JP2012014139A - 三枚式光学ピックアップレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクトで、製造を単純化可能な三枚式光学ピックアップレンズを提供する。
【解決手段】 三枚式光学ピックアップレンズ１は、光軸Ｚに沿って被写体側から結像側まで、開口絞り１１と、第１レンズＬ₁と、第２レンズＬ₂と、第３レンズＬ₃とをこの順に備える。第１レンズＬ₁は、正の屈折力を有するメニスカスレンズである。第２レンズＬ₂は被写体面Ｒ₃と結像面Ｒ₄とを有し、被写体面Ｒ₃と結像側Ｒ₄とは、それぞれ第２レンズＬ₂の中心部と縁部との間に少なくとも一つの変曲点を有する。第３レンズＬ₃は被写体面Ｒ₅と結像面Ｒ₆とを有し、光軸Ｚの中心において正の屈折力を有し、被写体面Ｒ₅と結像面Ｒ₆とは、それぞれ第３レンズＬ₃の中心部と縁部との間に少なくとも一つの変曲点を有する。これにより、背面焦点距離を短縮するとともに視角を増大することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は三枚式光学ピックアップレンズに関し、特に携帯電話またはＣＣＤ（電荷結合素子装置）あるいはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等イメージセンサーを利用する光学ピックアップレンズに関する。

科学技術の進歩に従い、電子製品は絶えず軽薄短小と多機能の方向に発展している。たとえば、デジタルカメラ、パソコンカメラ、ネットワークカメラ、携帯電話などの電子製品は撮像装置（レンズ）が装備されているほか、携帯端末（ＰＤＡ）などの装置も撮像装置（レンズ）を装備する需要がある。さらに、携帯性と操作親和性の需要に応ずるため、撮像装置には極めて良い結像品質が要求される一方、より小さい体積と低コストでなければ、撮像装置の応用性を向上させることができない。特に携帯電話に応用する場合には、前述のような要求や条件はさらに重要である。

従来の球面研磨仕上げガラスレンズは部材の選択幅が広く、色差補正に有利なため、業界で広く使われている。しかし、球面研磨のガラスレンズを焦点比（Ｆ Ｎｕｍｂｅｒ）が小さく、視角（Ｆｉｌｅｄ Ａｎｇｌｅ）が大きい場合に応用したときに、球面収差と非点収差などの光学収差の修正が難しい。前述した公知の球面研磨仕上げガラスレンズの欠点を改善するため、現在の撮像装置はすでに非球面のプラスチックレンズまたは非球面の成形ガラスレンズが使用されており、より良い結像品質が図られる。

例えば、特許文献１〜１２には、三枚式レンズ（Ｌｅｎｓ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を備えた光学ピックアップレンズ構成が開示されている。これらの特許における構成では、以下に示す各要素の変化または組合せによる違いがある。三枚式レンズの対応組合せについては、たとえば、第１、第２、第３レンズともメニスカス（Ｍｅｎｉｓｃｕｓ Ｓｈａｐｅ）レンズという組合せ、または第１、第２レンズはメニスカスで第３レンズが平凹（Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｃａｖｅ Ｓｈａｐｅ）あるいは平凸（Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ Ｓｈａｐｅ）のレンズという組合せがある。また、各特許における三枚式レンズの凸面／凹面の方向組合せについては、たとえば、第１、第２、第３レンズそれぞれ対応組合せの凸面／凹面を対物側／結像面に配置するなど多種な変化が組合せられる。または特許文献１３のように、三枚式レンズに組合せによる屈折力（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ）の正／負が異なる構成などがある。

前述のとおり、三枚式レンズの光学ピックアップレンズの構成を論じた公知技術による光学ピックアップレンズ技術分野において、それぞれの光学の使用目的により、様々な変化または組合せが形成されている。使用するレンズの形状、組合せ、作用または効果の違いにより、新規性または進歩性が認められている。

近年、小型カメラ、カメラ付き携帯電話、携帯端末（ＰＤＡ）などの製品のピックアップレンズは、小型化、短い焦点距離、良い収差が要求されている。各種の小型化の三枚式レンズのうち、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正、負の屈折力が変化する変曲点を有する第３レンズ（Ｍ形レンズ、Ｍ−Ｓｈａｐｅｄ Ｌｅｎｓ）はもっとも小型化要求に対応できる。

様々な結像方式について、「第１レンズは正の屈折力、第２レンズは負の屈折力、第３レンズは正の屈折力を有するＭ型レンズ」によるものは、特許文献１４〜２９などに開示されている。「第１レンズは正の屈折力、第２レンズは負の屈折力、第３レンズは負の屈折力を有するＭ型レンズ」によるものは、特許文献３０〜４７などに開示されている。

