撮像レンズ及び撮像装置
【課題】例えば携帯端末用撮像装置に用いることができ、大量生産を可能にし低コスト化を実現しながらも、広角かつ高解像度撮影が可能な撮像レンズ及びこれを用いた撮像装置を提供する。
【解決手段】広角で且つ高解像力を実現するための本発明の基本構成は、物体側より両凸で正パワーを持つ第１レンズ、開口絞り、物体側を凹面、像側面を凸面とするメニスカス形状で正パワーを持つ第２レンズ及び第３レンズで構成され、条件式（１）を満たすような撮像レンズである。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離
【解決手段】広角で且つ高解像力を実現するための本発明の基本構成は、物体側より両凸で正パワーを持つ第１レンズ、開口絞り、物体側を凹面、像側面を凸面とするメニスカス形状で正パワーを持つ第２レンズ及び第３レンズで構成され、条件式（１）を満たすような撮像レンズである。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型で薄型である撮像レンズに関するものであり、特に、ノートPC等や携帯端末等への搭載に適した、固体撮像素子を用いた撮像装置に用いる小型で薄型の撮像レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やPDA（Personal Digital Assistant）等のコンパクトで薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。
【０００３】
これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサおよびＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。近年では、撮像素子の画素ピッチの小型化が進み、高画素化により、高解像、高性能化が図られてきている。一方で、画素を維持しながら、撮像素子の小型化を図ることもある。加えて、最近では携帯端末を使用するユーザーの画像を撮影して相手方に伝送し、会話する相手の画像を相互に表示する、いわゆるテレビ電話機能も有する携帯端末も増えつつある。このようなテレビ電話機能を実現する撮像装置に用いられる撮像レンズには、携帯端末を使用する至近距離のユーザーを撮影するために広角性能が求められると共に、画角が広くなることでユーザーの周囲において写りこむ範囲が広がる背景の景色等をより綺麗に写すための解像力が求められている。
【０００４】
また、レンズモジュールを大量生産する手法と共に、レンズモジュールを低コストかつ大量に基板に実装する方法として、近年では予め半田がポッティングされた基板に対しＩＣ(Integrated Circuit)チップや、その他の電子部品と共に、レンズモジュールを載置したままリフロー処理（加熱処理）し、半田を溶融させることにより電子部品とレンズモジュールとを基板に同時実装するという手法が提案されており、リフロー処理に耐え得る耐熱性に優れた撮像レンズも求められている。
【０００５】
更に、携帯端末等に搭載される撮像装置用のレンズとしては、撮像装置の薄形化を図るべく、レンズ全長を極力短くすることが要求されている。よって、このような要求に応える為には、レンズを４枚以上の構成とすることは困難である。一方、レンズを１枚又は２枚構成とした撮像レンズでは、レンズ全長を抑えることはできるが収差特性が劣化するため実使用上は不都合である。よって、３枚構成のレンズを有する撮像レンズを用いるのが好ましいと言える。このような撮像レンズとして、レンズを３枚構成としたものが、特許文献１〜３に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２７３２０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３９８５３号公報
【特許文献３】特許第４１６４１０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、特許文献１〜２に記載のレンズは、上述した用途に必要な広角性能を達成していないという問題がある。また、特許文献３に記載のレンズは、広角性能を達成しているものの、倍率色収差の補正が不十分で画面周辺部まで良好な画質を得ることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、例えば携帯端末用撮像装置に用いることができ、大量生産を可能にし、低コスト化を実現しながらも、広角かつ高解像度撮影が可能な撮像レンズ及びこれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の撮像レンズは、撮像素子の対角での全画角が６５度以上のレンズにおいて、
物体側から順に、
両凸正レンズである第１レンズ、
開口絞り、
物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズ、及び
第３レンズを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離、ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
【００１０】
広角で且つ高解像力を実現するための本発明の基本構成は、物体側より両凸で正パワーを持つ第１レンズ、開口絞り、物体側を凹面、像側面を凸面とするメニスカス形状で正パワーを持つ第２レンズ及び第３レンズで構成され、条件式（１）を満たすような撮像レンズである。
【００１１】
撮像素子の対角での全画角が６５度以上という広角性能を達成するためには、撮像レンズ全系の焦点距離ｆを短くする必要がある。そのために、第１レンズ、第２レンズに正パワーを付与し、その間に開口絞りを配置することで第１レンズ、第２レンズを通る光線高さを低くし、球面収差、コマ収差の発生を抑えながら効率よく焦点距離ｆを短くすることができるのである。また、第１レンズを両凸形状にすることによって後側主点をより像面に近づけることができるため、更に広角化が可能となる。
【００１２】
更に、条件式（１）の値が上限を下回ることで第２レンズによる倍率色収差の発生を抑えることができ、条件式（１）の値が下限を上回ることによって第１レンズによる倍率色収差の発生を抑えることができ、これにより周辺まで良好な性能を確保することが可能となる。より望ましくは以下の範囲を満たすと、更に良好に倍率色収差を補正することができる。
０．７＜ｆ１／ｆ２＜１．４ （１’）
【００１３】
請求項２に記載の撮像レンズは、請求項１に記載の発明において、前記撮像レンズは、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．０５ （２）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
【００１４】
条件式（２）は、より効果的に広角性能を達成するための条件を規定するものである。条件式（２）の値が上限を下回ることによって全系の焦点距離をより短くすることができ、十分な広角性能を達成することが可能となる。また、条件式（２）の値が下限を上回ることによって、第１レンズによる像面湾曲、非点収差の発生量を抑えることができる他、レンズ最終面から撮像素子までの距離を確保することができる。
【００１５】
請求項３に記載の撮像レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記撮像レンズは、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．７＜ｆ／ｆ２３＜０．０７ （３）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２３：前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離
【００１６】
条件式（３）は、広角性能を達成しつつ高性能化をはかるための条件を規定する式である。条件式（３）の値が上限を下回ることによってペッツパール和を小さくすることができ、非点収差、像面湾曲を良好に補正することができる他、軸上色収差を小さくすることができる。また、条件式（３）の値が下限を上回ることによって、レンズ全長を小さく保つことができる。より望ましくは以下の範囲を満たすことで、全長を小さく保ちつつ、より非点収差、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。
−０．７＜ｆ／ｆ２３＜−０．１ （３’）
【００１７】
請求項４に記載の撮像レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．０２＜ｄ４／ｆ＜０．１１ （４）
