JP2015200855A

JP2015200855A - 撮像レンズ

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Publication number: JP2015200855A
Application number: JP2014081159A
Authority: JP
Inventors: 友浩米澤; Tomohiro Yonezawa
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: CN204439917U; US9880372B2; JP6381261B2; US20150293331A1

Abstract

【課題】低背化と広角化の両立を実現し、Ｆ２．５以下の明るさに対応しながらも諸収差が良好に補正された小型の撮像レンズを低コストで提供すること。
【解決手段】物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する少なくとも１面が非球面の第３レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する両面が非球面の第４レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両面が非球面の第５レンズとから成り、以下の条件式（１）を満足する。
（１）２０＜νｄ１−νｄ２＜５０
ただし、
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
【選択図】図１

Description

本発明は、小型の撮像装置に使用されるＣＣＤセンサやＣ-ＭＯＳセンサの固体撮像素子上に被写体の像を結像させる撮像レンズに関し、特に、小型化、薄型化が進むスマートフォンや携帯電話機、タブレットＰＣやＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）およびゲーム機、パソコンなどの情報端末機器、更にはカメラ機能が付加された家電製品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、カメラ機能を搭載した携帯端末機器が急速に普及し、搭載カメラでの写真撮影、動画撮影、バーコードの読み取りなどの利用用途は日常生活やビジネスにおいて広くかつ深く定着しつつある。また、カメラ付きの家電製品も登場するようになり、例えばスマートフォンのような携帯型ホスト電子装置を家電製品と通信させ、外出先から家電操作、タイマー操作、家電自動制御を行い、カメラを通して自宅の様子をリアルタイムに見ることも可能になった。更には、身体に装着する時計型やメガネ型のカメラ付きウェアラブル情報端末も登場するようになり、消費者の利便性を高める商品開発は今後も益々発展していくものと考えられる。また、搭載するカメラの性能は、高画素化に対応した高い解像力を備えることはもちろんのこと、機器の薄型化への移行に十分対応可能な小型、低背であることや、広範囲において被写体の像を撮影可能であることに加えて、明るいレンズ系（即ち、小さなＦ値）の要求が強い。

しかしながら、低背、広画角、さらに明るい撮像レンズを得るには、画面周辺部における収差補正が困難であり、画面全体にわたって良好な結像性能を確保することには課題があった。

従来、小型で高解像力を備えた撮像レンズとして、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、正の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズ、負の第４レンズ、及び負の第５レンズからなり、小型でＦ２．２程度の明るさを有し、諸収差が良好に補正された５枚構成の撮像レンズが開示されている。

特許文献２には、物体側から、物体側に凸状の第１レンズを含む第１レンズ群、結像側に凹状の第２レンズを含む第２レンズ群、物体側に凹状のメニスカス形状の第３レンズを含む第３レンズ群、物体側に凹状のメニスカス形状の第４レンズを含む第４レンズ群、及び物体側に変曲点を有する非球面が配されたメニスカス形状の第５レンズを含む第５レンズ群を備え、撮像レンズ系の大型化を抑制する態様にて撮像レンズ系に対して高解像力を具備させることを目的とした撮像レンズが開示されている。

特開２０１０−０４８９９６号公報特開２０１１−０８５７３３号公報

上記特許文献１に記載の撮像レンズは、５枚構成として諸収差を良好に補正しつつ、Ｆ値は２．２程度の明るいレンズ系を実現しているが、光学全長は７．４ｍｍから７．９ｍｍ程度であり、撮像素子の有効撮像面の対角線の長さよりも光学全長の方が長く、低背化に不利な構成になっている。また、この構成で広角化に対応するには周辺部の収差補正に課題がある。

