JP4239248B2

JP4239248B2 - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP4239248B2
Application number: JP24784898A
Authority: JP
Inventors: 清志林; 豊飯塚
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: JP2000066091A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像レンズに関し、さらに詳しくは、小型の電子撮像素子（ＣＣＤ）用に用いられるテレセントリックな撮像レンズに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
小型のＣＣＤ用の光学系としては、従来、特開平７−２１８８２５号公報、特開平７−２１８８２６号公報、特開平８−１２２６３６号公報、特開平８−２２０４２８号公報及び特開平９−２３０２３２号公報等に開示されたものが知られている。
しかしこれらの撮像レンズは、Ｆナンバーを小さくして明るくするためにレンズ構成枚数が多かったり、また、歪曲収差が大きく光学性能が必ずしも十分ではないという問題点があった。
本発明は、これらの先行技術に鑑みて、少ないレンズ構成枚数でありながら、Ｆナンバーが２．８及び画角が４０°に達し、しかも電子撮像素子に必要な長いバックフォーカスと良好なテレセントリシティーを具備し、且つ非常に高い光学結像性能を有する撮像レンズを得ることを課題とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ及び正の屈折力を有する第５レンズより構成され、
Ｂｆ：バックフォーカス長
ｆ：全系の焦点距離
α：最大像高に至る主光線の光軸となす角度
Ｄ：第２レンズと第３レンズとの光軸上の間隔
とするとき、
０．６＜Ｂｆ／ｆ＜０．８ ‥‥（１）
｜α｜＜１０° ‥‥（２）
０．１５＜Ｄ／ｆ＜０．２５ ‥‥（３）
なる条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズである。なお、主光線とは、絞りの中心を通る光線である。
【０００４】
小型のＣＣＤを撮像素子として用いる撮像レンズでは、光の高周波成分をカットするために、撮像レンズと撮像素子との間、すなわち撮像レンズのバックフォーカスに、水晶板等からなるローパスフィルターが挿入される。条件式（１）は、この撮像レンズのバックフォーカスＢｆの適正な範囲を規定する式である。
条件式（１）の下限を越えてバックフォーカスＢｆが過度に短くなると、光学的ローパスフィルター等を挿入するのに十分なスペースを確保できなくなるから、モワレ縞などによって像の劣化を招く。逆に条件式（１）の上限を越えてバックフォーカスＢｆが過度に長くなると、屈折力が負の第１レンズと、合成屈折力が正の第２〜第５レンズからなるレトロフォーカス型のレンズ構成の各屈折力が強くなり過ぎ、収差補正が困難になる。
【０００５】
またＣＣＤは、ＣＣＤに入射する光線が垂直に近い角度にて入射しないと、十分な性能を発揮できないから、撮像レンズ系は十分なテレセントリシティーを持っている必要がある。条件式（２）は、この撮像レンズ系のテレセントリシティーの適切な範囲を規定する式であり、条件式（２）の上限を越えると、ＣＣＤ等の小型撮像素子へ入射する光量を十分有効に活用できなくなる。なお、像面に至る主光線が光軸と交わる位置、すなわち射出瞳の位置は、像面よりも物体側（撮像レンズ側）にあることも、その反対側にあることもあるが、一般には、射出瞳の位置が、像面よりも物体側にあるように形成することが好ましい。後記する各実施例でのαの値は、射出瞳の位置が像面よりも物体側（撮像レンズ側）にある場合を正としている。
また、条件式（３）において、第２レンズと第３レンズとの光軸上の間隔Ｄは絞りを含む空間であるから、この間隔Ｄによって、軸上の周縁光線と軸外の主光線の振る舞いをコントロールすることができる。条件式（３）の下限を越えると、テレセントリシティーの確保が困難となる。逆に条件式（３）の上限を越えると、第３レンズに入る軸上周縁光が光軸に近づくから、バックフォーカスＢｆが短くなり、また軸外光の収差補正が困難になる。
【０００６】
次に本発明においては、第１レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状に形成され、第２レンズの物体側レンズ面は、物体側に凸の形状に形成され、且つ像側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成され、第３レンズは、両凹形状に形成され、第４レンズの像側レンズ面は、像側に凸の形状に形成され、且つ物体側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成され、第５レンズの物体側レンズ面は、物体側に凸の形状に形成され、且つ像側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成されることが好ましい。
これらのレンズ形状とすることにより、良好な光学性能を実現することができる。
【０００７】
次に本発明においては、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズとの間隔は、高性能な光学系を実現するために重要な間隔という訳ではない。したがって第１レンズと第２レンズは、別個のレンズとすることもできるし、接合レンズとすることもできる。第１レンズと第２レンズを接合したときには、製造上の公差をより大きくすることができるから、製造しやすい光学系とすることができる。
【０００８】
次に本発明において、本発明の絞りは、第２レンズと第３レンズとの光軸上の間隔Ｄの中点よりも第２レンズ側に配置されることが好ましい。この構成により、良好なテレセントリシティーを確保できると共に、第３レンズ以降の後群の働きとも相まって、軸外収差を良好に補正することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面によって説明する。図１は本発明の第１実施例の撮像レンズを示し、図３は第２実施例の撮像レンズを示す。いずれの実施例の撮像レンズも、撮像素子としてＣＣＤを使用するものである。
第１実施例の撮像レンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ₁、正の屈折力を有する第２レンズＬ₂、絞りＳ、負の屈折力を有する第３レンズＬ₃、正の屈折力を有する第４レンズＬ₅及び正の屈折力を有する第５レンズＬ₅より構成されている。
また、第１レンズＬ₁は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状に形成されている。第２レンズＬ₂の物体側レンズ面は、物体側に凸の形状に形成され、且つ像側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成されている。第３レンズＬ₃は、両凹形状に形成されている。第４レンズＬ₄の像側レンズ面は、像側に凸の形状に形成され、且つ物体側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成されている。第５レンズＬ₅の物体側レンズ面は、物体側に凸の形状に形成され、且つ像側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成されている。
また、図３に示す第２実施例の撮像レンズは、第１レンズＬ₁と第２レンズＬ₂とが接合されている点で、第１実施例と相違する。
また、両実施例とも、絞りＳは、第２レンズＬ₂と第３レンズＬ₂との光軸上の間隔Ｄの中点よりも、第２レンズＬ₂側に配置されている。
【００１０】
以下の表１と表２に、それぞれ第１実施例と第２実施例の諸元を示す。両表の［主要諸元］中、２Ａは画角を表わす。また［レンズ諸元］中、第１欄Ｎｏは物体側からの各レンズ面の番号、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の距離、第４欄ｎ_dは各レンズ面から次のレンズ面までを満たすレンズ（空欄は空気）のｄ線に対する屈折率、第５欄ν_dは各レンズのｄ線を基準としたアッベ数、第６欄は各レンズの番号を表わす。また両表の［条件式対応値］に、前記各条件式（１）〜（３）中のパラメータの値を示す。
【００１１】
【表１】

