KR100853145B1 - 촬상렌즈 - Google Patents

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KR100853145B1
KR100853145B1 KR1020070058770A KR20070058770A KR100853145B1 KR 100853145 B1 KR100853145 B1 KR 100853145B1 KR 1020070058770 A KR1020070058770 A KR 1020070058770A KR 20070058770 A KR20070058770 A KR 20070058770A KR 100853145 B1 KR100853145 B1 KR 100853145B1
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aspherical
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미노루 타니야마
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후지논 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 셔터 기구를 배치하는 내부 간격이 충분히 확보된 소형이고 고성능의 촬상렌즈를 제공하는 것을 과제로 한다.
이 촬상렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 볼록면을 향한 포지티브 파워를 가지는 제1렌즈(G1)와, 조리개와, 오목면을 향한 네거티브 파워를 가지는 제2렌즈(G2)와, 포지티브 파워를 갖는 제3렌즈(G3)와, 근축 근방에 있어서 물체측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 제4렌즈(G4)를 구비하고, 또한 이하의 조건식을 만족하는 것이다. 단, f는 전체의 초점거리, D2는 광축 상에서의 제1렌즈(G1)와 제2렌즈(G2)의 공기 간격, TL은 제1렌즈(G1)의 물체측의 면에서 촬상면까지의 거리(공기 환산)로 한다.
0.2<D2/f<0.4 … (1)
TL/f<1.3 … (2)

Description

촬상렌즈{IMAGING LENS}
도 1은 본 발명의 일실시형태로서의 촬상렌즈에 있어서의 제1구성예를 나타내는 것이며, 실시예 1에 대응하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태로서의 촬상렌즈에 있어서의 제2구성예를 나타내는 것이며, 실시예 2에 대응하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태로서의 촬상렌즈에 있어서의 제3구성예를 나타내는 것이며, 실시예 3에 대응하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태로서의 촬상렌즈에 있어서의 제4구성예를 나타내는 것이며, 실시예 4에 대응하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태로서의 촬상렌즈에 있어서의 제5구성예를 나타내는 것이며, 실시예 5에 대응하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태로서의 촬상렌즈에 있어서의 제6구성예를 나타내는 것이며, 실시예 6에 대응하는 단면도이다.
도 7은 실시예 1의 촬상렌즈에 있어서의 기본 렌즈 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 8은 실시예 1의 촬상렌즈에 있어서의 비구면에 관한 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 9는 실시예 2의 촬상렌즈에 있어서의 기본 렌즈 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 10은 실시예 2의 촬상렌즈에 있어서의 비구면에 관한 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 11은 실시예 3의 촬상렌즈에 있어서의 기본 렌즈 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 12는 실시예 3의 촬상렌즈에 있어서의 비구면에 관한 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 13은 실시예 4의 촬상렌즈에 있어서의 기본 렌즈 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 14는 실시예 4의 촬상렌즈에 있어서의 비구면에 관한 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 15는 실시예 5의 촬상렌즈에 있어서의 기본 렌즈 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 16은 실시예 5의 촬상렌즈에 있어서의 비구면에 관한 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 17은 실시예 6의 촬상렌즈에 있어서의 기본 렌즈 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 18은 실시예 6의 촬상렌즈에 있어서의 비구면에 관한 데이터를 나타내는 설명도이다.
도 19는 실시예 1∼6의 각 촬상렌즈에 있어서의 식(1)∼(7)에 대응하는 수치를 나타내는 설명도이다.
도 20은 실시예 1의 촬상렌즈에 있어서의 모든 수차를 나타내는 도면이고, (A)는 구면수차, (B)는 비점수차, (C)는 디스토션을 나타낸다.
도 21은 실시예 2의 촬상렌즈에 있어서의 모든 수차를 나타내는 도면이고, (A)는 구면수차, (B)는 비점수차, (C)는 디스토션을 나타낸다.
도 22는 실시예 3의 촬상렌즈에 있어서의 모든 수차를 나타내는 도면이고, (A)는 구면수차, (B)는 비점수차, (C)는 디스토션을 나타낸다.
도 23은 실시예 4의 촬상렌즈에 있어서의 모든 수차를 나타내는 도면이고, (A)는 구면수차, (B)는 비점수차, (C)는 디스토션을 나타낸다.
도 24는 실시예 5의 촬상렌즈에 있어서의 모든 수차를 나타내는 도면이고, (A)는 구면수차, (B)는 비점수차, (C)는 디스토션을 나타낸다.
