JP6570062B2 - 撮像レンズ - Google Patents

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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、携帯電話機や携帯情報端末等の携帯機器に内蔵されるカメラ、デジタルスティルカメラ、セキュリティカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ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。
近年、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が可能な多機能携帯電話機、いわゆるスマートフォン(smartphone)が普及している。スマートフォン上でアプリケーションソフトウェアを実行することにより、例えばデジタルスティルカメラやカーナビゲーション等の機能をスマートフォン上で実現することが可能になる。このような様々な機能を実現するために、スマートフォンの殆どの機種にはカメラが搭載されている。
スマートフォンの製品群は、エントリーモデルからハイエンドモデルまで様々な仕様の製品から構成される。このうちハイエンドモデルに組み込まれる撮像レンズには、小型化はもちろんのこと、近年の高画素化された撮像素子にも対応することのできる高い解像度を有するレンズ構成が要求される。
高解像度の撮像レンズを実現するための方法の一つとして、撮像レンズを構成するレンズの枚数を増加させる方法がある。しかし、安易なレンズ枚数の増加は撮像レンズの大型化を招き易い。撮像レンズの開発にあたっては、レンズ枚数の増加を抑制する等して光学全長(TTL:Total Track Length)の短縮を図るとともに高解像度を実現する必要がある。
ところで、撮像素子の高画素化技術や画像処理技術の著しい進歩に伴い、光学全長の短縮よりも高解像度の実現に重点を置いて開発された撮像レンズが組み込まれた製品も登場している。例えば、スマートフォンとは別体に構成され、高解像度の撮像レンズや撮像素子等から構成されたカメラユニットがある。当該カメラユニットをスマートフォンに装着することでスマートフォンにおいてデジタルスティルカメラのハイエンドモデルと比較しても遜色のない画像を得ることができる。しかし、カメラユニットの存在が携帯性を損ねており、カメラ内蔵型のスマートフォンの方が利便性や携帯性の面から優位に立っている。小型で高解像度の撮像レンズへの要求は依然として存在する。
7枚のレンズから成るレンズ構成は、撮像レンズを構成するレンズの枚数が多いことから設計上の自由度が高く、高解像度の撮像レンズに必要な諸収差の良好な補正と撮像レンズの小型化とをバランスよく実現することができる。7枚構成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。
特許文献1に記載の撮像レンズは、両凸形状の第1レンズと、当該第1レンズに接合された両凹形状の第2レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第3レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の第4レンズと、物体側に凸面を向けた負の第5レンズと、両凸形状の第6レンズと、両凹形状の第7レンズとが物体側から順に配置されて構成される。特許文献1の撮像レンズによれば、第1レンズから第4レンズまでのレンズで構成される第1レンズ群の焦点距離と、第5レンズから第7レンズまでのレンズで構成される第2レンズ群の焦点距離との比が一定の範囲内に抑制され、撮像レンズの小型化と諸収差の良好な補正とが図られる。
特開2012−155223号公報
上記特許文献1に記載の撮像レンズは小型であるものの、像面の補正が不十分であり、特に歪曲収差が比較的大きいため、高性能の撮像レンズを実現する上では自ずと限界が生じる。上記特許文献1に記載のレンズ構成では、撮像レンズの小型化を図りつつより良好な収差補正を実現することは困難である。
なお、こうした問題は携帯電話機やスマートフォンに組み込まれる撮像レンズに特有の問題ではなく、デジタルスティルカメラ、携帯情報端末、セキュリティカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ等の比較的小型のカメラに組み込まれる撮像レンズにおいて共通の問題である。
本発明の目的は、撮像レンズの小型化と良好な収差補正との両立を図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、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成される。第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成される。前側レンズ群は第4レンズと第5レンズとから構成され、後側レンズ群は第6レンズと第7レンズとから構成される。第1レンズから第7レンズまでの各レンズは空気間隔を隔てて配置される。レンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズ群と第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、第1レンズのアッベ数をνd1、第2レンズのアッベ数をνd2、第3レンズのアッベ数をνd3、第4レンズの焦点距離をf4、第6レンズの焦点距離をf6としたとき、本発明の撮像レンズは次の条件式(3)〜(6)および(18)を満足する。
0.05<Da/f<0.3 (3)
35<νd1<75 (4)
15<νd2<35 (5)
35<νd3<75 (6)
−1.3<f4/f6<−0.6 (18)
