WO2004038478A1 - 撮像レンズ - Google Patents

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WO2004038478A1
WO2004038478A1 PCT/JP2003/013504 JP0313504W WO2004038478A1 WO 2004038478 A1 WO2004038478 A1 WO 2004038478A1 JP 0313504 W JP0313504 W JP 0313504W WO 2004038478 A1 WO2004038478 A1 WO 2004038478A1
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WO
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lens
imaging
object side
aspherical
focal length
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PCT/JP2003/013504
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoji Kubota
Toshio Matsui
Original Assignee
Nagano Optics Laboratory Corporation
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
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    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
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    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
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    • G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
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    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Definitions

  • the present invention relates to a small and lightweight imaging lens used for a vehicle-mounted camera, a monitoring camera, a digital camera, a camera equipped with a mobile phone, and the like using a light receiving element such as a CCD or a CMOS.
  • a light receiving element such as a CCD or a CMOS.
  • the imaging lens incorporated in a surveillance camera using a light receiving element such as CCD or CMOS or a digital camera should have faithful subject reproducibility.
  • a light receiving element such as CCD or CMOS or a digital camera.
  • the CCD itself and the CCD camera have been miniaturized, and accordingly, the demand for miniaturization and compactness of the imaging lenses incorporated therein have been inevitably increasing.
  • light receiving elements such as CCDs have become megapixels in contrast to the downsizing of CCDs.
  • the imaging lenses used in cameras that use them must inevitably exhibit high optical performance. Conventionally, in order to achieve high optical performance, aberration correction has been performed using a large number of lenses.
  • the light receiving element such as CCD and CMOS
  • the amount of peripheral light decreases and shading occurs.
  • a method of providing an electric correction circuit a method of disposing a microphone aperture lens paired with a light receiving element, and expanding a light receiving angle on the element surface have been adopted.
  • the position of the exit pupil is set as far as possible from the image plane.
  • JP-A 2002-282292 a lens having high resolution, a small number of lenses, and a compact structure is disclosed in JP-A 2002-282292.
  • the imaging lens disclosed herein has three groups and four lenses, and the second lens group and the third lens group are configured by a single lens.
  • an aspherical surface including an inflection point is used as the lens surface. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to reduce the maximum exit angle of the light receiving element with respect to the element surface to a value smaller than the angle of view in order to prevent shading, and to collect aberrations so as to cope with a mega-pixel high pixel density.
  • the aim is to propose a lightweight and compact imaging lens that can apply positive light.
  • an object of the present invention is to adopt an aspherical surface that does not include an inflection point for a lens surface and to perform aberration correction so as to be able to cope with an increase in the number of pixels on the order of mega, which is advantageous for production, and
  • An object of the present invention is to propose a small, lightweight and compact imaging lens.
  • the imaging lens according to the first invention of the present application has a three-group, three-element configuration, and, in order from the object side, a positive meniscus first lens having a convex surface facing the object side, This is followed by a configuration in which a second meniscus lens with negative power and a third lens with positive or negative power are arranged, so that the second and third lenses function as correction lenses. It has become. Also, the first lens has stronger power than the second and third lenses. Further, among the first lens, the second lens, and the third lens, at least the second lens and the third lens both have aspherical lens surfaces. In addition, at least one aspherical inflection point is formed on the aspheric surface of the third lens.
  • the imaging lens of the present invention has a composite focal length of the imaging lens f, a focal length of the first lens f 1, a distance from the object side entrance surface of the first lens to the imaging surface ⁇ d,
  • the Abbe number of the second lens is V d 2
  • Conditional expression (1) is a condition for keeping the spherical aberration stable and for keeping the entire lens system compact.
  • the lens system can be made compact, but it becomes difficult to correct the spherical aberration. If the upper limit is exceeded, the correction of spherical aberration becomes easy, but the entire lens system cannot be compacted. By satisfying this condition, the lens system can be made compact while maintaining the spherical aberration in a favorable state.
  • the first lens is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side.
  • conditional expression (2) is also a condition for keeping the entire lens system more compact.
  • the imaging lens used in a camera mounted on a mobile phone it is necessary to make the entire lens system smaller and at the same time to make the overall length of the lens system shorter.
  • Conditional expression (3) is a condition for keeping the Abbe number of the second lens at 50 or less to stably maintain on-axis chromatic aberration and off-axis chromatic aberration.
  • the third lens in the imaging lens of the present invention is configured such that the peripheral portion of the lens surface on the image plane side is convex on the image surface side, and the lens surface on the object side and ,
  • the imaging plane is CCD or CMOS
  • the maximum exit angle of the chief ray is reduced to 30 degrees or less by making the periphery of the lens surface on the image surface side of the third lens an inflection aspheric surface with the convex surface facing the image surface side. It is desirable to do so. In this way, aspheric correction is performed to prevent seeding occurring at the periphery of the screen.
  • the imaging lens according to the second invention of the present application has a three-group, three-element configuration, and includes, in order from the object side, a first lens of a meniscus having a positive power with a convex surface facing the object side, and a lens on the object side. It has a configuration in which a second meniscus lens having a positive or negative power with a concave surface facing the lens and a third lens having a positive power are arranged.
  • at least one of the lens surfaces of the first lens, the second lens, and the third lens has a shape defined by an aspheric shape in which no inflection point appears in the effective lens surface area. ing.
  • the imaging lens of the present invention is a lens system having three groups and three elements, and the first lens disposed on the object side is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side.
  • the total length can be shortened.
  • the lens surface of the second lens on the object side concave, the position of the exit pupil can be lengthened, thereby preventing shading.
  • the lens surface has an aspherical shape with no inflection point, it is possible to suppress the deterioration of resolution caused by errors in lens processing and assembly errors, making it suitable for production. I have.
  • the combined focal length of the imaging lens is f
  • its back focus is BF
  • the focal length of the first lens is f1
  • the curvature of the object-side lens surface of the third lens is Ra.
  • the curvature of the lens surface on the image plane side of the third lens is R b
  • Conditional expression (A) is a condition for keeping the spherical aberration stable and keeping the entire lens system compact. Below the lower limit, the lens system can be made compact, but it becomes difficult to correct spherical aberration. Conversely, if the value exceeds the upper limit, spherical aberration can be easily corrected, but the entire lens system cannot be compacted. By satisfying this conditional expression, the lens system can be made compact while maintaining the spherical aberration in a favorable state.
  • the first lens is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side.
  • Conditional expression (B) is also a condition for keeping the entire lens system more compact.
  • the imaging lens used in a camera mounted on a mobile phone it is necessary to reduce the overall length of the lens system while at the same time miniaturizing the entire lens system.
  • Conditional expression (C) relates to the exit pupil and the pack focus. If the absolute value of the curvature R a exceeds the absolute value of the curvature R b, the exit pupil and the back focus become short, which is not preferable.
  • the imaging plane is a CCD, a CMOS, or the like
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging lens according to Example 1 to which the first invention of the present application is applied.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an imaging lens according to Example 2 to which the first invention of the present application is applied.
  • FIG. 3 is an aberration diagram of the imaging lens of Example 1 shown in FIG.
  • FIG. 4 is an aberration diagram of the imaging lens of Example 2 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of an imaging lens according to the third and fifth embodiments to which the first invention of the present application is applied.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of an imaging lens according to Example 4 to which the first invention of the present application is applied.
  • FIG. 7 is an aberration diagram of the imaging lens of the third embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8 is an aberration diagram of the imaging lens of Example 4 shown in FIG.
