JP3685278B2 - 撮像レンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラなど電子的な撮像を行うための撮像レンズおよびそれを用いた撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、家庭用ビデオカメラやテレビ電話やカメラ付ドアホンなどに見られるように、電子的な撮像を行うためのカメラが普及してきており、これらカメラに用いられるレンズ系の小型軽量、低コスト化が大きな課題である。これらカメラに用いられるレンズ系は固定焦点距離のものでは、3〜6枚程度のレンズ構成枚数を持っているものが一般的である。このようなレンズ系の一例として、図17に示すようなものが知られている。このようなレンズ系は、図17に示すようにモアレを消すためのローパスフィルターや赤外カットフィルター(F)が配置されているのが一般的であり、また、接合ダブレット以外のレンズは間隔をおいて配置されている。
【0003】
また、これらカメラに用いられるレンズ系で、簡単な構成の撮像レンズの従来例として特開平4−191716号公報に示されるように非球面単レンズを用いたものや特開昭61−277913号公報に示されるようにアキシャル型屈折率分布レンズ(アキシャル型GRINレンズ)1枚で構成したものなどがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の3〜6枚程度のレンズ構成のレンズ系は、レンズ枚数が多く、レンズを固定するための鏡枠構造も複雑なものとなり、加工・組立時に個々のレンズの偏心により性能が劣化しやすいといった欠点がある。又そのためにコスト高になるという欠点もある。
【0005】
また、特開平4−191716号公報、特開昭61−277913号公報などに示される従来のレンズ系は、レンズ構成は簡単であるが、レンズ系の光学的な性能が十分でないという欠点がある。特に、色収差と像面湾曲の補正が十分とは言えない。又、収差補正能力が高いと言われているラジアル型GRINレンズ1枚で撮像レンズを構成することも考えられるが、ラジアル型GRINレンズは、レンズ素材の作製が技術的に難しいという欠点がある。
【0006】
本発明は、作製が容易で光学的に十分な性能を持ち、構成が簡単な撮像レンズを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像レンズは、物体側より順に、物体側に凸面を持つ正レンズと、像側に凹面を持つ負レンズと、物体側に凸面を持つ正レンズとの3枚レンズよりなり、三つのレンズが互いに接合されて一体化されたもので、二つの正レンズの屈折率が負レンズの屈折率よりも大であり、正レンズと負レンズの屈折率を夫々Np、Nnとするとき、下記条件を満足することを特徴とする。
(1) NP −Nn >0.1
(2) 1.5f<TL<4f
ただし、TLはレンズ系全体の長さ、fはレンズ系全体の焦点距離である。 また、本発明の他の撮像レンズは、少なくとも2枚の正レンズと少なくとも1枚の負レンズよりなる接合レンズにて構成され、前記接合レンズが複数の接合面を有し、正レンズの屈折率が負レンズの屈折率よりも大であり、前記接合レンズには、正レンズと負レンズが隣接する形で含まれており、この互いに隣接する正レンズと負レンズの屈折率を夫々Np、Nnとするとき、下記条件を満足することを特徴とする。
【0008】
又、本発明のレンズ系は、物体側より順に、物体側に凸面を持つ正レンズと像側に凹面を持つ負レンズと物体側面に凸面を持つ正レンズの3枚のレンズよりなり、それらが接合されて一体化されているとともに、二つの正レンズの屈折率が前記負レンズの屈折率よりも大きいことを特徴とするもので、これにより本発明の目的を達成するレンズ系でより望ましい構成のレンズ系になし得る。
【0009】
前記課題を解決するためには、まず撮像レンズを一つのレンズ要素だけで構成することが考えられる。このように撮像レンズを一つのレンズ要素だけで構成できれば、それを保持するための鏡枠構造も簡素化でき、組み立てや調整も容易となるという利点がある。これによって、鏡枠や組み立て調整を含めた全体での低コスト化、小型軽量化が可能なうえ、組み立て誤差の影響も少なく、光学性能を良好に保持することができる。
【0010】
