JP2004045978A

JP2004045978A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2004045978A
Application number: JP2002205836A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kaneko; 金子　勇
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-15
Also published as: JP4130336B2; CN1515920A; EP1382986B1; US20040061955A1; DE60310484T2; US6836376B2; CN100454072C; EP1382986A2; ATE349023T1; DE60310484D1; EP1382986A3

Abstract

【課題】光学系の全長を短くしてコンパクト化の要請に応えつつ、充分な高解像度を得ることができる撮像レンズを提供すること。
【解決手段】物体側から像面６側に向かって順に、光量絞り２と、像面６側に主たるパワーを持つ正のパワーを有する第１レンズ３と、像面６側に強い凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス形状の第２レンズ４とを有すること。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、撮像レンズに係り、特に、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を使用した撮像装置に用いられる撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの進展が著しく、例えば、携帯電話等に搭載されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用したカメラ、例えばＣＣＤカメラの需要が著しく高まっている。このようなＣＣＤカメラは、限られた設置スペースに搭載する必要があることから、小型であり、かつ、軽量であることが望まれている。そのため、このようなＣＣＤカメラに用いられる撮像レンズも、同様に小型軽量であることが要求されている。
【０００３】
このような撮像レンズとしては、従来から、その用途に応じて種々の光学系が提案されており、前述した携帯電話に搭載されるカメラにおいても小型軽量を目的とした光学系が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した固体撮像素子を利用したカメラにおいては、近年において、小型軽量化のみならず高解像度化への要求がますます強まっている。
【０００５】
しかしながら、小型軽量化を実現するためには、カメラ内に組み込まれる光学系の全長（光軸方向の寸法）にも当然に制約が課されてしまうため、レンズ構成は単純なものにならざるを得ない。かといって、最も単純な構成である一枚構成の単玉レンズを用いる場合は、光学系の全長については満足する範囲内に納めることができるが、非点収差と色収差とを良好に補正することができず、充分な高解像度（例えば６４０×４８０ドット）を得ることができないといった問題が生じていた。
【０００６】
また、２枚構成のレンズを用いるものも提案されているが、光学系の全長の制約と要求される解像度を同時に満たすものとはなっておらず不充分なものであった。
【０００７】
一方、３枚以上のレンズ構成とすれば、要求される解像度を満足することはできるが、光学系全長の制約を満たすことはできない。
【０００８】
このように、従来は、光学系の全長を短くしつつ充分な高解像度を得るといった課題の解決については、不充分であり有効な光学系の提案が未だなされていないというのが実情であった。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、光学系の全長を短くしてコンパクト化の要請に応えつつ、充分な高解像度を得ることができる撮像レンズを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の請求項１に係る撮像レンズの特徴は、物体側から像面側に向かって順に、光量絞りと、像面側に主たるパワーを持つ正のパワーを有する第１レンズと、像面側に強い凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス形状の第２レンズとを有する点にある。
【００１１】
そして、この請求項１に係る発明によれば、諸収差を良好に補正して充分な高解像度を得ることが可能になるとともに、レンズを二枚使用するにもかかわらず、レンズ系の全長を充分に短くすることが可能となり、コンパクトで且つ高解像度、高品位な撮像レンズを実現することが可能となる。