  • FIG. 9 is an aberration diagram of the imaging lens of Example 5 shown in FIG.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of an imaging lens of Example A to which the second invention of the present application is applied.
  • FIG. 11 is an aberration diagram of the imaging lens of Example A in FIG.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of an imaging lens of Example B and Example C to which the second invention of the present application is applied.
  • FIG. 13 is an aberration diagram of the imaging lens of Example B in FIG.
  • FIG. 14 is an aberration diagram of an imaging lens of Example C to which the second invention of the present application is applied.
  • FIG. 1 shows an imaging lens according to Example 1 to which the first invention of the present application is applied.
  • the imaging lens 100 of the present example includes, in order from the object side to the imaging surface 6 side, a first meniscus lens 1 having a positive power with a convex surface facing the object side, and a diaphragm 4 following the meniscus.
  • a second lens 2 having a negative power with a concave surface facing the object side, and a third lens 3 having a positive power, and the second and third lenses function as correction lenses.
  • the lens surfaces on both sides of each of the lenses 1, 2, and 3 are all aspherical.
  • a cover glass 5 is arranged between the second lens surface R 6 of the third lens 3 and the imaging surface 6.
  • an aspherical inflection point is provided at approximately 50% of the aperture on the first lens surface R5, and the aspheric surface is provided at approximately 25% of the aperture on the second lens surface R6.
  • An inflection point is provided. Accordingly, the orbicular zone around the lens of the third lens 3 forms a convex surface on the image forming surface side, and the maximum exit angle of the principal ray is set to 22 degrees with respect to the entire field angle of 63 degrees. I'm in order.
  • the lens data of the entire optical system of the imaging lens 100 of this example is as follows.
  • Table 1A shows lens data of each lens surface of the imaging lens 100 of this example, and Table 1B shows aspheric coefficients for defining the aspheric shape of each lens surface. [Table 1A]
  • i indicates the order of the lens surfaces counted from the object side
  • R indicates the curvature of each lens surface
  • d indicates the distance between the lens surfaces
  • N d indicates the refractive index of each lens
  • V d indicates the Abbe number of each lens.
  • an asterisk (*) is attached to i on the lens surface, indicating that the lens surface is aspheric.
  • the aspheric shape adopted for the lens surface is expressed by the following equation, where X is the axis in the optical axis direction, H is the height in the direction perpendicular to the optical axis, k is the conic coefficient, and ABCD is the aspheric coefficient.
  • FIG. 3 is an aberration diagram showing various aberrations of the imaging lens 100 according to the first embodiment.
  • SA indicates spherical aberration
  • OSC indicates a sine condition
  • AS indicates astigmatism
  • DIST indicates distortion
  • a S is tangential
  • S is the sagittal image plane.
  • the aberration diagram shown in the lower part of the drawing represents lateral aberration.
  • DX represents lateral X aberration relating to X pupil coordinates
  • DY represents lateral Y aberration relating to Y pupil coordinates. The meanings of these symbols are the same in the aberration diagrams showing various aberrations in the second, third, fourth, and fifth embodiments.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an imaging lens according to Example 2 to which the first invention of the present application is applied.
  • the first lens 11 which is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and an aperture stop 14
  • a second lens 12 as a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side and a third lens 13 as a biconvex lens are arranged.
  • the first lens surface R5 on the object side of the third lens 13 is provided with an aspherical inflection point at approximately 48% of the lens aperture.
  • the second lens surface R6 on the image plane side is an extension of the convex surface.
  • the maximum exit angle of the principal ray is 23.5 degrees with respect to the total angle of view of 63 degrees.
  • Each lens surface of the first lens 11, the second lens 12, and the third lens 13 is also aspherical.
  • a cover glass 15 is disposed between the second lens surface R 6 of the third lens 13 and the imaging surface 16.
  • the lens data of the entire optical system of the imaging lens 110 of the present example is as follows.
  • Table 2A shows lens data of each lens surface of the imaging lens 110 of this example, and Table 2B shows an aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface.
  • Table 2B shows an aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface.
  • f1Zf 0.70
  • ⁇ d / f 1.23
  • vd2 29
  • FIG. 4 shows the aberration diagram.
  • the first lens 1 and 1 1 on the object side use lenses in which both surfaces of the lens surface are aspherical.
  • the lens a lens whose both surfaces are spherical or a lens whose at least one of the lens surfaces is aspherical can be used.
  • FIG. 5 shows an imaging lens according to Example 3 to which the first invention of the present application is applied.
  • the imaging lens 120 of the present example is a meniscus first lens 21 having a positive power with a convex surface facing the object side, in order from the object side toward the image plane 26, and the following.
  • a second lens 22 of negative meniscus having a concave surface facing the object side via an aperture 24, and a third lens 23 of negative power;
  • the three lenses function as collecting lenses.
  • a cover glass 25 is disposed between the third lens 23 and the imaging surface 26.
  • the second lens surface R6 on the imaging surface side is formed such that the annular zone around the lens is convex with respect to the imaging surface side, and the maximum exit angle of the principal ray is 24 degrees or less. I have to.
  • the first lens 21 has a spherical surface on both surfaces of the lens surface.
  • the second and third lenses 22 and 23 have aspheric surfaces on both lens surfaces as in the first and second embodiments.
  • the lens data of the entire optical system of the imaging lens 120 of this example is as follows. F-number: 3.5
  • Table 3A shows lens data of each lens surface of the imaging lens 120 of this example, and Table 3B shows an aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface.
  • Table 3B shows an aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of an imaging lens according to Example 4 to which the first invention of the present application is applied.
  • the first lens 31 which is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side
  • the aperture stop 34 are arranged in order from the object side to the imaging surface 36 side.
  • a second lens 32 which is a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a third lens 33 having a positive power are arranged.
  • a cover glass 35 is arranged between the third lens 33 and the image plane 36.
  • the second lens surface R6 is formed such that the annular zone around the lens is convex with respect to the image forming surface side, and the maximum exit angle of the principal ray is set to 24 degrees or less.
  • the first lens 31 has a spherical surface on both surfaces of the lens surface.
  • both the lens surfaces on both sides are aspherical, as in the first, second, and third embodiments.
  • the lens data of the entire optical system of the imaging lens 130 of this example is as follows.
  • Table 4A shows the lens data of each lens surface of the imaging lens 130 of this example, and Table 4B shows the aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface.
  • Table 4B shows the aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface.
  • the imaging lens 120 of the third embodiment instead of the first lens 21 in which both surfaces of the lens surface are formed as spherical surfaces, one lens surface is formed as an aspheric surface.
  • An imaging lens 140 using the first lens 41 having the other lens surface formed into a spherical surface will be described.
  • the imaging lens 140 and the first lens 41 are denoted by reference numerals in parentheses, and the configuration of other components is the same as that of the third embodiment. Therefore, the description will be made using the same reference numerals.
  • the imaging lens 140 of the present example includes, in order from the object side to the image forming surface 26 side, a first meniscus lens 41 having a positive power with a convex surface facing the object side, and a diaphragm following the meniscus.
  • the second and third lenses Functions as a correction lens.
  • a cover glass 25 is arranged between the third lens 23 and the image plane 26.
  • the second lens surface R6 on the imaging surface side is formed such that the annular zone around the lens is convex with respect to the imaging surface side, and the maximum exit angle of the principal ray is set to 24 degrees or less. ing.
  • the first lens 41 has an aspherical surface on the object side first lens surface R1 of the two lens surfaces, and has an image forming surface.
