JP2008116794A

JP2008116794A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2008116794A
Application number: JP2006301409A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Tsutsumi; 勝久堤
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】焦点距離に比して長いバックフォーカスを有するとともに、倍率色収差が良好に補正された撮像レンズを得る。
【解決手段】物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ_１と正レンズＬ_２とからなる第１の接合レンズを含む第１レンズ群Ｇ_１と、絞りＳを含む第２レンズ群Ｇ_２と、正レンズＬ_６と像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ_７とからなる第２の接合レンズを含む第３レンズ群Ｇ_３とが配列されている。第２レンズ群Ｇ_２の最も物体側には物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ_３が配置され、第２レンズ群Ｇ_２の最も像側には正レンズＬ_５が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズに関し、特にＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＣ−ＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を用いて近距離撮影を行う撮像機への適用が好適な撮像レンズに関するものである。

近年、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の固体撮像素子を用いて近距離撮影を行う小型の撮像機が普及している。このような撮像機に使用する撮像レンズは、撮像素子の高感度化によりビデオカメラ等に使用する一般用途のレンズほど大口径である必要はないが、撮像素子の高画素化に伴い高い解像力を持つことが要求される。

撮像機用のレンズとしては、特許文献１に記載されたレトロフォーカスタイプの５群６枚構成のものや、特許文献２に記載された絞りの前後のレンズ配置がほぼ対称的な６枚レンズ構成のものが知られている。
特許３２５５４９０号公報特許２６８９３０３号公報

上記のような撮像レンズは、高解像力化を図るため、コマ収差は必然的に抑えられた設計となり、単色での高性能は確保しやすい。しかしながら、画面中心から画面周辺部にわたって倍率色収差を良好に保つことが困難であり、これが高解像力化の妨げになっていた。特に単板の撮像素子を用いた撮像機の場合、倍率色収差を電気的に補正することは困難なため、倍率色収差による性能劣化が顕著に表れてしまう。なお、高解像力化のためには、通常、色収差補正の対象となるＣ線やＦ線だけではなく、ｇ線も含めた倍率色収差が良好に補正されていることが必要である。特許文献１に記載のレトロフォーカスタイプのレンズでは、ｇ線の像高に対する収差変化量が大きいため、発生する倍率色収差も大きなものとなり、高解像力化を達成できない。

一方、この種の撮像レンズは、レンズ系と撮像素子との間にローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等を配置するために、長いバックフォーカスを有することが好ましい。また、ＣＣＴＶ（ＣｌｏｓｅｄＣｉｒｃｕｉｔＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ：閉回路テレビジョン）に撮像レンズを適用する場合には、ＣＣＴＶで標準的に使用されているＣマウントやＣＳマウントに適合させる必要があり、この点からも長いバックフォーカスが必要となる。しかしながら、特許文献２に記載された対称型のレンズでは、焦点距離ｆに対するバックフォーカスＢｆの割合、すなわちレトロ比（Ｂｆ／ｆ）が１より小さいものとなり、長いバックフォーカスが得られない。

本発明は、上記事情に鑑み、焦点距離に比して長いバックフォーカスを有するとともに、倍率色収差が良好に補正された撮像レンズを提供することを目的とするものである。

本発明の撮像レンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと正レンズとからなる第１の接合レンズを含む第１レンズ群と、絞りを含む第２レンズ群と、正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとからなる第２の接合レンズを含む第３レンズ群と、が配列されてなり、前記第２レンズ群の最も物体側には物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズが配置され、前記第２レンズ群の最も像側には正レンズが配置されていることを特徴とするものである。

すなわち、本発明の撮像レンズは、絞りの物体側および像側の両方に、負レンズと正レンズからなる色収差補正に有効な接合レンズを配置したものである。また、本発明の撮像レンズは、第２レンズ群において、絞りより物体側に負レンズ、像側に正レンズを配置して、第２レンズ群内で、レトロフォーカスタイプのパワー配置を可能にするものである。

なお、本発明の撮像レンズにおいては、第１の接合レンズが全系の最も物体側に配置され、第２の接合レンズが全系の最も像側に配置されていることが好ましい。

また、本発明の撮像レンズにおいては、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが好ましい。
０．９９≦Ｂｆ／ｆ≦１．４２・・・（１）
ただし、ｆは全系の焦点距離であり、Ｂｆは全系のバックフォーカス（空気換算長）である。

