JP2006309148A - 撮像レンズユニット、光学モジュール、および携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な明るさを持ち（小さなＦナンバー）、全長が短く小型で、各種収差を補正でき、組み立ても容易で、低価格の撮像レンズユニット、光学モジュール、および携帯端末を提供する。
【解決手段】撮像レンズユニット１００は、物体側から像面側に向かって、物体側の面が物体側に凸の球面を持つ第１レンズ１１０、物体側の面が物体側に凸の面を持つ第２レンズ１２０、両面が物体側に凸で、両面が非球面の樹脂製の第３レンズ１３０が配設されている。好ましくは、第１レンズ１１０の前に、開口絞りＳが第１レンズ１１０と間隔Ｄ１を隔てて物体側に配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像レンズユニットに関する。
特に、本発明は、たとえば、携帯電話機、小型の撮像装置、携帯端末装置などに好適に適用可能な小型の撮像レンズユニット、光学モジュール、および携帯端末に関するものである。

携帯電話機、小型の撮像装置、携帯端末装置などに搭載するカメラモジュール需要が高くなっている。このような携帯端末装置の小電力化、小型化が進んでいる。
カメラモジュールに使用する撮像素子も小型化され、かつ、高精度になっている。そのため、カメラモジュールに使用する撮像レンズユニットの小型化が要望されている。

撮像レンズユニットを小型にした場合、十分な明るさが重要な要素となる。撮像素子が小型化し、画素の寸法も小さくなったため、十分な光量を撮像素子に与えるにはＦナンバーの小さな撮像レンズユニットが要求される。
もちろん、小型ながら、収差が十分に補正して精度の高い像を形成する撮像レンズユニットも要望されている。

携帯電話機などの低価格の要求が強く、携帯電話機などに搭載される撮像レンズユニットにも低価格が強く要求されている。
撮像レンズユニットの低価格化には、撮像レンズユニットを構成する部材の体価格化とともに、組み立てコストの低価格化も実現しなければならない。

以上の観点から３枚のレンズを用いた撮像レンズユニットが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−２５２３１２号公報

しかしながら、さらなる改善が求められている。

本発明は、十分な明るさを持ち（小さなＦナンバー）、全長が短く小型で、各種収差を補正でき、組み立ても容易で、低価格の撮像レンズユニット、光学モジュール、および携帯端末を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点の撮像レンズユニットは、物体側から像側に向かって、開口絞りと、物体側の面が物体側に凸の球面を持つ第１レンズと、物体側の面が物体側に凸の面を持つ第２レンズと、両面が物体側に凸で、両面が非球面の樹脂製の第３レンズとを配置した。

本発明の第２の観点の光学モジュールは、撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズユニットと、前記撮像レンズユニットを保持するレンズ保持体と、を有し、前記撮像レンズユニットの前記撮像光学系は、物体側から像が向かって順に配置された、開口絞りと、物体側の面が物体側に凸の球面を持つ第１レンズと、物体側の面が物体側に凸の面を持つ第２レンズと、両面が物体側に凸で両面が非球面の樹脂製の第３レンズと、を含む。

本発明の第３の観点の携帯端末は、光学モジュールと、前記光学モジュールを収納する筐体と、を有し、前記光学モジュールは、撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズユニットと、前記撮像レンズユニットを保持するレンズ保持体と、を有し、前記撮像レンズユニットの前記撮像光学系は、物体側から像側に向かって順に配置され、開口絞りと、物体側の面が物体側に凸の球面を持つ第１レンズと、物体側の面が物体側に凸の面を持つ第２レンズと、両面が物体側に凸で両面が非球面の樹脂製の第３レンズと、を含む。

本発明によれば、３枚のレンズを上記構成とすることにより、十分な明るさを持ち（小さなＦナンバー）、全長が短く小型で、各種収差を補正でき、組み立ても容易で、低価格の撮像レンズユニットが提供できた。

本発明の撮像レンズユニット（または光学系）の好適な実施の形態を下記に述べる。

第１実施の形態
図１に、本発明の第１実施の形態の撮像レンズユニット（または光学系）１００の構成を示す。
第１実施の形態の撮像レンズユニット１００は、物体側から像側に向かって、光軸Ｏ−Ｏに沿って、開口絞りＳと、第１レンズ１１０と、第２レンズ１２０と、第３レンズ１３０と、カバーガラス１４０とを有する。
この撮像レンズユニット１００が、携帯電話機などに搭載されたとき、像側に、たとえば、ＣＣＤなどの撮像素子が配置されうる。

