JP2014041388A - 撮像レンズ - Google Patents

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Hiroaki Tanaka
宏明 田中
Masafumi Isono
雅史 磯野
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Abstract

【課題】小型でF2.2程度の十分な明るさを有し、諸収差が良好に補正された5枚構成の撮像レンズ。
【解決手段】固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、
物体側より順に、正の第1レンズ、負の第2レンズ、正の第3レンズ、負の第4レンズ、及び負の第5レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
45<ν4・・・(1)
但し、
ν4:前記第4レンズのアッベ数
【選択図】図1

Description

本発明は、CCD型イメージセンサ若しくはCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた、小型で明るい撮像レンズに関する。
近年、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を用いた撮像装置が搭載された携帯端末の普及の増大に伴い、より高画質の画像が得られるよう、高画素数を有する撮像素子を使用した撮像装置が搭載されたものが市場に供給されるようになってきた。その高画素数を有する撮像素子は大型化を伴っていたが、近年、画素の高細化が進み、撮像素子が小型化されるようになってきた。このような高細化された撮像素子に使用される撮像レンズは高い解像力が要求されるが、解像力はF値により限界があり、F値の小さい明るいレンズの方が高解像力を得られるため、従来のようにF2.8程度のF値では十分な性能が得られなくなってきた。そこで、高画素化、高細化、小型化された撮像素子に適した、F2.2程度の明るい撮像レンズが求められるようになってきた。このような用途の撮像レンズとしては、3枚あるいは4枚構成のレンズに比べ大口径比化及び高性能化が可能な5枚構成の撮像レンズが提案されている。
5枚構成の撮像レンズとして、物体側より順に、正または負の屈折力を有する第1レンズ、正の屈折力を有する第2レンズからなる前群、開口絞り、負の屈折力を有する第3レンズ、正の屈折力を有する第4レンズ、負または正の屈折力を有する第5レンズからなる後群で構成された撮像レンズが開示されている。(例えば特許文献1,2参照)
特開2007−279282号公報 特開2006−293042号公報
しかしながら、特許文献1に記載の撮像レンズは、前群が球面系で構成されているためF2.2程度に明るくすると、球面収差やコマ収差の補正が不十分で良好な性能を確保できない。また、前群及び後群とも正の屈折力を有する構成のため、後群が負の屈折力を有するテレフォトタイプのような構成に比べ、光学系の主点位置が像側になりバックフォーカスが長くなるため、小型化には不利なタイプである。
また、特許文献2に記載の撮像レンズは、F2.2程度の明るさを有しているが、第1レンズ及び第2レンズともに正の屈折力を有する構成のため、前群での色補正が不十分である。更に、特許文献1と同様に前群及び後群とも正の屈折力を有する構成であるとともに、最終レンズも正レンズであるため、小型化には不利なタイプである。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、小型でF2.2程度の十分な明るさを有し、諸収差が良好に補正された5枚構成の撮像レンズを提供することを目的とする。
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
1.固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、
物体側より順に、正の第1レンズ、負の第2レンズ、正の第3レンズ、負の第4レンズ、及び負の第5レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
45<ν4・・・(1)
但し、
ν4:前記第4レンズのアッベ数
2.前記第1レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする前記1に記載の撮像レンズ。
1.45<f/f1<3.4・・・(2)
但し、
f:全系の焦点距離
f1:前記第1レンズの焦点距離
3.前記第2レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする前記1又は前記2に記載の撮像レンズ。
−3.0<f/f2<−1.1・・・(3)
但し、
f:全系の焦点距離
f2:前記第2レンズの焦点距離
4.前記第2レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする前記1〜3の何れか1項に記載の撮像レンズ。
0.3<(R3+R4)/(R3−R4)<1.4・・・(4)
但し、
R3:前記第2レンズの物体側面の曲率半径
R4:前記第2レンズの像側面の曲率半径
5.前記第5レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする前記1〜4の何れか1項に記載の撮像レンズ。
