JP2007249239A - 撮影レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】モバイルカメラ等に適用される撮影レンズの薄型化を図る。
【解決手段】物体側から像面側に向けて順に配列された、所定の口径をもつ開口絞り1、物体側に凸面を向けた1枚のメニスカスレンズからなる正の屈折力を有する第1レンズ2、物体側に凹面を向け物体側および像面側の両面に非球面を有し樹脂材料により形成された正の屈折力を有する第2レンズ3、物体側に凸面を向け物体側および像面側の両面に非球面を有し樹脂材料により形成された負の屈折力を有する第3レンズ4により、撮影レンズを構成する。このように、3群3枚のレンズ構成とすることにより、適切なバックフォーカスが確保され、諸収差が良好に補正され、レンズ全長が短く、100画素以上の高密度撮像素子に適応した薄型の撮影レンズが得られる。
【選択図】図3
【解決手段】物体側から像面側に向けて順に配列された、所定の口径をもつ開口絞り1、物体側に凸面を向けた1枚のメニスカスレンズからなる正の屈折力を有する第1レンズ2、物体側に凹面を向け物体側および像面側の両面に非球面を有し樹脂材料により形成された正の屈折力を有する第2レンズ3、物体側に凸面を向け物体側および像面側の両面に非球面を有し樹脂材料により形成された負の屈折力を有する第3レンズ4により、撮影レンズを構成する。このように、3群3枚のレンズ構成とすることにより、適切なバックフォーカスが確保され、諸収差が良好に補正され、レンズ全長が短く、100画素以上の高密度撮像素子に適応した薄型の撮影レンズが得られる。
【選択図】図3
Description
本発明は、CCD等の撮像素子を備えた携帯電話機、携帯情報端末機(PDA)、携帯型パーソナルコンピュータ等のモバイルカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に適用される撮影レンズに関する。
CCD等の撮像素子に適用される撮影レンズとしては、例えば監視用カメラ等の如く動画を撮影するために適用されるものが知られている。この監視用カメラは、主として動画の撮影に供され、その撮像素子の画素数も比較的少ないことから、レンズそのものに高い光学性能は必要とされていなかった。
従来の監視用カメラ、ビデオカメラ等に用いられていた撮像素子では、銀塩フィルム式のカメラに比べて撮影画像の画質の悪さが指摘されていたが、近年における撮像素子の著しい技術進歩により、銀塩フィルム式のカメラによる画像に近い画質のものが得られるようになってきている。と同時に、撮像素子の小型化、高密度化等が達成され、デジタルスチルカメラ等に適用される撮影レンズとしては、高性能であると同時に、小型、薄型、安価であることが強く望まれている。
従来の監視用カメラ、ビデオカメラ等に用いられていた撮像素子では、銀塩フィルム式のカメラに比べて撮影画像の画質の悪さが指摘されていたが、近年における撮像素子の著しい技術進歩により、銀塩フィルム式のカメラによる画像に近い画質のものが得られるようになってきている。と同時に、撮像素子の小型化、高密度化等が達成され、デジタルスチルカメラ等に適用される撮影レンズとしては、高性能であると同時に、小型、薄型、安価であることが強く望まれている。
一方、携帯電話機、携帯情報端末機(PDA)等に用いられる撮影レンズは、レンズの構成枚数が1〜2枚程度と非常に小型で薄型になっているものの、10万画素〜35万画素程度の比較的低密度の撮像素子に対応するものであって、得られる画像としては十分満足されるものではなかった。
また、CCD等の撮像素子には、従来から光を効率良く使う為に撮像素子の表面にマイクロレンズが設けられている。それ故に、撮像素子に入射する光線角度が大き過ぎると、ケラレ現象を生じて光が撮像素子に入っていかない。そこで、これらに適用される撮影レンズとしては、射出瞳が像面から十分離れており、光線が撮像素子に入射する角度、すなわち射出角度を小さくしてテレセントリック性を良くしたものが一般的であった(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7参照)。
また、CCD等の撮像素子には、従来から光を効率良く使う為に撮像素子の表面にマイクロレンズが設けられている。それ故に、撮像素子に入射する光線角度が大き過ぎると、ケラレ現象を生じて光が撮像素子に入っていかない。そこで、これらに適用される撮影レンズとしては、射出瞳が像面から十分離れており、光線が撮像素子に入射する角度、すなわち射出角度を小さくしてテレセントリック性を良くしたものが一般的であった(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7参照)。
ところで、近年における撮像素子の著しい技術進歩により、より小型で、より薄型で、より高解像で、より安価な撮影レンズが要望されているものの、従来の撮影レンズではテレセントリック性を良くするが故にレンズ全長が比較的長くなり、より薄型化という点では適していなかった。
一方、従来の撮像素子では光線の射出角度の限界により制約を受けて、撮影レンズをそれ程薄く(レンズ系全長をそれ程短く)はできなかったが、マイクロレンズを工夫することにより、光線の射出角度が20度位までのものでも使用できるようになってきた。したがって、このようなマイクロレンズをもつ撮像素子に適した、より薄型の撮影レンズが要望されている。
一方、従来の撮像素子では光線の射出角度の限界により制約を受けて、撮影レンズをそれ程薄く(レンズ系全長をそれ程短く)はできなかったが、マイクロレンズを工夫することにより、光線の射出角度が20度位までのものでも使用できるようになってきた。したがって、このようなマイクロレンズをもつ撮像素子に適した、より薄型の撮影レンズが要望されている。
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、
ケラレ現象等を解消しつつ、非常に簡略なレンズ構成で、小型化、薄型化、軽量化、低コスト化等が図れ、非球面を施す位置を適切に選定することにより、携帯電話機、携帯情報端末機等のモバイルカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に搭載される100万画素以上の高密度な撮像素子に対応できる高性能な撮影レンズを提供することにある。
