(57)【要約】【課題】少ないレンズ枚数でローコスト化と全長の短縮化を図りながらも、明るく広画角で高性能なレンズ系を実現する。【解決手段】物体側から順に、物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第１レンズＧ１と、物体側に凸面を向けた、ガラス材料よりなる第２レンズＧ２と、物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第３レンズＧ３とが配設され、かつ、以下の条件式（１）〜（３）を満足する。Δνは、第１レンズＧ１のアッベ数と第３レンズＧ３のアッベ数との差を示し、Ｎ２は、第２レンズＧ２の屈折率を示し、ν２は、第２レンズＧ２のアッベ数を示す。｜Δν｜＞２３  ……（１）Ｎ２＞１．６  ……（２）ν２＞５０  ……（３）【選択図】      図１
2005017439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第１レンズと、
物体側に凸面を向けた、ガラス材料よりなる第２レンズと、
物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第３レンズと
が配設され、
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
ことを特徴とする結像レンズ。
｜Δν｜＞２３  ……（１）
Ｎ２＞１．６  ……（２）
ν２＞５０  ……（３）
ただし、
Δν：第１レンズのアッベ数と第３レンズのアッベ数との差
Ｎ２：第２レンズの屈折率
ν２：第２レンズのアッベ数
【請求項２】
さらに、以下の条件式（４）を満足するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の結像レンズ。
ＴＣＬ／ｆ＜１．９  ……（４）
ただし、
ＴＣＬ：共役距離
ｆ：全体の焦点距離
【請求項３】
前記第１レンズよりも物体側に絞りを有し、
かつ、以下の条件式（５），（６）を満足するように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の結像レンズ。
２．０＜ｆ１／ｆ＜５．７  ……（５）
０．５５＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．８３  ……（６）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶ電話用、ドアホン用、および監視用等の各種ビデオカメラ、ならびにカメラ付き携帯端末機器およびスチルビデオカメラ等に搭載される撮影レンズ、さらにはパソコンの画像取込用のスキャナに搭載される結像レンズ等、広範囲の用途に適用し得る結像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種ビデオカメラやスチルビデオカメラでは、結像面にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体撮像素子を配しているものが多い。この固体撮像素子は、技術の進歩により年々小型化しており、それに用いられる結像レンズにも小型化が要求されてきている。また、製造コストの安価なものへの要求も高まっている。さらに、高画素化も進んでおり、結像レンズにも高解像、および高性能化が要求されてきている。
【０００３】
このような用途に用いられる結像レンズとしては、例えば以下の特許文献記載のものがある。特許文献１には、一部にプラスチックレンズを用いて、小型化や低コスト化を図った３枚構成の結像レンズに関する発明が記載されている。特許文献２にも、３枚構成の結像レンズに関する発明が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３０１０２２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２７２５９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように近年の撮像素子は、小型化および高画素化が進んでおり、それに伴って、結像レンズにも、高い解像性能と構成のコンパクト化が求められている。上記特許文献１記載のレンズは、全体としては良好な性能を有しているものの、画角が４３度とやや狭く、この点でまだ改善の余地がある。特許文献２記載のレンズは、全長がやや長めでコンパクト性に欠けている。
【０００６】
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、少ないレンズ枚数でローコスト化と全長の短縮化を図りながらも、明るく広画角で高性能なレンズ系を実現できる結像レンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による結像レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第１レンズと、物体側に凸面を向けた、ガラス材料よりなる第２レンズと、物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第３レンズとが配設され、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ものである。
【０００８】
｜Δν｜＞２３  ……（１）
Ｎ２＞１．６  ……（２）
ν２＞５０  ……（３）
ただし、Δνは、第１レンズのアッベ数と第３レンズのアッベ数との差を示し、Ｎ２は、第２レンズの屈折率を示し、ν２は、第２レンズのアッベ数を示す。
【０００９】
本発明による結像レンズでは、非球面を積極的に用いて各レンズの形状を適切なものにすることにより、３枚という少ないレンズ構成ながら、収差補正がしやすくなっている。また、プラスチック材料を用いることで、非球面の形成が容易となり、ローコスト化が図られている。また、第２レンズをガラス材料にすることで、第１，第３レンズにプラスチックレンズを用いた場合においても、温度変化に対する像面変動量を小さく抑えやすくなる。さらに、式（１）〜（３）を満足することで、特に倍率色収差が良好に補正され、画角周辺部まで良好な解像性を得やすくなる。これらにより、少ないレンズ枚数でローコスト化と全長の短縮化を図りながらも、明るく広画角で高性能なレンズ系を実現しやすくなる。
【００１０】
この結像レンズは、さらに、以下の条件式（４）を満足するように構成されていることが好ましい。条件式（４）を満足することで、小型化に有利となる。
ＴＣＬ／ｆ＜１．９  ……（４）
ただし、ＴＣＬは共役距離を示し、ｆは全体の焦点距離を示す。
【００１１】
この結像レンズは、第１レンズよりも物体側に絞りを有する構成にすることが可能である。この場合、以下の条件式（５），（６）を満足するように構成されていることが好ましい。このような構成にすることで、さらに諸収差の補正がしやすくなり、明るく広画角なレンズ系を実現しやすくなる。
