JP2004053812A

JP2004053812A - レンズ装置

Info

Publication number: JP2004053812A
Application number: JP2002209546A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nio; 仁尾　順一; Hisaji Yoshida; 吉田　久次; Shuji Ogino; 荻野　修司
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19
Also published as: AU2003252644A1; WO2004010195A1

Abstract

【課題】所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保した状態で、撮影画角を広角とし、テレセントリック性も良くしたレンズ装置を提供する。
【解決手段】被写体側に位置する第１面１ａを凹面としてなるメニスカス状の撮像レンズ１であって、Ｂｆ（バックフォーカス距離）がｆ１（レンズ系全体の焦点距離）より大きく、ｎｄ（屈折率）が１．４５より大きく、Ｒ１／ｆ１が−２．５以上で０未満（Ｒ１：レンズ１の第１面の中心曲率半径）であり、結像面側に位置する第２面１ｂを非球面形状にしたことを特徴とする。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ装置に係り、特に携帯電話やテレビ電話等に搭載される小型撮像装置に用いられ、小型軽量化を可能としたレンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やテレビ電話等に搭載するための撮像装置の需要が著しく高まっている。このような撮像装置は、限られた設置スペースに搭載する必要があることから、小型で軽量であることが望まれている。
そのため、このような撮像装置に用いられるレンズ装置も、同様に、小型軽量であることが要求されている。
したがって、このような撮像装置に採用されるレンズ装置としては、従来から、１枚のレンズを用いたいわゆる単玉レンズ系が採用されている。
【０００３】
このような従来の単玉レンズ系のレンズ装置として、例えば、特開２０００−３２１４９１号公報に開示されているものがある。
このレンズ装置は、バックフォーカス距離を十分に確保するために形状をメニスカス形状にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話やテレビ電話等に設けられる撮像装置は比較的近距離の被写体を撮影する場合が多い。例えば、撮像装置を腕を伸ばした状態で持ち、自分１人または他の人と２人で撮影しようとすること等がよく行われる。しかし、特開２０００−３２１４９１号公報に開示された撮像レンズの撮影画角は５４°〜６７°程度である。このため、従来の撮像レンズを採用した撮像装置で腕を伸ばした程度の距離で撮影しようとすると画角が狭いという問題を有していた。
【０００５】
また、特開２０００−３２１４９１号公報に開示された撮像レンズは、撮影レンズの第２面の屈折力を弱めたため、射出光線の角度が大きく、テレセントリック性が悪く、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いると、色ずれが起こってしまう問題を有している。
【０００６】
このため、本発明は、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保した状態で、撮影画角を広角とし、テレセントリック性も良くしたレンズ装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、レンズ装置は、被写体側に位置する第１面を凹面としてなるメニスカス状のレンズであって、ｆ１をレンズ系全体の焦点距離、Ｂｆをバックフォーカス距離、ｎｄを屈折率、Ｒ１をレンズの第１面の中心曲率半径としたとき、（１）Ｂｆ≧ｆ１、（２）ｎｄ≧１．４５、（３）−２．５＜Ｒ１／ｆ１＜０、の条件を満足し、かつ少なくとも結像面側に位置する第２面を非球面形状とした撮像レンズを有することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るレンズ装置の基本構造を示したもので、撮像レンズ１は被写体側に位置する第１面１ａを凹面としてなるメニスカス状の単レンズであり、第１面１ａ及び結像面側の第２面１ｂともに非球面形状となっている。この撮像レンズ１が不図示のレンズ鏡筒に配設されており、撮像レンズ１は、ｆ１はレンズ系全体の焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス距離、ｎｄは屈折率、Ｒ１はレンズ１の第１面の中心曲率半径としたとき、次の条件を満たすようになっている。
【０００９】
（１）Ｂｆ≧ｆ１、（２）ｎｄ≧１．４５、（３）−２．５＜Ｒ１／ｆ１＜０
【００１０】
この式（１）、式（２）および式（３）は、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保した状態で、撮像画角を広角とすることができるための条件である。式（１）において、Ｂｆがｆ１より小さいと、バックフォーカス距離を十分に確保することができず、また、式（２）において、ｎｄが１．４５より小さくなると、レンズ第２面の曲率半径が小さくなりすぎ、周辺光の収差補正が困難となる。さらに、式（３）において、Ｒ１／ｆ１を−２．５以上にすることにより、レンズの撮像画角を広角とし、さらに射出瞳位置を長くして、テレセントリック性をよくすることができる。
【００１１】
さらに、撮像レンズ１の第１面１ａ側には、被写体側に開口２ａと撮像レンズ１側に開口２ａより小さな開口の開口２ｂが設けられた絞り部２が配設されており、このレンズ１の第２面１ｂ側には、ＩＲカットフィルター４、カバーガラス５および固体撮像素子であるＣＣＤ６が実装された基板（不図示）が順次配設されている。ＣＣＤ６は結像面６ａをカバーガラス５側に向けている。
【００１２】
なお、ＩＲカットフィルター４およびカバーガラス５は、必ずしも必要とされるものではなく、要求される撮像レンズの仕様に応じて適宜使用するか、使用しないかが選択される。
【００１３】
上述の式（１）、式（２）および式（３）は、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保した状態で、撮影画角を６７°より大きい超広角とし、テレセントリック性も良くした撮像レンズを提供するための条件である。
【００１４】
式（１）は、バックフォーカス距離を十分に確保するための条件である。
また、式（２）は、曲率半径を極度に小さくならないようにし、周辺光の収差補正を軸上光とバランス良く補正するための条件である。
【００１５】
また、レンズ１の非球面の形状は、光軸方向にＺ軸、光軸と垂直方向にＸ軸をとり、光の進行方向を正とし、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを非球面係数としたとき次式で表している。
【数１】

