KR100567841B1 - 촬상 렌즈 - Google Patents

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KR100567841B1
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요시유키 하시모토
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마일스톤 가부시키가이샤
사토시 도
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Abstract

본 발명은 개구비(F number)가 2.0에서 4.0의 범위 이고, 구성 렌즈 매수가 2매로 적은 렌즈 매수로 구성되며, 렌즈의 광학길이가 짧고, 또한 상(像)의 콘트라스트가 충분히 높은 선명한 화상을 얻을 수 있는 촬상렌즈이다. 이 촬상렌즈는 물체측으로부터 상측을 향하여 차례로 조리개 S1, 제 1 렌즈 L1, 제 2 조리개 S2 및 제 2 렌즈 L2의 순서로 배열되어 구성되며, 이하의 조건을 만족한다. 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2는 모두 물체측으로 볼록(凸)면을 향한 메니스커스상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈이다.
0.3 < f1/f2 < 1.0 (1)
0.4 < bf/f < 0.5 (2)
1.0 < d/f < 1.3 (3)
0.12 < D2/f < 0.30 (4)
2.0 < Fno < 4.0 (5)
단,
f:촬상 렌즈의 합성초점거리
f1:제 1 렌즈 L1의 초점거리
f2:제 2 렌즈 L2의 초점거리
bf:제 2 렌즈 L2의 상측면에서 상면까지의 걸리(공기중)
d:제 1 렌즈 L1의 물체측면에서 상면까지의 거리(공기중)
D2:제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격
Fno:개구비
광학, 촬상, 렌즈, 초점거리, 곡률반경, 촬상소자

Description

촬상 렌즈{IMAGING LENS}
도 1은 본 발명에 의한 촬상 렌즈의 단면도,
도 2는 실시예 1의 촬상 렌즈의 단면도,
도 3은 실시예 1의 촬상 렌즈의 왜곡수차도,
도 4는 실시예 1의 촬상 렌즈의 비점수차도,
도 5는 실시예 1의 촬상 렌즈의 색·구면수차도,
도 6은 실시예 2의 촬상 렌즈의 단면도,
도 7은 실시예 2의 촬상 렌즈의 왜곡수차도,
도 8은 실시예 2의 촬상 렌즈의 비점수차도,
도 9는 실시예 2의 촬상 렌즈의 색·구면수차도,
도 10은 실시예 3의 촬상 렌즈의 단면도,
도 11은 실시예 3의 촬상 렌즈의 왜곡수차도,
도 12는 실시예 3의 촬상 렌즈의 비점수차도,
도 13은 실시예 3의 촬상 렌즈의 색·구면수차도,
도 14는 실시예 4의 촬상 렌즈의 단면도,
도 15는 실시예 4의 촬상 렌즈의 왜곡수차도,
도 16은 실시예 4의 촬상 렌즈의 비점수차도, 그리고,
도 17은 실시예 4의 촬상 렌즈의 색·구면수차도이다.
본 발명은 촬상 렌즈에 관한 것으로, 특히 CCD 또는 CMOS를 촬상소자로서 이용하는, 휴대전화기나 퍼스널 컴퓨터의 화상입력장치, 디지털 카메라, 감시용 CCD 카메라, 검사장치에 등에 탑재하기에 적합한 촬상 렌즈에 관한 것이다.
상술한 촬상 렌즈에 있어서는, 그 촬상 렌즈의 물체측 입사면으로부터 촬상면(CCD 등의 결상면)까지의 거리로 정의되는 광학 길이가 짧을 필요가 있다. 즉, 촬상 렌즈 설계에 있어서, 촬상 렌즈의 합성초점거리에 대한 광학 길이의 비를 가능한한 작게 하는 고안이 필요하다. 이후, 광학 길이가 짧은, 즉 초점거리에 대한 광학 길이의 비가 작은 촬상 렌즈를 콤팩트한 렌즈라고 한다.
휴대전화를 예를 들면, 적어도 그 광학 길이는 휴대전화본체의 두께보다 짧지 않으면 안된다. 한편, 촬상 렌즈의 상측 출사면으로부터 촬상면까지의 거리로서 정의되는 백포커스는 가능한한 긴 것이 좋다. 즉, 촬상 렌즈 설계에 있어서, 이 촬상 렌즈의 초점거리에 대한 백포커스의 비는 할 수 있는 만큼 크게 하는 고안이 필요하다. 이는 촬상 렌즈와 촬상면과의 사이에 필터나 카바 글래스 등의 부품을 삽입할 필요가 있기 때문이다.
상술한 이외에도 촬상 렌즈로는 그가 가지는 제수차가 상의 왜곡이 시각을 통하여 의식되지 않으며, 또 촬상소자(imaging elements)[화소(pixels) 라고도 함] 의 집적밀도에서 요청되는 충분한 정도로 작게 보정되는 것이 당연히 요청된다. 즉, 제수차가 양호하게 보정될 필요가 있으며, 이하, 이와 같은 제수차가 양호하게 보정된 화상을 「양호한 화상」이라고 한다.
이하에는 휴대형 컴퓨터나 화상 전화장치 등에서 대표되는 CCD, CMOS 등의 고체촬상소자를 이용한 촬상장치에 이용하기에 적합한 2매 구성의 촬상 렌즈가 개시되어 있다. 이들 렌즈는 어느 것이나 양호한 화상을 얻을 수 있음과 동시에 소형 경량화를 도모할 수 있다.
그 중 제 1의 2매 구성 렌즈로서, 2매의 메니스커스 렌즈(제 1 렌즈 및 제 2 렌즈)로 구성되며, 저코스트화 및 저중량화를 도모함과 함께 콤팩트 또 실용상 충분한 결상 성능을 가지는 적외선 렌즈가 개시되어 있다(예를 들면, 특개 2000-75203 호 공보 참조).
그러나, 이 적외선 렌즈는 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 간격 D가 넓음으로써, 결과적으로 광학길이가 길게 될 수밖에 없어서 충분히 콤팩트한 렌즈계로 하는 것이 어렵다. 이와 관련하여, 전계의 초점거리(2매 렌즈계로서의 합성초점거리)f에 대한 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 간격 D 비 D/f는 최소로도 0.8이다. 이 때문에, 전계의 초점거리에 대한 광학길이의 비는 1.5정도(가장 작은 실시예6의 렌즈에서도 1.4236이다)로 크고, 광학길이가 긴 렌즈이다.
