JP6544811B2 - ５枚の光学素子構成の撮像レンズ - Google Patents

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係り、特に、小型化、低背化が進むスマートフォンや携帯電話機およびＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やゲーム機、ＰＣ、ロボットなどの情報機器等、さらにはカメラ機能が付加された家電製品や自動車等に搭載される撮像装置に内蔵する撮像レンズに関するものである。

近年、多くの情報機器にカメラ機能が搭載されることが一般的となった。また、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ等の端末機器へカメラが搭載されることは、製品の付加価値としてもはや必須の条件になっている。携帯端末機器に限らず、ウェアラブル機器、ゲーム機、ＰＣ、家電製品、ドローン等々、カメラ機能を融合させた商品の需要は今後ますます高まり、それに伴う製品開発は急速に進むと予想される。

このような撮像素子の小型化、高画素化に対応し、撮像レンズについても解像度と画像品位の面でより高い性能が求められ、且つその普及とともに、低コスト化も要求されている。

高性能化への要求に応えるため、複数枚のレンズで構成された撮像レンズが一般化しており、３枚〜４枚のレンズ構成に比べ、より高性能化が可能な５枚のレンズ構成の撮像レンズも提案されている。

従来の高性能化を目指した撮像レンズとしては、例えば、以下の特許文献１、２のような撮像レンズが知られている。

特許文献１には、物体側より順に、正の屈折力を有する両凸レンズからなる第１レンズと、負の屈折力を有し、像側に凹面を向けた第２レンズと、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第３レンズと、負の屈折力を有し、両方のレンズ面が非球面形状で、像側に凹面を向けた第４レンズとを備える撮像レンズが開示されている。

特許文献２には、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズと、開口絞りと、負の屈折力を有する第２レンズと、物体側および像側に凸面を向けた第３レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第４レンズと、像側に凹面を向けた第５レンズとを配置することで、高性能化をめざした撮像レンズが開示されている。

特開２０１０−２７１５４１号公報 米国特許第８，３９５，８５１号

上記特許文献１に記載の撮像レンズは、４枚という少ない構成で、高性能化をめざした撮像レンズであるが、４枚構成のため収差補正が十分ではない。よって近年要求される高画素化に対応することは困難である。

上記特許文献２に記載の撮像レンズは、５枚構成で、大口径、高性能かつコンパクトであり、製造コストを大幅に削減することを目的としたレンズ系である。確かにこのレンズ系の明るさはＦ２．６を実現している。しかし、特許文献２に記載のレンズ構成では、光学全長と焦点距離の比率が大きすぎるという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、上述した携帯端末機器や情報機器等へ適用可能な光学全長／焦点距離の比率が小さく望遠化されつつ、諸収差が良好に補正された高い解像力を備える撮像レンズを提供することを目的とする。

本発明において、光学素子の内でレンズか否かの分類は、近軸（光軸近傍）における屈折力の有無によって分類されるものである。近軸で屈折力を有する光学素子をレンズと呼ぶ。近軸で屈折力を有しない光学素子は、全体の焦点距離を変更することなく、非球面の効果によって周辺部の収差の改善に寄与させることができる。これを収差補正光学素子と呼ぶ。なお、レンズの面形状について、凸面、凹面、平面とは光軸近傍（近軸）における形状を指すものとし、屈折力が正か負かについても、光軸近傍（近軸）における屈折力を指すものとする。また、非球面に形成される極点とは、光軸上以外で接平面が光軸と垂直に交わる非球面上の点を意味するものとする。さらに、光学全長とは、最も像側に配置された光学素子と撮像素子との間にフィルタやカバーガラス等の挿入物がある場合、それらの厚みを空気換算したときの最も物体側に配置された光学素子から撮像面までの光軸上の距離として定義する。

本発明による撮像レンズは、固体撮像素子上に被写体の像を結像させる撮像レンズであって、第１の光学素子としての正の屈折力を有する第１レンズと、第２の光学素子としての光軸近傍で物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、第３の光学素子としての屈折力を有する第３レンズと、第４の光学素子としての光軸近傍で物体側に凸面を向けた屈折力を有する第４レンズとを、前記物体側から像側に向かって順に備え、かつ前記第３レンズと前記第４レンズとの間に、第５の光学素子としての光軸近傍で両面が平面であり、かつ両面が非球面の収差補正光学素子を１枚配置した、５枚の光学素子で構成されている。

