JP3396683B1

JP3396683B1 - 撮像用レンズ

Info

Publication number: JP3396683B1
Application number: JP2002222675A
Authority: JP
Inventors: 智堂
Original assignee: マイルストーン株式会社
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: EP1387198B1; CN1497289A; DE60300843T2; KR20040012473A; JP2004062014A; DE60300843D1; US20040027478A1; KR100553388B1; CN1248025C; EP1387198A1; US6833968B2

Abstract

【要約】【課題】諸収差が良好に補正されており、かつ光学長
が６ｍｍ以下で、しかも十分なバックフォーカスが確保
されている。【解決手段】物体側から順に、開口絞りS１と、物体
側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する
第１レンズＬ１と、第２絞りS２と、像側に凹面を向け
たメニスカス形状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２
とが順に配列して構成されている。この開口絞りＳ１
は、入射面を構成している。また、第１レンズＬ１と第
２レンズＬ２との間に設けた第２絞りＳ２は、レンズの
周辺のコバの部分等に当たって乱反射した光、いわゆる
フレアーをカットするために挿入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＣＤまたはＣ
ＭＯＳを撮像素子として用いるカメラに搭載することに
好適な撮像用レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤまたはＣＭＯＳを撮像素子として
用いる小型カメラに搭載するレンズは、光学長が短い必
要がある。この種のレンズとして、例えば、特開平１０
−２０６７３０号公報において開示されている撮像レン
ズがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この文
献に開示された撮像レンズは、開口絞り面から、第２レ
ンズの第２面（像側の面）までの距離が５．３ｍｍであ
り、ＣＣＤまたはＣＭＯＳを撮像素子として用いる小型
カメラに搭載するレンズとしては光学長が長すぎる。ま
た、特開平１０−２０６７３０号公報において開示され
ている撮像レンズ系では、開口絞りが第１レンズと第２
レンズの間に挿入されている。すなわち、この文献に開
示されている撮像用レンズ系では、絞りが１面だけしか
設けられていない構造となっている。

【０００４】開口絞りの位置はレンズを設計する際に極
めて重要な意義を有することが知られている（例えば、
近藤文雄著：レンズの設計技法光学工業技術協会発行
昭和58年2月1日第2版）。すなわち、 (a)開口絞り位置と共役な入射瞳位置は、コマ収差、非
点収差、歪曲収差などに関係があり、３次収差係数を求
めるための基礎になること。 (b)物体側から数えて第１番目のレンズ（第１レンズ）
の物体側の面（第１面）から光軸に沿って像側に向かっ
て計った距離ｔの位置に開口絞りが設定された場合、次
式(イ)で定義されるＢの値がほぼ０であれば、十分に低
収差が実現していること（フラウンホーフェル（Fraunh
ofer）の条件）。Ｂ＝Ｃ−Ｓｔ (イ) ここに、Ｃ、Ｓは３次収差係数に係る定数である。 (c)また次式（ロ）で定義されるＺの値が０に近いほど
良く収差が補正されていること（チンケン−ゾンメル
（Zinken-Sommer）の条件）。Ｚ＝Ｓｔ²−２Ｃｔ+Ａ (ロ) ここに、Ｃ、Ｓ、Ａは３次収差係数に係る定数である。
が、知られている。

【０００５】このように、開口絞り位置は収差に関する
定量的な議論を行なうに当たっては本質的な役割を果た
しており、レンズ系の基本的に重要な構成要素である。

【０００６】ところで、上述したような小型カメラに搭
載する撮像用レンズとしては、光学長が短いことが要求
されることはもとより、結像される像の歪みが視覚を通
じて意識されず、かつ撮像素子の集積密度から要請され
る十分な程度に諸収差が小さく補正されていることが要
望されている。

【０００７】以下の説明において、「像の歪みが視覚を
通じて意識されず、かつ撮像素子の集積密度から要請さ
れる十分な程度に小さく諸収差が補正されている」こと
を、簡単のために単に「諸収差が良好に補正されてい
る」等と表現することもある。また諸収差が良好に補正
された画像を「良好な画像」ということもある。

【０００８】この発明の第１の目的は、諸収差が良好に
補正されており、光学長が短く、しかもバックフォーカ
スが十分に確保されている撮像用レンズを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
の発明による撮像用レンズは、物体側から順に、開口絞
りＳ１、第１レンズＬ１、第２絞りＳ２および第２レン
ズＬ２を配列した構成とする。第１レンズＬ１は物体側
に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有するレ
ンズとする。第２レンズＬ２は像側に凹面を向けたメニ
スカス形状の負の屈折力を有するレンズとする。

【００１０】また、この撮像用レンズは、第１レンズＬ
１の少なくとも１つの面を非球面としてあり、かつ第２
レンズＬ２の少なくとも１つの面を非球面としてあっ
て、全体として少なくとも２つのレンズ面を非球面とし
てあり、以下の条件を満たす。

