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JP5963360B2 - 撮像レンズ - Google Patents

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Description

本発明は、小型の撮像装置に使用されるＣＣＤセンサやＣ-ＭＯＳセンサの固体撮像素子上に被写体の像を結像させる撮像レンズに関し、特に、小型化、薄型化が進むスマートフォンや携帯電話機などの携帯端末、及びＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、さらには、ゲーム機やＰＣ等の情報端末に搭載される撮像装置に内蔵される撮像レンズに関するものである。
近年、スマートフォンに代表されるタブレット型多機能端末等の市場は急速に拡大している。それら携帯端末等に搭載されるカメラ性能は、今やデジタルスチルカメラに匹敵するほどの高性能、高品質であることが一般化しつつあり、８メガピクセルを超える高画素タイプが主流になってきている。このような高画素化への流れは今後も加速するとの予測から、撮像装置に内蔵される撮像レンズも、更なる高画素化に対応した高い性能を備えたものが望まれている。また、携帯端末は、携帯性、利便性などが重視されるため、薄型化されたデザインの要求が強い。従って、撮像装置やそこに内蔵される撮像レンズに対しても、薄型化への対応が一層強まっている。また、高画素化に伴う明るいレンズ系であることや、広範囲な被写体の像を撮影可能な、広い画角に対応することも望まれている。
このような小型化、薄型化、高性能化の流れに適応する撮像レンズとして、従来多く提案されてきた４枚構成に加えて、５枚構成、６枚構成も提案されるようになってきている。
例えば、特許文献１には、物体側から順に、物体側の面が凸形状の正の第１レンズと像面側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第２レンズと像面側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第３レンズと両面が非球面形状で光軸近傍において像面側の面が凹形状の負の第４レンズと両面が非球面形状の正または負の第５レンズとを備えた撮像レンズが開示されている。
また、特許文献２には、物体側から物体側に凸状の第１レンズを含む第１レンズ群、結像側に凹状の第２レンズを含む第２レンズ群、物体側に凹状のメニスカス形状の第３レンズを含む第３レンズ群、物体側に凹状のメニスカス形状の第４レンズを含む第４レンズ群、及び物体側に変曲点を有する非球面が配されたメニスカス形状の第５レンズを含む第５レンズ群を備えた撮像レンズ系、及び当該レンズ系の物体側に僅かに凸状のレンズ面を有し像側に僅かに凹状のレンズ面を有する正のパワーのレンズを配置した６枚から構成される撮像レンズが開示されている。
特開２００７−２６４１８０号公報 特開２０１１−０８５７３３号公報
上記特許文献１に記載の撮像レンズは、５枚構成において、レンズ材料およびレンズの面形状を最適化することで、軸上色収差および倍率色収差の補正効果を得、高画素化に対応した高性能の撮像レンズ系を実現している。しかし、光学全長は８ｍｍ前後であり、薄型化が進む装置への適用には課題が残る。また、Ｆ値は２．８程度、画角は３２（ｄｅｇ）程度であり、近年要求されている、明るいレンズ系や広い画角に十分に対応することはできない。
また、上記特許文献２には、高解像力を備えた撮像レンズが開示されており、光学全長は５枚構成の撮像レンズで６ｍｍ前後、６枚構成の撮像レンズで６．６ｍｍ程度であり、比較的低背化が実現されている。しかし、Ｆ値は２．８程度、画角は３２（ｄｅｇ）程度で、この文献においても、近年要求されている高解像度、低背、明るいレンズ系、広い画角を同時に満足することは困難である。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低Ｆ値であっても、諸収差を良好に補正することが出来るとともに、構成枚数を増やして高性能化を実現しながらも、従来よりも低背化が可能であり、比較的広画角にも対応可能な撮像レンズを低コストで提供することを目的とするものである。
なお、本発明で言う低背化とは、撮像レンズの光学全長（最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離）と撮像素子の有効撮像面の対角線の長さとの比（以後、「全長対角比」という）が１．０以下、すなわち撮像レンズの光学全長の方が、有効撮像面の対角線の長さよりも短いレベルを指している。また、本発明で言うＦ値が小さく明るいレンズとは、Ｆ値が２．０以下のレベルを指しており、さらに広画角とは全画角で７０（ｄｅｇ）以上のレベルを指している。
