JP2005024969A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】フォーカス駆動の負荷が小さく、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は非球面を有する両凹レンズのみから成り、後群ＧｒＲは全体として正のパワーを有するとともに開口絞りＳＴを含む。近距離側へのフォーカシング時には、前群ＧｒＦのみが物体側へ移動する。
【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は非球面を有する両凹レンズのみから成り、後群ＧｒＲは全体として正のパワーを有するとともに開口絞りＳＴを含む。近距離側へのフォーカシング時には、前群ＧｒＦのみが物体側へ移動する。
【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・コンパクトでフォーカシングに特徴のある撮像レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像レンズを搭載した携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）が増えてきている。そして、これらの機器に対する小型化の要請に伴って、撮像レンズにもコンパクト化が求められている。その撮像レンズのフォーカシング方式といえば、近距離撮影時にレンズ系全体を物体側へ移動させる全体繰り出し方式が一般的である。しかし、携帯電話等の機器に撮像レンズと共に搭載される固体撮像素子との関係から、全体繰り出し方式を採用することには以下のような問題がある。
【０００３】
携帯電話等の機器に使用される固体撮像素子としては、機械式シャッターの要らない全画素読み出し方式のものが現在のところ主流になっている。しかし、近年の固体撮像素子の高画素化によって画素間隔が非常に細かくなってきているため、全画素読み出し方式では高画素化に対応しきれず、機械式シャッターを必要とする順次読み出し方式の固体撮像素子を使用する必要が生じてきている。機械式シャッターを搭載したレンズ系全体を一体で移動させるとなると、レンズ系の駆動源に非常に大きな負荷がかかってしまうため、駆動源のコストアップやレンズユニットの大型化を招くことになる。この問題を解決するために、機械式シャッターで構成される開口絞りを固定して、レンズ系の一部を移動させることによりフォーカシングを行う固体撮像素子用撮像レンズが、特許文献１〜３で提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４９００９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２３７６２号公報
【特許文献３】
特開平１１−２４２１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されているレンズ系は、レンズ５枚構成において開口絞りから後ろのレンズ３枚を一体でフォーカス移動させる構成になっているため、そのレンズ３枚が近距離撮影時に開口絞りに近づいてしまい、機械式シャッターのメカ構成と干渉してしまうおそれがある。また、開口絞りと固体撮像素子との間をレンズ３枚が移動するための空間を確保する必要があるため、撮像レンズが大型化することになる。特許文献２，３に記載されているレンズ系は、レンズ５枚構成において最も物体側のレンズ１枚をフォーカス移動させる構成になっている。移動させるレンズが１枚であるため駆動源にかかる負荷は小さいが、最も物体側のレンズが像面側に凹面を向けたメニスカス形状を有するとともに、後続のレンズとの間隔が非常に大きくなっているため、コンパクトな構成にはなっていない。
【０００６】
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、フォーカス駆動の負荷が小さく、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。
【０００７】
【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、前記前群が非球面を少なくとも１面有する両凹レンズのみから成り、前記後群が全体として正のパワーを有するとともに開口絞りを含み、近距離側へのフォーカシング時に前記前群のみが物体側へ移動することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明の撮像レンズは、上記第１の発明において、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
−２＜ｆ／ｆＦ＜−１．０５ …（１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
である。
【０００９】
第３の発明の撮像レンズは、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
１．３＜ｆ／ｆＲ＜２．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
【００１０】
第４の発明の撮像レンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
０．０４＜Ｔ２／ｆ＜０．２ …（３）
ただし、
Ｔ２：無限遠合焦時の前群と後群との軸上間隔、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【００１１】
第５の発明の撮像レンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．１３＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．９ …（４）
ただし、
ｒ１：最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ２：最も物体側のレンズの像面側の面の曲率半径、
である。
【００１２】
