(57)【要約】【課題】小型化を図り、且つ光学性能を良好なものとする。【解決手段】第１面Ｓ１が凹面とされた第１のレンズ２と、両面が非球面に形成された第２のレンズ３と、第６面Ｓ６が凹面にされた第３のレンズ４と、第６面Ｓ６に貼り合わされた第７面Ｓ７を有する第４のレンズ５と、両面が非球面に形成された第５のレンズ６とを備え、第１面Ｓ１が凹面にされていることにより第１のレンズ２と第２のレンズ３との距離が短くなって小型化が図れ、非球面を有する第２のレンズ３及び第５のレンズ６が収差を高次補正して光学性能を良好にできる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体側から像面側に向かって順番に配置された第１のレンズ乃至第５のレンズで構成され、
被写体側が凹面とされた上記第１のレンズと、
被写体側が凸面にされ、少なくとも一方の面が非球面に形成された上記第２のレンズと、
像面側が凹面にされた上記第３のレンズと、
被写体側が凸面とされ、この凸面が上記第３のレンズの像面側の凹面に貼り合わされている上記第４のレンズと、
被写体側が凸面とされ、少なくとも一方の面が非球面に形成された上記第５のレンズとを有することを特徴とする撮影レンズ。
【請求項２】
上記第５のレンズが、光学プラスチックで形成されていることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズ。
【請求項３】
上記第２のレンズは、その屈折率をＮｄ（２）とするとき、
１．５５＜Ｎｄ（２）＜１．９
の関係を満たしていることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズ。
【請求項４】
上記第２のレンズは、そのアッベ数をＶｄ（２）とするとき、
３５＜Ｖｄ（２）＜６２
の関係を満たしていることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズ。
【請求項５】
上記第２のレンズは、その焦点距離をｆ（２）とし、上記第１のレンズ乃至上記第５のレンズを合わせた焦点距離をｆ（ＡＬＬ）としたとき、
ｆ（ＡＬＬ）×０．７＜ｆ（２）＜ｆ（ＡＬＬ）×１．３
の関係を満たしていることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズ。
【請求項６】
上記第５のレンズは、その焦点距離をｆ（５）とし、上記第１のレンズ乃至上記第５のレンズを合わせた焦点距離をｆ（ＡＬＬ）としたとき、
２＜ｆ（５）／ｆ（ＡＬＬ）＜１０
の関係を満たしていることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば小型デジタルカメラ等に用いて好適な撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばデジタルカメラ等に用いられる撮影レンズとしては、画面に対して光線入射角を垂直入射にさせやすく光学性能に優れるレンズタイプのものが用いられている。
【０００３】
このような撮影レンズとしては、例えばレトロフォーカスタイプの小型短焦点レンズがある。このレトロフォーカスタイプの撮影レンズは、一般的に最も被写体寄りの面が凸面になっており、例えばバックフォーカスが長くなり、対角線角度を大きくできるといった特徴を持っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レトロフォーカスタイプの撮影レンズでは、光学性能が良好になるものの、上述したようにバックフォーカスが長くなるといった特徴を有していることから、全長、いわゆる鏡筒が長くなってしまうといった欠点がある。
【０００５】
そこで、本発明はこのような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、優れた光学性能を備えつつ、鏡筒が短い小型の撮影レンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明に係る撮影レンズは、被写体側から像面側に向かって順番に配置された第１のレンズ乃至第５のレンズで構成され、被写体側が凹面とされた第１のレンズと、被写体側が凸面にされ、少なくとも一方の面が非球面に形成された第２のレンズと、像面側が凹面にされた第３のレンズと、被写体側が凸面とされ、この凸面が第３のレンズの像面側の凹面に貼り合わされている第４のレンズと、被写体側が凸面とされ、少なくとも一方の面が非球面に形成された第５のレンズとを有することを特徴としている。
【０００７】
