JP3937706B2

JP3937706B2 - Shooting lens

Info

Publication number: JP3937706B2
Application number: JP2000274815A
Authority: JP
Inventors: 悦郎川上
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2020-09-11
Also published as: JP2002090620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にデジタルスチルカメラのようなＣＣＤ（charged coupled device）等の撮像素子を使用した小型の撮像装置に用いられる高性能でコンパクトな撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、従来の銀塩フィルムを使用するカメラ、例えば３５ｍｍ判カメラ等に加え、新しいジャンルの撮像装置としてデジタルスチルカメラが急速に普及してきた。デジタルスチルカメラは、付属する液晶モニターをファインダーとして使用することで容易に撮影でき、またその場で撮影した画像を再生して楽しむ事も可能である。加えて一般家庭に普及が進んできたパーソナルコンピュータ等に静止画像を入力するツールとして、また、カラープリンタ等の高解像度化に伴って従来のカメラ同様プリント目的にも活用されるようになってきた。デジタルスチルカメラは、構造的には、撮影レンズによって結像された静止画像をＣＣＤ他の撮像素子（以下ＣＣＤ）により電気的に取り込み、内蔵メモリやメモリカードなどに記録する撮像装置であるが、普及当初は、液晶モニターを撮影の際のファインダーとして、また撮影した画像の再生用モニターとして使用出来るため、銀塩カメラに較べて即時性、利便性をアピールして普及してきたが、一方では銀塩カメラに較べて撮影画像の解像度が低く、欠点と指摘されてきた。しかし、最近では、急速な普及と共にＣＣＤの画素数が多いものが安価に供給されるなどしてデジタルスチルカメラは、解像力の点でも普及判のプリントサイズなどの制限の範囲では銀塩カメラの解像力に迫る勢いで改良され製品化されている。
【０００３】
ＣＣＤの画素数を上げるには画素ピッチをそのままに、画面寸法を大きくする方法と、画面寸法をそのままに画素ピッチを小さくする方法とが考えられるが、画面寸法を大きくする方法では、単位ウエハあたりの取り数が小さくなりコストアップに繋がるため、一般的には、画面寸法をそのままに画素ピッチを小さくする方法で画素数を上げる方法が優先される。例えば、デジタルスチルカメラ用として最近発表されている、有効画素数が３００万画素クラスのＣＣＤでは画素ピッチは３．５μｍ程度となっている。従って、最小錯乱円径を画素ピッチの２倍と仮定しても７．０μｍであり、３５ｍｍ判銀塩カメラの最小錯乱円径が約３３μｍと考えられるので、デジタルスチルカメラの撮影レンズに要求される解像力は銀塩カメラの約５倍ということが言える。またこのことは、各画素の光を取り込む為の面積が低下することであって、結果としてセンサーの出力感度の低下をまねく。対策として各画素の直前にマイクロレンズアレーを配置することによって改善の試みはされているが、画素ピッチ３μｍ台では実効的に見てフィルム感度のＩＳＯ１００よりも低くなり、撮影レンズの開放Ｆ値を小さくして明るいレンズとしないと使いにくいものとなってしまう。
【０００４】
一方、ＣＣＤを使用した光学系としてＶＴＲカメラの撮影レンズがあって、デジタルスチルカメラとＶＴＲカメラの撮影レンズの特徴を比較して見ると、イメージサークルの大きさの程度がほぼ等しいと考えてよく、また詳しくは後述するように像側のテレセントリック性を要求されるなどの点で、これらの必要がない銀塩カメラよりもＶＴＲカメラ用の撮影レンズのほうがデジタルスチルカメラの撮影レンズに類似している。従って、ＶＴＲカメラ用の撮影レンズをデジタルスチルカメラに利用することは、普及の当初では行われていた。ＶＴＲカメラも開発が進められ最近ではデジタル処理をして高画質を特徴とするものも製品化されているが、再生画像をテレビジョンあるいはモニターで見るという性質上要求される解像度についてはデジタルスチルカメラで使用されるＣＣＤより１桁小さい３５万画素クラスで十分とされている。このクラスのＣＣＤの画素ピッチは約５．６μｍ程度である。従って、このようなＶＴＲカメラ用の撮影レンズを１００万画素を越えるＣＣＤさらには３００万画素クラスのＣＣＤを使用しているデジタルスチルカメラに利用するには解像力不足が決定的となり、使用に耐えない。また撮影レンズに対しての歪曲収差の量についても動画と静止画の違いから要求されるレベルが異なり、デジタルスチルカメラでは歪曲収差を含めて、さらに厳しい収差補正の必要が生じてくる。
【０００５】