【００１１】０．０９＜｜ｆ１/ｆ２｜＜０．３７（１）１．３３＜｜ｒ１/f｜＜４７．７７ (２) ３．０８＜｜ｒ１ / ｒ２｜＜１１３．１２（３）０．６３＜Ｄ/ｆ＜０.８７（４）ただし、ｆ：全系の焦点距離（第１、第２のレンズから成るレ
ンズ系の合成焦点距離）ｆ１：第１レンズの焦点距離ｆ２：第２レンズの焦点距離Ｄ：開口絞り面から、第２レンズ第２面（像側の面）
までの距離（レンズ中心長）ｒ１：第１レンズＬ１の物体側面の光軸近傍における曲
率半径（軸上曲率半径）ｒ２：第１レンズＬ１の像側面の光軸近傍における曲率
半径（軸上曲率半径）とする。

【００１２】この発明の開口絞りＳ１は、物体と第１レ
ンズＬ１との間に設置されている。換言すればこの開口
絞りＳ１は、第１レンズＬ１の外側、すなわち第１レン
ズの第１面（物体側の面）の前側に設定される。この開
口絞りＳ１は、入射面を構成している。また、第１レン
ズＬ１と第２レンズＬ２との間に設けた第２絞りＳ２
は、レンズの周辺のコバの部分等に当たって乱反射した
光、いわゆるフレアーをカットするために挿入される。

【００１３】次に、上記条件式（１）から（４）までの
式の意義を説明する。

【００１４】上記条件式（１）は第１レンズＬ１と第２
レンズＬ２のパワー配分を定めたものであり、｜ｆ１/
ｆ２｜が下限を下回ると第１レンズＬ１のパワーが強
くなり、かつ第２レンズのパワーが弱くなるので、第１
レンズで発生する球面収差、コマ収差、歪曲収差の補正
が困難となる。また、｜ｆ１/ｆ２｜が上限を超える
と第１レンズＬ１のパワーが弱くなり、このため、この
レンズ系の合成焦点距離ｆおよびバックフォーカス（第
２レンズの第２面である像側の面と光軸との交点から受
光面と光軸との交点までの距離）ｂｆを短くするために
第２レンズのパワーを強くしなければならず、従って、
第２レンズＬ２で発生する歪曲収差、コマ収差の補正が
困難となる。結果として｜ｆ１/ｆ２｜が下限を下回
っても上限を上回っても、良好な画像を得ることが出来
ない。従って、条件式（１）を満たすこの発明の撮像用
レンズでは、良好な画像が得られる。

【００１５】上記条件式（２）は、第１レンズＬ１の物
体側の面の曲率半径ｒ１を撮像用レンズ系の合成焦点距
離ｆで規格化したときの、｜ｒ１/ｆ｜の値の範囲を規
定するものである。｜ｒ１/ｆ｜が下限を下回るとコマ
収差が大きくなるので、これを補正しようとすると歪曲
収差が発生する。そこでレンズ周辺部を通過する光線を
カットする手段をとる必要が生じ、結果として画像が暗
くなる。

【００１６】一方、｜ｒ１/ｆ｜が上限を上回ると、非
点収差およびコマ収差が増大し、かつレンズ厚も厚くな
るので、広画角にわたって良好な画像を得ることが出来
なくなる。すなわち、この条件式（２）を満足するよう
に第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径ｒ１を設定す
ると、撮像用レンズのコマ収差、非点収差、および歪曲
収差の補正が容易となり、かつ広画角を維持しつつ撮像
用レンズのコンパクト化が図られる他に画像の明るさも
確保できる。

【００１７】上記条件式（３）は第１レンズＬ１の両面
の曲率半径ｒ１とｒ２との比率を規定するものであり、
｜ｒ１/ｒ２｜が下限を下回ると、光学長が長くなる
か、またはレンズ口径が大きくなり、また、歪曲収差も
大きくなる。一方｜ｒ１/ｒ２｜が上限を上回るとコマ
収差が増大する。すなわち、条件式（３）が満足される
ように設計すれば、撮像用レンズのコマ収差、および歪
曲収差の補正が容易となり、しかも撮像用レンズのコン
パクト化も図ることが出来る。

【００１８】上記条件式（４）は、開口絞りＳ１と光軸
の交点から第２レンズの第２面（像側の面）と光軸の
交点までの距離Ｄをこのレンズ系の合成焦点距離ｆで規
格化した値のとるべき範囲を規定するものである。この
レンズ系が実際に使われるときには、第２レンズＬ２の
後方（像側）にカバーガラス等が挿入される。Ｄ/ｆの
値は、カバーガラス等の光学的要素を加えたこの発明の
撮像用レンズ全体の光学長（入射絞り位置から結像面ま
での距離）がどの程度になるかの目安を与える。条件式
（４）で与える範囲に収めることにより、カバーガラス
等の使用を前提とした場合の光学長を、実用上許容され
る範囲の長さに収めることが出来る。

