JP2015079164A - 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】撮像素子の高画素化に対応しつつレンズ全長の短縮化および広角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提供する。【解決手段】撮像レンズは、物体側から順に、両凸形状の第１レンズＬ１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、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けた第５レンズＬ５と、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けた第６レンズＬ６とから構成される実質的に６個のレンズからなる。【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コンパクト化が進み、撮像機器全体ならびにそれに搭載される撮像レンズにも、コンパクト性が要求されている。また同時に、撮像素子の高画素化も進んでおり、撮像レンズの高解像、高性能化が要求されている。例えば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、レンズ枚数が比較的多い５枚構成とした撮像レンズが提案されており、近年ではさらに６枚構成とした撮像レンズも提案されている。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、および負の屈折力を有する第６レンズからなる６枚構成の撮像レンズが提案されている。

国際公開公報第２０１２／１６９７７８Ａ明細書 米国特許出願公開第２０１３／０００３１９３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、撮像素子の高画素化に対応しつつ、レンズ全長の短縮化および広角化を実現することが求められている。しかしながら、特許文献１および２に記載の撮像レンズは、広角化が十分とは言えない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、撮像素子の高画素化に対応しながら、レンズ全長の短縮化および広角化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、両凸形状の第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けた第５レンズと、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けた第６レンズとから構成される実質的に６個のレンズからなるものである。

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６レンズが像側に凹面を向けていることが好ましい。

本発明の撮像レンズにおいて、第５レンズが像側に凸面を向けていることが好ましい。

本発明の撮像レンズにおいて、第２レンズが像側に凹面を向けていることが好ましい。

本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１）〜（９）、（１−１）〜（６−１）のいずれか一つ、あるいは任意の組合せを満足することが好ましい。
０．７＜ｆ／ｆ１＜５ （１）
１．１＜ｆ／ｆ１＜３ （１−１）
１．１８＜ｆ／ｆ４＜５ （２）
１．２１＜ｆ／ｆ４＜５ （２−１）
−１．６＜（Ｌ６ｒ＋Ｌ６ｆ）／（Ｌ６ｒ−Ｌ６ｆ）＜−０．７ （３）
−０．９２＜（Ｌ６ｒ＋Ｌ６ｆ）／（Ｌ６ｒ−Ｌ６ｆ）＜−０．７ （３−１）
−１＜ｆ×Ｐ４５＜０ （４）
−０．８８＜ｆ×Ｐ４５＜０ （４−１）
０＜ｆ６／ｆ５＜０．１１ （５）
０．０３５＜ｆ６／ｆ５＜０．０８ （５−１）
−３＜ｆ／ｆ５＜−０．０５ （６）
−０．１９＜ｆ／ｆ５＜−０．０５５ （６−１）
−３＜ｆ／ｆ６＜−１．４７ （７）
０．５＜ｆ・ｔａｎω／Ｌ６ｒ＜２０ （８）
０．５＜（Ｌ１ｒ＋Ｌ１ｆ）／（Ｌ１ｒ−Ｌ１ｆ）＜１ （９）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
Ｌ１ｆ：第１レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｌ１ｒ：第１レンズの像側の面の近軸曲率半径
Ｌ６ｆ：第６レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｌ６ｒ：第６レンズの像側の面の近軸曲率半径
ｆ：全系の焦点距離
ω：半画角
Ｐ４５：第４レンズの像側の面と第５レンズの物体側の面とにより形成される空気レンズの屈折力であり、該空気レンズの屈折力は以下の式（Ｐ）で求められる。
ここで、
Ｎｄ４：第４レンズのｄ線に対する屈折率
Ｎｄ５：第５レンズのｄ線に対する屈折率
Ｌ４ｒ：第４レンズの像側の面の近軸曲率半径
Ｌ５ｆ：第５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｄ９：第４レンズと第５レンズの光軸上の空気間隔

なお、本発明の撮像レンズにおいて、「実質的に６個のレンズからなる」とは、本発明の撮像レンズが、６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、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。

なお、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。また、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負とすることにする。

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６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レンズ、第５レンズ、第６レンズの形状を好適に構成したので、撮像素子の高画素化に対応しながら、レンズ全長の短縮化および広角化を達成可能なレンズ系を実現できる。

また、本発明の撮像装置によれば、本発明の撮像レンズを備えているので、撮像レンズの光軸方向の装置サイズを短縮化することが可能であり、広い画角で高解像の撮影画像を取得することができる。

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、（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、（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、（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、（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、（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である。 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である。

