WO2012147841A1 - 撮像装置および電子機器 - Google Patents
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- H04N25/615—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4" involving a transfer function modelling the optical system, e.g. optical transfer function [OTF], phase transfer function [PhTF] or modulation transfer function [MTF]
Definitions
- This technology relates to an imaging apparatus and an electronic device applied to an imaging device.
- CCD Charge Coupled Device
- CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
- Patent Document 1 the technique disclosed in Patent Document 1 is known as a representative example.
- a technique related to optical design of a two-group configuration is described.
- two individual molded plastic molds are bonded together and configured by a front aperture.
- the infrared cut filter is not inserted.
- This technique is to provide an imaging apparatus and an electronic apparatus that are small and low-cost, high-resolution, capable of supporting high pixels and wide angles.
- An imaging apparatus includes a group of lenses and an imaging element that forms an image through the lens, and the lens does not sandwich air from the object side toward the image plane side.
- the imaging element includes a first lens having a convex shape facing the object side, a transparent body, and a second lens, and the imaging element is curved with the concave facing the object side.
- the imaging device includes a lens group having a positive optical distortion and an imaging element that forms an image through the lens group. The imaging element is curved with a concave toward the object side. The negative optical distortion that occurs is canceled out by the positive optical distortion of the lens group.
- An electronic apparatus includes an imaging device and a signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the imaging device, and the imaging device includes a group of lenses and the lens A first lens having an object side surface convex toward the object side, which is disposed in order without sandwiching air from the object side to the image surface side. And a transparent body and a second lens, and the imaging element is curved with a concave facing the object side.
- the electronic apparatus includes an imaging device and a signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the imaging device.
- the imaging device includes a lens group having positive optical distortion, and the lens group. The imaging element is curved with the concave facing the object side, and the negative optical distortion caused by the curvature is canceled by the positive optical distortion of the lens group.
- FIG. 3 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 1.
- FIG. 3 is a diagram showing a distortion grid in the first embodiment. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 2nd embodiment. It is a figure which shows the surface number provided with respect to each lens which comprises each lens group of the imaging lens which concerns on the 2nd embodiment, a board
- Example 2 it is an aberrational figure which shows spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and a distortion aberration.
- FIG. 6 is a diagram showing a distortion grid in the second embodiment. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 3rd embodiment. It is a figure which shows the surface number provided with respect to each lens which comprises each lens group of the imaging lens which concerns on the 3rd embodiment, a board
- FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 3.
- FIG. 6 is a diagram showing a distortion grid in the third embodiment.
- FIG. 10 is a diagram showing a distortion grid in the fourth embodiment. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 5th embodiment.
- FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 5.
- FIG. 10 is a diagram showing a distortion grid in the fifth embodiment. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 6th embodiment. It is a figure which shows the surface number provided with respect to the lens and board
- FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 6.
- FIG. 10 is a diagram showing a distortion grid in Example 6. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 7th embodiment. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 8th embodiment. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 9th embodiment. It is a figure which shows the surface number provided with respect to the lens and board
- FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 9. FIG. 10 is a diagram showing a distortion grid in Example 9. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 10th embodiment.
- FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 9.
- FIG. 10 is a diagram showing a distortion grid in Example 9. It is a figure which shows the structural example of the imaging device which concerns on the 10
- FIG. 32 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in the imaging device of FIG. 31. It is a figure which shows the distortion grating
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging apparatus according to the first embodiment.
- the imaging apparatus 100 includes a lens 110 and an imaging element 120 that are sequentially arranged from the object side OBJS toward the image plane side.
- This lens 110 is formed as a single focus lens.
- the imaging apparatus 100 basically includes an imaging element 120 that is curved with a concave toward the object side, and a group of lenses 110.
- the lens 110 is arranged in order from the object side to the image plane side without air being sandwiched, and the first lens 111 whose object side surface has a convex shape on the object side, and a transparent body provided with a diaphragm and an infrared cut filter As a glass substrate 112 and a second lens 113.
- the first lens 111 is preferably realized by applying an ultraviolet (UV) cured replica lens on the glass substrate 112. Further, it is possible to realize a high performance by applying a different replica glass material twice to form a doublet structure or three times to form a triplet structure. Configurations beyond the triplet configuration are also possible.
- UV ultraviolet
- the second lens 113 is preferably realized by applying a UV curing replica lens to the back side of the first lens 111 of the glass substrate 112.
- different replica glass materials may be applied twice to form a doublet structure, or may be applied three or more times to make a triplet structure or more.
- the first lens 111 has a strong positive power
- the second lens 113 has a weak positive or weak negative power.
- a strong positive (pincushion type) optical distortion is generated in the lens group due to the influence of the power configuration, and the negative (barrel type) optical distortion generated by bending the image pickup element is canceled, so that the entire image pickup element is obtained.
- preferable optical distortion is realized.
- the optical distortion of the lens group is 4% or more positive.
- the image plane IMG is provided with an imaging plane (image receiving plane) of a solid-state imaging device such as a CCD sensor or a CMOS sensor.
- a cover glass made of resin or glass, an infrared cut filter, a low-pass filter, and other optical members are placed between the final image side surface and the image surface, or in front of the first surface on the object side. May be.
- the left side is the object side (front)
- the right side is the image plane side (rear).
- the light beam incident from the object side is imaged on the image plane IMG of the image sensor 120.
- the imaging lens 110 of the present embodiment which is a single focus lens, is configured to satisfy the following conditional expressions (1) to (3).
- Conditional expression (1) defines conditions regarding the power of the first lens 111.
- fL1 indicates the focal length of the first lens 111
- f indicates the focal length of the lens system.
- Conditional expression (1) is necessary for the following reasons. If the upper limit is exceeded, positive (pincushion type) optical distortion will not occur, and optical distortion will occur as a system, and the angle of incidence on the object-side incident first surface will differ for each image height, resulting in chromatic aberration. This is necessary because the optical properties cannot be obtained. If the lower limit is exceeded, the surface of the object-side incident first surface becomes a strong curved surface, which makes it impossible to manufacture.
- Conditional expression (2) defines a condition regarding the power of the second lens 113.
- fL2 indicates the focal length of the first lens 112
- f indicates the focal length of the lens system.
- Conditional expression (2) is necessary for the following reason. Exceeding the upper limit of the expression relating to minus is necessary because the angle of light incident on the image sensor becomes large and desirable camera characteristics cannot be obtained. If the lower limit of the expression relating to plus is exceeded, positive (pincushion type) optical distortion does not occur, and this is necessary because the system produces optical distortion.
- Conditional expression (3) defines conditions regarding the bending of the image sensor 120.
- Ri represents the radius of curvature of the image plane IMG.
- Conditional expression (3) is necessary for the following reason. If the upper limit is exceeded, the lens cannot correct the curvature of field, and this is necessary because the MTF deteriorates as the image height increases. If the lower limit is exceeded, the curvature of field is overcorrected, the MTF deteriorates as the image height increases, and it is necessary because it is difficult to bend in manufacturing.
- the aspherical shape of the lens is as follows when the direction from the object side to the image plane side is positive, k is a conical coefficient, A, B, C, and D are aspherical coefficients, and r is a central radius of curvature. It is represented by y represents the height of the light beam from the optical axis, and c represents the reciprocal (1 / r) of the central curvature radius r.
- X is the distance from the tangent plane to the aspheric vertex
- A is the fourth-order aspheric coefficient
- B is the sixth-order aspheric coefficient
- C is the eighth-order aspheric coefficient
- D is the tenth-order aspheric coefficient. Each aspheric coefficient is shown.
- FIG. 2 is a diagram showing surface numbers given to the lens and the substrate of the imaging apparatus according to the first embodiment.
- the first surface number is the object side surface (convex surface) of the first lens 111
- the second surface number is the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the first lens 111 and the object side surface of the glass substrate 112. Is granted.
- the third surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the glass substrate 112 and the object side surface of the second lens 113
- the fourth surface number is assigned to the image surface side surface of the second lens 113. Has been granted.
- the central curvature radius of the object side surface (first) 1 of the first lens 111 is set to R1.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) 2 between the image surface side surface of the first lens 111 and the object side surface of the glass substrate 112 is set to R2.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) 3 between the image surface side surface of the glass substrate 112 and the object side surface of the second lens 113 is set to R3.
- the central radius of curvature of the image plane side surface 4 of the second lens 113 is set to R4.
- the central curvature radii R2 and R3 of the surfaces 2 and 3 are infinite (INFINITY).
- the distance on the optical axis OX between the surface 1 and the surface 2 that is the thickness of the first lens 111 is d1
- the distance on OX is set to d2.
- the distance on the optical axis OX between the surface 3 and the surface 4 that is the thickness of the second lens 113 is set to d3
- the distance on the optical axis OX between the image surface side surface of the second lens 113 and the image surface IMG is set to d4.
- Example 1 according to specific numerical values of the lens 110 of the imaging apparatus 100 will be described below.
- surface numbers as shown in FIG. 2 are given to the lenses of the lens 110 and the glass substrate.
- Example 1 Table 1, Table 2, Table 3, and Table 4 show the numerical values of Example 1. Each numerical value of Example 1 corresponds to the lens 110 of FIG.
- the first embodiment is a design example for a 3 megapixel (Mage pixel) CMOS imager having a 1/6 size and a 1.1 ⁇ m pitch.
- the first embodiment includes the imaging element 120 and the group of lenses 110 that are curved with the concave facing the object side.
- the lens 110 is arranged in order from the object side to the image plane side without sandwiching air, the first lens 111 whose object side surface is convex toward the object side, and a glass substrate on which an aperture and an infrared cut filter are applied. 112 and the second lens 113.
- the first lens 111 is preferably realized by applying a UV curing replica lens on the glass substrate 112.
- the second lens is preferably realized by applying a UV effect replica lens to the back side of the first lens 111 of the glass substrate 112.
- the first lens 111 and the second lens 113 can be formed on a Schott D263T glass substrate by a replica process using NT33 glass material manufactured by Nitto Denko Corporation, for example.
- the power configuration is such that the first lens 111 has a strong positive power and a focal length of 4.1 mm, the second lens 113 has a weak positive and a focal length of 9.9 mm.
- Table 1 shows each lens corresponding to each surface number of the lens 110 in Example 1, the radius of curvature (R: mm), the interval (d: mm), the refractive index (nd), and the dispersion of the glass substrate (transparent body). The value ( ⁇ d) is shown.
- Table 2 shows fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients of the surface 1 of the first lens 111 and the surface 4 of the second lens 113 including the aspherical surface in Example 1.
- K is the conic constant
- A is the fourth-order aspheric coefficient
- B is the sixth-order aspheric coefficient
- C is the eighth-order aspheric coefficient
- D is the tenth-order aspheric coefficient.
- Table 3 specifically shows the focal length f, the numerical aperture F, the half angle of view ⁇ , and the lens length H of the lens 110 in the first embodiment.
- the focal length f is set to 2.36 [mm]
- the numerical aperture F is set to 2.8
- the half angle of view ⁇ is set to 32.0 deg
- the lens length H is set to 3.23 [mm].
- Table 4 shows that, in Example 1, the above conditional expressions (1) to (3) are satisfied.
- the power (fL1 / f) of the first lens 111 is set to 1.72, which satisfies the condition defined by the conditional expression (1).
- the power (fL2 / f) of the second lens 113 is set to 4.21, which satisfies the positive condition defined by the conditional expression (2).
- the radius of curvature (Ri) of the image plane IMG of the image sensor 120 is set to ⁇ 1.31, which satisfies the condition defined by the conditional expression (3).
- FIG. 3 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 1.
- 3A shows spherical aberration (chromatic aberration)
- FIG. 3B shows astigmatism
- FIG. 3C shows distortion.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a distortion grating in the first embodiment.
- an imaging apparatus including a lens having excellent imaging performance in which various aberrations of spherical surface, astigmatism, and distortion are well corrected.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging apparatus according to the second embodiment.
- the imaging device 100A according to the second embodiment shown in FIG. 5 is different from the imaging device 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 in the following points.
- the first lens 111A is formed by the first lens element 1111 and the second lens element 1112
- the glass substrate 112A is formed by the first glass substrate 1121 and the second glass substrate 1122.
- the first lens 111A is formed on the first glass substrate 1121
- the second lens 113A is formed on the second glass substrate 1122.
- FIG. 6 is a diagram showing surface numbers given to the lens and the substrate of the imaging apparatus according to the second embodiment.
- the first lens element 1111 has a first object side surface (convex surface)
- the second lens element 1112 has a second boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 1111 and the object side surface of the second lens element 1112.
- No. face number is given.
- a third surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the first glass substrate 1121.
- a fourth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the first glass substrate 1121 and the object side surface of the second glass substrate 1122.
- the fifth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second glass substrate 1122 and the object side surface of the second lens 113A, and the sixth surface is provided to the image surface side surface of the second lens 113A.
- a number is assigned.
- the center curvature radius of the object side surface (first) 1 of the first lens element 1111 is set to R1.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 111 and the object side surface of the second lens element 1112 is set to R2.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the first glass substrate 1121 is set to R3.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the first glass substrate 1121 and the object side surface of the second glass substrate 1122 is set to R4.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second glass substrate 1122 and the object side surface of the second lens 113A is set to R5.
- the central radius of curvature of the image plane side surface of the second lens 113 is set to R6.
- the central radii of curvature R3, R4, and R5 of the surfaces 3, 4, and 5 are infinite (INFINITY).
- the distance on the optical axis OX between the surface 1 and the surface 2 that is the thickness of the first lens element 1111 is set to d1.
- the distance on the optical axis OX between the surface 2 and the surface 3 that is the thickness of the second lens element 1112 is set to d2.
- the distance on the optical axis OX between the surface 3 and the surface 4 that is the thickness of the first glass substrate 1121 is set to d3.
- the distance on the optical axis OX between the surface 4 and the surface 5 serving as the thickness of the second glass substrate 1122 is set to d4.
- the distance on the optical axis OX between the surface 5 and the surface 6 serving as the thickness of the second lens 113A is set to d5
- the distance on the optical axis OX between the image surface side surface of the second lens 113A and the image surface IMG is set to d6.
- Example 2 based on specific numerical values of the lens 110A of the imaging apparatus 100A will be described.
- surface numbers as shown in FIG. 6 are assigned to the lenses and the glass substrate of the lens 110A.
- Example 2 Table 5, Table 6, Table 7, and Table 8 show the numerical values of Example 2. Each numerical value of Example 2 corresponds to the lens 110A of FIG.
- the second embodiment is a design example for a 5 megapixel (Mage pixel) CMOS imager having a 1/5 size and a pitch of 1.1 ⁇ m. As described above, the second embodiment includes the imaging element 120A that is curved with a concave toward the object side and a group of lenses 110A.
- the lens 110A is arranged in order from the object side to the image surface side without air being sandwiched, and a first lens 111A having a convex object side surface on the object side, and a glass 112A provided with a diaphragm and an infrared cut filter And the second lens 113A.
- the first lens 111A is formed by a first lens element 1111 having a Abbe number of 57.3 and a biconvex lens and a second lens element 1112 having an Abbe number of 29.6 and a concave flat shape.
- the first lens 111A is preferably realized by applying a UV curing replica lens twice on the glass substrate 1121.
- the second lens 113A is preferably realized by applying a UV curing replica lens to the back side of the first lens 110A on the glass substrate.
- the first lens 110A and the second lens 113A may be formed on different substrates 1121 and 1122, and the planes of the substrates may be bonded to each other.
- the first lens 110A can be formed on a Schott D263T glass substrate by performing a replica process twice using, for example, Nitto Denko NT33 glass material and Asahi Kasei 414C glass material.
- the second lens 113A can be formed on the back side of the first lens 110A by a replica process using NT33 glass material manufactured by Nitto Denko Corporation.
- the power configuration is such that the first lens 110A has a strong positive power and a focal length of 4.9 mm, the second lens 113A has a weak positive and a focal length of 71.2 mm.
- 24.5% of positive (pincushion) optical distortion is generated in the lens due to the influence of the power configuration described above, and the TV distortion as a system is 0.4 (negative) as shown in FIG. %.
- Table 5 shows each lens corresponding to each surface number of the lens 110A in Example 2, the radius of curvature (R: mm), the interval (d: mm), the refractive index (nd), and the dispersion of the glass substrate (transparent body). The value ( ⁇ d) is shown.
- Table 16 shows fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients of surface 1 and surface 2 of the first lens 111A including the aspheric surface in Example 2 and surface 6 of the second lens 113A.
- K is a conic constant
- A is a fourth-order aspheric coefficient
- B is a sixth-order aspheric coefficient
- C is an eighth-order aspheric coefficient
- D is a tenth-order aspheric coefficient. Represents.
- Table 7 specifically shows the focal length f, the numerical aperture F, the half angle of view ⁇ , and the lens length H of the lens 110A in the second embodiment.
- the focal length f is set to 3.12 [mm]
- the numerical aperture F is set to 2.8
- the half angle of view ⁇ is set to 30.3 deg
- the lens length H is set to 3.90 [mm].
- Table 8 shows that, in Example 2, the above conditional expressions (1) to (3) are satisfied.
- the power (fL1 / f) of the first lens 111A is set to 1.56, which satisfies the condition defined by the conditional expression (1).
- the power (fL2 / f) of the second lens 113A is set to 22.82, which satisfies the positive condition defined by the conditional expression (2).
- the curvature radius (Ri) of the image plane IMG of the image sensor 120A is set to ⁇ 1.53, which satisfies the condition defined by the conditional expression (3).
- FIG. 7 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 2.
- 7A shows spherical aberration (chromatic aberration)
- FIG. 7B shows astigmatism
- FIG. 7C shows distortion.
- FIG. 8 is a diagram showing a distortion grating in the second embodiment.
- an imaging apparatus including a lens having excellent imaging performance in which various aberrations of spherical surface, astigmatism, and distortion are satisfactorily corrected.
- FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging apparatus according to the third embodiment.
- the imaging device 100B according to the third embodiment shown in FIG. 9 is different from the imaging device 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 in the following points.
- the first lens 111 ⁇ / b> B is formed by the first lens element 1111, the second lens element 1112, and the third lens element 1113.
- FIG. 10 is a diagram showing surface numbers given to the lens and the substrate of the imaging apparatus according to the third embodiment.
- the first lens element 1111 has a first object side surface (convex surface)
- the second lens element 1112 has a second boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 1111 and the object side surface of the second lens element 1112.
- No. face number is given.
- a third surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the third lens element 1113.
- a fourth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the third lens element 1113 and the object side surface of the glass substrate 112B.
- the fifth surface number is given to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the glass substrate 112B and the object side surface of the second lens 113B, and the sixth surface number is assigned to the image surface side surface of the second lens 113B. Has been granted.
- the center curvature radius of the object side surface (first) 1 of the first lens element 1111 is set to R1.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 111 and the object side surface of the second lens element 1112 is set to R2.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the third lens element 1113 is set to R3.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the third lens element 1113 and the object side surface of the glass substrate 112B is set to R4.
- Boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the glass substrate 112B and the object side surface of the second lens 113B Is set to R5.
- the central radius of curvature of the image plane side surface of the second lens 113 is set to R6.
