JP5187951B2 - 撮像レンズ - Google Patents

Description

本発明は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子上に被写体像を形成する撮像レンズに係り、携帯電話機、デジタルスティルカメラ、携帯情報端末、セキュリティカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ等の比較的小型のカメラに搭載されて好適な撮像レンズに関するものである。

上記小型のカメラに搭載される撮像レンズには、レンズの構成枚数が少ないことはもちろんのこと、近年の高画素化された撮像素子にも対応できる解像度の高いレンズ構成が要求されている。従来、レンズ構成として様々なものが提案されてきたが、中でも３枚のレンズから成るレンズ構成は、各種の収差を比較的良好に補正できる上に、小型化にも適していることから、多くのカメラに採用されている。

３枚構成の撮像レンズとしては、例えば特許文献１に記載の撮像レンズが知られている。この撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力（パワー）を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとから構成されており、当該第３レンズのレンズ面には変曲点が設けられている。周知のように、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を採用する場合には、光の入射角を一定の範囲内に抑制する必要がある。この点、特許文献１に記載の撮像レンズによれば、撮像レンズから出射される光の角度が第３レンズの面形状によって抑制されるとともに、正負負のレンズ配列によって入射瞳が像面からより遠くに配置されることになるため、シェーディングが良好に抑制された周辺部の明るい撮像画像を得ることができる。

一方、近年は、撮像レンズの組立容易性の向上を狙って、開口絞りを撮像レンズの前方に配置する、いわゆる前絞りタイプのレンズ構成が採用されることも多い。特許文献１に記載の撮像レンズも、こうした前絞りタイプのレンズ構成が採用されている。ちなみに、前絞りタイプのレンズ構成の場合、その収差は、球面収差やコマ収差に関しては第１レンズが平凸形状のときに最小となり、像面湾曲に関しては第１レンズが両凸形状のときに最小となるため、バランスの取れた収差補正を行うためには、第１レンズの形状を両凸形状とした方がよい。

特開２００７−３７６８号公報

上述の正負負のレンズ配列では、正の屈折力を有するレンズが１枚しかないため、さらなる小型化を図る場合、第１レンズの屈折力を他のレンズの屈折力よりも相対的に強くする必要がある。上述の正負負のレンズ配列を採用する撮像レンズでは、第２レンズのアッベ数を第１および第３レンズのアッベ数よりも小さくして色収差の補正を行っている。このため、このような構成を採用した撮像レンズにおいて、第１レンズの屈折力を過剰に強くすると、色収差の補正が不十分となり、撮像画像の画質の劣化を招くことになる。上記特許文献１に記載の撮像レンズは、撮像素子への光の入射角を抑制するという点では優れているものの、小型化と良好な収差補正との両立を図ることは困難であった。

本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型でありながらも収差を良好に補正することのできる撮像レンズを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する両凸形状の第１レンズと、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズの第２レンズと、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズの第３レンズとからなる撮像レンズにおいて、第１レンズのｄ線におけるアッベ数をνｄ１、第２レンズのｄ線におけるアッベ数をνｄ２、第３レンズのｄ線におけるアッベ数をνｄ３としたとき、
νｄ１＞５０ （１）
２０＜νｄ２≦２９．０ （２）
２０＜νｄ３≦２９．０ （３）
を満足するように構成した。

上記構成の撮像レンズによれば、第２および第３レンズのアッベ数が第１レンズのアッベ数よりも相対的に小さいため、すなわち第２および第３レンズの分散が第１レンズの分散よりも大きいため、第１レンズにて発生した軸上の色収差（特に短波長）は、第２および第３レンズの２枚のレンズによって補正されることになる。したがって、小型でありながらも良好な収差の補正が可能となる。

また、本発明では、次の条件式（４）を満足するように上記撮像レンズを構成した。
νｄ２＝νｄ３ （４）
上記条件式（４）を満足するように撮像レンズを構成することにより、第２レンズと第３レンズの硝材を共通にすることができ、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の撮像レンズによれば、第２レンズと第３レンズとにより色収差の補正が行われるため、撮像レンズの小型化と良好な収差補正との両立が図られ、各種の収差が良好に補正された小型の撮像レンズを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１および図４はそれぞれ、本実施の形態の数値実施例１、２に対応するレンズ断面図を示したものである。いずれの数値実施例も基本的なレンズ構成は同一であるため、ここでは数値実施例１のレンズ断面図を参照しながら、本実施の形態のレンズ構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、同じく負の屈折力を有する第３レンズＬ３とが配列されて構成される。第３レンズＬ３と撮像素子の像面との間には、カバーガラス１０が配置されている。なお、このカバーガラス１０は、割愛することも可能である。

