(57)【要約】【課題】  各レンズのパワーを小さく抑えて偏芯敏感度を軽減し、諸収差を良好に補正した３枚構成の撮影レンズを提供すること。【解決手段】物体側から開口絞り１、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３の順に配置された撮影レンズであって、第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向けた平凸レンズもしくは正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から開口絞り、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズの順に配置された撮影レンズであって、
第１レンズは、物体側に凸面を向けた平凸レンズもしくは正メニスカスレンズであり、
第２レンズは、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、
第３レンズは、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであることを特徴とする撮影レンズ。
【請求項２】
第１レンズの焦点距離をｆ1とし、第３レンズの焦点距離をｆ3とした時、
０．９＜ｆ3／ｆ1＜２．７
の条件式を満足する請求項１に記載の撮影レンズ。
【請求項３】
レンズ全系の合成焦点距離をｆとし、第２レンズの厚みをｄ2とした時、
５．０＜ｆ／ｄ2＜１１．０
の条件式を満足する請求項１又は２に記載の撮影レンズ。
【請求項４】
第２レンズ及び第３レンズがプラスチックレンズである請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
【請求項５】
第３レンズの物体側の曲率半径をＲ31とし、第３レンズの像側の曲率半径をＲ32とした時、
１．０＜Ｒ32／Ｒ31＜７．０
の条件式を満足する請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
【請求項６】
第２レンズと第３レンズの合成焦点距離をｆ23とし、レンズ全系の合成焦点距離をｆとした時、
ｆ／｜ｆ23｜＜０．４
の条件式を満足する請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体側から開口絞り、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズの順に配置された撮影レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における携帯電話は、撮影機能を備えたものが一般的になってきており、携帯電話の中にＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子と撮影レンズとが組み込まれている。固体撮像素子の小型化及び高性能化に伴い、撮影レンズに対しても更なる小型化の要求が高まっている。また、携帯電話の普及に伴って多種多様の撮像素子が開発され、夫々の撮像素子の大きさに対する全長の制限や製造条件を含めた難度の高い光学設計が求められている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１に開示される撮影レンズは、３枚構成のレンズにより小型化を達成している。すなわち、物体側から順に、開口絞り、正の屈折力を有する両凸形状の第１レンズ、負の屈折力を有し物体側に凹面を向けた第２レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第３レンズを配置している。
【０００４】
しかしながら、かかるレンズ配置の場合、次のような問題がある。第１レンズが両凸形状であるため、パワーが強く、同時に負レンズである第２レンズのパワーも収差補正のために強くする必要がある。このように各レンズのパワーが強くなると、レンズ全体として偏芯敏感度が高くなってしまう。
【特許文献１】特開２００４−４５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、各レンズのパワーを小さく抑えて偏芯敏感度を軽減し、諸収差を良好に補正した３枚構成の撮影レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明に係る撮影レンズは、
物体側から開口絞り、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズの順に配置された撮影レンズであって、
第１レンズは、物体側に凸面を向けた平凸レンズもしくは正メニスカスレンズであり、
