JP2015215484A

JP2015215484A - 撮像レンズ

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Publication number: JP2015215484A
Application number: JP2014098457A
Authority: JP
Inventors: 慎吾湯座; Shingo Yuza
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: US9417432B2; CN204166189U; JP6332851B2; US20150323763A1

Abstract

【課題】明るく、広画角、且つ高い解像力を備える小型の撮像レンズを提供する。【解決手段】撮像レンズであって、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負の第２レンズＬ２と、正の両面が非球面の第３レンズＬ３と、像側に凸面を向けた正の第４レンズＬ４と、像側に凹面を向けた負の両面が非球面の第５レンズＬ５とから成り、前記第５レンズの像側の面には光軸上以外の位置に変極点が形成されており、（１）０．８０＜ｉｈ／ｆ＜１．００、（２）０．６＜ＴＴＬ／２ｉｈ＜０．７５、（３）２．３＜ｆ３／ｆ＜１０．３、（４）０．５＜ｆ１／ｆ４＜１．４の条件式を満足する。ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離、ｆ４は第４レンズの焦点距離、ｉｈは最大像高、ＴＴＬは第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離。【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係り、特に、小型化、低背化が進むスマートフォンや携帯電話機およびＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）やゲーム機、ＰＣなどの情報端末機器等、さら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、多くの情報端末機器にカメラ機能が搭載されることが一般的になっている。また、カメラ付きの家電製品など、利便性に優れた製品が次々と登場しており、このような家電製品や情報端末機器にカメラ機能を融合させた商品の需要は今後もますます高まり、それに伴う製品開発が急速に進むと予想される。

上述したような製品に搭載される撮像レンズには、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、機器の薄型化に十分対応可能な小型、低背であること、明るいレンズ系であること、さらには広範囲において被写体の像を撮影可能な、広い画角に対応することが強く求められている。

しかしながら、低背、低Ｆ値、撮影画角の広角化の要求を全て満足させる場合、特に、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光学性能を確保できないという問題が生じやすい。そのため、低背、低Ｆ値、広角化の要求を満足しつつ、高い解像性能を備える撮像レンズを実現することは難しい。

従来の技術における高い解像性能を目指した撮像レンズとしては、例えば、以下の特許文献１や特許文献２が知られている。

特許文献１には、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、両凸形状の第３レンズと、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の第４レンズと、中心から周辺部にいくに従い負の屈折力が次第に弱まり周辺部で正の屈折力を有する第５レンズとが配置されて構成される撮像レンズが開示されている。

特許文献２には、物体側より順に、物体側面が凸面の第１正レンズと非球面を含み像側面が凹面の第２負レンズとから成る第１群、非球面を有する第３レンズから成る第２群、像側面が凸面の第４レンズと変曲点を持つ非球面を有する像側面が凹面の第５負レンズとから成る第３群から構成される単焦点光学系が開示されている。

特開２０１１−１４１３９６号公報特開２０１２−１０３７１７号公報

上記特許文献１に記載の撮像レンズは、Ｆ値は２．０程度と明るく、諸収差が良好に補正された比較的小型の撮像レンズを実現している。しかし、撮影画角は約６０°、光学全長と最大像高の比（ＴＴＬ／２ｉｈ）は約１．０であり、近年求められている広角化および低背化への対応が不十分である。

上記特許文献２に記載の撮像レンズは、撮影画角が約７６°、光学全長と最大像高の比（ＴＴＬ／２ｉｈ）が０．８から０．９であり、比較的広角、且つ低背で諸収差が良好に補正された撮像レンズを実現している。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対応できるだけの明るさを有しているとはいえない。また、さらなる広角化および低背化を図りながら、明るいレンズ系を実現しようとした場合、周辺部における諸収差の補正が課題となる。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、低背化の要求に十分対応しながら、Ｆ値が２．４以下の明るさと広い画角に対応し、且つ、諸収差が良好に補正された高い解像力を備える小型の撮像レンズを提供することを目的とする。

