JP2007233286A

JP2007233286A - 望遠レンズ

Info

Publication number: JP2007233286A
Application number: JP2006058107A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ono; 賢治小野
Original assignee: NISSEI KOGYO YUGENKOSHI
Current assignee: NISSEI KOGYO YUGENKOSHI
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】少ないレンズ枚数を用いた簡易な構成でありながら、諸収差を良好に補正し、かつレンズ系自体をコンパクトに構成する。
【解決手段】物体側から、絞りと、両面を球面とし且つ物体側を凸面とした正の屈折力を有する第１レンズと、両面を非球面とし且つ物体側を凹面とした正の屈折力を有する第２レンズと、両面を非球面とし且つ物体側を凹面とした負の屈折力を有する第３レンズとを備え、以下の条件式（１）乃至（５）を満たすように構成する。
ＢＦ／２Ｙ＞１．５・・・（１）
０．５＜ｆ１／ｆ＜１・・・（２）
０．７＜ｆ２／ｆ＜３・・・（３）
−１．５＜ｆ３／ｆ＜−０．５・・・（４）
ｔａｎθ＜０．４５・・・（５）
ただし、ｆ：レンズ系全体の近軸焦点距離、θ：主光線の最大入射角度、ｆ１：第１レンズ焦点距離、ｆ２：第２レンズ焦点距離、ｆ３：第３レンズ焦点距離、２Ｙ：有効画面対角線長、ＢＦ：第３レンズ最終面から像側焦点までの距離
【選択図】図１

Description

本発明は、望遠レンズに関し、特に、ＣＣＤイメージセンサやＣＯＭＳイメージセンサ等の固体撮像素子とともに用いるのに適した望遠レンズに関する。

近年、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＯＭＳイメージセンサ等の固体撮像素子を用いたデジタルカメラや同様のカメラ機能を備えた携帯電話等（ＰＤＡなどの携帯情報端末を含む）が急速に普及している。そのようなデジタルカメラや携帯電話等では、携帯性などを重視してコンパクト化が進められており、これにともない、カメラ機能を担う撮像装置のコンパクト化が要求されている。特に、カメラ機能に特化しない携帯電話等の場合、カメラ機能の他にも通信機能や情報処理機能等を担う装置も含まれるので、撮像装置のコンパクト化の要求はより高いものとなっている。

携帯電話等に搭載される撮像装置は、撮像素子および撮像レンズ等から構成され、装置のコンパクト化の観点からはレンズの光軸方向の長さを短くすることが特に重要とされている。即ち、撮像レンズにおいては、所望の性能を維持しつつレンズ全長（物体側の第１レンズ面から像面までの長さ）を小さくすることが望ましいとされるのが一般的である。

ところで、携帯電話等で望遠撮影機能を実現しようとする場合、望遠系のレンズでは、適切な像倍率を達成するためには比較的長い焦点距離を確保する必要があり、また、光学的なズームレンズを用いると、構成が複雑となり、しかも比較的大きなレンズ全長が必要となるという不都合がある。そこで、従来、異なる焦点距離を有する複数のレンズユニットを備え、光路の切り替えによって光軸方向の距離を広げることなく焦点距離の切り替えを可能とした撮影レンズモジュールが知られている（特許文献１参照）。この撮影レンズモジュールは、例えば、広角レンズユニットと望遠レンズユニットとから構成することが可能であり、それらのレンズユニットは、像側レンズ先端面が撮影時に略同じ位置に配置されるように設けられる。このとき、望遠レンズについては、ミラーによって像面に平行な方向に光路が設けられ、適切な長さの光路長を確保しつつ光軸方向の長さを短くすることが可能な構成となっている。

