(57)【要約】【課題】小型であり、広角であり、歪曲収差が小さく光学性能が高いレンズ系を提供する。【解決手段】光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４および第五レンズＬ５を備える。第一レンズＬ１は屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、第二レンズＬ２は屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、第三レンズＬ３は屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、第四レンズＬ４は屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、第五レンズＬ５は屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズである。【選択図】  図１
2015018086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体と結像面との間の光軸に沿って前記物体から離れるにしたがって配置された第一レンズ、第二レンズ、絞り、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを備え、
前記第一レンズは、屈折力が負の凸凹レンズであり、凸面が前記物体に対向し、凹面が前記結像面に対向し、
前記第二レンズは、屈折力が正であり、前記物体に対向する側面が凸面であり、
前記第三レンズは、屈折力が正である両凸レンズであり、
前記第四レンズは、屈折力が負である両凹レンズであり、
前記第五レンズは、前記物体に対向する側面が凸面であることを特徴とするレンズ系。  
【請求項２】
前記第一レンズは、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項３】
前記第一レンズは、プラスチック材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。  
【請求項４】
前記第一レンズは、ガラス材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項５】
前記第二レンズは、前記結像面に対向する側面が凸面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項６】
前記第二レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項７】
前記第二レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項８】
前記第二レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項９】
前記第三レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１０】
前記第三レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１１】
前記第三レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１２】
前記第四レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１３】
前記第四レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１４】
前記第四レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１５】
前記第三レンズは、結像面に対向する側面が前記第四レンズの前記物体に対向している側面に接合していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１６】
前記第五レンズは、屈折力が正であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１７】
前記第五レンズは、屈折力が負であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１８】
前記第五レンズは、凸凹レンズであり、前記結像面に対向する側面が凹面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系
【請求項１９】
前記第五レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項２０】
前記第一レンズ、前記第二レンズ、前記第三レンズ、前記第四レンズ、および前記第五レンズからなる光学系の焦点距離ｆおよび前記光学系の長さＴＴＬは、下記式１を満たすことを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
【請求項２１】
前記第三レンズの焦点距離ｆ３および前記第四レンズの焦点距離ｆ４は、下記の式２を満足すことを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
【請求項２２】
前記第三レンズのアッベ数Ｖｄ３および前記第四レンズのアッベ数Ｖｄ４は、下記の式３を満すことを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレンズからなるレンズ系に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイルデバイスが盛んに発展し、市場でのデジタルカメラモジュールの需要は拡大している。モバイルデバイスの利便性および携帯性を満足させるために、市場からは品質を維持したうえで小型軽量化を進めることが望まれている。小型軽量化が進むとともに、それを応用する市場の需要を呼び起こす。例えば、自動車産業、ゲーム機業界、家電産業などは機能の多元化をはかるため、小型画像取込装置を利用することになった。
【０００３】
現在、一般のカメラモジュールの感光体ユニットは主に電荷結合素子（Charge coupled Device、ＣＣＤ）および相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal Oxide Semiconductor、ＣＭＯＳ）である。特にＣＭＯＳはコストおよび消費電力が低く、統合性が高いため、市場のモバイルデバイスの感光体ユニットの主流は徐々にＣＭＯＳへ移行する。一方、半導体製造技術は進んでいるため、画素の大きさを大幅に小さくすることができるのに対し、感光体ユニットはより高い画素の画像を提供することができるが、画素面積が小さくなるため、入射光量を減少させてしまう。従って、レンズシステムによって高輝度を生じ、ノイズの影響を小さくすることが必要となる。
【０００４】
一方、画像設備の小型化に伴って画像取込装置および画像設備に応用されるレンズは体積が大幅に小さくなる。画像取込装置の画素数（pixel）が高くなるため、画像取込装置の高解像度および高コントラストの表現を実現させるには、画像取込装置に対応するレンズの光学性能をより高くする必要がある。従って、小型化および高光学性能は画像設備のレンズに欠かせない二つの要件である。
【０００５】