제 2의 2매 구성 렌즈로서, 양면이 동일방향으로만 굴절력을 가지며 곡률반경의 부호가 같은 실린더리컬 면으로 된 1매의 어포컬(afocal)한 렌즈로 되고, 피사체의 종횡배율을 서로 다르게 결상시켜, 실제보다도 슬림하게 또는 부풀리게 찍 을 수 있는 어나모픽 어태치먼트 렌즈(anamorphic attachment lens)가 개시되어 있다(예를 들면, 특개2000-81568호 공보 참조). 이 어나모픽 어태치먼트 렌즈는 특히 스틸카메라 렌즈계의 물체측에 배치되어 사용된다.
그러나, 어나모픽 어태치먼트 렌즈는 2매 구성 렌즈로서 구성되는 렌즈계는 있으나, 어나모픽 어태치먼트 렌즈의 구성 렌즈 표면 형상이 통상의 렌즈와 같은 구면형상을 하고 있지 않고 실린더리컬 면이다. 따라서, 본원발명의 촬상 렌즈로는 그 기초적 구성이 다른 렌즈이다.
제 3 의 2매 구성 렌즈로서, 2매의 정의 굴절력을 가지는 렌즈군으로 된 개구수(NA:numerical aperture)가 NA=0.85보다도 크며, 광원파장이 500nm 이하의 광픽업장치에 조립되어 이용하기에 적합하며, 색수차가 양호하게 보정되고, 동작거리가 크게 확보되는 광정보기록매체의 정보 기록/재생용의 대물렌즈가 개시되어 있다(예를 들면, 특개2003-167187호 공보 참조). 또, 제 4 내지 제 6의 2매 구성 렌즈로서, 큰 개구수를 가지며, 워킹디스턴스가 확보되면서 고성능인 소형의 광픽업 대물렌즈가 개시되어 있다(예를 들면, 특개2003-5026호 공보, 특개2003-5027호 공보, 특개2003-5055호 공보 참조).
그러나, 이들 대물렌즈는 그 대물렌즈에 의해 평행광선속을 정보기록면상에 가능한한 작게 집광할 목적으로, NA가 작게 설계됨으로써 본원발명의 촬상 렌즈와는 설계사상이 본질적으로 다르다. 이 때문에, 렌즈계를 구성하는 2매 렌즈 각각의 촛점거리, 백포커스, 광학길이 및 렌즈간격 등의 각각의 값은 본원의 촬상 렌즈와는 다르다. 개구수 NA가 0.85이상이라고 하는 것은 개구비(F number)로 환산하면 1 이하인 것에 대응하며, 본원발명의 촬상 렌즈의 개구비(Fno : F number)가 2.0<Fno<4.0인 것과 비교하여 대단히 밝은 렌즈이다.
렌즈(또는 렌즈계)의 밝기를 나타내는 지표로서, 물체측의 굴절율 n과 입사동(瞳)의 반경이 긴각 u의 정현과의 적(積) n·sin(u)로 나타내는 개구수(NA: numerical aperture)와, 렌즈의 초점거리 f에 대한 입사동의 직경 Din의 비 f/Din으로 나타내는 개구비(F number)를 구별하기 위하여, 이 명세서에서는 개구수를 나타내는 수치를 NA로 표시하고, 개구비를 나타내는 수치를 Fno로 표시하는 것으로 한다. 양자는 서로 근사적으로 역수의 관계에 있다.
제 7의 2매 구성 렌즈로서, 비교적 저가 재료를 이용하여 저코스트를 도모하고, 또 회절격자의 약점인 불요차수 회절광에 의한 영향을 제거하면서 밝고 콤팩트한 적외선 렌즈가 개시되어 있다(예를 들면, 특개2003-295052호 공보 참조). 이 적외선 렌즈는 구성 렌즈인 2매의 렌즈 중 물체측에 배치된 매니스커스 렌즈의 오목(凹)면 측에 회절격자가 형성되어 있다. 이 때문에 회절격자를 구성요소로 하지 않는 본원의 촬상 렌즈와는 그 구성요소가 다르며, 전체로 다른 렌즈이다.
제 8의 2매 구성 렌즈로서, 정의 굴절력을 가지는 전군 렌즈와, 조리개와, 후군 렌즈로 구성되며, 특히 Fno=4, 반화각 약24°정도로 팩시밀리 등의 독취용에 적합한 수차가 양호하게 보정된 결상렌즈계가 개시되어 있다(예를 들면, 특개평7-181379호 공보 참조).
그러나, 이 결상 렌즈계는 백포커스가 짧음으로써 렌즈와 상면과의 사이에 적외광을 컷트하는 필터 등을 삽입하여 이용하는 것이 어렵다. 이와 관련하여 전계 의 초점거리(2매 렌즈계로서의 합성초점거리) f에 대한 백포커스 bf의 비 bf/f는 최대로도 0.38(실시예 5)이다.
제 9 내지 제 11의 2매 구성 렌즈로서, 결상렌즈(제 1 렌즈)와 보정렌즈(제 2 렌즈)로 구성된 촬상 렌즈가 개시되어 있다(예를 들면, 특개2000-66094, 특개2000-66095, 특개2000-66096호 공보 참조).
그러나, 이 촬상 렌즈는 결상렌즈의 광축상 두께가 두꺼운 구조이다. 이 때문에, 렌즈를 구성하는 때에 굴절율의 불균일 분포가 형성되기 쉽고, 이 굴절율의 불균일 분포에 의해 상에 왜곡등이 발생하며, 렌즈 설계상 당연히 얻을 수 있는 상의 품질을 얻을 수 없는 경우가 있다.
제 12의 2매 구성 렌즈로서, 비교적 상치수가 작고, 특히 소형의 촬상장치에의 탑재에 적합한 성능을 가질 수 있는 촬상 렌즈가 개시되어 있다(예를 들면, 특개2004-4620호 공보 참조). 이 촬상 렌즈는 물체측으로부터 차례로 조리개, 제 1 렌즈, 제 2 렌즈가 배치된 구성으로 되어 있다. 즉, 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 사이에 조리개를 설치하지 않은 구성이다. 이 때문에, 플레어를 충분하게 컷트할 수 없으며, 그 결과 상의 콘트라스트를 충분하게 높게하여 선명한 화상으로 하는데 한계가 있다
또, 전계의 촛점거리(2매 렌즈계로서의 합성초점거리) f에 대한 광학길이 d의 비 d/f는, 실시예 9로서 개시된 촬상 렌즈를 제외하고 1.3을 초과하고 있다. 즉, 광학길이가 길게 설계되며, 콤팩트화가 완전하게는 실현되지 않는다. 한편, 실시예 9로서 개시되어 있는 촬상 렌즈의 전계 초점거리 f에 대한 광학길이 d의 비 d/f 는 1.137로 작은 값으로 되어 있으나, 이 촬상 렌즈의 전계 촛점거리 f에 대한 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 간격 D2의 비 D2/f는 0.11로 대단히 작다. 이 때문에 제 2 조리개로서 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 사이에 조리개를 삽입하는 것도 삽입하기 어려운 구조로 되어 있다.