前述のように、ＣＣＤ等のイメージセンサを用いた光学系では像側のテレセントリック性を良好に設計しなければならない。像側のテレセントリック性とは、各像点に対する光線束の主光線が、光学系の最終面を射出した後、光軸とほぼ平行になる、すなわち、像面とはほぼ垂直に交わることを言う。言い換えると、光学系の射出瞳位置が像面から十分離れることが要求されるのである。これは、ＣＣＤ上の色フィルターが撮像面からやや離れた位置にあるために、光線が、斜めから入射した場合、実質的な開口効率が減少する（シェーディングという）ためであり、特に最近の高感度型のＣＣＤでは、撮像面の直前にマイクロレンズアレーを配しているものが多いが、この場合も同様に、射出瞳が十分離れていないと、周辺で開口効率がで低下してしまう。また、ＣＣＤの周期構造に起因して発生するモアレ現象等を防止するために光学系とＣＣＤの間に挿入される水晶光学フィルター（オプチカルローパスフィルター）やＣＣＤの赤外波長域での感度を低下させて人の目の比視感度に近づける目的で、やはり光学系とＣＣＤの間に挿入される赤外吸収フィルターの実効厚さが、光軸上と周辺であまり変動しないことが求められ、この点でもデジタルスチルカメラ用の撮影レンズにおいては像側のテレセントリック性を良好に設計する必要が生じてくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、デジタルスチルカメラ用の撮影レンズは、銀塩カメラの約５倍の解像力が求められていると同時に像側のテレセントッリック性を良好にし、光学系と像面の間に水晶光学フィルターや赤外吸収フィルター等を挿入しなければならず、十分なバックフォーカスを得ることを要求される。また、ＣＣＤの感度低下などの状況から開放Ｆ値の小さく、ズームレンズなどの機能も一般的に要求される一方で、さらなるコンパクト化も要求されるため、これらの要求を満たす撮影レンズを供給するためには非球面レンズの効果的な導入など、高度な光学設計技術を必要としている。
【０００７】
本発明は、前述した事情に鑑み高解像でかつ歪曲収差が小さく、バックフォーカスが長く、また像側のテレセントリック性も良好な、コンパクトでレンズエレメントの構成枚数が少ない撮影レンズを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮影レンズは、物体側より順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ及び第４レンズの４枚のレンズから構成され、前記第１レンズは像側に凸形状で負の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第２レンズは像側に凸形状で正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）であり、前記第３レンズは負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）であり、前記第４レンズは像側に強い凸形状の正レンズである。そして、前記第１レンズから前記第４レンズを配して構成される撮影レンズにおいて、前記第１レンズと前記第２レンズの関係に関して下記条件式（１）を満足しており、前記第３レンズと前記第４レンズの関係に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズから前記第４レンズの各レンズに使用される硝材のアッベ数に関して下記条件式（３）を満足しており、さらに前記第２レンズと前記第４レンズに使用される硝材の屈折率に関して下記条件式（４）を満足していることを特徴としている。（請求項１）
（１）１．０５２≦ｆ／ｆ_１・２ ≦１．６５１
（２）０．３４８≦ｆ／ｆ_３・４ ≦０．６６８
（３）１７．４９≦（ν_２＋ν_４）／２−（ν_１＋ν_３）／２≦２５．８４
（４）１．７６６≦（ｎ_２＋ｎ_４）／２
ただし、
ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ_１・２：第１レンズ及び第２レンズの合成焦点距離
ｆ_３・４：第３レンズ及び第４レンズの合成焦点距離
ν_１：第１レンズのアッベ数
ν_２：第２レンズのアッベ数
ν_３：第３レンズのアッベ数
ν_４：第４レンズのアッベ数
ｎ_２：第２レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ_４：第４レンズのｄ線に対する屈折率
【０００９】
条件式（１）は、前記第１レンズ及び前記第２レンズの合成パワーに関するものである。当該合成パワーは強い正パワーを有するが、その大部分が前記第２レンズに支配的に配分されており、この合成パワーが条件式（１）の上限をこえると、前記第２レンズのパワーが大きくなり、バックフォーカスが小さくなる。逆にこの合成パワーが下限を越えると、前記第２レンズのパワーが小さくなり、これによりもう一つの正レンズである前記第４レンズの正パワーが大きくなり、色収差や像面のバランスが悪化することとなる。
