JP6643787B2

JP6643787B2 - 撮像レンズ

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Publication number: JP6643787B2
Application number: JP2019007907A
Authority: JP
Inventors: 久保田　洋治; 洋治久保田; 尚生深谷; 賢一久保田; 整平野
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2036-08-29
Also published as: JP2019056946A

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、レンズ枚数の増加は撮像レンズの大型化を招き易く、スマートフォン等の小型のカメラへの組み込みに対しては不利になる。撮像レンズの開発においては、撮像レンズを構成するレンズの枚数を抑制しつつ、撮像レンズの高解像度化を図る必要があった。

近年になり、撮像素子の高画素化技術の進歩とともにレンズの製造技術が飛躍的に進歩し、レンズ枚数において従来の撮像レンズと同等の撮像レンズを、従来よりも小型に製造することができるようになった。このため、従来の撮像レンズに比較して撮像レンズを構成するレンズの枚数は増加する傾向にある。しかしながら、撮像レンズが組み込まれるカメラの内蔵スペースには制約があることから、撮像レンズの小型化と撮像レンズの高解像度化、すなわち諸収差の良好な補正との両立を従来にも増してバランスよく図ることが重要になってきた。

６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とされる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できる。こうした６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、物体側に凸面を向けた正の第１レンズと、像面側に凹面を向けた負の第２レンズと、物体側に凹面を向けた負の第３レンズと、像面側に凸面を向けた正の第４レンズおよび第５レンズと、物体側に凹面を向けた負の第６レンズとが配置されて構成される。特許文献１の撮像レンズでは、第１レンズおよび第３レンズの焦点距離の比、および第２レンズの焦点距離とレンズ系全体の焦点距離との比に関する条件式を満足することにより歪曲収差および色収差の良好な補正を実現している。

特開２０１３−１９５５８７号公報

携帯電話機やスマートフォンの高機能化や小型化は年々進展しており、撮像レンズに要求される小型化のレベルは以前にも増して高くなってきている。上記特許文献１に記載の撮像レンズは第１レンズの物体側の面から撮像素子の像面までの距離が長いため、こうした要求に応えて撮像レンズのより一層の小型化を図りつつ良好な収差補正を実現するには限界がある。なお、携帯電話機やスマートフォンとは別体にカメラを構成して撮像レンズに対する小型化の要求レベルを緩和する方法があるものの、カメラ内蔵型の携帯電話機やスマートフォンの方が利便性や携帯性の面から優れているため、小型で高解像度の撮像レンズへの要求は依然として強いのが実情である。

このような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、近年特に高機能化や小型化が進んでいる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、小型でありながらも諸収差を良好に補正することのできる撮像レンズを提供することにある。

上記目的を達成するために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において、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、負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、第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズとを配置して構成され、第１レンズは、物体側の面の曲率半径が正となり、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、第３レンズは、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、第６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に形成される。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１レンズの焦点距離をｆ１、第２レンズの焦点距離をｆ２、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（１）および（２）を満足する。
ｆ１＜｜ｆ２｜（１）
０．０２＜Ｄ４５／ｆ＜０．５（２）

周知のように、撮像素子上に被写体像を形成する撮像レンズに特有の問題として、撮像レンズから出射した光線の一部が撮像素子の像面、多くはカバーガラスで反射して撮像レンズの像面側のレンズから入射するといった問題点がある。この撮像素子からの反射光はフレアの原因となり、撮像レンズの光学性能の劣化を招くことになる。この点、本発明の撮像レンズに係る第６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。このため、像面側に最も近い位置に配置されるレンズの形状が像面側に凸面を向けた形状となり、上記反射光の撮像レンズ内部への入射が好適に抑制され、良好な結像性能を得ることができる。

また、条件式（１）に示されるように、本発明の撮像レンズでは、正の屈折力を有する第１レンズの屈折力が負の屈折力を有する第２レンズの屈折力よりも強くなっている。撮像レンズにおいて最も物体側に配置されるレンズの屈折力を強くすることにより、撮像レンズの全長を圧縮できるため、撮像レンズの小型化を好適に図ることができる。なお、本発明の撮像レンズにおいてはさらに、撮像レンズを構成する全てのレンズの中で第１レンズの屈折力を最も強くすることが望ましい。