그렇지만, 휴대전화기 본체나 퍼스널 컴퓨터의 화상입력장치 등의 콤팩트화에 대응하여 이들 기기에 탑재되는 촬상 렌즈의 광학길이는 짧을수록 좋고, 더구나 양호한 화상을 얻을 수 있는 것이 요청되고 있다.
본 발명의 목적은, 개구비가 2.0에서 4.0 범위 이고, 구성 렌즈의 매수가 2매로 적은 렌즈 매수로 구성되며, 렌즈의 광학길이가 짧고, 또 양호한 화상을 얻을 수 있는 촬상 렌즈를 제공하는 것에 있다. 이에 더하여 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 사이에 조리개를 설치하여 플레어를 충분히 컷트함으로써 상의 콘트라스트를 충분히 높게하여 선명한 화상을 얻을 수 있는 촬상 렌즈를 제공하는데 있다.
또, 본 발명의 촬상 렌즈를 구성하는 전체 렌즈(2매)를 플라스틱재료로 실현하는 것에 의해 저코스트이며 또 경량화를 도모한 촬상 렌즈를 제공하는데 있다. 여기서, 플라스틱 재료로는, 열과 압력 또는 그 양자에 의해 소성변형시켜 성형하는 것으로 렌즈를 형성할 수 있는 고분자물질로 되고, 가시광에 대하여 투명한 소재를 말한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 촬상 렌즈는, 물체측으로부터 상 측을 향하여 차례로 조리개 S1, 제 1 렌즈 L1, 제 2 조리개 S2 및 제 2 렌즈 L2의 순서로 배열되어 구성된다. 상기 제 1 렌즈 L1는 물체측으로 볼록(凸)면을 향한 메니스커스상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈이다. 상기 제 2 렌즈 L2는 물체측으로 볼록(凸)면을 향한 메니스커스상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈이다.
본 발명의 바람직한 구성예에 의하면, 본 촬상 렌즈는 이하의 조건을 만족한다.
0.3 < f1/f2 < 1.0 (1)
0.4 < bf/f < 0.5 (2)
1.0 < d/f < 1.3 (3)
0.12 < D2/f < 0.30 (4)
2.0 < Fno < 4.0 (5)
단,
f:촬상 렌즈의 합성초점거리
f1:제 1 렌즈 L1의 초점거리
f2:제 2 렌즈 L2의 초점거리
bf:제 2 렌즈 L2의 상측면에서 상면까지의 걸리(공기중)
d:제 1 렌즈 L1의 물체측면에서 상면까지의 거리(공기중)
D2:제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격
Fno:개구비
이다.
또, 바람직하게는 본 발명의 촬상 렌즈를 구성하는 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2를 아베수가 30에서 60인 소재로 형성하는 것이 좋다. 또 본 발명의 촬상 렌즈를 구성하는 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2를 시클로오레핀계 플라스틱 또는 폴리카보네이트를 소재로서 형성하는 것이 좋다.
상기 조건식(1)은, 제 1 렌즈 L1의 초점거리 f1과 제 2 렌즈 L2의 초점거리 f2와의 비 f1/f2를 정의하는 조건이다. 이 비 f1/f2가 하한보다 크면, 제 1 렌즈 L1에서 발생하는 제수차를 보정하는 것이 가능하다. 특히 왜곡수차를 보정하는 것에 의해 그 왜곡수차의 존재에 기초하여 극단적으로 왜곡된 화상으로 되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 또 제 1 렌즈 L1의 곡률반경이 지나치게 작게 됨으로써 금형 가공이 곤란하게 되는 사태도 방지할 수 있다.
한편, 비 f1/f2가 조건식(1)이 제공하는 하한보다 작으면, 휴대전화기나 퍼스널 컴퓨터의 화상입력장치, 디지털 카메라, 감시용 CCD 카메라, 검사장치 등에 탑재가능한 촬상 렌즈에 적합한 정도로 콤팩트화 하는 것이 가능하다. 즉, 백포커스를 충분히 짧게 할 수 있으며, 이에 동반하여 광학길이가 너무 길어지지 않는다. 또 제 2 렌즈 L2에서 발생하는 제수차를 충분히 보정하는 것이 가능하다.
상술의 조건식(2)는, 제 2 렌즈의 상측면에서 상면까지의 거리(백포커스) bf 를 충분한 길이로 확보하여, 카바 글래스나 필터 등을 삽입하기 위한 공간을 확보하기 위한 조건이다. 즉 카바 글래스나 필터 등을 삽입하기 위하여, 본 발명의 촬상 렌즈의 합성초점거리 f에 대한 백포커스 bf의 비 bf/f를 만족시킬 수 있는 조건을 정하는 조건식이다.
비 bf/f가 조건식(2)가 제공하는 하한보다 크면, 백포커스를 충분히 확보할 수 있으며, 카바 글래스나 필터 등을 삽입하기 쉬운 구조로 될 수 있다.
한편, 비 bf/f가 조건식(2)가 제공하는 하한보다 작으면, 백포커스가 너무 길어지지 않으며, 휴대전화기본체나 퍼스널 컴퓨터의 화상입력장치 등에 탑재하기에 적합한 광학길이를 얻을 수 있는 촬상 렌즈를 실현할 수 있다. 비 bf/f가 조건식(2)가 제공하는 상한을 초월하여도 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2 사이의 간격을 짧게 설정하여, 광학길이를 짧게 하는 것도 검토될 수 있으나, 현상태에서는 제수차가 충분히 보정된 양호한 화상을 얻을 수 있는 촬상 렌즈를 형성하는 것이 어렵다. 즉 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격이 짧게 설정되는 바, 제수차가 충분히 보정될 수 있는 형상의 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2는 이들을 형성하기 위한 사출 형성하는 공정에서, 렌즈 소재를 주형의 형상을 충실히 반영한 형상으로 형성하도록 주형에 유입되는 것이 곤란한 렌즈 형상으로 된다.
상술의 조건식(3)은 본 발명의 촬상 렌즈 합성초점거리 f에 대한 제 1 렌즈 L1의 물체측면으로부터 상면까지의 거리(광학길이) d의 비 d/f을 정하는 조건식이 다. 비 d/f가 조건식(3)이 제공하는 하한보다도 크면, 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2의 두께, 이들 렌즈를 사출 형성하는 것이 가능한 정도로 설정할 수 있다. 또, 제 2 렌즈 L2의 유효구경을 촬상 렌즈의 콤팩트화를 방해할 만큼 크게 하지 않을 정도로 백포커스 bf를 충분히 길게 설정하는 것이 가능하다.
