KR20120039075A - 촬상 렌즈, 촬상 장치 및 휴대 단말기 - Google Patents

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KR20120039075A
KR20120039075A KR1020097026064A KR20097026064A KR20120039075A KR 20120039075 A KR20120039075 A KR 20120039075A KR 1020097026064 A KR1020097026064 A KR 1020097026064A KR 20097026064 A KR20097026064 A KR 20097026064A KR 20120039075 A KR20120039075 A KR 20120039075A
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에고 사노
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코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
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Abstract

소형이면서도 여러 수차가 양호하게 보정된 5매 구성의 촬상 렌즈를 제공하고, 이에 의해 소형이면서 고성능의 촬상 장치 및 휴대 단말기를 제공하기 위해, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 볼록면을 향한 플러스의 제1 렌즈(초점 거리:f1)와, 상측에 오목면을 향한 마이너스의 제2 렌즈와, 상측에 볼록면을 향한 플러스의 제3 렌즈(초점 거리:f3)와, 상측에 볼록면을 향한 플러스의 메니스커스 형상의 제4 렌즈와, 상측에 오목면을 향한 마이너스의 제5 렌즈를 포함하고, 제5 렌즈의 상측의 면은 비구면 형상이며, 광축과의 교점 이외의 위치에 변곡점을 갖고, 개구 조리개가 제1 렌즈보다 상측에 배치되고, 이하의 수학식 1
<수학식 1>
Figure 112009077082805-PCT00058
을 만족하는 촬상 렌즈로 한다.
촬상 렌즈, 촬상 장치, 휴대 단말기, 변곡점, 오목면, 볼록면

Description

촬상 렌즈, 촬상 장치 및 휴대 단말기 {IMAGE PICKUP LENS, IMAGE PICKUP APPARATUS AND PORTABLE TERMINAL}
본 발명은 CCD형 이미지 센서 혹은 CMOS형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 사용한 소형의 촬상 렌즈, 촬상 장치 및 이것을 구비하는 휴대 단말기에 관한 것이다.
최근, CCD(Charged Coupled Device)형 이미지 센서 혹은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 사용한 촬상 소자의 고성능화, 소형화에 수반하여 촬상 장치를 구비한 휴대 전화나 휴대 정보 단말기가 계속 보급되고 있다. 또한, 이들 촬상 장치에 탑재되는 촬상 렌즈에는 한층 더한 소형화, 고성능화로의 요구가 높아지고 있다. 이러한 용도의 촬상 렌즈로서는 3매 혹은 4매 구성의 렌즈에 비해 고성능화가 가능하다고 하는 것으로서 5매 구성의 촬상 렌즈가 제안되고 있다.
이 5매 구성의 촬상 렌즈로서 물체측으로부터 순서대로 플러스의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 마이너스의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 플러스의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 마이너스의 굴절력을 갖는 제4 렌즈, 마이너스의 굴절력을 갖는 제5 렌즈로 구성된 촬상 렌즈가 개시되어 있다(예를 들어, 하기 특허 문헌 1 참조).
또한, 물체측으로부터 순서대로 마이너스의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 플러스의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 마이너스의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 플러스의 굴절력을 갖는 제4 렌즈, 마이너스의 굴절력을 갖는 제5 렌즈로 구성된 촬상 렌즈가 개시되어 있다(예를 들어, 하기 특허 문헌 2 참조).
선행 기술 문헌
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-264180호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-279282호 공보
<발명의 개요>
<발명의 해결하고자 하는 과제>
그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 촬상 렌즈는 제1 렌즈로부터 제3 렌즈에서 전체 계의 굴절력의 대부분을 담당하고 있고, 제4 렌즈, 제5 렌즈는 굴절력이 약한 상면 보정 렌즈로서의 효과밖에 없으므로 수차 보정이 불충분하고, 또한 렌즈 전체 길이를 단축화하면 성능의 열화에 의한 촬상 소자의 고 화소화에 대응이 곤란해지는 문제가 있다.
또한, 상기 특허 문헌 2에 기재된 촬상 렌즈는 제1 렌즈와 제2 렌즈로 구성되는 전군이 구면계로 구성되어 있기 때문에, 구면 수차나 코마 수차의 보정이 불충분하여 양호한 성능을 확보할 수 없다. 또한, 전군 및 제3 렌즈 이후의 후군 모두 플러스의 굴절력을 갖는 구성이기 때문에, 후군이 마이너스의 굴절력을 갖는 텔레포토 타입과 같은 구성에 비해 광학계의 주점 위치가 상측(像側)이 되어 백 포커스가 길어지기 때문에 소형화에는 불리한 타입이다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 종래 타입보다 소형이면서도 여러 수차가 양호하게 보정된 5매 구성의 촬상 렌즈를 제공하고, 이에 의해 소형이면서 고성능의 촬상 장치 및 휴대 단말기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 여기에서 말하는 소형의 촬상 렌즈의 척도이지만, 본 발명에서는 하기수학식 11을 만족하는 레벨의 소형화를 목표로 하고 있다. 이 범위를 만족함으로써 촬상 장치 전체의 소형 경량화가 가능하다.
