JP2008275831A

JP2008275831A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2008275831A
Application number: JP2007118433A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nio; 順一仁尾
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-11-13
Also published as: US20080266679A1; US7639434B2

Abstract

【課題】小型でありながら諸収差を良好に補正した撮像レンズを提供する。
【解決手段】本撮像レンズは、「０．５Ｈ＜Ｔ０＜０．７Ｈ」「２＜φｒ４／φ＜２．５」「０．１５＜φｒ５／φ＜０．３」を満たし、物体側から順に配置されたレンズＬ１〜Ｌ３を備える。ただし、Ｈ：レンズＬ３の像側面の有効半径、Ｔ０：レンズＬ３の像側面上の法線であって光軸と平行である法線上の点と光軸との間の距離、φ：レンズＬ１とレンズＬ２とレンズＬ３の合成屈折力、φｒ４：レンズＬ２の像側面の屈折力、φｒ５：レンズＬ３の物体側面の屈折力である。レンズＬ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を持ち、正の屈折力を有し、レンズＬ２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を持ち、レンズＬ３は、物体側に凸面形状を持ち、像側に凹面の非球面形状を持つレンズであって、像側面中心部において負の屈折力を有し、像側面周辺部において正の屈折力を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、３枚のレンズを用いた撮像レンズに関する。

近年、携帯電話などに搭載されるモバイルカメラ用固体撮像素子の小型化が進み、画素サイズが３μｍ以下の固体撮像素子が利用されるようになっている。このように非常に小さい画素サイズの固体撮像素子に見合う性能の撮像レンズを、実用化するためにはレンズ枚数を３枚以上とし、諸収差を十分補正する必要がある。

３枚のレンズを用いた撮像レンズとしては、次の特許文献１に示されたものが知られている。
特開２００６−３０８７８９号公報

しかし、上述の特許文献１に記載された撮像レンズは、非点収差が０．１［ｍｍ］前後と大きく、収差補正が不足している。そのため、高画素センサを使用したカメラに搭載するためには、さらなる収差補正が必要である。

本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、小型でありながらも諸収差を良好に補正した３枚構成の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、本発明の撮像レンズは、
物体側から像側に順に配置された第１のレンズ、第２のレンズ、及び、第３のレンズを備え、
前記第１のレンズは、前記物体側に凸面を向けたメニスカス形状を持ち、正の屈折力を有し、
前記第２のレンズは、前記物体側に凹面を向けたメニスカス形状を持ち、正の屈折力を有し、
前記第３のレンズは、前記物体側に凸面形状を持ち、前記像側に凹面の非球面形状を持つレンズであって、前記像側面の中心部において負の屈折力を有し、前記像側面の周辺部において正の屈折力を有し、
下記条件式（１）から（３）を満たすことを特徴とする。
０．５Ｈ＜Ｔ０＜０．７Ｈ・・・・・（１）
２＜φｒ４／φ＜２．５・・・・・・（２）
０．１５＜φｒ５／φ＜０．３・・・（３）
ただし
Ｈ：第３のレンズの像側面の有効半径
Ｔ０：第３のレンズの像側面上の法線であって光軸と平行である法線上の点と光軸との間の距離
φ ：第１のレンズと第２のレンズと第３のレンズとの合成屈折力
φｒ４：第２のレンズの像側面の屈折力
φｒ５：第３のレンズの物体側面の屈折力
である。

例えば、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に、開口絞りが配置されていてもよい。

例えば、下記条件式（４）（５）を満たしてもよい。
０．８＜φ１／φ＜１・・・・・・・（４）
０．８≦ｔ３／（ｔ２＋ｔ３）・・・（５）
ただし、
φ１：第１のレンズの屈折力
ｔ２：第１のレンズと開口絞りとの間隔
ｔ３：開口絞りと第２のレンズとの間隔
である。

