JP5894847B2 - 撮像レンズ - Google Patents
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Description
本発明は、小型の撮像装置に使用されるＣＣＤセンサやＣ-ＭＯＳセンサの固体撮像素子上に被写体の像を結像させる撮像レンズに関し、特に、小型化、薄型化が進む携帯電話機やスマートフォンなどの携帯端末、及びＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、さらには、ゲーム機やＰＣ等の情報端末に搭載される撮像装置に内蔵される５枚のレンズから成る撮像レンズに関するものである。
近年、特に撮像装置を備えた携帯端末の市場は益々拡大する状況にある。これら携帯端末は、ほとんどの製品にカメラ機能が付加されるようになった。そして、そのカメラ性能は、今やデジタルスチルカメラに匹敵するほどの高画素タイプが主流になってきている。また、携帯端末の利便性、デザイン性などの理由から、特に薄型化の要求が強まっており、内蔵する撮像装置の小型化、薄型化への要求も当然厳しくなってきている。このような高画素の撮像素子を用いた撮像装置に組み込まれる撮像レンズに対しても、更なる高解像度化、小型化、薄型化とともに、明るいレンズ系（すなわち、小さなＦナンバー）が求められている。同時に、広範囲な被写体の像を撮影可能な、広い画角に対応することも強く望まれている。
このような小型化、薄型化、高性能化の流れに適応する撮像レンズとして、４枚構成の撮像レンズが多く提案されてきた。しかし上述したような更なる小型化、高画素化に対応するために、４枚構成よりもさらに高性能化が可能な５枚構成の撮像レンズも提案されるようになっている。それに対応したものが本発明である。
例えば、特許文献１には、物体側から順に、物体側の面が凸面とされた正のパワーを有する第１レンズと、絞りと、光軸近傍においてメニスカス形状の第２レンズと、像側の面が光軸近傍において凸形状である第３レンズと、両面が非球面形状で、像側の面が周辺部において凸形状である第４レンズと、両面が非球面形状で、像側の面が周辺部において凸形状である第５レンズとを配置し、第２レンズないし第５レンズのうち、アッベ数が３０以下の負レンズを１つのみ有する５枚構成の撮像レンズが開示されている。
また、特許文献２には、物体側より順に、正の第１レンズと、正の第２レンズと、負の第３レンズ、正の第４レンズ、負の第５レンズからなる５枚構成の撮像レンズが開示されている。
上記特許文献１に記載の撮像レンズは、第１レンズのパワーが弱く、撮像レンズの薄型化には不利な構成になっている。光学全長に対する撮像素子の対角長の比は１．０を超えており、薄型化の要求が益々強くなる撮像装置へ十分対応することは困難である。また、Ｆナンバーは３．０前後であり、高画素化が進む撮像素子に対応する十分な明るさを確保しているとは言えない。また、特許文献２に記載の撮像レンズはＦナンバーが２.０５〜２.５で明るく、収差補正能力も高いレンズ系を実現しているが、第１レンズのパワーが弱く、薄型化に不利な構成である。光学全長に対する撮像素子の対角長の比は１．１程度であり、特許文献１と同様に薄型化の要求が益々強くなる撮像装置へ十分対応することは困難である。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、５枚レンズ構成でありながら薄型化が可能で、且つＦナンバーが小さく、諸収差が良好に補正され、比較的広画角でさらには低コスト化にも対応可能な撮像レンズを提供することを目的とするものである。
本発明による撮像レンズは、５枚のレンズ構成であり、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズ、開口絞り、像側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズを備えており、当該第１レンズ及び第２レンズは以下の条件式（１）、（２）
（１）５０＜ν１＜８５
（２）２０＜ν２＜３５
を満足しており、
ただし、
ν１：第１レンズのアッべ数
ν２：第２レンズのアッべ数
且つ、当該第２レンズは以下の条件式（３）
（３）１．５５＜Ｎｄ２＜１．７０
を満足しており、
ただし、
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
であり、
さらに、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第３レンズ、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズ、光軸近傍で像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両面が非球面の第５レンズで構成されることを特徴とする。
（１）５０＜ν１＜８５
（２）２０＜ν２＜３５
を満足しており、
ただし、
ν１：第１レンズのアッべ数
ν２：第２レンズのアッべ数
且つ、当該第２レンズは以下の条件式（３）
（３）１．５５＜Ｎｄ２＜１．７０
を満足しており、
ただし、
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
であり、
さらに、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第３レンズ、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズ、光軸近傍で像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両面が非球面の第５レンズで構成されることを特徴とする。
