(57)【要約】【課題】３枚構成からなる、コンパクトかつ高解像な撮像レンズを提供する。【解決手段】物体側から像面側へと順に、絞りと、正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス状の弱い正の屈折力を有する第２レンズと、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とした負の屈折力を有する第３レンズからなり、下記の条件を満足するように構成する。（１）０．６  ＜ｆ１  ／  ｆ  ＜  ２．５（２）ＴＬ  ／  ｆ  ＜  １．９但し、ｆ：全レンズ系の合成焦点距離ｆ１：第１レンズの焦点距離ＴＬ：絞りから像面までの距離【選択図】  図１
2004252312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像面側へと順に絞りと正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有する第２レンズと、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とした負の屈折力を有する第３レンズからなり、下記条件（１）及び（２）を満足していることを特徴とする撮像レンズ。
（１）０．６  ＜ｆ１  ／  ｆ  ＜  ２．５
（２）ＴＬ  ／  ｆ  ＜  １．９
但し、ｆ：全レンズ系の合成焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ＴＬ：絞りから像面までの距離
【請求項２】
請求項１記載の撮像レンズにおいて、第１レンズの物体側の面形状に関して下記条件（３）を満足していることを特徴とする撮像レンズ。
（３）０．４  ＜  ｒ２  ／  ｆ  ＜  １．３
但し、ｒ２：第１レンズの物体側の曲率半径
【請求項３】
請求項１または２記載の撮像レンズにおいて、第２レンズの物体側及び像側の面形状に関して下記条件（４）を満足していることを特徴とする撮像レンズ。
（４）０．２  ＜ｒ５  ／ｒ４  ＜  ０．８
但し、ｒ４：第２レンズの物体側の曲率半径
ｒ５：第２レンズの像側の曲率半径
【請求項４】
請求項１から請求項３記載の撮像レンズにおいて、第３レンズのパワーに関して下記条件（５）を満足しており、且つ第３レンズの物体側及び像側の面形状に関して下記条件（６）を満足していることを特徴とする撮像レンズ。
（５）−  ７５  ＜ｆ３  ／  ｆ  ＜  −  ０．６
（６）０．２５  ＜ｒ７  ／  ｆ  ＜  ０．８
但し、ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｒ７：第３レンズの像側の曲率半径
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた携帯電話搭載カメラ、ＰＣカメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ等に用いられるコンパクトで、かつ高解像な３枚構成からなる撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の小型カメラモジュールに用いられる撮像レンズとして、ガラス枚数を少なくし、またプラスチックレンズを使用し、コスト低減とコンパクト化を図ったレンズ系が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−２１５７４５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開１９９８−１７０８１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、今後ますますＣＣＤ、ＣＭＯＳが小型化し、携帯電話、モバイル等の小型機用に使用されるレンズ系は、従来のこの種のレンズよりも外径、全長ともに、極端に小さくまた、短くしなければ使用することができない。さらに、ＣＣＤ、ＣＭＯＳの高画素化、精細画素ピッチへの対応を考えると、できるだけ少ない枚数のレンズで構成しながら、かつ高い解像力を維持することが要求される。しかし、２枚構成からなる非球面の撮像レンズでは、非球面特有の中心ズレのために、レンズを組み込むことによって像性能の安定性に問題が生じる。また、３枚構成からなる撮像レンズでも高い解像力を維持しつつコンパクト化を図ることは十分に達成しているとはいえない。さらに、４枚以上のレンズ構成では小型化およびローコスト化を図ることが困難になる。したがって、上記公報記載の従来技術では高解像力を維持しつつも小型化、ローコスト化を達成するという要求を必ずしも満足することができず、解像力も十分でない。