２．０＜ｆ１／ｆ＜５．７  ……（５）
０．５５＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．８３  ……（６）
ただし、ｆ１は、第１レンズの焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズの焦点距離を示し、ｆ３は、第３レンズの焦点距離を示す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る結像レンズの構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図２）のレンズ構成に対応している。図１において、符号Ｒｉは、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＝１〜９）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。
【００１４】
この結像レンズは、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を用いたカメラ付き携帯端末機器やスチルビデオカメラ等に搭載されて使用されるものである。この結像レンズは、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。絞りＳｔは、第１レンズＧ１よりも物体側に配設されている。この結像レンズの結像面（撮像面）Ｓｉｍｇ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。第３レンズＧ３と結像面（撮像面）との間には、カバーガラスＣＧのほか、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの他の光学部材が配置されていても良い。
【００１５】
この結像レンズにおいて、第１レンズＧ１および第３レンズＧ３にはそれぞれ、少なくとも１面に非球面が用いられている。これら非球面を用いた第１レンズＧ１および第３レンズＧ３は、プラスチックレンズで構成されている。第２レンズＧ２は、ガラス材料で構成されている。
【００１６】
第１レンズＧ１は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状となっている。第２レンズＧ２は、物体側に凸面を向け、例えば両凸形状となっている。第３レンズＧ３は、少なくとも近軸近傍において物体側に凹面を向けたメニスカス形状となっている。第３レンズＧ３の像側の面を非球面形状にする場合、例えば、近軸近傍では凸面形状で周辺部に行くにつれて凹面形状となるように構成することが好ましい。これにより、収差補正に関してより大きな効果が得られる。
【００１７】
この結像レンズは、以下の条件式（１）〜（３）を満足するように構成されている。ただし、Δνは、第１レンズＧ１のアッベ数と第３レンズＧ３のアッベ数との差を示し、Ｎ２は、第２レンズＧ２の屈折率を示し、ν２は、第２レンズＧ２のアッベ数を示す。
｜Δν｜＞２３  ……（１）
Ｎ２＞１．６  ……（２）
ν２＞５０  ……（３）
【００１８】
この結像レンズは、さらに、以下の条件式（４）を満足するように構成されていることが好ましい。ただし、ＴＣＬは共役距離を示し、ｆは全体の焦点距離を示す。
ＴＣＬ／ｆ＜１．９  ……（４）
【００１９】
この結像レンズはまた、以下の条件式（５），（６）を満足するように構成されていることが好ましい。ただし、ｆ１は、第１レンズＧ１の焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズＧ２の焦点距離を示し、ｆ３は、第３レンズＧ３の焦点距離を示す。
２．０＜ｆ１／ｆ＜５．７  ……（５）
０．５５＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．８３  ……（６）
【００２０】
次に、以上のように構成された結像レンズの作用および効果を説明する。
【００２１】
この結像レンズでは、第１レンズＧ１および第３レンズＧ３に非球面を積極的に用いて各レンズの形状を適切なものにすることにより、３枚という少ないレンズ構成ながら、良好な収差補正を行っている。また、第１レンズＧ１および第３レンズＧ３をプラスチックレンズとすることで、非球面の形成が容易となり、ローコスト化を図ることができる。また、第２レンズＧ２をガラス材料にすることで、第１，第３レンズＧ１，Ｇ３にプラスチックレンズを用いた場合においても、温度変化に対する像面変動量を小さく抑えやすくなる。
【００２２】
条件式（１）〜（３）は、色消しに関する条件を示している。一般にプラスチックレンズの材質の種類はガラスレンズに比べて限られており、条件式（１）のように、第１，第３レンズＧ１，Ｇ３のアッベ数の差Δνを大きくすることが好ましい。このとき、第２レンズＧ２の硝材に関して条件式（２），（３）の条件を満足することで、特に倍率の色収差を良好に補正することができ、画角周辺部まで良好な解像性を得やすくなる。
【００２３】
条件式（４）は、全長を短くし、小型化を図るために有利な条件である。
【００２４】
この結像レンズでは、第１レンズＧ１よりも物体側に絞りＳｔが配設されているが、この場合、絞りＳｔに近い第１レンズＧ１に関して条件式（５）を満足し、他のレンズよりもパワーを弱くすることで、非点格差に有利となる。またこのとき、さらに条件式（６）の条件を満足すると、倍率の像面湾曲が良好になり、周辺まで良好な解像性が得られ、明るく高画角なレンズに有利である。
【００２５】
このように、本実施の形態に係る結像レンズによれば、非球面を積極的に用いて各レンズのパワーや形状を適切なものにすることにより、３枚という少ないレンズ枚数でローコスト化と全長の短縮化を図りながらも、明るく広画角で高性能なレンズ系を実現できる。
【００２６】
【実施例】
次に、本実施の形態に係る結像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１〜第３の数値実施例（実施例１〜３）をまとめて説明する。図２（Ａ），（Ｂ）は、図１に示した結像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータ（実施例１）を示している。また、図３（Ａ），（Ｂ）は、実施例２に係る結像レンズのレンズデータを示している。図４（Ａ），（Ｂ）は、実施例３に係る結像レンズのレンズデータを示している。実施例２および実施例３に係る結像レンズのレンズ断面図は、図１に示した結像レンズと略同様である。図２（Ａ）、図３（Ａ）および図４（Ａ）には、その実施例のレンズデータのうち基本的なデータ部分を示し、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）には、その実施例の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。
