(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像面側へと順に、メニスカス形状の第１レンズと、
正の屈折力を有し、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズとによって構成され、
以下の条件を満足することを特徴とする撮像レンズ。
ｆ２／ｆ＞０．９
ｎｄ２＞１．５５
｜ｆ１／ｆ｜＞３．５
但し、
ｆ：レンズ全系の焦点距離、
ｆ２：第２レンズの焦点距離、
ｎｄ２：第２レンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、
とする。
【請求項２】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
０．２＜ｄ１／ｆ＜０．３５
但し、
ｄ１：第１レンズの中心部における厚み、
とする。
【請求項３】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
０．６５＜｜ｅｘｐ／ｌ｜
但し、
ｅｘｐ：像面から射出瞳までの距離、
ｌ：第１レンズの物体側の面の頂点から像面までの距離（フィルターを除く空気中換算）、
とする。
【請求項４】
第２レンズ像面側の面の曲率半径は、１より大きいことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
２つのレンズと撮像素子とを備えたレンズ系において、
物体側から像面側へと順に、メニスカス形状の第１レンズと、正の屈折力を有し、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズと、フィルターと、前記撮像素子とが配列され、
以下の条件を満足することを特徴とするレンズ系。
ｆ２／ｆ＞０．９
ｎｄ２＞１．５５
｜ｆ１／ｆ｜＞３．５
但し、
ｆ：レンズ全系の焦点距離、
ｆ２：第２レンズの焦点距離、
ｎｄ２：第２レンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、
とする。
【請求項６】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項５に記載のレンズ系。
０．２＜ｄ１／ｆ＜０．３５
但し、
ｄ１：第１レンズの中心部における厚み、
とする。
【請求項７】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項５に記載のレンズ系。
０．６５＜｜ｅｘｐ／ｌ｜
但し、
ｅｘｐ：像面から射出瞳までの距離、
ｌ：第１レンズの物体側の面の頂点から像面までの距離（フィルターを除く空気中換算）、
とする。
【請求項８】
第２レンズ像面側の面の曲率半径は、１より大きいことを特徴とする請求項５に記載のレンズ系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、性能を劣化させないで組み立て性を向上させた小型の撮像レンズ及びレンズ系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型の撮像レンズとして、所謂レンズ付きフィルム等の簡易型カメラ用として考案された撮像レンズがある。例えば、特開平４−２１１２１５号公報、特開平５−２８１４６５号公報及び特開平６−２５８５７４号公報には、２枚構成の撮像レンズが開示されている。
【０００３】
また、上記公報に記載されたような２枚構成の撮像レンズの他の用途のものとしては、ファクシミリ等の読み取り光学系用のものとして特開平８−５９１０号公報、内視鏡用として特開平５−３４１１８５号公報に記載されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の小型の撮像レンズにあっては、以下に示すような問題があった。
【０００５】
即ち、特開平４−２１１２１５号公報及び特開平５−２８１４６５号公報に記載された撮像レンズは、感光体である銀塩フィルムの表面の湾曲によって像面を補正し、更に開放Ｆ値が９乃至１１程度と暗いため、銀塩フィルムの代わりに撮像素子（以下、ＣＣＤ）を用いた撮像機器の撮像レンズとしては適さないものである。
【０００６】
特開平６−２５８５７４号公報及び特開平８−５９１０号公報に記載された撮像レンズにあっては、小型化を図るため物体側より順に正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズによって構成された、所謂テレフォトタイプであるので射出光線の角度が大きく、感光体としてＣＣＤを用いると色ずれが起こってしまい、更に、ＣＣＤを用いた撮像機器には必須の赤外光のカット用及びローパス用の各フィルタを配置するスペースを確保することが困難なものである。
【０００７】
また、内視鏡用として考案された特開平５−３４１１８５号公報に記載の撮像レンズにあっては、物体側より順に負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズによって構成され、これらレンズの間に絞りを配置し、感光体としてはＣＣＤが用いられているが、絞りに対して非対称な屈折力の配置によって歪曲収差が発生すると共に、２枚のレンズの偏心によって光学性能が劣化してしまうため、高い組立精度を要するものである。
【０００８】
