JP2013088513A - 撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、諸収差が良好に補正された４枚構成の撮像レンズを提供する。
【解決手段】 撮像レンズ７は、物体側から像面側に向かって順に配置された、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ１と、開口絞り５と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズ２と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ３と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズ４とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置を搭載した例えば携帯電話機などの小型のモバイル製品に好適な撮像レンズ、及び、当該撮像レンズを用いた撮像装置に関する。
近年、例えば携帯電話機などの小型のモバイル製品にも撮像装置（カメラモジュール）を搭載したものが普及し、かかる小型のモバイル製品を用いて簡易に写真撮影を行うことが一般的になってきている。そして、かかる小型のモバイル製品に搭載される小型の撮像装置用の撮像レンズとしては、メガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応させることのできる４枚構成のものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１に記載の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、正のパワーを有する第１レンズと、負のパワーを有する第２レンズと、正又は負のパワーを有する第３レンズと、正又は負のパワーを有する第４レンズとを備えている。
特許文献２に記載の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、正のパワーを有する第１レンズと、負のパワーを有する第２レンズと、正のパワーを有する第３レンズと、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が変曲点を持つ非球面で形成された第４レンズとを備えている。
特許文献３に記載の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、正のパワーを有し、像面側のレンズ面が凸面である第１レンズと、開口絞りと、負のパワーを有し、像面側のレンズ面が凸面である第２レンズと、正のパワーを有する第３レンズと、負のパワーを有する第４レンズとを備えている。
特開２００７-０１７９８４号公報 特開２００８-２６８９４６号公報 特開２００９-００３４４３号公報
しかし、特許文献１に記載の撮像レンズは、光学系の像サイズに対して第４レンズのレンズ径が大きくなり、レンズ径方向の小型化を図ることが困難となる。また、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、レンズを保持するレンズ枠（あるいは、鏡筒、バレル）が大きくなり、オートフォーカス用アクチュエータやレンズ枠を保持する機構部材へのレンズユニット（レンズ枠等に保持されたレンズ）の組込みが困難となる。なぜなら、オートフォーカス用アクチュエータ等は汎用化されており、挿入可能なレンズユニットの大きさが制限されているからである。また、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、不良品であると判断された場合の撮像レンズの交換が困難となる。なぜなら、撮像レンズは、オートフォーカス用アクチュエータ等に組み込まれた状態でその性能が検査され、最終レンズである第４レンズのレンズ径が大きい撮像レンズの交換は、オートフォーカス用アクチュエータ等を分解した状態で行う必要があるからである。
また、特許文献２、３に記載の撮像レンズも、特許文献１に記載の撮像レンズの上記問題点と同じ問題点を有する。さらに、特許文献２、３に記載の撮像レンズは、光学全長も大きくなり、光軸方向の薄型化を図ることも困難となる。
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、諸収差が良好に補正された４枚構成の撮像レンズ、及び、当該撮像レンズを用いた撮像装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係る撮像レンズの構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズと、開口絞りと、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズと、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズと、負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズとを備えたことを特徴とする。
前記本発明の撮像レンズの構成によれば、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。より具体的には、第１レンズを両凸レンズ、第２レンズを、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズとすることにより、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、特に球面収差及びコマ収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。また、第３レンズを、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズ、第４レンズを両凹レンズとすることにより、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、特に非点収差及び歪曲収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。また、開口絞りを、第１レンズと第２レンズとの間に配置することにより、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが可能となる。
