JP2008064884A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】収差を良好に補正し、小型で狭画角の光学系において優れた光学特性を得る撮像レンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、主たる屈折力を持つ第1レンズ群と、開口絞りと、第1レンズ群よりも小さな屈折力を持つ第2レンズ群とを配列し、下記の条件式（１）（２）を満足させる。ただし、fは全系の焦点距離を、fi (i=1,2,…)は物体側からi枚目のレンズの焦点距離を、TLは開口絞りから像面までのレンズ系の全長を表している。
｜f／fｉ｜＜0.50・・・（１）、0.85＜TL／f＜1.1・・・（２）
【選択図】図1
【解決手段】物体側から順に、主たる屈折力を持つ第1レンズ群と、開口絞りと、第1レンズ群よりも小さな屈折力を持つ第2レンズ群とを配列し、下記の条件式（１）（２）を満足させる。ただし、fは全系の焦点距離を、fi (i=1,2,…)は物体側からi枚目のレンズの焦点距離を、TLは開口絞りから像面までのレンズ系の全長を表している。
｜f／fｉ｜＜0.50・・・（１）、0.85＜TL／f＜1.1・・・（２）
【選択図】図1
Description
本発明は、携帯通信端末用カメラ等、撮像素子を使用した撮像装置に用いられる単焦点レンズ用の撮像レンズに関する。
年々、携帯電話のカメラ市場も大きくなり、高画素化のみならず、多様化が求められる。画角についても現在は特許文献1乃至3のように広角が一般的であるが、ソフトウェアによる手振れ補正機能などの開発により、より狭い画角にもニーズが出てくると予想される。また、携帯電話においては、端末自体の薄型化や多機能を搭載するスペース確保のために撮像装置の小型化が求められている。それにより、撮像装置に搭載される撮像レンズへのさらなる小型化の要求が高まっている。
またCCD（Change Coupled Device）やCMOS（Complementary Mental Oxide Semiconductor）といった撮像素子の小型化と同時に、撮像素子の画素ピッチの微細化による高画素数化が進み、それに伴い、これら撮像装置に使用される撮像レンズにも高い性能が求められてきている。これらの固体撮像素子の表面には、光を効率良く入射させるためのマイクロレンズが設けられている。しかし、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、シェーディング現象が起きる。すると、マイクロレンズによる集光が不十分になり、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は射出角度が小さいテレセントリック光学系であることが望ましい。
以上のように、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子に像を結像させる撮像レンズには、まず小型であることが要求されることになる。その上で、良好な結像性能と歪曲収差特性、十分な周辺光量、適度なバックフォ−カスを持ち、また射出瞳位置ができるだけ長いことも要求される。
しかし、従来の小型の狭画角撮像レンズとしては、小型ではあるものの高画素化が進むにつれ結像性能が不足する可能性があるものであったり、あるいは望遠レンズとして設計されたものではなく、狭画角ではないものであったりしていた。
特開平06-34884号公報
特開平07-311351号公報
特開2002-350725号公報
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、目的とするのは、開口絞りを内部に設置する２群構成によって高い光学性能を持ちつつ、レンズの形状、非球面の形状等を適切に設定することにより、小型、薄型の狭画角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、本発明の撮像レンズは、撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズであって、前記撮像光学系は、物体側から順に第1レンズ群と、開口絞りと、前記第1レンズ群よりも小さな屈折力を持つ第2レンズ群とを配列し、下記の条件式（１）（２）を満足することを特徴とする撮像レンズとしたものである。
｜f／fｉ｜＜0.50 ・・・（１）
0.85＜TL／f＜1.1 ・・・（２）
ただし、fは全系の焦点距離を、fi (i=1,2,…)は第2レンズ群の物体側からi枚目のレンズの焦点距離を、TLは開口絞りから像面までのレンズ系の全長を表している。
これにより、小型で狭画角の撮像レンズを実現することが可能となる。また、絞りを第1レンズ群と第2レンズ群との間に配設することにより、非点収差や歪曲収差の補正が容易になる。
｜f／fｉ｜＜0.50 ・・・（１）
0.85＜TL／f＜1.1 ・・・（２）
ただし、fは全系の焦点距離を、fi (i=1,2,…)は第2レンズ群の物体側からi枚目のレンズの焦点距離を、TLは開口絞りから像面までのレンズ系の全長を表している。
これにより、小型で狭画角の撮像レンズを実現することが可能となる。また、絞りを第1レンズ群と第2レンズ群との間に配設することにより、非点収差や歪曲収差の補正が容易になる。
好適には、前記第2レンズ群を構成するレンズをメニスカス形状としたものである。
これにより、各レンズの屈折力が小さい第２レンズ群において、両凸形状や両凹形状のレンズを用いると少ないレンズ枚数での適切な収差補正が難しくなってしまう問題を解消することができる。
これにより、各レンズの屈折力が小さい第２レンズ群において、両凸形状や両凹形状のレンズを用いると少ないレンズ枚数での適切な収差補正が難しくなってしまう問題を解消することができる。
好適には、前記第2レンズ群を構成するレンズのうち少なくとも１枚はプラチチック材料で、非球面形状を有したものである。
これにより、コストや重量の面からも有効となり、かつ少ないレンズ枚数での収差補正が可能となる。
これにより、コストや重量の面からも有効となり、かつ少ないレンズ枚数での収差補正が可能となる。
更に好適には、前記撮像光学系において、下記の条件式（３）（４）を満足するものである。
1.1＜fG1o／ＲG１o＜2.4 ・・・（３）
−1.6＜fG1i／ＲG1i＜−0.9 ・・・（４）
ただし、fG1oは第１レンズ群で最も物体側のレンズの焦点距離を、fG1iを第１レンズ群で最も像面側のレンズの焦点距離を、ＲG１oを第１レンズ群で最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径を、ＲG1iを第１レンズ群で最も像面側のレンズの像面側面の曲率半径を表している。
この条件を満たさず、第１レンズ群で最も物体側のレンズの焦点距離を長くし、条件式の（３）の上限値を超えると収差の補正が困難となり、逆に焦点距離を短くし、条件式の（３）の下限値を下回ると適切な厚みを保てなくなってしまう。また、第１レンズ群で最も像面側のレンズの焦点距離を長くし、条件式（４）の範囲を超えると適切な厚みを保ちつつ、像面湾曲と歪曲を補正するのが困難になる。
