WO2005008310A1 - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

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WO2005008310A1 PCT/JP2004/010086 JP2004010086W WO2005008310A1 WO 2005008310 A1 WO2005008310 A1 WO 2005008310A1 JP 2004010086 W JP2004010086 W JP 2004010086W WO 2005008310 A1 WO2005008310 A1 WO 2005008310A1
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plastic
particles
imaging
dispersed
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Susumu Yamaguchi
Masae Sato
Eigo Sano
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Konica Minolta Opto, Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to an imaging lens of an imaging device using a solid-state imaging device such as a charge coupled device (CCD) image sensor and a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor.
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • the present invention relates to an imaging lens having a small fluctuation of the image point position and an imaging apparatus using the same.
  • the present invention relates to a zoom lens which uses a plastic lens and has a small fluctuation of an image point position when a temperature changes, and an imaging apparatus using the zoom lens.
  • Patent Document 1 describes a conventional example in which all lenses constituting an imaging lens are plastic lenses.
  • Patent Document 1 Patent No. 3 9 6 6 8 3
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its first object to provide an imaging lens and an imaging apparatus using the same, in which an image point position change due to a temperature change is small while using a plastic lens. I do.
  • Patent Document 1 describes a conventional example in which a plastic lens is frequently used.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-503203
  • the present invention has been made in view of such a problem, and it is an object of the present invention to provide a zoom lens which uses a plastic lens and has small fluctuation of an image point position when a temperature changes, and an image pickup apparatus using the zoom lens.
  • the imaging lens of Item 1-1 which achieves the first object, has a plastic lens molded from a material in which particles with a maximum length of 30 nm or less are dispersed in a plastic material. By dispersing particles of 30 nanometers or less in plastic materials, fluctuations in the image point position due to temperature changes are suppressed, and light transmittance is not reduced, resulting in excellent optical characteristics regardless of environmental changes. It is possible to provide an imaging lens having:
  • the zoom lens according to item 2-1 which achieves the second object is a zoom lens comprising a plurality of lens groups and performing zooming by changing the interval between the lens groups.
  • the lens has a plastic lens molded from a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging device including an imaging lens.
  • FIG. 2 is a sectional view of the imaging lens of the second embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view of the imaging lens of the third embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view in the optical axis direction of an image pickup apparatus including the zoom lenses of Examples 4 and 5.
  • FIG. 5 is a sectional view in the optical axis direction of an imaging device including a zoom lens according to a sixth embodiment.
  • FIG. 6 is a sectional view in the optical axis direction of an imaging device including a zoom lens according to a seventh embodiment.
  • the refractive index of a plastic material decreases with an increase in temperature, but the refractive index of inorganic particles increases with an increase in temperature. Therefore, by making use of these temperature dependencies and acting so as to cancel each other, it is possible to make it hardly that the refractive index changes. Specifically, by dispersing inorganic particles having a maximum length of 30 nm or less, preferably 20 nm or less, more preferably 10 to 15 nm in a plastic material as a base material, Extremely low temperature dependency! / Material can be provided.
  • the imaging lens of Item 1-2 is the imaging lens of Item 1-1, wherein the plastic lens molded using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material, Since it is a positive plastic lens, by forming a positive plastic lens using a material in which particles with a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed, the image point position of the imaging lens caused by temperature fluctuations Changes can be effectively suppressed.
  • Item 13 is the imaging lens described in Item 1-1, and is configured by at least two lenses. Therefore, at least the imaging lens is an imaging lens configured by two lenses. Thus, various aberrations can be corrected more favorably than a single-image imaging lens.
  • Item 114 The imaging lens according to Item 111, wherein the imaging lens has at least two plastic lenses, and the plastic lens having the highest refractive power among the plastic lenses has the largest number in the plastic material. Since it is a plastic lens molded using a material in which particles with a length of 30 nanometers or less are dispersed, by using such a material for the lens with the strongest refractive power, the image of the imaging lens caused by temperature changes The change of the point position can be suppressed more effectively.
  • Item 115 The imaging lens according to Item 1-1, wherein the imaging lens has at least a positive plastic lens and a negative plastic lens.
  • a lens is a plastic lens molded from a material in which particles with a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material. Since a plastic lens can easily have an aspheric surface, an imaging lens having at least a positive plastic lens and a negative plastic lens can be used to easily attach aspheric surfaces to the positive and negative lenses in the imaging lens. Therefore, it is possible to favorably correct various aberrations of the entire imaging lens system.
  • the positive plastic lens is a plastic lens molded using a natural lens in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed
  • the temperature of the imaging lens can be properly corrected while various corrections can be made. It is possible to effectively suppress a change in the image point position of the imaging lens due to the change.
  • the imaging lens of Item 1-6 is the same as the imaging lens of Item 1 _1 except that all of the imaging lenses are composed of plastic lenses, and at least one plastic lens has a maximum length of 30 nanometers in the plastic material. Since it is a plastic lens formed using the following particles dispersed material, all lenses that make up the imaging lens are made of plastic lenses, achieving weight reduction compared to imaging lenses including glass lenses. Can be achieved. Furthermore, if at least one lens is a plastic lens molded using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed, an image point position change caused by a temperature change of the entire imaging lens system is obtained. Can be suppressed.
  • the imaging lens of Item 117 includes at least one glass lens in the imaging lens of Item 11-11.
  • Item 1-8 is the imaging lens according to any one of Items 1-1 to 1-7.
  • at least one of the plastic lens closest to the aperture stop in the plastic lens and the plastic lens further adjacent to the closest plastic lens has a maximum length of 30 in the plastic material. Since the plastic lens is formed using a material in which particles having a size of nanometers or less are dispersed, such a material is used to make the plastic lens closest to the aperture stop and the plastic lens further in contact with the plastic lens closest to the aperture stop. By using at least one of them, a change in the image point position of the imaging lens due to a temperature change can be more effectively suppressed.
  • the lens in the vicinity of the aperture stop can be reduced in diameter, even a material in which nano-sized particles are dispersed in a plastic material will be a molded member or a lens.
  • Item 1-9 The imaging lens according to any one of Items 1-1 to 1-8, wherein the plastic lens molded using a material in which particles of 30 nm or less are dispersed is The following conditions are satisfied.
  • A represents the temperature change of the refractive index, and is a value represented by the following equation:
  • the imaging lens of Item 11 is the same as the imaging lens described in Item 1-9, except that The plastic lens molded using a material in which particles of 1 Torr or less are dispersed satisfies the following conditions.
  • the temperature change A of the refractive index is given by the above equation 2 by differentiating the refractive index n with the temperature t based on the Lorentz-Lorentz equation.
  • the contribution of the second term in the above formula is substantially increased, and the change due to the linear expansion of the first term is reduced. They try to negate each other.
  • the base material has a temperature characteristic opposite to that of the plastic material.
  • the mixing ratio is 80 by volume for the plastic material used as the base material and 20 for niobium oxide, and these are mixed uniformly.
  • the volume ratio can be appropriately increased or decreased to control the rate of change of the refractive index with respect to temperature, and a plurality of types of nano-sized inorganic particles can be blended and dispersed.
  • Zinc oxide 4.9 Item 11 is the imaging lens according to any one of Items 1-1 to 1-110, wherein the particles are an inorganic material.
  • Item 1-12 is the imaging lens of Item 1-11, wherein the inorganic material is an oxidized material.
  • the imaging lens of Item 11-13 is the imaging lens of Item 1-112, wherein the oxide is in a saturated oxidation state.
  • the fine particles are preferably inorganic, and more preferably acid.
  • the oxide is an oxide whose oxidation state is saturated and does not undergo any further oxidation.
  • Inorganic substances are preferable because the reaction with a plastic material, which is a high-molecular organic compound, can be suppressed to a low level. In addition, deterioration due to use can be prevented by using acidic substances. Of course, it is also possible to prevent the plastic material from being oxidized by adding an antioxidant.
  • Item 114 is the imaging lens according to any one of Items 1-1 to 113, wherein in the imaging lens, the volume ratio of the plastic material to the particles dispersed in the plastic material is 9 : 1 to 3: 2:
  • the volume ratio is 80:20, that is, 4: 1 in the above example, but is appropriately adjusted from 90:10 (9: 1) to 60:40 (3: 2). It is possible. If the ratio is less than 9: 1, the effect of suppressing the temperature change is reduced. On the other hand, if the ratio is more than 3: 2, a problem occurs in the formability, which is not preferable. It is more preferable to adjust the degree of change in the refractive index of the material in which the fine particles are dispersed in the plastic material in consideration of the influence of the temperature change of the entire imaging lens system.
  • the imaging device of Item 1-15 includes the imaging lens of any one of Items 11 to 1 to 14. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging lens which has small image point position fluctuation
  • plastic lens includes a lens made of a plastic material as a base material, small particles dispersed in a plastic material, and having a plastic volume ratio of at least half. This also includes cases where the surface has been subjected to a coating treatment for the purpose of preventing reflection and improving the surface hardness.
  • FIG. 1 is a sectional view in the optical axis direction of an imaging device including an imaging lens according to the present embodiment.
  • the imaging lens includes, in order from the object side, an aperture stop S, a first lens L1, a second lens L2, and an infrared cut filter IRCF, which are arranged on the image side of the imaging lens and the infrared cut filter IRCF.
  • An imaging device is constituted by the solid-state imaging device such as the image sensor CMOS and the like.
  • the optical image formed on the image plane I by passing through the imaging lens is converted into an electric signal by the image sensor CMOS, and is further converted into an image signal by performing predetermined processing. Has become.
  • the first lens L1 adjacent to the aperture stop S is a plastic lens molded using a material having the largest refractive power and having a maximum length of 30 nanometers or less dispersed in a plastic material.
  • the second lens L2 is a plastic lens that does not include such particles.
  • the number of lenses is two, but it can be three or four or more.
  • one or both of the lens adjacent to the aperture stop S and the lens adjacent thereto Can be a plastic lens molded using a material in which particles having a maximum length of 30 nm or less are dispersed.
  • an example suitable for the present embodiment will be described. The symbols used in the examples are as follows.
  • Nd refractive index of the d-line of the lens material at room temperature
  • V d Abbe number of lens material
  • the shape of the aspheric surface is such that, in a rectangular coordinate system in which the vertex of the surface is the origin and the optical axis direction is the X axis, the vertex curvature is C, the conic constant is K, and the aspheric coefficient is A4, A6, A8, A10, and A12 are represented by “Equation 3”.
  • Tables 3 and 4 show lens data according to this example.
  • a power of 10 for example, 2.5 X 10-3
  • E for example, 2.5 XE-3
  • This embodiment is a design example corresponding to the imaging lens of FIG. 1, in which an aperture stop S is arranged closest to the object side, and an infrared cut filter I RCF is arranged closest to the image side.
  • the first lens L1 is a polyolefin-based plastic lens molded from a material in which particles with a diameter of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material
  • the second lens Reference numeral 2 denotes a polycarbonate-based plastic lens containing no such particles.
  • Table 5 shows the change in refractive index nd with temperature.
