JP6066179B2

JP6066179B2 - 撮像レンズ

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Publication number: JP6066179B2
Application number: JP2013003924A
Authority: JP
Inventors: 幸男関根
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: JP2014134741A; CN203606553U; US20140198397A1; US8976464B2

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関し、特に、小型化、薄型化が進むスマートフォンや携帯電話機およびＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末機器等、さらには、ゲーム機やＰＣなどの情報端末機器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、スマートフォンを始めとする携帯端末機器等の市場は益々拡大する状況にあり、搭載されるカメラの性能は、高画素に対応したものが主流となっている。このようなカメラに対応する撮像レンズには、更なる高解像度化、小型化、薄型化と共に、撮像素子の高画素化に対応した明るいレンズ系であることや、広範囲に被写体の像を取り込めるよう対応した広画角のレンズ系であることが強く望まれている。

このような高性能化の流れに適応する撮像レンズとして、比較的小型化と高性能化が望める４枚構成の撮像レンズが多く提案されている。

例えば、特許文献１には、物体側から順に、開口絞りと、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力の第２レンズと、正の屈折力の第３レンズと、少なくとも１面が非球面形状を有し、負の屈折力を有する物体側に凹を向けた第４レンズとの構成を採り、第１レンズのパワーおよび第４レンズの物体側の面と像側の面との曲率半径の関係を適切な範囲に設定することで、高性能化を目指した撮像レンズが開示されている。

また、特許文献２には、物体側から順に、開口絞りと、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力の第２レンズと、正の屈折力の第３レンズと、少なくとも１面が非球面であって負の屈折力を有する両凹形状の第４レンズとの構成を採り、全系の焦点距離と第１レンズおよび第３レンズの焦点距離の比を適切な範囲に設定することで、高性能化を目指した撮像レンズが開示されている。

また、特許文献３には、物体側より順に、絞りと、両凸形状で正のパワーを有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカス形状の第２レンズと、像側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカス形状の第３レンズと、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカス形状の第４レンズとを配置し、第１レンズの中心厚と第１レンズの焦点距離との関係および第２レンズと第３レンズのアッべ数を適切な範囲にすることで、高性能化を目指した撮像レンズが開示されている。

特開２００８−０４６５２６号公報特開２００８−２４２１８０号公報特開２００９−０１４８９９号公報

上記特許文献１、特許文献２に記載の撮像レンズによれば、比較的小型化が実現される。しかし、Ｆ値は３．０前後であり、高画素化が進む撮像素子に十分対応する明るさを確保しているとは言えない。また、半画角は３０（ｄｅｇ）前後であり、広画角化の要求には不十分である。特許文献３に記載の撮像レンズも比較的小型化を実現しているが、Ｆ値が３．２程度であり、十分な明るさを達成しているとは言えない。また、球面収差や軸外の諸収差の補正が十分とは言えない。このように、これらの従来技術では小型化、広画角化、小さなＦ値の要求に対して同時に応えることは困難であった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、小型化、薄型化に対応すると共にＦ値が小さくても諸収差が良好に補正され、比較的広画角でさらには低コスト化にも対応可能な撮像レンズを提供することを目的とするものである。

なお、ここで言うＦ値が小さいとは、Ｆ２．６以下のレベルを指し、小型化、薄型化とは撮像素子の有効撮像面の対角線の長さよりも光学全長が短いレベルを指し、広画角とは全画角で７０（ｄｅｇ）前後〜８０（ｄｅｇ）のレベルを指している。

本発明の一態様の撮像レンズは、被写体の像を固体撮像素子上に結像させる固定焦点の撮像レンズであって、物体側から像側に向かって順に、開口絞りと、物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、光軸近傍で物体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２レンズと、光軸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両面が非球面の第３レンズと、光軸近傍で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両面が非球面の第４レンズとからなり、すべてのレンズをプラスチック材料で形成し、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する。
（１）０．５６＜ｒ１／ｆ＜１．１０
（２）０．８６＜ｆ１／ｆ３＜１．４１
（３） −５．０＜ｒ３／ｒ４＜０．１
（４）２．０＜ｒ７／ｒ８＜４．８
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
ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
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
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