条件式（２）は、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「０．５」を超えると、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に像面側に倒れて非点隔差が増大する。これにより、像面湾曲が補正過剰の状態になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．０２」を下回ると、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に物体側に倒れて非点隔差が増大する。これよって像面湾曲が補正不足の状態になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいては、諸収差を良好に補正するために次の条件式（２Ａ）をさらに満足することが望ましい。
０．０３＜Ｄ４５／ｆ＜０．５（２Ａ）

上記構成の撮像レンズにおいてより良好に諸収差を補正するためには、次の条件式（２Ｂ）をさらに満足することが望ましい。
０．０５＜Ｄ４５／ｆ＜０．５（２Ｂ）

上記構成の撮像レンズは、第６レンズの物体側の面の曲率半径をＲ６ｆ、第６レンズの像面側の面の曲率半径をＲ６ｒとしたとき、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
３＜｜Ｒ６ｒ／Ｒ６ｆ｜＜１５０（３）

条件式（３）は、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。上限値「１５０」を超えると、軸上色収差を補正し易くなる。しかし、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）となり、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、倍率色収差を補正し易くなるものの、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。

上記構成の撮像レンズは、第６レンズの像面側の面の曲率半径をＲ６ｒとしたとき、次の条件式（４）を満足することが望ましい。
−８０＜Ｒ６ｒ／ｆ＜−５（４）

条件式（４）は、歪曲収差、非点収差、および色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「−５」を超えると、歪曲収差が正方向（像面側）に増大するとともに倍率色収差が補正過剰になる。また、非点収差のうちタンジェンシャル像面が像面側に湾曲して非点隔差が増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−８０」を下回ると、歪曲収差および倍率色収差の補正には有利となる。しかしながら、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に物体側に倒れて補正不足の状態になる。これにより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。

上記構成の撮像レンズは、次の条件式（５）を満足することが望ましい。
−１．０＜ｆ１／ｆ２＜−０．１（５）

条件式（５）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、球面収差、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「−０．１」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となるものの球面収差が補正過剰になる。また、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に補正不足の状態となり、結像面が物体側に湾曲する。これによって像面湾曲が補正不足の状態になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−１．０」を下回ると、バックフォーカス（back focal length）を確保し易くなるものの、撮像レンズの小型化が困難になる。また、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、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に像面側に倒れて補正過剰の状態になる。これにより結像面が像面側に湾曲するため、像面湾曲は補正過剰の状態になる。したがって、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズは、次の条件式（６）を満足することが望ましい。
−２．０＜ｆ２／ｆ＜−０．５（６）

条件式（６）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、コマ収差、および非点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「−０．５」を超えると、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、非点収差のうちタンジェンシャル像面が補正過剰の状態になって非点隔差が増大する。また、軸外光束において内方コマ収差が増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−２．０」を下回ると、バックフォーカスを確保し易くなるものの撮像レンズの小型化が困難になる。また、非点収差のうちサジタル像面が補正不足の状態になるとともに軸外光束におい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になる。

上記構成の撮像レンズは、第３レンズの焦点距離をｆ３としたとき、次の条件式（７）を満足することが望ましい。
１＜ｆ３／ｆ＜５（７）

条件式（７）は、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。また、条件式（７）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（７）において上限値「５」を超えると、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に補正不足の状態となって、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になる。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、非点収差のうちサジタル像面が補正過剰となって非点隔差が増大する。したがって、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。

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ｆ５６としたとき、次の条件式（８）を満足することが望ましい。
−２．０＜ｆ５６／ｆ＜−０．１（８）

条件式（８）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、非点収差、および像面湾曲のそれぞれを好ましい範囲内に抑制するための条件である。上限値「−０．１」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となる。しかし、非点収差のうちサジタル像面が物体側に倒れ、像面湾曲が補正不足の状態になる。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「−２．０」を下回ると、色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、非点収差のうちサジタル像面が像面側に倒れるため像面湾曲が補正過剰の状態になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズは、第６レンズの焦点距離をｆ６としたとき、次の条件式（９）を満足することが望ましい。
−３．０＜ｆ６／ｆ＜−０．５（９）

条件式（９）は、色収差、歪曲収差、および非点収差を良好に補正するための条件であるとともに、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の範囲内に抑制するための条件である。上限値「−０．５」を超えると、色収差の補正には有利となる。しかしながら、倍率色収差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ため、良好な結像性能を得ることが困難になる。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「−３．０」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、非点収差のうちタンジェンシャル像面が補正過剰になり、非点隔差が増大する。これにより、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいては、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（１０）を満足することが望ましい。
０．０１＜Ｄ２３／ｆ＜０．５（１０）

