JP2010072032A

JP2010072032A - 撮像レンズ及びカメラモジュール

Info

Publication number: JP2010072032A
Application number: JP2008236118A
Authority: JP
Inventors: Keiko Hirao; 恵子平尾; Ikuo Shinoda; 郁夫信太
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】撮像装置の小型化を可能にする撮像レンズ及びカメラモジュールを提供する。
【解決手段】物体側面１２Ａと像側面１２Ｂの少なくとも一方が、光軸を中心とする大きさの異なる同心円によって複数の領域（第１の領域１２Ｃ、第２の領域１２Ｄ、第１の領域１２Ｅ、第２の領域１２Ｆ）に分割され、複数の領域（第１の領域１２Ｃ、第２の領域１２Ｄ、第１の領域１２Ｅ、第２の領域１２Ｆ）は、それぞれ異なる非球面形状を有しており、複数の領域（第１の領域１２Ｃ、第２の領域１２Ｄ、第１の領域１２Ｅ、第２の領域１２Ｆ）の焦点距離はそれぞれ異なるように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像レンズ及びカメラモジュールに関するものであり、特に、監視カメラなどの撮像装置に搭載される撮像レンズ及びカメラモジュールに関するものである。

従来、監視カメラは、倍率の低い広角レンズと倍率の高い標準レンズ（望遠レンズ）とを撮像レンズとして搭載する。そして、広角レンズにより監視を行う全範囲（監視範囲）の画像を撮像し、標準レンズにより監視範囲内の一部分を高倍率で撮像する。また、標準レンズは監視範囲内の所望の部分を撮像できるように駆動可能に搭載されている。そして、標準レンズを駆動することにより、監視範囲内を移動する目標を追尾して撮像することができる。さらに、２以上の画角の異なる撮像レンズを用いる監視カメラも知られている。

しかし、複数の撮像レンズを用いると、その分、撮像装置が大きくなってしまう。近年、携帯電話などに撮像装置が搭載されるようになり、撮像装置の小型化が望まれている。そして、監視カメラの分野においても、設置場所の多様化や、搭載機器の小型化に伴い、撮像装置の小型化が望まれている。

そこで、特許文献１には、撮像レンズとして、焦点距離を累進分布する広角レンズを用いる監視カメラが記載されている。そして、特許文献１に記載の監視カメラは、１つの広角レンズにより、近距離で広い視野を撮像している。具体的には、特許文献１に記載の監視カメラでは、焦点距離を累進分布させることにより、広角レンズにおいて発生する歪曲収差を補正している。
特開平０６−０８８９３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、監視範囲内の所望の部分を高倍率で撮像することができない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、撮像装置の小型化を可能にする撮像レンズ及びカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる撮像レンズは、物体側の面と像側の面の少なくとも一方が、光軸を中心とする大きさの異なる同心円によって複数の領域に分割され、前記複数の領域は、それぞれ異なる非球面形状を有しており、前記複数の領域の焦点距離はそれぞれ異なるものである。

本発明の第１の態様においては、物体側の面と像側の面の少なくとも一方が異なる非球面形状を有する複数の領域に分割されている。また、それぞれの領域の焦点距離は異なるため、それぞれの領域の画角が異なることとなる。これにより、１つの撮像レンズで異なる範囲の画像を撮像することができる。換言すれば、広角レンズと標準レンズの両方の役割を１つの撮像レンズで行うことができる。そのため、撮像装置に１つの撮像レンズを設けるだけで、異なる範囲の画像を撮像することができ、撮像装置の小型化を可能にする。

また、それぞれの領域の焦点距離は異なるため、それぞれの領域の倍率が異なることとなる。これにより、各領域が撮像する範囲毎に倍率を変えることができる。従って、１つの撮像レンズの撮像範囲内において倍率を変えて撮像することができる。