一方、画像設備に採用されるレンズ系は広角光学系へ発展する傾向がある。しかしながら、広角システムは歪曲収差および色収差の問題があるため、画質に影響を与える。また市場からはコストダウンを考慮したうえでガラスの代わりにプラスチックを使用することが望まれている。しかしながら、プラスチック材料は温度変化に敏感であるため、イメージングは温度の影響を受けやすく、画質が不安定であるという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１００００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、小型であり、広角であり、歪曲収差が小さく光学性能が高いレンズ系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によるレンズ系は、物体から結像面まで光軸に沿って順に配置された一つの第一レンズ、一つの第二レンズ、一つの絞り、一つの第三レンズ、一つの第四レンズおよび一つの第五レンズを備える。第一レンズは屈折力が負の凸凹レンズであり、凸面が物体に対向し、凹面が結像面に対向する。第二レンズは屈折力が正であり、物体に対向する側面が凸面である。第三レンズは屈折力が正の両凸レンズである。第四レンズは屈折力が負の両凹レンズである。第五レンズは物体に対向する側面が凸面である。
【０００９】
本発明によるレンズ系は、五つのレンズから構成され、体積が小さく、広角であり、歪曲収差が小さく、光学性能が高い。
本発明は、小型化および高入射光の需要を満足させ、広角システムによくある歪曲収差および色収差の問題を効果的に改善することができるだけでなく、コストダウンを考慮したうえで温度に対する敏感度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図４Ｃ】本発明の第２実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図５】本発明の第３実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図６Ａ】本発明の第３実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図６Ｂ】本発明の第３実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図６Ｃ】本発明の第３実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図７】本発明の第４実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図８Ａ】本発明の第４実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図８Ｂ】本発明の第４実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図８Ｃ】本発明の第４実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図９】本発明の第５実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図１０Ａ】本発明の第５実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図１０Ｂ】本発明の第５実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図１０Ｃ】本発明の第５実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図１１】本発明の第６実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図１２Ａ】本発明の第６実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図１２Ｂ】本発明の第６実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図１２Ｃ】本発明の第６実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図１３】本発明の第７実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図１４Ａ】本発明の第７実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図１４Ｂ】本発明の第７実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図１４Ｃ】本発明の第７実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図１５】本発明の第８実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図１６Ａ】本発明の第８実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図１６Ｂ】本発明の第８実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図１６Ｃ】本発明の第８実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【図１７】本発明の第９実施形態によるレンズ系を示す模式図である。
【図１８Ａ】本発明の第９実施形態によるレンズ系の像面湾曲を示すグラフである。
【図１８Ｂ】本発明の第９実施形態によるレンズ系の歪曲収差を示すグラフである。
【図１８Ｃ】本発明の第９実施形態によるレンズ系の横収差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態によるレンズ系を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態によるレンズ系１は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４および第五レンズＬ５を備える。一方、需要に応じて第五レンズＬ５と結像面Ｉｍとの間に光学フィルター（Optical Filter）ＣＦを増設することによって余計なノイズおよび光をろ過し、光学性能を向上させることができる。
【００１３】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する凹面であるため、レンズ系１は広角光学特性を有する。一方、第一レンズＬ１は側面Ｓ１および側面Ｓ２が非球面である。非球面設計を採用する目的はレンズ系１に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することにある。
【００１４】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が球状凸面である。第二レンズＬ２の目的は第一レンズＬ１を補助し、レンズ系１の歪曲収差を補正することにある。側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。一方、第二レンズＬ２は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【００１５】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、レンズ系１を透過した光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させることによって結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、小型化を実現させることにある。上述した目的のほかに第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置することによってレンズ系１上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、製造時の敏感度を低減することができる。
