JP3737095B2

JP3737095B2 - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP3737095B2
Application number: JP2004008966A
Authority: JP
Inventors: 智堂; 善之橋本
Original assignee: マイルストーン株式会社; 智堂
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: KR100567841B1; US7110190B2; US20050157408A1; EP1555559B1; DE602004000758D1; CN1333281C; CN1641396A; JP2004177976A; EP1555559A1; KR20050075680A; DE602004000758T2

Description

この発明は、撮像レンズに係り、特にCCDまたはCMOSを撮像素子として用いる、携帯電話機やパーソナルコンピュータへの画像入力装置、デジタルカメラ、監視用CCDカメラ、検査装置等に搭載して好適な撮像レンズに関する。

上述の撮像レンズにおいては、この撮像レンズの物体側の入射面から撮像面（CCD等の結像面）までの距離として定義される、光学長が短い必要がある。すなわち、撮像レンズの設計において、この撮像レンズの合成焦点距離に対する光学長の比をできる限り小さくする工夫が必要である。以後、光学長が短い、すなわち焦点距離に対する光学長の比が小さい撮像レンズを、コンパクトなレンズということもある。

携帯電話機を例にとると、少なくともこの光学長は、携帯電話機本体の厚みより短くなければならない。一方、撮像レンズの像側の出射面から撮像面までの距離として定義されるバックフォーカスは、可能な限り長いのが好都合である。すなわち、撮像レンズの設計において、この撮像レンズの合成焦点距離に対するバックフォーカスの比はできるだけ大きくする工夫が必要である。これは、撮像レンズと撮像面との間にフィルタやカバーガラス等の部品を挿入する必要があるためである。

上述した以外にも、撮像レンズとは、それが有する諸収差が、像の歪みが視覚を通じて意識されず、かつ撮像素子（「画素」ともいう。）の集積密度から要請される十分な程度に小さく補正されていることが当然に要請される。すなわち、諸収差が良好に補正されている必要があり、以下、このように諸収差が良好に補正された画像を「良好な画像」ということもある。

以下に掲げるとおり、携帯型コンピュータやテレビ電話装置等で代表される、CCD、CMOS等の固体撮像素子を利用した撮像装置に用いて好適な、2枚構成の撮像レンズが開示されている。これらのレンズは、いずれも良好な画像が得られるとともに、小型軽量化が図られている。

そのうち、第1の2枚構成レンズとして、2枚のメニスカスレンズ（第1のレンズ及び第2のレンズ）により構成し、低コスト化及び低重量化を図るとともに、コンパクトかつ実用上十分な結像性能を有する赤外線レンズが開示されている。（例えば、特許文献1参照）。

しかしながら、この赤外線レンズは、第1のレンズと第2のレンズとの間隔Dが広いので、結果として光学長が長くならざるを得ず十分にコンパクトなレンズ系とすることが難しい。因みに、全系の焦点距離（2枚レンズ系としての合成焦点距離）fに対する第1のレンズと第2のレンズとの間隔Dの比D/fは最小でも0.8である。このために、全系の焦点距離に対する光学長の比は、1.5程度（最も小さい実施例6のレンズにおいても1.4236である。）と大きく、光学長の長いレンズである。

第2の2枚構成レンズとして、両面が同一方向にのみ屈折力を有し曲率半径の符号が等しいシリンドリカル面からなる1枚のアフォーカルなレンズにより、被写体の縦横倍率を互いに異なるように結像させ、実際よりもスリムにあるいはふくよかに写すことができるアナモルフィックアタッチメントレンズが開示されている（例えば、特許文献2参照）。このアナモルフィックアタッチメントレンズは、特にスチルカメラのレンズ系の物体側に配置して使われる。

しかしながら、アナモルフィックアタッチメントレンズは、2枚構成レンズとして構成されるレンズ系ではあるが、当該アナモルフィックアタッチメントレンズの構成レンズの表面形状が通常のレンズのように球面形状をしておらず、シリンドリカル面である。したがって、本願発明の撮像レンズとは、その基本的構成が異なるレンズである。

第3の2枚構成レンズとして、2枚の正の屈折力を有するレンズ群からなる開口数（NA: numerical aperture）がNA＝0.85よりも大とされ、光源波長が500 nm 以下の光ピックアップ装置に組み込んで利用するのに好適で、色収差が良好に補正され、動作距離を大きく確保した光情報記録媒体の情報の記録・再生用の対物レンズが開示されている（例えば、特許文献3参照）。また、第4乃至第6の2枚構成のレンズとして、大きな開口数を有し、ワーキングディスタンスを確保しながら高性能で、小型の光ピックアップ用対物レンズが開示されている（例えば、特許文献4、特許文献5、特許文献6参照）。

しかしながら、これらの対物レンズは、当該対物レンズによって平行光線束を情報記録面上にできる限り小さく集光する目的で、NAが小さく設計されるものであり、本願発明の撮像レンズとはその設計思想が本質的に異なる。このために、レンズ系を構成する2枚のレンズのそれぞれの焦点距離、バックフォーカス、光学長及びレンズ間隔等のそれぞれの値は、本願の撮像レンズとは異なる。開口数NAが0.85以上は、開口比（Ｆナンバー）に換算すると1以下に対応し、本願発明の撮像レンズの開口比（F_no: Ｆナンバー）が2.0＜F_no ＜4.0であるのと比較して、非常に明るいレンズである。

