JP2006208826A

JP2006208826A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2006208826A
Application number: JP2005021926A
Authority: JP
Inventors: Riyouko Tomioka; 領子富岡
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】プラスチックレンズを用いた２群２枚構成の撮像レンズにおいて、小型かつ低コストでありながらプラスチックレンズによる非点隔差を緩和しうる高性能な撮像レンズを得る。
【解決手段】物体側から順に、開口絞り３、第１レンズＬ_１、および第２レンズＬ_２が配設されており、第２レンズＬ_２と結像面３との間にガラス板あるいはプラスチック板からなるフィルタ２が配設されている。さらに、下記条件式（１）〜（３）を満足する。
δ＜｜４５°｜（１）、 ν_ｄ１＞５０（２）、 ν_ｄ２＜３５（３）
ただし、δは、レンズの位相差分布を光軸の延びる方向から測定したときの最大位相差、ν_ｄ１は第１レンズＬ_１のアッベ数、ν_ｄ２は第２レンズＬ_２のアッベ数である。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像レンズに関し、特に、携帯用電子機器に搭載される小型の撮像レンズに関するものである。

近年、撮影用カメラモジュールが携帯電話をはじめとする携帯用端末にも搭載されるようになってきている。これらの機器においては、その携帯性を高めるため、カメラモジュールの小型化が必須条件とされている。一方ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の性能が向上し、高画素（高解像）で小型の撮像素子が実現できるようになってきている。撮像素子の高画素化に伴い、それに利用される撮像レンズにも従来より高い光学性能が要求されるようになってきている。また、光学性能や小型化と同時にコスト低減に対する要求も強く、レンズの材料としてプラスチックが多く用いられている(特許文献１参照）。

特開２００３−３２２７９２号公報

ところで、一般に、射出成形により形成されたプラスチックレンズには、成型時に生じる非回転対称なレンズ内の屈折率分布により非点隔差が生じてしまう。前述したように、撮像素子の高画素化に伴って撮像レンズに高い光学性能が要求されるようになってきているが、大きな非点隔差が生じやすいプラスチックレンズを用いたものにおいては、このような要求を満足することは難しかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プラスチックレンズを用いた２群２枚構成の撮像レンズにおいて、小型かつ低コストでありながらプラスチックレンズによる非点隔差を緩和しうる高性能な撮像レンズを提供することを目的とするものである。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に絞り、第１レンズおよび第２レンズを備えた２群２枚構成の撮像レンズであって、前記第１レンズおよび前記第２レンズを構成する４つの面全てが非球面形状とされるとともに、これら２つのレンズがプラスチック材料により形成され、かつこれら２つのレンズのそれぞれが、下記条件式（１）を満足することを特徴とするものである。
δ＜｜４５°｜（１）
ただし、
δ：レンズの位相差分布を光軸の延びる方向から測定したときの最大位相差

また、前記第１レンズが光軸近傍において両凸形状の正レンズとされるとともに、前記第２レンズが光軸近傍において像側に凸面を向けたレンズとされていることが好ましい。

さらに、下記条件式（２）、（３）を満足するように構成されていることが好ましい。
ν_ｄ１＞５０（２）
ν_ｄ２＜３５（３）
ただし、
ν_ｄ１：第１レンズのアッベ数
ν_ｄ２：第２レンズのアッベ数

本発明の撮像レンズでは、物体側から順に、絞り、第１レンズおよび第２レンズが配設され、かつ４つの全ての面が非球面とされている。また、通常の成型手法、特に射出成型による場合、形成されたプラスチックレンズには複屈折が生じるが、条件式（１）を満足することにより、その複屈折によるレンズ内の最大位相差δは、１／８波長に相当する４５°未満となり、複屈折による非点隔差の影響を小さくすることができる。これにより、２枚構成でありながら諸収差を良好に補正できる。なお、上記位相差を４５°未満とするためには、レンズ材料や成型条件を適宜設定する必要がある。