また、前記領域の境界部分に遮光材料が貼付されていることが好ましい。
各領域の面形状は異なるため、各領域の境界部分の面形状は大きく変化する。そのため、当該境界部分に入射した光は散乱してしまう可能性が高い。そして、当該散乱光により、撮像画像に白光りした領域が撮像され、当該領域付近の画像が不鮮明になってしまう。しかし、当該境界部分に遮光材料が貼付されることにより、散乱光による影響を防止することができる。

また、本発明の第２の態様にかかる撮像レンズは、物体側の面と像側の面の少なくとも一方が、第１の領域と、前記第１の領域の外側に位置する第２の領域とに分割されることにより、中央部と周辺部とに分割され、前記第１の領域と前記第２の領域は、それぞれ異なる非球面形状を有しており、前記中央部の焦点距離は、前記周辺部の焦点距離より大きいものである。

本発明の第２の態様においては、物体側の面と像側の面の少なくとも一方が第１の領域と第２の領域に分割されることにより、中央部と周辺部とに分割されている。また、第１の領域と第２の領域とが異なる非球面形状を有するため、中央部と周辺部の焦点距離は異なる。そのため、中央部と周辺部の画角が異なることとなる。これにより、１つの撮像レンズで異なる範囲の画像を撮像することができる。換言すれば、広角レンズと標準レンズの両方の役割を１つの撮像レンズで行うことができる。そのため、撮像装置に１つの撮像レンズを設けるだけで、異なる範囲の画像を撮像することができ、撮像装置の小型化を可能にする。

また、中央部と周辺部の焦点距離は異なるため、中央部と周辺部の倍率が異なることとなる。これにより、１つの撮像レンズの撮像範囲内において倍率を変えて撮像することができる。

特に、中央部の焦点距離は周辺部の焦点距離より大きいため、中央部の画角は周辺部の画角より小さくなる。これにより、撮像範囲の中心部分が撮像画像の中心部分となり、撮像範囲の周辺部分が撮像画像の周辺部分となる。そのため、自然な撮像画像を得ることができる。
また、中央部の焦点距離は周辺部の焦点距離より大きいため、中央部の倍率は、周辺部の倍率より高くなる。これにより、撮像範囲の中心部分の画像を高倍率で撮像することができる。そのため撮像範囲の中心部分をより詳細に観察することができる。

また、第１の領域と第２の領域との境界部分に遮光材料が貼付されていることがより好ましい。
第１の領域と第２の領域との面形状は異なるため、第１の領域と第２の領域との境界部分の面形状は大きく変化する。そのため、当該境界部分に入射した光は散乱してしまう可能性が高い。そして、当該散乱光により、撮像画像に白光りした領域が撮像され、当該領域付近の画像が不鮮明になってしまう。しかし、当該境界部分に遮光材料が貼付されることにより、散乱光による影響を防止することができる。

本発明にかかるカメラモジュールは、上述の撮像レンズを有するものである。上述の撮像レンズでは、１つの撮像レンズで異なる範囲の画像を撮像することができる。また、各領域の倍率が異なるため、各領域が撮像する範囲毎に倍率を変えることができる。換言すれば、広角レンズと標準レンズ（望遠レンズ）の両方の役割を１つの撮像レンズで行うことができる。そのため、撮像装置に１つの撮像レンズを設けるだけで、異なる範囲の画像を撮像することができ、撮像装置の小型化を可能にする。

また、各領域の面形状は異なるため、各領域の境界部分の面形状は大きく変化する。そのため、当該境界部分に入射した光は散乱してしまう可能性が高い。そして、当該散乱光により、撮像画像に白光りした領域が撮像され、当該領域付近の画像が不鮮明になってしまう。しかし、当該境界部分に遮光材料が貼付されることにより、散乱光による影響を防止することができる。

本発明により、撮像装置の小型化を可能にする撮像レンズ及びカメラモジュールを提供することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施の形態にかかるカメラモジュール１００の一例を示したものである。カメラモジュール１００は、入射絞り１１、撮像レンズ１２などを有している。
また、物体側から撮像側に向かって、入射絞り１１、撮像レンズ１２、撮像素子１３の順に配置されている。