条件式（２）は、前記第３レンズ及び前記第４レンズの合成パワーに関するものである。前記第３レンズは強い負の屈折力を有するが、ペッツバール和すなわち像面湾曲及び色収差に対して重要な意味を持っている。また、前記第４レンズは強い正の屈折力を有しており、前記第３レンズの強い負の屈折力とバランスし、合成パワーは弱い正パワーを有する構成となっている。この合成パワーが下限を越えると、すなわち前記第３レンズの負のパワーが前記第４レンズの正のパワーに対して相対的に大きいと像面湾曲及び色収差に対しては有利な条件となるが、球面収差及びコマ収差に対しては不利な条件となる。逆に合成パワーが上限をこえると、すなわち前記第３レンズの負のパワーが前記第４レンズの正のパワーに対して相対的に小さいと球面収差やコマ収差に対しては有利となるが、像面湾曲及び色収差に対しては不利な条件となる。
【００１０】
条件式（３）は、全系を構成する正レンズ（前記第２レンズ及び前記第４レンズ）と負レンズ（前記第１レンズ及び前記第３レンズ）に使用されている硝材のアッベ数の配分に関する条件である。条件式の下限を越えると、色収差の補正のため各レンズのパワーが大きくなり、球面収差およびコマ収差の補正に不利となる。
条件式（４）は、全系を構成するレンズのうち、正レンズ（前記第２レンズ及び前記第４レンズ）に使用されている硝材の屈折率の配分に関する条件である。ペッツバール和を小さくおさえて、像面湾曲、非点収差を良好に補正するための条件である。従って、下限を越えた場合には、ペッツバール和が大きくなってしまい像面湾曲の補正が困難となる。
【００１１】
また、前記第２レンズの像側の曲率半径に関して下記条件式（５）を満足しており、また前記第４レンズの像側の曲率半径に関して下記条件式（６）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（５）０．４２９≦｜ｒ_４｜／ｆ≦０．４９９（絶対値はｒ_４＜０のため）
（６）０．５２７≦｜ｒ_８｜／ｆ≦０．６２０（絶対値はｒ_８＜０のため）
ただし、
ｒ_４：第２レンズの像側の曲率半径
ｒ_８：第４レンズの像側の曲率半径
【００１２】
条件式（５）は、前記第２レンズの像側の面の形状に関する条件である。前記第２レンズの形状の特徴は、概ね開口絞りに対してコンセントリックな形状となっていることである。このような形状をとることにより、球面収差、コマ収差を良好に補正し、かつ歪曲収差を良好に維持しており、条件式（５）の範囲の上限、下限のどちらを越えても、球面収差やコマ収差をバランス良く補正すると歪曲収差に悪影響を及ぼすこととなる。
条件式（６）は、前記第４レンズの像側の面の形状に関する条件である。前記第４レンズは大きな正のパワーを持ち、特に像側面が大きく像側に凸形状となることによって、歪曲収差を良好に補正すると同時に、テレセントリック性を仕様に合わせて良好にする事が出来る。上限を越えると歪曲収差は良好となるが、満足するテレセントリック性が得られず、逆に下限を越えると、テレセントリック性は問題ないが、歪曲収差の補正が難しくなる。
【００１３】
また、さらに、非球面形状の屈折面を３面以上有し（請求項３）、絞りが第１レンズの物体側面よりさらに物体側に配置されている（請求項４）ことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の実施例１から実施例９では、いずれも最も物体側に開口絞りＳを有し、以降物体側より順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４の４枚のレンズから構成されており、前記第４レンズと像面との間には空気間隔をおいて平行平面ガラスＬＰが配されている。前記平行平面ガラスＬＰは、実際にはＣＣＤのカバーガラス、水晶光学フィルター、及び赤外吸収フィルターから構成されるのであるが、本発明の光学的説明には何ら問題はないのでこれらの総厚に等しい１枚の平行平面ガラスで表現している。
【００１５】
各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ^２／ｒ）〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）^２｝〕
＋Ａ・Ｙ^４＋Ｂ・Ｙ^６＋Ｃ・Ｙ^８＋Ｄ・Ｙ^１６＋‥‥
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−４」は１０^−４を意味し、この数値が直前の数値に掛かるのある。
【００１６】
［実施例１］本発明の撮影レンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。
表及び図面中、ｆはレンズ全系の焦点距離、Ｆ_noはＦナンバー、２ωはレンズの全画角、ｂ_ｆはバックフォーカスを表す。バックフォーカスｂ_ｆは前記第４レンズの像側面（第１０面）から像面までの空気換算距離である。また、Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎ_ｄはｄ線の屈折率、ν_ｄはｄ線のアッベ数を示す。また、球面収差図中のｄ、ｇ、Ｃはそれぞれの波長における収差曲線であり、Ｓ．Ｃ．は正弦条件である。また非点収差図中のＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００１７】
【表１】