  • the second lens surface R2 on the side is a spherical surface.
  • the second and third lenses 22 and 23 have aspheric surfaces on both lens surfaces.
  • the lens data of the entire optical system of the imaging lens 140 of this example is as follows.
  • Table 5A shows the lens data of each lens surface of the imaging lens 140 of the present example
  • Table 5B shows the aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface.
  • FIG. 9 shows the aberration diagram.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of an imaging lens according to Example A to which the second invention of the present application is applied.
  • the imaging lens 200 of the present example includes a first meniscus lens 201 having a positive power with a convex surface facing the object side, and an aperture, in order from the object side toward the imaging surface 206.
  • a meniscus second lens 202 having a negative power with a concave surface facing the object side, and a third lens 203 having a positive power are arranged c.
  • a cover glass 205 is disposed between the second surface 203 b of the third lens 203 and the imaging surface 206.
  • the lens surfaces 20 3a and 20 3 on both sides of 03 are aspherical.
  • no inflection point appears in the effective lens surface area on each lens surface.
  • the lens data of the entire optical system of the imaging lens 200 is as follows.
  • Tables 6A and 6B show lens data of each lens surface of the imaging lens 200 and aspherical coefficients for defining the aspherical shape of each lens surface.
  • i represents the order of the lens surfaces counted from the object side
  • R represents the curvature of the lens surface on the optical axis L
  • d represents the distance between the lens surfaces
  • N d Represents the refractive index of each lens
  • V d represents the Abbe number of each lens.
  • a lens surface with an asterisk (*) attached to i on the lens surface indicates an aspheric surface.
  • the aspherical shape used for the lens surface can be represented by the equation described in the description of the first embodiment.
  • the value of B FZ f is 0.5 1 0 9 ⁇ , which satisfies conditional expression (B).
  • the maximum exit angle of the principal ray is 30 degrees or less.
  • FIG. 11 is an aberration diagram showing various aberrations of the imaging lens of Example A.
  • FIG. 11 (a) is an aberration diagram showing spherical aberration SA
  • FIG. 11 (b) is an aberration diagram showing astigmatism AS
  • FIG. 11 (c) is an aberration diagram showing distortion DIST.
  • Astigmatism In AS T represents tangential and S represents sagittal image plane.
  • Fig. 11 (d) is an aberration diagram showing lateral aberration, where DX is the lateral X aberration with respect to the X pupil coordinates, and DY is It represents the Y aberration in the lateral direction with respect to the Y pupil coordinates. The meaning of these symbols is the same in Examples B and C described later.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing an imaging lens according to Example B to which the second invention of the present application is applied.
  • the imaging lens 210 is composed of a first meniscus lens 211 having a positive power with a convex surface facing the object side from the object side toward the image plane 2 16, an aperture 2 14, and an object side.
  • a meniscus second lens 2 12 having a positive power and a third lens 2 13 having a positive power are arranged in this order.
  • a cover glass 215 is disposed between the third lens 213 and the imaging surface 216 as in the case of the embodiment A.
  • the lens surfaces 2 1 1a and 2 1 1b on both sides of the first lens 2 1 1 and the lens surfaces 2 1 2a and 2 1 2b on both sides of the second lens 2 1 2 The lens surface 2 13 b on the image plane side of the three lenses 2 13 is aspheric. In addition, in each aspherical shape, no inflection point appears in the effective lens surface area on each lens surface.
  • the lens data of the entire optical system for the imaging lens of this example is as follows.
  • Tables 7A and 7B show the lens data of each lens surface in the imaging lens 210 of this example, and the aspheric coefficient for defining the aspheric shape of each lens surface. . [Table 7A]
  • the value of B FZf is 0.5 49 ', which satisfies conditional expression (B).
  • the curvature R a of the lens surface 2 13 a on the object side of the third lens 2 13 is 5.87
  • 4. 6 4 1 ⁇ ', which satisfies conditional expression (C).
  • the maximum exit angle of the principal ray is 30 degrees or less.
  • FIGS. 13A to 13D are aberration diagrams showing various aberrations in the imaging lens 20 of the present example.
  • the configuration of the imaging lens according to Example C to which the second invention of the present application is applied is the same as the configuration of the imaging lens 210 of Example B, and in order from the object side toward the imaging surface 2 16, A first meniscus lens 2 1 1 having a positive surface with a convex surface facing the object side, a diaphragm 2 14, and a second lens 2 1 2 having a negative power with a concave surface facing the object side
  • the cover glass 215 is disposed between the third lens 213 where the third lens 213 having positive power and the third lens 213 are arranged and the image plane 216.
  • the lens surfaces 2 13 a and 2 13 b on both sides of the third lens 2 13 are aspherical. In each aspherical shape, no inflection point appears in the effective lens surface area on each lens surface.
  • the lens data of the entire optical system for the imaging lens of this example is as follows.
  • Tables 8A and 8B show the lens data of each lens surface and the aspheric coefficient defining the aspheric shape of each lens surface in the imaging lens of this example. [Table 8 A]
  • the value of BF / f is 0.5546 ⁇ , which satisfies conditional expression (B).
  • the curvature R a of the object-side lens surface 2 13 a of the third lens 2 13 is 3.115
  • the curvature R b of the image-side lens surface 2 13 b is 1.46. 4 so that IR b / R a 4 3 3 ⁇ Yes.
  • the maximum exit angle of the principal ray is 30 degrees or less.
  • FIGS. 14 (a) to 14 (d) are aberration diagrams showing various aberrations in the imaging lens of this example. (Other Embodiments of the Second Invention)
  • the lens surfaces on both sides of the first to third lenses are all aspherical.
  • the lens surfaces on both sides of the first lens, the lens surfaces on both sides of the second lens, and the third lens Is an aspherical surface on the image side.
  • at least one of these lens surfaces may be aspherical, and the other lens surface may be spherical.
  • the imaging lens according to the first invention of the present application is a three-group three-lens configuration lens, the second lens and the third lens are correction lenses, and the second lens and the third lens are arranged on the object side.
  • the lens is a positive meniscus lens with the convex surface facing the object side.
  • the overall length of the lens system can be reduced.
  • the lens surface of the third lens is formed as an aspheric surface having one or more aspherical inflection points, various aberrations are corrected well and the maximum exit angle of the principal ray is reduced. Shading can be prevented. Further, good correction of aberrations can be achieved by using two correction lenses, the second lens and the third lens. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a compact and compact imaging lens corresponding to a mega-pixel high pixel.
  • the imaging lens according to the second invention of the present application is a lens system having three groups and three elements, and the first lens arranged on the object side is a positive lens having a convex surface facing the object side. Therefore, the overall length of the lens system can be shortened. Further, by making the lens surface on the object side of the second lens concave, the position of the exit pupil can be lengthened, whereby shading can be prevented. In addition, twenty four
  • the lens surface adopts an aspherical shape with no inflection point, so it is possible to suppress the degradation of resolution caused by lens error and assembly error, which is suitable for production. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a compact and compact imaging lens suitable for production and having a small number of constituent lenses corresponding to a mega-pixel high pixel count.

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Description

.