本発明によれば、小型でありながら諸収差を良好に補正した撮像レンズを実現できる。

本実施形態の撮像レンズは、以下に示す実施例１と２に示すように、第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２、及び、第３のレンズＬ３を備え、これらのレンズＬ１〜Ｌ３が物体側から順に配置されている。

第１のレンズＬ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を持ち正の屈折力を有する。第２のレンズＬ２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を持ち正の屈折力を有する。第３のレンズＬ３は、物体側に凸面形状を持ち、像側に凹面の非球面形状を持つレンズであり、像側面の中心部において負の屈折力を有し、像側面の周辺部において正の屈折力を有する。

レンズＬ１とレンズＬ２との間に開口絞りＳが配置され、レンズＬ３と像面Ｂとの間には、フィルタやカバーガラスに相当する平行平板ガラスＧが配置されている。

そして、下記条件式（１）から（５）を満たしている。
０．５Ｈ＜Ｔ０＜０．７Ｈ・・・・・（１）
２＜φｒ４／φ＜２．５・・・・・・（２）
０．１５＜φｒ５／φ＜０．３・・・（３）
０．８＜φ１／φ＜１・・・・・・・（４）
０．８≦ｔ３／（ｔ２＋ｔ３）・・・（５）
ただし
Ｈ：第３のレンズの像側面の有効半径
Ｔ０：第３のレンズの像側面上の法線であって光軸と平行である法線上の点と光軸との間の距離
φ ：第１のレンズと第２のレンズと第３のレンズとの合成屈折力
φｒ４：第２のレンズの像側面の屈折力
φｒ５：第３のレンズの物体側面の屈折力
φ１：第１のレンズの屈折力
ｔ２：第１のレンズと開口絞りとの間隔
ｔ３：開口絞りと第２のレンズとの間隔
である。

条件式（１）の下限を下回ると、第３のレンズＬ３周辺部の正の屈折力が強すぎるため、非点収差と歪曲収差の補正が困難になり、不適当である。また、条件式（１）の上限を上回ると、第３のレンズＬ３像側面の周辺部の形状が像側に近づきすぎるために、バックフォーカスが短くなり、レンズと像面の間に赤外線カットフィルタや受光センサのカバーガラスを配置することが困難になり、不適当である。

条件式（２）の下限を下回ると、第２のレンズＬ２の像側面の屈折力が小さくなりすぎて、撮像レンズの全長が大きくなり、不適当である。また、条件式（２）の上限を上回ると、第２のレンズの像側面の屈折力が強くなりすぎて非点収差及びコマ収差の補正が困難になり、不適当である。

条件式（３）の下限を下回ると、第３のレンズＬ３の物体側面の屈折力が小さくなりすぎて、撮像レンズの全長が大きくなり、不適当である。また、条件式（３）の上限を上回ると、第３のレンズＬ３の像側面の屈折力が強くなりすぎてバックフォーカスが短くなり、レンズと像面の間に赤外線カットフィルタや受光センサのカバーガラスを配置することが困難になり、不適当である。

条件式（４）の下限を下回ると、第１のレンズＬ１の屈折力が小さくなりすぎて、撮像レンズの全長を小さくすることが困難になり、不適当である。また、条件式（４）の上限を上回ると、第１のレンズＬ１の屈折力が強くなりすぎて、球面収差、非点収差及びコマ収差が大きく発生し、第２のレンズＬ２、第３のレンズＬ３で収差を補正することが困難になり、不適当である。

条件式（５）の下限を下回ると、開口絞りが像面に近づきすぎるために射出瞳距離が短くなり、像面への入射角が大きくなり、不適当である。

以下、図及び表に基づき、本実施形態の実施例１と２について詳細に説明する。ただし、実施例１と２に係る撮像レンズは、上記条件式（１）〜（５）を満たす。

（実施例１）
図１は、実施例１の撮像レンズのレンズ構成図である。
表１（ａ）は、実施例１の撮像レンズの構成データを示す表である。
表１（ｂ）は、実施例１の撮像レンズの非球面係数を示す表である。

