(57)【要約】【課題】光学長が短く、かつ光線が像面に入射される角度を垂直に近くすることができ、収差が撮像素子の集積密度から要請される十分な程度に小さく補正される２枚型の撮像レンズユニットを提供する。【解決手段】物体側から順に配列された第１レンズ１１、光量絞り１２、及び第２レンズ１３を有する撮像レンズユニット１であって、第１レンズ１１は、物体側に凸のメニスカスレンズであり、第２レンズ１３は、像側に凸のメニスカスレンズであり、第１レンズ１１の物体側のレンズ面１１ａにおけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、第２レンズ１３の像側のレンズ面１３ｂにおけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下である撮像レンズユニット。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に配列された第１レンズ、光量絞り、及び第２レンズを有する撮像レンズユニットであって、
前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下である撮像レンズユニット。
【請求項２】
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７５度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズユニット。
【請求項３】
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が８０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズユニット。
【請求項４】
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７５度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズユニット。
【請求項５】
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が８０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズユニット。
【請求項６】
前記撮像レンズユニットにおける光学長が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズユニット。
【請求項７】
物体側から順に配列された第１レンズ、光量絞り、及び第２レンズを有する撮像レンズユニットであって、
前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、１．５以上５．０以下であり、
前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．４以上３．０以下である撮像レンズユニット。
【請求項８】
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、１．７以上４．０以下であることを特徴とする請求項７記載の撮像レンズユニット。
【請求項９】
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、２．０以上３．０以下であることを特徴とする請求項７記載の撮像レンズユニット。
【請求項１０】
前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．５以上２．５以下であることを特徴とする請求項７記載の撮像レンズユニット。
【請求項１１】
前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．６以上２．０以下であることを特徴とする請求項７記載の撮像レンズユニット。
【請求項１２】
前記撮像レンズユニットにおける光学長が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の撮像レンズユニット。
【請求項１３】
物体側から順に配列された第１レンズ、光量絞り、及び第２レンズを有する撮像レンズユニットであって、
前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、１．５以上５．０以下である撮像レンズユニット。
【請求項１４】
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７５度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の撮像レンズユニット。
【請求項１５】
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が８０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の撮像レンズユニット。
【請求項１６】
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７５度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の撮像レンズユニット。