上記構成の撮像レンズは、５枚で構成されるレンズのうち、第１レンズから第４レンズまでを一つの群として考えた場合、その合成焦点距離（ｆ１２３４）が正となるよう構成されている。最も像側に配置される第５レンズは負の屈折力を有するレンズのため、群として考えれば、正の一群と負の二群の二つの群で構成されていると考えることが出来る。このような構成にすることで撮像レンズの光軸方向の距離、すなわち光学全長の短縮化を可能にしている。一般に、Ｆナンバーの小さい（大口径）レンズ系は、諸収差が多く発生しやすく、その補正が困難であるという課題がある。特に光学全長の短縮化を図りながら、Ｆナンバーを小さくし、光学性能を向上させることは困難な課題であった。本発明は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズで光学全長の短縮化を図り、負の屈折力を有する第２レンズによって色収差の補正を良好に行い、第２レンズの像側の面を凸面にすることによって、第２レンズを出射する光線の出射角を抑制し、開口絞り近傍で発生しやすいマージナル光線の収差を抑えることを可能にしている。その結果、Ｆナンバーを小さくしても良好な収差補正を実現可能としたものである。
条件式（１）、（２）は、第１レンズと第２レンズのアッベ数の範囲を規定するものであり、条件式（１）の下限値を下回る場合、及び条件式（２）の上限を上回る場合は色収差の補正が不十分となり、反対に条件式（１）の上限を上回る場合、及び条件式（２）の下限値を下回る場合は、補正過剰となる。条件式（１）、（２）を同時に満足することによって、色収差を良好に補正することが可能である。
条件式（３）は第２レンズの屈折率の範囲を規定するものであり、この範囲に規定することによって、光学全長を短縮しながら良好な性能の確保が可能になる。また、第２レンズの屈折率を条件式（３）の範囲にすることにより、第２レンズのレンズ面を緩やかな形状にすることが出来るため、加工性を向上させることが出来る。条件式（３）の上限値を上回る場合は、レンズ材料の価格が高額になるため、低コスト化への対応に不利になる。
なお、第１レンズ、第２レンズのアッベ数に関し、より好適には上記の条件式（１）、（２）と合わせて、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）２．０＜ν１／ν２＜３．０
（４）２．０＜ν１／ν２＜３．０
正の屈折力を有する第３レンズは、像側の面を凹面にすることで、第４レンズとの空気間隔を比較的大きく設定でき、その結果、像面湾曲を良好に補正することが容易になる。
正の屈折力を有する第４レンズは、像側の面を凸面にし、適切なパワーを与えることによって、光学全長の短縮化とバックフォーカスの確保を容易にしている。
第５レンズは、適切な負のパワーを与えることで、バックフォーカスの確保を容易にし、像側の面を凹面とすることで、像面中心部の諸収差を良好に補正している。
上記構成の撮像レンズにおいて、第４レンズは光軸近傍でメニスカス形状とし、像側の面を周辺に向かうに従って正の屈折力が弱くなる非球面で形成することが望ましい。第４レンズをこのような形状にすることで、軸外における諸収差、すなわち、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することが可能になる。
また、上記構成の撮像レンズにおいて、第５レンズは、両面が凹面であり、物体側の非球面上には変極点を持たず、像側の面の非球面上には光軸以外の位置に変極点を有することが望ましい。第５レンズの物体側の面を変極点のない、全体に凹面にすることで、像側の面の周辺形状を物体側に移動させやすくなるため、第５レンズの像側の面のうち、最も像側に張り出した位置と撮像面との距離を確保しやすくなる。また、像側の面に光軸以外の位置に変極点を持たせることは、撮像面への光線入射角度を抑制し、テレセントリック性を高めることに効果がある。なお、ここでいう変極点とは、接平面が光軸に垂直に交わる非球面上の点を意味するものとする。
また、上記構成の撮像レンズは以下の条件式（５）、（６）、（７）を満足することが望ましい。
（５）２０＜ν３＜３０
（６）５０＜ν４＜６０
（７）１．５＜Ｎｄ３＜１．７
ただし、
ν３：第３レンズのアッべ数
ν４：第４レンズのアッべ数
Ｎｄ３：第３レンズのｄ線における屈折率
（５）２０＜ν３＜３０
（６）５０＜ν４＜６０
（７）１．５＜Ｎｄ３＜１．７
ただし、
ν３：第３レンズのアッべ数
ν４：第４レンズのアッべ数
Ｎｄ３：第３レンズのｄ線における屈折率
条件式（５）、（６）はさらに色収差を良好に補正するための条件であり、条件式（５）の下限値を下回る場合、及び条件式（６）の上限値を上回る場合、色収差の補正が過剰になる傾向となる。一方、条件式（５）の上限値を上回り、条件式（６）の下限値を下回る場合は色収差が補正不足の傾向となる。条件式（５）、（６）を同時に満足することによって、第３レンズ、第４レンズによっても色収差補正を可能にしている。
条件式（７）は条件式（５）、（６）と合わせて、軸上色収差を良好に補正するための条件である。条件式（７）の下限値を下回ると、第３レンズの正の屈折力が弱くなり過ぎ、像面湾曲が悪化するので好ましくない。一方、上限値を上回ると、第３レンズの正の屈折力が強くなり過ぎ、軸上色収差の補正が困難となる。また、レンズ材料の価格が高額になるため、低コスト化への対応に不利になってしまう。
また、第３レンズ、第４レンズのアッベ数に関し、より好適には上記の条件式（５）、（６）と合わせて、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）１．８＜ν４／ν３＜２．５
（８）１．８＜ν４／ν３＜２．５
また、上記構成の撮像レンズは、第２レンズの形状に関して、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）１．０＜｜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）｜＜１．３
ただし、
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
（９）１．０＜｜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）｜＜１．３
ただし、
