WO2011129319A1 - 撮像レンズ - Google Patents

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WO2011129319A1
WO2011129319A1 PCT/JP2011/059055 JP2011059055W WO2011129319A1 WO 2011129319 A1 WO2011129319 A1 WO 2011129319A1 JP 2011059055 W JP2011059055 W JP 2011059055W WO 2011129319 A1 WO2011129319 A1 WO 2011129319A1
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WO
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lens
imaging lens
imaging
conditional expression
refractive power
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/059055
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English (en)
French (fr)
Inventor
佐野永悟
Original Assignee
コニカミノルタオプト株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to US13/640,968 priority patent/US8867150B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only

Definitions

  • the present invention relates to a small imaging lens using a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • a first lens having a positive refractive power a second lens having a negative refractive power
  • a third lens having a positive refractive power a third lens having a positive refractive power
  • a first lens having a negative refractive power a first lens having a negative refractive power.
  • An imaging lens composed of four lenses and a fifth lens having negative refractive power is disclosed (for example, Patent Document 1).
  • An imaging lens composed of a fifth lens having a lens is disclosed (for example, Patent Document 2).
  • the imaging lens described in Patent Document 1 bears most of the refractive power of the entire system from the first lens to the third lens, and the fourth lens and the fifth lens are used as image surface correction lenses with weak refractive power. There is only effect of. Therefore, the imaging lens of Patent Document 1 has insufficient aberration correction, and further, if the total lens length is shortened, there is a problem that it becomes difficult to cope with the increase in the number of pixels of the imaging element due to performance degradation.
  • the imaging lens described in Patent Document 2 is excellent in that correction of spherical aberration and coma is insufficient because the front group including the first lens and the second lens is configured by a spherical system. Performance cannot be secured.
  • the imaging lens of Patent Document 2 has a configuration in which both the front group and the rear group after the third lens have positive refractive power, the principal point position of the optical system is on the image side and the back focus (the last lens surface) (Distance from the image plane to the image plane) is long, which is disadvantageous for miniaturization.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a five-lens imaging lens in which various aberrations are favorably corrected while being compact.
  • the present invention aims at downsizing at a level satisfying the following conditional expression (9).
  • L Distance on the optical axis from the lens surface closest to the object side to the image-side focal point of the entire imaging lens system
  • 2Y diagonal length of the imaging surface of the solid-state imaging device (diagonal length of the rectangular effective pixel region of the solid-state imaging device)
  • the image side focal point refers to an image point when a parallel light beam parallel to the optical axis is incident on the imaging lens.
  • the imaging lens is parallel.
  • the flat plate portion is calculated as the above L value after the air conversion distance.
  • an imaging lens is for imaging a subject image on a photoelectric conversion unit of a solid-state imaging device, and has a positive refractive power in order from the object side and has an object side.
  • a first lens having a convex surface, a meniscus second lens having a negative refractive power and a concave surface facing the image side, a third lens having a positive refractive power, and a positive refractive power
  • a fourth lens having a convex surface facing the image side, and a fifth lens having negative refractive power and a concave surface facing the image side.
  • the image side surface of the fifth lens has an aspherical shape and has an inflection point at a position other than the intersection with the optical axis.
  • the imaging lens of the present invention satisfies the following conditional expressions (1) and (2). ⁇ 0.8 ⁇ f5 / f ⁇ 0.4 (1) 0 ⁇ d45 / f ⁇ 0.07 (2)
  • f5 Focal length of the fifth lens
  • f Focal length of the entire imaging lens
  • d45 Air interval on the optical axis between the fourth lens and the fifth lens
  • the imaging lens has a so-called telephoto type lens configuration in which a positive lens group including a first lens, a second lens, a third lens, and a fourth lens and a negative fifth lens are arranged in this order from the object side. It can be.
  • a lens configuration is advantageous for reducing the overall length of the imaging lens.
  • two negative lenses in the five-lens configuration it is easy to correct the Petzval sum by increasing the diverging surfaces, and an imaging lens that secures good imaging performance to the periphery of the screen is obtained. It becomes possible.
  • the composite principal point position of the entire imaging lens system can be arranged closer to the object side, and the image side surface of the second lens can be a strong divergence surface. And distortion are easily corrected.
  • the image side surface of the fifth lens disposed closest to the image side aspherical, various aberrations at the periphery of the screen can be corrected satisfactorily.
  • the image side surface of the fifth lens an aspherical shape having an inflection point at a position other than the intersection with the optical axis, it becomes easy to ensure the telecentric characteristics of the image-side light beam.
  • the “inflection point” is a point on the aspheric surface where the tangent plane of the aspherical vertex is a plane perpendicular to the optical axis in the curve of the lens cross-sectional shape within the effective radius.
  • the conditional expression (1) is a conditional expression for setting the focal length of the fifth lens appropriately and at the same time reducing the total length of the imaging lens and correcting the aberration.
  • the value of conditional expression (1) exceeds the lower limit, the refractive power of the fifth lens does not become too strong, the entire length of the imaging lens can be shortened, and it is advantageous for aberration correction.
  • the value of conditional expression (1) is below the upper limit, the refractive power of the fifth lens can be maintained appropriately, and the back focus does not become too long.
  • the value exceeds the lower limit, so that the fourth lens and the fifth lens can be prevented from coming too close, and a space for inserting a light blocking member for preventing stray light or the like. (Space) can be secured.
  • the fifth lens can be disposed closer to the object side, which is advantageous for securing the back focus and correcting the longitudinal chromatic aberration.
  • the imaging lens satisfies the following conditional expression (3). 0.10 ⁇ f / f3 ⁇ 0.50 (3)
  • f Focal length of the entire imaging lens
  • f3 Focal length of the third lens
  • This conditional expression (3) sets the focal length of the third lens, which is a positive lens, appropriately, shortens the overall length of the imaging lens, and corrects aberrations. Is a conditional expression for making When the value of conditional expression (3) exceeds the lower limit, the refractive power of the third lens can be appropriately maintained, which is advantageous for aberration correction. On the other hand, when the value of conditional expression (3) is below the upper limit, the refractive power of the third lens does not become too strong, and the entire length of the imaging lens can be shortened.
  • conditional expression (4) satisfies the above-mentioned conditional expression (3).
  • conditional expression (4) when the value of conditional expression (4) is less than the upper limit, the combined refractive power of the third lens and the fourth lens can be maintained moderately, and the peripheral luminous flux bounced up by the second lens can be smoothly (smoothly). ), The image side telecentric characteristic can be easily secured.
  • conditional expression (5) is satisfied. -2.5 ⁇ f23 / f ⁇ -1.3 (5)
  • f23 Combined focal length of the second lens and the third lens
  • f Focal length of the entire imaging lens system
  • This conditional expression (5) is a condition for appropriately setting the combined focal length of the second lens and the third lens. It is a formula. When the value of conditional expression (5) is less than the upper limit, the negative combined focal length of the second lens and the third lens is not unnecessarily shortened, and the principal point position of the entire imaging lens system is made closer to the object side. It can arrange
  • conditional expression (5) exceeds the lower limit, the negative combined refractive power of the second lens and the third lens can be appropriately maintained, and the negative second lens and the positive third lens can be maintained. Thus, chromatic aberration correction can be performed appropriately.
  • the aperture stop of the imaging lens is disposed between the first lens and the second lens.
  • the refraction angle of the peripheral marginal ray that passes through the object side surface of the first lens does not become too large, and both downsizing of the imaging lens and good aberration correction can be achieved.
  • the image side surface of the second lens has an aspherical shape, and has a shape in which the negative refractive power decreases as the distance from the optical axis increases.