そして、以上のことから、前記本発明の撮像レンズの構成によれば、諸収差が良好に補正され、携帯電話機などの小型、薄型の携帯機器に搭載される小型で高画素の撮像素子（例えば、画素ピッチが２μｍ以下（例えば、１．７５μｍ、１．４μｍ、１．１μｍ）の微細セルで構成された高画素（３〜１６メガピクセル）のＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ）に対応させることのできる４枚構成のコンパクト（小型、薄型）な撮像レンズを提供することができる。また、このように、前記本発明の撮像レンズの構成によれば、レンズ材料の如何に関わらず、小型で高画素の撮像素子に対応させることができるので、レンズ材料としてプラスチックを用いることにより、低コスト化を図ることもできる。
前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記第１レンズ及び前記第２レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子が形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、回折作用によって色収差を良好に補正することができる。
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記開口絞りの物体側の面から前記第４レンズの像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離をＤＳ、光学系全体の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）を満足するのが好ましい。
０．３＜ＤＳ／ｆ＜０．７ ・・・（１）
上記条件式（１）は、撮像レンズのさらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図るための条件式であり、上記条件式（１）を満足させることにより、レンズ径方向にさらに小型で、光軸方向にさらに薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。
ＤＳ／ｆが０．７以上になると、開口絞りの物体側の面から最終レンズである第４レンズの像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離が大きくなり過ぎると共に、最終レンズである第４レンズの有効径が大きくなり、さらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図ることが困難となる。また、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、レンズを保持するレンズ枠（あるいは、鏡筒、バレル）が大きくなり、オートフォーカス用アクチュエータやレンズ枠を保持する機構部材へのレンズユニットの組込みが困難となる。なぜなら、オートフォーカス用アクチュエータ等は汎用化されており、挿入可能なレンズユニットの大きさが制限されているからである。さらに、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、不良品であると判断された場合の撮像レンズの交換が困難となる。なぜなら、撮像レンズは、オートフォーカス用アクチュエータ等に組み込まれた状態でその性能が検査され、最終レンズである第４レンズのレンズ径が大きい撮像レンズの交換は、オートフォーカス用アクチュエータ等を分解した状態で行う必要があるからである。一方、ＤＳ／ｆが０．３以下になると、開口絞りから最終レンズである第４レンズの像面側のレンズ面までの間に配置されるレンズ（具体的には、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ）の肉厚を小さくする必要があり、その結果、収差補正に不利になると共に、レンズの製造が困難となる。
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記開口絞りの物体側の面から前記第４レンズの像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離をＤＳ、像面での最大像高をＹ’としたとき、下記条件式（２）を満足するのが好ましい。
０．５＜ＤＳ／Ｙ’ ＜１．４ ・・・（２）
上記条件式（２）は、撮像レンズのさらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図るための条件式であり、上記条件式（２）を満足させることにより、レンズ径方向にさらに小型で、光軸方向にさらに薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。
ＤＳ／Ｙ’が１．４以上になると、開口絞りの物体側の面から最終レンズである第４レンズの像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離が大きくなり過ぎると共に、最終レンズである第４レンズの有効径が大きくなり、さらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図ることが困難となる。また、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、レンズを保持するレンズ枠（あるいは、鏡筒、バレル）が大きくなり、オートフォーカス用アクチュエータやレンズ枠を保持する機構部材へのレンズユニットの組込みが困難となる。さらに、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、不良品であると判断された場合の撮像レンズの交換が困難となる。一方、ＤＳ／Ｙ’が０．５以下になると、開口絞りから最終レンズである第４レンズの像面側のレンズ面までの間に配置されるレンズ（具体的には、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ）の肉厚を小さくする必要があり、その結果、収差補正に不利になると共に、レンズの製造が困難となる。
