(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体から順に、絞り、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第１レンズ、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負パワーの第２レンズ、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第３レンズを配置し、以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．９５＜ｆ１／ｆ≦１．２０２      （１）
−０．５０＜ｆ１／ｆ２＜−０．００  （２）
０．４０＜ｄ１／ｄ２＜０．７０      （３）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｄ１：第１レンズの中心厚
ｄ２：第１レンズの像側面と第２レンズの物体側面との距離
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像レンズに関する。特に、高画素用ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子を使用した小型撮像装置、光センサー、携帯用モジュールカメラ、ＷＥＢカメラなどに好適な、小型で良好な光学特性を有する３枚のレンズで構成される撮像レンズに関する。
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を使用した各種撮像装置が広く普及している。これら撮像素子の小型化、高性能化に伴い、撮像装置に使用される撮像レンズにも小型化や良好な光学特性が求められる。
【０００３】
撮像レンズの小型化及び軽量化に関し、従来から１枚構成のレンズ系や２枚構成のレンズ系の撮像レンズが提案されている。しかしながら、これらのレンズ系は、小型化及び軽量化には有利であるが、撮像レンズに要求される高画質、高解像度等の高性能化に関しては不十分である。
【０００４】
そのため、３枚のレンズ構成により、高画質、高解像度に対応する撮像レンズの技術開発が進められ、種々構成の撮像レンズ系が提案されている。例えば、物体から順に、絞り、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第１レンズ、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負パワーの第２レンズ、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の第３レンズを配置した撮像レンズが開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示された撮像レンズは、物体側から順に、開口絞り、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカス形状の第２レンズ、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第３レンズで構成される撮像レンズが提案されている。開示された撮像レンズは、第１レンズの正のパワーを強くすることにより撮像レンズの小型化を行い。第２レンズの負のパワーを強くすることにより、軸上の色収差を良好に補正している。しかし、第１レンズ、第２レンズのパワーが強いために、製造時の位置ずれにより生じる像面変動が大きくなり、撮像レンズの製造が困難となることがある。
【０００６】
【特許文献１】特許第４０４１５２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来の課題を解決する為に成されたものであり、小型で、かつ諸収差が好適に補正された良好な光学特性を有し、製造が容易な３枚のレンズで構成される撮像レンズの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、撮像レンズ全体にしめる第１レンズのパワー、第１レンズと第２レンズのパワー配分、第１レンズの中心厚と第１レンズ像側面と第２レンズ物体側面との距離の関係を特定化することにより、目的とする撮像レンズが得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
請求項１の発明の撮像レンズは、物体から順に、絞り、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第１レンズ、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負パワーの第２レンズ、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第３レンズを配置し、以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．９５＜ｆ１／ｆ≦１．２０２      （１）
−０．５０＜ｆ１／ｆ２＜−０．００  （２）
０．４０＜ｄ１／ｄ２＜０．７０      （３）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｄ１：第１レンズの中心厚