【請求項１７】
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が８０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の撮像レンズユニット。
【請求項１８】
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、１．７以上４．０以下であることを特徴とする請求項１３記載の撮像レンズユニット。
【請求項１９】
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、２．０以上３．０以下であることを特徴とする請求項１３記載の撮像レンズユニット。
【請求項２０】
物体側から順に配列された第１レンズ、光量絞り、及び第２レンズを有する撮像レンズユニットであって、
前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、
前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．４以上３．０以下である撮像レンズユニット。
【請求項２１】
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７５度以上９０度以下であることを特徴とする請求項２０記載の撮像レンズユニット。
【請求項２２】
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が８０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項２０記載の撮像レンズユニット。
【請求項２３】
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７５度以上９０度以下であることを特徴とする請求項２０記載の撮像レンズユニット。
【請求項２４】
前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．５以上２．５以下であることを特徴とする請求項２０記載の撮像レンズユニット。
【請求項２５】
前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．６以上２．０以下であることを特徴とする請求項２０記載の撮像レンズユニット。
【請求項２６】
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、２．０以上３．０以下であることを特徴とする請求項２０記載の撮像レンズユニット。
【請求項２７】
物体側から第１レンズ、第２レンズの順に配列された撮像レンズユニットであって、
前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、
前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下である撮像レンズユニット。
【請求項２８】
物体側から第１レンズ、第２レンズの順に配列された撮像レンズユニットであって、
前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、
前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、１．５以上５．０以下であり、
前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．４以上３．０以下である撮像レンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像レンズユニットに関する。特に、２枚型レンズを用いた撮像レンズユニットであって、高解像度を有する画像を撮像するための撮像レンズユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、撮像素子における画素サイズの縮小等による性能向上が進むにつれて、撮像機器においても小型化・高画質化が進んでいる。これに伴い、撮像用レンズユニットにおいてもより小型化したものが要求されている。従来、高画質化と小型化を推し進める上で、３枚型のレンズが用いられてきた。３枚型レンズを用いることによって、ＳＸＧＡ（１．３メガピクセル）やＵＸＧＡ（２．０メガピクセル）といった高画質の画像を撮像することを可能にしている。
【０００３】
これに対して、さらに小型化及び低コスト化を図るために２枚型レンズが用いられる場合がある。しかしながら、従来の２枚型レンズは、高画質の画像を撮像するには適しておらず、ＶＧＡ（０．３メガピクセル）といった解像度が低い撮像素子に対応するのが限界であった。高画質の画像を撮像可能な２枚型レンズの開発に対する要求が高まっている。
【０００４】