【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７に、第１〜第７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：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）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、負のパワーを有する前群ＧｒＦと、正のパワーを有する後群ＧｒＲと、から成っており（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）、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の移動を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。
【００１３】
第１〜第５の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズＬ１と、正パワーの第２レンズＬ２と、開口絞りＳＴと、正パワーの第３レンズＬ３と、負パワーの第４レンズＬ４と、正パワーの第５レンズＬ５と、のレンズ５枚構成になっている。そして、前群ＧｒＦは第１レンズＬ１のみから成っており、後群ＧｒＲは第２レンズＬ２，開口絞りＳＴ，第３レンズＬ３，第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５から成っている。レンズ形状に関しては、第１レンズＬ１が両凹形状、第２レンズＬ２が両凸形状、第３レンズＬ３が両凸形状、第４レンズＬ４が両凹形状、第５レンズＬ５が物体側へ凸面を向けた正メニスカス形状を有している。
【００１４】
第６の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズＬ１と、正パワーの第２レンズＬ２と、開口絞りＳＴと、正パワーの第３レンズＬ３と、負パワーの第４レンズＬ４と、のレンズ４枚構成になっている。そして、前群ＧｒＦは第１レンズＬ１のみから成っており、後群ＧｒＲは第２レンズＬ２，開口絞りＳＴ，第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４から成っている。レンズ形状に関しては、第１レンズＬ１が両凹形状、第２レンズＬ２が両凸形状、第３レンズＬ３が両凸形状、第４レンズＬ４が物体側へ凹面を向けた負メニスカス形状を有している。
【００１５】
第７の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズＬ１と、正パワーの第２レンズＬ２と、開口絞りＳＴと、正パワーの第３レンズＬ３と、負パワーの第４レンズＬ４と、負パワーの第５レンズＬ５と、正パワーの第６レンズＬ６と、のレンズ６枚構成になっている。そして、前群ＧｒＦは第１レンズＬ１のみから成っており、後群ＧｒＲは第２レンズＬ２，開口絞りＳＴ，第３レンズＬ３，第４レンズＬ４，第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６から成っている。レンズ形状に関しては、第１レンズＬ１が両凹形状、第２レンズＬ２が両凸形状、第３レンズＬ３が両凸形状、第４レンズＬ４が両凹形状、第５レンズＬ５が物体側へ凹面を向けた負メニスカス形状、第６レンズＬ６が物体側へ凸面を向けた正メニスカス形状を有している。
【００１６】
いずれの実施の形態も、前群ＧｒＦがレンズ１枚から成っており、近距離側へのフォーカシング時に前群ＧｒＦのみ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。フォーカス移動するレンズが１枚であるため、駆動源にかかる負荷は小さくて済む。また、近距離側へのフォーカシング時に前群ＧｒＦのみが物体側へ移動する構成であるため、開口絞りＳＴを構成する機械式シャッターのメカ構成との干渉が生じることもない。したがって、前群ＧｒＦが移動するための空間をレンズ系内に確保する必要がなく、レンズ系のコンパクト化やメカ構成の簡略化が可能である。コンパクトなレンズ構成でフォーカス駆動の負荷を軽減しつつ、上記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。
【００１７】
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。
−２＜ｆ／ｆＦ＜−１．０５ …（１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
である。
【００１９】
条件式（１）は、フォーカシングレンズとして機能する前群に関して、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（１）の上限を越えると、収差補正には有利になるが、全長の増大を招いてしまう。また、フォーカシング移動量が大きくなりすぎて、近距離撮影時の性能劣化が大きくなる。逆に、条件式（１）の下限を越えると、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。
【００２０】
以下の条件式（１ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（１ａ）は、上記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
−１．８＜ｆ／ｆＦ＜−１．２ …（１ａ）
【００２１】
以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
１．３＜ｆ／ｆＲ＜２．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
【００２２】
条件式（２）は、後群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。
【００２３】
以下の条件式（２ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（２ａ）は、上記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
１．５＜ｆ／ｆＲ＜１．８ …（２ａ）
【００２４】
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．０４＜Ｔ２／ｆ＜０．２ …（３）
ただし、
