JP2007148315A - 撮像レンズ、光学モジュール、および携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】全長が短く、諸収差が良好に補正され、像面への入射角度を抑えた撮像レンズ、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１００が、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、パワーが正となる第１レンズ１１０、開口絞り部１２０、パワーが負となる両面非球面の第２レンズ１３０、物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズ１４０、および撮像部１５０により構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、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係り、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デジタル入力機器（カメラモジュール）に適した撮像レンズ、光学モジュール、および携帯端末に関するものである。

近年、携帯電話の普及に伴い携帯端末に搭載するカメラモジュールの需要が高くなってきている。そして、この傾向はますます強くなると予想される。

また、撮像素子も進展して、より小型化し高画素化になってきている。このため、サイズについてもよりコンパクトにすることができるようになっている。
その結果、小型の撮像レンズが市場から要求されることとなった。

カメラモジュールが小型になると明るさも重要な要素となる。撮像素子が小さくなり画素も小さくなったため十分な光量を得るためには明るい撮像レンズ(Ｆナンバーが小さい撮像レンズ)にする必要がある。

さらに低価格競争が激しいため、撮像レンズも低コストに抑える必要がある。レンズが４枚構成ではコストが高く、２枚では高画素に対応した十分な性能がでない。
そこで、３枚構成とすることが実用的である。

３枚構成または４枚構成を採用した撮像レンズとしては、物体側に絞りを配置した、いわゆる前絞りにした３枚構成の撮像レンズが、たとえば特許文献１，２に開示されている。

特許文献１に開示された第１の撮像レンズは、物体側から像面側へと順に、絞りと、正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、少なくとも一つの屈折面を非球面とした負の屈折力を有する第３レンズと、を有している。

特許文献２に開示された第２の撮像レンズは、物体側から像面側へと順に、絞りと、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、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、弱い負の屈折力を有する第４レンズと、を有している。

さらに、３枚構成の撮像レンズとしては、以下に示すような構成を有する第３から第６の撮像レンズが種々提案されている。

第３の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、正のパワーを持つガラス材料からなる第１レンズと、負のパワーを持つ樹脂材料からなる第２レンズと、正のパワーを持つ樹脂材料からなる第３レンズとを有し、絞りが第１レンズの物体側または第１レンズと第２レンズの間に配置されている。

第４の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを持つ第１レンズと、像面側に凸面を向けた負のパワーを持つ第２レンズと、物体側に凸面を向けた正のパワーを持つ第３レンズとを有し、絞りが第１レンズの物体側または第１レンズと第２レンズの間に配置されている。

第５の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、正のパワーを持つ第１レンズと、負のパワーを持つ第２レンズと、正のパワーを持つ第３レンズとを有し、各レンズを構成する６つの面がすべて非球面に形成されている。

第６の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、物体側に凸の正のパワーを持つ第１レンズと、物体側に凹の負のパワーを持つ第２レンズと、物体側に正のパワーを持つ第３レンズとを有し、第１、第２レンズの少なくとも一方が非球面を含み、第３レンズが両面非球面に形成されている。

第７の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、正のパワーを持つ第１レンズと、正のパワーを持つ第２レンズと、負または正のパワーを持つ第３レンズとを有し、絞りが第１レンズと第２レンズの間に配置されている。
特開２００４−２５２３１２号公報 特開２００４−１８４９８７号公報

しかしながら、上述した各撮像レンズでは、色収差等の諸収差を良好に補正することができず、全長を短くすることが困難で、また、像面への入力角度を抑えることが困難であるという不利益がある。

また、小型になると明るさも重要な要素となる。撮像素子が小さくなり画素も小さくなったため十分な光量を得るためには明るい撮像レンズ(Fnoの小さい)ものにしなければならない。
さらに、低価格競争が激しいため、撮像レンズも低コストに抑えなければならない。4枚構成ではコストが高く、2枚では高画素に対応した十分な性能がでない。そこでプラスチックを効率的に使うことが低コスト化につながる。
ところが、コスト削減ためにプラスチックレンズを多用すると複屈折等の問題から十分な画質を得られないのも現状である。

本発明の目的は、全長が短く、諸収差が良好に補正され、像面への入射角度を抑えた撮像レンズ、光学モジュール、および携帯端末を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の観点は、撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズであって、上記撮像光学系は、物体側から順に配置された、パワーが正となる第１レンズと、開口絞りと、パワーが負となる両面非球面の第２レンズと、物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズと、を含む。
撮像レンズ。

