(57)【要約】【課題】  赤外線カット成分が均一に混入されたレンズを用いて製造性を十分確保しながらも、収差補正効果と赤外線カット効果とを同時に満足することができ、部品点数の削減と小型化とに有利な撮影レンズを提供する。【解決手段】  最終レンズである第３レンズＧ３を非球面レンズとし、またそのレンズ材に赤外線カット成分を均一に混入して赤外線カットの役割を持たせ、そのレンズ形状を中心から周辺まで肉厚差の少ない形状にすると共に、その非球面レンズを通過する光線位置の最適化を図るようにしている。これにより、製造性を十分確保しながらも、収差補正効果と赤外線カット効果とを同時に満足することができるので、別部材としての赤外線カットフィルタを省略することができ、部品点数の削減と小型化とに有利な撮影レンズを実現できる。【選択図】      図１
2005284110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１面を非球面とした非球面レンズを備え、
前記非球面レンズのレンズ材料に赤外線カット成分が均一に混入され、
かつ、前記非球面レンズの形状に関して以下の条件式（１）〜（３）を満足するように構成されている
ことを特徴とする撮影レンズ。
０．８＜Ｂ／Ｄ＜１．２  ……（１）
０．８＜Ａ／Ｂ＜１．２  ……（２）
２．０＜Ｅ／Ｆ  ……（３）
ただし、
Ａ：非球面レンズの最大有効高さでの肉厚
Ｂ：非球面レンズの最大有効高さの１／２での肉厚
Ｄ：非球面レンズの光軸上での肉厚
Ｅ：最大画角の主光線が非球面レンズの像側の面を通過するときの光軸からの高さ
Ｆ：最大画角の１／２の画角での主光線が、非球面レンズの像側の面を通過するときの光軸からの高さ
【請求項２】
前記非球面レンズは、最も像面側に配置され、両面が非球面である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカメラ付き携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の小型の情報端末機器への搭載に適した撮影レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルスチルカメラ（以下、単にデジタルカメラという。）が急速に普及しつつある。また携帯電話の高機能化に伴い、小型の撮像モジュールを搭載したカメラ付き携帯電話も急速に普及してきている。その他、ＰＤＡ等の小型の情報端末機器においても撮像モジュールを搭載したものが普及してきている。
【０００３】
これらの撮像機能を備えた機器では、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子が用いられている。これらの撮像素子は近年、非常に小型化が進んでいることから、撮像機器本体、ならびにそれに搭載されるレンズにも、小型軽量化が求められている。
【０００４】
また一般に、ＣＣＤなどの撮像素子はその感度が近赤外域にまでおよぶため、可視光のみを必要とする通常用途の撮像機器では、その有害な赤外成分をカットする必要がある。このため一般には、撮影光学系において赤外線カットフィルタを例えば撮像素子の直前に配置するなどして、赤外成分をカットしている。しかしながら、特に携帯電話等に取り付ける撮影レンズでは、近年小型化が求められており、撮影光学系中に赤外線カットフィルタを挿入するスペースが取りにくい状況にある。
【０００５】
そこで、撮影レンズのレンズ材に赤外線カット成分を混入させてレンズ自体に赤外線をカットさせる作用を持たせ、赤外線カットフィルタを省略するという案が考えられる。例えば特許文献１には、内視鏡用の対物レンズの一部のレンズを、赤外線カット成分を含む材料で構成する案が記載されている。また特許文献２には、内視鏡用の対物レンズの一部のレンズを屈折率分布レンズとし、そのレンズ材に赤外線カット成分を含有させる案が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１９７７８７号公報
【特許文献２】特開平９−３２５２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のように単に通常のレンズに赤外線カット成分を含有させる方法では、収差補正効果を得るためのレンズ形状と、画角ごとの均一な赤外線カット効果を得るためのレンズ形状とが通常相入れないものであるため、両者の効果を同時に満足するものは実現できていなかった。すなわち、収差補正効果を得るために用いられる通常のレンズは、中心部と周辺部とで肉厚差がある形状となっている。このため、画角によってレンズを通過する光線の光路長が異なってしまい、赤外線カットの効果が画角によって異なってしまう。一方、特許文献２に記載のように、レンズ内での赤外線カット成分の分布密度を最適化する方法では、収差補正効果と赤外線カット効果とを同時に満足するようなレンズ形状とすることは設計上、容易であると考えられる。しかしながら、実際には製造する段階において製造コストや製造精度等の点で問題があり、現状では実現性に乏しい。