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の実施形態に係る数値実施例（表３〜表１０）のレンズ構成に対応する第２乃至第５の構成例の断面構成を、図２〜図５に示す。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に示す撮像レンズにおける光路図であり、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、第６レンズＬ６とを備えている。

図１２に、本発明の実施の形態に係る撮像装置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の結像面に配置される。

図１３に、本発明の実施の形態に係る撮像装置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の結像面に配置される。

第６レンズＬ６と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＣＧが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていてもよい。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６レンズＬ６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よい。これにより、部品点数の削減と全長の短縮を図ることができる。

この撮像レンズＬはまた、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。開口絞りＳｔをこのように配置した場合には、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。この効果を更に高めるために、開口絞りＳｔを、第１レンズＬ１の物体側の面より物体側に配置することが好ましい。なお、「第２レンズ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。同様に、「第１レンズＬ１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１レンズＬ１の物体側の面の交点と同じ位置かそれより物体側にあることを意味する。

さらに、開口絞りＳｔを光軸方向において第１レンズＬ１の物体側の面よりも物体側に配置した場合において、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置することが好ましい。このように、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置した場合には、開口絞りＳｔを含めた撮像レンズＬの全長を短縮化することができる。なお、図１〜図５それぞれに示す第１乃至第５の構成例に係る撮像レンズＬは、開口絞りＳｔが第１レンズＬ１の物体側の面より物体側に配置され、開口絞りＳｔが第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置されている。なお、図１〜図６に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ１上の位置を示すものである。

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する。このことにより、レンズ全長の短縮化に有利となる。また、第１レンズＬ１は、光軸近傍において両凸形状である。このことにより、球面収差を良好に補正しつつ、好適に全長の短縮化を実現することができる。

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、球面収差、像面湾曲、軸上色収差を良好に補正することができる。第２レンズＬ２は、光軸近傍において像側の面が凹面であることが好ましい。このことにより、全長を好適に短縮化でき、球面収差を良好に補正することができ、また、軸上色収差の発生を低減しつつ、像面湾曲の発生を抑えることができる。第２レンズＬ２は、光軸近傍において、像側に凹面を向けた負メニスカス形状としてもよく、両凹形状としてもよい。

第３レンズＬ３および第４レンズＬ４はともに、光軸近傍において正の屈折力を有する。第５レンズＬ５および第６レンズＬ６はともに、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までを１つの正のレンズ群とみなし、第５レンズＬ５から第６レンズＬ６までを１つの負のレンズ群とみなすと、撮像レンズＬはテレフォト型の構成を採っており、好適に全長を短縮化することができる。その際に、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４と続けて正の屈折力を配することにより、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４のレンズの屈折力を抑制しつつ、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４からなる正のレンズ群全体の屈折力を強めることができ、全長を短縮化しつつも球面収差、非点収差等を好適に補正することができる。

第４レンズＬ４は、光軸近傍において像側に凸面を向けた形状であることが好ましい。第４レンズＬ４が光軸近傍で正の屈折力を有し、光軸近傍で像側に凸面を向けていることにより、非点収差を良好に補正することができる。

第５レンズＬ５は、光軸近傍において物体側の面が凹面である。このことにより、非点収差を良好に補正することができ、広角化に有利となる。第５レンズＬ５は、光軸近傍において像側の面が凸面であることが好ましい。第５レンズＬ５を光軸近傍において物体側に凹面を向けたメニスカス形状とした場合には、さらに非点収差を良好に補正することができ、さらに広角化に有利となる。

第６レンズＬ６は、光軸近傍において物体側の面が凹面である。このことにより、非点収差を良好に補正でき、広角化に有利となる。第６レンズＬ６は、光軸近傍において像側の面が凹面であることが好ましい。このことにより、好適に全長を短縮化でき、像面湾曲を良好に補正することができる。

また、第６レンズＬ６は、像側の面に少なくとも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６レンズＬ６の像側の面における「変曲点」とは、第６レンズＬ６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６レンズＬ６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６枚というレンズ構成において、第１レンズＬ１乃至第６レンズＬ６の各レンズ要素の構成を最適化したので、レンズ全長を短縮化しながらも、広角化を実現でき、撮像素子の高画素化にも対応可能な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６レンズＬ６のそれぞれのレンズの少なくとも一方の面を非球面形状とすることが好適である。

また、上記撮像レンズＬを構成する第１レンズＬ１乃至第６レンズＬ６は接合レンズでなく単レンズとすることが好ましい。全てのレンズを単レンズにすれば、いずれかのレンズを接合レンズとした場合よりも空気に接触するレンズ面数が多くなるため、設計自由度が高くなり、レンズ全長の短縮化、広角化、高解像化を図ることがより容易となる。

