JPWO2004107009A1 - 小型撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
小型で良好な収差補正と像側テレセントリック特性とを有する撮像レンズである。この撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群（Ｇ１）、第２レンズ群（Ｇ２）、第３レンズ群（Ｇ３）、並びに第４レンズ群（Ｇ４）で構成される。第１レンズ群（Ｇ１）は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズ（Ｌ１）のみからなり、第２レンズ群は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズ（Ｌ２ａ）、及びこのレンズ（Ｌ２ａ）と接合あるいは分離される負の屈折力を有する第２−２レンズ（Ｌ２ｂ）からなり、第３レンズ群は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズ（Ｌ３）のみからなり、第４レンズ群は第４レンズ（Ｌ４）のみからなる。
Description
本発明は、例えばＣＣＤ型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子に対して光学像を結像させるための小型の撮像レンズ、およびそれを用いた撮像装置に関する。
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置には、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等がある。さらに、これらの固体撮像素子を用いた撮像装置は小型化に適している為、近年では、携帯電話を始めとする小型の情報端末にも搭載されるようになってきている。固体撮像素子のさらなる小型化、及び高画素化に伴い、これらの撮像装置に搭載される撮像レンズにおいても、小型化、高性能化の要求は高まっている。このような用途の撮像レンズとして、１枚あるいは２枚構成のレンズに比べ高性能化が可能ということで、物体側より順に、開口絞り、正の屈折力を有し、接合レンズからなる第１レンズ群、非球面形状を有する第２レンズ群、及び非球面形状を有する第３レンズ群からなる３群４枚構成のレンズが知られている。これらの中で、特にレンズ全長（開口絞りから像側焦点までの光軸上の距離）が小型のものとしては、例えば、特開２００２−２２８９２２号公報に開示されている。
特開２００２−２２８９２２号公報に記載されているタイプのレンズは、最も物体側に開口絞りを配置し、第１レンズ群を正レンズと負レンズによる接合レンズとし、第２レンズ群、第３レンズ群を非球面レンズとし、撮像レンズ全系の屈折力の多くを第１レンズ群に担わせることで、撮像レンズの小型化を試みるタイプである。しかしながら、最も物体側の開口絞りに近接して強い屈折力を持つ正レンズ群を配置するこの様な構成は、撮像レンズの全長を短縮しようとすると、撮像レンズ全系の射出瞳が像側焦点面に近くなり、良好な像側テレセントリック特性を得ることが困難であり、また、一方で、良好な像側テレセントリック特性を得ようとすると、収差補正が困難である。
本発明はこのような問題点に鑑み、小型で諸収差が良好に補正され、かつ良好な像側テレセントリック特性を有する、４群５枚構成の撮像レンズを提供することを目的とする。
特開２００２−２２８９２２号公報に記載されているタイプのレンズは、最も物体側に開口絞りを配置し、第１レンズ群を正レンズと負レンズによる接合レンズとし、第２レンズ群、第３レンズ群を非球面レンズとし、撮像レンズ全系の屈折力の多くを第１レンズ群に担わせることで、撮像レンズの小型化を試みるタイプである。しかしながら、最も物体側の開口絞りに近接して強い屈折力を持つ正レンズ群を配置するこの様な構成は、撮像レンズの全長を短縮しようとすると、撮像レンズ全系の射出瞳が像側焦点面に近くなり、良好な像側テレセントリック特性を得ることが困難であり、また、一方で、良好な像側テレセントリック特性を得ようとすると、収差補正が困難である。
本発明はこのような問題点に鑑み、小型で諸収差が良好に補正され、かつ良好な像側テレセントリック特性を有する、４群５枚構成の撮像レンズを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、物体側から順に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、及び第４レンズ群から構成され、第１レンズ群は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズのみからなり、第２レンズ群は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズ、及び第２−１レンズと接合あるいは分離して構成される負の屈折力を有する第２−２レンズにより構成され、第３レンズ群は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズのみからなり、第４レンズ群は第４レンズのみで構成されることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第１の態様に記載の撮像レンズによれば、小型で収差の良好に補正され、かつ良好な像側テレセントリック特性を有する撮像レンズを得るための、本発明の基本構成は、物体側より順に物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、接合または分離してなる正の屈折力の第２−１レンズと負の屈折力の第２−２レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズ、及び第４レンズからなる。
比較的屈折力の大きい第２レンズ群の物体側に第１レンズを配置するこのような構成は、撮像レンズの小型化、及び良好な像側テレセントリック特性を確保し易い構成である。
また、収差補正においては、第１レンズを物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることで、屈折力の大きい第２レンズ群で発生する球面収差やコマ収差を補正している。また、比較的屈折力の大きい第２レンズ群を正レンズと負レンズにより構成することで、球面収差や色収差の発生を抑えることができる。そして、第３レンズを物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることで、コマ収差、非点収差、歪曲を良好に補正することができる。さらに、第３レンズの像側に第４レンズを配置することで、画面周辺部での撮像面に対する主光線の入射角度を小さく抑えることができる。
さらに、各レンズ群の中で特に第２レンズ群に最も大きい正の屈折力を持たせると、小型化、収差補正、良好な像側テレセントリック特性を得る上で望ましい構成となる。
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様に記載の撮像レンズであって、開口絞りが第１レンズ群の物体側に配置されていることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第２の態様に記載の撮像レンズによれば、第１レンズ群の物体側に開口絞りを配置することにより、像側焦点面から撮像レンズ全系の射出瞳までの距離を大きくすることができ、像側テレセントリック特性の確保が容易となる。また、シャッターユニットを開口絞り近傍に配置する場合、レンズ群をシャッターユニットの片側に配置できるため、レンズ保持部材を簡易に構成でき、撮像装置を小型化し易い。
