JP2018205521A - 撮像レンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】広角化と低背化、低Ｆナンバー化をバランスよく満足しながらも、諸収差が良好に補正された解像性能の高い撮像レンズを提供する。【解決手段】撮像レンズは、物体側から像側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズと、開口絞りと、第２レンズと、両面に非球面が形成された第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、両面に非球面が形成された第５レンズとから構成されており、第１レンズのｄ線における屈折率をＮ１、第１レンズの物体側の面の曲率半径をｒ１、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、次の条件式を満足する。−０．０７＜（Ｎ１−１）／（ｒ１×ｆ）×１０００＜０．０７【選択図】図１

Description

本発明は、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するものである。
近年、家電製品や情報端末機器、自動車や公共交通機関にカメラ機能が搭載されることが一般的となった。そして、今後もカメラ機能を融合させた商品の需要はますます高まる状況にあり、様々な商品開発が進んでいる。
このような機器に搭載される撮像レンズとして、例えば、以下の特許文献１から３の撮像レンズが知られている。
特許文献１には、物体側から像側へ順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズと、全体として負の屈折力を有し、物体側面および像側面がともに、最大有効径での面位置が面頂点よりも物体側に位置する第２レンズと、全体として正の屈折力を有する第３レンズと、全体として負の屈折力を有し、光軸を含むレンズ断面の輪郭線において前記光軸の交点から有効領域端に向かった場合に変曲点を有する非球面形状の面を持つ第４レンズとからなり、小型でありながら諸収差を良好に補正することを目的とした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、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、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、負の屈折力を有する第５レンズとからなり、広角化、高性能化、および低背化を目指した撮像レンズが開示されている。
特許文献３には、各々が物体側に向いた物体側の面と像側に向いた像側の面とを有するとともに屈折力を有する、第１のレンズ素子と、第２のレンズ素子と、第３のレンズ素子と、第４のレンズ素子と、第５のレンズ素子と、第６のレンズ素子と、を当該順序で光軸に沿って物体側から像側へ亘って備え、良好な光学性能を維持しつつ、全長の短縮を目指した撮像レンズが開示されている。
特許第５３７０６１９号公報 中国特許公開第１０４９１４５５８号公報 特開２０１６−３１５３１号公報
上記特許文献１に記載の撮像レンズは、比較的低背化されているが、低Ｆナンバー化および広角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、広角化への対応に課題が残るものである。
上記特許文献３に記載の撮像レンズは、低背化への対応に課題が残るものである。
上記特許文献１から３に記載のレンズ構成では、近年要求されている広角化、低Ｆナンバー化および低背化の全ての要求を達成しようとした場合、周辺部における収差補正が非常に困難であり、良好な光学性能を得ることはできない。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、広角化と低背化、低Ｆナンバー化をバランスよく満足しながらも、諸収差が良好に補正された解像性能の高い撮像レンズを提供することを目的とする。
なお、ここでいう広角とは半画角で５０°以上（すなわち全画角で１００°以上）の範囲を撮像可能なレベルを指し、低背とは光学全長が５．５ｍｍ未満で全長対角比が１．０未満のレベルを、低Ｆナンバーとは２．５以下のレベルをそれぞれ指している。
本発明において使用する用語に関し、レンズの面の凸面、凹面、平面とは光軸近傍（近軸）における形状を指し、屈折力とは、光軸近傍（近軸）における屈折力を指す。また、極点とは、接平面が光軸と垂直に交わる光軸上以外における非球面上の点を指す。さらに、光学全長とは、最も物体側に位置する光学素子の物体側の面から撮像面までの光軸上の距離として定義し、撮像レンズと撮像面との間に配置されるＩＲカットフィルタやカバーガラス等の厚みは、空気換算するものとする。
本発明による撮像レンズは、物体側から像側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズと、開口絞りと、第２レンズと、両面に非球面が形成された第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、両面に非球面が形成された第５レンズとから構成される。
上記構成において、第１レンズは、負の屈折力を有することで、広い範囲から入射する光線の角度を、光軸に対して平行に近づけて出射させ、第２レンズへ入射させる。