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記第４レンズと像面との間に配置された、光学フィルタ及び撮像素子のカバーガラスに等価な透明な平行平板をさらに備え、前記平行平板の部分を空気長換算したときの、前記開口絞りの物体側の面から像面までの光軸に沿った距離をＤＩ、像面での最大像高をＹ’としたとき、下記条件式（３）を満足するのが好ましい。
０．８＜ＤＩ／Ｙ’＜１．８ ・・・（３）
上記条件式（３）は、撮像レンズのさらなる薄型化を図るための条件式であり、上記条件式（３）を満足させることにより、光軸方向にさらに薄型でありながら、良好な画像を得ることのできる撮像レンズを提供することができる。
ＤＩ／Ｙ’が１．８以上になると、それに伴って、第１レンズの物体側のレンズ面から撮像素子の撮像面までの光軸に沿った距離である光学全長が大きくなり、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。一方、ＤＩ／Ｙ’が０．８以下になると、像面に配置された撮像素子への光線入射角が大きくなる。そして、これが大きくなり過ぎると、撮像素子の受光部が受け取る光量が低下し、良好な画像が得られなくなる。
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、光学系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４としたとき、下記条件式（４）〜（７）を満足するのが好ましい。
０．５＜ｆ１／ｆ＜０．９ ・・・（４）
−１．３＜ｆ２／ｆ＜−０．７ ・・・（５）
０．４＜ｆ３／ｆ＜０．８ ・・・（６）
−１．０＜ｆ４／ｆ＜−０．４ ・・・（７）
上記条件式（４）は、光学系全体に対する第１レンズのパワーバランスに関する条件式である。ｆ１／ｆが０．５以下又は０．９以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第１レンズのレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。
上記条件式（５）は、光学系全体に対する第２レンズのパワーバランスに関する条件式である。ｆ２／ｆが−１．３以下又は−０．７以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第２レンズのレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。
上記条件式（６）は、光学系全体に対する第３レンズ３のパワーバランスに関する条件式である。ｆ３／ｆが０．４以下又は０．８以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第３レンズのレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。
上記条件式（７）は、光学系全体に対する第４レンズのパワーバランスに関する条件式である。ｆ４／ｆが−１．０以下又は−０．４以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第４レンズのレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。そして、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、レンズを保持するレンズ枠（あるいは、鏡筒、バレル）が大きくなり、オートフォーカス用アクチュエータやレンズ枠を保持する機構部材へのレンズユニットの組込みが困難となる。また、最終レンズである第４レンズのレンズ径の増大により、不良品であると判断された場合の撮像レンズの交換が困難となる。
すなわち、上記条件式（４）〜（７）を同時に満足することにより、レンズ径方向にさらに小型で、光軸方向にさらに薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズを提供することができる。
また、本発明に係る撮像装置の構成は、被写体に対応した光信号を画像信号に変換して出力する撮像素子と、前記撮像素子の撮像面に前記被写体の像を結像させる撮像レンズとを備えた撮像装置であって、前記撮像レンズとして前記本発明の撮像レンズを用いたことを特徴とする。
前記本発明の撮像装置の構成によれば、撮像レンズとして前記本発明の撮像レンズを用いていることにより、コンパクトで高性能な撮像装置、ひいては当該撮像装置が搭載されるコンパクトで高性能な携帯電話機などのモバイル製品を提供することが可能となる。
本発明によれば、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、諸収差が良好に補正された４枚構成の撮像レンズ、及び、当該撮像レンズを用いた撮像装置を提供することができる。従って、本発明によれば、コンパクト（小型、薄型）でありながら、メガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応可能な４枚構成の撮像レンズ、及び、当該撮像レンズを用いた撮像装置を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。 図２は、本発明の実施例１における撮像レンズの収差図（（ａ）は球面収差の図（軸上色収差の図）、（ｂ）は非点収差の図、（ｃ）は歪曲収差の図）である。 図３は、本発明の第２の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。 図４は、本発明の実施例２における撮像レンズの収差図（（ａ）は球面収差の図（軸上色収差の図）、（ｂ）は非点収差の図、（ｃ）は歪曲収差の図）である。 図５は、本発明の第３の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。 図６は、本発明の実施例３における撮像レンズの収差図（（ａ）は球面収差の図（軸上色収差の図）、（ｂ）は非点収差の図、（ｃ）は歪曲収差の図）である。