  • the back focus change amount ( ⁇ ⁇ ⁇ ) is 0.010 [mm:]
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an imaging lens of a second embodiment.
  • Tables 6 and 7 show lens data according to this example.
  • the imaging lens according to the second embodiment is a design example in which an aperture stop S is arranged between the first lens L1 and the second lens L2 as shown in FIG. is there.
  • the first lens L1 and the second lens L2 disperse particles with a maximum length of 30 nanometers or less in a plastic material.
  • the third lens L3 is a polycarbonate-based plastic lens that does not contain the particles.
  • FIG. 3 is a sectional view of the imaging lens of the third embodiment.
  • Tables 9 and 10 show lens data according to this example.
  • IDIGg '9 ⁇ Marauder 60 £ ⁇
  • the imaging lens according to the third embodiment has an aperture stop closest to the object as shown in FIG.
  • This is a design example in which S is arranged and an infrared cut filter I RCF is arranged closest to the image side.
  • the first lens L1 is a glass lens
  • the second lens L2 is a polyolefin-based plastic lens molded using a material in which particles with a maximum length of 30 nm or less are dispersed in a plastic material
  • the third lens L 3 polycarbonate Nei preparative based plastic lens molded by using a material maximum length was dispersed 30 nm or less of the particles in the plastic material
  • the fourth lens L 4 are free of said particles Poriore
  • Reference numeral 4 denotes a polyolefin-based plastic lens different from those of the first and second embodiments.
  • Table 11 shows the change in the refractive index 11d with temperature.
  • the value of A of each lens is preferably set to a value that offsets the image point position fluctuation of the entire system including the thermal expansion of the lens barrel and the plastic lens.
  • the imaging lens of the present invention is particularly effective in an imaging device equipped with a solid-state imaging device having a large number of pixels and without an autofocus mechanism (a so-called pan-focus imaging device).
  • the focal depth is proportional to the pixel pitch (generally, “soil (pixel pitch) X 2 X (f-number of the imaging lens)”). Value), and consequently, the permissible range of the image point position fluctuation when the temperature changes is narrowed.
  • the pan-focus type image pickup device focuses on a subject originally having a hyperfocal distance, and covers an infinite distance from infinity with a depth of field. Therefore, the image quality of an object at infinity or a close distance is slightly out of focus compared with the image quality of an object at a hyperfocal distance. It is not preferable because the image quality at a close distance is extremely deteriorated.
  • the first embodiment is an example of an imaging lens for a solid-state imaging device having a pixel pitch of 3.75 m and a 1/6 inch and having about 300,000 pixels.
  • the second embodiment is an example of an imaging lens for a solid-state imaging device having a pixel pitch of 3.2 IX m and a 1Z 4-inch size of about 1,000,000 pixels.
  • the third embodiment has a pixel pitch of 4. This is an example of a 5 / m, 1 / 2.7-inch image pickup lens for a solid-state image pickup device having about 100,000 pixels.
  • Item 2 The zoom lens according to Item 2-1, wherein the plastic lens is formed using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material. Is a plastic lens with a positive refractive power. By molding a positive plastic lens using a material in which particles with a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed, zoom Variations in the image point position of the lens can be effectively suppressed.
  • Item 2-3 is the zoom lens according to Item 2-1, wherein the zoom lens has at least two plastic lenses, and the plastic lens having the highest refractive power among the plastic lenses is a plastic lens. Since the plastic lens is molded using a material in which particles with a maximum length of 30 nm or less are dispersed in the material, the plastic lens with the strongest refractive index is dispersed with particles with a maximum length of 30 nm or less. By molding using the material thus formed, it is possible to effectively suppress the change in the image point position of the zoom lens due to the temperature change.
  • Item 2-4 is the zoom lens according to Item 2-1, wherein the zoom lens has at least two plastic lenses, and each of the plastic lenses has an axial marginal aperture when the diaphragm is opened on the object side surface.
  • Item 2-5 is the zoom lens according to Item 2-3 or Item 2-4, wherein the zoom lens comprises at least a plastic lens having a positive refractive power and a plastic lens having a negative refractive power.
  • the zoom lens comprises at least a plastic lens having a positive refractive power and a plastic lens having a negative refractive power.
  • plastic lenses can be easily provided with an aspherical surface, when a zoom lens having at least a plastic lens having a positive refractive power and a plastic lens having a negative refractive power is used, it is easy to attach an aspherical surface to each lens. Since the lens can be reduced, it is possible to satisfactorily correct various aberrations of the entire zoom lens system.
  • Item 2_6 is the zoom lens according to any one of Items 2_1 to 2-5, wherein the first lens unit which is the lens unit closest to the object side of the zoom lens is at least one. Since the plastic lens is made of a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material, the plastic lens is the most suitable for a zoom lens. By using a plastic lens molded from a material in which particles with a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material in the first lens group on the object side, a zoom lens caused by temperature changes It is possible to prevent the effect of the image point position fluctuation from being enlarged by the magnification of the rear group after the first lens group.
  • Item 2-7 is the zoom lens according to any one of Items 2-1 to 2-6, wherein the zoom lens has an aperture stop, and is closest to the aperture stop in the plastic lens. At least one of the plastic lens and the plastic lens further adjacent to the closest plastic lens are plastic molded using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material. Since the lens is a lens, a material in which particles with a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material is used for at least one of the plastic lens closest to the aperture stop and the plastic lens further adjacent to the aperture stop. The change in the image point position of the zoom lens due to the change can be suppressed more effectively.
  • the lens in the vicinity of the aperture stop can be miniaturized, the lens can be easily molded even if it is a material in which nano-sized particles are dispersed in a plastic material.
  • Item 2-8 is the zoom lens according to any one of Items 2-1 to 2-7, wherein the plastic lens molded using a material in which particles of 30 nm or less are dispersed is: The following conditions are satisfied.
  • A represents the temperature change of the refractive index, and is a value represented by the above-described equation (1).
  • the zoom lens according to item 2-9 is the zoom lens according to item 2-8, wherein the plastic lens molded using a material in which particles having a size of 30 nm or less are dispersed satisfies the following conditions.
  • Item 2-10 is the zoom lens according to Item 2-8 or Item 2-9, wherein the zoom lens disperses particles having a maximum length of 30 nanometers or less in a plastic material.
  • At least two plastic lenses formed using the above-mentioned materials include plastic lenses having different refractive indices having different values of temperature change A, respectively.
  • a zoom lens is obtained by using a plastic lens molded from a material in which particles with a maximum length of 30 nm or less are dispersed in a plastic material having different refractive index temperature changes A.
  • Item 2-1 The zoom lens according to any one of Items 2-1 to 2-10, wherein the particles are an inorganic material.
  • the zoom lens according to item 2-12 is the zoom lens according to item 2-11, wherein the inorganic material is an oxide.
  • Item 2-13 is the zoom lens according to Item 2-12, wherein the oxide is in a saturated acid state.
  • Item 2-14 The zoom lens according to any one of Items 2-1 to 2-13, wherein the particles dispersed in the plastic material and the plastic material in the imaging lens. Is 9: 1 to 3: 2.
  • the volume ratio is 80:20 in the above example, ie 4: 1 but can be adjusted as appropriate from 90:10 (9: 1) to 60:40 (3: 2) It is. If the ratio is less than 9: 1, the effect of suppressing the temperature change is reduced. On the other hand, if the ratio exceeds 3: 2, there is a problem in formability, which is not preferable. Taking into account the effects of temperature changes in the entire zoom lens system, It is more preferable to adjust the degree of change in the refractive index of a material in which fine particles are dispersed in a stick material.
  • the imaging device according to item 2-15 includes the zoom lens according to any one of items 2-1 to 2-1-4.
  • the change in the image point position of the zoom lens due to the temperature change is calculated as a value calculated by the focal depth of the zoom lens (generally, [Soil (pixel pitch) X 2 X (F number of imaging lens)]).
  • the aim is to keep it within.
  • the current temperature is sensed by the temperature sensor, and the amount of the image point position fluctuation at that temperature is detected.
  • FIG. 4 is a sectional view in the optical axis direction of an image pickup apparatus including the zoom lenses of Examples 4 and 5.
  • the zoom lens includes, in order from the object side, a first lens L1, a second lens L2, an aperture stop S, a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5, and a sixth lens.
  • Lens L6 (L1 to L2 constitute the first lens group Gl, S to L5 constitute the second lens group G2, and L6 constitute the third lens group G3).
  • An imaging device is composed of an infrared power filter disposed on the image side of the zoom lens and an optical filter F including a one-pass filter and a solid-state imaging device IS such as a CCD or a CCD.
  • the optical image that has passed through the zoom lens, the filter F, and the solid-state imaging device IS through the power glass (parallel plate) CG and is formed on the imaging surface I is photoelectrically converted by the solid-state imaging device IS, and further subjected to predetermined processing. As a result, it is converted into an image signal.
  • a solid-state image sensor with a pixel pitch of 2.8 ⁇ and a 1 / 2.2 inch type of 2 million pixels is used, and the F-number is 2.88 at the wide-angle end and 5.88 at the telephoto end.
  • a zoom lens of about 0 is assumed. Therefore, it is assumed that the depth of focus is 16 ⁇ at the wide-angle end and 28 m at the telephoto end in all the embodiments.
  • Nd refractive index of the lens material at room temperature for d-line
  • V d Abbe number of lens material
  • * in the surface No indicates an aspheric surface
  • the X axis is taken in the optical axis direction with the vertex of the surface as the origin, and the height in the direction perpendicular to the optical axis is h, which is represented by the following 3].
  • Table 12 shows lens data of the zoom lens of the fourth embodiment.
  • a power of 10 for example, 2.5 X 10-03
  • ⁇ for example, 2.5 ⁇ -03
  • the second lens L 2 is a polyester plastic lens formed by using a material in which particles having a maximum length of 30 nm or less are dispersed in a plastic material, and has a refractive index of 2 ⁇ m.
  • the absolute value of the product hi ⁇ ⁇ pi of the height hi of the axial marginal ray when the aperture is opened and the refractive power ⁇ p i of the plastic lens on the object side surface of the plastic lens becomes maximum.
  • the fifth lens L5 is a plastic lens formed by using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material.
  • the absolute value of hi ⁇ ⁇ pi at that time is 0.695.
  • Table 13 shows the change in refractive index nd with temperature. Also, room temperature (2 0 [° C]) to + 3 0 [° C] wide-angle end telephoto end pucks focus variation amount at the time of rising. ( ⁇ : f B W, ⁇ f ⁇ ⁇ ), one 3 0 [° C] angle end 'telephoto end respectively of the back focus variation amount at the time of descent (a f B w, ⁇ f BT) are shown in Table 1 4. [Table 13]
  • each optical element in the zoom lens of the fifth embodiment are exactly the same as those of the fourth embodiment (see FIG. 4), so the lens data is the same as that shown in Table 12 Plastic Plastic Material
  • the material of the plastic lens molded using a material in which particles with a maximum length of 30 nm or less are dispersed is different.
  • the second lens L2 is a polyester plastic lens molded from a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material.
  • A — 4 X 1 CI— 5 is used.