ケラレ現象等を解消しつつ、非常に簡略なレンズ構成で、小型化、薄型化、軽量化、低コスト化等が図れ、非球面を施す位置を適切に選定することにより、携帯電話機、携帯情報端末機等のモバイルカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に搭載される100万画素以上の高密度な撮像素子に対応できる高性能な撮影レンズを提供することにある。
本発明の撮影レンズは、物体側から像面側に向けて順に配列された、所定の口径をもつ開口絞りと、物体側に凸面を向けた1枚のメニスカスレンズからなる正の屈折力を有する第1レンズと、物体側に凹面を向け,物体側および像面側の両面に非球面を有し,樹脂材料により形成された正の屈折力を有する第2レンズと、物体側に凸面を向け,物体側および像面側の両面に非球面を有し,樹脂材料により形成された負の屈折力を有する第3レンズと、からなることを特徴としている。
この構成によれば、先端に開口絞りを配置し、物体側が凸面をなす1枚のメニスカスレンズからなる第1レンズ及び物体側が凹面をなす第2レンズが共に正の屈折力を有し、第3レンズが負の屈折力を有する3群3枚のレンズ構成とすることにより、適切なバックフォーカスが確保され、レンズ全長が短い薄型の撮影レンズを得ることができる。
また、第2レンズと第3レンズは、物体側および像面側に非球面を有するように形成されているため、レンズ系の全長が短くされ、小型化されるに連れて各収差の補正が困難になり又射出角度も大きくなる点を有効に改善しつつ、高密度撮像素子に適応し、光線の射出角度が24度以下で、諸収差が良好に補正された撮影レンズを得ることができる。
さらに、第2レンズと第3レンズを樹脂材料により形成することで、生産コストを低減でき、軽量化も行え、又、射出成形にて形成する場合、(例えば変曲点を有する湾曲面等の)複雑な形状も容易に形成することができる。
この構成によれば、先端に開口絞りを配置し、物体側が凸面をなす1枚のメニスカスレンズからなる第1レンズ及び物体側が凹面をなす第2レンズが共に正の屈折力を有し、第3レンズが負の屈折力を有する3群3枚のレンズ構成とすることにより、適切なバックフォーカスが確保され、レンズ全長が短い薄型の撮影レンズを得ることができる。
また、第2レンズと第3レンズは、物体側および像面側に非球面を有するように形成されているため、レンズ系の全長が短くされ、小型化されるに連れて各収差の補正が困難になり又射出角度も大きくなる点を有効に改善しつつ、高密度撮像素子に適応し、光線の射出角度が24度以下で、諸収差が良好に補正された撮影レンズを得ることができる。
さらに、第2レンズと第3レンズを樹脂材料により形成することで、生産コストを低減でき、軽量化も行え、又、射出成形にて形成する場合、(例えば変曲点を有する湾曲面等の)複雑な形状も容易に形成することができる。
上記構成において、第3レンズは、像面側の面が途中に変曲点をもつように形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、非球面の有効範囲内において、径方向の外側に向かう途中の位置に凹状から凸状に変化する変曲点を設けることで、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正しつつ、射出角度を小さくすることができる。
この構成によれば、非球面の有効範囲内において、径方向の外側に向かう途中の位置に凹状から凸状に変化する変曲点を設けることで、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正しつつ、射出角度を小さくすることができる。
上記構成において、第2レンズは、物体側の面が周辺部に向かうに連れて屈折力が小さくなるように形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、諸収差、特に非点収差、コマ収差の補正が容易になり、かつ、良好に補正することができる。
この構成によれば、諸収差、特に非点収差、コマ収差の補正が容易になり、かつ、良好に補正することができる。
上記構成において、レンズ全系の焦点距離をf、開口絞りの物体側前面から被写体が結像される像面までのレンズ系の全長をTLとするとき、
(1) TL/f<1.6
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、レンズ全系の焦点距離とレンズ系の全長との関係を(1)式の如く定めることにより、撮影レンズの小型化、薄型化を容易に達成することができる。
(1) TL/f<1.6
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、レンズ全系の焦点距離とレンズ系の全長との関係を(1)式の如く定めることにより、撮影レンズの小型化、薄型化を容易に達成することができる。
上記構成において、第1レンズのアッベ数をν1とするとき、
(2) ν1>45
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第1レンズのアッベ数を(2)式の如く定めることにより、特に軸上色収差、倍率色収差を良好に補正することができる。
(2) ν1>45
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第1レンズのアッベ数を(2)式の如く定めることにより、特に軸上色収差、倍率色収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第2レンズの物体側の面の曲率半径をR4、第2レンズの像面側の面の曲率半径をR5、第3レンズの物体側の面の曲率半径をR6、第3レンズの像面側の面の曲率半径をR7とするとき、
(3) 0.7<│R4│/│R5│<2
(4) 1<R6/R7<4
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第2レンズの曲率半径が(3)式を満たすように形成し、第3レンズの曲率半径が(4)式を満たすように形成することにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正することができ、良好な光学特性が得られる。
(3) 0.7<│R4│/│R5│<2
(4) 1<R6/R7<4
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第2レンズの曲率半径が(3)式を満たすように形成し、第3レンズの曲率半径が(4)式を満たすように形成することにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正することができ、良好な光学特性が得られる。
