JP2013088805A - レンズシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、優れた結像品質を有するレンズシステムを提供する。
【解決手段】本発明のレンズシステムは、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群及び結像面が順に配列され、条件式５＜Ｄ／Ｆ＜５．３を満たす。ここで、Ｄは前記レンズシステムの全長であり、Ｆは前記レンズシステムの有効焦点距離である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学技術に関するものであって、特にレンズシステムに関するものである。

科学技術の発展に伴い、電子部品の小型軽量化及び多機能化が進んでいる。例えば、携帯電話及び携帯情報端末（ＰＤＡ）などには、レンズシステムが装着されているが、現在このレンズシステムに対しても高品質画像及び携帯性に対するさらなる進化が求められている。

従来のレンズシステムは、非球面プラスチックレンズ又は非球面ガラスレンズを使用することによって、結像品質を保証している。しかし、非球面レンズの製造コストは高い。

本発明の目的は、優れた結像品質を有するレンズシステムを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係るレンズシステムは、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び結像面が順に配列され、条件式：５＜Ｄ／Ｆ＜５．３を満たす。ここで、Ｄは前記レンズシステムの全長であり、Ｆは前記レンズシステムの有効焦点距離である。

本発明のレンズシステムにおいて、前記条件式を満たせば、優れた結像品質を有するレンズシステムを提供できる。

本発明の実施形態に係るレンズシステムの構造を示す図である。 図１に示す本発明の実施形態に係るレンズシステムの球面収差図である。 図１に示す本発明の実施形態に係るレンズシステムの像面湾曲図である。 図１に示す本発明の実施形態に係るレンズシステムの歪曲収差図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１に示したように、本発明の実施形態に係るレンズシステム１００は、物体側から像側（結像面に近い一端）に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群１０、正の屈折力を有する第２レンズ群２０、フィルター３０、及び結像面４０が順に配列されている。本実施形態において、前記レンズシステム１００は正の屈折力を有し、その有効焦点距離は２．９ｍｍであり、その全長は１５ｍｍである。

前記第１レンズ群１０は、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ１１と、負の屈折力を有する第２レンズ１２と、正の屈折力を有する第３レンズ１３とが順に配列される。本実施形態において、前記第１レンズ群１０の有効焦点距離Ｆ１は−６．１３６６ｍｍであり、前記第１レンズ１１の有効焦点距離Ｆ１１は−３．６８５ｍｍであり、前記第２レンズ１２の有効焦点距離Ｆ１２は−３５．６９５ｍｍであり、前記第３レンズ１３の有効焦点距離Ｆ１３は８．１７５８５ｍｍである。前記第１レンズ１１は、物体側と対向する第１面Ｓ１及び像側と対向する第２面Ｓ２を備える。前記第２レンズ１２は、物体側と対向する第３面Ｓ３及び像側と対向する第４面Ｓ４を備える。前記第３レンズ１３は、物体側と対向する第５面Ｓ５及び像側と対向する第６面Ｓ６を備える。また、前記第１レンズ１１と前記第２レンズ１２との間には遮光板（図示せず）を設置して、迷光を吸収する。

前記第２レンズ群２０は、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第４レンズ２１と、第５レンズ２２と、第６レンズ２３と、が順に配列されている。前記第５レンズ２２及び前記第６レンズ２３は複合レンズであり、複合した前記第５レンズ２２及び前記第６レンズ２３は、正の屈折力を有する。本実施形態において、前記第２レンズ群２０の有効焦点距離Ｆ２は３．９９１５ｍｍであり、前記第４レンズ２１の有効焦点距離Ｆ２１は５．８４ｍｍであり、前記第５レンズ２２と前記第６レンズ２３が複合された有効焦点距離Ｆ２２は１１．８４６ｍｍである。前記第４レンズ２１は、物体側と対向する第７面Ｓ７及び像側と対向する第８面Ｓ８を備える。前記第５レンズ２２は、物体側と対向する第９面Ｓ９及び像側と対向する第１０面Ｓ１０を備える。前記第６レンズ２３は、物体側と対向する第１０面Ｓ１０及び像側と対向する第１１面Ｓ１１を備える。

前記レンズシステム１００は、前記第１レンズ群１０と前記第２レンズ群２０との間に設置される絞り２５をさらに備える。即ち、前記絞り２５は前記第３レンズ１３と前記第４レンズ２１との間に設置され、前記第１レンズ群１０から出射された光が前記第２レンズ群２０に入射する光通過量を制限するために用いられ、且つ前記第１レンズ群１０を通過した光円錐をさらに対称にする。これにより、前記レンズシステム１００のコマ収差が良好に補正される。本実施形態において、空間を節約するために、前記第４レンズ２１の第７面Ｓ７に不透明な材料を塗布して、前記絞り２５とする。

前記フィルター３０は、物体側から像側に向かって、物体側と対向する第１２面Ｓ１２及び像側と対向する第１３面Ｓ１３を備える。前記フィルター３０は、赤外線をカットするために用いられる。

本実施形態において、前記レンズシステム１００は、カメラ又はビデオに応用されることができる。しかし、前記レンズシステム１００は、車載用レンズに応用されることが好ましい。前記レンズシステム１００は、以下の条件式を満たす。

５＜Ｄ／Ｆ＜５．３ ……（１）

ここで、Ｄは前記レンズシステム１００の全長であり、Ｆは前記レンズシステム１００の有効焦点距離である。

条件式（１）を満たせば、前記レンズシステム１００の収差は良好に補正される。しかし、Ｄ／Ｆが５．３より大きい場合、前記レンズシステム１００の全長は縮小且つ小型化できない。また、Ｄ／Ｆが５より小さい場合、この時の屈折力では優れた結像品質を保証し難い。

