JP5778284B2 - 撮像レンズおよびこれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を用いた監視用カメラ、携帯端末用カメラ、車載用カメラ等に使用される撮像レンズ、およびこの撮像レンズを用いた撮像装置に関するものである。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子として、非常に小型化及び高画素化されたものが知られている。それとともに、これらの撮像素子を備えた撮像機器本体も小型化されており、それに搭載される撮像レンズも良好な光学性能に加え小型化されたものが適用されるようになっている。一方、撮像機器である監視用カメラや車載用カメラ等の用途でも、広画角のレンズでありながら、小型で高性能な撮像レンズを搭載したものが知られている。

上記のような分野における比較的レンズ枚数の少ない撮像レンズとして、例えば以下の特許文献１〜４に記載の撮像レンズが知られている。

特開平１−１３４３２４号公報 特開平７−２５３５４２号公報 特開２００１−３５６２６５号公報 特開２０１０−１９１０１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の撮像レンズは、絞りの位置がこの撮像レンズを構成する最も像側のレンズ面よりもさらに像側に位置するために収差補正が難しい。なお、特許文献１の撮像レンズをF4.0程度の明るさとする場合には、この撮像レンズは収差補正可能な構成を有していると言えるが、より明るい撮像レンズにしようとする場合には、最も物体側のレンズの外径が非常に大きくなってしまうという問題が生じる。この特許文献１に記載されている実施例３の撮像レンズは、第２レンズである凸レンズが、既に、レンズ外径の大きさに余裕が無い状態となっており、明るい撮像レンズに対応できるように構成されたものとは考え難い。

また、上記特許文献２に記載されている実施例２の撮像レンズは、F4と暗く、さらに色収差、非点収差も大きいため、高画質化の進んだ撮像装置への使用は不適切である。

また、上記特許文献３に記載されている実施例５の撮像レンズも、F3.6と暗く、さらに色収差、非点収差も大きいため、高画質化の進んだ撮像装置への使用は不適切である。

また、上記特許文献４に記載されている実施例５の撮像レンズは、F3.25と暗く、さらに色収差、非点収差、歪曲収差も大きいため、高画質化が求められる撮像装置への使用は不適切である。

上記のようなことにより、F2.2程度と明るく、特に軸上色収差が良好に補正され、撮像素子の画素数の増加にも応じられる良好な光学性能を持つ撮像レンズを使用したいという要請がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、諸収差が良好に補正された、明るく広画角でコンパクトな撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の撮像レンズは、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、一枚の両凹レンズである第１レンズのみからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと、負レンズである第５レンズとからなり、条件式（１ａ）：０＜ｆ２３／ｆ＜２．５、条件式（２ａ）：０＜ｆ４５／ｆ＜６を同時に満足することを特徴とするものである。ただし、ｆ２３を第２レンズと第３レンズの合成焦点距離、ｆ４５を第４レンズと第５レンズの合成焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。

なお、この第１の撮像レンズは、条件式（１ａ′）：０．６＜ｆ２３／ｆ＜２を満足することが望ましく、条件式（１ａ″）：１＜ｆ２３／ｆ＜１．８を満足することがより望ましい。また、この第１の撮像レンズは、条件式（２ａ′）：０．５＜ｆ４５／ｆ＜５．５を満足することが望ましく、条件式（２ａ″）：２＜ｆ４５／ｆ＜５を満足することがより望ましい。

本発明の第２の撮像レンズは、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、一枚の負レンズである第１レンズのみからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと、負レンズである第５レンズとからなり、条件式（１ｂ）：０．９＜ｆ２３／ｆ＜２．４、条件式（２ｂ）：２．８＜ｆ４５／ｆ＜６を同時に満足することを特徴とするものである。ただし、ｆ２３を第２レンズと第３レンズの合成焦点距離、ｆ４５を第４レンズと第５レンズの合成焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。

なお、この第２の撮像レンズは、条件式（１ｂ′）：１＜ｆ２３／ｆ＜２を満足することが望ましく、条件式（１ｂ″）：１．１＜ｆ２３／ｆ＜１．６を満足することがより望ましい。また、この第２の撮像レンズは、条件式（２ｂ′）：２．９＜ｆ４５／ｆ＜５を満足することが望ましく、条件式（２ｂ″）：３＜ｆ４５／ｆ＜４．２を満足することがより望ましい。

本発明の第３の撮像レンズは、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、一枚の負レンズである第１レンズのみからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと負レンズである第５レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズとからなり、条件式（３ａ）：０．９＜ｆｇ２／ｆ＜１．８を満足することを特徴とするものである。ただし、ｆｇ２を第２レンズ群の焦点距離（第２レンズ〜第５レンズの合成焦点距離）、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。

