(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から、絞り、両凸レンズからなる第１レンズ、両凹レンズからなる第２レンズ、両凸レンズからなる第３レンズ、像側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第４レンズをこの順に配置するとともに、下記条件式（１）、（２）および（３）を満足するように構成されてなることを特徴とする結像レンズ。
（１）    ０．４＜Ｒ５／ｆ＜２．０
（２）    ０．４＜｜Ｒ７｜／ｆ＜２．２
（３）    Ｄａｉｒ／Ｄ＜０．６
ただし、
Ｒ５  ：第２レンズの像側の面の曲率半径
Ｒ７  ：第３レンズの像側の面の曲率半径
ｆ  ：全系の合成焦点距離
Ｄ  ：絞りの位置から第４レンズの像側の面までの距離とバックフォーカス長との和
Ｄａｉｒ  ：絞りの位置から第４レンズの像側の面の間における空気間隔の合計とバックフォーカス長との和
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は結像レンズに関し、特にＴＶ電話用、ドアホーン用、監視用等のビデオカメラやスチルビデオカメラ等の撮影レンズとして好適な結像レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種ビデオカメラやスチルビデオカメラの結像面に固体撮像素子を配するものが多い。この固体撮像素子は技術の進歩により年々小型化しており、それに伴ない結像レンズには小型で広画角なものが用いられている。
このような結像レンズとしては、例えば特開平8-5908号公報に記載された４枚玉で、レンズ間に絞りを配置した構成の結像レンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＴＶ電話用、ドアホーン用、監視用等のビデオカメラ等に用いる結像レンズでは、設置スペース等との関係から全レンズ系を小さくする必要がある。
しかしながら、レンズ系内に絞り機能を持たせたい場合に、上記特開平8-5908号公報に記載された結像レンズのようにレンズ間に絞りを配置したのでは、絞りの前後に大きな空間を必要とし、全レンズ系が大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、全レンズ系を小型化するためには、絞りをレンズ系の像側あるいは物体側に配置することが考えられるが、レンズ系の像側に絞りを配置すると、射出瞳の位置を確保するためにバックフォーカスを必要以上に長くしなければならない。したがって、レンズ系内に絞り機能を持たせたい場合には、レンズ系の物体側に絞りを配置することが好ましいことになる。
ところが、レンズ系の物体側に絞りを配置すると、各収差、特にディストーションが大きくなり、その補正が困難になるという新たな問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、レンズ系の物体側に絞りを配置した場合であっても、各収差、特にディストーションを良好に補正し得る小型で明るい結像レンズを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の結像レンズは、物体側から、絞り、両凸レンズからなる第１レンズ、両凹レンズからなる第２レンズ、両凸レンズからなる第３レンズ、像側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第４レンズをこの順に配置するとともに、下記条件式（１）、（２）および（３）を満足するように構成されてなることを特徴とする。
（１）    ０．４＜Ｒ５／ｆ＜２．０
（２）    ０．４｜Ｒ７｜／ｆ＜２．２
（３）    Ｄａｉｒ／Ｄ＜０．６
ただし、
Ｒ５  ：第２レンズの像側の面の曲率半径
Ｒ７  ：第３レンズの像側の面の曲率半径
ｆ  ：全系の合成焦点距離
Ｄ  ：絞りの位置から第４レンズの像側の面までの距離とバックフォーカス長との和
Ｄａｉｒ  ：絞りの位置から第４レンズの像側の面の間における空気間隔の合計とバックフォーカス長との和
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について実施例１〜５を用いて具体的に説明する。
＜実施例１＞
図１は実施例１のレンズ基本構成を示すものである。図１に示すように、実施例１に係る結像レンズは、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第１レンズＬ1 、物体側に強い曲率の面を向けた両凹レンズからなる第２レンズＬ2、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第３レンズＬ3、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズＬ4の４枚のレンズを物体側からこの順に配列し、かつ絞りｉを第１レンズＬ1の物体側に配設し、さらに第４レンズＬ4の像側にローパスフィルタ１を配設してなるもので、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は固体撮像素子の受光面２の結像位置Ｐに結像される。
【０００９】
また、実施例１（実施例２〜５においても同じ）のレンズは以下の条件式（１）、（２）を満足するように構成されている。
（１）    ０．４＜Ｒ5／ｆ＜２．０
（２）    ０．４＜｜Ｒ7｜／ｆ＜２．２
ただし、
Ｒ5 ：第２レンズの像側の面の曲率半径
Ｒ7 ：第３レンズの像側の面の曲率半径
ｆ  ：全系の合成焦点距離
【００１０】
上記条件式（１）は、第２レンズＬ2 の像側の面の曲率半径Ｒ5を、全系の合成焦点距離ｆで割った値の範囲を規定するもので、この条件式を満足することにより、ディストーション及びコマ収差が良好に補正され、十分な性能が得られる。すなわち、上記Ｒ5／ｆの値が下限を下回ると、歪曲がプラス方向に大きくなるばかりでなく、レンズの製造が困難になる。一方、上記Ｒ5／ｆの値が上限を上回ると、歪曲がマイナス方向に大きくなるばかりでなく、コマ収差を良好に補正できない。
