JP5827688B2

JP5827688B2 - 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置

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Publication number: JP5827688B2
Application number: JP2013525549A
Authority: JP
Inventors: 義和篠原
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: CN103502868A; JPWO2013014850A1; CN103502868B; US9013809B2; WO2013014850A1; US20140049839A1; US8810923B2; US20140313597A1

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５参照）。

特開２００７−２６４１８０号公報特開２００７−２９８５７２号公報特開２０１０−２５６６０８号公報特開２０１１−８５７３３号公報米国特許７９１１７１１号明細書

しかしながら、上記特許文献１乃至２に記載の５枚構成のレンズは、さらに軸上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３乃至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５に記載の撮像レンズは撮像素子のサイズに対して全長の割合が大きく、高画素化の要求を満たすサイズの撮像素子に比例拡大して適用すると全長が長くなってしまうため、やはり全長をさらに短縮化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、特に軸上の色収差および結像領域の周辺部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。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、光軸近傍において物体側に凸面を向け、光軸近傍において正のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状の第１レンズと、光軸近傍において両凹形状であり、少なくとも１面が非球面形状の第２レンズと、光軸近傍において正のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状の第３レンズと、光軸近傍において負のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状の第４レンズと、光軸近傍において像側に凹面を向け、光軸近傍において負のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状のメニスカスレンズである第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ように構成されていることを特徴とするものである。
２＜ｆ３／ｆ１＜２０（２）
１．１０＜｜ｆ４／ｆ５｜（３）
νｄ４＜３５（４）
ただし、
ｆ１：第１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
νｄ４：第４レンズのｄ線に関するアッベ数
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、特に軸上および結像領域の周辺部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。特に、第１レンズの焦点距離と第３レンズの焦点距離が式（２）を満足するようにすることにより、第１および第３レンズのパワーのバランスをとることができるため、全長の短縮化を図りつつ、結像領域中心部および結像領域周辺における性能を良好に維持できる。また、第４レンズの焦点距離と第５レンズの焦点距離が式（３）を満足するようにすることにより、第４レンズの負のパワーの強さが適切なものとなるため、第５レンズによる像面湾曲や倍率色収差を良好に補正できる範囲に維持できる。また、第４レンズに関して条件式（４）を満足することにより、全長の短縮化を好適に実現しつつ、結像領域周辺における軸上色収差と倍率色収差の補正を良好に行うことができる。

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、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。第２レンズに関して条件式（１）を満足してアッベ数νｄ２を小さくし、分散を大きくすることで、軸上色収差の補正を良好に行うことができるとともに結像領域中心部での解像力を維持することができる。この効果をさらに高めるために、条件式（１−１）を満たすことがより好ましい。
νｄ２＜３５（１）
νｄ２＜３０（１−１）
ただし、
νｄ２：第２レンズのｄ線に関するアッベ数
とする。

本発明の撮像レンズは、以下の条件式（２−１）を満足することが好ましい。第１レンズの焦点距離と第３レンズの焦点距離が式（２−１）を満足するようにすることにより、より好適に第１および第３レンズのパワーのバランスをとることができるため、全長の短縮化を図りつつ、結像領域中心部および結像領域周辺における性能をさらに良好に維持できる。
２．２＜ｆ３／ｆ１＜２０（２−１）

本発明の撮像レンズは、以下の条件式（３−１）を満足することが好ましい。第４レンズの焦点距離と第５レンズの焦点距離が式（３−１）を満足するようにすることにより、第４レンズの負のパワーの強さがより適切なものとなるため、より好適に第５レンズによる像面湾曲や倍率色収差を良好に補正できる範囲に維持できる。
１．１＜｜ｆ４／ｆ５｜＜５０（３−１）

本発明の撮像レンズは、以下の条件式（４−１）を満足することが好ましい。第４レンズに関して条件式（４−１）を満足することにより、全長の短縮化をさらに好適に実現しつつ、結像領域周辺における軸上色収差と倍率色収差の補正をより良好に行うことができる。
νｄ４＜３０（４−１）

また、本発明の撮像レンズは、光軸上において、第１レンズの物体側の面と第１レンズの像側の面との間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。

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、特に第４レンズの分散が適切なものとなるように構成し、第３レンズと第１レンズの焦点距離の比および第４レンズと第５レンズの焦点距離の比を好適に設定したので、全長の短縮化を図りつつ、特に軸上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、参考例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、参考例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。本発明の参考例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。本発明の参考例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。

