JP3521332B1

JP3521332B1 - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP3521332B1
Application number: JP2003287946A
Authority: JP
Inventors: 智堂
Original assignee: マイルストーン株式会社; 智堂
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2004-04-19
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: DE602004000394T2; CN1271439C; EP1505422B1; US6985307B2; US20050030714A1; DE602004000394D1; CN1580853A; KR20050015974A; JP2005055751A; US20050030645A1; EP1505422A1; KR100567843B1

Abstract

【要約】【課題】諸収差が良好に補正されており、かつ光学長が
短く、しかも十分なバックフォーカスが確保されてい
る。【解決手段】物体側から像側に向かって、第1レンズL
1、開口絞りS1、第2レンズL2及び第3レンズL3の順に配
列されて構成され、以下の条件を満たすことを特徴とす
る撮像レンズ。 0.24 ＜ r₁／r₂ ＜ 0.34 （1） 0.08 ＜ D₂／f ＜ 0.1 （2） 0.24 ＜ D₃／f ＜ 0.29 （3） 1.0 ＜ｄ／f ＜ 1.5 （4）ただし、 f ：撮像レンズの合成焦点距離 r₁：第1レンズL1の物体側面の光軸近傍における曲率半
径（軸上曲率半径） r₂：第1レンズL1の像側面の光軸近傍における曲率半径
（軸上曲率半径） D₂：第1レンズL1と第2レンズL2との間隔 D₃：第2レンズL2の中心の厚さ d ：第1レンズL1の物体側面から像面までの距離（空気
中）

Description

【発明の詳細な説明】【技術分野】

【０００１】この発明は、撮像レンズに係り、特にCCD
またはCMOSを撮像素子として用いる、携帯電話やパーソ
ナルコンピュータへの画像入力装置、デジタルカメラ、
監視用CCDカメラ、検査装置等に搭載して好適な撮像レ
ンズに関するものである。

【背景技術】

【０００２】上述の撮像レンズにおいては、この撮像レ
ンズの物体側の入射面から撮像面（CCD等の結像面）ま
での距離として定義される、光学長が短い必要がある。
以後、光学長が短い撮像レンズを、コンパクトなレンズ
ということもある。

【０００３】携帯電話を例にとると、少なくともこの光
学長は、携帯電話本体の厚みより短くなければならな
い。一方、撮像レンズの像側の出射面から撮像面までの
距離として定義されるバックフォーカスは、可能な限り
長いのが好都合である。これは、撮像レンズと撮像面と
の間にフィルタ等の部品を挿入する必要があるためであ
る。

【０００４】上述した以外にも、撮像レンズとして、諸
収差が、像の歪みが視覚を通じて意識されず、かつ撮像
素子（「画素」ともいう。）の集積密度から要請される
十分な程度に小さく補正されていることが当然に要請さ
れる。以下「像の歪みが視覚を通じて意識されず、かつ
撮像素子の集積密度から要請される十分な程度に小さく
諸収差が補正されている」ことを、簡単のために単に
「諸収差が良好に補正されている」等と表現することも
ある。また諸収差が良好に補正された画像を「良好な画
像」ということもある。

【０００５】以下に掲げるとおり、携帯型コンピュータ
やテレビ電話等に搭載されるCCD、CMOS等の固体撮像素
子を利用した撮像装置に用いられ、広い画角を確保する
とともに、小型軽量化を図ることを可能とした、複数種
類の3枚構成の撮像レンズが開示されている。

【０００６】そのうち、第1の3枚構成レンズとして広い
画角をを確保しながら、諸収差が良好に補正された画像
が得られる撮像レンズが開示されている（例えば、特許
文献1参照）。

【０００７】しかしながら、物体側から順に第1、第2及
び第3レンズとして配列されるこれらの3枚のレンズが持
つ屈折力は、第1レンズが正の屈折力、第2レンズが負の
屈折力、第3レンズが正の屈折力を有する構成とされて
いるので、第1レンズの物体側の面から像面までの距離
（以後「光学長」ということもある。）を短くすること
ができない構造となっている。また、第1レンズの物体
側面に絞りが配置されているため、第3レンズの有効径
を小さくすることができず、結果としてコンパクトなレ
ンズとすることができない。

【０００８】また、第2乃至第4の3枚構成レンズとし
て、広い画角を確保しながら、諸収差が良好に補正さ
れ、短焦点化を図った撮像レンズがそれぞれ開示されて
いる（例えば、特許文献2、特許文献3、特許文献4参
照）。

【０００９】しかしながら、これらの撮像レンズも上述
の撮像レンズ同様に、物体側から順に第1、第2及び第3
レンズとして配列されるこれらの3枚のレンズが持つ屈
折力は、第1レンズが正の屈折力、第2レンズが負の屈折
力、第3レンズが正の屈折力を有する構成とされてお
り、撮像レンズとしての合成焦点距離は短く設定されて
いるが、バックフォーカスが長く、光学長が長すぎる構
成である。これに加えて、ガラス素材を用いたレンズで
あるので、高コストである。

【００１０】また、第5の3枚構成レンズとして、非球面
レンズを用いるとともにパワー配分および面形状を適切
に設定することにより小型化された撮像レンズが開示さ
れている（例えば、特許文献5参照）。

【００１１】しかしながら、この撮像レンズは、物体側
から順に第1、第2及び第3レンズとして配列されるこれ
らの3枚のレンズが持つ屈折力は、第1レンズが負の屈折
力、第2レンズが正の屈折力、第3レンズが負の屈折力を
有する構成とされており、その結果光学長の長い撮像レ
ンズとなっている。これに加えて、ガラス素材を用いた
レンズであるので、高コストである。