1.1＜fG1o／ＲG１o＜2.4 ・・・（３）
−1.6＜fG1i／ＲG1i＜−0.9 ・・・（４）
ただし、fG1oは第１レンズ群で最も物体側のレンズの焦点距離を、fG1iを第１レンズ群で最も像面側のレンズの焦点距離を、ＲG１oを第１レンズ群で最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径を、ＲG1iを第１レンズ群で最も像面側のレンズの像面側面の曲率半径を表している。
この条件を満たさず、第１レンズ群で最も物体側のレンズの焦点距離を長くし、条件式の（３）の上限値を超えると収差の補正が困難となり、逆に焦点距離を短くし、条件式の（３）の下限値を下回ると適切な厚みを保てなくなってしまう。また、第１レンズ群で最も像面側のレンズの焦点距離を長くし、条件式（４）の範囲を超えると適切な厚みを保ちつつ、像面湾曲と歪曲を補正するのが困難になる。
本発明によれば、全長が短く、諸収差が良好に補正され、狭画角の撮像レンズを提供することができる。その結果、携帯通信端末用カメラ等に搭載可能であるコンパクトな望遠撮像レンズを実現することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1に実施の形態のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。これらの実施形態は物体側から順に、第1レンズ110と第2レンズ120からなる第1レンズ群、開口絞り130、第3レンズ140と第4レンズ150からなる第2レンズ群、平行平面のガラス板161、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)等の撮像素子162が配置される4枚構成の単焦点レンズ100である。
以下に、撮像レンズの具体的な数値による実施例1〜4を示す。
図1に実施の形態のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。これらの実施形態は物体側から順に、第1レンズ110と第2レンズ120からなる第1レンズ群、開口絞り130、第3レンズ140と第4レンズ150からなる第2レンズ群、平行平面のガラス板161、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)等の撮像素子162が配置される4枚構成の単焦点レンズ100である。
以下に、撮像レンズの具体的な数値による実施例1〜4を示す。
（実施例1）
実施の形態1におけるレンズ系の基本構成は図２に示され、各数値データ（設定値）は表1、表2に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図３にそれぞれ示される。
実施の形態１における撮像レンズで４枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ両凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち物体側及び像面側に凹面を向けた両凹形状の第2レンズ120と、負の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
実施の形態1におけるレンズ系の基本構成は図２に示され、各数値データ（設定値）は表1、表2に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図３にそれぞれ示される。
実施の形態１における撮像レンズで４枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ両凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち物体側及び像面側に凹面を向けた両凹形状の第2レンズ120と、負の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
第1レンズ110は強い正の屈折力を持ち、結像性能の大部分を受け持つ。正の第1レンズ110で発生する球面収差、色収差を負の第2レンズ120で補正する。この際、本実施例では第1レンズ群となる第1レンズ110と第2レンズ120を接合することで全長を短くし、かつ製造上の偏芯公差を少なくする利点がある。第2レンズ群の各レンズ140,150は弱い屈折力を持ち、球面収差などの収差をあまり発生させない。その代わり、非球面形状の面を使用することで、像面や歪曲の調整を行なうことができる。
図2に示すように、第1レンズ110の厚さとなるR1面１とR2面2間の距離をD1、第1レンズと接合された第2レンズ120の厚さとなるR2面2とR3面3間の距離をD2、第2レンズ120のR3面3と絞り部130の面4間の距離をD3、絞り部130の面4と第3レンズ140のR4面5までの距離をD4、第3レンズ140の厚さとなるR4面5とR5面6間の距離をD5、第3レンズ140のR5面6と第4レンズ150のR6面7間の距離をD6、第4レンズ150の厚さとなるR6面7とR7面8間の距離をD7、第4レンズ150のR7面8とカバーガラス161のR8面9間の距離をD8、カバーガラス161の厚さとなるR8面9間とR9面10の距離をD9、カバーガラス161のR9面10と撮像素子162の面11間の距離をD10とする。
第1レンズ110と第2レンズ120は、第1レンズ110の像側の面と第2レンズ120の物体側の面が接合される。第3レンズ140、第4レンズ150は、それぞれ両面に非球面形状をもつように形成される。
表1には、実施例1における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。
表1には、実施例1における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。
表2には、実施例1における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。
なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、kを円錐係数、Aを4次の非球面係数、Bを6次の非球面係数、Cを8次の非球面係数、Dを10次の非球面係数、rを中心曲率半径、hを光線の高さ、cを中心曲率半径の逆数、Zを面頂点に対する接平面からの深さをそれぞれ表しているとしたとき、次式で表される。
なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、kを円錐係数、Aを4次の非球面係数、Bを6次の非球面係数、Cを8次の非球面係数、Dを10次の非球面係数、rを中心曲率半径、hを光線の高さ、cを中心曲率半径の逆数、Zを面頂点に対する接平面からの深さをそれぞれ表しているとしたとき、次式で表される。
