撮像レンズ及び撮像装置
【課題】撮像面が湾曲した固体撮像素子に結像するための撮像レンズであって、小型かつ高性能で、シェーディングを抑制でき、良好な成形性を持ったレンズからなる、成形性に優れた撮像レンズを提供すること。
【解決手段】撮像レンズ１０は、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とからなる。固体撮像素子５１の撮像面Ｉは、浅い凹の球面状に湾曲している。最像側レンズである第３レンズＬ３の像側面３ｂを非球面形状とすることで、良好なテレセントリック特性を確保しつつ、湾曲した撮像面Ｉに適合する像面湾曲とすることができる。
以上の撮像レンズ１０は、条件式（１）
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
を満足する。ここで、ＥＸＰＤは、最大画角光束における射出瞳位置であり、ＥＸＰＣは、近軸射出瞳位置である。
【解決手段】撮像レンズ１０は、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とからなる。固体撮像素子５１の撮像面Ｉは、浅い凹の球面状に湾曲している。最像側レンズである第３レンズＬ３の像側面３ｂを非球面形状とすることで、良好なテレセントリック特性を確保しつつ、湾曲した撮像面Ｉに適合する像面湾曲とすることができる。
以上の撮像レンズ１０は、条件式（１）
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
を満足する。ここで、ＥＸＰＤは、最大画角光束における射出瞳位置であり、ＥＸＰＣは、近軸射出瞳位置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面が湾曲した固体撮像素子に結像させるための小型の撮像レンズ、及びこれを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサー或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサー等の固体撮像素子を用いた小型の撮像装置が、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯端末、さらにはノートパソコン等にも搭載されるようになり、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になっている。
【０００３】
このような撮像装置に用いられる固体撮像素子については、近年、画素サイズの小型化が進み、撮像素子の高画素化や小型化が図られている。さらに、撮像面を湾曲させることも可能になり（例えば特許文献１参照）、そのような撮像素子に最適な、小型で高性能を有する撮像レンズが求められるようになっている。
【０００４】
特許文献１では、固体撮像素子を多項式面形状に湾曲させることにより、レンズで発生する像面湾曲、歪曲収差をバランスよく補正し、小型で解像度の高い撮像装置を提供している。しかしながら、固体撮像素子はＣＩＦサイズ（３５２画素×２８８画素）、撮像レンズは１枚構成であるため、色収差は十分に補正されておらず、さらに高画素の固体撮像素子を用いて高性能を有する撮像装置を得ることは望めない。
【０００５】
特許文献２〜４には、コンパクトカメラやレンズ付きフィルムユニット用途の撮像レンズが開示されている。これらのうち、特許文献２の撮像レンズは、撮像面が湾曲し、撮影画角が７０度〜７５度程度で、Ｆ１０程度の明るさを有するものであり、特許文献３及び４の撮像レンズは、撮像面が湾曲し、撮影画角が７７度程度で、Ｆ５．７〜Ｆ６．２程度の明るさを有するものである。レンズ構成については、特許文献２の場合、開口絞り、正または負の第１レンズ、及び正の第２レンズからなる２枚構成となっており、特許文献３及び４の場合、正の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズ、及び開口絞りからなる後置絞りのトリプレット型レンズとなっている。
【０００６】
しかし、特許文献２〜４の撮像レンズは、いずれもＦ値が暗くなっており、これ以上Ｆ値を明るくしようとすると充分な性能を得ることができず、バックフォーカスも長いため、撮像レンズ及び撮像装置が大型化してしまう。
【０００７】
また、特許文献２〜４は、フィルムカメラ用の撮像レンズを対象としている。すなわち、撮像レンズで発生する像面湾曲にあわせて、フィルム面（撮像面）を湾曲させることにより、性能向上を図ることとしている。しかし、いずれもロールフィルムを使用する旧型カメラ用の撮像レンズであるため、かかるカメラの構造上、フィルム面は、画面長辺方向のみに湾曲するいわゆるシリンドリカルな撮像面になっている。そのため、画面長辺方向については、良好な性能が得られるものの、画面短辺方向については、撮像面が平面のままで性能向上が図れないばかりか、像面湾曲の補正状況によっては画像劣化を招く場合もあり得る。つまり、特許文献２〜４のように撮像面を長辺方向にのみ湾曲させるだけでは、画面全体にわたり高性能を得ることは難しい。そこで、レンズのＦ値を暗くして、平面方向のボケが目立たないように焦点深度を深く設定しているのが一般的であり、そのため、Ｆ値を明るくするのが困難であった。
【０００８】
さらに、特許文献２〜４に開示されたものは、前述の通りフィルムカメラ用の撮像レンズであるため、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はなっていない。一方、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においては、撮像面に入射する光束の主光線入射角の特性、いわゆるテレセントリック特性が悪くなると、光束が固体撮像素子に対し斜めより入射し、撮像面周辺部において実質的な開口効率が減少する現象（シェーディング）が生じ、周辺光量不足となってしまう。このため、小型の固体撮像素子用のレンズでは、最像側レンズの像側面を非球面形状とし、最像側レンズの周辺部を正の屈折力とすることで、撮像面への光線入射角を小さく抑えようとした設計が一般的である。しかし、周辺部を正の屈折力とすると、レンズ中心部と周辺部の厚みの比、いわゆる偏肉比が大きなレンズとなりがちで、このように偏肉比が大きいと成形性を損なう可能性があった。
【０００９】
なお、特許文献２には、フィルムカメラだけではなく、電子スチルカメラにも適用可能との記載がある。しかしながら、特許文献２に記載の撮像レンズについては、Ｆ１０程度で暗いことや、バックフォーカスが長く撮像レンズが大型であること、テレセントリック特性が充分良好とは言えないことなどから、固体撮像素子を使用した小型の撮像装置への適用は難しいと考えられる。
【００１０】
特許文献５には、撮像面が平面で小型な４枚構成のレンズが記載されている。特許文献５に記載の撮像レンズは、レンズ全長が短く小型ではあるものの、テレセントリック特性を補正するために、最像側レンズにおいて、周辺部の正のパワーが強くなっており、偏肉比が非常に大きくなってしまっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３５６１７５
【特許文献２】特開平８−３３４６８４
【特許文献３】特開平８−６８９３５
【特許文献４】特開２０００−２９２６８８
【特許文献５】特開２０１０−１０２１６２
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、撮像面が湾曲した固体撮像素子に結像するための撮像レンズであって、小型かつ高性能で、シェーディングを抑制でき、最像側レンズの偏肉比が小さく良好な成形性を持った撮像レンズを提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、上記のような撮像レンズを備える撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像レンズは、固体撮像素子に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、固体撮像素子の撮像面は、画面周辺部に向かう任意の断面で物体側へ倒れるように湾曲しており、２枚以上のレンズで構成され、最像側レンズと固体撮像素子との間以外の位置に開口絞りを有し、最像側レンズの像側面は、非球面形状を有し、以下の条件式が満足されている。
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
ただし、
ＥＸＰＤ：最大画角射出瞳位置
（最大画角光束における射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）
【００１５】
本発明の撮像レンズによる結像が行われる撮像面は、従来のフィルムカメラのような長辺方向のみの湾曲ではなく、光軸を中心とする３６０°度全ての方向に曲率を持つように湾曲した湾曲面を想定している。
【００１６】
固体撮像素子の撮像面が湾曲していることにより、小型化と高性能化とを両立させることができる。撮像面は、撮像レンズ側に湾曲させると、撮像面に入射する光束の主光線入射角の補正、いわゆるテレセントリック特性の補正に関して有利になる。つまり、撮像面が平面の場合より、周辺で撮像レンズ側に向かって湾曲している場合の方が、撮像面に入射する光束の主光線入射角が小さくなるため、撮像レンズでテレセントリック特性の補正を十分に行わなくても、開口効率が減少せずシェーディングの発生を抑えることができる。また、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差等の補正が容易になり、小型化も可能になる。本発明では、撮像面の湾曲形状が、画面の長辺方向と短辺方向のどちらも同様に画面周辺部に向かって物体側へ倒れるように湾曲していることを前提としているが、その形状は必ずしも球面形状である必要はなく、非球面形状、放物面形状、ＸＹ多項式面形状等、任意の数式で表現できる面形状であれば何でも良く、レンズ系で発生する像面湾曲の形状にフィットするような形状とすることで、画面全体にわたり性能を向上させることが可能となる。
【００１７】
本発明の撮像レンズは、２枚以上のレンズで構成され、最像側レンズと固体撮像素子との間以外の位置に開口絞りを有し、最像側レンズの像側面は、非球面形状を有する。本発明では、２枚以上のレンズを使用することにより、１枚構成のレンズと比較してより高性能化を図っている。また、最像側レンズと固体撮像素子との間に絞りを有する、いわゆる後置絞りとすると、撮像面への入射角度が非常に大きくなり、撮像面を湾曲しただけでは補いきれなくなってしまう。そのため、構成要素のレンズ（レンズ群）の間、または構成要素のレンズ（レンズ群）のうち最も物体側に開口絞りを有することが望ましい。さらに、最像側レンズの像側面を非球面形状とすることで、良好なテレセントリック特性を確保しつつ、湾曲した撮像面に適合する像面湾曲とすることが可能となる。
【００１８】
条件式（１）は、最大画角光束における撮像面と射出瞳の光軸上の距離と、軸上光束における撮像面と射出瞳の光軸上の距離との比を適切に設定するための条件式である。ここで、撮像面は、実際の設定撮像面ではなく、近軸撮像面のことを言うものとする。また、撮像レンズの最も像側の面と撮像面との間に、光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター、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、上記射出瞳位置と撮像面との距離を計算するものとする。
【００１９】
撮像レンズの全長を短縮化していくに従って、射出瞳位置は撮像面に近づいていくことになり、射出瞳位置が撮像面に近いと、テレセントリック特性は悪化してしまう。そこで、前述の通り、携帯電話向け等の小型の撮像レンズでは、周辺光束のテレセントリック特性を少しでも良好にするために、非球面形状を利用して最像側レンズの周辺部に正のパワーを持たせることで、周辺光束における射出瞳位置を撮像面から遠ざけているのが一般的である。しかし、軸上光束における射出瞳位置と周辺光束における射出瞳位置が大きく異なっているということは、軸上光束と周辺光束とで撮像レンズ系内部の屈折作用が大きく異なっていることになり、製造誤差感度の増大や近距離被写体への合焦時の性能劣化の増大を招くこととなる。そこで、撮像面が物体側へ倒れるように湾曲していることで、周辺光束のテレセントリック特性が良好となり、周辺光束における射出瞳位置を無理に撮像面から遠ざける必要がなくなる。
【００２０】
条件式（１）の値が下限を上回ることで、適度に周辺光束の射出瞳位置を撮像面から遠ざけることができるため、テレセントリック特性に有利となる。一方、上限を下回ることで、周辺光束における射出瞳位置を無理に撮像面から遠ざける必要がなくなり、誤差感度の低減や近距離被写体への合焦時の性能劣化を小さくすることが可能となる。また、最像側レンズの周辺部の正のパワーを小さく抑えることができるため、最像側レンズの偏肉比を小さくすることができ、良好な成形性を確保することができる。
【００２１】
また、上述のような観点から、より望ましくは、値ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣを下式の範囲とする。
０．７０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜１．８０ … （１）'
【００２２】
本発明の具体的な態様又は側面では、上記撮像レンズにおいて、湾曲した撮像面の湾曲量は、以下の条件式を満足する。
０．０５＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．５０ … （２）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における撮像面の光軸方向の変位量
Ｙ：最大像高
【００２３】
条件式（２）は、撮像面の湾曲量を適切に設定するための条件式である。下限を上回ると、撮像面の湾曲量を適度に維持することができ、撮像レンズでのテレセントリック特性や像面湾曲の補正負担が増大することを防げるため、ペッツバール和が小さくなり過ぎず、コマ収差や色収差を良好に補正できる。一方、上限を下回ると、撮像面の湾曲量が大きくなり過ぎず、像面湾曲の補正過剰を防ぐことができる。また、撮像レンズの最終面と撮像面とが近づきすぎるのを防ぎ、ＩＲカットフィルター等の平行平板を挿入するための空気間隔を充分に確保できる。
【００２４】
上述のような観点から、より望ましくは、値ＳＡＧＩ／Ｙを下式の範囲とする。
０．１０＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．４０ … （２）'
【００２５】
本発明の別の側面では、湾曲した撮像面は、球面形状を有し、以下の条件式を満足する。
−８．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．０ … （３）
ただし、
ＲＩ：撮像面の曲率半径
Ｙ：最大像高
【００２６】
撮像面を球面形状とすることで、撮像面が複雑な形状とならず、撮像面を湾曲させる製造プロセスの難易度を低減させることができる。
【００２７】
条件式（３）は、撮像面の湾曲量を適切に設定するための条件式である。下限を上回ると、撮像面の湾曲量を適度に維持することができ、撮像レンズでのテレセントリック特性や像面湾曲の補正負担を増大することを防げるため、ペッツバール和が小さくなり過ぎず、コマ収差や色収差を良好に補正できる。一方、上限を下回ると、撮像面の湾曲量が大きくなり過ぎて、像面湾曲の補正過剰となることを防ぐことができる。また、撮像レンズの最終面と撮像面とが近づきすぎるのを防ぎ、ＩＲカットフィルター等の平行平板を挿入するための空気間隔を充分に確保できる。
【００２８】
上述のような観点から、より望ましくは、値ＲＩ／Ｙを下式の範囲とする。
−７．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．５ … （３）'
【００２９】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式が満足される。
０．３０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．５０ … （４）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における撮像面の光軸方向の変位量
ＳＡＧＬ：最大有効径における最像側レンズの像側面の光軸方向の変位量
【００３０】