従って、本発明は、２枚構成の撮像レンズにおいて、偏心による光学性能の劣化を抑制して組み立て性を向上させると共に、各種収差の補正も良好に行うことができるようにすることを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明撮像レンズは、物体側から像面側へと順に、メニスカス形状の第１レンズと、正の屈折力を有し、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズとによって構成し、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ２を第２レンズの焦点距離、ｎｄ２を第２レンズのｄ線における屈折率、ｆ１を第１レンズの焦点距離とすると、ｆ２／ｆ＞０．９、ｎｄ２＞１．５５、｜ｆ１／ｆ｜＞３．５の各条件を満足するようにしたものである。また、本発明レンズ系は、少なくとも２つのレンズと撮像素子とを備えたレンズ系において、物体側から像面側へと順に、メニスカス形状の第１レンズと、正の屈折力を有し、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズと、前記撮像素子とを配列し、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ２を第２レンズの焦点距離、ｎｄ２を第２レンズのｄ線における屈折率、ｆ１を第１レンズの焦点距離とすると、ｆ２／ｆ＞０．９、ｎｄ２＞１．５５、｜ｆ１／ｆ｜＞３．５の各条件を満足するようにしたものである。
【００１０】
従って、２枚のレンズによって、小型で、歪曲収差が良好に補正されると共に、レンズ面の加工や製造時の組立てが容易な撮像レンズ又はレンズ系を構成することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明撮像レンズ及びレンズ系の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、図１乃至図４は第１の実施の形態１を、図５乃至図８は第２の実施の形態１Ａを、図９乃至図１２は第３の実施の形態１Ｂを、図１３乃至図１６は第４の実施の形態１Ｃを、図１７乃至図２０は第５の実施の形態１Ｄをそれぞれ示すものである。
【００１２】
初めに、各実施の形態における共通事項について説明する。
【００１３】
尚、以下の説明において、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面を、「Ｒｉ」は上記面Ｓｉの曲率半径を、「ｄｉ」は面Ｓｉと面Ｓｉ＋１との間の光軸上における面間隔を、「ｎｄｉ」は第ｉレンズ（ｎｄ３はフィルタ）のｄ線における屈折率を、「νｄｉ」は第ｉレンズ（νｄ３はフィルタ）のｄ線におけるアッベ数を、「ｆ」はレンズ全系の焦点距離を、「Ｆｎｏ．」は開放Ｆ値を、「ω」は半画角をそれぞれ示すものとする。
【００１４】
また、レンズ面の非球面形状は、
Ｚ＝（Ｈ2／ｒ）／〔１＋√（１−｛Ｋ＋１｝・｛Ｈ／ｒ｝2）〕＋Ａ４・Ｈ4＋Ａ６・Ｈ6＋Ａ８・Ｈ8＋Ａ１０・Ｈ10
にて定義されるものとする。
【００１５】
ここで、「Ｚ」はレンズ面の任意の点のレンズ頂点の接平面からの光軸方向の距離を、「ｒ」は曲率半径を、「Ｈ」は光軸からの距離（Ｈ＝√｛Ｘ２＋Ｙ２｝）を、「Ｋ」は円錐定数をそれぞれ示し、また、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８及びＣ１０は、それぞれ４次、６次、８次及び１０次の非球面係数である。
【００１６】
第１乃至第５の実施例における撮像レンズ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄはそれぞれ、図１、図５、図９、図１３及び図１７に示すように、物体側から像面側へと順に、屈折力の弱いメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズＬ２とによって構成されたレンズ系を有するものである。尚、上記第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には絞りＩＲが配設されると共に、第２レンズＬ２と像面（撮像面）ＩＭＧとの間にはフィルタＦＬが配設される。
【００１７】
また、撮像レンズ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄは、ｆ２を第２レンズＬ２の焦点距離、ｎｄ２を第２レンズＬ２のｄ線における屈折率とすると、ｆ２／ｆ＞０．９（以下、「条件式１」という。）及びｎｄ２＞１．５５（以下、「条件式２」という。）を満足するようにされたものである。
【００１８】
更に、ｆ１を第１レンズの焦点距離、ｄ１を第１レンズの中心部における厚み、ｅｘｐを像面ＩＭＧから射出瞳（ｅｘｉｔ  ｐｕｐｉｌ）までの距離、ｌを第１レンズＬ１の物体側の面Ｓ１の頂点から像面ＩＭＧまでの距離（フィルターを除く空気中換算）とすると、｜ｆ１／ｆ｜＞３．５（以下、「条件式３」という。）、０．２＜ｄ１／ｆ＜０．３５（以下、「条件式４」という。）及び０．６５＜｜ｅｘｐ／ｌ｜（以下、「条件式５」という。）を満足するようにされたものである。
【００１９】
以下に、上記各条件式について説明する。
【００２０】
条件式１は、第２レンズＬ２の屈折力を制限するものであり、ｆ２／ｆの値が条件式１で規定された範囲外（０．９以下）となると、第２レンズＬ２と像面ＩＭＧとの間にフィルタＦＬを配設するための十分なバックフォーカスの値を確保することが困難になる。
【００２１】
ところで、ｆ２／ｆの値が条件式１で規定された範囲外の時に、十分なバックフォーカスを得るために第１レンズＬ１の屈折力を負の側に寄せると、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２がそれぞれ、絞りＩＲを挟んで負及び正の非対称な配置を有する構成となって、歪曲収差が大きくなってしまう。
【００２２】
尚、具体的には、第２レンズの像面側の面Ｓ４の曲率半径ｒ４は、ｒ４＞１とするのが望ましい。
【００２３】
条件式２は、第２レンズＬ２の形状を規定するものであり、第２レンズＬ２のｄ線における屈折率が１．５５以下となると、第２レンズＬ２がメニスカス形状を維持することができずに両面凸のレンズとなり、レンズ全系のバックフォーカスが短くなると共に、偏心に対する感度が高くなってしまい、更に、ペッツバール和の増大によって非点収差が大きくなり、サジタル像面及びメリディオナル像面における非点収差のバランスが維持できなくなる。
