JP4001471B2 - 撮像レンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像レンズに係り、特に携帯電話等に搭載されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用した撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラ）に用いられ、小型軽量化を図ることを可能とした単玉レンズ構成の撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの進展が著しく、例えば、携帯型のコンピュータやテレビ電話、携帯電話等に搭載するためのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用したカメラ、例えば、ＣＣＤカメラの需要が著しく高まっている。このようなＣＣＤカメラは、限られた設置スペースに搭載する必要があることから、小型であり、かつ、軽量であることが望まれている。
【０００３】
そのため、このようなＣＣＤカメラに用いられる撮像レンズも、同様に、小型軽量であることが要求されている。
【０００４】
このような撮像レンズとしては、従来から、１枚のレンズを用いたいわゆる単玉レンズ系が用いられている。
【０００５】
このような従来の単玉レンズ系の撮像レンズとして、例えば、特開平１０−２８２４１０号公報等に開示されているものがある。
【０００６】
また、携帯電話等に搭載される固体撮像素子として、従来は１／４インチセンサ（対角４．５ｍｍ程度）が多く用いられていたが、近年、これに代わってさらに小型化された１／７インチセンサ（対角２．６ｍｍ程度）が主流になりつつある。
【０００７】
このような極めて小型の撮像レンズにおいては、以下のような条件を満たすことが必要となる。
【０００８】
まず、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子は、銀塩フィルムと異なり、構造上斜めに入射する光を１００％有効に利用できないため、レンズには撮像素子のどの位置においても光が垂直に近い角度で入射することが求められる。すなわち、テレセントリック性が高く、撮像素子と射出瞳との間の距離が大きいことが求められる。
【０００９】
また、撮像素子は、この撮像素子に設けられた各画素で光を感知するが、撮像素子内の各画素の感度は均一となっているため、撮像素子に入射する光量は素子内のどの位置においても一定に保たれることが望ましい。すなわち、撮像素子の中央部と周辺部との光量を均一にする必要があることから、周辺光量をできる限り確保することが必要とされる。
【００１０】
これらの条件は、撮像素子の大きさが小さくなるに伴い、各画素の大きさも小さくなることから、感度も低下するため従来以上に重要なものとなる。
【００１１】
さらに、一般に、撮像素子の表面にはカバーガラスが配置されるようになっており、用途によっては、レンズと撮像素子との間に各種フィルタ（ＩＲカットフィルタ、ローバンドパスフィルタ等）等も挿入されるので、比較的長いバックフォーカス距離が必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、１／４インチセンサに用いられる広角タイプの撮像レンズにおいては、焦点距離が４ｍｍ程度と、比較的長かったために、撮像素子と射出瞳との距離およびバックフォーカス距離を確保することは比較的容易であった。
【００１３】
しかしながら、１／７インチセンサに用いられる広角タイプの撮像レンズにおいては、焦点距離が２ｍｍ程度と、極めて短いものとなる。そのため、焦点距離の短縮化に伴って、撮像素子と射出瞳との距離およびバックフォーカス距離も短縮化されてしまう。したがって、従来の１／４インチセンサに用いられる撮像レンズをそのまま縮小して１／７インチセンサ用として利用することは極めて困難であるという問題を有している。また、このように単にレンズを縮小した場合、レンズ中心厚さやフランジ厚さの加工性が著しく低下するという問題をも有している。
【００１４】
また、射出瞳位置は、絞りの位置を物体側の焦点距離位置近辺に配置することにより最大とすることができるが、この場合、レンズ全体の大きさ（厚さ、光学面有効径）が非常に大きくなってしまうだけでなく、加工性が低下してしまうという問題を有している。
【００１５】
さらに、バックフォーカス距離は、レンズの形状をメニスカス形状とすることにより、改善することができるが、適切な形状としなければ、加工性が低下するという問題を有している。
【００１６】
本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、撮像素子が小型化した場合でも、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を確保した状態で、レンズを容易に製造することのできる撮像レンズを提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、物体側に位置する第１面を凹面としてなる樹脂製のメニスカス状のレンズ本体の物体側に絞りを配置し、前記レンズ本体は、
（２）０．９≧Ｄｔ／Ｄｃ≧０．５
（３）１．０≧Ａｐ2 ／Ａｍ2 ≧０．９
（５）０．５０９≧｜ｒ2 ／ｆｌ｜≧０．３５
（６）０．８≧Ｄｃ／ｆｌ≧０．３
但し、
