(57)【要約】【課題】２つのレンズ片からなる光学像取得レンズを提供する。【解決手段】光軸に沿って物体側から像側まで順に配列される開口絞りＳと、双凸非球面レンズからなり、これらのレンズは少なくとも１つ光学面が球面である正の屈折率を有する第１レンズ１２と、新月型レンズ１３であり、その物体側面が凸面であり且つ球面または非球面であり、且つその像側面（凹面）がレンズ中心からレンズ辺縁までの光学有効領域内に少なくとも１つの反曲点を有する正の屈折率を有する第２レンズと、からなり、第２レンズを正の屈折率から徐々に負の屈折率に変化させる。【選択図】図１
0003146386.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って物体側から像側まで順に配列される、
開口絞りと、
双凸非球面レンズであって、且つ少なくとも１つ光学面が球面である正の屈折率を有する第１レンズと、
新月型レンズであって、その物体側面が凸面であり、その像側面が非球面凹面であり、ここで、以下の条件
【数１】
0003146386.tif 000020
を満足し、ここで、ｂｆが像取得レンズ系統の後焦点距離であり、ＴＬが開口絞りから結像面までの距離であり、２ωが最大視野角である２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項２】
前記第１レンズの双凸面および凹面が何れも非球面光学面である請求項１記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項３】
前記第２レンズの凸面および凹面が何れも非球面光学面である請求項１記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項４】
前記第２レンズの像側面のレンズ中心からレンズ辺縁までの光学有効領域内に少なくとも１つの反曲点を有し、該第２レンズに正の屈折率から徐々に負の屈折率に変化させ、その反曲点の位置が以下の条件
【数２】
0003146386.tif 000021
を満足し、H+が第２レンズの像側面の反曲点から光軸までの垂線の長さであり、Htが第２レンズの像側面の最大光学有効点から光軸までの垂線の長さである請求項１記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項５】
前記像取得レンズが短い焦点距離を有し、以下の条件
【数３】
0003146386.tif 000022
を満足し、d2が光軸上の第１レンズの像側面から第２レンズの物体側面までの距離であり、fsが光学像取得レンズの有効焦点距離(effective focal length)である請求項２または３記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項６】
以下の条件
【数４】
0003146386.tif 000023
を満足し、f1が第１レンズの焦点距離 (focal length)であり、f2が第２レンズの焦点距離である請求項２または３記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項７】
前記第１レンズおよび第２レンズが何れもガラス材質から作成される請求項１記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項８】
前記第１レンズがガラス材質から作成され、第２レンズがプラスチック材質から作成される請求項１記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【請求項９】
前記第１レンズがプラスチック材質から作成され、第２レンズがガラス材質から作成される請求項１記載の２つのレンズ片からなる光学像取得レンズ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、２つのレンズ片光学像取得レンズに関し、特に小型カメラまたは携帯電話等に対してＣＣＤまたはＣＭＯＳ等のイメージセンサを使用したレンズであり、２つのレンズから構成される広角で、全長が短く、且つ低コストである光学像取得レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に従い、電子製品は、軽薄短小及び多機能化に向けて絶え間なく発展し、電子品中、例えば、デジタルカメラ、ＰＣカメラ、ネットワークカメラ、携帯電話等は、既に像取得装置（レンズ）を具備している以外に、更にＰＤＡ等の装置も像取得装置を増設するという要求がある。携帯に便利であり、ヒューマライズの要求に適合する為、像取得装置は、良好な結像品質を有する必要があるだけではなく、同時に小さな体積で低コストである必要がある。狭い視野角（field angle）によって撮影すると像幅が小さくなるが、視角が大きな像取得レンズは、電子製品の撮影品質を改善でき、使用者の要請に応えることができる。
【０００３】