第２レンズ、および第３レンズは、第１レンズで発生した球面収差および色収差の補正を担う。さらに第３レンズは、両面に非球面を形成することで、非点収差、コマ収差を効果的に補正する。
第４レンズは、正の屈折力を有することで低背化を図りながら非点収差および像面湾曲を補正する。
第５レンズは、両面に非球面を形成することで歪曲収差、像面湾曲および非点収差の補正と、撮像素子への光線入射角度の制御を行う。
開口絞りは、第１レンズと第２レンズの間に配置することで、諸収差の補正を容易にするとともに、高像高の光線が撮像素子に入射する際の角度を制御する。
なお、上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズのｄ線における屈折率をＮ１、第１レンズの物体側の面の曲率半径をｒ１、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）−０．０７＜（Ｎ１−１）／（ｒ１×ｆ）×１０００＜０．０７
条件式（１）は、第１レンズの物体側の面の屈折力を適切な範囲に規定するものである。条件式（１）の上限値を下回ることで、第１レンズの負の屈折力が弱くなり過ぎることを抑える。また、入射した光線の角度を、光軸に対して平行に近づけて出射させることができるため、広角化が容易になる。一方、条件式（１）の下限値を上回ることで、第１レンズの負の屈折力が強くなり過ぎることを抑える。また、第２レンズから第５レンズによる諸収差の良好な補正を容易にする。さらに、条件式（１）の範囲を満足することで、第１レンズで発生する球面収差を抑制する効果と、製造誤差感度を低減させる効果が得られる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズは、正の屈折力を有することが望ましい。さらに、光軸近傍で像側に凸面を向けた形状であることが望ましい。
第２レンズは、正の屈折力を有することで、低背化をより容易なものとする。また、光軸近傍で像側に凸面を向けた形状にすることで、広角化と低背化の両立に寄与する。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第５レンズは、負の屈折力を有することが望ましい。さらに、像側の面は、光軸上以外の位置に極点を有することが望ましい。
第５レンズは、負の屈折力を有することでバックフォーカスを適切に確保する。また、光軸以外の位置に極点を形成することで、像面湾曲および歪曲収差の補正をより効果的に行う。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第３レンズは、物体側の面または像側の面に、光軸上以外の位置に極点を有することが望ましい。
第３レンズは、物体側の面または像側の面に、光軸上以外の位置に極点を形成することで、非点収差およびコマ収差の補正をより効果的に行う。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第５レンズの物体側の面の曲率半径をｒ９、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）０．８＜｜ｒ９｜／ｆ＜７．０
条件式（２）は、第５レンズの物体側の面の光軸近傍における形状を規定するものである。条件式（２）の上限値を下回ることで、球面収差の発生を抑制できる。一方、条件式（２）の下限値を上回ることで、コマ収差を抑制するとともに、球面収差が補正過剰となることを抑えながら、製造誤差感度を低減する。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズのｄ線における屈折率をＮ２、第２レンズの物体側の面の曲率半径をｒ３、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）−０．０７＜（Ｎ２−１）／（ｒ３×ｆ）×１０００＜９０．０
条件式（３）は、第２レンズの物体側の面の屈折力を適切な範囲に規定するものである。条件式（３）の範囲を満足することで、球面収差の発生を抑えながら、製造誤差感度を低減する。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズの焦点距離をｆ２、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．６＜ｆ２／ｆ＜１．５
条件式（４）は、第２レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。条件式（４）の上限値を下回ることで、第２レンズの正の屈折力が弱くなり過ぎることを抑制する。その結果、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成主点位置がより物体側へ移動する。従って、光学全長を短くすることができる。一方、条件式（４）の下限値を上回ることで、第２レンズの正の屈折力が強くなり過ぎることを抑制する。その結果、球面収差やコマ収差の発生を抑制することができる。また、製造誤差感度の上昇を抑制する効果も得られる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第３レンズの焦点距離をｆ３、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（５）を満足することがより望ましい。
（５）２．５＜｜ｆ３｜／ｆ