より高画質の撮像を可能とするためには、撮像素子に対して入射される光がより垂直に近い角度で入射されると良いことがわかっている。すなわち、撮像素子に対してより垂直に近い角度で入射されることによって、撮像素子の光電変換素子に効率的に光を導くことができるようになるため、良好な画質を得ることが可能となる。撮像素子の前面にマイクロレンズアレイが配置することにより、撮像素子に斜めに入射した場合における悪影響を低減することが行われているが、その場合においても撮像素子への入射角度が大きいと良好な画質が得にくくなるため、撮像素子への入射角を垂直に近づけることが可能なレンズユニットの開発が望まれている。ここで、入射角とは入射面の法線と入射する光線とのなす角のことをいい、後述する屈折角とは、入射面の法線と屈折した光線とのなす角をいう。特に入射面が曲面の場合、光線が入射した位置における接平面の法線を、入射面の法線とする。
【０００５】
収差が小さい２枚型レンズとして、撮像レンズにメニスカスレンズを２枚用いる構成が提案されている（例えば、特許文献１）。この文献において、第１レンズは物体側に凸面を向けた正屈折力を有し、第２レンズは像側に凸面を向けた正屈折力を有している。また、それぞれのレンズは、非球面補正がされた非球面形状を有する。
【特許文献１】特開２００３−２３２９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
他方、撮像機器の小型化を実現するためには、撮像機器に用いられる撮像レンズユニットにおける光学長を短くする必要がある。この光学長とは、第１レンズの物体側のレンズ面の頂点から撮像面までの光軸上の距離のことである。しかしながら、物体からの光を撮像素子に対して垂直に近い角度で入射するには、光は撮像面に対して垂直に近い角度を有して照射されるために、光学長が長くなってしまうものであり、光学長を短くし、同時に光線が撮像面に入射される角度を垂直に近くすることは極めて困難であった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光学長が短く、かつ光線が撮像面に入射される角度を垂直に近づけることができ、収差が撮像素子の集積密度から要請される十分な程度に小さく補正される２枚型レンズを用いた撮像レンズユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る撮像レンズユニットは、物体側から順に配列された第１レンズ、光量絞り、及び第２レンズを有する撮像レンズユニットであって、前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であるものである。このようにすることによって、光学長を短くし、かつ、撮像面に対する入射角を小さくすることができる。ここで、第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値は、好ましくは７５度以上９０度以下であり、より好ましくは、８０度以上９０度以下である。また、第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値は、好ましくは７５度以上９０度以下であり、より好ましくは、８０度以上９０度以下である。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る撮像レンズユニットは、上述の撮像レンズユニットであって、前記撮像レンズユニットにおける光学長が５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。この撮像レンズユニットにおいては、携帯電話や携帯情報端末等に搭載カメラに用いることが可能である。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る撮像レンズユニットは、上述の撮像レンズユニットであって、前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７５度以上９０度以下であることを特徴とするものである。本発明の第４の態様に係る撮像レンズユニットは、上述の撮像レンズユニットであって、前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が８０度以上９０度以下であることを特徴とするものである。このようにすることによって、より光学長を短くし、かつ、撮像面に対する入射角を小さくすることができる。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る撮像レンズユニットは、上述の撮像レンズユニットであって、前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、１．５以上５．０以下であることを特徴とするものである。このことによって、第２レンズから撮像面に入射される光の入射角を小さくすることができる。このとき、前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比は、好ましくは１．７以上４．０以下であり、より好ましくは２．０以上３．０以下である。
本発明の第６の態様に係る撮像レンズユニットは、上述の撮像レンズユニットであって、前記第１レンズの前記レンズ面有効径の範囲内の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の範囲内の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．４以上３．０以下であることを特徴とするものである。ここで、記第１レンズの前記レンズ面有効径の範囲内の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の範囲内の光軸に対する垂直方向の長さの比は、好ましくは１．５以上２．５以下であり、より好ましくは１．６以上２．０以下である。