入射絞り１１と撮像レンズ１２との距離は、撮像レンズ１２の有効径の０．３倍〜０．５倍となっている。さらに、入射絞り１１と撮像レンズ１２との距離は、撮像レンズ１２の有効径の０．４倍であることが好ましい。
撮像素子１３は、カバーガラス１３Ａ、固体撮像素子１３Ｂ等を有している。カバーガラス１３Ａは、固体撮像素子１３Ｂに可視光以外の光線が入射しないように、ＩＲＣＦ（赤外線カットフィルター）機能等を有している。
また、固体撮像素子１３Ｂは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等により構成されている。

図２は、本発明の実施の形態にかかるカメラモジュール１００の光線図である。
撮像レンズ１２の物体側の面１２Ａ（以下、物体側面１２Ａと称する。）は、非球面形状に形成されている。また、撮像レンズ１２の物体側面１２Ａは、光軸を中心とする大きさの異なる同心円によって、複数の領域に分割されている。
具体的には、撮像レンズ１２の物体側面１２Ａは、中央領域の第１の領域１２Ｃと、第１の領域１２Ｃの外側に位置する周辺領域である第２の領域Ｄに分割されている。

撮像レンズ１２の像側の面１２Ｂ（以下、像側面１２Ｂと称する。）は、非球面形状に形成されている。また、撮像レンズの像側面１２Ｂは、光軸を中心とする大きさの異なる同心円によって、複数の領域に分割されている。
具体的には、撮像レンズ１２の像側面１２Ｂは、中央領域の第１の領域１２Ｅと、第１の領域１２Ｅの外側に位置する周辺領域である第２の領域１２Ｆに分割されている。

そして、物体側面１２Ａにおける第１の領域１２Ｃと第２の領域１２Ｄとの境界位置は、撮像面１２Ｂにおける第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの境界位置と略同一となっている。具体的には、物体側面１２Ａにおける境界位置と、撮像面１２Ｂにおける境界位置は、撮像レンズ１２の有効径の２０％〜４０％の位置であればよい。さらに、物体側面１２Ａにおける境界位置と、撮像面１２Ｂにおける境界位置は、撮像レンズ１２の有効径の３０％の位置であることがより好ましい。

物体側面１２Ａにおいて、第１の領域１２Ｃと第２の領域１２Ｄとは異なる非球面形状を有する。これにより、物体側面１２Ａは第１の領域１２Ｃと第２の領域１２Ｄとに分割されている。
また、像側面１２Ｂにおいて、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとは異なる非球面形状を有する。これにより、像側面１２Ｂは第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとに分割されている。
そして、物体側面１２Ａが第１の領域１２Ｃと第２の領域１２Ｄとに分割され、且つ、像側面１２Ｂが第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとに分割されることにより、撮像レンズ１２は中央部と周辺部とに分割されている。

また、第１の領域１２Ｃと第２の領域１２Ｄとが異なる非球面形状を有し、且つ、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとが異なる非球面形状を有することにより、撮像レンズ１２の中央部のレンズパワーと外側部のレンズパワーとは異なっている。具体的には、撮像レンズ１２の中央部の焦点距離は、周辺部の焦点距離よりも大きくなっている。
より具体的には、撮像レンズ１２の中央部の焦点距離は有効径の２倍〜３倍であることが好ましい。さらに、撮像レンズ１２の中央部の焦点距離は有効径の２．３倍であることがより好ましい。また、撮像レンズ１２の周辺部の焦点距離は有効径の０．８〜０．９倍であることが好ましい。さらに、撮像レンズ１２の周辺部の焦点距離は有効径の０．８５倍であることがより好ましい。

また、像側面１２Ｂの第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの境界部分には、遮光材料が貼付されていることが好ましい。遮光材料としては、光学シールドを用いることができ、例えば、リング状のカットフィルターを用いることができる。