- the central radii of curvature R3, R4, and R5 of the surfaces 3, 4, and 5 are infinite (INFINITY).
- the distance on the optical axis OX between the surface 1 and the surface 2 that is the thickness of the first lens element 1111 is set to d1.
- the distance on the optical axis OX between the surface 2 and the surface 3 that is the thickness of the second lens element 1112 is set to d2.
- the distance on the optical axis OX between the surface 3 and the surface 4 that is the thickness of the third lens element 1113 is set to d3.
- the distance on the optical axis OX between the surface 4 and the surface 5 that is the thickness of the glass substrate 112B is set to d4.
- the distance on the optical axis OX between the surface 5 and the surface 6 serving as the thickness of the second lens 113B is set to d5
- the distance on the optical axis OX between the image surface side surface of the second lens 113B and the image surface IMG is set to d6.
- Example 3 according to specific numerical values of the lens 110B of the imaging apparatus 100B will be described below.
- surface numbers as shown in FIG. 10 are assigned to the lenses of the lens 110B and the glass substrate.
- Example 3 Table 9, Table 10, Table 11, and Table 12 show numerical values of Example 3. Each numerical value of Example 3 corresponds to the lens 110B of FIG. Embodiment 3 is a design example for a 5 megapixel (Mage pixel) CMOS imager having a 1/5 size and a 1.1 ⁇ m pitch.
- the third embodiment includes the imaging element 120B that is curved with a concave toward the object side and a group of lenses 110B.
- the lens 110B is arranged in order from the object side to the image plane side without sandwiching air, the first lens 111B having a convex object side surface on the object side, and a glass substrate on which an aperture and an infrared cut filter are applied. 112B and the second lens 113B.
- the first lens 110B has a first lens element 111 having an Abbe number of 57.3 and a positive power, a second lens element 1112 having an Abbe number of 29.6 and a negative power, and a first lens element having an Abbe number of 57.3 and a negative power.
- the three lens elements 1113 are formed.
- the first lens 110B is desirably realized by applying a UV curing replica lens three times on the glass substrate 112B.
- the second lens 113B is desirably realized by applying a UV curing replica lens to the back side of the first lens 110B of the glass substrate 112B.
- the first lens 110B can be formed on a Shot D263T glass substrate by performing an NT33 glass material manufactured by Nitto Denko Corporation, a 414C glass material manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., and NT33 manufactured by Nitto Denko Corporation in this order three times.
- the second lens 113B can be formed on the back side of the first lens 110B by a replica process using NT33 glass material manufactured by Nitto Denko Corporation.
- the power configuration is such that the first lens 110B has a strong positive power and a focal length of 5.0 mm, and the second lens 113B has a weak positive and a focal length of 7.0 mm.
- Table 9 shows each lens corresponding to each surface number of the lens 110B in Example 3, the radius of curvature (R: mm), the interval (d: mm), the refractive index (nd), and the dispersion of the glass substrate (transparent body). The value ( ⁇ d) is shown.
- Table 10 shows fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients of the surface 1 of the first lens 111B including the aspheric surface and the surface 6 of the second lens 113B in Example 3.
- K is a conic constant
- A is a fourth-order aspheric coefficient
- B is a sixth-order aspheric coefficient
- C is an eighth-order aspheric coefficient
- D is a tenth-order aspheric coefficient. Represents.
- Table 11 specifically shows the focal length f, the numerical aperture F, the half angle of view ⁇ , and the lens length H of the lens 110B in Example 3.
- the focal length f is set to 2.62 [mm]
- the numerical aperture F is set to 2.8
- the half angle of view ⁇ is set to 38.2 deg
- the lens length H is set to 3.60 [mm].
- Table 12 shows that, in Example 3, the above conditional expressions (1) to (3) are satisfied.
- the power (fL1 / f) of the first lens 111B is set to 1.91, which satisfies the condition defined by the conditional expression (1).
- the power (fL2 / f) of the second lens 113B is set to 2.65, and the positive condition defined by the conditional expression (2) is satisfied.
- the radius of curvature (Ri) of the image plane IMG of the image sensor 120B is set to ⁇ 1.26, which satisfies the condition defined by the conditional expression (3).
- FIG. 11 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 3.
- 11A shows spherical aberration (chromatic aberration)
- FIG. 11B shows astigmatism
- FIG. 11C shows distortion.
- FIG. 12 is a diagram illustrating a distortion grating in the third embodiment.
- an imaging apparatus including a lens having excellent imaging performance, in which various spherical, astigmatism, and distortion aberrations are corrected well.
- FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the fourth embodiment.
- the first lens 111 ⁇ / b> C is formed by the first lens element 1111, the second lens element 1112, and the third lens element 1113.
- the second lens 113 ⁇ / b> C is formed by the fourth lens element 1131 and the fifth lens element 1132.
- FIG. 14 is a diagram showing surface numbers given to the lens and the substrate of the imaging apparatus according to the fourth embodiment.
- the first lens element 1111 has a first object side surface (convex surface)
- the second lens element 1112 has a second boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 1111 and the object side surface of the second lens element 1112.
- No. face number is given.
- a third surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the third lens element 1113.
- a fourth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the third lens element 1113 and the object side surface of the glass substrate 112B.
- the fifth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the glass substrate 112 ⁇ / b> C and the object side surface of the fourth lens element 1131.
- the sixth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second lens element 1131 and the object side surface of the fifth lens element 1132, and the seventh surface number is applied to the image surface side surface of the fifth lens element 1132. The surface number is given.
- the central curvature radius of the object side surface (first) 1 of the first lens element 1111 is set to R1.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 111 and the object side surface of the second lens element 1112 is set to R2.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the third lens element 1113 is set to R3.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the third lens element 1113 and the object side surface of the glass substrate 112B is set to R4.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the glass substrate 112C and the object side surface of the fourth lens element 1131 is set to R5.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the second lens element 1131 and the object side surface of the fifth lens element 1132 is set to R6.
- the central radius of curvature of the image plane side surface of the fifth lens element 1132 is set to R7.
- the central radii of curvature R4 and R5 of the surfaces 4 and 5 are infinite (INFINITY).
- the distance on the optical axis OX between the surface 1 and the surface 2 which is the thickness of the first lens element 1111 is set to d1.
- the distance on the optical axis OX between the surface 2 and the surface 3 that is the thickness of the second lens element 1112 is set to d2.
- the distance on the optical axis OX between the surface 3 and the surface 4 that is the thickness of the third lens element 1113 is set to d3.
- the distance on the optical axis OX between the surface 4 and the surface 5 serving as the thickness of the glass substrate 112C is set to d4.
- the distance on the optical axis OX between the surface 5 and the surface 6 that is the thickness of the fourth lens element 1131 is set to d5.
- the distance on the optical axis OX between the surface 6 and the surface 7 that is the thickness of the fifth lens element 1132 is set to d6.
- the distance on the optical axis OX between the image surface side surface of the fifth lens element 1132 and the image surface IMG is set to d7.
- Example 4 based on specific numerical values of the lens 110C of the imaging device 100C will be described.
- surface numbers as shown in FIG. 14 are assigned to the lenses of the lens 110C and the glass substrate.
- Example 4 Table 13, Table 14, Table 15, and Table 16 show numerical values of Example 4. Each numerical value of Example 3 corresponds to the lens 110C of FIG.
- Example 4 is a design example for an 8-megapixel CMOS imager having a 1 ⁇ 4 size and a 1.1 ⁇ m pitch.
- the fourth embodiment includes the imaging element 120C that is curved with the concave facing the object side and a group of lenses 110C.
- the lens 110C is arranged in order from the object side to the image plane side without sandwiching air, the first lens 111C having a convex object side surface on the object side, and a glass substrate on which a diaphragm and an infrared cut filter are applied. 112C and the second lens 113C.
- the first lens 110C includes a first lens element 111 having an Abbe number of 57.3 and a positive power, a second lens element 1112 having an Abbe number of 29.6 and a negative power, and a first lens element having an Abbe number of 57.3 and a negative power.
- the three lens elements 1113 are formed.
- the second lens 113C is formed by a fourth lens element 1131 having an Abbe number of 57.3 and a negative power and a second lens element 1132 having an Abbe number of 29.6 and a positive power.
- the first lens 110C is desirably realized by applying a UV curing replica lens three times on the glass substrate 112C.
- the second lens 113C is preferably realized by applying a UV curing replica lens twice on the back side of the first lens 110C of the glass substrate 112C.
- the first lens 110C can be formed on a Shot D263T glass substrate by performing a replica process three times in order of Nitto Denko NT33 glass material, Asahi Kasei 414C glass material and Nitto Denko NT33.
- the 2nd lens 113C can form the NT33 glass material made from Nitto Denko, and Asahi Kasei 414C in order by the replica process in the back side of the 1st lens 110C.
- the power configuration is such that the first lens 110C has a strong positive power and a focal length of 5.6 mm, and the second lens 113C has a weak positive and a focal length of 40.5 mm.
- the lens due to the influence of the power configuration described above, the lens generates a positive (pincushion) optical distortion of 35.8%, and the system has a TV distortion of 0.6 (negative) as shown in FIG. %.
- Table 13 shows each lens corresponding to each surface number of the lens 110C in Example 4, the radius of curvature (R: mm), the interval (d: mm), the refractive index (nd), and the dispersion of the glass substrate (transparent body). The value ( ⁇ d) is shown.
- Table 14 shows the 4th, 6th, 8th, and 10th order aspherical surfaces of the surface 1, surface 2 and surface 3 of the first lens 111C including the aspherical surface in Example 4 and the surfaces 6 and 7 of the second lens 113C. Indicates the coefficient.
- K is a conic constant
- A is a fourth-order aspheric coefficient
- B is a sixth-order aspheric coefficient
- C is an eighth-order aspheric coefficient
- D is a tenth-order aspheric coefficient. Represents.
- Table 15 specifically shows the focal length f, the numerical aperture F, the half field angle ⁇ , and the lens length H of the lens 110C in the fourth embodiment.
- the focal length f is set to 3.48 [mm]
- the numerical aperture F is set to 2.8
- the half angle of view ⁇ is set to 33.7 deg
- the lens length H is set to 4.20 [mm].
- Table 16 shows that, in Example 4, the above conditional expressions (1) to (3) are satisfied.
- the power (fL1 / f) of the first lens 111C is set to 1.61, which satisfies the condition defined by the conditional expression (1).
- the power (fL2 / f) of the second lens 113C is set to 11.64, which satisfies the positive condition defined by the conditional expression (2).
- the radius of curvature (Ri) of the image plane IMG of the image sensor 120C is set to ⁇ 1.44, which satisfies the condition defined by the conditional expression (3).
- FIG. 15 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 4.
- 15A shows spherical aberration (chromatic aberration)
- FIG. 15B shows astigmatism
- FIG. 15C shows distortion.
- FIG. 16 is a diagram illustrating a distortion grating in the fourth embodiment.
- an imaging device including a lens having excellent imaging performance, in which various spherical, astigmatism, and distortion aberrations are well corrected.
- FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the fifth embodiment.
- the first lens 111 ⁇ / b> D is formed by the first lens element 1111, the second lens element 1112, and the third lens element 1113.
- the second lens 113D is formed by the fourth lens element 1131 and the fifth lens element 1132.
- FIG. 18 is a diagram illustrating surface numbers given to the lens and the substrate of the imaging apparatus according to the fifth embodiment.
- the first lens element 1111 has a first object side surface (convex surface)
- the second lens element 1112 has a second boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 1111 and the object side surface of the second lens element 1112.
- No. face number is given.
- a third surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the third lens element 1113.
- a fourth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the third lens element 1113 and the object side surface of the glass substrate 112D.
- the fifth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the glass substrate 112D and the object side surface of the fourth lens element 1131.
- the sixth surface number is assigned to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the second lens element 1131 and the object side surface of the fifth lens element 1132, and the seventh surface number is applied to the image surface side surface of the fifth lens element 1132. The surface number is given.
- the center curvature radius of the object side surface (first) 1 of the first lens element 1111 is set to R1.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the first lens element 111 and the object side surface of the second lens element 1112 is set to R2.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the second lens element 1112 and the object side surface of the third lens element 1113 is set to R3.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the third lens element 1113 and the object side surface of the glass substrate 112D is set to R4.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the glass substrate 112D and the object side surface of the fourth lens element 1131 is set to R5.
- the central radius of curvature of the boundary surface (joint surface) between the image surface side surface of the second lens element 1131 and the object side surface of the fifth lens element 1132 is set to R6.
- the central radius of curvature of the image plane side surface of the fifth lens element 1132 is set to R7.
- the central radii of curvature R4 and R5 of the surfaces 4 and 5 are infinite (INFINITY).
- the distance on the optical axis OX between the surface 1 and the surface 2 that is the thickness of the first lens element 1111 is set to d1.
- the distance on the optical axis OX between the surface 2 and the surface 3 that is the thickness of the second lens element 1112 is set to d2.
- the distance on the optical axis OX between the surface 3 and the surface 4 that is the thickness of the third lens element 1113 is set to d3.
- the distance on the optical axis OX between the surface 4 and the surface 5 that is the thickness of the glass substrate 112D is set to d4.
- the distance on the optical axis OX between the surface 5 and the surface 6 that is the thickness of the fourth lens element 1131 is set to d5.
- the distance on the optical axis OX between the surface 6 and the surface 7 that is the thickness of the fifth lens element 1132 is set to d6.
- the distance on the optical axis OX between the image surface side surface of the fifth lens element 1132 and the image surface IMG is set to d7.
- Example 5 according to specific numerical values of the lens 110D of the imaging apparatus 100D will be described below.
- surface numbers as shown in FIG. 18 are assigned to the lenses of the lens 110D and the glass substrate.
- Example 5 Table 17, Table 18, Table 19, and Table 20 show numerical values of Example 5.
- Each numerical value in the fifth embodiment corresponds to the lens 110F in FIG.
- Example 5 is a design example for an 8-megapixel CMOS imager having a 1 ⁇ 4 size and a 1.1 ⁇ m pitch.
- the fifth embodiment includes the imaging element 120D that is curved with the concave facing the object side, and a group of lenses 110D.
- the lens 110D is arranged in order from the object side to the image plane side without air being sandwiched, and the first lens 111D having the object side surface convex toward the object side, and a glass substrate on which a diaphragm and an infrared cut filter are applied 112D and the second lens 113D.
- the first lens 110D has a first lens element 111 having an Abbe number of 57.3 and a positive power, a second lens element 1112 having an Abbe number of 29.6 and a negative power, and a first lens element having an Abbe number of 57.3 and a negative power.
- the three lens elements 1113 are formed.
- the second lens 113D is formed by a fourth lens element 1131 having an Abbe number of 57.3 and a negative power and a fifth lens element 1132 having an Abbe number of 29.6 and a positive power.
- the first lens 110D is preferably realized by applying a UV curing replica lens three times on the glass substrate 112D.
- the second lens 113D is preferably realized by applying a UV curing replica lens twice on the back side of the first lens 110D of the glass substrate 112D.
- the first lens 110D can be formed on a Shot D263T glass substrate by performing a replica process three times in order of Nitto Denko NT33 glass material, Asahi Kasei 414C glass material, and Nitto Denko NT33.
- the 2nd lens 113D can form the NT33 glass material made from Nitto Denko, and Asahi Kasei 414C in order by the replica process in the back side of the 1st lens 110D.
- the power configuration is such that the first lens 110D has a strong positive power and a focal length of 8.18 mm, the second lens 113D has a weak negative and a focal length of ⁇ 647.8 mm.
- a positive (pincushion type) optical distortion of 13.9% is generated in the lens, and the TV distortion of the system is 1.9 (negative type) as shown in FIG. %.
- Table 17 shows each lens corresponding to each surface number of the lens 110D in Example 5, the radius of curvature (R: mm), the interval (d: mm), the refractive index (nd), and the dispersion of the glass substrate (transparent body). The value ( ⁇ d) is shown.
- Table 18 shows fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients of the surface 1 of the first lens 111D including the aspheric surface and the surface 7 of the second lens 113C in Example 5.
- K is the conic constant
- A is the fourth-order aspheric coefficient
- B is the sixth-order aspheric coefficient
- C is the eighth-order aspheric coefficient
- D is the tenth-order aspheric coefficient. Represents.
- Table 19 specifically shows the focal length f, the numerical aperture F, the half angle of view ⁇ , and the lens length H of the lens 110D in Example 5.
- the focal length f is set to 5.56 [mm]
- the numerical aperture F is set to 2.8
- the half angle of view ⁇ is set to 28.9 deg
- the lens length H is set to 7.64 [mm].
- Table 20 shows that, in Example 5, the above conditional expressions (1) to (3) are satisfied.
- the power (fL1 / f) of the first lens 111D is set to 1.47, which satisfies the condition defined by the conditional expression (1).
- the power (fL2 / f) of the second lens 113D is set to ⁇ 116.5, which satisfies the negative condition defined by the conditional expression (2).
- the radius of curvature (Ri) of the image plane IMG of the image sensor 120D is set to ⁇ 1.53, which satisfies the condition defined by the conditional expression (3).
- FIG. 19 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 5.
- 19A shows spherical aberration (chromatic aberration)
- FIG. 19B shows astigmatism
- FIG. 19C shows distortion.
- FIG. 20 is a diagram illustrating a distortion grating in the fifth embodiment.
- an imaging apparatus including a lens having excellent imaging performance in which various aberrations of spherical surface, astigmatism, and distortion are well corrected.
- the imaging element is curved with a concave toward the object side, and is formed of a group of lenses, and the lens is directed from the object side to the image plane side.
- the case where the air is not sandwiched is described as an example.
- an example in which the imaging element is curved with a concave toward the object side and formed of lenses of two or more groups is taken as an example.
- FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the sixth embodiment.
- An imaging apparatus 200 basically includes two lenses, a first lens group 210 and a second lens group 220, which are arranged in order from the object side OBJS toward the image plane side. It has an LNS and an image sensor 230 that is curved with its concave facing the object side.
- the imaging apparatus 200 includes the imaging element 230 that is curved with the concave facing the object side and the two groups of lenses LNS.
- the lens LNS includes a first lens group 210 and a second lens group 220 that are sequentially arranged from the object side toward the image plane side.
- the second lens group 220 includes a first lens 221 that is disposed in order without sandwiching air, the object side surface is convex toward the object side, a transparent body 222 (222-1, 222-2), and a second lens. 223.
- the transparent body 222 is preferably formed of a glass substrate, and is preferably subjected to a diaphragm or an infrared cut filter.
- the first lens group 210 is constituted by a negative power lens using an aspheric surface
- the second lens group 220 is constituted as follows.
- the first lens 221 of the second lens group 220 has a strong positive power and is preferably realized by applying a UV effect replica lens on a glass substrate. Further, it is possible to realize a high performance by applying a different replica glass material twice to form a doublet structure or three times to form a triplet structure. Configurations beyond the triplet configuration are also possible.
- the second lens 223 of the second lens group 220 has a weak positive or negative power, and is preferably realized by applying a UV effect replica lens on the back side of the first lens 221 of the glass substrate.
