten sind zusammen mit den Oberflächenzahlen in den entsprechenden Spalten der Tabellen 1 bis 4 dargestellt. Die Oberfläche r3 der Aperturblende S1, die beiden Oberflächen r8, r9 des Deckglases und die bildgebende Oberfläche r10 sind flach und daher ist der Krümmungsradius davon als ∞ dargestellt. Die in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten asphärischen Oberflächen werden gemäß der folgenden Gleichung erhalten. Z = ch2/[1 + [1 – (1 + k)c2h2] + 1/2] + A0h4 + B0h6 + C0h8 + D0h10 wobei

Z
die Tiefe von der Tangentenebene zu dem Scheitelpunkt der Oberfläche ist,
c
die Krümmung der Oberfläche in der Nähe der optischen Achse ist,
h
die Höhe von der optischen Achse ist,
k
die konische Konstante ist,
A0
der asphärische Koeffizient vierter Ordnung ist,
B0
der asphärische Koeffizient sechster Ordnung ist,
C0
der asphärische Koeffizient achter Ordnung ist und
D0
der asphärische Koeffizient zehnter Ordnung ist.

Numerische Werte, welche die asphärischen Koeffizienten bezeichnen sind als die Indizes in Tabellen 1 bis 4 in dieser Beschreibung dargestellt. Zum Beispiel bedeutet „e-1" „10–1". Darüber hinaus ist der als die Brennweite f dargestellte Wert die kombinierte Brennweite des Linsensystems, das aus den ersten bis dritten Linsen gebildet ist.

Die ersten bis vierten Ausführungsformen werden nun gemäß 2 bis 17 beschrieben. 2, 6, 10 und 14 sind schematische Diagramme, die Linsenanordnungen zeigen. 3, 7, 11 und 15 zeigen Verzeichnungskurven, 4, 8, 12 und 16 zeigen Astigmatismuskurven und 5, 9, 13 und 17 zeigen chromatische/sphärische Aberrationskurven.

Die Verzeichnungsaberrationskurven zeigen den Betrag der Aberration (der Betrag, um den die Tangentenbedingung längs der horizontalen Achse nicht erfüllt ist, angegeben als ein Prozentsatz) in Bezug auf den Abstand von der optischen Achse (angegeben als ein Prozentsatz, wobei 100 der maximale Abstand von der optischen Achse in der Bildebene längs der vertikalen Achse ist). Die astigmatischen Aberrationskurven, bezeichnen ähnlich den Verzeichungsaberrationskurven den Betrag der Aberration längs der horizontalen Achse (in Millimetereinheiten) in Bezug auf den Abstand von der optischen Achse. In dem Fall astigmatische Aberration sind auf der horizontalen Achse Aberrationsbeträge in der Meridionalebene und in der Sagittalbildebene (in Millimetereinheiten) gezeigt. Chromatische/sphärische Aberrationskurven zeigen Aberrationsbeträge längs der horizontalen Achse (in Millimetereinheiten) in Bezug auf den Einfallsabstand h (F-Zahl).

Chromatische/sphärische Aberrationskurven zeigen Aberrationsbeträge für die C-Linie (Licht mit einer Wellenlänge von 656,3 nm), die d-Linie (Licht mit einer Wellenlänge von 587,6 nm), die e-Linie (Licht mit einer Wellenlänge von 546,1 nm), die F-Linie (Licht mit einer Wellenlänge von 486,1 nm), und die g-Linie (mit einer Wellenlänge von 435,8 nm). Der Brechungsindex ist in dem Brechungsindex für die d-Linie (Licht mit einer Wellenlänge von 587,6 nm) angegeben.

Der Krümmungsradius (in Millimetereinheiten), der Linsenoberflächenabstand (in Millimetereinheiten), der Brechungsindex des Materials, die Abbe-Zahl des Linsenmaterials, die Brennweite, die numerische Apertur und der asphärische Koeffizient der Linsen, welche die ersten bis vierten Ausführungsformen bilden, sind nachfolgend aufgelistet.

