JP2013092775A - レンズシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、低色収差及び高解像度を同時に保証することができ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、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ及び負又は正の屈折力を有する第５レンズが順に配列され、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ及び前記第５レンズは、非球面レンズであるレンズシステムであって、
以下の条件式（１）を満たす。
０．９＜Ｆ２／Ｆ＜１．４ ・・・（１）
ここで、Ｆ２は前記第２レンズの有効焦点距離であり、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、電子部品の小型化、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、レンズシステムが内蔵されているが、現在このレンズシステムに対しても更なる高画質化及び低コスト化が求められている。

球面ガラスレンズは、色収差を良好に補正することができるが、球面収差を補正し難いという問題がある。従来のレンズシステムは、非球面プラスチック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、複数の非球面プラスチックレンズから構成されたレンズシステムは、低色収差及び高解像度を同時に保証することができない。

本発明の目的は、低色収差及び高解像度を同時に保証することができ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、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、及び負又は正の屈折力を有する第５レンズが順に配列され、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ及び前記第５レンズは、非球面レンズであり、該レンズシステムは、以下の条件式（１）を満たす。
０．９＜Ｆ２／Ｆ＜１．４ ・・・（１）
ここで、Ｆ２は前記第２レンズの有効焦点距離であり、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（１）を満たすことによって、低色収差及び高解像度を同時に保証することができる。

本発明の第一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に示す本発明の第一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に示す本発明の第一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に示す本発明の第一実施形態に係るレンズシステムの歪曲収差図である。 本発明の第二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５に示す本発明の第二実施形態に係るレンズシステムの球面収差図である。 図５に示す本発明の第二実施形態に係るレンズシステムの像面湾曲図である。 図５に示す本発明の第二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、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について説明する。

（第一実施形態）
まず、図１乃至図４を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１に示したように、本発明の第一実施形態に係るレンズシステム１００は、物体側（図１における左側）から像側（図１における右側）に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ１０、正の屈折力を有する第２レンズ２０、負の屈折力を有する第３レンズ３０、正の屈折力を有する第４レンズ４０、及び負の屈折力を有する第５レンズ５０が順に配列されている。本実施形態において、前記第１レンズ１０、前記第２レンズ２０、前記第３レンズ３０、前記第４レンズ４０及び前記第５レンズ５０は、非球面プラスチックレンズである。

前記第１レンズ１０は、物体側に面する第一表面Ｓ１と、像側に面する第二表面Ｓ２と、を備える。前記第２レンズ２０は、物体側に面して前記第１レンズ１０の第二表面Ｓ２に対向する第三表面Ｓ３と、像側に面する第四表面Ｓ４と、を備える。前記第３レンズ３０は、物体側に面して前記第２レンズ２０の第四表面Ｓ４に対向する第五表面Ｓ５と、像側に面する第六表面Ｓ６と、を備える。前記第４レンズ４０は、物体側に面して前記第３レンズ３０の第六表面Ｓ６に対向する第七表面Ｓ７と、像側に面する第八表面Ｓ８と、を備える。前記第５レンズ５０は、物体側に面して前記第４レンズ４０の第八表面Ｓ８に対向する第九表面Ｓ９と、像側に面する第十表面Ｓ１０と、を備える。

前記レンズシステム１００は、絞りＳｔ及びフィルター６０をさらに備える。前記絞りＳｔは、前記第１レンズ１０と前記第２レンズ２０との間に位置し、前記フィルター６０は、前記第５レンズ５０の像側に位置する。前記絞りＳｔは、前記第２レンズ２０の光通過量を制限するために用いられる。前記フィルター６０は、前記第５レンズ５０から通過してくる光線の中の赤外線をカットするために用いられ、且つ物体側に面して前記第５レンズ５０の第十表面Ｓ１０に対向する前表面６２と、像側に面する後表面６４と、を備える。

本実施形態において、光線は、物体側から前記第１レンズ１０に入射して、前記絞りＳｔ、前記第２レンズ２０、前記第３レンズ３０、前記第４レンズ群４０、前記第５レンズ群５０及びフィルター６０の順に通過した後、結像面１０１に集光されて、前記結像面に設置されたＣＣＤ又はＣＭＯＳなどの固体撮像素子によって、被写体の像が結像される。