上記構成において、第2レンズと前記第3レンズとの光軸方向における間隔をD5、レンズ全系の焦点距離をfとするとき、
(5) D5/f<0.15
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第2レンズと第3レンズとの間隔が(5)式を満たすように形成することにより、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正することができる。
(5) D5/f<0.15
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第2レンズと第3レンズとの間隔が(5)式を満たすように形成することにより、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第2レンズの光軸方向における肉厚をD4、第3レンズの光軸方向における肉厚をD6とするとき、
(6) 0.8<D4/D6<1.3
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第2レンズ及び第3レンズの肉厚が(6)式を満たすように形成することにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差、特に非点収差を良好に補正することができ、良好な光学特性が得られる。
(6) 0.8<D4/D6<1.3
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第2レンズ及び第3レンズの肉厚が(6)式を満たすように形成することにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差、特に非点収差を良好に補正することができ、良好な光学特性が得られる。
上記構成をなす本発明の撮影レンズによれば、撮像素子におけるケラレ現象等を解消し、小型化、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、3群3枚の簡略な構成で、諸収差が良好に補正された薄型の撮影レンズを得ることができる。
特に、光線の射出角度が20度以下で、レンズ全長が(バックフォーカスを含まない状態で)4.5mm以下と短く、しかも適切なバックフォーカスを確保でき、諸収差が良好に補正され、100万画素以上の高密度撮像素子に好適な小型で薄型の撮影レンズを得ることができる。
特に、光線の射出角度が20度以下で、レンズ全長が(バックフォーカスを含まない状態で)4.5mm以下と短く、しかも適切なバックフォーカスを確保でき、諸収差が良好に補正され、100万画素以上の高密度撮像素子に好適な小型で薄型の撮影レンズを得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る撮影レンズの一実施形態を示す基本構成図である。この実施形態に係る撮影レンズは、図1に示すように、物体側から像面側に向けて、所定の口径をもつ開口絞り1と、第1レンズ群(I)と、第2レンズ群(II)と、第3レンズ群(III)とが順次に配列されている。
図1は、本発明に係る撮影レンズの一実施形態を示す基本構成図である。この実施形態に係る撮影レンズは、図1に示すように、物体側から像面側に向けて、所定の口径をもつ開口絞り1と、第1レンズ群(I)と、第2レンズ群(II)と、第3レンズ群(III)とが順次に配列されている。
第1レンズ群(I)は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズ2により形成されている。
第2レンズ群(II)は、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有する第2レンズ3により形成されている。
第3レンズ群(III)は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第3レンズ4により形成されている。
この配列構成において、第3レンズ4よりも像面側寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等としての平行平板からなるガラスフィルタ5が配置され、さらに後方にはCCD等の像面Sが配置されることになる。
第2レンズ群(II)は、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有する第2レンズ3により形成されている。
第3レンズ群(III)は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第3レンズ4により形成されている。
この配列構成において、第3レンズ4よりも像面側寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等としての平行平板からなるガラスフィルタ5が配置され、さらに後方にはCCD等の像面Sが配置されることになる。
尚、開口絞り1、第1レンズ2、第2レンズ3、第3レンズ4、ガラスフィルタ5からなる配列構成においては、図1に示すように、開口絞り1、レンズ2〜4、ガラスフィルタ5のそれぞれの面をSi(i=1〜9)、それぞれの面Siの曲率半径をRi(i=1〜9)、d線に対する第1レンズ2〜第3レンズ4の屈折率をNi(i=1〜3)及びアッベ数をνi(i=1〜3)、ガラスフィルタ5のd線に対する屈折率をN4及びアッベ数をν4で表す。さらに、開口絞り1からガラスフィルタ5までのそれぞれの光軸方向Lにおける間隔(厚さ、空気間隔)をDi(i=1〜8)、バックフォーカスをBFで表す。
ここで、レンズ全系の焦点距離をf、開口絞り1の物体側前面S1から被写体が結像される像面Sまで(バックフォーカスは空気換算距離)の距離をTLとするとき、下記条件式(1)、
(1)TL/f<1.6
を満足するように構成されている。
条件式(1)は、レンズ全系の光軸方向の寸法とレンズ全系の焦点距離との適切な比を定めたものであり、レンズの薄型化に関する条件である。このTL/fの値が1.6未満となるように形成することにより、小型化、薄型化が容易に達成される。
(1)TL/f<1.6
を満足するように構成されている。
条件式(1)は、レンズ全系の光軸方向の寸法とレンズ全系の焦点距離との適切な比を定めたものであり、レンズの薄型化に関する条件である。このTL/fの値が1.6未満となるように形成することにより、小型化、薄型化が容易に達成される。
