(57)【要約】【課題】収差が極めて低い高品質のレンズセットを構成可能な結像レンズを提供する。【解決手段】レンズセット１は被写体側から結像側に沿う光学的主軸方向１０の上に順に配置される第一レンズ１２と第二レンズ１３とを有し、第一レンズ１２は少なくとも一つの表面が球面であり、第二レンズ１３は両表面が非球面であり、０＜｜ｆ１／ｆ｜＜２、０＜｜ｆ２／ｆ｜＜７を満たす。そのうちｆは結像レンズセット１の有効焦点距離であり、ｆ１は第一レンズ１２の有効焦点距離であり、ｆ２は第二レンズ１３の有効焦点距離である。すべて非球面レンズから構成される周知の光学レンズと比べて製造工程が簡単で、コストが低いだけでなく、結像品質がより良好である。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
被写体側から結像側に沿う光学的主軸方向上に第一レンズと第二レンズとを順に配置し、
前記第一レンズは光学的主軸方向に沿いジオプターがプラスの屈折力を有し、且つ少なくとも一つの表面が球面であり、
前記第二レンズは両表面が非球面であり、
かつ条件式
０＜｜ｆ１／ｆ｜＜２
０＜｜ｆ２／ｆ｜＜７
を満たし、
前記ｆは結像レンズセットの有効焦点距離であり、前記ｆ１は前記第一レンズの有効焦点距離であり、前記ｆ２は前記第二レンズの有効焦点距離であることを特徴とする結像レンズ。
【請求項２】
前記第一レンズは両面が被写体側に対し凸状を呈する三日月型の合焦レンズであることを特徴とする請求項１に記載の結像レンズ。
【請求項３】
前記第二レンズは光学的主軸に近付き、被写体側に対し凸状を呈する波状の合焦レンズであり、かつ光学的主軸方向に沿いジオプターがプラスの屈折力を有することを特徴とする請求項２に記載の結像レンズ。
【請求項４】
前記第二レンズは二つの表面が被写体側に対し凹状を呈する三日月型の合焦レンズであり、かつ光学的主軸方向に沿いジオプターがプラスの屈折力を有することを特徴とする請求項２に記載の結像レンズ。
【請求項５】
前記第二レンズは二つの表面が被写体側に対し凹状を呈する三日月型の合焦レンズであり、かつ光学的主軸方向に沿いジオプターがマイナスの屈折力を有することを特徴とする請求項２に記載の結像レンズ。
【請求項６】
前記第一レンズと前記第二レンズとの表面は、数式（１）を満たし、
【数１】
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前記ｃは光学的主軸に近付く近軸曲率であり、前記ｒは表面上の各地点が光学的主軸から離れる縦方向の距離であり、前記ｋは二次曲面係数であり、前記αiは高次非球面係数であることを特徴とする請求項１に記載の結像レンズ。
【請求項７】
前記第一レンズが被写体側に向かい合う方向上に絞りを有し、かつ光線が前記絞りを通過する際の光の量と、光線が前記第一レンズを通過する際の光の量とを一致させることを特徴とする請求項１に記載の結像レンズ。
【請求項８】
前記第一レンズと前記第二レンズとの間に絞りを有し、かつ前記第一レンズを透過した光線が前記第二レンズに進む際の光の量を縮小することを特徴とする請求項１に記載の結像レンズ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は光学的結像レンズに関し、特に低収差の小型結像レンズセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラが普及し、様々な電子製品に大量応用されている時代、電子製品の高品質化・小型化に伴いデジタルカメラに内蔵される結像レンズの高品質化・小型化も同様に求められる。軽薄短小などの実用性を確保した上で、全体の光学的結像の精度が失われるようなあらゆる要素を確実に克服するために、デジタルカメラの結像レンズは透光性のある樹脂構造から構成され、ガラス構造から構成されるレンズと比べて軽量である。また透光性のある樹脂構造は良好な可塑性を有するため、最少のレンズセットで様々な非球面レンズを製造し、求められる光学条件に応じ、最良の結像効果を得ることが可能である。
【０００３】
日本のマイルストーン株式会社（登録商標）（Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）が掲示した中国特許出願公開第１５１７７３８号による撮像用レンズと、日本のフジノン（登録商標）株式会社（Ｆｕｊｉｎｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が掲示した中国特許出願公開第１５６７０９８号による単焦点レンズとは二枚式レンズセットから構成され、それぞれのレンズの鏡面は非球面構造である。
【０００４】
