SATO MASAE (JP)
| JP2007286153A | 2007-11-01 | |||
| JP2007156061A | 2007-06-21 |
| プラスチック材料中に最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した正の屈折力を有するプラスチックレンズを有し、前記正の屈折力を有するプラスチックレンズは、以下の条件を満足することを特徴とする撮像レンズ。 1.54<Nd1 (1) 47<νd1 (2) 但し、 Nd1:正の屈折力を有するプラスチックレンズのd線に対する屈折率 νd1:正の屈折力を有するプラスチックレンズのアッベ数 |
| 前記撮像レンズは、少なくとも3枚のレンズにより構成されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の撮像レンズ。 |
| 前記撮像レンズは、プラスチック材料中に最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した負の屈折力を有するプラスチックレンズを有し、前記負の屈折力を有するプラスチックレンズは、以下の条件を満足することを特徴とする請求の範囲第2項に記載の撮像レンズ。 1.62<Nd2 (3) νd2<40 (4) 但し、 Nd2:負の屈折力を有するプラスチックレンズのd線に対する屈折率 νd2:負の屈折力を有するプラスチックレンズのアッベ数 |
| 最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形した前記プラスチックレンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の撮像レンズ。 │A│≦8×10 -5 (5) 但し、Aは次式で与えられる値 |
| 前記撮像レンズは、以下の条件を満足することを特徴とする請求の範囲第3項又は第4項に記載の撮像レンズ。 -0.84<fP/fN<-0.68 (6) 但し、 fP:前記正の屈折力を有するプラスチックレンズの焦点距離の平均値 fN:前記負の屈折力を有するプラスチックレンズの焦点距離の平均値 |
| 前記粒子は無機材料であることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の撮像レンズ。 |
| 前記無機材料が酸化物であることを特徴とする請求の範囲第6項に記載の撮像レンズ。 |
| 前記酸化物が飽和酸化状態であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の撮像レンズ。 |
| 前記撮像レンズにおいて、前記プラスチック材料と前記プラスチック材料に分散させた前記粒子との体積比が、9:1乃至3:2であることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第8項のいずれかに記載の撮像レンズ。 |
| 請求の範囲第1項乃至第9項のいずれかに記載の撮像レンズを有することを特徴とする撮像装置。 |
本発明は、CCD(Charge Coupled Devices)型イメ ジセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconduct or)型イメージセンサ等の固体撮像素子に対し て光学像を結像させるための撮像レンズに関 するものであり、より詳しくは、小型で諸収 差が良好に補正され、温度変化時の像点位置 の変動が小さい撮像レンズ、及びそれを用い た撮像装置に関する。
近年、撮像機能を備えた携帯電話などの 帯端末が急速に普及しており、それに搭載 きるよう、CCD型イメージセンサあるいはCMOS 型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた 撮像装置の小型化が推進され、それに伴い、 搭載される撮像レンズの小型化が求められて いる。そのため、撮像レンズ全系の焦点距離 を短くする必要が生じたが、それとともに各 レンズの曲率半径や外径が小さくなるため、 研磨加工により製造されるガラスレンズでは 加工が困難になってきた。そこで、曲率半径 や外径が小さくても高精度な形状を形成でき るプラスチックレンズが、ガラスレンズに代 わり、小型の撮像装置に用いられるようにな ってきた。更に、プラスチックレンズは、一 定の品質で安価に大量生産できるというメリ ットもある。
小型化の要求がある一方で、携帯端末に 高性能化も要求される。例えば、携帯端末 搭載される撮像装置であっても、一般的な ジタルカメラに劣らない程度の高画質な画 を得ることができるよう、500万画素以上の 画素数の固体撮像素子を搭載したものも既 市場に供給されている。このような撮像装 の高性能化に対応し、それに搭載される撮 レンズも、従来の2枚構成から、高画質な画 像を得やすい3~4枚構成の撮像レンズが提案さ れている。
ここで、プラスチックレンズを用いる場合
一つの問題は、温度変化に対する屈折率変
がガラスレンズに比べて大きいので、温度
化時の像点位置の変動が無視できなくなる
ど増大する恐れがあるということである。
かるに、携帯端末に搭載される小型の撮像