【００１２】また、第6の3枚構成レンズとして、互いに
凹面を向けたメニスカス形状の一組のレンズを、それぞ
れ少なくとも一つの非球面を有するプラスチックレンズ
とし、全レンズ系を3枚レンズ構成とすることにより、
小型化および低コスト化を達成するとともに、温度変化
に伴うピント移動の抑制を容易に行なえる撮像レンズが
開示されている（例えば、特許文献6参照）。

【００１３】しかしながら、この撮像レンズは、物体側
から順に第1、第2及び第3レンズとして配列されるこれ
らの3枚のレンズが持つ屈折力は、第1レンズが弱い屈折
力、第2レンズが弱い屈折力、第3レンズが正の屈折力を
有する構成とされているために、第1レンズと第2レンズ
の屈折力を第3レンズだけで補いきれず、その結果バッ
クフォーカスが長くなり光学長も長くなっている。しか
も、第3レンズがガラス素材のレンズであるために、低
コスト化も不完全である。

【００１４】また、第7の3枚構成レンズとして、レンズ
系全体を前、後群の二つに分け、前群は正の屈折力を持
たせ、後群は負の屈折力を持たせたレンズ構成とした望
遠タイプとし、光学長が短く安価なレンズ系が開示され
ている（例えば、特許文献7参照）。

【００１５】しかしながら、このレンズ系は、物体側か
ら順に第1、第2及び第3レンズとして配列されるこれら
の3枚のレンズが持つ屈折力は、第1レンズが負の屈折
力、第2レンズが正の屈折力、第3レンズが負の屈折力を
有し、第2レンズと第3レンズとの間隔が広い構成とされ
ている。このために、光学長が長く、また第3レンズが
大口径化してしまうという問題があり、携帯電話やパー
ソナルコンピュータへの画像入力装置、デジタルカメ
ラ、監視用CCDカメラ、検査装置等に搭載するには、不
向きである。

【特許文献１】特開2001-075006号公報

【特許文献２】特開2003-149548号公報

【特許文献３】特開2002-221659号公報

【特許文献４】特開2002-244030号公報

【特許文献５】特開2003-149545号公報

【特許文献６】特開平10-301022号公報

【特許文献７】特開平10-301021号公報

【発明の開示】【発明が解決しようとする課題】

【００１６】そこで、この発明の目的は、CCDまたはCMO
Sを撮像素子として用いるカメラに搭載することに好適
な、光学長が短く、かつ良好な画像が得られる撮像レン
ズを提供することにある。

【００１７】また、この発明の撮像レンズを構成する全
てのレンズ（3枚）をプラスチック材料で実現すること
により、低コストでかつ軽量化を図った撮像レンズを提
供することにある。

【００１８】ここで、プラスチック材料とは、熱と圧力
あるいはその両者によって塑性変形させて成型させてレ
ンズを形成することができる高分子物質であって、可視
光に対して透明である素材をいう。

【課題を解決するための手段】

【００１９】上述の目的を達成するため、この発明によ
る撮像レンズは、物体側から像側に向かって、第1レン
ズL1、開口絞りS1、第2レンズL2及び第3レンズL3の順に
配列した構成とする。第1レンズL１は、物体側に凸面を
向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する樹脂製のレ
ンズとする。第2レンズL2は、像側に凸面を向けたメニ
スカス形状の正の屈折力を有する樹脂製のレンズとす
る。第3レンズL3は、負の屈折率を有する樹脂製のレン
ズとする。

【００２０】また、第1レンズL1の両面、該第2レンズL2
の両面及び第3レンズL3の両面の全てを非球面で構成す
る。

【００２１】また、この発明の構成例によれば、この撮
像レンズは、以下の条件(1)〜(4)を満たす。

【００２２】 0.24 ＜ r₁／r₂ ＜ 0.34 （1） 0.08 ＜ D₂／f ＜ 0.1 （2） 0.24 ＜ D₃／f ＜ 0.29 （3） 1.0 ＜ｄ／f ＜ 1.5 （4）ただし、 f ：撮像レンズの合成焦点距離 r₁：第1レンズL1の物体側面の光軸近傍における曲率半
径（軸上曲率半径） r₂：第1レンズL1の像側面の光軸近傍における曲率半径
（軸上曲率半径） D₂：第1レンズL1と第2レンズL2との間隔 D₃：第2レンズL2の中心の厚さ d ：第1レンズL1の物体側面から像面までの距離（空気
中）とする。

【００２３】また、第1レンズL1、第2レンズL2及び第3
レンズL3をアッベ数が３０から６０である素材で形成し
たレンズとすることが好適である。また、第1レンズL
1、第2レンズL2及び第3レンズL3を、シクロオレフィン
系プラスチックを素材として形成したレンズとするのが
良い。

【発明の効果】

【００２４】上述の条件式(1)は、第1レンズL₁の第1面
の軸上曲率半径r₁と第2面の軸上曲率半径r₂の比r₁/r₂を
定める条件である。比r₁/r₂が、条件式(1)が与える下限
より大きければ、この撮像レンズのバックフォーカス
を、撮像レンズと撮像面との間にカバーガラスあるいは
フィルタ等の部品を挿入するに十分であって、かつこの
撮像レンズを搭載する機器のコンパクト性を損なわない
範囲の長さに設定できる。また歪曲収差も十分小さくで
きる上、第1レンズL₁の第1面の加工も容易である。