本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様に記載の撮像レンズであって、開口絞りが第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置されていることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第３の態様に記載の撮像レンズによれば、第１レンズ群と第２レンズ群の間に開口絞りを配置することにより、各レンズ群を小径化し易く小型化に適している。また、開口絞りを挟んでレンズ群を配置するため、コマ収差、歪曲などの軸外の収差を効果的に補正することができる。
本発明の第４の態様によれば、上記第１から第３態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、第２−１レンズは両凸形状からなり、２−２レンズは両凹形状からなり、第３レンズ、及び第４レンズはそれぞれ少なくとも一面が非球面形状であることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第４の態様に記載の撮像レンズによれば、第２レンズ群を構成する正の屈折力の第２−１レンズを両凸形状とし、負の屈折力の第２−２レンズを両凹形状とすることで、２枚のレンズを省スペースに配置できる他、球面収差、コマ収差、非点収差、色収差を良好に補正することができる。特に第２−１レンズと第２−２レンズを接合レンズとすると、軸上、及び軸外の色収差の補正により一層の効果がある。また、第３レンズに非球面を用いると、コマ収差、非点収差の補正に効果がある。第４レンズは、最も像面に近接した位置に配置されているため、軸上光線と軸外光線で通過高さに差があり、非球面を用いることで、画面周辺部の諸収差を軸上性能に影響を与えることなく補正することが可能となる。特に、像側テレセントリック特性を確保しながら、像面湾曲や歪曲収差をバランスよく補正する際に効果がある。
本発明の第５の態様によれば、上記第１から第４態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（１） ０．５ ＜ ｆ１２／ ｆ ＜ ２．０
ｆ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
第５の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（１）は、第１レンズ群と第２レンズ群の合成屈折力を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。一方、上限を下回ることで、正の屈折力を適度に確保でき、レンズ全長の短縮が可能となる。
本発明の第６の態様によれば、上記第１から第５態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（２） ０．５ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ４．０
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
第６の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（２）は、第２レンズ群の屈折力を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。一方、上限を下回ることで、正の屈折力を適度に確保でき、レンズ全長の短縮が可能となる。
本発明の第７の態様によれば、上記第１から第６態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（３） ０．５ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ３．０
（４） １．０ ＜ ＴＬ／ｆ ＜ ２．５
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ＴＬ：撮像レンズの全長（最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離、但し、最も物体側に開口絞りが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離）
第７の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（３）〜（４）は小型で収差の良好に補正され、尚且つ像側テレセントリック特性が良好な撮像レンズを得るための条件である。
条件式（３）は、第２レンズ群の屈折力を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。一方、上限を下回ることで、正の屈折力を適度に確保することができ、レンズ全長を短縮することができる点でより好ましい。
条件式（４）は、撮像レンズの全長を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、絞り位置が画像から遠ざかる。従って、射出瞳位置を像面から遠くに配置することができるので、良好な像側テレセントリック特性を得易い。一方、上限を下回ることで、撮像レンズの小型化を図ることができる。
ここで言う撮像レンズの全長とは、最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離であり、但し、最も物体側に開口絞りが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離を指す。また、撮像レンズの最も像側のレンズ面と像側焦点面との間に、ローパスフィルター等の平行平板形状の光学部材が配置された場合には、これを空気換算距離に直した上で（３）式を満たす場合を含むものとする。
本発明の第８の態様によれば、上記第１から第７態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（５） ４０ ＜ ν２１ ＜ ８５
（６） ２０ ＜ ν２２ ＜ ３５
ν２１：第２−１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν２２：第２−２レンズのｄ線に対するアッベ数
第８の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（５）及び条件式（６）は第２−１レンズ乃至第２−２レンズのアッベ数を適切に設定する条件である。ここに示す条件を満たすことにより、正の屈折力を持つ第２−１レンズで発生する色収差を、負の屈折力を持つ第２−２レンズによって適切に補正することができる。
本発明の第９の態様によれば、上記第１から第８態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（７） ０．０ ＜ ２Ｙ／ＥＰ ＜ １．５
２Ｙ：固体撮像素子の有効画面対角線長
ＥＰ：撮像レンズ全系の射出瞳から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離
第９の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（７）は、良好な像側テレセントリック特性を得るための条件である。上限を下回ると、射出瞳から撮像レンズ全系の像側焦点面までの距離を十分に取れ、良好な像側テレセントリック特性を得易い。一方、下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。
本発明の第１０の態様によれば、上記第１から第９態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、第１レンズ群、前記第３レンズ群、第４レンズ群を構成する各レンズは少なくとも一面の非球面形状によりなることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第１０の態様に記載の撮像レンズによれば、第１レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで、球面収差、コマ収差を効果的に補正することができる。第３レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで、主に像面湾曲を効果的に補正することができる。第４レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで、歪曲収差の補正が容易となるだけでなく、良好な像側テレセントリック特性を得やすい構成となる。また、比較的屈折力の高い第２レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで撮像レンズ全体の収差補正に効果的である。