  • the image side surface of the second lens has an aspherical shape, and has a shape in which the negative refractive power decreases as the distance from the optical axis increases.
  • conditional expression (6) is satisfied. 15 ⁇ 2 ⁇ 31 (6)
  • ⁇ 2 Abbe number of the second lens
  • This conditional expression (6) is a conditional expression for appropriately setting the Abbe number of the second lens. If the value of conditional expression (6) exceeds the lower limit, the dispersion of the second lens can be increased moderately, and chromatic aberrations such as axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration are corrected well while suppressing the refractive power of the second lens. can do. On the other hand, when the value of conditional expression (6) exceeds the lower limit, it can be made of an easily available material.
  • conditional expression (7) is satisfied. 1.60 ⁇ n2 ⁇ 2.10 (7)
  • n2 Refractive index of the second lens
  • Conditional expression (7) is a conditional expression for satisfactorily correcting chromatic aberration and curvature of field of the entire imaging lens system.
  • the value of conditional expression (7) exceeds the lower limit, the refractive power of the second lens having relatively large dispersion can be maintained appropriately, and chromatic aberration and curvature of field can be corrected well.
  • the value of conditional expression (7) is below the upper limit, it can be made of an easily available material.
  • conditional expression (8) is satisfied.
  • d9 Thickness on the optical axis of the fifth lens
  • f Focal length conditional expression (8) of the entire imaging lens system is a conditional expression for appropriately setting the thickness on the optical axis of the fifth lens.
  • conditional expression (8) exceeds the lower limit, the thickness of the fifth lens does not become too thin, and the moldability is not impaired.
  • the value of conditional expression (8) is less than the upper limit, the thickness of the fifth lens does not become too thick, and it becomes easy to ensure the back focus.
  • the imaging lens is entirely made of a plastic material.
  • the plastic lens can lower the press temperature, it can suppress the wear of the molding die, and as a result, the number of times the molding die can be replaced and the number of maintenance (maintenance) can be reduced, thereby reducing the cost. .
  • the imaging lens further includes a lens having substantially no power in the imaging lens described above. That is, even when a dummy lens having substantially no power is added to the lens configuration of the imaging lens described above, it is within the scope of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an imaging lens of Example 1 according to an embodiment of the present invention.
  • 2A to 2E are aberration diagrams of the imaging lens of Example 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an imaging lens of Example 2.
  • FIG. 4A to 4E are aberration diagrams of the imaging lens of Example 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an imaging lens of Example 3.
  • FIG. 6A to 6E are aberration diagrams of the imaging lens of Example 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an imaging lens of Example 4.
  • FIG. 8A to 8E are aberration diagrams of the imaging lens of Example 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an imaging lens of Example 5.
  • FIG. 10A to 10E are aberration diagrams of the imaging lens of Example 5.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an imaging lens of Example 6.
  • FIG. 12A to 12E are aberration diagrams of the imaging lens of Example 6.
  • the imaging lens 10 illustrated in FIG. 1 has the same configuration as the imaging lens 11 of Example 1 described later.
  • the imaging lens 10 of the embodiment is for forming a subject image on the photoelectric conversion unit 20 of the solid-state imaging device, and has an object having a positive refractive power in order from the object side.
  • a first lens L1 having a convex surface on the side, a meniscus second lens L2 having a negative refractive power and a concave surface on the image side, a third lens L3 having a positive refractive power, and positive refraction
  • a fourth lens L4 having a force and having a convex surface facing the image side; and a fifth lens L5 having a negative refractive power and having a concave surface facing the image side.
  • an aperture stop S is disposed between the first lens L1 and the second lens L2.
  • a parallel plate F and a photoelectric conversion unit 20 of a solid-state imaging device are disposed on the exit side, that is, the image side of the fifth lens L5. The image is formed by.
  • the first lens L1 is a biconvex aspheric lens.
  • the second lens L2 is an aspheric meniscus lens that is convex on the incident side, that is, the object side and concave on the image side.
  • the third lens L3 is an aspheric meniscus lens having a relatively low convex on the object side and a slightly concave image side in the paraxial region.
  • the fourth lens L4 is an aspheric meniscus lens having a relatively shallow concave on the object side and a convex on the image side.
  • the fifth lens L5 is an aspheric lens having a relatively shallow concave surface on the object side and a concave surface on the image side in the paraxial region.
  • the image side surface S52 of the fifth lens L5 has an inflection point IP at a position other than the intersection with the optical axis OA.
  • the parallel plate F assumes an optical low-pass filter, an IR cut filter, a seal glass of the photoelectric conversion unit 20, and the like.
  • the above imaging lens 10 has a so-called telephoto type lens configuration, which is advantageous for downsizing the entire length of the imaging lens 10.
  • the two lenses L2 and L5 out of the five lenses L1 to L5 have negative refractive power, it is easy to correct the Petzval sum by increasing the surface having a diverging action, and to the periphery of the screen. Good imaging performance can be secured.
  • the composite principal point position of the imaging lens 10 can be arranged closer to the object side, and the image side surface S22 of the second lens L2 can be made a strong divergent surface, It effectively corrects coma and distortion.
  • the image side surface S52 of the fifth lens L5 an aspherical surface
  • various aberrations at the periphery of the screen can be corrected well, and the aspherical image side surface S52 of the fifth lens L5 can be corrected with the optical axis OA.
  • the imaging lens 10 described above satisfies the following conditional expressions (1) and (2). ⁇ 0.8 ⁇ f5 / f ⁇ 0.4 (1) 0 ⁇ d45 / f ⁇ 0.07 (2)
  • f5 Focal length of the fifth lens L5
  • f Focal length of the entire imaging lens d45:
  • the air space conditional expression (1) on the optical axis OA of the fourth lens L4 and the fifth lens L5 is the focal point of the fifth lens L5. This is a conditional expression for appropriately setting the distance f5 to achieve both shortening of the entire length of the imaging lens 10 and aberration correction.
  • the value d45 / f exceeds the lower limit, so that the fourth lens L4 and the fifth lens L5 can be prevented from being too close together, and a light shielding member for preventing stray light or the like can be provided. Space for insertion can be secured.
  • the fifth lens L5 can be disposed closer to the object side, which is advantageous for securing the back focus and correcting the longitudinal chromatic aberration.
  • the imaging lens 10 satisfies the following expressions (1 ′) and (2 ′) that further restrict the conditional expressions (1) and (2). ⁇ 0.69 ⁇ f5 / f ⁇ 0.45 (1 ′) 0.01 ⁇ d45 / f ⁇ 0.06 (2 ′)
  • the above imaging lens 10 further satisfies the following conditional expression (3). 0.10 ⁇ f / f3 ⁇ 0.50 (3)
  • f3 Focal length of the third lens L3
  • This conditional expression (3) is a condition for appropriately setting the focal length f3 of the third lens L3, which is a positive lens, to achieve both shortening of the overall length of the imaging lens 10 and aberration correction. It is a formula.
  • the value f / f3 of conditional expression (3) exceeds the lower limit, the refractive power of the third lens L3 can be maintained appropriately, which is advantageous for aberration correction.
  • the value f / f3 of conditional expression (3) is below the upper limit, the refractive power of the third lens L3 does not become too strong, and the entire length of the imaging lens 10 can be shortened.
  • the imaging lens 10 satisfies the following expression (3 ′) that further restricts the conditional expression (3). 0.13 ⁇ f / f3 ⁇ 0.47 (3 ′)
  • the above imaging lens 10 further satisfies the following conditional expression (4). 0.45 ⁇ f34 / f ⁇ 0.70 (4)
  • f34 Composite focal length of the third lens L3 and the fourth lens L4
  • This conditional expression (4) is a composite focal length f34 of the third lens L3 and the fourth lens L4 within a range satisfying the conditional expression (3). Is a conditional expression for appropriately setting.