Die Merkmale jeder der Ausführungsformen sind nachfolgend beschrieben. In allen der ersten bis vierten Ausführungsformen wird ZEONEX 480R („ZEONEX" ist eine eingetragene Marke und 480R ist eine Produktzahl von Nippon Zeon Co., Limited. Diese wird nachfolgend einfach als „ZEONEX" bezeichnet) welches ein Cycloolefinkunststoff ist, als das Material für die erste Linse L1, die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 verwendet. Beide Oberflächen der ersten Linse L1 und beide Oberflächen der zweiten Linse L2 bzw. der dritten Linse L3 sind asphärische Oberflächen. Daher beträgt in jeder der Ausführungsformen und Vergleichsbeispiele die Anzahl der asphärischen Oberflächen 6 und somit ist die Bedingung, dass mindestens eine Oberfläche der dritten Linse L3 eine asphärische Oberfläche sein muss, erfüllt.

Die Abbe-Zahl des ZEONEX 480R, welches das Material der ersten Linse L1, der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 ist, beträgt 56,2 (der Brechungsindex bei der d-Linie beträgt 1,525). Durch Simulation wurde klar, dass wenn die Abbe-Zahl des Materials der Linsen innerhalb eines Bereichs von 30 bis 60 liegt, im Wesentlichen keine Abweichungen in den Linsenleistungsfähigkeitsqualitäten, wie z. B. Aberration, auftritt. Mit anderen Worten wurde beobachtet, dass solange die Abbe-Zahl ein Wert innerhalb dieses Bereichs ist, eine zufriedenstellende Korrektur verschiedener Aberrationen in einem Abbildungsobjektiv im Vergleich zu einer Aberrationskorrektur in einem herkömmlichen Abbildungsobjektiv realisiert werden kann.

Ein Filter 12 ist zwischen dem Linsensystem und der bildgebenden Oberfläche in jeder der ersten bis vierten Ausführungsformen eingefügt. Glas (mit einem Brechungsindex bei der d-Linie von 1,52) wird als das Material für dieses Filter verwendet. Die verschiedenen nachfolgend zu beschreibenden Aberrationen werden unter der Voraussetzung berechnet, dass das Filter vorhanden ist. Die Brennweite des gesamten Abbildungslinsensystems, das in den folgenden ersten bis vierten Ausführungsformen offenbart ist, oder mit anderen Worten die kombinierte Brennweite f, ist auf 1,0 mm eingestellt.

Erste Ausführungsform

  • (A) Der objektseitige Krümmungsradius r1 der ersten Linse L1 beträgt r1 = 0,391 mm.
  • (B) Der bildseitige Krümmungsradius r2 der ersten Linse L1 beträgt klein r2 = 0,806 mm.
  • (C) Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf beträgt bf = 0,519 mm.
  • (D) Der Abstand in Luft von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche oder mit anderen Worten die optische Länge d beträgt d = 1,4283 mm.
  • (E) Der Abstand D2 zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 beträgt D2 = d2 + d3 = 0,0899 mm.
  • (F) Die Dicke D3 in der Mitte der zweiten Linse L2 beträgt D3 = d4 = 0,2745 mm.
  • (G) Die Brennweite f1 der ersten Linse L1 beträgt f1 = 1,16 mm.
  • (H) Die Brennweite f2 der zweiten Linse L2 beträgt f2 = 1,16 mm.
  • (I) Die Brennweite f3 der dritten Linse L3 beträgt f3 = –3,7 mm.

    Daher

    (1) r1/r2 = 0,391/0,806 = 0,4851

    (2) D2/f = 0,0899/1,00 = 0,0899

    (3) D3/f = 0,2745/1,00 = 0,2745

    (4) d/f = 1,4283/1,00 = 1,4283 und

    (5) bf/f = 0,519/1,00 = 0,519.

Daher erfüllt das Linsensystem gemäß der ersten Ausführungsform alle der folgenden Bedingungsausdrücke (1) bis (5). 0,40 < r1/r2 < 0,65(1) 0,08 < D2/f < 0,1(2) 0,2 < D3/f < 0,3(3) 1,0 < d/f < 1,5(4) 0,4 < bf/f < 0,6(5)

Hiernach wird der Ausdruck „Bedingungsausdrücke" verwendet, um diese 5 Ausdrücke (1) bis (5) zu bezeichnen.

