JP5680741B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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、情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）およびスマートフォン等の撮像装置に関するものである。

近年、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、携帯電話機やスマートフォンに画像入力用のカメラモジュールが搭載されることが一般的になっている。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。

このような撮像レンズとして、レンズ枚数を少なくすることにより、例えばレンズ枚数を４枚、さらに３枚にすることにより小型化したものが知られている。また、より高い解像力が求められるときに用いる撮像レンズとして、使用するレンズ枚数を増加させたもの、例えば５枚のレンズを用いて光学性能を向上させようとするものが知られている。

上記のように５枚のレンズを用いて光学性能を向上させようとするものとして、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負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、正の屈折力を有する第５レンズを配置してなるものが知られている（特許文献１〜９参照）。

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しかしながら、上記のように５枚のレンズを用いた撮像レンズは（例えば特許文献１の撮像レンズ等はＦナンバーを２．８程度にすることを前提としており）、開口を大きくして明るくしようとすると解像力が低下してしまい十分な明るさを得ることが難しくなる。

また、上記５枚構成の撮像レンズにおいて、厚みを薄く（光学全長を短く）しようとすると諸収差（例えば、色収差や歪曲収差）の発生を抑えることが難しくなり所望の解像力が得られなくなるという問題が生じる。

さらに、注目する被写体の写る中央領域の範囲と背景の写る周辺領域の範囲とのバランスを保ちつつ、背景の画像品質をも向上させたいという要請もあり、対角での画角が５０°以上となる領域についても良好な解像が得られる撮像レンズが求められている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、全長の短縮化を図りつつ、明るく周辺画角まで高解像とすることができる撮像レンズおよびこの撮像レンズを搭載した撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負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、正の屈折力を有する第５レンズからなり、第５レンズの像側面が、１つ以上の変曲点を有する非球面形状をなし、かつ、近軸領域において像側に凹形状をなすものであり、以下の条件式（１ａ）：１．０≦ＴＬ／ｆ≦１．８、条件式（２ａ）：０．０９＜Ｄｇ_２−３／ｆ、条件式（３ａ）：０．０７＜｜Ｎ２-Ｎ３｜、条件式（４ａ）：−３５≦ｆ１／ｆ≦−２．３を同時に満足することを特徴とするものである。ただし、ＴＬは光学全長（但し第５レンズの像側面から像面までを空気換算長とした場合の光学全長とする）、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、Ｄｇ_２−３は第２レンズの像側面と第３レンズの物体側面との間隔（空気間隔）、Ｎ２は第２レンズを形成している光学部材の屈折率、Ｎ３は第３レンズを形成している光学部材の屈折率とする。

上記撮像レンズは、条件式（５ａ）：０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．４０を満たすものとすることができる。ただし、ｆ１２は第１レンズと第２レンズの合成焦点距離とする。

上記撮像レンズは、条件式（６ａ）：５４＜ν２を満たすものとすることができる。ただし、ν２は第２レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（７ａ）：２０＜ν３＜３５を満たすものとすることができる。ただし、ν３は第３レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（８ａ）：−１２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜−０．２１を満足するものとすることができる。ただし、Ｒ１を第１レンズの物体側面（第１番目のレンズ面）の曲率半径、Ｒ２を第１レンズの像側面（第２番目のレンズ面）の曲率半径とする。

上記撮像レンズは、条件式（９ａ）：２０＜ν１＜９５を満足するものとすることができる。ただし、ν１を第１レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（１０ａ）：０．７≦ｆ４／ｆ≦２．１を満足するものとすることができる。ただし、ｆ４を第４レンズの焦点距離とする。

上記撮像レンズは、条件式（１１ａ）：０．２５＜（Ｄｇ２＋Ｄｇ３）／ｆ＜０．７を満足するものとすることができる。ただし、Ｄｇ２を第２レンズの中心厚（第２レンズの物体側面と像側面との光軸上での間隔；実長）、Ｄｇ３を第３レンズの中心厚（第３レンズの物体側面と像側面との光軸上での間隔；実長）とする。