  • the combined focal length f34 of the third lens L3 and the fourth lens L4 does not become too short, and the combined principal point position of the imaging lens 10 is moved further toward the object side. Since it can arrange
  • the value f34 / f of the conditional expression (4) is below the upper limit, the combined refractive power of the third lens L3 and the fourth lens L4 can be appropriately maintained, and the second lens L2 can move from the optical axis OA. Since the peripheral light flux bounced up so as to be deviated can be smoothly guided to the fifth lens L5, the image side telecentric characteristic can be secured without difficulty.
  • the imaging lens 10 satisfies the following expression (4 ′) that further restricts the conditional expression (4). 0.50 ⁇ f34 / f ⁇ 0.67 (4 ′)
  • the above imaging lens 10 further satisfies the following conditional expression (5). -2.5 ⁇ f23 / f ⁇ -1.3 (5)
  • f23 Combined focal length of the second lens L2 and the third lens L3
  • This conditional expression (5) is a conditional expression for appropriately setting the combined focal length f23 of the second lens L2 and the third lens L3.
  • the value f23 / f of conditional expression (5) is below the upper limit, the negative composite focal length f23 of the second lens L2 and the third lens L3 is not excessively shortened, and the composite principal point of the imaging lens 10
  • the position can be further arranged on the object side, and the entire length of the imaging lens 10 can be shortened.
  • the negative combined refractive power of the second lens L2 and the third lens L3 can be appropriately maintained, and the negative second lens L2 And the positive third lens L3 can appropriately perform chromatic aberration correction.
  • the imaging lens 10 satisfies the following expression (5 ′) that further restricts the conditional expression (5). -2.3 ⁇ f23 / f ⁇ -1.5 (5 ')
  • the aperture stop S of the imaging lens 10 is disposed between the first lens L1 and the second lens L2. In this case, the refraction angle of the peripheral marginal ray that passes through the object side surface S12 of the first lens L1 does not become too large, and both downsizing of the imaging lens 10 and good aberration correction can be achieved.
  • the image side surface S22 of the second lens L2 has an aspherical shape, and has a shape in which the negative refractive power decreases as the distance from the optical axis OA increases.
  • the light beam does not greatly deviate from the optical axis OA and is not excessively bounced up at the peripheral part, and it is possible to secure good telecentric characteristics at the peripheral part after correcting various off-axis aberrations.
  • the above imaging lens 10 further satisfies the following conditional expression (6).
  • ⁇ 2 Abbe number of the second lens L2
  • This conditional expression (6) is for appropriately setting the Abbe number ⁇ 2 of the second lens L2.
  • the Abbe number ⁇ 2 in the conditional expression (6) exceeds the lower limit, the dispersion of the second lens L2 can be appropriately increased, and the chromatic aberration such as axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration is suppressed while suppressing the refractive power of the second lens L2. Can be corrected satisfactorily.
  • the Abbe number ⁇ 2 in the conditional expression (6) is less than the upper limit, it can be made of an easily available material.
  • the imaging lens 10 satisfies the following expression (6 ′) that further restricts the conditional expression (6). 15 ⁇ 2 ⁇ 24 (6 ′)
  • the above imaging lens 10 further satisfies the following conditional expression (7). 1.60 ⁇ n2 ⁇ 2.10 (7)
  • n2 Refractive index of the second lens L2
  • This conditional expression (7) is for satisfactorily correcting chromatic aberration and curvature of field of the entire imaging lens 10 system.
  • the refractive index n2 of the conditional expression (7) exceeds the lower limit, the refractive power of the second lens L2 having relatively large dispersion can be appropriately maintained, and chromatic aberration and curvature of field can be corrected well.
  • the refractive index n2 of the conditional expression (7) is below the upper limit, it can be made of an easily available material.
  • the imaging lens 10 satisfies the following expression (7 ′) that further restricts the conditional expression (7). 1.63 ⁇ n2 ⁇ 2.00 (7 ′)
  • the above imaging lens 10 further satisfies the following conditional expression (8).
  • d9 Thickness of the fifth lens L5 on the optical axis OA
  • This conditional expression (8) is for appropriately setting the thickness of the fifth lens on the optical axis OA.
  • the value d9 / f of conditional expression (8) exceeds the lower limit, the thickness d9 of the fifth lens L5 does not become too thin, and the moldability is not impaired.
  • the value d9 / f of conditional expression (8) is below the upper limit, the thickness d9 of the fifth lens L5 does not become too thick, and it becomes easy to ensure the back focus.
  • the imaging lens 10 satisfies the following expression (8 ′) that further restricts the conditional expression (8). 0.10 ⁇ d9 / f ⁇ 0.21 (8 ′)
  • the five lenses L1 to L5 constituting the imaging lens 10 are all made of a plastic material. In this case, inexpensive mass production is possible even with the lenses L1 to L5 having a small radius of curvature and a small outer diameter. Further, since the plastic lens can lower the press temperature, it is possible to suppress the wear of the molding die. As a result, it is possible to reduce costs by reducing the number of replacements and maintenance of the molding die.
  • f Focal length of the entire imaging lens system
  • fB Back focus
  • F F number 2Y: Diagonal length ENTP on the imaging surface of the solid-state imaging device: Entrance pupil position (distance from the first surface to the entrance pupil position)
  • EXTP exit pupil position (distance from imaging surface to exit pupil position)
  • H1 Front principal point position (distance from first surface to front principal point position)
  • H2 Rear principal point position (distance from the final surface to the rear principal point position)
  • R radius of curvature
  • D axial distance
  • Nd refractive index ⁇ d of lens material with respect to d-line: Abbe number of lens material
  • the surface described with “*” after each surface number has an aspherical shape.
  • the aspherical shape is expressed by the following “Equation 1” where the vertex of the surface is the origin, the X axis is in the direction of the optical axis OA, and the height in the direction perpendicular to the optical axis OA is h.
  • a i i-th order aspheric coefficient
  • R radius of curvature
  • K conic constant
  • Example 1 The surface data of Example 1 is shown in Table 1 below.
  • a power of 10 for example, 2.5 ⁇ 10 ⁇ 02
  • E for example, 2.5E-02
  • the single lens data of Example 1 is shown in Table 2 below.
  • FIG. 1 is also a cross-sectional view of the imaging lens 11 of the first embodiment. That is, the imaging lens 11 includes a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5. All the lenses L1 to L5 are made of a plastic material. An aperture stop S is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and a parallel plate F is disposed between the fifth lens L5 and the imaging surface I.
  • FIGS. 2A to 2C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 11 of Example 1, and FIGS. 2D and 2E are 2 shows meridional coma aberration of the imaging lens 11 of Example 1.
  • FIG. 2A to 2C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 11 of Example 1
  • FIGS. 2D and 2E are 2 shows meridional coma aberration of the imaging lens 11 of Example 1.
  • Example 2 The surface data of Example 2 is shown in Table 3 below.
  • the single lens data of Example 2 is shown in Table 4 below.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the imaging lens 12 of the second embodiment.
  • the imaging lens 12 includes a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5.
  • An aperture stop S is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and a parallel plate F is disposed between the fifth lens L5 and the imaging surface I.
  • FIGS. 4A to 4C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 12 of Example 2, and FIGS. 4D and 4E are 6 shows meridional coma aberration of the imaging lens 12 of Example 2.
  • FIG. 4A to 4C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 12 of Example 2, and FIGS. 4D and 4E are 6 shows meridional coma aberration of the imaging lens 12 of Example 2.
  • FIG. 4A to 4C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 12 of Example 2
  • FIGS. 4D and 4E are 6 shows meridional coma aberration of the imaging lens 12 of Example 2.
