(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から、物体側に凸面を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズとされた第１レンズ、絞り、像面側に強い凸面を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズとされた第２レンズを順次配設し、前記第１レンズおよび第２レンズは、
（１）３．０５×ｆ2 ≧ｆ1 ≧ｆ2
（２）１．５×ｆｌ≧ｆ2 ≧０．９×ｆｌ
（３）０．８６７ｆｌ≧Ａｄ≧０．６５ｆｌ
但し、
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ1  ：第１レンズの焦点距離
ｆ2  ：第２レンズの焦点距離
Ａｄ：第１レンズの物体側の面から第２レンズの像面側の面までの距離
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】
前記絞りは、前記第１レンズと第２レンズの間であって前記第１レンズの近傍に配置されてい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レンズおよび第２レンズは樹脂材料により形成され、これら第１レンズおよび第２レンズの少なくとも１面は、非球面であ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。
【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、テレビ電話、携帯電話等に搭載されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用した撮像装置に用いられ、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、携帯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の需要が著しく高まっている。このようなカメラは、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。
【０００３】
そのため、このような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おり、このような撮像レンズとしては、従来から、１枚のレンズを用いた１枚構成のレンズ系が用いられている。
【０００４】
このような１枚構成のレンズ系では、ＣＩＦと呼ばれる約１１万画素程度の解像度を持った固体撮像素子に適用する場合には、十分対応することができるが、近年、ＶＧＡと呼ばれる約３０万画素程度の高い解像度を有する固体撮像素子の利用が検討されてきており、このような高解像度の固体撮像素子の解像能力を十分に発揮させるためには、従来の１枚構成のレンズ系では対応することができないという問題がある。
【０００５】
そのため従来から、１枚構成のレンズ系に比較して光学性能に優れる２枚構成のレンズ系あるいは３枚構成のレンズ系が各種提案されている。
【０００６】
この場合に、３枚構成のレンズ系においては、光学性能の低下につながる各収差を有効に補正することができることから、極めて高い光学性能を得ることが可能となるが、３枚構成のレンズ系では、部品点数が多いことから、小型化が困難であり、各構成部品に高い精度が要求されるため製造コストも高くなってしまうという問題を有している。
【０００７】
これに対して、２枚構成のレンズ系は、３枚構成のレンズ系ほどの光学性能を望むことはできないものの、１枚構成のレンズ系より高い光学性能を得ることができ、小型でかつ高解像度の固体撮像素子に好適なレンズ系であるといえる。
【０００８】
そして、このような２枚構成のレンズ系として、従来から、レトロフォーカス型と呼ばれる負レンズと正レンズを組み合わせたレンズ系が多数提案されている。しかし、このようなレトロフォーカス型のレンズ系では、部品点数を低減させることによる低コスト化は可能であるが、バックフォーカス距離が長くなるため１枚構成のレンズ系と同程度の小型化はその構成からみて、実質的に不可能である。
【０００９】
また、他の２枚構成のレンズ系としては、テレフォト型と呼ばれる正レンズと負レンズを組み合わせたレンズ系がある。しかし、このようなテレフォト型のレンズ系は、本来銀塩写真用に開発されたものであり、バックフォーカス距離が短すぎ、また、テレセントリック性の問題もあり、固体撮像素子用の撮像レンズとして適用することは事実上不可能である。
【００１０】
また、従来より、２枚の正レンズを組み合わせた２枚構成のレンズ系も提案されている。このような光学系としては、例えば、特開平７−１８１３７９号公報、特開平７−２８７１６４号公報、特開平１０−２０６７２５号公報等に開示されているものがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の２枚の正レンズを組み合わせた２枚構成の撮像レンズにおいては、いずれの公報に開示されているレンズ系においても、銀塩写真用あるいはコピー機やファクシミリ装置等の光学系として開発されているものであるため、焦点距離が２０ｍｍ以上と極めて長く、しかも、ＦＮｏが４．０以上と極めて暗いレンズ系であり、固体撮像素子用としてはそのまま適用することができないという問題を有している。
【００１２】
本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、射出瞳と撮像面（センサ）との間の距離を維持してテレセントリック性を高めるとともに、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正することが可能となることにより、光学性能を向上させることができ、さらに、製造性を向上させ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。
