(57)【要約】【課題】  小型で高画素数の撮像素子に良好に光学像を結像させる。【解決手段】  物体側から順に、光学的絞り１１と、ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第１のレンズＬ１と、樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第２のレンズＬ２と、ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第３のレンズＬ３と、樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第４のレンズＬ４とを備えることで実現する。【選択図】  図１
2006126494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、光学的絞りと、
ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第１のレンズと、
樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第２のレンズと、
ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第３のレンズと、
樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第４のレンズとを備えること
を特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
上記第１のレンズ、上記第３のレンズの少なくとも、どちらか一方が平凸レンズであること
を特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
【請求項３】
上記第１のレンズのアッベ数をνｄ１とした場合、νｄ１≧８０を満たし、
上記第１のレンズの焦点距離をｆ１とした場合、当該撮像レンズ全体の焦点距離をｆとすると、０．９５ｆ≦ｆ１≦１．１ｆを満たすこと
を特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
【請求項４】
上記第３のレンズのアッベ数をνｄ３とした場合、νｄ３≧７０を満たし、
上記第３のレンズの焦点距離をｆ３とした場合、当該撮像レンズ全体の焦点距離をｆとすると、１．５ｆ≦ｆ３≦２．５ｆを満たすこと
を特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラといった撮像装置に用いられる撮像レンズに関し、詳しくは、４群４枚構成の撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Mental Oxide Semiconductor）といった撮像素子が小型化されると共に、当該撮像素子の画素ピッチの微細化による高画素数化が進み、画質の向上が図られている。
【０００３】
このように、高画素数化された小型の撮像素子に光学像を結像させる撮像レンズも、高い結像性能が求められるとともに、さらに小型化、低コスト化も要求されるようになってきている。しかしながら、撮像レンズを小型化、低コスト化すると、結像性能が得られず、逆に、結像性能を高めると、小型化、低コスト化することができないといった問題がある。
【０００４】
例えば、撮像レンズ（写真レンズ）の構成を３群３枚構成（トリプレットタイプ）とし、少なくとも２枚のレンズを合成樹脂によって成形加工する手法が考案、実施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、このように安価な合成樹脂を用いたレンズで、３群３枚構成の撮像レンズを構成した場合、高画素数化した撮像素子、例えば、画素数が３００万画素以上の撮像素子へ正確に結像することができないといった問題がある。そこで、単純に結像性能を上げるために撮像レンズの構成枚数を増やすと、撮像レンズ全体で厚みを増してしまい、小型化の要請を満足することができないといった問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、小型で高画素数の撮像素子に対応した結像性能が高い高性能な撮像レンズを、比較的低価格で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】
上述の目的を達成するために、本発明に係る撮像レンズは、物体側から順に、光学的絞りと、ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第１のレンズと、樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第２のレンズと、ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第３のレンズと、樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第４のレンズとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撮像レンズは、レンズ構成を４群４枚構成とし、物体側から順に、光学的絞りと、ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第１のレンズと、樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第２のレンズと、ガラスからなり、少なくとも物体側の面が球面とされた正の屈折力を有する第３のレンズと、樹脂からなり、両面が非球面とされた負の屈折力を有する第４のレンズとが配されてなる。
【００１０】
このような撮像レンズは、成形性に優れた低価格な樹脂を用いて、非球面レンズである第２のレンズ、第４のレンズを加工成形することで、量産性、製造コストを優位にすることができる。
【００１１】
また、この撮像レンズは、第１のレンズ、第３のレンズを分散性の少ないガラスで形成することで色収差を抑制し、結像性能を向上させることができる。さらに、この第１のレンズ、第３のレンズを球面レンズとすることで量産を容易にし、製造コストの低減を図ることができる。
【００１２】
したがって、本発明の撮像レンズは、第１のレンズ、第３のレンズを色収差を大幅に抑制すると共に、結像性能の高い高成能なレンズとすることができ、さらに、非球面とした第２のレンズ、第３のレンズによって良好な収差補正機能を与えることができるため、小型で、高画素数の撮像素子に対応した結像性能の高い高性能なレンズとすることを可能とする。