Figure 112009077082805-PCT00001
단,
L: 촬상 렌즈 전체 계의 가장 물체측의 렌즈면부터 상측 초점까지의 광축 상의 거리
2Y: 고체 촬상 소자의 촬상면 대각선 길이(고체 촬상 소자의 직사각형 실효 화소 영역의 대각선 길이)
또한, 상측 초점이란 촬상 렌즈에 광축과 평행한 평행 광선이 입사한 경우의 상점을 의미한다.
또한, 촬상 렌즈의 가장 상측의 면과 상측 초점 위치 사이에 광학적 로우 패스 필터, IR(적외선) 커트 필터 또는 고체 촬상 소자 패키지의 시일 유리 등의 평 행 평판이 배치되는 경우에는 평행 평판 부분은 공기 환산 거리로 한 후 상기 L의 값을 계산하는 것으로 한다.
또한, 하기 수학식 11a
Figure 112009077082805-PCT00002
를 만족하고 있으면 더욱 바람직하다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기한 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈이며, 물체측으로부터 순서대로 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈와, 마이너스의 굴절력을 갖고 상측에 오목면을 향한 제2 렌즈와, 플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 제3 렌즈와, 플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 제4 렌즈와, 마이너스의 굴절력을 갖고 상측에 오목면을 향한 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제5 렌즈의 상측의 면은 비구면 형상이며, 광축과의 교점 이외의 위치에 변곡점을 갖고, 개구 조리개가 상기 제1 렌즈보다 상측에 배치되고, 이하의 수학식 1
Figure 112009077082805-PCT00003
단,
f3: 제3 렌즈의 초점 거리
f1: 제1 렌즈의 초점 거리
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
소형이며 수차가 양호하게 보정된 촬상 렌즈를 얻기 위한, 본 발명의 기본 구성은 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈, 마이너스의 굴절력을 갖고 상측에 오목면을 향한 제2 렌즈, 플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 제3 렌즈, 플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 제4 렌즈, 마이너스의 굴절력을 갖고 상측에 오목면을 향한 제5 렌즈, 제1 렌즈보다 상측에 배치된 개구 조리개를 포함한다.
물체측으로부터 순서대로 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈를 포함하는 플러스의 렌즈군과, 마이너스의 제5 렌즈를 배치하는, 소위 텔레포토 타입의 렌즈 구성은 촬상 렌즈 전체 길이의 소형화에는 유리한 구성이지만, 5매 구성 중 2매를 마이너스의 렌즈로 함으로써 발산 작용을 갖는 면을 많게 하여 페츠발(Petzval) 합의 보정을 용이하게 하여 화면 주변부까지 양호한 결상 성능을 확보한 촬상 렌즈를 얻는 것이 더욱 가능해진다.
또한, 개구 조리개를 제1 렌즈보다 상측에 배치함으로써 개구 조리개 전후의 렌즈를 개구 조리개를 사이에 두고 대칭계에 가까운 형상으로 할 수 있어, 코마 수차나 배율 색수차, 왜곡 수차의 보정이 쉬워진다.
또한, 가장 상측에 배치된 제5 렌즈의 상측 면을 비구면으로 함으로써 화면 주변부에서의 여러 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 광축과의 교점 이외의 위치에 변곡점을 갖는 비구면 형상으로 함으로써 상측 광속의 텔레센트릭 특성이 확보되기 쉬워진다.
여기서, 「변곡점」이란 유효 반경 내에서의 렌즈 단면 형상의 곡선에 있어서, 비구면 정점의 접 평면이 광축과 수직이 되는 비구면 상의 점을 의미한다.
수학식 1은 제3 렌즈와 제1 렌즈의 초점 거리의 비를 적절하게 설정하여 촬상 렌즈 전체 길이의 단축화에 수반하는 편심 오차 감도 저감과 수차 보정을 양립하기 위한 수학식이다.
수학식 1의 값이 상한을 하회함으로써 제1 렌즈의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있고, 제1 렌즈로부터 제4 렌즈의 합성 주점을 보다 물체측에 배치할 수 있어, 촬상 렌즈 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 한편, 수학식 1의 값이 하한을 상회함으로써 제1 렌즈의 굴절력을 적절하게 제3 렌즈가 분담함으로써 길이 단축화(촬상 렌즈 전체 길이의 단축화)에 수반하여 증대하는 경향이 있는 편심 오차 감도를 저감시킬 수 있다. 또한, 제1 렌즈에서 발생하는, 고차의 구면 수차나 코마 수차를 작게 억제할 수 있다. 또한, 편심 오차 감도란 편심 오차가 발생한 경우의 광학 성능 열화의 민감도를 의미한다.
또한, 하기 수학식
Figure 112009077082805-PCT00004
를 만족하면 더욱 바람직하다.