好適には、前記撮像光学系において、絞りから像面までの距離の全長をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式（１）を満足する。
１．０＜Ｌ／ｆ＜１．５ …（１）

好適には、前記撮像光学系において、前記第１レンズと前記第２レンズ間の距離Ｄ２+Ｄ３、前記第２レンズと前記第３レンズ間の距離Ｄ５とし、下記の条件式（２）を満足する。
Ｄ２+Ｄ３≧Ｄ５ …（２）

好適には、前記撮像光学系において、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式（３）を満足する。
f３／ｆ＜−１５．０ …（３）

好適には、前記撮像光学系において下記の条件式（４）、および（５）のいずれかを満足する。
０．６＜ｆ１／f＜１．０ …（４）
ｆ２／f＜−３．０ …（５）
ただし、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離を、ｆ２は前記第２レンズの焦点距離をそれぞれ表している。

好適には、前記撮像光学系の第２レンズ、および第３レンズの像面側の面において中心部の中心曲率半径と周辺部の曲率半径の符号が異なる面を有する。

好適には、前記撮像光学系において最もアッベ数が大きいν(max)と最もアッベ数の小さいν(min)の差が以下の条件式（６）を満足し、前記第１レンズのアッベ数ν_１、前記第２レンズのアッベ数ν_２、および前記第３レンズのアッベ数ν_３が下記の条件を満足する。
ν(max)―ν(min)≧２５ …（６）
ν_１≧５０．０、
ν_２≦４０．０、
ν_３≧５０．０。

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と、前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、パワーが正となる第１レンズと、開口絞りと、パワーが負となる両面非球面の第２レンズと、物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第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と、前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、パワーが正となる第１レンズと、開口絞りと、パワーが負となる両面非球面の第２レンズと、物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズと、を含む。

本発明によれば、全長が短く、諸収差が良好に補正され、像面への入射角度を抑えた撮像レンズを提供することができる。
その結果、情報端末、携帯電話機等に搭載可能なコンパクトな撮像レンズを実現することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

図１は、本実施形態に係る撮像レンズの基本構成を示す図である。

この撮像レンズ１００は、図１に示すように、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、パワーが正となる第１レンズ１１０、開口絞り部１２０、パワーが負となる両面非球面の第２レンズ１３０、物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズ１４０、および撮像部１５０により構成されている。

これらの構成要素のうち、パワーが正となる第１レンズ１１０、開口絞り部１２０、パワーが負となる両面非球面の第２レンズ１３０、物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズ１４０により撮像レンズ１００の撮像光学系が構成されている。
すなわち、本実施形態においては、撮像光学系が、物体側ＯＢＪＳから順に配置され、それぞれが１枚構成の第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０の、計３枚のレンズで構成されている。

第１レンズ１１０は、たとえば物体側と像面側共に凸面としたパワーが正となるレンズにより構成される。
第２レンズ１３０は、パワーが負となる両面非球面のメニスカスレンズに構成される。
第３レンズ１４０は、物体側に凸となるパワーが負の両面非球面のメニスカスレンズにより構成される。
たとえば、第１レンズ１１０は樹脂により形成され、第２レンズ１３０および第３レンズ１４０は樹脂により形成される。

撮像部１５０は、第３レンズ１４０側から、ガラス製の平行平面板（カバーガラス）１５１と、たとえばＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子１５２が順に配置されている。
撮像光学系を介した被写体（物体）からの光が、撮像素子１５２の撮像面１５２ａ上に結像される。

以上の第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、および第３レンズ１４０を有する撮像光学系は、光学系全体が正、負、負のレンズ構成となっている。全長が短く、諸収差が良好に補正され、像面への入射角度を抑えた撮像レンズを実現している。

また、図２に示すように、本実施形態の撮像レンズ１００において、第１レンズ１１０の物体側面１の中心曲率半径はＲ１に、第１レンズ１１０の像面側面２の中心曲率半径はＲ２に、絞り部１２０の面３の中心曲率半径はＲ３に、第２レンズ１３０の物体側面４の中心曲率半径はＲ４に、第２レンズ１３０の像面側面５の中心曲率半径はＲ５に、第３レンズ１４０の物体側面６の中心曲率半径はＲ６に、第３レンズ１４０の像面側面７の中心曲率半径はＲ７に、撮像部１５０のカバーガラス１５１の第３レンズ１４０側の面８の中心曲率半径はＲ８に、カバーガラス１５１の撮像素子１５２側の面９の中心曲率半径はＲ９に設定されている。
なお、絞り部１２０の面３の中心曲率半径Ｒ３、カバーガラス１５１の両面８，９の中心曲率半径Ｒ８、Ｒ９は０．０である。
また、第１レンズ１１０の屈折率はＮ１、第２レンズ１３０の屈折率はＮ２、第３レンズ１４０の屈折率はＮ３に設定される。