【００２５】比r₁/r₂が、条件式(1)が与える上限より小
さければ、歪曲収差はその絶対値が十分小さくなる。し
かも、この場合、非球面成分を増すことなしに、この歪
曲収差を十分に小さくすることができる。

【００２６】上述の条件式(2)は、第1レンズL1と第2レ
ンズL2との間隔D₂のとるべき値の範囲を、撮像レンズの
合成焦点距離fで規格化したD₂／fによって規定する条件
式である。D₂／fが、条件式(2)が与える下限より大きけ
れば、第1レンズL1の像側の面r₂と第2レンズL2の物体側
の面r₅との間隔を、開口絞りS₁を挿入するのに十分な間
隔として確保できる。すなわち、加工が困難となる程に
第1レンズL1及び第2レンズL2の外形を小さくする必要が
なく、開口絞りS₁を挿入するためのスペースを十分に確
保することができる。

【００２７】また、D₂／fが、条件式(2)が与える上限よ
り小さければ、第1レンズL1及び第2レンズL2の外形を大
きくする必要がなく、撮像レンズをコンパクト化でき
る。また、像面湾曲収差が大きくならず、良好な画像が
得られる。

【００２８】上述の条件式(3)は、第2レンズL2の中心の
厚さD₃のとるべき値の範囲を、撮像レンズの合成焦点距
離fで規格化したD₃／fによって規定する条件式である。
D₃／fが、条件式(3)が与える下限より大きければ、第2
レンズL2の中心の厚さD₃が薄くなりすぎず、それにとも
なって第2レンズL2の外周部の厚みを加工が困難となる
程に薄くする必要がない。これにともない、樹脂レンズ
を射出整形する際に溶融状態の樹脂を鋳型に注入するゲ
ートの口径を十分に確保でき、容易に溶融状態の樹脂を
を鋳型に均一に注入することできる。

【００２９】また、D₃／fが、条件式(3)が与える上限よ
り小さければ、第2レンズL2のレンズ系を大きくする必
要がなく、撮像レンズをコンパクト化できる。その上、
像面歪曲収差が大きくならず、良好な画像が得られる。
結果としてD₃／fが、条件式(3)を満たすこの発明の撮像
レンズは、溶融状態の樹脂をを鋳型に均一に注入するこ
とが可能で製造が容易であり、コンパクト化が可能であ
る。

【００３０】上述の条件式(4)は、第1レンズL1の物体側
面から像面までの距離（空気中）dのとるべき値の範囲
を、撮像レンズの合成焦点距離fで規格化したd／fによ
って規定する条件式である。第1レンズL1の物体側面か
ら像面までの距離dについて、距離（空気中）d との表
記は、第1レンズL1の物体側面から像面までの間に、空
気以外の透明物体（カバーガラス等）を挿入しない条件
で計測される、第1レンズL1の物体側面から像面までの
距離を意味する。

【００３１】d／fが、条件式(4)が与える下限より大き
ければ、第1レンズL1、第2レンズL2及び第3レンズL3の
厚さを薄くする必要がなく、樹脂レンズを形成加工する
時に、鋳型に樹脂が通りにくくなるという問題が生じな
い。また、d／fが、条件式(4)が与える上限より小さけ
れば、レンズの周辺光量がレンズの中心部に比べて小さ
くなりすぎるという問題が生じない。撮像レンズの構成
レンズである第1レンズL1、第2レンズL2及び第3レンズL
3の外形を大きくせずとも、レンズの周辺光量を増大さ
せることができ、これによって、撮像レンズのコンパク
ト化が図られる。

【００３２】よって、上述の条件式(1)〜(4)の四つの条
件を満足するレンズ構成とすることにより、上述の問題
点は解消し、小型で良好な画像が得られるコンパクトな
撮像レンズを提供できる。

【００３３】また、第1レンズL1、第2レンズL2及び第3
レンズL3をアッベ数が30から60である素材で形成したレ
ンズとすることによって、良好な画像が容易に得られ
る。また、第1レンズL1、第2レンズL2及び第3レンズL3
を、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成
したレンズとすれば、この素材のアッベ数が56.2である
ので、上述のアッベ数が30から60の範囲に入った素材の
レンズとすることができる。

【００３４】また、この発明の撮像レンズによれば、ア
ッベ数が30から60の範囲に入った素材のレンズを利用で
きるので、特定のプラスチック材料に限定されず、アッ
ベ数が30から60の範囲であるプラスチック材料をも利用
できるので、発明の実施において極めて便利である。

【００３５】また、シクロオレフィン系プラスチック素
材は、既に確立された製造技術である射出整形方法でレ
ンズを形成するには適した材料であることが知られてい
る。そして、この発明の撮像レンズとは別のレンズ系に
おいて利用実績があるため、シクロオレフィン系プラス
チックを素材とすれば、信頼性の高い撮像レンズを構成
できる。

【発明を実施するための最良の形態】

【００３６】以下、図を参照して、この発明の実施の形
態例につき説明する。なお、これらの図は、この発明が
理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置関係
を概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する
数値的条件及びその他の条件は単なる好適例であり、こ
の発明はこの発明の実施の形態にのみ何等限定されるも
のではない。

【００３７】図１は、この発明による撮像レンズの構成
図である。図1において定義されている面番号や面間隔
等の記号は、図2、図6、図10及び図14において共通して
用いるものとする。