条件式（１０）は、非点収差、像面湾曲、および歪曲収差をバランスよく抑制するための条件である。上限値「０．５」を超えると、歪曲収差が正方向に増大する。また、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に像面側に倒れて非点隔差が増大する。これによって像面湾曲が補正過剰の状態になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．０１」を下回ると、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に物体側に倒れて非点隔差が増大するため、像面湾曲が補正不足の状態になる。したがって、この場合も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は、第３レンズの像面側の面の有効径をΦ３、第６レンズの像面側の面の有効径をΦ６としたとき、次の条件式（１１）を満足することが望ましい。
１．５＜Φ６／Φ３＜３（１１）

条件式（１１）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、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の範囲内に抑制するための条件である。上限値「３」を超えると、有効径Φ３と有効径Φ６との差が大きくなり、第４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短縮し易くなるものの、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「１．５」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、第１レンズから第３レンズまでの各レンズが大型化するため、撮像レンズの小型化が困難になる。

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ており、撮像レンズには、小型化と広角化との両立が要求されることも多い。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。そこで、本願発明の撮像レンズは、第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（カバーガラス等の挿入物は空気換算長）をＬａ、撮像素子の像面の最大像高をＨｍａｘとしたとき、次の条件式（１２）を満足することが望ましい。
１．２＜Ｌａ／Ｈｍａｘ＜１．８（１２）

また、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できる。

さらに、本発明の撮像レンズにおいて第１レンズから第６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。

上記構成の撮像レンズは、色収差を良好に補正するために、第１レンズのアッベ数をνｄ１、第２レンズのアッベ数をνｄ２、および第３レンズのアッベ数をνｄ３としたとき、次の条件式（１３）〜（１５）を満足することが望ましい。
３５＜νｄ１＜７５（１３）
１５＜νｄ２＜３５（１４）
３５＜νｄ３＜７５（１５）
条件式（１３）〜（１５）を満足することにより、第１および第３レンズと第２レンズとは、低分散の材料と高分散の材料との組合せとなる。こうしたアッベ数の組合せと、第１レンズから第３レンズまでの屈折力の配列「正負正」とによって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第４レンズの屈折力が正の場合には、第２レンズの物体側の面の曲率半径は正であることが望ましい。このように物体側の面の曲率半径が正となる形状は２種類ある。一つは、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正となる形状であり、もう一つは、物体側の面の曲率半径が正となり像面側の面の曲率半径が負となる形状である。第２レンズの形状としてはこれらのいずれかの形状が望ましい。なお、前者は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あり、後者は光軸近傍において両凸レンズとなる形状である。

上記構成の撮像レンズにおいて第４レンズの屈折力が正の場合には、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。
０．５＜ｆ４／ｆ＜５．０（１６）

条件式（１６）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、歪曲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（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ＣＲＡの範囲内に抑制するための条件でもある。上限値「５．０」を超えると、撮像レンズの小型化には有利となる。しかし、歪曲収差が正方向に増大するため良好な結像性能を得ることが困難になる。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「０．５」を下回ると、バックフォーカスを確保し易くなるものの撮像レンズの小型化が困難になる。歪曲収差は負方向（物体側）に増大する。また、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に物体側に倒れて非点隔差が増大する。画像中間部ではコマ収差が増大し、その補正が困難になる。したがって、良好な結像性能を得ることが困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいて第４レンズの屈折力が正の場合には、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、次の条件式（１７）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ３／ｆ４＜４．５（１７）

条件式（１７）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、非点収差、像面湾曲、および歪曲収差をバランスよく抑制するための条件である。また、条件式（１７）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ＣＲＡの範囲内に抑制するための条件でもある。上限値「４．５」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。しかしながら、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に補正不足になるとともに歪曲収差が負方向に増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「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、非点収差のタンジェンシャル像面およびサジタル像面が共に補正過剰になり、これによって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。よって、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。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も困難になる。

上記構成の撮像レンズにおいて第４レンズの屈折力が正の場合には、第４レンズおよび第５レンズの合成焦点距離をｆ４５としたとき、次の条件式（１８）を満足することが望ましい。
２＜ｆ４５／ｆ＜８（１８）

