JP3138700U

JP3138700U - 二枚のレンズから構成される撮像レンズ

Info

Publication number: JP3138700U
Application number: JP2007008343U
Authority: JP
Inventors: 三偉徐
Original assignee: 一品光学工業股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: US7492528B2; US20080239511A1; TWM320680U

Abstract

【課題】高解析度であって、撮像レンズの長さを効果的に短縮し、撮像レンズの体積を縮小でき、低コストの撮像レンズを提供する。
【解決手段】二枚のレンズから構成される撮像レンズであり、同一の光軸Ｘに沿って物体側から順に、メニスカス形状の非球面レンズであって、その凸面が物体側にある正の屈折率の第１のレンズＬ１と、メニスカス形状の非球面レンズであって、その凸面が像側にある負の屈折率の第２のレンズＬ２と、赤外線フィルタ３と、イメージセンサ４と、を備え、下記条件式を満足する。０．４ｆ≦ｄ＜０．９ｆ、０．５ｆ≦｜Ｒ３｜≦１００ｆ、５＜｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＜１５、２０≦Ｖｄ≦６０
【選択図】図１

Description

二枚のレンズから構成される撮像レンズに関し、主に携帯電話のカメラレンズまたはＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）などのイメージセンサのレンズとして使用され、高性能であり、全長が短く、コストを低減できる撮像レンズに関する。

科学技術の進歩に伴って電子製品は更なる軽薄短小化および多機能化へと発展しており、デジタルカメラ、ネットワークカメラ、ウェブカメラおよび携帯電話などに撮像装置（レンズ）が具えられている以外に、ＰＤＡなどの装置にも撮像装置が設置されている。装置の携帯性および人間性を高めるために、撮像装置は優れたイメージ品質を備え、体積が小さく、コストが低い必要があり、それによって撮像装置の応用性を高めることができ、携帯電話に応用する場合、これらの事項は特に重要である。

従来技術によるガラスを球面研磨して製造されたレンズは材料の選択性が高く、色差の修正を行ないやすいので業界内で広く使用されている。しかし、ガラスを球面研磨したレンズをＦナンバーが小さく、視野角が大きな状況で応用する場合、球面収差および非点収差などの収差の修正は困難である。ガラスを球面研磨したレンズの欠点を解決するために現在の撮像装置においては非球面プラスチックレンズまたは非球面モールドガラスレンズが使用され、優れたイメージ品質を達成している。特許文献１、２、３などの従来技術による光学撮像装置（レンズ）の全長は長い。特許文献３のレンズセットにおいて、第１レンズ１面から、第２レンズ２面までの距離ｄは０．９ｆ以上であり（ｄ≧０．９ｆ、ｆはレンズ全体の焦点距離）、体積を小さくしたり、コストを低減させたりすることができず、電子製品が求められる軽薄短小化や高性能化を達成させることは難しく、相対的に撮像レンズの応用性を制限しており、特に携帯電話へ応用することは難しい。
米国特許第６，８１３，０９５号明細書米国特許第６，０３１，６７０号明細書特開２００１‐１８３５７８号公報

