KR20080088413A

KR20080088413A - 촬상 렌즈, 촬상 장치 및 휴대 단말

Info

Publication number: KR20080088413A
Application number: KR1020080026762A
Authority: KR
Inventors: 에이고 사노
Original assignee: 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2008-10-02
Also published as: CN101276041B; JP4924141B2; US20080239138A1; JP2008242180A; US7755854B2; CN101276041A

Abstract

본 발명은, 촬상 렌즈, 촬상 장치 및 휴대 단말에 관한 것이다. 본 발명에 관한 촬상 렌즈는, 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈이며, 물체측으로부터 차례로, 개구 조리개, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 및 적어도 한 면이 비구면이고 부의 굴절력을 갖는 양오목 형상의 제4 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈의 초점 거리 및 상기 제3 렌즈의 초점 거리에 관한 소정의 조건식을 만족한다.

촬상 렌즈, 개구 조리개, 평행 평한, IR 커트 필터, 로우 패스 필터

Description

촬상 렌즈, 촬상 장치 및 휴대 단말 {IMAGE PICKUP LENS, IMAGE PICKUP APPARATUS, AND MOBILE TERMINAL}

본 발명은, CCD형 이미지 센서 혹은 CMOS형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 이용한 소형의 촬상 렌즈, 상기 촬상 렌즈를 갖는 촬상 장치, 및 상기 촬상 장치를 구비한 휴대 단말에 관한 것이다.

최근, CCD(Charged Coupled Device)형 이미지 센서 혹은 CM0S(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 장치의 고성능화, 소형화에 수반하여, 촬상 장치를 구비한 휴대 전화나 휴대 정보 단말이 보급되고 있다. 또한, 이들 촬상 장치에 탑재되는 촬상 렌즈에는 가일층의 소형화, 고성능화에의 요구가 높아지고 있다. 이와 같은 용도의 촬상 렌즈로서는, 2매 혹은 3매 구성의 렌즈에 비해 고성능화가 가능하다는 것으로, 4매 구성의 촬상 렌즈가 제안되고 있다.

이 4매 구성의 촬상 렌즈로서, 물체측으로부터 차례로 정(正)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 부(負)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈로 구성하여, 고성능화를 목표로 한, 소위 역(逆)엘노 스터 타입의 촬상 렌즈가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

또한, 물체측으로부터 차례로 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 및 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈로 구성하고, 촬상 렌즈 전체 길이(촬상 렌즈 전계의 가장 물체측의 렌즈면으로부터 상측 초점까지의 광축 상의 거리)의 소형화를 목표로 한, 소위 텔레포토 타입의 촬상 렌즈가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 내지 특허문헌 5 참조).

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-341013호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-365529호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2002-365530호 공보

[특허문헌 4] 일본 특허 공개 제2002-365531호 공보

[특허문헌 5] 일본 특허 공개 제2005-292559호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 촬상 렌즈는, 역엘노스터 타입이므로, 제4 렌즈가 정(正)렌즈로, 텔레포토 타입과 같이 제4 렌즈가 부(負)렌즈인 경우에 비해 광학계의 주점(主点) 위치가 상측(像側)이 되어, 백포커스가 길어지므로, 소형화에는 불리한 타입이다. 또한, 4매 렌즈 중 부의 굴절력을 갖는 렌즈는 1매이며, 페츠발 합(Petzval sum)의 보정이 곤란하여, 화면 주변부에서는 양호한 성능을 확보할 수 없다.

또한, 특허문헌 2 내지 특허문헌 4에 기재된 촬상 렌즈는, 촬영 화각이 좁은 데 더하여 수차 보정이 불충분하고, 또한 렌즈 전체 길이를 단축화하면, 성능의 열화에 의한 촬상 소자의 고화소화에 대응이 곤란해지는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 5에 기재된 촬상 렌즈는, 제4 렌즈가 물체측으로 볼록면을 향한 메니스커스 형상이기 때문에, 제4 렌즈의 주변부가 상면 방향으로 크게 돌출되는 형상이 되어, 제4 렌즈와 고체 촬상 소자 사이에 배치되는 광학적 로우 패스 필터, 적외선 커트 필터, 또는 고체 촬상 소자 패키지의 시일 글래스 등의 평행 평판이나 고체 촬상 소자의 기판 등과의 접촉을 피하기 위해서는 백 포커스를 길게 할 필요가 있다. 실제로 특허문헌 5에 기재된 촬상 렌즈는, 텔레포토 타입인데도 불구하고 백 포커스가 길어, 충분한 소형화는 달성할 수 없다. 또한, 특허문헌 5에 기재된 촬상 렌즈는, 고체 촬상 소자의 고화소화에 대응하기 위해서는 수차 보정도 불충분하다.

본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어지진 것으로, 종래 타입보다 소형이면서도, 모든 수차가 양호하게 보정된, 4매 구성의 촬상 렌즈, 상기 촬상 렌즈를 갖는 촬상 장치, 및 상기 촬상 장치를 구비한 휴대 단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 촬상 렌즈는, 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈이며, 물체측으로부터 차례로,

개구 조리개,

정(正)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈,

부(負)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈,

정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈,

및 적어도 한 면이 비구면이며 부의 굴절력을 갖는 양오목 형상의 제4 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈의 초점 거리 및 상기 제3 렌즈의 초점 거리에 관한 소정의 조건식을 만족한다.

본 발명에 따르면, 4매 구성의 촬상 렌즈, 상기 촬상 렌즈를 갖는 촬상 장치, 및 상기 촬상 장치를 구비한 휴대 단말을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.

1. 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈이며, 물체측으로부터 차례로, 개구 조리개, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 및 적어도 한 면이 비구면이며 부의 굴절력을 갖는 양오목 형상의 제4 렌즈로 이루어지고, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

0.30 ＜ f1/f ＜ 0.85 …(1)

0.30 ＜ f3/f ＜ 1.00 …(2)

단,

f1 : 상기 제1 렌즈의 초점 거리

f3 : 상기 제3 렌즈의 초점 거리

f : 상기 촬상 렌즈 전계(全系)의 초점 거리

소형이고 수차가 양호하게 보정된 촬상 렌즈를 얻기 위한 본 실시 형태의 기본 구성은, 물체측으로부터 차례로, 개구 조리개, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 및 부의 굴절력을 갖는 양오목 형상의 제4 렌즈로 이루어진다. 이 렌즈 구성은, 물체측으로부터 차례로, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈로 이루어지는 정렌즈군과, 양오목 형상인 부의 제4 렌즈를 배치하는 소위 텔레포토 타입의 구성으로 촬상 렌즈 전체 길이의 소형화에는 유리하다. 또한, 가장 상측(像側)에 배치된 제4 렌즈를 양오목 형상으로 함으로써, 제4 렌즈의 주변부가 상면 방향으로 크게 돌출되는 일이 없어지고, 제4 렌즈와 고체 촬상 소자 사이에 배치되는, 광학적 로우 패스 필터, 적외선 커트 필터, 또는 고체 촬상 소자 패키지의 시일 글래스 등의 평행 평판이나 고체 촬상 소자의 기판 등과의 접촉을 피하면서도, 백 포커스를 짧게 할 수 있어, 촬상 렌즈 전체 길이의 단축화에 유리한 구성이 된다.