도 25는 실시예 6의 촬상렌즈에 있어서의 모든 수차를 나타내는 도면이고, (A)는 구면수차, (B)는 비점수차, (C)는 디스토션을 나타낸다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
G1∼G4 : 제1렌즈∼제4렌즈
CG : 커버 유리
Si : 물체측에서 제i번째의 렌즈면
Ri : 물체측에서 제i번째의 렌즈면의 곡률반경
Di : 물체측에서 제i번째와 제(i+1)번째의 렌즈면의 면간격
Z1 : 광축
본 발명은 CCD(Charge Coupled Device : 전하결합소자)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 촬상소자를 이용한 디지털 카메라나, 은염 필름을 이용한 카메라 등의 소형의 촬상장치에의 탑재에 바람직한 고정 초점의 촬상렌즈에 관한 것이다.
근래, 퍼스널 컴퓨터의 일반가정 등에의 보급에 따라, 촬영한 풍경이나 인물상 등의 화상정보를 퍼스널 컴퓨터에 입력할 수 있는 디지털 스틸 카메라(이하, 단지 디지털 가메라하고 함)가 급속하게 보급되고 있다. 또, 휴대전화의 고기능화에 따라, 휴대전화에 화상입력용 모듈 카메라(휴대용 모듈 카메라)가 탑재되는 것도 많아지고 있다.
이들 촬상장치에서는 CCD나 CMOS 등의 촬상소자가 이용되고 있다. 이러한 촬상장치는 최근 촬상소자의 소형화가 진행되고 있기 때문에, 장치 전체로서도 매우 소형화가 도모되고 있다. 또, 촬상소자의 고화소화도 진행되고 있고, 고해상, 고성능화가 도모되고 있다.
이러한 소형화 된 촬상장치에 사용되는 촬상렌즈로서는, 예를 들면 이하의 특허문헌 기재의 것이 있다. 특허문헌 1, 2에는 3매 구성의 촬상렌즈가 각각 기재되어 있다. 특허문헌 3∼6에는 4매 구성의 촬상렌즈가 각각 기재되어 있다. 특허문 헌 3 기재의 촬상렌즈에서는, 물체측에서 2번째의 렌즈와 3번째의 렌즈 사이에 조리개가 배치되고, 특허문헌 4 기재의 촬상렌즈에서는 가장 물체측에 조리개가 배치되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개 평10-48516호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허공개 2002-221659호 공보
[특허문헌 3] 일본 특허공개 2004-302057호 공보
[특허문헌 4] 일본 특허공개 2005-24581호 공보
[특허문헌 5] 일본 특허공개 2005-4027호 공보
[특허문헌 6] 일본 특허공개 2005-4028호 공보
상술한 바와 같이 근래의 촬상소자는 소형화 및 고화소화가 진행되고 있고, 그것에 따라 특히 디지털 카메라용 촬상렌즈에는, 높은 해상성능과 구성의 콤팩트화가 요구되고 있다. 한편, 휴대용 모듈 카메라의 촬상렌즈에는 종래, 비용면과 콤팩트성이 주로 요구되고 있었지만, 최근에는 휴대용 모듈 카메라에 있어서도 촬상소자의 고화소화가 진행되는 경향이 있어, 성능면에 대한 요구도 높아지고 있다.
이 때문에, 비용, 결상성능, 및 콤팩트성의 면에서 종합적으로 개선된 다종 다양한 렌즈의 개발이 요망되고 있고, 예를 들면 휴대용 모듈 카메라에도 탑재 가능한 콤팩트성을 확보하면서, 성능면에서는 디지털 카메라에의 탑재도 겨냥한 저비용이고 고성능인 촬상렌즈의 개발이 요망되고 있다.
이러한 요구에 대해서는, 예를 들면 콤팩트화 및 저비용화를 도모하기 위해서 렌즈 매수를 3매 또는 4매 구성으로 하고, 고성능화를 도모하기 위해서 비구면 을 적극적으로 이용하는 것이 고려된다. 이 경우, 비구면은 콤팩트화 및 고성능화에 기여하지만, 제조성의 점에서 불리하고 비용이 높아지기 쉽기 때문에, 그 사용은 제조성을 충분히 고려한 것으로 하는 것이 바람직하다. 상기 각 특허문헌 기재의 렌즈는, 3매 또는 4매 구성으로 비구면을 이용한 구성으로 하고 있지만, 예를 들면 촬상성능과 콤팩트성의 양립이라는 점에서 불충분한 부분이 있다.
