JP2004240074A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズ３〜４枚構成で無限遠撮影から近距離撮影まで光学性能が良好でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズを提供する。
【解決手段】固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とから成る。前群（ＧｒＦ）は物体側から順に、正の第１レンズ（Ｌ１）と、開口絞り（ＳＴ）と、正の第２レンズ（Ｌ２）とで構成され、後群（ＧｒＲ）は負の第３レンズ（Ｌ３）で構成される。近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）が物体側へ移動し、条件式：１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６｛ＭＦ：前群（ＧｒＦ）の繰り出し量、ＭＲ：後群（ＧｒＲ）の繰り出し量｝を満足する。
【選択図】 図１
【解決手段】固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とから成る。前群（ＧｒＦ）は物体側から順に、正の第１レンズ（Ｌ１）と、開口絞り（ＳＴ）と、正の第２レンズ（Ｌ２）とで構成され、後群（ＧｒＲ）は負の第３レンズ（Ｌ３）で構成される。近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）が物体側へ移動し、条件式：１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６｛ＭＦ：前群（ＧｒＦ）の繰り出し量、ＭＲ：後群（ＧｒＲ）の繰り出し量｝を満足する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像レンズに関するものであり、更に詳しくは被写体の映像を固体撮像素子で取り込むデジタル入力機器（デジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ等）に適した、高性能でコンパクトな撮像レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等の普及に伴い、手軽に画像情報をデジタル機器に取り込むことができるデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等（以下単に「デジタルカメラ」という。）が個人ユーザーレベルで普及しつつある。このようなデジタルカメラは、今後も画像情報の入力機器として益々普及することが予想される。
【０００３】
また、デジタルカメラに搭載されるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子の小型化が進展してきており、それに伴ってデジタルカメラにも一層の小型化が求められている。このため、デジタル入力機器において最大の容積を占める撮像レンズにも、コンパクト化が強く要望されている。撮像レンズを小型化するには固体撮像素子のサイズを小さくするのが最も容易な方法ではあるが、そのためには受光素子のサイズを小さくする必要があり、固体撮像素子の製造難易度が上がるとともに撮像レンズに要求される性能も高くなる。
【０００４】
一方、固体撮像素子のサイズをそのままにして撮像レンズのサイズを小さくすると、必然的に射出瞳位置が像面に近づいてしまう。射出瞳位置が像面に近づくと、撮像レンズから射出された軸外光束が像面に対して斜めに入射するため、固体撮像素子の前面に設けられているマイクロレンズの集光性能が十分に発揮されず、画像の明るさが画像中央部と画像周辺部とで極端に変化するという問題が生じることになる。この問題を解決するために撮像レンズの射出瞳位置を遠くに離そうとすると、どうしても撮像レンズ全体の大型化が避けられなくなる。
【０００５】
さらに近年の低価格化競争のため、撮像レンズにも低コスト化の要望が強くなってきている。また近年の固体撮像素子の高密度化により、撮像レンズに要求される性能もより高いものになってきている。そして、その使用においては近距離撮影も多用されるため、近距離撮影においても高性能を有する撮像レンズの要望が強くなってきている。従来より知られている撮像レンズのフォーカシング方式としては、近距離撮影に際してレンズ系全体を一体で物体側へ移動させる全体繰り出し方式が一般的である。また、フローティングを利用したフォーカシング方式も特許文献１等で提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３３７２６５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
全体繰り出し方式では、画像の中心部にピントを合わせることは可能であるが、周辺部の像面が流れてしまうため、周辺部の画像が劣化するという問題がある。また特許文献１記載の撮像レンズは、レンズ枚数が多いためレンズ系全体が大きく、光学性能についても充分とはいえない。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、レンズ３〜４枚構成という少ないレンズ枚数でありながら、無限遠撮影から近距離撮影まで光学性能が良好でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の撮像レンズは、固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正の第１レンズと、開口絞りと、正の第２レンズとで構成され、前記後群が負の第３レンズで構成され、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群の繰り出し量、
ＭＲ：後群の繰り出し量、
である。
【００１０】
第２の発明の撮像レンズは、固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正レンズ，開口絞り及び正レンズを少なくとも有し、前記後群が少なくとも１枚の負レンズを有し、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群の繰り出し量、
ＭＲ：後群の繰り出し量、
である。
【００１１】
第３の発明の撮像レンズは、上記第１又は第２の発明の構成において、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
０．５＜ｆ／ｆＦ＜２．３ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
である。
【００１２】
第４の発明の撮像レンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明の構成において、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けた非球面であり、その非球面が変曲点を持つことを特徴とする。
【００１３】
