WO2023145678A1 - 結像レンズ - Google Patents

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WO2023145678A1
WO2023145678A1 PCT/JP2023/001885 JP2023001885W WO2023145678A1 WO 2023145678 A1 WO2023145678 A1 WO 2023145678A1 JP 2023001885 W JP2023001885 W JP 2023001885W WO 2023145678 A1 WO2023145678 A1 WO 2023145678A1
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WO
WIPO (PCT)
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lens
focal length
imaging lens
imaging
concave
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/001885
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠 上原
Original Assignee
株式会社目白６７
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社目白６７ filed Critical 株式会社目白６７
Priority to CN202380014602.XA priority Critical patent/CN118265938A/zh
Publication of WO2023145678A1 publication Critical patent/WO2023145678A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present invention relates to an imaging lens, for example, an imaging lens for forming an image of light on a light receiving part of a CMOS image sensor.
  • CMOS image sensors can be broadly divided into front-illuminated and back-illuminated types.
  • a front-illuminated CMOS image sensor has photodiodes processed on a silicon wafer, and wiring layers, color filters, and microlenses are arranged upward.
  • the number of wirings has increased along with miniaturization, and the problem that the light flux reaching the CMOS photodiode is blocked has become conspicuous.
  • the photodiode of the CMOS element is arranged at the bottom of a deep well, and the photodiode can only use light beams at small angles with respect to the vertical line. Furthermore, the light flux reflected and scattered by being blocked in the area described above and the light flux reflected and scattered by the walls of the well described later reach the photodiode as flare light flux, and thus have the disadvantage of lowering the contrast of the image.
  • CMOS image sensor a silicon wafer with a photodiode layer is pasted on a silicon wafer with a wiring layer, and the silicon wafer is shaved until the photodiode layer appears on the surface. Then, the color filters and microlenses are processed and formed. Since the back-illuminated type has a photodiode layer in front of the wiring layer, it can eliminate the above drawbacks of the front-surface type. A high level of technology is required for processing a back-illuminated CMOS image sensor.
  • logic circuits are built into the wiring layer, and it is also equipped with an image processor function, so it is also called a stacked CMOS image sensor.
  • CMOS image sensor In order to obtain high-quality images using such a CMOS image sensor, it is necessary to have an imaging lens that matches the fine pixels of the CMOS image sensor. In order to confirm the image resolution required for the imaging lens, the image element size of CMOS is confirmed.
  • surveillance cameras and in-vehicle cameras.
  • miniaturization of CMOS elements is being promoted to 3.5 ⁇ m x 3.5 ⁇ m for 35 mm full-size digital cameras and 1.4 ⁇ m x 1.4 ⁇ m for industrial 1-inch to 1/3-inch cameras. .
  • CMOS complementary metal-oxide-semiconductor
  • APS-H size 35.5 mm ⁇ , 29.2 x 20.2 mm
  • 2.2 ⁇ m x 2.2 ⁇ m elements have been developed for industrial use.
  • an imaging lens compatible with such a CMOS element for example, an imaging lens as described in Patent Document 1 has been proposed.
  • high optical performance has been confirmed by an imaging lens actually manufactured as a trial.
  • the imaging lens described in Patent Document 1 employs a floating mechanism in which the lens group on the imaging side moves for focusing, so the structure is complicated and handling is not easy.
  • the size of the CMOS element (one pixel of the CMOS image sensor) is 1.4 ⁇ m ⁇ 1.4 ⁇ m over the entire imaging surface of a camera equipped with an industrial 1-inch to 1/3-inch CMOS image sensor.
  • the MTF value should be 20% or more to form an image.
  • the imaging lens described in Patent Document 1 since the lens group on the imaging side moves, the lens group on the imaging side cannot always be arranged in the vicinity of the imaging plane, and the MTF value at an arbitrary shooting distance is A contrast of 20% or more could not be obtained.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an imaging lens that has a resolution corresponding to fine image sensor elements and that is capable of focusing with a simple structure. .
  • an imaging lens includes: An imaging lens consisting of a front imaging lens with multiple lenses in front and behind the diaphragm, and a convex-concave Galilean system consisting of a convex lens on the front group side and a concave lens on the imaging surface side. Focusing is performed by fixing the convex-concave Galilean system and extending the front group imaging lens.
  • an imaging lens that has a resolving power corresponding to fine image sensor elements and that can be focused with a simple structure.
  • It is a figure which shows the chart 20 corresponding to 10th Example.
  • FIG. 26 is a diagram showing chart 26 corresponding to the thirteenth embodiment
  • It is a figure which shows the chart 27 corresponding to 14th Example.
  • an imaging lens is composed of a front group imaging lens having a plurality of lenses in front and behind a diaphragm, and a convex-concave Galilean system consisting of a convex lens on the front group side and a concave lens on the imaging surface side.
  • a convex-concave Galilean system consisting of a convex lens on the front group side and a concave lens on the imaging surface side.
  • This imaging lens has a resolution corresponding to fine image sensor elements due to the front group imaging lens and the Galilean system. Furthermore, since the Galileo system is fixed in the vicinity of the imaging plane, focusing can be performed with a simple structure. As a result, it is possible to provide an imaging lens that has a resolving power corresponding to fine image sensor elements and is capable of focusing with a simple structure.
  • L&S is referred to as line and space, and means the width of wiring and the spacing between adjacent wirings.
  • MTF Modulation Transfer Function
  • FIG. 1 is a diagram showing chart 1 corresponding to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing chart 3 corresponding to the first embodiment.
  • Chart 3 shows the data of the front group imaging lens, the optical path diagram, and the MTF of the first embodiment.
  • a portion of the imaging surface with a low image height has a high MTF value, but since the Petzval radius of curvature is -27.948 mm, the imaging surface with a high image height tilts forward and the MTF value drops sharply.
  • the Petzval radius of curvature is the theory of the field curvature in the Seidel third-order aberration region.
  • the meridional field curvature radius that forms an image with good line width contrast in the diametrical direction of the image plane and the sagittal field curvature that forms an image with good line width contrast in the circumferential direction of the image plane.
  • the radii of curvature overlap to theorize the Petzval radius of curvature, which is the radius of curvature in the absence of astigmatism.
  • the Petzval radius of curvature will be a negative value, and the image surface will be curved closer to the lens. If a concave lens is added to the lens configuration, the curvature radius of curvature will increase and the image surface will stand up, but the addition of the concave lens will increase the focal length of the imaging lens.
  • the solution to this problem is the position of the concave lens. If a concave lens is arranged near the focal plane where the convex lens forms an image, the combined focal length of the convex lens and the concave lens is almost the focal length of only the convex lens.
  • This front group imaging lens is a Gauss type with 6 elements in 4 groups, a Summitar type with 7 elements in 4 groups, or a modified Summitar type with 7 elements in 5 groups by separating the front doublet lens of the Sumitar type. • Can be a type.
  • This type of front imaging lens has good aberrations up to an F-number of about 5.6.
  • the Galileo system is added to achieve an MTF of 20% or more of 1.4 ⁇ m L&S on the entire imaging surface of 9 mm ⁇ with an F number of 2.8.
  • the image plane is 1/1.8 inch (9 mm ⁇ , 7.2 x 5.4 mm) and the angle of view is ⁇ 14.0° as standard specifications, and the image plane size range is 1/3 inch (6 mm ⁇ , 8 x 3.6 mm) to 1 inch (16 mm ⁇ , 12.8 x 9.6 mm), and the angle of view range from ⁇ 9.8° to ⁇ 16.8°.
  • the entire coupling lens composed of the front group imaging lens and the convex-concave Galilean system in which a convex lens having positive power on the front group imaging lens side and a concave lens having negative power on the imaging surface side are arranged.
  • the convex-concave Galileo system Since the convex-concave Galileo system is fixed in the vicinity of the imaging plane, the Galileo system is placed in the vicinity of the focal position.
  • the numerical value ((3)/(1)) divided by the focal length of the entire coupling lens can be within the range of 0.9 to 1.2.
  • the numbers enclosed in parentheses above correspond to the circled numbers shown in the diagrams (drawings). The same applies to the numerical values enclosed in parentheses shown below.
