(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹レンズからなる第１レンズと、凸レンズからなる第２レンズとからなり、少なくとも前記第１レンズの第１面を非球面形状に形成した撮像素子を利用した撮像装置に用いられる２枚構成の撮像レンズであって、
（１）１．０≦ｆ２ ／ｆｌ≦１．２
（２）０．５ｆｌ＜Ｄ２ ＜ｆｌ
（３）０．２５＜｜ｆ2 ｜／｜ｆ1 ｜＜０．９
但し、
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
ｆ２ ：第２レンズの焦点距離
Ｄ２ ：第１レンズと第２レンズとの面間隔
の条件を満足することを特徴とする撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像レンズに係り、特に携帯型のコンピュータやテレビ電話等に搭載されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用した撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラ）に用いられ、小型軽量化を図ることを可能とした２枚レンズ構成の撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの進展が著しく、例えば、携帯型のコンピュータやテレビ電話等に搭載するためのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を利用したカメラ、例えば、ＣＣＤカメラの需要が著しく高まっている。このようなＣＣＤカメラは、限られた設置スペースに搭載する必要があることから、小型であり、かつ、軽量であることが望まれている。
【０００３】
そのため、このようなＣＣＤカメラに用いられる撮像レンズも、同様に、小型軽量であることが要求されている。
【０００４】
このような撮像レンズとしては、従来から、２枚のレンズを用いた２枚組のレンズ系が用いられている。
【０００５】
このような従来の２枚組レンズ系の撮像レンズとしては、例えば、特開平１０−１０４５１１号公報や特公平７−５０２４６号公報等に開示されているものがある。
【０００６】
これらの各公報に開示されている撮像レンズは、物体側から第１レンズおよび第２レンズを順次配列するとともに、前記第１レンズをその第１面および第２面の中心曲率半径の符号が同じとされたメニスカス凹レンズとし、前記第２レンズを凸レンズとしたものである。このような構成とすることにより、焦点距離を短縮しつつ、バックフォーカス距離を確保することができるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の特開平１０−１０４５１１号公報に開示された撮像レンズにおいては、相対的に第１レンズの第２面の中心曲率半径が小さくなってしまうため、製造が極めて困難となるという問題を有している。また、倍率色収差を補正するために第２レンズより像面側に絞りを配置しようとすると、第１レンズの径が大きくなってしまい、第１レンズの第２面の製造がさらに困難となってしまうという問題をも有している。さらに、この従来の撮像レンズにおいては、第１レンズの第２面の製造が困難となるため、撮像レンズの広角化（短焦点化）にほとんど対応することができないという問題をも有している。
【０００８】
また、特公平７−５０２４６号公報に開示された撮像レンズにおいては、その構造上、レンズの光学系の全長が長くなってしまうという致命的な問題を有している。また、このような構成の光学系の場合には、画角外から撮像レンズのレンズ系に迷光が進入してしまうと、ゴーストが発生してしまうため、第１レンズの第１面の光軸近辺における形状は平面に近いことが要求される。ところが、第２レンズより像面側に絞りを配置しようとすると、第１レンズの径が大きくなってしまい、第１レンズ径の大型化は、第１レンズの第１面の形状の凸面化につながり、撮像レンズの性能が低下してしまうという問題をも有している。しかも、第１レンズのパワーは、歪曲収差等の各収差の発生に大きく関連しており、第１レンズの第１面の形状が極端な凸面状になると、歪曲収差等を除去することができなくなってしまうという問題を有している。
【０００９】
本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保した状態で、第１レンズおよび第２レンズのパワーを適正に設定することができ、しかも、容易に製造することのできる撮像レンズを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、凹レンズからなる第１レンズと、凸レンズからなる第２レンズとからなり、少なくとも前記第１レンズの第１面を非球面形状に形成した撮像素子を利用した撮像装置に用いられる２枚構成の撮像レンズであって、
（１）１．０≦ｆ２ ／ｆｌ≦１．２
（２）０．５ｆｌ＜Ｄ２ ＜ｆｌ
（３）０．２５＜｜ｆ２ ｜／｜ｆ１ ｜＜０．９
但し、
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
ｆ２ ：第２レンズの焦点距離
Ｄ２ ：第１レンズと第２レンズとの面間隔
の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１１】
