JP5602299B2 - 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置 - Google Patents

撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary
Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子上に被写体の光学像を結像させる撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して撮影を行うデジタルスチルカメラやカメラ付き携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末および情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）等の撮像装置に関する。
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルスチルカメラが急速に普及している。また、携帯電話に画像入力用のカメラモジュールが搭載されることも多くなっている。このような撮像機能を有する機器には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が用いられている。近年、これらの撮像素子のコンパクト化が進み、撮像機器全体ならびにそれに搭載される撮像レンズにも、コンパクト性が要求されている。また同時に、撮像素子の高画素化も進んでおり、撮像レンズの高解像、高性能化が要求されている。例えば２メガピクセル以上、さらに好適には５メガピクセル以上の高画素に対応した性能が要求されている。
このような要求に対しては、例えば全長の短縮化および高解像化を図るためにレンズ枚数が比較的多い５枚構成とすることが考えられる（特許文献１乃至６参照）。
特開２０１０−１５２０４２号公報 特開２０１０−２３７４０７号公報 特開２０１０−２８２０００号公報 特許第４８５８６４８号公報 中国実用新案第２０１９２６８１１号明細書 中国実用新案第２０１９２６８１２号明細書
しかしながら、近来、上記全長の短縮化および高解像化の要求を満たしながらも、さらに小さなＦナンバーの実現が必要になる場合も増えている。このため、上記特許文献１に記載の５枚構成のレンズは、結像領域の周辺部の倍率色収差をさらに良好に補正することが求められる。また、上記特許文献２および４に記載の撮像レンズは、全長をさらに短縮することが求められる。また、上記特許文献３に記載の撮像レンズは、倍率色収差をさらに良好に補正することが求められる。また、上記特許文献５および６に記載の撮影レンズは、Ｆナンバーを小さくすることが求められる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、全長の短縮化を図りつつ、小さなＦナンバーを有し、特に軸上の色収差および結像領域の周辺部の倍率色収差が良好に補正され、中心画角から周辺画角まで高い結像性能を実現することができる撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して高解像の撮像画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。
本発明の第１の撮像レンズは、物体側から順に、正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、少なくとも１面が非球面形状である第１レンズと、負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第２レンズと、負のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第３レンズと、正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第４レンズと、負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第５レンズから構成される実質的に５個のレンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．６＜ｆ／ｆ１＜０．９５ （５−１）
ただし、
ｆ：全系における焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
とする。
本発明の第２の撮像レンズは、物体側から順に、正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、少なくとも１面が非球面形状である第１レンズと、負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第２レンズと、負のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第３レンズと、正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第４レンズと、負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第５レンズから構成される実質的に５個のレンズからなり、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
−０．６５＜ｆ／ｆ２＜−０．１５ （６−１）
ただし、
ｆ：全系における焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
とする。
なお、上記「実質的に５個のレンズからなり、」とは、本発明の撮像レンズが、５個のレンズ以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含むことを意味する。
本発明の撮像レンズによれば、全体として５枚というレンズ構成において、各レンズ要素の構成を最適化したので、全長の短縮化を図りつつ、小さなＦナンバーを有し、特に軸上および結像領域の周辺部の倍率の色収差が良好に補正され、中心画角から周辺画角まで高い結像性能を有するレンズ系を実現できる。
本発明の撮像レンズにおいて、さらに次の好ましい構成を採用して満足することで、光学性能をより良好なものとすることができる。
本発明の撮像レンズは、第１レンズよりも物体側に絞りを配置したものであることが好ましい。これにより、全長に対して結像面から瞳までの距離をより大きく設定できるため、撮像素子への入射角度を小さくすることができ、より高い光学性能を実現することができる。
また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１）から（９−１）のいずれかを満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（１）から（９−１）のいずれか一つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。
νｄ２＜３５ （１）
５０＜νｄ５ （２）
ｆ４／ｆ１＜１ （３）
０．５０＜ｆ３／ｆ２ （４）
０．７０＜ｆ３／ｆ２ （４−１）
０．５＜ｆ／ｆ１＜１ （５）
０．６＜ｆ／ｆ１＜０．９５ （５−１）
−０．８＜ｆ／ｆ２＜−０．１ （６）
−０．６５＜ｆ／ｆ２＜−０．１５ （６−１）
−０．６＜ｆ／ｆ３＜０ （７）