第５の発明の撮像レンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明の構成において、通常撮影距離時のフォーカシングにおいては前記前群と前記後群とが一体で物体側へ移動し、近距離撮影時のフォーカシングにおいてのみ前記前群の移動量と前記後群の移動量とが異なることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る撮像レンズの実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図４に、第１〜第４の実施の形態の無限遠撮影時のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。各実施の形態の撮像レンズはいずれも、固体撮像素子（例えばＣＣＤ）に対して光学像を形成する撮像用（例えばデジタルカメラ用）の単焦点レンズである。そして、物体側から順に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とから成っており、その像側には光学的ローパスフィルター等に相当する平行平面板状のガラスフィルター（ＧＦ）が配置されている。各レンズ構成図中の矢印ｍＦ，ｍＲは、無限遠撮影から近距離撮影へのフォーカシングにおける、前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）の移動をそれぞれ模式的に示している。また、各レンズ構成図中、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）が付された面は物体側から数えてｉ番目の面（ｒｉに＊印が付された面は非球面）であり、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）が付された軸上面間隔は、物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔のうち、フォーカシングにおいて変化する可変間隔である。
【００１５】
第１，第２の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、正の第１レンズ（Ｌ１）と、開口絞り（ＳＴ）と、正の第２レンズ（Ｌ２）と、負の第３レンズ（Ｌ３）と、のレンズ３枚構成になっている。そして、第１，第２の実施の形態において、前群（ＧｒＦ）は第１レンズ（Ｌ１），開口絞り（ＳＴ）及び第２レンズ（Ｌ２）から成っており、後群（ＧｒＲ）は第３レンズ（Ｌ３）１枚から成っている。また第１の実施の形態では、第１レンズ（Ｌ１）が物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）が像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ（Ｌ３）が像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。第２の実施の形態では、第１レンズ（Ｌ１）が物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）が像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ（Ｌ３）が両凹の負レンズである。
【００１６】
第３，第４の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、正の第１レンズ（Ｌ１）と、開口絞り（ＳＴ）と、正の第２レンズ（Ｌ２）と、負の第３レンズ（Ｌ３）と、負の第４レンズ（Ｌ４）と、のレンズ４枚構成になっている。そして、第３の実施の形態において、前群（ＧｒＦ）は第１レンズ（Ｌ１），開口絞り（ＳＴ），第２レンズ（Ｌ２）及び第３レンズ（Ｌ３）から成っており、後群（ＧｒＲ）は第４レンズ（Ｌ４）１枚から成っている。第４の実施の形態において、前群（ＧｒＦ）は第１レンズ（Ｌ１），開口絞り（ＳＴ）及び第２レンズ（Ｌ２）から成っており、後群（ＧｒＲ）は第３レンズ（Ｌ３）及び第４レンズ（Ｌ４）から成っている。また第３，第４の実施の形態では、第１レンズ（Ｌ１）が物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）が像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ（Ｌ３）が物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第４レンズ（Ｌ４）が両凹の負レンズである。
【００１７】
いずれの実施の形態も、前群（ＧｒＦ）が物体側から順に、正レンズ，開口絞り（ＳＴ）及び正レンズを少なくとも有し、後群（ＧｒＲ）が少なくとも１枚の負レンズを有する構成になっているが、撮像レンズ全体ではレンズ３〜４枚という少ないレンズ枚数の構成をとっている。そして、近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）が物体側へ移動するフォーカシング方式を採用している。上記のように少ないレンズ枚数でも、このフォーカシング方式により無限遠撮影から近距離撮影まで良好な光学性能が得られるようにするための条件を以下に説明する。まず、各実施の形態の撮像レンズが満足すべき条件式、つまり各実施の形態のようなタイプの撮像レンズにおいて満たすことが望ましい条件式を説明する。ただし、以下に説明する全ての条件式を同時に満たす必要はなく、個々の条件式を光学構成に応じてそれぞれ単独に満足すれば、対応する作用・効果を達成することは可能である。もちろん、複数の条件式を満足する方が、光学性能，小型化，製造・組立等の観点からより望ましいことはいうまでもない。
【００１８】
以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群（ＧｒＦ）の繰り出し量、
ＭＲ：後群（ＧｒＲ）の繰り出し量、
である。
【００１９】
条件式（１）は、フォーカシング時の前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）の移動に関して、中心部と周辺部の像面をバランスさせるための好ましい条件範囲を規定している。条件式（１）の下限を越えると、像面補正量が不足して中心部と周辺部の像面が離れてしまい、近距離撮影時に画像が劣化してしまう。逆に、条件式（１）の上限を越えると、像面補正量が過剰となって中心部と周辺部の像面が逆方向に離れてしまい、近距離撮影時に画像が劣化してしまう。また、前群（ＧｒＦ）の繰り出し量も大きくなるため、近距離撮影時に撮像レンズが大きくなりすぎてしまう。
【００２０】
以下の条件式（１ａ）を満足することが望ましく、条件式（１ｂ）を満足することが更に望ましい。条件式（１ａ），（１ｂ）は、上記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等からより一層好ましい条件範囲を規定している。
１．０５＜ＭＦ／ＭＲ＜１．５ …（１ａ）
１．１０＜ＭＦ／ＭＲ＜１．４ …（１ｂ）
【００２１】
以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ／ｆＦ＜２．３ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群（ＧｒＦ）の焦点距離、
である。
【００２２】
条件式（２）は、前群（ＧｒＦ）に関して主に全長と収差とをバランスさせるための好ましい条件範囲を規定している。条件式（２）の下限を越えると、収差補正には有利になるが、全長の増大を招いてしまう。逆に、条件式（２）の上限を越えると、全長の短縮には有利になるが、収差劣化、特に歪曲収差と像面湾曲の劣化が著しくなる。なお、条件式（１）を満たす条件範囲では、近距離撮影時の移動量が後群（ＧｒＲ）よりも前群（ＧｒＦ）の方で大きくなるため、条件式（２）を満たすことが重要になってくる。したがって、条件式（１）及び条件式（２）を共に満足することが更に望ましい。
【００２３】
以下の条件式（２ａ）を満足することが望ましく、条件式（２ｂ）を満足することが更に望ましい。条件式（２ａ），（２ｂ）は、上記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等からより一層好ましい条件範囲を規定している。
１．０＜ｆ／ｆＦ＜２．０ …（２ａ）
１．４＜ｆ／ｆＦ＜１．７ …（２ｂ）
【００２４】