レンズ(あるいはレンズ系)の明るさを表す指標として、物体側の屈折率nと入射瞳の半径が張る角uの正弦との積n・sin(u)で表される開口数（NA: numerical aperture）と、レンズの焦点距離fに対する入射瞳の直径D_inの比f/D_inで表される開口比（Ｆナンバー）とを区別するために、この明細書では、開口数を表す数値をNAで表し、開口比を表す数値をF_noで表すものとする。両者は互いに近似的に逆数の関係にある。

第7の2枚構成レンズとして、比較的廉価な材料を用いて、低コスト化を図り、かつ回折格子の弱点である不要次数の回折光による影響を除去しつつ、明るくコンパクトな赤外線レンズが開示されている（例えば、特許文献7参照）。この赤外線レンズは、構成レンズである2枚のレンズのうちの物体側に配置されるメニスカスレンズの凹面側に回折格子が形成されている。このため回折格子を、構成要素としない本願の撮像レンズとは、その構成要素が異なり、全く異なるレンズ系である。

第8の2枚構成レンズとして、正の屈折力を有する前群レンズと、絞りと、後群レンズから構成され、特に、F_no＝4、半画角約24°程度でファクシミリ等の読取用に適した収差が良好に補正された結像レンズ系が開示されている（例えば、特許文献8参照）。

しかしながら、この結像レンズ系は、バックフォーカスが短いので、レンズと像面との間に赤外光をカットするフィルタ等を挿入して利用することが難しい。因みに、全系の焦点距離（2枚レンズ系としての合成焦点距離）fに対するバックフォーカスb_fの比b_f/fは最大でも0.38（実施例5）である。

第9乃至11の2枚構成レンズとして、結像レンズ(第1レンズ)と補正レンズ(第2レンズ)とから構成された撮像レンズが開示されている（例えば、特許文献9、特許文献10、特許文献11参照）。

しかしながら、この撮像レンズは結像レンズの光軸上の厚みが厚い構造である。このため、レンズを構成する際に屈折率の不均一分布が形成されやすく、この屈折率の不均一分布によって像に歪み等が発生し、レンズ設計上得られるはずである像の品質を得ることができない場合がある。

第12の2枚構成レンズとして、比較的像寸法の小さい、特に小型の撮像装置への搭載に適した性能を得ることができる撮像レンズが開示されている(例えば、特許文献12参照)。この撮像レンズは、物体側から順に開口絞り、第1レンズ、第2レンズが配置された構成となっている。すなわち、第1レンズと第2レンズとの間には、絞りを設けない構成である。このために、フレアーを十分にカットすることができず、その結果像のコントラストを十分に高くして鮮明な画像とすることには限界がある。

また、全系の焦点距離（2枚レンズ系としての合成焦点距離）fに対する光学長dの比d/fは、実施例9として開示された撮像レンズを除き1.3を超えている。すなわち、光学長が長くなる設計であり、コンパクト化が完全には実現していない。一方、実施例9として開示されている撮像レンズの全系の焦点距離fに対する光学長dの比d/fは、1.137と小さな値をとっているが、この撮像レンズの全系の焦点距離fに対する第1のレンズと第2のレンズとの間隔D₂の比D₂/fは0.11と非常に小さい。そのために第2絞りとして第1のレンズと第2のレンズとの間に絞りを挿入するとしても、挿入しにくい構造となっている。
特開2000-75203号公報特開2000-81568号公報特開2003-167187号公報特開2003-5026号公報特開2003-5027号公報特開2003-5055号公報特開2003-295052号公報特開平7-181379号公報特開2000-66094号公報特開2000-66095号公報特開2000-66096号公報特開2004-4620号公報

しかしながら、携帯電話機本体やパーソナルコンピュータへの画像入力装置等のコンパクト化に対応して、これらの機器に搭載する撮像レンズの光学長は、短いほど好ましく、しかも良好な画像が得られることが要請されている。

この発明の目的は、開口比（Ｆナンバー）が2.0から4.0の範囲の値をとり、構成レンズの枚数が2枚と少ないレンズ枚数で構成され、レンズの光学長が短く、かつ良好な画像が得られる撮像レンズ提供することにある。これに加えて、第1レンズと第2レンズとの間に絞りを設けてフレアーを十分にカットすることで、像のコントラストを十分に高くして鮮明な画像が得られる撮像レンズを提供することにある。

また、この発明の撮像レンズを構成する全てのレンズ（2枚）をプラスチック材料で実現することにより、低コストでかつ軽量化を図った撮像レンズを提供することにある。ここで、プラスチック材料とは、熱と圧力あるいはその両者によって塑性変形させることで成型させてレンズを形成することができる高分子物質であって、可視光に対して透明である素材をいう。

上述の目的を達成するため、この発明による撮像レンズは、物体側から像側に向かって順に、開口絞りS1、第1レンズL1、第2絞りS2及び第2レンズL2の順に配列された構成とする。第1レンズL1は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有するレンズである。第2レンズL2は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有するレンズである。

この発明の好適な構成例によれば、この撮像レンズは、以下の条件を満たす。
0.3 ＜f₁／f₂＜ 1.0 （1）
0.4 ＜b_f／f ＜ 0.5 （2）
1.0 ＜d ／f ＜ 1.3 （3）
0.12 ＜D₂／f ＜ 0.30 （4）
2.0 ＜ F_no ＜ 4.0 （5）
ただし、
f ：撮像レンズの合成焦点距離
f₁：第1レンズL1の焦点距離
f₂：第2レンズL2の焦点距離
b_f：第2レンズL2の像側面から像面までの距離（空気中）
d ：第1レンズL1の物体側面から像面までの距離（空気中）
D₂：第1レンズL1と第2レンズL2との間隔
F_no：開口比
である。