第1レンズ2は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズ、特に、物体側に凸面を向けた1枚のメニスカスレンズからなる正の屈折力を有するレンズであり、ガラス材料により形成されており、そのアッベ数ν1が、下記条件式(2)、
(2) ν1>45
を満足するように構成されている。
条件式(2)は、第1レンズ2の適切なアッベ数を定めたものであり、この条件式を満たさないと、特に軸上色収差、倍率色収差が大きくなってしまう。したがって、この条件式を満足することにより、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正することができる。
(2) ν1>45
を満足するように構成されている。
条件式(2)は、第1レンズ2の適切なアッベ数を定めたものであり、この条件式を満たさないと、特に軸上色収差、倍率色収差が大きくなってしまう。したがって、この条件式を満足することにより、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正することができる。
第2レンズ3は、物体側に凹面を像面側に凸面を向けたレンズであり、特に、物体側および像面側の両面S4,S5が非球面を有するように樹脂材料により形成されている。また、第2レンズ3の物体側の面S4に形成された非球面は、周辺部に向かうに連れて屈折力が小さくなるように形成されている。
これによれば、通常はレンズ全長が短くなり小型化されるに連れて、各収差の補正が非常に困難になり、射出角度も非常に大きくなってしまう傾向にあるが、第2レンズ3の両面S4,S5を非球面とすることにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。特に、周辺部の屈折力を小さくすることにより、非点収差、コマ収差を容易に補正することができる。また、第2レンズ3を樹脂材料により形成することで、生産コストを低減でき、軽量化も行える。
これによれば、通常はレンズ全長が短くなり小型化されるに連れて、各収差の補正が非常に困難になり、射出角度も非常に大きくなってしまう傾向にあるが、第2レンズ3の両面S4,S5を非球面とすることにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。特に、周辺部の屈折力を小さくすることにより、非点収差、コマ収差を容易に補正することができる。また、第2レンズ3を樹脂材料により形成することで、生産コストを低減でき、軽量化も行える。
第3レンズ4は、物体側に凸面を像面側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズ、特に、物体側に凸面を向け,物体側および像面側の両面S6,S7が非球面を有するように樹脂材料により形成されている。また、第3レンズ4の像面側の面S7に形成された非球面は、中心から径方向外側に向かう途中に凹状から凸状に変化する変曲点をもつように形成されている。
この場合も前述同様に、通常はレンズ全長が短くなり小型化されるに連れて、各収差の補正が非常に困難になり、射出角度も非常に大きくなってしまう傾向にあるが、第3レンズ4の両面S6,S7を非球面とすることにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。特に、変曲点を設けた形状とすることにより、非点収差、歪曲収差を良好に補正しつつ、射出角度を小さくすることができ、中心と周辺の像面を容易に一致させることができる。また、第2レンズ3を樹脂材料により形成することで、生産コストを低減でき、軽量化も行え、又、射出成形にて形成する場合、変曲点を有する湾曲面等の複雑な形状も容易に形成することができる。
この場合も前述同様に、通常はレンズ全長が短くなり小型化されるに連れて、各収差の補正が非常に困難になり、射出角度も非常に大きくなってしまう傾向にあるが、第3レンズ4の両面S6,S7を非球面とすることにより、適切なバックフォーカスを確保しつつ、諸収差を良好に補正することができる。特に、変曲点を設けた形状とすることにより、非点収差、歪曲収差を良好に補正しつつ、射出角度を小さくすることができ、中心と周辺の像面を容易に一致させることができる。また、第2レンズ3を樹脂材料により形成することで、生産コストを低減でき、軽量化も行え、又、射出成形にて形成する場合、変曲点を有する湾曲面等の複雑な形状も容易に形成することができる。
ここで、第2レンズ3及び第3レンズ4に形成する非球面を表す式は、次式で規定される。
Z=Cy2/[1+(1−εC2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12、ただし、Z:非球面の頂点における接平面から、光軸Lからの高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸Lからの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、ε:円錐定数、D,E,F,G,H:非球面係数である。
Z=Cy2/[1+(1−εC2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12、ただし、Z:非球面の頂点における接平面から、光軸Lからの高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸Lからの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、ε:円錐定数、D,E,F,G,H:非球面係数である。
また、上記構成において、第2レンズ3と第3レンズ4とは、第2レンズ3の曲率半径R4,R5、第3レンズ4の曲率半径R6,R7が、下記条件式(3),(4)、
(3) 0.7<│R4│/│R5│<2
(4) 1<R6/R7<4
を満足するように構成されている。
条件式(3),(4)は、第2レンズ3及び第3レンズ4において良好な光学特性を達成するべく、レンズの適切な曲率半径の比を定めたものである。これらの条件式を満たさないと、適切なバックフォーカスを確保するのが困難になり、又、諸収差、特に非点収差、歪曲収差の補正が困難になる。したがって、これらの条件式を満足することにより、適切なバックフォーカスを確保することができ、又、諸収差を良好に補正することができ十分な光学特性を得ることができる。
(3) 0.7<│R4│/│R5│<2
(4) 1<R6/R7<4
を満足するように構成されている。