【００１３】
さらにまた、本発明の撮像レンズは、物体側と、第１のレンズとの間に光学的絞りを配することで、結像性能を有する第１のレンズの厚みを薄く、つまり第１のレンズの体積を小さくすることができるため、第１のレンズに高価なガラスを用いて高性能化した場合でも、当該撮像レンズを一層小型化すると共に、低価格化を実現することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。
【００１５】
以下、本発明を適用した撮像レンズについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。
【００１６】
図１に示すように、本発明を適用した撮像レンズ１０は、例えば、デジタルスチルカメラの撮像レンズとして使用されるものであり、物体側から順に、絞り１１と、第１のレンズＬ１と、第２のレンズＬ２と、第３のレンズＬ３と、第４のレンズＬ４と、カバーガラスＦＧとが互いの光軸Ｚ０を一致させた状態で配列されている。このように、撮像レンズ１０のレンズ構成は、４群４枚構成となっている。
【００１７】
そして、この撮像レンズ１０は、物体側から通過した光束が、最終的に像面側の結像面に配置される、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Mental Oxide Semiconductor）などの撮像素子１２の撮像面１２ａに結像するようになされている。
【００１８】
絞り１１は、後段の第１のレンズＬ１に入射する物体側からの入射光の光量を調節する。図１に示すように、絞り１１の面を、面ｒ１としている。
【００１９】
第１のレンズＬ１は、温度や湿度などの環境変化に対して光学性能の変化が少ない光学ガラスからなる。この第１のレンズＬ１は、物体側が凸面となるように配され、結像機能を持たせるため、正の屈折力（パワー）を有し、当該第１のレンズＬ１が有する面ｒ２，ｒ３が球面とされたガラス球面レンズである。このガラス球面レンズである第１のレンズＬ１は、図１に示すように、面ｒ３が平面とされた平凸レンズであってもよい。第１のレンズＬ１は、例えば、光学ガラスとして、ＣＡＦ２などが用いられ機械加工と研磨によって製造される。
【００２０】
第２のレンズは、加工成型が容易な樹脂からなる。この第２のレンズＬ２は、収差補正機能を持たせるために、負の屈折力を有し、当該第２のレンズＬ２が有する面ｒ４，ｒ５が非球面とされた樹脂非球面レンズである。また、第２のレンズＬ２は、上述した収差補正機能以外にも像面補正の機能も有している。第２のレンズＬ２は、例えば、光学用樹脂としては、一般的なＰＣ（Poly Carbonate）などが用いられ、モールド成型よって製造される。
【００２１】
第３のレンズＬ３は、上述した第１のレンズＬ１と同様に光学ガラスからなる。この第３のレンズＬ３は、物体側が凸面となるように配され、結像機能を持たせるため、正の屈折力を有し、当該第３のレンズＬ３が有する面ｒ６，ｒ７が球面とされたガラス球面レンズである。このガラス球面レンズである第３のレンズＬ３は、図１に示すように、面ｒ７が平面とされた平凸レンズであってもよい。第３のレンズＬ３は、例えば、光学ガラスとしてＦＣＤ１（ＨＯＹＡ社製）などが用いられ機械加工と研磨によって製造される。
【００２２】
第４のレンズＬ４は、上述した第２のレンズＬ２と同様に加工成型が容易な樹脂からなる。この第４のレンズＬ４は、収差補正機能を持たせるために、負の屈折力を有し、当該第４のレンズＬ４が有する面ｒ８，ｒ９が非球面とされた樹脂非球面レンズである。また、第４のレンズＬ４は、上述した収差補正機能以外にも像面補正の機能も有している。第４のレンズＬ４は、例えば、光学用樹脂として、Ｅ４８Ｒ（日本ゼオン株式会社製）などが用いられ、モールド成型よって製造される。
【００２３】
カバーガラスＦＧは、上述した撮像素子１２の撮像面１２ａを保護するためのガラスであり、例えば、赤外カットの機能を持たせたフィルターカバーガラスからなる。図１に示すように、カバーレンズＦＧの面を面ｒ１０，ｒ１１としている。
【００２４】
撮像素子１２は、上述したようにＣＣＤやＣＭＯＳといった撮像素子であり、小型で、高画素数、例えば、画素数が３００万画素以上の撮像素子となっている。
【００２５】
ところで、この撮像レンズ１０の第１のレンズＬ１は、当該第１のレンズＬ１のアッベ数をνｄ１とし、焦点距離をｆ１として、撮像レンズ１０全体の焦点距離をｆとした場合に、νｄ１≧８０、０．９５ｆ≦ｆ１≦１．１ｆを満たす。また、この撮像レンズ１０の第３のレンズＬ３は、当該第３のレンズＬ３のアッベ数をνｄ３とし、焦点距離をｆ３として、撮像レンズ１０全体の焦点距離をｆとした場合に、νｄ３≧７０、１．５ｆ≦ｆ３≦２．５ｆを満たす。
【００２６】
このような撮像レンズ１０は、上述したように、光学ガラスを用いる第１のレンズＬ１と、第３のレンズＬ３を球面レンズとしているため製造コストを低くし、量産性を高めることができる。また、第１のレンズＬ１、第３のレンズＬ３を、低分散の光学ガラスで形成することで、色収差を大幅に抑制すると共に、結像性能の高い高性能なレンズとすることができる。
【００２７】
第１のレンズＬ１、第３のレンズＬ３の少なくとも一方を平凸レンズとすると、研磨・芯取り後のコバ厚を削減することができるため、４群４枚構成としながらも、撮像レンズ全体としての全長を短くすることができるため、薄型化することが可能となる。また、第１のレンズＬ１、第３のレンズＬ３の少なくとも一方を平凸レンズとすると、撮像レンズ１０を組み付ける際の偏心を容易に回避することができる。第１のレンズＬ１、第３のレンズＬ３を両方とも平凸レンズにすると、さらに容易に偏心を回避することができる。
【００２８】
また、非球面レンズである第２のレンズＬ２、第４のレンズＬ４は、樹脂を用いて形成されるため容易に加工成型が可能となり、製造コストを低くし、量産性を高めることができる。さらに、非球面とした第２のレンズＬ２、第４のレンズＬ４によって良好な収差補正機能を与えることができるため、小型で高画素数の撮像素子に対応した結像性能の高い高性能な撮像レンズとすることを可能とする。
【００２９】
さらにまた、本発明の撮像レンズ１０は、物体側と、第１のレンズＬ１との間に絞り１１を配することで、結像性能を有する第１のレンズＬ１のレンズ厚みを薄く、つまり第１のレンズＬ１の体積を小さくすることができるため、第１のレンズＬ１に高価な光学ガラスを用いて高性能化した場合でも、当該撮像レンズ１０をより一層小型化すると共に低価格化を実現することができる。