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７０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６レンズＬ６の各レンズ構成を設定した場合には、レンズ全長の短縮化を実現しつつ、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。

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）を満足することが好ましい。
０．７＜ｆ／ｆ１＜５ （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、好適に全長の短縮化を実現することができる。条件式（１）の上限以上とならないように、第１レンズＬ１の屈折力を抑制することにより、球面収差および低画角の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（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く、条件式（１−３）を満たすことが特に好ましい。
１．１＜ｆ／ｆ１＜３ （１−１）
１．１８＜ｆ／ｆ１＜２．８ （１−２）
１．２２＜ｆ／ｆ１＜２．５ （１−３）

また、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（２）を満足することが好ましい。
１．１８＜ｆ／ｆ４＜５ （２）
条件式（２）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（２）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、好適に全長の短縮化を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の屈折力を抑制することにより、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（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。
１．２１＜ｆ／ｆ４＜５ （２−１）
１．２４＜ｆ／ｆ４＜３ （２−２）

また、第６レンズＬ６の物体側の面の近軸曲率半径Ｌ６ｆと第６レンズＬ６の像側の面の近軸曲率半径Ｌ６ｒは、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
−１．６＜（Ｌ６ｒ＋Ｌ６ｆ）／（Ｌ６ｒ−Ｌ６ｆ）＜−０．７ （３）
条件式（３）は、第６レンズＬ６の物体側の面の近軸曲率半径Ｌ６ｆと第６レンズＬ６の像側の面の近軸曲率半径Ｌ６ｒに関する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６レンズＬ６の物体側、像側の面の近軸曲率半径を設定することで、全長の短縮化を実現しつつ、好適に像面湾曲を補正することができる。条件式（３）の上限以上とならないように、第６レンズＬ６の物体側、像側の面の近軸曲率半径を設定することで、非点収差を好適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（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。
−０．９２＜（Ｌ６ｒ＋Ｌ６ｆ）／（Ｌ６ｒ−Ｌ６ｆ）＜−０．７ （３−１）
−０．９２＜（Ｌ６ｒ＋Ｌ６ｆ）／（Ｌ６ｒ−Ｌ６ｆ）＜−０．７７ （３−２）

また、全系の焦点距離ｆと第４レンズＬ４の像側の面と第５レンズＬ５の物体側の面とにより形成される空気レンズの屈折力Ｐ４５は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
−１＜ｆ×Ｐ４５＜０ （４）
ここで、Ｐ４５は、第４レンズＬ４のｄ線に対する屈折率Ｎｄ４、第５レンズＬ５のｄ線に対する屈折率Ｎｄ５、第４レンズＬ４の像側の面の近軸曲率半径Ｌ４ｒ、第５レンズＬ５の物体側の面の近軸曲率半径Ｌ５ｆ、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の光軸上の空気間隔Ｄ９を用いて以下の式（Ｐ）で求められるものである。

屈折力は焦点距離の逆数であるから、第４レンズＬ４の像側の面と第５レンズＬ５の物体側の面とにより形成される空気レンズの焦点距離をｆ８９とすると、条件式（４）は、このｆ８９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構成することで、像面湾曲の補正に有利となる。条件式（４）の上限以上とならないように構成することで、中間画角において、歪曲収差の補正に有利となる。この効果をより高めるために、条件式（４−１）を満たすことがより好ましい。
−０．８８＜ｆ×Ｐ４５＜０ （４−１）

また、第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５および第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０＜ｆ６／ｆ５＜０．１１ （５）
条件式（５）は、第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５に対する第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６の比の好ましい数値範囲を規定するものである。本発明の第５レンズＬ５と第６レンズＬ６はともに負の屈折力を有するため、条件式（５）の下限を満足する。条件式（５）の上限以上とならないように、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の屈折力配分を設定することにより、全長の短縮化、像面湾曲の補正に有利となる。

また、第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５および第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６は、以下の条件式（５−１）を満足することがより好ましい。条件式（５−１）の下限以下とならないように、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の屈折力配分を設定することにより、相対的に第６レンズＬ６の負の屈折力が強くなりすぎるのを防ぎ、中間画角において、歪曲収差、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（５−１）の限以上とならないように構成することで、上記の条件式（５）の上限に関する効果をより高めることができる。
０．０３５＜ｆ６／ｆ５＜０．０８ （５−１）

