JP2002098888A

JP2002098888A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2002098888A
Application number: JP2000290944A
Authority: JP
Inventors: Masahito Kikuchi; 雅仁菊地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化を図りながら、テレセントリック性や
ディストーションを良好なものとし、且つローパス特性
をもたせながら画質を良好なものとする。【解決手段】被写体側から順に、第１のレンズ２と、
第２のレンズ３と、第３のレンズ４と、この第３のレン
ズ４に接合された第４のレンズ５との４枚のレンズによ
り構成されており、第１のレンズ２と第２のレンズ３と
の間には、絞り６が配置されている。また、球面収差図
において、球面収差が最良像面に対して略Ｓ字状の曲線
を示し、この曲線の最良像面に対するプラス側の最大変
位をｄ１とし、この曲線の最良像面に対するマイナス側
の最大変位をｄ２とし、この曲線の最良像面に対する終
端部における変位をｄ３としたときに、｜ｄ１｜＞｜ｄ
２｜、｜ｄ２｜＞｜ｄ３｜、ｄ３＜０を満足する関係に
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば小型カメラ
等に用いて好適な撮像レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型カメラ等に用いられる撮像レ
ンズとしては、２枚の凸レンズで構成されたものが多
く、例えば前絞り型や、中間絞り型に代表されるレンズ
型式が多く用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した前
絞り型では、２枚の凸レンズのうち被写体側のレンズの
前方に絞りが配置された構造とされるが、この場合、テ
レセントリック性が良好となるものの、極めて負となる
ディストーションが発生してしまうといった問題があっ
た。

【０００４】一方、中間絞り型では、２枚の凸レンズの
間に絞りが配置された構造とされるが、この場合、光学
性能が良好となるものの、テレセントリック性が良くな
らないといった問題があった。

【０００５】このため、撮像レンズとしては、従来から
レトロフォーカスタイプのものが使用されてきたが、テ
レセントリック性や光学性能が良好となるものの、全長
が長くなってしまうといった欠点があった。

【０００６】また、上述した両レンズ型式とも、中央部
分の結像性能が良好であるために、光学ローパスフィル
タを必要とすることは、コストの面からも大変不利であ
った。

【０００７】そこで、本発明はこのような従来の事情に
鑑みて提案されたものであり、テレセントリック性やデ
ィストーションを良好なものとし、且つローパス特性を
もたせながら画質を良好なものとした小型の撮像レンズ
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係る撮像レンズは、被写体側から順に、被写体側が
凹面とされた負のメニスカス形状を有し少なくとも一方
の面が非球面とされた第１のレンズと、正のパワーを有
し少なくとも一方の面が非球面とされた第２のレンズ
と、被写体側が凸面とされた負のメニスカス形状を有す
る第３のレンズと、この第３のレンズと接合されるとと
もに像面側が非球面とされた正のパワーを有する第４の
レンズとを備え、第１のレンズと第２のレンズとの間に
は、絞りが配置されている。そして、球面収差図におい
て、球面収差が最良像面に対して、近軸焦点から光軸方
向と直交する方向に向かって、プラス側からマイナス側
に転じた後に再びプラス側に転ずるような略Ｓ字状の曲
線を示し、この曲線の最良像面に対するプラス側の最大
変位をｄ１（＞０）とし、この曲線の最良像面に対する
マイナス側の最大変位をｄ２（＜０）とし、この曲線の
最良像面に対する終端部における変位をｄ３としたとき
に、｜ｄ１｜＞｜ｄ２｜、｜ｄ２｜＞｜ｄ３｜、ｄ３＜
０を満足する関係にあることを特徴としている。

【０００９】この撮像レンズでは、被写体側から順に、
被写体側が凹面とされた負のメニスカス形状を有する第
１のレンズと、正のパワーを有する第２のレンズと、負
のパワーを有する第３のレンズと、この第３のレンズと
接合されるとともに正のパワーを有する第４のレンズと
の４枚のレンズにより構成されることで、必要なバック
フォーカスを確保しながら、全長を短くすることがで
き、且つ、テレセントリック性を良好に保つことができ
る。また、球面収差を良好に高次補正することができ
る。

【００１０】また、この撮像レンズでは、第１のレンズ
と第２のレンズとの間に絞りを配置するとともに、第１
のレンズの少なくとも一方の面を非球面とすることによ
り、像面湾曲の発生を抑制することができる。

