JP2005049427A

JP2005049427A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2005049427A
Application number: JP2003203523A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Hayashi; 佑介林; Sadao Okudaira; 定男奥平
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】Ｆ値２．８程度の明るさを持ちながら、２枚構成と少ないレンズ枚数で構成され、極端に小さくかつ短く、高性能なＣＣＤ用，ＣＭＯＳ用のカメラ，モニター，ＴＶ用等に利用できる撮像レンズを提供する。
【解決手段】物体側から像面側へと順に、開口絞り、正のパワーを有する第１レンズと、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス状の第２レンズからなる撮像レンズであって、下記条件式（１）及び（２）を満足している。
（１）１．５＜Ｌ／ｆ＜２．０
（２）−１．５５＜ｆ／ｆ _２＜ − ０．２６
但し、ｆ：全レンズ系の合成焦点距離
Ｌ：絞りから像面までの距離
ｆ_２：第２レンズの焦点距離
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた携帯電話搭載カメラ，ＰＣカメラ，監視カメラ，ディジタルスチルカメラ等に用いられるコンパクトな２枚構成の撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型カメラモジュールに用いられる撮像レンズとしてガラス枚数を少なくし、またプラスチックレンズを使用してコスト低減とコンパクト化を図ったレンズ系が提案されている（特許文献１および特許文献２）。
しかしながら、今後ますますＣＣＤやＣＭＯＳが小型化し、携帯電話，モバイル等の小型機用に使用されるレンズ系は、従来のこの種のレンズよりも外径、全長ともに極端に小さく、また、短くしなければ使用することができない。また、受光素子のシェーディングによる光量低下を防ぐため、テレセントリック性を良好に保たなければならない。
【０００３】
特許文献１は口径が小さく、軽量化が図られているが、レンズ全長またはバックフォーカスが長すぎるため小型化を達成するという要求をかならずしも満足するものではない。
また、特許文献２はレンズ全長は短く小型化を達成できているが、適度なテレセントリック性を維持できないため、シェーディンクや色ずれ等が発生するという欠点があった。
【特許文献１】特開平１０−９０５９７号公報
【特許文献２】特願２００２−２１５７４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を鑑みなされたものであり、その目的は明るさもＦ値２．８程度の明るさを持ちながら、２枚構成と少ないレンズ枚数で構成され、極端に小さくかつ短く、高性能なＣＣＤ用、ＣＭＯＳ用のカメラ，モニタ，ＴＶ用等に利用できる撮像レンズを提供することにある。
本発明の他の目的は、前記レンズの全てをプラスチック材料で構成することによって、軽量化およびローコスト化を図った撮像レンズを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１記載の発明は、物体側から像面側へ、開口絞り，正のパワーを有する第１レンズおよび物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス状の第２レンズの順に配置してなり、下記条件式（１）式及び（２）を満足することを特徴とする。
１．５＜Ｌ／ｆ＜２．０ …（１）
−１．５５＜ｆ／ｆ _２＜ − ０．２６ …（２）
但し、ｆ：全レンズ系の合成焦点距離
Ｌ：絞りから像面までの距離
ｆ_２：第２レンズの焦点距離
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の撮像レンズにおいて、前記第１レンズ及び第２レンズがともにプラスチック材から構成されることを特徴とする。
さらに請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の撮像レンズにおいて、前記第１レンズ及び第２レンズのアッベ数は下記条件式（３）式及び（４）を満足することを特徴とする。
ν_２＞４５
ν_４＜５０
但し、ν_２：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν_４：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
【０００６】
【作用】
請求項１記載の発明の構成によれば、所定の条件式（１）および（２）を満足するように構成したことによりペッツバール和および像面湾曲を小さくすることが可能となり、良好な像面を得ることが可能となる。また、球面収差や歪曲収差等の各種収差を適正に補正することが可能となり、小型でかつ光学特性の良好な撮像レンズを得ることが可能となる。
また、請求項２記載の発明によれば、第１レンズと第２レンズをプラスチック材とすることにより、一層の軽量化およびローコスト化が可能となる。さらにレンズ面の非球面化が容易となり、諸収差が良好な撮像レンズを得ることが可能となる。
さらには、請求項３記載の発明によれば、第１レンズと第２レンズのアッベ数に関する所定の条件式（３）および（４）を満足するように構成したことにより、色収差を適正に補正することが可能となり、より光学特性の良好な撮像レンズを得ることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による撮像レンズの構成を示す断面図である。
