(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から、両凹形状の凹レンズからなる第１レンズと、絞りと、両凸形状の凸レンズからなる第２レンズとを順次配列してなり、前記第１レンズおよび第２レンズは、
（１）１．２ｆ２   ＜ｄ２   ＜１．６ｆ２  
（２）｜（ｆ２   ）２ ／Ｓ｜≧２．２ｆｌ
（３）２ｆｌ＜｜ｆ１  ｜＜３ｆｌ
ただし、
ｆ１  ：第１レンズの焦点距離
ｆ２  ：第２レンズの焦点距離
ｆｌ：光学系全体の焦点距離
ｄ２  ：第１レンズと第２レンズのレンズ間隔
Ｓ：第２レンズの前側焦点位置から開口絞りまでの距離
の条件を満足することを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
対角画角が１００度以上であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズの少なくとも１つの面が非球面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記第２レンズの両面が非球面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像レンズに係り、特に携帯型のコンピュータやテレビ電話、各種監視カメラ等に搭載されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用した撮像装置（例えば、画像取込み用のＣＣＤカメラ）に用いられ、広い画角を確保するとともに、小型軽量化を図ることを可能とした２枚レンズ構成の撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの進展が著しく、例えば、携帯型のコンピュータやテレビ電話等に搭載するためのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用したカメラ、例えば、ＣＣＤカメラの需要が著しく高まっている。このようなＣＣＤカメラは、限られた設置スペースに搭載する必要があることから、小型であり、かつ、軽量であることが望まれている。そのため、このようなＣＣＤカメラに用いられる撮像レンズも、同様に、小型軽量であることが要求されている。
【０００３】
このような撮像レンズとしては、従来から、２枚のレンズを用いた２枚組のレンズ系が用いられている。このような２枚組のレンズ系では、その用途に応じて種々の光学系が提案されているが、例えば、監視カメラ等に用いられる光学系として、小型であり、かつ、極めて広画角な撮影を行なうことのできる光学系がある。
【０００４】
このような従来の２枚組レンズ系の撮像レンズとしては、例えば、特開平１０−１０４５１１号公報、特開平９−１５９９１２号公報、特開平７−５０２４６号公報、特開平６−６７０９１号公報、特開平４−２１１２１４号公報等に開示されているものがある。
【０００５】
これらの各公報に開示されている撮像レンズは、物体側から凹レンズからなる第１レンズと、凸レンズからなる第２レンズとを順次配列してなり、このような構成とすることにより、焦点距離を短縮して広画角化を図りつつ、バックフォーカス距離を確保することができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の撮像レンズのうち、特開平１０−１０４５１１号公報、特開平６−６７０９１号公報に開示されている撮像レンズにおいては、構造上、広画角の撮影が不可能であり、監視カメラ用の撮像レンズには適さないという問題がある。また、特開平７−５０２４６号公報に開示されている撮像レンズは、構造上の問題から、光学系全体の小型化を図ることができないという問題を有している。さらに、これらの撮像レンズにおいては、いずれも第１レンズの第１面および第２面の中心曲率半径の符号が同符号であることから、相対的に第２面の中心曲率半径が小さくなり、製造が困難となってしまうという問題をも有している。
【０００７】
また、特開平９−１５９９１２号公報および特開平４−２１１２１４号公報に開示されている撮像レンズは、特開平１０−１０４５１１号公報に開示されている撮像レンズよりは広画角であるものの、対角画角が８０゜程度であり、監視用カメラ用としては、十分な画角を得ることができないという問題を有しており、しかも、これらの光学系においても、第１レンズの第２面等が製造困難な形状となっている。
【０００８】
さらに、特開平６−６７０９１号公報に開示されている撮像レンズは、第２レンズの形状の問題から、絞りを光学系の最も像面側に配置しなくてはならず、これは、バックフォーカス距離と撮像面から射出瞳までの距離とがほぼ等しくなることを示している。一般に、撮像素子への入射光は撮像素子の感度という問題から、テレセントリックに近いこと、すなわち、射出瞳が撮像面から遠いことが求められているため、ここに示された光学系では必然的に全長が長くなってしまい、光学系全体の小型化を図ることができないという問題をも有している。
【０００９】
本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、広い画角を確保しながら、光学系の小型化を図りつつ、高いテレセントリック性を保持するとともに、バックフォーカス距離を十分に確保することができ、しかも、容易に製造することのできる撮像レンズを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、物体側から、両凹形状の凹レンズからなる第１レンズと、絞りと、両凸形状の凸レンズからなる第２レンズとを順次配列してなり、前記第１レンズおよび第２レンズは、
