【課題を解決するための手段】
【0009】
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、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、正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、第5レンズと、負の屈折力を有する第6レンズとから構成され、第4レンズと第5レンズとは対向して配置され、第4レンズはその像面側の面が周辺部において凹形状に形成されており、第5レンズはその物体側の面が周辺部において凹形状に形成される。
【0010】
撮像レンズの広角化では像面湾曲や歪曲収差の補正が特に重要になる。本発明に係る撮像レンズでは、物体側から順に4枚のレンズの屈折力配列が「負正正負」となっており、バランスのよい屈折力の配列となっている。このため、第1レンズで発生した諸収差は正の屈折力を有する2枚のレンズと負の屈折力を有する第4レンズとによって好適に補正される。また、本発明の撮像レンズの第4レンズはその像面側の面が周辺部において凹形状となる形状であり、当該第4レンズと対向して配置される第5レンズは、その物体側の面が周辺部において凹形状となる形状である。第4レンズおよび第5レンズのこのような形状により、撮像レンズの小型化が図られるとともに像面湾曲および歪曲収差が良好に補正される。
【0011】
上記構成の撮像レンズは、第1レンズ、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をF1としたとき、次の条件式(1)を満足することが望ましい。
0<F1 (1)
【0012】
条件式(1)は撮像レンズの小型化を図りつつ、非点収差、歪曲収差、および色収差を良好に補正するための条件である。合成焦点距離F1の値が条件式(1)から外れて負になると、第5レンズおよび第6レンズの合成屈折力が正となってその屈折力が強くなるため、撮像レンズの小型化が困難になる。また、歪曲収差が負方向に増大するとともに非点隔差が増大する。軸上色収差は補正過剰(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)になり、倍率色収差は補正不足(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)となる。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0013】
上記構成の撮像レンズは、第5レンズおよび第6レンズの合成焦点距離をF2としたとき、次の条件式(2)を満足することが望ましい。
F2<0 (2)
【0014】
条件式(2)は撮像レンズの小型化を図りつつ、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。合成焦点距離F2の値が条件式(2)から外れると、歪曲収差の補正には有利となるものの撮像レンズの小型化が困難になる。また、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大するとともに像面湾曲の補正が困難になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0015】
上記構成の撮像レンズでは、第1レンズと第2レンズとの間に開口絞りが配置されることが望ましい。なお、本明細書において第1レンズと第2レンズとの間とは、第1レンズの物体側の面の頂点接平面から第2レンズの像面側の面の頂点接平面までの間のことを指す。開口絞りをこのような位置に配置することにより、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が主光線角度(CRA:Chief Ray Angle)の範囲内に好適に抑制されるとともに諸収差が良好に補正される。
【0016】
上記構成の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズと第2レンズとの間の光軸上の距離をD12としたとき、次の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.05<D12/f<0.8 (3)
【0017】
条件式(3)は、色収差、像面湾曲、および非点収差を良好に補正するための条件である。上限値「0.8」を超えると、倍率色収差の補正には有効になるものの、非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲して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になる。一方、下限値「0.05」を下回ると、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)になるとともに、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲し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になる。よって、いずれの場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0018】
上記構成の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第2レンズと第3レンズとの間の光軸上の距離をD23としたとき、次の条件式(4)を満足することが望ましい。
0.001<D23/f<0.3 (4)
【0019】
条件式(4)は、色収差、像面湾曲、および非点収差を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、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像面側に湾曲して非点隔差が増大する。また、像面湾曲が補正過剰になる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「0.001」を下回ると、軸上色収差が補正過剰になるとともに非点隔差が増大するため、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0020】
上記構成の撮像レンズは、第1レンズと第2レンズとの間の光軸上の距離をD12、第2レンズと第3レンズとの間の光軸上の距離をD23としたとき、次の条件式(5)を満足することが望ましい。
2<D12/D23<30 (5)
【0021】
条件式(5)は撮像レンズの小型化を図りつつ、歪曲収差、像面湾曲、および非点収差を良好に補正するための条件である。上限値「30」を超えると、撮像レンズの小型化が困難になるとともに歪曲収差が負方向に増大する。また、非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大する。像面湾曲については補正過剰になる。一方、下限値「2」を下回ると、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大する。したがって、いずれの場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0022】
上記構成の撮像レンズは、第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3としたとき、次の条件式(6)を満足することが望ましい。
0.5<f2/f3<3 (6)
【0023】
条件式(6)は撮像レンズの小型化を図りつつ、非点収差および像面湾曲を良好に補正するための条件である。上限値「3」を超えると、撮像レンズの小型化が困難になる。また、非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大するとともに像面湾曲が補正過剰になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「0.5」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利となる。しかし、非点隔差が増大するとともに像面湾曲が補正不足になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0024】