また、本発明の撮像レンズにおいては、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることが好ましい。
２．３≦（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）≦５．７・・・（２）
ただし、νＦｎは前記第１の接合レンズを構成する前記負レンズのｄ線に対するアッベ数であり、νＦｐは前記第１の接合レンズを構成する前記正レンズのｄ線に対するアッベ数であり、νＲｐは前記第２の接合レンズを構成する前記正レンズのｄ線に対するアッベ数であり、νＲｎは前記第２の接合レンズを構成する前記負レンズのｄ線に対するアッベ数である。ここで、ｄ線の波長は５８７．６ｎｍである。

さらに、本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（３）を満足するように構成されていることが好ましい。
２．５≦（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）≦５．４・・・（３）

本発明の撮像レンズによれば、絞りの物体側と像側にそれぞれ、負レンズと正レンズからなる第１の接合レンズと、正レンズと負レンズからなる第２の接合レンズが配列されているため、倍率色収差を良好に補正することができる。また、本発明の撮像レンズによれば、第２レンズ群の最も物体側には物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズが配置され、第２レンズ群の最も像側には正レンズが配置されているため、第２レンズ群においては最も物体側に負の屈折力、最も像側に正の屈折力を有するパワー配置となり、焦点距離に比して長いバックフォーカスを確保することができる。

以下、本発明の撮像レンズの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の撮像レンズは、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の撮像素子を用いて近距離撮影を行う撮像機に好適に使用可能なコンパクトな構成を有し、その結像倍率は約−０．０２４、Ｆ値は４程度である。

図１は本発明の一実施形態にかかる撮像レンズのレンズ構成図である。なお、図１に示す構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。

この撮像レンズは、５群７枚構成からなり、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ_１と正レンズＬ_２とからなる第１の接合レンズを含む第１レンズ群Ｇ_１と、絞り（開口絞り）Ｓを含む第２レンズ群Ｇ_２と、正レンズＬ_６と像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ_７とからなる第２の接合レンズを含む第３レンズ群Ｇ_３とが配列されてなる。そして、第２レンズ群Ｇ_２の最も物体側には物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ_３が配置され、第２レンズ群Ｇ_２の最も像側には正レンズＬ_５が配置され、その間には負レンズＬ_４が配置されている。なお、図１に示す例では、負レンズＬ_７と像面Ｐの間にカバーガラスＣＧが配置されているが、カバーガラスＣＧの他にフィルタ等が入っていてもよい。

上記構成を有する撮像レンズでは、絞りＳの物体側および像側に、色収差補正効果の高い第１の接合レンズおよび第２の接合レンズを配置しているため、良好に倍率色収差を補正することができる。

特に、この撮像レンズは、最も物体側に第１の接合レンズを配置し、最も像側に第２の接合レンズを配置している。このように光線高が高くなる位置に接合レンズが配置されているため、効率的に倍率色収差を補正することができる。

また、第１の接合レンズは物体側より順に負レンズＬ_１と正レンズＬ_２の順に接合されたものであり、第２の接合レンズは物体側より順に正レンズＬ_６と負レンズＬ_７の順に接合されたものである。このように、第１の接合レンズおよび第２の接合レンズを構成するレンズのパワー配置が、絞りＳを挟んで対称的になるように構成されているため、倍率色収差を良好に保つことができる。

さらに、この撮像レンズでは、第２レンズ群Ｇ_２の最も物体側に負レンズＬ_３を配置し、第２レンズ群Ｇ_２の最も像側に正レンズＬ_５を配置している。すなわち、第２レンズ群Ｇ_２だけ見ると、絞りＳの物体側に負の屈折力、像側に正の屈折力が配置されたレトロフォーカスタイプの光学系が構成されている。このため、この撮像レンズでは、焦点距離に比して長いバックフォーカスを確保することができる。

また、本実施形態の撮像レンズにおいては、下記条件式（１）を満足するように構成されている。
０．９９≦Ｂｆ／ｆ≦１．４２・・・（１）
ただし、ｆは全系の焦点距離であり、Ｂｆは全系のバックフォーカス（空気換算長）である。

上記条件式（１）は、焦点距離ｆに対するバックフォーカスＢｆの割合、すなわちレトロ比（Ｂｆ／ｆ）について適切な範囲を規定している。条件式（１）の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎて、レンズ系と像面Ｐの間にフィルタやプリズム等を配置するための空間を確保することが難しくなり、また、ＣマウントやＣＳマウントに適合させることが難しくなる。条件式（１）の上限を上回ると、レンズ系が大型化してしまう上に、レンズ系の対称性が大きく崩れ、倍率色収差の画角による変動の補正が難しくなり、レンズ枚数の増加や大型化につながり、コンパクトに構成することが困難になる。