なお、この第３の撮像レンズは、条件式（３ａ′）：１＜ｆｇ２／ｆ＜１．６を満足することが望ましく、条件式（３ａ″）：１．０５＜ｆｇ２／ｆ＜１．４を満足することがより望ましい。

前記第２、第３の撮像レンズにおける第１レンズは、両凹レンズとすることができる。

前記第２、第３の撮像レンズは、第２レンズを両凸レンズとし、第３レンズを物体側に凹面を向けた負レンズとし、第４レンズを両凸レンズとし、第５レンズを物体側に凹面を向けた負レンズとすることができる。

前記第２、第３の撮像レンズにおける第３レンズは、メニスカス形状をなすものとすることができる。

前記第２、第３の撮像レンズにおける第５レンズは、メニスカス形状をなすものとすることができる。

前記第２、第３の撮像レンズは、第４レンズと第５レンズとが、互いに接合された全体として正の屈折力を持つ接合レンズをなすものとすることができる。

前記第１、第２の撮像レンズは、条件式（３ｂ）：０．５＜ｆｇ２／ｆ＜２．５を満足するものとすることができる。ただし、ｆｇ２を第２レンズ群の焦点距離（第２レンズ〜第５レンズの合成焦点距離）、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。なお、第１、第２の撮像レンズは、条件式（３ｂ′）：０．９＜ｆｇ２／ｆ＜１．８を満足することが望ましく、条件式（３ｂ″）：１＜ｆｇ２／ｆ＜１．３を満足することがより望ましい。

前記第１から第３の撮像レンズは、条件式（４）：−２＜ｆ１／ｆｇ２＜０を満足するものとすることができる。ただし、ｆ１を第１レンズの焦点距離、ｆｇ２を第２レンズ群の焦点距離（第２レンズ〜第５レンズの合成焦点距離）とする。なお、第１から第３の撮像レンズは、条件式（４′）：−１＜ｆ１／ｆｇ２＜−０．５を満足することが望ましく、条件式（４″）：−０．９＜ｆ１／ｆｇ２＜−０．６を満足することがより望ましい。

前記第１から第３の撮像レンズは、条件式（５）：１．５＜（ｄｓｉ）／ｆ＜３．２を満足するものとすることができる。ただし、ｄｓｉを絞りと結像面の光軸上での間隔（バックフォーカス部分は空気換算距離）、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。なお、第１から第３の撮像レンズは、条件式（５′）：１．８＜（ｄｓｉ）／ｆ＜２．８を満足することが望ましく、条件式（５″）：２＜（ｄｓｉ）／ｆ＜２．５を満足することがより望ましい。

前記第１から第３の撮像レンズは、条件式（６）：０．４２＜（ｄｓｉ）／Ｌ＜１を満足するものとすることができる。ただし、ｄｓｉを絞りと結像面の光軸上での間隔（バックフォーカス部分は空気換算距離）、Ｌを光学全長とする。なお、第１から第３の撮像レンズは、条件式（６′）：０．４５＜（ｄｓｉ）／Ｌ＜０．９を満足することが望ましく、条件式（６″）：０．４８＜（ｄｓｉ）／Ｌ＜０．８を満足することがより望ましい。

本発明の撮像装置は、前記第１から第３の撮像レンズのいずれかを備えたことを特徴とするものである。

なお、負の第１レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズ群を意味し、正の第２レンズ群は、正の屈折力を有する第２レンズ群を意味し、負レンズは、負の屈折力を有するレンズを意味し、正レンズは、正の屈折力を有するレンズを意味する。

前記第１から第３の撮像レンズは、実質的に２個のレンズ群からなるものとすることができる。なお、「実質的に２個のレンズ群からなるもの」とは、２個のレンズ群以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つ撮像レンズである。

空気換算バックフォーカスは、撮像レンズの最も像側のレンズ面からこの撮像レンズの像側の結像面（撮像面）までの光軸上における距離（空気換算距離）である。この空気換算したバックフォーカスは、上記最も像側のレンズ面から結像面までの間にフィルタやカバーガラス等の屈折力を持たない光学要素が配されている場合には、それらの光学要素の厚みを空気換算して定められるものである。

ｄｓｉは、絞りと結像面との間隔であって、撮像レンズにおける最も像側のレンズ面の頂点と絞りとの間隔については実長を用い、最も像側のレンズ面の頂点と結像面との間隔については空気換算間隔、すなわち空気換算バックフォーカスを用いて定められる間隔である。

