(57)【要約】【課題】本発明は、イメージレンズシステムを提供する。【解決手段】本発明のイメージレンズシステムは、撮像対象物側から結像側に向かって順番に配列される負、正及び正の屈折力を有する第一、第二及び第三レンズ群を備え、第一レンズ群は、負及び正の屈折力を有する第一及び第二レンズを備え、第二レンズ群は、正及び負の屈折力を有する第三及び第四レンズを備え、第三レンズ群は、正の屈折力を有する第五レンズを備え、且つ以下の条件式を満足する。    ２．１≦Ｌｗ／（α×Ｙ）＜２．５      １．９≦｜Ｆｐ１／Ｆ１｜≦２．２      ０．６≦｜Ｆｐ２／Ｆ２｜≦０．７【選択図】図１
2012113298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象物側から結像側に向かって順番に配列される、負の屈折力を有する第一レンズ群、正の屈折力を有する第二レンズ群及び正の屈折力を有する第三レンズ群を備え、前記第一レンズ群及び前記第三レンズ群は、固定設置され、前記第二レンズ群は、光軸に沿って移動可能に設置され、前記第一レンズ群は、撮像対象物側に近い負の屈折力を有する第一レンズ及び結像側に近い正の屈折力を有する第二レンズを備え、前記第二レンズ群は、撮像対象物側に近い正の屈折力を有する第三レンズ及び結像側に近い負の屈折力を有する第四レンズを備え、前記第三レンズ群は、結像側に近い正の屈折力を有する第五レンズを備え、且つ以下の条件式を満足することを特徴とするイメージレンズシステム。
２．１≦Ｌｗ／（α×Ｙ）＜２．５  
１．９≦｜Ｆｐ１／Ｆ１｜≦２．２  
０．６≦｜Ｆｐ２／Ｆ２｜≦０．７
ただし、Ｌｗは、広角状態での前記イメージレンズシステムの全長であり、αは、ズーム比であり、Ｙは、前記イメージレンズシステムが生成するイメージの最大の高さであり、Ｆｐ１は、前記第二レンズの有効焦点距離であり、Ｆｐ２は、前記第四レンズの有効焦点距離であり、Ｆ１は、前記第一レンズ群の有効焦点距離であり、Ｆ２は、前記第二レンズ群の有効焦点距離である。
【請求項２】
前記イメージレンズシステムが広角端から望遠端にズームする際、前記第一レンズ群と前記第二レンズ群との間の間隔が減少し、前記第二レンズ群と前記第三レンズ群との間の間隔が増加することを特徴とする請求項１に記載のイメージレンズシステム。
【請求項３】
前記イメージレンズシステムは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージレンズシステム。
０．６５＜Ｍ２／Ｆｔ＜０．７６
０．２５＜Ｌ１２ｔ／Ｆｔ＜０．３
ただし、Ｍ２は、前記イメージレンズシステムが広角端から望遠端にズームする際の、前記第二レンズ群の光軸に沿う最大移動量であり、Ｌ１２ｔは、前記イメージレンズシステムが望遠状態にある場合の、前記イメージレンズシステムの光軸に沿った前記第一レンズの結像側に最も近い表面から前記第三レンズの撮像対象物側に最も近い表面までの距離であり、Ｆｔは、望遠状態での前記イメージレンズシステムの有効焦点距離である。
【請求項４】
前記第一レンズは、撮像対象物側に面する第一表面及び結像側に面する第二表面を有し、前記第二レンズは、撮像対象物側に面する第三表面及び結像側に面する第四表面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のイメージレンズシステム。
【請求項５】
前記第三レンズは、撮像対象物側に面する第五表面及び結像側に面する第六表面を有し、前記第四レンズは、撮像対象物側に面する第七表面及び結像側に面する第八表面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のイメージレンズシステム。
【請求項６】
前記第五レンズは、撮像対象物側に面する第九表面及び結像側に面する第十表面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のイメージレンズシステム。
【請求項７】
前記イメージレンズシステムは、前記第二レンズ群と前記第三レンズ群との間に設置され且つ前記第二レンズ群に近い絞り、前記第三レンズ群と結像面との間に位置する赤外線フィルター及びガラスカバーをさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のイメージレンズシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像技術に関するものであり、特にイメージレンズシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、高解像度を実現するために、イメージレンズシステムのレンズの数を増加させることを必要とするが、イメージレンズシステムの全長が増加して、小型化には不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高解像度を有するとともに小型化を実現することができるイメージレンズシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため、本発明に係るイメージレンズシステムは、撮像対象物側から結像側に向かって順番に配列される、負の屈折力を有する第一レンズ群、正の屈折力を有する第二レンズ群及び正の屈折力を有する第三レンズ群を備え、前記第一レンズ群及び前記第三レンズ群は、固定設置され、前記第二レンズ群は、光軸に沿って移動可能に設置され、前記第一レンズ群は、撮像対象物側に近い負の屈折力を有する第一レンズ及び結像側に近い正の屈折力を有する第二レンズを備え、前記第二レンズ群は、撮像対象物側に近い正の屈折力を有する第三レンズ及び結像側に近い負の屈折力を有する第四レンズを備え、前記第三レンズ群は、結像側に近い正の屈折力を有する第五レンズを備え、且つ以下の条件式を満足することを特徴とするイメージレンズシステム。
２．１≦Ｌｗ／（α×Ｙ）＜２．５
１．９≦｜Ｆｐ１／Ｆ１｜≦２．２
０．６≦｜Ｆｐ２／Ｆ２｜≦０．７
ただし、Ｌｗは、広角状態での前記イメージレンズシステムの全長であり、αは、ズーム比であり、Ｙは、前記イメージレンズシステムが生成するイメージの最大の高さであり、Ｆｐ１は、前記第二レンズの有効焦点距離であり、Ｆｐ２は、前記第四レンズの有効焦点距離であり、Ｆ１は、前記第一レンズ群の有効焦点距離であり、Ｆ２は、前記第二レンズ群の有効焦点距離である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のイメージレンズシステムは、上記の条件式によって、約４倍のズーム比を有するので、高解像度を確保することだけでなく、且つ小型化も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態に係るイメージレンズシステムの構造を示す図である。
【図２】図１に示すイメージレンズシステムの広角状態での球面収差図である。
【図３】図１に示すイメージレンズシステムの広角状態での像面湾曲図である。
【図４】図１に示すイメージレンズシステムの広角状態での歪曲収差図である。
【図５】図１に示すイメージレンズシステムの広角状態での横色収差図である。
【図６】図１に示すイメージレンズシステムの望遠状態での球面収差図である。
【図７】図１に示すイメージレンズシステムの望遠状態での像面湾曲図である。
【図８】図１に示すイメージレンズシステムの望遠状態での歪曲収差図である。
【図９】図１に示すイメージレンズシステムの望遠状態での横色収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係るイメージレンズシステム１０の構造を示す図である。前記イメージレンズシステム１０の撮像対象物側から結像側に向かって、負の屈折力を有する第一レンズ群１００、正の屈折力を有する第二レンズ群２００、正の屈折力を有する第三レンズ群３００及び結像面１３０の順で配設される。前記第一レンズ群１００及び第三レンズ群３００は固定設置され、前記第二レンズ群２００は光軸に沿って移動可能に設置されて、前記第二レンズ群２００を移動させて前記イメージレンズシステム１０の有効焦点距離を変更することにより、ズーム機能を実現することができる。
【０００９】
前記第一レンズ群１００は、撮像対象物側に近い負の屈折力を有する第一レンズ１０２及び結像側に近い正の屈折力を有する第二レンズ１０４を備える。前記第一レンズ１０２は、撮像対象物側に面する第一表面Ｓ１及び結像側に面する第二表面Ｓ２を有する。前記第二レンズ１０４は、撮像対象物側に面する第三表面Ｓ３及び結像側に面する第四表面Ｓ４を有する。
【００１０】
前記第二レンズ群２００は、撮像対象物側に近い正の屈折力を有する第三レンズ２０２及び結像側に近い負の屈折力を有する第四レンズ２０４を備える。前記第三レンズ２０２は、撮像対象物側に面する第五表面Ｓ５及び結像側に面する第六表面Ｓ６を有する。前記第四レンズ２０４は、撮像対象物側に面する第七表面Ｓ７及び結像側に面する第八表面Ｓ８を有する。
【００１１】
前記第三レンズ群３００は、結像側に近い正の屈折力を有する第五レンズ３０３を備える。前記第五レンズ３０３は、撮像対象物側に面する第九表面Ｓ９及び結像側に面する第十表面Ｓ１０を有する。
【００１２】
前記結像面１３０にイメージセンサーを設置して結像装置を形成する。前記イメージレンズシステム１０が結像する際、撮像対象物側から入射した光線は、前記第一レンズ群１００、前記第二レンズ群２００及び前記第三レンズ群３００を順番に通して結像面１３０に集まって結像する。
【００１３】
前記イメージレンズシステム１０の全長を減少するともに、レンズの各種の光学性能を確保するために、前記イメージレンズシステム１０は、以下の３つの条件式を満足する。
【００１４】
２．１≦Ｌｗ／（α×Ｙ）＜２．５  ……（１）
【００１５】
Ｌｗは、広角状態での前記イメージレンズシステム１０の全長であり、即ち前記イメージレンズシステム１０の光軸に沿った、前記第一レンズ１０２の第一表面のＳ１から前記結像面１３０までの距離である。αは、ズーム比であり、即ち望遠状態での前記イメージレンズシステム１０の有効焦点距離と広角状態での前記イメージレンズシステム１０の有効焦点距離との間の比率である。Ｙは、前記イメージレンズシステム１０が生成するイメージの最大の高さである。Ｌｗ／（α×Ｙ）の値が小さすぎる場合、球面収差を修正し難い。これに反して、Ｌｗ／（α×Ｙ）の値が大きすぎる場合、前記イメージレンズシステム１０の全長が長すぎる。従って、前記条件式（１）は、球面収差を修正するとともに、前記イメージレンズシステム１０の全長も制限する。
