(57)【要約】【課題】全長の短縮化および高解像化を実現した撮像レンズおよびこの撮像レンズを備えた撮像装置を実現する。【解決手段】撮像レンズＬが、物体側から順に、正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、負の屈折力を有し、像側の面に極値点を有する非球面形状である第５レンズＬ５と、から構成される実質的に５個のレンズからなり、所定の条件式を満足する。【選択図】図１
2014209163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である第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、像側の面に極値点を有する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）を満足する撮像レンズ。
−１＜ｆ／ｆ４５＜−０．１０５            （１）
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
とする。
【請求項２】
前記第１乃至第５レンズの各焦点距離の絶対値のうち、前記第３レンズの焦点距離の絶対値が最大である請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記第４レンズの物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第４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または２記載の撮像レンズ。
【請求項４】
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、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。
【請求項５】
さらに以下の条件式を満足する請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．０２＜Ｄ６／ｆ＜０．３                （２）
ただし、
Ｄ６：前記第３レンズの光軸上の厚さ
とする。
【請求項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項に記載の撮像レンズ。
−０．９＜ｆ／ｆ４５＜−０．１０５      （１−１）
【請求項７】
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。
−０．８＜ｆ／ｆ４５＜−０．１          （１−２）
【請求項８】
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。
０．０３＜Ｄ６／ｆ＜０．２              （２−１）
ただし、
Ｄ６：前記第３レンズの光軸上の厚さ
とする。
【請求項９】
さらに以下の条件式を満足する請求項８項に記載の撮像レンズ。
０．０４＜Ｄ６／ｆ＜０．１８              （２−２）
【請求項１０】
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９のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項１１】
請求項１に記載された撮像レンズを備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０２１６８０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／０５７９６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である第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、像側の面に極値点を有する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）を満足する撮像レンズ。
−１＜ｆ／ｆ４５＜−０．１０５            （１）
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
とする。
【０００８】
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。
【０００９】
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、実質的に屈折力を有さないレンズ、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。
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の撮像レンズにおいて、第１乃至第５レンズの各焦点距離の絶対値のうち、第３レンズの焦点距離の絶対値が最大であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の撮像レンズにおいて、第４レンズの物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第４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。
【００１３】
また、本発明の撮像レンズにおいて、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。
【００１４】
また、本発明の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。
【００１５】
本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１−１）から条件式（２−２）のいずれかを満足することが好ましい。なお、本発明の好ましい態様としては、条件式（１−１）から（２−２）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。
−０．９＜ｆ／ｆ４５＜−０．１０５        （１−１）
−０．８＜ｆ／ｆ４５＜−０．１            （１−２）
０．０２＜Ｄ６／ｆ＜０．３                （２）
０．０３＜Ｄ６／ｆ＜０．２                （２−１）
０．０４＜Ｄ６／ｆ＜０．１８              （２−２）
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
Ｄ６：第３レンズの光軸上の厚さ
とする。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１０の構成例を示すものであり、実施例１０に対応するレンズ断面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１１の構成例を示すものであり、実施例１１に対応するレンズ断面図である。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】本発明の実施例１０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。
