JP2007322839A - 結像レンズおよび携帯情報端末装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 安価で小型・軽量化を実現しつつ、特に光学全長の短縮化を図り、テレセントリック性が良好で、色収差もよく補正された高性能で、しかも耐熱性に優れた結像レンズを提供する。
【解決手段】 この結像レンズは、物体側から順次、絞りＳと単レンズＬにより構成され、近軸曲率半径が両凸の単レンズＬの物体側の面を第１面ｒ２、像側の面を第２面ｒ３とすると、該単レンズＬの第１面ｒ２および第２面ｒ３ともに特定の非球面の形状を有し、焦点距離をｆ、軸上における絞りＳから単レンズＬの第１面までの距離をｄ０、第１面の近軸曲率半径をＲ１、軸上における絞りから焦点までの距離をＬ０としたとき、
次の条件式：
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５
を満足する。
【選択図】 図１
【解決手段】 この結像レンズは、物体側から順次、絞りＳと単レンズＬにより構成され、近軸曲率半径が両凸の単レンズＬの物体側の面を第１面ｒ２、像側の面を第２面ｒ３とすると、該単レンズＬの第１面ｒ２および第２面ｒ３ともに特定の非球面の形状を有し、焦点距離をｆ、軸上における絞りＳから単レンズＬの第１面までの距離をｄ０、第１面の近軸曲率半径をＲ１、軸上における絞りから焦点までの距離をＬ０としたとき、
次の条件式：
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５
を満足する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、絞りと単レンズで構成され、特に、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用した撮像装置に使用される結像レンズおよびこの結像レンズを有する携帯情報端末装置に関するものである。
近年、マルチメディアに於いて、撮像レンズを含む電子カメラや携帯電話機の極端な小型化、軽量化、低コスト化の要求が高いため、結像レンズに於いても、極端に小型・軽量で低コストの上、高解像度のレンズの出現が望まれている。
低コスト化や小型・軽量化に関しては、単レンズ構成の結像レンズが有利であるが、諸収差の補正が困難で、特に、レンズ周辺部の性能が劣化し易い、という難点があるものの、単レンズ構成の結像レンズが種々提案されており、その中の１つに、特許文献１（特開２００６−１０９９０号）に記載された結像レンズがある。
この特許文献１に記載の発明に係る結像レンズは、物体側より順に、絞りと近軸曲率が両凸の単レンズより構成され、前記単レンズの物体側の面を第１面、像側の面を第２面とすると、前記第１面および前記第２面ともに非球面の形状を有し、
第１面の近軸曲率半径、レンズの厚さ、第１面から結像面までの空気長換算距離、焦点距離、絞りから第１面までの距離、アッベ数などが所定の条件に設定されている。このような構成とすることにより、安価で小型軽量且つテレセントリック性が良好で、高性能な、電子撮影機器用に好適な結像レンズを提供することができるとされている。
低コスト化や小型・軽量化に関しては、単レンズ構成の結像レンズが有利であるが、諸収差の補正が困難で、特に、レンズ周辺部の性能が劣化し易い、という難点があるものの、単レンズ構成の結像レンズが種々提案されており、その中の１つに、特許文献１（特開２００６−１０９９０号）に記載された結像レンズがある。
この特許文献１に記載の発明に係る結像レンズは、物体側より順に、絞りと近軸曲率が両凸の単レンズより構成され、前記単レンズの物体側の面を第１面、像側の面を第２面とすると、前記第１面および前記第２面ともに非球面の形状を有し、
第１面の近軸曲率半径、レンズの厚さ、第１面から結像面までの空気長換算距離、焦点距離、絞りから第１面までの距離、アッベ数などが所定の条件に設定されている。このような構成とすることにより、安価で小型軽量且つテレセントリック性が良好で、高性能な、電子撮影機器用に好適な結像レンズを提供することができるとされている。
しかしながら、上記特許文献１に記載された結像レンズは、ガラスを使用することのほか、レンズを構成する材料としてノルボルネン系重合体、ポリメチルメタクリレート等の樹脂を用いることを予定しており、約２５０℃程度の耐熱性が要求される撮像機器には、使用できない、という難点がある。
また、１枚レンズにおける宿命ではあるが、色収差補正に改善の余地がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、安価で小型、軽量化を実現しつつ、特に、光学全長、特に絞り等のメカ部品を含めた短縮化を図り、像面側をテレセントリック性が良好で色収差もよく補正され高性能な、しかも耐熱性に優れた結像レンズおよび携帯情報端末装置を提供することを目的とする。
また、１枚レンズにおける宿命ではあるが、色収差補正に改善の余地がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、安価で小型、軽量化を実現しつつ、特に、光学全長、特に絞り等のメカ部品を含めた短縮化を図り、像面側をテレセントリック性が良好で色収差もよく補正され高性能な、しかも耐熱性に優れた結像レンズおよび携帯情報端末装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載した本発明に係る結像レンズは、
物体側より順に絞りと単レンズより構成され、近軸曲率半径が両凸の単レンズの物体側の面を第１面、像側の面を第２面とすると、前記単レンズの前記第１面および前記第２面と共に非球面の形状を有し、焦点距離をｆ、軸上における前記絞りから前記単レンズの第１面までの距離をｄ０、前記単レンズの前記第１面の曲率半径をＲ１、軸上における前記絞りから焦点までの距離をＬ０としたとき、
次の条件式：
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５ （１）
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５ （２）