各実施の形態のように近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）を物体側へ移動させるフォーカシング方式を採用する場合、通常撮影距離時のフォーカシングにおいては前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とを一体で（つまり同じ移動量で）物体側へ移動させ、近距離撮影時のフォーカシングにおいてのみ前群（ＧｒＦ）の移動量と後群（ＧｒＲ）の移動量とが異なるように各々物体側へ移動させてもよい。各実施の形態が採用しているフォーカシング方式では、主に近距離撮影時にその効果を最大限に発揮することができるため、通常撮影距離（おおよそ撮影距離３０ｃｍ以遠）では前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とを一体で物体側へ移動させてもよい。したがって、近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）が物体側へ移動するフォーカシング方式において、撮影距離が所定値以上（例えば３０ｃｍ以上）の場合には前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とが一体で物体側へ移動し、撮影距離が所定値未満（例えば３０ｃｍ未満）の場合には前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とが互いに異なる移動量で物体側へ移動するようにしてもよい。
【００２５】
各実施の形態のように、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けた非球面であり、その非球面が変曲点（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ）を持つことが望ましい。最も像側のレンズ面の非球面形状は、レンズ構成図が示すレンズ面の断面形状から分かるように、光軸（ＡＸ）付近において凹面形状を成しており、中帯域から最外周部では凸面形状を成している。そして、その凹面から凸面へと変化する点が変曲点である。上記のように、光軸（ＡＸ）付近のレンズ面形状を像側に凹面形状とすることによって、レンズ全長を小さくすることが可能となる。レンズ面全体が凹面形状では周辺部での射出瞳位置が近くなってしまうが、中帯域から最外周部にかけてのレンズ面形状を凸面にすることにより、射出瞳位置をより遠くに位置させることが可能となる。その中帯域から最外周部にかけて凸面形状は、像側に凹面を向けた非球面が変曲点を持つことにより構成される。このように特徴的な形状の非球面を最も像側のレンズ面に用いることにより、レンズ全長が小さくレンズバックが短いにもかかわらず、射出瞳位置の遠い撮像レンズを実現することができる。そして、物体側から正・正・負と続くレンズの並びを採用することにより、レンズ全長をより一層効果的に小さくすることができる。
【００２６】
また各実施の形態のように、正のパワー（焦点距離の逆数で定義される量）を有する第１，第２レンズ（Ｌ１，Ｌ２）の間に開口絞り（ＳＴ）を配置するのが好ましい。第１レンズの物体側に開口絞りを有する前絞りタイプでは、各レンズを通過する周辺部の光線高さの変化が非常に大きいため、製造誤差に対する敏感度が高くなってしまい、その結果、製造誤差による性能劣化が大きくなってしまう。一方、最も像側のレンズ（すなわち最終レンズ）の像側に開口絞りを有する後絞りタイプでは、射出瞳位置が極端に近くなるため、固体撮像素子用の撮像レンズには適さない。この製造誤差と射出瞳位置とをバランスさせる上で最適な開口絞り位置が、第１レンズ（Ｌ１）と第２レンズ（Ｌ２）との間である。
【００２７】
各実施の形態のように、全てのレンズの少なくとも１面が非球面であることが望ましい。第１〜第３レンズ（Ｌ１〜Ｌ３）又は第１〜第４レンズ（Ｌ１〜Ｌ４）のそれぞれに非球面を少なくとも１面設けることは、球面収差，コマ収差及び歪曲収差の補正に大きな効果がある。また、各実施の形態の撮像レンズは、入射光線を屈折作用により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、使用可能なレンズはこれに限らない。例えば、回折作用により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等を用いてもよい。ただし、媒質内で屈折率が変化する屈折率分布型レンズは、その複雑な製法がコストアップを招くため、用いるレンズはすべて均質素材レンズであることが望ましい。
【００２８】
また、開口絞り（ＳＴ）のほかに不要光をカットするための光束規制板等を必要に応じて配置してもよく、プリズム類（例えば直角プリズム），ミラー類（例えば平面ミラー）等を光路中に配置することにより、その光学的なパワーを有しない面（例えば、反射面，屈折面，回折面）で撮像レンズの前，後又は途中で光路を折り曲げてもよい｛例えば、光軸（ＡＸ）を約９０度折り曲げるようにして光束を反射させてもよい。｝。その折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、撮像レンズが搭載されるデジタル入力機器（デジタルカメラ等）の見かけ上の薄型化やコンパクト化を達成することが可能である。
【００２９】
各実施の形態の撮像レンズは、デジタル入力機器用の小型撮像レンズとしての使用に適しており、これを光学的ローパスフィルターや固体撮像素子と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像レンズ装置を構成することができる。撮像レンズ装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラ｛例えば、デジタルカメラ；ビデオカメラ；デジタルビデオユニット，パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ），これらの周辺機器（マウス，スキャナー，プリンター，その他のデジタル入出力機器）等に内蔵又は外付けされるカメラ｝の主たる構成要素であり、例えば、物体（被写体）側から順に、物体の光学像を形成する撮像レンズと、光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルターと、撮像レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する固体撮像素子と、で構成される。
【００３０】
したがって、上述した各実施の形態には以下の構成を有する発明（Ｉ）〜（ＩＶ）が含まれており、その構成により、良好な光学性能を有し低コストでコンパクトな撮像レンズ装置を実現することができる。そして、これをデジタルカメラ等に適用すれば、当該カメラの高性能化，高機能化，低コスト化及びコンパクト化に寄与することができる。
（Ｉ） 光学像を形成する撮像レンズと、その撮像レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えた撮像レンズ装置であって、前記撮像レンズが、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正の第１レンズと、開口絞りと、正の第２レンズとで構成され、前記後群が負の第３レンズで構成され、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、前記条件式（１），（１ａ），（１ｂ），（２），（２ａ），（２ｂ）のうちの少なくとも１つを満足することを特徴とする撮像レンズ装置。
（ＩＩ） 光学像を形成する撮像レンズと、その撮像レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えた撮像レンズ装置であって、前記撮像レンズが、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正レンズ，開口絞り及び正レンズを少なくとも有し、前記後群が少なくとも１枚の負レンズを有し、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、前記条件式（１），（１ａ），（１ｂ），（２），（２ａ），（２ｂ）のうちの少なくとも１つを満足することを特徴する撮像レンズ装置。