本発明の第１実施の形態の撮像レンズは、基本的には、第１レンズ１１０、第２レンズ１２０および第３レンズ１３０の３枚のレンズによって構成されている。
第１レンズ１１０は、物体側に凸で両側球面がメニスカス形状をしており、収束用に用いられ、オートフォーカスするときに図示しない機構により移動可能である。
第２レンズ１２０は、固定されており、パワーが正となるレンズであり、収束と収差補正の両者の機能を果たしている。
第３レンズ１３０は、物体側に凸となる両面非球面がメニスカス形状をしており、非点収差、歪曲、色収差など、たとえば、ザイデルの５収差などに代表される各種の収差を補正するレンズである。
カバーガラス１４０は保護用のガラスであり、本発明の撮像レンズユニットにとって必須ではないが、像が位置する撮像素子との間の保護用に配設されている。

物体の像は、開口絞りＳで絞られて第１レンズ１１０に入射し、第１レンズ１１０により収束され、第２レンズ１２０によりさらに収束され、第３レンズ１３０において各種の収差が補正されて、カバーガラス１４０を通過して像として、たとえば、撮像素子に結像する。
撮像素子は、結像した画像を電子信号として取り出す。

第１レンズ１１０の物体側の面の曲率をＲ１、像側の面の曲率をＲ２とする。第２レンズ１２０の物体側の面の曲率をＲ３、像側の面の曲率をＲ４とする。第２レンズ１２０の物体側の面の曲率をＲ３、像側の面の曲率をＲ４とする。第３レンズ１３０の光軸Ｏ−Ｏにおける物体側の面の曲率をＲ５、像側の面の曲率をＲ６とする。カバーガラス１４０の物体側の面の曲率をＲ７、像側の面の曲率をＲ８とする。
なお、本実施の形態において、曲率Ｒ７＝Ｒ８＝０であり、カバーガラス１４０は両面が平坦なガラス板であり、カバーガラス１４０において像を屈折させない。
第１レンズ１１０の屈折率をｎ₁ 、分散を示すアッベ数をν₁ とし、第２レンズ１２０の屈折率をｎ₂ 、アッベ数をν₂ とし、第３レンズ１３０の屈折率をｎ₃ 、アッベ数をν₃ とし、カバーガラス１４０の屈折率をｎ₄ 、アッベ数をν₄ とする。

光軸Ｏ−Ｏにおける、第１レンズ１１０の厚さをＤ２、第２レンズ１２０の厚さをＤ４、第３レンズ１３０の厚さをＤ６、カバーガラス１４０の厚さをＤ８とする。
開口絞りＳと第１レンズ１１０の物体側の面との間隔（距離）をＤ１、第１レンズ１１０の像側の面と第２レンズ１２０の物体側の面との間隔をＤ３、第２レンズ１２０の像側の面と第３レンズ１３０の物体側の面との間隔をＤ５、第３レンズ１３０の像側の面とカバーガラス１４０の物体側の面との間隔をＤ７とする。
後述するように、間隔Ｄ５を最大にとる。
開口絞りＳから像面までの長さ（全長）をＬとする。または、開口絞りＳから第３レンズ１３０の像側の面までの長さをＬ１とする。
この撮像レンズの全体の焦点距離をｆで示す。

図１に示した撮像レンズユニット１００は、図解の便宜のために判りやすく強調して図解しており、縮尺、レンズの形状などは、図１に示した例示的な図解には限定されない。
以下、撮像レンズユニット１００の条件を述べ、その後、具体例を示す。

開口絞り
開口絞りＳを第１レンズ１１０の前の最も物体側に配置する。それにより、撮像レンズの全長（開口絞りＳから像面までの長さ）Ｌ（または、開口絞りＳから第３レンズ１３０の像側の面までの長さＬ１）を短くして、入射瞳を長くとり、撮像素子への入射角度をできるだけ浅くしている。
さらに、開口絞りＳと第１レンズ１１０との間は間隔Ｄ１で離隔させている。このように、開口絞りＳと第１レンズ１１０との間に間隔Ｄ１を確保することにより、第１レンズ１１０を移動させてオートフォーカスを行う時に光軸Ｏ−Ｏに沿って移動される第１レンズ１１０の繰り出し量を確保している。間隔Ｄ１を小さくしすぎるとオートフォーカスで困難になり、間隔Ｄ１を大きくしすぎると撮像レンズユニット１００の全長Ｌが長くなり、撮像レンズユニット１００の小型化が難しい。したがって、間隔Ｄ１を適正な値にすることが望まれる。
本発明の第１実施の形態の撮像レンズユニット１００を、小型の撮像装置、たとえば、携帯電話機の撮像装置部分、小型デジタルカメラなどに適用する場合、たとえば、下記が望ましい。

