JP2006154767A - 撮像レンズ、撮像ユニット及び携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】諸収差が良好に補正された、３枚構成の撮像レンズ、それを備えた撮像ユニット及び携帯端末を提供する。
【解決手段】Ｒ１／ｆが上限を下回ることで、撮像レンズ全長の短縮が可能となり、像面湾曲を良好に補正することができる。一方、Ｒ１／ｆが下限を上回ることで、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることができる。更に、Ｄ２／ｆが上限を下回ることで、コマ収差や像面湾曲を良好に補正することができ、開口絞りと第１レンズおよび第２レンズとの距離が近くなるので第１レンズおよび第２レンズのレンズ外径が大きくならず撮像レンズの小型化に有利になる。一方、Ｄ２／ｆが下限を上回ることで、開口絞りを挿入するための間隔を十分確保できる。 ０．２０＜Ｒ１／ｆ＜０．４２ （１） ０．１０＜Ｄ２／ｆ＜０．４０ （２）ただし、Ｒ１ ：第１レンズの物体側面の曲率半径Ｄ２ ：第１レンズと第２レンズの軸上の空気間隔ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
【選択図】図５

Description

本発明は、ＣＣＤ型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた小型の撮像レンズ、撮像ユニットおよびこれを備える携帯端末に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化、小型化に伴い、撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される撮像レンズには、さらなる小型化への要求が高まっている。

このような用途の撮像レンズとしては、１枚あるいは２枚構成のレンズに比べ高性能化が可能ということで、３枚構成のレンズが知られている。物体側より順に、正屈折力を有する第１レンズ、負屈折力を有する第２レンズ、正屈折力を有する第３レンズからなるいわゆるトリプレットタイプの撮像レンズは、例えば特許文献１に開示されている。

また、物体側より順に、正屈折力を有する第１レンズ、正屈折力を有する第２レンズ、負屈折力を有する第３レンズからなるいわゆるテレフォトタイプの撮像レンズは、例えば特許文献２に開示されている。
特開２００１−７５００６号公報 特開２００３−３２２７９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているタイプの撮像レンズは、広い画角を確保しながら諸収差が良好に補正されたタイプではあるが、その一方では撮像レンズ全長（撮像レンズの最も物体側の面から像側焦点までの光軸上の距離）が比較的長く、小型化に必ずしも向いているとはいえなかった。また、特許文献２に記載されているタイプの撮像レンズは、撮像レンズ全長を短縮するのに有利な構成であるが、さらなる小型化には改善の余地があった。

本発明はこのような問題点に鑑み、従来タイプより小型でありながらも、諸収差が良好に補正された、３枚構成の撮像レンズ、それを備えた撮像ユニット及び携帯端末を提供することを目的とする。

ここで、小型の撮像レンズの尺度であるが、本発明では下式を満たすレべルの小型化を目指している。この範囲を満たすことで、撮像レンズ全長を短くでき相乗的にレンズ外径も小さくできる。これにより、撮像装置全体の小型軽量化が可能となる。
Ｌ／ｆ＜１．４０ （７）
ただし、
Ｌ：撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離

ここで、像側焦点とは撮像レンズに光軸と平行な平行光線が入射した場合の像点をいう。なお、撮像レンズの最も像側の面と像側焦点位置との間に、光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、または固体撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板が配置される場合には、平行平板部分は空気換算距離とした上で上記Ｌの値を計算するものとする。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
Ｌ／ｆ＜１．３０ （７’）

請求項１に記載の撮像レンズは、固体撮像素子に被写体像を結像する撮像レンズであって、
物体側より順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第１レンズ、開口絞り、正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズ、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第３レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．２０＜Ｒ１／ｆ＜０．４２ （１）
０．１０＜Ｄ２／ｆ＜０．４０ （２）
ただし、
Ｒ１ ：前記第１レンズの物体側面の曲率半径
Ｄ２ ：前記第１レンズと前記第２レンズの軸上の空気間隔
ｆ ：前記撮像レンズ全系の焦点距離

小型で収差の良好に補正された撮像レンズを得るための本発明の基本構成は、物体側より順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第１レンズ、開口絞り、正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズ、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第３レンズからなる。物体側より順に、第１レンズおよび第２レンズからなる正レンズ群と、像側に凹面を向けた負の第３レンズを配置する、いわゆるテレフォトタイプのこのレンズ構成は、撮像レンズ全長を短縮し小型化には有利な構成である。

