JP2008020513A - 単焦点撮像レンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、且つ光学性能が良好な撮像レンズを提供する。
【解決手段】単焦点撮像レンズ１０は、物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ（Ｌ１）、絞り（ＳＴＰ）、第２レンズ（Ｌ２）、及び第３レンズ（Ｌ３）で構成され、以下の条件式（１）を満たす。
｜Φ_１×ｆ｜＜７．５×１０^−３ ・・・・・（１）
但し、
Φ_１：第１レンズの物体側面のｄ線に対する光学的パワー、
ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
である。
【選択図】図１

Description

本発明は単焦点撮像レンズ及びそれを備えた撮像装置に関する。特にＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子を備えた小型の撮像装置（例えば、デジタルスチルカメラ、携帯情報端末用小型カメラ等）に適した単焦点撮像レンズ、及びそれを備えた撮像装置に関する。

近年、コンパクトで、例えば５００万画素以上といった高画素数の撮像装置（例えば、デジタルスチルカメラ等）に対するニーズが急速に高まってきている。また、携帯電話やＰＤＡ端末等の携帯情報端末にも、例えば、１００万画素以上といった比較的高い画素数の小型カメラが搭載されるようになってきている。このような状況下、高い画素数の撮像素子に対して使用可能な小型で高い結像性能を有する撮像レンズが強く要求されている。

従来、コンパクトな構成の撮像レンズとしては、１枚構成あるいは２枚構成の撮像レンズが知られている。しかしながら、１枚構成あるいは２枚構成の撮像レンズでは収差論で明らかなように、像面湾曲を十分に補正することが困難であり、十分に高い光学性能を得ることが困難である。このため、近年、３枚構成の撮像レンズが一般的となっている。

このような３枚構成の撮像レンズとして、例えば特許文献１には、物体側より順に配置された、絞りと、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた負の光学的パワーを有する第２レンズと、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第３レンズとを備えた撮像レンズが開示されている。特許文献１に記載された撮像レンズは、広い画角を確保しながら各収差を良好に補正するとともに廉価である、と特許文献１に記載されている。
特開２００１−７５００６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された３枚構成の撮像レンズでは、バックフォーカスが比較的長い。このため、撮像レンズの全長を十分に短くできないという問題がある。

また、４枚以上のレンズにより構成された撮像レンズは大型であるという問題がある。

本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レンズ３枚からなる安価で簡単な構成で、小型、且つ高い光学性能を有する撮像レンズを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る第１の単焦点撮像レンズは、物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
｜Φ_１×ｆ｜＜７．５×１０^−３ ・・・・・（１）
但し、
Φ_１：第１レンズの物体側面のｄ線に対する光学的パワー、
ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
である。

また、本発明に係る第２の単焦点撮像レンズは、物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、第１レンズの像側面と物体側面との合成光学的パワーと像側面の光学的パワーとが略同一であることを特徴とする。

本発明に係る第１の撮像装置は、光学像を形成する単焦点撮像レンズと、単焦点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ており、単焦点撮像レンズは、物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
｜Φ_１×ｆ｜＜７．５×１０^−３ ・・・・・（１）
但し、
Φ_１：第１レンズ物体側面のｄ線に対する光学的パワー、
ｆ：全系の焦点距離、
である。

また、本発明に係る第２の撮像装置は、光学像を形成する単焦点撮像レンズと、単焦点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ており、単焦点撮像レンズは、物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、第１レンズの像側面と物体側面との合成光学的パワーと像側面の光学的パワーとが略同一であることを特徴とする。

