JP2006301230A - 小型レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、小型高解像で、加工性、組立性の良い小型レンズを提供する。
【解決手段】 この発明は、物体側より、負のパワーを有する第１レンズと正のパワーを持つ第２レンズの接合レンズからなる第１群と、物体側に凹面を向けた近軸的に０若しくは正のパワーを持ったレンズからなる第２群と、像側に凹面を向けた負レンズより構成された第３群より構成された小型レンズにおいて、前記第１群の前記第１レンズの第１面と前記第２群の物体側凹面の間に絞りを設けると共に、前記第２群及び前記第３群のレンズは少なくとも１面の非球面を有し、且つ条件式０．３＞ＴＬ／ｆ＞１．７（但し、ＴＬ：第１面から結像面までの光学全長、ｆ：レンズ全体の焦点距離）を満足することにある。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子カメラ、監視カメラ、車載カメラ、ボードカメラ、各種センサ、テレビ電話に利用される小型光学レンズに関し、特に３群のレンズ構成を有する小型レンズに関する。

特許文献１は、最も物体側に開口絞りを配し、以降物体側より順に、第１レンズ群、第２レンズ群、及び第３レンズ群から構成され、前記第１レンズ群が物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ、及び前記第１レンズと接合あるいは分離して構成される負の屈折力を有する第２レンズを配して構成され、前記第２レンズ群が少なくとも一つの屈折面を非球面形状とした正レンズである第３レンズのみで構成され、前記第３レンズ群が少なくとも一つの屈折面を非球面形状とした負レンズである第４レンズのみで構成した撮影レンズを開示する。

特許文献２は、撮影レンズを、大きな正の屈折力を有する第１レンズ群と、それに続く小さな屈折力を有する第２レンズ群及び小さな屈折力を有する第３レンズ群とから構成することによってレンズ全長の小型化を図ることが開示される。さらに、第１レンズ群を正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズで構成することにより、主に軸上付近の球面収差、コマ収差、色収差を補正し、第２レンズ群を、少なくとも一つの屈折面を非球面形状とし物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとすることにより、主にコマ収差、非点収差を良好に補正し、第３レンズ群の非球面により主に歪曲収差を良好に補正することを開示する。

特許文献３は、物体側から像面側へと順に開口絞りと、負の屈折力を有する第１レンズ及び前記第１レンズと接合あるいは分離して配される正の屈折力を有する第２レンズから構成されるレンズ群と、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３レンズと、少なくとも１つの屈折面の非球面形状とした弱い屈折力を有する第４レンズとを少なくとも有する撮像レンズを開示する。
特許第３４２４０３０号公報 特許第３５６４１０７号公報 特開２００４−１８４９８７号公報

現在では、携帯電話搭載カメラの小型化により、それに搭載されるレンズにもさらなる小型化、高解像化が求められている。この問題を解決するために、上述した特許文献１，２，３に開示されるような４枚玉レンズを用いたレンズが公知となっている。

これらの特許文献に開示されるレンズは、大きく分けて絞りと３群のレンズで構成されており、接合ないし分離して構成される第１群により倍率の色の軸状の色を補正し、像側に近い第３群を負レンズとすることによって光学系全体の小型化を図り、且つ第３群レンズの周辺部を非球面とすることによって正のパワーを強くして射出光束をテレセントリックにし、シェーディング特性を改善し、第２群レンズを物体側に凹面を向けたことメニスカスレンズで構成することで、倒れた像面と非点較差を改善し、さらにその第２群レンズに非球面を使うことで、極端な非球面形状の第３群により発生する緒収差を改善している。

しかし、これらのレンズを作るためには、第１群の最終面の光束を有効径で切らないかぎり、周縁光束のフレアができるため解像があがらないので、「フレアカット」が必要となる。また、上記特許文献では「絞り」が最も物体側に配置されていることから、前記フレアカット及び絞りは、性能への影響が大きいことから、正確に内径を決定する必要があり、高い精度が要求されるという問題点が生じる。さらに、「フレアカット」と「絞り」の２つのパーツが増えるので、コストが向上し、組み立て作業が繁雑になると言う問題点がある。

このため、本発明は、上記問題を解決する共に、小型高解像で、加工性、組立性の良い小型レンズを提供することにある。

したがって、この発明は、物体側より、負のパワーを有する第１レンズと正のパワーを持つ第２レンズの接合レンズからなる第１群と、物体側に凹面を向けた近軸的に０若しくは正のパワーを持ったレンズからなる第２群と、像側に凹面を向けた負レンズより構成された第３群より構成された小型レンズにおいて、前記第１群の前記第１レンズの第１面と前記第２群の物体側凹面の間に絞りを設けると共に、前記第２群及び前記第３群のレンズは少なくとも１面の非球面を有し、且つ条件式０．３＞ＴＬ／ｆ＞１．７（但し、ＴＬ：第１面から結像面までの光学全長、ｆ：レンズ全体の焦点距離）を満足することにある。

