JP2008180870A - 小型レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、３枚レンズ構成で、小型且つ高解像で、加工性及び組み立て性が良好で、全てのレンズが光学プラスチックスで構成されている小型レンズを提供する。
【解決手段】この発明に係る小型レンズは、物体側より、正のパワーの凸レンズである第１レンズと、物体側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持ったレンズである第２レンズと、像側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持つレンズである第３レンズと、前記第１レンズの物体側の第１面と第２レンズの物体側の第１面の間に配される絞りとによって少なくとも構成され、各レンズは少なくとも１面の非球面を有すると共に、（１）−０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．３、（２）−０．５＜ｆ／ｆ３＜−０．１（ｆ：レンズ全体の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、ｆ３：第３レンズの焦点距離）の条件を満足するものである。
【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群のレンズ構成の小型レンズに関する。

現在、携帯電話の小型化により、それに搭載されるカメラ機構の小型化が必要であり、これによってレンズのさらなる小型化、高解像化が求められている。

この課題を解決する従来の技術として、特許文献１〜３に記載されるような４枚玉レンズが知られている。これらの発明は、大きく分けて絞りと３群で構成され、接合乃至分離されたレンズからなる第１群により、倍率の色と軸上の色を補正し、像側に近い第３群を負レンズとすることにより光学系全体の小型化を図り、且つ第３群レンズの周辺部に非球面を使用することで正のパワーを強くし、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を向けた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群に非球面を使用ことで、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。

特許文献４は、レンズ３枚構成の撮像レンズを開示する。具体的には、この撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズ、開口絞り、負の第２のレンズ、負の第３レンズで構成され、条件式：−０．２３＜ｆ／ｆ２＜−０．０２（ｆ：全系の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離）を満足するものである。
特許第３５６４１０７号公報 特許第３４２４０３０号公報 特開２００３−３６５５４４号公報 特開２００６−９８４２９号公報

上述した特許文献１〜３に開示されるレンズは、枚数が４枚であり、市場要求としてさらなるコストダウンと小型化が難しいという問題点がある。

また、特許文献４は、３枚レンズ構成を開示するが、Ｆナンバーが４と暗く、明るいレンズを要求する市場に答えることができないという問題点がある。

このため、本発明は、３枚レンズ構成で、小型且つ高解像で、加工性及び組み立て性が良好で、全てのレンズが光学プラスチックスで構成されている小型レンズを提供することにある。

したがって、この発明に係る小型レンズは、物体側より、正のパワーの凸レンズである第１レンズと、物体側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持ったレンズである第２レンズと、像側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持つレンズである第３レンズと、前記第１レンズの物体側の第１面と第２レンズの物体側の第１面の間に配される絞りとによって少なくとも構成され、各レンズは少なくとも１面の非球面を有すると共に、（１）−０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．３、（２）−０．５＜ｆ／ｆ３＜−０．１（ｆ：レンズ全体の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、ｆ３：第３レンズの焦点距離）の条件を満足するものである。

さらに、前記絞りは、第１レンズの物体側の第１面と像側の第２面の間に配され、第１レンズを両凸レンズ又は平凸レンズとすると共に第２レンズをメニスカスレンズとし、（３）｜ｒ１１｜＜｜ｒ１２｜（ｒ１１：第１レンズの最も物体側面の曲率、ｒ１２：第１レンズの最も像側面の曲率）の条件を満足することが望ましい。

さらにまた、フレアカットが、第１レンズ第１面の周縁及び第２レンズの周縁に配される共に、第２レンズが両凸レンズ又は平凸レンズで、（４）Ｖ１＞Ｖ２、（５）Ｖ３≧Ｖ２、（６）ｒ３１＞ｒ３２（Ｖ１：第１レンズのアッベ数、Ｖ２：第２レンズのアッベ数、Ｖ３：第３レンズのアッベ数、ｒ３１：第３レンズの最も物体側面の曲率、ｒ３２：第３レンズの最も像側面の曲率）の条件を満足することが望ましい。

本願発明によれば、小型レンズが、物体側より、正のパワーの凸レンズである第１レンズと、物体側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持ったレンズである第２レンズと、像側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持つレンズである第３レンズと、前記第１レンズの物体側の第１面と第２レンズの物体側の第１面の間に配される絞りとによって少なくとも構成され、各レンズが少なくとも１面の非球面を有すると共に、（１）−０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．３、（２）−０．５＜ｆ／ｆ３＜−０．１（ｆ：レンズ全体の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、ｆ３：第３レンズの焦点距離）を満足することによって、低コスト且つコンパクトな小型レンズを形成できると共に、特に明るい小型レンズを実現することができるものである。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