【００２４】
条件式３は、第１レンズの周辺形状を規定するものである。
【００２５】
即ち、第１レンズＬ１は、歪曲収差及び周辺光束（下光線）のコマフレアを補正するものであるので、屈折力が大きいと、コマフレアの発生が大きくなって、これを補正するための非球面形状が複雑になってしまう。そして、非球面形状が複雑になると、レンズ面の加工が困難となり、組立時においても、偏心に対する感度も高くなってしまう。
【００２６】
条件式４は、第１レンズＬ１の中心部の厚みを制限するものであり、ｄ１／ｆの値が０．２以下となると、第１レンズＬ１の強度が不足して面形状を安定して保てなくなる。逆に、ｄ１／ｆの値が０．３５以上になると、第１レンズＬ１が大型化すると共に、周辺光束の収差を補正するために高次の非球面項の効きを大きくする必要が生じると共に、偏心によってフレアが発生して、結像性能の劣化を招きやすくなる。
【００２７】
条件式５は、像面ＩＭＧからの射出瞳の距離を制限するものであり、｜ｅｘｐ／ｌ｜の値が０．６５以下になると、ＣＣＤへの射出光束の傾きが大きくなって、ＣＣＤの受光面の周辺部における光量の低下が目立つこととなってしまう。
【００２８】
次に、各実施の形態の詳細を示す。
【００２９】
表１に第１の実施の形態における撮像レンズ１の各値を示す。
【００３０】
【表１】
0003767182.tif 000002
【００３１】
表２に非球面によって構成される面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。
【００３２】
【表２】
0003767182.tif 000003
【００３３】
尚、上記表２中の「Ｅ」は、１０を底とする指数表現を意味するものとする（後述する表５、表８及び表１１においても同様。）。
【００３４】
表３に撮像レンズ１の各条件式の値及びｆ、Ｆｎｏ．、ωの各値を示す。
【００３５】
【表３】
0003767182.tif 000004
【００３６】
図２乃至図４に撮像レンズ１における球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を示す。また、球面収差図において、実線はｅ線（波長５４６．１ｎｍ）、破線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示すものである。
【００３７】
表４に第２の実施の形態における撮像レンズ１Ａの各値を示す。
【００３８】
【表４】
0003767182.tif 000005
【００３９】
表５に非球面によって構成される面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。
【００４０】
【表５】
0003767182.tif 000006
【００４１】
表６に撮像レンズ１Ａの各条件式の値及びｆ、Ｆｎｏ．、ωの各値を示す。
【００４２】
【表６】
0003767182.tif 000007
【００４３】
図６乃至図８に撮像レンズ１Ａにおける球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を示す。また、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線における値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示すものである。
【００４４】
表７に第３の実施の形態における撮像レンズ１Ｂの各値を示す。
【００４５】
【表７】
0003767182.tif 000008
【００４６】
表８に非球面によって構成される面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。
【００４７】
【表８】
0003767182.tif 000009
【００４８】
表９に撮像レンズ１Ａの各条件式の値及びｆ、Ｆｎｏ．、ωの各値を示す。
【００４９】
【表９】
0003767182.tif 000010
【００５０】
図１０乃至図１２に撮像レンズ１Ｂにおける球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を示す。また、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線における値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示すものである。
【００５１】
表１０に第４の実施の形態における撮像レンズ１Ｃの各値を示す。
【００５２】
【表１０】
0003767182.tif 000011
【００５３】
表１１に非球面によって構成される面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。
【００５４】
【表１１】
0003767182.tif 000012
【００５５】
表１２に撮像レンズ１Ｃの各条件式の値及びｆ、Ｆｎｏ．、ωの各値を示す。
【００５６】
【表１２】
0003767182.tif 000013
【００５７】
図１４乃至図１６に撮像レンズ１Ｃにおける球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を示す。また、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線における値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示すものである。
【００５８】
表１３に第５の実施の形態における撮像レンズ１Ｄの各値を示す。
【００５９】
【表１３】
0003767182.tif 000014
【００６０】
表１４に非球面によって構成される面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。
【００６１】
【表１４】
0003767182.tif 000015