但し、
ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズの近軸上での空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
【００１８】
条件式（４）は、レンズ径を小さく保ちつつ製造性を高めるための条件を規定する式である。尚、条件式（４）を満たす撮像レンズは、各レンズ間隔が固定されたものである。
【００１９】
請求項５に記載の撮像レンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズの第３レンズの像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有することを特徴とする。
【００２０】
第３レンズの像側面を、近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保しやすくなり、固体撮像素子用の撮像レンズとして好ましい。また、軸外で発生する非点収差やコマ収差を良好に補正することができる。
【００２１】
請求項６に記載の撮像レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズの第２レンズは、条件式（５）を満足することを特徴とする。
ｎ２＞１．５５ （５）
但し
ｎ２：前記第２レンズのｄ線における屈折率
【００２２】
第２レンズに、条件式（５）を満たすような材料を用いることでペッツパール和をより小さくすることができるため、非点収差、像面湾曲を良好に補正することができる他、面の曲率をきつくしなくても収差を補正できるようになるため、レンズのサグ量を確保するのが容易となり製造容易性を向上できる。
【００２３】
請求項７に記載の撮像レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズは耐熱性を有する素材から形成されていることを特徴とする。
【００２４】
耐熱性を有する素材とは、リフロー槽の内部温度である２６０℃以上で変形しない素材であると好ましい。撮像レンズを、耐熱性を有する素材で構成することにより、リフロー処理に耐えることができ、電子部品とレンズモジュールとを基板に同時実装することができ、低コストで基板に実装することができ大量生産が可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の撮像レンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズはエネルギー硬化性樹脂から形成されていることを特徴とする。
【００２６】
撮像レンズの材料にエネルギー硬化性樹脂を使用すると、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂を用いたレンズに比べ、高温に曝されたときの光学性能の低下を小さく抑えることができるため、リフロー処理に有効であり、かつガラスモールドレンズよりも製造しやすく安価となり、撮像レンズを組み込んだ撮像装置の低コストと量産性を両立できる。なお、エネルギー硬化性樹脂とは、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂のいずれをも指すものとする。
【００２７】
請求項９に記載の撮像レンズは、請求項８に記載の発明において、前記エネルギー硬化性樹脂に３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させたことを特徴とする。
【００２８】
エネルギー硬化性樹脂のごとき樹脂材料により構成される単レンズに、30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることで、温度が変化しても性能の劣化や、像点位置変動を低減でき、しかも光透過率を低下させることなく、環境変化に関わらず優れた光学特性を有する撮像レンズを提供できる。一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。
【００２９】
また、樹脂材料はガラス材料に比べて屈折率が低いことが欠点であったが、屈折率の高い無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、屈折率を高くできることがわかってきた。具体的には、母材となるプラスチック材料に30ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に20ナノメートル以下、さらに望ましくは15ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。
【００３０】
さらに、樹脂材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、これらの性質を打ち消しあうように作用するので、温度変化に対する屈折率変化を小さくできることも知られている。また、逆に、温度が上昇すると屈折率が低下する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、温度変化に対する屈折率変化を大きくできることも知られている。具体的には、母材となるプラスチック材料に30ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に20ナノメートル以下、さらに望ましくは15ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。
【００３１】
例えば、アクリル系樹脂に酸化アルミニウム（Al2O3）やニオブ酸リチウム（LiNbO3）の微粒子を分散させることにより、高い屈折率のプラスチック材料が得られるとともに、温度に対する屈折率変化を小さくすることができる。
【００３２】
次に、屈折率の温度変化Aについて詳細に説明する。屈折率の温度変化Aは、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率nを温度tで微分することにより、以下の式で表される。
【００３３】
【数１】
但し、αは線膨張係数、［R］は分子屈折。
【００３４】
樹脂材料の場合は、一般に式中第1項に比べ第2項の寄与が小さく、ほぼ無視できる。例えば、PMMA樹脂の場合、線膨張係数αは7×10-5であり、上記式に代入すると、dn／dt＝−1．2×10-4［／℃］となり、実測値とおおむね一致する。
【００３５】
ここで、微粒子、望ましくは無機微粒子を樹脂材料中に分散させることにより、実質的に上記式の第2項の寄与を大きくし、第1項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−1.2×10-4程度であった変化を、絶対値で8×10-5未満に抑えることが望ましい。
【００３６】
また、第2項の寄与をさらに大きくして、母材の樹脂材料とは逆の温度特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって屈折率が低下するのではなく、逆に、屈折率が上昇するような素材を得ることもできる。
【００３７】
混合させる割合は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズの無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
【００３８】
請求項１０に記載の撮像装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の撮像レンズを備えることを特徴とするので、低コストでありながら高解像度で広角撮像が可能な撮像装置を提供できる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、例えば携帯端末用撮像装置に用いることができ、大量生産を可能にし低コスト化を実現しながらも、広角かつ高解像度撮影が可能な撮像レンズ及びこれを用いた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態にかかる撮像装置ＬＵの斜視図である。
【図２】図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。
【図３】携帯電話機Ｔを示す図である。
【図４】実施例１にかかる撮像レンズの断面図である。
【図５】実施例１にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図６】実施例２にかかる撮像レンズの断面図である。