条件式（４）は最大像高での撮像面の変位量と、最大像高に結像する光束が通過する最像側レンズの像側面の最大有効径での変位量との比を適切に設定するための条件式である。下限を上回ることで必要以上に最像側レンズ像側面の周辺の変位量が大きくなりすぎず、像側面の周辺の正のパワーが強くなりすぎないため、歪曲収差やコマ収差を抑制できる。一方、上限を下回ることで、最像側レンズと撮像面の周辺部のクリアランスを十分確保することができるようになる。
【００３１】
上述のような観点から、より望ましくは、値ＳＡＧＬを下式の範囲とする。
０．４０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．４０ … （４）'
【００３２】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式が満足される。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （５）
ただし、
Ｙ：最大像高
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）
【００３３】
条件式（５）は撮像面サイズあたりの射出瞳位置を適切に設定するための条件式である。下限を上回ることで、射出瞳位置を適度に撮像面に近づけることができ、結果として撮像レンズ全長の短縮化を達成できる。一方、上限を下回ることで、過度に射出瞳位置が撮像面に近づくことがなくなり、撮像レンズの小型化と良好なテレセントリック特性を確保することができる。
【００３４】
上述のような観点から、より望ましくは、値Ｙ／ＥＸＰＣを下式の範囲とする。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜１．５０ … （５）'
【００３５】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式が満足される。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．３０ … （６）
ただし、
ｆｂ：撮像レンズのバックフォーカス
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
【００３６】
条件式（６）はレンズ系のバックフォーカスを適切に設定するための条件式である。下限を上回ることで、最像側レンズと撮像面が近づきすぎることがなくなり、光学的ローパスフィルターや赤外線カットフィルター等の平行平板を挿入するスペースを確保することができる。一方、上限を下回ることで、バックフォーカスが必要以上に大きくなりすぎず、結果的に撮像レンズ全長を短縮することができる。なお、ここでバックフォーカスとは、最像側レンズと撮像面の間に光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター、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の、最像側レンズと撮像面との光軸上の距離のことをいう。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
【００３７】
上述のような観点から、より望ましくは、値ｆｂ／ｆを下式の範囲とする。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．２０ … （６）'
【００３８】
本発明のさらに別の側面では、撮像レンズを構成する２枚以上のレンズの最も物体側に開口絞りを配置している。構成要素のレンズすなわちレンズ群の最も物体側に開口絞りを有することで、射出瞳位置を撮像面から遠ざけることができ、良好なテレセントリック特性を確保することができるようになる。
【００３９】
本発明のさらに別の側面では、撮像レンズを構成する２枚以上のレンズのうち最も物体側の第１レンズと第１レンズの像側に隣接する第２レンズとの間に開口絞りを配置している。第１レンズと第２レンズとの間に開口絞りを配置することで、第１レンズの物体側面を通過する周辺マージナル光線の屈折角が大きくなりすぎず、撮像レンズの小型化と良好な収差補正とを両立することができる。
【００４０】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述の撮像レンズと、固体撮像素子とを備える。本発明の撮像レンズを用いることで、小型かつ高性能で、シェーディングを抑制でき、良好な成形性を持った撮像レンズを有する撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の撮像装置を説明する図である。
【図２】周辺光束の射出瞳位置等を説明する図である。
【図３】実施例１の撮像レンズの断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、第１実施例の撮像レンズの収差図である。
【図５】実施例２の撮像レンズの断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施例の撮像レンズの収差図である。
【図７】実施例３の撮像レンズの断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は、第３実施例の撮像レンズの収差図である。
【図９】実施例４の撮像レンズの断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）は、第４実施例の撮像レンズの収差図である。
【図１１】実施例５の撮像レンズの断面図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｅ）は、第５実施例の撮像レンズの収差図である。
【図１３】実施例６の撮像レンズの断面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｅ）は、第６実施例の撮像レンズの収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、一本実施形態に係る撮像装置１００を示す断面図である。撮像装置１００は、画像信号を形成するための撮像ユニット５０と、撮像ユニット５０を適宜動作させることにより撮像装置１００として機能する処理部６０とを備える。
【００４３】
撮像ユニット５０は、被写体像を形成する撮像レンズ１０と、撮像レンズ１０によって形成された被写体像を検出するＣＭＯＳ型のイメージセンサーである固体撮像素子５１と、この固体撮像素子５１を湾曲した状態に保持する支持体５２と、この支持体５２を背後から支持するとともに配線等を設けた基板５３と、物体側からの光束を入射させる開口部ＯＰを有する遮光性の筐体５４とを備え、これらが一体的に形成されている。
【００４４】
撮像レンズ１０は、例えば、物体側から順に、第１レンズＬ１と、開口絞りＳと、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とを備える。
【００４５】
固体撮像素子５１は、受光部としての光電変換部５１ａを有し、その周囲には、信号処理回路５１ｂが形成されている。光電変換部５１ａは、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された撮像面Ｉを有する。また、信号処理回路５１ｂは、例えば、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部等で構成される。なお、固体撮像素子５１は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のイメージセンサーを適用したものでもよい。
【００４６】
支持体５２は、硬質の材料で形成され、固体撮像素子５１を光軸ＡＸのまわりに対称的に窪んだ凹形状に維持し固定する役割を有する。これにより、固体撮像素子５１の撮像面Ｉは、光軸ＡＸを含む任意の断面で中央の光軸ＡＸに向かうように撮像レンズ１０側に倒れた湾曲状態（具体的には半球状の凹面）となる。なお、支持体５２には、信号処理回路５１ｂの動作を制御する機能を有する信号処理回路５２ａを形成することができる。
【００４７】
基板５３は、支持体５２と筐体５４とを一方の面側に支持する本体部分５３ａと、本体部分５３ａの他方の面側に一端が接続されたフレキシブルプリント基板５３ｂとで構成されている。本体部分５３ａは、上記一方の面側でボンディングワイヤーＷを介して固体撮像素子５１と接続され、上記他方の面側でフレキシブルプリント基板５３ｂと接続されている。
【００４８】
なお、フレキシブルプリント基板５３ｂは、本体部分５３ａと不図示の外部回路（例えば、撮像ユニット５０を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路から固体撮像素子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、ＹＵＶその他のデジタル画素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。
【００４９】
筐体５４は、鏡枠５５に組み付けられた撮像レンズ１０を収納し保持している。筐体５４は、基板５３の固体撮像素子５１側の面に固体撮像素子５１を覆うように設けられている。すなわち、筐体５４は、裏面側において、固体撮像素子５１を囲むように広く開口されて支持基板５２ａに固定され、表面側において、所定サイズの開口ＯＰを有するフランジ付きの筒状に形成されている。筐体５４の内部には、撮像レンズ１０と固体撮像素子５１との間に挟まれて、赤外光カット機能を有する平行平板Ｆが固定・配置されている。平行平板Ｆは、撮像レンズ１０と同様に鏡枠５５に支持されている。
【００５０】
処理部６０は、制御部６１と、入力部６２と、記憶部６３と、表示部６４とを備える。制御部６１は、撮像ユニット５０に撮像動作を行わせる。入力部６２は、ユーザーの操作を受け付ける部分であり、記憶部６３は、撮像装置１００の動作に必要な情報、撮像ユニット５０によって取得した画像データ等を保管する部分であり、表示部６４は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。制御部６１は、例えば、撮像ユニット５０によって得た画像データに対して種々の画像処理を行うことができる。
【００５１】
なお、詳細な説明を省略するが、処理部６０の具体的な機能は、撮像装置１００がデジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ等のいずれに組み込まれるかに応じて適宜調整される。
【００５２】
以下、図１を参照して、実施形態の撮像レンズ１０について説明する。なお、図１で例示した撮像レンズ１０は、後述する実施例１の撮像レンズ１１と同一の構成となっている。
【００５３】
図１に示すように、実施形態の撮像レンズ１０は、固体撮像素子５１に被写体像を結像させるものであって、２枚以上のレンズ、具体的には第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とからなる。撮像レンズ１０は、実質的にパワーを持たない光学素子として、平行平板Ｆを含む。固体撮像素子５１の撮像面Ｉは、浅い凹の球面状に湾曲しており、光軸ＡＸのまわりに対称性を有する回転面となっている。撮像レンズ１０は、最像側レンズである第３レンズＬ３と固体撮像素子５１との間以外の位置、具体的には第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳを有する。撮像レンズ１０の最像側レンズである第３レンズＬ３の像側面３ｂは、非球面形状を有する。
【００５４】
撮像レンズ１０による像光を入射させる固体撮像素子５１の撮像面Ｉが湾曲していることにより、撮像レンズ１０等の小型化と高性能化とを両立させることができる。具体的には、撮像面Ｉが周辺で撮像レンズ１０側に向かって湾曲しているので、撮像面Ｉに入射する光束の主光線入射角が小さくなるため、撮像レンズ１０でテレセントリック特性の補正を十分に行わなくても、開口効率が減少せずシェーディングの発生を抑えることができる。また、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差等の補正が容易になり、撮像レンズ１０等の小型化も可能になる。
【００５５】
この撮像レンズ１０では、２枚以上のレンズ、具体的には３枚のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を使用して、例えば１枚のレンズで構成する場合に比較して高性能化を図っている。また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳを設けることで、撮像面Ｉへの光束の入射角度が非常に大きくなることを防止している。さらに、最像側レンズである第３レンズＬ３の像側面３ｂを非球面形状とすることで、良好なテレセントリック特性を確保しつつ、湾曲した撮像面Ｉに適合する像面湾曲とすることができる。
【００５６】
以上の撮像レンズ１０は、既に説明した条件式（１）
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
を満足する。ここで、ＥＸＰＤは、最大画角射出瞳位置（最大画角光束における射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）であり、ＥＸＰＣは、近軸射出瞳位置（近軸光束における射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）である。
【００５７】
条件式（１）は、最大画角光束における撮像面Ｉと射出瞳の光軸ＡＸ上の距離と、軸上光束における撮像面Ｉと射出瞳の光軸ＡＸ上の距離との比を適切に設定するための条件式である。ここで、撮像面Ｉは、実際の設定撮像面ではなく、近軸撮像面のことを言うものとする。
【００５８】
条件式（１）の値が下限を上回ることで、適度に周辺光束の射出瞳位置を撮像面Ｉから遠ざけることができるため、テレセントリック特性に有利となる。一方、上限を下回ることで、周辺光束における射出瞳位置を無理に撮像面Ｉから遠ざける必要がなくなり、誤差感度の低減や近距離被写体への合焦時の性能劣化を小さくすることが可能となる。また、最像側レンズである第３レンズＬ３の周辺部の正のパワーを小さく抑えることができるため、最像側レンズである第３レンズＬ３の偏肉比を小さくすることができ、良好な成形性を確保することができる。
【００５９】
図２は、撮像レンズ１０の射出瞳位置を説明する参考図である。近軸像面ＩＣからの周辺光束（具体的には最大画角光束）のうち主光線が光軸ＡＸと交わる点が最大画角光束の射出瞳位置となっており、この射出瞳位置の近軸像面ＩＣからの光軸ＡＸ上の距離が最大画角射出瞳位置ＥＸＰＤとなっている。
【００６０】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（１）をより制限した下式（１）'を満足するものとする。
０．７０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜１．８０ … （１）'
【００６１】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（２）
０．０５＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．５０ … （２）
を満足する。ここで、ＳＡＧＩは、最大像高における撮像面Ｉの光軸方向の変位量であり、Ｙは、最大像高である。
【００６２】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（２）をより制限した下式（２）'を満足するものとする。
０．１０＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．４０ … （２）'
【００６３】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（３）
−８．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．０ … （３）
を満足する。ここで、ＲＩは、撮像面Ｉの曲率半径である。
【００６４】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（３）をより制限した下式（３）'を満足するものとする。
−７．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．５ … （３）'
【００６５】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（４）
０．３０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．５０ … （４）