以上に説明した本実施形態にかかる撮像レンズ１２及びカメラモジュール１００によれば、物体側面１２Ａが第１の領域１２Ｃと第２の領域１２Ｄとに分割されている。また、像側面１２Ｂが第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとに分割されている。これにより、撮像レンズ１２が中央部と周辺部とに分割されている。また、第１の領域１２Ｃと第２の領域１２Ｄとが異なる非球面形状を有し、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとが異なる非球面形状を有するため、中央部と周辺部の焦点距離は異なる。そのため、中央部と周辺部の画角が異なることとなる。これにより、１つの撮像レンズ１２で異なる範囲の画像を撮像することができる。換言すれば、広角レンズと標準レンズの両方の役割を１つの撮像レンズ１２で行うことができる。そのため、撮像装置に１つの撮像レンズ１２を設けるだけで、異なる範囲の画像を撮像することができ、撮像装置の小型化を可能にする。

また、中央部と周辺部の焦点距離は異なるため、中央部と周辺部の倍率が異なることとなる。これにより、１つの撮像レンズ１２の撮像範囲内において倍率を変えて撮像することができる。

また、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの境界部分に遮光材料が貼付されている。第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの面形状は異なるため、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの境界部分の面形状は大きく変化する。そのため、当該境界部分に入射した光は散乱してしまう可能性が高い。そして、当該散乱光により、撮像画像に白光りした領域が撮像され、当該領域付近の画像が不鮮明になってしまう。しかし、当該境界部分に遮光材料が貼付されることにより、散乱光による影響を防止することができる。

（実施例１）
次に、本発明の実施例１について説明する。図３に示す表に、本実施例１にかかるカメラモジュール１００のレンズデータを示す。
図３に示す表は、実施例１にかかるカメラモジュール１００のそれぞれの面（入射絞り１１の面、第１面（物体側面１２Ａ）、第２面（像側面１２Ｂ）、カバーガラス面（カバーガラス１３Ａの面）、撮像面（撮像素子１３Ｂの面））における曲率半径、厚み、ＣＯＮＩＣ係数、及び非球面係数を示している。

また、実施例１にかかるカメラモジュール１００において、撮像レンズ１２の硝材は樹脂である。そして、撮像レンズ１２の屈折率は１．５１、分散値は７０．３である。また、実施例１にかかるカメラモジュール１００において、カバーガラス１３Ａの材質はガラスである。そして、カバーガラス１３Ａの屈折率は１．５２、分散値は６４．２である。

図３の表に示すように、撮像レンズ１２の中央部の曲率半径と周辺部の曲率半径とは、物体側面１２Ａ及び像側面１２Ｂの何れにおいても、大きく異なっている。

また、図３に示す表の第１面の曲率半径、ＣＯＮＩＣ係数、及び非球面係数と以下の数式（１）とにより、撮像レンズ１２の物体側面１２Ａの面形状が規定される。同様に、図３に示す表の第２面の曲率半径、ＣＯＮＩＣ係数、及び非球面係数と以下の数式（１）とにより、撮像レンズ１２の像側面１２Ｂの面形状が規定される。

数式（１）において、ｈは光線高さ、Ｙ（ｈ）は光線高さｈにおけるサグ量、ＫはＣＯＮＩＣ係数、ｃは曲率、Ａ_４は４次の非球面係数である。ここで、ｃ＝１／Ｒ、Ｒは曲率半径である。

また、実施例１にかかる撮像レンズ１２の物体側面１２Ａにおいて、第１の領域１２Ｃの範囲は、光軸から半径方向に０．３５ｍｍまでの範囲となっている。第２の領域Ｄの範囲は、第１の領域１２Ｃの外縁から１．０２ｍｍまでの範囲となっている。
また、実施例１にかかる撮像レンズ１２の像側面１２Ｂにおいて、第１の領域１２Ｅの範囲は、光軸から半径方向に０．３８ｍｍまでの範囲となっている。第２の領域Ｆの範囲は、第１の領域Ｅの外縁から１．１４ｍｍまでの範囲となっている。