【００１８】
［実施例２］第２実施例について数値例を表２に示す。また、図３はそのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。
【表２】

【００１９】
［実施例３］第３実施例について数値例を表３に示す。また、図５はそのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。
【表３】

【００２０】
［実施例４］第４実施例について数値例を表４に示す。また、図７はそのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。
【表４】

【００２１】
［実施例５］第５実施例について数値例を表５に示す。また、図９はそのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。
【表５】

【００２２】
［実施例６］第６実施例について数値例を表６に示す。また、図１１はそのレンズ構成図、図１２はその諸収差図である。
【表６】

【００２３】
［実施例７］第７実施例について数値例を表７に示す。また、図１３はそのレンズ構成図、図１４はその諸収差図である。
【表７】

【００２４】
［実施例８］第８実施例について数値例を表８に示す。また、図１５はそのレンズ構成図、図１６はその諸収差図である。
【表８】

【００２５】
［実施例９］第９実施例について数値例を表９に示す。また、図１７はそのレンズ構成図、図１８はその諸収差図である。
【表９】

【００２６】
次に実施例１から実施例９に関して条件式（１）から条件式（６）に対応する値、及び非球面の面数をまとめて表１０に示す。
【表１０】

【００２７】
表１０から明らかなように、実施例１から実施例９の各実施例に関する数値は条件式（１）から（６）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、高解像でかつ歪曲収差が小さく、バックフォーカスが長く、また像側のテレセントリック性も良好な性能を満足しつつ、コンパクトでレンズエレメントの構成枚数が少ない撮影レンズを提供する事ができる。また、開口絞りが最も物体側に配置されていることにより、物体側から見たときに撮影レンズが目立たず、特に監視用カメラやＰＣカメラ（パーソナルコンピュータ付属の撮像装置）にも使用することが可能で、高性能である上、さらに形状的な特徴を生かした利点を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮影レンズの第１実施例のレンズ構成図
【図２】第１実施例の撮影レンズの諸収差図
【図３】本発明による撮影レンズの第２実施例のレンズ構成図
【図４】第２実施例の撮影レンズの諸収差図
【図５】本発明による撮影レンズの第３実施例のレンズ構成図
【図６】第３実施例の撮影レンズの諸収差図
【図７】本発明による撮影レンズの第4実施例のレンズ構成図
【図８】第4実施例の撮影レンズの諸収差図
【図９】本発明による撮影レンズの第５実施例のレンズ構成図
【図１０】第５実施例の撮影レンズの諸収差図
【図１１】本発明による撮影レンズの第６実施例のレンズ構成図
【図１２】第６実施例の撮影レンズの諸収差図
【図１３】本発明による撮影レンズの第７実施例のレンズ構成図
【図１４】第７実施例の撮影レンズの諸収差図
【図１５】本発明による撮影レンズの第８実施例のレンズ構成図
【図１６】第８実施例の撮影レンズの諸収差図
【図１７】本発明による撮影レンズの第９実施例のレンズ構成図
【図１８】第９実施例の撮影レンズの諸収差図[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-performance and compact photographing lens mainly used in a small-sized image pickup apparatus using an image pickup element such as a CCD (charged coupled device) such as a digital still camera.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digital still cameras have rapidly spread as imaging devices of a new genre, in addition to conventional cameras using silver halide films, such as 35 mm cameras. The digital still camera can be easily photographed by using the attached LCD monitor as a viewfinder, and it is also possible to replay and enjoy images taken on the spot. In addition, it has come to be used as a tool for inputting still images to personal computers and the like that have become popular in general households, and for printing purposes as well as conventional cameras with the increase in resolution of color printers and the like. . The digital still camera is structurally an imaging device that electrically captures a still image formed by a photographic lens by a CCD or other imaging device (hereinafter referred to as CCD) and records it in a built-in memory or a memory card. At the beginning, the LCD monitor can be used as a finder for shooting and as a monitor for playback of captured images. The resolution of captured images is lower than that of salt cameras, and has been pointed out as a drawback. However, recently, with the rapid spread of digital cameras, a large number of CCD pixels are supplied at a low price, and the resolution of digital still cameras is limited by the resolution of silver halide cameras in terms of resolution. Has been improved and commercialized.
[0003]
In order to increase the number of pixels of the CCD, there are a method of increasing the screen size while keeping the pixel pitch as it is and a method of reducing the pixel pitch while keeping the screen size as it is. In general, a method of increasing the number of pixels by decreasing the pixel pitch without changing the screen size is prioritized. For example, a pixel pitch of about 3.5 μm has been recently announced for a CCD having an effective pixel number of 3 million pixel class, which has been recently announced for digital still cameras. Therefore, even if the minimum circle of confusion is assumed to be twice the pixel pitch, it is 7.0 μm, and the minimum circle of confusion for a 35 mm silver salt camera is considered to be about 33 μm. Therefore, it is required for a photographic lens of a digital still camera. It can be said that the resolving power is about five times that of a silver halide camera. This also means that the area for capturing the light of each pixel is reduced, resulting in a decrease in the output sensitivity of the sensor. As a countermeasure, attempts have been made to improve by arranging a microlens array immediately before each pixel. However, when the pixel pitch is in the 3 μm range, the film sensitivity is effectively lower than ISO 100, and the open F value of the photographing lens is reduced. It will be difficult to use unless it is made small and bright.
[0004]
On the other hand, there is a VTR camera photographic lens as an optical system using a CCD, and when comparing the characteristics of the digital still camera and VTR camera photographic lens, it can be considered that the size of the image circle is almost equal. In addition, as will be described in detail later, the photographing lens for the VTR camera is more similar to the photographing lens of the digital still camera than the silver salt camera that does not need these because the telecentricity on the image side is required. Yes. Therefore, the use of a photographic lens for a VTR camera in a digital still camera was performed at the beginning of its spread. VTR cameras are also being developed and recently digitally processed and featured high image quality have been commercialized, but digital still cameras are required for the resolution required for viewing reproduced images on a television or monitor. The 350,000 pixel class, which is an order of magnitude smaller than the CCD used in the above, is sufficient. The pixel pitch of this class of CCD is about 5.6 μm. Therefore, the use of such a VTR camera taking lens for a digital still camera using a CCD with more than 1 million pixels or even a 3 million pixel class CCD is decisive and cannot be used. . Also, the amount of distortion aberration with respect to the photographic lens differs depending on the difference between a moving image and a still image, and the digital still camera needs to be subjected to more severe aberration correction including distortion.