Ｄｔ：レンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ
Ｄｃ：レンズの中心厚さ
Ａｐ2 ：像面側第２面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）
Ａｍ2 ：像面側第２面の最大半径
ｒ2 ：像面側の面の中心曲率半径
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１８】
この請求項１に記載の発明によれば、式（２）において、Ｄｔ／Ｄｃが０．９より大きいと、レンズの屈折力が不足して所望の焦点距離を実現できないことに加えて、各種収差の補正が不十分となる。また、Ｄｔ／Ｄｃが０．５より小さいと、偏肉度合いが大きくなってしまい、レンズの成形性が低下し、光学面の加工が困難となる。さらに、式（３）において、Ａｐ2 ／Ａｍ2 を０．９以上（Ａｐ2 ／Ａｍ2 の最大値は１．０）とすることにより、レンズ本体の像面側の第２面を有効利用することができる。また、光学面の半径を抑えることができ、レンズの小型化が可能となるとともに、加工により形成した光学面を無駄なく利用できることから、周辺光量も確保することができる。
【００１９】
本発明においては、式（２）および式（３）の条件を満たすように、レンズの中心厚さと周辺厚さとを特定の関係とすることにより、製造可能な形状を保った状態で、周辺光量を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、レンズ性能を維持することができる。さらに、式（５）において、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．５０９より大きいと、バックフォーカス距離を確保することができなくなり、各種フィルタ等を挿入することができなくなってしまう。また、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．３５より小さいと、光学面周辺部の加工が困難になってしまうことに加え、レンズの偏肉度合いが大きくなり、精度よくレンズを成形することができなくなってしまう。また、式（６）において、Ｄｃ／ｆｌが０．８より大きいと、光学系全体が大型化する。また、Ｄｃ／ｆｌが０．３より小さいと、レンズ本体の外周部分を支持するためのフランジ部の厚さが不足してしまい、製造性が低下する。本発明においては、さらに、式（５）および式（６）の条件を満たすことにより、小型化を図るとともに、バックフォーカス距離を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、容易に製造することができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記レンズ本体は、
（４）０．１５≧Ｓ≧０．０３
但し、
Ｓ：絞りとレンズ本体の第１面との距離（ｍｍ）
の条件を満足することを特徴とするものである。
【００２１】
この請求項２に記載の発明によれば、式（４）において、Ｓが０．１５ｍｍより大きいと、光学系全体の厚さが厚くなることに加えて、レンズ本体の第２面の有効径が大きくなってしまうことにより、小型化が困難になり、また、レンズ本体の成形性と加工性が低下する。Ｓが０．０３ｍｍより小さいと、射出瞳位置が近くなりすぎ、センサ面への入射角度が大きく傾き、光の有効利用が困難となる。
【００２２】
本発明においては、前記式（４）の条件を満たすように、絞りを配置することにより、テレセントリック性を確保することができ、撮像素子が小型化した場合でも良好な画像を得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１から図７を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る撮像レンズの基本構造を示したもので、この撮像レンズは、例えば、プラスチック等の樹脂からなるレンズ本体１を有している。本実施形態における撮像レンズは、物体側に位置する第１面を凹面としてなるメニスカス状のレンズ本体１が配設されており、レンズ本体１の物体側には、絞り２が配置されている。レンズ本体１の像面側の第２面の周縁部には、光量制限板３が配置されており、前記レンズ本体１の第２面側には、カバーガラス４およびＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子の受光面である撮像面５がそれぞれ配設されている。
【００２８】
本実施形態においては、前記レンズ本体１は、次の条件を満たすようになっている。
（１）Ｙ’／ｆｌ≧０．６
（２）０．９≧Ｄｔ／Ｄｃ≧０．５
（３）１．０≧Ａｐ2 ／Ａｍ2 ≧０．９
但し、ｆｌはレンズ系全体の焦点距離、Ｙ’は最大像高（撮像面５の撮像領域の対角線の１／２長さ）、Ｄｔはレンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ、Ｄｃはレンズの中心厚さ、Ａｐ2 は像面側光学面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）、Ａｍ2 は像面側光学面の最大半径（光学面加工半径）である。
【００２９】
式（１）において、Ｙ’／ｆｌを０．６以上とすることにより、広い画角を確保することが可能となる。
【００３０】
