特許 7456700 照明光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】照明光学系

(51)【国際特許分類】

   F21S 41/255 20180101AFI20240319BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20240319BHJP

   F21S 41/151 20180101ALI20240319BHJP

   F21S 41/143 20180101ALI20240319BHJP

   G02B 13/00 20060101ALI20240319BHJP

   G02B 3/00 20060101ALN20240319BHJP

   G02B 3/02 20060101ALN20240319BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240319BHJP

   F21W 102/14 20180101ALN20240319BHJP

【ＦＩ】

F21S41/255

F21V5/04 550

F21V5/04 500

F21S41/151

F21S41/143

G02B13/00

G02B3/00 Z

G02B3/02

F21Y115:10

F21W102:14

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023571638

(86)(22)【出願日】2023-06-27

(86)【国際出願番号】 JP2023023751

【審査請求日】2023-11-17

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】597073645

【氏名又は名称】ナルックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105393

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 直哉

(72)【発明者】

【氏名】猪股 亨

(72)【発明者】

【氏名】桑垣内 智仁

【審査官】河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０５７３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１５２５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００９７７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ４１／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｇ０２Ｂ １３／００

Ｇ０２Ｂ ３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｗ １０２／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明対象側から順に正の屈折力を有する第１のレンズ、負の屈折力を有する第２のレンズ及び正の屈折力を有する第３のレンズを備えた照明光学系であって、該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合の合成焦点距離をfミリメータ、Ｆ値をＦ、合成屈折力をPt＝1/f、３個のレンズのそれぞれの面を照明対象側から第１乃至第６面として、第５面の屈折力をP5、第２のレンズの中心厚をL2として、
1.3<P5/Pt
0.1<L2/f<0.25
F<0.7
を満たす照明光学系。

【請求項2】

該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、該第１のレンズの照明対象側の面に光軸に対する角度が25度で入射する光束の光線のうち像面に到達する光線の割合が14%から20％の範囲である請求項１に記載の照明光学系。

【請求項3】

該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、d線(588 ナノメータ)を基準とした波長0.420マイクロメータから0.680マイクロメータの光線の軸上色収差の焦点移動範囲をcミリメータとして、
c/f<0.00292
を満たす請求項１に記載の照明光学系。

【請求項4】

該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、該第１のレンズの照明対象側の面に光軸に対する角度が20度で入射する光線の歪曲が負であり、その絶対値が5パーセント以上である請求項１に記載の照明光学系。

【請求項5】

該第１のレンズ、該第２のレンズ及び該第３のレンズの材料がそれぞれアクリル、ポリカーボネート及びアクリルである請求項１に記載の照明光学系。

【請求項6】

該第１のレンズが両凸レンズであり、該第２のレンズが両凹レンズであり、該第３のレンズが両凸レンズである請求項１に記載の照明光学系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のヘッドランプなどに使用される照明光学系に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、車両用のヘッドランプにおいてＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）配光制御用の照明光学系が開発されている（特許文献１）。ＡＤＢ配光制御においては、車両の前方の他の車両などの状況にしたがって光源として配置された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を個別に制御して照射対象領域及び照射強度などが制御される。したがって、ＡＤＢ配光制御においては、個々のＬＥＤの照射領域が個別に制御できることが要求される。したがって、照明光学系において、意図しない領域が照射される現象であるフレアをできるだけ減少させる必要がある。また、照明光学系は明るいことが望ましい。

【0003】

そこで、車両のヘッドランプなどの分野において、明るくフレアの小さな照明光学系に対するニーズがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開2019-573638（特許002897）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の技術的課題は、明るくフレアの小さな照明光学系を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の照明光学系は、照明対象側から順に正の屈折力を有する第１のレンズ、負の屈折力を有する第２のレンズ及び正の屈折力を有する第３のレンズを備える。該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合の合成焦点距離をfミリメータ、合成屈折力をPt＝1/f、３個のレンズのそれぞれの面を照明対象側から第１乃至第６面として、第５面の屈折力をP5、第２のレンズの中心厚をL2として、
1.3<P5/Pt
0.1<L2/f<0.25
が満たされる。