한편, 비 d/f가 조건식(3)이 제공하는 상한보다도 작으면, 본 발명의 촬상 렌즈의 콤팩트화가 저해되는 정도로는 광학길이가 길게 되지 않으며, 화상 주변광량의 중심부 광량에 대한 비가 작게 될 수가 없고, 밝기가 화상전면에 걸쳐 균일한 양질의 화상을 얻을 수 있다.
상술의 조건식(4)는 본 발명의 촬상 렌즈의 합성초점거리 f에 대한 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격 D2의 비 D2/f가 취해야 되는 값의 범위를 규정하는 조건식이다. 비 D2/f가 조건식(4)가 제공하는 하한보다 크면, 제 1 렌즈 L1의 상측면 r3과 제 2 렌즈 L2의 물체측면 r5과의 간격이 작게 되지 않고, 제 2 조리개 S2을, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2 사이로 삽입하는 것이 가능하다. 제 2 조리개 S2 는 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2의 외주부 및 촬상 렌즈를 지지하는 원통상 배럴 내측에서 발생하며, 결상에 기여하지 않는 광선을 충분히 제거함으로써 상의 콘트라스트를 충분히 높여 선명한 화상을 얻기 위하여 중요한 동작을 한다.
또, 화상의 중심부에 있어서 해상력을 양호한 화상을 얻을 수 있는 정도로 조정하는 것에 의해 부 방향으로 발생하는 상면만곡수차를 충분히 작게 할 수 있 다. 즉, 화상의 중심부에 있어서 해상력을 양호한 화상을 얻을 수 있는 정도로 조정하는 것에 의해 화상의 주변부에 있어서 양호한 해상위치가 상면 위치보다도 물체측으로 이동하는 효과를 충분히 작게 할 수 있다.
비 D2/f가 조건식(4)가 제공하는 하한보다 크면, 제 1 렌즈 L1의 상측면 r3과 제 2 렌즈 L2의 물체측면 r5과의 사이 간격이 제 2 조리개 S2의 삽입이 가능한 정도로 확보될 수 있다. 또 부 방향으로 발생하는 상면만곡이 화상 주변부에 있어서 충분히 해상되는 만큼 커지지 않는다. 즉, 화상 중심부에 있어서 해상력을 양호한 화상을 얻을 수 있는 정도로 조정하는 것에 의해 부 방향으로 발생하는 상면만곡수차를 충분히 작게 할 수 있다. 즉, 화상 중심부에 있어서 해상력을 양호한 화상을 얻을 수 있는 정도로 조정하는 것에 의해 화상 주변부에 있어서 양호한 해상위치가 상면위치보다도 전방으로 이동하는 효과를 충분히 작게 할 수 있다.
한편, 비 D2/f가 조건식(4)가 제공하는 상한보다도 작으면, 백포커스 bf가 너무 짧게 되며, 또 제 2 렌즈 L2의 유효구경이 크게 되어 결과적으로 촬상 렌즈의 콤팩트를 도모하지 못하는 사태를 회피할 수 있다. 또 정방향으로 발생하는 상면만곡이 화상 주변부에 있어서 충분히 해상되는 만큼 크게 되지 않는다. 즉, 화상 중심부에 있어서 해상력을 양호한 화상을 얻을 수 있는 정도로 조정하는 것에 의해 정의 방향으로 발생하는 상면만곡수차를 충분히 작게 할 수 있다. 즉, 화상 중심부에 있어서 해상력을 양호한 화상을 얻을 수 있는 정도로 조정하는 것에 의해 화상 주변부에 있어서 양호한 해상위치가 상면위치보다도 후방으로 이동하는 효과를 충 분히 작게할 수 있다.
상술의 조건식(5)는 본 발명의 촬상 렌즈가 가지는 개구비(F number) 범위를 정하는 조건식이다. 개구비가 이 조건식(5)가 제공하는 하한보다도 크면, 휴대전화기나 퍼스널 컴퓨터의 화상입력장치, 디지털 카메라, 감시용 CCD 카메라, 검사장치 등에 탑재 가능한 촬상 렌즈로 적합한 정도로 충분한 피사계심도를 확보할 수 있다. 피사계심도가 너무 얕으면, 즉 개구비가 너무 작으면, 화상의 넓은 범위에 걸쳐 동시에 초점을 맞추는 것이 곤란하게 되고, 사용이 어렵다.
한편, 개구비가 이 조건식(5)가 제공하는 하한보다도 작으면, 휴대전화기나 퍼스널 컴퓨터의 화상입력장치, 디지털 카메라, 감시용 CCD 카메라, 검사장치 등의 촬상면에 도달하는 광량이 부족하여 너무 어두운 화상으로 되지 않으며, 양호한 밝기를 가지는 화상을 얻을 수 있는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 상술의 조건식 (1)~(5) 5개의 조건을 만족하는 렌즈 구성으로 하는 것에 의해 개구비가 2.0에서 4.0 범위 값을 가지며, 구성 렌즈의 매수가 2매로 적은 렌즈 매수로 구성되고, 렌즈의 광학길이가 짧으며, 또 양호한 화상을 얻을 수 있는 촬상 렌즈를 제공할 수 있다. 이에 더하여 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 사이에 조리개를 설치하여 플레어를 충분히 컷트함으로써 상의 콘트라스트를 충분히 높혀 선명한 화상을 얻을 수 있는 촬상 렌즈를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 촬상 렌즈에 의하면, 본 발명의 촬상 렌즈를 구성하는 전체 렌즈(2매)를 플라스틱 재료로 실현하는 것이 가능하며, 이에 의해 저코스트로 경량화를 도모한 촬상 렌즈를 제공할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 여기서, 이들 도면은, 본 발명을 이해할 수 있는 정도로 구성요소의 형상, 크기 및 배치관계를 개략적으로 나타낸 것에 불과하며, 또 이하에 설명하는 수치적 조건 및 다른 조건은 간단한 좋은 예이며, 본 발명은 본 발명의 실시예만으로 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 의한 촬상렌즈의 구성도이다. 도 1에서 정의되어 있는 면번호나 면간격 등의 기호는, 도 2, 도 6, 도 10 및 도 14에서 공통으로 이용한다.
물체측으로부터 세어서 제 1 및 제 2 렌즈를 각각 L1 및 L2로 나타낸다. 촬상면을 구성하는 촬상소자를 10으로 나타내고, 촬상면과 렌즈계를 이격시킨 카바 글래스를 12로 나타내며, 조리개를 S1으로, 제 2 조리개를 S2로 각각 나타낸다. 조리개 S1 및 제 2 조리개 S2에 있어서는, 그 개구부분을 선분으로 나타낸다.
