(57)【要約】  【課題】製造誤差による性能劣化を最小限に抑え、高性能でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズ系を提供する。  【解決手段】固体撮像素子に像を形成する撮像レンズ系において、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズと、負のパワーを有する第２レンズと正のパワーを有する第３レンズとの接合レンズと、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第４レンズの、３群４枚で構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする。      ｜ｆ／ｆ２３｜＜０．４  但し、    ｆ：全系の焦点距離    ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離である。【選択図】      図１
2006184365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子に像を形成する撮像レンズ系において、
物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズと、負のパワーを有する第２レンズと正のパワーを有する第３レンズとの接合レンズと、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第４レンズの、３群４枚で構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ系；
｜ｆ／ｆ２３｜＜０．４
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
である。
【請求項２】
開口絞りが前記第１レンズよりも物体側に設けら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系。
【請求項３】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像レンズ系；
｜ｆ／ｆ４｜＜０．１５
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
である。
【請求項４】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撮像レンズ系；
０．１＜ｄ７／ｆ＜０．４
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｄ７：第４レンズの軸上厚み
である。
【請求項５】
前記第４レンズの少なくとも像面側が非球面で構成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撮像レンズ系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の撮像レンズ系に関するものであり、更に詳しくは、デジタル入力機器（デジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ等）に適した、高性能でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズ系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ等の普及に伴い、手軽に画像情報をデジタル機器に取り込むことができる、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等（以下、デジタルカメラと総称する）が、個人ユーザーの間でも普及しつつある。このようなデジタルカメラは、今後も画像情報の入力機器として、益々普及することが予想される。
【０００３】
また、デジタルカメラに搭載されるＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子の小型化が進展してきており、それに伴って、デジタルカメラにも一層の小型化が求められている。このため、デジタル入力機器において大きな容積を占める撮像レンズ系にも、コンパクト化が強く要望されている。撮像レンズ系を小型化するには、固体撮像素子のサイズを小さくするのが最も容易な方法ではあるが、そのためには受光素子のサイズを小さくする必要があり、固体撮像素子の製造難易度が上がるとともに、撮像レンズ系に要求される性能も高くなる。
【０００４】
一方、固体撮像素子のサイズをそのままにして、撮像レンズ系のサイズを小さくすると、必然的に射出瞳位置が近傍となる。射出瞳位置が近傍になると、撮像レンズ系から射出された軸外光束が像面に対して斜めに入射し、マイクロレンズの集光性能が十分に発揮されず、画像の明るさが画像中央部と画像周辺部とで極端に変化するという問題が生じることになる。この問題を解決するために、撮像レンズ系の射出瞳位置を遠方にしようとすると、撮像レンズ系全体の大型化が避けられなくなる。また、近年の固体撮像素子の高密度化により、撮像レンズ系に要求される性能も、より高いものになってきている。
【０００５】
以上のような要望に対し、固体撮像素子用レンズで４枚構成のものとしては、特許文献１〜特許文献５に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２００２−２２８９２２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６５５２９号公報
【特許文献３】特開２００２−３６５５３０号公報
【特許文献４】特開２００２−３６５５３１号公報
