JP2006091638A

JP2006091638A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2006091638A
Application number: JP2004279105A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Isono; 雅史磯野
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】光学性能が良好であり、しかも小型で且つ低コストの固体撮像素子用撮像レンズを提供する。
【解決手段】固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第１レンズと、開口絞りと、像面側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第２レンズとで構成され、以下の条件式を満足する構成とする。
０．０６＜ｆ／ｆ２＜０．２４
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
である。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型の撮像レンズに関するものであり、更に詳しくは、被写体の映像を固体撮像素子で取り込むデジタル入力機器（デジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ等）に適した、高性能でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズに関するものである。

近年、携帯電話やテレビ電話等に搭載するための、レンズ装置の需要が著しく高まってきている。このようなレンズ装置は、これが搭載される機器の小型化を図るため、限られたスペースに設置する必要があることから、小型で且つ軽量であることが強く要望されている。また、これらの機器に組み込まれるＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子等の固体撮像素子の画素数も、約３０万画素から１００万画素以上の高解像度が求められてきている。

一般的には、このような高解像度に対応したレンズ装置を実現するためには、レンズ枚数を増やしていくのが通常であるが、近年では機器の小型化の要望から、できるだけ少ないレンズ枚数で構成する必要がある。以上のような要望に対し、固体撮像素子用レンズで２枚構成のものとしては、以下に示す特許文献１〜特許文献９に開示されたものがある。
特開２００３−２１５４４６号公報特開２００３−２３２９９０号公報特開２００３−２３２９９１号公報特開２００３−３４４７５７号公報特開２００４−１９８４５７号公報特開２００４−１９９０３７号公報特開２００４−１９９０９２号公報特開２００４−２１２６１４号公報特許第３４５２９１９号公報

しかしながら、上記各特許文献に記載されたような構成では、１００万画素以上の高解像度には対応していない。本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、光学性能が良好であり、しかも小型で且つ低コストの固体撮像素子用撮像レンズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第１レンズと、開口絞りと、像面側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第２レンズとで構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．０６＜ｆ／ｆ２＜０．２４
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
である。

また、以下の条件式を満足することを特徴とする。
６＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１００
但し、
ｒ４：第２レンズの物体側の曲率半径
ｒ５：第２レンズの像面側の曲率半径
である。

また、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．７４＜ｔ１／ｔ４＜０．９３
但し、
ｔ１：第１レンズの軸上厚み
ｔ４：第２レンズの軸上厚み
である。

また、以下の条件式を満足することを特徴とする。
Ｌ／Ｙ＜１．７９
但し、
Ｌ：第１レンズの物体側面から像面までの距離（空気換算）
Ｙ：最大像高
である。

また、前記第１レンズ及び第２レンズのうち、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。また、前記第１レンズ及び第２レンズ共に、プラスチックレンズで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、光学性能が良好であり、しかも小型で且つ低コストの固体撮像素子用撮像レンズを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態において「パワー」とは、焦点距離の逆数で定義される量を表す。図１〜３に、第１〜第３の実施形態のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。各実施形態の撮像レンズはいずれも、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第１レンズＦＬ1、開口絞りＡ、像面側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第２レンズＦＬ２、及びガラスフィルタＧＦから成る。また光軸をＸとおく。

次に、各実施形態の撮像レンズが満足すべき条件式、つまり各実施形態のようなタイプの撮像レンズにおいて満たすことが望ましい条件式を説明する。ただし、以下に説明する全ての条件式を同時に満たす必要はなく、個々の条件式を光学構成に応じてそれぞれ単独に満足すれば、対応する作用・効果を達成することは可能である。もちろん、複数の条件式を満足する方が、光学性能，小型化，製造・組立等の観点からより望ましいことはいうまでもない。

上記各実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
０．０６＜ｆ／ｆ２＜０．２４ …（１）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
である。

条件式（１）は、第２レンズに関して、主に全長と収差とをバランスさせるための条件範囲を規定している。条件式（１）の下限を越えると、収差補正には有利であるが、全長の増大を招く。逆に、条件式（１）の上限を越えると、全長短縮には有利となるが、収差劣化、特に歪曲収差と像面湾曲の劣化が著しくなる。

さらに、以下の条件式（１Ａ）を満足することが望ましい。
０．０７＜ｆ／ｆ２＜０．１９ …（１Ａ）

また、上記各実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
６＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１００ …（２）
但し、
ｒ４：第２レンズの物体側の曲率半径
ｒ５：第２レンズの像面側の曲率半径
である。

