JP2008309999A - 撮像レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で、良好な光学特性を有する２枚のレンズで構成される撮像レンズの提供。
【解決手段】物体側から像面側へ向かって順に、絞りＳ１、物体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第1レンズＬ１と、両凹形状の負のパワーを有する第２レンズＬ２を配置し、下記条件式（１）乃至（３）を満足する撮像レンズ。
０．８＜ν１／ν２＜１．２ ・・・（１）
５０＜ν１ ・・・（２）
１．９＜ｄ１／ｄ２＜２．８ ・・・（３）
但し、
ν１：第１レンズＬ１のアッベ数
ν２：第２レンズＬ２のアッベ数
ｄ１：第１レンズＬ１の中心厚み
ｄ２：第１レンズＬ１像側面から第２レンズＬ２物体側面までの距離
【選択図】 図１

Description

本発明は撮像レンズに関する。特に、高画素用ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子を使用した小型撮像装置、光センサー、携帯用モジュールカメラ、ＷＥＢカメラなどに好適な、小型で良好な光学特性を有する２枚のレンズで構成される撮像レンズに関する。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を使用した各種撮像装置が広く普及している。これら撮像素子の小型化、高性能化に伴い、撮像装置に使用される撮像レンズにも小型化や良好な光学特性が求められる。

撮像レンズの小型化という点では、１枚のレンズで構成される撮像レンズが有利であるが、１枚のレンズで構成される撮像レンズはレンズ周辺部の収差補正をすることが難しく、良好な光学特性を得ることが困難なことは良く知られている。
そこで、小型化と良好な光学特性とをバランスさせた撮像レンズとして、２枚のレンズで構成された撮像レンズが提案されている。

特許文献１には、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第１レンズと、両凹形状の第２レンズとで構成される撮像レンズが提案されている。この提案の撮像レンズは、小型化が不十分であった。

特開２００６−１７８０２６号公報

本発明は、従来の課題を解決する為に成されたものであり、小型で、かつ諸収差が好適に補正された良好な光学特性を有する２枚のレンズで構成される撮像レンズの提供を目的とする。

上記目的を達成するための請求項１の発明の撮像レンズは、物体側から像面側へ向かって順に、絞り、物体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第1レンズと、両凹形状の負のパワーを有する第２レンズを配置し、下記条件式（１）乃至（３）を満足する。
０．８＜ν１／ν２＜１．２ ・・・（１）
５０＜ν１ ・・・（２）
１．９＜ｄ１／ｄ２＜２．８ ・・・（３）
但し、
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ｄ１：第１レンズの中心厚み
ｄ２：第１レンズ像側面から第２レンズ物体側面までの距離

請求項２の発明の撮像レンズは、条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−１．５ ・・・（４）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離

請求項３の発明の撮像レンズは、条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１及び２記載の撮像レンズ。
−２．０＜Ｒ３／Ｒ４＜−０．５ ・・・（５）
Ｒ３：第２レンズ物体側面の曲率半径
Ｒ４：第２レンズ像側面の曲率半径

請求項１の発明によれば、物体側から像面側へ向かって順に、絞り、物体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第1レンズと、両凹形状の負のパワーを有する第２レンズを配置し、第１レンズと第２レンズのアッベ数を特定の範囲とすることにより、軸外の色収差等の諸収差を補正することが容易になり、更に、第１レンズの中心厚みと第１レンズ像側面から第２レンズ物体側面までの距離を特定範囲とすることにより、小型化が図れ、小型で、良好な光学特性を有する撮像レンズを得ることができる。

請求項２の発明によれば、第１レンズと第２レンズのパワー（焦点距離の逆数）配分を特定の範囲内とすることにより、第１レンズと第２レンズのパワー配分が好適化され、小型で、良好な光学特性を得ることができる。

請求項３の発明によれば、第２レンズの物体側面と像側面の曲率半径を特定範囲とすることにより、第２レンズにおいて、有効に非点収差の補正ができるようになり、小型で良好な光学特性を得ることが容易となる。

