JP4466713B6 - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Description
-3.0<(r3+r4)/(r3-r4)<-0.7 (1)
ν1-ν2>15.0 (2)
ν3-ν2>15.0 (3)
-1.5<f2/f<-0.7 (4)
r3:第2レンズの物体側面の曲率半径
r4:第2レンズの像側面の曲率半径
ν1:第1レンズのアッベ数
ν2:第2レンズのアッベ数
ν3:第3レンズのアッベ数
f2:第2レンズの焦点距離
f:撮像レンズ全系の焦点距離
小型で収差の良好に補正された撮像レンズを得るための本発明の基本構成は、物体側より順に、正レンズである第1レンズ、開口絞り、負レンズである第2レンズ、正レンズである第3レンズ、及び第4レンズからなり、上記条件式(1)~(4)を満たすものである。
-2.5<(r3+r4)/(r3-r4)<-1.2 (5)
条件式(5)は、前記第2レンズの形状を適切に設定する条件である。条件式(5)に示す値が式の上限値を下回ることにより、前記第2レンズは物体側に凹面を向けたメニスカス形状となり、軸上光束においては球面収差、色収差を補正することができ、また、一方で軸外光束においてはコマ収差の発生を抑制することができる。さらに、前記第2レンズの像側面と前記第3レンズの物体側面を比較的近い曲率とし、両面を近接して配置すると、軸上及び軸外の色収差を効果的に補正することが出来好ましい。また、前記第2レンズの主点位置がより物体側へと近づくため、これにより撮像レンズの射出瞳位置を結像面からより遠くに位置させることができ、従ってより良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。また、撮像レンズ全体における、負のパワーが比較的物体側に配置されるため、広い撮影画角を確保しやすくなる他、十分なバックフォーカスを確保しやすい構成となる。これに対し、条件式(5)に示す値が式の下限値を上回ることで、前記第2レンズの物体側面の曲率半径が小さくなりすぎず、倍率色収差や歪曲収差をより補正しやすい構成にすることができる。尚、前記第1レンズと前記第2レンズが前記開口絞りを挟んで対称的な形状であるため、前記第2レンズの物体側面に入射する軸外光線を面の法線に近い角度で入射させることが可能となり、最も物体側に開口絞りを有する撮像レンズに比べ、前記第2レンズが強いメニスカス形状であっても、良好に収差補正を行うことができる。
0.30<fa/f<0.60 (6)
0.30<r7/f<2.0 (7)
f:撮像レンズ全系の焦点距離
fa:第3レンズの像側面と第4レンズの物体側面とにより形成される空気レンズの焦点距離であり、以下の式で算出される値
fa=R6・R7/{R7・(1-N3)+R6・(N4-1)-D6・(1-N3)・(N4-1)}
ただし、
N3:第3レンズのd線に対する屈折率
N4:第4レンズのd線に対する屈折率
R6:第3レンズの像側面の曲率半径
R7:第4レンズの物体側面の曲率半径
D6:第3レンズと第4レンズの軸上の空気間隔
r7:第4レンズの物体側面の曲率半径
条件式(6)は、前記第3レンズ像側面と前記第4レンズ物体側面の間に形成される空気レンズの正の屈折力を適切に設定するためのものである。条件式(6)を満たすことで、像面湾曲や歪曲収差の補正と、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。さらに、条件式(7)は、前記第4レンズの物体側面の屈折力を適切に設定するためのものである。条件式(7)を満たすことで、条件式(6)で規定した空気レンズの屈折力を二つの屈折面で適度に分担することができ、ここでの収差の発生を抑えることができる。
0.30<r7/f<1.0 (8)
条件式(8)は、前記第4レンズの物体側面の屈折力を適切に設定するためのものである。条件式(8)を満たすことで、条件式(6)で規定した空気レンズの屈折力を二つの屈折面で更に適切に分担することができ、ここでの収差の発生を抑えることができる。
|f/f234|<0.5 (9)
ただし、
f:レンズ全系の焦点距離
f234:プラスチック材料から形成された第2レンズ、第3レンズ、第4レンズの合成焦点距離
撮像レンズを構成する全てのレンズを、射出成形により製造されるプラスチックレンズで構成すると、撮像レンズの小型軽量化と低コスト化には有利である。しかしながら、プラスチック材料は温度変化時の屈折率変化が大きいため、全てのレンズをプラスチックレンズで構成すると、温度によりレンズ全体の像点位置が変動してしまうという欠点を抱えている。
|f/f234|<0.35 (9´)
項10に記載の撮像装置は、項1乃至9のいずれかに記載の撮像レンズと、固体撮像素子とを備えたので、本発明の撮像レンズを用いることで、小型かつ高性能な撮像装置を得ることができる。
f:撮像レンズ全系の焦点距離
F:Fナンバー
2Y:固体撮像素子の撮像面の矩形実効画素領域の対角線長
2ω:画角
R(又はr):曲率半径
D(又はd):軸上面間隔
Nd(又はnd):レンズ材料のd線に対する屈折率
νd:レンズ材料のアッベ数
各実施例において、非球面の形状は、面の頂点を原点とし光軸方向をX軸とした直交座標系において、頂点曲率をC、円錐定数をΚ、非球面係数をA4、A6、A8、A10、A12として、以下の「数1」で表す。
Ai:i次の非球面係数
C:曲率
K:円錐定数
第1図に示す撮像装置に好適な撮像レンズ(実施例1)において、焦点距離(f)、Fナンバー(F)、画角(2ω)の値は以下の通りである。
f:4.65mm
F:4.12
2ω:63.2°
さらに、実施例1のレンズデータを表1に示す。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば2.5×10-03)を、E(例えば2.5E―03)を用いて表すものとする。
第3図は、実施例2の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第3図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りS、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ(物体側面に赤外線カットコートが施されている)LPF、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタLPF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CGを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
f:4.65mm