【００３０】
次に、本発明を適用した撮像レンズ１０の具体的な実施例について説明をする。なお、以下に示す実施例１乃至４では、具体的な材質や数値などを挙げるが、本発明は、以下の例示に必ずしも限定されるものではない。
【００３１】
まず、実施例を説明する前に、当該撮像レンズ１０の設計目標となる要求仕様を表１に示す。撮像レンズ１０が光学像を結像させる撮像素子１２としては、サイズが１／２．７インチ、画素数が３００万画素のＣＣＤを用いることにする。
【００３２】
【表１】
2006126494.tif 000003
【００３３】
以下に示す、実施例１乃至４では、表１に示した要求仕様を満たすように撮像レンズ１０を設計し、諸収差特性及びＭＴＦ特性を測定する。
【００３４】
各実施例において使用するパラメータについて説明をする。各実施例において、物体側から数えて第ｉ番目の面（絞り１１の面、各レンズ面、カバーガラスＦＧの面、撮像素子の撮像面１２ａを含む。）の曲率半径（非曲面においては近軸曲率半径）をＲｉ（ｉ＝１〜１２）とする。Ｒｉ＝∞は、平面を表しているものとする。
【００３５】
また、第ｉ番目の面と、第ｉ＋１番目の面の光軸Ｚ０上の面間隔である軸状面間隔をｄｉ（ｉ＝１〜１２）、物体側から数えて第ｊ番目のレンズの材質のアッベ数をνｄｊ（ｊ＝１、３）で表すことにする。
【００３６】
また、軸状面間隔ｄ０は、被写体である物体から絞り１１にいたる距離を、ＩＭＧは、撮像素子１２の撮像面１２ａを、軸状面間隔ｄ１２は、面ｒ１１からＩＭＧまでの距離を、ｆは、焦点距離を、ＦＮｏは、Ｆナンバ（Ｆ数）を、ωは、半画角を示す。
【００３７】
非球面については、Ｘを光軸方向の座標、ｈを光軸直交方向の座標、Ｒｉを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ・・を高次の非球面係数として、以下に（Ａ）式として示す周知の非球面式を用いて形状を特定する。
【００３８】
Ｘ＝（ｈ２／Ｒｉ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｈ／Ｒｉ）２｝］＋Ａ・ｈ４＋Ｂ・ｈ６＋Ｃ・ｈ８＋Ｄ・ｈ１０＋Ｅ・ｈ１２・・              ・  ・  ・  ・（Ａ）
【００３９】
｛実施例１｝
図２に実施例１とする撮像レンズ１０を示す。なお、図２には、撮像レンズ１０に入射される入射光束として、撮像素子１２の撮像面１２ａの中心位置（０．００ｍｍ）、像高３割の位置（１．０５ｍｍ）、像高５割の位置（１．７５ｍｍ）、像高７割の位置（２．４５ｍｍ）、像高９割の位置（３．１５ｍｍ）、像高１０割の位置（３．５０ｍｍ）に結像される入射光束を示してある。実施例１として図２に示す撮像レンズ１０の設計データは、以下に示す表２の通りである。
【００４０】
【表２】
2006126494.tif 000004
【００４１】
表２に示すように、実施例１として示す撮像レンズ１０における全系の焦点距離ｆは、５．７４ｍｍであり、Ｆナンバー、ＦＮｏは、２．８であり、半画角ωは、３１．３°である。また、表２に示すように、この実施例１として示す撮像レンズ１０は、上述した条件、νｄ１≧８０、０．９５ｆ≦ｆ１≦１．１ｆ、νｄ３≧７０、１．５ｆ≦ｆ３≦２．５ｆを全て満たすように設計される。
【００４２】
また、上述した（Ａ）式を用いて、ガラス非球面レンズである第２のレンズＬ２の面ｒ４，ｒ５と、第４のレンズＬ４の面ｒ８，ｒ９の非球面形状を算出する際に必要となる円錐定数Ｋと、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数であるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを表３に示す。
【００４３】
【表３】
2006126494.tif 000005
【００４４】
以上のように構成される実施例１の撮像レンズ１０による諸収差図を図３、図４、図５に示す。
【００４５】
図３は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１（０．４３６μｍ）、λ２（０．４８６μｍ）、λ３（０．５４６μｍ）、λ４（０．５８８μｍ）、λ５（０．６５６μｍ）の各入射光線におけるサジタル像面（実線で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線で示す。）の収差を示している。図３に示すように各波長域において、撮像レンズ１０による、収差が一様となっており、且つ、像高４割から像高６割の位置において、サジタル像面と、タンジェンシャル像面の収差に開きがでて非点収差が大きくなっているが、像高８割付近の位置において再び非点収差を補正しているのが分かる。
【００４６】
図４は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１，λ２，λ３，λ４，λ５の各入射光線の歪曲収差（ディストーション）を示している。図４に示すように、各波長の歪曲収差が、１％以内に収まっており、一般に写真レンズの歪曲許容量とされる１〜２％を十分満たすため、実施例１として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能を果たすことができる。
【００４７】
図５は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１、λ２、λ４、λ５の各入射光線の倍率色収差を、波長λ３を基準として示している。図５に示すように、像高４割の位置において各光線の倍率色収差が最大となっているが、許容量とされる±１μｍをほぼ満たしているため、実施例１として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能果たすことができる。
【００４８】
このように、図３、図４、図５に示す収差図においても分かるように、実施例１の撮像レンズ１０は、良好な収差補正機能を有している。
【００４９】
図６は、中心位置での光束量を１とした際の、光束量と像高との関係を示した図である。一般に、光束量は、中心位置が最も高く明るいが、像高が高くなるにつれて、つまり周辺方向にいくにつれて減少し、暗くなってしまう。図６に示すように、像高１０割のときの光束量は、中心位置での光束量の５０％以上を確保しているため、実施例１として示す撮像レンズ１０は、十分な明るさを確保することができる。
【００５０】
続いて、実施例１の撮像レンズ１０を用いてＭＴＦ特性を測定した図を図７、図８に示す。
【００５１】