本発明による撮像レンズは、被写体の像を固体撮像素子上に結像させる固定焦点の撮像レンズであって、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成されている。ここで、第１レンズ群は物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、光軸近傍で像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズとを物体側から順に配置して構成し、第２レンズ群は、それぞれ、少なくとも一面が非球面で形成された第３レンズと第４レンズとを物体側から順に配置して構成し、第３レンズ群は、光軸近傍で物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第５レンズと、光軸近傍で像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第６レンズと、光軸近傍で像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第７レンズとを物体側から順に配置して構成し、すべてのレンズを接合せずに配置し、前記第７レンズの像側の面を光軸から離れるに従って凹面から凸面に変化する非球面で形成している。
上記構成の撮像レンズは、３群で構成されるレンズ群のうち、最も物体側に配置される第１レンズ群と、第１レンズ群の像側に配置する第２レンズ群を共に正の屈折力とし、最も像側に配置される第３レンズ群を負の屈折力としている。これは、所謂テレフォトタイプに近い構成であり、レンズ系の像側主点位置を物体側に移動させやすい構成である。このようなパワー配列を採ることで、光学全長の短縮化を図っている。
第１レンズ群は物体側に凸面を向けた正の屈折力の第１レンズと像側に凹面を向けた負の屈折力の第２レンズで構成することによって、第１レンズで発生した色収差を第２レンズで補正することを容易にしている。
ここで、第１レンズは両面を凸形状にすることが望ましい。物体側と像側の面を共に凸面にすることによって、正の屈折力を両方の面で分担できるため、必要以上に曲率半径を小さくすることなく、必要な屈折力を得ることが出来る。レンズ面の屈折力を小さくすることは、製造誤差感度を低下させるのに有効である。
また、第２レンズの物体側の面は光軸近傍で凸面とし、周辺に向かうに従って、正の屈折力が弱まるような非球面形状とすることが望ましい。第２レンズの物体側の面をこのような非球面形状にすることによって、周辺部における負の屈折力を強めることができるため、軸外の光線を適切な高さに制御することが可能になる。その結果、第１レンズ群と第２レンズ群との距離を短く設定することができ、低背化に有利になる。
第２レンズ群は合成焦点距離が正となる、正または負の屈折力を有する第３レンズと、正又は負の屈折力を有する第４レンズとの組み合わせで構成している。また、双方のレンズの少なくとも一面に非球面を形成することによって、第１レンズ群で発生した球面収差、および軸外におけるコマ収差と非点収差の良好な補正を容易にしている。
ここで、第３レンズは光軸近傍で両凸形状、メニスカス形状、両凹形状を採用する事が可能であり、第４レンズは光軸近傍で物体側に凸面を向けた両凸形状またはメニスカス形状を採用することが可能である。また、第２レンズ群を構成する全ての面を非球面で形成すれば、球面収差、コマ収差、非点収差の補正に加えて、倍率色収差、歪曲収差の補正効果を高めることが出来る。さらに、レンズの中心部と周辺部とで厚みの変化が少なく、且つそれぞれの面のＳａｇ量の変化が小さい非球面で形成することによって、第１レンズ群と第３レンズ群との間隔を短くすることができる。
第３レンズ群は、最も物体側に配置される第５レンズに負の屈折力を持たせることで、第２レンズ群で発生する色収差を補正するとともに、物体側の凹面によって、軸外の光線を適切な高さに制御している。また、第６レンズに比較的強い正の屈折力を持たせて全長を抑えるとともに光軸近傍で像側に凹面を向けた比較的強い負の屈折力を有する第７レンズを配置することによって、バックフォーカスを確保しながら光学全長の短縮化を図っている。
なお、第６レンズは光軸近傍で両凸形状にすれば、強い正の屈折力を得ることが出来るため光学全長の短縮化に有利になる。また、第６レンズの両面を非球面とし、周辺が物体側に変化する非球面形状にすれば、諸収差の抑制と撮像素子への主光線入射角度を良好に制御することが容易になる。
また、第７レンズの像側の面は、光軸近傍の面形状を凹面にすることで光学全長の短縮化を容易にし、光軸から離れるに従って凹面から凸面に変化する非球面で形成することよって、高像高における諸収差の補正を容易にするとともに、主光線の撮像素子への入射角度を適切に制御することを可能にしている。
なお、第７レンズは光軸近傍で像側の面が凹面であれば良く、両凹レンズ、または像側に凹面を向けたメニスカス形状であっても良い。像側に凹面を向けたメニスカス形状を採用する場合、物体側の面は、光軸から離れるに従って凸面から凹面に変化する非球面で形成することで、諸収差の補正効果を高めることができる。
また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（１）、（２）を満足することが望ましい。
（１）４５＜νｄ１＜７０
（２）２０＜νｄ２＜３５
ただし、
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
条件式（１）は第１レンズのアッベ数を規定するものであり、条件式（２）は第２レンズのアッベ数を規定するものであり、ともに色収差の補正を良好に行うための条件である。条件式（１）の下限値を下回る場合、及び条件式（２）の上限値を上回る場合は、第１レンズと第２レンズとの分散値の差が小さくなるため、色収差の補正が不十分になる。また、条件式（１）の上限値を上回る場合、及び条件式（２）の下限値を下回る場合、軸上色収差と倍率色収差のバランスが悪化し、周辺部における性能が劣化する。
