特許 7152823 結像レンズ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-04

(45)【発行日】2022-10-13

(54)【発明の名称】結像レンズ

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20221005BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

G02B13/00

G02B13/18

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022089667

(22)【出願日】2022-06-01

【審査請求日】2022-06-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503205436

【氏名又は名称】株式会社目白６７

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】上原 誠

(72)【発明者】

【氏名】中村 公平

【審査官】森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５５７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１８８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－６１９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－６１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－６１７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３７６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０８８１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体距離に応じて光軸方向に移動可能な正屈折力を有する合焦レンズ群と、結像面近傍に固定された負屈折力を有する固定レンズ群とから構成され、前記合焦レンズ群は、絞りを挟んで配置された２つの正レンズ群から構成され、
前記合焦レンズ群は、物体側から順に、単レンズとダブレットレンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される前群と、絞りと、ダブレットレンズと単レンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される後群とを有し、
前記合焦レンズ群の最も物体側のレンズは、物体側に凸、像側に凹のメニスカスレンズであり、屈折力は全系の中では最も弱く、絞りを挟んだ前記前群の焦点距離ｆ１と前記後群の焦点距離ｆ２との関係は、
０．９＜ ｆ１／ｆ２ ＜１．３
の条件式を満たすこと特徴とする結像レンズ。

【請求項2】

物体距離に応じて光軸方向に移動可能な正屈折力を有する合焦レンズ群と、結像面近傍に固定された負屈折力を有する固定レンズ群とから構成され、前記合焦レンズ群は、絞りを挟んで配置された２つの正レンズ群から構成され、
前記合焦レンズ群は、物体側から順に、単レンズとダブレットレンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される前群と、絞りと、ダブレットレンズと単レンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される後群とを有し、
前記合焦レンズ群の絞り空間を形成する前記後群の絞り側の面は、凹面ではなく平面または物体側に凸面を有し、絞りを挟んだ前記前群の焦点距離ｆ１と前記後群の焦点距離ｆ２との関係は、
３．０＜ ｆ１／ｆ２ ＜４．０
の条件式を満たすことを特徴とする結像レンズ。

【請求項3】

物体距離に応じて光軸方向に移動可能な正屈折力を有する合焦レンズ群と、結像面近傍に固定された負屈折力を有する固定レンズ群とから構成され、前記合焦レンズ群は、絞りを挟んで配置された２つの正レンズ群から構成され、
前記合焦レンズ群は、物体側から順に、単レンズとダブレットレンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される前群と、絞りと、ダブレットレンズと単レンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される後群とを有し、
前記合焦レンズ群の前記前群の焦点距離ｆ１と前記後群の焦点距離ｆ２との関係は、
０．９＜ ｆ１／ｆ２ ＜６．０
の条件式を満たし、
無限遠合焦時における全系の合成焦点距離をＦ、前記合焦レンズ群の焦点距離をｆＰとするとき、
０．８＜ ｆＰ／Ｆ ＜１．２
の条件式を満たすことを特徴とする結像レンズ。

【請求項4】

前記合焦レンズ群の焦点距離をｆＰ、前記固定レンズ群を構成する負レンズの焦点距離をｆＮ、とするとき、
－１．５＜ ｆＰ／ｆＮ ＜ －１．１
の条件式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の結像レンズ。

【請求項5】

物体距離に応じて光軸方向に移動可能な正屈折力を有する合焦レンズ群と、結像面近傍に固定された負屈折力を有する固定レンズ群とから構成され、前記合焦レンズ群は、絞りを挟んで配置された２つの正レンズ群から構成され、
前記結像面近傍に固定された負屈折力の固定レンズ群を構成する単一の負レンズは非球面を有する負レンズであり、イメージセンサの結像レンズ側のカバーガラスと一体化されていることを特徴とする結像レンズ。

【請求項6】

前記合焦レンズ群のペッツバール曲率半径をＲＰ、前記固定レンズ群を構成する負レンズのペッツバール曲率半径をＲＮ、とするとき、
－１．３＜ ＲＰ／ＲＮ ＜ －０．９
の条件式を満たすことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の結像レンズ。

【請求項7】

無限遠合焦時における全系の合成焦点距離をＦ、光軸上で測った像面から虚の瞳位置までの距離をＤ、とするとき、
－０．６ ＜ Ｄ／Ｆ ＜－０．４
の条件式を満たすことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の結像レンズ。

【請求項8】

結像面を１／１．８インチ（９mmφ、７．２ｘ５．４mm）で画角が±１９．１°を基準仕様とし、結像面サイズ範囲を１／３インチ（６mmφ、８ｘ３．６mm）から２／３インチ（１１mmφ、８．８ｘ６．６mm）、画角範囲を±１４°から±２４．２°としたことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の結像レンズ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばＣＭＯＳイメージセンサの受光部に光を結像させるための結像レンズに関する。

【背景技術】

【0002】

撮像素子として、近年、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ・相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサが広く用いられている。ＣＭＯＳイメージセンサの構造は、表面照射型と裏面照射型とに大別される。