  • the fourth lens L 4 is made of an acrylic material formed by using a material in which particles with a maximum length of 30 nm or less are dispersed in a plastic material.
  • the product of the height hi of the axial marginal ray passing through the axial side of the plastic lens when the aperture is opened and the refractive power ⁇ pi of the plastic lens on the object side surface of the plastic lens has the largest absolute value hi hi ⁇ pi.
  • the fifth lens L5 is a plastic lens formed by using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material.
  • the absolute value of h i ⁇ ⁇ p i at that time is 0.695.
  • Table 17 shows the change in refractive index nd with temperature.
  • nd refractive index
  • Table 18 shows the change in refractive index nd with temperature.
  • Table 19 shows the lens data of the zoom lens of the sixth embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view in the optical axis direction of an imaging device including a zoom lens according to a sixth embodiment.
  • the zoom lens includes, in order from the object side, a first lens Ll, a second lens L2, a third lens L3, an aperture stop S, a fourth lens L4, a fifth lens L5, and a sixth lens.
  • Lens L6 (L1 to L3 constitute the first lens group Gl, S to L6 constitute the second lens group G2, L7 constitutes the third lens group G3)
  • An imaging device is composed of an optical filter F including an infrared power filter and a one-pass filter disposed on the image side of the zoom lens and a solid-state imaging device IS such as a CMOS or a CCD.
  • the optical image passing through the zoom lens, the filter F, and the solid-state image sensor IS power glass (parallel plate) CG and formed on the image pickup surface I is photoelectrically converted by the solid-state image sensor IS, and further subjected to predetermined processing. As a result, it is converted into an image signal.
  • the sixth lens 6 by using a plastic lens of the polyester containing no said particles Te
  • the seventh lens L 7 Polyolefin-based plastic lenses that do not contain are used, and the other lenses Ll and L4 use glass lenses.
  • the height hi on the axial side of the plastic lens on the object side surface when the aperture is opened and the refractive power ⁇ p i of the plastic lens are set.
  • the product hi ⁇ pi has the largest absolute value in the sixth lens L 6, and the sixth lens L 6 is a plastic lens containing no particles. And what is the absolute value of h ⁇ ⁇ ⁇ at that time? It is 783.
  • Table 20 shows the change in refractive index nd with temperature. Also, room temperature (20 [° C]) to +30 [° C] angle end 'telephoto end pucks focus variation amount at the time of rise ( ⁇ f B w, ⁇ f BT), -30 [° C] descent the wide-angle end, the telephoto end, respectively back focus force will change amount when the (a f B w, ⁇ f BT) shown in Table 21.
  • the zoom lens system according to the present embodiment when all the plastic lenses are plastic lenses not containing the above particles, the change in the refractive index nd with temperature and the normal temperature (20 [° C]) +30 [° C], the amount of change in back focus at the wide-angle end and at the telephoto end (A f Bw, ⁇ f BT) ⁇ 30 [ C] wide angle end at the time of descent 'respectively of the back focus variation telephoto end of (A f B w, ⁇ f BT), Table 22' illustrated in Table 23. [Table 22]
  • FIG. 6 is a sectional view in the optical axis direction of an imaging device including a zoom lens according to a seventh embodiment.
  • the zoom lens includes, in order from the object side, a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, an aperture stop S, a fourth lens L4, a fifth lens L5, and a sixth lens L5.
  • Lens L6 (L1 to L3 constitute the first lens group G1, S to L6 constitute the second lens group G2, L7 constitutes the third lens group G3), and this zoom lens
  • An imaging device is composed of an optical filter F including an infrared power filter and a one-pass filter disposed on the image side of the zoom lens and a solid-state imaging device IS such as a CMOS or a CCD.
  • the optical image formed on the imaging surface I after passing through the zoom lens and the filter F and the cover glass (parallel plate) CG of the solid-state image sensor IS is photoelectrically converted by the solid-state image sensor IS and subjected to predetermined processing. With this, it is converted into an image signal.
  • each optical element in the zoom lens of the seventh embodiment are exactly the same as those of the sixth embodiment (see FIG. 5), and the lens data is the same as that shown in Table 19,
  • the material of the plastic lens (sixth lens L 6) molded using a material in which particles with a maximum length of 30 nm or less are dispersed in a plastic material is different.
  • the second lens L 2 is an acrylic plastic lens molded using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in a plastic material.
  • the product of the height hi of the axial marginal ray passing through the axial side of the plastic lens when the aperture is opened and the refractive power ⁇ pi of the plastic lens on the object side surface of the plastic lens has the largest absolute value hi hi ⁇ pi.
  • the sixth lens L6 is a plastic lens molded using a material in which particles having a maximum length of 30 nm or less are dispersed in a plastic material.
  • the absolute value of h i ⁇ ⁇ 1 at that time is 0.783.
  • Table 24 shows the change in refractive index nd with temperature.
  • the amount of back focus change ( ⁇ f B) at the wide-angle end and the telephoto end when +30 [° C] rises from room temperature (20 [° C]) w , ⁇ f BT) s —30 [. C]
  • the back focus variation amount at the time of temperature increase (A f B w, ⁇ f BT) at which the force s, calculated on the influence of thermal expansion of the plastic lens when the temperature rises, the Rukagamido to hold the lens
  • a f B w, ⁇ f BT the back focus variation amount at the time of temperature increase