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５ （３）
を満足することを特徴としている。
物体側より順に絞りと単レンズより構成され、近軸曲率半径が両凸の単レンズの物体側の面を第１面、像側の面を第２面とすると、前記単レンズの前記第１面および前記第２面と共に非球面の形状を有し、焦点距離をｆ、軸上における前記絞りから前記単レンズの第１面までの距離をｄ０、前記単レンズの前記第１面の曲率半径をＲ１、軸上における前記絞りから焦点までの距離をＬ０としたとき、
次の条件式：
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５ （１）
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５ （２）
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５ （３）
を満足することを特徴としている。
また、請求項２に記載した結像レンズは、
請求項１に記載の結像レンズにおいて、光線が面を切る高さをｈとしたとき、
前記単レンズの前記第１面および前記第２面の非球面の形状は、次の条件：
前記第１面は、
近軸曲率半径の球面形状より徐々に曲率半径が小さくなり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．０３＜（第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．０５
（４）
前記第２面は、
近軸曲率半径の球面形状は徐々に曲率半径が大きくなり、
面形状がｈ＝０．３２ｆ付近より凸面から凹面になり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．１４＜（第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．１８ （５）
を満足することを特徴としている。
請求項１に記載の結像レンズにおいて、光線が面を切る高さをｈとしたとき、
前記単レンズの前記第１面および前記第２面の非球面の形状は、次の条件：
前記第１面は、
近軸曲率半径の球面形状より徐々に曲率半径が小さくなり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．０３＜（第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．０５
（４）
前記第２面は、
近軸曲率半径の球面形状は徐々に曲率半径が大きくなり、
面形状がｈ＝０．３２ｆ付近より凸面から凹面になり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．１４＜（第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．１８ （５）
を満足することを特徴としている。
請求項３に記載した結像レンズは、
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６８ （７）
を満足することを特徴としている。
請求項４に記載した結像レンズは、
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６３ （８）
を満足することを特徴としている。
また、請求項５に記載した結像レンズは、
カメラ機能部の撮影用光学系として請求項１〜４のいずれか１項に記載の結像レンズを含むことを特徴としている。
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６８ （７）
を満足することを特徴としている。
請求項４に記載した結像レンズは、
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６３ （８）
を満足することを特徴としている。
また、請求項５に記載した結像レンズは、
カメラ機能部の撮影用光学系として請求項１〜４のいずれか１項に記載の結像レンズを含むことを特徴としている。
請求項１に記載の発明によれば、
物体側より順に絞りと単レンズより構成され、近軸曲率半径が両凸の単レンズの物体側の面を第１面、像側の面を第２面とすると、前記単レンズの前記第１面および前記第２面と共に非球面の形状を有し、焦点距離をｆ、軸上における前記絞りから前記単レンズの第１面までの距離をｄ０、前記単レンズの前記第１面の曲率半径をＲ１、軸上における前記絞りから焦点までの距離をＬ０としたとき、
次の条件式：
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５ （１）
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５ （２）
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５ （３）
を満足するように構成したので、低コスト化、小型・軽量化、光学系全長の短縮化を実現しつつ、テレセントリック性が良好で、高性能な、しかも耐熱性に優れた結像レンズを提供することができる。
物体側より順に絞りと単レンズより構成され、近軸曲率半径が両凸の単レンズの物体側の面を第１面、像側の面を第２面とすると、前記単レンズの前記第１面および前記第２面と共に非球面の形状を有し、焦点距離をｆ、軸上における前記絞りから前記単レンズの第１面までの距離をｄ０、前記単レンズの前記第１面の曲率半径をＲ１、軸上における前記絞りから焦点までの距離をＬ０としたとき、
次の条件式：
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５ （１）
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５ （２）
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５ （３）