또한, 4매 구성 중 2매를 부렌즈로 함으로써, 발산 작용을 갖는 면을 많게 하여 페츠발 합의 보정을 용이하게 하여, 화면 주변부까지 양호한 결상 성능을 확보한 촬상 렌즈를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 가장 상측에 배치된 제4 렌즈의 적어도 한 면을 비구면으로 함으로써, 화면 주변부에서의 모든 수차를 양호하게 보정할 수 있다.

게다가, 가장 물체측에 개구 조리개를 배치함으로써, 사출동 위치를 촬상면으로부터 보다 멀리 배치할 수 있어, 고체 촬상 소자의 촬상면 주변부에 결상하는 광속의 주 광선 입사 각도(주 광선과 광축이 이루는 각도)를 작게 억제할 수 있어, 소위 텔레센트릭(telecentric) 특성을 확보할 수 있다. 또한, 기계적인 셔터를 필요로 하는 경우에 있어서도, 가장 물체측에 배치하는 구성으로 할 수 있고, 전체 길이가 짧은 촬상 렌즈를 얻는 것이 가능해진다.

조건식 (1)은 상기 제1 렌즈의 초점 거리를 적절하게 설정하고, 촬상 렌즈 전체 길이의 단축화와 수차 보정을 적절하게 달성하기 위한 조건식이다.

조건식 (1)의 값이 상한을 하회함으로써, 제1 렌즈의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있고, 제1 렌즈로부터 제3 렌즈의 합성 주점을 보다 물체측으로 배치할 수 있어, 촬상 렌즈 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 한편, 조건식 (1)의 값이 하한을 상회함으로써, 제1 렌즈의 굴절력이 필요 이상으로 지나치게 커지지 않아, 제1 렌즈에서 발생하는 고차의 구면수차나 코마수차를 작게 억제할 수 있다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

0.45 ＜ f1/f ＜ 0.82 (1')

또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

0.50 ＜ f1/f ＜ 0.75 (1'')

조건식 (2)는 상기 제3 렌즈의 초점 거리를 적절하게 설정하기 위한 조건식이다.

조건식 (2)의 상한을 하회함으로써, 제3 렌즈의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있으므로 사출동 위치를 촬상면으로부터 보다 멀리 배치할 수 있고, 고체 촬상 소자의 촬상면 주변부에 결상하는 광속의 주 광선 입사 각도(주 광선과 광축이 이 루는 각도)를 작게 억제할 수 있어, 소위 텔레센트릭 특성을 확보할 수 있다. 결과적으로 실질적인 개구 효율이 감소하는 현상(shading)을 억제할 수 있다. 한편, 조건식 (2)의 하한을 상회함으로써, 제3 렌즈의 굴절력이 필요 이상으로 지나치게 커지지 않고, 광학계의 주점이 물체측에 배치되어 렌즈 전체 길이를 단축화할 수 있다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

0.35 ＜ f3/f ＜ 0.95 (2')

또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

0.40 ＜ f3/f ＜ 0.80 (2'')

2. 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 1에 기재된 촬상 렌즈.

-4.00 ＜ Pair/P ＜ -0.80 …(3)

단,

P : 상기 촬상 렌즈 전계의 굴절력

Pair : 제2 렌즈의 상측면과 제3 렌즈의 물체측면에 의해 형성되는 소위 공기 렌즈의 굴절력이고, 또한 굴절력과는 초점 거리의 역수이며, 상기 Pair는 하기의 수식으로 구할 수 있다.

…(4)

단,

n2 : 상기 제2 렌즈의 d선에 대한 굴절률

n3 : 상기 제3 렌즈의 d선에 대한 굴절률

r4 : 상기 제2 렌즈 상측면의 곡률 반경

r5 : 상기 제3 렌즈 물체측면의 곡률 반경

d23 : 상기 제2 렌즈와 제3 렌즈의 축 상의 공기 간격

조건식 (3)은 제2 렌즈의 상측면과 제3 렌즈의 물체측면에 의해 형성되는 공기 렌즈의 굴절력을 적절하게 설정하기 위한 조건식이다.

조건식 (3)의 상한을 하회함으로써, 공기 렌즈에 의한 부의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있으므로, 페츠발 합이 지나치게 커지지 않아, 상면을 평탄하게 할 수 있고, 색수차도 양호하게 보정할 수 있다. 한편, 조건식 (3)의 하한을 상회하면 공기 렌즈에 의한 부의 굴절력이 지나치게 강해지지 않으므로, 제2 렌즈의 상측면과 제3 렌즈의 물체측면의 곡률 반경을 크게 할 수 있어, 렌즈의 가공성이 좋아진다. 또한, 축 외에서 제2 렌즈의 상측면과 제3 렌즈의 물체측면이 이격되므로, 축 상 간격을 크게 하지 않아도 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이에 고스트 등의 불필요광을 방지하기 위한 차광 부재를 삽입하기 위한 공간의 확보가 용이해진다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

-3.50 ＜ Pair/P ＜ -0.90 (3')

3. 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 1 또는 2에 기재된 촬상 렌즈.

-0.90 ＜ f4/f ＜ -0.20 …(5)

단,

f4 : 상기 제4 렌즈의 초점 거리

f : 상기 촬상 렌즈 전계의 초점 거리

조건식 (5)는 제4 렌즈의 초점 거리를 적절하게 설정하기 위한 조건식이다.

조건식 (5)의 상한을 하회함으로써, 제4 렌즈의 부의 굴절력이 필요 이상으로 지나치게 커지지 않고, 고체 촬상 소자의 촬상면 주변부에 결상하는 광속이 과도하게 급등하게 되는 일이 없어져, 상측 광속의 텔레센트릭 특성의 확보를 용이하게 할 수 있다. 한편, 조건식 (5)의 하한을 상회함으로써, 제4 렌즈의 부의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있어, 렌즈 전체 길이의 단축화 및 상면 만곡이나 왜곡수차 등의 축 외 모든 수차의 보정을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

-0.80 ＜ f4/f ＜ -0.30 (5')

4. 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

0 ＜ (r7 + r8)/(r7 - r8) ＜ 1.0 …(6)

단,

r7 : 상기 제4 렌즈 물체측면의 곡률 반경

r8 : 상기 제4 렌즈 상측면의 곡률 반경

조건식 (6)은 제4 렌즈의 형상을 적절하게 설정하기 위한 조건식이다.