前記レンズシステム１００は、以下の条件式を満たすことが好ましい。

−０．４８＜Ｆ／Ｆ１＜−０．４５ ……（２）

ここで、Ｆは前記レンズシステム１００の有効焦点距離であり、Ｆ１は前記第１レンズ群１０の有効焦点距離である。

条件式（２）を満たせば、前記第１レンズ群１０の焦点距離の長さを有効的に制限することができる。しかし、Ｆ／Ｆ１が−０．４８より小さい場合、前記レンズシステム１００の有効焦点距離は長すぎるため、前記レンズシステム１００の像面湾曲は良好に補正され難い。また、Ｆ／Ｆ１が−０．４５より大きい場合、前記レンズシステム１００の有効焦点距離は短すぎる。且つ屈折力も大きすぎるため、前記第２レンズ群２０の横色収差及び縦色収差は良好に補正されることができない。

前記レンズシステム１００は、以下の条件式を満たすことが好ましい。

１２．１＜｜Ｆ１２／Ｆ｜＜１２．６ ……（３）

ここで、Ｆは前記レンズシステム１００の有効焦点距離であり、Ｆ１２は前記第２レンズ１２の有効焦点距離である。

条件式（３）を満たせば、前記第２レンズ群２０の焦点距離長さを有効的に制限することができる。しかし、｜Ｆ１２／Ｆ｜が１２．１より小さい場合、前記レンズシステム１００の有効焦点距離は長すぎるため、前記第１レンズ群１０から産生された像面湾曲は良好に補正され難い。また、｜Ｆ１２／Ｆ｜が１２．６より大きい場合、前記レンズシステム１００の有効焦点距離は短すぎる。従って、前記レンズシステム１００の横色収差は良好に補正されることができない。

本実施形態において、前記第１レンズ１１、前記第２レンズ１２、前記第３レンズ１３、前記第４レンズ２１、前記第５レンズ２２及び前記第６レンズ２３は、球面レンズである。球面レンズは、高温の環境下でも、結像品質に対して影響を与えにくいため、球面レンズを使用すると、結像品質を保証することができる。

本実施形態において、前記レンズシステム１００の各光学素子は、表１及び表２の条件を満たす。ここで、ｉは物体側からｉ番目のレンズ面であり、ｒｉは物体側からｉ番目のレンズ面の曲率半径であり、Ｄｉは物体側のｉ番目のレンズ面からｉ＋１番目のレンズ面までの軸上距離であり、ｎｉは物体側からｉ番目のレンズ面の屈折率であり、ｖｉは物体側からｉ番目のレンズ面のアッベ数である。

前記レンズシステム１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、図２乃至図４に示した。図２の曲線ａ１〜ａ５は、それぞれ波長が４３６ｎｍ、４８６ｎｍ、５４６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍである光の球面収差曲線である。本実施形態に係るレンズシステム１００の可視光線に対する球面収差値は−０．１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲である。図３のｔ１〜ｔ５は、それぞれ波長が４３６ｎｍ、４８６ｎｍ、５４６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍであり、光のメリディオナル方向の特性曲線（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）であり、ｓ１〜ｓ５は、それぞれ波長が４３６ｎｍ、４８６ｎｍ、５４６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍであり、光のサジタル方向の特性曲線（Ｓａｇｉｔｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）である。図３に示したように、Ｔ及びＳは、全て−０．５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内に制御される。図４に示した歪曲収差は、−５０％〜０％までの範囲内に制御される。

前記レンズシステム１００は、全長を縮小できるため、小型化でき、且つ色収差を良好に補正し易いため、優れた結像品質を保証することができる。

また、前記レンズシステム１００は、全て球面ガラスのみを使用して製造するため、高温の環境下でも、結像品質に対して影響を与えない。また、非球面を使用しないため、各々レンズを製造し易く、コストも低い。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１０ 第１レンズ群
１１ 第１レンズ
１２ 第２レンズ
１３ 第３レンズ
２０ 第２レンズ群
２１ 第４レンズ
２２ 第５レンズ
２３ 第６レンズ
２５ 絞り
３０ フィルター
４０ 結像面
１００ レンズシステム
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面
Ｓ３ 第３面
Ｓ４ 第４面
Ｓ５ 第５面
Ｓ６ 第６面
Ｓ７ 第７面
Ｓ８ 第８面
Ｓ９ 第９面
Ｓ１０ 第１０面
Ｓ１１ 第１１面
Ｓ１２ 第１２面
Ｓ１３ 第１３面

Claims (5)

1. 物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群及び結像面が順に配列され、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とするレンズシステム。
   ５＜Ｄ／Ｆ＜５．３ ……（１）
   ここで、Ｄは前記レンズシステムの全長であり、Ｆは前記レンズシステムの有効焦点距離である。
2. 前記レンズシステムは、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のレンズシステム。
   −０．４８＜Ｆ／Ｆ１＜−０．４５ ……（２）
   ここで、Ｆは前記レンズシステムの有効焦点距離であり、Ｆ１は前記第１レンズ群の有効焦点距離である。
3. 前記第１レンズ群は、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、が順に配列され、前記第２レンズ群は、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第４レンズと、第５レンズと、第６レンズとが順に配列され、前記第５レンズ及び前記第６レンズは、複合レンズであり、複合した前記第５レンズ及び前記第６レンズは、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズシステム。
4. 前記レンズシステムは、以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項３に記載のレンズシステム。
   １２．１＜｜Ｆ１２／Ｆ｜＜１２．６ ……（３）
   ここで、Ｆは前記レンズシステムの有効焦点距離であり、Ｆ１２は前記第２レンズの有効焦点距離である
5. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間には、絞りが設置されていることを特徴とする請求項１又は４に記載のレンズシステム。