上記構成の撮像レンズは、物体側から順に、正、負、正、負のパワーで構成された、いわゆるテレフォトタイプに近い配列としているため、光学全長を短縮しやすい構成になっている。また、各レンズのパワーを適切に配分し、適切な非球面形状を形成することで光学全長の短縮化と諸収差の補正を行っている。

第１レンズは両凸形状であり、正の屈折力を両側の凸面に適切に配分することによって、レンズ面の曲率を低く設定し、製造誤差感度の上昇を抑えている。

また、第１レンズは両面に非球面を形成しても良く、その場合第１レンズで発生する球面収差の補正が可能となるため、第２レンズによる補正の負担を軽減することが出来る。

第２レンズは、第１レンズで発生する色収差を補正すると共に、両面に適切な非球面形状を形成することによって、軸上付近で発生する球面収差および軸外の非点収差、コマ収差の発生を効果的に抑制する。

また、第２レンズは光軸近傍で物体側の面と像側の面が凹面の両凹形状、または、光軸近傍で物体側の面が凹面で像側の面が凸面のメニスカス形状に形成される。なお、第２レンズの物体側の面と像側の面をともに周辺部で物体側に湾曲するような非球面形状とすれば、光学全長の更なる短縮化と広画角化を同時に達成することが出来る。

第３レンズおよび第４レンズはそれぞれ両面に適切な非球面を形成することによって、軸外の非点収差の補正および非点隔差の縮小と歪曲収差等の補正を容易にすると同時に、撮像素子への主光線入射角度（以降、ＣＲＡ：ＣｈｉｅｆＲａｙＡｎｇｌｅという）の制御を容易にしている。

開口絞りは、第１レンズの物体側の面と光軸との交点位置から第１レンズの物体側の面の周縁部までの間に配置している。開口絞りの位置をレンズ系の物体側に配置することで、射出瞳位置を像面から遠ざけることを可能にし、ＣＲＡをより垂直な角度に近づけやすくしている。ＣＲＡについては撮像素子の仕様に合わせた制御が必要になるが、第４レンズの非球面形状を適切な形状にすることで、その制御を容易にしている。すなわち、第４レンズの周辺部を物体側に湾曲させる非球面形状にすることによって、適切なＣＲＡ制御を実現している。ここで、第４レンズの周辺部を急激な形状変化が伴う非球面形状にすれば、周辺部における正のパワーが強まることでＣＲＡをより垂直に近い角度にすることが可能になる。しかし、その場合第４レンズの像側の面の周辺部で発生する内面反射光が、第４レンズの物体側の面の内面に全反射を伴う角度で入射しやすくなる。全反射した光線が像面に到達した場合、ゴースト現象が発生し画質劣化を引き起こす原因になる。上述したように、開口絞りの位置をレンズ系の最も物体側に配置し、射出瞳位置を像面から遠ざけることで、あらかじめＣＲＡを垂直に近い角度にしているため、第４レンズの周辺部の非球面形状によるＣＲＡの制御の負担の軽減が図られ、ゴースト現象の発生を抑制している。なお、開口絞りの位置は、第１レンズと空気間隔を設けてさらに物体側に配置すれば、ＣＲＡの制御をより良好なものとすることができるが、レンズユニットとして見た場合、開口絞りを形成する鏡筒が第１レンズよりも更に物体側に配置される構造になるため、小型化が困難になる。

条件式（１）は撮像レンズ全系の焦点距離に対する第１レンズの物体側の曲率半径の値を適切な範囲に規定するものである。条件式（１）の値が下限値を下回ると、第１レンズの正のパワーが強くなり過ぎ、諸収差の補正が困難となる。反対に上限値を上回ると、第１レンズの正のパワーが弱くなり過ぎ、光学全長の短縮化が困難となると共に、軸上色収差、レンズ周辺部における球面収差，コマ収差の補正が困難となる。

