(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
絞りと、
物体側に凸面を向けた正レンズからなる第１レンズと、
光軸近傍の形状が像側に凹面を向けた負のメニスカス形状である第２レンズと、
光軸近傍の形状が像側に凸面を向けた正レンズである第３レンズと、
光軸近傍の形状が像側に凹面を向けた負レンズである第４レンズと
を備え、
前記第３レンズの像側の面および物体側の面のうち少なくとも１つの面は、少なくとも一つの変曲点を持つ非球面形状であり、かつ、前記第３レンズの像側の面および物体側の面は、両方共に有効径内での周辺終端部分での面形状の傾きが像側に倒れるような非球面形状であり、
以下の条件を満足する
ことを特徴とする撮像レンズ。
０．１＜Ｄ３／Ｄ４＜２．０ ……（１）
νｄ１−νｄ２＞２５ ……（２）
０．４＜ｆ１／ｆ３＜１．６ ……（３）
０．３＜ｆ／ｆ３＜１．５ ……（４）
ただし、
Ｄ３：第１レンズと第２レンズとの間の光軸上での空気間隔
Ｄ４：第２レンズの中心厚
νｄ１：第１レンズのｄ線に関するアッベ数
νｄ２：第２レンズのｄ線に関するアッベ数
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
とする。
【請求項２】
さらに、
前記絞りよりも物体側において、光軸に対して挿脱可能に配置される他の絞りを少なくとも１つ備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記絞りおよび前記他の絞りは絞り径が固定であり、かつ、前記他の絞りの絞り径が前記絞りの絞り径よりも小さい
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記第１レンズはガラスレンズである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
前記第２レンズの物体側の面は、少なくとも一つの変曲点を持つ非球面形状である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項６】
前記第４レンズの像側の面は、２つ以上の変曲点を持ち、かつ周辺部で正のパワーを有する非球面形状である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像レンズと、
前記撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子上に被写体の光学像を結像させる撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して撮影を行うデジタルスチルカメラやカメラ付き携帯電話機および情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルスチルカメラが急速に普及している。また、携帯電話に画像入力用のカメラモジュールが搭載されることも多くなっている。このような撮像機能を有する機器には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が用いられている。近年、これらの撮像素子のコンパクト化が進み、撮像機器全体ならびにそれに搭載される撮像レンズにも、コンパクト性が要求されている。また同時に、撮像素子の高画素化も進んでおり、撮像レンズの高解像、高性能化が要求されている。例えば２メガピクセル以上、さらに好適には５メガピクセル以上の高画素に対応した性能が要求されている。
【０００３】
このような要求を満足するために、従来では、全体として４枚のレンズを用いた構成の撮像レンズが開発されている（特許文献１および２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４０２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載の撮像レンズは、第２レンズが物体側に向かって凹形状となっているため、全長が長くなり小型化が困難であると共に、像面湾曲が多く発生するので高画質化が難しいという問題がある。また、従来では、Ｆ値２．８程度の４枚構成の撮像レンズでは、全長を短縮するためにレンズ系内で相対的に第１レンズのパワーが強くなりがちであり、そのために像面湾曲の性能劣化が生じやすくなっている。ところで、撮像レンズには、より明るい（Ｆ値２．４程度）レンズ系への要求がある一方、撮影環境によっては明るさを絞った状態で撮影を行いたい場合がある。一方で、小型の撮像装置では機構的な問題とコストの問題からレンズの開口絞りが固定絞りとなっている場合が多い。この場合、明るさを絞った状態にするためには、例えば、通常はＦ値２．４程度の明るいレンズ系としておき、必要に応じてレンズ系の最も物体側に、絞り径の小さい小絞りを挿脱可能に配置することでＦ値を変える方法が考えられる。これにより、撮影時のダイナミックレンジの拡大と必要な焦点深度の確保を行うことができる。しかしながら、そのような小絞りを配置した状態では、通常の状態に対して絞り位置が変わってしまうので、結像性能に変化が生じてしまう。従って、明るい通常の状態のみを考慮した光学設計をしてしまうと、小絞りを配置した状態では、結像性能の劣化（特に像面湾曲の劣化）が生じやすくなり、性能的に不十分なレンズ系となってしまう。そのような場合であっても、高性能な、例えば２メガピクセル以上、さらに好ましくは５メガピクセルから１０メガピクセル程度の高画素にも対応した性能のレンズの開発が望まれている。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な結像性能を保持しつつ、小型で明るく、かつ、絞り位置に変化がある場合にも性能劣化の少ないレンズ系を実現できるようにした撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して高解像の撮像画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による撮像レンズは、物体側から順に、絞りと、物体側に凸面を向けた正レンズからなる第１レンズと、光軸近傍の形状が像側に凹面を向けた負のメニスカス形状である第２レンズと、光軸近傍の形状が像側に凸面を向けた正レンズである第３レンズと、光軸近傍の形状が像側に凹面を向けた負レンズである第４レンズとを備え、第３レンズの両面を少なくとも一つの変曲点を持つ非球面形状であり、かつ、有効径内での周辺終端部分での面形状の傾きが像側に倒れるような非球面形状であるようにしたものである。また、以下の条件を満足するようにしたものである。