上記構成における撮像レンズは、第１レンズの屈折力を強めることで低背化を図り、第２レンズによって、球面収差および色収差を良好に補正する。第３レンズは、低背化を維持しながら、コマ収差、像面湾曲の補正をする。第４レンズは、光軸近傍で物体側に凸面を向けることにより、像面湾曲を好適に補正する。第５の光学素子としての収差補正光学素子は、両面に形成した非球面形状によって、画面周辺部の収差を良好に補正する。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）０．５５＜ＴＴＬ／ｆ＜１．００
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ＴＴＬは第１レンズの物体側の面から撮像面までの光軸上の距離である。

条件式（１）は、撮像レンズ全系の焦点距離に対する第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規定するものであり、光学全長の短縮化を図るための条件である。条件式（１）の上限値を下回ることで、全長を短くでき、小型化を実現することが容易になる。一方、条件式（１）の下限値を上回ることで、像面湾曲や軸上色収差の補正が容易になり、良好な光学性能を維持することができる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）２．００＜（ｄ３／ＴＴＬ）＊１００＜１２．６５
ただし、ＴＴＬは第１レンズの物体側の面から撮像面までの光軸上の距離、ｄ３は第３レンズの光軸上の厚みである。

条件式（２）は、第３レンズの光軸上の厚みを適切に規定するものであり、第３レンズの成型性を良好に保ちつつ、低背化を維持するための条件である。条件式（２）の上限値を下回ることで、第３レンズの光軸上の厚さが厚くなり過ぎることを防ぎ、第３レンズの物体側、および像側の空気間隔の確保を容易にする。その結果、低背化を維持できる。一方、条件式（２）の下限値を上回ることで、第３レンズの光軸上の厚みが薄くなり過ぎる事を防ぎ、レンズの成型性を良好にする。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）２．００＜（ｄ４／ＴＴＬ）＊１００＜７．１０
ただし、ＴＴＬは第１レンズの物体側の面から撮像面までの光軸上の距離、ｄ４は第４レンズの光軸上の厚みである。

条件式（３）は、第４レンズの光軸上の厚みを適切に規定するものであり、第４レンズの成型性を良好に保ちつつ、低背化を維持するための条件である。条件式（３）の上限値を下回ることで、第４レンズの光軸上の厚さが厚くなり過ぎる事を防ぎ、第４レンズの物体側、および像側の空気間隔の確保を容易にする。その結果、低背化を維持できる。一方、条件式（３）の下限値を上回ることで、第４レンズの光軸上の厚みが薄くなり過ぎる事を防ぎ、レンズの成型性を良好にする。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズにおいて、収差補正光学素子の両面に形成された非球面は、物体側、像側ともに、光軸から離れるに従って、物体側へ向かう方向に変化する形状であることが望ましい。このような非球面形状にすることで、収差補正光学素子から出射する光線の角度が抑制され、マージナル光線の収差を抑えることが可能になる。その結果、周辺部における収差の補正を容易にする。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズにおいて、第４レンズの像側の面には、光軸上以外の位置に少なくとも１つの極点を有する非球面を形成することが望ましい。

第４レンズの像側の面に極点を有する非球面を形成することで、像面湾曲、歪曲収差の補正と主光線が撮像素子に入射する角度をより好適に制御できる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．０７＜ＴＮ／ｆ＜０．３０
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ＴＮは収差補正光学素子が配置される空気間隔の光軸上の距離である。

条件式（４）は、収差補正光学素子の適切な配置スペースを規定するものであり、低背化を維持しながら周辺部の収差補正を良好に行うための条件である。条件式（４）の上限値を下回ることで、低背化を維持しながら収差補正光学素子を配置するスペースを確保できる。一方、下限値を上回ることで、収差補正光学素子を配置するスペースが狭くなり過ぎる事を防ぐことができる。従って、両面に形成する非球面形状への自由度が高まり、当該光学素子による収差補正の効果を高めることができる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）２．４＜（ＴＮＴ／ＴＴＬ）＊１００＜１０．８
ただし、ＴＴＬは第１レンズの物体側の面から撮像面までの光軸上の距離、ＴＮＴは収差補正光学素子の光軸上の厚みである。

