JP2009053592A

JP2009053592A - 撮像レンズ

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Publication number: JP2009053592A
Application number: JP2007222313A
Authority: JP
Inventors: Eigo Sano; 永悟佐野
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-03-12
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Abstract

【課題】小型でありながらも、諸収差が良好に補正された、４枚構成の撮像レンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、正の第１レンズ、負の第２レンズを配置し、比較的屈折力の小さい補正レンズとしての第３レンズ、第４レンズを配置し、周辺の各種収差補正を担わせることで、撮像レンズ全長の小型化と周辺性能を両立させた構成としている。さらに、第２レンズの像側面を凹面とすることで、ペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保した撮像レンズを得ることができる。また、補正レンズとしての第３レンズ、第４レンズを少なくとも１面を非球面とすることで、画面周辺部での諸収差を良好に補正することができる。加えて、最も物体側に開口絞りを配置することにより、テレセントリック特性を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、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に被写体像を結像させる小型の撮像レンズに関し、特に携帯端末用の撮像ユニットに組み込まれると好適な撮像レンズに関する。

近年、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）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高性能化、小型化に伴い、撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される撮像レンズには、さらなる小型化、高性能化への要求が高まっている。このような用途の撮像レンズとしては、２枚あるいは３枚構成のレンズに比べ高性能化が可能であるということで、４枚構成の撮像レンズが提案されている。

この４枚構成の撮像レンズとして、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズで構成し高性能化を目指した、所謂、逆エルノスタータイプの撮像レンズが開示されている。（例えば特許文献１）

また、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズで構成し撮像レンズ全長（撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離）の小型化を目指した、所謂、テレフォトタイプの撮像レンズが開示されている。（例えば特許文献２〜４）

特開２００４−３４１０１３号公報特開２００２−３６５５２９号公報特開２００２−３６５５３０号公報特開２００２−３６５５３１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の撮像レンズは、逆エルノスタータイプであるため、第４レンズが正レンズであり、テレフォトタイプのように第４レンズが負レンズの場合に比べ、光学系の主点位置が像側になりバックフォーカスが長くなるため、小型化には不利なタイプである。さらに、４枚レンズのうち負の屈折力を有するレンズは１枚であり、ペッツバール和の補正が困難で、画面周辺部では良好な性能を確保できない恐れがある。

また、上記特許文献２〜４に記載の撮像レンズは、撮影画角が狭いことに加え収差補正が不十分で、さらにレンズ全長を短縮化すると、性能の劣化により撮像素子の高画素化への対応が困難となる問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、従来タイプより小型でありながらも、諸収差が良好に補正された、４枚構成の撮像レンズを提供することを目的とする。

ここで、小型の撮像レンズの尺度であるが、本発明では下式を満たすレベルの小型化を目指している。この範囲を満たすことで、撮像レンズ全長を短くでき相乗的にレンズ外径も小さくできる。これにより、撮像装置全体の小型軽量化が可能となる。
Ｌ／ｆ＜１．３０・・・（１０）
但し、
Ｌ：撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離

本明細書中、像側焦点とは撮像レンズに光軸と平行な平行光線が入射した場合の像点をいう。なお、撮像レンズの最も像側の面と像側焦点位置との間に、光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、または固体撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板が配置される場合には、平行平板部分は空気換算距離としたうえで上記Ｌの値を計算するものとする。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
Ｌ／ｆ＜１．２５・・・（８’）

請求項１に記載の撮像レンズは、固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、物体側より順に、
開口絞り、
正の屈折力を有する第１レンズ、
負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第２レンズ、
少なくとも１面が非球面とされた第３レンズ、
少なくとも１面が非球面とされた第４レンズ、
からなり、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．２＜ｒ４／ｆ＜０．７・・・（１）
０≦｜Ｐ３／Ｐ｜＜０．７・・・（２）
ただし、
ｒ４：前記第２レンズ像側面の曲率半径
ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
Ｐ３：前記第３レンズの屈折力
Ｐ：前記撮像レンズ全系の屈折力

小型で収差の良好に補正された撮像レンズを得るという目的を達成する本発明の基本構成は、物体側より順に、開口絞り、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第２レンズ、少なくとも１面が非球面とされ、正または負の屈折力を有する第３レンズ、少なくとも１面が非球面とされ、正または負の屈折力を有する第４レンズからなる。