図７は、撮像素子１２の像面１２ａの中心位置、像高３割の位置、像高５割の位置、像高７割の位置、像高１０割の位置、それぞれにおけるサジタル像面（実線Ｓで示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔで示す）のＭＴＦ特性を示した図である。図７は、横軸に空間周波数がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられている。なお、中心位置においては、サジタル像面とタンジェンシャル像面とは、回転対称となるため図７に示したＭＴＦ特性は同一となっている。
【００５２】
また、図８は、空間周波数を７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍで固定とし、この空間周波数それぞれにおける像高に対するＭＴＦ値の変化を示したＭＴＦ特性である。図８は、横軸に像高がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられており、空間周波数が７５本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ１で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ１で示す。）のＭＴＦ値と、空間周波数１５０本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ２で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ２で示す。）のＭＴＦ値を示している。
【００５３】
図７に示すように、実施例１の撮像レンズ１０において、中心位置での空間周波数１６０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．４（４０％）程度であるため、中心位置での空間周波数２００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．３（３０％）程度であると推定される。また、中心位置での空間周波数１００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．６（６０％）程度となり、表１に示す設計値である、空間周波数２００本／ｍｍで３０％、空間周波数１００本／ｍｍで５０％を大幅に越えていることが分かる。
【００５４】
また、図７，図８に示すように、像高７割の位置での空間周波数１５０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において、およそ０．２５（２５％）、空間周波数７５本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において０．６０（６０％）以上となり、表１に示す設計値である、空間周波数１５０本／ｍｍで２５％、空間周波数７５本／ｍｍで４０％を大幅に越えていることが分かる。
【００５５】
さらにまた、図８に示すように、中心位置から像高７割までの間において、ＭＴＦ値が急激に低下するといったような不具合も見られず、むしろ、空間周波数７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍのどちらにおいても、サジタル像面と、タンジェンシャル像面とそれぞれのＭＴＦ値の差が一旦大きくなるが、像高７割を超えてから、再び、ＭＴＦ値が一致するような方向で補正が機能しているのが分かる。
【００５６】
したがって、実施例１の撮像レンズ１０の解像力は、表１に示す設計要求仕様を十分に満足するものとなり、サイズが１／２．７インチで、画素数が３００万画素の撮像素子１２を用いた場合でも、鮮明な光学像を撮像面１２ａに結像させることができる。
【００５７】
｛実施例２｝
図９に実施例２とする撮像レンズ１０を示す。なお、図９には、撮像レンズ１０に入射される入射光束として、撮像素子１２の撮像面１２ａの中心位置（０．００ｍｍ）、像高３割の位置（１．０５ｍｍ）、像高５割の位置（１．７５ｍｍ）、像高７割の位置（２．４５ｍｍ）、像高９割の位置（３．１５ｍｍ）、像高１０割の位置（３．５０ｍｍ）に結像される入射光束を示してある。実施例２として図９に示す撮像レンズ１０の設計データは、以下に示す表４の通りである。
【００５８】
【表４】
2006126494.tif 000006
【００５９】
表４に示すように、実施例２として示す撮像レンズ１０における全系の焦点距離ｆは、５．６８ｍｍであり、Ｆナンバー、ＦＮｏは、２．８であり、半画角ωは、３１．５３°である。また、表４に示すように、この実施例２として示す撮像レンズ１０は、上述した条件、νｄ１≧８０、０．９５ｆ≦ｆ１≦１．１ｆ、νｄ３≧７０、１．５ｆ≦ｆ３≦２．５ｆを全て満たすように設計される。
【００６０】
また、上述した（Ａ）式を用いて、ガラス非球面レンズである第２のレンズＬ２の面ｒ４，ｒ５と、第４のレンズＬ４の面ｒ８，ｒ９の非球面形状を算出する際に必要となる円錐定数Ｋと、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数であるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを表５に示す。
【００６１】
【表５】
2006126494.tif 000007
【００６２】
以上のように構成される実施例２の撮像レンズ１０による諸収差図を図１０，図１１、図１２に示す。
【００６３】
図１０は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１（０．４３６μｍ）、λ２（０．４８６μｍ）、λ３（０．５４６μｍ）、λ４（０．５８８μｍ）、λ５（０．６５６μｍ）の各入射光線におけるサジタル像面（実線で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線で示す。）の収差を示している。図１０に示すように各波長域において、撮像レンズ１０による、収差が一様となっており、且つ、像高４割から像高６割の位置において、サジタル像面と、タンジェンシャル像面の収差に開きがでて非点収差が大きくなっているが、像高８割付近の位置において再び非点収差を補正しているのが分かる。
【００６４】