조건식 (6)에 나타내는 범위에 있어서, 제4 렌즈는 물체측면에 비해 상측면의 굴절력이 큰 양오목 형상으로부터 평오목 형상까지 변화된다. 조건식 (6)의 상한을 하회함으로써, 제4 렌즈의 주변부가 상면 방향으로 크게 돌출되지 않아, 제4 렌즈와 고체 촬상 소자 사이에 배치되는, 광학적 로우 패스 필터, 적외선 커트 필터, 또는 고체 촬상 소자 패키지의 시일 글래스 등의 평행 평판이나 고체 촬상 소자의 기판 등과의 접촉을 피할 수 있다. 한편, 조건식 (6)의 하한을 상회함으로써, 제4 렌즈의 주점이 상측으로 지나치게 가는 일이 없어져, 제4 렌즈를 통과하는 축 상 광선 높이를 적절하게 유지할 수 있어, 축 상 색수차의 보정에 유리해진다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

0.10 ＜ (r7 + r8)/(r7 - r8) ＜ 0.95 (6')

5. 상기 제2 렌즈의 상측면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 부의 굴절력이 약해지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

제2 렌즈의 상측면을 중심으로부터 주변으로 감에 따라서 부의 굴절력이 약해지는 비구면 형상으로 함으로써, 주변부에서 광선이 과도하게 급등하게 되는 일이 없어져, 주변부에서의 양호한 텔레센트릭 특성을 확보할 수 있다.

6. 상기 제3 렌즈의 상측면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 정의 굴절력이 약해지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

제3 렌즈의 상측면을, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 정의 굴절력이 약해지는 비구면 형상으로 함으로써, 입사 광선과 사출 광선이 이루는 각도, 소위 편각을 작게 유지할 수 있어, 고체 촬상 소자의 촬상면 주변부에 결상하는 광속의 축 외 수차를 작게 억제하는 것이 가능해진다.

7. 상기 제4 렌즈의 상측면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 부의 굴절력이 약해지고, 또한 변곡점을 갖는 것을 특징으로 하는 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

제4 렌즈의 상측면을, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 부의 굴절력이 약해지고, 또한 변곡점을 갖는 비구면 형상으로 함으로써, 상측 광속의 텔레센트릭 특성이 확보하기 쉬워진다. 또한, 제2 렌즈의 상측면은, 렌즈 주변부에서 과도하게 부의 굴절력을 약하게 할 필요가 없어져 축 외 수차를 양호하게 보정하는 것이 가능해진다.

여기서,「변곡점」이라 함은 유효 반경 내에서의 렌즈 단면 형상의 곡선에 있어서, 비구면 정상점의 접평면이 광축과 수직인 평면이 되는 비구면 상의 점인 것이다.

또한, 본 명세서 중에서「유효 반경」이라 함은, 고체 촬상 소자의 촬상면 내에 결상하는 모든 광속에 있어서, 그 각각의 광속의 주연 광선이 각 렌즈면을 통과하는 점의 광축으로부터의 높이의 최대값을 말하는 것으로 한다.

8. 상기 제4 렌즈의 상측면은 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 7에 기재된 촬상 렌즈.

0.40 ＜ PH8/H ＜ 0.80

단,

PH8 : 상기 제4 렌즈 상측면에 있어서의 변곡점의 광축으로부터의 높이

H : 상기 제4 렌즈 상측면의 유효 반경

조건식 (7)은 제4 렌즈의 상측면에 있어서, 변곡점의 유효 반경에 대한 광축으로부터의 높이를 적절하게 설정하기 위한 조건식이다.

조건식 (7)의 상한을 하회함으로써, 변곡점, 즉 제4 렌즈의 상측면이 가장 상측 방향으로 돌출되는 광축 상으로부터의 높이가 지나치게 커지는 일이 없어져, 렌즈 주변부에 배치되는 부재와의 접촉을 피할 수 있다. 한편, 조건식 (7)의 하한을 상회함으로써, 변곡점이 광축으로부터 적절하게 이격된 위치에 설정되므로, 주변부에서의 텔레센트릭 특성을 확보하기 쉬워지고, 주변부에서의 상면 만곡을 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

0.43 ＜ PH8/H ＜ 0.75 (7')

9. 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

15 ＜ υ1 - υ2 ＜ 65 …(8)

단,

υ1 : 상기 제1 렌즈의 아베수

υ2 : 상기 제2 렌즈의 아베수

조건식 (8)은 촬상 렌즈 전계의 색수차를 양호하게 보정하기 위한 조건식이다.

조건식 (8)의 하한을 상회함으로써, 축 상 색수차, 배율 색수차를 균형에 맞게 보정할 수 있다. 한편, 상한을 하회함으로써, 입수하기 쉬운 초재(硝材)로 구성할 수 있다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

20 ＜ υ1 - υ2 ＜ 65 (8')

10. 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

1.60 ＜ n2 ＜ 2.10 …(9)

단,

n2 : 상기 제2 렌즈의 d선에 대한 굴절률

조건식 (9)는 촬상 렌즈 전계의 색수차 및 상면 만곡을 양호하게 보정하기 위한 조건식이다.

조건식 (9)의 하한을 상회함으로써, 비교적 분산이 큰 제2 렌즈의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있어, 색수차, 상면 만곡을 양호하게 보정할 수 있다. 한편, 조건식 (9)의 상한을 하회함으로써, 입수하기 쉬운 초재로 구성할 수 있다. 또한, 하기의 조건식이 보다 바람직하다.

1.60 ＜ n2 ＜ 2.00 (9')

11. 상기 촬상 렌즈는 모두 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

최근에는, 고체 촬상 장치 전체의 소형화를 목적으로 하여, 같은 화소수의 고체 촬상 소자라도 화소 피치가 작아, 결과적으로 촬상면 사이즈가 작은 것이 개발되고 있다. 이와 같은 촬상면 사이즈가 작은 고체 촬상 소자에 적합한 촬상 렌즈는, 전계의 초점 거리를 비교적으로 짧게 할 필요가 있기 때문에, 각 렌즈의 곡률 반경이나 외경이 상당히 작아져 버린다. 따라서, 수고가 드는 연마 가공에 의 해 제조하는 글래스 렌즈와 비교하면, 모든 렌즈를 사출 성형에 의해 제조되는 플라스틱 렌즈로 구성함으로써, 곡률 반경이나 외경이 작은 렌즈라도 저렴하게 대량 생산이 가능해진다. 또한, 플라스틱 렌즈는 프레스 온도를 낮게 할 수 있으므로, 성형 금형의 마모를 억제할 수 있고, 그 결과, 성형 금형의 교환 횟수나 유지 보수 횟수를 감소시켜, 비용 저감을 도모할 수 있다.

