【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の撮像レンズは、撮像素子上に被写体像を形成する撮像レンズであって、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レンズと、正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、負の屈折力を有する第4レンズと、第5レンズと、第6レンズと、第7レンズと、第8レンズと、負の屈折力を有する第9レンズとを備える。第9レンズは、変曲点が設けられた非球面形状の像面側の面を有する。
【0011】
9枚のレンズのうち物体側に配置される4枚のレンズの屈折力の配列を「正正負負」とすることにより、色収差をはじめとする諸収差を良好に補正しつつ撮像レンズの小型化を図ることができる。本発明に係る撮像レンズでは、正の屈折力を有する第1レンズを最も物体側に配置するとともに、当該第1レンズの像面側には、同じく正の屈折力を有する第2レンズを配置する。このように2枚のレンズによって正の屈折力が分担されるレンズ構成によれば、撮像レンズの小型化に伴う第1レンズの屈折力の増大を抑制できるため、撮像レンズの小型化を好適に実現できる。また、第1レンズにおいては、最薄部と最厚部との比率である偏肉比が小さく抑えられるため、撮像レンズの製造に際して生じるディセンタ(偏芯)やチルト等に対する結像性能の劣化に対する敏感度、いわゆる製造誤差感度を良好な範囲に抑制できる。加えて、偏肉比が小さいことによりレンズ成形時における材料の流動性が向上するため、第1レンズの製造コストを低減できる。
【0012】
負の屈折力を有する第3レンズを第2レンズの像面側に配置することで色収差の良好な補正を実現できる。しかしながら、撮像レンズの小型化に伴って第1レンズおよび第2レンズの屈折力は強くなる傾向にある。撮像レンズのより一層の小型化と色収差の良好な補正との両立を実現するためには第3レンズの屈折力を強くする必要が生じる。そこで、本発明に係る撮像レンズにおいては、第3レンズの像面側に、負の屈折力を有する第4レンズを配置する。このような構成によれば、第3レンズおよび第4レンズの2枚のレンズによって負の屈折力が分担されるため、第3レンズの屈折力の増大を抑制できる。これにより、撮像レンズのより一層の小型化と色収差の良好な補正との両立を好適に実現できる。なお、第3レンズおよび第4レンズの2枚のレンズが共に負の屈折力を有することから、広い範囲の光線が撮像レンズ内に取り込まれ、撮像レンズの広角化を実現できる。
【0013】
本発明の撮像レンズにおいて最も像面側に配置される第9レンズの屈折力を負にすることにより、画像周辺部における像面湾曲および歪曲収差を良好に補正しつつバックフォーカスを確保できる。また、当該第9レンズの像面側の面を、変曲点が設けられた非球面形状に形成することによって、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)の範囲内に抑制しつつ、近軸および画像周辺部の諸収差を良好に補正できる。
【0014】
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。
【0015】
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、第2レンズ、および第3レンズの合成焦点距離をf123としたとき、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
0<f123/f (1)
【0016】
条件式(1)を満足することにより、像面の最大像高に対する光学全長(Total Track Length)の比を小さくすることができ、ひいては撮像レンズの小型化を好適に実現できる。
【0017】
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、第5レンズ、および第6レンズの合成焦点距離をf456としたとき、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0<f456/f (2)
【0018】
撮像レンズの小型化に当たっては、正の屈折力を有するレンズを物体側に配置することが望ましい。しかし、このレンズの有する正の屈折力が強くなりすぎると諸収差の補正が困難になる。条件式(2)を満足することにより、これら第4レンズ、第5レンズ、および第6レンズにおいて正の屈折力が分担されるため、諸収差の発生を好適に抑制できる。
【0019】
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7レンズ、第8レンズ、および第9レンズの合成焦点距離をf789としたとき、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
f789/f<0 (3)
【0020】
条件式(3)を満足することにより、像面に近い位置に配置される3枚のレンズの合成屈折力が負となる。これによって撮像レンズのテレフォト性能が確保されるため、撮像レンズの小型化を好適に実現できる。
【0021】
上記構成の撮像レンズにおいては、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ、および第8レンズのうち少なくとも2枚のレンズは、レンズ系全体の焦点距離の8倍以上の焦点距離を有することが望ましい。レンズ枚数が多いレンズ構成の場合には、諸収差を如何に補正するかが重要となる。焦点距離が短いレンズが多くなると、当該レンズで発生する収差量も増大するため、諸収差の良好な補正が困難になり易い。そこで本発明に係る撮像レンズでは、これら4枚のレンズのうち少なくとも2枚のレンズを、諸収差の補正を主たる役割とする補正レンズとして働かせる。これにより、諸収差をより良好に補正できる。
【0022】
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レンズの焦点距離をf1としたとき、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
4<f1/f<20 (4)
【0023】
撮像レンズのより一層の小型化を図るためには、最も物体側に配置される第1レンズの屈折力を強くすることが望ましい。しかし、第1レンズの有する正の屈折力が強くなりすぎると諸収差の補正が困難になる。条件式(4)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ、コマ収差、像面湾曲、および歪曲収差をバランスよく良好に補正できる。また、バックフォーカスを確保できる。