Ｔ２：無限遠合焦時の前群と後群との軸上間隔、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【００２５】
条件式（３）は、主にメカ機構と全長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（３）の下限を越えると、前群と後群とが近づきすぎてフォーカシングのためのメカ機構が構成できなくなる。逆に、条件式（３）の上限を越えると、全長の増大を招いてしまう。
【００２６】
以下の条件式（３ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（３ａ）は、上記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
０．０６＜Ｔ２／ｆ＜０．１８ …（３ａ）
【００２７】
以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．１３＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．９ …（４）
ただし、
ｒ１：最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ２：最も物体側のレンズの像面側の面の曲率半径、
である。
【００２８】
条件式（４）は、撮像レンズにおける最も物体側のレンズ（各実施の形態における第１レンズＬ１）に関して、主にコマ収差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（４）の下限を越えると、コマ収差が悪化し倍率色収差への悪影響が大きくなる。逆に、条件式（４）の上限を越えると、コマ収差が悪化し非点収差への悪影響が大きくなる。
【００２９】
以下の条件式（４ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（４ａ）は、上記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
０．１５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．８ …（４ａ）
【００３０】
フォーカシングレンズとして機能する前群は、レンズ１枚から成ることが好ましい。前群をレンズ１枚で構成することにより、フォーカシング機構への負荷の軽減、メカ構成の簡略化、レンズユニットの小型化等を効果的に行うことが可能となる。さらに、フォーカシングレンズとして機能する前群は、両凹レンズ１枚から成ることが好ましい。前群を両凹レンズのみで構成することにより、全長の短縮を効果的に行うことが可能となる。つまり、両凹形状を採用すれば像面側に凹のメニスカス形状よりもパワーを強くすることができるので、両凹レンズは全長短縮に効果がある。さらに、両凹形状の方が像面側に凹のメニスカス形状よりも主点位置をより前方に配置できるため、後群との距離を短くとることができ、全長短縮に効果がある。また、フォーカシングレンズとして機能する前群は、少なくとも１面が非球面の両凹レンズのみから成ることが好ましい。前群を構成する両凹レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより、球面収差，コマ収差及び歪曲収差の補正を効果的に行うことが可能となる。したがって、第１〜第７の実施の形態のように、撮像レンズの前群が非球面を少なくとも１面有する両凹レンズのみから成ることが好ましい。
【００３１】
また第１〜第７の実施の形態のように、開口絞りを後群に含む構成が好ましい。最も物体側のレンズ（すなわち第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、各実施の形態では第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間である。
【００３２】
第１〜第７の実施の形態のように、撮像レンズの後群は、物体側から順に、正パワーの第２レンズと、開口絞りと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、を少なくとも有することが好ましい。後群がこのような構成をとることにより、全長の小型化が可能になるとともに、レンズバックが短いにもかかわらず射出瞳位置を遠くに配置することが可能になる。したがって、固体撮像素子用撮像レンズとして好ましいレンズ構成が達成される。
【００３３】
第１〜第５の実施の形態のように、撮像レンズの後群は、物体側から順に、正パワーの第２レンズと、開口絞りと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、正パワーの第５レンズと、を少なくとも有することが更に好ましい。後群のこのような構成は、全長の小型化を達成するとともに、短いレンズバックで射出瞳位置を遠くに配置する上で更に効果的である。したがって、固体撮像素子用撮像レンズとしてより一層好ましいレンズ構成を実現することができる。また、開口絞りより物体側に正レンズを配置することは、全長を短縮する上で有効であり、開口絞りよりも像面側の構成を正・負・正のトリプレット配置とすることは、全長の短縮とともに射出瞳位置を遠くに配置する上で有効である。
【００３４】
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。
【００３５】
また、開口絞り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屈曲光学系｛例えば、光軸を略９０°（つまり９０°又は実質的に９０°）折り曲げるようにして光束を反射させる光学系｝を構成してもよい。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。
【００３６】
各実施の形態の撮像レンズは、画像入力機能付きデジタル機器（例えばカメラ付き携帯電話）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の主たる構成要素を成すものであり、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撮像素子と、で構成される。カメラの例としては、デジタルカメラ；ビデオカメラ；監視カメラ；車載カメラ；テレビ電話用カメラ；ドアホーン用カメラ；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），これらの周辺機器（マウス，スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。したがって、撮像レンズ装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像レンズ装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。
