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Title:
IMAGING LENS, IMAGING DEVICE USING THE IMAGING LENS, AND PORTABLE TERMINAL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/078709
Kind Code:
A1
Abstract:
A first lens (L1), a second lens (L2), a third lens (L3) and a fourth lens (L4) are arranged in this order from an object side. The first lens (L1) has a biconvex shape and a positive refractive power. The second lens (L2) has a biconcave shape and a negative refractive power. The third lens (L3) has a meniscus shape with a convex surface facing an image side and a positive refractive power. The fourth lens (L4) has a meniscus shape with a convex surface facing the object side and a negative refractive power. A chromatic aberration generated by the first lens (L1) is corrected by the second lens (L2). A chromatic aberration generated by the third lens (L3) is corrected by the fourth lens (L4).

Inventors:
NIO, Junichi (1-1 Akanehama 1-chome,Narashino-sh, Chiba 58, 2758558, JP)
Application Number:
JP2007/074734
Publication Date:
July 03, 2008
Filing Date:
December 21, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SEIKO Precision Inc. (1-1 Akanehama 1-chome, Narashino-shi Chiba, 58, 2758558, JP)
セイコープレシジョン株式会社 (〒58 千葉県習志野市茜浜一丁目1番1号 Chiba, 2758558, JP)
International Classes:
G02B13/00; G02B13/18
Foreign References:
JP2002365529A2002-12-18
JP2002365530A2002-12-18
JP2005292559A2005-10-20
JP2007017984A2007-01-25
JP2007219520A2007-08-30
Attorney, Agent or Firm:
KIMURA, Mitsuru (2nd Floor, Kyohan Building2-7, Kandanishiki-cho,Chiyoda-k, Tokyo 54, 1010054, JP)
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Claims:
 物体側から順に配置された第1のレンズ、第2のレンズ、第3のレンズ、及び第4のレンズを備え、
 前記第1のレンズは、両凸形状を持ち正の屈折力を有し、
 前記第2のレンズは、両凹形状を持ち負の屈折力を有し、
 前記第3のレンズは、像側に凸面を向けたメニスカス形状を持ち正の屈折力を有し、
 前記第4のレンズは、前記物体側に凸面を向けたメニスカス形状を持ち負の屈折力を有し、
 下記条件式(1)から(5)を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
 1.55<f/f1<1.7・・・(1)
 0.9<f/f3<1.65・・・(2)
 -0.004<1/f1ν1+1/f2ν2<0・・・(3)
 |1/f3ν3+1/f4ν4|<0.015・・・(4)
 0.12<T23/TTL<0.16・・・(5)
 ただし
  f:レンズ全系の合成焦点距離
  f1:第1のレンズの焦点距離
  f2:第2のレンズの焦点距離
  f3:第3のレンズの焦点距離
  f4:第4のレンズの焦点距離
  ν1:第1のレンズのd線のアッベ数
  ν2:第2のレンズのd線のアッベ数
  ν3:第3のレンズのd線のアッベ数
  ν4:第4のレンズのd線のアッベ数
  T23:第2のレンズと第3のレンズの空気間隔
  TTL:第1のレンズの頂点から像面までの距離
である。
 前記第1のレンズと前記物体との間に、開口絞りが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
 前記第1のレンズ乃至前記第4のレンズの合成焦点距離fは、
4.445mm≦f≦4.655mm
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
 前記第1のレンズ乃至前記第4のレンズの合成F値は、
2.8≦F≦3.5
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
 前記第1のレンズ乃至前記第4のレンズの合成画角2ωは、
62.5°≦2ω≦67.3°
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
 前記第4のレンズと、結像面と、の間に配置された平行平板ガラスを備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
 請求項1に記載の撮像レンズと、該撮像レンズが形成した被写体の像を電気信号に変換する撮像素子と、を備える撮像装置。
 請求項7に記載の撮像装置を備える携帯端末装置。
Description:
撮像レンズ、それを用いた撮像 置及び携帯端末装置

 本発明は、4枚のレンズを用いた撮像レン ズに関する。

 近年、携帯電話などに搭載されるモバイル メラ用固体撮像素子の小型化が進み、画素 イズが2μm以下の固体撮像素子が利用されて いる。
 このように非常に小さい画素サイズの固体 像素子に見合う性能の撮像レンズを、実用 するためにはレンズ枚数を4枚とし、諸収差 を十分補正する必要がある。

 4枚のレンズを用いた撮像レンズが、特許文 献1に開示されている。

特開2002-365529号公報

 特許文献1に開示された撮像レンズは、開 口数が大きく非点収差と歪曲収差が良好に補 正されている。しかしながら、球面収差、コ マ収差が補正しきれていないため結像性能が 良くなく、また全長の小型化も達成できてい ない。