条件式（５）は、第３レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。条件式（５）の範囲を満足することで、製造誤差感度の上昇を抑えながら第２レンズで発生する色収差を良好に補正する。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第４レンズの焦点距離をｆ４、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）０．５＜ｆ４／ｆ＜１．１
条件式（６）は、第４レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。条件式（６）の上限値を下回ることで、第４レンズの正の屈折力が弱くなり過ぎることを抑制する。その結果、光学全長を短くすることができる。一方、条件式（６）の下限値を上回ることで、第４レンズの正の屈折力が強くなり過ぎることを抑制する。その結果、諸収差の発生と、製造誤差感度の上昇を抑制することができる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第５レンズの焦点距離をｆ５、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）−１．２＜ｆ５／ｆ＜−０．５
条件式（７）は、第５レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。条件式（７）の上限値を下回ることで、第５レンズの負の屈折力が強くなり過ぎることを抑制する。その結果、低背化を維持することができる。一方、条件式（７）の下限値を上回ることで、第５レンズの負の屈折力が弱くなり過ぎることを抑制する。その結果、バックフォーカスを適切に確保できる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１、第２レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ２、第３レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ３としたとき、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）２０＜（νｄ１＋νｄ２）／２−νｄ３＜５０
条件式（８）は、第１レンズ、第２レンズ、および第３レンズのｄ線に対するアッベ数の関係を規定するものである。条件式（８）の上限値を下回ることで、ｄ線に対して長波長側の光線の軸上色収差を良好に補正する。一方、条件式（８）の下限値を上回ることで、ｄ線に対して短波長側の光線の軸上色収差を良好に補正する。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第４レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ４、第５レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ５としたとき、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）２０＜｜νｄ４−νｄ５｜＜５０
条件式（９）は、第４レンズおよび第５レンズのｄ線に対するアッベ数の関係を規定するものである。条件式（９）の上限値を下回ることで、ｄ線に対して長波長側の光線の軸上色収差を良好に補正する。一方、条件式（９）の下限値を上回ることで、ｄ線に対して短波長側の光線の軸上色収差を良好に補正する。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第４レンズは、像側の面を光軸近傍で凸形状とすることが望ましい。さらに、第４レンズの物体側の面の曲率半径をｒ７、像側の面の曲率半径をｒ８としたとき、以下の条件式（１０）を満足することがより望ましい。
（１０）２．３＜ｒ７／ｒ８＜１４．０
条件式（１０）は、第４レンズの光軸近傍における形状を規定するものである。条件式（１０）の範囲は、物体側の面の曲率半径が、像側の面の曲率半径よりも十分大きいメニスカス形状になることを意味している。条件式（１０）を満足することで、第４レンズの屈折力が適切に設定される。その結果、低背化を図りながら、球面収差および色収差を良好に補正することができる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第５レンズは、像側の面を光軸近傍で凹形状とすることが望ましい。さらに、第５レンズの像側の面の曲率半径をｒ１０、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１１）を満足することがより望ましい。
（１１）０．２＜ｒ１０／ｆ＜０．７
条件式（１１）は、第５レンズの像側の面の光軸近傍における形状を規定するものである。条件式（１１）の範囲を満足することで、低背化を維持しながら適切なバックフォーカスを確保できる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズは物体側の面、および像側の面に非球面が形成されていることが望ましい。さらに、第１レンズの像側の面から第２レンズの物体側の面までの光軸上の距離をｔ１、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１２）を満足することがより望ましい。
