JP5069554B2

JP5069554B2 - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP5069554B2
Application number: JP2007339266A
Authority: JP
Inventors: 善男伊勢; 雅也橋本
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: JP2009162810A

Description

本発明は、携帯端末、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等の小型で薄型の電子機器に用いられる小型撮像装置に使用される撮像レンズに関するものである。

近年、撮像装置を備えた携帯端末の市場の拡大に伴い、この撮像装置には高画素数で小型の固体撮像素子が搭載されるようになった。

このような撮像素子の小型化・高画素化に対応し、撮像レンズについても解像度と画像品位の面でより高い性能が求められ、且つその普及とともに、低コスト化も要求されている。

高性能化の流れに応えるため、複数枚のレンズで構成された撮像レンズが一般化しているが、２枚〜３枚構成に比べ、より高性能化が可能な４枚構成の撮像レンズも提案されている。

物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、光軸上以外に変曲点を持つ第３及び第４レンズで構成し、小型化、高性能化を目指した撮像レンズが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、及びメニスカス形状の第４レンズを配置し、高性能化をめざした撮像レンズが開示されている。（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００６−３１７９１６号公報特開２００７−１２２００７号公報特開２００７−２２６１０７号公報

しかしながら、上記特許文献１、特許文献２、及び特許文献３記載の撮像レンズは、第１レンズに低分散のガラス材料を使うことによって、高性能化を図っているが、低コスト化の観点から見れば好ましくない。

撮像レンズの低コスト化の要求には、樹脂材料を使用した射出成形による所謂プラスチックレンズで構成することが有利である。

本発明は、前述した事情に鑑み、小型且つ高性能で、低コスト化にも対応可能な撮像レンズを得ること目的とする。

上記課題は、以下の構成により解決される。

物体側から第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズの順に配置され、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、光軸近傍では物体側に凸の形状で正の屈折力を有する第３レンズ、及び光軸近傍では物体側に凸形状で正の屈折力を有する第４レンズ、という構成を採り、以下の条件式（１），（２），（３），（４）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
−１．２０＜ｆ２／ｆ１＜−０．７５（１）
１．００＜ｆ３／ｆ１＜３．５０（２）
０．１６＜ｄ１２／ｆ＜０．２５（３）
０．０３＜ｄ３４／ｆ＜０．１６（４）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔
ｄ３４：第３レンズと第４レンズの光軸上の空気間隔
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離

上記条件式（１）は、第１レンズと第２レンズの焦点距離比率を規定するものである。条件式（１）の下限を超える場合は、第２レンズの屈折力が弱くなり過ぎ、軸上色収差の補正が不十分となる。逆に上限を超える場合は、第２レンズの屈折力が強くなり過ぎ、球面収差や非点収差のバランスが崩れる。

上記条件式（２）は、第１レンズと第３レンズの焦点距離比率を規定するものである。条件式（２）の下限を超える場合は、第３レンズの屈折力が強くなり過ぎ、光学長が長くなったり、軸外収差のバランスが悪くなる。逆に上限を超える場合は、第１レンズの屈折力が強くなり過ぎ、球面収差やコマ収差の補正が困難になる。

上記条件式（３）は、第１レンズと第２レンズの空気間隔を規定するものである。条件式（３）の下限を超える場合は、球面収差や非点収差のバランスが悪くなる。逆に上限を超える場合は、ＣＲＡ（ＣｈｉｅｆＲａｙＡｎｇｌｅ）が大きくなり過ぎると共に、球面収差も補正不足になる。

上記条件式（４）は、第３レンズと第４レンズの空気間隔を規定するものである。条件式（４）の下限を超える場合は、この空気間隔が短くなり過ぎ、レンズ組立時にレンズが接触する可能性が出てくる。逆に上限を超える場合は、第４レンズと像面との間隔が短くなり過ぎ、受光素子（ＣＣＤ：ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅやＣＭＯＳ：ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）にレンズを取り付ける作業性が悪くなる。

前記第１レンズと前記第２レンズはメニスカス形状であり、前記第１レンズの像側面の曲率半径との物体側面の曲率半径に関し、下記（５）の条件式を満足することを特徴する撮像レンズであること。
２．８０＜ｒ１ｒ／ｒ１ｆ＜４．８０（５）
ただし、
ｒ１ｒ：第１レンズの像側面の曲率半径
ｒ１ｆ：第１レンズの物体側面の曲率半径

上記条件式（５）は、第１レンズのメニスカス形状を規定するものである。条件式（５）の下限を超える場合は、光学長の短縮化には有利でるが、非点収差やコマ収差の補正が困難になる。逆に上限を超える場合は、ＣＲＡ（ＣｈｉｅｆＲａｙＡｎｇｌｅ）が大きくなると共に、光学長も長くなる傾向である。

前記第３レンズの像側の面、及び前記第４レンズの物体側の面には、光軸上以外に変曲点を有し、その変曲点の位置に関して、下記（６）の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズであること。
ＣＨ３ｒ−ＣＨ４ｆ＜０（６）
ただし、
ＣＨ３ｒ：第３レンズの像側面における変曲点の光軸からの距離
ＣＨ４ｆ：第４レンズの物体側面における変曲点の光軸からの距離

