KR20130141517A

KR20130141517A - 광학 유닛 및 촬상 장치

Info

Publication number: KR20130141517A
Application number: KR1020137011914A
Authority: KR
Inventors: 토모히코 바바
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-12-26
Also published as: US20130242413A1; WO2012070445A1; TW201232023A; EP2645144A4; JP2012113149A; KR101925647B1; EP2645144A1; JP5664172B2; CN103221867B; TWI459028B; CN103221867A; US8922917B2

Abstract

3군의 광각 렌즈로 구성되고, 광학 디스토션을 낮게 억제할 수 있고, 광학 특성이 양호하고, 리플로에도 견딜 수 있는 광학 유닛 및 촬상 장치를 제공한다. 광학 유닛(100)은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제1 렌즈군(110)과, 제2 렌즈군(120)과, 제3 렌즈군(130)을 가지며, 제1 렌즈군(110)은, 제1 렌즈 엘리먼트(111)를 포함하고, 제2 렌즈군(120)은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제2 렌즈 엘리먼트(121)와, 제1 투명체(122)와, 제3 렌즈 엘리먼트(123)를 포함하고, 제3 렌즈군(130)은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제4 렌즈 엘리먼트(131)와, 제2 투명체(132)와, 제5 렌즈 엘리먼트(33)를 포함한다.

Description

광학 유닛 및 촬상 장치{OPTICAL UNIT AND IMAGE PICK-UP DEVICE}

본 개시는, 예를 들면 차량탑재나 감시 용도의 촬상 기기에 적용되는 광학 유닛 및 촬상 장치에 관한 것이다.

수평 화각(畵角) 90도 정도의 차량탑재나 감시 용도의 렌즈계의 선행 기술로서, 특허 문헌 1에 개시된 광각(廣角) 렌즈의 기술이 알려져 있다.

이 광각 렌즈는, 3군으로 구성되어 있고, 제1 렌즈가 유리 렌즈, 제2, 제3 렌즈가 비구면 몰드로 구성되어 있고, 차량탑재나 감시 용도에 사용 가능하다.

이와 같은 3군으로 구성된 광각 렌즈의 그 밖의 예로서, 특허 문헌 2에 개시된 기술이 알려져 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특개2005-181596호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 특개2007-133324호 공보

그런데, 특허 문헌 1에 개시된 광각 렌즈에서는, 광학 디스토션이 크고 3개의 실시예의 가장 작은 것이라도 15[%] 정도 있다.

이것은, 제1 렌즈가 구면이기 때문에 수차를 모두 없앨 수가 없기 때문이다.

특허 문헌 2에 개시된 광각 렌즈에서는, 앞의 예와 달리, 제1 렌즈가 비구면으로 구성되어 있고, 광학 디스토션이 5[%] 이내로 억제되어 있다.

그런데, 제1 렌즈가 플라스틱으로 구성되어 있기 때문에, 차량탑재나 감시 용도로 사용하는 경우는, 별도로 앞면을 보호하는 커버 유리가 필요해진다.

본 개시는, 3군의 광각 렌즈로, 광학 디스토션을 낮게 억제할 수 있고, 광학 특성이 양호하고, 리플로에도 견딜 수 있는 광학 유닛 및 촬상 장치를 제공하는 것에 있다.

본 개시의 제1의 관점의 광학 유닛은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제1 렌즈군과, 제2 렌즈군과, 제3 렌즈군를 가지며, 상기 제1 렌즈군은, 제1 렌즈 엘리먼트를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제2 렌즈 엘리먼트와, 제1 투명체와, 제3 렌즈 엘리먼트를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제4 렌즈 엘리먼트와, 제2 투명체와, 제5 렌즈 엘리먼트를 포함한다.

본 개시의 제2의 관점의 촬상 장치는, 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 피사체상을 결상하는 광학 유닛를 가지며, 상기 광학 유닛은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제1 렌즈군과, 제2 렌즈군과, 제3 렌즈군를 가지며, 상기 제1 렌즈군은, 제1 렌즈 엘리먼트를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제2 렌즈 엘리먼트와, 제1 투명체와, 제3 렌즈 엘리먼트를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제4 렌즈 엘리먼트와, 제2 투명체와, 제5 렌즈 엘리먼트를 포함한다.

본 개시에 의하면, 3군의 광각 렌즈로, 광학 디스토션을 낮게 억제할 수 있고, 광학 특성이 양호하고, 리플로에도 견딜 수 있다.

도 1은 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 촬상 렌즈의 구성례를 도시하는 도면.
도 2는 제1의 실시 형태에 관한 촬상 렌즈의 각 렌즈군을 구성하는 각 렌즈, 기판, 및 촬상부를 구성하는 커버 유리에 대해 부여한 면번호를 도시하는 도면.
도 3은 실시예 1에서, 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시하는 수차도.
도 4는 본 개시의 제2의 실시 형태에 관한 촬상 렌즈의 구성례를 도시하는 도면.
도 5는 제2의 실시 형태에 관한 촬상 렌즈의 각 렌즈군을 구성하는 각 렌즈, 기판, 및 촬상부를 구성하는 커버 유리에 대해 부여한 면번호를 도시하는 도면.
도 6은 실시예 2에서, 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시하는 수차도.
도 7은 본 실시 형태에 관한 촬상 렌즈가 채용되는 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도.