この請求項１に記載の発明によれば、式（１）、式（２）および式（３）は、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保した状態で、第１レンズおよび第２レンズのパワーを適正に設定することができるための条件であり、式（１）において、ｆ2 ／ｆｌが１．０より小さいと、第２レンズが強いパワーの凸レンズとなり、第２レンズの第２面の中心曲率半径が小さくなる傾向があるため、製造が困難となり、しかも、諸収差の悪化を招いてしまう。また、ｆ2 ／ｆｌの値が１．２を越えると、所望の焦点距離を得るためには、第１レンズと第２レンズとの間隔が広くなってしまうため、光学系全体が大型化してしまう。さらに、このように第１レンズと第２レンズとの間隔が広くなると、第１レンズの第２面の有効径が大きくなることから、第２面の凹面の深さ（光軸方向の深さ）が大きくなるので、製造が困難となる。また、式（２）において、Ｄ2 が０．５ｆｌ以下の場合、レンズ間隔が狭くなりすぎ、短焦点化すなわち、広角化に適正に対応することができない。また、Ｄ2 がｆｌ以上の場合、光学系全体の小型化を図ることができず、しかも、第１レンズが大型化してしまい、また、第１レンズの第２面の製造が困難となる。さらに、式（３）において、｜f2 ｜／｜f1 ｜が０．２５以下の場合、バックフォーカス距離を大きく確保することができず、ローパスフィルタ等の各種フィルタが挿入できない。また、｜f2｜／｜f1 ｜が０．９以上の場合、第１レンズのパワーが強すぎて第１レンズの製造が困難となり、さらに、歪曲収差が発生しやすくなる。
【００１２】
本発明においては、前記各式の条件を満たすことにより、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保したままで、第１レンズおよび第２レンズのパワーを適正に設定することができ、各レンズを容易に製造することができる。特に、倍率色収差の補正のための絞りを第２レンズよりも像側に配置した場合であっても、第１レンズを容易に製造することが可能となり、また、第１レンズの径の大型化あるいは広角化にも容易に対応することができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１から図１３を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る撮像レンズの基本構造を示したもので、凹レンズからなる第１レンズ１と、凸レンズからなる第２レンズ２とからなり、これら各第１レンズ１および第２レンズ２のうち、少なくとも前記第１レンズ１の物体側に位置する第１面が非球面形状に形成されている。前記各第１レンズ１および第２レンズ２は、次の条件を満たすようになっている。
【００１５】
（１）１．０≦ｆ2 ／ｆｌ≦１．２
（２）０．５ｆｌ＜Ｄ2 ＜ｆｌ
（３）０．２５＜｜f2 ｜／｜f1 ｜＜０．９
但し、ｆｌはレンズ系全体の焦点距離、ｆ1 は第１レンズ１の焦点距離、ｆ2 は第２レンズ２の焦点距離、Ｄ2 は第１レンズ１と第２レンズ２との面間隔である。
【００１６】
さらに、前記第１レンズ１の第２面側および第２レンズ２の第２面側には、それぞれ光量制限板３および絞り４がそれぞれ配設されており、第２レンズ２の第２面側には、カバーガラス５および撮像素子としてのＣＣＤが実装されたＣＣＤ基板６が順次配設されている。
【００１７】
なお、光量制限板３および絞り４は、必ずしも必要とされるものではなく、これらを配置せずに光学系を構成することも可能である。ただし、絞り４について、適当な位置に配置して光学系を構成することがより望ましいものである。
【００１８】
なお、前記第１レンズ１は、両面が凹状とされた凹レンズでもよいし、メニスカス状とされた凹レンズでもよい。また、前記第２レンズ２は、両面が凸状とされた凸レンズでもよいし、メニスカス状とされた凸レンズでもよい。さらに、前記絞り４を第２レンズ２の第１面側に配置させるようにしてもよい。
【００１９】
本実施形態において、式（１）、式（２）および式（３）は、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保した状態で、第１レンズ１および第２レンズ２のパワーを適正に設定することができるための条件である。
【００２０】
式（１）において、ｆ2 ／ｆｌが１．０より小さいと、第２レンズ２が強いパワーの凸レンズとなり、第２レンズ２の第２面の中心曲率半径が小さくなるため、製造が困難となり、しかも、諸収差の悪化を招いてしまう。また、ｆ2 ／ｆｌの値が１．２を越えると、第１レンズ１と第２レンズ２との間隔が広くなるため、光学系全体が大型化してしまい、さらに、このように第１レンズ１と第２レンズ２との間隔が広くなると、第１レンズ１の第２面の中心曲率半径を小さくする必要があり、製造が困難となる。
【００２１】
また、式（２）において、Ｄ2 が０．５ｆｌ以下の場合、レンズ間隔が狭くなりすぎ、短焦点化すなわち、広角化に適正に対応することができない。また、Ｄ2 がｆｌ以上の場合、光学系全体の小型化を図ることができず、しかも、第１レンズ１が大型化して製造が困難となる。
【００２２】
さらに、式（３）において、｜f2 ｜／｜f1 ｜が０．２５以下の場合、バックフォーカス距離を大きく確保することができず、ローパスフィルタ等の各種フィルタが挿入できない。また、｜f2 ｜／｜f1 ｜が０．９以上の場合、第１レンズ１のパワーが強すぎて第１レンズ１の製造が困難となり、さらに、歪曲収差が発生しやすくなる。
【００２３】
本実施形態においては、前記各式の条件を満たすことにより、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保したままで、第１レンズ１および第２レンズ２のパワーを適正に設定することができ、各レンズを容易に製造することができる。特に、色収差の補正のための絞り４を第２レンズ２よりも像側に配置した場合であっても、第１レンズ１を容易に製造することが可能となり、また、第１レンズ１の径の大型化あるいは広角化にも容易に対応することができる。
【００２４】
本実施形態における光学系は、像面の対角長を１０ｍｍインチ以下、対角画角を５０〜１００゜程度とした広角光学系に極めて好適である。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図２から図１１を参照して説明する。
【００２６】