また、式（２）において、Ｄｔ／Ｄｃが０．９より大きいと、レンズの屈折力が不足して所望の焦点距離を実現できないだけでなく、各種収差の補正が不十分となる。また、Ｄｔ／Ｄｃが０．５より小さいと、偏肉度合いが大きくなってしまい、レンズの成形性が低下し、光学面の加工が困難となる。なお、このＤｔ／Ｄｃは、０．７以上であればより好ましい。
【００３１】
さらに、式（３）において、Ａｐ2 ／Ａｍ2 を０．９以上（Ａｐ2 ／Ａｍ2 の最大値は１．０）とすることにより、レンズ本体１の像面側の第２面を有効利用することができる。また、光学面の半径を抑えることができ、レンズの小型化が可能となるとともに、加工により形成した光学面を無駄なく利用できることから、周辺光量も確保することができる。
【００３２】
本実施形態においては、前記式（１）、式（２）および式（３）の条件を満たすことにより、レンズの中心厚さと周辺厚さとを特定の関係とすることにより、製造可能な形状を保った状態で、周辺光量を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、レンズ性能を維持することができる。
【００３３】
また、好ましくは、レンズ本体１は、次の条件を満たすようになっている。
（４）０．１５≧Ｓ≧０．０３
但し、Ｓは絞り２とレンズ本体１の第１面との距離（ｍｍ）である。
【００３４】
この式（４）において、Ｓが０．１５ｍｍより大きいと、光学系全体の厚さが厚くなることに加えて、レンズ本体１の第２面の有効径が大きくなってしまうことにより、小型化が困難になり、また、レンズ本体１の成形性と加工性が低下する。また、Ｓが０．０３ｍｍより小さいと、射出瞳位置が近くなりすぎ、センサ面への入射角度が大きく傾き、光の有効利用が困難となり、周辺光量の低下につながる。
【００３５】
本実施形態においては、前記式（４）の条件を満たすように、絞りを配置することにより、テレセントリック性を確保することができ、撮像素子が小型化した場合でも良好な画像を得ることができる。
【００３６】
また、レンズ本体１は、次の条件を満たすようになっている。
（５）０．５０９≧｜ｒ2 ／ｆｌ｜≧０．３５
（６）０．８≧Ｄｃ／ｆｌ≧０．３
但し、ｒ２は像面側の面の中心曲率半径である。
【００３７】
この式（５）において、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．５０９より大きいと、バックフォーカス距離を確保することができなくなり、各種フィルタ等を挿入することができなくなってしまう。また、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．３５より小さいと、光学面周辺部の加工が困難になってしまうとともに、レンズの偏肉度合いが大きくなり、精度よくレンズを成形することができなくなってしまう。
【００３８】
また、式（６）において、Ｄｃ／ｆｌが０．８より大きいと、光学系全体が大型化する（光軸方向、径方向ともに大型化する）。また、Ｄｃ／ｆｌが０．３より小さいと、レンズ本体１の外周部分を支持するためのフランジ部の厚さが不足してしまい、製造性が低下する。
【００３９】
本実施形態においては、前記式（５）および式（６）の条件を満たすことにより、小型化を図るとともに、バックフォーカス距離を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、容易に製造することができる。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図２から図７を参照して説明する。
【００４１】
ここで、本実施例において、ＦはＦナンバー、ｆｌはレンズ系全体の焦点距離、Ｙ’は最大像高、Ｄｔはレンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ、Ｄｃはレンズの中心厚さ、Ａｐ2 は像面側光学面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）、Ａｍ2 は像面側光学面の最大半径（光学面加工半径）、Ｓは絞り２とレンズ本体１の第１面との距離、ｒ2 はレンズ本体１の第２面の中心曲率半径、ｒは各光学面の曲率半径、ｄはレンズ厚または空気間隔、ｎｄは屈折率を示す。
【００４２】
また、レンズ１の非球面の形状は、光軸方向にＺ軸、光軸と垂直方向にＸ軸をとり、光の進行方向を正とし、ｋ、ａ、ｂ、ｃを非球面係数としたとき次式で表している。
【００４３】
【数式１】
【００４４】
＜実施例１＞
図２は本発明の第１実施例を示したもので、本実施例においては、前記図１に示す構成の撮像レンズであり、この第１実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００４５】
このような条件の下で、Ｙ’／ｆｌ＝１．３５／２．１９＝０．６１６となり、前記（１）式を満足するものである。
【００４６】
また、Ｄｔ／Ｄｃ＝０．７０／０．９０＝０．７８となり、前記（２）式を満足するものである。
【００４７】
さらに、Ａｐ2 ／Ａｍ2 ＝０．６２／０．６５＝０．９５となり、前記（３）式を満足するものである。
【００４８】
また、Ｓ＝０．０５であり、前記（４）式を満足するものである。
【００４９】
さらに、｜ｒ2 ／ｆｌ｜＝０．９９／２．１９＝０．４５２となり、前記（５）式を満足するものである。
【００５０】
さらにまた、Ｄｃ／ｆｌ＝０．９０／２．１９＝０．４１１となり、前記（６）式を満足するものである。
