撮像レンズおよび撮像装置、ならびに携帯端末機器
【課題】全長の短縮化と共に高い結像性能を実現できるようにした撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して高解像の撮像信号を得ることができる撮像装置ならびに携帯端末機器を提供する。
【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズＧ１と、負の屈折力を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、物体側の面が光軸近傍において凹面または平面であり、負の屈折力を有する第４レンズＧ４とを備え、かつ以下の条件式を満足する。Ｒ３は第２レンズＧ２の物体側の面の近軸曲率半径、Ｒ４は第２レンズＧ２の像側の面の近軸曲率半径とする。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズＧ１と、負の屈折力を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、物体側の面が光軸近傍において凹面または平面であり、負の屈折力を有する第４レンズＧ４とを備え、かつ以下の条件式を満足する。Ｒ３は第２レンズＧ２の物体側の面の近軸曲率半径、Ｒ４は第２レンズＧ２の像側の面の近軸曲率半径とする。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子上に被写体の光学像を結像させる撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して撮影を行うデジタルスチルカメラ等の撮像装置、ならびにカメラ付き携帯電話機や情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）等の携帯端末機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルスチルカメラが急速に普及している。また、携帯電話に画像入力用のカメラモジュールが搭載されることも多くなっている。このような撮像機能を有する機器には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が用いられている。近年、これらの撮像素子のコンパクト化が進み、撮像機器全体ならびにそれに搭載される撮像レンズにも、コンパクト性が要求されている。また同時に、撮像素子の高画素化も進んでおり、撮像レンズの高解像、高性能化が要求されている。
【０００３】
特許文献１ないし６には、３枚あるいは４枚のレンズで構成された撮像レンズが開示されている。これらの文献に記載されているように、特に４枚構成の撮像レンズとしては、物体側から順に、正、負、正、正のパワー配置とした構成や、正、負、正、負のパワー配置とした構成が知られている。このような４枚構成の撮像レンズの場合、最も撮像側のレンズは、近軸（光軸近傍）において物体側の面が凸形状であることが多い。一方で、特許文献２の実施例５，９には、正、負、正、負のパワー配置で、最も撮像側のレンズの光軸近傍における物体側の面形状が凹である構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３４２４０３０号公報
【特許文献２】特開２００７−０１７９８４号公報
【特許文献３】特開２００７−１２２００７号公報
【特許文献４】特開２００７−２１９０７９号公報
【特許文献５】特開２００８−２６８９４６号公報
【特許文献６】特開２００９−０２０１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように近年の撮像素子は、小型化および高画素化が進んでいる。特に携帯用カメラモジュールの撮像レンズには従来、コスト面とコンパクト性が主に要求されていたが、最近では携帯用カメラモジュールにおいても撮像素子の高画素化が進む傾向にあり、性能面に対する要求も高くなってきている。このため、コスト面、性能面、およびコンパクト性を総合的に考慮した多種多様なレンズの開発が望まれており、性能面ではデジタルカメラへの搭載をも視野に入れた、ローコストで高性能な撮像レンズの開発が望まれている。上記各特許文献記載のレンズでは、例えば結像性能とコンパクト性との両立という点で不十分なところがある。また、特許文献２には様々な種類の４枚構成の撮像レンズが開示されているが、個々の構成例について十分に最適化条件が検討されているとは言い難い。
なお、本願発明は、特許文献６に記載の発明の利用発明である。特許文献６に記載の撮像レンズについてより一層の小型化と性能のバランスを考慮した結果、本願発明の課題を解決することができた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、全長の短縮化と共に高い結像性能を実現できるようにした撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して高解像の撮像信号を得ることができる撮像装置ならびに携帯端末機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による撮像レンズは、物体側から順に、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、物体側の面が光軸近傍において凹面または平面であり、光軸近傍において負の屈折力を有する第４レンズとからなる。
そして、以下の条件式を満足している。ただし、Ｒ３は第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径、Ｒ４は第２レンズの像側の面の近軸曲率半径とする。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
【０００８】
本発明による撮像レンズでは、全体として４枚というレンズ構成において、各レンズの構成の最適化を図ったことで、全長の短縮化に有利であると共に高い結像性能のレンズ系が得られる。特に条件式（１）を満足して第２レンズの構成の最適化が図られている。本発明の撮像レンズでは、最も撮像側のレンズ（第４レンズ）の光軸近傍における物体側の面形状を凹面または平面としながらも、全長の短縮化と結像性能に有利な構成されている。
そして、さらに、次の好ましい構成を適宜採用して満足することで、全長の短縮化を図りつつ、より高性能化を図りやすくなる。
【０００９】
本発明による撮像レンズは、以下の条件式を少なくとも１つ満足することが好ましい。
０．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．８０ ……（２）
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．１ ……（３）
０．２＜ｆ３／ｆ＜１．６ ……（４）
０．５＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．０ ……（５）
２０＜ν１−ν２ ……（６）
ただし、ｆは全体の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ２は第２レンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離、ｆ４は第４レンズの焦点距離とする。ν１は第１レンズのｄ線に対するアッベ数、ν２は第２レンズのｄ線に対するアッベ数とする。
【００１０】
また、本発明による撮像レンズにおいて、絞りは、第１レンズにおける像側の面頂点位置よりも物体側に配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明による撮像レンズにおいて、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、および第４レンズはすべて、両面が非球面形状であることが好ましい。
【００１２】
特に、第４レンズの像側の面は、光軸近傍において凹形状であり、周辺に向かうに従い負の屈折力が光軸近傍に比べて弱くなる領域を有するものであることが好ましい。
【００１３】
本発明による撮像装置は、本発明による撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
【００１４】
本発明による携帯端末機器は、本発明による撮像装置と、その撮像装置によって撮像された画像を表示する表示手段とを備えたものである。
【００１５】
本発明による撮像装置または携帯端末機器では、本発明の撮像レンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の撮像レンズによれば、全体として４枚というレンズ構成において、各レンズの形状等を適切に最適化するようにしたので、全長の短縮化と共に高い結像性能を実現できる。
【００１７】
また、本発明の撮像装置または携帯端末機器によれば、上記本発明の高い結像性能を有する撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、高解像の撮影画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、数値実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、数値実施例２に対応するレンズ断面図である。
【図３】撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、数値実施例３に対応するレンズ断面図である。