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、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成されるとともに、第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成され、前側レンズ群は第4レンズと第5レンズとから構成され、後側レンズ群は第6レンズと第7レンズとから構成され、第1レンズから第7レンズまでの各レンズが空気間隔を隔てて配置されており、レンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズ群と第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、第1レンズのアッベ数をνd1、第2レンズのアッベ数をνd2、第3レンズのアッベ数をνd3、第7レンズの像面側の面の曲率半径をR7rとしたとき、次の条件式(3)〜(6)および(9)を満足する。
0.05<Da/f<0.3 (3)
35<νd1<75 (4)
15<νd2<35 (5)
35<νd3<75 (6)
0.2<R7r/f<0.6 (9)
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、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成されるとともに、第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成され、前側レンズ群は第4レンズと第5レンズとから構成され、後側レンズ群は第6レンズと第7レンズとから構成され、第1レンズから第7レンズまでの各レンズが空気間隔を隔てて配置されており、レンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズ群と第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、第1レンズのアッベ数をνd1、第2レンズのアッベ数をνd2、第3レンズのアッベ数をνd3、第1レンズ群の焦点距離をF1、第2レンズの焦点距離をf2としたとき、次の条件式(3)〜(6)および(12)を満足する。
0.05<Da/f<0.3 (3)
35<νd1<75 (4)
15<νd2<35 (5)
35<νd3<75 (6)
−8<f2/F1<−1.5 (12)
さらに、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、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成されるとともに、第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成され、前側レンズ群は第4レンズと第5レンズとから構成され、後側レンズ群は第6レンズと第7レンズとから構成され、第1レンズから第7レンズまでの各レンズが空気間隔を隔てて配置されており、レンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズ群と第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、第1レンズのアッベ数をνd1、第2レンズのアッベ数をνd2、第3レンズのアッベ数をνd3、第5レンズの焦点距離をf5としたとき、次の条件式(3)〜(6)および(17)を満足する。
0.05<Da/f<0.3 (3)
35<νd1<75 (4)
15<νd2<35 (5)
35<νd3<75 (6)
3<|f5|/f<60 (17)
なお、本発明において「レンズ」とは、屈折力を有する光学要素を指すものとする。よって、光の進行方向を変えるプリズムや平板のフィルタ等の光学要素は本発明の「レンズ」に含まれず、これら光学要素は適宜、撮像レンズの前後や各レンズ間に配置することができる。
撮像レンズとしてこのような構成によれば、屈折力の配列は物体側から順に、第1レンズ群の正、前側レンズ群の負、後側レンズ群の正、すなわち「正負正」となり、諸収差が良好に補正されることになる。
条件式(3)は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、非点収差、像面湾曲、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「0.3」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となるもののバックフォーカス(back focal length)の確保が困難になる。また、軸上色収差が補正不足(基準波長の焦点位置に対して短波長の焦点位置が物体側に移動)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。非点収差においては、サジタル像面が像面側に倒れるため非点隔差が増大する。また、結像面が像面側に湾曲して像面湾曲が補正過剰の状態になるとともに歪曲収差が正方向に増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。一方、下限値「0.05」を下回ると、色収差を補正し易くなる。しかし、非点収差のうちサジタル像面が物体側に倒れて非点隔差が増大するとともに、結像面が物体側に湾曲して像面湾曲が補正不足の状態になる。よって、良好な結像性能を得ることが困難となる。
また、条件式(4)〜(6)を満足することにより、第1レンズ群における色収差が良好に補正される。
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(1)を満足することが望ましい。当該条件式(1)を満足することにより、撮像レンズの小型化を好適に図ることができる。
1.2<La/f<1.8 (1)
ところで近年、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た。このため、撮像レンズには、小型化と広角化との両立が以前にも増して要求されている。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ことが多い。そこで、本願発明の撮像レンズは、最大像高をHmaxとしたとき、次の条件式(2)を満足することが望ましい。
1.3<La/Hmax<1.8 (2)