  • Example 3 The surface data of Example 3 is shown in Table 5 below.
  • the single lens data of Example 3 is shown in Table 6 below.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the imaging lens 13 of the third embodiment.
  • the imaging lens 13 includes a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5.
  • An aperture stop S is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and a parallel plate F is disposed between the fifth lens L5 and the imaging surface I.
  • FIGS. 6A to 6C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 13 of Example 3, and FIGS. 6 shows meridional coma aberration of the imaging lens 13 of Example 3.
  • the single lens data of Example 4 is shown in Table 8 below.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the imaging lens 14 of the fourth embodiment.
  • the imaging lens 14 includes a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5.
  • An aperture stop S is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and a parallel plate F is disposed between the fifth lens L5 and the imaging surface I.
  • FIGS. 8A to 8C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 14 of Example 4, and FIGS. 8D and 8E are 7 shows meridional coma aberration of the imaging lens 14 of Example 4.
  • Example 5 The surface data of Example 5 is shown in Table 9 below.
  • the single lens data of Example 5 is shown in Table 10 below.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the imaging lens 15 of the fifth embodiment.
  • the imaging lens 15 includes a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5.
  • An aperture stop S is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and a parallel plate F is disposed between the fifth lens L5 and the imaging surface I.
  • FIGS. 10A to 10C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 15 of Example 5, and FIGS. 10D and 10E are 7 shows meridional coma aberration of the imaging lens 15 of Example 5.
  • FIG. 10A to 10C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 15 of Example 5, and FIGS. 10D and 10E are 7 shows meridional coma aberration of the imaging lens 15 of Example 5.
  • FIG. 10A to 10C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 15 of Example 5
  • FIGS. 10D and 10E are 7 shows meridional coma aberration of the imaging lens 15 of Example 5.
  • Example 6 The surface data of Example 6 is shown in Table 11 below.
  • the single lens data of Example 6 is shown in Table 12 below.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the imaging lens 16 of the sixth embodiment.
  • the imaging lens 16 includes a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5.
  • An aperture stop S is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and a parallel plate F is disposed between the fifth lens L5 and the imaging surface I.
  • FIGS. 12A to 12C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 16 of Example 6, and FIGS. 12D and 12E are 7 shows meridional coma aberration of the imaging lens 16 of Example 6.
  • FIG. 12A to 12C show aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the imaging lens 16 of Example 6, and FIGS. 12D and 12E are 7 shows meridional coma aberration of the imaging lens 16 of Example 6.
  • the lenses L1 to L5 are all made of a plastic material.
  • the plastic material has a large refractive index change at the time of temperature change, if all of the first lens L1 to the fifth lens L5 are made of plastic lenses, the entire imaging lens 10 system changes when the ambient temperature changes. This increases the possibility that the image point position will fluctuate.
  • mixing fine particles with a transparent plastic material generally causes light scattering and lowers the transmittance, so it was difficult to use as an optical material. By making it smaller than the wavelength, it is possible to substantially prevent scattering.
  • the refractive index of the plastic material decreases as the temperature increases, but the refractive index of the inorganic fine particles increases as the temperature increases. Therefore, it is possible to make almost no change in the refractive index by using these temperature dependencies so as to cancel each other. Specifically, by dispersing inorganic fine particles having a maximum length of 20 nanometers or less in a plastic material as a base material, a plastic material with extremely low temperature dependency of the refractive index is obtained.
  • the refractive index change due to temperature change can be reduced.
  • the temperature change of the entire imaging lens 10 system by using a plastic material in which inorganic fine particles are dispersed in the positive first lens L1 having a relatively large refractive power, or all the lenses L1 to L5, the temperature change of the entire imaging lens 10 system. It is possible to suppress the image point position fluctuation at the time.
  • the energy curable resin refers to both a thermosetting resin and an ultraviolet curable resin.
  • the lenses L1 to L5 constituting the imaging lens 10 of the present invention may be formed using the energy curable resin as described above.
  • the chief ray incident angle of the light beam incident on the imaging surface I of the photoelectric conversion unit 20 provided in the solid-state imaging device is not necessarily designed to be sufficiently small in the peripheral portion of the imaging surface I.