収差補正に関しては、正の屈折力を第１レンズと第２レンズで分担しているので、球面収差やコマ収差の発生を抑えることができる。また、開口絞りが第１レンズと第２レンズの間に配置され、第１レンズは物体側に凸面を向けた形状、第２レンズは像側に凸面を向けたメニスカス形状であるため、倍率色収差や歪曲収差が補正しやすい構成である。

条件式（１）は、第１レンズの物体側の曲率半径を適切に設定するものである。Ｒ１／ｆが上限を下回ることで、撮像レンズ全長の短縮が可能となる。また、像面湾曲を良好に補正することができる。一方、Ｒ１／ｆが下限を上回ることで、高次の球面収差やコマ収差を小さく抑えることができる。また、曲率半径が小さくなりすぎずレンズの加工性もよくなる。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
０．２３＜Ｒ１／ｆ＜０．３８ （１’）

条件式(２)は、第１レンズと第２レンズの間隔を適切に設定しコマ収差や像面湾曲を良好に補正する条件である。Ｄ２／ｆが上限を下回ることで、コマ収差や像面湾曲を良好に補正することができる。また、開口絞りと第１レンズおよび第２レンズとの距離が近くなるので第１レンズおよび第２レンズのレンズ外径が大きくならず撮像レンズの小型化に有利になる。一方、Ｄ２／ｆが下限を上回ることで、開口絞りを挿入するための間隔を十分確保できる。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
０．１５＜Ｄ２／ｆ＜０．３ （２’）

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、下記の条件式を満足することを特徴とする。
−５＜Ｐ_air／Ｐ₀＜−１．３ （３）
ただし、
Ｐ₀ ：前記撮像レンズ全系の屈折力
Ｐ_air ：前記第１レンズの像側面（Ｒ２）と前記第２レンズの物体側面（Ｒ３）とにより形成されるいわゆる空気レンズの屈折力であり、また、屈折力とは焦点距離の逆数であり、上記Ｐ_airは、下記の（４）式で求めることができる。
Ｐ_air＝（１−Ｎ１）／Ｒ２＋（Ｎ２−１）／Ｒ３−｛（（１−Ｎ１）・（Ｎ２−１））／（Ｒ２・Ｒ３）｝・Ｄ２ （４）
ただし、
Ｎ１ ：前記第１レンズのｄ線に対する屈折率
Ｎ２ ：前記第２レンズのｄ線に対する屈折率
Ｒ２ ：前記第１レンズの像側面の曲率半径
Ｒ３ ：前記第２レンズの物体側面の曲率半径
Ｄ２ ：前記第１レンズと前記第２レンズの軸上の空気間隔

条件式（３）は、第１レンズと第２レンズで形成される空気レンズの屈折力を適切にすることにより、像面補正およびレンズの加工性を良好にするための条件である。Ｐ_air／Ｐ₀が上限を下回れば、空気レンズによる負の屈折力を維持できるためぺッツバール和が大きくなりすぎず、像面を平坦にすることができる。一方、Ｐ_air／Ｐ₀が下限を上回ると、空気レンズによる負の屈折力が強くなりすぎないので、絞りを挟む第２面と第３面の曲率半径が大きくでき、レンズの加工性が良くなる。更に、軸外で第２面と第３面が離れるので、軸上間隔を大きくしなくても絞りを挿入するための空気間隔を十分に確保でき、撮像レンズの小型化に有利になる。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
−４＜Ｐ_air／Ｐ₀＜−２ （３’）

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、下記の条件式を満足することを特徴とする。
−２．０＜ｆ３／ｆ＜−０．４ （５）
ただし、
ｆ３ ：前記第３レンズの焦点距離
ｆ ：前記撮像レンズ全系の焦点距離

条件式（５）は、第３レンズの屈折力を適切に設定するものである。ｆ３／ｆが下限を上回ることで、第３レンズの負の屈折力を適度に維持することができ、レンズ全長の短縮および像面湾曲や歪曲収差等の軸外諸収差の良好な補正に効果がある。一方、ｆ３／ｆが上限を下回ることで、第３レンズの負の屈折力が必要以上に大きくなりすぎず、結果として射出瞳位置を固体撮像素子から物体側ヘ遠ざけることができるため、固体撮像素子の撮像面周辺部に結像する光束の主光線入射角度（主光線と光軸のなす角度で光軸か光軸と平行な場合は０°）を小さく抑えることが可能となる。結果として、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）を抑制することができる。又、より望ましくは下式の範囲がよい。
−１．５＜ｆ３／ｆ＜−０．５ （５’）