条件式(3),(4)は、第2レンズ3及び第3レンズ4において良好な光学特性を達成するべく、レンズの適切な曲率半径の比を定めたものである。これらの条件式を満たさないと、適切なバックフォーカスを確保するのが困難になり、又、諸収差、特に非点収差、歪曲収差の補正が困難になる。したがって、これらの条件式を満足することにより、適切なバックフォーカスを確保することができ、又、諸収差を良好に補正することができ十分な光学特性を得ることができる。
また、第2レンズ3と第3レンズ4とは、光軸方向における両者の間隔D5、レンズ全系の焦点距離fが、下記条件式(5)、
(5) D5/f<0.15
を満足するように構成されている。
条件式(5)は、第2レンズ3と第3レンズ4との光軸方向における適切なレンズ間隔を定めたものである。この条件式を満たさないと、射出瞳までの距離が長くなり、撮像素子に入射する光線の角度が小さくなるため有利ではあるが、レンズ系の全長が長くなると同時に、第3レンズ4の外径も大きくなってしまうため好ましくなく、又、特に、非点収差、歪曲収差の補正が困難になる。したがって、この条件式を満足することにより、薄型化、小型化を達成しつつ、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正することができる。
(5) D5/f<0.15
を満足するように構成されている。
条件式(5)は、第2レンズ3と第3レンズ4との光軸方向における適切なレンズ間隔を定めたものである。この条件式を満たさないと、射出瞳までの距離が長くなり、撮像素子に入射する光線の角度が小さくなるため有利ではあるが、レンズ系の全長が長くなると同時に、第3レンズ4の外径も大きくなってしまうため好ましくなく、又、特に、非点収差、歪曲収差の補正が困難になる。したがって、この条件式を満足することにより、薄型化、小型化を達成しつつ、諸収差、特に非点収差、歪曲収差を良好に補正することができる。
さらに、第2レンズ3と第3レンズ4とは、第2レンズ3の肉厚D4及び第3レンズ4の肉厚D6が、下記条件式(6)、
(6) 0.8<D4/D6<1.3
を満足するように構成されている。
条件式(6)は、第2レンズ3と第3レンズ4との光軸上にける適切な肉厚比を定めたものである。この条件式を満たさないと、適切なバックフォーカスの確保が困難になり、又、諸収差、特に非点収差の補正が困難になる。したがって、この条件式を満足することにより、適切なバックフォーカスが確保され、諸収差、特に非点収差を良好に補正することができ、良好な光学特性が得られる。
(6) 0.8<D4/D6<1.3
を満足するように構成されている。
条件式(6)は、第2レンズ3と第3レンズ4との光軸上にける適切な肉厚比を定めたものである。この条件式を満たさないと、適切なバックフォーカスの確保が困難になり、又、諸収差、特に非点収差の補正が困難になる。したがって、この条件式を満足することにより、適切なバックフォーカスが確保され、諸収差、特に非点収差を良好に補正することができ、良好な光学特性が得られる。
上記構成からなる実施形態の具体的な数値による実施例を、実施例1として以下に示す。実施例1における主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)、非球面に関する数値データは以下に示す通りである。また、この実施例1における球面収差、非点収差、歪曲収差(ディスト−ション)、倍率色収差に関する収差線図は、図2に示されるような結果となる。尚、図2において、Hは入射高さ、Y´は像高さ、dはd線による収差、FはF線による収差、cはc線による収差をそれぞれ示し、又、SCは正弦条件の不満足量を示し、さらに、DSはサジタル平面での収差、DTはメリジオナル平面での収差を示す。
<仕様諸元>
物体距離=無限、レンズ全系の焦点距離f=4.35mm、FNo.=3.95、射出瞳位置=−4.41mm、最外角光線の射出角度=−18.9°、レンズ系全長(開口絞り前面〜第3レンズ後端)=4.14mm、バックフォーカス(空気換算)=1.58mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5を含む)=5.97mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5無し)TL=5.72mm、画角(2ω)=60.4°
物体距離=無限、レンズ全系の焦点距離f=4.35mm、FNo.=3.95、射出瞳位置=−4.41mm、最外角光線の射出角度=−18.9°、レンズ系全長(開口絞り前面〜第3レンズ後端)=4.14mm、バックフォーカス(空気換算)=1.58mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5を含む)=5.97mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5無し)TL=5.72mm、画角(2ω)=60.4°
<曲率半径>
R1=∞(開口絞り)、R2=2.100mm、R3=−31.041mm、R4=−1.307mm(非球面)、R5=−1.415mm(非球面)、R6=2.620mm(非球面)、R7=1.573mm(非球面)、R8=∞、R9=∞
<光軸上の間隔>
D1=0.050mm、D2=1.013mm、D3=0.840mm、D4=1.090mm、D5=0.100mm、D6=1.045mm、D7=0.783mm、D8=0.750mm、BF=0.30mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.49700、N2=1.50914、N3=1.50914、N4=1.51680
<アッベ数>
ν1=81.6、ν2=56.4、ν3=56.4、ν4=64.2
R1=∞(開口絞り)、R2=2.100mm、R3=−31.041mm、R4=−1.307mm(非球面)、R5=−1.415mm(非球面)、R6=2.620mm(非球面)、R7=1.573mm(非球面)、R8=∞、R9=∞
<光軸上の間隔>
D1=0.050mm、D2=1.013mm、D3=0.840mm、D4=1.090mm、D5=0.100mm、D6=1.045mm、D7=0.783mm、D8=0.750mm、BF=0.30mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.49700、N2=1.50914、N3=1.50914、N4=1.51680
<アッベ数>
ν1=81.6、ν2=56.4、ν3=56.4、ν4=64.2
<非球面係数>
<S4>
ε=−1.6013550、D=−0.1373080、E=0.9609190×10−1、F=0.2122470×10−1、G=−0.4222570×10−1、H=0.1276420×10−1