【0003】

表面照射型は、シリコンウエハにフォトダイオードが加工され、上方向に配線層、カラーフィルタ、マイクロレンズが配される。微細化に伴い配線数が増加し、ＣＭＯＳフォトダイオードに至る光束を遮光されてしまう欠点がある。更に、配線層の厚さも増すため、ＣＭＯＳ素子のフォトダイオードは、深い井戸の底に配される構成となり、フォトダイオードに対して垂直に近い狭い角度の光束しか利用できない。つまり、前者のような面積的に遮光されて反射・散乱する光束や、後者のような井戸の壁で反射・散乱する光束は、フレアー光束としてフォトダイオードに至るために、画像のコントラストを下げてしまう欠点も有する。

【0004】

裏面照射型は、配線層の作られたシリコンウエハの上に、フォトダイオード層が作られたシリコンウエハを貼り合せて、フォトダイオード層が表面に現れるギリギリまでシリコンウエハを削り込み、カラーフィルタとマイクロレンズを加工形成する。裏面照射型は配線層の前にフォトダイオード層が配されるので、表面型の欠点が解消される。裏面照射型の加工には高い技術を必要とするが、表面型からの置き換えが進んでいる。

【0005】

更に、配線層にロジック回路を組み込み、イメージプロセッサー機能も具備するまでに至り、積層型ＣＭＯＳイメージセンサとも呼ばれる。

【0006】

高い画質の画像を得るためには、微細なＣＭＯＳイメージセンサに適合した結像レンズが必要になる。結像レンズに必要な画像分解能を確認するために、ＣＭＯＳイメージセンサの画像素子サイズを確認する。
積層型ＣＭＯＳイメージセンサは、デジタルカメラやスマートフォン（＝携帯電話）、監視カメラ、車載カメラなどの多岐にわたる画像入力手段として使われている。画像分解能を上げるため、３５mmフルサイズ・デジタルカメラでは３．５μｍｘ３．５μｍ、産業用の１インチから１／３インチのカメラでは１．４μｍｘ１．４μｍまで、ＣＭＯＳ素子（ＣＭＯＳイメージセンサの１画素）の微細化も進められている。

【0007】

スマートフォン（携帯電話）では、０．８μｍｘ０．８μｍのＣＭＯＳ素子４個＝Ｒ（赤）＋Ｇ（緑）ｘ２＋Ｂ（青）を１つのマイクロレンズでグループ化したＣＭＯＳイメージセンサも製品化されている。しかし結像レンズとしては、０．８μｍｘ２倍のマイクロレンズ開口＝１．６μｍｘ１．６μｍが必要分解能となる。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の原型となる結像面に近い位置に凹レンズを配置して像面が立つようにした結像レンズは、同発明者が１９８６年に米国で特許を取得している（特許文献１参照）。特許文献１に記載のレンズは、ＣＲＴブラウン管をスクリーンに投射するプロジェクションレンズで、分解能は５ＬＰ／ｍｍ（１００μｍＬ＆Ｓ）から７ＬＰ／ｍｍ（７１μｍＬ＆Ｓ）程度のレンズであった。

【0009】

ここで、Ｌ＆Ｓはライン・アンド・スペースと称し、配線の幅及び隣り合う配線どうしの間隔を意味する。ＬＰ／ｍｍはライン・ペア／ｍｍと称し、イメージングシステムの解像度を示す。Ｘ［μｍＬ＆Ｓ］＝Ｙ［ＬＰ／ｍｍ］とすると、Ｘ＝１０００／Ｙ／２の関係を有する。

【0010】

表面型ＣＭＯＳに使う結像レンズとしては、ＡＰＳ－Ｈサイズ（３５．５mmφ、２９．２ｘ２０．２mm）で２．２μｍｘ２．２μｍ素子の産業用のレンズが開発されている。これに対応する結像レンズとして、同発明者による特許が日本及び中国で成立している（特許文献１、２、３参照）。この特許に基づいて、少量生産したレンズでも性能は確認されているが、フォーカシングにレンズ群が動くフローティング機構を用いているため、構造が複雑で使い勝手に課題を有した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】米国特許４，５６４，２６９号

【文献】特許第６，７２５，７４０号

【文献】中国特許１１２１９８６４２号

【0012】

以上のように、産業用の２／３インチから１／３インチＣＭＯＳカメラの結像面全面で、ＣＭＯＳ素子１．４μｍｘ１．４μｍ（３５７ＬＰ／ｍｍ）までの分解能をＭＴＦが１５％以上、より好ましくは２０％以上のコントラストで結像するレンズは存在していない。よって、このような微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有するとともに、シンプルな構造で焦点合せが可能な結像レンズの出現が強く望まれている。

【0013】

ここで、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、レンズ性能を評価する指標のひとつであり、レンズの結像性能を知るために、被写体の持つコントラストをどの程度忠実に再現できるかを空間周波数特性として表現したものである。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するため、本発明の一態様に対応する結像レンズは、物体距離に応じて光軸方向に移動可能な正屈折力を有する合焦レンズ群と、結像面近傍に固定された負屈折力を有する固定レンズ群を有し、前記合焦レンズ群は、絞りを挟んで配置された２つの正レンズ群を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

