JP2019003044A - 撮像レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】諸収差が良好に補正される広角の撮像レンズを提供する。【解決手段】撮像レンズの第１レンズ群は負の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とから構成され、第２レンズ群は第４レンズＬ４と、負の第５レンズＬ５とから構成される。第１レンズＬ１は像面側の面の曲率半径が正となる形状に、第５レンズＬ５は像面側の面が非球面形状に形成される。レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間の光軸上の距離をＤ１２、第１レンズＬ１のアッベ数をνｄ１、第２レンズＬ２のアッベ数をνｄ２としたとき、次の各条件式を満足する。０．０３＜ｆ１／ｆ２＜０．３、−４５＜ｆ２／ｆ＜−５、０．１＜Ｄ１２／ｆ＜０．８、４０＜νｄ１、４０＜νｄ２。【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子上に被写体像を形成する撮像レンズに係り、スマートフォンや携帯電話機、デジタルカメラ、赤外線カメラ、デジタルビデオカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、カプセル内視鏡等の比較的小型のカメラへの組み込みが好適な撮像レンズに関するものである。

安全性や利便性の向上を目的として一部の車両には複数のカメラが搭載されている。例えば、車両の安全な後退をサポートするためのカメラとしてバックカメラがある。運転者から見て車両後方の見通しは悪いため、運転者が細心の注意を払ったとしても、車両後退時に車両と障害物とが接触して事故に繋がることがある。バックカメラが搭載された車両では、車両後退の際に車両後方の状況がモニタに映し出される。運転者は車両後方の影で見えない障害物であってもモニタを通して目視できるため、障害物に接触することなく安全に車両を後退させることができる。こうした車両に搭載されるカメラ、いわゆる車載カメラは今後も需要の増加が見込まれる。

車載カメラは、車両のバックドア、フロントグリル、サイドミラー、車両室内等の比較的狭いスペースに搭載される。このため、車載カメラに搭載される撮像レンズには、撮像レンズの小型化とともに、撮像素子の高画素化に伴う高解像度への対応と、広い撮影範囲に対応するための広角化とが求められる。しかしながら、撮像レンズの小型化を図ると一枚一枚のレンズの屈折力が強くなり、諸収差の良好な補正が困難になることが多い。諸収差を良好に補正しつつ小型化や高解像度といった要求に応え、併せて撮影画角の広角化を図ることは困難である。撮像レンズの実際の設計にあたっては、これらの課題をバランスよく達成することが重要になる。

一方、音声通話主体の携帯電話機に代わり、音声通話機能に加えて様々なアプリケーションソフトウェアの実行を可能とする多機能携帯電話機、いわゆるスマートフォン（smartphone）の普及が進んでいる。スマートフォンの製品ラインナップはビギナーモデルからハイエンドモデルまでと幅広く、ハードウェアの性能やカメラの光学性能等によって分類されることが多い。このうちハイエンドモデルの中には、２台の撮像レンズを搭載することにより新たな付加価値の創出を狙ったモデルがある。例えば、従来の一般的な画角の撮像レンズに加えて広角の撮像レンズが搭載されたモデルでは、これら２台の撮像レンズからの画像がソフトウェア処理によって合成されて、スムーズなズームインやズームアウトが実現されている。こうした用途に使用される撮像レンズにあっては、撮像レンズのより一層の小型化とともに、高解像度への対応および広角化が上記車載カメラの撮像レンズと同様に求められる。

撮影画角の広い広角の撮像レンズとしては、例えば特許文献１に記載の撮像レンズが知られている。当該撮像レンズは物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第１レンズと、負の第２レンズと、正の第３レンズと、正の第４レンズと、負の第５レンズとを配置して構成される。この撮像レンズは、レンズ面間の光軸上の距離に関する複数の条件式、第１レンズの物体側の面から像面までの距離とレンズ系全体の焦点距離とに関する条件式、第３レンズの焦点距離とレンズ系全体の焦点距離とに関する条件式、第４レンズおよび第５レンズの曲率半径に関する複数の条件式、バックフォーカスとレンズ系全体の焦点距離とに関する条件式等を満足することにより、撮像レンズの小型化および広角化の両立が図られている。

特開２０１６−２９５０１号公報

近年、広角の撮像レンズに対する要求は年々多様化している。特に近年では、暗闇でも被写体像を撮影することのできるカメラへの需要が高まり、カメラに組み込まれる撮像レンズにあっても、暗闇での良好な光学性能の確保が要求される。暗闇において被写体像を撮影するためには、例えば、カメラ側から近赤外線を被写体像に照射してその反射光を撮影する必要がある。ところが、近赤外線は可視光線よりも波長が長いため、一般的な広角レンズでは可視光線の焦点位置に対して近赤外線の焦点位置が大きく変動してしまい、撮像素子上に被写体像を形成することは困難である。そこで、この種の撮像レンズには、可視光線のみならず近赤外線領域での結像性能も求められることになる。

