JP6000179B2

JP6000179B2 - 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置

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Publication number: JP6000179B2
Application number: JP2013072272A
Authority: JP
Inventors: 米山　一也; 一也米山; 小池　和己; 和己小池
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014197097A; US20150077866A1; US20150077865A1; CN203773137U; US20140293445A1; TWM484709U; US9229194B2; US9658433B2; US9664880B2

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、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。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、撮像レンズをレンズ枚数が比較的多い５枚または６枚構成とすることが考えられる。例えば、特許文献１および２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、正の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第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。

米国特許出願公開第２０１２／０１２７３５９号明細書韓国特許第１０−０９５９６８７号公報

一方、特に携帯端末、スマートフォンまたはタブレット端末のような薄型化が進む装置に用いられる撮像レンズには、レンズ全長の短縮化の要求が益々高まっている。このために、上記特許文献１および２に記載の撮像レンズは全長をさらに短縮化することが求められる。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、全長の短縮化を図りつつ、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。

本発明の撮像レンズは、両凸形状である第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、正の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有し、物体の面及び像側の面が非球面形状である第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、下記条件式（１）乃至条件式（４）を満足する。
０＜ｆ／ｆ４５＜０．１４６（１）
１．４９９≦ｆ／ｆ４＜５（２）
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)／(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１．３４（３）
−０．０７＜ｆ／ｆ３＜０（４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ４５：第４レンズから第５レンズまでの合成焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
Ｒ５ｆ：第５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ５ｒ：第５レンズの像側の面の近軸曲率半径
ｆ３：第３レンズの焦点距離
とする。

本発明の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、第１レンズから第５レンズの各レンズ要素の構成を最適化したので、全長を短縮化しながらも、高解像性能を有するレンズ系を実現することができる。

なお、本発明の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。また、上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。

本発明の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。

本発明の撮像レンズにおいて、第３レンズの像側の面と最大画角の主光線との交点が、第３レンズの像側の面と光軸との交点よりも物体側に位置し、第３レンズの物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第３レンズの物体側の面と光軸との交点よりも物体側に位置することが好ましい。

また、本発明の撮像レンズにおいて、第５レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、物体側の面および像側の面がそれぞれ少なくとも１つの極値点を有する非球面形状であることが好ましい。

また、本発明の撮像レンズにおいて、第２レンズの物体側の面より物体側に配置された開口絞りをさらに備えることが好ましい。

本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１−１）から（３−２）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（１−１）から（３−２）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。
０．０３＜ｆ／ｆ４５＜０．１４４（１−１）
０．０６＜ｆ／ｆ４５＜０．１４２（１−２）
１．４９９≦ｆ／ｆ４＜３．４（２−１）
１．４９９≦ｆ／ｆ４＜１．８（２−２）
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)/(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１．１５（３−１）
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)/(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１（３−２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ４５：第４レンズから第５レンズまでの合成焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
Ｒ５ｆ：第５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ５ｒ：第５レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。

本発明による撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えたものである。

本発明の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、特に第４レンズと５レンズの形状を好適に構成したので、全長を短縮化しつつ、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、本発明の高い結像性能を有す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、本発明の第１の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８の実施形態に係る撮像レンズに対応する第２乃至第８の構成例の断面構成を図２〜図８に示す。第２乃至第８の構成例は、後述の第２乃至第８の数値実施例（表３〜表１６）のレンズ構成に対応している。図１〜図８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８の構成例についても説明する。また、図１〜８には、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２および最大画角の光束３の各光路も合わせて示す。ここで、実施例４及び５は本発明の参考例である。

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１７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（像面Ｒ１４）に配置される。

図１８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（像面Ｒ１４）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、あるいは同様の効果を有する材料を使用しても良い。

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を備えることが好ましい。このように、開口絞りＳｔを第２レンズＬ１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。この効果を更に高めるために、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することが好ましい。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。同様に、「第１レンズＬ１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。

さらに、開口絞りＳｔを光軸方向において第１レンズＬ１の物体側の面よりも物体側に配置した場合において、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置することが好ましい。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。なお、第１乃至第８の実施形態に係る撮像レンズ（図１〜８）は、開口絞りＳｔが第１レンズＬ１の物体側の面より物体側に配置され、開口絞りＳｔを第１レンズＬ１の面頂点よりも像側に配置された構成例である。また、本実施の形態に限定されず、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。なお、ここに示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ１上の位置を示すものである。