【００５１】
この実施例１の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図３に示す。
【００５２】
これによれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜実施例２＞
図４は本発明の第２実施例を示したもので、この第２実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００５３】
このような条件の下で、Ｙ’／ｆｌ＝１．０５／１．６７＝０．６２９となり、前記（１）式を満足するものである。
【００５４】
また、Ｄｔ／Ｄｃ＝０．７５／０．８５＝０．８８となり、前記（２）式を満足するものである。
【００５５】
さらに、Ａｐ2 ／Ａｍ2 ＝０．５０／０．５５＝０．９１となり、前記（３）式を満足するものである。
【００５６】
また、Ｓ＝０．１０であり、前記（４）式を満足するものである。
【００５７】
さらに、｜ｒ2 ／ｆｌ｜＝０．８５／１．６７＝０．５０９となり、前記（５）式を満足するものである。
【００５８】
さらにまた、Ｄｃ／ｆｌ＝０．８５／１．６７＝０．５０９となり、前記（６）式を満足するものである。
【００５９】
この実施例２の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図５に示す。
【００６０】
これによれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜実施例３＞
図６は本発明の第３実施例を示したもので、この第３実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００６１】
このような条件の下で、Ｙ’／ｆｌ＝１．３５／２．２０＝０．６１４となり、前記（１）式を満足するものである。
【００６２】
また、Ｄｔ／Ｄｃ＝０．８４／１．００＝０．８４となり、前記（２）式を満足するものである。
【００６３】
さらに、Ａｐ2 ／Ａｍ2 ＝０．６８／０．７０＝０．９７となり、前記（３）式を満足するものである。
【００６４】
また、Ｓ＝０．１０であり、前記（４）式を満足するものである。
【００６５】
さらに、｜ｒ2 ／ｆｌ｜＝１．０７／２．２０＝０．４８６となり、前記（５）式を満足するものである。
【００６６】
さらにまた、Ｄｃ／ｆｌ＝１．００／２．２０＝０．４５５となり、前記（６）式を満足するものである。
【００６７】
この実施例３の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図７に示す。
【００６８】
これによれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００６９】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。例えば、像面側に配置される光量制限板は必ずしも必要とされるものではなく、これを設けない構成としても差し支えないものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、式（２）および式（３）の条件を満たすように、レンズの中心厚さと周辺厚さとを特定の関係とすることにより、製造可能な形状を保った状態で、周辺光量を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、レンズ性能を維持することができる。また、請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、式（５）および式（６）の条件を満たすことにより、小型化を図るとともに、バックフォーカス距離を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、容易に製造することができる等の効果を奏する。
【００７１】
また、請求項２に記載の発明は、式（４）の条件を満たすように、絞りを特定の条件を満足する位置に配置することにより、テレセントリック性を確保することができ、撮像素子が小型化した場合でも良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る撮像レンズの実施の一形態を示す概略構成図
【図２】 本発明の撮像レンズの第１実施例を示す概略構成図
【図３】 図２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図４】 本発明の撮像レンズの第２実施例を示す概略構成図
【図５】 図４の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図６】 本発明の撮像レンズの第３実施例を示す概略構成図
【図７】 図６の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【符号の説明】
１ レンズ本体
２ 絞り
３ 光量制限板
４ カバーガラス
５ 撮像面
