JP2016040564A - 撮像レンズ系及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い解像力を有し、明るく、小型かつ安価な撮像レンズ系及び撮像装置を提供すること。
【解決手段】本発明の撮像レンズ系１１は、物体側から順に、物体側に凸形状で正のパワーを有する第１レンズＬ１と、像側に凹形状で負のパワーを有する第２レンズＬ２と、正のパワーを有する第３レンズＬ３と、両面が非球面形状あり、光軸近傍において像側に凹形状で負のパワーを有する第４レンズＬ４と、両面が非球面形状であり、像側に凹形状で正のパワーを有する第５レンズＬ５と、を備える。第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５は光軸Ｚ上と異なる位置に変曲点を有する。第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５のアッベ数をそれぞれνｄ１〜νｄ５とすると、５０＜νｄ１＜７０、νｄ２＜２６、νｄ３＞５０、νｄ４＜２６、νｄ５＞５０、を満足する。

【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズ系及び撮像装置に関する。

近年、撮像装置を備えた携帯端末の市場は拡大している。携帯端末に搭載される撮像装置に用いられる撮像レンズ系は、小型、薄型、及び軽量であることが求められる。また、携帯端末に用いられる固体撮像素子の高画素化が進んでいる。そのため、高い解像力を有し、かつ、Ｆ値の小さい明るい撮像レンズ系が求められている。特許文献１及び２には、携帯端末に適した、高い解像力を有し、かつ、明るい撮像レンズ系が記載されている。

特開２０１３−２２８４１２号公報 特許第４８４７１７２号公報

特許文献１に記載の撮像レンズ系では、５枚中４枚のレンズのアッベ数が５６．１０と大きいため、色収差を補正する能力が十分とは言えない。そのため、像高の高い位置で、倍率色収差により結像性能が劣化してしまうという問題があった。

また、特許文献２に記載の撮像レンズ系では、アッベ数が７６．６と大きい非球面レンズが第１レンズに用いられている。アッベ数の大きい非球面レンズを製造するためには、高価なガラスモールドレンズを用いる必要がある。そのため、撮像レンズ系の製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためなされたものであり、高い解像力を有し、明るく、小型かつ安価な撮像レンズ系及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像レンズ系は、
物体側から順に、物体側に凸形状で正のパワーを有する第１レンズと、像側に凹形状で負のパワーを有する第２レンズと、正のパワーを有する第３レンズと、両面が非球面形状あり、光軸近傍において像側に凹形状で負のパワーを有する第４レンズと、両面が非球面形状であり、像側に凹形状で正のパワーを有する第５レンズと、を備え、
前記第４レンズ及び前記第５レンズは前記光軸上と異なる位置に変曲点を有し、
下記の条件式（１）〜（５）を満足する。
５０＜νｄ１＜７０ …（１）
νｄ２＜２６ …（２）
νｄ３＞５０ …（３）
νｄ４＜２６ …（４）
νｄ５＞５０ …（５）
ただし、νｄ１は第１レンズのアッベ数、νｄ２は第２レンズのアッベ数、νｄ３は第３レンズのアッベ数、νｄ４は第４レンズのアッベ数、νｄ５は第５レンズのアッベ数、である。

本発明の撮像レンズ系は、５枚のレンズにより構成されるレンズ系であり、条件式（１）〜（５）を満足している。これによって、軸上色収差及び倍率色収差を効果的に抑制できる。

特に、第２レンズと第４レンズに分散の大きい（アッベ数の小さい）レンズを用いることによって軸上色収差及び倍率色収差を効率的に抑制する事ができる。
さらに、νｄ２＜２４、かつ、νｄ４＜２４であることが好ましく、νｄ２＜２１．５、かつ、νｄ４＜２１．５であることがより好ましい。

本発明の撮像レンズ系では、第４レンズ及び第５レンズが光軸上と異なる位置に変曲点を有している。これにより、テレセントリック性を高め、かつ、像面湾曲を補正することができる。また、手振れ防止機能に対応するための広い有効撮像円径（イメージサークル）を確保する事ができる。

また、第１レンズのアッベ数νｄ１は、５０＜νｄ１＜７０の範囲にあることが望ましい。上記の範囲にあることで、軸上色収差及び倍率色収差の発生を抑えることができるとともに、第１レンズにプラスチックレンズを用いることが可能となる。プラスチックレンズを用いることにより、低コストで非球面化が可能となり、球面収差などの諸収差の補正に有利となる。さらに、５０＜νｄ１＜６０であることが好ましい。