小型電子製品に適用する像取得レンズは、従来、２つのレンズ片式と、３つのレンズ片式と、４つのレンズ片式および５つのレンズ片式等の異なる構造を有するが、コストを考慮すると、２つのレンズ片式が使用するレンズが少なく、そのコスト上有利である。従来の２つのレンズ片式光学像取得レンズは、多種の異なる構造設計を有するが、その間の相違点は、以下の各種要素の変化または組み合わせにより決定される：例えば、２つのレンズ間で組み合わせる形状の違い、各凸面/凹面の方向の違い、屈折率（refractive power）の正負の違い、または関連光学データを満足する条件の違い等である。上記から分かるように、従来の技術は、２つのレンズ片の光学像取得レンズを設計する時、各種の異なる光学目的に対して異なる構造または組み合わせを応用して作成する。
【特許文献１】特開２００７−２５６９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２２６０３３号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
近年は、小型カメラ、カメラ付き携帯、ＰＤＡ等の製品に応用され、その像取得レンズは、小型化、焦点距離の短縮、良好な収差調整が要求され、各種小型化の２つの像取得レンズ設計中、正屈折率の第１レンズ、正屈折率の第２レンズまたはその他の組み合わせの設計で、小型化の要求を達成し、例えば、US2005/0073753、US2004/0160680、US7,110,190、US7,088,528、US2004/0160680 ；EP1793252、EP1302801；JP2007-156031、JP2006-154517、JP2006-189586；TWM320680 、TWI232325；CN101046544等がある。しかしながら、上記各特許文献記載のレンズの全長は、依然として更に縮小する必要がある。使用者が要求する大きな視野角の設計に対して、例えば、US2008/0030875は、正-負屈折度の組み合わせを使用し、JP08-334684、JP2005-107368は、正または負-正の屈折率の組み合わせを使用し、視野角を拡大することができる。また、例えば、JP2004-177976、EP1793252およびEP1793254、US6,876,500、US2004/0160680 、US7,088,528、TWI266074等は、正-正の屈折率の組み合わせを使用し、レンズの長さを低減している。従って、大きな視野角を具え、且つレンズの全長を低減した設計は、使用者の強い需要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の目的は、光軸に沿って物体側から像側まで順に配列される開口絞り（aperture stop）と、双凸非球面レンズであり、且つ少なくとも１つ光学面が球面である正の屈折率を有する第１レンズと、新月型レンズであり、その物体側面が凸面であり且つ球面または非球面であり、且つその像側面（凹面）がレンズ中心からレンズ辺縁までの光学有効領域（effective diameter range）内に少なくとも１つの反曲点を有する正の屈折率を有する第２レンズとからなり、第２レンズを正の屈折率から徐々に負の屈折率に変化させてなる２つのレンズ片からなる光学像取得レンズを提供することである。そして、該光学取得レンズは以下の条件を満たす：
【数５】
0003146386.tif 000003
ここで、ｂｆが本像取得レンズシステムの後焦点距離であり、ＴＬが光軸上の開口絞りから結像面までの距離であり、２ωが最大視野角（maximum field angle）であり、H+が第２レンズの像側面の反曲点から光軸までの垂線の長さであり、Htが第２レンズの像側面の最大光学有効点から光軸までの垂線の長さであり、d2が光軸上の第１レンズの像側面から第２レンズの物体側面までの距離であり、fsが光学像取得レンズの有効焦点距離(effective focal length)であり、f1が第１レンズの焦点距離 (focal length)であり、f2が第２レンズの焦点距離である。
【０００６】
また、該２つのレンズ片の光学取得レンズの第１レンズと第２レンズは、それぞれ２つの光学面が何れも非球面から構成され、第１レンズおよび第２レンズは、ガラスまたはプラスチックから製造される。
【考案の効果】
【０００７】
これにより、本考案は、広角効果を達成し、小型カメラ、携帯電話の像取得角度を拡大することができる。また、該２つのレンズ片の組み合わせは、短い後焦点距離を可能とし、更に、レンズの長さを減少させ、これにより、像取得レンズの応用性を向上することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１において、本考案の光学像取得レンズ１の光軸Ｚに沿って物体側から像側まで順に配列される、開口絞り（aperture stop）Ｓと、第１レンズ１１と、第２レンズ１２と、赤外線フィルタ（IR cut-off filter）１３と、イメージセンサ（image sensing chip）１４とから構成する。像取得時、対象物（object）の光線が先ず第１レンズＬ１と第２レンズＬ２を透過した後、更に赤外線フィルタ１３を経て、イメージセンサ１４上に結像する。
【０００９】