- different replica glass materials may be applied twice to form a doublet structure, or may be applied three or more times to make a triplet structure or more.
- the optical distortion of the lens group is 4% or more positive.
- the imaging surface IMG is provided with an imaging surface (image receiving surface) of a solid-state imaging device such as a CCD sensor or a CMOS sensor, as in the first embodiment.
- a cover glass made of resin or glass, an infrared cut filter, a low-pass filter, and other optical members are placed between the final image side surface and the image surface, or in front of the first surface on the object side. May be.
- the left side is the object side (front)
- the right side is the image plane side (rear).
- the light beam incident from the object side is imaged on the image plane IMG of the image sensor 230.
- the imaging lens of the present embodiment which is a single focus lens, is configured to satisfy the following conditional expressions (1) to (3).
- Conditional expression (1) defines conditions regarding the power of the first lens group 210.
- fG1 represents the focal length of the first lens group 210
- f represents the focal length of the lens system.
- Conditional expression (1) is necessary for the following reasons. If the upper limit is exceeded, the power becomes too strong and the actual assembly accuracy that can be achieved is not necessary. If the lower limit is exceeded, the negative power becomes too weak, and the advantage of bringing the negative power to the first lens group 210 cannot be obtained. That is, when the lower limit is exceeded, for example, the apparent exit pupil position is brought forward to reduce the chief ray incident angle to the image sensor, the back focus can be increased, the deterioration of the peripheral light amount, etc. are weak. This is necessary because sufficient optical characteristics cannot be obtained.
- Conditional expression (2) defines a condition relating to the power of the second lens group 220.
- fG1 represents the focal length of the second lens group 220
- f represents the focal length of the lens system.
- Conditional expression (2) is necessary for the following reason. Exceeding the upper limit is necessary because positive (pound) optical distortion does not occur and the system cannot be used. If the lower limit is exceeded, the power becomes too strong and the actual assembly accuracy that can be achieved is not necessary.
- Conditional expression (3) defines conditions regarding the bending of the image sensor 120.
- Ri represents the radius of curvature of the image plane IMG.
- Conditional expression (3) is necessary for the following reason. If the upper limit is exceeded, the lens cannot correct the curvature of field, and this is necessary because the MTF deteriorates as the image height increases. If the lower limit is exceeded, the curvature of field is overcorrected, the MTF deteriorates as the image height increases, and it is necessary because it is difficult to bend in manufacturing.
- conditional expressions (1) to (3) are common to the sixth to ninth embodiments, which will be described below, and are suitable for individual imaging elements or imaging apparatuses by adopting them as necessary. A more favorable imaging performance and a compact optical system are realized.
- the aspherical shape of the lens is positive in the direction from the object side to the image plane side
- k is a conical coefficient
- A, B, C, and D are aspherical coefficients
- r is a central radius of curvature. Is expressed by the above-mentioned [Equation 1].
- y represents the height of the light beam from the optical axis
- c represents the reciprocal (1 / r) of the central curvature radius r.
- A is the fourth-order aspheric coefficient
- B is the sixth-order aspheric coefficient
- C is the eighth-order aspheric coefficient
- D is the tenth-order aspheric coefficient.
- FIG. 22 is a diagram showing surface numbers given to the lens and the substrate of the imaging apparatus according to the first embodiment.
- No. 1 is assigned to the object side surface of the first lens group 210
- No. 2 surface number is assigned to the image side surface of the first lens group 210
- No. 3 is given to the object side (convex surface) surface of the first lens 221 of the second lens group 220, and the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the first lens 221 and the object side surface of the transparent body 222-1.
- No. 5 is given to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the transparent body 222-1 and the object side surface of the transparent body 222-2, and the image surface side surface of the transparent body 222-2 and the object of the second lens 223 are provided.
- No. 6 is given to the boundary surface (joint surface) with the side surface.
- No. 7 is given to the image surface side surface of the second lens 223.
- the center curvature radius of the object side surface (first) 1 of the first lens group 210 is set to R1.
- the central curvature radius of the image surface side surface 2 of the first lens group 210 is set to R2.
- the central curvature radius is set to R3 on the object side (convex surface) surface 3 of the first lens 221 of the second lens group 220, and the boundary surface between the image surface side surface of the first lens 221 and the object side surface of the transparent body 222-1 (
- the center curvature radius of the joint surface 4 is set to R4.
- the central curvature radius of the boundary surface (bonding surface) 5 between the image surface side surface of the transparent body 222-1 and the object side surface of the transparent body 222-2 is R5, and the image surface side surface of the transparent body 222-2 and the second lens 223 are
- the center curvature radius of the object side surface 6 is set to R6.
- the central radius of curvature of the image plane side surface 7 of the second lens 223 is set to R7.
- the central radii of curvature R4, R5, and R6 of the surfaces 4, 5, and 6 are infinite (INFINITY).
- the distance on the optical axis OX between the surface 1 and the surface 2 that is the thickness of the first lens group 210 is d1
- the image side surface 2 of the first lens group 210 and the second lens group 220 are the same.
- the distance on the optical axis OX between the object side surfaces 3 of the first lens 221 is set to d2.
- the distance on the optical axis OX between the surface 3 and the surface 4 that is the thickness of the first lens 221 is set to d3.
- the distance on the optical axis OX between the surface 4 and the surface 5 that is the thickness of the transparent body 222-1 is set to d4.
- the distance on the optical axis OX between the surface 5 and the surface 6 that is the thickness of the transparent body 222-2 is set to d5.
- the distance on the optical axis OX between the surface 6 and the surface 7 that is the thickness of the second lens 223 is set to d6, and the distance on the optical axis OX between the image surface side surface of the second lens 223 and the image surface IMG is d7. Is set.
- Example 6 based on specific numerical values of the lens of the imaging apparatus 200 will be described.
- surface numbers as shown in FIG. 22 are given to the lenses and the transparent body.
- Example 6 Table 21, Table 22, and Table 23 show numerical values of Example 6. Each numerical value of Example 6 corresponds to FIG.
- Example 6 is a design example of an in-vehicle camera, a PC camera, a surveillance camera, and the like for a 1.3M CMOS imager having a 1 ⁇ 4 size and a pitch of 2.8 ⁇ m.
- the imaging apparatus 200 is configured by an imaging element 230 that is curved with a concave toward the object side and two groups of lenses, and the lens is configured by an aspherical lens in which the first lens group 210 has negative power.
- the aspheric lens a material such as a glass mold, plastic, or a casting type lens is suitable.
- the second lens group 220 includes a first lens 221 that is arranged in order from the object side to the image plane side without air being sandwiched, the object side surface having a convex shape on the object side, an aperture and an infrared cut filter.
- the glass substrate (transparent body) 222 and the weak second lens 223 are configured.
- the first lens 221 is preferably realized by applying a UV effect replica lens on the opposite surface of the stop on the glass substrate on which the stop or IR cut filter is applied.
- the second lens 223 is preferably realized by applying a UV effect replica lens to the glass substrate.
- the second lens 223 may be applied to the back of the first lens 221, or may be applied to another glass substrate and the glass substrates may be bonded to each other.
- the first lens 221 and the second lens 223 can be formed on a Schott D263T glass substrate by a replica process using, for example, Nitto Denko NT33 glass material.
- the power configuration is such that the first lens group 210 has a strong negative power and a focal length of ⁇ 5.52 mm, the second lens group 220 has a weak positive and a focal length of 2.67 mm. Since the focal length of the optical system is 1.80 mm, conditional expression (1) is ⁇ 3.07 and conditional expression (2) is 1.48, which satisfies the requirements of the conditional expression.
- the lens generates a positive (pincushion) optical distortion of 25.8%, and the system has a TV distortion of 3.8 (negative) as shown in FIG. %.
- a compact imaging system with a short optical total length of 10 mm is realized, which is bright as Fno 2.8 and has a wide angle of half angle of view of 52.5 degrees, with various optical aberrations corrected as shown in FIG. .
- Table 21 shows each lens corresponding to each surface number of the lens in Example 6, the radius of curvature (R: mm), the interval (d: mm), the refractive index (nd), and the dispersion value of the glass substrate (transparent body). ( ⁇ d) is shown.
- Table 22 shows the fourth and sixth orders of the second surface of the first lens group 210 including the aspheric surface in Example 6, the third surface of the first lens 211 of the second lens group, and the seventh surface of the second lens 223. , 8th and 10th order aspherical coefficients.
- K is a conic constant
- A is a fourth-order aspheric coefficient
- B is a sixth-order aspheric coefficient
- C is an eighth-order aspheric coefficient
- D is a tenth-order aspheric coefficient. Represents.
- Table 23 specifically shows the focal length f, the numerical aperture F, the half angle of view ⁇ , and the lens length H of the lens in Example 6.
- the focal length f is set to 1.80 [mm]
- the numerical aperture F is set to 2.8
- the half angle of view ⁇ is set to 52.5 deg
- the lens length H is set to 10.0 [mm].
- FIG. 23 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 6.
- 23A shows spherical aberration (chromatic aberration)
- FIG. 23B shows astigmatism
- FIG. 23C shows distortion.
- FIG. 24 is a diagram showing a distortion grating in the sixth embodiment.
- an imaging device including a lens having excellent imaging performance in which various aberrations of spherical surface, astigmatism, and distortion are well corrected.
- FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the seventh embodiment.
- the image pickup apparatus 200A shown in FIG. 25 has a basic configuration similar to that of the image pickup apparatus 200 shown in FIG. 21.
- the first lens group 210A is made of plastic, and a cover glass 240 is disposed in front so that it can be used outdoors. It is.
- Example 7 corresponding to the seventh embodiment the basic optical parameters are almost the same as those in Example 6, and therefore description thereof is omitted here.
- FIG. 26 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the eighth embodiment.
- the image pickup apparatus 200B in FIG. 26 has the same basic configuration as the image pickup apparatus 200 in FIG. 21, and uses a first lens group 210B in which a flat glass substrate 211B is provided with a replica lens 212B. Thereby, since it has the heat-resistant characteristic which can endure reflow, and since the outermost side is glass, it can be used outdoors. Furthermore, in the imaging device 200B, both the first lens group 210B and the second lens group 220 can be manufactured with a wafer optic in which a large number of replica lenses are provided on a glass substrate, which is suitable for inexpensive mass production. In Example 8 corresponding to the eighth embodiment, the basic optical parameters are almost the same as those in Example 6, and therefore description thereof is omitted here.
- FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the ninth embodiment.
- the first lens group 210C is composed of an aspheric lens having negative power, and the aspheric lens is a normal replica lens 212C in which a replica lens is applied to the imaging surface side of the spherical glass 211C. It is realized with.
- FIG. 28 is a diagram showing surface numbers given to the lens and the substrate of the imaging apparatus according to the ninth embodiment.
- No. 1 is assigned to the object side surface of the spherical glass 211C of the first lens group 210, and the second is applied to the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the spherical glass 211 and the object side surface of the replica lens 212C.
- No. face number is given.
- a third surface number is assigned to the image surface side surface of the replica lens 212C.
- No. 4 is given to the object side (convex surface) surface of the first lens 221 of the second lens group 220, and the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface of the first lens 221 and the object side surface of the transparent body 222-1.
- No. 5 is assigned a surface number. No.
- a seventh surface number is assigned to the boundary surface (joint surface) with the side surface.
- the eighth lens is assigned to the image surface side surface of the second lens 223.
- the center curvature radius of the object side surface (first) 1 of the first lens group 210 is set to R1.
- the central radius of curvature of the boundary surface (bonding surface) between the image surface side surface 2 of the spherical glass 211C and the object side surface of the replica lens 212C is set to R2.
- the center radius of curvature of the image surface side surface 2 of the replica lens 212C of the first lens group 210 is set to R3.
- the central radius of curvature of the object side (convex surface) 4 of the first lens 221 of the second lens group 220 is set to R4, and the boundary surface between the image side surface of the first lens 221 and the object side surface of the transparent body 222-1 (
- the center curvature radius of the joint surface 5 is set to R5.
- the central curvature radius of the boundary surface (joint surface) 6 between the image surface side surface of the transparent body 222-1 and the object side surface of the transparent body 222-2 is R6, and the image surface side surface of the transparent body 222-2 and the second lens 223 are
- the center radius of curvature of the object side surface 7 is set to R7.
- the central radius of curvature of the image plane side surface 8 of the second lens 223 is set to R8.
- the central curvature radii R5, R6, and R7 of the surfaces 5, 6, and 7 are infinite (INFINITY).
- the distance on the optical axis OX between the surface 1 and the surface 2 that is the thickness of the spherical lens 211C of the first lens group 210 is d1, and the surface 2 and the surface that are the thickness of the replica lens 212C.
- the distance on the optical axis OX between the three is set to d2.
- the distance on the optical axis OX between the image side surface 3 of the replica lens 212C of the first lens group 210 and the object side surface 4 of the first lens 221 of the second lens group 220 is set to d3.
- the distance on the optical axis OX between the surface 4 and the surface 5 that is the thickness of the first lens 221 is set to d4.
- the distance on the optical axis OX between the surface 5 and the surface 6 that is the thickness of the transparent body 222-1 is set to d5.
- the distance on the optical axis OX between the surface 6 and the surface 7 which is the thickness of the transparent body 222-2 is set to d6.
- the distance on the optical axis OX between the surface 7 and the surface 8 that is the thickness of the second lens 223 is set to d7, and the distance on the optical axis OX between the image surface side surface of the second lens 223 and the image surface IMG is d8. Is set.
- Example 9 based on specific numerical values of the lens of the imaging apparatus 200C in FIG. 27 will be described.
- surface numbers as shown in FIG. 28 are assigned to the lenses and the transparent body.
- Example 9 Table 24, Table 25, and Table 26 show the numerical values of Example 9. Each numerical value of Example 9 corresponds to FIG.
- Example 9 is a design example of an in-vehicle camera, a PC camera, a surveillance camera, and the like for a 1.3M CMOS imager having a 1 ⁇ 4 size and a pitch of 2.8 ⁇ m.
- the ninth embodiment includes an imaging element 230 that is curved with a concave toward the object side and two groups of lenses.
- the first lens group 210C is composed of an aspherical lens 211 having negative power, and the aspherical lens is realized by a normal replica lens 212 having a replica lens 212C on the imaging surface side of the spherical glass 211C.
- the second lens 220 group includes a first lens 221 that is disposed in order from the object side to the image surface side without air being sandwiched, the object side surface having a convex shape on the object side, and an aperture and an infrared cut filter.
- the glass substrate (transparent body) 222 and the weak second lens 223 are configured.
- the first lens 221 is preferably realized by applying a UV effect replica lens on the opposite surface of the stop on the glass substrate on which the stop or IR cut filter is applied.
- the second lens 223 is preferably realized by applying a UV effect replica lens to the glass substrate 222.
- the second lens 223 may be applied to the back of the first lens 221 or may be applied to another glass substrate and the glass substrates may be bonded to each other.
- the first lens 221 and the second lens 223 can be formed on a Schott D263T glass substrate by a replica process using, for example, Nitto Denko NT33 glass material.
- the power configuration is such that the first lens group 210C has a strong negative power and a focal length of ⁇ 5.20 mm, the second lens group has a weak positive and a focal length of 2.64 mm. Since the focal length of the optical system is 1.735 mm, conditional expression (1) is ⁇ 3.00 and conditional expression (2) is 1.48, which satisfies the requirements of the conditional expression.
- Table 24 shows each lens corresponding to each surface number of the lens in Example 9, the radius of curvature (R: mm), the interval (d: mm), the refractive index (nd), and the dispersion value of the glass substrate (transparent body). ( ⁇ d) is shown. *
- Table 25 shows the fourth and sixth orders of the third surface of the first lens group 210 including the aspherical surface in Example 9, the fifth surface of the first lens 211 of the second lens group, and the eighth surface of the second lens 223. , 8th and 10th order aspherical coefficients.
- K is the conic constant
- A is the fourth-order aspheric coefficient
- B is the sixth-order aspheric coefficient
- C is the eighth-order aspheric coefficient
- D is the tenth-order aspheric coefficient. Represents.
- Table 26 specifically shows the focal length f, the numerical aperture F, the half angle of view ⁇ , and the lens length H of the lens in Example 9.
- the focal length f is set to 1.735 [mm]
- the numerical aperture F is set to 2.8
- the half angle of view ⁇ is set to 51.8 deg
- the lens length H is set to 10.0 [mm].
- FIG. 29 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in Example 9.
- 29A shows spherical aberration (chromatic aberration)
- FIG. 29B shows astigmatism
- FIG. 29C shows distortion.
- FIG. 30 is a diagram illustrating a distortion grating in the ninth embodiment. As can be seen from the figure, according to the ninth embodiment, an imaging apparatus including a lens with excellent spherical imaging, astigmatism, distortion, and excellent imaging performance can be obtained.
- FIG. 31 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging apparatus according to the tenth embodiment.
- FIG. 32 is an aberration diagram showing spherical aberration (chromatic aberration), astigmatism, and distortion in the imaging apparatus of FIG. 32A shows spherical aberration (chromatic aberration), FIG. 32B shows astigmatism, and FIG. 32C shows distortion.
- FIG. 33 is a diagram showing a distortion grid in the imaging apparatus of FIG.
- the imaging apparatus 300 in FIG. 31 shows an example in which a sensor that is curved into a standard 4-group lens is used as a lens of a camera module for a mobile phone.
- This example is a design example for 13M having a size of 1 / 3.06 using a sensor with a pitch of 1.12 ⁇ m.
- the configuration data is Fno 2.8, focal length 3.66 mm, optical total length 4.0 mm, and horizontal angle of view 63.0 degrees.
- it has a positive (pincushion type) optical distortion as shown in FIG. 32, the TV distortion can be kept low by curving the imaging device as shown in FIG. In a normal design in which the imaging device 200 is flat, the same optical performance cannot be obtained unless the optical total length is about 4.4 mm.
- the entire aberration correction becomes advantageous by bending the imaging device, and optical
- the total length was shortened.
- the same effect as described above can be obtained by using a sensor (imaging device) curve and a lens that produces positive optical distortion.
- FIG. 34 is a diagram conceptually showing the wafer level optics according to the eleventh embodiment.
- FIG. 34 shows the concept. It is the conceptual diagram which gave many lenses simultaneously on the upper and lower sides of the glass substrate 410 which gave the infrared cut filter and the light-shielding stop by the replica process. In this way, by manufacturing a large number of lenses on the glass substrate 400 by a manufacturing method using a replica process and cutting them out individually, the first group lens and the second group lens of this embodiment can be manufactured. Alternatively, the lens wafer and the sensor wafer may be bonded in a wafer state and then cut out individually to form an imaging device.
- an image pickup apparatus configured by a group of lenses in which an image pickup element that can handle high pixels is curved is realized.
- the following effects can be obtained. 1) A diaphragm or an infrared cut filter can be provided on the substrate, and it can be formed as a medium diaphragm. Optical aberrations can be corrected efficiently, and an optical system that does not require the infrared cut filter to be provided as a separate part can be constructed. 2) Consists of a group attached to a glass substrate, the accuracy is determined by the lens manufacturing process, and there are no problems in assembling a plurality of lenses or reliability problems after manufacturing the lens.
