JP2005140848A

JP2005140848A - 撮像用レンズ

Info

Publication number: JP2005140848A
Application number: JP2003374588A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Hayashi; 英俊林
Original assignee: SEKINOSU KK
Current assignee: SEKINOSU KK
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】小型化、薄型化を図ると共に、解像度の低下を防止する。
【解決手段】撮像用レンズ１０は、像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第１レンズ１１と、第１レンズ１１の周囲に像面側へ隆起させて一体的に設けられた嵌合部１５と、外周が嵌合部１５内に整合する形状に形成され像面側に凸面を向けて第１レンズ１１の凸面を覆う負のパワーを有する第２レンズ１２と、第２レンズ１２の周囲に一体的に設けられ嵌合部１５に第２レンズ１２が挿入されたとき第２レンズ１２の周辺で嵌合部１５に当接するフランジ部１８とからなる。嵌合部１５は、光軸に直交する面から構成されフランジ部１８に当接して第１レンズ１１及び第２レンズ１２の光軸方向の位置決めをする水平当接面１５Ａと、光軸に平行な面から構成され第２レンズ１２の外周に当接して第１レンズ１１及び第２レンズ１２の光軸に直交する方向の位置決めをする垂直当接面１５Ｂとを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機等に用いる小型の撮像用レンズに関する。

近年、携帯電話はその利便性から幅広く利用されており、特に画像を送受信できる機能が付加されたカメラ付き携帯電話が急速に普及している。

携帯電話に組み込まれるカメラにはＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子が用いられている。これらの素子の画素数が３０万画素レベルになると、高解像度のレンズが必要となる。このため、各種の収差が小さく、良好な光学的特性を有するレンズが求められている。

この良好な光学的特性を実現するために、２枚のレンズを組み合わせて構成したものがある。このようなレンズとしては、特許文献１に記載のものが知られている。このレンズは、図２に示すように、各レンズ１，２の円筒部１Ａ，２Ａの接触面１Ｂ，２Ｂを円錐状にし、互いに嵌合することで、自動的に光軸を合わせることができるようになっている。
特開２００２−２８６９８７号公報

ところが、上述した従来のレンズでは、各レンズ１，２が互いに反対方向に膨らんだ凸レンズによって構成され、さらに円筒部１Ａ，２Ａも光軸方向に大きくなっているため、各レンズ１，２を含む光学素子が嵩張り、装置全体の小型化が図れないという問題点がある。

また、各レンズ１，２の接触面１Ｂ，２Ｂは円錐状になっているため、熱膨張、熱収縮で各レンズ１，２の光軸方向の間隔が変化することがある。例えば、各レンズ１，２が携帯電話に使用された場合は、温度の変化が急激に起こることがある。携帯電話をポケットに収納している場合、各レンズ１，２は体温でほぼ同じ温度に暖められている。そして、冬等のように気温が下がっているときに、撮影のために、携帯電話をポケットから取り出すと、外気に晒される外側のレンズ１が急激に冷やされ、内側のレンズ２は徐々に冷やされる。このため、各レンズ１，２間に収縮率の違いが生じて、円錐状の接触面１Ｂ，２Ｂでズレが生じ、解像度が低下するという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、小型化、薄型化を図ると共に、解像度の低下を防止できる撮像用レンズを提供することを目的とする。

かかる課題を解決するために第１の発明に係る撮像用レンズは、一側に凸面を向けた正のパワーを有する第１レンズと、当該第１レンズの周囲に一側へ隆起させて一体的に設けられた嵌合部と、外周が上記嵌合部内に整合する形状に形成され一側に凸面を向けて上記第１レンズの凸面を覆う負のパワーを有する第２レンズと、当該第２レンズの周囲に一体的に設けられ上記嵌合部に第２レンズが挿入されたとき当該第２レンズの周辺で上記嵌合部に当接するフランジ部とからなり、上記嵌合部が、光軸に直交する面から構成され上記フランジ部に当接して上記第１レンズ及び第２レンズの光軸方向の位置決めをする水平当接面と、光軸に平行な面から構成され上記第２レンズの外周に当接して上記第１レンズ及び第２レンズの光軸に直交する方向の位置決めをする垂直当接面とを備えて構成されたことを特徴とする。