条件式（１８）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、非点収差、像面湾曲、およびコマ収差をバランスよく抑制するための条件である。また、条件式（１８）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ＣＲＡの範囲内に抑制するための条件でもある。上限値「８」を超えると、撮像レンズの小型には有利となる。しかし、軸外光束において内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になる。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「２」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ることにより結像面が物体側に湾曲する。これにより、像面湾曲は補正不足の状態になる。さらに、軸外光束に対する外方コマ収差も増大する。したがって、良好な結像性能を得ることが困難になる。

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、光軸に直交する方向の光軸からの距離が長くなるにつれて曲率の絶対値が単調に増加するような非球面に形成されることが望ましい。

上述のように、撮像素子にはＣＲＡが定められており、良好な結像性能を得るためには、撮像レンズから出射した光線の像面への入射角度をＣＲＡの範囲内に抑制する必要がある。撮像レンズの一層の小型化を図ろうとすると、第６レンズの像面側の面から出射する光線の出射角度がレンズ周辺部において大きくなるため、画像全体にわたって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。この点、本発明の第６レンズでは、その像面側の面が、レンズの周辺部に向かうについて曲率の絶対値が大きくなるような非球面、すなわち、レンズ周辺部での曲面の曲がり具合が大きくなるような形状に形成されるため、レンズ周辺部からの光線の出射角度が小さく保たれ、画像全域にわたって像面への入射角度がＣＲＡの範囲内に好適に抑制されることになる。また、第６レンズとしてこのような形状を有することにより、上述の撮像素子の像面等からの上記反射光の撮像レンズ内部への入射をより好適に抑制することができる。

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。

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。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。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。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。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。数値実施例６に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。図１６に示す撮像レンズの横収差を示す収差図である。図１６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、図１３、および図１６は、本実施の形態の数値実施例１〜６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Ｌ１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、第４レンズＬ４と、負の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６とが配列されて構成される。第６レンズＬ６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Ｌ１は、物体側の面の曲率半径ｒ１および像面側の面の曲率半径ｒ２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。当該第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ず、種々の形状に形成することが可能である。数値実施例２〜６の第１レンズＬ１は、像面側の面の曲率半径ｒ２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１レンズＬ１の形状としてはこの他にも、例えば、上記曲率半径ｒ１が無限大となり、上記曲率半径ｒ２が負となる形状であって、光軸Ｘの近傍において物体側に平面を向けた平凸レンズとなる形状や、上記曲率半径ｒ１および上記曲率半径ｒ２が共に負となる形状であって、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でもよい。

第２レンズＬ２は、物体側の面の曲率半径ｒ３および像面側の面の曲率半径ｒ４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。当該第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ない。数値実施例６の第２レンズＬ２は、上記曲率半径ｒ３が負となり、上記曲率半径ｒ４が正となる形状であって、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。

第３レンズＬ３は、物体側の面の曲率半径ｒ５が正となり、像面側の面の曲率半径ｒ６が負となる形状であって、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。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ない。数値実施例４は、曲率半径ｒ５および曲率半径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の例である。一方、数値実施例５は、曲率半径ｒ５および曲率半径ｒ６が共に負となる形状であって、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４レンズＬ４は正の屈折力を有するとともに、物体側の面の曲率半径ｒ７および像面側の面の曲率半径ｒ８が共に負となる形状であって、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。この第４レンズＬ４の屈折力は正に限定されない。数値実施例５および６に係る撮像レンズは、第４レンズＬ４の屈折力が負となるレンズ構成の例である。また、第４レンズＬ４の形状についても本数値実施例１に係る形状に限定されない。数値実施例２の撮像レンズは、上記曲率半径ｒ７が正となり、上記曲率半径ｒ８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の例である。また、第４レンズＬ４は、光軸近傍において上記曲率半径ｒ７および上記曲率半径ｒ８が共に無限大となり、レンズ周辺部で屈折力を有するような形状に形成されてもよい。

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が共に負となる形状であって、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５レンズＬ５の形状は数値実施例１に係る形状に限定されない。数値実施例３および４は、曲率半径ｒ９が負となり、曲率半径ｒ１０が正となる形状であって、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。

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６レンズＬ６の物体側の面は変曲点を有する非球面形状に形成される。一方、第６レンズＬ６の像面側の面は、変曲点を有しない非球面形状に形成される。また、この第６レンズＬ６の像面側の面は、光軸Ｘに直交する方向の光軸からの距離が長くなるにつれて曲率の絶対値が単調に増加するような非球面に形成される。第６レンズＬ６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。