本発明の第１１の態様によれば、撮像レンズとして上記第１の態様から第１０の態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズを備えることを特徴とする撮像装置が提供される。
第１１の態様に記載の撮像レンズによれば、本発明の撮像レンズを用いることで、より小型かつ高性能な撮像装置を得ることができる。
本発明の前記ならびに他の目的、態様そして利点は、本発明の原理に合致する好適な具体例が実施例として示され、添付の図面に関連して説明される以下の記述から当該技術の熟達者にとって明らかになるであろう。
第１の態様に記載の撮像レンズによれば、小型で収差の良好に補正され、かつ良好な像側テレセントリック特性を有する撮像レンズを得るための、本発明の基本構成は、物体側より順に物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、接合または分離してなる正の屈折力の第２−１レンズと負の屈折力の第２−２レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズ、及び第４レンズからなる。
比較的屈折力の大きい第２レンズ群の物体側に第１レンズを配置するこのような構成は、撮像レンズの小型化、及び良好な像側テレセントリック特性を確保し易い構成である。
また、収差補正においては、第１レンズを物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることで、屈折力の大きい第２レンズ群で発生する球面収差やコマ収差を補正している。また、比較的屈折力の大きい第２レンズ群を正レンズと負レンズにより構成することで、球面収差や色収差の発生を抑えることができる。そして、第３レンズを物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることで、コマ収差、非点収差、歪曲を良好に補正することができる。さらに、第３レンズの像側に第４レンズを配置することで、画面周辺部での撮像面に対する主光線の入射角度を小さく抑えることができる。
さらに、各レンズ群の中で特に第２レンズ群に最も大きい正の屈折力を持たせると、小型化、収差補正、良好な像側テレセントリック特性を得る上で望ましい構成となる。
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様に記載の撮像レンズであって、開口絞りが第１レンズ群の物体側に配置されていることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第２の態様に記載の撮像レンズによれば、第１レンズ群の物体側に開口絞りを配置することにより、像側焦点面から撮像レンズ全系の射出瞳までの距離を大きくすることができ、像側テレセントリック特性の確保が容易となる。また、シャッターユニットを開口絞り近傍に配置する場合、レンズ群をシャッターユニットの片側に配置できるため、レンズ保持部材を簡易に構成でき、撮像装置を小型化し易い。
本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様に記載の撮像レンズであって、開口絞りが第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置されていることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第３の態様に記載の撮像レンズによれば、第１レンズ群と第２レンズ群の間に開口絞りを配置することにより、各レンズ群を小径化し易く小型化に適している。また、開口絞りを挟んでレンズ群を配置するため、コマ収差、歪曲などの軸外の収差を効果的に補正することができる。
本発明の第４の態様によれば、上記第１から第３態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、第２−１レンズは両凸形状からなり、２−２レンズは両凹形状からなり、第３レンズ、及び第４レンズはそれぞれ少なくとも一面が非球面形状であることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第４の態様に記載の撮像レンズによれば、第２レンズ群を構成する正の屈折力の第２−１レンズを両凸形状とし、負の屈折力の第２−２レンズを両凹形状とすることで、２枚のレンズを省スペースに配置できる他、球面収差、コマ収差、非点収差、色収差を良好に補正することができる。特に第２−１レンズと第２−２レンズを接合レンズとすると、軸上、及び軸外の色収差の補正により一層の効果がある。また、第３レンズに非球面を用いると、コマ収差、非点収差の補正に効果がある。第４レンズは、最も像面に近接した位置に配置されているため、軸上光線と軸外光線で通過高さに差があり、非球面を用いることで、画面周辺部の諸収差を軸上性能に影響を与えることなく補正することが可能となる。特に、像側テレセントリック特性を確保しながら、像面湾曲や歪曲収差をバランスよく補正する際に効果がある。
本発明の第５の態様によれば、上記第１から第４態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（１） ０．５ ＜ ｆ１２／ ｆ ＜ ２．０
ｆ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
第５の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（１）は、第１レンズ群と第２レンズ群の合成屈折力を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。一方、上限を下回ることで、正の屈折力を適度に確保でき、レンズ全長の短縮が可能となる。
本発明の第６の態様によれば、上記第１から第５態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（２） ０．５ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ４．０
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
第６の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（２）は、第２レンズ群の屈折力を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。一方、上限を下回ることで、正の屈折力を適度に確保でき、レンズ全長の短縮が可能となる。
本発明の第７の態様によれば、上記第１から第６態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（３） ０．５ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ３．０
（４） １．０ ＜ ＴＬ／ｆ ＜ ２．５
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ＴＬ：撮像レンズの全長（最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離、但し、最も物体側に開口絞りが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離）