  • the value of A of the first lens is more preferably set to a value that offsets the image point position fluctuation of the entire system including the thermal expansion of the lens barrel and the thermal expansion of the plastic lens. Furthermore, it goes without saying that all plastic lenses can be molded using a material in which particles having a maximum length of 30 nm or less are dispersed.
  • the imaging apparatus of the present invention is preferably mounted on a portable terminal such as a small digital still camera, a mobile phone, or a PDA, but can be used for other purposes such as a personal computer camera.

Abstract

プラスチック材料中に最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズを有することを特徴とする撮像レンズ。

Description

明細書 撮像レンズ及び撮像装置 技術分野
本発明は、 C C D (Charge Coupled Device) 型イメージセンサや C M O S (Complementary Metal-Oxide Semiconductor ) 型イメージセンサ等の固体撮像 素子を用いた撮像装置の撮像レンズに関するものであり、 より詳しくは、温度変化 時の像点位置の変動が小さい撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置に関する。 更に、プラスチックレンズを用いながらも温度変化時の像点位置の変動が小さい ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置に関する。
背景技術
近年、撮像機能を備えた携帯電話などが急速に普及し、それに搭載できる C C D 型イメージセンサや CMO S型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装 置の小型化に伴い、搭載される撮像レンズの小型ィ匕が求められるようになった。そ のため、撮像レンズ全系の焦点距離を短くする必要が生じた力 それとともに各レ ンズの曲率半径や外径も小さくなるので、研磨加工により製造されるガラスレンズ では加工が困難となり、安価に大量生産できるプラスチックレンズが用いられるよ うになつてきた。特許文献 1には、撮像レンズを構成する全てのレンズをプラスチ ックレンズとした従来例が記載されている。
【特許文献 1】 特許第 3 3 9 6 6 8 3号公報
しかしながら、特許文献 1に記載のレンズでは、温度変化時のプラスチック材料 の屈折率変化に起因する像点位置の変動が、比較的大きくなるという問題があった。 特に、携帯電話に搭載されるような小型の撮像装置では、 レンズのオートフォー力 ス機構を持ち合わせていない、いわゆるパンフォーカス方式が採用されることが多 く、そのような撮像装置においては温度変化時の像点位置の変動が無視できなくな り、厳しい温度環境下で撮像を行うと画像のボケなどを招く恐れがある。 これに対 し、撮像装置にオートフォーカス機構を設けることもできる力 それにより携帯電 話が重くかさばるものとなり、携帯性を損なうという本質的な問題を招く恐れがあ る。
本発明は、 このような問題点に鑑みて、プラスチックレンズを用いながらも温度 変化時の像点位置変動が小さ 、撮像レンズ、及びそれを用いた撮像装置を提供する ことを第一の目的とする。
又、近年、 C C D型イメージセンサや CMO S型イメージセンサ等の固体撮像素 子を用いたデジタルカメラなどが急速に普及してきている。かかる状況下、高†生能 かつ低価格なデジタルカメラが求められるようになってきている。高性能化に関し てはガラスモールド非球面レンズを多く使って収差特性の改善を図ることが主流 である力 ガラスモールド非球面レンズは力卩ェが難しく高価であるため、ズームレ ンズの価格が非常に高くなってしまうとレヽぅ問題がある。そこで、安価に大量生産 できるプラスチックレンズが用いられるようになつてきた。特許文献 1には、ブラ スチックレンズを多用した従来例が記載されている。
【特許文献 2】 特開 2 0 0 3— 5 0 3 5 2号公報
し力、しながら、特許文献 2に記載のレンズにおいては、プラスチック材料を多用 しているので、外気温の変化によってプラスチック材料の屈折率変化が生じ、像点 位置の変動が比較的大きくなつてしまうという問題がある。 これに対し、近年のズ ームレンズを使用したデジタルカメラなどにおいては、ォートフォーカス機構が搭 載されているのが一般的であるから、それを用いてズームレンズを駆動することで. 温度変化によるレンズの屈折率変化を吸収させることも考えられる。
しかし、ォートフォーカスを使用しないで過焦点距離にピントを固定するモード 等を設定した場合や、いわゆるステップズームのごとく、予め決められた複数のズ ーム位置のいずれかに強制的にレンズを駆動するような場合、温度変化時の像点位 置の変動が大きいと、それを補正するための機構を搭載しなければならず、ズーム 機構が複雑になってしまうという問題がある。また、ズームレンズにプラスチック レンズを使用する場合に、像点位置の変動を軽減するために屈折力の大きなレンズ には使用できなかったり、レンズ構成が決められていたりと、様々な制限があった。 本発明はこのような間題点に鑑みてなされ'たもので、プラスチックレンズを用い ながらも温度変化時の像点位置変動が小さいズームレンズ、及びそれを用いた撮像 装置を提供することを第二の目的とする。 発明の開示
第一の目的を達成する項 1— 1の撮像レンズは、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレ ンズを有するので、最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子をプラスチック材料中に 分散させることで、温度変化に起因した像点位置の変動を抑え、 しかも光透過率を 低下させることがなく、環境変化に関わらず優れた光学特性を有する撮像レンズを 提供できる。
第二の目的を達成する項 2― 1のズームレンズは、複数のレンズ群から成り各群 の間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズにおいて'、前記ズームレン ズはプラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素 材を用いて成形したプラスチックレンズを有する。 図面の簡単な説明
第 1図は撮像レンズを含む撮像装置の模式図である。
第 2図は第 2実施例の撮像レンズ断面図である。
第 3図は第 3実施例の撮像レンズ断面図である。
第 4図は実施例 4、 5のズームレンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。 第 5図は実施例 6のズームレンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。 第 6図は実施例 7のズームレンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。 発明を実施するための最良の形態
最初に本宪明の基本概念を説明する。一般に、透明な樹脂材料に微粉末を混合さ せると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困 難であつたが、微粉末の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱 が実質的に発生しないようにできることがわかってきた。
また、プラスチック材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、 無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、 これらの温度依存性を利 用して互いに打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化が殆ど生じな いようにすることができる。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が 3 0ナノメートル以下、好ましくは 2 0ナノメートル以下、 さらに好ましくは 1 0 〜 1 5ナノメートルの無機粒子を分散させることにより、総合的に温度依存性の極 めて低!/、材料を提供できる。 たとえば、 アクリル樹脂に酸化ニオブ （N b 2〇5) の微粒子を分散させること により、 このような温度に対する屈折率変化を小さくすることができ、従って温度 変化に起因した撮像レンズの像点位置の変化を効果的に抑えることができるので ある。
.以下に、 第一の目的を達成する好ましい構成を説明する。
項 1 _ 2の撮像レンズは、項 1 _ 1に記載の撮像レンズにおいて、プラスチック 材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形し た前記プラスチックレンズは、 正のプラスチックレンズであるので、 正のプラスチ ックレンズを最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成 形することで、温度変ィヒに起因する撮像レンズの像点位置変化を効果的に抑えるこ とができる。
項 1一 3の撮像レンズは、項 1— 1に記載の撮像レンズにおいて、少なくとも 2 枚のレンズにより構成されているので、少なくとも前記撮像レンズを 2枚のレンズ により構成される撮像レンズとすることで、 1枚構成の撮像レンズに比べ諸収差の 補正を良好に行うことができる。
項 1一 4の撮像レンズは、項 1一 1に記載の撮像レンズにおいて、少なくとも 2 枚のプラスチックレンズを有し、前記プラスチックレンズの中で最も屈折力の強い プラスチックレンズは、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒 子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズであるので、かかる素材 を、最も屈折力の強いレンズに用いることで、温度変化に起因した撮像レンズの像 点位置の変化を、 より効果的に抑えることができるのである。
項 1一 5の撮像レンズは、項 1— 1に記載の撮像.レンズにおいて、少なくとも正 のプラスチックレンズと負のプラスチックレンズを有し、前記正のプラスチックレ ンズは、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた 素材を用いて成形したプラスチックレンズである。プラスチックレンズは非球面の 付加が容易なため、少なくとも正のプラスチックレンズと負のプラスチックレンズ を有する撮像レンズとすることで、撮像レンズ中の正レンズおよび負レンズに非球 面を容易に付カ卩できるので、撮像レンズ全系の諸収差を良好に補正することができ る。 また、正のプラスチックレンズを最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散 させた素禾才を用いて成形したプラスチックレンズとすると、撮像レンズ全系の諸収 差を良好に補正しながらも温度変化に起因する撮像レンズの像点位置変化を効果 的に抑えることができる。
項 1一 6の撮像レンズは、項 1 _ 1に記載の撮像レンズにおいて、全てプラスチ ックレンズで構成されており、少なくとも 1枚のプラスチックレンズは、 プラスチ ック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成 形したプラスチックレンズであるので、撮像レンズを構成する全てのレンズをプラ スチックレンズとすることで、 ガラスレンズを含む撮像レンズに比べ、軽量化を達 成することができる。 さらに、 少なくとも 1枚のレンズを、 最大長が 3 0ナノメー トル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズとすると、 撮像レンズ全系の温度変化に起因する像点位置変ィ匕を抑えることができる。
項 1一 7の撮像レンズは、項 1一 1に記載の撮像レンズにおいて、少なくとも 1 枚のガラスレンズを含む。レンズに用いるプラスチック材料はガラス材料と比べる と種類も少なく、 屈折率や分散の値が限定されがちである。 従って、撮像レンズに 少なくとも 1枚のガラスレンズを含む構成とすることにより、屈折率や分散の選択 自由度が増すため、 より良好な収差補正を行うことができる。
項 1 _ 8の撮像レンズは、項 1— 1乃至項 1—7のいずれかに記載の撮像レンズ において、開口絞りを有し、前記プラスチックレンズ中で開口絞りに最も隣接した プラスチックレンズ、及び前記最も隣接したプラスチックレンズに更に隣接したプ ラスチックレンズの少なくとも一方は、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメ 一トル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズである ので、かかる素材を、前記開口絞りに最も隣接したプラスチックレンズ及び前記最 も隣接したプラスチックレンズに更に瞵接したプラスチックレンズの少なくとも 一方に用いることで、温度変化に起因した撮像レンズの像点位置の変化を、 より効 果的に抑えることができる。すなわち、開口絞り近傍のレンズに温度変化による屈 折率変化が生ずると、像点位置変動とともに撮像レンズ全体の光学性能も劣化する ため、前記素材を用いることで光学性能劣化を小さく抑えることができる。さらに、 開口絞り近傍のレンズは小径化できるため、プラスチック材料中にナノサイズの粒 子を分散させた素材であつても、 成形しゃすレ、レンズとなる。