条件式（２）は第１レンズの正の屈折力と第３レンズの正の屈折力との関係を適切な範囲に規定するものである。条件式（２）の値が下限値を下回ると、第３レンズのパワーが第１レンズに比べて弱くなりすぎ、第３レンズによる像面湾曲の十分な補正効果が得られない。反対に上限値を上回ると、第３レンズのパワーが第１レンズに比べて強くなりすぎ、特に倍率色収差が増大する。

条件式（３）は第２レンズの面形状を適切な範囲に規定するものである。条件式（３）の下限値を下回って第２レンズの負のパワーが強くなり過ぎる場合および上限値を上回って第２レンズの負のパワーが弱くなり過ぎる場合、第１レンズとの適切なパワーのバランスが崩れ、球面収差と、軸上色収差および倍率色収差の補正が困難になる。

条件式（３）は以下の条件式（３ａ）がより好ましい範囲である。
（３ａ） −４．０＜ｒ３／ｒ４＜０．０５

条件式（４）は第４レンズの面形状を適切な範囲に規定し、歪曲収差を抑制するための条件である。条件式（４）の下限値を下回ると、歪曲収差が糸巻型に悪化する傾向となり、上限値を上回ると、歪曲収差が樽型に悪化する傾向になる。条件式（４）の範囲に規定することで、非常に歪曲の少ない画像を得ることが可能となる。

条件式（４）は以下に示す（４ａ）がより好ましい範囲である。
（４ａ）２．０＜ｒ７／ｒ８＜４．５

一般に、小さなＦ値に対応したレンズ系を得ようとすると、レンズに入射する光束の量が増大するため、特に軸外における収差補正が困難になる傾向となる。しかし、上述したレンズ構成と条件式（１）〜（４）を同時に満たし、且つ各レンズ面に最適な非球面形状を形成することによって、小さなＦ値に対応しながらも諸収差が良好に補正された撮像レンズを得ることが可能になる。

また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） −１．５＜ｒ１／ｒ２＜−０．４
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

条件式（５）は第１レンズの面形状を適切な範囲に規定するものである。条件式（５）の下限値を下回る場合、光学全長の短縮化に不利になると共に、諸収差が悪化する。反対に上限値を上回る場合、小型化には有利になるが第１レンズの物体側の面の製造誤差感度が高くなると共に諸収差が悪化する傾向になる。

条件式（５）は以下に示す（５ａ）がより好適な範囲である。
（５ａ）−１．２０＜ｒ１／ｒ２＜−０．４５

また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）１．６６＜ｒ５／ｒ６＜３．２０
ただし、
ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径

条件式（６）は第３レンズの面形状を適切な範囲に規定するものである。条件式（６）の下限値を下回る場合、第３レンズの正のパワーが弱くなり、レンズ周辺部における球面収差および色収差の補正が困難になる。反対に上限値を上回る場合、第３レンズのパワーが弱くなりすぎて光学全長を短縮することが困難になる。さらに条件式（６）の下限値および上限値の範囲から外れると、像高３割から８割程度の範囲における歪曲収差の補正が困難になる。

条件式（６）は以下に示す（６ａ）がより好適な範囲である。
（６ａ）１．８０＜ｒ５／ｒ６＜２．９０

また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（７）、（８）、（９）、（１０）を満足することが望ましい。
（７）１．５０＜Ｎｄ１＜１．５９
（８）５５．０＜νｄ１＜５７．０
（９）１．６０＜Ｎｄ２＜１．６７
（１０）２３．０＜νｄ２＜２６．０
ただし、
Ｎｄ１：第１レンズのd線の屈折率
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｎｄ２：第２レンズのd線の屈折率
νｄ２：第２レンズのd線に対するアッベ数