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
条件式（９）は第２レンズの物体側の面と像側の面の形状を規定するものであり、製造誤差感度を低く抑えながら、光学全長の短縮化、良好な色収差補正を行うための条件である。条件式（９）の下限値を下回ると、第２レンズの物体側の面の負の屈折力が強くなり過ぎ、製造誤差感度が上昇するため好ましくない。一方、条件式（９）の上限値を上回ると、第２レンズの像側の面の正の屈折力が強まり、第２レンズの負の屈折力が弱くなるため、光学全長の短縮化には有効だが、色収差が悪化するため好ましくない。
また、上記構成の撮像レンズは、第１レンズの像側の面と第２レンズの物体側の面の形状に関して、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０）１．７＜ｒ２／ｒ３＜６．０
ただし、
ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
（１０）１．７＜ｒ２／ｒ３＜６．０
ただし、
ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
条件式（１０）は色収差と像面湾曲、さらに製造誤差感度を抑制するための条件である。条件式（１０）の下限値を下回ると、第１レンズの像側の面の曲率半径に対して第２レンズの物体側の曲率半径が大きくなるため、第１レンズと第２レンズの屈折力のバランスが悪くなり、色収差が悪化する傾向になるため好ましくない。一方、条件式（１０）の上限値を上回ると、第１レンズの像側面の曲率半径が第２レンズの物体側の曲率半径に比較して大きくなり過ぎ、その場合、第１レンズの屈折力を維持するために第１レンズの物体側の面の曲率半径を小さくせざるを得ず、その結果第１レンズの製造誤差感度が高くなるため好ましくない。さらに、条件式（１０）の上限値を上回ると、第２レンズの物体側の面の負の屈折力が強くなり過ぎて、像面湾曲の補正が困難となる。
また、上記構成の撮像レンズは、開口絞りが第１レンズと第２レンズとの間に配置することが望ましい。
一般に、開口絞りを最も物体側に配置することによって、射出瞳位置を撮像面から遠ざけることができるため、像側テレセントリック性を高めることが出来る。しかし、最も物体側に開口絞りを配置すると、各レンズの絞りに対する対称性が無くなるため、収差補正が困難になり易い。本発明では、第１レンズと第２レンズとの間に配置することによって、最も物体側に開口絞りを配置した場合よりも、絞りに対する光学系の対称性を良くしている。従って、Ｆナンバーを小さくした際に、レンズの有効径が大きくなることで発生する諸収差の良好な補正を可能にしている。
また、上記構成の撮像レンズは、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
（１１）０．５＜ｆ１／ｆ＜０．８
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
（１１）０．５＜ｆ１／ｆ＜０．８
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
条件式（１１）は撮像レンズの光軸方向の距離を短縮しながら、球面収差の発生を抑えるとともに、製造誤差感度を低減するための条件である。
条件式（１１）の下限値を下回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第１レンズの正の屈折力が強くなり過ぎ、諸収差、特に球面収差の補正が困難となる。また、製造誤差に対し敏感になるため組立精度が悪化するため好ましくない。一方、条件式（１１）の上限値を上回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第１レンズの正の屈折力が弱くなり過ぎ、球面収差の補正や製造誤差感度の低減には有利になるが、光学全長の短縮化に不利になる。
条件式（１１）の下限値を下回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第１レンズの正の屈折力が強くなり過ぎ、諸収差、特に球面収差の補正が困難となる。また、製造誤差に対し敏感になるため組立精度が悪化するため好ましくない。一方、条件式（１１）の上限値を上回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第１レンズの正の屈折力が弱くなり過ぎ、球面収差の補正や製造誤差感度の低減には有利になるが、光学全長の短縮化に不利になる。
また、上記構成の撮像レンズは、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
（１２）−１．１＜ｆ２／ｆ＜−０．７
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
（１２）−１．１＜ｆ２／ｆ＜−０．７
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
条件式（１２）は色収差を補正しつつ、像面湾曲を良好に補正するための条件である。条件式（１２）の下限値を下回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第２レンズの負の屈折力が弱くなり過ぎ、色収差の補正が困難となる。一方、条件式（１２）の上限値を上回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第２レンズの負のパワーが強くなり過ぎ、像面湾曲が補正困難となり撮像面周辺の解像性能が大きく低下するとともに、光学全長の短縮化にも不利となる。
また、上記構成の撮像レンズにおいて、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
（１３）０．５＜ｆ４／ｆ＜０．７
ただし、
ｆ４：第４レンズの焦点距離
（１３）０．５＜ｆ４／ｆ＜０．７
ただし、
ｆ４：第４レンズの焦点距離