上記構成により、第１レンズの嵌合部に第２レンズが嵌合すると、正のパワーを有する第１レンズの凸部が負のパワーを有する第２レンズに一部入り込む。さらに、嵌合部の垂直当接面が第２レンズを支持して第１レンズ及び第２レンズの光軸に直交する方向の位置決めをする。また、フランジ部が嵌合部の水平当接面に当接して、第１レンズ及び第２レンズの光軸方向の位置決めをする。

以上のように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。

（１）第１レンズが正のパワーを備え、第２レンズが第１レンズの凸面を覆う負のパワーを備えたので、正のパワーを有する第１レンズの凸部が負のパワーを有する第２レンズに一部入り込んで、レンズ全体の厚みを抑えることができる。さらに、第２レンズを第１レンズの嵌合部内に挿入し、フランジ部で支持するようにしたので、レンズ全体の厚みを抑えることができる。

（２）第２レンズの外周を嵌合部内に整合する形状に形成すると共に、嵌合部に当接するフランジ部を設け、さらに、第１レンズの嵌合部に、フランジ部に当接して第１レンズ及び第２レンズの光軸方向の位置決めをする水平当接面と、第２レンズの外周に当接して第１レンズ及び第２レンズの光軸に直交する方向の位置決めをする垂直当接面とを備えたので、第１レンズ及び第２レンズの光軸方向に平行な方向及び直交する方向の位置決めを正確にかつ確実に行うことができる。

（３）円筒状の嵌合部に、円盤状又は円柱状の第２レンズを嵌合させることにより、第１レンズに第２レンズを容易に嵌合することができる。

（４）第１レンズの嵌合部内に中間絞りを挿入して、この嵌合部に第２レンズを嵌合することで、中間絞りを各レンズの間に容易にかつ確実に取り付けることができる。

以下、本発明に係る撮像用レンズの実施形態を図面を参照しながら詳述する。図１は本実施形態に係る撮像用レンズを示す側面断面図である。図３は本実施形態に係る撮像用レンズを示す平面図である。図４は本実施形態に係る撮像用レンズを示す斜視図である。図５は本実施形態に係る撮像用レンズを示す断面斜視図である。図６は本実施形態に係る撮像用レンズを示す断面斜視図である。

本実施形態に係る撮像用レンズ１０は主に、第１レンズ１１と、第２レンズ１２とから構成されている。なお、設計に応じて、前置絞り、中間絞り、像面側のカバーガラス等を適宜設ける。

第１レンズ１１は、像面側（図１中の右側）に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカス形状のレンズであり、両面非球面からなる。また、０．４５＜ｆ₁／ｆ＜０．６０（ｆ₁：第１レンズ１１の焦点距離、ｆ：全系の焦点距離）の条件内にあるパワーを有するレンズである。第１レンズ１１は、レンズ部１４と、嵌合部１５とから構成されている。

レンズ部１４は、アッベ数υ₁＝５０〜６０であるプラスチック材料で成形されている。このレンズ部１４のプラスチック材料としては、アクリル樹脂又はポリオレフィン系樹脂を用いる。

嵌合部１５は、第２レンズ１２を正確に位置決めして支持するための部材である。嵌合部１５は、レンズ部１４の周囲にレンズ部１４と一体的に設けられている。嵌合部１５は、像面側へ隆起した円筒状に形成されている。嵌合部１５は、水平当接面１５Ａと、垂直当接面１５Ｂとを備えている。

水平当接面１５Ａは、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の光軸方向の位置決めをするための面である。この水平当接面１５Ａは、各レンズの光軸に直交する平坦面から構成されている。具体的には、円筒状の嵌合部１５の先端部分（図１中の右端部分）を、平坦面状に形成して構成されている。さらに、水平当接面１５Ａは、後述するフランジ部１８の当接面１８Ａと互いに当接した状態で、第１レンズ１１と第２レンズ１２との光軸方向が設定間隔に正確に位置決めされるように、その高さが設定されている。

垂直当接面１５Ｂは、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の光軸に直交する方向の位置決めをするための面である。この垂直当接面１５Ｂは、各レンズの光軸に平行な面から構成されている。具体的には、円筒状の嵌合部１５の内側面で構成されている。この垂直当接面１５Ｂが後述する第２レンズ１２のレンズ部１７の外周に当接することで、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の光軸に直交する方向の位置決めをしている。