【図２２】本発明の実施例１１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。
【図２３】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。
【図２４】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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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１１の実施形態に係る撮像レンズに対応する第２乃至第１１の構成例の断面構成を図２〜図１１に示す。第２乃至第１１の構成例は、後述の第２乃至第１１の数値実施例（表３〜表２２）のレンズ構成に対応している。図１〜図１１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１１の構成例についても説明する。また、図１〜１１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。
【００２２】
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。
【００２３】
図２３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。
【００２４】
図２４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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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７の実施形態および第１０乃至１１の実施形態に係る撮像レンズ（図１〜７および図１０〜１１）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が第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。
【００２９】
また、第８および第９の実施形態に係る撮像レンズ（図８、９）のように、開口絞りＳｔを光軸方向において第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置してもよい。この場合には、像面湾曲を良好に補正することができる。なお、開口絞りＳｔを光軸方向において第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置した場合には、開口絞りＳｔを光軸方向において第１レンズＬ１の物体側の面より物体側に配置した場合よりもテレセントリック性を確保する、すなわち、主光線を光軸にできるだけ平行な状態にする（撮像面における入射角度がゼロに近くなるようにする）ためには不利であるものの、撮像素子技術の発展に伴い近年実現された、入射角度の増大に起因する受光効率の低下や混色の発生が従来よりも低減された撮像素子を適用することにより、好適な光学性能を実現することができる。
【００３０】
この撮像レンズＬにおいて、第１レンズＬ１は、正の屈折力を有し、光軸近傍で像側に凹面を向けたメニスカス形状である。第１レンズＬ１が光軸近傍で像側に凹面を向けたメニスカス形状とすることにより、第１レンズＬ１の後側主点位置を物体側に寄せることができるため、好適に全長を短縮化することができる。また、第１乃至第１１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、好適に球面収差を補正することができる。
【００３１】
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２レンズＬ２を光軸近傍において像側に凹面を向けたものとしてもよい。この場合には、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、全長の短縮化を実現しやすい。また、第１、第２、第６乃至１０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。この場合には、色収差を良好に補正しつつ、高次の球面収差の発生を抑制することができる。また、第３および第４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。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、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、好適に全長を短縮化することができる。また、第５および第１１の実施例に示すように、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てもよい。この場合には、色収差を良好に補正しつつ、非点収差の発生を抑制することができる。
【００３２】
第３レンズＬ３は、負の屈折力を有する。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。
【００３３】
また、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ことが好ましい。このことにより、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像側に位置する場合よりも、第３レンズＬ３の物体側の面に対する軸外光線の入射角をより小さくすることができ、非点収差の発生を抑制しつつ、球面収差をバランス良く補正することができる。
【００３４】
上記効果をさらに高めるために、第１乃至第１１の実施形態に示すように、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し、第３レンズＬ３の両面を非球面形状とすることが好ましい。この場合には、光軸近傍で第１レンズＬ１および第２レンズＬ２を光線が通過する間に発生した球面収差などの収差に応じて、収差を好適に補正可能な面形状を適宜選択することができるため、非点収差の発生を抑制しつつ、さらに球面収差をバランス良く補正できる。なお、第１乃至８の実施形態および第１１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い。第３レンズＬ３が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場合には、非点収差の発生を好適に抑制することができる。また、第９および第１０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。第３レンズＬ３が光軸近傍において像側に凹面を向けたメニスカス形状である場合には、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。
【００３５】