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、光軸近傍で両凸形状である。第１レンズＬ１を光軸近傍で両凸形状とすることにより、全長の短縮化を実現しつつ、良好に球面収差を補正することができる。また、第１乃至第８の実施形態に示すように、第１レンズＬ１を非球面形状とすることにより、より好適に球面収差を補正することができる。

第２レンズＬ２は、光軸近傍において負の屈折力を有する。このことより、光線が第１レンズＬ１を通過する際に生じた球面収差および軸上の色収差を良好に補正することができる。また、第１乃至第８の実施形態のように、第２レンズＬ２を光軸近傍で像側に凹面を向けたものとすることが好ましい。この場合には、好適に全長の短縮化を実現することができる。第３の実施形態に示すように、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てもよい。この場合には、第２レンズＬ２の後側主点位置を物体側に寄せることができるため、より好適に全長を短縮化することができる。また、第１、第２および第４〜８の実施形態に示すように、第２レンズＬ２を光軸近傍において両凹形状としてもよい。

第３レンズＬ３は、第１レンズＬ１乃至第２レンズＬ２を光線が通過する間に発生した諸収差をバランスよく補正できるものであれば、光軸近傍において負の屈折力を有するものとしてもよく、正の屈折力を有するものとしてもよい。第１〜４および第６〜８の実施形態は、第３レンズＬ３を光軸近傍において負の屈折力を有するものとした構成例であり、第５の実施形態は、第３レンズＬ３を光軸近傍において正の屈折力を有するものとした構成例である。第３レンズＬ３を、光軸近傍において正の屈折力を有するものとした場合には、球面収差を好適に補正することができる。

また、第３レンズＬ３の焦点距離の絶対値｜ｆ３｜は、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の焦点距離の絶対値｜ｆ１｜〜｜ｆ５｜のうち最大とされていることが好ましい。この場合には、第３レンズＬ３の面形状の変化による全系の焦点距離への影響をより好適に軽減でき、第３レンズＬ３を、諸収差の補正を優先した面形状に柔軟に設計することができる。

また、第１の実施形態に示すように、第３レンズＬ３を光軸近傍において両凹形状としてもよく、第２および第３の実施形態に示すように、第３レンズＬ３を光軸近傍において像側に凸面を向けたメニスカス形状としてもよく、第４乃至第８の実施形態に示すように、第３レンズＬ３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てもよい。また、第３レンズＬ３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、第３レンズＬ３の後側主点位置をより好適に物体側に寄せることができるため、好適に全長の短縮化を実現することができる。

また、第３レンズの像側の面は、第３レンズの像側の面と最大画角の主光線との交点が、第３レンズの像側の面と光軸との交点よりも物体側に位置し、第３レンズの物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第３レンズの物体側の面と光軸との交点よりも物体側に位置することが好ましい。この場合には、球面収差と非点収差を好適に補正でき、中心画角から周辺画角まで高解像性能を実現することができる。

また、第１および第４乃至第８の実施形態に示すように、第３レンズＬ３を光軸近傍で像側に凹面を向けたものとした場合には、第３レンズＬ３は、第３レンズの像側の面が少なくとも１つの極値点を有する非球面形状として、第３レンズＬ３の像側の面と最大画角の主光線との交点が、第３レンズＬ３の像側の面と光軸との交点よりも物体側に位置するようにすることができる。また、第３レンズＬ３の像側の面の極値点は、第３レンズＬ３の像側の面と最大画角の主光線との交点より第３レンズＬ３の半径方向内側の任意の位置とすることができる。

また、第４乃至第８の実施形態に示すように、第３レンズＬ３を光軸近傍で物体側に凸面を向けたものとした場合には、第３レンズＬ３は、第３レンズの物体側の面を少なくとも１つの極値点を有する非球面形状として、第３レンズＬ３の物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第３レンズＬ３の物体側の面と光軸との交点よりも物体側に位置するようにすることができる。また、第３レンズＬ３の物体側の面の極値点は、第３レンズＬ３の物体側の面と最大画角の主光線との交点より第３レンズＬ３の半径方向内側の任意の位置とすることができる。

また、本第１〜４および第６〜８の実施形態に係る撮像レンズにおいては、第１レンズＬ１を光軸近傍で正の屈折力を有するものとし、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を光軸近傍において負の屈折力を有するものとしている。このため、第１レンズＬ１ないし第３レンズＬ３からなるレンズ群（以下、第１レンズ群）を、正の屈折力を有する第１レンズＬ１を物体側に配置し、負の屈折力を有する第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を像側に配置したテレフォト型の構成とすることができるため、第１レンズＬ１乃至第３レンズＬ３からなる第１レンズ群の後側主点位置を物体側に寄せることができ、全長を好適に短縮化することができる。