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。
図１に示すように、本実施の形態の撮像レンズ７は、物体側（図１では左側）から像面側（図１では右側）に向かって順に配置された、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ１と、開口絞り５と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズ２と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ３と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズ４とを備えている。ここで、パワーは、焦点距離の逆数で定義される量である。撮像レンズ７は、撮像素子（例えば、ＣＣＤ）の撮像面Ｓに対して光学像を形成する（被写体の像を結像させる）撮像用の単焦点レンズであり、撮像素子は、被写体に対応した光信号を画像信号に変換して出力する。そして、撮像素子と、撮像レンズ７とを用いて撮像装置が構成される。
本実施の形態の撮像レンズ７の構成によれば、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズ７を提供することができる。より具体的には、第１レンズ１を両凸レンズ、第２レンズ２を、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズとすることにより、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、特に球面収差及びコマ収差が良好に補正された撮像レンズ７を提供することができる。また、第３レンズ３を、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズ、第４レンズ４を両凹レンズとすることにより、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、特に非点収差及び歪曲収差が良好に補正された撮像レンズ７を提供することができる。また、開口絞り５を、第１レンズ１と第２レンズ２との間に配置することにより、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが可能となる。
そして、以上のことから、本実施の形態の撮像レンズ７の構成によれば、諸収差が良好に補正され、携帯電話機などの小型、薄型の携帯機器に搭載される小型で高画素の撮像素子（例えば、画素ピッチが２μｍ以下（例えば、１．７５μｍ、１．４μｍ、１．１μｍ）の微細セルで構成された高画素（３〜１６メガピクセル）のＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ）に対応させることのできる４枚構成のコンパクト（小型、薄型）な撮像レンズ７を提供することができる。また、このように、本実施の形態の撮像レンズ７の構成によれば、レンズ材料の如何に関わらず、小型で高画素の撮像素子に対応させることができるので、レンズ材料としてプラスチックを用いることにより、低コスト化を図ることもできる。
第４レンズ４と撮像素子の撮像面Ｓとの間には、透明な平行平板６が配置されている。ここで、平行平板６は、光学ローパスフィルタとＩＲカットフィルタと撮像素子のフェースプレート（カバーガラス）に等価な平板である。
開口絞り５を除く、第１レンズ１の物体側のレンズ面から平行平板６の像面側の面に至る各面（以下「光学面」ともいう）を、物体側から順に、「第１面」、「第２面」、「第３面」、「第４面」、・・・、「第８面」、「第９面」、「第１０面」と呼ぶこととする（後述する第２及び第３の実施の形態についても同様である）。
本実施の形態の撮像レンズ７は、下記条件式（１）を満足するのが望ましい。
０．３＜ＤＳ／ｆ＜０．７ ・・・（１）
ここで、ＤＳは開口絞り５の物体側の面から第４レンズ４の像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離、ｆは光学系全体の焦点距離である。
上記条件式（１）は、撮像レンズ７のさらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図るための条件式であり、上記条件式（１）を満足させることにより、レンズ径方向にさらに小型で、光軸方向にさらに薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズ７を提供することができる。
ＤＳ／ｆが０．７以上になると、開口絞り５の物体側の面から最終レンズである第４レンズ４の像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離が大きくなり過ぎると共に、最終レンズである第４レンズ４の有効径が大きくなり、さらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図ることが困難となる。また、最終レンズである第４レンズ４のレンズ径の増大により、レンズを保持するレンズ枠（あるいは、鏡筒、バレル）が大きくなり、オートフォーカス用アクチュエータやレンズ枠を保持する機構部材へのレンズユニットの組込みが困難となる。なぜなら、オートフォーカス用アクチュエータ等は汎用化されており、挿入可能なレンズユニットの大きさが制限されているからである。さらに、最終レンズである第４レンズ４のレンズ径の増大により、不良品であると判断された場合の撮像レンズ７の交換が困難となる。なぜなら、撮像レンズ７は、オートフォーカス用アクチュエータ等に組み込まれた状態でその性能が検査され、最終レンズである第４レンズ４のレンズ径が大きい撮像レンズ７の交換は、オートフォーカス用アクチュエータ等を分解した状態で行う必要があるからである。一方、ＤＳ／ｆが０．３以下になると、開口絞り５から最終レンズである第４レンズ４の像面側のレンズ面までの間に配置されるレンズ（具体的には、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４）の肉厚を小さくする必要があり、その結果、収差補正に不利になると共に、レンズの製造が困難となる。