米国特許ＵＳ２００７／００９１４５７号公報 米国特許ＵＳ６，５１５，８０９号公報 米国特許ＵＳ７，２６２，９２５号公報 米国特許ＵＳ２００７／０１９５４３２号公報 米国特許ＵＳ２００５／０１２８３３４号公報 特開２００７−１２１８２０号公報 特開２００５−３５２３１７号公報 特開２００４−１６３７８６号公報 特開２００７−０９４１１３号公報 特開２００５−３３８２３４号公報 特開２００７−０４７５１３号公報 特開２００６−０９８９７６号公報 特許第３７１７４８８号公報 欧州連合特許ＥＰ１８３０２１０号公報 特開２００８−１３９８５３号公報 特開２００６−１７８３２８号公報 米国特許ＵＳ７，３９７，６１３号公報 米国特許ＵＳ７，４８６，３２８号公報 米国特許ＵＳ７，４２３，８１７号公報 米国特許ＵＳ７，４６８，８４７号公報 米国特許ＵＳ７，５１５，３５８号公報 米国特許ＵＳ２００７／０１９５４２６号公報 米国特許ＵＳ２００７／０２１７０３４号公報 米国特許ＵＳ２００７／０２２９９８６号公報 米国特許ＵＳ２００８／０２３９５１０号公報 中華民国特許ＴＷＭ３４３１６７号公報 中華民国特許ＴＷ２００６３９４３２号公報 中国特許ＣＮ１６７０５６０号公報 中国特許ＣＮ１８７３４６０号公報 欧州連合特許ＥＰ１８４０６１８号公報 欧州連合特許ＥＰ１９４２３６３号公報 米国特許ＵＳ７，４６０，３１５号公報 米国特許ＵＳ７，４６０，３１４号公報 米国特許ＵＳ７，４５０，３２３号公報 米国特許ＵＳ７，５１１，８９９号公報 米国特許ＵＳ２００７／０２２９９８７号公報 米国特許ＵＳ２００８／０２２５４０１号公報 米国特許ＵＳ２００８／０２６６６７９号公報 米国特許ＵＳ２００８／０２２５４０号公報 米国特許ＵＳ２００７／０１９５４２６号公報 特許第３８１６０９３号公報 特開２００８−２７６２００号公報 特開２００８−２３３２２２号公報 特開２００８−２７６２００号公報 特開２００７−０１０７７３号公報 国際公開ＷＯ２００７０３９９８０号公報 中国特許ＣＮ１９４５３７２号公報

しかし、光学ピックアップレンズは、特に小型（薄型）装置、たとえば、携帯電話のピックアップレンズ、ネットワークカメラのピックアップレンズなどへの応用において、レンズの径が小さい（レンズの有効半径が小さい）、ピックアップレンズの長さが短い（レンズの合計長さが短い）、イメージセンサーとレンズの距離が短い（背面焦点距離が短い）ならびに収差修正が良いことが使用者から求められている。従来技術では、これらの課題について、異なるレンズの組合せ、形状の異なるレンズまたは異なる光学パラメータによって対応している。

よりコンパクト化（薄型）の目的および製造の単純化を図るため、本発明では、第２レンズと第３レンズともＭ型レンズを使用する構成を採用することにより、背面焦点距離の短縮、かつ視覚を有効に増大することができ、コンパクト薄型化携帯電話または光学システムに適用することができる。

前記課題を解決するため、本発明の主な目的は、一種の三枚式ピックアップレンズを提供する。この三枚式ピックアップレンズは、光軸上の被写体面から結像面へ順に追って、開口絞りと、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズとを備える。
第１レンズはメニスカスレンズであり、正の屈折力を有する。
第２レンズは被写体面と結像面とを有し、光軸の中心において正の屈折力または負の屈折力を有し、被写体面および結像面は、第２レンズの中心部と縁部との間に少なくとも一つの変曲点を有する。
第３レンズは被写体面と結像面とを有し、光軸の中心において正の屈折力を有し、被写体面および結像面は、第３レンズの中心部と縁部との間に少なくとも一つの変曲点を有する。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズはさらに、以下の数式１と数式２の条件を満足する。
（数１）
０．２９≦ＢＦＬ／ＴＬ≦０．３６
（数２）
５９．０°≦２ω≦７２．０°

ＢＦＬは、三枚式光学ピックアップレンズの背面焦点距離である。
ＴＬは、光軸上開口絞りからイメージセンサー被写体面までの距離である。
２ωは、三枚式光学ピックアップレンズの最大視角（Ｍａｘｉｍｕｍ ＦＯＶ）である。

第２レンズには２種類ある。１種の第２レンズの屈折率は、レンズの中心部から縁部へ次第に負の屈折力から正の屈折力に変わる。もう１種の第２レンズの屈折率は、レンズの中心部から縁部へ次第に正の屈折力から負の屈折力に変わる。

