JP2007322844A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】携帯電話機等に搭載されるモバイルカメラに適した小型でF値が2.0以下の明るい撮像レンズを提供する。
【解決手段】物体側から像面側に向けて順に、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し光軸L近傍において物体側に凸を向けた負の屈折力を有する第1レンズ1、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズ2、所定の口径をなす開口絞りSD、負の屈折力を有する第3レンズ3、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し正の屈折力を有する第4レンズ4を配列する。これによれば、特に、第1レンズ1を物体側に凸面を向けた負レンズとし、第2レンズ2の後方に開口絞りSDを配置したことにより、絞り口径を大きくしつつも第2レンズを小径化でき、画面中心と画面周辺の光量比の低下を最小限に抑え、小型化を達成しつつ、F値が2.0以下の明るい撮像レンズを得ることができる。
【選択図】図1
【解決手段】物体側から像面側に向けて順に、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し光軸L近傍において物体側に凸を向けた負の屈折力を有する第1レンズ1、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズ2、所定の口径をなす開口絞りSD、負の屈折力を有する第3レンズ3、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し正の屈折力を有する第4レンズ4を配列する。これによれば、特に、第1レンズ1を物体側に凸面を向けた負レンズとし、第2レンズ2の後方に開口絞りSDを配置したことにより、絞り口径を大きくしつつも第2レンズを小径化でき、画面中心と画面周辺の光量比の低下を最小限に抑え、小型化を達成しつつ、F値が2.0以下の明るい撮像レンズを得ることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ等の携帯情報端末装置に搭載されるモバイルカメラに適用される撮像レンズに関し、特に、光量が少ない環境下での高感度撮影等が可能な小型の撮像レンズに関する。
近年、デジタルカメラ市場では、手振れ補正機構を備えたタイプあるいは高感度撮影が可能なタイプの如く、光量が少ない環境下での撮影(室内、又は夜景の撮影等)を行うことを前提に開発されたモデルが人気を集めている。
モバイルカメラ市場においても、同様の機能を備えたモデルのニーズがあり、現在、実用化されている手振れ補正機構としては、レンズの一部を動かして手振れをキャンセルするタイプ、CCD等の撮像素子をシフトさせて手振れをキャンセルするタイプがある。しかしながら、これらのタイプは、いずれも複雑な機構により形成されるため搭載に要するそれ相当のスペースが必要となる。そのため、モバイルカメラ自体が大きくなり、モバイルカメラ本来の大きさから大きく外れたものになってしまう。
モバイルカメラ市場においても、同様の機能を備えたモデルのニーズがあり、現在、実用化されている手振れ補正機構としては、レンズの一部を動かして手振れをキャンセルするタイプ、CCD等の撮像素子をシフトさせて手振れをキャンセルするタイプがある。しかしながら、これらのタイプは、いずれも複雑な機構により形成されるため搭載に要するそれ相当のスペースが必要となる。そのため、モバイルカメラ自体が大きくなり、モバイルカメラ本来の大きさから大きく外れたものになってしまう。
また、高感度撮影を行うと、撮影画像にノイズが生じて画質の悪化を招くのが一般的であり、高感度撮影をセールスポイントにしている現存のタイプであっても、依然としてノイズの発生を防止するのは困難である。また、このような対策が施されていないカメラで手振れを抑えるために、シャッタースピードを速くして高速撮影を行うと、露光時間が短くなり、撮影画面全体が暗くなるという問題が生じる。
これらの諸問題に対して結像レンズ光学系で対処するには、F値(Fナンバー)の小さい撮像レンズが必要となる。従来、モバイルカメラに用いられてきた結像レンズ光学系としては、3枚のレンズにより形成されたものが知られているが、この3枚構成でF値の小さい撮像レンズを実現しようとすると、屈折面数が少ないため、軸上色収差及び像面湾曲の補正が困難になり実用的な光学性能を得ることができない。そこで、レンズの枚数を増やして各レンズの負担を軽減する手法が考えられる。
4枚のレンズ構成を採用した従来の撮像レンズとしては、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ、所定の口径をなす開口絞り、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズ、像面側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第3レンズ、正の屈折力を有する第4レンズを備えたものが知られている(特許文献1参照)。
また、他の撮像レンズとしては、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズ、所定の口径をなす開口絞り、像面側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第3レンズ、正の屈折力を有する第4レンズを備えたものが知られている(特許文献2参照)。
しかしながら、これらの撮像レンズにおいては、F値(Fナンバー)の値がいずれも2.8程度であり、光量の少ない環境下で撮影可能な十分な明るさに達していない。
また、他の撮像レンズとしては、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズ、所定の口径をなす開口絞り、像面側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第3レンズ、正の屈折力を有する第4レンズを備えたものが知られている(特許文献2参照)。
しかしながら、これらの撮像レンズにおいては、F値(Fナンバー)の値がいずれも2.8程度であり、光量の少ない環境下で撮影可能な十分な明るさに達していない。
本発明は、上記従来技術の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、F値(Fナンバー)が2.0以下の明るさを有し、解像力、周辺光量比等の光学性能を劣化させることなく、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ等の携帯情報端末装置に搭載されるモバイルカメラに適した、小型で、光学性能の高い撮像レンズを提供することにある。