前記レンズシステム１００は、以下の条件式（２）を満たす。

０．９＜Ｆ２／Ｆ＜１．４ ・・・（２）

ここで、Ｆ２は前記第２レンズ２０の有効焦点距離であり、Ｆは前記レンズシステム１００の有効焦点距離である。

前記条件式（２）を満たせば、前記レンズシステム１００の球面収差は良好に補正され、且つコマ収差が大きすぎることはない。

前記レンズシステム１００は、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。

−０．３＜Ｆ／ｆ５＜０．３ ・・・（３）

ここで、ｆ５は前記第５レンズ５０の有効焦点距離である。

前記条件式（３）を満たせば、前記レンズシステム１００の画角、低歪曲収差及び小さいコマ収差を保証することができる。

前記レンズシステム１００は、以下の条件式（４）乃至（８）の全てを満たすことが好ましい。

５０＜Ｖｄ１＜６０ ・・・（４）

５０＜Ｖｄ２＜６０ ・・・（５）

２２＜Ｖｄ３＜２８ ・・・（６）

５０＜Ｖｄ４＜６０ ・・・（７）

５０＜Ｖｄ５＜６０ ・・・（８）

ここで、Ｖｄ１は、前記第１レンズ１０のアッベ数であり、Ｖｄ２は前記第２レンズ２０のアッベ数であり、Ｖｄ３は前記第３レンズ３０のアッベ数であり、Ｖｄ４は前記第４レンズ４０のアッベ数であり、Ｖｄ５は前記第５レンズ５０のアッベ数である。

前記条件式（４）乃至（８）を満たせば、前記レンズシステム１００のコマ収差は良好に補正される。

前記第１レンズ１０、前記第２レンズ２０、前記第３レンズ３０、前記第４レンズ４０及び前記第５レンズ５０の非球面形状は以下の数式（９）によって表示される。

ここで、ｃは、レンズ表面中心の曲率であり、ｈは、光軸からレンズ表面までの高さであり、ｋは、二次曲面係数であり、Ａｉは、第ｉ次の非球面形状の係数である。

以下の表１、表２の中のデータに基づく数値を前記数式（９）に代入することにより、第一実施形態の前記レンズシステム１００の各々のレンズの表面の非球面形状を知ることができる。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、Ｒは対応する表面の曲率半径であり、Ｄは対応する表面から次の表面までの軸上距離であり、Ｎｄは対応するレンズのｄ光線（波長が５８７ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄは対応するレンズのアッベ数である。

第一実施形態において、Ｆ２／Ｆ＝１．００、Ｆ／ｆ５＝−０．２５、Ｖ１＝５６．８、Ｖ２＝５６．８、Ｖ３＝２６．６、Ｖ４＝５６．８、Ｖ５＝５６．８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乃至図４に示した六本の各々の曲線は、それぞれａ光線（波長が４７０ｎｍである）、ｂ光線（波長が５１０ｎｍである）ｃ光線（波長が５５５ｎｍである）ｄ光線（波長が６１０ｎｍである）ｅ光線（波長が６５０ｎｍである）ｆ光線（波長が５８８ｎｍである）の収差曲線である。図２に示したように、前記レンズシステム１００の可視光線に対する球面収差値は−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲である。図３のＴ及びＳは、それぞれ光のメリディオナル方向の特性曲線（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）及び光のサジタル方向の特性曲線（Ｓａｇｉｔｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）であり、全て−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内に制御される。図４に示したように、前記レンズシステム１００の歪曲収差は、−２．００％〜２．００％までの範囲内に制御される。

（第二実施形態）
次に、図５乃至図８を参照して、本発明の第二実施形態を説明する。
図５は、本発明の第二実施形態のレンズシステム１００ａである。該第二実施形態のレンズシステム１００ａは、第５レンズ５０が正の屈折力を有する点で、第一実施形態の前記レンズシステム１００に対して相違している。なお、以下の第二実施形態についての説明において、第一実施形態と共通する部分については適宜説明を省略する。

