(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、第１レンズ群、第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、メニスカス負レンズである第１レンズ、両凸正レンズである第２レンズの２枚で構成され、第２レンズの物体側或いは像側の空気間隔に開口絞りが配置され、空気間隔をおいて後に続く第２レンズ群は物体側から両凹負レンズである第３レンズ、正レンズである第４レンズ、及び両凸正レンズである第５レンズの３枚で構成され、次の条件式（１）ないし（７）を満足する撮影レンズ。
（１）２．２＜ＴL ／ｆ≦２．６８６
（２）０．８＜ｂf ／ｆ＜１．０
（３）０．６２＜ｆ2 ／ｆ＜０．９
（４）０．３８１≦ｄ2 ／ｆ＜０．６
（５）０．１＜ｄ4 ／ｆ＜０．４
（６）１．６８＜（ｎ2 ＋ｎ4 ＋ｎ5 ）／３＜１．８２
（７）２０＜｛（ν2 ＋ν4 ＋ν5 ）／３｝−ν3 ≦２７．６８
ただし、
ＴL ：第１レンズ物体側面から像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
ｆ  ：レンズ全系の合成焦点距離
ｂf ：無限遠物点のときのバックフォーカス
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
ｆ2 ：第２レンズの焦点距離
ｄ2 ：第１レンズと第２レンズの空気間隔
ｄ4 ：第２レンズと第３レンズの空気間隔
ｎ2 ：第２レンズのｄ線の屈折率
ｎ4 ：第４レンズのｄ線の屈折率
ｎ5 ：第５レンズのｄ線の屈折率
ν2 ：第２レンズのアッベ数
ν3 ：第３レンズのアッベ数
ν4 ：第４レンズのアッベ数
ν5 ：第５レンズのアッベ数
【請求項２】
請求項１においてさらに、第１レンズ群を構成している第２レンズは両凸正レンズであり下記条件式（８）を満足しており、また、第２レンズ群を構成している第３レンズの物体側の面と像側の面との関係が下記条件式（９）を満足しており、第５レンズの物体側の面と像側の面との関係が下記条件式（１０）を満足する撮影レンズ。
（８）０．６３＜ｒ3 ／ｆ≦０．８７６
（９）１．１８＜｜ｒ6 ／ｒ5 ｜＜１．７７    （絶対値はｒ5 ＜０のため）
（１０）０．５＜｜ｒ10／ｒ9 ｜＜２．０      （絶対値はｒ10＜０のため）
ただし、
ｒ3 ：第２レンズの物体側の曲率半径
ｒ5 ：第３レンズの物体側の曲率半径
ｒ6 ：第３レンズの像側の曲率半径
ｒ9 ：第５レンズの物体側の曲率半径
ｒ10：第５レンズの像側の曲率半径
【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のようなＣＣＤ（charged coupled device）等のイメージセンサを使用した小型の撮像装置に用いられる撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、従来の銀塩フィルムを使用するカメラ、例えば３５ｍｍ判カメラに加え、付属する液晶モニターをファインダーとして容易に撮影でき、またその場で撮影した画像を見て楽しむ事ができ、加えて一般家庭に普及が進んできたパーソナルコンピュータ等に静止画像を入力するツールとして、デジタルスチルカメラが急速に普及しつつある。デジタルスチルカメラは、撮影レンズによって結像された静止画像をＣＣＤにより電気的に取り込み、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るが、普及当初は、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、銀塩カメラに較べて即時性、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、最近では、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デジタルスチルカメラは、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ている。
【０００３】
ＣＣＤの画素数を上げるには画素ピッチをそのままに、画面寸法を大きくする方法と、画面寸法をそのままに画素ピッチを小さくする方法とが考えられるが、画面寸法を大きくする方法では、単位ウエハあたりの取り数が小さくなりコストアップに繋がるため、一般的には、画面寸法をそのまま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取られている。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100万画素を越えるＣＣＤでは画素ピッチは４．１μ〜４．２μ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８．２μであり、３５ｍｍ判銀塩カメラの最小錯乱円径が約３３μ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。