０．１＜Ｄ３／Ｄ４＜２．０  ……（１）
νｄ１−νｄ２＞２５  ……（２）
０．４＜ｆ１／ｆ３＜１．６  ……（３）
０．３＜ｆ／ｆ３＜１．５  ……（４）
ただし、Ｄ３は第１レンズと第２レンズとの間の光軸上での空気間隔、Ｄ４は第２レンズの中心厚、νｄ１は第１レンズのｄ線に関するアッベ数、νｄ２は第２レンズのｄ線に関するアッベ数、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離とする。
【０００８】
本発明による撮像レンズは、さらに、通常の絞りよりも物体側において、光軸に対して挿脱可能に配置される他の絞りを少なくとも１つ備えていても良い。
その場合において、通常の絞りおよび他の絞りは絞り径が固定であり、かつ、他の絞りの絞り径が通常の絞りの絞り径よりも小さいものであっても良い。
【０００９】
また、本発明による撮像レンズにおいて、第１レンズはガラスレンズであることが好ましい。また、第２レンズの物体側の面は、少なくとも一つの変曲点を持つ非球面形状であることが好ましい。また、第４レンズの像側の面は、２つ以上の変曲点を持ち、かつ周辺部で正のパワーを有する非球面形状であることが好ましい。
【００１０】
本発明による撮像レンズでは、全体として４枚構成のレンズ系において、各レンズ要素の構成が適切なものとされていることで、良好な結像性能を保持しつつ、小型で明るく、絞り位置に変化がある場合にも性能劣化の少ないレンズ系を実現しやすくなる。特に条件式（３），（４）を満足して、従来の４枚構成の撮像レンズに比べて第３レンズのパワーを比較的強くすることで、全長を短縮しつつ、明るく像面湾曲の少ないレンズ系にしやすくなる。また、第３レンズの両面の非球面形状を特殊な形状とすることで、小絞り（他の絞り）を配置した場合であっても、像面湾曲の発生が抑えられる。
【００１１】
本発明による撮像装置は、本発明による撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の撮像レンズによって得られた明るく高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の撮像レンズによれば、全体として４枚構成のレンズ系において、各レンズ要素の構成を最適化し、特に第３レンズのパワーを従来の４枚構成の撮像レンズに比べて比較的強くすると共に、第３レンズの両面の非球面形状を特殊な形状で構成するようにしたので、良好な結像性能を保持しつつ、小型で明るく、かつ、絞り位置に変化がある場合にも性能劣化の少ないレンズ系を実現できる。
【００１３】
また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、明るく高解像の撮影画像を得ることができる。
【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て詳細に説明する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図１０（Ａ），（Ｂ）および図１１）のレンズ構成に対応している。図２〜図９は、第２〜第９の構成例を示しており、後述の第２〜第９の数値実施例のレンズ構成に対応している。図１〜図９において、符号Ｒｉは、第１の絞りＳｔを１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じなので、以下では図１（Ａ）〜（Ｃ）の構成例を参照して説明する。
【００１５】
本実施の形態に係る撮像レンズは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた各種撮像機器、特に、比較的小型の携帯端末機器、例えばデジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話機、およびＰＤＡ等に用いて好適なものである。この撮像レンズは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、第１レンズＧ１と、第２レンズＧ２と、第３レンズＧ３と、第４レンズＧ４とを備えている。
【００１６】
本実施の形態に係る撮像装置は、本実施の形態に係る撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子１００とを備えて構成される。撮像素子１００は、この撮像レンズの結像面（撮像面）に配置される。第４レンズＧ４と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＦが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。この場合、光学部材ＧＦとして例えば平板状のカバーガラスに、赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートが施されたものを使用しても良い。
また、この撮像レンズにおいて、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４のすべて、または少なくとも１つのレンズ面に赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートや、反射防止のコートが施されていても良い。