上記特許文献２に記載の撮像レンズは、光学全長は６．０ｍｍ程度で、撮像素子の有効撮像面の対角線の長さとの比は０．９程度であり、比較的低背で良好に収差が補正されたレンズ系が実現できている。しかし、Ｆ値は２．８程度であり、小型で高画素の撮像素子に十分に対応できる明るいレンズ系であるとはいえない。さらに、全画角は６５°程度であり、広い撮影範囲に対応するための広角化の要求には不十分である。この構成で、Ｆ２．８以下の明るさと、６５°以上の画角に対応させるためには、やはり周辺部の収差補正に課題が残る。

このように、従来の技術においては、低背化と広角化に対応し、且つ明るく、高解像度の撮像レンズを得ることは困難であった。

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低背化と広角化の両立を実現し、Ｆ２．５以下の明るさに対応しながらも、諸収差が良好に補正された小型の撮像レンズを低コストで提供することにある。

なお、ここでいう低背とは、光学全長が撮像素子の有効撮像面の対角線の長さよりも短いレベルを指しており、広角とは全画角で８０°以上のレベルを指している。また、撮像素子の有効撮像面の対角線の長さとは、撮像レンズに入射した最大画角からの光線が撮像面に入射する位置の光軸から垂直な高さ、すなわち最大像高を半径とする有効像円の直径の大きさと同じものとして扱う。

本発明の撮像レンズは、固体撮像素子上に被写体の像を結像する撮像レンズであって、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する少なくとも１面が非球面の第３レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する両面が非球面の第４レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両面が非球面の第５レンズとから成り、以下の条件式（１）を満足するよう構成されている。
（１）２０＜νｄ１−νｄ２＜５０
ただし、
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数

上記構成の撮像レンズは、物体側から順に、正、負、正、正、負の屈折力で配列した、いわゆるテレフォトタイプに近い構成になっており、それぞれのレンズに最適な屈折力を配分することで、低背化の実現を可能にする。第１レンズと第４レンズは、撮像レンズ全系に必要な正の屈折力をバランスよく担わせることで低背化を容易なものとする。第２レンズは、物体側の面を凹面にすることで、広い画角からの光線を取り込み易くするとともに、第１レンズで発生する色収差及び球面収差を効果的に補正する。第３レンズは、撮像レンズを構成するレンズの中で比較的弱い正の屈折力を有するレンズであり、撮像レンズ全系に占める正の屈折力を補うことで全系の焦点距離を短く維持し、低背化及び広角化に寄与するとともに、レンズ面に形成した非球面によって、主に球面収差及び非点較差の補正を容易にする。第４レンズの両面に形成した非球面は、軸外の収差、特に非点収差、像面湾曲、及び歪曲収差を補正する機能を有する。さらに、第５レンズの像側の面に形成した非球面は、軸外における像面湾曲、非点収差、及び歪曲収差の最終的な補正を良好に行うとともに、撮像面へ入射する主光線角度の制御を容易にする。上記構成の撮像レンズはこの様な構成を採ることで、低背、広画角、明るい撮像光学系を図りながら、良好な結像性能を実現する。

なお、本発明で言う屈折力とは、近軸（光軸近傍）におけるレンズの屈折力を意味し、凸面、凹面とは、近軸におけるレンズ面の形状を意味するものとする。

上記構成の撮像レンズにおいて、第５レンズの像側の非球面については、光軸上以外の位置に変極点を有する形状であることが望ましい。第５レンズの像側の面に、光軸上以外の位置に変極点を有する非球面を形成することで、軸外における像面湾曲、非点収差及び歪曲収差の補正、及び撮像面へ入射する主光線角度の制御をより好適に行うことができる。なお、ここで言う変極点とは、有効半径内でのレンズ断面形状の曲線において、接平面が光軸と垂直に交わる非球面上の点を意味する。