【0007】

本発明によれば、照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合のコマ収差が減少し、コマ収差に対応する照明光学系のフレアが減少する。

【0008】

本発明の第１の実施形態の照明光学系において、該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、該第１のレンズの照明対象側の面に光軸に対する角度が25度で入射する光束の光線のうち像面に到達する光線の割合が14%から20％の範囲である。

【0009】

本発明の第２の実施形態の照明光学系において、該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、Ｆ値をＦとして、
F<0.7
が満たされる。

【0010】

本実施形態の照明光学系によれば十分な光度が得られる。

【0011】

本発明の第３の実施形態の照明光学系において、該該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、d線(588 ナノメータ)を基準とした波長0.420マイクロメータから0.680マイクロメータの光線の軸上色収差の焦点移動範囲をcミリメータとして、
c/f<0.00292
が満たされる。

【0012】

本実施形態の照明光学系によれば照射面における色分散が低減される。

【0013】

本発明の第４の実施形態の照明光学系において、該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、該第１のレンズの照明対象側の面に光軸に対する角度が20度で入射する光線の歪曲が負であり、その絶対値が5パーセント以上である。

【0014】

本実施形態の照明光学系によれば歪曲がない場合と比較してより広い範囲を照射することができる。

【0015】

本発明の第５の実施形態の照明光学系において、該第１のレンズ、該第２のレンズ及び該第３のレンズの材料がそれぞれアクリル、ポリカーボネート及びアクリルである。

【0016】

本実施形態の照明光学系によれば、３個のレンズの材料に屈折率の異なるアクリル及びポリカーボネートを使用することにより該該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合の軸上色収差を低減することによって、照射面における色分散を低減することができる。

【0017】

本発明の第３の実施形態の照明光学系において、該第１のレンズが両凸レンズであり、該第２のレンズが両凹レンズであり、該第３のレンズが両凸レンズである

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の照明光学系の一例を示す図である。

【図2】図１に示した照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸と25度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【図3】光学系の面Ｓ１に入射した光軸に平行な平行光束のうち、ビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線が通過する面Ｓ１の領域を示す図である。

【図4】光学系の面Ｓ１に入射した光軸と25度の角度をなす平行光束のうち、ビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線が通過する面Ｓ１の領域を示す図である。

【図5】光学系の面Ｓ1に入射した平行光束のうちビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線の割合を示す図である。

【図6】図１に示した照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【図7】図１に示した照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【図8】比較例の照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【図9】点Ｏから点Ｏ及びＥ”間の距離離れたx軸上の点に配置された光源による、z軸に垂直な面上におけるフレアを示す図である。

【図10】第２のレンズの中心厚を変化させた光学系が4.0ミリメータの光学系に光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【0019】

【図11】第２のレンズの中心厚を変化させた光学系が5.5ミリメータの光学系に光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【図12】第２のレンズの中心厚を変化させた光学系が8.5ミリメータの光学系に光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【図13】実施例を結像光学系とみなした場合の像面湾曲を示す図である。

【図14】実施例を結像光学系とみなした場合の歪曲を示す図である。

【図15】実施例を結像光学系とみなした場合の軸上色収差を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、本発明の照明光学系の一例を示す図である。照明光学系は、第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２及び第３のレンズＬ３を備え、点Ｏに中心を有する光源の光を対象に照射するように構成されている。第１のレンズＬ１は照明対象に最も近く、第３のレンズＬ３は光源に最も近い。第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２及び第３のレンズＬ３の照明対象側の面をそれぞれＳ１、Ｓ３及びＳ５で表し、第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２及び第３のレンズＬ３の光源側の面をＳ２、Ｓ４及びＳ６で表す。照明光学系は、その光軸が点Ｏを通過するように配置されている。図１には照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸に平行な平行光束を入射させた場合の光線の経路が示されている。

【0021】

それぞれのレンズの面は以下の式で表される。

【数1】

ｚは面上の点の、レンズ面の頂点からの光軸に沿った座標を表す。ｒは面上の点の、光軸からの距離を表す。ｃは曲率を表し、kはコーニック定数を表し、αiは非球面係数を表す。曲率ｃの符号は、面が照明対象側に凸の場合に正、照明対象側に凹の場合に負となるように定める。