を満足する。ここで、ＳＡＧＩは、最大像高における撮像面Ｉの光軸方向の変位量であり、ＳＡＧＬは、最大有効径における第３レンズＬ３の像側面３ａの光軸方向の変位量である。
【００６６】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（４）をより制限した下式（４）'を満足するものとする。
０．４０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．４ … （４）'
【００６７】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（５）
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （５）
を満足する。ここで、Ｙは、最大像高であり、ＥＸＰＣは、近軸射出瞳位置である。
【００６８】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（５）をより制限した下式（５）'を満足するものとする。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜１．５０ … （５）'
【００６９】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（６）
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．３０ … （６）
を満足する。ここで、ｆｂは、撮像レンズ１０のバックフォーカスであり、ｆは、撮像レンズ１０全系の焦点距離である。
【００７０】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（６）をより制限した下式（６）'を満足するものとする。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．２０ … （６）'
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の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通りである。
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
ＥＮＴＰ：入射瞳位置（第１面から入射瞳位置までの距離）
ＥＸＴＰ：射出瞳位置（撮像面から射出瞳位置までの距離）
Ｈ１ ：前側主点位置（第１面から前側主点位置までの距離）
Ｈ２ ：後側主点位置（最終面から後側主点位置までの距離）
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：軸上面間隔
Ｎｄ ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ ：レンズ材料のアッベ数
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１」で表す。
【数１】
ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数
【００７２】
（実施例１）
実施例１の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝２．３８ｍｍ
ｆＢ＝０．７６ｍｍ
Ｆ＝２．４
２Ｙ＝３．５ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４１ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．０７ｍｍ
Ｈ１＝−０．３１ｍｍ
Ｈ２＝−１．６３ｍｍ
【００７３】
実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。なお、絞りは開口絞りＳを意味し、撮面は撮像面Ｉを意味する。
〔表１〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1* 1.161 0.49 1.54470 56.2 0.66
2* 4.222 0.03 0.47
3(絞り) ∞ 0.07 0.45
4* 3.788 0.37 1.54470 56.2 0.48
5* -6.689 0.48 0.55
6* -1.910 0.54 1.63470 23.9 0.68
7* -5.978 0.74 1.15
8(撮面) -6.354
実施例１のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第1面
K=-0.25843E+01, A4=0.45319E-01, A6=-0.20599E+00, A8=-0.68537E+00,
A10=0.55464E+00
第2面
K=-0.30000E+02, A4=-0.21862E+00, A6=-0.77470E+00, A8=0.21693E+01,
A10=-0.14820E+01
第4面
K=0.15140E+02, A4=0.32865E-01, A6=-0.31885E+00, A8=0.40411E+01,
A10=-0.38145E+01
第5面
K=-0.30000E+02, A4=0.11738E+00, A6=0.87909E+00, A8=-0.25596E+01,
A10=0.94636E+01
第6面
K=-0.64696E+00, A4=-0.57777E+00, A6=0.63229E+00, A8=-0.51960E+01,
A10=0.14167E+02, A12=-0.20902E+02
第7面
K=0.25667E+02, A4=-0.11673E+00, A6=-0.31995E-01, A8=0.71497E-01,
A10=-0.51129E-01, A12=-0.17970E-03
なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０−０２）をＥ（たとえば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。
【００７４】
実施例１の単レンズデータを以下の表２に示す。
〔表２〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 1 2.784
2 4 4.497
3 6 -4.660
【００７５】
図３は、実施例１の撮像レンズ１１又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１１は、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第３レンズＬ３とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ３は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第３レンズＬ３の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００７６】
図４（Ａ）〜４（Ｃ）は、実施例１の撮像レンズ１１の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図４（Ｄ）及び４（Ｅ）は、実施例１の撮像レンズ１１のメリディオナルコマ収差を示している。
【００７７】
（実施例２）
実施例２の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝２．３９ｍｍ
ｆＢ＝０．６ｍｍ
Ｆ＝２．４
２Ｙ＝３．５ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４４ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．２６ｍｍ
Ｈ１＝−０．２３ｍｍ
Ｈ２＝−１．７８ｍｍ
【００７８】
実施例２のレンズ面のデータを以下の表３に示す。
〔表３〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1* 1.191 0.48 1.54470 56.2 0.68
2* 2.315 0.05 0.46
3(絞り) ∞ 0.07 0.44
4* 2.015 0.45 1.54470 56.2 0.50
5* -5.096 0.38 0.60
6* -2.010 0.90 1.63470 23.9 0.65
7* -9.570 0.60 1.32
8(撮面) -6.969
実施例２のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第1面
K=-0.23484E+01, A4=0.62251E-01, A6=-0.11697E+00, A8=-0.39497E+00,
A10=0.19543E+00
第2面
K=-0.41745E+01, A4=-0.11680E+00, A6=-0.65316E+00, A8=0.91685E+00,
A10=-0.75003E+00
第4面
K=0.45036E+01, A4=-0.67987E-01, A6=-0.42921E+00, A8=0.97000E+00,
A10=-0.76215E+00
第5面
K=-0.30000E+02, A4=-0.93881E-01, A6=0.38334E+00, A8=-0.22038E+01,
A10=0.35467E+01
第6面
K=-0.39257E+01, A4=-0.55727E+00, A6=0.50788E+00, A8=-0.59853E+01,
A10=0.16419E+02, A12=-0.25388E+02
第7面
K=-0.30000E+02, A4=-0.22108E-01, A6=-0.11785E+00, A8=0.11587E+00,
A10=-0.66301E-01, A12=0.14855E-01
【００７９】
実施例２の単レンズデータを以下の表４に示す。
〔表４〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 1 3.918
2 4 2.712
3 6 -4.203
【００８０】
図５は、実施例２の撮像レンズ１２又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１２は、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第３レンズＬ３とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ３は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第３レンズＬ３の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００８１】
図６（Ａ）〜６（Ｃ）は、実施例２の撮像レンズ１２の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図６（Ｄ）及び６（Ｅ）は、実施例２の撮像レンズ１２のメリディオナルコマ収差を示している。
【００８２】
（実施例３）
実施例３の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３ｍｍ
ｆＢ＝１．７３ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝４．５３６ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．７１ｍｍ
Ｈ１＝０．３８ｍｍ
Ｈ２＝−１．２７ｍｍ
【００８３】
実施例３のレンズ面のデータを以下の表５に示す。
〔表５〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(絞り) ∞ -0.06 0.53
2* 1.218 0.65 1.54470 56.2 0.56
3* 2.107 0.60 0.65
4* -801.679 0.61 1.54470 56.2 1.03
5* -3.248 1.72 1.33
6(撮面) -6.893
実施例３のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.83589E-01, A4=0.63341E-02, A6=0.17877E+00, A8=-0.62056E+00,
A10=0.16155E+01, A12=-0.18854E+01
第3面
K=0.43853E+01, A4=0.72575E-01, A6=-0.65234E-02, A8=-0.10661E+00,
A10=0.80743E+00, A12=-0.73994E+00
第4面
K=-0.94483E+05, A4=0.30860E-01, A6=-0.10667E+00, A8=0.14926E+00,
A10=-0.23616E+00, A12=0.18440E+00, A14=-0.66932E-01
第5面
K=-0.34691E+02, A4=-0.44080E-01, A6=0.55225E-01, A8=-0.22438E-01,
A10=-0.25165E-01, A12=0.21006E-01, A14=-0.51705E-02
【００８４】
実施例３の単レンズデータを以下の表６に示す。
〔表６〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 4.216
2 4 5.985
【００８５】
図７は、実施例３の撮像レンズ１３又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１３は、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第２レンズＬ２とを備える。全てのレンズＬ１，Ｌ２は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１の物体側には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第２レンズＬ２の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００８６】
図８（Ａ）〜８（Ｃ）は、実施例３の撮像レンズ１３の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図８（Ｄ）及び８（Ｅ）は、実施例３の撮像レンズ１３のメリディオナルコマ収差を示している。
【００８７】
（実施例４）
実施例４の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝４．６８ｍｍ
ｆＢ＝１．０３ｍｍ
Ｆ＝２．８８
２Ｙ＝６．９７３ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−３．８２ｍｍ
Ｈ１＝０．１６ｍｍ
Ｈ２＝−３．６５ｍｍ
【００８８】
実施例４のレンズ面のデータを以下の表７に示す。
〔表７〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(絞り) ∞ -0.01 0.81
2* 3.484 1.59 1.54470 56.2 0.85
3* -4.706 0.06 1.30
4* -7.921 0.40 1.63200 23.4 1.33
5* 6.574 0.26 1.54
6* 12.758 1.28 1.54470 56.2 1.77
7* -5.217 0.81 1.98
8* 3.523 0.73 1.54470 56.2 2.30
9* 2.618 0.40 3.06
10 ∞ 0.15 1.51630 64.1 3.47
11 ∞ 3.52
12(撮面) -9.840
実施例４のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第2面
K=0.26831E+00, A4=-0.49640E-02, A6=-0.35249E-02, A8=0.41901E-02,
A10=-0.30654E-02
第3面
K=0.34256E+01, A4=-0.34442E-02, A6=0.10763E-01, A8=-0.59391E-02,
A10=0.37082E-03
第4面
K=-0.17415E+02, A4=-0.23971E-01, A6=0.19654E-01, A8=-0.88369E-02,
A10=0.11981E-02
第5面
K=-0.19173E+02, A4=-0.59634E-02, A6=0.11854E-01, A8=-0.55652E-02,
A10=0.14173E-02, A12=-0.14817E-03
第6面