【００１９】後述する第１実施例から第４実施例におい
て明らかなように、条件式（１）から条件式（４）で与
えられる四つの条件により、諸収差が良好に補正され
た、光学長が６ｍｍ以下（Ｄが2.98ｍｍ以下）の、生産
性に優れた撮像用レンズが実現できた。

【００２０】再び特開平１０−２０６７３０号公報にお
いて開示されている撮像レンズ系を見てみると、既に説
明した通り、開口絞りが第１レンズと第２レンズとの間
に設定されている。これに対し、この発明では開口絞り
位置は第１レンズの前側であるのに対して、上記文献に
開示されている撮像レンズ系では開口絞りは第１レンズ
と第２レンズとの間にあるので、諸収差の現れ方がこの
発明とは明らかに異なり、上記文献に開示されているレ
ンズ系は、この発明のレンズ系とは構造上異なるレンズ
系となっていることが理解できる。

【００２１】また、この発明の撮像用レンズは、好まし
くは、その構成レンズのすべてをプラスチック素材（熱
と圧力あるいはその両者によって塑性変形させて成型さ
せて形成することができる高分子物質であって、可視光
に対して透明である素材）で、形成するのがよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態例につき説明する。なお、これらの図は、こ
の発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさおよ
び配置関係を概略的に示してあるにすぎず、また、以下
に説明する数値的およびその他の条件は単なる好適例で
あり、この発明はこの発明の実施の形態にのみ何等限定
されるものではない。

【００２３】

【実施例】図１は、この発明による撮像用レンズの構成
図である。物体側から像側へと順に数えて第１および第
２のレンズをそれぞれ、Ｌ１およびＬ２で示す。撮像面
（固体撮像素子の受光面）を10で表し、撮像面とレンズ
系とを隔てるカバーガラスを12で表し、第２絞りＳ２を
構成する２枚の平面を像側から物体側の順にそれぞれ14
と16で表し、開口絞りＳ１を構成する絞り面を18で表
す。

【００２４】この図に示すri（i=1, 2, 3, …,9）およ
びdi（i=1, 2, 3, …,9）等のパラメータは以下に示す
表１から表４に具体的数値として与えてある。添え字i=
1, 2,……,9は、物体側から像側に向かって順に、各レ
ンズの面番号あるいはレンズの厚みもしくはレンズ面間
隔等に対応させて付したものである。すなわち、ｒi
はｉ番目の面の曲率半径（非球面においては軸上曲率
半径）、ｄi はｉ番目の面からi＋１番目の面までの
距離、Ｎi はｉ番目の面とｉ＋１番目の面から成る
レンズの媒質の屈折率、νi はｉ番目の面とｉ＋１
番目の面から成るレンズの媒質の分散、をそれぞれに示
す。

【００２５】光学長はｄ1からｄ9までを加算した値であ
る。

【００２６】バックフォーカスｂｆはｄ7+ｄ8+ｄ9であ
る。

【００２７】また、Ｄ＝ｄ１+ｄ２+ｄ3+ｄ4+ｄ5+ｄ6
である。

【００２８】非球面データは、各表１から表４のそれぞ
れの右欄に面番号とともに示した。第２絞りＳ２のr3と
r4、また、カバーガラスのr7とr8は平面であるので、曲
率半径∞と表示している。

【００２９】この発明で使用される非球面は次の式で与
えられる。 Z ＝ ch²／[1+ [1−(1+k)c²h²]^+1/2]＋A₀h⁴＋B₀h⁶＋C₀h
⁸＋D₀h¹⁰ ただし、 Z ：面頂点に対する接平面からの深さｃ：面の近軸的曲率 h ：光軸からの高さ k ：円錐定数 A₀ ：４次の非球面係数 B₀ ：６次の非球面係数 C₀ ：８次の非球面係数 D₀ ： 10次の非球面係数この明細書中の各表１から表４において、非球面係数を
示す数値の表示において、表示「ｅ−１」は「10の−1
乗」を意味する。また、焦点距離fとして示した値は、
第１、第２、第３および第４のレンズから成るレンズ系
の合成焦点距離である。

【００３０】図２〜図１７を参照してそれぞれ第１から
第４の実施例を説明する。

【００３１】図２、図６、図１０および図１４にレンズ
構成の概略図とスポットダイアグラムとをそれぞれ示
し、入射高に対する像面上での点像の広がりの度合いを
表示した。また図３、図７、図１１および図１５におい
て歪曲収差曲線、図４、図８、図１２および図１６にお
いて非点収差曲線、図５、図９、図１３および図１７に
おいて色・球面収差曲線を示している。