本発明による撮像レンズは、固体撮像素子上に被写体の像を結像させる撮像レンズであって、Ｆ値が２．４以下であり、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、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する両面が非球面の第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、前記第５レンズの像側の面には光軸上以外の位置に変極点が形成されており、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する。
（１）０．８０＜ｉｈ／ｆ＜１．００
（２）０．６＜ＴＴＬ／２ｉｈ＜０．７５
（３）２．３＜ｆ３／ｆ＜１０．３
（４）０．５＜ｆ１／ｆ４＜１．４
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離、ｆ４は第４レンズの焦点距離、ｉｈは最大像高、ＴＴＬは第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（フィルタは空気換算長）である。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズと第２レンズとから構成される合成屈折力が正のレンズ群と、第３レンズと第４レンズとから構成される合成屈折力が正のレンズ群と、負の第５レンズを配置した、いわゆるテレフォトタイプになっている。これにより、光学全長の短縮を図る上で有利な構成としている。

上記構成において、第１レンズと第２レンズとから構成される正レンズ群は、撮像レンズの低背化及び広角化と、色収差の良好な補正を担う。第１レンズは物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズとし、強い正の屈折力によって撮像レンズの低背化と広角化を図り、第２レンズは像側の面を凹面とした負の屈折力を有するレンズとし、第１レンズで発生する色収差を良好に補正する。

第３レンズと第４レンズとから構成される正レンズ群は、撮像レンズの低背化及び広角化と、諸収差の良好な補正を担う。第３レンズは撮像レンズを構成するレンズにおいて最も弱い正の屈折力を有するレンズとし、撮像レンズ全体の正の屈折力を補うことで低背化を維持しながら、両面に形成した非球面によって第１レンズおよび第２レンズで発生する球面収差を補正する。第４レンズは像側の面を凸面とした正の屈折力を有するレンズとし、正の屈折力を第１レンズと適切にバランスさせることで撮像レンズの低背化と広角化を図りつつ、球面収差、非点収差、および歪曲収差を良好に補正する。

第５レンズは、像側の面を凹面とした負の屈折力を有するレンズにすることで、適切なバックフォーカスを確保している。また、両面に非球面を形成するとともに像側の面の光軸上以外の位置に変極点を形成することにより、非点収差、歪曲収差、および像面湾曲の良好な補正と、撮像素子への主光線入射角度の制御を効果的に行う。

条件式（１）は、撮影画角の範囲を規定するものである。条件式（１）の上限値を上回る場合、画角が広くなりすぎて収差を良好に補正できる範囲を超えることにより光学性能の劣化に繋がる。一方、条件式（１）の下限値を下回る場合、収差補正が容易となるため光学性能の向上には有利だが、広角化への対応ができない。

条件式（２）は、光学全長と最大像高との比を適切な範囲に規定するものである。条件式（２）の上限値を上回る場合、レンズ形状の設計自由度が向上するため良好な収差補正が可能になる。しかし、光学全長が長くなりすぎるため、低背化の要求への対応が困難となる。条件式（２）の下限値を下回る場合、光学全長が短くなりすぎ、レンズを配置するスペースが極めて狭くなるためレンズに適度な厚みを確保できず、製造歩留まりが悪化する。また、レンズ形状の設計自由度が低下し、諸収差の良好な補正が困難になるなどの問題が発生する。条件式（２）の範囲を満足することにより、諸収差を良好に補正しつつ、近年における低背化の要求へ十分に対応できる。

条件式（３）は、全系の焦点距離に対する第３レンズの焦点距離の比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を維持しつつ、非点較差と球面収差を補正するための条件である。条件式（３）の上限値を上回る場合、第３レンズの正の屈折力が弱くなり、撮像レンズ全体に占める正の屈折力が弱まるため、低背化に不利になる。また、球面収差の抑制には有利だが、画面周辺部におけるタンジェンシャル像面が物体側に移動するため非点較差が大きくなる。一方、条件式（３）の下限値を下回る場合、第３レンズの正の屈折力が強くなり、撮像レンズ全体に占める正の屈折力が強まるため、低背化には有利になる。しかし、球面収差の抑制が困難になり、さらには画面周辺部におけるタンジェンシャル像面が像側に移動するため非点較差が大きくなる。