【００１２】
【表２】

【００１３】
図２に第１実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差及び横収差を示す。各収差図においてＹは像高を表わす。また非点収差図中、点線Ｍはメリジオナル像面を表わし、実線Ｓはサジタル像面を表わす。同様に、図４に第２実施例の諸収差を示す。
各収差図より明らかなように、所要のレンズ構成と前記各条件式（１）〜（３）を満たすことにより、両実施例とも優れた結像性能を有することが分かる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、少ないレンズ枚数でありながらも、Ｆナンバーが２．８、画角が４０°に達し、しかも長いバックフォーカスと良好なテレセントリシティーを持ち、高い光学的結像性能を有した小型電子撮像素子用の撮像レンズを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の光路図である。
【図２】第１実施例の収差図である。
【図３】第２実施例の光路図である。
【図４】第２実施例の収差図である。
【符号の説明】
Ｌ₁〜Ｌ₅…レンズＳ…絞り

Claims

物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ及び正の屈折力を有する第５レンズより構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
０．６＜Ｂｆ／ｆ＜０．８ ‥‥（１）
｜α｜＜１０° ‥‥（２）
０．１５＜Ｄ／ｆ＜０．２５ ‥‥（３）
但し、Ｂｆ：バックフォーカス長
ｆ：全系の焦点距離
α：最大像高に至る主光線の光軸となす角度
Ｄ：前記第２レンズと第３レンズとの光軸上の間隔
である。
前記第１レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状に形成され、
前記第２レンズの物体側レンズ面は、物体側に凸の形状に形成され、且つ像側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成され、
前記第３レンズは、両凹形状に形成され、
前記第４レンズの像側レンズ面は、像側に凸の形状に形成され、且つ物体側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成され、
前記第５レンズの物体側レンズ面は、物体側に凸の形状に形成され、且つ像側レンズ面よりも強い曲率を持つように形成されたことを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
前記第１レンズと第２レンズは接合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像レンズ。
前記絞りは、前記第２レンズと第３レンズとの光軸上の間隔の中点よりも前記第２レンズ側に配置されることを特徴とする請求項１、２又は３項記載の撮像レンズ。