０．２５ｍｍ≧Ｄ１≧０．５ｍｍ
・・・ 条件１

オートフォーカス時において第１レンズ１１０が光軸Ｏ−Ｏに沿って左右に移動すると間隔Ｄ１が変化する。それに伴い、第１レンズ１１０と第２レンズ１２０との間隔Ｄ２も変化する。下記の例における、間隔Ｄ１と間隔Ｄ２とは、第１レンズ１１０が基準位置に位置した場合の値を示す。

第３レンズ
第３レンズ１３０を上述した各種の収差を補正するためのレンズとして使用した場合、第１レンズ１１０の面と第２レンズ１２０の面とに非球面数を増やさないと、変曲点を持ち、相当成形が困難な形状をとらざるを得なくなる。第３レンズ１３０の非球面係数も低次まで抑えると、所望の収差を補正するための性能をだすので困難になる。
このような第３レンズ１３０をガラスで成形することが難しいので、本実施の形態においては、第３レンズ１３０を樹脂製のレンズとする。本実施の形態においては、たとえば、樹脂を成形型を入れて成形して第３レンズ１３０を製造する。
第３レンズ１３０を樹脂で成形することによって、低価格を達成もしている。

第１レンズ
撮像レンズユニット１００の全長Ｌを短くして、撮像レンズユニット１００の各種の収差を良好にするには第１レンズ１１０を非球面にすることが望ましい。
しかしながら、第１レンズ１１０の製造面から考察すると、球面にすることより非球面にすると、選択できる硝材が制限され、製造面の材料選択の自由度が狭まる。さらに、製造の観点からも、非球面は公差が厳しくなり、製造が難しい。歩留りが低下する可能性がある。
そこで、第１実施の形態においては、第１レンズ１１０の物体側の面は、非球面ではなく、必ず曲率Ｒ１の球面に形成する。

このように、第１レンズ１１０の物体側の面は球面とし、非球面にはしない。
・・・ 条件２

なお、第１実施の形態においては、収束用の第１レンズ１１０の両面とも、曲率Ｒ１，Ｒ２の球面にしている。

第２レンズ
第２レンズ１２０は、パワーが正となるレンズであり、第１レンズ１１０とともに収束レンズとして機能するほか、両面が非球面の第３レンズ１３０で補正しきれない諸収差を補正する。そのため、第２レンズ１２０の少なくとも像面側の面（曲率Ｒ４）を非球面にする。
第２レンズ１２０の像面側の面を非球面にすると、間隔Ｄ５がこの撮像レンズにおいて最も長いので、歪曲、非点収差などの各種収差を補正する能力が高まる。

間隔Ｄ５が最大である。
・・・ 条件３

非球面数
歩留り、製造面、硝材の選択の自由度などの観点から上述したように、撮像レンズユニット１００全体として非球面の数は少ないほうが好ましい。本実施の形態においては、撮像レンズユニット１００全体として、非球面の数を最大４に制限している。
・・・ 条件４

なお、図１に示した第１実施の形態の撮像レンズユニット１００においては、非球面は、第２レンズ１２０の像側の面、第３レンズ１３０の両面の合計３面である。
たとえば、収差補正のために、第１レンズ１１０の像側の面、または、第２レンズ１２０の物体側の面を非球面にして、撮像レンズユニット１００全体で４面を非球面にすることもできる。これらについては、第２実施の形態、第３実施の形態として述べる。

分散
撮像レンズユニット１００内のレンズについて、分散を示すアッベ数νの最大値ν_max と最小値ν_min との差を、所定範囲ν_range にすることが望ましい。その理由は、第３レンズ１３０を樹脂製のレンズとした場合、分散値の自由度が少なく、色補正を行うには、（ν_max −ν_min ）≧ν_range とすることが必要となる。実験によれば下記が好ましい。

（ν_max −ν_min ）≧３０
・・・ 条件５

全長と焦点距離
撮像レンズユニット１００の、開口絞りＳから像面までの全長Ｌを短くするには、Ｌ／ｆ＜ａ、または、開口絞りＳから第３レンズ１３０までの長さＬ１を短くするには、Ｌ１／ｆ＜ａ１である条件を満たし、かつ、高画素の撮像素子が配置される像面部分の像に十分な光量を得るには撮像レンズユニット１００のＦナンバーが所定の値Ｆａ以下であることが必要となる。
本実施の形態においては、たとえば、下記にしている。

Ｌ／ｆ＜１．５（Ｌ＝１．５×ｆ）、または、
Ｌ１／ｆ＜１．０（Ｌ１＝１．０×ｆ）
・・・ 条件６

Ｆナンバー＜３．０
・・・ 条件７

レンズの厚さ
各レンズの製造、および、これらのレンズを組み立てることを考慮すると、各レンズの厚さは所定値以上が望ましい。
本実施の形態おいては、たとえば、下記にしている。