第７の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（３）〜（４）は小型で収差の良好に補正され、尚且つ像側テレセントリック特性が良好な撮像レンズを得るための条件である。
条件式（３）は、第２レンズ群の屈折力を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。一方、上限を下回ることで、正の屈折力を適度に確保することができ、レンズ全長を短縮することができる点でより好ましい。
条件式（４）は、撮像レンズの全長を適切に設定する条件である。下限を上回ることで、絞り位置が画像から遠ざかる。従って、射出瞳位置を像面から遠くに配置することができるので、良好な像側テレセントリック特性を得易い。一方、上限を下回ることで、撮像レンズの小型化を図ることができる。
ここで言う撮像レンズの全長とは、最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離であり、但し、最も物体側に開口絞りが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離を指す。また、撮像レンズの最も像側のレンズ面と像側焦点面との間に、ローパスフィルター等の平行平板形状の光学部材が配置された場合には、これを空気換算距離に直した上で（３）式を満たす場合を含むものとする。
本発明の第８の態様によれば、上記第１から第７態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（５） ４０ ＜ ν２１ ＜ ８５
（６） ２０ ＜ ν２２ ＜ ３５
ν２１：第２−１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν２２：第２−２レンズのｄ線に対するアッベ数
第８の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（５）及び条件式（６）は第２−１レンズ乃至第２−２レンズのアッベ数を適切に設定する条件である。ここに示す条件を満たすことにより、正の屈折力を持つ第２−１レンズで発生する色収差を、負の屈折力を持つ第２−２レンズによって適切に補正することができる。
本発明の第９の態様によれば、上記第１から第８態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズが提供される。
（７） ０．０ ＜ ２Ｙ／ＥＰ ＜ １．５
２Ｙ：固体撮像素子の有効画面対角線長
ＥＰ：撮像レンズ全系の射出瞳から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離
第９の態様に記載の撮像レンズによれば、条件式（７）は、良好な像側テレセントリック特性を得るための条件である。上限を下回ると、射出瞳から撮像レンズ全系の像側焦点面までの距離を十分に取れ、良好な像側テレセントリック特性を得易い。一方、下限を上回ることで、良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。
本発明の第１０の態様によれば、上記第１から第９態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズであって、第１レンズ群、前記第３レンズ群、第４レンズ群を構成する各レンズは少なくとも一面の非球面形状によりなることを特徴とする撮像レンズが提供される。
第１０の態様に記載の撮像レンズによれば、第１レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで、球面収差、コマ収差を効果的に補正することができる。第３レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで、主に像面湾曲を効果的に補正することができる。第４レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで、歪曲収差の補正が容易となるだけでなく、良好な像側テレセントリック特性を得やすい構成となる。また、比較的屈折力の高い第２レンズ群を構成するレンズが少なくとも一面の非球面形状を有することで撮像レンズ全体の収差補正に効果的である。
本発明の第１１の態様によれば、撮像レンズとして上記第１の態様から第１０の態様までのいずれか一態様に記載の撮像レンズを備えることを特徴とする撮像装置が提供される。
第１１の態様に記載の撮像レンズによれば、本発明の撮像レンズを用いることで、より小型かつ高性能な撮像装置を得ることができる。
本発明の前記ならびに他の目的、態様そして利点は、本発明の原理に合致する好適な具体例が実施例として示され、添付の図面に関連して説明される以下の記述から当該技術の熟達者にとって明らかになるであろう。
第１図は、本発明の第１実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第２図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第１図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第３図は、本発明の第２実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第４図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第３図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第５図は、本発明の第３実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第６図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第５図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第７図は、本発明の第４実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第８図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第７図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第９図は、本発明の第５実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第１０図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第９図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第１１図は、本発明の第６実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、そして
第１２図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第１１図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図である。