ｄ２：第１レンズの像側面と第２レンズの物体側面との距離
である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明の撮像レンズは、従来技術の課題が改善され、小型で、良好な光学特性を有する。本発明で得られる撮像レンズは、携帯用モジュールカメラ、ＷＥＢカメラ、パソコン、デジタルカメラ、自動車や各種産業機器の光センサー、モニターなどに使用され、これらの機器の小型化、高性能化に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明にかかる撮像レンズＬＡの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態にかかる撮像レンズＬＡの構成図を図１に示す。この撮像レンズＬＡは、物体（図示せず）側から像面に向かって、絞りＳ１、第1レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３が配置された３枚構成のレンズ系である。第３レンズＬ３と像面の間に、ガラス平板ＧＦが配置される。このガラス平板ＧＦとしては、カバーガラス、又は、ＩＲカットフィルタ、又は、ローパスフィルタなどの機能を有するものを使用することができる。
【００１２】
絞りＳ１を第１レンズＬ１よりも物体側へ挿入することにより、入射瞳位置を像面から遠い位置に設定することができる。これにより、高いテレセントリック性を確保することが容易となり、像面に対する入射角を好適にすることができる。
【００１３】
第１レンズＬ１は物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーのレンズであり、第２レンズＬ２は像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負パワーのレンズであり、第３レンズＬ３は物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーのレンズである。これら３枚のレンズの表面は、諸収差をより好適に補正するため、１面以上を非球面形状とすることが好ましく、２面とも非球面形状とすることはより好ましい。
【００１４】
物体から順に、絞り、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第１レンズＬ１、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負パワーの第２レンズＬ２、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第３レンズＬ３を配置し、以下の条件式（１）〜（３）を満足することにより、小型で、かつ良好な光学特性を有し、製造適性の優れた撮像レンズを得ることができる。
０．９５＜ｆ１／ｆ≦１．２０２      （１）
−０．５０＜ｆ１／ｆ２＜−０．００  （２）
０．４０＜ｄ１／ｄ２＜０．７０      （３）
０．４５＜ｄ１／ｄ２＜０．７０      （３−ａ）
【００１５】
第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２が過度のパワーとなることを抑えるため、共に、メニスカス形状であることが好ましい。
【００１６】
条件式（１）は、第１レンズＬ１の正のパワーを規定する式で、下限を下回れば、第１レンズＬ１のパワーが強くなり、第１レンズＬ１の誤差感度が増大し、上限を上回れば、撮像レンズＬＡの小型化が困難となり、好ましくない。
【００１７】
条件式（２）は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のパワー配分を規定する式で、下限を下回れば、軸上の色収差補正は良好となるが、第２レンズＬ２の製造が困難となることがあり、上限を上回ると第２レンズの製造は容易となるが、軸上の色収差補正が困難となり、好ましくない。
【００１８】
条件式（３）は、第１レンズＬ１の中心厚と第１レンズＬ１の像側面と第２レンズＬ２の物体側面との距離の比を規定する式で、更に、好ましくは、条件式（３−ａ）の範囲内である。条件式（３）又は、（３−ａ）の範囲外では、軸外の色収差の補正が困難となることがあり、また、第１レンズＬ１の製造が難しくなることがもあり、好ましくない。
【００１９】
本発明の撮像レンズＬＡを構成する第１〜第３の３枚のレンズは、ガラスあるいは樹脂材料で形成可能である。レンズ材料としてガラスを使用する場合、ガラス転移温度が、４００℃以下のガラス材料を使用することが好ましい。これにより、金型の耐久性を向上させることが可能となる。
【００２０】
樹脂材料は複雑な面形状のレンズを効率よく製造することが可能であり、生産性の面から、ガラス材料より好ましい材料である。本発明の撮像レンズＬＡを構成する３枚のレンズは樹脂材料で形成されることが好ましい。レンズ材料として樹脂材料が使用される場合、ＡＳＴＭ  Ｄ５４２法に準じて測定されたｄ線の屈折率が１．４５〜１．６５の範囲にありかつ、波長４５０〜６００ｎｍの範囲での光線透過率が８０％以上、より好ましくは８５％以上の樹脂材料であれば、熱可塑性樹脂であっても、熱硬化性樹脂であってもよい。
【００２１】