を満足するように構成したので、低コスト化、小型・軽量化、光学系全長の短縮化を実現しつつ、テレセントリック性が良好で、高性能な、しかも耐熱性に優れた結像レンズを提供することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、
請求項１に記載の結像レンズにおいて、光線が面を切る高さをｈとしたとき、
前記単レンズの前記第１面および前記第２面の非球面の形状は、次の条件：
前記第１面は、
近軸曲率半径の球面形状より徐々に曲率半径が小さくなり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．０３＜（第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．０５ （４）
前記第２面は、
近軸曲率半径の球面形状は徐々に曲率半径が大きくなり、
面形状がｈ＝０．３２ｆ付近より凸面から凹面になり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．１４＜（第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．１８ （５）
を満足するように構成したので、上記請求項１に記載の発明の効果に加えて、特に、像面の中心から周辺までの各収差を充分に補正し得る結像レンズを提供することができる。
請求項１に記載の結像レンズにおいて、光線が面を切る高さをｈとしたとき、
前記単レンズの前記第１面および前記第２面の非球面の形状は、次の条件：
前記第１面は、
近軸曲率半径の球面形状より徐々に曲率半径が小さくなり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．０３＜（第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．０５ （４）
前記第２面は、
近軸曲率半径の球面形状は徐々に曲率半径が大きくなり、
面形状がｈ＝０．３２ｆ付近より凸面から凹面になり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．１４＜（第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．１８ （５）
を満足するように構成したので、上記請求項１に記載の発明の効果に加えて、特に、像面の中心から周辺までの各収差を充分に補正し得る結像レンズを提供することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６８ （７）
を満足する構成としたので、各波長による分散が極めて少なく、これまで補正が困難であった色収差を含めて、諸収差を極めて良好に補正し得ると共に耐熱性に優れた結像レンズを提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６３ （８）
を満足する構成としたので、各波長による分散が少なく、これまで補正が困難であった色収差を含めて、諸収差を極めて良好に補正し得ると共に耐熱性に優れ且つ安価な結像レンズを提供することができる。
また、請求項５に記載の発明によれば、
カメラ機能部の撮影用光学系として請求項１〜４のいずれか１項に記載の結像レンズを含むことにより、Ｆ値が４程度の明るさを持ちながら、十分に小型・軽量で高性能であり、諸収差が良好に補正された高性能な撮影用光学系を用いることにより、ユーザにとって携帯性に優れ、高画質な画像を撮影し得る携帯情報端末装置を提供することができる。
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６８ （７）
を満足する構成としたので、各波長による分散が極めて少なく、これまで補正が困難であった色収差を含めて、諸収差を極めて良好に補正し得ると共に耐熱性に優れた結像レンズを提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、
請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６３ （８）
を満足する構成としたので、各波長による分散が少なく、これまで補正が困難であった色収差を含めて、諸収差を極めて良好に補正し得ると共に耐熱性に優れ且つ安価な結像レンズを提供することができる。
また、請求項５に記載の発明によれば、
カメラ機能部の撮影用光学系として請求項１〜４のいずれか１項に記載の結像レンズを含むことにより、Ｆ値が４程度の明るさを持ちながら、十分に小型・軽量で高性能であり、諸収差が良好に補正された高性能な撮影用光学系を用いることにより、ユーザにとって携帯性に優れ、高画質な画像を撮影し得る携帯情報端末装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して、本発明に係る結像レンズおよびその結像レンズを撮影機能部の撮影光学系として用いた携帯情報端末装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る結像レンズの構成を示す断面図、図３は、本発明の第２の実施の形態に係る結像レンズの構成を示す断面図である。
尚、図１は、後述するが、本発明の実施例１、また図３は、本発明の実施例２の結像レンズに相当する形態を有している。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る結像レンズは、物体側から順次、絞り（開口絞り）Ｓと、近軸曲率半径が両凸の単レンズＬにより構成され、あるいは配置され、それぞれ適宜なる支持部材（あるいは支持枠）等によって固定支持されている。図１において、Ｆは、結像レンズＬによる結像面であり、この面にＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子の受光面が配置される。
このような構成を有する本発明に係る結像レンズは、以下のような特徴を持つものである。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る結像レンズの構成を示す断面図、図３は、本発明の第２の実施の形態に係る結像レンズの構成を示す断面図である。