条件式（４）は、第１レンズの焦点距離と第４レンズの焦点距離との比を適切な範囲に規定するものであり、それぞれの正の屈折力を適切にバランスさせることにより諸収差の発生を抑制しながら撮像レンズの低背化および広角化を図るための条件である。第１レンズと第４レンズの正の屈折力の関係において、第１レンズと第４レンズの屈折力の関係が、条件式（４）の上限値を上回ると、第１レンズに対して第４レンズの屈折力が相対的に強まることになる。この場合、第１レンズの屈折力は相対的に弱まるため、第１レンズで発生する球面収差を抑制するには有効でも、第４レンズにおける球面収差が補正過剰の状態（プラス側に増大）になるとともに、第４レンズで発生する非点収差および歪曲収差が増大するため好ましくない。さらに、第１レンズの屈折力が弱まることにより、撮像レンズの広角化、低背化に不利になる。一方、第１レンズと第４レンズの屈折力の関係が条件式（４）の下限値を下回ると、第１レンズの屈折力が第４レンズの屈折力に対して相対的に強まることになる。この場合、撮像レンズの広角化、低背化に有利になる。さらに、第４レンズの屈折力が相対的に弱まることで、非点収差および歪曲収差の抑制にも有利になる。しかし、第１レンズで発生する球面収差が増大し、球面収差が補正不足の状態（マイナス側に増大）になるため好ましくない。条件式（４）の範囲を維持することで、良好な光学性能を得ることが可能になる。

なお、本発明においてレンズの面形状についての凸面、凹面とは近軸（光軸近傍）における形状を指すものとする。また、非球面に形成される変極点とは、接平面が光軸と垂直に交わる非球面上の点を意味するものとする。

また、本発明の撮像レンズにおいて、第４レンズは光軸から離れるに従って正の屈折力が弱まり、周辺部で負の屈折力に変化する非球面が形成されていることが望ましい。

このような非球面形状にすることによって、軸外光線の制御が容易になり、球面収差、歪曲収差、および非点収差をより良好に補正しながら、周辺部の光量の低下を抑制する。また、軸外光線を適切な角度で第５レンズへ入射させることを容易にするため、第５レンズによる撮像素子への主光線入射角度の制御の負担を軽減する。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）０．５＜ｆ１／ｆ＜１．０
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離とする。

条件式（５）は、全系の焦点距離に対する第１レンズの焦点距離の比を適切な範囲に規定するものであり、球面収差の発生を抑制しながら低背化と広角化を図るための条件である。条件式（５）の上限値を上回る場合、第１レンズの正の屈折力が弱くなりすぎ、球面収差の発生量を抑えるには有効だが、撮像レンズの低背化および広角化が困難になる。一方、条件式（５）の下限値を下回る場合、第１レンズの正の屈折力が強くなりすぎ、撮像レンズの低背化および広角化には有利だが、球面収差が増大する。また、レンズ面の曲率が大きくなるため製造誤差感度が上昇する。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）−１．６＜ｆ２／ｆ＜−０．６
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズの焦点距離である。

条件式（６）は、全系の焦点距離に対する第２レンズの焦点距離の比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と色収差の良好な補正を両立するための条件である。条件式（６）の上限値を上回る場合、第２レンズの負の屈折力が強くなりすぎ、撮像レンズの低背化に不利になるとともに、色収差も補正過剰の状態（基準波長に対して短波長側がプラス方向に増大）になる。また、製造誤差感度が上昇するため好ましくない。一方、条件式（６）の下限値を下回る場合、第２レンズの負の屈折力が弱くなりすぎ、撮像レンズの低背化には有利だが、色収差が補正不足の状態（基準波長に対して短波長側がマイナス方向に増大）になる。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）２５＜νｄ１−νｄ２＜４０
ただし、νｄ１は第１レンズのｄ線に対するアッベ数、νｄ２は第２レンズのｄ線に対するアッベ数である。