【０００４】
一方、ＣＣＤを使用した光学系としてＶＴＲカメラの撮影レンズがある。デジタルスチルカメラとＶＴＲカメラの撮影レンズの特徴を比較して見ると、イメージサークルの大きさが等しいと考えてよく、また詳しくは後述するようにテレセントリック性を要求されるなどの点で、これらの必要がない銀塩カメラよりもＶＴＲカメラ用の撮影レンズのほうがデジタルスチルカメラの撮影レンズに類似している。従って、ＶＴＲカメラ用の撮影レンズをデジタルスチルカメラに利用することは、普及の当初では行われていた。ＶＴＲカメラも開発が進められ最近ではデジタル処理をして高画質を特徴とするものも製品化されているが、再生画像をテレビジョンあるいはモニターで見るという性質上要求される解像度についてはデジタルスチルカメラで使用されるＣＣＤより１桁小さい３５万画素クラスで十分とされている。このクラスのＣＣＤの画素ピッチは約５．６μ程度である。従って、このようなＶＴＲカメラ用の撮影レンズを100万画素を越えるＣＣＤを使用しているデジタルスチルカメラに利用するには解像力不足で、改善の余地があり、撮影レンズの歪曲収差の量についても動画と静止画の違いから要求されるレベルが異なり、デジタルスチルカメラではさらに厳しく収差補正の必要がある。
【０００５】
前述のように、ＣＣＤ等のイメージセンサを用いた光学系ではテレセントリック性を良好に設計しなければならない。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が要求されるのである。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。また、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ために光学系とＣＣＤの間に挿入される水晶フィルター（オプチカルローパスフィルター）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の実効厚さが、光軸上と周辺であまり変動しないことが求められ、この点でもデジタルスチルカメラ用の撮影レンズにおいてはテレセントリック性を良好に設計する必要が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、デジタルスチルカメラ用の撮影レンズは、現在では、銀塩カメラの約４倍の解像力が求められていると同時にテレセントッリック性を良好にし、光学系と像面の間に水晶フィルターや赤外吸収フィルター等を挿入しなければならず、十分なバックフォーカスを得ることを要求される。
【０００７】
本発明は、高解像で歪曲収差が小さく、バックフォーカスが長くテレセントリック性も良好で、コンパクトで構成枚数が少ない撮影レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮影レンズは、物体側より順に、メニスカス負レンズである第１レンズと、空気間隔をあけた後配置される両凸正レンズである第２レンズの２枚のレンズからなり、その第２レンズの物体側あるいは像側の空気間隔に絞りが配置されている第１レンズ群と、空気間隔をあけた後配置される両凹負レンズである第３レンズ、正レンズである第４レンズ、及び両凸正レンズである第５レンズの３枚のレンズからなる第２レンズ群とで構成され、次の条件式（１）ないし（７）を満足する撮影レンズ。
（１）２．２＜ＴL ／ｆ≦２．６８６
（２）０．８＜ｂf ／ｆ＜１．０
（３）０．６２＜ｆ2 ／ｆ＜０．９
（４）０．３８１≦ｄ2 ／ｆ＜０．６
（５）０．１＜ｄ4 ／ｆ＜０．４
（６）１．６８＜（ｎ2 ＋ｎ4 ＋ｎ5 ）／３＜１．８２
（７）２０＜｛（ν2 ＋ν4 ＋ν5 ）／３｝−ν3 ≦２７．６８
ただし、
ＴL ：第１レンズ物体側面から像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
ｆ  ：レンズ全系の合成焦点距離
ｂf ：無限遠物点のときのバックフォーカス
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
ｆ2 ：第２レンズの焦点距離
ｄ2 ：第１レンズと第２レンズの空気間隔
ｄ4 ：第２レンズと第３レンズの空気間隔
ｎ2 ：第２レンズのｄ線の屈折率
ｎ4 ：第４レンズのｄ線の屈折率
ｎ5 ：第５レンズのｄ線の屈折率
ν2 ：第２レンズのアッベ数
ν3 ：第３レンズのアッベ数
ν4 ：第４レンズのアッベ数
ν5 ：第５レンズのアッベ数
である。
【０００９】
また、第１レンズ群を構成している第２レンズは両凸正レンズであることが好ましく、その物体側の面が下記条件式（８）を満足していることが好ましい。
（８）０．６３＜ｒ3 ／ｆ≦０．８７６
ただし、
ｒ3 ：第２レンズの物体側の曲率半径
である。
【００１０】
また、第２レンズ群を構成している第３レンズは両凹負レンズであることが好ましく、その物体側の面と像側の面との関係が下記条件式（９）を満足していることが好ましい。さらに第２レンズ群を構成しているレンズで最も像側に位置する第５レンズは両凸レンズであることが好ましく、その物体側の面と像側の面との関係が下記条件式（１０）を満足していることが好ましい。