本発明の撮像レンズは、物体側から像面側に向けて順に配列された、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し光軸近傍において物体側に凸を向けた負の屈折力を有する第1レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズと、所定の口径をなす開口絞りと、負の屈折力を有する第3レンズと、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し正の屈折力を有する第4レンズと、を含むことを特徴としている。
この構成によれば、負、正、負、正の4枚のレンズ構成とし、特に、第1レンズを物体側に凸面を向けた負レンズとし、正の屈折力を有する第2レンズの後方に開口絞りを配置したことにより、開口絞りの口径を大きくしつつも、第2レンズの外径が大きくなるのを抑え、かつ、画面中心と画面周辺の光量比の低下を最小限に抑えることができ、その結果、小型化を達成しつつ、F値が2.0以下の明るい撮像レンズを得ることができる。
この構成によれば、負、正、負、正の4枚のレンズ構成とし、特に、第1レンズを物体側に凸面を向けた負レンズとし、正の屈折力を有する第2レンズの後方に開口絞りを配置したことにより、開口絞りの口径を大きくしつつも、第2レンズの外径が大きくなるのを抑え、かつ、画面中心と画面周辺の光量比の低下を最小限に抑えることができ、その結果、小型化を達成しつつ、F値が2.0以下の明るい撮像レンズを得ることができる。
上記構成において、第1レンズの両面は、共に非球面に形成され、第2レンズの両面は、共に同一の曲率半径をなす球面に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第1レンズの両面を非球面にすることで、特に周辺画角でのコマ収差を良好に補正することができると共に第2レンズを表裏同一の凸形状にすることができ、又、第2レンズを表裏同一の凸形状にできるが故に製造コストを低減することができ、誤組み付けを防止することができる。
この構成によれば、第1レンズの両面を非球面にすることで、特に周辺画角でのコマ収差を良好に補正することができると共に第2レンズを表裏同一の凸形状にすることができ、又、第2レンズを表裏同一の凸形状にできるが故に製造コストを低減することができ、誤組み付けを防止することができる。
上記構成において、第3レンズの両面は、共に非球面に形成され、第4レンズの両面は、共に非球面に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、諸収差を良好に補正しつつ、所望の解像力を得ることができる。
この構成によれば、諸収差を良好に補正しつつ、所望の解像力を得ることができる。
上記構成において、第1レンズ、第3レンズ、及び第4レンズは、樹脂材料により形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、3つのレンズに樹脂材料を用いることで、軽量化、低コスト化を達成しつつ、樹脂材料を適宜選択することにより、色収差等の諸収差を良好に補正することができる。
この構成によれば、3つのレンズに樹脂材料を用いることで、軽量化、低コスト化を達成しつつ、樹脂材料を適宜選択することにより、色収差等の諸収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第1レンズ及び第3レンズは、ポリカーボネイトにより形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、2つのレンズに分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
この構成によれば、2つのレンズに分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
上記構成において、第2レンズは、ガラス材料により形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、F値を小さく(明るく)しつつも、色収差を良好に補正することができる。
この構成によれば、F値を小さく(明るく)しつつも、色収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第1レンズの物体側の面から像面までのレンズ系全長をTL、レンズ系の焦点距離をf、第2レンズの焦点距離をf2とするとき、条件式(1),(2)
(1)1.30<TL/f<1.50
(2)1.17<f/f2<1.20
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズのパワー配置に関する条件式(1),(2)を満たすことにより、レンズ系全長を短くしつつ、画角が広角になり過ぎないように所定範囲に抑えて諸収差を良好に補正することができる。
(1)1.30<TL/f<1.50
(2)1.17<f/f2<1.20
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズのパワー配置に関する条件式(1),(2)を満たすことにより、レンズ系全長を短くしつつ、画角が広角になり過ぎないように所定範囲に抑えて諸収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第1レンズの物体側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離をh1、第4レンズの像面側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離をh4、第1レンズの物体側の面の有効半径をr1、第4レンズの像面側の面の有効半径をr4とするとき、条件式(3),(4)
(3)1.10<r1/h1<1.20
(4)3.90<r4/h4<4.10
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、F値を決める光線とレンズの有効径に関する条件式(3),(4)を満たすことにより、画面中心領域の明るさを適度に確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。
(3)1.10<r1/h1<1.20
(4)3.90<r4/h4<4.10
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、F値を決める光線とレンズの有効径に関する条件式(3),(4)を満たすことにより、画面中心領域の明るさを適度に確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第1レンズのアッベ数をν1、第2レンズのアッベ数をν2、第3レンズのアッベ数をν3、第4レンズのアッベ数をν4とするとき、条件式(5),(6)
(5)0.35<ν1/ν2<0.45
(6)0.40<ν3/ν4<0.60