物体側より順に、比較的屈折力の大きな正の第１レンズ、負の第２レンズを配置し、撮像レンズ全長の小型化に有利なテレフォトタイプの構成とし、次に比較的屈折力の小さく補正レンズとしての第３レンズ、第４レンズを配置し、周辺の各種収差補正を担わせることで、撮像レンズ全長の小型化と周辺性能を両立させた構成としている。

さらに、第２レンズの像側面を凹面とすることで、ペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保した撮像レンズを得ることが可能となる。また、補正レンズとしての第３レンズ、第４レンズを少なくとも１面の非球面とすることで、画面周辺部での諸収差を良好に補正することができる。

加えて、最も物体側に開口絞りを配置することにより、射出瞳位置を撮像面からより遠くに配置することができ、固体撮像素子の撮像面周辺部に結像する光束の主光線入射角度（主光線と光軸のなす角度）を小さく抑えることができ、所謂テレセントリック特性を確保することができる。また、機械的なシャッタを必要とする場合においても、最も物体側に配置する構成とでき全長の短い撮像レンズを得ることが可能となる。

条件式（１）は、前記第２レンズ像側面の曲率半径を適切に設定するための条件を規定する。第２レンズの像側面を、条件式（１）を満足するような強い発散面とすることで、正の屈折力を有する第１レンズで発生した軸上色収差を第２レンズで良好に補正することができる。特に、ｒ４／ｆが条件式（１）の下限を上回るようにすることで、曲率半径が小さくなりすぎず成形金型の加工性を損なわない。一方で、ｒ４／ｆが条件式（１）の上限を下回るようにすることで、ペッツバール和を小さく保ちながら色収差を良好に補正することができる。尚、より望ましくは、ｒ４／ｆを下式の範囲内に収めるのがよい。
０．４０＜ｒ４／ｆ＜０．６５・・・（１’）

条件式（２）は、前記第３レンズの屈折力を適切に設定するための条件を規定する。｜Ｐ３／Ｐ｜が条件式（２）の上限を下回るようにすることで、撮像レンズ全系の合成主点をより物体側へ配置することができ、撮像レンズ全長を短くすることができる。また、より望ましくは、｜Ｐ３／Ｐ｜を下式の範囲内に収めるのがよい。
０．１＜｜Ｐ３／Ｐ｜＜０．６・・・（２’）

請求項２に記載の撮像レンズは、請求項１の発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
１０＜ν２＜３５・・・（３）
１０＜ν３＜３５・・・（４）
ただし、
ν２：前記第２レンズのアッベ数
ν３：前記第３レンズのアッベ数

条件式（３）、（４）は、第２レンズと第３レンズのアッベ数を適切に設定し、色収差を良好に補正するための条件を規定する。負の第２レンズに比較的分散の大きな材料を使用することにより、軸上色収差を良好に補正することができる反面、第２レンズの像側面が強い発散面であるため、周辺の光線が大きく跳ね上げられ、周辺での倍率色収差が大きくなってしまう。そのため、第３レンズにも比較的分散の大きな材料を使用することで、第２レンズで発生した周辺の倍率色収差を第３レンズで補正することが可能となる。

ところが、ν２、ν３がそれぞれ条件式（３）、（４）の下限を下回ってしまうと、第２レンズで発生した倍率色奴差を第３レンズで補正しきれず、結果的に倍率色収差が大きくなってしまう。一方、ν２、ν３がそれぞれ条件式（３）、（４）の上限を上回ってしまうと、倍率色収差は小さく抑えることができるが、軸上色収差が補正不十分となってしまう。そこで、かかる不具合を回避すべく、ν２、ν３はそれぞれ条件式（３）、（４）の範囲内とすることが好ましいが、より望ましくは下式の範囲内に収めるのがよい。
１５＜ν２＜３２・・・（３’）
１５＜ν３＜３２・・・（４’）

請求項３に記載の撮像レンズは、請求項１又は２の発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
１．５５＜ｎ２＜２．１０・・・（５）
１．５５＜ｎ３＜２．１０・・・（６）
ただし、
ｎ２：前記第２レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ３：前記第３レンズのｄ線に対する屈折率

