(57)【要約】【課題】  高画素に対応した小型で廉価な撮影レンズを提案すること。【解決手段】  撮影レンズ１は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスの第１レンズ１と、負のパワーを持たせたメニスカスの第２レンズ２と、正のパワーを持たせた第３レンズ３が配列され、第２、第３レンズ２、３が補正レンズとして機能する。第１レンズ１には強いパワーを持たせてあり、第２レンズおよび第３レンズはいずれも両面が非球面である。撮影レンズの合成焦点距離をＦ、第１レンズの焦点距離をｆ１、第１レンズの物体側の入射面より結像面までの距離をΣｄ、第２レンズのアッベ数をνｄ２としたとき、下記の条件式を満たしている。      ０．５０＜ｆ１／Ｆ＜１．５      （１）      ０．５０＜Σｄ／Ｆ＜１．５      （２）          ５０＞νｄ２                （３）【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に配置された第１レンズと、補正レンズとして機能する第２レンズおよび第３レンズとを有し、
前記第１レンズは、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズであり、
前記第３レンズは正のパワーを有するレンズであり、
前記第１レンズは前記第２、第３レンズに比較して強いパワーを有し、
これら第１、第２および第３レンズのうち、少なくとも第２および第３のレンズのレンズ面は両面とも非球面であり、
前記第３レンズの前記非球面には、１つあるいは複数の非球面変曲点を持たせてある撮影レンズ。
【請求項２】
物体側より順に配置された第１レンズと、補正レンズとして機能する第２レンズおよび第３レンズとを有し、
前記第１レンズは、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズであり、
前記第２レンズは、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズであり、
前記第３レンズは負のパワーを有するレンズであり、
前記第１レンズは前記第２、第３レンズに比較して強いパワーを有し、
これら第１、第２および第３レンズのうち、少なくとも第２および第３のレンズのレンズ面は両面とも非球面であり、
前記第３レンズの前記非球面には、１つあるいは複数の非球面変曲点を持たせてある撮影レンズ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１レンズは、両面のレンズ面のうち、少なくとも一方の面が非球面である撮影レンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
前記撮影レンズの合成焦点距離をＦ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１としたとき、下記の条件式を満たす撮影レンズ。
０．５０＜ｆ１／Ｆ＜１．５
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記撮影レンズの合成焦点距離をＦ、第１レンズの物体側の入射面より結像面までの距離をΣｄとしたとき、下記の条件式を満たす撮影レンズ。
０．５０＜Σｄ／Ｆ＜１．５
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
前記第２レンズのアッベ数をνｄ２としたとき、下記の条件式を満たす撮影レンズ。
５０＞νｄ２
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
撮影レンズの主光線の最大射出角が３０度以下である撮影レンズ。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
前記第３レンズは、像面側のレンズ面の周辺部が像面側に凸面とされ、
前記第１レンズ面および前記第２レンズ面に１つあるいは複数の非球面変曲点が形成されている撮影レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた車載用カメラ、監視用カメラ、デジタルカメラ、携帯電話機搭載カメラ等に使用される小型で軽量な撮影レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた監視用カメラやデジタルカメラ等に組み込まれている撮影レンズは、忠実な被写体の再現性を備えていることが望ましい。また、最近では、ＣＣＤ自体やＣＣＤカメラが小型化されてきており、これに伴って、これらに組み込まれる撮影レンズも必然的に小型化、コンパクト化の要求が高まってきている。さらに、ＣＣＤ等の受光素子は、ＣＣＤの小型化とは裏腹にメガオーダーの高画素化となってきている。これを用いたカメラに使用される撮影レンズも必然的に高い光学性能を発揮できるものでなければならなくなってきた。従来では、高い光学性能を発揮させるためには、多くのレンズ枚数を用いて収差補正を行ってきたのが実状である。
【０００３】