前記のように撮像レンズを一つのレンズで構成するための方法として、非球面単レンズとする方法、アキシャル型GRINレンズ1枚で構成する方法、ラジアル型GRINレンズ1枚で構成する方法などが考えられる。
【0011】
しかし、前述のように非球面単レンズとする場合とアキシャル型GRINレンズ1枚で撮像レンズを構成する場合、光学的な性能が十分でないという問題がある。特に、両者とも色収差と像面湾曲の補正が十分ではない。また、ラジアル型GRINレンズ1枚で撮像レンズを構成すると、光学的な性能はかなり良好であるが、素材の作製が技術的に難しいという問題がある。
【0012】
本発明は、作製技術的に確立している均質レンズのみを用いていて一つのレンズ成分よりなるレンズ系を構成するものである。
【0013】
均質レンズからなる一つのレンズ成分で構成されるレンズでよく知られているものとして、アクロマートと呼ばれる2枚のレンズを接合した一つのレンズ成分にて構成したものが知られている。しかし、通常のアクロマートは、色収差と球面収差の補正のみに着目しているため、像面湾曲が大きく、撮像レンズにそのまま用いることは困難である。また、アクロマートで像面湾曲を良好に補正しようとすると、逆に球面収差が悪化する。つまり、通常のアクロマートでは、色収差、球面収差、像面湾曲の補正をすべて両立して補正することは困難である。
【0014】
本発明は、まず3枚のレンズが接合されて一体化されたレンズ成分を用いることにした。従来から3枚接合レンズは存在するが、それらは、主に顕微鏡対物レンズなどで2次スペクトルを補正するために用いられるもので、低分散なガラスを使用しているため、正レンズの屈折率が低く像面湾曲の補正が十分ではない。
【0015】
本発明の撮像レンズは、基本構成として前述のように、少なくとも2枚の正レンズと少なくとも1枚の負レンズを接合した一つの接合レンズ成分であって、正レンズの屈折率が負レンズの屈折率よりも大になるようにしたもので、これによって色収差、球面収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正するようにしたものである。
【0016】
又本発明の撮像レンズにおいて、前記接合レンズには、正レンズと負レンズが隣接する形で含まれており、この互いに隣接する正レンズと負レンズの屈折率を夫々Np、Nnとするとき、下記条件(1)、(2)を満足することが好ましい。
【0017】
(1) NP −Nn >0.1
(2) 1.5f<TL<4f
ただし、TLはレンズ系全体の長さ、fは全系の焦点距離である。
【0018】
本発明の撮像レンズにおいて、より望ましい構成として、前述のように、物体側より順に、物体側に凸面を持つ正レンズと像側に凹面を持つ負レンズと物体側面に凸面を持つ正レンズの3枚のレンズよりなり、それらが接合されて一体化された構成で、二つの正レンズの屈折率が負レンズの屈折率よりも大きいことを特徴とするレンズ系にすることが望ましくい。又このより望ましい構成のレンズ系において前記条件(1)、(2)を満足することが一層望ましい。
【0019】
まず、本発明のレンズ系を3枚のレンズにて構成する場合でレンズ系の全長を極端に長くすることなく、また各接合面で球面収差や色収差を良好に補正するためには、3枚のレンズを物体側より順に正パワー、負パワー、正パワーの順に配置することが望ましい。この場合、像面湾曲と球面収差の補正を考え、二つの正レンズの屈折率を負レンズの屈折率よりも大きくし、二つの接合面にそれぞれ正のパワーを持たせることが好ましい。
【0020】
つまり、ペッツバール和を小さな値にして像面を良好に保つためには、ペッツバール和を与える式からもわかるように、正レンズの屈折率を大きく、負レンズの屈折率を小さくする必要がある。このとき、現実のガラス範囲の中では、通常の撮像レンズと同様に本発明レンズ系でも、像面が若干負の方向に倒れる傾向になる。そこで、球面収差はこの像面の倒れとうまくバランスさせてやる必要があり、レンズ系全体では、球面収差を若干アンダーにしてやることが望ましい。そこで、レンズ系全体に必要な正パワーを第1面、第2面(接合面)、第3面(接合面)にそれぞれ分配し、各面が正パワーを持つように構成した。これによって、各面の正パワーが極端に大きくならず、各面での球面収差の発生を小さく抑えることが出来、これにより、レンズ系全体として若干アンダーな球面収差量とし、像面湾曲とうまくバランスさせることができる。このようにすると、正レンズの第1レンズは両凸形状、負レンズの第2レンズは両凹形状、正レンズの第3レンズは物体側面が凸形状となる。
