小型撮像レンズ系
【課題】 主光線の射出角を一定の範囲に制御し、低コスト化及び量産化を実現しつつ、広角での結像画質を高め、百万画素以上の高解像度の製品に応用される小型撮像レンズ系を提供する。
【解決手段】 物体側から順に、開口絞りと、両凸の第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス第２レンズとから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、さらに、そのうち少なくとも一枚のレンズがガラスレンズであり、条件式
１＜Ｔ／ｆ＜１．６ ．．．（１）
ｄ／Ｒ２＞１．６ ．．．（２）
を満足する。
但し、Ｔ：開口絞りから像面までの距離、ｆ：全系の焦点距離、Ｒ２：第１レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値、ｄ：第１レンズの厚みと定義する。
【解決手段】 物体側から順に、開口絞りと、両凸の第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス第２レンズとから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、さらに、そのうち少なくとも一枚のレンズがガラスレンズであり、条件式
１＜Ｔ／ｆ＜１．６ ．．．（１）
ｄ／Ｒ２＞１．６ ．．．（２）
を満足する。
但し、Ｔ：開口絞りから像面までの距離、ｆ：全系の焦点距離、Ｒ２：第１レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値、ｄ：第１レンズの厚みと定義する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型撮像レンズ系に係り、特に携帯電話、ＰＣカメラ等の小型撮像素子に好適な小型撮像レンズ系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学材料と固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charged Coupled Device)又はＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の生産技術の進歩に伴い、小型化と低コスト化が可能なレンズ系が携帯電話、パソコン等によく応用されている。この携帯電話のデジタルカメラに搭載されている大部分の撮像素子は１１万又は３０万画素のＣＭＯＳであるが、写真の画質が低くて、デジタルカメラとは全然比較できない。
【０００３】
一方、百万画素以上の固体撮像素子のサイズが小さくなるに伴って、各画素のサイズが次第に小さくなり（例えば、３０万画素の際の典型的な５μmから百万画素以上の際の３μmになる）、全体的な小型化と共に撮像レンズの解像度に対する要求が高くなって、デジタルカメラの代わりに携帯電話のデジタルカメラが使われることもある。このため、小型化と低コスト化を図りつつ、優れた光学性能及び高画質を有する小型撮像レンズ系が今後の小型撮像素子の開発方針として次第に行われている。
【０００４】
なお、ここでレンズ系の小型化とは、レンズの第1面から結像面までの距離（レンズ系の全長）が短いということである。
【０００５】
また、低コストとは、全体に含まれているレンズの枚数が少なく、且つレンズの量産加工と組立が容易であることである。
【０００６】
更に、レンズ系の優れた性能と高画質とは、以下のものに該当する場合である。
１．明るさ（小さなＦナンバー、一般的には２.８以下）
２．大きな画角（半画角が３０度以上）
３．小さな主光線の射出角（主光線の射出角が大きすぎると像面周辺の照度に影響を与えるからである）
４．均一な像面照度（ケラレを少なくして、像面周辺の照度を高める）
５．高解像度（各種の単色の収差が適切に補正され、色収差が少ない）
【０００７】
単純に、低コストのためには、プラスチックレンズを一枚（単レンズ）だけ用いることが好ましい。しかし、単レンズは両面を非球面にしても、高画質及び優れた光学特性（例えば画角が７０度）が得られないので、大部分は低解像度の製品（例えば１１万画素ＣＭＯＳ等）に適用される。一方、単レンズは、収差の補正のために、ほとんどが厚いレンズを採用しているので、その全長と焦点距離の比（Ｌ/ｆ）が２程度になって、レンズ系の全長を短縮することができない。このような構成のレンズ系は、例えば特許文献１、２に開示されているが、全長と焦点距離の比が２程度である光学特性を有し、主に低画素数（例えば１１万画素）製品に適用されているが、高画素数（例えば３０万画素）製品に対しては、その光学特性や携帯利便性の要求を満たすことができない。
【０００８】
単純に、画質のためには、携帯電話やカメラ等の小型撮像レンズ系において、三枚レンズを採用した構成が周知であり、さらに、四枚レンズを採用した構成により、高画質の結像を実現する。しかし、これらのような小型撮像レンズ系は、レンズ数の増加が原因となって、コスト増加につながる。このような構成のレンズ系は、例えば特許文献３、４に開示されている。
【０００９】
以上述べてきたことを背景として、コスト及び画質を考慮したのが二枚レンズの構成を利用する設計である。二枚レンズの構成によれば、自由度の高い設計が可能となり、単レンズの構成に比べて画質が優れ、三枚レンズの構成に比べてコストが低く、且つレンズ系の全長も短くなる。
【００１０】
従来の二枚レンズ構成は、虚焦点タイプのものが多く、特許文献５のように、前記レンズ系は物体側から像側に向かって順に負パワーのメニスカスレンズ、開口絞り、正パワーのメニスカスレンズを備えている。このような構成は広角での収差を補正するのに有利である。また、シャッターを配置するのに好適な長いバックフォーカス（結像のためのレンズの最後面から像面までの距離）を持っているが、バックフォーカスが長くなると、全長を短縮し難く、全系の小型化が困難になる。
【００１１】
上記課題を解決するために、ＶＧＡ（３０万画素）光学モジュールに対して、特許文献６、７のように、プラスチックのレンズを二枚用い、且つ四つの非球面を有した構成が普及してきている。このような構成は小型化及び低コスト化の要求を満たし、３０万画素の製品にも適用される。しかし、このような構成をより一層小型化しようとする場合、やはり制限があり、また、色収差が原因となるため、解像度を高めてより高い画素の要求に適用されるのが困難になる。この二枚のプラスチックレンズからなるレンズ系に対して、コストを低減するため、レンズ二枚を同じ材料で製造することもできるが、そうすると色収差を補正することができない。一方、例えば、低屈折率、低分散の材料であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ）と、高屈折率で低分散のポリカーボネート（ＰＣ）等の異なるプラスッチク材料で製造しても、好適なプラスチック材料の種類が少ないため、例えば１.４９〜１.５９の範囲内の光線の屈折率、及び３０〜５５の範囲内のアッベ数等の光学特性の変化範囲がかなり狭く、色収差の補正が容易に実現できない。さらに、光学プラスチック材料と光学ガラス材料とを比べてみると、プラスチック材料は、光透過率、透過される光の波長の範囲、耐高温性、耐湿性等の光学特性がガラス材料より非常に劣っている。このため、該光学モジュールは１００万画素以上の高解像度の製品に適用できない。
【００１２】
しかし、レンズ二枚を全部ガラス材料で製造すると、全体のコストが騰がるようになる。
【００１３】
これらの問題点に鑑みて、低コスト化、小型化が可能で、且つ高画質を有し、百万画素以上の製品に応用できる小型撮像レンズ系を提供することが必要となる。
【特許文献１】米国特許第６２９７９１５号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開１２７１２１５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開２００３−０１９３６０５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開２００４−００１２８６１号明細書