第４レンズの像側の面を周辺に向かうに従って、正の屈折力が弱くなる非球面形状にすることによって、高像高における諸収差、特に像面湾曲と歪曲収差を良好に補正することが可能になる。また、テレセントリック性の確保を容易にすることが出来る。また、条件式（１３）はバックフォーカスを確保しながら光学全長を短縮化するための条件であり、条件式（１３）の下限値を下回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第４レンズの正の屈折力が強くなり過ぎ、光学全長の短縮化には有利になるが、バックフォーカスの確保が困難となり、撮像素子に有害な赤外光線をカットするＩＲカットフィルター等を配置するスペースの確保が困難となる。一方、条件式（１３）の上限値を上回ると、撮像レンズ全系の屈折力に対する第４レンズの正の屈折力が弱くなり過ぎ、バックフォーカスの確保は容易になるが、光学全長の短縮化に不利になるため好ましくない。
なお、本発明でいう光学全長とは撮像レンズとＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサ等の固体撮像素子との間に配置するＩＲカットフィルター等の光学素子を取り外した際の、第１レンズの物体側の面から撮像面までの光軸上の距離を意味するものとする。
本発明により、諸収差が良好に補正され、薄型化に対応した比較的広画角で明るい撮像レンズを得ることが出来る。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７はそれぞれ、本実施形態の実施例１〜９に係る撮像レンズの概略構成図を示している。いずれも基本的なレンズ構成は同一であるため、ここでは実施例１の概略構成図を参照しながら、本実施形態の撮像レンズ構成について説明する。
図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７はそれぞれ、本実施形態の実施例１〜９に係る撮像レンズの概略構成図を示している。いずれも基本的なレンズ構成は同一であるため、ここでは実施例１の概略構成図を参照しながら、本実施形態の撮像レンズ構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、開口絞りＳＴと、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、負の屈折力を有する第５レンズＬ５とで構成されている。また、開口絞りＳＴは第１レンズＬ１の像側に配置されている。第５レンズＬ５と像面ＩＭＧとの間にはフィルタＩＲが配置されている。なお、このフィルタＩＲは省略することが可能である。
上記５枚レンズ構成の撮像レンズにおいて、第１レンズＬ１は物体側の面ｒ１と像側の面ｒ２が共に凸面で形成された両凸形状のレンズである。第２レンズＬ２は物体側の面ｒ３が凹面で、像側の面ｒ４が凸面のメニスカス形状のレンズである。第３レンズＬ３は物体側の面ｒ５が凸面であり、像側の面ｒ６が凹面のメニスカス形状のレンズである。第４レンズＬ４は光軸Ｘ近傍で物体側の面ｒ７が凹面で像側の面ｒ８が凸面のメニスカス形状のレンズであり、像側の面ｒ８は周辺に向かうに従って正の屈折力が弱くなる非球面で形成されている。第５レンズＬ５は光軸Ｘ近傍において物体側の面ｒ９が凹面で像側の面ｒ１０が凹面の両凹形状のレンズであり、像側の面ｒ１０の非球面上には光軸Ｘ以外の位置に変極点を有している。
また、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の合成焦点距離（ｆ１２３４）が正の値になるよう構成し、光学全長の短縮化を図っている。また、上記第１レンズＬ１から第４レンズＬ４のうち、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズＬ１で光学全長の短縮化を図り、負の屈折力を有する第２レンズＬ２によって色収差の補正を良好に行い、第２レンズＬ２の像側の面ｒ４を凸面にすることによって、第２レンズＬ２を出射する光線の出射角を抑制し、開口絞りＳＴ近傍で発生しやすいマージナル光線の収差を抑えている。その結果Ｆナンバーを２．２程度まで小さくすることが可能になっている。
また、正の屈折力を有する第３レンズＬ３の像側の面ｒ６を凹面にして、第４レンズＬ４との空気間隔を広く設定し、像面湾曲を良好に補正している。
また、正の屈折力を有する第４レンズＬ４の像側の面ｒ８は周辺に向かうに従って正の屈折力が弱くなる非球面で形成しており、軸外における像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差の良好な補正と、テレセントリック性の確保を容易にしている。さらに、両面が凹面の第５レンズＬ５によって、適切なバックフォーカスの確保と、撮像面中心部の諸収差を良好に補正している。
また、第５レンズＬ５の物体側の面ｒ９は変極点を持たない非球面であり、像側の面ｒ１０の非球面には光軸Ｘ以外の位置に変極点を持たせている。第５レンズの物体側の面ｒ９を変極点のない全体に凹面とすることで、光学全長の短縮化を図りながらバックフォーカスを確保しやすい形状とし、像側の面ｒ１０に光軸Ｘ以外の位置に変極点を持たせることで撮像面への光線入射角度のテレセントリック性の確保を容易にしている。
本発明の撮像レンズは以下の条件式（１）〜（１３）を満足する。
（１）５０＜ν１＜８５
（２）２０＜ν２＜３５
（３）１．５５＜Ｎｄ２＜１．７０
（４）２．０＜ν１／ν２＜３．０
（５）２０＜ν３＜３０
（６）５０＜ν４＜６０
（７）１．５＜Ｎｄ３＜１．７
（８）１．８＜ν４／ν３＜２．５
（９）１．０＜｜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）｜＜１．３
（１０）１．７＜ｒ２／ｒ３＜６．０
（１１）０．５＜ｆ１／ｆ＜０．８
（１２）−１．１＜ｆ２／ｆ＜−０．７
（１３）０．５＜ｆ４／ｆ＜０．７
但し、
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ν３：第３レンズのアッべ数
