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JPWO2010001955A1 - 撮像レンズ、その製造方法及び撮像ユニット - Google Patents

撮像レンズ、その製造方法及び撮像ユニット Download PDF

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Abstract

相対する接合型複合レンズの一方あるいは両方の有効径外に間隔保持部を形成し、接合型複合レンズ間の間隔を保持する。間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する接合型複合レンズの他方の有効径の外で、レンズ部と同一の材料から成り、間隔保持部の突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とが直接接するようにすることで、あるいは、相対する接合型複合レンズの両方に形成された間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士が直接接するようにすることで、間隔保持部の厚さが極端に厚くなることがなく、成形しやすく、製造が容易になる。また、間隔保持部はレンズ部と同じ材料から成るため、切断加工条件の選択幅が広くなり、切断時に加わる力に起因するレンズ形状の歪みも低減され、撮像レンズの高性能化が可能となる。

Description

本発明は撮像レンズ、その製造方法及び撮像ユニットに関するものであり、例えば、大量生産に適したウェハレベルレンズを含み、撮像素子(例えば、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子)の受光面上に光学像を形成する撮像レンズと、その製造方法及び撮像ユニットに関するものである。
従来より、ウェハレベルレンズを有する様々なタイプの光学系が提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。ウェハレベルレンズでは、ガラス基板に多数のレンズ部を並べて製造してから切断することで、超低コスト化を実現することができる。そこで重要なポイントの1つは、いかに多数のレンズ部を並べられるかであり、レンズ部はできるだけ接近させて配置することが求められる。一方、撮像レンズ等の光学系では、レンズ間隔を決めたり迷光を遮光したりするために、スペーサや遮光板等の介在物をレンズ間に配置することが必要である。ウェハレベルレンズを用いて撮像レンズを製造する際には、ガラス基板間に介在物を挟んで組立・切断することになるが、各レンズ部の間隔が非常に小さくなると、切断時に介在物が動いたりするため、その間隔には制約がある。
特表2007−524243号公報 特表2008−508545号公報
上記の制約のため、従来より提案されているウェハレベルレンズでは、材料の種類が増えると、ピリ、欠け等の生じない加工条件を探すのが困難であり、そのため切断加工条件の選択幅が狭いという問題がある。また、切断時に加わる力によってレンズ形状が歪むおそれもあり、結果として撮像レンズの高性能化が困難になる。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造が容易で、かつ高性能の撮像レンズ、その製造方法及び撮像ユニットを提供することにある。
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
1.平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組含む撮像レンズであって、
相対する前記接合型複合レンズの一方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部が形成されており、
前記間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する他方の前記接合型複合レンズの有効径の外で、前記間隔保持部の前記突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とが直接接していることを特徴とする撮像レンズ。
2.平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組含む撮像レンズであって、
相対する前記接合型複合レンズの両方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部が形成されており、
相対する前記接合型複合レンズの両方に形成された間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士が直接接していることを特徴とする撮像レンズ。
3.相対する前記接合型複合レンズは、最も物体側に位置する第1接合型複合レンズと、前記第1接合型複合レンズの像側に相対するように設けられた第2接合型複合レンズとであり、前記第1接合型複合レンズは、物体側より、物体側に凸面を向けた第1aレンズ部と、第1レンズ基板と、像側に凹面を向けた第1bレンズ部とを備え、前記第2接合型複合レンズは、物体側より、物体側に凹面を向けた第2aレンズ部と、第2レンズ基板とを備えることを特徴とする前記1または2の撮像レンズ。
4.相対する前記接合型複合レンズの間の有効径の外に、遮光機能を持つ不透明シートを有することを特徴とする前記1から3のいずれかに記載の撮像レンズ。
5.前記間隔保持部の一部にライン状凹部が形成されていることを特徴とする前記1から4のいずれかに記載の撮像レンズ。
6.前記レンズ基板の、前記間隔保持部が形成されている側の基板面の反対側の基板面に、反り防止機能を備えることを特徴とする前記1から5のいずれかに記載の撮像レンズ。
7.前記反り防止機能が樹脂層により構成されることを特徴とする前記6に記載の撮像レンズ。
8.前記反り防止機能が薄膜により構成されることを特徴とする前記6に記載の撮像レンズ。
9.相対する前記接合型複合レンズのうちの有効径の広い方の前記レンズ部の周囲に前記レンズ部と同一の材料により成形された樹脂層を厚くすることにより、前記間隔保持部が形成されていることを特徴とする前記1から8のいずれかに記載の撮像レンズ。
10.以下の条件式(1)を満足することを特徴とする前記1から9のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
ここに、
tl/tb<3.0・・・(1)
ただし、
tl:間隔保持部の突き当て面からレンズ基板までの厚み
tb:レンズ基板の厚み
である。
11.最も物体側に前記接合型複合レンズを含み、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする前記1から10のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
ここに、
0.5<f1/f<1.3・・・(2)
ただし、
f1:最も物体側に位置する接合型複合レンズの焦点距離
f:撮像レンズ全系の合成焦点距離
である。
12.前記第1接合型複合レンズと前記第2接合型複合レンズのみで構成され、以下の条件式(2c)を満足することを特徴とする前記3に記載の撮像レンズ。
ここに、
0.65<f1/f<0.90・・・(2c)
ただし、
f1:最も物体側に位置する接合型複合レンズの焦点距離
f:撮像レンズ全系の合成焦点距離
である。
13.以下の条件式(3)を満足することを特徴とする前記12に記載の撮像レンズ。
ここに、
0.10<d/f<0.35・・・(3)
ただし、
d:接合される2つの接合型複合レンズのレンズ基板間隔
f:撮像レンズの焦点距離
である。
14.前記1から13のいずれかに記載の撮像レンズと、
撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像ユニット。
15.平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組以上含む撮像レンズの製造方法であって、
相対する前記接合型複合レンズの一方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部を形成し、
組立時に、前記間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する他方の前記接合型複合レンズの有効径の外で、前記間隔保持部の前記突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とを直接接触させた状態で、相対する前記接合型複合レンズ同士を接着固定することを特徴とする撮像レンズの製造方法。
16.平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組以上含む撮像レンズの製造方法であって、
相対する前記接合型複合レンズの両方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部を形成し、
組立時に、相対する前記接合型複合レンズの両方に形成された前記間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士を直接接触させた状態で、相対する前記接合型複合レンズ同士を接着固定することを特徴とする撮像レンズの製造方法。