【００１１】
上記条件式（２）は、第３レンズＬ3の像側の面の曲率半径Ｒ7の絶対値を、全系の合成焦点距離ｆで割った値の範囲を規定するもので、この条件式を満足することにより、ディストーション、コマ収差及び色収差が良好に補正され、十分な性能が得られる。すなわち、上記｜Ｒ7｜／ｆの値が下限を下回ると、歪曲がプラス方向に大きくなるばかりでなく、第３レンズＬ3の像側の面の曲率半径Ｒ7および第４レンズＬ4の物体側の面の曲率半径Ｒ8がともに小さくなって、レンズの製造が困難になる。一方、上記｜Ｒ7｜／ｆの値が上限を上回ると、コマ収差と色収差のバランスがとれなくなる。
【００１２】
また、実施例１（実施例２〜５においても同じ）のレンズは、絞り位置から第４レンズＬ4の像側の面までの距離とバックフォーカス長との和をＤ、絞り位置から第４レンズＬ4の像側の面の間における空気間隔の合計とバックフォーカス長との和をＤairとするとき以下の条件式（３）を満足するように構成されている。
（３）    Ｄair／Ｄ＜０．６
【００１３】
上記条件式（３）は、絞り位置から第４レンズＬ4の像側の面の間における空気間隔の合計とバックフォーカス長との和Ｄairを、絞り位置から第４レンズＬ4の像側の面までの距離とバックフォーカス長との和Ｄで割った値の範囲を規定するもので、この条件式を満足することにより、レンズ系の全長を短くして小型化を図ることができる。
【００１４】
以下、この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線における屈折率ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表１の上段に示す。
ただし、この表１および後述する表２〜５において、各記号Ｒ，ｄ，ｎ，νに対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
また、レンズ系全体の焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ、ＦNo、半画角ω、Ｒ5／ｆの値、｜Ｒ7｜／ｆの値、Ｄair／Ｄの値を下記表１の下段に示す。
【００１５】
【表１】
0004233062.tif 000002
【００１６】
なお、この実施例１においては、表１の下段に示されるように、Ｒ5／ｆの値は１．８６、｜Ｒ7｜／ｆの値は０．７６、Ｄair／Ｄの値は０．４４となっており、上記各条件式を満足している。また、Ｆnoは２．８５である。
【００１７】
＜実施例２＞
この実施例２の結像レンズは上記実施例１の結像レンズと略同様の構成とされているが、第１レンズＬ1 が物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとされ、第２レンズＬ2が像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズとされている点で相違している。
【００１８】
さらに、実施例２（実施例３〜５においても同じ）のレンズは、図１に示すように、第１レンズＬ1〜第４レンズＬ4の全てのレンズがエッジコンタクトをとるように構成することが好ましい。
このように、全てのレンズがエッジコンタクトをとるように構成することにより、各レンズを保持するために各レンズ間に配設する部品を省略することができ、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線における屈折率ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表２の上段に示す。また、レンズ系全体の焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ、ＦNo、半画角ω、Ｒ5／ｆの値、｜Ｒ7｜／ｆの値、Ｄair／Ｄの値を下記表２の下段に示す。
【００２０】
【表２】
0004233062.tif 000003
【００２１】
なお、この実施例２においては、表２の下段に示されるように、Ｒ5／ｆの値は０．４８、｜Ｒ7｜／ｆの値は０．６１、Ｄair／Ｄの値は０．４２となっており、上記各条件式を満足している。また、Ｆnoは２．８５である。
【００２２】
＜実施例３＞
この実施例３の結像レンズは上記実施例１の結像レンズと略同様の構成とされているが、第２レンズＬ2が像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズとされ、第３レンズＬ3が物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとされている点で相違している。
【００２３】
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線における屈折率ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表３の上段に示す。
また、レンズ系全体の焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ、ＦNo、半画角ω、Ｒ5／ｆの値、｜Ｒ7｜／ｆの値、Ｄair／Ｄの値を下記表３の下段に示す。
【００２４】
【表３】
0004233062.tif 000004
なお、この実施例３においては、表３の下段に示されるように、Ｒ5／ｆの値は０．４６、｜Ｒ7｜／ｆの値は２．１４、Ｄair／Ｄの値は０．４２となっており、上記各条件式を満足している。また、Ｆnoは２．８５である。
【００２５】
＜実施例４＞
この実施例４の結像レンズは上記実施例１の結像レンズと略同様の構成とされているが、第１レンズＬ1が物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとされ、第２レンズＬ2が像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズとされている点で相違している。