本発明にかかる撮像レンズＬＡの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態にかかる撮像レンズＬＡの構成図を図１に示す。この撮像レンズＬＡは、物体（図示せず）側から像面に向かって、絞りＳ１、物体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第1レンズＬ１、両凹形状の負のパワーを有する第２レンズＬ２が配置された２枚構成のレンズ系である。図１には、第２レンズ像側から像面との間にガラス平板が挿入されていないが、カバーガラス、ＩＲカットフィルター、又は、ローパスフィルター等の機能を有するガラス平板を挿入してもよい。

絞りＳ１を第１レンズＬ１よりも物体側へ挿入することにより、入射瞳位置を像面から遠い位置にとることができる。これにより、高いテレセントリック性を確保することが可能となり、像面に対する入射角を好適にすることができる。

第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２はともにレンズ面の１面以上を非球面形状、好ましくは、２面を非球面形状とすることにより、諸収差の補正は容易となる。

第１レンズＬ１を物体側へ凸面を向けたメニスカス形状、第２レンズＬ２を両凹形状として、小型化と非点収差等の諸収差を補正し良好な光学特性を得ることが可能となる。

撮像レンズＬＡの第１レンズＬ１のアッベ数ν１が条件式（１）及び条件式（２）式を満足し、第２レンズＬ２のアッベ数ν２が条件式（１）を満足し、第１レンズＬ１の中心厚みをｄ１、第１レンズＬ１の像面側面から第２レンズ物体側面までの距離をｄ２としたとき、ｄ１／ｄ２が以下の条件式（３）を満足する範囲とすることにより、小型で、軸上軸外の色収差等の諸収差が補正された良好な光学特性を得ることができる。
０．８＜ν１／ν２＜１．２ ・・・（１）
５０＜ν１ ・・・（２）
１．９＜ｄ１／ｄ２＜２．８ ・・・（３）

本発明のレンズ構成において、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のアッベ数が条件式（１）、条件式（２）の範囲外では、軸外色収差の補正が困難となることがある。

本発明のレンズ構成において、小型化及び収差を補正する上で、第１レンズＬ１の中心厚みｄ１と第１レンズＬ１の像面側面から第２レンズＬ２物体側面までの距離ｄ２との関係を好適にすることが重要である。

条件式（３）の下限を下回ると像面湾曲等の諸収差の補正が困難となり、上限を上回ると小型化を図ることが困難となる。

撮像レンズＬＡの第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２とし、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のパワー配分を下記の条件式（４）を満足することにより、小型で、良好な光学特性を得ることができる。
−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−１．５ ・・・（４）

条件式（４）の下限を下回ると小型化は容易となるが軸上色収差の補正が困難となり、上限を上回ると軸上色収差の補正は容易となるが小型化が困難となる。

撮像レンズＬＡの小型化を図るには、第１レンズＬ１の正のパワーを強くすることが有利であるが、強くなりすぎると高次収差を抑えることが難しくなる。そのため、第２レンズＬ２は、負のパワーを有する両凹形状として、第２レンズＬ２の物体側の曲率半径をＲ３、像面側の曲率半径をＲ４とするとき、Ｒ３／Ｒ４が以下の条件式（５）を満足する範囲としている。
−２．０＜Ｒ３／Ｒ４＜−０．５ ・・・（５）

これにより、第１レンズＬ１の設計の自由度を高めると共に、非点収差等の諸収差の補正を容易として、良好な光学特性を得ることができる。

第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２は、ガラスあるいは樹脂材料で形成可能である。レンズ材料としてガラスを使用する場合、ガラス転移温度が、４００℃以下のガラス材料を使用することが好ましい。これにより、金型の耐久性を向上させることが可能となる。

