JP2015052686A - 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広画角化および高解像化を実現した撮像レンズおよびこの撮像レンズを備えた撮像装置を実現する。
【解決手段】撮像レンズが、物体側から順に、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、像側に凸面を向けたメニスカス形状である第２レンズＬ２と、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状である第３レンズＬ３と、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状である第４レンズＬ４と、負の屈折力を有し、像側に凹面を向け、像側の面が少なくとも一つの変曲点を有する第５レンズＬ５とから構成される実質的に５個のレンズからなり、所定の条件式を満足する。
【選択図】図１

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固定焦点の撮像レンズ、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および情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）、スマートフォン、タブレット型端末および携帯型ゲーム機等の撮像装置に関する。

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、スマートフォン、またはタブレット型端末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５メガピクセル以上、よりさらに好適には８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。

このような要求を満たすために、撮像レンズを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。例えば、特許文献１および２には、物体側から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、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レンズからなる５枚構成の撮像レンズが提案されている。

特許第４７９２６０５号公報 米国特許出願公開第２０１３／０５７９６８号明細書

一方、特に携帯端末、スマートフォンまたはタブレット端末のような薄型化が進む装置に用いられる撮像レンズには、高解像化の要求を満たす大きいサイズの撮像素子にも対応可能な広い画角を有する撮像レンズの実現が求められている。特許文献１に記載の撮像レンズは、画角が狭く、高解像化の要求を満たす撮像素子に適用することが難しい。また、特許文献２に記載の撮像レンズは、非点収差の補正が十分でないため、像高による像面の変動が大きく、撮像素子が配置された像面全体にわたってより均一に収差が補正されることが求められる。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、高解像化の要求を満たす撮像素子に適用できる広い画角を有し、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、物体側から順に、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、像側に凸面を向けたメニスカス形状である第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形状である第３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形状である第４レンズと、負の屈折力を有し、像側に凹面を向け、像側の面が少なくとも一つの変曲点を有する第５レンズとから構成される実質的に５個のレンズからなり、下記条件式を満足することを特徴とする。
１．１５＜ｆ／ｆ１＜１．７ （１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
とする。

なお、本発明の撮像レンズにおいて、「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、実質的に屈折力を有さないレンズ、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。また、上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。

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において、第１レンズはメニスカス形状であることが好ましい。

また、本発明の撮像レンズにおいて、第２レンズの物体側の面より物体側に配置された開口絞りをさらに備えていることが好ましい。

また、本発明の撮像レンズにおいて、第５レンズは両凹形状であることが好ましい。

本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１−１）から条件式（７−１）のいずれかを満足することが好ましい。なお、本発明の好ましい態様としては、条件式（１−１）から（７−１）のいずれか一つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。
１．２２＜ｆ／ｆ１＜１．６ （１−１）
１．２５＜ｆ／ｆ１＜１．５５ （１−２）
−１．４８＜ｆ／ｆ４５＜０ （２）
−１．２５＜ｆ／ｆ４５＜０ （２−１）
−１．１＜ｆ／ｆ４５＜−０．０５ （２−２）
−１．５＜ｆ１２／ｆ４５＜０ （３）
−１．４５＜ｆ１２／ｆ４５＜−０．０５ （３−１）
−０．３＜ｆ／ｆ３４５＜０．３５ （４）
−０．２９＜ｆ／ｆ３４５＜０．２ （４−１）
−０．９５＜ｆ／ｆ２＜−０．６５ （５）
−０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．６８ （５−１）
０．０５＜ｆ／ｆ３＜０．９５ （６）
０．０６＜ｆ／ｆ３＜０．９ （６−１）
０．４８＜ｆ／ｆ４＜１．５７ （７）
０．５＜ｆ／ｆ４＜１．５６ （７−１）
ただし、
ｆ：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
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ４５：第４レンズと第５レンズの合成焦点距離
ｆ３４５：第３レンズから第５レンズの合成焦点距離
ｆ４５：第４レンズと第５レンズの合成焦点距離
とする。