本発明では、
前記第１レンズの焦点距離をｆ_１、前記第２レンズの焦点距離をｆ_２、前記第３レンズの焦点距離をｆ_３、前記第４レンズの焦点距離をｆ_４、前記第５レンズの焦点距離をｆ_５としたときに、下記の条件式（６）及び（７）を満たす
ことが好ましい。
｜ｆ_２／ｆ_１｜＞１．０ …（６）
０．２＜ｆ_３×（１／ｆ_４＋１／ｆ_５）＜０．６ …（７）

本発明の撮像レンズ系では、条件式（６）及び（７）を満足している。これにより、軸上色収差と倍率色収差を補正するとともに、像面湾曲の補正を行うことができる。

条件式（６）は、第１レンズと第２レンズとのパワー関係を規定している。条件式（６）の下限値を下回ると、軸上色収差の低減には効果的であるが、レンズ系の全長が長くなってしまう。

条件式（７）は、第３レンズ、第４レンズ、及び第５レンズのパワー関係を規定している。第３レンズ、第４レンズ、及び第５レンズは、比較的焦点距離の長いレンズである。条件式（７）を満たすことによって、像面湾曲及び倍率色収差の補正をバランス良く行うことができる。

条件式（７）は、０．３＜ｆ_３×（１／ｆ_４＋１／ｆ_５）＜０．５を満足することが好ましく、０．３５＜ｆ_３×（１／ｆ_４＋１／ｆ_５）＜０．４５を満足することがより好ましい。

本発明では、
前記第１レンズは、像側に凹形状のメニスカスレンズである
ことが好ましい。

本発明の撮像レンズ系では、第１レンズは、像側面が凹形状のメニスカスレンズである。第１レンズの正のパワーが強くなり過ぎると、第２レンズの負のパワーが強くなり、製造時の製造感度が悪化する。第１レンズの正のパワー及び第２レンズの負のパワーを適度な値に保ち、製造時の製造感度の悪化を防ぐ効果がある。

本発明では、
前記第３レンズが前記光軸近傍で両凸形状である
ことが好ましい。

本発明では、
前記撮像レンズ系は開口絞りを有し、
前記開口絞りは、前記第１レンズの物体側面の前記光軸上の位置よりも像側に配置され、かつ、前記第１レンズの物体側面の最周辺部より物体側に配置されている
ことが好ましい。

本発明の撮像レンズ系では、第１レンズの物体側面の光軸上の位置より像側で、かつ、第１レンズの物体側面の最周辺部より物体側の位置に、開口絞りを配置する。第１レンズの物体側面付近の位置に開口絞りを配置することにより、像面から開口絞りを離すことができる。像面から開口絞りが離れることにより、テレセントリック性を確保しやすくなる。また、第１レンズの物体側面が開口絞りに近づくことにより、球面収差の補正に有利となる。

本発明では、
前記撮像レンズ系は、全てプラスチックレンズにより構成されている
ことが好ましい。

本発明の撮像装置は、
上述の撮像レンズ系と、
前記撮像レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を備える。

本発明によれば、高い解像力を有し、明るく、小型かつ安価な撮像レンズ系及び撮像装置を提供することができる。

実施例１に係る撮像レンズ系の断面図である。 実施例１に係る撮像レンズ系の収差図である。 実施例２に係る撮像レンズ系の断面図である。 実施例２に係る撮像レンズ系の収差図である。 実施例３に係る撮像レンズ系の断面図である。 実施例３に係る撮像レンズ系の収差図である。 実施の形態１に係る撮像装置の断面図である。

[実施の形態１]
以下、本発明の実施の形態１に係る撮像レンズ系１１の実施例１〜３について説明する。

[実施例１]
図１は、実施例１の撮像レンズ系１１の構成を示す図である。図１に示すように、実施例１の撮像レンズ系１１は、物体側から順に、物体側に凸形状で正のパワーを有する第１レンズＬ１と、像側に凹形状で負のパワーを有する第２レンズＬ２と、正のパワーを有する第３レンズＬ３と、両面が非球面形状あり、光軸Ｚ近傍において像側に凹形状で負のパワーを有する第４レンズＬ４と、両面が非球面形状であり、像側に凹形状で正のパワーを有する第５レンズＬ５と、を有する。実施例１の撮像レンズ系１１では、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５は全てプラスチックレンズである。

第１レンズＬ１は、正のパワーを有する非球面レンズである。第１レンズＬ１の物体側レンズ面Ｓ２は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ３は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ２は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面Ｓ３は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。