【図７】実施例２にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図８】実施例３にかかる撮像レンズの断面図である。
【図９】実施例３にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１０】実施例４にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１１】実施例４にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１２】実施例５にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１３】実施例５にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１４】実施例６にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１５】実施例６にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１６】実施例７にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１７】実施例７にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１８】実施例８にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１９】実施例８にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置ＬＵの斜視図であり、図２は、図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。図２に示すように、撮像装置ＬＵは、光電変換部ＩＭａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサＩＭと、このイメージセンサＩＭの光電変換部（受光面）ＩＭａに被写体像を撮像させる撮像レンズＬＮと、その電気信号の送受を行う外部接続用端子（電極）ＥＴとを備え、これらが一体的に形成されている。尚、撮像レンズＬＮは、物体側（図２で上方）から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。
【００４２】
上記イメージセンサＩＭは、その受光側の平面の中央部に、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ＩＭaが形成されており、不図示の信号処理回路に接続されている。かかる信号処理回路は、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て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。また、イメージセンサＩＭの受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、不図示のワイヤを介してイメージセンサＩＭに接続されている。イメージセンサＩＭは、光電変換部ＩＭＡからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤ（不図示）を介して所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、固体撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。
【００４３】
イメージセンサＩＭは、外部接続用端子ＥＴを介して外部回路（例えば、撮像装置を実装した携帯端末の上位装置が有する制御回路）と接続し、外部回路からイメージセンサＩＭ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する。
【００４４】
イメージセンサＩＭの上部は、ＩＲカットフィルタなどのプレートＩＲＣＦにより封止されている。プレートＩＲＣＦの上面（物体側）には、第３レンズＬ３のフランジ部が固定され、更にその物体側には、第２レンズＬ２が第３レンズＬ３とフランジ部とを突き合わせて配置され、更にその物体側には、第１レンズＬ１が絞り部材ＡＰを介して配置されている。絞り部材ＡＰは開口絞りＳを有し、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のフランジ部の間に挟持されている。これらレンズＬ１〜Ｌ３の外側は、筐体ＢＸにより覆われている。
【００４５】
つまり撮像レンズＬＮは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有し、以下の条件式を満足する。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離、ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
【００４６】
尚、レンズ部Ｌ１〜Ｌ３の少なくとも１つは、ガラス、又は最大長３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させたＵＶ硬化型樹脂材料からなると好ましい。
【００４７】
次に、撮像装置を備えた携帯端末の一例として携帯電話機を図３の外観図に基づいて説明する。なお、図３（ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図３（ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。
【００４８】
図３において、携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＢ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。本実施の形態においては、風景等を撮影するためのメインの撮像装置ＭＣが、上筐体７１の表面側に設けられ、上述した広角の撮像レンズＬＮを備える撮像装置ＬＵが、上筐体７１の裏面側であって表示画面Ｄ１の上に設けられている。
【００４９】
撮像レンズＬＮは、図３（ａ）に示すように撮像装置ＬＵに正対した状態で、携帯電話機Ｔを手で把持した使用者自身の上半身を撮像装置ＬＵにより撮像できる。その画像信号を通信している相手方の携帯電話機に送信して、こちらのユーザーの画像を表示できると共に、通常の通話を行うことにより、いわゆるテレビ電話を実現できる。これら撮像において撮像レンズＬＮは、撮像素子の対角での全画角ωDが６５°以上と広い画角を有するので、複数人で撮像する場合や、風景を含めて撮像する場合などに用いる事もできる。なお、携帯電話機Ｔは折り畳み式に限定されるものではない。
【００５０】
（実施例）
次に、上述した実施の形態に好適な実施例について説明する。但し、以下に示す実施例により本発明が限定されるものではない。実施例における各符号の意味は以下の通りである。
ＦＬ：撮像レンズ全系の焦点距離
ＢＦ：バックフォーカス
Ｆｎｏ ：Ｆナンバー
ｗ ：半画角
ｙｍａｘ：固体撮像素子の撮像面対角線長
ＴＬ：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（但し、「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。）
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
ｖｄ：レンズ材料のアッベ数
ＳＴＯ：開口絞り
【００５１】
各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、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。
【００５２】
【数２】
ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：基準曲率半径
Ｋ ：円錐定数
である。
【００５３】
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−００２）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。なお、実施例に記載の長さを表す数値の単位はすべてｍｍとする。
【００５４】
（実施例１）