【００１３】
【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、物体側に凸面を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズとされた第１レンズ、絞り、像面側に強い凸面を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズとされた第２レンズを順次配設し、前記第１レンズおよび第２レンズは、
（１）３．０５×ｆ2 ≧ｆ1 ≧ｆ2
（２）１．５×ｆｌ≧ｆ2 ≧０．９×ｆｌ
（３）０．８６７ｆｌ≧Ａｄ≧０．６５ｆｌ
但し、
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ1 ：第１レンズの焦点距離
ｆ2 ：第２レンズの焦点距離
Ａｄ：第１レンズの物体側の面から第２レンズの像面側の面までの距離
の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１４】
この請求項１に記載の発明によれば、前記式（１）および式（２）の条件を満たすことにより、射出瞳と撮像面（センサ）との間の距離を維持してテレセントリック性を高めることにより、センサ端部に入射する光線の有効利用が可能となる。また、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正することが可能となることにより、光学性能を向上させることができ、さらに、製造性を向上させることができるものである。さらに、第２レンズを像面側に凸面を向けたメニスカスレンズとしているので、テレセントリック性を有効に確保することができ、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記絞りは、前記第１レンズと第２レンズの間であって前記第１レンズの近傍に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この請求項２に記載の発明によれば、第１レンズと第２レンズの間であって第１レンズの近傍に絞りを配置するようにしているので、射出瞳と撮像面（センサ）との間の距離を維持することがより確かとなり、第２レンズの形状等に負荷をかけることなく、テレセントリック性を高めることができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記第１レンズおよび第２レンズは樹脂材料により形成され、これら第１レンズおよび第２レンズの少なくとも１面は、非球面であることを特徴とするものである。
【００２０】
この請求項３に記載の発明によれば、第１レンズおよび第２レンズを樹脂材料により形成するとともに、第１レンズおよび第２レンズの少なくとも１面を非球面としているので、製造性を確保しつつ、高い光学性能を維持することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１から図１１を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る撮像レンズの実施の一形態を示したもので、この撮像レンズは、例えば、ガラスまたは樹脂材料等からなり、物体側に凸面を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズとされた第１レンズ１および像面側に強い凸面を向けた正のパワーを持つレンズとされた第２レンズ２を有している。ここで、第１レンズ１および第２レンズ２の各レンズ面を物体側から順に第１面、第２面と呼ぶこととする。そして、第１レンズ１および第２レンズ２のそれぞれ第１面および第２面のうち少なくとも１面は、非球面とされている。
【００２３】
そして、第１レンズ１の第２面と第２レンズ２の第１面との間であって、第１レンズ１の第２面の近傍には、絞り３が配設されており、この絞り３より第２レンズ２の第１面寄りには、光量制限板４が配設されている。前記第２レンズ２の第２面側には、カバーガラス、ＩＲカットフィルタ、ローパスフィルタ等の各種フィルタ５およびＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子の受光面である撮像面６がそれぞれ配設されている。前記各種フィルタ５は必要に応じて省略することも可能である。
【００２４】
また、本実施形態においては、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）４×ｆ２  ≧ｆ１  ≧ｆ２
（２）１．５×ｆｌ≧ｆ２  ≧０．９×ｆｌ
但し、ｆｌはレンズ系全体の焦点距離、ｆ１  は第１レンズ１の焦点距離、ｆ２  は第２レンズ２の焦点距離である。
【００２５】
前記式（１）は射出瞳とセンサとの間の距離を維持してテレセントリック性を高めつつ、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正するための条件である。式（１）において、ｆ１  が４×ｆ２  より大きいと、２つのレンズのパワーのバランスが崩れて、コマ収差、歪曲収差の効果的な補正が困難となり、しかも、第２レンズ２の曲率が大きくなり製造が困難となる。また、ｆ１  がｆ２  より小さいと、射出瞳とセンサとの間の距離を維持することができないため、テレセントリック性が極めて低くなり、センサ端部に入射する光線を有効に利用できなくなる（シェーディングの原因となる）。しかも、バックフォーカス距離の確保が困難となり、各種フィルタの挿入が不可能となる。
【００２６】