条件式（５）は収差補正光学素子の光軸上の厚みを適切に規定するものであり、収差補正光学素子の成型性を良好に保ち、低背化を維持するための条件である。条件式（５）の上限値を下回ることで、収差補正光学素子の光軸上の厚さが厚くなり過ぎる事を防ぎ、収差補正光学素子の物体側、および像側の空気間隔の確保が容易になる。その結果、低背化を維持できる。一方、条件式（５）の下限値を上回ることで、収差補正光学素子の光軸上の厚みが薄くなり過ぎる事を防ぎ、レンズの成型性を良好にする。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）２．００＜（ｄ２／ＴＴＬ）＊１００＜６．５
ただし、ＴＴＬは第１レンズの物体側の面から撮像面までの光軸上の距離、ｄ２は第２レンズの光軸上の厚みである。

条件式（６）は第２レンズの光軸上の厚みを適切に規定するものであり、第２レンズの成型性を良好に保ちつつ、低背化を維持するための条件である。条件式（６）の上限値を下回ることで、第２レンズの光軸上の厚さが厚くなり過ぎる事を防ぎ、第２レンズの物体側、および像側の空気間隔の確保が容易になる。その結果、低背化を維持できる。一方、条件式（６）の下限値を上回ることで、第２レンズの光軸上の厚みが薄くなり過ぎる事を防ぎ、レンズの成型性を良好にする。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）０．３０＜ｆ１／ｆ＜１．１
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。

条件式（７）は第１レンズの屈折力を規定するものであり、低背化と良好な収差補正を行う条件である。条件式（７）の上限値を下回ることで、第１レンズの正の屈折力が適切なものとなり、低背化が容易となる。一方、条件式（７）の下限値を上回ることで、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えられる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）−０．０１＜ｒ１／ｒ２＜０．６
ただし、r１は第１レンズの物体側の面の曲率半径、r２は第１レンズの像側の面の曲率半径である。

条件式（８）は第１レンズの物体側、および像側の面の曲率半径の関係を規定するものであり、球面収差の発生を抑制するための条件である。上限値を下回ることで、第１レンズの正の屈折力を維持し、低背化が容易となる。一方、条件式（８）の下限値を上回ることで、第１レンズの物体側の面の正の屈折力が強くなり過ぎる事を防ぎ、球面収差の発生を抑制する。また、当該面の製造誤差感度を小さくする。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）−１．６＜ｆ２／ｆ＜−０．６
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズの焦点距離である。

条件式（９）は第２レンズの屈折力を規定するものであり、低背化と良好な収差補正を行うための条件である。条件式（９）の上限値を下回ることで、第２レンズの負の屈折力が適切なものとなり、低背化が容易となる。一方、条件式（９）の下限値を上回ることで、第１レンズで発生した球面収差、色収差の補正が容易になる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０）１．５＜ｒ３／ｒ４＜５．０
ただし、ｒ３は第２レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ４は第２レンズの像側の面の曲率半径である。

条件式（１０）は第２レンズの物体側、および像側の面の曲率半径の関係を規定するものであり、非点収差の発生を抑制するための条件である。条件式（１０）を満足することにより、第２レンズは光軸近傍においてメニスカス形状となるため、非点収差を好適に補正できる。

また、上記５枚の光学素子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＜｜ｆ３｜／ｆ＜３．４
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離である。

条件式（１１）は第３レンズの屈折力を規定するものであり、良好な収差補正を行う条件である。条件式（１１）を満たすことで、第３レンズの正または負の屈折力が適切なものとなり、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることが容易となる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズにおいては、第２レンズと第３レンズの合成焦点距離は負であることが望ましく、さらには以下の条件式（１２）を満足することがより望ましい。
（１２）−９．６＜ｆ２３／ｆ＜−０．２５
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ２３は第２レンズと第３レンズの合成焦点距離である。

条件式（１２）は第２レンズと第３レンズの合成焦点距離を適切な範囲に規定することで、低背化と良好な収差補正を行うための条件である。条件式（１２）の上限値を下回ることで、第２レンズと第３レンズの負の合成屈折力が適切なものとなり、撮像レンズ低背化が容易となる。一方、条件式（１２）の下限値を上回ることで、像面湾曲や色収差の補正が容易となる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズにおいては、第４レンズは、光軸近傍でメニスカス形状であることが望ましい。

第４レンズを光軸近傍でメニスカス形状にすることで、像面湾曲のより好適な補正が可能になる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズは、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
（１３）０．５＜ｒ７／ｒ８＜２．１０
ただし、ｒ７は第４レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ８は第４レンズの像側の面の曲率半径である。