【0021】
また、特殊な場合として、第1レンズの像側および第2レンズの物体側を平面もしくは物体側に凸な面としてもよい。このとき、第1レンズと第2レンズとの接合面がパワーレスもしくは負パワーとなるが、レンズ第1面と第3面(接合面)にパワーを分散させることにより、球面収差発生量を許容内に抑えることができる。
【0022】
さらに、本発明のレンズ系において、像面湾曲を良好に補正するためには、前記条件(1)を満足することが望ましい。像面湾曲を良好に補正するためには、ペッツバール和を小さくする必要があり、正レンズの屈折率を大きく、負レンズの屈折率を小さくする必要があるが、良好な補正のためにはこの条件に示される屈折率の差をつけるのが望ましい。この条件(1)の範囲を超えると像面湾曲を十分補正することが困難となる。
【0023】
ここで前述のように、本発明のレンズ系として、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズ特に両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側が凸の正レンズの、正の第1レンズ、負の第2レンズ、正の第3レンズを接合したレンズ成分よりなるレンズ系においては、下記条件(1A)、(1B)を満足することが望ましい。
【0024】
(1A) N1 −N2 >0.1
(1B) N3 −N2 >0.1
ただし、N1 ,N2 ,N3 は夫々第1レンズ、第2レンズ、第3レンズの屈折率である。
【0025】
上記条件(1A)、(1B)におけるN1 ,N3 は、条件(1)の正レンズの屈折率Np 、N2 は負レンズの屈折率Nn に相当するもので、上記3枚構成の接合レンズを用いた本発明のレンズ系の場合、前記条件(1A)、(1B)を満足することになる。
【0026】
また、前記構成の本発明のレンズ系において、各面での収差発生量を小さく保ったまま全系で所定のパワーを持たせるためには、条件(2)を満足することが望ましい。この条件(2)を満足すれば各面での間隔を十分広くとることができ、各面の屈折力を極端に大きくすることなく、各収差のバランスをとることができる。この条件の下限を超えると、各面での光線の高さがあまり変化せず薄肉に近くなるため、各収差のバランスをとることが困難となる。また、上限を超えるとレンズ系が大きくなりすぎて好ましくない。
【0027】
又、本発明のレンズ系において、色収差を良好に補正するためには下記条件(3)を満足することが望ましい。
【0028】
(3) Vp −Vn >5
ただし、Vp 、Vn は前記互いに隣接する正レンズ、負レンズのアッベ数である。
【0029】
上記条件(3)を外れると色収差の補正が困難になる。ただし、レーザー用光学系等のように、単色にて用いる場合には、条件(3)を満足しなくともよい。
【0030】
上記条件(3)は、前述の通りの正レンズの第1レンズと負レンズの第2レンズと正レンズの第3レンズとを接合した構成の三つのレンズよりなるレンズ系の場合、第1、第2、第3レンズのアッベ数をV1 ,V2 ,V3 とすると下記条件(3A)、(3B)のように表わせることは明らかである。
【0031】
(3A) V1 −V2 >5
(3B) V3 −V2 >5
又、本発明の撮像レンズにおいて、コマ収差、非点収差は、絞り面をレンズ系第1面の近くに配置し、各面のパワー配分を調整することにより補正することができる。このとき、歪曲収差は若干負の方向に発生するが、つまり樽型の歪曲収差が発生するが、これも実用上許容される量である。
【0032】
上記のように各面のパワーを調整してコマ収差、非点収差を良好に補正するためには、下記条件(4)、(5)、(6)を満足することが望ましい。
【0033】
(4) 0.4φ<φ1 <1.2φ
(5) −0.3φ<φ2 <0.5φ
(6) 0<φ3 <0.6φ
ここで、φはレンズ系全体のパワー、φ1 は第1面のパワー、φ2 は第2面のパワー、φ3 は第3面のパワーである。
【0034】
これらの条件を超えると、各収差の良好なバランスをとることが難しくなり、光学性能が悪化する。
即ち、条件(4)、(5)、(6)の下限を超えるといずれも全系のパワーを獲得することが難しくなり、無理に全系のパワーを獲得しようとすると他の面のパワーが大になり全体としてコマ収差、非点収差が悪化する。