12. 상기 제1 렌즈 혹은 상기 제3 렌즈 중 어느 한쪽은 글래스 재료로 형성되고, 그 이외의 렌즈는 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 혹은 제3 렌즈 중 어느 한쪽을, 온도 변화시의 굴절률 변화가 거의 없는 글래스 재료로 형성하고, 그 이외의 렌즈를 플라스틱 재료로 형성함으로써, 플라스틱 렌즈를 다용하면서, 촬상 렌즈 전계에서의 온도 변화시의 상점 위치 변동을 보상할 수 있다. 보다 구체적으로는, 플라스틱 재료로 형성된 정의 제1 렌즈 혹은 제3 렌즈에 비교적 큰 정의 굴절력을 갖게 하고, 제2 렌즈와 제4 렌즈의 2매의 부렌즈에 부의 굴절력을 분담시킴으로써, 플라스틱 렌즈의 굴절력의 배분을 최적화할 수 있어, 온도 변화시의 상점 위치 변동에의 기여가 상쇄되는 방향으로 작용하여, 촬상 렌즈 전계에서의 온도 변화시의 상점 위치의 변동을 작게 억제할 수 있다.

또한, 제1 렌즈를 글래스 재료로 형성하면, 플라스틱 렌즈를 외부로 노출시키지 않고 구성할 수 있으므로, 제1 렌즈에의 손상 등의 문제를 회피할 수 있어, 보다 바람직한 구성이 된다.

또한, 「플라스틱 재료로 형성되어 있다」라 함은, 플라스틱 재료를 모재로 하여, 그 표면에 반사 방지나 표면 경도 향상을 목적으로 하여 코팅 처리를 행한 경우를 포함하는 것으로 한다. 또한, 플라스틱 재료의 굴절률의 온도 변화를 작게 억제하는 것을 목적으로 하여, 플라스틱 재료 중에 무기 미립자를 혼합시킨 경우도 포함하는 것으로 한다.

13. 상기 촬상 렌즈는 모두 글래스 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

모든 렌즈를 글래스 재료로 형성함으로써, 플라스틱 렌즈에 비해 고굴절률이고 저분산인 유리 재료를 선택하는 것이 가능해지고, 모든 렌즈계의 초점 거리를 짧게 유지하면서 색수차를 작게 억제할 수 있다. 또한 온도 변화시의 굴절률 변화가 거의 없는 글래스 재료로 형성함으로써, 촬상 렌즈 전계에서의 온도 변화시의 상점 위치 변동을 거의 제로로 하는 것이 가능해진다. 또한, 제1 렌즈를 글래스 재료로 형성하면, 플라스틱 렌즈를 외부로 노출시키지 않고 구성할 수 있으므로, 제1 렌즈에의 손상 등의 문제를 회피할 수 있다.

또한 최근 카메라 모듈의 유닛을 다른 회로 기판에 실장할 때의 납땜을 리플로우 공정을 이용한 자동 실장으로 하면 작업 효율을 높일 수 있으므로, 리플로우에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 갖는 카메라 모듈의 유닛이 요구되고 있다. 그래서, 글래스 재료는 리플로우에 견디는 충분한 내열성을 갖기 때문에, 리플로우 공정을 이용하는 카메라 모듈에도 사용 가능하게 되는 효과도 갖고 있다.

또,「글래스 재료로 형성되어 있다」라 함은, 글래스 재료를 모재로 하여, 그 표면에 반사 방지나 표면 경도 향상을 목적으로 하여 코팅 처리를 행한 경우를 포함하는 것으로 한다.

14. 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 글래스 재료로 형성되고, 상기 제3 렌즈 및 상기 제4 렌즈는 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈.

비교적 굴절력이 강한 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 글래스 재료로 형성함으로써, 촬상 렌즈 전계에서의 온도 변화시의 상점 위치 변동을 작게 하면서도, 플라스틱 렌즈를 제3 렌즈 및 제4 렌즈에 사용함으로써, 촬상 렌즈 전체의 비용을 적게 억제할 수 있다. 또한, 제1 렌즈를 글래스 재료로 형성하면, 플라스틱 렌즈를 외부에 노출시키지 않고 구성할 수 있으므로, 제1 렌즈에의 손상 등의 문제를 회피할 수 있다.

15. 상기 고체 촬상 소자를 보유 지지하는 동시에, 전기 신호의 송수신을 행하기 위한 접속용 단자부가 형성된 기판과, 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈와, 상기 촬상 렌즈를 내포하고 물체측으로부터의 광 입사용 개구부를 갖는 차광성 재료로 형성된 하우징이 일체적으로 조립된 촬상 장치이며, 상기 촬상 렌즈의 광축 방향의 높이가 10 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.

본 실시 형태의 촬상 렌즈를 이용함으로써, 보다 소형이면서 또한 고성능인 촬상 장치를 얻을 수 있다. 여기서,「광 입사용 개구부」라 함은, 반드시 구멍 등의 공간을 형성하는 것에 한하지 않고, 물체측으로부터의 입사광을 투과 가능한 영역이 형성된 부분을 가리키는 것으로 한다.

또한,「상기 촬상 장치의 상기 촬상 렌즈 광축 방향의 높이가 10 ㎜ 이하」라 함은, 상기 모든 구성을 구비한 촬상 장치의 광축 방향에 따른 전체 길이를 의미하는 것으로 한다. 따라서, 예를 들어 기판의 표면에 하우징이 설치되고, 기판의 배면에 전자 부품 등이 실장된 경우에 있어서는, 하우징의 물체측이 되는 선단부로부터 배면 상에서 돌출되는 전자 부품의 선단부까지의 거리가 10 ㎜ 이하가 되는 것을 상정한다.

16. 15에 기재된 촬상 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대 단말.

본 발명의 촬상 장치를 이용함으로써, 보다 소형이면서 또한 고성능인 휴대 단말을 얻을 수 있다.

여기서, 소형의 촬상 렌즈의 척도이지만, 본 발명에서는 하기식을 만족하는 레벨의 소형화를 목표로 하고 있다. 이 범위를 만족함으로써, 촬상 렌즈 전체 길이를 짧게 할 수 있어 상승적으로 렌즈 외경도 작게 할 수 있다. 이에 의해, 촬상 장치 전체의 소형 경량화가 가능해진다.