（ＩＩＩ） 前記撮像レンズの最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けた非球面であり、その非球面が変曲点を持つことを特徴とする上記（Ｉ）又は（ＩＩ）記載の撮像レンズ装置。
（ＩＶ） 通常撮影距離時のフォーカシングにおいては前記前群と前記後群とが一体で物体側へ移動し、近距離撮影時のフォーカシングにおいてのみ前記前群の移動量と前記後群の移動量とが異なることを特徴とする上記（Ｉ），（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）記載の撮像レンズ装置。
【００３１】
撮像素子としては、例えば複数の画素から成るＣＣＤやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサー等の固体撮像素子が用いられ、撮像レンズにより形成された光学像は固体撮像素子により電気的な信号に変換される。撮像レンズで形成されるべき光学像は、固体撮像素子の画素ピッチにより決定される所定の遮断周波数特性を有する光学的ローパスフィルターを通過することにより、電気的な信号に変換される際に発生するいわゆる折り返しノイズが最小化されるように、空間周波数特性が調整される。固体撮像素子で生成した信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されて、デジタル映像信号としてメモリー（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。なお、撮像レンズの最終面と固体撮像素子との間に配置される光学的ローパスフィルターは、各実施の形態ではガラスフィルター（ＧＦ）で構成されているが、使用されるデジタル入力機器に応じたものであればよい。例えば、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルターや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルター等が適用可能である。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施した撮像レンズを、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜４は、前述した第１〜第４の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第４の実施の形態を表すレンズ構成図（図１〜図４）は、対応する実施例１〜４のレンズ構成をそれぞれ示している。各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３，．．．），νｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータとあわせて示す。また、＃印が付された軸上面間隔ｄｉは、フォーカシング時に変化する可変間隔であり、無限遠撮影状態での可変間隔データを示している。表１に近距離撮影状態での可変間隔データ（ｍｍ）とそのときのレンズ前距離（ｍｍ）を示し、表２に各条件式規定のパラメータに対応する値を各実施例について示す。
【００３３】
曲率半径ｒｉに＊印が付された面は、非球面形状の屈折光学面又は非球面と等価な屈折作用を有する面であることを示し、非球面の面形状を表わす以下の式（ＡＳ）で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータとあわせて示す。
Ｘ（Ｈ）＝（Ｃ０・Ｈ２）／｛１＋√（１−ε・Ｃ０２・Ｈ２）｝＋Σ（Ａｉ・Ｈｉ） …（ＡＳ）
ただし、式（ＡＳ）中、
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸（ＡＸ）方向の変位量（面頂点基準）、
Ｈ：光軸（ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ、
Ｃ０：近軸曲率（＝１／曲率半径）、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数（Ａｉ＝０の場合のデータは省略する。）、
である。
【００３４】
図５〜図８は、実施例１〜実施例４に対応する収差図である。図５〜図８中、（Ａ）〜（Ｃ）は無限遠撮影状態での収差図、（Ｄ）〜（Ｆ）は近距離撮影状態での収差図であり、（Ａ）と（Ｄ）は球面収差図、（Ｂ）と（Ｅ）は非点収差図、（Ｃ）と（Ｆ）は歪曲収差図である｛ＦＮＯ：Ｆナンバー，Ｙ’：最大像高（ｍｍ）｝。球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線、一点鎖線（ｇ）はｇ線、二点鎖線（ｃ）はｃ線に対する各球面収差量（ｍｍ）を表しており、破線（ＳＣ）は正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、破線（ＤＭ）はメリディオナル面、実線（ＤＳ）はサジタル面でのｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表わしている。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、適正な条件を満たした特徴的なフォーカシング方式が用いられているため、レンズ３〜４枚構成という少ないレンズ枚数でありながら、無限遠撮影から近距離撮影まで光学性能が良好でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズを実現することができる。そして、本発明に係る撮像レンズを携帯電話搭載のカメラやデジタルカメラ等のデジタル入力機器に用いれば、当該機器の高性能化，高機能化，低コスト化及びコンパクト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図２】第２の実施の形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図３】第３の実施の形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図４】第４の実施の形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図５】実施例１の収差図。
【図６】実施例２の収差図。
【図７】実施例３の収差図。
【図８】実施例４の収差図。
【符号の説明】
ＧｒＦ …前群
ＧｒＲ …後群
Ｌ１ …第１レンズ
ＳＴ …開口絞り
Ｌ２ …第２レンズ
Ｌ３ …第３レンズ
Ｌ４ …第４レンズ
ＧＦ …ガラスフィルター
ＡＸ …光軸
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像レンズに関するものであり、更に詳しくは被写体の映像を固体撮像素子で取り込むデジタル入力機器（デジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ等）に適した、高性能でコンパクトな撮像レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等の普及に伴い、手軽に画像情報をデジタル機器に取り込むことができるデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等（以下単に「デジタルカメラ」という。）が個人ユーザーレベルで普及しつつある。このようなデジタルカメラは、今後も画像情報の入力機器として益々普及することが予想される。
【０００３】