（９）１．１８＜｜ｒ6 ／ｒ5 ｜＜１．７７    （絶対値はｒ5 ＜０のため）
（１０）０．５＜｜ｒ10／ｒ9 ｜＜２．０      （絶対値はｒ10＜０のため）
ただし、
ｒ5 ：第３レンズの物体側の曲率半径
ｒ6 ：第３レンズの像側の曲率半径
ｒ9 ：第５レンズの物体側の曲率半径
ｒ10：第５レンズの像側の曲率半径
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の撮影レンズは、物体側より順に、メニスカス負レンズである第１レンズと、空気間隔をあけた後配置される両凸正レンズである第２レンズの２枚のレンズからなり、第２レンズの物体側あるいは像側にある空気間隔に絞りが配置されている第１レンズ群と、空気間隔をあけた後配置される両凹負レンズである第３レンズ、正レンズである第４レンズ、及び両凸正レンズである第５レンズの３枚のレンズからなる第２レンズ群とで構成されるものとする。
【００１２】
条件式（１）は、全長に関するものである。上限を越えると、光学系が大型化していることとなり、コンパクトなデジタルスチルカメラの用途に適さない。また、下限をこえると、各レンズのパワーを大きくしなければならないので諸収差が悪化し、性能が低下することとなる。
【００１３】
条件式（２）は、バックフォーカスに関する条件である。前述のようにデジタルスチルカメラの光学系では水晶フィルターや赤外吸収フィルター等を挿入しなければならないが、条件式（２）の下限値を越えると水晶フィルターや赤外吸収フィルター等を挿入することが困難となる。また上限を越えると第１レンズのパワー、および第３レンズのパワーともに大きくなり諸収差が悪化してしまう。
【００１４】
条件式（３）は、第２レンズのパワーに関する条件である。本発明では、小型化の為に第１レンズ群全体としての正のパワーを大きくする構成をとっている。そのために適切な条件が（３）式であり、上限を越えると、この第２レンズのパワーが小さくなり大型化することとなりコンパクト化に適さない。また下限を越えるとコンパクト化には有利であるが、第３レンズの負担が大きくなり、諸収差が悪化することになる。
【００１５】
条件式（４）は、第１レンズと第２レンズの空気間隔に関するものである。第１レンズと第２レンズをこの条件式（４）で規定する適切な空気間隔を開けて配置することにより良好な収差補正が可能となる。条件式（４）の下限を越えた場合には、バックフォーカスが小さくなるか、または、第１レンズの負のパワーを大きくする必要があり、すなわち第１レンズの像側の面の曲率半径が小さくなりすぎてしまい、諸収差のバランスの悪化を招くと同時に加工コストが高くなり、最悪の場合には加工困難となる。逆に、上限を越えた場合には諸収差の補正状態や加工性は良好であるが、全長が長くなりコンパクトなデジタルスチルカメラ用の光学系として好ましくない。
【００１６】
条件式（５）は、第２レンズと第３レンズの空気間隔に関する条件である。本発明の撮影レンズでは第２レンズの物体側あるいは像側の空気間隔に絞りを配置している。従って、収差補正とともに第２レンズと第３レンズの空気間隔には絞りを配置できる為の間隔が必要とされる場合がある。したがって、上限を越えても絞りを配置する条件としては問題なく、諸収差の補正にも有利であり、テレセントリック性も良好であるが、全長を長くする方向であるから好ましくはない。逆に、下限をこえた場合には、絞りの機構を設計するのが困難となる場合があり、諸収差の補正についても悪化することとなる。
【００１７】
条件式（６）は、全系を構成するレンズの内、正レンズの屈折率に関しての条件で、ペッツバール和を小さくおさえて、像面湾曲、非点収差を良好に補正するための条件である。上限を越えた場合、諸収差補正に対しては有利であるが、コストが高くなりやすく、また、一般的には使用できる硝材が限定されることが多く、色収差の補正が困難となる。逆に下限を越えた場合には、ペッツバール和が大きくなってしまい像面湾曲の補正が困難となる。
【００１８】
条件式（７）は、全系に使用されている正レンズと負レンズのアッベ数の配分に関するものである。上限を越えると、すなわち全系の各正レンズのアッベ数が大きくなった場合には、それぞれの屈折率は逆に低くなりペッツバール和が大きくなってしまい像面湾曲の補正が困難となる。また、下限をこえると、色収差の補正のため各レンズのパワーが大きくなり、球面収差およびコマ収差の補正に不利となる。
【００１９】
条件式（８）は第２レンズの形状に関する条件式である。第２レンズは比較的大きな正のパワーをもつ。従って、球面収差をはじめとして大きな収差係数をもつが、これらをこの第２レンズの各面にバランス良く配分し補正することが必要である。条件式（８）で下限を越えると、第２レンズの物体側面である第３面の面パワーが強くなりすぎ、第３面の諸収差係数が過大となり、逆に上限を越えると第２レンズの像側面である第４面の諸収差係数が過大となる。いずれにしても、良好な収差補正が困難となる。
【００２０】
