JP2010282174A - レンズシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光学性能を改善するとともに小型化の要求を満足するレンズシステムを提供する。
【解決手段】本発明に係るレンズシステムは、光軸方向に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、絞りと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、フィルタと、結像面と、を配置され、以下の条件式（１）、（２）を満足する。Ｄ／Ｌ＞１．１８（１）Ｌ／Ｔ２＞１４（２） ただし、Ｄ：前記レンズシステム１００の有効結像範囲の直径、Ｌ：前記レンズシステムの全長、Ｔ２：前記第２レンズの軸方向の厚さ
【選択図】図１

Description

本発明は、光学技術に関し、特に、レンズシステムに関する。

近年、マルチメディアの進展に伴い、ノートパソコンやテレビ電話や携帯電話などに搭載されるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体結像デバイスを撮像素子とする需要が多くなって、レンズシステムの小型化及び軽量化も一層厳しく要求されている。

ＣＣＤ又はＣＭＯＳの生産技術が進歩して、各画素の大きさがただ数ミクロンである画素処理ユニットが生産されるが、レンズシステムの小型化につれて撮像レンズの解像度に対する要求も高くなる。

本発明の目的は、光学性能を改善するとともに小型化の要求を満足するレンズシステムを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係るレンズシステムは、光軸方向に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、絞りと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、フィルタと、結像面と、が配置され、以下の条件式（１）、（２）を満足する。
Ｄ／Ｌ＞１．１８ （１）
Ｌ／Ｔ２＞１４ （２）
ただし、Ｄ：前記レンズシステム１００の有効結像範囲の直径、Ｌ：前記レンズシステムの全長、Ｔ２：前記第２レンズの軸方向の厚さ

本発明のレンズシステムにおいて、以上の条件式を満足すると、全長（レンズシステムの第一面から結像面までの距離）を大幅に短縮させ、レンズシステムの光学性能を改善するとともに小型化の要求を満足することができる。

本発明に係るレンズシステムを示す図である。 本発明の第１実施例に係るレンズシステムの像面湾曲図。 本発明の第１実施例に係るレンズシステムの歪曲収差図。 本発明の第１実施例に係るレンズシステムの球面収差図。 本発明の第２実施例に係るレンズシステムの像面湾曲図。 本発明の第２実施例に係るレンズシステムの歪曲収差図。 本発明の第２実施例に係るレンズシステムの球面収差図。 本発明の第３実施例に係るレンズシステムの像面湾曲図。 本発明の第３実施例に係るレンズシステムの歪曲収差図。 本発明の第３実施例に係るレンズシステムの球面収差図。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１を参照すると、本発明の実施例に係るレンズシステム１００は、光軸方向に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ１０と、絞り５０と、負の屈折力を有する第２レンズ２０と、正の屈折力を有する第３レンズ３０と、正の屈折力を有する第４レンズ４０と、フィルタ６０と、結像面７０と、を配置される。

物体側から入射する光は、前記第１レンズ１０、前記絞り５０、前記第２レンズ２０、前記第３レンズ３０、前記第４レンズ４０及び前記フィルタ６０を透過して、ＣＣＤ又はＣＭＯＳなどの結像面７０に到達する。

低い高さ及び低い球面収差を実現すために、前記レンズシステム１００は以下の条件式を満足している。

Ｄ／Ｌ＞１．１８ ．．．（１）

Ｌ／Ｔ２＞１４ ．．．（２）

Ｄ：前記レンズシステム１００の有効結像範囲の直径、Ｌ：前記レンズシステム１００の全長、Ｔ２：第２レンズ２０の軸方向の厚さである。以上の条件式を満足すると、前記レンズシステム１００の全長（レンズシステムの第一面から結像面までの距離）を大幅に短縮するため、前記レンズシステム１００の小型化を実現するとともに、結像品質を確保する。

前記第１レンズ１０は、以下の条件式を満足することが好ましい。

０．２５＜Ｆ／Ｇ１Ｒ１＜０．４５．．．（３）

υｄ１＞５０．．．（４）

Ｆ：全系の焦点距離、Ｇ１Ｒ１：前記第１レンズ１０の物体側に近付く表面の曲率半径、υｄ１：前記第１レンズ１０のアッベ数である。以上の条件式を満足すると、前記第１レンズ１０の球面収差、コマ収差及び色収差を良好に補正することができる。