第２図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第１図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第３図は、本発明の第２実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第４図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第３図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第５図は、本発明の第３実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第６図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第５図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第７図は、本発明の第４実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第８図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第７図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第９図は、本発明の第５実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、
第１０図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第９図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図であり、
第１１図は、本発明の第６実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向の断面図であり、そして
第１２図の（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、第１１図に図示の第１実施例における球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）および（ｅ）の各収差図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい幾つかの実施例について説明する。
なお、本発明において、「プラスチックレンズ」とは、プラスチック材料を母材とし、プラスチック材料中に小径の粒子を分散させた素材から成形され、かつ、プラスチックの体積比が半分以上のレンズを含むものとし、さらに、その表面に反射防止や表面硬度向上を目的としてコーティング処理を行なったレンズも含むものとする。
また、携帯電話機や小型の情報端末に搭載される撮像装置には、撮像画角の広い撮像レンズが望まれる場合が多い。例えば、撮影者が腕を伸ばして撮像装置または撮像装置が搭載された情報機器を持ち、自分自身を被写体として撮影すると言う使い方がある。このような撮影の場合に適した画角はおよそ６０度以上である。また、撮影したデジタル画像の一部を拡大表示することで、見かけの撮影範囲を変更する、所謂、デジタルズーム機能を有する場合には、その撮像レンズが有する撮影画角はなるべく広いほうが望ましい。そこで、本明細書中で、広角な撮像レンズというときは、３５ミリフィルム対応の撮像レンズの焦点距離に換算して３８ミリ以下、望ましくは３５ミリ程度の焦点距離を有し、画角にしておよそ６０度以上を有するものを言うものとする。
さらに、固体撮像素子を備えた撮像装置に用いられる撮像レンズには、画角全体において良好な受光感度を得るためにテレセントリックであることが要求される。像側テレセントリックとは、各像高において、主光線が光軸とは平行な角度で固体撮像素子の撮像面に入射することを言う。近年では、固体撮像素子の結像面上にマイクロレンズアレイを適当に配置することによって、像側テレセントリックの不満足量を補正することが可能であるため、実際には撮像面周辺部で５〜３０度程度の角度をもって入射するような、略像側テレセントリックな撮像レンズを用いることが一般的となっている。またこのとき、画面全域で良好な受光感度、および像質を得るためには、像高に対して撮像面への主光線入射角度が一律に増加するような略像側テレセントリック特性を持つことが望ましい。そこで、本明細書中で、良好な像側テレセントリックと言うときは、像高に対して主光線入射角度が一律に増加してゆき、なおかつ、撮像面最周辺部での主光線の入射角度が２０度以下程度であることを言うものとする。
下記実施例における撮像レンズの説明において使用される各記号は次のとおりである。
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１２：第１レンズ群と第２レンズ群との合成焦点距離
ｆ２ ：第２レンズ群の焦点距離
ＴＬ ：前記撮像レンズの全長（最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離、但し、最も物体側に開口絞りが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離）
Ｆ ：Ｆナンバー
２Ｙ ：固体撮像素子の有効画面対角線長（固体撮像素子の撮像面における矩形実行画素領域の対角線長）
ＥＰ ：前記撮像レンズ全系の射出瞳から前記撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離
２ω ：画角
ｒ ：曲率半径
ｄ ：軸上面間隔
ｎｄ ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ ：レンズ材料のｄ線に対するアッベ数
そして、本発明のより好ましい実施例の撮像レンズは、以下の条件式を満たす。
０．５＜（ｆ２／ｆ）＜３．０
（ＴＬ／ｆ）＜２．５
上記式において、
ｆ２：第２レンズ群Ｌ２の焦点距離
ＴＬ：撮像レンズの全長（最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離、但し、最も物体側に開口絞りＳが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りＳの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離）
また、各実施例の撮像レンズは、固体撮像素子ＣＣＤに関して、以下の条件式を満たす。
（２Ｙ／ＥＰ）＜１．５
上記式において、
ＥＰ：撮像レンズ全系の射出瞳から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離
さらに、各実施例において、面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とした３次元直交座標系において、頂点曲率Ｃ、円錐定数Ｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２とすると、非球面形状は以下の式で表わされる。
（第１実施例）
第１図は、本発明の第１実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第１図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、該第２−１レンズＬ２ａに接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、例えば、水晶を用いた光学的ローパスフィルタＬＰＦ（物体側面に赤外線カットコートが施されている）、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第１図から明らかなように、第２−１レンズＬ２ａは両凸形状からなり、第２−２レンズＬ２ｂは両凹形状からなり、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４は、それぞれ少なくとも１面が非球面形状である。
第１図に示される第１実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝６１．６°
本第１実施例による撮像レンズのレンズデータが表１に示されている。また、第２図は本第１実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第１実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
（第２実施例）
