JP2016206223A - 撮像レンズ、レンズユニット、撮像装置、デジタルスチルカメラ及び携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子周辺部に集光する光線の主光線角度を抑え、撮像素子と撮像レンズの間隔を十分確保でき、さらに広角で収差が良好に補正され、光学性能の劣化が小さい６枚構成の撮像レンズ及び、撮像レンズを備えた撮像装置、レンズユニット、並びにデジタルスチルカメラ、及び携帯端末を提供する。
【解決手段】撮像レンズは、撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、物体側より順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、及び第６レンズの６枚のレンズで構成され、前記第１レンズは負の屈折力を有し、前記第１レンズと前記第２レンズは負の合成屈折力を有し、前記第１レンズは物体側に凸のメニスカス形状であり、前記第６レンズの像側の面が非球面であって、前記非球面と光軸との交点以外の光学面上の位置に非球面サグ量が極値を持つ形状である。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像装置に用いられる広角の撮像レンズ、該撮像レンズを備えた撮像装置、及び該撮像装置を備えたデジタルスチルカメラや携帯端末に関するものである。

近年、CCD（Charge Coupled Device）型イメージセンサあるいはCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が搭載されたデジタルスチルカメラや携帯端末が普及している。しかるに、一般的ユーザーのニーズは、これら撮像機器の携帯上の利便性やデザイン性に加え、更なる高画質化にあるから、固体撮像素子はより小型化・高画素化され、また撮像レンズは小型であるにもかかわらず、より高い光学性能が求められる傾向がある。また、近距離被写体の撮像を可能にすべく、３５ｍｍ判写真換算で２８ｍｍ以下の焦点距離、すなわち画角が７５度以上となる広角な撮像レンズが好まれる傾向もある。このような用途の撮像レンズとしては、４枚構成、５枚構成の撮像レンズに比べ、広角化により顕著になる諸収差を良好に抑え、高性能化が可能である６枚構成の撮像レンズが提案されている。

６枚構成の撮像レンズとして、物体側より順に正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、正または負の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズで構成された撮像レンズが知られている（例えば、特許文献１）。また、物体側より順に負の屈折力を有し、物体側に凸面、像側に凹面を向けた第1レンズと、正の屈折力を有する第２レンズ、正または負の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、正または負の屈折力を有する第６レンズで構成された撮像レンズが知られている（特許文献２）。

米国特許公開第２０１３／０２７９０２１号明細書 中国特許第２０２８５４３９１号公報

ここで、一般的に撮像レンズと撮像素子の間には、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び撮像素子を保護するカバーガラスが配置されることが多いのに対し、特許文献１及び特許文献２に開示された撮像レンズでは、０．２ｍｍ程度の薄い赤外線カットフィルタのみが設けられている。従って、かかる従来技術の構成では撮像素子がカバーガラスに覆われていないので、撮像面にゴミなどの異物が付着することを回避するには、撮像装置をクリーンルームのような管理された環境で組み立てなければならず、コストの増大を招く。これに対し、一般の環境下でも組み付けを可能とすべく、撮像素子をカバーガラスで保護する場合、特許文献１及び特許文献２の撮像レンズにおいては撮像素子に最も近い第６レンズと撮像素子との間隔が比較的狭くなっているため、組み付けスペースに余裕がなくなり、各部材に生じうる製造誤差を勘案すると、部材同士の干渉を招く恐れが生じるという問題がある。かかる干渉の問題は、撮像素子の大きさに対する焦点距離が小さい、いわゆる広角レンズでより顕著になる傾向がある。これに対し、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及びカバーガラスの平行平板を薄型化することで干渉を避けることはできるが、高い光学性能を維持したまま平行平板を薄型化することは大幅なコスト増を招くこととなる。よって、撮像装置を安価に製造するためには、全長を抑えながらも撮像レンズの第６レンズと撮像素子の間隔を極力広げることが好ましいといえる。

また、特許文献１及び特許文献２に開示の撮像レンズは、撮像素子の周辺部に集光する光線の主光線角度（ＣＲＡ：Ｃｈｉｅｆ Ｒａｙ Ａｎｇｌｅ）が２０°以上と大きくなるため、集光効率の低下（周辺光量低下）、混色特性の劣化による色ムラの発生により、画質が低下するという課題がある。ここで、画質の低下を抑制するために、撮像素子の表面に配置されるマイクロレンズを撮像レンズのＣＲＡに合わせて最適化する技術も開発されているが、画質の低下を完全には補正することは出来ず、さらに撮像素子のコスト増を招くため、高画質の画像を得られる撮像装置を安価に製造するためには、ＣＲＡを抑えた撮像レンズとすることが好ましいといえる。