本発明の撮像レンズにおいては、第1レンズから第7レンズまでの各レンズが、空気間隔を隔てて配列される。各レンズが空気間隔を隔てて配列されることにより、本発明の撮像レンズは接合レンズを一枚も含まないレンズ構成になる。このようなレンズ構成では、撮像レンズを構成する7枚のレンズの全てをプラスチック材料から形成することができるため、撮像レンズの製造コストを好適に抑制することが可能となる。
条件式(18)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な範囲内に抑制するための条件である。上限値「−0.6」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となるもののバックフォーカスの確保が困難になる。また、非点収差のうちサジタル像面が物体側に倒れ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となる。一方、下限値「−1.3」を下回ると、軸上色収差および倍率色収差が共に補正不足になるとともに、非点収差のうちサジタル像面が像面側に倒れて非点隔差が増大する。また、像面湾曲が補正過剰の状態となる。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。
条件式(12)は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、非点収差、およびコマ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となる。また、軸外光束に対する内方コマ収差が増大する。非点収差にあっては、サジタル像面が像面側に倒れて非点隔差が増大する。像面湾曲は補正過剰の状態になる。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。一方、下限値「−8」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利となる。しかし、軸上色収差が補正不足になるとともに非点隔差が増大する。また、軸外光束に対して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となる。
本発明の撮像レンズにおいて第4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望ましい。なお、物体側の面の曲率半径が負となる形状としては、光軸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や、光軸近傍において両凹レンズとなる形状の二種類がある。
本発明の撮像レンズにおいて、第1レンズから第7レンズまでの各レンズはその両面が非球面形状に形成されることが望ましい。各レンズの両面が非球面形状に形成されることにより、レンズの光軸近傍から周辺部に亘って諸収差がより良好に補正されるようになる。特にレンズ周辺部における諸収差は良好に補正される。
本発明の撮像レンズでは、第1レンズが物体側に凸面を向けた形状に形成され、第7レンズが像面側の面の曲率半径が正となる形状、すなわち、光軸近傍において像面側に凹面を向けた形状に形成されることが望ましい。
また、本発明の撮像レンズにおいては、第1レンズが正の屈折力を有し、第2レンズが負の屈折力を有し、第3レンズが正の屈折力を有し、第4レンズが負の屈折力を有することが望ましい。
第1レンズから第4レンズまでの各レンズがこのような屈折力を有することにより、物体側から第4レンズまでの屈折力の配列は順に「正負正負」となる。正の屈折力と負の屈折力とが交互に配列されるレンズ構成は、ペッツバール・サムを抑制する上で非常に有効なレンズ構成となる。このようなレンズ構成によれば、非点収差および像面湾曲が良好に補正される。
本発明の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第4レンズの物体側の面の曲率半径をR4fとしたとき、次の条件式(7)を満足することが望ましい。
−0.6<R4f/f<−0.1 (7)
また、本発明の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第4レンズの像面側の面の曲率半径をR4rとしたとき、次の条件式(8)を満足することが望ましい。
−1.2<R4r/f<−0.3 (8)
本発明の撮像レンズにおいて第4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負となる形状、すなわち光軸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ことが望ましい。
このように第4レンズが、光軸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場合、本発明に係る撮像レンズはさらに上記条件式(7)および(8)を満足することが望ましい。
本発明において、第6レンズは正の屈折力を有し、第7レンズは負の屈折力を有することが望ましい。
また、本発明において第6レンズおよび第7レンズは、少なくとも片面が変曲点を有する非球面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4レンズのアッベ数をνd4としたとき、次の条件式(10)を満足することが望ましい。
15<νd4<35 (10)
条件式(10)を満足することにより、色収差がより良好に補正される。
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レンズ群の焦点距離をF1としたとき、次の条件式(11)を満足することが望ましい。
0.6<F1/f<1.3 (11)
条件式(11)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な範囲内に抑制するための条件である。上限値「1.3」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(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。また、非点収差のうちサジタル像面が像面側に倒れて非点隔差が増大する。像面湾曲は補正過剰の状態になる。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「0.6」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利となる。しかし、軸上色収差が補正不足になるとともに倍率色収差が補正過剰になる。非点収差においては、サジタル像面が物体側に倒れて非点隔差が増大する。よって、良好な結像性能を得ることが困難となる。