上記構成の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第2レンズおよび第3レンズの合成焦点距離をf23としたとき、次の条件式(7)を満足することが望ましい。
0.2<f23/f<1 (7)
【0025】
条件式(7)は、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に好適に抑制しつつ、色収差、非点収差、歪曲収差、および像面湾曲を良好に補正するための条件である。上限値「1」を超えると、色収差の補正には有利になるものの歪曲収差が負方向に増大する。また、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大する。一方、下限値「0.2」を下回ると、軸上色収差および倍率色収差が共に補正過剰となる。また、非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大するとともに像面湾曲が補正過剰になる。よって、いずれの場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0026】
上記構成の撮像レンズは、諸収差をより良好に補正するために次の条件式(7A)を満足することが望ましい。
0.2<f23/f<0.8 (7A)
【0027】
上記構成の撮像レンズは、第1レンズのアッベ数をν1、第2レンズのアッベ数をν2、第3レンズのアッベ数をν3としたとき、次の条件式(8)〜(10)を満足することが望ましい。
40<ν1<75 (8)
40<ν2<75 (9)
40<ν3<75 (10)
【0028】
条件式(8)〜(10)は色収差を良好に補正するための条件である。物体側から3枚のレンズを低分散の材料で形成することにより、撮像レンズにおける色収差の発生が好適に抑制される。上限値「75」を超えると、軸上色収差の補正には有利となるものの倍率色収差が補正過剰になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「40」を下回ると、倍率色収差の補正には有利となるものの軸上色収差が補正過剰になり、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0029】
上記構成の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第4レンズの焦点距離をf4としたとき、次の条件式(11)を満足することが望ましい。
−4<f4/f<−0.4 (11)
【0030】
条件式(11)は、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に好適に抑制しつつ、色収差、非点収差、および像面湾曲を良好に補正するための条件である。上限値「−0.4」を超えると、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に抑制することが困難になる。また、軸上色収差および倍率色収差が共に補正過剰になるとともに、非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大する。一方、下限値「−4」を下回ると、上記光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に抑制し易くなるものの、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大する。いずれの場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0031】
上記構成の撮像レンズにおいて第5レンズは、物体側の面および像面側の面の両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。第5レンズのこのような形状により、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度はCRAの範囲内に好適に抑制されることになる。
【0032】
上記構成の撮像レンズにおいて第6レンズの像面側の面は、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。第6レンズのこのような形状によれば、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度はCRAの範囲内により好適に抑制される。
【0033】
上記構成の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第4レンズと第5レンズとの間の光軸上の距離をD45としたとき、次の条件式(12)を満足することが望ましい。
0.15<D45/f<0.4 (12)
【0034】
条件式(12)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に補正するための条件である。また、条件式(12)は、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に好適に抑制するための条件でもある。上限値「0.4」を超えると、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に抑制し易くなるものの非点隔差が増大する。また、倍率色収差が補正過剰になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「0.15」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利になるものの、上記光線の入射角度をCRAの範囲内に抑制することが困難になる。また、非点隔差および軸上色収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0035】
上記構成の撮像レンズは、第4レンズと第5レンズとの間の光軸上の距離をD45、第1レンズの物体側の面から第6レンズの像面側の面までの光軸上の距離をL16としたとき、次の条件式(13)を満足することが望ましい。
0.05<D45/L16<0.25 (13)
【0036】
条件式(13)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より良好に補正するための条件である。また、条件式(13)は、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に好適に抑制するための条件でもある。上限値「0.25」を超えると、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に抑制し易くなるものの非点隔差が増大する。また、倍率色収差が補正過剰となり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「0.05」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利になるものの、上記光線の入射角度をCRAの範囲内に抑制することが困難になる。また、非点隔差および軸上色収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0037】
上記構成の撮像レンズは、第4レンズの像面側の面の有効径をφ4B、第5レンズの物体側の面の有効径をφ5Aとしたとき、次の条件式(14)を満足することが望ましい。
1<φ5A/φ4B<2 (14)
【0038】
条件式(14)は撮像レンズの小型化および広角化を図りつつ、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に好適に抑制するための条件である。上限値「2」を超えると、有効径φ4Bと有効径φ5Aとの差が大きくなり、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度が大きくなり、当該入射角度をCRAの範囲内に抑制することが困難になる。一方、下限値「1」を下回ると、上記入射角度をCRAの範囲内に抑制し易くなるものの、撮像レンズの小型化および広角化を図ることが困難になる。
【0039】