【０００６】
本発明は上記事情を鑑みなされたものであり、３枚のレンズ構成とし、ローコスト化、組み立て精度を意識しつつも高解像、かつコンパクトなＣＣＤ用、ＣＭＯＳ用のカメラ、モニター、ＴＶ用等に利用できる撮像レンズを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の撮像レンズは、物体側から像面側へと順に絞りと正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有する第２レンズと、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とした負の屈折力を有する第３レンズからなり、下記条件（１）及び（２）を満足していることを特徴とする。
【０００８】
（１）０．６  ＜ｆ１  ／  ｆ  ＜  ２．５
（２）ＴＬ  ／  ｆ  ＜  １．９
但し、ｆ：全レンズ系の合成焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ＴＬ：絞りから像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
ここで、上記条件式（１）はレンズ全系の合成焦点距離に対する第１レンズのパワーに関する条件式であり、この条件式（１）の下限を越えて第１レンズのパワーが強くなると、球面収差、コマ収差の補正が困難になり画面全体のコントラストが低下する。また第１レンズを構成しているレンズの球面の曲率半径が小さくなり、加工が困難となる。一方上限を越えて第１レンズのパワーが弱くなると、バックフォーカスが長くなり、撮像レンズの全長を小さくすることが困難となる。
上記条件式（２）はレンズ全長を規定するもので、この条件式（２）を越えると、コンパクト性を維持できなくなり、収差補正とのバランスがとれなくなる。
【０００９】
また、請求項２記載の撮像レンズは、請求項１記載の撮像レンズにおいて、第１レンズの物体側の面形状に関して下記条件（３）を満足していることが好ましい。
【００１０】
（３）０．４  ＜  ｒ２  ／  ｆ  ＜  １．３
但し、ｒ２：第１レンズの物体側の曲率半径
ここで、条件式（３）は、第１レンズの物体側の面形状に関する条件式であり、下限を越えて曲率半径が小さくなると、負の球面収差の発生が過大となり、以降の面で補正が困難となる。また、上限を超えて曲率半径が大きくなると、像面湾曲が補正不足となる共に、レンズ全長が長くなってしまい望ましくない。
【００１１】
また、請求項３記載の撮像レンズは、請求項１または２記載の撮像レンズにおいて、第２レンズの物体側及び像側の面形状に関して下記条件（４）を満足していることが望ましい。
【００１２】
（４）０．２  ＜ｒ５  ／ｒ４  ＜  ０．８
但し、ｒ４：第２レンズの物体側の曲率半径
ｒ５：第２レンズの像側の曲率半径
ここで、条件式（４）は、第２レンズの物体側と像側の面形状に関する条件式であり、上下限を超えるといずれもコンセントリック形状、効果が崩れ、特に非点収差、歪曲収差及びテレセントリック性が急速に劣化してしまう。
【００１３】
また、請求項４記載の撮像レンズは、請求項１から３記載の撮像レンズにおいて、第３レンズのパワーに関して下記条件（５）を満足しており、また第３レンズの物体側及び像側の面形状に関して下記条件（６）を満足していることを特徴とする。
【００１４】
（５）−  ７５  ＜ｆ３  ／  ｆ  ＜  −  ０．６
（６）０．２５  ＜ｒ７  ／  ｆ  ＜  ０．８
但し、ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｒ７：第３レンズの像側の曲率半径
ここで、条件式（５）は、第３レンズのパワーに関する条件式であり、下限を超えて第３レンズのパワーが大きくなると、小型化には有利であるが、周辺部のテレセントリック性、歪曲収差を補正することが困難となる。また、上限を超えて第３レンズのパワーが小さくなると、レンズ全系のバックフォーカスが長くなってしまいコンパクト性を維持することができなくなる。条件式（６）は、第３レンズの像側の面形状に関する条件式であり、下限を超えると、テレセントリック性を補正するために周辺部が極端な形状の非球面となり望ましくない。また、上限を超えると、像側の面のパワーが小さくなり、小型化に不利となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１において、各実施例とも、第１レンズ２の物体側の直前に絞り１が配備されている。物体側から像面側へと順に、絞り１と、負の屈折力を有する第１レンズ２と、物体側に凹面を向けたメニスカス状の弱い正の屈折力を有する第２レンズ３と、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とした負の屈折力を有する第３レンズ４からなり、その後方にローパスフィルタ５、像面６が配置される。