また、本実施の形態の撮像レンズ７は、下記条件式（２）を満足するのが望ましい。
０．５＜ＤＳ／Ｙ’ ＜１．４ ・・・（２）
ここで、Ｙ’は像面での最大像高（光軸から最も離れた像点までの距離）である。
上記条件式（２）は、撮像レンズ７のさらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図るための条件式であり、上記条件式（２）を満足させることにより、レンズ径方向にさらに小型で、光軸方向にさらに薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズ７を提供することができる。
ＤＳ／Ｙ’が１．４以上になると、開口絞り５の物体側の面から最終レンズである第４レンズ４の像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離が大きくなり過ぎると共に、最終レンズである第４レンズ４の有効径が大きくなり、さらなるコンパクト化（小型化、薄型化）を図ることが困難となる。また、最終レンズである第４レンズ４のレンズ径の増大により、レンズを保持するレンズ枠（あるいは、鏡筒、バレル）が大きくなり、オートフォーカス用アクチュエータやレンズ枠を保持する機構部材へのレンズユニットの組込みが困難となる。さらに、最終レンズである第４レンズ４のレンズ径の増大により、不良品であると判断された場合の撮像レンズ７の交換が困難となる。一方、ＤＳ／Ｙ’が０．５以下になると、開口絞り５から最終レンズである第４レンズ４の像面側のレンズ面までの間に配置されるレンズ（具体的には、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４）の肉厚を小さくする必要があり、その結果、収差補正に不利になると共に、レンズの製造が困難となる。
さらには、本実施の形態の撮像レンズ７は、下記条件式（２）’を満足するのが望ましい。
０．５＜ＤＳ／Ｙ’ ＜１．０ ・・・（２）’
また、本実施の形態の撮像レンズ７は、下記条件式（３）を満足するのが望ましい。
０．８＜ＤＩ／Ｙ’＜１．８ ・・・（３）
ここで、ＤＩは、平行平板６の部分を空気長換算したときの、開口絞り５の物体側の面から像面までの光軸に沿った距離である。
上記条件式（３）は、撮像レンズ７のさらなる薄型化を図るための条件式であり、上記条件式（３）を満足させることにより、光軸方向にさらに薄型でありながら、良好な画像を得ることのできる撮像レンズ７を提供することができる。
ＤＩ／Ｙ’が１．８以上になると、それに伴って、第１レンズ１の物体側のレンズ面から撮像素子の撮像面Ｓまでの光軸に沿った距離である光学全長が大きくなり、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。一方、ＤＩ／Ｙ’が０．８以下になると、像面に配置された撮像素子への光線入射角が大きくなる。そして、これが大きくなり過ぎると、撮像素子の受光部が受け取る光量が低下し、良好な画像が得られなくなる。
また、本実施の形態の撮像レンズ７は、下記条件式（４）〜（７）を満足するのが望ましい。
０．５＜ｆ１／ｆ＜０．９ ・・・（４）
−１．３＜ｆ２／ｆ＜−０．７ ・・・（５）
０．４＜ｆ３／ｆ＜０．８ ・・・（６）
−１．０＜ｆ４／ｆ＜−０．４ ・・・（７）
ここで、ｆは光学系全体の焦点距離、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、ｆ３は第３レンズ３の焦点距離、ｆ４は第４レンズ４の焦点距離である。
上記条件式（４）は、光学系全体に対する第１レンズ１のパワーバランスに関する条件式である。ｆ１／ｆが０．５以下又は０．９以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第１レンズ１のレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。
上記条件式（５）は、光学系全体に対する第２レンズ２のパワーバランスに関する条件式である。ｆ２／ｆが−１．３以下又は−０．７以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第２レンズ２のレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。
上記条件式（６）は、光学系全体に対する第３レンズ３のパワーバランスに関する条件式である。ｆ３／ｆが０．４以下又は０．８以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第３レンズ３のレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。
上記条件式（７）は、光学系全体に対する第４レンズ４のパワーバランスに関する条件式である。ｆ４／ｆが−１．０以下又は−０．４以上になると、光学全長をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、光軸方向のさらなる薄型化を図ることが困難となる。また、第４レンズ４のレンズ径をさらに小さく保ったまま、コマ収差、球面収差及び非点収差を良好に補正することが困難となり、その結果、レンズ径方向のさらなる小型化を図ることが困難となる。そして、最終レンズである第４レンズ４のレンズ径の増大により、レンズを保持するレンズ枠（あるいは、鏡筒、バレル）が大きくなり、オートフォーカス用アクチュエータやレンズ枠を保持する機構部材へのレンズユニットの組込みが困難となる。また、最終レンズである第４レンズ４のレンズ径の増大により、不良品であると判断された場合の撮像レンズ７の交換が困難となる。