【００３７】
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。
【００３８】
【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１〜７は、前述した第１〜第７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７の実施の形態を表すレンズ構成図（図１〜図７）は、対応する実施例１〜７のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００３９】
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。
【００４０】
曲率半径ｒｉに＊印が付された面は、非球面（非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等）であり、非球面の面形状を表わす以下の式（ＡＳ）で定義される。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（Ａｊ・Ｈｊ） …（ＡＳ）
ただし、式（ＡＳ）中、
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、
Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、
Ｃ０：近軸曲率（＝１／ｒｉ）、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数（Ａｊ＝０の場合のデータは省略する。）、
である。
【００４１】
図８〜図１４は、実施例１〜実施例７に対応する収差図である。図８〜図１４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。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
なお、前述した各実施の形態や各実施例には、以下の構成を有する発明が含まれている。そしてこれらの構成によると、撮像レンズ装置，カメラ，デジタル機器等の省電力化，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。
【００５９】
（Ｕ１） 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、前記前群が非球面を少なくとも１面有する両凹レンズのみから成り、前記後群が全体として正のパワーを有するとともに開口絞りを含み、近距離側へのフォーカシング時に前記前群のみが物体側へ移動することを特徴とする撮像レンズ装置。この発明によれば、フォーカシングのための駆動源にかかる負荷が小さくなり、コンパクトなレンズ構成でありながら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。したがって、撮像レンズ装置の省電力化，高性能化，低コスト化及びコンパクト化を達成することができる。
（Ｕ２） 前記条件式（１），（１ａ），（２），（２ａ），（３），（３ａ），（４），（４ａ）のうちの少なくとも１つを満足することを特徴とする上記（Ｕ１）記載の撮像レンズ装置。各条件を満たした特徴的な構成により、前述した効果を得ることができる。
【００６０】
（Ｃ１） 上記（Ｕ１）又は（Ｕ２）記載の撮像レンズ装置を備え、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方に用いられることを特徴とするカメラ。
（Ｃ２） デジタルカメラ；ビデオカメラ；又は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，若しくはこれらの周辺機器に内蔵又は外付けされるカメラであることを特徴とする上記（Ｃ１）記載のカメラ。
【００６１】
（Ｄ１） 上記（Ｕ１）又は（Ｕ２）記載の撮像レンズ装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
（Ｄ２） 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，又はこれらの周辺機器であることを特徴とする上記（Ｄ１）記載のデジタル機器。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、近距離側へのフォーカシング時に前群のみを物体側へ移動させるフォーカシング方式を特徴的なレンズ構成において採用しているため、フォーカス駆動の負荷が小さく、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】第５の実施の形態（実施例５）のレンズ構成図。
【図６】第６の実施の形態（実施例６）のレンズ構成図。
【図７】第７の実施の形態（実施例７）のレンズ構成図。
【図８】実施例１の収差図。
【図９】実施例２の収差図。
【図１０】実施例３の収差図。
【図１１】実施例４の収差図。
【図１２】実施例５の収差図。
【図１３】実施例６の収差図。
【図１４】実施例７の収差図。
【符号の説明】
ＧｒＦ …前群
ＧｒＲ …後群
ＳＴ …開口絞り
Ｌ１ …第１レンズ
Ｌ２ …第２レンズ
Ｌ３ …第３レンズ
Ｌ４ …第４レンズ
Ｌ５ …第５レンズ
Ｌ６ …第６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・コンパクトでフォーカシングに特徴のある撮像レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像レンズを搭載した携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）が増えてきている。そして、これらの機器に対する小型化の要請に伴って、撮像レンズにもコンパクト化が求められている。その撮像レンズのフォーカシング方式といえば、近距離撮影時にレンズ系全体を物体側へ移動させる全体繰り出し方式が一般的である。しかし、携帯電話等の機器に撮像レンズと共に搭載される固体撮像素子との関係から、全体繰り出し方式を採用することには以下のような問題がある。