【0024】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(4a)を満足することが望ましい。
5<f1/f<15 (4a)
【0025】
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2レンズの焦点距離をf2としたとき、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
0.3<f2/f<1.2 (5)
【0026】
条件式(5)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ球面収差を良好に補正できる。
【0027】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(5a)を満足することが望ましい。
0.5<f2/f<1.2 (5a)
【0028】
上記構成の撮像レンズにおいては、第1レンズの焦点距離をf1、第2レンズの焦点距離をf2としたとき、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
5<f1/f2<20 (6)
【0029】
条件式(6)を満足することにより、バックフォーカスを確保しつつ撮像レンズの小型化を好適に実現できる。また、コマ収差、像面湾曲、および歪曲収差をバランスよく良好に補正できる。
【0030】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(6a)を満足することが望ましい。
7<f1/f2<18 (6a)
【0031】
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レンズおよび第2レンズの合成焦点距離をf12としたとき、以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
0.3<f12/f<2.0 (7)
【0032】
条件式(7)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ球面収差を良好に補正できる。
【0033】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(7a)を満足することが望ましい。
0.5<f12/f<1.2 (7a)
【0034】
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3レンズの焦点距離をf3としたとき、以下の条件式(8)を満足することが望ましい。
−3.5<f3/f<−1.0 (8)
【0035】
条件式(8)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ色収差を良好に補正できる。
【0036】
上記構成の撮像レンズにおいては、第3レンズの物体側の面の近軸曲率半径をR3f、第3レンズの像面側の面の近軸曲率半径をR3rとしたとき、以下の条件式(9)を満足することが望ましい。
0.8<R3f/R3r<3.5 (9)
【0037】
条件式(9)を満足することにより、色収差を良好に補正できる。また、製造誤差感度を良好な範囲に抑制できる。
【0038】
上記構成の撮像レンズにおいては、第3レンズを、物体側の面の近軸曲率半径および像面側の面の近軸曲率半径が共に正となる形状であって、近軸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することが望ましい。第3レンズをこのような形状に形成することにより、撮像レンズの大口径化、すなわちFナンバーの値を小さくできる。特に、第1レンズの物体側に絞りを配置する構成、いわゆる前絞りタイプの場合には、第3レンズとしての当該形状が有効となる。
【0039】
上記構成の撮像レンズにおいては、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、以下の条件式(10)を満足することが望ましい。
−5.0<f3/f2<−1.0 (10)
【0040】
条件式(10)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ色収差および球面収差を良好に補正できる。
【0041】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(10a)を満足することが望ましい。
−3.0<f3/f2<−1.5 (10a)
【0042】
上記構成の撮像レンズにおいては、第4レンズを、物体側の面の近軸曲率半径および像面側の面の近軸曲率半径が共に正となる形状であって、近軸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することが望ましい。第4レンズをこのような形状に形成することにより、撮像レンズの大口径化を好適に実現できる。
【0043】
上記構成の撮像レンズにおいては、第3レンズの焦点距離をf3、第4レンズの焦点距離をf4としたとき、以下の条件式(11)を満足することが望ましい。
4<f4/f3<20 (11)
【0044】
条件式(11)を満足することにより、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内に抑制しつつ色収差を良好に補正できる。
【0045】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(11a)を満足することが望ましい。
6<f4/f3<15 (11a)
【0046】
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3レンズおよび第4レンズの合成焦点距離をf34としたとき、以下の条件式(12)を満足することが望ましい。
−3<f34/f<−1 (12)
【0047】
条件式(12)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ色収差を良好に補正できる。
【0048】
上記構成の撮像レンズにおいては、第1レンズおよび第2レンズの合成焦点距離をf12、第3レンズおよび第4レンズの合成焦点距離をf34としたとき、以下の条件式(13)を満足することが望ましい。