撮像レンズ１００において、物体側ＯＢＪＳより入射した光は、両凸の第１レンズ１１０の物体側Ｒ１面１、像面側Ｒ２面２、開口絞り部１２０を通過し、パワーが負となる第２レンズ１３０の物体側Ｒ３面３、像面側Ｒ４面４、物体側に凸となる樹脂を使った第３レンズ１４０の物体側Ｒ５面５、像面側Ｒ６面６、カバーガラス１５１の物体側Ｒ７面７、像面側Ｒ８面８を順次通過し撮像素子１５２へと集光される。

また、図２に示すように、第１レンズ１１０の厚さとなるＲ１面１とＲ２面２間の距離をＤ１、第１レンズ１１０のＲ２面２と絞り部１２０のＲ３面３間の距離をＤ２、絞り部１２０のＲ３面３と第２レンズ１３０のＲ４面４間の距離をＤ３、第２レンズ１３０の厚さとなるＲ４面４とＲ５面５間の距離をＤ４、第２レンズ１３０のＲ５面５と第３レンズ１４０のＲ６面６間の距離をＤ５、第３レンズ１４０の厚さとなるＲ６面６とＲ７面７間の距離をＤ６、第３レンズ１４０のＲ７面７とカバーガラス１５１のＲ８面８間の距離をＤ７、カバーガラス１５１の厚みをＤ８とする。

以上のような構成を有する本実施形態に係る撮像レンズ１００は、携帯電話機等に搭載可能なようにコンパクト化を実現し、全長が短く、諸収差が良好に補正され、像面への入射角度を抑えるために、以下に説明するような、各種条件が設定されている。
以下に、本実施形態に係る撮像レンズ１００において設定された各条件について説明する。

まず、本実施意形態の撮像レンズ１００においては、前述したように、物体側より、物体側、像面側共に両凸の第１レンズ１１０、開口絞り部１２０、パワーが負となる第２レンズ（メニスカスレンズ）１３０、物体側に凸となる両面非球面でパワーが負となる第３レンズ（メニスカスレンズ）１４０によって構成する。
さらに、撮像レンズ１００においては、各像高にて像面への主光線入射角度は抑える。入射角度を抑えるのは効率よく撮像素子が光量を得るためである。ただし、全長を短くすると像面への主光線入射角度、ディストーションも大きくなってくる傾向にある。

本実施形態の撮像光学系において、絞りから像面までの距離の全長をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式１を満足する。
１．０＜Ｌ／ｆ＜１．５ …（条件式１）
Ｌを大きく(全長を長く)してしまうとこの式は成り立たなくなる。さらに、１．０以下とすると性能を維持することが困難となる。上記条件式１を満たすバランスが好ましい。

本実施形態の撮像光学系において、第１レンズ１１０と第２レンズ１３０間の距離Ｄ２+Ｄ３と、第２レンズ１３０と第３レンズ１４０間の距離Ｄ５とし、下記の条件式２を満足する。
Ｄ２+Ｄ３≧Ｄ５ …（条件式２）
この条件に示す領域を確保しないと各収差を補正しきれないことと、かつ形状の問題、第２レンズ１３０の周辺の形状が第１レンズ１１０側に接近する傾向にある。つまり中心部に比べて、周辺部ではレンズ間隔が短くなるため、製造が困難となる。樹脂レンズを使うとした場合の流動性の都合上、最低限のコバ厚は確保しなければならない。

本実施形態の撮像光学系において、第３レンズの焦点距離をｆ３、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式３を満足する。
f３／ｆ＜−１５．０ …（条件式３）
この条件は、第３レンズ１４０のパワーを弱くすることで組み込み工程を容易にすることを目的としている。第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０に均等にパワー配分を行うと、各レンズを制御することになり量産を考えた場合にその組み合わせは大変な量になってしまう。
そこで、第１レンズ１１０、第２レンズ１３０に大きなパワーを与えて感度を厳しくすることで第３レンズ１４０に自由度を与えている。このようにすることで第１レンズ１１０、第２レンズ１３０を制御することに集中できる。