前記第２レンズ２０は、以下の条件式を満足することが好ましい。

υｄ２＜３２．．．（５）

−１．５＜Ｆ２／Ｆ＜−０．９．．．（６）

υｄ２：前記第２レンズ２０のアッベ数、Ｆ２：前記第２レンズ２０の焦点距離、Ｆ：全系の焦点距離である。以上の条件式を満足すると、前記第２レンズ２０の色収差、コマ収差及び球面収差を良好に補正することができる。

前記第３レンズ３０は、以下の条件式を満足することが好ましい。

−１＜Ｇ３Ｒ１／Ｆ＜−０．５＜Ｇ３Ｒ２／Ｆ＜−０．１５．．．（７）

Ｇ３Ｒ１：前記第３レンズ３０の物体側に近付く表面の曲率半径、Ｇ３Ｒ２：前記第３レンズ３０の像側に近付く表面の曲率半径である。以上の条件式を満足すると、前記第３レンズ３０のコマ収差及び球面収差等を良好に補正して、画質を高めることができる。

前記絞り５０を第１レンズ１０と第２レンズ２０との間に配置して、前記第１レンズ１０を通過してから前記第２レンズ２０に入射する光通過量を制限することにより、前記レンズシステム１００のコマ収差を補正できる。前記絞り５０は、前記第１レンズ１０の像側に近付く表面に配置されて、前記レンズシステム１００の部品の数量を減少させる。前記第１レンズ１０の像側に近付く表面における周辺の環状エリアを黒く塗って前記絞り５０とすることにより、加工時間を短縮し、加工コストを低減することができる。前記フィルタ６０は、前記第４レンズ４０と前記結像面７０との間に配置されて、前記レンズシステム１００に入射する光の中の赤外線部分を除去することに用いられる。

図２〜図１０を参照すると、以下の実施例において、前記第１レンズ１０、前記第２レンズ２０、前記第３レンズ３０及び前記第４レンズ４０は、全て非球面であるため、それぞれの収差を良好に補正することができる。

上記式は、非球面の面型を表示する公式である。

χ：表面の一点から該表面頂点のタンジェンシャル(Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ)平面までの距離、ｒ：光軸から表面までの高さ、ｋ：二次元曲面係数、ｃ：非球面頂点の曲率、Ａ_２ｉ：第２ｉ階の非球面形状の係数である。

以下の実施例において、２ω：画角、Ｇ１Ｒ１：第１レンズ１０の物体側に近付く表面、Ｇ１Ｒ２：第１レンズ１０の像側に近付く表面、Ｇ２Ｒ１：第２レンズ２０の物体側に近付く表面、Ｇ２Ｒ２：第２レンズ２０の像側に近付く表面、Ｇ３Ｒ１：第３レンズ３０の物体側に近付く表面、Ｇ３Ｒ２：第３レンズ３０の像側に近付く表面、Ｇ４Ｒ１：第４レンズ４０の物体側に近付く表面、Ｇ４Ｒ２：第４レンズ４０の像側に近付く表面、ＳＴＯ：絞りの表面、ＩＲＲ１：フィルタ６０の物体側に近付く表面、ＩＲＲ２：フィルタ６０の像側に近付く表面を表す。

［実施例１］
本実施例において、レンズシステム１００の各々の光学素子に関する数値例を表１及び表２に示し、且つ画角（２ω）は６８．７°である。

図２乃至図４は、本実施例のレンズシステム１００の像面湾曲、歪曲収差及び球面収差を示す。図２の像面湾曲は、−０．０５ｍｍから０．０５ｍｍまでの範囲内に制御される。図３の歪曲収差は、−２％から２％までの範囲内に制御される。図４はｆ線（波長が４３５．８ｎｍである）、ｄ線（波長が４３５．８ｎｍである）及びｃ線（波長が４３５．８ｎｍである）の球面収差値を示す。本実施例のレンズシステム１００が可視光線に対する球面収差値は−０．０５ｍｍから０．０５ｍｍまでの範囲内に制御される。図２〜図４に示すように、前記レンズシステム１００の像面湾曲、歪曲収差及び球面収差が良好に補正される。