また、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子の特徴として、各画素に取り込まれる光線角度に制約がある。これを無視するような光学系が組み込まれたカメラでは周辺光量が減少し、所謂、周辺部の暗いカメラとなってしまう。従来では、これらに対応するため、電気的補正回路を設ける方法、受光素子と一対をなすマイクロレンズを配置するなどして素子面への受光角を拡大するなどの方法がとられていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、受光素子の素子面に対する最大射出角を画角よりも小さくなるようにしてシェーディングを防ぐことができ、また、メガオーダーの高画素に対応できるように収差補正を施し、更に、軽量コンパクト化を図った撮影レンズを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の撮影レンズは、３群３枚構成からなり、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスの第１レンズと、これに続く負のパワーを持たせたメニスカスの第２レンズおよび正のパワーを持たせた第３レンズとを配列した構成を備え、第２、第３レンズが補正レンズとして機能するようになっている。また、第１レンズには第２、第３レンズに比較して、強いパワーを持たせてある。さらに、第１レンズ、第２レンズ、および第３レンズのうち、少なくとも第２レンズおよび第３レンズは、レンズ面が両面とも非球面とされている。これに加えて、第３レンズの非球面には少なくとも一つの非球面変曲点が形成されている。
【０００６】
ここで、負のパワーの第２レンズと正のパワーの第３レンズを用いる代わりに、負のパワーの第２レンズと負のパワーの第３レンズを用いてもよい。
【０００７】
次に、第１レンズについては、レンズ面の両面が非球面あるいは球面のどちらに形成されていてもよく、両面のレンズ面のうち、少なくとも一方のレンズ面が非球面とされていればよい。
【０００８】
また、本発明の撮影レンズは、当該撮影レンズの合成焦点距離をＦ、第１レンズの焦点距離をｆ１、第１レンズの物体側の入射面より結像面までの距離をΣｄ、第２レンズのアッベ数をνｄ２としたとき、下記の条件式を満たすことが望ましい。
【０００９】
０．５０＜ｆ１／Ｆ＜１．５      （１）
０．５０＜Σｄ／Ｆ＜１．５      （２）
５０＞νｄ２                （３）
【００１０】
条件式（１）は、球面収差を安定に保つためとレンズ系全体をコンパクトに保つための条件であり、下限を下回るとレンズ系はコンパクトにできるが球面収差の補正が難しくなる。また、上限を超えると、逆に球面収差の補正は容易になるが、レンズ系全体をコンパクトに纏めることができなくなる。この条件式を満足することにより、球面収差を良好な状態に保持しながら、レンズ系をコンパクト化できる。
【００１１】
本発明では、第１レンズを物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとしてあり、この構成と条件式（１）を満足することにより、撮影レンズの全長をより短くすることが可能である。
【００１２】
次に、条件式（２）もレンズ系全体をよりコンパクトに保つための条件である。特に、携帯電話機搭載カメラに採用する撮影レンズについては、レンズ系全体を小型にすると同時にレンズ系の全長をより短いものにする必要がある。かかる要求を満足するためには条件式（２）を満足するように光学系を設定することが望ましい。条件式（２）の下限を下回るとレンズ系はコンパクトにできるが、各種の収差補正が難しくなる。また、上限を上回るとレンズ系が大きくなってしまうので好ましくない。
【００１３】
条件式（３）は、第２レンズのアッベ数を５０以下にして軸上の色収差および軸外の色収差を安定に保つための条件である。
【００１４】
次に、本発明の撮影レンズにおける第３レンズを、その像面側のレンズ面の周辺部が像面側に凸面となるようにすると共に、その物体側のレンズ面および像面側のレンズ面に、１つあるいは複数の非球面変曲点を設けることが望ましい。このようにレンズ面を形成することにより、コマ収差と非点収差を良好に補正し、併せて、ディストーションの補正も良好に行うことができる。
【００１５】
ここで、結像面がＣＣＤやＣＭＯＳである場合の特徴として、各画素に取り込まれる光線角度に制約があり、画面の周辺部に向かって光線角度が大きくなってしまう。この現象を緩和するためにも、第３レンズの像面側のレンズ面の周辺部を像面側に凸面を向けた変曲非球面として、主光線の最大射出角を３０度以下になるようにすることが望ましい。このようにすれば、画面周辺部に生じるシェーディングを防ぐ非球面補正がなされる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の撮影レンズは、３群３枚構成のレンズであり、第２レンズと第３レンズは補正レンズであり、物体側に配置されている第１レンズを正のメニスカスレンズとし、物体側に凸面を向けてある。この結果、レンズ系の全長を短くすることができる。また、第３レンズのレンズ面を、１つないし複数の非球面変曲点を設けた非球面としてあるので、各種収差の補正を良好に行うと同時に主光線の最大射出角を小さくしてシェーディングを防止することができる。さらに、第２レンズおよび第３レンズの２枚の補正レンズによって、良好な収差補正ができる。従って、本発明によれば、メガオーダーの高画素に対応した小型でコンパクトな撮影レンズを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した３群３枚構成の撮影レンズの各実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１には本発明を適用した実施例１に係る撮影レンズを示してある。本例の撮影レンズ１００は、物体側より結像面６の側に向けて順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１と、これに続く絞り４を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第２レンズ２、および正のパワーを有する第３レンズ３とを有しており、第２、第３レンズは補正レンズとして機能する。本例では、各レンズ１、２、３の両側のレンズ面が全て非球面とされている。なお、本例では、第３レンズ３の第２レンズ面Ｒ６と結像面６の間にはカバーガラス５が配置されている。
【００１９】
第３レンズ３では、その第１レンズ面Ｒ５において口径の略５０％のところに非球面変曲点が設けられ、第２レンズ面Ｒ６においては口径の略２５％付近に非球面変曲点が設けられている。これにより、当該第３レンズ３のレンズ周辺の輪帯部は結像面側に対して凸面を形成し、全画角６３度に対して、主光線の最大射出角を２２度に整えている。
