JP2008185687A - 撮像レンズ及び撮像装置並びに携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でありながらも、諸収差が良好に補正された、３枚構成の撮像レンズを提供すること。
【解決手段】物体側より順に、開口絞り、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第３レンズからなり、第１レンズ、第２レンズ、及び第３レンズのいずれもが、少なくとも一方の面が非球面形状とされ、Ｐを撮像レンズ全系の屈折力、Ｐａｉｒを第２レンズの像側の面と第３レンズの物体側の面とにより形成される、いわゆる、空気レンズの屈折力、ｆを撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ１を第１レンズの焦点距離、としたとき、０＜Ｐａｉｒ／Ｐ＜１．０、と
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．２５、を共に満足する撮像レンズとする。
【選択図】図５

Description

本発明は、固体撮像素子を用いた小型の撮像装置に好適な撮像レンズ及びこれを備えた携帯端末に関するものである。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化、小型化に伴い、撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末が普及している。また、これらの撮像装置（カメラモジュールとも称す）に搭載される撮像レンズには、さらなる小型化のみならず、高画素化に伴って高性能化への要求が高まっている。このような用途の撮像レンズとしては、１枚あるいは２枚構成のレンズに比べ高性能化が可能で、小型化の障害にならないということで、３枚構成の撮像レンズが提案されている。

この３枚構成の撮像レンズとしては、物体側より順に物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第１レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズで構成した、所謂トリプレットタイプの撮像レンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、物体側から順に物体側に凸面を向けた正の第１レンズ、物体側に凸面を向けた負の第２レンズ、物体側に凸面を向けた正の第３レンズで構成し撮像レンズ全長（撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離）の小型化を目指した撮像レンズが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−１３３２７０号公報 特開２００５−３０８８００号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の撮像レンズは、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の第２レンズが用いられている。このため、第２レンズの周辺部は物体側に張り出すことになり、第１レンズと干渉を避け、有効径でのレンズ厚を十分に確保するため、第１レンズと第２レンズの間隔は大きくとらなければならない。また、第２レンズは像側に凸面を向けており、第３レンズは物体側に凸面を向けているため、光軸上での干渉を避けるため、第２レンズと第３レンズは周辺部で大きく離間しなければならない。その結果、第３レンズの周辺部は像面方向に大きく張り出すこととなり、基板との接触を避けるため、バックフォーカスを小さくすることができず、小型化には更なる改善の余地を残していた。

また、上記特許文献２に記載の撮像レンズは、開放Ｆナンバーが暗い上に収差補正が不十分で、さらにレンズ全長を短縮化すると、性能の劣化による撮像素子の高画素化に対応が困難となる問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、従来タイプより小型でありながらも、レンズの有効径でのレンズ厚を十分に確保でき、諸収差が良好に補正された、３枚構成の撮像レンズを提供することを目的とするものである。

なお、小型の撮像レンズの尺度であるが、本発明では下式を満たすレベルの小型化を目指している。この範囲を満たすことで、撮像レンズ全長を短くでき相乗的にレンズ外径も小さくできる。これにより、撮像装置全体の小型軽量化が可能となる。
Ｌ／ｆ＜１．３０ ・・・（６）
Ｌ：撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ここで、像側焦点とは撮像レンズに光軸と平行な平行光線が入射した場合の像点をいう。なお、撮像レンズの最も像側の面と像側焦点位置との間に、光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、または固体撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板が配置される場合には、平行平板部分は空気換算距離としたうえで上記Ｌの値を計算するものとする。

また、より望ましくは下式の範囲がよい。
Ｌ／ｆ＜１．２０ ・・・（６）′

上記の課題は、以下の構成により解決される。

１．固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、物体側より順に、開口絞り、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第３レンズからなり、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのいずれもが、少なくとも一方の面が非球面形状とされ、以下の条件式、
０＜Ｐａｉｒ／Ｐ＜１．０ ・・・（１）
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．２５ ・・・（２）
ただし、
Ｐ ：撮像レンズ全系の屈折力
Ｐａｉｒ：第２レンズの像側の面（Ｒ４）と第３レンズの物体側の面（Ｒ５）とにより
形成される、いわゆる空気レンズの屈折力
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
Ｐａｉｒは、下記の（数１）による