上記の態様によれば、微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有するとともに、シンプルな構造で焦点合せが可能な結像レンズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施例に対応する図表１を示す図である。

【図2】第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図3】第２実施例に対応する図表３を示す図である。

【図4】第２実施例に対応する図表４（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図5】第３実施例に対応する図表５を示す図である。

【図6】第３実施例に対応する図表６（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図7】第４実施例に対応する図表７を示す図である。

【図8】第４実施例に対応する図表８（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図9】第５実施例に対応する図表９を示す図である。

【図10】第５実施例に対応する図表１０（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図11】第６実施例に対応する図表１１を示す図である。

【図12】第６実施例に対応する図表１２（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図13】第７実施例に対応する図表１３を示す図である。

【図14】第７実施例に対応する図表１４（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、２００ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図15】第８実施例に対応する図表１５を示す図である。

【図16】第８実施例に対応する図表１６（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、２００ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図17】第９実施例に対応する図表１７を示す図である。

【図18】第９実施例に対応する図表１８（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、２００ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図19】第１０実施例に対応する図表１９を示す図である。

【図20】第１０実施例に対応する図表２０（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図21】第１１実施例に対応する図表２１を示す図である。

【図22】第１１実施例に対応する図表２２（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図23】第１２実施例に対応する図表２３を示す図である。

【図24】第１２実施例に対応する図表２４（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図25】第１３実施例に対応する図表２５を示す図である。

【図26】第１３実施例に対応する図表２６（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図27】第１４実施例に対応する図表２７を示す図である。

【図28】第１４実施例に対応する図表２８（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図29】第１５実施例に対応する図表２９を示す図である。

【図30】第１５実施例に対応する図表３０（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【図31】第１～第１５実施例の結果をまとめた表である。

【発明の詳細な説明】

【0017】

以下においては、図面として付した図表を参照しながら、本発明の各実施例の説明を行う。以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。

【0018】

（全般的な説明）
各実施例の説明の前に、本発明の全般的な説明を行う。
本発明の第１の実施態様に係る結像レンズは、物体距離に応じて光軸方向に移動可能な正屈折力を有する合焦レンズ群と、結像面近傍に固定された負屈折力を有する固定レンズ群を有し、合焦レンズ群は、絞りを挟んで配置された２つの正レンズ群を有する。

【0019】

この第１の実施態様について、第１の実施例を示す図１及び図２を参照しながら概要を簡単に説明する。図１は、第１実施例に対応する図表１を示す図である。図２は、第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図である。

【0020】

図１、２に示す物体側の合焦レンズ群では、３次収差で計算するレンズ群のペッツバール像面湾曲の曲率半径は、－１９．５８４mmとなり、レンズ側に大きく湾曲する。一方、結像面近傍に固定して置かれる固定レンズ群を構成する凹レンズのペッツバール曲率半径は、＋１８．０２３mmとなり、レンズ側から反対に大きく湾曲する。よって、全体として４群６枚構成の合焦レンズ群と固定レンズ群とで構成される全体結像レンズのペッバール曲率半径は、１／（－１／１９．５８４＋１／１８．０２３）＝＋２２６．１１３ｍｍとなり、結像面はほぼ垂直に立つ。３次収差の範囲で像面が立つと、レンズデータを最適化することにより理論値に近い収差を実現できる。

【0021】

図表２は、左から撮影距離ｔ０が、（ａ）無限遠、（ｂ）５００mm、（ｃ）１５０mmの場合を示す。上段が光路図であり、中段が視野（横軸）に対する解像力のＭＴＦ（縦軸）を示すグラフであり、下段が解像力（横軸）に対するＭＴＦ（縦軸）を示すグラフである。下段の各グラフには理論値が記されており、設計値は理論値に近いカーブを実現している。なお、後述する図４以降の偶数番号の図面の構成も、上記の図２の構成と同様である。

【0022】

本実施態様に係る結像レンズでは、結像面の近傍に固定レンズ群を固定し、物体側の合焦レンズ群を繰出すことにより、近距離物体への焦点合せを行うので、シンプルな構造で焦点合せが可能である。更に、全体として４群６枚の合焦レンズ群の結像面近傍に１枚の非球面凹レンズ（負レンズ）を固定して配置することにより、上記のように、撮影距離ｔ０が無限大遠方から１５０mm接写まで、合焦レンズ群を繰り出すことにより、理論値に近い分解能を得ることができる。

【0023】

これにより、本実施態様に係る結像レンズでは、微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有するとともに、シンプルな構造で焦点合せが可能である。なお、固定レンズ群は、1枚のレンズで構成される場合だけに限られるものではなく、固定レンズ群が複数のレンズで構成される場合もあり得る。

【0024】

本発明の第２の実施態様に係る結像レンズは、第１の実施態様において、合焦レンズ群は、物体側から順に単レンズとダブレットレンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される前群と、絞りと、結像側にダブレットレンズと単レンズによる正のパワーを有する２群３枚で構成される後群とを有することを特徴とする。