K=0.19634E+02, A4=-0.55092E-02, A6=0.37558E-02, A8=-0.64978E-03,
A10=0.16145E-03, A12=-0.16946E-04
第7面
K=-0.29973E+01, A4=-0.25718E-01, A6=0.83725E-02, A8=-0.20725E-02,
A10=0.44531E-03, A12=-0.20066E-04
第8面
K=-0.11658E+02, A4=-0.41840E-01, A6=-0.12657E-02, A8=0.82939E-03,
A10=-0.12381E-03, A12=0.92004E-05
第9面
K=-0.64839E+00, A4=-0.55582E-01, A6=0.72567E-02, A8=-0.83289E-03,
A10=0.59449E-04, A12=-0.19144E-05
【００８９】
実施例４の単レンズデータを以下の表８に示す。
〔表８〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.946
2 4 -5.624
3 6 6.973
4 8 -26.180
【００９０】
図９は、実施例４の撮像レンズ１４又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１４は、正の屈折力を有する両凸の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する両凹の第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する両凸の第３レンズＬ３と、負の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第４レンズＬ４とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ４は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１の物体側には、開口絞りＳが配置され、第４レンズＬ４の射出側面と凹の撮像面Ｉとの間には、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板Ｆが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。
【００９１】
図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）は、実施例４の撮像レンズ１４の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１０（Ｄ）及び１０（Ｅ）は、実施例４の撮像レンズ１４のメリディオナルコマ収差を示している。
【００９２】
（実施例５）
実施例５の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．５２ｍｍ
ｆＢ＝１．０４ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝５．７４４ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−２．８９ｍｍ
Ｈ１＝０．３７ｍｍ
Ｈ２＝−２．４８ｍｍ
【００９３】
実施例５のレンズ面のデータを以下の表９に示す。
〔表９〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(絞り) ∞ -0.05 0.67
2* 2.379 0.98 1.54470 56.2 0.67
3* -2.832 0.05 0.92
4* -3.018 0.30 1.63200 23.4 0.94
5* -235.830 0.27 1.07
6* -28.219 0.71 1.54470 56.2 1.29
7* -5.145 0.77 1.47
8* 7.781 0.68 1.54470 56.2 1.95
9* 8.171 1.04 2.34
10(撮面) -5.000
実施例５のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.12146E+01, A4=-0.12881E-01, A6=-0.21281E-01, A8=0.14977E-01,
A10=-0.45090E-01
第3面
K=0.77739E+01, A4=-0.87252E-01, A6=0.12099E+00, A8=0.10957E-01,
A10=-0.15074E-02
第4面
K=0.83353E+01, A4=0.60055E-02, A6=0.11417E+00, A8=0.13321E-01,
A10=-0.64017E-02
第5面
K=0.50000E+02, A4=0.75714E-01, A6=0.26850E-01, A8=-0.37066E-01,
A10=0.35778E-01, A12=-0.15596E-01
第6面
K=0.46169E+02, A4=-0.23820E-01, A6=0.29470E-01, A8=0.66328E-02,
A10=-0.58642E-02, A12=0.79812E-03
第7面
K=0.35966E+01, A4=-0.50298E-01, A6=0.32881E-01, A8=-0.89186E-02,
A10=0.58415E-02, A12=-0.12032E-02
第8面
K=-0.50000E+02, A4=-0.80417E-01, A6=0.42909E-02, A8=0.57286E-02,
A10=-0.22401E-02, A12=0.27244E-03
第9面
K=0.10651E+02, A4=-0.73689E-01, A6=0.14902E-01, A8=-0.29045E-02,
A10=0.40555E-03, A12=-0.36409E-04
【００９４】
実施例５の単レンズデータを以下の表１０に示す。
〔表１０〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 2.543
2 4 -4.840
3 6 11.426
4 8 185.132
【００９５】
図１１は、実施例５の撮像レンズ１５又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１５は、正の屈折力を有する両凸の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第２レンズＬ２と、正の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第３レンズＬ３と、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第４レンズＬ４とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ４は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１の物体側には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第４レンズＬ４の凹面（近軸で凹面であるが全体として凸面）と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００９６】
図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、実施例５の撮像レンズ１５の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１２（Ｄ）及び１２（Ｅ）は、実施例５の撮像レンズ１５のメリディオナルコマ収差を示している。
【００９７】
（実施例６）
実施例６の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝０．８４ｍｍ
ｆＢ＝０．９９ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝３ｍｍ
ＥＮＴＰ＝１．１９ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．４４ｍｍ
Ｈ１＝１．７４ｍｍ
Ｈ２＝０．１６ｍｍ
【００９８】
実施例６のレンズ面のデータを以下の表１３に示す。
〔表１１〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1* 1.702 0.40 1.72920 54.7 1.64
2* 0.597 1.02 1.02
3* 1.605 0.83 1.84670 23.8 0.76
4* 2.736 0.08 0.32
5(絞り) ∞ 0.09 0.23
6* 1.973 0.88 1.58910 61.1 0.39
7* -0.525 0.05 0.61
8* -1.511 0.35 1.84670 23.8 0.63
9* -6.628 0.99 0.93
10(撮面) -10.000
実施例６のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第1面
K=-0.19685E+01, A4=0.41315E-01, A6=-0.42606E-01, A8=-0.21322E-02,
A10=0.60628E-02, A12=-0.99529E-03
第2面
K=-0.83050E+00, A4=0.37019E-01, A6=-0.33652E-01, A8=-0.59534E+00,
A10=0.30779E+00, A12=0.66336E-01
第3面
K=0.23986E+01, A4=-0.16324E+00, A6=0.75684E+00, A8=-0.31843E+01,
A10=0.56471E+01, A12=-0.35225E+01
第4面
K=-0.17897E+02, A4=0.69636E+00, A6=-0.41079E+01, A8=0.55261E+02,
A10=-0.14580E+03
第6面
K=0.49674E+01, A4=0.88013E-01, A6=-0.78245E+00, A8=0.27750E+01,
A10=0.42642E+00
第7面
K=-0.64733E+00, A4=0.12551E+01, A6=-0.72027E+01, A8=0.37169E+02,
A10=-0.10538E+03, A12=0.11507E+03
第8面
K=-0.22819E+02, A4=-0.54575E+00, A6=-0.38032E+00, A8=0.18040E+01,
A10=-0.29671E+01, A12=-0.16462E+02
第9面
K=0.46532E+02, A4=-0.12441E+00, A6=0.43294E+00, A8=-0.10241E+01,
A10=0.68322E+00, A12=-0.13325E+00
【００９９】
実施例６の単レンズデータを以下の表１２に示す。
〔表１２〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 1 -1.487
2 3 3.434
3 6 0.810
4 8 -2.387
【０１００】
図１３は、実施例６の撮像レンズ１７又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１７は、負の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、負の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する両凸の第３レンズＬ３と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第４レンズＬ４とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ４は、プラスチック材料から形成されている。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第２レンズＬ２の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【０１０１】
図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）は、実施例６の撮像レンズ１７の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１４（Ｄ）及び１４（Ｅ）は、実施例７の撮像レンズ１７のメリディオナルコマ収差を示している。
【０１０２】
以下の表１３は、参考のため、各条件式（１）〜（６）に対応する各実施例１〜６の値をまとめたものである。
〔表１３〕
【０１０３】
なお、特許請求の範囲、実施例等に記載の近軸曲率半径の意味合いについて、実際のレンズ測定の場面においては、レンズ中央近傍（具体的には、レンズ外径に対して１０％以内の中央領域）での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。
【０１０４】
また、例えば２次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に２次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる（例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」（共立出版株式会社）のＰ４１〜４２を参照のこと）。
【０１０５】
また、上記実施例の撮像レンズ１１〜１５は、レンズＬ１〜Ｌ２（Ｌ３，Ｌ４）の２〜４枚のレンズで構成されているが、レンズＬ１〜Ｌ２（Ｌ３，Ｌ４）の前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…撮像レンズ、 １１−１７…撮像レンズ、 ５０…撮像ユニット、５１…固体撮像素子、 ５１ａ…光電変換部、 ６０…処理部、 Ｆ…平行平板、 Ｉ…撮像面、 Ｌ１−Ｌ４…レンズ、 ＡＸ…光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面が湾曲した固体撮像素子に結像させるための小型の撮像レンズ、及びこれを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサー或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサー等の固体撮像素子を用いた小型の撮像装置が、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯端末、さらにはノートパソコン等にも搭載されるようになり、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になっている。
【０００３】
このような撮像装置に用いられる固体撮像素子については、近年、画素サイズの小型化が進み、撮像素子の高画素化や小型化が図られている。さらに、撮像面を湾曲させることも可能になり（例えば特許文献１参照）、そのような撮像素子に最適な、小型で高性能を有する撮像レンズが求められるようになっている。
【０００４】
特許文献１では、固体撮像素子を多項式面形状に湾曲させることにより、レンズで発生する像面湾曲、歪曲収差をバランスよく補正し、小型で解像度の高い撮像装置を提供している。しかしながら、固体撮像素子はＣＩＦサイズ（３５２画素×２８８画素）、撮像レンズは１枚構成であるため、色収差は十分に補正されておらず、さらに高画素の固体撮像素子を用いて高性能を有する撮像装置を得ることは望めない。
【０００５】
特許文献２〜４には、コンパクトカメラやレンズ付きフィルムユニット用途の撮像レンズが開示されている。これらのうち、特許文献２の撮像レンズは、撮像面が湾曲し、撮影画角が７０度〜７５度程度で、Ｆ１０程度の明るさを有するものであり、特許文献３及び４の撮像レンズは、撮像面が湾曲し、撮影画角が７７度程度で、Ｆ５．７〜Ｆ６．２程度の明るさを有するものである。レンズ構成については、特許文献２の場合、開口絞り、正または負の第１レンズ、及び正の第２レンズからなる２枚構成となっており、特許文献３及び４の場合、正の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズ、及び開口絞りからなる後置絞りのトリプレット型レンズとなっている。
【０００６】
しかし、特許文献２〜４の撮像レンズは、いずれもＦ値が暗くなっており、これ以上Ｆ値を明るくしようとすると充分な性能を得ることができず、バックフォーカスも長いため、撮像レンズ及び撮像装置が大型化してしまう。