尚、図１は、後述するが、本発明の実施例１、また図３は、本発明の実施例２の結像レンズに相当する形態を有している。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る結像レンズは、物体側から順次、絞り（開口絞り）Ｓと、近軸曲率半径が両凸の単レンズＬにより構成され、あるいは配置され、それぞれ適宜なる支持部材（あるいは支持枠）等によって固定支持されている。図１において、Ｆは、結像レンズＬによる結像面であり、この面にＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子の受光面が配置される。
このような構成を有する本発明に係る結像レンズは、以下のような特徴を持つものである。
先ず、絞りＳを上記光学系の物体側に単レンズＬより離して設置するのは、射出瞳をＣＣＤ等の受光素子より遠ざけて、あらゆる光束が受光素子に対して垂直に入射するテレセントリック光学系に近づけるようにするためである。
この絞りＳと単レンズＬの間隔としての条件は、焦点距離をｆ、軸上における絞りＳから単レンズＬの第１面までの距離をｄ０とすると、
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５ （１）
として規定される。
即ち、式（１）の下限に満たないと、適切なテレセントリック光学系に近づかないこととなり、上限値を超えると絞り位置を含めた全長が大きくなり、また周辺光量が低下する。
この絞りＳと単レンズＬの間隔としての条件は、焦点距離をｆ、軸上における絞りＳから単レンズＬの第１面までの距離をｄ０とすると、
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５ （１）
として規定される。
即ち、式（１）の下限に満たないと、適切なテレセントリック光学系に近づかないこととなり、上限値を超えると絞り位置を含めた全長が大きくなり、また周辺光量が低下する。
次に、単レンズＬについて説明する。
単レンズＬは、物体側の面を第１面ｒ２とし、像側の面を第２面ｒ３とすると、第１面ｒ２および第２面ｒ３は、ともに近軸曲率は両凸面である。
この単レンズＬの第１面Ｒ２、第２面Ｒ３ともに非球面を有する。この単レンズＬについての条件は、第１面ｒ２の近軸曲率半径をＲ１としたとき、下記（２）式：
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５ （２）
を満足することである。
即ち、単レンズＬの第１面ｒ２の近軸曲率半径であるＲ１が、式（２）の下限値に満たないと、球面収差が悪化すると共に、軸外コマ収差およびテレセントリック性が悪化し、また、上限値を超えると、光学系の全長が無用に長くなる。
単レンズＬは、物体側の面を第１面ｒ２とし、像側の面を第２面ｒ３とすると、第１面ｒ２および第２面ｒ３は、ともに近軸曲率は両凸面である。
この単レンズＬの第１面Ｒ２、第２面Ｒ３ともに非球面を有する。この単レンズＬについての条件は、第１面ｒ２の近軸曲率半径をＲ１としたとき、下記（２）式：
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５ （２）
を満足することである。
即ち、単レンズＬの第１面ｒ２の近軸曲率半径であるＲ１が、式（２）の下限値に満たないと、球面収差が悪化すると共に、軸外コマ収差およびテレセントリック性が悪化し、また、上限値を超えると、光学系の全長が無用に長くなる。
さらに、十分な収差補正を行い、必要な性能を維持しつつ光学系全長を短縮するためには、下記式（３）：
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５ （３）
を満足することが望ましい。
尚、ここでＬ０は、軸上における絞りＳから焦点までの距離とする。
像面の中心から周辺までの各収差を充分に補正するために、光線が面を切る高さをｈとしたとき、単レンズＬの第１面および第２面の非球面の形状は、次の通り規定する。
第１面については、近軸曲率半径の球面形状より徐々に曲率半径が小さくなり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．０３＜（第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．０５ （４）
の条件を満足するものとし
第２面については、近軸曲率半径の球面形状は徐々に曲率半径が大きくなり、
面形状がｈ＝０．３２ｆ付近より凸面から凹面になり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．１４＜（第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．１８ （５）
の条件を満足するものとする。
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５ （３）
を満足することが望ましい。
尚、ここでＬ０は、軸上における絞りＳから焦点までの距離とする。
像面の中心から周辺までの各収差を充分に補正するために、光線が面を切る高さをｈとしたとき、単レンズＬの第１面および第２面の非球面の形状は、次の通り規定する。
第１面については、近軸曲率半径の球面形状より徐々に曲率半径が小さくなり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．０３＜（第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．０５ （４）
の条件を満足するものとし
第２面については、近軸曲率半径の球面形状は徐々に曲率半径が大きくなり、
面形状がｈ＝０．３２ｆ付近より凸面から凹面になり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．１４＜（第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．１８ （５）