【図４】撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、数値実施例４に対応するレンズ断面図である。
【図５】撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、数値実施例５に対応するレンズ断面図である。
【図６】撮像レンズの第６の構成例を示すものであり、数値実施例６に対応するレンズ断面図である。
【図７】撮像レンズの第７の構成例を示すものであり、数値実施例７に対応するレンズ断面図である。
【図８】撮像レンズの第８の構成例を示すものであり、数値実施例８に対応するレンズ断面図である。
【図９】撮像レンズの第９の構成例を示すものであり、数値実施例９に対応するレンズ断面図である。
【図１０】撮像レンズの第１０の構成例を示すものであり、数値実施例１０に対応するレンズ断面図である。
【図１１】撮像レンズの第１１の構成例を示すものであり、数値実施例１１に対応するレンズ断面図である。
【図１２】実施例１に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１３】実施例２に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１４】実施例３に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１５】実施例４に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１６】実施例５に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１７】実施例６に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１８】実施例７に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１９】実施例８に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２０】実施例９に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２１】実施例１０に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２２】実施例１１に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２３】本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのカメラモジュールの一構成例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の一実施の形態に係る携帯端末機器としてのカメラ付き携帯電話機の一構成例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［レンズ構成］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２ないし第１１の数値実施例のレンズ構成に対応する第２ないし第１１の構成例の断面構成を、図２〜図１１に示す。図１〜図１１において、符号Ｒｉは、最も物体側のレンズ要素の面を１番目（絞りＳｔを０番目）として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００２０】
本実施の形態に係る撮像レンズは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、絞りＳｔと、第１レンズＧ１と、第２レンズＧ２と、第３レンズＧ３と、第４レンズＧ４とを備えている。
【００２１】
絞りＳｔは、光学的な開口絞りであり、光軸Ｚ１上において、第１レンズＧ１における像側の面頂点位置よりも物体側に配置されることにより、レンズ系の最も物体側に配置されていることが好ましい。ここで、「最も物体側」とは、例えば図３の構成例のように光軸Ｚ１上において第１レンズＧ１の物体側の面頂点位置に絞りＳｔが配置される場合のほか、その他の構成例のように第１レンズＧ１の物体側の面頂点位置と像側の面頂点位置との間に絞りＳｔが配置される場合をも含む意味である。絞りＳｔは好ましくは、より物体側、例えば、光軸上において、第１レンズＧ１における物体側の面頂点位置と、第１レンズＧ１における物体側の面の端縁位置Ｅ（図１参照）との間に配置すると良い。
【００２２】
この撮像レンズの結像面Ｓｉｍｇには、ＣＣＤ等の撮像素子が配置される。第４レンズＧ４と撮像素子との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＣＧが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。この場合、光学部材ＣＧとして例えば平板状のカバーガラスに、赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートが施されたものを使用しても良い。また、この撮像レンズにおいて、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４のすべて、または少なくとも１つのレンズ面に赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートや、反射防止のコートが施されていても良い。
【００２３】
第１レンズＧ１は、正の屈折力を有している。第１レンズＧ１は、光軸近傍において両凸形状であることが好ましい。
【００２４】
第２レンズＧ２は、負の屈折力を有している。第２レンズＧ２は、光軸近傍において、両凹形状（例えば図１の構成例）、物体側が平面の平凹形状（例えば図３の構成例）、または物体側に凸面を向けたメニスカス形状（例えば図４の構成例）などのレンズで構成することができる。
【００２５】
第３レンズＧ３は、光軸近傍において像側の面が凸面で正の屈折力を有している。第３レンズＧ３の物体側の面は、例えば光軸近傍において凹面とされている。
【００２６】
第４レンズＧ４は、物体側の面が光軸近傍において凹面（例えば図１、図２の構成例）または平面（例えば図３、図４の構成例）であり、光軸近傍において負の屈折力を有している。
【００２７】
第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３、および第４レンズＧ４のそれぞれにおいて、少なくとも１面は非球面を含んでいることが好ましい。特に、第４レンズＧ４の像側の面は、光軸近傍において凹形状で、周辺に向かうに従い負の屈折力が光軸近傍に比べて弱くなる領域を有していることが好ましい。また、第４レンズＧ４の像側の面は、有効径内で変曲点を有する非球面形状であることが好ましい。また、第４レンズＧ４の像側の面は、有効径内において、光軸中心以外で極点を有する非球面形状であることが好ましい。具体的には例えば、第４レンズＧ４の像側の面は、光軸近傍では像側に凹形状で、周辺部では像側に凸形状となるような非球面とされていることが好ましい。
【００２８】
ここで、特に非球面形状とする場合、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３および第４レンズＧ４は、第１レンズＧ１と比べて複雑な形状になりやすく、また形状も大きくなりやすい。このため、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３および第４レンズＧ４は、加工性や製造コストの点ですべて樹脂材料により構成されることが好ましい。第１レンズＧ１も製造コストを重視する場合には樹脂材料で構成することが好ましい。ただし、高性能化を図るために第１レンズＧ１をガラス材料で構成しても良い。
【００２９】
この撮像レンズは、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。ただし、Ｒ３は第２レンズＧ２の物体側の面の近軸曲率半径、Ｒ４は第２レンズＧ２の像側の面の近軸曲率半径とする。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
【００３０】
また、以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。ただし、ｆは全体の焦点距離、ｆ１は第１レンズＧ１の焦点距離、ｆ２は第２レンズＧ２の焦点距離、ｆ３は第３レンズＧ３の焦点距離、ｆ４は第４レンズＧ４の焦点距離とする。ν１は第１レンズＧ１のｄ線に対するアッベ数、ν２は第２レンズＧ２のｄ線に対するアッベ数とする。
０．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．８０ ……（２）
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．１ ……（３）
０．２＜ｆ３／ｆ＜１．６ ……（４）
０．５＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．０ ……（５）
２０＜ν１−ν２ ……（６）
【００３１】
［撮像装置への適用例］