第２レンズ１２は、像面側に凸面を向けて第１レンズ１１の凸面を覆う、負のパワーを有するメニスカス形状のレンズである。第２レンズ１２は両面非球面からなる。第２レンズ１２は、レンズ部１７と、フランジ部１８とから構成されている。

レンズ部１７は、アッベ数υ_２＝２０〜３５であるプラスチック材料で成形されている。このレンズ部１７のプラスチック材料としては、ポリカーボネイト樹脂、又はポリエステル樹脂を用いる。レンズ部１７は、その外周が嵌合部１５内に整合する形状に形成されている。嵌合部１５は円筒状に形成されているため、レンズ部１７の外周は、円筒状の嵌合部１５の内径とほぼ同じ外径の肉厚円盤状又は円柱状に形成されている。

フランジ部１８は、第１レンズ１１と第２レンズ１２との光軸方向の位置決めをするための部材である。フランジ部１８は、レンズ部１７の周囲に一体的に設けられている。フランジ部１８は、第１レンズ１１の嵌合部１５に第２レンズ１２のレンズ部１７が挿入されたとき、水平当接面１５Ａに当接して、第１レンズ１１と第２レンズ１２との光軸方向が設定間隔に正確に位置決めされるように、その位置を設定する。

上記構成の第１レンズ１１及び第２レンズ１２の各部の寸法の一例を以下に示す。

第１レンズ１１のレンズ部１４の厚さは０．８５ｍｍ、第２レンズ１２のレンズ部１７の厚さ（頂点部分の厚さ）は０．４３ｍｍ、嵌合部１５の厚さは１．０４ｍｍ、フランジ部１８の厚さは０．５４ｍｍに設定した。

各レンズ部１４，１７を合わせた厚さ（第１レンズ１１の嵌合部１５の端部から第２レンズ１２のレンズ部１７の頂点までの厚さ）は、１．７５ｍｍに設定した。嵌合部１５及びフランジ部１８を合わせた厚さは、１．５８ｍｍに設定した。このように、嵌合部１５及びフランジ部１８を合わせた厚さを、各レンズ部１４，１７を合わせた厚さよりも僅かに小さく設定した。

嵌合部１５及びフランジ部１８を厚くし過ぎると、合成樹脂を用いた第１レンズ１１及び第２レンズ１２の型成形時に問題が生じる。合成樹脂は、成形型に注入される際には、まず嵌合部１５及びフランジ部１８に注入され、それから各レンズ部１４，１７に充填される。嵌合部１５及びフランジ部１８が厚いと、各レンズ部１４，１７に充填されるまで時間がかかり、各レンズ部１４，１７での均質性が損なわれるおそれがある。このため、嵌合部１５及びフランジ部１８を薄くする必要がある。その一方で、嵌合部１５及びフランジ部１８を薄くしすぎると、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の取付が不安定になる。このため、これらの兼ね合いで、嵌合部１５及びフランジ部１８を合わせた厚さと、各レンズ部１４，１７を合わせた厚さとの比率を、９：１０〜１０：１１に設定する。

これにより、各レンズ部１４，１７を均質に成形できると共に、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の取付を安定させることができる。

第１レンズ１１と第２レンズ１２とは、鏡筒２０で支持されて、携帯電話機に組み込まれる。

以上のように構成された撮像用レンズでは、第１レンズ１１の嵌合部１５に第２レンズ１２のレンズ部１７が嵌合すると、正のパワーを有する第１レンズ１１のレンズ部１４の凸部が負のパワーを有する第２レンズ１２のレンズ部１７に一部入り込んで、嵌合部１５及びフランジ部１８と相まって、レンズ全体の厚みを抑えている。この第１レンズ１１及び第２レンズ１２を携帯電話機に組み込むことで、このレンズ部分が嵩張らず、携帯電話機の小型化に寄与する。

嵌合部１５の垂直当接面１５Ｂが第２レンズ１２のレンズ部１７を支持して、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の光軸に直交する方向の位置決めし、フランジ部１８が嵌合部１５の水平当接面１５Ａに当接して、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の光軸方向の位置決めをするため、各レンズ１１，１２を互いに正確に位置決めすることができる。このように位置決めされた各レンズ１１，１２の一方が他方よりも高温になったり低温になったりして熱膨張率、熱収縮率が異なっても、各レンズ１１，１２が、光軸方向又は光軸に直交する方向にずれることがなくなる。特に、嵌合部１５を円筒状に構成しているため、第１レンズ１１に第２レンズ１２を容易に嵌合することができると共に、光軸方向に平行な方向及び直交する方向の位置決めを確実に行うことができる。