空気換算間隔は、その間隔中にフィルタやカバーガラス等の屈折力を持たない光学要素が配されている場合には、それらの光学要素の厚みを空気換算して定められるものである。なお、その間隔中に上記屈折力を持たない光学要素が配置されていなければその間隔は単に空気間隔となる。

光学全長ＴＬは、撮像レンズの最も物体側のレンズ面からこの撮像レンズの像側の結像面（撮像面）までの光軸上における距離である。なお、この距離は、撮像レンズを構成する最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離については空気換算しない実長を用い、最も像側のレンズ面から結像面までの距離については空気換算バックフォーカスを用いて定められるものである。

撮像レンズに非球面を用いる場合には、非球面の凹凸、非球面の屈折力の正負、および非球面の曲率半径の正負は、この非球面の近軸領域における凹凸、屈折力の正負、および曲率半径の正負によって規定するものとする。

本発明の第１の撮像レンズおよび撮像装置によれば、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群を有し、第１レンズ群を、一枚の両凹レンズである第１レンズのみからなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと、負レンズである第５レンズとからなるものとし、条件式（１ａ）：０＜ｆ２３／ｆ＜２．５、条件式（２ａ）：０＜ｆ４５／ｆ＜６を同時に満足するものとしたので、明るく広画角でコンパクトにしつつ諸収差を良好に補正することができる。

本発明の第２の撮像レンズおよび撮像装置によれば、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群を有し、第１レンズ群を、一枚の負レンズである第１レンズのみからなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと、負レンズである第５レンズとからなるものとし、条件式（１ｂ）：０．９＜ｆ２３／ｆ＜２．４、条件式（２ｂ）：２．８＜ｆ４５／ｆ＜６を同時に満足するものとしたので、明るく広画角でコンパクトにしつつ諸収差を良好に補正することができる。

本発明の第３の撮像レンズおよび撮像装置によれば、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群を有し、第１レンズ群を、一枚の負レンズである第１レンズのみからなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと負レンズである第５レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズとからなるものとし、条件式（３ａ）：０．９＜ｆｇ２／ｆ＜１．８を満足するようにしたので、明るく広画角でコンパクトにしつつ諸収差を良好に補正することができる。

なお、各条件式の作用、効果については後述する。

本発明の実施の形態による撮像レンズおよび撮像装置の概略構成を示す断面図 実施例１の撮像レンズの概略構成を示す断面図 実施例２の撮像レンズの概略構成を示す断面図 実施例３の撮像レンズの概略構成を示す断面図 実施例４の撮像レンズの概略構成を示す断面図 実施例５の撮像レンズの概略構成を示す断面図 （ａ）〜（ｄ）は実施例１の撮像レンズの収差図 （ａ）〜（ｄ）は実施例２の撮像レンズの収差図 （ａ）〜（ｄ）は実施例３の撮像レンズの収差図 （ａ）〜（ｄ）は実施例４の撮像レンズの収差図 （ａ）〜（ｄ）は実施例５の撮像レンズの収差図 本発明の撮像レンズを搭載した監視用カメラを示す図

以下、本発明の実施の形態の撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態の撮像レンズを用いた撮像装置の概略構成をこの撮像レンズを通る光束の光路とともに示す断面図である。なお、図１中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは、後述する図２から図６の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚと同様に、互いに直交する３方向を示すものであり、矢印Ｚ方向は光軸Ｚ１と同じ方向を示している。

図１中に図示されている撮像レンズ１００は、本発明の第１の実施形態の撮像レンズ１０１から第３の実施形態の撮像レンズ１０３の３種類の実施の形態を共通に示すものである。同様に、図１中に図示されている撮像装置２００は、上記撮像レンズ１０１から１０３それぞれを搭載した、本発明の第１の実施形態の撮像装置２０１から第３の実施形態の撮像装置２０３の３種類の実施の形態を共通に示すものである。

上記のように、撮像レンズ１０１から１０３をまとめて撮像レンズ１００と称する。また、撮像装置２０１から２０３をまとめて撮像装置２００と称する。

図示の撮像装置２００は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子である撮像素子２１０と単焦点の撮像レンズ１００とを備えており、例えばデジタルカメラ、携帯端末用カメラ、監視用カメラ、車載用カメラ、欠損の検知や個体の識別などを目的とする読取用カメラなどに用いられるものである。