また、第１乃至第８の実施形態に示すように、第４レンズＬ４は、光軸近傍において像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。このことにより、光軸近傍において第４レンズＬ４が物体側に凹面を向けている場合よりも、第４レンズＬ４の物体側の面に入射する入射角を小さくすることができ、諸収差の発生を抑制することができる。このため、全長の短縮化に伴って発生しやすくなるディストーション（歪曲収差）、倍率の色収差および非点収差を好適に補正することができる。

第５レンズＬ５は、光軸近傍において負の屈折力を有する。上述のように、第４レンズＬ４を光軸近傍で正の屈折力を有するものとし、第５レンズＬ５を光軸近傍において負の屈折力を有するものとすることにより、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５からなるレンズ群（以下、第２レンズ群）をテレフォト型の構成とすることができるため、第２レンズ群の後側主点位置を物体側に寄せることができ、全長を好適に短縮化することができる。

第５レンズＬ５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り、物体側の面および像側の面がそれぞれ少なくとも１つの極値点を有する非球面形状であることが好ましい。このため、第５レンズＬ５の後側主点位置をより物体側に寄せやすく、全長を好適に短縮化することができる。また、第４レンズＬ４が光軸近傍において像側に凸面を向けており、第５レンズＬ５が物体側に凹面を向けているため、第５レンズＬ５が物体側に凸面を向けている場合よりも、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の間隔を小さくすることができ、全長の短縮化に有利である。

また、第５レンズＬ５は、像側の面および物体側の面が非球面形状とされている。また、第５レンズＬ５は、第１ないし第８の実施形態にも示すように、光軸近傍で像側に凹面を向け、像側の面に少なくとも１つの極値点を有する非球面形状である。第５レンズＬ５が、光軸近傍で像側に凹面を向け、像側の面に少なくとも１つの極値点を有する非球面形状であることにより、正方向のディストーション（歪曲収差）の発生を抑制しつつ、像面湾曲を良好に補正して、中心画角から周辺画角まで高解像性能を実現することができる。第５レンズＬ５の像側の面の極値点は、第５レンズＬ５の像側の面と最大画角の主光線との交点より第５レンズの半径方向内側の任意の位置とすることができる。また、上記効果をより高めるために、第１乃至第８の実施形態に示すように、第５レンズＬ５の物体側の面も極値点を有する非球面形状とすることが好ましい。

なお、本明細書において、上記「極値点」とは、光軸から光軸に垂直な方向への距離をr（ｒ＞０）、距離ｒにおける光軸方向の位置を示す関数をfx(r)として、レンズ面上の点を(r,fx(r)）と表した場合に、関数fx(r)が極大値または極小値を取る点を意味する。なお、本明細書の各実施形態における全ての極値点は、該点における接平面が光軸に垂直となるような極値点である。

さらに、第５レンズＬ５が像側に凹面を向け、第５レンズＬ５の像側の面を、極値点を有する非球面形状とすることにより、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る。なお、ここでいう結像領域の周辺部は、最大画角の主光線と像面との交点の光軸からの高さの略６割より半径方向外側を意味する。

上記撮像レンズＬによれば、全体として５枚というレンズ構成において、第１ないし第５レンズＬ５の各レンズ要素の構成を最適化したので、全長を短縮化しつつ、高解像性能を有するレンズ系を実現できる。

上記撮像レンズＬによれば、全体として５枚のレンズを、第１レンズＬ１乃至第３レンズＬ３で構成される第１レンズ群と、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５で構成される第２レンズ群とで構成し、上述のように、第１レンズ群と第２レンズ群をそれぞれテレフォト型に構成しているため、好適に全長の短縮化を実現できる。

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。

また、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することが好ましい。各レンズＬ１乃至Ｌ５のいずれか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からである。

また、例えば第１〜第８の実施形態に係る撮像レンズのように全画角が６０度以上となるように、上記撮像レンズＬの第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の各レンズ構成を設定した場合には、近距離撮影の機会が多い携帯電話端末などに撮像レンズＬを好適に適用することができる。

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。なお、この撮像レンズＬは、後述の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する。また、後述の条件式（１）、条件式（２）、条件式（３）を除く各条件式（条件式（１−１）〜条件式（４））について、撮像レンズＬは、これらの条件式のいずれか１つまたは任意の組合せを満足することが好ましい。満足する条件式は撮像レンズＬに要求される事項に応じて適宜選択されることが好ましい。