이하, 본 개시된 실시 형태를 첨부 도면에 관련지어서 설명한다.

또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 제1의 실시 형태(광학 유닛을 채용한 촬상 렌즈의 제1의 구성례)

2. 제2의 실시 형태(광학 유닛을 채용한 촬상 렌즈의 제2의 구성례)

3. 제3의 실시 형태(촬상 장치의 구성례)

<1. 제1의 실시 형태>

도 1은, 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 광학 유닛을 채용한 촬상 렌즈의 구성례를 도시하는 도면이다.

본 제1의 실시 형태의 촬상 렌즈(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 물체측(OBJS)으로 부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된, 제1 렌즈군(110), 제2 렌즈군(120), 제3 렌즈군(130), 커버 유리(140), 및 상면(150)을 갖는다.

이 촬상 렌즈(100)는, 단초점 렌즈로서 형성되어 있다. 그리고, 제1 렌즈군(110), 제2 렌즈군(120), 및 제3 렌즈군(130)에 의해 광학 유닛이 형성된다.

제1의 실시 형태에서는, 제2 렌즈군(120) 및 제3 렌즈군(130)은, 투명체를 끼우고 배치된 복수의 렌즈 엘리먼트를 포함하는 접합체에 의해 형성되어 있다.

제1 렌즈군(110)은, 하나의 제1 렌즈 엘리먼트(111)만으로 형성되어 있다.

제1 렌즈군(110)은, 상면측과 오목형상부가 마주보도록 한 부(負)의 파워의 쇼트사(社) BK7 상당의 유리 구면 렌즈의 제1 렌즈 엘리먼트(111)에 의해 구성되어 있다.

제2 렌즈군(120)은, 물체측(OBJS)으로 부터 상면(150)측을 향하여 순번대로 배치된, 제2 렌즈 엘리먼트(121), 제1 투명체(122), 및 제3 렌즈 엘리먼트(123)를 포함하는 접합체에 의해 형성되어 있다.

제3 렌즈군(130)은, 물체측(OBJS)으로 부터 상면(150)측을 향하여 순번대로 배치된, 제4 렌즈 엘리먼트(131), 제2 투명체(132), 및 제5 렌즈 엘리먼트(133)를 포함하는 접합체에 의해 형성되어 있다.

제2 렌즈군(120) 및 제3 렌즈군(130)은 다음과 같이 구성된다.

제2 렌즈군(120)은, UV 경화 수지를 초재(硝材)로 하는 철평(凸平)형상이며 아베수 29.6의 제2 렌즈 엘리먼트(121)가 쇼트사제 BK7 상당의 유리판의 물체측에 붙여져 있다. 제2 렌즈군(120)은, 상면측에는 UV 경화 수지를 초재로 하는 평철(平凸)형상이며 아베수 57.1의 제3 렌즈 엘리먼트(123)가 반대측에 붙여져 있다.

여기서 조리개는, 유리 기판의 물체측에 크롬막(膜) 등의 투과가 거의 없는 물질을 미리 붙여서 실현된다. 또한, 적외(IR) 컷트 필터도 같은 면에 붙여져 있다.

제3 렌즈군(130)은, UV 경화 수지를 초재로 하는 요평(凹平)형상이며 아베수 29.6의 제4 렌즈 엘리먼트(131)가 쇼트사제 BK7 상당의 유리판의 물체측에 붙여져 있다. 제3 렌즈군(130)은, 상면측에는 UV 경화 수지를 초재로 하는 평철형상이며 아베수 57.1의 제5 렌즈 엘리먼트(133)가 부착되어 있다.

제2 렌즈군(120)과 제3 렌즈군(130)은 웨이퍼형상의 유리 기판상에 UV 수지를 사용하여 다수개의 렌즈를 동시에 제작하는 행정(行程)이 바람직하고, 그 행정을 제2 렌즈 엘리먼트(121)로부터 제5 렌즈 엘리먼트(133)로 행하여 렌즈를 효율적으로 제작할 수 있다.

다음에, 제2 렌즈군(120)과 제3 렌즈군(130)의 유리 웨이퍼를 접착하고, 그리고 나서 다이싱을 행하여 개편화(個片化)하는 것이 바람직하다.

이에 의해 완성된 제2 렌즈군(120)과 제3 렌즈군(130)과 제1 렌즈군(110)의 제1 렌즈 엘리먼트(111)를 렌즈 경통에 조립하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 제1의 실시 형태에서는, 제1 렌즈군(110), 제2 렌즈군(120), 및 제3 렌즈군(130)은, 구체적으로 이하와 같이 구성된다.

제1 렌즈군(110)은, 초점 거리 -2.92[㎜]의 강한 부의 파워의 렌즈로 구성된다.