図１１は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１，λ２，λ３，λ４，λ５の各入射光線の歪曲収差（ディストーション）を示している。図１１に示すように、各波長の歪曲収差が、１％以内に収まっており、一般に写真レンズの歪曲許容量とされる１〜２％を十分満たすため、実施例２として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能を果たすことができる。
【００６５】
図１２は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１、λ２、λ４、λ５の各入射光線の倍率色収差を、波長λ３を基準として示している。図１２に示すように、像高４割の位置において各光線の倍率色収差が最大となっているが、許容量とされる±１μｍをほぼ満たしているため、実施例２として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能果たすことができる。
【００６６】
このように、図１０、図１１、図１２に示す収差図においても分かるように、実施例２の撮像レンズ１０は、良好な収差補正機能を有している。
【００６７】
図１３は、中心位置での光束量を１とした際の、光束量と像高との関係を示した図である。一般に、光束量は、中心位置が最も高く明るいが、像高が高くなるにつれて、つまり周辺方向にいくにつれて減少し、暗くなってしまう。図１３に示すように、像高１０割のときの光束量は、中心位置での光束量の５０％以上を確保しているため、実施例２として示す撮像レンズ１０は、十分な明るさを確保することができる。
【００６８】
続いて、実施例２の撮像レンズ１０を用いてＭＴＦ特性を測定した図を図１４、図１５に示す。
【００６９】
図１４は、撮像素子１２の像面１２ａの中心位置、像高３割の位置、像高５割の位置、像高７割の位置、像高１０割の位置、それぞれにおけるサジタル像面（実線Ｓで示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔで示す）のＭＴＦ特性を示した図である。図１４は、横軸に空間周波数がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられている。なお、中心位置においては、サジタル像面とタンジェンシャル像面とは、回転対称となるため図１４に示したＭＴＦ特性は同一となっている。
【００７０】
また、図１５は、空間周波数を７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍで固定とし、この空間周波数それぞれにおける像高に対するＭＴＦ値の変化を示したＭＴＦ特性である。図１５は、横軸に像高がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられており、空間周波数が７５本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ１で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ１で示す。）のＭＴＦ値と、空間周波数１５０本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ２で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ２で示す。）のＭＴＦ値を示している。
【００７１】
図１４に示すように、実施例２の撮像レンズ１０において、中心位置での空間周波数１６０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．４（４０％）程度であるため、中心位置での空間周波数２００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．３（３０％）程度であると推定される。また、中心位置での空間周波数１００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．５（５０％）程度となり、表１に示す設計値である、空間周波数２００本／ｍｍで３０％、空間周波数１００本／ｍｍで５０％を越えていることが分かる。
【００７２】
また、図１４，図１５に示すように、像高７割の位置での空間周波数１５０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において０．２５（２５％）程度、空間周波数７５本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において０．６０（６０％）以上となり、表１に示す設計値である、空間周波数１５０本／ｍｍで２５％、空間周波数７５本／ｍｍで４０％を大幅に越えていることが分かる。
【００７３】
さらにまた、図１５に示すように、中心位置から像高７割までの間において、ＭＴＦ値が急激に低下するといったような不具合も見られず、むしろ、空間周波数７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍのどちらにおいても、サジタル像面と、タンジェンシャル像面とそれぞれのＭＴＦ値の差が一旦大きくなるが、像高７割を超えてから、再び、ＭＴＦ値が一致するような方向で補正が機能しているのが分かる。
【００７４】
したがって、実施例２の撮像レンズ１０の解像力は、表１に示す設計要求仕様を十分に満足するものとなり、サイズが１／２．７インチで、画素数が３００万画素の撮像素子１２を用いた場合でも、鮮明な光学像を撮像面１２ａに結像させることができる。
【００７５】
｛実施例３｝
図１６に実施例３とする撮像レンズ１０を示す。なお、図１６には、撮像レンズ１０に入射される入射光束として、撮像素子１２の撮像面１２ａの中心位置（０．００ｍｍ）、像高３割の位置（１．０５ｍｍ）、像高５割の位置（１．７５ｍｍ）、像高７割の位置（２．４５ｍｍ）、像高９割の位置（３．１５ｍｍ）、像高１０割の位置（３．５０ｍｍ）に結像される入射光束を示してある。実施例３として図１６に示す撮像レンズ１０の設計データは、以下に示す表６の通りである。
【００７６】
【表６】
2006126494.tif 000008
【００７７】
表６に示すように、実施例３として示す撮像レンズ１０における全系の焦点距離ｆは、５．７８ｍｍであり、Ｆナンバー、ＦＮｏは、２．８であり、半画角ωは、３２．２°である。また、表６に示すように、この実施例３として示す撮像レンズ１０は、上述した条件、νｄ１≧８０、０．９５ｆ≦ｆ１≦１．１ｆ、νｄ３≧７０、１．５ｆ≦ｆ３≦２．５ｆを全て満たすように設計される。
【００７８】