条件式（１）は、第１レンズと第２レンズのアッベ数の関係を適切な範囲に規定し、色収差を良好に補正するための条件である。条件式（１）の下限値を下回る場合、第１レンズと第２レンズのアッベ数の差が小さくなることで、いわゆる色消し効果が小さくなり、色収差の補正が困難となる。一方、上限値を上回る場合、安価なレンズ材料として採用できるものが制限されてしまい、撮像レンズの低コスト化が困難になる。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（２）、（３）を満足することが望ましい。
（２）０．５＜ｆ１／｜ｆ２｜＜１．２
（３）０．０４＜Ｔ１２／ｆ＜０．１４
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
ｆ２：第２レンズの焦点距離
Ｔ１２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔

条件式（２）は、第１レンズと第２レンズの屈折力の関係を適切な範囲に規定するものであり、撮像レンズの低背化及び広角化を図りつつ、色収差及び球面収差を良好な範囲内に補正するための条件である。条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズの屈折力が第２レンズに対して相対的に強くなるため、色収差及び球面収差の補正が困難になる。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズの屈折力が第２レンズに対して相対的に弱くなるため、撮像レンズ全系の焦点距離を短く抑えることが困難になり、低背及び広画角の両立が困難になる。

条件式（３）は、撮像レンズ全系の焦点距離に対する第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔を適切な範囲に規定するものであり、第１レンズと第２レンズの偏芯を小さく抑制しつつ、歪曲収差、像面湾曲、及び非点較差を良好な範囲内に補正するための条件である。条件式（３）の下限値を下回ると、歪曲収差がマイナス側に増大するとともに、像面湾曲もマイナス側に増大するため、良好な結像性能を得ることが困難となる。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、歪曲収差がプラス側に増大するとともに、画面周辺部における非点較差が増大するため、この場合も良好な結像性能を得ることが困難となる。さらに、条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズと第２レンズとの間隔が広くなるため、第１レンズと第２レンズの偏芯による誤差感度が高くなり、結像性能の低下を招きやすくなる。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）２．０＜ｆ３／ｆ＜８．０
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

条件式（４）は、撮像レンズ全系の屈折力に対する第３レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものであり、バックフォーカスを確保しながら、低背化及び広角化を図りつつ、第３レンズで発生する球面収差を抑制するための条件である。条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズの正の屈折力が強くなりすぎ、低背化及び広角化には有利になるが、バックフォーカスの確保や第３レンズで発生する球面収差の抑制が困難になる。一方、条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズの正の屈折力が弱くなりすぎ、バックフォーカスの確保や第３レンズで発生する球面収差の抑制には有利になるが、低背化及び広角化に不利になる。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）０．８＜ｆ１／ｆ４＜１．４
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離

条件式（５）は、撮像レンズ全系に必要な正の屈折力を担う第１レンズと第４レンズの屈折力の関係を適切な範囲に規定するものである。条件式（５）の範囲に規定することで、第１レンズと第４レンズの屈折力が適切なバランスを保つことになるため、球面収差、コマ収差及び非点収差の補正を容易にしながら光学全長を短く抑えて低背化を図ることが可能になる。条件式（５）の下限値を下回ると、第４レンズに対して第１レンズの屈折力が相対的に強くなり、撮像レンズ全系の主点位置をより物体側へ寄せることができるため、光学全長の短縮には有利になるが、第１レンズで発生する球面収差が増加する傾向になる。一方、条件式（５）の上限値を上回ると、第４レンズに対して第１レンズの屈折力が相対的に弱くなるため、第１レンズで発生する球面収差の抑制には有利になるが、撮像レンズ全系の主点位置を物体側へ寄せることができず、バックフォーカスが長くなり、光学全長の短縮、すなわち低背化に不利になる。さらに、第４レンズで発生するコマ収差及び非点収差を小さく抑えることが困難となる。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）−１．２＜ｆ５／ｆ＜−０．５
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離

