JP2012203234A - Imaging optical system, imaging apparatus and digital instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像光学系に関し、特に、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子に好適に適用される撮像光学系に関する。そして、本発明は、この撮影光学系を備える撮像装置およびこの撮像装置を搭載したデジタル機器に関する。 The present invention relates to an imaging optical system, and more particularly to an imaging optical system suitably applied to a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor. The present invention relates to an imaging device including the imaging optical system and a digital device equipped with the imaging device.
近年、CCD(Charged Coupled Device)型イメージセンサや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素子の高性能化や小型化が伸展し、これに伴って、このような撮像素子を用いた撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末等のデジタル機器が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される、前記固体撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成(結像)するための撮像光学系(撮像レンズ)には、さらなる小型化や高性能化への要求が高まっている。このような用途の撮像光学系において、従来、3枚構成あるいは4枚構成の光学系が提案されており、さらに加えて近年では、より高性能化が可能であることから、5枚構成の光学系も提案されている。 In recent years, imaging devices using solid-state imaging devices such as CCD (Charged Coupled Device) type image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensors have become more sophisticated and downsized. Digital devices such as mobile phones and personal digital assistants equipped with image pickup devices using various image pickup devices are becoming widespread. In addition, the imaging optical system (imaging lens) for forming (imaging) an optical image of an object on the light receiving surface of the solid-state imaging device, which is mounted on these imaging devices, is further reduced in size and performance. The demand for is increasing. In such an imaging optical system, a three-element or four-element optical system has been proposed, and moreover, in recent years, higher performance can be achieved. A system has also been proposed.
このような撮像光学系は、例えば、特許文献1および特許文献2に開示されている。この特許文献1に開示の撮像レンズは、物体側から順に、物体側の面が凸形状の正の第1レンズと、像面側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第2レンズと、像面側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第3レンズと、両面が非球面形状で光軸近傍において像面側の面が凹形状の負の第4レンズと、両面が非球面形状の正または負の第5レンズとを備え、前記第1レンズのアッベ数が50より大きく、第2レンズのアッベ数が30より小さく、そして、前記第4レンズのアッベ数が30より小さいものである。このような構成の撮像レンズは、前記特許文献1によれば、高画素化に対応しつつ、軸上色収差および倍率色収差の補正効果を得ることができ、また、製造時の位置ずれにより生じる像面変動を低減でき、製造適性が優れている(例えばその0007段落)。
Such an imaging optical system is disclosed in
また、前記特許文献2に開示の撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凸形状の負のメニスカスレンズからなる第1レンズと、物体側の面が凸形状の正レンズからなる第2レンズと、絞りと、像側に凸形状の第3レンズと、光軸近傍で正の屈折力を持つ第4レンズと、像側の面が光軸近傍において像側に凹形状で周縁部では像側に凸形状となる第5レンズとを備えるものである。前記特許文献2によれば、このような構成の撮像レンズは、高解像化にともなった撮像素子の大型化や画素の高細化にも対応できるように諸収差を良好に補正した高性能なレンズ系を実現できる(例えばその0007段落)。 In addition, the imaging lens disclosed in Patent Document 2 includes, in order from the object side, a first lens composed of a negative meniscus lens having a convex shape on the object side and a second lens composed of a positive lens having a convex surface on the object side. And a diaphragm, a third lens having a convex shape on the image side, a fourth lens having a positive refractive power in the vicinity of the optical axis, and an image side surface having a concave shape on the image side in the vicinity of the optical axis, and an image at the peripheral portion. And a fifth lens having a convex shape on the side. According to Patent Document 2, the imaging lens having such a configuration is a high-performance lens in which various aberrations are well corrected so that it can cope with an increase in the size of an imaging element and a reduction in pixel size associated with an increase in resolution. A simple lens system can be realized (for example, paragraph 0007).
ところで、前記特許文献1に開示の撮像レンズでは、球面収差や非点収差の補正が充分とは言えず、5枚のレンズ構成としているメリットが活かし切れていない。また、前記特許文献1に開示の撮像レンズでは、さらにレンズ全長を短縮化しようとすると、性能劣化によって撮像素子の高画素化に対応することが困難となってしまう。
By the way, in the imaging lens disclosed in
一方、前記特許文献2に開示の撮像レンズでは、第1レンズと第2レンズとで構成される前群が球面系であるため、球面収差やコマ収差の補正が充分とは言えず良好な性能を確保することが難しい。また、前記前群および第3ないし第5レンズの後群も正の屈折力を有する構成であるため、後群が負の屈折力を有するいわゆるテレフォトタイプのような構成に較べて撮像レンズの主点位置が像側となり、バックフォーカスが長くなってしまう。このため、前記特許文献2に開示の撮像レンズは、小型化に不利な構成である。 On the other hand, in the imaging lens disclosed in Patent Document 2, since the front group composed of the first lens and the second lens is a spherical system, correction of spherical aberration and coma aberration cannot be said to be sufficient, and good performance is achieved. It is difficult to ensure. Further, since the front group and the rear group of the third to fifth lenses also have a positive refracting power, the imaging lens of the imaging lens can be compared with a so-called telephoto type structure in which the rear group has a negative refracting power. The principal point position becomes the image side, and the back focus becomes long. For this reason, the imaging lens disclosed in Patent Document 2 is disadvantageous for downsizing.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より小型化を図りつつ、諸収差をより良好に補正することができる5枚のレンズ構成の撮像光学系を提供することである。そして、本発明は、この撮像光学系を備える撮像装置およびこの撮像装置を搭載したデジタル機器を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an imaging optical system having a five-lens configuration that can more appropriately correct various aberrations while achieving further miniaturization. It is to be. And this invention is providing an imaging device provided with this imaging optical system, and a digital apparatus carrying this imaging device.
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
(a)屈折率は、d線の波長(587.56nm)に対する屈折率である。
(b)アッベ数は、d線、F線(波長486.13nm)、C線(波長656.28nm)に対する屈折率を各々nd、nF、nC、アッベ数をνdとした場合に、
νd=(nd−1)/(nF−nC)
の定義式で求められるアッベ数νdをいうものとする。
(c)レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているものとする。
(d)接合レンズを構成している各単レンズにおける屈折力(光学的パワー、焦点距離の逆数)の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
(e)複合型非球面レンズに用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材として扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も1枚として取り扱うものとする。そして、レンズ屈折率も基板となっているガラス材料の屈折率とする。複合型非球面レンズは、基板となるガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズである。
In order to solve the above technical problem, the present invention provides an imaging optical system, an imaging apparatus, and a digital device having the following configurations. Note that the terms used in the following description are defined as follows in this specification.
(A) A refractive index is a refractive index with respect to the wavelength (587.56 nm) of d line | wire.
(B) Abbe number is nd, nF, nC, and Abbe number is νd for d-line, F-line (wavelength 486.13 nm), C-line (wavelength 656.28 nm), respectively.
νd = (nd−1) / (nF−nC)
The Abbe number νd obtained by the definition formula
(C) When the notation “concave”, “convex” or “meniscus” is used for the lens, these represent the lens shape near the optical axis (near the center of the lens).
(D) The notation of refractive power (optical power, reciprocal of focal length) in each single lens constituting the cemented lens is power when both sides of the lens surface of the single lens are air.
(E) Since the resin material used for the composite aspherical lens has only an additional function of the substrate glass material, it is not treated as a single optical member, but is treated as if the substrate glass material has an aspherical surface, and the number of lenses Shall be handled as one sheet. The lens refractive index is also the refractive index of the glass material serving as the substrate. The composite aspherical lens is a lens that is aspherical by applying a thin resin material on a glass material to be a substrate.
本発明の一態様に係る撮像光学系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸の正の屈折力を有する第1レンズと、負の屈折力を有する第2レンズと、所定の屈折力を有する第3および第4レンズと、負の屈折力を有し、像側に凹であって、中心軸に沿ったレンズ断面の輪郭線において前記中心軸の交点から有効領域端に向かった場合に前記中心軸の交点位置を除く位置に垂接点を持つ非球面形状を有する第5レンズとからなり、下記(1)ないし(4)の条件式を満たすことを特徴とする。
0.2<|f5/f|<0.5 ・・・(1)
1<|z5o/t5|<4 ・・・(2)
2.5<p5e/p5c<5 ・・・(3)
0.63<Y/TL<0.9 ・・・(4)
ただし、f5は、前記第5レンズの焦点距離であり、fは、この撮像光学系全系の焦点距離であり、z5oは、最大画角主光線での前記第5レンズにおける物体側面のサグ量(面頂点からの変位量)であり、t5は、前記第5レンズの芯厚であり、p5eは、最大画角主光線での前記第5レンズ内におけるe線光路長であり、p5cは、軸上主光線での前記第5レンズ内におけるe線光路長であり、Yは、最大像高であり、TLは、この撮像光学系の光学全長である。
An imaging optical system according to an aspect of the present invention includes, in order from the object side to the image side, a first lens having a positive refractive power convex toward the object side, a second lens having a negative refractive power, and a predetermined refraction. Third and fourth lenses having a force, negative refractive power, concave on the image side, and from the intersection of the central axes toward the end of the effective area in the contour of the lens cross section along the central axis In this case, the lens includes a fifth lens having an aspherical shape having a perpendicular contact at a position excluding the intersection of the central axes, and satisfies the following conditional expressions (1) to (4).
0.2 <| f5 / f | <0.5 (1)
1 <| z5o / t5 | <4 (2)
2.5 <p5e / p5c <5 (3)
0.63 <Y / TL <0.9 (4)
Where f5 is the focal length of the fifth lens, f is the focal length of the entire imaging optical system, and z5o is the sag amount of the object side surface of the fifth lens at the maximum field angle principal ray. (Displacement from the surface vertex), t5 is the core thickness of the fifth lens, p5e is the e-line optical path length in the fifth lens at the maximum field angle principal ray, and p5c is The e-line optical path length in the fifth lens at the axial principal ray, Y is the maximum image height, and TL is the optical total length of the imaging optical system.
このような構成の撮像光学系は、5枚のレンズから構成されて成り、それぞれに上記光学特性を持たせて、これら5枚のレンズを物体側から像側へ順に配置することによって、球面収差や色収差の補正やテレセン性の確保を行うことが可能となる。特に、前記第5レンズを像側凹形状とすることによって、主点位置を物体側に寄せることができるため、このような構成の撮像光学系は、いわゆるテレフォトタイプとなってその全長の短縮化を図ることが可能となる。 The imaging optical system having such a configuration is composed of five lenses, each having the above optical characteristics, and by arranging these five lenses in order from the object side to the image side, spherical aberration. It is possible to correct chromatic aberration and secure telecentricity. In particular, since the principal point position can be brought closer to the object side by making the fifth lens an image-side concave shape, the imaging optical system having such a configuration becomes a so-called telephoto type and shortens its overall length. Can be achieved.
前記条件式(1)の上限を上回ると、主点位置の移動が小さくなるため、第1レンズの正の屈折力が大きくなり、球面収差や軸上色収差の補正が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(1)の下限を下回ると、歪曲収差の補正が困難となって、好ましくない。 If the upper limit of the conditional expression (1) is exceeded, the movement of the principal point position becomes small, so the positive refractive power of the first lens becomes large, and it becomes difficult to correct spherical aberration and axial chromatic aberration, which is not preferable. . On the other hand, if the lower limit of conditional expression (1) is not reached, correction of distortion becomes difficult, which is not preferable.
前記条件式(2)の上限を上回ると、第5レンズの周辺部(周縁部)で正の屈折力とすることが困難となり、テレセン性の確保が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(2)の下限を下回ると、歪曲収差に加えて非点収差や倍率色収差の補正が困難となって、好ましくない。 Exceeding the upper limit of conditional expression (2) is not preferable because it becomes difficult to obtain positive refractive power at the peripheral portion (peripheral portion) of the fifth lens, and it becomes difficult to ensure telecentricity. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (2) is not reached, it is difficult to correct astigmatism and lateral chromatic aberration in addition to distortion, which is not preferable.
前記条件式(3)の上限を上回ると、第5レンズの周辺部(周縁部)で正の屈折力とすることが困難となり、テレセン性の確保が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(3)の下限を下回ると、歪曲収差に加えて非点収差や倍率色収差の補正が困難となって、好ましくない。 Exceeding the upper limit of conditional expression (3) is not preferable because it is difficult to obtain positive refractive power at the peripheral portion (peripheral portion) of the fifth lens, and it becomes difficult to ensure telecentricity. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (3) is not reached, it is difficult to correct astigmatism and lateral chromatic aberration in addition to distortion, which is not preferable.
前記条件式(4)の上限を上回ると、第1レンズの正の屈折力が大きくなり、球面収差や軸上色収差の補正が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(4)の下限を下回ると、レンズが大型化してしまい、好ましくない。 Exceeding the upper limit of the conditional expression (4) is not preferable because the positive refractive power of the first lens becomes large and it becomes difficult to correct spherical aberration and longitudinal chromatic aberration. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the lens becomes undesirably large.
ここで、小型化とは、本明細書では、撮像光学系全体の中で最も物体側のレンズにおけるレンズ面から、像側焦点までの光軸上での距離をLとし、撮像光学系全体の焦点距離をfとした場合に、L/f<1.4を満たすことをいう。像側焦点とは、光軸と平行な平行光線が撮像光学系に入射した場合の像点をいう。また、撮像光学系の最も像側の面と像側焦点との間に、例えば、光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタまたは固定撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板部材が配置される場合には、平行平板部材は、空気換算距離として前記式を計算するものとする。 Here, in this specification, in this specification, the distance on the optical axis from the lens surface of the most object-side lens to the image-side focal point in the entire imaging optical system is L, and the entire imaging optical system When the focal length is f, it means that L / f <1.4 is satisfied. The image side focal point refers to an image point when a parallel light beam parallel to the optical axis is incident on the imaging optical system. In addition, when a parallel plate member such as an optical low-pass filter, an infrared cut filter, or a seal glass of a fixed imaging device package is disposed between the most image-side surface and the image-side focal point of the imaging optical system. The parallel plate member calculates the above formula as an air conversion distance.