コバ厚さ≧０．５ｍｍ
Ｄ２≧０．５ｍｍ
Ｄ４≧０．５ｍｍ
Ｄ６≧０．５ｍｍ
・・・ 条件８

なお、強度を考慮して、カバーガラス１４０の間隔（厚さ）Ｄ８も下記にしている。
Ｄ８≧０．５ｍｍ

表１に、本発明の第１実施の形態の撮像レンズユニット１００の具体的な光学パラメータ（数値）を示す。

表１において、曲率Ｒ１＝1.5886ｍｍは、第１レンズ１１０の物体側に凸の球面の曲率（物体側に凸の場合を正の曲率とする）を示し、曲率Ｒ４＝−9.6120ｍｍは、第２レンズ１２０の像側の物体側に凹（像面側に凸）の非球面の曲率（この場合を負の曲率とする）を示している。カバーガラス１４０の曲率Ｒ７、Ｒ８が0.0 は、曲率なし、すなわち、平面であることを示している。
第１レンズ１１０は両面が球面の屈折率ｎ₁ ＝1.62041 のガラス製レンズである。第２レンズ１２０は物体側が球面（曲率Ｒ２）、像面側が非球面（曲率Ｒ３）の屈折率ｎ₂ ＝1.48749 のガラス製レンズである。第１レンズ１１０の屈折率ｎ₁ のほうが、第２レンズ１２０の屈折率ｎ₂ よりも高く収束能力が高い。
第３レンズ１３０は両面が非球面の屈折率ｎ₁ ＝1.60710 の樹脂製レンズである。
最大アッベ数ν_max と最小アッベ数ν_minvとは条件５を満足している。
焦点距離ｆは、たとえば、3.77ｍｍであった。開口絞りＳからカバーガラス１４０までの長さＬ１は4.1755ｍｍと短い。開口絞りＳから像面までの全長Ｌは、たとえば、約5.7 ｍｍであった。このように、条件６を満足している。
その他の条件も、上述した条件１〜８のいずれかを満足している。

表２に、第２レンズ１２０の像側の非球面の円錐定数、および、第３レンズ１３０の両面の非球面の円錐定数の例を示す。

式１に非球面方程式を示す。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、上記光学パラメータにおける第１実施の形態の撮像レンズユニット１００の歪曲曲線と、非点収差を示すグラフである。

本発明の第１実施の形態によれば、所望の明るさを持ち（小さなＦナンバー）、全長Ｌ（または長さＬ１）が短く小型で、歪曲、非点秀才などの各種収差を適切に補正でき、組み立ても容易で、低価格の撮像レンズユニット１００が製造できた。
したがって、本実施の形態の撮像レンズユニット１００を、小型の撮像装置、たとえば、携帯電話機の撮像部分の撮像レンズユニットに効果的に適用できる。

第２実施の形態
図３は本発明の第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ａの構成図である。図１に示した撮像レンズユニット１００との相違は、第２レンズ１２０の像側の面が物体側に凸の非球面であることである。
表３に本発明の第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ａのパラメータ（数値）を示す。

表４に第２レンズ１２０の像側の非球面の円錐定数、および、第３レンズ１３０の両面の非球面の円錐定数の例を示す。

第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ａにおいて、第１実施の形態の第２レンズ１２０とは異なり、第２レンズ１２０の像側の面を物体側に凸の非球面にしている。曲率Ｒ４＝50.8521 ｍｍ。
各レンズの曲率、厚さ、レンズ間の間隔、屈折率、アッベ数などは、第１実施の形態とは異なる。ただし、撮像レンズユニット１００全体の非球面の数は、３面であり、第１実施の形態と同じである。
なお、焦点距離ｆは、3.85ｍｍである。
第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ａも条件１〜８を満足している。

以上のとおり、第２レンズ１２０の像側の面を物体側に凸の非球面とすることもできる。すなわち、第１実施の形態における撮像レンズユニット１００の第２レンズ１２０は両凸レンズであったが、第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ａにおいては、第２レンズ１２０は両面とも物体側に凸のメニスカス形状をしている。
第２レンズ１２０はパワーが正となるレンズであり、第１レンズ１１０とともに収束の機能を果たすほか、歪曲、非点収差などの収差を補正する機能を果たせば、図１または図３に示した形状のいずれをとることもできる。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施の形態の撮像レンズユニット１００の歪曲曲線と、非点収差を示すグラフである。
第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ａによっても、第１実施の形態同様、所望の歪曲特性、非点収差特性を示す結果が得られた。

以上のとおり、本発明の第２実施の形態によっても、所望の明るさを持ち（小さなＦナンバー）、全長が短く小型で、各種収差を補正でき、組み立ても容易で、低価格の撮像レンズユニット１００Ａが製造できた。
したがって、第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ａを、小型の撮像装置、たとえば、携帯電話機の撮像部分の撮像レンズユニットに効果的に適用できる。

