JP6394598B2 - 撮像レンズ、撮像装置及び携帯端末 - Google Patents

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Description

本発明は、小型の撮像レンズ、並びにこれを備える撮像装置及び携帯端末に関する。
近年、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサー或いはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサー等の固体撮像素子を用いた撮像素子の高性能化及び小型化に伴い、撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される撮像レンズには、さらなる小型化及び高性能化への要求が高まっている。このような用途の撮像レンズとしては、3枚或いは4枚構成のレンズに比べ高性能化が可能であるということで、5枚構成の撮像レンズが提案されている。
このような5枚構成の撮像レンズとして、物体側より順に正の屈折力を有する第1レンズ、像側に凸面を向けた負の屈折力を有する第2レンズ、負の屈折力を有する第3レンズ、正の屈折力を有する第4レンズ、及び負の屈折力を有する第5レンズで構成された撮像レンズが開示されている(例えば特許文献1、2参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の撮像レンズは、光学全長に対しバックフォーカスが長く、結果として撮像レンズの十分な小型化が達成できているとはいい難い。さらに、F値もF2.8程度と暗く、近年の高画素化への対応もできていない。
また、特許文献2に記載の撮像レンズは、全体的に収差補正が十分であるとはいい難く、F値もF2.4程度と暗く、さらなる大口径化を行った際に高性能化を達成するのが難しい。
特開2010−152042号公報 米国特許出願公開第2013/0057968号明細書
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来タイプより小型でありながらも、諸収差が良好に補正された、F値がF2.4以下となるような明るさを持つ5枚構成の撮像レンズを提供することを目的とする。
ここで、小型の撮像レンズの尺度であるが、本発明では下式を満たすレベルの小型化を目指している。この範囲を満たすことで、撮像装置全体の小型軽量化が可能となる。
L/2Y<0.90 … (10)
ただし、
L:撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離
2Y:撮像素子の撮像面対角線長(撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長)
ここで、像側焦点とは撮像レンズに光軸と平行な平行光線が入射した場合の像点をいう。なお、撮像レンズの最も像側の面と像側焦点位置との間に、光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター、又は撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板が配置される場合には、平行平板部分は空気換算距離としたうえで上記Lの値を計算するものとする。
値L/2Yについては、より望ましくは下式の範囲とする。
L/2Y<0.80 … (10)'
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像レンズは、撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるためのものであって、物体側より順に、(a)正の屈折力を有し、光軸近傍で物体側に凸面を向け、像側面よりも物体側面の方が強い曲率を有する第1レンズと、(b)負の屈折力を有し、光軸近傍で物体側に凹面を向けたメニスカス形状の又は光軸近傍で物体側に凹平形状の第2レンズと、(c)第3レンズと、(d)正の屈折力を有する第4レンズと、(e)負の屈折力を有し、光軸近傍で両凹形状の第5レンズと、から実質的になり、(f)第2レンズよりも物体側に開口絞りが配置され、(g)第2レンズの像側面は、周辺部で発散作用を持つ形状を有しており、(h)第3レンズの物体側面のサグ量は、周辺部で負の値となっており、(i)第5レンズの像側面は、非球面形状を有し、光軸との交点以外の位置に極値を有し、第3レンズは、負の屈折力を有し、光軸近傍で像側に凹面を向けた形状であり、(j)以下の条件式を満足する。
0.55<f1/f<0.95 … (1)
0.35<d14/EPD<0.55 … (2)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離
f:撮像レンズ全系の焦点距離(以下同様)
d14:第1レンズの物体側面から第2レンズの像側面までの光軸上の距離
EPD:撮像レンズ全系の入射瞳直径(以下同様)
小型で収差が良好に補正された撮像レンズを得るための、本発明に係る基本構成は、物体側より順に、正の屈折力を有し光軸近傍で物体側に凸面を向け、像側面よりも物体側面の方が強い曲率を有する第1レンズ、負の屈折力を有し光軸近傍で物体側に凹面を向けたメニスカス形状又は凹平形状の第2レンズ、第3レンズ、正の屈折力を有する第4レンズ、及び負の屈折力を有し光軸近傍で両凹形状の第5レンズ、から実質的になる。第1レンズ、第2レンズ、第3レンズ、及び第4レンズからなる正レンズ群を配置し、この正レンズ群の像側に負の第5レンズを配置する、いわゆるテレフォトタイプのこのレンズ構成は、撮像レンズ全長の小型化には有利な構成である。
また、上記撮像レンズにおいて、5枚構成のうち2枚以上を負レンズとすることで、発散作用を有する面を多くしてペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保した撮像レンズを得ることが可能となる。また、第1レンズの物体側面を凸面とし、像側面よりも物体側面の方が強い曲率を有する形状とすることで、撮像レンズ全系の合成主点位置をより物体側へ寄せることができ、撮像レンズ全長の小型化に有利となる。さらに、第2レンズを光軸近傍で物体側に凹面を向けたメニスカス形状又は凹平形状とすることで、第2レンズの物体側面の形状を開口絞りに対してコンセントリックにすることができるため、第2レンズの物体側面で発生する軸外諸収差を抑制することができる。
上記撮像レンズにおいて、第2レンズの像側面を周辺部で発散作用を持つ形状とすることで、周辺光に対して像面湾曲や歪曲収差、倍率色収差等を良好に補正することができるようになる。ここで、「発散作用を持つ形状」とは第2レンズの像側面に入射した光線が、第2レンズの像側面を通過後に光軸から離れる方向に出射するような面のことをいう。第3レンズの物体側面のサグ量を周辺部で負の値となるようにすることで、第2レンズと同様に第3レンズの物体側面の形状を開口絞りに対してコンセントリックにすることができるため、第3レンズの物体側面で発生する軸外諸収差を抑制することができる。ここで、「サグ量」とは、光学面の光軸からの高さhにおける光軸上の面頂点からの変位量のことである。サグ量がある高さhで負の値を取るということは、高さhでの面の変位量が光軸上の点よりも物体側に位置していることを意味している。
上記撮像レンズにおいて、最も像側に配置された第5レンズの像側面を非球面とすることで、画面周辺部での諸収差を良好に補正することができる。さらに、光軸との交点以外の位置に極値を持つ非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保しやすくなる。ここで、「極値」とは有効半径内でのレンズ断面形状の曲線において、非球面頂点の接平面又は接線が光軸と垂直な平面又は線分となるような非球面上の線又は点のことである。
また、第3レンズが負の屈折力を有することにより、第2レンズ及び第5レンズと併せて負の屈折力を有するレンズを増やすことができるので、発散作用を有する面を多くしてペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保した撮像レンズを得ることが可能となる。
また、第3レンズが光軸近傍で像側に凹面を向けた形状であることにより、第3レンズの負の屈折力を強く設定することができるようになるため、より像面湾曲や色収差の補正に有利となる。
上記撮像レンズにおいて、条件式(1)は、第1レンズの焦点距離を適切に設定し撮像レンズ全長の短縮化と収差補正とを適切に達成するための条件式である。
条件式(1)の値f1/fが上限を下回ることで、第1レンズの屈折力を適度に維持することができ、第1レンズから第4レンズまでの合成主点をより物体側へ配置することができ、撮像レンズ全長を短くすることができる。一方、条件式(1)の値f1/fが下限を上回ることで、第1レンズの屈折力が必要以上に大きくなりすぎず、第1レンズで発生する、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることができる。
値f1/fについては、より望ましくは下式の範囲とする。
0.60<f1/f<0.90 … (1)'
上記撮像レンズにおいて、条件式(2)は、第1レンズの物体側面から第2レンズの像側面までの光軸上の距離を適切に設定するための条件式である。
前述の通り第2レンズの像側面は周辺部で発散作用を持つ面となっており、より良好に像面湾曲や色収差を補正するためには、光束径の大きな場所に発散面を配置するのが望ましい。つまり、第2レンズをより物体側に配置するのが望ましい。一方で、開口絞りに近接した第1レンズの周辺部のレンズ厚みは、成形上ある一定量確保する必要があるため、F値の小さな大口径レンズでは、第1レンズの中心厚が大きくなりがちで、第2レンズを物体側へ寄せるのには限界がある。そこで、条件式(2)を満足することで、第2レンズを最適な位置に配置することができるようになり、撮像レンズ全長の小型化と良好な収差補正とを両立させることができる。