明細書 撮像レンズ 技術分野
本発明は、 C C Dや C M O S等の受光素子を用いた車載用カメラ、監視用力 メラ、デジタルカメラ、携帯電話機搭載カメラ等に使用される小型で軽量な撮 像レンズに関するものである。 背景技術
C C Dや C M O S等の受光素子を用いた監視用カメラゃデジタルカメラ等 に組み込まれている撮像レンズは、忠実な被写体の再現性を備えていることが 望ましい。 また、 最近では、 C C D自体や C C Dカメラが小型化されてきてお り、 これに伴って、 これらに組み込まれる撮像レンズも必然的に小型化、 コン パク ト化の要求が高まってきている。 さらに、 C C D等の受光素子は、 C C D の小型化とは裏腹にメガオーダーの高画素化となってきている。これを用いた カメラに使用される撮像レンズも必然的に高い光学性能を発揮できるもので なければならなくなってきた。従来では、高い光学性能を発揮させるためには、 多数枚のレンズを用いて収差補正を行ってきたのが実状である。
また、 C C Dや C M O S等の受光素子の特徴として、各画素に取り込まれる 光線角度に制約がある。これを無視するような光学系が組み込まれたカメラで は周辺光量が減少し、 シェーディングが発生する。 従来では、 これらに対応す るため、電気的補正回路を設ける方法、受光素子と一対をなすマイク口レンズ を配置するなどして素子面への受光角を拡大するなどの方法が採用されてい る。 あるいは、 射出瞳の位置を像面から極力離すようにしている。
—方、撮像レンズと C C Dの間には、 ローパスフィルタや赤外線力ットフィ ルタなどを挿入するスペースが必要である。従って、撮像レンズのパックフォ n
Δ
-カスをある程度長く しなければならないという制約もある。
ここで、 高解像度で、 レンズ枚数が少なく、 しかもコンパク トに構成された レンズが J P— A 2 0 0 2 - 2 2 8 9 2 2号公報に開示されている。こ こに開示されている撮像レンズは、 3群 4枚構成であり、 第 2 レンズ群と第 3 レンズ群が単レンズによって構成されている。 また、 レンズ面として変曲点を 含む非球面が採用されている。 発明の開示
本発明の目的は、シェーディングを防止するために受光素子の素子面に対す る最大射出角を画角よりも小さくすることができ、 また、 メガオーダーの高画 素化に対応できるように収差捕正を施すことができる軽量でコンパク トな撮 像レンズを提案することにある。
また、 本発明の目的は、 変曲点を含まない非球面をレンズ面に採用して、 メ ガオーダーの高画素化に対応できるように収差補正を施すことができ、生産に 有利であり、構成枚数が少ない軽量でコンパク トな撮像レンズを提案すること にある。
上記の目的を達成するために、本願の第 1の発明に係る撮像レンズは、 3群 3枚構成からなり、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスの 第 1 レンズと、 これに続く負のパワーを持たせたメニスカスの第 2 レンズと、 正あるいは負のパワーを持たせた第 3 レンズとを配列した構成を備え、 第 2、 第 3レンズが補正レンズとして機能するようになっている。 また、第 1 レンズ には第 2、 第 3レンズに比較して、 強いパワーを持たせてある。 さらに、 第 1 レンズ、 第 2 レンズ、 および第 3 レンズのうち、 少なく とも第 2 レンズおよび 第 3 レンズは、 レンズ面が両面とも非球面とされている。 これに加えて、 第 3 レンズの非球面には少なく とも一つの非球面変曲点が形成されている。
ここで、 前記第 1 レンズについては、 その両側のレンズ面のうち少なく とも 一方のレンズ面が非球面とされていればよい。 また、 本発明の撮像レンズは、 当該撮像レンズの合成焦点距離を f 、 第 1 レ ンズの焦点距離を f 1、第 1 レンズの物体側の入射面より結像面までの距離を ∑ d、第 2レンズのアッベ数を V d 2としたとき、 下記の条件式を満たすこと が望ましい。
0. 5 < f l/ f < l . 5 (1)
0. 5 <∑ ά / f < 1. 5 (2)
5 0 > v d 2 ( 3 )
条件式 （ 1 ) は、 球面収差を安定に保っためとレンズ系全体をコンパク トに 保っための条件であり、下限を下回るとレンズ系はコンパク トにできるが球面 収差の補正が難しくなる。 また、 上限を超えると、 逆に球面収差の補正は容易 になるが、 レンズ系全体をコンパク トに纏めることができなくなる。 この条件 式を満足することにより、球面収差を良好な状態に保持しながら、 レンズ系を コンパク ト化できる。
本発明では、第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとし' てあり、. この構成と条件式 （ 1 ) を満足することにより、 撮像レンズの全長を より短くすることが可能である。
次に、 条件式 (2) もレンズ系全体をよりコンパク トに保っための条件であ る。 特に、 携帯電話機搭載カメラに採用する撮像レンズについては、 レンズ系 全体を小型にすると同時にレンズ系の全長をより短いものにする必要がある。 かかる要求を満足するためには条件式 （2) を満足するように光学系を設定す ることが望ましい。 条件式 （2) の下限を下回るとレンズ系はコンパク トにで きるが、 各種の収差補正が難しくなる。 また、 上限を上回るとレンズ系が大き くなってしまうので好ましくない。
条件式 （3) は、 第 2レンズのアッベ数を 5 0以下にして軸上の色収差およ ぴ軸外の色収差を安定に保っための条件である。
次に、本発明の撮像レンズにおける第 3レンズを、 その像面側のレンズ面の 周辺部が像面側に凸面となるようにすると共に、その物体側のレンズ面および ,
4 像面側のレンズ面に、 1つあるいは複数の非球面変曲点を設けることが望まし い。 このよ うにレンズ面を形成することにより、 コマ収差と非点収差を良好に 補正し、 併せて、 ディス トーションの補正も良好に行うことができる。
ここで、結像面が C C Dや C M O Sである場合の特徴として、各画素に取り 込まれる光線角度に制約があり、画面の周辺部に向かって光線角度が大きくな つてしまう。 この現象を緩和するためにも、第 3 レンズの像面側のレンズ面の 周辺部を像面側に凸面を向けた変曲非球面として、主光線の最大射出角を 3 0 度以下になるようにすることが望ましい。 このようにすれば、画面周辺部に生 じるシヱーディングを防ぐ非球面捕正がなされる。
一方、 本願の第 2の発明に係る撮像レンズは、 3群 3枚構成からなり、 物体 側より順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レン ズと、物体側に凹面を向けた正または負のパワーを有するメニスカスの第 2 レ ンズと、 正のパワーを有する第 3 レンズとを配列した構成とされている。 また、 第 1 レンズ、 第 2レンズ、 および第 3 レンズのレンズ面のうち、 少な く とも一つのレンズ面の形状は、その有効レンズ面領域内に変曲点が現れない 非球面形状によって規定されている。
このよ うに、本発明の撮像レンズは 3群 3枚構成のレンズ系であり、 物体側 に配置されている第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ としてあるので、 レンズ系の全長を短くすることができる。 また、 第 2レンズ の物体側のレンズ面を凹面とすることにより射出瞳の位置を長くすることが でき、 これによりシェーディングを防止することができる。 さらに、 レンズ面 には変曲点を持たない非球面形状を採用しているので、レンズの加ェ誤差や組 み立て誤差などによって生じる解像度の劣化を抑止することができ、生産に適 している。
ここで、 本発明の撮像レンズは、 当該撮像レンズの合成焦点距離を f 、 その バックフォーカスを B F、 第 1 レンズの焦点距離を f 1、第 3 レンズの物体側 のレンズ面の曲率を R a、第 3レンズの像面側のレンズ面の曲率を R bとした とき、 条件式 （A) 〜 （C) を満たすことが望ましい。
0. 5く f l / f く 1. 5 (A)
0. 2 5く B F/ f く 1. 0 (B)
1. 0 < I R b/R a I (C)