【0022】

表１は、実施例の照明光学系のレンズの形状、材料および位置を示す表である。

【表1】

曲率半径は曲率ｃの逆数である。Ｓ1の行の「厚さまたは距離」は、第１のレンズＬ１の厚さ（中心厚）を示しＳ６の行の「厚さまたは距離」は、面Ｓ６から光源の中心の点Ｏまでの光軸に沿った距離を示す。

【0023】

表２は、各レンズ面の非球面係数の値を示す表である。表に示されていない非球面係数の値は0である。

【表2】

【0024】

以下において、図１に示した照明光学系を結像光学系として検討する。上述のように図１には、照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸に平行な平行光束を入射させた場合の光線の経路が示されている。上記の平行光束は点Ｏに集光される。

【0025】

図２は、図１に示した照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸と25度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。上記の平行光束は点Ｏを含み光軸に垂直な面上の点Ｅの周辺に到達する。図１及び図２に示された光線の経路を考慮すると、点Ｏを含み光軸に垂直な面内で点Ｏからの距離が点Ｏ及び点Ｅの距離以下の範囲にたとえばＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源を配置すれば、光源を中心として光軸となす角度が25度以内の範囲を照射することができると推定される。

【0026】

表３は、実施例の各レンズ面の屈折力及び結像光学系の合成屈折力を示す表である。合成屈折力は結像光学系の合成焦点距離の逆数である。表３において「比率」は各面の屈折力の合成屈折力に対する比率を意味する。結像光学系の合成焦点距離は34.697ミリメータである。また、F値は0.65である。一般的にF値は0.7より小さいことが好ましい。

【表3】

【0027】

表３に示すように本実施例において面Ｓ５の屈折力が相対的に大きい。面Ｓ５の屈折力を相対的に大きくした理由を以下に説明する。

【0028】

照明光学系においては、フレアと呼ばれる、意図しない領域への照射が生じることがある。フレアは、個々のＬＥＤによる照射位置を高い精度で定めることが要求されるＡＤＢ配光制御では大きな障害となる。照明光学系のフレアは、照明光学系を結像光学系とみなした場合のコマ収差に対応する。すなわち、結像光学系とみなした場合のコマ収差が大きくなるほど照明光学系のフレアは大きくなる。そこで、照明光学系のフレアを低減するには、結像光学系とみなした場合のコマ収差を低減する必要がある。コマ収差を低減する一つの方法は、光軸となす角度が比較的大きい平行光束のうち点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線の割合をビネッティングによって低下させることである。

【0029】

図３は、光学系の面Ｓ１に入射した光軸に平行な平行光束のうち、ビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線が通過する面Ｓ１の領域を示す図である。図３の左側の図は面Ｓ１の平面図を示し、図３の右側の図は図１と同様に光学系の構成経路を示す。図３によると、面Ｓ１のほぼ全領域を通過する光線がビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する。図３の右側の図は、図1と同様に光線の経路を示す。

【0030】

図４は、光学系の面Ｓ１に入射した光軸と25度の角度をなす平行光束のうち、ビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線が通過する面Ｓ１の領域を示す図である。図４の左側の図は面Ｓ１の平面図を示し、図４の右側の図は図２と同様に光学系の構成経路を示す。図４によると、ビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線が通過する面Ｓ１の領域は全領域の20パーセント以下である。

【0031】

図５は、光学系の面Ｓ1に入射した平行光束のうちビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線の割合を示す図である。図５の横軸は、平行光束が光軸となす角度を示す。図５の縦軸は、ビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線の割合を示す。図５によれば、平行光束が光軸となす角度が25度の場合にビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線の割合は約15パーセントである。

【0032】

図４に示すように、平行光束が光軸となす角度が25度の場合に面Ｓ５の曲率半径を小さくし屈折力を大きくすることにより面Ｓ４で発散した光線の一部がビネッティングされやすくなり、ビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線の割合が減少する。

【0033】

一般的に面Ｓ５の屈折力の合成屈折力に対する比率は1.3より大きいことが好ましい。また、平行光束が光軸となす角度が25度の場合にビネッティングされずに点Ｏを含み光軸に垂直な面に到達する光線の割合は14%から20％の範囲であることが好ましい。