図２４（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る携帯端末機器の一例として、カメラ付き携帯電話機を示している。また図２３は、本実施の形態に係る撮像装置としてのカメラモジュールの一構成例を示している。図２４（Ａ），（Ｂ）に示したカメラ付き携帯電話機は、上部筐体２Ａと下部筐体２Ｂとを備え、両者が図２４（Ａ）の矢印方向に回動自在に構成されている。下部筐体２Ｂには、操作キー２１などが設けられている。上部筐体２Ａには、カメラ部１（図２４（Ｂ））および表示部（表示手段）２２（図２４（Ａ））などが設けられている。表示部２２は、ＬＣＤ（液晶パネル）やＥＬ（Electro-Luminescence）パネルなどの表示パネルによって構成されている。表示部２２は、折りたたみ時に内面となる側に配置されている。この表示部２２には、電話機能に関する各種メニュー表示のほか、カメラ部１によって撮影された画像などを表示することが可能となっている。カメラ部１は、例えば上部筐体２Ａの裏面側に配置されている。ただし、カメラ部１を設ける位置は、これに限定されない。
【００３２】
カメラ部１は、例えば図２３に示したようなカメラモジュールを有している。このカメラモジュールは、図２３に示したように、撮像レンズ２０が収納される鏡筒３と、鏡筒３を支持する支持基板４と、支持基板４上において撮像レンズ２０の結像面に対応する位置に設けられた撮像素子（図示せず）とを備えている。このカメラモジュールはまた、支持基板４上の撮像素子に電気的に接続されたフレキシブル基板５と、フレキシブル基板５に電気的に接続されると共に、電話機本体側の信号処理回路に接続可能に構成された外部接続端子６とを備えている。これらの構成要素は、一体的に構成されている。
【００３３】
カメラ部１では、撮像レンズ２０によって形成された光学像が撮像素子によって電気的な撮像信号に変換され、その撮像信号が、機器本体側の信号処理回路に出力される。このようなカメラ付き携帯電話機における撮像レンズ２０として、本実施の形態に係る撮像レンズを用いることで、収差補正の十分なされた高解像の撮像信号が得られる。電話機本体側では、その撮像信号に基づいて高解像の画像を生成することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態に係る撮像レンズは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた各種撮像装置または携帯端末機器に適用可能である。本実施の形態に係る撮像装置または携帯端末機器は、カメラ付き携帯電話機に限らず、例えばデジタルスチルカメラやＰＤＡ等であっても良い。
【００３５】
［作用・効果］
次に、以上のように構成された撮像レンズの作用および効果を説明する。
本実施の形態に係る撮像レンズでは、全体として４枚のレンズ構成において、各レンズのパワー配置を、物体側から順に正、負、正、負とし、各レンズの面形状を適切に設定すると共に、所定の条件式を満足することにより、全長の短縮化に有利であると共に高い結像性能を得るのに有利となる。特にこの撮像レンズでは、最も撮像側のレンズ（第４レンズＧ４）の光軸近傍における物体側の面形状を凹面または平面としながらも、全長の短縮化と結像性能に有利な構成されている。また、第４レンズＧ４が、負の屈折力を有していることにより、バックフォーカスの確保に有利となる。仮に、第４レンズＧ４の正の屈折力が強過ぎると、十分なバックフォーカスの確保が困難となる。
【００３６】
また、この撮像レンズでは、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３および第４レンズＧ４のそれぞれが、少なくとも１面に非球面を用いることで、収差性能の維持により有利となる。特に、第４レンズＧ４では、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、および第３レンズＧ３に比べて、画角ごとに光束が分離される。このため、撮像素子に最も近い最終レンズ面である第４レンズＧ４の像側の面を、光軸近傍において像側に凹形状で周辺部において像側に凸形状となるようにすることで、画角ごとの収差補正が適切になされ、光束の撮像素子への入射角度が一定の角度以下に制御される。従って、結像面全域における光量むらを軽減することができると共に、像面湾曲や歪曲収差等の補正に有利となる。
【００３７】
一般に、撮像レンズ系では、テレセントリック性、すなわち、撮像素子への主光線の入射角度が光軸に対して平行に近く（撮像面における入射角度が撮像面の法線に対してゼロに近く）なることが好ましい。このテレセントリック性を確保するためには、絞りＳｔはできるだけ物体側に配置されることが好ましい。一方で、絞りＳｔが第１レンズＧ１の物体側のレンズ面からさらに物体側方向に離れた位置に配置されると、その分（絞りＳｔと最も物体側のレンズ面との距離）が光路長として加算されてしまうため、全体構成のコンパクト化の面で不利となる。従って、絞りＳｔを、光軸Ｚ１上において第１レンズＧ１の物体側のレンズ面頂点位置と同じ位置に配置するか、または第１レンズＧ１の物体側の面頂点位置と像側の面頂点位置との間に配置することにより、全長の短縮化を図りつつ、テレセントリック性を確保することができる。テレセントリック性の確保をより重視する場合には、光軸上において、第１レンズＧ１における物体側の面頂点位置と、第１レンズＧ１における物体側の面の端縁位置Ｅ（図１参照）との間に絞りＳｔを配置すれば良い、
【００３８】
上記条件式（１）は、第２レンズＧ２の形状および屈折力に関する。条件式（１）の上限を上回ると第２レンズＧ２の屈折力が弱くなりすぎ、全長の短縮化に不利となる。条件式（１）の下限を下回ると第２レンズＧ２の屈折力が強くなりすぎ、収差補正が困難になる。
全長を短くしつつ、より高い結像性能を得るためには、条件式（１）の数値範囲は、
０．３５＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．４５ ……（１−１）
であることが望ましい。
さらに良い性能を得るためには、
０．６＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．１ ……（１−２）
であることが望ましい。
【００３９】
上記条件式（２）は、第４レンズＧ４の焦点距離ｆ４に関するもので、この数値範囲を上回り第４レンズＧ４の屈折力が小さくなると全長の短縮化が困難となる。下回ると第４レンズＧ４の屈折力が強くなり、それを打ち消すために第３レンズＧ３の屈折力も強くしなければならないため軸外性能が劣化する。
より良好な性能を得るために、条件式（２）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．３５＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．７０ ……（２−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．４＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．７０ ……（２−２）
であることが望ましい。
【００４０】
上記条件式（３）は、第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１に関するもので、この数値範囲を下回ると第１レンズＧ１の屈折力が強くなり過ぎ球面収差の増加を招くとともにバックフォーカスの確保が困難になる。上回ると全長の短縮化が困難となり、像面湾曲および非点収差等の補正が困難になる。
より良好な性能を得るために、条件式（３）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．４５＜ｆ１／ｆ＜１．０ ……（３−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．５＜ｆ１／ｆ＜０．９ ……（３−２）
であることが望ましい。
【００４１】
上記条件式（４）は、第３レンズＧ３の焦点距離ｆ３に関するもので、この数値範囲を下回って第３レンズＧ３の正の屈折力を強くすぎると性能が劣化し、バックフォーカスの確保も難しくなる。上回ると正の屈折力が弱くなり過ぎて、十分な収差補正が困難となる。
より良好な性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．３＜ｆ３／ｆ＜１．５ ……（４−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．３５＜ｆ３／ｆ＜１．１ ……（４−２）
であることが望ましい。
【００４２】
上記条件式（５）は、第２レンズＧ２の焦点距離ｆ２に関するもので、この数値範囲を下回ると第２レンズＧ２の屈折力−が強くなり過ぎて収差が増大する。上回ると屈折力が小さくなり過ぎ、像面湾曲および非点収差等の補正が困難になる。
より良好な性能を得るために、条件式（５）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．９ ……（５−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．９＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．８ ……（５−２）
であることが望ましい。
【００４３】
上記条件式（６）は、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の分散を規定するものであり、この数値範囲を満足することにより軸上色収差の低減を図ることができる。
より良好な性能を得るために、条件式（６）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
２５＜ν１−ν２＜４０ ……（６−１）
さらに良い性能を得るためには、