上記撮像レンズは、条件式（１２ａ）：５０＜ν４＜６５を満足するものとすることができる。ただし、ν４を第４レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（１３ａ）：５０＜ν５＜６５を満足するものとすることができる。ただし、ν５を第５レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（１４ａ）：−４＜Σ（ｆｉ／νｉ）／ｆ＜４を満足するものとすることができる。ただし、式：Σ（ｆｊ／νｊ）／ｆは、式：［（ｆ１／ν１）＋（ｆ２／ν２）＋（ｆ３／ν３）＋（ｆ４／ν４）＋（ｆ５／ν５）］／ｆを意味するものとする。

上記第５レンズの像側面は、極点を１つのみ有するものとすることができる。

上記撮像レンズは、条件式（４ｂ）：−３０≦ｆ１／ｆ≦−４．０を満足するものとすることができる。

上記撮像レンズは、条件式（５ｂ）：０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０を満足するものとすることができる。ただし、ｆ１２を第１レンズと第２レンズの合成焦点距離とする。

上記撮像レンズは、条件式（５ｃ）：０．６０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０を満足するものとすることができる。ただし、ｆ１２を第１レンズと第２レンズの合成焦点距離とする。

上記撮像レンズは、条件式（６ｂ）：５４＜ν２＜７９を満足するものとすることができる。ただし、ν２を第２レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（９ｂ）：２０＜ν１＜７５を満足するものとすることができる。ただし、ν１を第１レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（９ｃ）：５０＜ν１＜６５を満足するものとすることができる。ただし、ν１を第１レンズのアッベ数とする。

上記撮像レンズは、条件式（１４ｂ）を満足するものとすることができる。ただし、Σ（ｆｊ／νｊ）／ｆは、［（ｆ１／ν１）＋（ｆ２／ν２）＋（ｆ３／ν３）＋（ｆ４／ν４）＋（ｆ５／ν５）］／ｆを意味するものとする。

本発明の撮像装置は、上記撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像を撮像して得た撮像信号を出力する撮像素子とを備えたことを特徴とするものである。

なお、本件での極点とは、所定の有効領域内の極点について限定し、光軸からの距離r、rでの深さをf(r)として、f(r)関数の局所的な最大値または最小値のことを極値といいその点を極点とする。極値は局所的な概念であるため、ある点で極値をとってもその点が全域的な最大・最小値を取るとは限らないが、極値自体が適当な区間における最大・最小値の候補と考えることができる。

また、本件での変曲点とは、所定の有効領域内の曲線上で、接円の曲率の符号（プラス、マイナス）が変化する点（この点では０となる）をいう。

また、曲率とは、近軸曲率の事である。

本発明の撮像レンズによれば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負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、正の屈折力を有する第５レンズを配置し、第５レンズの像側面を、１つ以上の変曲点を有する非球面形状をなすとともに、近軸領域において像側に凹形状をなすものとし、条件式（１ａ）：１．０≦ＴＬ／ｆ≦１．８、条件式（２ａ）：０．０９＜Ｄｇ_２−３／ｆ、条件式（３ａ）：０．０７＜｜Ｎ２-Ｎ３｜、条件式（４ａ）：−３５≦ｆ１／ｆ≦−２．３を同時に満足するものとしたので、全長の短縮化を図りつつ、明るく周辺画角まで高解像とすることができる。

ここで、条件式（１ａ）は、光学全長とレンズ全系の焦点距離との比率の範囲を規定するものである。

条件式（１ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、各レンズのパワーを大きくしなければならないので諸収差が悪化し、光学性能が低下するという問題が生じる。また、第１レンズの物体側面において軸上光束と軸外光束とが接近しすぎるので、これらの軸上光束と軸外光束の双方について同時に収差バランスを取ることが難しくなるという問題が生じる。

一方、条件式（１ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、光学系の小型化が難しくなるため、小型であることが要求される撮像装置への適用が困難になる。

また、条件式（２ａ）は、第２レンズと第３レンズとの間の空気間隔とレンズ全系の焦点距離との比率に関し、球面収差とコマ収差とをバランスさせるための望ましい範囲を規定するものである。