ここで、ｆ１は全系の焦点距離、Ｒ１はレンズ１の第１面の中心曲率半径、Ｒ２はレンズ１の第２面の中心曲率半径、Ｂｆはバックフォーカス距離、ＦはＦナンバー、２ωは画角、ｒはレンズ等の曲率半径、ｄはレンズ厚または空気間隔、ｎｄは屈折率を示す。
【００１６】
図２は本発明の第１実施例を示したもので、この第１実施例の光学系では絞り部２は開口２ａが０．６９ｍｍ、開口２ｂが０．６７ｍｍに設定されている。撮像レンズ１は、高屈折率を有するノルボルネン系樹脂により形成されており、レンズの第１面１ａ及び第２面１ｂともに非球面形状としている。レンズの材質はこれに限らず、例えば、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリスチレン系等の高い屈折率を有する樹脂により形成してもよい。そして、レンズ装置の構成は図１に示す構成と同様であり、この第１実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、レンズ１の第２面１ｂから結像面６ａまでの空気換算距離とする。
【００１７】

【００１８】
このような構成によれば、ｆ１＝１．６１０ｍｍ、Ｂｆ＝１．６９４ｍｍ、Ｆ＝２．４７、２ω＝７１．３゜、Ｒ１＝−３．６８４４５ｍｍ、Ｒ２＝−０．７０５４７ｍｍとなり、Ｂｆ（１．６９４）≧ｆ１（１．６１０）であるため（１）式を満足する。
また、ｎｄ＝１．５０９１４となり、（２）式を満足する。
さらに、Ｒ１／ｆ１＝−２．２８８４８となり、（３）式を満足する。
【００１９】
この実施例１の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図３に示す。
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。また、絞り部２により撮像レンズ１の周辺部に入射する光を規制しているため、ぼけの少ないシャープな像を得ることができる。しかも、レンズ素材がプラスチックのためレンズの軽量化が図られている。
【００２０】
図４は本発明の第２実施例を示したもので、第１実施例と違いカバーガラスがないタイプのレンズ装置である。このため、結像面６ａをもつＣＣＤ６と撮像レンズ１との間にはＩＲカットフィルタ４のみが設けられている。この第２実施例の光学系において絞り部２は開口２ａが０．６５ｍｍ、開口２ｂが０．６４ｍｍに設定されている。撮像レンズ１は、ガラス製のレンズを採用しており、レンズの第１面１ａ及び第２面１ｂともに非球面形状としている。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。
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、撮像レンズ１の第２面１ｂから結像面６ａまでの空気換算距離とする。
【００２１】