【００３２】歪曲収差曲線は、光軸からの距離（縦軸に
像面内での光軸からの最大距離を100として百分率表示
してある。）に対して、収差量(横軸に正接条件の不満
足量を百分率表示してある。)を示した。非点収差曲線
は、歪曲収差曲線同様に光軸からの距離に対して、収差
量を横軸(mm単位)にとって示した。また、非点収差にお
いては、子午像面（メリディオナル面）と球欠像面（サ
ジタル面）とにおける収差量（mm単位）を表示した。色
・球面収差曲線においては、入射高ｈ(Ｆナンバー)に対
して、収差量を横軸(mm単位)にとって示した。また、色
・球面収差曲線においては、C線（波長656.3nmの光）、
d線（波長587.6 nmの光）、e線（波長546.1 nmの光）、
F線（波長486.1 nmの光）およびg線（波長435.8 nmの
光）に対する収差値を示した。屈折率はd線（波長587.6
nmの光）における屈折率を示す。

【００３３】以下に、第１実施例、第２実施例、第３実
施例および第４実施例に関する構成レンズの曲率半径(m
m単位)、レンズ面間隔(mm単位)、レンズ素材の屈折率、
レンズ素材のアッベ数、焦点距離、開口数、非球面係数
を一覧にして掲げる。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】以下に、各実施例の特徴を示す。第１実施
例から第４実施例まで共に、物体側に凹面を向けたメニ
スカス形状の正の屈折力を有する第１レンズ（L1）、像
側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する
第２レンズ（L2）にはシクロオレフィン系プラスチック
であるゼオネックスE48R（ゼオネックスは日本ゼオン株
式会社の登録商標で、E48Rは商品番号である。）を採用
した。

【００３９】また、第１レンズ（L1）の両面、第２レン
ズ（L2）の両面を非球面とした。すなわち、非球面の数
は、各実施例および比較例とともに４面である。

【００４０】第１レンズ（L1）、第２レンズ（L2）の素
材であるゼオネックスE48Rのアッベ数は５６であるが、
シミュレーションの結果、これらレンズの素材のアッベ
数が４５から６５の範囲内であれば、収差等レンズ性能
に実質的な差異は現れないことが分かった。アッベ数が
上記の値の範囲内であれば、この発明の目的とする撮像
レンズの諸収差が従来の撮像レンズの諸収差に比べて良
好に補正され、かつ光学長が６ｍｍ以下の撮像レンズが
実現できることが分かった。

【００４１】レンズ系と撮像面との間に、第１実施例、
第２実施例および第３実施例では、それぞれ1.05 mmの
カバーガラスを挿入してあり、第４実施例では、0.70 m
mのカバーガラスを挿入してある。カバーガラスの素材
には、第１実施例から第３実施例までの３例では屈折率
1.52のガラス素材を、第４実施例では屈折率1.493のア
クリル樹脂素材を用いた。これらカバーガラスの存在も
前提として、以下に説明する諸収差を計算してある。す
なわち、このカバーガラスは、r7およびr8面から成り、
この厚みを表すパラメータd8が、第１実施例から第３実
施例までの３例では、d8=1.05 mmであり、第４実施例で
は、d8=0.70 mmである。

【００４２】（第１実施例）（Ａ）全系の焦点距離は f ＝ 3.296 mm であ
る。（Ｂ）第１レンズの焦点距離はｆ１＝3.13 mm であ
る。（Ｃ）第２レンズの焦点距離は、ｆ２＝-17.63 mm
である。（Ｄ）第１レンズの物体側曲率半径はｒ１＝-15.3122
mm である。（Ｅ）第１レンズの像側曲率半径はｒ２＝-1.5519 mm
である。（Ｆ）開口絞り位置から第２レンズの第２面までの距離
はＤ＝2.83 mm である。よって、（１）｜ｆ１/ｆ２｜＝｜3.13/-17.63｜＝0.1775
≒ 0.18 （２) ｜ｒ１/f｜＝｜-15.3122/3.296｜＝4.646
≒ 4.65 （３）｜ｒ１/ｒ２｜＝｜-15.3122/-1.5519｜＝9.867
≒ 9.87 （４）Ｄ/f ＝ 2.83/3.296 ＝0.8586
≒ 0.86 となるので、第１実施例のレンズ系は、以下の条件式
（１）から条件式（４）までのいずれをも満たしてい
る。

【００４３】０．０９＜｜ｆ１/ｆ２｜＜０．３７（１）１．３３＜｜ｒ１/f｜＜４７．７７ (２) ３．０８＜｜ｒ１/ｒ２｜＜１１３．１２（３）０．６３＜Ｄ/f ＜０.８７（４）以後、条件式とは上記（１）から（４）までの４つの式
を指すものとする。

【００４４】開口絞りＳ１は表１に示すとおり、第１レ
ンズの第１面（物体側の面）から前側0.13ｍｍ（ｄ1＝
０．１３ｍｍ）の位置に設けられている。また開口数
（Ｆナンバー）は、2.8であり、合成焦点距離ｆは、3.2
96ｍｍである。