【０００３】
携帯電話等の機器に使用される固体撮像素子としては、機械式シャッターの要らない全画素読み出し方式のものが現在のところ主流になっている。しかし、近年の固体撮像素子の高画素化によって画素間隔が非常に細かくなってきているため、全画素読み出し方式では高画素化に対応しきれず、機械式シャッターを必要とする順次読み出し方式の固体撮像素子を使用する必要が生じてきている。機械式シャッターを搭載したレンズ系全体を一体で移動させるとなると、レンズ系の駆動源に非常に大きな負荷がかかってしまうため、駆動源のコストアップやレンズユニットの大型化を招くことになる。この問題を解決するために、機械式シャッターで構成される開口絞りを固定して、レンズ系の一部を移動させることによりフォーカシングを行う固体撮像素子用撮像レンズが、特許文献１〜３で提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４９００９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２３７６２号公報
【特許文献３】
特開平１１−２４２１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されているレンズ系は、レンズ５枚構成において開口絞りから後ろのレンズ３枚を一体でフォーカス移動させる構成になっているため、そのレンズ３枚が近距離撮影時に開口絞りに近づいてしまい、機械式シャッターのメカ構成と干渉してしまうおそれがある。また、開口絞りと固体撮像素子との間をレンズ３枚が移動するための空間を確保する必要があるため、撮像レンズが大型化することになる。特許文献２，３に記載されているレンズ系は、レンズ５枚構成において最も物体側のレンズ１枚をフォーカス移動させる構成になっている。移動させるレンズが１枚であるため駆動源にかかる負荷は小さいが、最も物体側のレンズが像面側に凹面を向けたメニスカス形状を有するとともに、後続のレンズとの間隔が非常に大きくなっているため、コンパクトな構成にはなっていない。
【０００６】
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、フォーカス駆動の負荷が小さく、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。
【０００７】
【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、前記前群が非球面を少なくとも１面有する両凹レンズのみから成り、前記後群が全体として正のパワーを有するとともに開口絞りを含み、近距離側へのフォーカシング時に前記前群のみが物体側へ移動することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明の撮像レンズは、上記第１の発明において、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
−２＜ｆ／ｆＦ＜−１．０５ …（１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
である。
【０００９】
第３の発明の撮像レンズは、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
１．３＜ｆ／ｆＲ＜２．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
【００１０】
第４の発明の撮像レンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
０．０４＜Ｔ２／ｆ＜０．２ …（３）
ただし、
Ｔ２：無限遠合焦時の前群と後群との軸上間隔、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【００１１】
第５の発明の撮像レンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．１３＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．９ …（４）
ただし、
ｒ１：最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ２：最も物体側のレンズの像面側の面の曲率半径、
である。
【００１２】
【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７に、第１〜第７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：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）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、負のパワーを有する前群ＧｒＦと、正のパワーを有する後群ＧｒＲと、から成っており（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）、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の移動を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。
【００１３】
第１〜第５の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズＬ１と、正パワーの第２レンズＬ２と、開口絞りＳＴと、正パワーの第３レンズＬ３と、負パワーの第４レンズＬ４と、正パワーの第５レンズＬ５と、のレンズ５枚構成になっている。そして、前群ＧｒＦは第１レンズＬ１のみから成っており、後群ＧｒＲは第２レンズＬ２，開口絞りＳＴ，第３レンズＬ３，第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５から成っている。レンズ形状に関しては、第１レンズＬ１が両凹形状、第２レンズＬ２が両凸形状、第３レンズＬ３が両凸形状、第４レンズＬ４が両凹形状、第５レンズＬ５が物体側へ凸面を向けた正メニスカス形状を有している。