上記特許文献１に記載の撮像レンズによれば、撮像レンズを構成するレンズ枚数が５枚と少ないながらも撮影画角が広く、加えて比較的良好に諸収差が補正される。しかし、特許文献１に記載の撮像レンズをはじめとする従来の広角の撮像レンズでは、可視光線から近赤外線領域までの広波長帯域にわたって良好な結像性能を得ることは困難である。こうした問題への解決方法の一つとして、焦点距離を調整するための光学素子を撮像レンズと撮像素子との間に挿抜する方法があるものの、そのためには光学素子を挿抜するための機構を撮像レンズあるいはカメラ側に備える必要があり、撮像レンズやカメラの小型化の観点から望ましくなかった。

なお、こうした問題は車載カメラやスマートフォンに搭載される撮像レンズに固有のものではない。監視カメラでは、日没後の監視のために赤外線照射による撮影が必須機能となりつつある。デジタルカメラやデジタルビデオカメラにあっては暗視機能を備えた製品が既に登場している。また、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、およびカプセル内視鏡等のカメラには、近赤外線領域での撮影機能を備えた製品もある。上記問題は、このような比較的小型のカメラに搭載される撮像レンズにおいて共通の問題である。

本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型でありながらも撮影画角が広く、諸収差を良好に補正することのできる撮像レンズを提供することにある。

本発明の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に第１レンズ群と第２レンズ群とを配置して構成される。第１レンズ群は、負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、第３レンズとから構成される。第２レンズ群は第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズとから構成される。第１レンズは像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成され、第５レンズは像面側の面が非球面形状に形成される。当該構成において本発明の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズの焦点距離をｆ１、第２レンズの焦点距離をｆ２、第１レンズと第２レンズとの間の光軸上の距離をＤ１２、第１レンズのアッベ数をνｄ１、第２レンズのアッベ数をνｄ２としたとき、次の条件式（１）〜（５）を満足する。
０．０３＜ｆ１／ｆ２＜０．３ （１）
−４５＜ｆ２／ｆ＜−５ （２）
０．１＜Ｄ１２／ｆ＜０．８ （３）
４０＜νｄ１ （４）
４０＜νｄ２ （５）

また、本発明の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に第１レンズ群と第２レンズ群とが配置されて構成されるとともに、第１レンズ群は、負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、第３レンズとから構成され、第２レンズ群は、第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズとから構成される。このうち第１レンズは像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成され、第３レンズは物体側の面の曲率半径が負となる形状に形成される。また、第５レンズは像面側の面が非球面形状に形成される。当該構成において本発明に係る撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズの焦点距離をｆ１、第２レンズの焦点距離をｆ２、第２レンズと第３レンズとの間の光軸上の距離をＤ２３としたとき、次の条件式（１）および（６）を満足する。
０．０３＜ｆ１／ｆ２＜０．３ （１）
０．３＜Ｄ２３／ｆ＜３．０ （６）

撮像レンズとしてこのような構成によれば、負の屈折力を有する第１レンズと、同じく負の屈折力を有する第２レンズとの２枚の負レンズによって広角化が好適に図られる。従来の一般的な撮像レンズのように第１レンズの屈折力を強くして広角化を図ろうとすると、第１レンズの像面側の凹面は半球形状に近い形状になる。レンズ面の形状が半球形状に近づくと、反射防止コート等を均一にコートすることが困難になり、ひいては撮像レンズの品質低下や製造コストの上昇を招く。この点、本発明に係る撮像レンズでは、第１レンズおよび第２レンズの２枚の負レンズによって広角化が図られる構成であるため、第１レンズの像面側の凹面は半球形状から乖離した形状になる。よって、撮像レンズの製造し易さを確保しつつ、撮像レンズの広角化を好適に図ることが可能になる。

本発明の撮像レンズは、上記条件式（１）に示されるように、第１レンズの屈折力に比較して第２レンズの屈折力が弱い構成となっている。第２レンズは、第１レンズで発生した諸収差を補正するための収差補正レンズとしての役割を担う。条件式（１）は、非点収差、色収差、および歪曲収差を良好に補正するための条件である。上限値「０．３」を超えると、歪曲収差の補正には有利になる。しかし、倍率色収差が補正不足（基準波長の結像点に対して短波長の結像点が光軸に近づく方向に移動）になるとともに非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．０３」を下回ると、色収差の補正には有利となるものの、歪曲収差が増大するため良好な結像性能を得ることが困難になる。