請求項４に記載の撮像レンズは、請求項３に記載の発明において、前記第３レンズは両凹形状を有することを特徴とするので、負の屈折力が物体側面と像側面に分散されるため、像側面の曲率半径が小さくなりすぎずに、前記第３レンズの負の屈折力を強くできる。条件式（５）のもとで、前記第３レンズの負の屈折力を設定したとき、前記第３レンズの像側面の最凸部と撮像面との間隔をあけることができ、組付性や調整容易性に優れる撮像レンズを提供できる。

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、下記の条件式を満足することを特徴とする。
２０＜｛（ν１＋ν２）／２｝−ν３＜６５ （６）
ただし、
ν１ ：前記第１レンズのアッべ数
ν２ ：前記第２レンズのアッべ数
ν３ ：前記第３レンズのアッべ数

条件式（６）は、撮像レンズ全系の色収差を良好に補正する条件である。（６）式の値が下限を上回ることで、軸上色収差、倍率色収差をバランス良く補正することができる。一方、（６）式の値が上限を下回ることで入手性のよい光学材料によりレンズを構成することができる。また、より望ましくは下式の範囲がよい。
２５＜｛（ν１＋ν２）／２｝−ν３＜６５ （６’）

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、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズはプラスチック材料から形成されていることを特徴とする。

近年では、固体撮像装置全体の小型化を目的とし、同じ画素数の固体撮像素子であっても、画素ピッチが小さく、結果として撮像面サイズの小さいものが開発されている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像レンズは、全系の焦点距離を比例的に短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう。従って、手間のかかる研磨加工により製造するガラスレンズと比較すれば、第１レンズ、第２レンズおよび第３レンズを、射出成形により製造されるプラスチックレンズで構成することにより、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価に大量生産が可能となる。また、プラスチックレンズは非球面化が容易なため、収差補正上も有利である。更に、小径レンズであっても比較的容易に製造できるガラスモールドレンズを採用した場合と比較しても、プラスチックレンズはプレス温度を低くできることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数を減少させ、コスト低減を図ることができる。

なお、「プラスチック材料から形成されている」とは、プラスチック材料を母材として、その表面に反射防止や表面硬度向上を目的としてコーティング処理を行った場合を含むものとする。また、プラスチック材料の屈折率の温度変化を小さく抑えることを目的として、プラスチック材料中に無機微粒子を混合させた場合も含むものとする。

請求項７に記載の撮像ユニットは、光電変換部を備えた固体撮像素子と、請求項１〜６のいずれかに記載され、前記固体撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、前記固体撮像素子を保持すると共に電気信号の送受を行う外部接続用端子を有する基板と、物体側からの光入射用の開口部を有し遮光性部材からなる筐体と、が一体的に形成された撮像ユニットであって、前記撮像ユニットの前記撮像レンズ光軸方向の高さが１０[ｍｍ］以下であることを特徴とする。

本発明の撮像レンズを用いることで、より小型かつ高性能な撮像ユニットを得ることができる。

ここで、「光入射用の開口部」とは、必ずしも孔等の空間を形成するものに限らず、物体側からの入射光を透過可能な領域が形成された部分を指すものとする。又、「前記撮像ユニットの前記撮像レンズ光軸方向の高さが１０[ｍｍ］以下」とは、上記全ての構成を備えた撮像ユニットの光軸方向に沿った全長を意味するものとする。従って、例えば、基板の表の面に筐体が設けられ、基板の背面に電子部品等が実装された場合にあっては、筐体の物体側となる先端部から背面上で突出する電子部品の先端部までの距離（図２ではΔ）が１０［ｍｍ］以下となることを想定する。

請求項８に記載の携帯端末は、請求項７に記載の撮像ユニットを備えることを特徴とする。

本発明の撮像ユニットを用いることで、より小型かつ高性能な携帯端末を得ることができる。

本発明によれば、従来タイプより小型でありながらも、諸収差が良好に補正された、３枚構成の撮像レンズ、それを備えた撮像ユニット及び携帯端末を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像ユニット５０の斜視図であり、図２は、撮像ユニット５０の撮像光学系の光軸に沿った断面を模式的に示した図である。