本発明によれば、小型、且つ光学性能が良好な撮像レンズを提供することができる。

以下、本発明に係る単焦点撮像レンズの実施の形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。

第１〜第５の実施の形態に係る単焦点撮像レンズ１０は、下記の如く、第１〜第３レンズの３枚構成としつつ、絞りを第１レンズ（Ｌ１）と第２レンズ（Ｌ２）との間に配置する構成とすると共に、第１レンズの形状を工夫することにより小型化されたものである。特には、第１レンズ（Ｌ１）を正の光学的パワーを有するレンズとすることで、バックフォーカスを短縮し、条件式（１）を満たすような形状の第１レンズ（Ｌ１）や像側面と物体側面との合成光学的パワーと像側面の光学的パワーが略同一であるような形状の第１レンズ（Ｌ１）を採用してカバーパネルを必要としない構成とすることにより全長の短縮、小型化を図ったものである。以下、第１〜第５の実施の形態に係る単焦点撮像レンズ１０の具体的構成についてさらに詳細に説明する。

図１〜図５は、それぞれ第１〜第５の実施の形態に係る単焦点撮像レンズ１０の概略構成図である。

第１〜第５の実施の形態の単焦点撮像レンズ１０はいずれも、撮像素子（固体撮像素子であってもよい。例えば、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等）に対して光学像を形成するためのものである。後に詳述するように、単焦点撮像レンズ１０は、デジタルカメラや携帯情報端末搭載カメラ等に搭載可能なものである。

第１〜第５の各実施形態において、単焦点撮像レンズ１０は、第１レンズ（Ｌ１）と、第２レンズ（Ｌ２）と、第３レンズ（Ｌ３）との３枚のレンズ、及び第３レンズ（Ｌ３）と撮像面（ＩＭＧ）との間に配置されたフィルター（ＦＬ）とにより構成されている。

例えば、単焦点撮像レンズを２枚以下のレンズで構成した場合、収差論から明らかなように、像面湾曲と軸上色収差とを同時に補正することは困難である。このため、たとえ非球面を多用したとしても高い光学性能を達成することは困難である。

単焦点撮像レンズを３枚以上のレンズで構成することによって初めて高い光学性能（結像性能）を実現することができる。すなわち、像面湾曲（歪曲収差）、軸上色収差等の各種収差が抑制された単焦点撮像レンズを実現することができる。

尚、より高い結像性能を実現する観点からは、単焦点撮像レンズをより多くのレンズ（例えば４枚以上のレンズ）で構成することが好ましい。しかしながら、単焦点撮像レンズを構成するレンズの枚数が増加すると、単焦点撮像レンズを構成するレンズの総厚、各レンズ間の間隙、単焦点撮像レンズを収納する鏡筒のスペースも増加する傾向にある。このため、レンズの枚数が増加すると、単焦点撮像レンズが大型化する傾向となる。従って、小型の単焦点撮像レンズを実現する観点からは、単焦点撮像レンズを構成するレンズの枚数を少なくすることが好ましい。

以上より、小型化、及び高い光学性能を同時に実現するためには、単焦点撮像レンズを３枚のレンズで構成することが最も好ましい。詳細には、結像性能を左右するような比較的大きな光学的パワーを有する３枚のレンズ（Ｌ１〜Ｌ３）により単焦点撮像レンズ１０を構成することが好ましく、単焦点撮像レンズ１０は、結像性能をほとんど左右しないような比較的小さな光学的パワーを有するさらなる光学素子（例えば、レンズ、フィルター、プリズム等）を含んでいてもよい。

第１〜第５の各実施形態において、絞り（ＳＴＰ）（例えば、開口絞り等）は第１レンズ（Ｌ１）と第２レンズ（Ｌ２）との間に配置されている。

高いテレセントリック性を実現する観点からは、絞り（ＳＴＰ）をできるだけ物体寄りに配置することが好ましい。また、撮像面（ＩＭＧ）への光線入射角を小さくする観点からも、絞り（ＳＴＰ）をできるだけ物体寄りに配置することが好ましい。これらの観点からは、絞り（ＳＴＰ）を第１レンズ（Ｌ１）よりも物体寄りに配置することが最も好ましいということになる。しかしながら、第１レンズ（Ｌ１）よりも物体寄りに絞り（ＳＴＰ）を配置すると、撮像素子の画面周辺部における光線高さの変化量が大きくなる。このため、絞り（ＳＴＰ）の取り付け誤差（絞り（ＳＴＰ）と各レンズ、撮像素子との相対位置ずれ）による単焦点撮像レンズ１０の性能劣化度が大きくなる。すなわち、絞り（ＳＴＰ）を各レンズ、撮像素子に対して高精度に取り付ける必要がでてくる。従って、製造が困難となる。