条件式（２）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、像面湾曲、非点収差、およびコマ収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「−５」を超えると、バックフォーカスが長くなり、撮像レンズの小型化が困難になる。また、結像面が像面側に湾曲するとともに非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−４５」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利になるものの、軸外光束に対して内方コマ収差が発生し易くなる。また、結像面が物体側に湾曲するとともに非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。

条件式（３）は、像面湾曲、非点収差、色収差、および歪曲収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「０．８」を超えると、非点隔差が増大するため良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．１」を下回ると、負の歪曲収差が増大する。また、結像面が像面側に湾曲するとともに倍率色収差が補正不足となり、良好な結像性能を得ることが困難になる。

条件式（４）および（５）は、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正するための条件である。第１レンズおよび第２レンズを、条件式（４）および（５）を満足するような低分散の材料で形成することにより、第１レンズおよび第２レンズで発生する色収差を好適に抑制することができる。これにより、可視光線から近赤外線領域までの広波長帯域にわたって良好な結像性能を得ることが可能となる。

条件式（６）は、色収差、像面湾曲、非点収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「３．０」を超えると、軸上色収差が補正過剰（基準波長の焦点位置に対して短波長の焦点位置が像面側に移動）になるとともに倍率色収差が補正不足になる。また、結像面が像面側に湾曲するとともに非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．３」を下回ると、色収差の補正には有利となるものの、結像面が物体側に湾曲するとともに非点隔差が増大することとなり、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。

なお、本発明の撮像レンズにおいて第５レンズは、像面側の面が非球面形状に形成される。ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子には、その像面に取り込むことのできる光線の入射角度の範囲として主光線角度（ＣＲＡ：Chief Ray Angle）の範囲が予め設定されている。撮影画角の大きい広角の撮像レンズでは、上記入射角度が像面周辺部において大きくなり易い。この点、本発明の撮像レンズでは、第５レンズの像面側の面が非球面形状に形成されるため、第５レンズから出射された光線の入射角度は、撮像素子の像面の中心部から周辺部にわたってＣＲＡの範囲内に好適に抑制される。

上記第３レンズは、物体側の面の曲率半径が負となる形状に形成されることが好ましい。第３レンズをこのような形状に形成することにより、像面湾曲がより良好に補正されるようになる。

上記構成の撮像レンズにおいて第２レンズは、第１レンズ、第３レンズ、第４レンズ、および第５レンズのそれぞれよりも弱い屈折力を有することが望ましい。一般に、負の屈折力を有する２枚のレンズを物体側から順に配置し、レンズ系全体の焦点距離を一定に保ちつつ像面側に配置されたレンズの屈折力を相対的に強くすると、レンズ系全体の主点の位置が第２レンズから遠ざかる方向（像面側）に移動し、バックフォーカスが長くなってしまう。このようなレンズ構成は撮像レンズの小型化にとって不利となる。そこで、レンズ系全体の中で第２レンズの屈折力を一番弱くすることにより、撮影画角の広角化と歪曲収差の補正とをバランスよく図りつつ、撮像レンズの小型化を好適に図ることができる。

上記構成の撮像レンズにおいては、より良好に色収差を補正するために次の条件式（７）を満足することが望ましい。
４０＜νｄ３ （７）

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としたとき、次の条件式（８）を満足することが望ましい。
−１５＜ｆ２／ｆ３＜−１．５ （８）

条件式（８）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差および非点収差を良好に補正するための条件である。上限値「−１．５」を超えると、軸上色収差が補正過剰になるとともに倍率色収差が補正不足になる。また、非点収差のタンジェンシャル像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−１５」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利となるものの、非点収差のタンジェンシャル像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大する。したがって、良好な結像性能を得ることが困難になる。

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、第３レンズの焦点距離をｆ３としたとき、次の条件式（９）を満足することが望ましい。
−２＜ｆ１２／ｆ３＜−０．１ （９）

条件式（９）は、色収差、非点収差、および歪曲収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「−０．１」を超えると、軸上色収差が補正過剰になるとともに倍率色収差が補正過剰（基準波長の結像点に対して短波長の結像点が光軸から遠ざかる方向に移動）になる。また、負の歪曲収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−２」を下回ると、歪曲収差を補正し易くなるものの、非点隔差が増大するため良好な結像性能を得ることが困難になる。

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さをＴ２としたとき、次の条件式（１０）を満足することが望ましい。
０．０５＜Ｔ２／ｆ＜０．５ （１０）

条件式（１０）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「０．５」を超えると、撮像レンズの小型化が困難になる。また、結像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．０５」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利となるものの、負の歪曲収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいては、さらに次の条件式（１０Ａ）を満足することが望ましい。
０．０５＜Ｔ２／ｆ＜０．２ （１０Ａ）