【特許文献５】米国特許第６４４９１０５号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開２００３−０１９３６０５号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開１３５７４１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、小型撮像レンズ系において、より一層小型化するのが難しい問題、及び大きな色収差のため結像画質が不良になる問題などを克服して、低コスト化、及び一層の小型化、ないし良好な画質が実現できる小型撮像レンズ系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は次の条件を満足する小型撮像レンズ系を提供する。
【００１６】
即ち、本発明に係る小型撮像レンズ系は、物体側から順に、開口絞りと、両凸の第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカスの第２レンズから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、且つ前記二枚レンズのうち少なくとも一枚のレンズがガラスレンズであり、開口絞りから像面までの距離をＴ、全系の焦点距離をｆとした時、条件式
１＜Ｔ／ｆ＜１.６２ ．．．（１）
を満足する。
【００１７】
また、該小型撮像レンズ系は、主光線の射出角を低減させ、照度を高めるため、上記第１レンズは、両面が非球面であり、第１レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ２、第１レンズの厚みをｄとした時、条件式
ｄ／Ｒ２＞１.６ ．．．（２）
を満足する。
【００１８】
また、該小型撮像レンズ系は、単色の収差を補正し、全長を小さくするため、第１レンズの焦点距離をｆ１、第１レンズの物体側に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ１とした時、条件式
０.６＜ｆ１／ｆ＜０.８ ．．．（３）
０.１＜Ｒ２／Ｒ１＜０.８ ．．．（４）
を満足する。
【００１９】
また、該小型撮像レンズ系は、像面湾曲を補正するため、上記第２レンズは、両面が非球面であり、第２レンズの物体側に近い凹面の表面曲率半径の絶対値Ｒ３、第２レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ４とした時、条件式
０.７＜（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）＜０.９ ．．．（５）
を満足する。
【００２０】
また、該小型撮像レンズ系の第１レンズと第２レンズは、軸上色収差と倍率色収差を含む収差の良好な補正のため、第１レンズのアッベ数をυ１、第２レンズのアッベ数をυ２とした時、条件式
υ１−υ２＞３５ ．．．（６）
を満足する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る小型撮像レンズ系は、従来の技術と比べ、開口絞りに隣接した第１レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、レンズ系の球面収差とコマ収差を効率的に補正できる。第２レンズは、開口絞りから遠く離れているため、異なる画角での主光線に対して第２レンズでの投影寸法の差が大きくなるが、第２レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、非点収差、像面湾曲、歪曲収差等のフィールドにおける諸収差を良好に補正することができる。そして、第２レンズの結像面に近い第二面は、光の光軸から周辺部に向かって屈折現象が次第に緩やかになる構成であって、この面の中心部では光線を発散させるが、周辺部では光線を集めるので、サジタル像面とメリジオナル像面が容易に重ね合わせられると共に、周辺部の結像位置が後へ移動し、その結果、広角での画質が高まる。なお、第１レンズと第２レンズとのうち、少なくとも一枚がガラス材料製であるから、低コストと量産を考慮しつつ、結像の画質を高めて、１００万画素以上の高解像度の製品に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の小型撮像レンズ系の構成模式図である。光は物体側から入射して、物体側に置いた開口絞り１０、両凸の第１レンズ２０、及びメニスカスの第２レンズ３０を透過する。前記メニスカスの第２レンズ３０は、物体側に凹面を備え、光を結像装置ＣＣＤ又はＣＭＯＳの結像面４０に集める。前記第１レンズ２０及び第２レンズ３０では共に少なくとも一面が非球面を有し、且つ該第１レンズ２０と第２レンズ３０のうち少なくとも一枚がガラスレンズである。
【００２３】
まず、結像面４０への主光線による入射角及び全系の長さを短くするために、開口絞り１０を全系の物体側に最も近い位置に設置する。
【００２４】
次に、コストを低減させるため、本発明の撮像レンズ系は、開口絞り１０を直接第１レンズ２０の物体側に近い面（以下、第一面という、但し図示せず）に配置し、また、全体の組立素子を減少するために、第１レンズ２０の第一面における所定の部分を黒くして開口絞りとして利用することができる。
【００２５】
全系の小型化及び良好な画質を実現するために、前記レンズ系の第１レンズ２０及び第２レンズ３０は以下の条件式（１）を満足する。
１＜Ｔ／ｆ＜１.６ ．．．（１）
但し、Ｔ：開口絞りから像面までの距離、ｆ：全系の焦点距離と定義される。条件式（１）は全体の長さを制限するためのものである。レンズ系において、全長は焦点距離比及び画質と関係があり、特に、主光線の射出角の制御により、像面が無限遠に位置する現象の近似状態になった時、小型化を満足すると共に画質を高めることができる。
【００２６】
第１レンズ２０の両面を非球面とすると共に、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
ｄ／Ｒ２＞１.６ ．．．（２）
但し、ｄ：第１レンズの厚み、Ｒ２：第１レンズの結像面４０に近い面（以下、第２表面という、但し図示せず）の表面曲率半径の絶対値と定義される。条件式（２）は主光線の射出角を減少させるために満たさなければならない構成の制限である。主光線の射出角が大きすぎると、像面周辺部の照度に影響を与え、またその角が小さくなると、ｄ/Ｒ２値が大きくなって、従って、第１レンズ２０が厚くなり、全系の長さが増える。そのため、大きい画角（例えば３０°）の場合、主光線の射出角を例えば２０°程度に確保するために第１レンズ２０は条件式（２）を満足することがより好ましい。
【００２７】
第１レンズ２０は条件式（３）及び（４）を満足することもより好ましい。
０.６＜ｆ１／ｆ＜０.８ ．．．（３）
０.１＜Ｒ２／Ｒ１＜０.８ ．．．（４）
但し、ｆ１：第１レンズの焦点距離、Ｒ１：第１レンズの物体側に第一表面の表面曲率半径の絶対値と定義される。条件式（３）は、単色収差を補正し、且つ全長を小さくする要求を満たすため、即ち条件式（１）によって求められた光学パワーの分配のために条件範囲を規定したものであり、ｆ１／ｆ値が下限である０．６より大きければ、系の総パワーに対する要求を満たして、高次球面収差、コマ収差及び倍率色収差が制限範囲に存在するようになる。逆にｆ１／ｆ値が上限である０．８より小さければ、系の総パワーが確保できると共に、全長が短縮される。条件式（４）は収差を補正するによって求められた第１レンズ２０の光学パワーの分配を満足するために条件範囲を規定したものである。
【００２８】
更に、第２レンズ３０の両面も非球面とされ、且つ第１レンズ２０及び第２レンズ３０は条件式（５）を満足することがより好ましい。
０.７＜（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）＜０.９ ．．．（５）