本実施の形態に係る撮像レンズは、以下に示す条件式（１）〜（１５）を満足する。
ｆ１＜｜ｆ２｜（１）
０．０２＜Ｄ４５／ｆ＜０．５（２）
０．０３＜Ｄ４５／ｆ＜０．５（２Ａ）
０．０５＜Ｄ４５／ｆ＜０．５（２Ｂ）
３＜｜Ｒ６ｒ／Ｒ６ｆ｜＜１５０（３）
−８０＜Ｒ６ｒ／ｆ＜−５（４）
−１．０＜ｆ１／ｆ２＜−０．１（５）
−２．０＜ｆ２／ｆ＜−０．５（６）
１＜ｆ３／ｆ＜５（７）
−２．０＜ｆ５６／ｆ＜−０．１（８）
−３．０＜ｆ６／ｆ＜−０．５（９）
０．０１＜Ｄ２３／ｆ＜０．５（１０）
１．５＜Φ６／Φ３＜３（１１）
１．２＜Ｌａ／Ｈｍａｘ＜１．８（１２）
３５＜νｄ１＜７５（１３）
１５＜νｄ２＜３５（１４）
３５＜νｄ３＜７５（１５）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ６：第６レンズＬ６の焦点距離
ｆ５６：第５レンズＬ５および第６レンズＬ６の合成焦点距離
Ｒ６ｆ：第６レンズＬ６の物体側の面の曲率半径（＝ｒ１１）
Ｒ６ｒ：第６レンズＬ６の像面側の面の曲率半径（＝ｒ１２）
Ｄ２３：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間の光軸上の距離
Ｄ４５：第４レンズＬ４と第５レンズＬ５との間の光軸上の距離
Φ３：第３レンズＬ３の像面側の面の有効径
Φ６：第６レンズＬ６の像面側の面の有効径
Ｌａ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面ＩＭまでの光軸上の距離
（フィルター１０は空気換算長）
Ｈｍａｘ：像面ＩＭの最大像高
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

また、第４レンズＬ４が正の屈折力を有する場合には、さらに以下の条件式（１６）〜（１８）を満足する。
０．５＜ｆ４／ｆ＜５．０（１６）
０．５＜ｆ３／ｆ４＜４．５（１７）
２＜ｆ４５／ｆ＜８（１８）
但し、
ｆ４：第４レンズＬ４の焦点距離
ｆ４５：第４レンズＬ４および第５レンズＬ５の合成焦点距離

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。

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。また、本実施の形態に係る撮像レンズでは、第１レンズＬ１の物体側の面に開口絞りＳＴを設けている。この開口絞りＳＴの位置は本数値実施例１に記載の位置に限定されない。例えば、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に開口絞りＳＴを設けるようにしてもよい。

数値実施例１
基本的なレンズデータ

Hmax=3.894mm
La=5.580mm
f45=22.706mm
f56=-3.292mm
Φ3=2.47mm
Φ6=6.00mm

各条件式の値を以下に示す。
D45/f=0.10
|R6r/R6f|=19.12
R6r/f=-10.13
f1/f2=-0.53
f2/f=-1.30
f3/f=2.29
f56/f=-0.66
f6/f=-1.05
D23/f=0.09
Φ6/Φ3=2.43
La/Hmax=1.43
f4/f=1.43
f3/f4=1.60
f45/f=4.58
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、図１４、および図１７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、図１５、および図１８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

Hmax=3.894mm
La=5.931mm
f45=21.942mm
f56=-2.222mm
Φ3=2.50mm
Φ6=5.99mm

各条件式の値を以下に示す。
D45/f=0.09
|R6r/R6f|=21.78
R6r/f=-9.99
f1/f2=-0.62
f2/f=-1.06
f3/f=2.77
f56/f=-0.41
f6/f=-0.90
D23/f=0.09
Φ6/Φ3=2.40
La/Hmax=1.52
f4/f=0.79
f3/f4=3.50
f45/f=4.03
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

Hmax=3.894mm
La=5.578mm
f45=23.465mm
f56=-3.563mm
Φ3=2.43mm
Φ6=6.09mm

各条件式の値を以下に示す。
D45/f=0.10
|R6r/R6f|=18.74
R6r/f=-10.00
f1/f2=-0.53
f2/f=-1.28
f3/f=2.36
f56/f=-0.72
f6/f=-1.06
D23/f=0.09
Φ6/Φ3=2.51
La/Hmax=1.43
f4/f=1.69
f3/f4=1.40
f45/f=4.76
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