上記構成の撮像レンズにおいては、前側レンズ群の焦点距離をFf、後側レンズ群の焦点距離をFrとしたとき、次の条件式(13)を満足することが望ましい。
−1.5<Ff/Fr<−0.1 (13)
条件式(13)は、色収差、非点収差、および歪曲収差を良好な範囲内にバランスよく抑制するための条件である。上限値「−0.1」を超えると、倍率色収差が補正過剰になるとともに、非点収差のサジタル像面が物体側に倒れて非点隔差が増大する。また、歪曲収差が正方向に増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。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不足になるとともに、非点収差のサジタル像面が像面側に倒れて非点隔差が増大する。よって、良好な結像性能を得ることが困難となる。
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、前側レンズ群と後側レンズ群との間の光軸上の距離をDbとしたとき、次の条件式(14)を満足することが望ましい。
0.02<Db/f<0.1 (14)
条件式(14)は、非点収差、歪曲収差、および像面湾曲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「0.1」を超えると、歪曲収差が正方向に増大するとともに非点隔差が増大し、良好な結像性能を得ることが困難となる。一方、下限値「0.02」を下回ると、歪曲収差が負方向に増大するとともに、非点収差のうちサジタル像面が物体側に倒れて非点隔差が増大する。また、結像面が物体側に湾曲して像面湾曲が補正不足の状態になる。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。
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、後側レンズ群の距離をFrとしたとき、次の条件式(15)を満足することが望ましい。
1<Fr/f<10 (15)
条件式(15)は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、非点収差、および歪曲収差を良好に補正するための条件である。また、条件式(15)は、撮像レンズから出射した光線の撮像素子の像面への入射角度を主光線角度(CRA:Chief Ray Angle)の範囲内に抑制するための条件でもある。周知のように撮像素子には、その像面に取り込むことのできる光線の範囲がCRAとして定められている。CRAの範囲外の光線の撮像素子への入射はシェーディング(shading)の原因となり、良好な結像性能を実現する上での障害となる。
条件式(15)において上限値「10」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となるものの、軸外光束におい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となる。一方、下限値「1」を下回ると、色収差を補正し易くなるものの、歪曲収差が正方向に増大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となる。また、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。
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4レンズの焦点距離をf4としたとき、次の条件式(16)を満足することが望ましい。
−3<f4/f<−1 (16)
条件式(16)は、色収差、非点収差、像面湾曲、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「−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不足となる。非点収差においては、サジタル像面が物体側に倒れて非点隔差が増大する。像面湾曲は補正不足の状態となる。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。一方、下限値「−3」を下回ると、軸上色収差および倍率色収差が共に補正不足になるとともに、非点収差のうちサジタル像面が像面側に倒れて非点隔差が増大する。また、像面湾曲が補正過剰になるとともに歪曲収差が正方向に増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。
上記構成の撮像レンズにおいては、第2レンズ群において第5レンズの屈折力が最も弱いことが望ましい。
本発明の撮像レンズは、第2レンズ群の焦点距離をF2、第6レンズの焦点距離をf6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<f6/F2<−0.1 (19)
条件式(19)は、色収差、像面湾曲、および歪曲収差のそれぞれを良好な範囲内にバランスよく抑制するための条件である。上限値「−0.1」を超えると、軸上色収差および倍率色収差が共に補正過剰となる。非点収差については、サジタル像面が像面側に倒れて非点隔差が増大する。像面湾曲は補正過剰の状態となる。また、歪曲収差は正の方向に増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難となる。一方、下限値「−1.5」を下回ると、色収差の補正には有利となるものの、非点収差のうちサジタル像面が物体側に倒れ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となる。
本発明の撮像レンズは、画角を2ωとしたとき、70°≦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小型の撮像レンズを提供することができる。