従って、そのような撮影レンズモジュールに用いられる望遠レンズとしては、光学全長（レンズ系の第１面から最終面までの物理的な長さ）が短く、しかも比較的長いバックフォーカスを有することが望ましい。そのような条件に適う望遠レンズは従来ほとんど知られていないが、例えば、最も物体側に絞りを配設し、続いて両面非球面形状の第１レンズと第２レンズとを物体側から順に配設し、かつ所定の条件式を満たすように構成することで、コンパクトでありながら各レンズの形状および光学パワー配分などを最適化することを目的とした望遠レンズが存在する（特許文献２参照）。
特開２００５−２１５１６０号公報特開２００５−１０７３６９号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載のような望遠レンズでは、Ｆナンバーが大きく、また、諸収差の補正の程度も必ずしも十分ではなかった。特に、数百万画素のオーダに達する固体撮像素子の高性能化が進む現在においては、それとともに用いられる望遠レンズについてもコンパクトかつ高性能なものが強く望まれている。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、コンパクトでありながら比較的長いバックフォーカスを有するレンズ構成において、レンズの明るさを向上させかつ諸収差を良好に補正した望遠レンズを提供することを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明の望遠レンズにおいては、請求項１に示すとおり、物体側から順に、開口絞りと、両面を球面形状とし、かつ物体側の面を凸面形状とした正の屈折力を有する第１レンズと、両面を非球面形状とし、かつ物体側の面を凹面形状とした正の屈折力を有する第２レンズと、両面を非球面形状とし、かつ物体側の面を凹面形状とした負の屈折力を有する第３レンズとを備え、かつ、以下の条件式（１）乃至（５）を満足するような構成とする。
ＢＦ／２Ｙ＞１．５・・・・・（１）
０．５＜ｆ１／ｆ＜１・・・・・（２）
０．７＜ｆ２／ｆ＜３・・・・・（３）
−１．５＜ｆ３／ｆ＜−０．５・・・・・（４）
ｔａｎθ＜０．４５・・・・・（５）
ただし、
ｆ：レンズ系全体の近軸焦点距離
θ：主光線の最大入射角度
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
２Ｙ：有効画面対角線長
ＢＦ：第３レンズの最終面から像側焦点までの距離

上記望遠レンズにおいては、請求項２に示すとおり、以下の条件式（６）および（７）をさらに満足するような構成とすることができる。
０．５＜ΔＺＦ（Ｌ２）／ΔＺＲ（Ｌ２）＜２・・・・・（６）
０．５＜ΔＺＦ（Ｌ３）／ΔＺＲ（Ｌ３）＜３・・・・・（７）
ただし、
ΔＺＦ（Ｌ２）：第２レンズの物体側の面における最大有効光線の高さＨＦでの光軸方向の形状変位量
ΔＺＲ（Ｌ２）：第２レンズの像面側の面における最大有効光線の高さＨＲでの光軸方向の形状変位量
ΔＺＦ（Ｌ３）：第３レンズの物体側の面における最大有効光線の高さＨＦでの光軸方向の形状変位量
ΔＺＲ（Ｌ３）：第３レンズの像面側の面における最大有効光線の高さＨＲでの光軸方向の形状変位量

上記望遠レンズにおいては、請求項３に示すとおり、前記第１レンズはガラス材料からなり、前記第２レンズおよび前記第３レンズはいずれもプラスチック材料からなる構成とすることができる。

請求項１の発明に係る望遠レンズによれば、少ないレンズ枚数を用いた簡易な構成でありながら、諸収差を良好に補正し、かつレンズ系自体をコンパクトに構成することができるという優れた効果を奏する。特に、比較的短いレンズ全長（物体側の第１レンズ面から像面までの長さ）かつ比較的長いバックフォーカスを有する望遠レンズにおいて、良好な光学性能を達成できるという利点がある。また、請求項２の発明に係る望遠レンズによれば、特に、軸外のコマ収差を良好に補正することが可能となり、また、画像周辺部に結像する光線のテレセントリック特性の確保を容易にすることができるという優れた効果を奏する。また、請求項３の発明に係る望遠レンズによれば、異なる材料からなるレンズを組み合わせることによって、色収差を良好に補正することが可能となるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
〔第１の実施形態〕

図１は、本発明の第１の実施形態に係る望遠レンズの概略構成を示す断面図であり、後述する第１の実施例に対応するものである。

この望遠レンズ１は、携帯電話等に搭載される小型の撮像装置において固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ等）とともに使用するのに適したものであり、物体側から順に、開口絞りＳＬ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３およびカバーガラスＣＧ１を備えている。

開口絞りＳＬは、最も物体側に配置されており、レンズＬ１〜Ｌ３に入る光量を調節する。このような配置により、結像面（撮像素子）２から射出瞳位置までの距離を長くとることができる。従って、主光線を結像面２に対して垂直に近い角度で（即ち、光軸３に略平行に）入射させることができるので、像側のテレセントリック特性を良好に確保することができ、画像周辺部におけるシェーディング現象を軽減することができる。