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、赤外線カット成分が均一に混入されたレンズを用いて製造性を十分確保しながらも、収差補正効果と赤外線カット効果とを同時に満足することができ、部品点数の削減と小型化とに有利な撮影レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による撮影レンズは、少なくとも１面を非球面とした非球面レンズを備え、その非球面レンズのレンズ材料に赤外線カット成分が均一に混入され、かつ、その非球面レンズの形状に関して以下の条件式（１）〜（３）を満足するように構成されているものである。
【０００９】
０．８＜Ｂ／Ｄ＜１．２  ……（１）
０．８＜Ａ／Ｂ＜１．２  ……（２）
２．０＜Ｅ／Ｆ  ……（３）
ただし、Ａは非球面レンズの最大有効高さでの肉厚、Ｂは非球面レンズの最大有効高さの１／２での肉厚、Ｄは非球面レンズの光軸上での肉厚、Ｅは最大画角の主光線が非球面レンズの像側の面を通過するときの光軸からの高さ、Ｆは最大画角の１／２の画角での主光線が、非球面レンズの像側の面を通過するときの光軸からの高さを示す。
【００１０】
本発明による撮影レンズでは、非球面レンズのレンズ材料に赤外線カット成分を均一に混入させ、その非球面レンズに関して条件式（１），（２）を満足して中心から周辺まで肉厚差の少ないレンズ形状とすることで、非球面レンズを通過する光線の、画角による光路長差が少なくなり、撮影画面全域において均一に赤外線カットの効果が得られる。また、赤外線カット成分を混入するレンズを非球面レンズとし、その非球面レンズを通過する光線位置を条件式（３）を満足して適切なものとすることで、収差補正効果、特に像面補正効果が期待できる。これらにより、収差補正効果と赤外線カット効果とが同時に得られ、部品点数の削減と小型化とに有利となる。
【００１１】
この撮影レンズにおいて、赤外線カット成分を混入させる非球面レンズは、最も像面側に配置し、両面を非球面とすることが好ましい。特に、レンズ枚数の少ない撮影レンズの場合、最終レンズにはパワーよりも非球面による収差補正が期待されるため、この最終レンズを上記非球面レンズとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の撮影レンズによれば、非球面レンズのレンズ材料に赤外線カット成分を均一に混入し、かつ、その非球面レンズの形状に関して所定の条件式（１），（２）を満足して中心から周辺まで肉厚差の少ない形状にすると共に、その非球面レンズを通過する光線位置を条件式（３）を満足して適切なものとすることで、非球面レンズを通過する光線の、画角による光路長差が少なくなるようにしたので、赤外線カット成分が均一に混入されたレンズを用いて製造性を十分確保しながらも、収差補正効果と赤外線カット効果とを同時に満足することができる。これにより、別部材としての赤外線カットフィルタを省略することができるので、部品点数の削減と小型化とに有利な撮影レンズが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮影レンズの構成例を示している。図１において、Ｌ１はこの撮影レンズを通過する画角０°（中心画角）の光線群を示し、Ｌ３は最大画角の光線群を示し、Ｌ２は最大画角の１／２の画角での光線群を示す。Ｃ３は最大画角の主光線、Ｃ２は最大画角の１／２の画角での主光線を示す。Ｈ１は、この撮影レンズの最大像高、Ｈ１／２は最大像高の１／２の像高を示す。
【００１５】
この撮影レンズは、例えばカメラ付き携帯電話等の小型の情報端末機器やデジタルカメラ等、特に小型の撮像素子を用いた撮像機器に搭載されて使用されるものである。この撮影レンズは、光軸Ｚ１に沿って、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、および第３レンズＧ３が、物体側より順に配設された構成となっている。
【００１６】
この撮影レンズの結像面（撮像面）には、図示しないＣＣＤなどの撮像素子が配置される。ＣＣＤの撮像面付近には、撮像面を保護するためのカバーガラスＣＧが配置されている。
【００１７】
第１レンズＧ１は、例えば物体側に凸面を向けた平凸レンズとなっている。第２レンズＧ２は、例えば像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとなっている。
【００１８】
第３レンズＧ３は、少なくとも１面を非球面とした非球面レンズとなっている。第３レンズＧ３は、例えば近軸近傍において物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。第３レンズＧ３は、収差補正上、両面を非球面にすることが好ましい。
【００１９】
この第３レンズＧ３は、レンズ材料として赤外線カット成分が均一に混入され、かつ、以下の条件式（１）〜（３）を満足するように構成されている。