  • the pitch of the arrangement of the color filters and the on-chip microlens array is set slightly smaller than the pixel pitch of the imaging surface I of the photoelectric conversion unit 20, each pixel becomes closer to the periphery of the imaging surface I.
  • the imaging lenses 11 to 16 of the above-described embodiments are design examples aiming at further miniaturization as the above-described requirements are eased.
  • the imaging lenses 11 to 16 of the above-described examples are configured by five lenses L1 to L5, but one or more substantially before, during or between the lenses L1 to L5. A lens without power can be added.

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Abstract

　小型でありながら、諸収差が良好に補正された、５枚構成の撮像レンズを提供することを目的とする。撮像レンズ１０は、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Ｌ１と、負の屈折力を有し像側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有し像側に凸面を向けた第４レンズＬ４と、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第５レンズＬ５とを備える。ここで、第５レンズの焦点距離、撮像レンズ全系の焦点距離、第４レンズと第５レンズとの光軸上の空気間隔が所定の条件を満たす。

Description

撮像レンズ
　本発明は、ＣＣＤ型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた小型の撮像レンズに関する。
　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の高性能化、小型化に伴い、かかる撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される撮像レンズには、さらなる小型化、高性能化への要求が高まっている。このような用途の撮像レンズとしては、３枚あるいは４枚構成のレンズに比べ高性能化が可能であると言うことで、５枚構成の撮像レンズが提案されている。
　この５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する第１レンズ、負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、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レンズで構成された撮像レンズが開示されている（例えば特許文献１）。
　また、物体側より順に負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズで構成された撮像レンズが開示されている（例えば特許文献２）。
　しかしながら、上記特許文献１に記載の撮像レンズは、第１レンズから第３レンズで全系の屈折力のほとんどを担っており、第４レンズ及び第５レンズは屈折力の弱い像面補正レンズとしての効果しかない。したがって、特許文献１の撮像レンズは、収差補正が不十分であり、さらに、レンズ全長を短縮化すると性能の劣化による撮像素子の高画素化への対応が困難となるという問題がある。
　また、上記特許文献２に記載の撮像レンズは、第１レンズと第２レンズとで構成される前群が球面系で構成されているため、球面収差やコマ収差の補正が不十分で良好な性能を確保できない。また、特許文献２の撮像レンズは、前群および第３レンズ以降の後群ともに正の屈折力を有する構成のため、光学系の主点位置が像側になってバックフォーカス（最後のレンズ面から像面までの距離）が長くなり、小型化には不利なタイプである。
特開２００７－２６４１８０号公報 特開２００７－２７９２８２号公報
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型でありながら、諸収差が良好に補正された、５枚構成の撮像レンズを提供することを目的とする。
　ここで、小型の撮像レンズの尺度であるが、本発明では、以下の条件式（９）を満たすレベルの小型化を目指している。
　Ｌ／２Ｙ＜１．００　　…　　（９）
ただし、
Ｌ：撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離
２Ｙ：固体撮像素子の撮像面対角線長（固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長）
ここで、像側焦点とは、撮像レンズに光軸と平行な平行光線が入射した場合の像点をいう。この範囲を満たすことで、撮像装置全体の小型軽量化が可能となる。
　なお、撮像レンズの最も像側の面と像側焦点位置との間に、光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、または固体撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板が配置される場合には、平行平板部分は空気換算距離としたうえで上記Ｌの値を計算するものとする。
　また、本発明は、より望ましくは、以下の条件式（９'）
　Ｌ／２Ｙ＜０．９０　　…　　（９'）
の範囲となるような撮像レンズを対象としている。
　上記課題を解決するため、本発明に係る撮像レンズは、固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるためのものであって、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、負の屈折力を有し像側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有し像側に凸面を向けた第４レンズと、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第５レンズとを備える。ここで、第５レンズの像側面は、非球面形状であり、光軸との交点以外の位置に変曲点を有する。また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１）及び（２）を満足する。
　　－０．８＜ｆ５／ｆ＜－０．４　　…　　（１）
　　０＜ｄ４５／ｆ＜０．０７　　…　　（２）
ただし、
　　ｆ５：第５レンズの焦点距離
　　ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
　　ｄ４５：第４レンズと第５レンズとの光軸上の空気間隔
　上記撮像レンズは、物体側より順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、及び第４レンズからなる正レンズ群と、負の第５レンズとを配置する、いわゆるテレフォトタイプのレンズ構成とすることができる。このようなレンズ構成は、撮像レンズ全長の小型化にとって有利である。さらに、５枚構成のうち２枚を負レンズとすることで、発散作用を有する面を多くしてペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保した撮像レンズを得ることが可能となる。さらに、第２レンズをメニスカス形状とすることで、撮像レンズ全系の合成主点位置をより物体側へ配置し、かつ、第２レンズの像側面を強い発散面とすることができ、コマ収差や歪曲収差を補正しやすくしている。最も像側に配置された第５レンズの像側面を非球面とすることで、画面周辺部での諸収差を良好に補正することができる。さらに、第５レンズの像側面を光軸との交点以外の位置に変曲点を有する非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保しやすくなる。ここで、「変曲点」とは有効半径内でのレンズ断面形状の曲線において、非球面頂点の接平面が光軸と垂直な平面となるような非球面上の点のことである。
　上記条件式（１）は、第５レンズの焦点距離を適切に設定するとともに、撮像レンズ全長の短縮と収差補正とを両立させるための条件式である。条件式（１）の値が下限を上回ることで、第５レンズの屈折力が強くなりすぎず、撮像レンズ全長を短縮することができるとともに収差補正に有利となる。一方、条件式（１）の値が上限を下回ることで、第５レンズの屈折力を適度に維持することができバックフォーカスが長くなりすぎない。
　上記条件式（２）については、その値が下限を上回ることで、第４レンズと第５レンズとが接近しすぎるのを防ぐことができ、迷光等を防止するための遮光部材を挿入するスペース（空間）を確保することができる。一方、上記条件式（２）の値が上限を下回ることで、第５レンズをより物体側へ配置することができ、バックフォーカスの確保や軸上色収差の補正に有利となる。
　また、本発明の具体的な態様又は側面では、上記撮像レンズにおいて、以下の条件式（３）を満足する。
　　０．１０＜ｆ／ｆ３＜０．５０　　…　　（３）
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
この条件式（３）は、正レンズである第３レンズの焦点距離を適切に設定し、撮像レンズ全長の短縮と収差補正とを両立させるための条件式である。条件式（３）の値が下限を上回ることで、第３レンズの屈折力を適度に維持することができ、収差補正に有利となる。一方、条件式（３）の値が上限を下回ることで、第３レンズの屈折力が強くなりすぎず、撮像レンズ全長を短縮することができる。
　本発明の別の側面では、以下の条件式（４）を満足する。
　　０．４５＜ｆ３４／ｆ＜０．７０　　…　　（４）
ただし、
　　ｆ３４：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離
　　ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
この条件式（４）は、上述の条件式（３）を満足する範囲で第３レンズと第４レンズの合成焦点距離とを適切に設定するための条件式である。条件式（４）の値が下限を上回ることで、第３レンズと第４レンズの合成焦点距離が短くなりすぎず、撮像レンズ全系の主点位置をより物体側へ配置することができるため、撮像レンズ全長を短縮することができる。また、第４レンズで発生するコマ収差や像面湾曲を小さく抑えることができる。一方、条件式（４）の値が上限を下回ることで、第３レンズと第４レンズの合成屈折力を適度に維持することができ、第２レンズで跳ね上げられた周辺光束をスムーズ（円滑）に第５レンズに導くことができるようになるため、像側テレセントリック特性が確保しやすくなる。
　本発明のさらに別の側面では、以下の条件式（５）を満足する。
　　－２．５＜ｆ２３／ｆ＜－１．３　　…　　（５）
ただし、
　　ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
　　ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