第３実施の形態
図５は本発明の第３実施の形態の撮像レンズユニット１００Ｂの構成図である。図１に示した撮像レンズユニット１００との相違は、条件２を考慮せず、第１レンズ１１０の像側の面が物体側に凸の非球面であることである。
第２レンズ１２０の像側の面は、第１実施の形態の第２レンズ１２０と同様、像側に凸の非球面である。
表５に本発明の第３実施の形態の撮像レンズユニット１００Ｂのパラメータ（数値）を示す。

表６に第１レンズ１１０の像側の非球面の円錐定数、および、第３レンズ１３０の両面の非球面の円錐定数の例を示す。

第３実施の形態の撮像レンズユニット１００Ｂにおいて、第１実施の形態の第１レンズ１１０とは異なり、第１レンズ１１０の像面側の面を物体側に凸の非球面にしている。曲率Ｒ２＝2.9263828 ｍｍ。
各レンズの曲率、厚さ、レンズ間の間隔、屈折率、アッベ数などは、第１実施の形態とは異なる。撮像レンズユニット１００Ｂ全体の非球面の数は４面であり、第１実施の形態および第２実施の形態とは異なる。
なお、焦点距離ｆは、3.82ｍｍである。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、第３実施の形態の撮像レンズユニット１００Ｂの歪曲曲線と、非点収差を示すグラフである。
第３実施の形態の撮像レンズユニット１００Ｂによっても、第１実施の形態同様、所望の歪曲特性、非点収差特性を示す結果が得られた。
むしろ、第１レンズ１１０の像側の面をも非球面にすると、第１実施の形態の撮像レンズユニット１００よりも収差の補正が向上することが分かる。
非球面数が４面までならば歩留りも悪化しないことが分かった。

以上のとおり、本発明の第３実施の形態によっても、所望の明るさを持ち（小さなＦナンバー）、全長Ｌ（または長さＬ１）が短く小型で、各種収差を補正でき、組み立ても容易で、低価格の撮像レンズユニット１００Ｂが製造できた。
したがって、第２実施の形態の撮像レンズユニット１００Ｂを、小型の撮像装置、たとえば、携帯電話機の撮像部分の撮像レンズユニットに効果的に適用できる。

本発明の撮像レンズユニット（光学系）は、上述した実施の形態に限定されず、種々の変形態様をとることができる。
もちろん、上述した撮像レンズユニットの光学パラメータは例示にすぎず、本発明は上述した光学パラメータに限定ないことは当業者にとって自明である。

本発明の上述した実施の形態において、開口絞りＳを撮像レンズユニット１００、１０Ａ、１０Ｂに含めて考察したが、本発明の撮像レンズユニットとして開口絞りＳが必須ではないから、開口絞りＳを含めないでもよい。

以上説明したような特徴を有する撮像レンズ１００，１００Ａ，１００Ｂは、撮像素子を用いたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラといった全長の規制の厳しい撮像装置に適用可能である。
特に、携帯電話機等にも搭載可能な好適なレンズ全長および高い光学性能を有することから、デジタル入力機器（カメラ（光学）モジュール）に適している。

図７および図８は、本実施形態に係る撮像レンズを採用したカメラ（光学）モジュールを搭載した携帯電話機の一実施形態を示す外観斜視図である。携帯電話機１はいわゆる折り畳み式の携帯電話機として構成されており、図７は開状態を、図８は閉状態を示している。

携帯電話機１は、受話筐体２と、送話筐体３とを備え、受話筐体２および送話筐体３は連結部４により開閉可能に連結されている。受話筐体２および送話筐体３は、閉状態で互いに対向する面（正面）側の正面側ケース２ｃ、３ｃと、その背面側の背面側ケース２ｄ、３ｄとをそれぞれ備えている。これらケースは、たとえば樹脂によりそれぞれ一体成形される。

受話筐体２には、正面側に画像を表示するメイン表示部５と、その背面側に画像を表示するサブ表示部６とが、それぞれ各面に沿って設けられている。メイン表示部５およびサブ表示部６は、たとえば液晶表示ディスプレイによって構成される。また、受話筐体２には、背面側ケース２ｄに設けられた開口部２ｅから被写体を撮像するための光学モジュール７と、背面側から発光するストロボ８とが設けられている。

送話筐体３は正面側に操作部９を備えている。操作部９には、テンキーボタン９ａ等の携帯電話機１を操作するための各種ボタンが配置されている。携帯電話機１は、テンキーボタン９ａへの入力操作に応じて、無線通信や光学モジュール７による撮像を行う。