実施例１におけるレンズデータを表１に示す。図４は実施例１のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例１の画角は２ｗ＝７０．２６゜である。又、図４から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００５５】
【表１】
【００５６】
図５は実施例１の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。ここで、球面収差図において、実線はｄ線、点線はｇ線に対する球面収差量をそれぞれ表し、非点収差図において、実線はサジタル面、点線はメリディオナル面を表す（以下、同じ）。
【００５７】
（実施例２）
実施例２におけるレンズデータを表２に示す。図６は実施例２のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例２の画角は２ｗ＝７０．２６゜である。又、図６から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００５８】
【表２】
【００５９】
図７は実施例２の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６０】
（実施例３）
実施例３におけるレンズデータを表３に示す。図８は実施例３のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例３の画角は２ｗ＝７０．２４゜である。又、図８から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００６１】
【表３】
【００６２】
図９は実施例３の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６３】
（実施例４）
実施例４におけるレンズデータを表４に示す。図１０は実施例４のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例４の画角は２ｗ＝７０．２８゜である。又、図１０から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００６４】
【表４】
【００６５】
図１１は実施例４の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６６】
（実施例５）
実施例５におけるレンズデータを表５に示す。図１２は実施例５のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例５の画角は２ｗ＝７０．２４゜である。又、図１２から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００６７】
【表５】
【００６８】
図１３は実施例５の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６９】
（実施例６）
実施例６におけるレンズデータを表６に示す。図１４は実施例６のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例６の画角は２ｗ＝７０．８４゜である。又、図１４から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００７０】
【表６】
【００７１】
図１５は実施例６の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００７２】
（実施例７）
実施例７におけるレンズデータを表７に示す。図１６は実施例７のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例７の画角は２ｗ＝７０．３０゜である。又、図１６から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００７３】
【表７】
【００７４】
図１７は実施例７の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００７５】
（実施例８）
実施例８におけるレンズデータを表８に示す。図１８は実施例８のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例８の画角は２ｗ＝７１．２６゜である。又、図１８から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００７６】
【表８】
【００７７】
図１９は実施例８の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００７８】
各条件式に対応する実施例の値を表９にまとめて示す。
【００７９】
【表９】
【符号の説明】
【００８０】
Ｂ 操作ボタン
Ｄ１，Ｄ２ 表示画面
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ＬＮ 撮像レンズ
ＬＵ 撮像装置
ＩＲＣＦ プレート
Ｓ 開口絞り
ＩＭ イメージセンサ
ＩＭＡ 光電変換部
Ｔ 携帯電話機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型で薄型である撮像レンズに関するものであり、特に、ノートPC等や携帯端末等への搭載に適した、固体撮像素子を用いた撮像装置に用いる小型で薄型の撮像レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やPDA（Personal Digital Assistant）等のコンパクトで薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。
【０００３】
これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサおよびＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。近年では、撮像素子の画素ピッチの小型化が進み、高画素化により、高解像、高性能化が図られてきている。一方で、画素を維持しながら、撮像素子の小型化を図ることもある。加えて、最近では携帯端末を使用するユーザーの画像を撮影して相手方に伝送し、会話する相手の画像を相互に表示する、いわゆるテレビ電話機能も有する携帯端末も増えつつある。このようなテレビ電話機能を実現する撮像装置に用いられる撮像レンズには、携帯端末を使用する至近距離のユーザーを撮影するために広角性能が求められると共に、画角が広くなることでユーザーの周囲において写りこむ範囲が広がる背景の景色等をより綺麗に写すための解像力が求められている。
【０００４】
また、レンズモジュールを大量生産する手法と共に、レンズモジュールを低コストかつ大量に基板に実装する方法として、近年では予め半田がポッティングされた基板に対しＩＣ(Integrated Circuit)チップや、その他の電子部品と共に、レンズモジュールを載置したままリフロー処理（加熱処理）し、半田を溶融させることにより電子部品とレンズモジュールとを基板に同時実装するという手法が提案されており、リフロー処理に耐え得る耐熱性に優れた撮像レンズも求められている。
【０００５】
更に、携帯端末等に搭載される撮像装置用のレンズとしては、撮像装置の薄形化を図るべく、レンズ全長を極力短くすることが要求されている。よって、このような要求に応える為には、レンズを４枚以上の構成とすることは困難である。一方、レンズを１枚又は２枚構成とした撮像レンズでは、レンズ全長を抑えることはできるが収差特性が劣化するため実使用上は不都合である。よって、３枚構成のレンズを有する撮像レンズを用いるのが好ましいと言える。このような撮像レンズとして、レンズを３枚構成としたものが、特許文献１〜３に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２７３２０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３９８５３号公報
【特許文献３】特許第４１６４１０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、特許文献１〜２に記載のレンズは、上述した用途に必要な広角性能を達成していないという問題がある。また、特許文献３に記載のレンズは、広角性能を達成しているものの、倍率色収差の補正が不十分で画面周辺部まで良好な画質を得ることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、例えば携帯端末用撮像装置に用いることができ、大量生産を可能にし、低コスト化を実現しながらも、広角かつ高解像度撮影が可能な撮像レンズ及びこれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の撮像レンズは、撮像素子の対角での全画角が６５度以上のレンズにおいて、