【００１７】
この撮像レンズはまた、第１レンズＧ１よりも物体側に光学的な開口絞りを有している。本実施の形態では、開口絞りとして、通常の絞りＳｔ１と、この通常の絞りＳｔ１よりもさらに物体側において、光軸Ｚ１に対して挿脱可能に配置される他の絞り（小絞り）Ｓｔ２，Ｓｔ３とを備えている。通常の絞りＳｔ１と小絞りＳｔ２，Ｓｔ３は、絞り径が固定となっている。また、小絞りＳｔ２，Ｓｔ３は、その絞り径が通常の絞りＳｔ１の絞り径よりも小さくなっており、通常の絞りＳｔ１に対して可変絞りとして機能するようになっている。また、第２の小絞りＳｔ３は、その絞り径が第１の小絞りＳｔ２の絞り径よりも小さくなっている。すなわち、絞り径は以下のような関係とされている。
Ｓｔ１＞Ｓｔ２＞Ｓｔ３
また、光軸上の位置は、第１レンズＧ１を基準とすると通常の絞りＳｔ１が最も近くに配置され、第２の小絞りＳｔ３が最も離れて（より物体側）に配置されるようになっている。
【００１８】
この撮像レンズは、最も明るい通常の状態（例えばＦ値２．４）では、図１（Ａ）に示したように、小絞りＳｔ２，Ｓｔ３は光路から外され、通常の絞りＳｔ１のみによって明るさ（Ｆ値）が規定されている。この状態から１段階明るさを絞って暗くする（例えばＦ値３．２にする）場合、図１（Ｂ）に示したように、第１の小絞りＳｔ２が光路上に配置されるようになっている。この場合、第１の小絞りＳｔ２によって明るさ（Ｆ値）が規定される。さらにもう１段階明るさを絞って暗くする（例えばＦ値４．８にする）場合、図１（Ｃ）に示したように、第２の小絞りＳｔ３が光路上に配置されるようになっている。この場合、第２の小絞りＳｔ３によって明るさ（Ｆ値）が規定される。このように、この撮像レンズは、明るさを３段階に変えられるようになっている。また、各明るさの段階で、実質的に明るさを規定する絞りの物理的な位置が変わるようになっている。
【００１９】
なお、小絞りは２つに限らず、３つ以上あっても良い（明るさを４段階以上変えられるようになっていても良い）。また、小絞りが１つだけであっても良い（明るさを２段階だけ変えられるようになっていても良い）。
【００２０】
図７４は、この撮像レンズにおける絞り機構部分の一例を示している。この構成例では、第１の小絞りＳｔ２および第２の小絞りＳｔ３のそれぞれの端部２１，２２が、回転軸１１を介してモータＭ１に連結されている。第１の小絞りＳｔ２および第２の小絞りＳｔ３は、正面方向および光軸Ｚ１方向から見て互い違いとなるように回転軸１１に連結されている。これにより、モータＭ１を回転させることで、第１の小絞りＳｔ２および第２の小絞りＳｔ３のうち、双方を光軸Ｚ１に対して退避させた状態と、第１の小絞りＳｔ２のみを光軸Ｚ１上に配列した状態と、第２の小絞りＳｔ３のみを光軸Ｚ１上に配列した状態とを任意に選択可能とされている。通常の絞りＳｔ１は、固定絞りであり、レンズ部２０の物体側に固定されている。なお、図７４では、第１の小絞りＳｔ２および第２の小絞りＳｔ３のうち、第２の小絞りＳｔ３のみを光軸Ｚ１上に配列した状態を示している。
【００２１】
この撮像レンズにおいて、第１レンズＧ１は物体側に凸面を向けた正レンズからなる。第１レンズＧ１は両凸レンズであることが好ましい。また第１レンズＧ１はガラスレンズであることが好ましい。第２レンズＧ２は、像側に凹面を向けた負レンズからなる。第２レンズＧ２は像側に凹面を向けた負メニスカスレンズであることが好ましい。なお、第１レンズＧ１、および第２レンズＧ２はそれぞれ、少なくとも１面に非球面を含んでいることが好ましい。例えば、第２レンズＧ２の物体側の面を、少なくとも一つの変曲点を持つ非球面形状とすることが好ましい。これにより、像面湾曲の補正に有利となる。
【００２２】
第３レンズＧ３は、光軸近傍の形状が像側に凸面を向けた正レンズとなっている。なお、図１〜図６の各構成例では、第３レンズＧ３の光軸近傍での形状が像側に凸面を向けたメニスカス形状とされている。図７の第７の構成例では、第３レンズＧ３の光軸近傍での形状が像側に凸面を向けた平凸形状とされている。図８〜図９の各構成例では、第３レンズＧ３の光軸近傍での形状が両凸形状とされている。
第３レンズＧ３は、両面が少なくとも一つの変曲点を持つ非球面形状となっている。かつ、有効径内での周辺終端部分での面形状の傾きが像側に倒れるような非球面形状となっている。なお、この第３レンズＧ３の面形状の傾きについては、後の数値実施例において具体例を挙げて説明する。
【００２３】
第４レンズＧ４は、光軸近傍の形状が像側に凹面を向けた負レンズとされている。第４レンズＧ４の両面は非球面形状とされている。第４レンズＧ４の像側の面は、２つ以上の変曲点を持ち、かつ周辺部で正のパワーを有する非球面形状であることが好ましい。例えば像側の面が、光軸近傍では像側に凹形状で、周辺部では像側に凸形状となるような非球面とされていることが好ましい。また物体側の面が、光軸近傍において物体側に凸形状であると共に少なくとも中間部では物体側に凹形状となるような非球面とされていることが好ましい。ここで、非球面形状に関しては、特に、第４レンズＧ４を中心部と周辺部とで異なる形状に変化させることで、像面の中心部から周辺部にわたって像面湾曲を良好に補正することができる。第４レンズＧ４では、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、および第３レンズＧ３に比べて、画角ごとに光束が分離される。このため、撮像素子１００に最も近い最終レンズ面である第４レンズＧ４の像側の面を、光軸近傍において像側に凹形状で周辺部において像側に凸形状となるようにすることで、画角ごとの収差補正が適切になされ、光束の撮像素子への入射角度が一定の角度以下に制御される。従って、結像面全域における光量むらを軽減することができると共に、像面湾曲や歪曲収差等の補正に有利となる。