【００２０】
本例の撮影レンズ１００の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．５
焦点距離  ：ｆ＝５．７ｍｍ
全  長    ：Σｄ＝７．０６ｍｍ
【００２１】
表１には、本例の撮影レンズ１００の各レンズ面のレンズデータ、表２には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。
【００２２】
【表１】
2004219982.tif 000003
【００２３】
【表２】
2004219982.tif 000004
【００２４】
表１において、ｉは物体側より数えたレンズ面の順番を示し、Ｒは各レンズ面の曲率を示し、ｄはレンズ面間の距離を示し、Ｎｄは各レンズの屈折率を、νｄは各レンズのアッベ数を示す。また、レンズ面のｉに星印（＊）を付してあるレンズ面は非球面であることを示している。
【００２５】
レンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸をＸ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、次式により表される。
【００２６】
【数１】
2004219982.tif 000005
【００２７】
なお、各記号の意味、および非球面形状を表す式は実施例２、３、４、５においても同様である。
【００２８】
図３は、実施例１の撮影レンズ１００における諸収差を示す収差図である。図において、ＳＡは球面収差、ＯＳＣは正弦条件、ＡＳは非点収差、ＤＩＳＴはディストーションを表す。非点収差ＡＳにおけるＴはタンジェンシャル、Ｓはサジタルの像面を表している。また、図面の下側に記した収差図は横収差を表し、図において、ＤＸはＸ瞳座標に関する横方向のＸ収差、ＤＹはＹ瞳座標に関する横方向のＹ収差を表している。これらの記号の意味については、実施例２、３、４、５の諸収差を示す収差図においても同様である。
【実施例２】
【００２９】
図２は、本発明を適用した実施例２に係る撮影レンズの構成図である。本例の撮影レンズ１１０では、物体側より結像面１６の側に向けて順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第１レンズ１１と、開口絞り１４を介して、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第２レンズ１２と、両凸レンズである第３レンズ１３が配列されている。第３レンズ１３の物体側の第１レンズ面Ｒ５には、レンズ口径の略４８％のところに非球面変曲点を設けてある。また、その像面側の第２レンズ面Ｒ６は凸面の延長としてある。このように第３レンズ１３のレンズ面を形成することにより、全画角６３度に対し、主光線の最大射出角は２３．５度になっている。また、本例の第１レンズ１１、第２レンズ１２、および第３レンズ１３の各レンズ面もすべて非球面となっている。なお、本例においても、第３レンズ１３の第２レンズ面Ｒ６と結像面１６の間にはカバーガラス１５が配置されている。
【００３０】
本例の撮影レンズ１１０の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．５
焦点距離  ：ｆ＝５．７ｍｍ
全  長    ：Σｄ＝６．９８５ｍｍ
【００３１】
表３には、本例の撮影レンズ１１０の各レンズ面のレンズデータ、表４には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。また、図４にはその収差図を示してある。
【００３２】
【表３】
2004219982.tif 000006
【００３３】
【表４】
2004219982.tif 000007
【００３４】
上記の実施例１、２の撮影レンズ１００、１１０では、物体側の第１レンズ１、１１としてレンズ面の両面が非球面とされたレンズを用いているが、第１レンズについては、レンズ面の両面が球面とされたレンズ、または、両面のレンズ面のうち、少なくとも一方のレンズ面が非球面とされたレンズを用いることもできる。
【実施例３】
【００３５】
図５には本発明を適用した実施例３に係る撮影レンズを示してある。本例の撮影レンズ１２０は、物体側より結像面２６の側に向けて順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第１レンズ２１と、これに続く絞り２４を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第２レンズ２２、および負のパワーを有する第３レンズ２３とを有しており、第２、第３レンズは補正レンズとして機能する。第３レンズ２３と結像面２６の間にはカバーガラス２５が配置されている。第３レンズ２３は、結像面側の第２レンズ面Ｒ６がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面として形成され、主光線の最大射出角を２４度以下にしている。
【００３６】
本例では、各レンズ２１、２２、２３のうち、第１レンズ２１は、レンズ面の両面が球面とされている。一方、第２および第３レンズ２２、２３は、実施例１、２と同様に両側のレンズ面とも非球面とされている。
【００３７】
本例の撮影レンズ１２０の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．５
焦点距離  ：ｆ＝５．７ｍｍ
全  長    ：Σｄ＝６．４６ｍｍ
【００３８】
表５には、本例の撮影レンズ１２０の各レンズ面のレンズデータ、表６には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。また、図７にはその収差図を示してある。
【００３９】
【表５】
