(57)【要約】【課題】望遠比を小さくして小型化を図ると共に十分な画角も確保可能な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正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は、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、物物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、これら３枚のレンズを両面が非球面のプラスチックレンズにより形成し、以下の条件式（１）（２）を満足することを特徴とするものである。    ０．７  ＜  ｆ1／ｆ  ＜  ０．９・・・・（１）  −３．５  ＜  ｆ2／ｆ  ＜−１．２・・・・（２）  ただし、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ1は第１レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズの焦点距離である。【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正メニスカスレンズであり、
第２レンズは、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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、
これら３枚のレンズを両面が非球面のプラスチックレンズにより形成し、
以下の条件式（１）（２）を満足することを特徴とする撮影レンズ。
０．７  ＜  ｆ1／ｆ  ＜  ０．９・・・・（１）
−３．５  ＜  ｆ2／ｆ  ＜−１．２・・・・（２）
ただし、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ1は第１レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズの焦点距離である。
【請求項２】
さらに、次の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮影レンズ。
０．１０  ＜  ｄ2／ｆ  ＜  ０．２５・・・・（３）
ただし、ｄ2は第１レンズと第２レンズの間隔である。
【請求項３】
さらに、次の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮影レンズ。
０．２０  ＜  Ｒ1／Ｒ2  ＜  ０．５５・・・・（４）
ただし、Ｒ1は第１レンズの物体側曲率半径、Ｒ2は第１レンズの像側曲率半径である。
【請求項４】
さらに、次の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
０．６  ＜  Ｒ3／Ｒ4  ＜  ０．８・・・・（５）
ただし、Ｒ3は第２レンズの物体側曲率半径、Ｒ4は第２レンズの像側曲率半径である。
【請求項５】
さらに、次の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
０．６  ＜  Ｒ5／ｆ  ＜  １．１・・・・（６）
ただし、Ｒ5は第３レンズの物体側曲率半径である。
【請求項６】
さらに、次の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
１．０  ＜  ｆ12／ｆ  ＜  １．４・・・・（７）
ただし、ｆ12は第１レンズと第２レンズの合成焦点距離である。
【請求項７】
さらに、次の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
−０．５  ＜  ｆ2／ｆ3  ＜  ０．０・・・・（８）
ただし、ｆ3は第３レンズの焦点距離である。
【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３枚構成の撮影レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯端末（携帯電話等）などの小型化に伴い、これらに使用される撮影光学系についても更なる小型化が要求されている。撮影光学系に使用される、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子も小型・高画素化が進んでおり、それに対応した光学系の設計が必要とされている。
【０００３】
しかしながら、撮像素子のサイズが小さくなれば、カバーガラスや赤外カットフィルター等を挿入するために必要なバックフォーカスを確保しにくくなり、光学全長が長くなりがちである。また、一般的に光学全長が短くなれば、テレセントリック特性が悪くなる。
【０００４】
そこで、従来より、小型の撮影レンズとして、最も物体側に開口絞りを配置することで射出瞳位置を像面から遠ざけ、テレセントリック特性を良好に確保したトリプレットレンズが知られている。中でも、プラスチック材料を使用し、変曲点を持つ非球面形状とすることで光学性能とテレセントリック特性を確保しつつ、光学全長の短縮化を図った先行技術として、下記特許文献１〜７が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−００４０４５号公報
【特許文献２】特開２００５−２２７７５５号公報
【特許文献３】特開２００５−３４５９１９号公報
【特許文献４】特開２００５−３５２２０６号公報
【特許文献５】特開２００６−１０６３２１号公報
【特許文献６】特開２００６−１３３２７０号公報