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、全てのレンズのアッベ数に関する条件式(5),(6)を満たすことにより、凸レンズで発生した色収差を良好に補正することができ、十分な解像力を得ることができる。
(5)0.35<ν1/ν2<0.45
(6)0.40<ν3/ν4<0.60
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、全てのレンズのアッベ数に関する条件式(5),(6)を満たすことにより、凸レンズで発生した色収差を良好に補正することができ、十分な解像力を得ることができる。
上記構成をなす撮像レンズによれば、F値(Fナンバー)が2.0以下の明るさで、所望の解像力を確保でき、周辺光量比等の光学性能の劣化を招くことなく、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ等の携帯情報端末装置に搭載されるモバイルカメラに適した小型で光学性能の高い撮像レンズが得られる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1ないし図3は、本発明に係る撮像レンズの一実施形態を示すものであり、図1はレンズ構成図、図2は光路図、図3はF値を決める光線とレンズの有効径に関する定義を説明する図である。
この撮像レンズは、図1に示すように、物体側から像面側に向けて順に、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し光軸近傍において物体側に凸を向けた負の屈折力を有する第1レンズ1、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズ2、所定の口径をなす開口絞りSD、負の屈折力を有する第3レンズ3、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し正の屈折力を有する第4レンズ4を備えている。
そして、第4レンズ4の後方に、赤外線カットフィルターとしてのガラスプレート5及びCCDをカバーするガラスプレート6が配置され、その後方に、CCD等の撮像素子の像面Pが配置される。
図1ないし図3は、本発明に係る撮像レンズの一実施形態を示すものであり、図1はレンズ構成図、図2は光路図、図3はF値を決める光線とレンズの有効径に関する定義を説明する図である。
この撮像レンズは、図1に示すように、物体側から像面側に向けて順に、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し光軸近傍において物体側に凸を向けた負の屈折力を有する第1レンズ1、両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズ2、所定の口径をなす開口絞りSD、負の屈折力を有する第3レンズ3、曲率の向きが変化する変曲面形状を有し正の屈折力を有する第4レンズ4を備えている。
そして、第4レンズ4の後方に、赤外線カットフィルターとしてのガラスプレート5及びCCDをカバーするガラスプレート6が配置され、その後方に、CCD等の撮像素子の像面Pが配置される。
ここで、第1レンズ1〜第4レンズ4〜ガラスプレート5,6においては、図1に示すように、各々の面をSi(i=1〜13)、各々の面Siの曲率半径をRi(i=1〜13)、第1レンズ1〜第4ンズ4及びガラスプレート5,6のd線に対する屈折率をNi(i=1〜6)及びアッベ数をνi(i=1〜6)で表す。また、第1レンズ1〜像面Pまでの光軸L上における距離(厚さ、空気間隔)をDi(i=1〜13)、第1レンズ1〜像面Pまでのレンズ系全長をTL、レンズ系の焦点距離をf、第2レンズ2の焦点距離をf2で表す。
さらに、図3に示すように、第1レンズ1の物体側の面とF値を決める光線の交点から光軸Lまでの距離をh1、第4レンズ4の像面側の面とF値を決める光線の交点から光軸Lまでの距離をh4、第1レンズ1の物体側の面の有効半径をr1、第4レンズ4の像面側の面の有効半径をr4で表す。
さらに、図3に示すように、第1レンズ1の物体側の面とF値を決める光線の交点から光軸Lまでの距離をh1、第4レンズ4の像面側の面とF値を決める光線の交点から光軸Lまでの距離をh4、第1レンズ1の物体側の面の有効半径をr1、第4レンズ4の像面側の面の有効半径をr4で表す。
第1レンズ1は、樹脂材料により形成され、好ましくはポリカーボネイト(PC)により形成されている。そして、第1レンズ1は、図1に示すように、物体側の面S1が光軸L近傍の領域において凸面をなすと共に有効径の範囲内において曲率の向きが変化する変曲面形状に形成され、像面側の面S2が光軸L近傍の領域において凹面をなすと共に有効径の範囲内において曲率の向きが変化する変曲面形状に形成されている。
ここで、物体側の面S1及び像面側の面S2は、共に変曲面形状をなす非球面に形成されているが、一方の面が非球面に形成されてもよい。
第1レンズ1の材料として、分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
また、第1レンズ1に非球面を設けることで、特に周辺画角でのコマ収差を良好に補正することができる。
ここで、物体側の面S1及び像面側の面S2は、共に変曲面形状をなす非球面に形成されているが、一方の面が非球面に形成されてもよい。
第1レンズ1の材料として、分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
また、第1レンズ1に非球面を設けることで、特に周辺画角でのコマ収差を良好に補正することができる。
第2レンズ2は、ガラス材料により形成されている。そして、第2レンズ2は、図1に示すように、物体側の面S3が凸面に形成され、かつ、像面側の面S4が凸面に形成された、正の屈折力を有する両凸形状のレンズである。ここで、物体側の面S3及び像面側の面S4は、共に球面に形成され、好ましくは同一の曲率半径(R3=−R4)をなす球面に形成されている。
第2レンズ2をガラスレンズとすることにより、F値を小さく(明るく)しつつも、色収差を良好に補正することができ、又、同一の曲率半径R3=−R4とすることにより、製造コストを低減できると共に、誤組み付けを防止することができる。
第2レンズ2をガラスレンズとすることにより、F値を小さく(明るく)しつつも、色収差を良好に補正することができ、又、同一の曲率半径R3=−R4とすることにより、製造コストを低減できると共に、誤組み付けを防止することができる。
第3レンズ3は、樹脂材料により形成され、好ましくはポリカーボネイト(PC)により形成されている。そして、第3レンズ3は、図1に示すように、物体側の面S6が凹面に形成され、像面側の面S7が凸面に形成された、負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。