ν４：第４レンズのアッべ数
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ３：第３レンズのｄ線における屈折率
ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
（１）５０＜ν１＜８５
（２）２０＜ν２＜３５
（３）１．５５＜Ｎｄ２＜１．７０
（４）２．０＜ν１／ν２＜３．０
（５）２０＜ν３＜３０
（６）５０＜ν４＜６０
（７）１．５＜Ｎｄ３＜１．７
（８）１．８＜ν４／ν３＜２．５
（９）１．０＜｜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）｜＜１．３
（１０）１．７＜ｒ２／ｒ３＜６．０
（１１）０．５＜ｆ１／ｆ＜０．８
（１２）−１．１＜ｆ２／ｆ＜−０．７
（１３）０．５＜ｆ４／ｆ＜０．７
但し、
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ν３：第３レンズのアッべ数
ν４：第４レンズのアッべ数
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ３：第３レンズのｄ線における屈折率
ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
本実施形態では、すべてのレンズ面を非球面で形成している。これらのレンズ面に採用する非球面形状は光軸方向の軸をＺ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６としたとき次式により表わされる。
次に本実施の形態に係る撮像レンズの実施例を示す。各実施例において、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離を、ＦｎｏはＦナンバーを、ωは半画角を、ＩＨは最大像高をそれぞれ示す。また、ｉは物体側から数えた面番号、ｒは曲率半径、ｄは光軸上のレンズ面間の距離(面間隔)、Ｎｄはｄ線（基準波長）に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。なお、非球面に関しては、面番号ｉの後に＊（アスタリスク）の符号を付加して示す。
基本的レンズデータを以下の表１に示す。
実施例１の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図２は実施例１の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図２に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８８０ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８５０であり、５枚構成でありながら薄型化が実現されている。さらに、Ｆナンバー２．２５はと明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例１の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にガラス材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。プラスチック材料を多用することによって低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表２に示す。
実施例２の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図４は実施例２の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図４に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８７８ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８５０であり、５枚構成でありながら小型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例２の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にシクロオレフィン系のプラスチック材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。全てのレンズをプラスチック材料にすることで低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表３に示す。
実施例３の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図６は実施例３の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図６に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８６８ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８４８であり、５枚構成でありながら小型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例３の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にシクロオレフィン系のプラスチック材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。全てのレンズをプラスチック材料にすることで低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表４に示す。
