WO2009107466A1 - 撮像レンズの設計方法及び撮像レンズ - Google Patents
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Definitions
- n 1 Refractive index of d-line in lens surface layer portion molded using curable resin
- n 2 Refractive index of d-line inside lens molded using curable resin
- f Focal length of entire imaging lens system
- fB Back focus
- F F number 2Y: Diagonal length of image surface
- r Lens paraxial radius of curvature
- D Lens surface separation
- Nd Refractive index of lens d-line
- ⁇ d Abbe number of lens d-line ENTP: Entrance pupil position (distance from first surface to entrance pupil position)
- EXTP exit pupil position (distance from imaging surface to exit pupil position)
- H1 Object side principal point position (distance from the first surface to the object side principal point position)
- H2 Image side principal point position (distance from final surface to image side principal point position)
- the aspheric shape in the present invention is defined as follows.
- Example 2 is an example in which the lens surface spacing is corrected in order to improve the optical performance of Comparative Example 2 and bring it closer to the optical performance of Comparative Example 1.
- FIG. 8 is a sectional view of the imaging lens shown in the second embodiment.
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Abstract
Description
L 撮像レンズ
F 平行平板
IS 撮像面(固体撮像素子の光電変換部)
n2:硬化性樹脂を用いて成形したレンズ内部におけるd線の屈折率
f:撮像レンズ全系の焦点距離
fB:バックフォーカス
F:Fナンバー
2Y:像面の対角長さ
r:レンズ面の近軸曲率半径
D:レンズの面間隔
Nd:レンズのd線における屈折率
νd:レンズのd線におけるアッベ数
ENTP:入射瞳位置(第1面から入射瞳位置までの距離)
EXTP:射出瞳位置(撮像面から射出瞳位置までの距離)
H1:物体側主点位置(第1面から物体側主点位置までの距離)
H2:像側主点位置(最終面から像側主点位置までの距離)
また、本発明における非球面形状は以下のように定義する。すなわち、面頂点の接平面からの光軸方向の距離(サグ量)をx、光軸からの高さをyとして、rを近軸曲率半径、Kを円錐定数、An(=4,6,8,…,20)を第n次の非球面定数としたとき、xは以下の数式[数1]で表せるものとする。
比較例1として、上記熱硬化性樹脂を屈折率がn1で均質な樹脂と仮定した場合の単レンズのレンズデータを表2に記す。撮像素子は、1/7インチ型、画素ピッチ3.2μm、640×480画素とし、最も像側の面と撮像素子との距離は、空間周波数78本/mm、波長d線、F線、C線を各1:1:1とした時のMTF(Modulation Transfer Function)の光軸上でのベストフォーカス距離とした。尚、以降の表中では、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、e(例えば、2.5e-03)を用いて表すものとする。
比較例2として、比較例1のレンズの内部に屈折率差が発生し、屈折率n2のレンズが内部に生じたときのレンズのレンズデータを表3に記す。表層部の最も物体側の面と最も像側の面のレンズ形状は比較例1と同じとし、中心部(内部)のレンズ形状は、表1を基準に軸上の厚さを比較例1のレンズの3分の1とし、面形状は、表層部の両面の面形状を基準にいかなる光軸高さyにおいても、表層部の厚さ:中心部(内部)の厚さ:表層部の厚さ=1:1:1になるように、数式1を用いて、フィッティングを行い算出した。なお、本比較例および以下の実施例においては、数式1に基づいて高次の非球面係数を使用した非球面形状のフィッティングで境界面形状を算出したが、高次の非球面係数を使用せず、境界面をrのみで決定したり、光軸に垂直な平面と仮定することでも十分である。
第1実施例として、比較例2のレンズデータから最も物体側の面(第2面)と最も像側の面(第5面)の曲率半径を変更したレンズデータを表4に記す。各面の軸上厚は比較例2と同じとした。また、第3面と第4面の面形状は、比較例2と同様に第2面と第5面の面形状を基準にいかなる光軸高さyにおいても、表面部の厚さ:中心部の厚さ:表面部の厚さ=1:1:1になるように、数式1を用いて、フィッティングを行い算出した。一般的には、外側の層より内側の層の屈折率が高い場合、焦点距離が短めになるので、光学面の曲率は緩やかにすると好ましいが、それに限られない。
第2実施例として、比較例2のレンズデータから撮像レンズと平行平板の面間隔を変更したレンズデータを表5に記す。撮像レンズの面形状も比較例2と同じとした。
比較例3として、上記熱硬化性樹脂を屈折率がn1で均質な樹脂と仮定した場合の2枚レンズのデータを表6に記す。撮像素子は、1/10インチ型、画素ピッチ2.2μm、640×480画素とし、最も像側の面と撮像素子との距離は、空間周波数113本/mm、波長d線、F線、C線を各1:1:1とした時のMTFの光軸上でのベストフォーカス距離とした。物体側のレンズから第1レンズ、第2レンズとした時、第2レンズが前記熱硬化性樹脂を用いて成形したレンズであり、第1レンズは(株)オハラ製 L-BSL 7を用いたガラスモールドレンズである。
比較例4として、比較例3のレンズの内部に屈折率差が発生し、屈折率n2のレンズが内部に生じたときのレンズデータを表7に記す。表層部の最も物体側の面と最も像側の面のレンズ形状は比較例3と同じとし、中心部(内部)のレンズ形状は、表1を基準に軸上の厚さを比較例3のレンズの3分の1とし、面形状は、表層部の両面の面形状を基準にいかなる光軸高さyにおいても、表面部の厚さ:中心部の厚さ:表面部の厚さ=1:1:1になるように、数式1を用いて、フィッティングを行い算出した。
第3実施例として、比較例4のレンズデータから第1レンズの曲率半径と軸上厚および各レンズ間隔を変更したレンズデータを表8に記す。第2レンズの面形状および軸上厚は比較例4と同じとした。
Claims (5)
- 少なくとも1枚のエネルギー硬化性樹脂で形成されたレンズを有し、固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズの設計方法であって、
前記エネルギー硬化性樹脂が均質であるとして撮像レンズを設計する工程と、
上記設計に基づき撮像レンズを構成する各レンズを製造して撮像レンズを得る工程と、
得られた撮像レンズの性能を評価する工程と、
前記設計する工程でシミュレーションにより得られるレンズ性能と、前記評価する工程で得られた撮像レンズのレンズ性能に基づき、前記撮像レンズの少なくとも1つの面の面形状および/または少なくとも1箇所のレンズ面間隔を変更する再設計を行う工程と、を有することを特徴とする撮像レンズの設計方法。 - 少なくとも1枚のエネルギー硬化性樹脂で形成されたレンズを有し、固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズの設計方法であって、
前記エネルギー硬化性樹脂で形成されたレンズを、不均質による屈折率の異なる複数層の構造を有するレンズと仮定し、
前記エネルギー硬化性樹脂で形成されたレンズと同じ形状を有し且つ屈折率が一定のレンズとの比較に基づき、前記撮像レンズの少なくとも1つの面の面形状および/または少なくとも1箇所のレンズ面間隔を設計することを特徴とする撮像レンズの設計方法。 - 固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズであって、
前記撮像レンズは少なくとも1枚のエネルギー硬化性樹脂で形成されたレンズを有し、
前記エネルギー硬化性樹脂の不均質により生じる性能劣化を、前記撮像レンズの少なくとも1つの面の面形状の調整、および/または少なくとも1箇所のレンズ面間隔の調整により補正したことを特徴とする撮像レンズ。 - 前記エネルギー硬化性樹脂を用いて成形したレンズの光軸上の厚さが1mm以下であることを特徴とする請求の範囲第3項に記載の撮像レンズ。
- 前記エネルギー硬化性樹脂の不均質とは、屈折率の不均一であることを特徴とする請求の範囲第3項又は第4項に記載の撮像レンズ。
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