樹脂材料の具体例としては、シクロ環や、その他の環状構造を有する非結晶性のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂などが挙げられる。これらの中ではシクロオレフィン系を含有するポリオレフィンや環状オレフィンを含有するポリオレフィン、ポリカーボネート系樹脂などが好ましく使用される。樹脂材料でのレンズ製造は、射出成形法、圧縮成形法、注型成形法、トランスファー成形法などの公知の成形加工法を利用して製造される。
【００２２】
なお、樹脂材料は温度変化により屈折率や寸法が変動することは良く知られている。これらの変動を抑えるため、平均粒子径１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下のシリカ、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化アルミなどの微粒子が分散混合された前記の透明性を有する樹脂材料をレンズ材料として使用することができる。
【００２３】
レンズが樹脂材料で製造される場合、撮像レンズＬＡを構成する３枚のレンズは、それぞれレンズ外周部にコバを設けることができる。コバ形状は、レンズの性能を損なわなければ、特に制約は無い。レンズの成形加工性の面から、コバの厚さはレンズ外周部の厚さの７０〜１３０％の範囲にあることが好ましい。レンズ外周部にコバを設けた場合、コバ部に光が入射すると、ゴーストやフレアの原因となることがある。その場合は、必要に応じて、レンズ間に入射光を制限する遮光マスクを設ければよい。
【００２４】
本発明の撮像レンズＬＡは、撮像モジュールなどに利用される前に、撮像レンズＬＡを構成する３枚のレンズは、それぞれの物体側、像面側のレンズ表面に反射防止膜、ＩＲカット膜、表面硬化など公知の表面処理を施しても良い。撮像レンズＬＡを使用した撮像モジュールは、携帯用モジュールカメラ、ＷＥＢカメラ、パソコン、デジタルカメラ、自動車や各種産業機器の光センサー、モニターなどに使用される。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の撮像レンズＬＡの具体的実施例について説明する。各実施例に記載されている記号は以下のことを示す。なお、距離の単位はｍｍである。
ｆ      ：撮像レンズＬＡ全体の焦点距離
ｆ１    ：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２    ：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３    ：第３レンズＬ３の焦点距離
Ｆｎｏ  ：Ｆナンバー
Ｓ１    ：絞り
Ｒ      ：光学面の曲率半径、レンズの場合は中心曲率半径
Ｒ１    ：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
Ｒ２    ：第１レンズＬ１の像側面の曲率半径
Ｒ３    ：第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径
Ｒ４    ：第２レンズＬ２の像側面の曲率半径
Ｒ５    ：第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径
Ｒ６    ：第３レンズＬ３の像側面の曲率半径
Ｒ７    ：ガラス平板GFの物体側面の曲率半径
Ｒ８    ：ガラス平板GFの像側面の曲率半径
ｄ      ：レンズの厚み又はレンズ間距離
ｄ１    ：第１レンズＬ１の中心厚
ｄ２    ：第１レンズＬ１の像側面と第2レンズL2の物体側面との距離
ｄ３    ：第２レンズＬ２の中心厚
ｄ４    ：第２レンズＬ２の像側面と第3レンズL3の物体側面との距離
ｄ５    ：第３レンズＬ３の中心厚
ｄ６    ：第3レンズＬ２の像側面とガラス平板GFの物体側面との距離
ｄ７    ：ガラス平板GFの中心厚
ｎｄ    ：ｄ線の屈折率
ｎ１    ：第１レンズＬ１の屈折率
ｎ２    ：第２レンズＬ２の屈折率
ｎ３    ：第３レンズＬ３の屈折率
ｎ４    ：ガラス平板GFの屈折率
νｄ    ：ｄ線でのアッベ数
ν１    ：第1レンズのアッベ数
ν２    ：第２レンズのアッベ数
ν３    ：第３レンズのアッベ数
ν４    ：ガラス平板GFのアッベ数
ＴＴＬ  ：撮像レンズＬＡの光学長
【００２６】
撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズL３のそれぞれのレンズ面の非球面形状は、ｙを光の進行方向を正とした光軸に、ｘを光軸と直交する方向とした軸として、以下の非球面多項式で表される。
【００２７】
ｙ＝（ｘ２／Ｒ）／［１＋｛１−（ｋ＋１）（ｘ／Ｒ）２｝１／２］
＋Ａ４ｘ４＋Ａ６ｘ６＋Ａ８ｘ８＋Ａ１０ｘ１０    （４）
【００２８】
ただし、Ｒは光軸上の曲率半径、ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は非球面係数である。
【００２９】
各レンズ面の非球面は、便宜上、式（４）で表される非球面を使用している。しかしながら、特にこの式（４）の非球面多項式に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