また、第１レンズ１１０，第２レンズ１３０の焦点距離と全体の焦点距離に関して以下の条件を設定している。
すなわち、本実施形態においては、第１レンズ１１０のパワーは正、第２レンズ１３０のパワーは負、第３レンズ１４０のパワーは負となっており、以下の条件式のいずれかを満たすようなパワー配置で諸収差を良好に補正できるように構成している。
パワー配分は前述したように第３レンズ１４０を小さくする。
具体的には、撮像光学系において下記の条件式４および５を満足する。
０．６＜ｆ１／f＜１．０ …（条件式４）
ｆ２／f＜−３．０ …（条件式５）
ただし、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ１１０の焦点距離を、ｆ２は第２レンズ１３０の焦点距離をそれぞれ表している。

また、本実施形態においては、好適には、前記撮像光学系の第２レンズ、および第３レンズの像面側の面において中心部の中心曲率半径と周辺部の曲率半径の符号が異なる面を有する。
これは主光線の像面への入射角度を抑えることを目的とした条件である。第２レンズ１３０の像面側において近軸近傍では正のパワーであるが、周辺では光線ＡＸを軸外方向にもっていかなければならないため負のパワーとならなければならない。第３レンズ１４０においては周辺において変極点をもたせ、パワーを正とすることで角度の大きい光線の入射角を小さくする必要がある。

また、本実施形態の撮像光学系において、色収差を良好に補正するため、最もアッベ数が大きいν(max)と最もアッベ数の小さいν(min)の差が以下の条件式６を満足し、第１レンズ１１０のアッベ数ν_１、第２レンズ１３０のアッベ数ν_２、および第３レンズ１４０のアッベ数ν_３が下記の条件を満足するように構成している。
ν(max)―ν(min)≧２５ …（条件式６）
ν_１≧５０．０、
ν_２≦４０．０、
ν_３≧５０．０。
第３レンズ１４０は、構造上とコストの関係から樹脂レンズを使うことが好ましい。

本実施形態においては、撮像光学系をレンズの３枚構成としているが、第１レンズ１１０および第２レンズ１３０で発生する収差を第３レンズ１４０で補正する。
そのため、第３レンズ１４０に関しては変極点を持ちかなり成型が困難な形状を取らざるを得なくなる。非球面係数も低次までに抑えてしまうと性能を出すのが難しい。
そこで、３枚目の第３レンズはガラスで成型することは困難であることから、樹脂レンズを使うこととしている。

一枚目の第１レンズ１１０についてはガラスであることが望ましい。プラスチックを使わないことで選べる硝材も増え自由度が広がる。
一枚目は紫外線の影響も受けるためプラスチックに比べ性能劣化の少ないガラスを使うことが好ましい。プラスチックと比べて高屈折材を用いることで曲率を抑え、さらに製造を考える際にもなるべく球面を用いたほうが公差が緩くなる。ただしコストを優先とした場合には、プラスチックを使うことが望ましい。

二枚目の第２レンズ１３０については、三枚目の第３レンズ１４０の両非球面では補正しきれない諸収差を補正するために両面を非球面としている。
公差の厳しい箇所が二枚目の第２レンズ１３０に集中するため二枚目の第２レンズ１３０の形状や偏心等の管理を行うことで性能を維持できる。

また、条件式５を、［ν(max)―ν(min)≧２５］としたのは，樹脂でアッベ数の自由度が少なく、色補正をするためには一枚目の第１レンズ１１０か二枚目の第２レンズ１３０にて条件式を満たす程度の差がないと補正しきれなくなるおそれがあるからである。

なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、ｋを円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを非球面係数、ｒを中心曲率半径としたとき次式で表される。ｈは光線の高さ、ｃは中心曲率半径の逆数をそれぞれ表している。
ただし、Ｚは面頂点に対する接平面からの深さを、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

以上の構成を採ることにより、目的の撮像レンズを実現できる。

本実施形態のように、開口絞り部１２０を第１レンズ１１０と第２レンズ１３０間に配置することによって、全長を短くして射出瞳を長くとることで撮像素子１５２への入射角度をできるだけ小さく（浅くする）ことができる。
さらに、第１レンズ１１０と開口絞り部１２０との距離Ｄ２、Ｒ７面７とＲ８面８の最も接近している距離を確保することでオートフォーカスの繰り出し量を確保している。