[0005]
As described above, in an optical system using an image sensor such as a CCD, the telecentricity on the image side must be designed well. Telecentricity on the image side means that the principal ray of the light bundle for each image point is substantially parallel to the optical axis after exiting the final surface of the optical system, that is, intersects the image plane almost perpendicularly. . In other words, the exit pupil position of the optical system is required to be sufficiently away from the image plane. This is because, since the color filter on the CCD is located slightly away from the imaging surface, the effective aperture efficiency is reduced (called shading) when a light beam is incident obliquely. In many sensitivity type CCDs, a microlens array is arranged immediately before the imaging surface. Similarly, in this case, if the exit pupil is not sufficiently separated, the aperture efficiency decreases at the periphery. In addition, in order to prevent the moire phenomenon that occurs due to the periodic structure of the CCD, the crystal optical filter (optical low-pass filter) inserted between the optical system and the CCD and the sensitivity in the infrared wavelength region of the CCD are reduced. The effective thickness of the infrared absorption filter inserted between the optical system and the CCD is required not to fluctuate so much on and around the optical axis in order to approximate the human eye's specific visual sensitivity. In this respect, it is necessary to design the telecentricity on the image side well in a photographing lens for a digital still camera.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a photographing lens for a digital still camera is required to have about 5 times the resolving power as that of a silver salt camera, and at the same time, the telecentric property on the image side is improved, and a quartz optical lens is provided between the optical system and the image plane. A filter, an infrared absorption filter, etc. must be inserted, and it is required to obtain a sufficient back focus. In addition, because of the low sensitivity of the CCD and the like, the open F value is small and functions such as a zoom lens are generally required, but further downsizing is also required. Therefore, a photographing lens that satisfies these requirements is supplied. This requires advanced optical design techniques such as the effective introduction of aspherical lenses.
[0007]
In view of the circumstances described above, the present invention provides a compact photographic lens with a small number of lens elements, which has high resolution, small distortion, a long back focus, and good telecentricity on the image side.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The photographic lens of the present invention is composed of four lenses of a first lens, a second lens, a third lens, and a fourth lens in order from the object side, and the first lens has a convex shape on the image side and a negative refraction. A second meniscus lens having a positive refractive power and a second lens having a positive refractive power (hereinafter, positive lens), and the third lens having a negative refractive power (hereinafter, a negative lens). The fourth lens is a positive lens having a convex shape that is strong on the image side. In the photographing lens configured by arranging the fourth lens from the first lens, the following conditional expression (1) is satisfied with respect to the relationship between the first lens and the second lens, and the third lens: The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the relationship between the first lens and the fourth lens, and the following conditional expression (3) is satisfied with respect to the Abbe number of the glass material used for each lens from the first lens to the fourth lens. Furthermore, the following conditional expression (4) is satisfied with respect to the refractive index of the glass material used for the second lens and the fourth lens. (Claim 1)
(1) 1.052 ≦ f / f _{1 · 2} ≦ 1.651
(2) 0.348 ≦ f / f _{3 · 4} ≦ 0.668
(3) 17.49 ≦ (ν ₂ + ν ₄ ) / 2- (ν ₁ + ν ₃ ) /2≦25.84
(4) 1.766 ≦ (n ₂ + n ₄ ) / 2
However,
f: Composite focal length f _{1 • 2 of the} entire lens system: Composite focal length f _{3 • 4 of} the first lens and the second lens f: Synthetic focal length ν _{1 of} the third lens and the fourth lens Abbe number of the first lens ν ₂ : Abbe number of the second lens ν ₃ : Abbe number of the third lens ν ₄ : Abbe number of the fourth lens n ₂ : Refractive index with respect to the d-line of the second lens n ₄ : Refraction with respect to the d-line of the fourth lens Rate [0009]
Conditional expression (1) relates to the combined power of the first lens and the second lens. The combined power has a strong positive power, but most of the combined power is predominantly distributed to the second lens. When the combined power exceeds the upper limit of the conditional expression (1), the power of the second lens is Increases and back focus decreases. On the other hand, when the combined power exceeds the lower limit, the power of the second lens is reduced, thereby increasing the positive power of the fourth lens, which is another positive lens, and the balance of chromatic aberration and image surface is deteriorated. It will be.