本発明による撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えたものである。

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１乃至第５レンズの形状を好適に構成したので、高解像化の要求を満たす撮像素子に適用できる広い画角を有し、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、本発明の高い結像性能を有する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、高解像の撮影画像を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 図１に示す撮像レンズの光路を示す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、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 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、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 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、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例４に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例５に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 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、本発明の第１の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２）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５の実施形態に係る撮像レンズに対応する第２乃至第５の構成例の断面構成を図２〜図５に示す。第２乃至第５の構成例は、後述の第２乃至第５の数値実施例（表３〜表１０）のレンズ構成に対応している。図１〜図５において、符号Ｒｉは、最も物体側のレンズ要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じであるため、以下では、図１に示した撮像レンズの構成例を基本にして説明し、必要に応じて図２〜図５の構成例についても説明する。また、図６は、図１に示す撮像レンズＬにおける光路を示すレンズ断面図である。図６において、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２および最大画角の光束３の各光路を示す。

本発明の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、タブレット型端末および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１２に、本発明の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。本発明の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（像面Ｒ１４）に配置される。

図１３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（像面Ｒ１４）に配置される。

第５レンズＬ５と撮像素子１００との間には、撮像レンズＬ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、あるいは同様の効果を有する材料を使用しても良い。

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、部品点数の削減とレンズ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、第２レンズＬ２の物体側の面より物体側に配置された開口絞りＳｔを備えることが好ましい。このように、開口絞りＳｔを第２レンズＬ２の像側の面よりも物体側に配置することにより、特に結像領域の周辺部において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのを抑制することができる。なお、「第２レンズＬ２の物体側の面より物体側に配置」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２レンズＬ２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。また、各実施形態に係る撮像レンズＬのように、開口絞りＳｔを光軸方向において第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置してもよい。この場合には、像面湾曲を良好に補正することができる。

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屈折力を有し、光軸近傍で物体側に凸面を向けている。主たる結像機能を占める第１レンズＬ１を光軸近傍で物体側に凸面を向けた形状にすることにより、第１レンズＬ１が十分な正の屈折力を有するものとなり、好適にレンズ全長を短縮化できる。また、第１レンズＬ１は光軸近傍で像側に凹面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。この場合には、第１レンズＬ１の後側主点位置を物体側に寄せることができるため、好適にレンズ全長を短縮化することができる。

第２レンズＬ２は、光軸近傍において負の屈折力を有する。このことにより、光線が第１レンズＬ１を通過する際に生じた球面収差および軸上の色収差を良好に補正することができる。また、第２レンズＬ２は光軸近傍において像側に凸面を向けたメニスカス形状である。第２レンズＬ２を光軸近傍において像側に凸面を向けたメニスカス形状とすることにより、第２レンズＬ２の後側主点位置を物体側に寄せることができるため、レンズ全長を好適に短縮化することができる。

第３レンズＬ３は、光軸近傍において正の屈折力を有する。このことにより、球面収差を好適に補正することができる。また、第３レンズＬ３は光軸近傍において像側に凸面を向けたメニスカス形状である。第３レンズＬ３を光軸近傍において像側に凸面を向けたメニスカス形状とすることにより、非点収差の発生を好適に抑制することができ、広画角化を実現しやすい。

第４レンズＬ４は、光軸近傍において正の屈折力を有する。このことにより、特に中間画角において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのを好適に抑制することができる。また、第４レンズＬ４は、光軸近傍において像側に凸面を向けたメニスカス形状である。第４レンズＬ４を光軸近傍において像側に凸面を向けたメニスカス形状とすることにより、第４レンズＬ４の物体側の面に入射する入射角を小さくすることができ、諸収差の発生を抑制することができる。このため、レンズ全長の短縮化に伴って発生しやすくなるディストーション（歪曲収差）、倍率の色収差および非点収差を好適に補正することができる。