第１レンズＬ１は、両面を球面形状とし、かつ物体側の面を凸面形状とした正の屈折力を有するレンズであり、周知のガラス材料によって形成される。第２レンズＬ２は、両面を非球面形状とし、かつ物体側の面を凹面形状とした正の屈折力を有するレンズであり、周知のプラスチック材料によって形成される。また、第３レンズＬ３は、両面を非球面形状とし、かつ物体側の面を凹面形状とした負の屈折力を有するレンズであり、周知のプラスチック材料によって形成される。

このように、望遠レンズ１は、一般的なテレフォトタイプ（望遠型）にレンズが１枚追加された構成をなし、３枚のレンズＬ１〜Ｌ３を有している。このような構成により、適切なバックフォーカスの長さを確保しつつ光学全長（第１レンズＬ１の第１面Ｓ１からレンズＬ３の最終面Ｓ６までの物理的な長さ）の短い薄型のレンズ系を得ることができる。また、適切な周辺性能が得られ、像面湾曲および歪曲収差を良好に補正することができる。

また、第１レンズＬ１が正の屈折力、第２レンズＬ２が正の屈折力、第３レンズが負の屈折力をそれぞれ有するようにし、それらのレンズＬ１〜Ｌ３を中心性能および周辺性能を良好に補正できる適切な空気間隔で配置することで、画面全域において良好な性能を達成することができる。

また、第１レンズＬ１を正の屈折力を有する球面レンズとし、第２レンズＬ２を正の屈折力を有する非球面レンズとし、第３レンズＬ３を負の屈折力を有する非球面レンズとすることで、諸収差（特に、非点収差および歪曲収差）を良好に補正することができる。加えて、光学全長を短くすることができ、結像面２に対する適切な入射角度（好ましくは３０度以下）を達成することができる。なお、後述する条件式を満たすようにレンズＬ１〜Ｌ３を構成することで、第１レンズＬ１に比較的製造が容易な球面レンズを用いても、非球面レンズを用いる場合と同等の性能を確保できるという利点がある。

また、負の屈折力を有する第３レンズＬ３を非球面形状とし、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とを適切な空気間隔で配置することで、軸上光線と周辺光線で通過高さに差を生じることを利用し、光軸から離れた画面周辺部の諸収差（特に、コマ収差、非点収差および歪曲収差）の補正を良好に行うことができる。

この望遠レンズ１は、以下の条件式（１）〜（５）を満足するように構成されている。
ＢＦ／２Ｙ＞１．５・・・・・（１）
０．５＜ｆ１／ｆ＜１・・・・・（２）
０．７＜ｆ２／ｆ＜３・・・・・（３）
−１．５＜ｆ３／ｆ＜−０．５・・・・・（４）
ｔａｎθ＜０．４５・・・・・（５）
ただし、
ｆ：レンズ系全体の近軸焦点距離
θ：主光線の最大入射角度
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
２Ｙ：有効画面対角線長（撮像素子２の矩形受光面における対角線長）
ＢＦ：第３レンズの最終面から像側焦点までの距離

条件式（１）は、望遠レンズ１のバックフォーカスを規定する。望遠レンズ１において、式（１）における下限値を上回ることで、折り曲げミラーやプリズムを光路中に配置するための空間として適切なバックフォーカス（第３レンズの最終面Ｓ６から像側焦点までの距離）を確保することができる。ここで、像側焦点とは、望遠レンズ１に光軸３と平行な平行光線が入射した場合の像点をいう。なお、第３レンズの最終面Ｓ６から像側焦点までの間にローパスフィルタ等の平行平板形状の光学部材が配置される場合には、それらの空気換算距離を考慮した上で式（１）式を満たすような構成とすることができる。

条件式（２）〜（４）は、少ないレンズ枚数で構成された比較的短い光学全長を有する望遠レンズ１において、良好な光学性能を得るための屈折力配分を規定する。望遠レンズ１では、適切なバックフォーカスを確保し、かつ射出瞳を結像面２から離すために、第３レンズＬ３が弱い負の屈折力を有することが必要となる。即ち、第３レンズＬ３には、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の屈折力とバランスがとれる負の屈折力が必要となる。また、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の屈折力が大きすぎると、非点収差の補正が不十分となり得るため、それに応じた第３レンズの負の屈折力が必要となる。