の条件を満足するものとする。
上記（４）式および（５）式を満足することで、像面全体で良好なレンズ性能を保ち、特に横収差に於ける上光線と下光線とのバランスをとることができる。
また、本発明に係る結像レンズを構成する単レンズＬの硝材、即ち、モールド成型可能なガラス材料として、色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、ＨＯＹＡ株式会社製のＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６８ （７）
を満足するものとする。
収差補正において、１枚構成のレンズでは、色収差の問題が残るが、各収差の補正に加えて色収差を極力減少するために、各波長による分散が少ない材料として、上記（６）式、（７）式を満足する必要がある。
また、本発明に係る結像レンズを構成する単レンズＬの硝材、即ち、モールド成型可能なガラス材料として、色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、ＨＯＹＡ株式会社製のＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６３ （８）
を満足するものとする。
収差補正において、１枚構成のレンズでは、色収差の問題が残るが、各収差の補正に加えて色収差を極力減少するために、各波長による分散が少ない材料として、上記（６）式、（８）式を満足する必要がある。
モールド成型可能なガラス材料としてＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用するのは、分散値が６８以上で、分散が極めて少ないからであり、また、ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用するのは、分散値が６３以上で、分散が少ないもののうち、最も安価に手に入るからである。
また、本発明に係る結像レンズを構成する単レンズＬの硝材、即ち、モールド成型可能なガラス材料として、色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、ＨＯＹＡ株式会社製のＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６８ （７）
を満足するものとする。
収差補正において、１枚構成のレンズでは、色収差の問題が残るが、各収差の補正に加えて色収差を極力減少するために、各波長による分散が少ない材料として、上記（６）式、（７）式を満足する必要がある。
また、本発明に係る結像レンズを構成する単レンズＬの硝材、即ち、モールド成型可能なガラス材料として、色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、ＨＯＹＡ株式会社製のＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６３ （８）
を満足するものとする。
収差補正において、１枚構成のレンズでは、色収差の問題が残るが、各収差の補正に加えて色収差を極力減少するために、各波長による分散が少ない材料として、上記（６）式、（８）式を満足する必要がある。
モールド成型可能なガラス材料としてＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用するのは、分散値が６８以上で、分散が極めて少ないからであり、また、ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用するのは、分散値が６３以上で、分散が少ないもののうち、最も安価に手に入るからである。
次に、上述した本発明の実施の形態に基づく具体的な数値をもって示す数値実施例を詳細に説明する。
尚、図１および図３は、本発明の実施例１および実施例２に係る結像レンズの形状をそれぞれ示す断面図である。
以下に、本発明の具体的な実施例を示す。
実施例の収差は、後述するが、十分に補正されている。本発明のように結像レンズを構成することで半画角３２°以上の広角で且つ小型・軽量でＦ値が４程度であり、テレセントリック性が良好で色収差が補正された高性能で、しかも耐熱性に優れた結像レンズを提供し得ることは以下に説明する実施例より明らかである。
尚、図１および図３は、本発明の実施例１および実施例２に係る結像レンズの形状をそれぞれ示す断面図である。
以下に、本発明の具体的な実施例を示す。
実施例の収差は、後述するが、十分に補正されている。本発明のように結像レンズを構成することで半画角３２°以上の広角で且つ小型・軽量でＦ値が４程度であり、テレセントリック性が良好で色収差が補正された高性能で、しかも耐熱性に優れた結像レンズを提供し得ることは以下に説明する実施例より明らかである。
本実施例における記号の意味は、以下の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ（Ｆ値）
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
ｋ：非球面の円錐定数（コーニック定数）
ａ：４次の非球面係数
ｂ：６次の非球面係数
ｃ：８次の非球面係数
ｄ：１０次の非球面係数
本実施例（実施例１および実施例２を含む）における非球面の形状は、光軸方向をｚ軸、光軸と垂直方向をｙ軸とし、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄを非球面係数として次の（９）式で定義される。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ（Ｆ値）
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
ｋ：非球面の円錐定数（コーニック定数）
ａ：４次の非球面係数
ｂ：６次の非球面係数
ｃ：８次の非球面係数
ｄ：１０次の非球面係数