<S5>
ε=0.4005340、D=−0.7267790×10−1、E=0.6589860×10−1、F=0.7947910×10−2、G=−0.4892700×10−2、H=0.3645610×10−3
<S6>
ε=−2.8115860、D=−0.1355510、E=0.4805600×10−1、F=−0.6459320×10−2、G=−0.1636780×10−3、H=0.5901350×10−4
<S7>
ε=−0.3867960、D=−0.1251790、E=0.2677310×10−1、F=−0.4085650×10−2、G=0.4376590×10−3、H=−0.2920160×10−4
<S4>
ε=−1.6013550、D=−0.1373080、E=0.9609190×10−1、F=0.2122470×10−1、G=−0.4222570×10−1、H=0.1276420×10−1
<S5>
ε=0.4005340、D=−0.7267790×10−1、E=0.6589860×10−1、F=0.7947910×10−2、G=−0.4892700×10−2、H=0.3645610×10−3
<S6>
ε=−2.8115860、D=−0.1355510、E=0.4805600×10−1、F=−0.6459320×10−2、G=−0.1636780×10−3、H=0.5901350×10−4
<S7>
ε=−0.3867960、D=−0.1251790、E=0.2677310×10−1、F=−0.4085650×10−2、G=0.4376590×10−3、H=−0.2920160×10−4
ここで、条件式(1)〜(6)の値は、
(1) TL/f=1.31(<1.6)
(2) ν1=81.6(>45)
(3) │R4│/│R5│=0.92(0.7<0.92<2)
(4) R6/R7=1.67(1<1.67<4)
(5) D5/f=0.02(<0.15)
(6) D4/D6=1.04(0.8<1.04<1.3)
となり、全て満足している。
(1) TL/f=1.31(<1.6)
(2) ν1=81.6(>45)
(3) │R4│/│R5│=0.92(0.7<0.92<2)
(4) R6/R7=1.67(1<1.67<4)
(5) D5/f=0.02(<0.15)
(6) D4/D6=1.04(0.8<1.04<1.3)
となり、全て満足している。
上記実施例1においては、バックフォーカスを含まない状態でレンズ全長が4.14mm、バックフォーカス(空気換算)が1.58mm、最外角光線の射出角度が│−18.9°│、Fナンバーが3.95、画角が60.4°となり、薄型(光軸方向の寸法が短い)で、諸収差が良好に補正され、高密度画素の撮像素子に好適な光学性能の高い撮影レンズが得られる。
図3は、本発明に係る撮影レンズの他の実施形態を示す基本構成図である。この撮影レンズでは、それぞれのレンズの仕様を変更した以外は、前述の実施形態と同様の構成をなすものである。
この実施形態の具体的な数値による実施例を、実施例2として以下に示す。実施例2における主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)、非球面に関する数値データは以下に示す通りである。また、この実施例2における球面収差、非点収差、歪曲収差(ディスト−ション)、倍率色収差に関する収差線図は、図4に示されるような結果となる。尚、図4において、Hは入射高さ、Y´は像高さ、dはd線による収差、FはF線による収差、cはc線による収差をそれぞれ示し、又、SCは正弦条件の不満足量を示し、さらに、DSはサジタル平面での収差、DTはメリジオナル平面での収差を示す。
<仕様諸元>
物体距離=無限、レンズ全系の焦点距離f=4.32mm、FNo.=4.00、射出瞳位置=−5.30mm、最外角光線の射出角度=−17.8°、レンズ系全長(開口絞り前面〜第3レンズ後端)=4.40mm、バックフォーカス(空気換算)=1.79mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5を含む)=6.36mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5無し)TL=6.19mm、画角(2ω)=60.6°
物体距離=無限、レンズ全系の焦点距離f=4.32mm、FNo.=4.00、射出瞳位置=−5.30mm、最外角光線の射出角度=−17.8°、レンズ系全長(開口絞り前面〜第3レンズ後端)=4.40mm、バックフォーカス(空気換算)=1.79mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5を含む)=6.36mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5無し)TL=6.19mm、画角(2ω)=60.6°
<曲率半径>
R1=∞(開口絞り)、R2=3.146mm、R3=12.111mm、R4=−1.550mm(非球面)、R5=−1.345mm(非球面)、R6=2.182mm(非球面)、R7=1.450mm(非球面)、R8=∞、R9=∞
<光軸上の間隔>
D1=0.000mm、D2=1.000mm、D3=1.100mm、D4=1.100mm、D5=0.200mm、D6=1.000mm、D7=1.158mm、D8=0.500mm、BF=0.30mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.71300、N2=1.50914、N3=1.50914、N4=1.51680
<アッベ数>
ν1=53.9、ν2=56.4、ν3=56.4、ν4=64.2
R1=∞(開口絞り)、R2=3.146mm、R3=12.111mm、R4=−1.550mm(非球面)、R5=−1.345mm(非球面)、R6=2.182mm(非球面)、R7=1.450mm(非球面)、R8=∞、R9=∞
<光軸上の間隔>
D1=0.000mm、D2=1.000mm、D3=1.100mm、D4=1.100mm、D5=0.200mm、D6=1.000mm、D7=1.158mm、D8=0.500mm、BF=0.30mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.71300、N2=1.50914、N3=1.50914、N4=1.51680
<アッベ数>
ν1=53.9、ν2=56.4、ν3=56.4、ν4=64.2