条件式（２）は、第１レンズＬ１の屈折力を規定する。式（２）における上限値を下回ることで、第１レンズＬ１の正の屈折力を適度に維持しながら、光学全長を適度に短くすることができる。一方、式（２）における下限値を上回ることで、第１レンズＬ１の正の屈折力が必要以上に大きくなることを防止する。また、第１レンズＬ１で発生する諸収差（特に、球面収差およびコマ収差）を小さく抑えることができるので、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３の屈折力とのバランスをとりながら諸収差を良好に補正することが可能となる。

条件式（３）は、第２レンズＬ２の屈折力を規定する。式（３）における上限値を下回ることで、正の屈折力を有する第１レンズＬ１の屈折力とのバランスを維持しながら、レンズ系の諸収差を良好に補正することができる。また、式（３）における下限値を上回ることで、第１レンズＬ１の正の屈折力と第２レンズＬ２の正の屈折力との配分が適切となり、第２レンズＬ２で必要以上に発生する球面収差およびコマ収差を小さく抑えることができる。この場合、第１レンズの焦点距離ｆ１および第２レンズの焦点距離ｆ２は、ｆ１＞ｆ２の条件を満たすことが好ましい。

条件式（４）は、第３レンズＬ３の負の屈折力を規定する。式（４）における下限値を上回ることで、第３レンズＬ３の負の屈折力を適度に維持しながら光学全長を適度に短くすることができ、また、諸収差（像面湾曲および歪曲収差等）を良好に補正することが可能となる。一方、式（４）における上限値を下回ることで、第３レンズＬ３の負の屈折力が必要以上に大きくなることを防止する。従って、結像面２の周辺部に結像する光線の結像面２への入射角度を適正な範囲内に制限し、像側への高いテレセントリック性を確保することが容易となる。

条件式（５）は、主光線の入射角度を規定する。望遠レンズ１において、結像光学系から射出された軸外光束の結像面２に対する入射角度が大きいと、画像中央部と画像周辺部とで画像の明るさに差異が生じてしまう。一方、入射角度を小さく制限すると、その問題は軽減されるが、光学系の全長が大きくなってしまう。そこで、式（５）における上限値を下回ることで、適切な入射角度を維持することができる。

また、望遠レンズ１は、さらに以下の条件式（６）および（７）を満足するように構成されることが好ましい。
０．５＜ΔＺＦ（Ｌ２）／ΔＺＲ（Ｌ２）＜２・・・・・（６）
０．５＜ΔＺＦ（Ｌ３）／ΔＺＲ（Ｌ３）＜３・・・・・（７）

ここで、図２に示すように、ΔＺＦ（Ｌ２）は、第２レンズの物体側の面Ｓ３における最大有効光線の高さＨＦでの光軸方向の形状変位量であり、ΔＺＲ（Ｌ２）は、第２レンズの像面側の面Ｓ４における最大有効光線の高さＨＲでの光軸方向の形状変位量であり、ΔＺＦ（Ｌ３）は、第３レンズの物体側の面Ｓ５における最大有効光線の高さＨＦでの光軸方向の形状変位量であり、ΔＺＲ（Ｌ３）は、第３レンズの像面側の面Ｓ６における最大有効光線の高さＨＲでの光軸方向の形状変位量である。

条件式（６），（７）を満足することで、特に、軸外のコマ収差の補正に有利となる。また、周辺部に結像する光線の高いテレセントリック性を容易に確保することができる。

なお、一般に望遠比（レンズの第１面から焦点までの長さ／焦点距離）は、一般に０．８〜０．９程度であるが、本発明の望遠レンズは、１．０以上となり得る。
〔第２の実施形態〕

図３は、本発明の第２の実施形態に係る望遠レンズの概略構成を示す断面図であり、後述する第２の実施例に対応するものである。

この望遠レンズ１００は、図１に示した望遠レンズ１の場合と同様に、物体側から順に、開口絞りＳＬ、第１レンズＬ１０１、第２レンズＬ１０２、第３レンズＬ１０３およびカバーガラスＣＧ１を備えている。望遠レンズ１００において、望遠レンズ１と同一の構成要素については同一の符号が付されている。また、後述するように、レンズＬ１０１〜Ｌ１０３は、上述の条件式（１）〜（７）を満足する範囲内で変更されているが、以下で特に言及しない事項については、望遠レンズ１のレンズＬ１〜Ｌ３とそれぞれ同様であるものとする。
〔第３の実施形態〕