以上のように構成された本発明に係る撮影レンズによれば、第１のレンズの被写体側が凹面とされていることにより、レンズのバックフォーカスを確保しながら、第１のレンズと第２のレンズとの間の距離を短くさせる。また、この撮影レンズによれば、第２のレンズ及び第３のレンズが、少なくとも一方の面を非球面としていることにより、例えば球面収差を抑えた像を像面に結像させる。したがって、この撮影レンズでは、鏡筒を短くし、且つ、光学性能を良好に保つことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明を適用した撮影レンズについて、具体的な材質や数値等を挙げるが、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。
【０００９】
実施の形態として図１に示した撮影レンズ１は、被写体側から像面Ｗ側に向かって順に、第１のレンズ２、第２のレンズ３、第３のレンズ４、第４のレンズ５、第５のレンズ６が配置された構成になっている。また、この撮影レンズ１は、第２のレンズ３と第３のレンズ４との間に絞り７が配置され、第５のレンズ６の後段側に水晶ダミーガラス８、視感度補正ガラス９、カバーガラス１０がこの順番で配置されている。
【００１０】
そして、以上のような構成の撮影レンズ１の設計データについては、以下に示す表１の通りである。なお、表１において、Ｒは曲率半径であり、Ｄは軸上間隔であり、Ｎｄは屈折率であり、Ｖｄはアッベ数である。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
撮影レンズ１おいて、第１のレンズ２は、例えばＢＳＣ７と呼ばれる光学ガラスからなり、被写体側及び像面側が凹面にされた両凹レンズである。すなわち、この第１のレンズ２は、被写体側から順に、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２を有しており、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２が、それぞれ凹面に両凹レンズである。なお、第１のレンズ２は、少なくとも被写体側、すなわち第１面Ｓ１が凹面とされていればよく、表１に示す設計データに必ずしも限定されるものではない。
【００１３】
第１のレンズ２における第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２は、それぞれ表１に示す面番号１、２に対応しており、この場合、第１面Ｓ１の曲率半径は、−１０．１００７０ｍｍであり、第２面Ｓ２の曲率半径は、４．５６１２９ｍｍであり、第１面Ｓ１と第２面Ｓ２との光軸上での距離（厚み）は、０．８０００ｍｍである。また、第１のレンズ２の屈折率は、１．５１６８０であり、アッベ数は、６４．２０である。
【００１４】
この第１のレンズ２は、被写体側の面、すなわち第１面Ｓ１が凹面とされていることにより、バックフォーカスを確保しながら、第２のレンズ３迄の距離を短くできる。具体的には、第１のレンズ２と第２のレンズ３との光軸上における距離を、０．９０００ｍｍにできる。
【００１５】
撮影レンズ１において、第２のレンズ３は、例えばＮＢＦＤ１３と呼ばれる光学ガラスからなり、被写体側及び像面側が凸面にされた両凸レンズである。すなわち、この第２のレンズ３は、被写体側から順に、第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４を有しており、第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４が、それぞれ凸面とされた両凸レンズである。
【００１６】
そして、第２のレンズ３における第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４は、それぞれ表１に示す面番号３、４に対応しており、この場合、第３面Ｓ３の曲率半径は、８．９２０５０ｍｍであり、第４面Ｓ４の曲率半径は、−７．７７８８１ｍｍであり、第３面Ｓ３と第４面Ｓ４との光軸上での距離（厚み）は、２．３０００ｍｍである。また、第２のレンズ２の屈折率は、１．８０６１０であり、アッベ数は、４０．７３である。
【００１７】
また、第２のレンズ３の第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４は、非球面になっている。これにより、第２のレンズ３は、球面収差を補正するように作用している。
【００１８】
そして、この第２のレンズ３においては、非球面である第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４を、以下に示す公知の非球面の式（１）により表すことができる。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