【００２４】
本実施の形態に係る撮像レンズは、以下の条件を満足している。特に条件式（３），（４）を満たすことで、従来の４枚構成の撮像レンズに比べて、レンズ系内で比較的第１レンズＧ１のパワーを弱くする一方、第３レンズＧ３のパワーが強くなるような構成とされている。
０．１＜Ｄ３／Ｄ４＜２．０  ……（１）
νｄ１−νｄ２＞２５  ……（２）
０．４＜ｆ１／ｆ３＜１．６  ……（３）
０．３＜ｆ／ｆ３＜１．５  ……（４）
ただし、Ｄ３は第１レンズＧ１と第２レンズＧ２との間の光軸上での空気間隔、Ｄ４は第２レンズＧ２の中心厚、νｄ１は第１レンズＧ１のｄ線に関するアッベ数、νｄ２は第２レンズＧ２のｄ線に関するアッベ数、ｆ１は第１レンズＧ１の焦点距離、ｆ３は第３レンズＧ３の焦点距離、ｆは全系の焦点距離とする。
【００２５】
次に、以上のように構成された撮像レンズの作用および効果、特に条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。
【００２６】
本実施の形態に係る撮像レンズでは、全体として４枚構成のレンズ系において、各レンズ要素の構成が適切なものとされていることで、良好な結像性能を保持しつつ、小型で明るく、絞り位置に変化がある場合にも性能劣化の少ないレンズ系を実現しやすくなる。特に条件式（３），（４）を満足して、従来の４枚構成の撮像レンズに比べて第３レンズＧ３のパワーを比較的強くすることで、全長を短縮しつつ、明るく像面湾曲の少ないレンズ系にしやすくなる。また、第３レンズＧ３の両面の非球面形状を、両面が少なくとも一つの変曲点を持ち、有効径内での周辺終端部分での面形状の傾きが像側に倒れるような特殊な形状とすることで、小絞り（他の絞り）Ｓｔ２，Ｓｔ３を配置した場合であっても、像面湾曲の発生が抑えられる。また、第１レンズＧ１をガラスレンズにすることでさらなるなる全長短縮を行うことが可能になると共に、温度変化時の性能劣化を抑えることができる。
【００２７】
上記条件式（１）は、第１レンズＧ１と第２レンズＧ２との間の光軸上での空気間隔と、第２レンズＧ２の中心厚との適切な関係を規定している。条件式（１）の下限または上限を外れると、最も明るい開放絞りの状態（小絞りＳｔ２，Ｓｔ３を配置しない状態）と小絞りＳｔ２，Ｓｔ３を配置した状態とで、像面湾曲の背反が生じて双方の状態における性能の両立が難しくなる。この条件式（１）に関しては、以下の条件式（１Ａ）の数値範囲を満たすことが好ましい。
０．２＜Ｄ３／Ｄ４＜１．０  ……（１Ａ）
より好ましくは、以下の条件式（１Ｂ）の数値範囲を満たす良い。
０．２５＜Ｄ３／Ｄ４＜０．８  ……（１Ｂ）
【００２８】
条件式（２）は、正レンズである第１レンズＧ１と負レンズである第２レンズＧ２の適切なアッベ数の関係を規定している。正レンズと負レンズのアッベ数の差が大きいほど色収差が軽減できて性能向上が図れる。条件式（２）の下限を下回ると色収差の補正が不十分となってしまう。より良好に色収差補正を行うために、アッベ数に関して以下の条件式（２Ａ）を満たすことが好ましい。
νｄ１−νｄ２＞２６  ……（２Ａ）
【００２９】
条件式（３）は、第１レンズＧ１と第３レンズＧ３との適切なパワーの関係を規定している。条件式（３）の下限を下回り第３レンズＧ３のパワーが第１レンズＧ１に比べて小さくなりすぎると像面湾曲の補正効果が不十分となってしまう，逆に上限を上回り第３レンズＧ３のパワーが第１レンズＧ１に比べて強くなりすぎると色収差が増大してしまう。この条件式（３）に関しては、以下の条件式（３Ａ）の数値範囲を満たすことが好ましい。
０．５＜ｆ１／ｆ３＜１．５  ……（３Ａ）
【００３０】
条件式（４）は、レンズ系全体に占める第３レンズＧ３の適切なパワーを規定している。条件式（４）の下限を下回ると像面湾曲が大きくなり、上限を上回ると色収差が大きくなりすぎてしまう。この条件式（４）に関しては、以下の条件式（４Ａ）の数値範囲であることが好ましい。
０．４＜ｆ／ｆ３＜１．４  ……（４Ａ）
【００３１】
なお、特に、第３レンズＧ３の光軸近傍での形状が像側に凸面を向けたメニスカス形状であるか、または平凸形状である場合、条件式（３），（４）は、以下の数値範囲であることが好ましい。
０．８＜ｆ１／ｆ３＜１．５  ……（３Ｂ）
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．４  ……（４Ｂ）
【００３２】
また、特に、第３レンズＧ３の光軸近傍での形状が両凸形状である場合、条件式（３），（４）は、以下の数値範囲であることが好ましい。
０．４＜ｆ１／ｆ３＜０．７  ……（３Ｃ）
０．４＜ｆ／ｆ３＜０．７  ……（４Ｃ）
【００３３】
以上のようにして、本実施の形態に係る撮像レンズによれば、全体として４枚構成のレンズ系において、各レンズ要素の構成を最適化するようにしたので、良好な結像性能を保持しつつ、小型で明るく、かつ、絞り位置に変化がある場合にも性能劣化の少ないレンズ系を実現できる。例えば２メガピクセル以上、さらに好適には５メガピクセルから１０メガピクセルの高画素にも対応した性能を得ることができる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る高性能の撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、明るく高解像の撮影画像を得ることができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例をまとめて説明する。
【００３５】
図１０（Ａ），（Ｂ）および図１１は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に図１０（Ａ）にはその基本的なレンズデータを示し、図１１には非球面に関するデータを示す。また図１０（Ｂ）には絞りに関するデータを示す。図１１（Ａ）に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係る撮像レンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。