- the negative optical distortion generated by bending the image sensor can be canceled by the positive optical distortion generated by the lens system, and the effect of simplifying the lens obtained by bending the image sensor can be maximized.
- a simple wide-angle lens having a structure with small optical distortion can be realized.
- a lens can be constituted by one group.
- the need for image surface correction with a lens can be reduced. Therefore, a wide-angle lens can be constituted by two groups, and since usually three or more groups are required, it is possible to reduce the size and cost.
- the object-side entrance surface of the lens is convex, and the difference in the lens incidence angle is small depending on the image height, so that chromatic aberration is difficult to occur. 7) With the above effects, it is possible to deal with various angles of view from narrow angles to wide angles. 8) An imaging device with a small projected area can be realized. 9) It can be made of a reflowable glass material, which is usually difficult with an inexpensive wide-angle lens, and an optimal system for a reflowable wide-angle camera or an in-vehicle camera can be constructed. 10) The lens can be made in the form of a wafer and can be mass-produced at low cost. 11) Since it is composed of a group of lenses, there is little variation in the focus direction of each lens.
- a lens module and a sensor wafer can be bonded together to make a camera module, and the camera module can be mass-produced at a low cost.
- a curved imaging device is used in a normal optical system, a short optical length that cannot be achieved normally can be achieved.
- the imaging devices 100, 100A to 100D, 200, 200A to 200C having the characteristics as described above are mounted on a digital camera using an imaging element such as a CCD or a CMOS sensor, particularly on a small electronic device such as a mobile phone. It can be applied as a camera lens.
- FIG. 35 is a block diagram illustrating a configuration example of an electronic apparatus in which the imaging apparatus according to the present embodiment is employed.
- the electronic apparatus 500 includes an optical system 510 to which the imaging lenses 100, 100A to 100D, 200, and 200A to 200C according to the present embodiment are applied, and a CCD or CMOS image sensor (solid-state imaging device). ) Is applicable.
- the optical system 510 guides incident light to an imaging surface including a pixel region of the imaging device 520 and forms a subject image.
- the electronic device 500 further includes a drive circuit (DRV) 530 that drives the imaging device 520 and a signal processing circuit (PRC) 540 that processes an output signal of the imaging device 520.
- DUV drive circuit
- PRC signal processing circuit
- the drive circuit 530 includes a timing generator (not shown) that generates various timing signals including a start pulse and a clock pulse that drive circuits in the imaging device 520, and drives the imaging device 520 with a predetermined timing signal. .
- the signal processing circuit 540 performs predetermined signal processing on the output signal of the imaging device 520.
- the signal processing circuit 540 can also perform distortion correction at the time of signal processing corresponding to the output signal of the imaging device 520, for example.
- the image signal processed by the signal processing circuit 540 is recorded on a recording medium such as a memory.
- the image information recorded on the recording medium is hard copied by a printer or the like.
- the image signal processed by the signal processing circuit 540 is displayed as a moving image on a monitor including a liquid crystal display.
- the above-described imaging apparatuses 100, 100A to 100D, 200, and 200A to 200C are mounted as the optical system 510 and the imaging device 520.
- An accurate camera can be realized.
- this technique can also take the following structures.
- the first lens is The imaging device according to any one of (1) to (4), wherein the imaging device has a doublet structure of a first lens element and a second lens element arranged in order from the object side.
- the first lens is The imaging apparatus according to any one of (1) to (4), wherein the imaging apparatus has a triplet structure including a first lens element, a second lens element, and a third lens element that are sequentially arranged from the object side.
- an Abbe number of the second lens element is smaller than that of the first lens element and the third lens element.
- the imaging device according to any one of (1) to (8), wherein the second lens has a doublet structure of at least a fourth lens element and a fifth lens element.
- the imaging device according to any one of (5) to (9), wherein at least one lens element is formed of an ultraviolet curable resin.
- the focal length fL1 of the first lens and the focal length fL2 of the second lens satisfy the following conditional expression, where f is the focal length of the lens system, and any one of (1) to (10) The imaging device described.
- the imaging device according to any one of (81) to (11), wherein the curvature radius Ri of the image plane of the imaging element satisfies the following conditional expression with a focal length of the lens system as f. ⁇ 5 ⁇ Ri / f ⁇ ⁇ 0.6 (13) a lens group having positive optical distortion; An imaging device that forms an image through the lens group, An imaging apparatus in which the imaging element is curved with a concave toward the object side, and negative optical distortion caused by the bending is canceled by the positive optical distortion of the lens group.
- the imaging device that forms an image through the lens, The lenses are arranged in order from the object side to the image plane side, A first lens group;
- An imaging apparatus comprising: a first lens having an object side surface convex toward the object side, a second lens group including a transparent body, and a second lens, which are arranged in order without sandwiching air.
- the second lens group is disposed in order from the object side to the image plane side without sandwiching air.
- a first replica lens A glass substrate;
- the focal length fG1 of the first lens group and the focal length fG2 of the second lens group satisfy the following conditional expression, where f is the focal length of the lens system, and any one of (13) to (18) The imaging device described in 1.
- the imaging device according to any one of (13) to (19), wherein the curvature radius Ri of the image plane of the imaging element satisfies the following conditional expression with a focal length of the lens system as f. ⁇ 40 ⁇ Ri / f ⁇ ⁇ 0.6
- the lens group is The imaging apparatus according to any one of (1) to (20), wherein the imaging apparatus has positive optical distortion and corrects negative optical distortion caused by imaging element bending.
- the imaging device according to any one of (1) to (21), wherein the optical distortion of the lens group is 4% or more positive.
- the imaging apparatus according to any one of (1) to (22), wherein distortion correction is performed during signal processing according to an output signal of the imaging element.
- an imaging device A signal processing circuit that performs signal processing on the output signal of the imaging device,
- the imaging apparatus is A group of lenses, An imaging device that forms an image through the lens, The lenses are arranged in order from the object side toward the image plane side without sandwiching air.
- the imaging device is an electronic device that is curved with a concave toward the object side.
- the imaging apparatus is A lens group having positive optical distortion; An imaging device that forms an image through the lens group, An electronic apparatus in which the imaging element is curved with a concave toward the object side, and negative optical distortion caused by the curvature is canceled by the positive optical distortion of the lens group.
- DRC drive circuit
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Abstract
本技術は、小型かつ低コストの高解像度で、高画素、広角に対応することが可能な撮像装置および電子機器に関する。 電子機器は、撮像装置と、上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、上記撮像装置は、一群のレンズと、上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、透明体と、第2レンズと、を含み、上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している。
Description
本技術は、撮像機器に適用される撮像装置および電子機器に関するものである。
近年の携帯電話やパーソナルコンピュータ(PC)等に搭載される撮像機器には、高解像度・ローコスト・小型化が強く求められている。
CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子のセルピッチが劇的に小さくなり、光学系には通常光学系よりも光学収差、特に軸上色収差を抑えた高い結像性能が要求される。
ところが、レンズ系のみでこれらを解決しようとすると、レンズ枚数が多くなり、高い組み立て精度が要求される。
レンズを製造不可能なほど小さくしないといけなくなる等の問題が発生する。
レンズを製造不可能なほど小さくしないといけなくなる等の問題が発生する。
これらを解決するには、撮像素子を湾曲させて、光学系での像面補正の必要性を少なくして、レンズを簡易化することが一つの方法である。
これらの例としては、代表的なものに特許文献1に開示された技術が知られている。
この例では、一群2枚構成の光学設計に関する技術が記載されているが、プラスチックモールドの個別成型した2枚を張り合わせ、前絞りで構成されたものである。厳密には、群間に空気間隔があるので2群2枚構成になる。また、赤外線カットフィルタを入れていない。
これらの例としては、代表的なものに特許文献1に開示された技術が知られている。
この例では、一群2枚構成の光学設計に関する技術が記載されているが、プラスチックモールドの個別成型した2枚を張り合わせ、前絞りで構成されたものである。厳密には、群間に空気間隔があるので2群2枚構成になる。また、赤外線カットフィルタを入れていない。
ところが、上記した技術では、撮像素子を湾曲させることから、撮像素子を湾曲させて発生する、たる型の光学歪の解決方法を示していない等の問題があり、CIF規格、VGA規格等の低画素にしか対応できない。
また、広角化も困難である。
また、広角化も困難である。
本技術は、小型かつ低コストの高解像度で、高画素、広角に対応することが可能な撮像装置および電子機器を提供することにある。
本技術の第1の観点の撮像装置は、一群のレンズと、上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、透明体と、第2レンズと、を含み、上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している。
また、撮像装置は、正の光学歪を有するレンズ群と、上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す。
また、撮像装置は、正の光学歪を有するレンズ群と、上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す。
本技術の第2の観点の電子機器は、撮像装置と、上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、上記撮像装置は、一群のレンズと、上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、透明体と、第2レンズと、を含み、上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している。
また、電子機器は、撮像装置と、上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、上記撮像装置は、正の光学歪を有するレンズ群と、上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す。
また、電子機器は、撮像装置と、上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、上記撮像装置は、正の光学歪を有するレンズ群と、上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す。
本技術によれば、小型かつ低コストの高解像度で、高画素、広角に対応することができる。
以下、本技術の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(撮像装置の第1の構成例)
2.第2の実施形態(撮像装置の第2の構成例)
3.第3の実施形態(撮像装置の第3の構成例)
4.第4の実施形態(撮像装置の第4の構成例)
5.第5の実施形態(撮像装置の第5の構成例)
6.第6の実施形態(撮像装置の第6の構成例)
7.第7の実施形態(撮像装置の第7の構成例)
8.第8の実施形態(撮像装置の第8の構成例)
9.第9の実施形態(撮像装置の第9の構成例)
10.第10の実施形態(撮像装置の第10の構成例)
11.第11の実施形態(ウエハーオプトの概念)
12.第12の実施形態(電子機器の構成例)
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(撮像装置の第1の構成例)
2.第2の実施形態(撮像装置の第2の構成例)
3.第3の実施形態(撮像装置の第3の構成例)
4.第4の実施形態(撮像装置の第4の構成例)
5.第5の実施形態(撮像装置の第5の構成例)
6.第6の実施形態(撮像装置の第6の構成例)
7.第7の実施形態(撮像装置の第7の構成例)
8.第8の実施形態(撮像装置の第8の構成例)
9.第9の実施形態(撮像装置の第9の構成例)
10.第10の実施形態(撮像装置の第10の構成例)
11.第11の実施形態(ウエハーオプトの概念)
12.第12の実施形態(電子機器の構成例)
<1.第1の実施形態>
図1は、本第1の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図1は、本第1の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
本第1の実施形態の撮像装置100は、図1に示すように、物体側OBJSから像面側に向かって順番に配置された、レンズ110、および撮像素子120を有する。
このレンズ110は、単焦点レンズとして形成されている。
このレンズ110は、単焦点レンズとして形成されている。
本撮像装置100は、基本的に、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120と一群のレンズ110により構成される。
レンズ110は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111と、絞りと赤外線カットフィルタを施した透明体としてのガラス基板112と、第2レンズ113により構成される。
レンズ110は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111と、絞りと赤外線カットフィルタを施した透明体としてのガラス基板112と、第2レンズ113により構成される。
第1レンズ111は、ガラス基板112上に紫外線(UV)硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回施しトリプレット構成にし、高性能化を実現することもできる。トリプレット構成以上の構成も可能である。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回施しトリプレット構成にし、高性能化を実現することもできる。トリプレット構成以上の構成も可能である。
第2レンズ113は、ガラス基板112の第1レンズ111の裏側にUV硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回以上施し、トリプレット構成以上にしてもよい。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回以上施し、トリプレット構成以上にしてもよい。
パワー構成は、第1レンズ111が強い正のパワーをとり、第2レンズ113が弱い正、もしくは、弱い負のパワーとなる。
第1レンズ111と第2レンズ113の間に絞り114がある。
このために、上記パワー構成の影響によりレンズ群で強い正(糸巻き型)の光学歪を発生して、撮像素子を湾曲することにより発生する負(たる型)の光学歪を打ち消し、撮像素子全体として、好ましい光学歪が実現される。
なお、レンズ群の光学ディストーションが正の4%以上である。
第1レンズ111と第2レンズ113の間に絞り114がある。
このために、上記パワー構成の影響によりレンズ群で強い正(糸巻き型)の光学歪を発生して、撮像素子を湾曲することにより発生する負(たる型)の光学歪を打ち消し、撮像素子全体として、好ましい光学歪が実現される。
なお、レンズ群の光学ディストーションが正の4%以上である。
単焦点レンズであるレンズ110において、像面IMGは、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子の撮像面(受像面)が配置されることを想定している。
また、像側最終面と結像面の間、もしくは物体側の最初の面の前には、樹脂またはガラスで形成されるカバーガラスや赤外カットフィルタやローパスフィルタなどの他、光学部材が配置されていてもよい。
なお、本実施形態では、図1において、左側が物体側(前方)であり、右側が像面側(後方)である。
そして、物体側から入射した光束は撮像素子120の像面IMG上に結像される。
また、像側最終面と結像面の間、もしくは物体側の最初の面の前には、樹脂またはガラスで形成されるカバーガラスや赤外カットフィルタやローパスフィルタなどの他、光学部材が配置されていてもよい。
なお、本実施形態では、図1において、左側が物体側(前方)であり、右側が像面側(後方)である。
そして、物体側から入射した光束は撮像素子120の像面IMG上に結像される。
以下、本実施形態の撮像レンズの構成とその作用について説明する。
単焦点レンズである本実施形態の撮像レンズ110は、以下の条件式(1)~(3)を満足するように構成されている。
条件式(1)では、第1レンズ111のパワーに関する条件が規定されている。
1.0 ≦ fL1/f ≦ 100.0 (1)
fL1は第1レンズ111の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
fL1は第1レンズ111の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
条件式(1)は以下の理由で必要となる。
上限を超えると正(糸巻き型)の光学歪が出なくなり、システムとして光学歪が出てしまうことと、像高ごとに物体側入射第1面への入射角が異なり、色収差が出てしまい望ましい光学特性が取れなくなるので必要となる。
下限を超えると物体側入射第1面の面形状が強い曲面になり製造できなくなり必要となる。
上限を超えると正(糸巻き型)の光学歪が出なくなり、システムとして光学歪が出てしまうことと、像高ごとに物体側入射第1面への入射角が異なり、色収差が出てしまい望ましい光学特性が取れなくなるので必要となる。
下限を超えると物体側入射第1面の面形状が強い曲面になり製造できなくなり必要となる。
条件式(2)では、第2レンズ113のパワーに関する条件が規定されている。
1.5 ≦ fL2/f または fL2 ≦ -3.0 (2)
fL2は第1レンズ112の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
fL2は第1レンズ112の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
条件式(2)は以下の理由で必要となる。
マイナスに関する式の上限を超えると、撮像素子に入射する光の角度が大きくなり望ましいカメラ特性が取れなくなるため必要となる。
プラスに関する式の下限を超えると、正(糸巻き型)の光学歪が出なくなり、システムとして光学歪が出てしまうことにより必要となる。
マイナスに関する式の上限を超えると、撮像素子に入射する光の角度が大きくなり望ましいカメラ特性が取れなくなるため必要となる。
プラスに関する式の下限を超えると、正(糸巻き型)の光学歪が出なくなり、システムとして光学歪が出てしまうことにより必要となる。
条件式(3)では、撮像素子120の湾曲に関する条件が規定されている。
-5 ≦ Ri/f ≦ -0.6 (3)
Riは像面IMGの曲率半径を示している。
Riは像面IMGの曲率半径を示している。
条件式(3)は以下の理由で必要となる。
上限を超えるとレンズで像面湾曲を補正しきれなくなり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化するために必要となる。
下限を超えると像面湾曲が過補正になり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化し、かつ、製造上、曲げることが困難であるために必要となる。
上限を超えるとレンズで像面湾曲を補正しきれなくなり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化するために必要となる。
下限を超えると像面湾曲が過補正になり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化し、かつ、製造上、曲げることが困難であるために必要となる。
上記の条件式(1)~(3)は、以下で取り扱う第1~第5の実施形態に係る実施例1,2,3,4,5に共通するものであり、必要に応じて適宜採用することで、個々の撮像素子または撮像装置に適したより好ましい結像性能とコンパクトな光学系が実現される。
なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、kを円錐係数、A、B、C、Dを非球面係数、rを中心曲率半径としたとき次式で表される。yは光軸からの光線の高さ、cは中心曲率半径rの逆数(1/r)をそれぞれ表している。
ただし、Xは非球面頂点に対する接平面からの距離を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
ただし、Xは非球面頂点に対する接平面からの距離を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
図2は、本第1の実施形態に係る撮像装置のレンズおよび基板に対して付与した面番号を示す図である。
具体的には、第1レンズ111の物体側面(凸面)に第1番、第1レンズ111の像面側面とガラス基板112の物体側面との境界面(接合面)に第2番の面番号が付与されている。
ガラス基板112の像面側面と第2レンズ113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与され、第2レンズ113の像面側面に第4番の面番号が付与されている。
ガラス基板112の像面側面と第2レンズ113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与され、第2レンズ113の像面側面に第4番の面番号が付与されている。
また、図2に示すように、本実施形態のレンズ100において、第1レンズ111の物体側面(第1番)1の中心曲率半径はR1に設定される。
第1レンズ111の像面側面とガラス基板112の物体側面との境界面(接合面)2の中心曲率半径はR2に設定される。
ガラス基板112の像面側面と第2レンズ113の物体側面との境界面(接合面)3の中心曲率半径はR3に設定される。
第2レンズ113の像面側面4の中心曲率半径はR4に設定される。
なお、面2,3の中心曲率半径R2,R3は無限(INFINITY)である。
第1レンズ111の像面側面とガラス基板112の物体側面との境界面(接合面)2の中心曲率半径はR2に設定される。