置は、レンズのオートフォーカス機構を持
合わせていない、いわゆるパンフォーカス
式の撮像装置が多いため、環境温度の変化
応じて像点位置の変動が生じると、最良の
ォーカスポイントにレンズを駆動すること
できず、撮像された画像の画質が低下する
れがある。これに対し、特許文献1~3には、
型で高性能な撮像装置に用いることができ
3~4枚構成の撮像レンズであって、温度変化
の像点位置の変動を抑えたものが開示され
いる。
特許文献1に記載されている撮像レンズは 、プラスチック材料中に最大長が30ナノメー ル以下の粒子を分散させた素材を用いて成 したプラスチックレンズを有する構成とす ことで、温度変化時の像点位置変動を抑え ものである。しかしながら、特許文献1に開 示されたプラスチックレンズは、屈折率が比 較的低いため、小型で高性能な撮像装置に用 いるのに十分な光学性能を有するとは言い難 かった。
又、特許文献2に記載されている撮像レン ズは、第1レンズをガラスレンズとし、第2レ ズ及び第3レンズをプラスチックレンズとし て構成したものである。更に、特許文献3に 載されている撮像レンズは、第1レンズ及び 2レンズをガラスレンズとし、第3レンズ及 第4レンズをプラスチックレンズとして構成 たものである。いずれの従来技術でも、ガ スレンズとプラスチックレンズとを組み合 せることにより、小型で諸収差が良好に補 され、温度変化時の像点位置変動が小さい 像レンズを提供している。しかしながら、 述したように、小型化を目的として、撮像 ンズ全系の焦点距離を短くしていくと、各 ンズの曲率半径や外径がかなり小さくなっ しまい、研磨加工により製造されるガラス ンズでは加工が困難となり、大量生産が難 いという問題がある。一方、曲率半径や外 の小さなレンズであっても、大量生産が可 となるガラスモールドレンズの採用も考え れるが、一般にガラス転移点(Tg)が高いガラ スではモールドプレスを行う際のプレス温度 を高く設定する必要があり、成形金型に損耗 が生じやすく、その結果として、成形金型の 交換回数やメンテナンス回数が増加し、コス トアップにつながってしまうという問題があ る。
本発明は、このような問題点に鑑みてな れ、プラスチックレンズを用いながらも小 で諸収差が良好に補正され、高画素の撮像 子に対応可能であり、温度変化時の像点位 の変動を小さく抑えることができる撮像レ ズ及びそれを用いた撮像装置を提供するこ を目的とする。
請求の範囲1に記載の撮像レンズは、プラ スチック材料中に最大長が30ナノメートル以 の粒子を分散させた素材を用いて成形した の屈折力を有するプラスチックレンズを有 、前記正の屈折力を有するプラスチックレ ズは、以下の条件を満足することを特徴と る。
1.54<Nd1 (1)
47<νd1 (2)
但し、
Nd1:正の屈折力を有するプラスチックレンズ
d線に対する屈折率
νd1:正の屈折力を有するプラスチックレンズ
アッベ数
請求の範囲1に記載の撮像レンズは、プラス
チック材料中に最大長が30ナノメートル以下
粒子を分散させた素材を用いて成形した正
屈折力を有するプラスチックレンズを有す
ので、最大長が30ナノメートル以下の粒子
プラスチック材料中に分散させることで、
度変化に起因した像点位置変動を抑え、し
も光透過率を低下させることなく、環境変
に関わらず優れた光学特性を有する撮像レ
ズを提供できる。
一般に、透明な樹脂材料に微粉末を混合 せると、光の散乱が生じ透過率が低下する め、光学材料として使用することは困難で ったが、微粉末の大きさを透過光束の波長 り小さくすることにより、散乱が事実上発 しないようにできる。
また、プラスチック材料はガラス材料に らべ屈折率が低いことが欠点であったが、 折率の高い無機粒子を母材となるプラスチ ク材料に分散させると、屈折率を高くでき ことがわかってきた。具体的には、母材と るプラスチック材料に30ナノメートル以下 好ましくは20ナノメートル以下、さらに好ま しくは15ナノメートル以下の無機粒子を分散 せることにより、屈折率の高い材料を提供 きる。
さらに、プラスチック材料は温度が上昇 ることにより屈折率が低下してしまうが、 度が上昇すると屈折率が上昇する無機粒子 母材となるプラスチック材料に分散させる 、これらの性質を打ち消しあうように作用 るので、温度変化に対する屈折率変化を小 くできることも知られている。また、逆に 温度が上昇すると屈折率が低下する無機粒 を母材となるプラスチック材料に分散させ と、温度変化に対する屈折率変化を大きく きることも知られている。具体的には、母 となるプラスチック材料に30ナノメートル 下、好ましくは20ナノメートル以下、さらに 好ましくは15ナノメートル以下の無機粒子を 散させることにより、任意の温度依存性を する材料を提供できる。
たとえば、アクリル系樹脂に酸化アルミニ ム(Al 2 O 3 )やニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )の微粒子を分散させることにより、高い屈 率のプラスチック材料が得られるとともに 温度に対する屈折率変化を小さくすること できる。