【特許文献５】特開２００３−２４１０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜特許文献４に記載の構成では、４枚のレンズがそれぞれ単レンズであり、レンズ組み込みによる製造誤差要因が多いため、性能劣化が大きくなりやすい。また、上記特許文献５に記載の構成では、第２レンズと第３レンズを接合レンズにし、３群構成にして製造誤差要因を減らしているが、開口絞りが第１レンズの像面側に配置されているため、射出瞳位置を遠方にするには、光学系を大きくする必要がある。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、製造誤差による性能劣化を最小限に抑え、高性能でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズ系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、固体撮像素子に像を形成する撮像レンズ系において、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズと、負のパワーを有する第２レンズと正のパワーを有する第３レンズとの接合レンズと、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第４レンズの、３群４枚で構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする。
｜ｆ／ｆ２３｜＜０．４
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
である。
【０００９】
また、開口絞りが前記第１レンズよりも物体側に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、以下の条件式を満足することを特徴とする。
｜ｆ／ｆ４｜＜０．１５
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
である。
【００１１】
また、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．１＜ｄ７／ｆ＜０．４
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｄ７：第４レンズの軸上厚み
である。
【００１２】
また、前記第４レンズの少なくとも像面側が非球面で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、製造誤差による性能劣化を最小限に抑え、高性能でコンパクトな固体撮像素子用撮像レンズ系を提供することができる。従って、本発明に係る撮像レンズ系を、デジタルカメラ等の撮影光学系に適用することにより、当該カメラの高機能化とコンパクト化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態において「パワー」とは、焦点距離の逆数で定義される量を表す。図１〜３に、第１〜第３の実施形態のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。各実施形態の撮像レンズ系はいずれも、物体側から順に、開口絞りＡ、両凸形状で正のパワーを有する第１レンズＦＬ1、物体側に凹面を向けた負のパワーを有する第２レンズＦＬ２、像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第３レンズＦＬ３、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第４レンズＦＬ４、及びガラスフィルタＧＦから成り、ＦＬ２とＦＬ３は接合レンズとなっている。また光軸をＸとおく。
【００１５】
次に、各実施形態の撮像レンズ系が満足すべき条件式、つまり各実施形態のようなタイプの撮像レンズ系において満たすことが望ましい条件式を説明する。ただし、以下に説明する全ての条件式を同時に満たす必要はなく、個々の条件式を光学構成に応じてそれぞれ単独に満足すれば、対応する作用・効果を達成することは可能である。もちろん、複数の条件式を満足する方が、光学性能，小型化，製造・組立等の観点からより望ましいことはいうまでもない。
【００１６】
上記各実施形態の撮像レンズ系は、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
｜ｆ／ｆ２３｜＜０．４ …（１）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
である。
【００１７】
条件式（１）は、第２レンズと第３レンズの接合レンズに関して、レンズ組み込みによる製造誤差による性能劣化を抑制させるための条件範囲を規定している。条件式（１）の範囲を越えると、レンズ組み込みによる製造誤差による性能劣化が大きくなってしまう。
【００１８】
さらに、以下の条件式（１Ａ）を満足することが望ましい。
｜ｆ／ｆ２３｜＜０．３ …（１Ａ）
【００１９】
また、上記各実施形態の撮像レンズ系は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
｜ｆ／ｆ４｜＜０．１５ …（２）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
である。
【００２０】
条件式（２）は、第４レンズに関して、主に全長と収差とをバランスさせるための条件範囲を規定している。条件式（２）の範囲を越えると、全長短縮には有利となるが、収差劣化、特に歪曲収差と像面湾曲の劣化が著しくなる。
【００２１】
さらに、以下の条件式（２Ａ）を満足することが望ましい。
｜ｆ／ｆ４｜＜０．１３ …（２Ａ）
【００２２】
また、上記各実施形態の撮像レンズ系は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．１＜ｄ７／ｆ＜０．４ …（３）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｄ７：第４レンズの軸上厚み
である。
【００２３】
条件式（３）は、第４レンズの軸上厚みに関して、主に射出瞳位置と歪曲収差とをバランスさせるための条件範囲を規定している。条件式（３）の上限を越えると、射出瞳位置には有利であるが、歪曲収差の劣化が著しくなる。逆に、条件式（３）の下限を越えると、歪曲収差には有利であるが、射出瞳位置が不利になり、固体撮像素子用撮像レンズ系としては好ましくない。
【００２４】
さらに、以下の条件式（３Ａ）を満足することが望ましい。
０．１４＜ｄ７／ｆ＜０．３ …（３Ａ）
【００２５】
また、上記各実施形態の撮像レンズ系は、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．１＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜０．９ …（４）
但し、
ｒ２：第１レンズの物体側の曲率半径
ｒ３：第１レンズの像面側の曲率半径
である。
【００２６】