【００４５】図２に光線追跡をした結果と、撮像面上で
の点像の広がりを示すスポットダイアグラムを示す。こ
れによると画像の周辺部ぎりぎりの位置での点像Ｐが若
干広がるのみで、撮像面上ほぼ全域にわたり良好な点像
が得られていることがわかる。

【００４６】光学長は5.495 mmと６ mm以内に収まって
おり、バックフォーカスも2.665 mmと十分に確保できて
いる。

【００４７】図３に示す歪曲収差曲線２０、図４に示す
非点収差曲線（メリディオナル面に対する収差曲線２２
およびサジタル面に対する収差曲線２４）、図５に示す
色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線２６、d線に対
する収差曲線２８、e線に対する収差曲線３０、Ｆ線に
対する収差曲線３２およびg線に対する収差曲線３４）
については、それぞれグラフによって示してある。図３
および図４の収差曲線の縦軸は像高を示しており、１０
０％、８５％、８０％、７０％、５０％、および３０％
はそれぞれ、2.3mm、1.9mm、1.8mm、1.6mm、1.1mm、お
よび 0.68mm に対応している。第１実施例において、像
高2.3mmは、主光線のレンズ系への入射前に光軸となす
角に換算すると、３６°に相当する。また図５の収差曲
線の縦軸は入射高ｈ(Ｆナンバー)を示しており、最大が
Ｆ2.8に対応する。横軸は収差の大きさを示している。

【００４８】歪曲収差は像高100％（像高2.3 mm）位置
において収差量の絶対値が3.9％と最大になっており、
像高2.3 mm以下の範囲で収差量の絶対値が 3.9％以内に
収まっている。

【００４９】非点収差は、像高100％（像高2.3 mm）位
置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.14mm
と最大になっており、像高2.3 mm以下の範囲で収差量の
絶対値が0.14mm以内に収まっている。

【００５０】色・球面収差は、光軸上においてg線に対
する収差量の絶対値が0.18mmと最大になっており、収差
量の絶対値が0.18mm以内に収まっている。

【００５１】（第２実施例）（Ａ）全系の焦点距離は f ＝ 3.74 mm である。（Ｂ）第１レンズの焦点距離はｆ１＝3.98 mm であ
る。（Ｃ）第２レンズの焦点距離は、ｆ２＝-38.38 mm
である。（Ｄ）第１レンズの物体側曲率半径はｒ１＝-4.9982
mm である。（Ｅ）第１レンズの像側曲率半径はｒ２＝-1.6179 mm
である。（Ｆ）開口絞り位置から第２レンズの第２面までの距離
はＤ＝2.40 mm である。よって、（１）｜ｆ１/ｆ２｜＝｜3.98/-38.38｜＝0.104
≒ 0.10 （２) ｜ｒ１/f｜＝｜-4.9982/3.74｜＝1.336
≒ 1.34 （３）｜ｒ１/ｒ２｜＝｜-4.9982/-1.6179｜＝3.089
≒ 3.09 （４）Ｄ/f ＝ 2.40/3.74 ＝0.6417
≒ 0.64 となるので、第２実施例のレンズ系は、以下の条件式
（１）から条件式（４）までのいずれをも満たしてい
る。

【００５２】０．０９＜｜ｆ１/ｆ２｜＜０．３７（１）１．３３＜｜ｒ１/f｜＜４７．７７ (２) ３．０８＜｜ｒ１/ｒ２｜＜１１３．１２（３）０．６３＜Ｄ/f ＜０.８７（４）開口絞りＳ１は表２に示すとおり、第１レンズの第１面
（物体側の面）から前側0.10ｍｍ（ｄ1＝０．１０ｍ
ｍ）の位置に設けられている。また開口数（Ｆナンバ
ー）は、2.8であり、合成焦点距離ｆは、3.740ｍｍであ
る。

【００５３】図６に光線追跡をした結果と、撮像面上で
の点像の広がりを示すスポットダイアグラムを示す。こ
れによると画像の周辺部ぎりぎりの位置での点像Ｐが若
干広がるのみで、撮像面上ほぼ全域にわたり良好な点像
が得られていることがわかる。

【００５４】光学長は5.629 mmと６ mm以内に収まって
おり、バックフォーカスも3.229 mmと十分に確保できて
いる。

【００５５】図７に示す歪曲収差曲線３６、図８に示す
非点収差曲線（メリディオナル面に対する収差曲線３８
およびサジタル面に対する収差曲線４０）、図９に示す
色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線４２、d線に対
する収差曲線４４、e線に対する収差曲線４６、Ｆ線に
対する収差曲線４８およびg線に対する収差曲線５０）
については、それぞれグラフによって示してある。図７
および図８の収差曲線の縦軸は像高を示しており、１０
０％、８５％、８０％、７０％、５０％、および３０％
はそれぞれ、2.3mm、1.9mm、 1.8mm、1.6mm、1.1mm、お
よび 0.68mm に対応している。第２実施例において、像
高2.3mmは、主光線のレンズ系への入射前に光軸となす
角に換算すると、３２°に相当する。また横軸は収差の
大きさを示している。また図９の収差曲線の縦軸は入射
高ｈ(Ｆナンバー)を示しており、最大がＦ2.8に対応す
る。横軸は収差の大きさを示している。