また、上述した（Ａ）式を用いて、ガラス非球面レンズである第２のレンズＬ２の面ｒ４，ｒ５と、第４のレンズＬ４の面ｒ８，ｒ９の非球面状形状を算出する際に必要となる円錐定数Ｋと、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数であるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを表７に示す。
【００７９】
【表７】
2006126494.tif 000009
【００８０】
以上のように構成される実施例３の撮像レンズ１０による諸収差図を図１７，図１８、図１９に示す。
【００８１】
図１７は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１（０．４３６μｍ）、λ２（０．４８６μｍ）、λ３（０．５４６μｍ）、λ４（０．５８８μｍ）、λ５（０．６５６μｍ）の各入射光線におけるサジタル像面（実線で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線で示す。）の収差を示している。図１７に示すように各波長域において、撮像レンズ１０による、収差が一様となっており、且つ、像高２割から像高８割の位置において、サジタル像面と、タンジェンシャル像面の収差に開きがでて非点収差が大きくなっているが、像高９割付近の位置において再び非点収差を補正しているのが分かる。
【００８２】
図１８は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１，λ２，λ３，λ４，λ５の各入射光線の歪曲収差（ディストーション）を示している。図１８に示すように、各波長の歪曲収差が、１％以内に収まっており、一般に写真レンズの歪曲許容量とされる１〜２％を十分満たすため、実施例３として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能を果たすことができる。
【００８３】
図１９は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１、λ２、λ４、λ５の各入射光線の倍率色収差を、波長λ３を基準として示している。図１９に示すように、像高３割の位置において各光線の倍率色収差が最大となっているが、許容量とされる±１μｍをほぼ満たしているため、実施例３として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能果たすことができる。
【００８４】
このように、図１７、図１８、図１９に示す収差図においても分かるように、実施例３の撮像レンズ１０は、良好な収差補正機能を有している。
【００８５】
図２０は、中心位置での光束量を１とした際の、光束量と像高との関係を示した図である。一般に、光束量は、中心位置が最も高く明るいが、像高が高くなるにつれて、つまり周辺方向にいくにつれて減少し暗くなってしまう。図２０に示すように、像高１０割のときの光束量は、中心位置での光束量の５０％以上を確保しているため、実施例３として示す撮像レンズ１０は、十分な明るさを確保することができる。
【００８６】
続いて、実施例３の撮像レンズ１０を用いてＭＴＦ特性を測定した図を図２１、図２２に示す。
【００８７】
図２１は、撮像素子１２の像面１２ａの中心位置、像高３割の位置、像高５割の位置、像高７割の位置、像高１０割の位置、それぞれにおけるサジタル像面（実線Ｓで示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔで示す）のＭＴＦ特性を示した図である。図２１は、横軸に空間周波数がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられている。なお、中心位置においては、サジタル像面とタンジェンシャル像面とは、回転対称となるため図２１に示したＭＴＦ特性は同一となっている。
【００８８】
また、図２２は、空間周波数を７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍで固定とし、この空間周波数それぞれにおける像高に対するＭＴＦ値の変化を示したＭＴＦ特性である。図２２は、横軸に像高がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられており、空間周波数が７５本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ１で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ１で示す。）のＭＴＦ値と、空間周波数１５０本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ２で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ２で示す。）のＭＴＦ値を示している。
【００８９】
図２１に示すように、実施例３の撮像レンズ１０において、中心位置での空間周波数１６０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．４（４０％）程度であるため、中心位置での空間周波数２００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．３（３０％）程度であると推定される。また、中心位置での空間周波数１００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．５（５０％）程度となり、表１に示す設計値である、空間周波数２００本／ｍｍで３０％、空間周波数１００本／ｍｍで５０％を越えていることが分かる。
【００９０】
また、図２１，図２２に示すように、像高７割の位置での空間周波数１５０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において０．２５（２５％）以上、空間周波数７５本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において０．５５（５５％）以上となり、表１に示す設計値である、空間周波数１５０本／ｍｍで２５％、空間周波数７５本／ｍｍで４０％を大幅に越えていることが分かる。
【００９１】
さらにまた、図２２に示すように、中心位置から像高７割までの間において、ＭＴＦ値が急激に低下するといったような不具合も見られず、むしろ、空間周波数７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍのどちらにおいても、サジタル像面と、タンジェンシャル像面とそれぞれのＭＴＦ値の差が一旦大きくなるが、再び、像高７割を超えてからＭＴＦ値が一致するような方向で補正が機能しているのが分かる。