第３図は、本発明の第２実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第３図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、該第２−１レンズＬ２ａに接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤとうの固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第３図に示される第２実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝５．８０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝６３．３°
本第２実施例による撮像レンズのレンズデータが表２に示されている。また、第４図は本第１実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第２実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
（第３実施例）
第５図は、本発明の第３実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第５図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａ、及び負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第５図に示される第３実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝５８．９°
本第３実施例による撮像レンズのレンズデータが表３に示されている。また、第６図は本第３実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第３実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成されている。なお、第２レンズ群の
第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂとを空気間隔を介して配置することで、光学設計上の自由度を得ることができ、収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。
（第４実施例）
第７図は、本発明の第４実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第７図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、第２−１レンズＬ２ａと接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第７図に示される第４実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝５８．３°
本第４実施例による撮像レンズのレンズデータが表４に示されている。また、第８図は本第４実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第４実施例では、第１レンズＬ１、第２−１レンズＬ２ａ、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ｂは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料により形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。ここで、撮像レンズを構成する全てのレンズをプラスチック材料により形成することで、低コストで、なおかつ、量産性に適した撮像レンズ、及び撮像装置を提供することができる。
（第５実施例）
第９図は、本発明の第５実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第９図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、第２−１レンズＬ２ａと接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第９図に示される第５実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝６１．５°
本第５実施例による撮像レンズのレンズデータが表５に示されている。また、第１０図は本第５実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第１実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
（第６実施例）
第１１図は、本発明の第６実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第１１図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、第２−１レンズＬ２ａと接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第１１図に示される第６実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝５８．２°
本第６実施例による撮像レンズのレンズデータが表６に示されている。また、第１２図は本第６実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第１実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
上記各実施例について、各条件式（１）〜（７）の値が次の表７にまとめて示される。
以上、本発明の幾つかの好ましい実施例を説明してきたが、本発明は上記各実施例に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは勿論である。本発明の撮像装置は、小型のデジタルスチルカメラや、携帯電話機、ＰＤＡ等の携帯端末に搭載されることが好ましいが、パソコンカメラなど他の用途にも用いることができる。
なお、本発明において、「プラスチックレンズ」とは、プラスチック材料を母材とし、プラスチック材料中に小径の粒子を分散させた素材から成形され、かつ、プラスチックの体積比が半分以上のレンズを含むものとし、さらに、その表面に反射防止や表面硬度向上を目的としてコーティング処理を行なったレンズも含むものとする。
また、携帯電話機や小型の情報端末に搭載される撮像装置には、撮像画角の広い撮像レンズが望まれる場合が多い。例えば、撮影者が腕を伸ばして撮像装置または撮像装置が搭載された情報機器を持ち、自分自身を被写体として撮影すると言う使い方がある。このような撮影の場合に適した画角はおよそ６０度以上である。また、撮影したデジタル画像の一部を拡大表示することで、見かけの撮影範囲を変更する、所謂、デジタルズーム機能を有する場合には、その撮像レンズが有する撮影画角はなるべく広いほうが望ましい。そこで、本明細書中で、広角な撮像レンズというときは、３５ミリフィルム対応の撮像レンズの焦点距離に換算して３８ミリ以下、望ましくは３５ミリ程度の焦点距離を有し、画角にしておよそ６０度以上を有するものを言うものとする。
さらに、固体撮像素子を備えた撮像装置に用いられる撮像レンズには、画角全体において良好な受光感度を得るためにテレセントリックであることが要求される。像側テレセントリックとは、各像高において、主光線が光軸とは平行な角度で固体撮像素子の撮像面に入射することを言う。近年では、固体撮像素子の結像面上にマイクロレンズアレイを適当に配置することによって、像側テレセントリックの不満足量を補正することが可能であるため、実際には撮像面周辺部で５〜３０度程度の角度をもって入射するような、略像側テレセントリックな撮像レンズを用いることが一般的となっている。またこのとき、画面全域で良好な受光感度、および像質を得るためには、像高に対して撮像面への主光線入射角度が一律に増加するような略像側テレセントリック特性を持つことが望ましい。そこで、本明細書中で、良好な像側テレセントリックと言うときは、像高に対して主光線入射角度が一律に増加してゆき、なおかつ、撮像面最周辺部での主光線の入射角度が２０度以下程度であることを言うものとする。