物体側から順に、
両凸正レンズである第１レンズ、
開口絞り、
物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズ、及び
第３レンズを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離、ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
【００１０】
広角で且つ高解像力を実現するための本発明の基本構成は、物体側より両凸で正パワーを持つ第１レンズ、開口絞り、物体側を凹面、像側面を凸面とするメニスカス形状で正パワーを持つ第２レンズ及び第３レンズで構成され、条件式（１）を満たすような撮像レンズである。
【００１１】
撮像素子の対角での全画角が６５度以上という広角性能を達成するためには、撮像レンズ全系の焦点距離ｆを短くする必要がある。そのために、第１レンズ、第２レンズに正パワーを付与し、その間に開口絞りを配置することで第１レンズ、第２レンズを通る光線高さを低くし、球面収差、コマ収差の発生を抑えながら効率よく焦点距離ｆを短くすることができるのである。また、第１レンズを両凸形状にすることによって後側主点をより像面に近づけることができるため、更に広角化が可能となる。
【００１２】
更に、条件式（１）の値が上限を下回ることで第２レンズによる倍率色収差の発生を抑えることができ、条件式（１）の値が下限を上回ることによって第１レンズによる倍率色収差の発生を抑えることができ、これにより周辺まで良好な性能を確保することが可能となる。より望ましくは以下の範囲を満たすと、更に良好に倍率色収差を補正することができる。
０．７＜ｆ１／ｆ２＜１．４ （１’）
【００１３】
請求項２に記載の撮像レンズは、請求項１に記載の発明において、前記撮像レンズは、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．０５ （２）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
【００１４】
条件式（２）は、より効果的に広角性能を達成するための条件を規定するものである。条件式（２）の値が上限を下回ることによって全系の焦点距離をより短くすることができ、十分な広角性能を達成することが可能となる。また、条件式（２）の値が下限を上回ることによって、第１レンズによる像面湾曲、非点収差の発生量を抑えることができる他、レンズ最終面から撮像素子までの距離を確保することができる。
【００１５】
請求項３に記載の撮像レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記撮像レンズは、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．７＜ｆ／ｆ２３＜０．０７ （３）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２３：前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離
【００１６】
条件式（３）は、広角性能を達成しつつ高性能化をはかるための条件を規定する式である。条件式（３）の値が上限を下回ることによってペッツパール和を小さくすることができ、非点収差、像面湾曲を良好に補正することができる他、軸上色収差を小さくすることができる。また、条件式（３）の値が下限を上回ることによって、レンズ全長を小さく保つことができる。より望ましくは以下の範囲を満たすことで、全長を小さく保ちつつ、より非点収差、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。
−０．７＜ｆ／ｆ２３＜−０．１ （３’）
【００１７】
請求項４に記載の撮像レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．０２＜ｄ４／ｆ＜０．１１ （４）
但し、
ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズの近軸上での空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
【００１８】
条件式（４）は、レンズ径を小さく保ちつつ製造性を高めるための条件を規定する式である。尚、条件式（４）を満たす撮像レンズは、各レンズ間隔が固定されたものである。
【００１９】
請求項５に記載の撮像レンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズの第３レンズの像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有することを特徴とする。
【００２０】
第３レンズの像側面を、近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる非球面形状とすることで、像側光束のテレセントリック特性が確保しやすくなり、固体撮像素子用の撮像レンズとして好ましい。また、軸外で発生する非点収差やコマ収差を良好に補正することができる。
【００２１】
請求項６に記載の撮像レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズの第２レンズは、条件式（５）を満足することを特徴とする。
ｎ２＞１．５５ （５）
但し
ｎ２：前記第２レンズのｄ線における屈折率
【００２２】
第２レンズに、条件式（５）を満たすような材料を用いることでペッツパール和をより小さくすることができるため、非点収差、像面湾曲を良好に補正することができる他、面の曲率をきつくしなくても収差を補正できるようになるため、レンズのサグ量を確保するのが容易となり製造容易性を向上できる。
【００２３】
請求項７に記載の撮像レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズは耐熱性を有する素材から形成されていることを特徴とする。
【００２４】
耐熱性を有する素材とは、リフロー槽の内部温度である２６０℃以上で変形しない素材であると好ましい。撮像レンズを、耐熱性を有する素材で構成することにより、リフロー処理に耐えることができ、電子部品とレンズモジュールとを基板に同時実装することができ、低コストで基板に実装することができ大量生産が可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の撮像レンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズはエネルギー硬化性樹脂から形成されていることを特徴とする。
【００２６】
撮像レンズの材料にエネルギー硬化性樹脂を使用すると、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂を用いたレンズに比べ、高温に曝されたときの光学性能の低下を小さく抑えることができるため、リフロー処理に有効であり、かつガラスモールドレンズよりも製造しやすく安価となり、撮像レンズを組み込んだ撮像装置の低コストと量産性を両立できる。なお、エネルギー硬化性樹脂とは、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂のいずれをも指すものとする。
【００２７】
請求項９に記載の撮像レンズは、請求項８に記載の発明において、前記エネルギー硬化性樹脂に３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させたことを特徴とする。
【００２８】
エネルギー硬化性樹脂のごとき樹脂材料により構成される単レンズに、30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることで、温度が変化しても性能の劣化や、像点位置変動を低減でき、しかも光透過率を低下させることなく、環境変化に関わらず優れた光学特性を有する撮像レンズを提供できる。一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。
【００２９】
また、樹脂材料はガラス材料に比べて屈折率が低いことが欠点であったが、屈折率の高い無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、屈折率を高くできることがわかってきた。具体的には、母材となるプラスチック材料に30ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に20ナノメートル以下、さらに望ましくは15ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。