【0025】

このように、合焦レンズ群において、物体側から順に、正のパワーを有する２群３枚の前群と、絞りと、正のパワーを有する２群３枚の後群とを配置することにより、像面湾曲やディストーションを前後の構成で互いに打ち消し合わせることができる。これにより、像面湾曲やディストーションを抑制することができる。

【0026】

本発明の第３実施態様は、上記第２実施態様のような基本構成において、合焦レンズ群を構成する前群の焦点距離ｆ１と後群の焦点距離ｆ２との関係は、下記の条件式を満たす構成であり、諸収差の安定的補正に有効である。
０．９＜ ｆ１／ｆ２ ＜６．０
なお、本条件の上限値は、５．０更には４．０とすることが収差補正上有利となる。

【0027】

特に、物体側から順に凸レンズ、ダブレット、絞り、ダブレット、凸レンズの順に配置されたレンズ群、つまり絞りを挟んで前後対称に配列したガウス・タイプのレンズ群を採用する場合には、像面湾曲やディストーションの抑制に有効である。

【0028】

本発明の第４の実施態様に係る結像レンズでは、第３の実施態様において、合焦レンズ群は、物体側から順に凸レンズ、ダブレット、絞り、ダブレット、凸レンズの順に配置され、絞りを挟んで対称に配列したレンズ群である。

【0029】

一般的に、レンズを前後対称に配置すると、像面湾曲やディストーションを前後の構成が互いに打ち消し合うため、像面湾曲やディストーションの発生を防ぐことができる。本実施態様では、絞りを挟んで３枚レンズが前後対称に配置されたガウス・タイプが採用されている。このガウス・タイプとは、古典的にはダブル・ガウス・タイプとも呼ばれ、絞りを挟んで前群と後群とがほぼ対象形状となっており、前群と後群との間の絞り空間が両群の凹面が向かい合わせに構成されることが特徴である。そして、このほぼ対称な前群と後群との構成において、前群の最も物体側の正レンズに非球面を設けることが好ましい。

【0030】

このような典型的ガウス・タイプの第４の実施態様に係る結像レンズにおいて、絞りを挟んだ前群の焦点距離ｆ１と後群の焦点距離ｆ２との関係を
０．９＜ ｆ１／ｆ２ ＜３．６
とすることが可能である。

【0031】

また、最も物体側のレンズが物体側に凸のメニスカス形状を有する変形ガウス・タイプを採用することもできる。

【0032】

本発明の第５の実施態様に係る結像レンズでは、第３の実施態様において、合焦レンズ群は、最も物体側のレンズが物体側に凸のメニスカス形状を有し、メニスカスレンズは、物体側に凸面を有し、像側の面が凹面になっており、屈折力は全系の中では最も弱くなっている。

【0033】

このような変形ガウス・タイプでは、非球面なしでの簡単なレンズ形状で、かなりの結像性能を維持することが可能である。この変形ガウス・タイプにおいて、絞りを挟んだ前群の焦点距離ｆ１と後群の焦点距離ｆ２との関係を
０．９＜ ｆ１／ｆ２ ＜１．３
とすることが可能である。

【0034】

この変形ガウス・タイプの場合には、絞り空間を形成する前群の絞り側の面は、凹面ではなく平面あるいは像側に凸面とすることが有効である。後述する第１、第７、第１０、第１３の実施例が、この変形ガウス・タイプに対応する。

【0035】

一方、画角が大きくなる場合、例えば半画角が２０度をこえる場合には、更なる変形ガウス・タイプとすることが有効である。

【0036】

本発明の第６の実施態様に係る結像レンズでは、第３の実施態様において、合焦レンズ群の絞り空間を形成する後群の絞り側の面は、凹面ではなく平面または物体側に凸面を有する。

【0037】

この更なる変形ガウス・タイプにおいて、絞りを挟んだ前群の焦点距離ｆ１と後群の焦点距離ｆ２との関係を、
３．０＜ ｆ１／ｆ２ ＜４．０
とすることが可能である。

【0038】

後述する第６、第９、第１２の実施例が、この更なる変形ガウス・タイプに対応する。

【0039】

以上、合焦移動レンズ群としての典型的ガウス・タイプ、変形ガウス・タイプ、更なる変形ガウス・タイプのレンズ構成について述べたが、本実施態様では、絞りを挟んで物体側の前群及び結像側の後群がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有するので、後述する多数の実施例に示す通り、像面湾曲やディストーションを効果的に抑制できる。

【0040】

本発明の第７の実施態様に係る結像レンズ群は、第３～第６の実施態様の何れかにおいて、無限遠合焦時における全系の合成焦点距離をＦ、前記合焦レンズの焦点距離をｆＰとするとき、
０．８＜ ｆＰ／Ｆ ＜１．２
の関係を有する。