条件式（２）は、第２レンズに関して、主に射出瞳位置と歪曲収差とをバランスさせるための条件範囲を規定している。条件式（２）の下限を越えると、射出瞳位置には有利であるが、歪曲収差の劣化が著しくなる。逆に、条件式（２）の上限を越えると、歪曲収差には有利となるが、射出瞳位置が不利になり、固体撮像素子用レンズとしては好ましくない。

さらに、以下の条件式（２Ａ）を満足することが望ましい。
６＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜５０ …（２Ａ）

また、上記各実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．７４＜ｔ１／ｔ４＜０．９３ …（３）
但し、
ｔ１：第１レンズの軸上厚み
ｔ４：第２レンズの軸上厚み
である。

条件式（３）は、第１レンズと第２レンズに関して、レンズの製造性をバランスさせるための条件範囲を規定している。条件式（３）の下限や上限を越えると、レンズの製造性が悪化してしまい、高い光学性能を維持できなくなる。

さらに、以下の条件式（３Ａ）を満足することが望ましい。
０．７９＜ｔ１／ｔ４＜０．８９ …（３Ａ）

また、上記各実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
Ｌ／Ｙ＜１．７９ …（４）
但し、
Ｌ：第１レンズの物体側面から像面までの距離（空気換算）
Ｙ：最大像高
である。

条件式（４）は、レンズ系の小型化を達成するための条件範囲を規定している。条件式（４）の上限を下回ることでレンズ全長を短くすることができ、相乗的にレンズ外径も小さくすることができる。

なお、以上の条件式（１）〜（４）の全てを満足することが最も望ましいが、任意の一部の条件式のみを満足するだけでも、それに応じた効果を得られることは言うまでもない。

また、本発明の撮像レンズは、前記第１レンズ及び第２レンズのうち、少なくとも１面が非球面であることが望ましい。これにより、球面収差やコマ収差、及び歪曲収差の補正に大きな効果がある。また、本発明の撮像レンズは、前記第１レンズ及び第２レンズ共に、プラスチックレンズで構成されることが望ましい。プラスチックレンズで構成することにより、大量生産が可能となり、安価な撮像レンズを提供することができる。また、非球面化が容易なため、収差補正上も有利である。

以下、本発明を実施した撮像レンズを、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜３は、前述した第１〜第３の実施形態にそれぞれ対応しており、第１〜第３の実施形態を表すレンズ構成図（図１〜図３）は、対応する実施例１〜３のレンズ構成をそれぞれ示している。各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３），νｉ（ｉ＝１，２，３）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。また、全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータとあわせて示す。

さらに、曲率半径ｒｉに＊印が付された面は、非球面形状の屈折光学面であることを示し、非球面の面形状を表わす以下の式（ＡＳ）で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータとあわせて示す。
Ｘ（Ｈ）＝（Ｃ・Ｈ²）／｛１＋√（１−ε・Ｃ²・Ｈ²）｝＋Σ（Ａ_i・Ｈⁱ）…（ＡＳ）
但し、式（ＡＳ）中、
Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）
Ｃ：近軸曲率
ε：２次曲面パラメータ
Ａ_i：ｉ次の非球面係数
Ｈⁱ：Ｈのｉ乗を表す記号
である。

f=3.622mm （全系焦点距離）
FNO=4.0 （Ｆナンバー）
〔曲率半径〕〔軸上面間隔〕〔屈折率(Nd)〕〔アッベ数(νd)〕
r1*= 0.927
d1=0.775 N1=1.53048 ν1=55.72
r2*= 1.265
d2=0.100
r3 = ∞（絞り）
d3=0.228
r4*=-4.951
d4=0.897 N2=1.53048 ν2=55.72
r5*=-3.901
d5=0.500
r6 = ∞
d6=0.400 N3=1.51680 ν3=64.20
r7 = ∞

〔第１面(r1)の非球面係数〕
ε= 0.97207
A4= 0.26577×10^-2
A6= 0.25319×10^-1
〔第２面(r2)の非球面係数〕
ε= 0.29011×10
A4= 0.63426×10^-1
A6=-0.47597
〔第４面(r4)の非球面係数〕
ε= 0.73106×10²
A4=-0.20423
A6=-0.19315
〔第５面(r5)の非球面係数〕
ε= 0.13225×10²
A4=-0.36755×10^-1
A6=-0.42455×10^-1

f=3.646mm （全系焦点距離）
FNO=4.0 （Ｆナンバー）
〔曲率半径〕〔軸上面間隔〕〔屈折率(Nd)〕〔アッベ数(νd)〕
r1*= 0.929
d1=0.785 N1=1.53048 ν1=55.72
r2*= 1.332
d2=0.100
r3 = ∞（絞り）
d3=0.152
r4*=-2.790
d4=0.928 N2=1.53048 ν2=55.72
r5*=-2.676
d5=0.500
r6 = ∞
d6=0.400 N3=1.51680 ν3=64.20
r7 = ∞