ここで、物体側から数えて第ｉ番目の面（絞り面を含む）の曲率半径をｒｉ、  第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面の光軸上の面間隔をｄｉ、物体側から数えて第ｊ番目のレンズの屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｉ、νｉで表す。＊の面は非球面を表し、それら各非球面は下記に示す非球面式により表される。またＦ／ＮＯは明るさ、ωは画角を表す。
【００１６】
非球面式  Ｚ  ＝  ＣＹ２  ／  （  １  ＋  （  １−（１＋Ｋ）Ｃ２Ｙ２  ）１／２  ）  ＋  ａ４Ｙ４  ＋  ａ６Ｙ６  ＋  ａ８Ｙ８  ＋  ａ１０Ｙ１０
Ｃ：非球面頂点の曲率
Ｋ：円錐定数
ａＩ：非球面定数
Ｙ：光軸からの高さ
Ｚ：非球面上の点のレンズ面頂点における接平面からの距離
ここで、各実施例が満足している条件式について説明する。
本発明のうち請求項１記載の撮像レンズは、物体側から像面側へと順に絞りと正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有する第２レンズと、少なくとも１つの屈折面を非球面形状とした負の屈折力を有する第３レンズからなり、下記条件（１）及び（２）を満足していることを特徴とする。
【００１７】
（１）０．６  ＜ｆ１  ／  ｆ  ＜  ２．５
（２）ＴＬ  ／  ｆ  ＜  １．９
但し、ｆ：全レンズ系の合成焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ＴＬ：絞りから像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
ここで、上記条件式（１）はレンズ全系の合成焦点距離に対する第１レンズのパワーに関する条件式であり、この条件式（１）の下限を越えて第１レンズのパワーが強くなると、球面収差、コマ収差の補正が困難になり画面全体のコントラストが低下する。また第１レンズを構成しているレンズの球面の曲率半径が小さくなり、加工が困難となる。一方上限を越えて第１レンズのパワーが弱くなると、バックフォーカスが長くなり、撮像レンズの全長を小さくすることが困難となる。上記条件式（２）はレンズ全長を規定するもので、この条件式（２）を越えると、コンパクト性を維持できなくなり、収差補正とのバランスがとれなくなる。
【００１８】
また、請求項２記載の撮像レンズは、請求項１記載の撮像レンズにおいて、第１レンズの物体側の面形状に関して下記条件（３）を満足していることが好ましい。
【００１９】
（３）０．４  ＜  ｒ２  ／  ｆ  ＜  １．３
但し、ｒ２：第１レンズの物体側の曲率半径
ここで、条件式（３）は、第１レンズの物体側の面形状に関する条件式であり、下限を越えて曲率半径が小さくなると、負の球面収差の発生が過大となり、以降の面で補正が困難となる。また、上限を超えて曲率半径が大きくなると、像面湾曲が補正不足となる共に、レンズ全長が長くなってしまい望ましくない。
【００２０】
また、請求項３記載の撮像レンズは、請求項１または２記載の撮像レンズにおいて、第２レンズの物体側及び像側の面形状に関して下記条件（４）を満足していることが望ましい。
【００２１】
（４）０．２  ＜ｒ５  ／ｒ４  ＜  ０．８
但し、ｒ４：第２レンズの物体側の曲率半径
ｒ５：第２レンズの像側の曲率半径
ここで、条件式（４）は、第２レンズの物体側と像側の面形状に関する条件式であり、上下限を超えるといずれもコンセントリック形状、効果が崩れ、特に非点収差、歪曲収差及びテレセントリック性が急速に劣化してしまう。
【００２２】
また、請求項４記載の撮像レンズは、請求項１から３記載の撮像レンズにおいて、第３レンズのパワーに関して下記条件（５）を満足しており、また第３レンズの物体側及び像側の面形状に関して下記条件（６）を満足していることを特徴とする。
【００２３】
（５）−  ７５  ＜ｆ３  ／  ｆ  ＜  −  ０．６
（６）０．２５  ＜ｒ７  ／  ｆ  ＜  ０．８
但し、ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｒ７：第３レンズの像側の曲率半径