該第１レンズ１１は、正の屈折率の双凸型レンズであり、屈折率（Nd）が１．５以上のガラスまたはプラスチック材質により作成され、その物体側面Ｒ１及び像側面Ｒ２は少なくとも１面が非球面または両面が何れも非球面である。
【００１０】
該第２レンズ１２は、正の屈折率の新月型レンズであり、その物体側面Ｒ３は、凸面であり、像側面Ｒ４が凹面であり、屈折率（Nd）が１．５より大きいガラスまたはプラスチック材質により作成され、また、物体側Ｒ３は、球面または非球面であり、像側面Ｒ４は、非球面且つ全てが凹面の光学面に形成され、レンズ中心からレンズ縁辺までの光学有効領域内に少なくとも１つの反曲点を持たせて、該第２レンズ１２に正の屈折率から徐々に負の屈折率に変化させ、その断面（図２参照）中央が凹み、両辺が突出したＭ字型を形成してなり、即ち、波状の物体側面Ｒ４上の中央領域の凸面（または凹面）が外向きに徐々に弧度（曲率）を変化し、外周領域で凹面（凸面）に変化してなり、従って、凹凸弧面が変化する間に反曲点を形成する。任意の切断線が反曲点を経て、光軸と垂直に交差し、反曲点から光軸までの距離が正の屈折率の範囲のレンズの高さであって、H+と記載され、即ち、反曲点から光軸までの垂線の長さである。第２レンズ１２の最大光学有効点から光軸までの垂線の長さをHtと記載され、H+とHtの比値が正の屈折率が負の屈折率に変換する範囲の大きさであり、良好な結像効果を持たせるため、この範囲は、５０％より大きいことが好ましく、且つ広角の効果を達成しようとする場合、その範囲が７５％より大きいことが好ましく、即ち、式（３）を満足する。
【００１１】
該開口絞りＳは、前置光圏に属し、第１レンズ１１の物体側面Ｒ１上に貼付される。該赤外線フィルタ１３は、レンズ片または鍍金膜技術によって形成された赤外線機能を有する薄膜である。該イメージセンサ１４は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳである。
【００１２】
本考案の２つのレンズ片の光学像取得レンズ１は、第１レンズ１１と第２レンズ１２の光学面曲率半径、非球面曲面及びレンズの厚さ（ｄ１およびｄ３）および間隔（ｄ２およびｄ４）を光学的に組み合わせて視野角を７０°より大きくすることができ、即ち、式（１）を満足する。非球面の方程式（Aspherical Surface Formula）は下記の式（６）である。
【数６】
0003146386.tif 000004
ここで、ｃは、曲率であり、ｈがレンズ片の高さであり、Ｋが円錐係数（Conic Constant）であり、A4〜A16は、それぞれ4〜16階の非球面係數（Nth Order Aspherical Coefficient）である。
【００１３】
上記構造によって、本考案の光学像取得レンズ１の後焦点距離は、効率的に縮小でき、レンズの長さを減少させ、即ち、式（２）または式（４）を満足し、且つ更に収差を効率的に補正し、主光線の角度を低減し、即ち、式（５）を満足する。
【００１４】
以下に好適な実施例を挙げて、それぞれ説明する。ここで、各実施例の１つの表のうち、光学面Surf 1、Surf2、Surf3、Surf4は、それぞれ順に第１レンズ１１の物体側面R1と像側面R2と第２レンズ１２の物体側面R3と像側面R4である。R（単位mm）は、光軸上の各光学面の曲率半径（the radius of curvature ）である。d（単位mm）は、光軸上の各面の間隔（the on-axis surface spacing）であり、Ndは、各レンズの屈折率であり、νdは、各レンズのアッベ数 (Abbe's number)である。注釈＊があるのは、非球面光学面であり、Fnoは、光学像取得レンズ１の焦点距離比 (f number)であり、fs は、像取得レンズの有効焦点距離であり、2ωは、光学像取得レンズ１の視野角である。また、もう１つの表には、各光学面の非球面式（６）の各項係数を列記する。
【００１５】
＜第１実施例＞図３、図４に示すように、
【表１】
0003146386.tif 000005
【表２】
0003146386.tif 000006
【００１６】
本実施例中、第１レンズ１１は、Nd1が1.731、νd1が40.5のガラス材質で作成される。第２レンズ１２は、Nd2が1.566、νd2が24.7のガラス材質で作成される。赤外線フィルタ１３は、BSC7のガラス材質で作成される。
【００１７】
本実施例のfsが1.1386 mm、f1が1.7332mm、f2が2.1951mm、Htが0.7395mm、H+が0.5903mm、TLが1.5270mmである。即ち、
【数７】
0003146386.tif 000007
式（１）〜式（５）を満足する。
【００１８】
＜第２実施例＞図５、図６に示すように、
【表３】
0003146386.tif 000008
【表４】
0003146386.tif 000009
【００１９】
本実施例中、第１レンズ１１は、Nd1が1.566、νd1が24.7のガラス材質で作成される。第２レンズ１２は、Nd2が1.583、νd2が59.5のプラスチック材質で作成される。赤外線フィルタ１３は、BSC7のガラス材質で作成される。
【００２０】