具体的には、条件式(2)の値d14/EPDが上限を下回ることで、発散作用を持つ第2レンズの像側面をより物体側へ配置することができるようになるため、収差補正を良好に行うことができる。また、第1レンズの厚みと第2レンズの厚みとの合計値を小さくすることができるので、結果として撮像レンズ全長を短縮することが可能となる。一方、条件式(2)の値d14/EPDが下限を上回ることで、第2レンズが物体側へ行きすぎることがなくなり、第1レンズの周辺部の厚みや第2レンズの中心厚が薄くなりすぎず成形性を損なわない。
値d14/EPDについては、より望ましくは下式の範囲とする。
0.40<d14/EPD<0.53 … (2)'
本発明の具体的な側面では、上記撮像レンズにおいて、以下の条件式(3)が満足される。
0.30<r1/f<0.50 … (3)
ただし、
r1:第1レンズの物体側面の曲率半径
条件式(3)は、第1レンズの物体側面の曲率半径を適切に設定し、撮像レンズ全長の短縮化と収差補正とを適切に達成するための条件式である。
条件式(3)の値が上限を下回ることで、第1レンズの物体側面の屈折力を適度に維持することができ、第1レンズと第2レンズの合成主点をより物体側へ配置することができ、撮像レンズ全長を短くすることができる。一方、条件式(3)の値が下限を上回ることで、第1レンズの物体側面の屈折力が必要以上に大きくなりすぎず、第1レンズで発生する、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることができる。
なお、値r1/fについては、より望ましくは下式の範囲とする。
0.35<r1/f<0.45 … (3)'
本発明の別の側面では、以下の条件式(4)が満足される。
−1.20<f/f23<−0.15 … (4)
ただし、
f23:第2レンズと第3レンズとの合成焦点距離
条件式(4)は、第2レンズと第3レンズとの合成焦点距離を適切に設定するための条件式である。
条件式(4)の値が下限を上回ることで、第2レンズと第3レンズの負の合成屈折力が強くなりすぎず、撮像レンズ全系の合成主点位置が像側に配置されるのを防ぐことができ、撮像レンズ全長を短縮することができる。一方、条件式(4)の値が上限を下回ることで、第2レンズと第3レンズの負の合成屈折力を適度に維持することができるため、ペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保した撮像レンズを得ることが可能となる。
なお、値f/f23については、より望ましくは下式の範囲とする。
−1.10<f/f23<−0.20 … (4)'
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式(5)が満足される。
−2.0<(r3+r4)/(r3−r4)≦−1.0 … (5)
ただし、
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
条件式(5)は、第2レンズの形状を適切に設定するための条件式である。条件式(5)に示す範囲において、第2レンズは物体側に凹面を向けた平凹形状から、物体側に凹面を向けたメニスカス形状まで変化する。
条件式(5)の値が上限を下回ることで、物体側の凹面の曲率を強めることができるので、第2レンズを開口絞りに対してよりコンセントリックな形状とすることができ、第2レンズの物体側面で発生する軸外諸収差を抑制することができる。一方、条件式(5)の値が下限を上回ることで、第2レンズの物体側面の曲率半径が小さくなりすぎず、第1レンズとのクリアランスを適度に確保することができるようになるので、結果として撮像レンズ全長の短縮化を行うことができる。
なお、値(r3+r4)/(r3−r4)については、より望ましくは下式の範囲とする。
−1.8<(r3+r4)/(r3−r4)≦−1.0 … (5)'
本発明のさらに別の側面では、第3レンズの像側面のサグ量は、周辺部で負の値となっている。これにより、物体側面と共に開口絞りに対してコンセントリックにすることができるため、第3レンズ全体で発生する軸外諸収差を抑制することができる。
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式(6)が満足される。
0.0<|f2/f3|<1.00 … (6)
ただし、
f2:第2レンズの焦点距離
f3:第3レンズの焦点距離
条件式(6)は、第2レンズと第3レンズの焦点距離の比を適切に設定するための条件式である。条件式(6)の値が上限を下回ることで、第3レンズに対して第2レンズの屈折力を強めに設定できるので、より光線高の高い第2レンズでの発散作用を強め、像面湾曲や色収差の低減に有利となる。一方で、条件式(6)の値が下限を上回ることで、負の屈折力を第2レンズと第3レンズとで適度に分担することができるので、個々のレンズに製造誤差が発生した場合の性能劣化を小さく抑えることができるようになる。
なお、値|f2/f3|については、より望ましくは下式の範囲とする。
0.0<|f2/f3|<0.90 … (6)'
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式(7)が満足される。
15<ν3<45 … (7)
ただし、
ν3:第3レンズのアッベ数
条件式(7)は、第3レンズのアッベ数を適切に設定し、色収差の補正を良好に行うための条件式である。第3レンズに条件式(7)の範囲内となる高分散材料を使用することで、撮像レンズ全系の色収差を良好に補正することが可能となる。
なお、値ν3については、より望ましくは下式の範囲とする。
20<ν3<28 … (7)'
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式(8)が満足される。
20<ν1−ν2<70 … (8)
ただし、
ν1:第1レンズのアッベ数
ν2:第2レンズのアッベ数
条件式(8)は、撮像レンズ全系の色収差を良好に補正するための条件式である。条件式(8)の値が下限を上回ることで、軸上色収差や倍率色収差等の色収差をバランス良く補正することができる。一方、条件式(8)の値が上限を下回ることで、入手しやすい硝材で構成することができる。
なお、値ν1−ν2については、より望ましくは下式の範囲とする。
25<ν1−ν2<65 … (8)'
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式(9)が満足される。
f/EPD<1.95 … (9)
条件式(9)の範囲を満足するような光学系とすることで、近年の狭画素ピッチのセンサーを使用した光学系でもセンサー面へ入射する光量を増加させ、暗所でもノイズの少ない画像を得ることが可能となる。
なお、値f/EPDについては、より望ましくは下式の範囲とする。
f/EPD<1.90 … (9)'
本発明のさらに別の側面では、開口絞りは、第1レンズと第2レンズとの間に配置されている。これにより、第1レンズの物体側面の曲率半径を小さくしても、第1レンズの物体側面を通過する周辺マージナル光線の屈折角が大きくなりすぎず、撮像レンズの小型化と良好な収差補正とを両立することができる。
本発明のさらに別の側面では、開口絞りは、第1レンズよりも物体側に配置されている。これにより、第1レンズの物体側面での光線の屈折角を小さくすることができるので、第1レンズで発生する高次の球面収差やコマ収差の発生を抑えることができる。また、第1レンズを通過する光線高さを小さくすることができるので、第1レンズの縁厚を確保しやすくすることができ、成形性を向上させることが可能となる。特に大口径の光学系では、開口絞りを第1レンズよりも物体側に配置することが重要になる。
本発明のさらに別の側面では、実質的にパワーを持たないレンズをさらに有する。
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述の撮像レンズと、撮像素子とを備える。本発明の撮像レンズを用いることで、広角でF値がF2.4以下となるような明るさを持ち小型で諸収差が良好に補正された撮像装置を得ることができる。
上記目的を達成するため、本発明に係る携帯端末は、上述のように広角でF2.4以下となるような明るさを持ち小型で諸収差が良好に補正された撮像装置を備える。
本発明の一実施形態の撮像レンズを備える撮像装置を説明する図である。 図1の撮像装置を備える携帯端末を説明するブロック図である。 図3A及び3Bは、それぞれ携帯端末の表面側及び裏面側の斜視図である。 実施例1の撮像レンズの断面図である。 図5A〜5Eは、実施例1の撮像レンズの収差図である。 実施例2の撮像レンズの断面図である。 図7A〜7Eは、実施例2の撮像レンズの収差図である。 実施例3の撮像レンズの断面図である。 図9A〜9Eは、実施例3の撮像レンズの収差図である。 実施例4の撮像レンズの断面図である。 図11A〜11Eは、実施例4の撮像レンズの収差図である。 実施例5の撮像レンズの断面図である。 図13A〜13Eは、実施例5の撮像レンズの収差図である。
以下、図1等を参照して、本発明の一実施形態である撮像レンズについて説明する。なお、図1で例示した撮像レンズ10は、後述する実施例1の撮像レンズ11と同一の構成となっている。
図1は、本発明の一実施形態である撮像レンズを備えるカメラモジュールを説明する断面図である。
カメラモジュール50は、被写体像を形成する撮像レンズ10と、撮像レンズ10によって形成された被写体像を検出する撮像素子51と、この撮像素子51を背後から保持するとともに配線等を有する配線基板52と、撮像レンズ10等を保持するとともに物体側からの光束を入射させる開口部OPを有する鏡筒部54とを備える。撮像レンズ10は、被写体像を撮像素子51の像面又は撮像面(被投影面)Iに結像させる機能を有する。このカメラモジュール50は、後述する撮像装置に組み込まれて使用されるが、単独でも撮像装置と呼ぶものとする。
撮像レンズ10は、物体側から順に、第1レンズL1と、第2レンズL2と、第3レンズL3と、第4レンズL4と、第5レンズL5とを備える。
この撮像レンズ10は、小型であり、その尺度として、以下の式(10)を満たすレベルの小型化を目指している。
L/2Y<0.90 … (10)