【００３６】
この実施例１に係る撮像レンズは、上述したように、明るさ（Ｆ値）に応じて、通常の絞り（固定絞り）Ｓｔ１に加えて、他の絞り（小絞り）Ｓｔ２，Ｓｔ３が選択的に配置されるようになっている。図１０（Ｂ）には、Ｆ値と、それに対応する絞りの絞り径および絞りの光軸位置の値を示している。この撮像レンズは、Ｆ値２．４のときには、通常の絞りＳｔ１のみが配置される（図１（Ａ））。Ｆ値３．２のときには、通常の絞りＳｔ１に加えて第１の小絞りＳｔ２が配置される（図１（Ｂ））。Ｆ値４．８のときには、通常の絞りＳｔ１に加えて第２の小絞りＳｔ３が配置される（図１（Ｃ））。
【００３７】
また、この実施例１に係る撮像レンズは、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４の両面がすべて非球面形状となっている。図１０（Ａ）の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。
【００３８】
図１１には実施例１の撮像レンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。
【００３９】
実施例１の撮像レンズの非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ｂn，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
Ｚ＝ＣＣ・ｈ2／｛１＋（１−Ｋ・ＣＣ2・ｈ2）1/2｝＋ΣＢn・ｈn  ……（Ａ）
（ｎ＝３以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
ＣＣ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ｂn：第ｎ次の非球面係数
【００４０】
実施例１の撮像レンズは、非球面係数ＢnとしてＢ3〜Ｂ20までの次数を有効に用いて表されている。
【００４１】
図１２（Ａ），（Ｂ）は、第３レンズＧ３の物体側の面の非球面形状をより詳しく示している。図１２（Ａ），（Ｂ）において、「ｓａｇ」とは、光軸からの高さｈにおける面位置での非球面サグ量であり、上記非球面式（Ａ）におけるＺに対応する。すなわち、第３レンズＧ３の物体側の面頂点位置を基準とした、非球面のサグ量（深さ）を示す。「Ｄｓａｇ」とは、面形状を表す式の１階微分に対応し、面の傾きを示す。Ｄｓａｇの値がマイナスであることは、その面位置では、面形状がマイナス側（物体側）に倒れていることを意味する。逆に、Ｄｓａｇの値がプラスであることは、その面位置では、面形状がプラス側（像側）に倒れていることを意味する。図１２（Ａ），（Ｂ）から分かるように、第３レンズＧ３の物体側の面は、中心部ではＤｓａｇの値がマイナスであり、面の傾きが物体側に倒れている。中間部から周辺終端部分では、Ｄｓａｇの値がプラスであり、面の傾きが像側に倒れている。
【００４２】
同様にして、図１３（Ａ），（Ｂ）には、第３レンズＧ３の像側の面の非球面形状をより詳しく示している。図１３（Ａ），（Ｂ）から分かるように、第３レンズＧ３の像側の面は、中心部から中間部分ではＤｓａｇの値がマイナスであり、面の傾きが物体側に倒れている。周辺終端部分では、Ｄｓａｇの値がプラスであり、面の傾きが像側に倒れている。このように、第３レンズＧ３は、両面が少なくとも一つの変曲点を持つ非球面形状となっていると共に、有効径内での周辺終端部分での面形状の傾きが像側に倒れるような非球面形状となっている。
【００４３】
以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、図１４（Ａ），（Ｂ）および図１５に示す。また、第３レンズＧ３の両面の非球面形状のデータを図１６（Ａ），（Ｂ）および図１７（Ａ），（Ｂ）に示す。この実施例２に係る撮像レンズも、実施例１に係る撮像レンズと同様の絞りの特徴と、非球面形状（特に第３レンズＧ３）の特徴とを有している。
【００４４】
また同様にして、図３〜図９に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３〜９として、図１８〜図４５に示す。これらの各実施例に係る撮像レンズも、実施例１に係る撮像レンズと同様の絞りの特徴と、非球面形状（特に第３レンズＧ３）の特徴とを有している。
【００４５】
また、図４６には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。なお、図４６には参考として、焦点距離については、第１〜第４レンズのそれぞれの値ｆ１〜ｆ４を示している。図４６から分かるように、各実施例の値が条件式（１），（２），（３），（４）の数値範囲内となっている。
【００４６】
また、特に、第３レンズＧ３の光軸近傍での形状が像側に凸面を向けたメニスカス形状である実施例１〜６と、平凸形状である実施例７では、上記条件式（３Ｂ），（４Ｂ）の数値範囲を満たしている。また、特に、第３レンズＧ３の光軸近傍での形状が両凸形状である実施例８〜９では、上記条件式（３Ｃ），（４Ｃ）の数値範囲を満たしている。
【００４７】
図４７（Ａ）〜図４７（Ｃ）はそれぞれ、実施例１の撮像レンズにおけるＦ値２．４での球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。なお、非点収差図において、Ｓはサジタル方向、Ｔはタンジェンシャル方向の収差を示す。Ｙは像高を示す。また、図４８（Ａ）〜図４８（Ｃ）には、実施例１の撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す。さらに、図４９（Ａ）〜図４９（Ｃ）には、実施例１の撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す。