以上より、テレセントリック性を向上し、且つ撮像面（ＩＭＧ）への光線入射角を比較的小さくしつつ、製造が容易な単焦点撮像レンズ１０を実現する観点から、絞り（ＳＴＰ）を第１レンズ（Ｌ１）と第２レンズ（Ｌ２）との間に配置することが最も好ましい。尚、絞り（ＳＴＰ）は第１レンズ（Ｌ１）、第２レンズ（Ｌ２）とは別個に設けてもよい。また、第１レンズ（Ｌ１）の像面側レンズ面の開口、又は第２レンズ（Ｌ２）の物体側レンズ面の開口を絞り（ＳＴＰ）としてもよい。また、第１レンズ（Ｌ１）、第２レンズ（Ｌ２）及び／又は第３レンズ（Ｌ３）は、実質的にガラスからなるものであってもよく、また、実質的に樹脂からなるものであってもよい。実質的に樹脂からなる第１レンズ（Ｌ１）、第２レンズ（Ｌ２）及び／又は第３レンズ（Ｌ３）を採用することにより、単焦点撮像レンズ１０の製造コストを低減することができる。

第１レンズ（Ｌ１）は、像側に凸面を向け正の光学的パワーを有するレンズ（以下、「正レンズ」とすることがある。）である。最も物体寄りに配置された第１レンズ（Ｌ１）を正レンズとすることで、バックフォーカスを短くすることができ、小型な単焦点撮像レンズ１０を実現することができる。より詳細には、第１レンズ（Ｌ１）は、物体側面（ｒ１）が球面又は非球面で構成され、極めて弱い光学的パワーを有するものであることが好ましい。さらにいえば第１レンズ（Ｌ１）の物体側面（ｒ１）は、光学的パワーを有さなくてもよい。すなわち、第１レンズ（Ｌ１）の像側面（ｒ２）が主たる正の光学的パワーを有するものであることが好ましい。言い換えれば、第１レンズ（Ｌ１）の物体側面（ｒ１）と像側面（ｒ２）との合成光学的パワーと像側面（ｒ２）の光学的パワーとが略同一であることが好ましい。さらには、第１レンズ（Ｌ１）は下記条件式（＊）を満たすものであることが好ましい。
０．９５＜Φ_２×ｆ_１＜１．０５ ・・・・・（＊）
但し、
Φ_２：第１レンズ（Ｌ１）の像側面（ｒ２）のｄ線に対する光学的パワー、
ｆ_１：第１レンズ（Ｌ１）のｄ線における焦点距離、
である。

この構成によれば、第１レンズ（Ｌ１）の物体側面（ｒ１）が非常に曲率の緩い球面、非球面、又は平面により構成されることとなるため、本実施形態に係る単焦点撮像レンズ１０を撮像装置等の光学機器に搭載する際に、搭載した単焦点撮像レンズ１０の前面にカバーパネル等を配置する必要がなくなる。従って、撮像装置等の光学機器の全長短縮が可能となる。すなわち、本実施形態に係る単焦点撮像レンズ１０を用いることによって全長が短く、小型な撮像装置等の光学機器を実現することができる。

また、この構成によれば、単焦点撮像レンズ１０の光学機器（詳細には、例えば、光学機器の鏡筒部）への取り付けも容易となる。従って、製造容易で安価な光学機器を実現することができる。

上記観点から、第１〜第５の実施の形態において、単焦点撮像レンズ１０は、下記条件式（１）を満たしていることが好ましい。
｜Φ_１×ｆ｜＜７．５×１０^−３ ・・・・・（１）
但し、
Φ_１：第１レンズ（Ｌ１）物体側面のｄ線に対する光学的パワー、
ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
である。