【0041】

本実施態様では、合焦レンズ群の焦点位置が、結像レンズ全体の結像位置近傍であることを限定している。

【0042】

本発明の第８の実施態様に係る結像レンズ群は、第３～第７の実施態様の何れかにおいて、合焦レンズ群の焦点距離をｆＰ、固定レンズ群を構成する負レンズの焦点距離をｆＮ、とするとき、
－１．５＜ ｆＰ／ｆＮ ＜ －１．１
の関係を有する。

【0043】

すなわち、－１．５＜ ｆＰ／ｆＮ ＜ －１．１と表す範囲が収差補正上、また近距離合焦での収差変動を抑えるために有効である。本実施態様では、正のパワーを持つ合焦レンズ群は像面を前側に湾曲させるので、像面を後ろ側に湾曲させる固定レンズ群の非球面凹レンズとのパワーバランスを焦点距離比で数値限定している。

【0044】

本発明の第９の実施態様に係る結像レンズ群は、第３～第８の実施態様の何れかにおいて、合焦レンズ群のペッツバール曲率半径をＲＰ、固定レンズ群を構成する負レンズのペッツバール曲率半径をＲＮ、とするとき、
－１．３＜ ＲＰ／ＲＮ ＜ －０．９
の関係を有する。

【0045】

すなわち、－１．５＜ ＲＦ／ＲＮ＜－０．８と表す範囲が収差補正上、また近距離合焦での収差変動を抑えるために有効である。本実施態様では、正のパワーを持つ合焦レンズは像面を前側に湾曲させるので、像面を後ろ側に湾曲させる固定レンズ群の非球面凹レンズとのパワーバランスをペッツバール曲率半径比で数値限定している。

【0046】

本発明の第１０の実施態様に係る結像レンズ群は、第３～第９の実施態様の何れかにおいて、無限遠合焦時における全系の合成焦点距離をＦ、光軸上で測った像面から虚の瞳位置までの距離をＤ、とするとき、
－０．６ ＜ Ｄ／Ｆ ＜－０．４
の関係を有する。

【0047】

本実施態様では、像面から虚の瞳位置までの距離が合成焦点距離の約１／２になっていることを数値限定している。

【0048】

このことについて、図３１を除く奇数番号の図面の左下に示すＣｈｉｅｆ Ｒａｙ図を用いて説明する。レンズデータのＩＭＡ面のＴｈｉｃｋにおよそマイナス焦点距離／２＝Ｄを入力して主光線の光路図を描くと、Ｃｈｉｅｆ Ｒａｙ図が得られる。ＩＭＡ面の半対角、半長辺、半短辺からの３本の主光線はマイナス方向で光軸と交わる。半長辺からの主光線が光軸と交わるＤをカット＆トライで探すと、第１実施例ではＤ＝－８．６が得られ、この仮想面を（虚）射出瞳距離Ｄと称する。具体的には、レンズ最終面を射出する主光線を、進行方向とは逆方向に延長した光線を考える。この光線が光軸と交わる位置を「（虚）射出瞳」と定義する。また結像面と「（虚）射出瞳」の間の距離をＤとする。第１実施例の半長辺の主光線ではＤ＝－８．６となる。何れの実施例でも（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値 Ｄ／Ｆはマイナス０．４より小さくマイナス０．６より大きい範囲内にある。

【0049】

本発明の第１１の実施態様に係る結像レンズ群は、第１～第１０の実施態様の何れかにおいて、
結像面を１／１．８インチ（９mmφ、７．２ｘ５．４mm）で画角が±１４．１°を基準仕様とし、結像面サイズ範囲を１／３インチ（６mmφ、８ｘ３．６mm）から２／３インチ（１１mmφ、８．８ｘ６．６mm）、画角範囲を±１４°から±２４．２°としたことを特徴とする。

【0050】

本発明の第１２の実施態様に係る結像レンズ群は、第１～第１１の実施態様の何れかにおいて、固定レンズ群を構成する単一の非球面負レンズが、イメージセンサの結像レンズ側のカバーガラスと一体化されていることを特徴とする。

【0051】

本実施態様は、例えば、後述する第１３～１５実施例に示すように、固定レンズ群を構成する非球面凹レンズが、イメージセンサの結像レンズ側のカバーガラスと一体化されている。つまり、固定レンズ群の非球面凹レンズがイメージセンサの結像レンズ側のカバーガラスも兼用している。これにより、ガラス界面を２面少なくできるので、優れた光学的特性を有するコンパクトな結像レンズを提供できる。ここで、レンズとカバーガラスとが一体化されているとは、レンズとカバーガラスとが互いに張り合わされている場合だけでなく、レンズとカバーガラスとが一体成形されている場合もあり得る。

【0052】

以上の条件下で設計された結像レンズは、裏面照射ＣＭＯＳイメージセンサのＣＭＯＳ素子が１．４μｍｘ１．４μｍまで微細化し、更に積層によりエッジコンピュータ機能まで持つＡＩ画像入力素子に対応する。従来の結像レンズは巻き取りフィルムを想定して改良が進められてきたが、裏面照射・積層ＣＭＯＳイメージセンサは高速の電子画像転送と電子シャッタ機能まで備えるので、センサの直ぐ前までのスペースを有効に使い、像面を立てるフラットな機能を有するマイナスパワーを持つ固定レンズ群を構成する非球面凹レンズの配置も容易にした。ガリレオ・タイプのレンズだと、像面分解能は銀塩フィルムの１０数μｍには有効であったが、微細化したＣＭＯＳ素子近傍に固定レンズ群の非球面凹レンズを固定することにより、１．４μｍＬ＆Ｓまでの分解能まで可能にした。

