JP2004053813A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ枚数が４枚の小型軽量、低コストで、画角が５０度以上、さらに高解像度のレンズ装置を得る。
【解決手段】被写体側より順に、被写体側に凸のメニスカス状の第１レンズ１と、第１レンズ１の凹面に対向する第２レンズ２と、第２レンズ２に対向する凹面を有する負の第３レンズ３と、後面が凸で正の第４レンズ４とからなり、ν３を第３レンズ３のアッベ数、ν４を第４レンズ４のアッベ数、Ｙｍａｘを最大像高、ｆを合成焦点距離、Σｄを第１レンズ１の被写体側にある第１面から第４レンズ４の結像面側にある第２面までの間隔としたとき、（１）ν３＜ν４、（２）０．５＜Ｙｍａｘ／ｆ＜０．８、（３）Σｄ＜１．５ｆの条件を満足し、かつ第１レンズ１と第４レンズ４の少なくとも１面は非球面形状としたものである。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型のコンピュータや携帯電話などに搭載しうる小型軽量で高性能なレンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超コンパクトカメラや携帯電話などに搭載される小型軽量なレンズ装置としては、例えば特開平４−２１１２１５号、特開平６−８８９３９号等に示されるようなレンズ枚数が１、２枚構成のものがあるが、画像の周辺部の性能の劣化が大きく、１００万画素以上の高画素イメージセンサ用のレンズ装置として満足する画質は得られなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
１００万画素〜２００万画素クラスの１／４インチサイズイメージセンサ用のレンズ装置として満足する解像度を得るには、一般に５、６枚のレンズ構成にする必要があり、小型軽量化することは困難であった。
また、画角も５０度以上の広角領域では、歪曲収差、画像の周辺部のコマ収差または色収差を補正することが極めて困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
レンズ枚数を４枚以下にし、第１レンズの被写体側にある第１面から第４レンズの結像面側にある第２面までの間隔を１．５ｆ以下に抑えると共に、軸上（光束）と最軸外光束の主光線の交わる位置に対し、その前方にあるレンズ群で発生した収差を後方にあるレンズ群で補正すると共に、第４レンズにより射出瞳位置をより長く保たせるように構成している。縦色収差と横色収差の補正は、第３レンズと第４レンズの分散（アッベ数）を条件式の範囲とすることにより最適に保てる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明のレンズ装置は、被写体側より順に、ガラス製の被写体側に凸のメニスカス状の第１レンズ１と、その後方にガラス製の後面が結像面側に凸の第２レンズ２と、ポリカーボネート系樹脂により形成された被写体側に凹面を向けた第３レンズ３と、その後方にガラス製の結像面側に凸の第４レンズ４からなり、第１レンズ１と第４レンズ４とは被写体側の第１面と結像面側の第２面とも非球面形状としている共に、次の条件式を満足するよう構成されている。
【０００６】
（１）ν３＜ν４
（２）０．５＜Ｙｍａｘ／ｆ＜０．８
（３）Σｄ＜１．５ｆ
ここに、ν３は第３レンズのアッベ数、ν４は第４レンズのアッベ数、Ｙｍａｘは最大像高、ｆは合成焦点距離、Σｄは第１レンズの被写体側にある第１面から第４レンズの結像面側にある第２面までの間隔を示す。
【０００７】
その詳細諸元を表１に示す。
【表１】

【０００８】
また、表１の非球面の形状は光軸方向にＺ軸、光軸と垂直方向にＸ軸をとり、光の進行方向を正とし、ε，ａ，ｂ，ｃ，ｄを非球面係数としたとき、次式で表される。
【数１】