この条件式（５）は、第２レンズと第３レンズとの合成焦点距離を適切に設定するための条件式である。条件式（５）の値が上限を下回ることで、第２レンズと第３レンズとの負の合成焦点距離が必要以上に短くなりすぎず、撮像レンズ全系の主点位置をより物体側に配置することができ、撮像レンズ全長を短くすることができる。一方、条件式（５）の値が下限を上回ることで、第２レンズと第３レンズとの負の合成屈折力を適度に維持することができ、負の第２レンズと正の第３レンズとによって色収差補正を適切に行うことができる。
　本発明のさらに別の側面では、撮像レンズの開口絞りが、第１レンズと第２レンズとの間に配置されている。この場合、第１レンズの物体側面を通過する周辺マージナル光線の屈折角が大きくなりすぎず、撮像レンズの小型化と良好な収差補正とを両立することができる。
　本発明のさらに別の側面では、第２レンズの像側面が、非球面形状を有し、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状を持つ。この場合、周辺部で光線が過度に跳ね上げられることがなくなり、軸外諸収差を良好に補正した上で、周辺部での良好なテレセントリック特性を確保できる。
　本発明のさらに別の側面では、以下の条件式（６）を満足する。
　　１５＜ν２＜３１　　…　　（６）
ただし、
　ν２：第２レンズのアッベ数
この条件式（６）は、第２レンズのアッベ数を適切に設定するための条件式である。条件式（６）の値が下限を上回ることで、第２レンズの分散を適度に大きくすることができ、第２レンズの屈折力を抑えつつ軸上色収差や倍率色収差などの色収差を良好に補正することができる。一方、条件式（６）の値が下限を上回ることで、入手しやすい材料で構成することができる。
　本発明のさらに別の側面では、以下の条件式（７）を満足する。
　　１．６０＜ｎ２＜２．１０　　…　　（７）
ただし、
　　ｎ２：第２レンズの屈折率
この条件式（７）は、撮像レンズ全系の色収差、像面湾曲を良好に補正するための条件式である。条件式（７）の値が下限を上回ることで、比較的分散の大きな第２レンズの屈折力を適度に維持することができ、色収差、像面湾曲を良好に補正することができる。一方、条件式（７）の値が上限を下回ることで、入手しやすい材料で構成することができる。
　本発明のさらに別の側面では、以下の条件式（８）を満足する。
　　０．０５＜ｄ９／ｆ＜０．２５　　…　　（８）
ただし、
　　ｄ９：第５レンズの光軸上の厚み
　　ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
条件式（８）は、第５レンズの光軸上の厚みを適切に設定するための条件式である。条件式（８）の値が下限を上回ることで、第５レンズの厚みが薄くなりすぎず、成形性を損なわなない。一方、条件式（８）の値が上限を下回ることで、第５レンズの厚みが厚くなりすぎず、バックフォーカスを確保しやすくなる。
　本発明のさらに別の側面では、撮像レンズは、全てプラスチック材料で形成されている。このように、全てのレンズをプラスチックレンズで構成することにより、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価な大量生産が可能となる。また、プラスチックレンズは、プレス温度を低くできることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス（保守）回数を減少させ、コスト低減を図ることができる。
　本発明のさらに別の側面では、撮像レンズは、上述の撮像レンズにおいて、実質的にパワーを持たないレンズをさらに有する。つまり、上述の撮像レンズのレンズ構成に、実質的にパワーを持たないダミーレンズを付与した場合でも本発明の適用範囲内である。
本発明の一実施形態の撮像レンズであって、実施例１の撮像レンズの断面図である。 図２Ａ～図２Ｅは、実施例１の撮像レンズの収差図である。 実施例２の撮像レンズの断面図である。 図４Ａ～図４Ｅは、実施例２の撮像レンズの収差図である。 実施例３の撮像レンズの断面図である。 図６Ａ～図６Ｅは、実施例３の撮像レンズの収差図である。 実施例４の撮像レンズの断面図である。 図８Ａ～図８Ｅは、実施例４の撮像レンズの収差図である。 実施例５の撮像レンズの断面図である。 図１０Ａ～図１０Ｅは、実施例５の撮像レンズの収差図である。 実施例６の撮像レンズの断面図である。 図１２Ａ～図１２Ｅは、実施例６の撮像レンズの収差図である。
　以下、図１等を参照して、本発明の一実施形態に係る撮像レンズについて説明する。なお、図１で例示した撮像レンズ１０は、後述する実施例１の撮像レンズ１１と同一の構成となっている。
　図１に示すように、実施形態の撮像レンズ１０は、固体撮像素子の光電変換部２０に被写体像を結像させるためのものであって、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Ｌ１と、負の屈折力を有し像側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有し像側に凸面を向けた第４レンズＬ４と、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第５レンズＬ５とを備える。なお、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置されている。また、第５レンズＬ５の射出側すなわち像側には、平行平板Ｆと、固体撮像素子の光電変換部２０とが配置されており、光電変換部２０の撮像面Ｉ上には、撮像レンズ１０による結像が行われる。
　より具体的説明すると、第１レンズＬ１は、両凸の非球面レンズである。第２レンズＬ２は、入射側すなわち物体側が凸で像側が凹の非球面メニスカスレンズである。第３レンズＬ３は、近軸域において物体側が比較的低い凸で像側が僅かに凹の非球面メニスカスレンズである。第４レンズＬ４は、物体側が比較的浅い凹で像側が凸の非球面メニスカスレンズである。第５レンズＬ５は、近軸域において物体側が比較的浅い凹で像側が凹の非球面レンズである。この第５レンズＬ５の像側面Ｓ５２は、光軸ＯＡとの交点以外の位置に変曲点ＩＰを有する。平行平板Ｆは、光学的ローパスフィルタや、ＩＲカットフィルタ、光電変換部２０のシールガラス等を想定したものである。
　以上の撮像レンズ１０は、いわゆるテレフォトタイプのレンズ構成となっており、撮像レンズ１０全長の小型化にとって有利である。さらに、５枚構成のレンズＬ１～Ｌ５のうち２枚のレンズＬ２，Ｌ５を負の屈折力とすることで、発散作用を有する面を多くしてペッツバール和の補正を容易とし、画面周辺部まで良好な結像性能を確保できる。さらに、第２レンズＬ２をメニスカス形状とすることで、撮像レンズ１０の合成主点位置をより物体側へ配置し、かつ、第２レンズＬ２の像側面Ｓ２２を強い発散面とすることができ、コマ収差や歪曲収差を効果的に補正している。また、第５レンズＬ５の像側面Ｓ５２を非球面とすることで、画面周辺部での諸収差を良好に補正することができ、この第５レンズＬ５の非球面の像側面Ｓ５２を光軸ＯＡとの交点以外の位置に変曲点ＩＰを有するものとすることで、像側光束のテレセントリック特性が無理なく確保されている。
　以上の撮像レンズ１０は、以下の条件式（１）及び（２）を満足する。
　　－０．８＜ｆ５／ｆ＜－０．４　　…　　（１）
　　０＜ｄ４５／ｆ＜０．０７　　…　　（２）
ただし、
　　ｆ５：第５レンズＬ５の焦点距離
　　ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
　　ｄ４５：第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の光軸ＯＡ上の空気間隔
条件式（１）は、第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５を適切に設定し、撮像レンズ１０全長の短縮と収差補正とを両立させるための条件式である。条件式（２）については、値ｄ４５／ｆが下限を上回ることで、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とが接近しすぎるのを防ぐことができ、迷光等を防止するための遮光部材を挿入するスペースを確保することができる。一方、値ｄ４５／ｆが上限を下回ることで、第５レンズＬ５をより物体側へ配置することができ、バックフォーカスの確保や軸上色収差の補正に有利となる。
　撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（１）及び（２）をより制限した下式（１'）及び（２'）を満足するものとする。
　　－０．６９＜ｆ５／ｆ＜－０．４５　　…　　（１'）
　　０．０１＜ｄ４５／ｆ＜０．０６　　…　　（２'）
　以上の撮像レンズ１０は、さらに以下の条件式（３）を満足する。
　　０．１０＜ｆ／ｆ３＜０．５０　　…　　（３）
ただし、
　　ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
この条件式（３）は、正レンズである第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３を適切に設定し、撮像レンズ１０全長の短縮と収差補正を両立させるための条件式である。条件式（３）の値ｆ／ｆ３が下限を上回ることで、第３レンズＬ３の屈折力を適度に維持することができ、収差補正に有利となる。一方、条件式（３）の値ｆ／ｆ３が上限を下回ることで、第３レンズＬ３の屈折力が強くなりすぎず、撮像レンズ１０全長を短縮することができる。
　撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（３）をより制限した下式（３'）を満足するものとする。
　　０．１３＜ｆ／ｆ３＜０．４７　　…　　（３'）
　以上の撮像レンズ１０は、さらに以下の条件式（４）を満足する。
　　０．４５＜ｆ３４／ｆ＜０．７０　　…　　（４）
ただし、
　　ｆ３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成焦点距離
この条件式（４）は、上述の条件式（３）を満足する範囲で第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との合成焦点距離ｆ３４を適切に設定するための条件式である。条件式（４）の値ｆ３４／ｆが下限を上回ることで、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成焦点距離ｆ３４が短くなりすぎず、撮像レンズ１０の合成主点位置をより物体側へ配置することができるため、撮像レンズ１０全長を短縮することができる。また、第４レンズＬ４で発生するコマ収差や像面湾曲を小さく抑えることができる。一方、条件式（４）の値ｆ３４／ｆが上限を下回ることで、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成屈折力を適度に維持することができ、第２レンズＬ２で光軸ＯＡから逸れるように跳ね上げられた周辺光束をスムーズに第５レンズＬ５に導くことができるようになるため、像側テレセントリック特性が無理なく確保される。
　撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（４）をより制限した下式（４'）を満足するものとする。
　　０．５０＜ｆ３４／ｆ＜０．６７　　…　　（４'）
　以上の撮像レンズ１０は、さらに以下の条件式（５）を満足する。
　　－２．５＜ｆ２３／ｆ＜－１．３　　…　　（５）
ただし、
　　ｆ２３：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の合成焦点距離
この条件式（５）は、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との合成焦点距離ｆ２３を適切に設定するための条件式である。条件式（５）の値ｆ２３／ｆが上限を下回ることで、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との負の合成焦点距離ｆ２３が必要以上に短くなりすぎず、撮像レンズ１０の合成主点位置をより物体側に配置することができ、撮像レンズ１０全長を短くすることができる。一方、条件式（５）の値ｆ２３／ｆが下限を上回ることで、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との負の合成屈折力を適度に維持することができ、負の第２レンズＬ２と正の第３レンズＬ３とによって色収差補正を適切に行うことができる。
　撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（５）をより制限した下式（５'）を満足するものとする。
　　－２．３＜ｆ２３／ｆ＜－１．５　　…　　（５'）
　撮像レンズ１０の開口絞りＳは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に配置されている。この場合、第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１２を通過する周辺マージナル光線の屈折角が大きくなりすぎず、撮像レンズ１０の小型化と良好な収差補正とを両立することができる。
　以上の撮像レンズ１０において、第２レンズＬ２の像側面Ｓ２２は、非球面形状を有し、光軸ＯＡから周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状を有する。この場合、周辺部で光線が光軸ＯＡから大きく逸れて過度に跳ね上げられることがなくなり、軸外諸収差を良好に補正した上で、周辺部での良好なテレセントリック特性を確保できる。
　以上の撮像レンズ１０は、さらに以下の条件式（６）を満足する。
　　１５＜ν２＜３１　　…　　（６）
ただし、
　ν２：第２レンズＬ２のアッベ数
この条件式（６）は、第２レンズＬ２のアッベ数ν２を適切に設定するためのものである。条件式（６）のアッベ数ν２が下限を上回ることで、第２レンズＬ２の分散を適度に大きくすることができ、第２レンズＬ２の屈折力を抑えつつ軸上色収差や倍率色収差などの色収差を良好に補正することができる。一方、条件式（６）のアッベ数ν２が上限を下回ることで、入手しやすい材料で構成することができる。
　撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（６）をより制限した下式（６'）を満足するものとする。
　　１５＜ν２＜２４　　…　　（６'）
　以上の撮像レンズ１０は、さらに以下の条件式（７）を満足する。
　　１．６０＜ｎ２＜２．１０　　…　　（７）
ただし、
　　ｎ２：第２レンズＬ２の屈折率
この条件式（７）は、撮像レンズ１０全系の色収差、像面湾曲を良好に補正するためのものである。条件式（７）の屈折率ｎ２が下限を上回ることで、比較的分散の大きな第２レンズＬ２の屈折力を適度に維持することができ、色収差、像面湾曲を良好に補正することができる。一方、条件式（７）の屈折率ｎ２が上限を下回ることで、入手しやすい材料で構成することができる。
　撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（７）をより制限した下式（７'）を満足するものとする。
　　１．６３＜ｎ２＜２．００　　…　　（７'）
　以上の撮像レンズ１０は、さらに以下の条件式（８）を満足する。
　　０．０５＜ｄ９／ｆ＜０．２５　　…　　（８）
ただし、
　　ｄ９：第５レンズＬ５の光軸ＯＡ上の厚み
この条件式（８）は、第５レンズの光軸ＯＡ上の厚みを適切に設定するためのものである。条件式（８）の値ｄ９／ｆが下限を上回ることで、第５レンズＬ５の厚みｄ９が薄くなりすぎず、成形性を損なわなない。一方、条件式（８）の値ｄ９／ｆが上限を下回ることで、第５レンズＬ５の厚みｄ９が厚くなりすぎず、バックフォーカスを確保しやすくなる。
　撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（８）をより制限した下式（８'）を満足するものとする。
　　０．１０＜ｄ９／ｆ＜０．２１　　…　　（８'）
　以上の撮像レンズ１０を構成する５枚のレンズＬ１～Ｌ５は、全てプラスチック材料で形成されている。この場合、曲率半径や外径の小さなレンズＬ１～Ｌ５であっても安価な大量生産が可能となる。また、プラスチックレンズは、プレス温度を低くできることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数を減少させ、コスト低減を図ることができる。
　以下、本発明の撮像レンズ１０の具体的な実施例について説明する。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ　　　：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆＢ　　：バックフォーカス
Ｆ　　　：Ｆナンバー
２Ｙ　　：固体撮像素子の撮像面対角線長
ＥＮＴＰ：入射瞳位置（第１面から入射瞳位置までの距離）
ＥＸＴＰ：射出瞳位置（撮像面から射出瞳位置までの距離）
Ｈ１　　：前側主点位置（第１面から前側主点位置までの距離）
Ｈ２　　：後側主点位置（最終面から後側主点位置までの距離）
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
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ＯＡ方向にＸ軸をとり、光軸ＯＡと垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ　：曲率半径
Ｋ　：円錐定数
　（実施例１）
　実施例１の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．７７ｍｍ
ｆＢ＝０．３ｍｍ
Ｆ＝２．２２
２Ｙ＝５．７４４ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４６ｍｍ
ＥＸＴＰ＝－２．６１ｍｍ
Ｈ１＝－０．６６ｍｍ
Ｈ２＝－３．４７ｍｍ
　実施例１の面データを以下の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 なお、上記表１及びこれ以降（表の面データ等）において、１０のべき乗数（例えば２．５×１０－０２）を、記号Ｅ（例えば２．５Ｅ－０２）を用いて表すものとする。
　実施例１の単レンズデータを以下の表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図１は、実施例１の撮像レンズ１１の断面図でもある。つまり、撮像レンズ１１は、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とを備える。全てのレンズＬ１～Ｌ５は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置され、第５レンズＬ５と撮像面Ｉとの間には、平行平板Ｆが配置されている。
　図２（Ａ）～図２（Ｃ）は、実施例１の撮像レンズ１１の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は、実施例１の撮像レンズ１１のメリディオナルコマ収差を示している。
　（実施例２）
　実施例２の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．７７ｍｍ
ｆＢ＝０．３２ｍｍ
Ｆ＝２．２２
２Ｙ＝５．７４４ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４３ｍｍ
ＥＸＴＰ＝－２．６６ｍｍ
Ｈ１＝－０．５８ｍｍ
Ｈ２＝－３．４５ｍｍ
　実施例２の面データを以下の表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　実施例２の単レンズデータを以下の表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　図３は、実施例２の撮像レンズ１２の断面図である。撮像レンズ１２は、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とを備える。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置され、第５レンズＬ５と撮像面Ｉとの間には、平行平板Ｆが配置されている。
　図４（Ａ）～図４（Ｃ）は、実施例２の撮像レンズ１２の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）は、実施例２の撮像レンズ１２のメリディオナルコマ収差を示している。
　（実施例３）
　実施例３の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．７４ｍｍ
ｆＢ＝０．２９ｍｍ
Ｆ＝２．２６
２Ｙ＝５．７１０ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４８ｍｍ
ＥＸＴＰ＝－２．５９ｍｍ
Ｈ１＝－０．６３ｍｍ
Ｈ２＝－３．４５ｍｍ
　実施例３の面データを以下の表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　実施例３の単レンズデータを以下の表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
図５は、実施例３の撮像レンズ１３の断面図である。撮像レンズ１３は、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とを備える。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置され、第５レンズＬ５と撮像面Ｉとの間には、平行平板Ｆが配置されている。
　図６（Ａ）～図６（Ｃ）は、実施例３の撮像レンズ１３の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図６（Ｄ）及び図６（Ｅ）は、実施例３の撮像レンズ１３のメリディオナルコマ収差を示している。
　（実施例４）
　実施例４の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．７７ｍｍ
ｆＢ＝０．２８ｍｍ
Ｆ＝２．２２
２Ｙ＝５．７４４ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４６ｍｍ
ＥＸＴＰ＝－２．６２ｍｍ
Ｈ１＝－０．６６ｍｍ
Ｈ２＝－３．４９ｍｍ
　実施例４の面データを以下の表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　実施例４の単レンズデータを以下の表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　図７は、実施例４の撮像レンズ１４の断面図である。撮像レンズ１４は、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とを備える。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置され、第５レンズＬ５と撮像面Ｉとの間には、平行平板Ｆが配置されている。
　図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、実施例４の撮像レンズ１４の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図８（Ｄ）及び図８（Ｅ）は、実施例４の撮像レンズ１４のメリディオナルコマ収差を示している。
　（実施例５）
　実施例５の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．７７ｍｍ
ｆＢ＝０．３ｍｍ
Ｆ＝２．２２
２Ｙ＝５．７４４ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４８ｍｍ
ＥＸＴＰ＝－２．６５ｍｍ
Ｈ１＝－０．５７ｍｍ
Ｈ２＝－３．４７ｍｍ