また、本実施形態の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）を満足するように構成されている。
２．３≦（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）≦５．７・・・（２）
ただし、νＦｎは前記第１の接合レンズを構成する前記負レンズのｄ線に対するアッベ数であり、νＦｐは前記第１の接合レンズを構成する前記正レンズのｄ線に対するアッベ数であり、νＲｐは前記第２の接合レンズを構成する前記正レンズのｄ線に対するアッベ数であり、νＲｎは前記第２の接合レンズを構成する前記負レンズのｄ線に対するアッベ数である。

上記条件式（２）は、色収差を良好に補正するための条件式であり、第１の接合レンズおよび第２の接合レンズのアッベ数について適切な範囲を規定するものである。条件式（２）の下限を下回ると、倍率色収差を良好に補正した場合の短波長側の軸上色収差がオーバーになる傾向にあり、また軸上色収差を良好に補正した場合の短波長側の倍率色収差が画角変動は少ないもののアンダーになる傾向にある。条件式（２）の上限を上回ると、中間域の像高より高い像高で短波長側の倍率色収差がオーバーとなり、画面周辺部まで高解像力を保持することが不可能になる。

さらに、本実施形態の撮像レンズにおいては、さらに下記条件式（３）を満足するように構成されている。
２．５≦（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）≦５．４・・・（３）
上記条件式（３）は、条件式（２）同様、色収差を良好に補正するための条件式であり、第１の接合レンズおよび第２の接合レンズのアッベ数について適切な範囲を規定するものである。上記条件式（３）を満足するように構成することにより、さらに高解像力化を図ることができる。

次に、本実施形態にかかる撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。

＜実施例１＞
実施例１にかかる撮像レンズの諸元値を表１に、レンズ構成図を図１に示す。表１において、Ｓｉは最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１５）の面番号を示す。同様に、ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸ＡＸ上の面間隔を示す。また、ｎｄｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１〜８）のレンズまたは光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目（ｊ＝１〜８）のレンズまたは光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。表１において、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。なお、表中の記号の意味は表２〜表７についても同様である。

また、図１における符号ｒ_ｉ、ｄ_ｉは表１のｒｉ、ｄｉと対応している。なお、表１および図１の符号は、絞りＳおよびカバーガラスＣＧも含めて付している。図中の絞りＳは形状や大きさを表すものではなくその位置を示すものである。

実施例１におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）は１．１０であり、条件式（１）を満足する。また、実施例１における（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）は２．８であり、条件式（２）および条件式（３）を満足する。

実施例１にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差の収差図を図８に示す。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。球面収差図のＦはＦ値であり、その他の収差図の縦軸は半画角を示す。なお、これらの図示は図９〜図１４についても同様である。図８から明らかなように、実施例１にかかる撮像レンズは各収差が良好に補正されている。

＜実施例２＞
実施例２にかかる撮像レンズの諸元値を表２に、レンズ構成図を図２に示す。図２において、符号ｒ_ｉ、ｄ_ｉは表２のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例２にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図９に示す。

実施例２におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）は１．２８であり、条件式（１）を満足する。また、実施例２における（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）は４．９であり、条件式（２）および条件式（３）を満足する。

＜実施例３＞
実施例３にかかる撮像レンズの諸元値を表３に、レンズ構成図を図３に示す。図３において、符号ｒ_ｉ、ｄ_ｉは表３のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例３にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１０に示す。

実施例３におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）は１．２９であり、条件式（１）を満足する。また、実施例３における（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）は３．４であり、条件式（２）および条件式（３）を満足する。

＜実施例４＞
実施例４にかかる撮像レンズの諸元値を表４に、レンズ構成図を図４に示す。図４において、符号ｒ_ｉ、ｄ_ｉは表４のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例４にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１１に示す。

実施例４におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）は１．１６であり、条件式（１）を満足する。また、実施例４における（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）は３．７であり、条件式（２）および条件式（３）を満足する。

＜実施例５＞
実施例５にかかる撮像レンズの諸元値を表５に、レンズ構成図を図５に示す。図５において、符号ｒ_ｉ、ｄ_ｉは表５のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例５にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１２に示す。

実施例５におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）は１．２４であり、条件式（１）を満足する。また、実施例５における（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）は３．７であり、条件式（２）および条件式（３）を満足する。

＜実施例６＞
実施例６にかかる撮像レンズの諸元値を表６に、レンズ構成図を図６に示す。図６において、符号ｒ_ｉ、ｄ_ｉは表６のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例６にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１３に示す。

実施例６におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）は１．２４であり、条件式（１）を満足する。また、実施例６における（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）は４．５であり、条件式（２）および条件式（３）を満足する。

＜実施例７＞
実施例７にかかる撮像レンズの諸元値を表７に、レンズ構成図を図７に示す。図７において、符号ｒ_ｉ、ｄ_ｉは表７のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例７にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１４に示す。