また、前記絞りは第１群の前記第１レンズの第１面と前記第２レンズの第２の面の間に設けられ、前記第１群のレンズには少なくとも１面の非球面があり、且つ（２）０＜ｆ／ｆ_２ｇ＜１．４、（３）−１０＜ｆ_３ｇ／ｆ＜−０．４（但し、ｆ_２ｇ：第２群の焦点距離、ｆ_３ｇ：第３の焦点距離）の条件式を満足することが望ましい。

さらに、第１群第１レンズの物体側若しくは前記第１群第２レンズの像側にはフレアカットが形成され、前記第２群を構成するレンズがメニスカスレンズであり、且つ（４）Ｖ１＜Ｖ２、（５）ｒ１＞ｒ２（但し、Ｖ１：第１群第１レンズのアッベ数、Ｖ２：第１群第２レンズのアッベ数、ｒ１：第３群レンズの最も物体側に位置する面の曲率、ｒ２：第３群レンズの最も像側に位置する面の曲率）の条件式を満足することが望ましい。さらに、前記第１群第２レンズの像側にフレアカットが形成される場合、該フレアカットの直径は、前記絞りの直径と等しいことが望ましい。

したがって、この発明によれば、絞りを、第１群の第１レンズ第１面と第２群物体側凹面の間に設けることによって、前記フレアカット及び絞りの内径を簡易な構造で正確に決定することができるものである。さらに、さらに上述した種々の条件式を満足させることによって、レンズの小型化、高解像化を達成することができ、さらにこれによってカメラ自体の小型化を達成できるものである。

以下、この発明の実施例について説明する。

本発明の係る小型レンズＬは、図１に示すように、物体側より負のパワーを有する第１レンズＬ１及び正のパワーを有する第２レンズＬ２によって構成された接合レンズからなる第１群Ｇ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ２で構成された第２群Ｇ２と、負のパワーを有するレンズＬ４で構成された第３群Ｇ３とによって構成される。

絞りＳｔは、レンズの加工によって第１群レンズＧ１の形成時に一体に形成することができるので、絞りのパーツを独立して形成する必要がなくなるため、部品点数を減らすことができる。

条件式（１）０．３＞ＴＬ／ｆ＞１．７（ＴＬ：光学全長、ｆ：レンズ全体の焦点距離）は、レンズのコンパクト性を満足させながら、諸性能（特に、解像やＤＩＳＴ）を満足させる式である。上限を超えるとコンパクト性を満足できず、下限を超えるとコンパクト化により第３群のパワーが強くなり、緒収差が悪くなるのを構成レンズ全体で補正しきれなくなり、諸性能を満足できなくなる。

また、前記絞りＳｔは、第１群Ｇ１の第１レンズＬ１と前記第２群Ｇ２のレンズＬ３の物体側凹面Ｒ４の間に設けるものであるが、特にこの実施の形態では、前記第１群Ｇ１の第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の接合面に設けられる。これにより、第２のレンズＬ２の加工時に絞りＳｔを同時に形成することができる。

さらに、前記第１群のレンズには少なくとも１面の非球面がある。これによって、球面収差、コマ収差をはじめとする諸収差を改善することができる。

（２）０＜ｆ／ｆ_２ｇ＜１．４（但し、ｆ：レンズ全体の焦点距離、ｆ_２ｇ：第２群の焦点距離）の条件式を満足させることによって、像面を立て、ＡＳを改善することができるものである。

さらに、（３）−１０＜ｆ_３ｇ／ｆ＜−０．４（但し、ｆ：レンズ全体の焦点距離、ｆ_３ｇ：第３の焦点距離）の条件式を満足させることによって、小型レンズＬのコンパクト性を維持しながら、諸性能（特に解像やＤＩＳＴ）を維持することができるものである。下限を超えるとコンパクト性を満足させることができず、上限を超えるとコンパクト化により第３群Ｇ３のパワーが強くなり、緒収差が悪くなるのを構成レンズ全体で補正しきれなくない諸性能を満足できなくなるものである。

また、前記第１群Ｇ１の第２レンズＬ２の最終面（Ｒ３）には、前記絞りＳｔと等しい直径を有するフレアカットが形成される。これによって、第１群Ｇ１の第２レンズＬ２の「レンズ加工」で、フレアカットと絞りＳｔを同時に加工することができ、これ以外の鏡枠構成部品を厳しい内径公差で抑える必要がなくなるため、加工性を向上させることができる。

さらに、前記第２群Ｇ２を構成するレンズＬ３がメニスカスレンズである。

条件式（４）Ｖ１＜Ｖ２（但し、Ｖ１：第１群第１レンズのアッベ数、Ｖ２：第１群第２レンズのアッベ数）は、色消しの式であり、この条件式（４）を満足しない場合、軸上の色収差及び倍率の色収差の補正を行うことが困難になる。

条件式（５）ｒ１＞ｒ２（但し、ｒ１：第３群レンズの最も物体側に位置する面の曲率、ｒ２：第３群レンズの最も像側に位置する面の曲率）は、第３群Ｇ３のレンズＬ４の形状を規定するものである。この形状を満足させることによって、収差の発生が小さく、射出角を緩くすることができるものである。