第3レンズ3の材料として、分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
第3レンズ3の材料として、分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
第4レンズ4は、樹脂材料により形成され、好ましくはポリカーボネイト(PC)により形成されている。そして、第4レンズ4は、図1に示すように、物体側の面S8が光軸L近傍の領域において凸面をなすと共に有効径の範囲内において曲率の向きが変化する変曲面形状に形成され、像面側の面S9が光軸L近傍の領域において凹面をなすと共に有効径の範囲内において曲率の向きが変化する変曲面形状に形成されている。
ここで、物体側の面S8及び像面側の面S9は、共に変曲面形状をなす非球面に形成されているが、一方の面が非球面に形成されてもよい。
第4レンズ4の材料として、分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
また、バックフォーカスを無理に短くしてレンズ系全長を短縮しようとすると、像面湾曲が増大し、画面中心でベストフォーカスのときに画面周辺の映像がぼけるが、第4レンズ4を変曲面形状(変曲点をもつ非球面形状)にすることで、バックフォーカスの短縮化を達成しつつ、像面湾曲を良好に補正することができる。
ここで、物体側の面S8及び像面側の面S9は、共に変曲面形状をなす非球面に形成されているが、一方の面が非球面に形成されてもよい。
第4レンズ4の材料として、分散の大きいポリカーボネイト(PC)を用いることで、特に色収差を低減することができ、良好な光学性能を得ることができる。
また、バックフォーカスを無理に短くしてレンズ系全長を短縮しようとすると、像面湾曲が増大し、画面中心でベストフォーカスのときに画面周辺の映像がぼけるが、第4レンズ4を変曲面形状(変曲点をもつ非球面形状)にすることで、バックフォーカスの短縮化を達成しつつ、像面湾曲を良好に補正することができる。
ここで、非球面を表す式は、次式で規定される。
Z=Cy2/[1+(1−(K+1)・C2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12+Iy14
ただし、Z:光軸から高さがyの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの距離、y:光軸Lからの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、K:円錐定数、D,E,F,G,H,I:非球面係数である。
Z=Cy2/[1+(1−(K+1)・C2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12+Iy14
ただし、Z:光軸から高さがyの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの距離、y:光軸Lからの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、K:円錐定数、D,E,F,G,H,I:非球面係数である。
上記のように、第1レンズ1、第3レンズ3、及び第4レンズ4を樹脂材料により形成することにより、ガラス材料で成型された場合に比べて、レンズ系の軽量化、低コスト化、生産コストの低減等を達成でき、又、非球面を容易に形成できるため、収差補正の自由度が増した分だけ、コンパクトな構成が可能となり、ガラス材料を用いる場合に比べて複雑な形状を容易に形成ないし加工することができる。
このように、負、正、負、正の4枚のレンズ構成とし、特に、第1レンズ1を物体側に凸面S1を向けた負レンズとし、正の屈折力を有する第2レンズ2の後方に開口絞りSDを配置したことにより、開口絞りSDの口径を大きくしつつも、第2レンズ2の外径が大きくなるのを抑え、かつ、画面中心と画面周辺の光量比の低下を最小限に抑えることができ、その結果、小型化を達成しつつ、F値が2.0以下の明るい撮像レンズを得ることができる。
このように、負、正、負、正の4枚のレンズ構成とし、特に、第1レンズ1を物体側に凸面S1を向けた負レンズとし、正の屈折力を有する第2レンズ2の後方に開口絞りSDを配置したことにより、開口絞りSDの口径を大きくしつつも、第2レンズ2の外径が大きくなるのを抑え、かつ、画面中心と画面周辺の光量比の低下を最小限に抑えることができ、その結果、小型化を達成しつつ、F値が2.0以下の明るい撮像レンズを得ることができる。
すなわち、4枚のレンズで結像レンズ光学系を構成する場合、第2レンズ2(正レンズ)の後方に開口絞りSDを配置することにより、開口絞りSDの口径を大きくしても第2レンズ2(正レンズ)の有効径が大きくなるのを抑えて、第2レンズ2のコバ厚が薄くなるのを防止している。また、第1レンズ1として物体側に凸面S1を向けた形状の負レンズを配置することで、開口絞りSDの絞り径を大きくしても、画面中心と画面周辺の光量比の低下を最小限に抑えることができ、実用的な撮像レンズを得ることができる。
また、第1レンズ1の両面S1,S2を非球面にすることで、周辺画角でのコマ収差を良好に補正でき、又、第2レンズ2の形状を曲率半径R3,R4の大きさを表裏同一の両凸形状とすることができ、レンズの製造を容易にすることができる。
また、第1レンズ1の両面S1,S2を非球面にすることで、周辺画角でのコマ収差を良好に補正でき、又、第2レンズ2の形状を曲率半径R3,R4の大きさを表裏同一の両凸形状とすることができ、レンズの製造を容易にすることができる。
上記構成をなす撮像レンズにおいては、第1レンズ1の物体側の面S1から像面Pまでのレンズ系全長TL、レンズ系の焦点距離f、第2レンズ2の焦点距離f2が、好ましくは、条件式(1),(2)
(1)1.30<TL/f<1.50
(2)1.17<f/f2<1.20
を満足するように形成される。
条件式(1),(2)は、レンズ光学系の小型化に必要なレンズのパワー配置に関する条件式である。TL/fの値が条件式(1)の上限値以上になると、焦点距離に対するレンズ系全長が長くなりモバイル本来の大きさに小型化するのが困難になり、逆に、TL/fの値が条件式(1)の下限値以下になると、レンズの画角が広角になり過ぎて、諸収差を良好に補正するのが困難になる。
また、f/f2の値が条件式(2)の上限値以上になると、第2レンズ2の屈折力が弱くなり過ぎてレンズ系全長を短くすることが困難になり、逆に、f/f2の値が条件式(2)の下限値以下になると、第2レンズ2の屈折力が強くなり過ぎて諸収差を良好に補正するのが困難になり又第2レンズ2が製造し難い形状になる。
したがって、レンズのパワー配置に関する条件式(1),(2)を満たすことにより、レンズ系全長TLを短くしつつ、画角2ωが広角になり過ぎないように所定範囲に抑えて諸収差を良好に補正することができる。
(1)1.30<TL/f<1.50
(2)1.17<f/f2<1.20
を満足するように形成される。