２８＜ν１−ν２＜３２ ……（６−２）
であることが望ましい。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態に係る撮像レンズによれば、全長の短縮化と共に高い結像性能を実現できる。また、本実施の形態に係る撮像装置または携帯端末機器によれば、全長の短縮化と共に高い結像性能を有する撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、装置または機器全体としての小型化を図れる。また、高解像の撮像信号を得て、その撮像信号に基づいて高解像の撮影画像を得ることができる。
【実施例】
【００４５】
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例を部分的にまとめて説明する。
【００４６】
［数値実施例１］
［表１］，［表２］は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］には非球面のデータを示す。［表１］に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係る撮像レンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１０）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊおよびνｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。［表１］の欄外には、諸データとして、全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）の値を示す。
【００４７】
この実施例１に係る撮像レンズは、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４の両面がすべて非球面形状となっている。［表１］の基本レンズデータでは、非球面の曲率半径については、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。
【００４８】
［表３］には実施例１に係る撮像レンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。
【００４９】
非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｉ，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
【００５０】
Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝＋ΣＡｉ・ｈi ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
ΣＡi・ｈi：ｉ＝３〜ｎとしたときのＡi・ｈiの総和（ｎ＝３以上の整数）
Ａi：第ｉ次の非球面係数
【００５１】
実施例１に係る撮像レンズの非球面は、上記非球面式（Ａ）に基づき、非球面係数ＡnについてはＡ3〜Ａ10までの次数を有効に用いて表している。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
［数値実施例２〜１１］
以上の数値実施例１と同様にして、図２に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを数値実施例２として、［表３］，［表４］に示す。同様にして、図３〜図１１に示した各撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを数値実施例３〜１１として、［表５］〜［表２２］に示す。これらの実施例２〜１１では、実施例１の撮像レンズと同様、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４の両面がすべて非球面形状となっている。
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【００５７】
【表５】
【００５８】
【表６】
【００５９】
【表７】
【００６０】
【表８】
【００６１】
【表９】
【００６２】
【表１０】
【００６３】
【表１１】
【００６４】
【表１２】
【００６５】
【表１３】
【００６６】
【表１４】
【００６７】
【表１５】
【００６８】
【表１６】
【００６９】
【表１７】
【００７０】
【表１８】
【００７１】
【表１９】
【００７２】
【表２０】
【００７３】
【表２１】
【００７４】
【表２２】
【００７５】
［各実施例のその他の数値データ］
［表２３］には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。［表２３］から分かるように、各条件式について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。
【００７６】
【表２３】
【００７７】
［収差性能］
図１２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、数値実施例１に係る撮像レンズにおける球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。
【００７８】
同様に、数値実施例２に係る撮像レンズについての諸収差を図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示す。同様にして、数値実施例３〜１１に係る撮像レンズについての諸収差を図１４〜図２２の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
【００７９】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、全長の短縮化と共に高い結像性能が実現されている。
【００８０】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【符号の説明】
【００８１】
ＣＧ…光学部材、Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｇ３…第３レンズ、Ｇ４…第４レンズ、Ｓｔ…開口絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子上に被写体の光学像を結像させる撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して撮影を行うデジタルスチルカメラ等の撮像装置、ならびにカメラ付き携帯電話機や情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）等の携帯端末機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルスチルカメラが急速に普及している。また、携帯電話に画像入力用のカメラモジュールが搭載されることも多くなっている。このような撮像機能を有する機器には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が用いられている。近年、これらの撮像素子のコンパクト化が進み、撮像機器全体ならびにそれに搭載される撮像レンズにも、コンパクト性が要求されている。また同時に、撮像素子の高画素化も進んでおり、撮像レンズの高解像、高性能化が要求されている。
【０００３】
特許文献１ないし６には、３枚あるいは４枚のレンズで構成された撮像レンズが開示されている。これらの文献に記載されているように、特に４枚構成の撮像レンズとしては、物体側から順に、正、負、正、正のパワー配置とした構成や、正、負、正、負のパワー配置とした構成が知られている。このような４枚構成の撮像レンズの場合、最も撮像側のレンズは、近軸（光軸近傍）において物体側の面が凸形状であることが多い。一方で、特許文献２の実施例５，９には、正、負、正、負のパワー配置で、最も撮像側のレンズの光軸近傍における物体側の面形状が凹である構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３４２４０３０号公報
【特許文献２】特開２００７−０１７９８４号公報
【特許文献３】特開２００７−１２２００７号公報
【特許文献４】特開２００７−２１９０７９号公報
【特許文献５】特開２００８−２６８９４６号公報
【特許文献６】特開２００９−０２０１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように近年の撮像素子は、小型化および高画素化が進んでいる。特に携帯用カメラモジュールの撮像レンズには従来、コスト面とコンパクト性が主に要求されていたが、最近では携帯用カメラモジュールにおいても撮像素子の高画素化が進む傾向にあり、性能面に対する要求も高くなってきている。このため、コスト面、性能面、およびコンパクト性を総合的に考慮した多種多様なレンズの開発が望まれており、性能面ではデジタルカメラへの搭載をも視野に入れた、ローコストで高性能な撮像レンズの開発が望まれている。上記各特許文献記載のレンズでは、例えば結像性能とコンパクト性との両立という点で不十分なところがある。また、特許文献２には様々な種類の４枚構成の撮像レンズが開示されているが、個々の構成例について十分に最適化条件が検討されているとは言い難い。