以下の表３、表４の中のデータに基づく数値を前記数式（９）に代入することにより、第二実施形態の前記レンズシステム１００ａの各々のレンズの表面の非球面形状を知ることができる。本実施形態において、前記レンズシステム１００ａの各光学素子は、表３及び表４の条件を満たす。ここで、Ｒは対応する表面の曲率半径であり、Ｄは対応する表面から次の表面までの軸上距離であり、Ｎｄは対応するレンズのｄ光線（波長が５８７ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄは対応するレンズのアッベ数である。

第二実施形態において、Ｆ２／Ｆ＝１．３０、Ｆ／ｆ５＝０．２７、Ｖ１＝５５．８、Ｖ２＝５５．８、Ｖ３＝２３．２、Ｖ４＝５５．８、Ｖ５＝５５．８である。

前記レンズシステム１００ａの球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、図６乃至図８に示した。図６乃至図８に示した六本の各々の曲線は、それぞれａ光線（波長が４７０ｎｍである）、ｂ光線（波長が５１０ｎｍである）ｃ光線（波長が５５５ｎｍである）ｄ光線（波長が６１０ｎｍである）ｅ光線（波長が６５０ｎｍである）ｆ光線（波長が５８８ｎｍである）の収差曲線である。図６に示したように、前記レンズシステム１００ａの可視光線に対する球面収差値は−０．０５ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲である。図７のＴ及びＳは、それぞれ光のメリディオナル方向の特性曲線（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）及び光のサジタル方向の特性曲線（Ｓａｇｉｔｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）であり、全て−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内に制御される。図８に示したように、前記レンズシステム１００ａの歪曲収差は、−２．００％〜２．００％までの範囲内に制御される。

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
２０ 第２レンズ
３０ 第３レンズ
４０ 第４レンズ
５０ 第５レンズ
６０ フィルター
６２ 前表面
６４ 後表面
１００、１００ａ レンズシステム
１０１ 結像面
Ｓ１ 第一表面
Ｓ２ 第二表面
Ｓ３ 第三表面
Ｓ４ 第四表面
Ｓ５ 第五表面
Ｓ６ 第六表面
Ｓ７ 第七表面
Ｓ８ 第八表面
Ｓ９ 第九表面
Ｓ１０ 第十表面
Ｓｔ 絞り

Claims (6)

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、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ及び負又は正の屈折力を有する第５レンズが順に配列され、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ及び前記第５レンズは、非球面レンズであるレンズシステムであって、
   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。
   ０．９＜Ｆ２／Ｆ＜１．４ ・・・（１）
   ここで、Ｆ２は前記第２レンズの有効焦点距離であり、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。
   −０．３＜Ｆ／ｆ５＜０．３ ・・・（２）
   ここで、ｆ５は前記第５レンズ５０の有効焦点距離である。
3. 前記レンズシステムは、以下の条件式（３）乃至（７）の全てを満たす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。
   ５０＜Ｖｄ１＜６０ ・・・（３）
   ５０＜Ｖｄ２＜６０ ・・・（４）
   ２２＜Ｖｄ３＜２８ ・・・（５）
   ５０＜Ｖｄ４＜６０ ・・・（６）
   ５０＜Ｖｄ５＜６０ ・・・（７）
   ここで、Ｖｄ１は、前記第１レンズのアッベ数であり、Ｖｄ２は前記第２レンズのアッベ数であり、Ｖｄ３は前記第３レンズのアッベ数であり、Ｖｄ４は前記第４レンズのアッベ数であり、Ｖｄ５は前記第５レンズのアッベ数である。
4. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ及び前記第５レンズは、プラスチックレンズであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のレンズシステム。
5. 前記レンズシステムは、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に位置する絞りをさらに備え、前記絞りは、前記第２レンズの光通過量を制限するために用いられることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のレンズシステム。
6. 前記レンズシステムは、前記第５レンズの像側に位置するフィルターをさらに備え、前記フィルターは、前記第５レンズから通過してきた光線の中の赤外線をカットするために用いられることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載のレンズシステム。