그 이점은, 주변 광량의 열화를 막는 것과, 입사동(入射瞳) 위치를 물체측으로 이동시키는 것에 있다. 입사동 위치가 물체측으로 이동함에 의해, 촬상 소자에 입사하는 주변광의 주(主)광선의 입사각을 작게 억제하는 작용과, 백포커스가 길어진다는 이점이 생겨서 디지털 카메라에서는 바람직한 특성을 얻을 수 있다.

제2 렌즈군(120)은, 합성 초점 거리 1.38[㎜]의 강한 정(正)의 파워를 갖고 있다. 이에 의해 제1 렌즈군(110)이 강한 부의 파워임에 의해 발생한, 광학 디스토션이나 비대칭수차를 보정한다.

제3 렌즈군(130)은, 입사측이 부의 파워이며 작은 아베수, 출사측이 정의 파워이며 큰 아베수에 의해 구성되어 있고, 색수차를 비롯하여 여러 수차를 잘 보정한다.

이에 의해, 수평 화각 90도이며 광학 디스토션이 -5.7[%]로 억제된, 고해상도의 렌즈가 된다.

단초점 렌즈인 촬상 렌즈(100)에서, 상면(150)은, CCD(Charge Coupled Device) 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서 등의 고체 촬상 소자의 촬상면(수상면)이 배치되는 것을 상정하고 있다.

제5 렌즈 엘리먼트(133)의 상면측 면과 상면(150)과의 사이에는, 수지 또는 유리로 형성되는 커버 유리(140)가 배치되고, 또한 적외 컷트 필터나 로우패스 필터 등 외에, 광학 부재가 배치되어 있어도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 1에서, 좌측이 물체측(전방)이고, 우측이 상면측(후방)이다.

그리고, 물체측부터 입사한 광속은 상면(150)상에 결상된다.

이하, 본 실시 형태의 광각 렌즈인 촬상 렌즈의 구성과 그 작용에 관해 설명한다.

단초점 렌즈인 본 실시 형태의 촬상 렌즈(100)는, 이하의 조건식(1) 내지 (5)를 만족하도록 구성되어 있다.

조건식(1)은 제1 렌즈군(110)의 초점 거리(fL1)에 관한 식이다.

[수식 1]

-10≤fL1/f≤-0.2 … (1)

여기서, f는 광학계(렌즈계) 전체의 초점 거리를 나타내고 있다.

일반적으로 광각 렌즈인 경우, 코사인 4승칙에 의해 주변 광량이 열화된다. 또한, 정의 파워로 시작되는 대상형(對象型)의 렌즈인 경우, 백포커스가 매우 짧아 실장(實裝)이 곤란해진다.

또한, 촬상 소자에 입사하는 광선 각도가 매우 커져서, CCD, CMOS 센서를 사용하는 디지털 카메라에서는, 거의 사용되지 않는다. 부군(負群)으로 시작되는 광각 렌즈가 일반적이다. 그 이점은, 주변 광량의 열화를 막는 것과, 입사동 위치를 물체측으로 이동시키는 것에 있다.

입사동 위치가 물체측으로 이동함에 의해, 촬상 소자에 입사하는 주변광의 주광선의 입사각을 작게 억제하는 작용과, 백포커스가 길어진다는 이점이 생겨서 디지털 카메라에서는 바람직한 특성을 얻을 수 있다.

조건식(1)은 이러한 사정에 의해 필요해지고, 하한을 초과하면 부의 파워가 작아져서 이러한 이점을 얻을 수가 없게 된다. 따라서 이 하한이 필요해진다.

상한을 초과하면 부의 파워가 강해져서, 그것을 보정하는 이것에 계속되는 후군(後群)의 파워가 강해져서, 결과적으로 매우 제조 공차(公差)가 작아져서 현실적으로 제조할 수가 없게 된다. 따라서 이 상한이 된다.

조건식(2)는 제2 렌즈군(120)의 초점 거리(fL2)에 관한 식이다.

[수식 2]

0.8≤fL2/f≤5 … (2)

강한 부의 파워의 렌즈를 제1 렌즈군(110)을 갖고 오면, 상기와 같은 이점이 있음을 기술하였지만, 이에 의해, 광학 디스토션이나 비대칭수차도 발생한다. 이것을 보정하기 위해, 제2 렌즈군(120)은 정의 파워로 하는 것이 바람직하다.

조건식(2)는 상기한 이유로 필요해진다. 하한을 초과하면 정의 파워가 강해져서, 매우 제조 공차가 작아져서 현실적으로 제조할 수가 없게 된다. 따라서 이 하한이 된다.

상한을 초과하면, 광학 디스토션이나 비대칭수차를 보정할 수가 없게 되고, 바람직한 카메라 특성을 취할 수가 없게 되기 때문에, 본 상한이 필요해진다.

제1 렌즈군(110)과 제2 렌즈군(120)에서 상술한 바와 같은 여러 수차를 지우는 역할을 다하고 있기 때문에, 제3 렌즈군(130)은, 기본적으로 색수차를 지운 구성인 것이 바람직하다.

조건식(3)은 제3 렌즈군(130)의 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 아베수(νdE4)에 관한 것이다.

[수식 3]

24≤νdE4≤45 … (3)

조건식(3)은 이하의 이유로 필요해진다.