【００３０】
さらに、樹脂材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、これらの性質を打ち消しあうように作用するので、温度変化に対する屈折率変化を小さくできることも知られている。また、逆に、温度が上昇すると屈折率が低下する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、温度変化に対する屈折率変化を大きくできることも知られている。具体的には、母材となるプラスチック材料に30ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に20ナノメートル以下、さらに望ましくは15ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。
【００３１】
例えば、アクリル系樹脂に酸化アルミニウム（Al2O3）やニオブ酸リチウム（LiNbO3）の微粒子を分散させることにより、高い屈折率のプラスチック材料が得られるとともに、温度に対する屈折率変化を小さくすることができる。
【００３２】
次に、屈折率の温度変化Aについて詳細に説明する。屈折率の温度変化Aは、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率nを温度tで微分することにより、以下の式で表される。
【００３３】
【数１】
但し、αは線膨張係数、［R］は分子屈折。
【００３４】
樹脂材料の場合は、一般に式中第1項に比べ第2項の寄与が小さく、ほぼ無視できる。例えば、PMMA樹脂の場合、線膨張係数αは7×10-5であり、上記式に代入すると、dn／dt＝−1．2×10-4［／℃］となり、実測値とおおむね一致する。
【００３５】
ここで、微粒子、望ましくは無機微粒子を樹脂材料中に分散させることにより、実質的に上記式の第2項の寄与を大きくし、第1項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−1.2×10-4程度であった変化を、絶対値で8×10-5未満に抑えることが望ましい。
【００３６】
また、第2項の寄与をさらに大きくして、母材の樹脂材料とは逆の温度特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって屈折率が低下するのではなく、逆に、屈折率が上昇するような素材を得ることもできる。
【００３７】
混合させる割合は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズの無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
【００３８】
請求項１０に記載の撮像装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の撮像レンズを備えることを特徴とするので、低コストでありながら高解像度で広角撮像が可能な撮像装置を提供できる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、例えば携帯端末用撮像装置に用いることができ、大量生産を可能にし低コスト化を実現しながらも、広角かつ高解像度撮影が可能な撮像レンズ及びこれを用いた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態にかかる撮像装置ＬＵの斜視図である。
【図２】図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。
【図３】携帯電話機Ｔを示す図である。
【図４】実施例１にかかる撮像レンズの断面図である。
【図５】実施例１にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図６】実施例２にかかる撮像レンズの断面図である。
【図７】実施例２にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図８】実施例３にかかる撮像レンズの断面図である。
【図９】実施例３にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１０】実施例４にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１１】実施例４にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１２】実施例５にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１３】実施例５にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１４】実施例６にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１５】実施例６にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１６】実施例７にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１７】実施例７にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【図１８】実施例８にかかる撮像レンズの断面図である。
【図１９】実施例８にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置ＬＵの斜視図であり、図２は、図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。図２に示すように、撮像装置ＬＵは、光電変換部ＩＭａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサＩＭと、このイメージセンサＩＭの光電変換部（受光面）ＩＭａに被写体像を撮像させる撮像レンズＬＮと、その電気信号の送受を行う外部接続用端子（電極）ＥＴとを備え、これらが一体的に形成されている。尚、撮像レンズＬＮは、物体側（図２で上方）から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。
【００４２】
上記イメージセンサＩＭは、その受光側の平面の中央部に、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ＩＭaが形成されており、不図示の信号処理回路に接続されている。かかる信号処理回路は、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て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。また、イメージセンサＩＭの受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、不図示のワイヤを介してイメージセンサＩＭに接続されている。イメージセンサＩＭは、光電変換部ＩＭＡからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤ（不図示）を介して所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、固体撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。
【００４３】
イメージセンサＩＭは、外部接続用端子ＥＴを介して外部回路（例えば、撮像装置を実装した携帯端末の上位装置が有する制御回路）と接続し、外部回路からイメージセンサＩＭ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する。
【００４４】
イメージセンサＩＭの上部は、ＩＲカットフィルタなどのプレートＩＲＣＦにより封止されている。プレートＩＲＣＦの上面（物体側）には、第３レンズＬ３のフランジ部が固定され、更にその物体側には、第２レンズＬ２が第３レンズＬ３とフランジ部とを突き合わせて配置され、更にその物体側には、第１レンズＬ１が絞り部材ＡＰを介して配置されている。絞り部材ＡＰは開口絞りＳを有し、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のフランジ部の間に挟持されている。これらレンズＬ１〜Ｌ３の外側は、筐体ＢＸにより覆われている。