条件式(1),(2)は、レンズ光学系の小型化に必要なレンズのパワー配置に関する条件式である。TL/fの値が条件式(1)の上限値以上になると、焦点距離に対するレンズ系全長が長くなりモバイル本来の大きさに小型化するのが困難になり、逆に、TL/fの値が条件式(1)の下限値以下になると、レンズの画角が広角になり過ぎて、諸収差を良好に補正するのが困難になる。
また、f/f2の値が条件式(2)の上限値以上になると、第2レンズ2の屈折力が弱くなり過ぎてレンズ系全長を短くすることが困難になり、逆に、f/f2の値が条件式(2)の下限値以下になると、第2レンズ2の屈折力が強くなり過ぎて諸収差を良好に補正するのが困難になり又第2レンズ2が製造し難い形状になる。
したがって、レンズのパワー配置に関する条件式(1),(2)を満たすことにより、レンズ系全長TLを短くしつつ、画角2ωが広角になり過ぎないように所定範囲に抑えて諸収差を良好に補正することができる。
また、上記構成においては、第1レンズ1の物体側の面S1とF値を決める光線の交点から光軸Lまでの距離h1、第4レンズ4の像面側の面S9とF値を決める光線の交点から光軸Lまでの距離h4、第1レンズ1の物体側の面S1の有効半径r1、第4レンズ4の像面側の面S9の有効半径r4が、好ましくは、条件式(3),(4)
(3)1.10<r1/h1<1.20
(4)3.90<r4/h4<4.10
を満足するように形成される。
条件式(3),(4)はレンズ光学系のF値を決める光線とレンズ有効径に関する条件式である。r1/h1の値及びr4/h4の値が条件式(4),(5)の上限値以上になると、レンズ有効径の面積に対して画面中心の光線が通る面積が小さくなり過ぎてレンズの明るさが保てなくなり、逆に、r1/h1の値及びr4/h4の値が条件式(4),(5)の下限値以下になると、レンズ有効径の面積に対して画面中心の光線が通る面積が大きくなり過ぎて諸収差の補正が困難になる。
したがって、F値を決める光線とレンズの有効径に関する条件式(3),(4)を満たすことにより、画面中心領域の明るさを適度に確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。
(3)1.10<r1/h1<1.20
(4)3.90<r4/h4<4.10
を満足するように形成される。
条件式(3),(4)はレンズ光学系のF値を決める光線とレンズ有効径に関する条件式である。r1/h1の値及びr4/h4の値が条件式(4),(5)の上限値以上になると、レンズ有効径の面積に対して画面中心の光線が通る面積が小さくなり過ぎてレンズの明るさが保てなくなり、逆に、r1/h1の値及びr4/h4の値が条件式(4),(5)の下限値以下になると、レンズ有効径の面積に対して画面中心の光線が通る面積が大きくなり過ぎて諸収差の補正が困難になる。
したがって、F値を決める光線とレンズの有効径に関する条件式(3),(4)を満たすことにより、画面中心領域の明るさを適度に確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。
さらに、上記構成においては、第1レンズ1のアッベ数ν1、第2レンズ2のアッベ数ν2、第3レンズ3のアッベ数ν3、第4レンズ4のアッベ数ν4が、好ましくは、条件式(5),(6)
(5)0.35<ν1/ν2<0.45
(6)0.40<ν3/ν4<0.60
を満足するように形成される。
条件式(5),(6)は、全てのレンズのアッベ数を用いて色収差の補正に関する条件式を規定したものである。ν1/ν2の値及びν3/ν4の値がそれぞれ条件式(5),(6)の上限値以上になると、凸レンズで発生した色収差の補正が不十分で十分な解像力が得られず、逆に、ν1/ν2の値及びν3/ν4の値がそれぞれ条件式(5),(6)の下限値以下になると、凸レンズで発生した色収差を過剰に補正することになり、結果として逆方向の色収差が発生してしまう。
したがって、条件式(5),(6)を満たすことにより、凸レンズで発生した色収差を良好に補正することができ、十分な解像力を得ることができる。
(5)0.35<ν1/ν2<0.45
(6)0.40<ν3/ν4<0.60
を満足するように形成される。
条件式(5),(6)は、全てのレンズのアッベ数を用いて色収差の補正に関する条件式を規定したものである。ν1/ν2の値及びν3/ν4の値がそれぞれ条件式(5),(6)の上限値以上になると、凸レンズで発生した色収差の補正が不十分で十分な解像力が得られず、逆に、ν1/ν2の値及びν3/ν4の値がそれぞれ条件式(5),(6)の下限値以下になると、凸レンズで発生した色収差を過剰に補正することになり、結果として逆方向の色収差が発生してしまう。
したがって、条件式(5),(6)を満たすことにより、凸レンズで発生した色収差を良好に補正することができ、十分な解像力を得ることができる。
次に、上記撮像レンズの具体的な数値による実施例を、実施例1、実施例2として以下に示す。
実施例1における主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)、条件式(1)〜(6)の値は以下の通りである。また、実施例1における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差は図4に示す結果となる。尚、図4中の非点収差において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例1においては、第1レンズ1、第3レンズ3、及び第4レンズ4が樹脂材料により形成され、又、第1レンズ1の両面S1,S2、第3レンズ3の両面S6,S7、第4レンズ4の両面S8,S9が非球面に形成されている。
この実施例1においては、第1レンズ1、第3レンズ3、及び第4レンズ4が樹脂材料により形成され、又、第1レンズ1の両面S1,S2、第3レンズ3の両面S6,S7、第4レンズ4の両面S8,S9が非球面に形成されている。
<条件式の値>
(1)TL/f=7.088/4.980=1.423 → 1.30<1.423<1.50
(2)f/f2=4.980/4.174=1.193 → 1.17<1.193<1.2
(3)r1/h1=1.580/1.330=1.188 → 1.10<1.188<1.20
(4)r4/h4=2.349/0.578=4.064 → 3.90<4.064<4.10
(5)ν1/ν2=30.3/81.6=0.371 → 0.35<0.371<0.45
(6)ν3/ν4=30.3/56.3=0.538 → 0.40<0.538<0.60
(1)TL/f=7.088/4.980=1.423 → 1.30<1.423<1.50
(2)f/f2=4.980/4.174=1.193 → 1.17<1.193<1.2
(3)r1/h1=1.580/1.330=1.188 → 1.10<1.188<1.20
(4)r4/h4=2.349/0.578=4.064 → 3.90<4.064<4.10