한편, 정지화 촬영용의 촬상소자에서는, 신호 노이즈의 저감 등을 도모하기 위해서 셔터 기구를 설치하는 것이 요구되고 있다. 이 셔터 기구는, 광량 편차를 줄이기 위해서 광학적 개구 조리개의 가까이에 배치하는 것이 바람직하고, 광학적 개구 조리개는 텔레센트릭성을 확보하기 위해서 가장 물체측에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기와 같은 관점에서 조리개나 셔터 기구를 제1렌즈보다 물체측에 배치하면, 렌즈 전체길이가 길어져 버려서 소형화의 점에서 불리하게 된다. 그래서, 렌즈계 내부, 예를 들면 제1렌즈와 제2렌즈 사이에 배치하는 것이 고려되고, 그것을 위한 스페이스를 충분히 확보하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 4매의 렌즈 구성으로 셔터 기구를 배치하기 위한 내부 간격이 충분하게 확보된 소형이고 고성능의 촬상렌즈를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 촬상렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 볼록면을 향한 포지티브 파워를 가지는 제1렌즈와, 조리개와, 물체측에 오목면을 향한 네거 티브 파워를 가지는 제2렌즈와, 포지티브 파워를 갖는 제3렌즈와, 근축 근방에 있어서 물체측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 제4렌즈를 구비하고, 또한 이하의 조건식을 만족하는 것이다. 단, f는 전체의 초점거리, D2는 광축 상에서의 제1렌즈와 제2렌즈의 공기 간격, TL은 제1렌즈의 물체측의 면에서 촬상면까지의 거리(공기 환산)로 한다.
0.2<D2/f<0.4 … (1)
TL/f<1.3 … (2)
본 발명에 의한 촬상렌즈에서는, 4매의 렌즈 구성으로 각 렌즈의 파워 배치나 형상의 최적화가 도모됨과 아울러, 전체의 파워에 대해서 제1렌즈와 제2렌즈의 공기 간격 및 렌즈 길이가 최적화됨으로써, 렌즈계 내부에 셔터 기구를 배치하기 위한 스페이스가 충분히 확보된다. 또, 소형화 및 고성능화에 유리하게 된다.
본 발명에 의한 촬상렌즈는, 또 이하의 조건식을 만족하는 것이 바람직하다. 단, f1은 제1렌즈의 초점거리, n1은 제1렌즈의 d선에 대한 굴절율, ν1은 제1렌즈의 d선에 대한 아베수, f2는 제2렌즈의 초점거리, f3는 제3렌즈의 초점거리로 한다. 조건식 (3)을 만족함으로써 대형화가 억제됨과 아울러 구면 수차의 증대가 억제된다. 또, 조건식 (4), (5)를 만족함으로써 축상 색수차가 저감된다. 또한, 조건식 (6), (7)을 만족함으로써 구면수차나 코마수차 등의 고차 수차가 양호하게 보정됨과 아울러, 소형화에 유리하게 된다.
0.7<f1/f<1.2 … (3)
1.45<n1<1.6 … (4)
ν1>60 … (5)
0.8<｜f2/f｜<1.3 … (6)
1.0<f3/f<20 … (7)
또한, 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈의 각각이 적어도 하나의 비구면을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 높은 수차성능을 얻기 쉬워진다. 또, 제1렌즈는 광학유리에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하고, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈는 수지 재료에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 모든 수차(특히 색수차)의 저감에 유리하게 되고, 경량화도 실현된다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 있어서의 일실시형태로서의 촬상렌즈의 제1구성예를 나타내고 있다. 이 구성예는, 후술의 제1의 수치 실시예(도 7, 도 8)의 렌즈 구성에 대응하고 있다. 마찬가지로, 도 2는 제2구성예를 나타내고 있고, 후술의 수치 실시예 2(도 9, 도 10)의 렌즈 구성에 대응하고 있다. 마찬가지로, 도 3은 제3구성예를 나타내고 있고, 후술의 수치 실시예 3(도 11, 도 12)의 렌즈 구성에 대응하고 있다. 마찬가지로, 도 4는 제4구성예를 나타내고 있고, 후술의 수치 실시예 4(도 13, 도 14)의 렌즈 구성에 대응하고 있다. 마찬가지로, 도 5는 제5구성예를 나타내고 있고, 후술의 수치 실시예 5(도 15, 도 16)의 렌즈 구성에 대응하고 있다. 마찬가지로, 도 6은 제6구성예를 나타내고 있고, 후술의 수치 실시예 6(도 17, 도 18)의 렌즈 구성에 대응하고 있다. 도 1에서는 부호 Ri는 가장 물체측의 구성요소의 면을 1번째로 하고, 상측(결상측)을 향함에 따라서 순차 증가하도록 하여 부호를 붙인 i번째의 면의 곡률반경을 나타낸다. 부호 Di는 i번째의 면과 i+1번째의 면의 광축(Z1) 상의 면간격을 나타낸다. 또, 각 구성예 모두 기본적인 구성은 같으므로 이하에서는 도 1에 나타낸 촬상렌즈의 구성예를 기본으로 하여 설명하고, 필요에 따라서 도 2∼도 6의 구성예에 대해서도 설명한다.