第２レンズの屈折率が負の屈折力から正の屈折力へ次第に変わるとき、以下の数式３の条件を満足する。
（数３）
０．７００≦Ｈ_2-／Ｈ_2t≦０．９９５

一方、第２レンズの屈折率が正の屈折力から負の屈折力へ次第に変わるとき、以下の数式４の条件を満足する。
（数４）
０．７５５≦Ｈ₂₊／Ｈ_2t≦０．９５５

Ｈ_2-は、第２レンズに負の屈折力が正の屈折力に変わる臨界点から、光軸との垂直方向に沿って光軸と交差する交差点までの長さである。
Ｈ₂₊は、第２レンズに正の屈折力が負の屈折力に変わる臨界点から、光軸との垂直方向に沿って光軸と交差する交差点までの長さである。
Ｈ_2tは、第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄の最大光学有効点から、光軸Ｚとの垂直方向に沿って光軸Ｚと交差する交差点に至るまでの長さである。

第３レンズは、以下の数式５の条件を満足する。
（数５）
０．５９０≦Ｈ₃₊／Ｈ_3t≦０．７９０

Ｈ₃₊は、第３レンズＬ₃の結像面Ｒ₆の変曲点から、光軸Ｚとの垂直方向に沿って光軸Ｚと交差する交差点に至るまでの長さである。
Ｈ_3tは、第３レンズＬ₃の結像面Ｒ₆の最大光学有効点から、光軸Ｚとの垂直方向に沿って光軸Ｚと交差する交差点に至るまでの長さである。

第１レンズ、第２レンズ、第３レンズの焦点距離は、それぞれ以下の数式６、７、８の条件を満足する。
（数６）
１．２１≦ｆ₁／ｆ≦１．６６
（数７）
−２．４０≦ｆ₂／ｆ≦６．３４
（数８）
０．８１≦ｆ₃／ｆ≦２．９５

ｆは、三枚式光学ピックアップレンズ１の有効焦点距離である。
ｆ₁は、第１レンズＬ₁の有効焦点距離である。
ｆ₂は、第２レンズＬ₂の有効焦点距離である。
ｆ₃は、第３レンズＬ₃の有効焦点距離である。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズは、光学収差を有効に修正することができ、高解像度を備えると共に、レンズの長さを有効に縮小することができる。したがって、小型化、低コストの効果を達成し、ピックアップレンズの応用性を向上させる。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例１、２による光学構造態様図である。 図１による第２レンズの結像面の変曲点Ｈ_2-とＨ_2tの態様図である。 図１による第３レンズの結像面の変曲点Ｈ_3-とＨ_3tの態様図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例３、４による光学構造態様図である。 図４による第２レンズ結像面の変曲点Ｈ_2-とＨ_2tの態様図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例１による光路構造の態様図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例１の像面湾曲図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例１による歪曲収差図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例２による光路構造の態様図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例２による像面湾曲図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例２による歪曲収差図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例３による光路構造の態様図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例３による像面湾曲図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例３による歪曲収差図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例４による光路構造の態様図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例４による像面湾曲図である。 本発明の三枚式光学ピックアップレンズの実施例４による歪曲収差図である。

本発明による構造と技術特徴をより確実にするため、好ましい実施例を以下の図式と合わせて詳細説明する。

図１を参照する。本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１は、光軸Ｚに沿って、被写体側から結像側まで順に追って、開口絞り（Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｓｔｏｐ）１１と、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、赤外線フィルタ（ＩＲ ｃｕｔ−ｏｆｆ ｆｉｌｔｅｒまたはＩＲ／ＣＧという）１２と、イメージセンサー（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｃｈｉｐ）１３とを備える。画像キャプチャのとき、被写体（Ｏｂｊｅｃｔ）の光線は、まず第１レンズＬ₁、第２レンズＬ₂、第３レンズＬ₃を通過した後、赤外線フィルタ１２を通過し、イメージセンサー１３に結像される。

開口絞り１１は一種の前置式絞りであり、第１レンズＬ₁の被写体面Ｒ₁の前に設けられている。

第１レンズＬ₁は正の屈折力のメニスカスレンズであり、屈折率Ｎ_d1が１．５より大きく、アッベ数Ｖ_d1が５５より大きいガラス又はプラスチック部材からなる。第１レンズＬ₁の被写体面Ｒ₁は凸面であり、結像面Ｒ₂は凹面である。被写体面Ｒ₁と結像面Ｒ₂との少なくとも一つの面は非球面または両面とも非球面である。

第２レンズＬ₂において、レンズ中心部の被写体面Ｒ₃は凸面であり、結像面Ｒ₄は凹面である。被写体面Ｒ₃と結像面Ｒ₄において、それぞれ少なくとも一つの変曲点（Ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）を備える非球面レンズは、屈折率Ｎ_d2が１．６より大きく、アッベ数Ｖ_d2が２６より大きいガラス又はプラスチック部材からなる。第２レンズＬ₂の被写体面Ｒ₃と結像面Ｒ₄とは、レンズ中心部からレンズの縁部へ負の屈折力が変曲点を通過して正の屈折力に変わり、レンズの中心部から縁部への断面はＭ形を形成する。図２に示すように、被写体面Ｒ₃と結像面Ｒ₄とは、光軸の付近部における凸面または凹面が、レンズの縁部に向けて像面のそり（曲率）が次第に変化して凹面または凸面に変わることにより、被写体面Ｒ₃および結像面Ｒ₄にそれぞれ変曲点が形成される。