また、好ましくは、この発明の撮像レンズを構成する第1レンズL1及び第2レンズL2をアッベ数が30から60である素材で形成するのがよい。また、この発明の撮像レンズを構成する第1レンズL1及び第2レンズL2をシクロオレフィン系プラスチックあるいはポリカーボネートを素材として形成するのがよい。

上述の条件式(1)は、第1レンズL1の焦点距離f₁と第2レンズL2の焦点距離f₂との比f₁/f₂を定める条件である。この比f₁/f₂が下限より大きければ、第1レンズL1で発生する諸収差を補正することが可能である。特に歪曲収差を補正することにより、この歪曲収差の存在に基づく極端に歪んだ画像となることを防ぐことが可能である。また、第1レンズL1の曲率半径が小さくなりすぎることで、金型加工が困難となる事態も防ぐことができる。

一方、比f₁/f₂が、条件式(1)が与える上限より小さければ、携帯電話機やパーソナルコンピュータへの画像入力装置、デジタルカメラ、監視用CCDカメラ、検査装置等に搭載可能な撮像レンズに適合する程度にコンパクト化することが可能である。すなわち、バックフォーカスを十分に短くすることができ、それに伴ない光学長が長くなりすぎることがない。また、第2レンズL2で発生する諸収差を十分に補正することが可能である。

上述の条件式(2)は、第2レンズL2の像側面から像面までの距離(バックフォーカス)b_fを十分な長さに確保して、カバーガラスやフィルタ等を挿入するための空間を確保するための条件である。すなわち、カバーガラスやフィルタ等を挿入するため、この発明の撮像レンズの合成焦点距離fに対するバックフォーカスb_fの比b_f/fが満たすべき条件を定める条件式である。

比b_f/fが、条件式(2)が与える下限より大きければ、バックフォーカスを十分に確保でき、カバーガラスやフィルタ等を挿入しやすい構造とすることができる。

一方、比b_f/fが、条件式(2)が与える上限より小さければ、バックフォーカスが長すぎることがなく、携帯電話機本体やパーソナルコンピュータへの画像入力装置等に搭載して好適な光学長が得られる撮像レンズが実現できる。比b_f/fが、条件式(2)が与える上限を超えても、第1レンズL1と第2レンズL2との間隔を短く設定して、光学長を短くすることも検討され得るが、現状では諸収差が十分に補正された良好な画像を得ることができる撮像レンズを形成することが難しい。すなわち、第1レンズL1と第2レンズL2との間隔が短く設定された上で、諸収差を十分に補正できる形状の第1レンズL1及び第2レンズL2は、それらを形成するための射出形成する工程で、レンズ素材を鋳型の形状を忠実に反映した形状に形成されるように、鋳型に流し込むことが困難なレンズ形状となる。

上述の条件式(3)は、この発明の撮像レンズの合成焦点距離fに対する第1レンズL1の物体側面から像面までの距離(光学長)dの比d/fを定める条件式である。比d/fが、条件式(3)が与える下限よりも大きければ、第1レンズL1及び第2レンズL2の厚み、これらのレンズを射出形成することが可能な程度に設定することができる。また、第2レンズの有効口径を撮像レンズのコンパクト化が阻害されるほど大きくすることがない程度に、バックフォーカスb_fを十分長く設定することが可能である。

一方、比d/fが、条件式(3)が与える上限よりも小さければ、この発明の撮像レンズのコンパクト化が阻害される程度には光学長が長くなることがなく、画像の周辺光量の中心部の光量に対する比が小さくなりすぎることがなく、明るさが画像全面にわたって均一である良質の画像を得ることができる。

上述の条件式（4）は、この発明の撮像レンズの合成焦点距離fに対する第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂の比D₂/fの取るべき値の範囲を規定する条件式である。比D₂/fが、条件式(4)が与える下限よりも大きければ、第1レンズL1の像側の面r₃と第2レンズL2の物体側の面r₅との間隔が小さくなりすぎることがなく、第2絞りS2を、第1レンズL1と第2レンズL2との間に挿入することが可能である。第2絞りS2は、第1レンズL1と第2レンズL2の外周部及び撮像レンズを保持する円筒状のバレルの内側で発生する、結像に寄与しない光線を十分に除去することで、像のコントラストを十分に高くして鮮明な画像を得るために重要な働きをする。

また、画像の中心部における解像力を良好な画像が得られる程度に調整することにより、負の方向に発生する像面湾曲収差を十分に小さくすることができる。すなわち、画像の中心部における解像力を良好な画像が得られる程度に調整することにより、画像の周辺部における良好な解像位置が像面位置よりも物体側に移動する効果を十分に小さくすることができる。

比D₂/fが、条件式(4)が与える下限より大きければ、第1レンズL1の像側の面r3と第2レンズL2の物体側の面r5との間隔が、第2絞りS2の挿入が可能である程度に確保できる。また、負の方向に発生する像面湾曲が、画像の周辺部において十分解像できないほどに大きくはならない。すなわち、画像の中心部における解像力を良好な画像が得られる程度に調整することにより、負の方向に発生する像面湾曲収差を十分に小さくすることができる。すなわち、画像の中心部における解像力を良好な画像が得られる程度に調整することにより、画像の周辺部における良好な解像位置が像面位置よりも前方に移動する効果を十分に小さくすることができる。