−０．５＜ｆ／ｆ３＜０ （７−１）
１＜ｆ／ｆ４＜２．７ （８）
１．２＜ｆ／ｆ４＜２．３ （８−１）
−２．２＜ｆ／ｆ５＜−０．８ （９）
−２．１＜ｆ／ｆ５＜−１ （９−１）
−０．１＜（Ｒ３−Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）＜０．６ （１０）
−０．１＜（Ｒ５−Ｒ６）／（Ｒ５＋Ｒ６）＜０．７ （１１）
ただし、
νｄ２：第２レンズのｄ線に関するアッベ数
νｄ５：第５レンズのｄ線に関するアッベ数
ｆ：全系における焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
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
Ｒ３：第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像側の面の近軸曲率半径
Ｒ５：第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ６：第３レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
本発明による撮像装置は、本発明による撮像レンズを備えたものである。
本発明による撮像装置によれば、本発明の撮像レンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。
本発明の撮像レンズによれば、全体として５枚というレンズ構成において、各レンズ要素の構成を最適化したので、全長の短縮化を図りつつ、Ｆナンバーが小さく、特に軸上および結像領域の周辺部の倍率の色収差が良好に補正され、中心画角から周辺画角まで高い結像性能を有するレンズ系を実現できる。
また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、その撮像信号に基づいて高解像の撮影画像を得ることができる。
本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第９の構成例を示すものであり、実施例９に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１０の構成例を示すものであり、実施例１０に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１１の構成例を示すものであり、実施例１１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１２の構成例を示すものであり、実施例１２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１３の構成例を示すものであり、実施例１３に対応するレンズ断面図である。 本発明の実施例１に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例２に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例３に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例４に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例５に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例６に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例７に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例８に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例９に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１０に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１１に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１２に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１３に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明に係る撮像レンズを備えた携帯電話端末である撮像装置を示す図。 本発明に係る撮像レンズを備えたスマートフォンである撮像装置を示す図。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１４の構成例を示すものであり、実施例１４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１５の構成例を示すものであり、実施例１５に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１６の構成例を示すものであり、実施例１６に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１７の構成例を示すものであり、実施例１７に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１８の構成例を示すものであり、実施例１８に対応するレンズ断面図である。 本発明の実施例１４に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１５に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１６に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１７に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 本発明の実施例１８に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差を示す。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（表１、表１４）のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２乃至第１８の数値実施例（表２〜表１３、表１５〜表２６および表２８〜３７）のレンズ構成に対応する第２乃至第１８の実施形態に係る構成例の断面構成を、図２〜図１３および図２９〜図３３に示す。図１〜図１３および図２９〜図３３において、符号Ｒｉは、最も物体側のレンズ要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じであるため、以下では、図１に示した撮像レンズの構成例を基本にして説明し、必要に応じて図２〜図１３および図２９〜図３３の構成例についても説明する。
本実施の形態に係る撮像レンズＬは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた各種撮像機器、特に、比較的小型の携帯端末機器、例えばデジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末およびＰＤＡ等に用いて好適なものである。この撮像レンズＬは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５とを備えている。