変曲点の接線が光軸Ｚと垂直に交差する場合に、結像面Ｒ₄の変曲点から光軸Ｚまでの垂直距離は第２レンズＬ₂の同等｛どうとう｝負の屈折力（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ）の範囲高さであり、記号Ｈ_2-で示す。図２に示すように、第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄の最大光学有効点（すなわち、第２レンズＬ₂における光線通過の最大領域という。）から光軸Ｚに至るまでの垂直距離は記号Ｈ_2tで示す。Ｈ_2-とＨ_2tとの比率は、同等負の屈折力が最大光学有効点の領域に占める大きさに相当する。良い結像効果を図るため、Ｈ_2-とＨ_2tとの比率は７０％〜９９．５％が好ましい。

第３レンズＬ₃において、レンズ中心部の被写体面Ｒ₅は凸面であり、結像面Ｒ₆は凹面である。光軸の付近部は正の屈折力であり、被写体面Ｒ₅と結像面Ｒ₆において、それぞれ少なくとも一つの変曲点（Ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）を備える非球面レンズは、屈折率Ｎ_d3が１．５より大きく、アッベ数Ｖ_d3が５５より大きいガラス又はプラスチック部材からなる。第３レンズＬ₃の被写体面Ｒ₅と結像面Ｒ₆はレンズ中心部からレンズの縁部に向かって、正の屈折力から負の屈折力へ次第に変わり、レンズの中心部から縁部への断面はＭ形を形成する。図３に示すように、被写体面Ｒ₅と結像面Ｒ₆とは、光軸の付近部における凸面または凹面が、レンズの縁部に向けて像面のそり（曲率）が次第に変化して凹面または凸面に変わることにより、被写体面Ｒ₃および結像面Ｒ₄にそれぞれ変曲点が形成される。

変曲点の接線が光軸Ｚと垂直に交差する場合に、結像面Ｒ₆の変曲点から光軸Ｚまでの垂直距離は第３レンズＬ₃の同等正の屈折力（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ）の範囲高さであり、記号Ｈ₃₊で示す。図３に示すように、第３レンズＬ₃の結像面Ｒ₆の最大光学有効点（すなわち、第３レンズＬ₃における光線通過の最大領域という。）から光軸Ｚに至るまでの垂直距離は、記号Ｈ_3tで示す。Ｈ₃₊とＨ_3tとの比率は、正の屈折力が最大光学有効点の領域に占める大きさに相当する。良い結像効果を図るため、Ｈ₃₊とＨ_3tとの比率は５９％〜７９％が好ましい。

赤外線フィルタ１２はガラスフィルタ、またはフィルム被覆技術により形成し、赤外線フィルタ機能を備えるフィルムである。
イメージセンサー１３はＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）である。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１は、以下の数式１〜３および５〜８の条件を満足する。
（数１）
０．２９≦ＢＦＬ／ＴＬ≦０．３６
（数２）
５９．０°≦２ω≦７２．０°

（数３）
０．７００≦Ｈ_2-／Ｈ_2t≦０．９９５
（数５）
０．５９０≦Ｈ₃₊／Ｈ_3t≦０．７９０

（数６）
１．２１≦ｆ₁／ｆ≦１．６６
（数７）
−２．４０≦ｆ₂／ｆ≦６．３４
（数８）
０．８１≦ｆ₃／ｆ≦２．９５

ＢＦＬは、三枚式光学ピックアップレンズ１の背面焦点距離｛はいめん しょうてん きょり｝である。
ＴＬは、光軸上開口絞り１１からイメージセンサー１３の被写体面までの距離である。
２ωは、三枚式光学ピックアップレンズ１の最大視角である。

Ｈ_2-は、第２レンズの負の屈折力が正の屈折力に変わる臨界点から、光軸との垂直方向に沿って光軸と交差する交差点までの長さである。
Ｈ_2tは、第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄の最大光学有効点から、光軸Ｚとの垂直方向に沿って光軸Ｚと交差する交差点に至るまでの長さである。

Ｈ₃₊は、第３レンズＬ₃結像面Ｒ₆の変曲点から、光軸Ｚとの垂直方向に沿って光軸Ｚと交差する交差点に至るまでの長さである。
Ｈ_3tは、第３レンズＬ３結像面Ｒ６の最大光学有効点から、光軸Ｚとの垂直方向に沿って光軸Ｚと交差する交差点に至るまでの長さである。