図3は、実施例1において、図3（A）が球面収差、図3（B）が非点収差を、図3（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図3（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線Sはサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図3からわかるように、実施例1によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） f／f3 ＝ −0.095
f／f4 ＝ 0.172
（２） TL／f ＝ 0.987
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 2.08
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.35
これらは、本発明の条件式（１）〜（４）の範囲を満たすものである。
（１） f／f3 ＝ −0.095
f／f4 ＝ 0.172
（２） TL／f ＝ 0.987
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 2.08
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.35
これらは、本発明の条件式（１）〜（４）の範囲を満たすものである。
（実施例2）
実施の形態2におけるレンズ系の基本構成は図4に示され、各数値データ（設定値）は表3、表4に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図5にそれぞれ示される。
実施の形態2におけるレンズ系の基本構成は図4に示され、各数値データ（設定値）は表3、表4に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図5にそれぞれ示される。
実施の形態2における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ物体側に凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち像面側に凹面を向けた凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
第1レンズ110は強い正の屈折力を持ち、結像性能の大部分を受け持つ。正の第1レンズ110で発生する球面収差、色収差を負の第2レンズ120で補正する。この際、本実施例では第1レンズ群である第1レンズ110と第2レンズ120を接合することで全長を短くし、かつ製造上の偏芯公差を少なくする利点がある。特に張り合わせ面を平面にすることで加工を容易にし、公差を緩くすることができる。第2レンズ群の各レンズ140,150は弱い屈折力を持ち、球面収差などの収差をあまり発生させない。その代わり、非球面形状の面を使用することで、像面や歪曲の調整を行なうことができる。
表3には、実施例2における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図2と同様である。
表4には、実施例2における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。また、以下の式は数1と同様である。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図5は、実施例2において、図5（A）が球面収差、図5（B）が非点収差を、図5（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図5（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線Sはサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図5からわかるように、実施例2によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.182
ｆ／ｆ4 ＝ 0.038
（２） TL／ｆ ＝ 1.00
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.23
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.32
これらは、本発明の条件式（１）〜（４）の範囲を満たすものである。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.182
ｆ／ｆ4 ＝ 0.038
（２） TL／ｆ ＝ 1.00
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.23
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.32
これらは、本発明の条件式（１）〜（４）の範囲を満たすものである。
（実施例３）
実施の形態3におけるレンズ系の基本構成は図6に示され、各数値データ（設定値）は表5、表6に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図7にそれぞれ示される。
実施の形態3におけるレンズ系の基本構成は図6に示され、各数値データ（設定値）は表5、表6に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図7にそれぞれ示される。
実施の形態3における撮像レンズで４枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ両凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち物体側及び像面側に凹面を向けた両凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、負の屈折力をもち物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
第1レンズ110は強い正の屈折力を持ち、結像性能の大部分を受け持つ。正の第1レンズ110で発生する球面収差、色収差を負の第2レンズ120で補正する。この際、本実施例では第1レンズ群である第1レンズ110と第2レンズ120を接合することで全長を短くし、かつ製造上の偏芯公差を少なくする利点がある。第2レンズ群の各レンズ140,150は弱い屈折力を持ち、球面収差などの収差をあまり発生させない。その代わり、非球面形状の面を使用することで、像面や歪曲の調整を行なうことができる。第2レンズ群の第4レンズ140は光軸から離れるにつれ、物体側へ湾曲する形状を持つことで光線射出角を小さく抑えることが可能となる。