条件式（４）は、第１レンズに関して、主に全長と射出瞳位置とをバランスさせるための条件範囲を規定している。条件式（４）の上限を越えると、射出瞳位置には有利であるが、光学全長が大型化してしまう。逆に、条件式（４）の下限を越えると、小型化には有利であるが、射出瞳位置が不利になり、固体撮像素子用撮像レンズ系としては好ましくない。
【００２７】
さらに、以下の条件式（４Ａ）を満足することが望ましい。
０．３＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜０．７ …（４Ａ）
【００２８】
また、本発明の撮像レンズ系は、第４レンズの少なくとも像面側が非球面で構成されることが望ましい。これは、光学系の小型化と射出瞳位置を遠方にすることに大きな効果がある。具体的には、非球面形状とすることで、軸付近は負のパワーを持つことにより、光学系の小型化に寄与し、周辺に向かうに従い負のパワーが弱まり、更には正のパワーを持つことにより、射出瞳位置を遠方にすることに寄与する。
【００２９】
以下、本発明を実施した撮像レンズ系を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜３は、前述した第１〜第３の実施形態にそれぞれ対応しており、第１〜第３の実施形態を表すレンズ構成図（図１〜図３）は、対応する実施例１〜３のレンズ構成をそれぞれ示している。各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３），νｉ（ｉ＝１，２，３）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。また、全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータとあわせて示す。
【００３０】
さらに、曲率半径ｒｉに＊印が付された面は、非球面形状の屈折光学面であることを示し、非球面の面形状を表わす以下の式（ＡＳ）で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータとあわせて示す。
Ｘ（Ｈ）＝（Ｃ・Ｈ2）／｛１＋√（１−ε・Ｃ2・Ｈ2）｝＋Σ（Ａi・Ｈi）…（ＡＳ）
但し、式（ＡＳ）中、
Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）
Ｃ：近軸曲率
ε：２次曲面パラメータ
Ａi：ｉ次の非球面係数
Ｈi：Ｈのｉ乗を表す記号
である。
【実施例１】
【００３１】
f=5.8mm   （全系焦点距離）
FNO=2.8     （Ｆナンバー）
〔曲率半径〕      〔軸上面間隔〕    〔屈折率(Nd)〕    〔アッベ数(νd)〕
r1 =  ∞（絞り）
d1=0.050
r2*=  7.962
d2=2.140          N1=1.51680        ν1=64.20
r3*= -2.876
d3=1.003
r4*= -1.615
d4=0.700          N2=1.58340        ν2=30.23
r5 =-17.223
d5=1.650          N3=1.53048        ν3=55.72
r6*= -2.271
d6=0.147
r7*=  2.592
d7=1.310          N4=1.53048        ν4=55.72
r8*=  1.985
d8=1.000
r9 =  ∞
d9=0.500          N5=1.51680        ν5=64.20
r10=  ∞
【００３２】
〔第２面(r2)の非球面係数〕
ε=  0.16485×10
A4= -0.86696×10-2
A6= -0.17530×10-2
A8= -0.47532×10-3
〔第３面(r3)の非球面係数〕
ε=  0.15961×10
A4=  0.10490×10-2
A6= -0.53218×10-3
A8=  0.14869×10-3
〔第４面(r4)の非球面係数〕
ε=  0.53056
A4=  0.31433×10-1
A6= -0.24853×10-2
A8=  0.12762×10-2
〔第６面(r6)の非球面係数〕
ε= -0.13224×10
A4= -0.18417×10-1
A6=  0.43578×10-2
A8= -0.57538×10-3
A10= 0.51000×10-4
A12=-0.20431×10-5
〔第７面(r7)の非球面係数〕
ε= -0.62841
A4= -0.19277×10-1
A6=  0.13051×10-2
A8= -0.68297×10-4
A10= 0.48217×10-5
A12=-0.64744×10-6
〔第８面(r8)の非球面係数〕
ε= -0.10000×10
A4= -0.21057×10-1
A6=  0.18409×10-2
A8= -0.89877×10-4
A10=-0.65085×10-6
A12= 0.10551×10-6
【実施例２】
【００３３】
f=5.8mm   （全系焦点距離）
FNO=2.8     （Ｆナンバー）
〔曲率半径〕      〔軸上面間隔〕    〔屈折率(Nd)〕    〔アッベ数(νd)〕
r1 =  ∞（絞り）
d1=0.050
r2*=  8.629
d2=1.992          N1=1.48749        ν1=70.44
r3*= -2.769
d3=1.132
r4*= -1.614
d4=0.700          N2=1.58340        ν2=30.23
r5 =-12.444
d5=1.617          N3=1.53048        ν3=55.72
r6*= -2.221
d6=0.100
r7*=  2.699
d7=1.408          N4=1.53048        ν4=55.72
r8*=  2.062
d8=1.000
r9 =  ∞
d9=0.500          N5=1.51680        ν5=64.20
r10=  ∞
【００３４】
〔第２面(r2)の非球面係数〕
ε= -0.39069×10
A4= -0.95738×10-2
A6= -0.21713×10-2
A8= -0.58771×10-3
〔第３面(r3)の非球面係数〕
ε=  0.15794×10
A4=  0.66482×10-3
A6= -0.38456×10-3
A8=  0.15379×10-3
〔第４面(r4)の非球面係数〕