なお、携帯電話機１の内部には、無線通信用の高周波回路やアンテナ、通話用のマイクやスピーカが設けられているが、図示は省略する。
また、同様に図示は省略しているが、操作部９の反対面にはカバーを有し、カバーを開放すると電池収納部があり、電力供給手段としての電池が収納されている。
本実施形態においては、この電池から光学モジュール７の駆動源に電力を供給することで、部品点数の削減、および携帯電話機１の小型化を実現している。

光学モジュール７には、前述したように、本実施形態に係る撮像レンズ１００，１００Ａ，１００Ｂを採用している。
以下、光学モジュールの構成例について、図９（Ａ），（Ｂ）、および図１０に関連付けて説明する。

図９（Ａ）は、光学モジュール７の概観斜視図、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。なお、図９に設定した直交座標系のｙ軸方向が光軸方向であり、図９（Ａ）の紙面左下側および図９（Ｂ）の紙面上方側が物体側（被写体側；図８の紙面上方側）である。
また、図１０は、本実施形態の撮像レンズが搭載されるレンズユニットの内部構成を物体側（被写体側）からみた斜視図である。

光学モジュール７は、光軸方向において、物体側（被写体側）から順に、被写体側カバー１１、シャッタユニット１２、レンズユニット１４、基板カバー１５および基板１６が積層され、全体形状が光軸方向に薄い薄型直方体に概ね形成されている。

具体的には、被写体側カバー１１、レンズユニット１４、基板カバー１５、基板１６は、光軸方向にみて略同程度の大きさの略矩形状に形成されており、これら各部の側面は全体形状の側面を構成し、被写体側カバー１１および基板１６は全体形状の被写体側の面およびその裏面を構成している。光学モジュール７は比較的小型のモジュールとして構成されており、たとえば、光軸に直交する面の広さは２２ｍｍ×１６ｍｍ、光軸方向の厚さは６．９ｍｍである。

なお、光学モジュール７は、図９（Ｂ）および図１０に示すように、レンズを光軸方向に駆動するためのモータ１３を内蔵しており、レンズの光軸方向の移動による合焦位置の調整が可能である。

被写体側カバー１１は、全体として矩形の箱体状に形成され、被写体側の板面と、板面の外周を囲む側面とを有している。ｘ軸方向の一端側には、被写体側カバー１１の広さの略半分の大きさの矩形状の開口部が開口し、シャッタユニット１２の大部分が露出する。被写体側カバー１１は、たとえば金属により形成されている。なお、光学モジュール７において、被写体側カバー１１は、省略してもよい。

シャッタユニット１２は、外形が、全体としてレンズユニット１４の略半分の広さを有する薄型の略直方体状に形成されている。
シャッタユニット１２のレンズユニット１４側には、光路を中心とする円形の凹部１２ａが設けられており、凹部１２ａには本実施形態の撮像レンズに相当するレンズ群２１が挿入され、凹部１２ａはレンズ群２１の移動領域の一部を規定することも可能である。

モータ１３は、光軸に対してシャッタユニット１２と並列に、すなわち、光軸に直交する方向においてシャッタユニット１２とモータ１３とが配列されるようにレンズユニット１４の被写体側に設けられている。また、モータ１３はレンズ群２１の径方向外側に位置する。

レンズユニット１４は、レンズ群２１と、レンズ群２１を保持するレンズ保持体２２と、レンズ保持体２２をレンズ群２１の光軸方向に移動可能に保持する図示しないレンズ用基体とを備えている。

レンズ群２１は、図１に示すように、たとえば、３枚の光学レンズを含んで構成され、被写体側から第１レンズ２３（図１等の第１レンズ１１０）、第２レンズ２４（図１等の第２レンズ１２０）、第３レンズ２５（図１等の第３レンズ１３０）の順に積層されている。第１レンズ２３、第２レンズ２４、第３レンズ２５は、被写体側から徐々に径が大きくなるように構成されている。なお、単一のレンズがレンズ保持体２２に保持されていてもよい。

レンズ保持体２２は、各レンズ２３、２４、２５がそれぞれ嵌合挿入されるように、階段状に縮径する円形の凹部を有している。当該凹部に第１レンズ２３、第２レンズ２４、第３レンズ２５の順に各レンズが収納されて積層され、さらにリング状のリテーナ２６が積層されるとともに、リテーナ２６がレンズ保持体２２に接着剤等の固定手段により固定されることにより、レンズ群２１はレンズ保持体２２に保持される。レンズ保持体２２は、たとえば樹脂により形成されている。

基板カバー１５は、たとえば樹脂により形成され、全体形状は概ね薄型の直方体である。基板カバー１５には、光路を確保するための開口部１５ａが設けられている。また、基板カバー１５の基板１６側には、基板１６に設けられる各種の部品を収容可能な凹部１５ｂ（図９（Ｂ）参照）が複数設けられている。なお、基板カバー１５のレンズユニット１４側にはＩＲカットフィルタが設けられている。