ただし、
ｎ２ ：第２レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ３ ：第３レンズのｄ線に対する屈折率
Ｒ４ ：第２レンズの像側の面の曲率半径
Ｒ５ ：第３レンズの物体側の面の曲率半径
Ｄ２３：第２レンズと第３レンズの軸上の空気間隔
を満足することを特徴とする撮像レンズ。

２．以下の条件式、
０＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜３．０ ・・・（３）
ただし、
Ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
を満足することを特徴とする１に記載の撮像レンズ。

３．以下の条件式、
１．３＜ｆ３／ｆ＜４．０ ・・・（４）
ただし、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
を満足することを特徴とする１又は２に記載の撮像レンズ。

４．以下の条件式、
２０＜ν１−ν２＜６５ ・・・（５）
ただし、
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
を満足することを特徴とする１〜３のいずれかに記載の撮像レンズ。

５．前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのいずれもが、ガラス材料で形成されていることを特徴とする１〜４のいずれかに記載の撮像レンズ。

６．前記固体撮像素子と、１〜５のいずれかに記載の撮像レンズと、該撮像レンズを内包し、物体側からの光入射用の開口部を有する遮光性材料で形成された筐体とが一体的に形成された撮像装置であって、該撮像装置の前記撮像レンズ光軸方向の高さが１０（ｍｍ）以下であることを特徴とする撮像装置。

７．６に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

本発明によれば、物体側より順に、開口絞り、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第３レンズとし、すべてのレンズの少なくとも一方の面を非球面形状とすることにより、諸収差を良好に補正することができる。更に、第２レンズが像側に凹面を向けた形状であるため、物体側に凸面を向けた形状の第３レンズと周辺で離れることなく光軸上での間隔を小さくすることができ、小型化に適した構成とすることができる。

加えて、最も物体側に開口絞りを配置することにより、射出瞳位置を撮像面からより遠くに配置することができ、固体撮像素子の撮像面周辺部に結像する光束の主光線入射角度（主光線と光軸のなす角度）を小さく抑えることができ、所謂テレセントリック特性を確保することができる。また、機械的なシャッタを必要とする場合においても、最も物体側に配置する構成とでき全長の短い撮像レンズを得ることが可能となる。

条件式（１）は、第２レンズと第３レンズで形成される空気レンズの屈折力を適切にすることにより、収差補正を良好にし、レンズを成形する上で有利にするための条件である。条件式（１）の値が下限を上回ることで、第２レンズと第３レンズで形成される空気レンズは正の屈折力を持ち、第２レンズの像側の面の曲率半径を第３レンズの物体側の面の曲率半径よりも大きくすることができる。その結果、第２レンズと第３レンズは光軸上での間隔を小さくしても、周辺では適切な間隔を確保でき、第２レンズと第３レンズの有効径でのレンズ厚を十分に取ることができるため、レンズを成形する上で有利となる。一方、上限を下回ることで、空気レンズによる正の屈折力を適切に抑えられるので、ペッツバール和が大きくなりすぎず、像面を平坦にすることができる。

また、下式の範囲であれば、より望ましい。
０．２＜Ｐａｉｒ／Ｐ＜０．８ ・・・（１）′
条件式（２）は、第１レンズの焦点距離を適切に設定することにより、レンズ全長を短縮するための条件である。条件式（２）の値が下限を上回ることで、第１レンズのパワーが強くなりすぎず、諸収差の発生を抑えることができる。一方、上限を下回ることで、第１レンズのパワーが適切な強さを持ち、主点位置を物体側に寄せることができるため、焦点距離を長く取ることができ、レンズ全長の短縮に有利である。