【００２６】
この実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線における屈折率ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表４の上段に示す。
また、レンズ系全体の焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ、ＦNo、半画角ω、Ｒ5／ｆの値、｜Ｒ7｜／ｆの値、Ｄair／Ｄの値を下記表４の下段に示す。
【００２７】
【表４】
0004233062.tif 000005
【００２８】
なお、この実施例４においては、表４の下段に示されるように、Ｒ5／ｆの値は０．４６、｜Ｒ7｜／ｆの値は０．６７、Ｄair／Ｄの値は０．４２となっており、上記各条件式を満足している。また、Ｆnoは２．８５である。
【００２９】
＜実施例５＞
この実施例５の結像レンズは上記実施例１の結像レンズと略同様の構成とされているが、第１レンズＬ1が物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとされ、第２レンズＬ2が像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズとされている点で相違している。
【００３０】
この実施例５における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線における屈折率ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表５の上段に示す。
また、レンズ系全体の焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ、ＦNo、半画角ω、Ｒ5／ｆの値、｜Ｒ7｜／ｆの値、Ｄair／Ｄの値を下記表５の下段に示す。
【００３１】
【表５】
0004233062.tif 000006
【００３２】
なお、この実施例５においては、表５の下段に示されるように、Ｒ5／ｆの値は０．４６、｜Ｒ7｜／ｆの値は０．５１、Ｄair／Ｄの値は０．４２となっており、上記各条件式を満足している。また、Ｆnoは２．８５である。
【００３３】
次に、上記実施例１〜５の各収差（球面収差、非点収差、ディストーション）を各々図２、４、６、８、１０に示し、また、実施例１〜５のコマ収差を各々図３、５、７、９、１１に示す。なお、これらの収差図においてωは半画角を示す。図２〜１１から明らかなように、本実施例によれば、各収差を良好なものとすることができる。
なお、この結像レンズと固体撮像素子の受光面との間において、ローパスフィルタ１に代えて、あるいはローパスフィルタ１とともに赤外光遮光フィルタやカバーガラスを挿入することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の結像レンズによれば、レンズ系の物体側に絞りを配置することにより、全レンズ系の小型化を図ることができるので、ＴＶ電話用、ドアホーン用、監視用等のビデオカメラ等の結像レンズとして好適なものとすることができる。また、第２レンズ及び第３レンズの像側の面のパワーを所定範囲のものとすることにより、各収差、特にディストーションを良好に補正することが可能となる。
さらに、レンズ系の長さと空気間隔との関係を所定範囲のものとすることにより、レンズ系の全長を短くして全レンズ系を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜５に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図２】実施例１に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図３】実施例１に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図４】実施例２に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図５】実施例２に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図６】実施例３に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図７】実施例３に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図８】実施例４に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図９】実施例４に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図１０】実施例５に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図１１】実施例５に係るレンズの収差図（コマ収差）
【符号の説明】
Ｌ1 〜Ｌ4     レンズ
Ｒ1 〜Ｒ11    レンズ面の曲率半径
ｄ1 〜ｄ10    レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ    光軸
Ｐ    結像位置
ｉ    絞り
１    ローパスフィルタ
２    固体撮像素子の受光面
【図１】
0004233062.tif 000007
【図２】
0004233062.tif 000008
【図３】
0004233062.tif 000009
【図４】
0004233062.tif 000010
【図５】
0004233062.tif 000011
【図６】
0004233062.tif 000012
【図７】
0004233062.tif 000013
【図８】
0004233062.tif 000014
【図９】
0004233062.tif 000015
【図１０】
0004233062.tif 000016
【図１１】
0004233062.tif 000017