【００２７】
各図に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、各実施例の結像レンズについて、最も物体側の構成要素の面を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＝１〜９）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１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１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。
【００２８】
図２（Ａ）、図３（Ａ）および図４（Ａ）の各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。各実施例の結像レンズ共に、第１レンズＧ１の両面Ｓ２，Ｓ３と第３レンズＧ３の両面Ｓ６，Ｓ７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。
【００２９】
図２（Ｂ）、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）の各非球面データの数値において、記号“ｄ”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“ｄ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０ｄ−０２」であれば、「１．０×１０−２」であることを示す。
【００３０】
各非球面データには、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ｙ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。
【００３１】
Ｚ＝Ｃ・ｙ２／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ２・ｙ２）１／２｝＋ΣＡｉ・ｙｉ  ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｙ：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≦１０）の非球面係数
【００３２】
実施例１および実施例２の結像レンズでは、各非球面が、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。実施例３の結像レンズでは、第１レンズＧ１の両面Ｓ２，Ｓ３と第３レンズＧ３の物体側の面Ｓ６とが、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、第３レンズＧ３の像側の面Ｓ７が、奇数次および偶数次の係数Ａ３〜Ａ１０を有効に用いて表されている。
【００３３】
表１は、上述の条件式（１）〜（６）に対応する値を、各実施例についてまとめて示したものである。表１に示したように、実施例１，３については、条件式（１）〜（６）のすべての条件を満たしている。実施例２については、条件式（５）を除いて、すべての条件を満たしている。
【００３４】
【表１】
2005017439.tif 000003
【００３５】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の結像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、５４０ｎｍを基準波長とした収差を示すが、球面収差図および非点収差図には、４２０ｎｍ，６８０ｎｍ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。ＦＮＯ．は、Ｆナンバー、ωは、半画角を示す。同様に、実施例２についての諸収差を図６（Ａ）〜（Ｃ）に、実施例３についての諸収差を図７（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
【００３６】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、良好に収差補正がなされ、明るく高性能なレンズ系が実現できている。また、全長の短縮化が図られている。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施の形態および各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。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の結像レンズによれば、物体側から順に、物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第１レンズと、物体側に凸面を向けた、ガラス材料よりなる第２レンズと、物体側に凹面を向け、少なくとも１面を非球面とし、かつプラスチック材料よりなるメニスカス形状の第３レンズとを配設し、かつ、各レンズの硝材に関わる所定の条件式（１）〜（３）を満足するようにしたので、少ないレンズ枚数でローコスト化と全長の短縮化を図りながらも、明るく広画角で高性能なレンズ系を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る結像レンズの構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】実施例１に係る結像レンズのレンズデータを示す図である。
【図３】実施例２に係る結像レンズのレンズデータを示す図である。
【図４】実施例３に係る結像レンズのレンズデータを示す図である。
【図５】実施例１に係る結像レンズの球面収差、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６】実施例２に係る結像レンズの球面収差、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７】実施例３に係る結像レンズの球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【符号の説明】
ＣＧ…カバーガラス、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、Ｓｉｍｇ…結像面（撮像面）、Ｚ１…光軸。
【図１】
2005017439.tif 000004
【図２】
2005017439.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005017439.tif 000008
【図６】
2005017439.tif 000009
【図７】
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