ここで、Lは撮像レンズ10全系の最も物体側のレンズ面(第1レンズL1の物体側面S11)から像側焦点までの光軸AX上の距離であり、2Yは撮像素子51の撮像面対角線長(撮像素子51の矩形実効画素領域の対角線長)である。また、像側焦点とは撮像レンズ10に光軸AXと平行な平行光線が入射した場合の像点をいう。値L/2Yが上記式(10)の範囲を満たすことで、カメラモジュール50全体の小型軽量化が可能となる。
なお、撮像レンズ10の最も像側のレンズ面(第5レンズL5の像側面S52)と像側焦点位置との間に、光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター、又は撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板Fが配置される場合には、平行平板F部分は空気換算距離としたうえで上記Lの値を計算するものとする。また、値L/2Yについては、より望ましくは下式の範囲とする。
L/2Y<0.80 … (10)'
撮像素子51は、固体撮像素子からなるセンサーチップである。撮像素子51の光電変換部51aは、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化物半導体)からなり、入射光をRGB毎に光電変換し、そのアナログ信号を出力する。受光部としての光電変換部51aの光電変換面は、像面又は撮像面(被投影面)Iとなっている。
配線基板52は、撮像素子51を他の部材(例えば鏡筒部54)に対してアライメントして固定する役割を有する。配線基板52は、外部回路から撮像素子51や駆動機構55aを駆動するための電圧や信号の供給を受けたり、また、検出信号を上記外部回路へ出力したりすることを可能としている。
撮像素子51の撮像レンズ10側には、不図示のホルダー部材によって、平行平板Fが撮像素子51等を覆うように配置・固定されている。
鏡筒部54は、撮像レンズ10を収納し保持している。鏡筒部54は、撮像レンズ10を構成するレンズL1〜L5のうちいずれか1つ以上のレンズを光軸AXに沿って移動させることにより、撮像レンズ10の合焦の動作を可能にするため、例えば駆動機構55aを有している。駆動機構55aは、特定のレンズを光軸AXに沿って往復移動させる。駆動機構55aは、例えばボイスコイルモーターとガイドとを備える。なお、駆動機構55aをボイスコイルモーター等の代わりにステッピングモーター等で構成することができる。
次に、図2、図3A、及び3Bを参照して、図1に例示されるカメラモジュール50を搭載した携帯電話機その他の携帯通信端末300の一例について説明する。
携帯通信端末300は、スマートフォン型の携帯通信端末又は携帯端末であり、カメラモジュール50を有する撮像装置100と、アンテナ331を介して外部システム等との間の各種情報通信を実現するための無線通信部330とを備えている。なお、図示を省略するが、携帯通信端末300は、電源スイッチ等を含む操作部の他、システムプログラム、各種処理プログラム及び端末ID等の必要な諸データを記憶している記憶部(ROM)も備える。
撮像装置100は、既に説明したカメラモジュール50のほかに、光学系駆動部101、撮像インターフェース(I/F)102、画像処理回路(ISP)103、一時記憶部(RAM)104、データ保管部(EEPROM)105、CPU106、表示操作部インターフェース107、補助記憶部インターフェース108、表示操作部(LCD)310、補助記憶部(SD card等)320等を備える。これらのうち撮像インターフェース102、画像処理回路103、一時記憶部104、データ保管部105、CPU106、表示操作部インターフェース107、及び補助記憶部インターフェース108は、カメラモジュール50等を駆動するための制御部110としての役割を有する。また、制御部110には、通信部インターフェース109も含まれる。また、画像処理回路103、一時記憶部104、データ保管部105、及びCPU106は、カメラモジュール50から出力される画像信号を処理する画像処理部111としての役割を有する。
光学系駆動部101は、CPU106の制御により合焦、露出等を行う際に、撮像レンズ10の駆動機構55aを動作させて撮像レンズ10の状態を制御する。光学系駆動部101は、駆動機構55aを動作させて撮像レンズ10中の特定又は全部のレンズを光軸AXに沿って適宜移動させることにより、撮像レンズ10に合焦動作を行わせる。
撮像インターフェース102は、撮像素子51から出力された画像信号を制御部110に受け渡すための部分である。
画像処理回路103は、撮像素子51から出力された画像信号に対して画像処理を行う。画像処理回路103では、画像信号が動画像に対応するものであるとしてこれを構成するコマ画像に対して加工を施す。画像処理回路103は、色補正、階調補正、ズーミング等の通常の画像処理の他に、データ保管部105から読み出されたレンズ補正データに基づいて画像信号に対して歪み補正処理を実行する。
一時記憶部104は、制御部110によって実行される各種処理プログラムやその実行に必要なデータ、処理データ、撮像装置100による撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる。
データ保管部105は、画像処理に用いられるレンズの補正データを保管している。具体的には、色補正、階調補正等のためのデータの他に、歪み補正のためのパラメーターを保管している。
CPU106は、各部を統括的に制御するとともに各処理に応じたプログラムを実行する。また、CPU106は、データ保管部105から読み出されたレンズ補正データに基づいて画像信号に対して、色補正、階調補正、歪み補正等の各種画像処理を行うこともできる。
表示操作部インターフェース107は、CPU106から出力された画像信号を表示操作部310に転送するとともに、表示操作部310からの操作信号をCPU106に転送する。
補助記憶部インターフェース108は、CPU106から出力された動画、静止画としての画像データを補助記憶部320に出力する。
表示操作部310は、通信に関連するデータ、撮像した映像等を表示するとともにユーザーの操作を受け付けるタッチパネルである。
補助記憶部320は、着脱可能であり、画像処理部111で画像処理された画像信号を記録及び格納する部分である。
ここで、上記撮像装置100を含む携帯通信端末300の撮影動作を説明する。携帯通信端末300をカメラとして動作させるカメラモードに設定されると、被写体のモニタリング(スルー画像表示)と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、撮像レンズ10を介して得られた被写体の像が、撮像素子51の撮像面I(図1参照)に結像される。撮像素子51は、不図示の撮像素子駆動部によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力をデジタル化したデジタル信号を1コマ分出力する。デジタル信号は、画像処理回路103と一時記憶部104とに入力され、画像処理部111で画像処理された画像信号(ビデオ信号)が生成され、表示操作部310や補助記憶部320に出力される。
表示操作部310は、モニタリングにおいてはファインダーとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザーが表示操作部310を介して行う操作入力に基づいて、光学系駆動部101の駆動により撮像レンズ10の合焦、露出等が設定される。
このようなモニタリング状態において、ユーザーが表示操作部310を適宜操作することにより、例えば静止画像データが撮影される。表示操作部310の操作内容に応じて、一時記憶部104に格納された1コマの画像データ(撮像データ)が読み出されて、圧縮される。その圧縮された画像データは、制御部110を介して、例えば一時記憶部104等に記録される。
以下、携帯通信端末300の画像処理について説明する。図2において、撮像レンズ10から出力された画像信号は、撮像インターフェース102を介して制御部110に入力される。ここで、入力された画像信号が静止画像に対応するものである場合、画像信号が一時記憶部104に格納され、CPU106がデータ保管部105からレンズ補正データを読み出して、画像処理回路103が補正データに基づき当該画像信号に対して各種画像処理を行う。ここで、画像処理には、表示操作部310に表示させるための画像処理や補助記憶部320に記憶させるための画像処理が含まれる。一方、入力された画像信号が動画像に対応するものである場合、画像信号が画像処理回路103に入力され、画像処理回路103が補正データから読み出されたレンズ補正データに基づき当該画像信号に対して各種画像処理を行う。画像処理された画像信号は、表示操作部インターフェース107を介して、表示操作部310上に表示される。また、画像処理された画像信号は、補助記憶部インターフェース108を介して補助記憶部320に記録されるようにもなっている。
なお、上述の撮像装置100は、本発明に好適な撮像装置の一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、カメラモジュール50又は撮像レンズ10を搭載した撮像装置は、スマートフォン型の携帯通信端末300に内蔵されるものに限らず、携帯電話、PHS(Personal Handyphone System)等に内蔵されるものであってもよく、PDA(Personal Digital Assistant)、タブレットパソコン、モバイルパソコン、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に内蔵されるであってもよい。
以下、図1に戻って、本発明の一実施形態である撮像レンズ10について詳細に説明する。図1に示す撮像レンズ10は、撮像素子51の撮像面(被投影面)Iに被写体像を結像させるものであって、物体側より順に、正の屈折力を有し光軸AX近傍で物体側に凸面を向けメニスカス形状を有する第1レンズL1と、負の屈折力を有し光軸AX近傍で物体側に凹面を向けたメニスカス形状又は凹平形状の第2レンズL2と、第3レンズL3と、正の屈折力を有する第4レンズL4と、負の屈折力を有し光軸AX近傍で両凹形状の第5レンズL5とから実質的になる。ここで、第2レンズL2の像側面S22は、周辺部で発散作用を持つ形状を有し、第2レンズL2の像側面S22に入射した光線は、第2レンズL2の像側面S22を通過後に光軸AXから離れる方向に出射する。また、第3レンズL3の物体側面S31のサグ量h31は、周辺部で負の値となっている。第5レンズL5の像側面S52は、非球面形状を有し、光軸AXとの交点以外の位置Pに極値を有する(図1参照)。なお、開口絞りSは、第1レンズL1の物体側面S11側に配置されているが、第1レンズL1の像側面S12と第2レンズL2の物体側面S21との間に配置されてもよい。