第１レンズ、及び第２レンズのアッベ数に関して、上記条件式（１）、（２）を満足し、且つ以下の条件式（３）を満足するのがより好ましい。
（３）１．６６＜νｄ１／νｄ２＜２．６６
条件式（３）を満足することによって色収差の補正効果を高めることが可能になる。
また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（４）、（５）を満足することが望ましい。
（４）２０＜νｄ５＜３５
（５）４５＜νｄ６＜７０
ただし、
νｄ５：第５レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ６：第６レンズのｄ線に対するアッベ数
条件式（４）は第５レンズのアッベ数を規定するものであり、条件式（５）は第６レンズのアッベ数を規定するものである。条件式（４）の下限値を下回る場合、及び、条件式（５）の上限値を上回る場合は、第５レンズと第６レンズとの分散値の差が小さくなるため、色収差の補正が不十分になる。また、条件式（４）の上限値を上回る場合、及び条件式（５）の下限値を下回る場合、軸上色収差と倍率色収差のバランスが悪化し、周辺部における性能が劣化する。なお、条件式（４）は第３レンズ群よりも物体側に位置する第２レンズ群で発生する色収差の補正も兼ねている。
第５レンズ、及び第６レンズのアッベ数に関して、条件式（４）、（５）を満足し、且つ以下の条件式（６）を満足するのがより好ましい。
（６）１．６６＜νｄ６／νｄ５＜２．６６
条件式（６）を満足することによって色収差の補正効果を高めることが可能になる。
また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（７）、（８）を満足することが望ましい。
（７）０．６２＜ｆ１／ｆ＜１．０１
（８）−２．５８＜ｆ２／ｆ＜−０．８７
ただし、
ｆ：撮像レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
条件式（７）はレンズ系全体の焦点距離と第１レンズの焦点距離との比を適切な範囲に規定するものである。条件式（７）の下限値を下回る場合、レンズ系全体の屈折力に対して、第１レンズの屈折力が相対的に強くなり、収差補正が困難になると共に、製造誤差感度が上昇するため好ましくない。一方、条件式（７）の上限値を上回る場合、レンズ系全体の屈折力に対して、第１レンズの屈折力が相対的に弱くなり、光学全長の短縮化に不利になる。
条件式（８）はレンズ系全体の焦点距離と第２レンズの焦点距離との比を適切な範囲に規定するものである。条件式（８）の下限値を下回る場合、レンズ系全体の屈折力に対して、第２レンズの屈折力が相対的に弱くなり、色収差の補正が困難になる。一方、条件式（８）の上限値を上回る場合、レンズ系全体の屈折力に対して、第２レンズの屈折力が相対的に強くなり、球面収差、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（７）、（８）に関して、以下の条件式（７ａ）、（８ａ）がより好ましい範囲である。
（７ａ） ０．７０＜ｆ１／ｆ＜０．９３
（８ａ） −２．３７＜ｆ２／ｆ＜−０．９８
また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）０．９６＜ｆ１２／ｆ＜２．０７
ただし、
ｆ：撮像レンズ系全体の焦点距離
ｆ１２：第１レンズ群の合成焦点距離
条件式（９）はレンズ系全体の焦点距離と第１レンズ群を構成する第１レンズと第２レンズの合成焦点距離との比を適切な範囲に規定するものである。条件式（９）の下限値を下回る場合、レンズ系全体の屈折力に対して、第１レンズ群の正の屈折力が相対的に強くなり、低背化には有利になるが、色収差の補正が困難となる。一方、条件式（９）の上限値を上回る場合、レンズ全系の屈折力に対して、第１レンズ群の正の屈折力が相対的に弱くなり、非点収差の補正が困難になる。また、低背化に不利になる。
条件式（９）に関して、以下の条件式（９ａ）がより好ましい範囲である。
（９ａ） １．０８＜ｆ１２／ｆ＜１．９０
また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０）０．６５＜ｆ１２／ｆ３４＜１．６７
ただし、
ｆ１２：第１レンズ群の合成焦点距離
ｆ３４：第２レンズ群の合成焦点距離
条件式（１０）は第１レンズ群を構成する第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離と第２レンズ群を構成する第３レンズと第４レンズの合成焦点距離との比を適切な範囲に規定するものである。条件式（１０）の下限値を下回る場合、第２レンズ群の屈折力に対して、第１レンズ群の屈折力が相対的に強くなり、色収差の補正が困難となる。一方、条件式（１０）の上限値を上回る場合、第２レンズ群の屈折力に対して、第１レンズ群の屈折力が相対的に弱くなり、コマ収差、非点収差の補正が困難になる。
条件式（１０）に関して、以下の条件式（１０ａ）がより好ましい範囲である。
（１０ａ） ０．７３＜ｆ１２／ｆ３４＜１．５３