第１レンズは、両凸形状であり、その像面側の面は、光軸近傍が像面側に凸形状で且つ周辺部が像面側に凹形状となる非球面形状、すなわち変曲点を有する非球面形状に形成されている。第２レンズは、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、第３レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである。なお、開口絞りは、第１レンズＬ１の物体側面の頂点接平面と同第１レンズＬ１の像面側面との間に配置されている（図示略）。

本実施の形態では、第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３のレンズ面の全てを非球面で形成している。これらレンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸をＺ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀としたとき、次式により表される。

また、本実施の形態に係る撮像レンズは、第１レンズＬ１のｄ線におけるアッベ数をνｄ１、第２レンズＬ２のｄ線におけるアッベ数をνｄ２、第３レンズＬ３のｄ線におけるアッベ数をνｄ３としたとき、
νｄ１＞５０ （１）
２０＜νｄ２≦２９．０ （２）
２０＜νｄ３≦２９．０ （３）
を満足する。本実施の形態では、さらに次の条件式（４）を満足する。
νｄ２＝νｄ３ （４）

次に、本実施の形態の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｆはレンズ系全体の焦点距離を、ＦｎｏはＦナンバーを、ωは半画角をそれぞれ示す。また、ｉは物体側より数えた面番号を示し、Ｒは曲率半径を示し、ｄは光軸に沿ったレンズ面間の距離（面間隔）を示し、Ｎｄはｄ線に対する屈折率を、νｄはｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。なお、非球面の面には、面番号ｉの後に＊（アスタリスク）の符号を付加して示す。

数値実施例１
基本的なレンズデータを以下に示す。
f=2.820mm、Fno=2.850、ω=31.82°
単位 ｍｍ
面データ
面番号ｉ Ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
（物面） ∞ ∞
1* 0.994 0.4000 1.52470 56.2（＝νｄ１）
2* -250.000 0.3338
3* -0.800 0.2700 1.58500 29.0（＝νｄ２）
4* -1.266 0.2906
5* 2.445 0.5500 1.58500 29.0（＝νｄ３）
6* 1.897 0.1200
7 ∞ 0.5000 1.51633 64.0
8 ∞ 0.7141
（像面） ∞

非球面データ
第１面
ｋ=-7.896940E-01,Ａ₄=8.737008E-02,Ａ₆=2.491520E-01,Ａ₈=1.067526E-01,Ａ₁₀=-1.631444
第２面
ｋ=-2.000000E-01,Ａ₄=-1.340621E-02,Ａ₆=1.021666,Ａ₈=-1.187767,Ａ₁₀=-3.031475
第３面
ｋ=-3.004759,Ａ₄=9.566372E-01,Ａ₆=4.355547E-01,Ａ₈=-3.929834,Ａ₁₀=1.490549
第４面
ｋ=1.187264,Ａ₄=1.379204,Ａ₆=3.020918E-01,Ａ₈=-2.724590E-01,Ａ₁₀=-9.065297E-01
第５面
ｋ=-3.506622E+01,Ａ₄=3.768308E-03,Ａ₆=-3.526439E-01,Ａ₈=3.760278E-01,Ａ₁₀=-1.126834E-01
第６面
ｋ=-2.597424E+01,Ａ₄=-4.827145E-02,Ａ₆=-1.269599E-01,Ａ₈=8.016258E-02,Ａ₁₀=-2.443238E-02

このように、本数値実施例１による撮像レンズは、νｄ１＝５６．２、νｄ２＝νｄ３＝２９．０となっており、条件式（１）〜（４）を満たしている。

図２は、数値実施例１の撮像レンズについて、半画角ωに対応する横収差をタンジェンシャル方向とサジタル方向に分けて示したものである（図５において同じ）。また、図３は、数値実施例１の撮像レンズについて、球面収差ＳＡ（ｍｍ）、非点収差ＡＳ（ｍｍ）、および歪曲収差ＤＩＳＴ（％）をそれぞれ示したものである。これら収差図において、球面収差図には、５８７．５６ｎｍ、４３５．８４ｎｍ、６５６．２７ｎｍ、４８６．１３ｎｍ、５４６．０７ｎｍの各波長に対する収差量とともに、正弦条件違反量ＯＳＣを併せて示し、非点収差図には、サジタル像面Ｓにおける収差量とタンジェンシャル像面Ｔにおける収差量とをそれぞれ示す（図６において同じ）。図２および図３に示されるように、本数値実施例１に係る撮像レンズによれば、色収差が良好に補正されるとともに、各種収差が良好に補正される。