樹脂材料は複雑な面形状のレンズを効率よく製造することが可能であり、生産性の面から、ガラス材料より好ましい材料である。レンズ材料として樹脂材料が使用される場合、ＡＳＴＭ Ｄ５４２法に準じて測定されたｄ線の屈折率が１．４５〜１．６０の範囲にありかつ、波長４５０〜６００ｎｍの範囲での光線透過率が８０％以上、より好ましくは８５％以上の樹脂材料であれば、熱可塑性樹脂であっても、熱硬化性樹脂であってもよい。第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２は同一の樹脂材料であっても良く、異なる材料であっても良い。

樹脂材料の具体例としては、シクロ環や、その他の環状構造を有する非結晶性のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、透明性のポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂などが挙げられる。これらの中ではシクロ環を含有するポリオレフィンや環状オレフィンを含有するポリオレフィンなどが好ましく使用される。樹脂材料でのレンズ製造は、射出成形法、圧縮成形法、注型成形法、トランスファー成形法などの公知の成形加工法を利用して製造される。

なお、樹脂材料は温度変化により屈折率が変動することは良く知られている。この変動を抑えるため、平均粒子径１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下のシリカ、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化アルミなどの微粒子が分散混合された前記の透明性を有する樹脂材料をレンズ材料として使用することができる。

レンズが樹脂材料で製造される場合、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２はレンズ外周部にコバを設けることができる。コバ形状は、レンズの性能を損なわなければ、特に制約は無い。レンズの成形加工性の面から、コバの厚さはレンズ外周部の厚さの７０〜１３０％の範囲にあることが好ましい。レンズ外周部にコバを設けた場合、コバ部に光が入射すると、ゴーストやフレアの原因となることがある。その場合は、必要に応じて、レンズ間に入射光を制限する遮光マスクを設ければよい。

本発明の撮像レンズＬＡは、撮像モジュールなどに利用される前に、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２のそれぞれの物体側、像面側のレンズ表面に反射防止膜、ＩＲカット膜、表面硬化など公知の表面処理を施しても良い。撮像レンズＬＡを使用した撮像モジュールは、携帯用モジュールカメラ、ＷＥＢカメラ、パソコン、デジタルカメラ、自動車や各種産業機器の光センサー、モニターなどに使用される。

以下、本発明の撮像レンズＬＡの具体的実施例について説明する。各実施例に記載されている記号は以下のことを示す。なお、距離の単位はｍｍである。
ｆ ：撮像レンズＬＡ全体の焦点距離
ｆ１ ：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２ ：第２レンズＬ２の焦点距離
Ｆｎｏ ：Ｆナンバー
Ｓ１ ：絞り
Ｒ ：光学面の曲率半径、レンズの場合は中心曲率半径
Ｒ１ ：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
Ｒ２ ：第１レンズＬ１の像側面の曲率半径
Ｒ３ ：第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径
Ｒ４ ：第２レンズＬ２の像側面の曲率半径
ｄ ：レンズ厚み又はレンズ間距離
ｄ１ ：第１レンズＬ１の中心厚み
ｄ２ ：第１レンズＬ１の像面側と第２レンズＬ２の物体側面との距離
ｄ３ ：第２レンズＬ２の中心厚み
ｎｄ ：ｄ線の屈折率
ｎ１ ：第１レンズＬ１の屈折率
ｎ２ ：第２レンズＬ２の屈折率
νｄ ：ｄ線でのアッベ数
ν１ ：第１レンズＬ１のアッベ数
ν２ ：第２レンズＬ２のアッベ数

撮像レンズＬＡの第１レンズＬ１、第２レンズL２のそれぞれのレンズ面の非球面形状は、ｙを光の進行方向を正とした光軸に、ｘを光軸と直交する方向とした軸として、下記の非球面多項式で表される。

