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1. WO2004038478 - 撮像レンズ

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明細書

撮像レンズ

技術分野

本発明は、 C C Dや C M O S等の受光素子を用いた車載用カメラ、監視用力 メラ、デジタルカメラ、携帯電話機搭載カメラ等に使用される小型で軽量な撮 像レンズに関するものである。

背景技術

C C Dや C M O S等の受光素子を用いた監視用カメラゃデジタルカメラ等 に組み込まれている撮像レンズは、忠実な被写体の再現性を備えていることが 望ましい。また、最近では、 C C D自体や C C Dカメラが小型化されてきてお り、これに伴って、これらに組み込まれる撮像レンズも必然的に小型化、コン パクト化の要求が高まってきている。さらに、 C C D等の受光素子は、 C C D の小型化とは裏腹にメガオーダーの高画素化となってきている。これを用いた カメラに使用される撮像レンズも必然的に高い光学性能を発揮できるもので なければならなくなってきた。従来では、高い光学性能を発揮させるためには、 多数枚のレンズを用いて収差補正を行ってきたのが実状である。

また、 C C Dや C M O S等の受光素子の特徴として、各画素に取り込まれる 光線角度に制約がある。これを無視するような光学系が組み込まれたカメラで は周辺光量が減少し、シェーディングが発生する。従来では、これらに対応す るため、電気的補正回路を設ける方法、受光素子と一対をなすマイク口レンズ を配置するなどして素子面への受光角を拡大するなどの方法が採用されてい る。あるいは、射出瞳の位置を像面から極力離すようにしている。

—方、撮像レンズと C C Dの間には、ローパスフィルタや赤外線力ットフィ ルタなどを挿入するスペースが必要である。従って、撮像レンズのパックフォ n

Δ

-カスをある程度長くしなければならないという制約もある。

ここで、高解像度で、レンズ枚数が少なく、しかもコンパクトに構成された レンズが J P— A 2 0 0 2 - 2 2 8 9 2 2号公報に開示されている。こ こに開示されている撮像レンズは、 3群 4枚構成であり、第 2 レンズ群と第 3 レンズ群が単レンズによって構成されている。また、レンズ面として変曲点を 含む非球面が採用されている。

発明の開示

本発明の目的は、シェーディングを防止するために受光素子の素子面に対す る最大射出角を画角よりも小さくすることができ、また、メガオーダーの高画 素化に対応できるように収差捕正を施すことができる軽量でコンパクトな撮 像レンズを提案することにある。

また、本発明の目的は、変曲点を含まない非球面をレンズ面に採用して、メ ガオーダーの高画素化に対応できるように収差補正を施すことができ、生産に 有利であり、構成枚数が少ない軽量でコンパクトな撮像レンズを提案すること にある。

上記の目的を達成するために、本願の第 1の発明に係る撮像レンズは、 3群 3枚構成からなり、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスの 第 1 レンズと、これに続く負のパワーを持たせたメニスカスの第 2 レンズと、 正あるいは負のパワーを持たせた第 3 レンズとを配列した構成を備え、第 2、 第 3レンズが補正レンズとして機能するようになっている。また、第 1 レンズ には第 2、第 3レンズに比較して、強いパワーを持たせてある。さらに、第 1 レンズ、第 2 レンズ、および第 3 レンズのうち、少なくとも第 2 レンズおよび 第 3 レンズは、レンズ面が両面とも非球面とされている。これに加えて、第 3 レンズの非球面には少なくとも一つの非球面変曲点が形成されている。

ここで、前記第 1 レンズについては、その両側のレンズ面のうち少なくとも 一方のレンズ面が非球面とされていればよい。

また、本発明の撮像レンズは、当該撮像レンズの合成焦点距離を f 、第 1 レ ンズの焦点距離を f 1、第 1 レンズの物体側の入射面より結像面までの距離を ∑ d、第 2レンズのアッベ数を V d 2としたとき、下記の条件式を満たすこと が望ましい。