但し、Ｒ３：第２レンズ３０の物体側に近い凹面（以下、第三面という、但し図示せず）の表面曲率半径の絶対値、Ｒ４：第２レンズ３０の結像面４０に近い面（以下、第四面という、但し図示せず）の表曲率半径の絶対値と定義される。条件式（５）は像面湾曲を補正するために求められたフラットフィールドのための条件を規定している。Ｒ３値に関して（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）値が最大値である０．９より小さければ、第１レンズ２０による正のコマ収差は、第２レンズ３０の第三面の負のパワーによって効率的に補正され、同時に、Ｒ３値も小さすぎないので、全系の高次収差が減少される。逆にＲ３値に関して（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）値が最小値である０．７より大きければ、第１レンズ２０の第一、第二表面と第２レンズ３０の第四表面によるペッツバール像面湾曲和は、該第２レンズ３０の第三表面による負のペッツバール像面湾曲和（ペッツバール湾曲和）によって補正され、像面湾曲の補正が容易になる。また、条件式（５）が満足されている場合、第１レンズ２０による倍率色収差は、第２レンズ３０の第三面による負の光学パワーによって有効に補正される。第三表面は全系における最小曲率半径の湾曲面であり、全系において像面湾曲を補正すると共に高次収差を制限するためには、曲率半径の小さい面の曲率半径が開口絞りの位置と同じになるよう、第２レンズ３０の第三面は開口絞り側に凹に曲がっていなければならない。
【００２９】
また、色収差、特に、倍率色収差をより有効に除去するために、第１レンズ２０に採用される材料のアッベ数υ１と第２レンズ３０に採用される材料のアッベ数υ２は以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
υ１−υ２＞３５ ．．．（６）
【００３０】
本発明において、第１レンズ２０はガラス材料から製造され、第２レンズ３０はプラスチック材料から製造されているが、ガラス材料のプラスチック材料より優れた光学特性を利用して、低コスト化及び量産化と共に、高い結像品質が容易に実現される。
【００３１】
次に、具体な実施例によって本発明の撮像レンズ系を、図２〜図２６を参照しつつ説明する。
【００３２】
以下の各実施例において、第１レンズ２０の第一表面と第２表面、第２レンズ３０の第三表面及び第四表面は共に非球面を採用している。この第２から第５実施例のうち、第２レンズ３０と結像面４０との間には保護用ガラスが設置している。
【００３３】
非球面形状の計算式は
【００３４】
【数１】
を参照する。
【００３５】
但し、χ：表面の一点から該表面頂点のタンジェンシャル(tangential)平面（＝接平面）までの距離、ｃ：非球面頂点の曲率、ｈ：光軸レンズ表面上の各点の接平面までの垂直距離、ｋ：二次元曲面係数、Ａｉ：第ｉ階の非球面形状の係数と定義される。
【００３６】
以下の説明で、Ｔは開口絞りから像面までの距離、ｆは全系の焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角、２ωは画角、Ｒはレンズ表面の曲率半径、ｄはレンズ表面から光軸までの距離、Ｎｄは材料の屈折率、υは材料のアッベ数を示す。
【００３７】
［第１実施例］
図２は本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例を示す構成模式図である。
【００３８】
前記小型撮像レンズ系は以下の表１と表２の条件を満足する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
図３乃至図６は、この第１実施例の表１及び表２を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図３）、像面湾曲及び歪曲収差（図４）、球面収差（図５）、倍率色収差（図６）を示す。ここで、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図４（Ａ）と図４（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００４２】
［第２実施例］
図７は本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例を示す構成模式図である。
【００４３】
前記小型撮像レンズ系は以下の表３と表４の条件を満足する。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
図８乃至図１１は、この第２実施例の表３及び表４を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図８）、像面湾曲及び歪曲収差（図９）、球面収差（図１０）、倍率色収差（図１１）を示す。ここで、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図９（Ａ）と図９（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００４７】
［第３実施例］
図１２は本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例を示す構成模式図である。
【００４８】
前記小型撮像レンズ系は以下の表５と表６の条件を満足する。
【００４９】
【表５】
【００５０】
【表６】
【００５１】
図１３乃至図１６は、この第３実施例の表５及び表６を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図１３）、像面湾曲及び歪曲収差（図１４）、球面収差（図１５）、倍率色収差（図１６）を示す。ここで、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００５２】
［第４実施例］
図１７は本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例を示す構成模式図である。
【００５３】
前記小型撮像レンズ系は以下の表７と表８の条件を満足する。
【００５４】
【表７】
【００５５】
【表８】
【００５６】
図１８乃至図２１は、この第４実施例の表７及び表８を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図１８）、像面湾曲及び歪曲収差（図１９）、球面収差（図２０）、倍率色収差（図２１）を示す。ここで、図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）、図１８（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図１９（Ａ）と図１９（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００５７】
［第５実施例］
図２２は本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例を示す構成模式図である。
【００５８】
前記小型撮像レンズ系は以下の表９と表１０の条件を満足する。
【００５９】
【表９】
【００６０】
【表１０】
【００６１】
図２３乃至図２６は、この第４実施例の表９及び表１０を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図２３）、像面湾曲及び歪曲収差（図２４）、球面収差（図２５）、倍率色収差（図２６）を示す。ここで、図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）、図２３（Ｃ）、図２３（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図２４（Ａ）と図２４（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００６２】
表１１はこれら五つの実施例に対応する、例えば、穴径、画角、焦点距離等を含む光学特性の、前記の各条件式に対応する数値示す。
