(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最も物体側に開口絞りを配し、以降物体側より順に、正の屈折力を有する（以下正レンズ）第１レンズ、負の屈折力を有する（以下負レンズ）第２レンズ、正レンズで像側に凸面を向けた正メニスカス形状である第３レンズ、及び負レンズである第４レンズを配して構成される撮影レンズにおいて、全系を構成する屈折面の内少なくとも１面は非球面形状の屈折面であるものとし、前記第１レンズのパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第２レンズのパワーに関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ及び前記第２レンズのアッベ数に関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズの像側面の形状に関して下記条件式（４）を満足しており、また前記第３レンズの像側面の形状に関して下記条件式（５）を満足しており、前記第４レンズの物体側面の形状に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする撮影レンズ。
（１） １．２＜ｆ／ｆ１ ＜１．８
（２） １．０＜ｆ／｜ｆ２ ｜＜１．５ （ただし絶対値はｆ２ ＜０のため）
（３） １５＜ν１ −ν２
（４） ０．８＜｜ｒ２ ／ｒ１ ｜＜２．０ （ただし絶対値はｒ２ ＜０のため）
（５） ０．２５＜｜ｒ６ ｜／ｆ＜０．４５ （ただし絶対値はｒ６ ＜０のため）
（６） １．５＜ｒ７ ／ｆ＜５．０
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
ｆ２ ：第２レンズの焦点距離
ν１ ：第１レンズのアッベ数
ν２ ：第２レンズのアッベ数
ｒ１ ：第１レンズの物体側面の曲率半径
ｒ２ ：第１レンズの像側面の曲率半径
ｒ６ ：第３レンズの像側面の曲率半径
ｒ７ ：第４レンズの物体側面の曲率半径
【請求項２】
前記第２レンズはガラス材料で製作され、その他の前記第１レンズ、前記第３レンズ及び前記第４レンズは樹脂材料により製作されていることを特徴とする前記請求項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、主にデジタルスチルカメラをはじめ監視カメラ、ＰＣカメラ（パーソナルコンピュータに付属の撮像装置）のようなCCD（charged coupled device）等の撮像素子を使用した小型の撮像装置に用いられる高性能でコンパクトな撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の一般向けデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣ）の急速な普及には目を見張るものがある。ＤＳＣは、構造的には、撮影レンズによって結像された静止画像をＣＣＤ他の撮像素子（以下ＣＣＤ）により画像を電気的に取り込み、内蔵メモリやメモリカードなどに記録する撮像装置であり、普及の当初は、液晶モニターを撮影の際のファインダーとして、また撮影した画像の再生用モニターとして使用出来るため、銀塩カメラに比べて即時性、利便性をアピールして普及してきたが、一方では銀塩カメラに較べて撮影画像の解像度が低く、欠点と指摘されてきた。しかしながら、その点でも急速な普及と共にＣＣＤの画素数が多いものが安価に供給されるなどしてＤＳＣは、解像力の点でも普及判のプリントサイズなどの制限の範囲では銀塩カメラの解像力に迫る勢いで改良され製品化されるようになった。
【０００３】
ここで従来のＤＳＣの撮影レンズに目を向けると、高画素ながら画像の取り込みをＣＣＤを用いていることから、構成的にはＶＴＲ用撮影レンズに類似していることがわかる。しかし、求められる解像力や画像の品位の面で、さらに高い性能を要求されるため、構成的には複雑化している場合が多く、光学系の大きさについても、ＣＣＤの画面サイズを同じとしてもＶＴＲ用撮影レンズよりＤＳＣ用撮影レンズの方が大型化してしまう。以下に、従来のＤＳＣ用の撮影レンズについて特徴の概略を列挙してみる。
【０００４】
１．高画質である
最近では、ＣＣＤの画素数では、３００万画素〜４００万画素が、一般向けのＤＳＣでも発表されている。ＶＴＲに使用されている、３５万画素クラスの撮像素子とは、画面寸法が違うため、直接比較することはあまり意味を成さないが、画面寸法を無視すれば、約１０倍の差がある事になる。すなわち、撮影レンズに要求される、収差補正の精度（難易度）も、この差程度の違いがあると考えられる。
ＣＣＤの画素数を上げるには、現在一般的には、画面寸法をなるべく大きくせずに、画素ピッチを小さくする方法で画素数を上げる方法がとられており、例えば、デジタルスチルカメラ用として最近発表されている有効画素数が１３０万画素クラスのＣＣＤでは画素ピッチは４．２μｍ程度となっている。従って、最小錯乱円径を画素ピッチの２倍と仮定しても８．４μｍであり、３５ｍｍ判銀塩カメラの最小錯乱円径が約３３μｍと考えられるので、デジタルスチルカメラの撮影レンズに要求される解像力は銀塩カメラの約４倍ということが言える。
【０００５】
２．像側テレセントリック性が良好であること
像側のテレセントリック性とは、各像点に対する光線束の主光線が、光学系の最終面を射出した後、光軸とほぼ平行になる、すなわち、像面とはほぼ垂直に交わることを言う。言い換えると、光学系の射出瞳位置が像面から十分離れることである。これは、ＣＣＤ上の色フィルターが撮像面からやや離れた位置にあるために、光線が、斜めから入射した場合、実質的な開口効率が減少する（シェーディングという）ためであり、特に最近の高感度型のＣＣＤでは、撮像面の直前にマイクロレンズアレーを配しているものが多いが、この場合も同様に、射出瞳が十分離れていないと、周辺で開口効率がで低下してしまう。