条件式（７）は、第１レンズおよび第２レンズのｄ線におけるアッベ数を規定するものであり、色収差を良好に補正するための条件である。条件式（７）の範囲を満足する材料を採用することで、色収差を良好に補正できる。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）−０．９＜ｆ５／ｆ＜−０．４
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ５は第５レンズの焦点距離である。

条件式（８）は、全系の焦点距離に対する第５レンズの焦点距離の比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を図りながら適切なバックフォーカスを確保するための条件である。条件式（８）の上限値を上回る場合、第５レンズの負の屈折力が強くなりすぎ、バックフォーカスが長くなるため撮像レンズの低背化に不利になる。一方、条件式（８）の下限値を下回る場合、第５レンズの屈折力が弱くなりすぎ、撮像レンズの低背化には有利だが、バックフォーカスが短くなり、フィルタ等を配置することが困難となる。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）−１．４＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜−０．３
ただし、ｒ１は第１レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ２は第１レンズの像側の面の曲率半径である。

条件式（９）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、球面収差の発生を抑制するための条件である。条件式（９）の上限値を下回る両凸形状から条件式（９）の下限値を上回るメニスカス形状に規定することで、第１レンズで発生する球面収差を好適に抑制する。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０）０．７５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜３．０
ただし、ｒ３は第２レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ４は第２レンズの像側の面の曲率半径である。

条件式（１０）は、近軸における第２レンズの形状を規定するものであり、色収差の補正を良好なものとするための条件である。条件式（１０）の上限値を下回るメニスカス形状から条件式（１０）の下限値を上回る両凹形状に規定することで、第１レンズで発生する色収差を良好に補正する。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
（１１）０．７＜（ｒ７＋ｒ８）／（ｒ７−ｒ８）＜１．８
ただし、ｒ７は第４レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ８は第４レンズの像側の面の曲率半径である。

条件式（１１）は、近軸における第４レンズの形状を規定するものであり、撮像レンズの低背化を図りつつ、諸収差の発生を抑制するための条件である。条件式（１１）の上限値を下回るメニスカス形状から条件式（１１）の下限値を上回る両凸形状にすることで、第４レンズの像側の面の屈折力が過剰に強くなることを抑えながら、球面収差、歪曲収差および非点収差を良好に補正する。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
（１２）０．５５＜（ｒ９＋ｒ１０）／（ｒ９−ｒ１０）＜１．２５
ただし、ｒ９は第５レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ１０は第５レンズの像側の面の曲率半径である。

条件式（１２）は、近軸における第５レンズの形状を規定するものであり、適切なバックフォーカスを確保しながら、良好に収差を補正するための条件である。条件式（１２）の上限値を下回るメニスカス形状から条件式（１２）の下限値を上回る両凹形状にすることで、第５レンズの像側の面の屈折力が過剰に強くなることを抑えながら、非点収差、像面湾曲および歪曲収差を良好に補正する。

また、本発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
（１３）０．０３＜ｄ２／ｆ＜０．０６
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ｄ２は第２レンズの光軸上の厚みである。

条件式（１３）は、全系の焦点距離に対する第２レンズの中心厚みの比を適切な範囲に規定するものであり、良好な成型性を確保しながら色収差補正を実現するための条件である。条件式（１３）の上限値を上回る場合、第２レンズの光軸上の厚みが厚くなるためレンズの成型性は向上するが、第２レンズの屈折力が弱くなり、第１レンズで発生する色収差の補正が困難になる。一方、条件式（１３）の下限値を下回る場合、第２レンズの光軸上の厚みが薄くなりすぎて製造が困難になる。また、第２レンズの屈折力が強くなるため、色収差が補正過剰の状態になり、この場合も良好な光学性能を得ることが困難となる。

本発明により、低背化の要求に十分対応しながら、Ｆ値が２．４以下の明るさと広い画角に対応し、且つ、諸収差が良好に補正された高い解像力を備える小型の撮像レンズを得ることができる。