一方、比D₂/fが、条件式(4)が与える上限よりも小さければ、バックフォーカb_fが短くなりすぎ、かつ第2レンズL2の有効口径が大きくなりすぎて、結果として撮像レンズのコンパクトが図られないという事態を回避できる。また、正の方向に発生する像面湾曲が、画像の周辺部において十分解像できないほどに大きくはならない。すなわち、画像の中心部における解像力を良好な画像が得られる程度に調整することにより、正の方向に発生する像面湾曲収差を十分に小さくすることができる。すなわち、画像の中心部における解像力を良好な画像が得られる程度に調整することにより、画像の周辺部における良好な解像位置が像面位置よりも後方に移動する効果を十分に小さくすることができる。

上述の条件式（5）は、この発明の撮像レンズが有する開口比（Ｆナンバー）の値の範囲を定める条件式である。開口比が、この条件式(5)が与える下限よりも大きければ、携帯電話機やパーソナルコンピュータへの画像入力装置、デジタルカメラ、監視用CCDカメラ、検査装置等に搭載可能な撮像レンズに適合する程度に十分な被写界深度が確保される。被写界深度が浅すぎれば、すなわち開口比が小さすぎれば、画像の広い範囲にわたって同時に焦点をあわせることが困難となり、使いにくい。

一方、開口比が、この条件式(5)が与える上限よりも小さければ、携帯電話機やパーソナルコンピュータへの画像入力装置、デジタルカメラ、監視用CCDカメラ、検査装置等の撮像面に到達する光量が不足して、暗い画像となりすぎることがなく、良好な明るさを有する画像を得ることが可能となる。

以上説明したように、上述の条件式(1)〜(5)の五つの条件を満足するレンズ構成とすることにより、開口比（Ｆナンバー）が2.0から4.0の範囲の値をとり、構成レンズの枚数が2枚と少ないレンズ枚数で構成され、レンズの光学長が短く、かつ良好な画像が得られる撮像レンズを提供できる。これに加えて、第1レンズと第2レンズとの間に絞りを設けてフレアーを十分にカットすることで、像のコントラストを十分に高くして鮮明な画像が得られる撮像レンズを提供できる。

また、この発明の撮像レンズによれば、この発明の撮像レンズを構成する全てのレンズ（2枚）をプラスチック材料で実現することが可能であり、このことにより、低コストでかつ軽量化を図った撮像レンズを提供することができる。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態例につき説明する。なお、これらの図は、この発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的及びその他の条件は単なる好適例であり、この発明はこの発明の実施の形態にのみ何等限定されるものではない。

図１は、この発明による撮像レンズの構成図である。図1において定義されている面番号や面間隔等の記号は、図2、図6、図10、及び図14において共通して用いるものとする。

物体側から数えて第１及び第2のレンズをそれぞれL1及びL2で示す。撮像面を構成する撮像素子を10で表し、撮像面とレンズ系とを隔てるカバーガラスを12で表し及び開口絞りをS1、第2絞りをS2でそれぞれ示す。開口絞りS1及び第2絞りS2については、その開口部分を線分で示してある。

この図に示すr_i（i=1, 2, 3, …,9）及びd_i（i=1, 2, 3, …,8）等のパラメータは、以下に示す表１から表4に具体的数値として与えてある。添え字iは、物体側から像面側に向かって順に、各レンズの面番号あるいはレンズの厚みもしくはレンズ面間隔等に対応させて付したものである。
すなわち、
ｒ_i はｉ番目の面の軸上曲率半径、
ｄ_i はｉ番目の面からｉ＋１番目の面までの距離、
Ｎ_iはｉ番目の面とｉ＋１番目の面から成るレンズの媒質の屈折率及び
ν_i はｉ番目の面とｉ＋１番目の面から成るレンズの媒質のアッベ数
をそれぞれに示す。なお、この明細書において、ｒ_iはｉ番目の面の軸上曲率半径を示すほか、誤解を与えない範囲で、ｉ番目の面そのものを示す場合もある。

光学長ｄは、ｄ₁からｄ₅までを加算して更にバックフォーカスｂ_fを加えた値である。バックフォーカスb_fは、光学軸上での第2レンズL2の像側の面から撮像面までの距離である。ただし、バックフォーカスｂ_fは、第2レンズL2と撮像面との間に挿入されるカバーガラスを取り外して計測するものとする。すなわち、カバーガラスを挿入した状態では、第2レンズL2の像側の面から撮像面までの幾何学的な距離は、カバーガラスの屈折率が1より大きいため、カバーガラスのない状態に比べて長くなる。どの程度長くなるかは、挿入するカバーガラスの屈折率と厚みで決まる。そこで、カバーガラスが存在するか否かにはかかわらない撮像レンズ固有の値としてバックフォーカスｂ_fを定義するために、カバーガラスを取り外して計測される値を用いることとした。また、第1レンズL1と第2レンズL2の間隔D₂は、D₂＝ｄ₃+ｄ₄である。

非球面データは、各表１から表4のそれぞれ一番右の欄に面番号とともに示した。開口絞りS１の面r₁と第2絞りS2の面ｒ₄、またカバーガラスのr₇とr₈及び撮像面r₉は、平面であるので、曲率半径∞と表示している。

この発明で使用される非球面は、次の式
Z ＝ ch²／[1+ [1−(1+k)c²h²]^+1/2]＋A₀h⁴＋B₀h⁶＋C₀h⁸＋D₀h¹⁰
で与えられる。ただし、
Z ：面頂点に対する接平面からの深さ
ｃ：面の近軸的曲率
ｈ：光軸からの高さ
ｋ：円錐定数
A₀：４次の非球面係数
B₀：６次の非球面係数
C₀：８次の非球面係数
D₀：10次の非球面係数