また、特許文献１及び特許文献２に開示の撮像レンズは、３５ｍｍ判写真換算で２４〜２８ｍｍ程度の焦点距離であり、２０ｍｍ以下の焦点距離となるような、より広角な撮像レンズの要望に対応することが難しい構成と言える。

更に、近年、信頼性の要望が高くなっており、温度が変化した場合にも、光学性能の変化が小さい撮像レンズが好まれるが、特許文献１及び特許文献２に開示の撮像レンズはプラスチックレンズのみから構成され、温度変化による性能劣化は避けられない。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、撮像素子周辺部に集光する光線の主光線角度を抑え、撮像素子と撮像レンズの間隔を十分確保でき、さらに広角で収差が良好に補正され、光学性能の劣化が小さい６枚構成の撮像レンズ及び、撮像レンズを備えた撮像装置、レンズユニット、並びにデジタルスチルカメラ、及び携帯端末を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像レンズは、撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、物体側より順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、及び第６レンズの６枚のレンズで構成され、前記第１レンズは負の屈折力を有し、前記第１レンズと前記第２レンズは負の合成屈折力を有し、前記第１レンズは物体側に凸のメニスカス形状であり、前記第６レンズの像側の面が非球面であって、前記非球面と光軸との交点以外の光学面上の位置に非球面サグ量が極値を持つ形状であることを特徴とする。

本発明によれば、前記第１レンズは負の屈折力を有し、さらに前記第１レンズと前記第２レンズは負の合成屈折力を有することで、撮像素子の大きさに対する焦点距離が小さい広角レンズにおいて、いわゆるレトロフォーカスタイプのレンズ構成とでき、これによりバックフォーカスが大きくなるため、前記撮像レンズと前記撮像面の間隔を広げることができるから、赤外線カットフィルタやカバーガラス等を設置する十分なスペースを確保できる。

また、前記第１レンズは負の屈折力を有し、前記第１レンズと前記第２レンズは負の合成屈折力を有し、前記第１レンズは物体側に凸のメニスカス形状であるので、大きな角度から入射する光束を、光軸と平行な方向へ曲げる働きを持つ発散作用を有し、テレセントリック性を確保しつつも、広角レンズの収差を良好に補正することが可能になる。

また、前記第６レンズの像側の面を非球面とすることで、画面全体で諸収差を良好に補正することができる。さらに、有効径内における非球面と光軸との交点以外の位置に非球面サグ量が極値を持つ形状であることで、撮像素子周辺部での主光線角度（ＣＲＡ）を抑えることができる。なお、「非球面サグ量が極値を持つ」とは、非球面断面上の任意の点までの光軸からの光軸垂直方向の高さをｈとし、当該点までの基準位置（非球面の面頂点、又は非球面の光軸上の点）からの光軸方向の距離（非球面サグ量）をＸ（ｈ）としたときに、１階微分（ｄＸ（ｈ）／ｄｈ）＝０で表される点をいう。

ここで、本発明の撮像レンズは、撮像面での諸収差が良好に補正されている必要がある。例えば、焦点距離が小さい広角レンズで顕著になる樽型の歪曲収差（ディストーション）は、撮像装置での歪曲画像の補正が良好に行える程度に抑えられているということである。この時、光学ディストーション（Ｄ）は像高全域でＤ≧−２５％であり、より好ましくはＤ≧−２０％である。ここで、光学ディストーションは以下の式で定義され、正の場合は糸巻型、負の場合は樽型ディストーションとなる。
Ｄ＝ｙ−ｙ₀／ｙ₀＊１００（％）
ただし、
ｙ：実際像の像高
ｙ₀：理想像の像高

請求項２に記載の撮像レンズは、請求項１に記載の発明において、前記第２レンズは正の屈折力を有し、前記第３レンズは正の屈折力を有し、前記第４レンズは負の屈折力を有し、前記第５レンズは正の屈折力を有し、前記第６レンズは負の屈折力を有することを特徴とする。

前記撮像レンズにおける６枚レンズ構成のうち、３枚を正レンズ（正の屈折力を持つレンズ）、３枚を負レンズ（負の屈折力を持つレンズ）とすることで、ペッツバール和、色収差の補正を容易にすることができ、周辺部まで良好な結像性能を有する撮像レンズとすることができる。また、前記第１レンズ〜前記第５レンズの合成で正の屈折力を形成し、前記第６レンズが負の屈折力を有することで、いわゆるテレフォトタイプのレンズ構成とでき、撮像レンズ全長の小型化に有利な構成とすることができる。

請求項３に記載の撮像レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
ｆｂ／ｆ＞０．６ （１）
ただし、
ｆｂ：バックフォーカス（空気換算距離）（ｍｍ）
ｆ：撮像レンズ全系の合成焦点距離（ｍｍ）

