JP5706584B2 - 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置 - 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固定焦点の撮像レンズ、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および情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）、スマートフォン、タブレット型端末および携帯型ゲーム機等の撮像装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、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、スマートフォン、またはタブレット型端末に画像入力用のカメラモジュールが搭載されることも多くなっている。このような撮像機能を有する機器には、撮像素子としてＣＣＤやＣＭＯＳなどが用いられている。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。例えば５メガピクセル以上、よりさらに好適には８メガピクセル以上の高画素に対応した性能が要求されている。

このような要求を満たすために、例えば全長の短縮化および高解像化を図るために撮像レンズをレンズ枚数が比較的多い５枚構成とすることが考えられる。例えば、特許文献１ないし５には、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ、負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、負の屈折力を有する第４レンズ、第５レンズからなる５枚構成の撮像レンズを提案している（特許文献１乃至５参照）。

米国特許出願公開第２０１１／１８１９６３Ａ１号明細書 米国特許第７２７４５１５号明細書 韓国特許第１０−２００９−００５５１１５号公報 米国特許出願公開第２０１２／００９２７７８号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１８１９６３号明細書

しかしながら、特許文献１に記載のものは、レンズ全長に対して十分な最大像高が得られないため、レンズ全長の短縮化の要求を満たしつつ、高画素化の要求を満たす比較的大きいイメージサイズの撮像素子に適用することが難しい。例えば、求められるイメージサイズに合わせて特許文献１の記載の撮像レンズの全体を比例拡大して撮像レンズに適用しようとしても、レンズ全長が長くなってしまうため、レンズ全長の短縮化を実現できない。

さらに、携帯電話、スマートフォン、またはタブレット型端末等に搭載される撮像レンズに対しては、全長の短縮化とともに、安価に製造可能で、広画角化を実現でき、高性能であることが求められている。特許文献２および特許文献３に記載のもののうち、先述の物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ、負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、負の屈折力を有する第４レンズ、第５レンズとなるパワー構成を満たすものは、いずれも接合レンズを用いている。このため、特許文献２および特許文献３に記載の上記パワー構成を満たす撮像レンズは、接合レンズの接着に用いる接着剤のコストがかかるうえに、接着工程を必要とする分従来よりも製造に必要な工程が多いため、安価に製造することが難しい。また、特許文献４および５に記載された撮像レンズは、要求される仕様に対して画角が狭いため、さらなる広画角化が望まれる。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、製造コストを抑えつつも、広画角化と全長の短縮化を図ることができ、イメージサイズが大きく、中心画角から周辺画角まで高い結像性能を実現することができる撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して高解像の撮像画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。

本発明の第１発明に係る撮像レンズは、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、負の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有し、像側の面が変曲点を有する第５レンズと、から構成される実質的に５個のレンズからなり、第１レンズないし第５レンズが全て単レンズであり、以下の条件式を満足する。
１．５＜Ｎｄ２＜１．８ （２）
−１０＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４）
νｄ４＜３５ （５）
ただし、
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線の屈折率
ｆ２３４：第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離
ｆ：全系における焦点距離
νｄ４：第４レンズのｄ線に関するアッベ数
とする。

本発明の第２発明に係る撮像レンズは、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、負の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有し、像側の面が変曲点を有する第５レンズと、から構成される実質的に５個のレンズからなり、第１レンズないし第５レンズが全て単レンズであり、以下の条件式を満足する。
１．１＜ｆ／ｆ１＜１．４ （１−２）
１．５＜Ｎｄ２＜１．８ （２）
−１０＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４）
ただし、
ｆ：全系における焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線の屈折率
ｆ２３４：第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離
とする。

なお、上記本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、「実質的に５個のレンズからなり、」とは、本発明の撮像レンズが、５個のレンズ以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含むことを意味する。

本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、さらに次の好ましい構成を採用して満足することで、光学性能をより良好なものとすることができる。

本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、第５レンズが像側に凹面を向けていることが好ましい。

また、本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、開口絞りが第２レンズの物体側の面より物体側に配置されていることが好ましく、さらに望ましくは開口絞りが第１レンズの物体側の面より物体側に配置されていることがより好ましい。