Wie in Tabelle 1 gezeigt ist die Aperturblende S1 an einem Ort 0,0196 mm (d2 = 0,0196 mm) hinter der zweiten Oberfläche (der bildseitigen Oberfläche) der ersten Linse L1 angeordnet. Die numerische Apertur (F-Zahl) beträgt 3,4.

Eine Schnittansicht des Abbildungsobjektivs gemäß der ersten Ausführungsform ist in 2 gezeigt. Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite in Bezug auf eine Brennweite von 1,00 mm beträgt 0,519 mm und daher ist eine ausreichende Länge gewährleistet.

Die in 3 gezeigte Verzeichnungskurve 20, die in 4 gezeigte Astigmatismuskurve (die Aberrationskurve 22, welche zu der Meridionalebene gehört, und die Aberrationskurve 24, die zu der Sagittalebene gehört) und die in 5 gezeigte chromatische/sphärische Aberrationskurve (die Aberrationskurve 26 in Bezug auf die C-Linie, die Aberrationskurve 28 in Bezug auf die d-Linie, die Aberrationskurve 30 in Bezug auf die e-Linie, die Aberrationskurve 32 in Bezug auf die F-Linie und die Aberrationskurve 34 in Bezug auf die g-Linie) sind entsprechend durch Graphen dargestellt.

Die Ordinate der Aberrationskurven in 3 und 4 stellen die Bildhöhe als einen Prozentsatz des Abstandes von der optischen Achse dar. In 3 und 4 entsprechen 100%, 80%, 70% und 60% 0,600 mm, 0,480 mm, 0,420 mm bzw. 0,360 mm. Die Ordinate der Aberrationskurve in 5 bezeichnet die Einfallshöhe h (F-Zahl), die ihrem Maximum von F3,4 entspricht. Die Abszisse in 5 zeigt die Stärke der Aberration.

In Bezug auf die Verzeichnung erreicht der absolute des Wert des Betrags an Aberration ein Maximum von 1,80% in einer Bildhöhenposition von 70% (einer Bildhöhe von 0,420 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,600 mm und darunter, wobei der absolute Wert des Betrags an Aberration innerhalb von 1,80% gehalten wird.

In Bezug auf den Astigmatismus erreicht der absolute Wert des Betrages an Aberration in der Meridionalebene ein Maximum von 0,0184 mm in einer Bildhöhenposition von 100% (einer Bildhöhe von 0,600 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,600 mm und darunter, wobei der absolute Betrag der Aberration innerhalb von 0,0184 mm gehalten wird.

In Bezug auf die chromatische/sphärische Aberration erreicht der absolute Wert der Aberrationskurve 34, der zu der g-Linie gehört, ein Maximum von 0,024 mm bei einer Einfallhöhe von h von 50% und daher wird der absolute Wert des Aberrationsbetrags innerhalb von 0,024 mm gehalten.

Zweite Ausführungsform

  • (A) Der objektseitige Krümmungsradius r1 der ersten Linse L1 beträgt r1 = 0,351 mm.
  • (B) Der bildseitige Krümmungsradius r2 der ersten Linse L1 beträgt r2 = 0,608 mm.
  • (C) Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf beträgt bf = 0,470 mm.
  • (D) Der Abstand in Luft von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche oder mit anderen Worten die optische Länge d beträgt d = 1,3714 mm.
  • (E) Der Abstand D2 zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 beträgt D2 = d2 + d3 = 0,0906 mm.
  • (F) Die Dicke D3 in der Mitte der zweiten Linse L2 beträgt D3 = d4 = 0,2768 mm.
  • (G) Die Brennweite f1 der ersten Linse L1 beträgt f1 = 1,13 mm.
  • (H) Die Brennweite f2 der zweiten Linse L2 beträgt f2 = 1,19 mm.
  • (I) Die Brennweite f3 der dritten Linse L3 beträgt f3 = –3,77 mm.

    Daher

    (1) r1/r2 = 0,351/0,608 = 0,5773

    (2) D2/f = 0,0906/1,00 = 0,0906

    (3) D3/f = 0,2768/1,00 = 0,2768

    (4) d/f = 1,3714/1,00 = 1,3714 und

    (5) bf/f = 0,470/1,00 = 0,47.

Daher erfüllt das Linsensystem gemäß der zweiten Ausführungsform die Bedingungsausdrücke.