また、デジタルカメラに搭載されるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子の小型化が進展してきており、それに伴ってデジタルカメラにも一層の小型化が求められている。このため、デジタル入力機器において最大の容積を占める撮像レンズにも、コンパクト化が強く要望されている。撮像レンズを小型化するには固体撮像素子のサイズを小さくするのが最も容易な方法ではあるが、そのためには受光素子のサイズを小さくする必要があり、固体撮像素子の製造難易度が上がるとともに撮像レンズに要求される性能も高くなる。
【０００４】
一方、固体撮像素子のサイズをそのままにして撮像レンズのサイズを小さくすると、必然的に射出瞳位置が像面に近づいてしまう。射出瞳位置が像面に近づくと、撮像レンズから射出された軸外光束が像面に対して斜めに入射するため、固体撮像素子の前面に設けられているマイクロレンズの集光性能が十分に発揮されず、画像の明るさが画像中央部と画像周辺部とで極端に変化するという問題が生じることになる。この問題を解決するために撮像レンズの射出瞳位置を遠くに離そうとすると、どうしても撮像レンズ全体の大型化が避けられなくなる。
【０００５】
さらに近年の低価格化競争のため、撮像レンズにも低コスト化の要望が強くなってきている。また近年の固体撮像素子の高密度化により、撮像レンズに要求される性能もより高いものになってきている。そして、その使用においては近距離撮影も多用されるため、近距離撮影においても高性能を有する撮像レンズの要望が強くなってきている。従来より知られている撮像レンズのフォーカシング方式としては、近距離撮影に際してレンズ系全体を一体で物体側へ移動させる全体繰り出し方式が一般的である。また、フローティングを利用したフォーカシング方式も特許文献１等で提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３３７２６５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
全体繰り出し方式では、画像の中心部にピントを合わせることは可能であるが、周辺部の像面が流れてしまうため、周辺部の画像が劣化するという問題がある。また特許文献１記載の撮像レンズは、レンズ枚数が多いためレンズ系全体が大きく、光学性能についても充分とはいえない。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、レンズ３〜４枚構成という少ないレンズ枚数でありながら、無限遠撮影から近距離撮影まで光学性能が良好でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の撮像レンズは、固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正の第１レンズと、開口絞りと、正の第２レンズとで構成され、前記後群が負の第３レンズで構成され、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群の繰り出し量、
ＭＲ：後群の繰り出し量、
である。
【００１０】
第２の発明の撮像レンズは、固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正レンズ，開口絞り及び正レンズを少なくとも有し、前記後群が少なくとも１枚の負レンズを有し、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群の繰り出し量、
ＭＲ：後群の繰り出し量、
である。
【００１１】
第３の発明の撮像レンズは、上記第１又は第２の発明の構成において、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
０．５＜ｆ／ｆＦ＜２．３ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
である。
【００１２】
第４の発明の撮像レンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明の構成において、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けた非球面であり、その非球面が変曲点を持つことを特徴とする。
【００１３】
第５の発明の撮像レンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明の構成において、通常撮影距離時のフォーカシングにおいては前記前群と前記後群とが一体で物体側へ移動し、近距離撮影時のフォーカシングにおいてのみ前記前群の移動量と前記後群の移動量とが異なることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る撮像レンズの実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図４に、第１〜第４の実施の形態の無限遠撮影時のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。各実施の形態の撮像レンズはいずれも、固体撮像素子（例えばＣＣＤ）に対して光学像を形成する撮像用（例えばデジタルカメラ用）の単焦点レンズである。そして、物体側から順に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とから成っており、その像側には光学的ローパスフィルター等に相当する平行平面板状のガラスフィルター（ＧＦ）が配置されている。各レンズ構成図中の矢印ｍＦ，ｍＲは、無限遠撮影から近距離撮影へのフォーカシングにおける、前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）の移動をそれぞれ模式的に示している。また、各レンズ構成図中、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）が付された面は物体側から数えてｉ番目の面（ｒｉに＊印が付された面は非球面）であり、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）が付された軸上面間隔は、物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔のうち、フォーカシングにおいて変化する可変間隔である。
【００１５】
第１，第２の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、正の第１レンズ（Ｌ１）と、開口絞り（ＳＴ）と、正の第２レンズ（Ｌ２）と、負の第３レンズ（Ｌ３）と、のレンズ３枚構成になっている。そして、第１，第２の実施の形態において、前群（ＧｒＦ）は第１レンズ（Ｌ１），開口絞り（ＳＴ）及び第２レンズ（Ｌ２）から成っており、後群（ＧｒＲ）は第３レンズ（Ｌ３）１枚から成っている。また第１の実施の形態では、第１レンズ（Ｌ１）が物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）が像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ（Ｌ３）が像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。第２の実施の形態では、第１レンズ（Ｌ１）が物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）が像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ（Ｌ３）が両凹の負レンズである。
【００１６】