第５レンズＬ５は、光軸近傍において負の屈折力を有する。第１レンズＬ１から第４レンズＬ４を１つの正の光学系とみなすと、第５レンズＬ５が負の屈折力を有することにより、撮像レンズＬを全体としてテレフォト型の構成とすることができるため、撮像レンズＬ全体の後側主点位置を物体側に寄せることができ、レンズ全長を好適に短縮化することができる。

また、第１乃至第５の実施形態に示すように、第５レンズＬ５を光軸近傍において両凹形状とすることが好ましい。この場合には、第５レンズＬ５の各面の曲率の絶対値が大きくなりすぎることを抑制しつつ、第５レンズＬ５の負の屈折力を十分強めることができる。また、第５レンズＬ５を光軸近傍において両凹形状とすることにより、像面湾曲を良好に補正することができる。

さらに、第１乃至第５実施形態に示すように、第５レンズＬ５が光軸近傍において像側に凹面を向け、第５レンズＬ５の像側の面を少なくとも１つの変曲点を有する非球面形状とすることが好ましい。この場合には、特に結像領域の周辺部において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのを抑制することができる。なお、第５レンズＬ５の像側の面における「変曲点」とは、第５レンズＬ５の像側の面形状が像側に対して凸形状から凹形状（または凹形状から凸形状）に切り替わる点を意味する。変曲点の位置は、第５レンズＬ５の像側の面の有効径内であれば光軸から半径方向外側の任意の位置に配置することができる。

上記撮像レンズＬによれば、全体として５枚というレンズ構成において、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の各レンズ要素の構成を最適化したので、高解像化の要求を満たす撮像素子に適用できる広い画角を有し、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。

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、非球面を用いることが好適である。

また、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とすることが好ましい。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、好適にレンズ全長の短縮化を図ることができるからである。

また、例えば第１〜第５の実施形態に係る撮像レンズのように全画角が６９度以上となるように、上記撮像レンズＬの第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の各レンズ構成を設定した場合には、携帯電話などの高解像化の要求を満たす大きさの撮像素子に撮像レンズＬを好適に適用することができる。これに対し、引用文献１に記載されたレンズ系は、全画角が６４度程度であり、携帯電話などの高解像化の要求を満たす大きさの撮像素子に適用することが難しい。

次に、以上のように構成された撮像レンズＬの条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。なお、撮像レンズＬは、下記各条件式について、各条件式のいずれか１つまたは任意の組合せを満足することが好ましい。満足する条件式は撮像レンズＬに要求される事項に応じて適宜選択されることが好ましい。

まず、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（１）を満足することがより好ましい。
１．１５＜ｆ／ｆ１＜１．７ （１）
条件式（１）は、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（１）の下限以下とならないように、第１レンズＬ１の屈折力を確保することにより、全系の屈折力に対して第１レンズＬ１の正の屈折力が弱くなりすぎず、諸収差を良好に補正しつつ、好適にレンズ全長を短縮化することできる。条件式（１）の上限以上とならないように、第１レンズＬ１の屈折力を維持することにより、全系の屈折力に対して第１レンズＬ１の正の屈折力が強くなりすぎず、特に球面収差と非点収差が良好に補正できる。この効果をより高めるために、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。
１．２２＜ｆ／ｆ１＜１．６ （１−１）
１．２５＜ｆ／ｆ１＜１．５５ （１−２）

第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
−１．４８＜ｆ／ｆ４５＜０ （２）
条件式（２）は、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（２）の下限以下とならないように、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５を維持することで、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５からなるレンズ群の負の屈折力が全系の屈折力に対して強くなりすぎず、第１レンズＬ１乃至第３レンズＬ３からなるレンズ群の正の屈折力を必要以上に強くする必要がないため、高次の球面収差の発生を抑制することができる。このため、レンズ全長の短縮化と高解像性能を好適に実現することができる。条件式（２）の上限以上とならないように、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５を確保することで、撮像レンズＬの像側に配置された第４レンズＬ４と第５レンズＬ５からなるレンズ群の負の屈折力が全系の屈折力に対して弱くなりすぎず、レンズ全長の短縮化に有利である。この効果をより高めるために、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。
−１．２５＜ｆ／ｆ４５＜０ （２−１）
−１．１＜ｆ／ｆ４５＜−０．０５ （２−２）