Wie in Tabelle 2 gezeigt ist die Aperturblende S1 an den Ort 0,0263 mm (d2 = 0,0263 mm) hinter der zweiten Oberfläche (der bildseitigen Oberfläche) der ersten Linse L1 vorgesehen. Die numerische Apertur (F-Zahl) beträgt 3,4.

Eine Querschnittsansicht des Abbildungsobjektivs gemäß der zweiten Ausführungsform ist in 6 gezeigt. Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite im Verhältnis zu einer Brennweite von 1,0 mm beträgt 0,470 mm und daher ist eine ausreichende Länge sichergestellt.

Die in 7 geneigte Verzeichnungskurve 36, die in 8 gezeigte Astigmatismuskurve (die Aberrationskurve 38 in Bezug auf die Meridionalebene und die Aberrationskurve 40 in Bezug auf die Sagittalebene) und die in 9 gezeigte chromatische/sphärische Aberrationskurve (die Aberrationskurve 42 in Bezug auf die C-Linie, die Aberrationskurve 44 in Bezug auf die d-Linie, die Aberrationskurve 46 in Bezug auf die e-Linie, die Aberrationskurve 48 in Bezug auf die F-Linie und die Aberrationskurve 50 in Bezug auf die g-Linie) sind entsprechend durch Graphen dargestellt.

Die Ordinate der Aberrationskurven in 7 und 8 stellen die Bildhöhe als einen Prozentsatz des Abstandes von der optischen Achse dar. In 7 und 8 sprechen 100%, 80%, 70% und 60% 0,550 mm, 0,440 mm, 0,385 mm bzw. 0,330 mm. Die Ordinate der Aberrationskurve in 9 bezeichnet die Einfallshöhe h (F-Zahl), die in ihrem Maximum F3,4 entspricht. Die Abszisse in 9 zeigt den Betrag der Aberration.

In Bezug auf die Verzeichnung erreicht der absolute Wert des Betrags an Aberration sein Maximum von 5,94% in einer Bildhöhenposition von 80% (einer Bildhöhe von 0,440 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,550 mm und darunter, wobei der absolute Wert der Aberration innerhalb von 5,94% gehalten wird.

In Bezug auf den Astigmatismus erreicht der absolute Wert des Aberrationsbetrags in der Meridionalebene ein Maximum von 0,0095 mm in einer Bildhöhenposition von 60% (einer Bildhöhe von 0,330 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,550 mm und darunter, wobei der absolute Wert des Aberrationsbetrags innerhalb von 0,0095 mm gehalten ist.

Wie für die chromatische/sphärische Aberration erreicht der absolute Wert der Aberrationskurve 50, welche zur g-Linie gehört, ein Maximum von 0,0246 mm bei einer Einfallshöhe h von 100% und daher liegt der absolute Wert des Aberrationsbetrags innerhalb von 0,0246 mm.

Dritte Ausführungsform

  • (A) Der objektseitige Krümmungsradius r1 der ersten Linse L1 beträgt r1 = 0,353 mm.
  • (B) Der bildseitige Krümmungsradius r2 der ersten Linse L1 beträgt r2 = 0,611 mm.
  • (C) Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf beträgt bf = 0,454 mm.
  • (D) Der Abstand in Luft von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche oder mit anderen Worten die optische Länge d, beträgt d = 1,3746 mm.
  • (E) Der Abstand D2 zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 beträgt D2 = d2 + d3 = 0,0909 mm.
  • (F) Die Dicke D3 in der Mitte der zweiten Linse L2 beträgt D3 = d4 = 0,278 mm.
  • (G) Die Brennweite ff der ersten Linse L1 beträgt f1 = 1,14 mm.
  • (H) Die Brennweite f2 der zweiten Linse L2 beträgt f2 = 1,19 mm.
  • (I) Die Brennweite f3 der dritten Linse L3 beträgt f3 = –3,79 mm.

    Daher

    (1) r1/r2 = 0,353/0,611 = 0,5778

    (2) D2/f = 0,0909/1,00 = 0,0909

    (3) D3/f = 0,278/1,00 = 0,278

    (4) d/f = 1,3746/1,00 = 1,3746 und

    (5) bf/f = 0,454/1,00 = 0,454.

