JP2003195158A

JP2003195158A - 撮像レンズ、撮像ユニット、及び小型電子カメラ

Info

Publication number: JP2003195158A
Application number: JP2001396388A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yoshiji; 慶記吉次; Keizo Ishiguro; 敬三石黒
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、レンズ全体を小型化、低価格化し
た撮像レンズ、撮像ユニット及び小型電子カメラを提供
する。【解決手段】本発明の撮像レンズおよび撮像ユニット
は、物体位置から像面に向かって正レンズ、絞り，正レ
ンズ、ＣＣＤのフェースプレートに等価な平板、ＣＣＤ
で構成されている。２つの正レンズのうち少なくとも１
つに赤外領域を吸収するレンズ材料を用いて形成する。
また、上記撮像レンズあるいは撮像ユニットを用いて小
型電子カメラを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像レンズ、撮像
ユニット、及び小型電子カメラに関し、特に、携帯電話
やＰＤＡなど情報機器の画像入力手段となる撮像素子を
用いた電子カメラ用の撮像レンズの小型化、低価格化を
図ったものに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の通信技術の進歩により、文字情報
や音声情報のみならず映像情報も相互に通信が可能にな
ってきている。このため、携帯電話やＰＤＡなどの通信
機器にもＣＣＤやＣＭＯＳセンサーを用いた小型カメラ
が搭載されるようになってきた。この分野の小型カメラ
は携帯に適した超小型、超薄型化さらに安価であること
が強く求められている。

【０００３】ところがＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどの
撮像素子は画像を２次元でサンプリングするため、サン
プリング周波数の２分の１以上の高周波は偽信号となっ
てしまい、そのような高周波成分をあらかじめ除去する
ため、水晶の光学ローパスフィルターがレンズ素子と撮
像素子の間に必要となっていた。また、撮像素子は可視
域だけでなく長波長側でも感度を持っているため、長波
長の赤外領域は遮断しなければならず、このため赤外領
域を吸収する赤外カットフィルターなどを組み込む必要
があった。

【０００４】この２種類のフィルターにより撮像ユニッ
トは小型化や低価格化が制約されていた。そして、この
問題に対して、例えば、特開平８−２０１７２９号公報
では、平板の赤外遮蔽板にプラスチックの材料でレンズ
および光学ローパスフィルターの役割をする位相格子を
貼り合わせて一体に形成する実施例が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像レンズは以
上のように構成されており、特開平８−２０１７２９号
公報に示された光学素子では、各機能素子を貼り合わせ
て一体にするため小型化は図れる方向であるが、個々の
素子は独立して作成されて貼り合わされるため、個々の
機能素子ごとに必要な厚みは変わらず、さらなる小型
化、低価格化が難しいという問題があった。

【０００６】本発明は以上のような問題点を解消するた
めになされたもので、レンズ全体を小型化、薄型化する
とともに、低価格化を実現することのできる撮像レン
ズ、およびレンズユニット、小型電子カメラを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にか
かる撮像レンズは、被写体像を撮像素子に結像させる撮
像レンズにおいて、上記撮像レンズを正の屈折力のレン
ズ２つとその間に絞りを備えたレンズ群で構成したもの
である。

【０００８】また、本発明の請求項２にかかる撮像レン
ズは、請求項１記載の撮像レンズを構成するレンズのう
ち、少なくとも１つを赤外領域の光を遮断する材料を用
いて形成された正の屈折力のレンズで構成したものであ
る。

【０００９】また、本発明の請求項３にかかる撮像レン
ズは、請求項１記載の撮像レンズにおいて、上記撮像レ
ンズを構成する２つのレンズを物体側よりＬ１、Ｌ２と
したとき、レンズＬ２の像面側の曲率半径ｒ２２とレン
ズ群の焦点距離ｆとが、条件式（数１）を満足するもの
である。

【００１０】また、本発明の請求項４にかかる撮像レン
ズは、請求項１記載の撮像レンズにおいて、上記撮像レ
ンズを構成するそのレンズＬ２の像面側のレンズ面が非
球面であり、光軸近傍の局所的曲率半径Ｒ２０と、外周
部の局所的曲率Ｒ２１とが、条件式（数２）を満足する
ものである。

【００１１】また、本発明の請求項５にかかる撮像ユニ
ットは、被写体像を撮像素子と撮像レンズとを有する撮
像ユニットにおいて、上記撮像レンズを、請求項１記載
の正の屈折力からなる撮像レンズと、上記撮像レンズ群
のレンズＬ２とを接合し上記撮像素子を封止するレンズ
部材とを備えたものである。