【０００６】
３．大きなバックフォーカスが必要
ＣＣＤの構造に起因する保護用のガラス板や、その後の空間はもとより、撮影レンズの光学系とＣＣＤの間には一般的には幾つかの光学素子を挿入する空間が必要とされる。ＣＣＤの周期構造に起因して発生するモアレ現象等を防止する目的で挿入されるオプチカルローパスフィルター（以下、ＯＬＰＦ）やＣＣＤの赤外波長域での感度を低下させて人の目の比視感度に近づける目的で、やはり光学系とＣＣＤの間に挿入される赤外吸収フィルターがそれである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この様に、従来のＤＳＣの撮影レンズには概略、３つの特徴（条件）があるが、最近になって２．の項目については、ＣＣＤの色フィルターやマイクロレンズアレーの配列の見直しによって、また、３．の項目についてはＯＬＰＦ他の材質の見直しと共にＣＣＤの構造を根本的な所から見直すことで改善の兆しが見えてきており、これらの改善によって条件的に緩和された分について、よりコンパクト性やコスト性を意識することによって、特徴を生かした撮影レンズの開発を行うための環境が出来つつある状況となっている。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑み、高解像でかつ構成枚数が少なく、コンパクトな撮影レンズを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮影レンズは、最も物体側に開口絞りを配し、以降物体側より順に、正の屈折力を有する（以下正レンズ）第１レンズ、負の屈折力を有する（以下負レンズ）第２レンズ、正レンズで像側に凸面を向けた正メニスカス形状である第３レンズ、及び負レンズである第４レンズを配して構成され、全系を構成する屈折面の内少なくとも１面は非球面形状の屈折面を有する撮影レンズにおいて、前記第１レンズのパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第２レンズのパワーに関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ及び前記第２レンズのアッベ数に関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズの像側面の形状に関して下記条件式（４）を満足しており、また前記第３レンズの像側面の形状に関して下記条件式（５）を満足しており、前記第４レンズの物体側面の形状に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする。
（１） １．２＜ｆ／ｆ１ ＜１．８
（２） １．０＜ｆ／｜ｆ２ ｜＜１．５ （ただし絶対値はｆ２ ＜０のため）
（３） １５＜ν１ −ν２
（４） ０．８＜｜ｒ２ ／ｒ１ ｜＜２．０ （ただし絶対値はｒ２ ＜０のため）
（５） ０．２５＜｜ｒ６ ｜／ｆ＜０．４５ （ただし絶対値はｒ６ ＜０のため）
（６） １．５＜ｒ７ ／ｆ＜５．０
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
ｆ２ ：第２レンズの焦点距離
ν１ ：第１レンズのアッベ数
ν２ ：第２レンズのアッベ数
ｒ１ ：第１レンズの物体側面の曲率半径
ｒ２ ：第１レンズの像側面の曲率半径
ｒ６ ：第３レンズの像側面の曲率半径
ｒ７ ：第４レンズの物体側面の曲率半径
【００１０】
本発明の撮影レンズのレンズ構成の基本的特徴としては、大きな正のパワーを持つ前記第１レンズ及び大きな負のパワーを持つ前記第２レンズと、それに続く比較的小さな正のパワーを有する前記第３レンズ、そして最も像面側に小さな負のパワーを有する前記第４レンズとからなり、正、負、正、負と正のパワーが先行する、いわゆる望遠タイプのパワー配置を持つことである。さらに、色収差の補正のために、大きなパワーを持つ前記第１レンズ及び前記第２レンズにて主な色消しを行うことを特徴としている。従って、前記第１レンズ及び前記第２レンズにて主に軸上付近の球面収差、コマ収差、色収差を補正し、前記第３レンズ、前記第４レンズにて、主に軸外収差である歪曲収差の補正、テレセントリック性の良好に保つなどの作用を有している。
【００１１】
この様な全体構成のもとで、条件式（１）は、前記第１レンズの適切なパワー配分に関する条件式である。条件式（１）の上限を越えると、前記第１レンズのパワーが過大となり、球面収差、色収差が大きく発生してしまう。反対に下限を越えると、単色収差の補正には有利であるが、レンズ系全長が大きくなってしまい、コンパクト性を損ねてしまう。
【００１２】
条件式（２）は負レンズのパワーに関する条件式である。レンズ全系で、負のパワーを有するのは、前記第２レンズ及び前記第４レンズであるが、負パワーの多くが、前記第２レンズに委ねられているため、前記第２レンズのパワーに関する条件は、すなわちレンズ全系における負レンズのパワー配分に関する条件式と言うことが出来る。この負のパワーは正レンズである前記第１レンズ及び前記第３レンズで発生する色収差、球面収差を補正するための条件式となる。従って、条件式の上限を越えると色補正が過剰となり、小型化がしにくい。反対に下限を越えると、色補正の不足となり、球面収差、コマ収差の補正も難しくなる。
【００１３】