제3 렌즈군(130)의 제4 렌즈 엘리먼트(131)는 부의 파워를 갖고 있기 때문에, 아베수가 작은 쪽이 색지움(色消) 조건이 된다.

하한은, 물성치로 정해진다. 현재의 상태에서, 아베수 24 이하의 초재의 보고가 없고, 최대 현실적인 것이 본 하한이 된다.

또한, 상한은, 색지움이 되지 않고 색수차를 내여 버리기 때문에 카메라 특성을 떨어뜨린다. 이에 의해 본 상한이 된다.

조건식(4)는 제3 렌즈군(130)의 제5 렌즈 엘리먼트(133)의 아베수(νdE5)에 관한 것이다.

[수식 4]

42≤νdE5≤66 … (4)

조건식(4)는 이하의 이유로 필요해진다.

제3 렌즈군(130)의 제5 렌즈 엘리먼트(133)는 정의 파워를 갖고 있기 때문에, 아베수가 큰 쪽이 색지움 조건이 된다.

하한은, 색지움이 되지 않고 색수차를 내여 버리기 때문에 카메라 특성을 떨어뜨린다. 이에 의해 본 하한이 된다.

상한은 물성치로 정해진다. 현재의 상태에서, 아베수 66 이상의 초재의 보고가 없고, 최대 현실적인 것이 본 상한이 된다.

조건식(5)는 화각에 관한 것이다.

[수식 5]

65≤2ω≤140 단위 : [°] … (5)

ω는 반수평 화각을 나타낸다.

조건식(5)는 이하의 이유로 필요해진다.

하한은, 광각 렌즈에서도 표준 화각에 가까워지면, 부군 시작이 최적으로 되지 않는다. 따라서 본 하한이 된다.

또한, 수평 화각 140도 이상을 3군 구성으로 특성을 얻는 것은 극히 곤란하다. 이에 의해 본 상한이 된다.

상기한 조건식(1) 내지 (5)는, 이하에서 취급하는 실시예 1, 2에 공통되는 것이고, 필요에 응하여 적절히 채용함으로써, 개개의 촬상 소자 또는 촬상 장치에 적합한 보다 바람직한 결상 성능과 컴팩트한 광학계가 실현된다.

또한, 렌즈의 비구면의 형상은, 물체측부터 상면측을 향하는 방향을 정으로 하고, k를 원추(圓錐) 계수, A, B, C, D를 비구면 계수, r을 중심 곡률 반경으로 하였을 때 다음 식으로 표시된다. y는 광축부터의 광선의 높이, c는 중심 곡률 반경(r)의 역수(1/r)를 각각 나타내고 있다.

단, X는 비구면 정점(頂點)에 대한 접평면(接平面)부터의 거리를, A는 4차의 비구면 계수를, B는 6차의 비구면 계수를, C는 8차의 비구면 계수를, D는 10차의 비구면 계수를 각각 나타내고 있다.

[수식 6]

도 2는, 본 제1의 실시 형태에 관한 촬상 렌즈의 각 렌즈군을 구성하는 각 렌즈, 기판(투명체), 및 촬상부를 구성하는 커버 유리, 상면에 대해 부여한 면번호를 도시하는 도면이다.

구체적으로는, 제1 렌즈군(110)의 제1 렌즈 엘리먼트(111)의 물체측 면(볼록면)에 면번호 L1S1이 부여되고, 제1 렌즈 엘리먼트(111)의 상면측 면에 면번호 L1S2가 부여되어 있다.

제2 렌즈군(120)의 제2 렌즈 엘리먼트(121)의 물체측 면에 면번호 L2S1이 부여되고, 제2 렌즈 엘리먼트(121)와 제1 투명체(122)의 물체측 면과의 경계면(접합면)에 면번호 GS1S1이 부여되어 있다.

제1 투명체(122)의 상면측 면과 제3 렌즈 엘리먼트(123)의 물체측 면과의 경계면(접합면)에 면번호 GS1S2가 부여되고, 제3 렌즈 엘리먼트(123)의 상면측 면에 면번호 L2S2가 부여되어 있다.

제3 렌즈군(130)의 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 물체측 면에 면번호 L3S1이 부여되고, 제4 렌즈 엘리먼트(131)와 제2 투명체(132)의 물체측 면과의 경계면(접합면)에 면번호 GS2S1이 부여되어 있다.

제2 투명체(132)의 상면측 면과 제5 렌즈 엘리먼트(133)의 물체측 면과의 경계면(접합면)에 면번호 GS2S2가 부여되고, 제5 렌즈 엘리먼트(133)의 상면측 면에 면번호 L3S2가 부여되어 있다.

또한, 커버 유리(140)에는 면번호 CG가 부여되고, 상면(150)에는 면번호 T1이 부여되어 있다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 촬상 렌즈(100)에서, 제1 렌즈군(110)의 제1 렌즈 엘리먼트(111)의 물체측 면(L1S1)의 중심 곡률 반경은 R1으로 설정된다. 제1 렌즈 엘리먼트(111)의 상면측 면(L1S2)의 중심 곡률 반경은 R2로 설정된다.