また、本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、第１レンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。

また、本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、第２レンズが像側に凹面を向けていることが好ましい。また、第２レンズがメニスカス形状であることが好ましい。

また、本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、第４レンズが像側に凹面を向けていることが好ましい。また、第４レンズがメニスカス形状であることが好ましい。

また、本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズにおいて、第５レンズが像側に凹面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。

また、本発明の第１発明に係る撮像レンズは、以下の条件式（１）から（４−２）のいずれかを満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（１）から（４−２）のいずれか一つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。また、本発明の第２発明に係る撮像レンズは、以下の条件式（３）から（４−２）のいずれかを満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（３）から（４−２）のいずれか一つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。
１＜ｆ／ｆ１＜１．７ （１）
１．０５＜ｆ／ｆ１＜１．５ （１−１）
−０．８５＜ｆ／ｆ２＜０ （３）
−９＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４−１）
−８＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１６ （４−２）
ただし、
ｆ：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
ｆ２３４：第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離
とする。

本発明による撮像装置は、本発明の第１発明または第２発明に係る撮像レンズを備えている。

本発明の第１発明および第２発明に係る撮像レンズによれば、全体として５枚というレンズ構成において、各レンズ要素の構成を最適化し、全てのレンズを単レンズとしたので、撮像レンズの製造工程に接合工程が不要であるため製造コストを低く抑えることができ、広画角化と全長の短縮化を図りながらも、イメージサイズが大きく、中心画角から周辺画角まで高い結像性能を有するレンズ系を実現できる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高い結像性能を有する第１発明または第２発明に係る撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、高解像の撮影画像を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第９の構成例を示すものであり、実施例９に対応するレンズ断面図である。 本発明の実施例１に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例２に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例３に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例４に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例５に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例６に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例７に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例８に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例９に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差（像面湾曲）、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明に係る撮像レンズを備えた携帯電話端末である撮像装置を示す図。 本発明に係る撮像レンズを備えたスマートフォンである撮像装置を示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（表１、表２）のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２乃至第９の数値実施例（表３〜１８）のレンズ構成に対応する第２乃至第９の構成例の断面構成を、図２〜図９に示す。図１〜図９において、符号Ｒｉ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して符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。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、各構成例共に基本的な構成は同じであるため、以下では、図１に示した撮像レンズの構成例を基本にして説明し、必要に応じて図２〜図９の構成例についても説明する。

本発明の実施の形態に係る撮像レンズＬ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、スマートフォン、タブレット型端末およびＰＤＡ等に用いて好適なものである。この撮像レンズＬは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５とを備えている。

図１９に、本発明の実施の形態にかかる撮像装置１である携帯電話端末の概観図を示す。本発明の実施の形態に係る撮像装置１は、本実施の形態に係る撮像レンズＬと、この撮像レンズＬによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子１００（図１参照）とを備えて構成される。撮像素子１００は、この撮像レンズＬの結像面（撮像面）に配置される。

図２０に、本発明の実施の形態にかかる撮像装置５０１であるスマートフォンの概観図を示す。本発明の実施の形態に係る撮像装置５０１は、本実施の形態に係る撮像レンズＬと、この撮像レンズＬによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子１００（図１参照）とを有するカメラ部５４１を備えて構成される。撮像素子１００は、この撮像レンズＬの結像面（撮像面）に配置される。

第５レンズＬ５と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＣＧが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。この場合、光学部材ＣＧとして例えば平板状のカバーガラスに、赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートが施されたものを使用しても良い。

また、光学部材ＣＧを用いずに、第５レンズＬ５にコートを施す等して光学部材ＣＧと同等の効果を持たせるようにしても良い。これにより、部品点数の削減と全長の短縮を図ることができる。