  • 0.0554 0.0540 - 0.0421 + 0.0435
  • the numerical value ((3)/(1)) obtained by dividing the focal length of the front imaging lens excluding the convex-concave Galileo system by the focal length of the entire coupling lens (1) is 0.9 to 1.2. Being in range means that the focal length of the Galilean system has a degree of freedom that does not significantly affect the overall focal length. Thereby, the curvature of field of the front group can be easily corrected by the Galilean system.
  • the front group and the Galileo system are optimized individually, or the front group and the Galileo system are optimized.
  • An MTF of 20% or more can be obtained at .4 ⁇ L&S.
  • the numerical value ((3)/(4)) obtained by dividing (3) the focal length of the front group imaging lens by (4) the Galilean system focal length is the Petzval correction factor of the front group and It is shown by the focal length ratio of the Galilean system.
  • the numerical value ((3)/(4)) becomes a small numerical value when the Petzval radius of curvature of the front group is long, and conversely becomes a large numerical value when the Petzval radius of curvature of the front group is short.
  • the Petzval radius of curvature of the front group is long, it can be optimized with a weak correction of the uneven Galilean system, and when the Petzval radius of curvature of the front group is short, a strong correction of the uneven Galilean system is required.
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front group imaging lens by (4) the Galilean focal length ((3)/(4)) is The lens is designed so that the range is from -0.2 to -1.0.
  • (3)/(4) minus 0.780, which falls within the range of minus 0.2 to minus 1.0,
  • the focal length of the entire coupled lens is 18.046 mm
  • the Petzval radius of curvature is -217.309
  • the focal length of the front group is 18.534mm and the Petzval radius of curvature is -27.948.
  • the focal length of the Galilean system is -23.764mm
  • the Petzval radius of curvature is 32.073, is.
  • a numerical value ((6)/(5)) obtained by dividing (5) the focal length of the convex lens by the focal length of the (6) concave lens.
  • the numerical value ((6)/ The lens is designed so that (5)) is within the range of -0.08 to -0.8.
  • (6)/(5) minus 0.276, falling within the range of minus 0.08 to minus 0.8
  • the combined lens has a focal length of 18.046 mm and a Petzval radius of curvature of -217.309.
  • the focal length of the front group is 18.534mm and the Petzval radius of curvature is -27.948.
  • the Galilean system has a focal length of -23.764 mm and a Petzval radius of curvature of 32.073.
  • the present invention provides an imaging lens suitable for an AI image input device that has an edge computer function by miniaturizing the CMOS element of a back-illuminated CMOS image sensor to 1.4 ⁇ m x 1.4 ⁇ m and by laminating.
  • Conventional imaging lenses have been improved with the use of roll film in mind, but the back-illuminated/stacked CMOS image sensor is equipped with high-speed electronic image transfer and an electronic shutter function, so there is no space right in front of the sensor. can be used effectively, and the arrangement of the Galilean system with negative power, which has a flattener function that raises the image plane, is also facilitated.
  • the image resolution has also been reduced from 10-odd ⁇ m for silver salt films to 1.4 ⁇ m for CMOS elements.
  • an AI image means of 1.4 ⁇ L & S with an MTF contrast of 20% or more was realized on the entire CMOS surface.
  • CRA Chief Ray Angle
  • chief ray angle is also called chief ray angle, and is the angle of incidence of the chief ray passing through the center of the pupil with respect to the CMOS surface.
  • a wide-angle lens with a large angle of view has a large CRA.
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -0.780. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.276. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the second embodiment has an image size of 1/1.8 inch (9mm ⁇ ) Gauss deformation (separation of head and ball) 7 elements in 5 groups + 2 elements of Galileo.
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -0.231. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.710. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the Petzval radius of curvature of the front imaging lens increases, and the correction by the Galilean system near the imaging plane can be made loose.
  • the addition of the Galilean system can raise the image plane, and the possibility of improving aberrations can be expected.
  • the third embodiment Image size 1/1.8 inch (9mm ⁇ ) Gauss deformation (Sumitar) 7 elements in 4 groups + 2 Galileo elements
  • CRA 29.3°
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is ⁇ 0.718. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.244. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • FIG. 8 is a diagram showing chart 8 corresponding to the fourth embodiment.
  • 9a-9c are diagrams showing diagram 9 corresponding to the fourth embodiment.
  • CRA 20.1°
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galilean focal length ((3)/(4)) is -0.737. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.369. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • FIG. 10 is a diagram showing chart 10 corresponding to the fifth embodiment.
  • Figures 11a-11c show diagrams 10 corresponding to a fifth embodiment.
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galilean focal length ((3)/(4)) is -0.806. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.267. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the fifth embodiment has the following changes from the first embodiment.
  • the number of head balls was changed from 2 in the first embodiment to 1, the focal length was changed from 18.046 mm to 18.077 mm, and the focal length of the Galileo system was slightly changed from -23.764 mm to -22.916 mm, but the MTF was changed. Contrast remains good.
  • FIG. 12 is a diagram showing chart 12 corresponding to the sixth embodiment.
  • Figures 13a-13c show diagrams 13 corresponding to the sixth embodiment.
  • Focal length 15.464 F/3.00
  • Diagonal field of view 288 mm
  • Focal length 15.089 F/2.80
  • CRA 27.7°
  • Diagonal field of view 85 mm
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galilean focal length ((3)/(4)) is -0.801. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.220. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • FIG. 14 is a diagram showing chart 14 corresponding to the seventh embodiment.
  • Figures 15a-15c show diagrams 15 corresponding to the seventh embodiment.
  • Focal length 21.406 F/2.90
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -0.790. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.322. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • FIG. 16 is a diagram showing chart 16 corresponding to the eighth embodiment.
  • Figures 17a-17c show diagrams 17 corresponding to the eighth embodiment.
  • Focal length 24.127 F/2.80
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galilean focal length ((3)/(4)) is -0.728. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.303. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • FIG. 18 is a diagram showing chart 18 corresponding to the ninth embodiment.
  • Figures 19a-19c show diagrams 18 corresponding to the ninth embodiment.
  • Focal length 12.009 F/2.80
  • CRA 24.1°
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -0.755. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.241. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the following changes are made from the first embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing chart 20 corresponding to the tenth embodiment.
  • Figures 21a-21c show diagrams 21 corresponding to the tenth embodiment.
  • Focal length 17.748 F/2.80
  • CRA 20.4°
  • CRA 20.1°
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -0.554. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.436. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the distance between the optical axes from the rear surface of the Galilean concave lens to the incident surface of the CMOS cover glass is increased from 1 mm in the second embodiment to 3.6 mm.
  • FIG. 22 is a diagram showing chart 22 corresponding to the eleventh embodiment.
  • Figures 23a-23c show diagrams 23 corresponding to the eleventh embodiment.
  • the eleventh embodiment Image size 1/1.8 inch (9mm ⁇ ) Gauss 6 elements in 4 groups + 2 Galileo elements
  • Focal length 17.926 F/2.80
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -0.686. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.322. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the contrast close to that of the second embodiment can be obtained by reducing the optical axis distance from the back surface of the Galilean concave lens to the incident surface of the CMOS cover glass from 3.6 mm in the eleventh embodiment to 2 mm.
  • FIG. 24 is a diagram showing chart 24 corresponding to the twelfth embodiment.
  • Figures 25a-25c show diagrams 25 corresponding to the twelfth embodiment.
  • Image size 1/1.8 inch (9 mm ⁇ ) Gaussian deformation (Summitar) 7 elements in 4 groups + 2 Galileo elements
  • Focal length 18.295 F /2.80
  • CRA 26.6°
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -0.964. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.113. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the Gauss deformation (Summitar) + Galileo type of the first embodiment is used, and the Galileo system has a concave surface on the incident side of the convex lens and the concave lens, and a flat surface on the exit side. Adhere to glass.
  • the number of reflective surfaces for air is reduced by two, and the reflection loss is reduced.
  • integrating the concave lens and the cover glass reduces the number of parts by one.
  • since the exit surface is restricted to a flat surface, the degree of freedom in design is reduced.
  • the bonding or integration of the Galilean concave lens and the cover glass in the twelfth embodiment can also be performed in the second to eleventh embodiments, and the aberration correction of each embodiment can be reproduced.
  • FIG. 26 is a diagram showing chart 26 corresponding to the thirteenth embodiment.
  • Figures 27a-27c show diagrams 27 corresponding to the thirteenth embodiment.