第２レンズＬ２は、負のパワーを有する非球面レンズである。第２レンズＬ２の物体側レンズ面Ｓ４は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ５は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ４は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面Ｓ５は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。

第３レンズＬ３は、正のパワーを有する非球面レンズである。物体側レンズ面Ｓ６は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ７は負の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ６は光軸Ｚの近傍で物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ７は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

第４レンズＬ４は、負のパワーを有する非球面レンズである。第４レンズＬ４の物体側レンズ面Ｓ８は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ９は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ８は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面Ｓ９は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。第４レンズＬ４は、光軸Ｚ上とは異なる位置に変曲点を有する。

第５レンズＬ５は、正のパワーを有する非球面レンズである。第５レンズＬ５の物体側レンズ面Ｓ１０は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ１１は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ１０は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面Ｓ１１は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。第５レンズＬ５は、光軸Ｚ上とは異なる位置に変曲点を有する。

カバーガラスＣＧは、撮像素子を保護するためのガラス板である。カバーガラスＣＧは、撮像レンズ系１１の設計時には、撮像レンズ系１１と一体として扱われる。しかし、カバーガラスＣＧは、撮像レンズ系１１の必須の構成要素ではない。

表１に、撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。レンズデータとしては、各面の曲率半径、面間隔、屈折率、及びアッベ数を載せている。屈折率及びアッベ数はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を基準として計算されている。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

レンズ面に採用する非球面形状は、ｚをサグ量、ｃを曲率半径の逆数、ｋを円錐係数、ｒを光軸Ｚからの光線高さとして、ｉ次の非球面係数をα_ｉとしたときに、次式により表わされる。ただし、ここでｉは自然数である。ｉの最小値は３であり、ｉの最大値Ｎは、本実施形態においてはＮ＝２３である。

表２及び表３に、実施例１の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表２は第２面〜第６面、表３は第７面〜第１１面の非球面係数を示す。表２及び表３において、例えば「２．５９５４６５Ｅ−０３」は、「２．５９５４６５×１０^−３」を意味する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、実施例１の撮像レンズ系１１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。実施例１の撮像レンズ系１１では、半画角ωが３３．４°、Ｆ値が２．４である。図２（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｚと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図２（ａ）では、波長４３６ｎｍ、５４６ｎｍ、及び６５６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。図２（ｂ）の像面湾曲図では、横軸は光軸Ｚ方向の距離を示し、縦軸は像高を示す。図２（ｂ）において、Ｓａｇはサジタル面における像面湾曲を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図２（ｃ）の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高を示す。図２（ｂ）及び（ｃ）では、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。図２（ｄ）の倍率色収差図では、縦軸は波長５４６ｎｍの光線の像高を示し、横軸は、波長５４６ｎｍの光線の像高に対する波長４３６ｎｍ及び波長６５６ｎｍの光線の像高のずれ量（μｍ単位）を示す。

表４に、実施例１の撮像レンズ系１１の特性値を計算した結果を示す。撮像レンズ系１１において、Ｆ値をＦＮｏ、撮像レンズ系１１の第１レンズＬ１の物体側レンズ面Ｓ２から像面ＩＭＧまでの距離を「光学全長」、撮像レンズ系１１の第１レンズＬ１の物体側レンズ面Ｓ２から第５レンズＬ５の像側レンズ面Ｓ１１までの距離を「レンズ全長」、撮像レンズ系１１に半画角ωで入射する主光線の像面ＩＭＧにおける光軸Ｚからの高さを「最大像高」、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ_１、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ_２、第３レンズＬ３の焦点距離をｆ_３、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ_４、第５レンズＬ５の焦点距離をｆ_５、としたときのこれらの特性値は、表４に示す通りである。各種の焦点距離は、５４６ｎｍの波長の光線を用いて計算した。

[実施例２]
図３は、実施例２の撮像レンズ系１１の構成を示す断面図である。実施例２の撮像レンズ系１１では、各レンズのパワーの配置が実施例１とは異なっている。図３及び図４並びに表５〜表８に記載されている事項は、実施例１と同様である。実施例２の撮像レンズ系１１では、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５は全てプラスチックレンズである。

表５に、実施例２の撮像レンズ系１１における各レンズ面のレンズデータを示す。

表６及び表７に、実施例２の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。

図４（ａ）〜（ｄ）は、実施例２の撮像レンズ系１１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。実施例２の撮像レンズ系１１では、半画角ωが３３．５°、Ｆ値が２．４である。