上記条件式（６）は、第３レンズの像側面における変曲点と第４レンズの物体側面における変曲点の位置関係を規定するものである。条件式（６）を満たさない場合は、非点収差や像面湾曲の補正が困難になる。逆にこの条件式（６）を満たしている場合は、ＣＲＡ（ＣｈｉｅｆＲａｙＡｎｇｌｅ）を小さくし易く、光量の低下する像面の周辺部分での光量確保が容易となる。

前記第１レンズ、及び前記第２レンズの屈折率とアッベ数に関し、下記（７）、（８）及び（９）の条件式を満足することを特徴する撮像レンズであること。
４５＜ν１＜６０（７）
２２＜ν２＜３５（８）
１．７＜ν１ｎ２／ν２ｎ１＜２．８（９）
ただし、
ν１：第１レンズのｄ線におけるアッベ数
ν２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数
ｎ１：第１レンズのｄ線における屈折率
ｎ２：第２レンズのｄ線における屈折率

上記条件式（７）は、第１レンズのアッベ数を規定するものである。条件式（７）の下限を超える場合は、軸上色収差の補正が困難になる。逆に上限を超える場合は安価な樹脂材料がなく、低コスト化が出来なくなる。

上記条件式（８）は、第１レンズのアッベ数を規定するものである。条件式（８）の下限を超える場合は安価な樹脂材料がない。逆に上限を超える場合は、軸上色収差、倍率色収差の残存量が多くなる。

上記条件式（９）は、第１レンズと第２レンズのアッベ数と屈折率の関係を規定するものである。条件式（９）の下限を超える場合は、軸上色収差と倍率色収差の補正が困難となる。逆に上限を超える場合は、第１レンズにアッベ数の大きいガラス材料を使うか、第２レンズに屈折率の高いガラス材料を使う必要があり、樹脂材料の使用に比べコスト高は避けられない。

前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の空気間隔と、前記第１レンズの光軸上の厚さに関し、下記（１０）の条件式を満足することを特徴する撮像レンズであること。
０．９＜ｄ１２／ｄ１＜２．０（１０）
ただし、
ｄ１：第１レンズの光軸上の厚さ

上記条件式（１０）は、前記第１レンズの厚みと前記第１レンズと前記第２レンズの空気間隔を規定するものである。条件式（１０）の下限を超える場合は、前記条件式（３）の下限を超える場合と同様に、球面収差や非点収差のバランスが悪くなると共に光学長も長くなる。逆に上限を超える場合は、ＣＲＡ（ＣｈｉｅｆＲａｙＡｎｇｌｅ）が大きくなり過ぎると共に、第１レンズのコバ厚が薄くなり過ぎて製作が困難になる。

撮像レンズ全系で開口絞りは、前記第１レンズの前、或いは前記第１レンズと前記第２レンズの間に、備えることを特徴とする撮像レンズであること。

開口絞りを光学系の物体側に置くことにより、ＣＲＡ（ＣｈｉｅｆＲａｙＡｎｇｌｅ）を小さく抑えることが容易となる。

前記第１レンズ，前記第２レンズ，前記第３レンズ及び前記第４レンズは、すべてが樹脂材料により製作されている撮像レンズであること。

前記第１レンズ，前記第２レンズ，前記第３レンズ及び前記第４レンズは、すべて少なくとも１面は非球面である撮像レンズであること。

上記各条件式を満足する場合においても、好ましくは、前記第４レンズの焦点距離と撮像素子の有効撮像エリア対角長に関して、下記（１１）の条件式を満足する撮像レンズであることが望ましい。
２＜ｆ４／Ｄ＜５（１１）
ただし、
ｆ４：第４レンズの焦点距離
Ｄ：撮像素子の有効撮像エリア対角長
この条件は、後記の実施例１，２，５，６がこの範囲内にあり有効であることが証明されている。

本発明によれば、携帯端末、ＰＤＡ等の小型薄型で高機能の電子機器に対応可能な、高解像度でコンパクトな撮像レンズを、安価に提供できる。

以下に、本発明の実施例を具体的な数値を示し説明する。実施例１は、物体側から第１レンズＬ１、開口絞りＳ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４、平行平面ガラスＩＲ、像面の順の配列で構成されており、実施例２から実施例６は、物体側から開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４、平行平面ガラスＩＲ、像面の順の配列で構成される。

また、各実施例における非球面の形状については、面の頂点を原点とし、光軸方向にＺ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして、以下の数１で示す非球面式で表す。

ただし、上記非球面式及び各実施例に使用する記号は下記の通りである。
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
ｒ：曲率半径
Ｋ：円錐定数
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバー
２ω：対角長での画角
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、以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（例えば、４．５×１０^‐０４）をＥ（例えば、４．５Ｅ−０４）を用いて表し、レンズデータの面番号は、第１レンズの物体側を１面とし順に付与した。