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。実施例６の撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例６の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。実施例７の撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例７の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。実施例８の撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例８の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。実施例９の撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例９の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、および図１７はそれぞれ、本実施形態の実施例１から９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、ここでは主に実施例１の概略構成図を参照しながら、本実施形態の撮像レンズ構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態の撮像レンズは、物体側から像側に向かって順に、開口絞りＳＴと、正の屈折力を有する第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、負の屈折力を有する第５レンズＬ５とで構成される。

また、第５レンズＬ５と像面ＩＭとの間には赤外線カットフィルタやカバーガラス等のフィルタＩＲが配置されている。なお、このフィルタＩＲは省略することが可能である。フィルタＩＲの厚みによって光学系の結像位置は変化するため、本発明における光学全長とは、フィルタＩＲを取り外した際の第１レンズＬ１の物体側の面から像面ＩＭまでの光軸上の距離として定義している。

上記５枚構成の撮像レンズは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とから構成される合成屈折力が正のレンズ群と、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とから構成される合成屈折力が正のレンズ群と、負の第５レンズＬ５を配置したテレフォトタイプであり、光学全長を短縮する上で有利な構成になっている。

上記５枚構成の撮像レンズにおいて、第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する両凸レンズである。物体側の面の曲率半径を像面側の曲率半径よりも小さくした両凸形状とし、両面に正の屈折力を適切に配分することで球面収差の発生を抑えながら、強い正の屈折力を得、撮像レンズの低背化および広角化を図っている。なお、第１レンズＬ１の像面側の面は凹面でもよく、その際の曲率半径の大きさは、屈折力が低下し過ぎず、また球面収差量が増大しない範囲で、物体側の面の曲率半径よりも大きく設定することが望ましい。実施例４および実施例５は、第１レンズＬ１をメニスカス形状とした例である。

第２レンズＬ２は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズであり、第１レンズＬ１で発生する色収差を良好に補正している。なお、第２レンズＬ２は上記の形状に限定されるものではなく、例えば、実施例７のように両凹形状であってもよい。

第３レンズＬ３は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである。撮像レンズを構成するレンズの中において最も弱い屈折力を有し、撮像レンズ全体の正の屈折力を補うことで撮像レンズの低背化に寄与しつつ、両面の非球面によって主に第１レンズＬ１および第２レンズＬ２で発生する球面収差を良好に補正している。なお、第３レンズＬ３は、上記の形状に限定されるものではなく、両凸形状や物体側に凹面を向けたメニスカス形状であってもよい。第３レンズＬ３を両凸形状とする場合には、両面に正の屈折力を配分できるため、製造誤差感度を抑えながら屈折力を強めることが可能になる。従って、低背化を維持しながら第１レンズＬ１および第４レンズＬ４の正の屈折力の適切な調整が可能になり、それぞれのレンズの製造誤差感度の上昇を抑制することができる。

第４レンズＬ４は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、第１レンズＬ１の屈折力と適切にバランスさせることで撮像レンズの低背化と広角化を図っている。また、第４レンズＬ４は光軸から離れるに従って正の屈折力が弱まり、周辺部で負の屈折力に変化する非球面が形成されており、球面収差、非点収差、および歪曲収差をより良好に補正している。また、周辺部における負の屈折力によって、周辺部の光線束の量を確保し、光量の低下を抑制している。なお、第４レンズＬ４は両凸形状であってもよく、その場合には物体側の面および像側の面に正の屈折力を適切に配分させることにより、製造誤差感度を抑えながら、撮像レンズの低背化、広角化を図ることができる。実施例４、６、７、８、９は、第４レンズＬ４が両凸形状とした例である。

第５レンズＬ５は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する両凹形状のレンズであり、適切なバックフォーカスを確保している。また、両面には非球面が形成されており、像側の面は、光軸Ｘ上以外の位置に変極点が形成された非球面形状になっている。このような非球面形状にすることによって、非点収差、歪曲収差、および像面湾曲を良好に補正しつつ、撮像素子への主光線入射角度を適切な範囲内に制御している。なお、第５レンズＬ５は実施例７のように、像側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズであってもよい。

また、開口絞りＳＴは、第１レンズＬ１の物体側の面の面頂と当該面の終端部の間に配置しており、入射瞳位置が像面ＩＭから遠ざかるため、テレセントリック性の確保が容易になっている。