ガラス基板112の像面側面と第2レンズ113の物体側面との境界面(接合面)3の中心曲率半径はR3に設定される。
第2レンズ113の像面側面4の中心曲率半径はR4に設定される。
なお、面2,3の中心曲率半径R2,R3は無限(INFINITY)である。
また、図2に示すように、第1レンズ111の厚さとなる面1と面2間の光軸OX上の距離がd1に、ガラス基板112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第2レンズ113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3、第2レンズ113の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第2レンズ113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3、第2レンズ113の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
以下に、撮像装置100のレンズ110の具体的な数値による実施例1を示す。なお、実施例1においては、レンズ110の各レンズ、ガラス基板に対して、図2に示すような面番号が付与されている。
[実施例1]
表1、表2、表3、および表4に実施例1の各数値が示されている。実施例1の各数値は図1のレンズ110に対応している。
実施例1は、1/6サイズ、1.1μmピッチの3メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例1は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120と一群のレンズ110より構成される。
レンズ110は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111と、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112と、第2レンズ113により構成される。
第1レンズ111は、ガラス基板112上にUV硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。第2レンズは、ガラス基板112の第1レンズ111の裏側にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ111と第2レンズ113は、たとえば、日東電工社製NT33硝材を使用してレプリカプロセスでショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。
パワー構成は、第レンズ111が強い正のパワーで焦点距離が4.1mm、第2レンズ113が弱い正で焦点距離が9.9mmとなる。
撮像素子120が半径3.114mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第レンズ111と第2レンズ113の間に絞り114がある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の17.3%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図4に示すように負(たる型)の2.0%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角32度という広角を有しながら、図3に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長3.23mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表1、表2、表3、および表4に実施例1の各数値が示されている。実施例1の各数値は図1のレンズ110に対応している。
実施例1は、1/6サイズ、1.1μmピッチの3メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例1は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120と一群のレンズ110より構成される。
レンズ110は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111と、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112と、第2レンズ113により構成される。
第1レンズ111は、ガラス基板112上にUV硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。第2レンズは、ガラス基板112の第1レンズ111の裏側にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ111と第2レンズ113は、たとえば、日東電工社製NT33硝材を使用してレプリカプロセスでショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。
パワー構成は、第レンズ111が強い正のパワーで焦点距離が4.1mm、第2レンズ113が弱い正で焦点距離が9.9mmとなる。
撮像素子120が半径3.114mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第レンズ111と第2レンズ113の間に絞り114がある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の17.3%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図4に示すように負(たる型)の2.0%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角32度という広角を有しながら、図3に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長3.23mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表1は、実施例1におけるレンズ110の各面番号に対応した各レンズ、ガラス基板(透明体)の曲率半径(R:mm),間隔(d:mm)、屈折率(nd)、および分散値(νd)を示している。
表2は、実施例1における非球面を含む第1レンズ111の面1、第2レンズ113の面4の4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
表2において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表2において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表3は、実施例1におけるレンズ110の焦点距離f、開口数F、半画角ω、レンズ長Hが具体的に示されている。
ここで、焦点距離fは2.36[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは32.0degに、レンズ長Hは3.23[mm]に設定されている。
ここで、焦点距離fは2.36[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは32.0degに、レンズ長Hは3.23[mm]に設定されている。
表4は、実施例1においては、上記各条件式(1)~(3)を満足することを示す。
表4に示すように、実施例1では、第1レンズ111のパワー(fL1/f)が1.72に設定され、条件式(1)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113のパワー(fL2/f)が4.21に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120の像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.31に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113のパワー(fL2/f)が4.21に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120の像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.31に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
図3は、実施例1において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図3の(A)が球面収差(色収差)、図3の(B)が非点収差を、図3の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図4は、実施例1におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例1によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
図4は、実施例1におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例1によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
<2.第2の実施形態>
図5は、本第2の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図5は、本第2の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図5に示す第2の実施形態に係る撮像装置100Aと図1に示す第1の実施形態に係る撮像装置100とは、次の点が異なる。
撮像装置100Aにおいて、第1レンズ111Aが第1レンズエレメント1111および第2レンズエレメント1112により形成され、ガラス基板112Aが第1ガラス基板1121および第2ガラス基板1122により形成されている。
第2の実施形態では、第1レンズ111Aは第1ガラス基板1121に形成され、第2レンズ113Aが第2ガラス基板1122に形成されている。
撮像装置100Aにおいて、第1レンズ111Aが第1レンズエレメント1111および第2レンズエレメント1112により形成され、ガラス基板112Aが第1ガラス基板1121および第2ガラス基板1122により形成されている。
第2の実施形態では、第1レンズ111Aは第1ガラス基板1121に形成され、第2レンズ113Aが第2ガラス基板1122に形成されている。
図6は、本第2の実施形態に係る撮像装置のレンズおよび基板に対して付与した面番号を示す図である。
具体的には、第1レンズエレメント1111の物体側面(凸面)に第1番、第1レンズエレメント1111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)に第2番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第1ガラス基板1121の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第1ガラス基板1121の像面側面と第2ガラス基板1122の物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
第2ガラス基板1122の像面側面と第2レンズ113Aの物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与され、第2レンズ113Aの像面側面に第6番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第1ガラス基板1121の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第1ガラス基板1121の像面側面と第2ガラス基板1122の物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
第2ガラス基板1122の像面側面と第2レンズ113Aの物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与され、第2レンズ113Aの像面側面に第6番の面番号が付与されている。
また、図6に示すように、本実施形態のレンズ110Aにおいて、第1レンズエレメント1111の物体側面(第1番)1の中心曲率半径はR1に設定される。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第1ガラス基板1121の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第1ガラス基板1121の像面側面と第2ガラス基板1122の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
第2ガラス基板1122の像面側面と第2レンズ113Aの物体側面との境界面(接合面) の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズ113の像面側面の中心曲率半径はR6に設定される。
なお、面3,4,5の中心曲率半径R3,R4,R5は無限(INFINITY)である。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第1ガラス基板1121の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第1ガラス基板1121の像面側面と第2ガラス基板1122の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
第2ガラス基板1122の像面側面と第2レンズ113Aの物体側面との境界面(接合面) の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズ113の像面側面の中心曲率半径はR6に設定される。
なお、面3,4,5の中心曲率半径R3,R4,R5は無限(INFINITY)である。
また、図6に示すように、第1レンズエレメント1111の厚さとなる面1と面2間の光軸OX上の距離がd1に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第1ガラス基板1121の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
第2ガラス基板1122の厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第2レンズ113Aの厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5、第2レンズ113Aの像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第1ガラス基板1121の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
第2ガラス基板1122の厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第2レンズ113Aの厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5、第2レンズ113Aの像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
以下に、撮像装置100Aのレンズ110Aの具体的な数値による実施例2を示す。なお、実施例2においては、レンズ110Aの各レンズ、ガラス基板に対して、図6に示すような面番号が付与されている。
[実施例2]
表5、表6、表7、および表8に実施例2の各数値が示されている。実施例2の各数値は図5のレンズ110Aに対応している。
実施例2は、1/5サイズ、1.1μmピッチの5メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例2は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Aと一群のレンズ110Aより構成される。
レンズ110Aは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Aと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス112Aと、第2レンズ113Aにより構成される。
ここで第1レンズ111Aはアッベ数57.3で両凸レンズの第1レンズエレメント1111とアッベ数29.6で凹平形状の第2レンズエレメント1112により形成される。
第1レンズ111Aは、ガラス基板1121上にUV硬化レプリカレンズを2回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Aは、ガラス基板の第1レンズ110Aの裏側にUV硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。もしくは、図5に示すように、第1レンズ110Aと第2レンズ113Aを別の基板1121,1122に形成して、基板の平面同士を接着して実現してもよい。
第1レンズ110Aはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材を使い、2回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第1レンズ110Aの裏側に、日東電工社製NT33硝材を使い第2レンズ113Aをレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Aが強い正のパワーで焦点距離が4.9mm、第2レンズ113Aが弱い正で焦点距離が71.2mmとなる。
撮像素子120Aが半径4.8mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の24.5%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図8に示すように負(たる型)の0.4%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角30.3度という広角を有しながら、図7に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長3.90mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表5、表6、表7、および表8に実施例2の各数値が示されている。実施例2の各数値は図5のレンズ110Aに対応している。
実施例2は、1/5サイズ、1.1μmピッチの5メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例2は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Aと一群のレンズ110Aより構成される。
レンズ110Aは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Aと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス112Aと、第2レンズ113Aにより構成される。
ここで第1レンズ111Aはアッベ数57.3で両凸レンズの第1レンズエレメント1111とアッベ数29.6で凹平形状の第2レンズエレメント1112により形成される。
第1レンズ111Aは、ガラス基板1121上にUV硬化レプリカレンズを2回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Aは、ガラス基板の第1レンズ110Aの裏側にUV硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。もしくは、図5に示すように、第1レンズ110Aと第2レンズ113Aを別の基板1121,1122に形成して、基板の平面同士を接着して実現してもよい。
第1レンズ110Aはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材を使い、2回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第1レンズ110Aの裏側に、日東電工社製NT33硝材を使い第2レンズ113Aをレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Aが強い正のパワーで焦点距離が4.9mm、第2レンズ113Aが弱い正で焦点距離が71.2mmとなる。
撮像素子120Aが半径4.8mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の24.5%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図8に示すように負(たる型)の0.4%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角30.3度という広角を有しながら、図7に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長3.90mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表5は、実施例2におけるレンズ110Aの各面番号に対応した各レンズ、ガラス基板(透明体)の曲率半径(R:mm),間隔(d:mm)、屈折率(nd)、および分散値(νd)を示している。
表16は、実施例2における非球面を含む第1レンズ111Aの面1、面2、第2レンズ113Aの面6の4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
表6において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表6において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表7は、実施例2におけるレンズ110Aの焦点距離f、開口数F、半画角ω、レンズ長Hが具体的に示されている。
ここで、焦点距離fは3.12[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは30.3degに、レンズ長Hは3.90[mm]に設定されている。
ここで、焦点距離fは3.12[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは30.3degに、レンズ長Hは3.90[mm]に設定されている。
表8は、実施例2においては、上記各条件式(1)~(3)を満足することを示す。
表8に示すように、実施例2では、第1レンズ111Aのパワー(fL1/f)が1.56に設定され、条件式(1)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Aのパワー(fL2/f)が22.82に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120Aの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.53に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Aのパワー(fL2/f)が22.82に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120Aの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.53に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
図7は、実施例2において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図7の(A)が球面収差(色収差)、図7の(B)が非点収差を、図7の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図8は、実施例2におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例2によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
図8は、実施例2におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例2によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
<3.第3の実施形態>
図9は、本第3の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図9は、本第3の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図9に示す第3の実施形態に係る撮像装置100Bと図1に示す第1の実施形態に係る撮像装置100とは、次の点が異なる。
撮像装置100Bにおいて、第1レンズ111Bが第1レンズエレメント1111、第2レンズエレメント1112、および第3レンズエレメント1113により形成されている。
撮像装置100Bにおいて、第1レンズ111Bが第1レンズエレメント1111、第2レンズエレメント1112、および第3レンズエレメント1113により形成されている。
図10は、本第3の実施形態に係る撮像装置のレンズおよび基板に対して付与した面番号を示す図である。
具体的には、第1レンズエレメント1111の物体側面(凸面)に第1番、第1レンズエレメント1111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)に第2番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
ガラス基板112Bの像面側面と第2レンズ113Bの物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与され、第2レンズ113Bの像面側面に第6番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
ガラス基板112Bの像面側面と第2レンズ113Bの物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与され、第2レンズ113Bの像面側面に第6番の面番号が付与されている。
また、図10に示すように、本実施形態のレンズ110Bにおいて、第1レンズエレメント1111の物体側面(第1番)1の中心曲率半径はR1に設定される。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
ガラス基板112Bの像面側面と第2レンズ113Bの物体側面との境界面(接合面)
の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズ113の像面側面の中心曲率半径はR6に設定される。
なお、面3,4,5の中心曲率半径R3,R4,R5は無限(INFINITY)である。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
ガラス基板112Bの像面側面と第2レンズ113Bの物体側面との境界面(接合面)
の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズ113の像面側面の中心曲率半径はR6に設定される。
なお、面3,4,5の中心曲率半径R3,R4,R5は無限(INFINITY)である。
また、図10に示すように、第1レンズエレメント1111の厚さとなる面1と面2間の光軸OX上の距離がd1に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第3レンズエレメント1113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
ガラス基板112Bの厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第2レンズ113Bの厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5、第2レンズ113Bの像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第3レンズエレメント1113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
ガラス基板112Bの厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第2レンズ113Bの厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5、第2レンズ113Bの像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
以下に、撮像装置100Bのレンズ110Bの具体的な数値による実施例3を示す。なお、実施例3においては、レンズ110Bの各レンズ、ガラス基板に対して、図10に示すような面番号が付与されている。
[実施例3]
表9、表10、表11、および表12に実施例3の各数値が示されている。実施例3の各数値は図10のレンズ110Bに対応している。
実施例3は、1/5サイズ、1.1μmピッチの5メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例3は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Bと一群のレンズ110Bより構成される。
レンズ110Bは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Bと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112Bと、第2レンズ113Bにより構成される。
ここで第1レンズ110Bはアッベ数57.3で正のパワーの第1レンズエレメント111とアッベ数29.6で負のパワーの第2レンズエレメント1112とアッベ数57.3で負のパワーの第3レンズエレメント1113により形成される。
第1レンズ110Bは、ガラス基板112B上にUV硬化レプリカレンズを3回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Bは、ガラス基板112Bの第1レンズ110Bの裏側にUV硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ110Bはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材と日東電工社製NT33を順に3回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第1レンズ110Bの裏側に、日東電工社製NT33硝材を使い第2レンズ113Bをレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Bが強い正のパワーで焦点距離が5.0mm、第2レンズ113Bが弱い正で焦点距離が7.0mmとなる。
撮像素子120Bが半径3.343mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の25.5%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図12に示すように負(たる型)の3.9%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角38.2度という広角を有しながら、図11に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長3.60mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表9、表10、表11、および表12に実施例3の各数値が示されている。実施例3の各数値は図10のレンズ110Bに対応している。
実施例3は、1/5サイズ、1.1μmピッチの5メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例3は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Bと一群のレンズ110Bより構成される。
レンズ110Bは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Bと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112Bと、第2レンズ113Bにより構成される。
ここで第1レンズ110Bはアッベ数57.3で正のパワーの第1レンズエレメント111とアッベ数29.6で負のパワーの第2レンズエレメント1112とアッベ数57.3で負のパワーの第3レンズエレメント1113により形成される。
第1レンズ110Bは、ガラス基板112B上にUV硬化レプリカレンズを3回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Bは、ガラス基板112Bの第1レンズ110Bの裏側にUV硬化レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ110Bはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材と日東電工社製NT33を順に3回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第1レンズ110Bの裏側に、日東電工社製NT33硝材を使い第2レンズ113Bをレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Bが強い正のパワーで焦点距離が5.0mm、第2レンズ113Bが弱い正で焦点距離が7.0mmとなる。