また、垂接点とは、光軸に沿ったレンズ断面の輪郭線上の個々の点において、レンズ面の接平面を設定した場合に、前記接平面がレンズの光軸と垂直な平面となる点をいい、数学的には、前記輪郭線に極値を与える点をいう。有効領域とは、設計上、光学的にレンズとして使用される領域として設定された領域をいう。 In addition, the perpendicular contact is a point where the tangent plane is a plane perpendicular to the optical axis of the lens when the tangent plane of the lens surface is set at each point on the contour line of the lens cross section along the optical axis. Mathematically, it refers to the point that gives extreme values to the contour line. The effective area refers to an area set as an area that is optically used as a lens by design.
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、好ましくは、下記(5)の条件式を満たすことである。
0.1<R5r/f<2 ・・・(5)
ただし、R5rは、前記第5レンズにおける像側面の曲率半径(像側凹形状の場合をプラス(正)とする)であり、fは、この撮像光学系全系の焦点距離である。
In another aspect, the imaging optical system described above preferably satisfies the following conditional expression (5).
0.1 <R5r / f <2 (5)
Here, R5r is the radius of curvature of the image side surface in the fifth lens (the image side concave shape is positive (positive)), and f is the focal length of the entire imaging optical system.
この条件式(5)の上限を上回ると、第5レンズの周辺部(周縁部)での正の屈折力が弱まるため、テレセン性の確保が困難となって好ましくない。一方、前記条件式(5)の下限を下回ると、歪曲収差の補正が困難となって好ましくない。 If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the positive refractive power at the peripheral portion (peripheral portion) of the fifth lens will be weakened, making it difficult to ensure telecentricity. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (5) is not reached, correction of distortion is difficult, which is not preferable.
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、好ましくは、前記第2レンズは、像側が凹形状であることである。 In another aspect, in the above-described imaging optical system, it is preferable that the second lens has a concave shape on the image side.
このような構成の撮像光学系は、前記第2レンズが像側凹形状であるので、光束を分離し、前記第3レンズでの像面湾曲を良好に補正することが可能となる。 In the imaging optical system having such a configuration, since the second lens has a concave shape on the image side, it is possible to separate a light beam and to favorably correct curvature of field at the third lens.
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、好ましくは、前記第1レンズと前記第2レンズとの間に配置される開口絞りをさらに有することである。 In another aspect, the above-described imaging optical system preferably further includes an aperture stop disposed between the first lens and the second lens.
このような構成の撮像光学系は、開口絞りが前記第1レンズと前記第2レンズとの間に配置されているので、非点収差やコマ収差を抑制することが可能となる。 The imaging optical system having such a configuration can suppress astigmatism and coma because the aperture stop is disposed between the first lens and the second lens.
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、好ましくは、下記(6)の条件式を満たすことである。
1.1<|f2/f|<1.7 ・・・(6)
ただし、f2は、前記第2レンズの焦点距離であり、fは、この撮像光学系全系の焦点距離である。
In another aspect, the imaging optical system described above preferably satisfies the following conditional expression (6).
1.1 <| f2 / f | <1.7 (6)
Here, f2 is the focal length of the second lens, and f is the focal length of the entire imaging optical system.
この条件式(6)の上限を上回ると、軸上色収差の補正が不十分となって好ましくない。一方、前記条件式(6)の下限を下回ると、コマ収差が増大してしまい、好ましくない。 Exceeding the upper limit of conditional expression (6) is not preferable because the correction of axial chromatic aberration is insufficient. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (6) is not reached, coma increases, which is not preferable.
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、好ましくは、下記(7)の条件式を満たすことである。
0.3<f34/f<0.7 ・・・(7)
ただし、f34は、前記第3および第4レンズの合成焦点距離であり、fは、この撮像光学系全系の焦点距離である。
In another aspect, the imaging optical system described above preferably satisfies the following conditional expression (7).
0.3 <f34 / f <0.7 (7)
Here, f34 is the combined focal length of the third and fourth lenses, and f is the focal length of the entire imaging optical system.
この条件式(7)の上限を上回ると、像面湾曲の補正が不十分となって好ましくない。一方、前記条件式(7)の下限を下回ると、倍率色収差の補正が困難となって、好ましくない。 Exceeding the upper limit of conditional expression (7) is not preferable because correction of field curvature is insufficient. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (7) is not reached, correction of lateral chromatic aberration becomes difficult, which is not preferable.
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、好ましくは、下記(8)の条件式を満たすことである。
0.8<f1/f<1.5 ・・・(8)
ただし、f1は、前記第1レンズの焦点距離であり、fは、この撮像光学系全系の焦点距離である。
In another aspect, the imaging optical system described above preferably satisfies the following conditional expression (8).
0.8 <f1 / f <1.5 (8)
Here, f1 is the focal length of the first lens, and f is the focal length of the entire imaging optical system.
この条件式(8)の上限を上回ると、前玉である第1レンズが大型化してしまい、好ましくない。一方、前記条件式(8)の下限を下回ると、球面収差や軸上色収差の補正が困難となって、好ましくない。 If the upper limit of conditional expression (8) is exceeded, the first lens, which is the front lens, is enlarged, which is not preferable. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (8) is not reached, it is difficult to correct spherical aberration and axial chromatic aberration, which is not preferable.
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、好ましくは、下記(9)の条件式を満たすことである。
0.6<t23/t12<2 ・・・(9)
ただし、t23は、前記第2レンズと第3レンズとの間における空気での軸上間隔であり、t12は、前記第1レンズと第2レンズとの間における空気での軸上間隔である。
In another aspect, the imaging optical system described above preferably satisfies the following conditional expression (9).
0.6 <t23 / t12 <2 (9)
However, t23 is the axial distance in the air between the second lens and the third lens, and t12 is the axial distance in the air between the first lens and the second lens.
この条件式(9)の上限を上回ると、コマ収差の補正が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(9)の下限を下回ると、軸上色収差の補正が不十分となって、好ましくない。 If the upper limit of conditional expression (9) is exceeded, correction of coma becomes difficult, which is not preferable. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (9) is not reached, the correction of axial chromatic aberration becomes insufficient, which is not preferable.
また、本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のいずれかの撮像光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記撮像光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする。 An imaging apparatus according to another aspect of the present invention includes any of the above-described imaging optical systems and an imaging element that converts an optical image into an electrical signal, and the imaging optical system includes the imaging element. An optical image of the object can be formed on the light receiving surface.
この構成によれば、より小型化を図りつつ、諸収差をより良好に補正することができる5枚のレンズ構成の撮像光学系を用いた撮像装置を提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide an imaging apparatus using an imaging optical system having a five-lens configuration that can correct various aberrations more favorably while reducing the size.
また、本発明の他の一態様にかかるデジタル機器は、上述の撮像装置と、前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、前記撮像装置の撮像光学系が、前記撮像素子の撮像面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とする。そして、好ましくは、デジタル機器は、携帯端末から成る。 According to another aspect of the present invention, a digital apparatus includes the above-described imaging device, and a control unit that causes the imaging device to perform at least one of photographing a still image and a moving image of the subject. The imaging optical system is assembled so that an optical image of the subject can be formed on the imaging surface of the imaging device. Preferably, the digital device comprises a mobile terminal.
この構成によれば、より小型化を図りつつ、諸収差をより良好に補正することができる5枚のレンズ構成の撮像光学系を用いたデジタル機器や携帯端末を提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide a digital device or a portable terminal using an imaging optical system having a five-lens configuration that can correct various aberrations while further reducing the size.
本発明にかかる撮像光学系は、5枚のレンズ構成であって、より小型化を図りつつ、諸収差をより良好に補正することができる。そして、本発明によれば、このような撮像光学系を用いた撮像装置およびデジタル機器の提供が可能となる。 The imaging optical system according to the present invention has a five-lens configuration, and can correct various aberrations better while reducing the size. According to the present invention, it is possible to provide an imaging device and a digital device using such an imaging optical system.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で1枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, the number of lenses in the cemented lens is not expressed as one for the entire cemented lens, but is represented by the number of single lenses constituting the cemented lens.
<実施の一形態の撮像光学系の説明>
図1は、実施形態における撮像光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。図2は、主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。
<Description of Imaging Optical System of One Embodiment>
FIG. 1 is a lens cross-sectional view schematically illustrating the configuration of an imaging optical system in the embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing the definition of the image plane incident angle of the chief ray.
図1において、この撮像光学系1は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子18の受光面上に、物体(被写体)の光学像を形成するものであって、物体側より像側へ順に、第1ないし第5レンズ11〜15の5枚のレンズから構成されて成る光学系である。撮像素子18は、その受光面が撮像光学系1の像面と略一致するように配置される(像面=撮像面)。なお、図1で例示した撮像光学系1は、後述する実施例1の撮像光学系1A(図5)と同じ構成である。
In FIG. 1, the imaging
そして、この撮像光学系1では、第4および第5レンズ14、15が所定の像面に対して固定され、第1ないし第3レンズ11〜13が一体に繰り出されて光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われる。ただし、撮像光学系1では、フォーカッシングは、上記方法であるが、これ以外にも全体繰り出し構成やインナーフォーカスに適した構成を採ることも適宜可能である。
In the imaging
さらに、第1レンズ11は、物体側に凸の正の屈折力を有し、第2レンズ12は、像側に凹の負の屈折力を有するメニスカスレンズであり、第3レンズ13は、所定の屈折力、すなわち、正の屈折力または負の屈折力を有し、第4レンズ14は、所定の屈折力、すなわち、正の屈折力または負の屈折力を有し、そして、第5レンズ15は、像側に凹の負の屈折力を有している。より具体的には、図1に示す例では、第1レンズ11は、両凸の正レンズであり、第3レンズ13は、像側に凸の正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、第4レンズ14は、像側に凸の正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、そして、第5レンズ15は、両凹の負レンズである。さらに、第5レンズ15は、中心軸(光軸AX)に沿ったレンズ断面の輪郭線において光軸AXの交点から有効領域端に向かった場合に光軸AXの交点位置を除く位置に垂接点IP、IPを持つ非球面形状を有している。
Further, the
これら第1ないし第5レンズ11〜15は、両面が非球面である。これら第1ないし第5レンズ群11〜15は、例えばガラスモールドレンズであってもよく、また例えば、プラスチック等の樹脂材料製レンズであってもよい。特に、携帯端末に搭載する場合には軽量化の観点から、樹脂材料製レンズが好ましい。図1に示す例では、これら第1ないし第5レンズ11〜15は、樹脂材料製レンズである。
These first to
また、この撮像光学系1は、第5レンズ15の焦点距離をf5とし、この撮像光学系1全系の焦点距離をfとし、最大画角主光線での第5レンズ15における物体側面のサグ量(面頂点からの変位量)をz5oとし、第5レンズ15の芯厚をt5とし、最大画角主光線での第5レンズ15内におけるe線光路長をp5eとし、軸上主光線での第5レンズ15内におけるc線光路長をp5cとし、最大像高をYとし、そして、この撮像光学系1の光学全長をTLとした場合に、下記(1)ないし(4)の各条件式を満たしている。
0.2<|f5/f|<0.5 ・・・(1)
1<|z5o/t5|<4 ・・・(2)
2.5<p5e/p5c<5 ・・・(3)
0.63<Y/TL<0.9 ・・・(4)
In this imaging
0.2 <| f5 / f | <0.5 (1)
1 <| z5o / t5 | <4 (2)
2.5 <p5e / p5c <5 (3)
0.63 <Y / TL <0.9 (4)
なお、主光線の像面入射角は、図2に示すように、撮像面への入射光線のうち最大画角の主光線の、像面に立てた垂線に対する角度(deg、度)αであり、像面入射角αは、射出瞳位置が像面より物体側にある場合の主光線角度を正方向とする。 As shown in FIG. 2, the image plane incident angle of the chief ray is an angle (deg, degree) α of the chief ray having the maximum angle of view with respect to the perpendicular to the image plane among the incident rays on the imaging surface. The image plane incident angle α has a principal ray angle when the exit pupil position is on the object side of the image plane as a positive direction.
そして、この撮像光学系1には、開口絞りの光学絞り16が第1レンズ11と第2レンズ12との間に配置されている。
In the imaging
さらに、この撮像光学系1の像側、すなわち、第5レンズ15における像側には、フィルタ17や撮像素子18が配置される。フィルタ17は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子のカバーガラス等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子、カメラの構成等に応じて、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置することが可能である。撮像素子18は、この撮像光学系1によって結像された被写体の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路(不図示)へ出力する素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、撮像光学系1によりその光軸AXに沿って所定の倍率で撮像素子18の受光面まで導かれ、撮像素子18によって前記被写体の光学像が撮像される。
Further, a
このような構成の撮像光学系1は、5枚の第1ないし第5レンズ11〜15から構成されて成り、それぞれに上記光学特性を持たせて、これら5枚の第1ないし第5レンズ11〜15を物体側から像側へ順に配置することによって、球面収差や色収差の補正やテレセン性の確保を行うことが可能となる。特に、第5レンズ15を像側凹形状とすることによって、主点位置を物体側に寄せることができるため、このような構成の撮像光学系1は、いわゆるテレフォトタイプとなってその全長の短縮化を図ることが可能となる。
The imaging
前記条件式(1)は、第5レンズ15の焦点距離を規定するものである。前記条件式(1)の上限を上回ると、主点位置の移動が小さくなるため、第1レンズ11の正の屈折力が大きくなり、球面収差や軸上色収差の補正が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(1)の下限を下回ると、歪曲収差の補正が困難となって、好ましくない。
Conditional expression (1) defines the focal length of the
このような観点から下記(1’)の条件式を満足することより好ましい。
0.25<|f5/f|<0.47 ・・・(1’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (1 ′).
0.25 <| f5 / f | <0.47 (1 ′)
前記条件式(2)は、第5レンズの形状を規定するものである。前記条件式(2)の上限を上回ると、第5レンズ15の周辺部(周縁部)で正の屈折力とすることが困難となり、テレセン性の確保が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(2)の下限を下回ると、歪曲収差に加えて非点収差や倍率色収差の補正が困難となって、好ましくない。
Conditional expression (2) defines the shape of the fifth lens. Exceeding the upper limit of conditional expression (2) is not preferable because it becomes difficult to obtain positive refractive power at the peripheral portion (peripheral portion) of the
このような観点から下記(2’)の条件式を満足することより好ましい。
1.2<|z5o/t5|<3.8 ・・・(2’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (2 ′).