이 촬상렌즈는, 예를 들면 CCD나 CMOS 등의 촬상소자를 사용한 휴대용 모듈 카메라나 디지털 카메라 등에 탑재되어 사용되는 것이다. 이 촬상렌즈는 광축(Z1)을 따라서 제1렌즈(G1), 조리개(St), 제렌즈(G2), 제3렌즈(G3) 및 제4렌즈(G4)가 물체측으로부터 순서대로 배치된 구성으로 되어 있다. 이 촬상렌즈의 결상면(촬상면) Simg에는 CCD 등의 촬상소자(도시생략)가 배치된다. 촬상소자의 촬상면 부근에는 촬상면을 보호하기 위한 커버 유리(CG)가 배치되어 있다. 제4렌즈(G4)와 결상면(촬상면) 사이에는 커버 유리(CG) 외에 적외선 컷 필터나 로우패스필터 등의 다른 광학 부재가 배치되어 있어도 좋다.
제1렌즈(G1)는 근축 근방에 있어서 물체측에 볼록면을 향한 형상을 이루고, 또한 포지티브 파워를 가지고 있다. 제1렌즈(G1)는 메니스커스 형상인 것이 바람직하다. 제1렌즈(G1)는 예를 들면 물체측의 면 및 상측의 면 중 적어도 한쪽이 비구면인 것이 바람직하고, 특히 양면이 비구면인 것이 바람직하다.
제2렌즈(G2)는 근축 근방에 있어서 물체측에 오목면을 향한 형상을 이루고, 또한 네거티브 파워를 가지고 있다. 제2렌즈(G2)는 메니스커스 형상으로 되어 있다. 단, 제5구성예와 같이, 제2렌즈(G2)는 근축 근방에 있어서 양 오목형상을 이루 고 있어도 좋다. 제2렌즈(G2)는 예를 들면 물체측의 면 및 상측의 면 중 적어도 한쪽이 비구면인 것이 바람직하고, 특히 양면이 비구면인 것이 바람직하다.
제3렌즈(G3)는 근축 근방에 있어서 물체측으로 볼록면을 향한 형상을 이루고, 또한 포지티브 파워를 가지고 있다. 제3렌즈(G3)는 메니스커스 형상인 것이 바람직하다. 제3렌즈(G3)는 예를 들면, 물체측의 면 및 상측의 면 중 적어도 한쪽이 비구면인 것이 바람직하다. 특히, 휴효지름의 범위 내에 있어서 물체측의 면이 주변에 가까울수록 포지티브 파워가 약해지는 비구면 형상이고, 상측의 면이 유효지름의 범위 내에서 주변에 가까울수록 네거티브 파워가 약해지는 비구면 형상인 것이 바람직하다. 즉, 물체측의 면이 근축 근방에서는 볼록형상이면서 주변부에서는 오목형상으로 되는 비구면이고, 상측의 면이 근축 근방에서는 오목형상이면서 주변부에서는 볼록형상으로 되는 비구면인 것이 바람직하다.
제4렌즈(G4)는 근축 근방에 있어서 물체측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상을 이루고, 예를 들면 포지티브 파워를 가지고 있다. 제4렌즈(G4)는 예를 들면 물체측의 면 및 상측의 면 중 적어도 한쪽이 비구면인 것이 바람직하다. 특히, 유효지름의 범위 내에 있어서 물체측의 면이 주변에 가까울수록 포지티브 파워가 약해지는 비구면 형상이고, 상측의 면이 주변에 가까울수록 네거티브 파워가 약해지는 비구면 형상인 것이 바람직하다. 즉, 물체측의 면이 근축 근방에서는 볼록형상이면서 주변부에서는 오목형상으로 되는 비구면이고, 상측의 면이 근축 근방에서는 오목형상이면서 주변부에서는 볼록형상으로 되는 비구면인 것이 바람직하다.