ε=  0.53844
A4=  0.31533×10-1
A6= -0.17201×10-2
A8=  0.12955×10-2
〔第６面(r6)の非球面係数〕
ε= -0.12079×10
A4= -0.18636×10-1
A6=  0.43948×10-2
A8= -0.56407×10-3
A10= 0.52584×10-4
A12=-0.22120×10-5
〔第７面(r7)の非球面係数〕
ε= -0.57638
A4= -0.18925×10-1
A6=  0.14664×10-2
A8= -0.66127×10-4
A10= 0.10534×10-5
A12=-0.24646×10-6
〔第８面(r8)の非球面係数〕
ε= -0.10000×10
A4= -0.21210×10-1
A6=  0.20680×10-2
A8= -0.11929×10-3
A10= 0.15919×10-5
A12= 0.41411×10-7
【実施例３】
【００３５】
f=5.8mm   （全系焦点距離）
FNO=2.8     （Ｆナンバー）
〔曲率半径〕      〔軸上面間隔〕    〔屈折率(Nd)〕    〔アッベ数(νd)〕
r1 =  ∞（絞り）
d1=0.050
r2*=  8.763
d2=2.275          N1=1.58913        ν1=61.25
r3*= -2.860
d3=0.841
r4*= -1.618
d4=0.707          N2=1.58340        ν2=30.23
r5 =-25.487
d5=1.804          N3=1.53048        ν3=55.72
r6*= -2.436
d6=0.255
r7*=  2.357
d7=1.045          N4=1.53048        ν4=55.72
r8*=  1.842
d8=1.000
r9 =  ∞
d9=0.500          N5=1.51680        ν5=64.20
r10=  ∞
【００３６】
〔第２面(r2)の非球面係数〕
ε=  0.44022×10
A4= -0.84994×10-2
A6= -0.17163×10-2
A8= -0.45142×10-3
〔第３面(r3)の非球面係数〕
ε=  0.15181×10
A4=  0.13250×10-2
A6= -0.64911×10-3
A8=  0.24570×10-3
〔第４面(r4)の非球面係数〕
ε=  0.54292
A4=  0.32817×10-1
A6= -0.20504×10-2
A8=  0.13072×10-2
〔第６面(r6)の非球面係数〕
ε= -0.19517×10
A4= -0.16820×10-1
A6=  0.44820×10-2
A8= -0.57865×10-3
A10= 0.49550×10-4
A12=-0.18579×10-5
〔第７面(r7)の非球面係数〕
ε= -0.52469
A4= -0.20378×10-1
A6=  0.12498×10-2
A8= -0.60592×10-4
A10= 0.58964×10-5
A12=-0.77882×10-6
〔第８面(r8)の非球面係数〕
ε= -0.10000×10
A4= -0.20906×10-1
A6=  0.17224×10-2
A8= -0.82559×10-4
A10=-0.80884×10-6
A12= 0.81860×10-7
【００３７】
また、各実施例の、条件式（１），（２），（３），（４）で規定されるパラメータに対応する値を併せて示す。
条件式        （１）        （２）        （３）        （４）
実施例１      ０．０２      ０．０９      ０．２３      ０．４７
実施例２      ０．０６      ０．０８      ０．２４      ０．５１
実施例３      ０．０８      ０．１１      ０．１８      ０．５１
【００３８】
図４〜図６は、実施例１〜実施例３に対応する収差図であり、各収差図は、左側から順に、球面収差図，非点収差図，歪曲収差図を表している｛ＦＮＯ：Ｆナンバー，Ｙ'：最大像高（ｍｍ）｝。各球面収差図において、実線ｄはｄ線、一点鎖線ｇはｇ線、二点鎖線ｃはｃ線それぞれに対する球面収差量（ｍｍ）を表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。また、各非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表わしている。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。また、球面収差図の縦軸は光線のＦナンバーを表し、非点収差図及び歪曲収差図の縦軸は、最大像高Ｙ'を表す。
【００３９】
なお、上述した具体的実施形態には、以下の構成を有する発明が含まれている。
固体撮像素子に像を形成する撮像レンズ系において、
物体側から順に、開口絞りと、正のパワーを有する第１レンズと、負のパワーを有する第２レンズと正のパワーを有する第３レンズとの接合レンズと、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第４レンズの、３群４枚で構成されることを特徴とする撮像レンズ系。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態（実施例１）の撮像レンズ系のレンズ構成図。
【図２】第２の実施形態（実施例２）の撮像レンズ系のレンズ構成図。
【図３】第３の実施形態（実施例３）の撮像レンズ系のレンズ構成図。
【図４】実施例１の撮像レンズ系の収差図。
【図５】実施例２の撮像レンズ系の収差図。
【図６】実施例３の撮像レンズ系の収差図。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ    開口絞り
ＦＬ１    第１レンズ
ＦＬ２    第２レンズ
ＦＬ３    第３レンズ
ＦＬ４    第４レンズ
ＧＦ    ガラスフィルタ
【図１】
2006184365.tif 000003
【図２】
2006184365.tif 000004
【図３】
2006184365.tif 000005
【図４】
2006184365.tif 000006
【図５】
2006184365.tif 000007
【図６】
2006184365.tif 000008