【００６３】
ここで、第１実施例において、第１レンズ２０と第２レンズ３０の材料はそれぞれ中国製ガラス（フッ素クラウンガラス材料の一種）であるＦＫ２と、米国Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社製ポリカーボネートであるＬｅｘａｎ−ＨＦであり、第２実施例と第５実施例において、第１レンズ２０と第２レンズ３０の材料はそれぞれＨＯＹＡ社製のダイカストガラスであるＦＣＤ１（中国製のフッ素クラウンガラス材料と対応する）と、米国Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社製ポリカーボネートであるＬｅｘａｎ−ＨＦであり、第３実施例と第４実施例において、第１レンズ２０と第２レンズ３０の材料はそれぞれＨＯＹＡ社製のダイカストガラスであるＦＣＤ１と、ポリカーボネート（ＰＣ）である。
【００６４】
【表１１】
【００６５】
以上見てきたように、本発明に係る小型撮像レンズ系は、二枚レンズの構成であり、物体側から順に、開口絞り、両凸の第１レンズ、及び物体側に凹面を向けたメニスカス第２レンズから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、且つ所定の条件式を満足する時に、二枚型のレンズ系の全長を有効に短縮できる。さらに、該レンズ系は視角が大きい（画角が６０度以上）場合、歪曲収差が２％以内となり、第１レンズと第２レンズのうち少なくとも一枚がガラス材料製であることにより、低コスト化と量産化を実現しつつ、各種の収差や色収差を有効に補正するので、広角での画質を高め、百万画素以上の高解像度の製品に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の小型撮像レンズ系の構成模式図。
【図２】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の構成模式図。
【図３】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の横収差を示す図。
【図４】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図５】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の球面収差を示す図。
【図６】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の倍率色収差を示す図。
【図７】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の構成模式図。
【図８】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の横収差を示す図。
【図９】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図１０】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の球面収差を示す図。
【図１１】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の倍率色収差を示す図。
【図１２】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の構成模式図。
【図１３】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の横収差を示す図。
【図１４】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図１５】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の球面収差を示す図。
【図１６】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の倍率色収差を示す図。
【図１７】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の構成模式図。
【図１８】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の横収差を示す図。
【図１９】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図２０】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の球面収差を示す図。
【図２１】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の倍率色収差を示す図。
【図２２】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の構成模式図。
【図２３】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の横収差を示す図。
【図２４】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図２５】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の球面収差を示す図。
【図２６】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の倍率色収差を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 開口絞り
２０ 第１レンズ
３０ 第２レンズ
４０ 結像面
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型撮像レンズ系に係り、特に携帯電話、ＰＣカメラ等の小型撮像素子に好適な小型撮像レンズ系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学材料と固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charged Coupled Device)又はＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の生産技術の進歩に伴い、小型化と低コスト化が可能なレンズ系が携帯電話、パソコン等によく応用されている。この携帯電話のデジタルカメラに搭載されている大部分の撮像素子は１１万又は３０万画素のＣＭＯＳであるが、写真の画質が低くて、デジタルカメラとは全然比較できない。
【０００３】
一方、百万画素以上の固体撮像素子のサイズが小さくなるに伴って、各画素のサイズが次第に小さくなり（例えば、３０万画素の際の典型的な５μmから百万画素以上の際の３μmになる）、全体的な小型化と共に撮像レンズの解像度に対する要求が高くなって、デジタルカメラの代わりに携帯電話のデジタルカメラが使われることもある。このため、小型化と低コスト化を図りつつ、優れた光学性能及び高画質を有する小型撮像レンズ系が今後の小型撮像素子の開発方針として次第に行われている。
【０００４】
なお、ここでレンズ系の小型化とは、レンズの第1面から結像面までの距離（レンズ系の全長）が短いということである。
【０００５】
また、低コストとは、全体に含まれているレンズの枚数が少なく、且つレンズの量産加工と組立が容易であることである。
【０００６】
更に、レンズ系の優れた性能と高画質とは、以下のものに該当する場合である。
１．明るさ（小さなＦナンバー、一般的には２.８以下）
２．大きな画角（半画角が３０度以上）
３．小さな主光線の射出角（主光線の射出角が大きすぎると像面周辺の照度に影響を与えるからである）
４．均一な像面照度（ケラレを少なくして、像面周辺の照度を高める）
５．高解像度（各種の単色の収差が適切に補正され、色収差が少ない）
【０００７】