【００３８】物体側から数えて第1、第2及び第3のレン
ズをそれぞれL1、L2及びL3で示す。撮像面を構成する撮
像素子を10で表し、撮像面とレンズ系とを隔てるカバー
ガラスを12で表し及び開口絞りをS1で示す。開口絞りを
S1を構成する2面はそれぞれ14と16である。また、誤解
の生じない範囲でr₁及びr₂を軸上曲率半径の値を意味す
る変数として用いるほか、レンズの面を識別する記号
（例えばr₁を第1レンズの物体側の面の意味に用いる
等）としても用いる。

【００３９】この図に示すr_i（i=1, 2, 3, …,11）及び
d_i（i=1, 2, 3, …,10）等のパラメータは、以下に示す
表１から表4に具体的数値として与えてある。添え字i
は、物体側から像面側に向かって順に、各レンズの面番
号あるいはレンズの厚みもしくはレンズ面間隔等に対応
させて付したものである。すなわち、ｒ_i はｉ番目の面の軸上曲率半径、ｄ_i はｉ番目の面からｉ＋１番目の面までの距離、Ｎ_i はｉ番目の面とｉ＋１番目の面から成るレンズ
の媒質の屈折率及び ν_i はｉ番目の面とｉ＋１番目の面から成るレンズ
の媒質のアッベ数をそれぞれに示す。

【００４０】光学長ｄは、ｄ₁からｄ₇までを加算して更
にバックフォーカスｂ_fを加えた値である。バックフォ
ーカスｂ_fは、光軸上での第3レンズL3の像側の面から撮
像面までの距離である。ただし、バックフォーカスｂ_f
は、第3レンズL3と撮像面との間に挿入されるカバーガ
ラス12を取り外して計測するものとする。すなわち、カ
バーガラスを挿入した状態では、第3レンズL3の像側の
面から撮像面までの幾何学的な距離は、カバーガラスの
屈折率が1より大きいため、カバーガラスのない状態に
比べて長くなる。どの程度長くなるかは、挿入するカバ
ーガラスの屈折率と厚みで決まる。そこで、カバーガラ
スが存在するか否かにはかかわらない撮像レンズ固有の
値としてバックフォーカスｂ_fを定義するために、カバ
ーガラスを取り外して計測される値を用いることとし
た。また、第1レンズL1と第2レンズL2の間隔D₂は、D₂＝
ｄ₂+ｄ₃+ｄ₄である。

【００４１】非球面データは、表1から表4のそれぞれの
欄に面番号とともに示した。開口絞りS１の両面r₃と
ｒ₄、またカバーガラスの両面r₉、r₁₀及びr₁₁は、平面
であるので、曲率半径∞と表示している。

【００４２】この発明で使用される非球面は、次の式で
与えられる。

【００４３】 Z ＝ ch²／[1+ [1−(1+k)c²h²]^+1/2]＋A₀h⁴＋B₀h⁶＋C₀h⁸＋D₀h¹⁰ ただし、 Z ：面頂点に対する接平面からの深さｃ：面の近軸的曲率 h ：光軸からの高さ k ：円錐定数 A₀ ：４次の非球面係数 B₀ ：６次の非球面係数 C₀ ：８次の非球面係数 D₀ ： 10次の非球面係数この明細書中の各表1から表4において、非球面係数を示
す数値の表示において、指数表示、例えば「ｅ−１」
は、「10の−1乗」を意味する。また、焦点距離fとして
示した値は、第1及び第2のレンズから成るレンズ系の合
成焦点距離である。

【００４４】以下、図2〜図17を参照してそれぞれ実施
例1から実施例4を説明する。図2、図6、図10及び図14に
レンズ構成の概略図を示した。また図3、図7、図11及び
図15において歪曲収差曲線、図4、図8、図12及び図16に
おいて非点収差曲線及び図5、図9、図13及び図17におい
て色・球面収差曲線を示した。

【００４５】歪曲収差曲線は、光軸からの距離（縦軸に
像面内での光軸からの最大距離を100として百分率表示
してある。）に対して、収差（横軸に正接条件の不満足
量を百分率表示してある。）を示した。非点収差曲線
は、歪曲収差曲線と同様に、光軸からの距離に対して、
収差量を横軸(mm単位)にとって示した。また、非点収差
においては、メリジオナル面とサジタル面とにおける収
差（mm単位）を表示した。色・球面収差曲線において
は、縦軸の入射高ｈ(Ｆナンバー)に対して、収差を横軸
(mm単位)にとって示した。

【００４６】また、色・球面収差曲線においては、C線
（波長656.3nmの光）、d線（波長587.6 nmの光）、e線
（波長546.1 nmの光）、F線（波長486.1 nmの光）及びg
線（波長435.8 nmの光）に対する収差値を示した。屈折
率は、d線（587.6 nmの光）における屈折率である。

【００４７】以下に、実施例1から実施例4に関する構成
レンズの曲率半径(mm単位)、レンズ面間隔(mm単位)、レ
ンズ素材の屈折率、レンズ素材のアッベ数、焦点距離、
開口数及び非球面係数を一覧にして掲げる。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】以下に、各実施例の特徴を示す。実施例1
から実施例4まで共に、第１レンズL1、第2レンズL2及び
第3レンズL3の素材に、シクロオレフィン系プラスチッ
クであるゼオネックス 480R（ゼオネックスは日本ゼオン
株式会社の登録商標で、 480Rは商品番号である。以後単
に「ゼオネックス」という。）を用いた。

【００５３】また、第１レンズL1の両面、第2レンズL2
及び第3レンズL3のそれぞれの両面を非球面とした。す
なわち、非球面の数は、各実施例及び比較例とともに6
面である。

【００５４】第１レンズL1の両面、第2レンズL2及び第3
レンズL3の素材であるゼオネックス 480Rのアッベ数は、
56.2（d線に対する屈折率が1.525である。）である。