0. 5 < f l/ f < l . 5 (1)

0. 5 <∑ ά / f < 1. 5 (2)

5 0 > v d 2 ( 3 )

条件式( 1 ) は、球面収差を安定に保っためとレンズ系全体をコンパクトに 保っための条件であり、下限を下回るとレンズ系はコンパクトにできるが球面 収差の補正が難しくなる。また、上限を超えると、逆に球面収差の補正は容易 になるが、レンズ系全体をコンパクトに纏めることができなくなる。この条件 式を満足することにより、球面収差を良好な状態に保持しながら、レンズ系を コンパクト化できる。

本発明では、第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとし' てあり、. この構成と条件式( 1 ) を満足することにより、撮像レンズの全長を より短くすることが可能である。

次に、条件式 (2) もレンズ系全体をよりコンパクトに保っための条件であ る。特に、携帯電話機搭載カメラに採用する撮像レンズについては、レンズ系 全体を小型にすると同時にレンズ系の全長をより短いものにする必要がある。 かかる要求を満足するためには条件式(2) を満足するように光学系を設定す ることが望ましい。条件式(2) の下限を下回るとレンズ系はコンパクトにで きるが、各種の収差補正が難しくなる。また、上限を上回るとレンズ系が大き くなってしまうので好ましくない。

条件式(3) は、第 2レンズのアッベ数を 5 0以下にして軸上の色収差およ ぴ軸外の色収差を安定に保っための条件である。

次に、本発明の撮像レンズにおける第 3レンズを、その像面側のレンズ面の 周辺部が像面側に凸面となるようにすると共に、その物体側のレンズ面および

4 ,

像面側のレンズ面に、 1つあるいは複数の非球面変曲点を設けることが望まし い。このようにレンズ面を形成することにより、コマ収差と非点収差を良好に 補正し、併せて、ディストーションの補正も良好に行うことができる。

ここで、結像面が C C Dや C M O Sである場合の特徴として、各画素に取り 込まれる光線角度に制約があり、画面の周辺部に向かって光線角度が大きくな つてしまう。この現象を緩和するためにも、第 3 レンズの像面側のレンズ面の 周辺部を像面側に凸面を向けた変曲非球面として、主光線の最大射出角を 3 0 度以下になるようにすることが望ましい。このようにすれば、画面周辺部に生 じるシヱーディングを防ぐ非球面捕正がなされる。

一方、本願の第 2の発明に係る撮像レンズは、 3群 3枚構成からなり、物体 側より順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レン ズと、物体側に凹面を向けた正または負のパワーを有するメニスカスの第 2 レ ンズと、正のパワーを有する第 3 レンズとを配列した構成とされている。 また、第 1 レンズ、第 2レンズ、および第 3 レンズのレンズ面のうち、少な くとも一つのレンズ面の形状は、その有効レンズ面領域内に変曲点が現れない 非球面形状によって規定されている。

このように、本発明の撮像レンズは 3群 3枚構成のレンズ系であり、物体側 に配置されている第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ としてあるので、レンズ系の全長を短くすることができる。また、第 2レンズ の物体側のレンズ面を凹面とすることにより射出瞳の位置を長くすることが でき、これによりシェーディングを防止することができる。さらに、レンズ面 には変曲点を持たない非球面形状を採用しているので、レンズの加ェ誤差や組 み立て誤差などによって生じる解像度の劣化を抑止することができ、生産に適 している。

ここで、本発明の撮像レンズは、当該撮像レンズの合成焦点距離を f 、その バックフォーカスを B F、第 1 レンズの焦点距離を f 1、第 3 レンズの物体側 のレンズ面の曲率を R a、第 3レンズの像面側のレンズ面の曲率を R bとした

とき、条件式(A) 〜(C) を満たすことが望ましい。

0. 5く f l / f く 1. 5 (A)

0. 2 5く B F/ f く 1. 0 (B)

1. 0 < I R b/R a I (C)