또, 제1렌즈(G1)는 분산이 작은 광학유리에 의해 구성되어 있는 것이 바람직 하고, 제2렌즈(G2), 제3렌즈(G3) 및 제4렌즈(G4)는 모두 수지 재료에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있다. 단, f는 전체의 초점거리, D2는 광축(Z1) 상에서의 제1렌즈(G1)와 제2렌즈(G2)의 공기 간격, TL은 제1렌즈(G1)의 물체측의 면으로부터 촬상면까지의 광축을 따른 거리로 한다(단, 커버 유리 두께는 공기 환산값).
0.2<D2/f<0.4 … (1)
TL/f<1.3 … (2)
또, 이하의 조건식을 만족하는 것이 바람직하다. 단, 제1렌즈(G1)의 초점거리를 f1, 전체의 초점거리를 f, 제1렌즈(G1)의 d선에 대한 굴절율을 n1, 제1렌즈(G1)의 d선에 대한 아베수를 ν1, 제2렌즈(G2)의 초점거리를 f2, 제3렌즈(G3)의 초점거리를 f3로 한다.
0.7<f1/f<1.2 … (3)
1.45<n1<1.6 … (4)
ν1>60 … (5)
0.8<｜f2/f｜<1.3 … (6)
1.0<f3/f<20 … (7)
다음에, 이상과 같이 구성된 본 실시형태의 촬상렌즈의 작용 및 효과를 설명한다.
이 촬상렌즈에서는, 제1렌즈(G1) 및 제3렌즈(G3)의 파워를 포지티브, 제2렌 즈(G2)의 파워를 네거티브로 하고, 또한 제1렌즈(G1), 제2렌즈(G2) 및 제4렌즈(G4)를 소정의 형상으로 구성함으로써, 전체의 파워 배치나 렌즈 형상의 최적화가 도모된다. 또, 조건식 (1), (2)를 만족하도록 구성함으로써 제1렌즈(G1)와 제2렌즈(G2)의 공기 간격 및 렌즈 길이의 최적화가 도모된다. 또한, 조리개(St)가 제1렌즈(G1)의 상측의 면과 제2렌즈(G2)의 물체측의 면 사이에 배치되어 있음으로써 소형화에 유리하게 된다. 일반적으로, 조리개(St)는 가능하면 물체측 근처의 위치에 배치되는 편이 텔레센트릭성(촬상소자에의 주광선의 입사각도가 광축에 대하여 평행에 가까워지도록 함)을 확보하기 쉽고, 또 셔터 기구를 배치하는 경우에는 광량 편차를 저감시키기 때문에, 이 조리개(St)의 가까이에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 한편으로, 조리개(St)나 셔터 기구를 제1렌즈(G1)보다 물체측에 배치하면, 이들을 배치하기 위한 스페이스가 광로 길이로서 더욱 가산되어 버리므로, 전체 구성의 소형화(저배화)의 점에서 불리하게 되기 때문에 바람직하지 못하다.
또, 이 촬상렌즈에서는, 제1렌즈(G1)의 파워에 관하여 조건식 (3)을 만족함으로써, 대형화가 억제됨과 아울러 구면수차의 증대도 억제된다. 또한, 제1렌즈(G1)를 조건식 (4), (5)를 만족하는 광학유리에 의해 형성함으로써 축상 색수차가 억제된다. 또, 제2렌즈(G2), 제3렌즈(G3)를 조건식 (6), (7)을 만족하도록 구성함으로써 구면수차나 코마수차 등의 고차 수차가 양호하게 보정되며, 또한 소형화에 기여한다.
또한, 제1렌즈(G1), 제2렌즈(G2), 제3렌즈(G3) 및 제4렌즈(G4)의 각 렌즈면을 짝수차 및 홀수차의 비구면 계수에 의해 규정되는 비구면 형상으로 함으로써, 4 매라는 적은 렌즈 매수로 높은 수차성능을 얻기 쉬워진다. 특히, 각 비구면을 최적화함으로써 보다 한층 효과적인 수차 보정이 가능하게 된다. 예를 들면, 촬상소자에 가까운 제3렌즈(G3) 및 제4렌즈(G4)의 상측의 면을, 근축 근방에서 상측에 오목형상, 주변부에서는 상측으로 볼록형상으로 되는 형상으로 함으로써, 각 화각마다의 수차보정이 적절하게 이루어지고, 광속의 촬상소자에의 입사각도가 일정한 각도 이하로 억제된다. 이것에 의해, 결상면 전역에 있어서의 광량 편차를 경감할 수 있고, 또 상면 만곡 및 왜곡수차의 보정에 유리하게 된다. 따라서, 소형화에 유리하게 됨과 아울러, 예를 들면 500만 화소의 촬상소자를 탑재한 디지털 카메라에도 대응가능한 높은 결상성능을 확보할 수 있다.