この実施例の撮像レンズのレンズ全系の焦点距離ｆは、３．７２８ｍｍであると共に、Ｆ値がＦ／３．６であり、画角２ωが６７．２°である。また、（１）式における値は、Ｔ０＝０．６６Ｈである。
レンズＬ１とレンズＬ２との間に開口絞りＳが配置されている。

各レンズＬ１〜Ｌ３が２つのレンズ面を構成し、開口絞りＳが１つの面を構成し、平行平板ガラスＧが２つの面を構成するとし、各レンズ面の曲率半径ｒ、間隔ｄ、ｄ線に対する屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表すと、表１（ａ）のようになる。表１（ａ）中のＮｏ．はレンズ面番号であり、物体側から順に番号を付けたものである。レンズ面番号のｓ３は、開口絞りＳである。間隔ｄは、当該レンズ面から次のレンズ面までの距離を示している。

各レンズ面の非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、曲率半径の逆数をｃ、円錐係数をｋ、非球面係数をα_４，α_６，α_８，α_１０，α_１２としたとき、次の式（６）で表される。

・・・・・・・（６）

この実施例１の各レンズ面の円錐係数ｋ及び非球面係数α_４，α_６，α_８，α_１０，α_１２を表すと、表１（ｂ）のようになる。なお、表１（ｂ）中のＮｏ．は、表１（ａ）のレンズ面番号と等しいレンズ面番号を示している。

（実施例２）
図２は、実施例２の撮像レンズのレンズ構成図である。
表２（ａ）は、実施例２の撮像レンズの構成データを示す表である。
表２（ｂ）は、実施例２の撮像レンズの非球面係数を示す表である。

この実施例の撮像レンズのレンズ全系の焦点距離ｆは、３．０３５ｍｍであると共に、Ｆ値がＦ／２．９であり、画角２ωが７２．２°である。また、（１）式における値は、Ｔ０＝０．５２Ｈである。

レンズＬ１とレンズＬ２との間に開口絞りＳが配置されている。
各レンズＬ１〜Ｌ３が２つのレンズ面を構成し、開口絞りＳが１つの面を構成し、平行平板ガラスＧが２つの面を構成するとし、各レンズ面の曲率半径ｒ、間隔ｄ、ｄ線に対する屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表すと、表２（ａ）のようになる。表２（ａ）中のＮｏ．はレンズ面番号であり、物体側から順に番号を付けたものである。レンズ面番号のｓ３は、開口絞りＳである。間隔ｄは、当該レンズ面から次のレンズ面までの距離を示している。

この実施例２の各レンズ面の円錐係数ｋ及び非球面係数α_４，α_６，α_８，α_１０，α_１２を表すと、表２（ｂ）のようになる。なお、表２（ｂ）中のＮｏ．は、表２（ａ）のレンズ面番号と等しいレンズ面番号を示している。

以上の実施例１，２における前述の条件式（１）〜（５）の値を表３に示す。

以上、実施例１，２の撮像レンズでは、小型でありながら諸収差を良好に補正した撮像レンズを実現できる。又、上記各実施例であげたデータは例示にすぎず、本発明の要件を満たすものであれば他の値をとりうる。

なお、参考のため、図３，４に実施例１，２の非点収差、歪曲収差、球面収差のグラフを記載する。

又、参考のため、図５以降に条件式（１）、（５）をはずれた場合のレンズ構成を記載する。

図５，６には、条件式（１）において、Ｔ０が下限を下回り、補正することが困難であるほど非点収差と歪曲収差とが大きくなった撮像レンズのレンズ構成と諸収差を示す構成図および収差グラフを記載する。

図７，８には、条件式（１）において、Ｔ０が上限を上回り、バックフォーカスが短くなったために、赤外線フィルタを配置することが困難になったレンズ構成と諸収差を示す構成図および収差グラフを記載する。