上記構成の撮像レンズにおいては、第３レンズの光軸上の厚さをＴ３としたとき、次の条件式（１１）を満足することが望ましい。
０．３＜Ｔ３／ｆ＜２．０ （１１）

条件式（１１）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「２．０」を超えると、撮像レンズの小型化が困難になるとともに、倍率色収差が補正不足になる。また、結像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大するとともに、負の歪曲収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．３」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利となるものの、結像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大する。よって、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいては、第４レンズは正の屈折力を有し、次の条件式（１２）および（１３）を満足することが望ましい。
４０＜νｄ４ （１２）
１５＜νｄ５＜３０ （１３）

撮像レンズとしてこのような構成によれば、正の屈折力を有する第４レンズが低分散の材料で形成され、負の屈折力を有する第５レンズは高分散の材料で形成される。屈折力および分散のこうした組合せにより、第４レンズおよび第５レンズは主として色収差を補正するためのレンズ群として機能し、軸上色収差および倍率色収差が共に良好に補正される。

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としたとき、次の条件式（１４）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ４／ｆ＜２．５ （１４）

条件式（１４）は、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をＣＲＡの範囲内に抑制しつつ、色収差、コマ収差、および歪曲収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「２．５」を超えると、軸外光束に対して外方コマ収差が発生し易くなるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。また、撮像レンズからの光線の上記入射角度をＣＲＡの範囲内に抑制することが困難になる。一方、下限値「０．５」を下回ると、撮像レンズからの光線の上記入射角度をＣＲＡの範囲内に抑制し易くなるものの、負の歪曲収差が増加することになる。また、軸外光束に対して内方コマ収差が発生し易くなるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。

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、第５レンズの焦点距離をｆ５としたとき、次の条件式（１５）を満足することが望ましい。
−２＜ｆ４／ｆ５＜−０．２ （１５）

条件式（１５）は、色収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差、および歪曲収差をバランスよく良好に補正するための条件である。上限値「−０．２」を超えると、色収差の補正が困難になるとともに、結像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大する。その結果、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−２」を下回ると、色収差の補正には有利となるものの、非点収差のタンジェンシャル像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大する。また、外方コマ収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいては、レンズ系全体のｄ線における焦点距離をｆｄ、波長８５０ｎｍにおける焦点距離をｆｉｒとしたとき、次の条件式（１６）を満足することが望ましい。
０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１ （１６）

条件式（１６）は、広波長帯域で良好な結像性能を得るための条件である。当該条件式の範囲を外れると、可視光線の焦点位置と近赤外線の焦点位置との乖離が大きくなる。このため、可視光線下での撮影時には結像性能が良好であっても、近赤外線で撮影したときには結像性能が劣化することになる。したがって、良好な結像性能を広波長帯域で得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいては、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬａとしたとき、次の条件式（１７）を満足することが望ましい。
２＜Ｌａ／ｆ＜１０ （１７）

近年、撮像レンズを通じてより広い範囲を撮影したいといった要望が強くなってきており、撮像レンズには、小型化と広角化との両立が要求されることが多い。特に薄型の携帯機器、例えばスマートフォンに内蔵される撮像レンズにおいては、限られたスペース内に撮像レンズを収納する必要があることから、撮像レンズの光軸方向の長さについて厳しい制約が課される。本願発明の撮像レンズによれば、上記条件式（１７）を満足することにより、撮像レンズの小型化と広角化とをバランスよく図ることができる。なお、撮像レンズと撮像素子の像面との間には通常、赤外線カットフィルターやカバーガラス等の挿入物が配置されることが多いが、本明細書ではこれら挿入物の光軸上の距離については空気換算長を用いている。

ところで、カメラの性能向上を目的として高画素の撮像素子が撮像レンズと組み合わせられることが多くなってきた。こうした高画素の撮像素子では各画素の受光面積が減少するため、撮影した画像が暗くなる傾向にある。これを補正するための方法として、電気回路を用いて撮像素子の受光感度を向上させる方法がある。しかし、受光感度が上がると画像の形成に直接寄与しないノイズ成分も増幅されてしまうため、新たにノイズ低減のための回路が必要になる。そこで、電気回路等を設けなくても十分に明るい画像を得るために、上記構成の撮像レンズにおいては、レンズ系全体の焦点距離をｆ、撮像レンズの入射瞳径をＤｅｐとしたとき、次の条件式（１８）を満足することが望ましい。
ｆ／Ｄｅｐ＜２．５ （１８）

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、第４レンズの焦点距離をｆ４としたとき、次の条件式（１９）を満足することが望ましい。
１．５＜ｆ３／ｆ４＜２０ （１９）