【0053】

本発明の実施態様に係る結像レンズ＋裏面照射・積層型ＣＭＯＳイメージセンサにより、ＣＭＯＳ面全面を１５％以上、より好ましくは２０％以上のＭＴＦコントラストで１．４μｍＬ＆ＳのＡＩ画像手段を実現した。

【0054】

（実施例の説明）
以下、本発明の実施例について説明する。第１実施例から第１５実施例までの１５の実施例について、それぞれ２つの図を参照しながら説明する。
例えば、第１実施例であれば、第１実施例に対応する図表１と、第１実施例に対応する図表２（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図２を参照しながら説明する。撮影距離ｔ０＝∞の場合を（ａ）で示し、撮影距離ｔ０＝５００ｍｍの場合を（ｂ）で示し、撮影距離ｔ０＝１５０ｍｍの場合を（ｃ）で示す。

【0055】

同様に、第ｎ実施例（ｎ＝１～１５）であれば、第ｎ実施例に対応する図表（２ｎ－１）を示す図（２ｎ－１）と、第ｎ実施例に対応する図表（２ｎ）（撮影距離ｔ０＝∞、５００ｍｍ、１５０ｍｍまたは２００ｍｍ）及びＭＴＦに対応したグラフを示す図（２ｎ）を参照しながら説明する。撮影距離ｔ０＝∞の場合を（ａ）で示し、撮影距離ｔ０＝５００ｍｍの場合を（ｂ）で示し、撮影距離ｔ０＝１５０（２００）ｍｍの場合を（ｃ）で示す。

【0056】

＜第１実施例＞
第１実施例（図１、２参照）は、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであり、４群６枚で最も物体側のレンズがメニスカス形状を有する変形ガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表１から明らかである。

【0057】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを結像レンズ全体の合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．９０、ｔ０＝５００ｍｍで０．９５、ｔ０＝１５０ｍｍで１．０６となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．３２２となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－１．０８７となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを全系の合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．４７８になっている。

【0058】

図２から明らかなように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0059】

＜第２実施例＞
第２実施例（図３、４参照）は、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであり、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズと、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズの最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズでは、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表３から明らかである。

【0060】

合焦レンズの焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８９、ｔ０＝５００ｍｍで０．９３、ｔ０＝１５０ｍｍで１．０３となっている。合焦レンズの焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２６９となっている。合焦レンズのペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－１．１９９となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５３４になっている。

【0061】

図４から明らかなように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0062】

＜第３実施例＞
第３実施例（図５、６参照）は、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであり、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表５から明らかである。

【0063】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．９１、ｔ０＝５００ｍｍで０．９４、ｔ０＝１５０ｍｍで１．０２となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２６１となっている。合焦レンズのペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９８２となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５０５になっている。

【0064】

図６から明らかなように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0065】

＜第４実施例＞
第４実施例（図７、８参照）は、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであり、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表７から明らかである。

【0066】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８９、ｔ０＝５００ｍｍで０．９２、ｔ０＝１５０ｍｍで０．９９となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２９１となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９９３となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５０５になっている。

【0067】

図８から明らかなように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0068】

＜第５実施例＞
第５実施例（図９、１０参照）は、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであり、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表９から明らかである。

【0069】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８８、ｔ０＝５００ｍｍで０．９０、ｔ０＝１５０ｍｍで０．９６となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２８５となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９９１となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５２０になっている。

【0070】

図１０から明らかなように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0071】

＜第６実施例＞
第６実施例（図１１、１２参照）は、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであり、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズの最も物体側のレンズの結像側の面が非球面であり、固定レンズ群を構成する非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表１１から明らかである。

【0072】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８７、ｔ０＝５００ｍｍで０．８９、ｔ０＝１５０ｍｍで０．９４となっている。合焦レンズの焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２９６となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９６７となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５４５になっている。

【0073】

図１２から明らかなように、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、撮影距離が無限遠の画像４隅で、ＭＴＦが１５％程度となっている。５００mmから１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0074】

無限遠の画像４隅でも１５％以上のＭＴＦを得ており、５００mmから１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上のＭＴＦを得ているので、微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有していると言える。

【0075】

＜第７実施例＞
上記の第１～第６実施例では、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであったが、以下の第７～第９実施例では、画像サイズを１．２２倍拡大して２／３インチとして有効性を確認した。第７実施例（図１３、１４参照）では、画像サイズ＝２／３インチ１１mmφであり、第１実施例と同様に、４群６枚のガウス変形タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズの最も物体側のレンズの物体側の面が球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表１３から明らかである。