実施例１の撮像レンズについて、数値データを表１に示す。また、図１は撮像レンズの断面図、図２は諸収差図である。

実施例２の撮像レンズについて、数値データを表１に示す。また、図３は撮像レンズの断面図、図４は諸収差図である。

実施例３の撮像レンズについて、数値データを表３に示す。また、図５は撮像レンズの断面図、図６は諸収差図である。

実施例４の撮像レンズについて、数値データを表４に示す。また、図７は撮像レンズの断面図、図８は諸収差図である。

実施例５の撮像レンズについて、数値データを表５に示す。また、図９は撮像レンズの断面図、図１０は諸収差図である。

実施例６の撮像レンズについて数値データを表６に示す。また、図１１は撮像レンズの断面図、図１２は諸収差図である。

実施例１から実施例６に関し、条件式（１）から条件式（１０）に対応する値を下記表７に示す。

表７から明らかなように、条件式（１）から条件式（１０）を、実施例１から実施例６の数値データは満足している。

図２、図４、図６、図８、図１０、及び図１２の諸収差図から明らかなように、各収差共に良好に補正できている。

本発明の実施例１に係る撮像レンズの断面図である。実施例１の撮像レンズの諸収差図である。本発明の実施例２に係る撮像レンズの断面図である。実施例２の撮像レンズの諸収差図である。本発明の実施例３に係る撮像レンズの断面図である。実施例３の撮像レンズの諸収差図である。本発明の実施例４に係る撮像レンズの断面図である。実施例４の撮像レンズの諸収差図である。本発明の実施例５に係る撮像レンズの断面図である。実施例５の撮像レンズの諸収差図である。本発明の実施例６に係る撮像レンズの断面図である。実施例６の撮像レンズの諸収差図である。

符号の説明

Ｓ開口絞り
Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズ
Ｌ４第４レンズ
ＩＲ平行平面ガラス
Ｓサジタル像面の収差
Ｔタンジェンシャル像面の収差
ＦＦ線における収差
ｄｄ線における収差
ＣＣ線における収差

Claims

物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、光軸近傍では物体側に凸の形状で正の屈折力を有し、像側の面に光軸上以外で変曲点を有する第３レンズ、及び光軸近傍では物体側に凸形状で正の屈折力を有し、物体側の面に光軸上以外で変曲点を有する第４レンズ、という構成を採り、以下の条件式（１），（２），（３），（４）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
−１．２０＜ｆ２／ｆ１＜−０．７５（１）
１．００＜ｆ３／ｆ１＜３．５０（２）
０．１６＜ｄ１２／ｆ＜０．２５（３）
０．０３＜ｄ３４／ｆ＜０．１６（４）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔
ｄ３４：第３レンズと第４レンズの光軸上の空気間隔
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
前記第１レンズと前記第２レンズはメニスカス形状であり、前記第１レンズの像側面の曲率半径と物体側面の曲率半径に関し、下記（５）の条件式を満足することを特徴する請求項１記載の撮像レンズ。
２．８０＜ｒ１ｒ／ｒ１ｆ＜４．８０（５）
ただし、
ｒ１ｒ：第１レンズの像側面の曲率半径
ｒ１ｆ：第１レンズの物体側面の曲率半径
前記第３レンズの像側の面、及び前記第４レンズの物体側の面には、光軸上以外に変曲点を有し、その変曲点の位置に関して、下記（６）の条件式を満足することを特徴とする請求項１，及び２記載の撮像レンズ。
ＣＨ３ｒ−ＣＨ４ｆ＜０（６）
ただし、
ＣＨ３ｒ：第３レンズの像側面における変曲点の光軸からの距離
ＣＨ４ｆ：第４レンズの物体側面における変曲点の光軸からの距離
前記第１レンズ、及び前記第２レンズの屈折率とアッベ数に関し、下記（７）、（８）及び（９）の条件式を満足することを特徴する請求項１，２，及び３記載の撮像レンズ。
４５＜ν１＜６０（７）
２２＜ν２＜３５（８）
１．７＜ν１ｎ２／ν２ｎ１＜２．８（９）
ただし、
ν１：第１レンズのｄ線におけるアッベ数
ν２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数
ｎ１：第１レンズのｄ線における屈折率
ｎ２：第２レンズのｄ線における屈折率
前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の空気間隔と、前記第１レンズの光軸上の厚さに関し、下記（１０）の条件式を満足することを特徴する請求項１，２，３，及び４記載の撮像レンズ。
０．９＜ｄ１２／ｄ１＜２．０（１０）
ただし、
ｄ１：第１レンズの光軸上の厚さ
撮像レンズ全系で開口絞りは、前記第１レンズの前、或いは前記第１レンズと前記第２レンズの間に、備えることを特徴とする請求項１，２，３，４，及び５記載の撮像レンズ。
前記第１レンズ，前記第２レンズ，前記第３レンズ及び前記第４レンズは、すべてが樹脂材料により製作されているプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，及び６記載の撮像レンズ。
前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、及び前記第４レンズは、少なくとも一面は非球面形状であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，及び７記載の撮像レンズ。