【００１２】
本発明の第７の態様に係る撮像レンズユニットは、物体側から順に配列された第１レンズ、光量絞り、及び第２レンズを有する撮像レンズユニットであって、前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の最も外側におけるレンズ面の接線角が７０度以上９０度以下であり、前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の最も外側におけるレンズ面の接線角が７０度以上９０度以下であるものである。このようにすることによって、光学長を短くし、かつ、撮像面に対する入射角を小さくすることができる。前記第１レンズと前記第２レンズの４つのレンズ面のうち少なくとも１面は非球面形状である。ここで、第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値は、好ましくは７５度以上９０度以下であり、より好ましくは、８０度以上９０度以下である。また、第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値は、好ましくは７５度以上９０度以下であり、より好ましくは、８０度以上９０度以下である。
本発明の第８の態様に係る撮像レンズユニットは、物体側から第１レンズ、第２レンズの順に配列された撮像レンズユニットであって、前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、前記第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であり、前記第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下である。
本発明の第９の態様に係る撮像レンズユニットは、物体側から第１レンズ、第２レンズの順に配列された撮像レンズユニットであって、前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであり、前記第２レンズは、像側に凸のメニスカスレンズであり、前記第１レンズの光軸上の厚みと前記第２レンズの光軸上の厚みとの比が、１．５以上５．０以下であり、前記第１レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さと、前記第２レンズの前記レンズ面有効径の光軸に対する垂直方向の長さの比が、１．４以上３．０以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る撮像レンズユニットによれば、光学長が短く、かつ光線が撮像面に入射される角度を垂直に近くすることができ、収差が撮像素子の集積密度から要請される十分な程度に小さく補正されるために、２枚型レンズにおいて、高画質の画像を撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、２枚型レンズ構成の撮像レンズユニットに適用したものである。本実施の形態に係る撮像レンズユニットにおいては、物体側から順に第１のレンズ、光量絞り、及び第２のレンズと配置されている。また、第１のレンズと第２のレンズのレンズ面において、レンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下としている。ここで、接線角とは、光軸を直交する面とレンズ面の接平面とがなす角度のことであり、レンズ面有効径とは、光学的にレンズとしての作用を有する面の範囲のことである。実際のレンズにおいては、レンズ面の外周にレンズ面を保持するための部位であるコバを設ける。通常レンズを設計する場合、組立誤差等に対応するため、撮像素子の大きさよりも多少大きな撮像範囲が得られるようにするため、あるいは周辺光量比を確保するため、あるいはＦ値を確保するため等の理由により、レンズとして作用するレンズ面を通常数１０μｍ〜数１００μｍ延長して、その外周にコバを設けているが、この延長部分を含めてレンズ面有効径としている。よって、レンズ面有効径はレンズ面とコバとの境界に略等しくなる。なお、ここで、レンズ面有効径は、製造誤差、偏心、たおれ、寸法ズレ等を考慮しない当初光学設計時におけるレンズ面の径である光学有効径とは異なるものである。また、レンズ面を輪帯に区切る等の方法により、レンズ面に段差等を設けることも可能である。その場合、段差部分に入射した光線は撮像面に結像しないため、光学的にはレンズとして作用しないため、当該部分についての接線角は考慮しないものとする。本発明に係る撮像レンズユニットは、例えば携帯電話機や小型デジタルカメラに搭載する。
【００１５】