図２７に、本実施の形態にかかる撮像装置１である携帯電話端末の概観図を示す。本実施の形態に係る撮像装置１は、本実施の形態に係る撮像レンズＬと、この撮像レンズＬによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子１００（図１参照）とを備えて構成される。撮像素子１００は、この撮像レンズＬの結像面（撮像面）に配置される。
図２８に、本発明の実施の形態にかかる撮像装置５０１であるスマートフォンの概観図を示す。本発明の実施の形態に係る撮像装置５０１は、本実施の形態に係る撮像レンズＬと、この撮像レンズＬによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子１００（図１参照）とを有するカメラ部５４１を備えて構成される。撮像素子１００は、この撮像レンズＬの結像面（撮像面）に配置される。
第５レンズＬ５と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＣＧが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。この場合、光学部材ＣＧとして例えば平板状のカバーガラスに、赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートが施されたものを使用しても良い。
また、光学部材ＣＧを用いずに、第５レンズＬ５にコートを施す等して光学部材ＣＧと同等の効果を持たせるようにしても良い。これにより、部品点数の削減と全長の短縮を図ることができる。
この撮像レンズＬはまた、開口絞りＳｔを有している。開口絞りＳｔは、光学的な開口絞りであり、第１レンズＬ１の前後に配置されていることが好ましい。例えば開口絞りＳｔが、最も物体側に配置されたいわゆる「前側絞り」であることが好ましい。ここで、「前側絞り」とは、光軸方向における開口絞りの位置が、軸上マージナル光線と第１レンズＬ１の物体側の面の交点と同じ位置かそれより物体側にあることを意味する。本実施の形態において、第１乃至第１８の構成例のレンズ（図１〜図１３および図２９〜３２）が、この前側絞りに相当する構成例である。前側絞りにすることにより、全長に対して結像面から瞳までの距離をより大きく設定できるため、撮像素子への入射角度を小さくすることができ、より高い光学性能を実現することができる。
この撮像レンズＬは、高性能化のために、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５のそれぞれのレンズの少なくとも一方の面に、非球面を用いている。
この撮像レンズＬにおいて、第１レンズＬ１は光軸近傍において正のパワーを有している。第１レンズＬ１の物体側の面は、光軸近傍において物体側に凸面を向けたメニスカス形状とされている。これにより、球面収差を容易に補正することが可能であり、かつ、好適に全長を短縮化することができる。
第２レンズＬ２は、光軸近傍において負のパワーを有している。第２レンズＬ２は、光軸近傍において像側に凹面を向けている。これにより、軸上色収差を容易に補正することが可能である。
第３レンズＬ３は、光軸近傍において負のパワーを有している。第３レンズＬ３は、光軸近傍において中心付近が負のパワーを有し、周辺部は正のパワーを有する形状とされることが好ましい。この場合に、例えば、第３レンズＬ３は光軸近傍において像側に凹面を向けており、周辺部では光軸近傍の曲率と異なる曲率を有する形状を有することが好ましい。このような形状を第３レンズＬ３に適用した場合には、軸上色収差と倍率色収差のバランスをとることができるため、像面の中心部から周辺部にわたって解像度を均一に保つことができ好ましい。なお、ここでいう第３レンズＬ３の周辺部は、最大有効半径の略４割より半径方向外側を意味する。また、第３レンズＬ３は光軸近傍において物体側に凸面を向けている。このことにより、全長を良好に短縮化することができる。この効果をさらに高めるために、第３レンズＬ３を物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることが好ましい。
第４レンズＬ４は、光軸近傍において正のパワーを有し、かつ、光軸近傍において物体側に凸面を向けている。このことより、全長を好適に短縮化することができる。
第５レンズＬ５は、光軸近傍において負のパワーを有している。第５レンズＬ５は、光軸近傍において像側に凹面を向けている。
次に、以上のように構成された撮像レンズＬの作用および効果、特に条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。
第２レンズＬ２のｄ線に関するアッベ数νｄ２は、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
νｄ２＜３５ （１）
第２レンズＬ２が条件式（１）の上限を上回ると軸上色収差が増大してしまう。このため、第２レンズＬ２に関して条件式（１）を満足してアッベ数νｄ２を小さくし、負レンズとしての分散を大きくすることで、軸上の色収差の補正を良好に行うことができる。また、この効果をさらに高めるために、第２レンズＬ２のｄ線に関するアッベ数νｄ２は、下記条件式（１−１）を満たしていることがより好ましく、下記条件式（１−２）を満たしていることがさらに好ましい。また、第２レンズＬ２のｄ線に関するアッベ数νｄ２は、条件式（１）、（１−１）、（１−２）のいずれかに加え、下記条件式（１−３）をさらに満たしていることが好ましい。条件式（１−３）の下限を超えた場合には、軸上色収差と倍率色収差のバランスが取りづらくなるためである。
νｄ２＜３０ （１−１）
νｄ２＜２５ （１−２）
２０＜νｄ２ （１−３）
次に、第５レンズＬ５のｄ線に関するアッベ数νｄ５は、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
５０＜νｄ５ （２）
第５レンズＬ５が条件式（２）の下限を下回ると、結像領域周辺部の倍率色収差の増大を招いてしまう。このため、第５レンズＬ５に関して条件式（２）を満足してアッベ数νｄ５を大きくし、分散を小さくすることで、結像領域周辺部の倍率色収差の劣化を抑制し、良好に倍率色収差の補正を行うことができる。また、この効果をさらに高めるために、第５レンズＬ５のｄ線に関するアッベ数νｄ５が、下記条件式（２−１）を満たしていることがより好ましく、下記条件式（２−２）を満たしていることがさらに好ましい。
５３＜νｄ５ （２−１）
５５＜νｄ５ （２−２）
また、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１および第４レンズＬ２の焦点距離ｆ４は以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
ｆ４／ｆ１＜１ （３）