条件式（９）は、負レンズであるの第３レンズの形状に関する条件式である。第３レンズは強い負のパワーをもっていて、色収差、及びペッツバール和に関して重要であるが、さらに条件式（９）のように第３レンズの物体側面である第５面と像側面である第６面の曲率半径の比率が特に球面収差、非点収差のバランスに重要である。上限を越えて第５面が小さくなると球面収差が急激に補正過剰となり、下限を越えると、球面収差は補正不足となり、また非点収差係数が急激に増加してしまう。
【００２１】
条件式（１０）は、第５レンズの形状に関する条件であり、これにより歪曲収差を良好に補正し、かつテレセントリック性を良好にする事ができる。上限を越えると、球面収差補正過剰となり、また歪曲収差は補正不足となる。下限をこえると、逆の状態となり、すなわち球面収差が補正不足で残り、歪曲収差は補正過剰となる。
【００２２】
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ないし４では、いずれも物体側より順に、メニスカス負レンズＬ１と、空気間隔をあけた後配置される両凸正レンズＬ２の２枚のレンズからなり、両凸正レンズＬ２の物体側あるいは像側の空気間隔に絞りＳが配置される第１レンズ群ＬＧ１と、空気間隔をあけて配置される両凹負レンズＬ３、正レンズＬ４、及び両凸正レンズＬ５の３枚のレンズからなる第２レンズ群ＬＧ２、及び平行平面ガラスＬＰを基本構成とする。平行平面ガラスＬＰはＣＣＤのカバーガラス、水晶フィルター、及び赤外吸収フィルターから構成されるのであるが、光学的には何ら問題はないのでこれらの総厚に等しい１枚の平行平面ガラスで表現している。
【００２３】
［実施例１］  図１及び図２は、本発明の撮影レンズの第１実施例を示すものであり、図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。
【００２４】
諸収差図中ｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長における収差曲線である。またＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００２５】
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、ｗはレンズの半画角、ｂf はバックフォーカスを表す。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。バックフォーカスｂf は第５レンズの像側面から像面までの距離の空気換算距離である。
【００２６】
【表１】
0003788133.tif 000002
【００２７】
［実施例２］  図３及び図４は、本発明の撮影レンズの第２実施例を示すものであり、図３は、そのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。
【００２８】
【表２】
0003788133.tif 000003
【００２９】
［実施例３］  図５及び図６は、本発明の撮影レンズの第３実施例を示すものであり、図５は、そのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。
【００３０】
【表３】
0003788133.tif 000004
【００３１】
［実施例４］  図７及び図８は、本発明の撮影レンズの第４実施例を示すものであり、図７は、そのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。
【００３２】
【表４】
0003788133.tif 000005
【００３３】
次に実施例１ないし４の各条件式に対する値を、まとめて表５に示す。
【００３４】
【表５】
0003788133.tif 000006
【００３５】
表５から明らかなように、実施例１ないし４の数値は条件式（１）ないし（１０）を満足しており、収差図から明らかなように、各収差とも良好に補正されている。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、十分なバックフォーカスを有し、テレセントリック性も良好で、高解像度で、かつコンパクトで構成枚数の少ない撮影レンズを得る事ができる。
【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実施例のレンズの諸収差図
【図５】本発明による撮影レンズの第３実施例のレンズ構成図
【図６】第３実施例のレンズの諸収差図
【図７】本発明による撮影レンズの第４実施例のレンズ構成図
【図８】第４実施例のレンズの諸収差図
【図１】
0003788133.tif 000007
【図２】
0003788133.tif 000008
【図３】
0003788133.tif 000009
【図４】
0003788133.tif 000010
【図５】
0003788133.tif 000011
【図６】
0003788133.tif 000012
【図７】
0003788133.tif 000013
【図８】
0003788133.tif 000014