条件式(A) は、球面収差を安定に保っためと、レンズ系全体をコンパクト に保っための条件である。その下限値を下回るとレンズ系はコンパクトにでき るが、球面収差の補正が難しくなる。逆に、上限値を超えると、球面収差の補 正は容易になるが、レンズ系全体をコンパクトに纏めることができなくなる。 この条件式を満足することにより、球面収差を良好な状態に保持しながら、レ ンズ系をコンパクトにできる。

本発明では第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとし てあり、この構成と条件式(A) を満足することにより、撮像レンズの全長を より短くすることが可能である。

条件式(B) もレンズ系全体をよりコンパクトに保っための条件である。特 に、携帯電話機搭载カメラに採用する撮像レンズについては、レンズ系全体を 小型にすると同時に、レンズ系の全長をより短いものにする必要がある。この ような要求を満足するためには条件式(B) を満足するように光学系を設定す ることが望ましい。条件式(B) の下限値を下回るとレンズ系はコンパクトに できるが、レンズ系と C CD等の結像面までの有機的なスペースがなくなって しまい、また、各種の収差補正が難しくなる。逆に、上限値を超えるとレンズ 系が大きくなってしまい好ましくない。

条件式(C) は、射出瞳とパックフォーカスに関するものであり、曲率 R a の絶対値が曲率 R bの絶対値以上になると、射出瞳おょぴバックフォーカスが 短くなってしまうので好ましくない。

次に、結像面が C CDや CMO S等である場合、実質的な開口効率を確保す るためには、各画素に取り込まれる光線角度に制約が生じる。この現象を緩和 するため、射出瞳を長くして主光線の最大射出角を 3 0度以下に補正すること が好ましい。このようにすれば、画面周辺部に生じるシエーディングを防ぐ とができる。また、非球面形状を適切に設定することにより、デイストーシ ンの補正も良好に行うことができる。

図面の簡単な説明

図 1は、本願の第 1の発明を適用した実施例 1に係る撮像レンズの構成図で ある。

図 2は、本願の第 1の発明を適用した実施例 2に係る撮像レンズの構成図で める。

図 3は、図 1に示す実施例 1の撮像レンズの収差図である。

図 4は、図 2に示す実施例 2の撮像レンズの収差図である。

図 5は、本願の第 1の発明を適用した実施例 3および実施例 5に係る撮像レ ンズの構成図である。

図 6は、本願の第 1の発明を適用した実施例 4に係る撮像レンズの構成図で ある。

図 7は、図 5に示す実施例 3の撮像レンズの収差図である。

図 8は、図 6に示す実施例 4の撮像レンズの収差図である。

図 9は、図 5に示す実施例 5の撮像レンズの収差図である。

図 1 0は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Aの撮像レンズの構成図であ る。

図 1 1は、図 1 0の実施例 Aの撮像レンズの収差図である。

図 1 2は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Bおよび実施例 Cの撮像レン ズの構成図である。

図 1 3は、図 1 2の実施例 Bの撮像レンズの収差図である。

図 1 4は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Cの撮像レンズの収差図であ る。

発明を実施するための最良の形態

以下に、図面を参照して、本発明による 3群 3枚構成の撮像レンズの各実施 例を説明する。

(実施例 1 )

図 1には本願の第 1の発明を適用した実施例 1に係る撮像レンズを示して ある。本例の撮像レンズ 1 0 0は、物体側より結像面 6の側に向けて順に、物 体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 1 と、これに 続く絞り 4を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの 第 2レンズ 2、および正のパワーを有する第 3レンズ 3とを有しており、第 2、 第 3 レンズは補正レンズとして機能する。本例では、各レンズ 1、 2、 3の両 側のレンズ面が全て非球面とされている。なお、本例では、第 3レンズ 3の第 2 レンズ面 R 6と結像面 6の間にはカバーガラス 5が配置されている。