第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成焦点距離ｆ１２および第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５は、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
−１．５＜ｆ１２／ｆ４５＜０ （３）
条件式（３）は、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５に対する第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成焦点距離ｆ１２の比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（３）の下限以下とならないように、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５を維持することで、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５からなるレンズ群の屈折力が第１レンズＬ１と第２レンズＬ２からなるレンズ群の屈折力に対して強くなりすぎず、像面湾曲が補正不足になることを抑制することができる。条件式（３）の上限以上とならないように、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５を確保することで、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５からなるレンズ群の屈折力が第１レンズＬ１と第２レンズＬ２からなるレンズ群の屈折力に対して弱くなりすぎず、レンズ全長の短縮化に有利である。この効果をより高めるために、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。
−１．４５＜ｆ１２／ｆ４５＜−０．０５ （３−１）
−１．４＜ｆ１２／ｆ４５＜−０．１ （３−２）

第３レンズＬ３から第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ３４５および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
−０．３＜ｆ／ｆ３４５＜０．３５ （４）
条件式（４）は、第３レンズＬ３から第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ３４５に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（４）の下限以下とならないように、第３レンズＬ３から第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ３４５を維持することで、第３レンズＬ３乃至第５レンズＬ５からなるレンズ群の屈折力が全系の屈折力に対して強くなりすぎず、特に中間画角において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのを抑制することができる。条件式（４）の上限以上とならないように、第３レンズＬ３から第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ３４５を維持することで、第３レンズＬ３乃至第５レンズＬ５からなるレンズ群の屈折力が全系の屈折力に対して強くなりすぎず、レンズ全長の短縮化を好適に実現することができる。この効果をより高めるために、条件式（４−１）を満たすことが好ましく、条件式（４−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
−０．２９＜ｆ／ｆ３４５＜０．２ （４−１）
−０．２８＜ｆ／ｆ３４５＜０．１ （４−２）

第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（５）を満足することがより好ましい。
−０．９５＜ｆ／ｆ２＜−０．６５ （５）
条件式（５）は、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（５）の下限以下とならないように、第２レンズＬ２の屈折力を維持することにより、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２の負の屈折力が強くなりすぎず、好適にレンズ全長を短縮化することできる。条件式（５）の上限以上とならないように、第２レンズＬ２の屈折力を確保することにより、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２の負の屈折力が弱くなりすぎず、特に軸上色収差を良好に補正できる。この効果をより高めるために、条件式（５−１）を満たすことがより好ましい。
−０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．６８ （５−１）

第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（６）を満足することがより好ましい。
０．０５＜ｆ／ｆ３＜０．９５ （６）
条件式（６）は、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（６）の下限以下とならないように、第３レンズＬ３の屈折力を確保することにより、全系の屈折力に対して第３レンズＬ３の正の屈折力が弱くなりすぎず、好適にレンズ全長を短縮化することできる。条件式（６）の上限以上とならないように、第３レンズＬ３の屈折力を維持することにより、全系の屈折力に対して第３レンズＬ３の正の屈折力が強くなりすぎず、球面収差を良好に補正することができる。この効果をより高めるために、条件式（６−１）を満たすことがより好ましく、条件式（６−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
０．０６＜ｆ／ｆ３＜０．９ （６−１）
０．１＜ｆ／ｆ３＜０．７ （６−２）

第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（７）を満足することがより好ましい。
０．４８＜ｆ／ｆ４＜１．５７ （７）
条件式（７）は、第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（７）の下限以下とならないように、第４レンズＬ４の屈折力を確保することにより、全系の屈折力に対して第４レンズＬ４の正の屈折力が弱くなりすぎず、特に中間画角において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのを抑制することができる。また、条件式（７）の上限以下とならないようにすることにより、歪曲収差および倍率の色収差を好適に補正することができる。条件式（７）の上限以上とならないように、第４レンズＬ４の屈折力を維持することにより、全系の屈折力に対して第４レンズＬ４の正の屈折力が強くなりすぎず、特に球面収差と非点収差を良好に補正することができる。この効果をより高めるために、条件式（７−１）を満たすことがより好ましい。
０．５＜ｆ／ｆ４＜１．５６ （７−１）