本発明の一実施の形態について、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。 本発明の一実施の形態について、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。 本発明の一実施の形態について、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。 本発明の一実施の形態について、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。 本発明の一実施の形態について、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。
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、および図13は、本実施の形態の数値実施例1〜5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。
図1に示すように本実施の形態に係る撮像レンズは、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1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2とが配列されて構成される。第2レンズ群G2は、負の屈折力を有する前側レンズ群Gfと、正の屈折力を有する後側レンズ群Grとから構成される。第2レンズ群G2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レンズ群G1は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズL1と、開口絞りST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とから構成される。本実施の形態に係る撮像レンズでは、第1レンズL1の像面側の面に開口絞りSTを設けている。なお、開口絞りSTの位置は、本数値実施例1の撮像レンズのように第1レンズL1と第2レンズL2との間に限定されるものではない。例えば、第1レンズL1の物体側に開口絞りSTを配置するようにしてもよい。このように撮像レンズの物体側に開口絞りSTを配置する、いわゆる前絞りタイプのレンズ構成の場合、撮像レンズの組立性の向上や製造コストの低減を図ることができる。一方、本数値実施例1のように第1レンズL1と第2レンズL2との間に開口絞りSTを配置する、いわゆる中絞りタイプのレンズ構成は、撮像レンズの光学全長に比較して第1レンズL1の有効径が大きくなることから、カメラにおける撮像レンズの存在感が強調され、当該カメラの意匠の一部として高級感やレンズ性能の高さ等をユーザに訴えることができる。
第1レンズ群G1において第1レンズL1は、物体側の面の曲率半径r1が正となり、像面側の面の曲率半径r2が負となる形状であり、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るものではない。第1レンズL1の形状は、物体側の面の曲率半径r1が正となる形状であればよく、曲率半径r2が正となる形状であって、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でもよい。
第2レンズL2は、物体側の面の曲率半径r3が負となり、像面側の面の曲率半径r4が正となる形状であり、光軸Xの近傍において両凹レンズとなる形状に形成される。この第2レンズL2の形状は本数値実施例1に係る形状に限定されず、物体側の面の曲率半径r3が負となる形状であればよい。数値実施例2〜4は、第2レンズL2の形状が、曲率半径r4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が共に正となる形状であって、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。この第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ず、物体側の面の曲率半径r5が正となる形状であればよい。数値実施例2〜5は、第3レンズL3の形状が、曲率半径r6が負となる形状、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2レンズ群G2は、物体側から順に、負の屈折力を有する第4レンズL4と、正の屈折力を有する第5レンズL5と、正の屈折力を有する第6レンズL6と、負の屈折力を有する第7レンズL7とから構成される。この第2レンズ群G2においては、第5レンズL5の屈折力が最も弱くなっている。第2レンズ群G2は、これら4枚のレンズの合成屈折力が負となる構成であればよい。数値実施例1〜4は、第2レンズ群G2のうち第5レンズL5の屈折力が正となるレンズ構成の例であり、数値実施例5は、第2レンズ群G2のうち第5レンズL5の屈折力が負となるレンズ構成の例である。
第2レンズ群G2において第4レンズL4は、物体側の面の曲率半径r7(=R4f)および像面側の面の曲率半径r8(=R4r)が共に負となる形状であり、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ず、物体側の面の曲率半径r7が負となる形状であればよい。
第5レンズL5は、物体側の面の曲率半径r9および像面側の面の曲率半径r10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6レンズL6は、物体側の面の曲率半径r11および像面側の面の曲率半径r12が共に正となる形状であって、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。この第6レンズL6の形状は本数値実施例1に係る形状に限定されず、物体側の面の曲率半径r11が正となる形状であればよい。数値実施例4は、第6レンズL6の形状が、曲率半径r12が負となる形状、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7レンズL7は、物体側の面の曲率半径r13および像面側の面の曲率半径r14(=R7r)が共に正となる形状であって、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。この第7レンズL7の形状は本数値実施例1に係る形状に限定されず、曲率半径r14が正となる形状であればよい。数値実施例4は、第7レンズL7の形状が、曲率半径r13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。