【００１１】また、この撮像レンズでは、球面収差図に
おいて、球面収差が最良像面に対して、近軸焦点から光
軸方向と直交する方向に向かってプラス側からマイナス
側に転じた後に再びプラス側に転ずるような略Ｓ字状の
曲線を示している。そして、この曲線の最良像面に対す
るプラス側の最大変位をｄ１（＞０）とし、この曲線の
最良像面に対するマイナス側の最大変位をｄ２（＜０）
とし、この曲線の最良像面に対する終端部における変位
をｄ３としたときに、｜ｄ１｜＞｜ｄ２｜、｜ｄ２｜＞
｜ｄ３｜、ｄ３＜０を満足する関係にあることから、ロ
ーパス特性をもたせながら、画質を良好に保つことがで
きる。

【００１２】以上のように本発明に係る撮像レンズで
は、小型化を図りながら、テレセントリック性やディス
トーションを良好なものとし、且つローパス特性をもた
せながら画質を良好なものとすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】なお、以下の説明では、本発明を適用した
撮像レンズについて、具体的な材質や数値等を挙げる
が、本発明は以下の例示に必ずしも限定されるものでは
ない。

【００１５】本発明を適用した撮像レンズの一構成例を
図１に示す。また、図１に示す撮像レンズ１の設計デー
タについては、以下に示す表１の通りである。なお、表
１において、Ｒは、曲率半径であり、Ｄは、軸上間隔で
あり、Ｎｄは、屈折率であり、Ｖｄは、アッベ数であ
る。

【００１６】

【表１】

【００１７】この撮像レンズ１は、被写体側から順に、
第１のレンズ２と、第２のレンズ３と、第３のレンズ４
と、第４のレンズ５とを備え、これら４枚のレンズによ
り構成された光学系からなる。

【００１８】このうち、第１のレンズ２は、例えばＢＡ
ＣＤ５と呼ばれる光学ガラスからなり、被写体側が凹面
とされた負のメニスカスレンズである。すなわち、この
第１のレンズ２は、被写体側から順に、第１面Ｓ１及び
第２面Ｓ２を有しており、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２
が、それぞれ凹面及び凸面とされた負のパワーを有する
メニスカス形状のレンズである。

【００１９】なお、この第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２は、
それぞれ表１に示す面番号２，３に対応しており、この
場合、第１面Ｓ１の曲率半径は、−２．１２７６６ｍｍ
であり、第２面Ｓ２の曲率半径は、−２．１２７６６ｍ
ｍであり、第１面Ｓ１と第２面Ｓ２との光軸上での距離
（厚み）は、１．４０５０ｍｍである。また、第１のレ
ンズ２の屈折率は、１．５８９１３であり、アッベ数
は、６１．２５である。

【００２０】また、この第１のレンズ２において、第１
面Ｓ１は、非球面とされている。なお、第１のレンズ２
では、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のうち、少なくとも一
方の面が非球面であればよく、本例に必ずしも限定され
るものではない。

【００２１】ここで、非球面は、以下に示す公知の非球
面の式（１）により表すことができる。

【００２２】

【数１】

【００２３】なお、この非球面の式（１）において、Ｚ
は、非球面と光軸との交点を原点とした光軸方向の座標
であり、Ｘは、原点を通り光軸に直交する方向の座標で
ある。また、Ｃは、近軸曲率１／Ｒである。したがっ
て、非球面は、光軸近傍の曲率半径Ｒと、円錐定数α₁
と、４次，６次，８次，１０次の非球面項の非球面係数
α₄，α₆，α₈，α₁₀とにより求めることができる。

【００２４】この場合、第１面Ｓ１の円錐定数α₁、並
びに、４次，６次，８次，１０次の非球面項の非球面係
数α₄，α₅，α₈，α₁₀は、以下に示す表２の通りであ
る。

【００２５】

【表２】

【００２６】一方、第２のレンズ３は、光学プラスチッ
クである、例えばポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭ
Ａ）からなり、正のパワーを有する両凸レンズである。
すなわち、この第２のレンズ３は、被写体側から順に、
第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４を有しており、第３面Ｓ３及
び第４面Ｓ４が、それぞれ凸面とされた正のパワーを有
するレンズである。

【００２７】なお、この第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４は、
それぞれ表１に示す面番号６，７に対応しており、この
場合、第３面Ｓ３の曲率半径は、＋４．５７７９９ｍｍ
であり、第４面Ｓ４の曲率半径は、−１４．２２６１６
ｍｍであり、第３面Ｓ３と第４面Ｓ４との光軸上での距
離（厚み）は、１．１０００ｍｍである。また、第２の
レンズ３の屈折率は、１．４９１５０であり、アッベ数
は、６１．２５である。