撮像素子２１０は、撮像レンズ１００を通してこの撮像素子２１０における受光面２１０Ｊ上に結像された被写体１を表す光学像Ｉｍを電気信号に変換して、この光学像Ｉｍを示す画像信号Ｇｓを出力するものである。なお、撮像装置２００は、撮像レンズ１００による結像面Ｋｍが、撮像素子２１０の受光面２１０Ｊ上に位置するように構成されている。

撮像レンズ１００は、物体側から順に、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２を備えている。第１レンズ群Ｇ１は、一枚の負レンズである第１レンズＬ１のみからなるものである。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズである第２レンズＬ２と負レンズである第３レンズＬ３とを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、開口絞りＳｔと、正レンズである第４レンズＬ４と、負レンズである第５レンズＬ５とからなるものである。上記構成は撮像レンズ１０１から１０３に共通の構成である。

このように、撮像レンズ１００は、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、正の第２レンズＬ２、負の第３レンズＬ３、開口絞りＳｔ、正の第４レンズＬ４、負の第５レンズＬ５を備えたものである。

撮像レンズ１０１は、さらに、第１レンズＬ１を両凸レンズにするとともに、条件式（１ａ）：０＜ｆ２３／ｆ＜２．５、条件式（２ａ）：０＜ｆ４５／ｆ＜６を同時に満足するように構成されたものである。

なお、この撮像レンズ１０１は、条件式（１ａ′）：０．６＜ｆ２３／ｆ＜２を満足することが望ましく、条件式（１ａ″）：１＜ｆ２３／ｆ＜１．８を満足することがより望ましい。また、この撮像レンズ１０１は、条件式（２ａ′）：０．５＜ｆ４５／ｆ＜５．５を満足することが望ましく、条件式（２ａ″）：２＜ｆ４５／ｆ＜５を満足することがより望ましい。

撮像レンズ１０２は、さらに、条件式（１ｂ）：０．９＜ｆ２３／ｆ＜２．４、条件式（２ｂ）：２．８＜ｆ４５／ｆ＜６を同時に満足するように構成されたものである。

なお、この撮像レンズ１０２は、条件式（１ｂ′）：１＜ｆ２３／ｆ＜２を満足することが望ましく、条件式（１ｂ″）：１．１＜ｆ２３／ｆ＜１．６を満足することがより望ましい。また、この撮像レンズ１０２は、条件式（２ｂ′）：２．９＜ｆ４５／ｆ＜５を満足することが望ましく、条件式（２ｂ″）：３＜ｆ４５／ｆ＜４．２を満足することがより望ましい。

撮像レンズ１０３は、さらに、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とが、互いに接合された全体として正の屈折力を持つ接合レンズをなし、かつ、条件式（３ａ）：０．９＜ｆｇ２／ｆ＜１．８を満足するように構成されたものである。

なお、この撮像レンズ１０３は、条件式（３ａ′）：１＜ｆｇ２／ｆ＜１．６を満足することが望ましく、条件式（３ａ″）：１．０５＜ｆｇ２／ｆ＜１．４を満足することがより望ましい。

さらに、上記撮像レンズ１００は、以下のような構成を有するものとすることができる。

撮像レンズ１０２、１０３は、第１レンズＬ１を両凹レンズとすることができる。

撮像レンズ１０２、１０３は、第２レンズＬ２を両凸レンズとし、第３レンズＬ３を物体側に凹面を向けた負レンズとし、第４レンズＬ４を両凸レンズとし、第５レンズＬ５を物体側に凹面を向けた負レンズとすることができる。

撮像レンズ１０２、１０３は、第３レンズＬ３をメニスカスレンズとしたり、あるいは、第５レンズＬ５をメニスカスレンズとしたりすることができる。

撮像レンズ１０２、１０３は、第４レンズと第５レンズとが、互いに接合された全体として正の屈折力を持つ接合レンズをなすものとすることができる。

撮像レンズ１０１、１０２は、条件式（３ｂ）：０．５＜ｆｇ２／ｆ＜２．５を満足するものとすることができる。なお、撮像レンズ１０１、１０２は、条件式（３ｂ′）：０．９＜ｆｇ２／ｆ＜１．８を満足することが望ましく、条件式（３ｂ″）：１＜ｆｇ２／ｆ＜１．３を満足することがより望ましい。

撮像レンズ１０１から１０３は、条件式（４）：−２＜ｆ１／ｆｇ２＜０を満足するものとすることができる。なお、撮像レンズ１０１から１０３は、条件式（４′）：−１＜ｆ１／ｆｇ２＜−０．５を満足することが望ましく、条件式（４″）：−０．９＜ｆ１／ｆｇ２＜−０．６を満足することがより望ましい。