本考案の目的は、同一の光軸に沿って物体側から順に、正の屈折率の第１のレンズ、正の屈折率の第２のレンズ、赤外線フィルタおよびイメージセンサを備え、第１のレンズおよび第２のレンズはメニスカス形状の非球面レンズであり、第１のレンズの凸面が物体側にあり、第２のレンズの凸面が像側にあり、上記構造によって高解析度を達成し、撮像レンズの長さを効果的に縮小できる二枚のレンズから構成される撮像レンズを提供することにある。
本考案の第２の目的は、下記の条件を満足し、それによって高解析度を達成し、撮像レンズの長さを効果的に短縮でき、撮像レンズの体積を縮小し、コストを低減し、応用性を高めることができる二枚のレンズから構成される撮像レンズを提供することにある。
０．４ｆ≦ｄ＜０．９ｆ・・・（１）
０．５ｆ≦｜Ｒ３｜≦１００ｆ・・・（２）
５＜｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＜１５・・・（３）
２０≦Ｖｄ≦６０・・・（４）
但し、ｆ：撮像レンズシステムの有効焦点距離
ｄ：第１のレンズの物体側凸面から第２のレンズの像側凸面までの距離
Ｒ３：第２のレンズの物体側凹面の曲率半径
ｆ１：第１のレンズの有効焦点距離
ｆ２：第２のレンズの有効焦点距離
Ｖｄ：第１のレンズおよび第２のレンズのアッベ数
本考案の第３の目的は、撮像レンズに前置絞りを設置することができ、その開口絞りが第１のレンズの物体側凸面上または前に設置され、それによってレンズの全長を効果的に縮小して撮像レンズの応用性を高めることができる二枚のレンズから構成される撮像レンズを提供することにある。
本考案の第４の目的は、撮像レンズに中間絞りを設置することができ、その開口絞りが第１のレンズの像側凹面上、第２のレンズの物体側凹面上または第１のレンズの像側凹面と第２のレンズの物体側凹面との間に設置され、それによってレンズの全長を効果的に縮小して撮像レンズの応用性を高めることができる二枚のレンズから構成される撮像レンズを提供することにある。
本考案の第５の目的は、撮像レンズの第１のレンズおよび第２のレンズにプラスチックレンズまたはモールドガラスレンズが使用され、それによって撮像レンズの応用性が高められる二枚のレンズから構成される撮像レンズを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の考案は、同一の光軸Ｘに沿って物体側から順に、メニスカス形状の非球面レンズであり、その凸面が物体側にある正の屈折率の第１のレンズと、メニスカス形状の非球面レンズであり、その凸面が像側にある負の屈折率の第２のレンズと、赤外線フィルタと、イメージセンサと、を備え、下記条件式（１）から（４）を満足することを特徴とする二枚のレンズから構成される撮像レンズである。
０．４ｆ≦ｄ＜０．９ｆ・・・（１）
０．５ｆ≦｜Ｒ３｜≦１００ｆ・・・（２）
５＜｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＜１５・・・（３）
２０≦Ｖｄ≦６０・・・（４）
但し、ｆ：レンズの有効焦点距離
ｄ：第１のレンズの物体側面から第２のレンズの像側面までの距離
Ｒ３：第２のレンズの物体側面の曲率半径
ｆ１：第１のレンズの有効焦点距離
ｆ２：第２のレンズの有効焦点距離
Ｖｄ：第１のレンズおよび第２のレンズのアッベ数

請求項２の考案は、メニスカス形状の第１のレンズの凸面および凹面の少なくとも一面は、非球面であることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項３の考案は、メニスカス形状の第２のレンズの凸面および凹面の少なくとも一面は、非球面であることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項４の考案は、撮像レンズには、前置絞りが設けられることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項５の考案は、絞りの開口絞りが、第１のレンズの物体側凸面上または前に設置されることを特徴とする請求項４記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項６の考案は、撮像レンズには、中間絞りが設けられることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項７の考案は、絞りの開口絞りが、第１のレンズの像側面上、第２のレンズの物体側面上または第１のレンズの像側面と第２のレンズの物体側面との間に設置されることを特徴とする請求項６記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項８の考案は、第１のレンズには、プラスチックレンズまたはモールドガラスレンズが使用されることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項９の考案は、第２のレンズには、プラスチックレンズまたはモールドガラスレンズが使用されることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

請求項１０の考案は、赤外線フィルタには、ガラスレンズが使用されることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズである。

本考案による二枚のレンズから構成される撮像レンズは、条件式０．４ｆ≦ｄ＜０．９ｆ、０．５ｆ≦｜Ｒ３｜≦１００ｆ、５＜｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＜１５、２０≦Ｖｄ≦６０を満足し、それによって本考案による撮像レンズは高解析度を達成し、撮像レンズの長さを効果的に縮小でき、撮像レンズの体積を縮小し、コストを低減し、応用性を高めることができる。

本考案の目的、特徴および効果を示す実施例を図に沿って詳細に説明する。

図１、２に示すように、本考案による二枚のレンズから構成される撮像レンズは、同一の光軸Ｘに沿って物体側から順に、正の屈折率の第１のレンズＬ１、正の屈折率の第２のレンズＬ２、赤外線フィルタ３およびイメージセンサ４を備える。図２に示すように、撮像時、光線は先ず第１のレンズＬ１および第２のレンズＬ２を通過した後、赤外線フィルタ３を通過してイメージセンサ４のセンサ面４１上に結像される。

第１のレンズＬ１は、メニスカス形状のプラスチックレンズまたはモールドガラスレンズであり、その凸面１１は物体側にあり、凸面１１および凹面１２の少なくとも一面は非球面である。第２のレンズＬ２は、メニスカス形状のプラスチックレンズまたはモールドガラスレンズであり、その凸面２１は像側にあり、凸面２１および凹面２２の少なくとも一面は非球面である。図１、２に示す撮像レンズには前置絞りまたは中間絞り（図示せず）を設置することができ、その開口絞り１３を図１、２に示す、第１のレンズＬ１の物体側凸面１１上、物体側凸面１１の前、第１のレンズＬ１の像側凹面１２上、第２のレンズＬ２の物体側凹面２２上または第１のレンズＬ１の像側凹面１２と第２のレンズＬ２の物体側凹面２２との間（図示せず）に設置することができる。本考案の撮像レンズの第１のレンズＬ１および第２のレンズＬ２は、プラスチックレンズまたはモールドガラスレンズを使用することができ、それによって撮像レンズの応用性が高められる。