【特許文献７】特開２００６−１６３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの各先行技術には、次に説明するような課題が存在する。特許文献１は、望遠比（焦点距離に対する光学全長の比：Ｔ／ｆ）が１．３５〜１．４８と大きく、小型化という点では不十分である。特許文献２は、バックフォーカスも確保され、望遠比が１．１９と小型になっている実施例があるが、画角が５８゜程度と小さい。特許文献３は、望遠比が１．２４〜１．５０と大きい。特許文献４も、望遠比が１．３８と大きい。特許文献５は、望遠比が１．１９と小型になっている実施例があるが画角が５８゜程度と小さい。特許文献６は、望遠比１．１８と小型であるがＦナンバーが３．８５と暗い。特許文献７も、望遠比が１．３程度と大きい。
【０００７】
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、望遠比を小さくして小型化を図ると共に十分な画角も確保可能な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】
【０００８】
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正メニスカスレンズであり、
第２レンズは、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、物物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、
これら３枚のレンズを両面が非球面のプラスチックレンズにより形成し、
以下の条件式（１）（２）を満足することを特徴とするものである。
０．７  ＜  ｆ1／ｆ  ＜  ０．９・・・・（１）
−３．５  ＜  ｆ2／ｆ  ＜−１．２・・・・（２）
ただし、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ1は第１レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズの焦点距離である。
【０００９】
かかる構成を有する撮影レンズの作用・効果を説明する。この撮影レンズの撮影光学系は、第１・第２・第３レンズの３枚構成（トリプレットレンズ）である。３枚のレンズは、すべてプラスチックで形成すると共に、すべて両面を非球面形状としている。また、第１・第２・第３レンズを上記のようなレンズ構成とすることで、望遠比を抑制し小型化を実現し、テレセントリック特性も良好に補正することができる。さらに、上記の条件式（１）（２）を共に満足することで、後述の各実施例からも分かるように、望遠比を抑制しつつ十分な画角も確保し、収差を補正した適切な光学性能も確保することができた。
【００１０】
ちなみに、ｆ1／ｆが０．７以下だと、第１レンズの屈折力が大きくなりすぎ、高次の球面収差、コマ収差が悪くなる。ｆ1／ｆが０．９以上だと、第１レンズの正の屈折力が弱くなるため光学全長が長くなる。また、ｆ2／ｆが−３．５以下だと、第２レンズの屈折力が小さくなりすぎ倍率色収差の補正が困難となる。ｆ2／ｆが−１．２以上だと、像面収差が悪くなり、収差が良好に補正できない。
【００１１】
本発明において、ｄ2を第１レンズと第２レンズの間隔とした時、
０．１０  ＜  ｄ2／ｆ  ＜  ０．２５・・・・（３）
の条件式を満足することが好ましい。
【００１２】
ｄ2／ｆが０．１０以下だと、正屈折力の第１レンズと負屈折力の第２レンズとの間隔が狭くなりすぎ、軸外性能のバランスが悪くなり諸収差を良好に補正できなくなる。ｄ2／ｆが０．２５以上だと、第１レンズと第２レンズの間隔が広くなるため、第３レンズの径が大きくなり、小型化を損ねる。また、コマフレアも大きくなる。
【００１３】
本発明において、Ｒ1を第１レンズの物体側曲率半径、Ｒ2を第１レンズの像側曲率半径とした時、
０．２０  ＜  Ｒ1／Ｒ2  ＜  ０．５５・・・・（４）
の条件式を満足することが好ましい。
【００１４】
Ｒ1／Ｒ2が０．２０以下だと、球面収差が大きくなり、バックフォーカスが必要以上に長くなる。Ｒ1／Ｒ2が０．５５以上だと、バックフォーカスが短くなり、テレセントリック特性も悪くなる。
【００１５】
本発明において、Ｒ3を第２レンズの物体側曲率半径、Ｒ4を第２レンズの像側曲率半径とした時、
０．６  ＜  Ｒ3／Ｒ4  ＜  ０．８・・・・（５）
の条件式を満足することが好ましい。
【００１６】
Ｒ3／Ｒ4が０．６以下だと、像面湾曲、コマ収差が補正過剰となり性能が劣化する。Ｒ3／Ｒ4が０．８以上だと、像面湾曲、コマ収差ともに補正不足となり軸外性能が悪くなる。
【００１７】
本発明において、Ｒ5を第３レンズの物体側曲率半径とした時、
０．６  ＜  Ｒ5／ｆ  ＜  １．１・・・・（６）
の条件式を満足することが好ましい。
【００１８】
Ｒ5／ｆが０．６以下だと、第３レンズ物体側面の曲率半径が小さくなりすぎ、第３レンズの周辺部が像面側へ倒れるような形状となりレンズバックを確保しにくくなる。また、このようなレンズ形状では面間の全反射による強いゴーストが発生しやすい。Ｒ5／ｆが１．１以上だと、テレセントリック特性が悪くなり、これを補正しようとするとコマ収差が悪化する。
【００１９】
本発明において、ｆ12を第１レンズと第２レンズの合成焦点距離とした時、
１．０  ＜  ｆ12／ｆ  ＜  １．４・・・・（７）
の条件式を満足することが好ましい。
【００２０】
ｆ12／ｆが１．０以下だと、第１、第２レンズの合成屈折力が強くなりすぎ、バックフォーカスが短くなる。また、テレセントリック特性も悪くなる。ｆ12／ｆが１．４以上だと、射出瞳位置が像面から離れるためテレセントリック特性は良くなるが画角が狭くなる。