本発明によれば、相対する接合型複合レンズの一方あるいは両方の有効径外に形成された間隔保持部により、相対する接合型複合レンズの間隔が保持される。間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する他方の接合型複合レンズの有効径の外で、間隔保持部の突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とが直接接するようにすることで、あるいは、相対する接合型複合レンズの両方に形成された間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士が直接接するようにすることで、間隔保持部の厚さがレンズ有効径部分と比べて極端に厚くなることがなく、成形もしやすい。これにより製造が容易になる。
また、間隔保持部はレンズ部と同じ材料から成るため、切断加工条件の選択幅が広くなり、切断時に加わる力に起因するレンズ形状の歪みも低減される。これにより撮像レンズの高性能化が可能となる。したがって、製造容易でありながら高性能の撮像レンズ及び撮像ユニットを実現することができる。
第1の実施の形態を示す概略断面図。 第1の実施の形態を説明するための参考例を示す概略断面図。 第2の実施の形態の要部を示す概略断面図。 第3の実施の形態の要部を示す概略断面図。 第4の実施の形態の要部を示す概略断面図。 第5の実施の形態の要部を示す概略断面図。 第6の実施の形態の要部を示す概略断面図。 第7の実施の形態の要部を示す概略断面図。 第8の実施の形態の要部を示す概略断面図。 実施例1の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例1の光学系の収差図である。 実施例2の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例2の光学系の収差図である。 実施例3の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例3の光学系の収差図である。 実施例4の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例4の光学系の収差図である。 実施例5の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例5の光学系の収差図である。 実施例6の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例6の光学系の収差図である。
以下、本発明に係る撮像レンズ、撮像ユニット、それらの製造方法等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
本発明に係る撮像レンズは、接合型複合レンズを2枚以上積層して成り、相対するように接合型複合レンズを1組以上含むものである。ただし、「接合型複合レンズ」とは、平行平板状のレンズ基板と、そのレンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する平板積層タイプのウェハレベルレンズをいう。また「相対する」とは隣合って並んでいることをいう。なお、ここで想定しているレンズ基板とレンズ部とは材質が異なっており、レンズ基板はガラス材料から成り、レンズ部は樹脂材料で形成されているが、必要に応じて材質の同等なものを用いてもよい。
本発明に係る撮像レンズ、撮像ユニット及びそれらの製造方法のポイントは、接合型複合レンズを含む撮像レンズを、ウェハレベルで容易に製造でき、かつ、高精度化を可能とするために、従来は必要とされていたスペーサ部材を省略した点にある。スペーサ機能は、相対する接合型複合レンズの少なくとも一方の有効径の外に、レンズ部と同じ材料で成形された材料層から成る間隔保持部を形成し、その間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、他方の接合型複合レンズの間隔保持部と対向する位置に設けられた突き当て面とを直接接触させることにより達成される。あるいは、積層された2枚の接合型複合レンズの有効径外に、それぞれレンズ部と同じ材料で成形された材料層から成る間隔保持部を設け、それぞれの間隔保持部の面上に設けられた突き当て面を直接接触させてレンズ間隔を規定することによりスペーサ機能を達成してもよく、また、接合型複合レンズの物体側又は像側に隣り合って位置する他の接合型複合レンズ又はその他の光学要素に対する光軸方向の間隔を規定するために、レンズ部の有効径外の部分に、レンズ部の材料と同じ材料で成形された間隔保持部を設けることによりスペーサ機能を達成してもよい。
ここに、「有効径」とは、撮像レンズの最終像面で結像に寄与する光線群が通過する径の最大値であり、最終像面に撮像素子がある場合、撮像素子の最大像高での結像に寄与する光線群が通過する径である。また、「材料層」とはレンズ部の周囲にレンズ部と同じ材料で形成された樹脂層のことであり、材料層のうちレンズ光軸方向の間隔保持に用いられている部分を「間隔保持部」という。また、「直接接する」とは突き当て面と突き当て面が間に接着層を介している場合を含む。
上記構成によれば、相対する接合型複合レンズの一方あるいは両方の有効径外に形成された間隔保持部により、相対する接合型複合レンズ同士の間隔又は接合型複合レンズと他の光学要素との間隔が保持される。間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する他方の接合型複合レンズの有効径の外で、間隔保持部の突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とが直接接するようにすることで、あるいは、相対する接合型複合レンズの両方に形成された間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士が直接接するようにすることで、間隔保持部の厚さがレンズ有効径部分と比べて極端に厚くなることがなく、成形もしやすい。そのため、製造が容易になる。
また、間隔保持部はレンズ部と同じ材料から成るため、切断加工条件の選択幅が広くなり、切断時に加わる力に起因するレンズ形状の歪みも低減される結果、撮像レンズの高性能化が可能となる。したがって、製造容易でありながら高性能の撮像レンズを実現することができる。そして、その撮像レンズと撮像素子とを組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する高性能の撮像ユニットを構成することができる。以下に、具体的な例を挙げて更に詳しく説明する。
図1に、撮像レンズLNの第1の実施の形態を示す。また、第1の実施の形態と同じレンズ構成を有する撮像レンズLNをスペーサ部材を用いて製造する場合を、参考例として図2に示す。図2(A)に示すように、レンズ基板に多数のレンズ部が形成された構造の第1接合型複合レンズC1〜第3接合型複合レンズC3を積層する場合、第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との空気間隔、及び第2接合型複合レンズC2と第3接合型複合レンズC3との空気間隔を保持・管理する必要がある。そのため、図2(B)に示すように、第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との空気間隔、及び第2接合型複合レンズC2と第3接合型複合レンズC3との空気間隔に、スペーサ部材Sを挟んで接着・固定することが行われている。そして、スペーサ部材Sの位置Qで切断することにより、第1接合型複合レンズC1〜第3接合型複合レンズC3を有する撮像レンズLNを構成することができる。
図1に示す撮像レンズLNも、図2に示す撮像レンズLNと同様、第1接合型複合レンズC1〜第3接合型複合レンズC3から成っている。また、第1接合型複合レンズC1はレンズ基板L1P及びその両面に形成されたレンズ部L1A、L1Bから成っており、第2接合型複合レンズC2はレンズ基板L2P及びその両面に形成されたレンズ部L2A、L2Bから成っている。第3接合型複合レンズC3も同様である。図1に示す撮像レンズLNでは、図2(B)に示すスペーサ部材Sを間隔保持部SPで代用している。例えば、第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との場合、その間隔保持部SPは、レンズ部L2Aの構成材料と同じ樹脂でレンズ部L2Aの成形時に同時に成形された材料層で構成され、第2接合型複合レンズC2に入射する光線群の有効径の外に形成されており、レンズ部L2A側の間隔保持部SPの面上に設けられた突き当て面S2と、それと対向するレンズ部L1B側の突き当て面S1とが直接突き当てられることにより、スペーサ機能が達成される。つまり、第1接合型複合レンズC1、第2接合型複合レンズC2の間を通過する光線群の有効径の外に、レンズ部L2Aと同じ材料層から成る間隔保持部SPの面上に設けられた突き当て面S2が形成され、レンズ部L1Bの突き当て面S2に対向する位置に突き当て面S1が形成され、突き当て面S1、S2同士を直接接触させることにより第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との間隔(つまり、光軸AX方向のレンズ面間隔)が規定される。
突き当て面S1、S2同士をその接触状態で接着することにより、第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2とを固定し、第2接合型複合レンズC2と第3接合型複合レンズC3とに関しても有効径の外に形成された間隔保持部SPを用いて空気間隔を規定し、そして、突き当て面S1、S2の位置Qで切断することにより、第1接合型複合レンズC1〜第3接合型複合レンズC3を有する撮像レンズLNを構成することができる。突き当て面S1、S2同士の接着には、一般的な接着剤(例えば、紫外線硬化型接着剤)を用いることができる。また、突き当て面S1、S2同士を接着する観点から、突き当て面S1、S2を構成する材料は、同じ種類のものであることが好ましい。突き当て面S1、S2が同一種類の材料から成っていれば、それに対して適合性の良い1つの接着剤を選択すれば済むというメリットがある。