ｆは、三枚式光学ピックアップレンズ１の有効焦点距離である。
ｆ₁は、第１レンズＬ₁の有効焦点距離である。
ｆ₂は、第２レンズＬ₂の有効焦点距離である。
ｆ₃は、第３レンズＬ₃の有効焦点距離である。

だたし、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の第２レンズＬ₂のレンズの中心部とレンズ縁部の屈折率は前述の限りでない。
図４を参照する。第２レンズＬ₂の被写体面Ｒ₃と結像面Ｒ₄とは、レンズ中心部からレンズの縁部に向かって正の屈折力から負の屈折力へ次第に変わり、レンズの中心部から縁部の断面はＭ形を形成する。被写体面Ｒ₃と結像面Ｒ₄とは光軸の付近部における凸面または凹面が、レンズの縁部に向かって像面のそり（曲率）が次第に変化して凹面または凸面に変わることにより、屈折力の正／負の変換で変曲点が形成される。

変曲点の接線が光軸Ｚと垂直に交差する場合に、結像面Ｒ₄の変曲点から光軸Ｚまでの垂直距離は第２レンズＬ₂の同等正の屈折力範囲高さであり、記号Ｈ₂₊で示す。図５に示すように、第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄の最大光学有効点（すなわち、第２レンズＬ₂における光線通過の最大領域という。）から光軸Ｚに至るまでの垂直距離は、記号Ｈ_2tで示す。Ｈ₂₊とＨ_2tとの比率は、負の屈折力が最大光学有効点の領域に占める大きさに相当する。良い結像効果を図るため、Ｈ₂₊とＨ_2tとの比率は７５．５％〜９５．５％が好ましい。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１は、以下の数式１、２および４〜８の条件を満足する。

（数１）
０．２９≦ＢＦＬ／ＴＬ≦０．３６
（数２）
５９．０°≦２ω≦７２．０°

（数４）
０．７５５≦Ｈ_2-／Ｈ_2t≦０．９５５
（数５）
０．５９０≦Ｈ₃₊／Ｈ_3t≦０．７９０

（数６）
１．２１≦ｆ₁／ｆ≦１．６６
（数７）
−２．４０≦ｆ₂／ｆ≦６．３４
（数８）
０．８１≦ｆ₃／ｆ≦２．９５

Ｈ₂₊は、第２レンズの正の屈折力が負の屈折力に変わる臨界点から、光軸との垂直方向に沿って光軸を交差する交差点までの長さである。
他のパラメータは前述に同じである。

本発明の目的を達成するため、第１レンズＬ₁と第２レンズＬ₂および第３レンズＬ₃の光学面はすべて非球面が好ましい。ただし、第１レンズＬ₁は、この限りでなく、球面であっても良い。非球面の方程式（Ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｏｒｍｕｌａ）を数式９に示す。

Ｚは、レンズ上いずれの点が光軸方向からレンズ０点までの接平面の距離（ＳＡＧ）、ｃは曲率、ｒはレンズの高さ、Ｋは円錐定数（Ｃｏｎｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）、Ａ₄〜Ａ₁₄はそれぞれ４〜１４ステージの非球面係数である。
前述構造により、本発明の三枚式光学ピックアップレンズは背面焦点距離を短縮するとともに、視角を増大させ、コンパクト化、低コストの効果を達成できる。

以下、好ましい実施例を挙げて、それぞれ説明する。

図６〜８を参照する。図６は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例１による光路構造の態様図である。図７は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例１による像面湾曲（Ｆｉｌｅｄ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）図である。図８は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例１による光路構造の歪曲収差（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）図である。

下表１に被写体側から結像側へ順に追って番号をつけて光学面番号をそれぞれ振り分けており、光軸Ｚ上各光学面の曲率半径（Ｔｈｅ Ｒａｄｉｕｓ ｏｆ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）Ｒ（単位：ｍｍ）、光軸Ｚ上各素子の間隔（Ｔｈｅ ｏｎ−ａｘｉｓ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐａｃｉｎｇ）ｄ、各レンズの屈折率Ｎ_d、各レンズのアッベ数（Ａｂｂｅ’ｓ Ｎｕｍｂｅｒ）Ｖ_d、三枚式光学ピックアップレンズ１の焦点距離（Ｆｏｃａｌ Ｌｅｎｇｔｈ）ｆ、最大視角（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）ＦＯＶ（記号：２ω、単位：ｄｅｇ．）、Ｆ値（Ｆ Ｎｕｍｂｅｒ）Ｆｎｏを示す。