物体側に開口絞り１が配置され、その後ろに正のパワーを有する第１レンズである凸レンズ２，物体側に凹面を向けた負のパワーを有する第２レンズであるメニスカス状のレンズ３が配置され、さらにその後ろにカバーガラス４が配置されている。
全レンズ系の合成焦点距離をｆ，絞りから像面までの距離をＬ，メニスカス状のレンズ３の焦点距離をｆ_２とすると、下記の条件式（１）および（２）を満足している。
１．５＜Ｌ／ｆ＜２．０ …（１）
−１．５５＜ｆ／ｆ _２＜ − ０．２６ …（２）
【０００８】
条件式（１）は、レンズ全系の合成焦点距離に対するレンズ全長の比を規定する式であり、レンズの大きさと共に画角，周辺光量比を保つことに関与する。条件式（１）の下限を超えると、焦点距離が長くなるため、画角を広げることができない。また、レンズ全長を短くすることは第１レンズのパワーを強くしてバックフォーカスを短くすることと同等である。したがって、第１レンズで発生する球面収差，歪曲収差の補正が困難になる。
一方、上限を超えると、レンズ全体が長くなり、本発明の目的に反する。また、焦点距離が短くなると、周辺光量比を十分に確保することが困難となる。
条件式（２）はメニスカス状のレンズ３の焦点距離に対するレンズ全系の合成焦点距離の比を規定するメニスカス状のレンズ３のパワーに関する式であり、この下限を超えると、メニスカス状のレンズ３のパワーが強くなり、テレセントリック性を良好に維持することが困難になる。そのためメニスカス状のレンズ３の像面側の面が極端な非球面形状となってしまい、製造が困難になる。
一方、上限を超えると、色収差および歪曲収差の補正ができなくなる。また、レンズ全長が大きくなり、コンパクト性を維持できなくなる。
【０００９】
凸レンズ２およびメニスカス状のレンズ３はプラスチック材料を使用している。ガラスを用いた場合に比較し軽くて安価なレンズを実現している。
さらに、凸レンズ２およびメニスカス状のレンズ３のｄ線に対するアッベ数は、凸レンズ２およびメニスカス状のレンズ３のｄ線に対するアッベ数をそれぞれν_２，ν_４とすると、下記条件式（３）および（４）を満たしている。
ν_２＞４５ …（３）
ν_４＜５０ …（４）
【００１０】
凸レンズ２およびメニスカス状のレンズ３は、共に同一の材質のレンズで構成してもよいが、凸レンズ２は正のパワーを有するレンズであるため、アッベ数ν_２は大きい値の方が光線のバラツキが少ない。また、メニスカス状のレンズ３は負のパワーを有するレンズであるため、アッベ数ν_４は小さい値の方が光線のばらつきが少ない。すなわち、条件式（３）の下限を超えると、軸上および倍率の色収差が大きくなり、光線のばらつきが大きくなる。また条件式（４）の上限を超えると、軸上および倍率の色収差が大きくなり、光線のばらつきが大きくなる。
【００１１】
尚、さらに好ましいものとして上記条件式（１）〜（４）の数値範囲を次の如く設定するのがよい。
１．６４＜Ｌ／ｆ＜１．９５ …（１ａ）
−１．０＜ｆ／ｆ_２＜ −０．４５ …（２ａ）
ν_２＞５０ …（３ａ）
ν_４＜３３ …（４ａ）
条件式（１ａ）は、レンズの大きさに関する条件式であり、この条件式（１ａ）の下限を超えると、各々のレンズの肉厚を十分に確保することができず、製造が困難になる。また、凸レンズ２のパワーを強くしなければならないので、球面収差がアンダーになり、補正が困難になる。
一方上限を超えると、レンズ全長が大きくなり、コンパクト性が失われてしまう。
【００１２】
条件式（２ａ）は、メニスカス状のレンズ３のパワーに関する条件式であり、この下限を超えると、メニスカス状のレンズ３のパワーが強くなり、メニスカス状のレンズ３で発生するコマ収差，歪曲収差の補正が困難となる。
一方上限を超えると、メニスカス状のレンズ３のパワーが弱くなるため、凸レンズ２で発生する球面収差，コマ収差および歪曲収差の補正が困難となる。
条件式（３ａ）および（４ａ）は、各レンズのｄ線に対するアッベ数に関する式であり、特に倍率の色収差の補正に関与している。条件式（３ａ）および（４ａ）を満足するように凸レンズ２，メニスカス状のレンズ３をそれぞれ別々の材質のレンズで構成した方が、倍率の色収差を良好に補正することができる。条件式（３ａ）の下限を超えると、倍率の色収差が大きくなる。また条件式（４ａ）の上限を超えると、倍率の色収差が大きくなる。
【００１３】
【実施例】
以下、表１から表５に本発明の第１〜第５の実施例の構成データを示す。
各実施例とも凸レンズ２の物体側の直前に絞りが配備されている。各実施例において、物体側から数えて第ｉ番目の面（絞り面を含む）の曲率半径をｒ_ｉ，第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面の光軸上の面間隔をｄ_ｉ，物体側から数えて第ｊ番目のレンズの屈折率およびアッベ数をそれぞれｎ_ｉ，ν_ｉで表す。屈折率およびアッベ数はｄ線（５８７．５６ｎｍ）における値を示す。＊の面は非球面を表し、それら各非球面は下記〔数１〕に示す非球面式により表される。またｆはレンズ全体の焦点距離，Ｆ／ＮＯは明るさ，ωは画角をそれぞれ表す。
【００１４】
（数１）
非球面式Ｚ＝ＣＹ^２／（１＋（１− （Ｋ＋１）Ｃ^２Ｙ^２）^１／２）＋ａ_４Ｙ^４＋ａ_６Ｙ^６＋ａ_８Ｙ^８＋ａ_１０Ｙ^１０
但しＣ：非球面頂点の曲率
Ｋ：円錐定数
ａ _Ｉ：非球面定数
Ｙ：光軸からの高さ
Ｚ：非球面上の点のレンズ面頂点における接平面からの距離
〔実施例１〕
【表１】