０．８＜Ｂ／Ｄ＜１．２  ……（１）
０．８＜Ａ／Ｂ＜１．２  ……（２）
２．０＜Ｅ／Ｆ  ……（３）
【００２０】
条件式（１）〜（３）におけるパラメータＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆの概念を図２に示す。条件式（１）〜（３）において、Ａは赤外線カット用の非球面レンズである第３レンズＧ３の最大有効高さでの肉厚、Ｂは第３レンズＧ３の最大有効高さの１／２での肉厚、Ｄは第３レンズＧ３の光軸上での肉厚を示す。Ｅは最大画角の主光線Ｃ３が第３レンズＧ３の像側の面を通過するときの光軸Ｚ１からの高さ、Ｆは最大画角の１／２の画角での主光線Ｃ２が、第３レンズＧ３の像側の面を通過するときの光軸Ｚ１からの高さを示す。
【００２１】
なお、本実施の形態に係る撮影レンズの特徴部分は、赤外線カット用の非球面レンズ（第３レンズＧ３）にあり、その他のレンズの構成は図示したものに限定されず、レンズ枚数やそのレンズ形状などに関して、他の構成をとり得る。また、その赤外線カット用の非球面レンズは最も像面側の最終レンズに用いることが好ましいが、最終レンズ以外のレンズを赤外線カット用の非球面レンズにしても良い。また、赤外線カット用の非球面レンズは１枚に限らず、２枚以上であっても良い。
【００２２】
次に、以上のように構成された撮影レンズの作用および効果を説明する。
【００２３】
この撮影レンズでは、非球面レンズである第３レンズＧ３のレンズ材料に赤外線カット成分を均一に混入させ、その非球面レンズに関して条件式（１），（２）を満足して中心から周辺まで肉厚差の少ないレンズ形状とし、その非球面レンズを通過する光線位置を条件式（３）を満足して適切なものとすることで、非球面レンズを通過する光線の、画角による光路長差をできるだけ少なくし、撮影画面全域において均一に赤外線カットの効果を得ている。
【００２４】
条件式（１），（２）の数値範囲を越えると、中心部と周辺部とでレンズの肉厚差が大きくなり、画面全体で均一に赤外線カットの効果を得ることが困難になってしまう。また、この撮影レンズでは赤外線カット成分を混入するレンズを非球面レンズとし、その非球面レンズを通過する光線位置を条件式（３）を満足して適切なものとすることで、収差補正効果、特に像面補正効果を得ている。条件式（３）の下限を下回ると、非球面レンズによる像面補正効果が希薄となるので好ましくない。
【００２５】
通常、３枚ないし４枚構成の携帯用の撮影レンズ等、レンズ枚数の少ない撮影レンズの場合、最終レンズには、パワーよりも非球面による収差補正効果が期待される。このため、この撮影レンズでは、最終レンズである第３レンズＧ３を赤外線カット用の非球面レンズとし、これにより非球面による収差補正効果をより有効なものとしている。
【００２６】
このように、本実施の形態に係る撮影レンズによれば、最終レンズである第３レンズＧ３を非球面レンズとし、またそのレンズ材に赤外線カット成分を均一に混入して赤外線カットの役割を持たせ、そのレンズ形状を中心から周辺まで肉厚差の少ない形状にすると共に、その非球面レンズを通過する光線位置の最適化を図るようにしたので、製造性を十分確保しながらも、収差補正効果と赤外線カット効果とを同時に満足することができる。これにより、別部材としての赤外線カットフィルタを省略することができるので、部品点数の削減と小型化とに有利な撮影レンズが実現できる。
【実施例】
【００２７】
次に、本実施の形態に係る撮影レンズの具体的な数値実施例について説明する。図３は、本発明の一実施例に係る撮影レンズの構成を示している。この撮影レンズの基本構成は、図１に示した撮影レンズと同様である。なお、図３において、符号Ｒｉは、カバーガラスＣＧも含めて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜８）の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００２８】
表１，表２は、図３に示した撮影レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。表１には、レンズデータのうち基本的なデータ部分を示し、表２には、レンズデータのうち非球面形状に関するデータ部分を示す。
【００２９】
【表１】
2005284110.tif 000003
【００３０】
【表２】
2005284110.tif 000004
【００３１】
表１に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、本実施例の撮影レンズについて、カバーガラスＣＧも含めて、最も物体側のレンズ要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜８）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図３で付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、図３で付した符号に対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。ｎdｊ，νdｊの欄には、それぞれ、カバーガラスＣＧも含めて、物体側からｊ番目（j＝１〜４）のレンズ要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。