  • Focal length 14.954 F /2.80
  • CRA 29.2°
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -1.056. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.105. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the bonding or integration of the Galilean concave lens and the cover glass in the thirteenth embodiment can also be performed in the second to eleventh embodiments, and the aberration correction of each embodiment can be reproduced.
  • FIG. 28 is a diagram showing chart 28 corresponding to the fourteenth embodiment.
  • Figures 29a-29c show diagrams 29 corresponding to the fourteenth embodiment.
  • the 14th embodiment Image size 1/2.3 inch (7.86 mm ⁇ ) Gauss 7 elements in 4 groups + 2 Galileo elements
  • CRA 29.2°
  • CRA 27.5°
  • Diagonal field of view 85 mm
  • the numerical value obtained by dividing (3) the focal length of the front imaging lens by (4) the Galileo focal length ((3)/(4)) is -1.076. Therefore, -0.2>(3)/(4)>-1.1 satisfy the relationship
  • the numerical value obtained by dividing (6) the concave lens focal length of the Galilean system by (5) the convex lens focal length of the Galilean system ((6)/(5)) is ⁇ 0.089. Therefore, -0.08>(6)/(5)>-0.8 satisfy the relationship
  • the bonding or integration of the Galilean concave lens and the cover glass in the 14th embodiment is also possible in the 2nd to 11th embodiments, and the correction of the water level difference in each embodiment is reproduced.
  • FIG. 30 is a table summarizing the results of each example.
  • the convex-concave Galilean system is fixed in the vicinity of the imaging plane.
  • the lens surface on the image sensor side of the convex-concave Galilean concave lens is in contact with the cover glass of the image sensor (12th to 14th embodiments), but is separated by 3.6 mm (10th embodiment). example) is shown.
  • the end of the Galileo system on the image sensor side and the lens side of the image sensor can be exemplified as a range of 0 to 8 mm, preferably 0 to 6 mm, and more preferably 0 to 4 mm.
  • the focal length of the front group/Galileo focus ((3)/(4)) -0.231, and the focal length of the Galileo system is long. Since the focal length of the Galilean system is long, the Petzval radius of curvature of the Galilean system is also moderately long in order to correct the curvature of field in the Galilean system. This means that weak correction is sufficient because the front group Petzval curvature radius of the second embodiment is -55.540 mm.
  • the focal length of the front group/the focal length of the Galilean system ((3)/(4)) is -0.964, and the focal length of the Galileo system is short.
  • the Petzval radius of curvature of the front group is -28.360 mm and the curvature of field is tilted to the front side, so strong correction with the Galilean system is required.
  • the Galileo system is placed in the vicinity of the focal position.
  • the numerical value obtained by dividing the focal length of the lens by (1) the focal length of the entire coupling lens ((3)/(1)) falls within the range of 0.9 to 1.2. This means that even if a strong negative power lens is used in the Galilean system, the focal length of the overall imaging lens will be close to the focal length of the front group imaging lens. In other words, a degree of freedom is obtained in which the focal length of the Galilean system does not significantly affect the overall focal length. As a result, the curvature of field of the front group can be easily corrected by the Galilean system, and an MTF of 20% or more can be obtained at 1.4 ⁇ L&S.
  • the focal length of the front group imaging lens divided by (4) the Galilean system focal length ((3)/(4)) indicates the Petzval correction factor as the focal length ratio between the front group and the Galilean system.
  • the numerical value is small.
  • the numerical value is large.
  • the numerical value ((3)/(4)) obtained by dividing (3) the focal length of the front group imaging lens by (4) the focal length of the Galilean system is from minus 0.2 to The lens is designed to fall within the range of minus 1.0.
  • the numerical value obtained by dividing the focal length of (5) the convex lens of the convex-concave Galileo system by the focal length of the (6) concave lens ((5)/ (6)) is designed to fall within the range of -0.08 to -0.8.

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Abstract

絞りを挟み前後に複数のレンズを有する前群結像レンズと、前群側の凸レンズと結像面側の凹レンズからなる凸凹ガリレオ系とで構成される結像レンズで、結像面の近傍に前記凸凹ガリレオ系を固定して、前記前群結像レンズを繰り出すことにより焦点合せを行う結像レンズであって、ガリレオ系の結像面側の端部のレンズの結像面側の面が平面であり、該平面がイメージセンサの結像レンズ側の端部の面と接している結像レンズ、または前記前群結像レンズが４群６枚のガウス・タイプ、または４群７枚のＳｕｍｍｉｔａｒ（ズミタール）タイプ、またはズミタール・タイプの前玉ダブレットレンズを分離して５群７枚とした変形ズミタール・タイプとした結像レンズを提供する。

Description

結像レンズ
　本発明は、結像レンズに関し、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサの受光部に光を結像させるための結像レンズに関する。
　ＣＭＯＳイメージセンサの構造は、表面照射型と裏面照射型に大別される。表面照射型のＣＭＯＳイメージセンサは、シリコンウエハにフォトダイオードが加工され、上方向に配線層、カラーフィルタ、マイクロレンズが配される。近年、微細化に伴い配線数が増し、ＣＭＯＳフォトダイオードに至る光束が遮光されてしまう問題が顕著になってきた。
　また、配線層の厚さも増すために、ＣＭＯＳ素子のフォトダイオードは深い井戸の底に配されてしまう構造となり、フォトダイオードは、垂線に対して小さな角度の光束しか利用できなくなる。更に、前述の面積的に遮光されて反射・散乱する光束と後述の井戸の壁で反射・散乱する光束は、フレアー光束としてフォトダイオードに至るために、画像のコントラストを下げてしまう欠点も有する。
　一方、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサでは、配線層の作られたシリコンウエハの上に、フォトダイオード層が作られたシリコンウエハを貼り合せて、フォトダイオード層が表面に現れるギリギリまでシリコンウエハを削り込み、カラーフィルタとマイクロレンズを加工形成する。裏面照射型は、配線層の前にフォトダイオード層が配されるので、上記の表面型の欠点を解消することができる。裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサの加工には高い技術を必要とするが、表面照射型のＣＭＯＳイメージセンサから裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサへの置き換えが進んでいる。
　更に、配線層にロジック回路を組み込み、イメージプロセッサー機能も具備するまでに至り、積層型ＣＭＯＳイメージセンサとも呼ばれる。
　このようなＣＭＯＳイメージセンサを用いて高い画質の画像を得るためには、微細なＣＭＯＳイメージセンサの画素にマッチする結像レンズが必要になる。結像レンズに必要な画像分解能を確認するために、ＣＭＯＳの画像素子サイズを確認する。