第 3レンズ 3では、その第 1 レンズ面 R 5において口径の略 5 0 %のところ に非球面変曲点が設けられ、第 2 レンズ面 R 6においては口径の略 2 5 %付近 に非球面変曲点が設けられている。これにより、当該第 3 レンズ 3のレンズ周 辺の輪帯部は結像面側に対して凸面を形成し、全画角 6 3度に対して、主光線 の最大射出角を 2 2度に整えている。

本例の撮像レンズ 1 0 0の全光学系のレンズデータは、次の通りである。

Fナンバー: 3 . 5

焦点距離 : f = 5 . 7 m m

全 長 :∑ d = 7 . 0 6 m m

表 1 Aには、本例の撮像レンズ 1 0 0の各レンズ面のレンズデータ、表 1 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。

【表 1 A】

FNo. 3.5 f =5.7mm ∑d=7.06mm


(*印は非球面を示す)

【表 1 B】


表 1 Aにおいて、 iは物体側より数えたレンズ面の順番を示し、 Rは各レン ズ面の曲率を示し、 dはレンズ面間の距離を示し、 N dは各レンズの屈折率を、 V dは各レンズのアッベ数を示す。また、レンズ面の iに星印(* ) を付して あるレンズ面は非球面であることを示している。

レンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸を X、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 A B C Dとすると、次の式に より表される。

H_


なお、各記号の意味、および非球面形状を表す式は実施例 2、 3、 4、 5に おいても同様である。本例では、 f l / f = 0. 84、∑ d/ f = l . 24、 v d 2 = 2 9であるので、各条件式(1) 〜(3) を満足している。

図 3は、実施例 1の撮像レンズ 1 0 0における諸収差を示す収差図である。 図において、 S Aは球面収差、 O S Cは正弦条件、 ASは非点収差、 D I S T はディストーションを表す。非点収差 A Sにおける Tはタンジェンシャル、 S はサジタルの像面を表している。また、図面の下側に記した収差図は横収差を 表し、図において、 DXは X瞳座標に関する横方向の X収差、 DYは Y瞳座標 に関する横方向の Y収差を表している。これらの記号の意味については、実施 例 2、 3、 4、 5の諸収差を示す収差図においても同様である。

(実施例 2)

図 2は、本願の第 1の発明を適用した実施例 2に係る撮像レンズの構成図で ある。本例の撮像レンズ 1 1 0では、物体側より結像面 1 6の側に向けて順に、 物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第 1 レンズ 1 1 と、開口絞 り 1 4を介して、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第 2レン ズ 1 2と、両凸レンズである第 3 レンズ 1 3が配列されている。第 3レンズ 1 3の物体側の第 1 レンズ面 R 5には、レンズ口径の略 4 8 %のところに非球面 変曲点を設けてある。また、その像面側の第 2レンズ面 R 6は凸面の延長とし てある。このように第 3レンズ 1 3のレンズ面を形成することにより、全画角 6 3度に対し、主光線の最大射出角は 2 3. 5度になっている。また、本例の 第 1 レンズ 1 1、第 2レンズ 1 2、および第 3 レンズ 1 3の各レンズ面もすぺ て非球面となっている。なお、本例においても、第 3レンズ 1 3の第 2レンズ 面 R 6と結像面 1 6の間にはカバーガラス 1 5が配置されている。

本例の撮像レンズ 1 1 0の全光学系のレンズデータは、次の通りである。

Fナンバー: 3. 5

焦点距離 : f = 5. 7 mm

全 長 :∑ d = 6. 9 8 5 mm

表 2 Aには、本例の撮像レンズ 1 1 0の各レンズ面のレンズデータ、表 2 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f 1 Z f = 0. 70、∑ d/ f = 1. 2 3、 v d 2 = 2 9であるの で、各条件式( 1 ) 〜 (3) を満足している。また、図 4にはその収差図を示 してある。

【表 2 A】

FNo. 3.5 f=5.7mm ∑d=6.985mm


(氷印は非球面を示す)