L/f ＜ 1.40 …(10)

단,

L : 촬상 렌즈 전계의 가장 물체측 렌즈면으로부터 상측 초점까지의 광축 상의 거리

f : 촬상 렌즈 전계의 초점 거리

여기서, 상측 초점이라 함은 촬상 렌즈에 광축과 평행한 평행 광선이 입사한 경우의 상점을 말한다. 또, 촬상 렌즈의 가장 상측 면과 상측 초점 위치와의 사이 에, 광학적 로우 패스 필터, 적외선 커트 필터, 또는 고체 촬상 소자 패키지의 시일 글래스 등의 평행 평판이 배치되는 경우에는, 평행 평판 부분은 공기 환산 거리로 한 후에 상기 L의 값을 계산하는 것으로 한다. 또한, 보다 바람직하게는 하기식의 범위가 좋다.

L/f ＜ 1.30 (10')

이하, 도면을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

도1은 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 사시도이다. 도2는 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 촬상 렌즈의 광축에 따른 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.

도1 또는 도2에 도시한 바와 같이, 촬상 장치(50)는 광전 변환부(51a)를 갖는 고체 촬상 소자로서의 CMOS형 촬상 소자(51)와, 이 촬상 소자(51)의 광전 변환부(51a)에 피사체상을 촬상하는 촬상 렌즈(10)와, 물체측으로부터의 광입사용 개구부를 갖는 차광 부재로 이루어지는 경통으로서의 하우징(53)과, 촬상 소자(51)를 보유 지지하는 지지 기판(52a)과, 그것의 전기 신호의 송수신을 행하는 외부 접속용 단자(외부 접속 단자라고도 함)(54)를 갖는 가요성 프린트 기판(52b)을 구비하고, 이것들이 일체적으로 조립되어 있다.

도2에 도시한 바와 같이, 촬상 소자(51)는 그 수광측 면의 중앙부에 화소(광전 변환 소자)가 2차원적으로 배치된, 수광부로서의 광전 변환부(51a)가 형성되고, 그 주위에는 신호 처리 회로(51b)가 형성되어 있다. 이 신호 처리 회로(51b)는, 각 화소를 순차 구동하여 신호 전하를 얻는 구동 회로부와, 각 신호 전하를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 이 디지털 신호를 이용하여 화상 신호 출력을 형성하는 신호 처리부 등으로 구성되어 있다.

촬상 소자(51)의 수광측 면의 외연 근방에는, 도시되지 않은 다수의 패드가 설치되어 있고, 본딩 와이어(W)를 통해 지지 기판(52a)에 접속되어 있다. 또, 촬상 소자는, 상술한 CMOS형의 이미지 센서에 한정되는 것은 아니며, CCD 등의 다른 것을 적용한 것이라도 좋다.

기판(52)은, 그 한쪽 면에서 촬상 소자(51)와 하우징(53)을 지지하는 경질의 지지 기판(52a)과 지지 기판(52a)의 다른 쪽 면[촬상 소자(51)와 반대측 면]에 그 일단부가 접속된 가요성 프린트 기판(52b)으로 구성되어 있다. 지지 기판(52a)은, 표리 양면에 다수의 신호 전달용 패드가 설치되어 있고, 한쪽 면에서 본딩 와이어(W)를 통해 촬상 소자(51)와 접속되고, 다른 쪽 면에서 가요성 프린트 기판(52b)과 접속되어 있다.

가요성 프린트 기판(52b)은, 도1에 도시한 바와 같이 일단부가 지지 기판(52a)과 접속되고, 다른 쪽 단부에 설치된 외부 접속 단자(54)를 통해 지지 기판(52a)과 도시되지 않은 외부 회로(예를 들어, 촬상 장치를 실장한 상위 장치가 갖는 제어 회로)를 접속하여, 외부 회로로부터 촬상 소자(51)를 구동하기 위한 전압이나 클럭 신호가 공급되거나, 또한 디지털 YUV 신호를 외부 회로로 출력하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 가요성 프린트 기판(52b)은 가요성을 가져 중간부가 변형되어 지지 기판(52a)에 대해 외부 접속 단자(54)의 배향이나 배치에 자유도를 부여하고 있다.

도2에 도시한 바와 같이, 하우징(53)은 지지 기판(52a)의 촬상 소자(51)측 면에 촬상 소자(51)를 덮도록 고정 배치되어 있다. 즉, 하우징(53)은, 촬상 소자(51)측은 촬상 소자(51)를 둘러싸도록 넓게 개방되어 지지 기판(52a)에 접촉 고정되고, 타단부가 작은 개구를 갖는 플랜지가 부여된 통 형상으로 형성되어 있다.

하우징(53)의 내부에는, 촬상 렌즈(10)와 촬상 소자(51) 사이에 적외광 커트 필터 등의 광학 필터(F)가 고정 배치되어 있다.

촬상 렌즈(10)는, 물체측으로부터 차례로, 개구 조리개(S), 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3) 및 제4 렌즈로 이루어지고, 촬상 소자(51)의 광전 변환부(51a)에 피사체상이 결상되도록 구성되어 있다.

또, 도2에 있어서의 일점 쇄선은 각 렌즈(L1 내지 L4)의 광축이다.

촬상 렌즈(10)를 구성하는 각 렌즈(L1 내지 L4)는 렌즈 프레임(55)에 보유 지지되어 있다. 하우징(53)은 이 렌즈 프레임(55) 및 렌즈 프레임(55)에 보유 지지된 촬상 렌즈(10)를 내포하고, 렌즈 프레임(55)은 그 외주에서 하우징(53)과 끼워 맞추어져, 하우징(53)의 작은 개구를 갖는 플랜지부에서 맞대어져 위치 결정되어 있다.

또, 촬상 장치(50)를 다른 회로 기판과 접속할 때에, 리플로우 공정이 이용되는 경우에는, 외부 접속용 단자(외부 접속 단자라고도 함)(54) 및 가요성 프린트 기판(52b)은 불필요하다. 또한, 하우징(53)이나 렌즈 프레임(55)은 리플로우에 견디는 내열성을 갖는 재료로 형성된다.

또한, 도2에 도시되는 촬상 장치의 경우, 도시 H가 촬상 장치의 촬상 렌즈 광축 방향의 높이가 된다.

또한, 도시하고 있지 않지만, 각 렌즈(L1 내지 L4) 사이에 불필요 광을 커트하는 고정 조리개를 배치해도 좋다. 특히, 광선 경로의 외측에 사각형의 고정 조리개를 배치함으로써, 고스트 및 플레어의 발생을 억제할 수 있다.