제2 렌즈군(120)의 제2 렌즈 엘리먼트(121)의 물체측 면(L2S1)의 중심 곡률 반경은 R3로 설정되고, 제2 렌즈 엘리먼트(121)의 상면측 면과 제1 투명체(122)의 물체측 면과의 경계면(접합면)GS1S1의 중심 곡률 반경은 R4로 설정된다.

제1 투명체(122)의 상면측 면과 제3 렌즈 엘리먼트(123)의 물체측 면과의 경계면(접합면)(GS1S1)의 중심 곡률 반경은 R5로 설정된다.

제3 렌즈 엘리먼트(123)의 상면측 면(L2S2)의 중심 곡률 반경은 R6로 설정된다.

제3 렌즈군(130)의 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 물체측 면(L3S1)의 중심 곡률 반경은 R7으로 설정되고, 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 상면측 면과 제3 투명체(132)의 물체측 면과의 경계면(접합면)(GS2S1)의 중심 곡률 반경은 R8으로 설정된다.

제2 투명체(132)의 상면측 면과 제5 렌즈 엘리먼트(133)의 물체측 면과의 경계면(접합면)(GS2S2)의 중심 곡률 반경은 R9으로 설정된다.

제5 렌즈 엘리먼트(133)의 상면측 면(L3S2)의 중심 곡률 반경은 R10으로 설정된다.

또한, 면(GS1S1, GS1S2, GS2S1, GS2S2)의 중심 곡률 반경(R4, R5, R8, R9)은 무한(INFINITY)이다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 렌즈군(110)의 제1 렌즈 엘리먼트(111)의 두께가 되는 면(L1S1)과 면(L1S2) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d1으로 설정된다.

제1 렌즈 엘리먼트(111)의 상면측 면(L1S2)과 제2 렌즈군(120)의 제2 렌즈 엘리먼트(121)의 물체측 면(L2S1) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d2로 설정된다.

제2 렌즈 엘리먼트(121)의 두께가 되는 면(L2S1)과 면(GS1S1) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d3로 설정된다.

제1 투명체(122)의 두께가 되는 면(GS1S1)과 면(GS1S2) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d4로 설정된다.

제3 렌즈 엘리먼트(123)의 두께가 되는 면(GS1S2)과 면(L2S2) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d5로 설정된다. 제3 렌즈 엘리먼트(123)의 상면측 면(L2S2)과 제3 렌즈군(130)의 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 물체측 면(L3S1) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d6로 설정된다.

제4 렌즈 엘리먼트(131)의 두께가 되는 면(L3S1)과 면(GS2S1) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d7으로 설정된다.

제2 투명체(132)의 두께가 되는 면(GS2S1)과 면(GS2S2) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d8으로 설정된다.

제5 렌즈 엘리먼트(133)의 두께가 되는 면(GS2S2)과 면(L3S2) 사이의 광축(OX)상의 거리가 d9으로 설정된다.

이하에, 촬상 렌즈의 구체적인 수치에 의한 실시예 1을 나타내다. 또한, 실시예 1에서는, 촬상 렌즈(100)의 각 렌즈 엘리먼트, 유리 기판(투명체)에 대해, 도 2에 도시하는 바와 같은 면번호가 부여되어 있다.

[실시예 1]

표 1, 표 2, 표 3, 및 표 4에 실시예 1의 각 수치가 표시되어 있다. 실시예 1의 각 수치는 도 1의 촬상 렌즈(100)에 대응하고 있다.

실시예 1은, 1/4 사이즈의 CCD 또는 CMOS 이미저용의 설계례이다.

표 1은, 실시예 1에서의 촬상 렌즈의 각 면번호에 대응한 각 렌즈 엘리먼트, 유리 기판(투명체) 등의 곡률 반경(R : ㎜), 간격(d : ㎜), 굴절율(nd), 및 분산치(νd)를 나타내고 있다.

[표 1]

표 2는, 실시예 1에서의 비구면을 포함하는 제2 렌즈 엘리먼트(121)의 면(L2S1), 제3 렌즈 엘리먼트(123)의 면(L2S2), 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 면(L3S1), 제5 렌즈 엘리먼트(133)의 면(L3S2)의 4차, 6차, 8차, 10차의 비구면 계수를 나타낸다.

표 2에서, K는 원추 정수를, A는 4차의 비구면 계수를, B는 6차의 비구면 계수를, C는 8차의 비구면 계수를, D는 10차의 비구면 계수를 각각 나타내고 있다.

[표 2]

표 3은, 실시예 1에서의 촬상 렌즈(100)의 초점 거리(f), 개구수(F), 반화각(ω), 렌즈 길이(H)가 구체적으로 나타나 있다.

여기서, 초점 거리(f)는 1.85[㎜]로, 개구수(F)는 2.8으로, 반화각(ω)은 52.5deg로, 렌즈 길이(H)는 9.07[㎜]로 설정되어 있다.

[표 3]

표 4는, 실시예 1에서는, 상기 각 조건식(1) 내지 (5)를 만족하는 것을 나타낸다.