第１のレンズにおける物体側のレンズ面においてレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下であることによって、第１レンズから出射される光線の射出角を大きくすることができる。ここでいう射出角とは、レンズ面を屈折した光線とレンズの光軸とのなす角度のことである。このことによって、射出角が大きい光線に変換されるために、光学長を短くすることができる。ここで、第１レンズの物体側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値は、好ましくは７５度以上９０度以下であり、より好ましくは、８０度以上９０度以下である。
【００１６】
また、この第２レンズにおける像側のレンズ面においてレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を７０度以上９０度以下にすることによって、第１レンズから入射された光線をより小さい射出角の光線としている。第２レンズによって射出角の小さな光線に変換されるために、撮像面に対して入射される角度はより垂直方向に近い角度となり、撮像素子の光電変換素子に効率的に光を導くことができるようになるため、良好な画像を得ることが可能となる。これらのことから、高画質の画像を、光学長の短い２枚型レンズを用いた撮像レンズユニットによって撮像することが可能となる。ここで、第２レンズの像側のレンズ面におけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値は、好ましくは７５度以上９０度以下であり、より好ましくは、８０度以上９０度以下である。
【００１７】
図１に、本実施の形態に係る撮像レンズユニットの構造図を示す。撮像レンズユニット１は、物体側から順に配列した第１レンズ１１、光量絞り１２、第２レンズ１３から構成されている。また、第２レンズ１３と撮像面１４との間には、必要に応じてカバーガラス１５が配置されていてもよい。図１においては、カバーガラス１５が配置されている場合を示している。物体面から第１レンズ１１に入射された光線は、第１レンズ１１によって屈折し、光量絞り１２を通過する。この光量絞り１２によって、撮像レンズユニット１を通過することができる光量を決定する。また、光量絞り１２を通過した光は、第２レンズ１３に入射される。第２レンズ１３に入射された光線は屈折され、撮像素子を保護するカバーガラス１５を透過し、撮像面１４に結像することになる。なお、カバーガラス１５は、撮像面にゴミ等が付着するのを防止する等の目的で使用されるが、撮像素子に可視光以外の光線が入射するのを防止する目的で、ＩＲカットフィルター等の光学フィルターの機能を有していても良い。
【００１８】
第１レンズ１１は、正のパワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズである。また、第１レンズ１１は、物体側レンズ面１１ａ及び像側レンズ面１１ｂの２つのレンズ面を備えており、少なくとも１面は非球面形状を有している。また、第２レンズ１３は、正のパワーを有する像側に凸のメニスカスレンズである。また、第２レンズ１３は、物体側レンズ面１３ａ及び像側レンズ面１３ｂの２つのレンズ面を備えており、少なくとも１面は非球面形状を有している。第１レンズ１１及び第２レンズ１３は、製造上の容易さから非晶質ポリオレフィンからなる樹脂を射出成形により作成したものであるが、それ以外の樹脂もしくは、成型用光学ガラス等を使用することも可能である。
【００１９】
本実施の形態に係る撮像レンズユニットにおける第１レンズ１１の物体側レンズ面１１ａと第２レンズ１３の像側レンズ面１３ｂとにおいて、レンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値が７０度以上９０度以下である。また、レンズにおける接線角は、光軸から離れるにしたがって大きくなっていることから、本実施の形態に係るレンズにおいては、レンズのレンズ面有効径の光軸から一番離れた場所における接線角が７０度以上９０度以下である。
【００２０】
まず、第１レンズ１１の物体側のレンズ面１１ａにおけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を７０度以上９０度以下にすることによって、射出角が大きな光線にしている。望ましくは、第１レンズ１１の物体側レンズ面１１ａにおけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を７５度以上９０度以下にするとよい。さらに望ましくは、第１レンズ１１の物体側レンズ面１１ａにおけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を８０度以上９０度以下にするとよい。
【００２１】
図２に接線角の異なるレンズ面における入射光線の射出角の変化を示す。ここでは例として、接線角が９０度の面Ａと接線角が４５度の面Ｂとに光線が入射された場合を考える。ｎ１は空気の屈折率であり、ｎ２はレンズの材質の屈折率であり、ｎ１＜ｎ２の関係が成り立っている。すなわち、レンズに入射された光線は、スネルの法則からレンズ面から遠ざかるほうに屈折することになる。
【００２２】
図２において、接線角９０度の面Ａにおいて屈折した光線Ａ１を実線で示し、接線角４５度の面Ｂにおいて屈折した光線Ｂ１を破線で示している。また、図２における点線は、面Ａ又は面Ｂに対して入射された光線を延長した線であり、線Ｃとする。さらに、一点鎖線を用いることによって、面Ａ及び面Ｂに対する法線を示している。