実施例７におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）は１．２４であり、条件式（１）を満足する。また、実施例７における（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）は４．７であり、条件式（２）および条件式（３）を満足する。

上記実施例１〜実施例７におけるレトロ比（Ｂｆ／ｆ）、（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）およびこれらの算出に用いた数値等を表８に示す。表８において、ＦＮｏ.はＦ値であり、βは結像倍率である。

表８から明らかなように、実施例１〜実施例７は条件式（１）、（２）および（３）を満足している。また、ＣＣＴＶで標準に使用されているＣマウントやＣＳマウントのフランジバックはそれぞれ１７．５２６ｍｍ、１２．５ｍｍであるが、上記実施例１〜実施例７の撮像レンズであれば、長いバックフォーカスを有するため、ＣマウントやＣＳマウントに適用できる。また、図８〜図１４の倍率色収差図よりからわかるように、上記実施例１〜実施例７の撮像レンズは倍率色収差が良好に補正されている。

次に、比較例として特許文献１および特許文献２に記載のレンズについて説明する。比較例１として、特許文献１の実施例１のレンズ構成図を図１５に示す。この比較例１は、レンズＬ_２１〜Ｌ_２６からなる５群６枚構成を有し、レンズＬ_２６と像面Ｐの間にローパスフィルタＬＦが配置されている。この比較例１のレンズに、本発明の上記実施例と同等の焦点距離となるようにスケーリングを施したものの倍率色収差図を図１６に示す。

図１６の横軸は図８〜図１４に示す倍率色収差の横軸と同じである。図１６と図８〜図１４を比較すると、本発明の実施例に比べて、比較例１にかかるレンズではｇ線の倍率色収差の像高に対する収差変化が大きい。すなわち、本発明の実施例では、ｇ線も含めた倍率色収差が良好に補正されていることがわかる。

次に、比較例２として、特許文献２の実施例１のレンズについて説明する。この比較例２のレンズのレトロ比は０．５３である。そのため、この比較例２のレンズに、本発明の上記実施例と同等の焦点距離（約１１ｍｍ）となるようにスケーリングを施したものでは、バックフォーカスが短すぎて、ＣマウントやＣＳマウントのフランジバックに対応することができない。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

本発明の実施例１にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す図本発明の実施例２にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す図本発明の実施例３にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す図本発明の実施例４にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す図本発明の実施例５にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す図本発明の実施例６にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す図本発明の実施例７にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す図本発明の実施例１にかかる撮像レンズの各収差図本発明の実施例２にかかる撮像レンズの各収差図本発明の実施例３にかかる撮像レンズの各収差図本発明の実施例４にかかる撮像レンズの各収差図本発明の実施例５にかかる撮像レンズの各収差図本発明の実施例６にかかる撮像レンズの各収差図本発明の実施例７にかかる撮像レンズの各収差図比較例１にかかるレンズのレンズ構成を示す図比較例１にかかるレンズの各収差図

符号の説明

ＡＸ光軸
ＣＧカバーガラス
ｄ_ｉ（ｉ＝１〜１５）ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸上の面間隔
Ｇ_１第１レンズ群
Ｇ_２第２レンズ群
Ｇ_３第３レンズ群
Ｌ_１、Ｌ_３、Ｌ_４、Ｌ_７負レンズ
Ｌ_２、Ｌ_５、Ｌ_６正レンズ
ＬＦローパスフィルタ
Ｐ像面
ｒ_ｉ（ｉ＝１〜１５）ｉ番目の面の曲率半径
Ｓ絞り

Claims

物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと正レンズとからなる第１の接合レンズを含む第１レンズ群と、絞りを含む第２レンズ群と、正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとからなる第２の接合レンズを含む第３レンズ群と、が配列されてなり、
前記第２レンズ群の最も物体側には物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズが配置され、前記第２レンズ群の最も像側には正レンズが配置されていることを特徴とする撮像レンズ。
以下の条件式（１）を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
０．９９≦Ｂｆ／ｆ≦１．４２・・・（１）
ただし、ｆ：全系の焦点距離
Ｂｆ：全系のバックフォーカス（空気換算長）
以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
２．３≦（νＲｐ−νＲｎ）／（νＦｐ−νＦｎ）≦５．７・・・（２）
ただし、νＦｎ：前記第１の接合レンズを構成する前記負レンズのｄ線に対するアッベ数
νＦｐ：前記第１の接合レンズを構成する前記正レンズのｄ線に対するアッベ数
νＲｐ：前記第２の接合レンズを構成する前記正レンズのｄ線に対するアッベ数
νＲｎ：前記第２の接合レンズを構成する前記負レンズのｄ線に対するアッベ数