【０００７】
また、特許文献２〜４は、フィルムカメラ用の撮像レンズを対象としている。すなわち、撮像レンズで発生する像面湾曲にあわせて、フィルム面（撮像面）を湾曲させることにより、性能向上を図ることとしている。しかし、いずれもロールフィルムを使用する旧型カメラ用の撮像レンズであるため、かかるカメラの構造上、フィルム面は、画面長辺方向のみに湾曲するいわゆるシリンドリカルな撮像面になっている。そのため、画面長辺方向については、良好な性能が得られるものの、画面短辺方向については、撮像面が平面のままで性能向上が図れないばかりか、像面湾曲の補正状況によっては画像劣化を招く場合もあり得る。つまり、特許文献２〜４のように撮像面を長辺方向にのみ湾曲させるだけでは、画面全体にわたり高性能を得ることは難しい。そこで、レンズのＦ値を暗くして、平面方向のボケが目立たないように焦点深度を深く設定しているのが一般的であり、そのため、Ｆ値を明るくするのが困難であった。
【０００８】
さらに、特許文献２〜４に開示されたものは、前述の通りフィルムカメラ用の撮像レンズであるため、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はなっていない。一方、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においては、撮像面に入射する光束の主光線入射角の特性、いわゆるテレセントリック特性が悪くなると、光束が固体撮像素子に対し斜めより入射し、撮像面周辺部において実質的な開口効率が減少する現象（シェーディング）が生じ、周辺光量不足となってしまう。このため、小型の固体撮像素子用のレンズでは、最像側レンズの像側面を非球面形状とし、最像側レンズの周辺部を正の屈折力とすることで、撮像面への光線入射角を小さく抑えようとした設計が一般的である。しかし、周辺部を正の屈折力とすると、レンズ中心部と周辺部の厚みの比、いわゆる偏肉比が大きなレンズとなりがちで、このように偏肉比が大きいと成形性を損なう可能性があった。
【０００９】
なお、特許文献２には、フィルムカメラだけではなく、電子スチルカメラにも適用可能との記載がある。しかしながら、特許文献２に記載の撮像レンズについては、Ｆ１０程度で暗いことや、バックフォーカスが長く撮像レンズが大型であること、テレセントリック特性が充分良好とは言えないことなどから、固体撮像素子を使用した小型の撮像装置への適用は難しいと考えられる。
【００１０】
特許文献５には、撮像面が平面で小型な４枚構成のレンズが記載されている。特許文献５に記載の撮像レンズは、レンズ全長が短く小型ではあるものの、テレセントリック特性を補正するために、最像側レンズにおいて、周辺部の正のパワーが強くなっており、偏肉比が非常に大きくなってしまっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３５６１７５
【特許文献２】特開平８−３３４６８４
【特許文献３】特開平８−６８９３５
【特許文献４】特開２０００−２９２６８８
【特許文献５】特開２０１０−１０２１６２
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、撮像面が湾曲した固体撮像素子に結像するための撮像レンズであって、小型かつ高性能で、シェーディングを抑制でき、最像側レンズの偏肉比が小さく良好な成形性を持った撮像レンズを提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、上記のような撮像レンズを備える撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像レンズは、固体撮像素子に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、固体撮像素子の撮像面は、画面周辺部に向かう任意の断面で物体側へ倒れるように湾曲しており、２枚以上のレンズで構成され、最像側レンズと固体撮像素子との間以外の位置に開口絞りを有し、最像側レンズの像側面は、非球面形状を有し、以下の条件式が満足されている。
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
ただし、
ＥＸＰＤ：最大画角射出瞳位置
（最大画角光束における射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）
【００１５】
本発明の撮像レンズによる結像が行われる撮像面は、従来のフィルムカメラのような長辺方向のみの湾曲ではなく、光軸を中心とする３６０°度全ての方向に曲率を持つように湾曲した湾曲面を想定している。
【００１６】
固体撮像素子の撮像面が湾曲していることにより、小型化と高性能化とを両立させることができる。撮像面は、撮像レンズ側に湾曲させると、撮像面に入射する光束の主光線入射角の補正、いわゆるテレセントリック特性の補正に関して有利になる。つまり、撮像面が平面の場合より、周辺で撮像レンズ側に向かって湾曲している場合の方が、撮像面に入射する光束の主光線入射角が小さくなるため、撮像レンズでテレセントリック特性の補正を十分に行わなくても、開口効率が減少せずシェーディングの発生を抑えることができる。また、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差等の補正が容易になり、小型化も可能になる。本発明では、撮像面の湾曲形状が、画面の長辺方向と短辺方向のどちらも同様に画面周辺部に向かって物体側へ倒れるように湾曲していることを前提としているが、その形状は必ずしも球面形状である必要はなく、非球面形状、放物面形状、ＸＹ多項式面形状等、任意の数式で表現できる面形状であれば何でも良く、レンズ系で発生する像面湾曲の形状にフィットするような形状とすることで、画面全体にわたり性能を向上させることが可能となる。
【００１７】
本発明の撮像レンズは、２枚以上のレンズで構成され、最像側レンズと固体撮像素子との間以外の位置に開口絞りを有し、最像側レンズの像側面は、非球面形状を有する。本発明では、２枚以上のレンズを使用することにより、１枚構成のレンズと比較してより高性能化を図っている。また、最像側レンズと固体撮像素子との間に絞りを有する、いわゆる後置絞りとすると、撮像面への入射角度が非常に大きくなり、撮像面を湾曲しただけでは補いきれなくなってしまう。そのため、構成要素のレンズ（レンズ群）の間、または構成要素のレンズ（レンズ群）のうち最も物体側に開口絞りを有することが望ましい。さらに、最像側レンズの像側面を非球面形状とすることで、良好なテレセントリック特性を確保しつつ、湾曲した撮像面に適合する像面湾曲とすることが可能となる。
【００１８】
条件式（１）は、最大画角光束における撮像面と射出瞳の光軸上の距離と、軸上光束における撮像面と射出瞳の光軸上の距離との比を適切に設定するための条件式である。ここで、撮像面は、実際の設定撮像面ではなく、近軸撮像面のことを言うものとする。また、撮像レンズの最も像側の面と撮像面との間に、光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター、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、上記射出瞳位置と撮像面との距離を計算するものとする。
【００１９】
撮像レンズの全長を短縮化していくに従って、射出瞳位置は撮像面に近づいていくことになり、射出瞳位置が撮像面に近いと、テレセントリック特性は悪化してしまう。そこで、前述の通り、携帯電話向け等の小型の撮像レンズでは、周辺光束のテレセントリック特性を少しでも良好にするために、非球面形状を利用して最像側レンズの周辺部に正のパワーを持たせることで、周辺光束における射出瞳位置を撮像面から遠ざけているのが一般的である。しかし、軸上光束における射出瞳位置と周辺光束における射出瞳位置が大きく異なっているということは、軸上光束と周辺光束とで撮像レンズ系内部の屈折作用が大きく異なっていることになり、製造誤差感度の増大や近距離被写体への合焦時の性能劣化の増大を招くこととなる。そこで、撮像面が物体側へ倒れるように湾曲していることで、周辺光束のテレセントリック特性が良好となり、周辺光束における射出瞳位置を無理に撮像面から遠ざける必要がなくなる。
【００２０】
条件式（１）の値が下限を上回ることで、適度に周辺光束の射出瞳位置を撮像面から遠ざけることができるため、テレセントリック特性に有利となる。一方、上限を下回ることで、周辺光束における射出瞳位置を無理に撮像面から遠ざける必要がなくなり、誤差感度の低減や近距離被写体への合焦時の性能劣化を小さくすることが可能となる。また、最像側レンズの周辺部の正のパワーを小さく抑えることができるため、最像側レンズの偏肉比を小さくすることができ、良好な成形性を確保することができる。
【００２１】
また、上述のような観点から、より望ましくは、値ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣを下式の範囲とする。
０．７０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜１．８０ … （１）'
【００２２】
本発明の具体的な態様又は側面では、上記撮像レンズにおいて、湾曲した撮像面の湾曲量は、以下の条件式を満足する。
０．０５＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．５０ … （２）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における撮像面の光軸方向の変位量
Ｙ：最大像高
【００２３】
条件式（２）は、撮像面の湾曲量を適切に設定するための条件式である。下限を上回ると、撮像面の湾曲量を適度に維持することができ、撮像レンズでのテレセントリック特性や像面湾曲の補正負担が増大することを防げるため、ペッツバール和が小さくなり過ぎず、コマ収差や色収差を良好に補正できる。一方、上限を下回ると、撮像面の湾曲量が大きくなり過ぎず、像面湾曲の補正過剰を防ぐことができる。また、撮像レンズの最終面と撮像面とが近づきすぎるのを防ぎ、ＩＲカットフィルター等の平行平板を挿入するための空気間隔を充分に確保できる。
【００２４】
上述のような観点から、より望ましくは、値ＳＡＧＩ／Ｙを下式の範囲とする。
０．１０＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．４０ … （２）'
【００２５】
本発明の別の側面では、湾曲した撮像面は、球面形状を有し、以下の条件式を満足する。
−８．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．０ … （３）
ただし、
ＲＩ：撮像面の曲率半径
Ｙ：最大像高
【００２６】
撮像面を球面形状とすることで、撮像面が複雑な形状とならず、撮像面を湾曲させる製造プロセスの難易度を低減させることができる。
【００２７】
条件式（３）は、撮像面の湾曲量を適切に設定するための条件式である。下限を上回ると、撮像面の湾曲量を適度に維持することができ、撮像レンズでのテレセントリック特性や像面湾曲の補正負担を増大することを防げるため、ペッツバール和が小さくなり過ぎず、コマ収差や色収差を良好に補正できる。一方、上限を下回ると、撮像面の湾曲量が大きくなり過ぎて、像面湾曲の補正過剰となることを防ぐことができる。また、撮像レンズの最終面と撮像面とが近づきすぎるのを防ぎ、ＩＲカットフィルター等の平行平板を挿入するための空気間隔を充分に確保できる。
【００２８】
上述のような観点から、より望ましくは、値ＲＩ／Ｙを下式の範囲とする。
−７．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．５ … （３）'
【００２９】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式が満足される。
０．３０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．５０ … （４）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における撮像面の光軸方向の変位量
ＳＡＧＬ：最大有効径における最像側レンズの像側面の光軸方向の変位量
【００３０】
条件式（４）は最大像高での撮像面の変位量と、最大像高に結像する光束が通過する最像側レンズの像側面の最大有効径での変位量との比を適切に設定するための条件式である。下限を上回ることで必要以上に最像側レンズ像側面の周辺の変位量が大きくなりすぎず、像側面の周辺の正のパワーが強くなりすぎないため、歪曲収差やコマ収差を抑制できる。一方、上限を下回ることで、最像側レンズと撮像面の周辺部のクリアランスを十分確保することができるようになる。
【００３１】
上述のような観点から、より望ましくは、値ＳＡＧＬを下式の範囲とする。
０．４０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．４０ … （４）'
【００３２】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式が満足される。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （５）
ただし、
Ｙ：最大像高
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）
【００３３】
条件式（５）は撮像面サイズあたりの射出瞳位置を適切に設定するための条件式である。下限を上回ることで、射出瞳位置を適度に撮像面に近づけることができ、結果として撮像レンズ全長の短縮化を達成できる。一方、上限を下回ることで、過度に射出瞳位置が撮像面に近づくことがなくなり、撮像レンズの小型化と良好なテレセントリック特性を確保することができる。
【００３４】
上述のような観点から、より望ましくは、値Ｙ／ＥＸＰＣを下式の範囲とする。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜１．５０ … （５）'
【００３５】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式が満足される。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．３０ … （６）
ただし、
ｆｂ：撮像レンズのバックフォーカス
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
【００３６】
条件式（６）はレンズ系のバックフォーカスを適切に設定するための条件式である。下限を上回ることで、最像側レンズと撮像面が近づきすぎることがなくなり、光学的ローパスフィルターや赤外線カットフィルター等の平行平板を挿入するスペースを確保することができる。一方、上限を下回ることで、バックフォーカスが必要以上に大きくなりすぎず、結果的に撮像レンズ全長を短縮することができる。なお、ここでバックフォーカスとは、最像側レンズと撮像面の間に光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター、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の、最像側レンズと撮像面との光軸上の距離のことをいう。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
【００３７】
上述のような観点から、より望ましくは、値ｆｂ／ｆを下式の範囲とする。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．２０ … （６）'
【００３８】
本発明のさらに別の側面では、撮像レンズを構成する２枚以上のレンズの最も物体側に開口絞りを配置している。構成要素のレンズすなわちレンズ群の最も物体側に開口絞りを有することで、射出瞳位置を撮像面から遠ざけることができ、良好なテレセントリック特性を確保することができるようになる。
【００３９】
本発明のさらに別の側面では、撮像レンズを構成する２枚以上のレンズのうち最も物体側の第１レンズと第１レンズの像側に隣接する第２レンズとの間に開口絞りを配置している。第１レンズと第２レンズとの間に開口絞りを配置することで、第１レンズの物体側面を通過する周辺マージナル光線の屈折角が大きくなりすぎず、撮像レンズの小型化と良好な収差補正とを両立することができる。