条件式（５）、（６）は、撮像レンズ全系の色収差、像面湾曲を良好に補正するための条件を規定する。ｎ２，ｎ３がそれぞれ条件式（５）、（６）の下限を上回るようにすることで、比較的分散の大きな第２レンズ、及び第３レンズの屈折力を適度に維持することができ、色収差、像面湾曲を良好に補正することができる。一方で、ｎ２，ｎ３がそれぞれ条件式（５）、（６）の上限を下回るようにすることで、入手しやすい硝材で構成することができる。尚、より望ましくは、ｎ２，ｎ３をそれぞれ下式の範囲内に収めるのがよい。
１．５５＜ｎ２＜２．００・・・（５’）
１．５５＜ｎ３＜２．００・・・（６’）

請求項４に記載の撮像レンズは、請求項１〜３のいずれかの発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．３０＜ｆ１／ｆ＜０．８５・・・（７）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離

条件式（７）は、前記第１レンズの焦点距離を適切に設定し、撮像レンズ全長の短縮化と収差補正を適切に達成するための条件を規定する。ｆ１／ｆが条件式（７）の上限を下回るようにすることで、第１レンズの屈折力を適度に維持することができ、撮像レンズ全系の合成主点をより物体側へ配置することができ、撮像レンズ全長を短くすることができる。一方、ｆ１／ｆが条件式（７）の下限を上回るようにすることで、第１レンズの屈折力が必要以上に大きくなりすぎず、第１レンズで発生する、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることができる。また、より望ましくは、ｆ１／ｆを下式の範囲内に収めるのがよい。
０．４５＜ｆ１／ｆ＜０．６５・・・（７’）

請求項５に記載の撮像レンズは、請求項１〜４のいずれかの発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．０８＜ｄ２３／ｆ＜０．３５・・・（８）
ただし、
ｄ２３：前記第２レンズと前記第３レンズの光軸上の空気間隔
ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離

条件式（８）は、第２レンズと第３レンズの光軸上の空気間隔を適切に設定するための条件を規定する。ｄ２３／ｆが条件式（８）の上限を下回るようにすることで、第２レンズで周辺の光線を適度に跳ね上げることが可能となり、周辺の像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。一方、ｄ２３／ｆが条件式（８）の下限を上回るようにすることで、第３レンズの周辺の正の屈折力を適度に維持することができ、倍率色収差を良好に補正することができ、周辺部でのテレセントリック特性を確保しやすくなる。また、より望ましくは、ｄ２３／ｆを下式の範囲内に収めるのがよい。
０．１０＜ｄ２３／ｆ＜０．３０・・・（８’）

請求項６に記載の撮像レンズは、請求項１〜５のいずれかの発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
１５＜ν１−ν２＜６５・・・（９）
ただし、
ν１：前記第１レンズのアッベ数
ν２：前記第２レンズのアッベ数

条件式（９）は、撮像レンズ全系の色収差を良好に補正するための条件を規定する。ν１−ν２が条件式（９）の下限を上回るようにすることで、軸上色収差、倍率色収差をバランスよく補正することができる。一方で、ν１−ν２が条件式（９）の上限を下回るようにすることで、入手しやすい硝材で構成することができる。また、より望ましくは、ν１−ν２を下式の範囲内に収めるのがよい。
２０＜ν１−ν２＜６５・・・（９’）

請求項７に記載の撮像レンズは、請求項１〜６のいずれかの発明において、前記第２レンズの像側面は非球面形状を有し、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状を持つことを特徴とする。

本発明によれば、第２レンズの像側面を中心から周辺に行くに従って負の屈折力が弱くなるような非球面形状とすることで、周辺部で光線が過度に跳ね上げられることがなくなり、周辺部での良好なテレセントリック特性を確保できる。

請求項８に記載の撮像レンズは、請求項１〜７のいずれかの発明において、前記第３レンズの像側面は非球面形状を有し、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状を持つことを特徴とする。

本発明によれば、第３レンズの像側面を、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保しやすくなる。また、第２レンズの像側面は、レンズ周辺部で過度に負の屈折力を弱くする必要がなくなり軸外収差を良好に補正することが可能となる。

請求項９に記載の撮像レンズは、請求項１〜８のいずれかの発明において、前記第４レンズの像側面は光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなり、また変曲点を有することを特徴とする。

本発明によれば、第４レンズの像側面を、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなり、また変曲点を有する非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保しやすくなる。また、第２レンズの像側面は、レンズ周辺部で過度に負の屈折力を弱くする必要がなくなり軸外収差を良好に補正することが可能となる。ここで、「変曲点」とは有効半径内でのレンズ断面形状の曲線において、非球面頂点の接平面が光軸と垂直な平面となるような非球面上の点のことである。