撮像レンズ10は、既に説明した条件式(1)、(2)を満足する。
0.55<f1/f<0.95 … (1)
0.35<d14/EPD<0.55 … (2)
ただし、f1は第1レンズL1の焦点距離であり、fは撮像レンズ10全系の焦点距離であり、d14は第1レンズL1の物体側面S11から第2レンズL2の像側面S22までの光軸AX上の距離であり、EPDは撮像レンズ10全系の入射瞳直径である。
実施形態の撮像レンズ10は、第1〜第4レンズL1〜L4からなる正レンズ群を配置し、この正レンズ群の像側に負の第5レンズL5を配置する、いわゆるテレフォトタイプの構成となっている。テレフォトタイプのレンズ構成は、撮像レンズ10全長の小型化には有利な構成である。
また、上記撮像レンズ10において、5枚構成のうち2枚以上を負レンズとすることで、発散作用を有する面を多くしてペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保することが可能となる。また、第1レンズL1の物体側面S11を凸面とし、像側面S12よりも物体側面S11の方が強い曲率を有する形状とすることで、撮像レンズ10全系の合成主点位置をより物体側へ寄せることができ、撮像レンズ10全長の小型化に有利となる。さらに、第2レンズL2を光軸AX近傍で物体側に凹面を向けたメニスカス形状又は凹平形状とすることで、第2レンズL2の物体側面S21の形状を開口絞りSに対してコンセントリックにすることができるため、第2レンズL2の物体側面S21で発生する軸外諸収差を抑制することができる。第2レンズL2の像側面S22を周辺部で発散作用を持つ形状とすることで、周辺光に対して像面湾曲や歪曲収差、倍率色収差等を良好に補正することができるようになる。ここで、「発散作用を持つ形状」とは第2レンズL2の像側面S22に入射した光線が、第2レンズL2の像側面S22を通過後に光軸AXから離れる方向に出射するような面のことをいう。第3レンズL3の物体側面S31のサグ量h31を周辺部で負の値となるようにすることで、第2レンズL2と同様に第3レンズL3の物体側面S31の形状を開口絞りSに対してコンセントリックにすることができるため、第3レンズL3の物体側面S31で発生する軸外諸収差を抑制することができる。ここで、サグ量がある高さhで負の値を取るということは、高さhでの面の変位量が光軸AX上の点よりも物体側に位置していることを意味している。最も像側に配置された第5レンズL5の像側面S52を非球面とすることで、画面周辺部での諸収差を良好に補正することができる。さらに、第5レンズL5を光軸AXとの交点以外の位置Pに極値を持つ非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保しやすくなる。「極値」とは有効半径内でのレンズ断面形状の曲線を考えた場合に、非球面頂点の接平面又は接線が光軸AXと垂直な平面又は線分となるような非球面上の線又は点のことである。
撮像レンズ10において、第3レンズL3は、例えば負の屈折力を有し光軸AX近傍で像側に凹面を向けたものとすることができるが、正の屈折力を有するものとすることもできる。第3レンズL3の像側面S32のサグ量h32は、周辺部で負の値となっている。
上記撮像レンズ10において、条件式(1)は、第1レンズL1の焦点距離を適切に設定し撮像レンズ10全長の短縮化と収差補正とを適切に達成するための条件式である。
条件式(1)の値f1/fが上限を下回ることで、第1レンズL1の屈折力を適度に維持することができ、第1レンズL1から第4レンズL4までの合成主点をより物体側へ配置することができ、撮像レンズ10全長を短くすることができる。一方、条件式(1)の値f1/fが下限を上回ることで、第1レンズL1の屈折力が必要以上に大きくなりすぎず、第1レンズL1で発生する、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることができる。
なお、値f1/fについては、より好ましくは、下記の条件式(1)'の範囲内とする。
0.60<f1/f<0.90 … (1)'
上記撮像レンズ10において、条件式(2)は、第1レンズL1の物体側面S11から第2レンズL2の像側面S22までの光軸AX上の距離を適切に設定するための条件式である。
条件式(2)を満足することで、第2レンズL2を最適な位置に配置することができるようになり、撮像レンズ10全長の小型化と良好な収差補正とを両立させることができる。具体的には、条件式(2)の値d14/EPDが上限を下回ることで、発散作用を持つ第2レンズL2の像側面S22をより物体側へ配置することができるようになるため、収差補正を良好に行うことができる。また、第1レンズL1の厚みと第2レンズL2の厚みとの合計値を小さくすることができるので、結果として撮像レンズ10全長を短縮することが可能となる。一方、条件式(2)の値d14/EPDが下限を上回ることで、第2レンズL2が物体側へ行きすぎることがなくなり、第1レンズL1の周辺部の厚みや第2レンズL2の中心厚が薄くなりすぎず成形性を損なわない。
なお、値d14/EPDについては、より好ましくは、下記の条件式(2)'の範囲内とする。
0.40<d14/EPD<0.53 … (2)'
実施形態の撮像レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に加えて、既に説明した条件式(3)
0.30<r1/f<0.50 … (3)
を満足する。ただし、r1は第1レンズL1の物体側面S11の曲率半径である。
実施形態の撮像レンズ10は、より好ましくは、下記の条件式(3)'を満たす。
0.35<r1/f<0.45 … (3)'
実施形態の撮像レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に加えて、既に説明した条件式(4)
−1.20<f/f23<−0.15 … (4)
を満足する。ただし、f23は第2レンズL2と第3レンズL3との合成焦点距離である。
実施形態の撮像レンズ10は、より好ましくは、下記の条件式(4)'を満たす。
−1.10<f/f23<−0.20 … (4)'
実施形態の撮像レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に加えて、既に説明した条件式(5)
−2.0<(r3+r4)/(r3−r4)≦−1.0 … (5)
を満足する。ただし、r3は第2レンズL2の物体側面S21の曲率半径であり、r4は第2レンズL2の像側面S22の曲率半径である。
実施形態の撮像レンズ10は、より好ましくは、下記の条件式(5)'を満たす。
−1.8<(r3+r4)/(r3−r4)≦−1.0 … (5)'
実施形態の撮像レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に加えて、既に説明した条件式(6)
0.0<|f2/f3|<1.00 … (6)
を満足する。ただし、f2は第2レンズL2の焦点距離であり、f3は第3レンズL3の焦点距離である。
実施形態の撮像レンズ10は、より好ましくは、下記の条件式(6)'を満たす。
0.0<|f2/f3|<0.90 … (6)'
実施形態の撮像レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に加えて、既に説明した条件式(7)
15<ν3<45 … (7)
を満足する。ただし、ν3は第3レンズL3のアッベ数である。
実施形態の撮像レンズ10は、より好ましくは、下記の条件式(7)'を満たす。
20<ν3<28 … (7)'
実施形態の撮像レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に加えて、既に説明した条件式(8)
20<ν1−ν2<70 … (8)
を満足する。ただし、ν1は第1レンズL1のアッベ数であり、ν2は第2レンズL2のアッベ数である。
実施形態の撮像レンズ10は、より好ましくは、下記の条件式(8)'を満たす。
25<ν1−ν2<65 … (8)'
実施形態の撮像レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に加えて、既に説明した条件式(9)
f/EPD<1.95 … (9)
を満足する。
実施形態の撮像レンズ10は、より好ましくは、下記の条件式(9)'を満たす。
f/EPD<1.90 … (9)'
なお、実施形態の撮像レンズ10では、実質的にパワーを持たないレンズをさらに有してもよい。
〔実施例〕
以下、本発明の撮像レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
f :撮像レンズ全系の焦点距離
fB :バックフォーカス
F :F値
2Y :撮像素子の撮像面対角線長
ENTP:入射瞳位置(第1面から入射瞳位置までの距離)
EXTP:射出瞳位置(撮像面から射出瞳位置までの距離)
H1 :前側主点位置(第1面から前側主点位置までの距離)
H2 :後側主点位置(最終面から後側主点位置までの距離)
R :曲率半径
D :軸上面間隔
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、各面番号の後に「*」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸AX方向にX軸をとり、光軸AXと垂直方向の高さをhとして以下の「数1」で表す。
Figure 0006394598
ただし、
Ai:i次の非球面係数
R :曲率半径
K :円錐定数
(実施例1)
実施例1の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