上記条件式（１）は第１レンズ（Ｌ１）の物体側面（ｒ１）を平面に近い形状（球面、非球面等）又は平面とするための適切な光学的パワーを規定している。この条件式の範囲を外れると、第１レンズ物体側面の曲率が大きくなり、平坦性が悪化する傾向にある。従って、撮像装置等の光学機器に単焦点撮像レンズを組み込んだ際に、組み込まれた単焦点撮像レンズの前面にカバーパネル等を配置しなければならなくなり、光学装置が大型化する傾向にある。

以上の観点から、次の条件式（１−ａ）を満たすことがより好ましい。
｜Φ_１×ｆ｜＜５．０×１０^−３ ・・・・・（１−ａ）
第２レンズ（Ｌ２）は正の光学的パワーを有することが好ましい。そうすることによって、絞りの前に配置された正の光学的パワーを有する第１レンズ（Ｌ１）で発生した倍率色収差を良好に補正することができる。また、第２レンズ（Ｌ２）を物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることが好ましい。このようにすることにより、軸外の光線を十分上にはねあげることができ、テレセントリック性を向上することができる。

第３レンズ（Ｌ３）は負の光学的パワーを有するものであることが好ましい。この構成によれば、主に軸上色収差を低減できる。また、単焦点撮像レンズ１０に望遠作用を持たせることができ、単焦点撮像レンズ１０の全長をより短縮することができる。

また、第３レンズ（Ｌ３）を物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることが好ましい。この構成によれば、第３レンズ（Ｌ３）の外周部分の厚みを過度に厚くすることなく、高いテレセントリック性を実現することができる。

尚、第１レンズ（Ｌ１）の像側面（ｒ２）、第２レンズ（Ｌ２）、及び第３レンズ（Ｌ３）に含まれるレンズ面のうち少なくともいずれか一つのレンズ面は非球面であることが好ましい。そうすることによって、球面収差等の各種収差を低減することができる。特に、第３レンズ（Ｌ３）の像面側のレンズ面（像側面）（ｒ７）は非球面であることが好ましい。第３レンズ（Ｌ３）の像側面（ｒ７）では光束が細くなると共に周辺部の光線高が最も高くなる。このため、第３レンズ（Ｌ３）の像側面（ｒ７）を非球面とすることで、球面収差やコマ収差を小さく保ったまま、主光線収差である歪曲収差を良好に補正することができる。すなわち、球面収差、コマ収差、及び主光線収差である歪曲収差のすべてが低減された単焦点撮像レンズ１０を実現することが可能となる。

さらには、第３レンズ（Ｌ３）の像側面（ｒ７）は、少なくとも一つの変曲点を有する非球面形状のレンズ面であることが好ましい。具体的には、光軸近傍の領域においては像面側に凹状に形成され、その一方で像面側レンズ面（ｒ７）の周辺領域においては、像面側に凸状に形成されており、且つ凹状に形成された光軸近傍の領域と、凸状に形成された周辺領域とは変曲点を介して連続的に接続されていることが好ましい。言い換えれば、像面側レンズ面（ｒ７）は、光軸近傍から像面側レンズ面（ｒ７）の外側に向かうにつれて一旦隆起し、さらに外側に向かうにつれて物体側に引けるような形状のレンズ面となっていることが好ましい。凸状に形成された周辺領域の曲率半径は、凹状に形成された光軸近傍の領域の曲率半径より大きく設定されていることが好ましい。この構成によれば、軸外光束の入射角を比較的小さくすることができ、シェーディング効果を低減できる。従って、より高い光学性能（結像性能）を実現することができる。

以下、各実施の形態に係る単焦点撮像レンズ１０が満足することが好ましい条件式について説明する。但し、以下に説明する全ての条件式を必ずしも同時に満たす必要はない。個々の条件式をそれぞれ単独に満足すれば、その条件式に対応する作用・効果を得ることができる。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・組立の観点からより好ましいことはいうまでもない。