Conditional expression (2) relates to the combined power of the third lens and the fourth lens. The third lens has a strong negative refractive power, but has an important meaning with respect to Petzval sum, that is, field curvature and chromatic aberration. The fourth lens has a strong positive refractive power, is balanced with the strong negative refractive power of the third lens, and the combined power has a weak positive power. If this combined power exceeds the lower limit, that is, if the negative power of the third lens is relatively larger than the positive power of the fourth lens, it will be an advantageous condition for field curvature and chromatic aberration. This is a disadvantageous condition for spherical aberration and coma aberration. Conversely, if the combined power exceeds the upper limit, that is, if the negative power of the third lens is relatively small with respect to the positive power of the fourth lens, it is advantageous for spherical aberration and coma, This is a disadvantageous condition for field curvature and chromatic aberration.
[0010]
Conditional expression (3) is the distribution of the Abbe number of the glass material used for the positive lens (the second lens and the fourth lens) and the negative lens (the first lens and the third lens) constituting the entire system. It is the condition regarding. If the lower limit of the conditional expression is exceeded, the power of each lens increases for correcting chromatic aberration, which is disadvantageous for correcting spherical aberration and coma.
Conditional expression (4) is a condition regarding the refractive index distribution of the glass material used for the positive lens (the second lens and the fourth lens) among the lenses constituting the entire system. This is a condition for satisfactorily correcting curvature of field and astigmatism by reducing the Petzval sum. Therefore, when the lower limit is exceeded, the Petzval sum increases, making it difficult to correct field curvature.
[0011]
Further, the following conditional expression (5) is satisfied with respect to the curvature radius on the image side of the second lens, and the following conditional expression (6) is satisfied with respect to the curvature radius on the image side of the fourth lens. preferable. (Claim 2)
(5) 0.429 ≦ | (the absolute value of _{r 4 <0) / f ≦} 0.499 | r 4
(6) 0.527 ≦ | (the absolute value of _{r 8 <0) / f ≦} 0.620 | r 8
However,
r ₄ : radius of curvature of image side of second lens r ₈ : radius of curvature of image side of fourth lens
Conditional expression (5) is a condition relating to the shape of the image-side surface of the second lens. A feature of the shape of the second lens is that it is generally concentric with the aperture stop. By adopting such a shape, spherical aberration and coma are corrected well, and distortion is maintained well. If the upper limit or the lower limit of the range of conditional expression (5) is exceeded, the spherical surface Correcting aberrations and coma with a good balance will adversely affect distortion.
Conditional expression (6) is a condition regarding the shape of the image side surface of the fourth lens. The fourth lens has a large positive power, and particularly has a large image side surface and a convex shape toward the image side, so that distortion can be corrected well, and at the same time, telecentricity can be improved according to specifications. If the upper limit is exceeded, distortion will be good, but satisfactory telecentricity will not be obtained. Conversely, if the lower limit is exceeded, there will be no problem with telecentricity, but it will be difficult to correct distortion.
[0013]
Further, it is preferable that there are three or more aspherical refracting surfaces (Claim 3), and the stop is disposed further on the object side than the object side surface of the first lens (Claim 4).
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with respect to specific numerical examples. In Examples 1 to 9 below, all have an aperture stop S on the most object side, and thereafter, in order from the object side, the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. The plane-parallel glass LP is disposed between the fourth lens and the image plane with an air space therebetween. The plane parallel glass LP is actually composed of a CCD cover glass, a quartz optical filter, and an infrared absorption filter. However, since there is no problem with the optical description of the present invention, the total thickness thereof is not limited. It is expressed by a single parallel plane glass.
[0015]
As is well known, the aspherical surface used in each embodiment has an aspherical formula when taking the Z axis in the optical axis direction and the Y axis in the direction orthogonal to the optical axis:
Z = (Y ² / r) [1 + √ {1- (1 + K) (Y / r) ² }]
+ A ・ Y ⁴ + B ・ Y ⁶ + C ・ Y ⁸ + D ・ Y ¹⁶ +
Is a curved surface obtained by rotating the curve given by around the optical axis, and the shape is defined by giving paraxial curvature radius: r, conic constant: K, and higher-order aspheric coefficients: A, B, C, D To do. In the notation of the conic constant and the higher-order aspheric coefficient in the table, “E and the number following it” represent “power of 10”. For example, “E-4” means 10 ⁻⁴ , and this numerical value may multiply the previous numerical value.
[0016]
Example 1 Table 1 shows numerical examples of the first example of the photographing lens of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 2 is a diagram showing various aberrations thereof.
In the table and drawings, f is the focal length of the entire lens system, F _no is the total angle of view of F-number, 2 [omega lens, b _f is the back focus. The back focus b _f is an air-converted distance from the image side surface (tenth surface) of the fourth lens to the image surface. Further, R is a radius of curvature, D is a lens thickness or a lens interval, N _d is a refractive index of the d line, and ν _d is an Abbe number of the d line. Further, d, g, and C in the spherical aberration diagram are aberration curves at respective wavelengths. C. Is a sine condition. In the astigmatism diagram, S indicates sagittal, and M indicates meridional.
[0017]
[Table 1]