条件式 （A) は、 球面収差を安定に保っためと、 レンズ系全体をコンパク ト に保っための条件である。その下限値を下回るとレンズ系はコンパク トにでき るが、 球面収差の補正が難しくなる。 逆に、 上限値を超えると、 球面収差の補 正は容易になるが、 レンズ系全体をコンパク トに纏めることができなくなる。 この条件式を満足することにより、球面収差を良好な状態に保持しながら、 レ ンズ系をコンパク トにできる。
本発明では第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとし てあり、 この構成と条件式 （A) を満足することにより、 撮像レンズの全長を より短くすることが可能である。
条件式 （B) もレンズ系全体をよりコンパク トに保っための条件である。 特 に、携帯電話機搭载カメラに採用する撮像レンズについては、 レンズ系全体を 小型にすると同時に、 レンズ系の全長をより短いものにする必要がある。 この ような要求を満足するためには条件式（B) を満足するように光学系を設定す ることが望ましい。 条件式 （B) の下限値を下回るとレンズ系はコンパク トに できるが、レンズ系と C CD等の結像面までの有機的なスペースがなくなって しまい、 また、 各種の収差補正が難しくなる。 逆に、 上限値を超えるとレンズ 系が大きくなってしまい好ましくない。
条件式 （C) は、 射出瞳とパックフォーカスに関するものであり、 曲率 R a の絶対値が曲率 R bの絶対値以上になると、射出瞳おょぴバックフォーカスが 短くなってしまうので好ましくない。
次に、結像面が C CDや CMO S等である場合、 実質的な開口効率を確保す るためには、各画素に取り込まれる光線角度に制約が生じる。 この現象を緩和 するため、射出瞳を長く して主光線の最大射出角を 3 0度以下に補正すること が好ましい。 このようにすれば、画面周辺部に生じるシエーディングを防ぐ とができる。 また、 非球面形状を適切に設定することにより、 デイストーシ ンの補正も良好に行うことができる。 図面の簡単な説明
図 1は、本願の第 1の発明を適用した実施例 1に係る撮像レンズの構成図で ある。
図 2は、本願の第 1の発明を適用した実施例 2に係る撮像レンズの構成図で める。
図 3は、 図 1に示す実施例 1の撮像レンズの収差図である。
図 4は、 図 2に示す実施例 2の撮像レンズの収差図である。
図 5は、本願の第 1の発明を適用した実施例 3および実施例 5に係る撮像レ ンズの構成図である。
図 6は、本願の第 1の発明を適用した実施例 4に係る撮像レンズの構成図で ある。
図 7は、 図 5に示す実施例 3の撮像レンズの収差図である。
図 8は、 図 6に示す実施例 4の撮像レンズの収差図である。
図 9は、 図 5に示す実施例 5の撮像レンズの収差図である。
図 1 0は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Aの撮像レンズの構成図であ る。
図 1 1は、 図 1 0の実施例 Aの撮像レンズの収差図である。
図 1 2は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Bおよび実施例 Cの撮像レン ズの構成図である。
図 1 3は、 図 1 2の実施例 Bの撮像レンズの収差図である。
図 1 4は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Cの撮像レンズの収差図であ る。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 図面を参照して、本発明による 3群 3枚構成の撮像レンズの各実施 例を説明する。
(実施例 1 )
図 1には本願の第 1の発明を適用した実施例 1に係る撮像レンズを示して ある。 本例の撮像レンズ 1 0 0は、 物体側より結像面 6の側に向けて順に、 物 体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 1 と、これに 続く絞り 4を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの 第 2レンズ 2、および正のパワーを有する第 3レンズ 3とを有しており、第 2、 第 3 レンズは補正レンズとして機能する。 本例では、 各レンズ 1、 2、 3の両 側のレンズ面が全て非球面とされている。 なお、 本例では、 第 3レンズ 3の第 2 レンズ面 R 6と結像面 6の間にはカバーガラス 5が配置されている。
第 3レンズ 3では、その第 1 レンズ面 R 5において口径の略 5 0 %のところ に非球面変曲点が設けられ、第 2 レンズ面 R 6においては口径の略 2 5 %付近 に非球面変曲点が設けられている。 これにより、 当該第 3 レンズ 3のレンズ周 辺の輪帯部は結像面側に対して凸面を形成し、全画角 6 3度に対して、 主光線 の最大射出角を 2 2度に整えている。
本例の撮像レンズ 1 0 0の全光学系のレンズデータは、 次の通りである。
Fナンバー ： 3 . 5
焦点距離 ： f = 5 . 7 m m
全 長 ： ∑ d = 7 . 0 6 m m
表 1 Aには、本例の撮像レンズ 1 0 0の各レンズ面のレンズデータ、表 1 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 【表 1 A】
FNo. 3.5 f =5.7mm ∑d=7.06mm
Figure imgf000010_0001
(*印は非球面を示す）
【表 1 B】
Figure imgf000010_0002
表 1 Aにおいて、 iは物体側より数えたレンズ面の順番を示し、 Rは各レン ズ面の曲率を示し、 dはレンズ面間の距離を示し、 N dは各レンズの屈折率を、 V dは各レンズのアッベ数を示す。 また、 レンズ面の iに星印 （* ) を付して あるレンズ面は非球面であることを示している。
レンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸を X、光軸に直交する方向 の高さを H、 円錐係数を k、 非球面係数を A B C Dとすると、 次の式に より表される。 H_
Figure imgf000011_0001
なお、 各記号の意味、 および非球面形状を表す式は実施例 2、 3、 4、 5に おいても同様である。 本例では、 f l / f = 0. 84、 ∑ d/ f = l . 24、 v d 2 = 2 9であるので、 各条件式 （1) 〜 （3) を満足している。
図 3は、 実施例 1の撮像レンズ 1 0 0における諸収差を示す収差図である。 図において、 S Aは球面収差、 O S Cは正弦条件、 ASは非点収差、 D I S T はディス トーションを表す。 非点収差 A Sにおける Tはタンジェンシャル、 S はサジタルの像面を表している。 また、 図面の下側に記した収差図は横収差を 表し、 図において、 DXは X瞳座標に関する横方向の X収差、 DYは Y瞳座標 に関する横方向の Y収差を表している。 これらの記号の意味については、 実施 例 2、 3、 4、 5の諸収差を示す収差図においても同様である。
(実施例 2)
図 2は、本願の第 1の発明を適用した実施例 2に係る撮像レンズの構成図で ある。本例の撮像レンズ 1 1 0では、物体側より結像面 1 6の側に向けて順に、 物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第 1 レンズ 1 1 と、開口絞 り 1 4を介して、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第 2レン ズ 1 2と、 両凸レンズである第 3 レンズ 1 3が配列されている。 第 3レンズ 1 3の物体側の第 1 レンズ面 R 5には、レンズ口径の略 4 8 %のところに非球面 変曲点を設けてある。 また、 その像面側の第 2レンズ面 R 6は凸面の延長とし てある。 このように第 3レンズ 1 3のレンズ面を形成することにより、 全画角 6 3度に対し、 主光線の最大射出角は 2 3. 5度になっている。 また、 本例の 第 1 レンズ 1 1、 第 2レンズ 1 2、 および第 3 レンズ 1 3の各レンズ面もすぺ て非球面となっている。 なお、 本例においても、 第 3レンズ 1 3の第 2レンズ 面 R 6と結像面 1 6の間にはカバーガラス 1 5が配置されている。