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像レンズに係り、特に携帯電話等に搭載されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用した撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラ）に用いられ、小型軽量化を図ることを可能とした単玉レンズ構成の撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの進展が著しく、例えば、携帯型のコンピュータやテレビ電話、携帯電話等に搭載するためのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用したカメラ、例えば、ＣＣＤカメラの需要が著しく高まっている。このようなＣＣＤカメラは、限られた設置スペースに搭載する必要があることから、小型であり、かつ、軽量であることが望まれている。
【０００３】
そのため、このようなＣＣＤカメラに用いられる撮像レンズも、同様に、小型軽量であることが要求されている。
【０００４】
このような撮像レンズとしては、従来から、１枚のレンズを用いたいわゆる単玉レンズ系が用いられている。
【０００５】
このような従来の単玉レンズ系の撮像レンズとして、例えば、特開平１０−２８２４１０号公報等に開示されているものがある。
【０００６】
また、携帯電話等に搭載される固体撮像素子として、従来は１／４インチセンサ（対角４．５ｍｍ程度）が多く用いられていたが、近年、これに代わってさらに小型化された１／７インチセンサ（対角２．６ｍｍ程度）が主流になりつつある。
【０００７】
このような極めて小型の撮像レンズにおいては、以下のような条件を満たすことが必要となる。
【０００８】
まず、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子は、銀塩フィルムと異なり、構造上斜めに入射する光を１００％有効に利用できないため、レンズには撮像素子のどの位置においても光が垂直に近い角度で入射することが求められる。すなわち、テレセントリック性が高く、撮像素子と射出瞳との間の距離が大きいことが求められる。
【０００９】
また、撮像素子は、この撮像素子に設けられた各画素で光を感知するが、撮像素子内の各画素の感度は均一となっているため、撮像素子に入射する光量は素子内のどの位置においても一定に保たれることが望ましい。すなわち、撮像素子の中央部と周辺部との光量を均一にする必要があることから、周辺光量をできる限り確保することが必要とされる。
【００１０】
これらの条件は、撮像素子の大きさが小さくなるに伴い、各画素の大きさも小さくなることから、感度も低下するため従来以上に重要なものとなる。
【００１１】
さらに、一般に、撮像素子の表面にはカバーガラスが配置されるようになっており、用途によっては、レンズと撮像素子との間に各種フィルタ（ＩＲカットフィルタ、ローバンドパスフィルタ等）等も挿入されるので、比較的長いバックフォーカス距離が必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、１／４インチセンサに用いられる広角タイプの撮像レンズにおいては、焦点距離が４ｍｍ程度と、比較的長かったために、撮像素子と射出瞳との距離およびバックフォーカス距離を確保することは比較的容易であった。
【００１３】
しかしながら、１／７インチセンサに用いられる広角タイプの撮像レンズにおいては、焦点距離が２ｍｍ程度と、極めて短いものとなる。そのため、焦点距離の短縮化に伴って、撮像素子と射出瞳との距離およびバックフォーカス距離も短縮化されてしまう。したがって、従来の１／４インチセンサに用いられる撮像レンズをそのまま縮小して１／７インチセンサ用として利用することは極めて困難であるという問題を有している。また、このように単にレンズを縮小した場合、レンズ中心厚さやフランジ厚さの加工性が著しく低下するという問題をも有している。
【００１４】
また、射出瞳位置は、絞りの位置を物体側の焦点距離位置近辺に配置することにより最大とすることができるが、この場合、レンズ全体の大きさ（厚さ、光学面有効径）が非常に大きくなってしまうだけでなく、加工性が低下してしまうという問題を有している。
【００１５】
さらに、バックフォーカス距離は、レンズの形状をメニスカス形状とすることにより、改善することができるが、適切な形状としなければ、加工性が低下するという問題を有している。
【００１６】
本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、撮像素子が小型化した場合でも、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を確保した状態で、レンズを容易に製造することのできる撮像レンズを提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、物体側に位置する第１面を凹面としてなる樹脂製のメニスカス状のレンズ本体の物体側に絞りを配置し、前記レンズ本体は、
（２）０．９≧Ｄｔ／Ｄｃ≧０．５
（３）１．０≧Ａｐ2 ／Ａｍ2 ≧０．９
（５）０．５０９≧｜ｒ2 ／ｆｌ｜≧０．３５
（６）０．８≧Ｄｃ／ｆｌ≧０．３
但し、
Ｄｔ：レンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ
Ｄｃ：レンズの中心厚さ
Ａｐ2 ：像面側第２面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）
Ａｍ2 ：像面側第２面の最大半径
ｒ2 ：像面側の面の中心曲率半径