この撮像レンズＬはまた、第２レンズＬ２の物体側の面より物体側に配置された開口絞りＳｔを備えている。このように、開口絞りを第２レンズの物体側の面よりも物体側に配置したことにより、特に結像領域の周辺部において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのを抑制することができる。この効果をより高めるために、開口絞りＳｔが光軸方向において第１レンズの物体側の面よりも物体側に配置されることがさらに好ましい。なお、「第２レンズの物体側の面より物体側に配置」とは、光軸方向における開口絞りの位置が、軸上マージナル光線と第２レンズＬ２の物体側の面の交点と同じ位置かそれより物体側にあることを意味する。また、「第１レンズの物体側の面より物体側に配置」とは、光軸方向における開口絞りの位置が、軸上マージナル光線と第１レンズＬ１の物体側の面の交点と同じ位置かそれより物体側にあることを意味する。なお、本実施の形態において、後述の第１から５および第７から第９の実施形態のレンズ（図１ないし図５および図７ないし図９参照）が、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の物体側の面より物体側に配置した例である。また、第６の実施形態の撮像レンズ（図６参照）が、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置した例である。

また、第１から５および第７から第９の実施形態のレンズ（図１ないし図５および図７ないし９参照）は、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置している。このように、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置した場合には、開口絞りＳｔを含めた撮像レンズの全長を短縮化することができる。ただし、これに限定されず、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の面頂点よりも物体側に配置してもよい。開口絞りＳｔが第１レンズＬ１の面頂点よりも物体側に配置されている場合には、開口絞りＳｔが第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置されている場合より周辺光量の確保の観点からはやや不利であるが、結像領域の周辺部において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのをさらに好適に抑制することができる。

この撮像レンズＬにおいて、第１レンズＬ１は光軸近傍において正の屈折力を有している。第１レンズＬ１は、光軸近傍において物体側に凸面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。第１レンズＬ１が物体側に凸面を向けたメニスカス形状である場合には、好適に全長を短縮化できる。

第２レンズＬ２は、光軸近傍において負の屈折力を有している。また、第２レンズＬ２は光軸近傍において像側に凹面を向けていることが好ましい。第２レンズＬ２が光軸近傍において像側に凹面を向けている場合には、全長を好適に短縮化でき、球面収差を良好に補正することができる。また、第２レンズＬ２は、メニスカス形状であることが好ましい。第２レンズＬ２を光軸近傍において物体側に凹面を向けたメニスカス形状とした場合には、非点収差を良好に補正できる。第２レンズＬ２を光軸近傍において像側に凹面を向けたメニスカス形状とした場合には、全長を好適に短縮化することができる。

第３レンズＬ３は、光軸近傍において負の屈折力を有している。

第４レンズＬ４は、光軸近傍において負の屈折力を有している。さらに、第４レンズＬ４は、光軸近傍で像側に凹面を向けていることが好ましい。第４レンズＬ４が光軸近傍に像側に凹面を向けている場合には、好適に全長を短縮化できる。この効果をさらに高めるために、第４レンズＬ４を光軸近傍において像側に凹面を向けたメニスカス形状とすることが好ましい。

第５レンズＬ５は、光軸近傍において負の屈折力を有していることが好ましい。第５レンズＬ５が負の屈折力を有するものである場合には、好適に全長を短縮化できる。

第５レンズＬ５は、像側の面が変曲点を有している。このように、第５レンズＬ５の像側の面が変曲点を有することにより、特に結像領域の周辺部において、光学系を通過する光線の結像面（撮像素子）への入射角が大きくなるのを抑制することができ、全長の短縮化を実現しつつ、結像領域の周辺部における受光効率の低下を抑えることができる。本明細書における各実施形態では、変曲点を周辺部に設けているため、同効果をより高めることができる。なお、第５レンズＬ５の像側の面における「変曲点」とは、第５レンズＬ５の像側の面形状が像側に対して凸形状から凹形状（または凹形状から凸形状）に切り替わる点を意味する。変曲点の位置は、第５レンズＬ５の像側の面の有効径内であれば光軸から半径方向外側の任意の位置に配置することができる。