【００４０】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述の撮像レンズと、固体撮像素子とを備える。本発明の撮像レンズを用いることで、小型かつ高性能で、シェーディングを抑制でき、良好な成形性を持った撮像レンズを有する撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の撮像装置を説明する図である。
【図２】周辺光束の射出瞳位置等を説明する図である。
【図３】実施例１の撮像レンズの断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、第１実施例の撮像レンズの収差図である。
【図５】実施例２の撮像レンズの断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施例の撮像レンズの収差図である。
【図７】実施例３の撮像レンズの断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は、第３実施例の撮像レンズの収差図である。
【図９】実施例４の撮像レンズの断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）は、第４実施例の撮像レンズの収差図である。
【図１１】実施例５の撮像レンズの断面図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｅ）は、第５実施例の撮像レンズの収差図である。
【図１３】実施例６の撮像レンズの断面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｅ）は、第６実施例の撮像レンズの収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、一本実施形態に係る撮像装置１００を示す断面図である。撮像装置１００は、画像信号を形成するための撮像ユニット５０と、撮像ユニット５０を適宜動作させることにより撮像装置１００として機能する処理部６０とを備える。
【００４３】
撮像ユニット５０は、被写体像を形成する撮像レンズ１０と、撮像レンズ１０によって形成された被写体像を検出するＣＭＯＳ型のイメージセンサーである固体撮像素子５１と、この固体撮像素子５１を湾曲した状態に保持する支持体５２と、この支持体５２を背後から支持するとともに配線等を設けた基板５３と、物体側からの光束を入射させる開口部ＯＰを有する遮光性の筐体５４とを備え、これらが一体的に形成されている。
【００４４】
撮像レンズ１０は、例えば、物体側から順に、第１レンズＬ１と、開口絞りＳと、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とを備える。
【００４５】
固体撮像素子５１は、受光部としての光電変換部５１ａを有し、その周囲には、信号処理回路５１ｂが形成されている。光電変換部５１ａは、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された撮像面Ｉを有する。また、信号処理回路５１ｂは、例えば、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部等で構成される。なお、固体撮像素子５１は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のイメージセンサーを適用したものでもよい。
【００４６】
支持体５２は、硬質の材料で形成され、固体撮像素子５１を光軸ＡＸのまわりに対称的に窪んだ凹形状に維持し固定する役割を有する。これにより、固体撮像素子５１の撮像面Ｉは、光軸ＡＸを含む任意の断面で中央の光軸ＡＸに向かうように撮像レンズ１０側に倒れた湾曲状態（具体的には半球状の凹面）となる。なお、支持体５２には、信号処理回路５１ｂの動作を制御する機能を有する信号処理回路５２ａを形成することができる。
【００４７】
基板５３は、支持体５２と筐体５４とを一方の面側に支持する本体部分５３ａと、本体部分５３ａの他方の面側に一端が接続されたフレキシブルプリント基板５３ｂとで構成されている。本体部分５３ａは、上記一方の面側でボンディングワイヤーＷを介して固体撮像素子５１と接続され、上記他方の面側でフレキシブルプリント基板５３ｂと接続されている。
【００４８】
なお、フレキシブルプリント基板５３ｂは、本体部分５３ａと不図示の外部回路（例えば、撮像ユニット５０を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路から固体撮像素子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、ＹＵＶその他のデジタル画素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。
【００４９】
筐体５４は、鏡枠５５に組み付けられた撮像レンズ１０を収納し保持している。筐体５４は、基板５３の固体撮像素子５１側の面に固体撮像素子５１を覆うように設けられている。すなわち、筐体５４は、裏面側において、固体撮像素子５１を囲むように広く開口されて支持基板５２ａに固定され、表面側において、所定サイズの開口ＯＰを有するフランジ付きの筒状に形成されている。筐体５４の内部には、撮像レンズ１０と固体撮像素子５１との間に挟まれて、赤外光カット機能を有する平行平板Ｆが固定・配置されている。平行平板Ｆは、撮像レンズ１０と同様に鏡枠５５に支持されている。
【００５０】
処理部６０は、制御部６１と、入力部６２と、記憶部６３と、表示部６４とを備える。制御部６１は、撮像ユニット５０に撮像動作を行わせる。入力部６２は、ユーザーの操作を受け付ける部分であり、記憶部６３は、撮像装置１００の動作に必要な情報、撮像ユニット５０によって取得した画像データ等を保管する部分であり、表示部６４は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。制御部６１は、例えば、撮像ユニット５０によって得た画像データに対して種々の画像処理を行うことができる。
【００５１】
なお、詳細な説明を省略するが、処理部６０の具体的な機能は、撮像装置１００がデジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ等のいずれに組み込まれるかに応じて適宜調整される。
【００５２】
以下、図１を参照して、実施形態の撮像レンズ１０について説明する。なお、図１で例示した撮像レンズ１０は、後述する実施例１の撮像レンズ１１と同一の構成となっている。
【００５３】
図１に示すように、実施形態の撮像レンズ１０は、固体撮像素子５１に被写体像を結像させるものであって、２枚以上のレンズ、具体的には第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とからなる。撮像レンズ１０は、実質的にパワーを持たない光学素子として、平行平板Ｆを含む。固体撮像素子５１の撮像面Ｉは、浅い凹の球面状に湾曲しており、光軸ＡＸのまわりに対称性を有する回転面となっている。撮像レンズ１０は、最像側レンズである第３レンズＬ３と固体撮像素子５１との間以外の位置、具体的には第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳを有する。撮像レンズ１０の最像側レンズである第３レンズＬ３の像側面３ｂは、非球面形状を有する。
【００５４】
撮像レンズ１０による像光を入射させる固体撮像素子５１の撮像面Ｉが湾曲していることにより、撮像レンズ１０等の小型化と高性能化とを両立させることができる。具体的には、撮像面Ｉが周辺で撮像レンズ１０側に向かって湾曲しているので、撮像面Ｉに入射する光束の主光線入射角が小さくなるため、撮像レンズ１０でテレセントリック特性の補正を十分に行わなくても、開口効率が減少せずシェーディングの発生を抑えることができる。また、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差等の補正が容易になり、撮像レンズ１０等の小型化も可能になる。
【００５５】
この撮像レンズ１０では、２枚以上のレンズ、具体的には３枚のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を使用して、例えば１枚のレンズで構成する場合に比較して高性能化を図っている。また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳを設けることで、撮像面Ｉへの光束の入射角度が非常に大きくなることを防止している。さらに、最像側レンズである第３レンズＬ３の像側面３ｂを非球面形状とすることで、良好なテレセントリック特性を確保しつつ、湾曲した撮像面Ｉに適合する像面湾曲とすることができる。
【００５６】
以上の撮像レンズ１０は、既に説明した条件式（１）
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
を満足する。ここで、ＥＸＰＤは、最大画角射出瞳位置（最大画角光束における射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）であり、ＥＸＰＣは、近軸射出瞳位置（近軸光束における射出瞳位置と撮像面との光軸上の距離）である。
【００５７】
条件式（１）は、最大画角光束における撮像面Ｉと射出瞳の光軸ＡＸ上の距離と、軸上光束における撮像面Ｉと射出瞳の光軸ＡＸ上の距離との比を適切に設定するための条件式である。ここで、撮像面Ｉは、実際の設定撮像面ではなく、近軸撮像面のことを言うものとする。
【００５８】
条件式（１）の値が下限を上回ることで、適度に周辺光束の射出瞳位置を撮像面Ｉから遠ざけることができるため、テレセントリック特性に有利となる。一方、上限を下回ることで、周辺光束における射出瞳位置を無理に撮像面Ｉから遠ざける必要がなくなり、誤差感度の低減や近距離被写体への合焦時の性能劣化を小さくすることが可能となる。また、最像側レンズである第３レンズＬ３の周辺部の正のパワーを小さく抑えることができるため、最像側レンズである第３レンズＬ３の偏肉比を小さくすることができ、良好な成形性を確保することができる。
【００５９】
図２は、撮像レンズ１０の射出瞳位置を説明する参考図である。近軸像面ＩＣからの周辺光束（具体的には最大画角光束）のうち主光線が光軸ＡＸと交わる点が最大画角光束の射出瞳位置となっており、この射出瞳位置の近軸像面ＩＣからの光軸ＡＸ上の距離が最大画角射出瞳位置ＥＸＰＤとなっている。
【００６０】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（１）をより制限した下式（１）'を満足するものとする。
０．７０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜１．８０ … （１）'
【００６１】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（２）
０．０５＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．５０ … （２）
を満足する。ここで、ＳＡＧＩは、最大像高における撮像面Ｉの光軸方向の変位量であり、Ｙは、最大像高である。
【００６２】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（２）をより制限した下式（２）'を満足するものとする。
０．１０＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．４０ … （２）'
【００６３】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（３）
−８．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．０ … （３）
を満足する。ここで、ＲＩは、撮像面Ｉの曲率半径である。
【００６４】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（３）をより制限した下式（３）'を満足するものとする。
−７．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．５ … （３）'
【００６５】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（４）
０．３０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．５０ … （４）
を満足する。ここで、ＳＡＧＩは、最大像高における撮像面Ｉの光軸方向の変位量であり、ＳＡＧＬは、最大有効径における第３レンズＬ３の像側面３ａの光軸方向の変位量である。
【００６６】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（４）をより制限した下式（４）'を満足するものとする。
０．４０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．４ … （４）'
【００６７】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（５）
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （５）
を満足する。ここで、Ｙは、最大像高であり、ＥＸＰＣは、近軸射出瞳位置である。
【００６８】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（５）をより制限した下式（５）'を満足するものとする。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜１．５０ … （５）'
【００６９】
実施形態の撮像レンズ１０は、上記の条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（６）
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．３０ … （６）
を満足する。ここで、ｆｂは、撮像レンズ１０のバックフォーカスであり、ｆは、撮像レンズ１０全系の焦点距離である。
【００７０】
撮像レンズ１０は、より望ましくは、上記条件式（６）をより制限した下式（６）'を満足するものとする。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．２０ … （６）'
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の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通りである。
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
ＥＮＴＰ：入射瞳位置（第１面から入射瞳位置までの距離）
ＥＸＴＰ：射出瞳位置（撮像面から射出瞳位置までの距離）
Ｈ１ ：前側主点位置（第１面から前側主点位置までの距離）
Ｈ２ ：後側主点位置（最終面から後側主点位置までの距離）
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：軸上面間隔
Ｎｄ ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ ：レンズ材料のアッベ数
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１」で表す。
【数１】
ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数
【００７２】
（実施例１）
実施例１の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝２．３８ｍｍ
ｆＢ＝０．７６ｍｍ
Ｆ＝２．４
２Ｙ＝３．５ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４１ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．０７ｍｍ
Ｈ１＝−０．３１ｍｍ
Ｈ２＝−１．６３ｍｍ
【００７３】
実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。なお、絞りは開口絞りＳを意味し、撮面は撮像面Ｉを意味する。
〔表１〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1* 1.161 0.49 1.54470 56.2 0.66
2* 4.222 0.03 0.47
3(絞り) ∞ 0.07 0.45
4* 3.788 0.37 1.54470 56.2 0.48
5* -6.689 0.48 0.55
6* -1.910 0.54 1.63470 23.9 0.68