また、図２に示すように、撮像レンズ１２の中央部は、物体側に凸のレンズ形状となる。一方、撮像レンズ１２の周辺部は、像側に凸のレンズ形状となる。また、像側面１２Ｂにおいて、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの境界部分の面形状は大きく変化している。具体的には、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの境界部分において段差が形成されている。

そして、以上のような構成を有することにより、実施例１にかかる撮像レンズ１２の中央部の焦点距離を５．２６ｍｍとし、周辺部の焦点距離は２．１６ｍｍとすることができる。また、実施例１にかかる撮像レンズ１２の中央部の倍率を０．６７３倍とし、周辺部の倍率を０．６３３倍とすることができる。換言すれば、撮像レンズ１２の中央部を望遠レンズ（標準レンズ）として用い、撮像レンズ１２の周辺部を広角レンズとして用いることができる。

図４に、実施例１にかかる撮像レンズ１２において発生する歪曲収差を示す。
図４に示すように、実施例１にかかる撮像レンズ１２では、像高０ｍｍ〜約０．４ｍｍにおいて糸巻き型の歪曲収差が発生しており、像高約０．７ｍｍ〜約１．３ｍｍにおいて樽型の歪曲収差が発生している。したがって、撮像レンズ１２の中央部は望遠レンズとしての機能を有し、周辺部は広角レンズとしての機能を有することが分かる。

また、像高約０．４〜約０．７においては、歪曲収差の測定ができていない。これは、撮像レンズ１２の中央部と周辺部との境界位置において、撮像レンズ１２の面形状が大きく変化するためである。即ち、面形状が大きく変化する部分では、散乱光が発生してしまうため、歪曲収差の測定ができない。
このような散乱光が撮像素子１３Ｂに入射すると、撮像画像に白光した領域が撮像され、当該領域付近の画像が不鮮明になってしまう。そのため、撮像レンズ１２の中央部と周辺部の境界部分に遮光材料が貼付されることが好ましい。

実施例１にかかる撮像レンズ１２では、第２の領域１２Ｄ及び第２の領域１２Ｆの幅が０．５ｍｍ以上であり、第１の領域１２Ｅと第２の領域１２Ｆとの間に形成される段差が０．１ｍｍ以上となっている。換言すれば、各領域の幅と領域間の段差とを共に大きく設計できる。そのため、撮像レンズ１２の硝材として、樹脂だけでなく、ガラスのように成形の難しい材料も使用することができる。

本発明の実施形態にかかるカメラモジュールの概略的な構成を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態にかかるカメラモジュールの光線図である。本発明の実施例１にかかるカメラモジュールのレンズデータを示す表である。本発明の実施例１にかかる撮像素子において発生する歪曲収差を示すグラフである。

符号の説明

１２撮像レンズ
１２Ａ物体側面（物体側の面）
１２Ｂ像側面（像側の面）
１２Ｃ第１の領域（領域）
１２Ｄ第２の領域（領域）
１２Ｅ第１の領域（領域）
１２Ｆ第２の領域（領域）
１００カメラモジュール

Claims

物体側の面と像側の面の少なくとも一方が、光軸を中心とする大きさの異なる同心円によって複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、それぞれ異なる非球面形状を有しており、
前記複数の領域の焦点距離はそれぞれ異なる撮像レンズ。
前記領域の境界部分に遮光材料が貼付されている請求項１に記載の撮像レンズ。
物体側の面と像側の面の少なくとも一方が、第１の領域と、前記第１の領域の外側に位置する第２の領域とに分割されることにより、中央部と周辺部とに分割され、
前記第１の領域と前記第２の領域は、それぞれ異なる非球面形状を有しており、
前記中央部の焦点距離は、前記周辺部の焦点距離より大きい撮像レンズ。
前記第１の領域と前記第２の領域との境界部分に遮光材料が貼付されている請求項３に記載の撮像レンズ。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像レンズを有するカメラモジュール。