また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
（１１）−２．３７＜ｆ５６７／ｆ＜−０．５５
ただし、
ｆ：撮像レンズ系全体の焦点距離
ｆ５６７：第３レンズ群の焦点距離
条件式（１１）はレンズ系全体の焦点距離と第３レンズ群を構成する第５レンズと第６レンズと第７レンズの合成焦点距離との比を適切な範囲に規定するものである。条件式（１１）の下限値を下回る場合、レンズ系全体の屈折力に対して、第３レンズ群の屈折力が相対的に弱くなり、光学全長の短縮には有利になるが、色収差補正が困難となる。一方、条件式（１１）の上限値を上回る場合、レンズ系全体の屈折力に対して、第３レンズ群の屈折力が相対的に強くなり、コマ収差、非点収差の補正が困難になる。
条件式（１１）に関して、以下の条件式（１１ａ）がより好ましい範囲である。
（１１ａ） −２．１８＜ｆ５６７／ｆ＜−０．６２
また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
（１２）０．７７＜ＴＬＡ／２ｉｈ＜１．０
ただし、
ＴＬＡ：フィルタ類を取り外した際の、第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（光学全長）
ｉｈ：最大像高
条件式（１２）は全長対角比を適切な範囲に規定するものであり、低背化を実現するための条件である。条件式（１２）の上限値を上回る場合、撮像素子の有効撮像面の対角線の長さよりも撮像レンズの光学全長が長くなるため、低背化が困難になる。一方、下限値を下回る場合、光学全長が短くなり過ぎて、各レンズを配置することが困難になる。
また、本発明の撮像レンズは以下の条件式（１３）、（１４）を満足することが望ましい。
（１３） ０．７８＜Σｄ／ＴＬＡ＜０．８５
（１４） ０．１５＜ｂｆ／ＴＬＡ＜０．２２
ただし、
Σｄ：第１レンズの物体側の面から第７レンズの像側の面までの光軸上の距離
ｂｆ：フィルタ類を取り外した際の第７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）
条件式（１３）、及び条件式（１４）は各レンズを配置するスペースとバックフォーカスについて、適切な関係を光学全長との比を用いて規定したものである。条件式（１３）の上限値を上回る場合、及び条件式（１４）の下限値を下回る場合、バックフォーカスが短くなり過ぎてＩＲカットフィルタ等を配置するスペースの確保が困難になる。一方、条件式（１３）の下限値を下回る場合、及び条件式（１４）の上限を上回る場合、バックフォーカスの確保は容易になるが、各レンズを配置するスペースが減少するため、非球面形状を含めたレンズ形状の自由度が阻害され、性能を向上させることが困難になる。
また、本発明の撮像レンズは、開口絞りを第１レンズと第２レンズとの間、または第１レンズの物体側に配置することが望ましい。開口絞りはレンズ系のより物体側に配置することで、射出瞳の位置を像面から遠ざけることが出来るため、画面周辺部に結像する光線の撮像素子への入射角度を制御しやすくなる。
本発明の撮像レンズは、Ｆ値が２．０以下の明るいレンズ系を実現しており、より詳しくは１．６＜Ｆｎｏ＜１．８の範囲の、非常に明るいレンズ系を可能にしている。
一般に、Ｆ値を小さくすればするほど、入射瞳径、レンズの有効径が大きくなり、入射する光束の径は大きくなる。それは、球面収差のみならず、特に軸外光線の諸収差量の増大を意味する。従って、Ｆ値を小さくすればするほど、諸収差の増大を抑えるための補正手段が増えることになる。本発明では３群７枚の構成で、それぞれの群に、また、それぞれの群を構成するレンズに最適な屈折力を設定し、且つ全ての面に適切な非球面を形成することで、低Ｆ値でありながらも良好に収差が補正されたレンズ系を実現している。
なお、上述したような明るさが求められないのであれば、入射瞳径を小さく抑えてレンズの径方向の縮小化を図ることが可能であるし、全ての面に非球面を用いることなく、同等の性能を実現することが可能である。
さらに、本発明の撮像レンズは、全てのレンズにプラスチック材料を採用することが望ましい。すべてのレンズをプラスチック材料にすることによって、例えば射出成型で製造する場合、大量生産が可能で、低コスト化を実現できる。
本発明により、非常に小さなＦ値に対応した、低背で、諸収差が良好に補正された、比較的広画角な撮像レンズを得ることが出来る。また、全てのレンズをプラスチック材料で構成することによって、大量生産に向いた、低コスト化が可能な撮像レンズを得ることができる。