上記のように、図1に示す撮像レンズLNはスペーサ部材を用いない構成になっているので、構成部品、組立工程及び管理対象(肉厚、接着剤等)が減少して組立が容易になる。このため、低コスト化とともに誤差要素の低減による組立の高精度化が可能になり、その結果として、撮像レンズLNの高精度化が可能になる。例えば、第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との間隔を規定する突き当て面S1、S2と間隔保持部SPを広くすることができるため、その間隔精度も向上・安定する。また、突き当て面S1、S2はレンズ部L1B、L2Aと同じ樹脂材料で成形された材料層から成り、間隔保持部SPはレンズ部L2Aと同じ樹脂材料で成形された材料層から成るため、切断加工条件の選択幅が広くなり、切断時に加わる力に起因するレンズ形状の歪み(光学有効面の変形)も低減され、その結果、撮像レンズLNの高性能化が可能となる。なお、接合型複合レンズC2の物体側又は像側に隣り合って位置する、接合型複合レンズ以外の光学要素に対する光軸AX方向の間隔を間隔保持部SPで規定する場合にも、上記構成は適用可能である。
図1に示す撮像レンズLNにおいて、例えば、レンズ全長を4.2mmとし、撮像レンズLNの配置のピッチを4.5mmとし、第2接合型複合レンズC2と第3接合型複合レンズC3との間隔を0.63mmとすると、第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との間隔はわずか0.16mmとなる。このように接合型複合レンズ間隔を極めて狭い状態で積層する場合、レンズ部L2A(又はレンズ部L1B)と同じ樹脂からなる材料層をスペーサ分だけ厚く肉盛りして、その有効径の外に間隔保持部SPを形成することは容易であり、材料層の肉厚による間隔管理も容易である。つまり、現行のレンズ基板は厚さのバラツキが大きいため、その管理は材料層の厚さ制御により行われているが、レンズ芯厚を含む材料層の厚さは成形時の1工程で同時に決まるので、その制御をそのまま接合型複合レンズ間隔の制御に利用することができるということである。なお、レンズ基板の片面だけに材料層を形成するとその硬化に伴う問題も生じるおそれがあるので、後述するようにレンズ基板の両面に材料層(樹脂層)を形成するのが好ましく、それによってレンズ基板の芯厚誤差の効果的な打ち消しが可能になる。
図2(B)に示すようにスペーサ部材Sを用いると、対向する2枚のレンズ部の厚さ(レンズ面2面の各レンズ基板に対する相対位置)に加えて、スペーサ部材Sの厚さも管理する必要が生じる。つまり、スペーサ部材Sの厚さを加えた3つの厚みを管理する必要が生じる。それに対し、上記第1の実施の形態の構成であれば、レンズ部L2Aと間隔保持部SPの厚さを同時に管理することができるので(スペーサ部分のみの厚みの管理は必要ない。)、レンズ部L1B、L2A及び突き当て面S1、S2の基板面に対する相対位置(つまり材料層の厚さ)を、第1接合型複合レンズC1及び第2接合型複合レンズC2ごとに分担して管理すれば済み、それによって対向するレンズ面同士の位置関係(つまり、光軸AX方向のレンズ面間隔)が決定される。したがって、間隔保持部SPの厚さがレンズ有効径部分と比べて極端に厚くなることがなく、成形し易いというメリットがある。また、スペーサ部材Sを介在させると2つの接着面が構成されてしまうため接着回数も2回必要になるが、スペーサ部材Sが不要になれば接着面が1つになるので接着回数も1回で済む。したがって、全体的な精度向上にも効果がある。
第1の実施の形態(図1)のように、相対する接合型複合レンズC1、C2のうちの有効径の広いレンズ部が形成された側の有効径の外側の材料層(レンズ部L2Aと同じ樹脂からなる樹脂層)を厚くすることにより、間隔保持部SPを形成することが好ましい。第1接合型複合レンズC1の凹面(レンズ部L1B)よりも第2接合型複合レンズC2の凹面(レンズ部L2A)の方が有効径が大きくなっているため、第1接合型複合レンズC1の凹面の方に間隔保持部SPを設けてスペーサ機能を持たせようとすると、第2接合型複合レンズC2の凹面の有効径に間隔保持部SPが重なってしまうおそれがある。有効径の大きい第2接合型複合レンズC2の凹面の方に間隔保持部SPを設ければ、有効光路が遮られるのを回避することができるので好ましい。
上記第1の実施の形態(図1)では、対向するレンズ部L1B、L2Aの面形状がともに凹面形状になっているが、突き当て面S1、S2や間隔保持部SPでスペーサ機能を達成する場合の面形状は上記のものに限らない。その例として、図3〜図5に、撮像レンズLNの第2〜第4の実施の形態を示す。第2の実施の形態(図3)では、レンズ部L1Bが凸面形状を有しており、レンズ部L2Aが凹面形状を有している。第1の実施の形態(図1)と同様に、レンズ部L2A側に間隔保持部SPが形成され、突き当て面S1、S2が広く確保されているため、第1、第2接合型複合レンズC1、C2の間隔の高精度化及び安定化が可能となる。第3の実施の形態(図4)では、レンズ部L1B、L2Aがともに凸面形状を有している。また、第4の実施の形態(図5)では、レンズ部L1B、L2Aがともに変曲点を持つ凸面形状を有している。第3、第4の実施の形態は、有効径が異なっている他は同じ構成になっているので、仕様の異なる撮像レンズLNに共用することが可能である。
前記第1の実施の形態(図1)では、対向する突き当て面S1、S2が平面から成っているが、必要に応じて突き当て面S1、S2の表面に加工を施してもよい。その例として、図6、図7に、撮像レンズLNの第5、第6の実施の形態を示す。第5の実施の形態(図6)では、突き当て面S1、S2の表面が互いにピッチの異なる網目状に加工されている。このようにピッチの異なる網目状の加工を突き当て面S1、S2に施すことにより、接着層RNのうち突き当て面S1、S2間に存在する接着剤が少なくなる。その結果、接着剤の厚みムラが少なくなるので、間隔を容易に制御することが可能になる。
第6の実施の形態(図7)は、第3、第4の実施の形態(図4、図5)において、突き当て面S1、S2(間隔保持部SP)の一部に肉抜き及び切断用のライン状凹部TNを形成したものである。ライン状凹部TNを形成することにより、突き当て面S1、S2の成形時の樹脂逃がし(肉抜き)が可能となり、肉厚が薄い分だけ成形時間の短縮が可能となる。また、ライン状凹部TNを通過する位置Qでの切断により、切断面の樹脂からなる材料層の厚さが部分的に薄くなるため切断が容易になる。また、切断時に加わる力に起因するレンズ形状の歪み(光学有効面の変形)も低減されるので、撮像レンズLNの一層の高性能化が可能となる。
前記第1の実施の形態(図1)では、第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との間に光学部材は配置されていないが、必要に応じて光学部材を配置してもよい。その例として、図8に撮像レンズLNの第7の実施の形態を示す。図8(A)の平面図と図8(B)の断面図は、積層前の第2接合型複合レンズC2に、絞り又は迷光防止用光束規制板としての遮光機能を持つ不透明シートSDを被せた状態を示している(ただし、1つのレンズ部L2Aの有効径の外の一部についてのみ不透明シートSDを示している。)。また、図8(C)の断面図は、不透明シートSDとともに第1接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2とを積層した状態を示している。図8(C)から分かるように、相対する第接合型複合レンズC1と第2接合型複合レンズC2との間の有効径の外には、遮光機能を持つ不透明シートSDが配置されている。なお、第7の実施の形態(図8)のレンズ構成は、第3、第4の実施の形態(図4、図5)と同じものである。
不透明シートSDとしては、例えば、ドライフィルムレジスト、遮光機能を持つ一般的な粘着シート等が用いられる。不透明シートSDは、樹脂からなる材料層に密着するように貼り付けられるのが好ましいが、第1接合型複合レンズC1と、第2接合型複合レンズC2との間で安定した固定状態が保たれるならば、必ずしも密着状態である必要はない。ここではリング状のシートを複数貼ることを想定しているが、複数の穴の開いた不透明シートを貼ってもよい。その場合、突き当て面S1、S2を直接接触させるための穴も設けておく必要がある。また、不透明シートSDの遮光範囲は有効径の外の必要な範囲を被うものであればよいが、有効径のギリギリまで有効径の外の範囲を被うのが更に好ましい。なお、接合型複合レンズC2の物体側又は像側に隣り合って位置する、接合型複合レンズ以外の光学要素に対する光軸AX方向の間隔を間隔保持部SPで規定する場合にも、上記遮光機能を持つ不透明シートSDを有する構成は適用可能である。つまり、接合型複合レンズとその物体側又は像側に隣り合って位置するその他の光学要素との間の有効径の外に、遮光機能を持つ不透明シートSDを配置してもよい。