撮像素子120Bが半径3.343mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の25.5%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図12に示すように負(たる型)の3.9%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角38.2度という広角を有しながら、図11に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長3.60mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表9は、実施例3におけるレンズ110Bの各面番号に対応した各レンズ、ガラス基板(透明体)の曲率半径(R:mm),間隔(d:mm)、屈折率(nd)、および分散値(νd)を示している。
表10は、実施例3における非球面を含む第1レンズ111Bの面1、第2レンズ113Bの面6の4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
表10において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表10において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表11は、実施例3におけるレンズ110Bの焦点距離f、開口数F、半画角ω、レンズ長Hが具体的に示されている。
ここで、焦点距離fは2.62[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは38.2degに、レンズ長Hは3.60[mm]に設定されている。
ここで、焦点距離fは2.62[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは38.2degに、レンズ長Hは3.60[mm]に設定されている。
表12は、実施例3においては、上記各条件式(1)~(3)を満足することを示す。
表12に示すように、実施例3では、第1レンズ111Bのパワー(fL1/f)が1.91に設定され、条件式(1)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Bのパワー(fL2/f)が2.65に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120Bの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.26に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Bのパワー(fL2/f)が2.65に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120Bの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.26に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
図11は、実施例3において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図11の(A)が球面収差(色収差)、図11の(B)が非点収差を、図11の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図12は、実施例3におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例3によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
図12は、実施例3におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例3によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
<4.第4の実施形態>
図13は、本第4の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図13は、本第4の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図13に示す第4の実施形態に係る撮像装置100Cと図1に示す第1の実施形態に係る撮像装置100とは、次の点が異なる。
撮像装置100Cにおいて、第1レンズ111Cが第1レンズエレメント1111、第2レンズエレメント1112、および第3レンズエレメント1113により形成されている。
そして、第2レンズ113Cが第4レンズエレメント1131および第5レンズエレメント1132により形成されている。
撮像装置100Cにおいて、第1レンズ111Cが第1レンズエレメント1111、第2レンズエレメント1112、および第3レンズエレメント1113により形成されている。
そして、第2レンズ113Cが第4レンズエレメント1131および第5レンズエレメント1132により形成されている。
図14は、本第4の実施形態に係る撮像装置のレンズおよび基板に対して付与した面番号を示す図である。
具体的には、第1レンズエレメント1111の物体側面(凸面)に第1番、第1レンズエレメント1111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)に第2番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
ガラス基板112Cの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)に第6番の面番号が付与され、第5レンズエレメント1132の像面側面に第7番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
ガラス基板112Cの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)に第6番の面番号が付与され、第5レンズエレメント1132の像面側面に第7番の面番号が付与されている。
また、図14に示すように、本実施形態のレンズ111Cにおいて、第1レンズエレメント1111の物体側面(第1番)1の中心曲率半径はR1に設定される。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
ガラス基板112Cの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面の中心曲率半径はR7に設定される。
なお、面4,5の中心曲率半径R4,R5は無限(INFINITY)である。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Bの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
ガラス基板112Cの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面の中心曲率半径はR7に設定される。
なお、面4,5の中心曲率半径R4,R5は無限(INFINITY)である。
また、図14に示すように、第1レンズエレメント1111の厚さとなる面1と面2間の光軸OX上の距離がd1に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第3レンズエレメント1113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
ガラス基板112Cの厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第4レンズエレメント1131の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
第5レンズエレメント1132の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd7に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第3レンズエレメント1113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
ガラス基板112Cの厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第4レンズエレメント1131の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
第5レンズエレメント1132の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd7に設定される。
以下に、撮像装置100Cのレンズ110Cの具体的な数値による実施例4を示す。なお、実施例4においては、レンズ110Cの各レンズ、ガラス基板に対して、図14に示すような面番号が付与されている。
[実施例4]
表13、表14、表15、および表16に実施例4の各数値が示されている。実施例3の各数値は図14のレンズ110Cに対応している。
実施例4は、1/4サイズ、1.1μmピッチの8メガピクセル(Mega pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例4は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Cと一群のレンズ110Cより構成される。
レンズ110Cは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Cと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112Cと、第2レンズ113Cにより構成される。
ここで第1レンズ110Cはアッベ数57.3で正のパワーの第1レンズエレメント111とアッベ数29.6で負のパワーの第2レンズエレメント1112とアッベ数57.3で負のパワーの第3レンズエレメント1113により形成される。
第2レンズ113Cは、アッベ数57.3で負のパワーの第4レンズエレメント1131とアッベ数29.6で正のパワーの第2レンズエレメント1132により形成される。
第1レンズ110Cは、ガラス基板112C上にUV硬化レプリカレンズを3回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Cは、ガラス基板112Cの第1レンズ110Cの裏側にUV硬化レプリカレンズを2回施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ110Cはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材と日東電工社製NT33を順に3回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第2レンズ113Cは、第1レンズ110Cの裏側に、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414Cを順にレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Cが強い正のパワーで焦点距離が5.6mm、第2レンズ113Cが弱い正で焦点距離が40.5mmとなる。
撮像素子120Cが半径5.208mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の35.8%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図16に示すように負(たる型)の0.6%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角33.7度という広角を有しながら、図15に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長4.20mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表13、表14、表15、および表16に実施例4の各数値が示されている。実施例3の各数値は図14のレンズ110Cに対応している。
実施例4は、1/4サイズ、1.1μmピッチの8メガピクセル(Mega pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例4は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Cと一群のレンズ110Cより構成される。
レンズ110Cは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Cと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112Cと、第2レンズ113Cにより構成される。
ここで第1レンズ110Cはアッベ数57.3で正のパワーの第1レンズエレメント111とアッベ数29.6で負のパワーの第2レンズエレメント1112とアッベ数57.3で負のパワーの第3レンズエレメント1113により形成される。
第2レンズ113Cは、アッベ数57.3で負のパワーの第4レンズエレメント1131とアッベ数29.6で正のパワーの第2レンズエレメント1132により形成される。
第1レンズ110Cは、ガラス基板112C上にUV硬化レプリカレンズを3回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Cは、ガラス基板112Cの第1レンズ110Cの裏側にUV硬化レプリカレンズを2回施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ110Cはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材と日東電工社製NT33を順に3回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第2レンズ113Cは、第1レンズ110Cの裏側に、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414Cを順にレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Cが強い正のパワーで焦点距離が5.6mm、第2レンズ113Cが弱い正で焦点距離が40.5mmとなる。
撮像素子120Cが半径5.208mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の35.8%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図16に示すように負(たる型)の0.6%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角33.7度という広角を有しながら、図15に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長4.20mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表13は、実施例4におけるレンズ110Cの各面番号に対応した各レンズ、ガラス基板(透明体)の曲率半径(R:mm),間隔(d:mm)、屈折率(nd)、および分散値(νd)を示している。
表14は、実施例4における非球面を含む第1レンズ111Cの面1、面2、面3、第2レンズ113Cの面6,7の4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
表14において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表14において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表15は、実施例4におけるレンズ110Cの焦点距離f、開口数F、半画角ω、レンズ長Hが具体的に示されている。
ここで、焦点距離fは3.48[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは33.7degに、レンズ長Hは4.20[mm]に設定されている。
ここで、焦点距離fは3.48[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは33.7degに、レンズ長Hは4.20[mm]に設定されている。
表16は、実施例4においては、上記各条件式(1)~(3)を満足することを示す。
表16に示すように、実施例4では、第1レンズ111Cのパワー(fL1/f)が1.61に設定され、条件式(1)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Cのパワー(fL2/f)が11.64に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120Cの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.44に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Cのパワー(fL2/f)が11.64に設定され、条件式(2)で規定される正側の条件を満足している。
撮像素子120Cの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.44に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
図15は、実施例4において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図15の(A)が球面収差(色収差)、図15の(B)が非点収差を、図15の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図16は、実施例4におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例4によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
図16は、実施例4におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例4によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
<5.第5の実施形態>
図17は、本第5の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図17は、本第5の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図17に示す第5の実施形態に係る撮像装置100Dと図1に示す第1の実施形態に係る撮像装置100とは、次の点が異なる。
撮像装置100Dにおいて、第1レンズ111Dが第1レンズエレメント1111、第2レンズエレメント1112、および第3レンズエレメント1113により形成されている。
そして、第2レンズ113Dが第4レンズエレメント1131および第5レンズエレメント1132により形成されている。
撮像装置100Dにおいて、第1レンズ111Dが第1レンズエレメント1111、第2レンズエレメント1112、および第3レンズエレメント1113により形成されている。
そして、第2レンズ113Dが第4レンズエレメント1131および第5レンズエレメント1132により形成されている。
図18は、本第5の実施形態に係る撮像装置のレンズおよび基板に対して付与した面番号を示す図である。
具体的には、第1レンズエレメント1111の物体側面(凸面)に第1番、第1レンズエレメント1111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)に第2番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Dの物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
ガラス基板112Dの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)に第6番の面番号が付与され、第5レンズエレメント1132の像面側面に第7番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)に第3番の面番号が付与されている。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Dの物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
ガラス基板112Dの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与されている。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)に第6番の面番号が付与され、第5レンズエレメント1132の像面側面に第7番の面番号が付与されている。
また、図18に示すように、本実施形態のレンズ111Dにおいて、第1レンズエレメント1111の物体側面(第1番)1の中心曲率半径はR1に設定される。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Dの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
ガラス基板112Dの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面の中心曲率半径はR7に設定される。
なお、面4,5の中心曲率半径R4,R5は無限(INFINITY)である。
第1レンズエレメント111の像面側面と第2レンズエレメント1112の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズエレメント1112の像面側面と第3レンズエレメント1113の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR3に設定される。
第3レンズエレメント1113の像面側面とガラス基板112Dの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR4に設定される。
ガラス基板112Dの像面側面と第4レンズエレメント1131の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR5に設定される。
第2レンズエレメント1131の像面側面と第5レンズエレメント1132の物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面の中心曲率半径はR7に設定される。
なお、面4,5の中心曲率半径R4,R5は無限(INFINITY)である。
また、図18に示すように、第1レンズエレメント1111の厚さとなる面1と面2間の光軸OX上の距離がd1に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第3レンズエレメント1113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
ガラス基板112Dの厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第4レンズエレメント1131の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
第5レンズエレメント1132の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd7に設定される。
第2レンズエレメント1112の厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第3レンズエレメント1113の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
ガラス基板112Dの厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
第4レンズエレメント1131の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
第5レンズエレメント1132の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第5レンズエレメント1132の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd7に設定される。
以下に、撮像装置100Dのレンズ110Dの具体的な数値による実施例5を示す。なお、実施例5においては、レンズ110Dの各レンズ、ガラス基板に対して、図18に示すような面番号が付与されている。
[実施例5]
表17、表18、表19、および表20に実施例5の各数値が示されている。実施例5の各数値は図18のレンズ110Fに対応している。
実施例5は、1/4サイズ、1.1μmピッチの8メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例5は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Dと一群のレンズ110Dより構成される。
レンズ110Dは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Dと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112Dと、第2レンズ113Dにより構成される。
ここで第1レンズ110Dはアッベ数57.3で正のパワーの第1レンズエレメント111とアッベ数29.6で負のパワーの第2レンズエレメント1112とアッベ数57.3で負のパワーの第3レンズエレメント1113により形成される。
第2レンズ113Dは、アッベ数57.3で負のパワーの第4レンズエレメント1131とアッベ数29.6で正のパワーの第5レンズエレメント1132により形成される。
第1レンズ110Dは、ガラス基板112D上にUV硬化レプリカレンズを3回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Dは、ガラス基板112Dの第1レンズ110Dの裏側にUV硬化レプリカレンズを2回施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ110Dはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材と日東電工社製NT33を順に3回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第2レンズ113Dは、第1レンズ110Dの裏側に、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414Cを順にレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Dが強い正のパワーで焦点距離が8.18mm、第2レンズ113Dが弱い負で焦点距離が-647.8mmとなる。
撮像素子120Dが半径8.5mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の13.9%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図20に示すように負(たる型)の1.9%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角28.9度という広角を有しながら、図19に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長7.64mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表17、表18、表19、および表20に実施例5の各数値が示されている。実施例5の各数値は図18のレンズ110Fに対応している。
実施例5は、1/4サイズ、1.1μmピッチの8メガピクセル(Mage pixel)CMOSイメージャ用の設計例である。
本実施例5は、前述したように、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子120Dと一群のレンズ110Dより構成される。
レンズ110Dは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ111Dと、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板112Dと、第2レンズ113Dにより構成される。
ここで第1レンズ110Dはアッベ数57.3で正のパワーの第1レンズエレメント111とアッベ数29.6で負のパワーの第2レンズエレメント1112とアッベ数57.3で負のパワーの第3レンズエレメント1113により形成される。
第2レンズ113Dは、アッベ数57.3で負のパワーの第4レンズエレメント1131とアッベ数29.6で正のパワーの第5レンズエレメント1132により形成される。
第1レンズ110Dは、ガラス基板112D上にUV硬化レプリカレンズを3回施すことによって実現することが望ましい。第2レンズ113Dは、ガラス基板112Dの第1レンズ110Dの裏側にUV硬化レプリカレンズを2回施すことによって実現することが望ましい。
第1レンズ110Dはたとえば、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414C硝材と日東電工社製NT33を順に3回レプリカプロセスを行い、ショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。そして、第2レンズ113Dは、第1レンズ110Dの裏側に、日東電工社製NT33硝材と旭化成社製414Cを順にレプリカプロセスで形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ110Dが強い正のパワーで焦点距離が8.18mm、第2レンズ113Dが弱い負で焦点距離が-647.8mmとなる。
撮像素子120Dが半径8.5mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズエレメント1111と第2レンズエレメント1112の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の13.9%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図20に示すように負(たる型)の1.9%に抑えられている。
そして、F値Fno2.8と明るく、半画角28.9度という広角を有しながら、図19に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長7.64mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表17は、実施例5におけるレンズ110Dの各面番号に対応した各レンズ、ガラス基板(透明体)の曲率半径(R:mm),間隔(d:mm)、屈折率(nd)、および分散値(νd)を示している。
表18は、実施例5における非球面を含む第1レンズ111Dの面1、第2レンズ113Cの面7の4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
表18において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表18において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表19は、実施例5におけるレンズ110Dの焦点距離f、開口数F、半画角ω、レンズ長Hが具体的に示されている。
ここで、焦点距離fは5.56[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは28.9degに、レンズ長Hは7.64[mm]に設定されている。
ここで、焦点距離fは5.56[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは28.9degに、レンズ長Hは7.64[mm]に設定されている。
表20は、実施例5においては、上記各条件式(1)~(3)を満足することを示す。
表20に示すように、実施例5では、第1レンズ111Dのパワー(fL1/f)が1.47に設定され、条件式(1)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Dのパワー(fL2/f)が-116.5に設定され、条件式(2)で規定される負側の条件を満足している。
撮像素子120Dの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.53に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
第2レンズ113Dのパワー(fL2/f)が-116.5に設定され、条件式(2)で規定される負側の条件を満足している。
撮像素子120Dの像面IMGの曲率半径(Ri)が-1.53に設定され、条件式(3)で規定される条件を満足している。
図19は、実施例5において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図19の(A)が球面収差(色収差)、図19の(B)が非点収差を、図19の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図20は、実施例5におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例5によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
図20は、実施例5におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例5によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