単純に、低コストのためには、プラスチックレンズを一枚（単レンズ）だけ用いることが好ましい。しかし、単レンズは両面を非球面にしても、高画質及び優れた光学特性（例えば画角が７０度）が得られないので、大部分は低解像度の製品（例えば１１万画素ＣＭＯＳ等）に適用される。一方、単レンズは、収差の補正のために、ほとんどが厚いレンズを採用しているので、その全長と焦点距離の比（Ｌ/ｆ）が２程度になって、レンズ系の全長を短縮することができない。このような構成のレンズ系は、例えば特許文献１、２に開示されているが、全長と焦点距離の比が２程度である光学特性を有し、主に低画素数（例えば１１万画素）製品に適用されているが、高画素数（例えば３０万画素）製品に対しては、その光学特性や携帯利便性の要求を満たすことができない。
【０００８】
単純に、画質のためには、携帯電話やカメラ等の小型撮像レンズ系において、三枚レンズを採用した構成が周知であり、さらに、四枚レンズを採用した構成により、高画質の結像を実現する。しかし、これらのような小型撮像レンズ系は、レンズ数の増加が原因となって、コスト増加につながる。このような構成のレンズ系は、例えば特許文献３、４に開示されている。
【０００９】
以上述べてきたことを背景として、コスト及び画質を考慮したのが二枚レンズの構成を利用する設計である。二枚レンズの構成によれば、自由度の高い設計が可能となり、単レンズの構成に比べて画質が優れ、三枚レンズの構成に比べてコストが低く、且つレンズ系の全長も短くなる。
【００１０】
従来の二枚レンズ構成は、虚焦点タイプのものが多く、特許文献５のように、前記レンズ系は物体側から像側に向かって順に負パワーのメニスカスレンズ、開口絞り、正パワーのメニスカスレンズを備えている。このような構成は広角での収差を補正するのに有利である。また、シャッターを配置するのに好適な長いバックフォーカス（結像のためのレンズの最後面から像面までの距離）を持っているが、バックフォーカスが長くなると、全長を短縮し難く、全系の小型化が困難になる。
【００１１】
上記課題を解決するために、ＶＧＡ（３０万画素）光学モジュールに対して、特許文献６、７のように、プラスチックのレンズを二枚用い、且つ四つの非球面を有した構成が普及してきている。このような構成は小型化及び低コスト化の要求を満たし、３０万画素の製品にも適用される。しかし、このような構成をより一層小型化しようとする場合、やはり制限があり、また、色収差が原因となるため、解像度を高めてより高い画素の要求に適用されるのが困難になる。この二枚のプラスチックレンズからなるレンズ系に対して、コストを低減するため、レンズ二枚を同じ材料で製造することもできるが、そうすると色収差を補正することができない。一方、例えば、低屈折率、低分散の材料であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ）と、高屈折率で低分散のポリカーボネート（ＰＣ）等の異なるプラスッチク材料で製造しても、好適なプラスチック材料の種類が少ないため、例えば１.４９〜１.５９の範囲内の光線の屈折率、及び３０〜５５の範囲内のアッベ数等の光学特性の変化範囲がかなり狭く、色収差の補正が容易に実現できない。さらに、光学プラスチック材料と光学ガラス材料とを比べてみると、プラスチック材料は、光透過率、透過される光の波長の範囲、耐高温性、耐湿性等の光学特性がガラス材料より非常に劣っている。このため、該光学モジュールは１００万画素以上の高解像度の製品に適用できない。
【００１２】
しかし、レンズ二枚を全部ガラス材料で製造すると、全体のコストが騰がるようになる。
【００１３】
これらの問題点に鑑みて、低コスト化、小型化が可能で、且つ高画質を有し、百万画素以上の製品に応用できる小型撮像レンズ系を提供することが必要となる。
【特許文献１】米国特許第６２９７９１５号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開１２７１２１５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開２００３−０１９３６０５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開２００４−００１２８６１号明細書
【特許文献５】米国特許第６４４９１０５号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開２００３−０１９３６０５号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開１３５７４１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、小型撮像レンズ系において、より一層小型化するのが難しい問題、及び大きな色収差のため結像画質が不良になる問題などを克服して、低コスト化、及び一層の小型化、ないし良好な画質が実現できる小型撮像レンズ系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は次の条件を満足する小型撮像レンズ系を提供する。
【００１６】
即ち、本発明に係る小型撮像レンズ系は、物体側から順に、開口絞りと、両凸の第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカスの第２レンズから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、且つ前記二枚レンズのうち少なくとも一枚のレンズがガラスレンズであり、開口絞りから像面までの距離をＴ、全系の焦点距離をｆとした時、条件式
１＜Ｔ／ｆ＜１.６２ ．．．（１）
を満足する。
【００１７】
また、該小型撮像レンズ系は、主光線の射出角を低減させ、照度を高めるため、上記第１レンズは、両面が非球面であり、第１レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ２、第１レンズの厚みをｄとした時、条件式
ｄ／Ｒ２＞１.６ ．．．（２）
を満足する。
【００１８】
また、該小型撮像レンズ系は、単色の収差を補正し、全長を小さくするため、第１レンズの焦点距離をｆ１、第１レンズの物体側に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ１とした時、条件式
０.６＜ｆ１／ｆ＜０.８ ．．．（３）
０.１＜Ｒ２／Ｒ１＜０.８ ．．．（４）
を満足する。
【００１９】
また、該小型撮像レンズ系は、像面湾曲を補正するため、上記第２レンズは、両面が非球面であり、第２レンズの物体側に近い凹面の表面曲率半径の絶対値Ｒ３、第２レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ４とした時、条件式
０.７＜（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）＜０.９ ．．．（５）
を満足する。
【００２０】
また、該小型撮像レンズ系の第１レンズと第２レンズは、軸上色収差と倍率色収差を含む収差の良好な補正のため、第１レンズのアッベ数をυ１、第２レンズのアッベ数をυ２とした時、条件式
υ１−υ２＞３５ ．．．（６）