上記構成の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第6レンズの焦点距離をf6としたとき、次の条件式(15)を満足することが望ましい。
−5<f6/f<−0.5 (15)
【0040】
条件式(15)は撮像レンズの小型化を図りつつ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像面への入射角度をCRAの範囲内に好適に抑制するための条件でもある。上限値「−0.5」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となるものの、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になる。一方、下限値「−5」を下回ると、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に抑制し易くなる。しかし、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲し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になる。
【0041】
上記構成の撮像レンズは、第6レンズのアッベ数をν6としたとき、次の条件式(16)を満足することが望ましい。
10<ν6<40 (16)
【0042】
条件式(16)は色収差を良好に補正するための条件である。上限値「40」を超えると、軸上色収差を補正し易くなるものの、倍率色収差が補正過剰になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「10」を下回ると、軸上色収差が補正過剰になるとともに倍率色収差が増大する。このため良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0043】
上記構成の撮像レンズは、第1レンズと第2レンズとの間の光軸上の距離をD12、第5レンズと第6レンズとの間の光軸上の距離をD56としたとき、次の条件式(17)を満足することが望ましい。
D56<D12 (17)
【0044】
条件式(17)は撮像レンズの小型化を図りつつ非点収差を良好に補正するための条件である。条件式(17)を外れると、撮像レンズの小型化には有利となる。しかし、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲して非点隔差が増大するとともに像面湾曲が補正不足になる。したがって、良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0045】
上記構成の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をf、第5レンズと第6レンズとの間の光軸上の距離をD56としたとき、次の条件式(18)を満足することが望ましい。
0.03<D56/f<0.3 (18)
【0046】
条件式(18)は非点収差および倍率色収差を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、非点収差の補正には有利となるものの倍率色収差が増大する。一方、下限値「0.03」を下回ると、倍率色収差の補正には有利になるものの結像面の周辺部で非点収差が増大する。いずれの場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0047】
上記構成の撮像レンズは、第5レンズの光軸上の厚さをT5、第6レンズの光軸上の厚さをT6としたとき、次の条件式(19)を満足することが望ましい。
0.5<T5/T6<3.5 (19)
【0048】
条件式(19)は像面湾曲および非点収差を良好に補正するための条件である。上限値「3.5」を超えると、像面湾曲が補正過剰になる。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。一方、下限値「0.5」を下回ると、像面湾曲が補正不足になるとともに非点収差が増大する。したがって、いずれの場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
【0049】
上記構成の撮像レンズは、第1レンズの物体側の面の有効径をφ1A、第6レンズの像面側の面の有効径をφ6Bとしたとき、次の条件式(20)を満足することが望ましい。
φ1A<φ6B (20)
【0050】
最も物体側に配置された第1レンズの物体側の面は、水等の液体に晒される等、過酷な環境下に置かれることがある。従来の広角の撮像レンズでは一般的に第1レンズが大きく、例えば車載カメラとして車両に取り付けられる際には、その第1レンズの大きさが問題になることがある。また、こうした第1レンズの物体側の面には耐環境性を得るために光学薄膜が成膜されることが多い。条件式(20)を満足することにより、広角の撮像レンズでありながらも、周囲環境と接する第1レンズの露出面積を小さくすることができる。第1レンズの直径が小さくなることにより、上記光学薄膜に要するコストも抑制され、ひいては撮像レンズの製造コストが好適に抑制される。
【0051】
上記構成の撮像レンズは、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、像面の最大像高をHmaxとしたとき、次の条件式(21)を満足することが望ましい。
0.4<La/Hmax<1.8 (21)
【0052】
薄型のスマートフォン等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、撮像レンズの全長について厳しい制約が課される。また、撮像レンズの広角化に伴い、単に小型であるだけでなく、像面の大きさに対する撮像レンズの全長の比を如何に小さくするか、すなわち如何に低背化するかが重要な要素になりつつある。上記条件式(21)を満足することにより、撮像レンズの低背化が好適に図られる。なお、撮像レンズと像面との間には通常、赤外線カットフィルターやカバーガラス等の挿入物が配置されることが多いが、本明細書ではこれら挿入物の光軸上の距離については空気換算長を用いている。
【0053】
本発明の撮像レンズにおいては、第1レンズから第6レンズまでの各レンズが、空気間隔を隔てて配列されることが望ましい。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6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容易になるため、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。
【0054】
ところで、カメラの性能向上を目的として高画素の撮像素子が撮像レンズと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各画素の受光面積が減少するため、撮影した画像が暗くなる傾向にある。これを補正するための方法として、電気回路を用いて撮像素子の受光感度を向上させる方法がある。しかし、受光感度が上がると画像の形成に直接寄与しないノイズ成分も増幅されてしまうため、新たにノイズ低減のための回路が必要になる。そこで、電気回路等を設けなくても十分に明るい画像を得るために、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、撮像レンズの入射瞳径をDepとしたとき、次の条件式(22)を満足することが望ましい。
f/Dep<2.5 (22)
【0055】
本発明の撮像レンズは、画角を2ωとしたとき、100°≦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。
【0056】
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、曲率半径の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、物体側の面が凸形状であることを指し、「曲率半径が負となる物体側の面」とは、物体側の面が凹形状であることを指す。また、「曲率半径が正となる像面側の面」とは、像面側の面が凹形状であることを指し、「曲率半径が負となる像面側の面」とは、像面側の面が凸形状であることを指す。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。