【００５５】シミュレーションの結果、これらレンズの
素材のアッベ数が30から60の範囲内であれば、収差等レ
ンズ性能に実質的な差異は現れないことが分かった。す
なわち、アッベ数が上述の値の範囲内であれば、この発
明の目的とする撮像レンズの諸収差が従来の撮像レンズ
の諸収差に比べて良好に補正されて実現できることが分
かった。

【００５６】レンズ系と撮像面との間に、実施例1から
実施例4では、それぞれ厚さが0.5 mmのフィルタを挿入
してある。このフィルタの素材としてガラス（d線に対
する屈折率が1.52である。）を用いた。これらフィルタ
の存在も前提として、以下に説明する諸収差を計算して
ある。

【実施例１】

【００５７】（A）レンズ全体の焦点距離fは、f＝3.656 mm であ
る。（B）第1レンズL1の物体側曲率半径r₁は、r₁＝1.34 mm
である。（C）第1レンズL1の像面側曲率半径r₂は、r₂＝4.61 mm
である。（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝1.432 mm である。（E）第1レンズL1の物体側面から像面までの空気中での
距離、すなわち光学長dは、d＝4.621 mmである。（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.3
2 mm である。（G）第2レンズL2の中心の厚さD₃は、D₃＝d₅＝1.00 mm
である。（H）第1レンズL1の焦点距離ｆ₁は、ｆ₁＝3.24 mm で
ある。（I）第2レンズL2の焦点距離ｆ₂は、ｆ₂＝25.67 mm で
ある。（J）第3レンズL3の焦点距離ｆ₃は、ｆ₃＝-24.15 mm
である。よって、（1） r₁ / r₂ ＝1.34/4.61 ＝ 0.2907、（2） D₂ / f ＝0.32/3.656 ＝ 0.0875、（3） D₃ / f ＝1.00/3.656 ＝ 0.2735及び（4）ｄ / f ＝4.621/3.656 ＝ 1.2639、となるので、実施例1のレンズ系は、以下の条件式（1）
から条件式（4）までのいずれをも満たしている。

【００５８】 0.24 ＜ r₁／r₂ ＜ 0.34 （1） 0.08 ＜ D₂／f ＜ 0.1 （2） 0.24 ＜ D₃／f ＜ 0.29 （3） 1.0 ＜ｄ／f ＜ 1.5 （4）以後、条件式とは上記（1）から（4）までの4つの式を
指すものとする。

【００５９】開口絞りＳ1は、表１に示すとおり、第1レ
ンズの第2面（像側の面）から後方0.06 mm（ｄ₂＝0.06
mm）の位置に設けられている。また、開口数（Ｆナンバ
ー）は、3.0であり、合成焦点距離ｆは、3.656 mmであ
る。

【００６０】図2に実施例1の撮像レンズの断面図を示
す。

【００６１】光学長は、4.621 mmとなっており、この値
は、9 mm以内に収まっている。また、バックフォーカス
も1.432 mmと十分な長さに確保できている。

【００６２】図3に示す歪曲収差曲線20、図4に示す非点
収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線22及びサジ
タル面に対する収差曲線24）、図5に示す色・球面収差
曲線（C線に対する収差曲線26、d線に対する収差曲線2
8、e線に対する収差曲線30、Ｆ線に対する収差曲線32及
びg線に対する収差曲線34）については、それぞれグラ
フによって示してある。

【００６３】図3及び図4の収差曲線の縦軸は、像高を光
軸からの距離の何％であるかで示している。図3及び図4
中で、100％、80％、70％及び60％は、それぞれ、2.240
mm、1.792 mm、1.567mm及び1.344 mm に対応してい
る。また、図5の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆナンバ
ー)を示しており、最大がＦ3.0に対応する。図5の横軸
は、収差の大きさを示している。

【００６４】歪曲収差は、像高60％（像高1.344 mm）位
置において収差量の絶対値が1.92％と最大になってお
り、像高2.240 mm以下の範囲で収差量の絶対値が1.92％
以内に収まっている。

【００６５】非点収差は、像高100％（像高2.240 mm）
位置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.06
82 mmと最大になっており、また、像高2.240 mm以下の
範囲で収差量の絶対値が0.0682 mm以内に収まってい
る。

【００６６】色・球面収差は、入射高ｈの50％におい
てg線に対する収差曲線34の絶対値が0.11mmと最大にな
っており、収差量の絶対値が0.11mm以内に収まってい
る。

【実施例２】

【００６７】（A）レンズ全体の焦点距離fは、f＝3.697 mm であ
る。（B）第1レンズL1の物体側曲率半径r₁は、r₁＝1.36 mm
である。（C）第1レンズL1の像面側曲率半径r₂は、r₂＝4.68 mm
である。（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝1.457 mm である。（E）第1レンズL1の物体側面から像面までの空気中での
距離、すなわち光学長dは、d＝4.627 mmである。（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.3
2 mm である。（G）第2レンズL2の中心の厚さD₃は、D₃＝d₅＝0.95 mm
である。（H）第1レンズL1の焦点距離ｆ₁は、ｆ₁＝3.29 mm で
ある。（I）第2レンズL2の焦点距離ｆ₂は、ｆ₂＝29.7 mm で
ある。（J）第3レンズL3の焦点距離ｆ₃は、ｆ₃＝-24.12 mm
である。よって、（1）r₁ / r₂ ＝1.36/4.68 ＝ 0.2906、（2）D₂ / f ＝0.32/3.697 ＝ 0.0866、（3）D₃ / f ＝0.95/3.697 ＝ 0.257及び（4）ｄ / f ＝4.627/3.697 ＝ 1.2516、となるので、実施例2のレンズ系は、以下の条件式（1）
から条件式（4）までのいずれをも満たしている。