下記実施例における撮像レンズの説明において使用される各記号は次のとおりである。
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１２：第１レンズ群と第２レンズ群との合成焦点距離
ｆ２ ：第２レンズ群の焦点距離
ＴＬ ：前記撮像レンズの全長（最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離、但し、最も物体側に開口絞りが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離）
Ｆ ：Ｆナンバー
２Ｙ ：固体撮像素子の有効画面対角線長（固体撮像素子の撮像面における矩形実行画素領域の対角線長）
ＥＰ ：前記撮像レンズ全系の射出瞳から前記撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離
２ω ：画角
ｒ ：曲率半径
ｄ ：軸上面間隔
ｎｄ ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ ：レンズ材料のｄ線に対するアッベ数
そして、本発明のより好ましい実施例の撮像レンズは、以下の条件式を満たす。
０．５＜（ｆ２／ｆ）＜３．０
（ＴＬ／ｆ）＜２．５
上記式において、
ｆ２：第２レンズ群Ｌ２の焦点距離
ＴＬ：撮像レンズの全長（最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離、但し、最も物体側に開口絞りＳが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りＳの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離）
また、各実施例の撮像レンズは、固体撮像素子ＣＣＤに関して、以下の条件式を満たす。
（２Ｙ／ＥＰ）＜１．５
上記式において、
ＥＰ：撮像レンズ全系の射出瞳から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離
さらに、各実施例において、面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とした３次元直交座標系において、頂点曲率Ｃ、円錐定数Ｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２とすると、非球面形状は以下の式で表わされる。
第１図は、本発明の第１実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第１図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、該第２−１レンズＬ２ａに接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、例えば、水晶を用いた光学的ローパスフィルタＬＰＦ（物体側面に赤外線カットコートが施されている）、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第１図から明らかなように、第２−１レンズＬ２ａは両凸形状からなり、第２−２レンズＬ２ｂは両凹形状からなり、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４は、それぞれ少なくとも１面が非球面形状である。
第１図に示される第１実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝６１．６°
本第１実施例による撮像レンズのレンズデータが表１に示されている。また、第２図は本第１実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第１実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
第３図は、本発明の第２実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第３図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、該第２−１レンズＬ２ａに接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤとうの固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第３図に示される第２実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝５．８０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝６３．３°
本第２実施例による撮像レンズのレンズデータが表２に示されている。また、第４図は本第１実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第２実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
第５図は、本発明の第３実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第５図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａ、及び負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第５図に示される第３実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝５８．９°
本第３実施例による撮像レンズのレンズデータが表３に示されている。また、第６図は本第３実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第３実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成されている。なお、第２レンズ群の
第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂとを空気間隔を介して配置することで、光学設計上の自由度を得ることができ、収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。
第７図は、本発明の第４実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第７図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、第２−１レンズＬ２ａと接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第７図に示される第４実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝５８．３°
本第４実施例による撮像レンズのレンズデータが表４に示されている。また、第８図は本第４実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第４実施例では、第１レンズＬ１、第２−１レンズＬ２ａ、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ｂは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料により形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。ここで、撮像レンズを構成する全てのレンズをプラスチック材料により形成することで、低コストで、なおかつ、量産性に適した撮像レンズ、及び撮像装置を提供することができる。