この明細書中の各表1から表4において、非球面係数を示す数値の表示において、指数表示、例えば「ｅ−１」は、「10の−1乗」を意味する。また、焦点距離fとして示した値は、第１及び第２のレンズから成るレンズ系の合成焦点距離である。

以下、図2〜図17を参照してそれぞれ実施例1から4を説明する。

図2、図6、図10、及び図14にレンズ構成の概略図を示した。また図3、図7、図11、及び図15において歪曲収差曲線、図4、図8、図12及び図16、において非点収差曲線、及び図5、図9、図13、及び図17において色・球面収差曲線を示した。

歪曲収差曲線は、光軸からの距離（縦軸に像面内での光軸からの最大距離を100として百分率表示してある。）に対して、収差量（横軸に正接条件の不満足量を百分率表示してある。）を示した曲線である。非点収差曲線は、歪曲収差曲線と同様に、光軸からの距離に対して、収差量を横軸(mm単位)にとって示した曲線である。また、非点収差曲線は、メリジオナル面とサジタル面とにおける収差量（mm単位）をそれぞれ表示した曲線である。色・球面収差曲線は、入射高ｈ(Ｆナンバー)に対して、収差量を横軸(mm単位)にとって示した曲線である。また、色・球面収差曲線においては、C線（波長656.3nmの光）、d線（波長587.6 nmの光）、e線（波長546.1 nmの光）、F線（波長486.1 nmの光）及びg線（波長435.8 nmの光）に対する収差値に対する値を示す曲線を表示した。屈折率は、d線（587.6 nmの光）における屈折率を示す。

以下に、実施例1乃至実施例4に関する構成レンズの曲率半径(mm単位)、レンズ面間隔(mm単位)、レンズ素材の屈折率、レンズ素材のアッベ数、開口数及び非球面係数を一覧にして掲げる。また、実施例1乃至実施例4においては、合成焦点距離fを、1.0 mmに設定してある。

以下に、各実施例の特徴を示す。実施例1乃至実施例4まで共に、第１レンズL1及び第２レンズL2には、シクロオレフィン系プラスチックであるゼオネックスE48R（ゼオネックスは日本ゼオン株式会社の登録商標で、E48Rは商品番号である。以後単に「ゼオネックス」という。）を用いた。

また、第１レンズL1の両面、第２レンズL2の両面を非球面とした。すなわち、非球面の数は、各実施例のいずれにおいても4面である。

第1レンズL1及び第2レンズL2の素材であるゼオネックスE48Rのアッベ数は、56（d線に対する屈折率が1.53である。）である。シミュレーションの結果、これらレンズの素材のアッベ数が30から60の範囲内であれば、収差等レンズ性能に実質的な差異は現れないことが分かった。すなわち、アッベ数が上述の値の範囲内であれば、この発明の目的とする撮像レンズの諸収差が従来の撮像レンズの諸収差に比べて良好に補正された撮像レンズが得られることが分かった。このことから、この発明の撮像レンズは、ポリカーボネートをレンズの構成素材として利用することもできる。

なお、レンズ系と撮像面との間には、フィルタを挿入してある。このフィルタの素材としてガラス（d線に対する屈折率が1.5168である。）を用いた。これらフィルタの存在も前提として、以下に説明する諸収差を計算してある。

（A）第1レンズL1の焦点距離f₁は、f₁＝1.63 mmである。
（B）第2レンズL2の焦点距離f₂は、f₂＝1.74 mmである。
（C）全レンズによる合成焦点距離fは、f＝1.0 mmである。
（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝0.463 mm である。
（E）光学長dは、d＝1.193 mmである。
（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.2738 mmである。
（G）開口比（Ｆナンバー）は、F_no＝3.0である。
よって、
f₁/f₂＝1.63／1.74＝0.9368
b_f/f ＝0.463／1.0＝0.463
d/f ＝1.193／1.0＝1.193
D₂/f ＝0.2738／1.0＝0.2738
F_no ＝3.0
となるので、実施例1のレンズ系は、以下の条件式(1)から(5)までのいずれをも満たしている。
0.3 ＜f₁／f₂＜ 1.0 （1）
0.4 ＜b_f／f ＜ 0.5 （2）
1.0 ＜d ／f ＜ 1.3 （3）
0.12 ＜D₂／f ＜ 0.30 （4）
2.0 ＜ F_no ＜ 4.0 （5）

開口絞りS1は、表１に示すとおり、第1レンズL1の第1面r₂（物体側の面）の位置に設けられている。また、第2絞りS2は、第1レンズL1の第2面r₃の後方0.1217 mm（d₃＝0.1217 mm）であってかつ第2レンズL2の第1面r₅の前方0.1521 mm（d₄＝0.1521 mm）の位置、すなわち、第1レンズL1と第2レンズL2との間に挿入されている。開口数（Ｆナンバー）は、3.0であり、合成焦点距離ｆは、1.0 mmである。

図2に実施例1の撮像レンズの断面図を示す。光学長は、1.193 mmとなっており、バックフォーカスは0.463 mmと、合成焦点距離fに対して十分な長さに確保できている。また、第1レンズL1の第2面r₃と第2レンズL2の第1面r₅との間隔であるd₃+d₄の値も0.2738 mmに設定されており、第1レンズL1と第2レンズL2との間に第2絞りS2を挿入するために十分な間隔が確保されている。