【００９２】
したがって、実施例３の撮像レンズ１０の解像力は、表１に示す設計要求仕様を十分に満足するものとなり、サイズが１／２．７インチで、画素数が３００万画素の撮像素子１２を用いた場合でも、鮮明な光学像を撮像面１２ａに結像させることができる。
【００９３】
｛実施例４｝
図２３に実施例４とする撮像レンズ１０を示す。なお、図２３には、撮像レンズ１０に入射される入射光束として、撮像素子１２の撮像面１２ａの中心位置（０．００ｍｍ）、像高３割の位置（１．０５ｍｍ）、像高５割の位置（１．７５ｍｍ）、像高７割の位置（２．４５ｍｍ）、像高９割の位置（３．１５ｍｍ）、像高１０割の位置（３．５０ｍｍ）に結像される入射光束を示してある。実施例４として図２３に示す撮像レンズ１０の設計データは、以下に示す表８の通りである。
【００９４】
【表８】
2006126494.tif 000010
【００９５】
表８に示すように、実施例４として示す撮像レンズ１０における全系の焦点距離ｆは、５．７４ｍｍであり、Ｆナンバー、ＦＮｏは、２．８であり、半画角ωは、３１．３°である。また、表８に示すように、この実施例４として示す撮像レンズ１０は、上述した条件、νｄ１≧８０、０．９５ｆ≦ｆ１≦１．１ｆ、νｄ３≧７０、１．５ｆ≦ｆ３≦２．５ｆを全て満たすように設計される。
【００９６】
また、上述した（Ａ）式を用いて、ガラス非球面レンズである第２のレンズＬ２の面ｒ４，ｒ５と、第４のレンズＬ４の面ｒ８，ｒ９の非球面状形状を算出する際に必要となる円錐定数Ｋと、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数であるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを表９に示す。
【００９７】
【表９】
2006126494.tif 000011
【００９８】
以上のように構成される実施例４の撮像レンズ１０による諸収差図を図２４、図２５、図２６に示す。
【００９９】
図２４は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１（０．４３６μｍ）、λ２（０．４８６μｍ）、λ３（０．５４６μｍ）、λ４（０．５８８μｍ）、λ５（０．６５６μｍ）の各入射光線におけるサジタル像面（実線で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線で示す。）の収差を示している。図２４に示すように各波長域において、撮像レンズ１０による、収差が一様となっており、且つ、像高４割から像高７割の位置において、サジタル像面と、タンジェンシャル像面の収差に開きがでて非点収差が大きくなっているが、像高８割付近の位置において再び非点収差を補正しているのが分かる。
【０１００】
図２５は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１，λ２，λ３，λ４，λ５の各入射光線の歪曲収差（ディストーション）を示している。図２５に示すように、各波長の歪曲収差が、１％以内に収まっており、一般に写真レンズの歪曲許容量とされる１〜２％を十分満たすため、実施例４として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能を果たすことができる。
【０１０１】
図２６は、撮像レンズ１０に入射した波長λ１、λ２、λ４、λ５の各入射光線の倍率色収差を、波長λ３を基準として示している。図２６に示すように、像高４割の位置において各光線の倍率色収差が最大となっているが、許容量とされる±１μｍをほぼ満たしているため、実施例４として示す撮像レンズ１０は、デジタルスチルカメラ用の撮像レンズとして十分な機能果たすことができる。
【０１０２】
このように、図２４、図２５、図２６に示す収差図においても分かるように、実施例４の撮像レンズ１０は、良好な収差補正機能を有している。
【０１０３】
図２７は、中心位置での光束量を１とした際の、光束量と像高との関係を示した図である。一般に、光束量は、中心位置が最も高く明るいが、像高が高くなるにつれて、つまり周辺方向にいくにつれて減少し暗くなってしまう。図２７に示すように、像高１０割のときの光束量は、中心位置での光束量の５０％以上を確保しているため、実施例４として示す撮像レンズ１０は、十分な明るさを確保することができる。
【０１０４】
続いて、実施例４の撮像レンズ１０を用いてＭＴＦ特性を測定した図を図２８、図２９に示す。
【０１０５】
図２８は、撮像素子１２の像面１２ａの中心位置、像高３割の位置、像高５割の位置、像高７割の位置、像高１０割の位置、それぞれにおけるサジタル像面（実線Ｓで示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔで示す）のＭＴＦ特性を示した図である。図２８は、横軸に空間周波数がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられている。なお、中心位置においては、サジタル像面とタンジェンシャル像面とは、回転対称となるため図２８に示したＭＴＦ特性は同一となっている。
【０１０６】
また、図２９は、空間周波数を７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍで固定とし、この空間周波数それぞれにおける像高に対するＭＴＦ値の変化を示したＭＴＦ特性である。図２９は、横軸に像高がとられ、縦軸にＭＴＦ値がとられており、空間周波数が７５本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ１で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ１で示す。）のＭＴＦ値と、空間周波数１５０本／ｍｍである場合のサジタル像面（実線Ｓ２で示す。）及びタンジェンシャル像面（破線Ｔ２で示す。）のＭＴＦ値を示している。
【０１０７】
図２８に示すように、実施例４の撮像レンズ１０において、中心位置での空間周波数１６０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．４（４０％）程度であるため、中心位置での空間周波数２００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．３（３０％）程度であると推定される。また、中心位置での空間周波数１００本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が０．６（６０％）程度となり、表１に示す設計値である、空間周波数２００本／ｍｍで３０％、空間周波数１００本／ｍｍで５０％を越えていることが分かる。