0.06<t10/f<0.16・・・(5)
但し、
f:全系の焦点距離
t10:前記第5レンズの軸上厚み
6.前記第4レンズの像側面は非球面に形成されており、その中心では負の屈折力を有し、周辺に向かうに従い負の屈折力が弱くなり、変曲点を有することを特徴とする前記1〜5の何れか1項に記載の撮像レンズ。
7.前記撮像レンズは全てプラスチック材料で形成されていることを特徴とする前記1〜6の何れか1項に記載の撮像レンズ。
請求項1の効果
小型で収差が良好に補正された撮像レンズを得るための本発明の基本構成は、物体側より順に、正の第1レンズ、負の第2レンズ、正の第3レンズ、負の第4レンズ及び負の第5レンズからなる。物体側より順に、第1レンズ、第2レンズ、第3レンズ及び第4レンズからなる正レンズ群と、負の第5レンズとを配置する所謂テレフォトタイプのこのレンズ構成は撮像レンズ全長の小型化に有利な構成である。
更に、5枚構成のうち3枚を負レンズとすることで、発散作用を有する面を多くしてペッツバール和の補正を容易にし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保した撮像レンズを得ることが可能となる。
特に3枚を負レンズとし、条件式(1)を満足することで、軸上色収差と倍率色収差の偏った補正を抑制し、バランスの良い補正効果が得られる。
請求項2の効果
条件式(2)は第1レンズの焦点距離を適切に設定し、撮像レンズ全長の短縮化と収差補正を適切に達成するための条件式である。条件式(1)の値が下限を上回ることで、第1レンズの焦点距離を適度に維持することができ、レンズ全長の短縮化を達成することができる。一方、上限を下回ることで、第1レンズの焦点距離が小さくなり過ぎず、高次の球面収差やコマ収差の発生を抑えることができる。
また、下式の範囲がより望ましい。
1.51<f/f1<2.5
請求項3の効果
条件式(3)は第2レンズの焦点距離を適切に設定し、撮像レンズ全長の短縮化と収差補正を適切に達成するための条件式である。条件式(2)の値が下限を上回ることで、第2レンズの焦点距離を適度に維持することができ、レンズ全長の短縮化を達成することができる。一方、上限を下回ることで、第2レンズの焦点距離の絶対値が大きくなり過ぎず、高次の球面収差やコマ収差の発生を抑えることができる。
また、下式の範囲がより望ましい。
−2.2<f/f2<−1.3
請求項4の効果
条件式(4)は第2レンズでの収差補正とレンズ径方向の大きさとを適切に設定するための条件式である。条件式(4)の値が下限を上回ることで、第2レンズのレンズ径を適度に維持することができ、レンズ全系の径方向の小型化を達成することができる。一方、上限を下回ることで、第2レンズでの収差補正を像側面に偏ることなく、両面でバランスよく補正することができる。
また、下式の範囲がより望ましい。
0.45<(R3+R4)/(R3−R4)<1.1
請求項5の効果
条件式(5)は第5レンズの軸上厚みを適切に設定し、撮像レンズの像面性を適切に達成するための条件式である。条件式(5)の値が範囲内に入ることで、撮像レンズの像面性がオーバー側やアンダー側に倒れ過ぎるのを防ぐことができる。
また、下式の範囲がより望ましい。
0.09<t10/f<0.14
請求項6の効果
第4レンズの像側面を、光軸から周辺に行くに従って負の屈折力が弱くなり、また変曲点を有する非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保し易くなる。また、第3レンズの像側面は、レンズ周辺部で過度に負の屈折力を弱くする必要がなくなり、軸外収差を良好に補正することが可能となる。
ここで、「変曲点」とは有効半径内でのレンズ断面形状の曲線において、非球面頂点の接平面が光軸と垂直な平面となるような非球面上の点のことである。
請求項7の効果
近年では、固体撮像装置全体の小型化を目的とし、同じ画素数の固体撮像素子であっても、画素ピッチが小さく、結果として撮像面サイズの小さいものが開発されている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像レンズは、全系の焦点距離を比較的に短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう。従って、手間のかかる研磨加工により製造するガラスレンズと比較すれば、全てのレンズを、射出成形により製造されるプラスチックレンズで構成することにより、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価に大量生産が可能となる。また、プラスチックレンズはプレス温度を低くできることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数を減少させ、コスト低減を図ることができる。
実施例1の撮像レンズの断面図である。 実施例1の撮像レンズの収差図である。 実施例2の撮像レンズの断面図である。 実施例2の撮像レンズの収差図である。 実施例3の撮像レンズの断面図である。 実施例3の撮像レンズの収差図である。 実施例4の撮像レンズの断面図である。 実施例4の撮像レンズの収差図である。 実施例5の撮像レンズの断面図である。 実施例5の撮像レンズの収差図である。