[0018]
[Example 2] Table 2 shows numerical examples of the second example. FIG. 3 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 4 is a diagram showing various aberrations thereof.
[Table 2]

[0019]
[Example 3] Table 3 shows numerical examples of the third example. FIG. 5 is a lens configuration diagram, and FIG.
[Table 3]

[0020]
[Example 4] Table 4 shows numerical examples of the fourth example. FIG. 7 is a lens configuration diagram, and FIG.
[Table 4]

[0021]
[Example 5] Table 5 shows numerical examples of the fifth example. FIG. 9 is a lens configuration diagram, and FIG. 10 is a diagram showing various aberrations.
[Table 5]

[0022]
[Example 6] Table 6 shows numerical examples of the sixth example. FIG. 11 is a lens configuration diagram, and FIG.
[Table 6]

[0023]
[Example 7] Table 7 shows numerical examples of the seventh example. FIG. 13 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 14 is a diagram showing various aberrations.
[Table 7]

[0024]
[Example 8] Table 8 shows numerical examples of the eighth example. FIG. 15 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 16 is a diagram showing various aberrations thereof.
[Table 8]

[0025]
[Example 9] Table 9 shows numerical examples of the ninth example. FIG. 17 is a lens configuration diagram, and FIG. 18 is a diagram showing various aberrations.
[Table 9]