〔第１面(r1)の非球面係数〕
ε= 0.89421
A4= 0.11381×10^-1
A6= 0.58896×10^-1
〔第２面(r2)の非球面係数〕
ε= 0.23034×10
A4= 0.45317×10^-1
A6=-0.11563×10
〔第４面(r4)の非球面係数〕
ε= 0.34198×10²
A4=-0.16525
A6=-0.85853
〔第５面(r5)の非球面係数〕
ε= 0.70536×10
A4=-0.26117×10^-1
A6=-0.47999×10^-1

f=3.631mm （全系焦点距離）
FNO=4.0 （Ｆナンバー）
〔曲率半径〕〔軸上面間隔〕〔屈折率(Nd)〕〔アッベ数(νd)〕
r1*= 0.927
d1=0.781 N1=1.53048 ν1=55.72
r2*= 1.327
d2=0.100
r3 = ∞（絞り）
d3=0.181
r4*=-3.305
d4=0.933 N2=1.53048 ν2=55.72
r5*=-3.124
d5=0.500
r6 = ∞
d6=0.400 N3=1.51680 ν3=64.20
r7 = ∞

〔第１面(r1)の非球面係数〕
ε= 0.93890
A4= 0.66712×10^-2
A6= 0.40209×10^-1
〔第２面(r2)の非球面係数〕
ε= 0.16037×10
A4= 0.10903
A6=-0.70983
〔第４面(r4)の非球面係数〕
ε= 0.42522×10²
A4=-0.18332
A6=-0.51222
〔第５面(r5)の非球面係数〕
ε= 0.89616×10
A4=-0.27850×10^-1
A6=-0.46950×10^-1

また、各実施例の、条件式（１），（２），（３），（４）で規定されるパラメータに対応する値を併せて示す。
条件式（１）（２）（３）（４）
実施例１０．１４８．４３０．８６１．７０
実施例２０．１１４７．９５０．８５１．７４
実施例３０．０９３５．５２０．８４１．７２

図４〜図６は、実施例１〜実施例３に対応する収差図であり、図４〜図６中、（ａ）は球面収差図，（ｂ）は非点収差図，（ｃ）は歪曲収差図である｛ＦＮＯ：Ｆナンバー，Ｙ'：最大像高（ｍｍ）｝。球面収差図において、実線ｄはｄ線、一点鎖線ｇはｇ線、二点鎖線ｃはｃ線に対する各球面収差量（ｍｍ）を表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表わしている。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。また、球面収差図の縦軸は光線のＦナンバーを表し、非点収差図及び歪曲収差図の縦軸は、最大像高Ｙ'を表す。

なお、以上の実施例では全ての光学機能面を屈折光学面で構成しているが、屈折光学面以外の面（例えば反射面や回折面）を用いても良い。

第１の実施形態（実施例１）の撮像レンズのレンズ構成図。第２の実施形態（実施例２）の撮像レンズのレンズ構成図。第３の実施形態（実施例３）の撮像レンズのレンズ構成図。実施例１の撮像レンズの収差図。実施例２の撮像レンズの収差図。実施例３の撮像レンズの収差図。

Claims

固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第１レンズと、開口絞りと、像面側に凸面を向けたメニスカス形状で正のパワーを有する第２レンズとで構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ；
０．０６＜ｆ／ｆ２＜０．２４
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
である。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ；
６＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１００
但し、
ｒ４：第２レンズの物体側の曲率半径
ｒ５：第２レンズの像面側の曲率半径
である。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像レンズ；
０．７４＜ｔ１／ｔ４＜０．９３
但し、
ｔ１：第１レンズの軸上厚み
ｔ４：第２レンズの軸上厚み
である。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撮像レンズ；
Ｌ／Ｙ＜１．７９
但し、
Ｌ：第１レンズの物体側面から像面までの距離（空気換算）
Ｙ：最大像高
である。
前記第１レンズ及び第２レンズのうち、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撮像レンズ。
前記第１レンズ及び第２レンズ共に、プラスチックレンズで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像レンズ。