更に、前記正の屈折力を有するプラスチ クレンズの素材として条件式(1)、(2)を満足 るプラスチック材料を用いると、球面収差 色収差の補正が容易になるので、撮像レン 全系の諸収差を良好に補正することができ 。又、屈折率が比較的高い材料を用いるこ で、小型化を目的として撮像レンズ全系の 点距離を短くした場合でも、レンズの曲率 径が小さくなり過ぎることを抑えることが きる。尚、以下の条件式を満たすと、より ましい。
1.54<Nd1<2.0 (1’)
47<νd1<85 (2’)
より具体的には、Nd1が条件式(1’)の下限を
回ると球面収差や像面湾曲の補正不足が生
、その上限を上回ると球面収差や像面湾曲
補正過剰が生じることとなり、又、νd1が条
件式(2’)の下限を下回ると色収差の補正不足
が生じ、その上限を上回ると色収差の補正過
剰が生じることとなるので、本発明によれば
、そのような不具合を回避できる。尚、以下
の条件式を満たすと、更に望ましい。
1.58<Nd1<1.95 (1”)
50<νd1<85 (2”)
請求の範囲2に記載の撮像レンズは、請求の
範囲1に記載の発明において、前記撮像レン
は、少なくとも3枚のレンズにより構成され
いることを特徴とするので、前記撮像レン
を少なくとも3枚のレンズにより構成するこ
とで、2枚構成の撮像レンズに比べ諸収差の
正を良好に行うことができる。
請求の範囲3に記載の撮像レンズは、請求 の範囲2に記載の発明において、前記撮像レ ズは、プラスチック材料中に最大長が30ナノ メートル以下の粒子を分散させた素材を用い て成形した負の屈折力を有するプラスチック レンズを有し、前記負の屈折力を有するプラ スチックレンズは、以下の条件を満足するこ とを特徴とする。
1.62<Nd2 (3)
νd2<40 (4)
但し、
Nd2:負の屈折力を有するプラスチックレンズ
d線に対する屈折率
νd2:負の屈折力を有するプラスチックレンズ
アッベ数
請求の範囲3に記載の撮像レンズは、プラス
チック材料中に最大長が30ナノメートル以下
粒子を分散させた素材を用いて成形した負
屈折力を有するプラスチックレンズを有す
ことを特徴とするので、温度変化に起因し
像点位置変動を抑え、しかも光透過率を低
させることなく、環境変化に関わらず優れ
光学特性を有する撮像レンズを提供できる
更に、前記負の屈折力を有するプラスチ クレンズの素材として条件式(3)、(4)を満足 るプラスチック材料を用いると、コマ収差 色収差の補正が容易になるので、撮像レン 全系の諸収差を良好に補正することができ 。又、屈折率が比較的高い材料を用いるこ で、小型化を目的として撮像レンズ全系の 点距離を短くした場合でも、レンズの曲率 径が小さくなり過ぎることを抑えることが きる。尚、以下の条件式を満たすと、より ましい。
1.62<Nd2<2.0 (3’)
15<νd2<40 (4’)
より具体的には、Nd2が条件式(3’)の下限を
回るとコマ収差や像面湾曲の補正不足が生
、その上限を上回るとコマ収差や像面湾曲
補正過剰が生じることとなり、又、νd2が条
件式(4’)の下限を下回ると色収差の補正過剰
が生じ、その上限を上回ると色収差の補正不
足が生じることとなるので、本発明によれば
、そのような不具合を回避できる。尚、以下
の条件式を満たすと、更に望ましい。
1.66<Nd2<1.95 (3”)
15<νd2<37 (4”)
請求の範囲4に記載の撮像レンズは、請求の
範囲1乃至3のいずれかに記載の発明において
30ナノメートル以下の粒子を分散させた素
を用いて成形した前記プラスチックレンズ
、以下の条件を満たすことを特徹とする。
|A|<8×10 -5
(5)
ただし、Aは温度変化時の屈折率の変化量を
し、単位は[/℃]である。
次に、温度変化時の屈折率の変化量Aにつ いて説明する。温度変化時の屈折率の変化量 Aは、ローレンツ・ローレンツの式に基づい 、屈折率nを温度tで微分することにより、[ 1]のように表される。
プラスチック素材の場合は、一般に線膨張 数(α)にくらべ分子屈折[R]の寄与は小さく、 分子屈折[R]の寄与はほぼ無視できる。たとえ ば、PMMA樹脂の場合、屈折率nは1.492で、線膨 係数αは7×10 -5 であり、上記式に代入すると、-1.2×10 -4 となり、実測値とおおむね一致する。
ここで、本発明では、微粒子、好ましく 無機微粒子をプラスチック材料中に分散さ ることにより、実質的に上記式の第2項の寄 与を大きくし、第1項の線膨張による変化と ち消しあうようにさせている。
具体的には、従来は-1.2×10 -4 程度であった変化を、絶対値で8×10 -5 未満に抑えることが好ましい。
また、第2項の寄与をさらに大きくして、 母材のプラスチック材料とは逆の温度特性を 持たせることも可能である。つまり、温度が 上昇することによって屈折率が低下するので はなく、逆に屈折率が上昇するような素材を 得ることもできる。
混合させる割合は、屈折率の温度に対す 変化の割合をコントロールするために、適 増減できるし、複数種類のナノサイズ無機 子をブレンドして分散させることも可能で る。