ここで、本実施例において、ｆｌは全系の焦点距離、ｆ1 は第１レンズ１の焦点距離、ｆ2 は第２レンズ２の焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス距離、ＦはＦナンバー、２ωは画角、Ｄ2 は第１レンズ１と第２レンズ２との面間隔、ｒはレンズ等の曲率半径、ｄはレンズ厚または空気間隔、ｎｄは屈折率を示す。
【００２７】
また、レンズの非球面の形状は、光軸方向にＺ軸、光軸と垂直方向にＸ軸をとり、光の進行方向を正とし、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄを非球面係数としたとき次式で表している。
【００２８】
0003751159.tif 000002
＜実施例１＞
図２は本発明の第１実施例を示したもので、本実施例においては、前記図１に示す構成の撮像レンズであり、第２レンズ２の第２面より像面側に絞り４を配置したものである。なお、本実施例においては、光量制限板３が第１レンズ１と第２レンズ２との間に配置されているが、これは必ずしも必要とされるものではない。この第１実施例の撮像レンズは以下の条件に設定されている。
【００２９】
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、絞り４からＣＣＤ面（撮像面）までの空気換算距離とする。
【００３０】
0003751159.tif 000003
このような条件の下で、
ｆ2 ／ｆｌ＝１．０２２となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００３１】
また、Ｄ2 ／ｆｌ＝０．８２４となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００３２】
さらに、｜f2 ｜／｜f1 ｜＝０．６７８となり、前記（３）式を満足するものであった。
【００３３】
この実施例１の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図３に示す。
【００３４】
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００３５】
＜実施例２＞
図４は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例においては、第１レンズ１と第２レンズ２との間に絞り４を配置したものである。この第２実施例の撮像レンズは、以下の条件に設定されている。
【００３６】
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、第２レンズ２の第２面からＣＣＤ面（撮像面）までの空気換算距離とする。
【００３７】
0003751159.tif 000004
このような条件の下で、
ｆ2 ／ｆｌ＝１．０８９となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００３８】
また、Ｄ2 ／ｆｌ＝０．９１４となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００３９】
さらに、｜f2 ｜／｜f1 ｜＝０．８０５となり、前記（３）式を満足するものであった。
【００４０】
この実施例２の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図５に示す。
【００４１】
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００４２】
＜実施例３＞
図６は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例においては、第１レンズ１と第２レンズ２との間に絞り４を配置させたものである。この第３実施例の撮像レンズは、以下の条件に設定されている。
【００４３】
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、第２レンズ２の第２面からＣＣＤ面（撮像面）までの空気換算距離とする。
【００４４】
0003751159.tif 000005
このような条件の下で、
ｆ2 ／ｆｌ＝１．０２２となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００４５】
また、Ｄ2 ／ｆｌ＝０．８２４となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００４６】
さらに、｜f2 ｜／｜f1 ｜＝０．４７７となり、前記（３）式を満足するものであった。
【００４７】
この実施例３の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図７に示す。
【００４８】
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００４９】
＜実施例４＞
図８は本発明の第４実施例を示したもので、本実施例においては、第１レンズ１と第２レンズ２との間に絞り４を配置したものである。この第４実施例の撮像レンズは、以下の条件に設定されている。
【００５０】
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、第２レンズ２の第２面からＣＣＤ面（撮像面）までの空気換算距離とする。
【００５１】
0003751159.tif 000006
このような条件の下で、
ｆ2 ／ｆｌ＝１．０２０となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００５２】
また、Ｄ2 ／ｆｌ＝０．９１５となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００５３】
さらに、｜f2 ｜／｜f1 ｜＝０．６０１となり、前記（３）式を満足するものであった。