【０００９】
図１及び表１の記号ｒｉは被写体から数えてｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄｉは同様に被写体から数えてｉ番目とｉ＋１番目の面までの軸上間隔を示す。ｎ１〜４はそれぞれ第１レンズ１、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４のｄ線の屈折率とν１〜４はアッベ数である。
【００１０】
そして、第４レンズ４の結像面６側には、光学フィルタであるＩＲカットフィルタ５が設けられている。ＩＲカットフィルタ５のさらに結像面６側には撮像素子の一例であるＣＣＤが設けられており、ＣＣＤの結像面６のみを図示している。また、第１レンズ１と第２レンズ２との間には絞りとして光束規制部７が設けられている。
【００１１】
本発明のレンズ構成における光路図は、図１に示すように、第１レンズ１の後方に配設の光束規制部７近傍で最大像高の光束主光線が通過し、絞りの前群（本実施例では第１レンズ１）と後群（本実施例では第２レンズ２〜第４レンズ４）とで収差を打ち消し合うようになっている。
【００１２】
本発明のレンズ構成により、小型軽量、低コストで、射出瞳が合成焦点距離よりも十分長く、画角も５０度以上の広角でコンパクトな撮像レンズが得られる。また、最大像高における照度比も５０％程度とれ、画像周辺の解像度（ＭＴＦ）も１５０本／ｍｍで５０％以上の高解像度のレンズ装置が得られる。
【００１３】
図２は実施例１の収差図を示す。図のように球面収差、非点収差、歪曲収差は十分小さく、図示しないが色収差もほとんど無い高性能のレンズ装置が得られる。
【００１４】
本発明のレンズ構成において、第３レンズ３の被写体側に凹の負のレンズの作用が収差補正の上で重要であり、第２レンズ２は第１レンズ１からの光束を第３レンズ３にリレーする機能で、第２レンズ２まで含めた収差が第３レンズ３の凹面で吸収される。
【００１５】
本発明のレンズ構成における色収差の補正は、第３レンズ３と第４レンズ４でお互いに打ち消し合うように働き、ν３＜ν４を満足させることにより十分に補正できる。
【００１６】
【他の実施例】
実施例２，３，４の詳細諸元を表２，３，４に示す。それぞれレンズ構成は実施例１と同様であり図示しないが、十分に収差補正ができ、解像度（ＭＴＦ）も１５０本／ｍｍで５０％以上の高性能なレンズ装置が得られる。
【００１７】
【表２】

【００１８】
この実施例２では、第２レンズがシクロオレフィン系樹脂、第３レンズがポリカーボネート系樹脂により形成され、第１レンズおよび第４レンズとしてガラス製レンズを採用している。
【００１９】
【表３】

【００２０】
この実施例３では、第２レンズがシクロオレフィン系樹脂、第３レンズがポリカーボネート系樹脂により形成され、第１レンズおよび第４レンズとしてガラス製レンズを採用している。
【００２１】
【表４】

【００２２】
この実施例４では、第３レンズがポリカーボネート系樹脂により形成され、第１レンズ、第２レンズおよび第４レンズとしてガラス製レンズを採用している。
【００２３】
本実施例では、第１レンズ１と第４レンズ４とは被写体側の第１面及び結像面側の第２面とも非球面形状とするようにしたが、これに限られるものではなく、第１レンズと第４レンズの少なくとも１面は非球面形状としてあればよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、レンズ枚数が４枚の小型軽量、低コストで、画角が５０度以上、最大像高における照度比も５０％程度とれ、画像周辺も高解像度のレンズ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレンズ装置の第１実施例を示すレンズ構成図。
【図２】本発明の第１実施例のレンズ収差図。
【符号の説明】
１　　　第１レンズ
２　　　第２レンズ
３　　　第３レンズ
４　　　第４レンズ
５　　　光学フィルタ（ＩＲカットフィルタ）
６　　　結像面
７　　　光束規制部

Claims (4)

1. 被写体側より順に、被写体側に凸のメニスカス状の第１レンズと、前記第１レンズの凹面に対向する第２レンズと、前記第２レンズに対向する凹面を有する負の第３レンズと、後面が凸で正の第４レンズとからなり、
   ν３を第３レンズのアッベ数、ν４を第４レンズのアッベ数、Ｙｍａｘを最大像高、ｆを合成焦点距離、Σｄを第１レンズの被写体側にある第１面から第４レンズの結像面側にある第２面までの間隔としたとき、
   （１）ν３＜ν４
   （２）０．５＜Ｙｍａｘ／ｆ＜０．８
   （３）Σｄ＜１．５ｆ
   の条件を満足し、かつ前記第１レンズと前記第４レンズの少なくとも１面は非球面形状としたことを特徴とするレンズ装置。
2. 請求項１において、前記第２レンズは結像面側の後面が結像面側に凸であることを特徴とするレンズ装置。
3. 請求項１又は２において、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に光束規制部を設けたことを特徴とするレンズ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記第４レンズと前記結像面との間に光学フィルタを設けたことを特徴とするレンズ装置。

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