[표 4]

표 4에 표시하는 바와 같이, 실시예 1에서는, 제1 렌즈군(110)의 초점 거리에 관한 값(fL1/f)이 -1.58으로 설정되어, 조건식(1)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

제1 렌즈군(110)의 초점 거리에 관한 값(fL2/f)이 0.74로 설정되어, 조건식(2)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

제3 렌즈군(130)의 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 아베수(νdE4)가 29.6로 설정되어, 조건식(3)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

제3 렌즈군(130)의 제5 렌즈 엘리먼트(133)의 아베수(νdE5)가 57.1으로 설정되어, 조건식(4)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

화각(2ω)이 90으로 설정되어, 조건식(5)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

도 3은, 실시예 1에서, 구면수차(색수차), 비점수차, 및 왜곡수차를 도시하는 수차도이다. 도 3(A)가 구면수차(색수차), 도 3(B)가 비점수차를, 도 3(C)가 왜곡수차를 각각 도시하고 있다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 의하면, 구면, 비점, 왜곡의 여러 수차가 양호하게 보정되어, 결상 성능에 우수한 광학 유닛을 포함하는 촬상 렌즈를 얻을 수 있다.

<2. 제2의 실시 형태>

도 4는, 본 개시의 제2의 실시 형태에 관한 촬상 렌즈의 구성례를 도시하는 도면이다.

도 4에 도시하는 제2의 실시 형태에 관한 촬상 렌즈(100A)는, 기본적으로, 제1의 실시 형태와 마찬가지로, 제1 렌즈군(110A), 제2 렌즈군(120A), 및 제3 렌즈군(130A)의 3군에 의해 구성되어 있다.

제2의 실시 형태에서도, 제2 렌즈군(120A) 및 제3 렌즈군(130A)은, 투명체를 끼우고 배치된 복수의 렌즈 엘리먼트를 포함하는 접합체에 의해 형성되어 있다.

제1 렌즈군(110A)은, 하나의 제1 렌즈 엘리먼트(111)만으로 형성되어 있다.

제1 렌즈군(110A)은, 상면측과 오목형상부가 마주보도록 한 부의 파워의 쇼트사 BK7 상당의 유리 구면 렌즈의 제1 렌즈 엘리먼트(111)에 의해 구성되어 있다.

제2 렌즈군(120A)은, 물체측(OBJS)으로 부터 상면(150)측을 향하여 순번대로 배치된, 제2 렌즈 엘리먼트(121), 제1 투명체(122), 및 제3 렌즈 엘리먼트(123)를 포함하는 접합체에 의해 형성되어 있다.

제3 렌즈군(130A)은, 물체측(OBJS)으로 부터 상면(150)측을 향하여 순번대로 배치된, 제4 렌즈 엘리먼트(131), 제2 투명체(132), 및 제5 렌즈 엘리먼트(133)를 포함하는 접합체에 의해 형성되어 있다.

제2 렌즈군(120A) 및 제3 렌즈군(130A)은 다음과 같이 구성된다.

제2 렌즈군(120A)은, UV 경화 수지를 초재로 하는 철평형상이며 아베수 29.6의 제2 렌즈 엘리먼트(121)가 쇼트사제 BK7 상당의 유리판의 물체측에 붙여져 있다. 제2 렌즈군(120A)은, 상면측에는 UV 경화 수지를 초재로 하는 평철형상이며 아베수 57.1의 제3 렌즈 엘리먼트(123)가 반대측에 붙여져 있다.

여기서 조리개는, 유리 기판의 물체측에 크롬막 등의 투과가 거의 없는 물질을 미리 붙여서 실현된다. 또한, 적외(IR) 컷트 필터도 같은 면에 붙여져 있다.

제3 렌즈군(130A)은, UV 경화 수지를 초재로 하는 요평형상이며 아베수 29.6의 제4 렌즈 엘리먼트(131)가 쇼트사제 BK7 상당의 유리판의 물체측에 붙여져 있다. 제3 렌즈군(130A)은, 상면측에는 UV 경화 수지를 초재로 하는 평철형상이며 아베수 57.1의 제5 렌즈 엘리먼트(133)가 부착되어 있다.

제2 렌즈군(120A)과 제3 렌즈군(130A)은 웨이퍼형상의 유리 기판상에 UV 수지를 사용하여 다수개의 렌즈를 동시에 제작하는 행정이 바람직하고, 그 행정을 제2 렌즈 엘리먼트(121)로부터 제5 렌즈 엘리먼트(133)로 행하여 렌즈를 효율적으로 제작할 수 있다.

다음에, 제2 렌즈군(120A)과 제3 렌즈군(130A)의 유리 웨이퍼를 접착하고, 그리고 나서 다이싱을 행하여 개편화하는 것이 바람직하다.

이에 의해 완성된 제2 렌즈군(120A)과 제3 렌즈군(130A)과 제1 렌즈군(110)의 제1 렌즈 엘리먼트(111)를 렌즈 경통에 조립하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 제2의 실시 형태에서는, 제1 렌즈군(110A), 제2 렌즈군(120A), 및 제3 렌즈군(130A)은, 구체적으로 이하와 같이 구성된다.