図3には歪曲収差曲線20を、図4には非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線22及びサジタル面に対する収差曲線24）を、図5には色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線26、d線に対する収差曲線28、e線に対する収差曲線30、Ｆ線に対する収差曲線32及びg線に対する収差曲線34）を、それぞれ示してある。

図3及び図4の収差曲線の縦軸は、像高を光軸からの距離の何％であるかで示し、横軸は収差の大きさをそれぞれ％及びmm単位で示している。図3及び図4中で、縦軸が示す100％、80％、70％、及び60％は、それぞれ、0.650 mm、0.520 mm、0.455 mm、及び0.390 mmに対応している。また、図5の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆナンバー)を示しており、最大がＦ3.0に対応する。図5の横軸は、収差の大きさを示している。

歪曲収差は、像高80％（像高0.520 mm）位置において収差量の絶対値が3.78％と最大になっており、像高0.650 mm以下の範囲で収差量の絶対値が
3.78％以内に収まっている。

非点収差は、像高80％（像高0.520 mm）位置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.0292 mmと最大になっており、また、像高0.650 mm以下の範囲で収差量の絶対値が0.0292 mm以内に収まっている。

色・球面収差は、入射高ｈの100％においてg線に対する収差量の絶対値が0.0355mmと最大になっており、収差量の絶対値が0.0355mm以内に収まっている。

（A）第1レンズL1の焦点距離f₁は、f₁＝1.36 mmである。
（B）第2レンズL2の焦点距離f₂は、f₂＝2.48 mmである。
（C）全レンズによる合成焦点距離fは、f＝1.0 mmである。
（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝0.454 mm である。
（E）光学長dは、d＝1.102 mmである。
（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.1727 mmである。
（G）開口比（Ｆナンバー）は、F_no＝3.0である。
よって、
f₁/f₂＝1.36／2.48＝0.5484
b_f/f ＝0.454／1.0＝0.454
d/f ＝1.102／1.0＝1.102
D₂/f ＝0.1727／1.0＝0.1727
F_no ＝3.0
となるので、実施例2のレンズ系は、以下の条件式(1)から(5)までのいずれをも満たしている。
0.3 ＜f₁／f₂＜ 1.0 （1）
0.4 ＜b_f／f ＜ 0.5 （2）
1.0 ＜d ／f ＜ 1.3 （3）
0.12 ＜D₂／f ＜ 0.30 （4）
2.0 ＜ F_no ＜ 4.0 （5）

開口絞りS1は、表2に示すとおり、第1レンズL1の第1面r₂（物体側の面）の位置に設けられている。また、第2絞りS2は、第1レンズL1の第2面r₃の後方0.1007 mm（d₃＝0.1007 mm）であってかつ第2レンズL2の第1面r₅の前方0.0720 mm（d₄＝0.0720 mm）の位置、すなわち、第1レンズL1と第2レンズL2との間に挿入されている。開口数（Ｆナンバー）は、3.0であり、合成焦点距離ｆは、1.0 mmである。

図6に実施例2の撮像レンズの断面図を示す。光学長は、1.102 mmとなっており、バックフォーカスは0.454 mmと、合成焦点距離fに対して十分な長さに確保できている。また、第1レンズL1の第2面r₃と第2レンズL2の第1面r₅との間隔であるd₃+d₄の値も0.1727 mmに設定されており、第1レンズL1と第2レンズL2との間に第2絞りS2を挿入するために十分な間隔が確保されている。

図7には歪曲収差曲線36を、図8には非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線38及びサジタル面に対する収差曲線40）を、図9には色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線42、d線に対する収差曲線44、e線に対する収差曲線46、Ｆ線に対する収差曲線48及びg線に対する収差曲線50）を、それぞれ示してある。

図7及び図8の収差曲線の縦軸は、像高を光軸からの距離の何％であるかで示し、横軸は収差の大きさをそれぞれ％及びmm単位で示している。図7及び図8中で、縦軸に示す100％、80％、70％、及び60％は、それぞれ、0.650 mm、0.520 mm、0.455 mm、及び0.390 mmに対応している。また、図9の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆナンバー)を示しており、最大がＦ3.0に対応する。図9の横軸は、収差の大きさを示している。

歪曲収差は、像高100％（像高0.650 mm）位置において収差量の絶対値が3.63％と最大になっており、像高0.650 mm以下の範囲で収差量の絶対値が3.63％以内に収まっている。

非点収差は、像高100％（像高0.650 mm）位置においてメリジオナル面における収差量の絶対値が0.0399 mmと最大になっており、また、像高0.650 mm以下の範囲で収差量の絶対値が0.0399 mm以内に収まっている。

色・球面収差は、入射高ｈの100％においてg線に対する収差量の絶対値が0.0300mmと最大になっており、収差量の絶対値が0.0300mm以内に収まっている。

（A）第1レンズL1の焦点距離f₁は、f₁＝1.29 mmである。
（B）第2レンズL2の焦点距離f₂は、f₂＝2.89 mmである。
（C）全レンズによる合成焦点距離fは、f＝1.0 mmである。
（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝0.462 mm である。
（E）光学長dは、d＝1.079 mmである。
（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.1435 mmである。
（G）開口比（Ｆナンバー）は、F_no＝3.0である。
よって、
f₁/f₂＝1.29／2.89＝0.4464
b_f/f ＝0.462／1.0＝0.462
d/f ＝1.079／1.0＝1.079
D₂/f ＝0.1435／1.0＝0.1435
F_no ＝3.0
となるので、実施例3のレンズ系は、以下の条件式(1)から(5)までのいずれをも満たしている。
0.3 ＜f₁／f₂＜ 1.0 （1）
0.4 ＜b_f／f ＜ 0.5 （2）
1.0 ＜d ／f ＜ 1.3 （3）
0.12 ＜D₂／f ＜ 0.30 （4）
2.0 ＜ F_no ＜ 4.0 （5）