2004219982.tif 000008
【００４０】
【表６】
2004219982.tif 000009
【実施例４】
【００４１】
図６は、本発明を適用した実施例４に係る撮影レンズの構成図である。本例の撮影レンズ１３０では、物体側より結像面３６の側に向けて順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第１レンズ３１と、開口絞り３４を介して、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第２レンズ３２と、正のパワーを有する第３レンズ３３が配列されている。第３レンズ３３と結像面３６の間にはカバーガラス３５が配置されている。第３レンズ３３は、第２レンズ面Ｒ６がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面として形成され、主光線の最大射出角を２４度以下にしている。
【００４２】
本例では、各レンズ３１、３２、３３のうち、第１レンズ３１は、レンズ面の両面が球面とされている。一方、第２および第３レンズ３２、３３については、実施例１、２、３と同様に、両側のレンズ面とも非球面とされている。
【００４３】
本例の撮影レンズ１３０の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．５
焦点距離  ：ｆ＝５．７ｍｍ
全  長    ：Σｄ＝６．６６ｍｍ
【００４４】
表７には、本例の撮影レンズ１３０の各レンズ面のレンズデータ、表８には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。また、図８にはその収差図を示してある。
【００４５】
【表７】
2004219982.tif 000010
【００４６】
【表８】
2004219982.tif 000011
【実施例５】
【００４７】
次に、図５を再び参照して、実施例３の撮影レンズ１２０において、レンズ面の両面が球面に形成された第１レンズ２１の代わりに、一方のレンズ面が非球面に形成され、他方のレンズ面が球面に形成された第１レンズ４１を用いた撮影レンズ１４０を説明する。なお、図５において、撮影レンズ１４０、第１レンズ４１は符号を括弧で囲んで示し、その他の各部の構成は実施例３と同様であるので同じ符号を用いて説明する。
【００４８】
本例の撮影レンズ１４０は、物体側より結像面２６の側に向けて順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第１レンズ４１と、これに続く絞り２４を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第２レンズ２２、および正のパワーを有する第３レンズ２３とを有しており、第２、第３レンズは補正レンズとして機能する。第３レンズ２３と結像面２６の間にはカバーガラス２５が配置されている。第３レンズ２３は、結像面側の第２レンズ面Ｒ６がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面として形成され、主光線の最大射出角を２４度以下にしている。
【００４９】
本例では、各レンズ４１、２２、２３のうち、第１レンズ４１は、両面のレンズ面のうち、物体側の第１レンズ面Ｒ１が非球面とされ、結像面側の第２レンズ面Ｒ２が球面とされている。一方、第２および第３レンズ２２、２３は、両側のレンズ面とも非球面とされている。
【００５０】
本例の撮影レンズ１４０の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．５
焦点距離  ：ｆ＝５．７ｍｍ
全  長    ：Σｄ＝７．０７ｍｍ
【００５１】
表９には、本例の撮影レンズ１４０の各レンズ面のレンズデータ、表１０には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。また、図９にはその収差図を示してある。
【００５２】
【表９】
2004219982.tif 000012
【００５３】
【表１０】
2004219982.tif 000013
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を適用した実施例１に係る撮影レンズの構成図である。
【図２】本発明を適用した実施例２に係る撮影レンズの構成図である。
【図３】図１に示す実施例１の撮影レンズの収差図である。
【図４】図２に示す実施例２の撮影レンズの収差図である。
【図５】本発明を適用した実施例３および実施例５に係る撮影レンズの構成図である。
【図６】本発明を適用した実施例４に係る撮影レンズの構成図である。
【図７】図５に示す実施例３の撮影レンズの収差図である。
【図８】図６に示す実施例４の撮影レンズの収差図である。
【図９】図５に示す実施例５の撮影レンズの収差図である。
【符号の説明】
【００５５】
１、１１、２１、３１、４１    第１レンズ
２、１２、２２、３２    第２レンズ
３、１３、２３、３３    第３レンズ
４、１４、２４、３４    開口絞り
５、１５、２５、３５    カバーガラス
６、１６、２６、３６    結像面
１００、１１０、１２０、１３０、１４０  撮影レンズ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4、Ｒ５、Ｒ６  レンズ面
【図１】
2004219982.tif 000014
【図２】
2004219982.tif 000015
【図３】
2004219982.tif 000016
【図４】
2004219982.tif 000017
【図５】
2004219982.tif 000018
【図６】
2004219982.tif 000019
【図７】
2004219982.tif 000020
【図８】
2004219982.tif 000021
【図９】
2004219982.tif 000022