本例の撮像レンズ 1 1 0の全光学系のレンズデータは、 次の通りである。
Fナンバー ： 3. 5
焦点距離 ： f = 5. 7 mm
全 長 ： ∑ d = 6. 9 8 5 mm
表 2 Aには、本例の撮像レンズ 1 1 0の各レンズ面のレンズデータ、表 2 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f 1 Z f = 0. 70、 ∑ d/ f = 1. 2 3、 v d 2 = 2 9であるの で、 各条件式 （ 1 ) 〜 (3) を満足している。 また、 図 4にはその収差図を示 してある。
【表 2 A】
FNo. 3.5 f=5.7mm ∑d=6.985mm
Figure imgf000012_0001
(氷印は非球面を示す） 【表 2 B】
Figure imgf000013_0001
上記の実施例 1、 2の撮像レンズ 1 0 0、 1 1 0では、 物体側の第 1 レンズ 1、 1 1 としてレンズ面の両面が非球面とされたレンズを用いているが、第 1 レンズについては、 レンズ面の両面が球面とされたレンズ、 または、 両面のレ ンズ面のうち、少なく とも一方のレンズ面が非球面とされたレンズを用いるこ ともできる。
(実施例 3 )
図 5には本願の第 1の発明を適用した実施例 3に係る撮像レンズを示して ある。 本例の撮像レンズ 1 2 0は、 物体側より結像面 2 6の側に向けて順に、 物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 1 と、こ れに続く絞り 2 4を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニス カスの第 2レンズ 2 2、および負のパワーを有する第 3レンズ 2 3とを有して おり、 第 2、 第 3 レンズは捕正レンズと して機能する。 第 3 レンズ 2 3と結像 面 2 6の間にはカバーガラス 2 5が配置されている。 第 3 レンズ 2 3は、結像 面側の第 2 レンズ面 R 6がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面とし て形成され、 主光線の最大射出角を 2 4度以下にしている。
本例では、 各レンズ 2 1、 2 2、 2 3のうち、 第 1 レンズ 2 1は、 レンズ面 の両面が球面とされている。 一方、 第 2およぴ第 3 レンズ 2 2、 2 3は、 実施 例 1、 2と同様に両側のレンズ面とも非球面とされている。
本例の撮像レンズ 1 2 0の全光学系のレンズデータは、 次の通りである。 Fナンバー ： 3. 5
焦点距離 ： f = 5. 7mm
全 長 ： ∑ d = 6. 4 6 mm
表 3 Aには、本例の撮像レンズ 1 2 0の各レンズ面のレンズデータ、表 3 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f l / f = 0. 7 3、 ∑ d / f = 1. 1 3、 v d 2 = 2 9であるの で、 各条件式 （ 1 ) 〜 （3) を満足している。 また、 図 7にはその収差図を示 してある。
【表 3 A】
FNo. 3.5 f=5.7mm d=6.46mm
Figure imgf000014_0001
印は非球面を示す） 【表 3 B】
Figure imgf000015_0001
(実施例 4)
図 6は、本願の第 1の発明を適用した実施例 4に係る撮像レンズの構成図で ある。本例の撮像レンズ 1 3 0では、物体側より結像面 3 6の側に向けて順に、 物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第 1 レンズ 3 1 と、開口絞 り 34を介して、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第 2レン ズ 3 2と、 正のパワーを有する第 3 レンズ 3 3が配列されている。 第 3 レンズ 3 3と結像面 3 6の間にはカバーガラス 3 5が配置されている。第 3レンズ 3 3は、第 2レンズ面 R 6がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面として 形成され、 主光線の最大射出角を 24度以下にしている。
本例では、 各レンズ 3 1、 3 2、 3 3のうち、 第 1 レンズ 3 1は、 レンズ面 の両面が球面とされている。 一方、 第 2および第 3 レンズ 3 2、 3 3について は、 実施例 1、 2、 3と同様に、 両側のレンズ面とも非球面とされている。 本例の撮像レンズ 1 30の全光学系のレンズデータは、 次の通りである。
Fナンパ一 ： 3. 5
焦点距離 ： f = 5. 7 mm
全 ： κ ： ∑ d = 6. り り mm
表 4 Aには、本例の撮像レンズ 1 3 0の各レンズ面のレンズデータ、表 4 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f l/ f = 0. 7 7、 ∑ d/ f = 1. 1 7、 v d 2 = 2 9であるの で、 各条件式 （ 1 ) 〜（3) を満足している。 また、 図 8はその収差図である。 【表 4 A】
FNo. 3.5 f =5.7mm ∑d=6.66mm
Figure imgf000016_0001
印は非球面を示す）
【表 4 Β】
Figure imgf000016_0002
(実施例 5 )
次に、 図 5を再ぴ参照して、 実施例 3の撮像レンズ 1 2 0において、 レンズ 面の両面が球面に形成された第 1 レンズ 2 1の代わりに 方のレンズ面が非 球面に形成され、他方のレンズ面が球面に形成された第 1 レンズ 4 1を用いた 撮像レンズ 1 4 0を説明する。 なお、 図 5において、 撮像レンズ 1 4 0、 第 1 レンズ 4 1は符号を括弧で囲んで示し、その他の各部の構成は実施例 3と同様 であるので同じ符号を用いて説明する。
本例の撮像レンズ 1 4 0は、物体側より結像面 2 6の側に向けて順に、物体 側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 4 1 と、これに 続く絞り 2 4を介して、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカス の第 2レンズ 2 2、および正のパワーを有する第 3レンズ 2 3とを有しており . 第 2、第 3 レンズは補正レンズと して機能する。 第 3 レンズ 2 3と結像面 2 6 の間にはカバーガラス 2 5が配置されている。 第 3 レンズ 2 3は、結像面側の 第 2 レンズ面 R 6がレンズ周辺の輪帯部を結像面側に対して凸面として形成 され、 主光線の最大射出角を 2 4度以下にしている。
本例では、 各レンズ 4 1、 2 2、 2 3のうち、 第 1 レンズ 4 1は、 両面のレ ンズ面のうち、物体側の第 1 レンズ面 R 1が非球面とされ、結像面側の第 2レ ンズ面 R 2が球面とされている。 一方、 第 2およぴ第 3 レンズ 2 2、 2 3は、 両側のレンズ面とも非球面とされている。
本例の撮像レンズ 1 4 0の全光学系のレンズデータは、 次の通りである。
Fナンバー ： 3 . 5
焦点距離 ： f = 5 . 7 m m
全 長 ： ∑ d = 7 . 0 7 m m
表 5 Aには、本例の撮像レンズ 1 4 0の各レンズ面のレンズデータ、表 5 B には各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を表示してある。 本例では、 f 1 / f = 0 . 8 3、 ∑ d / f = 1 . 2 4、 v d 2 = 2 9であるの で、 各条件式 （ 1 ) 〜 （3 ) を満足している。 また、 図 9にはその収差図を示 してある。 【表 5 A】
FNo. 3.5 f =5.7mm ∑d=7.07mm