混合させる割合は、体積比で、母材とな プラスチック材料は80、酸化ニオブは20程度 の割合であり、これらを均一に混合する。微 粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒 子表面に電荷を与えて分散させる技術も知ら れており、必要な分散状態を生じさせること ができる。
なお、この体積比率は、プラスチック材 の屈折率や、屈折率の温度に対する変化の 合をコントロールするために、適宜増減で るし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブ ンドして分数させることも可能である。
本発明で用いたプラスチックにおけるd線 に対する屈折率Ndと近似のdn/dT(温度変化に対 る屈折率変化)を[表1]に示す。
本発明で、適用可能な無機材料のd線に対 する屈折率Ndと近似のdn/dT[表2]に示す。
請求の範囲5に記載の撮像レンズは、請求 の範囲3又は4に記載の発明において、以下の 件を満足することを特徴とする。
-0.84<fP/fN<-0.68 (6)
但し、
fP:前記正の屈折力を有するプラスチックレン
ズの焦点距離の平均値
fN:前記負の屈折力を有するプラスチックレン
ズの焦点距離の平均値
条件式(6)は、例えば条件式(5)を満足するよ
なプラスチック材料を用いたプラスチック
ンズの焦点距離を適切に設定することで、
度変化による像点位置の変動を小さく抑え
ことができる。より具体的には、fP/fNが条
式(6)の下限を下回ると、負の屈折力が強く
りすぎるため、温度変化時の像点位置が短
なりすぎ、一方、その下限を上回ると、正
屈折力が強くなりすぎるため、温度変化時
像点位置が長くなりすぎるのに対し、本発
によれば、温度変化時の像点位置を適正に
持できる。
請求の範囲6に記載の撮像レンズは、請求 の範囲1乃至5のいずれかに記載の発明におい 、前記粒子は、無機材料であることを特徴 する。
請求の範囲7に記載の撮像レンズは、請求 の範囲6に記載の発明において、前記無機材 が酸化物であることを特徴とする。
請求の範囲8に記載の撮像レンズは、請求 の範囲7に記載の発明において、前記酸化物 飽和酸化状態であることを特徴とする。
前記粒子は無機物であることが好ましく さらに酸化物であることが好ましい。そし 、酸化状態が飽和していて、それ以上酸化 ない酸化物であることが好ましい。前記粒 が無機物であることは、高分子有機化合物 あるプラスチック材料との反応を低く抑え れるために好ましく、また酸化物であるこ によって、使用に伴う劣化を防ぐことがで る。また、酸化防止剤を添加することでプ スチック材料の酸化を防ぐことも、もちろ 可能である。
請求の範囲9に記載の撮像レンズは、請求 の範囲1乃至8のいずれかに記載の発明におい 、前記プラスチック材料と前記プラスチッ 材料に分散させた前記粒子との体積比が、9 :1ないし3:2であることを特徴とする。この体 比率は、90:10(9:1)から60:40(3:2)までの間で適 調整可能である。9:1よりも少ないと屈折率 高くする効果や温度変化抑制の効果が小さ なり、逆に3:2を越えると成形性に問題が生 るために好ましくない。光学性能、および 像装置全系の温度変化による影響を加味し 、プラスチック材料中に微粒子を分散させ 素材の、屈折率変化の度合いを調整すると り好ましい。
請求の範囲10に記載の撮像装置は、請求 範囲1乃至9のいずれかに記載の前記撮像レン ズを有することを特徴とする。
本発明によれば、プラスチックレンズを いながらも良好に諸収差が補正され、温度 化時の像点位置変動が小さい撮像レンズ、 びそれを用いた撮像装置を提供できる。
100 撮像装置
101 撮像レンズ
102 固体撮像素子
103 変換部
104 制御部
106 タイミング発生部
107 撮像素子駆動部
108 画像メモリ
109 画像処理部
110 画像圧縮部
111 画像記録部
112 表示部
113 操作部
300 携帯電話機
310 制御部
320 操作部
330 表示部
340 無線通信部
341 アンテナ
360 記憶部
F 平行平板
L1~L4 レンズ
S 開口絞り
以下図面に基づいて本発明の内容を詳細 説明するが、本発明の実施形態はこれらに 定されるものではない。なお、本発明にお て「プラスチックレンズ」とは、プラスチ ク材料を母材とし、プラスチック材料中に 径の粒子を分散させた素材から成形され、 つプラスチックの体積比が半分以上のレン を含むものとし、さらにその表面に反射防 や表面硬度向上を目的としてコーティング 理を行った場合も含むものとする。
図17及び図18を参照して、本発明の実施の 形態にかかる撮像レンズを搭載した撮像装置 100について説明する。図17は、撮像装置100の ロック図である。
図17に示すように、撮像装置100は、撮像 ンズ101と、固体撮像素子102と、A/D変換部103 、制御部104と、タイミング発生部106と、撮 素子駆動部107と、画像メモリ108と、画像処 部109と、画像圧縮部110と、画像記録部111と 表示部112と、操作部113とを備えて構成され 。尚、撮像レンズを保持する鏡胴は、図示 省略している。
撮像レンズ101は、被写体像を固体撮像素 102の撮像面に結像させる機能を有する。固 撮像素子102は、CCDやCMOS等の撮像素子であり 、入射光をR、G、B毎に光電変換してそのアナ ログ信号を出力する。A/D変換部103は、アナロ グ信号をデジタルの画像データに変換する。