(5)ν1/ν2=30.3/81.6=0.371 → 0.35<0.371<0.45
(6)ν3/ν4=30.3/56.3=0.538 → 0.40<0.538<0.60
<仕様諸元>
物体距離=∞(mm)、焦点距離f=4.98mm、画角2ω=61.2°、F値(Fナンバー)=1.88、射出瞳位置=−4.593mm、最大射出角度(像高2.532mmでの光線の角度)=−23.7°、周辺光量比(像高2.813mm(画面対角)での数値)=46.5%、レンズ全長=4.656mm、レンズ系全長TL=7.088mm、バックフォーカス(ガラスプレート6の後面から像面までの距離)=0.5mm
物体距離=∞(mm)、焦点距離f=4.98mm、画角2ω=61.2°、F値(Fナンバー)=1.88、射出瞳位置=−4.593mm、最大射出角度(像高2.532mmでの光線の角度)=−23.7°、周辺光量比(像高2.813mm(画面対角)での数値)=46.5%、レンズ全長=4.656mm、レンズ系全長TL=7.088mm、バックフォーカス(ガラスプレート6の後面から像面までの距離)=0.5mm
<第1レンズ1〜第4レンズ4、ガラスプレート5,6の曲率半径Ri(mm)>
R1=4.242mm(非球面)、R2=3.720mm(非球面)、R3=3.976mm、R4=−3.976mm、R5=∞(開口絞りSD)、R6=−0.951mm(非球面)、R7=−1.235mm(非球面)、R8=2.130mm(非球面)、R9=1.925mm(非球面)、R10=∞、R11=∞、R12=∞、R13=∞
R1=4.242mm(非球面)、R2=3.720mm(非球面)、R3=3.976mm、R4=−3.976mm、R5=∞(開口絞りSD)、R6=−0.951mm(非球面)、R7=−1.235mm(非球面)、R8=2.130mm(非球面)、R9=1.925mm(非球面)、R10=∞、R11=∞、R12=∞、R13=∞
<光軸上の面間隔(mm)>
D1=0.500mm、D2=0.100mm、D3=1.000mm、D4=0.100mm、D5=1.250mm、D6=0.658mm、D7=0.100mm、D8=0.948mm、D9=1.082mm、D10=0.450mm、D11=0.100mm、D12=0.300mm、D13=0.500mm
D1=0.500mm、D2=0.100mm、D3=1.000mm、D4=0.100mm、D5=1.250mm、D6=0.658mm、D7=0.100mm、D8=0.948mm、D9=1.082mm、D10=0.450mm、D11=0.100mm、D12=0.300mm、D13=0.500mm
<第1レンズ1〜ガラスプレート6の屈折率Ni(d線)>
N1=1.5838、N2=1.4970、N3=1.5838、N4=1.5251、N5=1.5168、N6=1.5168
<第1レンズ1〜ガラスプレート6のアッベ数νi>
ν1=30.3、ν2=81.6、ν3=30.3、ν4=56.3、ν5=64.2、ν6=64.2
N1=1.5838、N2=1.4970、N3=1.5838、N4=1.5251、N5=1.5168、N6=1.5168
<第1レンズ1〜ガラスプレート6のアッベ数νi>
ν1=30.3、ν2=81.6、ν3=30.3、ν4=56.3、ν5=64.2、ν6=64.2
<非球面係数の数値データ>
<S1面>
K=−6.585144、D=−0.017256、E=−6.018200×10−3、F=−1.592960×10−4、G=4.208000×10−4、H=−5.571990×10−5、I=0.000000
<S2面>
K=1.070375、D=−0.032208、E=−3.690470×10−3、F=−1.095040×10−4、G=6.360777×10−4、H=−1.033480×10−4、I=0.000000
<S6面>
K=−2.374275、D=−1.643720×10−4、E=0.010182、F=3.703309×10−3、G=−2.387790×10−3、H=−3.521960×10−4、I=2.408503×10−4
<S7面>
K=−2.092471、D=0.021485、E=4.107149×10−3、F=−1.110170×10−3、G=1.483709×10−3、H=−6.400770×10−4、I=1.046639×10−4
<S8面>
K=−4.931665、D=−0.022841、E=2.484882×10−3、F=−1.741120×10−4、G=−1.425150×10−4、H=−1.107860×10−5、I=3.887925×10−6
<S9面>
K=−9.765924、D=−0.014037、E=−1.037360×10−3、F=2.227110×10−4、G=−1.163870×10−4、H=1.807711×10−5、I=−1.536990×10−6
<S1面>
K=−6.585144、D=−0.017256、E=−6.018200×10−3、F=−1.592960×10−4、G=4.208000×10−4、H=−5.571990×10−5、I=0.000000
<S2面>
K=1.070375、D=−0.032208、E=−3.690470×10−3、F=−1.095040×10−4、G=6.360777×10−4、H=−1.033480×10−4、I=0.000000
<S6面>
K=−2.374275、D=−1.643720×10−4、E=0.010182、F=3.703309×10−3、G=−2.387790×10−3、H=−3.521960×10−4、I=2.408503×10−4
<S7面>
K=−2.092471、D=0.021485、E=4.107149×10−3、F=−1.110170×10−3、G=1.483709×10−3、H=−6.400770×10−4、I=1.046639×10−4
<S8面>
K=−4.931665、D=−0.022841、E=2.484882×10−3、F=−1.741120×10−4、G=−1.425150×10−4、H=−1.107860×10−5、I=3.887925×10−6
<S9面>
K=−9.765924、D=−0.014037、E=−1.037360×10−3、F=2.227110×10−4、G=−1.163870×10−4、H=1.807711×10−5、I=−1.536990×10−6
上記実施例1においては、レンズ系全長TLが7.088mmと短く、F値(Fナンバー)が1.88と小さくて明るく、所望の解像力を確保でき、周辺光量比等の光学性能の劣化を招くことなく、図4に示すように諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有し、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ等の携帯情報端末装置に搭載されるモバイルカメラに適した小型の撮像レンズが得られた。