f=2.89mm
fB=0.32mm
F=2.06
2Y=4.59mm
ENTP=0mm
EXTP=−1.79mm
H1=−1.07mm
H2=−2.57mm
実施例1のレンズ面のデータを以下の表1に示す。
〔表1〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(STOP) infinity -0.149 0.70
2* 1.101 0.403 1.54470 56.2 0.71
3* 10.210 0.073 0.70
4* -3.441 0.150 1.63470 23.9 0.71
5* -14.179 0.353 0.68
6* -6.386 0.288 1.63470 23.9 0.73
7* 42.390 0.312 0.89
8* -14.752 0.524 1.54470 56.2 1.10
9* -0.698 0.228 1.31
10* -1.129 0.274 1.54470 56.2 1.84
11* 1.515 0.400 1.99
12 infinity 0.110 1.51630 64.1 2.50
13 infinity 2.50
実施例1のレンズ面の非球面係数を以下の表2に示す。なお、これ以降(表のレンズデータを含む)において、10のべき乗数(たとえば2.5×10−02)をE(たとえば2.5E−02)を用いて表すものとする。
〔表2〕
第2面
K=-0.48483E-01, A4=0.98924E-02, A6=-0.52022E-02, A8=-0.18584E+00,
A10=0.11409E+00, A12=-0.65825E-01, A14=-0.23705E+01
第3面
K=-0.47523E+02, A4=-0.50658E-01, A6=-0.15304E+00, A8=-0.12094E+00,
A10=-0.41308E-01, A12=-0.15534E+00, A14=-0.30333E+00
第4面
K=-0.25137E+02, A4=0.12763E+00, A6=0.14995E+00, A8=0.46857E-01,
A10=0.17206E+00, A12=0.35139E+00, A14=0.24471E+00
第5面
K=0.00000E+00, A4=0.26330E+00, A6=0.28020E+00, A8=0.17425E+00,
A10=0.53613E+00, A12=0.25343E+00, A14=-0.44662E-01
第6面
K=0.70657E+02, A4=-0.36299E+00, A6=-0.82891E-01, A8=0.67962E-01,
A10=0.54456E+00, A12=0.11486E+01, A14=-0.14056E+01
第7面
K=0.80000E+02, A4=-0.33913E+00, A6=0.28248E-01, A8=-0.46489E-01,
A10=0.24981E+00, A12=0.20636E+00, A14=-0.15600E+00
第8面
K=-0.79304E+02, A4=-0.96407E-01, A6=0.34324E-01, A8=-0.59747E-01,
A10=0.24938E-01, A12=0.64671E-01, A14=-0.69407E-01
第9面
K=-0.37337E+01, A4=-0.15808E+00, A6=0.25532E+00, A8=-0.47352E-01,
A10=-0.41763E-01, A12=-0.40061E-02, A14=0.60407E-02
第10面
K=-0.88598E+01, A4=-0.44100E-01, A6=0.12997E-01, A8=0.27719E-02,
A10=-0.27668E-03, A12=-0.22061E-03, A14=0.33506E-04
第11面
K=-0.20227E+02, A4=-0.56264E-01, A6=0.68316E-02, A8=-0.20519E-02,
A10=0.67564E-05, A12=-0.75606E-04, A14=0.32868E-04
実施例1の単レンズデータを以下の表3に示す。
〔表3〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 2.230
2 4 -7.198
3 6 -8.725
4 8 1.329
5 10 -1.146
図4は、実施例1の撮像レンズ11等の断面図である。撮像レンズ11は、物体側より順に、光軸AX近傍で正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第1レンズL1と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第2レンズL2と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し両凹の第3レンズL3と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第4レンズL4と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し両凹の第5レンズL5とを備える。全てのレンズL1〜L5は、プラスチック材料から形成されている。第1レンズL1の物体側面S11側には、開口絞りSが配置されている。第5レンズL5の光射出面と撮像面(像面)Iとの間には、適切な厚さの平行平板Fが配置されている。平行平板Fは、光学的ローパスフィルター、IRカットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定したものである(以下の実施例でも同様)。
図5A〜5Cは、実施例1の撮像レンズ11の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示し、図5D及び5Eは、撮像レンズ11のメリディオナルコマ収差を示している。
(実施例2)
実施例2の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
f=3.86mm
fB=0.18mm
F=1.85
2Y=5.842mm
ENTP=0mm
EXTP=−2.26mm
H1=−2.25mm
H2=−3.68mm
実施例2のレンズ面のデータを以下の表4に示す。
〔表4〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(STOP) infinity -0.335 1.04
2* 1.459 0.651 1.54470 56.2 1.04
3* -13.183 0.076 1.00
4* -2.620 0.180 1.63470 23.9 0.99
5* -100.000 0.441 0.93
6* -272.942 0.347 1.63470 23.9 0.98
7* 45.830 0.567 1.15
8* -31.624 0.497 1.54470 56.2 1.57
9* -1.584 0.530 1.74
10* -6.632 0.303 1.54470 56.2 2.26
11* 1.529 0.500 2.48
12 infinity 0.210 1.51630 64.1 2.90
13 infinity 2.95
実施例2のレンズ面の非球面係数を以下の表5に示す。
〔表5〕
第2面
K=-0.76883E-01, A3=0.00000E+00, A4=0.66635E-02, A5=0.00000E+00,
A6=0.10611E-01, A8=-0.26326E-01, A10=0.11659E-01,
A12=0.27967E-01, A14=-0.36646E-01
第3面
K=-0.80694E+02, A3=0.00000E+00, A4=0.37694E-01, A5=0.00000E+00,
A6=-0.12840E-01, A8=0.25887E-02, A10=-0.21262E-01,
A12=0.14366E-01, A14=-0.10563E-01
第4面
K=-0.31264E+02, A3=0.00000E+00, A4=0.10790E+00, A5=0.00000E+00,
A6=-0.11183E-01, A8=-0.26803E-01, A10=0.33822E-01,
A12=0.24551E-01, A14=-0.96675E-02
第5面
K=0.90000E+02, A3=-0.41969E-01, A4=0.39867E+00, A5=-0.18839E+00,
A6=-0.12700E+00, A8=0.22138E+00, A10=0.22239E-01,
A12=-0.21339E+00, A14=0.20636E+00
第6面
K=0.90000E+02, A3=-0.36470E-01, A4=-0.27978E-01, A5=-0.26463E+00,
A6=0.15619E+00, A8=0.66328E-02, A10=-0.11302E+00,
A12=0.13646E+00, A14=-0.20200E-01
第7面
K=0.90000E+02, A3=0.36513E-01, A4=-0.22996E+00, A5=0.10171E+00,
A6=-0.45782E-01, A8=-0.14196E-01, A10=0.29221E-01,
A12=-0.15934E-02, A14=0.45445E-02
第8面
K=-0.90000E+02, A3=-0.37255E-01, A4=0.12886E+00, A5=-0.10117E+00,
A6=0.34840E-02, A8=0.25365E-02, A10=-0.10502E-01,
A12=0.58437E-02, A14=-0.86837E-03
第9面
K=-0.39637E+01, A3=-0.40867E-02, A4=0.14766E-01, A5=0.14637E-01,
A6=0.63526E-02, A8=-0.23576E-01, A10=0.31697E-02,
A12=0.27100E-02, A14=-0.65083E-03