【００１２】
また、請求項２に係る撮像レンズの特徴は、請求項１において、更に、次の（１），（２）の各条件式を満たす点にある。
【００１３】
−１．９＜ｆ／ｆ_２＜−０．５　　　（１）
１．３＜ｆ／ｆ_１＜　２．１　　　　　　（２）
但し、ｆ　：レンズ全体の焦点距離
ｆ_２：第２レンズの焦点距離
ｆ_１：第１レンズの焦点距離
そして、この請求項２に係る発明によれば、まず、（１）式を満足するような第２レンズとし、なおかつ（２）式を満足するような第１レンズとすることによって、充分なバックフォーカスを確保しつつ全長を短くすることが可能となり、かつ、解像度および画像品位を更に向上することが可能となる。
【００１４】
また、請求項３に係る撮像レンズの特徴は、請求項１または請求項２において、更に、次の（３），（４）の各条件式を満たす点にある。
【００１５】
ν_１＞５０　　　（３）
ν_２＜４０　　　（４）
但し、ν_１：第１レンズのアッベ数
ν_２：第２レンズのアッベ数
そして、この請求項３に係る撮像レンズによれば、第１レンズが（３）の条件式を満足するようにすることによって、第１レンズにおける色収差の発生を低減することが可能となり、また、第２レンズが（４）の条件式を満足するようにすることによって、（３）式を満足する場合においても尚残存する色収差を第２レンズにおいて更に積極的に補正することが可能となる。これにより、色収差のより一層補正された撮像レンズを実現することができる。
【００１６】
また、請求項４に係る撮像レンズの特徴は、請求項２または請求項３において、更に、次の（５），（６）の各条件式を満たす点にある。
【００１７】
０．３ｆ＜ｄ_１　　　　　（５）
ｄ_２＜０．３ｆ　　（６）
但し、ｄ_１：第１レンズの中心厚
ｄ_２：第２レンズの中心厚
そして、この請求項４に係る撮像レンズによれば、更に、非点収差と歪曲収差を良好に補正して解像度および画像品位を更に向上することが可能となり、かつ、構造上必要とされる充分なバックフォーカスを得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る撮像レンズの実施形態について図１乃至図１３を参照して説明する。
【００１９】
本実施形態における撮像レンズ１は、図１に示すように、物体側からＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子の受光面である像面（撮像面）６側に向かって順に、光量絞り２と、第１レンズ３と、第２レンズ４とを配列することによって構成されている。なお、撮像レンズ１の用途に応じて必要であれば、第２レンズ４の像面６側にカバーガラス５等を配置するようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態において、前記第１レンズ３は、像面６側に主たるパワーを有するように形成された正のパワーのレンズとされている。また、前記第２レンズ４は、像面６側に強い凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス形状のレンズとされている。
【００２１】
これにより、第１レンズ３および第２レンズ４からなる二枚構成のレンズによって諸収差を良好に補正することができるため、充分な高解像度を得ることが可能となる。また、このように高解像度を目的として撮像レンズ１を二枚構成にしても、特に、第２レンズ４の像面側の面（第２面）に大きな負のパワーをもたせることによって撮像レンズ１の全長を短くすることが可能となる。さらに、光量絞りを第１レンズ３の物体側に配置したことによって、第２レンズ４の径を小さく形成して撮像レンズ１の径方向におけるコンパクト化をも図ることも可能となる。
【００２２】
更に、前記の構成に加えて、前記第１レンズ３および前記第２レンズ４が、さらに次の（１），（２）の各条件式を満たすようにしてもよい。
【００２３】
−１．９＜ｆ／ｆ_２＜−０．５　　　（１）
１．３＜ｆ／ｆ_１＜　２．１　　　　　　（２）
ただし（１），（２）式におけるｆは、第１レンズ３および第２レンズ４からなるレンズ全体の焦点距離であり、（１）式におけるｆ_２は、第２レンズ４の焦点距離であり、（２）式におけるｆ_１は、第１レンズ３の焦点距離である。
【００２４】
ここで、まず、（１）式について、ｆ／ｆ_２　の値が（１）式の値（−１．９）以下になると、バックフォーカスおよび像面６から射出瞳までの距離が短くなり過ぎるため、撮像レンズ１と像面６との間にカバーガラス５等を配置することができなくなる。すなわち、撮像レンズ１を適正に構成することができないといった構造上の不具合が生じてしまう。
【００２５】
また、逆に、ｆ／ｆ_２　が（１）式の値（−０．５）以上になると、Ｓ像面（サジッタル像面）における湾曲が補正不足になり、部分的に画像がぼやけてしまう。
【００２６】