実施例2における主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)、条件式(1)〜(6)の値は以下の通りである。また、実施例2における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差は図5に示す結果となる。尚、図5中の非点収差において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例2においては、第1レンズ1、第3レンズ3、及び第4レンズ4が樹脂材料により形成され、又、第1レンズ1の両面S1,S2、第3レンズ3の両面S6,S7、第4レンズ4の両面S8,S9が非球面に形成されている。
この実施例2においては、第1レンズ1、第3レンズ3、及び第4レンズ4が樹脂材料により形成され、又、第1レンズ1の両面S1,S2、第3レンズ3の両面S6,S7、第4レンズ4の両面S8,S9が非球面に形成されている。
<条件式の値>
(1)TL/f=7.100/4.980=1.426 → 1.30<1.426<1.50
(2)f/f2=4.980/4.213=1.182 → 1.17<1.182<1.20
(3)r1/h1=1.583/1.329=1.191 → 1.10<1.191<1.20
(4)r4/h4=2.345/0.580=4.043 → 3.90<4.043<4.10
(5)ν1/ν2=30.3/81.6=0.371 → 0.35<0.371<0.45
(6)ν3/ν4=30.3/56.3=0.538 → 0.40<0.538<0.60
(1)TL/f=7.100/4.980=1.426 → 1.30<1.426<1.50
(2)f/f2=4.980/4.213=1.182 → 1.17<1.182<1.20
(3)r1/h1=1.583/1.329=1.191 → 1.10<1.191<1.20
(4)r4/h4=2.345/0.580=4.043 → 3.90<4.043<4.10
(5)ν1/ν2=30.3/81.6=0.371 → 0.35<0.371<0.45
(6)ν3/ν4=30.3/56.3=0.538 → 0.40<0.538<0.60
<仕様諸元>
物体距離=∞(mm)、焦点距離f=4.98mm、画角2ω=61.4°、F値(Fナンバー)=1.883、射出瞳位置=−4.596mm、最大射出角度(像高2.532mmでの光線の角度)=23.8°、周辺光量比(像高2.813mm(画面対角)での数値)=47%、レンズ全長=4.656mm、レンズ系全長=7.100mm、バックフォーカス(ガラスプレート6の後面から像面までの距離)=0.5mm
物体距離=∞(mm)、焦点距離f=4.98mm、画角2ω=61.4°、F値(Fナンバー)=1.883、射出瞳位置=−4.596mm、最大射出角度(像高2.532mmでの光線の角度)=23.8°、周辺光量比(像高2.813mm(画面対角)での数値)=47%、レンズ全長=4.656mm、レンズ系全長=7.100mm、バックフォーカス(ガラスプレート6の後面から像面までの距離)=0.5mm
<第1レンズ1〜ガラスプレート6の曲率半径Ri(mm)>
R1=4.209mm(非球面)、R2=3.692mm(非球面)、R3=4.015mm、R4=−4.015mm、R5=∞(開口絞りSD)、R6=−0.955mm(非球面)、R7=−1.216mm(非球面)、R8=2.156mm(非球面)、R9=1.888mm(非球面)、R10=∞、R11=∞、R12=∞、R13=∞
R1=4.209mm(非球面)、R2=3.692mm(非球面)、R3=4.015mm、R4=−4.015mm、R5=∞(開口絞りSD)、R6=−0.955mm(非球面)、R7=−1.216mm(非球面)、R8=2.156mm(非球面)、R9=1.888mm(非球面)、R10=∞、R11=∞、R12=∞、R13=∞
<光軸上の面間隔(mm)>
D1=0.500mm、D2=0.100mm、D3=1.000mm、D4=0.100mm、D5=1.250mm、D6=0.658mm、D7=0.100mm、D8=0.948mm、D9=1.094mm、D10=0.450mm、D11=0.100mm、D12=0.300mm、D13=0.500mm
D1=0.500mm、D2=0.100mm、D3=1.000mm、D4=0.100mm、D5=1.250mm、D6=0.658mm、D7=0.100mm、D8=0.948mm、D9=1.094mm、D10=0.450mm、D11=0.100mm、D12=0.300mm、D13=0.500mm
<第1レンズ1〜ガラスプレート6の屈折率Ni(d線)>
N1=1.584、N2=1.497、N3=1.584、N4=1.525、N5=1.517、N6=1.517
<第1レンズ1〜ガラスプレート6のアッベ数νi>
ν1=30.3、ν2=81.6、ν3=30.3、ν4=56.3、ν5=64.2、ν6=64.2
N1=1.584、N2=1.497、N3=1.584、N4=1.525、N5=1.517、N6=1.517
<第1レンズ1〜ガラスプレート6のアッベ数νi>
ν1=30.3、ν2=81.6、ν3=30.3、ν4=56.3、ν5=64.2、ν6=64.2
<非球面係数の数値データ>
<S1面>
K=−6.481478、D=−0.017128、E=−5.974990×10−3、F=−1.643760×10−4、G=4.138751×10−4、H=−5.127560×10−5、I=0.000000
<S2面>
K=1.051600、D=−0.032400、E=−3.597700×10−3、F=−1.430300×10−4、G=6.230990×10−4、H=−9.513010×10−5、I=0.000000
<S6面>
K=−2.355432、D=−1.445660×10−3、E=0.010366、F=4.307739×10−3、G=−2.434660×10−3、H=−5.810650×10−4、I=2.272673×10−4
<S7面>
K=−1.988398、D=0.023125、E=3.786853×10−3、F=−1.31987×10−3、G=1.518726×10−3、H=−6.258970×10−4、I=9.944964×10−5
<S8面>
K=−5.202108、D=−0.022406、E=2.578339×10−3、F=−2.434800×10−4、G=−1.406570×10−4、H=−8.363690×10−6、I=3.805432×10−6
<S9面>
K=−9.593455、D=−0.015382、E=−6.313180×10−4、F=2.092492×10−4、G=−1.243640×10−4、H=1.770991×10−5、I=−1.276910×10−6
<S1面>
K=−6.481478、D=−0.017128、E=−5.974990×10−3、F=−1.643760×10−4、G=4.138751×10−4、H=−5.127560×10−5、I=0.000000