【００１２】また、本発明の請求項６にかかる撮像レン
ズは、請求項５記載の撮像レンズにおいて、近距離にあ
る被写体に対して、上記撮像レンズを構成するレンズＬ
２は固定したままで、レンズＬ１を光軸に沿って動かす
ことで焦点合わせができるものである。

【００１３】また、本発明の請求項７にかかる小型電子
カメラは、請求項１〜６記載の撮像レンズもしくは撮像
ユニットを用いて構成されたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１にかかる撮像レンズについて説明する。図
１は、本実施の形態１の撮像レンズである非球面レンズ
を中心とした撮像部の構成を示している。図において、
Ｌ１及びＬ２は正レンズである。また、この正レンズ２
つの間に絞り１１を備えた構成になっている。また、１
２はＣＣＤ１３のフェースプレートに等価な平板であ
る。また、Ｌ１、Ｌ２のレンズのうち少なくとも１つに
赤外領域を吸収するレンズ材料が使用されており、Ｆナ
ンバーが明るく、歪曲収差の小さいレンズ性能に加え、
赤外領域の光を遮断する機能を有する。

【００１５】上記撮像レンズを構成するレンズＬ２の像
面側の曲率半径をｒ２２、焦点距離をｆとしたとき、条
件式（数３）として、

【００１６】

【数３】

【００１７】の関係式を満足することが好ましい。上記
条件式（数３）は、レンズＬ２の像面側の面のパワーに
関するものであり、諸収差を良好に補正し、範囲外とな
ると歪曲収差が大きくなる。

【００１８】また、レンズＬ２の像面側のレンズ面が非
球面であることが好ましく、さらにこのレンズ面の光軸
近傍の局所的曲率半径をＲ２０、外周部の局所的曲率半
径をＲ２１としたとき、条件式（数４）として、

【００１９】

【数４】

【００２０】の関係を満足することが望ましい。

【００２１】なお上記条件式（数４）を満足しない場
合、良好な収差補正が得られなくなる。すなわち、下限
を越えると球面収差が補正不足となる。また、上限を越
えると球面収差が補正過剰となると同時にコマ収差が発
生し、良好な収差補正が得られなくなる。

【００２２】なお超小型の非球面レンズを安価に製造す
るため、金型の形状を転写するプレス成形で製造される
ことが好ましい。

【００２３】以下、上記条件式（数３）及び（数４）を
満たした撮像レンズの実施例を、条件式を満足する範囲
でパラメータを変えたものを３通り示す。

【００２４】（実施例１）上記実施形態１に係わる撮像
レンズの実施例を表１に示す。（表１）において、ｒ
（ｍｍ）はレンズの曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズの肉
厚またはレンズの空気間隔、ｎは各レンズのｄ線に対す
る屈折率、νは各レンズのｄ線に対するアッベ数を示し
ている（以下の実施例２〜３についても同じ）。また、
Ｆ１〜Ｆ７はそれぞれ被写体側から順に面番号としてい
る。

【００２５】

【表１】

【００２６】また、非球面形状は以下の（数５）及び
（数６）で定義している（以下の実施例２〜３について
も同じ）。

【００２７】

【数５】

【００２８】

【数６】

【００２９】上記実施例１の非球面ズームレンズの非球
面形状を以下の（表２）に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例１は、（表３）に示したように、凸
レンズの焦点距離に対して物体側の面の曲率半径が条件
式（数３）を満足し、歪曲収差が良好に補正されてい
る。また、物体側の面の非球面形状が条件式（数４）を
満足しており、球面収差、コマ収差が良好に補正されて
いる。

【００３２】

【表３】

【００３３】図５に（表１）に示した撮像レンズの収差
性能図を示す。尚、図５（ａ）はｄ線に対する球面収差
の図である。また、図５（ｂ）は、非点収差の図であっ
て、実線はサジタル像面湾曲、点線はメリディオナル像
面湾曲を示す。更に、図５（ｃ）は歪曲収差を示す図、
図５（ｄ）は軸上色収差の図であって、実線はｄ線、点
線はＦ線、波線はＣ線に対する値を示す。図５（ｅ）は
倍率色収差の図であって、点線はＦ線、波線はＣ線に対
する値を示す。