도3은 본 실시 형태에 관한 촬상 장치를 구비한 휴대 단말의 일례인 휴대 전화기의 외관도이다.

도3에 도시하는 휴대 전화기(100)는 표시 화면(D1 및 D2)을 구비한 케이스로서의 상부 하우징(71)과, 입력부인 조작 버튼(60)을 구비한 하부 하우징(72)이 힌지(73)를 통해 연결되어 있다. 촬상 장치(50)는 상부 하우징(71) 내의 표시 화면(D2)의 하방에 내장되어 있고, 촬상 장치(50)가 상부 하우징(71)의 외표면측으로부터 광을 도입할 수 있도록 배치되어 있다.

또, 이 촬상 장치의 위치는 상부 하우징(71) 내의 표시 화면(D2)의 상방이나 측면에 배치해도 좋다. 또한 휴대 전화기는 절첩식에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다.

도4는 휴대 전화기의 제어 블럭도이다.

도4에 도시한 바와 같이, 촬상 장치(50)의 외부 접속 단자(54)(도시 화살표)는, 휴대 전화기(100)의 제어부(101)와 접속되어, 휘도 신호나 색차 신호 등의 화상 신호를 제어부(101)로 출력한다.

한편, 휴대 전화기(100)는, 각 부를 통괄적으로 제어하는 동시에, 각 처리에 따른 프로그램을 실행하는 제어부(CPU)(101)와, 번호 등을 지시 입력하기 위한 입 력부인 조작 버튼(60)과, 소정의 데이터 표시나 촬상한 화상을 표시하는 표시 화면(D1, D2)과, 외부 서버와의 사이의 각종 정보 통신을 실현하기 위한 무선 통신부(80)와, 휴대 전화기(100)의 시스템 프로그램이나 각종 처리 프로그램 및 단말 ID 등의 필요한 모든 데이터를 기억하고 있는 기억부(ROM)(91)와, 제어부(101)에 의해 실행되는 각종 처리 프로그램이나 데이터, 혹은 처리 데이터, 촬상 장치(50)에 의한 화상 데이터 등을 일시적으로 저장하거나, 작업 영역으로서 이용되는 일시 기억부(RAM)(92)를 구비하고 있다.

또한, 촬상 장치(50)로부터 입력된 화상 신호는 휴대 전화기(100)의 제어부(101)에 의해 기억부(91)에 기억되거나, 혹은 표시 화면(D1)에 표시되거나, 또한 무선 통신부(80)를 통해 화상 정보로서 외부로 송신되도록 되어 있다.

이하에 본 발명에 관한 촬상 렌즈의 실시예를 나타낸다. 각 실시예에 사용하는 기호는 하기와 같다.

f : 촬상 렌즈 전계의 초점 거리

fB : 백 포커스

F : F 넘버

ω : 최대 반화각

2Y : 고체 촬상 소자의 촬상면 대각선 길이

ENTP : 입사동 위치(제1 면으로부터 입사동 위치까지의 거리)

EXTP : 사출동 위치(촬상면으로부터 사출동 위치까지의 거리)

H1 : 전방측 주점 위치(제1 면으로부터 전방측 주점 위치까지의 거리)

H2 : 후방측 주점 위치(최종면으로부터 후방측 주점 위치까지의 거리)

R : 곡률 반경

D : 축 상면 간격

Nd : 렌즈 재료의 d선에 대한 굴절률

υd : 렌즈 재료의 아베수

각 실시예에 있어서, 각 면 번호 뒤에「*」가 기재되어 있는 면이 비구면 형상을 갖는 면이며, 비구면의 형상은, 면의 정상점을 원점으로 하고, 광축 방향에 X 축을 취하고, 광축과 수직 방향의 높이를 h로 하여 이하의 수식으로 나타낸다.

(11)

단,

Ai : i차의 비구면 계수

R : 곡률 반경

K : 원추 정수

(제1 실시예)

렌즈 데이터를 표1에 나타낸다.

[표1]

비구면 계수를 표2에 나타낸다.

[표2]

또, 10의 멱승수(예를 들어 2.5 × 10^-02)를 E(예를 들어 2.5E-02)로 나타낸다. 다른 표도 마찬가지이다.

단렌즈 데이터를 표3에 나타낸다.

[표3]

도5에 제1 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평판이다.

도6에 제1 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다. 제2 렌즈는 폴리카보네이트계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.4 ％이다.

플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능을 얻을 수 없게 되는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하기 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

(제2 실시예)

렌즈 데이터를 표4에 나타낸다.

[표4]

비구면 계수를 표5에 나타낸다.

[표5]

단렌즈 데이터를 표6에 나타낸다.

[표6]

도7에 제2 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로 우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평판이다.

도8에 제2 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈는 글래스 몰드 렌즈이다. 제2 렌즈는 폴리카보네이트계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.4 ％이다. 제3 렌즈, 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다.

(제3 실시예)

렌즈 데이터를 표7에 나타낸다.

[표7]

비구면 계수를 표8에 나타낸다.

[표8]

단렌즈 데이터를 표9에 나타낸다.

[표9]

도9에 제3 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도10에 제3 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다. 제2 렌즈는 폴리카보네이트계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.4 ％이다.

플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능이 얻어지지 않게 되는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하기 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

(제4 실시예)

렌즈 데이터를 표10에 나타낸다.

[표10]

비구면 계수를 표11에 나타낸다.

[표11]

단렌즈 데이터를 표12에 나타낸다.

[표12]

도11에 제4 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도12에 제4 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다. 제2 렌즈는 폴리에스테르계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.7 ％이다. 제3 렌즈는 글래스 몰드 렌즈이다.

(제5 실시예)

렌즈 데이터를 표13에 나타낸다.

[표13]

비구면 계수를 표14에 나타낸다.

[표14]

단렌즈 데이터를 표15에 나타낸다.

[표15]

도13에 제5 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도14에 제5 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 제3 렌즈 및 제 4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다. 제2 렌즈는 폴리카보네이트계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.4 ％이다.

플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능을 얻을 수 없는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하기 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

(제6 실시예)

렌즈 데이터를 표16에 나타낸다.

[표16]

비구면 계수를 표17에 나타낸다.

[표17]

단렌즈 데이터를 표18에 나타낸다.

[표18]

도15에 제6 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도16에 제6 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈는 글래스 몰드 렌즈이다. 제2 렌즈는 폴리에스테르계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.7 ％이다. 제3 렌즈 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다.

플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능을 얻을 수 없게 되는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하는 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

(제7 실시예)

렌즈 데이터를 표19에 나타낸다.

[표19]

비구면 계수를 표20에 나타낸다.

[표20]

단렌즈 데이터를 표21에 나타낸다.