なお、この非球面の式（１）において、Ｚは非球面と光軸との交点原点とした光軸方向の座標であり、Ｘは原点を通り光軸に直交する方向の座標である。また、Ｃは、近軸曲率１／Ｒである。したがって、非球面は、光軸近傍の曲率半径Ｒと、円錐定数α１と、４次、６次、８次、１０次の非球面項の非球面係数α４、α６、α８、α１０により求めることができる。
【００２１】
この第２のレンズ３においては、第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４の円錐定数α１、並びに４次、６次、８次、１０次の非球面項の非球面係数α４、α６、α８、α１０は、以下に示す表２の通りである。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
撮影レンズ１において、第３のレンズ４は、例えばＦＤＳ９０と呼ばれる光学ガラスからなり、両凹レンズである。すなわち、この第３のレンズ４は、被写体側から順に、第５面Ｓ５及び第６面Ｓ６を有しており、第５面Ｓ５及び第６面Ｓ６が、それぞれ凹面にされた両凹レンズである。
【００２４】
この第３のレンズ４における第５面Ｓ５及び第６面Ｓ６は、それぞれ表１に示す面番号６、７に対応しており、この場合、第５面Ｓ５の曲率半径は、−７．１９５５５ｍｍであり、第６面Ｓ６の曲率半径は、７．６７００６ｍｍであり、第５面Ｓ５と第６面Ｓ６との光軸上での距離（厚み）は、０．８０００ｍｍである。また、第３のレンズ４の屈折率は、１．８４６６６であり、アッベ数は、２３．７８である。そして、第３のレンズ４は、主に色収差を補正するように作用する。
【００２５】
撮影レンズ１において、第４のレンズ５は、例えばＴＡＦ１と呼ばれる光学ガラスからなり、両凸レンズである。すなわち、この第４のレンズ５は、被写体側から順に、第７面Ｓ７及び第８面Ｓ８を有しており、第７面Ｓ７及び第８面Ｓ８が、それぞれ凸面にされた両凸レンズである。そして、この第４のレンズ５は、第７面Ｓ７が第３のレンズ４の第６面Ｓ６に貼り合わされ、第３のレンズ４と貼り合わせレンズを構成している。
【００２６】
第４のレンズ５において、第７面Ｓ７は第３のレンズ４の第６面Ｓ６に貼り合わされていることから、表１における面番号７に対応し、第８面Ｓ８は表１に示す面番号８に対応している。この場合、第７面Ｓ７の曲率半径は、第３のレンズ４の第６面Ｓ６と同様に７．６７００６ｍｍであり、第８面Ｓ８の曲率半径は、−５．０９８３７ｍｍであり、第７面Ｓ７と第８面Ｓ８との光軸上での距離（厚み）は、３．００００ｍｍである。また、第４のレンズ５の屈折率は１．７７２５０であり、アッベ数は、４９．６２である。
【００２７】
撮影レンズ１おいて、第５のレンズ６は、例えばポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）等といった光学プラスチックからなり、被写体側が凸面にされ、像面Ｗ側凹面にされたメニスカスレンズである。すなわち、この第５のレンズ６は、被写体側から順に、第９面Ｓ９及び第１０面Ｓ１０を有しており、第９面Ｓ９及び第１０面Ｓ１０が、それぞれ凸面及び凹面とされたメニスカス形状のレンズである。
【００２８】
第５のレンズ６における第９面Ｓ９及び第１０面Ｓ１０は、それぞれ表１に示す面番号９、１０に対応しており、この場合、第９面Ｓ９の曲率半径は、５．０００００ｍｍであり、第１０面Ｓ１０の曲率半径は、５．６７８７７ｍｍであり、第９面Ｓ９と第１０面Ｓ１０との光軸上での距離（厚み）は、２．００００ｍｍである。また、第５のレンズ５の屈折率は、１．５２４７０であり、アッベ数は、５６．２０である。
【００２９】
また、この第５のレンズ６は、第９面Ｓ９及び第１０面Ｓ１０が非球面になっており、主に、球面収差を補正するように作用する。
【００３０】
この場合、非球面である第９面Ｓ９及び第１０面Ｓ１０は、上述した非球面の式（１）により表すことができる。なお、第９面Ｓ９及び第１０面Ｓ１０の円錐定数α１、並びに４次、６次、８次、１０次の非球面項の非球面係数α４、α６、α８、α１０は、上述した表２に示す通りである。
【００３１】
この第４のレンズ５においては、第８面Ｓ８の曲率半径が最も小さいことから入射した光を最も屈折させるように機能する、すなわち最も大きなパワーを有している。
【００３２】
この撮影レンズ１においては、図１に示すように、第２のレンズ３と第３のレンズ４との間に絞り７が配置されている。なお、この絞り７は、表１に示す面番号５に対応した位置に配置されており、第２のレンズ３との光軸上での距離は、１．１５００ｍｍであり、第３のレンズ４との光軸上での距離は、１．１２５０ｍｍである。