次に、（２）式について、ｆ／ｆ_１が（２）式の値（１．３）以下になると、画角が狭くなり過ぎてしまう。これは、ｆが長くなること、すなわち撮像レンズ１の全長が大きくなってしまうことと同義的であり、コンパクト化の要請に反するといった不都合を生じさせてしまう。
【００２７】
また、逆に、ｆ／ｆ_１が（２）式の値（２．１）以上になると、ｆが短くなり過ぎるため、充分なバックフォーカスを得ることができず、撮像レンズ１と像面６との間にカバーガラス５等を配置することができなくなる。
【００２８】
従って、まず、（１）式を満足するような第２レンズ４とし、なおかつ（２）式を満足するような第１レンズ３とすれば、全体として全長が短く且つより高解像度の撮像レンズ１を実現することができる。更に、特に、サジッタル像面の湾曲を良好に補正して解像度および画像品位を更に向上することが可能となる。また、コンパクト化のために撮像レンズ１の全長を短くしつつも、構造上必要とされる充分なバックフォーカスを得ることが可能となる。
【００２９】
なお、ｆ／ｆ_２　の値は、より好ましくは、−１．９＜ｆ／ｆ_２＜−０．８を満足するようにすることが望ましく、また、ｆ／ｆ_１の値は、より好ましくは、１．５＜ｆ／ｆ_１　＜２．１を満足するようにすることが望ましい。このようにすれば、更に良好に、全長が短く且つ高解像度の撮像レンズ１を実現することができる。
【００３０】
更に、前記の構成に加えて、前記第１レンズ３および前記第２レンズ４が、さらに次の（３），（４）の各条件式を満たすようにしてもよい。
【００３１】
ν_１＞５０　　　（３）
ν_２＜４０　　　（４）
ただし、（３）式におけるν_１は、第１レンズ３のアッベ数であり、（４）式におけるν_２は、第２レンズ４のアッベ数である。
【００３２】
このようにすれば、まず、第１レンズ３が（３）の条件式を満足するようにすることによって、第１レンズ３における色収差の発生を低減することが可能となる。更に、第２レンズ４が（４）の条件式を満足するようにすることによって、（３）式を満足する場合においても尚残存する色収差を第２レンズ４において更に積極的に補正することが可能となる。これにより、色収差をより一層良好に補正することができ、解像度及び画像品位をより一層向上させることができる。
【００３３】
更に、前記の構成に加えて、前記第１レンズ３および前記第２レンズ４が、さらに次の（５），（６）の各条件式を満たすようにしてもよい。
【００３４】
０．３ｆ＜ｄ_１　　　　　（５）
ｄ_２＜０．３ｆ　　（６）
ただし、（５）式におけるｄ_１は、第１レンズ３の中心厚であり、（６）式におけるｄ_２は、第２レンズ４の中心厚である。
【００３５】
ここで、ｄ_１　の値が、（５）式に示す値（０．３ｆ）以下になると、非点収差が大きくなり、さらに、負の歪曲収差の絶対値が大きくなってしまう。
【００３６】
また、ｄ_２　の値が（６）式に示す値（０．３ｆ）以上になると、バックフォーカスが短くなり過ぎてしまう。
【００３７】
従って、（５）式を満足する第１レンズ３とし、かつ（６）式を満足する第２レンズ４とすれば、更に、非点収差と歪曲収差を良好に補正して解像度および画像品位を更に向上することが可能となり、かつ、撮像レンズ１の全長を短くしつつも構造上必要とされる充分なバックフォーカスをより適正に得ることが可能となる。
【００３８】
なお、ｄ_１　の値は、より好ましくは０．４ｆ＜ｄ_１　を満足するようにすることが望ましく、また、ｄ_２　の値は、より好ましくは、ｄ_２　＜０．２５ｆを満足するようにすることが望ましい。このようにすれば、さらに充分なバックフォーカスを確保しつつ、よりコンパクトで、かつ、より解像度および画像品位に優れた撮像レンズ１を実現することができる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の実施例について、図２乃至図１３を参照して説明する。
【００４０】
ここで、本実施例において、ｆは、レンズ全体の焦点距離、ｆ_１は、第１レンズ３の焦点距離、ｆ_２　は、第２レンズ４の焦点距離、ＦＮＯは、Ｆナンバーを示す。また、ωは半画角、この２倍の２ωは全画角（対角画角）、ｒは光学系等の曲率半径（レンズの場合は中心曲率半径）、ｄは光学系の厚さ又は空気間隔、ｎｅは、ｅ線（緑）を照射した場合の各光学系の屈折率、νｄは、ｄ線（黄色）を照射した場合の各光学系のアッベ数を示す。
【００４１】
ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃは、次の（７）式における各係数を示す。すなわち、レンズの非球面の形状は、光軸方向にＺ軸、光軸に直交する方向にＹ軸とり、光の進行方向を正とし、ｋを円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃを非球面係数、ｒを曲率半径としたとき次式で表される。
【００４２】