（１）式は、前記撮像レンズにおけるバックフォーカスを適切に設定するための条件式である。（１）式を満足することで、前記第６レンズと前記撮像面が近づきすぎることがなくなり、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び前記撮像素子を保護するカバーガラスを配置するスペースを確保することができる。ここで、バックフォーカスとは、前記第６レンズの像側の面と前記撮像面との光軸上の距離であり、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び前記撮像素子を保護するカバーガラス等が配置される場合には、これらを空気換算距離として算出するものとする。また、以下の条件式を満たすことがより好ましい。
ｆｂ／ｆ＞０．７ （１’）

請求項４に記載の撮像レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
ｄ６／ｆ＞０．５ （２）
ただし、
ｄ６：前記第６レンズと前記撮像素子の撮像面との間の距離（空気換算距離）（ｍｍ）
ｆ：撮像レンズ全系の合成焦点距離（ｍｍ）

（２）式は、前記撮像レンズと前記撮像面との距離を適切に設定するための条件式である。（２）式を満足することで、前記第６レンズと前記撮像面が近づきすぎることがなくなり、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び前記撮像素子を保護するカバーガラスを配置するスペースを確保することができる。ここで、ｄ６は前記第６レンズの非球面サグ量が最も像側になる位置から前記撮像面までの距離であり、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び撮像素子を保護するカバーガラス等が配置される場合には、これらを空気換算距離として算出するものとする。また、上述のような観点から、以下の条件式がより好ましい。
ｄ６／ｆ＞０．６ （２’）

請求項５に記載の撮像レンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズから前記第６レンズのうち、少なくとも２枚がガラスレンズであることを特徴とする。

前記撮像レンズが少なくとも２枚のガラスレンズを含むことで、温度などの環境変化が起こった際における結像性能の劣化が起きにくい撮像レンズとなる。また、一般的にレンズにはＡＲコーティングが施されるが、ガラスレンズを用いることでその反射防止効果を高めることが出来るため、レンズの表面反射に起因したゴーストを抑えることができるので好ましい。さらに、ガラスレンズは、屈折率とアッベ数の選択可能範囲がプラスチックレンズに比較して広く、適切なガラス材料を選択することで収差を良好に補正することができるから更に好ましい。

請求項６に記載の撮像レンズは、請求項５に記載の発明において、前記少なくとも２枚のガラスレンズは、正の屈折力を有することを特徴とする。

撮像素子に画像を結像させるという撮像レンズの本来的性能を発揮するためには、前記第１レンズから第６レンズまでのトータルの屈折力は正でなくてはならず、従って正レンズの屈折力の絶対値が、負レンズの屈折力の絶対値よりも大きくなる。よって、温度が変化した際の結像性能の劣化を抑える観点から、正レンズを温度変化による屈折率と形状変化の少ないガラスレンズとすることが好ましい。

請求項７に記載の撮像レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズから前記第６レンズの物体側、像側の全ての面が非球面であることを特徴とする。

全てのレンズにおける面を非球面とすることで、撮像素子周辺部に集光する光線の主光線角度を抑え、収差が良好に補正し、レンズ全長を小さく抑えることが可能となる。

請求項８に記載の撮像レンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、画角が９５度以上であることを特徴とする。

画角が９５度以上、すなわち３５ｍｍ判写真換算で２０ｍｍ以下の焦点距離となる広角の撮像レンズの場合、前記第６レンズの像側の面と前記撮像面との距離が短くなり、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び撮像素子を保護するカバーガラスを配置するスペースが狭くなりがちである。しかし、本発明によれば前記第１レンズと前記第２レンズとが負の合成屈折力を有しているため、バックフォーカスが十分大きくなり、広角の撮像レンズでも前記第６レンズの像側に十分なスペースを確保できる。

請求項９に記載の撮像レンズは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
ＥＤ１／２Ｙ＜１ （３）
ただし、
ＥＤ１：前記第１レンズの物体側面の有効径（ｍｍ）
２Ｙ：前記撮像素子の対角長（ｍｍ）

（３）式は、前記第１レンズの有効径（前玉径）を適切に設定するための条件式である。画角が９５度以上、すなわち３５ｍｍ判写真換算で２０ｍｍ以下の焦点距離となるほど、最も物体側に配置された前記第１レンズの有効径（前玉径）が大きくなり、撮像レンズ全体が大型化し、レンズ重量が大きくなりがちである。しかし、本発明によれば、前記第１レンズを前記撮像素子のサイズと同程度に抑えることが出来、撮像レンズの大型化を回避し、その重量を抑えることが出来る。