【0076】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．９１、ｔ０＝５００ｍｍで０．９６、ｔ０＝２００ｍｍで１．０６となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．４５２となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－１．１０７となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．４８５になっている。

【0077】

第７実施例は、第１実施例を（２／３インチ）／（１／１．８インチ）＝１．２２２倍拡大して最適化したので、図１４から明らかなように、撮影距離ｔ０＝∞とｔ０＝５００mmでは、収差も拡大されるためにＭＴＦは少し悪くなる。接写側近距離はｔ０＝１５０ｍｍをおよそ１．２２２倍のｔ０＝２００ｍｍでＭＴＦを計算し、第１実施例より少し悪くなるのを確認した。しかし、無限遠の画像４隅でも１５％以上のＭＴＦが得られている。また、５００mmから２００mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0078】

＜第８実施例＞
第８実施例では、第４実施例から画像サイズを１／１．８インチから１．２２２倍拡大して２／３インチにして有効性を確認した。第８実施例（図１５、１６参照）では、画像サイズ＝２／３インチ１１mmφであり、第４実施例と同様に、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズの最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表１５から明らかである。

【0079】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８９、ｔ０＝５００ｍｍで０．９２、ｔ０＝２００ｍｍで０．９８となっている。合焦レンズの焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２９２となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９９０となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５０３になっている。

【0080】

第８実施例は、第４実施例を（２／３インチ）／（１／１．８インチ）＝１．２２２倍拡大して最適化したので、撮影距離が無限大遠方ｔ０＝∞とｔ０＝５００mmでは、収差も拡大されるためにＭＴＦは少し悪くなる。接写側近距離はｔ０＝１５０mmをおよそ１．２２２倍のｔ０＝２００mmでＭＴＦを計算し、第４実施例より少し悪くなるのを確認した。しかし、無限遠の画像４隅でも１５％以上のＭＴＦが得られている。また、５００mmから２００mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0081】

＜第９実施例＞
第９実施例では、第６実施例から画像サイズを１／１．８インチから１．２２２倍拡大して２／３インチにして有効性を確認した。第９実施例（図１７、１８参照）では、画像サイズ＝２／３インチ１１mmφであり、第６実施例と同様に、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、固定レンズ群の固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表１７から明らかである。

【0082】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８６、ｔ０＝５００ｍｍで０．８９、ｔ０＝２００ｍｍで０．９３となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．３１６となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－１．０２４となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５４９になっている。

【0083】

第９実施例は、第６実施例を（２／３インチ）／（１／１．８インチ）＝１．２２２倍拡大して最適化したので、撮影距離が無限大遠方ｔ０＝∞とｔ０＝５００mmでは、収差も拡大されるためにＭＴＦは少し悪くなる。接写側近距離はｔ０＝１５０ｍｍをおよそ１．２２２倍のｔ０＝２００ｍｍでＭＴＦを計算し、第６実施例より少し悪くなるのを確認した。無限遠の画像４隅でも１５％以上のＭＴＦが得られている。また、５００mmから２００mmの接写まで像面全面で２０％近くのＭＴＦを得ている。

【0084】

＜第１０実施例＞
上記の第１～第６実施例では、画像サイズ＝１／１．８インチ９mmφであったが、以下の第１０～第１２実施例では、画像サイズを０．６６７倍に縮小して１／３インチとして有効性を確認した。第１０実施例（図１９、２０参照）では、画像サイズ＝１／３インチ６mmφであり、第１実施例と同様に、４群６枚のガウス変形タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が球面であり、固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表１９から明らかである。

【0085】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８９、ｔ０＝５００ｍｍで０．９２、ｔ０＝１５０ｍｍで０．９９となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．３７３となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－１．０３６となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．４８６になっている。

【0086】

第１０実施例は、第１実施例を（１／３インチ）／（１／１．８インチ）＝０．６６７倍に縮小して最適化したので、図２０に示すように、収差も縮小されるためにＭＴＦは少改善される。遠方無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２５％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0087】

＜第１１実施例＞
第１１実施例では、第４実施例から画像サイズを１／１．８インチから０．６６７倍に縮小して１／３インチにして有効性を確認した。第１１実施例（図２１、２２参照）では、画像サイズ＝１／３インチ６mmφであり、第４実施例と同様に、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズと、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズの最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、固定レンズ群の固定レンズ群の非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズでは、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表２１から明らかである。

【0088】

合焦レンズの焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８６、ｔ０＝５００ｍｍで０．８８、ｔ０＝１５０ｍｍで０．９３となっている。合焦レンズの焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．３２２となっている。合焦レンズのペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９９７となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５２５になっている。

【0089】

第１１実施例は、第４実施例を（１／３インチ）／（１／１．８インチ）＝０．６６７倍に縮小して最適化したので、図２２に示すように、収差も縮小されるためにＭＴＦは少し改善される。遠方無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２５％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0090】