すなわち、上記条件式（４）〜（７）を同時に満足させることにより、レンズ径方向にさらに小型で、光軸方向にさらに薄型でありながら、諸収差が良好に補正された撮像レンズ７を提供することができる。
（実施例１）
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態における撮像レンズをさらに詳細に説明する。
下記（表１）に、本実施例における撮像レンズ７の具体的数値例を示す。
Figure 2013088513
上記（表１）において、ｒ（ｍｍ）は光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第１〜第４レンズ１〜４並びに平行平板６の軸上での肉厚又は面間隔、ｎは第１〜第４レンズ１〜４並びに平行平板６のｄ線（５８７．５６００ｎｍ）に対する屈折率、νは第１〜第４レンズ１〜４並びに平行平板６のｄ線に対するアッベ数を示している（下記の実施例２、３についても同様である）。尚、図１に示す撮像レンズ７は、上記（表１）のデータに基づいて構成されたものである。
上記（表１）に示しているように、第１〜第４レンズ１〜４のすべてのレンズ面は非球面形状となっているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。
レンズ面の非球面形状は、下記（数１）で与えられる（下記の実施例２、３についても同様である）。
Figure 2013088513
但し、上記（数１）中、Ｙは光軸からの高さ、Ｘは光軸からの高さがＹの非球面形状の非球面頂点の接平面からの距離、Ｒ0は非球面頂点の曲率半径、κは円錐常数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次の非球面係数を表わしている。
また、下記（表２Ａ）、（表２Ｂ）に、本実施例における撮像レンズ７の非球面係数（円錐常数を含む）を示す。下記（表２Ａ）、（表２Ｂ）中、「Ｅ＋００」、「Ｅ−０２」等は、それぞれ「１０+00 」、「１０-02 」等を表わすものとする（下記の実施例２、３についても同様である）。
Figure 2013088513
Figure 2013088513
また、下記（表３）に、本実施例における撮像レンズ７の、光学系全体の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆ値）Ｆｎｏ、最大像高Ｙ’、 平行平板６の部分を空気長換算したときの光学全長ＴＬ（ｍｍ）、及び、条件式（１）〜（７）の値を示す。
Figure 2013088513
図２に、本実施例における撮像レンズ７の収差図を示す。図２において、（ａ）は球面収差の図であり、実線はｇ線（４３５．８３００ｎｍ）、長い破線はＣ線（６５６．２７００ｎｍ）、短い破線はＦ線（４８６．１３００ｎｍ）、二点鎖線はｄ線（５８７．５６００ｎｍ）、一点鎖線はｅ線（５４６．０７００ｎｍ）に対する値を示している。（ｂ）は非点収差の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。（ｃ）は歪曲収差の図である。尚、軸上色収差の図は、図２（ａ）の球面収差の図と同じである。
図２に示す収差図から明らかなように、本実施例の撮像レンズ７は、諸収差が良好に補正され、メガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応可能であることが分かる。そして、このことに加え、上記（表３）の結果を考慮すれば、コンパクト化（小型化、薄型化）を図ることができ、かつ、諸収差が良好に補正され、携帯電話機などの小型、薄型のモバイル製品に搭載されるメガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応させることのできる高性能な４枚構成の撮像レンズが得られていることが分かる。
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。
図３に示すように、本実施の形態の撮像レンズ１４は、物体側（図３では左側）から像面側（図３では右側）に向かって順に配置された、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ８と、開口絞り１２と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズ９と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ１０と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズ１１とを備えている。
第４レンズ１１と撮像素子の撮像面Ｓとの間には、上記第１の実施の形態の平行平板６と同様の透明な平行平板１３が配置されている。
本実施の形態の撮像レンズ１４においては、第１レンズ８及び第２レンズ９の少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子が形成されているのが望ましい。この望ましい構成によれば、回折作用によって色収差を良好に補正することができる。
回折光学素子が形成されたレンズ面（以下「回折光学素子面」という）の形状は、例えば、下記（数２）で与えられる（後述する第３の実施の形態についても同様である）。
［数２］
φ（ρ）＝（２π／λ0 ）（Ｃ２ρ2 ＋Ｃ４ρ4 ）
Ｙ＝ρ
但し、上記（数２）中、φ（ρ）は位相関数、Ｙは光軸からの高さ、Ｃｎはｎ次の位相係数、λ0 は設計波長を表わしている。尚、Ｘは、回折次数をＭとし、φ（ρ）を形状変換することによって決定される。
また、本実施の形態の撮像レンズ１４も、上記条件式（１）〜（７）を満足するのが望ましい。