条件式（６）は、撮像レンズ全系の屈折力に対する第５レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものであり、バックフォーカスを確保しつつ、第５レンズの偏芯誤差感度の上昇を抑制するための条件である。条件式（６）の下限値を下回ると、第５レンズの屈折力が弱くなり過ぎ、光学全長の短縮化には有利になるが、バックフォーカスを十分確保できず、赤外線カットフィルタ等を挿入するためのスペースの確保が困難になる。一方、条件式（６）の上限値を上回ると、第５レンズの物体側の面と像側の面の偏芯誤差感度、および光学系における第５レンズとしての偏芯誤差感度が高くなりやすく、精密なレンズ成型と組立が要求されるため、製造歩留りの悪化を招き易くなる。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７） −０．４＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．１５
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

条件式（７）は、近軸における第１レンズの形状を規定するものであり、歪曲収差、非点収差、及び球面収差を良好な範囲内に抑制するための条件である。条件式（７）の下限値を下回ると、球面収差の発生を抑制するには有利だが、軸外光線に対する第１レンズの物体側の面の屈折力が弱くなり、第１レンズの像側の面における軸外の歪曲収差及び非点収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難となる。一方、条件式（７）の上限値を上回ると、第１レンズの像側の面における軸外の歪曲収差及び非点収差の発生を抑制するには有利だが、近軸光線に対する第１レンズの物体側の面の屈折力が弱くなり、第１レンズの像側の面における球面収差が増大するため、この場合も良好な結像性能を得ることが困難となる。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８） −１．９＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−０．９
ただし、
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径

条件式（８）は、近軸における第２レンズの形状を規定するものであり、色収差及び球面収差を良好な範囲内に抑制するための条件である。条件式（８）の下限値を下回る場合、及び上限値を上回る場合、第１レンズで発生する色収差及び球面収差を十分に補正しきれないため、良好な結像性能を得ることが困難となる。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９） −１．０＜（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）＜１．０
ただし、
ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径

条件式（９）は、近軸における第３レンズの形状を規定するものであり、球面収差及び非点較差を良好な範囲内に抑制するための条件である。条件式（９）の下限値を下回る場合、及び上限値を上回る場合、球面収差及び非点較差を十分に補正しきれないため、良好な結像性能を得ることが困難となる。

さらに、本発明の撮像レンズは、すべてのレンズを大量生産が可能なプラスチック材料で構成することが可能であり、低コストでの提供が可能である。

本発明により、低背化と広角化の両立を実現し、Ｆ２．５以下の明るさに対応しながらも、諸収差が良好に補正された小型の撮像レンズを低コストで得ることが出来る。

実施例１の撮像レンズの概略構成を示す図である。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。実施例２の撮像レンズの概略構成を示す図である。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。実施例３の撮像レンズの概略構成を示す図である。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。実施例４の撮像レンズの概略構成を示す図である。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。実施例５の撮像レンズの概略構成を示す図である。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。

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、及び図９はそれぞれ、本実施形態の実施例１から５に係る撮像レンズの概略構成図を示している。いずれも基本的なレンズ構成は同様であるため、ここでは実施例１の概略構成図を参照しながら、本実施形態の撮像レンズ構成について説明する。

図１に示すように、本発明に係る実施形態の撮像レンズは、固体撮像素子上に被写体の像を結像する撮像レンズであって、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する少なくとも１面が非球面の第３レンズＬ３と、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する両面が非球面の第４レンズＬ４と、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両面が非球面の第５レンズＬ５とから構成されている。第５レンズＬ５と撮像面ＩＭＧとの間には、赤外線カットフィルタ等のフィルタＩＲが配置されている。なお、このフィルタＩＲは省略することも可能である。本実施形態における光学全長やバックフォーカスの値は、このフィルタＩＲを空気換算した値として定義している。