第10面
K=0.51413E+01, A3=-0.13876E+00, A4=-0.31043E-01, A5=0.19406E-01,
A6=0.14894E-01, A8=-0.14689E-03, A10=-0.27782E-03,
A12=-0.23549E-04, A14=0.58801E-05
第11面
K=-0.65794E+01, A3=-0.15524E+00, A4=0.29088E-01, A5=0.31989E-02,
A6=0.12195E-02, A8=-0.92919E-03, A10=0.65865E-04,
A12=-0.10294E-04, A14=0.17486E-05
実施例2の単レンズデータを以下の表6に示す。
〔表6〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 2.450
2 4 -4.243
3 6 -61.801
4 8 3.044
5 10 -2.251
図6は、実施例2の撮像レンズ12等の断面図である。撮像レンズ12は、物体側より順に、光軸AX近傍で正の屈折力を有し両凸の第1レンズL1と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第2レンズL2と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し両凹の第3レンズL3と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第4レンズL4と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し両凹の第5レンズL5とを備える。全てのレンズL1〜L5は、プラスチック材料から形成されている。第1レンズL1の物体側面S11側には、開口絞りSが配置されている。第5レンズL5の光射出面と撮像面(像面)Iとの間には、適切な厚さの平行平板Fが配置されている。
図7A〜7Cは、実施例2の撮像レンズ12の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示し、図7D及び7Eは、撮像レンズ12のメリディオナルコマ収差を示している。
(実施例3)
実施例3の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
f=2.9mm
fB=0.36mm
F=2.09
2Y=4.59mm
ENTP=0mm
EXTP=−1.82mm
H1=−0.94mm
H2=−2.53mm
実施例3のレンズ面のデータを以下の表7に示す。
〔表7〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(STOP) infinity -0.166 0.69
2* 1.168 0.417 1.54470 56.2 0.72
3* 6.501 0.136 0.73
4* -3.270 0.150 1.63470 23.9 0.72
5* -100.393 0.229 0.73
6* 3.949 0.205 1.63470 23.9 0.80
7* 4.200 0.393 0.87
8* -4.503 0.434 1.54470 56.2 1.03
9* -0.927 0.356 1.18
10* -13.244 0.261 1.54470 56.2 1.83
11* 1.101 0.400 1.97
12 infinity 0.110 1.51630 64.1 2.24
13 infinity 2.27
実施例3のレンズ面の非球面係数を以下の表8に示す。
〔表8〕
第2面
K=0.66961E-01, A3=0.00000E+00, A4=0.10954E-01, A5=0.00000E+00,
A6=0.58563E-02, A8=-0.35087E-01, A10=0.16890E+00,
A12=0.19833E+00, A14=-0.11557E+01
第3面
K=-0.15056E+02, A3=0.00000E+00, A4=-0.31116E-01, A5=0.00000E+00,
A6=0.13326E+00, A8=-0.11946E+00, A10=-0.85901E+00,
A12=-0.73833E+00, A14=0.14988E+01
第4面
K=-0.54737E+02, A3=0.00000E+00, A4=0.41517E-02, A5=0.00000E+00,
A6=0.49357E+00, A8=-0.66970E+00, A10=-0.13216E+01,
A12=-0.13813E+00, A14=0.31515E+01
第5面
K=0.79919E+02, A3=-0.32634E-01, A4=0.26173E+00, A5=0.55406E-01,
A6=0.16659E+00, A8=-0.19977E+00, A10=-0.13080E+00,
A12=-0.69580E+00, A14=0.22189E+01
第6面
K=-0.79983E+02, A3=0.46336E-02, A4=-0.26565E+00, A5=-0.12762E+00,
A6=0.21391E+00, A8=-0.19174E+00, A10=0.77515E-01,
A12=0.12836E+01, A14=-0.11258E+01
第7面
K=-0.55215E+02, A3=0.18737E-01, A4=-0.30716E+00, A5=0.71382E-01,
A6=-0.32112E-01, A8=-0.66783E-01, A10=0.15135E+00,
A12=-0.75625E-02, A14=0.24010E+00
第8面
K=0.11675E+02, A3=-0.16577E+00, A4=0.44224E+00, A5=-0.52861E+00,
A6=0.47563E-01, A8=0.27513E+00, A10=-0.19435E+00,
A12=-0.16870E+00, A14=0.17171E+00
第9面
K=-0.62973E+01, A3=-0.22920E+00, A4=-0.35573E-01, A5=0.60127E-01,
A6=0.94451E-01, A8=-0.90933E-01, A10=0.32607E-01,
A12=0.31949E-01, A14=-0.20835E-01
第10面
K=0.55399E+01, A3=-0.18807E+00, A4=-0.92684E-02, A5=0.23411E-01,
A6=0.30107E-01, A8=-0.22395E-02, A10=-0.13408E-02,
A12=0.17200E-03, A14=0.67538E-05
第11面
K=-0.99210E+01, A3=-0.78228E-01, A4=-0.32880E-01, A5=0.39632E-02,
A6=0.12812E-01, A8=-0.49206E-02, A10=0.87731E-03,
A12=-0.22492E-03, A14=0.42813E-04
実施例3の単レンズデータを以下の表9に示す。
〔表9〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 2.543
2 4 -5.329
3 6 79.197
4 8 2.056
5 10 -1.855
図8は、実施例3の撮像レンズ13等の断面図である。撮像レンズ13は、物体側より順に、光軸AX近傍で正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第1レンズL1と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第2レンズL2と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第3レンズL3と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第4レンズL4と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し両凹の第5レンズL5とを備える。全てのレンズL1〜L5は、プラスチック材料から形成されている。第1レンズL1の物体側面S11側には、開口絞りSが配置されている。第5レンズL5の光射出面と撮像面(像面)Iとの間には、適切な厚さの平行平板Fが配置されている。
図9A〜9Cは、実施例3の撮像レンズ13の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示し、図9D及び9Eは、撮像レンズ13のメリディオナルコマ収差を示している。
(実施例4)
実施例4の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
f=3.77mm
fB=0.37mm
F=1.85
2Y=5.842mm
ENTP=0mm
EXTP=−2.07mm
H1=−2.06mm
H2=−3.4mm
実施例4のレンズ面のデータを以下の表10に示す。
〔表10〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(STOP) infinity -0.303 1.02
2* 1.577 0.527 1.54470 56.2 1.02
3* 18.055 0.222 0.97
4* -2.176 0.170 1.63470 23.9 0.97
5* -89.286 0.234 0.98
6* 2.603 0.433 1.56400 42.3 1.07
7* 45.732 0.839 1.18
8* -5.824 0.423 1.54470 56.2 1.40
9* -1.456 0.439 1.60
10* -7.289 0.314 1.54470 56.2 1.90
11* 1.415 0.300 2.30
12 infinity 0.210 1.51630 64.1 2.77
13 infinity 2.85
実施例4のレンズ面の非球面係数を以下の表11に示す。
〔表11〕