また、第５レンズＬ５が像側の面が光軸近傍で像側に凹形状であることが好ましい。第５レンズＬ５が像側の面が光軸近傍で像側に凹形状であることにより、好適に全長を短縮化できる。さらに、第５レンズＬ５が、像側に凹面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。第５レンズＬ５が、像側に凹面を向けたメニスカス形状である場合には、全長を好適に短縮化できると共に、像面湾曲を良好に補正することができる。

この撮像レンズＬは、上記のように、第２レンズＬ２から第４レンズＬ４を負の屈折力を有するように構成されている。このため、全長の短縮化を図りながらも大きいイメージサイズを実現することができる。また、第１レンズＬ１が撮像レンズＬの主な正の屈折力を集中して担うことにより、全長を好適に短縮化できる。

また、上記撮像レンズＬを構成する各レンズＬ１乃至Ｌ５は接合レンズでなく単レンズとされている。このことにより、撮像レンズの製造工程に接合工程や接着剤購入のためのコストが不要であるため、特許文献２および３のように接合レンズを備えた撮像レンズよりも製造コストを低く抑えることができる。さらに、特許文献２および特許文献３に記載の上記パワー構成を満たす撮像レンズは、第１レンズおよび第２レンズを接合レンズとして撮像レンズを構成としているため、球面収差の補正には不利であると考えられる。これに対し、上記撮像レンズＬは、第１レンズおよび第２レンズを接合レンズとしていないため、球面収差を補正しやすい。また、全てのレンズを単レンズにすることにより、いずれかのレンズを接合レンズとした場合よりも、非球面数が多いため、各レンズの設計自由度が高くなり、好適に全長の短縮化を図ることができる。

また、この撮像レンズＬは、高性能化のために、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５のそれぞれのレンズの少なくとも一方の面に、非球面を用いることが好適である。

次に、以上のように構成された撮像レンズＬの条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。

まず、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
１＜ｆ／ｆ１＜１．７ （１）
条件式（１）は、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲をそれぞれ規定する。条件式（１）の下限を下回る場合には、全系の屈折力に対して第１レンズＬ１の屈折力が弱くなりすぎて、全長の短縮化が難しくなる。また、条件式（１）の上限を上回る場合には、全系の屈折力に対して第１レンズＬ１の屈折力が強くなりすぎて、球面収差の補正が困難となる。このため、条件式（１）を満足することで、好適に全長の短縮化を図りつつ、良好に球面収差を補正できる。上記観点から、下記条件式（１−１）を満たすことがより好ましく、条件式（１−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
１．０５＜ｆ／ｆ１＜１．５ （１−１）
１．１＜ｆ／ｆ１＜１．４ （１−２）

また、第２レンズＬ２のｄ線に対する屈折率Ｎｄ２は、以下の条件式（２）を満足する。
１．５＜Ｎｄ２＜１．８ （２）
条件式（２）は、第２レンズＬ２のｄ線に対する屈折率Ｎｄ２の好ましい数値範囲をそれぞれ規定する。条件式（２）の下限を下回る場合には、軸上色収差の補正が困難となる。また、条件式（２）の上限を上回る場合には、球面収差が補正不足になりやすい。もし、条件式（２）の上限を上まわった状態で、球面収差を補正しようとすると、第１レンズＬ１の屈折力を大きくする必要が生じ、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の配置のずれによる撮像レンズＬの性能の変動が大きくなってしまう。また、条件式（２）を満足することで、好適に全長の短縮化を図りつつ、良好に球面収差および軸上色収差を補正できる。また、条件式（２）を満たす材質で第２レンズを形成した場合には、特許文献２および３に記載されたように第２レンズに高屈折率の材質を用いた場合よりも、第２レンズのコストを低減できる。上記観点から、下記条件式（２−１）を満たすことがより好ましく、条件式（２−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
１．５２＜Ｎｄ２＜１．７３ （２−１）
１．５５＜Ｎｄ２＜１．７ （２−２）