上述した第1〜第7の実施の形態では、第1接合型複合レンズC1、第2接合型複合レンズC2ともレンズ基板L1P、L2Pの両方の基板面にレンズ部L1A、L1B;L2A、L2Bが形成されているが、レンズ基板の一方の基板面にのみレンズ部が形成された接合型複合レンズを含む撮像レンズについても、間隔保持部SP等でスペーサ機能を達成する前記構成は適用可能である。ただし、レンズ基板の片面にのみレンズ部を形成すると、レンズ部を構成する樹脂材料の硬化に伴ってレンズ基板が曲がってしまい、接合型複合レンズ全体に反りが生じるおそれがある。ウェハレベルでは、これが性能に大きな影響を及ぼす問題となる。この問題を解消するため、レンズ基板において、レンズ部が形成されている側の基板面とは反対側の基板面に、反り防止機能を備えることが好ましい。その一例として第8の実施の形態を挙げ、図9に示す要部断面でその反り防止機能を説明する。
図9(A)は、レンズ基板LPの一方の基板面にのみレンズ部LAと材料層(間隔保持部SP、突き当て面SA等を有する。)が形成された接合型複合レンズCAを示しており、図9(C)はレンズ基板LPの一方の基板面にレンズ部LAと材料層(間隔保持部SP、突き当て面SA等を有する。)を、他方の基板面に樹脂層LBが形成された接合型複合レンズCBを示している。図9(A)に示すレンズ基板LPの片面にのみ材料層が形成された接合型複合レンズCAでは、レンズ基板LPの裏面に反り防止機能が無いため、樹脂の硬化に起因する収縮の力(太い矢印で示す。)が発生して、図9(B)に示すようにレンズ基板LPが曲がってしまい、接合型複合レンズCA全体に生じた反りによって、撮像レンズの精度が低下してしまう。
第8の実施の形態に係る接合型複合レンズCBでは、図9(C)に示すように、レンズ基板LPの裏面(すなわち、レンズ基板LPにおいて、レンズ部LA、突き当て面SA、間隔保持部SP等が形成されている側の基板面とは反対側の基板面)に樹脂層LBが設けられており、この樹脂層LBによって反り防止機能が達成される。つまり、一方の基板面に設けられているレンズ部LA及び材料層と、他方の基板面に設けられている樹脂層LBとで樹脂の硬化に起因する収縮の力が相殺される結果、レンズ基板LPの反りを低減することができる。したがって、高い精度を有する撮像レンズを実現することができる。
図9(C)では、レンズ基板LPの全面に樹脂層LBが設けられたものを示しているが、レンズ基板LPの一部、例えば、有効径の外にのみ樹脂層LBを設けてもよい。樹脂層LBにも突き当て面SAや間隔保持部SPと同等の構造物を形成することにより、前述したスペーサ機能を持たせるようにしてもよい。また、レンズ部LA等を構成している樹脂の硬化に起因する収縮の力を相殺するものとして、樹脂層LBの代わりに反射防止膜等の薄膜を設けること(コーティング)により、反り防止機能を達成するようにしてもよい。
突当て面を構成する間隔保持部の厚さに関しては、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。ここに、
tl/tb<3.0・・・(1)
ただし、
tl:突き当て面からレンズ基板までの厚み、
tb:レンズ基板の厚み、
である。
条件式(1)は、レンズ基板の厚みに対する間隔保持部の厚みについて好ましい条件範囲を規定している。この条件式(1)を満たすことにより、レンズ基板の裏面からの反り防止機能を付加させても、光学全長に影響を与えず、またコストを低くすることができる。突き当て面を構成する間隔保持部が厚いと、その反対側面にも、厚い樹脂層等を設けなければならなくなる。それによって、突き当て面の反対側の間隔を広げる必要が生じるため、光学全長が大きくなる。また、樹脂を多く用いなければならなくなるため、コストが高くなる。コーティングにより反りを防止しようとすると、コート層が厚くなり、やはりコストが高くなる。
以下の条件式(1a)を満たすことが望ましく、条件式(1b)を満たすことが更に望ましい。ここに、
tl/tb<2.0・・・(1a)
tl/tb<1.5・・・(1b)
である。
これらの条件式(1a)、(1b)は、前記条件式(1)が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。好ましくは条件式(1a)、更に好ましくは条件式(1b)を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
撮像レンズのレンズ全長に関しては、撮像レンズが最も物体側に接合型複合レンズを含み、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。ここに、
0.5<f1/f<1.3・・・(2)
ただし、
f1:最も物体側に位置する接合型複合レンズの焦点距離、
f:撮像レンズ全系の合成焦点距離、
である。
条件式(2)は、撮像レンズの全長を短くする(言い換えれば、接合型複合レンズ間隔を短くする)という点で好ましい条件範囲を規定している。最も物体側に位置する接合型複合レンズのパワーを条件式(2)を満たすように設定することは、レンズ全長の短縮に最も効果がある。また、接合型複合レンズ間隔の短縮により、基板面から突き当て面までの高さを低くすること(つまり間隔保持部の肉厚を薄くすること)ができる。条件式(2)の下限を上回ることで、最も物体側に位置する接合型複合レンズのパワーが強くなりすぎず、レンズ部の厚みが厚くなりすぎない。条件式(2)の上限を下回ることで、レンズ全長を短くすることができ、結果的に、接合型複合レンズ間隔を短くすることができる。
以下の条件式(2a)を満たすことが更に望ましい。ここに、
0.6<f1/f<1.1・・・(2a)
である。
この条件式(2a)は、前記条件式(2)が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。好ましくは条件式(2a)を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
また、撮像レンズの構成は、最も物体側に位置する第1接合型複合レンズと、第1接合型複合レンズの像側に相対するように設けられた第2接合型複合レンズの接合型複合レンズ2枚構成で、第1接合型複合レンズは、物体側より、物体側に凸面を向けた第1レンズ部、第1レンズ基板、像側に凹面を向けた第2レンズ部を備え、第2接合型複合レンズは、物体側より、物体側に凹面を向けた第3レンズ部、第2レンズ基板とを備えることにより、間隔保持部の突き当て面が対向して接着されたときにその内側のレンズ部が両方凹面となる構成が好ましい。その時、撮像レンズは下記の条件式(2c)を満たすことが望ましい。ここに、
0.65 < f1/f < 0.90・・・(2c)
である。
条件式(2c)を満たすことで、撮像レンズの性能を保ちつつ、撮像レンズの全長を短くすることが可能となる。条件式(2c)の上限を下回ることで、第1接合型複合レンズのパワーが強くなりすぎることによる、収差の発生を抑えることができる。また、条件式(2c)の下限を上回ることで、第1接合型複合レンズが強いパワーをもち、撮像レンズの全長を小さくすることができ、さらに接合型複合レンズ間隔の短縮に有利となる。
前記のように条件式(2c)を満たすことで、接合型複合レンズ間隔を小さくすることができるが、さらに接合型複合レンズ間隔が条件式(3)を満たすことが望ましい。ここに、
0.10 < d/f < 0.35・・・(3)
ただし
d:接合される2つの接合型複合レンズのレンズ基板間隔
f:撮像レンズの焦点距離
である。
条件式(3)を満たすことで基板面から突き当て面までの樹脂厚を最適にすることができる。条件式(3)の上限を下回ることで、基板間隔が近くなり、突き当て部までの高さが低くなるため、間隔保持部の肉厚を薄くすることが出来る。また、撮像レンズの全長を短縮する場合、最も物体側のレンズ部が強い凸面となるが、強い凸面で発生する収差の補正には強い凹面が必要となる。条件式(3)の下限を上回ることで、基板間隔が近くなりすぎず、前記接合型複合レンズのレンズ部の形状自由度を確保できるため、強い凹面とすることができ、全長短縮を図る場合でも諸収差を良好に補正することができる。
なお、撮像レンズにおける最適な設計条件は、光学全長が1.0mm以上、10mm以下、望ましくは2.0mm以上、5.0mm以下である。
次に、撮像レンズの具体的実施例を説明する。各実施例において、開口絞りSはレンズ基板表面に直接Cr蒸着などを施すことにより形成されている。従って、開口絞りSは背景技術で述べた介在物にはあたらず、切断時に開口絞りSの部分でレンズ部がずれたりはしない。
[実施例1]
図10は、実施例1の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図11は、実施例1の光学系の収差図である。なお、実施例1では、図1に示したような、第2接合型複合レンズBK2の第2aレンズ部L2a側にのみ間隔保持部SPが形成された例を示している。
実施例1の光学系は、図10に示すように、物体側より像側へ順に、第1接合型複合レンズBK1と第2接合型複合レンズBK2とから構成されている。第1接合型複合レンズBK1は、第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1及び第1bレンズ部L1bで構成され、正の屈折力を有する。第2接合型複合レンズBK2は、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2及び第2bレンズ部L2bで構成され、負の屈折力を有する。そして、第2接合型複合レンズBK2の像側には、光学的ローパスフィルタ、赤外カットフィルタあるいは固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板PTが設けられ、最後に固体撮像素子の像面IMが配置されている。全ての空気と接するレンズ部の面は非球面形状である。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸に沿って、順に第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1、第1bレンズ部L1b、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2、第2bレンズ部L2b及び平行平板PTを通過し、撮像素子の受光面IM上に物体の光学像を形成する。