　積層型ＣＭＯＳイメージセンサは、デジタルカメラやスマホ（＝携帯電話）、監視カメラ、車載カメラなどの多岐にわたる画像入力手段として使われている。画像分解能を上げるために、３５mmフルサイズ・デジタルカメラでは３．５μｍｘ３．５μｍ、産業用の１インチから１／３インチのカメラではでは１．４μｍｘ１．４μｍまでＣＭＯＳ素子の微細化が進められている。
　携帯電話のスマホカメラでは０．８μｍｘ０．８μｍのＣＭＯＳ素子４個＝Ｒ（赤）＋Ｇ（緑）ｘ２＋Ｂ（青）を１つのマイクロレンズでグループ化したＣＭＯＳイメージセンサも製品化されている。結像レンズは、マイクロレンズ開口＝１．６μｍｘ１．６μｍが必要分解能となる。
　表面型ＣＭＯＳでは、ＡＰＳ－Ｈサイズ（３５．５mmφ、２９．２ｘ２０．２mm）で２．２μｍｘ２．２μｍ素子が産業用に開発されている。このようなＣＭＯＳ素子に対応可能な結像レンズについては、例えば、特許文献１に記載のような結像レンズが提案されている。特許文献１に記載の結像レンズでは、実際に試作された結像レンズにより、高い光学性能が確認されている。
特許第６７２５７４０号
　しかしながら、特許文献１に記載の結像レンズでは、焦点合せのため、結像側のレンズ群が動くフローティング機構を採用しているため、構造が複雑になりハンドリングも容易とはいえなかった。
　更に、産業用の１インチから１／３インチＣＭＯＳイメージセンサを備えたカメラの結像面全面で、ＣＭＯＳ素子（ＣＭＯＳイメージセンサの１画素）の大きさが１．４μｍｘ１．４μｍとなる。鮮明な画像が得られる目安として、一般的に、ＭＴＦ値が２０％以上のコントラストで結像することが示されているが、１．４μｍｘ１．４μｍの画素に対して、ＭＴＦ値が２０％以上のコントラストで結像するレンズはまだ実現されていない。特許文献１に記載の結像レンズも、結像側のレンズ群が動くため、結像側のレンズ群を常に結像面の近傍に配置することはできず、任意の撮影距離でＭＴＦ値が２０％以上のコントラストを得ることはできなかった。
　従って、本発明の目的は、上記の課題を解決するものであり、微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有するとともに、シンプルな構造で焦点合せが可能な結像レンズを提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明の１つの態様に係る結像レンズは、
　絞りを挟み前後に複数のレンズを有する前群結像レンズと、前群側の凸レンズと結像面側の凹レンズからなる凸凹ガリレオ系とで構成される結像レンズで、結像面の近傍に前記凸凹ガリレオ系を固定して、前記前群結像レンズを繰り出すことにより焦点合せを行う。
　以上のように、本発明によれば、微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有するとともに、シンプルな構造で焦点合せが可能な結像レンズを提供することができる。
第１実施例に対応する図表１を示す図である。 第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第１実施例に対応する図表３を示す図である。 第２実施例に対応する図表４を示す図である。 第２実施例に対応する図表５（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第２実施例に対応する図表５（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第２実施例に対応する図表５（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第３実施例に対応する図表６を示す図である。 第３実施例に対応する図表７（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第３実施例に対応する図表７（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第３実施例に対応する図表７（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第４実施例に対応する図表８を示す図である。 第４実施例に対応する図表９（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第４実施例に対応する図表９（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第４実施例に対応する図表９（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第５実施例に対応する図表１０を示す図である。 第５実施例に対応する図表５（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第５実施例に対応する図表５（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第５実施例に対応する図表５（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第６実施例に対応する図表１２を示す図である。 第６実施例に対応する図表１３（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第６実施例に対応する図表１３（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第６実施例に対応する図表１３（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第７実施例に対応する図表１４を示す図である。 第７実施例に対応する図表１５（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第７実施例に対応する図表１５（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第７実施例に対応する図表１５（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第８実施例に対応する図表１６を示す図である。 第８実施例に対応する図表１７（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第８実施例に対応する図表１７（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第８実施例に対応する図表１７（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第９実施例に対応する図表１８を示す図である。 第９実施例に対応する図表１９（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第９実施例に対応する図表１９（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第９実施例に対応する図表１９（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第１０実施例に対応する図表２０を示す図である。 第１０実施例に対応する図表２１（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第１０実施例に対応する図表２１（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第１０実施例に対応する図表２１（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第１１実施例に対応する図表２２を示す図である。 第１１実施例に対応する図表２３（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第１１実施例に対応する図表２３（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第１１実施例に対応する図表２３（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第１２実施例に対応する図表２４を示す図である。 第１２実施例に対応する図表２５（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第１２実施例に対応する図表２５（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第１２実施例に対応する図表２５（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第１３実施例に対応する図表２６を示す図である。 第１３実施例に対応する図表２７（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第１３実施例に対応する図表２７（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第１３実施例に対応する図表２７（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 第１４実施例に対応する図表２７を示す図である。 第１４実施例に対応する図表２９（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図である。 第１４実施例に対応する図表２９（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図である。 第１４実施例に対応する図表２９（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。 各実施例の結果をまとめた表である。
発明の詳細な説明
　以下においては、図面として付した図表を参照しながら、本発明の各実施例の説明を行う。以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。
（全般的な説明）
　本発明では、絞りを挟み前後に複数のレンズを有する前群結像レンズと、前群側の凸レンズと結像面側の凹レンズからなる凸凹ガリレオ系とで構成される結像レンズで、結像面の近傍に凸凹ガリレオ系を固定して、前群結像レンズを繰り出すことにより焦点合せを行う結像レンズを提供する。
　本結像レンズでは、前群結像レンズとガリレオ系とにより、微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有する。更に、ガリレオ系が結像面の近傍に固定されているので、シンプルな構造で焦点合せを行うことができる。これにより、微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有するとともに、シンプルな構造で焦点合せが可能な結像レンズを提供することができる。
　更に詳細に述べれば、本発明に係る結像レンズでは、撮影距離ｔ０＝∞の無限遠方からｔ０＝１５０ｍｍの近接位置まで、結像全面において１．４μｍＬ＆Ｓ（＝３５７ＬＰ／ｍｍ）で２０％以上のＭＴＦが得られる。
　ここで、Ｌ＆Ｓは、ラインアンドスペースと称し、配線の幅及び隣り合う配線同士の間隔を意味する。ＬＰ／ｍｍは、ラインペア／ｍｍと称し、イメージングシステムの解像度を示す。Ｘ［μｍＬ＆Ｓ］＝Ｙ［ＬＰ／ｍｍ］とすると、Ｘ＝１０００／Ｙ／２の関係を有する。
　また、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、レンズ性能を評価する指標のひとつであり、レンズの結像性能を知るために、被写体の持つコントラストをどの程度忠実に再現できるかを空間周波数特性として表現したものである。
　上記を実現するための具体的な実施形態について、図１から図３に示す第1実施例を例にとって説明する。図１は、第１実施例に対応する図表１を示す図である。図２ａは、第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝∞）を示す図であり、図２ｂは、第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝５００ｍｍ）を示す図であり、図２ｃは、第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍ）を示す図である。図３は、第１実施例に対応する図表３を示す図である。
　図表３（図３（ａ））の上段に第１実施例の前群結像レンズのデータ、光路図及びＭＴＦを示す。結像面の像高が低い部分は高いＭＴＦ値を持つが、ペッツバール曲率半径＝－２７．９４８mmであるために、像高の高い結像面が前側に倒れてしまいＭＴＦ値は急激に落ちる。
　ここで、ペッツバール曲率半径は、ザイデルの３次収差領域で像面の湾曲を理論化したものである。ザイデルの３次収差領域で、像面の直径方向の線幅のコントラスト良く結像するメリディオナル像面湾曲曲率半径と、像面の円周方向の線幅のコントラストを良く結像するサジタル像面湾曲曲率半径が重なって、非点収差がない状況の曲率半径であるペッツバール曲率半径が理論付けられる。