이 도면에 나타낸 ri(i=1,2,3,···,9) 및 di(i=1,2,3,···,8) 등의 파라메타는 이하에 나타낸 표 1에서 표 4에 구체적 수치로서 부여한다. 첨자 i는 물체측에서 상측으로 향하여 순차적으로 각 렌즈의 면번호 또는 렌즈의 두께 또는 렌즈면 간격 등에 대응시켜 부여한 것이다.
즉,
ri는 i번째 면의 축상곡률반경,
di는 i번째 면에서부터 i+1번째 면까지의 거리,
Ni는 i번째 면과 i+1번째 면에서 이루어진 렌즈의 매질굴절률 및
νi는 i번째 면과 i+1번째 면에서 이루어진 렌즈의 매질 아베수
를 각각 나타낸다. 본 명세서에 있어서 ri은 i번째 면의 축상곡률반경을 나타내는 외에 오해를 부르지 않는 범위에서 i번째 면 그것을 표시하는 경우도 있다.
광학 길이 d는 d1에서 d5까지를 가산하여 특히 백포커스 bf를 가한 수치이다. 백포커스 bf는, 광축상에서의 제 2 렌즈 L2의 상측면에서 촬상면까지의 거리이다. 단, 백포커스 bf는 제 2 렌즈 L2와 촬상면과의 사이에 삽입되는 카바 글래스 12를 제외하고 계측된 것으로 한다. 즉, 카바 글래스를 삽입한 상태에서는, 제 2 렌즈 L2의 상측면에서 촬상면까지의 기하학적인 거리는 카바 글래스의 굴절률이 1보다 크기 때문에, 카바 글래스가 없는 상태에 비하여 길게 된다. 어느 정도 길게되는 가는 삽입하는 카바 글래스의 굴절율과 두께로 결정된다. 그래서, 카바 글래스가 존재하는지 여부와는 관계없이 촬상 렌즈 고유의 값으로서 백포커스를 정의하기 때문에, 카바 글래스를 제외하고 계측된 값을 이용하는 것이다. 또, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2의 간격 D2는 D2=d2+d4이다.
비구면 데이타는 각 표 1에서 표 4의 각각 첫번째 우측 난에 면번호와 함께 나타내었다. 조리개 S1의 면 r1과 제 2 조리개 S2의 면 r4, 또 카바 글래스의 r7과 r8 및 촬상면 r9은 평면으로 됨으로써 곡률반경 ∞로 표시하고 있다.
본 발명에서 사용되는 비구면은 다음 식으로 부여된다.
Z = ch2 / [1 + [1 - (1 + k)c2h2] + 1/2] + A0h4 + B0h6 + C0h8 + D0h10
단,
Z: 면정점에 대한 접평면으로부터의 깊이
c: 면의 근축적 곡률
h: 광축으로터의 높이
k: 원추정수
A0: 4차 비구면계수
B0: 6차 비구면계수
C0: 8차 비구면계수
D0: 10차 비구면계수
본 명세서 중의 각 표 1에서 표 4에 있어서, 비구면계수를 나타낸 수치는 지수 표시이며, 예를 들면 「e - 1」은 「10e - 1승」을 의미한다. 또 초점거리 f로서 나타낸 값은 제 1 및 제 2 렌즈로 이루어진 렌즈계의 합성 초점거리이다.
이하, 도 2∼도 17 참조하여 각각 실시예 1에서부터 실시예 4를 설명한다.
도 2, 도 6, 도 10 및 도 14에 렌즈 구성의 개략도를 나타내었다. 또 도 3, 도 7, 도 11 및 도 15에서 왜곡수차곡선, 도 4, 도 8, 도 12 및 도 16에서 비점수차곡선 및 도 5, 도 9, 도 13 및 도 17에서 색.구면수차곡선을 나타내었다.
왜곡수차곡선은, 광축으로부터의 거리(종축에 상면내에서의 광축으로부터의 최대거리를 100으로써 백분율 표시하고 있다)에 대하여 수차량(횡축에 정접조건의 불만족량을 백분율 표시하고 있다)를 표시한 곡선이다. 비점수차곡선은, 왜곡수차곡선과 같은 형태로 광축에서부터의 거리에 대하여 수차량을 횡축(mm단위)으로 하여 표시한 곡선이다. 또 비점수차곡선은 메리져널 면(meridional plane)과 새지털 면(sagittai plane)에 있어서 수차량(mm단위)을 각각 표시한 곡선이다. 색,구면수차곡선은 입사높이 h(F-number)에 대하여 수차량을 횡축(mm단위)으로 하여 표시한 곡선이다. 또 색,구면수차곡선에 있어서는, C선 (파장 656.3nm의 광), d선 (파장 587.6nm의 광), e선 (파장 546.1nm의 광), F선 (파장 486.1nm의 광) 및 g선 (파장 435.8nm의 광)에 대한 수차값에 대한 값을 표시하는 곡선을 나타낸다. 굴절율은 d선 (587.6nm의 광)에 있어서 굴절율이다.
이하에, 실시예 1에서부터 실시예 4에 관한 구성 렌즈의 곡률반경(mm단위), 렌즈면 간격(mm단위), 렌즈 소재의 굴절율, 렌즈 소재의 아베수, 개구수 및 비구면계수를 일람하여 게재한다. 또, 실시예 1내지 실시예 4에서는 합성초점거리 f를 1.0mm로 설정하고 있다.
Figure 112004030783111-pat00001
Figure 112004030783111-pat00002
Figure 112004030783111-pat00003
Figure 112004030783111-pat00004
이하에, 각 실시예의 특징을 나타낸다. 실시예 1에서 실시예 4까지 공히, 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2는 시클로오레핀(cycloolefin)계 플라스틱인 제오녹스 E48R(제오녹스는 일본 제온 주식회사의 등록상표로서, E48R은 상품번호이다. 이하 간단히 「제오녹스」라고 한다)을 이용한다.
또, 제 1 렌즈 L1의 양면, 제 2 렌즈 L2의 양면을 비구면으로 한다. 즉, 비구면수는, 각 실시예 모두에서도 4면이다.
제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2의 소재인 제오녹스 E48R의 아베수는, 56(d선에 대한 굴절율이 1.53이다)이다. 시뮬레이션 결과, 이들 렌즈의 소재 아베수가 30에서 60의 범위 내에 있으면, 수차등 렌즈 성능에 실질적인 차이는 나타나지 않는 것을 알았다. 즉, 아베수가 상기 값의 범위 내에 있으면, 본 발명의 목적인 촬상 렌즈의 제수차가 종래 촬상 렌즈의 제수차에 비하여 양호하게 보정된 촬상 렌즈를 얻을 수 있는 것을 알았다. 본 발명의 촬상 렌즈는 폴리카보네이트를 렌즈의 구성소재로서 이용하는 것도 가능하다.