又、条件(4)の上限を超えると非点収差が悪化し、条件(5)の上限を超えるとコマ収差および球面収差が悪化する。又条件(6)の上限を超えるとコマ収差が悪化する。
更に、条件(5)の上限および条件(6)の上限を超えると接合面の曲率がきつくなりレンズが加工しにくく、コスト高になる。
【0035】
以上の構成により、本発明のレンズ系は、撮像レンズとして実用上十分な収差レベルとすることができる。
【0036】
また、これまでは3枚構成の接合レンズでの説明を行ったが、レンズ枚数を増やして4枚以上の構成にしても、光学的には同等以上の効果を得ることができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以上の本発明の撮像レンズについての、又撮像レンズを用いた撮像装置についての実施の形態を述べる。
【0038】
まず本発明の撮像レンズの各実施例について説明する。
【0039】
実施例1は、図1に示すように、物体側より順に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズと物体側面が凸形状で像面側が平面形状の正レンズの3枚のレンズを接合して一体化した撮像レンズで、絞り面はレンズ第1面上に設定されている。この実施例では、無限遠方の物体に対するベスト像がレンズ最終面から距離0.7のところにできる。そのレンズデータは以下に示すものである。
f=6 mm,F/2.0 ,最大像高1.8 mm,画角2ω=35.0°
r1 =6.4277(絞り) d1 =4.5173 n1 =1.72916 ν1 =54.68
r2 =-4.3411 d2 =3.0845 n2 =1.56732 ν2 =42.83
r3 =3.2588 d3 =3.1426 n3 =1.77250 ν3 =49.60
r4 =∞
LT=1.79f
φ1 =0.681 φ,φ2 =0.224 φ,φ3 =0.378 φ
このレンズ系の収差状況は図7に示すとおりであり、各収差とも良好に補正されている。なお、図7は物体距離が無限遠方の場合を示している。
【0040】
実施例2は、図2に示すように、物体側より順に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズの3枚のレンズを接合して一体化した撮像レンズで、絞り面はレンズ第1面上に設定されている。この実施例は、無限遠方の物体に対するベスト像がレンズ最終面から距離0.9のところにできるように構成されており、そのレンズデータは以下に示すものである。
f=5 mm,F/2.0 ,最大像高1.8 mm,画角2ω=41.9°
r1 =7.2706(絞り) d1 =3.6851 n1 =1.81600 ν1 =46.62
r2 =-3.7802 d2 =2.0474 n2 =1.59270 ν2 =35.30
r3 =4.1993 d3 =3.5654 n3 =1.81600 ν3 =46.62
r4 =-13.7422
LT=1.86f
φ1 =0.561 φ,φ2 =0.295 φ,φ3 =0.266 φ
このレンズ系の収差状況は図8に示すとおりであり、各収差とも良好に補正されている。なお、図8は物体距離が無限遠方の場合を示している。
【0041】
実施例3は、図3に示す構成で、物体側より順に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズと物体側面が凸形状で像面側が平面である正レンズの3枚のレンズを接合して一体化した撮像レンズで、絞り面はレンズ第1面上に設定されている。この実施例は、距離280mmの物体に対するベスト像がちょうどレンズ最終面上にできるように構成され、そのレンズデータは以下に示すものである。
f=4.5 mm,F/1.8 ,最大像高1.8 mm,画角2ω=47.6°
r1 =5.3757(絞り) d1 =3.7197 n1 =1.81600 ν1 =46.62
r2 =-3.9287 d2 =2.8910 n2 =1.59270 ν2 =35.30
r3 =2.4461 d3 =2.7989 n3 =1.81600 ν3 =46.62
r4 =∞
LT=2.09f
φ1 =0.683 φ,φ2 =0.256 φ,φ3 =0.411 φ
このレンズ系の収差状況は図9に示すとおりであり、各収差とも良好に補正されている。なお、図9は物体距離が無限遠方の場合を示している。
【0042】