　なお、凸レンズだけであるとペッツバール曲率半径はマイナスの数値で、像面はレンズに近付く形で湾曲する。レンズ構成に凹レンズを加えると、湾曲の曲率半径は大きくなり、像面は立ってくるが、凹レンズが加わるために、結像レンズの焦点距離が長くなる。これを解消するのが、凹レンズを配する位置である。凸レンズが結像する焦点面近傍に凹レンズを配すると、凸レンズと凹レンズの合成焦点距離は、ほぼ凸レンズだけの焦点距離になる。
　図表３（図３（ａ））の中段に第１実施例のガリレオ系のデータ及び光路図を示す。ガリレオ系のペッツバール曲率半径＝＋３２．０７３mmなので、結像レンズ全体のペッツバール曲率半径＝１／（１／３２．０７３－１／２７．９４８）＝－２１７．３０９ｍｍになり、結像面が立ってくる。
　図表３（図３（ｂ））の下段では、ガリレオ系を外して、前群結像レンズから、同じ焦点距離と同じ結像面積で最適化を試みた。ペッバール曲率半径は、－２７．９４８mmから－７３．２６２mmまで立ってきた。しかしＦナンバーを５．６に下げると、解像力は下がるが、結像面の全面で３．３μｍＬ＆Ｓ＝１５０ＬＰ／ｍｍのＭＴＦ３０％が得られる。
　この前群結像レンズは、４群６枚のガウス・タイプ、或いは４群７枚のＳｕｍｍｉｔａｒ（ズミタール）タイプ、またはズミタール・タイプの前玉ダブレットレンズを分離して５群７枚とした変形ズミタール・タイプとすることができる。このようなタイプの前群結像レンズの場合、Ｆナンバーが５．６位まで良好な収差を有する。本発明ではガリレオ系を加えて、Ｆナンバー２．８で９mmφの結像全面で、１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦ２０％以上を実現する。
　本発明は、結像面を１／１．８インチ（９mmφ、７．２ｘ５．４mm）で画角が±１４．０°を基準仕様とし、結像面サイズ範囲を１／３インチ（６mmφ、８ｘ３．６mm）から１インチ（１６mmφ、１２．８ｘ９．６mm）、画角範囲を±９．８°から±１６．８°の仕様とする。このような仕様を採用することにより、無収差に近い性能を生む。
　本発明では、前群結像レンズと、前群結像レンズ側に正のパワーを持つ凸レンズと結像面側に負のパワーを持つ凹レンズが並ぶ凸凹ガリレオ系とで構成される結合レンズ全体で、結像面の近傍に凸凹ガリレオ系が固定されているので、ガリレオ系が焦点位置近傍に置かれるため、（３）凸凹ガリレオ系を外した前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が０．９～１．２の範囲内に収めることができる。
　なお上記の括弧で囲われた数値は、図表（図面）に示された丸付き数字に対応する。以下に示す括弧で囲われた数値も同様である。
　このことについて、第１実施例の遠方からの結像（図表１：ｔ０＝∞）のデータを用いながら説明する（ｔ０：撮影距離）。結像レンズにマイナスパワーを持つレンズを加えると、像面が立つことがペッツバールの式から知られている。第１実施例データの前群結像レンズのペッツバール曲率半径Ｐ１＝－２７．９４８の逆数（１／Ｐ）とガリレオ系のペッツバール曲率半径Ｐ２＝３２．０７３の逆数（１／Ｐ２）との和から、下記のように、全体結像レンズのペッツバール曲率半径Ｐ＝‐２１７．３０９が求まる。
　１／Ｐ　　　　　＝１／Ｐ１　　　　　　＋１／Ｐ２
　１／（－２１７．３０９）＝１／（－２７．９４８）＋１／３２．０７３
　薄肉光学系では、レンズ１の焦点距離をｆ１、レンズ２の焦点距離をｆ２、２つのレンズ群の主点間隔をｄとすると、全体レンズの焦点距離ｆは下式で求まる。
　１／ｆ＝１／ｆ１＋１／ｆ２－ｄ／（ｆ１×ｆ２）
　前群結像レンズ（ｆ１＝１８．５３４）、ｆ２をガリレオ系（ｆ２＝‐２３．７６４）、レンズ群主点間隔ｄ＝１９．１７７として前群結像レンズの焦点近傍におくと、全体結像レンズの焦点距離はｆ＝１８．０４６になる。
　１／ｆ　　　　＝１／ｆ１　　＋１／ｆ２　　　　　－ｄ／（ｆ１ｘｆ２）
　１／１８．０４６＝１／１８．５３４＋１／（‐２３．７６４）－１９．１７７／｛１８．５３４ｘ（‐２３．７６４）｝
　０．０５５４　＝　０．０５４０　　　－０．０４２１　　　　　＋０．０４３５
　このように、結像面の近傍にガリレオ系を固定することにより、ｆ２のガリレオ系に強いマイナスパワーのレンズを持ってきても、全体結像レンズの焦点距離は前群結像レンズと近い焦点距離になる。
　（３）凸凹ガリレオ系を外した前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が０．９～１．２の範囲に入るということは、ガリレオ系の焦点距離が全体の焦点距離にあまり影響しない自由度が得られることを意味する。これにより、前群の像面湾曲をガリレオ系で容易に補正することができる。上記の数値（（３）／（１））が０．９～１．２の範囲に入るという設計指針に基づき、前群とガリレオ系を個々に、または前群＋ガリレオ系で最適化し、１．４μｍＬ＆Ｓで２０％以上のＭＴＦが得られるようにすることができる。
　最適化のための補正に関し、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ系焦点距離で割った数値（（３）／（４））は、ペッツバール補正率を前群とガリレオ系の焦点距離比で示したものである。数値（（３）／（４））は、前群のペッツバール曲率半径が長いときには小さな数値になり、逆に前群のペッツバール曲率半径が短いときには大きな数値になる。前群のペッツバール曲率半径が長い場合には、凸凹ガリレオ系の弱い補正で適正化でき、前群のペッツバール曲率半径が短い場合には、凸凹ガリレオ系の強い補正を要する。
　本発明では、後述する凸凹ガリレオ系による補正を考慮し、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ系焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、マイナス０．２からマイナス１．０の範囲内となるようにレンズ設計を行う。
　第１実施例では、
（３）／（４）＝マイナス０．７８０で、マイナス０．２からマイナス１．０の範囲内に入り、
結合レンズ全体の焦点距離が、１８．０４６mm、ペッツバール曲率半径が－２１７．３０９で、
前群の焦点距離が１８．５３４mm、ペッツバール曲率半径が－２７．９４８で、
ガリレオ系の焦点距離が－２３．７６４mm、ペッツバール曲率半径が３２．０７３、
である。
　適正化を行う凸凹ガリレオ系での補正に関して、凸凹ガリレオ系の（５）を凸レンズの焦点距離を（６）凹レンズの焦点距離で割った数値（（６）／（５））が挙げられる。数値（（６）／（５））は、ガリレオ系の凸凹レンズの焦点距離比で、凹レンズの焦点距離を長く（＝ペッバール補正を小さく）すると大きな数値になり、凹レンズの焦点距離を短く（＝ペッツバール補正を大きく）すると小さな数値になる。本発明においては、前群の像面が立っていれば緩やかなガリレオ補正を行い、像面が大きく湾曲していれば強力なガリレオ補正を行って、凸と凹のガリレオ系でコントロールすることができる。
　本発明では、２１．４μｍＬ＆Ｓで２０％以上のＭＴＦが得られるようにするため、凸凹ガリレオ系の（５）を凸レンズの焦点距離を（６）凹レンズの焦点距離で割った数値（（６）／（５））をマイナス０．０８からマイナス０．８の範囲内となるようにレンズ設計を行う。
　第１実施例では、
（６）／（５）＝マイナス０．２７６であり、マイナス０．０８からマイナス０．８の範囲内に入り、
結合レンズ全体の焦点距離が１８．０４６mm、ペッツバール曲率半径が－２１７．３０９で、
前群の焦点距離が１８．５３４mm、ペッツバール曲率半径が－２７．９４８で、
ガリレオ系の焦点距離が－２３．７６４mm、ペッツバール曲率半径が３２．０７３である。
　以上のように、本発明では、裏面照射ＣＭＯＳイメージセンサのＣＭＯＳ素子が１．４μｍｘ１．４μｍまで微細化し、更に積層によりエッジコンピュータ機能まで持つＡＩ画像入力素子に相応する結像レンズを提供する。従来の結像レンズは、巻き取りフィルムを想定して改良が進められてきたが、裏面照射・積層ＣＭＯＳイメージセンサは高速の電子画像転送と電子シャッタ機能まで備えるので、センサの直ぐ前までのスペースを有効に使え、像面を立てるフラットナ機能を有するマイナスパワーを持つガリレオ系の配置も容易にした。画像分解能も銀塩フィルムの１０数μｍからＣＭＯＳ素子は１．４μｍまで微細化した。
　これにより、本発明の結像レンズ＋裏面照射・積層型ＣＭＯＳイメージセンサで、ＣＭＯＳ面全面を２０％以上のＭＴＦコントラストで１．４μｍＬ＆ＳのＡＩ画像手段を実現した。
（各実施例の説明）
　以下、本発明の実施例について説明する。
　以下の実施例では、上記の
（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１）が０．９～１．２であり、
（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．２から－１．１であり、
（６）凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオの凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．０８から－０．８である関係を満たしている。
（第１実施例）
　図表１，２（図１，２ａ～２ｃ）に示すように、第１実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス変形（Ｓｕｍｉｍｉｔａｒ）４群７枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　　画角＝±１４．０°焦点距離＝１８．０４６　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０３　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２６．３°
倍率＝０．０３６９ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２４４ｍｍ焦点距離＝１７．５４５　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２５．３°
倍率＝０．１２９２ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝７０ｍｍ　　焦点距離＝１６．４０４　Ｆ／２．３５　　ＣＲＡ＝２４．３°
である。
　ここで、ＣＲＡ（Ｃｈｉｅｆ　Ｒａｙ　Ａｎｇｌｅ）は主光線角度とも称し、瞳中心を通る主光線がＣＭＯＳ面に対する入射角度である。例えば、第１実施例の∞＝無限遠方からの主光線は、ＣＭＯＳ面周辺にＣＲＡ＝２６．３°で入射する。画角が大きい広角レンズの場合ＣＲＡが大きくなる。また、ＣＲＡはレンズタイプによっても変わり、第１実施例と同じ画角の第２実施例ではＣＲＡ＝２０．９°となる。
　第１実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０３、ｔ０＝５００ｍｍで１．０６、ｔ＝１５０ｍｍで１．１３となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第１実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．７８０となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第１実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．２７６となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表２（図２ａ～２ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２８％、ｔ０＝５００ｍｍで２８％、ｔ＝１５０ｍｍで２６％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。
（第２実施例）
　図表４，５（図４，５ａ～５ｃ）に示すように、第２実施例は、画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス変形（頭玉分離）５群７枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　　　画角＝±１４．４°焦点距離＝１７．５５３　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０８　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２０．９°
倍率＝０．０３５９ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２５１ｍｍ、焦点距離＝１７．４０９　Ｆ／２．６５　　ＣＲＡ＝２０．１°