Figure imgf000018_0001
(*印は非球面を示す）
【表 5 B】
Figure imgf000018_0002
(実施例 A )
図 1 0は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Aに係る撮像レンズの構成図 である。 本例の撮像レンズ 2 0 0は、 物体側より結像面 2 0 6の側に向けて順 に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 0 1 と、絞り 2 0 4と、 物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第 2 レンズ 2 0 2と、正のパワーを有する第 3 レンズ 2 0 3とが配列されている c 第 3レンズ 2 0 3の第 2面 2 0 3 b と結像面 2 0 6 との間にはカバーガラス 205が配置されている。
ここで、 第 1 レンズ 20 1の両側のレンズ面 2 0 1 a、 2 0 1 b、 第 2レン ズ 20 2の両側のレンズ面 20 2 a、 2 0 2 b、 およぴ第 3レンズ 2 0 3の両 側のレンズ面 20 3 a、 20 3 が非球面とされている。 また、 本例で採用し ている非球面形状は、 いずれも、各レンズ面においてその有効レンズ面領域に 変曲点が現れないものである。
撮像レンズ 2 00の全光学系のレンズデータは次のとおりである。
Fナンバー ： 2. 8
焦点距離： f = 3. 6 5 mm
バックフォーカス ： B F = 1. 8 6 3 mm
第 1 レンズ 20 1の焦点距離： f 1 = 3. 76 9 mm
表 6 A、 6 Bには、撮像レンズ 20 0の各レンズ面のレンズデータおよび各 レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示してある。
【表 6 A】
FNo. 2.8, f =3.65mm
Figure imgf000019_0001
印は非球面を示す） 【表 6 B】
Figure imgf000020_0001
表 6 Aおよび表 6 Bにおいて、 iは物体側より数えたレンズ面の順番を表し、 Rはレンズ面の光軸 L上での曲率を示し、 dはレンズ面間の距離を表し、 N d は各レンズの屈折率を、 V dは各レンズのアッベ数を表す。 また、 レンズ面の iに星印 （*) が付してあるレンズ面は非球面であることを示す。 レンズ面に 採用する非球面形状は実施例 1の説明において掲載した式により表すことが できる。
なお、 各記号の意味および非球面形状を表す式は、 以下の実施例 B、 Cにお いても同様である。
本例では、 第 1 レンズ 20 1の焦点距離 f 1は、 0 · 5 f (= 1. 8 25m m) と 1. 5 f (= 5. 4 7 5 mm) の範囲内の値であり、 条件式 （A) を満 たしている。 また、 B FZ f の値は 0. 5 1 0 9 · · ·であり、 条件式 （B) を満たしている。 さらに、第 3レンズ 2 0 3の物体側のレンズ面 2 0 3 aの曲 率 R aは 3. 1 8 0であり、 像面側のレンズ面 20 3 bの曲率 R bは 6 0. 6 5 7であるので、 R b/R a = 1 9. 0 74 · · ' となり、 条件式 〈C) を満 たしている。 また、 主光線の最大射出角が 3 0度以下である。
図 1 1は実施例 Aの撮像レンズにおける諸収差を示す収差図である。図 1 1 (a) は球面収差 SA、 図 1 1 (b) は非点収差 AS、 図 1 1 (c) はデイス トーション D I S Tをそれぞれ表す収差図である。非点収差 A Sにおける Tは タンジェンシャル、 Sはサジタルの像面を表している。 また、 図 1 1 (d) は 横収差を表す収差図であり、 DXは X瞳座標に関する横方向の X収差、 DYは Y瞳座標に関する横方向の Y収差を表している。これらの記号の意味は後述の 実施例 B、 Cにおいても同様である。
(実施例 B)
図 1 2は、本願の第 2の発明を適用した実施例 Bに係る撮像レンズを示す構 成図である。 撮像レンズ 2 1 0は、 物体側より結像面 2 1 6に向けて、 物体側 に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 1 1 と、絞り 2 1 4と、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 2レンズ 2 1 2と、正のパワーを有する第 3レンズ 2 1 3とが、この順で配列されている。 第 3 レンズ 2 1 3と結像面 2 1 6との間には実施例 Aと同様にカバーガラス 2 1 5が配置されている。本例の場合、第 1 レンズ 2 1 1の両側のレンズ面 2 1 1 a、 2 1 1 bと、 第 2レンズ 2 1 2の両側のレンズ面 2 1 2 a、 2 1 2 b と、第 3レンズ 2 1 3の像面側のレンズ面 2 1 3 bが非球面とされている。 ま た、 各非球面形状は、 いずれも、 各レンズ面においてその有効レンズ面領域に 変曲点が現れないものである。
本例の撮像レンズに対する全光学系のレンズデータは次のとおりである。
Fナンバー ： 3. 5
焦点距離： f = 3. 5 mm
ノくックフォーカス ： B F = 1. 9 9 2 mm
第 1 レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1 = 4. 7 3 3 mm
表 7 Aおよぴ表 7 Bには、本例の撮像レンズ 2 1 0における各レンズ面のレ ンズデータおょぴ各レンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示 してある。 【表 7 A】
FNo. 3-5, =3.50mm
Figure imgf000022_0001
(> 印は非球面を示す）
【表 7 B】
Figure imgf000022_0002
本例では、第 1 レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1は、 0. 5 f (= 1. 7 5 mm) と 1. 5 f (- 5. 2 5 mm) の範囲内の値であり、 条件式 （A) を満たして いる。 また、 B FZ f の値は 0. 5 4 9 · · 'であり、 条件式 （B) を満たし ている。 さらに、第 3レンズ 2 1 3の物体側のレンズ面 2 1 3 aの曲率 R aは 5. 8 7であり、 像面側のレンズ面 2 1 3 bの曲率 R bは一 2 7. 24 5であ るので、 | R b/R a | = 4. 6 4 1 · · ' となり、 条件式 （C) を満たして いる。 また、 主光線の最大射出角が 3 0度以下である。 図 1 3 (a) 〜 （d) は本例の撮像レンズ 2 0における諸収差を表す収差図 である。
(実施例 C)
本願の第 2の発明を適用した実施例 Cに係る撮像レンズの構成は実施例 B の撮像レンズ 2 1 0の構成と同様であり、物体側より結像面 2 1 6に向けて順 に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第 1 レンズ 2 1 1 と、絞り 2 1 4と、 物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメ -スカスの第 2レンズ 2 1 2と、正のパワーを有する第 3 レンズ 2 1 3 とが配列されている c 第 3 レンズ 2 1 3 と結像面 2 1 6 との間にはカバーガラス 2 1 5が配置され ている。 しかるに、 本例においては、 第 1 レンズ 2 1 1の両側のレンズ面 2 1 l a、 2 1 1 b、 第 2レンズ 2 1 2の両側のレンズ面 2 1 2 a、 2 1 2 b、 お よび第 3レンズ 2 1 3の両側のレンズ面 2 1 3 a、 2 1 3 bがそれぞれ非球面 とされている。 また、 各非球面形状は、 いずれも、 各レンズ面においてその有 効レンズ面領域に変曲点が現れないものである。
本例の撮像レンズに対する全光学系のレンズデータは、 次のとおりである。
Fナンバー ： 2. 8
焦点距離： f = 3. 60 mm