【００４８】
同様にして、実施例２〜９に係る撮像レンズにおける諸収差を、図５０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）〜図７３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。
【００４９】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、各レンズ要素の構成が最適化され、良好な光学性能を保持しながら、小型で明るく、かつ、絞り位置に変化がある場合にも性能劣化の少ないレンズ系が実現できている。特に、８メガピクセル程度の画素数に好適な性能が得られている。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【００５１】
また、上記各実施例では、すべて固定焦点で使用する前提での記載とされているが、フォーカス調整可能な構成とすることも可能である。例えばレンズ系全体を繰り出したり、一部のレンズを光軸上で動かしてオートフォーカス可能な構成とすることも可能である。
また、上記各実施例では、８メガピクセル程度の画素数に好適な設計例を示したが、本発明の撮像レンズは、例えば１０メガピクセル程度のより高い画素数であっても良好な性能が得られる。また、８メガピクセルよりも低い画素数であっても良好な性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第９の構成例を示すものであり、実施例９に対応するレンズ断面図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図１２】本発明の実施例１に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図１７】本発明の実施例２に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図１８】本発明の実施例３に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図１９】本発明の実施例３に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図２０】本発明の実施例３に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図２１】本発明の実施例３に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図２２】本発明の実施例４に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図２３】本発明の実施例４に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図２４】本発明の実施例４に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図２５】本発明の実施例４に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図２６】本発明の実施例５に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図２７】本発明の実施例５に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図２８】本発明の実施例５に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図２９】本発明の実施例５に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図３０】本発明の実施例６に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図３１】本発明の実施例６に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図３２】本発明の実施例６に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図３３】本発明の実施例６に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図３４】本発明の実施例７に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図３５】本発明の実施例７に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図３６】本発明の実施例７に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図３７】本発明の実施例７に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図３８】本発明の実施例８に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図３９】本発明の実施例８に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図４０】本発明の実施例８に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図４１】本発明の実施例８に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図４２】本発明の実施例９に係る撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。