【００５４】
この実施例４の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図９に示す。
【００５５】
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００５６】
＜実施例５＞
図１０は本発明の第５実施例を示したもので、本実施例においては、第１レンズ１と第２レンズ２との間に絞り４を配置したものである。この第５実施例の撮像レンズは、以下の条件に設定されている。
【００５７】
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、第２レンズ２の第２面からＣＣＤ面（撮像面）までの空気換算距離とする。
【００５８】
0003751159.tif 000007
このような条件の下で、
ｆ2 ／ｆｌ＝１．０５４となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００５９】
また、Ｄ2 ／ｆｌ＝０．８８９となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００６０】
さらに、｜f2 ｜／｜f1 ｜＝０．６０１となり、前記（３）式を満足するものであった。
【００６１】
この実施例５の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図１１に示す。
【００６２】
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００６３】
＜実施例６＞
図１２は本発明の第６実施例を示したもので、本実施例においては、第１レンズ１と第２レンズ２との間に絞り４を配置したものである。この第６実施例の撮像レンズは、以下の条件に設定されている。
【００６４】
なお、本実施例におけるバックフォーカス距離Ｂｆは、第２レンズ２の第２面からＣＣＤ面（撮像面）までの空気換算距離とする。
【００６５】
0003751159.tif 000008
このような条件の下で、
ｆ2 ／ｆｌ＝１．０５９となり、前記（１）式を満足するものであった。
【００６６】
また、Ｄ2 ／ｆｌ＝０．８２４となり、前記（２）式を満足するものであった。
【００６７】
さらに、｜f2 ｜／｜f1 ｜＝０．４９５となり、前記（３）式を満足するものであった。
【００６８】
この実施例６の撮像レンズにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差を測定した結果を図１３に示す。
【００６９】
この測定結果によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差のいずれもほぼ満足できる値となり、十分な光学特性を得ることができることがわかる。
【００７０】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１に記載の発明に係る撮像レンズは、式（１）、式（２）および式（３）の条件を満たすことにより、所望の光学性能を維持するとともに、バックフォーカス距離を大きく確保したままで、第１レンズおよび第２レンズ２のパワーを適正に設定することができ、各レンズを容易に製造することができる。特に、倍率色収差の補正のための絞りを第２レンズ２よりも像側に配置した場合であっても、第１レンズを容易に製造することが可能となり、また、第１レンズの径の大型化あるいは広角化にも容易に対応することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る撮像レンズの実施の一形態を示す概略構成図
【図２】  本発明の撮像レンズの第１実施例を示す概略構成図
【図３】  図２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図４】  本発明の撮像レンズの第２実施例を示す概略構成図
【図５】  図４の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図６】  本発明の撮像レンズの第３実施例を示す概略構成図
【図７】  図６の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図８】  本発明の撮像レンズの第４実施例を示す概略構成図
【図９】  図８の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図１０】  本発明の撮像レンズの第５実施例を示す概略構成図
【図１１】  図１０の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【図１２】  本発明の撮像レンズの第６実施例を示す概略構成図
【図１３】  図１２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す説明図
【符号の説明】
１  第１レンズ
２  第２レンズ
３  光量制限板
４  絞り
５  カバーガラス
６  ＣＣＤ基板
【図１】
0003751159.tif 000009
【図２】
0003751159.tif 000010
【図３】
0003751159.tif 000011
【図４】
0003751159.tif 000012
【図５】
0003751159.tif 000013
【図６】
0003751159.tif 000014
【図７】
0003751159.tif 000015
【図８】
0003751159.tif 000016
【図９】
0003751159.tif 000017
【図１０】
0003751159.tif 000018
【図１１】
0003751159.tif 000019
【図１２】
0003751159.tif 000020
【図１３】
0003751159.tif 000021