下表２は、各光学面の非球面における数式９のそれぞれの係数が示されている。

図６〜８と図１〜３を合わせて参照する。本実施例において、第１レンズＬ₁は屈折率Ｎ_d1が１．５３、アッベ数Ｖ_d1が５５．９３のプラスチック部材を用いる。第２レンズＬ₂は屈折率Ｎ_d2が１．６１、アッベ数Ｖ_d2が２６のプラスチック部材を用いる。第３レンズＬ₃は屈折率Ｎ_d3が１．５３、アッベ数Ｖ_d3が５５．９３のプラスチック部材を用いる。赤外線フィルタ１２はＢＫ７のガラス部材を用いる。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の有効焦点距離ｆは２．２０００ｍｍ、背面焦点距離ＢＦＬは０．８５８８ｍｍ、ＴＬは２．８７０２ｍｍである。第１レンズＬ₁の焦点距離ｆ₁は２．７２２６ｍｍ、第２レンズＬ₂の焦点距離ｆ₂は−２．６９０１ｍｍ、第３レンズＬ₃の焦点距離ｆ₃は２．００６２ｍｍである。第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄のＨ_2-は１．２５ｍｍであり、Ｈ_2tは１．７３ｍｍである。第３レンズＬ₃の結像面Ｒ₆のＨ₃₊は２．００ｍｍであり、Ｈ_3tは２．６２ｍｍである。

これらを整理して、数式１〜３、５〜８のそれぞれの値を表３に示す。よって、本発明の実施例１は数式１〜３、５〜８の条件を満足する。

図９〜１１を参照する。図９は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例２による光路構造の態様図である。図１０は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例２の像面湾曲図である。図１１は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例２の歪曲収差図である。

下表４に被写体側から結像側へ順に追って、光学面の番号をそれぞれ振り分けており、光軸Ｚ上各光学面の曲率半径Ｒ（単位：ｍｍ）、光軸Ｚ上各素子の間隔ｄ、各レンズの屈折率Ｎ_d、各レンズのアッベ数Ｖ_d、三枚式光学ピックアップレンズ１の焦点距離ｆ、最大視角ＦＯＶ（記号：２ω、単位：ｄｅｇ．）、Ｆ値Ｆｎｏを示す。

下表５は、各光学面の非球面における数式９のそれぞれの係数が示されている。

図９〜１１と図１〜３を合わせて参照する。本実施例において、第１レンズＬ₁は屈折率Ｎ_d1が１．５３、アッベ数Ｖ_d1が５５．９３のプラスチック部材を用いる。第２レンズＬ₂は屈折率Ｎ_d2が１．６１、アッベ数Ｖ_d2が２６のプラスチック部材を用いる。第３レンズＬ₃は屈折率Ｎ_d3が１．５３、アッベ数Ｖ_d3が５５．９３のプラスチック部材を用いる。赤外線フィルタ１２はＢＫ７のガラス部材を用いる。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の有効焦点距離ｆは１．８０２２ｍｍ、背面焦点距離ＢＦＬは０．８５８８ｍｍ、ＴＬは２．４７１６ｍｍである。第１レンズＬ₁の焦点距離ｆ₁は２．８１３９ｍｍ、第２レンズＬ₂の焦点距離ｆ₂は−４．５８５４ｍｍ、第３レンズＬ₃の焦点距離ｆ₃は１．９８０７ｍｍである。第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄のＨ_2-は１．２５ｍｍであり、Ｈ_2tは１．２６ｍｍである。第３レンズＬ₃の結像面Ｒ₆のＨ₃₊は１．５０ｍｍであり、Ｈ_3tは１．９３ｍｍである。

これらを整理して、数式１〜３、５〜８のそれぞれの値を表６に示す。よって、本発明の実施例２は数式１〜３、５〜８の条件を満足する。

図１２〜１４を参照する。図１２は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例３による光路構造の態様図である。図１３は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例３の像面湾曲図である。図１４は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例３の歪曲収差図である。
下表７に被写体側から結像側へ順に追って、光学面の番号をそれぞれ振り分けており、光軸Ｚ上各光学面の曲率半径Ｒ（単位：ｍｍ）、光軸Ｚ上各素子の間隔ｄ、各レンズの屈折率Ｎ_d、各レンズのアッベ数Ｖ_d、三枚式光学ピックアップレンズ１の焦点距離ｆ、最大視角ＦＯＶ（記号：２ω、単位：ｄｅｇ．）、Ｆ値Ｆｎｏを示す。

下表８は、各光学面の非球面における数式９のそれぞれの係数が示されている。

図１２〜１４と図４、５を合わせて参照する。本実施例において、第１レンズＬ₁は屈折率Ｎ_d1が１．５３、アッベ数Ｖ_d1が５５．９３のプラスチック部材を用いる。第２レンズＬ₂は屈折率Ｎ_d2が１．６１、アッベ数Ｖ_d2が２６のプラスチック部材を用いる。第３レンズＬ₃は屈折率Ｎ_d3が１．５３、アッベ数Ｖ_d3が５５．９３のプラスチック部材を用いる。赤外線フィルタ１２はＢＫ７のガラス部材を用いる。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の有効焦点距離ｆは１．８２７８ｍｍ、背面焦点距離ＢＦＬは０．８５８８ｍｍ、ＴＬは２．５９２８ｍｍである。
第１レンズＬ₁の焦点距離ｆ₁は３．００７４ｍｍ、第２レンズＬ₂の焦点距離ｆ₂は８．７３９８ｍｍ、第３レンズＬ₃の焦点距離ｆ₃は５．２２２１ｍｍである。第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄のＨ₂₊は１．３０ｍｍであり、Ｈ_2tは１．６８ｍｍである。第３レンズＬ₃の結像面Ｒ₆のＨ₃₊は１．２０ｍｍであり、Ｈ_3tは１．９５ｍｍである。