条件式（２ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、第２レンズから射出される軸外光線の光線高さと第３レンズに入射する軸上光線の光線高さとの差が小さくなるため、球面収差がオーバー（補正過剰）になりやすくなるとともに、コマ収差が悪化し非点収差への悪影響が増大するという問題が生じる。

さらに、条件式（３ａ）は、第２レンズの屈折率と第３レンズの屈折率の差の望ましい範囲を規定するものである。

条件式（３ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、明るいレンズの場合には、球面収差がオーバー（補正過剰）の方向に増大しやすくなるとともに、ペッツバール和（Petzval sum）が大きくなって像面湾曲がアンダー（補正不足）の方向に増大するという問題が生じる。

条件式（４ａ）：−３５≦ｆ１／ｆ≦−２．３は、第１レンズの焦点距離とレンズ全系の焦点距離との比率に関し、諸収差の発生を抑制するための範囲を規定するものである。

条件式（４ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、コマ収差と球面収差が発生し、良好な収差補正を行うことが困難になる。

一方、条件式（４ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、非点収差とコマ数差が発生し、良好な収差補正を行うことが困難になる。

本発明の実施形態による撮像レンズを搭載した撮像装置の概略構成を示す断面図 実施例１の撮像レンズの断面を示す断面図 実施例２の撮像レンズの断面を示す断面図 実施例３の撮像レンズの断面を示す断面図 実施例１の撮像レンズの収差図 実施例２の撮像レンズの収差図 実施例３の撮像レンズの収差図 本発明の撮像レンズを搭載した携帯電話を示す図 本発明の撮像レンズを搭載したスマートフォンを示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態による撮像レンズ１００を備えた撮像装置２００の概略構成を示す図である。

図１に示す撮像レンズ１００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、およびＰＤＡ等に用いて好適なものである。

また、図１に示す撮像装置２００は、上記撮像レンズ１００と、この撮像レンズ１００によって形成された被写体Ｈを表す光学像Ｈｋに応じた撮像信号Ｐｋを出力するＣＣＤやＣＭＯＳ等などからなる撮像素子２１０とを備えている。撮像素子２１０の撮像面２１１は、この撮像レンズ１００の結像面Ｍｋに配置されている。

撮像レンズ１００を構成する最も像側のレンズである第５レンズＬ５と撮像素子２１０との間には、撮像レンズ１００を装着する撮像装置２００の構成に応じて、種々の光学部材Ｃｇを配置することができる。例えば、光学部材Ｃｇとして、撮像面保護用のカバーガラス、赤外線カットフィルタ、ＮＤフィルタなどの光学部材等を配置することができる。なお、光学部材Ｃｇは平行平面板からなるものとすることができる。

撮像レンズ１００は、５枚のレンズで構成された結像用の撮像レンズである。

この撮像レンズ１００は、光軸Ｚ１に沿って、物体側（図中矢印-Ｚ方向の側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１、正の屈折力を有する第２レンズＬ２、負の屈折力を有する第３レンズＬ３、正の屈折力を有する第４レンズＬ４、正の屈折力を有する第５レンズＬ５を配置して構成したものである。

第５レンズＬ５の像側面Ｓ１１は、１つ以上の変曲点を有する非球面形状をなすとともに、近軸領域において像側に凹形状をなすものである。

さらに、この撮像レンズ１００は、条件式（１ａ）：１．０≦ＴＬ／ｆ≦１．８、条件式（２ａ）：０．０９＜Ｄｇ_２−３／ｆ、条件式（３ａ）：０．０７＜｜Ｎ２-Ｎ３｜、条件式（４ａ）：−３５≦ｆ１／ｆ≦−２．３を同時に満足するものである。ただし、ＴＬは光学全長（但し像側の平行平面板は空気換算長とする）、ｆはレンズ全系の焦点距離、Ｄｇ_２−３は第２レンズＬ２の像側面Ｓ４と第３レンズＬ３の物体側面Ｓ６との間隔（空気間隔）、Ｎ２は第２レンズＬ２を形成している光学部材の屈折率、Ｎ３は第３レンズＬ３を形成している光学部材の屈折率である。