条件式（３）は、主たるパワーを有する前記第１レンズ及び前記第２レンズの色消し条件であり、下限を越えると、正、負レンズパワーが過大となり単色収差や加工上の問題が発生する。
【００１５】
条件式（４）は主に球面収差を補正するための前記第１レンズの形状に関しての条件式である。従って、条件式の上限を越えると負の球面収差が大きく発生し、前記第１レンズより後方に位置するレンズでの補正が困難となり、また、コマ収差についても過大発生してしまう。反対に下限を越えると軸外の収差補正については有利となるが、前記第１レンズの像側面で過大発生する球面収差について、補正する手段を持つことが出来ない。
【００１６】
条件式（５）は、前記第３レンズの形状に関するもので、前記第３レンズは、像側に凸面を向けたゆるい正メニスカス形状であることが必要となる。また、ゆるい正のパワーを持たせることにより、前記第１レンズ、及び前記第２レンズのパワーの軽減をはかりつつ軸外収差の補正を行う事にある。上限を越えると、軸外主光線角度が低くなりすぎ、前記第４レンズでは修正不能のためテレセントリック性が劣化してしまう。下限を越えると、テレセントリック性の面では有利であるが、軸外コマフレアが増大して、性能が劣化する。
【００１７】
条件式（６）は前記第４レンズの形状に関する条件を示しており、主に像側のテレセントリック性及び歪曲収差に関しての条件となる。この条件式の範囲において、これらの収差のバランスをとっていることから、上限を越えても、下限を越えても共に、像側のテレセントリック性及び歪曲収差の劣化を招くこととなる。
【００１８】
さらに、前記第２レンズはガラス材料で製作され、その他の前記第１レンズ、前記第３レンズ及び前記第４レンズは樹脂材料により製作されていることが好ましく、これにより、樹脂材料の特徴である非球面の使用、及び低価格化が容易に可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の実施例１及び実施例２では、いずれも最も物体側に開口絞りＳ（面としてはＳ１，Ｓ２）を配し、以降物体側より順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４を配して構成される。前記第４レンズＬ４と像面との間には空気間隔をおいて平行平面ガラスＬＰが配されている。前記平行平面ガラスＬＰは、実際には水晶光学フィルターであるが、本発明の光学的説明には何ら問題はないので厚さの等しい１枚の平行平面ガラスとして表現している。
【００２０】
各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ２ ／ｒ）〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）２ ｝〕＋Ａ・Ｙ４ ＋Ｂ・Ｙ６ ＋Ｃ・Ｙ８ ＋Ｄ・Ｙ１０ ＋‥‥
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−４」は１０−４ を意味し、この数値が直前の数値に掛かるのである。
【００２１】
［実施例１］  本発明の撮影レンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。
表及び図面中、ｆはレンズ全系の焦点距離、Ｆno はＦナンバー、２ωはレンズの全画角、ｂｆ はバックフォーカスを表す。バックフォーカスｂｆ は前記第４レンズの像側面から像面までの空気換算距離である。 また、Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎｄ はｄ線の屈折率、νｄ はｄ線のアッベ数を示す。また、球面収差図中のｄ、ｇ、Ｃはそれぞれの波長における収差曲線であり、Ｓ．Ｃ．は正弦条件である。また非点収差図中のＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００２２】
【表  １】
0004403672.tif 000002
【００２３】
［実施例２］  第２実施例について数値例を表２に示す。また、図３はそのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。
【表  ２】
0004403672.tif 000003
【００２４】
次に実施例１及び実施例２に関して条件式（１）から条件式（６）に対応する値をまとめて表３に示す。
【表  ３】
0004403672.tif 000004
表３から明らかなように、実施例１及び実施例２の各実施例に関する数値は条件式（１）から（６）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、高解像でかつ構成枚数が少なく、コンパクトな撮影レンズを提供することが出来る。また、開口絞りが最も物体側に配置されていることにより、物体側から見たときに撮影レンズが目立たない特徴を生かし、特に監視用カメラやＰＣカメラ（パーソナルコンピュータ付属の撮像装置）にも使用することが可能となり、高性能である上、コンパクトで、さらに形状的な特徴を生かした製品に応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮影レンズの第１実施例のレンズ構成図
【図２】第１実施例の撮影レンズの諸収差図
【図３】本発明による撮影レンズの第２実施例のレンズ構成図
【図４】第２実施例の撮影レンズの諸収差図
【図１】
0004403672.tif 000005
【図２】
0004403672.tif 000006
【図３】
0004403672.tif 000007
【図４】
0004403672.tif 000008