制御部104は、撮像装置100の各部を制御す 。制御部104は、CPU(Central Processing Unit)、RAM( Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)を含み ROMから読み出されてRAMに展開された各種プ グラムと、CPUとの協働で各種処理を実行す 。
タイミング発生部106は、アナログ信号出 用のタイミング信号を出力する。撮像素子 動部107は、固体撮像素子102を走査駆動制御 る。
画像メモリ108は、画像データを読み出し び書き込み可能に記憶する。画像処理部109 、画像データに各種画像処理を施す。画像 縮部110は、JPEG(Joint Photographic Experts Group) の圧縮方式により、撮像画像データを圧縮 る。画像記録部111は、図示しないスロット セットされた、メモリカード等の記録メデ アに画像データを記録する。
表示部112は、カラー液晶パネル等であり 撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像 各種操作画面等を表示する。操作部113は、 リーズボタン、各種モード、値を設定する めの各種操作キーを含み、ユーザにより操 入力された情報を制御部104に出力する。
ここで、撮像装置100における動作を説明 る。被写体撮影では、被写体のモニタリン (スルー画像表示)と、画像撮影実行とが行 れる。モニタリングにおいては、撮像レン 101を介して得られた被写体の像が、固体撮 素子102の受光面に結像される。撮像レンズ10 1の撮影光軸後方に配置された固体撮像素子10 2が、タイミング発生部106、撮像素子駆動部10 7によって走査駆動され、一定周期毎に結像 た光像に対応する光電変換出力としてのア ログ信号を1画面分出力する。
このアナログ信号は、RGBの各原色成分毎 適宜ゲイン調整された後に、A/D変換部103で ジタルデータに変換される。そのデジタル ータは、画像処理部109により、画素補間処 及びγ補正処理を含むカラープロセス処理 行なわれて、デジタル値の輝度信号Y及び色 信号Cb、Cr(画像データ)が生成されて画像メ リ108に格納され、定期的にその信号が読み されてそのビデオ信号が生成されて、表示 112に出力される。
この表示部112は、モニタリングにおいて 電子ファインダとして機能し、撮像画像を アルタイムに表示することとなる。
このようなモニタリング状態において、 止画撮影を行ないたいタイミングで、ユー が操作部113のレリーズボタンを操作するこ により、静止画像データが撮影される。レ ーズボタンの操作に応じて、画像メモリ108 格納された1コマの画像データが読み出され て、画像圧縮部110により圧縮される。その圧 縮された画像データが、画像記録部111により 記録メディアに記録される。
なお、上記各実施の形態及び各実施例に ける記述は、本発明に係る好適な撮像レン 及び撮像装置の一例であり、これに限定さ るものではない。
例えば、上記各実施の形態及び各実施例 おいて、撮像レンズを搭載した撮像装置と て、デジタルスチルカメラの例を説明した これに限定されるものではなく、ビデオカ ラや、撮像機能付の携帯電話機、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Digital Assistant)等 少なくとも撮像機能を有する携帯端末等の 器としてもよい。
また、撮像レンズを搭載した撮像装置を 上記機器に搭載される撮像ユニットとして よい。ここで、図18を参照して、撮像装置10 0を搭載した携帯電話機300の例を説明する。 18は、携帯電話機300の内部構成を示すブロッ ク図である。
図18に示すように、携帯電話機300は、各 を統括的に制御すると共に各処理に応じた ログラムを実行する制御部(CPU)310と、番号等 をキーにより操作入力するための操作部320と 、所定のデータの他に撮像した映像等を表示 する表示部330と、アンテナ341を介して外部サ ーバ等との間の各種情報通信を実現するため の無線通信部340と、撮像装置100と、携帯電話 機100のシステムプログラムや各種処理プログ ラム及び端末ID等の必要な諸データを記憶し いる記憶部(ROM)360と、制御部310によって実 される各種処理プログラムやデータ、若し は処理データ、或いは撮像装置100により撮 データ等を一時的に格納する作業領域とし 用いられる及び一時記憶部(RAM)370とを備えて いる。
尚、撮像装置100の制御部104と、携帯電話 300の制御部310とは通信可能に接続されてお 、かかる場合、図17に示す表示部112,操作部1 13などの機能は、携帯電話機300側に持たせる とができるが、撮像装置100自体の動作は基 的に同様である。より具体的には、撮像装 100の外部接続端子(不図示)は、携帯電話機30 0の制御部310と接続され、携帯電話機300側か 撮像装置100側にレリーズ信号が送信され、 像により得られた輝度信号や色差信号等の 像信号は撮像装置100側から制御部310側に出 する。かかる画像信号は、携帯電話機300の 御系により、記憶部360に記憶されたり、或 は表示部330で表示され、さらには、無線通 部340を介して映像情報として外部に送信さ ることができる。