【００１６】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が非球状凸面である。
【００１７】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、屈折力が負のレンズを前に配置して屈折力が正のレンズを後に配置する光学設計の代わりに、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの全長を短くし、小型化を実現させることにある。
【００１８】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する凹面である。側面Ｓ１０および側面Ｓ１１は非球面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系１に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系１の光学性能を向上させることにある。
【００１９】
レンズＬ１からＬ５の構造設計は上述した通りである。レンズ系１はさらに以下の式１〜３を満足する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【００２０】
上述した数式において、ｆはレンズ系１のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系１のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【００２１】
数式１はレンズ系１の対応する角度を広くし、システムの全長を短くすることができる。数式２および数式３は第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の焦点距離および色分散によってレンズ系１の色差を効果的に解消し、レンズ系１の結像品質を向上させることができる。
【００２２】
上述した目的を達成し、レンズ系１の光学性能を向上させるために、本発明の第１実施形態において、レンズ系１のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表１に示したとおりである。
【００２３】
【表１】
2015018086.tif 000003
【００２４】
第１実施形態において、レンズ上の非球状を呈する側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０およびＳ１１のザグ量zは下記の数式に基づいて算出される。
【数１】
2015018086.tif 000004
【００２５】
上述の数式において、zは非球状を呈する側面のザグ量である。Ｃは曲率である。ｈ：側面の孔半径である。ｋは円錐定数である。α２からα８は側面の孔半径ｈのランク定数である。
【００２６】
第１実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表２に示したとおりである。
【００２７】
【表２】
2015018086.tif 000005
【００２８】
図２Ａから図２Ｃに示すように、第１実施形態によるレンズ系１は、上述した通りレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図２Ａに示すように、第１実施形態によるレンズ系１は像面湾曲の最大深度が−０．１０ｍｍ以下および０．０４ｍｍ以下である。図２Ｂに示すように、第１実施形態によるレンズ系１は最大歪曲収差が−２％以下および２％以下である。図２Ｃに示すように、第１実施形態によるレンズ系１は横収差が２μｍ以下および−１μｍ以下である。上述したデータにより、第１実施形態によるレンズ系１の高光学性能が判明した。
【００２９】
以上は第１実施形態によるレンズ系１についての説明である。引き続き、本発明の技術に基づいて第２実施形態を説明する。
【００３０】
（第２実施形態）
図３に示すように、第２実施形態によるレンズ系２は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【００３１】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系２は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系２に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００３２】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系２の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。一方、第二レンズＬ２は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【００３３】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、第１実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系２上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【００３４】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が非球状凸面である。
【００３５】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、第１実施形態と同じであり、屈折力が負のレンズを前に配置して屈折力が正のレンズを後に配置する光学設計の代わりに、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの全長を短くし、小型化を実現させることにある。
【００３６】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系２に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系２の光学性能を向上させることにある。
【００３７】
レンズ系２は以下の式１〜３を満足することができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<|ｆ３／ｆ４|<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【００３８】
上述した数式において、ｆはレンズ系２のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系２のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【００３９】
上述した目的を達成し、レンズ系２の光学性能を向上させるために、本発明の第２実施形態において、レンズ系２のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表３に示したとおりである。
【００４０】
【表３】
2015018086.tif 000006
【００４１】
第２実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表４に示したとおりである。
【００４２】
【表４】
2015018086.tif 000007
【００４３】
図４Ａから図４Ｃに示すように、第２実施形態によるレンズ系２は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図４Ａに示すように、第２実施形態によるレンズ系２は像面湾曲の最大深度が−０．０４ｍｍ以下および０．０２ｍｍ以下である。図４Ｂに示すように、第２実施形態によるレンズ系２は最大歪曲収差が−３％以下および１％以下である。図４Ｃに示すように、第２実施形態によるレンズ系２は横収差が−１μｍ以下および２μｍ以下である。上述したデータにより、第２実施形態によるレンズ系２の高光学性能が判明した。