倍率＝０．１２６ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝７２ｍｍ　　焦点距離＝１７．０６０　Ｆ／２．４５　　ＣＲＡ＝１８．８°
である。
　第２実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０８、ｔ０＝５００ｍｍで１．０９、ｔ＝１５０ｍｍで１．１１となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第２実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．２３１となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第２実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．７１０となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　頭玉を平凸レンズと強いメニスカス状の凹レンズに分離すると、前群結像レンズのペッツバール曲率半径が立ち、結像面近傍のガリレオ系による補正はゆるいものにできる。第１実施例より若干悪くなるが、前群結像レンズに更に異なるレンズタイプを選んでも、ガリレオ系を加えることにより像面を立て、収差が改善する可能性を期待できる。
　図表５（図５ａ～５ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２６％、ｔ０＝５００ｍｍで２４％、ｔ＝１５０ｍｍで２０％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第３実施例）
　図表６，７（図６，７ａ～７ｃ）に示すように、第３実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス変形（Ｓｕｍｉｍｉｔａｒ）４群７枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　　画角＝±１６．２°焦点距離＝１５．５２４　Ｆ／２．９５　前群焦点／全体焦点∞＝０．９４　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２９．３°
倍率＝０．０３１４ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２８７ｍｍ焦点距離＝１４．５６３　Ｆ／２．７５　　ＣＲＡ＝２８．９°
倍率＝０．１０７ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝８４ｍｍ　　焦点距離＝１４．３５７　Ｆ／２．５０　　ＣＲＡ＝２８．２°
である。
　第３実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で０．９４、ｔ０＝５００ｍｍで１．０１、ｔ＝１５０ｍｍで１．０２となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第３実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．７１８となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第３実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．２４４となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表７（図７ａ～７ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２０％、ｔ０＝５００ｍｍで２２％、ｔ＝１５０ｍｍで２２％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第４実施例）
　図８は、第４実施例に対応する図表８を示す図である。図９ａ～９ｃは、第４実施例に対応する図表９を示す図である。図表８，９（図８，９ａ～９ｃ）に示すように、第４実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス変形（Ｓｕｍｉｍｉｔａｒ）４群７枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　画角＝±１０．８°　焦点距離＝２３．６６６　Ｆ／２．９０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０５　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２０．１°
倍率＝０．０４９１ｘ　　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝１８３ｍｍ焦点距離＝２２．８４７　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝１９．５°
倍率＝０．１７９２ｘ　　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝５０ｍｍ　　焦点距離＝２０．９３０　Ｆ／２．１０　　ＣＲＡ＝１８．５°
である。
　第４実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０５、ｔ０＝５００ｍｍで１．０８、ｔ＝１５０ｍｍで１．１８となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第４実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．７３７となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第４実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．３６９となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表９（図９ａ～９ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２５％、ｔ０＝５００ｍｍで２７％、ｔ＝１５０ｍｍで２２％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第５実施例）
　図１０は、第５実施例に対応する図表１０を示す図である。図１１ａ～１１ｃは、第５実施例に対応する図表１０を示す図である。図表１０，１１（図１０，１１ａ～１１ｃ）に示すように、第５実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス４群６枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　画角＝±１４．０°焦点距離＝１８．０７７　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０２　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２５．９°
倍率＝０．０３６９ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２４４ｍｍ焦点距離＝１７．５５９　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２６．０°
倍率＝０．１２９９ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝６９ｍｍ　　焦点距離＝１６．３８０　Ｆ／２．３０　　ＣＲＡ＝２４．５°
である。
　第５実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０２、ｔ０＝５００ｍｍで１．０５、ｔ＝１５０ｍｍで１．１３となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第５実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．８０６となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第５実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．２６７となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　第５実施例では、第１実施例から下記を変更している。頭玉の枚数を第１実施例の２枚から１枚とし、焦点距離を１８．０４６mmから１８．０７７mm、ガリレオ系の焦点距離も－２３．７６４mmから－２２．９１６mmに少し変えたが、ＭＴＦコントラストは変わらず良好である。
　図表１１（図１１ａ～１１ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２８％、ｔ０＝５００ｍｍで２８％、ｔ＝１５０ｍｍで２１％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第６実施例）
　図１２は、第６実施例に対応する図表１２を示す図である。図１３ａ～１３ｃは、第６実施例に対応する図表１３を示す図である。図表１２，１３（図１２，１３ａ～１３ｃ）に示すように、第６実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス　４群６枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　画角＝±１６．２°焦点距離＝１５．４６４　Ｆ／３．００　前群焦点／全体焦点∞＝１．００　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２８．１°
倍率＝０．０３１２ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２８８ｍｍ　　焦点距離＝１５．０８９　Ｆ／２．８０　　ＣＲＡ＝２７．７°
倍率＝０．１０６５ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝８５ｍｍ　　焦点距離＝１４．２５９　Ｆ／２．５５　　ＣＲＡ＝２７．０°
である。
　第６実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．００、ｔ０＝５００ｍｍで１．０２、ｔ＝１５０ｍｍで１．０８となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第６実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．８０１となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第６実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．２２０となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表１３（図１３ａ～１３ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２０％、ｔ０＝５００ｍｍで２０％、ｔ＝１５０ｍｍで２０％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第７実施例）
　図１４は、第７実施例に対応する図表１４を示す図である。図１５ａ～１５ｃは、第７実施例に対応する図表１５を示す図である。図表１４，１５（図１４，１５ａ～１５ｃ）に示すように、第７実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス　４群６枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　　画角＝±１１．９°　焦点距離＝２１．４０６　Ｆ／２．９０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０３　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２２．０°
倍率＝０．０４４１　　　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２０４ｍｍ　焦点距離＝２０．６９３　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２１．３°
倍率＝０．１５８４ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝５７ｍｍ　　焦点距離＝１９．０５０　　Ｆ／２．１５　　ＣＲＡ＝２０．６°
である。