第３，第４の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、正の第１レンズ（Ｌ１）と、開口絞り（ＳＴ）と、正の第２レンズ（Ｌ２）と、負の第３レンズ（Ｌ３）と、負の第４レンズ（Ｌ４）と、のレンズ４枚構成になっている。そして、第３の実施の形態において、前群（ＧｒＦ）は第１レンズ（Ｌ１），開口絞り（ＳＴ），第２レンズ（Ｌ２）及び第３レンズ（Ｌ３）から成っており、後群（ＧｒＲ）は第４レンズ（Ｌ４）１枚から成っている。第４の実施の形態において、前群（ＧｒＦ）は第１レンズ（Ｌ１），開口絞り（ＳＴ）及び第２レンズ（Ｌ２）から成っており、後群（ＧｒＲ）は第３レンズ（Ｌ３）及び第４レンズ（Ｌ４）から成っている。また第３，第４の実施の形態では、第１レンズ（Ｌ１）が物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）が像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ（Ｌ３）が物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第４レンズ（Ｌ４）が両凹の負レンズである。
【００１７】
いずれの実施の形態も、前群（ＧｒＦ）が物体側から順に、正レンズ，開口絞り（ＳＴ）及び正レンズを少なくとも有し、後群（ＧｒＲ）が少なくとも１枚の負レンズを有する構成になっているが、撮像レンズ全体ではレンズ３〜４枚という少ないレンズ枚数の構成をとっている。そして、近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）が物体側へ移動するフォーカシング方式を採用している。上記のように少ないレンズ枚数でも、このフォーカシング方式により無限遠撮影から近距離撮影まで良好な光学性能が得られるようにするための条件を以下に説明する。まず、各実施の形態の撮像レンズが満足すべき条件式、つまり各実施の形態のようなタイプの撮像レンズにおいて満たすことが望ましい条件式を説明する。ただし、以下に説明する全ての条件式を同時に満たす必要はなく、個々の条件式を光学構成に応じてそれぞれ単独に満足すれば、対応する作用・効果を達成することは可能である。もちろん、複数の条件式を満足する方が、光学性能，小型化，製造・組立等の観点からより望ましいことはいうまでもない。
【００１８】
以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群（ＧｒＦ）の繰り出し量、
ＭＲ：後群（ＧｒＲ）の繰り出し量、
である。
【００１９】
条件式（１）は、フォーカシング時の前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）の移動に関して、中心部と周辺部の像面をバランスさせるための好ましい条件範囲を規定している。条件式（１）の下限を越えると、像面補正量が不足して中心部と周辺部の像面が離れてしまい、近距離撮影時に画像が劣化してしまう。逆に、条件式（１）の上限を越えると、像面補正量が過剰となって中心部と周辺部の像面が逆方向に離れてしまい、近距離撮影時に画像が劣化してしまう。また、前群（ＧｒＦ）の繰り出し量も大きくなるため、近距離撮影時に撮像レンズが大きくなりすぎてしまう。
【００２０】
以下の条件式（１ａ）を満足することが望ましく、条件式（１ｂ）を満足することが更に望ましい。条件式（１ａ），（１ｂ）は、上記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等からより一層好ましい条件範囲を規定している。
１．０５＜ＭＦ／ＭＲ＜１．５ …（１ａ）
１．１０＜ＭＦ／ＭＲ＜１．４ …（１ｂ）
【００２１】
以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ／ｆＦ＜２．３ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群（ＧｒＦ）の焦点距離、
である。
【００２２】
条件式（２）は、前群（ＧｒＦ）に関して主に全長と収差とをバランスさせるための好ましい条件範囲を規定している。条件式（２）の下限を越えると、収差補正には有利になるが、全長の増大を招いてしまう。逆に、条件式（２）の上限を越えると、全長の短縮には有利になるが、収差劣化、特に歪曲収差と像面湾曲の劣化が著しくなる。なお、条件式（１）を満たす条件範囲では、近距離撮影時の移動量が後群（ＧｒＲ）よりも前群（ＧｒＦ）の方で大きくなるため、条件式（２）を満たすことが重要になってくる。したがって、条件式（１）及び条件式（２）を共に満足することが更に望ましい。
【００２３】
以下の条件式（２ａ）を満足することが望ましく、条件式（２ｂ）を満足することが更に望ましい。条件式（２ａ），（２ｂ）は、上記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等からより一層好ましい条件範囲を規定している。
１．０＜ｆ／ｆＦ＜２．０ …（２ａ）
１．４＜ｆ／ｆＦ＜１．７ …（２ｂ）
【００２４】
各実施の形態のように近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）を物体側へ移動させるフォーカシング方式を採用する場合、通常撮影距離時のフォーカシングにおいては前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とを一体で（つまり同じ移動量で）物体側へ移動させ、近距離撮影時のフォーカシングにおいてのみ前群（ＧｒＦ）の移動量と後群（ＧｒＲ）の移動量とが異なるように各々物体側へ移動させてもよい。各実施の形態が採用しているフォーカシング方式では、主に近距離撮影時にその効果を最大限に発揮することができるため、通常撮影距離（おおよそ撮影距離３０ｃｍ以遠）では前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とを一体で物体側へ移動させてもよい。したがって、近距離側へのフォーカシング時に前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）が物体側へ移動するフォーカシング方式において、撮影距離が所定値以上（例えば３０ｃｍ以上）の場合には前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とが一体で物体側へ移動し、撮影距離が所定値未満（例えば３０ｃｍ未満）の場合には前群（ＧｒＦ）と後群（ＧｒＲ）とが互いに異なる移動量で物体側へ移動するようにしてもよい。
【００２５】
各実施の形態のように、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けた非球面であり、その非球面が変曲点（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ）を持つことが望ましい。最も像側のレンズ面の非球面形状は、レンズ構成図が示すレンズ面の断面形状から分かるように、光軸（ＡＸ）付近において凹面形状を成しており、中帯域から最外周部では凸面形状を成している。そして、その凹面から凸面へと変化する点が変曲点である。上記のように、光軸（ＡＸ）付近のレンズ面形状を像側に凹面形状とすることによって、レンズ全長を小さくすることが可能となる。レンズ面全体が凹面形状では周辺部での射出瞳位置が近くなってしまうが、中帯域から最外周部にかけてのレンズ面形状を凸面にすることにより、射出瞳位置をより遠くに位置させることが可能となる。その中帯域から最外周部にかけて凸面形状は、像側に凹面を向けた非球面が変曲点を持つことにより構成される。このように特徴的な形状の非球面を最も像側のレンズ面に用いることにより、レンズ全長が小さくレンズバックが短いにもかかわらず、射出瞳位置の遠い撮像レンズを実現することができる。そして、物体側から正・正・負と続くレンズの並びを採用することにより、レンズ全長をより一層効果的に小さくすることができる。
【００２６】