以下に、変倍撮像レンズの具体的な数値による実施例１〜４を示す。
なお、各実施例１〜７においては、撮像レンズ１００の各レンズ群を構成する、絞り部１２０、各レンズ１１０，１３０，１４０、並びに撮像部１５０を構成するカバーガラス１５１に対して、図２に示すような面番号を付与した。

（実施例１）
表１および表２に実施例１の各数値を示す。実施例の各数値は図１の撮像レンズ１００に対応している。実施例１においては、第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、および第３レンズ１４０を樹脂によって形成した。
表１は、実施例１における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（アッベ数（ν））を示している。

表２は、実施例１における非球面を含む第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、および第３レンズ１４０の所定面の非球面係数を示す。表２において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図３は、実施例１において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図３（Ａ）が球面収差(波長毎)、図３（Ｂ）が歪曲収差を、図３（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図３（Ａ)中、破線は正弦条件を示している。図３（Ｃ）中、破線Ｍはメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図３からわかるように、実施例１によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

（実施例２）
表３および表４に実施例２の各数値を示す。実施例の各数値は図４の撮像レンズ１００Ａに対応している。図４の撮像レンズ１００Ａは、実施例１より全長を短くした例である。
表３は、実施例２における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（アッベ数（ν））を示している。

表４は、実施例２における非球面を含む第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、および第３レンズ１４０の所定面の非球面係数を示す。表４において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図５は、実施例２において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図５（Ａ）が球面収差(波長毎)、図５（Ｂ）が歪曲収差を、図５（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図５（Ａ)中、破線は正弦条件を示している。図５（Ｃ）中、破線Ｍはメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図５からわかるように、実施例２によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

（実施例３）
表５および表６に実施例３の各数値を示す。実施例の各数値は図６の撮像レンズ１００Ｂに対応している。図６の撮像レンズ１００Ｂは、第１レンズ１１０に実施例１より分散値（アッベ数）の低いガラスを用いている。
表５は、実施例３における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（アッベ数（ν））を示している。

表６は、実施例３における非球面を含む第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、および第３レンズ１４０の所定面の非球面係数を示す。表６において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図７は、実施例３において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図７（Ａ）が球面収差(波長毎)、図７（Ｂ）が歪曲収差を、図７（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図７（Ａ)中、破線は正弦条件を示している。図７（Ｃ）中、破線Ｍはメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図７からわかるように、実施例３によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

（実施例４）
表７および表８に実施例４の各数値を示す。実施例の各数値は図８の撮像レンズ１００Ｃに対応している。図８の撮像レンズ１００Ｃは、第１レンズ１１０に廉価なガラスモールド材を用いている。
表７は、実施例４における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（アッベ数（ν））を示している。

表８は、実施例４における非球面を含む第１レンズ１１０、第２レンズ１３０、および第３レンズ１４０の所定面の非球面係数を示す。表８において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図９は、実施例４において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図９（Ａ）が球面収差(波長毎)、図９（Ｂ）が歪曲収差を、図９（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図９（Ａ)中、破線は正弦条件を示している。図９（Ｃ）中、破線Ｍはメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図９からわかるように、実施例４によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮像レンズ１００が、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、パワーが正となる第１レンズ１１０、開口絞り部１２０、パワーが負となる両面非球面の第２レンズ１３０、物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズ１４０、および撮像部１５０により構成されていることから、全長が短く、諸収差が良好に補正され、像面への入射角度を抑えた撮像レンズを実現することができる。
収差補正において、各レンズ群のパワー配置を最適化することでコンパクト化を達成しており、さらに非球面を適宜配置することで、さらにコンパクト化を実現できる。これらの条件を最適化することにより、コンパクトなレンズにも関わらず高性能で、さらに歪曲を小さくすることができる利点がある。
なお、本実施例では、第１レンズ１１０も非球面を配置した場合について説明しているが球面であってもよい。第１レンズ１１０を球面にすると、ガラスで作製しやすくなり、ガラスで作製すると感度を緩くすることができ、非球面でプラスチックで作製すると、コストが低減され、かつ、より高性能にすることができる。