本考案による撮像レンズは、以下の条件式（１）から（４）を満足する。
０．４ｆ≦ｄ＜０．９ｆ・・・（１）
０．５ｆ≦｜Ｒ３｜≦１００ｆ・・・（２）
５＜｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＜１５・・・（３）
２０≦Ｖｄ≦６０・・・（４）
但し、ｆ：撮像レンズシステムの有効焦点距離
ｄ：第１のレンズＬ１の凸面１１（物体側面）から第２のレンズＬ２の凸面２１（像側面）までの距離
Ｒ３：第２のレンズの物体側面の曲率半径
ｆ１：第１のレンズの有効焦点距離
ｆ２：第２のレンズの有効焦点距離
Ｖｄ：第１のレンズおよび第２のレンズのアッベ数

上記構造によって高解析度を達成し、撮像レンズの長さを効果的に縮小でき、撮像レンズの体積を縮小し、コストを低減し、応用性を高めることができる。

以下に好適な実施例を挙げて説明を行う。各表（１，３）には、各実施例の物体側から順に番号を記した光学面番号♯、各光学面形態（Ｔｙｐｅ）、光軸上の各光学面の曲率半径Ｒ（単位：ｍｍ）、光軸上の各光学面の間隔Ｄ（単位：ｍｍ）、レンズ材料の屈折率ｎｄおよびアッベ数Ｖｄを記す。各表（２，４）には各実施例の各光学面の各非球面係数を記す。

Ｚ＝ｃｈ²／[１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ²ｈ²］^1/2] ＋Ａｈ⁴＋Ｂｈ⁶＋Ｃｈ⁸＋Ｄｈ¹⁰+Ｅｈ¹²＋Ｆｈ¹⁴＋Ｇｈ¹⁶・・・（５）
数式（５）は各実施例の非球面方程式である。
但し、ｃ：曲率
ｈ：レンズの高さ
Ｋ：円錐定数
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ：順に４、６、８、１０、１２、１４、１６階数の非球面係数

第１の実施例

本実施例の第１のレンズＬ１および第２のレンズＬ２の材質はプラスチックであり、屈折率が１．５４５でアッベ数が５６のプラスチック材料から製造することができる。赤外線フィルタ３の材質はガラスであり、屈折率が１．５１６８でアッベ数が６４．１７のガラス材料から製造することができ、厚さは０．３ｍｍである。

本レンズシステムの有効焦点距離ｆは、２．１５ｍｍである。第1のレンズＬ１の凸面１１（物体側面）から第２のレンズＬ２の凸面２１（像側面）の距離ｄは１．４１ｍｍであり、条件式（１）を満足する。第２のレンズＬ２の凹面２２の曲率半径｜Ｒ３｜＝３．２２４ｍｍであり、条件式（２）を満足する。第１のレンズＬ１の有効焦点距離ｆ１は２．１２５ｍｍであり、第２のレンズＬ２の有効焦点距離ｆ２は１７．０７６ｍｍであり、故に｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＝８．０３６であり、条件式（３）を満足する。第1のレンズおよび第２のレンズのアッベ数Ｖｄは５６であり、条件式（４）を満足する。

図３、４、５、６、７および上述の表（１）、（２）から本考案の実施例のレンズ全長は、２．４５９７２ｍｍであることが分かる。従って、本考案による撮像レンズは高解析度を達成し、撮像レンズの長さを効果的に縮小でき、撮像レンズの体積を縮小し、コストを低減し、応用性を高めることができることが証明される。

第２の実施例

本実施例の第１のレンズＬ１および第２のレンズＬ２の材質はプラスチックであり、Ｌ１は屈折率が１．５４５でアッベ数が５６のプラスチック材料から製造し、Ｌ２は屈折率が１．５８５でアッベ数が３１のプラスチック材料から製造することができる。赤外線フィルタ３の材質はガラスであり、屈折率が１．５１６８でアッベ数が６４．１７のガラス材料から製造することができ、厚さは０．０９ｍｍである。

