JP2004177628A - 広角撮影レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】広角でありながら、撮影レンズの全長を短くするとともに、テレセントリック性の高い広角撮影レンズを提供することを目的とする。
【解決手段】この撮像装置は、物体側から像面側へと順に、絞り３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第１レンズ１と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズ２とから構成される広角撮影レンズと、ローパスフィルター４と、ＣＣＤからなる半導体撮像素子５とを備える。第１レンズおよび第２レンズは、ともにプラスチックレンズであり、そのレンズ面は非球面となっている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、簡易型の撮像装置等に特に有効な広角撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やモバイル型のパソコン等には、簡易な撮像装置が付設されている。この撮像装置に使用される撮影レンズは、その携帯性を維持するため、小型であることを必要とされる。また、このような簡易型の撮像装置は、画像を広い範囲で取り込んだ後に、その画像を電気的に拡大処理する構成を採用することが多いことから、広角領域を撮影可能なレンズであることも必要とされる。このような小型の広角撮影レンズとしては、従来、特許文献１に記載されるように、１枚構成の撮影レンズが使用されていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８２４１０号
【０００４】
このような撮像装置には、撮像素子として、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳが使用される。ＣＣＤやＣ−ＭＯＳは、近年その画素数が１０万から１００万へと飛躍的に増加している。しかしながら、上述した特許文献１に記載されるような１枚構成の撮影レンズを使用した場合には、良好に収差を補正することができず、近年の解像度が高い撮像素子に対応するような一定以上の高画質の画像撮影を期待することは困難である。
【０００５】
このため、特許文献２に記載されるように、屈折力の弱いメニスカス形状の第１レンズと正の屈折力を有するメニスカス形状の第２レンズとの２枚のレンズを使用して、高画質の画像撮影を可能とする撮影レンズが提案されている。
【０００６】
【特許文献２】特開２０００−３５５３３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２に記載された撮影レンズは、その構造上全長を長くしなければならないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載された撮影レンズはテレセントリック性が不充分であるため、撮像素子としてＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の半導体撮像素子を用いた場合には、その素子自体の構造上の都合から光の一部にケラレが発生し、画像を適正に撮像することも不可能となる。
【０００９】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、広角でありながら、撮影レンズの全長を短くすることができるとともに、テレセントリック性の高く収差性能の良い広角撮影レンズを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、物体側から像面側へと順に、絞りと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第１レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズを備える広角撮影レンズであって、前記第１レンズおよび前記第２レンズのレンズ面のうち少なくとも１面を非球面とするとともに、レンズの軸上芯厚の合計値をＤ、レンズバックをＢ、像面の対角長を２Ｙとしたとき、下記の式（１）を満足することを特徴とする。
（１） １．０＜（Ｄ＋Ｂ）／２Ｙ＜１．６５
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の広角撮影レンズにおいて、主軸上の前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔をｄ３としたとき、下記の式（２）を満足する。
（２） ０．０７＜ｄ３／Ｄ＜０．３５
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の広角撮影レンズにおいて、前記第１レンズにおける物体側の曲率半径をｒ２、レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、下記の式（３）を満足する。
（３） ０．３＜ｒ２／ｆ＜１．１
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、この発明に係る広角撮影レンズを適用した撮影装置を示す断面図である。
【００１４】
この撮像装置は、物体側から像面側へと順に、絞り３と、第１レンズ１と、第２レンズ２とから構成される広角撮影レンズと、フィルタ４と、ＣＣＤからなる半導体撮像素子５とを備える。ここで、半導体撮像素子５は、その撮像面のみを直線で示し、他の部分は図示を省略している。
【００１５】
なお、この発明の実施の形態においては半導体撮像素子５としてＣＣＤを用いているが、ＣＣＤの代わりにＣ−ＭＯＳを用いることも可能である。
【００１６】
第１レンズ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、その材質としてプラスチックが使用される。一方、第２レンズ２は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、その材質として、プラスチックが使用される。
【００１７】
このように、第１レンズ１および第２レンズ２としてプラスチックレンズを採用することにより、広角撮影レンズのコストを安価なものとすることが可能となる。なお、第１レンズ１および第２レンズ２の材質として、ガラスを使用することも可能である。
【００１８】
このとき、この広角撮影レンズは、レンズの軸上芯厚の合計値（図１および図２に示すｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）をＤ、レンズバック（第２レンズ２の像面側の表面から半導体撮像素子５までの距離）をＢ、像面の対角長（半導体撮像素子５の有効撮像領域の対角長、すなわち、有効像円径）を２Ｙとしたとき、下記の式（１）を満足している。
（１） １．０＜（Ｄ＋Ｂ）／２Ｙ＜１．６５
【００１９】
なお、レンズバックＢを計算する際に、フィルタ４については、空気換算した値（すなわち、その寸法を屈折率で換算した値）を使用している。
【００２０】
ここで、（Ｄ＋Ｂ）／２Ｙの値が１．０以下となると、歪曲収差等の収差の補正が困難となる。一方、（Ｄ＋Ｂ）／２Ｙの値が１．６５以上となると、装置が大型化し、コンパクトなレンズを実現することが困難となる。
【００２１】
また、この広角撮影レンズは、主軸上の第１レンズ１と第２レンズ２との間隔をｄ３としたとき、下記の式（２）を満足している。
（２） ０．０７＜ｄ３／Ｄ＜０．３５
【００２２】
ここで、ｄ３／Ｄの値が０．０７以下となると、この発明に係る広角撮影レンズの構成上、軸外光束を充分に通過させることが困難であり、また、負の歪曲収差の補正が困難となる。一方、ｄ３／Ｄの値が０．３５以上となると、レンズの軸上芯厚を中心に厚みが増し、コンパクトなレンズを実現することが困難となるとともに、正の歪曲収差が過大となり、その補正が困難となる。
【００２３】
さらに、この広角撮影レンズは、第１レンズ１における物体側の曲率半径をｒ２、レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、下記の式（３）を満足する。
（３） ０．３＜ｒ２／ｆ＜１．１
【００２４】
ここで、ｒ２／ｆの値が０．３以下となると、像面の補正が大幅に不足し、かかる補正不足を補うことが困難となる。一方、ｒ２／ｆの値が１．１以上となると、装置が大型化し、コンパクトなレンズを実現することが困難となるとともに、像面の補正が大幅に過剰となり、かかる補正過剰を補うことが困難となる。
【００２５】
次に、この発明に係る広角撮影レンズの数値実施例を示す。
【００２６】
なお、以下の数値実施例のうち数値実施例１乃至４における第１レンズおよび第２レンズは、その両面が非球面形状のプラスチックレンズである。また、数値実施例５における第１レンズは、その両面が球面形状のガラスレンズであり、第２レンズは、その両面が非球面形状のプラスチックである。
【００２７】
以下の数値実施例１乃至５において、ｒｉは物体側から順にｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側から順にｉ番目の軸上間隔、ｎｉは物体側から順にｉ番目のｄ線屈曲率、νｉは物体から順にｉ番目のアッベ数である。
【００２８】
ｒｉで示されるレンズ面の非球面形状は、光軸方向にＸ座標軸を、また、それと垂直な方向にＹ座標軸をとり、近軸曲率半径をｒ、非球面係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、また、εを係数（２次曲線パラメータ）としたとき、
【数１】