また、上記第5レンズL5〜上記第7レンズL7において物体側の面および像面側の面の両面、あるいはどちらか一方の面は変曲点を有する非球面形状に形成される。本数値実施例1に係る撮像レンズでは、第5レンズL5、第6レンズL6、および第7レンズL7の各レンズの両面が変曲点を有する非球面形状に形成されている。第5レンズL5〜第7レンズL7の有するこのような形状により、軸上の色収差のみならず軸外の倍率色収差が良好に補正されるとともに、撮像レンズから出射した光線の像面IMへの入射角度がCRAの範囲内に好適に抑制されることになる。なお、要求される光学性能や撮像レンズの小型化の程度によっては、第5レンズL5および第6レンズL6の両方、あるいはどちらか一方のレンズの両面を変曲点の無い非球面形状に形成してもよい。
本実施の形態に係る撮像レンズは、以下に示す条件式(1)〜(19)を満足する。
1.2<La/f<1.8 (1)
1.3<La/Hmax<1.8 (2)
0.05<Da/f<0.3 (3)
35<νd1<75 (4)
15<νd2<35 (5)
35<νd3<75 (6)
−0.6<R4f/f<−0.1 (7)
−1.2<R4r/f<−0.3 (8)
0.2<R7r/f<0.6 (9)
15<νd4<35 (10)
0.6<F1/f<1.3 (11)
−8<f2/F1<−1.5 (12)
−1.5<Ff/Fr<−0.1 (13)
0.02<Db/f<0.1 (14)
1<Fr/f<10 (15)
−3<f4/f<−1 (16)
3<|f5|/f<60 (17)
−1.3<f4/f6<−0.6 (18)
−1.5<f6/F2<−0.1 (19)
但し、
f:レンズ系全体の焦点距離
f2:第2レンズL2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
f6:第6レンズL6の焦点距離
F1:第1レンズ群G1の焦点距離
F2:第2レンズ群G2の焦点距離
Ff:前側レンズ群Gfの焦点距離
Fr:後側レンズ群Grの焦点距離
La:第1レンズL1の物体側の面から像面IMまでの光軸X上の距離
(フィルタ10は空気換算長)
Da:第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の光軸上の距離
Db:前側レンズ群Gfと後側レンズ群Grとの間の光軸上の距離
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
R4f:第4レンズL4の物体側の面の曲率半径
R4r:第4レンズL4の像面側の面の曲率半径
R7r:第7レンズL7の像面側の面の曲率半径
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。
Figure 0006570062

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
Figure 0006570062
Hmax=4.71
La=8.214
F1=7.631
F2=-31.267
Ff=-27.920
Fr=58.077
Figure 0006570062
各条件式の値を以下に示す。
La/f=1.29
La/Hmax=1.74
Da/f=0.21
R4f/f=-0.42
R4r/f=-0.67
R7r/f=0.30
F1/f=1.20
f2/F1=-2.41
Ff/Fr=-0.48
Db/f=0.07
Fr/f=9.12
f4/f=-1.99
|f5|/f=3.61
f4/f6=-1.25
f6/F2=-0.32
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、最大像高Hmaxに対する各像高の比H(以下、「像高比H」という)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、および図14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、および図15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
Figure 0006570062
Hmax=4.71
La=7.979
F1=5.779
F2=-15.842
Ff=-8.053
Fr=10.953
Figure 0006570062
各条件式の値を以下に示す。
La/f=1.36
La/Hmax=1.69
Da/f=0.19
R4f/f=-0.40
R4r/f=-0.80
R7r/f=0.33
F1/f=0.99
f2/F1=-5.15
Ff/Fr=-0.74
Db/f=0.05
Fr/f=1.87
f4/f=-1.36
|f5|/f=41.49
f4/f6=-1.19
f6/F2=-0.42
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は像高比H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
Figure 0006570062
Hmax=4.71
La=8.066
F1=7.260
F2=-53.458
Ff=-9.692
Fr=8.253
Figure 0006570062
各条件式の値を以下に示す。
La/f=1.39
La/Hmax=1.71
Da/f=0.16
R4f/f=-0.44
R4r/f=-0.95
R7r/f=0.32
F1/f=1.25
f2/F1=-4.00
Ff/Fr=-1.17
Db/f=0.03
Fr/f=1.43
f4/f=-1.35
|f5|/f=6.01
f4/f6=-1.25
f6/F2=-0.12