【００３２】
表１にはまた、諸データとして、全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）、画角２ω（ω：半画角）の値を同時に示す。
【００３３】
表１のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。この撮影レンズは、第２レンズＧ２の両面Ｓ３，Ｓ４と、第３レンズＧ３の両面Ｓ５，Ｓ６とが非球面形状となっている。基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍（近軸近傍）の曲率半径の数値を示している。
【００３４】
表２の非球面データの数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。
【００３５】
非球面データには、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａi，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。この撮影レンズでは、非球面形状が、非球面係数として偶数次の係数Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10のみを有効に用いて表されている。
【００３６】
Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝＋Ａ4・ｈ4＋Ａ6・ｈ6Ａ8・ｈ8＋Ａ10・ｈ10  ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａi：第ｉ次（ｉ＝４，６，８，１０）の非球面係数
【００３７】
第３レンズＧ３は、そのレンズ材料に赤外線カット成分が均一に混入されて構成されている。例えば、ガラス材料中に赤外線カット成分として金属の酸化物（例えばＣｕＯ，ＦｅＯ，ＣｏＯ，ＶＯ2）が１または複数種類、混入されいる。
【００３８】
また、以下の表３に上述の条件式（１）〜（３）に関する値を示す。表３に示したように、本実施例の撮影レンズは、各条件式（１）〜（３）を満たしている。
【００３９】
【表３】
2005284110.tif 000005
【００４０】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例の撮影レンズにおける球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ωは、半画角を示す。
【００４１】
図５は、赤外線カット成分が混入された第３レンズＧ３の分光透過率の一例を示している。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を示す。図示したように、赤外成分が良好にカットされている。
【００４２】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、本実施例では良好に収差補正がなされ、また赤外線カット用の第３レンズＧ３の形状が中心から周辺まで肉厚差の少ない形状となっているので、良好な赤外線カット効果が得られる。これにより、部品点数の削減と小型化とに有利な撮影レンズが実現できている。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮影レンズの構成例を示すレンズ断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る撮影レンズにおける第３レンズの形状についての説明図である。
【図３】本発明の一実施例に係る撮影レンズのレンズ断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る撮影レンズの球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【図５】本発明の一実施例に係る撮影レンズの分光透過率を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４５】
ＣＧ…カバーガラス、Ｓｔ…絞り、Ｇｊ…物体側から第ｊ番目のレンズ、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
【図１】
2005284110.tif 000006
【図２】
2005284110.tif 000007
【図３】
2005284110.tif 000008
【図４】
2005284110.tif 000009
【図５】
2005284110.tif 000010