本実施例のfsが1.124 mm、f1が2.2323mm、f2が1.7104mm、Htが0.6620mm、H+が0.5276mm、TLが1.7183mmである。即ち、
【数８】
0003146386.tif 000010
式（１）〜式（５）を満足する。
【００２１】
＜第３実施例＞図７、図８に示すように、
【表５】
0003146386.tif 000011
【表６】
0003146386.tif 000012
【００２２】
本実施例中、第１レンズ１１は、Nd1が1.537、νd1が63.5のガラス材質で作成される。第２レンズ１２は、Nd2が1.731、νd2が40.5のガラス材質で作成される。赤外線フィルタ１３は、BSC7のガラス材質で作成される。
【００２３】
本実施例のfsが1.20 mm、f1が1.5836mm、f2が3.1876mm、R4光学面が反曲点を有さず、TLが1.7028mmである。即ち、
【数９】
0003146386.tif 000013
式（１）、（２）、（４）、（５）を満足する。
【００２４】
＜第４実施例＞図９、図１０に示すように、
【表７】
0003146386.tif 000014
【表８】
0003146386.tif 000015
【００２５】
本実施例中、第１レンズ１１は、Nd1が1.566、νd1が24.7のガラス材質で作成される。第２レンズ１２は、Nd2が1.731、νd2が40.5のガラス材質で作成される。赤外線フィルタ１３は、BSC7のガラス材質で作成される。
【００２６】
本実施例のfsが1.0663 mm、f1が2.5387mm、f2が1.597mm、Htが0.490mm、H+が0.4338mm、TLが1.5275mmである。即ち、
【数１０】
0003146386.tif 000016
式（１）〜式（５）を満足する。
【００２７】
＜第５実施例＞図１１、図１２に示すように
【表９】
0003146386.tif 000017
【表１０】
0003146386.tif 000018
【００２８】
本実施例中、第１レンズ１１は、Nd1が1.613、νd1が26.3のガラス材質で作成される。第２レンズ１２は、Nd2が1.566、νd2が24.7のガラス材質で作成される。赤外線フィルタ１３は、BSC7のガラス材質で作成される。
【００２９】
本実施例のfsが1.1231 mm、f1が2.2367mm、f2が1.7097mm、Htが0.6654mm、H+が0.5456mm、TLが1.7153mmである。即ち、
【数１１】
0003146386.tif 000019
式（１）〜式（５）を満足する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本考案の光学構造図である。
【図２】本考案の第２レンズの像側面図である。
【図３】本考案の第１実施例の光路構造図である。
【図４】本考案の第１実施例の結像の球面収差（spherical aberration）、像面湾曲  （field curvature）、歪み（distortion）図である。
【図５】本考案の第２実施例の光路構造図である。
【図６】本考案の第２実施例の結像の球面収差、像面湾曲、歪み図である。
【図７】本考案の第３実施例の光路構造図である。
【図８】本考案の第３実施例の結像の球面収差、像面湾曲、歪み図である。
【図９】本考案の第４実施例の光路構造図である。
【図１０】本考案の第４実施例の結像の球面収差、像面湾曲、歪み図である。
【図１１】本考案の第５実施例の光路構造図である。
【図１２】本考案の第５実施例の結像の球面収差、像面湾曲、歪み図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  光学像取得レンズ
１１  第１レンズ
Ｒ１  （第１レンズ）物体側面
Ｒ２  （第１レンズ）像側面
Ｓ  開口絞り
１２  第２レンズ
Ｒ３  （第２レンズ）物体側面
Ｒ４  （第２レンズ）像側面
１３  赤外線フィルタ
Ｒ５  （赤外線フィルタ）物体側面
Ｒ６  （赤外線フィルタ）像側面
１４  イメージセンサ
ｄ１  光軸上の第１レンズ物体側面から像側面までの距離
ｄ２  光軸上の第１レンズ像側面から第２レンズの物体側面までの距離
ｄ３  光軸上の第２レンズ物体側面から像側面までの距離
ｄ４  光軸上の第２レンズ像側面から赤外線フィルタの物体側面までの距離
ｄ５  光軸上の赤外線フィルタ物体側面から像側面までの距離
ｄ６  光軸上の赤外線フィルタ像側面からイメージセンサまでの距離
【図１】
0003146386.tif 000024
【図２】
0003146386.tif 000025
【図３】
0003146386.tif 000026
【図４】
0003146386.tif 000027
【図５】
0003146386.tif 000028
【図６】
0003146386.tif 000029
【図７】
0003146386.tif 000030
【図８】
0003146386.tif 000031
【図９】
0003146386.tif 000032
【図１０】
0003146386.tif 000033
【図１１】
0003146386.tif 000034
【図１２】
0003146386.tif 000035