まず、全系の焦点距離ｆと第４レンズＬ４から第５レンズＬ５までの合成焦点距離ｆ４５は、以下の条件式（１）を満足する。
０＜ｆ／ｆ４５＜０．１４６（１）
条件式（１）は、第４レンズＬ４から第５レンズＬ５までの合成焦点距離ｆ４５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。条件（１）の下限以下とならないように、第４レンズＬ４から第５レンズＬ５までの正の合成屈折力を確保することにより、特に中間画角において、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より好適に抑制することができ、また、ディストーション（歪曲収差）および倍率の色収差を好適に補正することができる。また、条件式（１）の上限以上とならないように、第４レンズＬ４から第５レンズＬ５までの正の合成屈折力を維持することにより、全長の短縮化に有利である。上記効果をより高めるために、条件式（１−１）を満たすことがさらに好ましく、条件式（１−２）を満たすことがよりさらに好ましい。
０．０３＜ｆ／ｆ４５＜０．１４４（１−１）
０．０６＜ｆ／ｆ４５＜０．１４２（１−２）

また、全系の焦点距離ｆと第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４は、以下の条件式（２）を満足する。
０．９２７＜ｆ／ｆ４＜５（２）
条件式（２）は、第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４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（２）の下限以下とならないように、第４レンズＬ４の屈折力を確保することにより、全系の屈折力に対して第４レンズＬ４の正の屈折力が弱くなりすぎず、特に中間画角において、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より好適に抑制することができ、また、ディストーション（歪曲収差）および倍率の色収差を好適に補正することができる。条件式（２）の上限以上とならないように、第４レンズＬ４の屈折力を維持することにより、全系の屈折力に対して第４レンズＬ４の正の屈折力が強くなりすぎず、好適に球面収差および非点収差を補正することができる。また、上記効果をより高めるために、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。
０．９８３＜ｆ／ｆ４＜３．４（２−１）
１．０３＜ｆ／ｆ４＜１．８（２−２）

また、第５レンズＬ５の物体側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｆと第５レンズＬ５の像側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｒは、以下の条件式（３）を満足する。
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)／(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１．３４（３）
条件式（３）は、第５レンズＬ５の物体側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｆと第５レンズＬ５の像側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｒの好ましい数値範囲を規定するものである。条件式（３）の下限以下とならないように、第５レンズＬ５の物体側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｆと第５レンズＬ５の像側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｒを設定することにより、非点収差を好適に補正することができる。条件式（３）の上限以上とならないように、第５レンズＬ５の物体側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｆと第５レンズＬ５の像側の面の近軸曲率半径Ｒ５ｒを設定することにより、全長の短縮化を実現しつつ、好適に像面湾曲を補正することができる。この効果をより高めるために、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。
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)/(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１．１５（３−１）
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)/(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１（３−２）

また、全系の焦点距離ｆと第４レンズＬ３の焦点距離ｆ３は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
−０．０７＜ｆ／ｆ３＜０（４）
条件式（４）は、第３レンズの合成焦点距離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。条件（４）の下限以下とならないように、第３レンズＬ３による負の屈折力を維持することにより、第３レンズＬ３の負の屈折力が強くなりすぎず、全長の短縮化に有利である。条件（４）の上限以上とならないように、第３レンズＬ３による負の屈折力を維持することにより、球面収差を良好に補正することができる。

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たので、全長が短縮化され、高解像性能を有するレンズ系を実現できる。

特許文献１または２に開示されたレンズ系も、上記撮像レンズと同様に、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、正の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズから構成されており、第１レンズ乃至第３レンズで構成されるテレフォト型の第１レンズ群と第４レンズおよび第５レンズで構成されるテレフォト型の第２レンズ群として構成されている。しかしながら、特許文献１または２に開示されたレンズ系は、第５レンズの負の屈折力が強すぎるため、屈折力のバランスをとるために、第４レンズの中心厚を確保して第４レンズの屈折力を強くしており、第４レンズと第５レンズからなる第２レンズ群の光軸上の長さを十分に短縮化することができていない。例えば、上記比Ｌ／ｆは、特許文献１では１．２５〜１．７３、特許文献２では１．２０〜１．２２程度である。