【００４４】
（第３実施形態）
図５に示すように、第３実施形態によるレンズ系３は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【００４５】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系３は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系３に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００４６】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系３の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。一方、第二レンズＬ２は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【００４７】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、上述した実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系３上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【００４８】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が非球状凸面である。
【００４９】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第四レンズＬ４上の物体に対向する側面Ｓ８は第三レンズＬ３上の結像面Ｉｍに対向する側面Ｓ７に接合する。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、上述した実施形態と同じであり、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの小型化を実現させることにある。
【００５０】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系３に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系３の光学性能を向上させることにある。
【００５１】
レンズ系３は以下の式１〜３を満足することができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【００５２】
上述した数式において、ｆはレンズ系３のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系３のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【００５３】
上述した目的を達成し、レンズ系３の光学性能を向上させるために、本発明の第３実施形態において、レンズ系３のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表５に示したとおりである。
【００５４】
【表５】
2015018086.tif 000008
【００５５】
第３実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表６に示したとおりである。
【００５６】
【表６】
2015018086.tif 000009
【００５７】
図６Ａから図６Ｃに示すように、第３実施形態によるレンズ系３は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図６Ａに示すように、第３実施形態によるレンズ系３は像面湾曲の最大深度が−０．０４ｍｍ以下および０．０４ｍｍ以下である。図６Ｂに示すように、第３実施形態によるレンズ系３は最大歪曲収差が−１％以下および３％以下である。図６Ｃに示すように、第３実施形態によるレンズ系３は横収差が−１μｍ以下および３μｍ以下である。上述したデータにより、第３実施形態によるレンズ系３の高光学性能が判明した。
【００５８】
（第４実施形態）
図７に示すように、第４実施形態によるレンズ系４は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【００５９】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系４は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系４に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００６０】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系４の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。一方、第二レンズＬ２上の結像面Ｉｍに対向する側面Ｓ４は光軸区域の曲率半径が正値であり、光軸区域から周縁までの曲率半径が負値および正値に交互に入れ替わる反曲点の設計を採用する。光軸区域は光軸Ｚの通過する部位および所定範囲に隣接する区域である。反曲点を設計する目的はコマ収差および非点収差を効果的に低減することにある。
【００６１】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、上述した実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系４上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【００６２】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が球状凸面である。第三レンズＬ３は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【００６３】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、上述した実施形態と同じであり、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの小型化を実現させることにある。
【００６４】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系４に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系４の光学性能を向上させることにある。
【００６５】
レンズ系４は以下の式１〜３を満足することができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【００６６】
上述した数式において、ｆはレンズ系４のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系４のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【００６７】
上述した目的を達成し、レンズ系４の光学性能を向上させるために、本発明の第４実施形態において、レンズ系４のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表７に示したとおりである。
【００６８】
【表７】