【表 2 B】


上記の実施例 1、 2の撮像レンズ 1 0 0、 1 1 0では、物体側の第 1 レンズ 1、 1 1 としてレンズ面の両面が非球面とされたレンズを用いているが、第 1 レンズについては、レンズ面の両面が球面とされたレンズ、または、両面のレ ンズ面のうち、少なくとも一方のレンズ面が非球面とされたレンズを用いるこ ともできる。

(実施例 3 )

図 5には本願の第 1の発明を適用した実施例 3に係る撮像レンズを示して ある。本例の撮像レンズ 1 2 0は、物体側より結像面 2 6の側に向けて順に、 物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 1 と、こ れに続く絞り 2 4を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニス カスの第 2レンズ 2 2、および負のパワーを有する第 3レンズ 2 3とを有して おり、第 2、第 3 レンズは捕正レンズとして機能する。第 3 レンズ 2 3と結像 面 2 6の間にはカバーガラス 2 5が配置されている。第 3 レンズ 2 3は、結像 面側の第 2 レンズ面 R 6がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面とし て形成され、主光線の最大射出角を 2 4度以下にしている。

本例では、各レンズ 2 1、 2 2、 2 3のうち、第 1 レンズ 2 1は、レンズ面 の両面が球面とされている。一方、第 2およぴ第 3 レンズ 2 2、 2 3は、実施 例 1、 2と同様に両側のレンズ面とも非球面とされている。

本例の撮像レンズ 1 2 0の全光学系のレンズデータは、次の通りである。

Fナンバー: 3. 5

焦点距離 : f = 5. 7mm

全 長 :∑ d = 6. 4 6 mm

表 3 Aには、本例の撮像レンズ 1 2 0の各レンズ面のレンズデータ、表 3 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f l / f = 0. 7 3、∑ d / f = 1. 1 3、 v d 2 = 2 9であるの で、各条件式( 1 ) 〜(3) を満足している。また、図 7にはその収差図を示 してある。

【表 3 A】

FNo. 3.5 f=5.7mm d=6.46mm


印は非球面を示す)

【表 3 B】


(実施例 4)

図 6は、本願の第 1の発明を適用した実施例 4に係る撮像レンズの構成図で ある。本例の撮像レンズ 1 3 0では、物体側より結像面 3 6の側に向けて順に、 物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第 1 レンズ 3 1 と、開口絞 り 34を介して、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第 2レン ズ 3 2と、正のパワーを有する第 3 レンズ 3 3が配列されている。第 3 レンズ 3 3と結像面 3 6の間にはカバーガラス 3 5が配置されている。第 3レンズ 3 3は、第 2レンズ面 R 6がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面として 形成され、主光線の最大射出角を 24度以下にしている。

本例では、各レンズ 3 1、 3 2、 3 3のうち、第 1 レンズ 3 1は、レンズ面 の両面が球面とされている。一方、第 2および第 3 レンズ 3 2、 3 3について は、実施例 1、 2、 3と同様に、両側のレンズ面とも非球面とされている。 本例の撮像レンズ 1 30の全光学系のレンズデータは、次の通りである。

Fナンパ一: 3. 5

焦点距離 : f = 5. 7 mm

全 : κ :∑ d = 6. りり mm

表 4 Aには、本例の撮像レンズ 1 3 0の各レンズ面のレンズデータ、表 4 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f l/ f = 0. 7 7、∑ d/ f = 1. 1 7、 v d 2 = 2 9であるの で、各条件式( 1 ) 〜(3) を満足している。また、図 8はその収差図である。 【表 4 A】

FNo. 3.5 f =5.7mm ∑d=6.66mm


印は非球面を示す)

【表 4 Β】


(実施例 5 )

次に、図 5を再ぴ参照して、実施例 3の撮像レンズ 1 2 0において、レンズ 面の両面が球面に形成された第 1 レンズ 2 1の代わりに方のレンズ面が非 球面に形成され、他方のレンズ面が球面に形成された第 1 レンズ 4 1を用いた 撮像レンズ 1 4 0を説明する。なお、図 5において、撮像レンズ 1 4 0、第 1 レンズ 4 1は符号を括弧で囲んで示し、その他の各部の構成は実施例 3と同様