図４は、本発明の第３の実施形態に係る望遠レンズの概略構成を示す断面図であり、後述する第３の実施例に対応するものである。

この望遠レンズ２００は、図１に示した望遠レンズ１の場合と同様に、物体側から順に、開口絞りＳＬ、第１レンズＬ２０１、第２レンズＬ２０２、第３レンズＬ２０３およびカバーガラスＣＧ１を備えている。望遠レンズ２００において、望遠レンズ１と同一の構成要素については同一の符号が付されている。また、後述するように、レンズＬ２０１〜Ｌ２０３は、上述の条件式（１）〜（７）を満足する範囲内で変更されているが、以下で特に言及しない事項については、望遠レンズ１のレンズＬ１〜Ｌ３とそれぞれ同様であるものとする。

次に、上記望遠レンズの構成について、第１〜第３の実施例に基づき具体的な数値例を示す。ここで、各実施例において使用する記号は以下のとおりである。
ｆ：焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ＴＬ：レンズ全長（物体側の第１レンズ面から結像面までの長さ）
ＢＦ：第３レンズの最終面から像側焦点までの距離
Ｆ：Ｆナンバー
Ｒ：レンズの曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：レンズ材料のｄ線（５８７．６ｎｍ）での屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数

また、各実施例におけるレンズの非球面形状は、以下の式で表される。
Ｚ＝Ｃ×ｈ^２／〔１＋（１−Ｋ×Ｃ^２×ｈ^２）^１／２〕＋Ａ_４ｈ^４＋Ａ_６ｈ^６＋Ａ_８ｈ^８＋Ａ_１０ｈ^１０＋Ａ_１２ｈ^１２
ここで、
Ｚ：光軸から高さｈの非球面上の点より非球面頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
Ｃ：近軸曲率（近軸曲率半径Ｒの逆数）
ｈ：光軸からの高さ
Ｋ：離心率
Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２：第４、６、８、１０、１２次の非球面係数
〔第１の実施例〕

表１は、図１に示した望遠レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄのデータを示し、表２は、図１に示した望遠レンズにおける第２レンズおよび第３レンズの非球面係数のデータを示す。この場合、各レンズＬ１〜Ｌ２の直径は、例えば、２．５ｍｍ〜３．５ｍｍ程度に設定することが可能である。

ｆ＝12.499mm Ｆ＝4.5 Ｂｆ＝10.399 ＴＬ＝14.999mm

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、表１および表２に示した第１の実施例に係る望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図６（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、図５（Ｂ）における符号Ｓ，Ｔは、それぞれサジタル面，タンジェンシャル面に対する収差を表す。図５および図６に示すように、第１の実施例に係る望遠レンズ１は、比較的小さなＦナンバーで諸収差が適切に補正されており、良好な光学性能を有していることがわかる。なお、後述するように、本実施例は上記条件式（１）〜（７）を満足するものである。
〔第２の実施例〕

表３は、図３に示した望遠レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄのデータを示し、表４は、図３に示した望遠レンズにおける第２レンズおよび第３レンズの非球面係数のデータを示す。

ｆ＝10.3999mm Ｆ＝5.6 Ｂｆ＝10.3999 ＴＬ＝14.999mm

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、表１および表２に示した第２の実施例に係る望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図８（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、図７（Ｂ）における符号Ｓ，Ｔは、それぞれサジタル面，タンジェンシャル面に対する収差を表す。図７および図８に示すように、第２の実施例に係る望遠レンズ１００は良好な光学性能を有していることがわかる。なお、後述するように、本実施例は上記条件式（１）〜（７）を満足するものである。
〔第３の実施例〕

表５は、図１に示した望遠レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄのデータを示し、表６は、図１に示した望遠レンズにおける第２レンズおよび第３レンズの非球面係数のデータを示す。

ｆ＝12.500mm Ｆ＝5.6 Ｂｆ＝１０．３９９９ＴＬ＝14.5mm

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、表１および表２に示した第３の実施例に係る望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、図９（Ｂ）における符号Ｓ，Ｔは、それぞれサジタル面，タンジェンシャル面に対する収差を表す。図９に示すように、第３の実施例に係る望遠レンズ２００は良好な光学性能を有していることがわかる。なお、後述するように、本実施例は上記条件式（１）〜（７）を満足するものである。