第2面
K=0.46468E+00, A4=-0.91731E-02, A6=-0.49393E-02, A8=0.10562E-01,
A10=-0.60934E-01, A12=0.82997E-01, A14=-0.39102E-01
第3面
K=0.82150E+02, A3=0.00000E+00, A4=0.64406E-02, A5=0.00000E+00,
A6=0.26342E-01, A7=0.00000E+00, A8=-0.49634E-01,
A10=0.32927E-01, A12=0.17762E-01, A14=-0.26158E-01
第4面
K=-0.28380E+02, A4=0.15492E-01, A6=0.15080E+00, A8=-0.16476E+00,
A10=-0.52075E-02, A12=0.12356E+00, A14=-0.67260E-01
第5面
K=-0.90000E+02, A3=0.00000E+00, A4=0.20122E+00, A5=0.00000E+00,
A6=-0.78206E-01, A7=0.00000E+00, A8=0.34650E-01,
A10=0.36034E-01, A12=-0.29095E-01, A14=0.95758E-02
第6面
K=-0.24033E+01, A3=-0.58729E-01, A4=0.44848E-01, A5=-0.19547E+00,
A6=0.51629E-01, A7=0.11573E+00, A8=-0.46509E-01,
A10=-0.70413E-01, A12=0.36357E-01, A14=-0.39707E-02
第7面
K=0.56316E+02, A4=-0.66758E-01, A6=-0.81900E-02, A8=-0.39453E-01,
A10=0.19362E-01, A12=-0.19777E-02, A14=-0.39508E-02
第8面
K=-0.90000E+02, A3=-0.45317E-02, A4=-0.18989E-01, A5=-0.45958E-01,
A6=0.96459E-02, A7=0.10805E-01, A8=0.28323E-03,
A10=-0.92876E-02, A12=0.10949E-02, A14=-0.27849E-03
第9面
K=-0.57602E+01, A4=-0.82558E-01, A6=0.42777E-01, A8=-0.14428E-01,
A10=0.41889E-02, A12=-0.75672E-03, A14=0.69404E-04
第10面
K=0.56942E+01, A3=-0.21160E+00, A4=-0.34771E-02, A5=0.27677E-01,
A6=0.61406E-02, A7=0.17122E-02, A8=0.26823E-03,
A10=-0.15410E-03, A12=-0.33556E-04, A14=0.13752E-05
第11面
K=-0.76965E+01, A3=-0.20855E+00, A4=0.11033E+00, A5=-0.34109E-01,
A6=0.11153E-02, A7=0.20717E-02, A8=-0.34787E-03,
A10=-0.26423E-04, A12=-0.26193E-04, A14=0.48515E-05
実施例4の単レンズデータを以下の表12に示す。
〔表12〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.137
2 4 -3.517
3 6 4.876
4 8 3.446
5 10 -2.148
図10は、実施例4の撮像レンズ14等の断面図である。撮像レンズ14は、物体側より順に、光軸AX近傍で正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第1レンズL1と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第2レンズL2と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第3レンズL3と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第4レンズL4と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し両凹の第5レンズL5とを備える。全てのレンズL1〜L5は、プラスチック材料から形成されている。第1レンズL1の物体側面S11側には、開口絞りSが配置されている。第5レンズL5の光射出面と撮像面(像面)Iとの間には、適切な厚さの平行平板Fが配置されている。
図11A〜11Cは、実施例4の撮像レンズ14の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示し、図11D及び11Eは、撮像レンズ14のメリディオナルコマ収差を示している。
(実施例5)
f=3.77mm
fB=0.42mm
F=1.92
2Y=5.842mm
ENTP=0.45mm
EXTP=−1.99mm
H1=−1.68mm
H2=−3.36mm
実施例5のレンズ面のデータを以下の表13に示す。
〔表13〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 infinity 0.000 1.31
2* 1.549 0.528 1.54470 56.2 1.09
3* -60.971 0.050 1.08
4(STOP) infinity 0.115 0.93
5* -2.398 0.170 1.63470 23.9 0.93
6* -89.286 0.356 0.92
7* 3.717 0.329 1.56930 39.7 1.00
8* 13.014 0.842 1.12
9* -9.889 0.514 1.54470 56.2 1.45
10* -1.270 0.329 1.63
11* -10.498 0.323 1.54470 56.2 2.00
12* 1.119 0.300 2.43
13 infinity 0.210 1.51630 64.1 3.50
14 infinity 3.50
実施例5のレンズ面の非球面係数を以下の表14に示す。
〔表14〕
第2面
K=0.33110E+00, A4=-0.28123E-02, A6=-0.49633E-01, A8=0.55545E-01,
A10=-0.73641E-01, A12=0.36765E-01, A14=-0.33288E-01
第3面
K=-0.90000E+02, A3=0.00000E+00, A4=-0.67073E-02, A5=0.00000E+00,
A6=0.20870E-01, A7=0.00000E+00, A8=-0.51339E-01,
A10=0.42987E-02, A12=0.66808E-02, A14=-0.98075E-02
第5面
K=-0.27226E+02, A4=0.75642E-01, A6=0.11248E+00, A8=-0.17677E+00,
A10=0.29284E-01, A12=0.15304E+00, A14=-0.79221E-01
第6面
K=-0.90000E+02, A3=0.00000E+00, A4=0.25655E+00, A5=0.00000E+00,
A6=-0.10093E+00, A7=0.00000E+00, A8=0.26615E-01,
A10=0.58773E-01, A12=-0.14693E-01, A14=0.95758E-02
第7面
K=-0.55174E+01, A3=-0.46809E-01, A4=0.25656E-01, A5=-0.23349E+00,
A6=0.44535E-01, A7=0.10892E+00, A8=-0.60568E-01,
A10=-0.71925E-01, A12=0.41878E-01, A14=-0.31659E-01
第8面
K=-0.90000E+02, A4=-0.10931E+00, A6=-0.19868E-01, A8=-0.39580E-01,
A10=0.18804E-01, A12=-0.32039E-02, A14=-0.87524E-02
第9面
K=-0.90000E+02, A3=-0.29306E-01, A4=0.60053E-01, A5=-0.10116E+00,
A6=0.71803E-02, A7=0.17850E-01, A8=0.28277E-02,
A10=-0.10474E-01, A12=0.20016E-02, A14=-0.99254E-04
第10面
K=-0.42828E+01, A4=-0.65396E-01, A6=0.20767E-01, A8=-0.12419E-01,
A10=0.60913E-02, A12=-0.76769E-03, A14=-0.30396E-04
第11面
K=0.10065E+02, A3=-0.21749E+00, A4=-0.15574E-01, A5=0.32147E-01,
A6=0.84838E-02, A7=0.26237E-02, A8=-0.74121E-04,
A10=-0.31431E-03, A12=-0.80630E-04, A14=0.13770E-04
第12面
K=-0.44201E+01, A3=-0.28551E+00, A4=0.15540E+00, A5=-0.31162E-01,
A6=-0.27078E-02, A7=0.41252E-03, A8=-0.15457E-03,
A10=0.80807E-04, A12=-0.12932E-04, A14=0.13931E-05
実施例5の単レンズデータを以下の表15に示す。
〔表15〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 2.782
2 5 -3.886
3 7 9.024
4 9 2.621
5 11 -1.839