또, 제2렌즈(G2), 제3렌즈(G3) 및 제4렌즈(G4)를 수지 재료로 구성함으로써 유리 재료로 구성하는 경우에 비하여, 복잡한 비구면 형상을 보다 고정밀도로 형성할 수 있음과 아울러, 촬상렌즈 전체로서의 경량화를 도모할 수 있다. 이것은, 제2렌즈(G2)∼제렌즈(G4)가 제1렌즈(G1)와 비교하여 복잡한 형상을 갖고 있고, 또한 사이즈가 커져 있기 때문이다. 이하, 조건식 (1)∼(7)의 의의에 대하여 상세하게 설명한다.
조건식 (1)은 전체 계의 파워(1/f)에 대한 제1렌즈(G1)와 제2렌즈(G2) 사이의 공기 간격(D2)의 크기를 나타내는 양(D2/f)의 적정 범위를 나타내는 식이다. 조건식 (1)의 하한을 밑돌면 제1렌즈(G1)와 제2렌즈(G2) 사이의 간격(D2)을 충분히 확보할 수 없게 된다. 한편, 조건식 (1)의 상한을 상회하면, 전체 길이의 단축화가 곤란하게 된다.
조건식 (2)는 전체 계의 파워(1/f)에 대한 제1렌즈(G1)의 물체측의 면에서 촬상면까지의 거리(TL)의 크기를 나타내는 양(TL/f)의 적정 범위를 나타내는 식이다. 조건식(2)를 만족함으로써 렌즈 전체 길이를 짧게 하면서 제1렌즈(G1)와 제2렌즈(G2)의 간격(D2)을 확보하기 쉬워진다. 조건식 (2)의 상한을 상회하면, 전체 길이가 길어져서 대형화되므로 바람직하지 못하다.
조건식 (3)은 전체 계의 파워(1/f)에 대한 제1렌즈(G1)의 파워(1/f1)의 크기를 나타내는 양(f1/f)의 적정 범위를 나타내는 식이다. 조건식 (1)의 하한을 밑돌고 제1렌즈(G1)의 포지티브 파워가 지나치게 강해지면 구면수차의 보정이 불충분하게 되어 버리며, 또한 전체 계의 대형화를 초래하여 버린다. 한편, 조건식 (3)의 상한을 상회해서 제1렌즈(G1)의 포지티브 파워가 지나치게 약해지면 백 포커스가 충분하게 확보될 수 없게 되어 버린다.
조건식 (4), (5)는 제1렌즈(G1)를 이용하는 광학유리의 d선에 대한 분산을 규정하는 것이다. 조건식 (4), (5)를 만족함으로써 분산을 억제하고, 축상 색수차의 저감을 도모하고 있다.
조건식 (6)은 전체 계의 파워(1/f)에 대한 제2렌즈(G2)의 파워(1/f2)의 크기를 나타내는 양(f2/f)의 적정 범위를 나타내는 식이다. 조건식 (6)의 하한을 밀돌아서 제2렌즈(G2)의 네거티브 파워가 지나치게 강해지면 고차 수차의 증대를 초래하여 버린다. 한편, 조건식 (6)의 상한을 상회하여 제2렌즈(G2)의 네거티브 파워가 지나치게 약해지면 주로 구면수차나 코마수차의 보정이 곤란하게 된다.
조건식 (7)은 전체 계의 파워(1/f)에 대한 제3렌즈(G3)의 파워(1/f3)의 크기 를 나타내는 양(f3/f)의 적정 범위를 나타내는 식이다. 제3렌즈(G3)의 파워 배분을 적정화함으로써 모든 수차의 보정과, 충분한 백 포커스의 확보를 밸런스 좋게 실시할 수 있다. 여기서, 조건식 (7)의 하한을 밑돌아서 제3렌즈(G3)의 포지티브 파워가 지나치게 강해지면 백 포커스가 충분하게 확보될 수 없어져 버린다. 한편, 조건식 (7)의 상한을 상회하여 제3렌즈(G3)의 포지티브 파워가 지나치게 약해지면 충분한 수차 보정이 곤란하게 되어 버린다.
이와 같이, 본 실시형태의 촬상렌즈에 의하면, 제1렌즈(G1)∼제4렌즈(G4)를 상기와 같이 구성하고, 소정의 조건식을 만족하도록 했으므로, 셔터 기구를 배치하는 스페이스를 충분히 확보하면서 소형화를 실현함과 아울러 높은 결상성능을 확보할 수 있다.