청구항 2에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 개구 조리개는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 수학식 1의 범위로 제1 렌즈의 초점 거리를 규정한 후, 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 작게 하여 굴절력을 강하게 설정함으로써 전체 계의 합성 주점 위치를 보다 물체측에 배치할 수 있어, 촬상 렌즈 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능해진다. 그러나, 제1 렌즈보다 물체측에 개구 조리개가 배치되어 있으면, 제1 렌즈 물체측 면을 통과하는 주변 마지널 광선이 과도하게 굴절되기 때문에 주변부에서의 코마 수차나 배율 색수차가 크게 발생한다. 따라서, 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 개구 조리개를 배치함으로써 제1 렌즈 물체측 면의 곡률 반경을 작게 해도 제1 렌즈 물체측 면을 통과하는 주변 마지널 광선의 굴절각이 지나치게 커지지 않아 촬상 렌즈의 소형화와 양호한 수차 보정을 양립할 수 있다.
청구항 3에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 개구 조리개는 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이에 개구 조리개를 배치함으로써 제2 렌즈와 제3 렌즈의 형상을 조리개를 사이에 두고 대칭계에 가까운 형상으로 할 수 있고, 제2 렌즈 및 제3 렌즈에서 발생하는 코마 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 촬상 렌즈 전체 계의 배율 색수차나 왜곡 수차를 보 정하기 쉬운 구성으로 된다.
청구항 4에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 2
Figure 112009077082805-PCT00005
단,
ν3: 제3 렌즈의 아베수
를 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 2는 제3 렌즈의 아베수를 적절하게 설정하여 주변의 색수차를 양호하게 보정하기 위한 수학식이다.
수학식 2의 상한을 상회하면 비교적 저굴절률의 재료밖에 선택할 수 없게 되기 때문에 동일한 굴절력을 얻고자 하면 곡률 반경이 작아져 축외 수차의 악화나 편심 오차 감도의 상승을 초래한다. 한편, 수학식 2의 하한을 하회하면 색수차의 보정이 불충분해져 콘트라스트 저하에 의한 화질 열화를 초래한다.
청구항 5에 기재된 촬상 렌즈는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 3
Figure 112009077082805-PCT00006
단,
R5: 제3 렌즈 물체측 면의 곡률 반경
R6: 제3 렌즈 상측 면의 곡률 반경
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 3은 제3 렌즈의 형상을 적절하게 설정하기 위한 수학식이다.
수학식 3의 하한을 상회함으로써 제2 렌즈 상측 면에서 튀어오른 광선이 제3 렌즈에 입사할 때의 각도가 지나치게 커지지 않아 축외의 수차의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 수학식 3의 상한을 하회함으로써 제1 렌즈의 굴절력을 분담하면서 제1 렌즈로부터 제3 렌즈의 합성 주점 위치가 상측으로 치우치는 것을 억제하여 전체 길이 단축에 유리하게 된다.
또한, 하기 수학식
Figure 112009077082805-PCT00007
를 만족하면 더욱 바람직하다.
청구항 6에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 4
Figure 112009077082805-PCT00008
(단,
R7: 제4 렌즈 물체측 면의 곡률 반경
f: 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리)
를 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 4는 제4 렌즈 물체측 면의 곡률 반경을 적절하게 설정하기 위한 수학식이다.
수학식 4의 하한을 상회함으로써 제4 렌즈 물체측 면에서의 축외 광선의 입사각을 작게 할 수 있어 축외 수차의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 수학식 4의 상한을 하회함으로써 제3 렌즈와 제4 렌즈의 클리어런스를 적절하게 유지할 수 있다.
또한, 하기 수학식
Figure 112009077082805-PCT00009
를 만족하면 더욱 바람직하다.
청구항 7에 기재된 촬상 렌즈는 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 5
Figure 112009077082805-PCT00010
단,
f5: 제5 렌즈의 초점 거리
f: 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리
를 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 5는 제5 렌즈의 초점 거리를 적절하게 설정하기 위한 수학식이다.
수학식 5의 상한을 하회함으로써 제5 렌즈의 마이너스의 굴절력이 필요 이상으로 지나치게 커지지 않아 고체 촬상 소자의 촬상면 주변부에 결상하는 광속이 과도하게 튀어오르는 일이 없어져 상측 광속의 텔레센트릭 특성의 확보를 용이하게 할 수 있다. 한편, 수학식 5의 하한을 상회함으로써 제5 렌즈의 마이너스의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있어 렌즈 전체 길이의 단축화 및 상면 만곡이나 왜곡 수차 등의 축외 여러 수차의 보정을 양호하게 행할 수 있다.
또한, 하기 수학식
Figure 112009077082805-PCT00011
를 만족하면 더욱 바람직하다.
청구항 8에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 제2 렌즈의 상측 면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 멀어짐에 따라 마이너스의 굴절력이 약해지는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 발명에 따르면, 제2 렌즈의 상측 면을 중심으로부터 주변으로 감에 따라 마이너스의 굴절력이 약해지는 비구면 형상으로 함으로써 주변부에서 광선이 과도하게 튀어오르는 일이 없어져 축외 여러 수차를 양호하게 보정하는 데 있어서, 주변부에서의 양호한 텔레센트릭 특성을 확보할 수 있다.
청구항 9에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 6
Figure 112009077082805-PCT00012
(단,
ν2: 제2 렌즈의 아베수)
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 6은 제2 렌즈의 아베수를 적절하게 설정하기 위한 수학식이다.