撮像レンズ１０１から１０３は、条件式（５）：１．５＜（ｄｓｉ）／ｆ＜３．２を満足するものとすることができる。なお、撮像レンズ１０１から１０３は、条件式（５′）：１．８＜（ｄｓｉ）／ｆ＜２．８を満足することが望ましく、条件式（５″）：２＜（ｄｓｉ）／ｆ＜２．５を満足することがより望ましい。

撮像レンズ１０１から１０３は、条件式（６）：０．４２＜（ｄｓｉ）／Ｌ＜１を満足するものとすることができる。なお、撮像レンズ１０１から１０３は、条件式（６′）：０．４５＜（ｄｓｉ）／Ｌ＜０．９を満足することが望ましく、条件式（６″）：０．４８＜（ｄｓｉ）／Ｌ＜０．８を満足することがより望ましい。

以下に各条件式に関する作用効果についてまとめて説明する。

〔ｆ２３／ｆの範囲を規定する条件式の作用効果〕
条件式（１ａ）、（１ｂ）それぞれは、第２レンズと第３レンズの合成焦点距離ｆ２３とレンズ全系の焦点距離ｆとの比率の範囲を規定するものである。

条件式（１ａ）、または（１ｂ）を満足するように撮像レンズや撮像装置を構成することにより、軸上光束の光軸Ｚ１に対する高さがレンズ全系で一番高くなるところでの光束径の大きさを抑制しながら（小型化を図りながら）諸収差を抑えることができる。

条件式（１ａ）、または（１ｂ）の上限を上回ると、収差は良好になるが、光学全長Ｌが伸びてしまう。この光学全長Ｌの伸びを抑えようとすると、マージナル光線における球面収差とこのマージナル光線の７割近傍の高さを通る光線における球面収差との差（球面収差の膨らみ）が大きくなる。一方、条件式（１ａ）、または（１ｂ）の下限を下回ると、球面収差が補正不足となり、球面収差がアンダー（補正不足）になる。

なお、上述の条件式（１ａ′）、（１ａ″）、（１ｂ′）、（１ｂ″）の作用、効果は、上記条件式（１ａ）、（１ｂ）の場合と同様である。

〔ｆ４５／ｆの範囲を規定する条件式の作用効果〕
条件式（２ａ）、（２ｂ）それぞれは、第４レンズと第５レンズの合成焦点距離ｆ４５とレンズ全系の焦点距離ｆとの比率の範囲を規定するものである。

条件式（２ａ）、または（２ｂ）を満足するように撮像レンズや撮像装置を構成することにより、小型化しつつ諸収差のバランスを取ることができる。

条件式（２ａ）、または（２ｂ）の上限を上回ると、タンジェンシャル像面がアンダー側に倒れる。一方、条件式（２ａ）、または（２ｂ）の下限を下回ると、球面収差がアンダー側に倒れる。

なお、上述の条件式（２ａ′）、（２ａ″）、（２ｂ′）、（２ｂ″）の作用、効果は、上記条件式（２ａ）、（２ｂ）の場合と同様である。

〔ｆｇ２／ｆの範囲を規定する条件式の作用効果〕
条件式（３ａ）、（３ｂ）それぞれは、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離（第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５の合成焦点距離）ｆｇ２とレンズ全系の焦点距離ｆとの比率の範囲を規定するものである。

条件式（３ａ）、または（３ｂ）を満足するように撮像レンズや撮像装置を構成することにより、コンパクト化を図りつつバックフォーカスを長くすることができる。

条件式（３ａ）、または（３ｂ）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離が長くなるために光学全長Ｌが伸びてしまう。この光学全長Ｌの伸びを抑えようとすると、上述のように球面収差の膨らみが大きくなり性能劣化が生じる。一方、条件式（３ａ）、または（３ｂ）の下限を下回ると、光学全長Ｌは短縮傾向にはなるが、球面収差がアンダー側に倒れてしまい、この球面収差が補正不足となる。

なお、上述の条件式（３ａ′）、（３ａ″）、（３ｂ′）、（３ｂ″）の作用、効果は、上記条件式（３ａ）、（３ｂ）の場合と同様である。

〔ｆ１／ｆｇ２の範囲を規定する条件式の作用効果〕
条件式（４）は、第１レンズ群１Ｇの焦点距離ｆ１と第２レンズ群２Ｇの焦点距離ｆｇ２との比率の範囲を規定するものである。