以下に本発明の撮像レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
f :撮像レンズ全系の焦点距離
fB:バックフォーカス
F :Fナンバー
2Y:固体撮像素子の撮像面対角線長
R :曲率半径
D :軸上面間隔
Nd:レンズ材料のd線に対する屈折率
νd:レンズ材料のアッベ数
また、各実施例において、各面番号の後に「*」が記載されている面は非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にX軸を取り、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数1」で表す。
Figure 2014041388
但し、
Ai:i次の非球面係数
R :曲率半径
K :円錐定数
また、非球面係数において、10のべき乗数(たとえば2.5×10-02)をE(例えば2.5E−02)を用いて表すものとする。
(実施例1)
全体諸元を以下に示す。
f=5.949mm
fB=0.500mm
F=2.2
2Y=7.2mm
面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd
1(絞り) ∞ 0.000
2(*) 3.848 1.744 1.5305 55.7
3(*) -2.939 0.050
4(*) -84.372 0.786 1.5834 30.2
5(*) 2.319 0.760
6(*) -11.368 1.448 1.5305 55.7
7(*) -1.845 0.100
8(*) 4.263 0.650 1.5305 55.7
9(*) 1.739 0.368
10(*) 7.872 0.650 1.5305 55.7
11(*) 3.415 0.624
12 ∞ 0.300 1.5168 64.2
13 ∞
なお、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。
非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.59210E+00,A4=-0.56653E-02,A6=0.15475E-03,A8=-0.19293E-02,A10=0.12381E-03
第3面
K=-0.19350E+01,A4=-0.12540E-02,A6=-0.77825E-02,A8=0.27710E-02,A10=-0.53117E-03
第4面
K=0.22939E+04,A4=-0.29649E-01,A6=0.11868E-02,A8=0.31394E-02,A10=-0.58894E-03
第5面
K=-0.24719E+01,A4=-0.13764E-01,A6=0.47263E-02,A8=-0.12221E-03,
A10=0.21429E-03,A12=-0.58986E-04
第6面
K=0.11026E+02,A4=0.26380E-01,A6=-0.86116E-02,A8=0.19403E-02,
A10=-0.20520E-03,A12=0.13618E-04
第7面
K=-0.45605E+01,A4=-0.17547E-01,A6=0.43663E-02,A8=-0.87483E-03,
A10=0.15770E-03,A12=-0.10199E-04
第8面
K=-0.34613E+01,A4=-0.49284E-01,A6=0.56693E-02,A8=-0.17679E-03,
A10=-0.18418E-04,A12=0.93104E-06
第9面
K=-0.43249E+01,A4=-0.23758E-01,A6=0.37364E-02,A8=-0.47059E-03,
A10=0.30634E-04,A12=-0.89096E-06
第10面
K=-0.11231E+02,A4=-0.42865E-02,A6=0.43380E-04,A8=0.17022E-04,
A10=0.59641E-06,A12=-0.48186E-07
第11面
K=-0.14983E+02,A4=-0.10336E-01,A6=0.67881E-03,A8=-0.55582E-05,
A10=-0.47360E-06,A12=0.41243E-07
単レンズデータを以下に示す。
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.449
2 4 -3.855
3 6 3.943
4 8 -6.078
5 10 -11.978
各条件式に対応する値を以下に示す。
ν4=55.7
f/f1=1.725
f/f2=−1.543
(R3+R4)/(R3−R4)=0.947
t10/f=0.109
図1は実施例1の撮像レンズの断面図である。図中、L1は第1レンズ、L2は第2レンズ、L3は第3レンズ、L4は第4レンズ、L5は第5レンズ、Sは開口絞り、Iは撮像面を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタやIRカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。図2は実施例1の撮像レンズの収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)である。
(実施例2)
全体諸元を以下に示す。
f=5.629mm