【0034】

表４は、結像光学系の各面の各収差の値を示す表である。

【表4】

「合計」は各面の各収差の和であり、結像光学系全体の収差を示す。表４によると、面Ｓ５の収差は結像光学系全体の収差を小さくすることに寄与している。面Ｓ５の曲率半径を大きくする（屈折力を小さくする）と結像光学系全体の収差は大きくなる傾向がある。この点からも、面Ｓ５の屈折力の合成屈折力に対する比率が上記の範囲であるのが好ましい。

【0035】

図６は、図１に示した照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。上記の平行光束は点Ｏを含み光軸に垂直な面上の点Ｅ’の周辺に到達する。図６において、点Ｏを原点とし光学系の光軸をz軸とする。ｘ軸は図６の紙面に垂直な方向である。

【0036】

図７は、点Ｏから点Ｏ及び点Ｅ’間の距離離れたx軸上の点に配置された光源による、z軸に垂直な面上におけるフレアを示す図である。光源は一例として発光ダイオードである。図７の横軸は、光源から放出された光線をｘｚ平面に投射した直線とz軸とがなす角度を示す。図７の縦軸は、光源から放出された光線をｙｚ平面に投射した直線とz軸とがなす角度を示す。

【0037】

以下において比較例として別の照明光学系を考察する。

【0038】

表５は、比較例の照明光学系のレンズの形状、材料および位置を示す表である。

【表5】

Ｓ1の行の「厚さまたは空間長」は、第１のレンズＬ１の厚さ（中心厚）を示しＳ６の行の「厚さまたは空間長」は、面Ｓ６から光源の中心の点Ｏまでの光軸に沿った距離を示す。

【0039】

表６は、各レンズ面の非球面係数を示す表である。

【表6】

【0040】

表７は、比較例の各レンズ面の屈折力及び結像光学系の合成屈折力を示す表である。合成屈折力は結像光学系の合成焦点距離の逆数である。結像光学系の合成焦点距離は34.799ミリメータである。また、F値は0.66である。

【表7】

【0041】

図８は、比較例の照明光学系の照明対象側から面Ｓ1に照明光学系の光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。上記の平行光束は点Ｏを含み光軸に垂直な面上の点Ｅ”の周辺に到達する。図８において、点Ｏを原点とし光学系の光軸をz軸とする。ｘ軸は図８の紙面に垂直な方向である。

【0042】

図９は、点Ｏから点Ｏ及び点Ｅ”間の距離離れたx軸上の点に配置された光源による、z軸に垂直な面上におけるフレアを示す図である。光源は一例として発光ダイオードである。図９の横軸は、光源から放出された光線をｘｚ平面に投射した直線とz軸とがなす角度を示す。図９の縦軸は、光源から放出された光線をｙｚ平面に投射した直線とz軸とがなす角度を示す。

【0043】

実施例の照明光学系のフレアを示す図７と比較例の照明光学系のフレアを示す図９とを比較すると、図９においては大きな内向性のフレアが観察される。照明光学系の内向性のフレアは結像光学系における外向性のコマ収差に対応する。したがって、比較例を照明光学系とした場合のコマ収差は十分に低減されていないと考えられる。

【0044】

表３及び表７を比較すると、面Ｓ５の屈折力はほぼ同じである。他方、表２によると実施例の第２のレンズの中心厚は6.992ミリメータであり、表５によると比較例の第２のレンズの中心厚は2.500ミリメータである。

【0045】

図６によると光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合に、実施例の面Ｓ５において光線は光軸より上の領域に入射する。他方、図８によると光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合に、比較例の面Ｓ５において光線は光軸より上の領域及び下の領域の両方に入射する。比較例においては、面Ｓ５において光軸より上の領域及び下の領域の両方に入射する光線がコマ収差を大きくすると考えられる。実施例及び比較例のレンズの形状を考慮すると、第２のレンズの中心厚を調整することにより、光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合に面Ｓ５上の光線の入射する領域を調整することができると考えられる。

【0046】

そこで、実施例の光学系において第２のレンズの中心厚を変化させた光学系について光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を求めた。なお、第２のレンズの中心厚を変化させた光学系の第２のレンズの中心厚以外のデータは実施例１と同じである。