1.2 <| z5o / t5 | <3.8 (2 ')
前記条件式(3)は、第5レンズの形状を規定するものである。前記条件式(3)の上限を上回ると、第5レンズ15の周辺部(周縁部)で正の屈折力とすることが困難となり、テレセン性の確保が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(3)の下限を下回ると、歪曲収差に加えて非点収差や倍率色収差の補正が困難となって、好ましくない。
Conditional expression (3) defines the shape of the fifth lens. Exceeding the upper limit of conditional expression (3) is not preferable because it becomes difficult to obtain positive refractive power at the peripheral portion (peripheral portion) of the
このような観点から下記(3’)の条件式を満足することがより好ましい。
3<p5e/p5c<4.9 ・・・(3’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (3 ′).
3 <p5e / p5c <4.9 (3 ′)
前記条件式(4)は、光学系のコンパクト度合いを規定するものである。前記条件式(4)の上限を上回ると、第1レンズ11の正の屈折力が大きくなり、球面収差や軸上色収差の補正が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(4)の下限を下回ると、レンズが大型化してしまい、好ましくない。
Conditional expression (4) defines the compactness of the optical system. Exceeding the upper limit of the conditional expression (4) is not preferable because the positive refractive power of the
このような観点から下記(4’)の条件式を満足することがより好ましい。
0.65<Y/TL<0.8 ・・・(4’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (4 ′).
0.65 <Y / TL <0.8 (4 ′)
また、上述の撮像光学系1では、第2レンズ12は、像側が凹形状である。このため、本実施形態の撮像光学系1は、光束を分離し、第3レンズ13での像面湾曲を良好に補正することが可能となる。
In the imaging
また、上述の撮像光学系1では、開口絞り16は、第1レンズ11と第2レンズ12との間に配置されている。このため、本実施形態の撮像光学系1は、非点収差やコマ収差を抑制することが可能となる。
In the imaging
また、上述の撮像光学系1では、空気と面している全てのレンズ面が非球面である。このため、この構成によってコンパクト化と高画質化との両立が可能となっている。
In the imaging
また、上述の撮像光学系1において、第5レンズ15における像側面の曲率半径(像側凹形状の場合をプラス(正)とする)をR5rとし、この撮像光学系1全系の焦点距離をfとする場合に、下記(5)の条件式を満たすことが好ましい。
0.1<R5r/f<2 ・・・(5)
In the imaging
0.1 <R5r / f <2 (5)
この条件式(5)は、第5レンズ15における像面側の面形状を規定するものである。この条件式(5)の上限を上回ると、第5レンズ15の周辺部(周縁部)での正の屈折力が弱まるため、テレセン性の確保が困難となって好ましくない。一方、前記条件式(5)の下限を下回ると、歪曲収差の補正が困難となって好ましくない。
Conditional expression (5) defines the surface shape of the
このような観点から下記(5’)の条件式を満足することがより好ましい。
0.2<R5r/f<1 ・・・(5’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (5 ′).
0.2 <R5r / f <1 (5 ′)
また、上述の撮像光学系1において、第2レンズ12の焦点距離をf2とし、この撮像光学系1全系の焦点距離をfとする場合に、下記(6)の条件式を満たすことが好ましい。
1.1<|f2/f|<1.7 ・・・(6)
In the imaging
1.1 <| f2 / f | <1.7 (6)
この条件式(6)は、第2レンズの焦点距離を規定するものである。前記条件式(6)の上限を上回ると、軸上色収差の補正が不十分となって好ましくない。一方、前記条件式(6)の下限を下回ると、コマ収差が増大してしまい、好ましくない。 Conditional expression (6) defines the focal length of the second lens. Exceeding the upper limit of conditional expression (6) is not preferable because the correction of axial chromatic aberration is insufficient. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (6) is not reached, coma increases, which is not preferable.
このような観点から下記(6’)の条件式を満足することがより好ましい。
1.2<|f2/f|<1.6 ・・・(6’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (6 ′).
1.2 <| f2 / f | <1.6 (6 ′)
また、上述の撮像光学系1において、第3および第4レンズ13,14の合成焦点距離をf34とし、この撮像光学系1全系の焦点距離をfとする場合に、下記(7)の条件式を満たすことが好ましい。
0.3<f34/f<0.7 ・・・(7)
In the imaging
0.3 <f34 / f <0.7 (7)
この条件式(7)は、第3レンズと第4レンズとの合成焦点距離を規定するものである。前記条件式(7)の上限を上回ると、像面湾曲の補正が不十分となって好ましくない。一方、前記条件式(7)の下限を下回ると、倍率色収差の補正が困難となって、好ましくない。 Conditional expression (7) defines the combined focal length of the third lens and the fourth lens. Exceeding the upper limit of conditional expression (7) is not preferable because of insufficient correction of curvature of field. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (7) is not reached, correction of lateral chromatic aberration becomes difficult, which is not preferable.
このような観点から下記(7’)の条件式を満足することがより好ましい。
0.4<f34/f<0.6 ・・・(7’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (7 ′).
0.4 <f34 / f <0.6 (7 ′)
また、上述の撮像光学系1において、第1レンズ11の焦点距離をf1とし、この撮像光学系1全系の焦点距離をfとする場合に、下記(8)の条件式を満たすことが好ましい。
0.8<f1/f<1.5 ・・・(8)
In the imaging
0.8 <f1 / f <1.5 (8)
この条件式(8)は、第1レンズ11の焦点距離を規定するものである。前記条件式(8)の上限を上回ると、前玉である第1レンズ11が大型化してしまい、好ましくない。一方、前記条件式(8)の下限を下回ると、球面収差や軸上色収差の補正が困難となって、好ましくない。
Conditional expression (8) defines the focal length of the
このような観点から下記(8’)の条件式を満足することがより好ましい。
0.81<f1/f<1.3 ・・・(8’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (8 ′).
0.81 <f1 / f <1.3 (8 ′)
また、上述の撮像光学系1において、第2レンズ12と第3レンズ13との間における空気での軸上間隔をt23とし、第1レンズ11と第2レンズ12との間における空気での軸上間隔をt12とする場合に、下記(9)の条件式を満たすことが好ましい。
0.6<t23/t12<2 ・・・(9)
In the above-described imaging
0.6 <t23 / t12 <2 (9)
この条件式(9)は、第1〜第3レンズの配置を規定するものである。前記条件式(9)の上限を上回ると、コマ収差の補正が困難となって、好ましくない。一方、前記条件式(9)の下限を下回ると、軸上色収差の補正が不十分となって、好ましくない。 Conditional expression (9) defines the arrangement of the first to third lenses. Exceeding the upper limit of conditional expression (9) is not preferable because correction of coma becomes difficult. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (9) is not reached, the correction of axial chromatic aberration becomes insufficient, which is not preferable.
このような観点から下記(9’)の条件式を満足することがより好ましい。
0.7<t23/t12<1.5 ・・・(9’)
From such a viewpoint, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (9 ′).
0.7 <t23 / t12 <1.5 (9 ′)
また、これら上述の撮像光学系1において、第1ないし第3レンズ11〜13が一体に繰り出されて移動する駆動には、カムやステッピングモータ等が用いられてもよいし、あるいは、圧電アクチュエータが用いられてもよい。圧電アクチュエータを用いる場合では、駆動装置の体積および消費電力の増加を抑制しつつ、各群を独立に駆動させることも可能で、撮像装置の更なるコンパクト化を図ることができる。
In the above-described imaging
また、これら上述の撮像光学系1において、非球面を有するガラスレンズが用いられる場合に、この非球面ガラスレンズは、ガラスモールド非球面レンズや、研削非球面ガラスレンズや、複合型非球面レンズ(球面ガラスレンズ上に非球面形状の樹脂を形成したもの)であってもよい。ガラスモールド非球面レンズは、大量生産に向き、好ましく、複合型非球面レンズは、基板となり得るガラス材料の種類が多いため、設計の自由度が高くなる。特に、高屈折率材料を用いた非球面レンズでは、モールド形成が容易ではないため、複合型非球面レンズが好ましい。また、片面非球面の場合には、複合型非球面レンズの利点を最大限に活用することが可能となる。
In the above-described imaging
また、これら上述の撮像光学系1において、プラスチックレンズ(樹脂材料製レンズ)を用いる場合では、プラスチック(樹脂材料)中に最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したレンズであることが好ましい。
In the above-described imaging
一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光が散乱し透過率が低下するので、光学材料として使用することが困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長よりも小さくすることによって、光は、実質的に散乱しない。そして、樹脂材料は、温度上昇に伴って屈折率が低下してしまうが、無機粒子は、逆に、温度上昇に伴って屈折率が上昇する。このため、このような温度依存性を利用して互いに打ち消し合うように作用させることで、温度変化に対して屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。より具体的には、母材となる樹脂材料に最大長で30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることによって、屈折率の温度依存性を低減した樹脂材料となる。例えば、アクリルに酸化ニオブ(Nb2O5)の微粒子を分散させる。これら上述の撮像光学系1において、比較的屈折力の大きなレンズ(例えば図1に示す例では第1および第3レンズ11、13)、またはすべてのレンズ(図1に示す例では第1ないし第5レンズ11〜15)に、このような無機粒子を分散させたプラスチック材料を用いることにより、撮像レンズ全系の温度変化時の像点位置変動を小さく抑えることが可能となる。
In general, mixing fine particles with a transparent resin material scatters light and reduces the transmittance, making it difficult to use as an optical material. However, the size of the fine particles should be smaller than the wavelength of the transmitted light beam. The light is not substantially scattered. And although a resin material will have a refractive index falling with a temperature rise, an inorganic particle will raise a refractive index with a temperature rise conversely. For this reason, it is possible to make the refractive index change hardly occur with respect to the temperature change by acting so as to cancel each other by utilizing such temperature dependency. More specifically, by dispersing inorganic fine particles having a maximum length of 30 nanometers or less in a resin material as a base material, a resin material with reduced temperature dependency of the refractive index is obtained. For example, fine particles of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) are dispersed in acrylic. In the above-described imaging
このような無機微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズは、以下のように成形されることが好ましい。 Such a lens made of a plastic material in which inorganic fine particles are dispersed is preferably molded as follows.
屈折率の温度変化について説明すると、屈折率の温度変化n(T)は、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率nを温度Tで微分することによって式Faで表される。
n(T)=((n2+2)×(n2−1))/6n×(−3α+(1/[R])×(∂[R]/∂T)) ・・・(Fa)
ただし、αは、線膨張係数であり、[R]は、分子屈折である。
The temperature change n (T) of the refractive index is expressed by the formula Fa by differentiating the refractive index n with respect to the temperature T based on the Lorentz-Lorentz equation.
n (T) = ((n 2 +2) × (n 2 −1)) / 6n × (−3α + (1 / [R]) × (∂ [R] / ∂T)) (Fa)
Where α is a linear expansion coefficient and [R] is molecular refraction.
樹脂材料の場合では、一般に、屈折率の温度依存性に対する寄与は、式Fa中の第1項に較べて第2項が小さく、ほぼ無視することができる。例えば、PMMA樹脂の場合では、線膨張係数αは、7×10−5であって、式Faに代入すると、n(T)=−12×10−5(/℃)となり、実測値と略一致する。 In the case of a resin material, in general, the contribution of the refractive index to the temperature dependence is smaller in the second term than in the first term in the formula Fa, and can be almost ignored. For example, in the case of PMMA resin, the linear expansion coefficient α is 7 × 10 −5 , and when it is substituted into the formula Fa, it becomes n (T) = − 12 × 10 −5 (/ ° C.), which is approximately the actual measurement value. Match.
具体的には、従来は、−12×10−5[/℃]程度であった屈折率の温度変化n(T)を、絶対値で8×10−5[/℃]未満に抑えることが好ましい。さらに好ましくは、絶対値で6×10−5[/℃]未満にすることである。 Specifically, the temperature change n (T) of the refractive index, which was conventionally about −12 × 10 −5 [/ ° C.], can be suppressed to an absolute value of less than 8 × 10 −5 [/ ° C.]. preferable. More preferably, the absolute value is less than 6 × 10 −5 [/ ° C.].
よって、このような樹脂材料としては、ポリオレフィン系の樹脂材料やポリカーボネイト系の樹脂材料やポリエステル系の樹脂材料が好ましい。ポリオレフィン系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約−11×10−5(/℃)となり、ポリカーボネイト系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約−14×10−5(/℃)となり、そして、ポリエステル系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約−13×10−5(/℃)となる。 Therefore, as such a resin material, a polyolefin resin material, a polycarbonate resin material, or a polyester resin material is preferable. In the polyolefin resin material, the refractive index temperature change n (T) is about −11 × 10 −5 (/ ° C.), and in the polycarbonate resin material, the refractive index temperature change n (T) is about −14 × 10 −5 (/ ° C.), and in the case of a polyester-based resin material, the temperature change n (T) of the refractive index is about −13 × 10 −5 (/ ° C.).
また、これら上述の撮像光学系1において、レンズが樹脂材料性レンズである場合に、前記樹脂材料として、エネルギー硬化性樹脂が用いられてもよい。
In the above-described imaging
近年、撮像装置を低コストにかつ大量に実装する方法として、予め半田がポッティングされた基板に対し、ICチップその他の電子部品と光学素子とを載置したままリフロー処理(加熱処理)し、半田を溶融させることにより電子部品と光学素子とを基板に同時実装する技術が提案されている。 In recent years, as a method for mounting an image pickup apparatus at a low cost and in large quantities, a reflow process (heating process) is performed on a substrate on which a solder has been potted in advance, with an IC chip and other electronic components and optical elements placed on the board. A technique has been proposed in which an electronic component and an optical element are simultaneously mounted on a substrate by melting the substrate.