なお、条件式（２ａ）：０．０９＜Ｄｇ_２−３／ｆは、上限を設けて、条件式（２ｂ）：０．０９＜Ｄｇ_２−３／ｆ＜０．２１とすることが望ましい。また、条件式（３ａ）：０．０７＜｜Ｎ２-Ｎ３｜は、上限を設けて、条件式（３ｂ）：０．０７＜｜Ｎ２-Ｎ３｜＜０．１８とすることが望ましい。また、条件式（４ａ）：−３５≦ｆ１／ｆ≦−２．３は、条件式（４ｂ）：−３０≦ｆ１／ｆ≦−４．０とすることが望ましい。

後述の実施例１〜３は、上記本発明の実施形態による撮像レンズの１例を示すものである。

また、第５レンズＬ５の像側面Ｓ１１は、極点を１つのみ有するものとすることができる。

また、上記撮像レンズ１００は、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に開口絞りＳｔを配置することができる。第２レンズと第３レンズとの間に開口絞りＳｔが配置されるように撮像レンズを構成すれば、ペッツバール和（Petzval sum）を小さくすることができるので像面湾曲をより良好に補正することができる。また、第２レンズより物体側に開口絞りが配置される場合に比して、より確実に、球面収差、軸上の色収差、およびコマ収差の発生を抑制しつつ、明るく（Ｆナンバーを小さく）することができる。

また、上記撮像レンズ１００は、第２レンズＬ２の物体側に開口絞りＳｔを配置することができる。第２レンズの物体側に開口絞りが配置されるように撮像レンズを構成すれば、第２レンズより像側に開口絞りが配置される場合に比して、結像面への光束の入射角を小さくすることができ、この結像面上での像高に応じた入射光量および歪曲収差の急激な変化を抑制することができる。これとともに、より確実に光学全長を短縮することができる。

上記撮像レンズ１００は、以下の各条件式を適宜選択的に満たすものとすることができる。

条件式（５ａ）：０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．４０
条件式（５ｂ）：０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０
条件式（５ｃ）：０．６０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０
条件式（５ｄ）：０．６５≦ｆ１２／ｆ≦１．３０
条件式（６ａ）：５４＜ν２
条件式（６ｂ）：５４＜ν２＜７９
条件式（６ｃ）：５５＜ν２＜６５
条件式（７ａ）：２０＜ν３＜３５
条件式（８ａ）：−１２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜−０．２１
条件式（９ａ）：２０＜ν１＜９５
条件式（９ｂ）：２０＜ν１＜７５
条件式（９ｃ）：５０＜ν１＜６５
条件式（１０ａ）：０．７≦ｆ４／ｆ≦２．１
条件式（１１ａ）：０．２５＜（Ｄｇ２＋Ｄｇ３）／ｆ＜０．７
条件式（１２ａ）：５０＜ν４＜６５
条件式（１３ａ）：５０＜ν５＜６５
条件式（１４ａ）：−４＜Σ（ｆｉ／νｉ）／ｆ＜４
条件式（１４ｂ）：−２＜Σ（ｆｉ／νｉ）／ｆ＜０．５
＜各パラメータの意味＞
ｆ：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
ｆ３：第３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
ｆｉ：第ｉレンズの焦点距離（ただし、ｉ＝１〜５）
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ＴＬ：光学全長（但し像側の平行平面板は空気換算長とする）
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ν３：第３レンズのアッベ数
ν４：第４レンズのアッベ数
ν５：第５レンズのアッベ数
νｉ：第ｉレンズを形成する光学部材のアッベ数（ただし、ｉ＝１〜５）
Ｄｇ２：第２レンズの中心厚（第２レンズの物体側面と像側面との光軸上での間隔；実長）
Ｄｇ３：第３レンズの中心厚（第３レンズの物体側面と像側面との光軸上での間隔；実長）
Ｄｇ_２−３：第２レンズの像側面と第３レンズの物体側面との間隔（空気間隔）
Ｒ１：第１レンズの物体側面（第１番目のレンズ面）の曲率半径
Ｒ２：第１レンズの像側面（第２番目のレンズ面）の曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像側面（第４番目のレンズ面）の曲率半径
Ｎ２：第２レンズを形成している光学部材の屈折率
Ｎ３：第３レンズを形成している光学部材の屈折率
なお、式：Σ（ｆｊ／νｊ）／ｆは、式：［（ｆ１／ν１）＋（ｆ２／ν２）＋（ｆ３／ν３）＋（ｆ４／ν４）＋（ｆ５／ν５）］／ｆを意味する。