【００２８】また、この第２のレンズ３において、第３
面Ｓ３及び第４面Ｓ４は、共に非球面とされている。こ
の場合、第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４の円錐定数α₁、並
びに、４次，６次，８次，１０次の非球面項の非球面係
数α₄，α₅，α₈，α₁₀は、上記表２に示す通りであ
る。

【００２９】一方、第３のレンズ４は、例えばＦＤＳ９
と呼ばれる光学ガラスからなり、被写体側が凸面とされ
た負のメニスカスレンズである。すなわち、この第３の
レンズ４は、被写体側から順に、第５面Ｓ５及び第６面
Ｓ６を有しており、第５面Ｓ５及び第６面Ｓ６が、それ
ぞれ凸面及び凹面とされた負のパワーを有するメニスカ
ス形状のレンズである。

【００３０】なお、この第５面Ｓ５及び第６面Ｓ６は、
それぞれ表１に示す面番号８，９に対応しており、この
場合、第５面Ｓ５の曲率半径は、＋９．６１８４１ｍｍ
であり、第６面Ｓ６の曲率半径は、＋３．０００００ｍ
ｍであり、第５面Ｓ５と第６面Ｓ６との光軸上での距離
（厚み）は、０．８０００ｍｍである。また、第３のレ
ンズ４の屈折率は、１．８４６６６であり、アッベ数
は、２３．８３である。

【００３１】一方、第４のレンズ５は、例えばＢＡＣＤ
５と呼ばれる光学ガラスからなり、上記第３のレンズ４
と接合された正のパワーを有する両凸レンズである。す
なわち、この第４のレンズ５は、被写体側から順に、第
６面Ｓ６及び第７面Ｓ７を有しており、第６面Ｓ６及び
第７面Ｓ７が、それぞれ凸面とされた正のパワーを有す
るレンズである。

【００３２】なお、この第６面Ｓ６及び第７面Ｓ７は、
それぞれ表１に示す面番号９，１０に対応しており、こ
の場合、第６面Ｓ６の曲率半径は、＋３．０００００ｍ
ｍであり、第７面Ｓ７の曲率半径は、−２．５０８５２
ｍｍであり、第３面Ｓ３と第４面Ｓ４との光軸上での距
離（厚み）は、２．００００ｍｍである。また、第４の
レンズ５の屈折率は、１．５８９１３であり、アッベ数
は、６１．２５である。

【００３３】また、この第４のレンズ５において、像面
側、すなわち第７面Ｓ７は、非球面とされている。この
場合、第７面Ｓ７の円錐定数α₁、並びに、４次，６
次，８次，１０次の非球面項の非球面係数α₄，α₅，α
₈，α₁₀は、上記表２に示す通りである。

【００３４】また、第１のレンズ２と第２のレンズ３と
の間には、絞り６が配置されている。なお、この絞り６
は、表１に示す面番号４に対応した位置に配置されてお
り、その厚みは、０．２０００ｍｍであり、第１のレン
ズ２との光軸上での距離は、０．２０００ｍｍであり、
第２のレンズ３との光軸上での距離は、０．２０００ｍ
ｍである。

【００３５】また、この撮像レンズ１には、第４のレン
ズ５の後段側に、図１に示すようなダミーガラス７，８
が貼り合わされた状態で配置されている。なお、このダ
ミーガラス７，８は、それぞれ表１に示す面番号１１，
１２に対応しており、この場合、ダミーガラス７は、例
えば厚さ１．１５００ｍｍのＢＡＣＤ５呼ばれる光学ガ
ラスからなり、屈折率は、１．５８９１３であり、アッ
ベ数は、６１．２５である。一方、ダミーガラス８は、
例えば厚さ０．９６５０ｍｍのＢＳＣ７と呼ばれる光学
ガラスからなり、屈折率は、１．５８９１３であり、ア
ッベ数は、６４．２０である。

【００３６】そして、撮像レンズ１は、その被写体側か
ら通過した光が、最終的に例えばＣＣＤ等の撮像素子の
撮像面に結像するようになされている。

【００３７】以上のように構成される撮像レンズ１の球
面収差図を図２に示し、コマ収差図を図３に示し、非点
収差図を図４に示し、歪曲収差図（ディストーション）
を図５に示す。