[0026]
Next, with respect to Example 1 to Example 9, values corresponding to Conditional Expressions (1) to (6) and the number of aspheric surfaces are collectively shown in Table 10.
[Table 10]

[0027]
As apparent from Table 10, the numerical values related to the respective examples of Examples 1 to 9 satisfy the conditional expressions (1) to (6), and are also apparent from the aberration diagrams in the respective examples. Each aberration is corrected well.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a photographic lens that is compact and has a small number of lens elements while satisfying performance with high resolution, low distortion, long back focus, and good telecentricity on the image side. I can do things. Further, since the aperture stop is disposed on the most object side, the photographing lens is not noticeable when viewed from the object side, and can be used particularly for a monitoring camera or a PC camera (an imaging device attached to a personal computer). It is possible, high performance, and can be expected to take advantage of its shape characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens configuration diagram of a first example of a taking lens according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing various aberrations of the taking lens of the first example. FIG. 3 is a lens configuration of a second example of a taking lens according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing various aberrations of the photographic lens of the second embodiment. FIG. 5 is a lens configuration diagram of the photographic lens according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a lens configuration diagram of the fourth example of the photographing lens according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing various aberrations of the photographing lens of the fourth example. FIG. 9 is a lens configuration diagram of the fifth example of the photographing lens according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing various aberrations of the photographic lens of the fifth embodiment. FIG. 11 is a diagram showing the lens arrangement of the photographic lens according to the sixth embodiment of the invention. 13 is a diagram showing the lens arrangement of a seventh embodiment of the photographic lens according to the present invention. FIG. FIG. 15 is a diagram showing the lens arrangement of the eighth example of the photographing lens according to the present invention. FIG. 16 is a diagram showing various aberrations of the photographing lens of the eighth example. FIG. 18 is a diagram showing various aberrations of the taking lens of the ninth embodiment.

Claims

In order from the object side, it is composed of four lenses, a first lens, a second lens, a third lens, and a fourth lens,
The first lens is a meniscus lens that is convex on the image side and has negative refractive power, and the second lens is a lens that is convex on the image side and has positive refractive power (hereinafter, positive lens). Three lenses are lenses having negative refractive power (hereinafter referred to as negative lenses), and the fourth lens is a positive lens having a strong convex shape on the image side ,
In the photographing lens configured by arranging the fourth lens from the first lens, the following conditional expression (1) is satisfied with respect to the relationship between the first lens and the second lens, and the third lens and the The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the relationship of the fourth lens,
The Abbe number of the glass material used for each of the first lens to the fourth lens satisfies the following conditional expression (3), and the refraction of the glass material used for the second lens and the fourth lens. A photographic lens characterized by satisfying the following conditional expression (4) with respect to the rate:
(1) 1.052 ≦ f / f _{1 · 2} ≦ 1.651
(2) 0.348 ≦ f / f _{3 · 4} ≦ 0.668
(3) 17.49 ≦ (ν ₂ + ν ₄ ) / 2- (ν ₁ + ν ₃ ) /2≦25.84
(4) 1.766 ≦ (n ₂ + n ₄ ) / 2
However,
f: Composite focal length f _{1 • 2 of the} entire lens system: Composite focal length f _{3 • 4 of} the first lens and the second lens f: Synthetic focal length ν _{1 of} the third lens and the fourth lens Abbe number of the first lens ν ₂ : Abbe number of the second lens ν ₃ : Abbe number of the third lens ν ₄ : Abbe number of the fourth lens n ₂ : Refractive index with respect to the d-line of the second lens n ₄ : Refraction with respect to the d-line of the fourth lens rate

The imaging lens according to claim 1 , further satisfies the following conditional expression (5) with respect to the radius of curvature of the image side of the second lens, and satisfies the following conditional expression of the radius of curvature of the image side of the fourth lens ( A photographic lens characterized by satisfying 6).
(5) 0.429 ≦ | (the absolute value of _{r 4 <0) / f ≦} 0.499 | r 4
(6) 0.527 ≦ | (the absolute value of _{r 8 <0) / f ≦} 0.620 | r 8
However,
r ₄ : radius of curvature of the second lens on the image side r ₈ : radius of curvature of the fourth lens on the image side

According to claim 1 or claim 2, wherein the photographing lens, further, the photographing lens characterized by having a lens refractive surface of an aspherical shape 3 or more sides.

The photographic lens according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a diaphragm disposed further on the object side than the object side surface of the first lens.