図１に示すように、撮像ユニット５０は、光電変換部５１ａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型撮像素子５１と、この撮像素子５１の光電変換部５１ａに被写体像を撮像させる撮像レンズ１０と、撮像素子５１を保持すると共にその電気信号の送受を行う外部接続用端子（外部接続端子ともいう）５４（図１参照）を有する基板５２と、物体側からの光入射用の開口部を有し遮光部材からなる鏡筒としての筐体５３とを備え、これらが一体的に形成されている。

図２に示すように、撮像素子５１は、その受光側の平面の中央部に、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５１ａが形成されており、その周囲には信号処理回路５１ｂが形成されている。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、撮像素子５１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、ワイヤＷを介して基板５２に接続されている。撮像素子５１は、光電変換部５１ａ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Ｗを介して基板５２上の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、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。

基板５２は、その上面上で撮像素子５１及び筐体５３を支持する支持平板５２ａと、支持平板５２ａの下面（撮像素子５１と反対側の面）にその一端部が接続されたフレキシブル基板５２ｂとを備えている。

支持平板５２ａは、表裏面に設けられた多数の信号伝達用パッドを有しており、その上面側で前述した撮像素子５１のワイヤＷと接続され、下面側でフレキシブル基板５２ｂと接続されている。

図１において、フレキシブル基板５２ｂは、上記の如くその一端部が支持平板５２ａと接続され、その他端部に設けられた外部接続端子５４を介して支持平板５２ａと外部回路（例えば、撮像ユニットを実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路から撮像素子５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路ヘ出力したりすることを可能とする。さらに、フレキシブル基板５２ｂの長手方向の中間部が可撓性又は変形性を備え、その変形により、支持平板５２ａに対して外部接続端子５４の向きや配置に自由度を与えている。

図２において、筐体５３は、基板５２の支持平板５２ａにおける撮像素子５１が設けられた面上に、撮像素子５１を覆うようにして固定配置されている。即ち、筐体５３は、撮像素子５１側の部分が撮像素子５１を囲むように広く開口されると共に他端部が小開口を有するフランジ付き筒状に形成されており、支持平板５２ａ上に撮像素子５１側の端部が当接固定されている。なお、筐体５３の撮像素子５１側の端部が、撮像素子５１上における光電変換部５１ａの周囲に当接固定されていても艮い。

筐体５３は、小開口（光入射用の開口部）が設けられた他端部を物体側に向けて使用され、筐体５３の内部に、撮像レンズ１０と撮像素子５１との間に、ＩＲ（赤外線）カットフィルタＦが固定配置されている。

撮像レンズ１０は、物体側より順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第１レンズＬ１、開口絞りＳ、正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズＬ２、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第３レンズＬ３からなり、撮像素子に対して被写体像の結像を行う機能を有する。なお、図１では上側を物体側、下側を像側としており、図２における一点鎖線を各レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３の共通する光軸とする。

なお、図示は省略するが、第１レンズＬ１よりもさらに物体側に、外部からの不要光の入射をできるだけ少なくするための外部遮光マスクが設けられていても良い。又、開口絞りＳは、撮像レンズ全系のＦナンバーを決定する部材である。

レンズＬ１、Ｌ２は鏡枠５５により保持され、レンズＬ３は鏡枠５６により保持されている。それらの光軸と筐体５３の中心線とが一致した状態で、直列に配置した鏡枠５５，５６を、筐体５３のフランジに突き当てることで、筐体５３の内部において、各レンズＬ１〜Ｌ３を所定の光軸位置に位置決めできるようになっている。尚、レンズと鏡枠とを一体成形しても良い。

これらレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、図示は省略するが、例えば、各々の中心から所定範囲までが撮像レンズとしての機能を有する有効径の範囲に設定され、それよりも外側の部分が撮像レンズとして機能しないフランジ部に設定されていても良い。この場合、各レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、そのフランジ部の外周部を筐体５３の所定位置にはめ込むことによって、筐体５３の内部に保持可能となる。ＩＲカットフィルタＦは、例えば、略矩形状や円形状に形成された部材である。

近年では、撮像ユニット５０全体の小型化を目的とし、同じ画素数の固体撮像素子であっても、画素ピッチが小さく、結果として受光部（光電変換部）の画面サイズの小さいものが開発されている。このような画面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像レンズは、同じ画角を確保するためには、全系の焦点距離を短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう。従って、研磨加工により製造されるガラスレンズでは加工が困難となる。従って、各レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３はいずれもプラスチックを素材として射出成形により形成されていることが望ましい。尚、撮像ユニット５０として、温度変化時の撮像レンズ全系の像点位置変動を小さく抑えたい場合においては、第１レンズＬ１をガラスモールドレンズにしてもよい。