であるので同じ符号を用いて説明する。

本例の撮像レンズ 1 4 0は、物体側より結像面 2 6の側に向けて順に、物体 側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 4 1 と、これに 続く絞り 2 4を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス の第 2レンズ 2 2、および正のパワーを有する第 3レンズ 2 3とを有しており . 第 2、第 3 レンズは補正レンズとして機能する。第 3 レンズ 2 3と結像面 2 6 の間にはカバーガラス 2 5が配置されている。第 3 レンズ 2 3は、結像面側の 第 2 レンズ面 R 6がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面として形成 され、主光線の最大射出角を 2 4度以下にしている。

本例では、各レンズ 4 1、 2 2、 2 3のうち、第 1 レンズ 4 1は、両面のレ ンズ面のうち、物体側の第 1 レンズ面 R 1が非球面とされ、結像面側の第 2レ ンズ面 R 2が球面とされている。一方、第 2およぴ第 3 レンズ 2 2、 2 3は、 両側のレンズ面とも非球面とされている。

本例の撮像レンズ 1 4 0の全光学系のレンズデータは、次の通りである。

Fナンバー: 3 . 5

焦点距離 : f = 5 . 7 m m

全 長 :∑ d = 7 . 0 7 m m

表 5 Aには、本例の撮像レンズ 1 4 0の各レンズ面のレンズデータ、表 5 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f 1 / f = 0 . 8 3、∑ d / f = 1 . 2 4、 v d 2 = 2 9であるの で、各条件式( 1 ) 〜(3 ) を満足している。また、図 9にはその収差図を示 してある。

【表 5 A】

FNo. 3.5 f =5.7mm ∑d=7.07mm


(*印は非球面を示す)

【表 5 B】


(実施例 A )

図 1 0は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Aに係る撮像レンズの構成図 である。本例の撮像レンズ 2 0 0は、物体側より結像面 2 0 6の側に向けて順 に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 0 1 と、絞り 2 0 4と、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第 2 レンズ 2 0 2と、正のパワーを有する第 3 レンズ 2 0 3とが配列されている c 第 3レンズ 2 0 3の第 2面 2 0 3 b と結像面 2 0 6 との間にはカバーガラス 205が配置されている。

ここで、第 1 レンズ 20 1の両側のレンズ面 2 0 1 a、 2 0 1 b、第 2レン ズ 20 2の両側のレンズ面 20 2 a、 2 0 2 b、およぴ第 3レンズ 2 0 3の両 側のレンズ面 20 3 a、 20 3 が非球面とされている。また、本例で採用し ている非球面形状は、いずれも、各レンズ面においてその有効レンズ面領域に 変曲点が現れないものである。

撮像レンズ 2 00の全光学系のレンズデータは次のとおりである。

Fナンバー: 2. 8

焦点距離: f = 3. 6 5 mm

バックフォーカス: B F = 1. 8 6 3 mm

第 1 レンズ 20 1の焦点距離: f 1 = 3. 76 9 mm

表 6 A、 6 Bには、撮像レンズ 20 0の各レンズ面のレンズデータおよび各 レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示してある。

【表 6 A】

FNo. 2.8, f =3.65mm


印は非球面を示す)

【表 6 B】


表 6 Aおよび表 6 Bにおいて、 iは物体側より数えたレンズ面の順番を表し、 Rはレンズ面の光軸 L上での曲率を示し、 dはレンズ面間の距離を表し、 N d は各レンズの屈折率を、 V dは各レンズのアッベ数を表す。また、レンズ面の iに星印(*) が付してあるレンズ面は非球面であることを示す。レンズ面に 採用する非球面形状は実施例 1の説明において掲載した式により表すことが できる。