（１）１．２ｆ２   ＜ｄ２   ＜１．６ｆ２  
（２）｜（ｆ２   ）２ ／Ｓ｜≧２．２ｆｌ
（３）２ｆｌ＜｜ｆ１  ｜＜３ｆｌ
ただし、
ｆ１  ：第１レンズの焦点距離
ｆ２  ：第２レンズの焦点距離
ｆｌ：光学系全体の焦点距離
ｄ２  ：第１レンズと第２レンズのレンズ間隔
Ｓ：第２レンズの前側焦点位置から開口絞りまでの距離
の条件を満足することを特徴とする。
【００１１】
この請求項１に記載の発明によれば、前記各式の条件を満たすように、第１レンズおよび第２レンズのパワーとレンズ間隔、絞りの位置を適正に規定することにより、光学系を小型に維持しながら、対角画角が１００゜以上の広い画角を確保することができ、しかも、撮像面から射出瞳までの距離を十分に確保して高いテレセントリック性を確保しつつ、バックフォーカス距離を十分に確保することができ、容易に製造することができる。更に、対角画角を１００度以上としたり、前記第１レンズの少なくとも１つの面を非球面に形成したり、前記第２レンズの両面を非球面に形成するとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１から図５を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る撮像レンズの基本構造を示したもので、本実施形態の撮像レンズは、中心曲率半径が異符号の凹レンズからなる第１レンズ１と、凸レンズからなる第２レンズ２とからなり、前記第１レンズ１の少なくとも１つの面および第２レンズ２の両面が非球面形状に形成されている。図１においては、前記第１レンズ１の両面が非球面形状に形成されている。
【００１４】
また、前記第１レンズ１と第２レンズ２との間には、絞り３が配設されており、第２レンズ２の像面側の第２面側には、撮像素子としてのＣＣＤが実装されている。なお、符号４は、ＣＣＤの撮像面を示している。
【００１５】
なお、撮像レンズの用途に応じて必要であれば、第２レンズ２と撮像面４との間に、カバーガラスを配置するようにしてもよく、さらに、カバーガラスに加えてローパスフィルタ等を配置してもよいものである。また、ローパスフィルタのみを配置するように構成される場合もある。
【００１６】
前記第１レンズ１および第２レンズ２は、次の条件を満たすようになっている。
（１）１．２ｆ２  ＜ｄ２  ＜１．６ｆ２
（２）｜（ｆ２  ）２  ／Ｓ｜≧２．２ｆｌ
（３）２ｆｌ＜｜ｆ１  ｜＜３ｆｌ
ただし、ｆ１  は第１レンズ１の焦点距離、ｆ２  は第２レンズ２の焦点距離、ｆｌは光学系全体の焦点距離、ｄ２  は第１レンズ１と第２レンズ２のレンズ間隔、Ｓは第２レンズ２の前側焦点位置から開口絞り３までの距離である。
【００１７】
一般に、固体撮像素子用の光学系としては、バックフォーカス距離は、次の条件を満たすことが好ましいとされている。
（４）１．５ｆｌ≦Ｂｆ≦４．０ｆｌ
ただし、ｆｌは光学系全体の焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス距離である。
【００１８】
この式（４）において、バックフォーカス距離Ｂｆが１．５ｆｌより小さいと、各種フィルタ等を挿入することができなくなり、バックフォーカス距離Ｂｆが４．０ｆｌより大きいと、光学系全体が大型化してしまう。
【００１９】
本実施形態において、式（１）は、前記式（４）で示すバックフォーカス距離を確保するために必要な条件であり、第１レンズ１と第２レンズ２のレンズ間隔ｄ２  が１．２ｆ２  以下の場合、焦点距離の短縮化が困難であり、対角画角を１００゜以上とすることが困難となる。また、第１レンズ１と第２レンズ２のレンズ間隔ｄ２  が１．６ｆ２  以上の場合、光学系全体が大型化し、バックフォーカス距離を十分に確保することができなくなる。
【００２０】
また、一般に、固体撮像素子用の光学系としては、撮像面４から射出瞳の位置までの距離は、次の条件を満たすことが好ましいとされている。
（５）ＥＸＰＤ＞３．０ｆｌ
ただし、ＥＸＰＤは撮像面４から射出瞳の位置までの距離、ｆｌは光学系全体の焦点距離である。
【００２１】
この式（５）において、ＥＸＰＤが、３．０ｆｌ以下の場合、テレセントリック性が悪くなり、ＣＣＤ等の固体撮像素子用の光学系としては、周辺光量の低下につながり適当でない。
【００２２】
本実施形態において、式（２）は、前記式（５）で示すテレセントリック性を確保するために必要な条件であり、式（２）で示すように、第２レンズ２の焦点距離ｆ２  、光学系全体の焦点距離ｆｌおよび第２レンズ２の前側焦点位置から開口絞り３までの距離Ｓを設定することにより、高いテレセントリック性を確保しつつ、撮像面４から射出瞳までの距離を十分に確保することができる。
【００２３】
さらに、一般に、固体撮像素子用の光学系としては、第１レンズ１の第２面の中心曲率半径は、次の条件を満たすことが好ましいとされている。
（６）ｆｌ＜｜Ｒ２  ｜
ただし、ｆｌは光学系全体の焦点距離、Ｒ２  は第１レンズ１の第２面の中心曲率半径である。
【００２４】
この式（６）において、｜Ｒ２  ｜がｆｌ以下の場合、第１レンズ１の第２面の中心曲率半径が小さくなりすぎ、第１レンズ１の製造が困難となる。