条件式（１９）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、像面湾曲、および非点収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「２０」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となるものの、結像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「１．５」を下回ると、軸上色収差および倍率色収差が共に補正過剰となる。また、結像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいて第２レンズは、物体側の面の曲率半径および像面側の面の曲率半径が共に正となる形状、すなわち光軸近傍において物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなる形状に形成されることが望ましい。

上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズの像面側の面の曲率半径をＲ２ｒ、第３レンズの物体側の面の曲率半径をＲ３ｆとしたとき、次の条件式（２０）を満足することが望ましい。
−２＜Ｒ２ｒ／Ｒ３ｆ＜−０．２ （２０）

条件式（２０）は、非点収差、像面湾曲、および歪曲収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「−０．２」を超えると、結像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−２」を下回ると、非点隔差が増大するとともに負の歪曲収差が増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズ群と第２レンズ群との間、すなわち第３レンズと第４レンズとの間に絞りが配置されることが望ましい。このような位置に絞りを配置することにより、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度がＣＲＡの範囲内に好適に抑制されるとともに、倍率色収差および歪曲収差等の諸収差が好適に抑制されることになる。絞りが当該位置よりも像面側に配置されると、倍率色収差の補正には有利となるものの、撮像レンズから出射した光線の入射角度をＣＲＡの範囲内に抑制することが困難になる。また、第１レンズが大型化するため撮像レンズの小型化が困難になる。一方、絞りが上記位置よりも物体側に配置されると、軸外光の倍率色収差および歪曲収差の補正が困難になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。

本発明の撮像レンズは、画角を２ωとしたとき、１２０°≦２ωを満足することが望ましい。本条件式を満足することにより、撮像レンズの広角化が図られ、撮像レンズの小型化と広角化との両立が好適に図られる。

なお、本発明においては、上述のようにレンズの形状を曲率半径の符号を用いて特定している。曲率半径が正か負かは一般的な定義、すなわち光の進行方向を正として、曲率中心がレンズ面からみて像面側にある場合には曲率半径を正とし、物体側にある場合には曲率半径を負とする定義に従っている。よって、「曲率半径が正となる物体側の面」とは、物体側の面が凸面であることを指し、「曲率半径が負となる物体側の面」とは、物体側の面が凹面であることを指す。また、「曲率半径が正となる像面側の面」とは、像面側の面が凹面であることを指し、「曲率半径が負となる像面側の面」とは、像面側の面が凸面であることを指す。なお、本明細書での曲率半径は近軸の曲率半径を指しており、レンズ断面図におけるレンズの概形にそぐわない場合がある。

本発明の撮像レンズによれば、諸収差が良好に補正された高い解像度を有しながらも、小型のカメラへの組込みに特に適した広角の撮像レンズを提供することができる。

数値実施例１に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。 図１に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。 図１に示す撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例２に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。 図４に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。 図４に示す撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例３に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。 図７に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。 図７に示す撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例４に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。 図１０に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。 図１０に示す撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例５に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。 図１３に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。 図１３に示す撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例６に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。 図１６に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。 図１６に示す撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例７に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。 図１９に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。 図１９に示す撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。

以下、本発明を具体化した一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１、図４、図７、図１０、図１３、図１６、および図１９は、本実施の形態の数値実施例１〜７に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。いずれの数値実施例も基本的なレンズ構成は同一であるため、ここでは数値実施例１の概略断面図を参照しながら、本実施の形態に係る撮像レンズについて説明する。

本実施の形態に係る撮像レンズは、第１レンズ群と、開口絞りと、第２レンズ群とから構成される。このうち第１レンズ群は、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズとから構成され、第２レンズ群は第４レンズと第５レンズとから構成される。

詳しくは図１に示されるように、第１レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、負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とが配列されて構成される。第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、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とが配列されて構成される。第１レンズ群の第３レンズＬ３と第２レンズ群の第４レンズＬ４との間には開口絞りＳＴが配置される。また、第５レンズＬ５と撮像素子の像面ＩＭとの間にはフィルタ１０が配置される。このフィルタ１０は割愛することも可能である。

第１レンズＬ１は、物体側の面の曲率半径ｒ１および像面側の面の曲率半径ｒ２が共に正となる形状であり、光軸Ｘの近傍において物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなる形状に形成される。当該第１レンズＬ１の形状は本数値実施例１に係る形状に限定されない。第１レンズＬ１の形状は、像面側の面の曲率半径ｒ２が正となる形状であればよい。数値実施例６および７の第１レンズＬ１は、物体側の面の曲率半径ｒ１が負となる形状、すなわち光軸Ｘの近傍において両凹レンズとなる形状の例である。

第２レンズＬ２は、物体側の面の曲率半径ｒ３および像面側の面の曲率半径ｒ４が共に正となる形状であり、光軸Ｘの近傍において物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなる形状に形成される。