【００５６】歪曲収差は像高80％（像高1.8 mm）位置に
おいて収差量の絶対値が0.6％と最大になっており、像
高2.3 mm以下の範囲で収差量の絶対値が0.6％以内に収
まっている。

【００５７】非点収差は、像高100％（像高2.3 mm）位
置においてメリディオナル面における収差量の絶対値が
0.17mmと最大になっており、像高2.3 mm以下の範囲で収
差量の絶対値が0.17mm以内に収まっている。

【００５８】色・球面収差は、光軸上においてg線に対
する収差量の絶対値が0.15mmと最大になっており、収差
量の絶対値が0.15mm以内に収まっている。

【００５９】（第３実施例）（Ａ）全系の焦点距離は f ＝ 3.912 mm であ
る。（Ｂ）第１レンズの焦点距離はｆ１＝3.73 mm であ
る。（Ｃ）第２レンズの焦点距離は、ｆ２＝-16.80 mm
である。（Ｄ）第１レンズの物体側曲率半径はｒ１＝-10.1892
mm である。（Ｅ）第１レンズの像側曲率半径はｒ２＝-1.7455 mm
である。（Ｆ）開口絞り位置から第２レンズの第２面までの距離
はＤ＝2.765 mm である。よって、（１）｜ｆ１/ｆ２｜＝｜3.73/-16.80｜＝0.222
≒ 0.22 （２) ｜ｒ１/f｜＝｜-10.1892/3.912｜＝2.605
≒ 2.61 （３）｜ｒ１/ｒ２｜＝｜-10.1892/-1.7455｜＝5.8374
≒ 5.84 （４）Ｄ/f ＝ 2.765/3.912 ＝0.7068
≒ 0.71 となるので、第３実施例のレンズ系は、以下の条件式
（１）から条件式（４）までのいずれをも満たしてい
る。

【００６０】０．０９＜｜ｆ１/ｆ２｜＜０．３７（１）１．３３＜｜ｒ１/f｜＜４７．７７ (２) ３．０８＜｜ｒ１/ｒ２｜＜１１３．１２（３）０．６３＜Ｄ/f ＜０.８７（４）開口絞りＳ１は表３に示すとおり、第１レンズの第１面
（物体側の面）から前側0.085ｍｍ（ｄ1＝０．０８５ｍ
ｍ）の位置に設けられている。また開口数（Ｆナンバ
ー）は、2.8であり、合成焦点距離ｆは、3.912ｍｍであ
る。

【００６１】図１０に光線追跡をした結果と、撮像面上
での点像の広がりを示すスポットダイアグラムを示す。
これによると画像の周辺部ぎりぎりの位置での点像Ｐが
若干広がるのみで、撮像面上ほぼ全域にわたり良好な点
像が得られていることがわかる。光学長は5.946 mmと６
mm以内に収まっており、バックフォーカスも3.181 mm
と十分に確保できている。

【００６２】図１１に示す歪曲収差曲線５２、図１２に
示す非点収差曲線（メリディオナル面に対する収差曲線
５４およびサジタル面に対する収差曲線５６）、図１３
に示す色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線５８、d
線に対する収差曲線６０、e線に対する収差曲線６２、
Ｆ線に対する収差曲線６４およびg線に対する収差曲線
６６）については、それぞれグラフによって示してあ
る。図１１および図１２の収差曲線の縦軸は像高を示し
ており、１００％、８５％、８０％、７０％、５０％、
および３０％はそれぞれ、2.3mm、1.9mm、 1.8mm、1.6m
m、1.1mm、および0.68mm に対応している。第３実施例
において、像高2.3mmは、主光線のレンズ系への入射前
に光軸となす角に換算すると、３０°に相当する。また
図１３の収差曲線の縦軸は入射高ｈ(Ｆナンバー)を示し
ており、最大がＦ2.8に対応する。横軸は収差の大きさ
を示している。

【００６３】歪曲収差は像高100％（像高2.3 mm）位置
において収差量の絶対値が1.5％と最大になっており、
像高2.3 mm以下の範囲で収差量の絶対値が 1.5％以内に
収まっている。

【００６４】非点収差は、像高100％（像高2.3 mm）位
置においてサジタル面における収差量の絶対値が0.08mm
と最大になっており、像高2.3 mm以下の範囲で収差量の
絶対値が0.08mm以内に収まっている。