図２は、実施例１の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例１の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３のそれぞれの物体側及び像側面の曲率半径ｒ、レンズの厚さあるいはレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表１に、円錐係数ｋ、非球面係数の値を表２に示す。
【００３１】
【表１】
0004222623.tif 000002
【００３２】
【表２】
0004222623.tif 000003
【００３３】
この条件では、表９に示すように条件式（１）〜（３）を満足し、光学長ＴＴＬは短く撮像レンズＬＡは小型である。
【００３４】
実施例１の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図３に、非点収差及び歪曲収差を図４に、倍率色収差を図５に示す。以上の結果より、実施例１の撮像レンズＬＡは、小型で、良好な光学特性を有していることがわかる。なお、各図の収差は、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍの３波長におけるそれぞれの結果である。又、非点収差でのＳはサジタル像面に対する収差、Ｔはタンジェンシャル像面に対する収差である。
【００３５】
（実施例２）
図６は、実施例２の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例２の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３のそれぞれの物体側及び像側面の曲率半径ｒ、レンズの厚さあるいはレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表３に、円錐係数ｋ、非球面係数の値を表４に示す。
【００３６】
【表３】
0004222623.tif 000004
【００３７】
【表４】
0004222623.tif 000005
【００３８】
この条件では、表９に示すように条件式（１）〜（３）を満足し、光学長ＴＴＬは短く撮像レンズＬＡは小型である。
【００３９】
実施例２の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図７に、非点収差及び歪曲収差を図８に、倍率色収差を図９に示す。以上の結果より、実施例２の撮像レンズＬＡは、小型で、良好な光学特性を有していることがわかる。なお、各図の収差は、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍの３波長におけるそれぞれの結果である。又、非点収差でのＳはサジタル像面に対する収差、Ｔはタンジェンシャル像面に対する収差である。
【００４０】
（実施例3）
図１０は、実施例３の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例３の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３のそれぞれの物体側及び像側面の曲率半径ｒ、レンズの厚さあるいはレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表５に、円錐係数ｋ、非球面係数の値を表６に示す。
【００４１】
【表５】
0004222623.tif 000006
【００４２】
【表６】
0004222623.tif 000007
【００４３】
この条件では、表９に示すように条件式（１）〜（３）を満足し、光学長ＴＴＬは短く撮像レンズＬＡは小型である。
【００４４】
実施例３の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図１１に、非点収差及び歪曲収差を図１２に、倍率色収差を図１３に示す。以上の結果より、実施例３の撮像レンズＬＡは、小型で、良好な光学特性を有していることがわかる。なお、各図の収差は、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍの３波長におけるそれぞれの結果である。又、非点収差でのＳはサジタル像面に対する収差、Ｔはタンジェンシャル像面に対する収差である。
【００４５】
（実施例４）
図１４は、実施例４の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例４の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３のそれぞれの物体側及び像側面の曲率半径ｒ、レンズの厚さあるいはレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを表７に、円錐係数ｋ、非球面係数の値を表８に示す。
【００４６】
【表７】
0004222623.tif 000008
【００４７】
【表８】
0004222623.tif 000009
【００４８】
この条件では、表９に示すように条件式（１）〜（３）を満足し、光学長ＴＴＬは短く撮像レンズＬＡは小型である。
【００４９】