【００１４】
第６の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズＬ１と、正パワーの第２レンズＬ２と、開口絞りＳＴと、正パワーの第３レンズＬ３と、負パワーの第４レンズＬ４と、のレンズ４枚構成になっている。そして、前群ＧｒＦは第１レンズＬ１のみから成っており、後群ＧｒＲは第２レンズＬ２，開口絞りＳＴ，第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４から成っている。レンズ形状に関しては、第１レンズＬ１が両凹形状、第２レンズＬ２が両凸形状、第３レンズＬ３が両凸形状、第４レンズＬ４が物体側へ凹面を向けた負メニスカス形状を有している。
【００１５】
第７の実施の形態の撮像レンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズＬ１と、正パワーの第２レンズＬ２と、開口絞りＳＴと、正パワーの第３レンズＬ３と、負パワーの第４レンズＬ４と、負パワーの第５レンズＬ５と、正パワーの第６レンズＬ６と、のレンズ６枚構成になっている。そして、前群ＧｒＦは第１レンズＬ１のみから成っており、後群ＧｒＲは第２レンズＬ２，開口絞りＳＴ，第３レンズＬ３，第４レンズＬ４，第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６から成っている。レンズ形状に関しては、第１レンズＬ１が両凹形状、第２レンズＬ２が両凸形状、第３レンズＬ３が両凸形状、第４レンズＬ４が両凹形状、第５レンズＬ５が物体側へ凹面を向けた負メニスカス形状、第６レンズＬ６が物体側へ凸面を向けた正メニスカス形状を有している。
【００１６】
いずれの実施の形態も、前群ＧｒＦがレンズ１枚から成っており、近距離側へのフォーカシング時に前群ＧｒＦのみ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。フォーカス移動するレンズが１枚であるため、駆動源にかかる負荷は小さくて済む。また、近距離側へのフォーカシング時に前群ＧｒＦのみが物体側へ移動する構成であるため、開口絞りＳＴを構成する機械式シャッターのメカ構成との干渉が生じることもない。したがって、前群ＧｒＦが移動するための空間をレンズ系内に確保する必要がなく、レンズ系のコンパクト化やメカ構成の簡略化が可能である。コンパクトなレンズ構成でフォーカス駆動の負荷を軽減しつつ、上記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。
【００１７】
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。
−２＜ｆ／ｆＦ＜−１．０５ …（１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
である。
【００１９】
条件式（１）は、フォーカシングレンズとして機能する前群に関して、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（１）の上限を越えると、収差補正には有利になるが、全長の増大を招いてしまう。また、フォーカシング移動量が大きくなりすぎて、近距離撮影時の性能劣化が大きくなる。逆に、条件式（１）の下限を越えると、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。
【００２０】
以下の条件式（１ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（１ａ）は、上記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
−１．８＜ｆ／ｆＦ＜−１．２ …（１ａ）
【００２１】
以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
１．３＜ｆ／ｆＲ＜２．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
【００２２】
条件式（２）は、後群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。
【００２３】
以下の条件式（２ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（２ａ）は、上記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
１．５＜ｆ／ｆＲ＜１．８ …（２ａ）
【００２４】
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．０４＜Ｔ２／ｆ＜０．２ …（３）
ただし、
Ｔ２：無限遠合焦時の前群と後群との軸上間隔、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【００２５】
条件式（３）は、主にメカ機構と全長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（３）の下限を越えると、前群と後群とが近づきすぎてフォーカシングのためのメカ機構が構成できなくなる。逆に、条件式（３）の上限を越えると、全長の増大を招いてしまう。
【００２６】
以下の条件式（３ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（３ａ）は、上記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
０．０６＜Ｔ２／ｆ＜０．１８ …（３ａ）
【００２７】
以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．１３＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．９ …（４）
ただし、
ｒ１：最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ２：最も物体側のレンズの像面側の面の曲率半径、
である。
【００２８】