＜第１２実施例＞
第１２実施例では、第６実施例から画像サイズを１／１．８インチから０．６６７倍に縮小して１／３インチにして有効性を確認した。第１２実施例（図２３、２４参照）では、画像サイズ＝１／３インチ６mmφであり、第６実施例と同様に、４群６枚のガウス・タイプの合焦レンズ群と、固定レンズ群を構成する１枚の非球面凹レンズとを備える。更に詳細に述べれば、合焦レンズ群の最も物体側のレンズの結像側の面が非球面であり、固定レンズ群を構成する非球面凹レンズの物体側の面が非球面になっている。
合焦レンズ群では、絞りを挟んで物体側及結像側がそれぞれ２群３枚の正のパワーを有することは、図表２３から明らかである。

【0091】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．８３、ｔ０＝５００ｍｍで０．８４、ｔ０＝１５０ｍｍで０．８７となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２３９となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９４７となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５３６になっている。

【0092】

第１２実施例は、第６実施例を（１／３インチ）／（１／１．８インチ）＝０．６６７倍に縮小して最適化したので、図２４に示すように、収差も縮小されるためにＭＴＦは少し改善される。遠方無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0093】

＜第１３実施例＞
第１３実施例（図２５、２６参照）では、第１実施例に示す固定レンズ群を構成する非球面凹レンズが、イメージセンサの結像レンズ側のカバーガラスと一体化されている。つまり、固定レンズ群を構成する非球面凹レンズがイメージセンサの結像レンズ側のカバーガラスも兼用している。これによりガラス界面を２面少なくできるので、優れた光学的特性が期待できる。その他の構成については、第１実施例と同様である。

【0094】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．９６、ｔ０＝５００ｍｍで１．０１、ｔ０＝１５０ｍｍで１．１３となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．４５６となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－１．２３１となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．４８８になっている。

【0095】

図２６から明らかなように、第１実施例とほぼ同じＭＴＦが得られ、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0096】

＜第１４実施例＞
第１４実施例（図２７、２８参照）では、第４実施例に示す固定レンズ群を構成する非球面凹レンズがＣＭＯＳカバーガラスと一体化され、ガラス界面を２面少なくしたものであり、優れた光学的特性が期待できる。その他の構成については、第４実施例と同様である。

【0097】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．９５、ｔ０＝５００ｍｍで０．９８、ｔ０＝１５０ｍｍで１．０５となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２１７となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－０．９９７となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．４９８になっている。

【0098】

図２８から明らかなように、第４実施例とほぼ同じＭＴＦが得られ、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠から１５０mmの接写まで像面全面で約２０％以上を得ており、ほぼ理論値にも重なり、良好な収差補正を実現している。

【0099】

＜第１５実施例＞
第１５実施例（図２９、３０参照）では、第６実施例に示す固定レンズ群を構成する非球面凹レンズがＣＭＯＳカバーガラスと一体化され、ガラス界面を２面少なくしたものであり、優れた光学的特性が期待できる。第６実施例は合焦レンズの最も物体側のレンズの「結像側」の面が非球面になっているが、第１５実施例では合焦レンズの最も物体側のレンズの「物体側」の面が非球面になっている。

【0100】

合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを合成焦点距離Ｆで割った数値（ｆＰ／Ｆ）が、撮影距離ｔ０＝∞で０．９３、ｔ０＝５００ｍｍで０．９６、ｔ０＝１５０ｍｍで１．０１となっている。合焦レンズ群の焦点距離ｆＰを固定レンズ群の非球面凹レンズの焦点距離ｆＮで割った数値（ｆＰ／ｆＮ）が、－１．２６４となっている。合焦レンズ群のペッツバール曲率半径ＲＰを固定レンズ群の非球面凹レンズのペッツバール曲率半径ＲＮで割った数値（ＲＰ／ＲＮ）が、－１．０１３となっている。
また（虚）射出瞳距離Ｄを合成焦点距離Ｆで割った数値（Ｄ／Ｆ）は－０．５０７になっている。

【0101】

図３０から明らかなように、第６実施例とほぼ同じＭＴＦが得られ、３５７ＬＰ＝１．４μｍＬ＆ＳのＭＴＦコントラストは、無限遠の画像４隅でも１５％以上のＭＴＦが得られている。また、５００mmから１５０mmの接写まで像面全面で２０％弱のＭＴＦを得ており、良好な収差補正を実現している。

【0102】

図３１には、上述した第１～第１５の全実施例について上述した各種条件の対応値をまとめて記載している。これらの数値から上述の各条件式が各実施例によって支持されており、各実施例の結像性能の図に示した通り、無限遠のみならず近距離の合焦状態においても対角線視野の広い結像面において極めて優れた結像性能を維持していることが明らかである。

【要約】      （修正有）

【課題】微細なイメージセンサの素子に対応する分解能を有するとともに、シンプルな構造で焦点合せが可能な結像レンズを提供する。
【解決手段】物体距離に応じて光軸方向に移動可能な正屈折力を有する合焦レンズ群と、結像面近傍に固定された負屈折力を有する固定レンズ群を有し、合焦レンズ群は、絞りを挟んで配置された２つの正レンズ群を有する結像レンズを提供する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】