実施例1の光学系における、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。各レンズ面に付されている番号ri(i=1,2,3,・・・)は、物体側から数えた場合のi番目のレンズ面(ただし、レンズの接合面は1つの面として数える。)であり、riに「*」印が付されている面は、非球面であることを示す。なお、平行平板FTの両面も1つの面として扱っている。また、開口絞りSは、厚さが無視できる程度であるため、開口絞りSが形成されているガラス基板の面の一部として取り扱っている。このような取り扱い及び符号の意味は、後述の実施例2から実施例6についても同様である(図12、図14、図16、図18及び図20)。ただし、全く同一であるという意味ではなく、例えば、実施例1から実施例6の各図を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号(r1)が付されているが、これらの曲率等が各実施例1から実施例6を通じて同一であるという意味ではない。
数値実施例1
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
1* 0.825 0.30 1.513 55 0.56
2(絞り) ∞ 0.39 1.470 65 0.51
3 ∞ 0.07 1.590 30 0.50
4* 2.307 0.41 0.50
5* -2.856 0.14 1.570 35 0.58
6 ∞ 0.69 1.470 65 0.78
7 ∞ 0.49 1.570 35 1.31
8* 9.805 0.10 1.39
9 ∞ 0.50 1.516 64 1.59
10 ∞ 0.16 1.71
非球面データ
第1面
K=0.24110E-01,A4=-0.76992E-02,A6=0.22116E+00,A8=-0.89518E+00,A10=0.76286E-01,A12=0.12557E+01,A14=0.14692E+02,A16=-0.81966E+01,A18=-0.47815E+02,A20=-0.10647E+02
第4面
K=0.11699E+02,A4=0.15488E+00,A6=-0.22486E+00,A8=0.54011E+00,A10=0.94165E+01,A12=-0.19387E+02,A14=0.61351E+02,A16=0.85443E+02,A18=-0.55073E+02,A20=-0.34318E+03
第5面
K=-0.15936E+01,A4=-0.57846E+00,A6=0.89746E+00,A8=-0.66050E+01,A10=0.11481E+02,A12=-0.58783E+01,A14=-0.58713E+02,A16=0.12287E+03,A18=0.15861E+03,A20=-0.85648E+03
第8面
K=0.16404E+02,A4=-0.81453E-01,A6=-0.24477E-01,A8=-0.78141E-02,A10=0.18887E-01,A12=-0.84156E-02,A14=-0.28156E-02,A16=0.13636E-02,A18=0.66819E-03,A20=-0.26160E-03
各種データ
焦点距離 2.98mm
Fナンバ 2.8
像高 1.75mm
レンズ全長 3.25mm
BF 0.16mm
BK1の焦点距離 2.24mm
BK2の焦点距離 -3.73mm
上記の面データにおいて、“r”は、各面の曲率半径(単位はmm)、“d”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔、即ち軸上面間隔(単位はmm)、“nd”は、各レンズのd線(波長587.56nm)に対する屈折率、“νd”は、アッベ数をそれぞれ示している。また、面データの最後に、各面における有効半径(単位はmm)を示してある。なお、平行平面板FTの両面は平面であるために、それらの曲率半径rは、∞(無限大)である。
上記の非球面データは、面データにおいて番号iに*が付された非球面の2次曲面パラメータ(円錐係数K)と非球面係数Ai(i=4,6,8,10,12、14、16、18及び20)の値とを示すものである。記載のない非球面係数Aiは、0(ゼロ)である。なお、光学面の非球面形状は、面頂点を原点、物体から撮像素子に向かう向きをz軸の正の方向とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用い、次式により定義している。ここに、
z(h)=ch/[1+√{1−(1+K)c}]+ΣAi・h
ただし、z(h):高さhの位置でのz軸方向の変位量(面頂点基準)
h:z軸に対して垂直な方向の高さ(h=x+y
c:近軸曲率(=1/曲率半径)
Ai:i次の非球面係数
K:2次曲面パラメータ(円錐係数)
である。そして、上記非球面データにおいて、「En」は「10のn乗」を意味する。例えば、「E+01」は「10の+1乗」を意味し、「E-03」は「10の−3乗」を意味する。
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例1の光学系における各収差を図11に示す。図11(a)は、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)を示し、図11(b)は、非点収差(ASTIGMATISM FIELDCURVER)を示し、図11(c)は、歪曲収差(DISTORTION)を示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、像高をmm単位で表している。歪曲収差の横軸は、実際の像高の理想像高に対するズレの割合(%)を表しており、縦軸は、その像高をmm単位で表している。また、非点収差の図中、実線はサジタル、破線はタンジェンシャルをそれぞれ表している。球面収差の図には、実線でd線(波長587.56nm)、破線でg線(波長435.84nm)の2つの波長の収差をそれぞれ示してある。非点収差及び歪曲収差の図は、上記d線(波長587.56nm)を用いた場合の結果である。以上のような扱いは、以下に示す実施例2から実施例6のコンストラクションデータ、及び各収差を示す図13、図15、図17、図19及び図21においても同様である。
[実施例2]
図12は、実施例2の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図13は、実施例2の光学系の収差図である。なお、実施例2では、図4に示したような、第1接合型複合レンズBK1の第1bレンズ部L1bと第2接合型複合レンズBK2の第2aレンズ部L2aの両方に間隔保持部SPが形成された例を示している。
実施例2の光学系は、図12に示すように、物体側より像側へ順に、第1接合型複合レンズBK1と第2接合型複合レンズBK2とから構成されている。第1接合型複合レンズBK1は、第1aレンズ部L1a、第1レンズ基板LS1、開口絞りS及び第1bレンズ部L1bで構成され、正の屈折力を有する。第2接合型複合レンズBK2は、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2及び第2bレンズ部L2bで構成され、負の屈折力を有する。そして、第2接合型複合レンズBK2の像側には、光学的ローパスフィルタ、赤外カットフィルタあるいは固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板PTが設けられ、最後に固体撮像素子の像面IMが配置されている。全ての空気と接するレンズ部の面は非球面形状である。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸に沿って、順に第1aレンズ部L1a、第1レンズ基板LS1、開口絞りS、第1bレンズ部L1b、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2、第2bレンズ部L2b及び平行平板PTを通過し、撮像素子の受光面IM上に物体の光学像を形成する。
実施例2の光学系における、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例2
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
1* 0.764 0.29 1.518 57 0.54
2 ∞ 0.30 1.520 62 0.51
3(絞り) ∞ 0.15 1.572 35 0.39
4* 2.082 0.29 0.42
5* -2.130 0.05 1.572 35 0.48
6 ∞ 1.10 1.470 65 0.59
7 ∞ 0.37 1.572 35 1.39
8* 16.027 0.10 1.42
9 ∞ 0.50 1.520 62 1.59
10 ∞ 0.09 1.71
非球面データ
第1面
K=-0.27812E+00,A4=0.44933E-01,A6=0.13479E+01,A8=-0.10003E+02,A10=0.36674E+02,A12=-0.44976E+02
第4面