また、物体側面は物体側のレンズ面を意味する。像側面は像側のレンズ面を意味する。

なお、焦点距離は値に正負を持たせて定められたものであり、光学要素（レンズ等）に対してこの光学要素の像側に焦点が定められる場合を正、この光学要素の物体側に焦点が定められる場合を負とする。

また、曲率半径は値に正負を持たせて定められたものであり、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負とする。なお、この曲率半径の値は、レンズ面が非球面の場合には、その非球面における近軸領域の曲率半径の値を用いる。

＜各条件式の効果の説明＞
条件式（５ａ）：０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．４０は、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離とレンズ全系の焦点距離との比率に関し、歪曲収差の発生を抑えつつ、適正なバックフォーカスを確保するための望ましい範囲を規定するものである。

条件式（５ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、第１レンズおよび第２レンズの合成焦点距離が短くなりすぎて、バックフォーカスの確保が難しくなるとともに、大きな歪曲収差が発生するため、実用に耐えられなくなるという問題が生じる。

一方、条件式（５ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、バックフォーカスが長くなり光学全長を短かくすることが困難になるという問題が生じる。

さらに、条件式（５ｂ）：０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０を満足するように撮像レンズを構成すれば、上記下限、上限で発生する問題をより確実に改善することができる。

また、条件式（５ｃ）：０．６０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０は、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離とレンズ全系の焦点距離との比率に関し、歪曲収差の発生を抑えつつ、適正なバックフォーカスを確保するための望ましい範囲を規定するものである。

条件式（５ｃ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、第１レンズおよび第２レンズの合成焦点距離が短くなりすぎて、バックフォーカスの確保が難しくなるとともに、大きな歪曲収差が発生するため、実用に耐えられなくなるという問題が生じる。

一方、条件式（５ｃ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、バックフォーカスが長くなり光学全長を短かくすることが困難になるという問題が生じる。

さらに、条件式（５ｄ）：０．６５≦ｆ１２／ｆ≦１．３０を満足するように撮像レンズを構成すれば、上記下限、上限で発生する問題をより確実に改善することができる。

条件式（６ａ）：５４＜ν２は、第２レンズに使用する光学部材のアッベ数に関し、コマ収差を抑制しつつ、軸上色収差と倍率色収差とをバランスさせて諸収差の発生を抑制するための望ましい範囲を規定するものである。

なお、本発明の撮像レンズは、条件式（６ａ）の上限を定めた条件式（６ｂ）：５４＜ν２＜７９を満たすものとすることが望ましい。

条件式（６ａ）、条件式（６ｂ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、軸上色収差と倍率色収差とのバランスが崩れてしまという問題が生じる。

また、条件式（６ｂ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、採用できる光学材料が限られてしまい、屈折率の小さい光学材料を第２レンズに適用することになるためコマ収差が発生しやすくなるという問題が生じる。

さらに、条件式（６ｃ）：５５＜ν２＜６５を満足するように撮像レンズを構成すれば、上記下限、上限で発生する問題をより確実に改善することができる。

条件式（７ａ）：２０＜ν３＜３５は、第３レンズに使用する光学部材のアッベ数に関し、倍率色収差の発生を抑えつつ、軸上色収差と倍率色収差とをバランスさせて諸収差の発生を抑制するための望ましい範囲を規定するものである。

条件式（７ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、軸上色収差と倍率色収差のバランスが崩れてしまい、短波長光によって形成される光学像の大きさが長波長光によって形成される光学像よりも大きくなってしまうという問題が生じる。

一方、条件式（７ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、倍率色収差が発生しやすくなるという問題が生じる。

条件式（８ａ）：−１２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜−０．２１は、第１レンズにおける物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径との関係に関し、主にコマ収差と他の収差とをバランスさせて両収差の発生を抑えるための望ましい範囲を規定するためのものである。