さらに、アッベ数に関する条件式（２）、（３）を満たすようにすれば、倍率色収差を良好に補正でき、低コスト、高画質、軽量化に寄与することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る撮像レンズについて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像レンズ（実施例１の撮像レンズを代表例として示す）のレンズ構成図である。

本発明の実施形態に係る撮像レンズは、図１に示すように、物体側から順に、開口絞り３、第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２が配設されており、第２レンズＬ_２と結像面３との間にガラス板あるいはプラスチック板からなるフィルタ２が配設されている。この撮像レンズでは、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は、撮像素子（ＣＣＤ等）の結像面１の結像位置に結像される。

第１レンズＬ_１は、正の屈折力を有し、物体側面の光軸近傍において物体側に凸形状をなし、像側面は像側に凸形状をなすように構成されている。
第２レンズＬ_２は、物体側面は、その光軸近傍において物体側に凹形状をなすとともに周辺部において物体側に凸形状をなすように滑らかに曲率が変化し、一方、像側面は、その光軸近傍において像側に凸形状をなすとともに周辺部において像側に凹形状をなすように滑らかに曲率が変化し、レンズ全体の光軸近傍のパワーは第１レンズＬ_１と比較して小さくなるように構成されている。

また、第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２の全ての面が、下記非球面式により表される非球面とされている。

さらに、本実施形態に係る撮像レンズは、下記条件式（１）〜（３）を満足する。
δ＜｜４５°｜（１）
ν_ｄ１＞５０（２）
ν_ｄ２＜３５（３）
ただし、
δ：レンズの位相差分布を光軸の延びる方向から測定したときの最大位相差
ν_ｄ１：第１レンズのアッベ数
ν_ｄ２：第２レンズのアッベ数

次に、上記条件式（１）〜（３）の技術的意義について説明する。
条件式（１）は、プラスチックレンズの複屈折量を規定するもので、各レンズの位相差分布を光軸の延びる方向から測定したときの最大位相差δの上限を規定するものである。
一般に、射出成型等の成型手法を用いた場合、プラスチックレンズには応力が発生し、その残留応力によりレンズ内において大きな複屈折が発生する。このような大きな複屈折量をもったレンズは大きな非点隔差をもったものとなってしまい、これを撮像レンズに用いた場合には良好な画像を得ることができない。しかし、２群２枚の撮像レンズにおいて、このような複屈折量の一応の許容値を数多くのデータに基づき検討した結果、各レンズにおける上記最大位相差δを４５度未満とすれば実質的に許容し得る程度まで非点隔差を緩和することができる。

したがって、本発明の撮像レンズにおいては、各レンズにおける上記最大位相差δの絶対値が４５度未満となるように構成しているので、複屈折による非点隔差の影響が許容値以内となり、良好な画像を得ることができる。

また、条件式（２）および条件式（３）は、第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２のレンズ材料のアッベ数ν_ｄ１およびν_ｄ２を規定するものであり、倍率色収差を良好にするための条件式である。すなわち、条件式（２）の下限を下回った場合、あるいは条件式（３）の上限を上回った場合には、倍率色収差を良好に補正することが困難となり、良好な画像を得ることが困難となる。

以下、具体的数値を用いて、本発明の実施例を説明する。
なお、以下に示す各レンズ面の曲率半径Ｒ、および各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄについての具体的な数値は、全系の焦点距離を1.0とした場合の規格化された数値である。また、以下の各実施例においては、いずれもδ＝０°となっており、全ての実施例において条件式（１）は満たされている。

＜実施例１＞
実施例１における撮像レンズは、図１に示すように構成されている。
実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄを下記表１に示す。
ただし、この表１において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ_ｄ、ν_ｄに対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている（表３、５、７において同じ）。