また、下式の範囲であれば、より望ましい。
０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．２０ ・・・（２）′
条件式（３）は、第２レンズの形状を適切に設定する条件である。条件式（３）に示す範囲において、第２レンズは物体側と像側の曲率半径が等しい両凹形状から、物体側に凸面を向けた負の屈折力を持ったメニスカス形状まで変化する。このとき、第２レンズの周辺部は第３レンズ側に張り出すこととなるが、条件式（３）の上限を下回ることで、第２レンズの周辺部が第３レンズ側に張り出すことによるレンズ周辺部での干渉を避けながらも、第２レンズと第３レンズの光軸上の間隔を小さくすることができる。一方、下限を上回ることで、第２レンズの物体側の面の周辺部が第１レンズ側に張り出すことによるレンズ周辺部での干渉を避けながらも、第１レンズと第２レンズの光軸上の間隔を小さくすることができ、第１レンズと第２レンズの有効径でのレンズ厚を十分に確保することができる。

また、下式の範囲であれば、より望ましい。
０．３＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜２．７ ・・・（３）′
条件式（４）は、第３レンズの焦点距離を適切に設定する条件である。条件式（４）の下限を上回ることで、第３レンズの屈折力が必要以上に大きくなりすぎず、第３レンズで発生する高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることができ、かつ第３レンズが基盤と接触しないために適切なバックフォーカスを確保することができる。一方、上限を下回ることで、第３レンズの屈折力は適切に保たれ、バックフォーカスを短くすることができ、レンズ全長を縮めることができる。また、下式の範囲であれば、より望ましい。
１．４＜ｆ３／ｆ＜３．８ ・・・（４）′
条件式（５）は、撮像レンズ全系の色収差を良好に補正するための条件である。条件式（５）の下限を上回ることで、軸上色収差、倍率色収差をバランスよく補正することができる。一方で、上限を下回ることで、入手しやすい硝材で構成することができる。また、下式の範囲であれば、より望ましい。
２５＜ν１−ν２＜６５ ・・・（５）′
また、近年では固体撮像装置全体の小型化を目的とし、同じ画素数の固体撮像素子であっても、画素ピッチが小さく、結果として撮像面サイズの小さいものが開発されている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像レンズは、全系の焦点距離を比較的短くする必要がある。

従って、プラスチックに比べ、高屈折率で低分散な硝材を有するガラスを第１レンズ〜第３レンズのすべてに用いることで、全レンズ系の焦点距離を短く保ちながら、色収差を小さく抑えることができる。また温度変化時の屈折率変化がほとんどないガラス材料から形成することにより、撮像レンズ全系での温度変化時の像点位置変動を小さくすることが可能である。

また、第１レンズをガラス材料で形成することにより、プラスチックレンズを外部に露出させずに構成できるので、第１レンズへの傷等の問題を回避することができる。

更に、近年、カメラモジュールのユニットを、他の回路基板へ実装する際のハンダ付けをリフロー工程を用いた自動実装にすると作業効率を高めることができるため、リフローに耐えられるように、十分な耐熱性を有するカメラモジュールのユニットが求められているが、ガラス材料はリフローに耐える十分な熱耐性を持つため、リフロー工程を用いるカメラモジュールにも使用可能となる効果をも有している。

なお、「ガラス材料から形成されている」とは、ガラス材料を母材として、その表面に反射防止や表面硬度向上を目的としてコーティング処理を行った場合を含むものとする。

また、本発明の撮像レンズを用いることで、より小型かつ高性能な撮像装置を得ることができる。

なお、「撮像装置の撮像レンズ光軸方向の高さが１０（ｍｍ）以下」とは、上記全ての構成を備えた撮像装置の光軸方向に沿った全長を意味するものとする。従って、例えば基板の表の面に筐体が設けられ、基板の背面に電子部品等が実装された場合にあっては、筐体の物体側となる先端部から背面上で突出する電子部品の先端部までの距離が１０ｍｍ以下ということである。また、「光入射用の開口部」とは、必ずしも孔等の空間を形成するものに限らず、物体側からの入射光を透過可能な領域が形成された部分をさすものとする。

更に、本発明の撮像装置を用いることで、より小型かつ高性能な携帯端末を得ることができる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る撮像装置５０の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る撮像装置５０の撮像レンズの光軸に沿った断面を模式的に示した図である。