수학식 6의 상한을 하회함으로써 제2 렌즈의 분산을 적절하게 크게 할 수 있어, 제2 렌즈의 굴절력을 억제하면서 축 상 색수차나 배율 색수차 등의 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 한편, 수학식 6의 하한을 상회함으로써 입수하기 쉬운 재료로 구성할 수 있다.
또한, 하기 수학식
Figure 112009077082805-PCT00013
를 만족하면 더욱 바람직하고,
Figure 112009077082805-PCT00014
를 만족하면 더욱 바람직하다.
청구항 10에 기재된 촬상 렌즈는 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 7
Figure 112009077082805-PCT00015
(단,
N2: 제2 렌즈의 굴절률)
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 7은 촬상 렌즈 전체 계의 색수차, 상면 만곡을 양호하게 보정하기 위한 수학식이다.
수학식 7의 하한을 상회함으로써 비교적 분산이 큰 제2 렌즈의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있어, 색수차, 상면 만곡을 양호하게 보정할 수 있다. 한편, 수학식 7의 상한을 하회함으로써 입수하기 쉬운 재료로 구성할 수 있다.
또한, 하기 수학식
Figure 112009077082805-PCT00016
를 만족하면 보다 바람직하고,
Figure 112009077082805-PCT00017
를 만족하면 더욱 바람직하다.
청구항 11에 기재된 촬상 렌즈는 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 촬상 렌즈는 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 제1 렌즈로부터 제3 렌즈까지 이동시켜 행하고, 이하의 수학식 8
Figure 112009077082805-PCT00018
(단,
D6: 제3 렌즈와 제4 렌즈의 축 상의 공기 간격
f: 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리)
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의해 초점 위치 맞춤을 하고자 한 경우, 통상은 렌즈군 전체를 광축 방향으로 이동시켜 행하는 전체 풀어내기가 일반적이지만, 렌즈군의 일부분, 예를 들어 제1 렌즈로부터 제3 렌즈까지 광축 방향으로 이동시켜 초점 위치 맞춤을 행하는 부분군 풀어내기도 가능하다. 부분군 풀어내기로 하면, 광학계에 따라서는 근거리에의 초점 위치 맞춤 시의 성능 열화를 저감할 수 있고, 이동 군이 렌즈 전체가 아니라 일부분이어도 되기 때문에 구동 기구를 간략화할 수 있어, 촬상 장치 전체의 소형 경량화를 달성할 수 있다는 장점을 얻을 수 있다.
또한, 이 부분군 풀어내기를 행할 때에 제3 렌즈와 제4 렌즈의 광축 상의 공기 간격을 수학식 8을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다.
수학식 8의 값이 하한을 상회함으로써 제1 렌즈로부터 제3 렌즈에서의 부분군 풀어내기 시의 스트로크를 충분히 확보할 수 있다. 또한, 제4 렌즈 주변의 플러스의 굴절력을 적절하게 유지할 수 있어 배율 색수차를 양호하게 보정할 수 있어, 주변부에서의 텔레센트릭 특성을 확보하기 쉬워진다. 한편, 수학식 8의 상한을 하회함으로써 제3 렌즈와 제4 렌즈의 광축 상의 공기 간격이 필요 이상으로 지나치게 커지지 않아, 촬상 렌즈 전체 길이를 짧게 할 수 있다.
또한, 하기 수학식
Figure 112009077082805-PCT00019
를 만족하면 더욱 바람직하다.
청구항 12에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 9
Figure 112009077082805-PCT00020
(단,
θEH: 제5 렌즈 상측 면의 유효 지름에서의 면의 전망각)
를 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 9는 제5 렌즈의 상측 면의 유효 지름에서의 면의 전망각을 적절하게 설정하여 제5 렌즈의 양면간에서의 고스트를 발생하기 어렵게 하기 위한 수학식이다.
수학식 9의 범위를 만족함으로써 제5 렌즈 상측 면에 의해 반사된 불필요 광이 제5 렌즈 물체측 면에 의해 다시 반사될 때의 반사각을 작게 할 수 있어, 전반사가 되기 어렵게 할 수 있다. 또한, 유효 지름이란 렌즈계에 입사하는 광속의 가장 외측의 광선이 통과하는 높이를 말한다. 또한, 전망각이란, 유효 지름에서의 면의 법선과 광축이 이루는 각도를 의미한다.
청구항 13에 기재된 촬상 렌즈는, 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 이하의 수학식 10
Figure 112009077082805-PCT00021
(단,
ΣD: 제1 렌즈 물체측 면 정점으로부터 제5 렌즈 상측 면 정점까지의 광축 상의 거리
f: 상기 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리)
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 10은 제1 렌즈 물체측 면 정점으로부터 제5 렌즈 상측 면 정점까지의 광축 상의 거리를 적절하게 설정하기 위한 수학식이다.
수학식 10의 하한을 상회함으로써 렌즈의 중심 두께나 테두리 두께를 적절하 게 확보할 수 있으므로 성형성을 손상시키지 않는다. 한편, 수학식 10의 상한을 하회함으로써 촬상 렌즈의 전체 길이를 작게 할 수 있다.