実施例４の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図１５に、非点収差及び歪曲収差を図１６に、倍率色収差を図１７に示す。以上の結果より、実施例４の撮像レンズＬＡは、小型で、良好な光学特性を有していることがわかる。なお、各図の収差は、波長４８６ｎｍ、波長５８８ｎｍ、波長６５６ｎｍの３波長におけるそれぞれの結果である。又、非点収差でのＳはサジタル像面に対する収差、Ｔはタンジェンシャル像面に対する収差である。
【００５０】
表９に各数値実施例の諸値及び条件式（１）〜（３）で規定したパラメーターに対応する値を示す。尚、表９に示す諸値単位は、ＴＴＬ（ｍｍ）、ｆ（ｍｍ）、ｆ１（ｍｍ）、ｆ２（ｍｍ）、ｆ３（ｍｍ）である。
【００５１】
【表９】
0004222623.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の撮像レンズの実施の一形態を示す概略構成図
【図２】本発明の撮像レンズの実施例１を示す概略構成図
【図３】実施例１の撮像レンズの球面収差図
【図４】実施例１の撮像レンズの非点収差図及び歪曲収差図
【図５】実施例１の撮像レンズの倍率色収差図
【図６】本発明の撮像レンズの実施例２を示す概略構成図
【図７】実施例２の撮像レンズの球面収差図
【図８】実施例２の撮像レンズの非点収差図及び歪曲収差図
【図９】実施例２の撮像レンズの倍率色収差図
【図１０】本発明の撮像レンズの実施例３を示す概略構成図
【図１１】実施例３の撮像レンズの球面収差図
【図１２】実施例３の撮像レンズの非点収差図及び歪曲収差図
【図１３】実施例３の撮像レンズの倍率色収差図
【図１４】本発明の撮像レンズの実施例４を示す概略構成図
【図１５】実施例４の撮像レンズの球面収差図
【図１６】実施例４の撮像レンズの非点収差図及び歪曲収差図
【図１７】実施例４の撮像レンズの倍率色収差図
【符号の説明】
【００５３】
ＬＡ    ：撮像レンズ
Ｓ１    ：絞り
Ｌ１    ：第１レンズ
Ｌ２    ：第２レンズ
Ｌ３    ：第３レンズ
ＧＦ    ：ガラス平板GF
Ｒ１    ：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
Ｒ２    ：第１レンズＬ１の像側面の曲率半径
Ｒ３    ：第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径
Ｒ４    ：第２レンズＬ２の像側面の曲率半径
Ｒ５    ：第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径
Ｒ６    ：第３レンズＬ３の像側面の曲率半径
Ｒ７    ：ガラス平板GFの物体側面の曲率半径
Ｒ８    ：ガラス平板GFの像側面の曲率半径
ｄ１    ：第１レンズＬ１の中心厚み
ｄ２    ：第１レンズＬ１の像側面と第２レンズＬ２の物体側面との距離
ｄ３    ：第２レンズＬ２の中心厚み
ｄ４    ：第２レンズＬ２の像側面と第３レンズＬ３の物体側面との距離
ｄ５    ：第３レンズＬ３の中心厚み
ｄ６    ：第3レンズＬ２の像側面とガラス平板GFの物体側面との距離
ｄ７    ：ガラス平板GFの中心厚さ
【要約】      （修正有）【課題】小型で、かつ諸収差が好適に補正された良好な光学特性を有し、製造適性の優れた３枚のレンズで構成される撮像レンズの提供。【解決手段】物体から順に、絞りＳ１、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第１レンズＬ１、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負パワーの第２レンズＬ２、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正パワーの第３レンズＬ３を配置し、以下の条件式（１）〜（３）を満足する撮像レンズ。０．９５＜ｆ１／ｆ＜１．５０（１）、−０．５０＜ｆ１／ｆ２＜−０．００（２）、０．４０＜ｄ１／ｄ２＜０．７０（３）、但し、ｆ：レンズ系全体の焦点距離、ｆ１：第１レンズの焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、ｄ１：第１レンズの中心厚、ｄ２：第１レンズの像側面と第２レンズの物体側面との距離である。【選択図】図１【図１】
0004222623.tif 000011
【図２】
0004222623.tif 000012
【図３】
0004222623.tif 000013
【図４】
0004222623.tif 000014
【図５】
0004222623.tif 000015
【図６】
0004222623.tif 000016
【図７】
0004222623.tif 000017
【図８】
0004222623.tif 000018
【図９】
0004222623.tif 000019
【図１０】
0004222623.tif 000020
【図１１】
0004222623.tif 000021
【図１２】
0004222623.tif 000022
【図１３】
0004222623.tif 000023
【図１４】
0004222623.tif 000024
【図１５】
0004222623.tif 000025
【図１６】
0004222623.tif 000026
【図１７】
0004222623.tif 000027