条件式（３）の上限を上回ると全長が長くなり、全長の短縮化が困難になる。このため、第１レンズＬ１と第４レンズＬ４の焦点距離を、条件式（３）を満足するようにすることにより、良好な光学性能を保持しながら全長を短縮することができる。また、この効果をさらに高めるために、下記条件式（３−１）を満たしていることがより好ましく、下記条件式（３−２）を満たしていることがさらに好ましい。また、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１と第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４は、条件式（３）、（３−１）、（３−２）のいずれかに加え、下記条件式（３−３）を満たしていることがさらに好ましい。上記条件式（３−３）の下限を下回ると、像面湾曲の補正が難しくなりやすいためである。
ｆ４／ｆ１＜０．８０ （３−１）
ｆ４／ｆ１＜０．６０ （３−２）
０．２０＜ｆ４／ｆ１ （３−３）
さらに、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２と第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．５０＜ｆ３／ｆ２ （４）
条件式（４）の下限を下回ると軸上色収差が増大してしまう。このため、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の焦点距離の関係が式（４）の条件を満足することで、軸上の色収差の劣化を抑制し、より良好に軸上の色収差を補正することができる。また、この効果をさらに高めるために、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の焦点距離の関係が下記条件式（４−１）を満たしていることがより好ましく、下記条件式（４−２）を満たしていることがさらに好ましい。
０．７０＜ｆ３／ｆ２ （４−１）
０．８０＜ｆ３／ｆ２ （４−２）
また、全系の焦点距離ｆと第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．５＜ｆ／ｆ１＜１ （５）
条件式（５）の下限を下回ると、全系の屈折力に対して第１レンズＬ１の屈折力が弱すぎて、全長の短縮化が困難となる。条件式（５）の上限を上回ると、全系の屈折力に対して第１レンズＬ１の屈折力が強すぎて、球面収差の補正が難しくなり、また、小さなＦナンバーを実現するのが困難となる。このため、条件式（５）を満足することで、全長を短縮化しながらも、小さなＦナンバーを実現できるとともに球面収差を良好に補正することができる。また、この効果をさらに高めるために、条件式（５−１）を満たしていることがより好ましい。
０．６＜ｆ／ｆ１＜０．９５ （５−１）
また、全系の焦点距離ｆと第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２は以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
−０．８＜ｆ／ｆ２＜−０．１ （６）
条件式（６）の下限を下回ると、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２の屈折力が強すぎて、軸上色収差の補正が困難となる。条件式（６）の上限を上回ると、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２の屈折力が弱すぎて、全長の短縮化が困難となる。このため、条件式（６）を満足することで、全長の短縮化を好適に図りつつ、軸上色収差を良好に補正することができる。また、この効果をさらに高めるために、条件式（６−１）を満たしていることがより好ましい。
−０．６５＜ｆ／ｆ２＜−０．１５ （６−１）
また、全系の焦点距離ｆと第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
−０．６＜ｆ／ｆ３＜０ （７）
条件式（７）の下限を下回ると、全系の屈折力に対して第３レンズＬ３の屈折力が強すぎて、全長の短縮化が困難となる。また、軸上色収差と倍率の色収差との両方をバランス良く補正することが難しくなる。条件式（７）の上限を上回ると、全系の屈折力に対して第３レンズＬ３の屈折力が弱すぎて、倍率の色収差の補正が困難となる。このため、条件式（７）を満足することで、全長を短縮化しつつ、軸上色収差と倍率の色収差の両方を良好に補正することができる。また、この効果をさらに高めるために、条件式（７−１）を満たしていることがより好ましい。
−０．５＜ｆ／ｆ３＜０ （７−１）
また、全系の焦点距離ｆと第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４は以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
１＜ｆ／ｆ４＜２．７ （８）
条件式（８）の下限を下回ると、全系の屈折力に対して第４レンズＬ４の屈折力が弱すぎて、全長の短縮化が困難となる。条件式（８）の上限を上回ると、全系の屈折力に対して第４レンズＬ４の屈折力が強すぎて、像面湾曲と倍率の色収差の補正が困難となる。このため、条件式（８）を満足することで、全長を短縮化しつつ、像面湾曲と倍率の色収差を良好に補正することができる。また、この効果をさらに高めるために、全系の焦点距離ｆと第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４が条件式（８−１）を満たすことがより好ましい。
１．２＜ｆ／ｆ４＜２．３ （８−１）
また、全系の焦点距離ｆと第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５は以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
−２．２＜ｆ／ｆ５＜−０．８ （９）
条件式（９）の下限を下回ると、全系の屈折力に対して第５レンズＬ５の屈折力が強すぎて、像面湾曲が補正過剰となりやすい。また、テレセントリック性が悪化し、撮像素子周辺部への光線の入射角が過大となりやすく、撮像素子周辺部における変換効率の低下や混色の発生を招きやすい。条件式（９）の上限を上回ると、全系の屈折力に対して第５レンズＬ５の屈折力が弱すぎて、像面湾曲が補正不足となりやすい。このため、条件式（９）を満足することで、像面湾曲を良好に補正することができる。また、テレセントリック性を好適に維持して、撮像素子周辺部への光線の入射角が大きくなることを抑制できるため、撮像素子周辺部における変換効率の低下や混色の発生の問題が生じにくい。また、この効果をさらに高めるために、条件式（９−１）を満たすことがより好ましい。
−２．１＜ｆ／ｆ５＜−１ （９−１）
また、第２レンズＬ２の物体側の面の近軸曲率半径Ｒ３と像側の面の近軸曲率半径Ｒ４は以下の条件式を（１０）満足することが好ましい。
−０．１＜（Ｒ３−Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）＜０．６ （１０）
条件式（１０）の下限を下回ると、非点収差の増大を招きやすい。また、条件式（１０）の上限を上回ると、球面収差の補正が困難となる。このため、条件式（１０）を満足することで、非点収差および球面収差を良好に補正することができる。特に第２レンズＬ２の物体側の面の近軸曲率半径Ｒ３と像側の面の近軸曲率半径Ｒ４が以下の条件式を満たすことがより好ましい。
０．１５＜（Ｒ３−Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）＜０．５５ （１０−１）
また、第３レンズＬ３の物体側の面の近軸曲率半径Ｒ５と像側の近軸曲率半径Ｒ６が以下の条件式（１１）を満足することが好ましい。
−０．１＜（Ｒ５−Ｒ６）／（Ｒ５＋Ｒ６）＜０．７ （１１）