第３レンズＬ３は、物体側の面の曲率半径ｒ５および像面側の面の曲率半径ｒ６が共に負となる形状であって、光軸Ｘの近傍において物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとなる形状に形成される。第３レンズＬ３の形状は本数値実施例１に係る形状に限定されない。第３レンズＬ３の形状は、像面側の面の曲率半径ｒ６が負となる形状であればよい。数値実施例６および７の第３レンズＬ３は、物体側の面の曲率半径ｒ５が正となる形状、すなわち光軸Ｘの近傍において両凸レンズとなる形状の例である。

第４レンズＬ４は、物体側の面の曲率半径ｒ８が正となり、像面側の面の曲率半径ｒ９が負となる形状であって、光軸Ｘの近傍において両凸レンズとなる形状に形成される。この第４レンズＬ４の形状は本数値実施例１に係る形状に限定されない。第４レンズＬ４の形状は、像面側の面の曲率半径ｒ９が負となる形状であればよい。数値実施例６および７の第４レンズＬ４は、物体側の面の曲率半径ｒ８が負となる形状、すなわち光軸Ｘの近傍において物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとなる形状の例である。

第５レンズＬ５は、物体側の面の曲率半径ｒ１０および像面側の面の曲率半径ｒ１１が共に負となる形状であって、光軸Ｘの近傍において物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとなる形状に形成される。第５レンズＬ５の形状は本数値実施例１に係る形状に限定されない。第５レンズＬ５の形状は、物体側の面の曲率半径ｒ１０が負となる形状であればよい。数値実施例６および７の第５レンズＬ５は、像面側の面の曲率半径ｒ１１が正となる形状、すなわち光軸Ｘの近傍において両凹レンズとなる形状の例である。

本実施の形態に係る撮像レンズは、以下に示す条件式（１）〜（１８）を満足する。
０．０３＜ｆ１／ｆ２＜０．３ （１）
−４５＜ｆ２／ｆ＜−５ （２）
０．１＜Ｄ１２／ｆ＜０．８ （３）
４０＜νｄ１ （４）
４０＜νｄ２ （５）
０．３＜Ｄ２３／ｆ＜３．０ （６）
４０＜νｄ３ （７）
−１５＜ｆ２／ｆ３＜−１．５ （８）
−２＜ｆ１２／ｆ３＜−０．１ （９）
０．０５＜Ｔ２／ｆ＜０．５ （１０）
０．０５＜Ｔ２／ｆ＜０．２ （１０Ａ）
０．３＜Ｔ３／ｆ＜２．０ （１１）
４０＜νｄ４ （１２）
１５＜νｄ５＜３０ （１３）
０．５＜ｆ４／ｆ＜２．５ （１４）
−２＜ｆ４／ｆ５＜−０．２ （１５）
０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１ （１６）
２＜Ｌａ／ｆ＜１０ （１７）
ｆ／Ｄｅｐ＜２．５ （１８）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆｄ：レンズ系全体のｄ線における焦点距離
ｆｉｒ：レンズ系全体の波長８５０ｎｍにおける焦点距離
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
Ｔ２：第２レンズＬ２の光軸上の厚さ
Ｔ３：第３レンズＬ３の光軸上の厚さ
Ｄ１２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間の光軸上の距離
Ｄ２３：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間の光軸上の距離
Ｌａ：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
（フィルター１０は空気換算長）
νｄ１：第１レンズＬ１のアッベ数
νｄ２：第２レンズＬ２のアッベ数
νｄ３：第３レンズＬ３のアッベ数
νｄ４：第４レンズＬ４のアッベ数
νｄ５：第５レンズＬ５のアッベ数
Ｄｅｐ：入射瞳径

さらに、数値実施例１〜５は次の条件式（１９）および（２０）も満足する。
１．５＜ｆ３／ｆ４＜２０ （１９）
−２＜Ｒ２ｒ／Ｒ３ｆ＜−０．２ （２０）
但し、
Ｒ２ｒ：第２レンズＬ２の像面側の面の曲率半径（＝ｒ４）
Ｒ３ｆ：第３レンズＬ３の物体側の面の曲率半径（＝ｒ５）

なお、上記各条件式の全てを満たす必要はなく、上記各条件式のそれぞれを単独に満たすことにより、各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。

本実施の形態では、第１レンズＬ１から第５レンズＬ５までの各レンズのレンズ面が非球面で形成されている。これら非球面の非球面式を次式に示す。

但し、
Ｚ：光軸方向の距離
Ｈ：光軸に直交する方向の光軸からの距離
Ｃ：近軸曲率（＝１／ｒ、ｒ：近軸曲率半径）
ｋ：円錐定数
Ａｎ：第ｎ次の非球面係数

次に、本実施の形態に係る撮像レンズの数値実施例を示す。各数値実施例において、ｆはレンズ系全体の焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。ｉは物体側より数えた面番号、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線の屈折率、ｎｉｒは波長８５０ｎｍの屈折率、νｄはアッベ数を示す。なお、＊（アスタリスク）の符号が付加された面番号は非球面であることを示す。