これらを整理して、数式１、２、４〜８のそれぞれの値を表９に示す。よって、本発明の実施例３は数式１、２、４〜８の条件を満足する。

図１５〜１７を参照する。図１５は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例４による光路構造の態様図である。図１６は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例４の像面湾曲図である。図１７は、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の実施例４の歪曲収差図である。

下表１０に被写体側から結像側へ順に追って、光学面の番号をそれぞれ振り分けており、光軸Ｚ上各光学面の曲率半径Ｒ（単位：ｍｍ）、光軸Ｚ上各素子の間隔ｄ、各レンズの屈折率Ｎ_d、各レンズのアッベ数Ｖ_d、三枚式光学ピックアップレンズ１の焦点距離ｆ、最大視角ＦＯＶ（記号：２ω、単位：ｄｅｇ．）、Ｆ値Ｆｎｏを示す。

下表１１は、各光学面の非球面における数式９のそれぞれの係数が示されている。

図１５〜１７と図４、５を合わせて参照する。本実施例において、第１レンズＬ₁は屈折率Ｎ_d1が１．５３、アッベ数Ｖ_d1が５５．９３のプラスチック部材を用いる。第２レンズＬ₂は屈折率Ｎ_d2が１．６１、アッベ数Ｖ_d2が２６のプラスチック部材を用いる。第３レンズＬ₃は屈折率Ｎ_d3が１．５３、アッベ数Ｖ_d3が５５．９３のプラスチック部材を用いる。赤外線フィルタ１２はＢＫ７のガラス部材を用いる。

本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１の有効焦点距離ｆは１．８７９４ｍｍ、背面焦点距離ＢＦＬは０．８５８８ｍｍ、ＴＬは２．６４５０ｍｍである。第１レンズＬ₁の焦点距離ｆ₁は３．０２４６ｍｍ、第２レンズＬ₂の焦点距離ｆ₂は１１．５５１３ｍｍ、第３レンズＬ₃の焦点距離ｆ₃は４．８８３８ｍｍである。第２レンズＬ₂の結像面Ｒ₄のＨ₂₊は１．４０ｍｍであり、Ｈ_2tは１．５０ｍｍである。第３レンズＬ₃の結像面Ｒ₆のＨ₃₊は１．１２ｍｍであり、Ｈ_3tは１．７０ｍｍである。

これらを整理して、数式１、２、４〜８のそれぞれの値を表１２に示す。よって、本発明の実施例４は数式１、２、４〜８の条件を満足する。

前述したそれぞれの表および図面より、前述各実施例における三枚式光学ピックアップレンズ１の背面焦点距離ＢＦＬは０．８５８８ｍｍ、最大視角２ωが６０．６〜７０°であることが分かる。これにより、本発明の三枚式光学ピックアップレンズ１は背面焦点距離を短縮するとともに視角を増大できることが裏付けられている。

以上は本発明の好ましい実施例の説明である。これらは本発明を説明するものであり、なんらの制限を加えるものではない。当該技術分野における通常の知識を有する者が実施しうる本発明の技術的範囲における改変、修正、または均等物への変更は、なお本発明の技術的範囲に含まれるものとする。