（１２）２０＜（ｔ１／ｆ）×１００＜３５
条件式（１２）は、第１レンズの像側の面から第２レンズの物体側の面までの光軸上の距離を適切な範囲に規定するものである。条件式（１２）の範囲は、第１レンズに入射する光線の角度を、光軸に対して平行に近づけて出射させ、第２レンズへ入射させるための適切なレンズ間隔である。第１レンズの両面に適切な非球面形状を形成し、条件式（１２）を満足することで、光学全長を短く、広角化を図りながら諸収差の過剰な発生を抑制できる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズは、像側の面を光軸近傍で凹形状とすることが望ましい。さらに、第１レンズの像側の面の曲率半径をｒ２、第１レンズの焦点距離をｆ１としたとき、以下の条件式（１３）を満足することがより望ましい。
（１３）−１．３＜（ｒ２×２）／ｆ１＜−０．８
条件式（１３）は、第１レンズの焦点距離と像側の面の曲率半径との関係について規定するものである。条件式（１３）の範囲を満足することで、第１レンズの像側の面のサグ量が大きくなり過ぎることを抑えながら、適切な屈折力を設定することができる。その結果、低背化を維持しながら広角化を図ることができる。また、第２レンズから第５レンズによる諸収差の良好な補正を容易にする。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズの光軸上の厚みをｄ２、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１４）を満足することが望ましい。
（１４）０．２＜ｄ２／ｆ＜０．５
条件式（１４）は、第２レンズの光軸上の厚みを適切な範囲に規定するものである。条件式（１４）の範囲を満足することで、第２レンズの屈折力が適切に設定される。その結果、撮像レンズの低背化が容易となる。また、第２レンズの成型性が良好に保たれる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第４レンズの光軸上の厚みをｄ４、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１５）を満足することが望ましい。
（１５）０．３＜ｄ４／ｆ＜０．６５
条件式（１５）は、第４レンズの光軸上の厚みを適切な範囲に規定するものである。条件式（１５）の範囲を満足することで、第４レンズの屈折力が適切に設定される。その結果、撮像レンズの低背化が容易となる。また、第４レンズの成型性が良好に保たれる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズおよび第２レンズの合成焦点距離をｆ１２、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１６）を満足することが望ましい。
（１６）１．０＜ｆ１２／ｆ＜２．０
条件式（１６）は、第１レンズおよび第２レンズの合成焦点距離を適切な範囲に規定するものである。条件式（１６）の範囲を満足することで、第１レンズおよび第２レンズの屈折力が適切に設定される。その結果、広角化を図りながら球面収差やコマ収差を良好に補正することができる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、光学全長をＴＴＬ、最大像高をｉｈとしたとき、以下の条件式（１７）を満足することが望ましい。
（１７）０．６＜ＴＴＬ／（２×ｉｈ）＜１．０
条件式（１７）は、全長対角比を適切な範囲に規定するものである。条件式（１７）の範囲を満足することで、十分に低背化された撮像レンズが得られる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第４レンズの像側の面は、非球面が形成されていることが望ましい。さらに、当該非球面は光軸から離れるにしたがって正の屈折力が弱くなる形状であることがより望ましい。
第４レンズの像側の面を、光軸から離れるにしたがって正の屈折力が弱くなる形状とすることで、当該レンズから出射する光線の第５レンズへの入射角を小さくすることができる。これにより、像面湾曲と歪曲収差の補正が容易となる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第４レンズの像側の面から第５レンズの物体側の面までの光軸上の距離をｔ４、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１８）を満足することが望ましい。
（１８）３．５＜（ｔ４／ｆ）×１００＜１８．０
条件式（１８）は、第４レンズの像側の面から第５レンズの物体側の面までの光軸上の距離を適切な範囲に規定するものである。条件式（１８）の範囲を満足することで、光学全長を短くしながら、第４レンズを出射した光線を適切な角度で第５レンズへ入射させることができる。その結果、球面収差、コマ収差、歪曲収差の過剰な発生を抑えられる。また、第５レンズによる諸収差の補正が容易となる。
また、上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズの像側の面の有効径端のサグ量をＬ１Ｒ−Ｓａｇ、第１レンズの像側の面の有効径をＥＤ２としたとき、以下の条件式（１９）を満足することが望ましい。
（１９）０．０５＜Ｌ１Ｒ−Ｓａｇ／ＥＤ２＜０．４０