上記構成の撮像レンズは、物体側から順に、正、負、正、正、負の屈折力で配列した、いわゆるテレフォトタイプに近い構成になっており、それぞれのレンズに最適な屈折力を配分することで、低背化の実現を可能にしている。第１レンズＬ１と第４レンズＬ４は、撮像レンズ全系に必要な正の屈折力をバランスよく担わせることで低背化を容易なものとしている。第２レンズＬ２は、物体側の面を凹面にすることで、広い画角からの光線を取り込み易くするとともに、第１レンズＬ１で発生する色収差及び球面収差を効果的に補正している。第３レンズＬ３は、撮像レンズを構成するレンズの中で比較的弱い正の屈折力を有するレンズであり、撮像レンズ全系に占める正の屈折力を補うことで全系の焦点距離を短く維持し、低背化及び広角化に寄与するとともに、レンズ面に形成した非球面によって、主に球面収差及び非点較差の補正を容易にしている。第４レンズＬ４の両面に形成した非球面は、軸外の収差、特に非点収差、像面湾曲、及び歪曲収差を補正している。さらに、第５レンズＬ５の像側の面は、光軸Ｘ上以外の位置に変極点を有する非球面を形成しており、軸外における像面湾曲、非点収差、及び歪曲収差の最終的な補正を良好に行うとともに、撮像面ＩＭＧへ入射する主光線角度の制御を容易にしている。開口絞りＳＴは、第１レンズＬ１の物体側に配置しているため、射出瞳位置が撮像面ＩＭＧから遠ざかり、テレセントリック性の確保を容易にしている。この様な構成を採ることによって、本実施形態の撮像レンズは、低背、広画角、明るい撮像光学系を図りながら、良好な結像性能を実現している。

本実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（１）から（９）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）２０＜νｄ１−νｄ２＜５０
（２）０．５＜ｆ１／｜ｆ２｜＜１．２
（３）０．０４＜Ｔ１２／ｆ＜０．１４
（４）２．０＜ｆ３／ｆ＜８．０
（５）０．８＜ｆ１／ｆ４＜１．４
（６）−１．２＜ｆ５／ｆ＜−０．５
（７）−０．４＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．１５
（８）−１．９＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−０．９
（９）−１．０＜（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）＜１．０
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
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
ｆ４：第４レンズＬ４の焦点距離
ｆ５：第５レンズＬ５の焦点距離
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
ｒ５：第３レンズＬ３の物体側の面の曲率半径
ｒ６：第３レンズＬ３の像側の面の曲率半径
Ｔ１２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との光軸Ｘ上の空気間隔
νｄ１：第１レンズＬ１のｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズＬ２のｄ線に対するアッベ数

本実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（１ａ）から（９ａ）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）２５＜νｄ１−νｄ２＜４０
（２ａ）０．６＜ｆ１／｜ｆ２｜＜０．９
（３ａ）０．０５＜Ｔ１２／ｆ＜０．１２
（４ａ）２．５＜ｆ３／ｆ＜７．５
（５ａ）０．９＜ｆ１／ｆ４＜１．３
（６ａ）−１．１＜ｆ５／ｆ＜−０．６
（７ａ）−０．３５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．１２
（８ａ）−１．７＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−１．１
（９ａ）−０．６＜（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）＜０．８
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。

本実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（１ｂ）から（９ｂ）を満足することにより、特に好ましい効果を奏するものである。
（１ｂ）２５＜νｄ１−νｄ２＜３５
（２ｂ）０．７１≦ｆ１／｜ｆ２｜≦０．７６
（３ｂ）０．０８≦Ｔ１２／ｆ≦０．１０
（４ｂ）３．５７≦ｆ３／ｆ≦５．８７
（５ｂ）０．９８≦ｆ１／ｆ４≦１．１６
（６ｂ）−０．９０≦ｆ５／ｆ≦−０．８３
（７ｂ）−０．３１≦（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）≦０．０９
（８ｂ）−１．５８≦（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）≦−１．２８
（９ｂ）−０．２４≦（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）≦０．５７
ただし、各条件式の符号は前々段落での説明と同様である。