なお、本願発明は、特許文献６に記載の発明の利用発明である。特許文献６に記載の撮像レンズについてより一層の小型化と性能のバランスを考慮した結果、本願発明の課題を解決することができた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、全長の短縮化と共に高い結像性能を実現できるようにした撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して高解像の撮像信号を得ることができる撮像装置ならびに携帯端末機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による撮像レンズは、物体側から順に、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、物体側の面が光軸近傍において凹面または平面であり、光軸近傍において負の屈折力を有する第４レンズとからなる。
そして、以下の条件式を満足している。ただし、Ｒ３は第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径、Ｒ４は第２レンズの像側の面の近軸曲率半径とする。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
【０００８】
本発明による撮像レンズでは、全体として４枚というレンズ構成において、各レンズの構成の最適化を図ったことで、全長の短縮化に有利であると共に高い結像性能のレンズ系が得られる。特に条件式（１）を満足して第２レンズの構成の最適化が図られている。本発明の撮像レンズでは、最も撮像側のレンズ（第４レンズ）の光軸近傍における物体側の面形状を凹面または平面としながらも、全長の短縮化と結像性能に有利な構成されている。
そして、さらに、次の好ましい構成を適宜採用して満足することで、全長の短縮化を図りつつ、より高性能化を図りやすくなる。
【０００９】
本発明による撮像レンズは、以下の条件式を少なくとも１つ満足することが好ましい。
０．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．８０ ……（２）
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．１ ……（３）
０．２＜ｆ３／ｆ＜１．６ ……（４）
０．５＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．０ ……（５）
２０＜ν１−ν２ ……（６）
ただし、ｆは全体の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ２は第２レンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離、ｆ４は第４レンズの焦点距離とする。ν１は第１レンズのｄ線に対するアッベ数、ν２は第２レンズのｄ線に対するアッベ数とする。
【００１０】
また、本発明による撮像レンズにおいて、絞りは、第１レンズにおける像側の面頂点位置よりも物体側に配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明による撮像レンズにおいて、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、および第４レンズはすべて、両面が非球面形状であることが好ましい。
【００１２】
特に、第４レンズの像側の面は、光軸近傍において凹形状であり、周辺に向かうに従い負の屈折力が光軸近傍に比べて弱くなる領域を有するものであることが好ましい。
【００１３】
本発明による撮像装置は、本発明による撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
【００１４】
本発明による携帯端末機器は、本発明による撮像装置と、その撮像装置によって撮像された画像を表示する表示手段とを備えたものである。
【００１５】
本発明による撮像装置または携帯端末機器では、本発明の撮像レンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の撮像レンズによれば、全体として４枚というレンズ構成において、各レンズの形状等を適切に最適化するようにしたので、全長の短縮化と共に高い結像性能を実現できる。
【００１７】
また、本発明の撮像装置または携帯端末機器によれば、上記本発明の高い結像性能を有する撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、高解像の撮影画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、数値実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、数値実施例２に対応するレンズ断面図である。
【図３】撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、数値実施例３に対応するレンズ断面図である。
【図４】撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、数値実施例４に対応するレンズ断面図である。
【図５】撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、数値実施例５に対応するレンズ断面図である。
【図６】撮像レンズの第６の構成例を示すものであり、数値実施例６に対応するレンズ断面図である。
【図７】撮像レンズの第７の構成例を示すものであり、数値実施例７に対応するレンズ断面図である。
【図８】撮像レンズの第８の構成例を示すものであり、数値実施例８に対応するレンズ断面図である。
【図９】撮像レンズの第９の構成例を示すものであり、数値実施例９に対応するレンズ断面図である。
【図１０】撮像レンズの第１０の構成例を示すものであり、数値実施例１０に対応するレンズ断面図である。
【図１１】撮像レンズの第１１の構成例を示すものであり、数値実施例１１に対応するレンズ断面図である。
【図１２】実施例１に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１３】実施例２に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１４】実施例３に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１５】実施例４に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１６】実施例５に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１７】実施例６に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１８】実施例７に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図１９】実施例８に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２０】実施例９に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２１】実施例１０に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２２】実施例１１に係る撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。
【図２３】本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのカメラモジュールの一構成例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の一実施の形態に係る携帯端末機器としてのカメラ付き携帯電話機の一構成例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［レンズ構成］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２ないし第１１の数値実施例のレンズ構成に対応する第２ないし第１１の構成例の断面構成を、図２〜図１１に示す。図１〜図１１において、符号Ｒｉは、最も物体側のレンズ要素の面を１番目（絞りＳｔを０番目）として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００２０】
本実施の形態に係る撮像レンズは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、絞りＳｔと、第１レンズＧ１と、第２レンズＧ２と、第３レンズＧ３と、第４レンズＧ４とを備えている。
【００２１】
絞りＳｔは、光学的な開口絞りであり、光軸Ｚ１上において、第１レンズＧ１における像側の面頂点位置よりも物体側に配置されることにより、レンズ系の最も物体側に配置されていることが好ましい。ここで、「最も物体側」とは、例えば図３の構成例のように光軸Ｚ１上において第１レンズＧ１の物体側の面頂点位置に絞りＳｔが配置される場合のほか、その他の構成例のように第１レンズＧ１の物体側の面頂点位置と像側の面頂点位置との間に絞りＳｔが配置される場合をも含む意味である。絞りＳｔは好ましくは、より物体側、例えば、光軸上において、第１レンズＧ１における物体側の面頂点位置と、第１レンズＧ１における物体側の面の端縁位置Ｅ（図１参照）との間に配置すると良い。
【００２２】