また、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２および全系の焦点距離ｆは、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
−０．８５＜ｆ／ｆ２＜０ （３）
条件式（３）は、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２に対する全系の焦点距離ｆの比の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（３）の下限を下回る場合には、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２の負の屈折力が強くなりすぎて、全長の短縮化に不利となる。また、条件式（３）の上限を上回る場合には、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２の負の屈折力が弱くなりすぎて、軸上色収差の補正が困難となる。条件式（３）を満足することで、好適に全長の短縮化を図りつつ、良好に軸上色収差を補正できる。上記観点から、下記条件式（３−１）を満たすことがより好ましく、条件式（３−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
−０．７＜ｆ／ｆ２＜０ （３−１）
−０．６＜ｆ／ｆ２≦−０．０１ （３−２）

また、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の合成焦点距離ｆ２３４は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
−１０＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４）
条件式（４）は、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の合成焦点距離ｆ２３４の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（４）の下限を下回る場合には、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２から第４レンズＬ４を合成した屈折力が弱くなりすぎて、軸上色収差および倍率色収差の補正が難しくなる。また、条件式（４）の上限を上回る場合には、全系の屈折力に対して第２レンズＬ２から第４レンズＬ４の屈折力が強くなりすぎて、第２レンズＬ２から第４レンズＬ４の負の屈折力に対応するように第１レンズＬ１の正の屈折力をより大きくする必要が生じ、球面収差を補正することが難しくなる。条件式（４）を満足することで、好適に全長の短縮化を図りつつ、良好に球面収差を補正できる。上記観点から、下記条件式（４−１）を満たすことがより好ましく、条件式（４−２）を満たすことがさらに好ましい。
−９＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４−１）
−８＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１６ （４−２）

また、第４レンズＬ４のｄ線に関するアッベ数νｄ４は、以下の条件式（５）を満足する。
νｄ４＜３５ （５）
条件式（５）は、第４レンズＬ４のｄ線に関するアッベ数νｄ４の好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（５）の上限を上回る場合には、結像領域周辺部における倍率色収差を十分に補正しつつ、全長を短縮化することが難しい。条件式（５）を満足することで、第４レンズＬ４を高分散の材質により形成することにより、好適に全長の短縮化を図りつつ、良好に倍率色収差を補正できる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る撮像レンズＬによれば、全体として５枚というレンズ構成において、各レンズ要素の構成を最適化し、全てのレンズを単レンズとしたので、撮像レンズの製造工程に接合工程が不要であるため製造コストを低く抑えることができ、広画角化と全長の短縮化を図りながらも、イメージサイズが大きく、中心画角から周辺画角まで高い結像性能を有するレンズ系を実現できる。また、本発明の実施の形態に係る撮像レンズＬは３以下の小さなＦナンバーを有し、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等に好適に適用可能である。

また、適宜好ましい条件を満足することで、より高い結像性能を実現できる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る高性能の撮像レンズＬによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、中心画角から周辺画角まで高解像の撮影画像を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例をまとめて説明する。

後掲の表１および表２は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に表１にはその基本的なレンズデータを示し、表２には非球面に関するデータを示す。表１に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係る撮像レンズについて、最も物体側のレンズ要素の面を１番目（実施形態によっては開口絞りＳｔを１番目とする）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。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。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（５８７．５６ｎｍ）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線に対するアッベ数の値を示す。また、表１には、諸データとして、全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）と、バックフォーカスＢｆ（ｍｍ）をそれぞれ示す。なお、上記バックフォーカスＢｆは空気換算した値を表し、レンズ全長ＴＬについてバックフォーカスＢｆ分は空気換算した値を用いるものとする。

この実施例１に係る撮像レンズは、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の両面がすべて非球面形状となっている。表１の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径（近軸曲率半径）の数値を示している。

表２には実施例１の撮像レンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｉ，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。

Ｚ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＡｉ・ｈⁱ ……（Ａ）
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）
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
Ｋ：非球面係数

以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、表３および表４に示す。また同様にして、図３〜図９に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３乃至実施例９として、表５〜１８に示す。これらの実施例１〜９に係る撮像レンズでは、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の両面がすべて非球面形状となっている。