fB=0.500mm
F=2.2
2Y=7.2mm
面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd
1(絞り) ∞ 0.000
2(*) 4.487 1.733 1.5305 55.7
3(*) -2.892 0.100
4(*) -27.229 0.953 1.5834 30.2
5(*) 2.590 0.659
6(*) -16.884 1.436 1.5305 55.7
7(*) -2.414 0.100
8(*) 3.142 0.600 1.5305 55.7
9(*) 1.762 0.334
10(*) 2.462 0.600 1.5305 55.7
11(*) 1.994 0.685
12 ∞ 0.300 1.5168 64.2
13 ∞
なお、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。
非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.14770E+01,A4=-0.57769E-02,A6=-0.15662E-02,A8=-0.83629E-03,
A10=-0.11239E-03
第3面
K=-0.13531E+01,A4=-0.27407E-02,A6=-0.49698E-02,A8=0.13375E-02,A10=-0.27696E-03
第4面
K=0.30000E+02,A4=-0.22845E-01,A6=0.65590E-03,A8=0.16894E-02,A10=-0.23691E-03
第5面
K=-0.25176E+01,A4=-0.97960E-02,A6=0.27368E-02,A8=-0.24306E-03,
A10=0.91554E-04,A12=-0.12528E-04
第6面
K=-0.61130E+01,A4=0.21094E-01,A6=-0.52670E-02,A8=0.10117E-02,
A10=-0.83043E-04,A12=0.55844E-05
第7面
K=-0.34732E+01,A4=-0.11227E-01,A6=0.28221E-02,A8=-0.43003E-03,
A10=0.79132E-04,A12=-0.79038E-06
第8面
K=-0.43887E+01,A4=-0.36756E-01,A6=0.34840E-02,A8=-0.12406E-03,
A10=-0.10210E-04,A12=0.82727E-06
第9面
K=-0.39343E+01,A4=-0.19770E-01,A6=0.20377E-02,A8=-0.23156E-03,
A10=0.13159E-04,A12=-0.26279E-06
第10面
K=-0.10236E+02,A4=-0.13594E-01,A6=0.44884E-03,A8=0.36946E-04,
A10=0.70507E-06,A12=-0.13431E-06
第11面
K=-0.62333E+01,A4=-0.13741E-01,A6=0.32070E-03,A8=0.31411E-04,A10=0.50738E-06,
A12=-0.10341E-06
単レンズデータを以下に示す。
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.609
2 4 -4.007
3 6 5.134
4 8 -8.902
5 10 -35.597
各条件式に対応する値を以下に示す。
ν4=55.7
f/f1=1.560
f/f2=−1.405
(R3+R4)/(R3−R4)=0.826
t10/f=0.107
図3は実施例2の撮像レンズの断面図である。図中L1は第1レンズ、L2は第2レンズ、L3は第3レンズ、L4は第4レンズ、L5は第5レンズ、Sは開口絞り、Iは撮像面を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタやIRカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。図4は実施例2の撮像レンズの収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)である。
(実施例3)
全体諸元を以下に示す。
f=5.200mm
fB=0.500mm
F=2.2
2Y=7.2mm
面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd
1(絞り) ∞ 0.000
2(*) 3.818 1.619 1.5305 55.7
3(*) -2.685 0.062
4(*) -9.830 0.837 1.5834 30.2
5(*) 2.844 0.680
6(*) -6.511 1.261 1.5305 55.7
7(*) -1.953 0.050
8(*) 2.847 0.600 1.5305 55.7
9(*) 1.728 0.247
10(*) 2.504 0.600 1.5305 55.7
11(*) 1.862 0.740
12 ∞ 0.300 1.5168 64.2
13 ∞
なお、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。