[표21]

도17에 제7 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로 우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평판이다.

도18에 제7 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈 내지 제4 렌즈 전체가 글래스 몰드 렌즈이다. 본 실시예와 같이, 제1 렌즈 내지 제4 렌즈 전체를 글래스 재료로 형성한 렌즈로 함으로써, 충분한 내열성을 갖는 촬상 렌즈로 할 수 있고, 촬상 장치를 다른 회로 기판에 실장할 때의 납땜을 리플로우 공정을 이용하여 자동 실장하는 경우에도 대응 가능한 것으로 할 수 있다.

(제8 실시예)

렌즈 데이터를 표22에 나타낸다.

[표22]

비구면 계수를 표23에 나타낸다.

[표23]

단렌즈 데이터를 표24에 나타낸다.

[표24]

도19에 제8 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로 우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평판이다.

도20에 제8 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다.

제2 렌즈는 폴리에스테르계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.7 ％이다. 플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능을 얻을 수 없게 되는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하기 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

(제9 실시예)

렌즈 데이터를 표25에 나타낸다.

[표25]

비구면 계수를 표26에 나타낸다.

[표26]

단렌즈 데이터를 표27에 나타낸다.

[표27]

도21에 제9 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도22에 제8 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 글래스 몰드 렌즈이다. 제3 렌즈 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다.

(제10 실시예)

렌즈 데이터를 표28에 나타낸다.

[표28]

비구면 계수를 표29에 나타낸다.

[표29]

단렌즈 데이터를 표30에 나타낸다.

[표30]

도23에 제10 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도24에 제10 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다. 제2 렌즈는 폴리카보네이트계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.4 ％이다. 플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능을 얻을 수 없게 되는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하기 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

(제11 실시예)

렌즈 데이터를 표31에 나타낸다.

[표31]

비구면 계수를 표32에 나타낸다.

[표32]

단렌즈 데이터를 표33에 나타낸다.

[표33]

도25에 제11 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도26에 제11 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다. 제2 렌즈는 폴리에스테르계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.7 ％이다. 플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능을 얻을 수 없게 되는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하기 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

(제12 실시예)

렌즈 데이터를 표34에 나타낸다.

[표34]

비구면 계수를 표35에 나타낸다.

[표35]

단렌즈 데이터를 표36에 나타낸다.

[표36]

도27에 제12 실시예의 렌즈의 단면도를 나타낸다. L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, S는 개구 조리개이다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터, IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 글래스 등을 상정한 평행 평 판이다.

도28에 제11 실시예의 렌즈의 수차도(구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 메리디오날 코마수차)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 제1 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈는 폴리올레핀계의 플라스틱 재료로 형성되고, 포화 흡수율은 0.01 ％ 이하이다. 제2 렌즈는 폴리카보네이트계의 플라스틱 재료로부터 형성되고, 포화 흡수율은 0.4 ％이다. 플라스틱 렌즈는 글래스 렌즈에 비해 포화 흡수율이 크기 때문에, 급격한 습도 변화가 있으면 과도적으로 흡수량의 불균일 분포가 발생하고, 굴절률이 균일해지지 않아 양호한 결상 성능을 얻을 수 없게 되는 경향이 있다. 습도 변화에 의한 성능 열화를 억제하기 위해서는, 포화 흡수율이 모두 0.7 ％ 이하인 플라스틱 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

다음에, 조건식 (1) 내지 조건식 (10)에 대응하는 각 실시예의 값을 표37에 나타낸다.

[표37]

여기서, 플라스틱 재료는 온도 변화시의 굴절률 변화가 크기 때문에, 상술한 제1 실시예, 제3 실시예, 제5 실시예, 제8 실시예와 같이, 제1 렌즈 내지 제4 렌즈 모두를 플라스틱 렌즈로 구성하면, 주위 온도가 변화되었을 때에, 촬상 렌즈 전계의 상점 위치가 변동되어 버릴 우려가 있다. 이 상점 위치 변동을 무시할 수 없는 사양의 촬상 유닛에 있어서, 상기 촬상 렌즈를 사용하는 경우에는, 예를 들어 제6 실시예와 같은 정의 제1 렌즈를 글래스 재료로 형성되는 렌즈(예를 들어 글래스 몰드 렌즈)로 하고, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 플라스틱 렌즈로 하고, 또한 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈로 온도 변화시의 상점 위치 변동을 어느 정도 상쇄하는 굴절력 배분으로 함으로써, 이 온도에 의해 변화하는 특성을 경감할 수 있다. 글래스 몰드 렌즈를 이용하는 경우에는, 성형 금형의 소모를 가능한 한 방지하기 위해, 글래스 전이점(Tg)이 400 ℃ 이하인 글래스 재료를 사용하는 것이 바람 직하다.

또한, 최근에는 플라스틱 재료 중에 무기 미립자를 혼합시켜, 플라스틱 재료의 온도에 의한 변화를 작게 할 수 있는 것을 알게 되었다. 상세하게 설명하면 일반적으로 투명한 플라스틱 재료에 미립자를 혼합시키면, 광의 산란이 생겨 투과율이 저하되므로, 광학 재료로서 사용하는 것은 곤란하였지만, 미립자의 크기를 투과 광속의 파장보다 작게 함으로써, 산란이 실질적으로 발생하지 않도록 할 수 있다. 플라스틱 재료는 온도가 상승함으로써 굴절률이 저하되어 버리지만, 무기 입자는 온도가 상승하면 굴절률이 상승한다. 그래서, 이들 온도 의존성을 이용하여 서로 상쇄하도록 작용시킴으로써, 굴절률 변화가 거의 생기지 않게 할 수 있다. 구체적으로는, 모재가 되는 플라스틱 재료에 최대 길이가 20나노미터 이하인 무기 입자를 분산시킴으로써, 굴절률의 온도 의존성이 매우 낮은 플라스틱 재료가 된다. 예를 들어 아크릴에 산화니오브(Nb₂O₅)의 미립자를 분산시킴으로써, 온도 변화에 따른 굴절률 변화를 작게 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 2매의 정렌즈(L1, L3) 중 1매, 또는 모든 렌즈(L1 내지 L4)에, 이와 같은 무기 입자를 분산시킨 플라스틱 재료를 이용함으로써, 촬상 렌즈 전계의 온도 변화시의 상점 위치 변동을 작게 억제하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시예는, 고체 촬상 소자의 촬상면에 입사되는 광속의 주 광선 입사각에 대해서는, 촬상면 주변부에 있어서 반드시 충분히 작은 설계로 되어 있지 않다. 그러나, 최근의 기술에서는, 고체 촬상 소자의 색 필터나 온 칩 마이크로 렌 즈 어레이의 배열의 재검토에 의해, 쉐이딩을 경감시킬 수 있게 되어 왔다. 구체적으로는 촬상 소자의 촬상면의 화소 피치에 대해, 색 필터나 온 칩 마이크로 렌즈 어레이의 배열의 피치를 약간 작게 설정하면, 촬상면의 주변부로 갈수록 각 화소에 대해 색 필터나 온 칩 마이크로 렌즈 어레이가 촬상 렌즈 광축측으로 시프트하기 때문에, 경사 입사의 광속을 효율적으로 각 화소의 수광부로 유도할 수 있다. 이에 의해 고체 촬상 소자에서 발생하는 쉐이딩을 작게 억제할 수 있다. 본 실시예는, 상기 요구가 완화된 만큼에 대해, 보다 소형화를 목표로 한 설계예로 되어 있다.