条件式（７）、（８）は第１レンズの屈折率およびアッべ数を適切な範囲に規定するものであり、条件式（９）、（１０）は第２レンズの屈折率およびアッべ数を適切な範囲に規定するものである。これらの条件式は、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正すると共に低コストに対応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（７）〜（１０）の範囲に規定することで、色収差を良好に補正することが可能になり、且つ低コストのプラスチック材料の選択を可能にしている。

また、第１レンズと第２レンズの屈折率とアッべ数の関係を以下の条件式（１１）、（１２）の範囲にすれば、さらに色収差を良好に補正することが可能になる。
（１１）１．００＜Ｎｄ２／Ｎｄ１＜１．１０
（１２）２．１＜νｄ１／νｄ２＜２．５

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
（１３）０．３６＜ｆ１２／ｆ３４＜２．４７
ただし、
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ３４：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離

条件式（１３）は第１レンズと第２レンズの合成焦点距離と第３レンズと第４レンズの合成焦点距離の比を適切な範囲に規定するものである。第１レンズと第２レンズは球面収差や色収差等の撮像レンズにおける収差補正に大きく寄与している。この２枚のレンズの合成焦点距離と後続する第３レンズと第４レンズの合成焦点距離とを適切な範囲に調整することで、諸収差の補正効果と、製造誤差感度の抑制、光学全長を短縮する事が容易になる。条件式（１３）の下限値を下回ると、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離に対して強くなり過ぎて、第１レンズと第２レンズで発生する収差が増加する傾向になり、第３レンズ、第４レンズで補正しきれなくなる。反対に上限値を上回ると、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が弱くなり過ぎて、光学全長を短縮する事が困難になる。条件式（１３）の範囲内に規定することで、光学全長を短縮し、光学性能の向上を図ることが出来る。

また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１４）を満足することが望ましい。
（１４）１．８０＜ｆ／ＥＰＤ＜２．６０
ただし、
ＥＰＤ：入射瞳の直径

条件式（１４）は撮像レンズのＦ値を規定するものであり、近年の高密度化された撮像素子に適応するための条件である。撮像素子は画素サイズが小さくなる程、撮像レンズから取り込める光量が低下する傾向になるため、明るい画像を得ることが困難になりやすい。この問題を撮像素子側で感度を上げて対応しようとすると、ノイズ等の発生により、画質の劣化が起こりやすくなる。従って、撮像レンズ側から出射する光量を増やすことが有効な手段となる。条件式（１４）の範囲にすることで、明るいレンズ系を得ることが可能になる。

なお、条件式（１４）は以下の条件式（１４ａ）がより好ましい範囲である。
（１４ａ）２．０＜ｆ／ＥＰＤ＜２．４

本発明により、小さなＦ値に対応しながらも、諸収差が良好に補正された、小型で広画角な撮像レンズを得ることが出来る。また、全てのレンズをプラスチック材料で構成することによって、大量生産に向いた、低コスト化が可能な撮像レンズを得ることができる。

実施例１に係る撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例１に係る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に係る撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例２に係る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に係る撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例３に係る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に係る撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例４に係る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に係る撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例５に係る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に係る撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例６に係る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に係る撮像レンズの概略構成を示す図である。実施例７に係る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はそれぞれ、本発明の実施形態の実施例１〜７に係る撮像レンズの概略構成図を示している。全ての実施例の概略構成は同様のため、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について詳細に説明する。

図１に示すように、実施例１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、物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、光軸Ｘの近傍で物体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２レンズＬ２と、光軸Ｘの近傍で像側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する両面が非球面の第３レンズＬ３と、光軸Ｘの近傍で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両面が非球面の第４レンズＬ４とから構成されている。このようなパワー配列はいわゆるテレフォトタイプに近いものであり、光学全長を短縮しやすい構成である。また、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は低分散のシクロオレフィン系のプラスチック材料で、第２レンズＬ２は高分散のポリカーボネート系のプラスチック材料で構成されている。第４レンズＬ４と像面との間には赤外線カットフィルタ等のフィルタＩＲが配置されている。