2015018086.tif 000010
【００６９】
第４実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表８に示したとおりである。
【００７０】
【表８】
2015018086.tif 000011
【００７１】
図８Ａから図８Ｃに示すように、第４実施形態によるレンズ系４は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図８Ａに示すように、第４実施形態によるレンズ系４は像面湾曲の最大深度が−０．１０ｍｍ以下および０．０６ｍｍ以下である。図８Ｂに示すように、第４実施形態によるレンズ系４は最大歪曲収差が−１％以下および３％以下である。図８Ｃに示すように、第４実施形態によるレンズ系４は横収差が３μｍ以下である。上述したデータにより、第４実施形態によるレンズ系４の光学性能は基準に達することが判明した。
【００７２】
（第５実施形態）
図９に示すように、第５実施形態によるレンズ系５は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【００７３】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系５は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系５に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００７４】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系５の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。
【００７５】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、上述した実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系５上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【００７６】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が非球状凸面である。第三レンズＬ３は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【００７７】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、上述した実施形態と同じであり、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの小型化を実現させることにある。
【００７８】
第五レンズＬ５は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系５に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系５の光学性能を向上させることにある。
【００７９】
レンズ系５は以下の式１〜３を満足することができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【００８０】
上述した数式において、ｆはレンズ系５のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系５のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【００８１】
上述した目的を達成し、レンズ系５の光学性能を向上させるために、本発明の第５実施形態において、レンズ系５のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表９に示したとおりである。
【００８２】
【表９】
2015018086.tif 000012
【００８３】
第５実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表１０に示したとおりである。
【００８４】
【表１０】
2015018086.tif 000013
【００８５】
図１０Ａから図１０Ｃに示すように、第５実施形態によるレンズ系５は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図１０Ａに示すように、第５実施形態によるレンズ系５は像面湾曲の最大深度が−０．０２ｍｍ以下および０．０４ｍｍ以下である。図１０Ｂに示すように、第５実施形態によるレンズ系５は最大歪曲収差が−２％以下および２％以下である。図１０Ｃに示すように、第５実施形態によるレンズ系５は横収差が−１μｍ以下および２μｍ以下である。上述したデータにより、第５実施形態によるレンズ系５の高光学性能が判明した。
【００８６】
（第６実施形態）
図１１に示すように、第６実施形態によるレンズ系６は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【００８７】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系６は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系６に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００８８】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系６の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。一方、第二レンズＬ２上の結像面Ｉｍに対向する側面Ｓ４は光軸区域の曲率半径が正値であり、光軸区域から周縁までの曲率半径が負値および正値に交互に入れ替わる反曲点の設計を採用する。光軸区域は光軸Ｚの通過する部位および所定範囲に隣接する区域である。反曲点を設計する目的はコマ収差および非点収差を効果的に低減することにある。
【００８９】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、上述した実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系６上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【００９０】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が非球状凸面である。第三レンズＬ３は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【００９１】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、上述した実施形態と同じであり、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの小型化を実現させることにある。
【００９２】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系６に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系６の光学性能を向上させることにある。
【００９３】
レンズ系６は以下の式１〜３を満足させることができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【００９４】
上述した数式において、ｆはレンズ系６のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系６のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【００９５】