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１８】
この請求項１に記載の発明によれば、式（２）において、Ｄｔ／Ｄｃが０．９より大きいと、レンズの屈折力が不足して所望の焦点距離を実現できないことに加えて、各種収差の補正が不十分となる。また、Ｄｔ／Ｄｃが０．５より小さいと、偏肉度合いが大きくなってしまい、レンズの成形性が低下し、光学面の加工が困難となる。さらに、式（３）において、Ａｐ2 ／Ａｍ2 を０．９以上（Ａｐ2 ／Ａｍ2 の最大値は１．０）とすることにより、レンズ本体の像面側の第２面を有効利用することができる。また、光学面の半径を抑えることができ、レンズの小型化が可能となるとともに、加工により形成した光学面を無駄なく利用できることから、周辺光量も確保することができる。
【００１９】
本発明においては、式（２）および式（３）の条件を満たすように、レンズの中心厚さと周辺厚さとを特定の関係とすることにより、製造可能な形状を保った状態で、周辺光量を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、レンズ性能を維持することができる。さらに、式（５）において、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．５０９より大きいと、バックフォーカス距離を確保することができなくなり、各種フィルタ等を挿入することができなくなってしまう。また、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．３５より小さいと、光学面周辺部の加工が困難になってしまうことに加え、レンズの偏肉度合いが大きくなり、精度よくレンズを成形することができなくなってしまう。また、式（６）において、Ｄｃ／ｆｌが０．８より大きいと、光学系全体が大型化する。また、Ｄｃ／ｆｌが０．３より小さいと、レンズ本体の外周部分を支持するためのフランジ部の厚さが不足してしまい、製造性が低下する。本発明においては、さらに、式（５）および式（６）の条件を満たすことにより、小型化を図るとともに、バックフォーカス距離を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、容易に製造することができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記レンズ本体は、
（４）０．１５≧Ｓ≧０．０３
但し、
Ｓ：絞りとレンズ本体の第１面との距離（ｍｍ）
の条件を満足することを特徴とするものである。
【００２１】
この請求項２に記載の発明によれば、式（４）において、Ｓが０．１５ｍｍより大きいと、光学系全体の厚さが厚くなることに加えて、レンズ本体の第２面の有効径が大きくなってしまうことにより、小型化が困難になり、また、レンズ本体の成形性と加工性が低下する。Ｓが０．０３ｍｍより小さいと、射出瞳位置が近くなりすぎ、センサ面への入射角度が大きく傾き、光の有効利用が困難となる。
【００２２】
本発明においては、前記式（４）の条件を満たすように、絞りを配置することにより、テレセントリック性を確保することができ、撮像素子が小型化した場合でも良好な画像を得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１から図７を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る撮像レンズの基本構造を示したもので、この撮像レンズは、例えば、プラスチック等の樹脂からなるレンズ本体１を有している。本実施形態における撮像レンズは、物体側に位置する第１面を凹面としてなるメニスカス状のレンズ本体１が配設されており、レンズ本体１の物体側には、絞り２が配置されている。レンズ本体１の像面側の第２面の周縁部には、光量制限板３が配置されており、前記レンズ本体１の第２面側には、カバーガラス４およびＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子の受光面である撮像面５がそれぞれ配設されている。
【００２８】
本実施形態においては、前記レンズ本体１は、次の条件を満たすようになっている。
（１）Ｙ’／ｆｌ≧０．６
（２）０．９≧Ｄｔ／Ｄｃ≧０．５
（３）１．０≧Ａｐ2 ／Ａｍ2 ≧０．９
但し、ｆｌはレンズ系全体の焦点距離、Ｙ’は最大像高（撮像面５の撮像領域の対角線の１／２長さ）、Ｄｔはレンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ、Ｄｃはレンズの中心厚さ、Ａｐ2 は像面側光学面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）、Ａｍ2 は像面側光学面の最大半径（光学面加工半径）である。
【００２９】
式（１）において、Ｙ’／ｆｌを０．６以上とすることにより、広い画角を確保することが可能となる。
【００３０】
また、式（２）において、Ｄｔ／Ｄｃが０．９より大きいと、レンズの屈折力が不足して所望の焦点距離を実現できないだけでなく、各種収差の補正が不十分となる。また、Ｄｔ／Ｄｃが０．５より小さいと、偏肉度合いが大きくなってしまい、レンズの成形性が低下し、光学面の加工が困難となる。なお、このＤｔ／Ｄｃは、０．７以上であればより好ましい。
【００３１】