【００３４】なお、以上の図５（ａ）〜（ｅ）の説明
は、以降の図面についても同じである。

【００３５】図５から分かるように実施例１に係わる撮
像レンズは歪曲収差の小さい良好な収差性能を示してい
る。

【００３６】（実施例２）以下の（表４）に、前記実施
の形態１に係わる撮像レンズのもう一つの実施例を示
す。また、この実施例２の撮像レンズの非球面形状を以
下の（表５）に示す。

【００３７】実施例２は、（表６）に示したように、条
件式（数３）、（数４）を満たしている。

【００３８】図６に示した収差性能図から分かるように
実施例２に係わる撮像レンズは、良好な収差性能を示し
ている。

【００３９】

【表４】

【００４０】

【表５】

【００４１】

【表６】

【００４２】（実施例３）さらに、以下の（表７）に、
前記実施の形態１に係わる撮像レンズのもう一つの実施
例３を示す。また、この実施例３の撮像レンズの非球面
形状を以下の（表８）に示す。

【００４３】実施例３は、（表９）に示したように、条
件式（数３）、（数４）を満たしている。

【００４４】図７に示した収差性能図から分かるように
実施例３に係わる撮像レンズは、良好な収差性能を示し
ている。

【００４５】

【表７】

【００４６】

【表８】

【００４７】

【表９】

【００４８】このように本実施の形態１によれば、２つ
の正レンズと、この２つの正レンズの間に絞りを備えた
構成にし、正レンズのうち少なくとも１枚に赤外領域を
吸収するレンズ材料を用いて形成することで、Ｆナンバ
ーが明るく、歪曲収差の小さいレンズ性能に加え、赤外
領域の光を遮断する機能を有し、さらにＣＣＤのフェー
スプレートに等価である平板の厚みをより薄くすること
ができるため、小型化、低価格化の撮像レンズを実現す
ることができる。

【００４９】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２にかかる撮像レンズユニットについて説明する。

【００５０】図２は、本実施の形態２にかかる、撮像レ
ンズである非球面ズームレンズをユニット化した一例を
示す図である。

【００５１】図２において、レンズＬ１、絞り２１、レ
ンズＬ２は実施の形態１で述べた撮像レンズ群、２３は
撮像素子であるＣＣＤであり、上記撮像レンズ群のレン
ズＬ２とＣＣＤ２３との間の空間がホルダー２４により
密閉されている構造となっている。そしてこの密閉され
た空間２５中には、結露などを防ぐためガスが封入され
ている。

【００５２】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３にかかる撮像レンズユニットについて説明する。

【００５３】図３は、本実施の形態３にかかる、撮像レ
ンズである非球面ズームレンズをユニット化した一例を
示す図である。

【００５４】図３において、実施の形態２で述べた撮像
レンズユニットのごとく、３３は撮像素子であるＣＣＤ
であり、撮像レンズのレンズＬ２とＣＣＤ３３との間の
空間が密閉されている構造となっている。

【００５５】そしてこの密閉された空間３５中には、結
露などを防ぐためガスが封入されている。さらに、近距
離にある被写体に対して、撮像レンズを構成するレンズ
Ｌ１を図中の矢印のごとく光軸に沿って動かすことによ
り焦点合わせが可能となる。また、この被写体側のレン
ズＬ１により、レンズのティルト補正も可能であり、撮
像レンズユニットの組み立て工程の歩留まり向上も期待
できるため、安価な撮像レンズユニットの実現ができ
る。

【００５６】（実施の形態４）次に本発明の実施の形態
４にかかる電子カメラについて説明する。

【００５７】図４は、本発明の実施の形態４にかかる、
撮像レンズを使用した電子カメラの一例を示している。
本実施の形態４は、上記実施の形態１〜３で述べた撮像
レンズあるいは撮像ユニット４１と、撮像素子であるＣ
ＣＤ４２と、該ＣＣＤ４２で得られた画像信号を処理す
るための信号処理回路４３から構成されており、これに
より、超小型の電子カメラを実現することができる。