【００３３】
また、この撮影レンズ１には、図１に示すように、第５のレンズ６の後段側に水晶ダミーガラス８、視感度補正ガラス９、カバーガラス１０がこの順番に貼り合わされた状態で配置されている。なお、これらの水晶ダミーガラス８、視感度補正ガラス９、カバーガラス１０は、それぞれ表１に示す面番号１１、１２、１３に対応している。この場合、水晶ダミーガラス８は、例えば厚み０．８６００ｍｍのＦＥＬ１呼ばれる光学ガラスからなり、屈折率は、１．５４８１４であり、アッベ数は、４５．８２である。視感度補正ガラス９は、例えば厚み１．１２００ｍｍのＣ５００Ｓ呼ばれる光学ガラスからなり、屈折率は、１．５２０００であり、アッベ数は、６４．００である。カバーガラス１０は、例えば厚み０．５０００ｍｍのＢＡＣＤ５呼ばれる光学ガラスからなり、屈折率は、１．５８９１３であり、アッベ数は、６１．２５である。
【００３４】
そして、撮影レンズ１は、その被写体側から通過した光が、最終的に例えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）センサーやＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｍｅｎｔａｌ−ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ）センサー等の撮像素子の撮像面に結像するようになされている。なお、撮影レンズ１では、カバーガラス１０から像面Ｗ迄の光軸上の距離が２．１２６７ｍｍにされている。
【００３５】
ここで、上述した表１に示す設計データで設計された撮影レンズ１の球面収差図を図２に示す。図２に示す球面収差図から、Ｇ線、Ｄ線、Ｆ線、Ｓ．Ｃが±０．０３ｍｍ内に入っていて球面収差が高次補正されていることがわかる。
【００３６】
また、撮影レンズ１の非点収差図を図３に示す。図３に示す非点収差図から、非点収差が±０．１ｍｍ内に入っていて高次補正されていることがわかる。
【００３７】
さらに、撮影レンズ１のコマ収差図を図４に示し、歪曲収差図（ディストーション）を図５に示し、スポットダイアグラムを図６に示し、モジュレーショントランスファーファンクション（ＭＴＦ）特性図を図７に示す。図４乃至図７に示されているように、撮影レンズ１は、上述した表１に示すような設計データによる構成にすることにより、コマ収差、歪曲収差、スポットダイアグラムが良好に高次補正され、優れたＭＴＦ特性が得られることになる。
【００３８】
この撮影レンズ１では、第１のレンズ２の第１面Ｓ１が凹面とされていることにより、レンズのバックフォーカスを確保しながら、第１のレンズ２と第２のレンズ３との間の距離を短くできる。したがって、撮影レンズ１では、第１のレンズ１乃至第５のレンズ６に亘る鏡筒を短くすることができる。具体的には、撮影レンズ１の鏡筒を、撮影レンズ１が像面Ｗに結像した画面における対角長の３倍以下の寸法にまで短くすることが可能である。すなわち、この撮影レンズ１は、従来からのレトロフォーカスタイプの撮影レンズと比べ、鏡筒が大幅に短くなっている。
この撮影レンズ１では、第２のレンズ３の両面及び第５のレンズ６の両面が非球面であり、例えば球面収差等が高次補正された像を像面に結像させることが可能なことから、良好な光学性能が得られる。
【００３９】
また、この撮影レンズ１では、第５のレンズ６が光学プラスチックで形成されている。具体的に、撮影レンズ１では、第５のレンズ６を上述した表１に示す設計データで設計した場合、このレンズが有するパワーを抑えつつ優れた光学性能を提供できることから、例えば雰囲気温度等、使用環境の影響を受けやすい光学プラスチックを用いることができる。このように、撮影レンズ１では、第５のレンズ６の材質に廉価な光学プラスチックを用いることで、低コスト化や軽量化が図れる。また、この撮影レンズ１では、例えばＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能を有する機器等に用いられた場合、軽量化されたことでオートフォーカス駆動を円滑に行えることから、ＡＦ機能を有する機器等への適合性を良好にできる。
【００４０】
さらにまた、この撮影レンズ１では、第１のレンズ２乃至第５のレンズ６を上述した表１に示す設計データで設計した場合、対角線角度を７０度程度にすることができ、従来からのレトロフォーカスタイプの撮影レンズに比べて遜色のない対角線角度が得られる。
【００４１】
さらにまた、この撮影レンズ１では、第２のレンズ３の屈折率をＮｄ（２）とするときに、１．５５＜Ｎｄ（２）＜１．９の関係を満たすようにされている。
【００４２】