表４（ａ）に、前記Ｔ０が下限を下回った撮像レンズの構成データを記載する。表４（ｂ）に、前記Ｔ０が下限を下回った撮像レンズの非球面係数を記載する。ただし、前記Ｔ０が下限を下回った撮像レンズのレンズ全系の焦点距離ｆは、３．０３５ｍｍであると共に、Ｆ値がＦ／２．９であり、画角２ωが７２．９°である。また、（１）式における値は、Ｔ０＝０．４４Ｈである。

表５（ａ）に、前記Ｔ０が上限を上回った撮像レンズの構成データを記載する。表５（ｂ）に、前記Ｔ０が上限を上回った撮像レンズの非球面係数を記載する。ただし、前記Ｔ０が上限を上回った撮像レンズのレンズ全系の焦点距離ｆは、１．００４ｍｍであると共に、Ｆ値がＦ／２．４であり、画角２ωが６０．７°である。また、（１）式における値は、Ｔ０＝０．９６Ｈである。

図９に、実施例２における、条件式（５）の範囲内、範囲外における像高とセンサ入射角の関係を記載する。
一般的に、センサセルピッチが２．２〜２．８μｍ程度の撮像素子への光の入射角は２４度以下であることが望ましい。
図９により、前記条件式（５）を満足する事によって、前記撮像素子への光の入射角を、２４度以下に出来る。

実施例１の撮像レンズのレンズ構成を示す図である。実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す図である。実施例１の撮像レンズの諸収差を示す図である。実施例２の撮像レンズの諸収差を示す図である。条件式（１）において、Ｔ０が下限を下回った場合の撮像レンズのレンズ構成を示す図である。条件式（１）において、Ｔ０が下限を下回った場合の撮像レンズの諸収差を示す図である。条件式（１）において、Ｔ０が上限を上回った場合の撮像レンズのレンズ構成を示す図である。条件式（１）において、Ｔ０が上限を上回った場合の撮像レンズの諸収差を示す図である。実施例２における、条件式（５）の範囲内、範囲外における像高とセンサ入射角の関係を示す図である。

符号の説明

Ｌ１〜Ｌ３第１〜第３のレンズ
Ｓ開口絞り
Ｂ像面

Claims

物体側から像側に順に配置された第１のレンズ、第２のレンズ、及び、第３のレンズを備え、
前記第１のレンズは、前記物体側に凸面を向けたメニスカス形状を持ち、正の屈折力を有し、
前記第２のレンズは、前記物体側に凹面を向けたメニスカス形状を持ち、正の屈折力を有し、
前記第３のレンズは、前記物体側に凸面形状を持ち、前記像側に凹面の非球面形状を持つレンズであって、前記像側面の中心部において負の屈折力を有し、前記像側面の周辺部において正の屈折力を有し、
下記条件式（１）から（３）を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
０．５Ｈ＜Ｔ０＜０．７Ｈ・・・・・（１）
２＜φｒ４／φ＜２．５・・・・・・（２）
０．１５＜φｒ５／φ＜０．３・・・（３）
ただし
Ｈ：第３のレンズの像側面の有効半径
Ｔ０：第３のレンズの像側面上の法線であって光軸と平行である法線上の点と光軸との間の距離
φ ：第１のレンズと第２のレンズと第３のレンズとの合成屈折力
φｒ４：第２のレンズの像側面の屈折力
φｒ５：第３のレンズの物体側面の屈折力
である。
前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に、開口絞りが配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
下記条件式（４）（５）を満たす、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
０．８＜φ１／φ＜１・・・・・・・（４）
０．８≦ｔ３／（ｔ２＋ｔ３）・・・（５）
ただし、
φ１：第１のレンズの屈折力
ｔ２：第１のレンズと開口絞りとの間隔
ｔ３：開口絞りと第２のレンズとの間隔
である。