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る撮像レンズＬによれば、全体として５枚というレンズ構成において、各レンズ要素の構成を最適化したので、広画角を有し、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、本発明の実施の形態に係る撮像レンズは、適宜好ましい条件を満足することで、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、本発明の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２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２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１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（５８７．６ｎｍ）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。なお、各レンズデータには、諸データとして、全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）とバックフォーカスＢｆ（ｍｍ）の値をそれぞれ示す。なお、このバックフォーカスＢｆは空気換算した値を表している。

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２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，ＫＡ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−ＫＡ・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
ＫＡ：非球面係数
とする。

以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２〜図５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乃至実施例５として、表３〜表１０に示す。これらの実施例１〜５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。

図７（Ａ）〜（Ｄ）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、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）図を示している。球面収差、非点収差（像面湾曲）、ディストーション（歪曲収差）を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図、倍率色収差図には、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。また、球面収差図には、ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)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、ωは半画角をそれぞれ示す。

同様に、実施例２乃至実施例５の撮像レンズについての諸収差を図８（Ａ）〜（Ｄ）乃至図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

また、表１１には、本発明に係る条件式（１）〜（７）に関する値を、各実施例１〜５についてそれぞれまとめたものを示す。

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、レンズ全長を短縮化しながらも、大きいイメージサイズと、高い結像性能を有する撮像レンズが実現されている。

なお、上記各表には、所定の桁でまるめた数値を記載している。各数値の単位としては、角度については「°」を用い、長さについては「ｍｍ」を用いている。しかし、これは一例であり、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

なお、本発明の撮像レンズには、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、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、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。

なお、上述した近軸曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数はいずれも光学測定に係わる専門家が以下の方法により測定して求めたものである。

近軸曲率半径は、超高精度三次元測定機UA3P（パナソニックファクトリーソリューションズ株式会社製）を用いてレンズを測定し、以下の手順により求める。近軸曲率半径Ｒ_ｍ(ｍは自然数)と円錐係数Ｋ_ｍを仮に設定してUA3Pに入力し、これらと測定データからUA3P付属のフィッティング機能を用いて非球面形状の式の第ｎ次の非球面係数Ａｎを算出する。上述した非球面形状の式（Ａ）において、Ｃ＝１／Ｒ_ｍ、ＫＡ＝Ｋ_ｍ−１と考える。Ｒ_ｍ、Ｋ_ｍ、Ａｎと非球面形状の式から、光軸からの高さｈに応じた光軸方向の非球面の深さＺを算出する。光軸からの各高さｈにおいて、算出された深さＺと実測値の深さＺ’との差分を求め、この差分が所定範囲内であるか否かを判別し、所定範囲内の場合は設定したＲ_ｍを近軸曲率半径とする。一方、差分が所定範囲外の場合は、光軸からの各高さｈにおいて算出された深さＺと実測値の深さＺ’との差分が所定範囲内になるまで、当該差分の算出に用いられたＲ_ｍおよびＫ_ｍの少なくとも一方の値を変更してＲ_ｍ+1とＫ_ｍ+1として設定してUA3Pに入力し、上記同様の処理を行い、光軸からの各高さｈにおいて算出された深さＺと実測値の深さＺ’との差分が所定範囲内であるかを判別する処理を繰り返す。なお、ここで言う所定範囲内は、２００ｎｍ以内とする。また、ｈの範囲としてはレンズ最大外径の０〜１／５以内に対応する範囲とする。