図12は、実施例5の撮像レンズ15等の断面図である。撮像レンズ15は、物体側より順に、光軸AX近傍で正の屈折力を有し両凸の第1レンズL1と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第2レンズL2と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第3レンズL3と、光軸AX近傍で正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第4レンズL4と、光軸AX近傍で負の屈折力を有し両凹の第5レンズL5とを備える。全てのレンズL1〜L5は、プラスチック材料から形成されている。第1レンズL1の像側面S12と第2レンズL2の物体側面S21との間には、開口絞りSが配置されている。第5レンズL5の光射出面と撮像面(像面)Iとの間には、適切な厚さの平行平板Fが配置されている。
図13A〜13Cは、実施例5の撮像レンズ15の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示し、図13D及び13Eは、撮像レンズ15のメリディオナルコマ収差を示している。
以下の表16は、参考のため、各条件式(1)〜(10)に対応する各実施例1〜5の値をまとめたものである。
〔表16〕
Figure 0006394598
以上、実施形態や実施例に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態等に限定されるものではない。
近年、撮像装置を低コストにかつ大量に実装する方法として、予め半田がポッティングされた基板に対し、ICチップその他の電子部品と光学素子とを載置したままリフロー処理(加熱処理)し、半田を溶融させることにより電子部品と光学素子とを基板に同時実装するという技術が提案されている。このようなリフロー処理を用いて実装を行うためには、電子部品とともに光学素子を約200〜260℃に加熱する必要があるが、このような高温下では、熱可塑性樹脂を用いたレンズは熱変形し又は変色して、その光学性能が低下してしまうという問題点がある。このような問題を解決するための方法のひとつとして、耐熱性能に優れたガラスモールドレンズを使用し、小型化と高温環境での光学性能とを両立する技術が提案されているが、熱可塑性樹脂を用いたレンズよりも一般にコストが高い。そのため、撮像装置の低コスト化の要求に応えられないという問題があった。そこで、実施例1〜5の撮像レンズ11〜15の材料にエネルギー硬化性樹脂を使用することで、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂を用いたレンズに比べ、高温に曝されたときの光学性能の低下を小さくすることができる。そのため、撮像レンズ11〜15は、リフロー処理に有効であり、かつガラスモールドレンズよりも製造しやすく安価となり、撮像レンズを組み込んだ撮像装置の低コストと量産性とを両立できる。よって、本実施形態のレンズL1〜L5を上記エネルギー硬化性樹脂を用いて形成してもよい。なお、エネルギー硬化性樹脂とは、一般的に熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等を指す。
なお、上記実施例1〜5は、撮像素子51の撮像面Iに入射する光束の主光線入射角については、撮像面Iの周辺部において必ずしも十分小さい設計になっていない。しかし、最近の技術では、撮像素子51の色フィルターやオンチップマイクロレンズアレイの配列の見直しによって、シェーディングを軽減することができるようになってきた。具体的には撮像素子51の撮像面Iの画素ピッチに対し、色フィルターやオンチップマイクロレンズアレイの配列のピッチをわずかに小さく設定すれば、撮像面Iの周辺部にいくほど各画素に対し色フィルターやオンチップマイクロレンズアレイが撮像レンズ10(11〜15)の光軸AX側へシフトするため、斜入射の光束を効率的に各画素の受光部に導くことができる。これにより、撮像素子51で発生するシェーディングを小さく抑えることができる。上記実施例1〜5は、上述の要求が緩和された分について、より小型化を目指した設計例となっている。
また、本明細書内で「光軸近傍で凸面」とは、その面の形状を定義している関数の数値によらず、光軸AX上から微小量離れた点(例えば0.05mm)での面のサグ量が、レンズの物体側面であれば正の値、像側面では負の値を取る面のことを意味する。逆に、「光軸近傍で凹面」とは、光軸AX上から微小量離れた点(例えば0.05mm)での面のサグ量が、レンズの物体側面であれば負の値、像側面では正の値を取る面のことを意味する。ここで、レンズの偏芯量の検出や偏芯調整等の目的で、レンズ面の中心部に光学面の関数とは異なる不連続な形状を付加している場合には、その不連続な形状は考慮せず、本来の光学面の関数でサグ量を計算するものとする。なお、レンズ中央近傍(具体的には、レンズ外径に対して10%以内の中央領域)での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径が正であれば、光軸AX近傍で凸面であるとみなすことができる。また、例えば2次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に2次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる(例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」(共立出版株式会社)のP41〜42を参照のこと)。

Claims (14)

  1. 物体側より順に、
    正の屈折力を有し、光軸近傍で物体側に凸面を向け、像側面よりも物体側面の方が強い曲率を有する第1レンズと、
    負の屈折力を有し、光軸近傍で物体側に凹面を向けたメニスカス形状の又は光軸近傍で物体側に凹平形状の第2レンズと、
    第3レンズと、
    正の屈折力を有する第4レンズと、
    負の屈折力を有し、光軸近傍で両凹形状の第5レンズと、から実質的になり、
    前記第2レンズよりも物体側に開口絞りが配置され、
    前記第2レンズの像側面は、周辺部で発散作用を持つ形状を有しており、
    前記第3レンズの物体側面のサグ量は、周辺部で負の値となっており、
    前記第5レンズの像側面は、非球面形状を有し、光軸との交点以外の位置に極値を有し、
    前記第3レンズは、負の屈折力を有し、光軸近傍で像側に凹面を向けた形状であり、
    以下の条件式を満足する撮像レンズ。
    0.55<f1/f<0.95 … (1)
    0.35<d14/EPD<0.55 … (2)
    ただし、
    f1:前記第1レンズの焦点距離
    f:撮像レンズ全系の焦点距離
    d14:前記第1レンズの物体側面から第2レンズの像側面までの光軸上の距離
    EPD:撮像レンズ全系の入射瞳直径
  2. 以下の条件式を満足する、請求項1に記載の撮像レンズ。
    0.30<r1/f<0.50 … (3)
    ただし、
    r1:前記第1レンズの物体側面の曲率半径
    f:撮像レンズ全系の焦点距離
  3. 以下の条件式を満足する、請求項1及び2のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
    −1.20<f/f23<−0.15 … (4)
    ただし、
    f:撮像レンズ全系の焦点距離
    f23:前記第2レンズと前記第3レンズとの合成焦点距離
  4. 以下の条件式を満足する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
    −2.0<(r3+r4)/(r3−r4)≦−1.0 … (5)
    ただし、
    r3:前記第2レンズの物体側面の曲率半径
    r4:前記第2レンズの像側面の曲率半径
  5. 前記第3レンズの像側面のサグ量は、周辺部で負の値となっている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  6. 以下の条件式を満足する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
    0.0<|f2/f3|<1.00 … (6)
    ただし、
    f2:前記第2レンズの焦点距離
    f3:前記第3レンズの焦点距離
  7. 以下の条件式を満足する、請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
    15<ν3<45 … (7)
    ただし、
    ν3:前記第3レンズのアッベ数
  8. 以下の条件式を満足する、請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
    20<ν1−ν2<70 … (8)
    ただし、
    ν1:前記第1レンズのアッベ数
    ν2:前記第2レンズのアッベ数
  9. 以下の条件式を満足する、請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
    f/EPD<1.95 … (9)
    ただし、
    f:撮像レンズ全系の焦点距離
    EPD:撮像レンズ全系の入射瞳直径
  10. 前記開口絞りは、前記第1レンズと第2レンズとの間に配置されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  11. 前記開口絞りは、前記第1レンズよりも物体側に配置されている、請求項1〜10のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  12. 実質的にパワーを持たないレンズをさらに有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の撮像レンズと、撮像素子とを備える撮像装置。
  14. 請求項13に記載の撮像装置を備える携帯端末。
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