　第７実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０３、ｔ０＝５００ｍｍで１．０７、ｔ＝１５０ｍｍで１．１６となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第７実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．７９０となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第７実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．３２２となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表１５（図１５ａ～１５ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２６％、ｔ０＝５００ｍｍで２８％、ｔ＝１５０ｍｍで２３％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第８実施例）
　図１６は、第８実施例に対応する図表１６を示す図である。図１７ａ～１７ｃは、第８実施例に対応する図表１７を示す図である。図表１６，１７（図１６，１７ａ～１７ｃ）に示すように、第８実施例は、
画像サイズ＝２／３インチ（１２mmφ）　　ガウス変形（Ｓｕｍｍｉｔａｒ）　４群７枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　画角＝±１４．０°焦点距離＝２４．１２７　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０４　ガリレオ～カバーガラス＝１．３ｍｍ　ＣＲＡ＝２５．６°
倍率＝０．０４９８６ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２４１ｍｍ焦点距離＝２３．２８８　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２５．２°
倍率＝０．１８０２ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝６７ｍｍ　焦点距離＝２１．３５２　Ｆ／２．２０　　ＣＲＡ＝２３．３°
である。
　第８実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０４、ｔ０＝５００ｍｍで１．０８、ｔ＝１５０ｍｍで１．１８となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第８実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．７２８となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第８実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．３０３となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表１７（図１７ａ～１７ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２１％、ｔ０＝５００ｍｍで２２％、ｔ＝１５０ｍｍで２０％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第９実施例）
　図１８は、第９実施例に対応する図表１８を示す図である。図１９ａ～１９ｃは、第９実施例に対応する図表１８を示す図である。図表１８，１９（図１８，１９ａ～１９ｃ）に示すように、第９実施例は。
画像サイズ＝１／３インチ（６mmφ）　　ガウス変形（Ｓｕｍｍｉｔａｒ）　４群７枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　　　　画角＝±１４．０°焦点距離＝１２．００９　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝０．９９　ガリレオ～カバーガラス＝１ｍｍ　ＣＲＡ＝２４．１°
倍率＝０．０２４１ｘ　　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２４９ｍｍ焦点距離＝１１．７９５　Ｆ／２．６０　　　ＣＲＡ＝２４．０°
倍率＝０．０８１３７ｘ　　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝７４ｍｍ　　焦点距離＝１１．３１９　Ｆ／２．２５　　ＣＲＡ＝２３．０°
である。
　第９実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で０．９９、ｔ０＝５００ｍｍで１．０１、ｔ＝１５０ｍｍで１．０５となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第９実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．７５５となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第９実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．２４１となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　第９実施例では、第１実施例から下記を変更している。画像サイズを、第１実施例の１／１．８インチ＝９mmφから１／３インチ＝６mmφへ０．６３倍に縮小し、焦点距離も１８．０４６mmから１２．００９mmへ０．６７倍に短くした。
　図表１９（図１９ａ～１９ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２５％、ｔ０＝５００ｍｍで２８％、ｔ＝１５０ｍｍで２８％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第１０実施例）
　図２０は、第１０実施例に対応する図表２０を示す図である。図２１ａ～２１ｃは、第１０実施例に対応する図表２１を示す図である。図表２０，２１（図２０，２１ａ～２１ｃ）に示すように、第１０実施例は、
施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス　４群６枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　画角＝±１４．２°焦点距離＝１７．７４８　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝０．９９　ガリレオ～カバーガラス＝３．６ｍｍ　ＣＲＡ＝２０．４°
倍率＝０．０３６１ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２４９ｍｍ焦点距離＝１７．４０４　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２０．１°
倍率＝０．１２５０ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝７２ｍｍ　　焦点距離＝１６．６１１　Ｆ／２．３０　　ＣＲＡ＝１９．５°
である。
　第１０実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で０．９９、ｔ０＝５００ｍｍで１．０１、ｔ＝１５０ｍｍで１．０９となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第１０実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．５５４となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第１０実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．４３６となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　第１０実施例では、ガリレオ系の凹レンズ裏面からＣＭＯＳカバーガラス入射面までの光軸間隔を第２実施例の１mmから３．６mmまで離した。
　図表２１（図２１ａ～２１ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２０％、ｔ０＝５００ｍｍで２２％、ｔ＝１５０ｍｍで２２％となる。よって、ガリレオ～カバーガラス間を３．６ｍｍまで離すと、ＭＴＦ悪くなる傾向を示すが、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第１１実施例）
　図２２は、第１１実施例に対応する図表２２を示す図である。図２３ａ～２３ｃは、第１１実施例に対応する図表２３を示す図である。図表２２，２３（図２２，２３ａ～２３ｃ）に示すように、第１１実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス　４群６枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　画角＝±１４．１°焦点距離＝１７．９２６　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０１　ガリレオ～カバーガラス＝２ｍｍ　ＣＲＡ＝２２．９°
倍率＝０．０３６５ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２４７ｍｍ焦点距離＝１７．４９２　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２２．４°
倍率＝０．１２７２８ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝７１ｍｍ　　焦点距離＝１６．５０３　Ｆ／２．３０　　ＣＲＡ＝２１．６°
である。
　第１１実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０１、ｔ０＝５００ｍｍで１．０３、ｔ＝１５０ｍｍで１．０９となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第１１実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．６８６となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第１１実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．３２２となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　第１１実施例では、ガリレオ系の凹レンズ裏面からＣＭＯＳカバーガラス入射面までの光軸間隔を第１１実施例の３．６mmから２mmまでに近づけると、第２実施例に近いコントラスト得られる。
　図表２３（図２３ａ～２３ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２４％、ｔ０＝５００ｍｍで２３％、ｔ＝１５０ｍｍで２４％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
（第１２実施例）
　図２４は、第１２実施例に対応する図表２４を示す図である。図２５ａ～２５ｃは、第１２実施例に対応する図表２５を示す図である。図表２４，２５（図２４，２５ａ～２５ｃ）に示すように、第１２実施例は、
画像サイズ＝１／１．８インチ（９mmφ）　　ガウス変形（Ｓｕｍｍｉｔａｒ）　４群７枚＋ガリレオ２枚平面接着
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　画角＝±１３．８°焦点距離＝１８．２９５　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０２　ガリレオ～カバーガラス＝０ｍｍ（接着）　ＣＲＡ＝２６．６°
倍率＝０．０３７３ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２４１ｍｍ焦点距離＝１７．６６４　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２５．４°
倍率＝０．１３０６ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝５７ｍｍ　　焦点距離＝１６．２６５　Ｆ／２．３０　　ＣＲＡ＝２４．０°
である。