本実施例（実施例１および実施例２を含む）における非球面の形状は、光軸方向をｚ軸、光軸と垂直方向をｙ軸とし、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄを非球面係数として次の（９）式で定義される。
尚、以下に説明する収差図については、球面収差において、線種Ｇは、ｇ線（４３５．８４ｍμ）、線種Ｃは、Ｃ線（６５６．２８ｍμ）、線種Ｆは、Ｆ線（４８６．１３）ｍμ、線種Ｄは、ｄ線（５８７．５６ｍμ）を、それぞれ表している。
図１は、本発明の実施例１に係る結像レンズの光学系の構成を示している。
図１に示す結像レンズは、物体側から順次、絞りＳ、単レンズＬの順に配列されており、図には省略したが、結像面Ｆの位置にＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子（撮像素子）が配置され、その前面にカバーガラスあるいは光学フィルタが配列される場合がある。
これらは、それぞれ、適宜なる支持枠や撮像装置本体（例えば電子カメラや携帯電話の本体部）によって支持される。また、図１には、各光学面の面番号を付してあり、この場合、絞りＳの光軸に直交する面をｒ１、単レンズＬの第１面をｒ２、その第２面をｒ３、結像面Ｆをｒ４とする。
単レンズＬ１は、近軸曲率半径Ｒ１およびＲ２が両凸の単レンズで、正の屈折力を有し、第１面ｒ２および第２面ｒ３は、共に非球面の形状を有している。
この実施例１においては、全系の焦点距離ｆは、１．８９４ｍｍ、Ｆナンバは４．０、半画角ωは３２．３１°、バックフォーカスｂｆは、１．５００ｍｍであり、硝材は、ＨＯＹＡ株式会社製ＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）が使用されている。
各光学面の特性は、次の表１の通りである。
図１に示す結像レンズは、物体側から順次、絞りＳ、単レンズＬの順に配列されており、図には省略したが、結像面Ｆの位置にＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子（撮像素子）が配置され、その前面にカバーガラスあるいは光学フィルタが配列される場合がある。
これらは、それぞれ、適宜なる支持枠や撮像装置本体（例えば電子カメラや携帯電話の本体部）によって支持される。また、図１には、各光学面の面番号を付してあり、この場合、絞りＳの光軸に直交する面をｒ１、単レンズＬの第１面をｒ２、その第２面をｒ３、結像面Ｆをｒ４とする。
単レンズＬ１は、近軸曲率半径Ｒ１およびＲ２が両凸の単レンズで、正の屈折力を有し、第１面ｒ２および第２面ｒ３は、共に非球面の形状を有している。
この実施例１においては、全系の焦点距離ｆは、１．８９４ｍｍ、Ｆナンバは４．０、半画角ωは３２．３１°、バックフォーカスｂｆは、１．５００ｍｍであり、硝材は、ＨＯＹＡ株式会社製ＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）が使用されている。
各光学面の特性は、次の表１の通りである。
表１において、面番号欄にアスタリスク（＊）を付した単レンズＬの第１面ｒ２および第２面ｒ３の各光学面が非球面であり、各非球面の（９）式におけるパラメータは、次の表２の通りである。
この実施例１における先に述べた条件式（１）〜（７）に係るパラメータの値は、次の通りとなる。
条件式（１）：ｄ０／ｆ＝０.２１１１
条件式（２）：Ｒ１／ｆ＝０.７１５９
条件式（３）：Ｌ０／ｆ＝１.４７８
条件式（４）：第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．０３９０７
条件式（５）：第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．１５５２
条件式（６）：ｎｄ＝１.４８５
条件式（７）：νｄ＝６９．８
従って、この実施例１における先に述べた条件式（１）〜（７）に係るパラメータの値は、条件式の範囲内である。
条件式（１）：ｄ０／ｆ＝０.２１１１
条件式（２）：Ｒ１／ｆ＝０.７１５９
条件式（３）：Ｌ０／ｆ＝１.４７８
条件式（４）：第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．０３９０７
条件式（５）：第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．１５５２
条件式（６）：ｎｄ＝１.４８５
条件式（７）：νｄ＝６９．８
従って、この実施例１における先に述べた条件式（１）〜（７）に係るパラメータの値は、条件式の範囲内である。
図２は、上述した実施例１に係る図１に示した結像レンズにおける球面収差、非点収差および歪曲収差の各収差曲線図を示しており、各収差曲線図中、球面収差におけるＧは、ｇ線、ＣはＣ線、ＦはＦ線、Ｄはｄ線を表している。非点収差図における実線は、サジタル、破線は、メリディオナルを表している。
これら図２の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例１に係る図１に示した構成の結像レンズにより収差は良好に補正され、あるいは抑制され、特に球面収差図にて分るように色収差が良好に補正あるいは抑制されている。
これら図２の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例１に係る図１に示した構成の結像レンズにより収差は良好に補正され、あるいは抑制され、特に球面収差図にて分るように色収差が良好に補正あるいは抑制されている。
図３は、本発明の実施例２に係る結像レンズの構成を示している。
図３に示す結像レンズは、物体側から順次、絞りＳ、単レンズＬの順に配列されており、図示は省略したが、結像面Ｆの位置にＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子（撮像素子）が配置され、その前面にカバーガラスあるいは光学フィルタが配列される場合がある。
これらは、それぞれ、適宜なる支持枠や撮像装置本体（例えば電子カメラや携帯電話の本体部）によって支持される。また、図３には、各光学面の面番号を付してあり、この場合、絞りＳの光軸に直交する面をｒ１、単レンズＬの第１面をｒ２、その第２面をｒ３、結像面Ｆをｒ４とする。