項 1 _ 9の撮像レンズは、項 1— 1乃至項 1—8のいずれかに記載の撮像レンズ において、 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した前記プ ラスチックレンズは、 以下の条件を満たす。
I A I く 8 X 1 0 - 5 [Z°C] ( 1 )
ただし、 Aは屈折率の温度変化を表し、 次式 【数 1】 で示される値；
【数 1】
A = (^ ^)(^ - l) f 丄丄
βη I、 dt
a ：線膨張係数， [i?] ：分子屈折 項 1一 1 0の撮像レンズは、項 1—9に記載の撮像レンズにおいて、 3 0ナノメ 一トル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した前記プラスチックレンズは、 以下の条件を満たす。
I A I く 6 X 10-5 [/。C] (2)
次に、屈折率の温度変化について説明する。屈折率の温度変化 Aは、ローレンツ · ローレンツの式に基づいて、屈折率 nを温度 tで微分することにより、上記数 2で される。
プラスチック素材の場合は、一般に式中第 1項に比べ第 2項の寄与が小さく、ほ ぼ無視できる。 たとえば、 P MM A榭脂の場合、 線膨張係数 ο;は 7 X 10— 5であ り、 上記式に代入すると、 A =— 1. 2 X 10— 4 i/°C] となり、 実測値とおお むね一致する。
ここで、本発明では、微粒子、好ましくは無機微粒子をプラスチック材料中に分 散させることにより、実質的に上記式中の第 2項の寄与を大きくし、第 1項の線膨 張による変化と打ち消しあうようにさせている。
具体的には、 従来は一 1. 2 X 10— 4 [/°C] 程度であった屈折率の温度変化 Aを、 絶対値で 8 X I 0—5 [/°C] 未満に抑えることが好ましい。 そして、 好ま しくは絶対値で 6 X 10—5 [/°C] 未満にすることが好ましい。 さらに好ましく は絶対値で 4 X 10— 5未満にするのがよレ、。
また、第 2項の寄与をさらに大きくして、母材のプラスチック材料とは逆の温度 特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって屈折率が 低下するのではなく、 逆に屈折率が上昇するような素材を得ることもできる。 混合させる割合は、体積比で、母材となるプラスチック材料は 80、酸化ニオブ は 20程度の割合であり、 これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという 問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる技術も知られており、必要な分 散状態を生じさせることができる。
なお、 この体積比率は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするた めに、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させ ることも可能である。
本発明で適用可能なプラスチック材料の屈折率の温度変化 A (= d n/dT)を、 表 1に示す。
【表 1】
Figure imgf000010_0001
又、本発明で適用可能な無機材料の屈折率の温度変化 A (=dn/dT) は、 プ ラスチック材料と符号の向きが変わり、 これを表 2に示す。
【表 2】 無機材料 A (近似値） [10— 5/°C]
酸化アルミニウム 1.4
ALON 1.2
酸化ペリリウム 1.0
ダイアモンド 1.0
炭酸カルシウム 0.7
リン酸チタンカリゥム 1.2
アルミン酸マグネシウム 0.9
酸化マグネシウム 1.9
石英 1.2
酸化チルル 0.9
酸化イシトリム 0.8
酸化亜鉛 4.9 項 1一 1 1の撮像レンズは、項 1— 1乃至項 1— 1 0のいずれかに記載の撮像レ ンズにおいて、 前記粒子は、 無機材料である。
項 1 _ 1 2に記載の撮像レンズは、項 1一 1 1に記載の撮像レンズにおいて、前 記無機材料が酸ィ匕物であることを特徴とする。
項 1一 1 3の撮像レンズは、項 1一 1 2に記載の撮像レンズにおいて、前記酸化 物が飽和酸化状態である。
微粒子は無機物であることが好ましく、 さらに酸ィヒ物であることが好ましい。そ して、酸化状態が飽和していて、それ以上酸ィヒしない酸化物であることが好ましい。 無機物であることは、高分子有機化合物であるブラスチック材料との反応を低く抑 えられるために好ましく、 また酸ィヒ物であることによって、使用に伴う'劣化を防ぐ ことができる。また、酸化防止剤を添加することでプラスチック材料の酸ィ匕を防ぐ ことも、 もちろん可能である。
項 1一 1 4の撮像レンズは、項 1 _ 1乃至項 1一 1 3のいずれかにおいて、前記 撮像レンズにおいて、前記プラスチック材料と前記プラスチック材料に分散させた 前記粒子との体積比が、 9 ： 1ないし 3 ： 2である。
体積比率は、上記の例では 8 0： 2 0、すなわち 4： 1であるが、 9 0 : 1 0 ( 9. : 1 ) から 6 0 ： 4 0 ( 3 : 2 ) までの間で適宜調整可能である。 9 ： 1よりも少な いと温度変化抑制の効果が小さくなり、逆に 3： 2を越えると成形性に問題が生じ るために好ましくない。撮像レンズ全系の温度変化による影響を加味して、プラス チック材料中に微粒子を分散させた素材の、屈折率変化の度合いを調整するとより 好ましい。
項 1— 1 5の撮像装置は、項 1一 1乃至項 1 - 1 4のいずれかに記載の前記撮像 レンズを有する。 本発明によれば、プラスチックレンズを用いながらも温度変化時の像点位置変動 が小さい撮像レンズ、 及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。
以下、図面に基づいて本発明の第一の目的を達成するための実施の形態を詳細に 説明するが、 本発明は、 これら実施の形態に限定されるものではない。 なお、本発 明において 「プラスチックレンズ」 とは、 プラスチック材料を母材とし、 プラスチ ック材料中に小径の粒子を分散させた素材から成形され、かつプラスチックの体積 比が半分以上のレンズを含むものとし、さらにその表面に反射防止や表面硬度向上 を目的としてコーティング処理を行った場合も含むものとする。
第 1図は、本実施の形態にかかる撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図で ある。 第 1図において、 撮像レンズは、 物体側から順に、 開口絞り S、 第 1 レンズ L 1、第 2レンズ L 2、赤外線カツトフィルタ I R C Fを含み、この撮像レンズと、 赤外線カツトフイノレタ I R C Fの像側に配置されたイメージセンサ CMO S等の 固体撮像素子とで、撮像装置が構成される。撮像レンズを通過することによって撮 像面 Iに結像された光学像は、イメージセンサ CMO Sで電気信号に変換され、更 に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
開口絞り Sに隣接した第 1 レンズ L 1は、最も屈折力が大きく、プラスチック材 料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した プラスチックレンズである。第 2レンズ L 2は、 このような粒子を含まないプラス チックレンズである。 し力 し、 これ以外にも種々の構成が考えられる。本実施の形 態では、 レンズ枚数が 2枚であるが、 3枚もしくは 4枚以上とすることができ、そ の場合、開口絞り Sに隣接したレンズ及ぴそれに隣接したレンズの一方もしくは双 方を、最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプ ラスチックレンズとすることができる。 ここで、本実施の形態に好適な実施例について説明する。かかる実施例において 使用する記号は下記の通りである。
F： Fナンバー
2Y：固体撮像素子の撮像面対角線長 （固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角
R：屈折面の曲率半径
D：屈折面の光軸上の間隔
Nd ： レンズ材料の d線の常温での屈折率
V d ： レンズ材料のアッベ数
f ：焦点距離
f B ：バックフォーカス
本実施例において、非球面の形状は、面の頂点を原点とし光軸方向を X軸とした 直交座標系において、 頂点曲率を C、 円錐定数を K、 非球面係数を A 4、 A 6、 A 8、 A10、 A12として 「数 3」 で表している。
【数 2】
C 2
X , ( 、 4 +A6k6 +A8h8 + o¾10 +A12h12
ただし、 A= 2÷Z"
本実施例にかかるレンズデータを表 3， 4に示す。 尚、表中では、 10のべき乗 数 (例えば、 2. 5 X 10— 3) を、 E (例えば、 2. 5 XE— 3) を用いて表す ものとする。 【表 3】
(実施例 1) f=2.13丽 fB=0.41賺 F=2.88 2Y=3.00raiD 面番^ R(BUE) D(mm) Nd v d 絞り oo 0.05
1 3.433 1.10 1,53175 56.0
2 -0.774 0.59 '
3 一 0.347 . 0.50 1.58300 30.0
4 -0.568 0.30
5 oo 0.30 1.51633 64 J
6
【表 4】
非球面係数
第 1面
κ= 4, 60380 X Ε +01
Α4= —4, , 84740 ΧΕ -01
Α6= 2. 07620 X Ε +00
Α8= -3. 83570 X Ε +01
細- 2. , 13660 X Ε+02
A12- -5. , 5620 X Ε +02
第 2面
κ= -2. .18110 X Ε -01
Α4= L , 85600 X Ε -01
-6, 182460 X Ε "01
Αδ= 1. .55450 X Ε +00
A10- -2. ,觀0 X Ε+00
Α12= 9. .69370 X Ε一 01
第 3面
= -8.57310X Ε-01
Α4= 1.21860 E+00
Α6= -1, 32960 X Ε +00
Αδ= 6.34950 X Ε +00
A10- -1.40400 X Ε +01
Α12= 1.23400 X Ε +01
第 4面
Κ -9.29500 X Ε -01
Α4= 4.97610XE-01
Α6= -2.36140XE-01
Α8= 6'61190Χ Ε-01
A10-一 7, 94890 X Ε— 01
Α12= 3.27600XE-01
(第 1実施例）
本実施例は、 第 1図の撮像レンズに対応し、 最も物体側に開口絞り Sを配置し、 また、最も像側には赤外線カツトフィルタ I RCFを配置した設計例である。第 1 レンズ L 1は、プラスチック材料中に直径が 30ナノメートル以下の粒子を分散さ せた素材を用いて成形したポリオレフイン系のプラスチックレンズ、第 2レンズし 2は前記粒子を含まないポリカーボネィト系のプラスチックレンズである。 温度による屈折率 n dの変化を表 5に示す。 これより、 常温 （20 [°C]) に対 し + 30 [°C] 上昇時のバックフォーカス変化量（Δ f B) は、 第 1レンズ L 1が A = -8 X 10—5 [/°C] のとき +0. 010 [mm], 第 1レンズ L 1が A =— 6X 10—5 [/°C] のとき + 0. 006 [mm], -30 [/°C] 下降時のバック フォーカス変化量 （Δ ί Β) は、 第 1レンズ L 1が Α-—8Χ 1 CD-5 [/°C] の とき一0. 010 [mm：]、 第 1レンズ L 1が A =— 6 X 10— έ [/°C] のとき一 0. 006 [mm] となる。
【表 5】
Figure imgf000016_0002
(第 2実施例） 第 2図は、第 2実施例の撮像レンズの断面図である。本実施例にかかるレンズデ 一タを表 6， 7に示す。
【表 6】
(実施例 2 )
Figure imgf000016_0001
面番号 R((nra) (niin) Nd vd
1 1.818 1.00 1.53180 56.0
2 3.713 0.25
絞リ oo 0.62
3 -1.687 1.22 1.53180 56.0
4 -0.900 0.10
5 6.800 0.78 1.58300 30.0
6 1.534 【表 7】
第 1面
= 9 .1S72XE-01
Α4= -3 .8570ΧΕ-03
Α6= I .1925XE-03
Α8= 1 .5434ΧΕ-03
Α10=一 1 .0585ΧΕ-03
第 2面
κ= 1. 900 XE+01
Α4= 1. 4293ΧΕ-03
Α6= 6, 6467ΧΕ-02
Α8= - 1, 0545XE-01
Α10= —2, 1010 E-02
第 3面
-1. .9422XE-01
Α4= -2, .5670ΧΕ-02
Α6= -2. .3520XE-01
Α8= 3. .4025XE-01
Α10= - 7. .1481 XE-02
第 4面
Κ= -2. .8233ΧΕ+00
Α4= -2. .1793XE-01
Α6= 1. .3119XE-01
Α8= -8, ■ 5911 XE-02
Α10= 2. .6341XE-02
Α12= 6. .5050ΧΕ-04
第 5面
κ= -9. 7657XE+01
Α4= -6. .2544 Ε-02
Α6= 3. 0029ΧΕ-02
8= -4. .5729ΧΕ-03
Α10= -2. ,4190 Ε~04
Α12= 5. .3660 Ε-05
第 6面