さらに、式（３）において、Ａｐ2 ／Ａｍ2 を０．９以上（Ａｐ2 ／Ａｍ2 の最大値は１．０）とすることにより、レンズ本体１の像面側の第２面を有効利用することができる。また、光学面の半径を抑えることができ、レンズの小型化が可能となるとともに、加工により形成した光学面を無駄なく利用できることから、周辺光量も確保することができる。
【００３２】
本実施形態においては、前記式（１）、式（２）および式（３）の条件を満たすことにより、レンズの中心厚さと周辺厚さとを特定の関係とすることにより、製造可能な形状を保った状態で、周辺光量を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、レンズ性能を維持することができる。
【００３３】
また、好ましくは、レンズ本体１は、次の条件を満たすようになっている。
（４）０．１５≧Ｓ≧０．０３
但し、Ｓは絞り２とレンズ本体１の第１面との距離（ｍｍ）である。
【００３４】
この式（４）において、Ｓが０．１５ｍｍより大きいと、光学系全体の厚さが厚くなることに加えて、レンズ本体１の第２面の有効径が大きくなってしまうことにより、小型化が困難になり、また、レンズ本体１の成形性と加工性が低下する。また、Ｓが０．０３ｍｍより小さいと、射出瞳位置が近くなりすぎ、センサ面への入射角度が大きく傾き、光の有効利用が困難となり、周辺光量の低下につながる。
【００３５】
本実施形態においては、前記式（４）の条件を満たすように、絞りを配置することにより、テレセントリック性を確保することができ、撮像素子が小型化した場合でも良好な画像を得ることができる。
【００３６】
また、レンズ本体１は、次の条件を満たすようになっている。
（５）０．５０９≧｜ｒ2 ／ｆｌ｜≧０．３５
（６）０．８≧Ｄｃ／ｆｌ≧０．３
但し、ｒ２は像面側の面の中心曲率半径である。
【００３７】
この式（５）において、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．５０９より大きいと、バックフォーカス距離を確保することができなくなり、各種フィルタ等を挿入することができなくなってしまう。また、｜ｒ2 ／ｆｌ｜が０．３５より小さいと、光学面周辺部の加工が困難になってしまうとともに、レンズの偏肉度合いが大きくなり、精度よくレンズを成形することができなくなってしまう。
【００３８】
また、式（６）において、Ｄｃ／ｆｌが０．８より大きいと、光学系全体が大型化する（光軸方向、径方向ともに大型化する）。また、Ｄｃ／ｆｌが０．３より小さいと、レンズ本体１の外周部分を支持するためのフランジ部の厚さが不足してしまい、製造性が低下する。
【００３９】
本実施形態においては、前記式（５）および式（６）の条件を満たすことにより、小型化を図るとともに、バックフォーカス距離を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、容易に製造することができる。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図２から図７を参照して説明する。
【００４１】
ここで、本実施例において、ＦはＦナンバー、ｆｌはレンズ系全体の焦点距離、Ｙ’は最大像高、Ｄｔはレンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ、Ｄｃはレンズの中心厚さ、Ａｐ2 は像面側光学面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）、Ａｍ2 は像面側光学面の最大半径（光学面加工半径）、Ｓは絞り２とレンズ本体１の第１面との距離、ｒ2 はレンズ本体１の第２面の中心曲率半径、ｒは各光学面の曲率半径、ｄはレンズ厚または空気間隔、ｎｄは屈折率を示す。
【００４２】
また、レンズ１の非球面の形状は、光軸方向にＺ軸、光軸と垂直方向にＸ軸をとり、光の進行方向を正とし、ｋ、ａ、ｂ、ｃを非球面係数としたとき次式で表している。
【００４３】
【数式１】
＜実施例１＞
図２は本発明の第１実施例を示したもので、本実施例においては、前記図１に示す構成の撮像レンズであり、この第１実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００４５】
【００４６】
また、Ｄｔ／Ｄｃ＝０．７０／０．９０＝０．７８となり、前記（２）式を満足するものである。
【００４７】
さらに、Ａｐ2 ／Ａｍ2 ＝０．６２／０．６５＝０．９５となり、前記（３）式を満足するものである。
【００４８】
また、Ｓ＝０．０５であり、前記（４）式を満足するものである。
【００４９】
さらに、｜ｒ2 ／ｆｌ｜＝０．９９／２．１９＝０．４５２となり、前記（５）式を満足するものである。
【００５０】
さらにまた、Ｄｃ／ｆｌ＝０．９０／２．１９＝０．４１１となり、前記（６）式を満足するものである。
【００５１】
この実施例１の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図３に示す。
【００５２】
これによれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜実施例２＞
図４は本発明の第２実施例を示したもので、この第２実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００５３】
【００５４】