また、撮像レンズを搭載した撮像装置は これと、基板上に配置された制御部及び画 処理部等と、を配置して、コネクタ等によ 表示部及び操作部等を有する別体に結合さ 用いられることを前提とするカメラモジュ ルとして構成してもよい。
以下に、図17の撮像装置100に用いることが
きる撮像レンズの実施例を示すが、これに
定されるものではない。各実施例に使用す
記号は下記の通りである。
f :撮像レンズ全系の焦点距離
fB :バックフォーカス
F :Fナンバー
2Y :固体撮像素子の撮像面対角線長
ENTP:入射瞳位置(第1面から入射瞳位置までの
離)
EXTP:射出瞳位置(撮像面から射出瞳位置までの
距離)
H1 :前側主点位置(第1面から前側主点位置ま
での距離)
H2 :後側主点位置(最終面から後側主点位置
での距離)
R :曲率半径
D :軸上面間隔
Nd :レンズ材料のd線に対する屈折率
νd :レンズ材料のアッベ数
* :非球面
更に、本実施例において、非球面の形状は
面の頂点を原点とし光軸方向をX軸とした直
交座標系において、頂点曲率をC、円錐定数
K、非球面係数をA4、A6、A8、A10、A12として[数
3]で表している。尚、以降の表中では、10の
き乗数(例えば、2,5×10 -3
)を、E(例えば、2.5×E-3)を用いて表す場合もあ
る。
(第1実施例)
実施例1のレンズデータを表3、表4、表5に示
す。
図1は、実施例1に示す撮像レンズの断面 である。図中において、Sは開口絞り、L1は の屈折力を有する第1レンズ、L2は負の屈折 を有する第2レンズ、L3は正の屈折力を有す 第3レンズを示す。また、Fは光学的ローパス フィルタ、IRカットフィルタ、固体撮像素子 シールガラス等を想定した平行平板である 図2に、実施例1にかかる撮像レンズの球面 差、非点収差、及び歪曲収差の収差図を示 。ここで、球面収差図において、実線dはd線 、一点鎖線gはg線に対する球面収差量をそれ れ表す。また、非点収差図において、実線S はサジタル面、点線Mはメリディオナル面を れぞれ表す。更に、球面収差図の縦軸は光 のFナンバーを表し、非点収差図及び歪曲収 図の縦軸は、最大像高Y+を表すものとする
実施例1において、第1レンズは、アクリ 系のプラスチック材料中に、最大長が30ナノ メートル以下の酸化アルミニウム粒子を体積 比率7:3の割合で分散させた素材を用いて成形 したプラスチックレンズ、第2レンズは、ア リル系のプラスチック材料中に、最大長が30 ナノメートル以下のニオブ酸化リチウム粒子 を体積比率8:2の割合で分散させた素材を用い て成形したプラスチックレンズ、第3レンズ 前記粒子を含まないポリオレフィン系のプ スチックレンズである。
実施例1の各レンズにおける温度変化によ る屈折率ndの変化を表6に示す。[数1]において 、分子屈折[R]の寄与を無視して常温での屈折 率nと線膨張係数αにより温度変化時の屈折率 の変化量Aを算出し、常温での屈折率nと温度 化時の屈折率の変化量Aにより常温±20℃で 屈折率を求めた。
例えば第1レンズの場合は、n=1.5960、α=2.6×10 -5 のとき、A=-5.7×10 -5 になるので、常温+20℃での屈折率は下記の如 く求められる。
1.5960+(-5.7×10 -5
×20)=1.59486
なお、第2レンズ及び第3レンズや、実施例2~
8の各レンズにおいても、同様に常温±20℃で
屈折率を求めることができる。
これより、常温(20[℃])に対し+20[℃]上昇 のバックフォーカス変化量(δfB)は、+0.007[mm] -20[℃]下降時のバックフォーカス変化量(δfB )は、-0.007[mm]となる。又、fP/fNは、-0.74である 。
(第2実施例)
実施例2のレンズデータを表7、表8、表9に示
す。
図3は、実施例2に示す撮像レンズの断面 である。図中において、L1は正の屈折力を有 する第1レンズ、Sは開口絞り、L2は正の屈折 を有する第2レンズ、L3は負の屈折力を有す 第3レンズを示す。また、Fは光学的ローパス フィルタ、IRカットフィルタ、固体撮像素子 シールガラス等を想定した平行平板である 図4に、実施例2にかかる撮像レンズの球面 差、非点収差、及び歪曲収差の収差図を示 。
実施例2における第1レンズおよび第2レン は、アクリル系のプラスチック材料中に、 大長が30ナノメートル以下の酸化アルミニ ム粒子を体積比率7:3の割合で分散させた素 を用いて成形したプラスチックレンズ、第3 ンズは前記粒子を含まないポリカーボネイ 系のプラスチックレンズである。
実施例2の各レンズにおける温度による屈 折率ndの変化を表10に示す。これより、常温(2 0[℃])に対し+20[℃]上昇時のバックフォーカス 変化量(δfB)は+0.005[mm]、-20[℃]下降時のバック フォーカス変化量(δfB)は、-0.005[mm]となる。 、実施例2における負の屈折力を有するレン は、最大長が30ナノメートル以下の粒子を 散させたプラスチックを用いていないので fP/fNを求めていない。