7* -5.978 0.74 1.15
8(撮面) -6.354
実施例１のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第1面
K=-0.25843E+01, A4=0.45319E-01, A6=-0.20599E+00, A8=-0.68537E+00,
A10=0.55464E+00
第2面
K=-0.30000E+02, A4=-0.21862E+00, A6=-0.77470E+00, A8=0.21693E+01,
A10=-0.14820E+01
第4面
K=0.15140E+02, A4=0.32865E-01, A6=-0.31885E+00, A8=0.40411E+01,
A10=-0.38145E+01
第5面
K=-0.30000E+02, A4=0.11738E+00, A6=0.87909E+00, A8=-0.25596E+01,
A10=0.94636E+01
第6面
K=-0.64696E+00, A4=-0.57777E+00, A6=0.63229E+00, A8=-0.51960E+01,
A10=0.14167E+02, A12=-0.20902E+02
第7面
K=0.25667E+02, A4=-0.11673E+00, A6=-0.31995E-01, A8=0.71497E-01,
A10=-0.51129E-01, A12=-0.17970E-03
なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０−０２）をＥ（たとえば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。
【００７４】
実施例１の単レンズデータを以下の表２に示す。
〔表２〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 1 2.784
2 4 4.497
3 6 -4.660
【００７５】
図３は、実施例１の撮像レンズ１１又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１１は、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第３レンズＬ３とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ３は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第３レンズＬ３の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００７６】
図４（Ａ）〜４（Ｃ）は、実施例１の撮像レンズ１１の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図４（Ｄ）及び４（Ｅ）は、実施例１の撮像レンズ１１のメリディオナルコマ収差を示している。
【００７７】
（実施例２）
実施例２の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝２．３９ｍｍ
ｆＢ＝０．６ｍｍ
Ｆ＝２．４
２Ｙ＝３．５ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０．４４ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．２６ｍｍ
Ｈ１＝−０．２３ｍｍ
Ｈ２＝−１．７８ｍｍ
【００７８】
実施例２のレンズ面のデータを以下の表３に示す。
〔表３〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1* 1.191 0.48 1.54470 56.2 0.68
2* 2.315 0.05 0.46
3(絞り) ∞ 0.07 0.44
4* 2.015 0.45 1.54470 56.2 0.50
5* -5.096 0.38 0.60
6* -2.010 0.90 1.63470 23.9 0.65
7* -9.570 0.60 1.32
8(撮面) -6.969
実施例２のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第1面
K=-0.23484E+01, A4=0.62251E-01, A6=-0.11697E+00, A8=-0.39497E+00,
A10=0.19543E+00
第2面
K=-0.41745E+01, A4=-0.11680E+00, A6=-0.65316E+00, A8=0.91685E+00,
A10=-0.75003E+00
第4面
K=0.45036E+01, A4=-0.67987E-01, A6=-0.42921E+00, A8=0.97000E+00,
A10=-0.76215E+00
第5面
K=-0.30000E+02, A4=-0.93881E-01, A6=0.38334E+00, A8=-0.22038E+01,
A10=0.35467E+01
第6面
K=-0.39257E+01, A4=-0.55727E+00, A6=0.50788E+00, A8=-0.59853E+01,
A10=0.16419E+02, A12=-0.25388E+02
第7面
K=-0.30000E+02, A4=-0.22108E-01, A6=-0.11785E+00, A8=0.11587E+00,
A10=-0.66301E-01, A12=0.14855E-01
【００７９】
実施例２の単レンズデータを以下の表４に示す。
〔表４〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 1 3.918
2 4 2.712
3 6 -4.203
【００８０】
図５は、実施例２の撮像レンズ１２又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１２は、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第３レンズＬ３とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ３は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第３レンズＬ３の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００８１】
図６（Ａ）〜６（Ｃ）は、実施例２の撮像レンズ１２の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図６（Ｄ）及び６（Ｅ）は、実施例２の撮像レンズ１２のメリディオナルコマ収差を示している。
【００８２】
（実施例３）
実施例３の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３ｍｍ
ｆＢ＝１．７３ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝４．５３６ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．７１ｍｍ
Ｈ１＝０．３８ｍｍ
Ｈ２＝−１．２７ｍｍ
【００８３】
実施例３のレンズ面のデータを以下の表５に示す。
〔表５〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(絞り) ∞ -0.06 0.53
2* 1.218 0.65 1.54470 56.2 0.56
3* 2.107 0.60 0.65
4* -801.679 0.61 1.54470 56.2 1.03
5* -3.248 1.72 1.33
6(撮面) -6.893
実施例３のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.83589E-01, A4=0.63341E-02, A6=0.17877E+00, A8=-0.62056E+00,
A10=0.16155E+01, A12=-0.18854E+01
第3面
K=0.43853E+01, A4=0.72575E-01, A6=-0.65234E-02, A8=-0.10661E+00,
A10=0.80743E+00, A12=-0.73994E+00
第4面
K=-0.94483E+05, A4=0.30860E-01, A6=-0.10667E+00, A8=0.14926E+00,
A10=-0.23616E+00, A12=0.18440E+00, A14=-0.66932E-01
第5面
K=-0.34691E+02, A4=-0.44080E-01, A6=0.55225E-01, A8=-0.22438E-01,
A10=-0.25165E-01, A12=0.21006E-01, A14=-0.51705E-02
【００８４】
実施例３の単レンズデータを以下の表６に示す。
〔表６〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 4.216
2 4 5.985
【００８５】
図７は、実施例３の撮像レンズ１３又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１３は、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第２レンズＬ２とを備える。全てのレンズＬ１，Ｌ２は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１の物体側には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第２レンズＬ２の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００８６】
図８（Ａ）〜８（Ｃ）は、実施例３の撮像レンズ１３の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図８（Ｄ）及び８（Ｅ）は、実施例３の撮像レンズ１３のメリディオナルコマ収差を示している。
【００８７】
（実施例４）
実施例４の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝４．６８ｍｍ
ｆＢ＝１．０３ｍｍ
Ｆ＝２．８８
２Ｙ＝６．９７３ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−３．８２ｍｍ
Ｈ１＝０．１６ｍｍ
Ｈ２＝−３．６５ｍｍ
【００８８】
実施例４のレンズ面のデータを以下の表７に示す。
〔表７〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(絞り) ∞ -0.01 0.81
2* 3.484 1.59 1.54470 56.2 0.85
3* -4.706 0.06 1.30
4* -7.921 0.40 1.63200 23.4 1.33
5* 6.574 0.26 1.54
6* 12.758 1.28 1.54470 56.2 1.77
7* -5.217 0.81 1.98
8* 3.523 0.73 1.54470 56.2 2.30
9* 2.618 0.40 3.06
10 ∞ 0.15 1.51630 64.1 3.47
11 ∞ 3.52
12(撮面) -9.840
実施例４のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第2面
K=0.26831E+00, A4=-0.49640E-02, A6=-0.35249E-02, A8=0.41901E-02,
A10=-0.30654E-02
第3面
K=0.34256E+01, A4=-0.34442E-02, A6=0.10763E-01, A8=-0.59391E-02,
A10=0.37082E-03
第4面
K=-0.17415E+02, A4=-0.23971E-01, A6=0.19654E-01, A8=-0.88369E-02,
A10=0.11981E-02
第5面
K=-0.19173E+02, A4=-0.59634E-02, A6=0.11854E-01, A8=-0.55652E-02,
A10=0.14173E-02, A12=-0.14817E-03
第6面
K=0.19634E+02, A4=-0.55092E-02, A6=0.37558E-02, A8=-0.64978E-03,
A10=0.16145E-03, A12=-0.16946E-04
第7面
K=-0.29973E+01, A4=-0.25718E-01, A6=0.83725E-02, A8=-0.20725E-02,
A10=0.44531E-03, A12=-0.20066E-04
第8面
K=-0.11658E+02, A4=-0.41840E-01, A6=-0.12657E-02, A8=0.82939E-03,
A10=-0.12381E-03, A12=0.92004E-05
第9面
K=-0.64839E+00, A4=-0.55582E-01, A6=0.72567E-02, A8=-0.83289E-03,
A10=0.59449E-04, A12=-0.19144E-05
【００８９】
実施例４の単レンズデータを以下の表８に示す。
〔表８〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 3.946
2 4 -5.624
3 6 6.973
4 8 -26.180
【００９０】
図９は、実施例４の撮像レンズ１４又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１４は、正の屈折力を有する両凸の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する両凹の第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する両凸の第３レンズＬ３と、負の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第４レンズＬ４とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ４は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１の物体側には、開口絞りＳが配置され、第４レンズＬ４の射出側面と凹の撮像面Ｉとの間には、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板Ｆが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。
【００９１】
図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）は、実施例４の撮像レンズ１４の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１０（Ｄ）及び１０（Ｅ）は、実施例４の撮像レンズ１４のメリディオナルコマ収差を示している。
【００９２】
（実施例５）
実施例５の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝３．５２ｍｍ
ｆＢ＝１．０４ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝５．７４４ｍｍ
ＥＮＴＰ＝０ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−２．８９ｍｍ
Ｈ１＝０．３７ｍｍ
Ｈ２＝−２．４８ｍｍ
【００９３】
実施例５のレンズ面のデータを以下の表９に示す。
〔表９〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(絞り) ∞ -0.05 0.67
2* 2.379 0.98 1.54470 56.2 0.67
3* -2.832 0.05 0.92
4* -3.018 0.30 1.63200 23.4 0.94
5* -235.830 0.27 1.07
6* -28.219 0.71 1.54470 56.2 1.29
7* -5.145 0.77 1.47
8* 7.781 0.68 1.54470 56.2 1.95
9* 8.171 1.04 2.34
10(撮面) -5.000
実施例５のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第2面