청구항 14에 기재된 촬상 렌즈는 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 촬상 렌즈는 모두 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
최근에는 촬상 장치 전체의 소형화를 목적으로 하여, 동일한 화소수의 고체 촬상 소자이어도 화소 피치가 작아, 결과적으로 촬상면 크기가 작은 것이 개발되고 있다. 이러한 촬상면 크기가 작은 고체 촬상 소자용 촬상 렌즈는 전체 계의 초점 거리를 비교적 짧게 할 필요가 있기 때문에, 각 렌즈의 곡률 반경이나 외경이 상당히 작아진다. 따라서, 수고스러운 연마 가공에 의해 제조되는 유리 렌즈와 비교하면 모든 렌즈를 사출 성형에 의해 제조하는 플라스틱 렌즈로 구성함으로써, 곡률 반경이나 외경이 작은 렌즈이어도 저렴하게 대량 생산이 가능해진다. 또한, 플라스틱 렌즈는 프레스 온도를 낮출 수 있기 때문에 성형 금형의 손모를 억제할 수 있어, 그 결과 성형 금형의 교환 횟수나 메인터넌스 횟수를 감소시켜 비용 저감을 도모할 수 있다.
청구항 15에 기재된 촬상 장치는 피사체상을 광전 변환하는 고체 촬상 소자와, 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 소형이면서 고성능의 촬상 장치를 얻을 수 있다.
청구항 16에 기재된 휴대 단말기는, 청구항 15에 기재된 촬상 장치를 구비한 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 소형이면서 고성능의 휴대 단말기를 얻을 수 있 다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 소형이면서도 여러 수차가 양호하게 보정된 5매 구성의 촬상 렌즈를 제공할 수 있어, 소형이면서 고성능의 촬상 장치 및 휴대 단말기를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 3은 제2 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 4는 제2 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 5는 제3 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 6은 제3 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 7은 제4 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 8은 제4 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 9는 제5 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 10은 제5 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 11은 제6 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 12는 제6 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 13은 제7 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 14는 제7 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 15는 제8 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 16은 제8 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 17은 제9 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 18은 제9 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 19는 제10 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 20은 제10 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 21은 제11 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 22는 제11 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 23은 제12 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다.
도 24는 제12 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다.
도 25는 상기 실시예에 기재하는 촬상 렌즈를 구비한 촬상 장치의 개략을 도시하는 모식 단면도이다.
도 26은 본 실시 형태에 관한 촬상 장치를 구비한 휴대 단말기의 일례인 휴대 전화기의 외관도이다.
도 27은 휴대 전화기의 제어 블록도의 일례이다.
<부호의 설명>
50: 촬상 장치
100: 휴대 전화기
I: 고체 촬상 소자
KD: 경동
L1: 제1 렌즈
L2: 제2 렌즈
L3: 제3 렌즈
L4: 제4 렌즈
L5: 제5 렌즈
P: 기판
S: 개구 조리개
<발명을 실시하기 위한 형태>
이하, 본 발명에 관한 촬상 렌즈의 실시예를 나타낸다. 각 실시예에 사용하는 기호는 하기와 같다.
f: 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리
fB: 백 포커스
F: F 넘버
2Y: 고체 촬상 소자의 촬상면 대각선 길이
ENTP: 입사 퓨필 위치(제1면으로부터 입사 퓨필 위치까지의 거리)
EXTP: 사출 퓨필 위치(촬상면으로부터 사출 퓨필 위치까지의 거리)
H1: 전방측 주점 위치(제1면으로부터 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
νd: 렌즈 재료의 아베수
또한, 각 실시예에 있어서 각 면 번호 뒤에 「*」이 기재되어 있는 면이 비구면 형상을 갖는 면이다.
비구면의 형상은 면의 정점을 원점으로 하고, 광축 방향으로 X축을 취하고, 광축과 수직 방향의 높이를 h로 하여 이하의 수학식 a로 표현한다.
Figure 112009077082805-PCT00022
`
단,
Ai: i차의 비구면 계수
R: 곡률 반경
K: 원추 상수
이다.
또한, 그 이후(표의 렌즈 데이터를 포함한다)에 있어서, 10의 멱승수(예를 들어 2.5×10-02)를 E(예를 들어 2.5E-02)를 사용하여 표현하는 것으로 한다.
(제1 실시예)
제1 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 1에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00023
또한, 제1 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00024
이다.
도 1은 제1 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제1 실시예는 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에 배치되어 있다.
도 2는 제1 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈(Sagittal) 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날(Meridional) 상면(M)을 나타내고 있다.
제1 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제2 실시예)
제2 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 2에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00025
또한, 제2 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00026
이다.
도 3은 제2 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제2 실시예는 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 4는 제2 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제2 실시예에 있어서는, 제1 렌즈(L1)가 유리 몰드 렌즈, 그 이외의 렌즈는 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제3 실시예)
제3 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 3에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00027
또한, 제3 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00028
이다.
도 5는 제3 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제3 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 6은 제3 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제3 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제4 실시예)
제4 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 4에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00029
또한, 제4 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는
Figure 112009077082805-PCT00030
이다.
도 7은 제4 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제4 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 8은 제4 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제4 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제5 실시예)
제5 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 5에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00031
또한, 제5 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00032
이다.