第１レンズＬ１の両面には第１レンズＬ１で発生する球面収差を抑制するための非球面が形成されていると共に、物体側の面ｒ１の近軸曲率半径の値を撮像レンズ全系の焦点距離に対して適切な範囲に設定している。

第２レンズＬ２は、光軸Ｘの近傍で両凹形状のレンズであり、第１レンズＬ１で発生した色収差を効果的に補正すると共に、両面に形成された適切な非球面形状によって、軸上付近の球面収差および軸外の非点収差、コマ収差の発生を効果的に抑制している。なお、第２レンズＬ２の形状は両凹形状に限定されるものではない。例えば、図１１に示す実施例６は光軸Ｘの近傍で物体側の面ｒ３が凹面で像側の面ｒ４が凸面のメニスカス形状の例である。また、第２レンズＬ２の両面に形成された非球面形状は、図１に示す実施例１のように、中心から周辺に至るまで一様に変化する形状でもよく、例えば、図１１、図１２に示す実施例６、実施例７のように、物体側の面ｒ３と像側の面ｒ４をレンズ周辺部において物体側に湾曲させるよう形成しても良い。物体側の面ｒ３と像側の面ｒ４をレンズ周辺部において物体側に湾曲させるよう形成すれば、広い画角からの光線を取り込むことが可能になるばかりか、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間隔を狭く設定することができるため、光学全長をさらに短くする事が可能になる。このように、第２レンズＬ２は特に色収差を始めとする諸収差の補正と、適切な非球面の採用によって、撮像レンズの小型化と広画角化を同時に達成するために非常に重要な役割を果たしている。

第３レンズＬ３および第４レンズＬ４は、それぞれ両面に適切な非球面形状が形成されており、軸外の非点収差の補正および非点隔差の縮小と歪曲収差等の補正を容易にしている。また、第４レンズＬ４の像側の面r８は光軸Ｘ上以外の位置に変極点を有する非球面形状となっており、ＣＲＡを制御する機能を持たせている。なお、ここで言う変極点とは接平面が光軸Ｘと垂直に交わる非球面上の点を意味するものとする。

開口絞りＳＴは、第１レンズＬ１の物体側の面ｒ１と光軸Ｘとの交点位置から第１レンズＬ１の物体側の面ｒ１の周縁部までの間に配置することで、射出瞳位置を像面から遠ざけ、ＣＲＡをより垂直に近づけやすくしている。また、第４レンズＬ４の周辺部における物体側の面ｒ７および像側の面ｒ８は、共に物体側に湾曲するような非球面形状になっている。このような非球面形状は、第４レンズＬ４の負のパワーを光軸Ｘから離れるに従って徐々に弱めることになる。あるいは、第４レンズＬ４の負のパワーを光軸Ｘから離れるに従って徐々に弱め、周辺部では正のパワーに変化させることになる。このようなパワー変化を持たせることで、第４レンズＬ４によってＣＲＡの制御が可能になる。ところで、第４レンズＬ４の非球面形状によってＣＲＡをより垂直に近い角度にするには、特に第４レンズＬ４の像側の面ｒ８の非球面形状を、物体側に急激に変化させることが効果的である。すなわち、第４レンズＬ４の周辺部における正のパワーが強まることでＣＲＡをより垂直に近い角度にすることが可能になる。しかし、その場合第４レンズＬ４の像側の面r８の周辺部で発生する内面反射光が、第４レンズＬ４の物体側の面r７の内面に全反射を伴う角度で入射しやすくなる。全反射した光線が像面に到達した場合、ゴースト現象が発生し画質劣化を引き起こす原因になる。本実施形態では、開口絞りＳＴの位置をレンズ系の最も物体側に配置し、射出瞳位置を像面から遠ざけることで、あらかじめＣＲＡを垂直に近い角度にしているため、第４レンズＬ４の周辺部の非球面形状によるＣＲＡの制御の負担の軽減が図られ、ゴースト現象の発生を抑制している。