数値実施例１
基本的なレンズデータ

T2=0.400mm
T3=3.064mm
fd=2.429mm
fir=2.437mm
f12=-5.581
La=15.415mm
Dep=1.106mm

各条件式の値を以下に示す。
f1/f2=0.165
f2/f=-17.335
D12/f=0.720
D23/f=0.654
f2/f3=-4.466
f12/f3=-0.592
T2/f=0.165
T3/f=1.254
f4/f=1.099
f4/f5=-0.683
fir/fd=1.003
La/f=6.346
f/Dep=2.2
f3/f4=3.532
R2r/R3f=-0.835
このように、本数値実施例１に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。

図２は、半画角ωに対応する横収差をタンジェンシャル方向とサジタル方向とに分けて示した収差図である（図５、図８、図１１、図１４、図１７、および図２０においても同じ）。また、図３は、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示した収差図である。このうち非点収差図においてＳはサジタル像面を、Ｔはタンジェンシャル像面をそれぞれ示す（図６、図９、図１２、図１５、図１８、および図２１においても同じ）。図２および図３に示されるように、本数値実施例１に係る撮像レンズによれば諸収差が良好に補正される。

数値実施例２
基本的なレンズデータ

T2=0.400mm
T3=4.329mm
fd=2.634mm
fir=2.641mm
f12=-7.543
La=15.904mm
Dep=1.200mm

各条件式の値を以下に示す。
f1/f2=0.086
f2/f=-38.046
D12/f=0.314
D23/f=0.783
f2/f3=-11.290
f12/f3=-0.850
T2/f=0.152
T3/f=1.644
f4/f=1.066
f4/f5=-0.718
fir/fd=1.003
La/f=6.039
f/Dep=2.2
f3/f4=3.162
R2r/R3f=-0.624
このように、本数値実施例２に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。

図５は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図６は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図５および図６に示されるように、本数値実施例２に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。

数値実施例３
基本的なレンズデータ

T2=0.400mm
T3=2.484mm
fd=2.498mm
fir=2.508mm
f12=-6.409
La=14.263mm
Dep=1.138mm

各条件式の値を以下に示す。
f1/f2=0.072
f2/f=-40.100
D12/f=0.506
D23/f=0.715
f2/f3=-3.874
f12/f3=-0.248
T2/f=0.160
T3/f=0.994
f4/f=0.995
f4/f5=-0.621
fir/fd=1.004
La/f=5.709
f/Dep=2.2
f3/f4=10.401
R2r/R3f=-0.918
このように、本数値実施例３に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。

図８は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図９は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図８および図９に示されるように、本数値実施例３に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。

数値実施例４
基本的なレンズデータ

T2=0.400mm
T3=2.562mm
fd=2.739mm
fir=2.747mm
f12=-4.673
La=12.907mm
Dep=1.248mm

各条件式の値を以下に示す。
f1/f2=0.051
f2/f=-36.603
D12/f=0.267
D23/f=0.373
f2/f3=-12.231
f12/f3=-0.570
T2/f=0.146
T3/f=0.936
f4/f=0.966
f4/f5=-0.674
fir/fd=1.003
La/f=4.713
f/Dep=2.2
f3/f4=3.097
R2r/R3f=-0.848
このように、本数値実施例４に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。

図１１は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図１２は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図１１および図１２に示されるように、本数値実施例４に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。

数値実施例５
基本的なレンズデータ

T2=0.400mm
T3=1.382mm
fd=3.110mm
fir=3.118mm
f12=-6.238
La=12.476mm
Dep=1.418mm

各条件式の値を以下に示す。
f1/f2=0.105
f2/f=-22.031
D12/f=0.140
D23/f=0.531
f2/f3=-1.846
f12/f3=-0.168
T2/f=0.129
T3/f=0.444
f4/f=0.791
f4/f5=-0.572
fir/fd=1.003
La/f=4.012
f/Dep=2.2
f3/f4=15.093
R2r/R3f=-0.992
このように、本数値実施例５に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。

図１４は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図１５は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図１４および図１５に示されるように、本数値実施例５に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。