本レンズシステムの有効焦点距離ｆは２．１１３ｍｍである。第1のレンズＬ１の凸面１１（物体側面）から第２のレンズＬ２の凸面２１（像側面）の距離ｄは１．５８７ｍｍであり、条件式（１）を満足する。第２のレンズＬ２の凹面２２（物体側面）の曲率半径｜Ｒ３｜＝２．３３２ｍｍであり、条件式（２）を満足する。第1のレンズＬ１の有効焦点距離ｆ１は１．９３３ｍｍであり、第２のレンズＬ２の有効焦点距離ｆ２は２３．９３２ｍｍであり、故に｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＝１２．３８１であり、条件式（３）を満足する。第1のレンズのアッベ数Ｖｄは５６であり、第２のレンズのアッベ数Ｖｄは３１であり、条件式（４）を満足する。

図８から１４および上述の表（１）（２）から本考案の実施例のレンズ全長は２．４７８１４ｍｍであることが分かる。従って本考案による撮像レンズは高解析度を達成し、撮像レンズの長さを効果的に縮小でき、撮像レンズの体積を縮小し、コストを低減し、応用性を高めることができることが証明される。

本考案の第１の実施例を示す断面図である。図１の光路を示す断面図である。第１の実施例の五つの異なる視野（像高は０、０．３３、０．６６、０．９９、１．３２ｍｍ）の横収差図（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｒａｙｆａｎｐｌｏｔ）である。第１の実施例の像面湾曲（ｆｉｅｌｄｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を示す図である。第１の実施例の歪曲を示す図である。第１の実施例の五つの異なる視野（像高は０、０．３３、０．６６、０．９９、１．３２ｍｍ）の０から１２０ＬＰ／ｍｍの空間周波数に対応するとき生成される変調伝達関数を示す図である。第１の実施例の全視野が視野零に対応して生成される相対照度を示す図である。本考案の第２の実施例を示す断面図である。図８の光路を示す断面図である。第２の実施例の五つの異なる視野（像高は０、０．３３、０．６６、０．９９、１．３２ｍｍ）の横収差図である。第２の実施例の像面湾曲を示す図である。第２の実施例の歪曲を示す図である。第２の実施例の五つの異なる視野（像高は０、０．３３、０．６６、０．９９、１．３２ｍｍ）の０から１２０ＬＰ／ｍｍの空間周波数に対応するとき生成される変調伝達関数を示す図である。第２の実施例の全視野が視野零に対応して生成される相対照度を示す図である。

符号の説明

Ｌ１第１のレンズ
１１凸面
１２凹面
１３開口絞り
Ｌ２第２のレンズ
２１凸面
２２凹面
Ｌ３第３のレンズ
３赤外線フィルタ
４イメージセンサ
４１センサ面

Claims

同一の光軸Ｘに沿って物体側から順に、
メニスカス形状の非球面レンズであり、その凸面が物体側にある正の屈折率の第１のレンズと、
メニスカス形状の非球面レンズであり、その凸面が像側にある負の屈折率の第２のレンズと、
赤外線フィルタと、
イメージセンサと、を備え、
下記条件式（１）から（４）を満足することを特徴とする二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
０．４ｆ≦ｄ＜０．９ｆ・・・（１）
０．５ｆ≦｜Ｒ３｜≦１００ｆ・・・（２）
５＜｜ｆ２｜／｜ｆ１｜＜１５・・・（３）
２０≦Ｖｄ≦６０・・・（４）
但し、ｆ：レンズの有効焦点距離
ｄ：第１のレンズの物体側面から第２のレンズの像側面までの距離
Ｒ３：第２のレンズの物体側面の曲率半径
ｆ１：第１のレンズの有効焦点距離
ｆ２：第２のレンズの有効焦点距離
Ｖｄ：第１のレンズおよび第２のレンズのアッベ数
前記メニスカス形状の第１のレンズの凸面および凹面の少なくとも一面は、非球面であることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記メニスカス形状の第２のレンズの凸面および凹面の少なくとも一面は、非球面であることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記撮像レンズには、前置絞りが設けられることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記絞りの開口絞りは、第１のレンズの物体側凸面上または前に設置されることを特徴とする請求項４記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記撮像レンズには、中間絞りが設けられることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記絞りの開口絞りは、第１のレンズの像側面上、第２のレンズの物体側面上または第１のレンズの像側面と第２のレンズの物体側面との間に設置されることを特徴とする請求項６記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記第１のレンズには、プラスチックレンズまたはモールドガラスレンズが使用されることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記第２のレンズには、プラスチックレンズまたはモールドガラスレンズが使用されることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。
前記赤外線フィルタには、ガラスレンズが使用されることを特徴とする請求項１記載の二枚のレンズから構成される撮像レンズ。