条件式（１９）は、広角化および製造の容易性をより向上させる条件を規定するものである。条件式（１９）の範囲を満足することにより、第１レンズから出射した光線を、適切な角度で第２レンズへ入射させることができる。これにより、広角化がより容易となる。また、第１レンズの偏肉度が抑えられ、成形が容易になる。
本発明により、広角化と低背化、低Ｆナンバー化をバランスよく満足しながらも、諸収差が良好に補正された解像性能の高い撮像レンズを得ることができる。
本発明の実施例１の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例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。 本発明の実施例２の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例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。 本発明の実施例３の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例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。 本発明の実施例４の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例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。 本発明の実施例５の撮像レンズの概略構成を示す図である。 本発明の実施例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。 本発明の実施例に係る撮像レンズについて、第１レンズの像側の面の有効径端のサグ量Ｌ１Ｒ−Ｓａｇ、および有効径ＥＤ２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および図９はそれぞれ、本発明の実施形態の実施例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、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、開口絞りＳＴと、第２レンズＬ２と、両面に非球面が形成された第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、両面に非球面が形成された第５レンズＬ５とで構成される。
また、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。
第１レンズＬ１は、負の屈折力を有するレンズであり、両面に形成した非球面で諸収差の発生を抑えながら、撮像レンズの広角化を図っている。また、第１レンズＬ１の形状は、物体側の面が光軸Ｘの近傍で平面、像側の面が凹面に形成されている。このような形状とすることで、広い範囲から入射する光線の角度を、光軸に対して平行に近づけて出射させ、第２レンズＬ２へ入射させている。なお、第１レンズＬ１の物体側の面の形状は、光軸Ｘの近傍で平面に限定されず、入射する光線を適切な角度で第２レンズＬ２へ入射させる効果を保つ範囲で様々な選択が可能である。実施例４は、光軸Ｘの近傍で凸面とした例、実施例５は光軸Ｘの近傍で凹面とした例である。
さらに、第１レンズＬ１は、物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２としたとき、以下の条件式（ａ）を満足する関係になっている。
（ａ）｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜
第２レンズＬ２は、正の屈折力を有するレンズであり、両面に形成した非球面で球面収差、コマ収差の発生を抑えながら、撮像レンズの低背化を図っている。また、第２レンズＬ２は、物体側の面が光軸Ｘの近傍で平面、像側の面が凸面に形成されている。このような形状とすることで、球面収差の発生を抑制しながら撮像レンズの広角化と低背化の両立を図っている。なお、物体側の面の形状は、光軸Ｘの近傍で平面に限定されず、例えば、実施例２のように光軸Ｘの近傍で凸面、または凹面であってもよい。
さらに、第２レンズＬ２は、物体側の面の曲率半径をｒ３、像側の面の曲率半径をｒ４としたとき、以下の条件式（ｂ）を満足する関係になっている。
（ｂ）｜ｒ３｜＞｜ｒ４｜
第３レンズＬ３は、光軸Ｘの近傍で物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有するレンズである。両面に形成した非球面によって第２レンズで発生する色収差、非点収差およびコマ収差を良好に補正している。また、物体側の面および像側の面は極点を有する非球面であり、周辺部の収差補正をより良好なものにしている。
なお、本実施形態の第３レンズＬ３は、光軸Ｘの近傍で物体側に凸面を向けたメニスカス形状で負の屈折力を設定した実施例のみを記載したが、屈折力や光軸近傍における形状は様々な選択が可能である。正の屈折力を設定すれば、より低背化が容易となり、物体側および像側ともに平面の、近軸では実質的に屈折力を有しないレンズを採用すれば、撮像レンズ全系の焦点距離等を変化させることなく、非球面の効果によって周辺部の収差を効果的に改善する。
さらに、第３レンズＬ３は、物体側の面の曲率半径をｒ５、像側の面の曲率半径をｒ６としたとき、以下の条件式（ｃ）を満足する関係になっている。
（ｃ）｜ｒ５｜＞｜ｒ６｜