非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.10256E+01,A4=-0.48351E-02,A6=-0.27601E-02,A8=-0.41626E-03,
A10=-0.62403E-03
第3面
K=-0.96216E+00,A4=-0.42254E-02,A6=-0.59181E-02,A8=0.17037E-02,A10=-0.46446E-03
第4面
K=0.20443E+02,A4=-0.30036E-01,A6=0.24382E-02,A8=0.18604E-02,A10=-0.12427E-03
第5面
K=-0.35691E+01,A4=-0.90071E-02,A6=0.31872E-02,A8=-0.38993E-03,
A10=0.88658E-04,A12=-0.51420E-05
第6面
K=-0.30269E+01,A4=0.23636E-01,A6=-0.75619E-02,A8=0.11000E-02,
A10=-0.30408E-04,A12=-0.11264E-04
第7面
K=-0.21070E+01,A4=-0.82588E-02,A6=0.23338E-02,A8=-0.74860E-03,
A10=0.13866E-03,A12=-0.31432E-06
第8面
K=-0.44235E+01,A4=-0.37339E-01,A6=0.35759E-02,A8=-0.84348E-04,
A10=-0.83679E-05,A12=0.45025E-06
第9面
K=-0.39589E+01,A4=-0.20259E-01,A6=0.21464E-02,A8=-0.23547E-03,
A10=0.13610E-04,A12=-0.31509E-06
第10面
K=-0.13150E+02,A4=-0.84996E-02,A6=0.61261E-03,A8=-0.15591E-04,
A10=0.58399E-06,A12=0.10743E-07
第11面
K=-0.65023E+01,A4=-0.13867E-01,A6=0.93903E-03,A8=-0.96760E-05,
A10=-0.20072E-05,A12=0.11702E-06
単レンズデータを以下に示す。
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.252
2 4 -3.691
3 6 4.800
4 8 -10.179
5 10 -20.246
各条件式に対応する値を以下に示す。
ν4=55.7
f/f1=1.599
f/f2=−1.409
(R3+R4)/(R3−R4)=0.551
t10/f=0.115
図5は実施例3の撮像レンズの断面図である。図中L1は第1レンズ、L2は第2レンズ、L3は第3レンズ、L4は第4レンズ、L5は第5レンズ、Sは開口絞り、Iは撮像面を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタやIRカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。図6は実施例3の撮像レンズの収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)である。
(実施例4)
全体諸元を以下に示す。
f=4.800mm
fB=0.500mm
F=2.2
2Y=7.2mm
面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd
1(絞り) ∞ 0.000
2(*) 5.042 1.619 1.5305 55.7
3(*) -2.107 0.050
4(*) -9.768 0.887 1.5834 30.2
5(*) 2.373 0.428
6(*) -15.724 1.572 1.5305 55.7
7(*) -1.791 0.050
8(*) 5.773 0.600 1.5305 55.7
9(*) 2.127 0.050
10(*) 1.813 0.600 1.5305 55.7
11(*) 1.483 0.865
12 ∞ 0.300 1.5168 64.2
13 ∞
なお、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。
非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.34623E+01,A4=-0.72868E-02,A6=-0.26917E-02,A8=-0.17267E-02,
A10=-0.26025E-03
第3面
K=-0.18608E+01,A4=0.17507E-02,A6=-0.93875E-02,A8=0.17788E-02,A10=-0.30151E-03
第4面
K=0.30000E+02,A4=-0.32528E-01,A6=0.92324E-02,A8=-0.16155E-02,A10=0.63142E-03
第5面
K=-0.56742E+01,A4=-0.26156E-02,A6=0.29424E-02,A8=-0.10067E-02,
A10=0.21960E-03,A12=-0.18639E-04
第6面
K=-0.30000E+02,A4=0.29410E-01,A6=-0.57243E-02,A8=0.98623E-03,
