JP2008145805A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レンズ全長が小型で、かつ非点収差が補正できる撮像レンズを提供する。
【解決手段】
撮像レンズ6は、被写体からの光の入射側より順に、開口絞り1と、正の屈折率を有し光の入射側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズ2と、正または負の屈折力を有し光の入射側に凸面を向けた非球面形状の第2レンズ3とを備え、光軸を中心とする像高70%の範囲内において、第2レンズ3を通過する主光線の入射角θinと射出角θoutが、|θout−θin|<5[度]を満たす構成を有する。
【選択図】 図1
【解決手段】
撮像レンズ6は、被写体からの光の入射側より順に、開口絞り1と、正の屈折率を有し光の入射側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズ2と、正または負の屈折力を有し光の入射側に凸面を向けた非球面形状の第2レンズ3とを備え、光軸を中心とする像高70%の範囲内において、第2レンズ3を通過する主光線の入射角θinと射出角θoutが、|θout−θin|<5[度]を満たす構成を有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、撮像レンズに関し、特に携帯電話装置やデジタルスチルカメラ等の撮像装置に搭載される撮像レンズに関する。
近年、CCD(Charge Coupled Device)型のイメージセンサあるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像ユニットの高性能化、小型化に伴い、撮像ユニットを備えた携帯電話やパーソナルコンピューターが普及しつつある。これらの撮像ユニットに搭載される撮像レンズには、さらなる小型化への要求が高まっている。
このような用途の撮像レンズとしては、一般的に、単玉レンズに比べて高性能化が可能な2枚レンズが適している。レンズ全長小型化の要求から、被写体からの光が入射する側に正のレンズを配置した正レンズ先行の2枚構成の撮像レンズが知られている。2枚レンズの撮像レンズは、例えば、特許文献1に開示されている。
特開2004−145183号公報
しかしながら、上記した従来の撮像レンズは、Fナンバーが2.8程度と明るく、かつレンズ全長の小型化が達成されているものの、非点収差が大きく、100万画素を越える高画素の撮像素子で使用する場合に性能が十分でないという問題を有していた。
本発明は、上記背景に鑑み、レンズ全長が小型で、かつ非点収差を補正できる撮像レンズを提供することを目的とする。
本発明の撮像レンズは、被写体からの光の入射側より順に、開口絞りと、正の屈折率を有し光の入射側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズと、正または負の屈折力を有し光の入射側に凸面を向けた非球面形状の第2レンズとを備え、光軸を中心とする像高70%の範囲内において、前記第2レンズを通過する主光線の入射角θinと射出角θoutが、|θout−θin|<5[度]を満たす構成を有する。
この構成により、入射角と射出角の差を5度以下とすることによってレンズ全長を短くするとともに、非点収差を補正することができる。
本発明の撮像レンズにおいて、前記第1レンズが非球面レンズである構成を有する。
この構成により、より良好な収差補正ができる。
本発明の撮像装置は、上記撮像レンズを備えた構成を有する。
この構成により、小型化かつ高画素の撮像装置を提供できる。
本発明の携帯端末装置は、上記撮像装置を備えた構成を有する。
前記撮像装置を携帯端末装置に備えることにより、小型かつ高性能な携帯端末装置を得ることができる。
本発明の撮像レンズは、レンズ枚数が2枚でかつ小型でありながら、非点収差を良く補正できるというすぐれた効果を有し、100万画素以上の高画素の撮像素子でも十分な性能を有することができる。
図1は、本発明の実施の形態における撮像装置7の構成を示す断面図である。撮像装置7は、入射光を所要の電気信号に変換するための半導体による撮像素子5と、撮像素子5の入射面側に設けられた撮像レンズ6を備えている。図1では、左側に被写体が位置するものとし、右側に撮像素子5が位置している。撮像素子6には、200万画素を有するUXGA型のCMOS撮像素子を用いる。
撮像レンズ6は、左側から開口絞り1、第1レンズ2、第2レンズ3、カバーガラス4を備えている。カバーガラス4は、平行平面板で表面に誘電体多層膜により可視光以外の光の透過を制限する。
第1レンズ2と第2レンズ3に形成される非球面の形状は、光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にY方向をとり、光線の進行方向を正とし、κ(円錐定数)、A1、A2、A3、A4を非球面係数としたとき次式で表される形状である。
図1において、主光線Lは開口絞り1の中心をとおり像高Hに入射する光線を示している。主光線Lが第2レンズ3に入射する角度をθin、また射出する角度をθoutとする。
以下の説明において、fは撮像レンズ6における全系の焦点距離、FはFナンバー、2ωは画角、rは撮影曲率半径、dはレンズ面間隔、ndはd線に対する屈折率、νdはアッベ数を示す。また、開口絞り1(第1面)から第1レンズ2の被写体側の面(第2面)までの光軸上の距離をd1、第1レンズ2の被写体側の面(第2面)から像面側の面(第3面)までの光軸上の距離をd2、第1レンズ2の像面側の面(第3面)から第2レンズ3の被写体側の面(第4面)までの光軸上の距離をd3、第2レンズ3の被写体側の面(第4面)から第2レンズ3の像面側の面(第5面)までの光軸上の距離をd4、第2レンズ3の像面側の面(第5面)からカバーガラス4の被写体側の面(第6面)までの光軸上の距離をd5、カバーガラス4の厚みをd6、カバーガラス4の像面側の面(第7面)から撮像素子5までの距離をd7とする。
図2は、本実施の形態の第2レンズ3の入射角θin、射出角θoutの特性を示す図である。横軸は、撮像素子の撮像領域の対角の半分の長さに対する像高の割合を示す。縦軸は、|θout−θin|の値を示す。図2に示すように、光軸を中心とする像高70%の範囲内で|θout−θin|を5度未満にする。なお、「光軸を中心とする像高70%の範囲内」とは、撮像素子の撮像領域の対角の半分の長さに対して像高が70%以内となるように、第2レンズ3に光が入射する範囲を意味する。