第４レンズＬ４は、光軸Ｘの近傍で像側に凸面を向けたメニスカス形状で、正の屈折力を有するレンズである。正の屈折力を第２レンズＬ２と適切にバランスさせることで低背化を図っている。また、両面に形成した非球面によって、非点収差および像面湾曲を補正している。さらに、第４レンズＬ４の像側の凸面は、光軸Ｘから離れるにしたがって正の屈折力が弱くなる非球面形状になっている。その結果、第４レンズから出射する光線の第５レンズＬ５への入射角は小さく抑えられ、像面湾曲と歪曲収差の補正を補正している。なお、第４レンズＬ４は、物体側の面および像側の面の周辺部に極点を有する非球面が形成されている。そのため、コマ収差、非点収差、および像面湾曲が良好に補正されている。
さらに、第４レンズＬ４は、物体側の面の曲率半径をｒ７、像側の面の曲率半径をｒ８としたとき、以下の条件式（ｄ）を満足する関係になっている。
（ｄ）｜ｒ７｜＞｜ｒ８｜
第５レンズＬ５は、光軸Ｘの近傍で物体側に凸面、像側に凹面を向けたメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズであり、撮像レンズの低背化を維持しながらバックフォーカスを確保している。また、両面に形成した非球面によって、像面湾曲および歪曲収差を補正するとともに、撮像素子への光線入射角度を制御している。なお、第５レンズＬ５は、像側の面の周辺部に極点を有する非球面が形成されている。すなわち、光軸Ｘから離れた位置で凸面に変化したのち、有効径端まで凸面を維持する形状になっている。このような非球面形状にすることで、像面湾曲の補正と撮像素子への光線入射角度の制御をより良好なものにしている。
さらに、第５レンズＬ５は、物体側の面の曲率半径をｒ９、像側の面の曲率半径をｒ１０としたとき、以下の条件式（ｅ）を満足する関係になっている。
（ｅ）｜ｒ９｜＞｜ｒ１０｜
開口絞りＳＴは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置されている。そのため、諸収差を補正し易い構成になっており、撮像レンズの小型化と良好な収差補正を両立している。
本実施の形態に係る撮像レンズは、すべてのレンズを単レンズで構成し、両面に適切な非球面を形成している。従って、接合レンズを採用する場合よりも、非球面数を増やすことが容易になっている。そのため、より良好な収差補正が行える。
なお、レンズ面を球面にするか非球面するかについては、要求される性能や製造容易性などを考慮して選択すればよい。
本実施の形態に係る撮像レンズは、すべ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。
なお、採用するレンズの材料は、プラスチック材料に限定されず、ガラス材料でもよい。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、本実施形態の撮像レンズは、以下の条件式（１）から（１９）、および（ａ）から（ｅ）を満足する。
（１）−０．０７＜（Ｎ１−１）／（ｒ１×ｆ）×１０００＜０．０７
（２）０．８＜｜ｒ９｜／ｆ＜７．０
（３）−０．０７＜（Ｎ２−１）／（ｒ３×ｆ）×１０００＜９０．００
（４）０．６＜ｆ２／ｆ＜１．５
（５）２．５＜｜ｆ３｜／ｆ
（６）０．５＜ｆ４／ｆ＜１．１
（７）−１．２＜ｆ５／ｆ＜−０．５
（８）２０＜（νｄ１＋νｄ２）／２−νｄ３＜５０
（９）２０＜｜νｄ４−νｄ５｜＜５０
（１０）２．３＜ｒ７／ｒ８＜１４．０
（１１）０．２＜ｒ１０／ｆ＜０．７
（１２）２０＜（ｔ１／ｆ）×１００＜３５
（１３）−１．３＜（ｒ２×２）／ｆ１＜−０．８
（１４）０．２＜ｄ２／ｆ＜０．５
（１５）０．３０＜ｄ４／ｆ＜０．６５
（１６）１．０＜ｆ１２／ｆ＜２．０
（１７）０．６＜ＴＴＬ／（２×ｉｈ）＜１．０
（１８）３．５＜（ｔ４／ｆ）×１００＜１８．０
（１９）０．０５＜Ｌ１Ｒ−Ｓａｇ／ＥＤ２＜０．４０
（ａ）｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜
（ｂ）｜ｒ３｜＞｜ｒ４｜
（ｃ）｜ｒ５｜＞｜ｒ６｜
（ｄ）｜ｒ７｜＞｜ｒ８｜
（ｅ）｜ｒ９｜＞｜ｒ１０｜
ただし、
Ｎ１：第１レンズＬ１のｄ線における屈折率
Ｎ２：第２レンズＬ２のｄ線における屈折率
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
ｆ１２：第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の合成焦点距離
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
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
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
νｄ３：第３レンズＬ３のｄ線に対するアッベ数
νｄ４：第４レンズＬ４のｄ線に対するアッベ数
νｄ５：第５レンズＬ５のｄ線に対するアッベ数
ｔ１：第１レンズＬ１の像側の面から第２レンズＬ２の物体側の面までの光軸Ｘ上の距離
ｔ４：第４レンズＬ４の像側の面から第５レンズＬ５の物体側の面までの光軸Ｘ上の距離
ｄ２：第２レンズＬ２の光軸Ｘ上の厚み
ｄ４：第４レンズＬ４の光軸Ｘ上の厚み
ＴＴＬ：光学全長
ｉｈ：最大像高
Ｌ１Ｒ−Ｓａｇ：第１レンズＬ１の像側の面の有効径端のサグ量