A10=-0.55392E-04,A12=-0.24518E-05
第7面
K=-0.18950E+01,A4=-0.21965E-02,A6=0.12653E-02,A8=-0.46558E-03,
A10=0.12542E-03,A12=-0.31432E-06
第8面
K=-0.44235E+01,A4=-0.37339E-01,A6=0.35759E-02,A8=-0.84348E-04,
A10=-0.33832E-04,A12=0.45025E-06
第9面
K=-0.52362E+01,A4=-0.20259E-01,A6=0.20932E-02,A8=-0.23547E-03,
A10=0.13610E-04,A12=-0.31509E-06
第10面
K=-0.63617E+01,A4=-0.84996E-02,A6=-0.75293E-03,A8=0.73259E-04,
A10=0.58399E-06,A12=0.10743E-07
第11面
K=-0.45386E+01,A4=-0.14863E-01,A6=0.16385E-02,A8=-0.24424E-03,
A10=0.15782E-04,A12=-0.26624E-06
単レンズデータを以下に示す。
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.040
2 4 -3.187
3 6 3.667
4 8 -6.730
5 10 -41.501
各条件式に対応する値を以下に示す。
ν4=55.7
f/f1=1.579
f/f2=−1.506
(R3+R4)/(R3−R4)=0.609
t10/f=0.125
図7は実施例4の撮像レンズの断面図である。図中L1は第1レンズ、L2は第2レンズ、L3は第3レンズ、L4は第4レンズ、L5は第5レンズ、Sは開口絞り、Iは撮像面を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタやIRカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。図8は実施例4の撮像レンズの収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)である。
(実施例5)
全体諸元を以下に示す。
f=5.950mm
fB=0.500mm
F=2.2
2Y=7.2mm
面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd
1(絞り) ∞ 0.000
2(*) 3.836 1.894 1.5305 55.7
3(*) -2.959 0.050
4(*) -96.943 0.740 1.5834 30.2
5(*) 2.379 0.727
6(*) -8.928 1.377 1.5305 55.7
7(*) -1.782 0.100
8(*) 4.446 0.650 1.5305 55.7
9(*) 1.749 0.403
10(*) 7.452 0.650 1.5305 55.7
11(*) 3.306 0.608
12 ∞ 0.300 1.5168 64.2
13 ∞
なお、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。
非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.41347E+00,A4=-0.52824E-02,A6=0.52405E-03,A8=-0.15226E-02,A10=0.83977E-04
第3面
K=-0.23712E+01,A4=-0.32100E-03,A6=-0.79654E-02,A8=0.27564E-02,A10=-0.45081E-03
第4面
K=0.27446E+04,A4=-0.30176E-01,A6=0.74490E-03,A8=0.31270E-02,A10=-0.56314E-03
第5面
K=-0.26815E+01,A4=-0.14226E-01,A6=0.46278E-02,A8=-0.17638E-03,
A10=0.21144E-03,A12=-0.51014E-04
第6面
K=0.90448E+01,A4=0.27613E-01,A6=-0.86836E-02,A8=0.19101E-02,
A10=-0.20342E-03,A12=0.17303E-04
第7面
K=-0.43827E+01,A4=-0.19366E-01,A6=0.44588E-02,A8=-0.86555E-03,
A10=0.15756E-03,A12=-0.10791E-04
第8面
K=-0.22525E+01,A4=-0.49664E-01,A6=0.55412E-02,A8=-0.17798E-03,
A10=-0.19699E-04,A12=0.34330E-06
第9面
K=-0.45423E+01,A4=-0.24632E-01,A6=0.38320E-02,A8=-0.48017E-03,
A10=0.30175E-04,A12=-0.82044E-06
第10面
K=-0.33332E+02,A4=-0.50707E-02,A6=0.87549E-04,A8=0.20687E-04,
A10=0.74982E-06,A12=-0.45919E-07
第11面