を満足する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る小型撮像レンズ系は、従来の技術と比べ、開口絞りに隣接した第１レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、レンズ系の球面収差とコマ収差を効率的に補正できる。第２レンズは、開口絞りから遠く離れているため、異なる画角での主光線に対して第２レンズでの投影寸法の差が大きくなるが、第２レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、非点収差、像面湾曲、歪曲収差等のフィールドにおける諸収差を良好に補正することができる。そして、第２レンズの結像面に近い第二面は、光の光軸から周辺部に向かって屈折現象が次第に緩やかになる構成であって、この面の中心部では光線を発散させるが、周辺部では光線を集めるので、サジタル像面とメリジオナル像面が容易に重ね合わせられると共に、周辺部の結像位置が後へ移動し、その結果、広角での画質が高まる。なお、第１レンズと第２レンズとのうち、少なくとも一枚がガラス材料製であるから、低コストと量産を考慮しつつ、結像の画質を高めて、１００万画素以上の高解像度の製品に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の小型撮像レンズ系の構成模式図である。光は物体側から入射して、物体側に置いた開口絞り１０、両凸の第１レンズ２０、及びメニスカスの第２レンズ３０を透過する。前記メニスカスの第２レンズ３０は、物体側に凹面を備え、光を結像装置ＣＣＤ又はＣＭＯＳの結像面４０に集める。前記第１レンズ２０及び第２レンズ３０では共に少なくとも一面が非球面を有し、且つ該第１レンズ２０と第２レンズ３０のうち少なくとも一枚がガラスレンズである。
【００２３】
まず、結像面４０への主光線による入射角及び全系の長さを短くするために、開口絞り１０を全系の物体側に最も近い位置に設置する。
【００２４】
次に、コストを低減させるため、本発明の撮像レンズ系は、開口絞り１０を直接第１レンズ２０の物体側に近い面（以下、第一面という、但し図示せず）に配置し、また、全体の組立素子を減少するために、第１レンズ２０の第一面における所定の部分を黒くして開口絞りとして利用することができる。
【００２５】
全系の小型化及び良好な画質を実現するために、前記レンズ系の第１レンズ２０及び第２レンズ３０は以下の条件式（１）を満足する。
１＜Ｔ／ｆ＜１.６ ．．．（１）
但し、Ｔ：開口絞りから像面までの距離、ｆ：全系の焦点距離と定義される。条件式（１）は全体の長さを制限するためのものである。レンズ系において、全長は焦点距離比及び画質と関係があり、特に、主光線の射出角の制御により、像面が無限遠に位置する現象の近似状態になった時、小型化を満足すると共に画質を高めることができる。
【００２６】
第１レンズ２０の両面を非球面とすると共に、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
ｄ／Ｒ２＞１.６ ．．．（２）
但し、ｄ：第１レンズの厚み、Ｒ２：第１レンズの結像面４０に近い面（以下、第２表面という、但し図示せず）の表面曲率半径の絶対値と定義される。条件式（２）は主光線の射出角を減少させるために満たさなければならない構成の制限である。主光線の射出角が大きすぎると、像面周辺部の照度に影響を与え、またその角が小さくなると、ｄ/Ｒ２値が大きくなって、従って、第１レンズ２０が厚くなり、全系の長さが増える。そのため、大きい画角（例えば３０°）の場合、主光線の射出角を例えば２０°程度に確保するために第１レンズ２０は条件式（２）を満足することがより好ましい。
【００２７】
第１レンズ２０は条件式（３）及び（４）を満足することもより好ましい。
０.６＜ｆ１／ｆ＜０.８ ．．．（３）
０.１＜Ｒ２／Ｒ１＜０.８ ．．．（４）
但し、ｆ１：第１レンズの焦点距離、Ｒ１：第１レンズの物体側に第一表面の表面曲率半径の絶対値と定義される。条件式（３）は、単色収差を補正し、且つ全長を小さくする要求を満たすため、即ち条件式（１）によって求められた光学パワーの分配のために条件範囲を規定したものであり、ｆ１／ｆ値が下限である０．６より大きければ、系の総パワーに対する要求を満たして、高次球面収差、コマ収差及び倍率色収差が制限範囲に存在するようになる。逆にｆ１／ｆ値が上限である０．８より小さければ、系の総パワーが確保できると共に、全長が短縮される。条件式（４）は収差を補正するによって求められた第１レンズ２０の光学パワーの分配を満足するために条件範囲を規定したものである。
【００２８】
更に、第２レンズ３０の両面も非球面とされ、且つ第１レンズ２０及び第２レンズ３０は条件式（５）を満足することがより好ましい。
０.７＜（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）＜０.９ ．．．（５）
但し、Ｒ３：第２レンズ３０の物体側に近い凹面（以下、第三面という、但し図示せず）の表面曲率半径の絶対値、Ｒ４：第２レンズ３０の結像面４０に近い面（以下、第四面という、但し図示せず）の表曲率半径の絶対値と定義される。条件式（５）は像面湾曲を補正するために求められたフラットフィールドのための条件を規定している。Ｒ３値に関して（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）値が最大値である０．９より小さければ、第１レンズ２０による正のコマ収差は、第２レンズ３０の第三面の負のパワーによって効率的に補正され、同時に、Ｒ３値も小さすぎないので、全系の高次収差が減少される。逆にＲ３値に関して（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）値が最小値である０．７より大きければ、第１レンズ２０の第一、第二表面と第２レンズ３０の第四表面によるペッツバール像面湾曲和は、該第２レンズ３０の第三表面による負のペッツバール像面湾曲和（ペッツバール湾曲和）によって補正され、像面湾曲の補正が容易になる。また、条件式（５）が満足されている場合、第１レンズ２０による倍率色収差は、第２レンズ３０の第三面による負の光学パワーによって有効に補正される。第三表面は全系における最小曲率半径の湾曲面であり、全系において像面湾曲を補正すると共に高次収差を制限するためには、曲率半径の小さい面の曲率半径が開口絞りの位置と同じになるよう、第２レンズ３０の第三面は開口絞り側に凹に曲がっていなければならない。
【００２９】
また、色収差、特に、倍率色収差をより有効に除去するために、第１レンズ２０に採用される材料のアッベ数υ１と第２レンズ３０に採用される材料のアッベ数υ２は以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
υ１−υ２＞３５ ．．．（６）
【００３０】
本発明において、第１レンズ２０はガラス材料から製造され、第２レンズ３０はプラスチック材料から製造されているが、ガラス材料のプラスチック材料より優れた光学特性を利用して、低コスト化及び量産化と共に、高い結像品質が容易に実現される。
【００３１】
次に、具体な実施例によって本発明の撮像レンズ系を、図２〜図２６を参照しつつ説明する。
【００３２】
以下の各実施例において、第１レンズ２０の第一表面と第２表面、第２レンズ３０の第三表面及び第四表面は共に非球面を採用している。この第２から第５実施例のうち、第２レンズ３０と結像面４０との間には保護用ガラスが設置している。
【００３３】
非球面形状の計算式は
【００３４】
【数１】
を参照する。
【００３５】
但し、χ：表面の一点から該表面頂点のタンジェンシャル(tangential)平面（＝接平面）までの距離、ｃ：非球面頂点の曲率、ｈ：光軸レンズ表面上の各点の接平面までの垂直距離、ｋ：二次元曲面係数、Ａｉ：第ｉ階の非球面形状の係数と定義される。
【００３６】
以下の説明で、Ｔは開口絞りから像面までの距離、ｆは全系の焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角、２ωは画角、Ｒはレンズ表面の曲率半径、ｄはレンズ表面から光軸までの距離、Ｎｄは材料の屈折率、υは材料のアッベ数を示す。
【００３７】
［第１実施例］
図２は本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例を示す構成模式図である。
【００３８】
前記小型撮像レンズ系は以下の表１と表２の条件を満足する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
図３乃至図６は、この第１実施例の表１及び表２を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図３）、像面湾曲及び歪曲収差（図４）、球面収差（図５）、倍率色収差（図６）を示す。ここで、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図４（Ａ）と図４（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００４２】