【００２５】
本実施形態において、式（３）は、前記式（６）で示す第１レンズ１の製造を容易にするために必要な条件であり、｜ｆ１  ｜が２ｆｌ以下の場合、第１レンズ１のパワーが強くなりすぎ、Ｒ２  面の製造が困難となる。また、｜ｆ１  ｜が３ｆｌ以上の場合、バックフォーカス距離を十分に確保することが困難となる。
【００２６】
したがって、本実施形態においては、前記各式の条件を満たすように、第１レンズ１および第２レンズ２のパワーとレンズ間隔、絞り３の位置を適正に規定することにより、光学系を小型に維持しながら、対角画角が１００゜以上の広い画角を確保することができ、しかも、撮像面４から射出瞳までの高いテレセントリック性を確保しつつ、バックフォーカス距離を十分に確保することができ、容易に製造することができるものである。
【００２７】
なお、本実施形態における光学系は、像面の対角長を６．０ｍｍ以下、対角画角を１００゜〜１５０゜程度とした広画角の光学系に極めて好適である。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図２から図５を参照して説明する。
【００２９】
ここで、本実施例において、ｆｌは光学系全体の焦点距離、ｆ１  は第１レンズ１の焦点距離、ｆ２  は第２レンズ２の焦点距離、ＦはＦナンバー、２ωは対角画角、ｒはレンズ等の曲率半径、ｄはレンズ厚または空気間隔、ｎｄは屈折率、νｄはアッベ数を示す。
【００３０】
また、レンズの非球面の形状は、光軸方向にＺ軸、光軸からの高さをＸとし、光の進行方向を正とし、ｋ、ａ、ｂを非球面係数としたとき次式で表している。
【００３１】
【数式１】
0003567109.tif 000002
【００３２】
＜実施例１＞
図２は本発明の第１実施例を示したもので、この第１実施例は前記図１に示す構成の撮像レンズである。この第１実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００３３】
0003567109.tif 000003
このような条件の下で、
ｄ２  ＝１．２７３ｆ２  となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００３４】
また、｜（ｆ２  ）２  ／Ｓ｜＝５．２８８、２．２ｆｌ＝４．１０３となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００３５】
さらに、｜ｆ１  ｜＝２．１６ｆｌとなり、前記（３）式を満足するものであった。
【００３６】
この第１実施例の撮像レンズにおける、球面収差、非点収差、歪曲収差を図３に示す。
【００３７】
この結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
＜実施例２＞
図４は本発明の第２実施例を示したもので、この第２実施例は前記図１に示す構成の撮像レンズにおいて、第１レンズ１の第１面を球面形状に形成するとともに、絞り３を第１レンズ１寄りに配置するようにしたものである。この第２実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００３８】
0003567109.tif 000004
このような条件の下で、
ｄ２  ＝１．５１６ｆ２  となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００３９】
また、｜（ｆ２  ）２  ／Ｓ｜＝４．９１９、２．２ｆｌ＝３．１７２となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００４０】
さらに、｜ｆ１  ｜＝２．６０ｆｌとなり、前記（３）式を満足するものであった。
【００４１】
この第２実施例の撮像レンズにおける、球面収差、非点収差、歪曲収差を図５に示す。
【００４２】
この結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、各式の条件を満たすように、第１レンズおよび第２レンズのパワーとレンズ間隔、絞りの位置を適正に規定することにより、光学系を小型に維持しながら、対角画角が１００゜以上の広い画角を確保することができ、しかも、撮像面から射出瞳までの高いテレセントリック性を確保しつつ、バックフォーカス距離を十分に確保することができ、容易に製造することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像レンズの実施の一形態を示す概略構成図
【図２】本発明の撮像レンズの第１実施例を示す概略構成図
【図３】図２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図４】本発明の撮像レンズの第２実施例を示す概略構成図
【図５】図４の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【符号の説明】
１  第１レンズ
２  第２レンズ
３  絞り
４  撮像面
【図１】
0003567109.tif 000005
【図２】
0003567109.tif 000006
【図３】
0003567109.tif 000007
【図４】
0003567109.tif 000008
【図５】
0003567109.tif 000009