JP5317480B2

JP5317480B2 - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP5317480B2
Application number: JP2008005715A
Authority: JP
Inventors: 善男伊勢; 雅也橋本
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: JP2009169005A

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。

この４枚構成の撮像レンズとしては、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、負の屈折力を有する第４レンズで構成し、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１〜特許文献２）

特開２００６−２９３３２４号公報特開２００７−１７９８４号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の撮像レンズは、第１レンズの正のパワーが弱く、第３レンズの正のパワーが強すぎるため、全長が長くなり過ぎ、小型化には問題がある。さらに、上記特許文献２記載の撮像レンズは、実施例が多岐に亘り過ぎているため、高品位化・収差補正が十分とは言えない。

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。

本発明の撮像レンズは、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、前記第１レンズは両凸形状で正の屈折力を有し、前記第２レンズは像側面に凹のメニスカス形状で負の屈折力を有し、前記第３レンズは像側に凸のメニスカス形状で正の屈折力を有し、前記第４レンズは少なくとも光軸近傍では物体側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有する、という４枚レンズの構成をとり、且つ、下記（１），（２），（３）の条件式を満足するとともに、前記第１レンズ，前記第２レンズ及び前記第３レンズの形状に関して下記（６），（７）の条件式を満足することを特徴する。
０．４０＜ｆ１／ｆ＜０．８０（１）
０．３５＜ｆ３／ｆ＜０．６５（２）
０．３４＜｜ｆ４｜／ｆ＜０．８５（３）
−０．６０＜ｒ１ｒ／ｒ２ｆ≦−０．００４（６）
０．７０＜（ｒ２ｒ−ｒ３ｆ）／ｆ＜１．４０（７）
（絶対値はｆ４＜０のため）
ただし、
ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｒ１ｒ：第１レンズの像側の面の曲率半径
ｒ２ｆ：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ２ｒ：第２レンズの像側の面の曲率半径
ｒ３ｆ：第３レンズの物体側の面の曲率半径

上記条件式（１）は第１レンズのパワーを規定するものである。条件式（１）の下限を超えると第１レンズの焦点距離が短くなり過ぎ、諸収差の補正が困難となる共に、所望の画角の確保が難しくなる。逆に上限を超えると、第１レンズの屈折力不足で、第１レンズの物体側の面から像面までの距離が長くなり、撮像レンズの小型化が不可能となる。

上記条件式（２）は第３レンズのパワーを規定するものである。条件式（２）の下限を超えると第３レンズのパワーが強くなり過ぎ、高次の収差を発生し、誤差感度の強いレンズとなる。逆に上限を超えると、第３レンズのパワー不足により、球面収差、非点収差等が補正不足となる。

上記条件式（３）は第４レンズのパワーを規定するものである。条件式（３）の下限を超えると第４レンズのパワーが強くなり過ぎ、高次の収差を発生し、上記条件式（２）の場合と同様に高次の収差を発生する。逆に上限を超えると、全体の収差バランスを取るという最も像側に位置する第４レンズとしての機能を、十分果たせなくなる。

撮像レンズ全系で、開口絞りは、最も物体側に開口絞りを備える。

前記第３レンズ及び前記第４レンズの形状に関して下記（４），（５）の条件式を満足する撮像レンズであること。
０．１５＜｜ｒ３ｒ｜／ｆ＜０．３（４）
０．１２＜ｒ４ｒ／ｆ＜０．３４（５）
（絶対値はｒ３ｒ＜０のため）
ただし、
ｒ３ｒ：第３レンズの像側の面の曲率半径
ｒ４ｒ：第４レンズの像側の面の曲率半径

上記条件式（４）は、第３レンズの形状を規定するものである。条件式（４）の下限を超えると第３レンズの曲率が強くなり過ぎ、軸外収差が悪化すると共に、全長の短縮化にも悪影響を及ぼす。逆に上限を超えるとＣＲＡ（ＣｈｉｅｆＲａｙＡｎｇｌｅ）が大きくなると共に、非点収差の補正も困難になる。

上記条件式（５）は、第４レンズの形状を規定するものである。条件式（５）の下限を超えると第４レンズの曲率半径が短くなり過ぎ、軸外収差、例えば、非点収差やコマ収差と、球面収差のバランスが崩れてしまう。逆に上限を超えると、像側の負のパワーが不足し、全長の短縮化が困難になる。

また、前記請求項１に記載の撮像レンズにおいて、前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズの形状に関して条件式（６），（７）を満足することにより以下の作用・効果を有する。

上記条件式（６）は、第１レンズと第２レンズの向い合う面の形状を規定するものである。条件式（６）の下限を超えると、屈折率の比較的小さい樹脂材料の場合は、非点収差の補正不足になると共に、色収差のバランスも悪くなる。逆に上限を超えると、第２レンズの負のパワーが不足し、軸上色収差の補正不足になる。

上記条件式（７）は、第２レンズと第３レンズの向い合う面の形状を規定するものである。条件式（７）の下限を超えると、第２レンズの像側の面と第３レンズの物体側の面との曲率半径が強くなり過ぎ、上側光線に関する横収差の補正が困難になり、コマフレアーが発生する。逆に上限を超えると、軸外収差、例えば、非点収差やコマ収差のバランスが取れなくなり、所望の性能が得られない。

前記第１レンズ及び前記第２レンズのパワーに関して下記（８）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。
０．５０＜｜ｆ２｜／ｆ≦０．８５９（８）
（絶対値はｆ２＜０のため）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離