【００２２】
このような構成によれば、ｆ１＝１．８００ｍｍ、Ｆ＝２．８４、２ω＝８２．５゜、Ｒ１＝−１．７７２１３ｍｍ、Ｒ２＝−０．７３９３５ｍｍ、Ｂｆ＝２．００６ｍｍとなり、Ｂｆ（２．００６）≧ｆ１（１．８００）であるため（１）式を満足する。
また、ｎｄ＝１．５８９１３となり、（２）式を満足する。
さらに、Ｒ１／ｆ１＝−０．９８４５２となり、（３）式を満足する。
【００２３】
この実施例２の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図５に示す。
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができる。また、絞り部２により撮像レンズ１の周辺部に入射する光を規制しているため、ぼけの少ないシャープな像を得ることができる。
【００２４】
図６は本発明の第３実施例を示したもので、第２実施例と同様にカバーガラスがないタイプのレンズ装置である。このため、結像面６ａをもつＣＣＤ６と撮像レンズ１との間にはＩＲカットフィルタ４のみが設けられている。また、レンズ１においても第２実施例と同様にガラス製のレンズを採用しており、レンズの第１面１ａ及び第２面１ｂともに非球面形状としている。この第３実施例の光学系において絞り部２は開口２ａが０．４０ｍｍ、開口２ｂが０．３９ｍｍに設定されている。そして、撮像レンズ１は以下の条件に設定されている。
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、レンズ１の第２面１ｂから結像面６ａまでの空気換算距離とする。
【００２５】

【００２６】
このような構成のよれば、ｆ＝１．１００ｍｍ、Ｆ＝２．８４、２ω＝６８．０゜、Ｒ１＝−０．９０３５６ｍｍ、Ｒ２＝−０．４２０７４ｍｍ、Ｂｆ＝１．２２６ｍｍとなり、Ｂｆ（１．２２６）≧ｆ１（１．１００）であるため、（１）式を満足する。
また、ｎｄ＝１．５８９１３となり、（２）式を満足する。
さらに、Ｒ１／ｆ１＝−０．８２１４２となり、（３）式を満足する。
【００２７】
この実施例３の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図７に示す。
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができる。また、絞り部２により撮像レンズ１の周辺部に入射する光を規制しているため、ぼけの少ないシャープな像を得ることができている。
【００２８】
実施例１〜３では、撮像レンズ１は第１面１ａ及び第２面１ｂともに非球面形状としたが、これに限らず、第１面１ａは球面形状で第２面１ｂが非球面形状としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係るレンズ装置は、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保したままで、画角を広角とし、テレセントリック性もよくすることができる。また、撮像レンズよりも被写体側に絞り部を設けたためぼけの少ないシャープな像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレンズ装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す概略構成図である。
【図３】図２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す概略構成図である。
【図５】図４の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す概略構成図である。
【図７】図６の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　撮像レンズ
１ａ　　第１面
１ｂ　　第２面
２　　　絞り部
４　　　ＩＲカットフィルタ
５　　　カバーガラス
６　　　撮像素子（ＣＣＤ）

Claims

被写体側に位置する第１面を凹面としてなるメニスカス状のレンズであって、ｆ１をレンズ系全体の焦点距離、Ｂｆをバックフォーカス距離、ｎｄを屈折率、Ｒ１をレンズの第１面の中心曲率半径としたとき、
（１）Ｂｆ≧ｆ１
（２）ｎｄ≧１．４５
（３）−２．５＜Ｒ１／ｆ１＜０
の条件を満足し、かつ少なくとも結像面側に位置する第２面を非球面形状とした撮像レンズを有することを特徴とするレンズ装置。
請求項１において、前記撮像レンズよりも被写体側に絞り部が設けられていることを特徴とするレンズ装置。