 本発明の目的は、このような問題点に鑑 てなされたものであり、小型でありながら 、諸収差を良好に補正した撮像レンズを実 することにある。

 上記目的を達成するために、本発明の観点 係る撮像レンズは、
 物体側から順に配置された第1のレンズ、第 2のレンズ、第3のレンズ、及び第4のレンズを 備え、
 前記第1のレンズは、両凸形状を持ち正の屈 折力を有し、
 前記第2のレンズは、両凹形状を持ち負の屈 折力を有し、
 前記第3のレンズは、像側に凸面を向けたメ ニスカス形状を持ち正の屈折力を有し、
 前記第4のレンズは、前記物体側に凸面を向 けたメニスカス形状を持ち負の屈折力を有す る。
 さらに、下記条件式(1)から(5)を満たす。
 1.55<f/f1<1.7・・・(1)
 0.9<f/f3<1.65・・・(2)
 -0.004<1/f1ν1+1/f2ν2<0・・・(3)
 |1/f3ν3+1/f4ν4|<0.015・・・(4)
 0.12<T23/TTL<0.16・・・(5)
 ただし
  f:レンズ全系の合成焦点距離
  f1:第1のレンズの焦点距離
  f2:第2のレンズの焦点距離
  f3:第3のレンズの焦点距離
  f4:第4のレンズの焦点距離
  ν1:第1のレンズのd線のアッベ数
  ν2:第2のレンズのd線のアッベ数
  ν3:第3のレンズのd線のアッベ数
  ν4:第4のレンズのd線のアッベ数
  T23:第2のレンズと第3のレンズの空気間隔
  TTL:第1のレンズの頂点から像面までの距離
である。

 例えば、前記第1のレンズと物体との間に 、開口絞りが配置されてもよい。

 前記第1のレンズ乃至前記第4のレンズの合 焦点距離fは、次の条件を満たすことが望ま い。
4.445mm≦f≦4.655mm

 前記第1のレンズ乃至前記第4のレンズの合 F値は、次の条件を満たすことが望ましい。
2.8≦F≦3.5

 前記第1のレンズ乃至前記第4のレンズの合 画角2ωは、次の条件を満たすことが望まし 。
62.5°≦2ω≦67.3°

 前記第4のレンズと、結像面と、の間に配 置された平行平板ガラスを配置してもよい。

 上述の撮像レンズと、該撮像レンズが形 した被写体の像を電気信号に変換する撮像 子と、から撮像装置を構成してもよい。

 上述の撮像装置を備える携帯端末装置を 供してもよい。

 本発明によれば、小型でありながらも諸 差を良好に補正した撮像レンズを実現でき 。

実施例1の撮像レンズのレンズ構成図で ある。 実施例2の撮像レンズのレンズ構成図で ある。 実施例3の撮像レンズのレンズ構成図で ある。 実施例4の撮像レンズのレンズ構成図で ある。 実施例5の撮像レンズのレンズ構成図で ある。 実施例1の撮像レンズの非点収差、像面 歪曲、球面収差を示す収差図である。 実施例2の撮像レンズの非点収差、像面 歪曲、球面収差を示す収差図である。 実施例3の撮像レンズの非点収差、像面 歪曲、球面収差を示す収差図である。 実施例4の撮像レンズの非点収差、像面 歪曲、球面収差を示す収差図である。 実施例5の撮像レンズの非点収差、像 歪曲、球面収差を示す収差図である。 本発明の実施例の撮像レンズを有する 撮像装置及び携帯端末装置の一例を示す模式 図である。