(第3実施例)
実施例3のレンズデータを表11、表12、表13に
示す。
図5は、実施例3に示す撮像レンズの断面 である。図中において、Sは開口絞り、L1は の屈折力を有する第1レンズ、L2は負の屈折 を有する第2レンズ、L3は正の屈折力を有す 第3レンズ、L4は負の屈折力を有する第4レン を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタ 、IRカットフィルタ、固体撮像素子のシール ラス等を想定した平行平板である。図6に、 実施例3にかかる撮像レンズの球面収差、非 収差、及び歪曲収差の収差図を示す。
実施例3の第1レンズは、アクリル系のプ スチック材料中に、最大長が30ナノメートル 以下の酸化アルミニウム粒子を体積比率8:2の 割合で分散させた素材を用いて成形したプラ スチックレンズ、第2レンズは、前記粒子を まないポリカーボネイト系のプラスチック ンズ、第3レンズおよび第4レンズは前記粒子 を含まないポリオレフィン系のプラスチック レンズである。
実施例3の各レンズにおける温度による屈 折率ndの変化を表14に示す、これより、常温(2 0[℃])に対し+20[℃]上昇時のバックフォーカス 変化量(δfB)は、+0.003[mm]、-20[℃]下降時のバッ クフォーカス変化量(δfB)は、-0.003[mm]となる 尚、実施例3における負の屈折力を有するレ ズは、最大長が30ナノメートル以下の粒子 分散させたプラスチックを用いていないの 、fP/fNを求めていない。
(第4実施例)
実施例4のレンズデータを表15、表16、表17に
示す。
図7は、実施例4に示す撮像レンズの断面 である。図中において、Sは開口絞り、L1は の屈折力を有する第1レンズ、L2は負の屈折 を有する第2レンズ、L3は正の屈折力を有す 第3レンズ、L4は負の屈折力を有する第4レン を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタ 、IRカットフィルタ、固体撮像素子のシール ラス等を想定した平行平板である。図8に、 実施例4にかかる撮像レンズの球面収差、非 収差、及び歪曲収差の収差図を示す。
実施例4の第3レンズは、アクリル系のプ スチック材料中に、最大長が30ナノメートル 以下の酸化アルミニウム粒子を体積比率7:3の 割合で分散させた素材を用いて成形したプラ スチックレンズ、第2レンズは、前記粒子を まないポリカーボネイト系のプラスチック ンズ、第1レンズおよび第4レンズは前記粒子 を含まないポリオレフィン系のプラスチック レンズである。
実施例4の各レンズにおける温度による屈 折率ndの変化を表18に示す。これより、常温(2 0[℃])に対し+20[℃]上昇時のバックフォーカス 変化量(δfB)は、+0.006[mm]、-20[℃]下降時のバッ クフォーカス変化量(δfB)は、-0.006[mm]となる 尚、実施例4における負の屈折力を有するレ ズは、最大長が30ナノメートル以下の粒子 分散させたプラスチックを用いていないの 、fP/fNを求めていない。
(第5実施例)
実施例5のレンズデータを表19、表20、表21に
示す。
図9は、実施例5に示す撮像レンズの断面 である、図中において、Sは開口絞り、L1は の屈折力を有する第1レンズ、L2は負の屈折 を有する第2レンズ、L3は正の屈折力を有す 第3レンズ、L4は負の屈折力を有する第4レン を示す。また,Fは光学的ローパスフィルタ IRカットフィルタ、固体撮像素子のシールガ ラス等を想定した平行平板である。図10に、 施例5にかかる撮像レンズの球面収差、非点 収差、及び歪曲収差の収差図を示す。
実施例5の第1レンズは、アクリル系のプ スチック材料中に、最大長が30ナノメートル 以下の酸化アルミニウム粒子を体積比率7:3の 割合で分散させた素材を用いて成形したプラ スチックレンズ、第2レンズは、アクリル系 プラスチック材料中に、最大長が30ナノメー トル以下のニオブ酸化リチウム粒子を体積比 率7:3の割合で分散させた素材を用いて成形し たプラスチックレンズ、第3レンズおよび第4 ンズは前記粒子を含まないポリオレフィン のプラスチックレンズである。
実施例5の各レンズにおける温度による屈 折率ndの変化を表22に示す。これより、常温(2 0[℃])に対し+20[℃]上昇時のバックフォーカス 変化量(δfB)は、+0.007[mm]、-20[℃]下降時のバッ クフォーカス変化量(δfB)は、-0.007[mm]となる 又、fP/fNは、-0.80である。
(第6実施例)
実施側6のレンズデータを表23、表24、表25に
示す。
図11は、実施例6に示す撮像レンズの断面 である。図中において、Sは開口絞り、L1は の屈折力を有する第1レンズ、L2は負の屈折 を有する第2レンズ、L3は正の屈折力を有す 第3レンズ、L4は負の屈折力を有する第4レン ズを示す。また、Fは光学的ローパスフィル 、IRカットフィルタ、固体撮像素子のシール ガラス等を想定した平行平板である。図12に 実施例6にかかる撮像レンズの球面収差、非 点収差、及び歪曲収差の収差図を示す。