= -1, .0932XE+01
Α4= -6, .9262ΧΕ-02
Α6= 1 .6497ΧΕ-02
Α8= -1 .8007ΧΕ-03
Α10= -1 , .6190XE-05
Α12= 1, .1347 E-06 第 2実施例にかかる撮像レンズは、第 2図に示すように、第 1レンズ L 1と第 2 レンズ L 2の間に開口絞り Sを配置した設計例である。第 1レンズ L 1および第 2 レンズ L 2は、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散 させた素材を用いて成形したポリオレフイン系のプラスチックレンズ、第 3レンズ L 3は前記粒子を含まないポリカーボネィト系のプラスチックレンズである。 温度による屈折率 n dの変化を表 8に示す。 これより、 常温 （20 [°C]) に対 し +30 [°C] 上昇時のバックフォーカス変化量 （Δ f B) は、 第 1レンズ L 1お よび第 2レンズ L 2が A =— 8 X 10-5 [/。C] =のとき + 0. 014 [mm]、 第 1レンズ L 1および第 2レンズ L 2が A =— 6 X 10_5 [/°C] のとき +0. 008 [mm], -30 [°C] 下降時のバックフォーカス変化量 （Af B) は、 第 1レンズ L 1およぴ第 2レンズ L 2が A =— 8 X 10— 5 [/°C] のとき—0. 0 14 [匪]、 第 1レンズ L 1およぴ第 2レンズ L 2が A =— 6 X 10"5 [/°C] のとき一 0. 008 [mm] となる。
【表 8】
Figure imgf000018_0001
(第 3実施例）
第 3図は、第 3実施例の撮像レンズの断面図である。本実施例にかかるレンズデ 一タを表 9， 10に示す。
οτ
οε·ο O 6
00*1 8 on z^z L
0ΓΟ LWZ- 9 ο"οε OOS8S"T 06Ό - 9
9S"0 929*1-
0"99 oos^g'T ar\ - e
z
S*9S 08969' I LZ'l ΐ
oo'o oo
PN (醒) a ^"觀
IDIGg '9=λΖ 匪 60£Ή
( ε画
【6挲】
8τ
OOZdf/丄： W 0l£800/≤00Z OAV 【表 1 0】
非球面係数
第 3面
κ= -3. , 69470 ΧΕ+00
Α4= -2. , 00408 Χ Ε-02
Α6= 5. .93561 ΧΕ-03
Α8= 5. .22016 Χ Ε-04
Α10= -2. .38137 ΧΕ-04
第 4面
-8, , 6375 ΧΕ-01
Α4= -2. , 02564 ΧΕ-02
Α6= 1, , 62756 Χ Ε-02
Α8= -4. , 14965 Χ Ε-03
Α10= 6, 66591 ΧΕ-04
第 5面
= -8. 10560 ΧΕ - 01
Α4= 6, , 31710 ΧΕ-02
Α6= 4. 14530 ΧΕ-04
Α8= 4. 30470 ΧΕ-03
Α10= -2. 38210 ΧΕ 03
Α12= 3. 81300 ΧΕ-04
第 6面
= -4. 69690 ΧΕ-01
Α4= 1. 50160 ΧΕ-02
Α6= 9. 94400 ΧΕ-03
Α8= —2. 33050 ΧΕ-03
Α10= 3. 92580 ΧΕ-04
Α12= -2. 86340 ΧΕ-05
第 7面
= -8. 06986 ΧΕ+00
Α4= -1. 22203 ΧΕ-02
Α6= -1. 10253 ΧΕ-03
Α8= 2. 97022 ΧΕ-04
Α10= -1. 61617 ΧΕ-05
Α12= -1. 33104 ΧΕ-06
第 8面
Ε= —4. 95420 ΧΕ+00
Α4= -I. 49047 ΧΕ-02
Α6= 7. 29589 ΧΕ-04
Α8= -2. 84963 ΧΕ-04
Α10= 4. 02284 ΧΕ-05
Α12= -2. 14994 ΧΕ-06
第 3実施例にかかる撮像レンズは、第 3図に示すように、最も物体側に開口絞り Sを配置し、 また、最も像側には赤外線カツトフィルタ I RCFを配置した設計例 である。第 1レンズ L 1はガラスレンズ、第 2レンズ L 2は、 プラスチック材料中 に最大長が 30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリ ォレフィン系のプラスチックレンズ、第 3レンズ L 3はプラスチック材料中に最大 長が 30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリカーボ ネィ ト系のプラスチックレンズ、第 4レンズ L 4は、前記粒子を含まないポリオレ
Figure imgf000021_0001
る。 なお、第2レンズ L 2およぴ第 4レンズ
4は、第 1および第 2の実施例とは異なるポリオレフイン系のプラスチックレンズ である。
温度による屈折率 11 dの変化を表 1 1に示す。 これより、 常温 （20 [°C]) に 対し +30 [°C] 上昇時のパックフォーカス変化量 （Δ ί B) は、 第 2レンズ L 2 および第 3レンズ 3が Α =— 8 X 10—5 [/°C] のとき一 0. 002 [mm], 第 2レンズ L 2および第 3レンズ L 3が A =— 6 X 10—5 [/°C] のとき一 0. 001 [mm], -30 [。C] 下降時のバックフォーカス変化量 （Af B) は、 第 2レンズ L 2および第 3レンズ L 3が A = _8 X 10— 5 [/°C] のとき + 0. 0 02 [mm], 第 2レンズ L 2およぴ第 3レンズ L 3が A =— 6 X 10一5 [/°C] のとき + 0. 001 [mm] となる。
【表 1 1】
Figure imgf000021_0002
ここで、 温度上昇時のバックフォーカス変化量 （AfB) であるが、 計算上は温度 上昇時のプラスチックレンズの熱膨張の影響や、レンズを保持する鏡胴の熱膨張の 影響は無視して求めた値である。 なぜならば、温度変化時の像点位置変動は、 ブラ スチックレンズの屈折率変化に主に起因するからである。
また、各レンズの Aの値であるが、鏡胴の熱膨張やプラスチックレンズの熱膨張 も含む全系の像点位置変動を相殺するような値にすると、さらに望ましい構成とな る。
なお、本発明の撮像レンズは、画素数の多い固体撮像素子を搭載し、 かつオート フォーカス機構を持ち合わせていない撮像装置（いわゆるパンフォーカス方式の撮 像装置） において特に有効である。 すなわち、小型で画素数の多い固体撮像素子は 画素ピッチが小さいため、 画素ピッチに比例する焦点深度 （一般的には 「土 （画素 ピッチ） X 2 X (撮像レンズの Fナンバー）」 で計算される値） が狭くなり、 結果 として温度変化時の像点位置変動の許容幅が狭くなる。パンフォーカス方式の撮像 装置は、 もともと過焦点距離の被写体にピントを合わせ、無限遠方から至近距離を 被写界深度でカバーする方式である。従って、無限遠方や至近距離の被写体の画質 は、過焦点距離の被写体の画質にくらべ若干量ピントのぼけた画像になっているた め、温度変化時に像点位置変動が生ずると、無限遠方または至近距離の画質が極端 に劣化するため好ましくない。
尚、 第 1実施例は、 画素ピッチ 3 . 7 5 ^ m, 1 / 6インチ型の約 3 0万画素の 固体撮像素子用の撮像レンズの例である。 また第 2実施例は、画素ピッチ 3 . 2 IX m、 1 Z 4インチ型の約 1 0 0万画素の固体撮像素子用の撮像レンズの例であり、 第 3実施例は、 画素ピッチ 4 . 5 / m, 1 / 2 . 7インチ型の約 1 0 0万画素の固 体撮像素子用の撮像レンズの例である。
次に、 第二の目的を達成するための好ましい構成を説明する。 項 2 _ 2のズームレンズは、項 2— 1に記載のズームレンズにおいて、 プラスチ ック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成 形した前記プラスチックレンズは、正の屈折力を有するプラスチックレンズである こので、正のプラスチックレンズを最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散さ せた素材を用いて成形することで、温度変化に起因するズームレンズの像点位置変 動を効果的に抑えることができる。
項 2— 3のズームレンズは、項 2— 1に記載のズームレンズにおいて、前記ズー ムレンズは少なくとも 2枚のプラスチックレンズを有し、前記プラスチックレンズ の中で最も屈折力の強いプラスチックレンズは、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレン ズであるので、屈折率の最も強いプラスチックレンズを最大長が 3 0ナノメートル 以下の粒子を分散させた素材を用いて成形することで、温度変化に起因するズーム レンズの像点位置変動を効果的に抑えることができる。
項 2— 4のズームレンズは、項 2— 1に記載のズームレンズにおいて、前記ズー ムレンズは少なくとも 2枚のプラスチックレンズを有し、前記プラスチックレンズ 各々の物体側面において、絞り開放時の軸上マージナル光線の通過する高さを h i ( i = 1、 ·'·) とし、前記プラスチックレンズ各々の屈折力を Φ Ρ i ( i = 1、 · ··) としたとき、広角端から望遠端への変倍時の任意の焦点距離において、 h i Χ Φ P i ( i = l、 · · ·) の絶対値が最大となるような前記プラスチックレンズは、 プラス チック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて 光線がレンズを透過する際、光線高さとレンズの屈折力の積が大きいほど光線は より大きく曲げられることとなり、温度変化時の屈折率変化の影響をより多く受け ることとなる。 そこで、 プラスチックレンズ各々の物体側面において、 絞り開放時 の軸上マージナ 光線の通過する高さを h i ( i = l、 · ··） とし、 プラスチックレ ンズ各々の屈折力を Φ ρ i ( i = l、 · ··） としたとき、 広角端から望遠端への変倍 時の任意の焦点距離において、 h i Χ Φ ρ i ( i = 1、 ···） の絶対値が最大となる ような前記プラスチックレンズを、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメート ル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形することによって、温度変化に起因す るズームレンズの像点位置変動を効果的に抑えることができる。
項 2— 5のズームレンズは、項 2— 3又は項 2— 4に記載のズームレンズにおい て、前記ズームレンズは、少なくとも正の屈折力を有するプラスチックレンズと負 の屈折力を有するプラスチックレンズを有する。プラスチックレンズは非球面の付 加が容易なため、少なくとも正の屈折力を有するプラスチックレンズと負の屈折力 を有するプラスチックレンズを有するズームレンズとしたときに、各レンズに非球 面を容易に付カ卩できるので、ズームレンズ全系の諸収差を良好に補正することがで さる。
項 2 _ 6のズームレンズは、項 2 _ 1〜項 2 - 5のいずれかに記載のズームレン ズにおいて、前記ズームレンズの最も物体側のレンズ群である第 1レンズ群は、少 なくとも 1枚のプラスチックレンズを有し、前記プラスチックレンズは、 プラスチ ック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成 形したプラスチックレンズであるので、ズームレンズの最も物体側である第 1レン ズ群中に、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させ た素材を用いて成形したプラスチックレンズを用いることで、温度変化に起因する ズームレンズの像点位置変動の影響が、第 1レンズ群以降の後群の倍率によって拡 大されてしまうことを防ぐことができる。 項 2— 7のズームレンズは、項 2— 1〜項 2— 6のいずれかに記載のズームレン ズにおいて、前記ズームレンズは開口絞りを有し、前記プラスチックレンズ中で前 記開口絞りに最も隣接したプラスチックレンズ、及び前記最も隣接したプラスチッ クレンズに更に隣-接したプラスチックレンズの少なくとも一方は、プラスチック材 料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した プラスチックレンズであるので、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル 以下の粒子を分散させた素材を、開口絞りに最も隣接したプラスチックレンズ及び それに更に隣接したプラスチックレンズの少なくとも一方に用いることで、温度変 化に起因したズームレンズの像点位置の変動をより効果的に抑えることができる。 すなわち、開口絞り近傍のレンズに温度変化による屈折率変化が生ずると、像点 位置変動とともにズームレンズ全体の光学性能も劣化するため、前記素材を用いる ことで光学' ι·生能劣化を小さく抑えることができる。 さらに、開口絞り近傍のレンズ は小型化できるため、プラスチック材料中にナノサイズの粒子を分散させた素材で あっても、 成形しやすいレンズとなる。
項 2— 8のズームレンズは、項 2— 1〜項 2— 7のいずれかに記載のズームレン ズにおいて、 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した前記 プラスチックレンズは、 以下の条件を満たす。
I A I く 8 X 1 0 -5 [Z。C] ( 1 )
ただし、 Aは屈折率の温度変ィ匕を表し、 前述の式 【数 1】 で示される値