下記条件式（２）は第２レンズ（Ｌ２）のシェイプファクターを規定している。
１．１＜（ｒ_４＋ｒ_５）／（ｒ_４−ｒ_５）＜３．０ ・・・・・（２）
但し、
ｒ_４：第２レンズ（Ｌ２）の物体側面（ｒ４）の光軸上曲率半径、
ｒ_５：第２レンズ（Ｌ２）の像側面（ｒ５）の光軸上曲率半径、
である。

この条件式（２）の下限を超えると、第２レンズ（Ｌ２）の物体側面（ｒ４）の負の光学的パワーが小さくなる。このため、軸外の光線を十分上にはねあげることができず、テレセントリック性が悪化する傾向にある。一方、上限を超えると、第２レンズ（Ｌ２）の像側面（ｒ５）の正の光学的パワーが強くなる傾向にあるため、やはりテレセントリック性が悪化する傾向にある。

以上の観点から、次の条件式（２−ａ）を満たすことがより好ましい。
１．２＜（ｒ_４＋ｒ_５）／（ｒ_４−ｒ_５）＜２．５ ・・・・・（２−ａ）
下記条件式（３）は第１レンズ（Ｌ１）の光学的パワーを規定している。
０．３＜ｆ／ｆ_１＜１．２ ・・・・・（３）
但し、
ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
ｆ_１：第１レンズ（Ｌ１）のｄ線における焦点距離、
である。

この条件式（３）の下限を超えると、第１レンズ（Ｌ１）の光学的パワーが強くなり、球面収差及びコマ収差の補正が困難になる傾向にある。また、第１レンズ（Ｌ１）の像側面（ｒ２）の曲率半径が小さくなるため、第１レンズ（Ｌ１）の加工が困難となる。一方、条件式（２）の上限を超えると、第１レンズ（Ｌ１）の光学的パワーが弱くなり、単焦点撮像レンズ１０のバックフォーカスも長くなる傾向にある。従って、単焦点撮像レンズ１０の全長を短縮することが困難となる。

以上の観点から、次の条件式（３−ａ）を満たすことがより好ましい。
０．４＜ｆ／ｆ_１＜１．０ ・・・・・（３−ａ）
下記条件式（４）は第３レンズ（Ｌ３）の光学的パワーを規定している。
−１．２＜ｆ_３／ｆ＜−０．２ ・・・・・（４）
但し、
ｆ_３：第３レンズ（Ｌ３）のｄ線における焦点距離、
ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
である。

この条件式（４）の上限を超えると、単焦点撮像レンズ１０の望遠作用が小さくなる傾向にある。従って単焦点撮像レンズ１０の全長が長くなり、単焦点撮像レンズ１０が大型化する傾向にある。一方、条件式（４）の下限を超えると、負レンズの光学的パワーが強くなりすぎるため、軸外光束の撮像面（ＩＭＧ）に対する入射角が大きくなる傾向にある。従って、テレセントリック性が低下する傾向となる。

以上の観点から、次の条件式（４−ａ）を満たすことがより好ましい。
−１．１＜ｆ_３／ｆ＜−０．３ ・・・・・（４−ａ）
下記条件式（５）は第１レンズ（Ｌ１）の材料のアッベ数を規定している。
５０＜ν_１ｄ＜８０ ・・・・・（５）
但し、
ν_１ｄ：第１レンズのアッベ数、
である。

この条件式（５）の下限を超えると、軸上色収差及び倍率色収差が増大する傾向にある。一方、条件式（５）の上限を超えると、色収差をさらに低減させることが可能となるものの、第１レンズ（Ｌ１）のコストが上昇する傾向にあり、単焦点撮像レンズ１０の低コスト化が困難となる。また、上記条件式（５）を超えるような材料としては、実際上、屈折率が小さいものしかないため、第１レンズ（Ｌ１）の加工が困難となる。