実施例6の第1レンズは、アクリル系のプ スチック材料中に、最大長が30ナノメートル 以下の酸化アルミニウム粒子を体積比率7:3の 割合で分散させた素材を用いて成形したプラ スチックレンズ、第2レンズは、アクリル系 プラスチック材料中に、最大長が30ナノメー トル以下のニオブ酸化リチウム粒子を体積比 率8:2の割合で分散させた素材を用いて成形し たプラスチックレンズ、第3レンズおよび第4 ンズは前記粒子を含まないポリオレフィン のプラスチックレンズである。
実施例6の各レンズにおける温度による屈 折率ndの変化を表26に示す。これより、常温(2 0[℃])に対し+20[℃]上昇時のバックフォーカス 変化量(δfB)は、+0.007[mm]、-20[℃]下降時のバッ クフォーカス変化量(δfB)は、-0.007[mm]となる 又、fP/fNは、-0.78である。
(第7実施例)
実施例7のレンズデータを表27、表28、表29に
示す。
図13は、実施例7に示す撮像レンズの断面 である。図中に示す、L1は正の屈折力を有 る第1レンズ、Sは開口絞り、L2は負の屈折力 有する第2レンズ、L3は正の屈折力を有する 3レンズ、L4は負の屈折力を有する第4レンズ を示す。また、Fは光学的ローパスフィルタ IRカットフィルタ、固体撮像素子のシールガ ラス等を想定した平行平板である。図14に、 施例7にかかる撮像レンズの球面収差、非点 収差、及び歪曲収差の収差図を示す。
実施例7の第1レンズおよび第3レンズは、 クリル系のプラスチック材料中に、最大長 30ナノメートル以下の酸化アルミニウム粒 を体積比率7:3の割合で分散させた素材を用 て成形したプラスチックレンズ、第2レンズ 、アクリル系のプラスチック材料中に、最 長が30ナノメートル以下のニオブ酸化リチ ム粒子を体積比率7:3の割合で分散させた素 を用いて成形したプラスチックレンズ、第4 ンズは前記粒子を含まないポリオレフィン のプラスチックレンズである。
実施例7の各レンズにおける温度による屈 折率ndの変化を表30に示す。これより、常温(2 0[℃])に対し+20[℃]上昇時のバックフォーカス 変化量(δfB)は、+0.005[mm]、-20[℃]下降時のバッ クフォーカス変化量(△fB)は、-0.005[mm]となる 又、fP/fNは、-0.72である。
(第8実施例)
実施例8のレンズデータを表31、表32、表33に
示す。
図15は、実施例8に示す撮像レンズの断面 である。図中において、Sは開口絞り、L1は の屈折力を有する第1レンズ、L2は負の屈折 を有する第2レンズ、L3は正の屈折力を有す 第3レンズ、L4は負の屈折力を有する第4レン ズを示す。また、Fは光学的ローパスフィル 、IRカットフィルタ、固体撮像素子のシール ガラス等を想定した平行平板である。図16に 実施例8にかかる撮像レンズの球面収差、非 点収差、及び歪曲収差の収差図を示す。
実施例8の第1レンズおよび第3レンズは、 クリル系のプラスチック材料中に、最大長 30ナノメートル以下の酸化アルミニウム粒 を体積比率7:3の割合で分散させた素材を用 て成形したプラスチックレンズ、第2レンズ 、アクリル系のプラスチック材料中に、最 長が30ナノメートル以下のニオブ酸化リチ ム粒子を体積比率7:3の割合で分散させた素 を用いて成形したプラスチックレンズ、第4 ンズは前記粒子を含まないポリオレフィン のプラスチックレンズである。
実施例8の各レンズにおける温度による屈 折率ndの変化を表34に示す。これより、常温(2 0[℃])に対し+20[℃]上昇時のバックフォーカス 変化量(δfB)、+0.006[mm]、-20[℃]下降時のバック フォーカス変化量(δfB)は、-0.006[mm]となる。 、fP/fNは、-0.75である。
本発明の撮像レンズは、開口絞りを有し プラスチック材料中に最大長が30ナノメー ル以下の粒子を分散させた素材を用いて成 した前記プラスチックレンズを、開口絞り 最も隣接したプラスチックレンズ、及び前 最も隣接したプラスチックレンズに更に隣 したプラスチックレンズの少なくとも一方 用いると、温度変化に起因した撮像レンズ 像点位置の変動をより効果的に抑えること できる。すなわち、開口絞り近傍のレンズ 温度変化による屈折率変化が生ずると、像 位置変動とともに撮像レンズ全体の性能も 化するため、前記素材を用いることで、光 性能の劣化を小さく抑えることができる。 らに、絞り近傍のレンズは小径化できるた 、プラスチック材料中にナノ粒子を分散さ た素材であっても、成形しやすいレンズと る。
ここで、温度上昇時のバックフォーカス 化量(δfB)であるが、計算上は温度上昇時の ラスチックレンズの熱膨張の影響や、レン を保持する鏡胴の熱膨張の影響は無視して めた値である。なぜならば、温度変化時の 点位置変動は、プラスチックレンズの屈折 変化に主に起因するからである。
また、各レンズのAの値であるが、負レン ズのAの値を大きくしても、温度変化時の像 位置変動を小さく抑えることできる。
さらに、鏡胴の熱膨張やプラスチックレ ズの熱膨張も含む全系の像点位置変動を相 するような値にすると、より望ましい構成 なる。