K=-0.14958E+02,A4=-0.11428E-01,A6=0.68932E-03,A8=-0.57292E-05,
A10=-0.41947E-06,A12=0.58520E-07
単レンズデータを以下に示す。
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.486
2 4 -3.969
3 6 3.935
4 8 -5.933
5 10 -11.845
各条件式に対応する値を以下に示す。
ν4=55.7
f/f1=1.707
f/f2=−1.499
(R3+R4)/(R3−R4)=0.952
t10/f=0.109
図9は実施例5の撮像レンズの断面図である。図中L1は第1レンズ、L2は第2レンズ、L3は第3レンズ、L4は第4レンズ、L5は第5レンズ、Sは開口絞り、Iは撮像面を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタやIRカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。図10は実施例5の撮像レンズの収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)である。
ここで、プラスチック材料は温度変化時の屈折率変化が大きいため、第1レンズから第5レンズの全てをプラスチックレンズで構成すると、周囲温度が変化した際に、撮像レンズ全系の像点位置が変動してしまうという問題を抱えてしまう。
そこで最近では、プラスチック材料中に無機微粒子を混合させ、プラスチック材料の温度変化を小さくできることが分かってきた。詳細に説明すると、一般に透明なプラスチック材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。プラスチック材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して互いに打ち消しあうように作用させることにより、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。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が20ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性のきわめて低いプラスチック材料となる。例えばアクリルに酸化ニオブ(Nb25)の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折率変化を小さくすることができる。本発明において、比較的屈折力の大きな正レンズ(L1,L3)、または全てのレンズ(L1〜L5)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。
なお、本実施例は、固体撮像素子の撮像面に入射する光束の主光線入射角については、撮像面周辺部において必ずしも十分小さい設計になっていない。しかし、最近の技術では、固体撮像素子の色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列の見直しによって、シェーディングを軽減することができるようになってきた。具体的には撮像素子の撮像面の画素ピッチに対し、色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列のピッチをわずかに小さく設定すれば、撮像面の周辺部にい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レンズ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。これにより固体撮像素子で発生するシェーディングを小さく抑えることができる。本実施例は、前記要求が緩和された分について、より小型化を目指した設計例となっている。
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
S 開口絞り
I 撮像面
F 平行平板
1.固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、
物体側より順に、正の第1レンズ、負の第2レンズ、正の第3レンズ、負の第4レンズ、及び負の第5レンズからなり、
前記第1レンズから前記第5レンズの各々が接合されずに配置され、
前記第5レンズの像側面は非球面形状を有し、光軸との交点以外の位置に変曲点を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
1.45<f/f1<3.4・・・(2)
0.551≦(R3+R4)/(R3−R4)<1.4・・・(4)
但し、
f:全系の焦点距離
f1:前記第1レンズの焦点距離
R3:前記第2レンズの物体側面の曲率半径
R4:前記第2レンズの像側面の曲率半径
.前記第2レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする前記1に記載の撮像レンズ。
−3.0<f/f2<−1.1・・・(3)
但し、
f:全系の焦点距離
f2:前記第2レンズの焦点距
.前記第5レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする前記1又は前記2に記載の撮像レンズ。