この撮像レンズの結像面Ｓｉｍｇには、ＣＣＤ等の撮像素子が配置される。第４レンズＧ４と撮像素子との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＣＧが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。この場合、光学部材ＣＧとして例えば平板状のカバーガラスに、赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートが施されたものを使用しても良い。また、この撮像レンズにおいて、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４のすべて、または少なくとも１つのレンズ面に赤外線カットフィルタやＮＤフィルタ等のフィルタ効果のあるコートや、反射防止のコートが施されていても良い。
【００２３】
第１レンズＧ１は、正の屈折力を有している。第１レンズＧ１は、光軸近傍において両凸形状であることが好ましい。
【００２４】
第２レンズＧ２は、負の屈折力を有している。第２レンズＧ２は、光軸近傍において、両凹形状（例えば図１の構成例）、物体側が平面の平凹形状（例えば図３の構成例）、または物体側に凸面を向けたメニスカス形状（例えば図４の構成例）などのレンズで構成することができる。
【００２５】
第３レンズＧ３は、光軸近傍において像側の面が凸面で正の屈折力を有している。第３レンズＧ３の物体側の面は、例えば光軸近傍において凹面とされている。
【００２６】
第４レンズＧ４は、物体側の面が光軸近傍において凹面（例えば図１、図２の構成例）または平面（例えば図３、図４の構成例）であり、光軸近傍において負の屈折力を有している。
【００２７】
第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３、および第４レンズＧ４のそれぞれにおいて、少なくとも１面は非球面を含んでいることが好ましい。特に、第４レンズＧ４の像側の面は、光軸近傍において凹形状で、周辺に向かうに従い負の屈折力が光軸近傍に比べて弱くなる領域を有していることが好ましい。また、第４レンズＧ４の像側の面は、有効径内で変曲点を有する非球面形状であることが好ましい。また、第４レンズＧ４の像側の面は、有効径内において、光軸中心以外で極点を有する非球面形状であることが好ましい。具体的には例えば、第４レンズＧ４の像側の面は、光軸近傍では像側に凹形状で、周辺部では像側に凸形状となるような非球面とされていることが好ましい。
【００２８】
ここで、特に非球面形状とする場合、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３および第４レンズＧ４は、第１レンズＧ１と比べて複雑な形状になりやすく、また形状も大きくなりやすい。このため、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３および第４レンズＧ４は、加工性や製造コストの点ですべて樹脂材料により構成されることが好ましい。第１レンズＧ１も製造コストを重視する場合には樹脂材料で構成することが好ましい。ただし、高性能化を図るために第１レンズＧ１をガラス材料で構成しても良い。
【００２９】
この撮像レンズは、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。ただし、Ｒ３は第２レンズＧ２の物体側の面の近軸曲率半径、Ｒ４は第２レンズＧ２の像側の面の近軸曲率半径とする。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
【００３０】
また、以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。ただし、ｆは全体の焦点距離、ｆ１は第１レンズＧ１の焦点距離、ｆ２は第２レンズＧ２の焦点距離、ｆ３は第３レンズＧ３の焦点距離、ｆ４は第４レンズＧ４の焦点距離とする。ν１は第１レンズＧ１のｄ線に対するアッベ数、ν２は第２レンズＧ２のｄ線に対するアッベ数とする。
０．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．８０ ……（２）
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．１ ……（３）
０．２＜ｆ３／ｆ＜１．６ ……（４）
０．５＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．０ ……（５）
２０＜ν１−ν２ ……（６）
【００３１】
［撮像装置への適用例］
図２４（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る携帯端末機器の一例として、カメラ付き携帯電話機を示している。また図２３は、本実施の形態に係る撮像装置としてのカメラモジュールの一構成例を示している。図２４（Ａ），（Ｂ）に示したカメラ付き携帯電話機は、上部筐体２Ａと下部筐体２Ｂとを備え、両者が図２４（Ａ）の矢印方向に回動自在に構成されている。下部筐体２Ｂには、操作キー２１などが設けられている。上部筐体２Ａには、カメラ部１（図２４（Ｂ））および表示部（表示手段）２２（図２４（Ａ））などが設けられている。表示部２２は、ＬＣＤ（液晶パネル）やＥＬ（Electro-Luminescence）パネルなどの表示パネルによって構成されている。表示部２２は、折りたたみ時に内面となる側に配置されている。この表示部２２には、電話機能に関する各種メニュー表示のほか、カメラ部１によって撮影された画像などを表示することが可能となっている。カメラ部１は、例えば上部筐体２Ａの裏面側に配置されている。ただし、カメラ部１を設ける位置は、これに限定されない。
【００３２】
カメラ部１は、例えば図２３に示したようなカメラモジュールを有している。このカメラモジュールは、図２３に示したように、撮像レンズ２０が収納される鏡筒３と、鏡筒３を支持する支持基板４と、支持基板４上において撮像レンズ２０の結像面に対応する位置に設けられた撮像素子（図示せず）とを備えている。このカメラモジュールはまた、支持基板４上の撮像素子に電気的に接続されたフレキシブル基板５と、フレキシブル基板５に電気的に接続されると共に、電話機本体側の信号処理回路に接続可能に構成された外部接続端子６とを備えている。これらの構成要素は、一体的に構成されている。
【００３３】
カメラ部１では、撮像レンズ２０によって形成された光学像が撮像素子によって電気的な撮像信号に変換され、その撮像信号が、機器本体側の信号処理回路に出力される。このようなカメラ付き携帯電話機における撮像レンズ２０として、本実施の形態に係る撮像レンズを用いることで、収差補正の十分なされた高解像の撮像信号が得られる。電話機本体側では、その撮像信号に基づいて高解像の画像を生成することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態に係る撮像レンズは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた各種撮像装置または携帯端末機器に適用可能である。本実施の形態に係る撮像装置または携帯端末機器は、カメラ付き携帯電話機に限らず、例えばデジタルスチルカメラやＰＤＡ等であっても良い。
【００３５】
［作用・効果］
次に、以上のように構成された撮像レンズの作用および効果を説明する。
本実施の形態に係る撮像レンズでは、全体として４枚のレンズ構成において、各レンズのパワー配置を、物体側から順に正、負、正、負とし、各レンズの面形状を適切に設定すると共に、所定の条件式を満足することにより、全長の短縮化に有利であると共に高い結像性能を得るのに有利となる。特にこの撮像レンズでは、最も撮像側のレンズ（第４レンズＧ４）の光軸近傍における物体側の面形状を凹面または平面としながらも、全長の短縮化と結像性能に有利な構成されている。また、第４レンズＧ４が、負の屈折力を有していることにより、バックフォーカスの確保に有利となる。仮に、第４レンズＧ４の正の屈折力が強過ぎると、十分なバックフォーカスの確保が困難となる。
【００３６】
また、この撮像レンズでは、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３および第４レンズＧ４のそれぞれが、少なくとも１面に非球面を用いることで、収差性能の維持により有利となる。特に、第４レンズＧ４では、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、および第３レンズＧ３に比べて、画角ごとに光束が分離される。このため、撮像素子に最も近い最終レンズ面である第４レンズＧ４の像側の面を、光軸近傍において像側に凹形状で周辺部において像側に凸形状となるようにすることで、画角ごとの収差補正が適切になされ、光束の撮像素子への入射角度が一定の角度以下に制御される。従って、結像面全域における光量むらを軽減することができると共に、像面湾曲や歪曲収差等の補正に有利となる。
【００３７】
一般に、撮像レンズ系では、テレセントリック性、すなわち、撮像素子への主光線の入射角度が光軸に対して平行に近く（撮像面における入射角度が撮像面の法線に対してゼロに近く）なることが好ましい。このテレセントリック性を確保するためには、絞りＳｔはできるだけ物体側に配置されることが好ましい。一方で、絞りＳｔが第１レンズＧ１の物体側のレンズ面からさらに物体側方向に離れた位置に配置されると、その分（絞りＳｔと最も物体側のレンズ面との距離）が光路長として加算されてしまうため、全体構成のコンパクト化の面で不利となる。従って、絞りＳｔを、光軸Ｚ１上において第１レンズＧ１の物体側のレンズ面頂点位置と同じ位置に配置するか、または第１レンズＧ１の物体側の面頂点位置と像側の面頂点位置との間に配置することにより、全長の短縮化を図りつつ、テレセントリック性を確保することができる。テレセントリック性の確保をより重視する場合には、光軸上において、第１レンズＧ１における物体側の面頂点位置と、第１レンズＧ１における物体側の面の端縁位置Ｅ（図１参照）との間に絞りＳｔを配置すれば良い、