図１又は図２に示すように、撮像装置５０は光電変換部５１ａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型撮像素子５１と、この撮像素子５１の光電変換部５１ａに被写体像を撮像する撮像レンズ１０と、物体側からの光入射用の開口部を有する遮光部材からなる鏡筒としての筐体５３と、撮像素子５１を保持する支持基板５２ａと、その電気信号の送受を行う外部接続用端子（外部接続端子とも称す）５４を有するフレキシブルプリント基板５２ｂとを備え、これらが一体的に形成されている。

図２に示すように、撮像素子５１はその受光側の面の中央部に画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部５１ａが形成され、その周囲には信号処理回路５１ｂが形成されている。この信号処理回路５１ｂは、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用い画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。

撮像素子５１の受光側の面の外縁近傍には、不図示の多数のパッドが設けられており、ボンディングワイヤＷを介して支持基板５２ａに接続されている。なお、撮像素子は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のものを適用したものでもよい。

基板５２は、その一方の面で撮像素子５１と筐体５３を支持する硬質の支持基板５２ａと支持基板５２ａの他方の面（撮像素子５１と反対側の面）にその一端部が接続されたフレキシブルプリント基板５２ｂとで構成されている。支持基板５２ａは、表裏両面に多数の信号伝達用パッドが設けられており、一方の面でボンディングワイヤＷを介して撮像素子５１と接続され、他方の面でフレキシブルプリント基板５２ｂと接続されている。

フレキシブルプリント基板５２ｂは、図１に示すように、一端部が支持基板５２ａと接続され、他方の端部に設けられた外部接続端子５４を介して支持基板５２ａと不図示の外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路から撮像素子５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能としている。更に、フレキシブルプリント基板５２ｂは、可撓性を有し中間部が変形して支持基板５２ａに対し外部接続端子５４の向きや配置に自由度を与えている。

図２に示したように、筐体５３は、支持基板５２ａの撮像素子５１側の面に撮像素子５１を覆うように固定配置されている。即ち、筐体５３は、撮像素子５１側は撮像素子５１を囲むように広く開口されて支持基板５２ａに当接固定され、他端部が小開口を有するフランジ付きの筒状に形成されている。

筐体５３の内部には、撮像レンズ１０と撮像素子５１との間に赤外光カットフィルタ等の光学フィルタＦが固定配置されている。

撮像レンズ１０は、物体側より順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３からなり、撮像素子５１の光電変換面５１ａに、被写体像が結像されるよう構成されている。第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第２レンズＬ２は像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズである。第３レンズＬ３は物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３は、それぞれの、少なくとも一方の面が非球面形状に形成されている。なお、図２における一点鎖線が各レンズＬ１〜Ｌ３の光軸である。

撮像レンズ１０を構成する各レンズＬ１〜Ｌ３は、鏡枠５５に保持されている。筐体５３は、この鏡枠５５及び鏡枠５５に保持された撮像レンズ１０を内包し、鏡枠５５はその外周で筐体５３と嵌合され、筐体５３の小開口を有するフランジ部で突き当てられ位置決めされている。

なお、撮像装置５０を他の回路基板と接続する際に、リフロー工程が用いられる場合には、外部接続用端子（外部接続端子とも称す）５４及びフレキシブルプリント基板５２ｂは不要である。また、筐体５３や鏡枠５５は、リフローに耐える耐熱性を有する材料で形成される。

また、図２に示す撮像装置の場合、図示Ｈが撮像装置の撮像レンズ光軸方向の高さとなる。

更に、図示していないが、各レンズＬ１〜Ｌ３の間に、不要光をカットする固定絞りを配置してもよい。特に、第３レンズＬ３と光学フィルタＦの間に配置することが好ましく、光線経路の外側に矩形の固定絞りを配置することで、ゴースト、フレアの発生を抑えることができる。

図３は、本実施の形態に係る撮像装置５０を備えた携帯端末の一例である携帯電話機１００の外観図である。

同図に示す携帯電話機１００は、表示画面Ｄ１及びＤ２を備えたケースとしての上筐体７１と、入力部である操作ボタン６０を備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置５０は、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されており、撮像装置５０が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。

なお、この撮像装置の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。

図４は、携帯電話機１００の制御ブロック図である。

同図に示すように、撮像装置５０の外部接続端子５４（図示矢印）は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１へ出力する。