実施例4は、図4に示すもので、物体側より順に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズと物体側面が凸形状で像面側が平面の正レンズの3枚のレンズを接合して一体化した撮像レンズで、絞り面はレンズ第1面よりも物体側に設定されている。この実施例は、距離13000mmの物体に対するベスト像がちょうどレンズ最終面上にできるように構成されている。そのレンズデータは以下に示すものである。
f=10 mm ,F/1.0 ,最大像高1.8 mm,画角2ω=20.7°
r1 =(絞り) d1 =1.0000
r2 =11.2828 (非球面)d2 =5.4246 n1 =1.78650 ν1 =50.00
r3 =-7.6604 d3 =6.2000 n2 =1.59270 ν2 =35.30
r4 =8.2280 d4 =7.8489 n3 =1.78650 ν3 =50.00
r5 =∞
非球面係数
P=1 ,A4 =-9.5047 ×10-5,A6 =-4.6575 ×10-6
LT=1.95f
φ1 =0.697 φ,φ2 =0.253 φ,φ3 =0.236 φ
このレンズ系の収差状況は図10に示すとおりであり、各収差とも良好に補正されている。なお、図10は物体距離が無限遠方の場合を示している。
【0043】
この実施例4は、F/1.0と大変明るいレンズ系となっている。この口径比を達成するために、レンズ第1面に非球面を用いていて、F/1.0と非常に明るいレンズ系にしたものである。
【0044】
この実施例で用いる非球面は、光軸との交点を原点として光軸方向にx軸、これに垂直な面内にy軸をとるとき、次式にて表わされるものである。
【0045】
ただし、rは基準球面の曲率半径、p,A2iは非球面を表わす係数である。
【0046】
この実施例4のように、レンズの口径を極端に大きくすると、全系に必要な正パワーを3つの面に分散させたとしても、球面収差の量が像面湾曲のアンダー側への倒れ量に比べてさらに大きくアンダーになる。これを補正するためには、非球面の導入が効果的であり、正のパワーが大きく絞りに近いレンズ第1面に、光軸から周辺にいくにしたがって正のパワーが減少するように非球面を構成するのが効果的である。これによって、アンダー側にでた球面収差を補正し、像面湾曲の量とうまくバランスをとることができる。
【0047】
実施例5は、図5に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側面が凸形状で像面側が平面の正レンズの3枚のレンズを接合して一体化した撮像レンズで、絞り面は正のメニスカスレンズの第1レンズと負のメニスカスレンズの第2レンズの間に設定されている。また、この実施例5はレンズ系の像側が樹脂でうめられている。
【0048】
この実施例5は、距離280mmの物体に対するベスト像がレンズ最終面から距離1.0mm後方の樹脂内にできるように構成されており、ここで、樹脂の厚みを1.0mmにしておけば樹脂の端面が結像面となる。この実施例5のレンズデータは以下に示すものである。
f=6 mm,F/2.0 ,最大像高1.8 mm,画角2ω=33.9°
r1 =4.6104 d1 =4.4456 n1 =1.72916 ν1 =54.68
r2 =4.6314(絞り) d2 =2.1242 n2 =1.56732 ν2 =42.83
r3 =2.8562 d3 =3.1426 n3 =1.77250 ν3 =49.60
r4 =∞ d4 =1.0000 n4 =1.49216 ν4 =57.50
r5 =∞
LT=1.62f
φ1 =0.949 φ,φ2 =-0.210φ,φ3 =0.431 φ
このレンズ系の収差状況は図11に示すとおりであり、各収差とも良好に補正されている。なお、図11は物体距離が無限遠方の場合を示している。
【0049】
この実施例5は絞りが第1レンズと第2レンズの間に設定されているが、この絞りは第1レンズと第2レンズを接合する前にそのどちらかの接合面に酸化クロムなどを蒸着した遮光部分を設けておくことにより構成することができる。
【0050】