撮像素子１５２への入射角度規制に対する射出瞳位置の条件を所望の条件に規定することにより、広画角、コンパクトでありながら、射出瞳の規制緩和を行うことが可能となる。

以上説明したような特徴を有する撮像レンズ１００，１００Ａ〜１００Ｃ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１０および図１１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１０は開状態を、図１１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〜１００Ｃ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１２（Ａ），（Ｂ）、および図１３に関連付けて説明する。

図１２（Ａ）は、光学モジュール７の概観斜視図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。なお、図１２に設定した直交座標系のｙ軸方向が光軸方向であり、図１２（Ａ）の紙面左下側および図１２（Ｂ）の紙面上方側が物体側（被写体側；図１１の紙面上方側）である。
また、図１３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１２（Ｂ）および図１３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４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４等の第１レンズ１１０）、第２レンズ２４（図４等の第２レンズ１３０）、第３レンズ２５（図４等の第３レンズ１４０）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。
また、本実施形態では、第１レンズ２３と第２レンズ２４との間に絞り（図１等の開口絞り部１２０）の構成が必要であるが、図面上省略してある。

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１２（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１２（Ａ）および図１２（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〜１００Ｃ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１３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１２（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１３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１３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〜１００Ｃ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〜１００Ｃ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。

本実施形態の撮像レンズの基本構成を示す図である。 本実施形態において、撮像レンズの絞り部、各レンズ、並びに撮像部を構成するカバーガラスに対して付与した面番号を示す図である。 実施例１において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例２において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例２において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例３において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例３において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例４において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例４において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 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〜１００Ｃ・・・撮像レンズ
１１０・・・第１レンズ
１２０・・・開口絞り部
１３０…第２レンズ
１４０…第３レンズ
１５０…撮像部
１５１…ガラス製の平行平面板（カバーガラス）
１５２…撮像素子
１５２ａ…撮像面
１・・・携帯電話機
７・・・光学モジュール

Claims (10)

1. 撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズであって、
   上記撮像光学系は、物体側から順に配置された、
   パワーが正となる第１レンズと、
   開口絞りと、
   パワーが負となる両面非球面の第２レンズと、
   物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズと、を含む、
   撮像レンズ。
2. 前記撮像光学系において、絞りから像面までの距離の全長をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式（１）を満足する
   請求項１に記載の撮像レンズ。
   １．０＜Ｌ／ｆ＜１．５ …（１）
3. 前記撮像光学系において、前記第１レンズと前記第２レンズ間の距離Ｄ２+Ｄ３、前記第２レンズと前記第３レンズ間の距離Ｄ５とし、下記の条件式（２）を満足する
   請求項１または２に記載の撮像レンズ。
   Ｄ２+Ｄ３≧Ｄ５ …（２）
4. 前記撮像光学系において、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式（３）を満足する
   請求項１から３のいずれか一に記載の撮像レンズ。
   f３／ｆ＜−１５．０ …（３）
5. 前記撮像光学系において下記の条件式（４）、および（５）のいずれかを満足する
   請求項１から４のいずれか一に記載の撮像レンズ。
   ０．６＜ｆ１／f＜１．０ …（４）
   ｆ２／f＜−３．０ …（５）
   ただし、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離を、ｆ２は前記第２レンズの焦点距離をそれぞれ表している。
6. 前記撮像光学系の第２レンズ、および第３レンズの像面側の面において中心部の中心曲率半径と周辺部の曲率半径の符号が異なる面を有する
   請求項１から５のいずれか一に記載の撮像レンズ。
7. 前記撮像光学系において最もアッベ数が大きいν(max)と最もアッベ数の小さいν(min)の差が以下の条件式（６）を満足し、前記第１レンズのアッベ数ν_１、前記第２レンズのアッベ数ν_２、および前記第３レンズのアッベ数ν_３が下記の条件を満足する
   請求項１から４のいずれか一に記載の撮像レンズ。
   ν(max)―ν(min)≧２５ …（６）
   ν_１≧５０．０、
   ν_２≦４０．０、
   ν_３≧５０．０。
8. 撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズと、
   前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、
   前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、
   パワーが正となる第１レンズと、
   開口絞りと、
   パワーが負となる両面非球面の第２レンズと、
   物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズと、を含む、
   光学モジュール。
9. 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と、
   前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、
   前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、
   パワーが正となる第１レンズと、
   開口絞りと、
   パワーが負となる両面非球面の第２レンズと、
   物体側が凸となるパワーが負の両面非球面の第３レンズと、を含む、
   携帯端末。
10. 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９記載の携帯端末。

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