−4.0<f34/f12<−0.5 (13)
【0049】
条件式(13)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ色収差および球面収差を良好に補正できる。
【0050】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(13a)を満足することが望ましい。
−3.0<f34/f12<−1.0 (13a)
【0051】
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5レンズの焦点距離をf5、第6レンズの焦点距離をf6としたとき、以下の条件式(14)を満足することが望ましい。
1.2<f5×f6/{f×(f5+f6)}<6.0 (14)
【0052】
条件式(14)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつコマ収差および非点収差を良好に補正できる。
【0053】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(14a)を満足することが望ましい。
1.4<f5×f6/{f×(f5+f6)}<5.6 (14a)
【0054】
上記構成の撮像レンズにおいては、第8レンズを、物体側の面の近軸曲率半径および像面側の面の近軸曲率半径が共に正となる形状、またはこれら近軸曲率半径が共に負となる形状、すなわち近軸においてメニスカスレンズとなる形状に形成することが望ましい。
【0055】
上記構成の撮像レンズにおいて第8レンズを、近軸でメニスカスレンズとなる形状に形成する場合には、第8レンズの物体側の面の近軸曲率半径をR8f、第8レンズの像面側の面の近軸曲率半径をR8rとしたとき、以下の条件式(15)を満足することが望ましい。
0.2<R8f/R8r<3.0 (15)
【0056】
条件式(15)を満足することにより、第8レンズの概形を平坦な形状、すなわちサグ量が少ない形状に近づけることができるため、製造上の加工性の向上を通じて撮像レンズの製造コストの抑制を図ることができる。また、条件式(15)を満足することにより、像面湾曲および歪曲収差を良好に補正できる。
【0057】
上記構成の撮像レンズにおいては、第8レンズを、物体側の面の近軸曲率半径および像面側の面の近軸曲率半径が共に正となる形状であって、近軸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することが望ましい。第8レンズをこのような形状に形成することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ、球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を良好に補正できる。
【0058】
上記構成の撮像レンズにおいては、第8レンズの両面を、変曲点が設けられた非球面形状に形成することが望ましい。第8レンズの物体側の面および像面側の面の両面を、変曲点を有する非球面形状に形成することで、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CRAの範囲内に好適に抑制できる。
【0059】
上記構成の撮像レンズにおいては、第7レンズの光軸上の厚さをT7、第8レンズの光軸上の厚さをT8としたとき、以下の条件式(16)を満足することが望ましい。
0.3<T8/T7<3.0 (16)
【0060】
条件式(16)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつバックフォーカスを確保できる。
【0061】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(16a)を満足することが望ましい。
0.4<T8/T7<2.0 (16a)
【0062】
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8レンズと第9レンズとの間の光軸上の距離をD89としたとき、以下の条件式(17)を満足することが望ましい。
0.01<D89/f<0.20 (17)
【0063】
撮像レンズの小型化を図ると、像面に近い位置に配置されるレンズ程、有効径が大きくなる傾向にある。このような有効径の大きなレンズを複数枚配置した場合には、レンズ間で干渉が生じたり、レンズ間隔が狭すぎて撮像レンズの製造や組立てが困難になったりすることが多い。条件式(17)を満足することにより、第8レンズおよび第9レンズの間の光軸上の距離を適度に確保しつつバックフォーカスを確保できる。また、撮像レンズの小型化を図りつつ、像面湾曲、非点収差、および歪曲収差をバランスよく良好に補正できる。
【0064】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(17a)を満足することが望ましい。
0.03<D89/f<0.15 (17a)
【0065】
上記構成の撮像レンズにおいては、第8レンズの焦点距離をf8、第9レンズの焦点距離をf9としたとき、以下の条件式(18)を満足することが望ましい。
2<|f8/f9|<50 (18)
【0066】
条件式(18)を満足することにより、球面収差および歪曲収差を良好に補正できる。
【0067】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(18a)を満足することが望ましい。
3<|f8/f9|<30 (18a)
【0068】
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8レンズおよび第9レンズの合成焦点距離をf89としたとき、以下の条件式(19)を満足することが望ましい。
−5.0<f89/f<−0.1 (19)
【0069】
条件式(19)を満足することにより、バックフォーカスを確保しつつ像面湾曲および歪曲収差を良好に補正できる。また、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できる。
【0070】
上記構成の撮像レンズにおいては、さらに以下の条件式(19a)を満足することが望ましい。
−3.5<f89/f<−0.3 (19a)
【0071】
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9レンズの像面側の面の近軸曲率半径をR9rとしたとき、以下の条件式(20)を満足することが望ましい。