【００３８】
上記条件式（１）は、第２レンズＧ２の形状および屈折力に関する。条件式（１）の上限を上回ると第２レンズＧ２の屈折力が弱くなりすぎ、全長の短縮化に不利となる。条件式（１）の下限を下回ると第２レンズＧ２の屈折力が強くなりすぎ、収差補正が困難になる。
全長を短くしつつ、より高い結像性能を得るためには、条件式（１）の数値範囲は、
０．３５＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．４５ ……（１−１）
であることが望ましい。
さらに良い性能を得るためには、
０．６＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．１ ……（１−２）
であることが望ましい。
【００３９】
上記条件式（２）は、第４レンズＧ４の焦点距離ｆ４に関するもので、この数値範囲を上回り第４レンズＧ４の屈折力が小さくなると全長の短縮化が困難となる。下回ると第４レンズＧ４の屈折力が強くなり、それを打ち消すために第３レンズＧ３の屈折力も強くしなければならないため軸外性能が劣化する。
より良好な性能を得るために、条件式（２）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．３５＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．７０ ……（２−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．４＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．７０ ……（２−２）
であることが望ましい。
【００４０】
上記条件式（３）は、第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１に関するもので、この数値範囲を下回ると第１レンズＧ１の屈折力が強くなり過ぎ球面収差の増加を招くとともにバックフォーカスの確保が困難になる。上回ると全長の短縮化が困難となり、像面湾曲および非点収差等の補正が困難になる。
より良好な性能を得るために、条件式（３）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．４５＜ｆ１／ｆ＜１．０ ……（３−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．５＜ｆ１／ｆ＜０．９ ……（３−２）
であることが望ましい。
【００４１】
上記条件式（４）は、第３レンズＧ３の焦点距離ｆ３に関するもので、この数値範囲を下回って第３レンズＧ３の正の屈折力を強くすぎると性能が劣化し、バックフォーカスの確保も難しくなる。上回ると正の屈折力が弱くなり過ぎて、十分な収差補正が困難となる。
より良好な性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．３＜ｆ３／ｆ＜１．５ ……（４−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．３５＜ｆ３／ｆ＜１．１ ……（４−２）
であることが望ましい。
【００４２】
上記条件式（５）は、第２レンズＧ２の焦点距離ｆ２に関するもので、この数値範囲を下回ると第２レンズＧ２の屈折力−が強くなり過ぎて収差が増大する。上回ると屈折力が小さくなり過ぎ、像面湾曲および非点収差等の補正が困難になる。
より良好な性能を得るために、条件式（５）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．９ ……（５−１）
さらに良い性能を得るためには、
０．９＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．８ ……（５−２）
であることが望ましい。
【００４３】
上記条件式（６）は、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の分散を規定するものであり、この数値範囲を満足することにより軸上色収差の低減を図ることができる。
より良好な性能を得るために、条件式（６）の数値範囲は以下の範囲であることがより好ましい。
２５＜ν１−ν２＜４０ ……（６−１）
さらに良い性能を得るためには、
２８＜ν１−ν２＜３２ ……（６−２）
であることが望ましい。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態に係る撮像レンズによれば、全長の短縮化と共に高い結像性能を実現できる。また、本実施の形態に係る撮像装置または携帯端末機器によれば、全長の短縮化と共に高い結像性能を有する撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、装置または機器全体としての小型化を図れる。また、高解像の撮像信号を得て、その撮像信号に基づいて高解像の撮影画像を得ることができる。
【実施例】
【００４５】
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例を部分的にまとめて説明する。
【００４６】
［数値実施例１］
［表１］，［表２］は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］には非球面のデータを示す。［表１］に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係る撮像レンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１０）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊおよびνｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。［表１］の欄外には、諸データとして、全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）の値を示す。
【００４７】
この実施例１に係る撮像レンズは、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４の両面がすべて非球面形状となっている。［表１］の基本レンズデータでは、非球面の曲率半径については、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。
【００４８】
［表３］には実施例１に係る撮像レンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。
【００４９】
非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｉ，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
【００５０】
Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝＋ΣＡｉ・ｈi ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
ΣＡi・ｈi：ｉ＝３〜ｎとしたときのＡi・ｈiの総和（ｎ＝３以上の整数）
Ａi：第ｉ次の非球面係数
【００５１】
実施例１に係る撮像レンズの非球面は、上記非球面式（Ａ）に基づき、非球面係数ＡnについてはＡ3〜Ａ10までの次数を有効に用いて表している。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
［数値実施例２〜１１］
以上の数値実施例１と同様にして、図２に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを数値実施例２として、［表３］，［表４］に示す。同様にして、図３〜図１１に示した各撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを数値実施例３〜１１として、［表５］〜［表２２］に示す。これらの実施例２〜１１では、実施例１の撮像レンズと同様、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４の両面がすべて非球面形状となっている。
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【００５７】
【表５】
【００５８】
【表６】
【００５９】
【表７】
【００６０】
【表８】
【００６１】
【表９】
【００６２】
【表１０】
【００６３】
【表１１】
【００６４】
【表１２】
【００６５】
【表１３】
【００６６】
【表１４】
【００６７】
【表１５】
【００６８】
【表１６】
【００６９】
【表１７】
【００７０】
【表１８】
【００７１】
【表１９】
【００７２】
【表２０】
【００７３】
【表２１】
【００７４】
【表２２】
【００７５】
［各実施例のその他の数値データ］