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は像高比H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
Figure 0006570062
Hmax=4.71
La=8.098
F1=5.960
F2=-11.913
Ff=-13.024
Fr=58.076
Figure 0006570062
各条件式の値を以下に示す。
La/f=1.27
La/Hmax=1.72
Da/f=0.17
R4f/f=-0.41
R4r/f=-0.84
R7r/f=0.48
F1/f=0.94
f2/F1=-4.66
Ff/Fr=-0.22
Db/f=0.06
Fr/f=9.12
f4/f=-1.35
|f5|/f=4.17
f4/f6=-1.26
f6/F2=-0.57
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は像高比H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
Figure 0006570062
Hmax=4.71
La=7.697
F1=5.836
F2=-11.895
Ff=-12.683
Fr=54.582
Figure 0006570062
各条件式の値を以下に示す。
La/f=1.28
La/Hmax=1.63
Da/f=0.19
R4f/f=-0.40
R4r/f=-0.59
R7r/f=0.33
F1/f=0.97
f2/F1=-3.50
Ff/Fr=-0.23
Db/f=0.07
Fr/f=9.10
f4/f=-2.32
|f5|/f=44.92
f4/f6=-1.25
f6/F2=-0.93
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は像高比H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。
以上説明した本実施の形態に係る撮像レンズは70°以上の非常に広い画角(2ω)を有する。ちなみに、上述の数値実施例1〜5に係る撮像レンズは73.0°〜78.2°の画角を有する。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広い範囲を撮影することが可能となる。
また近年では、撮像レンズを通じて得られた画像の任意の領域を画像処理によって拡大するデジタルズーム技術の進歩により、高画素の撮像素子と高解像度の撮像レンズとが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1画素当りの受光面積が減少することが多く、撮影した画像が暗くなる傾向にある。数値実施例1〜5の撮像レンズのFnoは2.1〜2.2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、上述のような高画素の撮像素子にも対応した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携帯電話機、スマートフォン、携帯情報端末等の携帯機器に内蔵されるカメラや、デジタルスティルカメラ、セキュリティカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ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、携帯電話機、スマートフォン、携帯情報端末等の携帯機器に内蔵されるカメラ、デジタルスティルカメラ、セキュリティカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ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。
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
Gf 前側レンズ群
Gr 後側レンズ群
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
L6 第6レンズ
L7 第7レンズ
10 フィルタ

Claims (13)

  1. 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1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成され、
    前記第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、
    前記第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成され、
    前記前側レンズ群は、第4レンズと、第5レンズとから構成され、
    前記後側レンズ群は、第6レンズと、第7レンズとから構成され、
    前記第1レンズから前記第7レンズまでの各レンズは空気間隔を隔てて配列され、
    レンズ系全体の焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、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、前記第3レンズのアッベ数をνd3、前記第4レンズの焦点距離をf4、前記第6レンズの焦点距離をf6としたとき、
    0.05<Da/f<0.3、
    35<νd1<75、
    15<νd2<35、
    35<νd3<75、
    −1.3<f4/f6<−0.6、
    を満足する撮像レンズ。
  2. 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1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成され、
    前記第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、
    前記第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成され、
    前記前側レンズ群は、第4レンズと、第5レンズとから構成され、