実施例４の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図８は実施例４の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図８に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８７４ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８４９であり、５枚構成でありながら小型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例４の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にシクロオレフィン系のプラスチック材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。全てのレンズをプラスチック材料にすることで低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表５に示す。
実施例５の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図１０は実施例５の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図１０に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８５８ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８４６であり、５枚構成でありながら小型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例５の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にシクロオレフィン系のプラスチック材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。全てのレンズをプラスチック材料にすることで低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表６に示す。
実施例６の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図１２は実施例６の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図１２に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８７２ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８４９であり、５枚構成でありながら薄型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例６の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にシクロオレフィン系のプラスチック材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。全てのレンズにプラスチック材料にすることで低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表７に示す。
実施例７の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図１４は実施例７の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図１４に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８５０ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８４５であり、５枚構成でありながら小型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例７の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にシクロオレフィン系のプラスチック材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。全てのレンズをプラスチック材料にすることで低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表８に示す。
実施例８の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図１６は実施例８の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図１６に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．７８８ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８３４であり、５枚構成でありながら小型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例８の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にガラス材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。プラスチック材料を多用することによって低コスト化が可能である。
基本的レンズデータを以下の表９に示す。
実施例９の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）〜（１３）の全てを満たしている。
図１８は実施例９の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。図１８に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
また、光学全長ＴＴＬは４．８４４ｍｍと短く、最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）は０．８４４であり、５枚構成でありながら小型化が実現されている。さらに、Ｆナンバーは２．２５と明るく、半画角は約３５°で比較的広い画角が実現されている。
実施例９の各レンズ材料は、第１レンズＬ１にシクロオレフィン系のプラスチック材料を、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチック材料を、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５にシクロオレフィン系のプラスチック材料を採用している。全てのレンズをプラスチック材料にすることで低コスト化が可能である。
表１０に実施例１〜９の各パラメータの値を示す。
表１１に実施例１〜９の各条件式（１）〜（１３）の値を示す。
本発明の実施形態に係る撮像レンズは、光学全長ＴＴＬと最大像高ＩＨとの比（ＴＴＬ／２ＩＨ）が０．８５前後で薄型化を達成しており、５枚構成でありながら光学全長の短縮化が図られていることがわかる。また、Ｆナンバーは２．２５で明るく、半画角ωが３５°前後で比較的広い画角の撮影を可能にし、さらに良好に収差が補正されている。
上述したように、各実施の形態に係る５枚レンズ構成の撮像レンズを携帯電話機やスマートフォンなどの携帯端末、及びＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、さらには、ゲーム機等に搭載される撮像装置に内蔵される光学系に適用した場合、当該カメラの高性能化と小型化の両立を図ることができる。
ＳＴ 開口絞り
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
ＩＲ フィルタ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
ＩＲ フィルタ
Claims (8)
- 固体撮像素子用の５枚のレンズからなる撮像レンズであって、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズ、開口絞り、像側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズを備えており、当該第１レンズ及び第２レンズは以下の条件式（１）、（２）
（１）５０＜ν１＜８５
（２）２０＜ν２＜３５
を満足しており、
ただし、
ν１：第１レンズのアッべ数
ν２：第２レンズのアッべ数
且つ、当該第２レンズは以下の条件式（３）
（３）１．５５＜Ｎｄ２＜１．７０
を満足しており、
ただし、
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
であり、
さらに、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第３レンズ、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズ、光軸近傍で像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両面が非球面の第５レンズで構成され、
以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
（１０）１．７＜ｒ２／ｒ３＜６．０
ただし、
ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径 - 前記第４レンズは光軸近傍でメニスカス形状であり、像側の面は周辺に向かうに従って正の屈折力が弱くなる非球面形状であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
- 前記第５レンズは、光軸近傍で両面が凹面であり、像側面の非球面上には光軸以外の位置に接平面が光軸に垂直に交わる非球面上の点である変極点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。
- 以下の条件式（５）、（６）、（７）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。
（５）２０＜ν３＜３０
（６）５０＜ν４＜６０
（７）１．５＜Ｎｄ３＜１．７
ただし、
ν３：第３レンズのアッべ数
ν４：第４レンズのアッべ数
Ｎｄ３：第３レンズのｄ線における屈折率 - 以下の条件式（９）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。
（９）１．０＜｜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）｜＜１．３
ただし、
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径 - 以下の条件式（１１）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。
（１１）０．５＜ｆ１／ｆ＜０．８
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離 - 以下の条件式（１２）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。
（１２）−１．１＜ｆ２／ｆ＜−０．７
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離 - 以下の条件式（１３）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。
（１３）０．５＜ｆ４／ｆ＜０．７
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
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