【００１６】
１．９≦｜Ｆｐ１／Ｆ１｜≦２．２  ……（２）
【００１７】
Ｆｐ１は、前記第二レンズ１０４の有効焦点距離であり、Ｆ１は、前記第一レンズ群１００の有効焦点距離である。｜Ｆｐ１／Ｆ１｜の値が小さすぎる場合、像面湾曲が大きくなり、｜Ｆｐ１／Ｆ１｜の値が大きすぎる場合、非点収差が深刻になって、解像度に影響する。従って、前記条件式（２）は、前記イメージレンズシステム１０の像面湾曲及び非点収差を適当な範囲に保持させる。
【００１８】
０．６≦｜Ｆｐ２／Ｆ２｜≦０．７  ……（３）
【００１９】
Ｆｐ２は、前記第四レンズ２０４の有効焦点距離であり、Ｆ２は、前記第二レンズ群２００の有効焦点距離である。｜Ｆｐ２／Ｆ２｜の値が小さすぎる場合、非点収差が深刻になり、｜Ｆｐ２／Ｆ２｜の値が大きすぎる場合、像面湾曲及び色収差が深刻になる。従って、前記条件式（３）は、前記イメージレンズシステム１０の非点収差、像面湾曲及び色収差を適当な範囲に保持させる。
【００２０】
前記イメージレンズシステム１０が広角端から望遠端にズームする際、前記第一レンズ群１００と前記第二レンズ群２００との間の間隔は減少し、前記第二レンズ群２００と前記第三レンズ群３００との間の間隔は増加して、拡大率の変化を実現する。
【００２１】
前記イメージレンズシステム１０は、以下の２つの条件式も満足する。
【００２２】
０．６５＜Ｍ２／Ｆｔ＜０．７６  ……（４）
０．２５＜Ｌ１２ｔ／Ｆｔ＜０．３  ……（５）
【００２３】
Ｍ２は、前記イメージレンズシステム１０が広角端から望遠端にズームする際の、前記第二レンズ群２００の光軸に沿った最大移動量であり、Ｌ１２ｔは、前記イメージレンズシステム１０が望遠状態にある場合の、前記イメージレンズシステム１０の光軸に沿った前記第一レンズ１０２の第二表面Ｓ２から前記第三レンズ２０２の第五表面Ｓ５までの距離である。Ｆｔは、望遠状態での前記イメージレンズシステム１０の有効焦点距離である。
【００２４】
前記２つの条件式（４）及び（５）において、Ｍ２／Ｆｔ及びＬ１２ｔ／Ｆｔの値が小さすぎる場合、前記イメージレンズシステム１０の全長が長すぎ、Ｍ２／Ｆｔ及びＬ１２ｔ／Ｆｔの値が大きすぎる場合、解像度が悪くなる。従って、前記条件式（４）及び（５）は、前記イメージレンズシステム１０の全長、ズーム比及び解像度を平衡させるために用いられる。
【００２５】
前記イメージレンズシステム１０は、前記第二レンズ群２００と前記第三レンズ群３００との間に設置され且つ前記第二レンズ群２００に近い絞り４００、前記第三レンズ群３００と前記結像面１３０との間に位置する赤外線フィルター１５０及びガラスカバー１６０をさらに備える。前記絞り４００は、前記第二レンズ群２００に随って一緒に移動する。前記赤外線フィルター１５０は、撮像対象物側に面する第十一表面Ｓ１１及び結像側に面する第十二表面Ｓ１２を備える。前記ガラスカバー１６０は、撮像対象物側に面する第十三表面Ｓ１３及び結像側に面する第十四表面Ｓ１４を備える。
【００２６】
球面収差を除去して前記イメージレンズシステム１０の結像品質を高めるとともに、前記イメージレンズシステム１０の環境適応能力を強めて、高い環境温度に耐えるために、前記第一レンズ群１００、前記第二レンズ群２００及び前記第三レンズ群３００は、全てガラスからなることが好ましい。
【００２７】
前記イメージレンズシステム１０の各々の光学素子は、表１〜表３の条件を満足する。Ｒは、各々のレンズの光学表面の曲率半径であり、Ｄは、光軸に沿った隣り合う２つのレンズ表面の間の距離であり、Ｎｄは、対応するレンズのｄ光線（波長が５８８ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄは、対応するレンズのｄ光線に対するアッベ数であり、Ｃｏｎｉｃは、円錐定数である。
【００２８】
【表１】
2012113298.tif 000003
【００２９】
表２は、前記第二レンズ１０４及び前記第三レンズ２０２のレンズ表面の非球面係数を列挙する。
【００３０】
【表２】
2012113298.tif 000004
【００３１】
レンズ表面中心を原点として、光軸をｚ軸とする場合、非球面の形状は以下の数式によって表示される。
【００３２】
【数１】
2012113298.tif 000005
【００３３】
ｃは、頂点曲率であり、ｈは、光軸から非球面表面までの高さであり、ｋは、円錐定数（Ｃｏｎｉ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは、別々に四次、六次、八次、十次、十二次、十四次、十六次の非球面の係数である。
【００３４】
表３は、前記イメージレンズシステム１０が広角端及び望遠端に位置する時、各々のレンズ群の間の距離を表示する。