条件式（１３）は第４レンズの物体側、および像側の面の曲率半径の関係を規定するものであり、球面収差を良好に補正しつつ、低背化と製造誤差に対する感度を緩和させるための条件である。条件式（１３）の上限値を下回ることで、第４レンズの像側の凹面の屈折力が適切なものとなり、この面で発生する球面収差が抑制され、、製造誤差に対する感度も低減する。一方、条件式（１３）の下限値を上回ることで、第４レンズの正または負の屈折力が適切なものとなり、低背化が可能になる。

また、上記５枚の光学素子構成の撮像レンズにおいて、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズはそれぞれ少なくとも１面は非球面であることが望ましい。

非球面を使用することで、諸収差を良好に補正することが可能になる。

本発明により、光学全長／焦点距離の比率が小さく、望遠化された高解像力の撮像レンズを得ることができる。

本発明の実施例１の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例１の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例２の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例３の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例３の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例４の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例４の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例５の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例５の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例６の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例６の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例７の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例７の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例８の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例８の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例９の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例９の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例１０の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例１０の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

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、および図１９はそれぞれ、本発明の実施形態の実施例１から１０に係る５枚の光学素子構成からなる撮像レンズの概略構成図を示している。なお、図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７はいずれも基本的なレンズ構成は同様であるため、ここでは主に実施例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の構成について説明する。

図１は、実施例１の撮像レンズの構成を示し、光軸（ＡＸ）は物体側から入射した光の進む経路（光路）の中心線である。図１に示すように、本実施形態の撮像レンズは、物体側から像側に向かって順に、第１の光学素子としての正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、第２の光学素子としての光軸ＡＸ近傍で物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、第３の光学素子としての第３レンズＬ３と、第４の光学素子としての光軸ＡＸの近傍で物体側に凸面を向けた第４レンズＬ４とを備え、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間には、第５の光学素子としての光軸ＡＸの近傍で両面が平面であり、両面が非球面の収差補正光学素子ＮＥが配置されて構成されている。従って、本実施形態の撮像レンズは４枚の屈折力を有する光学素子と、１枚の実質的に屈折力を有しない収差補正光学素子との合計５枚で構成されている。

上記の実施形態で配置される、実質的に屈折力を有しない収差補正光学素子ＮＥは、光軸ＡＸの近傍では平行平板の形状になっているため、撮像レンズ全系の屈折力に影響を与えることは無く、また第１の光学素子としての第１レンズＬ１から第４の光学素子としての第４レンズＬ４の４枚のレンズの屈折力に影響を与えることは無い。従って、焦点距離やレンズの中心厚等のパラメータを変化させることなく、周辺部のみの収差を補正する。

また、第４レンズＬ４と撮像面ＩＭＧ（すなわち、撮像素子の撮像面）との間には赤外線カットフィルタやカバーガラス等のフィルタ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。

それぞれの実施例において、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の屈折力を正にするか負にするか、また、第１レンズＬ１の像側の面および第３レンズＬ３の物体側および像側の面形状を光軸ＡＸの近傍で凸面にするか、凹面にするかについては、様々な選択が可能であり、それぞれの実施例は所期の性能を実現するための最適な組み合わせが取られている。

より詳細には、実施例１から実施例３の屈折力の配列は、物体側から順に正負正負となっており、実施例４および実施例６および実施例７は物体側から順に正負負正となっており、実施例５および実施例８および実施例９は物体側から順に正負負負となっている。すなわち、第１レンズＬ１が正の屈折力であり、第２レンズＬ２が負の屈折力となる条件がすべての実施例に共通している。また、レンズ面の形状に関しては、第１レンズＬ１の物体側の面が光軸ＡＸの近傍で凸面であり、第２レンズＬ２が、光軸ＡＸの近傍で物体側の面が凸面のメニスカス形状であり、第４レンズＬ４が、光軸ＡＸの近傍で物体側の面が凸面のメニスカス形状であることが、すべての実施例に共通した面構成になっている。もちろん、これら屈折力や面構成の組み合わせは一例であって、本発明の目的に反しない限り、撮像レンズが適用されるシステムなどに応じて、様々な組み合わせを選択することができる。

なお、図１９に示す実施例１０は、図１５の実施例８の５枚の光学素子構成からなる撮像レンズの物体側にプリズムＰＲを加えた実施形態を示している。プリズムＰＲの傾斜面は、光路を略直角に折り曲げる反射面として機能する。本発明の５枚の光学素子構成の撮像レンズは、テレフォト比が１．０未満の望遠タイプの光学系のため、広角タイプの光学系と比較すると光学全長が長くなっている。そこで、図１９のように、最も物体側にプリズムＰＲを付加して光路を略直角に折り曲げた屈曲光学系を採用すれば、撮像レンズの配置を９０°回転させることで、薄型化された機器にも内蔵させることが可能である。なお、プリズムＰＲに屈折率の大きな材料を採用すればプリズムＰＲ自体が小型化されるため、機器の薄型化へより適応しやすい。また、プリズムＰＲの反射面を平面とすることで、非対称な歪曲や像面湾曲の発生を抑制できる。プリズムＰＲに代えて反射鏡などにより屈曲光学系を構成してもよく、光路を略直角に屈曲させるものであれば、屈曲光学系の構成は任意である。