レンズ規格が設定された条件を満たせば、それぞれの鏡面の非球面規格により全体の光学的結像面に対し、色収差（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）、球面収差（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）、コマ収差（ｃｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）、像面湾曲（ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）、歪曲収差（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）、非点収差（ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ）などの収差現象を補正し、最良の結像品質を達成することが可能である。
【０００５】
一般の球面レンズに比べてみると、非球面レンズの材料は樹脂構造であり、その鏡面は高精密度の幾何条件に応じ変化するように設定されるため、低温下で非球面構造を製造する研磨技法などの製造技法は敏感度が高い加工工程である。従ってレンズセットのうちの非球面の需要量が多ければ多いほど、レンズの製造工程が複雑になり、当然コストも高くなる。
【特許文献１】中国特許出願公開第１５１７７３８号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１５６７０９８号明細書
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の目的は、少なくとも一つの球面構造を有する光学レンズを製造し、かつ簡単な光学的条件式を備えることにより収差が極めて低い高品質のレンズセットを構成可能な結像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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本考案によるデジタルカメラの結像レンズに適用するレンズセットは、被写体側から結像側に沿う光学的主軸方向の上に順に配置される第一レンズと第二レンズとを有し、第一レンズはジオプターがプラスの屈折力を有し、且つ少なくとも一つの表面が球面であり、第二レンズは両表面が非球面であり、結像レンズは下記の条件を満たす。
【０００８】
０＜｜ｆ１／ｆ｜＜２
０＜｜ｆ２／ｆ｜＜７
そのうちｆは結像レンズセットの有効焦点距離であり、ｆ１は第一レンズの有効焦点距離であり、ｆ２は第二レンズの有効焦点距離である。
【０００９】
本考案の効果は、レンズセットのうちの第一レンズの球面を簡単な製造による球面構造にしてレンズセットのコストを確実に削減でき、かつ二つのレンズの光学的条件の組み合せにより球面収差の要素を確実に減少させ、像面湾曲を確実に補正できることである。従って、非球面レンズのみから構成される周知の光学レンズと比べて、本考案によるレンズセットは製造工程が簡単で、コストが低いだけでなく、結像品質がより良好である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本考案の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本考案の第１実施形態によるデジタルカメラのレンズに適用するレンズセット１は被写体側から結像側に沿う光学的主軸方向１０の上に順に配置される絞り１１、第一レンズ１２、第二レンズ１３及び保護フィルタ１４を有し、かつその結像の有効焦点距離はｆ１で表示される。
【００１１】
絞り１１はレンズセット１を通過する光の量を調整することにより、被写体の結像までの光を第一レンズ１２、第二レンズ１３及び保護フィルタ１４から通過させ、デジタルカメラの感知・受信面まで到達させる。
第一レンズ１２は一般のガラス材料または樹脂構造材料から構成され、かつ被写体側に対し凸状を呈する三日月型の合焦レンズであり、その結像の有効焦点距離はｆ１’で表示され、かつ条件式０＜｜ｆ１’／ｆ１｜＜２を満たす。
【００１２】
また第一レンズ１２はジオプターがプラス（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｏｐｔｅｒ）の屈折力（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ）を有する。第１実施形態では｜ｆ１’／ｆ１｜＝１．４４４を満たし、第一レンズ１２の鏡面は、被写体側に対し凸状を呈する球面１２１と、結像側に対し凹状を呈する非球面１２２とから構成される。
【００１３】
第二レンズ１３は一般のガラス材料または樹脂構造材料から構成され、かつ近軸が被写体側に対し凸状を呈し、遠軸が被写体側に対し凹状を呈する波状の合焦レンズであり、その結像の有効焦点距離はｆ１”で表示され、かつ条件式０＜｜ｆ１”／ｆ１｜＜７を満たす。また第二レンズ１３はジオプターがプラスの屈折力を有する。