(실시예)
다음에, 본 실시형태에 따른 결상렌즈의 구체적인 수치 실시예에 대해서 설명한다. 이하에서는 제1∼제6의 수치 실시예(실시예 1∼6)를 제1의 수치 실시예(실시예 1)를 기본으로 하여 정리하여 설명한다.
실시예 1로서, 도 1에 나타낸 촬상렌즈의 구성(제1구성예)에 대응하는 구체적인 렌즈 데이터를 도 7, 도 8에 나타낸다. 도 7은 기본적인 렌즈 데이터, 도 8은 비구면에 관한 렌즈 데이터를 나타내고 있다.
도 7의 기본 렌즈 데이터로서는, 면번호(Si)의 란에, 도 1에 나타낸 부호 Si에 대응시켜서 조리개(St)를 제외하고 가장 물체측에 있는 구성요소의 면을 1번째로 하고, 상측을 향함에 따라서 순차 증가하도록 해서 부호를 붙인 i번째(i=1∼10) 의 면의 번호를 나타낸다. 곡률반경(Ri)의 란에는, 도 1에 나타낸 부호 Ri에 대응시켜서 물체측에서 i번째의 면의 곡률반경의 값(㎜)을 나타낸다. 면간격(Di)의 란에 대해서도 도 1에 나타낸 부호 Di에 대응시켜서 물체측에서 i번째의 면(Si)과 i+1번째의 면(Si+1)의 광축상의 간격(㎜)을 나타낸다. Ndj, νdj의 란에는, 각각 커버 유리(CG)도 포함하여 물체측에서 j번째(j=1∼5)의 렌즈 요소의 d선(587.6㎚)에 대한 굴절율 및 아베수의 값을 나타낸다. 또한, 면번호(Si)의 좌측에 붙여진 기호「*」는 그 렌즈면이 비구면 형상인 것을 나타내고, 비구면의 곡률반경(Ri)에는 광축 근방(근축 근방)의 곡률반경의 값을 나타낸다. 도 7의 란 밖에는 모든 데이터로서 전체 계의 초점거리(f)(㎜), F넘버(FNO.)의 값을 동시에 나타낸다.
도 8의 비구면 데이터로서는, 이하의 식(ASP)에 의해서 나타내어지는 비구면 형상의 식에 있어서의 각 계수(Ai, K)의 값을 나타낸다. Z는 광축으로부터 높이(h)의 위치에 있는 비구면 상의 점으로부터 비구면 정점의 접평선(광축에 수직인 평면)에 내린 수선의 길이(㎜)이다. 비구면 계수(Ai)로서는, 짝수차의 계수(A4, A6, A8, A10)뿐만 아니라, 홀수차의 비구면 계수(A3, A5, A7, A9)에 대해서도 유효하게 이용되고 있다.
Z=C·h2/{1+(1-K·C2·h2)1/2}+A3·h3+A4·h4+A5·h5+A6·h6+A7·h7+A8·h8+A9·h9+A10·h10 …(ASP)
단,
Z : 비구면의 깊이(㎜)
h : 광축으로부터 렌즈면까지의 거리(높이)(㎜)
K : 이심율
C : 근축곡률=1/R
(R : 근축곡률반경)
Ai : 제i차(i=3∼10)의 비구면 계수
또한, 비구면 데이터의 수치에 있어서, 기호 "E"는 그 다음에 계속되는 수치가 10을 밑으로 한 "멱지수"인 것을 나타내고, 그 10을 밑으로 한 지수함수로 나타내어지는 수치가 "E"의 앞의 수치에 승산되는 것을 나타낸다. 예를 들면 「1.0E-02」이면 「1.0×10-2」인 것을 나타낸다.
상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 도 9, 도 10에 제2구성예(도 2)에 대응하는 구체적인 렌즈 데이터(실시예 2)를 나타낸다. 마찬가지로, 도 11, 도 12에 제3구성예(도 3)에 대응하는 구체적인 렌즈 데이터(실시예 3)를 나타낸다. 마찬가지로 도 13, 도 14에 제4구성예(도 4)에 대응하는 구체적인 렌즈 데이터(실시예 4)를 나타낸다. 마찬가지로 도 15, 도 16에 제5구성예(도 5)에 대응하는 구체적인 렌즈 데이터(실시예 5)를 나타낸다. 마찬가지로 도 17, 도 18에 제6구성예(도 6)에 대응하는 구체적인 렌즈 데이터(실시예 6)를 나타낸다. 또한, 실시예 1∼6의 어느 것에 있어서나, 제1렌즈(G1)∼제렌즈(G4)의 모든 면이 비구면 형상으로 되어 있다.