【図４３】本発明の実施例９に係る撮像レンズの非球面のデータを示す図である。
【図４４】本発明の実施例９に係る撮像レンズにおける第３レンズの物体側の面形状を示す図である。
【図４５】本発明の実施例９に係る撮像レンズにおける第３レンズの像側の面形状を示す図である。
【図４６】条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。
【図４７】本発明の実施例１に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図４８】本発明の実施例１に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図４９】本発明の実施例１に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５０】本発明の実施例２に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５１】本発明の実施例２に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５２】本発明の実施例２に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５３】本発明の実施例３に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５４】本発明の実施例３に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５５】本発明の実施例３に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５６】本発明の実施例４に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５７】本発明の実施例４に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５８】本発明の実施例４に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図５９】本発明の実施例５に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６０】本発明の実施例５に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６１】本発明の実施例５に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６２】本発明の実施例６に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６３】本発明の実施例６に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６４】本発明の実施例６に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６５】本発明の実施例７に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６６】本発明の実施例７に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６７】本発明の実施例７に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６８】本発明の実施例８に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図６９】本発明の実施例８に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図７０】本発明の実施例８に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図７１】本発明の実施例９に係る撮像レンズにおけるＦ値２．４での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図７２】本発明の実施例９に係る撮像レンズにおけるＦ値３．２での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図７３】本発明の実施例９に係る撮像レンズにおけるＦ値４．８での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図７４】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズにおける絞り機構の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｇ３…第３レンズ、Ｇ４…第４レンズ、Ｓｔ１…通常の絞り（固定絞り）、Ｓｔ２，Ｓｔ３…小絞り（他の絞り）、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸、１００…撮像素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005074948.tif 000004
【図４】
0005074948.tif 000005
【図５】
0005074948.tif 000006
【図６】
0005074948.tif 000007
【図７】
0005074948.tif 000008
【図８】
0005074948.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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