符号の説明

 L1~L4   第1~第4のレンズ
      S       開口絞り
      B       像面

 本実施形態の撮像レンズは、以下に示す実 例1~5のように、第1のレンズL1、第2のレンズ L2、第3のレンズL3、及び第4のレンズL4を備え これらのレンズL1~L4が物体側から順に配置 れている。
 第1のレンズL1は、両凸形状を持ち正の屈折 を有する。第2のレンズL2は、両凹形状を持 負の屈折力を有する。第3のレンズL3は、像 に凸面を向けたメニスカス形状を持ち正の 折力を有する。第4のレンズL4は、物体側に 面を向けたメニスカス形状を持ち負の屈折 を有する。
 レンズL1と物体との間に開口絞りSが配置さ 、L1レンズL4と像面Bとの間には、フィルタ カバーガラスに相当する平行平板ガラスGが 置されている。
 そして、各実施例1~5の撮像レンズは、次の 件式(1)~(5)を満たしている。
 1.55<f/f1<1.7・・・(1)
 0.9<f/f3<1.65・・・(2)
 -0.004<1/f1ν1+1/f2ν2<0・・・(3)
 |1/f3ν3+1/f4ν4|<0.015・・・(4)
 0.12<T23/TTL<0.16・・・(5)
 ただし
  f:レンズ全系の合成焦点距離
  f1:第1のレンズL1の焦点距離
  f2:第2のレンズL2の焦点距離
  f3:第3のレンズL3の焦点距離
  f4:第4のレンズL4の焦点距離
  ν1:第1のレンズL1のd線のアッベ数
  ν2:第2のレンズL2のd線のアッベ数
  ν3:第3のレンズL3のd線のアッベ数
  ν4:第4のレンズL4のd線のアッベ数
  T23:第2のレンズL2と第3のレンズL3の空気間
  TTL:第1のレンズL1の頂点から像面Bまでの距 離
である。

 以下、図及び表に基づき、本実施形態の 施例1~実施例5について詳細に説明する。

 (実施例1)
 図1に示すように、本発明の実施例1の撮像 ンズは、下記のようなレンズ構成を備える
 表1(a)は、実施例1の撮像レンズの構成デー を示す表である。
 表1(b)は、実施例1の撮像レンズの非球面係 を示す表である。

 この実施例の撮像レンズのレンズ全系の焦 距離fは、4.610mmであると共に、F値がF2.8であ り、画角2ωが62.5°である。
 各レンズL1~L4が2つのレンズ面を構成し、開 絞りSが1つの面を構成し、平行平板ガラスG 2つの面を構成する。
 各レンズ面の曲率半径r、間隔d、d線に対す 屈折率nd、アッベ数νdを表すと、表1(a)のよ になる。表1(a)中のNo.はレンズ面番号であり 、物体側から順に番号を付けたものである。 レンズ面番号のs1は、開口絞りSである。間隔 dは、当該レンズ面から次のレンズ面までの 離を示している。

 各レンズ面の非球面形状は、光軸方向をz軸 、光軸に直交する方向にy軸をとり、曲率半 の逆数をc、円錐係数をk、非球面係数をα 4 6 8 10 12 としたとき、次の式(6)で表される。

 この実施例1の各レンズ面の円錐係数k及び 球面係数α 4 6 8 10 12 を表すと、表1(b)のようになる。なお、表1(b) のNo.は、表1(a)のレンズ面番号と等しいレン ズ面番号を示している。

 (実施例2)
 図2に示すように、本発明の実施例2の撮像 ンズは、下記のようなレンズ構成を備える
 表2(a)は、実施例2の撮像レンズの構成デー を示す表である。
 表2(b)は、実施例2の撮像レンズの非球面係 を示す表である。

 この実施例の撮像レンズのレンズ全系の 点距離fは、4.608mmであると共に、F値がF2.8で あり、画角2ωが64.5°である。

 各レンズL1~L4が2つのレンズ面を構成し、 口絞りSが1つの面を構成し、平行平板ガラ Gが2つの面を構成するとし、各レンズ面の曲 率半径r、間隔d、d線に対する屈折率nd、アッ 数νdを表すと、表2(a)のようになる。表2(a) のNo.はレンズ面番号であり、物体側から順 番号を付けたものである。レンズ面番号のs1 は、開口絞りSである。間隔dは、当該レンズ から次のレンズ面までの距離を示している

 この実施例2の各レンズ面の円錐係数k及び 球面係数α 4 6 8 10 12 を表すと、表2(b)のようになる。なお、表2(b) のNo.は、表2(a)のレンズ面番号と等しいレン ズ面番号を示している。

 (実施例3)
 図3に示すように、本発明の実施例3の撮像 ンズは、下記のようなレンズ構成を備える
 表3(a)は、実施例3の撮像レンズの構成デー を示す表である。
 表3(b)は、実施例3の撮像レンズの非球面係 を示す表である。

 この実施例の撮像レンズのレンズ全系の 点距離fは、4.445mmであると共に、F値がF2.8で あり、画角2ωが67.3°である。

 各レンズL1~L4が2つのレンズ面を構成し、 口絞りSが1つの面を構成し、平行平板ガラ Gが2つの面を構成するとし、各レンズ面の曲 率半径r、間隔d、d線に対する屈折率nd、アッ 数νdを表すと、表3(a)のようになる。表3(a) のNo.はレンズ面番号であり、物体側から順 番号を付けたものである。レンズ面番号のs1 は、開口絞りSである。間隔dは、当該レンズ から次のレンズ面までの距離を示している