このようなリフロー処理を用いて実装を行うために、電子部品と共に光学素子を約200〜260度に加熱する必要がある。このような高温下では熱可塑性樹脂を用いたレンズは、熱変形、あるいは変色してしまい、その光学性能が低下してしまう。 In order to perform mounting using such a reflow process, it is necessary to heat the optical element together with the electronic components to about 200 to 260 degrees. Under such a high temperature, a lens using a thermoplastic resin is thermally deformed or discolored, and its optical performance is degraded.
そこで、レンズの材料として、エネルギー硬化性樹脂を使用することが好ましい。これは、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂を用いたレンズに比べ、エネルギー硬化性樹脂が高温に曝された場合の光学性能の低下が小さく、したがって、エネルギー硬化性樹脂がリフロー処理に有効であるからである。さらに、エネルギー硬化性樹脂のレンズは、ガラスモールドレンズよりも製造しやすく安価となり、撮像光学系1を組み込んだ撮像装置における低コスト化と量産性とを両立することもできる。ここで、エネルギー硬化性樹脂には、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂のいずれも含まれる。
Therefore, it is preferable to use an energy curable resin as the lens material. Compared to lenses using thermoplastic resins such as polycarbonates and polyolefins, this reduces the decrease in optical performance when energy curable resins are exposed to high temperatures, so energy curable resins are suitable for reflow treatment. This is because it is effective. Furthermore, the lens of the energy curable resin is easier to manufacture than the glass mold lens and is inexpensive, and it is possible to achieve both cost reduction and mass productivity in the imaging apparatus incorporating the imaging
このようなエネルギー硬化性樹脂は、一例を挙げると、新中村化学製、NKエステルDCP(トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート)に重合開始剤として日本油脂製、パーブチルOを1wt%添加し、150℃、10minで硬化させたもの等が挙げられる。 An example of such an energy curable resin is Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., NK ester DCP (tricyclodecane dimethanol dimethacrylate) made by Nippon Oil & Fats, 1 wt% of perbutyl O as a polymerization initiator, and 150 ° C. Examples include those cured for 10 minutes.
<撮像光学系を組み込んだデジタル機器の説明>
次に、上述の撮像光学系1が組み込まれたデジタル機器について説明する。
<Description of digital equipment incorporating imaging optical system>
Next, a digital device in which the above-described imaging
図3は、実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。デジタル機器3は、撮像機能のために、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、制御部35、記憶部36およびI/F部37を備えて構成される。デジタル機器3としては、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ(モニタカメラ)、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯端末、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータを挙げることができ、これらの周辺機器(例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど)を含んでよい。特に、本実施形態の撮像光学系1は、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯端末に搭載する上で充分にコンパクト化されており、この携帯端末に好適に搭載される。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a digital device according to the embodiment. The
撮像部30は、撮像装置21と撮像素子18とを備えて構成される。撮像装置21は、撮像レンズとして機能する図1に示したような撮像光学系1と、光軸方向にフォーカスのためのレンズを駆動してフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。被写体からの光線は、撮像光学系1によって撮像素子18の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
The
撮像素子18は、上述したように、撮像光学系1により結像された被写体の光学像をR,G,Bの色成分の電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として画像生成部31に出力する。撮像素子18は、制御部35によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子18における各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期、転送)などの撮像動作が制御される。なお、撮像素子18は、裏面照射型の固体撮像素子であってもよい。これによって、光電変換する受光部が配線層よりも撮像光学系1側に配置されるため、後述のシェーディング補正の観点から、前記受光部に到達する実質的な光量が増加し、低輝度感度の向上や斜入射による周辺光量落ちを極めて効果的に抑制することができる。
As described above, the
画像生成部31は、撮像素子18からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。画像生成部31で生成された画像データは、画像データバッファ32に出力される。
The
画像データバッファ32は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部33によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるRAM(Random Access Memory)などで構成される。
The
画像処理部33は、画像データバッファ32の画像データに対し、解像度変換等の所定の画像処理を行う回路である。
The
また、必要に応じて画像処理部33は、撮像素子18の受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、撮像光学系1では補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、撮像光学系1によって撮像素子18へ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、歪曲収差を除く他の諸収差だけを考慮すればよいので、撮像光学系1の設計の自由度が増し、設計がより容易となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、像面に近いレンズによる収差負担が軽減されるため、射出瞳位置の制御が容易となり、レンズ形状を加工性の良い形状にすることができる。
Further, if necessary, the
また、必要に応じて画像処理部33は、撮像素子18の受光面上に形成される被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する公知の周辺照度落ち補正処理を含んでもよい。周辺照度落ち補正(シェーディング補正)は、周辺照度落ち補正を行うための補正データを予め記憶しておき、撮影後の画像(画素)に対して補正データを乗算することによって実行される。周辺照度落ちが主に撮像素子18における感度の入射角依存性、レンズの口径食およびコサイン4乗則等によって生じるため、前記補正データは、これら要因によって生じる照度落ちを補正するような所定値に設定される。このように構成することによって、撮像光学系1によって撮像素子18へ導かれた被写体の光学像に周辺照度落ちが生じていたとしても、周辺まで充分な照度を持った画像を生成することが可能となる。
Further, the
なお、本実施形態では、撮像素子18の撮像面における画素ピッチに対し、色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配置のピッチを、シェーディングを軽減するように僅かに小さく設定することによって、シェーディング補正が行われてもよい。このような構成では、前記ピッチを僅かに小さく設定することによって、撮像素子18における撮像面の周辺部に行くほど各画素に対し色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイが撮像光学系1の光軸側へシフトするため、斜入射の光束を効率的に各画素の受光部に導くことができる。これにより撮像素子18で発生するシェーディングが小さく抑えられる。
In the present embodiment, the shading correction is performed by setting the pitch of the arrangement of the color filters and the on-chip microlens array slightly smaller than the pixel pitch on the imaging surface of the
駆動部34は、制御部35から出力される制御信号に基づいて図略の前記レンズ駆動装置を動作させることによって、所望のフォーカシングを行わせるように撮像光学系1におけるフォーカスのためのレンズを駆動する。
The driving
制御部35は、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、記憶部36およびI/F部37の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部35によって、撮像装置21は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。
The
記憶部36は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)や、RAMなどを備えて構成される。つまり、記憶部36は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。
The
I/F部37は、外部機器と画像データを送受信するインタフェースであり、例えば、USBやIEEE1394などの規格に準拠したインタフェースである。
The I /
このような構成のデジタル機器3の撮像動作に次について説明する。
Next, the imaging operation of the
静止画を撮影する場合は、制御部35は、撮像装置21に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像装置21の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、第2レンズ群12を移動させることによってフォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子18の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン(不図示)が押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部36に画像データが格納され、静止画像が得られる。
When shooting a still image, the
また、動画撮影を行う場合は、制御部35は、撮像装置21に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記ディスプレイ(不図示)を参照することで、撮像装置21を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。前記シャッターボタン(不図示)が押されることによって、動画撮影が開始される。そして、動画撮影時、制御部35は、撮像装置21に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像装置21の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子18の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン(不図示)を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部36に導かれて格納される。
In addition, when performing moving image shooting, the
このような構成では、より小型化を図りつつ、諸収差をより良好に補正することができる5枚のレンズ構成の撮像光学系1を用いた撮像装置21およびデジタル機器3が提供される。特に、撮像光学系1は、小型化および高性能化が図られているので、小型化(コンパクト化)を図りつつ高画素な撮像素子18を採用することができる。特に、撮像光学系1が小型で高画素撮像素子に適用可能であるので、高画素化や高機能化が進む携帯端末に好適である。その一例として、携帯電話機に撮像装置21を搭載した場合について、以下に説明する。
With such a configuration, there are provided the
図4は、デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。図4(A)は、携帯電話機の操作面を示し、図4(B)は、操作面の裏面、つまり背面を示す。 FIG. 4 is an external configuration diagram of a camera-equipped mobile phone showing an embodiment of a digital device. 4A shows an operation surface of the mobile phone, and FIG. 4B shows a back surface of the operation surface, that is, a back surface.
図4において、携帯電話機5には、上部にアンテナ51が備えられ、その操作面には、図4(A)に示すように、長方形のディスプレイ52、画像撮影モードの起動および静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタン53、シャッタボタン55およびダイヤルボタン56が備えられている。
In FIG. 4, the
そして、この携帯電話機5には、携帯電話網を用いた電話機能を実現する回路が内蔵されると共に、上述した撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、制御部35および記憶部36が内蔵されており、撮像部30の撮像装置21が背面に臨んでいる。
The
画像撮影ボタン53が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、静止画撮影モードの起動、実行や動画撮影モードの起動、実行等の、その操作内容に応じた動作を実行する。そして、シャッタボタン55が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、静止画撮影や動画撮影等の、その操作内容に応じた動作を実行する。
When the
<撮像光学系のより具体的な実施形態の説明>
以下、図1に示したような撮像光学系1、すなわち図3に示したようなデジタル機器3に搭載される撮像装置21に備えられる撮像光学系1の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
<Description of More Specific Embodiment of Imaging Optical System>
Hereinafter, the specific configuration of the imaging
図5は、実施例1における撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図9は、実施例1における撮像光学系の収差図である。図9は、無限遠の場合を示す。後述の実施例2ないし実施例5についても同様である(図10ないし図14)。 FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the arrangement of lenses in the imaging optical system according to the first embodiment. FIG. 9 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the first embodiment. FIG. 9 shows the case at infinity. The same applies to Examples 2 to 5 described later (FIGS. 10 to 14).
実施例1の撮像光学系1Aは、図5に示すように、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に配置され、フォーカシング(ピント合わせ)の際には、第4および第5レンズL4、L5が所定の像面に対して固定され、第1ないし第3レンズL1〜L3が一体に繰り出されて光軸方向に移動する。
As shown in FIG. 5, in the imaging
より詳しくは、実施例1の撮像光学系1Aは、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
More specifically, in the imaging
第1レンズL1は、物体側に凸形状であって凸面を向けた正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第2レンズL2は、像側に凹の負の屈折力を有する負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、像側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第4レンズL4は、像側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズL5は、像側に凹形状であって凹面を向けた両凹の負レンズである。さらに、第5レンズL5は、中心軸(光軸AX)に沿ったレンズ断面の輪郭線において光軸AXの交点から有効領域端に向かった場合に光軸AXの交点位置を除く位置に垂接点IPA、IPAを持つ非球面形状を有しており、そして、光軸AXから径方向に所定の距離離れた周辺領域において、光軸AXを含む断面上で正の屈折力を有する領域を有している。すなわち、第5レンズL5は、光軸AXから所定の距離までの範囲内(断面円形領域内)では、像側に凹形状であって像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両凹の負レンズであり、前記所定の距離から有効領域端までの範囲内(断面リング形状領域内)では、正の屈折力を有する正レンズとなっている。また、第4レンズL4は、その像側に凸形状の部分が第5レンズL5における物体側の凹形状の部分内に入り込むように、第5レンズL5に対して近接して配置されている。これら第1ないし第5レンズL1〜L5は、両面が非球面であり、樹脂材料製レンズである。 The first lens L1 is a biconvex positive lens that has a positive refractive power that is convex toward the object side and has a convex surface, and the second lens L2 is a negative lens that has a negative negative refractive power on the image side. The third lens L3 is a positive meniscus lens having a positive refractive power convex toward the image side, and the fourth lens L4 is a positive meniscus lens having a positive refractive power convex toward the image side. The fifth lens L5 is a biconcave negative lens that is concave on the image side and has a concave surface. Further, the fifth lens L5 is perpendicular to the position excluding the intersection point of the optical axis AX when it goes from the intersection point of the optical axis AX to the end of the effective area on the contour line of the lens cross section along the central axis (optical axis AX). IPA, having an aspherical shape with IPA, and having a region having a positive refractive power on a cross section including the optical axis AX in a peripheral region radially away from the optical axis AX by a predetermined distance ing. That is, the fifth lens L5 is a biconcave lens having a negative refractive power having a concave shape on the image side and a concave surface facing the image side within a range from the optical axis AX to a predetermined distance (within a circular area). The negative lens is a positive lens having a positive refractive power within the range from the predetermined distance to the end of the effective region (in the cross-sectional ring-shaped region). The fourth lens L4 is disposed close to the fifth lens L5 so that the convex portion on the image side enters the concave portion on the object side of the fifth lens L5. These first to fifth lenses L1 to L5 are aspherical on both surfaces and are made of a resin material.
光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間に配設される。光学絞りSTは、後述の実施例2および実施例3の場合も同様に、開口絞りやメカニカルシャッタや可変絞りであってよい。 The optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2. The optical diaphragm ST may be an aperture diaphragm, a mechanical shutter, or a variable diaphragm in the case of Example 2 and Example 3 described later.
そして、第5レンズL5の像側には、フィルタとしての平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子SRのカバーガラス等である。 Then, on the image side of the fifth lens L5, the light receiving surface of the image sensor SR is disposed via a parallel plate FT as a filter. The parallel plate FT is a cover glass or the like of various optical filters or the image sensor SR.
図5において、各レンズ面に付されている番号ri(i=1,2,3,・・・)は、物体側から数えた場合のi番目のレンズ面(ただし、レンズの接合面は1つの面として数えるものとする。)であり、riに「*」印が付されている面は、非球面であることを示す。なお、平行平板FTの両面および撮像素子SRの受光面も1つの面として扱っており、光学絞りSTも1つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例2ないし実施例5についても同様である(図6ないし図9)。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例1〜5の図5ないし図9の各図を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号(r1)が付されているが、これらの曲率などが各実施例1〜5を通じて同一であるという意味ではない。 In FIG. 5, the number ri (i = 1, 2, 3,...) Given to each lens surface is the i-th lens surface when counted from the object side (however, the cemented surface of the lens is 1). It is assumed that a surface marked with “*” in ri is an aspherical surface. In addition, both surfaces of the parallel plate FT and the light receiving surface of the image sensor SR are handled as one surface, and the optical aperture stop ST is also handled as one surface. The meaning of such handling and symbols is the same for Examples 2 to 5 described later (FIGS. 6 to 9). However, it does not mean that they are exactly the same. For example, in each of FIGS. 5 to 9 of the first to fifth embodiments, the lens surface arranged closest to the object side has the same symbol (r1). Although attached, it does not mean that these curvatures are the same throughout the first to fifth embodiments.