請求項１０に記載の撮像レンズは、請求項１〜９のいずれかの発明において、前記撮像レンズは全てプラスチック材料で形成されていることを特徴とする。

近年では、固体撮像装置全体の小型化を目的とし、同じ画素数の固体撮像素子であっても、画素ピッチが小さく、結果として撮像面サイズの小さいものが開発されている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像レンズは、全系の焦点距離を比較的短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう傾向がある。従って、手聞のかかる研磨加工により製造するガラスレンズと比較すれば、全てのレンズを、射出成形により製造されるプラスチックレンズで構成することにより、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価に大量生産が可能となる。また、プラスチックレンズはプレス温度を低くできることから、成形金型の損耗を抑える事ができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数を減少させ、コスト低減を図ることができる。

請求項１１に記載の撮像レンズは、請求項１〜１０のいずれかの発明において、前記第１レンズ、及び前記第２レンズはガラス材料で形成され、前記第３レンズ、及び前記第４レンズはプラスチック材料で形成されることを特徴とする。

本発明によれば、比較的屈折力の強い第１レンズ、及び第２レンズをガラス材料で形成することにより、撮像レンズ全系での温度変化時の像点位置変動を小さくしながらも、プラスチックレンズを第３レンズ、第４レンズに使用することで、撮像レンズ全体のコストを少なく抑えることができる。また、第１レンズをガラス材料で形成すると、プラスチックレンズを外部に露出させずに構成できるので、第１レンズの傷付き等の問題を回避することができる。

請求項１２に記載の撮像レンズは、請求項１〜１０のいずれかの発明において、前記第２レンズと前記第３レンズは同じ材料から形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、第２レンズと第３レンズを共に同じ材料で形成することにより、使用する材料の種類を減らすことができ、製造コストの低減につながる。

以上述べたように、本発明によれば、小型でありながらも、諸収差が良好に補正された、４枚構成の撮像レンズを提供することができる。

実施例を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下に、本発明の撮像レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆＢ：バックフォーカス
Ｆ：Ｆ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距離）
ＥＸＴＰ：射出瞳位置（撮像面から射出瞳位置までの距離）
Ｈ１：前側主点位置（第１面から前側主点位置までの距離）
Ｈ２：後側主点位置（最終面から後側主点位置までの距離）
Ｒ：曲率半径
Ｄ：軸上面間隔
Ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数

各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ：曲率半径
Ｋ：円錐定数

（実施例１）
レンズデータを表１に示す。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０^-02）をＥ（たとえば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。

図１は実施例１のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタや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２は実施例１の収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差、（ｄ）メリディオナルコマ収差）である。本実施例において、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。

（実施例２）
レンズデータを表２に示す。

図３は実施例２のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタや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４は実施例２の収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差、（ｄ）メリディオナルコマ収差）である。本実施例において、第１レンズ、及び第２レンズはガラスモールドレンズである。第３レンズ、第４レンズはプラスチック材料から形成されている。

（実施例３）
レンズデータを表３に示す。

図５は実施例３のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタや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６は実施例３の収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差、（ｄ）メリディオナルコマ収差）である。本実施例において、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。

（実施例４）
レンズデータを表４に示す。

図７は実施例４のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタや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８は実施例４の収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差、（ｄ）メリディオナルコマ収差）である。本実施例において、第１レンズ、及び第２レンズはガラスモールドレンズである。第３レンズ、第４レンズはプラスチック材料から形成されている。

（実施例５）
レンズデータを表５に示す。

図９は実施例５のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタや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は実施例５の収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差、（ｄ）メリディオナルコマ収差）である。本実施例において、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。

（実施例６）
レンズデータを表６に示す。

図１１は実施例６のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタや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は実施例６の収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差、（ｄ）メリディオナルコマ収差）である。本実施例において、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。

（実施例７）
レンズデータを表７に示す。

図１３は実施例７のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタや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は実施例７の収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差、（ｄ）メリディオナルコマ収差）である。本実施例において、全てのレンズはプラスチック材料から形成されている。