여기서, 렌즈계와 촬상면과의 사이에는 필터를 삽입하고 있다. 이 필터의 소재로서 글래스(d선에 대한 굴절율이 1.5168이다)를 이용한다. 이들 필터의 존재도 전제로서, 이하에 설명하는 제수차를 계산한다.
실시예 1
(A) 제 1 렌즈 (L1의 초점거리 f1은, f1=1.631mm 이다.
(B) 제 2 렌즈 L2의 초점거리 f2는, f2=1.74mm 이다.
(C) 전 렌즈에 의한 합성초점거리 f는, f=1.0mm 이다.
(D) 백포커스 bf는, bf=0.463mm 이다.
(E) 광학길이 d는, d=1.193mm 이다.
(F) 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 간격 D2는, D2=0.2738mm 이다.
(G) 개구비(F number)는, Fno=3.0 이다.
따라서,
f1/f2=1.63/1.74=0.9368
bf/f=0.463/1.0=0.463
d/f=1.193/1.0=1.193
D2/f=0.2738/1.0=0.2738
Fno=3.0
로됨으로써, 실시예 1의 렌즈계는, 이하의 조건식(1)에서 (5)까지의 모두를 만족한다.
0.3 < f1/f2 < 1.0 (1)
0.4 < bf/f < 0.5 (2)
1.0 < d/f < 1.3 (3)
0.12 < D2/f < 0.30 (4)
2.0 < Fno < 4.0 (5)
조리개 S1는 표 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 렌즈 L1의 제 1 면 r2(물체측면)의 위치에 설치되어 있다. 또 제 2 조리개 S2는 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3의 후방 0.1217mm(d3=0.1217mm)에, 또 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5의 전방 0.1521mm(d4=0.1521mm)의 위치, 즉, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 사이에 삽입 되어 있다. 개구수는 3.0 이며, 합성초점거리 f는 1.0mm 이다.
도 2에 실시예 1의 촬상 렌즈의 단면도를 도시한다. 광학길이는 1.193mm로 되어 있고, 백포커스는 0.463mm로 합성초점거리 f에 대하여 충분한 길이로 확보되어 있다. 또, 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3과 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5사이의 간격인 d3+d4의 값도 0.2738mm로 설정되어 있으며, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L12와의 사이에 제 2 조리개 S2를 삽입하기 위한 충분한 간격이 확보되어 있다.
도 3에는 왜곡수차곡선 20을, 도 4에는 비점수차곡선(메리져널 면에 대한 수차곡선 22 및 새지털 면에 대한 수차곡선 24)을, 도 5에는 색.구면수차곡선(C선에 대한 수차곡선 26, d선에 대한 수차곡선 28, e선에 대한 수차곡선 30, F선에 대한 수차곡선 32 및 g선에 대한 수차곡선 34)을, 각각 표시되어 있다.
도 3 및 도 4의 수차곡선의 종축은 상높이를 광축으로부터의 거리의 몇%인가로 표시하고, 횡축은 수차의 크기를 각각 % 및 mm단위로 표시하고 있다. 도 3 및 도 4 중에서 종축에 나타낸 100%, 80%, 70% 및 60%는 각각 0.650mm, 0.520mm, 0.455mm 및 0.390mm에 대응하고 있다. 또 도 5의 수차곡선의 종축은 입사높이 h(F-넘버)를 표시하며, 최대가 F 3.0에 대응한다. 도 5의 횡축은 수차의 크기를 표시하고 있다.
왜곡수차는 상높이 80%(상고 0.520mm) 위치에서 수차량의 절대치가 3.78%로 최대로 되고, 상높이 0.650mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 3.78% 이내로 안정된다.
비점수차는 상높이 80%(상고 0.520mm) 위치에서 새지털 면에 있어서 수차량의 절대치가 0.0292mm로 최대로 되고, 또 상높이 0.650mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 0.0292mm 이내로 안정된다.
색.구면수차는 입사높이 h의 100%에서 g선에 대한 수차량의 절대치가 0.0355mm로 최대로 되고, 수차량의 절대치가 0.0355mm 이내로 안정된다.
실시예 2
(A) 제 1 렌즈 L1의 초점거리 f1은, f1=1.36mm 이다.
(B) 제 2 렌즈 L2의 초점거리 f2는, f2=2.48mm 이다.
(C) 전 렌즈에 의한 합성초점거리 f는, f=1.0mm 이다.
(D) 백포커스 bf는, bf=0.454mm 이다.
(E) 광학길이 d는, d=1.102mm 이다.
(F) 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격 D2는, D2=0.1727mm 이다.
(G) 개구비(F number)는, Fno=3.0 이다.
따라서,
f1/f2=1.36/2.48=0.5484
bf/f=0.454/1.0=0.454
d/f=1.102/1.0=1.102
D2/f=0.1727/1.0=0.1727
Fno=3.0
로됨으로써, 실시예 2의 렌즈계는, 이하의 조건식(1)에서 (5)까지의 모두를 만족한다.
0.3 < f1/f2 < 1.0 (1)
0.4 < bf/f < 0.5 (2)
1.0 < d/f < 1.3 (3)
0.12 < D2/f < 0.30 (4)
2.0 < Fno < 4.0 (5)
조리개 S1는 표 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 렌즈 L1의 제 1 면 r2(물체측면)의 위치에 설치되어 있다. 또 제 2 조리개 S2는 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3의 후방 0.1007mm(d3=0.1007mm)에, 또 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5의 전방 0.0720mm(d4=0.0720mm)의 위치, 즉, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 사이에 삽입되어 있다. 개구수는 3.0 이며, 합성초점거리 f는 1.0mm 이다.
도 6에 실시예 2의 촬상 렌즈의 단면도를 도시한다. 광학길이는 1.102mm로 되어 있고, 백포커스는 0.454mm로 합성초점거리 f에 대하여 충분한 길이로 확보되어 있다. 또, 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3과 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5사이의 간격인 d3+d4의 값도 0.1727mm로 설정되어 있으며, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 사이에 제 2 조리개 S2를 삽입하기 위한 충분한 간격이 확보되어 있다.
도 7에는 왜곡수차곡선 36을, 도 8에는 비점수차곡선(메리져널 면에 대한 수 차곡선 38 및 새지털 면에 대한 수차곡선 40)을, 도 9에는 색.구면수차곡선(C선에 대한 수차곡선 42, d선에 대한 수차곡선 44, e선에 대한 수차곡선 46, F선에 대한 수차곡선 48 및 g선에 대한 수차곡선 50)을, 각각 표시되어 있다.