また、実施例１における各レンズ面は、上記非球面式により表される非球面とされている。表２に、これら非球面に関する非球面係数を示す。
また、表１の上段に、この実施例１におけるレンズ全系の光軸近傍における焦点距離ｆ（1.0に規格化）、ＦＮＯ、画角２ωの値を示す。

実施例１では、ν_ｄ１＝56.4、ν_ｄ２＝25.2であるから、条件式（１）〜（３）の全てが満足されている。

＜実施例２＞
実施例２における撮像レンズは、図２に示すように構成されている。
実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄを下記表３に示す。

また、実施例２における各レンズ面は、上記非球面式により表される非球面とされている。表４に、これら非球面に関する非球面係数を示す。
また、表３の上段に、この実施例２におけるレンズ全系の光軸近傍における焦点距離ｆ（1.0に規格化）、ＦＮＯ、画角２ωの値を示す。

実施例２では、ν_ｄ１＝56.4、ν_ｄ２＝25.2であるから、条件式（１）〜（３）の全てが満足されている。

＜実施例３＞
実施例３における撮像レンズは、図３に示すように構成されている。
実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄを下記表５に示す。

また、実施例３における各レンズ面は、上記非球面式により表される非球面とされている。表６に、これら非球面に関する非球面係数を示す。
また、表５の上段に、この実施例３におけるレンズ全系の光軸近傍における焦点距離ｆ（1.0に規格化）、ＦＮＯ、画角２ωの値を示す。

実施例３では、ν_ｄ１＝56.4、ν_ｄ２＝25.2であるから、条件式（１）〜（３）の全てが満足されている。

＜実施例４＞
実施例４における撮像レンズは、図４に示すように構成されている。
実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄを下記表７に示す。

また、実施例４における各レンズ面は、上記非球面式により表される非球面とされている。表８に、これら非球面に関する非球面係数を示す。
また、表７の上段に、この実施例４におけるレンズ全系の光軸近傍における焦点距離ｆ（1.0に規格化）、ＦＮＯ、画角２ωの値を示す。

実施例４では、ν_ｄ１＝56.4、ν_ｄ２＝25.2であるから、条件式（１）〜（３）の全てが満足されている。

図５、図６、図７、図８に、上述した実施例１、実施例２、実施例３、実施例４に各々対応させた各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す。なお、球面収差の各収差図には460nm、587.6nm、615nmの各波長の光に対する収差が示されており、非点収差の各収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。

図５、図６、図７、図８から明らかなように、上記各実施例によれば、非点収差および倍率色収差を始めとする諸収差を全て良好なものとすることができる。

本発明の実施例１に係る撮像レンズのレンズ構成図本発明の実施例２に係る撮像レンズのレンズ構成図本発明の実施例３に係る撮像レンズのレンズ構成図本発明の実施例４に係る撮像レンズのレンズ構成図本発明の実施例１に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）本発明の実施例２に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）本発明の実施例３に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）本発明の実施例４に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）

符号の説明

Ｌ_１〜Ｌ_２レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_７レンズ面等の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_７レンズ面等の間隔（レンズ厚）
Ｘ光軸
１結像面
２フィルタ
３開口絞り

Claims

物体側から順に絞り、第１レンズおよび第２レンズを備えた、２群２枚構成の撮像レンズであって、前記第１レンズおよび前記第２レンズを構成する４つの面全てが非球面形状とされるとともに、これら２つのレンズがプラスチック材料により形成され、かつこれら２つのレンズのそれぞれが、下記条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
δ＜｜４５°｜（１）
ただし、
δ：レンズの位相差分布を光軸の延びる方向から測定したときの最大位相差
前記第１レンズが光軸近傍において両凸形状の正レンズとされるとともに、前記第２レンズが光軸近傍において像側に凸面を向けたレンズとされていることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
下記条件式（２）、（３）を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
ν_ｄ１＞５０（２）
ν_ｄ２＜３５（３）
ただし、
ν_ｄ１：第１レンズのアッベ数
ν_ｄ２：第２レンズのアッベ数