表5には、実施例3における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図2と同様である。
表6には、実施例3における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1にEは12次の非球面係数を追加した次式で表される。
図7は、実施例3において、図7（A）が球面収差、図7（B）が非点収差を、図7（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図7（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線Sはサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図7からわかるように、実施例3によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ -0.490
ｆ／ｆ4 ＝ −0.039
（２） TL／ｆ ＝ 0.91
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.44
（４） ｆG1i／RG1i ＝ -1.43
これらは、本発明の条件式（１）の（４）の範囲を満たすものである。
ｆ／ｆ4 ＝ −0.039
（２） TL／ｆ ＝ 0.91
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.44
（４） ｆG1i／RG1i ＝ -1.43
これらは、本発明の条件式（１）の（４）の範囲を満たすものである。
（実施例4）
実施の形態4におけるレンズ系の基本構成は図8に示され、各数値データ（設定値）は表7、表8に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図9にそれぞれ示される。
実施の形態4におけるレンズ系の基本構成は図8に示され、各数値データ（設定値）は表7、表8に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図9にそれぞれ示される。
実施の形態4における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ両凸形状の第１レンズ110、負の屈折力をもち物体側及び像面側に凹面を向けた両凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
第1レンズ110は強い正の屈折力を持ち、結像性能の大部分を受け持つ。正の第1レンズ110で発生する球面収差、色収差を負の第2レンズ120で補正する。第2レンズ群の各レンズ140,150は弱い屈折力を持ち、球面収差などの収差をあまり発生させない。その代わり、非球面形状の面を使用することで、像面や歪曲の調整を行なうことができる。
表7には、実施例4における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。なお、実施例4は第1レンズ110と第2レンズ120が離れているため、第1レンズ110の厚さとなるR1面１とR2面2間の距離をD1、第1レンズ110のR2面2と第2レンズ120のR3面3間の距離をD2、第2レンズ120の厚さとなるR3面3とR4面4間の距離をD3、第2レンズ120のR4面4と絞り部130の面5間の距離をD4、絞り部130の面5と第3レンズ140のR5面6までの距離をD5、第3レンズ140の厚さとなるR5面6とR6面7間の距離をD6、第3レンズ140のR6面7と第4レンズ150のR7面8間の距離をD7、第4レンズ150の厚さとなるR7面8とR8面9間の距離をD8、第4レンズ150のR8面9とカバーガラス161のR9面10間の距離をD9、カバーガラス161の厚さとなるR9面10間とR10面11の距離をD10、カバーガラス161のR10面11と撮像素子162の面12間の距離をD11とする。
表8には、実施例4における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150、の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図9は、実施例4において、図9（A）が球面収差、図9（B）が非点収差を、図9（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図9（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線Sはサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図9からわかるように、実施例4によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.025
ｆ／ｆ4 ＝ 0.460
（２） TL／ｆ ＝ 0.97
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.53
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −0.97
これらは、本発明の条件式（１）〜（４）の範囲を満たすものである。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.025
ｆ／ｆ4 ＝ 0.460
（２） TL／ｆ ＝ 0.97
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.53
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −0.97
これらは、本発明の条件式（１）〜（４）の範囲を満たすものである。
なお、本実施例1〜4から判るように、第2レンズ群は、パワーが弱いため、各レンズ140,150の凹凸形状やパワーには反転しても大きな影響はない。本発明は、第1レンズ群に強い屈折力を持ち、結像性能の大部分を受け持たせることを特徴とする。
（比較例1）
比較実施の形態1におけるレンズ系の基本構成は図10に示され、各数値データ（設定値）は表9、表10に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図11にそれぞれ示される。
比較実施の形態1におけるレンズ系の基本構成は図10に示され、各数値データ（設定値）は表9、表10に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図11にそれぞれ示される。
比較実施の形態1における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ物体側に凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち像面側に凹面を向けた凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