条件式（４）を満足するように撮像レンズや撮像装置を構成することにより、コンパクト化を図りつつ、球面・像面のバランスを適切に保つことができる。

条件式（４）の上限を上回ると、長いバックフォーカスを確保しやすくなるが、球面収差がオーバーになりすぎる。一方、条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群１Ｇの屈折力が第２レンズ群２Ｇの屈折力に比べて弱くなるためバックフォーカスが短くなり、かつ、像面がアンダー側に倒れる。

なお、上述の条件式（４′）、（４″）の作用、効果は、上記条件式（４）の場合と同様である。

〔（ｄｓｉ）／ｆの範囲を規定する条件式の作用効果〕
条件式（５）は、絞りＳｔと結像面Ｋｍとの光軸Ｚ１上における間隔ｄｓｉと、レンズ全系の焦点距離ｆとの比率の範囲を規定するものである。

条件式（５）を満足するように撮像レンズや撮像装置を構成することにより、撮像レンズや撮像装置をコンパクト化することができる。

条件式（５）の上限を上回ると、光学全長Ｌが伸びる。この光学全長Ｌの伸びを抑えようとすると、上述のように球面収差の膨らみが大きくなり性能劣化が生じる。一方、条件式（５）の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなる。

なお、上述の条件式（５′）、（５″）の作用、効果は、上記条件式（５）の場合と同様である。

〔（ｄｓｉ）／Ｌの範囲を規定する条件式の作用効果〕
条件式（６）は、絞りＳｔと結像面Ｋｍとの光軸Ｚ１上における間隔ｄｓｉと、光学全長Ｌとの比率の範囲を規定するものである。

条件式（６）を満足するように撮像レンズや撮像装置を構成することにより、撮像レンズや撮像装置をコンパクト化することができる。

条件式（６）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が狭まる事により、高次の球面収差が発生し性能が劣化する。一方、条件式（６）の下限を下回ると、光学全長Ｌが伸びる。この光学全長Ｌの伸びを抑えようとすると、上述のように球面収差の膨らみが大きくなり性能劣化が生じる。

なお、上述の条件式（６′）、（６″）の作用、効果は、上記条件式（６）の場合と同様である。

上記撮像レンズ１００を撮像装置２００に適用する際には、その撮像装置２００の構成に応じて撮像レンズ１００と撮像素子２１０との間にカバーガラスや、ローパスフィルタ、あるいは赤外線カットフィルタ等の、実質的に屈折力を有さない光学要素ＬＬを配置することができる。例えば、撮像レンズ１００が、車載カメラに搭載されて夜間の監視用カメラとして使用される場合には、撮像レンズ１００と撮像素子２１０との間に、紫外光から青色光に亘る波長を持つ光をカットするようなフィルタを挿入することが望ましい。

また、撮像レンズ１００と撮像素子２１０との間にローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、撮像レンズを構成するレンズの間に各種フィルタを配置したり、撮像レンズを構成するレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を奏する薄膜を形成すること（コーティングを施すこと）もできる。

上記撮像レンズ１００が、例えば屋外の監視に適用される場合には、寒冷地の外気から熱帯地方の夏の車内まで広い温度範囲で使用可能なことが要求される。そのような場合には各撮像レンズを構成する全てのレンズの材質がガラスであることが好ましい。また、安価にレンズを製作するために、各撮像レンズを構成する全てのレンズが球面レンズであることが好ましい。しかしながら、コストよりも光学性能を優先する場合には非球面レンズを採用することができる。

次に、本発明による撮像レンズの具体的な数値データを示す実施例について説明する。

以下、図２〜６、図７〜１１、表１〜６を参照し、本発明の撮像レンズの実施例１〜５それぞれの数値データ等についてまとめて説明する。なお、上記図１中の符号と一致する図２〜６中の符号は互に対応する構成を示している。

なお、実施例１から５の撮像レンズは、上記条件式の全てを満足するように構成されている。また、実施例１〜５の各撮像レンズを構成するレンズは全て球面レンズである。

＜実施例１＞
図２は、実施例１の撮像レンズの概略構成を示す断面図である。

また、表１は、実施例１の撮像レンズのレンズデータを示すものである。表１に示すレンズデータにおいて、面番号ｉは最も物体側に配置された面を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、２、３、・・・）の面Ｓｉの面番号を示す。なお、表１のレンズデータには開口絞りＳｔ、パワーを持たない光学要素ＬＬも含めて面番号を付している。

表１中の記号Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の面の曲率半径を示し、記号Ｄｉはｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。記号Ｒｉおよび記号Ｄｉは、レンズ面や開口絞り等を示す記号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と番号が対応している。