【００１４】
第１本実施形態では｜ｆ１”／ｆ１｜＝２．３１６を満たし、第一レンズ１２の鏡面は近軸が被写体側に対し凸状を呈し、遠軸が被写体側に対し凹状を呈する二つの非球面１３１、１３２から構成される。
【００１５】
保護フィルタ１４は赤外線遮断作用を有するフィルタまたはローパスフィルタ作用を有する光学レンズである。
レンズセット１のうちの非球面１２２、１３１、１３２の非球面深度ｚ（鏡面上の各地点から軸上の鏡面の頂点までの水平方向の距離）は下記の数式（１）を満たす。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
そのうちのｃは近軸曲率であり、ｒは鏡面上の各地点から軸までの縦方向の距離であり、ｋは二次曲面係数であり、αiは高次非球面係数である。
図２及び図３に示すのはレンズセット１が合焦平面Ｆｉ（ｆｉｅｌｄ  ｓｔｏｐ）に近付いている際の結像特性を示すグラフである。
【００１８】
図２に示すように、レンズセット１の歪曲収差特性から、被写体の結像が軸に向かい合いながら離れる最大高度を１％以下の負の歪曲収差に維持できることが判明した。また、図３に示すように、レンズセット１の球面の色収差特性から、赤光の結像を基準にする場合、可視光の結像が軸に向かい合いながら離れる高度を０．４μｍ以下の球面収差に維持できることが判明した。
【００１９】
レンズセット１のうちの第一レンズ１２の球面１２１は簡単に製造された球面構造から形成されるため、レンズセット１のコストを確実に削減することが可能である。かつ第一レンズ１２は結像側に対し凹状を呈する非球面１２２と球面１２１との組み合せにより第一レンズ１２が生じる球面収差の要素を確実に減少させることが可能であり、かつ入射光線は焦点距離が比較的短い第一レンズ１２を通って集光するため、レンズセット１の集光能力を高め、軸から離れる光線のため非点収差が生じる現象を減少させることが可能である。
【００２０】
また焦点距離が比較的長い第二レンズ１３とその非球面１３１、１３２との組み合わせにより第一レンズ１２が生じる結像の像面湾曲を補正し、レンズセット１全体の光学上の収差を最小まで下げることが可能である。従って、すべて非球面レンズから構成される周知の光学レンズと比べて、本考案の第一実施形態によるレンズセットは製造工程が簡単で、コストが低いだけでなく、結像品質がより良好である。
【００２１】
（第２実施形態）
図４に示すように、本考案の第２実施形態によるレンズセット２は光学的主軸方向２０の上に順に配置される絞り２１、第一レンズ２２、第二レンズ２３及び保護フィルタ２４を有し、かつその結像の有効焦点距離はｆ２で表示される。第１実施形態によるレンズセットとの違いは下記の通りである。
【００２２】
第一レンズ２２は球面２２１と非球面２２２から構成され、かつその結像の有効焦点距離ｆ２’は｜ｆ２’／ｆ２｜＝０．９９９を満たす。
第二レンズ２３は被写体側に対し凹状を呈する三日月型の合焦レンズであり、かつ被写体側に対し凹状を呈する二つの非球面２３１、２３２から構成される。その結像の有効焦点距離ｆ２”は｜ｆ２”／ｆ２｜＝４．７６８を満たすため、第一レンズ２２が生じる球面収差の要素をより確実に減少させることが可能である。
【００２３】
レンズセット２のうちの非球面２２２、２３１、２３２の非球面深度ｚは前記数式（１）を満たす。
図５及び図６に示すのはレンズセット２が合焦平面Ｆｉに近付いている際の結像特性を示すグラフである。図５に示す歪曲収差特性から、被写体の結像が軸に向かい合いながら離れる最大高度を１％以下の負の歪曲収差に維持できることが判明した。また、図６に示す球面の色収差特性から、赤光の結像を基準にする場合、可視光の結像が軸に向かい合いながら離れる高度を０．４μｍ以下の球面収差に維持できることが判明した。
【００２４】
（第３実施形態）
図７に示すように、本考案の第３実施形態によるレンズセット３は光学的主軸方向３０の上に沿い順に配置される絞り３１、第一レンズ３２、第二レンズ３３及び保護フィルタ３４を有し、かつその結像の有効焦点距離はｆ３で表示される。第１実施形態によるレンズセットとの違いは下記の通りである。
【００２５】
第一レンズ３２は球面３２１と非球面３２２から構成され、かつその結像の有効焦点距離ｆ３’は｜ｆ３’／ｆ３｜＝０．８９１を満たす。
第二レンズ３３は被写体側に対し凹状を呈し、ジオプターがマイナス（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｄｉｏｐｔｅｒ）の屈折力を有する三日月型の合焦レンズであり、かつ被写体側に対し凹状を呈する二つの非球面３３１、３３２から構成される。その結像の有効焦点距離ｆ３”は｜ｆ３”／ｆ３｜＝３．６０８を満たすため、第一レンズ３２が生じる歪曲収差と球面収差との要素をより確実に減少させることが可能である。