請求項１０に記載のレンズユニットは、請求項１〜９のいずれか一項に記載の撮像レンズを、前記撮像レンズを保持する鏡筒に組み付けてなることを特徴とする。

請求項１１に記載の撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子と、請求項１０に記載のレンズユニットとを備えたことを特徴とする。

請求項１２に記載のデジタルスチルカメラは、請求項１１に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする。

請求項１３に記載の携帯端末は、請求項１１に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする。

前記撮像素子は画素のサイズが大きいほど取込み光量が増えるため、一般的に撮像素子サイズが大きいほど高画質な画像が得られる。具体的には、１／３型（撮像面対角線長約６ｍｍ）以下のサイズの撮像素子よりも、１／２．３型（撮像面対角線長約８ｍｍ）以上のサイズの撮像素子の方が好ましい。

本発明によれば、撮像素子周辺部に集光する光線の主光線角度を抑え、撮像素子と撮像レンズの間隔を十分確保でき、さらに広角で収差が良好に補正され、光学性能の劣化が小さい６枚構成の撮像レンズ及び、撮像レンズを備えた撮像装置、レンズユニット、並びにデジタルスチルカメラ、及び携帯端末を提供することができる。

本実施の形態にかかる撮像装置１００の斜視図である。 本実施の形態にかかる撮像装置１００のブロック図である。 鏡筒５３に保持された撮像レンズ１０１の断面図である。 実施例１の撮像レンズの光軸方向断面図である。 実施例１の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。 実施例１における像高に対する光線の主光線角度（ＣＲＡ）を示すグラフであって、横軸が像高、縦軸がＣＲＡである。 実施例１の第１４面（第６レンズの像側の面）の非球面形状を示す図であって、縦軸に光軸からの高さｈ、横軸にサグ量Ｘをとっている。 実施例２の撮像レンズの光軸方向断面図である。 実施例２の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。 実施例２における像高に対する光線の主光線角度（ＣＲＡ）を示すグラフであって、横軸が像高、縦軸がＣＲＡである。 実施例２の第１４面（第６レンズの像側の面）の非球面形状を示す図であって、縦軸に光軸からの高さｈ、横軸にサグ量Ｘをとっている。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置１００の斜視図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は背面図である。図２は、本実施の形態にかかる撮像装置１００のブロック図である。図３は、鏡筒５３に保持された撮像レンズ１０１の断面図である。

撮像装置１００は、図２に示すように、撮像レンズ１０１と、固体撮像素子１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０３と、制御部１０４と、タイミング発生部１０６と、撮像素子駆動部１０７と、画像メモリ１０８と、画像処理部１０９と、画像圧縮部１１０と、画像記録部１１１と、モニターＬＣＤ１１２とを備えて構成される。これら部品を収容するカメラボディ１２０に、鏡筒５３が取り付けられている。図１に示すように、撮像レンズ１０１は正面を向き、モニターＬＣＤ１１２は背面側に設けられている。

図３に示すように、鏡筒５３内に配置された撮像レンズ１０１は、レンズユニットを構成し、物体側より順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、開口絞りＳ，第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５，第６レンズＬ６からなり、互いにスペーサＳＰ（及び開口絞りＳ）を介してフランジ部同士を突き当てており、これにより軸間距離を維持している。

図２において、固体撮像素子１０２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子であり、ＲＧＢカラーフィルターを備え、入射光をＲ、Ｇ、Ｂ毎に光電変換してそのアナログ信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１０３は、アナログ信号をデジタルの画像データに変換する。

制御部１０４は、撮像装置１００の各部を制御する。制御部１０４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含み、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された各種プログラムと、ＣＰＵとの協働で各種処理を実行する。

タイミング発生部１０６は、アナログ信号出力用のタイミング信号を出力する。撮像素子駆動部１０７は、固体撮像素子１０２を駆動制御する。

画像メモリ１０８は、画像データを読み出し及び書き込み可能に記憶する。画像処理部１０９は、画像データに各種画像処理を施す。画像圧縮部１１０は、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）等の圧縮方式により、撮像画像データを圧縮する。画像記録部１１１は、図示しないスロットにセットされた、メモリカード等の記録メディアに画像データを記録することもできる。

モニターＬＣＤ１１２は、カラー液晶パネル等であり、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、各種操作画面等を表示する。

ここで、撮像装置１００における動作を説明する。被写体撮影では、被写体のモニタリング（スルー画像表示）と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、撮像レンズ１０１を介して得られた被写体の像が、固体撮像素子１０２の受光面（撮像面）に結像される。撮像レンズ１０１の撮影光軸後方に配置された固体撮像素子１０２が、タイミング発生部１０６、撮像素子駆動部１０７によって駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を１画面分出力する。