【0047】

図１０は、第２のレンズの中心厚を変化させた光学系が4.0ミリメータの光学系に光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【0048】

図１１は、第２のレンズの中心厚を変化させた光学系が5.5ミリメータの光学系に光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【0049】

図１２は、第２のレンズの中心厚を変化させた光学系が8.5ミリメータの光学系に光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合の光線の経路を示す図である。

【0050】

図１０乃至図１２によると、光軸と23度の角度をなす平行光束を入射させた場合に、それぞれの結像光学系の面Ｓ５において光線は光軸より上の領域に入射する。したがって、コマ収差を小さくすることができると考えられる。第２のレンズの中心厚4.0ミリメータ、5.5ミリメータ及び8.5ミリメータを実施例の結像光学系の合成焦点距離（34.697ミリメータ）で規格化した値は、0.115、0.159及び0.245である。他方、レンズの中心厚を大きくしすぎると製造の際の成形時間が大きくなり、また材料費も増加するので好ましくない。そこで、第２のレンズの中心厚を結像光学系の合成焦点距離で規格化した値は0.1から0.25の範囲とするのが好ましい。

【0051】

図１３は、実施例を結像光学系とみなした場合の像面湾曲を示す図である。図１３の横軸は、像点の位置のz軸方向の座標を示す。座標の原点は点Ｏであり、座標の符号は照明対象側が負である。単位はミリメータである。図１３の縦軸は、面Ｓ1に入射する平行光束が光軸となす角度を示す。単位は度である。0.42Tは0.42マイクロメータの波長の光束のタンジェンシャル面の像点の位置を示し、0.42Sは0.42マイクロメータの波長の光束のサジタル面の像点の位置を示す。0.68Tは0.68マイクロメータの波長の光束のタンジェンシャル面の像点の位置を示し、0.68Sは0.68マイクロメータの波長の光束のサジタル面の像点の位置を示す。

【0052】

図１４は、実施例を結像光学系とみなした場合の歪曲を示す図である。歪曲は、理想のレンズの横倍率に対する結像光学系の横倍率の比である。図１４の横軸は、歪曲を示す。単位はパーセントである。図１４の縦軸は、面Ｓ1に入射する平行光束が光軸となす角度を示す。単位は度である。角度20度の場合の歪曲は約-5パーセントである。相対的に大きな角度で歪曲が負であるので、照明光学系の照射範囲は歪曲が0の理想の光学系の照射範囲よりも大きくなる。

【0053】

一般的に、面Ｓ1に入射する平行光束が光軸となす角度が20度の場合の歪曲は負であり、その絶対値は5パーセント以上であるのが好ましい。

【0054】

図１５は、実施例を結像光学系とみなした場合の軸上色収差を示す図である。図１５の横軸は、像点の位置のz軸方向の座標を示す。座標の原点は点Ｏであり、座標の符号は照明対象側が負である。単位はマイクロメータである。図１５の縦軸は光線の波長を示す。単位はマイクロメータである。結像光学系は、d線(588 ナノメータ)を主波長とし、d線の横軸の座標と488ナノメータの波長の光線の横軸の座標が同じになるアクロマートレンズになっており、照明光学系の照射面での色分散が小さくなる。一般的に、照明光学系の照射面における色分散を低減するには、照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合に、d線(588 ナノメータ)を基準とした波長0.420マイクロメータから0.680マイクロメータの光線の軸上色収差の焦点移動範囲をcミリメータとして、
c/f<0.00292
を満たすのが好ましい。

【要約】

本発明の照明光学系は、照明対象側から順に正の屈折力を有する第１のレンズ、負の屈折力を有する第２のレンズ及び正の屈折力を有する第３のレンズを備える。該照明光学系を照明対象側から入射させた光束に対する結像光学系とみなした場合の合成焦点距離をfミリメータ、合成屈折力をPt＝1/f、３個のレンズのそれぞれの面を照明対象側から第１乃至第６面として、第５面の屈折力をP5、第２のレンズの中心厚をL2として、以下の式が満たされる。
1.3<P5/Pt 0.1<L2/f<0.25

【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】