第２のレンズ３の屈折率Ｎｄ（２）が１．５５以下になると、第２のレンズ３が球面収差を適切に補正することが困難になる。一方、第２のレンズ３の屈折率Ｎｄ（２）を１．９以上にしつつ、優れた光学性能が得られるような材料を得ることは困難である。
【００４３】
したがって、この撮影レンズ１では、第２のレンズ３の屈折率Ｎｄ（２）を１．５５＜Ｎｄ（２）＜１．９の関係を満たすようにさせることで、球面収差を良好に補正することができ、優れた光学性能が得られる。
【００４４】
さらにまた、この撮影レンズ１では、第２のレンズ３のアッベ数をＶｄ（２）とするときに、３５＜Ｖｄ（２）＜６２の関係を満たすようにされている。
【００４５】
第２のレンズ３におけるアッベ数Ｖｄ（２）が３５以下の場合、色収差を良好に補正することが困難になる。一方、第２のレンズ３におけるアッベ数Ｖｄ（２）が６２以上の場合、第２のレンズ３の材質として屈折率の低いガラス等を選択することになり、球面収差を良好に補正することが困難となる。
【００４６】
したがって、この撮影レンズ１では、第２のレンズ３のアッベ数Ｖｄ（２）を３５＜Ｖｄ（３）＜６２の関係を満たすようにさせることで、色収差及び球面収差を良好に補正することができ、優れた光学性能が得られる。
【００４７】
さらにまた、この撮影レンズ１では、第２のレンズ３の焦点距離をｆ（２）とし、第１のレンズ２乃至第５のレンズ６を合わせた焦点距離をｆ（ＡＬＬ）としたときに、ｆ（ＡＬＬ）×０．７＜ｆ（２）＜ｆ（ＡＬＬ）×１．３の関係を満たすようにされている。
【００４８】
第２のレンズ３における焦点距離ｆ（２）が、ｆ（ＡＬＬ）×０．７≧ｆ（２）の関係になった場合、撮影レンズ１では、倍率色収差が増大して光学性能が劣化してしまう。一方、第２のレンズ３における焦点距離ｆ（２）が、ｆ（ＡＬＬ）×１．３≦ｆ（２）の関係になった場合、撮影レンズ１では、球面収差を適切に補正することが困難になる。
【００４９】
したがって、この撮影レンズ１では、第２のレンズ３の焦点距離ｆ（２）をｆ（ＡＬＬ）×０．７＜ｆ（２）＜ｆ（ＡＬＬ）×１．３の関係を満たすようにさせることで、倍率色収差を抑制すると共に球面収差を良好に補正することができ、優れた光学性能が得られる。
【００５０】
さらにまた、この撮影レンズ１では、第５のレンズ６の焦点距離をｆ（６）とし、第１のレンズ２乃至第５のレンズ６を合わせた焦点距離をｆ（ＡＬＬ）としたときに、２＜ｆ（５）／ｆ（ＡＬＬ）＜１０の関係を満たすようにされている。
【００５１】
第５のレンズ６における焦点距離ｆ（５）が、２≧ｆ（５）／ｆ（ＡＬＬ）の関係になった場合、第５のレンズ６が例えば雰囲気温度の変化等、使用環境の影響を受けやすい状態で設計されてしまい、第５のレンズ６を光学プラスチックで形成することが困難になる。一方、第５のレンズ６における焦点距離ｆ（２）が、１０≦ｆ（５）／ｆ（ＡＬＬ）の関係になった場合、第５のレンズ６では、収差を適切に補正することが困難になる。
【００５２】
したがって、この撮影レンズ１では、第５のレンズ６の焦点距離ｆ（５）を２＜ｆ（５）／ｆ（ＡＬＬ）＜１０の関係を満たすようにさせることで、第５のレンズ６を光学プラスチックで形成できると共に収差を良好に補正して優れた光学性能が得られる。
【００５３】
以上のように、この撮影レンズ１では、小型化を図りながら、光学性能を良好なものとすることができる。したがって、例えばデジタルカメラ用の小型且つ光学性能の良好な撮影レンズとして、幅広く用いることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る撮影レンズによれば、鏡筒を短くして小型化を図りながら、光学性能を良好なものとすることができる。したがって、例えばデジタルカメラ用の小型且つ光学性能の良好な撮影レンズとして、幅広く用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した撮影レンズの構成図である。
【図２】同撮影レンズの球面収差図である。
【図３】同撮影レンズの非点収差図である。
【図４】同撮影レンズのコマ収差図である。
【図５】同撮影レンズの歪曲収差図である。
【図６】同撮影レンズのスポットダイアグラムである。
【図７】同撮影レンズのモジュレーショントランスファーファンクションを示した特性図である。
【符号の説明】
１　撮影レンズ、２　第１のレンズ、３　第２のレンズ、４　第３のレンズ、５　第４のレンズ、６　第５のレンズ、７　絞り、８　水晶ダミーガラス、９　視感度補正ガラス、１０　カバーガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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