また各実施の形態のように、正のパワー（焦点距離の逆数で定義される量）を有する第１，第２レンズ（Ｌ１，Ｌ２）の間に開口絞り（ＳＴ）を配置するのが好ましい。第１レンズの物体側に開口絞りを有する前絞りタイプでは、各レンズを通過する周辺部の光線高さの変化が非常に大きいため、製造誤差に対する敏感度が高くなってしまい、その結果、製造誤差による性能劣化が大きくなってしまう。一方、最も像側のレンズ（すなわち最終レンズ）の像側に開口絞りを有する後絞りタイプでは、射出瞳位置が極端に近くなるため、固体撮像素子用の撮像レンズには適さない。この製造誤差と射出瞳位置とをバランスさせる上で最適な開口絞り位置が、第１レンズ（Ｌ１）と第２レンズ（Ｌ２）との間である。
【００２７】
各実施の形態のように、全てのレンズの少なくとも１面が非球面であることが望ましい。第１〜第３レンズ（Ｌ１〜Ｌ３）又は第１〜第４レンズ（Ｌ１〜Ｌ４）のそれぞれに非球面を少なくとも１面設けることは、球面収差，コマ収差及び歪曲収差の補正に大きな効果がある。また、各実施の形態の撮像レンズは、入射光線を屈折作用により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、使用可能なレンズはこれに限らない。例えば、回折作用により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等を用いてもよい。ただし、媒質内で屈折率が変化する屈折率分布型レンズは、その複雑な製法がコストアップを招くため、用いるレンズはすべて均質素材レンズであることが望ましい。
【００２８】
また、開口絞り（ＳＴ）のほかに不要光をカットするための光束規制板等を必要に応じて配置してもよく、プリズム類（例えば直角プリズム），ミラー類（例えば平面ミラー）等を光路中に配置することにより、その光学的なパワーを有しない面（例えば、反射面，屈折面，回折面）で撮像レンズの前，後又は途中で光路を折り曲げてもよい｛例えば、光軸（ＡＸ）を約９０度折り曲げるようにして光束を反射させてもよい。｝。その折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、撮像レンズが搭載されるデジタル入力機器（デジタルカメラ等）の見かけ上の薄型化やコンパクト化を達成することが可能である。
【００２９】
各実施の形態の撮像レンズは、デジタル入力機器用の小型撮像レンズとしての使用に適しており、これを光学的ローパスフィルターや固体撮像素子と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像レンズ装置を構成することができる。撮像レンズ装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラ｛例えば、デジタルカメラ；ビデオカメラ；デジタルビデオユニット，パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ），これらの周辺機器（マウス，スキャナー，プリンター，その他のデジタル入出力機器）等に内蔵又は外付けされるカメラ｝の主たる構成要素であり、例えば、物体（被写体）側から順に、物体の光学像を形成する撮像レンズと、光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルターと、撮像レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する固体撮像素子と、で構成される。
【００３０】
したがって、上述した各実施の形態には以下の構成を有する発明（Ｉ）〜（ＩＶ）が含まれており、その構成により、良好な光学性能を有し低コストでコンパクトな撮像レンズ装置を実現することができる。そして、これをデジタルカメラ等に適用すれば、当該カメラの高性能化，高機能化，低コスト化及びコンパクト化に寄与することができる。
（Ｉ） 光学像を形成する撮像レンズと、その撮像レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えた撮像レンズ装置であって、前記撮像レンズが、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正の第１レンズと、開口絞りと、正の第２レンズとで構成され、前記後群が負の第３レンズで構成され、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、前記条件式（１），（１ａ），（１ｂ），（２），（２ａ），（２ｂ）のうちの少なくとも１つを満足することを特徴とする撮像レンズ装置。
（ＩＩ） 光学像を形成する撮像レンズと、その撮像レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えた撮像レンズ装置であって、前記撮像レンズが、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正レンズ，開口絞り及び正レンズを少なくとも有し、前記後群が少なくとも１枚の負レンズを有し、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、前記条件式（１），（１ａ），（１ｂ），（２），（２ａ），（２ｂ）のうちの少なくとも１つを満足することを特徴する撮像レンズ装置。
（ＩＩＩ） 前記撮像レンズの最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けた非球面であり、その非球面が変曲点を持つことを特徴とする上記（Ｉ）又は（ＩＩ）記載の撮像レンズ装置。
（ＩＶ） 通常撮影距離時のフォーカシングにおいては前記前群と前記後群とが一体で物体側へ移動し、近距離撮影時のフォーカシングにおいてのみ前記前群の移動量と前記後群の移動量とが異なることを特徴とする上記（Ｉ），（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）記載の撮像レンズ装置。
【００３１】
撮像素子としては、例えば複数の画素から成るＣＣＤやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサー等の固体撮像素子が用いられ、撮像レンズにより形成された光学像は固体撮像素子により電気的な信号に変換される。撮像レンズで形成されるべき光学像は、固体撮像素子の画素ピッチにより決定される所定の遮断周波数特性を有する光学的ローパスフィルターを通過することにより、電気的な信号に変換される際に発生するいわゆる折り返しノイズが最小化されるように、空間周波数特性が調整される。固体撮像素子で生成した信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されて、デジタル映像信号としてメモリー（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。なお、撮像レンズの最終面と固体撮像素子との間に配置される光学的ローパスフィルターは、各実施の形態ではガラスフィルター（ＧＦ）で構成されているが、使用されるデジタル入力機器に応じたものであればよい。例えば、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルターや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルター等が適用可能である。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施した撮像レンズを、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜４は、前述した第１〜第４の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第４の実施の形態を表すレンズ構成図（図１〜図４）は、対応する実施例１〜４のレンズ構成をそれぞれ示している。各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３，．．．），νｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータとあわせて示す。また、＃印が付された軸上面間隔ｄｉは、フォーカシング時に変化する可変間隔であり、無限遠撮影状態での可変間隔データを示している。表１に近距離撮影状態での可変間隔データ（ｍｍ）とそのときのレンズ前距離（ｍｍ）を示し、表２に各条件式規定のパラメータに対応する値を各実施例について示す。