K=0.12388E+02,A4=0.19713E-01,A6=-0.38863E+00,A8=0.14672E+02,A10=-0.99560E+02,A12=0.28271E+03
第5面
K=0.85615E+01,A4=-0.11599E+01,A6=0.12979E+02,A8=-0.14421E+03,A10=0.83342E+03,A12=-0.26345E+04,A14=0.36490E+04,A16=-0.13746E+04
第8面
K=-0.15883E+02,A4=-0.12148E+00,A6=0.17573E+00,A8=-0.30311E+00,A10=0.29327E+00,A12=-0.18251E+00,A14=0.70244E-01,A16=-0.15061E-01,A18=0.13546E-02
各種データ
焦点距離 2.91mm
Fナンバ 2.88
像高 1.75mm
レンズ全長 3.24mm
BF 0.09mm
BK1の焦点距離 2.03mm
BK2の焦点距離 -3.18mm
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例2の光学系における各収差を図13に示す。図13(a)は、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)を示し、図13(b)は、非点収差(ASTIGMATISM FIELDCURVER)を示し、図13(c)は、歪曲収差(DISTORTION)を示す。
[実施例3]
図14は、実施例3の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図15は、実施例3の光学系の収差図である。なお、実施例3では、図4に示したような、第1接合型複合レンズBK1の第1bレンズ部L1bと第2接合型複合レンズBK2の第2aレンズ部L2aの両方に間隔保持部SPが形成された例を示している。
実施例3の光学系は、図14に示すように、物体側より像側へ順に、第1接合型複合レンズBK1と第2接合型複合レンズBK2とから構成されている。第1接合型複合レンズBK1は、第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1及び第1bレンズ部L1bで構成され、正の屈折力を有する。第2接合型複合レンズBK2は、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2及び第2bレンズ部L2bで構成され、負の屈折力を有する。実施例3では、他の実施例で第2接合型複合レンズBK2の像側に設けられている平行平板PTがない場合を例示している。従って、第2接合型複合レンズBK2の第2bレンズ部L2bの像側には、固体撮像素子の像面IMが配置されている。全ての空気と接するレンズ部の面は非球面形状である。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸に沿って、順に第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1、第1bレンズ部L1b、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2及び第2bレンズ部L2bを通過し、撮像素子の受光面IM上に物体の光学像を形成する。
実施例3の光学系における、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例3
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
1* 0.827 0.32 1.513 55 0.55
2(絞り) ∞ 0.39 1.520 62 0.48
3 ∞ 0.05 1.640 23 0.49
4* 2.186 0.32 0.48
5* -4.099 0.05 1.572 35 0.57
6 ∞ 1.14 1.520 62 0.65
7 ∞ 0.35 1.610 29 1.33
8* 25.188 0.65 1.41
非球面データ
第1面
K=0.42426E-02,A4=0.29108E-01,A6=-0.19265E+00,A8=0.12593E+01,A10=-0.34458E+01,A12=0.46137E+01
第4面
K=0.40282E+01,A4=-0.38432E-01,A6=0.43119E+01,A8=-0.32281E+02,A10=0.13366E+03,A12=-0.17412E+03
第5面
K=0.15371E+02,A4=-0.60685E+00,A6=0.25322E+01,A8=-0.13154E+02,A10=0.26798E+02,A12=-0.18687E+02
第8面
K=0.30000E+02,A4=-0.10222E+00,A6=0.23279E+00,A8=-0.44391E+00,A10=0.42353E+00,A12=-0.22098E+00,A14=0.59866E-01,A16=-0.66132E-02
各種データ
焦点距離 2.98mm
Fナンバ 2.88
像高 1.75mm
レンズ全長 3.27mm
BF 0.65mm
BK1の焦点距離 2.39mm
BK2の焦点距離 -5.98mm
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例3の光学系における各収差を図15に示す。図15(a)は、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)を示し、図15(b)は、非点収差(ASTIGMATISM FIELDCURVER)を示し、図15(c)は、歪曲収差(DISTORTION)を示す。
[実施例4]
図16は、実施例4の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図17は、実施例4の光学系の収差図である。なお、実施例4では、図4に示したような、第1接合型複合レンズBK1の第1bレンズ部L1bと第2接合型複合レンズBK2の第2aレンズ部L2aの両方に間隔保持部SPが形成された例を示している。
実施例4の光学系は、図16に示すように、物体側より像側へ順に、第1接合型複合レンズBK1と第2接合型複合レンズBK2とから構成されている。第1接合型複合レンズBK1は、第1aレンズ部L1a、第1レンズ基板LS1、開口絞りS及び第1bレンズ部L1bで構成され、正の屈折力を有する。第2接合型複合レンズBK2は、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2及び第2bレンズ部L2bで構成され、負の屈折力を有する。そして、第2接合型複合レンズBK2の像側には、光学的ローパスフィルタ、赤外カットフィルタあるいは固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板PTが設けられ、最後に固体撮像素子の像面IMが配置されている。全ての空気と接するレンズ部の面は非球面形状である。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸に沿って、順に第1aレンズ部L1a、第1レンズ基板LS1、開口絞りS、第1bレンズ部L1b、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2、第2bレンズ部L2b及び平行平板PTを通過し、撮像素子の受光面IM上に物体の光学像を形成する。
実施例4の光学系における、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例4
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
1* 0.845 0.25 1.513 55 0.55
2 ∞ 0.30 1.470 65 0.51
3(絞り) ∞ 0.17 1.610 29 0.50
4* 2.231 0.49 0.50
5* -4.276 0.17 1.572 35 0.63
6 ∞ 0.88 1.470 65 0.81
7 ∞ 0.33 1.700 36 1.39
8* 8.194 0.10 1.46
9 ∞ 0.50 1.516 64 1.59
10 ∞ 0.16 1.70
非球面データ
第1面
K=-0.18642E-01,A4=0.42482E-01,A6=-0.11195E+00,A8=0.13865E+01,A10=-0.52066E+01,A12=0.89294E+01
第4面
K=0.27654E+01,A4=0.31830E-01,A6=0.42787E+01,A8=-0.33891E+02,A10=0.14295E+03,A12=-0.18868E+03
第5面
K=-0.16316E+02,A4=-0.58738E+00,A6=0.23546E+01,A8=-0.14449E+02,A10=0.34800E+02,A12=-0.29702E+02
第8面
K=0.14622E+02,A4=-0.10712E+00,A6=0.22395E+00,A8=-0.44303E+00,A10=0.42658E+00,A12=-0.22276E+00,A14=0.60414E-01,A16=-0.66804E-02
各種データ
焦点距離 3.04mm
Fナンバ 2.88
像高 1.75mm
レンズ全長 3.35mm
BF 0.16mm
BK1の焦点距離 2.42mm
BK2の焦点距離 -4.36mm