제1 렌즈군(110A)은, 초점 거리 -4.08[㎜]의 강한 부의 파워의 렌즈로 구성된다.

그 이점은, 주변 광량의 열화를 막는 것과, 입사동 위치를 물체측으로 이동시키는 것에 있다. 입사동 위치가 물체측으로 이동함에 의해, 촬상 소자에 입사하는 주변광의 주광선의 입사각을 작게 억제하는 작용과, 백포커스가 길어진다는 이점이 생겨서 디지털 카메라에서는 바람직한 특성을 얻을 수 있다.

제2 렌즈군(120A)은, 합성 초점 거리 1.96[㎜]의 강한 정의 파워를 갖고 있다. 이에 의해 제1 렌즈군(110A)이 강한 부의 파워임에 의해 발생한, 광학 디스토션이나 비대칭수차를 보정한다.

제3 렌즈군(130A)은, 입사측이 부의 파워로 작은 아베수, 출사측이 정의 파워로 큰 아베수에 의해 구성되어 있고, 색수차를 비롯한 여러 수차를 잘 보정한다.

이에 의해, 수평 화각 70도이며 광학 디스토션이 -6.2[%]로 억제된, 고해상도의 렌즈가 된다.

이하에, 촬상 렌즈의 구체적인 수치에 의한 실시예 2를 나타낸다. 또한, 실시예 2에서는, 촬상 렌즈(100A)의 각 렌즈 엘리먼트 유리 기판(투명체), 촬상부를 구성하는 커버 유리(140), 촬상면(150)에 대해서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 도 2와 같은 면번호가 부여되어 있다.

[실시예 2]

표 5, 표 6, 표 7, 및 표 8에 실시예 2의 각 수치가 나타나 있다. 실시예 2의 각 수치는 도 4의 촬상 렌즈(100A)에 대응하고 있다.

실시예 2는, 1/4 사이즈의 CCD 또는 CMOS 이미저용의 설계례이다.

표 5는, 실시예 2에서 촬상 렌즈의 각 면번호에 대응한 각 렌즈 엘리먼트, 유리 기판(투명체) 등의 곡률 반경(R : ㎜), 간격(d : ㎜), 굴절율(nd), 및 분산치(νd)를 나타내고 있다.

[표 5]

표 6은, 실시예 2에서 비구면을 포함하는 제2 렌즈 엘리먼트(121)의 면(L2S1), 제3 렌즈 엘리먼트(123)의 면(L2S2), 제4 렌즈 엘리먼트(131)의 면(L3S1), 제5 렌즈 엘리먼트(133)의 면(L3S2)의 4차, 6차, 8차, 10차의 비구면 계수를 나타낸다.

표 6에서, K는 원추 정수를, A는 4차의 비구면 계수를, B는 6차의 비구면 계수를, C는 8차의 비구면 계수를, D는 10차의 비구면 계수를 각각 나타내고 있다.

[표 6]

표 7은, 실시예 2에서의 촬상 렌즈(100)의 초점 거리(f), 개구수(F), 반화각(ω), 렌즈 길이(H)가 구체적으로 나타나 있다.

여기서, 초점 거리(f)는 2.69[㎜]로, 개구수(F)는 2.8으로, 반화각(ω)은 42.0deg로, 렌즈 길이(H)는 11.0[㎜]로 설정되어 있다.

[표 7]

표 8은, 실시예 2에서는, 상기 각 조건식(1) 내지 (5)를 만족하는 것을 나타낸다.

[표 8]

표 8에 표시하는 바와 같이, 실시예 2에서는, 제1 렌즈군(110)의 초점 거리에 관한 값(fL1/f)이 -1.52로 설정되어, 조건식(1)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

제1 렌즈군(110)의 초점 거리에 관한 값(fL2/f)이 0.72로 설정되어, 조건식(2)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

화각(2ω)이 70으로 설정되어, 조건식(5)으로 규정된 조건을 만족하고 있다.

도 6은, 실시예 2에서, 구면수차(색수차), 비점수차, 및 왜곡수차를 도시하는 수차도이다. 도 6(A)가 구면수차(색수차), 도 6(B)가 비점수차를, 도 6(C)가 왜곡수차를 각각 나타내고 있다.

도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2에 의하면, 구면, 비점, 왜곡의 여러 수차가 양호하게 보정되어, 결상 성능에 우수한 광학 유닛을 포함하는 촬상 렌즈를 얻을 수 있다.

이상 설명한 본 실시 형태에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

소형 컴팩트하며 CCD나 CMOS 센서에 최적인, 광각 렌즈를 실현할 수 있다.

제1 렌즈군이 유리 구면으로 구성되어 있기 때문에, 차량탑재나 감시 용도에 최적이다.

또한, 리플로 가능 초재로 구성 가능하여, 고내열 고내구성을 실현할 수 있다.

광학 디스토션을 6[%] 정도로 억제하여 광학 특성이 양호한 렌즈를 실현할 수 있다.