開口絞りS1は、表3に示すとおり、第1レンズL1の第1面r₂（物体側の面）の位置に設けられている。また、第2絞りS2は、第1レンズL1の第2面r₃の後方0.0861 mm（d₃＝0.0861 mm）であってかつ第2レンズL2の第1面r₅の前方0.0574 mm（d₄＝0.0574 mm）の位置、すなわち、第1レンズL1と第2レンズL2との間に挿入されている。開口数（Ｆナンバー）は、3.0であり、合成焦点距離ｆは、1.0 mmである。

図10に第3実施例の撮像レンズの断面図を示す。光学長は、1.079 mmとなっており、バックフォーカスは0.462 mmと、合成焦点距離fに対して十分な長さに確保できている。また、第1レンズL1の第2面r₃と第2レンズL2の第1面r₅との間隔であるd₃+d₄の値も0.1435 mmに設定されており、第1レンズL1と第2レンズL2との間に第2絞りS2を挿入するために十分な間隔が確保されている。

図11には歪曲収差曲線52を、図12には非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線54及びサジタル面に対する収差曲線56）を、図13には色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線58、d線に対する収差曲線60、e線に対する収差曲線62、Ｆ線に対する収差曲線64及びg線に対する収差曲線66）を、それぞれ示してある。

図11及び図12の収差曲線の縦軸は、像高を光軸からの距離の何％であるかで示し、縦軸それぞれ収差量を％及びmm単位で示している。図11及び図12中で、縦軸に示す100％、80％、70％、及び６0％は、それぞれ、0.645 mm、0.516 mm、0.451 mm、及び0.387 mmに対応している。また、図13の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆナンバー)を示しており、最大がＦ3.0に対応する。図13の横軸は、収差の大きさを示している。

歪曲収差は、像高100％（像高0.645 mm）位置において収差量の絶対値が3.07％と最大になっており、像高0.645 mm以下の範囲で収差量の絶対値が3.07％以内に収まっている。

非点収差は、像高60％（像高0.387 mm）位置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.0261 mmと最大になっており、また、像高0.645 mm以下の範囲で収差量の絶対値が0.0261 mm以内に収まっている。

色・球面収差は、入射高ｈの50％においてg線に対する収差量の絶対値が0.0258mmと最大になっており、収差量の絶対値が0.0258mm以内に収まっている。

（A）第1レンズL1の焦点距離f₁は、f₁＝1.26 mmである。
（B）第2レンズL2の焦点距離f₂は、f₂＝3.19 mmである。
（C）全レンズによる合成焦点距離fは、f＝1.0 mmである。
（D）バックフォーカスｂ_fは、ｂ_f＝0.459 mm である。
（E）光学長dは、d＝1.076 mmである。
（F）第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D₂は、D₂＝0.1435 mmである。
（G）開口比（Ｆナンバー）は、F_no＝3.0である。
よって、
f₁/f₂＝1.26／3.19＝0.3950
b_f/f ＝0.459／1.0＝0.459
d/f ＝1.076／1.0＝1.076
D₂/f ＝0.1435／1.0＝0.1435
F_no ＝3.0
となるので、実施例4のレンズ系は、以下の条件式(1)から(5)までのいずれをも満たしている。
0.3 ＜f₁／f₂＜ 1.0 （1）
0.4 ＜b_f／f ＜ 0.5 （2）
1.0 ＜d ／f ＜ 1.3 （3）
0.12 ＜D₂／f ＜ 0.30 （4）
2.0 ＜ F_no ＜ 4.0 （5）

開口絞りS1は、表4に示すとおり、第1レンズL1の第1面r₂（物体側の面）の位置に設けられている。また、第2絞りS2は、第1レンズL1の第2面r₃の後方0.0861 mm（d₃＝0.0861 mm）であってかつ第2レンズL2の第1面r₅の前方0.0574 mm（d₄＝0.0574 mm）の位置、すなわち、第1レンズL1と第2レンズL2との間に挿入されている。開口数（Ｆナンバー）は、3.0であり、合成焦点距離ｆは、1.0 mmである。

図14に実施例4の撮像レンズの断面図を示す。光学長は、1.076 mmとなっており、バックフォーカスは0.459 mmと、合成焦点距離fに対して十分な長さに確保できている。また、第1レンズL1の第2面r₃と第2レンズL2の第1面r₅との間隔であるd₃+d₄の値も0.1435 mmに設定されており、第1レンズL1と第2レンズL2との間に第2絞りS2を挿入するために十分な間隔が確保されている。

図15には歪曲収差曲線68を、図16には非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線70及びサジタル面に対する収差曲線72）を、図17には色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線74、d線に対する収差曲線76、e線に対する収差曲線78、Ｆ線に対する収差曲線80及びg線に対する収差曲線82）を、それぞれ示してある。

図15及び図16の収差曲線の縦軸は、像高を光軸からの距離の何％であるかで示し、縦軸はそれぞれ収差量を％及びmm単位で示している。図15及び図16中で、縦軸に示す100％、80％、70％、及び60％は、それぞれ、0.645 mm、0.516 mm、0.451 mm、及び0.387 mmに対応している。また、図17の収差曲線の縦軸は、入射高ｈ(Ｆナンバー)を示しており、最大がＦ3.0に対応する。図17の横軸は、収差の大きさを示している。