表9には、比較例1における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図2と同様である。
表10には、実施例５における非球面を含む第3レンズ140、第5レンズ150の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図11は、比較例1において、図11（A）が球面収差、図11（B）が非点収差を、図2（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図11（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線S はサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。図11からわかるように、比較例1によれば、球面収差は良好に補正されているものの、軸上の色収差、歪曲、非点の諸収差が大きいため、結像性能に優れた撮像レンズが得られない。
この比較例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ -0.526
ｆ／ｆ4 ＝ −0.090
（２） TL／ｆ ＝ 0.94
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.19
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.34
本比較例1では、f3が本発明の条件式（１）における範囲を外れている。
ｆ／ｆ4 ＝ −0.090
（２） TL／ｆ ＝ 0.94
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.19
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.34
本比較例1では、f3が本発明の条件式（１）における範囲を外れている。
（比較例2）
比較実施の形態2におけるレンズ系の基本構成は図12に示され、各数値データ（設定値）は表11、表12に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図13にそれぞれ示される。
比較実施の形態2におけるレンズ系の基本構成は図12に示され、各数値データ（設定値）は表11、表12に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図13にそれぞれ示される。
比較実施の形態2における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ物体側に凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち像面側に凹面を向けた凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
表11には、比較例2における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図2と同様である。
表12には、比較例2における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図13は、比較例2において、図13（A）が球面収差、図13（B）が非点収差を、図13（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図13（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線S はサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図13からわかるように、比較例2によれば、球面、歪曲が良好に補正されるものの、周辺にいくに従って非点の隔差が大きくなり、結像性能に優れた撮像レンズが得られない。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.046
ｆ／ｆ4 ＝ 0.556
（２） TL／ｆ ＝ 1.02
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 2.06
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.40
本比較例2では、f4が本発明の条件式（１）における範囲を外れている。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.046
ｆ／ｆ4 ＝ 0.556
（２） TL／ｆ ＝ 1.02
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 2.06
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.40
本比較例2では、f4が本発明の条件式（１）における範囲を外れている。
（比較例3）
比較実施の形態3におけるレンズ系の基本構成は図14に示され、各数値データ（設定値）は表13、表14に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図15にそれぞれ示される。
比較実施の形態3におけるレンズ系の基本構成は図14に示され、各数値データ（設定値）は表13、表14に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図15にそれぞれ示される。
比較実施の形態3における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ物体側に凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち像面側に凹面を向けた凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
表13には、比較例3における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図2と同様である。
表14には、比較例3における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図15は、比較例3において、図15（A）が球面収差、図15（B）が非点収差を、図15（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図15（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線S はサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。図15からわかるように、比較例3によれば、歪曲、非点の諸収差が良好に補正されるが、球面収差、軸上の色収差が大きく、これらの収差の補正が困難となる。