実施例１の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例１の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例２の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例２の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例３の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例３の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例４の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例４の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例５の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例５の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例６の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例６の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例７の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例７の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例８の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例８の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例９の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例９の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例１０の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例１０の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例１１の撮像レンズの概略構成を示す図である。 実施例１１の撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
以下、本発明に係る実施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３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１はそれぞれ、本実施形態の実施例１〜１１に係る撮像レンズの概略構成図を示している。いずれも基本的なレンズ構成は略同様であるため、ここでは実施例１の概略構成図を参照しながら、本実施形態の撮像レンズ構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の撮像レンズは物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する２枚で構成された第１レンズ群Ｌ１Ｇと、正の屈折力を有する２枚で構成された第２レンズ群Ｌ２Ｇと、負の屈折力を有する３枚で構成された第３レンズ群Ｌ３Ｇとで構成されている。
上記３群７枚のレンズ構成の撮像レンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１Ｇは物体側の面と像側の面が共に凸面で形成された両凸形状の第１レンズＬ１と、光軸Ｘの近傍において物体側の面が凸面で、像側の面が凹面のメニスカス形状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２で構成され、群Ｌ１Ｇとして正の屈折力を有している。
第２レンズの物体側の凸面は、光軸Ｘから離れるに従って、正の屈折力が弱まるような非球面形状が形成されている。
開口絞りＳＴは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に配置されている。
第２レンズ群Ｌ２Ｇは光軸Ｘの近傍において、物体側の面と像側の面が共に凸面で形成された両凸形状の第３レンズＬ３と光軸Ｘの近傍において物体側が凸面で、像側の面が凹面のメニスカス形状の正の屈折力を有する第４レンズＬ４で構成されており、群Ｌ２Ｇとして正の屈折力を有している。また、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４の両面には非球面が形成されている。
第３レンズ群Ｌ３Ｇは光軸Ｘの近傍で物体側の面が凹面で像側の面が凸面のメニスカス形状の負の屈折力を有する第５レンズＬ５と、光軸Ｘの近傍で物体側の面と像側の面が共に凸面で形成された第６レンズＬ６と、物体側の面と像側の面が共に凹面で形成された第７レンズＬ７とで構成され、群Ｌ３Ｇとして負の屈折力を有している。また、第７レンズＬ７の像側の面は周辺に向かうに従って凹面から凸面に変化する非球面が形成されている。
上述したように、正の第１レンズ群Ｌ１Ｇ、正の第２レンズ群Ｌ２Ｇ、負の第３レンズ群Ｌ３Ｇを物体側から配置することで、所謂テレフォトタイプに近いレンズ構成とし、像側の主点位置を物体側に移動して光学全長の短縮を図っている。
第１レンズ群Ｌ１Ｇは、正の第１レンズＬ１で発生した色収差を負の第２レンズＬ２で効果的に補正している。