以上では、第1から第5の実施形態として、撮像素子が、物体側に凹を向けて湾曲している場合であって、一群のレンズで形成され、レンズは物体側から像面側に向かって空気を挟まずに形成されている場合を例に説明した。
以下では、第6から第10の実施形態として、撮像素子が、物体側に凹を向けて湾曲している場合であって、2群またはそれ以上の群のレンズで形成されている場合を例に説明する。
以下では、第6から第10の実施形態として、撮像素子が、物体側に凹を向けて湾曲している場合であって、2群またはそれ以上の群のレンズで形成されている場合を例に説明する。
<6.第6の実施形態>
図21は、本第6の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図21は、本第6の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図21に示す第6の実施形態に係る撮像装置200は、基本的に物体側OBJSから像面側に向かって順番に配置された第1レンズ群210、第2レンズ群220の2群のレンズLNSと、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子230とを有する。
このように、撮像装置200は、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子230と2群のレンズLNSより構成される。
レンズLNSは、物体側から像面側に向かって順番に配置された、第1レンズ群210と、第2レンズ群220より構成される。
第2レンズ群220は、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ221と、透明体222(222-1,222-2)と、第2レンズ223とを有する。
この透明体222は,ガラス基板で構成されることが望ましく、絞りや赤外線カットフィルタを施すことが望ましい。
レンズLNSは、物体側から像面側に向かって順番に配置された、第1レンズ群210と、第2レンズ群220より構成される。
第2レンズ群220は、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ221と、透明体222(222-1,222-2)と、第2レンズ223とを有する。
この透明体222は,ガラス基板で構成されることが望ましく、絞りや赤外線カットフィルタを施すことが望ましい。
第1レンズ群210は、非球面を使った負のパワーのレンズで構成され、第2レンズ群220は次のように構成される。
第2レンズ群220の第1レンズ221は、強い正のパワーを持ち、ガラス基板上にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回施しトリプレット構成にし、高性能化を実現することもできる。トリプレット構成以上の構成も可能である。
第2レンズ群220の第1レンズ221は、強い正のパワーを持ち、ガラス基板上にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現することが望ましい。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回施しトリプレット構成にし、高性能化を実現することもできる。トリプレット構成以上の構成も可能である。
第2レンズ群220の第2レンズ223は、弱いパワーの正もしくは負のパワーを持ち、ガラス基板の第1レンズ221の裏側にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回以上施し、トリプレット構成以上にしてもよい。
また、異なるレプリカ硝材を2回施しダブレット構成、もしくは、3回以上施し、トリプレット構成以上にしてもよい。
第2レンズ群220の第1レンズ221と第2レンズ223の間に絞り224がある。
このために、上記パワー構成の影響によりレンズ群で強い正(糸巻き型)の光学歪を発生して、撮像素子230を湾曲することにより発生する負(たる型)の光学歪を打ち消し、撮像素子全体として、好ましい光学歪が実現される。
なお、レンズ群の光学ディストーションが正の4%以上である。
このために、上記パワー構成の影響によりレンズ群で強い正(糸巻き型)の光学歪を発生して、撮像素子230を湾曲することにより発生する負(たる型)の光学歪を打ち消し、撮像素子全体として、好ましい光学歪が実現される。
なお、レンズ群の光学ディストーションが正の4%以上である。
この単焦点レンズにおいても第1の実施形態等と同様に、結像面IMGは、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子の撮像面(受像面)が配置されることを想定している。
また、像側最終面と結像面の間、もしくは物体側の最初の面の前には、樹脂またはガラスで形成されるカバーガラスや赤外カットフィルタやローパスフィルタなどの他、光学部材が配置されていてもよい。
なお、本実施形態では、図21において、左側が物体側(前方)であり、右側が像面側(後方)である。
そして、物体側から入射した光束は撮像素子230の像面IMG上に結像される。
また、像側最終面と結像面の間、もしくは物体側の最初の面の前には、樹脂またはガラスで形成されるカバーガラスや赤外カットフィルタやローパスフィルタなどの他、光学部材が配置されていてもよい。
なお、本実施形態では、図21において、左側が物体側(前方)であり、右側が像面側(後方)である。
そして、物体側から入射した光束は撮像素子230の像面IMG上に結像される。
以下、本実施形態の撮像レンズの構成とその作用について説明する。
単焦点レンズである本実施形態の撮像レンズは、以下の条件式(1)~(3)を満足するように構成されている。
条件式(1)では、第1レンズ群210のパワーに関する条件が規定されている。
-10 ≦ fG1/f ≦ -1.0 (1)
fG1は第1レンズ群210の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
fG1は第1レンズ群210の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
条件式(1)は以下の理由で必要となる。
上限を超えると、パワーが強くなりすぎて実際にできる組み立て精度にならなくなり必要となる。
下限を超えると負のパワーが弱くなりすぎて、負のパワーを第1レンズ群210に持ってくる利点が得られなくなる。すなわち、下限を超えると、たとえば見かけ上の射出瞳位置を前に持ってきて、撮像素子への主光線入射角を小さくすることや、バックフォーカスを長くとれる、周辺光量の劣化を防ぐ等が弱くなり、十分な光学特性を得られなくなるので必要である。
上限を超えると、パワーが強くなりすぎて実際にできる組み立て精度にならなくなり必要となる。
下限を超えると負のパワーが弱くなりすぎて、負のパワーを第1レンズ群210に持ってくる利点が得られなくなる。すなわち、下限を超えると、たとえば見かけ上の射出瞳位置を前に持ってきて、撮像素子への主光線入射角を小さくすることや、バックフォーカスを長くとれる、周辺光量の劣化を防ぐ等が弱くなり、十分な光学特性を得られなくなるので必要である。
条件式(2)では、第2レンズ群220のパワーに関する条件が規定されている。
0.8 ≦ fG2/f ≦ 5.0 (2)
fG1は第2レンズ群220の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
fG1は第2レンズ群220の焦点距離を、fはレンズ系の焦点距離を示している。
条件式(2)は以下の理由で必要となる。
上限を超えると、正(糸巻き)の光学ディストーションが出なくなり、システムとして使えなくなるため必要となる。
下限を超えると、パワーが強くなりすぎて実際に出来る組み立て精度にならなくなり必要となる。
上限を超えると、正(糸巻き)の光学ディストーションが出なくなり、システムとして使えなくなるため必要となる。
下限を超えると、パワーが強くなりすぎて実際に出来る組み立て精度にならなくなり必要となる。
条件式(3)では、撮像素子120の湾曲に関する条件が規定されている。
-40 ≦ Ri/f ≦ -0.6 (3)
Riは像面IMGの曲率半径を示している。
Riは像面IMGの曲率半径を示している。
条件式(3)は以下の理由で必要となる。
上限を超えるとレンズで像面湾曲を補正しきれなくなり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化するために必要となる。
下限を超えると像面湾曲が過補正になり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化し、かつ、製造上、曲げることが困難であるために必要となる。
上限を超えるとレンズで像面湾曲を補正しきれなくなり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化するために必要となる。
下限を超えると像面湾曲が過補正になり、像高が高くなるに従ってMTFが劣化し、かつ、製造上、曲げることが困難であるために必要となる。
上記の条件式(1)~(3)は、以下で取り扱う第6~第9の実施形態に共通するものであり、必要に応じて適宜採用することで、個々の撮像素子または撮像装置に適したより好ましい結像性能とコンパクトな光学系が実現される。
上述したように、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、kを円錐係数、A、B、C、Dを非球面係数、rを中心曲率半径としたとき前述の[数1]で表される。yは光軸からの光線の高さ、cは中心曲率半径rの逆数(1/r)をそれぞれ表している。
ただし、Xは非球面頂点に対する接平面からの距離を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
ただし、Xは非球面頂点に対する接平面からの距離を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
図22は、本第1の実施形態に係る撮像装置のレンズおよび基板に対して付与した面番号を示す図である。
具体的には、第1レンズ群210の物体側面に第1番が付与され、第1レンズ群210の像面側面に第2番の面番号が付与されている。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面に第3番が付与され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)に第5番が付与され、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面との境界面(接合面)に第6番が付与されている。
そして、第2レンズ223の像面側面に第7番が付与されている。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面に第3番が付与され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)に第4番の面番号が付与されている。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)に第5番が付与され、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面との境界面(接合面)に第6番が付与されている。
そして、第2レンズ223の像面側面に第7番が付与されている。
また、図22に示すように、本実施形態の撮像装置200において、第1レンズ群210の物体側面(第1番)1の中心曲率半径はR1に設定される。
第1レンズ群210の像面側面2の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面3に中心曲率半径はR3に設定され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)4の中心曲率半径はR4に設定される。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)5の中心曲率半径がR5に、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面6の中心曲率半径はR6に設定される。
そして、第2レンズ223の像面側面7の中心曲率半径はR7に設定される。
なお、面4,5,6の中心曲率半径R4,R5,R6は無限(INFINITY)である。
第1レンズ群210の像面側面2の中心曲率半径はR2に設定される。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面3に中心曲率半径はR3に設定され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)4の中心曲率半径はR4に設定される。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)5の中心曲率半径がR5に、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面6の中心曲率半径はR6に設定される。
そして、第2レンズ223の像面側面7の中心曲率半径はR7に設定される。
なお、面4,5,6の中心曲率半径R4,R5,R6は無限(INFINITY)である。
また、図22に示すように、第1レンズ群210の厚さとなる面1と面2間の光軸OX上の距離がd1に、第1レンズ群210の像側面2と第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第1レンズ221の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
透明体222-1の厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
透明体222-2の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
第2レンズ223の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定され、第2レンズ223の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd7に設定される。
第1レンズ221の厚さとなる面3と面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
透明体222-1の厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
透明体222-2の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
第2レンズ223の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定され、第2レンズ223の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd7に設定される。
以下に、撮像装置200のレンズの具体的な数値による実施例6を示す。なお、実施例6においては、各レンズ、透明体に対して、図22に示すような面番号が付与されている。
[実施例6]
表21、表22、および表23に実施例6の各数値が示されている。実施例6の各数値は図21に対応している。
実施例6は、1/4サイズ、2.8μmピッチの1.3M用CMOSイメージャ用の、車載カメラ、PCカメラ、監視カメラ等の設計例である。
撮像装置200は、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子230と2群のレンズより構成され、レンズは、第1レンズ群210が、負のパワーを持った非球面レンズで構成される。非球面レンズは、ガラスモールド、プラスチック、キャスティング方式レンズ等の材質が適している。
第2レンズ群220は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ221と、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板(透明体)222と、弱いパワーの第2レンズ223により構成される。
第1レンズ221は、絞り、または、IRカットフィルタを施したガラス基板上の絞りの反対面にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。
また、第2レンズ223は、ガラス基板にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。ここでは第1レンズ221の裏に第2レンズ223を施しても、別のガラス基板上に施し、ガラス基板同士を張り合わせても良い。
第1レンズ221と第2レンズ223は、たとえば、日東電工NT33硝材を使用してレプリカプロセスでショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ群210が強い負のパワーで焦点距離が-5.52mm、第2レンズ群220が弱い正で焦点距離が2.67mmとなる。
光学系の焦点距離が1.80mmであるため、条件式(1)は-3.07、条件式(2)は1.48となり、条件式の要件を満たしている。
撮像素子230が半径-5.50mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズ221と第2レンズ223の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の25.8%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図24に示すように負(たる型)の3.8%に抑えられている。
そして、Fno2.8と明るく、半画角52.5度という広角を有しながら、図23に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長10mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表21、表22、および表23に実施例6の各数値が示されている。実施例6の各数値は図21に対応している。
実施例6は、1/4サイズ、2.8μmピッチの1.3M用CMOSイメージャ用の、車載カメラ、PCカメラ、監視カメラ等の設計例である。
撮像装置200は、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子230と2群のレンズより構成され、レンズは、第1レンズ群210が、負のパワーを持った非球面レンズで構成される。非球面レンズは、ガラスモールド、プラスチック、キャスティング方式レンズ等の材質が適している。
第2レンズ群220は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ221と、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板(透明体)222と、弱いパワーの第2レンズ223により構成される。
第1レンズ221は、絞り、または、IRカットフィルタを施したガラス基板上の絞りの反対面にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。
また、第2レンズ223は、ガラス基板にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。ここでは第1レンズ221の裏に第2レンズ223を施しても、別のガラス基板上に施し、ガラス基板同士を張り合わせても良い。
第1レンズ221と第2レンズ223は、たとえば、日東電工NT33硝材を使用してレプリカプロセスでショット社D263Tガラス基板上に形成することができる。
パワー構成は、第1レンズ群210が強い負のパワーで焦点距離が-5.52mm、第2レンズ群220が弱い正で焦点距離が2.67mmとなる。
光学系の焦点距離が1.80mmであるため、条件式(1)は-3.07、条件式(2)は1.48となり、条件式の要件を満たしている。
撮像素子230が半径-5.50mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズ221と第2レンズ223の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の25.8%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図24に示すように負(たる型)の3.8%に抑えられている。
そして、Fno2.8と明るく、半画角52.5度という広角を有しながら、図23に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長10mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表21は、実施例6におけるレンズの各面番号に対応した各レンズ、ガラス基板(透明体)の曲率半径(R:mm),間隔(d:mm)、屈折率(nd)、および分散値(νd)を示している。
表22は、実施例6における非球面を含む第1レンズ群210の第2面、第2レンズ群の第1レンズ211の第3面、第2レンズ223の第7面の4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
表22において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表22において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表23は、実施例6におけるレンズの焦点距離f、開口数F、半画角ω、レンズ長Hが具体的に示されている。
ここで、焦点距離fは1.80[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは52.5degに、レンズ長Hは10.0[mm]に設定されている。
ここで、焦点距離fは1.80[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは52.5degに、レンズ長Hは10.0[mm]に設定されている。
図23は、実施例6において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図23の(A)が球面収差(色収差)、図23の(B)が非点収差を、図23の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図24は、実施例6におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例6によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
図24は、実施例6におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例6によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
<7.第7の実施形態>
図25は、本第7の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図25は、本第7の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図25の撮像装置200Aは、基本構成は図21の撮像装置200と同様で、第1レンズ群210Aをプラスチックで構成し、前にカバーガラス240を配置して、野外で使えるように対応するものである。
なお、この第7の実施形態に対応する実施例7は、光学の基本パラメータは実施例6とほとんど変わらないのでここでの説明は割愛する。
なお、この第7の実施形態に対応する実施例7は、光学の基本パラメータは実施例6とほとんど変わらないのでここでの説明は割愛する。
<8.第8の実施形態>
図26は、本第8の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図26は、本第8の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図26の撮像装置200Bは、基本構成は図21の撮像装置200と同様で、第1レンズ群210Bを平らなガラス基板211Bにレプリカレンズ212Bを施したものを使う。
これにより、リフローに耐えうる耐熱特性を有し、かつ、最も外側がガラスであるために、野外での使用もできる。
さらに、撮像装置200Bでは、第1レンズ群210Bも第2レンズ群220もガラス基板上に多数個のレプリカレンズを施すウエハオプトで製造でき、安価な大量生産に適する。
なお、この第8の実施形態に対応する実施例8は、光学の基本パラメータは実施例6とほとんど変わらないのでここでの説明は割愛する。
これにより、リフローに耐えうる耐熱特性を有し、かつ、最も外側がガラスであるために、野外での使用もできる。
さらに、撮像装置200Bでは、第1レンズ群210Bも第2レンズ群220もガラス基板上に多数個のレプリカレンズを施すウエハオプトで製造でき、安価な大量生産に適する。
なお、この第8の実施形態に対応する実施例8は、光学の基本パラメータは実施例6とほとんど変わらないのでここでの説明は割愛する。
<9.第9の実施形態>
図27は、本第9の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図27は、本第9の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図27の撮像装置200Cは、第1レンズ群210Cが、負のパワーを持った非球面レンズで構成され、非球面レンズは球面ガラス211Cの撮像面側にレプリカレンズを施した通常のレプリカレンズ212Cで実現される。
図28は、本第9の実施形態に係る撮像装置のレンズおよび基板に対して付与した面番号を示す図である。
具体的には、第1レンズ群210の球面ガラス211Cの物体側面に第1番が付与され、球面ガラス211の像面側面とレプリカレンズ212Cの物体側面との境界面(接合面)に第2番の面番号が付与されている。
レプリカレンズ212Cの像面側面に第3番の面番号が付与されている。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面に第4番が付与され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与されている。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)に第6番が付与され、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面との境界面(接合面)に第7番の面番号が付与されている。
そして、第2レンズ223の像面側面に第8番が付与されている。
レプリカレンズ212Cの像面側面に第3番の面番号が付与されている。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面に第4番が付与され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)に第5番の面番号が付与されている。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)に第6番が付与され、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面との境界面(接合面)に第7番の面番号が付与されている。
そして、第2レンズ223の像面側面に第8番が付与されている。
また、図28に示すように、本実施形態の撮像装置200において、第1レンズ群210の物体側面(第1番)1の中心曲率半径はR1に設定される。
球面ガラス211Cの像面側面2とレプリカレンズ212Cの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第1レンズ群210のレプリカレンズ212Cの像面側面2の中心曲率半径はR3に設定される。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面4の中心曲率半径はR4に設定され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)5の中心曲率半径はR5に設定される。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)6の中心曲率半径がR6に、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面7の中心曲率半径はR7に設定される。
そして、第2レンズ223の像面側面8の中心曲率半径はR8に設定される。
なお、面5,6,7の中心曲率半径R5,R6,R7は無限(INFINITY)である。
球面ガラス211Cの像面側面2とレプリカレンズ212Cの物体側面との境界面(接合面)の中心曲率半径はR2に設定される。
第1レンズ群210のレプリカレンズ212Cの像面側面2の中心曲率半径はR3に設定される。
第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側(凸面)面4の中心曲率半径はR4に設定され、第1レンズ221の像面側面と透明体222-1の物体側面との境界面(接合面)5の中心曲率半径はR5に設定される。
透明体222-1の像面側面と透明体222-2の物体側面との境界面(接合面)6の中心曲率半径がR6に、透明体222-2の像面側面と第2レンズ223の物体側面7の中心曲率半径はR7に設定される。
そして、第2レンズ223の像面側面8の中心曲率半径はR8に設定される。
なお、面5,6,7の中心曲率半径R5,R6,R7は無限(INFINITY)である。
また、図28に示すように、第1レンズ群210の球面レンズ211Cの厚さとなる面1と面2間の光軸OX上の距離がd1に、レプリカレンズ212Cの厚さとなる面2と面3間の光軸OX上の距離がd2に設定される。
第1レンズ群210のレプリカレンズ212Cの像側面3と第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
第1レンズ221の厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
透明体222-1の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
透明体222-2の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第2レンズ223の厚さとなる面7と面8間の光軸OX上の距離がd7に設定され、第2レンズ223の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd8に設定される。
第1レンズ群210のレプリカレンズ212Cの像側面3と第2レンズ群220の第1レンズ221の物体側面4間の光軸OX上の距離がd3に設定される。
第1レンズ221の厚さとなる面4と面5間の光軸OX上の距離がd4に設定される。
透明体222-1の厚さとなる面5と面6間の光軸OX上の距離がd5に設定される。
透明体222-2の厚さとなる面6と面7間の光軸OX上の距離がd6に設定される。
第2レンズ223の厚さとなる面7と面8間の光軸OX上の距離がd7に設定され、第2レンズ223の像面側面と像面IMG間の光軸OX上の距離がd8に設定される。
以下に、図27の撮像装置200Cのレンズの具体的な数値による実施例9を示す。なお、実施例9においては、各レンズ、透明体に対して、図28に示すような面番号が付与されている。
[実施例9]
表24、表25、および表26に実施例9の各数値が示されている。実施例9の各数値は図27に対応している。
実施例9は、1/4サイズ、2.8μmピッチの1.3M用CMOSイメージャ用の、車載カメラ、PCカメラ、監視カメラ等の設計例である。
本実施例9は、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子230と2群のレンズより構成される。レンズは、第1レンズ群210Cが、負のパワーを持った非球面レンズ211で構成され、非球面レンズは球面ガラス211Cの撮像面側にレプリカレンズ212Cを施した通常のレプリカレンズ212で実現される。
第2レンズ220群は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ221と、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板(透明体)222と、弱いパワーの第2レンズ223により構成される。
第1レンズ221は、絞り、または、IRカットフィルタを施したガラス基板上の絞りの反対面にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。
また、第2レンズ223は、ガラス基板222にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。ここでは、第1レンズ221の裏に第2レンズ223を施しても、別のガラス基板上に施し、ガラス基板同士を張り合わせても良い。
第1レンズ221と第2レンズ223は、たとえば、日東電工NT33硝材を使用してレプリカプロセスでショット社D263Tガラス基板上に形成することが出来る。
パワー構成は、第1レンズ群210Cが強い負のパワーで焦点距離が-5.20mm、第2レンズ群が弱い正で焦点距離が2.64mmとなる。光学系の焦点距離が1.735mmであるため、条件式(1)は-3.00、条件式(2)は1.48となり、条件式の要件を満たしている。
撮像素子230が半径-5.70mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズ221と第2レンズ223の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の34.0%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図29に示すように負(たる型)の2.0%に抑えられている。