表８に、実施例２の撮像レンズ系１１の特性値を計算した結果を示す。

[実施例３]
図５は、実施例３の撮像レンズ系１１の構成を示す断面図である。実施例３の撮像レンズ系１１では、各レンズのパワーの配置が実施例１及び２とは異なっている。図５及び図６並びに表９〜表１２に記載されている事項は、実施例１及び２と同様である。実施例３の撮像レンズ系１１では、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５は全てプラスチックレンズである。

表９に、実施例３の撮像レンズ系１１における各レンズ面のレンズデータを示す。

表１０及び表１１に、実施例３の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。

図６（ａ）〜（ｄ）は、実施例３の撮像レンズ系１１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。実施例３の撮像レンズ系１１では、半画角ωが３３．７°、Ｆ値が２．８である。

表１２に、実施例３の撮像レンズ系１１の特性値を計算した結果を示す。

表１３に、実施例１〜３の撮像レンズ系１１において、条件式（６）及び（７）のパラメータを計算した結果を示す。

[撮像装置への適用例]
図７は、撮像レンズ系１１を用いた撮像装置１０の構成を示す図である。撮像装置１０は、撮像レンズ系１１と、カバーガラスＣＧと、撮像素子１３と、を備える。撮像レンズ系１１と、カバーガラスＣＧと、撮像素子１３と、は筐体（不図示）に収容されている。

撮像素子１３は、受光した光を電気信号に変換する素子であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられる。撮像素子１３は、撮像レンズ系１１の結像位置（焦点位置）に配置されている。

カバーガラスＣＧは、撮像素子１３を異物から保護するために、撮像素子１３上に設けられている。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明の撮像レンズ系１１の用途は、携帯端末に限定されるものではなく、車載カメラや監視カメラに搭載する等の他の用途にも用いることができる。

１０…撮像装置 １１…撮像レンズ系 １３…撮像素子 Ｌ１〜Ｌ５…第１レンズ〜第５レンズ ＣＧ…カバーガラス ＩＭＧ…像面

Claims (7)

1. 物体側から順に、物体側に凸形状で正のパワーを有する第１レンズと、像側に凹形状で負のパワーを有する第２レンズと、正のパワーを有する第３レンズと、両面が非球面形状あり、光軸近傍において像側に凹形状で負のパワーを有する第４レンズと、両面が非球面形状であり、像側に凹形状で正のパワーを有する第５レンズと、を備え、
   前記第４レンズ及び前記第５レンズは前記光軸上と異なる位置に変曲点を有し、
   下記の条件式（１）〜（５）を満足する撮像レンズ系。
   ５０＜νｄ１＜７０ …（１）
   νｄ２＜２６ …（２）
   νｄ３＞５０ …（３）
   νｄ４＜２６ …（４）
   νｄ５＞５０ …（５）
   ただし、νｄ１は第１レンズのアッベ数、νｄ２は第２レンズのアッベ数、νｄ３は第３レンズのアッベ数、νｄ４は第４レンズのアッベ数、νｄ５は第５レンズのアッベ数、である。
2. 請求項１に記載の撮像レンズ系であって、
   前記第１レンズの焦点距離をｆ_１、前記第２レンズの焦点距離をｆ_２、前記第３レンズの焦点距離をｆ_３、前記第４レンズの焦点距離をｆ_４、前記第５レンズの焦点距離をｆ_５としたときに、下記の条件式（６）及び（７）を満たす
   ことを特徴とする撮像レンズ系。
   ｜ｆ_２／ｆ_１｜＞１．０ …（６）
   ０．２＜ｆ_３×（１／ｆ_４＋１／ｆ_５）＜０．６ …（７）
3. 請求項１又は２に記載の撮像レンズ系であって、
   前記第１レンズは、像側に凹形状のメニスカスレンズである
   ことを特徴とする撮像レンズ系。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ系であって、
   前記第３レンズが前記光軸近傍で両凸形状である
   ことを特徴とする撮像レンズ系。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ系であって、
   前記撮像レンズ系は開口絞りを有し、
   前記開口絞りは、前記第１レンズの物体側面の前記光軸上の位置よりも像側に配置され、かつ、前記第１レンズの物体側面の最周辺部より物体側に配置されている
   ことを特徴とする撮像レンズ系。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像レンズ系であって、
   前記撮像レンズ系は、全てプラスチックレンズにより構成されている
   ことを特徴とする撮像レンズ系。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像レンズ系と、
   前記撮像レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を備える
   ことを特徴とする撮像装置。

Images