表７は、上記第１〜第３の実施例に係る望遠レンズの上記条件式（１）〜（７）に関するデータを示す。各実施例は、条件式（１）〜（７）を全て満足していることがわかる。ここでは、上記条件式（１）〜（７）を満たす場合の一例を示したが、当業者であれば条件式（１）〜（７）を満たす範囲で望遠レンズの構成に種々の変更を加えることが可能である。

次に、上記第１の実施例に対する比較例として、上記条件式（２）〜（４）を満足しない場合の諸収差について示す。
〔第１の比較例〕

図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、条件式（２）の下限値を下回った場合（ｆ１／ｆ＝０．３７）の望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、ｆ２／ｆ＝３．０、ｆ３／ｆ＝−０．７１８であり、条件式（３）および条件式（４）についてはほぼ満足している。

図１１（Ａ）に示すように、図５（Ａ）に比べて軸上色収差への影響はそれほど無いが、球面収差がマイナスへ傾く。このような球面収差を補正するために第３レンズＬ３の凹の屈折力を強くしようとすると、正の屈折力を有する第２レンズＬ２とのバランスを維持することが難しくなるため、結像性能が悪化することになる。
〔第２の比較例〕

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、条件式（２）の上限値を上回った場合（ｆ１／ｆ＝１．２０）の望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、ｆ２／ｆ＝０．７、ｆ３／ｆ＝−０．９５であり、条件式（３）および条件式（４）についてはほぼ満足している。

図１３（Ａ）に示すように、図５（Ａ）に比べて軸上色収差はｄ線（基準波長５８７．６ｎｍ）に対して、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）及びｇ線（波長４３５．８ｎｍ）が大きくずれ、大きな球面収差が発生する。さらに、図１４に示すように、大きなコマ収差が発生し、結像性能が悪化する。

〔第３の比較例〕
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、条件式（３）の下限値を下回った場合（ｆ２/ｆ＝０．６０）の望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、ｆ１／ｆ＝１．０、ｆ３／ｆ＝−０．７２５であり、条件式（２）および条件式（４）についてはほぼ満足している。

図１５（Ａ）に示すように、図５（Ａ）に比べて軸上色収差への影響はそれほど無いが、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の正の屈折力が強くなり、図１５（Ｂ）に示すように、歪曲収差がマイナス側に発生する。このような歪曲収差を補正するために第３レンズＬ３の凹の屈折力を強くしようとすると、正の屈折力を有する第１レンズＬ１とのバランスを維持することが難しくなり、コマ収差および軸上色収差が大きく発生し、更に波長ごとの球面収差のバランスが大きく崩れるため、結像性能の劣化につながる。
〔第４の比較例〕
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、条件式（３）の上限値を上回った場合（ｆ２/ｆ＝３．５）の望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、ｆ１／ｆ＝０．５、ｆ３／ｆ＝−１．１６であり、条件式（２）および条件式（４）についてはほぼ満足している。

図１７（Ａ）に示すように、図５（Ａ）に比べて軸上色収差への影響はほとんど無いが、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との合成の正の屈折力が弱くなり、図１７（Ｃ）に示すように、歪曲収差がプラス側に発生する。このような歪曲収差を補正するために第３レンズＬ３の凹の屈折力も弱くしようとすると、正の屈折力を有する第１レンズＬ１とのバランスを維持することが難しくなる。このように、歪曲収差がプラスに大きく発生するので、特に、携帯カメラ用の撮像用レンズ等のように、望遠で撮像できるレンズが要求されるときに問題となる。
〔第５の比較例〕

図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、条件式（４）の下限値を下回った場合（ｆ３/ｆ＝−１．６）の望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、ｆ１／ｆ＝０．６２、ｆ２／ｆ＝３．００であり、条件式（２）および条件式（３）についてはほぼ満足している。

図１９（Ａ）に示すように、図５（Ａ）に比べて軸上色収差への影響が大きく、第３レンズの凹の屈折力が弱くなり、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との合成の正の屈折力とのバランスがくずれ、図１９（Ｃ）に示すように、歪曲収差がプラス側に発生する。このような歪曲収差を補正するために第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の正の屈折力を弱くしようとすると、軸上色収差のバランスをとりつつ軸外での倍率色収差を少なくすることが難しくなる。このように、歪曲収差がプラス側に大きく発生するので、特に、携帯カメラ用の撮像用レンズ等のように、望遠で撮像できるレンズが要求されるときに問題となる。
〔第６の比較例〕