도 9는 제5 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제5 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 10은 제5 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제5 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제6 실시예)
제6 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 6에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00033
또한, 제6 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00034
이다.
도 11은 제6 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행한 평판이다. 제6 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 12는 제6 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제6 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제7 실시예)
제7 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 7에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00035
또한, 제7 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00036
이다.
도 13은 제7 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제7 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 14는 제7 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제7 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제8 실시예)
제8 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 8에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00037
또한, 제8 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00038
이다.
도 15는 제8 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제8 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 16은 제8 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제8 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제9 실시예)
제9 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 9에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00039
또한, 제9 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00040
이다.
도 17은 제9 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제9 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 18은 제9 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제9 실시예에 있어서는, 제3 렌즈(L3)가 유리 몰드 렌즈, 그 이외의 렌즈는 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제10 실시예)
제10 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 10에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00041
또한, 제10 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00042
이다.
도 19는 제10 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제10 실시예는 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 20은 제10 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제10 실시예에 있어서는, 제3 렌즈(L3)가 유리 몰드 렌즈, 그 이외의 렌즈는 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제11 실시예)
제11 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표 11에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00043
또한, 제11 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00044
이다.
도 21은 제11 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제11 실시예는, 개구 조리개(S)가 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 사이에 배치되어 있다.
도 22는 제11 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제11 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제3 렌즈(L3)만을 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
(제12 실시예)
제12 실시예의 촬상 렌즈의 렌즈 데이터를 표12에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00045
또한, 제12 실시예의 촬상 렌즈의 단렌즈 데이터는,
Figure 112009077082805-PCT00046
이다.
도 23은 제12 실시예의 촬상 렌즈의 단면도이다. 도면에서 L1은 제1 렌즈, L2는 제2 렌즈, L3은 제3 렌즈, L4는 제4 렌즈, L5는 제5 렌즈, S는 개구 조리개, I는 촬상면을 나타낸다. 또한, F는 광학적 로우 패스 필터나 IR 커트 필터, 고체 촬상 소자의 시일 유리 등을 상정한 평행 평판이다. 제12 실시예는 개구 조리개(S)가 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 사이에 배치되어 있다.
도 24는 제12 실시예의 촬상 렌즈의 수차도[(a) 구면 수차, (b) 비점 수차, (c) 왜곡 수차, (d) 메리디오날 코마 수차]이다. 비점 수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면(S)을 나타내고, 파선은 메리디오날 상면(M)을 나타내고 있다.
제12 실시예에 있어서는, 모든 렌즈가 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 예를 들어 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을 행하는 경우에는 제1 렌즈(L1)로부터 제3 렌즈(L3)까지 일체로 이동시켜 행하는, 부분군 풀어내기가 바람직하다.
또한, 상기한 제1 실시예 내지 제12 실시예에 있어서는, 촬상 렌즈 전체 길이의 단축에 수반하여 보다 촬상 렌즈 전체 계의 합성 주점 위치를 물체측에 배치할 필요가 생기기 때문에 제1 렌즈의 굴절력이 강해지는 경향이 있다. 그 때문에 제1 렌즈의 편심 오차 감도가 증대하는 경우가 있다. 그러한 경우에는 제1 렌즈를 사용하여 센터링시킴으로써, 전체 계에서 발생하는 한쪽 흐려짐이라고 하는 화면 내의 비대칭의 흐려짐을 저감시키는 것이 바람직하다.
더욱 구체적으로는, 고정 초점의 경우에는 내장된 제2 내지 제5 렌즈에 대하여 제1 렌즈를 평행 편심 혹은 기울기 편심시켜, 제1 렌즈 이외에 기인하는 한쪽 흐려짐을 캔슬시켜 저감시키면 된다. 또한, 제1 렌즈 내지 제3 렌즈를 일체로 이동시켜 초점 위치 맞춤을 행하는 경우이면, 내장된 제2 렌즈, 제3 렌즈에 대하여 제1 렌즈를 평행 편심 혹은 기울기 편심시키면 된다. 또한, 한쪽 흐려짐을 저감시키는 것이 아니라, 축 상 코마 수차를 저감시키는 목적으로 센터링을 행해도 된다.
각 수학식에 대응하는 각 실시예의 값을 표 13에 나타낸다.
Figure 112009077082805-PCT00047
여기서, 플라스틱 재료는 온도 변화 시의 굴절률 변화가 크기 때문에, 제1 렌즈로부터 제5 렌즈 모두를 플라스틱 렌즈로 구성하면, 주위 온도가 변화되었을 때에 촬상 렌즈 전체 계의 상점 위치가 변동되어 문제가 되는 경우가 있지만, 최근에는 플라스틱 재료 중에 무기 미립자를 혼합시켜 플라스틱 재료의 온도 변화를 작게 할 수 있는 것을 알았다.
상세하게 설명하면 일반적으로 투명한 플라스틱 재료에 미립자를 혼합시키면 광의 산란이 발생하여 투과율이 저하하기 때문에, 광학 재료로서 사용하는 것은 곤란했지만, 미립자의 크기를 투과 광속의 파장보다 작게 함으로써 산란이 실질적으로 발생하지 않도록 할 수 있다. 플라스틱 재료는 온도가 상승함으로써 굴절률이 저하하지만, 무기 입자는 온도가 상승하면 굴절률이 상승한다.