また、表１中の記号Ｎｄｊは最も物体側の光学要素を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、２、３、・・・）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素の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、上記のような光学系は、一般にレンズ等の光学要素の寸法を比例拡大または比例縮小しても所定の性能を維持することが可能なため、上記レンズデータ全体を比例拡大または比例縮小した撮像レンズについても本発明に係る実施例とすることができる。

図７に、実施例１の撮像レンズの収差図を示す。図７には球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の収差図を示す。記号（ａ）で示す図が球面収差を、記号（ｂ）で示す図が非点収差を、記号（ｃ）で示す図がディストーションを、記号（ｄ）で示す図が倍率色収差を表している。

なお、図７中には、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線の各波長を持つ光に関する諸収差が示されている。

また、非点収差図の実線はサジタル方向の収差、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。また、球面収差図の上部に記載のＦはＦナンバーを意味し、その他の収差図の上部に記載のωは半画角を意味する。

さらに、実施例１〜５の各撮像レンズについて、上記条件式中の各数式に対応する値を表６に示す。なお、各条件式中に記載されている数式の値は、表１に示すレンズデータ等から求めることができる。

上記レンズデータ等から解るように実施例１の撮像レンズは、諸収差が良好に補正された、明るく広画角でコンパクトな撮像レンズとすることができる。

上記実施例１の撮像レンズの構成を示す図２、諸収差を示す図７、レンズデータを示す表１、および各条件式に関する表６の読取り方等は、後述する実施例２〜５についても同様なので、後述の実施例２から５についてはそれらの説明は省略する。

＜実施例２＞
図３は、実施例２の撮像レンズの概略構成を示す断面図である。

この実施例２の撮像レンズは、上記条件式を全て満足するように構成されている。

また、図８は、実施例２の撮像レンズの諸収差を示す図である。

下記表２に実施例２の撮像レンズのレンズデータを示す。

＜実施例３＞
図４は、実施例３の撮像レンズの概略構成を示す断面図である。

この実施例３の撮像レンズは、上記条件式を全て満足するように構成されている。

また、図９は、実施例３の撮像レンズの諸収差を示す図である。

下記表３に実施例３の撮像レンズのレンズデータを示す。

＜実施例４＞
図５は、実施例４の撮像レンズの概略構成を示す断面図である。

この実施例４の撮像レンズは、上記条件式を満足するように構成されている。

また、図１０は、実施例４の撮像レンズの諸収差を示す図である。

下記表４に実施例４の撮像レンズのレンズデータを示す。

＜実施例５＞
図６は、実施例５の撮像レンズの概略構成を示す断面図である。

この実施例５の撮像レンズは、上記条件式を全て満足するように構成されている。

また、図１１は、実施例５の撮像レンズの諸収差を示す図である。

下記表５に実施例５の撮像レンズのレンズデータを示す。

下記表６は、上述のように各条件式に関する値を示すものである。

上記のことからわかるように、実施例１〜５の撮像レンズは、諸収差が良好に補正された、明るく広画角でコンパクトな撮像レンズとすることができる。

図１２に、本発明の撮像装置の実施形態の具体的な１例として、監視用カメラの概略構成図を示す。図１２に示す監視用カメラ２００は、略円筒状の鏡筒の内部に配置された本発明の撮像レンズ１００と、撮像レンズ１００によって結像された被写体の光学像を撮像する撮像素子２１０とを備えている。撮像レンズ１００を通してこの撮像素子２１０の受光面上に形成された光学像は電気信号Ｇｓに変換されて、この監視用カメラ２００から出力される。

以上、第１〜第３の実施形態の撮像レンズ、第１〜第３の実施形態の撮像装置、および実施例１〜５を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施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、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、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。

また、撮像装置の実施形態の具体的な１例として、本発明を監視用カメラに適用した例について図示して説明したが、本発明はこのような用途に限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラや電子スチルカメラ、携帯端末用カメラ、車載用カメラ、欠損の検知や個体の識別などを目的とする読取用カメラ等にも適用可能である。

Claims (23)