Daher erfüllt das Linsensystem der dritten Ausführungsform die Bedingungsausdrücke.

Wie in Tabelle 3 gezeigt ist die Aperturblende S1 in einer Position 0,0263 mm (d2 = 0,0263 mm) hinter der zweiten Oberfläche (der bildseitigen Oberfläche) der ersten Linse L1 vorgesehen. Die numerische Apertur (F-Zahl) beträgt 3,4.

Eine Querschnittsansicht des Abbildungsobjektivs der dritten Ausführungsform ist in 10 gezeigt. Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite in Bezug auf eine Brennweite von 1,00 mm beträgt 0,454 mm und daher wird eine ausreichende Länge sichergestellt.

Die in 11 gezeigt Verzeichnungskurve 52, die in 12 gezeigte Astigmatismuskurve (die Aberrationskurve 54 in Bezug auf die Meridionalebene und die Aberrationskurve 56 in Bezug auf die Sagittalebene) und die in 13 gezeigte chromatische/sphärische Aberrationskurve (die Aberrationskurve 58 in Bezug auf die C-Linie, die Aberrationskurve 60 in Bezug auf die d-Linie, die Aberrationskurve 62 in Bezug auf die e-Linie, die Aberrationskurve 64 in Bezug auf die F-Linie und die Aberrationskurve 66 in Bezug auf die g-Linie) sind entsprechend durch Graphen dargestellt.

Die Ordinate der Aberrationskurven in 11 und 12 stellen die Bildhöhe als einen Prozentsatz des Abstandes von der optischen Achse dar. In 11 und 12 entsprechen 100%, 80%, 70% und 60% 0,550 mm, 0,440 mm, 0,385 mm bzw. 0,330 mm. Die Ordinate in der Aberrationskurve aus 13 bezeichnet die Einfallshöhe h (F-Zahl), die in ihrem Maximum F3,4 entspricht. Die Abszisse in 13 zeigt die Stärke der Aberration.

In Bezug auf eine Verzeichnung erreicht der absolute Wert des Betrages an Aberration ein Maximum von 5,4728% bei einer Bildhöhenposition von 80% (eine Bildhöhe von 0,440 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,550 mm und darunter, wobei der absolute Wert des Betrags an Aberration innerhalb von 5,4728% liegt.

In Bezug auf den Astigmatismus erreicht der absolute Wert des Betrags an Aberration in der Meridionalebene ein Maximum von 0,0118 mm bei einer Bildhöhenposition von 80% (einer Bildhöhe von 0,440 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,550 mm und darunter, wobei der absolute Wert des Betrags an Aberration innerhalb von 0,118 mm liegt.

Wie für die chromatische/sphärische Aberration erreicht der absolute Wert der Aberrationskurve 66, die zu der g-Linie gehört, ein Maximum von 0,025 mm bei einer Einfallshöhe h von 100% und daher liegt der absolute Wert des Betrags an Aberration innerhalb von 0,0251 mm.

Vierte Ausführungsform

  • (A) Der objektseitige Krümmungsradius r1 der ersten Linse L1 beträgt r1 = 0,348 mm.
  • (B) Der bildseitige Krümmungsradius r2 der ersten Linse L1 beträgt r2 = 0,578 mm.
  • (C) Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite bf beträgt bf = 0,444 mm.
  • (D) Der Abstand in Luft von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 zu der bildgebenden Oberfläche oder mit anderen Worten die optische Länge d beträgt d = 1,3545 mm.
  • (E) Der Abstand D2 zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 beträgt D2 = d2 + d3 = 0,0949 mm.
  • (F) Die Dicke D3 in der Mitte der zweiten Linse L2 beträgt D3 = d4 = 0,2784 mm.
  • (G) Die Brennweite f1 der ersten Linse L1 beträgt f1 = 1,14 mm.
  • (H) Die Brennweite f2 der zweiten Linse L2 beträgt f2 = 1,14 mm.
  • (I) Die Brennweite f3 der dritten Linse L3 beträgt f3 = –3,34 mm.

    Daher

    (1) r1/r2 = 0,348/0,578 = 0,6021

    (2) D2/f = 0,0949/1,00 = 0,0949

    (3) D3/f = 0,2784/1,00 = 0,2784

    (4) d/f = 1,3545/1,00 = 1,3545 und

    (5) bf/f = 0,444/1,00 = 0,444.