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

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

本実施形態における撮像レンズは、以下の条件式（１）から（１３）を満足することにより、好ましい効果を奏するものである。
（１）０．８０＜ｉｈ／ｆ＜１．００
（２）０．６＜ＴＴＬ／２ｉｈ＜０．７５
（３）２．３＜ｆ３／ｆ＜１０．３
（４）０．５＜ｆ１／ｆ４＜１．４
（５）０．５＜ｆ１／ｆ＜１．０
（６）−１．６＜ｆ２／ｆ＜−０．６
（７）２５＜νｄ１−νｄ２＜４０
（８）−０．９＜ｆ５／ｆ＜−０．４
（９）−１．４＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜−０．３
（１０）０．７５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜３．０
（１１）０．７＜（ｒ７＋ｒ８）／（ｒ７−ｒ８）＜１．８
（１２）０．５５＜（ｒ９＋ｒ１０）／（ｒ９−ｒ１０）＜１．２５
（１３）０．０３＜ｄ２／ｆ＜０．０６
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
ｉｈ：最大像高
ＴＴＬ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面ＩＭまでの光軸Ｘ上の距離（フィルタは空気換算長）
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
ｒ１：第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径
ｒ２：第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径
ｒ３：第２レンズＬ２の物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径
ｒ７：第４レンズＬ４の物体側の面の曲率半径
ｒ８：第４レンズＬ４の像側の面の曲率半径
ｒ９：第５レンズＬ５の物体側の面の曲率半径
ｒ１０：第５レンズＬ５の像側の面の曲率半径
ｄ２：第２レンズＬ２の光軸上の厚み

また、本実施形態における撮像レンズは、以下の条件式（１ａ）から（１３ａ）を満足することにより、より好ましい効果を奏するものである。
（１ａ）０．８０＜ｉｈ／ｆ＜０．９５
（２ａ）０．６５＜ＴＴＬ／２ｉｈ＜０．７５
（３ａ）２．６＜ｆ３／ｆ＜９．５
（４ａ）０．６＜ｆ１／ｆ４＜１．３
（５ａ）０．５＜ｆ１／ｆ＜０．９
（６ａ）−１．５０＜ｆ２／ｆ＜−０．７５
（７ａ）２５＜νｄ１−νｄ２＜３８
（８ａ）−０．７５＜ｆ５／ｆ＜−０．４５
（９ａ）−１．３＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜−０．４
（１０ａ）０．８５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜２．７０
（１１ａ）０．８５＜（ｒ７＋ｒ８）／（ｒ７−ｒ８）＜１．６５
（１２ａ）０．６５＜（ｒ９＋ｒ１０）／（ｒ９−ｒ１０）＜１．１５
（１３ａ）０．０３５＜ｄ２／ｆ＜０．０６０
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。

さらに、本実施形態における撮像レンズは、以下の条件式（１ｂ）から（１３ｂ）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）０．８０≦ｉｈ／ｆ≦０．９０
（２ｂ）０．７０≦ＴＴＬ／２ｉｈ≦０．７４
（３ｂ）２．９７≦ｆ３／ｆ≦８．６４
（４ｂ）０．６９≦ｆ１／ｆ４≦１．１５
（５ｂ）０．６１≦ｆ１／ｆ≦０．８２
（６ｂ）−１．３７≦ｆ２／ｆ≦−０．８３
（７ｂ）２７≦νｄ１−νｄ２≦３５
（８ｂ）−０．６８≦ｆ５／ｆ≦−０．５４
（９ｂ）−１．１３≦（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）≦−０．４７
（１０ｂ）０．９５≦（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）≦２．４９
（１１ｂ）０．９３≦（ｒ７＋ｒ８）／（ｒ７−ｒ８）≦１．５
（１２ｂ）０．７３≦（ｒ９＋ｒ１０）／（ｒ９−ｒ１０）≦１．０３
（１３ｂ）０．０４≦ｄ２／ｆ≦０．０５
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。