本実施の形態に係る５枚の光学素子構成の撮像レンズは、全てのレンズにプラスチック材料を採用することで製造を容易にし、低コストでの大量生産を可能にしている。また、全てのレンズの両面に適切な非球面を形成しており、諸収差をより好適に補正している。

なお、採用するレンズ材料はプラスチック材料に限定されるものではない。ガラス材料を採用することで、更なる高性能化を目指すことも可能である。また、すべてのレンズ面を非球面で形成することが望ましいが、要求される性能によっては、製造が容易な球面を採用しても良い。

本実施形態における撮像レンズは、以下の条件式（１）から（１３）を満足することにより、好ましい効果を奏するものである。
（１）０．５５＜ＴＴＬ／ｆ＜１．００
（２）２．００＜（ｄ３／ＴＴＬ）＊１００＜１２．６５
（３）２．００＜（ｄ４／ＴＴＬ）＊１００＜７．1０
（４）０．０７＜ＴＮ／ｆ＜０．３０
（５）２．４＜（ＴＮＴ／ＴＴＬ）＊１００＜１０．８
（６）２．００＜（ｄ２／ＴＴＬ）＊１００＜６．５
（７）０．３０＜ｆ１／ｆ＜１．１
（８）−０．０１＜ｒ１／ｒ２＜０．６
（９）−１．６＜ｆ２／ｆ＜−０．６
（１０）１．５＜ｒ３／ｒ４＜５．０
（１１）０．５＜｜ｆ３｜／ｆ＜３．４
（１２）−９．６＜ｆ２３／ｆ＜−０．２５
（１３）０．５＜ｒ７／ｒ８＜２．１０
ただし、
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ＴＴＬ：第１レンズＬ１の物体側の面から撮像面ＩＭＧまでの光軸ＡＸ上の距離
ｄ２：第２レンズＬ２の光軸ＡＸ上の厚み
ｄ３：第３レンズＬ３の光軸ＡＸ上の厚み
ｄ４：第４レンズＬ４の光軸ＡＸ上の厚み
ＴＮＴ：収差補正光学素子ＮＥの光軸ＡＸ上の厚み
ＴＮ：収差補正光学素子ＮＥが配置される空気間隔の光軸ＡＸ上の距離
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ２３：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の合成焦点距離
ｒ１：第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径
ｒ２：第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径
ｒ３：第２レンズＬ２の物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径
ｒ７：第４レンズＬ４の物体側の面の曲率半径
ｒ８：第４レンズＬ４の像側の面の曲率半径
なお、上記の各条件式をすべて満足する必要はなく、それぞれの条件式を単独に満たすことで、各条件式に対応した作用効果を得ることができる。

また、本実施形態における撮像レンズは、以下の条件式（１ａ）から（１３ａ）を満足することにより、より好ましい効果を奏するものである。
（１ａ）０．７１＜ＴＴＬ／ｆ＜１．００
（２ａ）２．５１＜（ｄ３／ＴＴＬ）＊１００＜１１．１６
（３ａ）２．４１＜（ｄ４／ＴＴＬ）＊１００＜６．２２
（４ａ）０．０９＜ＴＮ／ｆ＜０．２６
（５ａ）２．９７＜（ＴＮＴ／ＴＴＬ）＊１００＜９．５１
（６ａ）２．５３＜（ｄ２／ＴＴＬ）＊１００＜５．６７
（７ａ）０．３６＜ｆ１／ｆ＜０．９１
（８ａ）−０．００５＜ｒ１／ｒ２＜０．４７７
（９ａ）−１．３６＜ｆ２／ｆ＜−０．７４
（１０ａ）１．８７＜ｒ３／ｒ４＜４．４０
（１１ａ）０．６１＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．９４
（１２ａ）−８．４５＜ｆ２３／ｆ＜−０．３６
（１３ａ）０．７０＜ｒ７／ｒ８＜１．８１
ただし、各条件式の符号は前の段落での説明と同様である。