<非球面係数>
<S4>
ε=−5.2121236、D=−0.1421075、E=0.4925830×10−1、F=−0.1896358×10−2、G=−0.1048479×10−2、H=0.1270435×10−4
<S5>
ε=0.3880839、D=−0.9013852×10−2、E=0.9477626×10−2、F=0.4045367×10−2、G=−0.4583173×10−3、H=0.1708697×10−4
<S6>
ε=−7.1022434、D=−0.5224621×10−1、E=0.2471356×10−1、F=−0.5362617×10−2、G=0.3412775×10−3、H=0.1368477×10−4
<S7>
ε=−3.9418225、D=−0.4667482×10−1、E=0.1469927×10−1、F=−0.2858500×10−2、G=0.2157729×10−3、H=−0.2586001×10−5
<S4>
ε=−5.2121236、D=−0.1421075、E=0.4925830×10−1、F=−0.1896358×10−2、G=−0.1048479×10−2、H=0.1270435×10−4
<S5>
ε=0.3880839、D=−0.9013852×10−2、E=0.9477626×10−2、F=0.4045367×10−2、G=−0.4583173×10−3、H=0.1708697×10−4
<S6>
ε=−7.1022434、D=−0.5224621×10−1、E=0.2471356×10−1、F=−0.5362617×10−2、G=0.3412775×10−3、H=0.1368477×10−4
<S7>
ε=−3.9418225、D=−0.4667482×10−1、E=0.1469927×10−1、F=−0.2858500×10−2、G=0.2157729×10−3、H=−0.2586001×10−5
ここで、条件式(1)〜(6)の値は、
(1) TL/f=1.43(<1.6)
(2) ν1=53.9(>45)
(3) │R4│/│R5│=1.15(0.7<1.15<2)
(4) R6/R7=1.50(1<1.50<4)
(5) D5/f=0.05(<0.15)
(6) D4/D6=1.1(0.8<1.1<1.3)
となり、全て満足している。
(1) TL/f=1.43(<1.6)
(2) ν1=53.9(>45)
(3) │R4│/│R5│=1.15(0.7<1.15<2)
(4) R6/R7=1.50(1<1.50<4)
(5) D5/f=0.05(<0.15)
(6) D4/D6=1.1(0.8<1.1<1.3)
となり、全て満足している。
上記実施例2においては、バックフォーカスを含まない状態でレンズ全長が4.40mm、バックフォーカス(空気換算)が1.79mm、最外角光線の射出角度が│−17.8°│、Fナンバーが4.00、画角が60.6°となり、薄型(光軸方向の寸法が短い)で、諸収差が良好に補正され、高密度画素の撮像素子に好適な光学性能の高い撮影レンズが得られる。
図5は、本発明に係る撮影レンズのさらに他の実施形態を示す基本構成図である。この撮影レンズでは、それぞれのレンズの仕様を変更した以外は、前述の実施形態と同様の構成をなすものである。
この実施形態の具体的な数値による実施例を、実施例3として以下に示す。実施例3における主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)、非球面に関する数値データは以下に示す通りである。また、この実施例3における球面収差、非点収差、歪曲収差(ディスト−ション)、倍率色収差に関する収差線図は、図6に示されるような結果となる。尚、図6において、Hは入射高さ、Y´は像高さ、dはd線による収差、FはF線による収差、cはc線による収差をそれぞれ示し、又、SCは正弦条件の不満足量を示し、さらに、DSはサジタル平面での収差、DTはメリジオナル平面での収差を示す。
<仕様諸元>
物体距離=無限、レンズ全系の焦点距離f=4.35mm、FNo.=3.96、射出瞳位置=−4.35mm、最外角光線の射出角度=−18.9°、レンズ系全長(開口絞り前面〜第3レンズ後端)=4.15mm、バックフォーカス(空気換算)=1.56mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5を含む)=5.97mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5無し)TL=5.71mm、画角(2ω)=60.8°
物体距離=無限、レンズ全系の焦点距離f=4.35mm、FNo.=3.96、射出瞳位置=−4.35mm、最外角光線の射出角度=−18.9°、レンズ系全長(開口絞り前面〜第3レンズ後端)=4.15mm、バックフォーカス(空気換算)=1.56mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5を含む)=5.97mm、レンズ系全長(開口絞り前面〜像面;ガラスフィルタ5無し)TL=5.71mm、画角(2ω)=60.8°
<曲率半径>
R1=∞(開口絞り)、R2=2.100mm、R3=−22.790mm、R4=−1.318mm(非球面)、R5=−1.155mm(非球面)、R6=4.766mm(非球面)、R7=1.546mm(非球面)、R8=∞、R9=∞
<光軸上の間隔>
D1=0.100mm、D2=1.032mm、D3=0.821mm、D4=1.097mm、D5=0.100mm、D6=1.000mm、D7=0.769mm、D8=0.750mm、BF=0.30mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.49700、N2=1.50914、N3=1.50914、N4=1.51680
<アッベ数>
ν1=81.6、ν2=56.4、ν3=56.4、ν4=64.2
R1=∞(開口絞り)、R2=2.100mm、R3=−22.790mm、R4=−1.318mm(非球面)、R5=−1.155mm(非球面)、R6=4.766mm(非球面)、R7=1.546mm(非球面)、R8=∞、R9=∞
<光軸上の間隔>
D1=0.100mm、D2=1.032mm、D3=0.821mm、D4=1.097mm、D5=0.100mm、D6=1.000mm、D7=0.769mm、D8=0.750mm、BF=0.30mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.49700、N2=1.50914、N3=1.50914、N4=1.51680