また、第２レンズ群Ｌ２Ｇは主に球面収差、コマ収差、非点収差の補正を担っており、第１レンズ群Ｌ１Ｇの正の屈折力とほぼ同等になるような正の屈折力に設定している。さらに、第１レンズ群Ｌ１Ｇと第２レンズ群Ｌ２Ｇのそれぞれの正の屈折力はレンズ系全体の屈折力に対して比較的に弱く設定している。このような屈折力の配分は、レンズの各面の屈折力を弱め、誤差感度が高くなる面を排除する効果があり、製造を容易にする。また、第４レンズＬ４の物体側の面は凸面であり、周辺に向かうに従って正の屈折力が弱まり、周辺では凸面から凹面に変化する非球面が形成されている。このような非球面形状を形成することによって、軸外のコマ収差や非点収差を効果的に補正している。
第３レンズ群Ｌ３Ｇは、最も物体側に負の屈折力を有する物体側に凹面を向けた第５レンズＬ５を配置することによって、第２レンズ群で発生する色収差を補正するとともに、物体側の凹面によって、軸外の光線の高さを適切にコントロールしている。また、光軸Ｘの近傍で両凸形状の比較的強い正の屈折力を有する第６レンズＬ６を配置し、その像側に両面が凹面で比較的強い負の屈折力を有する第７レンズＬ７を配置することで、光学全長の短縮化を図りながら、第７レンズＬ７の像側の面の非球面によって軸外の収差を補正するとともに、主光線が撮像素子に入射する角度が必要以上に大きくならない様に制御している。
なお、第２レンズ群Ｌ２Ｇは合成屈折力が正となればよく、構成する第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４は正、負のどちらであっても良い。また、形状について、第３レンズＬ３は光軸Ｘの近傍で両凸形状やメニスカス形状でも良く、第４レンズＬ４は光軸Ｘの近傍で両凸形状または物体側に凸面を向けたメニスカス形状でも良い。また、第７レンズＬ７は光軸Ｘの近傍で物体側の面を凸面にしてもよく、その際は周辺に向かうに従って凸面から凹面に変化するような非球面形状を形成するのが良い。これら、第２レンズ群Ｌ２Ｇの屈折力や面形状、第７レンズＬ７の面形状については実施例１に限定されない。以降説明する実施例２乃至実施例１１の数値実施例には様々なアレンジが可能であることが示されている。
さらに、開口絞りＳＴの位置は第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に限定されず、第１レンズＬ１の物体側に配置してもよい。より物体側へ配置すれば射出瞳位置を像面から遠ざけるのに有利になり、主光線の撮像素子への入射角度をコントロールしやすくなる。
また、本発明の撮像レンズは、全てのレンズをプラスチック材料で構成している。
全てのレンズをプラスチック材料とすることで、低コスト化が望め、大量生産が可能になる。本発明では、第１レンズ群Ｌ１Ｇ内に構成される負の屈折力の第２レンズＬ２と第３レンズ群Ｌ３Ｇ内に構成される負の屈折力の第５レンズＬ５とを高分散の材料とし、その他のレンズ（第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７）を低分散の材料とすることで、良好な色収差補正を可能にしている。
本発明の撮像レンズは以下の条件式を満足する。
（１） ４５＜νｄ１＜７０
（２） ２０＜νｄ２＜３５
（３） １．６６＜νｄ１／νｄ２＜２．６６
（４） ２０＜νｄ５＜３５
（５） ４５＜νｄ６＜７０
（６） １．６６＜νｄ６／νｄ５＜２．６６
（７） ０．６２＜ｆ１／ｆ＜１．０１
（８） −２．５８＜ｆ２／ｆ＜−０．８７
（９） ０．９６＜ｆ１２／ｆ＜２．０７
（１０） ０．６５＜ｆ１２／ｆ３４＜１．６７
（１１） −２．３７＜ｆ５６７／ｆ＜−０．５５
（１２） ０．７７＜ＴＬＡ／（２ｉｈ）＜１．０
（１３） ０．７８＜Σｄ／ＴＬＡ＜０．８５
（１４） ０．１５＜ｂｆ／ＴＬＡ＜０．２２
ただし、
νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ５：第５レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ６：第６レンズのｄ線に対するアッベ数
ｆ：撮像レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ１２：第１レンズ群の合成焦点距離
ｆ３４：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ５６７：第３レンズ群の焦点距離
ＴＬＡ：フィルタ類を取り外した際の、第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（光学全長）
ｉｈ：最大像高
Σｄ：第１レンズの物体側の面から第７レンズの像側の面までの光軸上の距離
ｂｆ：フィルタ類を取り外した際の第７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）
本実施形態では、すべてのレンズ面を非球面で形成している。これらのレンズ面に採用する非球面形状は光軸方向の軸をＺ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６としたとき次式により表わされる。
Figure 0005963360
次に本実施の形態に係る撮像レンズの実施例を示す。各実施例において、ｆは撮像レンズ系全体の焦点距離を、ＦｎｏはＦナンバーを、ωは半画角を、ｉｈは最大像高をそれぞれ示す。また、ｉは物体側から数えた面番号、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ｄ線（基準波長）に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。なお、非球面に関しては、面番号ｉの後に＊（アスタリスク）の符号を付加して示す。