単レンズＬ１は、近軸曲率半径Ｒ１およびＲ２が両凸の単レンズで、正の屈折力を有し、第１面ｒ２および第２面ｒ３は、共に非球面の形状を有している。
なお、図３に対する各参照符号は、参照番号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、実施例毎に独立に用いており、そのため、図３において図１と共通の参照符号を付していても、それらは実施例１とは必ずしも共通の構成ではない。
この実施例２においては、全系の焦点距離ｆは、１．９１１ｍｍ、ＦナンバＦは４．０、半画角ωは３２．３６°、バックフォーカスｂｆは、１．５００ｍｍであり、硝材は、ＨＯＹＡ株式会社製ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）が使用されている。
各光学面の特性は、次の表１の通りである。
図３に示す結像レンズは、物体側から順次、絞りＳ、単レンズＬの順に配列されており、図示は省略したが、結像面Ｆの位置にＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子（撮像素子）が配置され、その前面にカバーガラスあるいは光学フィルタが配列される場合がある。
これらは、それぞれ、適宜なる支持枠や撮像装置本体（例えば電子カメラや携帯電話の本体部）によって支持される。また、図３には、各光学面の面番号を付してあり、この場合、絞りＳの光軸に直交する面をｒ１、単レンズＬの第１面をｒ２、その第２面をｒ３、結像面Ｆをｒ４とする。
単レンズＬ１は、近軸曲率半径Ｒ１およびＲ２が両凸の単レンズで、正の屈折力を有し、第１面ｒ２および第２面ｒ３は、共に非球面の形状を有している。
なお、図３に対する各参照符号は、参照番号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、実施例毎に独立に用いており、そのため、図３において図１と共通の参照符号を付していても、それらは実施例１とは必ずしも共通の構成ではない。
この実施例２においては、全系の焦点距離ｆは、１．９１１ｍｍ、ＦナンバＦは４．０、半画角ωは３２．３６°、バックフォーカスｂｆは、１．５００ｍｍであり、硝材は、ＨＯＹＡ株式会社製ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）が使用されている。
各光学面の特性は、次の表１の通りである。
表３において、面番号欄にアスタリスク（＊）を付した単レンズＬの第１面ｒ２および第２面ｒ３の各光学面が非球面であり、各非球面の（９）式におけるパラメータは、次の表４の通りである。
この実施例２における先に述べた条件式（１）〜（６）および条件式（８）に係るパラメータの値は、次の通りとなる。
条件式（１）：ｄ０／ｆ＝０.２０９
条件式（２）：Ｒ１／ｆ＝０．７７４
条件式（３）：Ｌ０／ｆ＝１．４６５
条件式（４）：第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．０４４７９
条件式（５）：第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．１６１４７
条件式（６）：ｎｄ＝１．５１５
条件式（８）：νｄ＝６３．９
従って、この実施例２における先に述べた条件式（１）〜（６）および条件式（８）に係るパラメータの値は、条件式の範囲内である。
条件式（１）：ｄ０／ｆ＝０.２０９
条件式（２）：Ｒ１／ｆ＝０．７７４
条件式（３）：Ｌ０／ｆ＝１．４６５
条件式（４）：第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．０４４７９
条件式（５）：第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差＝０．１６１４７
条件式（６）：ｎｄ＝１．５１５
条件式（８）：νｄ＝６３．９
従って、この実施例２における先に述べた条件式（１）〜（６）および条件式（８）に係るパラメータの値は、条件式の範囲内である。
図４は、上述した実施例２に係る図３に示した結像レンズにおける球面収差、非点収差および歪曲収差の各収差曲線図を示しており、各収差曲線図中、球面収差におけるＧは、ｇ線、ＣはＣ線、ＦはＦ線、Ｄはｄ線を表している。非点収差図における実線は、サジタル、破線は、メリディオナルを表している。
これら図４の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例２に係る図３に示した構成の結像レンズにより収差は良好に補正され、あるいは抑制され、特に球面収差図にて分るように色収差が良好に補正あるいは抑制されている。
次に、本発明に係る結像レンズを採用して電子カメラまたはＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置にカメラ機能部を組込んだ実施の形態につき説明する。このような携帯情報端末装置も外観は若干異にするものの、カメラと実質的に同様の機能を含んでおり、このような携帯情報端末装置に本発明に係る結像レンズを採用することができる。
ここで、既に公知の電子カメラ、あるいは、携帯情報端末装置のカメラ機能部について概要を説明する。
これら図４の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例２に係る図３に示した構成の結像レンズにより収差は良好に補正され、あるいは抑制され、特に球面収差図にて分るように色収差が良好に補正あるいは抑制されている。
次に、本発明に係る結像レンズを採用して電子カメラまたはＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置にカメラ機能部を組込んだ実施の形態につき説明する。このような携帯情報端末装置も外観は若干異にするものの、カメラと実質的に同様の機能を含んでおり、このような携帯情報端末装置に本発明に係る結像レンズを採用することができる。
ここで、既に公知の電子カメラ、あるいは、携帯情報端末装置のカメラ機能部について概要を説明する。