＜第１実施例＞
図２は、本発明の第１実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す構成の撮像レンズ１と同様に、第１レンズ３の物体側に光量絞り２を、第２レンズ４の像面６側にカバーガラス５をそれぞれ配置した。
【００４３】
この第１実施例の撮像レンズ１は、以下の条件に設定されている。
ｆ＝３．４０ｍｍ、ＦＮＯ＝２．８、２ω＝６７．５°、ｆ_１＝１．８１ｍｍ、ｆ_２　＝−２．４８ｍｍ

このような条件の下で、ｆ／ｆ_２　＝−１．３７１となり、（１）式を満足するものであった。また、ｆ／ｆ_１　＝１．８７８となり、（２）式を満足するものであった。
【００４４】
さらに、ν_１　＝５６．２であり、（３）式を満足するものであった。また、ν_２　＝３０．０であり、（４）式を満足するものであった。
【００４５】
さらに、ｄ_１　＝０．５８８ｆであり、（５）式を満足するものであった。また、ｄ_２　＝０．２０６ｆであり、（６）式を満足するものであった。
【００４６】
この第１実施例の撮像レンズ１における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）を図３に、倍率色収差を図４に示す。
【００４７】
この結果によれば、球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差のいずれもほぼ満足できる結果となり、充分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜第２実施例＞
図５は、本発明の第２実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す構成の撮像レンズ１と同様に、第１レンズ３の物体側に光量絞り２を、第２レンズ４の像面６側にカバーガラス５をそれぞれ配置した。
【００４８】
また、この第２実施例の撮像レンズ１は、以下の条件に設定されている。
ｆ＝３．４０ｍｍ、ＦＮＯ＝２．８、２ω＝６６．２°、ｆ_１＝１．８４ｍｍ、ｆ_２　＝−２．４６ｍｍ

このような条件の下で、ｆ／ｆ_２　＝−１．３８２となり、（１）式を満足するものであった。また、ｆ／ｆ_１　＝１．８４８となり、（２）式を満足するものであった。
【００４９】
さらに、ν_１　＝５７．０であり、（３）式を満足するものであった。また、ν_２　＝３０．０であり、（４）式を満足するものであった。
【００５０】
さらに、ｄ_１　＝０．５８８ｆであり、（５）式を満足するものであった。また、ｄ_２　＝０．２０６ｆであり、（６）式を満足するものであった。
【００５１】
この第２実施例の撮像レンズ１における球面収差、非点収差、ディストーションを図６に、倍率色収差を図７に示す。
【００５２】
この結果によれば、球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差のいずれもほぼ満足できる結果となり、充分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜第３実施例＞
図８は、本発明の第３実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す構成の撮像レンズ１と同様に、第１レンズ３の物体側に光量絞り２を、第２レンズ４の像面６側にカバーガラス５をそれぞれ配置した。
【００５３】
この第３実施例の撮像レンズは、以下の条件に設定されている。
ｆ＝３．４０ｍｍ、ＦＮＯ＝２．８、２ω＝６６．３°、ｆ_１＝１．７１ｍｍ、ｆ_２　＝−１．８７ｍｍ

このような条件の下で、ｆ／ｆ_２　＝−１．８１８となり、（１）式を満足するものであった。また、ｆ／ｆ_１　＝１．９８８となり、（２）式を満足するものであった。
【００５４】
さらに、ν_１　＝５６．２であり、（３）式を満足するものであった。また、ν_２　＝３０．０であり、（４）式を満足するものであった。
【００５５】
さらに、ｄ_１　＝０．７９４ｆであり、（５）式を満足するものであった。また、ｄ_２　＝０．２２９ｆであり、（６）式を満足するものであった。
【００５６】
この第３実施例の撮像レンズ１における球面収差、非点収差、ディストーションを図９に、倍率色収差を図１０に示す。
【００５７】
この結果によれば、球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差のいずれもほぼ満足できる結果となり、充分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜第４実施例＞
図１１は、本発明の第４実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す構成の撮像レンズ１と同様に、第１レンズ３の物体側に光量絞り２を、第２レンズ４の像面６側にカバーガラス５をそれぞれ配置した。
【００５８】
この第４実施例の撮像レンズ１は、以下の条件に設定されている。
ｆ＝３．５０ｍｍ、ＦＮＯ＝２．８、２ω＝６５．１°、ｆ_１＝２．２４ｍｍ、ｆ_２　＝−４．００ｍｍ