これに対し、上記撮像レンズＬによれば、条件式（１）および（２）にも示すように、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とからなる第２レンズ群の屈折力、および、第４レンズＬ４の屈折力を、レンズ全体の屈折力に対して強くなりすぎないように適切に設定したため、第４レンズＬ４の屈折力を確保するために第４レンズＬ４の中心厚を増加する必要がなく、第２レンズ群の光軸方向の長さを短縮化できるため、より好適に全長の短縮化を実現することができる。例えば、第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸上の距離（レンズ全長）Ｌとし、全系の焦点距離ｆとすると、第１〜第８の実施形態において、Ｌ／ｆは、１．１３〜１．１５程度となっている。

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（開口絞りＳｔ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。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。

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，ＫＡ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−ＫＡ・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
ＫＡ：非球面係数
とする。

以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２〜図８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乃至実施例８として、表３〜表１６に示す。これらの実施例１〜８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９（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。

同様に、実施例２乃至実施例８の撮像レンズについての諸収差を図９（Ａ）〜（Ｄ）乃至図１６（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

また、表１７には、本発明に係る各条件式（１）〜（４）に関する値を、各実施例１〜８についてそれぞれまとめたものを示す。表１７において、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｂｆは最も像側のレンズの像側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカスに相当）、Ｌは第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸上の距離、２ωは全画角である。Ｂｆは空気換算長であり、すなわち、光学部材ＰＰの厚みを空気換算して計算した値を示している。同様に、Ｌのうちバックフォーカス分は空気換算長を用いている。表１７からわかるように、実施例１は条件式（１）〜（３）を満足し、実施例２〜３、６〜８は全ての条件式（１）〜（４）を満足している。

なお、上記各表には、所定の桁でまるめた数値を記載している。各数値の単位としては、角度については「°」を用い、長さについては「ｍｍ」を用いている。しかし、これは一例であり、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

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、全長を短縮化しながらも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、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、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、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。また、本発明の撮像レンズは、光軸近傍でメニスカス形状とされた各レンズにおいて、光軸近傍でメニスカス形状の曲率半径の絶対値が大きい面を、光軸近傍で平面として構成してもよい。言い換えると、光軸近傍でメニスカス形状とされたレンズを、該レンズのメニスカス形状の曲率半径の絶対値が大きい面を光軸近傍で平面とした平凸形状のレンズまたは平凹形状のレンズとしてもよい。

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
Ｓｔ開口絞り
Ｒｉ物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径
Ｄｉ物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔
Ｚ１光軸
１００撮像素子（像面）

Claims

物体側から順に、
両凸形状である第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、
正の屈折力を有する第４レンズと、
負の屈折力を有し、物体の面及び像側の面が非球面形状である第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、下記条件式（１）乃至条件式（４）を満足する撮像レンズ。
０＜ｆ／ｆ４５＜０．１４６（１）
１．４９９≦ｆ／ｆ４＜５（２）
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)／(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１．３４（３）
−０．０７＜ｆ／ｆ３＜０（４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ４５：前記第４レンズから前記第５レンズまでの合成焦点距離
ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
Ｒ５ｆ：前記第５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ５ｒ：前記第５レンズの像側の面の近軸曲率半径
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
とする。
さらに以下の条件式を満足する請求項１に記載の撮像レンズ。
０．０３＜ｆ／ｆ４５＜０．１４４（１−１）
さらに以下の条件式を満足する請求項１または２に記載の撮像レンズ。
０．０６＜ｆ／ｆ４５＜０．１４２（１−２）
前記第３レンズの像側の面と最大画角の主光線との交点が、前記第３レンズの像側の面と光軸との交点よりも物体側に位置し、前記第３レンズの物体側の面と最大画角の主光線との交点が、前記第３レンズの物体側の面と光軸との交点よりも物体側に位置する請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
前記第５レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、物体側の面および像側の面がそれぞれ少なくとも１つの極値点を有する非球面形状である請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
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項に記載の撮像レンズ。
１．４９９≦ｆ／ｆ４＜３．４（２−１）
さらに以下の条件式を満足する請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
１．４９９≦ｆ／ｆ４＜１．８（２−２）
さらに以下の条件式を満足する請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)/(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１．１５（３−１）
さらに以下の条件式を満足する請求項８に記載の撮像レンズ。
０．２＜(Ｒ５ｆ−Ｒ５ｒ)/(Ｒ５ｆ＋Ｒ５ｒ)＜１（３−２）
前記第２レンズの物体側の面より物体側に配置された開口絞りをさらに備えた請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
請求項１から１０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。