上述した目的を達成し、レンズ系６の光学性能を向上させるために、本発明の第６実施形態において、レンズ系６のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表１１に示したとおりである。
【００９６】
【表１１】
2015018086.tif 000014
【００９７】
第６実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表１２に示したとおりである。
【００９８】
【表１２】
2015018086.tif 000015
【００９９】
図１２Ａから図１２Ｃに示すように、第６実施形態によるレンズ系６は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図１２Ａに示すように、第６実施形態によるレンズ系６は像面湾曲の最大深度が−０．０４ｍｍ以下および０．０４ｍｍ以下である。図１２Ｂに示すように、第６実施形態によるレンズ系６は最大歪曲収差が−３％以下および２％以下である。図１２Ｃに示すように、第６実施形態によるレンズ系６は横収差が−１μｍ以下および２μｍ以下である。上述したデータにより、第６実施形態によるレンズ系６の高光学性能が判明した。
【０１００】
（第７実施形態）
図１３に示すように、第７実施形態によるレンズ系７は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【０１０１】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のガラス製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系７は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系７に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【０１０２】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系７の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。一方、第二レンズＬ２上の結像面Ｉｍに対向する側面Ｓ４は光軸区域の曲率半径が正値であり、光軸区域から周縁までの曲率半径が負値および正値に交互に入れ替わる反曲点の設計を採用する。光軸区域は光軸Ｚの通過する部位および所定範囲に隣接する区域である。反曲点の設計はコマ収差および非点収差を効果的に低減することができる。
【０１０３】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、上述した実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系７上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【０１０４】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が非球状凸面である。第三レンズＬ３は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【０１０５】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、上述した実施形態と同じであり、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの小型化を実現させることにある。
【０１０６】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系７に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系７の光学性能を向上させることにある。
【０１０７】
レンズ系７は以下の式１〜３を満足することができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【０１０８】
上述した数式において、ｆはレンズ系７のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系７のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【０１０９】
上述した目的を達成し、レンズ系７の光学性能を向上させるために、本発明の第７実施形態において、レンズ系７のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表１３に示したとおりである。
【０１１０】
【表１３】
2015018086.tif 000016
【０１１１】
第７実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表１４に示したとおりである。
【０１１２】
【表１４】
2015018086.tif 000017
【０１１３】
図１４Ａから図１４Ｃに示すように、第７実施形態によるレンズ系７は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図１４Ａに示すように、第７実施形態によるレンズ系７は像面湾曲の最大深度が−０．０８ｍｍ以下および０．０６ｍｍ以下である。図１４Ｂに示すように、第７実施形態によるレンズ系７は最大歪曲収差が−３％以下および２％以下である。図１４Ｃに示すように、第７実施形態によるレンズ系７は横収差が−１μｍ以下および２μｍ以下である。上述したデータにより、第７実施形態によるレンズ系７の高光学性能が判明した。
【０１１４】
（第８実施形態）
図１５に示すように、第８実施形態によるレンズ系８は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【０１１５】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系８は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系８に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【０１１６】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系８の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。
【０１１７】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、上述した実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系８上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【０１１８】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のガラス製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が球状凸面である。第三レンズＬ３は材料がガラスに設定されるため、温度変化に対するシステムの敏感度を低減できるだけでなく、温度変化に伴って光学性能を減衰させてしまうことが発生しない。