【００２３】
図２に示されるように、面Ａにおいて屈折した光線Ａ１の方が面Ｂにおいて屈折した光線Ｂ１よりもより射出角が大きな光線となる。ここで、ｎ１＝１、ｎ２＝１．５、光軸と入射光線とのなす角を３０度とし、面Ａへの入射角をα１、面Ｂへの入射角をβ１とすると、α１＝６０度、β１＝１５度となる。ここでスネルの法則により面Ａにおける屈折角をα２、面Ｂにおける屈折角をβ２として計算すると、ｎ１・ｓｉｎ（α１）＝ｎ２・ｓｉｎ（α２）であるからα２＝３５．３度となり、同様にβ２＝９．９度となる。ここで、線Ｃと光線Ａ１とのなす角α３を考えると、図２よりα３＝α１−α２＝２４．７度となる。同様に線Ｃと光線Ｂ１とのなす角β３を考えると、図２よりβ３＝β１−β２＝５．１度となる。従って、面Ａにおける射出角は、面Ｂにおける射出角よりも１９．６度大きくすることができる。これらのために、接線角が大きい面を有するレンズの方がより大きい射出角を持つ光線を出射することになる。
【００２４】
以上のことから、本実施の形態に係る第１レンズ１１においては、レンズ面有効径の範囲内の接線角を大きいものとするために、レンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を７０度以上９０度以下にしている。このため、第１レンズ１１に入射された光は、より射出角の大きい光に変換されて出射することになる。このことによって、入射した光線を、光軸方向に短い距離で光線高さを大きくすることができるため、光学長を短くすることができる。ここで光線高さとは、光軸からこれに垂直な方向への距離とする。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る第２レンズ１３の像側レンズ面１３ｂにおける接線角の最大値を７０度以上９０度以下にすることによって、第２レンズ１３から出射される光線をより射出角の小さい光線に変換している。図３に接線角の異なるレンズ面における出射光の射出角の変化を示す。ここでは例として、接線角が９０度の面Ａと接線角が６０度の面Ｂとに光線が入射された場合を考える。ｎ１は空気の屈折率であり、ｎ２はレンズの材質の屈折率であり、ｎ１＜ｎ２の関係が成り立っている。
【００２６】
図３においては、接線角９０度の面Ａにおいて屈折した光線Ａ２を実線で示し、接線角６０度の面Ｂにおいて屈折した光線Ｂ２を破線で示している。また、図３における点線は、面Ａ又は面Ｂに対して入射された光線を延長した線Ｃである。さらに、一点鎖線を用いることによって、面Ａ及び面Ｂに対する法線を示している。
【００２７】
図３に示されるように、面Ａにおいて屈折した光線Ａ１の方が面Ｂにおいて屈折した光線Ｂ１よりもより射出角が小さな光となる。ここで、ｎ１＝１、ｎ２＝１．５、光軸と入射光線とのなす角を５０度とし、面Ａへの入射角をα４、面Ｂへの入射角をβ４とすると、α４＝４０度、β４＝１０度となる。ここでスネルの法則により面Ａにおける屈折角α５、面Ｂにおける屈折角β５を計算すると、ｎ２・ｓｉｎ（α４）＝ｎ１・ｓｉｎ（α５）であるからα５＝７４．６度となり、同様にβ５＝１５．１度となる。ここで線Ｃと光線Ａ１とのなす角α６を考えると、図３よりα６＝α５−α４＝３４．６度となる。同様に線Ｃと光線Ｂ１とのなす角β６を考えると、β６＝β５−β４＝５．１度となる。従って、面Ａにおける射出角は、面Ｂにおける射出角よりも２９．５度小さくすることができる。これらのために、接線角が大きい面を有するレンズの方がより小さい射出角を持つ光線を出射することになる。
【００２８】
以上のことから、本実施の形態に係る第２レンズ１３においては、レンズ面有効径の範囲内の接線角を大きいものとするために、レンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を７０度以上９０度以下にしている。望ましくは、第２レンズ１３の物体側レンズ面１３ｂにおけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を７５度以上９０度以下にするとよい。さらに望ましくは、第２レンズ１３の物体側レンズ面１３ｂにおけるレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を８０度以上９０度以下にするとよい。このことによって、第１レンズ１３に入射された光線は、より射出角の小さい光線に変換されて出射することになる。
【００２９】
以上のようにすることによって、第１レンズ１１に入射された光線は、射出角が大きい光線に変換されるため、光学長を短くすることができる。また、その射出角が大きい光線を第２レンズ１３によって変換することによって、より垂直に近い角度で撮像面に入射することができる。
【００３０】
図１より、第２レンズ１３の物体側レンズ面１３ａの射出光のうち、光量絞りの中央を通過する光線に着目すると、像高が高い側にいく光線ほど射出角が大きくなる。図１の像高１００％の位置に到達する３本の光線は、第２レンズ１３の物体側レンズ面１３ａの射出角は３本とも略等しいが、像側レンズ面１３ｂの射出角に注目すると、最も撮像面に入射する角度が小さくなるのは、第２レンズ１３の有効径の最外部を通過する光線であり、そうすることによって撮像面１４で結像することが可能となる。従って、第２レンズ１３の有効径の最外部を通過する光線のレンズ面１３ｂにおける屈折角はできるだけ大きくする必要があるため、本実施の形態に係るレンズにおいては、レンズ面有効径の最外部における接線角を大きくすることによって、撮像面に入射される光線における入射角を小さくしている。