電子カメラは、結像レンズとＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等のエリアセンサとしての受光素子を有しており、結像レンズによって形成される撮影対象となる物体、つまり被写体、の像を受光素子によって読み取るように構成されている。
受光素子の出力は、中央演算装置によって制御される信号処理装置によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。信号処理装置によってディジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置によって制御される画像処理装置において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリに記録される。この場合、半導体メモリは、メモリカードでもよく、カメラ本体に内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタには、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリに記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリに記録した画像は、通信カード等を介して外部へ送信することも可能なように構成されている。
受光素子の出力は、中央演算装置によって制御される信号処理装置によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。信号処理装置によってディジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置によって制御される画像処理装置において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリに記録される。この場合、半導体メモリは、メモリカードでもよく、カメラ本体に内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタには、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリに記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリに記録した画像は、通信カード等を介して外部へ送信することも可能なように構成されている。
上述のようなカメラまたは携帯情報端末装置には、上述した本発明に係る結像レンズを撮影光学系として使用することができる。
従って、高画質で小型の電子カメラまたは携帯情報端末装置を達成することが可能となる。
この場合、携帯情報端末装置では、高画質な画像を撮影し、その画像を外部へ送信することができる。
従って、高画質で小型の電子カメラまたは携帯情報端末装置を達成することが可能となる。
この場合、携帯情報端末装置では、高画質な画像を撮影し、その画像を外部へ送信することができる。
Ｓ 絞り
Ｌ 単レンズ
Ｆ 結像面
ｒ１〜ｒ４ 第１面〜第４面（面番号）
Ｄ１〜Ｄ３ 面間隔
Ｌ 単レンズ
Ｆ 結像面
ｒ１〜ｒ４ 第１面〜第４面（面番号）
Ｄ１〜Ｄ３ 面間隔
Claims (5)
- 物体側より順に絞りと単レンズより構成され、近軸曲率半径が両凸の単レンズの物体側の面を第１面、像側の面を第２面とすると、前記単レンズの前記第１面および前記第２面と共に非球面の形状を有し、次の条件式を満足することを特徴とする結像レンズ。
０．１８＜ｄ０／ｆ＜０．２５ （１）
０．６０＜Ｒ１／ｆ＜０．８５ （２）
１．４０＜Ｌ０／ｆ＜１．５５ （３）
但し、
ｆ：焦点距離
ｄ０：絞りからレンズ第１面までの距離
Ｒ１：レンズ第１面の曲率半径
Ｌ０：絞りから焦点までの距離 - 請求項１に記載の結像レンズにおいて、光線が面を切る高さをｈとしたとき、
前記単レンズの前記第１面および前記第２面の非球面の形状は、次の条件：
前記第１面は、
近軸曲率半径の球面形状より徐々に曲率半径が小さくなり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．０３＜（第１面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．０５ （４）
前記第２面は、
近軸曲率半径の球面形状は徐々に曲率半径が大きくなり、
面形状がｈ＝０．３２ｆ付近より凸面から凹面になり、ｈ＝０．４２ｆに於いて
０．１４＜（第２面の近軸曲率半径の球面形状と非球面形状の差）／ｆ＜０．１８ （５）
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＦＫ５（Ｓ−ＦＳＬ５）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６８ （７）
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項１または請求項２の結像レンズにおいて、モールド成型可能なガラス材料として色収差を極力抑制し、耐熱性を獲得するために、
ＢＫ７（Ｌ−ＢＳＬ７）を使用し、
次の条件式：
１．４８＜ｎｄ＜１．５２ （６）
νｄ＞６３ （８）
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - カメラ機能部の撮影用光学系として請求項１〜４のいずれか１項に記載の結像レンズを含むことを特徴とする携帯情報端末装置。
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| CN101082693A (zh) | 2007-12-05 |
| EP1862832A1 (en) | 2007-12-05 |
| US7440197B2 (en) | 2008-10-21 |
| US20070279766A1 (en) | 2007-12-06 |
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