【００５８】さらに、撮像素子としてＣＭＯＳセンサー
を用いれば、ＣＣＤ４２、信号処理回路４３は１チップ
で実現でき、さらに小型化が図れる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１〜３に
よれば、被写体像を撮像素子に結像させる撮像レンズに
おいて、２つの正レンズと、この２つの正レンズの間に
絞りを備えた構成にし、正レンズのうち少なくとも１枚
に赤外領域の光を遮断するレンズ材料を用いて形成する
こと、また上記撮像レンズを構成するレンズＬ２の像面
側の曲率半径ｒ２２と、撮像レンズの焦点距離ｆとが、
−３．０＜ｆ／ｒ２２＜−２．０の条件を満足するこ
と、さらに上記撮像レンズを構成するＬ２の像面側のレ
ンズ面が非球面であり、光軸近傍の局所的曲率半径Ｒ２
０と、外周部の局所的曲率Ｒ２１とが、１．１＜｜Ｒ２
１｜／｜Ｒ２０｜＜１．６の条件を満足することによ
り、Ｆナンバーが明るく、歪曲収差の小さい、小型化、
低価格化の撮像レンズを実現することができるという効
果が得られる。

【００６０】また、本発明の請求項４および５にかかる
撮像ユニットは、撮像レンズと撮像素子とを有する撮像
ユニットにおいて、その撮像レンズを、赤外領域の光を
遮断する材料を用いて形成された正の屈折力からなる撮
像レンズ群と、その撮像レンズ群の像面側のレンズとを
接合し、上記撮像素子を封止するレンズ部材とを備えた
ものとし、さらに被写体側のレンズによるレンズのティ
ルト補正も可能となり、撮像レンズユニットの歩留まり
向上も期待できるため、撮像ユニット全体を小型化で
き、かつ低価格化を図ることができるという効果が得ら
れる。

【００６１】また、本発明の請求項６ないし７にかかる
小型電子カメラは、請求項１〜５記載の撮像レンズまた
は撮像ユニットを用いて構成しているため、超小型で、
安価な情報機器用の電子カメラを提供することができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係わるレンズ構成図

【図２】本発明の実施の形態２に係わるレンズ構成図

【図３】本発明の実施の形態３に係わるレンズ構成図

【図４】本発明の実施の形態４に係わるレンズ構成図

【図５】実施例１の撮像レンズの収差図

【図６】実施例２の撮像レンズの収差図

【図７】実施例３の撮像レンズの収差図

【符号の説明】

１１、２１、３１絞り１２、２２、３２平板１３、２３、３３、４２ＣＣＤ２４、３４ホルダー２５、３５密閉された空間４１撮像レンズもしくは撮像ユニット４３信号処理回路Ｌ１被写体側正レンズＬ２像面側正レンズ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H087 KA03 LA01 MA06 PA02 PA17 PB02 QA02 QA03 QA07 QA12 QA14 QA21 QA32 QA41 RA05 RA12 RA13 RA32 RA42 UA09 2H100 CC07 EE05 5C022 AA13 AC42 AC54 AC56 AC78

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を撮像素子に結像させる撮像レ
ンズにおいて、上記撮像レンズを、正の屈折力のレンズ２つと、その間
に絞りを備えたレンズ群で構成したことを特徴とする撮
像レンズ。
【請求項２】請求項１記載の撮像レンズにおいて、上記撮像レンズを構成するレンズのうち、少なくとも１
つを赤外領域の光を遮断する材料を用いて形成したこと
を特徴とする撮像レンズ。
【請求項３】請求項１記載の撮像レンズにおいて、上記撮像レンズを構成する２つのレンズを物体側より順
にＬ1、Ｌ２としたとき、レンズＬ２の像面側の曲率半
径ｒ２２とレンズ群の焦点距離ｆとが、以下の条件式
（数１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。【数１】
【請求項４】請求項１記載の撮像レンズにおいて、上記撮像レンズを構成するレンズＬ２の像面側のレンズ
面が非球面であり、光軸近傍の局所的曲率半径Ｒ２０
と、外周部の局所的曲率Ｒ２１とが、以下の条件式（数
２）満足することを特徴とする撮像レンズ。【数２】
【請求項５】被写体像を撮像素子と撮像レンズとを有
する撮像ユニットにおいて、上記撮像レンズを、請求項１記載の正の屈折力からなる
撮像レンズと、上記撮像レンズのレンズＬ２と接合し上
記撮像素子とを封止するレンズ部材とを備えたことを特
徴とする撮像ユニット。
【請求項６】請求項５記載の撮像レンズにおいて、近距離にある被写体に対して、上記撮像レンズを構成す
るレンズＬ２は固定したままで、レンズＬ１を光軸に沿
って動かすことで焦点合わせができることを特徴とする
撮像レンズ。
【請求項７】請求項１〜６記載の撮像レンズもしくは
撮像ユニットを用いて構成されたことを特徴とする小型
電子カメラ。