0.06<t10/f<0.16・・・(5)
但し、
f:全系の焦点距離
t10:前記第5レンズの軸上厚
.前記撮像レンズは全てプラスチック材料で形成されていることを特徴とする前記1〜の何れか1項に記載の撮像レンズ。
件式(2)は第1レンズの焦点距離を適切に設定し、撮像レンズ全長の短縮化と収差補正を適切に達成するための条件式である。条件式(2)の値が下限を上回ることで、第1レンズの焦点距離を適度に維持することができ、レンズ全長の短縮化を達成することができる。一方、上限を下回ることで、第1レンズの焦点距離が小さくなり過ぎず、高次の球面収差やコマ収差の発生を抑えることができる。
条件式(4)は第2レンズでの収差補正とレンズ径方向の大きさとを適切に設定するための条件式である。条件式(4)の値が下限を上回ることで、第2レンズのレンズ径を適度に維持することができ、レンズ全系の径方向の小型化を達成することができる。一方、上限を下回ることで、第2レンズでの収差補正を像側面に偏ることなく、両面でバランスよく補正することができる。
ここで、「変曲点」とは有効半径内でのレンズ断面形状の曲線において、非球面頂点の接平面が光軸と垂直な平面となるような非球面上の点のことである。
1.51<f/f1<2.5
請求項の効果
条件式(3)は第2レンズの焦点距離を適切に設定し、撮像レンズ全長の短縮化と収差補正を適切に達成するための条件式である。条件式()の値が下限を上回ることで、第2レンズの焦点距離を適度に維持することができ、レンズ全長の短縮化を達成することができる。一方、上限を下回ることで、第2レンズの焦点距離の絶対値が大きくなり過ぎず、高次の球面収差やコマ収差の発生を抑えることができる。
−2.2<f/f2<−1.
求項の効果
条件式(5)は第5レンズの軸上厚みを適切に設定し、撮像レンズの像面性を適切に達成するための条件式である。条件式(5)の値が範囲内に入ることで、撮像レンズの像面性がオーバー側やアンダー側に倒れ過ぎるのを防ぐことができる。
0.09<t10/f<0.1
請求項の効果
近年では、固体撮像装置全体の小型化を目的とし、同じ画素数の固体撮像素子であっても、画素ピッチが小さく、結果として撮像面サイズの小さいものが開発されている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像レンズは、全系の焦点距離を比較的に短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう。従って、手間のかかる研磨加工により製造するガラスレンズと比較すれば、全てのレンズを、射出成形により製造されるプラスチックレンズで構成することにより、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価に大量生産が可能となる。また、プラスチックレンズはプレス温度を低くできることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数を減少させ、コスト低減を図ることができる。

Claims (7)

  1. 固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、
    物体側より順に、正の第1レンズ、負の第2レンズ、正の第3レンズ、負の第4レンズ、及び負の第5レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
    45<ν4
    但し、
    ν4:前記第4レンズのアッベ数
  2. 前記第1レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
    1.45<f/f1<3.4
    但し、
    f:全系の焦点距離
    f1:前記第1レンズの焦点距離
  3. 前記第2レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像レンズ。
    −3.0<f/f2<−1.1
    但し、
    f:全系の焦点距離
    f2:前記第2レンズの焦点距離
  4. 前記第2レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像レンズ。
    0.3<(R3+R4)/(R3−R4)<1.4
    但し、
    R3:前記第2レンズの物体側面の曲率半径
    R4:前記第2レンズの像側面の曲率半径
  5. 前記第5レンズは以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の撮像レンズ。
    0.06<t10/f<0.16
    但し、
    f:全系の焦点距離
    t10:前記第5レンズの軸上厚み
  6. 前記第4レンズの像側面は非球面に形成されており、その中心では負の屈折力を有し、周辺に向かうに従い負の屈折力が弱くなり、変曲点を有することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  7. 前記撮像レンズは全てプラスチック材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の撮像レンズ。
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