図１０（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、実施例１の撮像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）図を示している。球面収差、非点収差（像面湾曲）、ディストーション（歪曲収差）を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図、倍率色収差図には、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）についての収差も示す。また、球面収差図には、ｇ線(波長４３５．８３ｎｍ)についての収差も示す。非点収差図において、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。また、Ｆｎｏ．はＦナンバーを、ωは半画角をそれぞれ示す。

同様に、実施例２の撮像レンズについての諸収差を図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示す。同様にして、実施例３乃至実施例９の撮像レンズについての諸収差を図１２（Ａ）〜（Ｄ）乃至図１８（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

また、表１９には、本発明に係る各条件式（１）〜（５）に関する値を、各実施例１〜９についてそれぞれまとめたものを示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、全長の短縮化と、広画角化と、高い結像性能が実現されている。

なお、本発明の撮像レンズには、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

また、上記各実施例では、すべて固定焦点で使用する前提での記載とされているが、フォーカス調整可能な構成とすることも可能である。例えばレンズ系全体を繰り出したり、一部のレンズを光軸上で動かしてオートフォーカス可能な構成とすることも可能である。

Claims (17)

1. 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、
   負の屈折力を有する第３レンズと、
   負の屈折力を有する第４レンズと、
   負の屈折力を有し、像側の面が変曲点を有する第５レンズと、
   から構成される実質的に５個のレンズからなり、前記第１レンズないし前記第５レンズが全て単レンズであり、以下の条件式を満足する撮像レンズ。
   １．５＜Ｎｄ２＜１．８ （２）
   −１０＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４）
   νｄ４＜３５ （５）
   ただし、
   Ｎｄ２：前記第２レンズのｄ線の屈折率
   ｆ２３４：前記第２レンズ、前記第３レンズおよび前記第４レンズの合成焦点距離
   ｆ：全系における焦点距離
   νｄ４：前記第４レンズのｄ線に関するアッベ数
   とする。
2. さらに以下の条件式を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
   １＜ｆ／ｆ１＜１．７ （１）
   ただし、
   ｆ：全系における焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   とする。
3. さらに以下の条件式を満足する請求項２項記載の撮像レンズ。
   １．０５＜ｆ／ｆ１＜１．５ （１−１）
4. 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、
   負の屈折力を有する第３レンズと、
   負の屈折力を有する第４レンズと、
   負の屈折力を有し、像側の面が変曲点を有する第５レンズと、
   から構成される実質的に５個のレンズからなり、前記第１レンズないし前記第５レンズが全て単レンズであり、以下の条件式を満足する撮像レンズ。
   １．１＜ｆ／ｆ１＜１．４ （１−２）
   １．５＜Ｎｄ２＜１．８ （２）
   −１０＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４）
   ただし、
   ｆ：全系における焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   Ｎｄ２：前記第２レンズのｄ線の屈折率
   ｆ２３４：前記第２レンズ、前記第３レンズおよび前記第４レンズの合成焦点距離
   とする。
5. 前記第５レンズが像側に凹面を向けている請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
6. さらに以下の条件式を満足する請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −０．８５＜ｆ／ｆ２＜０ （３）
   ただし、
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
   とする。
7. 開口絞りが前記第２レンズの物体側の面より物体側に配置されている請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
8. 前記第１レンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状である請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
9. 前記第２レンズが像側に凹面を向けている請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
10. 前記第２レンズがメニスカス形状である請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
11. 前記第４レンズが像側に凹面を向けている請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
12. 前記第４レンズがメニスカス形状である請求項１１項記載の撮像レンズ。
13. 前記第５レンズが像側に凹面を向けたメニスカス形状である請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
14. 前記開口絞りが前記第１レンズの物体側の面より物体側に配置されている請求項７項記載の撮像レンズ。
15. さらに以下の条件式を満足する請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −９＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１５ （４−１）
16. さらに以下の条件式を満足する請求項１５項記載の撮像レンズ。
    −８＜ｆ２３４／ｆ＜−１．１６ （４−２）
17. 請求項１から１６のいずれか１項に記載された撮像レンズを備えた撮像装置。

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