【００２１】
本発明において、ｆ3を第３レンズの焦点距離とした時、
−０．５  ＜  ｆ2／ｆ3  ＜  ０．０・・・・（８）
の条件式を満足することが好ましい。
【００２２】
ｆ2／ｆ3が−０．５以下だと、第２レンズの負屈折力に対し第３レンズの正屈折力が強くなりすぎ、倍率色収差のバランスが取れなくなる。ｆ2／ｆ3が０．０以上だと、第３レンズの正屈折力がなくなり、テレセントリック特性が悪くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係るレンズ系の好適な実施例を図面を用いて説明する。図１〜図８に、実施例１から実施例８までのレンズ構成図（図１Ａ〜図８Ａ）と、光学系特性データ及び収差図（図１Ｂ〜図８Ｂ）を示す。図９Ａ〜９Ｃ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、デジタルカメラあるいは携帯機器（例えば、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。
【００２４】
＜レンズ構成図について＞
図１Ａ〜図８Ａは、各実施例における光学系の配置を示す。各実施例において、撮影レンズ系は、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。
【００２５】
第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は、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、物物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。これらはレンズはすべて両面が非球面のプラスチックレンズにより形成される。平行平面ガラス２は、ＩＲ（赤外）カットフィルターとしての機能を有し、結像面３には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が配置される。
【００２６】
各レンズＬ１〜Ｌ３は、プラスチック材料により成型されるため、ガラスレンズを使用する場合に比べて、材料コストを削減でき、材料の管理コストも低減できる。また、プラスチックを使用することで、本発明のごとく各レンズのすべての面を非球面形状にすることができ、３枚という少ないレンズ枚数で所望の光学性能を達成することができる。なお、プラスチック材料については、ポリカーボネート等の安価な材料を採用することが好ましく、屈折率は各レンズＬ１〜Ｌ３については１．６よりも小さな材料を選択することが好ましい。
【００２７】
＜レンズ諸元・収差図について＞
図１Ｂ〜図８Ｂ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。焦点距離ｆは、全レンズ系の焦点距離（ｍｍ）である。その下に１，２・・・８とあるのは、物体側から順に面の番号を示している。面番号１，２は第１レンズＬ１、面番号３，４は第２レンズＬ２、面番号５，６は第３レンズＬ３である。面番号７，８は平行平面ガラス２なので曲率半径ｒは∞となっている。また、第１レンズＬ１の面番号１の箇所に開口絞り１が配置されている。なお、曲率半径ｒは近軸上における曲率半径（ｍｍ）を示している。ｄは、面間隔（ｍｍ）を示す数値である。ｎｄは屈折率、νｄはアッベ数である。
【００２８】
また、収差図として、球面収差、非点収差、歪曲収差が夫々示されている。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通り、実用的に問題ないレベルまで収差が補正されていることがわかる。
【００２９】
各レンズはいずれも両面が非球面形状を有している。非球面形状は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ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
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。
【００３０】
本発明において、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ1を第１レンズＬ１の焦点距離とした時、
０．７＜  ｆ1／ｆ  ＜  ０．９・・・・（１）
の条件式を満足することが好ましい。
【００３１】
ｆ1／ｆが０．７以下だと、第１レンズＬ１の屈折力が大きくなりすぎ、高次の球面収差、コマ収差が悪くなる。ｆ1／ｆが０．９以上だと、第１レンズＬ２の正の屈折力が弱くなるため光学全長が長くなる。
【００３２】
本発明において、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ2を第２レンズＬ２の焦点距離とした時、
−３．５  ＜  ｆ2／ｆ  ＜−１．２・・・・（２）
の条件式を満足することが好ましい。
【００３３】
ｆ2／ｆが−１．２以上だと、像面収差が悪くなり、収差が良好に補正できない。
【００３４】
本発明において、ｄ2を第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔とした時、
０．１０  ＜  ｄ2／ｆ  ＜  ０．２５・・・・（３）
の条件式を満足することが好ましい。
【００３５】
ｄ2／ｆが０．１０以下だと、正屈折力の第１レンズＬ１と負屈折力の第２レンズＬ２との間隔が狭くなりすぎ、軸外性能のバランスが悪くなり諸収差を良好に補正できなくなる。ｄ2／ｆが０．２５以上だと、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が広くなるため、第３レンズＬ３の径が大きくなり、小型化を損ねる。また、コマフレアも大きくなる。