［第２実施例］
図７は本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例を示す構成模式図である。
【００４３】
前記小型撮像レンズ系は以下の表３と表４の条件を満足する。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
図８乃至図１１は、この第２実施例の表３及び表４を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図８）、像面湾曲及び歪曲収差（図９）、球面収差（図１０）、倍率色収差（図１１）を示す。ここで、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図９（Ａ）と図９（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００４７】
［第３実施例］
図１２は本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例を示す構成模式図である。
【００４８】
前記小型撮像レンズ系は以下の表５と表６の条件を満足する。
【００４９】
【表５】
【００５０】
【表６】
【００５１】
図１３乃至図１６は、この第３実施例の表５及び表６を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図１３）、像面湾曲及び歪曲収差（図１４）、球面収差（図１５）、倍率色収差（図１６）を示す。ここで、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００５２】
［第４実施例］
図１７は本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例を示す構成模式図である。
【００５３】
前記小型撮像レンズ系は以下の表７と表８の条件を満足する。
【００５４】
【表７】
【００５５】
【表８】
【００５６】
図１８乃至図２１は、この第４実施例の表７及び表８を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図１８）、像面湾曲及び歪曲収差（図１９）、球面収差（図２０）、倍率色収差（図２１）を示す。ここで、図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）、図１８（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図１９（Ａ）と図１９（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００５７】
［第５実施例］
図２２は本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例を示す構成模式図である。
【００５８】
前記小型撮像レンズ系は以下の表９と表１０の条件を満足する。
【００５９】
【表９】
【００６０】
【表１０】
【００６１】
図２３乃至図２６は、この第４実施例の表９及び表１０を満足する小型撮像レンズ系における横収差（図２３）、像面湾曲及び歪曲収差（図２４）、球面収差（図２５）、倍率色収差（図２６）を示す。ここで、図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）、図２３（Ｃ）、図２３（Ｄ）はそれぞれ方位が０°、１０°、２１°、３０°になる像面位置のメリジオナル像面とサジタル像面における横収差を示し、図２４（Ａ）と図２４（Ｂ）はそれぞれ像面湾曲曲線と歪曲収差曲線を示す。これらの図に示すように、前記横収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等は良好に補正することができる。
【００６２】
表１１はこれら五つの実施例に対応する、例えば、穴径、画角、焦点距離等を含む光学特性の、前記の各条件式に対応する数値示す。
【００６３】
ここで、第１実施例において、第１レンズ２０と第２レンズ３０の材料はそれぞれ中国製ガラス（フッ素クラウンガラス材料の一種）であるＦＫ２と、米国Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社製ポリカーボネートであるＬｅｘａｎ−ＨＦであり、第２実施例と第５実施例において、第１レンズ２０と第２レンズ３０の材料はそれぞれＨＯＹＡ社製のダイカストガラスであるＦＣＤ１（中国製のフッ素クラウンガラス材料と対応する）と、米国Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社製ポリカーボネートであるＬｅｘａｎ−ＨＦであり、第３実施例と第４実施例において、第１レンズ２０と第２レンズ３０の材料はそれぞれＨＯＹＡ社製のダイカストガラスであるＦＣＤ１と、ポリカーボネート（ＰＣ）である。
【００６４】
【表１１】
【００６５】
以上見てきたように、本発明に係る小型撮像レンズ系は、二枚レンズの構成であり、物体側から順に、開口絞り、両凸の第１レンズ、及び物体側に凹面を向けたメニスカス第２レンズから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、且つ所定の条件式を満足する時に、二枚型のレンズ系の全長を有効に短縮できる。さらに、該レンズ系は視角が大きい（画角が６０度以上）場合、歪曲収差が２％以内となり、第１レンズと第２レンズのうち少なくとも一枚がガラス材料製であることにより、低コスト化と量産化を実現しつつ、各種の収差や色収差を有効に補正するので、広角での画質を高め、百万画素以上の高解像度の製品に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の小型撮像レンズ系の構成模式図。
【図２】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の構成模式図。
【図３】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の横収差を示す図。
【図４】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図５】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の球面収差を示す図。
【図６】本発明の小型撮像レンズ系の第１実施例の倍率色収差を示す図。
【図７】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の構成模式図。
【図８】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の横収差を示す図。
【図９】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図１０】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の球面収差を示す図。
【図１１】本発明の小型撮像レンズ系の第２実施例の倍率色収差を示す図。
【図１２】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の構成模式図。
【図１３】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の横収差を示す図。
【図１４】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図１５】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の球面収差を示す図。
【図１６】本発明の小型撮像レンズ系の第３実施例の倍率色収差を示す図。