【００６５】色・球面収差は、光軸上においてg線に対
する収差量の絶対値が0.10mmと最大になっており、収差
量の絶対値が0.10mm以内に収まっている。

【００６６】（第４実施例）（Ａ）全系の焦点距離は f ＝ 3.498 mm であ
る。（Ｂ）第１レンズの焦点距離はｆ１＝2.80 mm であ
る。（Ｃ）第２レンズの焦点距離は、ｆ２＝-7.73 mm で
ある。（Ｄ）第１レンズの物体側曲率半径はｒ１＝-167.055
mm である。（Ｅ）第１レンズの像側曲率半径はｒ２＝-1.4769 mm
である。（Ｆ）開口絞り位置から第２レンズの第２面までの距離
はＤ＝2.305 mm である。よって、（１）｜ｆ１/ｆ２｜＝｜2.80/-7.73｜＝0.362 ≒
0.36 （２) ｜ｒ１/f｜＝｜-167.055/3.498｜＝47.757
≒ 47.76 （３）｜ｒ１/ｒ２｜＝｜-167.055/-1.4769｜＝113.11
2 ≒ 113.11 （４）Ｄ/f ＝ 2.305/3.498 ＝0.6589
≒ 0.66 となるので、第４実施例のレンズ系は、以下の条件式
（１）から条件式（４）までのいずれをも満たしてい
る。

【００６７】０．０９＜｜ｆ１/ｆ２｜＜０．３７（１）１．３３＜｜ｒ１/f｜＜４７．７７ (２) ３．０８＜｜ｒ１/ｒ２｜＜１１３．１２（３）０．６３＜Ｄ/f ＜０.８７（４）開口絞りＳ１は表４に示すとおり、第１レンズの第１面
（物体側の面）から前側0.075ｍｍ（ｄ1＝０．０７５ｍ
ｍ）の位置に設けられている。また開口数（Ｆナンバ
ー）は、2.8であり、合成焦点距離ｆは、3.498ｍｍであ
る。

【００６８】図１４に光線追跡をした結果と、撮像面上
での点像の広がりを示すスポットダイアグラムを示す。
これによると画像の周辺部ぎりぎりの位置での点像Ｐが
若干広がるのみで、撮像面上ほぼ全域にわたり良好な点
像が得られていることがわかる。光学長は5.071 mmと６
mm以内に収まっており、バックフォーカスも2.766 mm
と十分に確保できている。

【００６９】図１５に示す歪曲収差曲線６８、図１６に
示す非点収差曲線（メリディオナル面に対する収差曲線
７０およびサジタル面に対する収差曲線７２）、図１７
に示す色・球面収差曲線（C線に対する収差曲線７４、d
線に対する収差曲線７６、e線に対する収差曲線７８、
Ｆ線に対する収差曲線８０およびg線に対する収差曲線
８２）については、それぞれグラフによって示してあ
る。図１５および図１６の収差曲線の縦軸は像高を示し
ており、１００％、８５％、７０％、５０％、および３
０％はそれぞれ、2.3mm、1.9mm、 1.6mm、1.1mm、およ
び 0.68mm に対応している。第４実施例において、像高
2.3mmは、主光線のレンズ系への入射前に光軸となす角
に換算すると、３２°に相当する。また図１７の収差曲
線の縦軸は入射高ｈ(Ｆナンバー)を示しており、最大が
Ｆ2.8に対応する。横軸は収差の大きさを示している。
また横軸は収差の大きさを示している。

【００７０】歪曲収差は像高100％（像高2.3 mm）位置
において収差量の絶対値が3.2％と最大になっており、
像高2.3 mm以下の範囲で収差量の絶対値が3.2％以内に
収まっている。

【００７１】非点収差は、像高100％（像高2.3 mm）位
置においてメリディオナル面における収差量の絶対値が
0.22mmと最大になっており、像高2.3 mm以下の範囲で収
差量の絶対値が0.22mm以内に収まっている。

【００７２】色・球面収差は、光軸上においてg線に対
する収差量の絶対値が0.17mmと最大になっており、収差
量の絶対値が0.17mm以内に収まっている。

【００７３】以上いずれの実施例の撮像用レンズにおい
ても、ＣＣＤまたはＣＭＯＳを撮像素子として用いる小
型カメラに搭載するレンズに必要とされる性能が確保さ
れていることが分かった。

【００７４】このように、上述したこの発明の撮像用レ
ンズの説明から明らかなように、撮像用レンズの各構成
レンズを条件式（１）から（４）を満たすように設計す
ることで、この発明が解決しようとする課題が解決す
る。すなわち諸収差が良好に補正され、十分なバックフ
ォーカスが得られかつ光学長が短く保たれた撮像用レン
ズが得られる。

【００７５】尚、上述した実施例において第１レンズ、
第２レンズにはゼオネックスE48Rというプラスチック素
材を用いたが、実施例に掲げた以外のプラスチック材料
はもとより、プラスチック素材でなくとも、実施例等で
説明した諸条件を満たす素材であれば、ガラス素材であ
っても用いることができることは言うまでもない。