［実施例２］
本実施例において、レンズシステム１００の各々の光学素子に関する数値例を表３及び表４に示し、且つ画角（２ω）は６８．３°である。

図５乃至図７は、本実施例のレンズシステム１００の像面湾曲、歪曲収差及び球面収差を示す。図５の像面湾曲は、−０．０５ｍｍから０．０５ｍｍまでの範囲内に制御される。図６の歪曲収差は、−２％から２％までの範囲内に制御される。図７はｆ線（波長が４３５．８ｎｍである）、ｄ線（波長が４３５．８ｎｍである）及びｃ線（波長が４３５．８ｎｍである）の球面収差値を示す。本実施例のレンズシステム１００が可視光線に対する球面収差値は−０．０５ｍｍから０．０５ｍｍまでの範囲内に制御される。図５〜図７に示すように、前記レンズシステム１００の像面湾曲、歪曲収差及び球面収差が良好に補正される。

［実施例３］
本実施例において、レンズシステム１００の各々の光学素子に関する数値例を表５及び表６に示し、且つ画角（２ω）は６８．２°である。

図８乃至図１０は、本実施例のレンズシステム１００の像面湾曲、歪曲収差及び球面収差を示す。図８の像面湾曲は、−０．０５ｍｍから０．０５ｍｍまでの範囲内に制御される。図９の歪曲収差は、−２％から２％までの範囲内に制御される。図１０はｆ線（波長が４３５．８ｎｍである）、ｄ線（波長が４３５．８ｎｍである）及びｃ線（波長が４３５．８ｎｍである）の球面収差値を示す。本実施例のレンズシステム１００が可視光線に対する球面収差値は−０．０５ｍｍから０．０５ｍｍまでの範囲内に制御される。図８〜図１０に示すように、前記レンズシステム１００の像面湾曲、歪曲収差及び球面収差が良好に補正される。

本発明に係るレンズシステムは、以上の条件式を満足すると、全長（レンズシステムの第一面から結像面までの距離）を大幅に短縮させ、レンズシステムの光学性能を改善するとともに小型化の要求を満足することができる。

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。

１０ 第１レンズ
２０ 第２レンズ
３０ 第３レンズ
４０ 第４レンズ
５０ 絞り
６０ フィルタ
７０ 結像面
１００ レンズシステム

Claims (7)

1. 光軸方向に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、絞りと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、フィルタと、結像面と、が配置され、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とするレンズシステム。
   Ｄ／Ｌ＞１．１８ （１）
   Ｌ／Ｔ２＞１４ （２）
   ただし、Ｄ：前記レンズシステムの有効結像範囲の直径、Ｌ：前記レンズシステムの全長、Ｔ２：前記第２レンズの軸方向の厚さ
2. 前記第１レンズは、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズシステム。
   ０．２５＜Ｆ／Ｇ１Ｒ１＜０．４５ （３）
   ただし、Ｆ：全系の焦点距離、Ｇ１Ｒ１：前記第１レンズの物体側に近付く表面の曲率半径
3. 前記第１レンズは、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズシステム。
   υｄ１＞５０ （４）
   ただし、υｄ１：前記第１レンズのアッベ数
4. 前記第２レンズは、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズシステム。
   υｄ２＜３２ （５）
   ただし、υｄ２：前記第２レンズのアッベ数
5. 前記第２レンズは、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズシステム。
   −１．５＜Ｆ２／Ｆ＜−０．９ （６）
   ただし、Ｆ２：前記第２レンズの焦点距離、Ｆ：全系の焦点距離
6. 前記第３レンズは、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズシステム。
   −１＜Ｇ３Ｒ１／Ｆ＜−０．５＜Ｇ３Ｒ２／Ｆ＜−０．１５ （７）
   ただし、Ｇ３Ｒ１：前記第３レンズの物体側に近付く表面の曲率半径、Ｇ３Ｒ２：前記第３レンズの像側に近付く表面の曲率半径
7. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズは、全て非球面レンズであることを特徴とする請求項１に記載のレンズシステム。

Images