一方、携帯電話機１００は、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等を指示入力するための入力部である操作ボタン６０と、所定のデータ表示や撮像した画像を表示する表示画面Ｄ１、Ｄ２と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１により実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、撮像装置５０による画像データ等を一時的に格納したり、作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２を備えている。

また、撮像装置５０から入力された画像信号は、携帯電話機１００の制御部１０１により、記憶部９１に記憶されたり、或いは表示画面Ｄ１に表示されたり、更には、無線通信部８０を介し画像情報として外部へ送信されるようになっている。

以下に、上記の実施の形態に適用される撮像レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記のとおりである。
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆＢ：バックフォーカス
Ｆ ：Ｆナンバー
２Ｙ：固体撮像素子の撮像面対角線長（固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長）
Ｒ ：屈折面の曲率半径
Ｄ ：軸上面間隔
Ｎｄ：レンズ材料のｄ線の常温での屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数
各実施例において非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして、以下の（数２）で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数
である。

また、以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-02）をＥ（例えば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。また、レンズデータの面番号は第１レンズの物体側を１面として順に付与した。

（実施例１）
実施例１の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１）、（表２）に示す。

図５は、実施例１に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例１は、第１レンズから第３レンズのすべてが、ガラスモールドレンズである。

図６は、実施例１に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

（実施例２）
実施例２の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表３）、（表４）に示す。

図７は、実施例２に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例２は、第１レンズから第３レンズのすべてが、同一硝材によるガラスモールドレンズである。

図８は、実施例２に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

上記、実施例１、実施例２に示すように、第１レンズから第３レンズのすべてを、ガラス材料で形成したレンズとすることにより、十分な耐熱性を有した撮像レンズとすることができ、撮像装置を他の回路基板へ実装する際のハンダ付けをリフロー工程を用いて自動実装する場合にも対応可能なものとすることができる。

（実施例３）
実施例３の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表５）、（表６）に示す。

図９は、実施例３に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。

実施例３において、第１レンズはガラスモールドレンズである。第２レンズはポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％である。第３レンズはポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。

プラスチックレンズはガラスレンズに比べ、飽和吸水率が大きいため、急激な湿度変化があると過渡的に吸水量の不均一分布が発生し、屈折率が均一にならず良好な結像性能が得られなくなる傾向にある。湿度変化による性能劣化を抑えるためには、飽和吸水率がすべて０．７％以下のプラスチック材料を用いることが望ましい。

図１０は、実施例３に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

（実施例４）
実施例４の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表７）、（表８）に示す。

図１１は、実施例４に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。

実施例４において、第１レンズ、第３レンズはポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。第２レンズはポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％である。

プラスチックレンズはガラスレンズに比べ、飽和吸水率が大きいため、急激な湿度変化があると過渡的に吸水量の不均一分布が発生し、屈折率が均一にならず良好な結像性能が得られなくなる傾向にある。湿度変化による性能劣化を抑えるためには、飽和吸水率がすべて０．７％以下のプラスチック材料を用いることが望ましい。

図１２は、実施例４に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

（実施例５）
実施例５の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表９）、（表１０）に示す。

図１３は、実施例５に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例５は、第１レンズから第３レンズのすべてが、ガラスモールドレンズである。

図１４は、実施例５に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

（実施例６）
実施例６の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１１）、（表１２）に示す。

図１５は、実施例６に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例６は、第１レンズから第３レンズのすべてが、ガラスモールドレンズである。

図１６は、実施例６に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

（実施例７）
実施例７の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１３）、（表１４）に示す。

図１７は、実施例７に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例７は、第１レンズから第３レンズのすべてが、同一硝材によるガラスモールドレンズである。

図１８は、実施例７に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

（実施例８）
実施例８の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１５）、（表１６）に示す。

図１９は、実施例８に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルタ、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例８は、第１レンズから第３レンズのすべてが、ガラスモールドレンズである。