〔実施例２〕
【表２】

〔実施例３〕
【表３】

〔実施例４〕
【表４】

〔実施例５〕
【表５】

【００１５】
実施例１では、凸レンズ２およびメニスカス状のレンズ３に耐熱樹脂であるゼオネックス（日本ゼオン株式会社の登録商標）を用いている。条件式（１）および（２ａ）を満足することにより、諸収差が図２に示すデータのようになっており、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分かる。
実施例２では、凸レンズ２にゼオネックス，メニスカス状のレンズ３にＰＣ（ポリカーボネイト）を用いている。凸レンズ２，メニスカス状のレンズ３をそれぞれ別々の材質のレンズで構成したため、色収差を良好に補正することができる。また、条件式（１）および（２）を満足することにより、諸収差が図３に示すデータのようになっており、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分かる。
【００１６】
実施例３では、凸レンズ２にゼオネックス、メニスカス状のレンズ３にＰＣを用いている。凸レンズ２，メニスカス状のレンズ３をそれぞれ別々の材質のレンズで構成したため、色収差を良好に補正することができる。また、条件式（１ａ）および（２）を満足することにより、諸収差が図４に示すデータのようになっており、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分かる。
実施例４，５では、凸レンズ２にゼオネックス、メニスカス状のレンズ３にＰＣを用いている。凸レンズ２，メニスカス状のレンズ３にそれぞれ別々の材質のレンズで構成したため、色収差を良好に補正することができる。また、実施例４では上記条件式（１）および（２ａ）を、実施例５では上記条件式（１ａ）および（２ａ）をそれぞれ満足することにより、諸収差が図５，６に示すデータのようになっており、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分かる。
【００１７】
以上、各実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく必要に応じて種々の変更を施すことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた携帯電話搭載カメラ，ＰＣカメラ，監視カメラ，ディジタルスチルカメラ等に適した、小型でかつ軽量の光学特性の良好な撮像レンズを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明よる撮像レンズの実施の形態を示す外観図である。
【図２】実施例１のｄ線（５８７．５６ｎｍ）における球面収差，非点収差，歪曲収差を示す図である。
【図３】実施例２のｄ線（５８７．５６ｎｍ）における球面収差，非点収差，歪曲収差を示す図である。
【図４】実施例３のｄ線（５８７．５６ｎｍ）における球面収差，非点収差，歪曲収差を示す図である。
【図５】実施例４のｄ線（５８７．５６ｎｍ）における球面収差，非点収差，歪曲収差を示す図である。
【図６】実施例５のｄ線（５８７．５６ｎｍ）における球面収差，非点収差，歪曲収差を示す図である。
【符号の説明】
１絞り
２凸レンズ（第１レンズ）
３メニスカス状のレンズ（第２レンズ）
４カバーガラス

Claims

物体側から像面側へ、開口絞り，正のパワーを有する第１レンズおよび物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス状の第２レンズの順に配置してなり、
下記条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
１．５＜Ｌ／ｆ＜２．０ …（１）
−１．５５＜ｆ／ｆ _２＜ − ０．２６ …（２）
但し、ｆ：全レンズ系の合成焦点距離
Ｌ：絞りから像面までの距離
ｆ_２：第２レンズの焦点距離
請求項１記載の撮像レンズにおいて、
前記第１レンズ及び第２レンズがともにプラスチック材から構成されることを特徴とする撮像レンズ。
請求項１または請求項２記載の撮像レンズにおいて、
前記第１レンズ及び第２レンズのアッベ数は下記条件式（３）及び（４）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
ν_２＞４５
ν_４＜５０
但し、ν_２：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν_４：第２レンズのｄ線に対するアッベ数