また、前記式（２）はテレセントリック性を高めつつ、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正するとともに、製造性を高めるための条件である。式（２）において、ｆ２  が１．５×ｆｌより大きいと、テレセントリック性が低下するため、センサ端部において周辺光量が低下してシェーディングの原因となる。しかも、第１レンズ１の形状が制限されて製造性が低下する。また、ｆ２  が０．９×ｆｌより小さいと、２つのレンズのパワーのバランスが崩れて、コマ収差、歪曲収差の効果的な補正が困難となり、しかも、第２レンズ２の曲率が大きくなり製造が困難となる。
【００２７】
さらに、本実施形態においては、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。
（３）１．１×ｆｌ≧Ａｄ≧０．６５×ｆｌ
但し、Ａｄは第１レンズ１の第１面から第２レンズ２の第２面までの距離である。
【００２８】
前記式（３）は光学系の小型化を図るとともに、テレセントリック性を高く維持しつつ、製造性を向上させるための条件である。
【００２９】
式（３）において、Ａｄが１．１×ｆｌより大きいと、光学系全体が大型化してしまい、各レンズの製造性が低下する。また、Ａｄが０．６５×ｆｌより小さいと、各レンズの小型化により、許容誤差量が小さくなり、組立が困難となる。しかも、テレセントリック性が低下し、シェーディングの原因となる。
【００３０】
本実施形態においては、前記式（１）から式（３）の条件を満たすことにより、射出瞳とセンサとの間の距離を維持してテレセントリック性を高めることにより、光線の有効利用が可能となる。また、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正することができ、光学性能を向上させることができ、さらに、製造性を向上させることができるものである。
【００３１】
また、第１レンズ１の第２面と第２レンズ２の第１面との間であって、第１レンズ１の第２面の近傍に絞り３を配置することにより、射出瞳とセンサとの間の距離を維持することがより確かとなり、第２レンズ２の形状等に負荷をかけることなく、テレセントリック性を高めることができる。
【００３２】
なお、前記第２レンズ２を像面側に凸面を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズとしてもよい。このように第２レンズ２をメニスカスレンズとすることにより、高いテレセントリック性を確保することができるとともに、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図２から図１１を参照して説明する。
【００３４】
ここで、本実施例において、ｆｌはレンズ系全体の焦点距離（ｍｍ）、ｆ１  は第１レンズ１の焦点距離（ｍｍ）、ｆ２  は第２レンズ２の焦点距離（ｍｍ）、ＦＮｏはＦナンバーを示す。また、ｒは光学面の中心曲率半径（ｍｍ）、ｄは光軸上における各光学面間の間隔（ｍｍ）、ｎｄは次の光学面までの間に存在する光学材料（媒質）の屈折率、νｄはアッベ数を示す。
【００３５】
また、レンズの非球面の形状は、光軸方向にＺ軸、光軸と垂直方向にＸ軸をとり、光の進行方向を正とし、ｋ、ａ４  、ａ６  、ａ８  、ａ１０を非球面係数としたとき次式で表している。
【００３６】
【数１】
0003595308.tif 000002
【００３７】
＜第１実施例＞
図２は本発明の第１実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す第１実施形態の撮像レンズと同様に、第１レンズ１の第２面近傍に絞り３を配置するとともに、この絞り３と第２レンズ２の第１面との間に光量制限板４を配置している。
【００３８】
なお、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。
【００３９】
0003595308.tif 000003
このような条件の下で、ｆ１  ／ｆ２  ＝３．０５となり、前記（１）式を満足するものである。また、ｆ２  ／ｆｌ＝０．９９となり、前記（２）式を満足するものである。
【００４０】
この第１実施例の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図３に示す。これによれば、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。
＜第２実施例＞
図４は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す第１実施形態の撮像レンズと同様に、第１レンズ１の第２面近傍に絞り３を配置している。
【００４１】
なお、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。
【００４２】
0003595308.tif 000004
このような条件の下で、ｆ１  ／ｆ２  ＝２．１８となり、前記（１）式を満足するものである。また、ｆ２  ／ｆｌ＝１．０４となり、前記（２）式を満足するものである。
【００４３】
この第２実施例の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図５に示す。これによれば、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。
＜第３実施例＞
図６は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す第１実施形態の撮像レンズと同様に、第１レンズ１の第２面近傍に絞り３を配置するとともに、この絞り３と第２レンズ２の第１面との間に光量制限板４を配置している。