そして、本実施の形態の撮像レンズ１４の構成によっても、上記第１の実施の形態の撮像レンズ７の構成による作用効果と同様の作用効果が得られる。
（実施例２）
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態における撮像レンズをさらに詳細に説明する。
下記（表４）に、本実施例における撮像レンズ１４の具体的数値例を示す。尚、図３に示す撮像レンズ１４は、下記（表４）のデータに基づいて構成されたものである。
Figure 2013088513
上記（表４）に示しているように、本実施例においては、第２面（第１レンズ８の像面側のレンズ面）が回折光学素子面となっている。
また、下記（表５Ａ）、（表５Ｂ）に、本実施例における撮像レンズ１４の非球面係数（円錐常数を含む）を示す。
Figure 2013088513
Figure 2013088513
尚、上記（表４）、（表５Ａ）、（表５Ｂ）に示しているように、本実施例の撮像レンズ１４においては、第１〜第４レンズ８〜１１のすべてのレンズ面が非球面形状となっているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。
また、上記（表４）に示しているように、第２面（第１レンズ８の像面側のレンズ面）は回折光学素子面であり、当該回折光学素子面の具体的数値例は下記（表６）に示す通りである。
Figure 2013088513
尚、このように、本実施例の撮像レンズ１４においては、第１レンズ８の像面側のレンズ面に回折光学素子が形成されているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ８の物体側のレンズ面、第１レンズ８の像面側のレンズ面、第２レンズ９の物体側のレンズ面、及び、第２レンズ９の像面側のレンズ面の少なくとも１つに回折光学素子が形成されていればよく、この場合においても、回折作用によって色収差を良好に補正することができる。
また、下記（表７）に、本実施例における撮像レンズ１４の、光学系全体の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆ値）Ｆｎｏ、最大像高Ｙ’、 平行平板１３の部分を空気長換算したときの光学全長ＴＬ（ｍｍ）、及び、条件式（１）〜（７）の値を示す。
Figure 2013088513
図４に、本実施例における撮像レンズ１４の収差図を示す。図４において、（ａ）は球面収差の図であり、実線はｇ線、長い破線はＣ線、短い破線はＦ線、二点鎖線はｄ線、一点鎖線はｅ線に対する値を示している。（ｂ）は非点収差の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。（ｃ）は歪曲収差の図である。尚、軸上色収差の図は、図４（ａ）の球面収差の図と同じである。
図４に示す収差図から明らかなように、本実施例の撮像レンズ１４は、諸収差が良好に補正され、メガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応可能であることが分かる。そして、このことに加え、上記（表７）の結果を考慮すれば、コンパクト化（小型化、薄型化）を図ることができ、かつ、諸収差が良好に補正され、携帯電話機などの小型、薄型のモバイル製品に搭載されるメガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応させることのできる高性能な４枚構成の撮像レンズが得られていることが分かる。
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。
図５に示すように、本実施の形態の撮像レンズ２１は、物体側（図５では左側）から像面側（図５では右側）に向かって順に配置された、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ１５と、開口絞り１９と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズ１６と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ１７と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズ１８とを備えている。
第４レンズ１８と撮像素子の撮像面Ｓとの間には、上記第１の実施の形態の平行平板６と同様の透明な平行平板２０が配置されている。
本実施の形態の撮像レンズ２１においても、第１レンズ１５及び第２レンズ１６の少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子が形成されているのが望ましい。
また、本実施の形態の撮像レンズ２１も、上記条件式（１）〜（７）を満足するのが望ましい。
そして、本実施の形態の撮像レンズ２１の構成によっても、上記第１の実施の形態の撮像レンズ７の構成による作用効果と同様の作用効果が得られる。
（実施例３）
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態における撮像レンズをさらに詳細に説明する。
下記（表８）に、本実施例における撮像レンズ２１の具体的数値例を示す。尚、図５に示す撮像レンズ２１は、下記（表８）のデータに基づいて構成されたものである。
Figure 2013088513
上記（表８）に示しているように、本実施例においても、第２面（第１レンズ１５の像面側のレンズ面）が回折光学素子面となっている。
また、下記（表９Ａ）、（表９Ｂ）に、本実施例における撮像レンズ２１の非球面係数（円錐常数を含む）を示す。
Figure 2013088513
Figure 2013088513
尚、上記（表８）、（表９Ａ）、（表９Ｂ）に示しているように、本実施例の撮像レンズ２１においては、第１〜第４レンズ１５〜１８のすべてのレンズ面が非球面形状となっているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。