【００３１】
また、光学長を短くするためには、第１レンズ１１から出射される光線は、より出射角の大きい光線にするとよいため、第１レンズ１１のレンズ面有効径の最外部における接線角を７０度以上９０度以下にしている。これは、光量絞りの中心を通過し像高１００％の位置に到達する光線Ｄについて着目すると、光学長を短くし、センサ入射角を小さくするためには、光線Ｄがレンズ面１３ｂに入射する位置を、より物体側に近づけると共に、より光軸高さを高くすることが必要となる。これを実現するためには光線Ｄの各レンズ面における射出角はできるだけ大きくするのが好ましく、そのためにはレンズ面１１ａの射出角をできるだけ大きくする必要がある。一方、像高１００％の位置に到達する３本の光線について着目すると、光線Ｄの射出角よりも第１レンズ１１のレンズ面１１ａは物体側に凸の形状であるため、レンズ面１１ａの最外部に入射される光線の射出角は光線Ｄの射出角よりもさらに大きくしなければならない。ここで、センサ入射角とは撮像素子の像高１００％の位置に入射する主光線の入射角をいい、主光線とは光量絞りの中心を通る光線をいうものとする。
【００３２】
そこで、本実施の形態に係るレンズにおいては、第１レンズ１１の物体側レンズ面１１ａのレンズ面有効径の範囲内の接線角の最大値を７０度以上９０度以下にしている。このことによって、第１レンズ１１に入射された光線はより射出角が大きい光線として出射することになり、撮像レンズユニットにおける光学長を短くすることが可能となる。
【００３３】
これらのことから、本実施の形態に係る撮像レンズユニット１は、第１レンズ１１の物体側レンズ面１１ａと第２レンズ１３の像側レンズ面１３ｂとにおいて、レンズ面有効径の範囲内における接線角の最大値が７０度以上９０度以下とすることによって、光学長を短くすることが可能となり、かつ撮像面に対して垂直方向に近い角度で入射することができるようになる。このことから、光学長が短くかつ高解像度で画像を撮像することができる撮像レンズユニットを作成することができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係る撮像レンズユニットにおいて、第１レンズの光軸上の厚みをｔ１、第２レンズの光軸上の厚みをｔ２としたとき、ｔ１及びｔ２が以下の条件式を満たすことが望ましい。
１．５≦ｔ２／ｔ１≦５．０
これは、ｔ２を大きくすることによって、光線Ｄのレンズ面１３ａの射出角とレンズ面１３ｂの射出角を比較すると、レンズ面１３ａの射出角の方が大きいため、レンズ面１３ｂを像側に近づけることにより、光線Ｄのレンズ面１３ｂ上における光線高さを高くできるため、像高１００％へ向かう光線のセンサ入射角を小さくすることができるようにしている。さらに、ｔ１は大きくすると光学長が長くなるので、ｔ１は小さいほうが好ましい。これらのことから、本実施の形態に係る第１レンズと第２レンズとにおける光軸上の厚みの比ｔ２／ｔ１を１．５以上にしている。また、第１レンズ１１にはレンズ面の外周部に設けられるコバ（図示せず）が必要となるが、コバの厚みは薄くしすぎると成形の容易性や強度上の問題が発生するため設計上の制限から、第１レンズの光軸上の厚みｔ１と第２レンズ１３の光軸上の厚みｔ２との比ｔ２／ｔ１を５．０以下としている。望ましくは、第１レンズの光軸上の厚みｔ１と第２レンズ１３の光軸上の厚みｔ２との比ｔ２／ｔ１を１．７以上４．０以下にするとよい。さらに望ましくは、第１レンズの光軸上の厚みｔ１と第２レンズ１３の光軸上の厚みｔ２との比ｔ２／ｔ１を２．０以上３．０以下にするとよい。
【００３５】
さらに、本実施の形態に係る撮像レンズユニットにおいて、第１のレンズの物体側レンズ面のレンズ面有効径の直径をＤ１、第２レンズの像側レンズ面のレンズ面有効径の直径をＤ２としたとき、Ｄ１及びＤ２が以下の条件式を満たすことが望ましい。
１．４≦Ｄ２／Ｄ１≦３．０
これも、第１レンズによって射出角が大きくなった光を、レンズ面１３ｂ上のできるだけ光線高さが高い位置に入射することによりセンサ入射角を小さくできるため、第２レンズを第１レンズよりも大きくしている。また、Ｄ１を大きくするとｔ１も大きくなるため光学長が長くなるので、Ｄ１は小さいほうが好ましい。これらのことから、本実施の形態に係る第１レンズと第２レンズとにおけるレンズ面有効径の直径Ｄ１、Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１を１．４以上にしている。また、Ｄ１を小さくするとｔ１も短くなるが、ｔ１を短くするとコバの厚みが薄くなるため上記と同様の理由で発生する設計上の制限から、第１レンズのレンズ面有効径の直径Ｄ１と第２レンズ１３のレンズ面有効径の直径Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１を３．０以下としている。望ましくは、第１レンズと第２レンズとにおけるレンズ面有効径の直径Ｄ１、Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１を１．５以上２．５以下にするとよい。さらに望ましくは、第１レンズと第２レンズとにおけるレンズ面有効径の直径Ｄ１、Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１を１．６以上２．０以下にするとよい。