【００４５】
つまり撮像レンズＬＮは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有し、以下の条件式を満足する。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離、ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
【００４６】
尚、レンズ部Ｌ１〜Ｌ３の少なくとも１つは、ガラス、又は最大長３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させたＵＶ硬化型樹脂材料からなると好ましい。
【００４７】
次に、撮像装置を備えた携帯端末の一例として携帯電話機を図３の外観図に基づいて説明する。なお、図３（ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図３（ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。
【００４８】
図３において、携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＢ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。本実施の形態においては、風景等を撮影するためのメインの撮像装置ＭＣが、上筐体７１の表面側に設けられ、上述した広角の撮像レンズＬＮを備える撮像装置ＬＵが、上筐体７１の裏面側であって表示画面Ｄ１の上に設けられている。
【００４９】
撮像レンズＬＮは、図３（ａ）に示すように撮像装置ＬＵに正対した状態で、携帯電話機Ｔを手で把持した使用者自身の上半身を撮像装置ＬＵにより撮像できる。その画像信号を通信している相手方の携帯電話機に送信して、こちらのユーザーの画像を表示できると共に、通常の通話を行うことにより、いわゆるテレビ電話を実現できる。これら撮像において撮像レンズＬＮは、撮像素子の対角での全画角ωDが６５°以上と広い画角を有するので、複数人で撮像する場合や、風景を含めて撮像する場合などに用いる事もできる。なお、携帯電話機Ｔは折り畳み式に限定されるものではない。
【００５０】
（実施例）
次に、上述した実施の形態に好適な実施例について説明する。但し、以下に示す実施例により本発明が限定されるものではない。実施例における各符号の意味は以下の通りである。
ＦＬ：撮像レンズ全系の焦点距離
ＢＦ：バックフォーカス
Ｆｎｏ ：Ｆナンバー
ｗ ：半画角
ｙｍａｘ：固体撮像素子の撮像面対角線長
ＴＬ：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（但し、「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。）
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
ｖｄ：レンズ材料のアッベ数
ＳＴＯ：開口絞り
【００５１】
各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、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。
【００５２】
【数２】
ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：基準曲率半径
Ｋ ：円錐定数
である。
【００５３】
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−００２）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。なお、実施例に記載の長さを表す数値の単位はすべてｍｍとする。
【００５４】
（実施例１）
実施例１におけるレンズデータを表１に示す。図４は実施例１のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例１の画角は２ｗ＝７０．２６゜である。又、図４から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００５５】
【表１】
【００５６】
図５は実施例１の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。ここで、球面収差図において、実線はｄ線、点線はｇ線に対する球面収差量をそれぞれ表し、非点収差図において、実線はサジタル面、点線はメリディオナル面を表す（以下、同じ）。
【００５７】
（実施例２）
実施例２におけるレンズデータを表２に示す。図６は実施例２のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例２の画角は２ｗ＝７０．２６゜である。又、図６から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００５８】
【表２】
【００５９】
図７は実施例２の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６０】
（実施例３）
実施例３におけるレンズデータを表３に示す。図８は実施例３のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例３の画角は２ｗ＝７０．２４゜である。又、図８から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００６１】
【表３】
【００６２】
図９は実施例３の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６３】
（実施例４）
実施例４におけるレンズデータを表４に示す。図１０は実施例４のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例４の画角は２ｗ＝７０．２８゜である。又、図１０から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００６４】
【表４】
【００６５】
図１１は実施例４の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６６】
（実施例５）
実施例５におけるレンズデータを表５に示す。図１２は実施例５のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例５の画角は２ｗ＝７０．２４゜である。又、図１２から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００６７】
【表５】
【００６８】
図１３は実施例５の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００６９】
（実施例６）
実施例６におけるレンズデータを表６に示す。図１４は実施例６のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例６の画角は２ｗ＝７０．８４゜である。又、図１４から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００７０】
【表６】
【００７１】
図１５は実施例６の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００７２】
（実施例７）
実施例７におけるレンズデータを表７に示す。図１６は実施例７のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例７の画角は２ｗ＝７０．３０゜である。又、図１６から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００７３】
【表７】
【００７４】
図１７は実施例７の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００７５】
（実施例８）
実施例８におけるレンズデータを表８に示す。図１８は実施例８のレンズの断面図である。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、両凸正レンズである第１レンズＬ１、開口絞りＳ、物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を有する。但し、撮像レンズと固体撮像素子との間には、固体撮像素子のシールガラス及び赤外カットフィルタ等を想定した平行平板ＩＲＣＦが設けられている。ＩＭは、固体撮像素子の撮像面である。実施例８の画角は２ｗ＝７１．２６゜である。又、図１８から明らかなように、第３レンズＬ３の像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有する。