基本的レンズデータを以下の表１に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例１の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図２は実施例１の撮像レンズについて、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示したものである。これら収差図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）の各波長に対する収差量を示している。また、非点収差図にはサジタル像面Ｓ、タンジェンシャル像面Ｔにおける収差量をそれぞれ示している。（なお、収差図に関する説明は以降に記載する実施例２〜実施例１１においても同じである。）図２に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表２に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例２の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図４は実施例２の撮像レンズの収差図を示したものである。図４に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表３に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例３の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図６は実施例３の撮像レンズの収差図を示したものである。図６に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表４に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例４の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図８は実施例４の撮像レンズの収差図を示したものである。図８に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表５に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例５の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図１０は実施例５の撮像レンズの収差図を示したものである。図１０に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表６に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例６の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図１２は実施例６の撮像レンズの収差図を示したものである。図１２に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表７に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例７の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図１４は実施例７の撮像レンズの収差図を示したものである。図１４に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表８に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例８の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図１６は実施例８の撮像レンズの収差図を示したものである。図１６に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表９に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例９の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図１８は実施例９の撮像レンズの収差図を示したものである。図１８に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表１０に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例１０の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図２０は実施例１０の撮像レンズの収差図を示したものである。図２０に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
基本的レンズデータを以下の表１１に示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
実施例１１の撮像レンズは、表１２に示すように条件式（１）〜（１４）の全てを満たしている。
図２２は実施例１１の撮像レンズの収差図を示したものである。図２２に示すように、各収差は良好に補正されていることが分かる。
本発明の実施形態に係る撮像レンズは、光学全長が５．０ｍｍ〜５．２０ｍｍ程度で短く、全長対角比は０．９以下を達成しており、３群７枚構成でありながら低背化が図られていることがわかる。また、Ｆ値は１．６から１．８で非常に明るく、全画角が７０（ｄｅｇ）以上で比較的広い画角の撮影を可能にし、さらに良好に収差が補正されている。
表１２に実施例１〜１１の条件式（１）〜（１４）の値を示す。
Figure 0005963360
Figure 0005963360
上述したように、各実施の形態に係る３群７枚レンズ構成の撮像レンズをスマートフォンや携帯電話機などの携帯端末、及びＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、さらには、ゲーム機等に搭載される撮像装置に内蔵される光学系に適用した場合、当該カメラの高性能化と低背化の両立を図ることができる。
ＳＴ 開口絞り
Ｌ１Ｇ 第１レンズ群
Ｌ２Ｇ 第２レンズ群
Ｌ３Ｇ 第３レンズ群
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
Ｌ７ 第７レンズ
ＩＲ フィルタ

Claims (7)

  1. 被写体の像を固体撮像素子上に結像させる固定焦点の撮像レンズであって、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、前記第１レンズ群は物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、光軸近傍で像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズとが物体側から順に配置されて構成されており、前記第２レンズ群は、それぞれ、少なくとも一面が非球面で形成された第３レンズと第４レンズとが物体側から順に配置されて構成されており、前記第３レンズ群は、光軸近傍で物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第５レンズと、光軸近傍で像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第６レンズと、光軸近傍で像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第７レンズとが物体側から順に配置されて構成されており、すべてのレンズは接合されずに配置されており、前記第７レンズの像側の面は光軸から離れるに従って凹面から凸面に変化する非球面で形成されていることを特徴とする撮像レンズ。
  2. 以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
    （１）４５＜νｄ１＜７０
    （２）２０＜νｄ２＜３５
    ただし、
    νｄ１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
    νｄ２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
  3. 以下の条件式（４）、（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
    （４）２０＜νｄ５＜３５
    （５）４５＜νｄ６＜７０
    ただし、
    νｄ５：第５レンズのｄ線に対するアッベ数
    νｄ６：第６レンズのｄ線に対するアッベ数
  4. 以下の条件式（７）、（８）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
    （７）０．６２＜ｆ１／ｆ＜１．０１
    （８）−２．５８＜ｆ２／ｆ＜−０．８７
    ただし、
    ｆ：撮像レンズ系全体の焦点距離
    ｆ１：第１レンズの焦点距離
    ｆ２：第２レンズの焦点距離
  5. 以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
    （９）０．９６＜ｆ１２／ｆ＜２．０７
    ただし、
    ｆ：撮像レンズ系全体の焦点距離
    ｆ１２：第１レンズ群の合成焦点距離
  6. 以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
    （１０）０．６５＜ｆ１２／ｆ３４＜１．６７
    ただし、
    ｆ１２：第１レンズ群の合成焦点距離
    ｆ３４：第２レンズ群の合成焦点距離
  7. 以下の条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
    （１１）−２．３７＜ｆ５６７／ｆ＜−０．５５
    ただし、
    ｆ：撮像レンズ系全体の焦点距離
    ｆ５６７：第３レンズ群の焦点距離
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