本実施形態において、レンズ面の非球面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸をＺ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６としたとき数式１により表わされる。

次に、本実施形態に係る撮像レンズの実施例を示す。各実施例において、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離を、ＦｎｏはＦナンバーを、ωは半画角を、ｉｈは最大像高をそれぞれ示す。また、ｉは物体側から数えた面番号、ｒは曲率半径、ｄは光軸上のレンズ面間の距離(面間隔)、Ｎｄはｄ線（基準波長）の屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。なお、非球面に関しては、面番号ｉの後に＊（アスタリスク）の符号を付加して示す。

基本的なレンズデータを以下の表１に示す。

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

図２は実施例１の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。球面収差図は、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、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、図１２、図１４、図１６および図１８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ＴＴＬと最大像高ｉｈの比（ＴＴＬ／２ｉｈ）は、０．７１であり、低背化が図られている。さらにＦ値は２．２で明るく、約８０°の広い撮影画角を達成している。

基本的なレンズデータを以下の表２に示す。

実施例２の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

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

基本的なレンズデータを以下の表３に示す。

実施例３の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

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

基本的なレンズデータを以下の表４に示す。

実施例４の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

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

また、光学全長ＴＴＬと最大像高ｉｈの比（ＴＴＬ／２ｉｈ）は、０．７３であり、低背化が図られている。さらにＦ値は２．０で明るく、約７８°の広い撮影画角を達成している。

基本的なレンズデータを以下の表５に示す。

実施例５の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

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

基本的なレンズデータを以下の表６に示す。

実施例６の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

図１２は実施例６の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図１２に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

基本的なレンズデータを以下の表７に示す。

実施例７の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

図１４は実施例７の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図１４に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

基本的なレンズデータを以下の表８に示す。

実施例８の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

図１６は実施例８の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図１６に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

基本的なレンズデータを以下の表９に示す。

実施例９の撮像レンズは、表１０に示すように条件式（１）から（１３）を満たしている。

図１８は実施例９の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。図１８に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。

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、光学全長ＴＴＬと最大像高ｉｈの比（ＴＴＬ／２ｉｈ）が０．７５以下を達成しながら、Ｆ値が２．４以下の明るさと約８０°の広い撮影画角、且つ諸収差が良好に補正された高い解像力を備える小型の光学系を実現する。

表１０に実施例１から９に係る条件式（１）から（１３）の値を示す。

本発明に係る５枚構成の撮像レンズによれば、小型化、低背化が進むスマートフォンや携帯端末機器等、ゲーム機やＰＣなどの情報端末機器等、さら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へ適用した場合、当該カメラの広角化と高性能化を図ることができる。

ＳＴ開口絞り
Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズ
Ｌ４第４レンズ
Ｌ５第５レンズ
ｉｈ最大像高

Claims

固体撮像素子上に被写体の像を結像させる撮像レンズであって、Ｆ値が２．４以下であり、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、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する両面が非球面の第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、前記第５レンズの像側の面には光軸上以外の位置に変極点が形成されており、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
（１）０．８０＜ｉｈ／ｆ＜１．００
（２）０．６＜ＴＴＬ／２ｉｈ＜０．７５
（３）２．３＜ｆ３／ｆ＜１０．３
（４）０．５＜ｆ１／ｆ４＜１．４
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
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｉｈ：最大像高
ＴＴＬ：第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離
前記第４レンズは、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱まり、周辺部で負の屈折力に変化する非球面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
（５）０．５＜ｆ１／ｆ＜１．０
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
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
（６）−１．６＜ｆ２／ｆ＜−０．６
ただし、
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
（７）２５＜νｄ１−νｄ２＜４０
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（８）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。
（８）−０．９＜ｆ５／ｆ＜−０．４
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（９）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。
（９）−１．４＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜−０．３
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（１０）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。
（１０）０．７５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜３．０
ただし、
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
以下の条件式（１１）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。
（１１）０．７＜（ｒ７＋ｒ８）／（ｒ７−ｒ８）＜１．８
ただし、
ｒ７：第４レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ８：第４レンズの像側の面の曲率半径