項 2— 9のズームレンズは、項 2— 8に記載のズームレンズにおいて、 3 0ナノ メートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した前記プラスチックレンズ は、 以下の条件を満たす。
I A I < 6 X 1 0 _ 5 [Z°C] ( 2 ) 項 2— 1 0に記載のズームレンズは、項 2— 8又は項 2— 9に記載のズームレン ズにおいて、前記ズームレンズは、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメート ル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズを少なくと も 2枚有し、前記素材を用いて成形したプラスチックレンズは、それぞれ異なる屈 折率の温度変化 Aの値をもつプラスチックレンズを含む。それぞれ異なる屈折率の 温度変化 Aの値をもつプラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒 子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズを使用することによつ て、ズームレンズを構成するそれぞれのレンズの温度変化に起因する像点位置変動 の寄与の大きさを考慮して、ズームレンズ全体として最も温度変化に起因する像点 位置変動を小さくするような Aの値を、 適宜与えることができるようになる。 項 2— 1 1のズームレンズは、項 2— 1〜項 2— 1 0のいずれかに記載のズーム レンズにおいて、 前記粒子は、 無機材料である。
項 2— 1 2のズームレンズは、項 2— 1 1に記載のズームレンズにおいて、前記 無機材料が酸化物である。
項 2— 1 3のズームレンズは、 項 2— 1 2に記載のズームレンズにおいて、前記 酸化物が飽和酸ィヒ状態である。
項 2 _ 1 4のズームレンズは、項 2 _ 1〜項 2— 1 3のいずれかに記載のズーム レンズにおいて、前記撮像レンズにおいて、前記プラスチック材料と前記プラスチ ック材料に分散させた前記粒子との体積比が、 9 ： 1ないし 3 ： 2である。
体積比率は、上記の例では 8 0： 2 0、すなわち 4： 1であるが、 9 0 : 1 0 ( 9 : 1 ) から 6 0 ： 4 0 ( 3 : 2 ) までの間で適宜調整可能である。 9 ： 1よりも少な いと温度変化抑制の効果が小さくなり、逆に 3： 2を越えると成形性に問題が生じ るために好ましくない。ズームレンズ全系の温度変化による影響を加味して、ブラ スチック材料中に微粒子を分散させた素材の、屈折率変化の度合いを調整するとよ り好ましい。
項 2— 1 5の撮像装置は、項 2— 1〜項 2— 1 4のいずれかに記載の前記ズーム レンズを有する。
以下、図面に基づいて本発明の第二の目的を達成するための実施の形態を詳細に 説明するが、 本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
本発明では温度変化に起因するズームレンズの像点位置変動を、そのズームレン ズの焦点深度 （一般的には [土 （画素ピッチ） X 2 X (撮像レンズの Fナンバー）] で計算される値） 内に抑えることを目指している。 そのことによって、 オートフォ —カスを使用しない、過焦点距離にピントを固定するモード等の場合には、温度セ ンサ一によつて現在の温度を感知し、その温度時の像点位置変動の量だけ、ステツ ピンダモーターなどによってピント位置を補正する複雑な機構を搭載する必要が なくなり、 撮像装置全体の小型軽量化が可能となる。
第 4図は、実施例 4、 5のズームレンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。 第 4図において、 ズームレンズは、 物体側から順に、 第 1 レンズ L 1、 第 2レンズ L 2、 開口絞り S、 第 3レンズ L 3、 第 4レンズ L 4、 第 5レンズ L 5、 第 6レン ズ L 6を含み（L 1〜L 2が第 1レンズ群 G l， S〜 L 5が第 2レンズ群 G 2 , L 6が第3レンズ群 G 3を構成する）、 このズームレンズと、 ズームレンズの像側に 配置された赤外線力ットフィルタぉよび口一パスフィルタからなる光学フィルタ F、 CMO Sまたは C C D等の固体撮像素子 I Sとで、撮像装置が構成される。 ズ ームレンズ及ぴフィルタ F、 固体撮像素子 I Sの力パーガラス （平行平板） C Gを 通過し、撮像面 Iに結像された光学像は、 固体撮像素子 I Sで光電変換され、更に 所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。 ここで、本実施の形態に好適な実施例について説明する。 尚、後述するすべての 実施例で画素ピッチ 2. 8 μπι、 1/3. 2ィンチ型 200万画素の固体撮像素子 を使用し、 Fナンパ一は広角端で 2. 88、 望遠端で 5. 0程度のズームレンズを 想定している。 よって、すべての実施例で焦点深度は広角端で 16μπι、望遠端で 28 mであることを想定している。
各実施例に使用する記号は下記の通りである。
f ： ズームレンズ全系の焦点距離
F ： Fナンバー
2 Y：固体撮像素子の撮像面の矩形実効画素領域の対角線長
R：屈折面の曲率半径
D：屈折面の軸上間隔
Nd ：常温におけるレンズ材料の d線に対する屈折率
V d ： レンズ材料のアッベ数
また、面 No中の *は非球面を表し、面の頂点を原点とし光軸方向に X軸をとり、 光軸と垂直方向の高さを hとして以下の ほ女 3] で表す。
Figure imgf000028_0001
ただし、
A i ： i次の非球面係数
R ：曲率半径 K ：円錐定数
(実施例 4)
実施例 4のズームレンズのレンズデータを表 12に示す。 尚、 これ以降（表のレ ンズデータ含む） において、 10のべき乗数 （例えば 2. 5 X 10-03) を、 Ε (例えば 2. 5 ΧΕ— 03) を用いて表すものとする。
【表 12】
(実施例 4、 実施例 5)
f=4.78〜： L3.68mm F=2.88〜4.92 2Y=5.60mm
Etna Kd vd
Figure imgf000030_0001
■6.10 13.6S
7.13 1.4ひ
12.47
i.m 1.5 &
麵
m 纖舰
K= I.BD490XE+D0
Α = -5.Β7Ϊ70Χ Ε^)5
Α6= 4.1'脑
AS= 6.S3470XE-D7
110= -1.83210X E-08
A12- 2.S7 30XE-I0
-S,798I0X E +00
A4= -4,996Β0Χ E-D4
A6= 5.87250XE-D6
AS= -6.,traOBC E-07
JtiO= 2,92670XE-[)8
Figure imgf000030_0002
第
E= -5.Ϊ7430Χ Ε-ΰ1
Λ ^ L5770XE-D3
A 6*1漏 XE-05
A8= -3,41710XE-05 = - - 67400 X E+Dl
A4= -2t7BB70XE-P4
AG= 9.5S510XE-06 ここで、第 4図を参照し、 第 2レンズ L 2は、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリエステル系の プラスチックレンズで、 屈折率の温度変化 A =— 6 X 1 0— 5のものを使用し、 第 4レンズ L 4は、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分 散させた素材を用いて成形したアクリル系のプラスチックレンズで、屈折率の温度 変化 A =— 6 X 1 0— 5のものを使用し、 第 5レンズ L 5は、 プラスチック材料中 に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリ エステ ·；レ系のプラスチックレンズで、 屈折率の温度変化 A =— 8 X 1 0— 5のもの を使用し、第 6レンズ L 6は上記粒子を含まないポリオレフィン系のブラスチック レンズを使用し、 それ以外のレンズ L 1， L 3はガラスレンズを使用している。 また、本実施例において、 プラスチックレンズの物体側面における、 絞り開放時 の軸上マージナル光線の通過する高さ h i とプラスチックレンズの屈折力 Φ p i の積 h i Χ Φ p i絶対値が最大となるのは、第 5レンズ L 5であり、 かかる第 5レ ンズ L 5をプラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散さ せた素材を用いて成形したプラスチックレンズとしている。またその時の h i Χ Φ p iの絶対値は 0 . 6 9 5である。
温度による屈折率 n dの変化を表 1 3に示す。 また、 常温 （2 0 [°C]) に対し + 3 0 [°C] 上昇時の広角端.望遠端それぞれのパックフォーカス変化量 （Δ ： f B W、 Δ f Β Τ) , 一 3 0 [°C] 下降時の広角端'望遠端それぞれのバックフォー カス変化量 （A f B w、 Δ f B T ) を表 1 4に示す。 【表 13】
※最大長が 30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズ
Figure imgf000032_0001
【表 14】
Figure imgf000032_0002
ここで、比較のために本実施例のズームレンズ系において、全てのプラスチック レンズを上記粒子を含まないプラスチックレンズとした場合の、温度による屈折率 n dの変化と、 常温 （20 [°C]) に対し +30DC] 上昇時の広角端 ·望遠端それ ぞれのバックフォーカス変化量 （A f Bw、 A f BT)、 一30 [°C] 下降時の広 角端 '望遠端それぞれのバックフォーカス変化量 （A f Bw、 Δ f BT) を、 表 15、 表 16に示す。
【表 15】
Figure imgf000032_0003
【表 16】
Figure imgf000032_0004
表 14と表 16を比較すると、 本実施例の方が A f Bw、 A f BT共に大幅に 低減され、 焦点深度内に抑えられていることが分かる。
(実施例 5 )
実施例 5のズームレンズにおける各光学要素の形状 ·配列は、実施例 4と全く同 じである （第 4図参照） ため、 そのレンズデータは表 1 2に示すものと同じである 力 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材 を用いて成形したプラスチックレンズの素材が異なっている。
より具体的には、第 2レンズ L 2は、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメ 一トル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリエステル系のプラスチ ックレンズで、 屈折率の温度変化 A =— 4 X 1 CI— 5のものを使用し、 第 4レンズ L 4は、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた 素材を用レ、て成形したアクリル系のプラスチックレンズで、屈折率の温度変化 A = ー 4 X 1 0— 5のものを使用し、 第 5レンズ L 5は、 プラスチック材料中に最大長 が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリエステル 系のプラスチックレンズで、 屈折率の温度変化 A =— 6 X 1 0 - 5のものを使用し、 第 6レンズ L 6は上記粒子を含まないポリオレフイン系のプラスチックレンズを 使用し、 それ以外のレンズ L l， L 3はガラスレンズを使用している。
また、本実施例において、 プラスチックレンズの物体側面における、 絞り開放時 の軸上マージナル光線の通過する高さ h i とプラスチックレンズの屈折力 Φ p i の積 h i Χ Φ p i絶対値が最大となるのは、第 5レンズ L 5であり、かかる第 5レ ンズ L 5をプラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散さ せた素材を用いて成形したプラスチックレンズとしている。またその時の h i Χ Φ p iの絶対値は 0 . 6 9 5である。
温度による屈折率 n dの変化を表 1 7に示す。 また、 常温 （2 0 [°C] ) に対し + 30 [°C]上昇時の広角端'望遠端それぞれのバックフォーカス変化量（Δ f Bw、 Δ f ΒΤ)、 -30 [°C] 下降時の広角端 ·望遠端それぞれのバックフォーカス変 化量 （Δ f BW、 Δ f BT) を表 18に示す。
【表 17】
※最大長が 30ナノメ一トル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズ
Figure imgf000034_0001
【表 18】
Figure imgf000034_0002
表 16と表 18を比較すると、 本実施例の方が Δ f Bw、 Δ f BT共に大幅に 低減され、焦点深度内に抑えられていることが分かる。特に Δ f BTが良好に補正 されているのが分かる。
(実施例 6)
実施例 6のズームレンズのレンズデータを表 19に示す。
80-ョ Χ086 · =0ΙΤ
90-ョ Χ0謹' τ =δν
SO-ョ X06S8i' 'ΐ-
W-ョ Χ09½0' 'Ζ =w
00+3 χοθεζο' 'Ζ
90 -ョ Χ0966Γ 'Ζ
90-ョ XOSSSfr' '8- =9V
SO-3观 'ε =9?
εθ-3 X 06881 " '6 =W
00+3 OZOSi" 'ΐ- =H
mum
90-3 X 09925' 'ΐ- =01V
SO-ョ观 W 'ε =8V
W-3 Χ08Λ9£' =9V
£0-3 0 952· "9 =i?