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、本発明の一実施の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３の参考例（表２〜表３および表１５〜表１６）のレンズ構成に対応する第２乃至第３の構成例の断面構成を、図２〜３に示す。なお、以下、第２および第３実施例は、本願の参考例２および参考例３をそれぞれ示す。また、第６乃至第１３の数値実施例（表６〜表１３および表１９〜表２６）のレンズ構成に対応する第６乃至第１３の構成例の断面構成を、図６〜１３に示す。また、第４および第５の参考例（表４〜表５および表１７〜表１８）の断面構成を図４および図５に示す。図１〜図１３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２〜３および図６〜図１３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３の構成例のレンズおよび第６乃至第１３の構成例のレンズ（図１〜３および図６〜図１３）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は、光軸近傍において物体側に凸面を向けている。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。第２レンズＬ２が光軸近傍において像側に凹面を向けていることにより、像面湾曲を良好に補正することができる。

第３レンズＬ３は、光軸近傍において正のパワーを有している。

第４レンズＬ４は、光軸近傍において負のパワーを有している。また、第４レンズＬ４の「周辺部」は、像側の面における接線が光軸と像側で交点を結ぶような形状をなしている。なお、ここでいう「周辺部」は、光軸からレンズの半径方向外側に向かって、レンズの有効径の５割より外側の部分を意味する。このように、第４レンズＬ４を、光軸近傍においては像側の面を像側に向かって凹面とし、像側の面の周辺部においては像側の面における接線が光軸と像側で交点を結ぶような形状としたことにより、軸上色収差と倍率色収差の発生をより低減することができる。特に、第４レンズＬ４の像側の面だけでなく、物体側の面についても、周辺部において物体側の面における接線が光軸と像側で交点を結ぶような形状をしている場合には、上記効果がより著しい。

第５レンズＬ５は、光軸近傍において負のパワーを有するメニスカスレンズである。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。このように、第５レンズが像側に凹面を向けていることにより、像面湾曲を良好に補正することができる。

また、上記撮像レンズＬを構成する各レンズＬ１乃至Ｌ５は接合レンズでなく単レンズである。このため、各レンズＬ１乃至Ｌ５のいずれかを接合レンズとした場合よりも、非球面数が多いため、各レンズの設計自由度が高くなり、好適に全長の短縮化を図ることができる。

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。

まず、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）の上限を上まわると軸上色収差が増大し、結像領域中心部における解像力が劣化してしまう。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とともに結像領域中心部における解像力を好適に維持することができる。この観点から、条件式（１−１）を満たすことがより好ましく、条件式（１−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
νｄ２＜３０（１−１）
νｄ２＜２５（１−２）

また、第３レンズの焦点距離ｆ３および第１レンズの焦点距離ｆ１は、以下の条件式（２）を満足する。
２＜ｆ３／ｆ１＜２０（２）
第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３と第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１の値が式（２）の下限を下まわるものである場合には、第３レンズＬ３に対して第１レンズＬ１のパワーが弱くなり、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１が大きいものとなるため、レンズ全長が長くなってしまう。このため、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３と第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１の値が式（２）の下限を満足するようにすることにより、第１レンズＬ１のパワーが第３レンズＬ３のパワーに対して弱くなりすぎないよう第１および第３レンズのパワーのバランスをとることができ、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１を適切な範囲に維持して良好に全長の短縮化を図ることができる。第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３と第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１の値が式（２）の上限を上まわるものである場合には、全長の短縮化を実現しやすくなるものの、第１レンズＬ１のパワーが第３レンズＬ３に対して強くなるため、結像領域周辺部と結像領域中心部の光学性能の差が大きくなり、結像領域周辺部での解像性能が劣化してしまう。このため、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３と第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１の値が式（２）の上限を満足するようにすることにより、第１レンズＬ１のパワーが第３レンズＬ３のパワーに対して強くなりすぎないよう第１および第３レンズのパワーのバランスをとることができるため、結像領域中心部から結像領域周辺部にわたって良好な光学性能を実現できる。この観点から、条件式（２−１）を満たすことがより好ましく、条件式（２−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
２．２＜ｆ３／ｆ１＜２０（２−１）
２．５＜ｆ３／ｆ１＜１２（２−２）