上記条件式（８）は第２レンズのパワーを規定するものである。条件式（８）の下限を超えると第２レンズの焦点距離が短くなり過ぎ、上記条件式（７）の下限を超えた場合と同様に、諸収差の補正が困難になる。逆に上限を超えると、第２レンズの屈折力不足で、軸上色収差の残存量が大きくなり、性能低下を来たす。

前記第１レンズ，前記第２レンズ及び前記第３レンズの光軸上の空気間隔に関して下記（９）の条件式を満足する撮像レンズであること。
０．０１＜ｄ１２／ｄ２３＜０．４０（９）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔
ｄ２３：第２レンズと第３レンズの光軸上の空気間隔

上記条件式（９）は第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズの位置関係を規定するものである。条件式（９）の下限を超えると、第１レンズと第２レンズの間隔が狭くなり過ぎ、撮像レンズに組み立てる際、第１レンズと第２レンズが接触する危険性が高まる。逆に上限を超えると、第１レンズと第２レンズの間隔が広くなり過ぎ、軸外収差のバランスが悪化する。

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、少なくとも１面は非球面である撮像レンズであること。

前記第４レンズは、像側の面の形状が光軸上以外に変曲点があることを特徴とするレンズであること。

上記各条件を満足する場合においても、好ましくは、前記第３レンズ及び前記第４レンズのパワーに関して、下記（１０），（１１）の条件式を満足する撮像レンズである。
０．４０＜ｆ３／ｆ＜０．６（１０）
０．４０＜｜ｆ４｜／ｆ＜０．６５（１１）
（絶対値はｆ４＜０のため）
ただし、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離

更に好ましくは、前記第３レンズ及び前記第４レンズのパワーに関して、下記（１２），（１３）の条件式を満足する撮像レンズである。
０．４０＜ｆ３／ｆ＜０．４８（１２）
０．４０＜｜ｆ４｜／ｆ＜０．５０（１３）
これらの条件は、後記の実施例４及び実施例６で証明されている。

あるいは更に好ましくは、前記第３レンズ及び前記第４レンズのパワーに関して、下記（１４），（１５）の条件式を満足する撮像レンズである。
０．４８＜ｆ３／ｆ＜０．５８（１４）
０．５０＜｜ｆ４｜／ｆ＜０．６０（１５）
これらの条件は、後記の実施例２及び実施例５で証明されている。

あるいは更に好ましくは、前記第３レンズ及び前記第４レンズのパワーに関して、下記（１６），（１７）の条件式を満足する撮像レンズである。
０．３５＜ｆ３／ｆ＜０．４０（１６）
０．３４＜｜ｆ４｜／ｆ＜０．４０（１７）
これらの条件は、後記の実施例１及び実施例３で証明されている。

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。以下の実施例１から実施例６は、いずれも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ている。

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、第一レンズの物体側を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２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。なお、実施例３において、第２レンズＬ２は、像側面と物体側に凹で負の屈折力を有しており、第２レンズＬ２が像側面に凹のメニスカス形状で負の屈折力を有する本発明とは異なるが参考例として記載する。

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。なお、実施例４において、第２レンズＬ２は、像側面と物体側に凹で負の屈折力を有しており、第２レンズＬ２が像側面に凹のメニスカス形状で負の屈折力を有する本発明とは異なるが参考例として記載する。

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（９）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（９）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、前記第１レンズは両凸形状で正の屈折力を有し、前記第２レンズは像側面に凹のメニスカス形状で負の屈折力を有し、前記第３レンズは像側に凸のメニスカス形状で正の屈折力を有し、前記第４レンズは少なくとも光軸近傍では物体側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有する、という４枚レンズの構成をとり、且つ、下記（１），（２），（３）の条件式を満足するとともに、前記第１レンズ，前記第２レンズ及び前記第３レンズの形状に関して下記（６），（７）の条件式を満足することを特徴する撮像レンズ。
０．４０＜ｆ１／ｆ＜０．８０（１）
０．３５＜ｆ３／ｆ＜０．６５（２）
０．３４＜｜ｆ４｜／ｆ＜０．８５（３）
−０．６０＜ｒ１ｒ／ｒ２ｆ≦−０．００４（６）
０．７０＜（ｒ２ｒ−ｒ３ｆ）／ｆ＜１．４０（７）
（絶対値はｆ４＜０のため）
ただし、
ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｒ１ｒ：第１レンズの像側の面の曲率半径
ｒ２ｆ：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ２ｒ：第２レンズの像側の面の曲率半径
ｒ３ｆ：第３レンズの物体側の面の曲率半径
撮像レンズ全系で最も物体側に開口絞りを備えることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
前記第３レンズ及び前記第４レンズの形状に関して下記（４），（５）の条件式を満足することを特徴する請求項１及び２記載の撮像レンズ。
０．１５＜｜ｒ３ｒ｜／ｆ＜０．３（４）
０．１２＜ｒ４ｒ／ｆ＜０．３４（５）
（絶対値はｒ３ｒ＜０のため）
ただし、
ｒ３ｒ：第３レンズの像側の面の曲率半径
ｒ４ｒ：第４レンズの像側の面の曲率半径
前記第１レンズ及び前記第２レンズのパワーに関して下記（８）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。
０．５０＜｜ｆ２｜／ｆ≦０．８５９（８）
（絶対値はｆ２＜０のため）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
前記第１レンズ，前記第２レンズ及び前記第３レンズの光軸上の空気間隔に関して下記（９）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。
０．０１＜ｄ１２／ｄ２３＜０．４０（９）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔
ｄ２３：第２レンズと第３レンズの光軸上の空気間隔
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、所謂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、少なくとも１面は非球面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４レンズは、像側の面の形状が光軸上以外に変曲点があることを特徴とする請求項１、２，３，４，５，６及び７の撮像レンズ。