図２０は、実施例８に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

上記、実施例５〜８に示すように、第１レンズから第３レンズのすべてを、ガラス材料で形成したレンズとすることにより、十分な耐熱性を有した撮像レンズとすることができ、撮像装置を他の回路基板へ実装する際のハンダ付けをリフロー工程を用いて自動実装する場合にも対応可能なものとすることができる。

以下、上記の実施例１〜４における各条件式に対応する値を（表１７）に、実施例５〜８における各条件式に対応する値を（表１８）に示す。

なお、上記の実施例は、固体撮像素子の撮像面に入射する光束の主光線入射角については、撮像面周辺部において必ずしも十分小さい設計になっていない。しかし、最近の技術では、固体撮像素子の色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列の見直しによって、シェーディングを軽減することができるようになってきた。具体的には撮像素子の撮像面の画素ピッチに対し、色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配列のピッチをわずかに小さく設定すれば、撮像面の周辺部にいくほど各画素に対し色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイが撮像レンズ光軸側へシフトするため、斜入射の光束を効率的に各画素の受光部に導くことができる。これにより固体撮像素子で発生するシェーディングを小さく抑えることができる。上記の実施例は、前記要求が緩和された分について、より小型化を目指した設計例となっている。

本実施の形態に係る撮像装置の斜視図である。 本実施の形態に係る撮像装置の撮像レンズの光軸に沿った断面を模式的に示した図である。 本実施の形態に係る撮像装置を備えた携帯端末の一例である携帯電話機の外観図である。 携帯電話機の制御ブロック図である。 実施例１に示す撮像レンズの断面図である。 実施例１に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。 実施例２に示す撮像レンズの断面図である。 実施例２に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。 実施例３に示す撮像レンズの断面図である。 実施例３に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。 実施例４に示す撮像レンズの断面図である。 実施例４に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。 実施例５に示す撮像レンズの断面図である。 実施例５に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。 実施例６に示す撮像レンズの断面図である。 実施例６に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。 実施例７に示す撮像レンズの断面図である。 実施例７に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。 実施例８に示す撮像レンズの断面図である。 実施例８に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、メリディオナルコマ収差）である。

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｆ 光学フィルタ
Ｓ 開口絞り
１０ 撮像レンズ
５０ 撮像装置
５１ 撮像素子
５２ 基板
５３ 筐体
５５ 鏡枠
１００ 携帯電話機

Claims (7)

1. 固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、
   物体側より順に、開口絞り、
   物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズ、
   像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズ、
   物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第３レンズからなり、
   前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのいずれもが、少なくとも一方の面が非球面形状とされ、以下の条件式、
   ０＜Ｐａｉｒ／Ｐ＜１．０ ・・・（１）
   ０．７＜ｆ１／ｆ＜１．２５ ・・・（２）
   ただし、
   Ｐ ：撮像レンズ全系の屈折力
   Ｐａｉｒ：第２レンズの像側の面（Ｒ４）と第３レンズの物体側の面（Ｒ５）とにより 形成される、いわゆる空気レンズの屈折力
   ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
   ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
   Ｐａｉｒは、下記の（数１）による
   

   

   ただし、
   ｎ２：第２レンズのｄ線に対する屈折率
   ｎ３：第３レンズのｄ線に対する屈折率
   Ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
   Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
   Ｄ２３：第２レンズと第３レンズの軸上の空気間隔
   を満足することを特徴とする撮像レンズ。
2. 以下の条件式、
   ０＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜３．０ ・・・（３）
   ただし、
   Ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径
   Ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径
   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。
3. 以下の条件式、
   １．３＜ｆ３／ｆ＜４．０ ・・・（４）
   ただし、
   ｆ３：第３レンズの焦点距離
   ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
   を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像レンズ。
4. 以下の条件式、
   ２０＜ν１−ν２＜６５ ・・・（５）
   ただし、
   ν１：第１レンズのアッベ数
   ν２：第２レンズのアッベ数
   を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
5. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのいずれもが、ガラス材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
6. 前記固体撮像素子と、請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像レンズと、該撮像レンズを内包し、物体側からの光入射用の開口部を有する遮光性材料で形成された筐体とが一体的に形成された撮像装置であって、該撮像装置の前記撮像レンズ光軸方向の高さが１０（ｍｍ）以下であることを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

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