さらに、図示は省略するが、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間の各々に、遮光マスクが配置されていても良く、この場合には、固体撮像素子に近い第３レンズＬ３の撮像レンズ有効径の外側に不要光が入射することを防止して、ゴーストやフレアの発生を抑えることができる。

上述した撮像ユニット５０の動作について説明する。図３は、撮像ユニット５０を携帯端末或いは撮像装置としての携帯電話機１００に装備した状態を示す。また、図４は携帯電話機１００の制御ブロック図である。

撮像ユニット５０は、例えば、筐体５３の物体側端面が携帯電話機１００の背面（図３（ｂ）参照）に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置に配設される。

撮像ユニット５０の外部接続端子５４（図４では矢印）は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１側に出力する。

一方、携帯電話機１００は、図４に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等をキーにより支持入力するための入力部６０と、所定のデータの他に撮像した映像等を表示する液晶表示部７０と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像ユニット５０により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる及び一時記隠部（ＲＡＭ）９２とを備えている。

撮像ユニット５０から入力された画像信号は、上記携帯電話機１００の制御系により、記憶部９２に記憶されたり、或いは表示部７０で表示され、さらには、無線通信部８０を介して映像情報として外部に送信される。

（実施例）
以下、上述した実施の形態に好適な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
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 ：レンズ材料のアッべ数

各実施例において非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。

（実施例１）
実施例１にかかる撮像レンズのレンズデータを表１、２に示す。

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。

図５は実施例１の撮像レンズの断面図である。図中Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルターやＩＲカットフィルター等を想定した平行平板、５１ａは撮像素子５１の光電変換部である。図６は、実施例１の撮像レンズに関する収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。尚、以降の収差図において、球面収差図及びメリディオナルコマ収差図では、実線がｄ線、点線がｇ線を表し、非点収差図では、実線がサジタル像面、点線がメリディオナル像面を表すものとする。

（実施例２）
実施例２にかかる撮像レンズのレンズデータを表３、４に示す。

図７は実施例２の撮像レンズの断面図である。図中Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルターやＩＲカットフィルター等を想定した平行平板、５１ａは撮像素子５１の光電変換部である。図８は実施例２の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。

（実施例３）
実施例３にかかる撮像レンズのレンズデータを表５、６に示す、

図９は実施例３の撮像レンズの断面図である。図中Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す、また、Ｆは光学的ローパスフイルターやＩＲカットフイルター等の平行平板であり、ＣＧは撮像素子５１のシールガラスを想定した平行平板であり、５１ａは撮像素子５１の光電変換部である。図１０は実施例３の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。

（実施例４）
実施例４にかかる撮像レンズのレンズデータを表７、８に示す、

図１１は実施例４の撮像レンズの断面図である。図中Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す、また、Ｆは光学的ローパスフイルターやＩＲカットフイルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板であり、５１ａは撮像素子５１の光電変換部である。図１２は実施例４の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。

（実施例５）
実施例５にかかる撮像レンズのレンズデータを表９、１０に示す、

図１３は実施例５の撮像レンズの断面図である。図中Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｓは開口絞りを示す、また、Ｆは光学的ローパスフイルターやＩＲカットフイルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板であり、５１ａは撮像素子５１の光電変換部である。図１４は実施例５の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。

各条件式に対応する各実施例の値を表１１に示す。

上述の実施例１、２、３、４、５において、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２は、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。第３レンズＬ３は、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。プラスチックレンズはガラスレンズに比べ、飽和吸水率が大きいため、急激な湿度変化があると過渡的に吸水量の不均一分布が発生し、屈折率が均一にならず良好な結像性能が得られなくなる傾向がある。湿度変化による性能劣化を抑えるためには、飽和吸水率がすべて０．７％以下のプラスチック材料を用いることが望ましい。