K=-0.12146E+01, A4=-0.12881E-01, A6=-0.21281E-01, A8=0.14977E-01,
A10=-0.45090E-01
第3面
K=0.77739E+01, A4=-0.87252E-01, A6=0.12099E+00, A8=0.10957E-01,
A10=-0.15074E-02
第4面
K=0.83353E+01, A4=0.60055E-02, A6=0.11417E+00, A8=0.13321E-01,
A10=-0.64017E-02
第5面
K=0.50000E+02, A4=0.75714E-01, A6=0.26850E-01, A8=-0.37066E-01,
A10=0.35778E-01, A12=-0.15596E-01
第6面
K=0.46169E+02, A4=-0.23820E-01, A6=0.29470E-01, A8=0.66328E-02,
A10=-0.58642E-02, A12=0.79812E-03
第7面
K=0.35966E+01, A4=-0.50298E-01, A6=0.32881E-01, A8=-0.89186E-02,
A10=0.58415E-02, A12=-0.12032E-02
第8面
K=-0.50000E+02, A4=-0.80417E-01, A6=0.42909E-02, A8=0.57286E-02,
A10=-0.22401E-02, A12=0.27244E-03
第9面
K=0.10651E+02, A4=-0.73689E-01, A6=0.14902E-01, A8=-0.29045E-02,
A10=0.40555E-03, A12=-0.36409E-04
【００９４】
実施例５の単レンズデータを以下の表１０に示す。
〔表１０〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 2 2.543
2 4 -4.840
3 6 11.426
4 8 185.132
【００９５】
図１１は、実施例５の撮像レンズ１５又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１５は、正の屈折力を有する両凸の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第２レンズＬ２と、正の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第３レンズＬ３と、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第４レンズＬ４とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ４は、プラスチック材料から形成されている。第１レンズＬ１の物体側には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第４レンズＬ４の凹面（近軸で凹面であるが全体として凸面）と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【００９６】
図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、実施例５の撮像レンズ１５の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１２（Ｄ）及び１２（Ｅ）は、実施例５の撮像レンズ１５のメリディオナルコマ収差を示している。
【００９７】
（実施例６）
実施例６の撮像レンズの全体諸元を以下に示す。
ｆ＝０．８４ｍｍ
ｆＢ＝０．９９ｍｍ
Ｆ＝２．８
２Ｙ＝３ｍｍ
ＥＮＴＰ＝１．１９ｍｍ
ＥＸＴＰ＝−１．４４ｍｍ
Ｈ１＝１．７４ｍｍ
Ｈ２＝０．１６ｍｍ
【００９８】
実施例６のレンズ面のデータを以下の表１３に示す。
〔表１１〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1* 1.702 0.40 1.72920 54.7 1.64
2* 0.597 1.02 1.02
3* 1.605 0.83 1.84670 23.8 0.76
4* 2.736 0.08 0.32
5(絞り) ∞ 0.09 0.23
6* 1.973 0.88 1.58910 61.1 0.39
7* -0.525 0.05 0.61
8* -1.511 0.35 1.84670 23.8 0.63
9* -6.628 0.99 0.93
10(撮面) -10.000
実施例６のレンズ面の非球面係数を以下に示す。
第1面
K=-0.19685E+01, A4=0.41315E-01, A6=-0.42606E-01, A8=-0.21322E-02,
A10=0.60628E-02, A12=-0.99529E-03
第2面
K=-0.83050E+00, A4=0.37019E-01, A6=-0.33652E-01, A8=-0.59534E+00,
A10=0.30779E+00, A12=0.66336E-01
第3面
K=0.23986E+01, A4=-0.16324E+00, A6=0.75684E+00, A8=-0.31843E+01,
A10=0.56471E+01, A12=-0.35225E+01
第4面
K=-0.17897E+02, A4=0.69636E+00, A6=-0.41079E+01, A8=0.55261E+02,
A10=-0.14580E+03
第6面
K=0.49674E+01, A4=0.88013E-01, A6=-0.78245E+00, A8=0.27750E+01,
A10=0.42642E+00
第7面
K=-0.64733E+00, A4=0.12551E+01, A6=-0.72027E+01, A8=0.37169E+02,
A10=-0.10538E+03, A12=0.11507E+03
第8面
K=-0.22819E+02, A4=-0.54575E+00, A6=-0.38032E+00, A8=0.18040E+01,
A10=-0.29671E+01, A12=-0.16462E+02
第9面
K=0.46532E+02, A4=-0.12441E+00, A6=0.43294E+00, A8=-0.10241E+01,
A10=0.68322E+00, A12=-0.13325E+00
【００９９】
実施例６の単レンズデータを以下の表１２に示す。
〔表１２〕
レンズ 始面 焦点距離(mm)
1 1 -1.487
2 3 3.434
3 6 0.810
4 8 -2.387
【０１００】
図１３は、実施例６の撮像レンズ１７又は撮像ユニット５０の断面図である。撮像レンズ１７は、負の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第１レンズＬ１と、負の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する両凸の第３レンズＬ３と、負の屈折力を有し像側に凸でメニスカスの第４レンズＬ４とを備える。全てのレンズＬ１〜Ｌ４は、プラスチック材料から形成されている。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配置されている。本実施例において、撮像面Ｉは球面形状を有している。なお、第２レンズＬ２の凸面と凹の撮像面Ｉとの間には、図１に示す平行平板Ｆを配置することができる。
【０１０１】
図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）は、実施例６の撮像レンズ１７の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示し、図１４（Ｄ）及び１４（Ｅ）は、実施例７の撮像レンズ１７のメリディオナルコマ収差を示している。
【０１０２】
以下の表１３は、参考のため、各条件式（１）〜（６）に対応する各実施例１〜６の値をまとめたものである。
〔表１３〕
【０１０３】
なお、特許請求の範囲、実施例等に記載の近軸曲率半径の意味合いについて、実際のレンズ測定の場面においては、レンズ中央近傍（具体的には、レンズ外径に対して１０％以内の中央領域）での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。
【０１０４】
また、例えば２次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に２次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる（例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」（共立出版株式会社）のＰ４１〜４２を参照のこと）。
【０１０５】
また、上記実施例の撮像レンズ１１〜１５は、レンズＬ１〜Ｌ２（Ｌ３，Ｌ４）の２〜４枚のレンズで構成されているが、レンズＬ１〜Ｌ２（Ｌ３，Ｌ４）の前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…撮像レンズ、 １１−１７…撮像レンズ、 ５０…撮像ユニット、５１…固体撮像素子、 ５１ａ…光電変換部、 ６０…処理部、 Ｆ…平行平板、 Ｉ…撮像面、 Ｌ１−Ｌ４…レンズ、 ＡＸ…光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、
前記固体撮像素子の撮像面は、画面周辺部に向かう任意の断面で物体側へ倒れるように湾曲しており、
２枚以上のレンズで構成され、
最像側レンズと固体撮像素子との間以外の位置に開口絞りを有し、
前記最像側レンズの像側面は、非球面形状を有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
ただし、
ＥＸＰＤ：最大画角射出瞳位置
（最大画角光束における射出瞳位置と前記撮像面との光軸上の距離）
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と前記撮像面との光軸上の距離）
【請求項２】
前記湾曲した撮像面の湾曲量は、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。
０．０５＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．５０ … （２）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における前記撮像面の光軸方向の変位量
Ｙ：最大像高
【請求項３】
前記湾曲した撮像面は球面形状を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
−８．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．０ … （３）
ただし、
ＲＩ：前記撮像面の曲率半径
Ｙ：最大像高
【請求項４】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
０．３０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．５０ … （４）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における前記撮像面の光軸方向の変位量
ＳＡＧＬ：最大有効径における前記最像側レンズの像側面の光軸方向の変位量
【請求項５】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （５）
ただし、
Ｙ：最大像高
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と前記撮像面との光軸上の距離）
【請求項６】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．３０ … （６）
ただし、
ｆｂ：撮像レンズのバックフォーカス
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
【請求項７】
前記撮像レンズを構成する２枚以上のレンズの最も物体側に開口絞りを配置したことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項８】
前記撮像レンズを構成する２枚以上のレンズのうち最も物体側の第１レンズと前記第１レンズの像側に隣接する第２レンズとの間に開口絞りを配置したことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項９】
実質的にパワーを持たないレンズをさらに有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の撮像レンズと、前記固体撮像素子とを備える撮像装置。
【請求項１】
固体撮像素子に被写体像を結像させるための撮像レンズであって、
前記固体撮像素子の撮像面は、画面周辺部に向かう任意の断面で物体側へ倒れるように湾曲しており、
２枚以上のレンズで構成され、
最像側レンズと固体撮像素子との間以外の位置に開口絞りを有し、
前記最像側レンズの像側面は、非球面形状を有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．５０＜ＥＸＰＤ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （１）
ただし、
ＥＸＰＤ：最大画角射出瞳位置
（最大画角光束における射出瞳位置と前記撮像面との光軸上の距離）
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と前記撮像面との光軸上の距離）
【請求項２】
前記湾曲した撮像面の湾曲量は、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。
０．０５＜ＳＡＧＩ／Ｙ＜０．５０ … （２）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における前記撮像面の光軸方向の変位量
Ｙ：最大像高
【請求項３】
前記湾曲した撮像面は球面形状を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
−８．０＜ＲＩ／Ｙ＜−１．０ … （３）
ただし、
ＲＩ：前記撮像面の曲率半径
Ｙ：最大像高
【請求項４】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
０．３０＜ＳＡＧＩ／ＳＡＧＬ＜１０．５０ … （４）
ただし、
ＳＡＧＩ：最大像高における前記撮像面の光軸方向の変位量
ＳＡＧＬ：最大有効径における前記最像側レンズの像側面の光軸方向の変位量
【請求項５】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
０．４０＜Ｙ／ＥＸＰＣ＜２．００ … （５）
ただし、
Ｙ：最大像高
ＥＸＰＣ：近軸射出瞳位置
（近軸射出瞳位置と前記撮像面との光軸上の距離）
【請求項６】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
０．１５＜ｆｂ／ｆ＜１．３０ … （６）
ただし、
ｆｂ：撮像レンズのバックフォーカス
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
【請求項７】
前記撮像レンズを構成する２枚以上のレンズの最も物体側に開口絞りを配置したことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項８】
前記撮像レンズを構成する２枚以上のレンズのうち最も物体側の第１レンズと前記第１レンズの像側に隣接する第２レンズとの間に開口絞りを配置したことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項９】
実質的にパワーを持たないレンズをさらに有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の撮像レンズと、前記固体撮像素子とを備える撮像装置。
【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】
【公開番号】特開２０１３−２４８９２（Ｐ２０１３−２４８９２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６０５９（Ｐ２０１１−１５６０５９）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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