面間隔は、組レンズ測長用の中心厚・面間隔測定装置OptiSurf（Trioptics製）を用いて測定して求める。

屈折率は、精密屈折計KPR-2000（株式会社島津製作所製）を用いて、被検物の温度を25°Ｃの状態にして測定して求める。ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）で測定したときの屈折率をＮｄとする。同様に、ｅ線(波長５４６．１ｎｍ）で測定したときの屈折率をＮｅ、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)で測定したときの屈折率をＮＦ、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）で測定したときの屈折率をＮＣ、ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)で測定したときの屈折率をＮｇとする。ｄ線に対するアッベ数νｄは、上記の測定により得られたＮｄ、ＮＦ、ＮＣをνｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）の式に代入して算出することにより求める。

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
Ｓｔ 開口絞り
Ｒｉ 物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径
Ｄｉ 物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔
Ｚ１ 光軸
１００ 撮像素子（像面）

Claims (20)

1. 物体側から順に、
   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、像側に凸面を向けたメニスカス形状である第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形状である第３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形状である第４レンズと、
   負の屈折力を有し、像側に凹面を向け、像側の面が少なくとも一つの変曲点を有する第５レンズとから構成される実質的に５個のレンズからなり、下記条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   １．１５＜ｆ／ｆ１＜１．７ （１）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   とする。
2. さらに下記の条件式を満足する請求項１に記載の撮像レンズ。
   −１．４８＜ｆ／ｆ４５＜０ （２）
   ただし、
   ｆ４５：前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離
   とする。
3. さらに以下の条件式を満足する請求項１または２に記載の撮像レンズ。
   −１．５＜ｆ１２／ｆ４５＜０ （３）
   ただし、
   ｆ１２：前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離
   ｆ４５：前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離
   とする。
4. さらに以下の条件式を満足する請求項１から３いずれか１項に記載の撮像レンズ。
   −０．３＜ｆ／ｆ３４５＜０．３５ （４）
   ただし、
   ｆ３４５：前記第３レンズから前記第５レンズの合成焦点距離
   とする。
5. さらに以下の条件式を満足する請求項１から４いずれか１項に記載の撮像レンズ。
   −０．９５＜ｆ／ｆ２＜−０．６５ （５）
   ただし、
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
   とする。
6. 前記第１レンズはメニスカス形状である請求項１から５いずれか１項に記載の撮像レンズ。
7. 前記第２レンズの物体側の面より物体側に配置された開口絞りをさらに備えた請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
8. 前記第５レンズは両凹形状である請求項１から７いずれか１項に記載の撮像レンズ。
9. さらに以下の条件式を満足する請求項８に記載の撮像レンズ。
   ０．０５＜ｆ／ｆ３＜０．９５ （６）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
   とする。
10. さらに以下の条件式を満足する請求項８または９いずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ０．４８＜ｆ／ｆ４＜１．５７ （７）
    ただし、
    ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
    とする。
11. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    １．２２＜ｆ／ｆ１＜１．６ （１−１）
12. さらに以下の条件式を満足する請求項1から１１のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −１．２５＜ｆ／ｆ４５＜０ （２−１）
    ただし、
    ｆ４５：前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離
    とする。
13. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１２のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ただし、
    −１．４５＜ｆ１２／ｆ４５＜−０．０５ （３−１）
    ただし、
    ｆ１２：前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離
    ｆ４５：前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離
    とする。
14. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −０．２９＜ｆ／ｆ３４５＜０．２ （４−１）
    ただし、
    ｆ３４５：前記第３レンズから前記第５レンズの合成焦点距離
    とする。
15. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −０．９＜ｆ／ｆ２＜−０．６８ （５−１）
    ただし、
    ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
    とする。
16. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    １．２５＜ｆ／ｆ１＜１．５５ （１−２）
17. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −１．１＜ｆ／ｆ４５＜−０．０５ （２−２）
    ただし、
    ｆ４５：前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離
    とする。
18. さらに以下の条件式を満足する請求項８から１０のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ０．０６＜ｆ／ｆ３＜０．９ （６−１）
    ただし、
    ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
    とする。
19. さらに以下の条件式を満足する請求項８から１０および請求項１８のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ０．５＜ｆ／ｆ４＜１．５６ （７−１）
    ただし、
    ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
    とする。
20. 請求項１から１９のいずれか１項に記載の撮像レンズを有する撮像装置。