基板１６は、硬質の基板材料により剛体の基板として構成され、全体として略矩形状に形成されている。基板１６は、たとえば硬質の樹脂により形成された絶縁層に、パターン層、グランド層、電源層が積層された多層式のプリント基板である。

なお、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、基板１６は、光学モジュール７の全体形状における被写体側の反対側の面を構成しており、光学モジュール７が携帯電話機１に実装される際には、たとえば、基板１６の被写体側と反対側の面１６ａが、携帯電話機１の内部に設けられた不図示の基板等の適宜な部材に当接し、携帯電話機１に保持される。フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ２７）には、携帯電話機１の内部に設けられた基板等と接続するためのコネクタ２８が設けられている。

撮像素子２９は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより形成され、受光した光に応じた信号を出力する。撮像素子２９により出力された信号は、基板１６およびＦＰＣ２７を介して携帯電話機１の表示部用の基板等に設けられた画像処理部に出力されて処理される。そして光像の画像はメイン表示部５またはサブ表示部６に表示される。
この撮像素子２９は、図１等の撮像レンズ１００，１００Ａ，１００Ｂの撮像素子１５０に相当する。

レンズ保持体２２は、レンズ２１の径方向外側に突出する被案内部２２ａ、２２ｂを備えている。被案内部２２ａには貫通孔２２ｃが設けられ、当該貫通孔２２ｃにガイド軸５１が挿通されている。ガイド軸５１は光軸方向に延びてレンズ用基体に固定されており、被案内部２２ａを光軸方向に案内する。被案内部２２ｂは、レンズ用基体に設けられた凹状のレール部に挿入されている。

モータ１３は、たとえばステッピングモータにより構成され、ロータ等を含むモータ本体１３ａと、モータ本体１３ａから延出し、回転駆動される出力軸１３ｂとを有している。モータ本体１３ａはたとえば略円筒形に形成され、出力軸１３ｂは当該円筒形の端面から延出する。

図１０に示すように、モータ本体１３ａは、出力軸１３ｂ方向の長さが出力軸１３ｂに直交する方向の幅よりも大きい。また、モータ本体１３ａの長さと出力軸１３ｂの長さとを積算した長さは、レンズ群２１の径よりも大きく、モータ本体１３ａの出力軸１３ｂに直交する方向の幅はレンズ群２１の光軸方向の厚さよりも小さい（図９（Ｂ）参照）。

モータ１３は、出力軸１３ｂが、光軸に直交する方向であってシャッタユニット１２との配列方向に対して直交する方向（ｚ軸方向）に沿って延びるように配置されている。すなわち、モータ１３の全体形状における長手方向を光軸に直交に、短手方向を光軸に平行にして配置されている。

モータ本体１３ａのシャッタユニット１２と反対側の側面には、端子フォルダ５２が設けられており、端子フォルダ５２の端子５２ａは、ＦＰＣに接続されている。
モータ１３の動作は、携帯電話機１の不図示の制御部により、ＦＰＣ２７や基板１６、端子フォルダ５２を介して制御される。

図１０に示すように、レンズユニット１４には、モータ１３の出力軸１３ｂの回転を光軸方向の直線運動に変換してレンズ保持体２２に伝達する伝達機構５３が設けられている。

伝達機構５３は、モータ１３の出力軸１３ｂに設けられるウォーム５４と、ウォーム５４と噛合するウォームホイール５５と、ウォームホイール５５と噛合するカムギア５６とを備えている。なお、ウォーム５４、ウォームホイール５５およびカムギア５６は後述するカム部５６ｂを駆動するカム駆動部として機能する。

ウォーム５４とウォームホイール５５とはウォーム歯車装置を構成し、出力軸１３ｂの光軸に直交する軸回りの回転を光軸に平行な軸回りの回転に変換する。すなわち、ウォーム５４は光軸に直交する軸回りに回転し、ウォームホイール５５はウォーム５４により伝達された駆動力により光軸に平行な軸回りに回転する。

また、図１０に示すように、レンズユニット１４には、カムギア５６の回転位置の検出、ひいてはレンズ保持体２２の光軸方向の位置の検出をするための光電センサ６１が設けられている。

カムギア５６は、外周部の一部にギア部５６ａを、外周部の他の一部にカム部５６ｂを備えている。ギア部５６ａおよびカム部５６ｂは、それぞれカムギア５６の略半周に亘って形成されている。ギア部５６ａはウォームホイール５５と噛合し、カムギア５６は光軸に平行な軸回りに回転する。

カム部５６ｂは、カムギア５６の回転軸に直交する面に対して傾斜する、すなわち、光軸に直交する面に傾斜するカム面５６ｃを有している。一方、レンズ保持体２２は、カム面５６ｃに当接する当接部２２ｄを有しており、当接部２２ｄはカムギア５６の回転に伴ってカム面５６ｃに摺動可能である。