도 19는 상술의 조건식 (1)∼(7)에 대응하는 값을, 각 실시예에 대하여 정리 하여 나타낸 것이다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 각 실시예의 값이, 모든 조건식 (1)∼(7)의 수치 범위 내로 되어 있다.
도 20(A)∼도 20(C)에는, 실시예 1에 따른 촬상렌즈에 있어서의 모든 수차를 나타낸다. 도 20(A)는 구면수차, 도 20(B)는 비점수차, 도 20(C)는 디스토션을 나타내고 있다. 각 수차도에는, d선(587.6㎚)을 기준파장으로 하는 수차를 나타낸다. 구면수차도에는 F선(파장 486.1㎚), C선(파장 656.3㎚)에 대한 수차도 나타낸다. 비점수차도에 있어서 실선은 사지탈 방향, 파선은 탄젠셜 방향의 수차를 나타낸다.
마찬가지로 하여, 실시예 2에 따른 촬상렌즈의 모든 수차를 도 21(A)∼도 21(C)에 나타낸다. 마찬가지로, 실시예 3에 따른 촬상렌즈의 모든 수차를 도 22(A)∼도 22(C)에 나타낸다. 마찬가지로, 실시예 4에 따른 촬상렌즈의 모든 수차를 도 23(A)∼도 23(C)에 나타낸다. 마찬가지로, 실시예 5에 따른 촬상렌즈의 모든 수차를 도 24(A)∼도 24(C)에 나타낸다. 마찬가지로, 실시예 6에 따른 촬상렌즈의 모든 수차를 도 25(A)∼도 25(C)에 나타낸다.
이상의 각 렌즈 데이터 및 각 수차도로부터 명백한 바와 같이, 각 실시예에 대해서 렌즈계의 내부에 셔터 기구를 배치하는 스페이스를 충분하게 확보하면서, 소형화 및 고성능화를 실현할 수 있다.
이상, 몇개의 실시형태 및 실시예를 들어서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면 각 렌즈 성분의 곡률반경, 면간격 및 굴절율의 값은, 상기 각 수치 실시예에서 나타낸 값에 한정되지 않고, 다른 값을 취할 수 있는 것이다. 또, 상기 실시형 태 및 실시예에서는 제1∼제4렌즈에 있어서의 양면이 모든 비구면으로 되도록 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 촬상렌즈에 의하면, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 볼록면을 향한 포지티브 파워를 가지는 제1렌즈와, 물체측에 오목면을 향한 네거티브 파워를 가지는 제2렌즈와, 포지티브 파워를 갖는 제3렌즈와, 근축 근방에 있어서 물체측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 제4렌즈를 구비하고, 또한 소정의 조건식을 만족하도록 하였으므로, 셔터 기구를 배치하기 위한 충분한 스페이스를 확보하면서, 소형화를 실현함과 아울러 높은 결상성능을 확보하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    물체측에 볼록면을 향한 포지티브 파워를 가지는 제1렌즈,
    조리개,
    물체측에 오목면을 향한 네거티브 파워를 가지는 제2렌즈,
    포지티브 파워를 갖는 제3렌즈, 및
    근축 근방에 있어서 물체측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 제4렌즈가 배치되고,
    또한 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
    0.2<D2/f<0.4 … (1)
    TL/f<1.3 … (2)
    단,
    f : 전체의 초점거리
    D2 : 광축 상에서의 제1렌즈와 제2렌즈의 공기 간격
    TL : 제1렌즈의 물체측의 면에서 촬상면까지의 거리
    로 한다.
  2. 제 1 항에 있어서, 이하의 조건식을 더욱 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
    0.7<f1/f<1.2 … (3)
    1.45<n1<1.6 … (4)
    ν1>60 … (5)
    0.8<｜f2/f｜<1.3 … (6)
    1.0<f3/f<20 … (7)
    단,
    f1 : 제1렌즈의 초점거리
    n1 : 제1렌즈의 d선에 대한 굴절율
    ν1 : 제1렌즈의 d선에 대한 아베수
    f2 : 제2렌즈의 초점거리
    f3 : 제3렌즈의 초점거리
    로 한다.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 상기 제4렌즈의 각각에 있어서, 1면 이상에 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1렌즈는 하나 이상의 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 제4렌즈는 모두 수지 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 상기 제4렌즈의 각각에 있어서, 1면 이상에 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 제1렌즈는 하나 이상의 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 제4렌즈는 모두 수지 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제1렌즈는 하나 이상의 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 제4렌즈는 모두 수지 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 제4렌즈는 모두 수지 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1렌즈는 광학유리에 의해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
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