도 7 및 도 8의 수차곡선의 종축은 상높이를 광축으로부터의 거리의 몇%인가로 표시하고, 횡축은 수차의 크기를 각각 % 및 mm단위로 표시하고 있다. 도 7 및 도 8 중에서 종축에 나타낸 100%, 80%, 70% 및 60%는 각각 0.650mm, 0.520mm, 0.455mm 및 0.390mm에 대응하고 있다. 또 도 9의 수차곡선의 종축은 입사높이 h(F-넘버)를 표시하며, 최대가 F 3.0에 대응한다. 도 9의 횡축은 수차의 크기를 표시하고 있다.
왜곡수차는 상높이 100%(상고 0.650mm) 위치에서 수차량의 절대치가 3.63%로 최대로 되고, 상높이 0.650mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 3.63% 이내로 안정된다.
비점수차는 상높이 100%(상고 0.650mm) 위치에서 매리저널 면에 있어서 수차량의 절대치가 0.0399mm로 최대로 되고, 또 상높이 0.650mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 0.0399mm 이내로 안정된다.
색.구면수차는 입사높이 h의 100%에서 g선에 대한 수차량의 절대치가 0.0300mm로 최대로 되고, 수차량의 절대치가 0.0300mm 이내로 안정된다.
실시예 3
(A) 제 1 렌즈 L1의 초점거리 f1은, f1=1.29mm 이다.
(B) 제 2 렌즈 L2의 초점거리 f2는, f2=2.89mm 이다.
(C) 전 렌즈에 의한 합성초점거리 f는, f=1.0mm 이다.
(D) 백포커스 bf는, bf=0.462mm 이다.
(E) 광학길이 d는, d=1.079mm 이다.
(F) 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격 D2는, D2=0.1435mm 이다.
(G) 개구비(F number)는, Fno=3.0 이다.
따라서,
f1/f2=1.29/2.89=0.4464
bf/f=0.462/1.0=0.462
d/f=1.079/1.0=1.079
D2/f=0.1435/1.0=0.1435
Fno=3.0
로됨으로써, 실시예 3의 렌즈계는, 이하의 조건식(1)에서 (5)까지의 모두를 만족한다.
0.3 < f1/f2 < 1.0 (1)
0.4 < bf/f < 0.5 (2)
1.0 < d/f < 1.3 (3)
0.12 < D2/f < 0.30 (4)
2.0 < Fno < 4.0 (5)
조리개 S1는 표 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 렌즈 L1의 제 1 면 r2(물체측면)의 위치에 설치되어 있다. 또 제 2 조리개 S2는 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3의 후방 0.0861mm(d3=0.0861mm)에, 또 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5의 전방 0.0574mm(d4=0.0574mm)의 위치, 즉, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 사이에 삽입되어 있다. 개구수는 3.0 이며, 합성초점거리 f는 1.0mm 이다.
도 10에 실시예 3의 촬상 렌즈의 단면도를 도시한다. 광학길이는 1.079mm로 되어 있고, 백포커스는 0.462mm로 합성초점거리 f에 대하여 충분한 길이로 확보되어 있다. 또, 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3과 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5사이의 간격인 d3+d4의 값도 0.1435mm로 설정되어 있으며, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 사이에 제 2 조리개 S2를 삽입하기 위한 충분한 간격이 확보되어 있다.
도 11에는 왜곡수차곡선 52을, 도 12에는 비점수차곡선(메리져널 면에 대한 수차곡선 54 및 새지털 면에 대한 수차곡선 56)을, 도 13에는 색.구면수차곡선(C선에 대한 수차곡선 58, d선에 대한 수차곡선 60, e선에 대한 수차곡선 62, F선에 대한 수차곡선 64 및 g선에 대한 수차곡선 66)을, 각각 표시하였다.
도 11 및 도 12의 수차곡선의 종축은 상높이를 광축으로부터의 거리의 몇%인가로 표시하고, 횡축은 수차의 크기를 각각 % 및 mm단위로 표시하고 있다. 도 11 및 도 12 중에서 종축에 나타낸 100%, 80%, 70% 및 60%는 각각 0.645mm, 0.516mm, 0.451mm 및 0.387mm에 대응하고 있다. 또 도 13의 수차곡선의 종축은 입사높이 h(F-넘버)를 표시하며, 최대가 F 3.0에 대응한다. 도 13의 횡축은 수차의 크기를 표시하고 있다.
왜곡수차는 상높이 100%(상고 0.645mm) 위치에서 수차량의 절대치가 3.07%로 최대로 되고, 상높이 0.645mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 3.07% 이내로 안정된다.
비점수차는 상높이 60%(상고 0.387mm) 위치에서 새지털 면에 있어서 수차량의 절대치가 0.0261mm로 최대로 되고, 또 상높이 0.645mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 0.0261mm 이내로 안정된다.
색.구면수차는 입사높이 h의 50%에서 g선에 대한 수차량의 절대치가 0.0258mm로 최대로 되고, 수차량의 절대치가 0.0258mm 이내로 안정된다.
실시예 4
(A) 제 1 렌즈 L1의 초점거리 f1은, f1=1.26mm 이다.
(B) 제 2 렌즈 L2의 초점거리 f2는, f2=3.19mm 이다.
(C) 전 렌즈에 의한 합성초점거리 f는, f=1.0mm 이다.
(D) 백포커스 bf는, bf=0.459mm 이다.
(E) 광학길이 d는, d=1.076mm 이다.
(F) 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격 D2는, D2=0.1435mm 이다.
(G) 개구비(F number)는, Fno=3.0 이다.
따라서,
f1/f2=1.26/3.19=0.3950
bf/f=0.459/1.0=0.459
d/f=1.076/1.0=1.076
D2/f=0.1435/1.0=0.1435
Fno=3.0
로됨으로써, 실시예 4의 렌즈계는, 이하의 조건식(1)에서 (5)까지의 모두를 만족한다.
0.3 < f1/f2 < 1.0 (1)
0.4 < bf/f < 0.5 (2)
1.0 < d/f < 1.3 (3)
0.12 < D2/f < 0.30 (4)
2.0 < Fno < 4.0 (5)
조리개 S1는 표 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 렌즈 L1의 제 1 면 r2(물체측면)의 위치에 설치되어 있다. 또 제 2 조리개 S2는 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3의 후방 0.0861mm(d3=0.0861mm)에, 또 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5의 전방 0.0574mm(d4=0.0574mm)의 위치, 즉, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 사이에 삽입되어 있다. 개구수는 3.0 이며, 합성초점거리 f는 1.0mm 이다.