Daher erfüllt das Linsensystem gemäß der vierten Ausführungsform die Bedingunsausdrücke.

Wie in Tabelle 4 gezeigt, ist die Aperturblende S1 an einem Ort 0,0346 mm (d2 = 0,0346 mm) hinter der zweiten Oberfläche (der bildseitigen Oberfläche) der ersten Linse L1 angeordnet. Die numerische Apertur (F-Zahl) beträgt 3,4.

Eine Querschnittsansicht des Abbildungsobjektivs gemäß der vierten Ausführungsform ist in 14 gezeigt. Der Brennpunktabstand von der Objektivrückseite in Bezug auf eine Brennweite von 1,0 mm beträgt 0,444 mm und daher ist eine ausreichende Länge gewährleistet.

Die in 15 gezeigte Verzeichnungskurve 68, die in 16 gezeigte Astigmatismuskurve (die Aberrationskurve 70 in Bezug auf die Meridionalebene und die Aberrationskurve 72 in Bezug af die Sagittalebene) und die in 17 gezeigte chromatische/sphärische Aberrationskurve (die Aberrationskurve 74 für die C-Linie, die Aberrationskurve 76 für die d-Linie, die Aberrationskurve 78 für die e-Linie, die Aberrationskurve 80 für die F-Linie und die Aberrationskurve 82 für die g-Linie) sind entsprechend durch Graphen dargestellt.

Die Ordinate der Aberrationskurven in 15 und 16 stellen die Bildhöhe als einen Prozentsatz des Abstandes von der optischen Achse dar. In 15 und 16 entsprechen 100%, 80%, 70% und 60% 0,620 mm, 0,496 mm, 0,434 mm bzw. 0,372 mm. Die Ordinate der Abberationskurve in 17 bezeichnet die Einfallshöhe h (F-Zahl), die in ihrem Maximum F3,4 entspricht. Die Abszisse in 17 zeigt die Stärke der Aberration.

In Bezug auf die Verzeichnung erreicht der absolute Wert des Betrags an Aberration ein Maximum von 7,1562% in einer Bildhöhenposition von 80% (einer Bildhöhe von 0,496 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,620 mm und darunter, wobei der absolute Wert des Betrags an Aberration innerhalb von 7,1562% liegt.

In Bezug auf den Astigmatismus erreicht der absolute Wert des Betrags an Aberration in der Meridionalebene ein Maximum von 0,0328 mm in einer Bildhöhenposition von 100% (einer Bildhöhe von 0,620 mm) und daher innerhalb eines Bereichs der Bildhöhe von 0,620 mm und darunter, wobei der absolute Wert des Betrags an Aberration innerhalb von 0,0328 mm liegt.

In Bezug auf die chromatische/sphärische Aberration erreicht der absolute Wert der Aberrationskurve 82 für die g-Linie ein Maximum von 0,0217 mm bei einer Einfallshöhe h von 50% und daher ist der absolute Wert des Betrags an Aberration innerhalb von 0,0217 mm gehalten.

Es wurde daher festgestellt, dass in allen der Abbildungsojektive der ersten bis vierten Ausführungsformen eine ausreichende Leistungsfähigkeit für einen Einbau in eine kleine Kamera, welche eine CCD oder CMOS als eine bildgebende Vorrichtung verwendet, sichergestellt ist.

Wie es aus der vorangegangenen Beschreibung des Abbildungsobjektivs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offensichtlich ist, werden durch Konstruieren jeder der Linsen, welche das Abbildungsobjektiv bilden, sodass die Bedingungsausdrücke (1) bis (5) erfüllt werden, verschiedene Aberrationen zufriedenstellend korrigiert und ein Abbildungsobjektiv, das einen ausreichenden Brennpunktabstand von der Objektivrückseite und eine kurze optische Länge aufweist, wird erhalten.

Es ist zu beachten, dass in den oben beschriebenen Ausführungsformen das Kunststoffmaterial ZEONEX 480R für die erste Linse, die zweite Linse und die dritte Linse verwendet wird, aber es ist selbstredend möglich, dass andere Kunststoffmaterialien als das in den Ausführungsformen zitierte und auch Nichtkunststoffmaterialien, wie z. B. Glas oder Ähnliches verwendet werden können, solange die verschiedenen in den Ausführungsformen beschriebenen Bedingungen usw. erfüllt sind.