実施例6は、図6に示すようなものであり、物体側より順に、物体側面が凸形状で像面側が平面の正レンズと物体側面が平面で像面側が凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズの3枚のレンズを接合して一体化した撮像レンズで、絞り面は第1レンズの物体側の面上に設定されている。また、この例ではレンズ系の像側が樹脂でうめられている。本実施例では、距離530mmの物体に対するベスト像がレンズ最終面から1.0mm後方の樹脂内にできるように構成されており、ここで、樹脂の厚みを1.0mmにしておけば樹脂の端面が結像面となる。そのレンズデータは以下に示すものである。
f=5 mm,F/2.0 ,最大像高1.8 mm,画角2ω=35.0°
r1 =6.4067(絞り) d1 =4.5095 n1 =1.81600 ν1 =46.62
r2 =∞ d2 =2.7438 n2 =1.53172 ν2 =48.91
r3 =4.2264 d3 =3.9189 n3 =1.88300 ν3 =40.78
r4 =-30.4102 d4 =1.0000 n4 =1.49216 ν4 =57.50
r5 =∞
LT=2.23f
φ1 =0.637 φ,φ2 =0 ,φ3 =0.416 φ
このレンズ系の収差状況は図12に示すとおりであり、各収差とも良好に補正されている。なお、図12は物体距離が無限遠方の場合を示している。
【0051】
この実施例6は、第1レンズと第2レンズの接合面が平面であるため、レンズ加工や接合がしやすく、低コストになるという利点がある。
【0052】
以上に示した実施例のうち、実施例1、実施例3、実施例4および実施例5は、最も像側の面(第3レンズの像側の面)が平面になっており、しかも、像面がこの面の近くに位置しており、レンズ系をCCDなどの撮像素子と一体化させて撮像装置を構成する場合に大変好都合である。
【0053】
図13は、本発明の実施例1のレンズ系を用いて撮像レンズと撮像素子と一体化させた撮像装置の例を示したものである。この図において1はレンズ系、2は撮像素子の撮像チップ、3は撮像素子の撮像面、4は撮像素子のセラミックス基板であり、レンズ系最終面である平面の部分を保護ガラスをはずした撮像素子のセラミックス基板4に直接接着したものである。実施例1のレンズ系は、無限遠方の物体に対するベスト像がレンズ最終面後方0.7mmの位置に形成される。したがって、レンズ最終面と撮像面との間隔が0.7mmになるようにしておけば、この一体化した撮像装置により、無限遠方にある物体の像を撮像することがきる。このとき、被写界深度により無限遠方よりレンズ側にある物体でもかなり広い範囲で撮像することができる。
【0054】
図14は、本発明の実施例3もしくは実施例4のレンズ系を用いて撮像素子と一体化させたデバイスの例を示したもので、図中(A)は側面図、(B)は平面図である。図において5はレンズ系、6は撮像素子の撮像チップ、7は撮像素子の撮像面、8は撮像素子のセラミックス基板、9は撮像チップの結線部であり、レンズ系最終面である平面の部分を保護ガラスをはずした撮像素子の撮像チップ6に直接接着したものである。実施例3のレンズ系では、距離280mmにある物体に対するベスト像がちょうどレンズ最終面上付近にできる。また、実施例5のレンズ系の場合、距離13000mmにある物体に対するベスト像がちょうどレンズ最終面上付近にできる。したがって、このように撮像チップに直接接着し一体化した撮像装置により、所定の距離にある物体の像を撮像することができる。このとき、被写界深度により所定の距離前後の物体もかなり広い範囲で撮像することができる。また、接着の際に、レンズの外形として結線部との干渉を避けるために、レンズの像側の部分を図に示すようにステップ状に加工している。
【0055】
さらに、図15は本発明の実施例5もしくは実施例6のレンズ系を用いて、レンズと撮像素子の間を樹脂でうめて一体化させた構成のものである。この図において10はレンズ系、11は撮像素子の撮像チップ、12は撮像素子の撮像面、13は撮像素子のセラミックス基板であり、レンズ系と撮像チップの間が樹脂14でうめられている。実施例5のレンズ系では、距離280mmにある物体に対するベスト像がレンズ系より1mmだけ後方の樹脂内にできる。したがって、樹脂の厚みを1mmに調整しておけば、距離280mmにある物体の像を撮像することができる。このとき、被写界深度により距離280mm前後の物体もかなり広い範囲で撮像することができる。
【0056】
この実施例5のように、レンズ系と撮像素子の間を樹脂でうめる構成をとることによりマージナル光線がレンズ後方で大きな角度を持たないようにできるため、レンズ系像側NAを大きくとることができる。