条件式（８ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、コマ収差が悪化し、倍率色収差の悪化をもまねくという問題が生じる。

一方、条件式（８ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、コマ収差が悪化し、非点収差の悪化をもまねくという問題が生じる。

条件式（９ａ）：２０＜ν１＜９５は、第１レンズに使用する光学部材のアッベ数に関し、軸上色収差を適切に補正するための望ましい範囲を規定するものである。

条件式（９ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、軸上色収差が補正不足になるという問題が生じる。

一方、条件式（９ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、軸上色収差が補正過剰になるという問題が生じる。

ここで、条件式（９ｂ）：２０＜ν１＜７５を満足するように撮像レンズを構成すれば、上記下限、上限で発生する問題をより確実に改善することができる。

また、条件式（９ｃ）：５０＜ν１＜６５を満足するように撮像レンズを構成すれば、上記下限、上限で発生する問題をさらに確実に改善することができる。

条件式（１０ａ）：０．７≦ｆ４／ｆ≦２．１は、第４レンズの焦点距離とレンズ全系の焦点距離との比率に関し、テレセントリック性を確保しつつ、適切なバックフォーカスを得るための望ましい範囲を規定するものである。

条件式（１０ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、バックフォーカスが長くなりすぎるという問題が生じる。

一方、条件式（１０ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、開口絞りを通って像側へ抜ける最周辺光線が第４レンズの像側面から射出されるときの射出角が大きくなり、テレセントリック性の確保が困難になるという問題が生じる。

条件式（１１ａ）：０．２５＜（Ｄｇ２＋Ｄｇ３）／ｆ＜０．７は、第２レンズの中心厚と第３レンズの中心厚とを合わせた厚みに関し、明るいレンズにする（ＦＮｏ.を小さくする）ための望ましい範囲を規定するものである。すなわち、明るいレンズにするためには、第２レンズ、第３レンズの中心厚を適切な厚さに定める必要がある。

条件式（１１ａ）を満足するように上記撮像レンズを構成すれば、この撮像レンズをより確実に明るいレンズとすることができる。

条件式（１２ａ）：５０＜ν４＜６５は、第４レンズに使用する光学部材のアッベ数に関し、軸上色収差よりも倍率色収差を重視して改善するための望ましい範囲を規定するものである。条件式（１２ａ）を満足するように撮像レンズを構成すれば、軸上色収差の劣化を抑制しつつ倍率色収差をより確実に改善することができる。

ここで、条件式（１２ａ）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、軸上色収差の補正が難しくなるという問題が生じる。一方、条件式（１２ａ）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、軸上色収差の補正が難しくなるという問題が生じる。

条件式（１３ａ）：５０＜ν５＜６５は、第５レンズに使用する光学部材のアッベ数の望ましい範囲を規定するものである。

条件式（１３ａ）は、第５レンズに使用する光学部材のアッベ数の範囲を規定するものであり、第４レンズでの倍率色収差の補正に比べ補正量が少ないものの、主に倍率色収差を改善するための望ましい範囲を規定するものである。条件式（１３ａ）の上限下限のいずれか一方を超えると倍率色収差の改善が難しくなる。

条件式（１４ａ）：−４＜Σ（ｆｉ／νｉ）／ｆ＜４は、第１レンズ〜第４レンズの各レンズの焦点距離と、各レンズを形成している光学部材のアッベ数と、レンズ全系の焦点距離との関係の望ましい範囲を規定するものである。

条件式（１４ａ）の上限を上回ると軸上色収差が補正不足となり、この軸上色収差が大きくなりすぎてしまう。一方、条件式（１４ａ）の下限を下回ると軸上色収差が補正過剰となってしまい、再びこの軸上色収差が大きくなりすぎてしまう。

さらに、条件式（１４ｂ）：−２＜Σ（ｆｉ／νｉ）／ｆ＜０．５を満足するように撮像レンズを構成すれば、上記下限、上限で発生する問題をより確実に改善することができる。