【０１１９】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のガラス製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が球状凹面である。第四レンズＬ４上の物体に対向する側面Ｓ８は第三レンズＬ３上の結像面Ｉｍに対向する側面Ｓ７に接合する。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、上述した実施形態と同じであり、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの小型化を実現させることにある。
【０１２０】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系８に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系８の光学性能を向上させることにある。
【０１２１】
レンズ系８は以下の式１〜３を満足することができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【０１２２】
上述した数式において、ｆはレンズ系８のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系８のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【０１２３】
上述した目的を達成し、レンズ系８の光学性能を向上させるために、本発明の第８実施形態において、レンズ系８のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表１５に示したとおりである。
【０１２４】
【表１５】
2015018086.tif 000018
【０１２５】
第８実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表１６に示したとおりである。
【０１２６】
【表１６】
2015018086.tif 000019
【０１２７】
図１６Ａから図１６Ｃに示すように、第８実施形態によるレンズ系８は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図１６Ａに示すように、第８実施形態によるレンズ系８は像面湾曲の最大深度が−０．０８ｍｍ以下および０．０６ｍｍ以下である。図１６Ｂに示すように、第８実施形態によるレンズ系８は最大歪曲収差が−３％以下および２％以下である。図１６Ｃに示すように、第８実施形態によるレンズ系８は横収差が−１μｍ以下および２μｍ以下である。上述したデータにより、第８実施形態によるレンズ系８の高光学性能が判明した。
【０１２８】
（第９実施形態）
図１７に示すように、第９実施形態によるレンズ系９は、光軸Ｚに沿って物体から結像面Ｉｍまで順に配置された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、絞りＳＴ、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４、第五レンズＬ５および光学フィルターＣＦを備える。
【０１２９】
第一レンズＬ１は、屈折力が負のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ２が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面であるため、レンズ系９は広角光学特性を有する。非球面の設計はレンズ系９に広角光学設計を行う際によくある歪曲収差を効果的に補正することができる。
【０１３０】
第二レンズＬ２は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ３および側面Ｓ４が非球状凸面である。第二レンズＬ２の側面Ｓ３即ち凸面を物体に向ける目的は、第一レンズＬ１を補助し、レンズ系９の歪曲収差を補正すると同時に第一レンズＬ１に生じた球面収差および像面湾曲を補正し、第二レンズＬ２の感度を低減することにある。
【０１３１】
第二レンズＬ２と第三レンズＬ３との間に絞りＳＴを配置する目的は、上述した実施形態と同じであり、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に低減し、レンズ系９上の絞りＳＴ前後のレンズを対称的に設計し、結像面Ｉｍの入射光量を効果的に増加させ、結像面ＩｍとレンズＬ１からＬ５との間の距離を短縮し、製造時の敏感度を低減することにある。
【０１３２】
第三レンズＬ３は、屈折力が正のプラスチック製両凸レンズであり、側面Ｓ６および側面Ｓ７が非球状凸面である。
【０１３３】
第四レンズＬ４は、屈折力が負のプラスチック製両凹レンズであり、側面Ｓ８および側面Ｓ９が非球状凹面である。第三レンズＬ３および第四レンズＬ４の屈折力を設計する目的は、上述した実施形態と同じであり、屈折力が正のレンズを前に配置し、屈折力が負のレンズを後に配置する組み合わせ方式によってシステムの小型化を実現させることにある。
【０１３４】
第五レンズＬ５は、屈折力が正のプラスチック製凸凹レンズであり、側面Ｓ１０が物体に対向する非球状凸面であり、側面Ｓ１１が結像面Ｉｍに対向する非球状凹面である。第五レンズＬ５の目的は、レンズ系９に生じたコマ収差および非点収差を効果的に補正し、光線の結像面Ｉｍに入射する角度を効果的に調整し、レンズ系９の光学性能を向上させることにある。
【０１３５】
レンズ系８は以下の式１〜３を満足することができるため、対応する角度が広く、システムの全長が短いだけでなく、収差を効果的に解消できる効果を有する。
０．１<ｆ／ＴＴＬ<０．３・・・式１
０．８<｜ｆ３／ｆ４｜<１．２５・・・式２
Ｖｄ３−Ｖｄ４>２０・・・式３
【０１３６】
上述した数式において、ｆはレンズ系９のシステムの焦点距離である。ＴＴＬはレンズ系９のシステムの全長である。ｆ３は第三レンズＬ３の焦点距離である。ｆ４は第四レンズＬ４の焦点距離である。Ｖｄ３は第三レンズＬ３のアッベ数である。Ｖｄ４は第四レンズＬ４のアッベ数である。
【０１３７】
上述した目的を達成し、レンズ系９の光学性能を向上させるために、本発明の第８実施形態において、レンズ系９のシステムの焦点距離ｆ、システムの全長ＴＴＬ、レンズ側面上の光軸Ｚが通過する部位の曲率半径Ｒ、光軸Ｚ上のレンズの側面と次の側面（または結像面Ｉｍ）との間の距離Ｄ、レンズの屈折率Ｎｄ、レンズのアッベ数Ｖｄおよびレンズの焦点距離ｆ１からｆ５は表１７に示したとおりである。
【０１３８】
【表１７】
2015018086.tif 000020
【０１３９】
第９実施形態において、それぞれの非球状を呈する側面の円錐定数ｋおよびランク定数α２からα８は表１８に示したとおりである。
【０１４０】
【表１８】
2015018086.tif 000021
【０１４１】
図１８Ａから図１８Ｃに示すように、第９実施形態によるレンズ系９は、上述したレンズＬ１からＬ５および絞りＳＴを配置することによって結像の品質要求を満足させることができる。図１８Ａに示すように、第９実施形態によるレンズ系９は像面湾曲の最大深度が−０．０２ｍｍ以下および０．０２ｍｍ以下である。図１８Ｂに示すように、第９実施形態によるレンズ系９は最大歪曲収差が−２％以下および２％以下である。図１８Ｃに示すように、第９実施形態によるレンズ系９は横収差が−１μｍ以下および１μｍ以下である。上述したデータにより、第９実施形態によるレンズ系９の光学性能は基準に達することが判明した。
【０１４２】
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１〜９：レンズ系、
Ｌ１：第一レンズ、
Ｌ２：第二レンズ、
Ｌ３：第三レンズ、
Ｌ４：第四レンズ、
Ｌ５：第五レンズ、
ＳＴ：絞り、
Ｚ：光軸、
ＣＦ：光学フィルター、
Ｉｍ：結像面、
Ｓ１〜Ｓ１３：側面。
【図１】
2015018086.tif 000022
【図２Ａ】
2015018086.tif 000023