そして、Fno2.8と明るく、半画角51.8度という広角を有しながら、図30に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長10mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表24、表25、および表26に実施例9の各数値が示されている。実施例9の各数値は図27に対応している。
実施例9は、1/4サイズ、2.8μmピッチの1.3M用CMOSイメージャ用の、車載カメラ、PCカメラ、監視カメラ等の設計例である。
本実施例9は、物体側に凹を向けて湾曲している撮像素子230と2群のレンズより構成される。レンズは、第1レンズ群210Cが、負のパワーを持った非球面レンズ211で構成され、非球面レンズは球面ガラス211Cの撮像面側にレプリカレンズ212Cを施した通常のレプリカレンズ212で実現される。
第2レンズ220群は、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズ221と、絞りと赤外線カットフィルタを施したガラス基板(透明体)222と、弱いパワーの第2レンズ223により構成される。
第1レンズ221は、絞り、または、IRカットフィルタを施したガラス基板上の絞りの反対面にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。
また、第2レンズ223は、ガラス基板222にUV効果レプリカレンズを施すことによって実現するのが望ましい。ここでは、第1レンズ221の裏に第2レンズ223を施しても、別のガラス基板上に施し、ガラス基板同士を張り合わせても良い。
第1レンズ221と第2レンズ223は、たとえば、日東電工NT33硝材を使用してレプリカプロセスでショット社D263Tガラス基板上に形成することが出来る。
パワー構成は、第1レンズ群210Cが強い負のパワーで焦点距離が-5.20mm、第2レンズ群が弱い正で焦点距離が2.64mmとなる。光学系の焦点距離が1.735mmであるため、条件式(1)は-3.00、条件式(2)は1.48となり、条件式の要件を満たしている。
撮像素子230が半径-5.70mmの湾曲によって大きいたる型の光学歪発生の要因となりながら、第1レンズ221と第2レンズ223の間に絞りがある。このために、上記パワー構成の影響により、レンズで正(糸巻き型)の34.0%の光学歪を発生させ、システムとしてTV歪が図29に示すように負(たる型)の2.0%に抑えられている。
そして、Fno2.8と明るく、半画角51.8度という広角を有しながら、図30に示すように光学諸収差をよく補正した、光学全長10mmと短いコンパクトな撮像システムを実現している。
表24は、実施例9におけるレンズの各面番号に対応した各レンズ、ガラス基板(透明体)の曲率半径(R:mm),間隔(d:mm)、屈折率(nd)、および分散値(νd)を示している。
表25は、実施例9における非球面を含む第1レンズ群210の第3面、第2レンズ群の第1レンズ211の第5面、第2レンズ223の第8面の4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
表25において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表25において、Kは円錐定数を、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。
表26は、実施例9におけるレンズの焦点距離f、開口数F、半画角ω、レンズ長Hが具体的に示されている。
ここで、焦点距離fは1.735[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは51.8degに、レンズ長Hは10.0[mm]に設定されている。
ここで、焦点距離fは1.735[mm]に、開口数Fは2.8に、半画角ωは51.8degに、レンズ長Hは10.0[mm]に設定されている。
図29は、実施例9において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図29の(A)が球面収差(色収差)、図29の(B)が非点収差を、図29の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図30は、実施例9におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例9によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
図30は、実施例9におけるディストーション格子を示す図である。
図からわかるように、実施例9によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたレンズを含む撮像装置が得られる。
<10.第10の実施形態>
図31は、本第10の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図32は、図31の撮像装置において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図32の(A)が球面収差(色収差)、図32の(B)が非点収差を、図32の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図33は、図31の撮像装置におけるディストーション格子を示す図である。
図31は、本第10の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
図32は、図31の撮像装置において、球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図32の(A)が球面収差(色収差)、図32の(B)が非点収差を、図32の(C)が歪曲収差をそれぞれ示している。
図33は、図31の撮像装置におけるディストーション格子を示す図である。
図31の撮像装置300は、現在携帯電話向けカメラモジュールのレンズで標準的な4群レンズに湾曲したセンサを用いた例を示している。
本例は、1.12μmピッチのセンサを用いた1/3.06サイズの13M用の設計例である。
構成データは、Fno2.8、焦点距離3.66mm、光学全長4.0mm、水平画角63.0度である。
図32に示すように正(糸巻き型)の光学歪を有するが、図33に示すように撮像素子が湾曲することによってTVディストーションは低く抑えられる。
撮像装置200が平らな通常の設計では、光学全長が4.4mmほどでないと、同等の光学性能を出すことができないので、撮像素子が湾曲することにより、全体の収差補正が有利になり、光学全長を短くできた。
基本的に、何群何枚構成であっても、センサ(撮像素子)湾曲と、正の光学ディストーションを出したレンズを用いて、上記と同様の効果を得られる。
本例は、1.12μmピッチのセンサを用いた1/3.06サイズの13M用の設計例である。
構成データは、Fno2.8、焦点距離3.66mm、光学全長4.0mm、水平画角63.0度である。
図32に示すように正(糸巻き型)の光学歪を有するが、図33に示すように撮像素子が湾曲することによってTVディストーションは低く抑えられる。
撮像装置200が平らな通常の設計では、光学全長が4.4mmほどでないと、同等の光学性能を出すことができないので、撮像素子が湾曲することにより、全体の収差補正が有利になり、光学全長を短くできた。
基本的に、何群何枚構成であっても、センサ(撮像素子)湾曲と、正の光学ディストーションを出したレンズを用いて、上記と同様の効果を得られる。
<11.第11の実施形態>
図34は、本第11の実施形態に係るウエハーレベルオプティクスを概念的に示す図である。
図34は、本第11の実施形態に係るウエハーレベルオプティクスを概念的に示す図である。
本実施形態のレンズは、ウエハー400上に多数個同時に作ることが望ましい。図34は、その概念を示している。
赤外線カットフィルタと遮光絞りを施したガラス基板410の上下に、レプリカプロセスで多数個のレンズを同時に施した概念図である。
このようにガラス基板400上にレプリカプロセスを使った製造方法で多数個のレンズを作り、個々に切り出すことによって、本実施形態1群レンズ、2群レンズを作製できる。
また、この上記レンズウエハーと、センサーウエハーをウエハー状態で接着してから、個々に切り出して撮像素子にしてもよい。
赤外線カットフィルタと遮光絞りを施したガラス基板410の上下に、レプリカプロセスで多数個のレンズを同時に施した概念図である。
このようにガラス基板400上にレプリカプロセスを使った製造方法で多数個のレンズを作り、個々に切り出すことによって、本実施形態1群レンズ、2群レンズを作製できる。
また、この上記レンズウエハーと、センサーウエハーをウエハー状態で接着してから、個々に切り出して撮像素子にしてもよい。
以上のように、本実施形態では、高画素に対応できる撮像素子を湾曲させ一群構成のレンズで構成した撮像装置を実現している。
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
1)基板上に絞りや赤外線カットフィルタを施すことが可能で、中絞りに出来、光学諸収差を効率よく補正して、赤外線カットフィルタを別部品で置かなくてもいい光学システムを構築できる。
2)ガラス基板に貼り付けられている1群で構成されており、レンズ製造プロセスで精度が決まり、複数レンズの組み立での問題や、レンズ製造後の信頼性の問題等が起こらない。
3)空気間隔を置かずにレンズエレメントを積層することによって高画素対応出来る構造で、基本構造を変えずに容易に高性能化が可能である。
4)撮像素子を湾曲させることによって発生する負の光学歪をレンズ系で発生する正の光学歪で打ち消すことが出来、撮像素子を湾曲させて得られるレンズ簡易化の効果を最大限発揮できる。
そして、光学歪の小さい構造の簡単な広角レンズを実現することができる。
5)撮像素子を湾曲させることによって、レンズでの像面補正の必要が少なくてすむ。よって1群でレンズを構成できる。撮像素子を湾曲させることによって、レンズでの像面補正の必要が少なくてすむ。よって2群で広角レンズを構成でき、通常は3群以上必要だったことから小型化、低コスト化を図ることができる。
6)レンズの物体側入射面が凸で像高によってレンズ入射の角度に差が少なく色収差が出にくい構成をとっている。
7)上記の効果で狭角から広角まで様々な画角に対応可能である。
8)投影面積の小さい、撮像デバイスを実現できる。
9)通常、安価な広角レンズでは困難であった、リフローアブルな硝材で構成でき、リフローアブルな広角カメラ、もしくは車載カメラに最適なシステムを構成できる。
10)レンズをウエハー状で作ることができ、低コストで大量生産することができる。
11)一群のレンズで構成しているために、レンズ個々のフォーカス方向のばらつきが少ない。
12)これらにより、レンズウエハーとセンサーウエハーを張り合わせてカメラモジュールを作ることができ、安価にカメラモジュールを大量生産することができる。
13)通常の光学系に湾曲させた撮像素子を用いた場合、通常ではできなかった短い光学長を達成できる。
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
1)基板上に絞りや赤外線カットフィルタを施すことが可能で、中絞りに出来、光学諸収差を効率よく補正して、赤外線カットフィルタを別部品で置かなくてもいい光学システムを構築できる。
2)ガラス基板に貼り付けられている1群で構成されており、レンズ製造プロセスで精度が決まり、複数レンズの組み立での問題や、レンズ製造後の信頼性の問題等が起こらない。
3)空気間隔を置かずにレンズエレメントを積層することによって高画素対応出来る構造で、基本構造を変えずに容易に高性能化が可能である。
4)撮像素子を湾曲させることによって発生する負の光学歪をレンズ系で発生する正の光学歪で打ち消すことが出来、撮像素子を湾曲させて得られるレンズ簡易化の効果を最大限発揮できる。
そして、光学歪の小さい構造の簡単な広角レンズを実現することができる。
5)撮像素子を湾曲させることによって、レンズでの像面補正の必要が少なくてすむ。よって1群でレンズを構成できる。撮像素子を湾曲させることによって、レンズでの像面補正の必要が少なくてすむ。よって2群で広角レンズを構成でき、通常は3群以上必要だったことから小型化、低コスト化を図ることができる。
6)レンズの物体側入射面が凸で像高によってレンズ入射の角度に差が少なく色収差が出にくい構成をとっている。
7)上記の効果で狭角から広角まで様々な画角に対応可能である。
8)投影面積の小さい、撮像デバイスを実現できる。
9)通常、安価な広角レンズでは困難であった、リフローアブルな硝材で構成でき、リフローアブルな広角カメラ、もしくは車載カメラに最適なシステムを構成できる。
10)レンズをウエハー状で作ることができ、低コストで大量生産することができる。
11)一群のレンズで構成しているために、レンズ個々のフォーカス方向のばらつきが少ない。
12)これらにより、レンズウエハーとセンサーウエハーを張り合わせてカメラモジュールを作ることができ、安価にカメラモジュールを大量生産することができる。
13)通常の光学系に湾曲させた撮像素子を用いた場合、通常ではできなかった短い光学長を達成できる。
以上説明したような特徴を有する撮像装置100,100A~100D、200,200A~200Cは、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子を用いたデジタルカメラ、特に、携帯電話等の小型電子機器に搭載されるカメラ用レンズとして適用可能である。
<12.第12の実施形態>
図35は、本実施形態に係る撮像装置が採用される電子機器の構成例を示すブロック図である。
図35は、本実施形態に係る撮像装置が採用される電子機器の構成例を示すブロック図である。
本電子機器500は、図35に示すように、本実施形態に係る撮像レンズ100,100A~100D、200,200A~200Cが適用される、光学系510、およびCCDやCMOSイメージセンサ(固体撮像素子)が適用可能な撮像デバイス520を有する。
光学系510は、撮像デバイス520の画素領域を含む撮像面に入射光を導き、被写体像を結像する。
電子機器500は、さらに、撮像デバイス520を駆動する駆動回路(DRV)530、および撮像デバイス520の出力信号を処理する信号処理回路(PRC)540を有する。
光学系510は、撮像デバイス520の画素領域を含む撮像面に入射光を導き、被写体像を結像する。
電子機器500は、さらに、撮像デバイス520を駆動する駆動回路(DRV)530、および撮像デバイス520の出力信号を処理する信号処理回路(PRC)540を有する。
駆動回路530は、撮像デバイス520内の回路を駆動するスタートパルスやクロックパルスを含む各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ(図示せず)を有し、所定のタイミング信号で撮像デバイス520を駆動する。
また、信号処理回路540は、撮像デバイス520の出力信号に対して所定の信号処理を施す。信号処理回路540は、たとえば撮像デバイス520の出力信号に応じた信号処理時にディストーション補正を行うことも可能である。
信号処理回路540で処理された画像信号は、たとえばメモリなどの記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像情報は、プリンタなどによってハードコピーされる。また、信号処理回路540で処理された画像信号を液晶ディスプレイ等からなるモニターに動画として映し出される。
信号処理回路540で処理された画像信号は、たとえばメモリなどの記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像情報は、プリンタなどによってハードコピーされる。また、信号処理回路540で処理された画像信号を液晶ディスプレイ等からなるモニターに動画として映し出される。
上述したように、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、光学系510および撮像デバイス520として、先述した撮像装置100,100A~100D、200,200A~200Cを搭載することで、低消費電力で、高精度なカメラが実現できる。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)一群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、
物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、
透明体と、
第2レンズと、を含み、
上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している
撮像装置。
(2)上記透明体が、ガラス板もしくはプラスチックに類する板により形成される
上記(1)記載の撮像装置。
(3)絞りがレンズ群の中に配置されている
上記(1)または(2)記載の撮像装置。
(4)赤外線カットフィルタがレンズ群の中に配置されている
上記(1)から(3)のいずれか一に記載の撮像装置。
(5)上記第1レンズが、
物体側から順に配置された第1レンズエレメントと第2レンズエレメントのダブレット構造を有する
上記(1)から(4)のいずれか一に記載の撮像装置。
(6)上記第1レンズエレメントが両凸レンズにより形成されている
上記(5)記載の撮像装置。
(7)上記第1レンズが、
物体側から順に配置された第1レンズエレメントと第2レンズエレメントと第3レンズエレメントのトリプレット構造を有する
上記(1)から(4)のいずれか一に記載の撮像装置。
(8)上記第2レンズエレメントのアッベ数が、上記第1レンズエレメントと上記第3レンズエレメントより小さい
上記(7)記載の撮像装置。
(9)上記第2レンズが少なくとも第4レンズエレメントと第5レンズエレメントのダブレット構造を有する
上記(1)から(8)のいずれか一に記載の撮像装置。
(10)少なくとも1つのレンズエレメントが紫外線硬化樹脂により形成されている
上記(5)から(9)のいずれか一に記載の撮像装置。
(11)上記第1レンズの焦点距離fL1と上記第2レンズの焦点距離fL2が、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記(1)から(10)のいずれか一に記載の撮像装置。
1.0 ≦ fL1/f ≦ 100.0
1.5 ≦ fL2/f または fL2 ≦ -3.0
(12)上記撮像素子の像面の曲率半径Riが、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記81)から(11)のいずれか一に記載の撮像装置。
-5 ≦ Ri/f ≦ -0.6
(13)正の光学歪を有するレンズ群と、
上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、
上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す
撮像装置。
(14)2群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって順番に配置された、
第1レンズ群と、
空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、透明体と、第2レンズとを含む第2レンズ群と、を含む
撮像装置。
(15)上記第2レンズ群が、物体側から像面側に向かって、空気を挟まずに順番に配置された、
第1レプリカレンズと、
ガラス基板と、
第2レプリカレンズと、を含む
上記(14)記載の撮像装置。
(16)上記第1レンズ群が、ガラスモールド、またはプラスチック、またはキャスティング方式のレンズにより形成されている
上記(14)または(15)記載の撮像装置。
(17)上記第1レンズ群が、球面のガラスレンズにレプリカレンズを施したレンズにより形成されている
上記(14)または(15)記載の撮像装置。
(18)上記第1レンズ群が、ガラス板にレプリカレンズを施したレンズにより形成されている
上記(14)または(15)記載の撮像装置。
(19)上記第1レンズ群の焦点距離fG1と上記第2レンズ群の焦点距離fG2が、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記(13)から(18)のいずれか一に記載の撮像装置。
-10 ≦ fG1/f ≦ -1.0
0.9 ≦ fG2/f ≦ 5.0
(20)上記撮像素子の像面の曲率半径Riが、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記(13)から(19)のいずれか一に記載の撮像装置。
-40 ≦ Ri/f ≦ -0.6
(21)レンズ群が、
正の光学ディストーションを有し、撮像素子湾曲によって生じる負の光学ディストーションを補正する
上記(1)から(20)のいずれか一に記載の撮像装置。
(22)上記レンズ群の光学ディストーションが正の4%以上である
上記(1)から(21)のいずれか一に記載の撮像装置。
(23)上記撮像素子の出力信号に応じた信号処理時にディストーション補正が行われる 上記(1)から(22)のいずれか一に記載の撮像装置。
(24)撮像装置と、
上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、
上記撮像装置は、
一群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、
物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、
透明体と、
第2レンズと、を含み、
上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している
電子機器。
(25)撮像装置と、
上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、
上記撮像装置は、
正の光学歪を有するレンズ群と、
上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、
上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す
電子機器。
(1)一群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、
物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、
透明体と、
第2レンズと、を含み、
上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している
撮像装置。
(2)上記透明体が、ガラス板もしくはプラスチックに類する板により形成される
上記(1)記載の撮像装置。
(3)絞りがレンズ群の中に配置されている
上記(1)または(2)記載の撮像装置。
(4)赤外線カットフィルタがレンズ群の中に配置されている
上記(1)から(3)のいずれか一に記載の撮像装置。
(5)上記第1レンズが、
物体側から順に配置された第1レンズエレメントと第2レンズエレメントのダブレット構造を有する
上記(1)から(4)のいずれか一に記載の撮像装置。
(6)上記第1レンズエレメントが両凸レンズにより形成されている
上記(5)記載の撮像装置。
(7)上記第1レンズが、
物体側から順に配置された第1レンズエレメントと第2レンズエレメントと第3レンズエレメントのトリプレット構造を有する
上記(1)から(4)のいずれか一に記載の撮像装置。
(8)上記第2レンズエレメントのアッベ数が、上記第1レンズエレメントと上記第3レンズエレメントより小さい
上記(7)記載の撮像装置。
(9)上記第2レンズが少なくとも第4レンズエレメントと第5レンズエレメントのダブレット構造を有する
上記(1)から(8)のいずれか一に記載の撮像装置。
(10)少なくとも1つのレンズエレメントが紫外線硬化樹脂により形成されている
上記(5)から(9)のいずれか一に記載の撮像装置。
(11)上記第1レンズの焦点距離fL1と上記第2レンズの焦点距離fL2が、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記(1)から(10)のいずれか一に記載の撮像装置。
1.0 ≦ fL1/f ≦ 100.0
1.5 ≦ fL2/f または fL2 ≦ -3.0
(12)上記撮像素子の像面の曲率半径Riが、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記81)から(11)のいずれか一に記載の撮像装置。
-5 ≦ Ri/f ≦ -0.6
(13)正の光学歪を有するレンズ群と、
上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、
上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す
撮像装置。
(14)2群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって順番に配置された、
第1レンズ群と、
空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、透明体と、第2レンズとを含む第2レンズ群と、を含む
撮像装置。
(15)上記第2レンズ群が、物体側から像面側に向かって、空気を挟まずに順番に配置された、
第1レプリカレンズと、
ガラス基板と、
第2レプリカレンズと、を含む
上記(14)記載の撮像装置。
(16)上記第1レンズ群が、ガラスモールド、またはプラスチック、またはキャスティング方式のレンズにより形成されている
上記(14)または(15)記載の撮像装置。
(17)上記第1レンズ群が、球面のガラスレンズにレプリカレンズを施したレンズにより形成されている
上記(14)または(15)記載の撮像装置。
(18)上記第1レンズ群が、ガラス板にレプリカレンズを施したレンズにより形成されている
上記(14)または(15)記載の撮像装置。
(19)上記第1レンズ群の焦点距離fG1と上記第2レンズ群の焦点距離fG2が、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記(13)から(18)のいずれか一に記載の撮像装置。
-10 ≦ fG1/f ≦ -1.0
0.9 ≦ fG2/f ≦ 5.0
(20)上記撮像素子の像面の曲率半径Riが、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
上記(13)から(19)のいずれか一に記載の撮像装置。
-40 ≦ Ri/f ≦ -0.6
(21)レンズ群が、
正の光学ディストーションを有し、撮像素子湾曲によって生じる負の光学ディストーションを補正する
上記(1)から(20)のいずれか一に記載の撮像装置。
(22)上記レンズ群の光学ディストーションが正の4%以上である
上記(1)から(21)のいずれか一に記載の撮像装置。
(23)上記撮像素子の出力信号に応じた信号処理時にディストーション補正が行われる 上記(1)から(22)のいずれか一に記載の撮像装置。
(24)撮像装置と、
上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、
上記撮像装置は、
一群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、
物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、
透明体と、
第2レンズと、を含み、
上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している
電子機器。
(25)撮像装置と、
上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、
上記撮像装置は、
正の光学歪を有するレンズ群と、
上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、
上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す
電子機器。
100,100A~100D・・・撮像装置、110,110A~110D・・・レンズ、111,111A~111D・・・第1レンズ、1111・・・第1レンズエレメント、1112・・・第2レンズエレメント、1113・・・第3レンズエレメント、112,112A~112D・・・ガラス基板、113,113A~113D・・・第2レンズ、1131・・・第4レンズエレメント、1132・・・第5レンズエレメント、120,120A~120D・・・撮像装置、200,200A~200D・・・撮象装置、210・・・第1レンズ群、211・・・球面レンズ、212・・・レプリカレンズ、220・・・第2レンズ群、221・・・第1レンズ、222・・・透明体(ガラス基板)、223・・・第2レンズ、500・・・撮像装置、510・・・光学系、320・・・撮像デバイス、530・・・駆動回路(DRV)、540・・・信号処理回路(PRC)。
Claims (25)
- 一群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、
物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、
透明体と、
第2レンズと、を含み、
上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している
撮像装置。 - 上記透明体が、ガラス板もしくはプラスチックに類する板により形成される
請求項1記載の撮像装置。 - 絞りがレンズ群の中に配置されている
請求項1記載の撮像装置。 - 赤外線カットフィルタがレンズ群の中に配置されている
請求項1記載の撮像装置。 - 上記第1レンズが、
物体側から順に配置された第1レンズエレメントと第2レンズエレメントのダブレット構造を有する
請求項1記載の撮像装置。 - 上記第1レンズエレメントが両凸レンズにより形成されている
請求項5記載の撮像装置。 - 上記第1レンズが、
物体側から順に配置された第1レンズエレメントと第2レンズエレメントと第3レンズエレメントのトリプレット構造を有する
請求項1記載の撮像装置。 - 上記第2レンズエレメントのアッベ数が、上記第1レンズエレメントと上記第3レンズエレメントより小さい
請求項7記載の撮像装置。 - 上記第2レンズが少なくとも第4レンズエレメントと第5レンズエレメントのダブレット構造を有する
請求項1記載の撮像装置。 - 少なくとも1つのレンズエレメントが紫外線硬化樹脂により形成されている
請求項5記載の撮像装置。 - 上記第1レンズの焦点距離fL1と上記第2レンズの焦点距離fL2が、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
請求項1に記載の撮像装置。
1.0 ≦ fL1/f ≦ 100.0
1.5 ≦ fL2/f または fL2 ≦ -3.0 - 上記撮像素子の像面の曲率半径Riが、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
請求項1に記載の撮像装置。
-5 ≦ Ri/f ≦ -0.6 - 正の光学歪を有するレンズ群と、
上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、
上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す
撮像装置。 - 2群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって順番に配置された、
第1レンズ群と、
空気を挟まず順番に配置された、物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、透明体と、第2レンズとを含む第2レンズ群と、を含む
撮像装置。 - 上記第2レンズ群が、物体側から像面側に向かって、空気を挟まずに順番に配置された、
第1レプリカレンズと、
ガラス基板と、
第2レプリカレンズと、を含む
請求項14記載の撮像装置。 - 上記第1レンズ群が、ガラスモールド、またはプラスチック、またはキャスティング方式のレンズにより形成されている
請求項14記載の撮像装置。 - 上記第1レンズ群が、球面のガラスレンズにレプリカレンズを施したレンズにより形成されている
請求項14記載の撮像装置。 - 上記第1レンズ群が、ガラス板にレプリカレンズを施したレンズにより形成されている 請求項14記載の撮像装置。
- 上記第1レンズ群の焦点距離fG1と上記第2レンズ群の焦点距離fG2が、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
請求項14記載の撮像装置。
-10 ≦ fG1/f ≦ -1.0
0.9 ≦ fG2/f ≦ 5.0 - 上記撮像素子の像面の曲率半径Riが、レンズ系の焦点距離をfとして下記の条件式を満足する
請求項14記載の撮像装置。
-40 ≦ Ri/f ≦ -0.6 - レンズ群が、
正の光学ディストーションを有し、撮像素子湾曲によって生じる負の光学ディストーションを補正する
請求項1から20のいずれか一に記載の撮像装置。 - 上記レンズ群の光学ディストーションが正の4%以上である
請求項1から21のいずれか一に記載の撮像装置。 - 上記撮像素子の出力信号に応じた信号処理時にディストーション補正が行われる
請求項1から22のいずれか一に記載の撮像装置。 - 撮像装置と、
上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、
上記撮像装置は、
一群のレンズと、
上記レンズを通して結像される撮像素子と、を有し、
上記レンズは、物体側から像面側に向かって、空気を挟まず順番に配置された、
物体側面が物体側に凸形状をした第1レンズと、
透明体と、
第2レンズと、を含み、
上記撮像素子は、物体側に凹を向けて湾曲している
電子機器。 - 撮像装置と、
上記撮像装置の出力信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を有し、
上記撮像装置は、
正の光学歪を有するレンズ群と、
上記レンズ群を通して結像される撮像素子と、を含み、
上記撮像素子が物体側に凹を向けて湾曲しており、当該湾曲より生じる負の光学歪を、上記レンズ群の正の光学歪により打ち消す
電子機器。
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