この比較例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ −0.496
ｆ／ｆ4 ＝ −0.373
（２） TL／ｆ ＝ 0.93
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 2.40
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.04
本比較例3では、条件式（３）が本発明における上限値から外れている。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ −0.496
ｆ／ｆ4 ＝ −0.373
（２） TL／ｆ ＝ 0.93
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 2.40
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −1.04
本比較例3では、条件式（３）が本発明における上限値から外れている。
（比較例4）
比較実施の形態4におけるレンズ系の基本構成は図16に示され、各数値データ（設定値）は表15、表16に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図17にそれぞれ示される。
比較実施の形態4におけるレンズ系の基本構成は図16に示され、各数値データ（設定値）は表15、表16に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図17にそれぞれ示される。
比較実施の形態4における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ両凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち物体側及び像面側に凹面を向けた両凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、負の屈折力をもち物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
ここで、本発明の条件式（３）の下限値を下回ると、第1レンズ110の2面の曲率が小さくなり、硝材として高屈折材を使用することになる。その状態で軸上の色収差などの諸収差を補正するためには第2レンズ120の厚みが極端に薄くなってしまうため、製造が困難になる。
表15には、比較例4における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図2と同様である。
表16には、比較例4における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図17は、比較例4において、図17（A）が球面収差、図17（B）が非点収差を、図17（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図17（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線S はサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図17からわかるように、比較例4によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られるが、上述したように製造が困難となる。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ −0.286
ｆ／ｆ4 ＝ −0.212
（２） TL／ｆ ＝ 1.05
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.09
（４） ｆG1i／RG1i ＝ -1.65
本比較例4では、本発明における条件式（３）の下限値から外れている。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ −0.286
ｆ／ｆ4 ＝ −0.212
（２） TL／ｆ ＝ 1.05
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.09
（４） ｆG1i／RG1i ＝ -1.65
本比較例4では、本発明における条件式（３）の下限値から外れている。
（比較例5）
比較実施の形態5におけるレンズ系の基本構成は図18に示され、各数値データ（設定値）は表17、表18に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図19にそれぞれ示される。
比較実施の形態5におけるレンズ系の基本構成は図18に示され、各数値データ（設定値）は表17、表18に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図19にそれぞれ示される。
比較実施の形態5における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ両凸形状の第1レンズ110、第1レンズ110と接合された負の屈折力をもち物体側及び像面側に凹面を向けた両凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、負の屈折力をもち物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
表17には、比較例5における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図2と同様である。
表18には、比較例5における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図19は、比較例5において、図19（A）が球面収差、図19（B）が非点収差を、図19（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図19（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線S はサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図19からわかるように、比較例5によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正されるが、歪曲が大きく、結像性能に優れた撮像レンズが得られない。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.346
ｆ／ｆ4 ＝ −0.163
（２） TL／ｆ ＝ 0.96
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.89