【００６８】 0.24 ＜ r₁／r₂ ＜ 0.34 （1） 0.08 ＜ D₂／f ＜ 0.1 （2） 0.24 ＜ D₃／f ＜ 0.29 （3） 1.0 ＜ｄ／f ＜ 1.5 （4）開口絞りＳ1は、表2に示すとおり、第1レンズの第2面
（像側の面）から後方0.06 mm（ｄ₂＝0.06 mm）の位置
に設けられている。また、開口数（Ｆナンバー）は、3.
2であり、合成焦点距離ｆは、3.697 mmである。

【００６９】図6に実施例2の撮像レンズの断面図を示
す。

【００７０】光学長は、4.627 mmとなっており、この値
は、9 mm以内に収まっている。また、バックフォーカス
も1.457 mmと十分な長さに確保できている。

【００７１】図7に示す歪曲収差曲線36、図8に示す非点
収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線38及びサジ
タル面に対する収差曲線40）、図9に示す色・球面収差
曲線（C線に対する収差曲線42、d線に対する収差曲線4
4、e線に対する収差曲線46、Ｆ線に対する収差曲線48及
びg線に対する収差曲線50）については、それぞれグラ
フによって示してある。

【００７２】図7及び図8の収差曲線の縦軸は、像高を光
軸からの距離の何％であるかで示している。図7及び図8
中で、100％、80％、70％及び60％は、それぞれ、2.240
mm、1.792 mm、1.567mm及び1.344 mm に対応してい
る。また、図9の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆナンバ
ー)を示しており、最大がＦ3.2に対応する。図9の横軸
は、収差の大きさを示している。

【００７３】歪曲収差は、像高60％（像高1.344 mm）位
置において収差量の絶対値が1.52％と最大になってお
り、像高2.240 mm以下の範囲で収差量の絶対値が1.52％
以内に収まっている。

【００７４】非点収差は、像高100％（像高2.240 mm）
位置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.07
44 mmと最大になっており、また、像高2.240 mm以下の
範囲で収差量の絶対値が0.0744 mm以内に収まってい
る。

【００７５】色・球面収差は、入射高ｈの50％におい
てg線に対する収差曲線50の絶対値が0.11mmと最大にな
っており、収差量の絶対値が0.11mm以内に収まってい
る。

【実施例３】

【００７６】（A）レンズ全体の焦点距離fは、f＝5.428 mm であ
る。（B）第1レンズL1の物体側曲率半径r₁は、r₁＝2.00 mm
である。（C）第1レンズL1の像面側曲率半径r₂は、r₂＝6.92 mm
である。（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝2.099 mm である。（E）第1レンズL1の物体側面から像面までの空気中での
距離、すなわち光学長dは、d＝6.859 mmである。（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.4
8 mm である。（G）第2レンズL2の中心の厚さD₃は、D₃＝d₅＝1.47 mm
である。（H）第1レンズL1の焦点距離ｆ₁は、ｆ₁＝4.82 mm で
ある。（I）第2レンズL2の焦点距離ｆ₂は、ｆ₂＝39.15 mm で
ある。（J）第3レンズL3の焦点距離ｆ₃は、ｆ₃＝-36.15 mm
である。よって、（1）r₁ / r₂ ＝2.00/6.92 ＝ 0.289、（2）D₂ / f ＝0.48/5.428 ＝ 0.0884、（3）D₃ / f ＝1.47/5.428 ＝ 0.2708及び（4）ｄ / f ＝6.859/5.428 ＝ 1.2636、となるので、実施例3のレンズ系は、以下の条件式（1）
から条件式（4）までのいずれをも満たしている。

【００７７】 0.24 ＜ r₁／r₂ ＜ 0.34 （1） 0.08 ＜ D₂／f ＜ 0.1 （2） 0.24 ＜ D₃／f ＜ 0.29 （3） 1.0 ＜ｄ／f ＜ 1.5 （4）開口絞りＳ1は、表3に示すとおり、第1レンズの第2面
（像側の面）から後方0.09 mm（ｄ₂＝0.09 mm）の位置
に設けられている。また、開口数（Ｆナンバー）は、3.
2であり、合成焦点距離ｆは、5.428 mmである。

【００７８】図10に実施例3の撮像レンズの断面図を示
す。

【００７９】光学長は、6.859 mmとなっており、この値
は、9 mm以内に収まっている。また、バックフォーカス
も2.099 mmと十分な長さに確保できている。

【００８０】図11に示す歪曲収差曲線52、図12に示す非
点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線54及びサ
ジタル面に対する収差曲線56）、図13に示す色・球面収
差曲線（C線に対する収差曲線58、d線に対する収差曲線
60、e線に対する収差曲線62、Ｆ線に対する収差曲線64
及びg線に対する収差曲線66）については、それぞれグ
ラフによって示してある。

【００８１】図11及び図12の収差曲線の縦軸は、像高を
光軸からの距離の何％であるかで示している。図11及び
図12中で、100％、80％、70％及び60％は、それぞれ、
3.330 mm、2.664 mm、2.330 mm及び1.998 mm に対応し
ている。また、図13の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆ
ナンバー)を示しており、最大がＦ3.2に対応する。図13
の横軸は、収差の大きさを示している。

【００８２】歪曲収差は、像高70％（像高2.330 mm）位
置において収差量の絶対値が1.70％と最大になってお
り、像高3.330 mm以下の範囲で収差量の絶対値が1.70％
以内に収まっている。