なお、各記号の意味および非球面形状を表す式は、以下の実施例 B、 Cにお いても同様である。

本例では、第 1 レンズ 20 1の焦点距離 f 1は、 0 · 5 f (= 1. 8 25m m) と 1. 5 f (= 5. 4 7 5 mm) の範囲内の値であり、条件式(A) を満 たしている。また、 B FZ f の値は 0. 5 1 0 9 · · ·であり、条件式(B) を満たしている。さらに、第 3レンズ 2 0 3の物体側のレンズ面 2 0 3 aの曲 率 R aは 3. 1 8 0であり、像面側のレンズ面 20 3 bの曲率 R bは 6 0. 6 5 7であるので、 R b/R a = 1 9. 0 74 · · ' となり、条件式〈C) を満 たしている。また、主光線の最大射出角が 3 0度以下である。

図 1 1は実施例 Aの撮像レンズにおける諸収差を示す収差図である。図 1 1 (a) は球面収差 SA、図 1 1 (b) は非点収差 AS、図 1 1 (c) はデイス トーション D I S Tをそれぞれ表す収差図である。非点収差 A Sにおける Tは タンジェンシャル、 Sはサジタルの像面を表している。また、図 1 1 (d) は 横収差を表す収差図であり、 DXは X瞳座標に関する横方向の X収差、 DYは Y瞳座標に関する横方向の Y収差を表している。これらの記号の意味は後述の 実施例 B、 Cにおいても同様である。

(実施例 B)

図 1 2は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Bに係る撮像レンズを示す構 成図である。撮像レンズ 2 1 0は、物体側より結像面 2 1 6に向けて、物体側 に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 1 1 と、絞り 2 1 4と、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 2レンズ 2 1 2と、正のパワーを有する第 3レンズ 2 1 3とが、この順で配列されている。 第 3 レンズ 2 1 3と結像面 2 1 6との間には実施例 Aと同様にカバーガラス 2 1 5が配置されている。本例の場合、第 1 レンズ 2 1 1の両側のレンズ面 2 1 1 a、 2 1 1 bと、第 2レンズ 2 1 2の両側のレンズ面 2 1 2 a、 2 1 2 b と、第 3レンズ 2 1 3の像面側のレンズ面 2 1 3 bが非球面とされている。ま た、各非球面形状は、いずれも、各レンズ面においてその有効レンズ面領域に 変曲点が現れないものである。

本例の撮像レンズに対する全光学系のレンズデータは次のとおりである。

Fナンバー: 3. 5

焦点距離: f = 3. 5 mm

ノくックフォーカス: B F = 1. 9 9 2 mm

第 1 レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1 = 4. 7 3 3 mm

表 7 Aおよぴ表 7 Bには、本例の撮像レンズ 2 1 0における各レンズ面のレ ンズデータおょぴ各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示 してある。

【表 7 A】

FNo. 3-5, =3.50mm


(> 印は非球面を示す)

【表 7 B】


本例では、第 1 レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1は、 0. 5 f (= 1. 7 5 mm) と 1. 5 f (- 5. 2 5 mm) の範囲内の値であり、条件式(A) を満たして いる。また、 B FZ f の値は 0. 5 4 9 · · 'であり、条件式(B) を満たし ている。さらに、第 3レンズ 2 1 3の物体側のレンズ面 2 1 3 aの曲率 R aは 5. 8 7であり、像面側のレンズ面 2 1 3 bの曲率 R bは一 2 7. 24 5であ るので、 | R b/R a | = 4. 6 4 1 · · ' となり、条件式(C) を満たして いる。また、主光線の最大射出角が 3 0度以下である。

図 1 3 (a) 〜(d) は本例の撮像レンズ 2 0における諸収差を表す収差図 である。

(実施例 C)