歪曲収差は、像高100％（像高0.645 mm）位置において収差量の絶対値が2.53％と最大になっており、像高0.645 mm以下の範囲で収差量の絶対値が
2.53％以内に収まっている。

非点収差は、像高100％（像高0.645 mm）位置においてメリジオナル面における収差量の絶対値が0.0461 mmと最大になっており、また、像高0.645 mm以下の範囲で収差量の絶対値が0.0461 mm以内に収まっている。

色・球面収差は、入射高ｈの100％においてg線に対する収差量の絶対値が0.0446mmと最大になっており、収差量の絶対値が0.0446mm以内に収まっている。

以上、説明したように、この発明は、諸収差が良好に補正され、撮像レンズ系の合成焦点距離に対する光学長の割合が最大でも1.2程度（最も長い実施例1の撮像レンズでも1.193である。）であって、携帯電話機等に搭載するのに好適な小型CCDカメラに利用するのに好適な撮像レンズを実現することができる。

一方、撮像レンズ系の合成焦点距離に対するバックフォーカスの割合も0.46程度（最も短い実施例2の撮像レンズでも0.454である。）であって十分な長さに確保できている。すなわち、この発明の撮像レンズによれば、上述したこの発明の各実施例に示すように、カバーガラス12等の部品を第2レンズL2の像側面r₆と撮像面の間に挿入するには十分な長さに確保されている。

また、この撮像レンズの全系の焦点距離fに対する第1レンズL1の第2面r₃と第2レンズL2の第1面r₅との間隔の割合であるD₂/fの値も、0.14から0.28程度に設定されており、この値が最も小さな値に設定されている実施例3及び4においても、0.1435に設定されている。すなわち、第1レンズL1と第2レンズL2との間に第２絞りS2を挿入するための十分な間隔が確保されている。

また、この発明の撮像レンズによれば、アッベ数が３０から６０である素材で形成したレンズを用いることができ、その結果、シクロオレフィン系プラスチックあるいはポリカーボネートをレンズ素材として利用することができる。このためコストの高い非球面モールドガラスを使用する必要がなく、低コストで生産できることになり、その上、軽量化も図られる。

以上説明したことから、この発明の撮像レンズは、携帯電話機、パーソナルコンピュータあるいはデジタルカメラに内蔵するカメラ用レンズとしての利用はもとより、PDA（personal digital assistants）に内蔵するカメラ用レンズ、画像認識機能を具えた玩具に内蔵するカメラ用レンズ、監視、検査あるいは防犯機器等に内蔵するカメラ用レンズとして適用しても好適であるといえる。

この発明による撮像レンズの断面図である。実施例1の撮像レンズの断面図である。実施例1の撮像レンズの歪曲収差図である。実施例1の撮像レンズの非点収差図である。実施例1の撮像レンズの色・球面収差図である。実施例2の撮像レンズの断面図である。実施例2の撮像レンズの歪曲収差図である。実施例2の撮像レンズの非点収差図である。実施例2の撮像レンズの色・球面収差図である。実施例3の撮像レンズの断面図である。実施例3の撮像レンズの歪曲収差図である。実施例3の撮像レンズの非点収差図である。実施例3の撮像レンズの色・球面収差図である。実施例4の撮像レンズの断面図である。実施例4の撮像レンズの歪曲収差図である。実施例4の撮像レンズの非点収差図である。実施例4の撮像レンズの色・球面収差図である。

符号の説明

L1：第１レンズ
L2：第２レンズ
S1：開口絞り
S2：第2絞り
r_i：ｉ番目の面の軸上曲率半径
d_i：ｉ番目の面からｉ＋１番目の面までの距離
N_i：ｉ番目の面とｉ＋１番目の面から成るレンズの媒質の屈折率
ν_i：ｉ番目の面をｉ＋１番目の面から成るレンズの媒質のアッベ数

Claims

開口絞りS1、第1レンズL1、第2絞りS2及び第2レンズL2を有し、
物体側から像側に向かって、開口絞りS1、第1レンズL1、第2絞りS2及び第2レンズL2の
順に配列されて構成され、
該第1レンズL1は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有するレンズで
あり、
該第2レンズL2は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有するレンズで
あり、
該第1レンズL1の両面及び該第2レンズL2の両面が非球面であって、以下の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
0.3 ＜f₁／f₂＜ 1.0 （1）
0.4 ＜b_f／f ＜ 0.5 （2）
1.0 ＜d ／f ＜ 1.3 （3）
0.12 ＜D₂／f ≦ 0.2738 （4）
2.0 ＜ F_no ＜ 4.0 （5）
ただし、
f ：撮像レンズの合成焦点距離
f₁：第1レンズL1の焦点距離
f₂：第2レンズL2の焦点距離
b_f：第2レンズL2の像側面から像面までの距離（空気中）
d ：第1レンズL1の物体側面から像面までの距離（空気中）
D₂：第1レンズL1と第2レンズL2との間隔
F_no：開口比
請求項１に記載の撮像レンズであって、該撮像レンズを構成する前記第1レンズL1及び前記第2レンズL2をアッベ数が30から60である素材で形成したレンズとしたことを特徴とする撮像レンズ。
請求項1又は2のいずれか一項に記載の撮像レンズであって、該撮像レンズを構成する前記第1レンズL1及び前記第2レンズL2をシクロオレフィン系プラスチックあるいはポリカーボネートを素材として形成したレンズとしたことを特徴とする撮像レンズ。