    前記後側レンズ群は、第6レンズと、第7レンズとから構成され、
    前記第1レンズから前記第7レンズまでの各レンズは空気間隔を隔てて配列され、
    レンズ系全体の焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、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、前記第3レンズのアッベ数をνd3、前記第7レンズの像面側の面の曲率半径をR7rとしたとき、
    0.05<Da/f<0.3、
    35<νd1<75、
    15<νd2<35、
    35<νd3<75、
    0.2<R7r/f<0.6、
    を満足する撮像レンズ。
  3. 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1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成され、
    前記第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、
    前記第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成され、
    前記前側レンズ群は、第4レンズと、第5レンズとから構成され、
    前記後側レンズ群は、第6レンズと、第7レンズとから構成され、
    前記第1レンズから前記第7レンズまでの各レンズは空気間隔を隔てて配列され、
    レンズ系全体の焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、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、前記第3レンズのアッベ数をνd3、前記第1レンズ群の焦点距離をF1、前記第2レンズの焦点距離をf2としたとき、
    0.05<Da/f<0.3、
    35<νd1<75、
    15<νd2<35、
    35<νd3<75、
    −8<f2/F1<−1.5、
    を満足する撮像レンズ。
  4. 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1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群とを配置して構成され、
    前記第1レンズ群は、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、第3レンズとから構成され、
    前記第2レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、正の屈折力を有する後側レンズ群とから構成され、
    前記前側レンズ群は、第4レンズと、第5レンズとから構成され、
    前記後側レンズ群は、第6レンズと、第7レンズとから構成され、
    前記第1レンズから前記第7レンズまでの各レンズは空気間隔を隔てて配列され、
    レンズ系全体の焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の光軸上の距離をDa、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、前記第3レンズのアッベ数をνd3、前記第5レンズの焦点距離をf5としたとき、
    0.05<Da/f<0.3、
    35<νd1<75、
    15<νd2<35、
    35<νd3<75、
    3<|f5|/f<60、
    を満足する撮像レンズ。
  5. 前記第3レンズは正の屈折力を有し、
    前記第4レンズは負の屈折力を有する、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  6. 前記第6レンズは正の屈折力を有し、
    前記第7レンズは負の屈折力を有する、
    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1レンズ群の焦点距離をF1としたとき、
    0.6<F1/f<1.3、
    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. 前記前側レンズ群の焦点距離をFf、前記後側レンズ群の焦点距離をFrとしたとき、
    −1.5<Ff/Fr<−0.1、
    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。
  9. 前記前側レンズ群と前記後側レンズ群との間の光軸上の距離をDbとしたとき、
    0.02<Db/f<0.1
    を満足する請求項1〜8のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  10. 前記後側レンズ群の距離をFrとしたとき、
    1<Fr/f<10、
    を満足する請求項1〜9のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  11. 前記第4レンズの焦点距離をf4としたとき、
    −3<f4/f<−1、
    を満足する請求項1〜10のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  12. 前記第4レンズの焦点距離をf4、前記第6レンズの焦点距離をf6としたとき、
    −1.3<f4/f6<−0.6、
    を満足する請求項〜11のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  13. 前記第2レンズ群の焦点距離をF2、前記第6レンズの焦点距離をf6としたとき、
    −1.5<f6/F2<−0.1、
    を満足する請求項1〜12のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
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