本発明の小型レンズは、近軸上、物体側より、正のパワーの第１レンズ、負のパワーの第２レンズ、負のパワーの第３レンズにより構成される。これにより、レンズタイプがテレタイプとなり、明るく、光学全長を短くすることができる。また、第２レンズの物体側面（第２レンズ第１面）を、物体側に対して凹面にすることにより、非点収差や像面湾曲、コマ収差を抑えることができるものである。

また、絞りを第１レンズの物体側面（第１レンズ第１面）と第２レンズ第１面の間に配置することにより、有害なフレアをカットすることができる。

さらに、第３レンズを光軸から離れるに従ってだんだんと正のパワーを強くするように形成することによって、シェーディング角を緩くすることができる。

また、条件式（１）−０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．３は、第２レンズのパワーを規定する。この場合、上限を超えると収差的に有利であるが、光学全長が長くなる。下限以下となると、収差補正が困難となる。

条件式（２）−０．５＜ｆ／ｆ３＜−０．１は、第３レンズのパワーを規定する。上限を超えると収差的に有利であるが、光学全長が長くなる。下限以下となると、収差補正が困難となる。

さらに、前記絞りを、第１レンズの物体側の第１面と像側の第２面の間に配し、第２レンズをメニスカスレンズとすると共に、（３）｜ｒ１１｜＜｜ｒ１２｜（ｒ１１：第１レンズの最も物体側面の曲率、ｒ１２：第１レンズの最も像側面の曲率）を満足すると、加工性や性能の良いレンズを得ることができる。

条件式（３）｜ｒ１１｜＜｜ｒ１２｜は、第１レンズの形状を規定する。これによって、球面収差やコマ収差の発生を小さくすることができる。

特に、絞りを第１レンズの第１面と像側の第２面の間に配することにより、軸外の光束のフレア成分を効率よく切ることができる。さらに、第１レンズを両凸レンズ又は平凸レンズとした場合、球面収差とコマ収差のバランスを良好にすることができる。また、第２レンズをメニスカスレンズとすることで、第２レンズを絞りよりコンセントリックにすることができるので、非点収差と像面湾曲を補正することができる。

さらに、フレアカットが、第１レンズ第１面の周縁及び第２レンズの周縁に配される共に、第２レンズが両凸レンズ又は平凸レンズで、（４）Ｖ１＞Ｖ２、（５）Ｖ３≧Ｖ２、（６）ｒ３１＞ｒ３２（Ｖ１：第１レンズのアッベ数、Ｖ２：第２レンズのアッベ数、Ｖ３：第３レンズのアッベ数、ｒ３１：第３レンズの最も物体側面の曲率、ｒ３２：第３レンズの最も像側面の曲率）の条件を満足することが望ましい。

フレアカットが、第１レンズ第１面及び第２レンズの第１面から第２面の間にあることによって、有害なフレアを、周辺光量比をあまり落とすことなく、カットすることができるものである。

条件式（４）Ｖ１＞Ｖ２は、第１レンズと第２レンズの硝材のアッベ数を規定する。これによって、軸上の色収差の発生を抑えることができる。

条件式（５）Ｖ３≧Ｖ２は、第３レンズと第２レンズの硝材のアッベ数を規定する。これによって、倍率の色収差の発生を抑えることができる。

条件式（６）ｒ３１＞ｒ３２は、第３レンズの形状を規定する。これによって、諸収差の発生が小さく、シェーディング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について説明する。図１に示すように、本願発明に係る小型レンズＬＡは、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、保護硝子ＰＧ及び像をデータとして取り込むＣＣＤ又はＣＭＯＳからなる撮像素子ＰＣ、絞りＳＴ、フレアカットＦＣとによって少なくとも構成される。

また、前記絞りＳＴは、前記第１レンズＬ１の第１面Ｒ１と第２レンズＬ２の第１面Ｒ３の間、特に第１レンズＬ１の第１面Ｒ１と第２面Ｒ２の間に配され、さらに第１のフレアカットＦＣ１が第１レンズ第１面の周縁に配置され、第２のフレアカットＦＣ２が第２レンズの周縁に配される。

さらに、第１レンズＬ１の物体側面を第１レンズの第１面Ｒ１とし、第１レンズの像側側面を第１レンズの第２面Ｒ２とする。また、第２レンズＬ２の物体側面を第２レンズの第１面Ｒ３とし、第２レンズの像側側面を第２レンズの第２面Ｒ４とする。さらに、第３レンズＬ３の物体側面を第３レンズの第１面Ｒ５とし、第３レンズの像側側面を第３レンズの第２面Ｒ６とする。さらにまた、保護硝子ＰＧの物体側面を保護硝子の第１面Ｒ７とし、保護硝子ＰＧの像側側面を保護硝子の第２面Ｒ８とする。