本実施形態の撮像レンズは以下の条件式（１）〜（１４）を満足する。
（１）０．５６＜ｒ１／ｆ＜１．１０
（２）０．８６＜ｆ１／ｆ３＜１．４１
（３） −５．０＜ｒ３／ｒ４＜０．１
（４）２．０＜ｒ７／ｒ８＜４．８
（５） −１．５＜ｒ１／ｒ２＜−０．４
（６）１．６６＜ｒ５／ｒ６＜３．２０
（７）１．５０＜Ｎｄ１＜１．５９
（８）５５．０＜νｄ１＜５７．０
（９）１．６０＜Ｎｄ２＜１．６７
（１０）２３．０＜νｄ２＜２６．０
（１１）１．００＜Ｎｄ２／Ｎｄ１＜１．１０
（１２）２．１＜νｄ１／νｄ２＜２．５
（１３）０．３６＜ｆ１２／ｆ３４＜２．４７
（１４）１．８０＜ｆ／ＥＰＤ＜２．６０
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
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｒ１：第１レンズＬ１の物体側の面ｒ１の曲率半径
ｒ２：第１レンズＬ１の像側の面ｒ２の曲率半径
ｒ３：第２レンズＬ２の物体側の面ｒ３の曲率半径
ｒ４：第２レンズＬ２の像側の面ｒ４の曲率半径
ｒ５：第３レンズＬ３の物体側の面ｒ５の曲率半径
ｒ６：第３レンズＬ３の像側の面ｒ６の曲率半径
ｒ７：第４レンズＬ４の物体側の面ｒ７の曲率半径
ｒ８：第４レンズＬ４の像側の面ｒ８の曲率半径
Ｎｄ１：第１レンズＬ１のd線の屈折率
νｄ１：第１レンズＬ１のｄ線に対するアッベ数
Ｎｄ２：第２レンズＬ２のd線の屈折率
νｄ２：第２レンズＬ２のd線に対するアッベ数
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ３４：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離
ＥＰＤ：入射瞳の直径

本実施形態では、すべてのレンズ面を非球面で形成している。これらのレンズ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としたとき次式により表わされる。

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、ＴＴＬはフィルタＩＲ類を取り外した際の光学全長を、ＥＰＤは入射瞳直径をそれぞれ示す。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Ｘ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８に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。

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。これら収差図は、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における収差量をそれぞれ示している。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。（なお、収差図に関しては実施例２〜実施例７に対応する図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４においても同じである）

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８に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。

図４は実施例２の撮像レンズの収差図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８に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。

図６は実施例３の撮像レンズの収差図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８に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。

図８は実施例４の撮像レンズの収差図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。

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８に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。

図１０は実施例５の撮像レンズの収差図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。

以上、実施例１〜実施例５に係る撮像レンズは、Ｆ値が２．０〜２．２で明るく、約７０（ｄｅｇ）の広い画角を実現している。また、光学全長は撮像素子の有効撮像面の対角線の長さよりも短く、小型で良好に収差が補正されたレンズ系が得ら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８に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。

図１２は実施例６の撮像レンズの収差図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８に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。

図１４は実施例７の撮像レンズの収差図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。

以上、実施例６、実施例７に係る撮像レンズは、Ｆ値が２．２程度で明るく、約８０（ｄｅｇ）の広い画角を実現している。また、実施例１〜５と比較して、光学全長は撮像素子の有効撮像面の対角線の長さよりもさらに短く、小型で良好に収差が補正されたレンズ系が得られていることが分かる。