数値実施例２
基本的なレンズデータを以下に示す。
f=2.820mm、Fno=2.850、ω=31.82°
単位 ｍｍ
面データ
面番号ｉ Ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
（物面） ∞ ∞
1* 0.999 0.4000 1.52470 56.2（＝νｄ１）
2* -250.000 0.3338
3* -0.800 0.2700 1.58500 29.0（＝νｄ２）
4* -1.252 0.2906
5* 2.466 0.5500 1.58500 29.0（＝νｄ３）
6* 1.910 0.1200
7 ∞ 0.5000 1.51633 64.0
8 ∞ 0.7206
（像面） ∞

非球面データ
第１面
ｋ=-7.957504E-01,Ａ₄=8.589716E-02,Ａ₆=2.760649E-01,Ａ₈=1.459224E-01,Ａ₁₀=-1.758079
第２面
ｋ=-2.000000E-01,Ａ₄=-1.798138E-03,Ａ₆=1.037928,Ａ₈=-1.172457,Ａ₁₀=-2.728364
第３面
ｋ=-2.934304,Ａ₄=9.619215E-01,Ａ₆=4.763801E-01,Ａ₈=-3.825461,Ａ₁₀=1.648597
第４面
ｋ=1.134386,Ａ₄=1.359959,Ａ₆=3.303322E-01,Ａ₈=-2.547396E-01,Ａ₁₀=-7.864106E-01
第５面
ｋ=-2.656608E+01,Ａ₄=-3.360250E-02,Ａ₆=-3.308488E-01,Ａ₈=3.865180E-01,Ａ₁₀=-1.209835E-01
第６面
ｋ=-2.412610E+01,Ａ₄=-4.935333E-02,Ａ₆=-1.446683E-01,Ａ₈=9.793812E-02,Ａ₁₀=-2.914553E-02

このように、本数値実施例２による撮像レンズも、νｄ１＝５６．２、νｄ２＝νｄ３＝２９．０となっており、条件式（１）〜（４）を満たしている。

図５は、数値実施例２の撮像レンズについて、各半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図６は、球面収差ＳＡ（ｍｍ）、非点収差ＡＳ（ｍｍ）、および歪曲収差ＤＩＳＴ（％）をそれぞれ示したものである。これら図５および図６に示されるように、本数値実施例２に係る撮像レンズによっても、数値実施例１と同様に、色収差が良好に補正されるとともに、各種収差が好適に補正される。

なお、本発明に係る撮像レンズは、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３の全ての面を非球面としたが、全ての面を必ずしも非球面にする必要はない。例えば、第２レンズＬ２のいずれか一方の面、あるいは両面を球面で構成するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、撮像素子への光入射角を抑制するために、第３レンズＬ３に変曲点を設ける構成とした。しかし、撮像素子への光入射角に余裕があり、第３レンズＬ３に変曲点を設ける必要がない場合には、第３レンズのレンズ面を、変曲点を有しない非球面形状に形成してもよいし、第３レンズＬ３のいずれか一方の面、あるいは両方の面を球面で構成するようにしてもよい。

本発明の実施の形態について、数値実施例１に係る撮像レンズの概略構成を示すレンズ断面図である。 同数値実施例１に係る撮像レンズの横収差を示す収差図である。 同数値実施例１に係る撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 本発明の実施の形態について、数値実施例２に係る撮像レンズの概略構成を示すレンズ断面図である。 同数値実施例２に係る撮像レンズの横収差を示す収差図である。 同数値実施例２に係る撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
１０ カバーガラス

Claims (2)

1. 物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する両凸形状の第１レンズと、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズの第２レンズと、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズの第３レンズとからなる撮像レンズにおいて、
   前記第１レンズのｄ線におけるアッベ数をνｄ１、前記第２レンズのｄ線におけるアッベ数をνｄ２、前記第３レンズのｄ線におけるアッベ数をνｄ３としたとき、
   νｄ１＞５０ （１）
   ２０＜νｄ２≦２９．０ （２）
   ２０＜νｄ３≦２９．０ （３）
   を満足することを特徴とする撮像レンズ。
2. さらに、次の条件式（４）、
   νｄ２＝νｄ３ （４）
   を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。