また、第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
−３＜ｆ／ｆ５＜−０．０５ （６）
条件式（６）は第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５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５レンズＬ５の屈折力を抑制することにより、中間画角において、歪曲収差を抑制することができ、また、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（６）の上限以上とならないように、第５レンズＬ５の屈折力を確保することにより、全長の短縮化に有利となる。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い。
−０．１９＜ｆ／ｆ５＜−０．０５５ （６−１）

また、第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
−３＜ｆ／ｆ６＜−１．４７ （７）
条件式（７）は第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６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６レンズＬ６の屈折力を抑制することにより、中間画角において、歪曲収差、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（７）の上限以上とならないように、第６レンズＬ６の屈折力を確保することにより、好適に全長の短縮化に有利となる。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。
−２．２＜ｆ／ｆ６＜−１．５１ （７−１）

また、全系の焦点距離ｆ、半画角ω、第６レンズＬ６の像側の面の近軸曲率半径Ｌ５ｒは、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
０．５＜ｆ・ｔａｎω／Ｌ６ｒ＜２０ （８）
条件式（８）は第６レンズＬ６の像側の面の近軸曲率半径Ｌ６ｒに対する近軸像高（ｆ・ｔａｎω）の比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（８）の下限以下とならないように構成することで、近軸像高（ｆ・ｔａｎω）に対して撮像レンズＬの最も像側の面である第６レンズＬ６の像側の面の近軸曲率半径Ｌ６ｒの絶対値が大きくなりすぎず、レンズ全長の短縮化を実現しつつ、像面湾曲を好適に補正することができる。なお、各実施形態の撮像レンズＬに示すように、第６レンズＬ６を像側に凹面を向け、少なくとも１つの変曲点を有する非球面形状とし、条件式（８）の下限を満たした場合には、中心画角から周辺画角まで像面湾曲を良好に補正することができるため、広角化の実現がより容易となる。また、条件式（８）の上限以上とならないように構成することで、近軸像高（ｆ・ｔａｎω）に対して撮像レンズＬの最も像側の面である第６レンズの像側の面の近軸曲率半径Ｌ６ｒの絶対値が小さくなりすぎず、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。この効果をより高めるために、条件式（８−１）を満たすことがより好ましい。
１＜ｆ・ｔａｎω／Ｌ６ｒ＜５ （８−１）

また、第１レンズＬ１の物体側の面の近軸曲率半径Ｌ１ｆと第１レンズＬ１の像側の面の近軸曲率半径Ｌ１ｒは、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
０．５＜（Ｌ１ｒ＋Ｌ１ｆ）／（Ｌ１ｒ−Ｌ１ｆ）＜１ （９）
条件式（９）は、第１レンズＬ１の物体側の面の近軸曲率半径Ｌ１ｆと第１レンズＬ１の像側の面の近軸曲率半径Ｌ１ｒに関する好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（９）の下限以下とならないように、第１レンズＬ１の物体側、像側の面の近軸曲率半径を設定することで、球面収差の補正に有利となる。条件式（９）の上限以上とならないように、第１レンズＬ１の物体側、像側の面の近軸曲率半径を設定することで、全長の短縮化に有利となる。

本発明の実施の形態に係る撮像レンズは、適宜、上記の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、装置サイズの短縮化を図りながら、広い画角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、最も物体側の光学要素の物体側の面を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（波長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。

表１には開口絞りＳｔと光学部材ＣＧも含めて示している。表１では開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載しており、像面に相当する面の面番号の欄には面番号と（ＩＭＧ）という語句を記載している。曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。また、各レンズデータの枠外上部には、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）と、ＦナンバーＦｎｏ.と、全画角２ω（°）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。

表１の基本レンズデータでは、非球面は面番号に＊印を付している。この実施例１に係る撮像レンズは、第１レンズＬ１乃至第６レンズＬ６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Ａｎ、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。
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）
Ａｎ：第ｎ次（ｎは３以上の整数）の非球面係数
ＫＡ：非球面係数

以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２〜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６レンズＬ６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が、球面収差図にはＦ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての収差も示し、倍率色収差図には、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線についての収差を示す。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。図７（Ａ）〜（Ｄ）乃至図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示す収差図は全て物体距離が無限遠の場合のものである。

また、表１１には、上述した各条件式（１）〜（９）の対応値を各実施例１〜５についてそれぞれまとめたものを示す。

なお、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。

各数値データおよび各収差図からわかるように、実施例１〜５の撮像レンズは、全画角が７４°以上あり広角化が図られており、全長が短縮化されながらも、諸収差が良好に補正されて中心画角から周辺画角まで高い結像性能が実現されている。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の撮像レンズは、上記実施形態および上記実施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、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Ｒｍ(ｍは自然数)と円錐係数Ｋｍ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／Ｒｍ、ＫＡ＝Ｋｍ−１と考える。Ｒｍ、Ｋｍ、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Ｒｍ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ＲｍおよびＫｍの少なくとも一方の値を変更してＲｍ+1とＫｍ+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。