【００４４】
なお、この第３実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００４５】
0003595308.tif 000005
このような条件の下で、ｆ１  ／ｆ２  ＝１．１９となり、前記（１）式を満足するものである。また、ｆ２  ／ｆｌ＝１．２７となり、前記（２）式を満足するものである。
【００４６】
この第３実施例の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図７に示す。これによれば、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。
＜第４実施例＞
図８は本発明の第４実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す第１実施形態の撮像レンズと同様に、第１レンズ１の第２面近傍に絞り３を配置している。
【００４７】
なお、この第４実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００４８】
0003595308.tif 000006
このような条件の下で、ｆ１  ／ｆ２  ＝１．１１となり、前記（１）式を満足するものである。また、ｆ２  ／ｆｌ＝１．３９となり、前記（２）式を満足するものである。
【００４９】
この第４実施例の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図９に示す。これによれば、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。
＜第５実施例＞
図１０は本発明の第５実施例を示したもので、本実施例においては、図１に示す第１実施形態の撮像レンズと同様に、第１レンズ１の第２面近傍に絞り３を配置するとともに、この絞り３と第２レンズ２の第１面との間に光量制限板を配置してある。また、本実施例においては、第２レンズ２の第１面が球面とされている。
【００５０】
なお、この第５実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００５１】
0003595308.tif 000007
このような条件の下で、ｆ１  ／ｆ２  ＝３．０５となり、前記（１）式を満足するものである。また、ｆ２  ／ｆｌ＝０．９９となり、前記（２）式を満足するものである。
【００５２】
この第５実施例の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を図１１に示す。これによれば、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。
【００５３】
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。
【００５４】
【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、式（１）および式（２）の条件を満たすことにより、射出瞳と撮像面（センサ）との間の距離を維持してテレセントリック性を高めることができ、光線の有効利用が可能となる。また、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正することが可能となるため、光学性能を向上させることができ、さらに、製造性を向上させることができる。さらに、第２レンズを像面側に凸面を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズとしたので、テレセントリック性を有効に確保することができ、コマ収差、歪曲収差を効果的に補正することができる。
【００５５】
また、請求項２に記載の発明は、第１レンズ１と第２レンズの間であって第１レンズ１の近傍に絞りを配置するようにしたので、射出瞳と撮像面（センサ）との間の距離を維持することがより確かになり、第２レンズの形状等に負荷をかけることなく、テレセントリック性を高めることができる。
【００５７】
また、請求項３に記載の発明は、第１レンズおよび第２レンズを樹脂材料により形成するとともに、第１レンズおよび第２レンズの少なくとも１面を非球面としているので、製造性を確保しつつ、高い光学性能を維持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
【図６】本発明の撮像レンズの第３実施例を示す概略構成図
【図７】図６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８】本発明の撮像レンズの第４実施例を示す概略構成図
【図９】図８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１０】本発明の撮像レンズの第５実施例を示す概略構成図
【図１１】図１０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  光量制限板
５  各種フィルタ
６  撮像面
【図１】
0003595308.tif 000008
【図２】
0003595308.tif 000009
【図３】
0003595308.tif 000010
【図４】
0003595308.tif 000011
【図５】
0003595308.tif 000012
【図６】
0003595308.tif 000013
【図７】
0003595308.tif 000014
【図８】
0003595308.tif 000015
【図９】
0003595308.tif 000016
【図１０】
0003595308.tif 000017
【図１１】
0003595308.tif 000018