【００３６】
本発明において、Ｒ1を第１レンズＬ１の物体側曲率半径、Ｒ2を第１レンズＬ１の像側曲率半径とした時、
０．２０  ＜  Ｒ1／Ｒ2  ＜  ０．５５・・・・（４）
の条件式を満足することが好ましい。
【００３７】
Ｒ1／Ｒ2が０．２０以下だと、球面収差が大きくなり、バックフォーカスが必要以上に長くなる。Ｒ1／Ｒ2が０．５５以上だと、バックフォーカスが短くなり、テレセントリック特性も悪くなる。
【００３８】
本発明において、Ｒ3を第２レンズＬ２の物体側曲率半径、Ｒ4を第２レンズＬ２の像側曲率半径とした時、
０．６  ＜  Ｒ3／Ｒ4  ＜  ０．８・・・・（５）
の条件式を満足することが好ましい。
【００３９】
Ｒ3／Ｒ4が０．６以下だと、像面湾曲、コマ収差が補正過剰となり性能が劣化する。Ｒ3／Ｒ4が０．８以上だと、像面湾曲、コマ収差ともに補正不足となり軸外性能が悪くなる。
【００４０】
本発明において、Ｒ5を第３レンズＬ３の物体側曲率半径とした時、
０．６  ＜  Ｒ5／ｆ  ＜  １．１・・・・（６）
の条件式を満足することが好ましい。
【００４１】
Ｒ5／ｆが０．６以下だと、第３レンズ物体側面の曲率半径が小さくなりすぎ、第３レンズＬ３の周辺部が像面側へ倒れるような形状となりレンズバックを確保しにくくなる。また、このようなレンズ形状では面間の全反射による強いゴーストが発生しやすい。Ｒ5／ｆが１．１以上だと、テレセントリック特性が悪くなり、これを補正しようとするとコマ収差が悪化する。
【００４２】
本発明において、ｆ12を第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成焦点距離とした時、
１．０  ＜  ｆ12／ｆ  ＜  １．４・・・・（７）
の条件式を満足することが好ましい。
【００４３】
ｆ12／ｆが１．０以下だと、第１、第２レンズＬ１，Ｌ２の合成屈折力が強くなりすぎ、バックフォーカスが短くなる。また、テレセントリック特性も悪くなる。ｆ12／ｆが１．４以上だと、射出瞳位置が像面から離れるためテレセントリック特性は良くなるが画角が狭くなる。
【００４４】
本発明において、ｆ3を第３レンズＬ３の焦点距離とした時、
−０．５  ＜  ｆ2／ｆ3  ＜  ０．０・・・・（８）
の条件式を満足することが好ましい。
【００４５】
ｆ2／ｆ3が−０．５以下だと、第２レンズＬ２の負屈折力に対し第３レンズＬ３の正屈折力が強くなりすぎ、倍率色収差のバランスが取れなくなる。ｆ2／ｆ3が０．０以上だと、第３レンズＬ３の正屈折力がなくなり、テレセントリック特性が悪くなる。
【００４６】
以上の点を各実施例について、条件式にかかるパラメータと共に表１に示す。
【表１】
2008139786.tif 000003
【００４７】
上記表１からも分かるように、本発明に係る撮影レンズによれば、望遠比Ｔ／ｆ（Ｔは、第１レンズＬ１の物体側面（面番号１）から結像面までの長さ）を１．１５以下にすることができ、従来技術に比べて小型化を図ることができた。またテレセントリック特性についても、α（撮像素子への最大入射角）を２５．０゜以下にすることができ、良好に確保することができた。ちなみに、テレセントリック特性については、主光線傾角が１５゜以内でレンズ系を射出させて撮像素子に入射させる必要があったが、現在では撮像素子分野での技術的な進歩（マイクロレンズの形状変更）に伴い、約２５゜以下であれば許容されるようになってきている。さらに、画角についてもいずれも６３゜以上であり十分な大きさを確保できている。
【００４８】
以上のように、本発明によれば望遠比を小さくすることができ、デジタルカメラや携帯機器に搭載するのに好適な大きさになっていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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１〜実施例３の非球面係数を示す図
【図９Ｂ】実施例４〜実施例６の非球面係数を示す図
【図９Ｃ】実施例７〜実施例８の非球面係数を示す図
【符号の説明】
【００５０】
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】
2008139786.tif 000004
【図１Ｂ】
2008139786.tif 000005
【図２Ａ】
2008139786.tif 000006
【図２Ｂ】
2008139786.tif 000007
【図３Ａ】
2008139786.tif 000008
【図３Ｂ】
2008139786.tif 000009
【図４Ａ】
2008139786.tif 000010
【図４Ｂ】
2008139786.tif 000011
【図５Ａ】
2008139786.tif 000012
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2008139786.tif 000014
【図６Ｂ】
2008139786.tif 000015
【図７Ａ】
2008139786.tif 000016
【図７Ｂ】
2008139786.tif 000017
【図８Ａ】
2008139786.tif 000018
【図８Ｂ】
2008139786.tif 000019
【図９Ａ】
2008139786.tif 000020
【図９Ｂ】
2008139786.tif 000021
【図９Ｃ】
2008139786.tif 000022