第２レンズは、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、
第３レンズは、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであることを特徴とするものである。
【０００７】
かかる撮影レンズの作用・効果を説明する。この撮影レンズの光学系は第１〜第３レンズの３枚構成である。同じ３枚構成の特許文献１の撮影レンズと比較すると、特許文献１では第１レンズが両凸レンズであるのに対して、本発明の第１レンズは、物体側に凸面を向けた平凸レンズもしくは正メニスカスレンズを配置する。これにより、第１レンズのパワーの増大を抑制すると共に、第２レンズのパワーも抑制することができる。また、第２レンズと第３レンズについては、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とすることで、パワーを抑制しつつ諸収差を補正することができる。以上のように、各レンズのパワーを小さく抑えて偏芯敏感度を軽減し、諸収差を良好に補正した３枚構成の撮影レンズを提供することができる。
【０００８】
本発明において、第１レンズの焦点距離をｆ1とし、第３レンズの焦点距離をｆ3とした時、
０．９＜ｆ3／ｆ1＜２．７
の条件式を満足することが好ましい。
【０００９】
ｆ3／ｆ1≦０．９では、第１レンズと第３レンズのパワー配分が不適切となり、収差補正が困難となる。また、ｆ3／ｆ1≧２．７では、第１レンズのパワーが大きくなりすぎ、偏芯敏感度が高くなる。
【００１０】
本発明において、レンズ全系の合成焦点距離をｆとし、第２レンズの厚みをｄ2とした時、
５．０＜ｆ／ｄ2＜１１．０
の条件式を満足することが好ましい。
【００１１】
ｆ／ｄ2≦５．０では、撮像素子が大きくなると、レンズが厚くなりすぎ全長が長くなる。ｆ／ｄ2≧１１．０では、撮像素子が小さくなると、レンズが薄くなりすぎ製造が困難となる。従って、本発明の構成によれば、幅広い撮像素子の大きさに適応可能である。
【００１２】
本発明に係る第２レンズ及び第３レンズがプラスチックレンズであることが好ましい。これにより、非球面形状を有するレンズの製造を容易に行うことができる。
【００１３】
本発明において、第３レンズの物体側の曲率半径をＲ31とし、第３レンズの像側の曲率半径をＲ32とした時、
１．０＜Ｒ32／Ｒ31＜７．０
の条件式を満足することが好ましい。
【００１４】
Ｒ32／Ｒ31≦１．０では、周辺部のサグ量が大きくなり結像面までのフランジバックが短くなる。Ｒ32／Ｒ31≧７．０では、中心部と周辺部でレンズ厚みの差が大きくなり、プラスチックレンズの場合、温度変化や成形誤差などの製造バラツキが大きくなる。
【００１５】
本発明において、第２レンズと第３レンズの合成焦点距離をｆ23とし、レンズ全系の合成焦点距離をｆとした時、
ｆ／｜ｆ23｜＜０．４
の条件式を満足することが好ましい。
【００１６】
ｆ／｜ｆ23｜≧０．４では、第２・第３レンズをプラスチックで形成した場合、温度変化時の焦点位置の移動が大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る撮影レンズの好適な実施例を図面を用いて説明する。図１〜図５に、実施例１から実施例７までのレンズ構成図（図１Ａ〜図１２Ａ）と、光学系特性データ及び収差図（図１Ｂ〜図１２Ｂ）を示す。図１３〜図１７は、各実施例の非球面データを示す図である。本発明に係る３枚構成の撮影レンズは、携帯機器、特に携帯電話に内蔵される光学系として特に好適な構成を備えているものである。
【００１８】
＜レンズ構成図について＞
図１Ａ〜図７Ａには、各実施例における光学系の配置を示す。第１実施例に係る２焦点レンズ系は、広角側にセットした場合、光軸に沿って物体側から順に、開口絞り１、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、平行平面ガラス２、結像面３が配置されている。すなわち、３枚のレンズにより光学系が構成される。
【００１９】
第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向けた平凸レンズもしくは正メニスカスレンズである。実施例７と１２が平凸レンズを用いた実施例である。他の実施例は正メニスカスレンズである。本発明における第１レンズＬ１は、両凸レンズに比べてパワーの増大を抑制することができる。第２レンズＬ２は、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、像側に凸面を向けた負レンズである。実施例１〜１２では、両面が非球面形状を有する実施例を示している。第３レンズＬ３は、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とし、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。実施例１〜１２では、両面が非球面形状を有する実施例を示している。