0.2<R9r/f<1.0 (20)
【0072】
第9レンズの像面側の面は、撮像レンズにおいて最も像面側に位置する面である。この面の屈折力の大小によって非点収差、コマ収差、および歪曲収差の補正の困難さが異なることになる。条件式(20)を満足することにより、撮像レンズの小型化を図りつつバックフォーカスを確保できる。また、非点収差、コマ収差、および歪曲収差をバランスよく良好に補正できる。
【0073】
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9レンズの焦点距離をf9としたとき、以下の条件式(21)を満足することが望ましい。
−4.0<f9/f<−0.5 (21)
【0074】
条件式(21)を満足することにより、バックフォーカスを確保しつつ像面湾曲および歪曲収差を良好に補正できる。また、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できる。
【0075】
上記構成の撮像レンズにおいては、軸上色収差を良好に補正するため、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としたとき、以下の条件式(22)〜(24)を満足することが望ましい。
35<νd1<75 (22)
35<νd2<75 (23)
15<νd3<35 (24)
【0076】
上記構成の撮像レンズにおいては、倍率色収差を良好に補正するため、第9レンズのアッベ数をνd9としたとき、以下の条件式(25)を満足することが望ましい。
35<νd9<75 (25)
【0077】
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TLとしたとき、以下の条件式(26)を満足することが望ましい。当該条件式(26)を満足することにより、撮像レンズの小型化を好適に実現できる。
1.0<TL/f<1.4 (26)
【0078】
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る。
【0079】
ところで近年、撮像レンズが搭載される携帯機器の小型化とともに撮像素子の大型化が進んでいる。特に薄型の携帯機器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、撮像素子の大きさに対する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。そこで、上記構成の撮像レンズにおいては、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TL、最大像高をHmaxとしたとき、以下の条件式(27)を満足することが望ましい。条件式(27)を満足することにより、撮像レンズの小型化を実現できる。
1.0<TL/Hmax<1.8 (27)
【0080】
本発明の撮像レンズにおいては、第1レンズから第9レンズまでの各レンズを、空気間隔を隔てて配列することが望ましい。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9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抑制できる。
【0081】
また、レンズの材料としては熱可塑性樹脂が望ましい。熱可塑性樹脂は短時間での成形が可能であるため、生産性の向上を通じて撮像レンズの製造コストを抑制できる。なお、熱可塑性樹脂から成形するレンズの枚数は少なくとも2枚であることが望ましい。
【0082】
本発明の撮像レンズにおいては、第1レンズから第9レンズまでの各レンズの両面を非球面形状に形成することが望ましい。各レンズの両面を非球面形状に形成することにより、レンズの光軸近傍から周辺部に亘って諸収差をより良好に補正できる。特にレンズ周辺部における諸収差を良好に補正できる。
【0083】
上記構成の撮像レンズにおいては第1レンズを、物体側に凸面を向けた形状に形成することが望ましい。第1レンズをこのような形状に形成することで撮像レンズの小型化を好適に図ることができる。
【0084】
上記構成の撮像レンズにおいては、第8レンズおよび第9レンズのうち少なくとも二面を、変曲点が設けられた非球面形状に形成することが望ましい。第9レンズの像面側の面に加えて、変曲点を有する非球面形状のレンズ面をさらに一面以上設けることにより、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をCRAの範囲内により好適に抑制できるとともに、画像周辺部の諸収差をより良好に補正できる。
【0085】
上記構成の撮像レンズにおいては、画角を2ωとしたとき、65°≦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を好適に実現できる。
【0086】
ところで、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。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、以下の条件式(28)を満足することが望ましい。
f/Dep<2.4 (28)
【0087】
なお、本発明においては、上述のようにレンズの形状を近軸曲率半径の符号を用いて特定している。近軸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、近軸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近軸曲率半径を正とし、物体側にある場合には近軸曲率半径を負とする定義に従っている。よって、「近軸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、「近軸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、「近軸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、「近軸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、本明細書では近軸曲率半径によりレンズの形状を特定しているため、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。