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として例えばデジタルカメラ等のデジタル機器のメモリに記録されたり、インタフェースを介して有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されたりする。 Under such a configuration, a light beam incident from the object side sequentially has a first lens L1, an optical aperture stop ST, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens along the optical axis AX. An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR through the lens L5 and the parallel plate FT. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing as necessary, and is recorded as a digital video signal in a memory of a digital device such as a digital camera, or other digital signal is transmitted by wired or wireless communication via an interface. Or transmitted to the device.
実施例1の撮像光学系1Aにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
The construction data of each lens in the imaging
数値実施例1
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 1.987 0.502 1.54470 56.15
2* -662.161 0.100
3(絞り) ∞ 0.150
4* 7.077 0.183 1.63200 23.41
5* 2.455 0.359
6* -11.944 0.713 1.54470 56.15
7* -2.762 可変
8* -2.567 0.825 1.54470 56.15
9* -1.143 0.416
10* -1.923 0.504 1.54470 56.15
11* 2.814 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=1.0018e-002,A4=-2.2545e-003,A6=-1.1382e-003,A8=4.2548e-004,A10=-2.8106e-003,A12=1.4111e-003,A14=-3.9776e-003
第2面
K=2.0000e+002,A4=1.8654e-003,A6=7.8510e-003,A8=-1.6648e-002,A10=-1.3356e-003,A12=-2.5634e-003,A14=4.0137e-003
第4面
K=-1.7915e+001,A4=-2.1802e-002,A6=5.4398e-002,A8=-8.4677e-002,A10=4.1091e-002,A12=-9.5315e-003,A14=-2.1289e-003
第5面
K=-2.8863e+000,A4=8.4837e-003,A6=5.0146e-002,A8=-2.2757e-002,A10=-2.3635e-002,A12=3.1893e-002,A14=-1.2372e-002,A16=-2.1417e-004
第6面
K=-3.3315e+001,A4=-2.3752e-002,A6=5.2773e-003,A8=1.8787e-002,A10=6.3762e-003,A12=2.5602e-003,A14=-4.3879e-003
第7面
K=1.4566e+000,A4=-1.2393e-002,A6=1.9844e-002,A8=-1.5397e-002,A10=7.6824e-003,A12=2.6704e-003,A14=-8.8074e-004
第8面
K=4.0403e-001,A4=-5.4281e-002,A6=3.8150e-002,A8=-6.1761e-003,A10=-1.0280e-003,A12=7.0418e-004,A14=-9.8832e-005
第9面
K=-3.2233e+000,A4=-8.1613e-002,A6=3.0868e-002,A8=-2.1344e-003,A10=-1.3325e-005,A12=-8.1672e-005,A14=1.1326e-005
第10面
K=-1.2911e+001,A4=-4.3622e-002,A6=9.6785e-003,A8=-7.1345e-005,A10=-1.5455e-004,A12=1.6776e-005,A14=-5.6815e-007
第11面
K=-6.7848e+000,A4=-2.8511e-002,A6=4.8746e-003,A8=-7.2599e-004,A10=8.0232e-005,A12=-6.2087e-006,A14=2.3630e-007
各種データ
焦点距離(Fl) 4.447 (mm)
Fナンバ(Fno) 2.805
画角(半画角)W 38.980 (deg)
像高(Y) 3.658 (mm)
レンズ全長(TL) 5.437 (mm)
バックフォーカス(BF) 0.901
各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1 3.639
第2レンズL2 -6.039
第3レンズL3 6.421
第4レンズL4 3.140
第5レンズL5 -2.021
Numerical example 1
Unit mm
Surface data surface number r d nd νd
Object ∞ ∞
1 * 1.987 0.502 1.54470 56.15
2 * -662.161 0.100
3 (Aperture) ∞ 0.150
4 * 7.077 0.183 1.63200 23.41
5 * 2.455 0.359
6 * -11.944 0.713 1.54470 56.15
7 * -2.762 Variable 8 * -2.567 0.825 1.54470 56.15
9 * -1.143 0.416
10 * -1.923 0.504 1.54470 56.15
11 * 2.814 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
Image plane ∞
Aspherical data first surface K = 1.0018e-002, A4 = -2.2545e-003, A6 = -1.1382e-003, A8 = 4.2548e-004, A10 = -2.8106e-003, A12 = 1.4111e-003 , A14 = -3.9776e-003
Second surface K = 2.000e + 002, A4 = 1.8654e-003, A6 = 7.8510e-003, A8 = -1.6648e-002, A10 = -1.3356e-003, A12 = -2.5634e-003, A14 = 4.0137e-003
4th surface K = -1.7915e + 001, A4 = -2.1802e-002, A6 = 5.4398e-002, A8 = -8.4677e-002, A10 = 4.1091e-002, A12 = -9.5315e-003, A14 = -2.1289e-003
Fifth surface K = -2.8863e + 000, A4 = 8.4837e-003, A6 = 5.0146e-002, A8 = -2.2757e-002, A10 = -2.3635e-002, A12 = 3.1893e-002, A14 = -1.2372e-002, A16 = -2.1417e-004
6th surface K = -3.3315e + 001, A4 = -2.3752e-002, A6 = 5.2773e-003, A8 = 1.8787e-002, A10 = 6.3762e-003, A12 = 2.5602e-003, A14 =- 4.3879e-003
7th surface K = 1.4566e + 000, A4 = -1.2393e-002, A6 = 1.9844e-002, A8 = -1.5397e-002, A10 = 7.6824e-003, A12 = 2.6704e-003, A14 =- 8.8074e-004
8th surface K = 4.0403e-001, A4 = -5.4281e-002, A6 = 3.8150e-002, A8 = -6.1761e-003, A10 = -1.0280e-003, A12 = 7.0418e-004, A14 = -9.8832e-005
9th surface K = -3.2233e + 000, A4 = -8.1613e-002, A6 = 3.0868e-002, A8 = -2.1344e-003, A10 = -1.3325e-005, A12 = -8.1672e-005, A14 = 1.1326e-005
10th surface K = -1.2911e + 001, A4 = -4.3622e-002, A6 = 9.6785e-003, A8 = -7.1345e-005, A10 = -1.5455e-004, A12 = 1.6766e-005, A14 = -5.6815e-007
11th surface K = -6.7848e + 000, A4 = -2.8511e-002, A6 = 4.8746e-003, A8 = -7.2599e-004, A10 = 8.0232e-005, A12 = -6.2087e-006, A14 = 2.3630e-007
Various data focal length (Fl) 4.447 (mm)
F number 2.805
Angle of view (half angle of view) W 38.980 (deg)
Image height (Y) 3.658 (mm)
Total lens length (TL) 5.437 (mm)
Back focus (BF) 0.901
Focal length of each lens (mm)
First lens L1 3.639
Second lens L2 -6.039
Third lens L3 6.421
Fourth lens L4 3.140
5th lens L5 -2.021
上記の面データにおいて、面番号は、図5に示した各レンズ面に付した符号ri(i=1,2,3,…)の番号iが対応する。番号iに*が付された面は、非球面(非球面形状の屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面)であることを示す。 In the above surface data, the surface number corresponds to the number i of the symbol ri (i = 1, 2, 3,...) Given to each lens surface shown in FIG. The surface marked with * in the number i indicates an aspherical surface (aspherical refractive optical surface or a surface having a refractive action equivalent to an aspherical surface).
また、“r”は、各面の曲率半径(単位はmm)、“d”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔(軸上面間隔)、“nd”は、各レンズのd線(波長587.56nm)に対する屈折率、“νd”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、光学絞りST、平行平面板FTの両面、撮像素子SRの受光面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞(無限大)である。 Also, “r” is the radius of curvature of each surface (unit is mm), “d” is the distance between the lens surfaces on the optical axis in the infinite focus state (axis upper surface distance), and “nd” is The refractive index “νd” of each lens with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm) indicates the Abbe number. Since each surface of the optical aperture stop ST, both surfaces of the parallel flat plate FT, and the light receiving surface of the image sensor SR is a flat surface, the radius of curvature thereof is ∞ (infinite).
各実施例において、非球面の形状は、面頂点を原点とし、光軸方向にX軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとする場合に、次式により定義している。
X=(h2/R)/[1+(1−(1+K)h2/R2)1/2]+ΣAi・hi
ただし、Aiは、i次の非球面係数であり、Rは、基準曲率半径であり、そして、Kは、円錐定数である。
In each embodiment, the shape of the aspherical surface is defined by the following equation when the surface vertex is the origin, the X axis is taken in the optical axis direction, and the height in the direction perpendicular to the optical axis is h.
X = (h 2 / R) / [1+ (1− (1 + K) h 2 / R 2 ) 1/2 ] + ΣA i · h i
Where Ai is an i-th order aspheric coefficient, R is a reference radius of curvature, and K is a conic constant.
なお、請求項、実施形態および各実施例に記載の近軸曲率半径(r)について、実際のレンズ測定の場面において、レンズ中央近傍(より具体的には、レンズ外径に対して10%以内の中央領域)での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。また、例えば2次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に2次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる(例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」(共立出版株式会社)のP41〜P42を参照)。 Note that the paraxial radius of curvature (r) described in the claims, embodiments, and examples is in the vicinity of the center of the lens (more specifically, within 10% of the lens outer diameter) in the actual lens measurement scene. The approximate curvature radius when the shape measurement value in the center region of the curve is fitted by the least square method can be regarded as the paraxial curvature radius. For example, when a secondary aspherical coefficient is used, a curvature radius that takes into account the secondary aspherical coefficient in the reference curvature radius of the aspherical definition formula can be regarded as a paraxial curvature radius (for example, reference literature). (See P41-P42 of “Lens Design Method” by K. Matsui, Kyoritsu Publishing Co., Ltd.).
そして、上記非球面データにおいて、「en」は、「10のn乗」を意味する。例えば、「e+001」は、「10の+1乗」を意味し、「e-003」は、「10の−3乗」を意味する。 In the aspheric data, “en” means “10 to the power of n”. For example, “e + 001” means “10 to the power of +1”, and “e-003” means “10 to the power of −3”.
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例1の撮像レンズ1Aにおける各収差を図10に示す。図10(A)、(B)および(C)は、この順に、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)、非点収差(ASTIGMATISM FIELD CURVER)および歪曲収差(DISTORTION)をそれぞれ示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、像高をmm単位で表している。歪曲収差の横軸は、実際の像高を理想像高に対する割合(%)で表しており、縦軸は、その像高をmm単位で表している。また、非点収差の図中、破線は、タンジェンシャル(メリディオナル)面、実線は、サジタル(ラディアル)面における結果をそれぞれ表している。
Each aberration in the
球面収差の図には、実線でd線(波長587.56nm)、破線でg線(波長435.84nm)、一点鎖線でC線(波長656.28nm)の3つの光の収差をそれぞれ示してある。非点収差および歪曲収差の図は、上記d線(波長587.56nm)を用いた場合の結果である。 In the spherical aberration diagram, three light aberrations are shown: a solid line d line (wavelength 587.56 nm), a broken line g line (wavelength 435.84 nm), and a dashed line C line (wavelength 656.28 nm). is there. The diagrams of astigmatism and distortion are the results when the d-line (wavelength 587.56 nm) is used.
以上のような扱いは、以下に示す実施例2ないし実施例5にかかるコンストラクションデータ、各収差を示す図11ないし図14においても同様である。 The above-described treatment is the same in the construction data according to Examples 2 to 5 and FIGS. 11 to 14 showing the respective aberrations.
図6は、実施例2における撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図11は、実施例2における撮像光学系の収差図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the arrangement of lenses in the imaging optical system according to the second embodiment. FIG. 11 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the second embodiment.
実施例2の撮像光学系1Bは、図6に示すように、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に配置され、フォーカシング(ピント合わせ)の際には、第4および第5レンズL4、L5が所定の像面に対して固定され、第1ないし第3レンズL1〜L3が一体に繰り出されて光軸方向に移動する。
As shown in FIG. 6, the imaging
より詳しくは、実施例2の撮像光学系1Bは、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
More specifically, in the imaging
第1レンズL1は、物体側に凸形状であって凸面を向けた、物体側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第2レンズL2は、像側に凹の負の屈折力を有する負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、像側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第4レンズL4は、像側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズL5は、像側に凹形状であって凹面を向けた両凹の負レンズである。さらに、第5レンズL5は、中心軸(光軸AX)に沿ったレンズ断面の輪郭線において光軸AXの交点から有効領域端に向かった場合に光軸AXの交点位置を除く位置に垂接点IPB、IPBを持つ非球面形状を有しており、そして、光軸AXから径方向に所定の距離離れた周辺領域において、光軸AXを含む断面上で正の屈折力を有する領域を有している。また、第4レンズL4は、その像側に凸形状の部分が第5レンズL5における物体側の凹形状の部分内に入り込むように、第5レンズL5に対して近接して配置されている。これら第1ないし第5レンズL1〜L5は、両面が非球面であり、樹脂材料製レンズである。光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間に配設される。そして、第5レンズL5の像側には、フィルタとしての平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。 The first lens L1 is a positive meniscus lens having a positive refractive power that is convex toward the object side and has a convex surface facing the object side, and the second lens L2 is negative refractive that is concave toward the image side. The third lens L3 is a positive meniscus lens having a positive refractive power convex toward the image side, and the fourth lens L4 is a positive meniscus lens having a positive refractive power convex toward the image side. The fifth lens L5 is a meniscus lens, and is a biconcave negative lens having a concave shape on the image side and having a concave surface directed. Further, the fifth lens L5 is perpendicular to the position excluding the intersection point of the optical axis AX when it goes from the intersection point of the optical axis AX to the end of the effective area on the contour line of the lens cross section along the central axis (optical axis AX). IPB, has an aspheric shape with IPB, and has a region having a positive refractive power on a cross-section including the optical axis AX in a peripheral region radially away from the optical axis AX by a predetermined distance ing. The fourth lens L4 is disposed close to the fifth lens L5 so that the convex portion on the image side enters the concave portion on the object side of the fifth lens L5. These first to fifth lenses L1 to L5 are aspherical on both surfaces and are made of a resin material. The optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2. Then, on the image side of the fifth lens L5, the light receiving surface of the image sensor SR is disposed via a parallel plate FT as a filter.