表８に実施例１〜７の条件式（１）〜（１４）の値を示す。

上述したように、各実施の形態に係る撮像レンズを、小型化、薄型化が進むスマートフォンや携帯電話機およびＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末機器等、さらには、ゲーム機やＰＣなどの情報端末機器等に搭載される撮像装置に内蔵の光学系に適用した場合、当該カメラの小型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
ＩＲフィルタ

Claims

被写体の像を固体撮像素子上に結像させる固定焦点の撮像レンズであって、
物体側から像側に向かって順に、
開口絞りと、
物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、
光軸近傍で物体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２レンズと、
光軸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両面が非球面の第３レンズと、
光軸近傍で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両面が非球面の第４レンズとから構成され、
前記すべてのレンズはプラスチック材料で形成されており、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（９）および（１０）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
（１）０．５６＜ｒ１／ｆ＜１．１０
（２）０．８６＜ｆ１／ｆ３＜１．４１
（３） −５．０＜ｒ３／ｒ４＜０．１
（４）２．０＜ｒ７／ｒ８＜４．８
（９）１．６０＜Ｎｄ２＜１．６７
（１０）２３．０＜νｄ２＜２６．０
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
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
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
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
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線の屈折率
νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
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） −１．５＜ｒ１／ｒ２＜−０．４
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（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）１．６６＜ｒ５／ｒ６＜３．２０
ただし、
ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
以下の条件式（７）および（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。
（７）１．５０＜Ｎｄ１＜１．５９
（８）５５．０＜νｄ１＜５７．０
ただし、
Ｎｄ１：第１レンズのｄ線の屈折率
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
前記第１レンズと前記第２レンズの屈折率とアッベ数に関し、以下の条件式（１１）および（１２）を満足することを特徴とする請求項４に記載の撮像レンズ。
（１１）１．００＜Ｎｄ２／Ｎｄ１＜１．１０
（１２）２．１＜νｄ１／νｄ２＜２．５
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）０．３６＜ｆ１２／ｆ３４＜２．４７
ただし、
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ３４：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離
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）１．８０＜ｆ／ＥＰＤ＜２．６０
ただし、
ＥＰＤ：入射瞳の直径
被写体の像を固体撮像素子上に結像させる固定焦点の撮像レンズであって、
物体側から像側に向かって順に、
開口絞りと、
物体側と像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、
光軸近傍で物体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２レンズと、
光軸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両面が非球面の第３レンズと、
光軸近傍で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両面が非球面の第４レンズとから構成され、
前記すべてのレンズはプラスチック材料で形成されており、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）および（１２）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
（１）０．５６＜ｒ１／ｆ＜１．１０
（２）０．８６＜ｆ１／ｆ３＜１．４１
（３） −５．０＜ｒ３／ｒ４＜０．１
（４）２．０＜ｒ７／ｒ８＜４．８
（１２）２．１＜νｄ１／νｄ２＜２．５
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
ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
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
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
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（５）を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
（５） −１．５＜ｒ１／ｒ２＜−０．４
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（６）を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
（６）１．６６＜ｒ５／ｒ６＜３．２０
ただし、
ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
以下の条件式（７）、（８）、（９）および（１０）を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
（７）１．５０＜Ｎｄ１＜１．５９
（８）５５．０＜νｄ１＜５７．０
（９）１．６０＜Ｎｄ２＜１．６７
（１０）２３．０＜νｄ２＜２６．０
ただし、
Ｎｄ１：第１レンズのｄ線の屈折率
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｎｄ２：第２レンズのｄ線の屈折率
νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
前記第１レンズと前記第２レンズの屈折率に関し、以下の条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１１に記載の撮像レンズ。
（１１）１．００＜Ｎｄ２／Ｎｄ１＜１．１０
以下の条件式（１３）を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
（１３）０．３６＜ｆ１２／ｆ３４＜２．４７
ただし、
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ３４：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離
以下の条件式（１４）を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
（１４）１．８０＜ｆ／ＥＰＤ＜２．６０
ただし、
ＥＰＤ：入射瞳の直径