【図２Ｂ】
2015018086.tif 000024
【図２Ｃ】
2015018086.tif 000025
【図３】
2015018086.tif 000026
【図４Ａ】
2015018086.tif 000027
【図４Ｂ】
2015018086.tif 000028
【図４Ｃ】
2015018086.tif 000029
【図５】
2015018086.tif 000030
【図６Ａ】
2015018086.tif 000031
【図６Ｂ】
2015018086.tif 000032
【図６Ｃ】
2015018086.tif 000033
【図７】
2015018086.tif 000034
【図８Ａ】
2015018086.tif 000035
【図８Ｂ】
2015018086.tif 000036
【図８Ｃ】
2015018086.tif 000037
【図９】
2015018086.tif 000038
【図１０Ａ】
2015018086.tif 000039
【図１０Ｂ】
2015018086.tif 000040
【図１０Ｃ】
2015018086.tif 000041
【図１１】
2015018086.tif 000042
【図１２Ａ】
2015018086.tif 000043
【図１２Ｂ】
2015018086.tif 000044
【図１２Ｃ】
2015018086.tif 000045
【図１３】
2015018086.tif 000046
【図１４Ａ】
2015018086.tif 000047
【図１４Ｂ】
2015018086.tif 000048
【図１４Ｃ】
2015018086.tif 000049
【図１５】
2015018086.tif 000050
【図１６Ａ】
2015018086.tif 000051
【図１６Ｂ】
2015018086.tif 000052
【図１６Ｃ】
2015018086.tif 000053
【図１７】
2015018086.tif 000054
【図１８Ａ】
2015018086.tif 000055
【図１８Ｂ】
2015018086.tif 000056
【図１８Ｃ】
2015018086.tif 000057
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月25日(2014.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離ｆである固定焦点および長さＴＴＬを有するレンズ系であって、
物体と結像面との間の光軸に沿って前記物体から離れるにしたがって配置された第一レンズ、第二レンズ、絞り、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズから構成されており、
前記第一レンズは、屈折力が負の凸凹レンズであり、凸面が前記物体に対向し、凹面が前記結像面に対向し、
前記第二レンズは、屈折力が正であり、前記物体に対向する側面が凸面であり、
前記第三レンズは、屈折力が正である両凸レンズであり、
前記第四レンズは、屈折力が負である両凹レンズであり、
前記第五レンズは、凸凹レンズであり、前記結像面に対向する側面が凹面であり、前記物体に対向する側面が凸面であり、
前記焦点距離ｆおよび前記長さＴＴＬは、下記式４を満たし、
前記第一レンズの厚さＤ1および前記長さＴＴＬは、下記式５を満たすことを特徴とするレンズ系。
０．１＜ｆ／ＴＴＬ＜０．２９・・・式４
Ｄ1／ＴＴＬ＜０．１７・・・式５
【請求項２】
前記第一レンズは、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項３】
前記第一レンズは、プラスチック材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。  
【請求項４】
前記第一レンズは、ガラス材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項５】
前記第二レンズは、前記結像面に対向する側面が凸面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項６】
前記第二レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項７】
前記第二レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項８】
前記第二レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項９】
前記第三レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１０】
前記第三レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１１】
前記第三レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１２】
前記第四レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１３】
前記第四レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１４】
前記第四レンズは、ガラス材料から構成され、少なくとも一つの側面が球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１５】
前記第三レンズは、結像面に対向する側面が前記第四レンズの前記物体に対向している側面に接合していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１６】
前記第五レンズは、屈折力が正であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１７】
前記第五レンズは、屈折力が負であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１８】
前記第五レンズは、プラスチック材料から構成され、少なくとも一つの側面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
【請求項１９】
前記第三レンズの焦点距離ｆ３および前記第四レンズの焦点距離ｆ４は、下記の式２を満たすことを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
０．８＜｜ｆ３／ｆ４｜＜１．２５・・・式２
【請求項２０】
前記第三レンズのアッベ数Ｖｄ３および前記第四レンズのアッベ数Ｖｄ４は、下記の式３を満たすことを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
Ｖｄ３−Ｖｄ４＞２０・・・式３
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によるレンズ系は、焦点距離ｆである固定焦点および長さＴＴＬを有するレンズ系であって、物体から結像面まで光軸に沿って順に配置された一つの第一レンズ、一つの第二レンズ、一つの絞り、一つの第三レンズ、一つの第四レンズおよび一つの第五レンズから構成されている。第一レンズは屈折力が負の凸凹レンズであり、凸面が物体に対向し、凹面が結像面に対向する。第二レンズは屈折力が正であり、物体に対向する側面が凸面である。第三レンズは屈折力が正の両凸レンズである。第四レンズは屈折力が負の両凹レンズである。第五レンズは、凸凹レンズであり、結像面に対向する側面が凹面であり、物体に対向する側面が凸面である。焦点距離ｆおよび長さＴＴＬは下記式４を満たし、第一レンズの厚さＤ1および長さＴＴＬは下記式５を満たす。
０．１＜ｆ／ＴＴＬ＜０．２９・・・式４
Ｄ1／ＴＴＬ＜０．１７・・・式５