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換され、この電気信号は、実施例1と同様に適宜に処理される。 Under such a configuration, a light beam incident from the object side sequentially has a first lens L1, an optical aperture stop ST, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens along the optical axis AX. An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR through the lens L5 and the parallel plate FT. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal, and this electrical signal is appropriately processed as in the first embodiment.
実施例2の撮像光学系1Bにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
The construction data of each lens in the imaging
数値実施例2
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 2.256 0.580 1.54470 56.15
2* 85.922 0.100
3(絞り) ∞ 0.150
4* 5.238 0.300 1.63200 23.41
5* 2.239 0.290
6* -28.744 0.639 1.54470 56.15
7* -2.649 可変
8* -2.762 0.913 1.54470 56.15
9* -1.045 0.362
10* -2.862 0.300 1.54470 56.15
11* 1.550 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.210
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=-5.5196e-002,A4=-3.9020e-003,A6=-9.4896e-005,A8=-1.5672e-003,A10=-2.4317e-003,A12=3.0294e-003,A14=-2.7363e-003
第2面
K=-2.0000e+002,A4=-1.5750e-002,A6=1.0718e-002,A8=-8.2950e-003,A10=-2.7385e-003,A12=-6.4496e-003,A14=4.8470e-003
第4面
K=-5.8697e+001,A4=-3.4478e-002,A6=3.3542e-002,A8=-6.3869e-002,A10=4.0310e-002,A12=-9.5319e-003,A14=-2.1290e-003
第5面
K=-6.1068e+000,A4=-2.3813e-003,A6=4.5090e-002,A8=-2.1074e-002,A10=-2.1426e-002,A12=2.7588e-002,A14=-8.7929e-003,A16=-2.1411e-004
第6面
K=2.3961e+001,A4=-2.5352e-002,A6=6.5023e-003,A8=1.6722e-002,A10=4.8452e-003,A12=1.6567e-003,A14=-3.0333e-003
第7面
K=1.5028e+000,A4=-2.2072e-002,A6=1.7676e-002,A8=-1.4579e-002,A10=5.7065e-003,A12=1.9502e-003,A14=5.4302e-004
第8面
K=6.5978e-001,A4=-6.0721e-002,A6=3.8714e-002,A8=-7.1908e-003,A10=-1.2013e-003,A12=7.4111e-004,A14=-9.8964e-005
第9面
K=-3.4574e+000,A4=-7.5959e-002,A6=2.9136e-002,A8=-2.3224e-003,A10=-2.6804e-005,A12=-8.1038e-005,A14=1.2919e-005
第10面
K=-2.4507e+001,A4=-4.7317e-002,A6=9.6746e-003,A8=-6.0653e-005,A10=-1.5348e-004,A12=1.6745e-005,A14=-5.6620e-007
第11面
K=-9.1209e+000,A4=-2.6350e-002,A6=4.4494e-003,A8=-7.3730e-004,A10=8.2386e-005,A12=-6.0683e-006,A14=2.3541e-007
各種データ
焦点距離(Fl) 4.318 (mm)
Fナンバ(Fno) 2.807
画角(半画角)W 39.790 (deg)
像高(Y) 3.658 (mm)
レンズ全長(TL) 5.437 (mm)
バックフォーカス(BF) 1.010
各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1 4.243
第2レンズL2 -6.437
第3レンズL3 5.310
第4レンズL4 2.600
第5レンズL5 -1.802
Numerical example 2
Unit mm
Surface data surface number r d nd νd
Object ∞ ∞
1 * 2.256 0.580 1.54470 56.15
2 * 85.922 0.100
3 (Aperture) ∞ 0.150
4 * 5.238 0.300 1.63200 23.41
5 * 2.239 0.290
6 * -28.744 0.639 1.54470 56.15
7 * -2.649 Variable 8 * -2.762 0.913 1.54470 56.15
9 * -1.045 0.362
10 * -2.862 0.300 1.54470 56.15
11 * 1.550 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.210
Image plane ∞
Aspherical data first surface K = -5.5196e-002, A4 = -3.9020e-003, A6 = -9.4896e-005, A8 = -1.5672e-003, A10 = -2.4317e-003, A12 = 3.0294e -003, A14 = -2.7363e-003
Second surface K = -2.0000e + 002, A4 = -1.5750e-002, A6 = 1.0718e-002, A8 = -8.2950e-003, A10 = -2.7385e-003, A12 = -6.4496e-003, A14 = 4.8470e-003
4th surface K = -5.8697e + 001, A4 = -3.4478e-002, A6 = 3.3542e-002, A8 = -6.3869e-002, A10 = 4.0310e-002, A12 = -9.5319e-003, A14 = -2.1290e-003
5th surface K = -6.1068e + 000, A4 = -2.3813e-003, A6 = 4.5090e-002, A8 = -2.1074e-002, A10 = -2.1426e-002, A12 = 2.7588e-002, A14 = -8.7929e-003, A16 = -2.1411e-004
6th surface K = 2.3961e + 001, A4 = -2.5352e-002, A6 = 6.5023e-003, A8 = 1.6722e-002, A10 = 4.8452e-003, A12 = 1.6567e-003, A14 = -3.0333 e-003
7th surface K = 1.5028e + 000, A4 = -2.2072e-002, A6 = 1.7676e-002, A8 = -1.4579e-002, A10 = 5.77065e-003, A12 = 1.9502e-003, A14 = 5.4302 e-004
8th surface K = 6.5978e-001, A4 = -6.0721e-002, A6 = 3.8714e-002, A8 = -7.1908e-003, A10 = -1.2013e-003, A12 = 7.4111e-004, A14 = -9.8964e-005
9th surface K = -3.4574e + 000, A4 = -7.5959e-002, A6 = 2.9136e-002, A8 = -2.3224e-003, A10 = -2.6804e-005, A12 = -8.1038e-005, A14 = 1.2919e-005
10th surface K = -2.4507e + 001, A4 = -4.7317e-002, A6 = 9.6746e-003, A8 = -6.0653e-005, A10 = -1.5348e-004, A12 = 1.6745e-005, A14 = -5.6620e-007
11th surface K = −9.1209e + 000, A4 = −2.6350e-002, A6 = 4.4494e-003, A8 = −7.3730e-004, A10 = 8.2386e-005, A12 = −6.0683e-006, A14 = 2.3541e-007
Various data focal length (Fl) 4.318 (mm)
F number 2.807
Angle of view (half angle of view) W 39.790 (deg)
Image height (Y) 3.658 (mm)
Total lens length (TL) 5.437 (mm)
Back focus (BF) 1.010
Focal length of each lens (mm)
First lens L1 4.243
Second lens L2 -6.437
Third lens L3 5.310
4th lens L4 2.600
5th lens L5 -1.802
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例2の撮像光学系1Bにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図11に示す。
FIG. 11 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the imaging
図7は、実施例3における撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図12は、実施例3における撮像光学系の収差図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the arrangement of lenses in the imaging optical system according to the third embodiment. FIG. 12 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the third embodiment.
実施例3の撮像光学系1Cは、図7に示すように、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に配置され、フォーカシング(ピント合わせ)の際には、第4および第5レンズL4、L5が所定の像面に対して固定され、第1ないし第3レンズL1〜L3が一体に繰り出されて光軸方向に移動する。
As shown in FIG. 7, the imaging
より詳しくは、実施例3の撮像光学系1Cは、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
More specifically, in the imaging
第1レンズL1は、物体側に凸形状であって凸面を向けた、物体側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第2レンズL2は、像側に凹の負の屈折力を有する負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、両凸の正の屈折力を有する正レンズであり、第4レンズL4は、像側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズL5は、像側に凹形状であって凹面を向けた両凹の負レンズである。さらに、第5レンズL5は、中心軸(光軸AX)に沿ったレンズ断面の輪郭線において光軸AXの交点から有効領域端に向かった場合に光軸AXの交点位置を除く位置に垂接点IPC、IPCを持つ非球面形状を有しており、そして、光軸AXから径方向に所定の距離離れた周辺領域において、光軸AXを含む断面上で正の屈折力を有する領域を有している。また、第4レンズL4は、その像側に凸形状の部分が第5レンズL5における物体側の凹形状の部分内に入り込むように、第5レンズL5に対して近接して配置されている。これら第1ないし第5レンズL1〜L5は、両面が非球面であり、樹脂材料製レンズである。光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間に配設される。そして、第5レンズL5の像側には、フィルタとしての平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。 The first lens L1 is a positive meniscus lens having a positive refractive power that is convex toward the object side and has a convex surface facing the object side, and the second lens L2 is negative refractive that is concave toward the image side. A negative meniscus lens having power, the third lens L3 is a biconvex positive lens having positive refractive power, and the fourth lens L4 is a positive meniscus lens having convex positive refractive power on the image side. The fifth lens L5 is a biconcave negative lens that has a concave shape on the image side and faces the concave surface. Further, the fifth lens L5 is perpendicular to the position excluding the intersection point of the optical axis AX when it goes from the intersection point of the optical axis AX to the end of the effective area on the contour line of the lens cross section along the central axis (optical axis AX). IPC, having an aspherical shape with IPC, and having a region having a positive refractive power on a cross-section including the optical axis AX in a peripheral region radially away from the optical axis AX by a predetermined distance ing. The fourth lens L4 is disposed close to the fifth lens L5 so that the convex portion on the image side enters the concave portion on the object side of the fifth lens L5. These first to fifth lenses L1 to L5 are aspherical on both surfaces and are made of a resin material. The optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2. Then, on the image side of the fifth lens L5, the light receiving surface of the image sensor SR is disposed via a parallel plate FT as a filter.
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換され、この電気信号は、実施例1と同様に適宜に処理される。 Under such a configuration, a light beam incident from the object side sequentially has a first lens L1, an optical aperture stop ST, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens along the optical axis AX. An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR through the lens L5 and the parallel plate FT. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal, and this electrical signal is appropriately processed as in the first embodiment.
実施例3の撮像光学系1Cにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
The construction data of each lens in the imaging
数値実施例3
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 2.249 0.565 1.54470 56.15
2* 20.827 0.105
3(絞り) ∞ 0.150
4* 5.950 0.300 1.63200 23.41
5* 2.312 0.273
6* 11.796 0.752 1.54470 56.15
7* -2.898 可変
8* -2.945 0.793 1.54470 56.15
9* -1.043 0.196
10* -2.812 0.545 1.54470 56.15
11* 1.435 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=-1.3904e-001,A4=-5.0951e-003,A6=-4.8601e-004,A8=-2.1052e-003,A10=-2.1626e-003,A12=3.3772e-003,A14=-2.7617e-003
第2面
K=-2.0000e+002,A4=-3.3072e-002,A6=1.9291e-002,A8=-4.4768e-003,A10=-4.7340e-003,A12=-1.1427e-002,A14=8.5770e-003
第4面
K=-1.2303e+002,A4=-6.2515e-002,A6=2.9221e-002,A8=-9.3553e-003,A10=8.8444e-003,A12=-9.5319e-003,A14=-2.1290e-003
第5面
K=-9.9659e+000,A4=-1.0816e-002,A6=4.9989e-002,A8=-1.5215e-002,A10=-2.2622e-002,A12=2.2819e-002,A14=-6.0890e-003,A16=-2.1411e-004
第6面
K=2.1422e+001,A4=-2.0245e-002,A6=9.2255e-003,A8=7.5511e-003,A10=-1.8692e-003,A12=-7.9787e-004,A14=2.9551e-004
第7面
K=1.2953e+000,A4=-1.5370e-002,A6=1.1667e-002,A8=-1.1284e-002,A10=4.9178e-003,A12=1.0355e-004,A14=6.6195e-005
第8面
K=9.1755e-001,A4=-6.4739e-002,A6=3.4622e-002,A8=-6.8981e-003,A10=-1.1224e-003,A12=7.3036e-004,A14=-1.1521e-004
第9面
K=-3.5511e+000,A4=-7.3798e-002,A6=2.7677e-002,A8=-2.4511e-003,A10=-2.8452e-005,A12=-7.7798e-005,A14=1.3865e-005
第10面
K=-1.8068e+001,A4=-4.9726e-002,A6=9.7177e-003,A8=-4.2858e-005,A10=-1.5254e-004,A12=1.6726e-005,A14=-5.4561e-007
第11面
K=-8.0016e+000,A4=-2.3635e-002,A6=4.7273e-003,A8=-7.4075e-004,A10=7.9828e-005,A12=-6.2352e-006,A14=2.4094e-007
各種データ
焦点距離(Fl) 4.248 (mm)
Fナンバ(Fno) 2.805
画角(半画角)W 40.288 (deg)
像高(Y) 3.658 (mm)
レンズ全長(TL) 5.452 (mm)
バックフォーカス(BF) 0.898
各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1 4.580
第2レンズL2 -6.179
第3レンズL3 4.349
第4レンズL4 2.584
第5レンズL5 -1.669
Numerical Example 3
Unit mm
Surface data surface number r d nd νd
Object ∞ ∞
1 * 2.249 0.565 1.54470 56.15
2 * 20.827 0.105
3 (Aperture) ∞ 0.150
4 * 5.950 0.300 1.63200 23.41
5 * 2.312 0.273
6 * 11.796 0.752 1.54470 56.15
7 * -2.898 Variable 8 * -2.945 0.793 1.54470 56.15
9 * -1.043 0.196
10 * -2.812 0.545 1.54470 56.15
11 * 1.435 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
Image plane ∞
Aspherical data first surface K = -1.3904e-001, A4 = -5.0951e-003, A6 = -4.8601e-004, A8 = -2.1052e-003, A10 = -2.1626e-003, A12 = 3.3772e -003, A14 = -2.7617e-003
Second surface K = -2.0000e + 002, A4 = -3.3072e-002, A6 = 1.9291e-002, A8 = -4.4768e-003, A10 = -4.7340e-003, A12 = -1.1427e-002, A14 = 8.5770e-003
Fourth surface K = -1.2303e + 002, A4 = -6.2515e-002, A6 = 2.9221e-002, A8 = -9.3553e-003, A10 = 8.8444e-003, A12 = -9.5319e-003, A14 = -2.1290e-003
5th surface K = -9.9659e + 000, A4 = -1.0816e-002, A6 = 4.9989e-002, A8 = -1.5215e-002, A10 = -2.2622e-002, A12 = 2.2819e-002, A14 = -6.0890e-003, A16 = -2.1411e-004
6th surface K = 2.1422e + 001, A4 = -2.0245e-002, A6 = 9.2255e-003, A8 = 7.5511e-003, A10 = -1.8692e-003, A12 = -7.9787e-004, A14 = 2.9551e-004
7th surface K = 1.2953e + 000, A4 = -1.5370e-002, A6 = 1.1667e-002, A8 = -1.1284e-002, A10 = 4.9178e-003, A12 = 1.0355e-004, A14 = 6.6195 e-005
8th surface K = 9.1755e-001, A4 = -6.4739e-002, A6 = 3.4622e-002, A8 = -6.8981e-003, A10 = -1.1224e-003, A12 = 7.3036e-004, A14 = -1.1521e-004
9th surface K = -3.5511e + 000, A4 = -7.3798e-002, A6 = 2.67677e-002, A8 = -2.4511e-003, A10 = -2.8452e-005, A12 = -7.7798e-005, A14 = 1.3865e-005
10th surface K = -1.8068e + 001, A4 = -4.9726e-002, A6 = 9.7177e-003, A8 = -4.2858e-005, A10 = -1.5254e-004, A12 = 1.6726e-005, A14 = -5.4561e-007
11th surface K = -8.0016e + 000, A4 = -2.3635e-002, A6 = 4.7273e-003, A8 = -7.4075e-004, A10 = 7.9828e-005, A12 = -6.2352e-006, A14 = 2.4094e-007
Various data focal length (Fl) 4.248 (mm)
F number 2.805
Angle of view (half angle of view) W 40.288 (deg)
Image height (Y) 3.658 (mm)
Total lens length (TL) 5.452 (mm)
Back focus (BF) 0.898
Focal length of each lens (mm)
1st lens L1 4.580
Second lens L2 -6.179
Third lens L3 4.349
4th lens L4 2.584
5th lens L5 -1.669
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例3の撮像光学系1Cにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図12に示す。
FIG. 12 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the imaging
図8は、実施例4における撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図13は、実施例4における撮像光学系の収差図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the arrangement of lenses in the imaging optical system according to the fourth embodiment. FIG. 13 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the fourth embodiment.