本実施形態において、レンズ面の非球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としたとき数式１により表わされる。

次に、本実施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）の屈折率、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。

（実施例１）
基本的な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）から（１３）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。球面収差図は、Ｆ線（４８６ｎｍ）、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におけるｄ線の収差量（実線）、およびタンジェンシャル像面Ｔにおけるｄ線の収差量（破線）をそれぞれ示している（図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０においても同じ）。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。

（実施例２）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例３）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例４）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例５）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例６）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例７）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例８）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例９）
基本的な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）から（１３）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。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。

（実施例１０）
基本的なレンズデータを以下の表１０に示す。

実施例１０の撮像レンズは、表１１に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

図２０は実施例１０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。図２０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。

表１１に実施例１から実施例１０に係る条件式（１）から（１３）の値を示す。

本発明に係る５枚の光学素子構成の撮像レンズを、高画素化が進むスマートフォンや携帯端末機器等、ゲーム機やＰＣ、ロボットなどの情報機器等、さらにはカメラ機能が付加された家電製品や自動車等に搭載される撮像装置へ適用した場合、当該カメラの望遠化への寄与とともにカメラの高性能化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
ＮＥ 収差補正光学素子
ｉｈ 最大像高
ＩＲ フィルタ
ＩＭＧ 撮像面
ＰＲ プリズム

Claims (15)

1. 第１の光学素子としての正の屈折力を有する第１レンズと、第２の光学素子としての光軸近傍で物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、第３の光学素子としての屈折力を有する第３レンズと、第４の光学素子としての光軸近傍で物体側に凸面を向けた屈折力を有する第４レンズとを、前記物体側から像側に向かって順に備え、かつ前記第３レンズと前記第４レンズとの間に、第５の光学素子としての収差補正光学素子を備えており、前記収差補正光学素子は、光軸近傍で両面が平面であり、かつ両面に非球面が形成されており、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （３）２．００＜（ｄ４／ＴＴＬ）＊１００＜７．１０
   ただし、
   ＴＴＬ：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
   ｄ４：第４レンズの光軸上の厚み
2. 以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （１）０．５５＜ＴＴＬ／ｆ＜１．００
   ただし、
   ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
   ＴＴＬ：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
3. 以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （２）２．００＜（ｄ３／ＴＴＬ）＊１００＜１２．６５
   ただし、
   ＴＴＬ：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
   ｄ３：第３レンズの光軸上の厚み
4. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （４）０．０７＜ＴＮ／ｆ＜０．３０
   ただし、
   ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
   ＴＮ：収差補正光学素子が配置される空気間隔の光軸上の距離
5. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （５）２．４＜（ＴＮＴ／ＴＴＬ）＊１００＜１０．８
   ただし、
   ＴＴＬ：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
   ＴＮＴ：収差補正光学素子の光軸上の厚み
6. 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （６）２．０＜（ｄ２／ＴＴＬ）＊１００＜６．５
   ただし、
   ＴＴＬ：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
   ｄ２：第２レンズの光軸上の厚み
7. 以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （７）０．３０＜ｆ１／ｆ＜１．１
   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
8. 以下の条件式（８） を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （８）−０．０１＜ｒ１／ｒ２＜０．６
   ただし、
   ｒ１：第１ レンズの物体側の面の曲率半径
   ｒ２：第１ レンズの像側の面の曲率半径
9. 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５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
   （９）−１．６＜ｆ２／ｆ＜−０．６
   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
10. 以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
    （１０）１．５＜ｒ３／ｒ４＜５．０
    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
11. 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５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
    （１１）０．５＜｜ｆ３｜／ｆ＜３．４
    ただし、
    ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
    ｆ３：第３レンズの焦点距離
12. 前記第２レンズと第３レンズの合成焦点距離は負であり、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５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
    （１２）−９．６＜ｆ２３／ｆ＜−０．２５
    ただし、
    ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
    ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
13. 前記第４レンズは、光軸近傍でメニスカス形状であることを特徴とする請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
14. 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５枚の光学素子構成の撮像レンズ。
    （１３）０．５＜ｒ７／ｒ８＜２．１０
    ただし、
    ｒ７：第４レンズの物体側の面の曲率半径
    ｒ８：第４レンズの像側の面の曲率半径
15. 前記第１レンズよりも物体側の位置に反射面を一面有するプリズムが配置され、前記反射面において被写体光の進行方向が略直角に屈曲される屈曲光学系を備えた請求項１に記載の５枚の光学素子構成の撮像レンズ。

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