【００３６】
ここで、本実施の形態における実施例を示す。図４は、本実施例の撮像レンズユニットのレンズデータである。本実施例における撮像レンズの第１レンズ及び第２レンズの４つのレンズ面は非球面形状を有しており、第１レンズ及び第２レンズは正のパワーを有している。第１レンズの物体側から各面を、第１面、第２面、光量絞り、第４面、第５面、第６面、第７面としている。第１面、第２面は、それぞれ第１レンズの物体側レンズ面１１ａ・像側レンズ面１１ｂを表し、第４面、第５面は、それぞれ第２レンズの物体側レンズ面１３ａ・像側レンズ面１３ｂを表している。また、第６面と第７面は、それぞれカバーガラス１５の物体側面・像側面を表し、両面とも平面となっている。図４に示したレンズデータにおいては、それぞれの面についての曲率半径、面間隔、屈折率、およびアッベ数を記述している。
【００３７】
図４に示されたレンズデータに基づいて設計された第１レンズ及び第２レンズの各レンズ面の非球面形状は、下記の非球面式で表している。
【数１】
2007293284.tif 000003
（１）式において、サグ量をｚ、レンズ面の光軸上での曲率をｃ、円錐係数をＫ、４次から１６次までの非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６としている。ただし、曲率Ｃと曲率半径Ｒは、ｃ＝１／Ｒの関係にあるものとする。このサグ量とは、光線高さがｈとなるレンズ上の座標点とレンズ面の光軸上での接平面からの距離である。
【００３８】
本実施例に係るレンズの（１）式における非球面係数を図５に示す。また、図６に、本実施例における光学特性値を示している。焦点距離ｆ、Ｆナンバー、光学長、バックファーカス、対角画角、センサ入射角、センサ対角長、接線角θ１、θ２、ｔ２／ｔ１、Ｄ１、Ｄ２、及びＤ２／Ｄ１を示している。Ｆナンバーは、レンズの焦点距離を入射瞳径で割った値である。また、バックフォーカスは第２レンズの像側レンズ面の頂点から撮像面までの光軸上の距離である。対角画角は、撮像素子の対角方向に撮像可能な最大物体角度を示す。
【００３９】
さらに、θ１が第１レンズにおける接線角の最大値、θ２が第２レンズにおける接線角の最大値である。ｔ１及びｔ２は、第１レンズ及び第２レンズの光軸上の厚みである。Ｄ１及びＤ２は、第１レンズの物体側レンズ面及び第２レンズの像側レンズ面のレンズ面有効径の直径である。従って、上述の実施の形態における接線角と光軸上の厚み、及びレンズ面有効径の直径の条件式を満たしている。
【００４０】
以上のような本実施例における撮像レンズユニットにおける諸収差を図７に示す。図７（ａ）は球面収差図である。縦軸はＦナンバーで示しており、最大値はＦナンバー３．０である。また、横軸は球面収差を示している。また、図７（ｂ）は非点収差図である。縦軸は、像高の光軸からの距離に対する割合で示しており、横軸は非点収差を示している。
図７（ｃ）は歪曲収差である。縦軸は非点収差図と同様に、像高の光軸からの距離に対する割合で示しており、横軸は歪曲収差を示している。また、図７（ｂ）において、Ｔはタンジェンシャル、Ｓはサジタルの像面を表している。
【００４１】
球面収差は、最大値で０．０５ｍｍ程度と小さい値をとっている。また、非点収差は、像高８０％位置において最大値０．０８ｍｍ程度と小さい値になっている。さらに、歪曲収差は、略全像高において、０％に近い値を取っている。
【００４２】
以上のことから、本実施例における撮像レンズユニットにおいて、諸収差も抑制された値となっている。また、光路長も４．７３ｍｍと従来よりも短い値をとっている。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１に係る撮像レンズユニットの構造図である。
【図２】接線角の異なるレンズ面における入射光の射出角の変化を示す図である。
【図３】接線角の異なるレンズ面における出射光の射出角の変化を示す図である。
【図４】実施例の第１レンズのレンズデータである。
【図５】実施例の第１レンズの（１）式における非球面係数の表である。
【図６】実施例の光学特性値を示す表である。
【図７】撮像レンズユニットにおける諸収差を表す収差図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  撮像レンズユニット
１１  第１レンズ  １１ａ  物体側レンズ面  １１ｂ  像側レンズ面
１２  光量絞り  １３  第２レンズ  １３ａ  物体側レンズ面  １３ｂ  レンズ面
１４  撮像面  １５  カバーガラス
【図１】
2007293284.tif 000004
【図２】
2007293284.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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