実施例4の撮像光学系1Dは、図8に示すように、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に配置され、フォーカシング(ピント合わせ)の際には、第4および第5レンズL4、L5が所定の像面に対して固定され、第1ないし第3レンズL1〜L3が一体に繰り出されて光軸方向に移動する。
As shown in FIG. 8, the imaging
より詳しくは、実施例4の撮像光学系1Dは、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
More specifically, in the imaging
第1レンズL1は、物体側に凸形状であって凸面を向けた、物体側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第2レンズL2は、像側に凹の負の屈折力を有する負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、両凸の正の屈折力を有する正レンズであり、第4レンズL4は、像側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズL5は、像側に凹形状であって凹面を向けた両凹の負レンズである。さらに、第5レンズL5は、中心軸(光軸AX)に沿ったレンズ断面の輪郭線において光軸AXの交点から有効領域端に向かった場合に光軸AXの交点位置を除く位置に垂接点IPD、IPDを持つ非球面形状を有しており、そして、光軸AXから径方向に所定の距離離れた周辺領域において、光軸AXを含む断面上で正の屈折力を有する領域を有している。また、第4レンズL4は、その像側に凸形状の部分が第5レンズL5における物体側の凹形状の部分内に入り込むように、第5レンズL5に対して近接して配置されている。これら第1ないし第5レンズL1〜L5は、両面が非球面であり、樹脂材料製レンズである。光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間に配設される。そして、第5レンズL5の像側には、フィルタとしての平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。 The first lens L1 is a positive meniscus lens having a positive refractive power that is convex toward the object side and has a convex surface facing the object side, and the second lens L2 is negative refractive that is concave toward the image side. A negative meniscus lens having power, the third lens L3 is a biconvex positive lens having positive refractive power, and the fourth lens L4 is a positive meniscus lens having convex positive refractive power on the image side. The fifth lens L5 is a biconcave negative lens that has a concave shape on the image side and faces the concave surface. Further, the fifth lens L5 is perpendicular to the position excluding the intersection point of the optical axis AX when it goes from the intersection point of the optical axis AX to the end of the effective area on the contour line of the lens cross section along the central axis (optical axis AX). It has an aspherical shape having IPD and IPD, and has a region having a positive refractive power on a cross section including the optical axis AX in a peripheral region radially away from the optical axis AX by a predetermined distance. ing. The fourth lens L4 is disposed close to the fifth lens L5 so that the convex portion on the image side enters the concave portion on the object side of the fifth lens L5. These first to fifth lenses L1 to L5 are aspherical on both surfaces and are made of a resin material. The optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2. Then, on the image side of the fifth lens L5, the light receiving surface of the image sensor SR is disposed via a parallel plate FT as a filter.
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換され、この電気信号は、実施例1と同様に適宜に処理される。 Under such a configuration, a light beam incident from the object side sequentially has a first lens L1, an optical aperture stop ST, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens along the optical axis AX. An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR through the lens L5 and the parallel plate FT. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal, and this electrical signal is appropriately processed as in the first embodiment.
実施例4の撮像光学系1Dにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
The construction data of each lens in the imaging
数値実施例4
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 2.356 0.533 1.54470 56.15
2* 17.146 0.105
3(絞り) ∞ 0.150
4* 5.113 0.300 1.63200 23.41
5* 2.230 0.219
6* 11.303 0.770 1.54470 56.15
7* -2.496 可変
8* -4.350 0.754 1.54470 56.15
9* -1.016 0.203
10* -1.751 0.300 1.54470 56.15
11* 1.451 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=-3.3975e-001,A4=-8.0710e-003,A6=-4.5206e-004,A8=-3.0556e-003,A10=-6.7339e-004,A12=4.1125e-003,A14=-3.9526e-003
第2面
K=-1.8562e+002,A4=-4.5197e-002,A6=2.6837e-002,A8=7.0199e-004,A10=-8.9397e-003,A12=-2.0373e-002,A14=1.4308e-002
第4面
K=-1.0295e+002,A4=-7.7704e-002,A6=2.2556e-002,A8=-8.7057e-004,A10=1.0426e-002,A12=-9.5319e-003,A14=-2.1290e-003
第5面
K=-1.1142e+001,A4=-2.0122e-002,A6=5.0666e-002,A8=-1.0902e-002,A10=-2.5674e-002,A12=1.8082e-002,A14=-1.8686e-003,A16=-2.1411e-004
第6面
K=-2.3920e+001,A4=-2.1024e-002,A6=1.9440e-002,A8=9.7586e-003,A10=-3.1907e-003,A12=-2.6916e-003,A14=1.2810e-003
第7面
K=1.1237e+000,A4=-1.5128e-002,A6=1.2625e-002,A8=-8.8343e-003,A10=4.6876e-003,A12=-2.5871e-004,A14=7.9000e-004
第8面
K=1.2744e+000,A4=-8.2734e-002,A6=3.3559e-002,A8=-6.3643e-003,A10=-1.2614e-003,A12=6.7771e-004,A14=-1.5198e-004
第9面
K=-4.2066e+000,A4=-7.8037e-002,A6=2.7347e-002,A8=-2.6016e-003,A10=-9.9851e-005,A12=-9.4276e-005,A14=1.4092e-005
第10面
K=-8.0123e+000,A4=-6.6292e-002,A6=9.0513e-003,A8=4.6582e-005,A10=-1.2470e-004,A12=2.0201e-005,A14=-6.9807e-007
第11面
K=-1.1073e+001,A4=-2.6837e-002,A6=4.8630e-003,A8=-7.7766e-004,A10=7.4539e-005,A12=-6.3817e-006,A14=3.4234e-007
各種データ
焦点距離(Fl) 4.080 (mm)
Fナンバ(Fno) 2.806
画角(半画角)W 41.648 (deg)
像高(Y) 3.658 (mm)
レンズ全長(TL) 5.171 (mm)
バックフォーカス(BF) 0.898
各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1 4.952
第2レンズL2 -6.522
第3レンズL3 3.829
第4レンズL4 2.254
第5レンズL5 -1.410
Numerical Example 4
Unit mm
Surface data surface number r d nd νd
Object ∞ ∞
1 * 2.356 0.533 1.54470 56.15
2 * 17.146 0.105
3 (Aperture) ∞ 0.150
4 * 5.113 0.300 1.63200 23.41
5 * 2.230 0.219
6 * 11.303 0.770 1.54470 56.15
7 * -2.496 Variable 8 * -4.350 0.754 1.54470 56.15
9 * -1.016 0.203
10 * -1.751 0.300 1.54470 56.15
11 * 1.451 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
Image plane ∞
Aspherical data first surface K = -3.3975e-001, A4 = -8.0710e-003, A6 = -4.5206e-004, A8 = -3.0556e-003, A10 = -6.7339e-004, A12 = 4.1125e -003, A14 = -3.9526e-003
Second surface K = -1.8562e + 002, A4 = -4.5197e-002, A6 = 2.6837e-002, A8 = 7.0199e-004, A10 = -8.9397e-003, A12 = -2.0373e-002, A14 = 1.4308e-002
4th surface K = -1.0295e + 002, A4 = -7.7704e-002, A6 = 2.2556e-002, A8 = -8.7057e-004, A10 = 1.0426e-002, A12 = -9.5319e-003, A14 = -2.1290e-003
5th surface K = -1.1142e + 001, A4 = -2.0122e-002, A6 = 5.0666e-002, A8 = -1.0902e-002, A10 = -2.5674e-002, A12 = 1.8082e-002, A14 = -1.8686e-003, A16 = -2.1411e-004
6th surface K = -2.3920e + 001, A4 = -2.1024e-002, A6 = 1.9440e-002, A8 = 9.7586e-003, A10 = -3.1907e-003, A12 = -2.6916e-003, A14 = 1.2810e-003
7th surface K = 1.1237e + 000, A4 = -1.5128e-002, A6 = 1.625e-002, A8 = -8.8343e-003, A10 = 4.6876e-003, A12 = -2.5871e-004, A14 = 7.9000e-004
8th surface K = 1.2744e + 000, A4 = -8.2734e-002, A6 = 3.3559e-002, A8 = -6.3643e-003, A10 = -1.2614e-003, A12 = 6.7771e-004, A14 = -1.5198e-004
9th surface K = -4.2066e + 000, A4 = -7.8037e-002, A6 = 2.7347e-002, A8 = -2.6016e-003, A10 = -9.9851e-005, A12 = -9.4276e-005, A14 = 1.4092e-005
10th surface K = −8.0123e + 000, A4 = −6.6292e-002, A6 = 9.0513e-003, A8 = 4.6582e-005, A10 = −1.2470e-004, A12 = 2.0201e-005, A14 = -6.9807e-007
11th surface K = -1.1073e + 001, A4 = -2.6837e-002, A6 = 4.8630e-003, A8 = -7.7766e-004, A10 = 7.4539e-005, A12 = -6.3817e-006, A14 = 3.4234e-007
Various data focal length (Fl) 4.080 (mm)
F number 2.806
Angle of view (half angle of view) W 41.648 (deg)
Image height (Y) 3.658 (mm)
Total lens length (TL) 5.171 (mm)
Back focus (BF) 0.898
Focal length of each lens (mm)
First lens L1 4.952
Second lens L2 -6.522
Third lens L3 3.829
Fourth lens L4 2.254
5th lens L5 -1.410
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例4の撮像光学系1Dにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図13に示す。
FIG. 13 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism and distortion in the imaging
図9は、実施例5における撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図14は、実施例5における撮像光学系の収差図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the arrangement of lenses in the imaging optical system according to the fifth embodiment. FIG. 14 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the fifth embodiment.
実施例5の撮像光学系1Eは、図9に示すように、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に配置され、フォーカシング(ピント合わせ)の際には、第4および第5レンズL4、L5が所定の像面に対して固定され、第1ないし第3レンズL1〜L3が一体に繰り出されて光軸方向に移動する。
As shown in FIG. 9, the imaging
より詳しくは、実施例5の撮像光学系1Eは、第1ないし第5レンズL1〜L5が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
More specifically, in the imaging
第1レンズL1は、物体側に凸形状であって凸面を向けた、物体側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第2レンズL2は、像側に凹の負の屈折力を有する負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、両凸の正の屈折力を有する正レンズであり、第4レンズL4は、像側に凸の正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズL5は、像側に凹形状であって凹面を向けた両凹の負レンズである。さらに、第5レンズL5は、中心軸(光軸AX)に沿ったレンズ断面の輪郭線において光軸AXの交点から有効領域端に向かった場合に光軸AXの交点位置を除く位置に垂接点IPE、IPEを持つ非球面形状を有しており、そして、光軸AXから径方向に所定の距離離れた周辺領域において、光軸AXを含む断面上で正の屈折力を有する領域を有している。また、第4レンズL4は、その像側に凸形状の部分が第5レンズL5における物体側の凹形状の部分内に入り込むように、第5レンズL5に対して近接して配置されている。これら第1ないし第5レンズL1〜L5は、両面が非球面であり、樹脂材料製レンズである。光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間に配設される。そして、第5レンズL5の像側には、フィルタとしての平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。 The first lens L1 is a positive meniscus lens having a positive refractive power that is convex toward the object side and has a convex surface facing the object side, and the second lens L2 is negative refractive that is concave toward the image side. A negative meniscus lens having power, the third lens L3 is a biconvex positive lens having positive refractive power, and the fourth lens L4 is a positive meniscus lens having convex positive refractive power on the image side. The fifth lens L5 is a biconcave negative lens that has a concave shape on the image side and faces the concave surface. Further, the fifth lens L5 is perpendicular to the position excluding the intersection point of the optical axis AX when it goes from the intersection point of the optical axis AX to the end of the effective area on the contour line of the lens cross section along the central axis (optical axis AX). IPE, has an aspheric shape with IPE, and has a region having a positive refractive power on a cross-section including the optical axis AX in a peripheral region radially away from the optical axis AX by a predetermined distance ing. The fourth lens L4 is disposed close to the fifth lens L5 so that the convex portion on the image side enters the concave portion on the object side of the fifth lens L5. These first to fifth lenses L1 to L5 are aspherical on both surfaces and are made of a resin material. The optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2. Then, on the image side of the fifth lens L5, the light receiving surface of the image sensor SR is disposed via a parallel plate FT as a filter.