で表されるものとする。
【００２９】
図２乃至図６は、数値実施例１乃至５の収差図である。なお、これらの図において、（１）は球面収差正弦条件を、（２）は非点収差を、（３）は歪曲％を各々示している。ここで、（１）においては、横軸の単位はｍｍであり、ｄ線の球面収差を実線で、ｇ線の球面収差を一点鎖線で、また、正弦条件を破線で示している。また、（２）においては、横軸の単位はｍｍであり、サジタル像面を実線で、また、メリジオナル像面を破線で示している。さらに、（３）においては、横軸の単位は％である。
【００３０】
上記各条件式（１）（２）（３）と数値実施例１乃至５における諸数値との関係を下記の表１に示す。
【表１】

［数値実施例１］
【表２】

【表３】

【表４】

［数値実施例２］
【表５】

【表６】

【表７】

［数値実施例３］
【表８】

【表９】

【表１０】

［数値実施例４］
【表１１】

【表１２】

【表１３】

［数値実施例５］
【表１４】

【表１５】

【表１６】

【発明の効果】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第１レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズとの構成を適切に設定することにより、コンパクトな構造でありながら、テレセントリック性が高く、適正に収差を補正することができる広角な撮影レンズを撮影することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る広角撮影レンズを適用した撮像装置を示す断面図である。
【図２】この発明に係る数値実施例１の収差図である。
【図３】この発明に係る数値実施例２の収差図である。
【図４】この発明に係る数値実施例３の収差図である。
【図５】この発明に係る数値実施例４の収差図である。
【図６】この発明に係る数値実施例５の収差図である。
【符号の説明】
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 絞り
４ フィルタ
５ 撮像素子

Claims (3)

1. 物体側から像面側へと順に、絞りと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第１レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズとを備える広角撮影レンズであって、
   前記第１レンズおよび前記第２レンズのレンズ面のうち少なくとも１面を非球面とするとともに、
   レンズの軸上芯厚の合計値をＤ、レンズバックをＢ、像面の対角長を２Ｙとしたとき、
   下記の式（１）を満足することを特徴とする広角撮影レンズ。
   （１） １．０＜（Ｄ＋Ｂ）／２Ｙ＜１．６５
2. 請求項１に記載の広角撮影レンズにおいて、
   主軸上の前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔をｄ３としたとき、
   下記の式（２）を満足する広角撮影レンズ。
   （２） ０．０７＜ｄ３／Ｄ＜０．３５
3. 請求項１または請求項２に記載の広角撮影レンズにおいて、前記第１レンズにおける物体側の曲率半径をｒ２、レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、
   下記の式（３）を満足する広角撮影レンズ。
   （３） ０．３＜ｒ２／ｆ＜１．１

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