　第１２実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０２、ｔ０＝５００ｍｍで１．０６、ｔ＝１５０ｍｍで１．１５となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第１２実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－０．９６４となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第１２実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．１１３となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　第１２実施例では、第１実施例のガウス変形（Ｓｕｍｍｉｔａｒ）　＋ガリレオタイプで、ガリレオ系の構成が凸レンズと凹レンズの入射側が凹面で出射側が平面であり、平面はＣＭＯＳ等の固体画像素子のカバーガラスに接着させる。ガリレオ系の凹レンズとＣＭＯＳのカバーガラスを接着すると対空気の反射面が２面減り、反射ロスが少なくなる。更に凹レンズとカバーガラスを一体化すれば部品点数も１点減る。
　第１２実施例では出射面が平面に制約されるために設計自由度が減るので、入射凹面を非球面として収差の劣化をカバーしている。
　図表２５（図２５ａ～２５ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２７％、ｔ０＝５００ｍｍで２７％、ｔ＝１５０ｍｍで２４％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
　第１２実施例でのガリレオ系凹レンズとカバーガラスの接着または一体化は、第２実施例から第１１実施例でも可能で、収差も各実施例の収差水位差補正を再現する。
（第１３実施例）
　図２６は、第１３実施例に対応する図表２６を示す図である。図２７ａ～２７ｃは、第１３実施例に対応する図表２７を示す図である。図表２６，２７（図２６，２７ａ～２７ｃ）に示すように、第１３実施例は、
画像サイズ＝１／２．３インチ（７．８６mmφ）　　ガウス変形（Ｓｕｍｍｉｔａｒ）　４群７枚＋ガリレオ２枚
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　画角＝±１６．７°焦点距離＝１４．９５４　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０１　ガリレオ～カバーガラス＝０ｍｍ（接着）　ＣＲＡ＝２９．２°
倍率＝０．０３０３３ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２９７ｍｍ焦点距離＝１４．４９３　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２７．５°
倍率＝０．１０４５５ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝８６ｍｍ　　焦点距離＝１３．４８０　Ｆ／２．３５　　ＣＲＡ＝２６．６°
である。
　第１３実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０１、ｔ０＝５００ｍｍで１．０４、ｔ＝１５０ｍｍで１．１２となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第１３実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－１．０５６となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第１３実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．１０５となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表２７（図２７ａ～２７ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２８％、ｔ０＝５００ｍｍで２９％、ｔ＝１５０ｍｍで２６％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
　第１３実施例でのガリレオ系凹レンズとカバーガラスの接着または一体化は、第２実施例から第１１実施例でも可能で、収差も各実施例の収差水位差補正を再現する。
（第１４実施例）
　図２８は、第１４実施例に対応する図表２８を示す図である。図２９ａ～２９ｃは、第１４実施例に対応する図表２９を示す図である。図表２８，２９（図２８，２９ａ～２９ｃ）に示すように、第１４実施例は、
画像サイズ＝１／２．３インチ（７．８６mmφ）　　ガウス　４群７枚＋ガリレオ２枚平面接着
倍率＝１／∞　　　ｔ０＝∞　　　　　画角＝±１６．６°焦点距離＝１５．０５１　Ｆ／２．８０　前群焦点／全体焦点∞＝１．０１　ガリレオ～カバーガラス＝０ｍｍ（接着）　ＣＲＡ＝２９．２°
倍率＝０．０３０４６ｘ　ｔ０＝５００ｍｍ　対角視野＝２９５ｍｍ　　焦点距離＝１４．５００　Ｆ／２．６０　　ＣＲＡ＝２７．５°
倍率＝０．１０５９ｘ　ｔ０＝１５０ｍｍ　対角視野＝８５ｍｍ　　焦点距離＝１３．４５８　Ｆ／２．３０　　ＣＲＡ＝２６．３°
である。
　第１４実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が、ｔ＝∞で１．０１、ｔ０＝５００ｍｍで１．０５、ｔ＝１５０ｍｍで１．１３となる。よって、
０．９＜（３）／（１）＜１．２
の関係を満たす。
　第１４実施例では、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ焦点距離で割った数値（（３）／（４））が、－１．０７６となる。よって、
－０．２＞（３）／（４）＞－１．１
の関係を満たす。
　第１４実施例では、（６）ガリレオ系の凹レンズ焦点距離を、（５）ガリレオ系の凸レンズ焦点距離で割った数値（（６）／（５））が－０．０８９となる。よって、
－０．０８＞（６）／（５）＞－０．８
の関係を満たす。
　図表２９（図２９ａ～２９ｃ）に示すように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、ｔ＝∞で２７％、ｔ０＝５００ｍｍで２９％、ｔ＝１５０ｍｍで２６％となる。よって、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で、２０％以上のＭＴＦコントラストを得ている。
　第１４実施例でのガリレオ系凹レンズとカバーガラスの接着、または一体化は第２実施例から第１１実施例でも可能で、収差も各実施例の水位差補正を再現する。
（実施例のまとめ）
　図３０は、各実施例の結果をまとめた表である。本発明に係る結像レンズでは、結像面の近傍に凸凹ガリレオ系を固定されている。上記の実施例では、凸凹ガリレオ系の凹レンズのイメージセンサ側のレンズ面が、イメージセンサのカバーガラスに接している場合（第１２～１４実施例）から、３．６ｍｍ離間した場合（第１０実施例）が示されている。
　ガリレオ系のイメージセンサ側の端部及びイメージセンサのレンズ側の端部の間隔は、近いほど収差補正が容易である。なお上記の「結像面の近傍に凸凹ガリレオ系を固定されている」の定義として、焦点距離や結像面サイズにもよるが、ガリレオ系のイメージセンサ側の端部及びイメージセンサのレンズ側の端部の間隔が０～８ｍｍの範囲を例示することができ、好ましい範囲として０～６ｍｍの範囲を例示することができ、より好ましい範囲として０～４ｍｍの範囲を例示することができる。
　例えば、第２実施例では、前群焦点距離／ガリレオ焦点（（３）／（４））＝－０．２３１となり、ガリレオ系の焦点距離が長い。ガリレオ系の焦点距離が長いので、ガリレオ系で像面湾曲を補正するため、ガリレオ系のペッツバール曲率半径も緩やかに長くなっている。このことは、第２実施例の前群ペッツバール曲率半径が－５５．５４０mmと立っているので、弱い補正で十分なことを意味する。
　逆に、第１２実施例では、前群焦点距離／ガリレオ系焦点距離（（３）／（４））＝－０．９６４となり、ガリレオ系の焦点距離が短い。これは前群ペッツバール曲率半径が－２８．３６０mmで、像面湾曲が前側に倒れているので、ガリレオ系で強い補正を掛ける必要があることを意味する。
　ガリレオ系でペッツバール半径を小さくするため、凹レンズのマイナスを強くする必要がある。よって、第２実施例では、ガリレオ系の凹レンズ焦点距離／凸レンズ焦点距離（（６）／（５））＝－０．７１０で大きな数値となり、第１２実施例では、ガリレオ系の凹レンズ焦点距離／凸レンズ焦点距離（（６）／（５））＝－０．１１３で小さな数値となる。
　上記の実施例で実証したように、結像面の近傍に凸凹ガリレオ系が固定されているので、ガリレオ系が焦点位置近傍に置かれるため、（３）凸凹ガリレオ系を外した前群結像レンズの焦点距離を、（１）結合レンズ全体の焦点距離で割った数値（（３）／（１））が０．９～１．２の範囲に入る。このことは、ガリレオ系に強いマイナスパワーのレンズを持ってきても、全体結像レンズの焦点距離は前群結像レンズと近い焦点距離になることを意味する。つまり、ガリレオ系の焦点距離が全体の焦点距離にあまり影響しない自由度が得られる。これにより、前群の像面湾曲をガリレオ系で容易に補正し、１．４μｍＬ＆Ｓで２０％以上のＭＴＦが得ることができる。
　（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ系焦点距離で割った数値（（３）／（４））は、ペッツバール補正率を前群とガリレオ系の焦点距離比で示したものであり、前群のペッツバール曲率半径が長いときには小さな数値になり、逆に前群のペッツバール曲率半径が短いときには大きな数値になる。
　上記の実施例で実証したように、（３）前群結像レンズの焦点距離を、（４）ガリレオ系焦点距離で割った数値（（３）／（４））は、マイナス０．２からマイナス１．０の範囲に入るようにレンズ設計がなされる。
　凸凹ガリレオ系の補正に関する、凸凹ガリレオ系の（５）凸レンズの焦点距離を（６）凹レンズの焦点距離で割った数値（（５）／（６））は、凹レンズの焦点距離を長く（＝ペッバール補正を小さく）すると大きな数値になり、凹レンズの焦点距離を短く（＝ペッツバール補正を大きく）すると小さな数値になる。前群の像面が立っていれば緩やかなガリレオ補正を行い、像面が大きく湾曲していれば強力なガリレオ補正を行って、凸と凹のガリレオ系でコントロールすることができる。
　上記の実施例で実証したように１．４μｍＬ＆Ｓで２０％以上のＭＴＦが得るため、凸凹ガリレオ系の（５）凸レンズの焦点距離を（６）凹レンズの焦点距離で割った数値（（５）／（６））は、マイナス０．０８からマイナス０．８の範囲に入るようにレンズ設計がなされる。
　以上のような補正により、距離ｔ０＝∞の無限遠方からｔ０＝１５０ｍｍの近接位置まで、結像全面において１．４μｍＬ＆Ｓ（＝３５７ＬＰ／ｍｍ）で２０％以上のＭＴＦが得ることができる。

Claims (6)

  1. 　絞りを挟み前後に複数のレンズを有する前群結像レンズと、前群側の凸レンズと結像面側の凹レンズからなる凸凹ガリレオ系とで構成される結像レンズで、結像面の近傍に前記凸凹ガリレオ系を固定して、前記前群結像レンズを繰り出すことにより焦点合せを行い、
    　ガリレオ系の結像面側の端部のレンズの結像面側の面が平面であり、該平面がイメージセンサの結像レンズ側の端部の面と接していることを特徴とする結像レンズ。
  2. 　絞りを挟み前後に複数のレンズを有する前群結像レンズと、前群側の凸レンズと結像面側の凹レンズからなる凸凹ガリレオ系とで構成される結像レンズで、結像面の近傍に前記凸凹ガリレオ系を固定して、前記前群結像レンズを繰り出すことにより焦点合せを行い、
    　前記前群結像レンズが４群６枚のガウス・タイプ、または４群７枚のＳｕｍｍｉｔａｒ（ズミタール）タイプ、またはズミタール・タイプの前玉ダブレットレンズを分離して５群７枚とした変形ズミタール・タイプとしたことを特徴とする結像レンズ。
  3. 　前記凸凹ガリレオ系を外した前記前群結像レンズの焦点距離を結像レンズ全体の焦点距離で割った数値が、０．９より大きく１．２より小さい範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の結像レンズ。
  4. 　前記前群結像レンズの焦点距離を前記凸凹ガリレオ系の焦点距離で割った数値が、マイナス０．２より小さくマイナス１．１より大きい範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の結像レンズ。
  5. 　前記凸凹ガリレオ系の凹レンズの焦点距離を凸レンズの焦点距離で割った数値が、マイナス０．０８より小さくマイナス０．８より大きい範囲内にあることを特徴とする請求項３または４に記載の結像レンズ。
  6. 　結像面を１／１．８インチ（９mmφ、７．２ｘ５．４mm）で画角が±１４．０°を基準仕様とし、結像面サイズ範囲を１／３インチ（６mmφ、４．８ｘ３．６mm）から１インチ（１６mmφ、１２．８ｘ９．６mm）、画角範囲を±９．８°から±１６．８°としたことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の結像レンズ。
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