［変形例］
（１）上記実施形態では、携帯電話機を例に説明したが、携帯電話機に限らず、他の小型の装置に適用することができるのは言うまでもない。

（２）上記実施形態では、第１レンズ１１と第２レンズ１２をそのまま組み合わせた例を説明したが、これら第１レンズ１１と第２レンズ１２との間に中間絞りを設けてもよい。この場合は、中間絞り２０、第１レンズ２１及び第２レンズ２２を、図７に示すように構成する。

中間絞り２０は、不要光を遮断するための板材である。中間絞り２０は、円盤状に形成され、第１レンズ２１及び第２レンズ２２を通過する光線のうち、周縁部の不要な光を遮断する。

第１レンズ２１の全体構成は、上記実施形態の第１レンズ１１とほぼ同様である。そして、第１レンズ２１の嵌合部２３内の底部には、中間絞り支持部２４が設けられている。この中間絞り支持部２４は、中間絞り２０を支持するための段差である。中間絞り支持部２４は、嵌合部２３内の底部の設定高さ位置に、平坦面状に段差を設けて構成されている。

第２レンズ２２の全体構成は、上記実施形態の第２レンズ１２とほぼ同様である。そして、第２レンズ２２のレンズ部２５の端部（図７中の左側端部）には中間絞り当接面２６が設けられている。この中間絞り当接面２６は、各レンズ２１，２２が互いに嵌合された状態で、中間絞り支持部２４に載置された中間絞り２０に当接し、中間絞り支持部２４とで挟んで中間絞り２０を固定するための面である。

これにより、第１レンズ２１の嵌合部２３内に中間絞り２０を挿入し、嵌合部２３に第２レンズ２２のレンズ部２５を嵌合することで、中間絞り２０を各レンズ２１，２２の間に容易に取り付けることができる。

（４）上記実施形態では、嵌合部１５を円筒状に形成したが、円筒状に限らず、四角筒状等の多角形筒状でもよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。

本発明の実施形態に係る撮像用レンズを示す側面断面図である。従来の撮像用レンズを示す側面断面図である。本実施形態に係る撮像用レンズを示す平面図である。本実施形態に係る撮像用レンズを示す斜視図である。本実施形態に係る撮像用レンズを示す断面斜視図である。本実施形態に係る撮像用レンズを示す断面斜視図である。変形例に係る撮像用レンズを示す側面断面図である。

符号の説明

１０：撮像用レンズ、１１：第１レンズ、１２：第２レンズ、１４：レンズ部、１５：嵌合部、１５Ａ：水平当接面、１５Ｂ：垂直当接面、１７：レンズ部、１８：フランジ部、１８Ａ：当接面、２０：鏡筒。

Claims

一側に凸面を向けた正のパワーを有する第１レンズと、
当該第１レンズの周囲に一側へ隆起させて一体的に設けられた嵌合部と、
外周が上記嵌合部内に整合する形状に形成され一側に凸面を向けて上記第１レンズの凸面を覆う負のパワーを有する第２レンズと、
当該第２レンズの周囲に一体的に設けられ上記嵌合部に第２レンズが挿入されたとき当該第２レンズの周辺で上記嵌合部に当接するフランジ部とからなり、
上記嵌合部が、光軸に直交する面から構成され上記フランジ部に当接して上記第１レンズ及び第２レンズの光軸方向の位置決めをする水平当接面と、光軸に平行な面から構成され上記第２レンズの外周に当接して上記第１レンズ及び第２レンズの光軸に直交する方向の位置決めをする垂直当接面とを備えて構成されたことを特徴とする撮像用レンズ。
請求項１記載の撮像用レンズにおいて、
上記嵌合部が円筒状に形成されたことを特徴とする撮像用レンズ。
請求項１又は２記載の撮像用レンズにおいて、
不要光を遮断する中間絞りと、
上記第１レンズの嵌合部内の底部に設けられて上記中間絞りを支持する中間絞り支持部と、
上記第２レンズの端部に設けられ各レンズが互いに嵌合された状態で上記中間絞り支持部に支持された上記中間絞りに当接して当該中間絞りを固定する中間絞り当接面と
を備えたことを特徴とする撮像用レンズ。