条件式（１１）の下限を下回ると、全長の短縮化が困難となる。条件式（１１）の上限を上回ると、非点収差が増大しやすくなる。このため、条件式（１１）を満足することで、全長を短縮化しつつ、非点収差を良好に補正することができる。この効果をさらに高めるために、条件式（１１−１）をたすことがより好ましい。
０＜（Ｒ５−Ｒ６）／（Ｒ５＋Ｒ６）＜０．６５ （１１−１）
以上説明したように、本実施の形態に係る撮像レンズＬによれば、全体として５枚というレンズ構成において、各レンズ要素の構成を最適化したので、全長の短縮化を図りつつ、小さなＦナンバーを有し、特に軸上および倍率の色収差が良好に補正され、中心画角から周辺画角まで高い結像性能を有するレンズ系を実現できる。
また、適宜好ましい条件を満足することで、製造適性が良好で、より高い結像性能を実現できる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る高性能の撮像レンズＬによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、中心画角から周辺画角まで高解像の撮影画像を得ることができる。
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例をまとめて説明する。
後掲の表１および表１４は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に表１にはその基本的なレンズデータを示し、表１４には非球面に関するデータを示す。表１に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係る撮像レンズについて、最も物体側のレンズ要素の面を１番目（開口絞りＳｔを０番目）として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。
この実施例１に係る撮像レンズは、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の両面がすべて非球面形状となっている。表１の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径（近軸曲率半径）の数値を示している。
表１４には実施例１の撮像レンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。
非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｉ，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝＋ΣＡｉ・ｈi （Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａｉ：第ｉ次（ｉは３以上の整数）の非球面係数
Ｋ：非球面係数
以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、表２および表１５に示す。また同様にして、図３〜図１３に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３乃至実施例１３として、表３〜表１３および表１６〜表２６に示す。また同様にして、図２９〜図３３に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例１４乃至実施例１８として、表２８〜表３２および表３３〜表３７に示す。これらの実施例２〜１８に係る撮像レンズでは、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の両面がすべて非球面形状となっている。
また、表２７には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。なお、表２７には、諸データとして、ＦナンバーＦｎｏ．と全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）の値をそれぞれ示す。下記表１〜１８に記載した上記各実施例のレンズデータでは、長さの単位としてｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小して使用することが可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。
図１４（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、実施例１の撮像レンズにおける球面収差、非点収差（像面湾曲）、およびディストーション（歪曲収差）を示している。各収差図には、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および非点収差図には、ｇ線（波長４３５．８３ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向（Ｓ）、破線はタンジェンシャル方向（Ｔ）の収差を示す。また、Ｆｎｏ．はＦナンバーを、Ｙは像高（Ｙ）をそれぞれ示す。
同様に、実施例２の撮像レンズについての諸収差を図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示す。同様にして、実施例３乃至実施例１３の撮像レンズについての諸収差を図１６（Ａ）〜（Ｃ）乃至図２６（Ａ）〜（Ｃ）に示し、実施例１４乃至実施例１８の撮像レンズについての諸収差を図３４（Ａ）〜（Ｃ）乃至図３８（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、全長の短縮化と共に高い結像性能が実現されている。
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
また、上記各実施例では、すべて固定焦点で使用する前提での記載とされているが、フォーカス調整可能な構成とすることも可能である。例えばレンズ系全体を繰り出したり、一部のレンズを光軸上で動かしてオートフォーカス可能な構成とすることも可能である。
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Claims (19)

  1. 物体側から順に、
    正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、少なくとも１面が非球面形状である第１レンズと、
    負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第２レンズと、
    負のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第３レンズと、
    正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第４レンズと、
    負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第５レンズから構成される実質的に５個のレンズからなり、
    以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
    ０．６＜ｆ／ｆ１＜０．９５ （５−１）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