以上、本実施の形態の撮像レンズ6および撮像装置7の構成について説明した。
以上、本実施の形態の撮像レンズ6および撮像装置7の構成について説明した。
図3は、本実施の形態における撮像レンズ6の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図を示す図、図4は、従来の撮像レンズの収差図である。図3と図4を比較すれば明らかなように、本実施の形態の撮像レンズ6は、非点収差を低減できる。
非点収差は撮像した際に周辺部分においてボケが発生するように写るために何となくボケを感じるものである。この理由は、サジタルとメリジオナルの方向によってそれぞれのフォーカス位置に差が生じるために、方向性により解像度が変化することが原因でボケが目立つためである。評価には、点光源のチャートなどを撮影し、その点がどれほどぼんやり写ったり、形状がいびつになったりしているかを評価することでできる。
アスペクト比が3:4である画面を用いて非点収差による画質の比較を行った。比較のために、非点収差を変化させて、撮像した画像を被験者に見比べてもらった。画面のアスペクト比が3:4であるので画面の鉛直端が像高60%に相当し、水平端が像高80%に相当する。そこでこの両端の中間位置として像高70%に相当する部分における位置でボケを判断することとした。この実験により、像高で70%のところにおける非点収差がフォーカス位置で0.1mmを超えると画質が劣化したと判断できることがわかった。本実施の形態においては、像高80%程度まで非点収差を0.1mm以下にでき、十分に収差補正できており、100万画素以上の撮像素子に十分対応できる光学性能を有している。さらなる実験により、非点収差が0.05mmであるときに画質の劣化がないことが判明した。また、好ましくは、非点収差が0.03mm程度以下であることが望ましい。
以上、本発明の撮像レンズについて、実施の形態を挙げて説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されない。
上記した実施の形態における撮像素子5は、200万画素を有するUXGA型のCMOS撮像素子を用いているが、100万画素以上の撮像素子を有する撮像装置に対する小型化に特に有効である。
上記した実施の形態では、第1レンズ2として非球面レンズを用いる例について説明したが、第1レンズ2として球面レンズを用いてもよい。
上記した本実施の形態では、可視光以外を光の透過を制限するカバーガラス4を用いたが、赤外光や、紫外光を制限するカバーガラスを用いたり、カバーガラス4をなくした構成としてもよい。
また、本発明は、上記した実施の形態の撮像装置7を公知の携帯端末装置8に搭載してもよい。これにより、高画素で性能のよい画像を撮影する携帯端末装置を実現することが可能になる。
本発明の撮像レンズは小型でありながらが良好な画質が得られるために高画素撮像装置の小型化に有効である。また、本発明による撮像レンズを用いた撮像装置を携帯端末装置に搭載すれば、小型でしかも画質の良い利便性の高い携帯端末装置の用途に有用である。
1 開口絞り
2 第1レンズ
3 第2レンズ
4 カバーガラス
5 撮像素子
6 撮像レンズ
7 撮像装置
8 携帯端末装置
L 主光線
N1 第2レンズの主光線がとおる物体側の面の法線
N2 第2レンズの主光線がとおる像面側の面の法線
H 像高
2 第1レンズ
3 第2レンズ
4 カバーガラス
5 撮像素子
6 撮像レンズ
7 撮像装置
8 携帯端末装置
L 主光線
N1 第2レンズの主光線がとおる物体側の面の法線
N2 第2レンズの主光線がとおる像面側の面の法線
H 像高
Claims (4)
- 被写体からの光の入射側より順に、開口絞りと、正の屈折率を有し光の入射側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズと、正または負の屈折力を有し光の入射側に凸面を向けた非球面形状の第2レンズとを備え、
光軸を中心とする像高70%の範囲内において、前記第2レンズを通過する主光線の入射角θinと射出角θoutが、
|θout−θin|<5[度]
を満たすことを特徴とする撮像レンズ。 - 前記第1レンズが非球面レンズであることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
- 請求項1または2に記載の撮像レンズを備えた撮像装置。
- 請求項3に記載の撮像装置を備えた携帯端末装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006334060A JP2008145805A (ja) | 2006-12-12 | 2006-12-12 | 撮像レンズおよび撮像装置 |
PCT/JP2007/069280 WO2008072410A1 (ja) | 2006-12-12 | 2007-10-02 | 撮像レンズおよび撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006334060A JP2008145805A (ja) | 2006-12-12 | 2006-12-12 | 撮像レンズおよび撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008145805A true JP2008145805A (ja) | 2008-06-26 |
Family
ID=39606044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006334060A Pending JP2008145805A (ja) | 2006-12-12 | 2006-12-12 | 撮像レンズおよび撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008145805A (ja) |
-
2006
- 2006-12-12 JP JP2006334060A patent/JP2008145805A/ja active Pending
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