第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のアッベ数に関し、条件式（１）の範囲に規定することによって、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のアッベ数の差が適切な範囲となり、色収差を好適に補正することができる。

第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の屈折力の関係に関し、条件式（２）の範囲に規定することによって、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２それぞれの屈折力を適切な範囲にバランスさせ、色収差及び球面収差を良好に補正するとともに、低背及び広画角を両立することができる。

第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との光軸Ｘ上の空気間隔に関し、条件式（３）の範囲に規定することによって、撮像レンズ全系の焦点距離に対する第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との光軸Ｘ上の空気間隔が適切な範囲となり、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の偏芯を小さく抑制するとともに、歪曲収差、像面湾曲、及び非点較差を補正しやすくなり、良好な結像性能を得ることができる。

第３レンズＬ３の屈折力に関し、条件式（４）の範囲に規定することによって、第３レンズＬ３の正の屈折力が適切な範囲となり、バックフォーカスを確保しながら、低背化及び広角化を図りつつ、第３レンズＬ３で発生する球面収差を小さく抑制することができる。

第１レンズＬ１と第４レンズＬ４の屈折力の関係に関し、条件式（５）の範囲に規定することによって、第１レンズＬ１と第４レンズＬ４の屈折力が適切なバランスを保つことになるため、球面収差、コマ収差及び非点収差の補正を容易にしながら光学全長を短く抑えて低背化を図ることが可能になる。

第５レンズＬ５の屈折力に関し、条件式（６）の範囲に規定することによって、第５レンズＬ５の屈折力が適切な範囲となり、バックフォーカスを確保しつつ、第５レンズＬ５の偏芯誤差感度の上昇を抑制することができる。

近軸における第１レンズＬ１の形状に関し、条件式（７）の範囲に規定することによって、第１レンズＬ１の像側の面における歪曲収差、非点収差、及び球面収差の発生量を小さく抑え、良好な結像性能を得ることができる。

近軸における第２レンズＬ２の形状に関し、条件式（８）の範囲に規定することによって、第１レンズＬ１で発生する色収差及び球面収差を好適に補正し、良好な結像性能を得ることができる。

近軸における第３レンズＬ３の形状に関し、条件式（９）の範囲に規定することによって、球面収差及び非点較差を好適に補正し、良好な結像性能を得ることができる。

本実施形態では、すべてのレンズ面を非球面で形成している。これらのレンズ面に採用する非球面形状は光軸方向の軸をＺ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６としたとき数式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、ＴＬＡ、及びｂｆはフィルタＩＲを空気換算した際の光学全長、バックフォーカスをそれぞれ示す。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。

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、以下の表２に示すように条件式（１）から（９）の全てを満たしている。

図２は実施例１の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。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、タンジェンシャル像面Ｔにおけるｄ線の収差量をそれぞれ示している（図４、図６、図８、図１０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。

また、光学全長ＴＬＡは４．３０ｍｍであり、光学全長ＴＬＡと最大像高ｉｈとの比（ＴＬＡ／２ｉｈ）は０．７３であり、５枚構成でありながら低背化が図られている。さらに、全画角で８７°程度の広い画角とＦ２．５以下の明るさを達成している。

基本的なレンズデータを以下の表３に示す。

実施例２の撮像レンズは、以下の表４に示すように条件式（１）から（９）の全てを満たしている。

図４は実施例２の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図４に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

また、光学全長ＴＬＡは４．３９ｍｍであり、光学全長ＴＬＡと最大像高ｉｈとの比（ＴＬＡ／２ｉｈ）は０．７５であり、５枚構成でありながら低背化が図られている。さらに、全画角で８８°程度の広い画角とＦ２．５以下の明るさを達成している。

基本的なレンズデータを以下の表５に示す。

実施例３の撮像レンズは、以下の表６に示すように条件式（１）から（９）の全てを満たしている。

図６は実施例３の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図６に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