【００３３】
曲率半径ｒｉに＊印が付された面は、非球面形状の屈折光学面又は非球面と等価な屈折作用を有する面であることを示し、非球面の面形状を表わす以下の式（ＡＳ）で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータとあわせて示す。
Ｘ（Ｈ）＝（Ｃ０・Ｈ２）／｛１＋√（１−ε・Ｃ０２・Ｈ２）｝＋Σ（Ａｉ・Ｈｉ） …（ＡＳ）
ただし、式（ＡＳ）中、
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸（ＡＸ）方向の変位量（面頂点基準）、
Ｈ：光軸（ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ、
Ｃ０：近軸曲率（＝１／曲率半径）、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数（Ａｉ＝０の場合のデータは省略する。）、
である。
【００３４】
図５〜図８は、実施例１〜実施例４に対応する収差図である。図５〜図８中、（Ａ）〜（Ｃ）は無限遠撮影状態での収差図、（Ｄ）〜（Ｆ）は近距離撮影状態での収差図であり、（Ａ）と（Ｄ）は球面収差図、（Ｂ）と（Ｅ）は非点収差図、（Ｃ）と（Ｆ）は歪曲収差図である｛ＦＮＯ：Ｆナンバー，Ｙ’：最大像高（ｍｍ）｝。球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線、一点鎖線（ｇ）はｇ線、二点鎖線（ｃ）はｃ線に対する各球面収差量（ｍｍ）を表しており、破線（ＳＣ）は正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、破線（ＤＭ）はメリディオナル面、実線（ＤＳ）はサジタル面でのｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表わしている。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。
【００３５】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、適正な条件を満たした特徴的なフォーカシング方式が用いられているため、レンズ３〜４枚構成という少ないレンズ枚数でありながら、無限遠撮影から近距離撮影まで光学性能が良好でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズを実現することができる。そして、本発明に係る撮像レンズを携帯電話搭載のカメラやデジタルカメラ等のデジタル入力機器に用いれば、当該機器の高性能化，高機能化，低コスト化及びコンパクト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図２】第２の実施の形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図３】第３の実施の形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図４】第４の実施の形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図５】実施例１の収差図。
【図６】実施例２の収差図。
【図７】実施例３の収差図。
【図８】実施例４の収差図。
【符号の説明】
ＧｒＦ …前群
ＧｒＲ …後群
Ｌ１ …第１レンズ
ＳＴ …開口絞り
Ｌ２ …第２レンズ
Ｌ３ …第３レンズ
Ｌ４ …第４レンズ
ＧＦ …ガラスフィルター
ＡＸ …光軸
Claims (5)
- 固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正の第１レンズと、開口絞りと、正の第２レンズとで構成され、前記後群が負の第３レンズで構成され、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ；
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群の繰り出し量、
ＭＲ：後群の繰り出し量、
である。 - 固体撮像素子に像を形成する撮像レンズであって、物体側から順に前群と後群とから成り、前記前群が物体側から順に、正レンズ，開口絞り及び正レンズを少なくとも有し、前記後群が少なくとも１枚の負レンズを有し、近距離側へのフォーカシング時に前記前群と前記後群が物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ；
１．０２＜ＭＦ／ＭＲ＜１．６ …（１）
ただし、
ＭＦ：前群の繰り出し量、
ＭＲ：後群の繰り出し量、
である。 - 以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像レンズ；
０．５＜ｆ／ｆＦ＜２．３ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
である。 - 最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けた非球面であり、その非球面が変曲点を持つことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
- 通常撮影距離時のフォーカシングにおいては前記前群と前記後群とが一体で物体側へ移動し、近距離撮影時のフォーカシングにおいてのみ前記前群の移動量と前記後群の移動量とが異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
Priority Applications (1)
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| JP2003027737A JP2004240074A (ja) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | 撮像レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003027737A JP2004240074A (ja) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | 撮像レンズ |
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|---|---|
| JP2004240074A true JP2004240074A (ja) | 2004-08-26 |
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ID=32955374
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003027737A Pending JP2004240074A (ja) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | 撮像レンズ |
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| Country | Link |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-02-05 JP JP2003027737A patent/JP2004240074A/ja active Pending
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