 この実施例3の各レンズ面の円錐係数k及び 球面係数α 4 6 8 10 12 を表すと、表3(b)のようになる。なお、表3(b) のNo.は、表3(a)のレンズ面番号と等しいレン ズ面番号を示している。

 (実施例4)
 図4に示すように、本発明の実施例4の撮像 ンズは、下記のようなレンズ構成を備える
 表4(a)は、実施例4の撮像レンズの構成デー を示す表である。
 表4(b)は、実施例4の撮像レンズの非球面係 を示す表である。

 この実施例の撮像レンズのレンズ全系の 点距離fは、4.655mmであると共に、F値がF2.8で あり、画角2ωが64.5°である。

 各レンズL1~L4が2つのレンズ面を構成し、 口絞りSが1つの面を構成し、平行平板ガラ Gが2つの面を構成するとし、各レンズ面の曲 率半径r、間隔d、d線に対する屈折率nd、アッ 数νdを表すと、表4(a)のようになる。表4(a) のNo.はレンズ面番号であり、物体側から順 番号を付けたものである。レンズ面番号のs1 は、開口絞りSである。間隔dは、当該レンズ から次のレンズ面までの距離を示している

 この実施例4の各レンズ面の円錐係数k及び 球面係数α 4 6 8 10 12 を表すと、表4(b)のようになる。なお、表4(b) のNo.は、表4(a)のレンズ面番号と等しいレン ズ面番号を示している。

 (実施例5)
 図5に示すように、本発明の実施例5の撮像 ンズは、下記のようなレンズ構成を備える
 表5(a)は、実施例5の撮像レンズの構成デー を示す表である。
 表5(b)は、実施例5の撮像レンズの非球面係 を示す表である。

 この実施例の撮像レンズのレンズ全系の 点距離fは、4.447mmであると共に、F値がF3.5で あり、画角2ωが66.2°である。

 各レンズL1~L4が2つのレンズ面を構成し、 口絞りSが1つの面を構成し、平行平板ガラ Gが2つの面を構成するとし、各レンズ面の曲 率半径r、間隔d、d線に対する屈折率nd、アッ 数νdを表すと、表5(a)のようになる。表5(a) のNo.はレンズ面番号であり、物体側から順 番号を付けたものである。レンズ面番号のs1 は、開口絞りSである。間隔dは、当該レンズ から次のレンズ面までの距離を示している

 この実施例5の各レンズ面の円錐係数k及び 球面係数α 4 6 8 10 12 を表すと、表5(b)のようになる。なお、表5(b) のNo.は、表5(a)のレンズ面番号と等しいレン ズ面番号を示している。

 以上の実施例1~5おける前述の条件式(1)~(5) の値を、表6に示す。

 実施例1~5の撮像レンズでは、正の屈折力 有するレンズL1で発生した色収差を、負の 折力を有する両凹形状のレンズL2により補正 すると共に、正の屈折力を有するレンズL3で 生した色収差を、負の屈折力を有するレン L4により補正するので、色収差の補正され 撮像が可能である。

 また、実施例1~5の撮像レンズは、条件式(1)~ (5)を満たす。
 条件式(1)は、第1のレンズL1のパワーバラン を規定するものであり、上限値を超えると 面収差と色収差が大きく発生するため性能 劣化してしまう。反対に下限値を下回ると 1のレンズL1のパワーが小さくなるため、レ ズ系全長が大きくなりすぎてしまう。
 条件式(2)は、第3のレンズL3のパワーバラン を規定するものであり、上限値を超えると 3のレンズL3のパワーが大きくなるためバッ フォーカスが短くなりすぎてしまう。また 下限値を下回ると第3のレンズL3のパワーが さくなるため、画面周辺部の諸収差(コマ収 差、非点収差、歪曲収差)の補正が困難にな 。
 条件式(3)は、第1のレンズL1で発生した色収 を第2のレンズL2で効果的に補正するための 件式である。条件式の範囲を上回っても下 っても色収差の補正が困難となる。
 条件式(4)は、第3のレンズL3で発生した色収 を第4のレンズL4で効果的に補正するための 件式である。条件式の範囲を上回っても下 っても色収差の補正が困難となる。
 条件式(5)は、全長に対する第2のレンズL2と 3のレンズL3の空気間隔の比を規定するもの ある。第2のレンズL2と第3のレンズL3の空気 隔を条件式(5)の下限値以上に設定すること 、軸上光線と周辺光線で通過高さに差を生 ることを利用し、光軸から離れた画面周辺 の諸収差(コマ収差、非点収差、歪曲収差) 補正を効果的に行うことが出来る。また、 件式(5)の上限値はレンズ系全長が大きくな すぎないようにするための値である。