【０１０８】
また、図２８，図２９に示すように、像高７割の位置での空間周波数１５０本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において０．２５（２５％）以上、空間周波数７５本／ｍｍにおけるＭＴＦ値が、サジタル像面及びタンジェンシャル像面において０．５５（５５％）以上となり、表１に示す設計値である、空間周波数１５０本／ｍｍで２５％、空間周波数７５本／ｍｍで４０％を大幅に越えていることが分かる。
【０１０９】
さらにまた、図２９に示すように、中心位置から像高７割までの間において、ＭＴＦ値が急激に低下するといったような不具合も見られず、むしろ、空間周波数７５本／ｍｍ、１５０本／ｍｍのどちらにおいても、サジタル像面と、タンジェンシャル像面とそれぞれのＭＴＦ値の差が一旦大きくなるが、再び、像高７割を超えてからＭＴＦ値が一致するような方向で補正が機能しているのが分かる。
【０１１０】
したがって、実施例４の撮像レンズ１０の解像力は、表１に示す設計要求仕様を十分に満足するものとなり、サイズが１／２．７インチで、画素数が３００万画素の撮像素子１２を用いた場合でも、鮮明な光学像を撮像面１２ａに結像させることができる。
【０１１１】
なお、上述した実施例１乃至４においては、撮像レンズ１０をデジタルスチルカメラに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、デジタルビデオカメラにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明を実施するための最良の形態として示す撮像レンズの構成について説明するための図である。
【図２】実施例１として示す撮像レンズの構成について説明するための図である。
【図３】同撮像レンズの非点収差図である。
【図４】同撮像レンズの歪曲収差図である。
【図５】同撮像レンズの倍率色収差図である。
【図６】同撮像レンズの像高に対する光束量について示した図である。
【図７】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した図である。
【図８】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した別な図である。
【図９】実施例２として示す撮像レンズの構成について説明するための図である。
【図１０】同撮像レンズの非点収差図である。
【図１１】同撮像レンズの歪曲収差図である。
【図１２】同撮像レンズの倍率色収差図である。
【図１３】同撮像レンズの像高に対する光束量について示した図である。
【図１４】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した図である。
【図１５】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した別な図である。
【図１６】実施例３として示す撮像レンズの構成について説明するための図である。
【図１７】同撮像レンズの非点収差図である。
【図１８】同撮像レンズの歪曲収差図である。
【図１９】同撮像レンズの倍率色収差図である。
【図２０】同撮像レンズの像高に対する光束量について示した図である。
【図２１】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した図である。
【図２２】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した別な図である。
【図２３】実施例４として示す撮像レンズの構成について説明するための図である。
【図２４】同撮像レンズの非点収差図である。
【図２５】同撮像レンズの歪曲収差図である。
【図２６】同撮像レンズの倍率色収差図である。
【図２７】同撮像レンズの像高に対する光束量について示した図である。
【図２８】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した図である。
【図２９】同撮像レンズのＭＴＦ特性を示した別な図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０  撮像レンズ、１１  絞り、１２  撮像素子、Ｌ１  第１のレンズ、Ｌ２  第２のレンズ、Ｌ３  第３のレンズ、Ｌ４  第４のレンズ、ＦＧ  カバーガラス
【図１】
2006126494.tif 000012
【図２】
2006126494.tif 000013
【図３】
2006126494.tif 000014
【図４】
2006126494.tif 000015
【図５】
2006126494.tif 000016
【図６】
2006126494.tif 000017
【図７】
2006126494.tif 000018
【図８】
2006126494.tif 000019
【図９】
2006126494.tif 000020
【図１０】
2006126494.tif 000021
【図１１】
2006126494.tif 000022
【図１２】
2006126494.tif 000023
【図１３】
2006126494.tif 000024
【図１４】
2006126494.tif 000025
【図１５】
2006126494.tif 000026
【図１６】
2006126494.tif 000027
【図１７】
2006126494.tif 000028
【図１８】
2006126494.tif 000029
【図１９】
2006126494.tif 000030
【図２０】
2006126494.tif 000031
【図２１】
2006126494.tif 000032
【図２２】
2006126494.tif 000033
【図２３】
2006126494.tif 000034
【図２４】
2006126494.tif 000035
【図２５】
2006126494.tif 000036
【図２６】
2006126494.tif 000037
【図２７】
2006126494.tif 000038
【図２８】
2006126494.tif 000039
【図２９】
2006126494.tif 000040