【００２６】
レンズセット３のうちの非球面３２２、３３１、３３２の非球面深度ｚは前記数式（１）を満たす。
図８及び図９に示すのはレンズセット３が合焦平面Ｆｉに近付いている際の結像特性を示すグラフである。図８に示す歪曲収差特性から、被写体の結像が軸に向かい合いながら離れる最大高度を１％以下の正の歪曲収差に維持できることが判明した。また、図９に示す球面の色収差特性から、赤光の結像を基準にする場合、可視光の結像が軸に向かい合いながら離れる高度を０．４μｍ以下の球面収差に維持できることが判明した。
【００２７】
（第４実施形態）
図１０に示すように、本考案の第４実施形態によるレンズセット４は光学的主軸方向４０の上に沿い順に配置される第一レンズ４１、絞り４２、第二レンズ４３及び保護フィルタ４４を有し、かつその結像の有効焦点距離はｆ４で表示される。第１実施形態によるレンズセットとの違いは下記の通りである。
【００２８】
第一レンズ４１は球面４１１と非球面４１２から構成され、かつその結像の有効焦点距離ｆ４’は｜ｆ４’／ｆ４｜＝１．２３５を満たす。
第二レンズ４３は被写体側に対し凹状を呈する三日月型の合焦レンズであり、かつ被写体側に対し凹状を呈する二つの非球面４３１、４３２から構成される。かつその結像の有効焦点距離ｆ４”は｜ｆ４”／ｆ４｜＝１．４９６を満たし、かつ第一レンズ４１の結像の有効焦点距離より大きいため、レンズセット４の集光能力を高めることが可能である。
【００２９】
絞り４２は二つのレンズ４１、４３の間に配置され、二つのレンズ４１、４３の短焦点などの性質により第一レンズ４１を通過した光線が第二レンズ４３に進む光の量を縮小し、最終結像までの有効な光を近軸の光学結像にすることが可能であるため、最良の結像品質を得ることができる。
レンズセット４のうちの非球面４１２、４３１、４３２の非球面深度ｚは前記数式（１）を満たす。
【００３０】
図１１及び図１２に示すのはレンズセット４が合焦平面Ｆｉに近付いている際の結像特性を示すグラフである。図１１に示す歪曲収差特性から、被写体の結像が軸に向かい合いながら離れる最大高度を１％以下の正の歪曲収差に維持できることが判明した。また、図１２に示す球面の色収差特性から、赤光の結像を基準にする場合、可視光の結像が軸に向かい合いながら離れる高度を０．４μｍ以下の球面収差に維持できることが判明した。
【００３１】
上述したものは本考案の実施可能な形態の例に過ぎないため、本考案の実用新案登録請求の範囲に基づいて構成及び作用効果において実質的に同じである構造変更をするのは、本考案の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本考案の第１実施形態によるレンズセットの構造を示す模式図である。
【図２】本考案の第１実施形態によるレンズセットの結像の歪曲収差を示すグラフである。
【図３】本考案の第１実施形態によるレンズセットの結像の球面収差と色収差を示すグラフである。
【図４】本考案の第２実施形態によるレンズセットの構造を示す模式図である。
【図５】本考案の第２実施形態によるレンズセットの結像の歪曲収差を示すグラフである。
【図６】本考案の第２実施形態によるレンズセットの結像の球面収差と色収差を示すグラフである。
【図７】本考案の第３実施形態によるレンズセットの構造を示す模式図である。
【図８】本考案の第３実施形態によるレンズセットの結像の歪曲収差を示すグラフである。
【図９】本考案の第３実施形態によるレンズセットの結像の球面収差と色収差を示すグラフである。
【図１０】本考案の第４実施形態によるレンズセットの構造を示す模式図である。
【図１１】本考案の第４実施形態によるレンズセットの結像の歪曲収差を示すグラフである。
【図１２】本考案の第４実施形態によるレンズセットの結像の球面収差と色収差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１、２、３、４：レンズセット、１０、２０、３０、４０：光学的主軸、１１、２１、３１、４２：絞り、１２、２２、３２、４１：第一レンズ、１３、２３、３３、４３：第二レンズ、１４、２４、３４、４４：保護フィルタ、１２１、２２１、３２１、４１１：球面、１２２、１３１、１３２、２２２、２３１、２３２、３２２、３３１、３３２、４１２、４３１、４３２：非球面、Ｆｉ：合焦平面
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
0003139405.tif 000013
【図１０】
0003139405.tif 000014
【図１１】
0003139405.tif 000015
【図１２】
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