１、５０１ 撮像装置
１００ 撮像素子
５４１ カメラ部
ＣＧ 光学部材
Ｌ 撮像レンズ
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
Ｌ６ 第６レンズ
Ｓｔ 開口絞り
Ｒｉ 物体側から第ｉ番目の面の曲率半径
Ｄｉ 物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面との光軸上の間隔
Ｚ１ 光軸

Claims (20)

1. 物体側から順に、
   両凸形状の第１レンズと、
   負の屈折力を有する第２レンズと、
   正の屈折力を有する第３レンズと、
   正の屈折力を有する第４レンズと、
   負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けた第５レンズと、
   負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けた第６レンズとから構成される実質的に６個のレンズからなる撮像レンズ。
2. 前記第６レンズが像側に凹面を向けている請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 前記第５レンズが像側に凸面を向けている請求項１または２に記載の撮像レンズ。
4. 前記第２レンズが像側に凹面を向けている請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
5. さらに以下の条件式を満足する請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   ０．７＜ｆ／ｆ１＜５ （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
6. さらに以下の条件式を満足する請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   １．１８＜ｆ／ｆ４＜５ （２）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
7. さらに以下の条件式を満足する請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   −１．６＜（Ｌ６ｒ＋Ｌ６ｆ）／（Ｌ６ｒ−Ｌ６ｆ）＜−０．７ （３）
   ただし、
   Ｌ６ｆ：前記第６レンズの物体側の面の近軸曲率半径
   Ｌ６ｒ：前記第６レンズの像側の面の近軸曲率半径
8. さらに以下の条件式を満足する請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   −１＜ｆ×Ｐ４５＜０ （４）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   Ｐ４５：前記第４レンズの像側の面と前記第５レンズの物体側の面とにより形成される空気レンズの屈折力であり、該空気レンズの屈折力は以下の式（Ｐ）で求められる。
   ここで、
   Ｎｄ４：前記第４レンズのｄ線に対する屈折率
   Ｎｄ５：前記第５レンズのｄ線に対する屈折率
   Ｌ４ｒ：前記第４レンズの像側の面の近軸曲率半径
   Ｌ５ｆ：前記第５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
   Ｄ９：前記第４レンズと前記第５レンズの光軸上の空気間隔
9. さらに以下の条件式を満足する請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   ０＜ｆ６／ｆ５＜０．１１ （５）
   ただし、
   ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
   ｆ６：前記第６レンズの焦点距離
10. さらに以下の条件式を満足する請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −３＜ｆ／ｆ５＜−０．０５ （６）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
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。
    −３＜ｆ／ｆ６＜−１．４７ （７）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ６：前記第６レンズの焦点距離
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。
    ０．５＜ｆ・ｔａｎω／Ｌ６ｒ＜２０ （８）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ω：半画角
    Ｌ６ｒ：前記第６レンズの像側の面の近軸曲率半径
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。
    ０．５＜（Ｌ１ｒ＋Ｌ１ｆ）／（Ｌ１ｒ−Ｌ１ｆ）＜１ （９）
    ただし、
    Ｌ１ｆ：前記第１レンズの物体側の面の近軸曲率半径
    Ｌ１ｒ：前記第１レンズの像側の面の近軸曲率半径
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。
    １．１＜ｆ／ｆ１＜３ （１−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
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。
    １．２１＜ｆ／ｆ４＜５ （２−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
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。
    −０．９２＜（Ｌ６ｒ＋Ｌ６ｆ）／（Ｌ６ｒ−Ｌ６ｆ）＜−０．７ （３−１）
    ただし、
    Ｌ６ｆ：前記第６レンズの物体側の面の近軸曲率半径
    Ｌ６ｒ：前記第６レンズの像側の面の近軸曲率半径
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。
    −０．８８＜ｆ×Ｐ４５＜０ （４−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    Ｐ４５：前記第４レンズの像側の面と前記第５レンズの物体側の面とにより形成される空気レンズの屈折力
18. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    ０．０３５＜ｆ６／ｆ５＜０．０８ （５−１）
    ただし、
    ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
    ｆ６：前記第６レンズの焦点距離
19. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１８のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −０．１９＜ｆ／ｆ５＜−０．０５５ （６−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
20. 請求項１から１９のいずれか１項に記載された撮像レンズを備えた撮像装置。