<S2面>
K=1.051600、D=−0.032400、E=−3.597700×10−3、F=−1.430300×10−4、G=6.230990×10−4、H=−9.513010×10−5、I=0.000000
<S6面>
K=−2.355432、D=−1.445660×10−3、E=0.010366、F=4.307739×10−3、G=−2.434660×10−3、H=−5.810650×10−4、I=2.272673×10−4
<S7面>
K=−1.988398、D=0.023125、E=3.786853×10−3、F=−1.31987×10−3、G=1.518726×10−3、H=−6.258970×10−4、I=9.944964×10−5
<S8面>
K=−5.202108、D=−0.022406、E=2.578339×10−3、F=−2.434800×10−4、G=−1.406570×10−4、H=−8.363690×10−6、I=3.805432×10−6
<S9面>
K=−9.593455、D=−0.015382、E=−6.313180×10−4、F=2.092492×10−4、G=−1.243640×10−4、H=1.770991×10−5、I=−1.276910×10−6
上記実施例2においては、レンズ系全長TLが7.100mmと短く、F値(Fナンバー)が1.883と小さくて明るく、所望の解像力を確保でき、周辺光量比等の光学性能の劣化を招くことなく、図5に示すように諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有し、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ等の携帯情報端末装置に搭載されるモバイルカメラに適した小型の撮像レンズが得られた。
以上述べたように、本発明の撮像レンズは、F値(Fナンバー)が2.0以下の明るさで、所望の解像力を確保でき、周辺光量比等の光学性能の劣化を防止でき、レンズ系全長を短くできるため、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ等の携帯情報端末装置に搭載されるモバイルカメラの撮像レンズとして適用できるのは勿論のこと、監視用カメラ、車載用カメラ、その他の小型化が要求されないデジタルカメラの撮像レンズとしても有用である。
1 第1レンズ
2 第2レンズ
3 第3レンズ
4 第4レンズ
5,6 ガラスプレート
SD 開口絞り
L 光軸
f レンズ系の焦点距離
f2 第2レンズの焦点距離
TL レンズ系全長
h1 第1レンズの物体側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離
h4 第4レンズの像面側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離
r1 第1レンズの物体側の面の有効半径
r4 第4レンズの像面側の面の有効半径
2 第2レンズ
3 第3レンズ
4 第4レンズ
5,6 ガラスプレート
SD 開口絞り
L 光軸
f レンズ系の焦点距離
f2 第2レンズの焦点距離
TL レンズ系全長
h1 第1レンズの物体側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離
h4 第4レンズの像面側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離
r1 第1レンズの物体側の面の有効半径
r4 第4レンズの像面側の面の有効半径
Claims (9)
- 物体側から像面側に向けて順に配列された、
曲率の向きが変化する変曲面形状を有し光軸近傍において物体側に凸を向けた負の屈折力を有する第1レンズと、
両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズと、
所定の口径をなす開口絞りと、
負の屈折力を有する第3レンズと、
曲率の向きが変化する変曲面形状を有し正の屈折力を有する第4レンズと、
を含む、ことを特徴とする撮像レンズ。 - 前記第1レンズの両面は、共に非球面に形成され、
前記第2レンズの両面は、共に同一の曲率半径をなす球面に形成されている、
ことを特徴とする請求項1記載の撮像レンズ。 - 前記第3レンズの両面は、共に非球面に形成され、
前記第4レンズの両面は、共に非球面に形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像レンズ。 - 前記第1レンズ、第3レンズ、及び第4レンズは、樹脂材料により形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の撮像レンズ。 - 前記第1レンズ及び第3レンズは、ポリカーボネイトにより形成されている、
ことを特徴とする請求項4記載の撮像レンズ。 - 前記第2レンズは、ガラス材料により形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれかに記載の撮像レンズ。 - 前記第1レンズから像面までのレンズ系全長をTL、前記レンズ系の焦点距離をf、前記第2レンズの焦点距離をf2とするとき、条件式(1),(2)
(1)1.30<TL/f<1.50
(2)1.17<f/f2<1.20
を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載の撮像レンズ。 - 前記第1レンズの物体側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離をh1、前記第4レンズの像面側の面とF値を決める光線の交点から光軸までの距離をh4、前記第1レンズの物体側の面の有効半径をr1、前記第4レンズの像面側の面の有効半径をr4とするとき、条件式(3),(4)
(3)1.10<r1/h1<1.20
(4)3.90<r4/h4<4.10
を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし7いずれかに記載の撮像レンズ。 - 前記第1レンズのアッベ数をν1、前記第2レンズのアッベ数をν2、前記第3レンズのアッベ数をν3、前記第4レンズのアッベ数をν4とするとき、条件式(5),(6)
(5)0.35<ν1/ν2<0.45
(6)0.40<ν3/ν4<0.60
を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし8いずれかに記載の撮像レンズ。
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- 2006-06-02 JP JP2006154172A patent/JP2007322844A/ja active Pending
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