【００８３】非点収差は、像高100％（像高3.330 mm）
位置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.12
mmと最大になっており、また、像高3.330 mm以下の範
囲で収差量の絶対値が0.12 mm以内に収まっている。

【００８４】色・球面収差は、入射高ｈの50％におい
てg線に対する収差曲線66の絶対値が0.15mmと最大にな
っており、収差量の絶対値が0.15mm以内に収まってい
る。

【実施例４】

【００８５】（A）レンズ全体の焦点距離fは、f＝6.52 mm である。（B）第1レンズL1の物体側曲率半径r₁は、r₁＝2.4 mm
である。（C）第1レンズL1の像面側曲率半径r₂は、r₂＝8.3 mm
である。（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝2.523 mm である。（E）第1レンズL1の物体側面から像面までの空気中での
距離、すなわち光学長dは、d＝8.229 mmである。（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.5
8 mm である。（G）第2レンズL2の中心の厚さD₃は、D₃＝d₅＝1.76 mm
である。（H）第1レンズL1の焦点距離ｆ₁は、ｆ₁＝5.79 mm で
ある。（I）第2レンズL2の焦点距離ｆ₂は、ｆ₂＝48.22 mm で
ある。（J）第3レンズL3の焦点距離ｆ₃は、ｆ₃＝-43.54 mm
である。よって、（1）r₁ / r₂ ＝2.4/8.3 ＝ 0.289、（2）D₂ / f ＝0.58/6.52 ＝ 0.089、（3）D₃ / f ＝1.76/6.52 ＝ 0.2699及び（4）ｄ / f ＝8.229/6.52 ＝ 1.2621、となるので、実施例4のレンズ系は、以下の条件式（1）
から条件式（4）までのいずれをも満たしている。

【００８６】 0.24 ＜ r₁／r₂ ＜ 0.34 （1） 0.08 ＜ D₂／f ＜ 0.1 （2） 0.24 ＜ D₃／f ＜ 0.29 （3） 1.0 ＜ｄ／f ＜ 1.5 （4）開口絞りＳ1は、表4に示すとおり、第1レンズの第2面
（像側の面）から後方0.11 mm（ｄ₂＝0.11 mm）の位置
に設けられている。また、開口数（Ｆナンバー）は、3.
3であり、合成焦点距離ｆは、6.52 mmである。

【００８７】図14に実施例4の撮像レンズの断面図を示
す。

【００８８】光学長は、8.229 mmとなっており、この値
は、9 mm以内に収まっている。また、バックフォーカス
も2.523 mmと十分な長さに確保できている。

【００８９】図15に示す歪曲収差曲線68、図16に示す非
点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線70及びサ
ジタル面に対する収差曲線72）、図17に示す色・球面収
差曲線（C線に対する収差曲線74、d線に対する収差曲線
76、e線に対する収差曲線78、Ｆ線に対する収差曲線80
及びg線に対する収差曲線82）については、それぞれグ
ラフによって示してある。

【００９０】図15及び図16の収差曲線の縦軸は、像高を
光軸からの距離の何％であるかで示している。図15及び
図16中で、100％、80％、70％及び60％は、それぞれ、
4.000 mm、3.200 mm、2.798 mm及び2.400 mm に対応し
ている。また、図17の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆ
ナンバー)を示しており、最大がＦ3.3に対応する。図17
の横軸は、収差の大きさを示している。

【００９１】歪曲収差は、像高60％（像高2.400 mm）位
置において収差量の絶対値が1.39％と最大になってお
り、像高4.000 mm以下の範囲で収差量の絶対値が1.39％
以内に収まっている。

【００９２】非点収差は、像高100％（像高4.000 mm）
位置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.15
mmと最大になっており、また、像高4.000 mm以下の範
囲で収差量の絶対値が0.15 mm以内に収まっている。

【００９３】色・球面収差は、入射高ｈの50％におい
てg線に対する収差曲線82の絶対値が0.17mmと最大にな
っており、収差量の絶対値が0.17mm以内に収まってい
る。

【００９４】以上いずれの実施例の撮像レンズにおいて
も、CCDまたはCMOSを撮像素子として用いる小型カメラ
に搭載するレンズに必要とされる性能が確保されている
ことが分かった。

【００９５】このように、上述したこの発明の撮像レン
ズの説明から明らかなように、撮像レンズの各構成レン
ズを条件式(1)から(4)を満たすように設計することで、
この発明が解決しようとする課題が解決する。すなわ
ち、諸収差が良好に補正され、十分なバックフォーカス
が得られかつ光学長が短く保たれた撮像レンズが得られ
る。

【００９６】なお、上述した実施例において第１レン
ズ、第２レンズ及び第3レンズにはゼオネックス 480Rと
いうプラスチック素材を用いたが、実施例に掲げた以外
のプラスチック材料はもとより、プラスチック素材でな
くとも、実施例等で説明した諸条件を満たす素材であれ
ば、ガラスその他の材料を用いることができることは言
うまでもない。