【００２０】
平行平面ガラス２は、赤外カットフィルターとしての機能を有する。結像面３には、ＣＣＤ等の固体撮像素子が配置される。なお、実施例７，８，９，１１は、平行平面ガラス２が２枚設けられており、赤外カットフィルターとＣＣＤのカバーガラスとしての機能を有する。固体撮像素子としてＣＭＯＳセンサーをチップオンボードで構成する場合、薄い樹脂の膜でセンサーを保護できるので、カバーガラスは不要となる。
【００２１】
＜レンズ諸元・収差図について＞
図１Ｂ〜図１２Ｂについて説明する。図の一番上にレンズ諸元として、焦点距離ｆ・ＦナンバーＦ・画角２ωが示されている。その下の表に、１，２・・・８（９，１０）とあるのは、物体側から順に面の番号を示している。ｒは近軸上における曲率半径（ｍｍ）を示している。例えば、第１実施例において第７面と第８面は、平行平面ガラス２なので、いずれも∞となっている。ｄは、面間隔（ｍｍ）を示す数値である。ｎｄは各レンズＬ１〜Ｌ３及び平行平面ガラス２の屈折率を示し、ｖｄは各レンズＬ１〜Ｌ３及び平行平面ガラス２のアッベ数を示す。
【００２２】
また、ｆ1は第１レンズＬ１の焦点距離、ｆ3は第３レンズＬ３の焦点距離。ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ23は第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の合成焦点距離、ｄ2は第２レンズＬ２の厚み、Ｒ31は第３レンズＬ３の物体側の曲率半径、Ｒ32は第３レンズＬ３の像側の曲率半径を示している。
【００２３】
図１Ｂ〜図１２Ｂには、各実施例について、球面収差、非点収差、歪曲収差の図を示している。いずれの図もｄ線についてのデータであり、非点収差についてはサジタル像面（Ｓ）に関するデータと、メリジオナル像面（Ｍ）に関するデータの両方を示している。これらの収差図からも分かるとおり、実用的に問題のないレベルまで収差が補正されていることが分かる。
【００２４】
図１３〜図１７の非球面形状を説明する。非球面形状は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを非球面係数として、光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位Ｘを、面頂点を基準として表わすと
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｈ２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（Ｈ／Ｒ）２｝１／２］
＋ＡＨ４＋ＢＨ６＋ＣＨ８＋ＤＨ１０＋ＥＨ１２＋ＦＨ１４＋ＧＨ１６
となる。Ｒは近軸曲率半径、Ｋはコニカル係数である。非球面係数のＥ−０３などの表記は１０−３を意味する。
【００２５】
本発明においてｆ1、ｆ3、ｄ2、Ｒ31、Ｒ32、ｆ23に関する数値範囲を次のように設定することが好ましい。
【００２６】
（１）０．９＜ｆ3／ｆ1＜２．７
ｆ3／ｆ1≦０．９では、第１レンズＬ１と第３レンズＬ３のパワー配分が不適切となり、収差補正が困難となる。また、ｆ3／ｆ1≧２．７では、第１レンズＬ１のパワーが大きくなりすぎ、偏芯敏感度が高くなる。
【００２７】
（２）５．０＜ｆ／ｄ2＜１１．０
ｆ／ｄ2≦５．０では、撮像素子が大きくなると、レンズが厚くなりすぎ全長が長くなる。ｆ／ｄ2≧１１．０では、撮像素子が小さくなると、レンズが薄くなりすぎ製造が困難となる。
【００２８】
（３）１．０＜Ｒ32／Ｒ31＜７．０
Ｒ32／Ｒ31≦１．０では、周辺部のサグ量が大きくなり結像面までのフランジバックが短くなる。Ｒ32／Ｒ31≧７．０では、中心部と周辺部でレンズ厚みの差が大きくなり、プラスチックレンズの場合、温度変化や成形誤差などの製造バラツキが大きくなる。
【００２９】
（４）ｆ／｜ｆ23｜＜０．４
ｆ／｜ｆ23｜≧０．４では、第２・第３レンズをプラスチックで形成した場合、温度変化時の焦点位置の移動が大きくなる。
【００３０】
なお、実施例１〜１２の実際のデータは、表１のようになっている。
【００３１】
【表１】
2006106321.tif 000003