条件式（４）は、撮像レンズにおける最も物体側のレンズ（各実施の形態における第１レンズＬ１）に関して、主にコマ収差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（４）の下限を越えると、コマ収差が悪化し倍率色収差への悪影響が大きくなる。逆に、条件式（４）の上限を越えると、コマ収差が悪化し非点収差への悪影響が大きくなる。
【００２９】
以下の条件式（４ａ）を満足することが更に望ましい。条件式（４ａ）は、上記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいてより一層好ましい条件範囲を規定している。
０．１５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．８ …（４ａ）
【００３０】
フォーカシングレンズとして機能する前群は、レンズ１枚から成ることが好ましい。前群をレンズ１枚で構成することにより、フォーカシング機構への負荷の軽減、メカ構成の簡略化、レンズユニットの小型化等を効果的に行うことが可能となる。さらに、フォーカシングレンズとして機能する前群は、両凹レンズ１枚から成ることが好ましい。前群を両凹レンズのみで構成することにより、全長の短縮を効果的に行うことが可能となる。つまり、両凹形状を採用すれば像面側に凹のメニスカス形状よりもパワーを強くすることができるので、両凹レンズは全長短縮に効果がある。さらに、両凹形状の方が像面側に凹のメニスカス形状よりも主点位置をより前方に配置できるため、後群との距離を短くとることができ、全長短縮に効果がある。また、フォーカシングレンズとして機能する前群は、少なくとも１面が非球面の両凹レンズのみから成ることが好ましい。前群を構成する両凹レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより、球面収差，コマ収差及び歪曲収差の補正を効果的に行うことが可能となる。したがって、第１〜第７の実施の形態のように、撮像レンズの前群が非球面を少なくとも１面有する両凹レンズのみから成ることが好ましい。
【００３１】
また第１〜第７の実施の形態のように、開口絞りを後群に含む構成が好ましい。最も物体側のレンズ（すなわち第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、各実施の形態では第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間である。
【００３２】
第１〜第７の実施の形態のように、撮像レンズの後群は、物体側から順に、正パワーの第２レンズと、開口絞りと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、を少なくとも有することが好ましい。後群がこのような構成をとることにより、全長の小型化が可能になるとともに、レンズバックが短いにもかかわらず射出瞳位置を遠くに配置することが可能になる。したがって、固体撮像素子用撮像レンズとして好ましいレンズ構成が達成される。
【００３３】
第１〜第５の実施の形態のように、撮像レンズの後群は、物体側から順に、正パワーの第２レンズと、開口絞りと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、正パワーの第５レンズと、を少なくとも有することが更に好ましい。後群のこのような構成は、全長の小型化を達成するとともに、短いレンズバックで射出瞳位置を遠くに配置する上で更に効果的である。したがって、固体撮像素子用撮像レンズとしてより一層好ましいレンズ構成を実現することができる。また、開口絞りより物体側に正レンズを配置することは、全長を短縮する上で有効であり、開口絞りよりも像面側の構成を正・負・正のトリプレット配置とすることは、全長の短縮とともに射出瞳位置を遠くに配置する上で有効である。
【００３４】
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。
【００３５】
また、開口絞り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屈曲光学系｛例えば、光軸を略９０°（つまり９０°又は実質的に９０°）折り曲げるようにして光束を反射させる光学系｝を構成してもよい。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。
【００３６】
各実施の形態の撮像レンズは、画像入力機能付きデジタル機器（例えばカメラ付き携帯電話）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の主たる構成要素を成すものであり、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撮像素子と、で構成される。カメラの例としては、デジタルカメラ；ビデオカメラ；監視カメラ；車載カメラ；テレビ電話用カメラ；ドアホーン用カメラ；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），これらの周辺機器（マウス，スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。したがって、撮像レンズ装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像レンズ装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。
【００３７】
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。
【００３８】
【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１〜７は、前述した第１〜第７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７の実施の形態を表すレンズ構成図（図１〜図７）は、対応する実施例１〜７のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００３９】
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。
【００４０】