00+ 3X0面' - =2
60-3 X0S0I2' ■ΐ- =2ΐΥ
80-3 'ε^ =0I¥
90 - 3 XO丽' ,ΐ =8V
so-ョ xotez8' ■Ϊ- =9V
-ョ XO囊' ·ε_ =fV
00+ョ XO匿' 'fr - =a
Figure imgf000035_0001
OL'l 08'ΐ sia
6ΓΖ na
OO'T . S8'S 08·ει sa
S9'S org }
_ ¾ sp s _s ΐ o 6ムS s 2厶 9 s 9=■-
I't9 OS'O oo
O O
0· 9 088½'Τ ST'T oa
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(細 688 '2
O'LZ 00i09'I 08 Ό SU'8S-
02Ό 890 '02-
0'9S Ο0923'ΐ OT'S LZZ't
OZ' ΖΚΊΖ- εΐ685"Ι OS'l 3Ζ6ΌΙ
ss'o oo- (则
O'LZ ΟΟΛ09·ΐ 08·ΐ
0'99 00"T 6'S8
OS'S
08*0
Λ PN . (mm) a •(mm) g ' 醒
【6 ΐ挲】
ε
9800lO/1-OOZdf/X3d 01C800/S00Z OAV 第 5図は、実施例 6のズームレンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第 5図において、 ズームレンズは、 物体側から順に、 第 1レンズ L l、 第 2レンズ L 2、 第 3レンズ L 3、 開口絞り S、 第 4レンズ L 4、 第 5レンズ L 5、 第 6レンズ L 6を含み （L 1〜L 3が第 1レンズ群 G l , S〜L 6が第 2レンズ群 G 2， L 7 が第 3レンズ群 G 3を構成する）、 このズームレンズと、 ズームレンズの像側に配 置された赤外線力ットフィルタおよび口一パスフィルタからなる光学フィルタ F、 CMO Sまたは C C D等の固体撮像素子 I Sとで、撮像装置が構成される。ズーム レンズ及ぴフィルタ F、 固体撮像素子 I Sの力パーガラス （平行平板） C Gを通過 し、撮像面 Iに結像された光学像は、 固体撮像素子 I Sで光電変換され、更に所定 の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
ここで、第 2レンズ L 2は、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以 下の粒子を分散させた素材を用いて成形したアクリル系のプラスチックレンズで、 屈折率の温度変化 A =— 6 X 1 0— 5のものを使用し、 第 3レンズ L 3は、 プラス チック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて 成形したポリエステル系のプラスチックレンズで、屈折率の温度変化 A =— 8 X 1 0 - 5のものを使用し、 第 5レンズ L 5は、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナ ノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリオレフィン系のプ ラスチックレンズで、 屈折率の温度変化 A =—8 X 1 0— 5のものを使用し、 第 6 レンズし 6は上記粒子を含まないポリエステル系のプラスチックレンズを使用し、 第 7レンズ L 7は上記粒子を含まないポリオレフイン系のプラスチックレンズを 使用し、 それ以外のレンズ L l， L 4はガラスレンズを使用している。
また、本実施例において、 プラスチックレンズの物体側面における、絞り開放時 の軸上マージナル光線の通過する高さ h iとプラスチックレンズの屈折力 Φ p i の積 h i ΧΦ p i絶対値が最大となるのは、第 6レンズ L 6であるが、かかる第 6 レンズ L 6は上記粒子を含まないプラスチックレンズとしている。またその時の h 丄 丄の絶対値は。. 783である。
温度による屈折率 n dの変化を表 20に示す。 また、 常温 (20 [°C]) に対し +30 [°C] 上昇時の広角端'望遠端それぞれのパックフォーカス変化量（Δ f B w、 Δ f BT)、 -30 [°C] 下降時の広角端 ·望遠端それぞれのバックフォー力 ス変化量 （A f Bw、 Δ f BT) を表 21に示す。
【表 20】
※最大長が 30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズ
Figure imgf000037_0001
【表 21】
Figure imgf000037_0002
ここで、比較のために本実施例のズームレンズ系において、全てのプラスチック レンズを上記粒子を含まないプラスチックレンズとした場合の、温度による屈折率 n dの変化と、 常温 （20 [°C]) に対し +30 [°C] 上昇時の広角端'望遠端それ ぞれのバックフォーカス変化量 （A f Bw、 Δ f BT)^ 一 30 [。C] 下降時の広 角端'望遠端それぞれのバックフォーカス変化量 （A f Bw、 Δ f BT) を、 表 22 '表 23に示す。 【表 2 2】
Figure imgf000038_0001
【表 2 3】
Figure imgf000038_0002
表 2 1と表 2 3を比較すると、 本実施例の方が Δ f B w、 A f B T共に大幅に 低減され、 焦点深度内に抑えられていることが分かる。
(実施例 7 )
第 6図は、実施例 7のズームレンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第 6図において、 ズームレンズは、 物体側から順に、第 1レンズ L l、第 2レンズ L 2、 第 3レンズ L 3、 開口絞り S、 第 4レンズ L 4、 第 5レンズ L 5、 第 6レンズ L 6を含み （L 1 ~ L 3が第 1レンズ群 G 1 , S〜L 6が第 2レンズ群 G 2 , L 7 が第 3レンズ群 G 3を構成する）、 このズームレンズと、 ズームレンズの像側に配 置された赤外線力ットフィルタおよび口一パスフィルタからなる光学フィルタ F、 CMO Sまたは C C D等の固体撮像素子 I Sとで、撮像装置が構成される。ズーム レンズ及びフィルタ F、 固体撮像素子 I Sのカバーガラス （平行平板） C Gを通過 し、撮像面 Iに結像された光学像は、 固体撮像素子 I Sで光電変換され、更に所定 の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
実施例 7のズームレンズにおける各光学要素の形状 ·配列は、実施例 6と全く同 じであり （第 5図参照）、 そのレンズデータは表 1 9に示すものと同じであるが、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を 用いて成形したプラスチックレンズ （第 6レンズ L 6 ) の素材が異なっている。 より具体的には、第 2レンズ L 2は、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメ 一トル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したアクリル系のプラスチック レンズで、 屈折率の温度変化 A =—8 X 1 0— 5のものを使用し、 第 3レンズ L 3 は、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材 を用いて成形したポリエステル系のプラスチックレンズで、屈折率の温度変化 A = 一 4 X 1 0 _ 5のものを使用し、 第 5レンズ L 5は、 プラスチック材料中に最大長 が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したポリオレフィ ン系のプラスチックレンズで、 屈折率の温度変化 A =— 4 X 1 0— 5のものを使用 し、第 6レンズ L 6は、プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒 子を分散させた素材を用いて成形したポリエステル系のプラスチックレンズで、屈 折率の温度変化 A= _ 6 X 1 0— 5のものを使用し、 第 7レンズ L 7は上記粒子を 含まないポリオレフイン系のプラスチックレンズを使用し、それ以外のレンズ L 1 L 4はガラスレンズを使用している。
また、本実施例において、 プラスチックレンズの物体側面における、 絞り開放時 の軸上マージナル光線の通過する高さ h i とプラスチックレンズの屈折力 Φ p i の積 h i Χ Φ p i絶対値が最大となるのは、第 6レンズ L 6であり、かかる第 6レ ンズ L 6をプラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散さ せた素材を用いて成形したプラスチックレンズとしている。またその時の h i Χ Φ 1の絶対値は0 . 7 8 3である。
温度による屈折率 n dの変化を表 2 4に示す。 また、 常温 （2 0 [°C] ) に対し + 3 0 [°C] 上昇時の広角端 ·望遠端それぞれのバックフォーカス変化量 （Δ f B w、 Δ f BT)s —30 [。C] 下降時の広角端'望遠端それぞれのパックフォ ス変化量 （A f Bw、 Δ f BT) を表 25に示す。 .
【表 24】
※最大：！が 30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズ
Figure imgf000040_0001
【表 25】
Figure imgf000040_0002
表 23と表 25を比較すると、 本実施例の方が Δ f Bw、 Δ f BT共に大幅に 低減され、 焦点深度内に抑えられていることが分かる。
ここで、 温度上昇時のバックフォーカス変化量 （A f Bw、 Δ f BT) である 力 s、計算上は温度上昇時のプラスチックレンズの熱膨張の影響や、 レンズを保持す る鏡胴の熱膨張の影響は無視して求めた値である。 なぜならば、温度変化時の像点 位置変動は、 プラスチックレンズの屈折率変化に主に起因するからである。
また、第 1レンズの Aの値であるが、鏡胴の熱膨張やプラスチックレンズの熱膨 張も含む全系の像点位置変動を相殺するような値にすると、さらに望ましい構成と なる。 更に、全てのプラスチックレンズを、最大長が 30ナノメートル以下の粒子 を分散させた素材を'用いて成形できることは言うまでもない。
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態 に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更'改良が可能であることはもちろん である。 本発明の撮像装置は、 小型のデジタルスチルカメラや、 携帯電話、 P D A 等の携帯端末に搭載されることが好ましいが、パソコンカメラなど他の用途にも用 いることができる。

Claims

請求の範囲
1 . プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分 散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズを有することを特徴 とする撮像レンズ。
2 . プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分 散させた素材を用いて成形した前記プラスチック レンズは、 正のプラス チックレンズである請求の範囲第 1項に記載の撮像レンズ。
3 . 前記撮像レンズは、 少なく とも 2枚のレンズによ り構成されてい る請求の範囲第 1項に記載の撮像レンズ。
4 . 前記撮像レンズは少なく とも 2枚のプラスチック レンズを有し、 前記プラスチックレンズの中で最も屈折力の強いプラスチック レンズは、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させ た素材を用いて成形したプラスチックレンズである請求の範囲第 1項に 記載の撮像レンズ。
5 . 前記撮像レンズは、 少なく とも正のプラスチックレンズと負のプ ラスチックレンズを有し、 前記正のプラスチック レンズは、 プラスチッ ク材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用 いて成形したプラスチックレンズである請求の範囲第 1項に記載の撮像 レンズ。
6 . 前記撮像レンズは、 全てプラスチックレンズで構成されており、 少なく とも 1枚のプラスチックレンズは、 プラスチック材料中に最大長 が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したブラ スチックレンズである請求の範囲第 1項に記載の撮像レンズ。
7 . 前記撮像レンズは少なく とも 1枚のガラスレンズを含む請求の範 囲第 1項に記載の撮像レンズ。
8 . 前記撮像レンズは開口絞りを有し、 前記プラスチックレンズ中で 開口絞りに最も隣接したプラスチックレンズ、 及び前記最も隣接したプ ラスチックレンズに更に隣接したプラスチ.ックレンズの少なく とも一方 は、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散 させた素材を用いて成形したプラスチック レンズである請求の範囲第 1 項に記載の撮像レンズ。
9 . 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した 前記プラスチックレンズは、 以下の条件を満たす請求の範囲第 1項に記 載の撮像レンズ。
I A I く 8 X 1 0—5 [Z。C ]
ただし、 Aは屈折率の温度変化を表し、 次式で示される値 ； Λ一 ("2 + 2)(H 2-l)j
(~3α) +
6n m
a ：線膨張係数， ~[？〗 ：分子屈折
1 0. 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形し た前記プラスチックレンズは、 以下の条件を満たす請求の範囲第 1項に 記載の撮像レンズ。
I A I < 6 X 1 0-5 [/。C]
1 1. 前記粒子は、 無機材料である請求の範囲第 1項に記載の撮像レ ンズ。
1 2. 前記無機材料が酸化物である請求の範囲第 1 1項に記載の撮像 レンズ
1 3. 前記酸化物が飽和酸化状態である請求の範囲第 1 2項に記載の 撮像レンズ。
1 4. 前記撮像レンズにおいて、 前記プラスチック材料と前記プラス チック材料に分散させた前記粒子との体積比が、 9 ： 1ないし 3 ： 2で ある請求の範囲第 1項に記載の撮像レンズ。
15. 請求の範囲第 1項に記載の前記撮像レンズを有する撮像装置。
1 6 . 複数のレンズ群から成り各群の間隔を変化させることにより変 倍を行うズームレンズにおいて、 前記ズームレンズは請求の範囲第 1項 に記載の前記撮像レンズを有す。
1 7 . 前記ズームレンズは少なく とも 2枚のプラスチック レンズを有 し、 前記プラスチックレンズ各々の物体側面において、 絞り開放時の軸 上マージナル光線の通過する高さを h i ( ί = 1、 · ··） とし、 前記ブラ スチックレンズ各々の屈折力を Φ p i ( i == 1、 · ··） としたとき、 広角 端から望遠端への変倍時の任意の焦点距離において、 h i X p i ( i = 1、 ···） の絶対値が最大となるよ うな前記プラスチックレンズは、 プ ラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を分散させた 素材を用いて成形したプラスチックレンズである請求の範囲第 1 6項に 記載のズームレンズ。
1 8 . 前記ズームレンズの最も物体側のレンズ群である第 1 レンズ群 は、 少なく とも 1枚のプラスチックレンズを有し、 前記プラスチックレ ンズは、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノメートル以下の粒子を 分散させた素材を用いて成形したプラスチックレンズである請求の範囲 第 1 6項に記載のズームレンズ。
1 9 . 前記ズームレンズは、 プラスチック材料中に最大長が 3 0ナノ メ一トル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したプラスチックレ ンズを少なく とも 2枚有し、 前記素材を用いて成形したプラスチックレ ンズは、 それぞれ異なる屈折率の温度変化 Aの値をもつプラスチックレ ンズを含む請求の範囲第 1 6項に記載のズームレンズ。
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