ノ ックフォーカス ： B F= 1. 9 6 7 mm
第 1レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1 = 3. 844 mm
表 8 Aおよび表 8 Bには、本例の撮像レンズにおける各レンズ面のレンズデ ータ、 およぴ各レンズ面の非球面形状を規定する非球面係数を表示している。 【表 8 A】
FNo. 2.8, f =3.60mm
Figure imgf000024_0001
(氺印は非球面を示す）
【表 8 B】
Figure imgf000024_0002
本例では、第 1 レンズ 2 1 1の焦点距離 f 1は、 0. 5 f (= 1. 8 0 mm) と 1. 5 f (= 5. 4 0 mm) の範囲内の値であり、 条件式 （A) を満たして いる。 また、 B F/ f の値は 0. 54 6 · · ·であり、 条件式 （B) を満たし ている。 さらに、第 3レンズ 2 1 3の物体側のレンズ面 2 1 3 aの曲率 R aは 3. 1 1 5であり、 像面側のレンズ面 2 1 3 bの曲率 R bは一 4. 46 4であ るので、 I R b/R a 4 3 3 · · · となり、 条件式 (C) を満たして Δ いる。 また、 主光線の最大射出角が 3 0度以下である。
図 1 4 ( a ) 〜 （d ) は本例の撮像レンズにおける諸収差を表す収差図であ る。 (第 2の発明についてのその他の実施の形態）
実施例 A、 Cでは第 1〜第 3 レンズの両側のレンズ面全てを非球面としてあ り、実施例 Bでは第 1 レンズの両側のレンズ面と第 2 レンズの両側のレンズ面 と第 3 レンズの像面側のレンズ面を非球面としてある。これらのレンズ面のう ち少なく とも一つのレンズ面を非球面とし、他のレンズ面を球面としてもよい ことは勿論である。 産業上の利用の可能性
以上説明したように.、本願の第 1の発明に係る撮像レンズは、 3群 3枚構成 のレンズであり、 第 2レンズと第 3 レンズは補正レンズであり、物体側に配置 されている第 1 レンズを正のメニスカスレンズとし、物体側に凸面を向けてあ る。 この結果、 レンズ系の全長を短くすることができる。 また、 第 3レンズの レンズ面を、 1つないし複数の非球面変曲点を設けた非球面としてあるので、 各種収差の捕正を良好に行う と同時に主光線の最大射出角を小さく してシ 一ディングを防止することができる。 さらに、 第 2 レンズおよび第 3レンズの 2枚の補正レンズによって、 良好な収差補正ができる。 従って、 本発明によれ ば、メガオーダーの高画素に対応した小型でコンパク トな撮像レンズを得るこ とができる。
また、本願の第 2の発明に係る撮像レンズは 3群 3枚構成のレンズ系であり， 物体側に配置されている第 1 レンズを物体側に凸面を向けた正のメ -スカス レンズとしてあるので、 レンズ系の全長を短くすることができる。 また、 第 2 レンズの物体側のレンズ面を凹面とすることにより射出瞳の位置を長くする ことができ、 これによりシェーディングを防止することができる。 さらに、 レ 24
ンズ面には変曲点を持たない非球面形状を採用しているので、レンズの加ェ誤 差や組み立て誤差などによって生じる解像度の劣化を抑止することができ、生 産に適している。 よって、 本発明によれば、 生産に適した、 メガオーダーの高 画素に対応した構成レンズ枚数の少ない小型でコンパク トな撮像レンズを得 ることができる。

Claims

請求の範囲 '
1 . 物体側より順に配置された第 1 レンズと、 第 2 レンズと、 第 3 レン ズとを有し、
前記第 1 レンズは、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレ ンズであり、
前記第 2 レンズは、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレ ンズであり、
前記第 3 レンズは正あるいは負のパワーを有するレンズであり、
前記第 1レンズは前記第 2、 第 3レンズに比較して強いパワーを有し、 これら第 1、第 2および第 3 レンズのうち、少なくとも第 2および第 3のレ ンズのレンズ面は両面とも非球面であり、
前記第 3 レンズの前記非球面には、 1つあるいは複数の非球面変曲点を持た せてある撮像レンズ。
2 . 請求の範囲第 1項において、
前記第 1レンズは、両面のレンズ面のうち、少なく とも一方の面が非球面で ある撮像
3 . 請求の範囲第 1項または第 2項において、
前記撮像レンズの合成焦点距離を f 、前記第 1 レンズの焦点距離を f 1 と し たとき、
0 . 5 < f 1 / f < 1 . 5
である撮像
4 . 請求の範囲第 1項または第 2項において、
前記撮像レンズの合成焦点距離を f 、第 1 レンズの物体側の入射面より結像 面までの距離を∑ dとしたとき、
0. 5 <∑ d/ f < l . 5
である撮像レンズ。 5. 請求の範囲第 1項または第 2項において、
前記第 2レンズのアッベ数を V d 2としたとき、
5 0 > V d 2
である撮像レンズ。
6. 請求の範囲第 1項または第 2項において、
撮像レンズの主光線の最大射出角が 30度以下である撮像レンズ。
7. 請求の範囲第 1項または第 2項において、
前記第 3レンズは、 像面側のレンズ面の周辺部が像面側に凸面とされ、 前記第 1 レンズ面および前記第 2レンズ面に 1つあるいは複数の非球面変 曲点が形成されている撮像レンズ。
8. 請求の範囲第 2項において、
前記撮像レンズの合成焦点距離を f 、前記第 1 レンズの焦点距離を f 1、前 記第 1 レンズの物体側の入射面より結像面までの距離を∑ d、前記第 2レンズ のアッベ数を V d 2としたとき、
0. 5 < f 1 / f < 1. 5
0. 5 <∑ d / f < 1. 5
50 > v d 2
である撮像レンズ。
9 請求の範囲第 8項において、 撮像レンズの主光線の最大射出角が 3 0度以下である撮像
1 0 . 請求の範囲第 8項または第 9項において、
前記第 3レンズは、 像面側のレンズ面の周辺部が像面側に凸面とされ、 前記第 1 レンズ面および前記第 2 レンズ面に 1つあるいは複数の非球面変 曲点が形成されている撮像
1 1 . 物体側よ り順に配置された第 1 レンズと、 第 2 レンズと、 第 3 レ ンズとを有し、
前記第 1 レンズは物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレ ンズであり、
前記第 2 レンズは物体側に凹面を向けた正あるいは負のパワーを有するメ ニスカスレンズであり、
前記第 3 レンズは正のパワーを有するレンズであり、
前記第 1 レンズ、 第 2 レンズ、 および第 3 レンズのレンズ面のうち、 少なく とも一^ ^のレンズ面の形状は、その有効レンズ面領域内に変曲点が現れない非 球面形状によって規定されている撮像レンズ。
1 2 . 請求の範囲第 1 1項において
前記撮像レンズの合成焦点距離を f 、前記第 の焦点距離を f 1とし たとき、
0 . 5 < f 1 / f < 1 . 5
である撮像レンズ。 1 3 . 請求の範囲第 1 1項において、
前記撮像レンズの合成焦点距離を f 、そのバックフォーカスを B Fとしたと 含、
0. 2 5 <B F/ f < l . 0
である撮像レンズ。
1 4. 請求の範囲第 1 1項において、
第 3レンズの物体側のレンズ面の曲率を R aとし、その像面側のレンズ面の 曲率を R bとしたとき、
1. 0く I R b /R a I
である撮像
5. 請求の範囲第 1 4項において、
主光線の最大射出角が 3 0度以下である撮像
1 6. 請求の範囲第 1 2項において、
前記撮像レンズのバックフォーカスを B F、前記第 3レンズの物体側のレン ズ面の曲率を R aとし、前記第 3 レンズの像面側のレンズ面の曲率を R bとし たとき、
0. 2 5 < B F/ f < 0
1. 0 < I R b ZR a
である撮像
1 7. 請求の範囲第 1 6項において、
主光線の最大射出角が 3 0度以下である撮像
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