このアナログ信号は、ＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、Ａ／Ｄ変換部１０３でデジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部１０９により、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒ（画像データ）が生成されて画像メモリ１０８に格納され、定期的にその信号が読み出されてそのビデオ信号が生成されて、モニターＬＣＤ１１２に出力される。尚、ホワイトバランス調整手段でもある制御部１０４は、撮影画像のホワイトバランスを調整する。

モニターＬＣＤ１１２は、モニタリングにおいては電子ファインダとして機能し、撮像画像を、ほぼリアルタイムに表示することとなる。

このようなモニタリング状態において、静止画撮影を行ないたいタイミングで、ユーザーが不図示のレリーズ釦を操作することにより、静止画像データが撮影される。不図示のレリーズ釦の操作に応じて、画像メモリ１０８に格納された１コマの画像データが読み出されて、画像圧縮部１１０により圧縮される。その圧縮された画像データが、画像記録部１１１により記録メディアに記録される。

［実施例］
以下、本発明の撮像レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。特に示さない限り、距離に関する値の単位はｍｍである。
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆｂ：バックフォーカス（空気換算距離）
Ｆ：Ｆナンバー
２Ｙ：撮像素子の撮像面対角長
ＦＯＶ：画角
Ｒ：曲率半径
ｄ：軸上面間隔
Ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｄ６：第６レンズの最も像面側の位置と像面の距離（空気換算距離）

各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり（像側をプラス）、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数

なお、特許請求の範囲及び実施例に記載の近軸曲率半径の意味合いについて、実際のレンズ測定の場面においては、レンズ中央近傍（具体的には、レンズ外径に対して１０％以内の中央領域）での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。また、例えば２次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に２次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる。（例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」（共立出版株式会社）のＰ４１〜４２を参照のこと）

（実施例１）
実施例１の撮像レンズの諸元を以下に示す。
ｆ＝２．９５ｍｍ
ｆｂ＝２．４０ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝７．７５ｍｍ
ＦＯＶ＝１０５°

実施例１の撮像レンズの面データを以下に示す。
面番号 R（mm） d（mm） Nd νd 有効半径（mm）
1 ∞ ∞
2＊ 1512.557 0.50 1.5305 55.7 2.90
3＊ 2.189 1.06 1.85
4＊ 2.114 1.00 1.6346 23.9 1.55
5＊ 2.555 0.82 1.12
6（絞り） ∞ 0.03 0.69
7＊ 12.536 1.05 1.5891 61.3 0.71
8＊ -2.083 0.41 1.02
9＊ -13.851 0.40 1.6346 23.9 1.20
10＊ 3.801 0.31 1.47
11＊ 222.985 1.56 1.6168 63.9 1.72
12＊ -2.120 0.10 2.11
13＊ 2.841 0.77 1.5305 55.7 2.66
14＊ 1.793 1.27 2.87
15 ∞ 0.30 1.5163 64.1 3.11
16 ∞ 0.20 3.16
17 ∞ 0.50 1.5163 64.1 3.20
18 ∞ 0.40 3.28

ここで、第２面と第３面が第１レンズ、第４面と第５面が第２レンズ、第７面と第８面が第３レンズ、第９面と第１０面が第４レンズ、第１１面と第１２面が第５レンズ、第１３面と第１４面が第６レンズを表している。第２面と第３面は共に光軸付近で物体側に凸の形状であり、第１レンズは物体側に凸のメニスカス形状である。

実施例１の非球面データを以下に示す。
第２面
K=-1.12478E+01,A4=2.44121E-02,A6=-3.89921E-03,A8=4.91435E-04,A10=-3.46127E-05,A12=1.05262E-06
第３面
K=-1.98831E+00,A4=2.63351E-02,A6=6.59298E-03,A8=-2.11712E-03,A10=3.92989E-04,A12=3.08010E-05
第４面
K=-5.46683E+00,A4=4.20103E-02,A6=-1.80717E-02,A8=6.80385E-03,A10=-1.35670E-03
第５面
K=-2.98269E+00,A4=7.47080E-03,A6=1.14275E-02,A8=-1.06292E-02,A10=5.12550E-05
第７面
A4=-4.10278E-02,A6=-1.97203E-04,A8=-6.15862E-02,A10=3.25569E-02
第８面
A4=-2.04665E-02,A6=1.28742E-03,A8=-1.44768E-02,A10=1.43884E-03
第９面
K=-1.52944E+01,A4=-7.96461E-02,A6=4.10280E-02,A8=1.15994E-03,A10=-1.07178E-02,A12=3.42866E-03
第１０面
A4=-6.79992E-02,A6=2.48833E-02,A8=-6.41630E-04,A10=-2.08666E-03,A12=4.36769E-04
第１１面
A4=3.52989E-02,A6=-2.75977E-02,A8=1.08377E-02,A10=-2.17486E-03,A12=1.72774E-04
第１２面
K=-4.49451E+00,A4=-1.18965E-02,A6=6.59674E-03,A8=-2.16225E-03,A10=3.60779E-04,A12=-2.47984E-05
第１３面
K=-8.15611E+00,A4=-8.38773E-03,A6=-2.28787E-03,A8=9.55820E-04,A10=-1.42340E-04,A12=9.70435E-06,A14=-2.46429E-07
第１４面
K=-5.60530E+00,A4=-2.13233E-02,A6=2.78012E-03,A8=-4.16055E-04,A10=5.27933E-05,A12=-4.33158E-06,A14=1.48664E-07