また、Ｄｔ／Ｄｃ＝０．７５／０．８５＝０．８８となり、前記（２）式を満足するものである。
【００５５】
さらに、Ａｐ2 ／Ａｍ2 ＝０．５０／０．５５＝０．９１となり、前記（３）式を満足するものである。
【００５６】
また、Ｓ＝０．１０であり、前記（４）式を満足するものである。
【００５７】
さらに、｜ｒ2 ／ｆｌ｜＝０．８５／１．６７＝０．５０９となり、前記（５）式を満足するものである。
【００５８】
さらにまた、Ｄｃ／ｆｌ＝０．８５／１．６７＝０．５０９となり、前記（６）式を満足するものである。
【００５９】
この実施例２の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図５に示す。
【００６０】
これによれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜実施例３＞
図６は本発明の第３実施例を示したもので、この第３実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００６１】
【００６２】
また、Ｄｔ／Ｄｃ＝０．８４／１．００＝０．８４となり、前記（２）式を満足するものである。
【００６３】
さらに、Ａｐ2 ／Ａｍ2 ＝０．６８／０．７０＝０．９７となり、前記（３）式を満足するものである。
【００６４】
また、Ｓ＝０．１０であり、前記（４）式を満足するものである。
【００６５】
さらに、｜ｒ2 ／ｆｌ｜＝１．０７／２．２０＝０．４８６となり、前記（５）式を満足するものである。
【００６６】
さらにまた、Ｄｃ／ｆｌ＝１．００／２．２０＝０．４５５となり、前記（６）式を満足するものである。
【００６７】
この実施例３の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図７に示す。
【００６８】
これによれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００６９】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。例えば、像面側に配置される光量制限板は必ずしも必要とされるものではなく、これを設けない構成としても差し支えないものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、式（２）および式（３）の条件を満たすように、レンズの中心厚さと周辺厚さとを特定の関係とすることにより、製造可能な形状を保った状態で、周辺光量を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、レンズ性能を維持することができる。また、請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、式（５）および式（６）の条件を満たすことにより、小型化を図るとともに、バックフォーカス距離を確保して、撮像素子が小型化した場合でも、容易に製造することができる等の効果を奏する。
【００７１】
また、請求項２に記載の発明は、式（４）の条件を満たすように、絞りを特定の条件を満足する位置に配置することにより、テレセントリック性を確保することができ、撮像素子が小型化した場合でも良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る撮像レンズの実施の一形態を示す概略構成図
【図２】 本発明の撮像レンズの第１実施例を示す概略構成図
【図３】 図２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図４】 本発明の撮像レンズの第２実施例を示す概略構成図
【図５】 図４の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図６】 本発明の撮像レンズの第３実施例を示す概略構成図
【図７】 図６の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【符号の説明】
１ レンズ本体
２ 絞り
３ 光量制限板
４ カバーガラス
５ 撮像面
Claims (2)
- 物体側に位置する第１面を凹面としてなる樹脂製のメニスカス状のレンズ本体の物体側に絞りを配置し、前記レンズ本体は、
（２）０．９≧Ｄｔ／Ｄｃ≧０．５
（３）１．０≧Ａｐ2 ／Ａｍ2 ≧０．９
（５）０．５０９≧｜ｒ2 ／ｆｌ｜≧０．３５
（６）０．８≧Ｄｃ／ｆｌ≧０．３
但し、
Ｄｔ：レンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ
Ｄｃ：レンズの中心厚さ
Ａｐ2 ：像面側第２面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）
Ａｍ2 ：像面側第２面の最大半径
ｒ2 ：像面側の面の中心曲率半径
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
の条件を満足することを特徴とする撮像レンズ。 - 前記レンズ本体は、
（４）０．１５≧Ｓ≧０．０３
但し、
Ｓ：絞りとレンズ本体の第１面との距離（ｍｍ）
の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
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