【００６２】
表１５に撮像レンズ１Ｄの各条件式の値及びｆ、Ｆｎｏ．、ωの各値を示す。
【００６３】
【表１５】
0003767182.tif 000016
【００６４】
図１８乃至図２０に撮像レンズ１Ｄにおける球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を示す。また、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線における値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示すものである。
【００６５】
このように、本発明撮像レンズ及びレンズ系においては、第１レンズＬ１の非球面によって歪曲収差及びコマフレアが良好に補正されるため、レンズの偏心による光学性能の低下を抑制することが可能になって、レンズの偏心に対する感度を低くして部品精度を緩くすることにより組立性が向上した、２枚構成の小型のレンズ系を得ることが可能である。
【００６６】
尚、前記各実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように本発明撮像レンズは、物体側から像面側へと順に、メニスカス形状の第１レンズと、正の屈折力を有し、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズとによって構成し、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ２を第２レンズの焦点距離、ｎｄ２を第２レンズのｄ線における屈折率、ｆ１を第１レンズの焦点距離とすると、ｆ２／ｆ＞０．９、ｎｄ２＞１．５５、｜ｆ１／ｆ｜＞３．５の各条件を満足するようにしたので、また、本発明レンズ系は、少なくとも２つのレンズと撮像素子とを備えたレンズ系において、物体側から像面側へと順に、メニスカス形状の第１レンズと、正の屈折力を有し、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズと、前記撮像素子とを配列し、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ２を第２レンズの焦点距離、ｎｄ２を第２レンズのｄ線における屈折率、ｆ１を第１レンズの焦点距離とすると、ｆ２／ｆ＞０．９、ｎｄ２＞１．５５、｜ｆ１／ｆ｜＞３．５の各条件を満足するようにしたので、２枚のレンズによって、小型で、且つ、歪曲収差が良好に補正されると共に、レンズ面の加工や製造時の組立てが容易な撮像レンズ又はレンズ系を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図２乃至図４と共に本発明撮像レンズ及びレンズ系の第１の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を概略的に示す図である。
【図２】  球面収差図である。
【図３】  非点収差図である。
【図４】  歪曲収差図である。
【図５】  図６乃至図８と共に本発明撮像レンズ及びレンズ系の第２の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を概略的に示す図である。
【図６】  球面収差図である。
【図７】  非点収差図である。
【図８】  歪曲収差図である。
【図９】  図１０乃至図１２と共に本発明撮像レンズ及びレンズ系の第３の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１０】  球面収差図である。
【図１１】  非点収差図である。
【図１２】  歪曲収差図である。
【図１３】  図１４乃至図１６と共に本発明撮像レンズ及びレンズ系の第４の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１４】  球面収差図である。
【図１５】  非点収差図である。
【図１６】  歪曲収差図である。
【図１７】  図１８乃至図２０と共に本発明撮像レンズ及びレンズ系の第５の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１８】  球面収差図である。
【図１９】  非点収差図である。
【図２０】  歪曲収差図である。
【符号の説明】
１…撮像レンズ、１Ａ…撮像レンズ、１Ｂ…撮像レンズ、１Ｃ…撮像レンズ、１Ｄ…撮像レンズ、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、ＩＭＧ…像面
【図１】
0003767182.tif 000017
【図２】
0003767182.tif 000018
【図３】
0003767182.tif 000019
【図４】
0003767182.tif 000020
【図５】
0003767182.tif 000021
【図６】
0003767182.tif 000022
【図７】
0003767182.tif 000023
【図８】
0003767182.tif 000024
【図９】
0003767182.tif 000025
【図１０】
0003767182.tif 000026
【図１１】
0003767182.tif 000027
【図１２】
0003767182.tif 000028
【図１３】
0003767182.tif 000029
【図１４】
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【図１５】
0003767182.tif 000031
【図１６】
0003767182.tif 000032
【図１７】
0003767182.tif 000033
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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