【００３５】
【表３】
2012113298.tif 000006
【００３６】
ｆは、前記イメージレンズシステム１０の有効焦点距離であり、Ｄ７は、前記第一レンズ群１００と前記第二レンズ群２００との間の距離、即ち光軸に沿った前記第四表面Ｓ４から前記第五表面Ｓ５までの距離であり、Ｄ９は、前記第二レンズ群２００と前記第三レンズ群３００との間の距離であり、Ｄ１１は、前記第三レンズ群３００と前記赤外線フィルター１５０との間の距離、即ち光軸に沿った前記第十表面Ｓ１０から前記第十一表面Ｓ１１までの距離である。
【００３７】
図２〜図５は、広角状態での前記イメージレンズシステム１０の球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差を示す。図２において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、それぞれ波長が４３６ｎｍである光線、波長が４８６ｎｍである光線、波長が５４６ｎｍである光線、波長が５８８ｎｍである光線、波長が６５６ｎｍである光線に対する球面収差値を示す。前記イメージレンズシステム１０の可視光線（波長範囲は、４００ｎｍ〜７００ｎｍである）に対する球面収差値は−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲である。図３に示したように、Ｓ（Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及びＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、全て−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内に制御される。図４に示したように、歪曲収差は、−１４％〜１４％の範囲内に制御される。図５に示されたように、前記イメージレンズシステム１０の可視光線に対する横色収差は、−５μｍ〜５μｍの範囲内に制御される。前記イメージレンズシステム１０の広角状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差は、全てよく修正される。
【００３８】
図６〜図９は、望遠状態での前記イメージレンズシステム１０の球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差を示す。図６は、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、それぞれ波長が４３６ｎｍである光線、波長が４８６ｎｍである光線、波長が５４６ｎｍである光線、波長が５８８ｎｍである光線、波長が６５６ｎｍである光線に対する球面収差値を示す。本実施形態に係るズームプロジェクションレンズ１０の可視光線（波長範囲は、４００ｎｍ〜７００ｎｍである）に対する球面収差値は−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲である。図７に示したように、Ｓ（Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及びＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、全て−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内に制御される。図８に示したように、歪曲収差は、−１４％〜１４％の範囲内に制御される。図９に示されたように、前記イメージレンズシステム１０の可視光線に対する横色収差は、−５μｍ〜５μｍの範囲内に制御される。前記イメージレンズシステム１０の望遠状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差は、全てよく修正される。
【００３９】
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  イメージレンズシステム
１００  第一レンズ群
１０２  第一レンズ
１０４  第二レンズ
１３０  結像面
１５０  赤外線フィルター
１６０  ガラスカバー
２００  第二レンズ群
２０２  第三レンズ
２０４  第四レンズ
３００  第三レンズ群
３０３  第五レンズ
Ｓ１  第一表面
Ｓ２  第二表面
Ｓ３  第三表面
Ｓ４  第四表面
Ｓ５  第五表面
Ｓ６  第六表面
Ｓ７  第七表面
Ｓ８  第八表面
Ｓ９  第九表面
Ｓ１０  第十表面
Ｓ１１  第十一表面
Ｓ１２  第十二表面
Ｓ１３  第十三表面
Ｓ１４  第十四表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012113298.tif 000011
【図６】
2012113298.tif 000012
【図７】
2012113298.tif 000013
【図８】
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【図９】
2012113298.tif 000015