ＥＤ２：第１レンズＬ１の像側の面の有効径
また、本実施形態の撮像レンズにおいて、すべての条件式を満足することが望ましいが、条件式を単独に満足することにより、条件式に対応する作用効果をそれぞれ得ることができる。
なお、本実施形態における撮像レンズは、以下の条件式（１ａ）から（１９ａ）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）−０．０３＜（Ｎ１−１）／（ｒ１×ｆ）×１０００＜０．０３
（２ａ）０．９５＜｜ｒ９｜／ｆ＜５．００
（３ａ）−０．０７＜（Ｎ２−１）／（ｒ３×ｆ）×１０００＜０．０７
（４ａ）０．８５＜ｆ２／ｆ＜１．３０
（５ａ）３．０＜｜ｆ３｜／ｆ
（６ａ）０．６０＜ｆ４／ｆ＜０．８５
（７ａ）−１．０＜ｆ５／ｆ＜−０．７
（８ａ）２５＜（νｄ１＋νｄ２）／２−νｄ３＜４０
（９ａ）２５＜｜νｄ４−νｄ５｜＜４０
（１０ａ）３．５＜ｒ７／ｒ８＜１２．０
（１１ａ）０．３０＜ｒ１０／ｆ＜０．５５
（１２ａ）２４＜（ｔ１／ｆ）×１００＜３２
（１３ａ）−１．１＜（ｒ２×２）／ｆ１＜−０．９
（１４ａ）０．２５＜ｄ２／ｆ＜０．４０
（１５ａ）０．４０＜ｄ４／ｆ＜０．５２
（１６ａ）１．２＜ｆ１２／ｆ＜１．５
（１７ａ）０．８５＜ＴＴＬ／（２×ｉｈ）＜１．００
（１８ａ）４．０＜（ｔ４／ｆ）×１００＜１６．０
（１９ａ）０．１０＜Ｌ１Ｒ−Ｓａｇ／ＥＤ２＜０．２５
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。
Figure 2018205521
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、ＴＴＬは光学全長を、Ｌ１Ｒ−Ｓａｇは第１レンズＬ１の像側の面の有効径端のサグ量を、ＥＤ２は第１レンズＬ１の像側の面の有効径をそれぞれ示す。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。
（実施例１）
基本的なレンズデータを以下の表１に示す。
Figure 2018205521
実施例１の撮像レンズは、表６に示すように条件式（１）から（１９）、および（ａ）から（ｅ）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（実線）、タンジェンシャル像面Ｔ（破線）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および図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。
（実施例２）
基本的なレンズデータを以下の表２に示す。
Figure 2018205521
実施例２の撮像レンズは、表６に示すように条件式（１）から（１９）、および（ａ）から（ｅ）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。
（実施例３）
基本的なレンズデータを以下の表３に示す。
Figure 2018205521
実施例３の撮像レンズは、表６に示すように条件式（１）から（１９）、および（ａ）から（ｅ）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。
（実施例４）
基本的なレンズデータを以下の表４に示す。
Figure 2018205521
実施例４の撮像レンズは、表６に示すように条件式（１）から（１９）、および（ａ）から（ｅ）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。
（実施例５）
基本的なレンズデータを以下の表５に示す。
Figure 2018205521
実施例５の撮像レンズは、表６に示すように条件式（１）から（１９）、および（ａ）から（ｅ）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。
表６に実施例１から実施例５に係る条件式（１）から（１９）、および（ａ）から（ｅ）の値を示す。
Figure 2018205521
本発明に係る撮像レンズを、カメラ機能を備える製品へ適用した場合、当該カメラの広角化、低背化および低Ｆナンバー化への寄与とともに、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
ＩＭＧ 撮像面
ＩＲ フィルタ
ｉｈ 最大像高

Claims (19)

  1. 物体側から像側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズと、開口絞りと、第２レンズと、両面に非球面が形成された第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、両面に非球面が形成された第５レンズとから構成され、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）−０．０７＜（Ｎ１−１）／（ｒ１×ｆ）×１０００＜０．０７
    ただし、
    Ｎ１：第１レンズのｄ線における屈折率
    ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
    ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