本願の第 2の発明を適用した実施例 Cに係る撮像レンズの構成は実施例 B の撮像レンズ 2 1 0の構成と同様であり、物体側より結像面 2 1 6に向けて順 に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 1 1 と、絞り 2 1 4と、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメ -スカスの第 2レンズ 2 1 2と、正のパワーを有する第 3 レンズ 2 1 3 とが配列されている c 第 3 レンズ 2 1 3 と結像面 2 1 6 との間にはカバーガラス 2 1 5が配置され ている。しかるに、本例においては、第 1 レンズ 2 1 1の両側のレンズ面 2 1 l a、 2 1 1 b、第 2レンズ 2 1 2の両側のレンズ面 2 1 2 a、 2 1 2 b、お よび第 3レンズ 2 1 3の両側のレンズ面 2 1 3 a、 2 1 3 bがそれぞれ非球面 とされている。また、各非球面形状は、いずれも、各レンズ面においてその有 効レンズ面領域に変曲点が現れないものである。

本例の撮像レンズに対する全光学系のレンズデータは、次のとおりである。

Fナンバー: 2. 8

焦点距離: f = 3. 60 mm

ノックフォーカス: B F= 1. 9 6 7 mm

第 1レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1 = 3. 844 mm

表 8 Aおよび表 8 Bには、本例の撮像レンズにおける各レンズ面のレンズデ ータ、およぴ各レンズ面の非球面形状を規定する非球面係数を表示している。

【表 8 A】

FNo. 2.8, f =3.60mm


(氺印は非球面を示す)

【表 8 B】


本例では、第 1 レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1は、 0. 5 f (= 1. 8 0 mm) と 1. 5 f (= 5. 4 0 mm) の範囲内の値であり、条件式(A) を満たして いる。また、 B F/ f の値は 0. 54 6 · · ·であり、条件式(B) を満たし ている。さらに、第 3レンズ 2 1 3の物体側のレンズ面 2 1 3 aの曲率 R aは 3. 1 1 5であり、像面側のレンズ面 2 1 3 bの曲率 R bは一 4. 46 4であ るので、 I R b/R a 4 3 3 · · · となり、条件式 (C) を満たして Δ

いる。また、主光線の最大射出角が 3 0度以下である。

図 1 4 ( a ) 〜(d ) は本例の撮像レンズにおける諸収差を表す収差図であ る。

(第 2の発明についてのその他の実施の形態)

実施例 A、 Cでは第 1〜第 3 レンズの両側のレンズ面全てを非球面としてあ り、実施例 Bでは第 1 レンズの両側のレンズ面と第 2 レンズの両側のレンズ面 と第 3 レンズの像面側のレンズ面を非球面としてある。これらのレンズ面のう ち少なくとも一つのレンズ面を非球面とし、他のレンズ面を球面としてもよい ことは勿論である。

産業上の利用の可能性

以上説明したように.、本願の第 1の発明に係る撮像レンズは、 3群 3枚構成 のレンズであり、第 2レンズと第 3 レンズは補正レンズであり、物体側に配置 されている第 1 レンズを正のメニスカスレンズとし、物体側に凸面を向けてあ る。この結果、レンズ系の全長を短くすることができる。また、第 3レンズの レンズ面を、 1つないし複数の非球面変曲点を設けた非球面としてあるので、 各種収差の捕正を良好に行うと同時に主光線の最大射出角を小さくしてシ 一ディングを防止することができる。さらに、第 2 レンズおよび第 3レンズの 2枚の補正レンズによって、良好な収差補正ができる。従って、本発明によれ ば、メガオーダーの高画素に対応した小型でコンパクトな撮像レンズを得るこ とができる。

また、本願の第 2の発明に係る撮像レンズは 3群 3枚構成のレンズ系であり, 物体側に配置されている第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメ -スカス レンズとしてあるので、レンズ系の全長を短くすることができる。また、第 2 レンズの物体側のレンズ面を凹面とすることにより射出瞳の位置を長くする ことができ、これによりシェーディングを防止することができる。さらに、レ 24

ンズ面には変曲点を持たない非球面形状を採用しているので、レンズの加ェ誤 差や組み立て誤差などによって生じる解像度の劣化を抑止することができ、生 産に適している。よって、本発明によれば、生産に適した、メガオーダーの高 画素に対応した構成レンズ枚数の少ない小型でコンパクトな撮像レンズを得 ることができる。