以上、第１〜第５の実施の形態に係る単焦点撮像レンズ１０について説明してきたが、単焦点撮像レンズ１０は、ピント調整のためのフォーカシングが可能な構成を有するものであってもよい。具体的には、単焦点撮像レンズ１０全体、又は第１〜第３レンズの一部が撮像面（ＩＭＧ）に対して光軸方向に変位可能に構成されていてもよい。また、撮像面（ＩＭＧ）が単焦点撮像レンズ１０全体に対して光軸方向に変位可能に構成されてもよい。

また、反射面、屈折面、回折面等の光学的パワーを有さない面を単焦点撮像レンズ１０の光路中に適切に配置することによって、光路を屈曲させてもよい。光路を適切に屈曲させることで、単焦点撮像レンズ１０を薄型化・コンパクト化することが可能となる。また、このような薄型・コンパクトな単焦点撮像レンズ１０を用いることによって、薄型・コンパクトな撮像装置を実現することが可能となる。

第１レンズ（Ｌ１）、第２レンズ（Ｌ２）、及び第３レンズ（Ｌ３）のうちいずれかが赤外光を遮光するレンズであってもよい。具体的には、例えば、いずれかのレンズの少なくとも一方のレンズ面を赤外光吸収材料によりコーティングするか、又はいずれか一つのレンズに赤外吸収材料を含有させてもよい。この構成によれば、撮像素子の撮像面（ＩＭＧ）へ入射する赤外光の強度を低減することができる。従って、撮像素子の感度を人の目の比視感強度近づけることが可能となり、より自然な色再現が可能となる。

尚、「赤外光」とは、７８０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長の光をいう。また、赤外光を遮蔽するレンズとは、赤外光を反射及び／又は吸収するレンズをいう。

また、ゴーストやフレア等の原因となる有害光をカットするために、単焦点撮像レンズ１０の光路のいずれかの場所に、光路規制部材を配置してもよい。

また、単焦点撮像レンズ１０をマイクロレンズが配設されたＣＣＤに対して使用する場合、撮像面（ＩＭＧ）の画面周辺部におけるシェーディングをＣＣＤのマイクロレンズをシフトすることにより軽減させてもよい。各像高での光線の入射角を考慮してＣＣＤのマイクロレンズを設計することにより、撮像面（ＩＭＧ）の周辺部におけるシェーディングを低減することができる。

また、第１〜第５の各実施の形態では、第１〜第３レンズが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例について説明した。しかしながら、本発明においては、単焦点撮像レンズ１０を構成する各レンズは屈折型レンズ以外の型のレンズであってもよい。例えば、各レンズは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であってもよい。これらの中でも、低コストである、屈折型レンズ、回折型レンズ、屈折・回折ハイブリッド型レンズ等が好ましい。

また、絞り（ＳＴＰ）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い。

次に、上記実施の形態に係る単焦点撮像レンズ１０を備えた撮像装置の実施の形態について説明する。ここでは、単焦点撮像レンズ１０を搭載したデジタルスチルカメラと、携帯情報端末とを例に挙げて説明するが、本発明に係る撮像装置はこれらに限定されるものではない。

図６及び図７はデジタルスチルカメラ１の斜視図である。

デジタルスチルカメラ（以下、「ＤＳＣ」とする。）１は、カメラ本体１４と、単焦点撮像レンズ１０と、単焦点撮像レンズ１０により形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子（図示せず）と、ストロボ１１と、レリーズボタン１２と、表示モニタ１３とを備えている。

図８は携帯情報端末２の正面図である。図９は携帯情報端末２の背面図である。

携帯情報端末２は、携帯電話本体２７と、スピーカ部２１と、マイク部２２と、入力ボタン２３と、表示モニタ２４と、アンテナ２５と、単焦点撮像レンズ１０と、単焦点撮像レンズ１０により形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子（図示せず）と、表示モニタ２６とを備えている。マイク部２２は操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部２１は通話相手の声を出力するためのものである。入力ボタン２３は操作者が情報を入力するのに用いられるものである。表示モニタ２４は操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ２５は通信電波の送信と受信を行なうためのものである。