【図１７】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の構成模式図。
【図１８】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の横収差を示す図。
【図１９】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図２０】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の球面収差を示す図。
【図２１】本発明の小型撮像レンズ系の第４実施例の倍率色収差を示す図。
【図２２】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の構成模式図。
【図２３】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の横収差を示す図。
【図２４】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の像面湾曲収差及び歪曲収差を示す図。
【図２５】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の球面収差を示す図。
【図２６】本発明の小型撮像レンズ系の第５実施例の倍率色収差を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 開口絞り
２０ 第１レンズ
３０ 第２レンズ
４０ 結像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、開口絞りと、両凸の第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス第２レンズから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、さらに、前記二枚レンズのうち少なくとも一枚のレンズがガラスレンズであり、開口絞りから像面までの距離をＴ、全系の焦点距離をｆとした時、条件式
１＜Ｔ／ｆ＜１.６２ ．．．（１）
を満足することを特徴とする小型撮像レンズ系。
【請求項２】
上記第１レンズは、両面が非球面であり、第１レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ２、第１レンズの厚みをｄとした時、条件式
ｄ／Ｒ２＞１.６ ．．．（２）
を満足することを特徴とする請求項１に記載の小型撮像レンズ系。
【請求項３】
上記第１レンズは、該第１レンズの焦点距離をｆ１、第１レンズの物体側に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ１とした時、条件式
０.６＜ｆ１／ｆ＜０.８ ．．．（３）
０.１＜Ｒ２／Ｒ１＜０.８ ．．．（４）
を満足することを特徴とする請求項２に記載の小型撮像レンズ系。
【請求項４】
上記第２レンズは、両面が非球面であり、該第２レンズの物体側に近い凹面の表面曲率半径の絶対値Ｒ３、該第２レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ４とした時、条件式
０.７＜（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）＜０.９ ．．．（５）
を満足することを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズ系。
【請求項５】
上記第１レンズはガラス材料よりなり、上記第２レンズはプラスチック材料よりなることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
【請求項６】
上記第１レンズと第２レンズは、第１レンズのアッベ数をυ１、第２レンズのアッベ数をυ２とした時、条件式
υ１−υ２＞３５ ．．．（６）
を満足することを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ系。
【請求項７】
上記プラスチック材料はポリカーボネートを含むことを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ系。
【請求項８】
上記開口絞りは第１レンズの物体側の表面に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
【請求項１】
物体側から順に、開口絞りと、両凸の第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス第２レンズから構成され、該第１レンズと第２レンズでは共に少なくとも１面が非球面を有し、さらに、前記二枚レンズのうち少なくとも一枚のレンズがガラスレンズであり、開口絞りから像面までの距離をＴ、全系の焦点距離をｆとした時、条件式
１＜Ｔ／ｆ＜１.６２ ．．．（１）
を満足することを特徴とする小型撮像レンズ系。
【請求項２】
上記第１レンズは、両面が非球面であり、第１レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ２、第１レンズの厚みをｄとした時、条件式
ｄ／Ｒ２＞１.６ ．．．（２）
を満足することを特徴とする請求項１に記載の小型撮像レンズ系。
【請求項３】
上記第１レンズは、該第１レンズの焦点距離をｆ１、第１レンズの物体側に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ１とした時、条件式
０.６＜ｆ１／ｆ＜０.８ ．．．（３）
０.１＜Ｒ２／Ｒ１＜０.８ ．．．（４）
を満足することを特徴とする請求項２に記載の小型撮像レンズ系。
【請求項４】
上記第２レンズは、両面が非球面であり、該第２レンズの物体側に近い凹面の表面曲率半径の絶対値Ｒ３、該第２レンズの結像面に近い面の表面曲率半径の絶対値をＲ４とした時、条件式
０.７＜（１／Ｒ３）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ４）＜０.９ ．．．（５）
を満足することを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズ系。
【請求項５】
上記第１レンズはガラス材料よりなり、上記第２レンズはプラスチック材料よりなることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
【請求項６】
上記第１レンズと第２レンズは、第１レンズのアッベ数をυ１、第２レンズのアッベ数をυ２とした時、条件式
υ１−υ２＞３５ ．．．（６）
を満足することを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ系。
【請求項７】
上記プラスチック材料はポリカーボネートを含むことを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ系。
【請求項８】
上記開口絞りは第１レンズの物体側の表面に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００６−３９００（Ｐ２００６−３９００Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７５７４９（Ｐ２００５−１７５７４９）
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（５０３０２３０６９）鴻富錦精密工業（深▲セン▼）有限公司 (399)
【出願人】（５９８０９８３３１）清華大学 (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（５０３０２３０６９）鴻富錦精密工業（深▲セン▼）有限公司 (399)
【出願人】（５９８０９８３３１）清華大学 (534)
【Ｆターム（参考）】
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