    とする。
  2. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
    −０．８＜ｆ／ｆ２＜−０．１ （６）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
    とする。
  3. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２記載の撮像レンズ。
    −０．６５＜ｆ／ｆ２＜−０．１５ （６−１）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
    とする。
  4. 物体側から順に、
    正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、少なくとも１面が非球面形状である第１レンズと、
    負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第２レンズと、
    負のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状である第３レンズと、
    正のパワーを有し、かつ、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第４レンズと、
    負のパワーを有し、かつ、像側に凹面を向け、少なくとも１面が非球面形状の第５レンズから構成される実質的に５個のレンズからなり、
    さらに以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
    −０．６５＜ｆ／ｆ２＜−０．１５ （６−１）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
    とする。
  5. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４記載の撮像レンズ。
    ０．５＜ｆ／ｆ１＜１ （５）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
  6. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ｆ４／ｆ１＜１ （３）
    ただし、
    ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
    とする。
  7. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    νｄ２＜３５ （１）
    ５０＜νｄ５ （２）
    ｆ４／ｆ１＜１ （３）
    ただし、
    νｄ２：前記第２レンズのｄ線に関するアッベ数
    νｄ５：前記第５レンズのｄ線に関するアッベ数
    ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
    とする。
  8. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１記載の撮像レンズ。
    ０．５０＜ｆ３／ｆ２ （４）
    ただし、
    ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
    ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
    とする。
  9. 前記第１レンズよりも物体側に絞りを配置したことを特徴とする請求項１から８のいずれか１記載の撮像レンズ。
  10. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −０．６＜ｆ／ｆ３＜０ （７）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
    とする。
  11. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    １＜ｆ／ｆ４＜２．７ （８）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
    とする。
  12. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −２．２＜ｆ／ｆ５＜−０．８ （９）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
    とする。
  13. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −０．１＜（Ｒ３−Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）＜０．６ （１０）
    ただし、
    Ｒ３：前記第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径
    Ｒ４：前記第２レンズの像側の面の近軸曲率半径
    とする。
  14. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −０．１＜（Ｒ５−Ｒ６）／（Ｒ５＋Ｒ６）＜０．７ （１１）
    ただし、
    Ｒ５：前記第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径
    Ｒ６：前記第３レンズの像側の面の近軸曲率半径
    とする。
  15. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．７０＜ｆ３／ｆ２ （４−１）
    ただし、
    ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
    ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
    とする。
  16. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −０．５＜ｆ／ｆ３＜０ （７−１）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
    とする。
  17. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    １．２＜ｆ／ｆ４＜２．３ （８−１）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
    とする。
  18. さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −２．１＜ｆ／ｆ５＜−１ （９−１）
    ただし、
    ｆ：全系における焦点距離
    ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
    とする。
  19. 請求項１に記載された撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
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