【００３８】この撮像レンズ１では、被写体側から順
に、被写体側が凹面とされた負のメニスカスレンズであ
る第１のレンズ２と、正のパワーを有する第２のレンズ
３と、負のパワーを有する第３のレンズ４と、この第３
のレンズ４と接合されるとともに正のパワーを有する第
４のレンズ５との４枚のレンズにより構成されること
で、必要なバックフォーカスを確保しながら、全長を短
くすることができ、且つ、テレセントリック性を良好に
保つことができる。また、球面収差を良好に高次補正す
ることができる。

【００３９】また、この撮像レンズ１では、第１のレン
ズ２と第２のレンズ３との間に絞り６を配置するととも
に、第１のレンズ２の少なくとも一方の面を非球面とす
る（ここでは、第１面Ｓ１を非球面とした）ことによ
り、像面湾曲の発生を抑制することができる。

【００４０】また、この撮像レンズ１では、図２に示す
球面収差図において、球面収差が図中１点鎖線で示す最
良像面Ｙに対して、近軸焦点から光軸方向と直交する方
向に向かってプラス側からマイナス側に転じた後に再び
プラス側に転ずるような略Ｓ字状の曲線Ｌを示してい
る。

【００４１】そして、この曲線Ｌの最良像面Ｙに対する
プラス側の最大変位をｄ１（＞０）とし、この曲線Ｌの
最良像面Ｙに対するマイナス側の最大変位をｄ２（＜
０）とし、この曲線Ｌの最良像面Ｙに対する終端部にお
ける変位をｄ３としたときに、｜ｄ１｜＞｜ｄ２｜、｜
ｄ２｜＞｜ｄ３｜、ｄ３＜０を満足する関係にあること
が望ましい。これにより、ローパス特性をもたせなが
ら、画質を良好に保つことができる。

【００４２】以上のように、この撮像レンズ１では、小
型化を図りながら、テレセントリック性やディストーシ
ョンを良好なものとし、且つローパス特性をもたせなが
ら画質を良好なものとすることができる。

【００４３】すなわち、この撮像レンズ１では、従来の
レンズ型式である前絞り型と比べて、ディストーション
を少なくすることができ、中間絞り型と比べて、テレセ
ントリック性を良くすることができる。また、この撮像
レンズ１の全長は、従来からのレトロフォーカス型と比
べて、大幅に短くなっている。また、この撮像レンズ１
では、光学系に光学ローパスフィルタ特性をもたせるこ
とができる。

【００４４】したがって、例えばＣＣＤ等の撮像素子用
の小型且つ光学性能の良好な撮像レンズとして、幅広く
用いることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るに撮像レンズよれば、小型化を図りながら、テレセン
トリック性やディストーションを良好なものとし、且つ
ローパス特性をもたせながら画質を良好なものとするこ
とができる。したがって、例えばＣＣＤ等の撮像素子用
の小型且つ光学性能の良好な撮像レンズとして、幅広く
用いることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した撮像レンズの構成図である。

【図２】上記撮像レンズの球面収差図である。

【図３】上記撮像レンズのコマ収差図である。

【図４】上記撮像レンズの非点収差図である。

【図５】上記撮像レンズの歪曲収差図である。

【符号の説明】

１撮像レンズ、２第１のレンズ、３第２のレン
ズ、４第３のレンズ、５第４のレンズ、６絞り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体側から順に、被写体側が凹面とさ
れた負のメニスカス形状を有し、少なくとも一方の面が
非球面とされた第１のレンズと、正のパワーを有し、少
なくとも一方の面が非球面とされた第２のレンズと、被
写体側が凸面とされた負のメニスカス形状を有する第３
のレンズと、この第３のレンズと接合されるとともに、
像面側が非球面とされた正のパワーを有する第４のレン
ズとを備え、上記第１のレンズと上記第２のレンズとの間には、絞り
が配置されており、球面収差図において、球面収差が最良像面に対して、近
軸焦点から光軸方向と直交する方向に向かって、プラス
側からマイナス側に転じた後に再びプラス側に転ずるよ
うな略Ｓ字状の曲線を示し、この曲線の最良像面に対す
るプラス側の最大変位をｄ１（＞０）とし、この曲線の
最良像面に対するマイナス側の最大変位をｄ２（＜０）
とし、この曲線の最良像面に対する終端部における変位
をｄ３としたときに、｜ｄ１｜＞｜ｄ２｜｜ｄ２｜＞｜ｄ３｜ｄ３＜０を満足する関係にあることを特徴とする撮像レンズ。