　実施例５の面データを以下の表９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　実施例５の単レンズデータを以下の表１０に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　図９は、実施例５の撮像レンズ１５の断面図である。撮像レンズ１５は、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とを備える。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置され、第５レンズＬ５と撮像面Ｉとの間には、平行平板Ｆが配置されている。
　図１０（Ａ）～図１０（Ｃ）は、実施例５の撮像レンズ１５の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１０（Ｄ）及び図１０（Ｅ）は、実施例５の撮像レンズ１５のメリディオナルコマ収差を示している。
　（実施例６）
　実施例６の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．７７ｍｍ
ｆＢ＝０．２９ｍｍ
Ｆ＝２．２２
２Ｙ＝５．７４４ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４９ｍｍ
ＥＸＴＰ＝－２．５５ｍｍ
Ｈ１＝－０．７６ｍｍ
Ｈ２＝－３．４９ｍｍ
　実施例６の面データを以下の表１１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　実施例６の単レンズデータを以下の表１２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　図１１は、実施例６の撮像レンズ１６の断面図である。撮像レンズ１６は、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とを備える。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置され、第５レンズＬ５と撮像面Ｉとの間には、平行平板Ｆが配置されている。
　図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）は、実施例６の撮像レンズ１６の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１２（Ｄ）及び図１２（Ｅ）は、実施例６の撮像レンズ１６のメリディオナルコマ収差を示している。
　以下の表１３は、参考のため、各条件式（１）～（９）に対応する各実施例１～６の値をまとめたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 　以上のように、実施形態の撮像レンズ１０又は各実施例１～６の撮像レンズ１１～１６において、レンズＬ１～Ｌ５は、全てプラスチック材料で形成されている。ここで、プラスチック材料は、温度変化時の屈折率変化が大きいため、第１レンズＬ１から第５レンズＬ５までの全てをプラスチックレンズで構成すると、周囲温度が変化した際に、撮像レンズ１０全系の像点位置が変動してしまう可能性が高まる。これに対し、最近では、プラスチック材料中に無機微粒子を混合させ、プラスチック材料の温度変化を小さくできることが分かってきた。詳細に説明すると、一般に透明なプラスチック材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。プラスチック材料は、温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、無機微粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して互いに打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が２０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性のきわめて低いプラスチック材料となる。例えばアクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折率変化を小さくすることができる。本発明において、比較的屈折力の大きな正の第１レンズＬ１、または全てのレンズＬ１～Ｌ５に、このような無機微粒子を分散させたプラスチック材料を用いることにより、撮像レンズ１０全系の温度変化時の像点位置変動を小さく抑えることが可能となる。
　また近年、撮像装置を低コスト（生産費）に且つ大量に実装する方法として、予め半田がポッティングされ又は盛られた基板に対し、ＩＣ(integrated circuit)チップその他の電子部品と光学素子とを載置したままリフロー処理（加熱処理）し、半田を溶融させることにより電子部品と光学素子とを基板に同時実装するという技術が提案されている。このようなリフロー処理を用いて実装を行うためには、電子部品とともに光学素子を約２００～２６０℃に加熱する必要がある。このような高温下では、熱可塑性樹脂を用いたレンズでは熱変形し或いは変色して、その光学性能が低下してしまうという問題点がある。このような問題を解決するための方法のひとつとして、耐熱性能に優れたガラスモールドレンズを使用し、小型化と高温環境での光学性能を両立する技術が提案されているしかし、ガラスモールドレンズは、熱可塑性樹脂を用いたレンズよりもコストが高いため、撮像装置の低コスト化の要求に応えられないという問題があった。そこで、撮像レンズの材料にエネルギー硬化性樹脂を使用することで、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂を用いたレンズに比べ、高温に曝されたときの光学性能の低下が小さくリフロー処理に有効であり、かつガラスモールドレンズよりも製造しやすく安価となるようにした。これにより、撮像レンズを組み込んだ撮像装置の低コストと量産性を両立できる。なお、エネルギー硬化性樹脂とは、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂のいずれをも指すものとする。本発明の撮像レンズ１０を構成するレンズＬ１～Ｌ５は、上記のようなエネルギー硬化性樹脂も用いて形成してもよい。
　なお、上記実施形態において、固体撮像素子に設けた光電変換部２０の撮像面Ｉに入射する光束の主光線入射角については、撮像面Ｉの周辺部において必ずしも十分小さい設計になっていない。しかし、最近の技術では、光電変換部２０に設けた色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列の見直しによって、シェーディング（輝度むら）を軽減することができるようになってきた。具体的には、光電変換部２０の撮像面Ｉの画素ピッチに対し、色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列のピッチをわずかに小さく設定すれば、撮像面Ｉの周辺部にいくほど各画素に対し色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイが撮像レンズ１０の光軸ＯＡ側ヘシフトするため、斜入射の光束を効率的に各画素の撮像面に導くことができる。これにより、光電変換部２０で発生するシェーディングを小さく抑えることができる。上記実施例の撮像レンズ１１～１６は、上述の要求が緩和された分について、より小型化を目指した設計例となっている。
　また、上記実施形態において、上記実施例の撮像レンズ１１～１６は、レンズＬ１～Ｌ５の５枚のレンズで構成されているが、レンズＬ１～Ｌ５の前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。

Claims (11)

  1. 　固体撮像素子の光電変換部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、
    　正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第１レンズと、
    　負の屈折力を有し像側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レンズと、
    　正の屈折力を有する第３レンズと、
    　正の屈折力を有し像側に凸面を向けた第４レンズと、
    　負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第５レンズからなり、
    　第５レンズの像側面は、非球面形状であり、光軸との交点以外の位置に変曲点を有し、
    　以下の条件式を満足する、撮像レンズ。
    　－０．８＜ｆ５／ｆ＜－０．４　　…　　（１）
    　０＜ｄ４５／ｆ＜０．０７　　…　　（２）
    ただし、
    ｆ５：第５レンズの焦点距離
    ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
    ｄ４５：第４レンズと第５レンズとの光軸上の空気間隔
  2. 　以下の条件式を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
    　０．１０＜ｆ／ｆ３＜０．５０　　…　　（３）
    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
  3. 　以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
    　０．４５＜ｆ３４／ｆ＜０．７０　　…　　（４）
    ただし、
    ｆ３４：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離
    ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
  4. 　以下の条件式を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
    　－２．５＜ｆ２３／ｆ＜－１．３　　…　　（５）
    ただし、
    ｆ２３：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
    ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
  5. 　前記撮像レンズの開口絞りは、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に配置されている、請求項１に記載の撮像レンズ。
  6. 　前記第２レンズの像側面は、非球面形状を有し、光軸から周辺に離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状を有する、請求項１に記載の撮像レンズ。
  7. 　以下の条件式を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
    　１５＜ν２＜３１　　…　　（６）
    ただし、
    ν２：第２レンズのアッベ数
  8. 　以下の条件式を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
    　１．６０＜ｎ２＜２．１０　　…　　（７）
    ただし、
    ｎ２：第２レンズの屈折率
  9. 　以下の条件式を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
    　０．０５＜ｄ９／ｆ＜０．２５　　…　　（８）
    ただし、
    ｄ９：第５レンズの光軸上の厚み
    ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
  10. 前記撮像レンズは、全てプラスチック材料で形成されている、請求項１に記載の撮像レンズ。
  11. 　実質的にパワーを持たないレンズをさらに有する、請求項１に記載の撮像レンズ。
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