また、上記（表８）に示しているように、第２面（第１レンズ１５の像面側のレンズ面）は回折光学素子面であり、当該回折光学素子面の具体的数値例は下記（表１０）に示す通りである。
Figure 2013088513
尚、このように、本実施例の撮像レンズ２１においては、第１レンズ１５の像面側のレンズ面に回折光学素子が形成されているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ１５の物体側のレンズ面、第１レンズ１５の像面側のレンズ面、第２レンズ１６の物体側のレンズ面、及び、第２レンズ１６の像面側のレンズ面の少なくとも１つに回折光学素子が形成されていればよく、この場合においても、回折作用によって色収差を良好に補正することができる。
また、下記（表１１）に、本実施例における撮像レンズ２１の、光学系全体の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆ値）Ｆｎｏ、最大像高Ｙ’、 平行平板２０の部分を空気長換算したときの光学全長ＴＬ（ｍｍ）、及び、条件式（１）〜（７）の値を示す。
Figure 2013088513
図６に、本実施例における撮像レンズ２１の収差図を示す。図６において、（ａ）は球面収差の図であり、実線はｇ線、長い破線はＣ線、短い破線はＦ線、二点鎖線はｄ線、一点鎖線はｅ線に対する値を示している。（ｂ）は非点収差の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。（ｃ）は歪曲収差の図である。尚、軸上色収差の図は、図６（ａ）の球面収差の図と同じである。
図６に示す収差図から明らかなように、本実施例の撮像レンズ２１は、諸収差が良好に補正され、メガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応可能であることが分かる。そして、このことに加え、上記（表１１）の結果を考慮すれば、コンパクト化（小型化、薄型化）を図ることができ、かつ、諸収差が良好に補正され、携帯電話機などの小型、薄型のモバイル製品に搭載されるメガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応させることのできる高性能な４枚構成の撮像レンズが得られていることが分かる。
本発明の撮像レンズは、レンズ径方向に小型で、光軸方向に薄型でありながら、諸収差が良好に補正された４枚構成の撮像レンズである。従って、本発明の撮像レンズは、コンパクト（小型、薄型）でありながら、メガピクセル以上の高画素な撮像素子に対応させることができるので、高画素化が望まれる撮像素子を内蔵した携帯電話機などの小型のモバイル製品の分野において特に有用である。
１、８、１５ 第１レンズ
２、９、１６ 第２レンズ
３、１０、１７ 第３レンズ
４、１１、１８ 第４レンズ
５、１２、１９ 開口絞り
６、１３、２０ 平行平板
７、１４、２１ 撮像レンズ
Ｓ 撮像面

Claims (7)

  1. 物体側から像面側に向かって順に配置された、
    正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズと、
    開口絞りと、
    負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズと、
    正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズと、
    負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズとを備えた撮像レンズ。
  2. 前記第１レンズ及び前記第２レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子が形成された、請求項１に記載の撮像レンズ。
  3. 前記開口絞りの物体側の面から前記第４レンズの像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離をＤＳ、光学系全体の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）を満足する、請求項１又は２に記載の撮像レンズ。
    ０．３＜ＤＳ／ｆ＜０．７ ・・・（１）
  4. 前記開口絞りの物体側の面から前記第４レンズの像面側のレンズ面までの光軸に沿った距離をＤＳ、像面での最大像高をＹ’としたとき、下記条件式（２）を満足する、請求項１又は２に記載の撮像レンズ。
    ０．５＜ＤＳ／Ｙ’ ＜１．４ ・・・（２）
  5. 前記第４レンズと像面との間に配置された透明な平行平板をさらに備え、
    前記平行平板の部分を空気長換算したときの、前記開口絞りの物体側の面から像面までの光軸に沿った距離をＤＩ、像面での最大像高をＹ’としたとき、下記条件式（３）を満足する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ０．８＜ＤＩ／Ｙ’＜１．８ ・・・（３）
  6. 光学系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４としたとき、下記条件式（４）〜（７）を満足する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ０．５＜ｆ１／ｆ＜０．９ ・・・（４）
    −１．３＜ｆ２／ｆ＜−０．７ ・・・（５）
    ０．４＜ｆ３／ｆ＜０．８ ・・・（６）
    −１．０＜ｆ４／ｆ＜−０．４ ・・・（７）
  7. 被写体に対応した光信号を画像信号に変換して出力する撮像素子と、前記撮像素子の撮像面に前記被写体の像を結像させる撮像レンズとを備えた撮像装置であって、
    前記撮像レンズとして請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像レンズを用いたことを特徴とする撮像装置。
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