1. 物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群からなり、
   前記第１レンズ群は、一枚の両凹レンズである第１レンズのみからなり、
   前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと、負レンズである第５レンズとからなり、
   以下の条件式（１ａ）、（２ａ）を同時に満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０＜ｆ２３／ｆ＜２．５ ・・・（１ａ）
   ０＜ｆ４５／ｆ＜６ ・・・（２ａ）
   ただし、
   ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
   ｆ４５：第４レンズと第５レンズの合成焦点距離
   ｆ：レンズ全系の焦点距離
2. 以下の条件式（１ａ′）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   ０．６＜ｆ２３／ｆ＜２ ・・・（１ａ′）
3. 以下の条件式（１ａ″）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   １＜ｆ２３／ｆ＜１．８ ・・・（１ａ″）
4. 以下の条件式（２ａ′）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか1項記載の撮像レンズ。
   ０．５＜ｆ４５／ｆ＜５．５ ・・・（２ａ′）
5. 以下の条件式（２ａ″）を満足することを特徴とする請求項１から3のいずれか1項記載の撮像レンズ。
   ２＜ｆ４５／ｆ＜５ ・・・（２ａ″）
6. 物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群からなり、
   前記第１レンズ群は、一枚の負レンズである第１レンズのみからなり、
   前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと、負レンズである第５レンズとからなり、
   以下の条件式（１ｂ）、（２ｂ）を同時に満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．９＜ｆ２３／ｆ＜２．４ ・・・（１ｂ）
   ２．８＜ｆ４５／ｆ＜６ ・・・（２ｂ）
   ただし、
   ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
   ｆ４５：第４レンズと第５レンズの合成焦点距離
   ｆ：レンズ全系の焦点距離
7. 以下の条件式（１ｂ′）を満足することを特徴とする請求項６記載の撮像レンズ。
   １＜ｆ２３／ｆ＜２ ・・・（１ｂ′）
8. 以下の条件式（１ｂ″）を満足することを特徴とする請求項６記載の撮像レンズ。
   １．１＜ｆ２３／ｆ＜１．６ ・・・（１ｂ″）
9. 以下の条件式（２ｂ′）を満足することを特徴とする請求項６から８のいずれか1項記載の撮像レンズ。
   ２．９＜ｆ４５／ｆ＜５ ・・・（２ｂ′）
10. 以下の条件式（２ｂ″）を満足することを特徴とする請求項６から８のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    ３＜ｆ４５／ｆ＜４．２ ・・・（２ｂ″）
11. 物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群からなり、
    前記第１レンズ群は、一枚の負レンズである第１レンズのみからなり、
    前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズである第２レンズと負レンズである第３レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズと、絞りと、正レンズである第４レンズと負レンズである第５レンズとを物体側からこの順に接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズとからなり、
    以下の条件式（３ａ）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
    ０．９＜ｆｇ２／ｆ＜１．８ ・・・（３ａ）
    ただし、
    ｆｇ２：第２レンズ群の焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
12. 以下の条件式（３ａ′）を満足することを特徴とする請求項１１記載の撮像レンズ。
    １＜ｆｇ２／ｆ＜１．６ ・・・（３ａ′）
13. 以下の条件式（３ａ″）を満足することを特徴とする請求項１１記載の撮像レンズ。
    １．０５＜ｆｇ２／ｆ＜１．４ ・・・（３ａ″）
14. 前記第１レンズが、両凹レンズであることを特徴とする請求項６から１３のいずれか1項記載の撮像レンズ。
15. 前記第２レンズが、両凸レンズであり、
    前記第３レンズが、物体側に凹面を向けた負レンズであり、
    前記第４レンズが、両凸レンズであり、
    前記第５レンズが、物体側に凹面を向けた負レンズであることを特徴とする請求項６から１４のいずれか1項記載の撮像レンズ。
16. 前記第３レンズが、メニスカス形状をなすものであることを特徴とする請求項６から１５のいずれか1項記載の撮像レンズ。
17. 前記第５レンズが、メニスカス形状をなすものであることを特徴とする請求項６から１６のいずれか1項記載の撮像レンズ。
18. 前記第４レンズと前記第５レンズとが、互いに接合された全体として正の屈折力を持つ接合レンズをなすものであることを特徴とする請求項６から１７のいずれか1項記載の撮像レンズ。
19. 以下の条件式（３ｂ）を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    ０．５＜ｆｇ２／ｆ＜２．５ ・・・（３ｂ）
    ただし、
    ｆｇ２：第２レンズ群の焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
20. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から１９のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    −２＜ｆ１／ｆｇ２＜０ ・・・（４）
    ｆ１：第１レンズの焦点距離
    ｆｇ２：第２レンズ群の焦点距離
21. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から２０のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    １．５＜（ｄｓｉ）／ｆ＜３．２ ・・・（５）
    ただし、
    ｄｓｉ：絞りと結像面の光軸上での間隔（バックフォーカス部分は空気換算距離）
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
22. 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から２１のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    ０．４２＜（ｄｓｉ）／Ｌ＜１ ・・・（６）
    ただし、
    Ｌ：光学全長
23. 請求項１から２２のいずれか１項記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。

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