【0057】
また、実施例6のレンズ系は、距離530mmにある物体に対するベスト像がレンズ系より1mmだけ後方の樹脂内に形成される。したがって、樹脂の厚みを1mmに調整しておけば、距離530mmにある物体の像を撮像することができる。このとき、被写界深度により距離530mm前後の物体もかなり広い範囲で撮像することができる。この実施例6は樹脂に接するレンズ面(レンズ最終面)が曲率を持っているが、樹脂を用いれば、撮像レンズと撮像素子との一体化が容易である。
【0058】
以上説明したように、本発明のレンズ系は、これと撮像素子とを一体化させた撮像装置を構成するときにも好適なもので、特に、レンズ最終面を平面としたものは、容易に撮像素子と一体化させることができる。
【0059】
このとき、従来撮像レンズの後方に配置されていたローパスフィルターや赤外カットフィルターを次のようにすることにより、このようなフィルターの機能を有する撮像光学系や光学系と撮像素子を一体化させた撮像装置を構成し得る。
【0060】
まず、赤外カットフィルターの機能を持たせるためには、例えば、図16(A)に示すようにレンズ15を構成するガラス素材の内部に銅イオン等の赤外光を吸収する元素を含ませておく方法や、図16(B)に示すようにレンズの表面に赤外光をカットするコーティング16をほどこす方法などが考えられる。
【0061】
また、ローパスフィルターの機能を持たせるためには、レンズ系の収差および回折ボケをモアレを発生させている画素ピッチ程度に大きくしておく方法や、レンズ第1面上にモアレを消すための回折パターンを構成する方法などが考えられる。
【0062】
本発明の撮像レンズは、特許請求の範囲に記載する構成のもののほか、次の各項に記載する構成のものも本発明の目的を達成し得る。
【0063】
(1)特許請求の範囲の請求項1、2又は3に記載するレンズ系で、下記条件(4)、(5)、(6)を満足することを特徴とする撮像レンズ。
【0064】
(4) 0.4φ<φ1 <1.2φ
(5) −0.3φ<φ2 <0.5φ
(6) 0<φ3 <0.6φ
(2)特許請求の範囲の請求項1、2又は3に記載するレンズ系で、各接合面が正のパワーを持つかパワーレスレンズであることを特徴とする撮像レンズ。
【0065】
(3)特許請求の範囲の請求項1に記載するレンズ系で、物体側より順に、物体側に凸面を持つ正レンズと、像側に凹面を持つ負レンズと、物体側に凸面を持つ正レンズとの3枚レンズよりなり、三つのレンズが互いに接合されて一体化されたもので、二つの正レンズの屈折率が負レンズの屈折率よりも大きいことを特徴とする撮像レンズ。
【0066】
(4)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)又は(3)の項に記載するレンズ系で、最も像側の面が平面であることを特徴とする撮像レンズ。
【0067】
(5)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)又は(4)の項に記載するレンズ系で、最も物体側のレンズの物体側の面が光軸から周辺にいくにしたがって正のパワーが減少するような非球面であることを特徴とする撮像レンズ。
【0068】
(6)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)又は(5)の項に記載するレンズ系で、少なくとも一つのレンズの内部又は表面に赤外光カット機能を持たせたことを特徴とする撮像レンズ。
【0069】
(7)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)又は(6)の項に記載するレンズ系で、少なくとも一つのレンズの内部又は表面にローパスフィルターの機能を持たせることを特徴とする撮像レンズ。
【0070】
(8)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)又は(7)の項に記載する撮像レンズと撮像素子を一体化したことを特徴とする撮像装置。
【0071】
(9)前記の(8)の項に記載するレンズ系で、レンズ系の像側の面付近の外周部がレンズ系全体の外形よりも小さくなるように加工したことを特徴とする撮像装置。
【0072】
(10)前記の(8)の項に記載する撮像装置で、撮像レンズと撮像素子とを樹脂でうめて一体化したことを特徴とする撮像装置。
【0073】