F:4.12
2ω:63.2°
さらに、実施例2のレンズデータを表2に示す。第4(a)図~第4(d)図は、実施例2の収差図であり、それぞれ、球面収差(第4(a)図)、非点収差(第4(b)図)、歪曲収差(第4(c)図)、メリディオナルコマ収差(第4(d)図)である。
第5図は、実施例3の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第5図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りS、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ(物体側面に赤外線カットコートが施されている)LPF、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタLPF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CGを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
f:4.62mm
F:4.00
2ω:62.7°
さらに、実施例3のレンズデータを表3に示す。第6(a)図~第6(d)図は、実施例3の収差図であり、それぞれ、球面収差(第6(a)図)、非点収差(第6(b)図)、歪曲収差(第6(c)図)、メリディオナルコマ収差(第6(d)図)である。
第7図は、実施例4の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第7図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りS、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ(物体側面に赤外線カットコートが施されている)LPF、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタLPF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CGを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
f:4.65mm
F:2.88
2ω:62.3°
さらに、実施例4のレンズデータを表4に示す。第8(a)図~第8(d)図は、実施例4の収差図であり、それぞれ、球面収差(第8(a)図)、非点収差(第8(b)図)、歪曲収差(第8(c)図)、メリディオナルコマ収差(第8(d)図)である。
第9図は、実施例5の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第9図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りS、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施されている赤外線カットフィルタIRCF、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び赤外線カットフィルタIRCF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CGを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
f:4.62mm
F:4.00
2ω:63.3°
さらに、実施例5のレンズデータを表5に示す。第10(a)図~第10(d)図は、実施例5の収差図であり、それぞれ、球面収差(第10(a)図)、非点収差(第10(b)図)、歪曲収差(第10(c)図)、メリディオナルコマ収差(第10(d)図)である。
第11図は、実施例6の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第11図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りS、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ(物体側面に赤外線カットコートが施されている)LPF、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで撮像装置が構成されている。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタLPF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CGを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、さらに所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
f:4.65mm
F:4.12
2ω:62.7°
実施例6のレンズデータを表6に示す。第12(a)図~第12(d)図は、実施例6の収差図であり、それぞれ、球面収差(第12(a)図)、非点収差(第12(b)図)、歪曲収差(第12(c)図)、メリディオナルコマ収差(第12(d)図)である。
第13図は、実施例7の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第13図において、撮像レンズは、物体側から順に、第1レンズL1、開口絞りS、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートを施した赤外線カットフィルタIRCF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CG、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで撮像装置が構成されている。撮像レンズ及び赤外線カットフィルタIRCF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CGを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、さらに所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
f:5.50mm
F:2.88
2ω:64.0°
実施例7のレンズデータを表7に示す。第14(a)図~第14(d)図は、実施例7の収差図であり、それぞれ、球面収差(第14(a)図)、非点収差(第14(b)図)、歪曲収差(第14(c)図)、メリディオナルコマ収差(第14(d)図)である。