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例4の光学系における各収差を図17に示す。図17(a)は、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)を示し、図17(b)は、非点収差(ASTIGMATISM FIELDCURVER)を示し、図17(c)は、歪曲収差(DISTORTION)を示す。
[実施例5]
図18は、実施例5の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図19は、実施例5の光学系の収差図である。なお、実施例5では、図4に示したような、第1接合型複合レンズBK1の第1bレンズ部L1bと第2接合型複合レンズBK2の第2aレンズ部L2aの両方、及び第2接合型複合レンズBK2の第2bレンズ部L2bと第3接合型複合レンズBK3の第3aレンズ部L3aの両方に間隔保持部SPが形成された例を示している。
実施例5の光学系は、図18に示すように、物体側より像側へ順に、第1接合型複合レンズBK1と第2接合型複合レンズBK2と第3接合型複合レンズBK3とから構成されている。第1接合型複合レンズBK1は、第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1及び第1bレンズ部L1bで構成され、正の屈折力を有する。第2接合型複合レンズBK2は、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2及び第2bレンズ部L2bで構成され、負の屈折力を有する。第3接合型複合レンズBK3は、第3aレンズ部L3a、第3レンズ基板LS3及び第3bレンズ部L3bで構成され、負の屈折力を有する。そして、第3接合型複合レンズBK2の像側には平行平板PTが設けられ、最後に固体撮像素子の像面IMが配置されている。全ての空気と接するレンズ部の面は非球面形状である。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸に沿って、順に第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1、第1bレンズ部L1b、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2、第2bレンズ部L2b、第3aレンズ部L3a、第3レンズ基板LS3、第3bレンズ部L3b及び平行平板PTを通過し、撮像素子の受光面IM上に物体の光学像を形成する。
実施例5の光学系における、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例5
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
1* 0.807 0.25 1.520 57 0.51
2(絞り) ∞ 0.35 1.474 56 0.46
3 ∞ 0.05 1.550 32 0.38
4* 2.163 0.29 0.40
5* -1.866 0.05 1.550 32 0.47
6 ∞ 0.35 1.474 56 0.60
7 ∞ 0.25 1.520 57 0.89
8* -4.203 0.16 0.92
9* 2.063 0.07 1.520 57 1.28
10 ∞ 0.35 1.474 56 1.31
11 ∞ 0.16 1.550 32 1.45
12* 1.527 0.35 1.48
13 ∞ 0.35 1.516 64 1.66
14 ∞ 0.08 1.76
非球面データ
第1面
K=0.28508E+00,A4=-0.87713E-01,A6=0.21298E+00,A8=-0.14396E+01,A10=0.14584E+01
第4面
K=0.97774E+01,A4=0.25489E-01,A6=-0.61032E+00,A8=0.30926E+01,A10=-0.18322E+02
第5面
K=0.14234E+02,A4=-0.70651E-01,A6=-0.10788E+01,A8=0.10856E+01,A10=-0.54022E+01,A12=0.30721E+01
第8面
K=0.11337E+02,A4=-0.26901E+00,A6=0.15260E+00,A8=0.61211E-01,A10=-0.31879E-01,A12=-0.10580E-01
第9面
K=-0.20317E+00,A4=-0.62011E+00,A6=0.40387E+00,A8=-0.16614E-01,A10=-0.65032E-01,A12=0.17149E-01
第12面
K=-0.69147E+01,A4=-0.20810E+00,A6=0.82076E-01,A8=-0.36905E-01,A10=0.10277E-01,A12=-0.36994E-03
各種データ
焦点距離 2.75mm
Fナンバ 2.88
像高 1.75mm
レンズ全長 3.11mm
BF 0.65mm
BK1の焦点距離 2.17mm
BK2の焦点距離 -6.45mm
BK3の焦点距離 -13.67mm
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例5の光学系における各収差を図19に示す。図19(a)は、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)を示し、図19(b)は、非点収差(ASTIGMATISM FIELDCURVER)を示し、図19(c)は、歪曲収差(DISTORTION)を示す。
[実施例6]
図20は、実施例6の光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図21は、実施例6の光学系の収差図である。なお、実施例6では、図4に示したような、第1接合型複合レンズBK1の第1bレンズ部L1bと第2接合型複合レンズBK2の第2aレンズ部L2aの両方、及び第2接合型複合レンズBK2の第2bレンズ部L2bと第3接合型複合レンズBK3の第3aレンズ部L3aの両方に間隔保持部SPが形成された例を示している。
実施例6の光学系は、図20に示すように、物体側より像側へ順に、第1接合型複合レンズBK1と第2接合型複合レンズBK2と第3接合型複合レンズBK3とから構成されている。第1接合型複合レンズBK1は、第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1及び第1bレンズ部L1bで構成され、正の屈折力を有する。第2接合型複合レンズBK2は、第2aレンズ部L2a及び第2レンズ基板LS2で構成され、負の屈折力を有する。第3接合型複合レンズBK3は、第3aレンズ部L3a、第3レンズ基板LS3及び第3bレンズ部L3bで構成され、正の屈折力を有する。そして、第3接合型複合レンズBK3の像側には平行平板PTが設けられ、最後に固体撮像素子の像面IMが配置されている。全ての空気と接するレンズ部の面は非球面形状である。第2接合型複合レンズBK2の第2bレンズ部L2bは、間隔保持部SPが形成される部分のみに設けられており、図8で示した反り防止機能としても機能している。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸に沿って、順に第1aレンズ部L1a、開口絞りS、第1レンズ基板LS1、第1bレンズ部L1b、第2aレンズ部L2a、第2レンズ基板LS2、第3aレンズ部L3a、第3レンズ基板LS3、第3bレンズ部L3b及び平行平板PTを通過し、撮像素子の受光面IM上に物体の光学像を形成する。
実施例6の光学系における、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例6
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
1* 0.904 0.21 1.520 57 0.51
2(絞り) ∞ 0.30 1.474 56 0.47
3 ∞ 0.09 1.520 57 0.50
4* 1.999 0.51 0.51
5* -2.602 0.11 1.520 57 0.67
6 ∞ 0.30 1.474 56 0.79
7 ∞ 0.05 0.96
8* 1.330 0.25 1.5200 57 1.16
9 ∞ 0.30 1.4740 56 1.21
10 ∞ 0.14 1.5200 57 1.36
11* 1.554 0.53 1.40
12 ∞ 0.30 1.5163 64 1.63
13 ∞ 0.07 1.71
非球面データ
第1面
K=-0.29885E-01,A4=-0.19971E-01,A6=0.52503E+00,A8=-0.17949E+01,A10=0.28867E+01
第4面
K=0.10267E+00,A4=0.24735E+00,A6=0.49138E+00,A8=-0.20173E+01,A10=0.82380E+01
第5面
K=0.72611E+01,A4=0.33086E+00,A6=-0.21271E+00,A8=-0.37893E+01,A10=0.97338E+01,A12=-0.91112E+01
第8面
K=-0.62417E+01,A4=-0.31452E+00,A6=0.18880E+00,A8=0.29815E-01,A10=-0.59214E-01,A12=0.15006E-01
第11面
K=-0.56553E+01,A4=-0.15975E+00,A6=0.30953E-01,A8=-0.15564E-01,A10=0.59725E-02,A12=-0.29519E-03
各種データ
焦点距離 2.79mm
Fナンバ 2.88