＜具体的な実施例＞
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な実施例についてまとめて説明する。

図２〜図４は、実施例１〜３それぞれに対応する撮像レンズの断面を示す図である。

図２〜図４において、符号Ｌｊは、最も物体側に配置されたレンズを１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｊ番目のレンズを示す。符号Ｓｉは、最も物体側のレンズ要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するように符号を付したｉ番目の面（開口絞り等を含む）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、図２〜図４に記載の実施例１〜３の撮像レンズに付した符号は、説明済みの図１に記載の撮像レンズ１００の構成に対応するものについては同じ符号を付してある。

表１〜表３は、実施例１〜３の撮像レンズの具体的なレンズデータを示している。表１〜表３の各表中の上部（図中符号（ａ）で示す）に基本レンズデータを、下部（図中符号（ｂ）で示す）に非球面係数を示す。

ここで用いられる非球面式を以下に示す。

Ｚ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ²・ｈ²）^１／２｝＋ΣＡｉ・ｈⁱ
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）
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａｉ：第ｉ次（ｉは３以上の整数）の非球面係数
なお、レンズデータの面番号に付した＊印は、その面が非球面であることを示している。また、符号（ａ）で示す基本レンズデータの下方欄外には、レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）の値、Ｆナンバー（ＦＮｏ）の値、および全画角２ω（°）の値を示す。

各表中の基本レンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、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番目の面の番号を示している。なお、上記レンズ要素には開口絞りＳｔ、およびカバーガラスＣｇの面も含まれている。曲率半径Ｒｉの欄には、物体側からｉ番目の面（レンズ要素の面）の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。なお、曲率半径の正負は、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。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（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線を基準にしたアッベ数の値を示す。

なお、基本レンズデータに示す非球面の曲率半径は、その非球面における近軸領域の曲率半径の値を示している。

また、表４は、上述の条件式中の数式により算出した値、あるいは条件式中に記載の物性値やレンズ性能を表す値等を、実施例１〜３の撮像レンズについてまとめて示すものである。この表４において、◆印を付して示した数値は条件式を満たす範囲から外れた値であることを示している。

図５〜７の各図中に符号（α）、（β）、（γ）を付して示す各図は、実施例１〜３の撮像レンズそれぞれの球面収差、像面湾曲（非点収差）、および歪曲収差（ディストーション）を示している。各収差図には、ｅ線（波長５４６．０７ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および非点収差図には、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）についての収差も示す。像面湾曲（非点収差）を示す図において、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。ＦＮｏ．はＦ値、Ｙは像高を示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、本発明の実施形態における実施例１、２、３の撮像レンズは、光学系の全長の短縮化を図りつつ、明るく周辺画角まで高解像とすることができる。

図１４に、本発明の撮像装置の１例であるカメラ付き携帯端末機Ｍ１の外観図を示す。このカメラ付き携帯端末機Ｍ１は、本発明の実施の形態に係る撮像レンズＭＬ１と、この撮像レンズＭＬ１によって形成された光学像を撮像して、この光学像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子ＭＳ１とを備えてなるものである。撮像素子ＭＳ１は、この撮像レンズＭＬ１の結像面（撮像面）に配置される。

また、図１５に、本発明の撮像装置の１例であるスマートフォンＭ２の外観図を示す。このスマートフォンＭ２は、本発明の実施の形態に係る撮像レンズＭＬ２と、この撮像レンズＭＬ２によって形成された光学像を撮像して、この光学像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子ＭＳ２とを備えてなるものである。撮像素子ＭＳ２は、この撮像レンズＭＬ２の結像面（撮像面）に配置される。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各表中に示した値に限定されず、他の値をとり得る。

Claims (20)

1. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負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、正の屈折力を有する第５レンズからなり、
   前記第５レンズの像側面が、１つ以上の変曲点を有する非球面形状をなし、かつ、近軸領域において像側に凹形状をなすものであり、
   以下の条件式（１ａ）、条件式（２ａ）、条件式（３ａ）、条件式（４ａ）を同時に満足するものであることを特徴とする撮像レンズ。
   １．０≦ＴＬ／ｆ≦１．８・・・（１ａ）
   ０．０９＜Ｄｇ _２−３ ／ｆ・・・（２ａ）
   ０．０７＜｜Ｎ２-Ｎ３｜・・・（３ａ）
   −３５≦ｆ１／ｆ≦−２．３・・・（４ａ）
   ただし、
   ＴＬ：第５レンズの像側面から像面までを空気換算長とした場合の光学全長
   ｆ：レンズ全系の焦点距離
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   Ｄｇ_２−３：第２レンズの像側面と第３レンズの物体側面との間隔（空気間隔）
   Ｎ２：第２レンズを形成している光学部材の屈折率
   Ｎ３：第３レンズを形成している光学部材の屈折率
2. 以下の条件式（５ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   ０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．４０・・・（５ａ）
   ただし、
   ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
3. 以下の条件式（６ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
   ５４＜ν２・・・（６ａ）
   ただし、
   ν２：第２レンズのアッベ数
4. 以下の条件式（７ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ２０＜ν３＜３５・・・（７ａ）
   ただし、
   ν３：第３レンズのアッベ数
5. 以下の条件式（８ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −１２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜−０．２１・・・（８ａ）
   ただし、
   Ｒ１：第１レンズの物体側面（第１番目のレンズ面）の曲率半径
   Ｒ２：第１レンズの像側面（第２番目のレンズ面）の曲率半径
6. 以下の条件式（９ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   条件式（９ａ）・・・２０＜ν１＜９５
   ただし、
   ν１：第１レンズのアッベ数
7. 以下の条件式（１０ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．７≦ｆ４／ｆ≦２．１・・・（１０ａ）
   ただし、
   ｆ４：第４レンズの焦点距離
8. 以下の条件式（１１ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．２５＜（Ｄｇ２＋Ｄｇ３）／ｆ＜０．７・・・（１１ａ）
   ただし、
   Ｄｇ２：第２レンズの中心厚（第２レンズの物体側面と像側面との光軸上での間隔；実長）
   Ｄｇ３：第３レンズの中心厚（第３レンズの物体側面と像側面との光軸上での間隔；実長）
9. 以下の条件式（１２ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ５０＜ν４＜６５・・・（１２ａ）
   ただし、
   ν４：第４レンズのアッベ数
10. 以下の条件式（１３ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ５０＜ν５＜６５・・・（１３ａ）
    ただし、
    ν５：第５レンズのアッベ数
11. 以下の条件式（１４ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −４＜Σ（ｆｉ／νｉ）／ｆ＜４・・・（１４ａ）
    ただし、
    Σ（ｆｊ／νｊ）／ｆ： ［（ｆ１／ν１）＋（ｆ２／ν２）＋（ｆ３／ν３）＋（ｆ４／ν４）＋（ｆ５／ν５）］／ｆ
12. 前記第５レンズの像側面が、前記極点を１つのみ有するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
13. 以下の条件式（４ｂ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −３０≦ｆ１／ｆ≦−４．０・・・（４ｂ）
14. 以下の条件式（５ｂ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．８０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０・・・（５ｂ）
    ただし、
    ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
15. 以下の条件式（５ｃ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．６０≦ｆ１２／ｆ≦１．３０・・・（５ｃ）
    ただし、
    ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
16. 以下の条件式（６ｂ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ５４＜ν２＜７９・・・（６ｂ）
    ただし、
    ν２：第２レンズのアッベ数
17. 以下の条件式（９ｂ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ２０＜ν１＜７５・・・（９ｂ）
    ただし、
    ν１：第１レンズのアッベ数
18. 以下の条件式（９ｃ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ５０＜ν１＜６５・・・（９ｃ）
    ただし、
    ν１：第１レンズのアッベ数
19. 以下の条件式（１４ｂ）を満足するものであることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −２＜Σ（ｆｉ／νｉ）／ｆ＜０．５・・・（１４ｂ）
    ただし、
    Σ（ｆｊ／νｊ）／ｆ： ［（ｆ１／ν１）＋（ｆ２／ν２）＋（ｆ３／ν３）＋（ｆ４／ν４）＋（ｆ５／ν５）］／ｆ
20. 請求項１から１９のいずれか１項記載の撮像レンズと、前記撮像レンズによって形成された光学像を撮像して得た撮像信号を出力する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。