撮像素子（図示せず）で受光された物体像は、携帯情報端末２に内蔵された図示しない処理手段に入力され、電子画像として表示モニタ２４に、または、通信相手の携帯情報端末等のモニタに、または、その両方に表示される。また、通信相手の携帯情報端末等に画像を送信する場合には、上記処理手段に含まれる信号処理機能により、撮像素子で受光された物体像の情報が送信可能な信号へ変換されるようになっている。

このように、上記実施の形態に係る単焦点撮像レンズ１０を搭載することにより、小型且つ高性能な撮像装置等の光学装置を実現することができる。

以下、本発明を実施した単焦点撮像レンズを、コンストラクションデータ、各種収差図等を挙げてさらに具体的に説明する。ここで説明する数値実施例１〜５は、第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例である。第１〜第５の各実施の形態を表すレンズ構成図（図１〜図５）は、対応する数値実施例１〜５のレンズ構成をそれぞれ示している。

尚、ｉ（ｉ＝０，１，２，３，．．．）は物体側から数えた場合の面番号、ｒ_ｉ（ｉ＝０，１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）である。ｄ_ｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）である。Ｎ_ｉ（ｉ＝１，２，３，．．．），ν_ｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は、それぞれ物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）である。ＦはＦナンバー、ωは半画角（°）を示す。

非球面係数が記された面は、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す下記式（６）で定義されるものとする。各数値実施例の非球面データを他のデータとあわせて示す。

但し、上記式（６）において、光軸方向を像面側に向かう軸をＺ軸、光軸に対して垂直で離れる方向に延びるＨ軸とする円筒座標系とする。ＣＲ：近軸曲率半径、Ｋ：コーニック係数、Ａｎ：ｎ次非球面係数である。

尚、以下の数値実施例１〜５では、半画角（ω）を約３０°としているが、各レンズの光学的パワー及びベンディング形状を適切に設計することにより、さらに広角化も可能である。

図１０〜図１４は、それぞれ数値実施例１〜５に対応する収差図である。各図において、（ａ）のグラフはｄ線に対する球面収差（ＳＡ）、（ｂ）のグラフは非点収差（ＡＳＴ）、（ｃ）のグラフはｄ線に対する歪曲収差（ＤＩＳＴ）を示す。尚、非点収差図（ｂ）において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面におけるデータを示している。

−数値実施例１−

尚、表２に示すデータは、数値実施例１における各レンズ面の非球面係数である。

−数値実施例２−

尚、表４に示すデータは、数値実施例２における各レンズ面の非球面係数である。

−数値実施例３−

尚、表６に示すデータは、数値実施例３における各レンズ面の非球面係数である。

−数値実施例４−

尚、表８に示すデータは、数値実施例４における各レンズ面の非球面係数である。

−数値実施例５−

尚、表１０に示すデータは、数値実施例５における各レンズ面の非球面係数である。

下記表１１に各数値実施例の諸値及び条件式（＊）及び（１）〜（５）で規定したパラメーターに対応する値を示す。尚、表１１に示す諸値の単位は、Φ_１（ｍｍ^−１）、Φ_２（ｍｍ^−１）、ｆ（ｍｍ）、ｆ_１（ｍｍ）、ｆ_３（ｍｍ）である。

この表１１から明らかなように、各数値実施例は、いずれも各条件式（＊）及び（１）〜（５）を満たしている。

本発明に係る単焦点撮像レンズは、小型、且つ高い光学性能を有するため、携帯情報端末（携帯電話機、ＰＤＡ等）搭載カメラ、監視カメラ、ＰＣカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に有用である。