따라서, 이들 온도 의존성을 이용하여 서로 상쇄되도록 작용시킴으로써 굴절률 변화가 거의 발생하지 않도록 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 산화니오븀(Nb205)의 미립자를 분산시킴으로써 온도 변화에 따른 굴절률 변화를 작게 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 비교적 굴절력이 큰 플러스의 렌즈[제1 렌즈(L1)] 또는 모든 렌즈[제1 렌즈(L1) 내지 제5 렌즈(L5)]에 이러한 무기 입자를 분산시킨 플라스틱 재료를 사용함으로써 촬상 렌즈 전체 계의 온도 변화 시의 상점 위치 변동을 작게 억제하는 것이 가능하다.
또 최근, 촬상 장치를 저비용이면서 대량으로 실장하는 방법으로서, 미리 땜납이 포팅된 기판에 대하여 IC 칩 이외의 전자 부품과 광학 소자를 적재한 채 리플로우 처리(가열 처리)하여 땜납을 용융시킴으로써 전자 부품과 광학 소자를 기판에 동시 실장하는 기술이 제안되고 있다.
이와 같은 리플로우 처리를 사용하여 실장을 행하기 위해서는, 전자 부품과 함께 광학 소자를 약 200 내지 260도로 가열할 필요가 있으나, 이와 같은 고온 하에서는 열가소성 수지를 사용한 렌즈는 열변형 혹은 변색되어, 그 광학 성능이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법의 하나로서, 내열 성능이 우수한 유리 몰드 렌즈를 사용하여 소형화와 고온 환경에서의 광학 성능을 양립하는 기술이 제안되고 있으나, 열가소성 수지를 사용한 렌즈보다 비용이 높기 때문에 촬상 장치의 저비용화의 요구에 응할 수 없다는 문제가 있었다.
따라서, 촬상 렌즈의 재료로 에너지 경화성 수지를 사용함으로써, 폴리카보네이트계나 폴리올레핀계와 같은 열가소성 수지를 사용한 렌즈에 비해, 고온에 노출되었을 때의 광학 성능의 저하가 작기 때문에 리플로우 처리에 유효하고, 또한 유리 몰드 렌즈보다 제조하기 쉬워 저렴해져, 촬상 렌즈를 내장하는 촬상 장치의 저비용과 양산성을 양립할 수 있다. 또한, 에너지 경화성 수지란, 열경화성 수지 및 자외선 경화성 수지 모두를 가리키는 것으로 한다.
본 실시예의 플라스틱으로 형성된 렌즈를 전술한 에너지 경화성 수지를 사용하여 형성해도 좋다.
또한, 본 실시예는 고체 촬상 소자의 촬상면에 입사하는 광속의 주 광선 입사각에 대해서는 촬상면 주변부에 있어서 반드시 충분히 작은 설계로 되어 있지 않다. 그러나, 최근 기술에서는 고체 촬상 소자의 색 필터나 온 칩 마이크로 렌즈 어레이의 배열의 재검토에 의해 쉐이딩을 경감할 수 있게 되어 왔다. 구체적으로는 촬상 소자의 촬상면의 화소 피치에 대하여 색 필터나 온 칩 마이크로 렌즈 어레이의 배열의 피치를 조금 작게 설정하면 촬상면 주변부로 갈수록 각 화소에 대하여 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 소자에 의해 발생하는 쉐이딩을 작게 억제할 수 있다. 본 실시예는 상기 요구가 완화된 부분에 대하여 더욱 소형화를 목표로 한 설계예로 되어 있다.
도 25는 상기 실시예에 기재하는 촬상 렌즈를 구비한 촬상 장치(50)의 개략을 도시하는 모식 단면도이다. 도 25는 제1 실시예의 촬상 렌즈를 예로서 도시하고 있다
도 25에 도시된 바와 같이, 물체측으로부터 순서대로 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈(L1)와, 개구 조리개(S)와, 마이너스의 굴절력을 갖고 상측에 오목면을 향한 제2 렌즈(L2)와, 플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 제3 렌즈(L3)와, 플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 제4 렌즈(L4)와, 마이너스의 굴절력을 갖고 상측에 오목면을 향한 제5 렌즈(L5)와, IR 커트 필터(F)가 경동(鏡胴)(KD)에 보유 지지되어 있다. 경동(KD)은 물체측의 면에 광전 변환면을 갖는 고체 촬상 소자(I)가 실장된 기판(P)에 접착되어 있다. 기판(P)에는 촬상 장치 외의 제어부와 접속되는 도시하지 않은 외부 전극이 형성되어 있고, 동작 제어 신호의 입출력, 화상 신호의 출력 등 이 이루어지게 되어 있다.
또한, 도시되어 있지 않으나, 각 렌즈 사이에 불필요한 광을 차단하는 고정 조리개를 배치해도 좋다.
또한, 도 25에 도시된 촬상 장치는 고정 초점식의 경우를 도시하고 있지만, 오토 포커스나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을, 예를 들어 제1 렌즈로부터 제3 렌즈까지 일체적으로 이동시켜 행하는 경우에는 제1 렌즈로부터 제3 렌즈까지 별도의 거울 프레임에 내장하여, 액추에이터에 의해 광축 방향으로 이동할 수 있도록 구성하면 된다.