各条件式に対応する各実施例の値を表８に示す。

ここで、プラスチック材料は温度変化時の屈折率変化が大きいため、上述の実施例１、３、５、６、７のように、第１レンズから第４レンズの全てをプラスチックレンズで構成すると、周囲温度が変化した際に、撮像レンズ全系の像点位置が変動してしまう恐れがある。この像点位置変動を無視できない仕様の撮像ユニットにおいては、例えば実施例２、４のように比較的屈折力の大きな正の第１レンズ、及び負の第２レンズをガラス材料にて形成されるレンズ（例えばガラスモールドレンズ）とし、第３レンズ及び第４レンズをプラスチックレンズとし、かつ第３レンズ及び第４レンズとで温度変化時の像点位置変動をある程度相殺するような屈折力配分とすることで、この温度特性の問題を軽減することができる。ガラスモールドレンズを用いる場合は、成形金型の消耗をできるだけ防ぐために、ガラス転移点（Ｔｇ）が４００℃以下のガラス材料を使用するのが望ましい。

また最近では、プラスチック材料中に無機微粒子を混合させ、プラスチック材料の温度変化を小さくできることが分かってきた。詳細に説明すると、一般に透明なプラスチック材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。プラスチック材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して互いに打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が２０ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性のきわめて低いプラスチック材料となる。例えばアクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折率変化を小さくすることができる。本発明において、比較的屈折力の大きな正レンズ（Ｌ１）、またはすべてのレンズ（Ｌｌ〜Ｌ４）に、このような無機粒子を分散させたプラスチック材料を用いることにより、撮像レンズ全系の温度変化時の像点位置変動を小さく抑えることが可能となる。

なお、本実施例は、固体撮像素子の撮像面に入射する光束の主光線入射角については、撮像面周辺部において必ずしも十分小さい設計になっていない。しかし、最近の技術では、画体撮像素子の色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列の見直しによって、シェーディングを軽減することができるようになってきた。具体的には撮像素子の撮像面の画素ピッチに対し、色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列のピッチをわずかに小さく設定すれば、撮像面の周辺部にいくほど各画素に対し色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイが撮像レンズ光軸側ヘシフトするため、斜入射の光束を効率的に各画素の受光部に導くことができる。これにより固体撮像素子で発生するシェーディングを小さく抑えることができる。本実施例は、前記要求が緩和された分について、より小型化を目指した設計例となっている。

実施例１のレンズの断面図である。実施例１の収差図である。実施例２のレンズの断面図である。実施例２の収差図である。実施例３のレンズの断面図である。実施例３の収差図である。実施例４のレンズの断面図である。実施例４の収差図である。実施例５のレンズの断面図である。実施例５の収差図である。実施例６のレンズの断面図である。実施例６の収差図である。実施例７のレンズの断面図である。実施例７の収差図である。

符号の説明

Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズ
Ｌ４第４レンズ
Ｓ開口絞り
Ｉ撮像面
Ｆ平行平板

Claims

固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、物体側より順に、
開口絞り、
正の屈折力を有する第１レンズ、
負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第２レンズ、
少なくとも１面が非球面とされた第３レンズ、
少なくとも１面が非球面とされた第４レンズ、
からなり、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．２＜ｒ４／ｆ＜０．７・・・（１）
０≦｜Ｐ３／Ｐ｜＜０．７・・・（２）
ただし、
ｒ４：前記第２レンズ像側面の曲率半径
ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
Ｐ３：前記第３レンズの屈折力
Ｐ：前記撮像レンズ全系の屈折力
以下の条件式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。
１０＜ν２＜３５・・・（３）
１０＜ν３＜３５・・・（４）
ただし、
ν２：前記第２レンズのアッベ数
ν３：前記第３レンズのアッベ数
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像レンズ。
１．５５＜ｎ２＜２．１０・・・（５）
１．５５＜ｎ３＜２．１０・・・（６）
ただし、
ｎ２：前記第２レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ３：前記第３レンズのｄ線に対する屈折率
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．３０＜ｆ１／ｆ＜０．８５・・・（７）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．０８＜ｄ２３／ｆ＜０．３５・・・（８）
ただし、
ｄ２３：前記第２レンズと前記第３レンズの光軸上の空気間隔
ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
１５＜ν１−ν２＜６５・・・（９）
ただし、
ν１：前記第１レンズのアッベ数
ν２：前記第２レンズのアッベ数
前記第２レンズの像側面は非球面形状を有し、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状を持つことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
前記第３レンズの像側面は非球面形状を有し、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状を持つことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
前記第４レンズの像側面は光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなり、また変曲点を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
前記撮像レンズは全てプラスチック材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
前記第１レンズ、及び前記第２レンズはガラス材料で形成され、前記第３レンズ、及び前記第４レンズはプラスチック材料で形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
前記第２レンズと前記第３レンズは同じ材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像レンズ。