Ｚ ・・・光軸
Ｌ₁ ・・・第１レンズ
Ｌ₂ ・・・第２レンズ
Ｌ₃ ・・・第３レンズ
１ ・・・三枚式光学ピックアップレンズ
１１・・・開口絞り
１２・・・赤外線フィルタ
１３・・・イメージセンサー
Ｒ₁ ・・・第１レンズ被写体面
Ｒ₂ ・・・第１レンズ結像面
Ｒ₃ ・・・第２レンズ被写体面
Ｒ₄ ・・・第２レンズ結像面
Ｒ₅ ・・・第３レンズ被写体面
Ｒ₆ ・・・第３レンズ結像面
ｄ₁ ・・・光軸上の被写体から第１レンズ被写体面までの距離
ｄ₂ ・・・光軸上の第１レンズの被写体面から結像面までの距離
ｄ₃ ・・・光軸上の第１レンズの被写体面から第２レンズの被写体面までの距離
ｄ₄ ・・・光軸上の第２レンズの被写体面から結像面までの距離
ｄ₅ ・・・光軸上の第２レンズの被写体面から第３レンズの被写体面までの距離
ｄ₆ ・・・光軸上の第３レンズの被写体面から結像面までの距離
ｄ₇ ・・・光軸上の第３レンズの結像面から赤外線フィルタの被写体面までの距離
ｄ₈ ・・・光軸上の赤外線フィルタの被写体面から結像面までの距離
ｄ₉ ・・・光軸上の赤外線フィルタの被写体面からイメージセンサーの被写体面までの距離
Ｈ_2- ・・・ 第２レンズの負の屈折力が正の屈折力に変わる臨界点から、光軸との垂直方向に沿って光軸と交差する交差点までの長さ
Ｈ₂₊ ・・・ 第２レンズの正の屈折力が負の屈折力に変わる臨界点から、光軸との垂直方向に沿って光軸と交差する交差点までの長さ
Ｈ_2t ・・・ 第２レンズの結像側光学面の最大光学有効点から、光軸との垂直方向に沿って光軸と交差する交差点までの長さ
Ｈ₃₊ ・・・ 第３レンズ結像側光学面の変曲点から、光軸との垂直方向に沿って光軸と交差する交差点までの長さ
Ｈ_3t ・・・ 第３レンズの結像側光学面の最大光学有効点から、光軸との垂直方向に沿って光軸を交差する交差点までの長さ

Claims (12)

1. 開口絞りと、
   メニスカスレンズからなり、正の屈折力を有する第１レンズと、
   被写体面と結像面とを有し、前記被写体面および前記結像面は、中心部と縁部との間に少なくとも一つの変曲点を有する第２レンズと、
   被写体面と結像面とを有し、光軸の中心において正の屈折力を有し、前記被写体面および前記結像面は、中心部と縁部との間に少なくとも一つの変曲点を有する第３レンズと、を備え、
   前記開口絞り、前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第３レンズは、光軸に沿って被写体側から結像側までこの順に配列されることを特徴とする三枚式光学ピックアップレンズ。
2. ＢＦＬは、前記三枚式光学ピックアップレンズの背面焦点距離であり、
   ＴＬは、前記光軸上に前記開口絞りからイメージセンサーの被写体面までの距離であるとすると、
   （数１）
   ０．２９≦ＢＦＬ／ＴＬ≦０．３６
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
3. ２ωは、前記三枚式光学ピックアップレンズの最大視角であるとすると、
   （数２）
   ５９°≦２ω≦７２°
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
4. 前記第２レンズの屈折力は、光軸の中心において負の屈折力であり、前記第２レンズの縁部に向かって次第に増加して正の屈折力になることを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
5. Ｈ_2-は、前記第２レンズの負の屈折力が正の屈折力に変わる臨界点から、前記光軸との垂直方向に沿って前記光軸と交差する交差点までの長さであり、
   Ｈ_2tは、前記第２レンズの結像側光学面の最大光学有効点から、前記光軸との垂直方向に沿って前記光軸と交差する交差点までの長さであるとすると、
   （数３）
   ０．７００≦Ｈ_2-／Ｈ_2t≦０．９９５
   の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
6. 前記第２レンズの屈折力は、光軸の中心において正の屈折力であり、前記第２レンズの縁部に向かって次第に減少して負の屈折力になることを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
7. Ｈ₂₊は、前記第２レンズの正の屈折力が負の屈折力に変わる臨界点から、前記光軸との垂直方向に沿って前記光軸と交差する交差点までの長さであるとすると、
   （数４）
   ０．７５５≦Ｈ₂₊／Ｈ_2t≦０．９５５
   の条件を満足することを特徴とする請求項６に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
8. Ｈ₃₊は、前記第３レンズの結像側光学面の変曲点から、前記光軸との垂直方向に沿って前記光軸と交差する交差点までの長さであり、
   Ｈ_3tは、前記第３レンズの結像側光学面の最大光学有効点から、前記光軸との垂直方向に沿って前記光軸と交差する交差点までの長さであるとすると、
   （数５）
   ０．５９０≦Ｈ₃₊／Ｈ_3t≦０．７９０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
9. ｆは、前記三枚式光学ピックアップレンズの有効焦点距離であり、
   ｆ₁は、前記第１レンズの有効焦点距離であり、
   ｆ₂は、前記第２レンズの有効焦点距離であり、
   ｆ₃は、前記第３レンズの有効焦点距離であるとすると、
   （数６）
   １．２１≦ｆ₁／ｆ≦１．６６
   （数７）
   −２．４０≦ｆ₂／ｆ≦６．３４
   （数８）
   ０．８１≦ｆ₃／ｆ≦２．９５
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
10. 前記第１レンズの被写体面と結像面との少なくとも一つの面は非球面であることを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
11. 前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第３レンズは、プラスチック部材からなることを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。
12. 前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第３レンズは、ガラス部材からなることを特徴とする請求項１に記載の三枚式光学ピックアップレンズ。

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