各レンズの焦点距離を以下に示す。この時、屈折力は焦点距離の逆数となるため、屈折力の正負は焦点距離の正負と同様となる。
ｆ１＝−４．１３ｍｍ
ｆ２＝１０．２７ｍｍ
ｆ３＝３．１１ｍｍ
ｆ４＝−４．６６ｍｍ
ｆ５＝３．４０ｍｍ
ｆ６＝−１２．２８ｍｍ
ｆ１２＝−６．４０ｍｍ

実施例１の撮像レンズの条件式に対応する値を以下に示す。
（１）式：ｆｂ／ｆ＝０．８１
（２）式：ｄ６／ｆ＝０．６８
（３）式：ＥＤ１／２Ｙ＝０．７５

実施例１の撮像レンズは画角が１０５度の広角レンズであるが、条件式（１）〜（３）を満たしており、第６レンズと撮像素子の間には、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び撮像素子を保護するカバーガラスが配置する間隔を確保している。

実施例１においては、第１レンズ、第２レンズ、第４レンズ、第６レンズがプラスチックレンズ、第３レンズ、第５レンズがガラスモールドレンズである。

実施例１の撮像レンズの面データは撮影距離を無限遠としているが、本発明において撮影距離はこれに限定されるものではない。例えば、第１４面と第１５面の光軸上の間隔（ｄ１４）を変化させることで撮影距離の変化による結像位置のずれを補正するフォーカス機構を撮像レンズに備えることにより、撮影距離範囲を広げることができる。実施例１では、撮影距離５０ｍｍ（ｄ１＝５０ｍｍ）の時に、第１４面と第１５面の光軸上の間隔は１．４４ｍｍである。

図４は実施例１の撮像レンズの断面図であり、軸上、軸外光線を重ねて描画している。図中Ｌ１は負の屈折力を有する第１レンズ、Ｌ２は正の屈折力を有する第２レンズ、Ｌ３は正の屈折力を有する第３レンズ、Ｌ４は負の屈折力を有する第４レンズ、Ｌ５は正の屈折力を有する第５レンズ、Ｌ６は負の屈折力を有する第６レンズ、Ｓは開口絞り、Iは撮像面を示す。また、Ｆは光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタを想定した平行平板、ＣＧは撮像素子を保護するカバーガラスを想定した平行平板である。なお、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成屈折力は負である。

図５は実施例１の撮像レンズにかかる収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差）である。像面での諸収差が良好に補正されている。ここで、広角レンズで顕著になる樽型の歪曲収差（ディストーション）は、像高全域でＤ≧−１５％であり、撮像装置での歪曲画像の補正が良好に行うことができる。尚、以降の収差図において、非点収差図では、実線Ｓがサジタル像面、点線Ｍがメリジオナル像面をあらわすものとする。

図６は、実施例１における像高に対する光線の主光線角度（ＣＲＡ）を示すグラフである。図６に示すようにＣＲＡは２０°以下であるため、集光効率の低下（周辺光量低下）、混色特性の劣化による色ムラの発生による画質が低下を抑えることができる。

図７は，実施例１の第１４面（第６レンズの像側の面）の非球面形状を示す図である。第１４面はサグ量Ｘがｈ＝２．０９ｍｍで極値を持つ形状となっており、撮像素子周辺部での主光線角度（ＣＲＡ）を抑え、画面全体で諸収差を良好に補正している。

（実施例２）
実施例２の撮像レンズの諸元を以下に示す。
ｆ＝２．９５ｍｍ
ｆｂ＝２．０１ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝７．７５ｍｍ
ＦＯＶ＝１０５°