ｙ＝（ｘ^２／Ｒ）／［１＋｛１−（ｋ＋１）（ｘ／Ｒ^２）｝^１／２]
＋Ａ４ｘ⁴＋Ａ６ｘ⁶+Ａ８ｘ⁸＋Ａ１０ｘ¹⁰＋Ａ１２ｘ¹² （６）

ただし、Ｒは光軸上の曲率半径、ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２は非球面係数である。

各レンズ面の非球面は、便宜上、式（６）で表される非球面を使用している。しかしながら、特にこの式（６）の非球面多項式に限定するものではない。

（実施例１）
図２は、実施例１の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例１の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２のそれぞれの物体側及び像側面の曲率半径Ｒ、レンズの厚みあるいはレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表１に、円錐係数ｋ、非球面係数の値を表２に示す。

この条件では、表５に示すように条件式（１）〜（５）の範囲内である。

実施例１の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図３に、非点収差及び歪曲収差を図４に、倍率色収差を図５に示す。以上の結果より、実施例１の撮像レンズＬＡは、小型で、良好な光学特性を有していることがわかる。なお、各図の収差は、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍの３波長におけるそれぞれの収差の結果であり、図３〜５では、左から順に、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍにおける収差である。又、非点収差のＳはサジタル像面に対する収差、Ｔはタンジェンシャル像面に対する収差である。

（実施例２）
図６は、実施例２の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例２の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２のそれぞれの物体側及び像側面の曲率半径Ｒ、レンズの厚みあるいはレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表３に、円錐係数ｋ、非球面係数の値を表４に示す。

この条件では、表５に示すように条件式（１）〜（５）の範囲内である。

実施例２の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図７に、非点収差及び歪曲収差を図８に、倍率色収差を図９に示す。以上の結果より、実施例２の撮像レンズＬＡは、小型で、良好な光学特性を有していることがわかる。なお、各図の収差は、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍの３波長におけるそれぞれの収差の結果であり、図７〜９では、左から順に、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍにおける収差である。又、非点収差のＳはサジタル像面に対する収差、Ｔはタンジェンシャル像面に対する収差である。

本発明の撮像レンズの実施の一形態を示す概略構成図 本発明の撮像レンズの実施例１を示す概略構成図 実施例１の撮像レンズの球面収差図 実施例１の撮像レンズの非点収差図及び歪曲収差図 実施例１の撮像レンズの倍率色収差図 本発明の撮像レンズの実施例２を示す概略構成図 実施例２の撮像レンズの球面収差図 実施例２の撮像レンズの非点収差図及び歪曲収差図 実施例２の撮像レンズの倍率色収差図

符号の説明

ＬＡ ：撮像レンズ
Ｓ１ ：絞り
Ｌ１ ：第１レンズ
Ｌ２ ：第２レンズ
Ｒ１ ：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
Ｒ２ ：第１レンズＬ１の像側面の曲率半径
Ｒ３ ：第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径
Ｒ４ ：第２レンズＬ２の像側面の曲率半径
ｄ１ ：第１レンズＬ１の中心厚み
ｄ２ ：第１レンズＬ１の像面側と第２レンズＬ２の物体側面との距離
ｄ３ ：第２レンズＬ２の中心厚み

Claims (3)

1. 物体側から像面側へ向かって順に、絞り、物体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第1レンズと、両凹形状の負のパワーを有する第２レンズを配置し、下記条件式（１）乃至（３）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．８＜ν１／ν２＜１．２ ・・・（１）
   ５０＜ν１ ・・・（２）
   １．９＜ｄ１／ｄ２＜２．８ ・・・（３）
   但し、
   ν１：第１レンズのアッベ数
   ν２：第２レンズのアッベ数
   ｄ１：第１レンズの中心厚み
   ｄ２：第１レンズ像側面から第２レンズ物体側面までの距離
   である。
2. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   −２．５＜ｆ２／ｆ１＜−１．５ ・・・（４）
   但し、
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   ｆ２：第２レンズの焦点距離
3. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１及び２記載の撮像レンズ。
   −２．０＜Ｒ３／Ｒ４＜−０．５ ・・・（５）
   Ｒ３：第２レンズ物体側面の曲率半径
   Ｒ４：第２レンズ像側面の曲率半径

Images