（４） ｆG1i／RG1i ＝ -1.69
本比較例5では、本発明の条件式（４）における下限値から外れている。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ 0.346
ｆ／ｆ4 ＝ −0.163
（２） TL／ｆ ＝ 0.96
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.89
（４） ｆG1i／RG1i ＝ -1.69
本比較例5では、本発明の条件式（４）における下限値から外れている。
（比較例6）
比較実施の形態6におけるレンズ系の基本構成は図20に示され、各数値データ（設定値）は表19、表20に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図21にそれぞれ示される。
比較実施の形態6におけるレンズ系の基本構成は図20に示され、各数値データ（設定値）は表19、表20に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図21にそれぞれ示される。
比較実施の形態6における撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に正の屈折力をもつ両凸形状の第1レンズ110、負の屈折力をもち物体側及び像面側に凹面を向けた両凹形状の第2レンズ120と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3レンズ140と、正の屈折力をもち物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第4レンズ150のように配列されている。
表19には、比較例6における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ）、間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。各付番は図8と同様である。
表20には、比較例6における非球面を含む第3レンズ140、第4レンズ150０の所定面の非球面係数を示す。なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、表される式は、数1と同様である。
図21は、比較例6において、図21（A）が球面収差、図21（B）が非点収差を、図21（C）が歪曲収差をそれぞれ示している。図21（B）中、実線Mはメリディオナル像面におけるd線の値、破線S はサジタル像面におけるd線での値をそれぞれ示している。図21からわかるように、比較例6によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正されるが、歪曲が大きく、結像性能に優れた撮像レンズが得られない。
この実施例においては、条件式（１）〜（４）の数値データは、次のようになる。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ −0.007
ｆ／ｆ4 ＝ −0.088
（２） TL／ｆ ＝ 0.96
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.62
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −0.83
本比較例6では、本発明の条件式（4）における上限値から外れている。
（１） ｆ／ｆ3 ＝ −0.007
ｆ／ｆ4 ＝ −0.088
（２） TL／ｆ ＝ 0.96
（３） ｆG１o／RG1o ＝ 1.62
（４） ｆG1i／RG1i ＝ −0.83
本比較例6では、本発明の条件式（4）における上限値から外れている。
このように、本発明の実施例1〜４、比較例1〜6から判るように、本発明の条件式(1)〜(4)を満たすことにより製造が容易で、全長が短く、諸収差が良好に補正され、かつ狭画角の撮像レンズを提供することが可能となる。
なお、比較例として条件式（２）の範囲を外れた場合について示していないが、本範囲となることにより製造可能で、全長が短く、かつ狭画角を維持できる範囲である。例えば、上限値から外れると画角が広くなってしまう。
なお、比較例として条件式（２）の範囲を外れた場合について示していないが、本範囲となることにより製造可能で、全長が短く、かつ狭画角を維持できる範囲である。例えば、上限値から外れると画角が広くなってしまう。
100、100A〜100D：撮像レンズ
110：開口絞り部
120：第１レンズ（第1レンズ群）
130：第２レンズ （第1レンズ群）
140：第３レンズ（第2レンズ群）
150：第４レンズ（第2レンズ群）
161：ガラス製の平行平面板（ カバーガラス）
162：撮像面
110：開口絞り部
120：第１レンズ（第1レンズ群）
130：第２レンズ （第1レンズ群）
140：第３レンズ（第2レンズ群）
150：第４レンズ（第2レンズ群）
161：ガラス製の平行平面板（ カバーガラス）
162：撮像面
Claims (4)
- 撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズであって、
前記撮像光学系は、物体側から順に第1レンズ群と、開口絞りと、前記第1レンズ群よりも小さな屈折力を持つ第2レンズ群とを配列し、下記の条件式（１）（２）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
｜f／fｉ｜＜0.50 ・・・（１）
0.85＜TL／f＜1.1 ・・・（２）
ただし、fは全系の焦点距離を、fi (i=1,2,…)は第2レンズ群の物体側からi枚目のレンズの焦点距離を、TLは開口絞りから像面までのレンズ系の全長を表している。 - 前記第2レンズ群を構成するレンズをメニスカス形状とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
- 前記第2レンズ群を構成するレンズのうち少なくとも1枚はプラチチック材料で、非球面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像レンズ。
- 前記撮像光学系において、下記の条件式（３）（４）を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像レンズ。
1.1＜fG1o／ＲG１o＜2.4 ・・・（３）
−1.6＜fG1i／ＲG1i＜−0.9 ・・・（４）
ただし、fG1oは第１レンズ群で最も物体側のレンズの焦点距離を、fG1iを第１レンズ群で最も像面側のレンズの焦点距離を、ＲG１oを第１レンズ群で最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径を、ＲG1iを第１レンズ群で最も像面側のレンズの像面側面の曲率半径を表している。
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