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換され、この電気信号は、実施例1と同様に適宜に処理される。 Under such a configuration, a light beam incident from the object side sequentially has a first lens L1, an optical aperture stop ST, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens along the optical axis AX. An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR through the lens L5 and the parallel plate FT. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal, and this electrical signal is appropriately processed as in the first embodiment.
実施例5の撮像光学系1Eにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
The construction data of each lens in the imaging
数値実施例5
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 1.944 0.313 1.54470 56.15
2* 7.697 0.140
3(絞り) ∞ 0.150
4* 4.736 0.233 1.63200 23.41
5* 2.133 0.253
6* 12.714 0.708 1.54470 56.15
7* -2.549 可変
8* -4.690 0.672 1.54470 56.15
9* -0.945 0.187
10* -1.558 0.332 1.54470 56.15
11* 1.402 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=3.9797e-004,A4=-2.7293e-003,A6=7.1174e-003,A8=-1.1611e-004,A10=5.8533e-003,A12=1.0141e-002,A14=-8.0323e-003
第2面
K=5.8354e+000,A4=-3.7434e-002,A6=2.5851e-002,A8=7.8731e-003,A10=-7.7008e-004,A12=-1.8181e-002,A14=9.1211e-003
第4面
K=-9.8549e+001,A4=-9.6661e-002,A6=1.7448e-002,A8=1.4824e-002,A10=-7.4353e-004,A12=-9.5317e-003,A14=-2.1290e-003
第5面
K=-1.1882e+001,A4=-2.0953e-002,A6=5.6183e-002,A8=-6.9163e-003,A10=-2.8739e-002,A12=1.2738e-002,A14=3.8297e-003,A16=-2.1413e-004
第6面
K=1.3778e+001,A4=-1.7785e-002,A6=1.7964e-002,A8=9.2277e-003,A10=-2.6895e-003,A12=-2.4118e-003,A14=1.1988e-003
第7面
K=1.1693e+000,A4=-1.6238e-002,A6=1.0699e-002,A8=-8.4334e-003,A10=4.9182e-003,A12=-1.3302e-004,A14=1.0244e-003
第8面
K=5.7321e-001,A4=-7.9532e-002,A6=3.0924e-002,A8=-6.2707e-003,A10=-1.2499e-003,A12=6.5619e-004,A14=-1.7383e-004
第9面
K=-4.1331e+000,A4=-7.5389e-002,A6=2.6391e-002,A8=-2.8843e-003,A10=-1.3616e-004,A12=-1.0940e-004,A14=1.0527e-005
第10面
K=-8.1224e+000,A4=-6.9352e-002,A6=7.1221e-003,A8=-1.7924e-004,A10=-1.3262e-004,A12=2.2797e-005,A14=1.2593e-006
第11面
K=-1.1488e+001,A4=-2.7864e-002,A6=4.9094e-003,A8=-7.9815e-004,A10=7.3742e-005,A12=-6.3899e-006,A14=3.6542e-007
各種データ
焦点距離(Fl) 3.956 (mm)
Fナンバ(Fno) 2.806
画角(半画角)W 42.394 (deg)
像高(Y) 3.658 (mm)
レンズ全長(TL) 4.872 (mm)
バックフォーカス(BF) 0.898
各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1 4.686
第2レンズL2 -6.363
第3レンズL3 3.963
第4レンズL4 2.043
第5レンズL5 -1.303
Numerical Example 5
Unit mm
Surface data surface number r d nd νd
Object ∞ ∞
1 * 1.944 0.313 1.54470 56.15
2 * 7.697 0.140
3 (Aperture) ∞ 0.150
4 * 4.736 0.233 1.63200 23.41
5 * 2.133 0.253
6 * 12.714 0.708 1.54470 56.15
7 * -2.549 Variable 8 * -4.690 0.672 1.54470 56.15
9 * -0.945 0.187
10 * -1.558 0.332 1.54470 56.15
11 * 1.402 0.600
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.100
Image plane ∞
Aspherical data first surface K = 3.99797e-004, A4 = −2.7293e-003, A6 = 7.1174e-003, A8 = −1.1611e-004, A10 = 5.8533e-003, A12 = 1.0141e-002, A14 = -8.0323e-003
Second surface K = 5.8354e + 000, A4 = -3.7434e-002, A6 = 2.8551e-002, A8 = 7.8731e-003, A10 = -7.7008e-004, A12 = -1.8181e-002, A14 = 9.1211e-003
4th surface K = -9.8549e + 001, A4 = -9.6661e-002, A6 = 1.7448e-002, A8 = 1.4824e-002, A10 = -7.4353e-004, A12 = -9.5317e-003, A14 = -2.1290e-003
Fifth surface K = -1.1882e + 001, A4 = -2.0953e-002, A6 = 5.6183e-002, A8 = -6.9163e-003, A10 = -2.8739e-002, A12 = 1.2738e-002, A14 = 3.8297e-003, A16 = -2.1413e-004
6th surface K = 1.3778e + 001, A4 = -1.7785e-002, A6 = 1.7964e-002, A8 = 9.2277e-003, A10 = -2.6895e-003, A12 = -2.4118e-003, A14 = 1.1988e-003
7th surface K = 1.1693e + 000, A4 = -1.6238e-002, A6 = 1.0699e-002, A8 = -8.4334e-003, A10 = 4.9182e-003, A12 = -1.3302e-004, A14 = 1.0244e-003
Eighth surface K = 5.7321e-001, A4 = -7.9532e-002, A6 = 3.0924e-002, A8 = -6.2707e-003, A10 = -1.2499e-003, A12 = 6.5619e-004, A14 = -1.7383e-004
9th surface K = −4.1331e + 000, A4 = −7.5389e−002, A6 = 2.6391e−002, A8 = −2.88843e−003, A10 = −1.3616e−004, A12 = −1.0940e−004, A14 = 1.0527e-005
10th surface K = -8.1224e + 000, A4 = -6.9352e-002, A6 = 7.1221e-003, A8 = -1.7924e-004, A10 = -1.3262e-004, A12 = 2.2797e-005, A14 = 1.2593e-006
11th surface K = -1.1488e + 001, A4 = -2.7864e-002, A6 = 4.9094e-003, A8 = -7.9815e-004, A10 = 7.3742e-005, A12 = -6.3899e-006, A14 = 3.6542e-007
Various data focal length (Fl) 3.956 (mm)
F number 2.806
Angle of view (half angle of view) W 42.394 (deg)
Image height (Y) 3.658 (mm)
Total lens length (TL) 4.872 (mm)
Back focus (BF) 0.898
Focal length of each lens (mm)
First lens L1 4.686
Second lens L2 -6.363
Third lens L3 3.963
Fourth lens L4 2.043
5th lens L5 -1.303
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例5の撮像光学系1Eにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図14に示す。
FIG. 14 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the imaging
上記に列挙した実施例1〜5の撮像光学系1A〜1Eに、上述した条件式(1)〜(9)を当てはめた場合の数値を、それぞれ、表1に示す。
Table 1 shows numerical values when the above-described conditional expressions (1) to (9) are applied to the imaging
以上、説明したように、上記実施例1〜5における撮像光学系1A〜1Eは、5枚のレンズ構成であって、上述の各条件を満足している結果、従来の光学系より、より小型化を図りつつ、諸収差をより良好に補正することができる。そして、上記実施例1〜5における撮像光学系1A〜1Eは、撮像装置21およびデジタル機器3に搭載する上で、特に携帯端末5に搭載する上で小型化が充分に達成され、また、高画素な撮像素子18を採用することができる。
As described above, the imaging
例えば、8Mピクセルや10Mピクセルや16Mピクセル等の約8M〜16Mピクセルのクラス(グレード)の高画素な撮像素子18は、撮像素子18のサイズが一定の場合には画素ピッチが短くなるため(画素面積が狭くなるため)、撮像光学系1A〜1Eは、この画素ピッチに応じた解像度が必要となり、その所要の解像度で例えばMTFで撮像光学系1を評価した場合に例えば仕様等によって規定された所定の範囲内に諸収差を抑える必要があるが、上記実施例1〜5における撮像光学系1A〜1Eは、各収差図に示す通り、所定の範囲内で諸収差が抑えられている。したがって、上記実施例1〜5における撮像光学系1A〜1Eは、良好に諸収差を補正しているので、例えば5M〜8Mピクセルのクラスの撮像素子18に好適に用いられる。
For example, a high-
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
AX 光軸
1、1A〜1E 撮像光学系
3 デジタル機器
5 携帯電話機
11、L1 第1レンズ
12、L2 第2レンズ
13、L3 第3レンズ
14、L4 第4レンズ
15、L5 第5レンズ
18、SR 撮像素子
21 撮像装置
Claims (11)
物体側に凸の正の屈折力を有する第1レンズと、
負の屈折力を有する第2レンズと、
所定の屈折力を有する第3および第4レンズと、
負の屈折力を有し、像側に凹であって、中心軸に沿ったレンズ断面の輪郭線において前記中心軸の交点から有効領域端に向かった場合に前記中心軸の交点位置を除く位置に垂接点を持つ非球面形状を有する第5レンズとからなり、下記(1)ないし(4)の条件式を満たすことを特徴とする撮像光学系。
0.2<|f5/f|<0.5 ・・・(1)
1<|z5o/t5|<4 ・・・(2)
2.5<p5e/p5c<5 ・・・(3)
0.63<Y/TL<0.9 ・・・(4)
ただし、
f5:第5レンズの焦点距離
f:撮像光学系全系の焦点距離
z5o:最大画角主光線での第5レンズにおける物体側面のサグ量(面頂点からの変位量)
t5:第5レンズの芯厚
p5e:最大画角主光線での第5レンズ内におけるe線光路長
p5c:軸上主光線での第5レンズ内におけるc線光路長
Y:最大像高
TL:撮像光学系の光学全長 From the object side to the image side,
A first lens having positive refractive power convex toward the object side;
A second lens having negative refractive power;
Third and fourth lenses having a predetermined refractive power;
A position having negative refractive power, concave on the image side, and excluding the intersection position of the central axis when moving from the intersection point of the central axis toward the end of the effective area in the contour of the lens cross section along the central axis An imaging optical system comprising a fifth lens having an aspherical shape with a perpendicular contact and satisfying the following conditional expressions (1) to (4).
0.2 <| f5 / f | <0.5 (1)
1 <| z5o / t5 | <4 (2)
2.5 <p5e / p5c <5 (3)
0.63 <Y / TL <0.9 (4)
However,
f5: focal length of the fifth lens f: focal length of the entire imaging optical system z5o: sag amount of the object side surface in the fifth lens at the maximum field angle principal ray (amount of displacement from the surface vertex)
t5: Core thickness of the fifth lens p5e: e-line optical path length in the fifth lens at the maximum field angle principal ray p5c: c-line optical path length in the fifth lens at the axial principal ray Y: Maximum image height TL: Optical total length of imaging optical system
0.1<R5r/f<2 ・・・(5)
ただし、
R5r:第5レンズにおける像側面の曲率半径(像側凹形状の場合をプラス(正)とする)
f:撮像光学系全系の焦点距離 The imaging optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (5) is satisfied.
0.1 <R5r / f <2 (5)
However,
R5r: radius of curvature of the image side surface of the fifth lens (the image side concave shape is positive (positive))
f: Focal length of the entire imaging optical system
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像光学系。 The imaging optical system according to claim 1, wherein the second lens has a concave shape on the image side.
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の撮像光学系。 The imaging optical system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an aperture stop disposed between the first lens and the second lens.
1.1<|f2/f|<1.7 ・・・(6)
ただし、
f2:第2レンズの焦点距離
f:撮像光学系全系の焦点距離 The imaging optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (6) is satisfied.
1.1 <| f2 / f | <1.7 (6)
However,
f2: Focal length of the second lens f: Focal length of the entire imaging optical system
0.3<f34/f<0.7 ・・・(7)
ただし、
f34:第3および第4レンズの合成焦点距離
f:撮像光学系全系の焦点距離 The imaging optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (7) is satisfied.
0.3 <f34 / f <0.7 (7)
However,
f34: Composite focal length of the third and fourth lenses f: Focal length of the entire imaging optical system
0.8<f1/f<1.5 ・・・(8)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離
f:撮像光学系全系の焦点距離 The imaging optical system according to claim 6, wherein the following conditional expression (8) is satisfied.
0.8 <f1 / f <1.5 (8)
However,
f1: Focal length of the first lens f: Focal length of the entire imaging optical system
0.6t23/t12<2 ・・・(9)
ただし、
t23:第2レンズと第3レンズとの間における空気での軸上間隔
t12:第1レンズと第2レンズとの間における空気での軸上間隔 The imaging optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (9) is satisfied.
0.6t23 / t12 <2 (9)
However,
t23: On-axis distance in air between the second lens and the third lens t12: On-axis distance in air between the first lens and the second lens
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
前記撮像光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていること
を特徴とする撮像装置。 The imaging optical system according to any one of claims 1 to 7,
An image sensor that converts an optical image into an electrical signal,
An image pickup apparatus, wherein the image pickup optical system is capable of forming an optical image of an object on a light receiving surface of the image pickup element.
前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、
前記撮像装置の撮像光学系が、前記撮像素子の撮像面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていること
を特徴とするデジタル機器。 An imaging device according to claim 9,
A controller that causes the imaging device to perform at least one of still image shooting and moving image shooting of a subject;
A digital apparatus, wherein an imaging optical system of the imaging apparatus is assembled on an imaging surface of the imaging element so that an optical image of the subject can be formed.
を特徴とする請求項10に記載のデジタル機器。 The digital device according to claim 10, comprising a mobile terminal.
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