実施例２の撮像レンズの面データを以下に示す。
面番号 R（mm） d（mm） Nd νd 有効半径（mm）
1 ∞ ∞
2＊ 1784.557 0.50 1.5305 55.7 3.07
3＊ 2.259 0.98 1.98
4＊ 2.171 1.00 1.6346 23.9 1.69
5＊ 2.766 0.98 1.25
6（絞り） ∞ 0.03 0.69
7＊ 11.670 1.10 1.5891 61.3 0.71
8＊ -1.955 0.35 1.03
9＊ -21.168 0.42 1.6346 23.9 1.20
10＊ 3.453 0.39 1.43
11＊ 305.400 1.72 1.6168 63.9 1.70
12＊ -2.156 0.10 2.16
13＊ 2.805 0.84 1.5305 55.7 2.89
14＊ 1.572 0.88 3.10
15 ∞ 0.30 1.5163 64.1 3.20
16 ∞ 0.20 3.24
17 ∞ 0.50 1.5163 64.1 3.27
18 ∞ 0.40 3.33

ここで、第２面と第３面が第１レンズ、第４面と第５面が第２レンズ、第７面と第８面が第３レンズ、第９面と第１０面が第４レンズ、第１１面と第１２面が第５レンズ、第１３面と第１４面が第６レンズを表している。第２面と第３面は共に光軸付近で物体側に凸の形状であり、第１レンズは物体側に凸のメニスカス形状である。

実施例２の非球面データを以下に示す。
第２面
K=-1.12478E+01,A4=1.91075E-02,A6=-2.72811E-03,A8=2.94986E-04,A10=-1.88154E-05,A12=5.83292E-07
第３面
K=-1.61655E+00,A4=1.50391E-02,A6=5.21099E-03,A8=-1.14061E-03,A10=1.22405E-04,A12=1.12676E-05
第４面
K=-4.09109E+00,A4=2.34865E-02,A6=-6.07010E-03,A8=2.19518E-03,A10=-5.57464E-04
第５面
K=-4.26809E+00,A4=1.32643E-02,A6=6.02472E-03,A8=-6.73510E-03,A10=3.56029E-04
第７面
A4=-4.81607E-02,A6=-1.26742E-03,A8=-6.20713E-02,A10=3.82222E-02
第８面
A4=-1.46894E-02,A6=1.08371E-03,A8=-1.12208E-02,A10=1.22245E-03
第９面
K=-1.52944E+01,A4=-6.10796E-02,A6=4.38830E-02,A8=-1.04266E-02,A10=-1.67126E-03,A12=1.14010E-03
第１０面
A4=-5.96694E-02,A6=2.69454E-02,A8=-3.79982E-03,A10=-8.06670E-04,A12=2.56421E-04
第１１面
A4=2.64559E-02,A6=-2.32365E-02,A8=9.42940E-03,A10=-1.80724E-03,A12=1.41040E-04
第１２面
K=-4.27863E+00,A4=-7.93420E-03,A6=2.49200E-03,A8=-9.76106E-04,A10=2.22202E-04,A12=-1.45749E-05
第１３面
K=-7.30096E+00,A4=-1.12823E-02,A6=-1.64059E-03,A8=9.32918E-04,A10=-1.39555E-04,A12=9.28615E-06,A14=-2.31395E-07
第１４面
K=-4.50400E+00,A4=-2.10905E-02,A6=2.80918E-03,A8=-3.89499E-04,A10=4.26764E-05,A12=-3.18303E-06,A14=1.07899E-07

各レンズの焦点距離を以下に示す。この時、屈折力は焦点距離の逆数となるため、屈折力の正負は焦点距離の正負と同様となる。
ｆ１＝−４．２６ｍｍ
ｆ２＝９．６２ｍｍ
ｆ３＝２．９３ｍｍ
ｆ４＝−４．６５ｍｍ
ｆ５＝３．４７ｍｍ
ｆ６＝−８．８３ｍｍ
ｆ１２＝−７．１６ｍｍ

実施例２の撮像レンズの条件式に対応する値を以下に示す。
（１）式：ｆｂ／ｆ＝０．６８
（２）式：ｄ６／ｆ＝０．５１
（３）式：ＥＤ１／２Ｙ＝０．７９

実施例２の撮像レンズは画角が１０５度の広角レンズであるが、条件式（１）〜（３）を満たしており、第６レンズと撮像素子の間には、光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ及び撮像素子を保護するカバーガラスが配置する間隔を確保している。

実施例２においては、第１レンズ、第２レンズ、第４レンズ、第６レンズがプラスチックレンズ、第３レンズ、第５レンズがガラスモールドレンズである。

実施例２の撮像レンズの面データは撮影距離を無限遠としているが、本発明において撮影距離はこれに限定されるものではない。例えば、第１４面と第１５面の光軸上の間隔（ｄ１４）を変化させることで撮影距離の変化による結像位置のずれを補正するフォーカス機構を撮像レンズに備えることにより、撮影距離範囲を広げることができる。実施例２では、撮影距離５０ｍｍ（ｄ１＝５０ｍｍ）の時に、第１４面と第１５面の光軸上の間隔は１．０５ｍｍである。