【００７６】
【表８】
【００７７】
図１９は実施例８の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ））である。
【００７８】
各条件式に対応する実施例の値を表９にまとめて示す。
【００７９】
【表９】
【符号の説明】
【００８０】
Ｂ 操作ボタン
Ｄ１，Ｄ２ 表示画面
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ＬＮ 撮像レンズ
ＬＵ 撮像装置
ＩＲＣＦ プレート
Ｓ 開口絞り
ＩＭ イメージセンサ
ＩＭＡ 光電変換部
Ｔ 携帯電話機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の対角での全画角が６５度以上のレンズにおいて、
物体側から順に、
両凸正レンズである第１レンズ、
開口絞り、
物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズ、及び
第３レンズを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離、ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
【請求項２】
前記撮像レンズは、以下の条件式（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。
０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．０５ （２）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
【請求項３】
前記撮像レンズは、以下の条件式（３）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。
−０．７＜ｆ／ｆ２３＜０．０７ （３）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２３：前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離
【請求項４】
前記撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像レンズ。
０．０２＜ｄ４／ｆ＜０．１１ （４）
但し、
ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズの近軸上での空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
【請求項５】
前記撮像レンズの第３レンズの像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像レンズ。
【請求項６】
前記撮像レンズの第２レンズは、条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像レンズ。
ｎ２＞１．５５ （５）
但し
ｎ２：前記第２レンズのｄ線における屈折率
【請求項７】
前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズは耐熱性を有する素材から形成されている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。
【請求項８】
前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズはエネルギー硬化性樹脂から形成されてい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。
【請求項９】
前記エネルギー硬化性樹脂に３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させた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】
請求項１〜９のいずれかに記載の撮像レンズを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
撮像素子の対角での全画角が６５度以上のレンズにおいて、
物体側から順に、
両凸正レンズである第１レンズ、
開口絞り、
物体側に凹、像側に凸の正メニスカスレンズである第２レンズ、及び
第３レンズを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．６＜ｆ１／ｆ２＜１．５ （１）
但し、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離、ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
【請求項２】
前記撮像レンズは、以下の条件式（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。
０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．０５ （２）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
【請求項３】
前記撮像レンズは、以下の条件式（３）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。
−０．７＜ｆ／ｆ２３＜０．０７ （３）
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２３：前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離
【請求項４】
前記撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像レンズ。
０．０２＜ｄ４／ｆ＜０．１１ （４）
但し、
ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズの近軸上での空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
【請求項５】
前記撮像レンズの第３レンズの像側面は非球面で近軸では負のパワーを持ち、光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなる形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像レンズ。
【請求項６】
前記撮像レンズの第２レンズは、条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像レンズ。
ｎ２＞１．５５ （５）
但し
ｎ２：前記第２レンズのｄ線における屈折率
【請求項７】
前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズは耐熱性を有する素材から形成されている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。
【請求項８】
前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズはエネルギー硬化性樹脂から形成されてい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。
【請求項９】
前記エネルギー硬化性樹脂に３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させた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】
請求項１〜９のいずれかに記載の撮像レンズを備えることを特徴とする撮像装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１０８２３０（Ｐ２０１２−１０８２３０Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５６８４（Ｐ２０１０−２５５６８４）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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