【発明の効果】
本発明の撮像レンズは、均質レンズであることから作製が容易であり、しかも光学的にも十分な性能を有している。また、接合により撮像レンズが一つのレンズ成分として一体化されており、鏡枠構造や組み立て調整が簡単となり、組み立て誤差などの影響も少ない。レンズ構成枚数は3枚になし得るので、従来の3〜6枚構成のものに比べてレンズ系周辺を含めたトータルでは大きな部品点数の削減となり、レンズ系の小型計量、低コスト化が可能である。更に本発明の撮像レンズと撮像素子を一体化することにより、簡単な構成の撮像装置を構成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撮像レンズの実施例1の断面図
【図2】本発明の撮像レンズの実施例2の断面図
【図3】本発明の撮像レンズの実施例3の断面図
【図4】本発明の撮像レンズの実施例4の断面図
【図5】本発明の撮像レンズの実施例5の断面図
【図6】本発明の撮像レンズの実施例6の断面図
【図7】本発明の実施例1の収差曲線図
【図8】本発明の実施例2の収差曲線図
【図9】本発明の実施例3の収差曲線図
【図10】本発明の実施例4の収差曲線図
【図11】本発明の実施例5の収差曲線図
【図12】本発明の実施例6の収差曲線図
【図13】撮像レンズと撮像素子とを一体化させた撮像装置の構成の一例を示す図
【図14】撮像レンズと撮像素子とを一体化させた撮像装置の構成の他の例を示す図
【図15】撮像レンズと撮像素子とを一体化させた撮像装置の構成の更に他の例を示す図
【図16】赤外カットフィルターの機能を持たせた撮像装置の例を示す図
【図17】従来の撮像レンズの構成を示す図
Claims (11)
- 物体側より順に、物体側に凸面を持つ正レンズと、像側に凹面を持つ負レンズと、物体側に凸面を持つ正レンズとの3枚レンズよりなり、三つのレンズが互いに接合されて一体化されたもので、二つの正レンズの屈折率が負レンズの屈折率よりも大であり、正レンズと負レンズの屈折率を夫々Np、Nnとするとき、下記条件を満足することを特徴とする撮像レンズ。
(1) NP −Nn >0.1
(2) 1.5f<TL<4f
ただし、TLはレンズ系全体の長さ、fはレンズ系全体の焦点距離である。 - 下記条件を満足することを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
(3) Vp −Vn >5
ただし、Vp 、Vn は前記互いに隣接する正レンズ、負レンズのアッベ数である。 - 下記条件を満足することを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
(4) 0.4φ<φ1 <1.2φ
(5) −0.3φ<φ2 <0.5φ
(6) 0<φ3 <0.6φ
ここで、φはレンズ系全体のパワー、φ1 は第1面のパワー、φ2 は第2面のパワー、φ3 は第3面のパワーである。 - 各接合面が正のパワーを持つかパワーレスレンズであることを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
- 最も像側の面が平面であることを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
- 最も物体側のレンズの物体側の面が光軸から周辺にいくにしたがって正のパワーが減少するような非球面であることを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
- 少なくとも一つのレンズの内部又は表面に赤外光カット機能を持たせたことを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
- 少なくとも一つのレンズの内部又は表面にローパスフィルターの機能を持たせることを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
- 請求項1に記載する撮像レンズと撮像素子を一体化したことを特徴とする撮像装置。
- 前記撮像レンズ系の像側の面付近の外周部が、レンズ系全体の外形よりも小さくなるように加工したことを特徴とする請求項9の撮像装置。
- 前記撮像レンズと前記撮像素子とを樹脂でうめて一体化したことを特徴とする請求項9の撮像装置。
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