  2. 前記第２レンズは、正の屈折力を有し、像側の面が光軸近傍で凸形状であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
  3. 前記第５レンズは、負の屈折力を有し、像側の面に、光軸上以外の位置に極点を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
  4. 前記第３レンズは、物体側の面、または像側の面に、光軸上以外の位置に少なくとも１つの極点を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
  5. 以下の条件式（２）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）０．８＜｜ｒ９｜／ｆ＜７．０
    ただし、
    ｒ９：第５レンズの物体側の面の曲率半径
  6. 以下の条件式（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。
    （３）−０．０７＜（Ｎ２−１）／（ｒ３×ｆ）×１０００＜９０．００
    ただし、
    Ｎ２：第２レンズのｄ線における屈折率
    ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
  7. 以下の条件式（４）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。
    （４）０．６＜ｆ２／ｆ＜１．５
    ただし、
    ｆ２：第２レンズの焦点距離
  8. 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）２．５＜｜ｆ３｜／ｆ
    ただし、
    ｆ３：第３レンズの焦点距離
  9. 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）０．５＜ｆ４／ｆ＜１．１
    ただし、
    ｆ４：第４レンズの焦点距離
  10. 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）−１．２＜ｆ５／ｆ＜−０．５
    ただし、
    ｆ５：第５レンズの焦点距離
  11. 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）２０＜（νｄ１＋νｄ２）／２−νｄ３＜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
    νｄ３：第３レンズのｄ線に対するアッベ数
  12. 以下の条件式（９）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。
    （９）２０＜｜νｄ４−νｄ５｜＜５０
    ただし、
    νｄ４：第４レンズのｄ線に対するアッベ数
    νｄ５：第５レンズのｄ線に対するアッベ数
  13. 前記第４レンズは、像側の面が光軸近傍で凸形状であり、以下の条件式（１０）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。
    （１０）２．３＜ｒ７／ｒ８＜１４．０
    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
  14. 前記第５レンズは、像側の面が光軸近傍で凹形状であり、以下の条件式（１１）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。
    （１１）０．２＜ｒ１０／ｆ＜０．７
    ただし、
    ｒ１０：第５レンズの像側の面の曲率半径
  15. 以下の条件式（１２）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。
    （１２）２０＜（ｔ１／ｆ）×１００＜３５
    ただし、
    ｔ１：第１レンズの像側の面から第２レンズの物体側の面までの光軸上の距離
  16. 前記第１レンズは、像側の面が光軸近傍で凹形状であり、以下の条件式（１３）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。
    （１３）−１．３＜（ｒ２×２）／ｆ１＜−０．８
    ただし、
    ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
    ｆ１：第１レンズの焦点距離
  17. 以下の条件式（１４）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。
    （１４）０．２＜ｄ２／ｆ＜０．５
    ただし、
    ｄ２：第２レンズの光軸上の厚み
  18. 以下の条件式（１５）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。
    （１５）０．３０＜ｄ４／ｆ＜０．６５
    ただし、
    ｄ４：第４レンズの光軸上の厚み
  19. 以下の条件式（１６）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。
    （１６）１．０＜ｆ１２／ｆ＜２．０
    ただし、
    ｆ１２：第１レンズおよび第２レンズの合成焦点距離
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