도 26은 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(50)를 구비한 휴대 단말기의 일례인 휴대 전화기(100)의 외관도이다.
도 26에 도시된 휴대 전화기(100)는 표시 화면(D1 및 D2)을 구비한 케이스로서의 상측 하우징(71)과, 입력부인 조작 버튼(60)을 구비한 하측 하우징(72)이 힌지(73)를 개재하여 연결되어 있다. 촬상 장치(50)는 상측 하우징(71) 내의 표시 화면(D2)의 하방에 내장되어 있으며, 촬상 장치(50)가 상측 하우징(71)의 외표면측으로부터 광을 받아들일 수 있도록 배치되어 있다.
또한, 이 촬상 장치의 위치는 상측 하우징(71) 내의 표시 화면(D2)의 상방이나 측면에 배치해도 된다. 또 휴대 전화기는 폴더식에 한정하는 것이 아님은 물론이다.
도 27은 휴대 전화기(100)의 제어 블록도의 일례이다.
도 27에 도시된 바와 같이 촬상 장치(50)는 도시하지 않은 외부 전극을 통하여 휴대 전화기(100)의 제어부(101)와 접속되어, 휘도 신호나 색차 신호 등의 화상 신호를 제어부(101)에 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 입력부인 조작 버튼(60)과, 소정의 데이터 표시나 촬상한 화상을 표시하는 표시 화면(D1, D2)과, 외부 서버 사이의 각종 정보 통신을 실현하기 위한 무선 통신부(80)와, 휴대 전화기(100)의 시스템 프로그램이나 각종 처리 프로그램 및 단말기 ID 등의 필요한 여러 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 사용되는 일시 기억부(RAM)(92)를 구비하고 있다.
또한, 촬상 장치(50)로부터 입력된 화상 신호는 휴대 전화기(100)의 제어부(101)에 의해 불휘발성 기억부(플래시 메모리)(93)에 기억되거나, 혹은 표시 화면(D1, D2)에 표시되거나, 또한 무선 통신부(80)를 통해 화상 정보로서 외부로 송신되도록 되어 있다.

Claims (16)

  1. 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈이며, 물체측으로부터 순서대로
    플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈와,
    마이너스의 굴절력을 갖고 상측(像側)에 오목면을 향한 제2 렌즈와,
    플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 제3 렌즈와,
    플러스의 굴절력을 갖고 상측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 제4 렌즈와,
    마이너스의 굴절력을 갖고 상측에 오목면을 향한 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제5 렌즈의 상측의 면은 비구면 형상이며, 광축과의 교점 이외의 위치에 변곡점을 갖고,
    개구 조리개가 상기 제1 렌즈보다 상측에 배치되고,
    이하의 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 1>
    Figure 112009077082805-PCT00048
    단,
    f3: 제3 렌즈의 초점 거리
    f1: 제1 렌즈의 초점 거리
  2. 제1항에 있어서, 상기 개구 조리개가 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개구 조리개가 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 2>
    Figure 112009077082805-PCT00049
    단,
    ν3: 제3 렌즈의 아베수
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 3>
    Figure 112009077082805-PCT00050
    단,
    R5: 제3 렌즈 물체측 면의 곡률 반경
    R6: 제3 렌즈 상측 면의 곡률 반경
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 4를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 4>
    Figure 112009077082805-PCT00051
    단,
    R7: 제4 렌즈 물체측 면의 곡률 반경
    f: 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 5를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 5>
    Figure 112009077082805-PCT00052
    단,
    f5: 제5 렌즈의 초점 거리
    f: 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 렌즈의 상측 면은 비구면 형상을 갖고, 광축으로부터 주변으로 멀어짐에 따라 마이너스의 굴절력이 약해지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 6을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 6>
    Figure 112009077082805-PCT00053
    단,
    ν2: 제2 렌즈의 아베수
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 7을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 7>
    Figure 112009077082805-PCT00054
    단,
    N2: 제2 렌즈의 굴절률
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 렌즈가 오토 포커스 나 매크로 절환 기능 등에 의한 초점 위치 맞춤을, 제1 렌즈로부터 제3 렌즈까지 이동시켜 행하고, 이하의 수학식 8을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 8>
    Figure 112009077082805-PCT00055
    단,
    D6: 제3 렌즈와 제4 렌즈의 축 상의 공기 간격
    f: 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 9를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 9>
    Figure 112009077082805-PCT00056
    단,
    θEH: 제5 렌즈 상측 면의 유효 지름에서의 면의 전망각
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 수학식 10을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    <수학식 10>
    Figure 112009077082805-PCT00057
    단,
    ΣD: 제1 렌즈 물체측 면 정점으로부터 제5 렌즈 상측 면 정점까지의 광축 상의 거리
    f: 상기 촬상 렌즈 전체 계의 초점 거리
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 렌즈가 모두 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  15. 피사체상을 광전 변환하는 고체 촬상 소자와, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 촬상 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  16. 제15항에 기재된 촬상 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
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