 図6~図10に示されるように、上記の実施例の それぞれの非点収差、像面歪曲、球面収差の 実測値の一例を示している。これらの収差図 からも明らかなように、各収差とも良好に補 正されている。よって、本発明の実施例1~5の 撮像レンズによれば、小型でありながらもレ ンズ系全長が大きくならず、レンズ全系の焦 点距離、F値、画角2ωを良好な条件とし、し も、色収差や光軸から離れた画面周辺部の 収差(コマ収差、非点収差、歪曲収差、球面 差)の補正された撮像画像が得られる。
 また、実施例1~5の撮像レンズによれば、第1 のレンズL1と物体との間に開口絞りSを配置す ることにより、より小型化に有利になる。

 上記構成の撮像レンズの利用場面は任意で る。
 以下、図11を参照して、撮像レンズ100を携 端末のカメラの撮像レンズとして使用した を説明する。

 図示するように、この携帯端末200は、上 した構成の撮像レンズ100と、撮像素子101と 画像処理部102と、信号処理部103と、マイク1 04,スピーカ105,通信部106,制御部107と、表示部1 08と、操作キー部109と、記憶部110と、筐体111 から構成されている。

 撮像素子101は、CCD(Charge Coupled Device)又はCMO S(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の 個体撮像素子から構成され、撮像レンズ100の 結像面Bに、その撮像面が配置されている。
 画像処理部102は、撮像素子101から供給され 撮像信号を処理し、フレーム単位の画像信 に加工し、制御部107に供給する。
 マイク104は、通話者の音声を収集し、電気 号に変換して、信号処理部103に供給する。
 スピーカ105は、信号処理部103から供給され 音声信号を音声に変換して放音する。

 信号処理部103は、通話時に、マイク104から 給される音声信号からベースバンド信号を 成し、通信部106に供給し、通信部106から供 されたベースバンド信号から音声信号を再 して、スピーカ105に供給する。
 また、信号処理部103は、データ通信時に、 御部107から供給されるデータ信号からベー バンド信号を生成し、通信部106に供給し、 信部106から供給されたベースバンド信号か データ信号を再生して、制御部107に供給す 。
 通信部106は、信号処理部103から供給される ースバンド信号から送信信号を生成し、ア テナを介して送信する。また、通信部106は アンテナを介して目的周波数の無線信号を 信し、ベースバンド信号を復調して、信号 理部103に供給する。

 制御部107は、1チッププロセッサ等から構成 され、この携帯端末200全体の制御を行う。
 表示部108は、液晶表示装置などから構成さ 、制御部107から提供された映像、例えば、 像画像を表示する。
 操作キー部109は、キーボードなどから構成 れ、任意の指示を制御部107に入力する。
 記憶部110は、制御部107の動作プログラム、 像処理部102で取得された画像、通信部106を して外部装置より取得したデータなどを記 する。
 筐体111は、上述した各部100~110を収容する。 筐体111には、レンズ部100を外部に露出するた めの開口111aが形成されている。

 このような構成において、レンズ100は、被 体の像を撮像素子101の撮像面に結像する。 メラ機能がオンされると、撮像素子101は、 の被写体の像を電気信号(映像信号)に変換 、画像処理部102に供給する。画像処理102は 供給された映像信号を画像処理し、所定の ォーマットの映像信号に変換し、制御部107 供給する。
 制御部107は、供給された映像信号を表示部1 08に供給し、いわゆるスルー画像として表示 る。また、制御部107は、操作キー部109上の ャッタボタンの操作に応答して、映像信号 記憶部110に記録する。

 また、制御部107は、操作キー部109からの 示に応答して、発呼及び着呼を制御する。 た、音声通話モードでは、信号処理部103は マイク104からの音声を処理し、通信部106を して送信する。また、信号処理部103は、通 部106を介して受信した音声信号を復調して スピーカ105から放音する。また、データ通 モードでは、制御部107は、信号処理部103及 通信部106を介して外部装置との間でデータ 信を行う。

 この構成の携帯端末200は、撮像レンズ100 使用しているので、サイズを小型に維持し つ、諸収差を良好に補正した画像を得るこ ができる。

 その他、この発明の応用場面は任意であ 。

 本発明は、2006年12月22日付出願の優先権 有する原日本出願番号2006-346287に基づいてお り、ここに記載された全ての記載事項は参照 することで本記載に組み込まれる。