도1은 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 사시도.

도2는 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 촬상 렌즈의 광축에 따른 단면을 모식적으로 도시한 도면.

도3은 본 실시 형태에 관한 촬상 장치를 구비한 휴대 단말의 일례인 휴대 전화기의 외관도.

도4는 휴대 전화기의 제어 블럭도.

도5는 제1 실시예의 렌즈의 단면도.

도6은 제1 실시예의 렌즈의 수차도.

도7은 제2 실시예의 렌즈의 단면도.

도8은 제2 실시예의 렌즈의 수차도.

도9는 제3 실시예의 렌즈의 단면도.

도10은 제3 실시예의 렌즈의 수차도.

도11은 제4 실시예의 렌즈의 단면도.

도12는 제4 실시예의 렌즈의 수차도.

도13은 제5 실시예의 렌즈의 단면도.

도14는 제5 실시예의 렌즈의 수차도.

도15는 제6 실시예의 렌즈의 단면도.

도16은 제6 실시예의 렌즈의 수차도.

도17은 제7 실시예의 렌즈의 단면도.

도18은 제7 실시예의 렌즈의 수차도.

도19는 제8 실시예의 렌즈의 단면도.

도20은 제8 실시예의 렌즈의 수차도.

도21은 제9 실시예의 렌즈의 단면도.

도22는 제9 실시예의 렌즈의 수차도.

도23은 제10 실시예의 렌즈의 단면도.

도24는 제10 실시예의 렌즈의 수차도.

도25는 제11 실시예의 렌즈의 단면도.

도26은 제11 실시예의 렌즈의 수차도.

도27은 제12 실시예의 렌즈의 단면도.

도28은 제12 실시예의 렌즈의 수차도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 촬상 렌즈

50 : 촬상 장치

51 : 촬상 소자

53 : 하우징

54 : 외부 접속용 단자

60 : 조작 버튼

80 : 무선 통신부

91 : 기억부(ROM)

92 : 일시 기억부(RAM)

100 : 휴대 전화기

101 : 제어부(CPU)

Claims

고체 촬상 소자의 광전 변환부에 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈이며, 물체측으로부터 차례로,

개구 조리개,

정(正)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈,

부(負)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈,

정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈,

및 적어도 한 면이 비구면이며 부의 굴절력을 갖는 양오목 형상의 제4 렌즈로 이루어지고,

이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

0.30 ＜ f1/f ＜ 0.85

0.30 ＜ f3/f ＜ 1.00

단,

f1 : 상기 제1 렌즈의 초점 거리

f3 : 상기 제3 렌즈의 초점 거리

f : 상기 촬상 렌즈 전계(全系)의 초점 거리
제1항에 있어서, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

-4.00 ＜ Pair/P ＜ -0.80

단,

P : 상기 촬상 렌즈 전계의 굴절력

Pair : 제2 렌즈의 상측면과 제3 렌즈의 물체측면에 의해 형성되는 소위 공기 렌즈의 굴절력이고, 또한 굴절력과는 초점 거리의 역수이며, 상기 Pair는 하기의 수식으로 구할 수 있음.

단,

n2 : 상기 제2 렌즈의 d선에 대한 굴절률

n3 : 상기 제3 렌즈의 d선에 대한 굴절률

r4 : 상기 제2 렌즈 상측면의 곡률 반경

r5 : 상기 제3 렌즈 물체측면의 곡률 반경

d23 : 상기 제2 렌즈와 제3 렌즈의 축 상의 공기 간격
제1항 또는 제2항에 있어서, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

-0.90 ＜ f4/f ＜ -0.20

단,

f4 : 상기 제4 렌즈의 초점 거리

f : 상기 촬상 렌즈 전계의 초점 거리
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

0 ＜ (r7 + r8)/(r7 - r8) ＜ 1.0

단,

r7 : 상기 제4 렌즈 물체측면의 곡률 반경

r8 : 상기 제4 렌즈 상측면의 곡률 반경
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 렌즈의 상측면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 부의 굴절력이 약해지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 렌즈의 상측면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 정의 굴절력이 약해지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 렌즈의 상측면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 이격됨에 따라서 부의 굴절력이 약해지고, 또한 변곡점을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제7항에 있어서, 상기 제4 렌즈의 상측면은 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

0.40 ＜ PH8/H ＜ 0.80

단,

PH8 : 상기 제4 렌즈 상측면에 있어서의 변곡점의 광축으로부터의 높이

H : 상기 제4 렌즈 상측면의 유효 반경
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

15 ＜ υ1 - υ2 ＜ 65

단,

υ1 : 상기 제1 렌즈의 아베수

υ2 : 상기 제2 렌즈의 아베수
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

1.60 ＜ n2 ＜ 2.10

단,

n2 : 상기 제2 렌즈의 d선에 대한 굴절률
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 렌즈는 모두 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 렌즈 혹은 상기 제3 렌즈 중 어느 한쪽은 글래스 재료로 형성되고, 그 이외의 렌즈는 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 렌즈는 모두 글래스 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 글래스 재료로 형성되고, 상기 제3 렌즈 및 상기 제4 렌즈는 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
고체 촬상 소자와,

상기 고체 촬상 소자를 보유 지지하는 기판과,

상기 기판 상에 형성되고 전기 신호의 송수신을 행하기 위한 접속 단자부와,

물체측으로부터의 광 입사용 개구부를 갖는 차광성 재료로 형성된 하우징과,

상기 하우징에 내포되고, 상기 개구부를 투과한 광을 상기 고체 촬상 소자 상에 결상시키기 위한 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈를 구비 하고,

상기 기판과, 상기 촬상 렌즈와, 상기 하우징이 일체적으로 조립되고,

당해 촬상 장치의 상기 촬상 렌즈의 광축 방향의 높이가 10 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제15항에 기재된 촬상 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대 단말.