像高 1.75mm
レンズ全長 3.16mm
BF 0.80mm
BK1の焦点距離 2.66mm
BK2の焦点距離 -5.01mm
BK3の焦点距離 8.56mm
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例6の光学系における各収差を図21に示す。図21(a)は、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)を示し、図21(b)は、非点収差(ASTIGMATISM FIELDCURVER)を示し、図21(c)は、歪曲収差(DISTORTION)を示す。
以上に述べたように、本発明によれば、相対する接合型複合レンズの一方あるいは両方の有効径外に形成された間隔保持部により、相対する接合型複合レンズの間隔又は接合型複合レンズと他の光学要素との間隔が保持される。間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する他方の接合型複合レンズの有効径の外で、間隔保持部の突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とが直接接するようにすることで、あるいは、相対する接合型複合レンズの両方に形成された間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士が直接接するようにすることで、間隔保持部の厚さがレンズ有効径部分と比べて極端に厚くなることがなく、成形もしやすい。これにより製造が容易になる。
また、間隔保持部はレンズ部と同じ材料層から成るため、切断加工条件の選択幅が広くなり、切断時に加わる力に起因するレンズ形状の歪みも低減される。これにより撮像レンズの高性能化が可能となる。したがって、製造容易でありながら高性能の撮像レンズ及び撮像ユニットを実現することができる。
なお、本発明に係る撮像レンズ、その製造方法及び撮像ユニットを構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
LN 撮像レンズ
C1、BK1 第1接合型複合レンズ
L1P、LS1 (第1接合型複合レンズの)レンズ基板
L1A、L1B、L1a、L1b (第1接合型複合レンズの)レンズ部
C2、BK2 第2接合型複合レンズ
L2P、LS2 (第2接合型複合レンズの)レンズ基板
L2A、L2B、L2a、L2b (第2接合型複合レンズの)レンズ部
C3、BK3 第3接合型複合レンズ
LS3 (第3接合型複合レンズの)レンズ基板
L3a、L3b (第3接合型複合レンズの)レンズ部
S 開口絞り
SP 間隔保持部
S1、S2 突き当て面
RN 接着層
TN ライン状凹部
SD 不透明シート
SA 突き当て面
LA レンズ部
LB 樹脂層
LP レンズ基板
前記のように条件式(2c)を満たすことで、接合型複合レンズ間隔を小さくすることができるが、さらに接合型複合レンズ間隔が条件式(3)を満たすことが望ましい。ここに、
0.10 < d/f < 0.35・・・(3)
ただし
d:接合される2つの接合型複合レンズのレンズ基板間隔
f:撮像レンズ全系の合成焦点距離
である。

Claims (16)

  1. 平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組含む撮像レンズであって、
    相対する前記接合型複合レンズの一方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部が形成されており、
    前記間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する他方の前記接合型複合レンズの有効径の外で、前記間隔保持部の前記突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とが直接接していることを特徴とする撮像レンズ。
  2. 平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組含む撮像レンズであって、
    相対する前記接合型複合レンズの両方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部が形成されており、
    相対する前記接合型複合レンズの両方に形成された間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士が直接接していることを特徴とする撮像レンズ。
  3. 相対する前記接合型複合レンズは、最も物体側に位置する第1接合型複合レンズと、前記第1接合型複合レンズの像側に相対するように設けられた第2接合型複合レンズとであり、前記第1接合型複合レンズは、物体側より、物体側に凸面を向けた第1aレンズ部と、第1レンズ基板と、像側に凹面を向けた第1bレンズ部とを備え、前記第2接合型複合レンズは、物体側より、物体側に凹面を向けた第2aレンズ部と、第2レンズ基板とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像レンズ。
  4. 相対する前記接合型複合レンズの間の有効径の外に、遮光機能を持つ不透明シートを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  5. 前記間隔保持部の一部にライン状凹部が形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  6. 前記レンズ基板の、前記間隔保持部が形成されている側の基板面の反対側の基板面に、反り防止機能を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  7. 前記反り防止機能が樹脂層により構成されることを特徴とする請求項6に記載の撮像レンズ。
  8. 前記反り防止機能が薄膜により構成されることを特徴とする請求項6に記載の撮像レンズ。
  9. 相対する前記接合型複合レンズのうちの有効径の広い方の前記レンズ部の周囲に前記レンズ部と同一の材料により成形された樹脂層を厚くすることにより、前記間隔保持部が形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  10. 以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
    ここに、
    tl/tb<3.0・・・(1)
    ただし、
    tl:間隔保持部の突き当て面からレンズ基板までの厚み
    tb:レンズ基板の厚み
    である。
  11. 最も物体側に前記接合型複合レンズを含み、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
    ここに、
    0.5<f1/f<1.3・・・(2)
    ただし、
    f1:最も物体側に位置する接合型複合レンズの焦点距離
    f:撮像レンズ全系の合成焦点距離
    である。
  12. 前記第1接合型複合レンズと前記第2接合型複合レンズのみで構成され、以下の条件式(2c)を満足することを特徴とする請求項3に記載の撮像レンズ。
    ここに、
    0.65<f1/f<0.90・・・(2c)
    ただし、
    f1:最も物体側に位置する接合型複合レンズの焦点距離
    f:撮像レンズ全系の合成焦点距離
    である。
  13. 以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項12に記載の撮像レンズ。
    ここに、
    0.10<d/f<0.35・・・(3)
    ただし、
    d:接合される2つの接合型複合レンズのレンズ基板間隔
    f:撮像レンズの焦点距離
    である。
  14. 請求項1から13のいずれか1項に記載の撮像レンズと、
    撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像ユニット。
  15. 平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組以上含む撮像レンズの製造方法であって、
    相対する前記接合型複合レンズの一方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部を形成し、
    組立時に、前記間隔保持部の面上に設けられた突き当て面と、相対する他方の前記接合型複合レンズの有効径の外で、前記間隔保持部の前記突き当て面に対向する位置に設けられた突き当て面とを直接接触させた状態で、相対する前記接合型複合レンズ同士を接着固定することを特徴とする撮像レンズの製造方法。
  16. 平行平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の少なくとも一方の基板面の上に形成されたレンズ部とを有する接合型複合レンズを、相対するように少なくとも1組以上含む撮像レンズの製造方法であって、
    相対する前記接合型複合レンズの両方の有効径の外に、前記レンズ部と同一の材料から成る間隔保持部を形成し、
    組立時に、相対する前記接合型複合レンズの両方に形成された前記間隔保持部の対向する面上に設けられた突き当て面同士を直接接触させた状態で、相対する前記接合型複合レンズ同士を接着固定することを特徴とする撮像レンズの製造方法。
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