【００９７】以上、説明したように、この発明の撮像レ
ンズによれば、諸収差が良好に補正され、光学長が最大
でも9 mm程度（最も長い実施例4の撮像レンズでも8.229
mmである。）であって、電話等に搭載する小型CCDカメ
ラに利用するのに好適な撮像レンズとすることができ
る。すなわち、この発明の撮像レンズによれば、短い光
学長であるにもかかわらず、良好な画像が得られ、バッ
クフォーカスも十分に確保できている。すなわち、この
発明の撮像レンズによれば、上述したこの発明の各実施
例に示すように、厚さ0.5ｍｍ程度のカバーガラスを挿
入するには十分な長さに確保されている。具体的には、
実施例1では、1.432ｍｍ、第2実施例では、1.457ｍｍ、
第3実施例では、2.099ｍｍ及び第4実施例では、2.523ｍ
ｍと、厚さ0.5ｍｍ程度のカバーガラスを挿入するには
十分な長さに確保されている。

【００９８】また、この発明の撮像レンズによれば、シ
クロオレフィン系プラスチックあるいはポリカーボネー
トをレンズ素材として利用することができる。このため
コストの高い非球面モールドガラスを使用する必要がな
く、低コストで生産できることになり、その上、軽量化
も図られる。

【００９９】以上説明したことから、この発明の撮像レ
ンズは、携帯電話器、パーソナルコンピュータあるいは
デジタルカメラに内蔵するカメラ用レンズとしての利用
はもとより、PDA（personal digital assistants）を内
蔵するカメラ用レンズ、画像認識機能を具えた玩具に内
蔵するカメラ用レンズ、監視、検査あるいは防犯機器等
に内蔵するカメラ用レンズとして適用しても好適である
といえる。

【図面の簡単な説明】

【０１００】

【図１】この発明による撮像レンズの断面図である。

【図２】実施例1の撮像レンズの断面図である。

【図３】実施例1の撮像レンズの歪曲収差図である。

【図４】実施例1の撮像レンズの非点収差図である。

【図５】実施例1の撮像レンズの色・球面収差図であ
る。

【図６】実施例2の撮像レンズの断面図である。

【図７】実施例2の撮像レンズの歪曲収差図である。

【図８】実施例2の撮像レンズの非点収差図である。

【図９】実施例2の撮像レンズの色・球面収差図であ
る。

【図１０】実施例3の撮像レンズの断面図である。

【図１１】実施例3の撮像レンズの歪曲収差図である。

【図１２】実施例3の撮像レンズの非点収差図である。

【図１３】実施例3の撮像レンズの色・球面収差図であ
る。

【図１４】実施例4の撮像レンズの断面図である。

【図１５】実施例4の撮像レンズの歪曲収差図である。

【図１６】実施例4の撮像レンズの非点収差図である。

【図１７】実施例4の撮像レンズの色・球面収差図であ
る。

【符号の説明】

【０１０１】 L1：第1レンズ L2：第2レンズ L3：第3レンズ r_i：ｉ番目の面の軸上曲率半径 d_i：ｉ番目の面からｉ＋１番目の面までの距離 N_i：ｉ番目の面とｉ＋１番目の面から成るレンズの媒質
の屈折率 ν_i：ｉ番目の面をｉ＋１番目の面から成るレンズの媒
質のアッベ数

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−325253（ＪＰ，Ａ) 特開平７−333502（ＪＰ，Ａ) 特開平８−62498（ＪＰ，Ａ) 特開平２−6917（ＪＰ，Ａ) 特開平７−294813（ＪＰ，Ａ) 特開平７−325254（ＪＰ，Ａ) 特開平８−160298（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 13/00 G02B 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第1レンズL1、開口絞りS1、第2レンズL2
及び第3レンズL3を有し、物体側から像側に向かって、該第1レンズL1、該開口絞
りS1、該第2レンズL2及び該第3レンズL3の順に配列され
て構成され、該第1レンズL1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形
状の正の屈折力を有する樹脂製のレンズであり、該第2レンズL2は、像側に凸面を向けたメニスカス形状
の正の屈折力を有する樹脂製のレンズであり、該第3レンズL3は、負の屈折力を有する樹脂製のレンズ
であることを特徴とする撮像レンズであって、該第1レンズL1の両面が非球面、該第2レンズL2の両面が
非球面かつ該第3レンズL3の両面が非球面であり、以下の条件を満たすことを特徴とする撮像レンズ。 0.24 ＜ r₁／r₂ ＜ 0.34 (1） 0.08 ＜ D₂／f ＜ 0.1 (2） 0.24 ＜ D₃／f ＜ 0.29 (3） 1.0 ＜ｄ／f ＜ 1.5 (4）ただし、 f ：撮像レンズの合成焦点距離 r₁ ：第1レンズL1の物体側面の光軸近傍における曲率半
径（軸上曲率半径） r₂ ：第1レンズL1の像側面の光軸近傍における曲率半径
（軸上曲率半径） D₂ ：第1レンズL1と第2レンズL2との間隔 D₃ ：第2レンズL2の中心の厚さ d ：第1レンズL1の物体側面から像面までの距離（空気
中）
【請求項２】請求項１に記載の撮像レンズであって、
該撮像レンズを構成する前記第1レンズL1、前記第2レン
ズL2及び前記第3レンズL3をアッベ数が30から60である
素材で形成したレンズとしたことを特徴とする撮像レン
ズ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の撮像レンズであ
って、該撮像レンズを構成する前記第1レンズL1、前記
第2レンズL2及び前記第3レンズL3が、シクロオレフィン
系プラスチックを素材として形成したレンズであること
を特徴とする撮像レンズ。
【請求項４】請求項１から３のいずれか１項に記載の
撮像レンズであって、空気中における前記第１レンズ L1
の物体側の入射面から像面までの距離を最大でも 9 mm と
したことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項５】請求項１から３のいずれか１項に記載の
撮像レンズであって、開口数（ F ナンバー）を３．００
から３．３０までの範囲の値としたことを特徴とする撮
像レンズ。