［表２３］には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。［表２３］から分かるように、各条件式について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。
【００７６】
【表２３】
【００７７】
［収差性能］
図１２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、数値実施例１に係る撮像レンズにおける球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。
【００７８】
同様に、数値実施例２に係る撮像レンズについての諸収差を図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示す。同様にして、数値実施例３〜１１に係る撮像レンズについての諸収差を図１４〜図２２の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
【００７９】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、全長の短縮化と共に高い結像性能が実現されている。
【００８０】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【符号の説明】
【００８１】
ＣＧ…光学部材、Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｇ３…第３レンズ、Ｇ４…第４レンズ、Ｓｔ…開口絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
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、
物体側の面が光軸近傍において凹面または平面であり、光軸近傍において負の屈折力を有する第４レンズと
を備え、
かつ以下の条件式を満足するように構成されている
ことを特徴とする撮像レンズ。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
ただし、
Ｒ３：第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
【請求項２】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
０．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．８０ ……（２）
ただし、
ｆ：全体の焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
とする。
【請求項３】
さらに以下の条件式を満足する
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。
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．１ ……（３）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
とする。
【請求項４】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．２＜ｆ３／ｆ＜１．６ ……（４）
ただし、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
とする。
【請求項５】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．５＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．０ ……（５）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
とする。
【請求項６】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
２０＜ν１−ν２ ……（６）
ただし、
ν１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
とする。
【請求項７】
光軸上において、前記第１レンズにおける像側の面頂点位置よりも物体側に絞りが配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項８】
前記第４レンズの像側の面は、光軸近傍において凹形状であり、周辺に向かうに従い負の屈折力が光軸近傍に比べて弱くなる領域を有する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項９】
前記第４レンズの像側の面は、有効径内で変曲点を有する非球面形状である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
【請求項１０】
前記第４レンズの像側の面は、有効径内において、光軸中心以外で極点を有する非球面形状である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の撮像レンズと、
前記撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする携帯端末機器。
【請求項１】
物体側から順に、
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、
物体側の面が光軸近傍において凹面または平面であり、光軸近傍において負の屈折力を有する第４レンズと
を備え、
かつ以下の条件式を満足するように構成されている
ことを特徴とする撮像レンズ。
０．３＜｜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）｜＜１．５ ……（１）
ただし、
Ｒ３：第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
【請求項２】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
０．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜０．８０ ……（２）
ただし、
ｆ：全体の焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
とする。
【請求項３】
さらに以下の条件式を満足する
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。
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．１ ……（３）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
とする。
【請求項４】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．２＜ｆ３／ｆ＜１．６ ……（４）
ただし、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
とする。
【請求項５】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．５＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．０ ……（５）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
とする。
【請求項６】
さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
２０＜ν１−ν２ ……（６）
ただし、
ν１：第１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν２：第２レンズのｄ線に対するアッベ数
とする。
【請求項７】
光軸上において、前記第１レンズにおける像側の面頂点位置よりも物体側に絞りが配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項８】
前記第４レンズの像側の面は、光軸近傍において凹形状であり、周辺に向かうに従い負の屈折力が光軸近傍に比べて弱くなる領域を有する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
【請求項９】
前記第４レンズの像側の面は、有効径内で変曲点を有する非球面形状である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
【請求項１０】
前記第４レンズの像側の面は、有効径内において、光軸中心以外で極点を有する非球面形状である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の撮像レンズと、
前記撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする携帯端末機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−２３２４４９（Ｐ２０１１−２３２４４９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１１５０（Ｐ２０１０−１０１１５０）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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