数値実施例６
基本的なレンズデータ

T2=0.400mm
T3=4.020mm
fd=2.643mm
fir=2.652mm
f12=-4.067
La=15.910mm
Dep=1.205mm

各条件式の値を以下に示す。
f1/f2=0.253
f2/f=-8.138
D12/f=0.442
D23/f=1.357
f2/f3=-5.796
f12/f3=-1.096
T2/f=0.151
T3/f=1.521
f4/f=1.895
f4/f5=-1.390
fir/fd=1.003
La/f=6.020
f/Dep=2.2
このように、本数値実施例６に係る撮像レンズは上記条件式（１）〜（１８）を満足する。

図１７は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図１８は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図１７および図１８に示されるように、本数値実施例６に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。
数値実施例７
基本的なレンズデータ

T2=0.400mm
T3=1.100mm
fd=2.733mm
fir=2.742mm
f12=-5.224
La=15.904mm
Dep=1.142mm

各条件式の値を以下に示す。
f1/f2=0.222
f2/f=-11.090
D12/f=0.449
D23/f=2.269
f2/f3=-10.761
f12/f3=-1.855
T2/f=0.146
T3/f=0.402
f4/f=2.216
f4/f5=-1.877
fir/fd=1.003
La/f=5.819
f/Dep=2.4
このように、本数値実施例７に係る撮像レンズは上記条件式（１）〜（１８）を満足する。

図２０は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図２１は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図２０および図２１に示されるように、本数値実施例７に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。

以上説明した本実施の形態に係る撮像レンズは、１２０°以上の非常に広い画角（２ω）を有する。具体的には、上述の数値実施例１〜７に係る撮像レンズは１４０°の広い画角を有する。本実施の形態に係る撮像レンズによれば、従来の撮像レンズよりも小型でありながらも広い範囲を撮影することが可能となる。

また、本実施の形態に係る撮像レンズのＦｎｏは２．２〜２．４と小さな値になっている。本実施の形態に係る撮像レンズによれば、撮像素子においてノイズ低減用の電気回路等を設けなくても十分に明るい画像を得ることができる。

したがって、上記実施の形態に係る撮像レンズをスマートフォンや携帯電話等の携帯機器、デジタルカメラ、赤外線カメラ、デジタルビデオカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、カプセル内視鏡等の撮像光学系に適用した場合、当該カメラの高機能化と小型化の両立を図ることができる。

本発明は、スマートフォンや携帯電話機、デジタルカメラ、赤外線カメラ、デジタルビデオカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、カプセル内視鏡等の比較的小型のカメラに組み込まれる撮像レンズに適用することができる。

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
１０ フィルタ

Claims (8)

1. 物体側から像面側に向かって順に第１レンズ群と第２レンズ群とが配置されて構成され、
   前記第１レンズ群は、負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、第３レンズとから構成され、
   前記第２レンズ群は第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズとから構成され、
   前記第１レンズは像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成され、
   前記第５レンズは像面側の面が非球面形状に形成され、
   レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上の距離をＤ１２、前記第１レンズのアッベ数をνｄ１、前記第２レンズのアッベ数をνｄ２としたとき、
   ０．０３＜ｆ１／ｆ２＜０．３、
   −４５＜ｆ２／ｆ＜−５、
   ０．１＜Ｄ１２／ｆ＜０．８、
   ４０＜νｄ１、
   ４０＜νｄ２、
   を満足する撮像レンズ。
2. 前記第２レンズと前記第３レンズとの間の光軸上の距離をＤ２３としたとき、
   ０．３＜Ｄ２３／ｆ＜３．０、
   を満足する請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 物体側から像面側に向かって順に第１レンズ群と第２レンズ群とが配置されて構成され、
   前記第１レンズ群は、負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、第３レンズとから構成され、
   前記第２レンズ群は第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズとから構成され、
   前記第１レンズは像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成され、
   前記第３レンズは物体側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、
   前記第５レンズは像面側の面が非球面形状に形成され、
   レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第２レンズと前記第３レンズとの間の光軸上の距離をＤ２３としたとき、
   ０．０３＜ｆ１／ｆ２＜０．３、
   ０．３＜Ｄ２３／ｆ＜３．０、
   を満足する撮像レンズ。
4. 前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上の距離をＤ１２としたとき、
   ０．１＜Ｄ１２／ｆ＜０．８、
   を満足する請求項３に記載の撮像レンズ。
5. −４５＜ｆ２／ｆ＜−５、
   を満足する請求項３または４に記載の撮像レンズ。
6. 前記第３レンズの焦点距離をｆ３としたとき、
   −１５＜ｆ２／ｆ３＜−１．５、
   を満足する請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
7. 前記第２レンズの光軸上の厚さをＴ２としたとき、
   ０．０５＜Ｔ２／ｆ＜０．５、
   を満足する請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
8. レンズ系全体のｄ線における焦点距離をｆｄ、波長８５０ｎｍにおける焦点距離をｆｉｒとしたとき、
   ０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１、
   を満足する請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像レンズ。

Images