また、第５レンズの焦点距離ｆ４および第５レンズの焦点距離ｆ５は、以下の条件式（３）を満足する。
１．１０＜｜ｆ４／ｆ５｜（３）
第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４と第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５が式（３）の下限を下まわると、第４レンズＬ４の負のパワーが第５レンズＬ５の負のパワーに対して強くなり、第５レンズＬ５の像面湾曲または倍率色収差を十分に補正することが難しくなる。このため、第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４と第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５が式（３）の下限を満足するようにすることにより、第４レンズＬ４のパワーが第５レンズＬ５のパワーに対して強くなりすぎないよう第４および第５レンズのパワーのバランスをとることができるため、第５レンズＬ５の像面湾曲または倍率色収差を良好に補正できる。この観点から、条件式（３−１）を満たすことがより好ましく、条件式（３−２）を満たすことがよりさらに好ましい。また、特に携帯電話等に用いられるレンズ全長の短い撮像レンズにおいては像高が大きくなるにつれて撮像素子への入射角度が大きくなる傾向が顕著であり、中心像高から周辺像高にわたって撮像素子に対する入射角度を大きくなりすぎないように抑制して、撮像素子に対する入射角度の増大に起因する受光効率の低下や混色などの諸問題の発生を防ぐことが好ましい。下記条件式（３−１）の上限を上まわると、特に中間像高で撮像素子への入射角度の増大を十分に抑制することが難しい。このため、条件式（３−１）の上限を満足することにより、中間像高で撮像素子への入射角度が大きくなりすぎることを好適に抑制でき、中心像高から周辺像高にわたって撮像素子への入射角度が大きくなることを好適に抑制できる。この観点から、条件式（３−２）を満たすことがさらに好ましい。
１．１＜｜ｆ４／ｆ５｜＜５０（３−１）
１．５＜｜ｆ４／ｆ５｜＜１５（３−２）

また、第４レンズのｄ線に関するアッベ数νｄ４は、以下の条件式（４）を満足する。
νｄ４＜３５（４）
第４レンズのｄ線に関するアッベ数νｄ４が条件式（４）の上限を上まわると全長の短縮を好適に短縮しつつ、結像領域周辺部における倍率色収差の性能を維持することが難しくなる。このため、第４レンズのｄ線に関するアッベ数νｄ４が条件式（４）を満たすことにより、全長の短縮を好適に短縮することができるとともに軸上色収差および倍率色収差を高めることができる。この観点から、条件式（４−１）を満たすことがより好ましく、条件式（４−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
νｄ４＜３０（４−１）
νｄ４＜２５（４−２）

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、特に第４レンズの分散が適切なものとなるように構成し、第３レンズと第１レンズの焦点距離の比および第４レンズと第５レンズの焦点距離の比を好適に設定したので、全長の短縮化を図りつつ、特に軸上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に示し、図３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として、表３および表１６に示す。同様にして、図６〜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６乃至実施例１３として、表６〜表１３および表１９〜表２６に示す。なお、同様に、図４および図５に示した参考例のレンズデータを表４〜５および表１７〜１８に示す。これらの実施例２〜３および実施例６〜１３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、各実施例および参考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１〜１３に記載した上記各実施例および参考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および実施例６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）および図１９（Ａ）〜（Ｃ）乃至図２６（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、図１７（Ａ）〜（Ｃ）および図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、参考例４および５の諸収差を示す。

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。

Claims

物体側から順に、
光軸近傍において物体側に凸面を向け、光軸近傍において正のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状の第１レンズと、
光軸近傍において両凹形状であり、少なくとも１面が非球面形状の第２レンズと、
光軸近傍において正のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状の第３レンズと、
光軸近傍において負のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状の第４レンズと、
光軸近傍において像側に凹面を向け、光軸近傍において負のパワーを有する少なくとも１面が非球面形状のメニスカスレンズである第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ように構成されていることを特徴とする撮像レンズ。
２＜ｆ３／ｆ１＜２０（２）
１．１０＜｜ｆ４／ｆ５｜（３）
νｄ４＜３５（４）
ただし、
νｄ４：前記第４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
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
とする。
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に記載の撮像レンズ。
νｄ２＜３５（１）
ただし、
νｄ２：前記第２レンズのｄ線に関するアッベ数
とする。
光軸上において、前記第１レンズの物体側の面と前記第１レンズの像側の面との間に絞りを配置したことを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
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３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
２．２＜ｆ３／ｆ１＜２０（２−１）
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４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
１．１＜｜ｆ４／ｆ５｜＜５０（３−１）
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。
νｄ４＜３０（４−１）
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６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
νｄ２＜３０（１−１）
ただし、
νｄ２：前記第２レンズのｄ線に関するアッベ数
とする。
請求項１から７のいずれか１項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。