図８は実施例２の撮像レンズの断面図であり、軸上、軸外光線を重ねて描画している。図中Ｌ１は負の屈折力を有する第１レンズ、Ｌ２は正の屈折力を有する第２レンズ、Ｌ３は正の屈折力を有する第３レンズ、Ｌ４は負の屈折力を有する第４レンズ、Ｌ５は正の屈折力を有する第５レンズ、Ｌ６は負の屈折力を有する第６レンズ、Ｓは開口絞り、Iは撮像面を示す。また、Ｆは光学ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタを想定した平行平板、ＣＧは撮像素子を保護するカバーガラスを想定した平行平板である。なお、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成屈折力は負である。

図９は実施例２の撮像レンズにかかる収差図（（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）歪曲収差）である。像面での諸収差が良好に補正されている。ここで、広角レンズで顕著になる樽型の歪曲収差（ディストーション）は、像高全域でＤ≧−１５％であり、撮像装置での歪曲画像の補正が良好に行うことができる。

図１０は、実施例２における像高に対する光線の主光線角度（ＣＲＡ）を示すグラフである。図１１に示すようにＣＲＡは２０°以下であるため、集光効率の低下（周辺光量低下）、混色特性の劣化による色ムラの発生による画質が低下を抑えることができる。

図１１は実施例２の第１４面（第６レンズの像側の面）の非球面形状を示す図である。第１４面はサグ量Ｘがｈ＝２．２６ｍｍで極値を持つ形状となっており、撮像素子周辺部での主光線角度（ＣＲＡ）を抑え、画面全体で諸収差を良好に補正している。

また、本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、３つの正レンズの内少なくとも２つの正レンズのいずれかをガラスレンズとして良い。実質的に屈折力を持たないダミーレンズを更に付与した場合でも本発明の適用範囲内である。又、撮像装置を搭載したデジタルスチルカメラを例として示したが、携帯端末に搭載することもできる。

本発明は、携帯端末やデジタルスチルカメラに好適な撮像レンズを提供できる。

１００ 撮像装置
１０１ 撮像レンズ
１０２ 固体撮像素子
１０３ 変換部
１０４ 制御部
１０６ タイミング発生部
１０７ 撮像素子駆動部
１０８ 画像メモリ
１０９ 画像処理部
１１０ 画像圧縮部
１１１ 画像記録部
１１２ モニターＬＣＤ
１２０ カメラボディ
Ｌ１−Ｌ６ レンズ
Ｓ 開口絞り
ＣＧ カバーガラス
Ｆ ＩＲカットフィルタ

Claims (13)

1. 撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、物体側より順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、及び第６レンズの６枚のレンズで構成され、前記第１レンズは負の屈折力を有し、前記第１レンズと前記第２レンズは負の合成屈折力を有し、前記第１レンズは物体側に凸のメニスカス形状であり、前記第６レンズの像側の面が非球面であって、前記非球面と光軸との交点以外の光学面上の位置に非球面サグ量が極値を持つ形状であることを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記第２レンズは正の屈折力を有し、前記第３レンズは正の屈折力を有し、前記第４レンズは負の屈折力を有し、前記第５レンズは正の屈折力を有し、前記第６レンズは負の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像レンズ。
   ｆｂ／ｆ＞０．６ （１）
   ただし、
   ｆｂ：バックフォーカス（空気換算距離）（ｍｍ）
   ｆ：撮像レンズ全系の合成焦点距離（ｍｍ）
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像レンズ。
   ｄ６／ｆ＞０．５ （２）
   ただし、
   ｄ６：前記第６レンズと前記撮像素子の撮像面との間の距離（空気換算距離）（ｍｍ）
   ｆ：撮像レンズ全系の合成焦点距離（ｍｍ）
5. 前記第１レンズから前記第６レンズのうち、少なくとも２枚がガラスレンズであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像レンズ。
6. 前記少なくとも２枚のガラスレンズは、正の屈折力を有することを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ。
7. 前記第１レンズから前記第６レンズの物体側、像側の全ての面が非球面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像レンズ。
8. 画角が９５度以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像レンズ。
9. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の撮像レンズ。
   ＥＤ１／２Ｙ＜１ （３）
   ただし、
   ＥＤ１：前記第１レンズの物体側面の有効径（ｍｍ）
   ２Ｙ：前記撮像素子の対角長（ｍｍ）
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の撮像レンズを、前記撮像レンズを保持する鏡筒に組み付けてなることを特徴とするレンズユニット。
11. 被写体像を光電変換する撮像素子と、請求項１０に記載のレンズユニットとを備えたことを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１１に記載の撮像装置を備えたことを特徴とするデジタルスチルカメラ。
13. 請求項１１に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

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