本願発明の実施例１に係る小型レンズＬＡのそれぞれの面Ｒ１〜Ｒ８の曲率半径、それぞれの面の面間隔、面Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７における硝材の屈折率Ｎｄ、面Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７におけるアッベ数Ｖｄ、さらに面Ｒ１〜Ｒ７の有効径、コーニック係数を下記する表１に示す。

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，Ｅ，Ｆ、Ｇは下記の表２に示されるものである。

尚、図２は、この実施例１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（ａ）はこの実施例１に係る小型レンズのＡＳ（非点収差）の特性線図、図３（ｂ）はＤｉｓｔ（歪曲収差）を示した特性線図である。

以下、本願発明の実施例２について説明する。図４に示すように、本願発明に係る小型レンズＬＡ’は、上記実施例１と同様に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、保護硝子ＰＧ及び像をデータとして取り込むＣＣＤ又はＣＭＯＳからなる撮像素子ＰＣ、絞りＳＴ、フレアカットＦＣとによって少なくとも構成される。

また、前記絞りＳＴも同様に、前記第１レンズＬ１の第１面Ｒ１と第２レンズＬ２の第１面Ｒ３の間、特に第１レンズＬ１の第１面Ｒ１と第２面Ｒ２の間に配され、さらに第１のフレアカットＦＣ１が第１レンズ第１面の周縁に配置され、第２のフレアカットＦＣ２が第２レンズの周縁に配される。

さらに、第１レンズＬ１の物体側面を第１レンズの第１面Ｒ１とし、第１レンズの像側側面を第１レンズの第２面Ｒ２とする。また、第２レンズＬ２の物体側面を第２レンズの第１面Ｒ３とし、第２レンズの像側側面を第２レンズの第２面Ｒ４とする。さらに、第３レンズＬ３の物体側面を第３レンズの第１面Ｒ５とし、第３レンズの像側側面を第３レンズの第２面Ｒ６とする。さらにまた、保護硝子ＰＧの物体側面を保護硝子の第１面Ｒ７とし、保護硝子ＰＧの像側側面を保護硝子の第２面Ｒ８とする。

本願発明の実施例２に係る小型レンズＬＡのそれぞれの面Ｒ１〜Ｒ８の曲率半径、それぞれの面の面間隔、面Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７における硝材の屈折率Ｎｄ、面Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７におけるアッベ数Ｖｄ、さらに面Ｒ１〜Ｒ７の有効径、コーニック係数を下記する表３に示す。

尚、上記表３において、＊印を付した面は非球面を表し、下記する数式２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，Ｅ，Ｆ、Ｇは下記の表４に示されるものである。

尚、図５は、この実施例２に係る小型レンズの球面収差を示す特性線図であり、図６（ａ）はこの実施例２に係る小型レンズのＡＳ（非点収差）の特性線図、図６（ｂ）は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）の特性線図であり、（ｂ）は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２に係る小型レンズのＡＳ（非点収差）の特性線図であり、（ｂ）はＤｉｓｔ（歪曲収差）を示した特性線図である。

符号の説明

ＬＡ，ＬＡ’ 小型レンズ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ＰＧ 防護硝子
ＰＣ 撮像素子

Claims (3)

1. 物体側より、正のパワーの凸レンズである第１レンズと、物体側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持ったレンズである第２レンズと、像側に凹面を向け、近軸的に負のパワーを持つレンズである第３レンズと、前記第１レンズの物体側の第１面と第２レンズの物体側の第１面の間に配される絞りとによって少なくとも構成され、各レンズは少なくとも１面の非球面を有すると共に、下記する条件を満足することを特徴とする小型レンズ。
   （１） −０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．３
   （２） −０．５＜ｆ／ｆ３＜−０．１
   ｆ：レンズ全体の焦点距離
   ｆ２：第２レンズの焦点距離
   ｆ３：第３レンズの焦点距離
2. 前記絞りは、第１レンズの物体側の第１面と像側の第２面の間に配され、第１レンズを両凸レンズ又は平凸レンズとすると共に、第２レンズをメニスカスレンズとし、下記する条件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。
   （３） ｜ｒ１１｜＜｜ｒ１２｜
   ｒ１１：第１レンズの最も物体側面の曲率
   ｒ１２：第１レンズの最も像側面の曲率
3. フレアカットが、第１レンズ第１面の周縁及び第２レンズの周縁に配される共に、第２レンズが両凸レンズ又は平凸レンズで、下記する条件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） Ｖ３≧Ｖ２
   （６） ｒ３１＞ｒ３２
   Ｖ１：第１レンズのアッベ数
   Ｖ２：第２レンズのアッベ数
   Ｖ３：第３レンズのアッベ数
   ｒ３１：第３レンズの最も物体側面の曲率
   ｒ３２：第３レンズの最も像側面の曲率
   

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