Wie oben gemäß dem Abbildungsobjektiv aus Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, sind verschiedene Aberrationen zufrieden stellend korrigiert und trotz einer kurzen optischen Länge kann ein zufriedenstellendes Bild und ein ausreichender Brennpunktabstand von der Objektivrückseite sichergestellt werden.

Ebenfalls gemäß dem Abbildungsobjektiv aus Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Cycloolefinkunststoff oder ein Polycarbonat als das Linsenmaterial verwendet werden. Daher gibt es keine Notwendigkeit teures gegossenes Glas mit asphärischer Oberfläche zu verwenden, wodurch eine Produktion bei geringen Kosten und eine Gewichtsreduzierung ermöglicht wird.

Wie oben beschrieben kann das Abbildungsobjektiv gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein Kameraobjektiv zum Einbau in tragbare Telefone, Personalcomputer oder digitale Kameras verwendet werden und es kann auch zufriedenstellend als ein Kameraobjektiv für einen Einbau in PDAs (Personal Digital Assistants), als ein Kameraobjektiv für einen Einbau in Spielzeug mit einer Bilderkennungsfunktion, als ein Kameraobjektiv für einen Einbau in Überwachungs-, Kontroll- und Straftatverhinderungsvorrichtungen usw. verwendet werden.


Anspruch[de]
Abbildungsobjektiv mit einer Dreilinsenstruktur, das eine erste Linse (L1), eine Aperturblende (S1), eine zweite Linse (L2) und eine dritte Linse (L3) aufweist, und das so aufgebaut ist, daß die erste Linse (L1), die Aperturblende (S1), die zweite Linse (L2) und die dritte Linse (L3) von der Objektseite zu der Bildseiten hin aufeinanderfolgend angeordnet sind, und wobei:

die erste Linse (L1) eine Kunstharzlinse ist, die eine positive Brechkraft und eine Meniskusform aufweist, bei der die konvexe Oberfläche zu der Objektseite hin zeigt,

die zweite Linse (L2) eine Kunstharzlinse ist, positive Brenkraft und die die zweite Linse (L2) eine eine Kunstkarzlinse ist, die eine positive Brechkraft und eine Meniskusform aufweist, bei der die konvexe Oberfläche zu der Bildseite hin zeigt, und

die dritte Linse (L3) eine Kunstharzlinse ist, die eine negative Brechkraft aufweist,

wobei beide Oberflächen der ersten Linse (L1) asphärisch sind, beide Oberflächen der zweiten Linse (L2) asphärisch sind und mindestens eine Oberfläche der dritten Linse (L3) asphärisch ist und

das Abbildungsobjektiv die folgenden Bedingungen erfüllt: 0,40 < r1/r2 < 0,65(1) 0,08 < D2/f < 0,1 und(2) 0,2 < D3/f < 0,3(3) vorausgesetzt, daß 1,0 < d/f < 1,5 und(4) 0,4 < bf/f < 0,6(5) auftritt,

wobei

f die Brennweite des gesamten Linsensystems ist,

r1 der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse (L1) in der Nähe der optischen Achse ist,

r2 der Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse (L1) in der Nähe der optischen Achse ist,

D2 der Abstand zwischen der ersten Linse (L1) und der zweiten Linse (L2) ist,

D3 die Dicke in der Mitte der zweiten Linse (L2) ist,

d der Abstand in Luft von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse (L1) zu der bildgebenden Fläche ist und

bf der Abstand in Luft von der bildseitigen Oberfläche der dritten Linse zu der bildgebenden Fläche ist.
Abbildungsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linse (L1), die zweite Linse (L2) und die dritte Linse (L3), die das Abbildungsobjektiv bilden, aus einem Material gebildet ist, das eine Abbe-Zahl in einem Bereich zwischen 30 und 60 aufweist. Abbildungsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linse (L1), die zweite Linse (L2) und die dritte Linse (L3), welche das Abbildungsobjektiv bilden, gebildet sind, wobei ein Cycloolefinkunststoff als ein Material verwendet wird.






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