第９図は、本発明の第５実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第９図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、第２−１レンズＬ２ａと接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第９図に示される第５実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝６１．５°
本第５実施例による撮像レンズのレンズデータが表５に示されている。また、第１０図は本第５実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第１実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
第１１図は、本発明の第６実施例による撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第１１図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４から構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１のみからなり、第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズＬ２ａと、第２−１レンズＬ２ａと接合される負の屈折力を有する第２−２レンズＬ２ｂとにより構成され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ３のみからなり、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズＬ４のみで構成されている。
この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施された赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧ（平行平板）、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像素子が構成されている。
撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラスＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に、所定の処理が施されることによって画像信号に変換されるようになっている。
第１１図に示される第６実施例の撮像装置に好適な撮像レンズにおいて、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角の値２ωは次の通りである。
焦点距離 ：ｆ＝６．３０
Ｆナンバー：２．８８
画角 ：２ω＝５８．２°
本第６実施例による撮像レンズのレンズデータが表６に示されている。また、第１２図は本第６実施例の球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、及びコマ収差（ｄ）の各収差図を示す。本第１実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２−１レンズＬ２ａと第２−２レンズＬ２ｂはガラス材料により形成され、接合されている。
Claims (11)
- 物体側から順に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、及び第４レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズのみからなり、前記第２レンズ群は全体で正の屈折力を有し、物体側より順に、正の屈折力を有する第２−１レンズ、及び前記第２−２レンズと接合あるいは分離して構成される負の屈折力を有する第２−２レンズにより構成され、前記第３レンズ群は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズのみからなり、第４レンズ群は第４レンズのみで構成されることを特徴とする撮像レンズ系。
- 開口絞りが、前記第１レンズ群の物体側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
- 開口絞りが、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
- 前記第２−１レンズは両凸形状からなり、前記２−２レンズは両凹形状からなり、前記第３レンズ、及び前記第４レンズはそれぞれ少なくとも一面が非球面形状であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
- 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
（１） ０．５ ＜ ｆ１２／ｆ ＜ ２．０
ｆ１２：前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
（２） ０．５ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ４．０
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ ：前記撮像レンズ全系の焦点距離 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
（３） ０．５ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ３．０
（４） １．０ ＜ ＴＬ／ｆ ＜ ２．５
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
ＴＬ：前記撮像レンズの全長（最も物体側のレンズ面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離、但し、最も物体側に開口絞りが配置される撮像レンズにおいては、開口絞りの最も物体側の面から撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離） - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
（５） ４０ ＜ ν２１ ＜ ８５
（６） ２０ ＜ ν２２ ＜ ３５
ν２１：前記第２−１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν２２：前記第２−２レンズのｄ線に対するアッベ数 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
（７） ０．０ ＜ ２Ｙ／ＥＰ ＜ １．５
２Ｙ：固体撮像素子の有効画面対角線長
ＥＰ：前記撮像レンズ全系の射出瞳から前記撮像レンズ全系の像側焦点までの光軸上の距離 - 前記第１レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群を構成するレンズは少なくとも一面の非球面形状によりなることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ系。
- 撮像レンズとして請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像レンズ系を備えることを特徴とする撮像装置。
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