Hmax=3.894mm
La=5.681mm
f45=21.468mm
f56=-4.063mm
Φ3=2.43mm
Φ6=6.22mm

各条件式の値を以下に示す。
D45/f=0.10
|R6r/R6f|=19.07
R6r/f=-10.00
f1/f2=-0.56
f2/f=-1.20
f3/f=2.42
f56/f=-0.80
f6/f=-1.04
D23/f=0.11
Φ6/Φ3=2.56
La/Hmax=1.46
f4/f=2.01
f3/f4=1.21
f45/f=4.23
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

Hmax=3.894mm
La=5.731mm
f45=-42.142mm
f56=-4.894mm
Φ3=2.30mm
Φ6=5.84mm

各条件式の値を以下に示す。
D45/f=0.14
|R6r/R6f|=21.00
R6r/f=-9.99
f1/f2=-0.50
f2/f=-1.21
f3/f=1.70
f56/f=-0.89
f6/f=-0.94
D23/f=0.08
Φ6/Φ3=2.54
La/Hmax=1.47
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（１）〜（１５）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。

数値実施例６
基本的なレンズデータ

Hmax=3.894mm
La=5.732mm
f45=-32.295mm
f56=-4.808mm
Φ3=2.30mm
Φ6=5.84mm

各条件式の値を以下に示す。
D45/f=0.14
|R6r/R6f|=20.59
R6r/f=-10.00
f1/f2=-0.54
f2/f=-1.11
f3/f=1.45
f56/f=-0.89
f6/f=-0.96
D23/f=0.06
Φ6/Φ3=2.54
La/Hmax=1.47
このように、本数値実施例６に係る撮像レンズは上記各条件式（１）〜（１５）を満足する。

図１７は像高比Ｈに対応する横収差を示したものであり、図１８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１７および図１８に示されるように、本数値実施例６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。具体的には、上述の数値実施例１〜６に係る撮像レンズは７０．４°〜７６．６°の広い画角を有する。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。

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。

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
１０フィルタ

Claims

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、負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、第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズとを配置して構成され、
前記第１レンズは、物体側の面の曲率半径が正となり、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、
前記第３レンズは、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、
前記第６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に形成され、
レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第４レンズと前記第５レンズとの間の光軸上の距離をＤ４５、前記第６レンズの物体側の面の曲率半径をＲ６ｆ、前記第６レンズの像面側の面の曲率半径をＲ６ｒとしたとき、
ｆ１＜｜ｆ２｜、
０．０２＜Ｄ４５／ｆ＜０．５、
３＜｜Ｒ６ｒ／Ｒ６ｆ｜＜１５０、
を満足する撮像レンズ。
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、負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、第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズとを配置して構成され、
前記第１レンズは、物体側の面の曲率半径が正となり、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、
前記第３レンズは、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、
前記第６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に形成され、
レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第４レンズと前記第５レンズとの間の光軸上の距離をＤ４５、前記第６レンズの像面側の面の曲率半径をＲ６ｒとしたとき、
ｆ１＜｜ｆ２｜、
０．０２＜Ｄ４５／ｆ＜０．５、
−８０＜Ｒ６ｒ／ｆ＜−５、
を満足する撮像レンズ。
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、負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、第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズとを配置して構成され、
前記第１レンズは、物体側の面の曲率半径が正となり、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、
前記第３レンズは、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成され、
前記第６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に形成され、
レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第６レンズの焦点距離をｆ６、前記第４レンズと前記第５レンズとの間の光軸上の距離をＤ４５としたとき、
ｆ１＜｜ｆ２｜、
０．０２＜Ｄ４５／ｆ＜０．５、
−３．０＜ｆ６／ｆ＜−０．５、
を満足する撮像レンズ。
−１．０＜ｆ１／ｆ２＜−０．１、
を満足する請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
前記第３レンズの焦点距離をｆ３としたとき、
１＜ｆ３／ｆ＜５、
を満足する請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
前記第５レンズおよび前記第６レンズの合成焦点距離をｆ５６としたとき、
−２．０＜ｆ５６／ｆ＜−０．１、
を満足する請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
前記第３レンズの像面側の面の有効径をΦ３、前記第６レンズの像面側の面の有効径をΦ６としたとき、
１．５＜Φ６／Φ３＜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。