このように、本実施形態の撮像レンズ１００，１００Ａ，１００Ｂは、撮像素子を用いたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラといった全長の規制の厳しい撮像装置に容易に搭載可能である。
また、撮像レンズ１００，１００Ａ，１００Ｂは、携帯電話機等にも搭載可能な好適なレンズ全長を有していることはもとより、高い光学性能を有することから、高精度な画像を得ることが可能である。

図１は本発明の第１実施の形態の撮像レンズユニット（光学系）の構成を示す図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１実施の形態の特性を示す図である。 図３は本発明の第２実施の形態の撮像レンズユニット（光学系）の構成を示す図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第２実施の形態の特性を示す図である。 図５は本発明の第３実施の形態の撮像レンズユニット（光学系）の構成を示す図である。 図６（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第３実施の形態の特性を示す図である。 本実施形態に係る撮像レンズを採用したカメラ（光学）モジュールを搭載した携帯電話機の一実施形態を示す外観斜視図であって、開状態を示す図である。 本実施形態に係る撮像レンズを採用したカメラ（光学）モジュールを搭載した携帯電話機の一実施形態を示す外観斜視図であって、閉状態を示す図である。 本実施形態に係る光学モジュールの概観斜視図と断面図である。 本実施形態の撮像レンズが搭載されるレンズユニットの内部構成を物体側（被写体側）からみた斜視図である。

符号の説明

１００，１００Ａ，１００Ｂ・・・撮像レンズユニット（光学系）
１１０・・・第１レンズ、
１２０・・・第２レンズ、
１３０・・・第３レンズ、
１４０・・・カバーガラス
Ｓ・・・開口絞り
１・・・携帯電話機
７・・・光学モジュール

Claims (12)

1. 物体側から像側に向かって、
   開口絞りと、
   物体側の面が物体側に凸の球面を持つ第１レンズと、
   物体側の面が物体側に凸の面を持つ第２レンズと、
   両面が物体側に凸で両面が非球面の樹脂製の第３レンズとを配置した、
   ことを特徴とする撮像レンズユニット。
2. 前記開口絞りと前記第１レンズとの間隔が０．２５〜０．５０ｍｍの範囲にある、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズユニット。
3. 前記第１レンズの像面側の面と、前記第２レンズの両面との少なくとも１面が非球面である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像レンズユニット。
4. 第１実施の形態
   前記第１レンズの像面側の面が球面であり、
   前記第２レンズ１２０の物体側の面が物体側に凸であり、像面側の面が物体側に凹である非球面である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズユニット。
5. 前記第１レンズの像面側の面が球面であり、
   前記第２レンズ１２０の物体側の面が物体側に凸の非球面であり、像面側の面が物体側に凸の非球面である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズユニット。
6. 前記第１レンズの像面側の面が物体側に凸の非球面であり、
   前記第２レンズ１２０の物体側の面が物体側に凸の非球面であり、像面側の面が物体側に凸の非球面である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズユニット。
7. 前記開口絞りから像面までの距離をＬとして、当該撮像レンズユニットの焦点距離をｆとしたとき、Ｌ／ｆが１．５より小さい（Ｌ／ｆ＜１．５）、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像レンズユニット。
8. 当該撮像レンズユニットのレンズのＦナンバーが３．０未満である、
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像レンズユニット。
9. 当該撮像レンズユニット内のレンズの分散値の最大値と最小値との差が３０以上である、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の撮像レンズユニット。
10. 撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズユニットと、
    前記撮像レンズユニットを保持するレンズ保持体と、を有し、
    前記撮像レンズユニットの前記撮像光学系は、物体側から像が向かって順に配置された、
    開口絞りと、
    物体側の面が物体側に凸の球面を持つ第１レンズと、
    物体側の面が物体側に凸の面を持つ第２レンズと、
    両面が物体側に凸で両面が非球面の樹脂製の第３レンズと、を含む
    光学モジュール。
11. 光学モジュールと、
    前記光学モジュールを収納する筐体と、を有し、
    前記光学モジュールは、
    撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズユニットと、
    前記撮像レンズユニットを保持するレンズ保持体と、を有し、
    前記撮像レンズユニットの前記撮像光学系は、物体側から像側に向かって順に配置された、
    開口絞りと、
    物体側の面が物体側に凸の球面を持つ第１レンズと、
    物体側の面が物体側に凸の面を持つ第２レンズと、
    両面が物体側に凸で両面が非球面の樹脂製の第３レンズと、を含む
    携帯端末。
12. 電力供給手段を有し、
    前記光学モジュールは前記電力供給手段により電力の供給を受ける
    請求項１１記載の携帯端末。

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