曲率半径ｒｉに＊印が付された面は、非球面（非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等）であり、非球面の面形状を表わす以下の式（ＡＳ）で定義される。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（Ａｊ・Ｈｊ） …（ＡＳ）
ただし、式（ＡＳ）中、
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、
Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、
Ｃ０：近軸曲率（＝１／ｒｉ）、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数（Ａｊ＝０の場合のデータは省略する。）、
である。
【００４１】
図８〜図１４は、実施例１〜実施例７に対応する収差図である。図８〜図１４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。
【００４２】
【表１】
【表２】
なお、前述した各実施の形態や各実施例には、以下の構成を有する発明が含まれている。そしてこれらの構成によると、撮像レンズ装置，カメラ，デジタル機器等の省電力化，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。
【００５９】
（Ｕ１） 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、前記前群が非球面を少なくとも１面有する両凹レンズのみから成り、前記後群が全体として正のパワーを有するとともに開口絞りを含み、近距離側へのフォーカシング時に前記前群のみが物体側へ移動することを特徴とする撮像レンズ装置。この発明によれば、フォーカシングのための駆動源にかかる負荷が小さくなり、コンパクトなレンズ構成でありながら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。したがって、撮像レンズ装置の省電力化，高性能化，低コスト化及びコンパクト化を達成することができる。
（Ｕ２） 前記条件式（１），（１ａ），（２），（２ａ），（３），（３ａ），（４），（４ａ）のうちの少なくとも１つを満足することを特徴とする上記（Ｕ１）記載の撮像レンズ装置。各条件を満たした特徴的な構成により、前述した効果を得ることができる。
【００６０】
（Ｃ１） 上記（Ｕ１）又は（Ｕ２）記載の撮像レンズ装置を備え、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方に用いられることを特徴とするカメラ。
（Ｃ２） デジタルカメラ；ビデオカメラ；又は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，若しくはこれらの周辺機器に内蔵又は外付けされるカメラであることを特徴とする上記（Ｃ１）記載のカメラ。
【００６１】
（Ｄ１） 上記（Ｕ１）又は（Ｕ２）記載の撮像レンズ装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
（Ｄ２） 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，又はこれらの周辺機器であることを特徴とする上記（Ｄ１）記載のデジタル機器。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、近距離側へのフォーカシング時に前群のみを物体側へ移動させるフォーカシング方式を特徴的なレンズ構成において採用しているため、フォーカス駆動の負荷が小さく、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】第５の実施の形態（実施例５）のレンズ構成図。
【図６】第６の実施の形態（実施例６）のレンズ構成図。
【図７】第７の実施の形態（実施例７）のレンズ構成図。
【図８】実施例１の収差図。
【図９】実施例２の収差図。
【図１０】実施例３の収差図。
【図１１】実施例４の収差図。
【図１２】実施例５の収差図。
【図１３】実施例６の収差図。
【図１４】実施例７の収差図。
【符号の説明】
ＧｒＦ …前群
ＧｒＲ …後群
ＳＴ …開口絞り
Ｌ１ …第１レンズ
Ｌ２ …第２レンズ
Ｌ３ …第３レンズ
Ｌ４ …第４レンズ
Ｌ５ …第５レンズ
Ｌ６ …第６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、前記前群が非球面を少なくとも１面有する両凹レンズのみから成り、前記後群が全体として正のパワーを有するとともに開口絞りを含み、近距離側へのフォーカシング時に前記前群のみが物体側へ移動することを特徴とする撮像レンズ。
- 以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ；
−２＜ｆ／ｆＦ＜−１．０５ …（１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＦ：前群の焦点距離、
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；
１．３＜ｆ／ｆＲ＜２．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（３）を満足する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；
０．０４＜Ｔ２／ｆ＜０．２ …（３）
ただし、
Ｔ２：無限遠合焦時の前群と後群との軸上間隔、
ｆ：全系の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（４）を満足す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；
０．１３＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．９ …（４）
ただし、
ｒ１：最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ２：最も物体側のレンズの像面側の面の曲率半径、
である。
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