また、光学全長ＴＬＡは４．１４ｍｍであり、光学全長ＴＬＡと最大像高ｉｈとの比（ＴＬＡ／２ｉｈ）は０．７１であり、５枚構成でありながら低背化が図られている。さらに、全画角で８８°程度の広い画角とＦ２．５以下の明るさを達成している。

基本的なレンズデータを以下の表７に示す。

実施例４の撮像レンズは、以下の表８に示すように条件式（１）から（９）の全てを満たしている。

図８は実施例４の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図８に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

また、光学全長ＴＬＡは４．０３ｍｍであり、光学全長ＴＬＡと最大像高ｉｈとの比（ＴＬＡ／２ｉｈ）は０．６９であり、５枚構成でありながら低背化が図られている。さらに、全画角で８９°程度の広い画角とＦ２．５以下の明るさを達成している。

基本的なレンズデータを以下の表９に示す。

実施例５の撮像レンズは、以下の表１０に示すように条件式（１）から（９）の全てを満たしている。

図１０は実施例５の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図１０に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

また、光学全長ＴＬＡは４．００ｍｍであり、光学全長ＴＬＡと最大像高ｉｈとの比（ＴＬＡ／２ｉｈ）は０．６８であり、５枚構成でありながら低背化が図られている。さらに、全画角で９０°程度の広い画角とＦ２．５以下の明るさを達成している。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る撮像レンズは、近年益々要求が強まる低背化に対して、５枚という構成枚数を採りながらも、光学全長ＴＬＡは４．４ｍｍ以下、光学全長ＴＬＡと最大像高ｉｈとの比（ＴＬＡ／２ｉｈ）で表せば０．８以下のレベルにまで低背化された撮像レンズを実現するとともに、全画角で８７°から９０°程度の広い画角とＦ２．５以下の明るさに対応しながらも諸収差が良好に補正され、且つ低コストの撮像レンズを可能にする。

本発明の各実施の形態に係る５枚構成の撮像レンズは、小型化、薄型化が進むスマートフォンや携帯電話機、タブレットＰＣやＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）およびゲーム機、パソコンなどの情報端末機器等、更にはカメラ機能が付加された家電製品等に搭載される撮像装置に内蔵する光学系に適用した場合、高性能なカメラ機能を維持しながら、当該カメラの低背化と広角化の実現を図ることができる。

ＳＴ開口絞り
Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズ
Ｌ４第４レンズ
Ｌ５第５レンズ
ＩＲフィルタ
ＩＭＧ撮像面
ｉｈ最大像高（撮像素子の有効撮像面の対角線の半分の長さ）

Claims

固体撮像素子上に被写体の像を結像する撮像レンズであって、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する少なくとも１面が非球面の第３レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する両面が非球面の第４レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両面が非球面の第５レンズとから成り、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
（１）２０＜νｄ１−νｄ２＜５０
ただし、
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
以下の条件式（２）、（３）を満足することを特徴とする、請求項１に記載の撮像レンズ。
（２）０．５＜ｆ１／｜ｆ２｜＜１．２
（３）０．０４＜Ｔ１２／ｆ＜０．１４
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
ｆ２：第２レンズの焦点距離
Ｔ１２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする、請求項１または２に記載の撮像レンズ。
（４）２．０＜ｆ３／ｆ＜８．０
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
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする、請求項１または３に記載の撮像レンズ。
（５）０．８＜ｆ１／ｆ４＜１．４
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする、請求項１または４に記載の撮像レンズ。
（６）−１．２＜ｆ５／ｆ＜−０．５
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする、請求項１または２に記載の撮像レンズ。
（７）−０．４＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．１５
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
以下の条件式（８）を満足することを特徴とする、請求項１または６に記載の撮像レンズ。
（８）−１．９＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−０．９
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
以下の条件式（９）を満足することを特徴とする、請求項１または７に記載の撮像レンズ。
（９）−１．０＜（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）＜１．０
ただし、
ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径