도 14에 실시예 4의 촬상 렌즈의 단면도를 도시한다. 광학길이는 1.076mm로 되어 있고, 백포커스는 0.459mm로 합성초점거리 f에 대하여 충분한 길이로 확보되 어 있다. 또, 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3과 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5사이의 간격인 d3+d4의 값도 0.1435mm로 설정되어 있으며, 제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 사이에 제 2 조리개 S2를 삽입하기 위한 충분한 간격이 확보되어 있다.
도 15에는 왜곡수차곡선 68을, 도 16에는 비점수차곡선(메리져널 면에 대한 수차곡선 70 및 새지털 면에 대한 수차곡선 72)을, 도 17에는 색.구면수차곡선(C선에 대한 수차곡선 74, d선에 대한 수차곡선 76, e선에 대한 수차곡선 78, F선에 대한 수차곡선 80 및 g선에 대한 수차곡선 82)을, 각각 표시하였다.
도 15 및 도 16의 수차곡선의 종축은 상높이를 광축으로부터의 거리의 몇%인가로 표시하고, 횡축은 수차의 크기를 각각 % 및 mm단위로 표시하고 있다. 도 15 및 도 16 중에서 종축에 나타낸 100%, 80%, 70% 및 60%는 각각 0.645mm, 0.516mm, 0.451mm 및 0.387mm에 대응하고 있다. 또 도 17의 수차곡선의 종축은 입사높이 h(F-넘버)를 표시하며, 최대가 F 3.0에 대응한다. 도 17의 횡축은 수차의 크기를 표시하고 있다.
왜곡수차는 상높이 100%(상고 0.645mm) 위치에서 수차량의 절대치가 2.53%로 최대로 되고, 상높이 0.645mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 2.53% 이내로 안정된다.
비점수차는 상높이 100%(상고 0.645mm) 위치에서 매리저널 면에 있어서 수차량의 절대치가 0.0461mm로 최대로 되고, 또 상높이 0.645mm 이하의 범위에서 수차량의 절대치가 0.0461mm 이내로 안정된다.
색.구면수차는 입사높이 h의 100%에서 g선에 대한 수차량의 절대치가 0.0446mm로 최대로 되고, 수차량의 절대치가 0.0446mm 이내로 안정된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 제수차가 양호하게 보정되며, 촬상 렌즈의 합성초점거리에 대한 광학길이의 비율이 최대로도 1.2정도(최대길이 실시예 1의 촬상 렌즈에서도 1.193이다)로 되어, 휴대전화기등에 탑재하기에 적합한 소형 CCD 카메라에 이용하기에 적합한 촬상 렌즈를 실현할 수 있다.
한편, 촬상 렌즈계의 합성초점거리에 대한 백포커스의 비율도 0.46정도(최대짧은 실시예 2의 촬상 렌즈에서도 0.454이다)로 되어 충분한 길이로 확보될 수 있다. 즉, 본 발명의 촬상 렌즈에 의하면, 상술한 본 발명의 각 실시예에서 보는 바와 같이, 카바 글래스 12 등의 부품을 제 2 렌즈 L2의 상측면 r6과 촬상면 사이에 삽입하기에 충분한 길이를 확보할 수 있다.
또, 본 촬상 렌즈의 전계 초점거리 f에 대한 제 1 렌즈 L1의 제 2 면 r3와 제 2 렌즈 L2의 제 1 면 r5와의 간격의 비율인 D2/f의 값도, 0.14에서 0.28정도로 설정되어 있으며, 이 값을 최대 작은 값으로 설정된 실시예 3 및 4에 있어서도 0.1435로 설정되어 있다. 즉, 제 1 렌즈와 제 2 렌즈와의 사이에 제 2 조리개를 삽입하기 위한 충분한 간격을 확보할 수 있다.
또, 본 발명의 촬상 렌즈에 의하면, 아베수가 30에서 60인 소재로 형성한 렌즈를 이용할 수 있으며, 그 결과, 시클로오레핀계 플라스틱 또는 폴리카보네이트를 렌즈 소재로 이용할 수 있다. 이 때문에 코스트가 높은 비구면 몰드 글래스를 사용 할 필요가 없고, 저코스트에서 생산할 수 있으며, 경량화도 도모할 수 있다.
이상 설명한 것으로부터, 본 발명의 촬상 렌즈는, 휴대전화기, 퍼스널 컴퓨터 또는 디지털 카메라에 내장되는 카메라용 렌즈로서의 이용은 물론, PDA(personal digital assistants)에 내장하는 카메라용 렌즈, 화상인식 기능을 구비한 완구에 내장되는 카메라용 렌즈, 감시, 검사 또는 방범기기 등에 내장되는 카메라용 렌즈로서 적용하여도 좋다.

Claims (3)

  1. 조리개 S1, 제 1 렌즈 L1, 제 2 조리개 S2 및 제 2 렌즈 L2를 가지며,
    물체측으로부터 상측을 향하여 조리개 S1, 제 1 렌즈 L1, 제 2 조리개 S2 및 제 2 렌즈 L2의 순서로 배열되어 구성되며,
    상기 제 1 렌즈 L1는 물체측으로 볼록(凸)면을 향한 메니스커스상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈 이고,
    상기 제 2 렌즈 L2는 물체측으로 볼록(凸)면을 향한 메니스커스상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈 이며,
    상기 제 1 렌즈 L1의 양면 및 상기 제 2 렌즈 L2의 양면이 비구면으로 되어 이하의 조건을 만족하는 촬상 렌즈.
    0.3 < f1/f2 < 1.0 (1)
    0.4 < bf/f < 0.5 (2)
    1.0 < d/f < 1.3 (3)
    0.12 < D2/f < 0.30 (4)
    2.0 < Fno < 4.0 (5)
    단,
    f:촬상 렌즈의 합성초점거리
    f1:제 1 렌즈 L1의 초점거리
    f2:제 2 렌즈 L2의 초점거리
    bf:제 2 렌즈 L2의 상측면에서 상면까지의 거리(공기중)
    d:제 1 렌즈 L1의 물체측면에서 상면까지의 거리(공기중)
    D2:제 1 렌즈 L1와 제 2 렌즈 L2와의 간격
    Fno:개구비
  2. 제 1 항에 있어서, 촬상 렌즈를 구성하는 전기 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2는 아베수가 30에서 60인 소재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 촬상 렌즈를 구성하는 상기 제 1 렌즈 L1 및 제 2 렌즈 L2가 시클로오레핀계 플라스틱 또는 폴리카보네이트를 소재로 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
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