ここで、条件式（５）は、第３レンズのパワーに関する条件式であり、下限を超えて第３レンズのパワーが大きくなると、小型化には有利であるが、周辺部のテレセントリック性、歪曲収差を補正することが困難となる。また、上限を超えて第３レンズのパワーが小さくなると、レンズ全系のバックフォーカスが長くなってしまいコンパクト性を維持することができなくなる。条件式（６）は、第３レンズの像側の面形状に関する条件式であり、下限を超えると、テレセントリック性を補正するために周辺部が極端な形状の非球面となり望ましくない。また、上限を超えると、像側の面のパワーが小さくなり、小型化に不利となる。
【００２４】
なお、さらに好ましくは条件式（１）〜（５）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
（１ａ）  ０．７  ＜ｆ１  ／  ｆ  ＜  １．３
（２ａ）  １．１  ＜ＴＬ  ／  ｆ  ＜  １．６
（３ａ）  ０．６  ＜  ｒ２  ／  ｆ  ＜  １．０
（５ａ）  −  ５  ＜ｆ３  ／  ｆ  ＜  −  ０．７
ここで、上記条件式（１ａ）の下限を越えると、第１レンズのパワーが強くなり、バックフォーカスが短くなるため、撮像素子とレンズの間にローパスフィルタ等を配置することが困難になる。一方、上限を越えて第１レンズのパワーが弱くなると、バックフォーカスが長くなり、撮像レンズの全長を小さくすることが困難になる。
【００２５】
上記条件式（２ａ）の下限を超えると、各レンズ群のパワーが強くなるため、非球面を用いてもテレセントリック性を維持することが困難になる。一方、上限を超えるとテレセントリック性は良好になるが、全長が大きくなってしまう。
【００２６】
上記条件式（３ａ）の下限を超えて曲率半径が小さくなると、製造が困難になる。一方、上限を超えて曲率半径が大きくなると、コマ収差が補正不足なり、高い解像力を得るためには望ましくない。
【００２７】
上記条件式（５ａ）の下限を超えると、第３レンズのパワーが強くなる。そこで、テレセントリック性を維持するために、第３レンズの像側の非球面を周辺にいくに従いパワーの強い形状、つまり像側に凸の形状になっていく。そのため、レンズは変曲点を持つ形状となり製造が困難になる。一方、上限を超えると、像面湾曲が補正不足となり、十分な解像力を持つレンズとすることができない。
さらに、第２レンズ及び第３レンズが樹脂材により製作されていることが好ましい。
【００２８】
以下に、実施例を５例上げて、各実施例について数値例を示す。
【００２９】
【表１】
2004252312.tif 000003
【００３０】
実施例１の球面収差、非点収差及び歪曲収差を図２に示す。
【００３１】
【表２】
2004252312.tif 000004
【００３２】
実施例２の球面収差、非点収差及び歪曲収差を図３に示す。
【００３３】
【表３】
2004252312.tif 000005
【００３４】
実施例３の球面収差、非点収差及び歪曲収差を図４に示す。
【００３５】
【表４】
2004252312.tif 000006
【００３６】
実施例４の球面収差、非点収差及び歪曲収差を図５に示す。
【００３７】
【表５】
2004252312.tif 000007
【００３８】
実施例５の球面収差、非点収差及び歪曲収差を図６に示す。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く撮像レンズの各レンズ群のレンズ構成を適切に設定すると共に各条件式を満足させることにより、小型化を図ることができると共に各収差を良好に抑え、高解像な撮像レンズを達成できる。さらに、量産する際もローコスト化を図ることができるので各種の小型カメラモジュールに用いられる撮像レンズとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレンズの構成図
【図２】本発明の数値実施例１の諸収差図
【図３】本発明の数値実施例２の諸収差図
【図４】本発明の数値実施例３の諸収差図
【図５】本発明の数値実施例４の諸収差図
【図６】本発明の数値実施例５の諸収差図
【符号の説明】
１  絞り
２  第１レンズ
３  第２レンズ
４  第３レンズ
５  ローパスフィルタ
６  像面
【図１】
2004252312.tif 000008
【図２】
2004252312.tif 000009
【図３】
2004252312.tif 000010
【図４】
2004252312.tif 000011
【図５】
2004252312.tif 000012
【図６】
2004252312.tif 000013