第４レンズＬ４は、光軸近傍において正の屈折力を有する。また、第４レンズＬ４の物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第４レンズＬ４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。このことにより、第４レンズＬ４の物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第４レンズＬ４の物体側の面と光軸との交点よりも像側に位置する場合よりも、第４レンズＬ４の物体側の面に対する軸外光線の入射角をより小さくすることができ、非点収差の発生を抑制しつつ、球面収差をバランス良く補正することができる。
【００３６】
上記効果をさらに高めるために、第１乃至第８、第１０乃至第１１の実施形態に示すように、第４レンズＬ４の物体側の面と最大画角の主光線との交点が、第４レンズＬ４の物体側の面と光軸との交点よりも物体側に位置し、第４レンズＬ４の両面を非球面形状とすることが好ましい。この場合には、光軸近傍で第１レンズＬ１乃至第３レンズＬ３を光線が通過する間に発生した球面収差などの収差に応じて、収差を好適に補正可能な面形状を適宜選択することができるため、さらに非点収差の発生を抑制しつつ、さらに球面収差をバランス良く補正できる。なお、第７の実施形態に示すように、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してもよく、この場合には、非点収差の発生を好適に抑制することができる。また、第５および第６の実施形態に示すように、第４レンズＬ４を光軸近傍において両凸形状としてもよく、この場合には、球面収差を良好に補正することができる。また、第１乃至第４の実施形態および第８乃至第１１の実施形態に示すように、第４レンズＬ４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、この場合には、非点収差の発生を好適に抑制することができる。
い。
【００３７】
第５レンズＬ５は、光軸近傍において負の屈折力を有する。撮像レンズの最も像面側に配置される第５レンズＬ５が負の屈折力を有することにより、全長を好適に短縮化することができる。また、正の屈折力を有する第４レンズＬ４の像側に負の屈折力を有する第５レンズを配置することにより、倍率の色収差や像面湾曲を好適に補正することができる。また、第１、第３、第４、第９および第１１の実施形態に示すように、第５レンズＬ５を光軸近傍において両凹形状とすることが好ましい。この場合には、第５レンズＬ５の両側の面の曲率を必要以上に大きくすることなく、第５レンズＬ５を所望の負の屈折力を有するように構成することができ、諸収差の発生を抑制しつつ、好適にレンズ全長の短縮化を図ることができる。また、第２、第５乃至第８および第１０の実施形態に示すように、第５レンズＬ５を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としてもよい。この場合には、より好適に全長の短縮化を実現しつつ、像面湾曲を良好に補正することができる。
【００３８】
また、第５レンズＬ５は、像側の面に極値点を有する非球面形状である。このことにより、全長の短縮化に伴うディストーションの増加を抑制し、諸収差を好適に抑制することができる。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。
【００３９】
また、第５レンズＬ５が、物体側の面にも極値点を有する非球面形状であることがさらに好ましい。この場合には、より好適に全長の短縮化に伴うディストーションの増加を抑制し、諸収差を好適に抑制することができる。また、第５レンズＬ５の物体側の面の極値点は、第５レンズＬ５の光軸から半径方向外側の任意の位置とすることができる。
【００４０】
なお、第３、４、７および第８の実施形態に係る撮像レンズは、第５レンズＬ５が像側の面と物体側の面にそれぞれ極値点を有する構成例であり、第１、２、５、６および第９乃至１１の実施形態に係る撮像レンズは、第５レンズＬ５の像側の面が極値点を有する構成例である。
【００４１】
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、有効径内のレンズ面上の点を(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。
【００４２】
また、第５レンズＬ５は、光軸近傍で像側に凹面を向け、像側の面に極値点を有する非球面形状である。このため、第５レンズＬ５の像側の面の光軸近傍では面形状の負の屈折力によって全長短縮効果を得つつ、第５レンズＬ５の像側の面の極値点より半径方向外側では、面形状の正の屈折力によって、正方向のディストーション（歪曲収差）の発生を抑制することができる。
【００４３】
さらに、第５レンズＬ５が像側に凹面を向け、第５レンズＬ５の像側の面を少なくとも１つの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５割より半径方向外側を意味する。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、例えば第１〜第１１の実施形態に係る撮像レンズのように全画角が５０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。
【００４８】
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。
【００４９】
まず、全系における焦点距離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。
−１＜ｆ／ｆ４５＜−０．１０５            （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に対する全系における焦点距離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と第５レンズＬ５による負の合成屈折力を抑えることにより、正方向のディストーションの発生を抑制しつつ、非点収差を良好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までの負の合成屈折力を確保することにより、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。
−０．９＜ｆ／ｆ４５＜−０．１０５      （１−１）
−０．８＜ｆ／ｆ４５＜−０．１      （１−２）
【００５０】
また、第３レンズＬ３の光軸上の厚みＤ６と全系における焦点距離ｆは、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．０２＜Ｄ６／ｆ＜０．３                （２）
条件式（２）は、全系における焦点距離ｆに対する第３レンズＬ３の光軸上の厚みＤ６の比の好ましい範囲を規定する。条件式（２）の上限以上とならないように、第３レンズＬ３の光軸上の厚みＤ６を維持することで、非点収差の発生を抑制しつつ、球面収差をバランス良く補正し、かつ、撮像レンズＬの大型化を防止することができる。条件式（２）の下限以下とならないように、第３レンズＬ３の光軸上の厚みＤ６を確保することで、第３レンズＬ３の光軸上の厚みＤ６が薄くなりすぎることを抑制し、非点収差の発生を抑制しつつ、球面収差をバランス良く補正することができる。