第１の実施の形態（数値実施例１）の単焦点撮像レンズ１０の概略構成図である。 第２の実施の形態（数値実施例２）の単焦点撮像レンズ１０の概略構成図である。 第３の実施の形態（数値実施例３）の単焦点撮像レンズ１０の概略構成図である。 第４の実施の形態（数値実施例４）の単焦点撮像レンズ１０の概略構成図である。 第５の実施の形態（数値実施例５）の単焦点撮像レンズ１０の概略構成図である。 デジタルスチルカメラ１を斜め前方から視た場合の概略斜視図である。 デジタルスチルカメラ１を斜め後方から視た場合の概略斜視図である。 携帯情報端末２の正面図である。 携帯情報端末２の背面図である。 数値実施例１の収差図である。 数値実施例２の収差図である。 数値実施例３の収差図である。 数値実施例４の収差図である。 数値実施例５の収差図である。

符号の説明

ＳＴＰ ・・・ 絞り
ＦＬ ・・・ フィルター
１ ・・・ デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）
２ ・・・ 携帯情報端末
１０ ・・・ 単焦点撮像レンズ
１１ ・・・ ストロボ
１２ ・・・ レリーズボタン
１３、２４、２６ ・・・ 表示モニタ
１４ ・・・ カメラ本体
２１ ・・・ スピーカ部
２２ ・・・ マイク部
２３ ・・・ 入力ボタン
２５ ・・・ アンテナ
２７ ・・・ 携帯電話本体

Claims (9)

1. 撮像素子の撮像面上に光学像を形成するための単焦点撮像レンズであって、
   物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、以下の条件式（１）を満たす単焦点撮像レンズ；
   ｜Φ_１×ｆ｜＜７．５×１０^−３ ・・・・・（１）
   但し、
   Φ_１：第１レンズの物体側面のｄ線に対する光学的パワー、
   ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
   である。
2. 撮像素子の撮像面上に光学像を形成するための単焦点撮像レンズであって、
   物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、上記第１レンズの像側面と物体側面との合成光学的パワーと像側面の光学的パワーとが略同一である単焦点撮像レンズ。
3. 請求項１又は２に記載された単焦点撮像レンズにおいて、
   以下の条件式（２）を満たす単焦点撮像レンズ；
   １．１＜（ｒ_４＋ｒ_５）／（ｒ_４−ｒ_５）＜３．０ ・・・・・（２）
   但し、
   ｒ_４：第２レンズの物体側面の光軸上曲率半径、
   ｒ_５：第２レンズの像側面の光軸上曲率半径、
   である。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載された単焦点レンズにおいて、
   以下の条件式（３）を満たす単焦点撮像レンズ；
   ０．３＜ｆ／ｆ_１＜１．２ ・・・・・（３）
   但し、
   ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
   ｆ_１：第１レンズのｄ線における焦点距離、
   である。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載された単焦点撮像レンズにおいて、
   以下の条件式（４）を満たす単焦点撮像レンズ；
   −１．２＜ｆ_３／ｆ＜−０．２ ・・・・・（４）
   但し、
   ｆ_３：第３レンズのｄ線における焦点距離、
   ｆ：全系のｄ線における焦点距離、
   である。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載された単焦点撮像レンズにおいて、
   上記第３レンズが実質的に樹脂からなる単焦点撮像レンズ。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載された単焦点撮像レンズにおいて、
   以下の条件式（５）を満たす単焦点撮像レンズ；
   ５０＜ν_１ｄ＜８０ ・・・・・（５）
   但し、
   ν_１ｄ：第１レンズのアッベ数、
   である。
8. 光学像を形成する単焦点撮像レンズと、該単焦点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装置であって、
   上記単焦点撮像レンズは、物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、以下の条件式（１）を満たす撮像装置；
   ｜Φ_１×ｆ｜＜７．５×１０^−３ ・・・・・（１）
   但し、
   Φ_１：第１レンズ物体側面のｄ線に対する光学的パワー、
   ｆ：全系の焦点距離、
   である。
9. 光学像を形成する単焦点撮像レンズと、該単焦点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装置であって、
   上記単焦点撮像レンズは、物体側からこの順で配置された、像側に凸面を向けた正の光学的パワーを有する第１レンズ、絞り、第２レンズ、及び第３レンズを備え、上記第１レンズの像側面と物体側面との合成光学的パワーと像側面の光学的パワーとが略同一である撮像装置。

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