以下、本願発明の実施例１について、表１に具体的に示す。尚、下記する表１において、第１レンズＬ１の物体側の面Ｒ１、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の接合面Ｒ２、第２レンズＬ２の像側の面Ｒ３、第３レンズＬ３の物体側の面Ｒ４、第３レンズＬ３の像側の面Ｒ５、第４レンズＬ４の物体側の面Ｒ６、及び第４レンズＬ４の像側の面Ｒ７について示したものである。

尚、上記表１において、＊印を付した面は非球面を表し、下記する数式１に従って形成されるものである。

尚、この実施例１において、各面の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは下記するものである。

尚、図２は、この実施例に係る小型レンズの球面収差を示す特性線図であり、図３は、この実施例に係る小型レンズのＡＳ（非点収差）とＤＩＳＴ（歪曲収差）を示した特性線図であり、図４は、この実施例に係る小型レンズの横収差を示した特性線図である。

本願発明に係る実施例２の小型レンズ１は、上述した実施例１と同様にそれぞれの条件式を満足させるものであるが、図５に示すように、絞りＳｔを第２レンズの像側の面Ｒ３の周縁に設けた点、及び第３群Ｇ３の後に平板の透過プレートＧ４を設けた点において実施例１と異なっている。この構成において、下記する表３に、第１レンズＬ１の物体側の面Ｒ１、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の接合面Ｒ２、第２レンズＬ２の像側の面Ｒ３、第３レンズＬ３の物体側の面Ｒ４、第３レンズＬ３の像側の面Ｒ５、第４レンズＬ４の物体側の面Ｒ６、及び第４レンズＬ４の像側の面Ｒ７についての具体例を示す。

尚、上記表３において、＊印を付した面は非球面を表し、上記実施例１と同様に数式１に従って形成されるものである。

尚、この実施例２において、各面の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは下記するものである。

尚、図６は、この実施例に係る小型レンズの球面収差を示す特性線図であり、図７は、この実施例に係る小型レンズのＡＳ（非点収差）とＤＩＳＴ（歪曲収差）を示した特性線図である。

この発明に係る実施例１の小型レンズの概略構成図である。 この発明の実施例１に係る小型レンズの球面収差を示した特性線図である。 （ａ）はこの発明の実施例１に係る小型レンズのＡＳ（非点収差）を、（ｂ）はＤＩＳＴ（歪曲収差）を示した特性線図である。 （ａ）はこの発明の実施例１に係る小型レンズの軸上の横収差を、（ｂ）は画角１６．００の横収差を、（ｃ）は画角２９．９０の横収差を示した特性線図である。 この発明に係る実施例２の小型レンズの概略構成図である。 この発明の実施例２に係る小型レンズの球面収差を示した特性線図である。 （ａ）はこの発明の実施例１に係る小型レンズのＡＳ（非点収差）を、（ｂ）はＤＩＳＴ（歪曲収差）を示した特性線図である。

符号の説明

Ｇ１ 第１群
Ｇ２ 第２群
Ｇ３ 第３群
Ｇ４ 透過プレート
Ｌ 小型レンズ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｓｔ 絞り

Claims (4)

1. 物体側より、負のパワーを有する第１レンズと正のパワーを持つ第２レンズの接合レンズからなる第１群と、物体側に凹面を向けた近軸的に０若しくは正のパワーを持ったレンズからなる第２群と、像側に凹面を向けた負レンズより構成された第３群より構成された小型レンズにおいて、
   前記第１群の前記第１レンズの第１面と前記第２群の物体側凹面の間に絞りを設けると共に、
   前記第２群及び前記第３群のレンズは少なくとも１面の非球面を有し、且つ下記の条件式を満足することを特徴とする小型レンズ。
   （１） ０．３＞ＴＬ／ｆ＞１．７
   但し、ＴＬ：第１面から結像面までの光学全長、ｆ：レンズ全体の焦点距離。
2. 前記絞りは第１群の前記第１レンズの第１面と前記第２レンズの第２の面の間に設けられ、前記第１群のレンズには少なくとも１面の非球面があり、且つ下記する条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の小型レンズ。
   （２） ０＜ｆ／ｆ_２ｇ＜１．４
   （３）−１０＜ｆ_３ｇ／ｆ＜−０．４
   但し、ｆ_２ｇ：第２群の焦点距離、ｆ_３ｇ：第３の焦点距離。
3. 第１群第１レンズの物体側若しくは前記第１群第２レンズの像側にはフレアカットが形成され、前記第２群を構成するレンズがメニスカスレンズであり、且つ下記する条件式を満足することを特徴とする請求項２記載の小型レンズ。
   （４） Ｖ１＜Ｖ２
   （５） ｒ１＞ｒ２
   但し、Ｖ１：第１群第１レンズのアッベ数、Ｖ２：第１群第２レンズのアッベ数、ｒ１：第３群レンズの最も物体側に位置する面の曲率、ｒ２：第３群レンズの最も像側に位置する面の曲率。
4. 前記第１群第２レンズの像側にフレアカットが形成される場合、該フレアカットの直径は、前記絞りの直径と等しいことを特徴とする請求項３記載の小型レンズ。

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