このような条件の下で、ｆ／ｆ_２　＝−０．８７５となり、（１）式を満足するものであった。また、ｆ／ｆ_１　＝１．５６２となり、（２）式を満足するものであった。
【００５９】
さらに、ν_１　＝５６．２であり、（３）式を満足するものであった。また、ν_２　＝３０．０であり、（４）式を満足するものであった。
【００６０】
さらに、ｄ_１　＝０．４２９ｆであり、（５）式を満足するものであった。また、ｄ_２　＝０．２ｆであり、（６）式を満足するものであった。
【００６１】
この第４実施例の撮像レンズ１における球面収差、非点収差、ディストーションを図１２に、倍率色収差を図１３に示す。
【００６２】
この結果によれば、球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差のいずれもほぼ満足できる結果となり、充分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００６３】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００６４】
例えば、図１においては、第２レンズ４の像面６側にカバーガラス５を配置しているが、このカバーガラス５に加えてローパスフィルタ等を配置しても良く、また、ローパスフィルタのみを配置しても良い。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の請求項１に係る撮像レンズによれば、コンパクト化の要請に応えつつ高解像度で光学性能に優れた高品位な撮像レンズを実現することができる。
【００６６】
また、請求項２に係る撮像レンズによれば、請求項１に係る撮像レンズの効果に加えて、さらに光学性能に優れたコンパクトで高品位な撮像レンズを実現することができる。
【００６７】
また、請求項３に係る撮像レンズによれば、請求項１および請求項２に係る撮像レンズの効果に加えて、さらに光学性能に優れた高品位な撮像レンズを実現することができる。
【００６８】
また、請求項４に係る撮像レンズによれば、請求項２および請求項３に係る撮像レンズの効果に加えて、さらにコンパクトでかつ光学性能に優れた高品位な撮像レンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像レンズの実施の一形態を示す概略構成図
【図２】本発明に係る撮像レンズの第１実施例を示す概略構成図
【図３】図２に示す撮像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションを示す説明図
【図４】図２に示す撮像レンズにおける倍率色収差を示す説明図
【図５】本発明に係る撮像レンズの第２実施例を示す概略構成図
【図６】図５に示す撮像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションを示す説明図
【図７】図５に示す撮像レンズにおける倍率色収差を示す説明図
【図８】本発明に係る撮像レンズの第３実施例を示す概略構成図
【図９】図８に示す撮像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションを示す説明図
【図１０】図８に示す撮像レンズにおける倍率色収差を示す説明図
【図１１】本発明に係る撮像レンズの第４実施例を示す概略構成図
【図１２】図１１に示す撮像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションを示す説明図
【図１３】図１１に示す撮像レンズにおける倍率色収差を示す説明図
【符号の説明】
１　撮像レンズ
２　光量絞り
３　第１レンズ
４　第２レンズ
５　カバーガラス
６　像面

Claims

物体側から像面側に向かって順に、光量絞りと、像面側に主たるパワーを持つ正のパワーを有する第１レンズと、像面側に強い凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス形状の第２レンズとを有することを特徴とする撮像レンズ。
更に、次の（１），（２）の各条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
−１．９＜ｆ／ｆ_２＜−０．５　　　（１）
１．３＜ｆ／ｆ_１＜　２．１　　　　　　（２）
但し、ｆ　：レンズ全体の焦点距離
ｆ_２：第２レンズの焦点距離
ｆ_１：第１レンズの焦点距離
更に、次の（３），（４）の各条件式を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像レンズ。
ν_１＞５０　　　（３）
ν_２＜４０　　　（４）
但し、ν_１：第１レンズのアッベ数
ν_２：第２レンズのアッベ数
更に、次の（５），（６）の各条件式を満たすことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像レンズ。
０．３ｆ＜ｄ_１　　　　　（５）
ｄ_２＜０．３ｆ　　（６）
但し、ｄ_１：第１レンズの中心厚
ｄ_２：第２レンズの中心厚