<アッベ数>
ν1=81.6、ν2=56.4、ν3=56.4、ν4=64.2
<非球面係数>
<S4>
ε=−0.670092、D=−0.1125650、E=0.1230170、F=0.1566500×10−1、G=−0.5996650×10−1、H=0.1961910×10−1
<S5>
ε=0.1765880、D=−0.2461630×10−1、E=0.5475240×10−1、F=0.8936770×10−2、G=−0.3604610×10−2、H=−0.2623760×10−3
<S6>
ε=−17.319785、D=−0.9529140×10−1、E=0.3618380×10−1、F=−0.5356020×10−2、G=−0.7287330×10−4、H=0.4659120×10−4
<S7>
ε=−1.1226510、D=−0.1108290、E=0.2459010×10−1、F=−0.3897190×10−2、G=0.4121550×10−3、H=−0.2685440×10−4
<S4>
ε=−0.670092、D=−0.1125650、E=0.1230170、F=0.1566500×10−1、G=−0.5996650×10−1、H=0.1961910×10−1
<S5>
ε=0.1765880、D=−0.2461630×10−1、E=0.5475240×10−1、F=0.8936770×10−2、G=−0.3604610×10−2、H=−0.2623760×10−3
<S6>
ε=−17.319785、D=−0.9529140×10−1、E=0.3618380×10−1、F=−0.5356020×10−2、G=−0.7287330×10−4、H=0.4659120×10−4
<S7>
ε=−1.1226510、D=−0.1108290、E=0.2459010×10−1、F=−0.3897190×10−2、G=0.4121550×10−3、H=−0.2685440×10−4
ここで、条件式(1)〜(6)の値は、
(1) TL/f=1.31(<1.6)
(2) ν1=81.6(>45)
(3) │R4│/│R5│=1.14(0.7<1.14<2)
(4) R6/R7=3.08(1<3.08<4)
(5) D5/f=0.02(<0.15)
(6) D4/D6=1.097(0.8<1.097<1.3)
となり、全て満足している。
(1) TL/f=1.31(<1.6)
(2) ν1=81.6(>45)
(3) │R4│/│R5│=1.14(0.7<1.14<2)
(4) R6/R7=3.08(1<3.08<4)
(5) D5/f=0.02(<0.15)
(6) D4/D6=1.097(0.8<1.097<1.3)
となり、全て満足している。
上記実施例3においては、バックフォーカスを含まない状態でレンズ全長が4.15mm、バックフォーカス(空気換算)が1.56mm、最外角光線の射出角度が│−18.9°│、Fナンバーが3.96、画角が60.8°となり、薄型(光軸方向の寸法が短い)で、諸収差が良好に補正され、高密度画素の撮像素子に好適な光学性能の高い撮影レンズが得られる。
1 開口絞り
2 第1レンズ
3 第2レンズ
4 第3レンズ
5 ガラスフィルタ
D1〜D8 光軸上の間隔
BF バックフォーカス
R1〜R9 曲率半径
S1〜S9 面
L 光軸
2 第1レンズ
3 第2レンズ
4 第3レンズ
5 ガラスフィルタ
D1〜D8 光軸上の間隔
BF バックフォーカス
R1〜R9 曲率半径
S1〜S9 面
L 光軸
Claims (8)
- 物体側から像面側に向けて順に配列された、
所定の口径をもつ開口絞りと、
物体側に凸面を向けた1枚のメニスカスレンズからなる正の屈折力を有する第1レンズと、
物体側に凹面を向け,物体側および像面側の両面に非球面を有し,樹脂材料により形成された正の屈折力を有する第2レンズと、
物体側に凸面を向け,物体側および像面側の両面に非球面を有し,樹脂材料により形成された負の屈折力を有する第3レンズと、
からなることを特徴とする撮影レンズ。 - 前記第3レンズは、像面側の面が途中に変曲点をもつように形成されている、
ことを特徴とする請求項1記載の撮影レンズ。 - 前記第2レンズは、物体側の面が周辺部に向かうに連れて屈折力が小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮影レンズ。 - レンズ全系の焦点距離をf、前記開口絞りの物体側前面から被写体が結像される像面までのレンズ系の全長をTLとするとき、
(1) TL/f<1.6
を満足することを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の撮影レンズ。 - 前記第1レンズのアッベ数をν1とするとき、
(2) ν1>45
を満足することを特徴とする請求項1ないし4いずれかに記載の撮影レンズ。 - 前記第2レンズの物体側の面の曲率半径をR4、前記第2レンズの像面側の面の曲率半径をR5、前記第3レンズの物体側の面の曲率半径をR6、前記第3レンズの像面側の面の曲率半径をR7とするとき、
(3) 0.7<│R4│/│R5│<2
(4) 1<R6/R7<4
を満足することを特徴とする請求項1ないし5いずれかに記載の撮影レンズ。 - 前記第2レンズと前記第3レンズとの光軸方向における間隔をD5、レンズ全系の焦点距離をfとするとき、
(5) D5/f<0.15
を満足することを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載の撮影レンズ。 - 前記第2レンズの光軸方向における肉厚をD4、前記第3レンズの光軸方向における肉厚をD6とするとき、
(6) 0.8<D4/D6<1.3
を満足することを特徴とする請求項1ないし7いずれかに記載の撮影レンズ。
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JP2002228922A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Casio Comput Co Ltd | 撮影レンズ |
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- 2007-06-20 JP JP2007162279A patent/JP2007249239A/ja active Pending
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