また、実施例１〜１２について、ｄ（面間隔）のデータの総和を光学全長（ただし、平行平面ガラスの部分は空気換算距離に直して求めた。）として考えると、表２のようになる。
【００３２】
【表２】
2006106321.tif 000004
この表２からも分かるように、携帯電話に内蔵するのに好適な大きさになっていることが理解される。
【００３３】
本発明に係る撮影レンズは携帯電話等の携帯機器に特に好適であるが、デジタルカメラなどに用いることも可能である。
【００３４】
本発明において各レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３はプラスチックで成形することが好ましい。特に非球面形状を有する場合は、プラスチックで成形することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】実施例１のレンズ構成を示す図
【図１Ｂ】実施例１の収差図・光学系特性データを示す図
【図２Ａ】実施例２のレンズ構成を示す図
【図２Ｂ】実施例２の収差図・光学系特性データを示す図
【図３Ａ】実施例３のレンズ構成を示す図
【図３Ｂ】実施例３の収差図・光学系特性データを示す図
【図４Ａ】実施例４のレンズ構成を示す図
【図４Ｂ】実施例４の収差図・光学系特性データを示す図
【図５Ａ】実施例５のレンズ構成を示す図
【図５Ｂ】実施例５の収差図・光学系特性データを示す図
【図６Ａ】実施例６のレンズ構成を示す図
【図６Ｂ】実施例６の収差図・光学系特性データを示す図
【図７Ａ】実施例７のレンズ構成を示す図
【図７Ｂ】実施例７の収差図・光学系特性データを示す図
【図８Ａ】実施例８のレンズ構成を示す図
【図８Ｂ】実施例８の収差図・光学系特性データを示す図
【図９Ａ】実施例９のレンズ構成を示す図
【図９Ｂ】実施例９の収差図・光学系特性データを示す図
【図１０Ａ】実施例１０のレンズ構成を示す図
【図１０Ｂ】実施例１０の収差図・光学系特性データを示す図
【図１１Ａ】実施例１１のレンズ構成を示す図
【図１１Ｂ】実施例１１の収差図・光学系特性データを示す図
【図１２Ａ】実施例１２のレンズ構成を示す図
【図１２Ｂ】実施例１２の収差図・光学系特性データを示す図
【図１３】実施例１〜実施例３の非球面係数を示す図
【図１４】実施例４〜実施例６の非球面係数を示す図
【図１５】実施例７〜実施例９の非球面係数を示す図
【図１６】実施例１０、実施例１１の非球面係数を示す図
【図１７】実施例１２の非球面係数を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１      開口絞り
２      平行平面ガラス
３      結像面
Ｌ１    第１レンズ
Ｌ２    第２レンズ
Ｌ３    第３レンズ
【図１Ａ】
2006106321.tif 000005
【図１Ｂ】
2006106321.tif 000006
【図２Ａ】
2006106321.tif 000007
【図２Ｂ】
2006106321.tif 000008
【図３Ａ】
2006106321.tif 000009
【図３Ｂ】
2006106321.tif 000010
【図４Ａ】
2006106321.tif 000011
【図４Ｂ】
2006106321.tif 000012
【図５Ａ】
2006106321.tif 000013
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2006106321.tif 000015
【図６Ｂ】
2006106321.tif 000016
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2006106321.tif 000018
【図８Ａ】
2006106321.tif 000019
【図８Ｂ】
2006106321.tif 000020
【図９Ａ】
2006106321.tif 000021
【図９Ｂ】
2006106321.tif 000022
【図１０Ａ】
2006106321.tif 000023
【図１０Ｂ】
2006106321.tif 000024
【図１１Ａ】
2006106321.tif 000025
【図１１Ｂ】
2006106321.tif 000026
【図１２Ａ】
2006106321.tif 000027
【図１２Ｂ】
2006106321.tif 000028
【図１３】
2006106321.tif 000029
【図１４】
2006106321.tif 000030
【図１５】
2006106321.tif 000031
【図１６】
2006106321.tif 000032
【図１７】
2006106321.tif 000033