０．０３＜Ｄ６／ｆ＜０．２                （２−１）
０．０４＜Ｄ６／ｆ＜０．１８              （２−２）
【００５１】
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。
【００５２】
上記撮像レンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ、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正の屈折力を有する第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負の屈折力を有する第２レンズ群として構成されている。このため、物体側から順に、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撮像レンズを全体としてテレフォト型の構成にすることにより、好適に全長の短縮化を実現することができる。また、上記撮像レンズは、条件式（１）を満足して、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の屈折力を適切に設定することにより、全長の短縮化の効果をさらに高めている。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１１の実施形態において、全系の合成焦点距離ｆに対するレンズ全長の比率を示すテレフォト比ＴＬ／ｆは、０．８６８〜１．１１６程度となっている。これに対し、特許文献１に開示されたレンズ系は（例えば実施例１１参照）、本発明のレンズ構成と類似する構成を採用しているが、第４レンズと第５レンズからなる第２レンズ群の屈折力を適切に設定していないため、レンズ全長を十分に短縮化することができていない。例えば、特許文献１に記載されたレンズ系のテレフォト比Ｌ／ｆは、１．１２程度、特許文献２の例えば実施例１０に記載されたレンズ系のテレフォト比は１．１３程度となっている。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２〜図１１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１１として、表３〜表２２に示す。これらの実施例１〜１１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。
【００６１】
図１２（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。
【００６２】
同様に、実施例２乃至実施例７の撮像レンズについての諸収差を図１３（Ａ）〜（Ｄ）乃至図２２（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００６３】
また、表２３には、本発明に係る条件式（１）、（２）に関する値を、各実施例１〜１１についてそれぞれまとめたものを示す。表２３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）、ＴＬ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、ｆ１〜ｆ５は第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５の各焦点距離である。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、ＴＬ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２３からわかるように、実施例１〜１１は全て条件式（１）および（２）を満足している。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【表１】
2014209163.tif 000003
【表２】
2014209163.tif 000004
【表３】
2014209163.tif 000005
【表４】
2014209163.tif 000006
【表５】
2014209163.tif 000007
【表６】
2014209163.tif 000008
【表７】
2014209163.tif 000009
【表８】
2014209163.tif 000010
【表９】
2014209163.tif 000011
【表１０】
2014209163.tif 000012
【表１１】
2014209163.tif 000013
【表１２】
2014209163.tif 000014
【表１３】
2014209163.tif 000015
【表１４】
2014209163.tif 000016
【表１５】
2014209163.tif 000017
【表１６】
2014209163.tif 000018
【表１７】
2014209163.tif 000019
【表１８】
2014209163.tif 000020
【表１９】
2014209163.tif 000021
【表２０】
2014209163.tif 000022
【表２１】
2014209163.tif 000023
【表２２】
2014209163.tif 000024
【表２３】
2014209163.tif 000025
【符号の説明】
【００６８】
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）
【図１】
2014209163.tif 000026
【図２】
2014209163.tif 000027
【図３】
2014209163.tif 000028
【図４】
2014209163.tif 000029
【図５】
2014209163.tif 000030
【図６】
2014209163.tif 000031
【図７】
2014209163.tif 000032
【図８】
2014209163.tif 000033
【図９】
2014209163.tif 000034
【図１０】
2014209163.tif 000035
【図１１】
2014209163.tif 000036
【図２３】
2014209163.tif 000037
【図２４】
2014209163.tif 000038
【図１２】
2014209163.tif 000039
【図１３】
2014209163.tif 000040
【図１４】
2014209163.tif 000041
【図１５】
2014209163.tif 000042
【図１６】
2014209163.tif 000043
【図１７】
2014209163.tif 000044
【図１８】
2014209163.tif 000045
【図１９】
2014209163.tif 000046
【図２０】
2014209163.tif 000047
【図２１】
2014209163.tif 000048
【図２２】
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