【００７６】

【発明の効果】以上、説明したようにこの発明は、プラ
スチックレンズの積極的な使用を可能にし、諸収差が良
好に補正された光学長が６ mm以下であって、小型CCDカ
メラに用いるのにふさわしい撮像レンズを実現すること
ができる。

【００７７】また、この発明の撮像用レンズによれば、
短光学長であるにもかかわらずバックフォーカスも十分
に確保できる。

【００７８】以上説明したことから、この発明の撮像レ
ンズは、携帯電話器に内蔵するビデオカメラ用レンズと
しての利用はもとより、PDA（personal digital assist
ant）に内蔵するビデオカメラ用レンズ、画像認識機能
を具えた玩具に内蔵するビデオカメラ用レンズ、監視用
ビデオカメラおよび防犯用ビデオカメラ用レンズとして
適用しても好適であるといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による撮像レンズの断面図である。

【図２】第１実施例のレンズの断面図である。

【図３】第１実施例の歪曲収差図である。

【図４】第１実施例の非点収差図である。

【図５】第１実施例の色・球面収差図である。

【図６】第２実施例のレンズの断面図である。

【図７】第２実施例の歪曲収差図である。

【図８】第２実施例の非点収差図である。

【図９】第２実施例の色・球面収差図である。

【図１０】第３実施例のレンズの断面図である。

【図１１】第３実施例の歪曲収差図である。

【図１２】第３実施例の非点収差図である。

【図１３】第３実施例の色・球面収差図である。

【図１４】第４実施例のレンズの断面図である。

【図１５】第４実施例の歪曲収差図である。

【図１６】第４実施例の非点収差図である。

【図１７】第４実施例の色・球面収差図である。

【符号の説明】

L1 〜 L2 第１レンズ〜第２レンズ ri ：ｉ番目の面の曲率半径（非球面においては軸上
曲率半径） di ：ｉ番目の面からｉ＋１番目の面までの距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 13/18 G02B 9/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】開口絞りS１と、物体側に凹面を向けた
メニスカス形状の正の屈折力を有する第１レンズＬ１
と、第２絞りS２と、像側に凹面を向けたメニスカス形
状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２とを有し、物体
側から順に、該開口絞りS１、該第１レンズＬ１、該第
２絞りＳ２、該第２レンズＬ２の順に配列されて構成さ
れ、前記第１レンズＬ１の少なくとも１つの面が非球面であ
り、かつ前記第２レンズＬ２の少なくとも１つの面が非
球面であって、全体として少なくとも２つのレンズ面が
非球面であり、以下の条件を満たすことを特徴とする撮
像用レンズ。０．０９＜｜ｆ１/ｆ２｜＜０．３７（１）１．３３＜｜ｒ１/f｜＜４７．７７ (２) ３．０８＜｜ｒ１/ｒ２｜＜１１３．１２（３）０．６３＜Ｄ/f ＜０．８７（４）ただし、ｆ：全系の焦点距離（第１、第２のレンズから成るレ
ンズ系の合成焦点距離）ｆ１：第１レンズの焦点距離ｆ２：第２レンズの焦点距離Ｄ：開口絞り面から、第２レンズ第２面（像側の面）
までの距離（レンズ中心長）ｒ１：第１レンズＬ１の物体側面の光軸近傍における曲
率半径（軸上曲率半径）ｒ２：第１レンズＬ１の像側面の光軸近傍における曲率
半径（軸上曲率半径）
【請求項２】請求項１記載の撮像用レンズであって、
該撮像用レンズを構成するレンズがすべてプラスチック
素材で形成されるレンズであることを特徴とする撮像用
レンズ。
【請求項３】請求項１記載の撮像用レンズであって、
該撮像用レンズを構成する前記第１レンズＬ１および前
記第２レンズＬ２を、アッベ数が４５から６５の範囲に
ある素材で形成したレンズとしたことを特徴とする撮像
用レンズ。
【請求項４】請求項２記載の撮像用レンズであって、
該撮像用レンズを構成する前記第１レンズＬ１および前
記第２レンズＬ２を、シクロオレフィン系プラスチック
を素材として形成したレンズとしたことを特徴とする撮
像用レンズ。
【請求項５】請求項３または請求項４記載の撮像用レ
ンズであって、前記第１レンズＬ１の物体側の面から第
２レンズＬ２の像側面までの距離を２．８３ｍｍ以下
としたことを特徴とする撮像用レンズ。
【請求項６】請求項１記載の撮像用レンズであって、
像高２．３ｍｍ以下における歪曲収差が３．９％以内と
なるように収差補正されたことを特徴とする撮像用レン
ズ。
【請求項７】請求項１記載の撮像用レンズであって、
像高２．３ｍｍ以下における非点収差が０．２２ｍｍ以
内となるように収差補正されたことを特徴とする撮像用
レンズ。
【請求項８】請求項１記載の撮像用レンズであって、
光軸上におけるg線に対応する光に対する球面収差が
０．１８ｍｍ以内となるように収差補正されたことを特
徴とする撮像用レンズ。