図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、条件式（４）の上限値を上回った場合（ｆ３/ｆ＝−０．４９）の望遠レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し、図２２（Ａ）〜（Ｃ）は、同様にそのコマ収差を示す。ここで、ｆ１／ｆ＝０．５０、ｆ２／ｆ＝０．７０であり、条件式（２）および条件式（３）についてはほぼ満足している。

図２１（Ａ）に示すように、図５（Ａ）に比べて軸上色収差への影響が大きく、コマ収差及び、軸上色収差が大きく発生し、更に波長ごとの球面収差のバランス及び非点収差のバランスが大きく崩れるため、結像性能の劣化につながる。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。本発明の望遠レンズは、周知の撮像レンズにおいて実施されるような種々の変更を加えることが可能であり、例えば、ガラス材料及びプラスチック材料の表面に反射防止や表面硬度向上を目的としたコーティング処理を施したり、或いは、フィルタ等の光学要素を付加することもできる。

本発明の第１の実施形態に係る望遠レンズの概略構成を示す断面図第２レンズおよび第３レンズの詳細構成を示す図本発明の第２の実施形態に係る望遠レンズの概略構成を示す断面図本発明の第２の実施形態に係る望遠レンズの概略構成を示す断面図本発明の第１の実施形態に係る望遠レンズの収差性能を示す図本発明の第１の実施形態に係る望遠レンズの収差性能を示す図本発明の第２の実施形態に係る望遠レンズの収差性能を示す図本発明の第２の実施形態に係る望遠レンズの収差性能を示す図本発明の第３の実施形態に係る望遠レンズの収差性能を示す図本発明の第３の実施形態に係る望遠レンズの収差性能を示す図第１の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第１の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第２の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第２の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第３の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第３の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第４の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第４の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第５の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第５の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第６の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図第６の比較例に係る望遠レンズの収差性能を示す図

符号の説明

１，１００，２００望遠レンズ
２結像面
３光軸
ＣＧカバーガラス
Ｌ１，Ｌ１０１，Ｌ２０１第１レンズ
Ｌ２，Ｌ１０２，Ｌ２０２第２レンズ
Ｌ３，Ｌ１０３，Ｌ２０３第３レンズ
ＳＬ絞り

Claims

物体側から順に、
開口絞りと、
両面を球面形状とし、かつ物体側の面を凸面形状とした正の屈折力を有する第１レンズと、
両面を非球面形状とし、かつ物体側の面を凹面形状とした正の屈折力を有する第２レンズと、
両面を非球面形状とし、かつ物体側の面を凹面形状とした負の屈折力を有する第３レンズと
を備え、
かつ、以下の条件式（１）乃至（５）を満足するように構成されたこと特徴とする望遠レンズ。
ＢＦ／２Ｙ＞１．５・・・・・（１）
０．５＜ｆ１／ｆ＜１・・・・・（２）
０．７＜ｆ２／ｆ＜３・・・・・（３）
−１．５＜ｆ３／ｆ＜−０．５・・・・・（４）
ｔａｎθ＜０．４５・・・・・（５）
ただし、
ｆ：レンズ系全体の近軸焦点距離
θ：主光線の最大入射角度
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
２Ｙ：有効画面対角線長
ＢＦ：第３レンズの最終面から像側焦点までの距離
以下の条件式（６）および（７）をさらに満足するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の望遠レンズ。
０．５＜ΔＺＦ（Ｌ２）／ΔＺＲ（Ｌ２）＜２・・・・・（６）
０．５＜ΔＺＦ（Ｌ３）／ΔＺＲ（Ｌ３）＜３・・・・・（７）
ただし、
ΔＺＦ（Ｌ２）：第２レンズの物体側の面における最大有効光線の高さＨＦでの光軸方向の形状変位量
ΔＺＲ（Ｌ２）：第２レンズの像面側の面における最大有効光線の高さＨＲでの光軸方向の形状変位量
ΔＺＦ（Ｌ３）：第３レンズの物体側の面における最大有効光線の高さＨＦでの光軸方向の形状変位量
ΔＺＲ（Ｌ３）：第３レンズの像面側の面における最大有効光線の高さＨＲでの光軸方向の形状変位量
前記第１レンズはガラス材料からなり、前記第２レンズおよび前記第３レンズはいずれもプラスチック材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の望遠レンズ。