第15図は、実施例8の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第15図において、撮像レンズは、物体側から順に、第1レンズL1、開口絞りS、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートを施した赤外線カットフィルタIRCF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CG、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで撮像装置が構成されている。撮像レンズ及び赤外線カットフィルタIRCF、固体撮像素子ISのカバーガラス(平行平板)CGを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、さらに所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
f:5.53mm
F:2.88
2ω:63.5°
実施例8のレンズデータを表8に示す。第16(a)図~第16(d)図は、実施例8の収差図であり、それぞれ、球面収差(第16(a)図)、非点収差(第16(b)図)、歪曲収差(第16(c)図)、メリディオナルコマ収差(第16(d)図)である。実施例8では、第1レンズは、ガラスモールドレンズ、第2レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は0.4%以下である。また、第3レンズ、および第4レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は0.01%以下である。
図18は、実施例9の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。図18において、撮像レンズは、物体側から順に、第1レンズL1、開口絞りS、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートを施した赤外線カットフィルタIRCF、CMOSまたはCCD等の固体撮像素子ISとで撮像装置が構成されている。撮像レンズ及び赤外線カットフィルタIRCFを通過し、撮像面Iに結像された光学像は、固体撮像素子ISで光電変換され、さらに所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。
F:3.60
2ω:63.3°
実施例9のレンズデータを表9に示す。第19(a)図~第19(d)図は、実施例9の収差図であり、それぞれ、球面収差(第19(a)図)、非点収差(第19(b)図)、歪曲収差(第19(c)図)、メリディオナルコマ収差(第19(d)図)である。実施例9では、第1レンズは、ガラスモールドレンズ、第2レンズ、および第4レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は0.4%以下である。また、第3レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は0.01%以下である。
Claims (10)
- 物体側から順に、正の屈折力を有する(以下正レンズ)第1レンズ、開口絞り、負の屈折力を有する(以下負レンズ)第2レンズ、正レンズである第3レンズ、及び少なくとも1面が非球面形状である第4レンズから構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
-3.0<(r3+r4)/(r3-r4)<-0.7 (1)
ν1-ν2>15.0 (2)
ν3-ν2>15.0 (3)
-1.5<f2/f<-0.7 (4)
r3:第2レンズの物体側面の曲率半径
r4:第2レンズの像側面の曲率半径
ν1:第1レンズのアッベ数
ν2:第2レンズのアッベ数
ν3:第3レンズのアッベ数
f2:第2レンズの焦点距離
f:撮像レンズ全系の焦点距離 - 前記第1レンズは物体側に凸面を向けた形状であることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
- 前記撮像レンズにおける前記第1レンズおよび前記第2レンズは、前記開口絞りを挟んでそれぞれ、前記開口絞り側に凹面を向けたメニスカス形状を有す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。
- 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
-2.5<(r3+r4)/(r3-r4)<-1.2 (5) - 前記第4レンズは負レンズであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 前記撮像レンズにおける前記第3レンズの像側面と前記第4レンズの物体側面とにより形成される空気レンズは、両凹形状であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
0.30<fa/f<0.60 (6)
0.30<r7/f<2.0 (7)
f:撮像レンズ全系の焦点距離
fa:第3レンズの像側面と第4レンズの物体側面とにより形成される空気レンズの焦点距離であり、以下の式で算出される値
fa=R6・R7/{R7・(1-N3)+R6・(N4-1)-D6・(1-N3)・(N4-1)}
ただし、
N3:第3レンズのd線に対する屈折率
N4:第4レンズのd線に対する屈折率
R6:第3レンズの像側面の曲率半径
R7:第4レンズの物体側面の曲率半径
D6:第3レンズと第4レンズの軸上の空気間隔
r7:第4レンズの物体側面の曲率半径 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項7に記載の撮像レンズ。
0.30<r7/f<1.0 (8) - 前記第1レンズがガラス材料から形成され、
前記第2レンズ、第3レンズ、および第4レンズが、プラスチック材料から形成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
|f/f234|<0.5 (9)
ただし、
f:レンズ全系の焦点距離
f234:プラスチック材料から形成された第2レンズ、第3レンズ、第4レンズの合成焦点距離 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の撮像レンズと、固体撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
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