3군 구성중 제2 렌즈군과 제3 렌즈군을 하이브리드 렌즈라고 불리는 웨이퍼 레벨 카메라로 실현할 수 있기 때문에, 조리개를 하이브리드 렌즈중에 내장할 수가 있고, 또한 제2 렌즈군과 제3 렌즈군을 일체로 만들 수 있기 때문에 고생산성, 고신뢰성을 실현할 수 있다.

하이브리드 렌즈를 채용함에 의해, 제3 렌즈군의 입사측과 출사측에서 다른 아베수의 초재로 구성할 수가 있어서, 색수차를 위하난 여러 수차를 보다 억제할 수 있다.

제1 렌즈군의 축상 두께를 매우 두껍게 할 수가 있어서, 차량탑재 용도로 사용하여 돌(石)이 날아와도 갈라지기 어려운 구조를 할 수 있다.

백포커스가 길고 조립이 용이하다.

본 실시 형태에 의해, 소형 컴팩트하며 염가의 차량탑재나 감시 용도의 고내열이며 신뢰성, 비용에 우수한 카메라를 양산할 수 있다.

이상 설명하는 것 같았던 특징을 갖는 촬상 렌즈(100, 100A)는, CCD나 CMOS 센서 등의 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라, 특히, 휴대 전화 등의 소형 전자 기기에 탑재된 카메라용 렌즈로서 적용 가능하다.

<3. 제3의 실시 형태>

도 7은, 본 실시 형태에 관한 광학 유닛을 포함하는 촬상 렌즈가 채용되는 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도이다.

본 촬상 장치(200)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 촬상 렌즈(100, 100A)가 적용되는 광학계(210), 및 CCD나 CMOS 이미지 센서(고체 촬상 소자)가 적용 가능한 촬상 디바이스(220)를 갖는다.

광학계(210)는, 촬상 디바이스(220)의 화소 영역을 포함하는 촬상면에 입사광을 유도하여, 피사체상을 결상한다.

촬상 장치(200)는, 또한, 촬상 디바이스(220)를 구동하는 구동 회로(DRV)(230), 및 촬상 디바이스(220)의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로(PRC)(240)를 갖는다.

구동 회로 230은, 촬상 디바이스(220) 내의 회로를 구동하는 스타트 펄스나 클록 펄스를 포함하는 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터(도시 생략)를 가지며, 소정의 타이밍 신호로 촬상 디바이스(220)를 구동한다.

또한, 신호 처리 회로(240)는, 촬상 디바이스(220)의 출력 신호에 대해 소정의 신호 처리를 시행한다.

신호 처리 회로(240)에서 처리된 화상 신호는, 예를 들면 메모리 등의 기록 매체에 기록된다. 기록 매체에 기록된 화상 정보는, 프린터 등에 의해 하드 카피된다. 또한, 신호 처리 회로(240)에서 처리된 화상 신호를 액정 디스플레이 등으로 이루어지는 모니터에 동화로서 투영된다.

상술한 바와 같이, 디지털 카메라 등의 촬상 장치에서, 광학계(210)로서, 선술한 촬상 렌즈(100, 100A)를 탑재함으로써, 저소비 전력으로, 고정밀한 카메라를 실현할 수 있다.

Claims

물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된,
제1 렌즈군과,
제2 렌즈군과,
제3 렌즈군를 가지며,
상기 제1 렌즈군은,
제1 렌즈 엘리먼트를 포함하고,
상기 제2 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된,
제2 렌즈 엘리먼트와,
제1 투명체와,
제3 렌즈 엘리먼트를 포함하고,
상기 제3 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된,
제4 렌즈 엘리먼트와,
제2 투명체와,
제5 렌즈 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈군의 초점 거리(f)L1 및 상기 제2 렌즈군의 초점 거리(fL2)가 하기한 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
-10≤fL1/f≤-2
0.8≤fL2/f≤5
f : 광학계 전체의 초점 거리
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3 렌즈군의 상기 제4 렌즈 엘리먼트가 물체측에 오목형상을 포함하는 요평형상을 가지며,
상기 제3 렌즈군의 상기 제5 렌즈 엘리먼트가, 상면측에 볼록 형상을 포함하는 철평형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제4 렌즈 엘리먼트의 아베수(νdE4) 및 상기 제5 렌즈 엘리먼트의 아베수(νdE5)가 하기한 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
24≤νdE4≤45
42≤νdE5≤66
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군이, 웨이퍼형상으로 다수개 만들어지고, 그리고 나서 절출되고 개편화되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
화각이 하기 이 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
65≤2ω≤140 단위 : [°]
ω : 반수평 화각
촬상 소자와,
상기 촬상 소자에 피사체상을 결상하는 광학 유닛를 가지며,
상기 광학 유닛은,
물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된,
제1 렌즈군과,
제2 렌즈군과,
제3 렌즈군를 가지며,
상기 제1 렌즈군은,
제1 렌즈 엘리먼트를 포함하고,
상기 제2 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된,
제2 렌즈 엘리먼트와,
제1 투명체와,
제3 렌즈 엘리먼트를 포함하고,
상기 제3 렌즈군은, 물체측부터 상면측을 향하여 순번대로 배치된,
제4 렌즈 엘리먼트와,
제2 투명체와,
제5 렌즈 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.