また、プラスチック材料は温度変化時の屈折率変化が大きいため、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３の全てをプラスチックレンズで構成すると、周囲温度が大きく変化した場合に、撮像レンズ全系の像点位置が変動してしまう恐れがある。この像点位置変動が無視できない仕様の撮像ユニットにおいては、例えば正の第１レンズＬ１をガラス材料にて形成されるレンズ（例えばガラスモールドレンズ）とし、正の第２レンズＬ２と負の第３レンズＬ３をプラスチックレンズとし、かつ第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とで温度変化時の像点位置変動をある程度相殺するような屈折力配分とすることで、この温度特性の問題を軽減することができる。ガラスモールドレンズを用いる場合は、成形金型の消耗をできるだけ防ぐために、ガラス転移点（Ｔｇ）が４００℃以下のガラス材料を使用するのが望ましい。

また最近では、プラスチック材料中に無機微粒子を混合させ、プラスチック材料の屈折率の温度変化を小さく抑えることができることが分かってきた。詳細に説明すると、一般に透明なプラスチック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。プラスチック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、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して互いに打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が２０ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性のきわめて低いプラスチック材料となる。例えばアクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ₂０₅）の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折率変化を小さくすることができる。本実施例において、２枚の正レンズ（Ｌ１、Ｌ２）のうちの１枚、または全てのレンズ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）に、このような無機粒子を分散させたプラスチック材料を用いることにより、撮像レンズ全系の温度変化時の像点位置変動を小さく抑えることが可能となる。

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

本実施の形態にかかる撮像ユニット５０の斜視図である。 撮像ユニット５０の撮像光学系の光軸に沿った断面を模式的に示した図である。 撮像ユニットを適用した携帯電話の正面図（ａ）、及び撮像ユニットを適用した携帯電話の背面図（ｂ）である。 図３の携帯電話機の制御ブロック図である。 実施例１の撮像レンズの光軸方向断面図である。 実施例１の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。 実施例２の撮像レンズの光軸方向断面図である。 実施例２の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。 実施例３の撮像レンズの光軸方向断面図である。 実施例３の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。 実施例４の撮像レンズの光軸方向断面図である。 実施例４の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。 実施例５の撮像レンズの光軸方向断面図である。 実施例５の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ））である。

符号の説明

１０ 撮像レンズ
５０ 撮像ユニット
５１ 撮像素子
５１ａ 光電変換部
５１ｂ 信号処理回路
５２ 基板
５２ａ 支持平板
５２ｂ フレキシブル基板
５３ 筐体
５４ 外部接続端子
５５ 鏡枠
５６ 鏡枠
６０ 入力部
７０ 液晶表示部
８０ 無線通信部
９１ 記憶部
９２ 記憶部
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
ＣＧ シールガラス
Ｆ フィルタ
Ｌ１〜Ｌ３ レンズ
Ｓ 開口絞り
Ｗ ワイヤ

Claims (8)

1. 固体撮像素子に被写体像を結像する撮像レンズであって、
   物体側より順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第１レンズ、開口絞り、正の屈折力を有し像側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズ、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第３レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．２０＜Ｒ１／ｆ＜０．４２ （１）
   ０．１０＜Ｄ２／ｆ＜０．４０ （２）
   ただし、
   Ｒ１ ：前記第１レンズの物体側面の曲率半径
   Ｄ２ ：前記第１レンズと前記第２レンズの軸上の空気間隔
   ｆ ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
2. 下記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。
   −５＜Ｐ_air／Ｐ₀＜−１．３ （３）
   ただし、
   Ｐ₀ ：前記撮像レンズ全系の屈折力
   Ｐ_air ：前記第１レンズの像側面（Ｒ２）と前記第２レンズの物体側面（Ｒ３）とにより形成されるいわゆる空気レンズの屈折力であり、また、屈折力とは焦点距離の逆数であり、上記Ｐ_airは、下記の（４）式で求めることができる。
   Ｐ_air＝（１−Ｎ１）／Ｒ２＋（Ｎ２−１）／Ｒ３−｛（（１−Ｎ１）・（Ｎ２−１））／（Ｒ２・Ｒ３）｝・Ｄ２ （４）
   ただし、
   Ｎ１ ：前記第１レンズのｄ線に対する屈折率
   Ｎ２ ：前記第２レンズのｄ線に対する屈折率
   Ｒ２ ：前記第１レンズの像側面の曲率半径
   Ｒ３ ：前記第２レンズの物体側面の曲率半径
   Ｄ２ ：前記第１レンズと前記第２レンズの軸上の空気間隔
3. 下記の条件式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。
   −２．０＜ｆ３／ｆ＜−０．４ （５）
   ただし、
   ｆ３ ：前記第３レンズの焦点距離
   ｆ ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
4. 前記第３レンズは両凹形状を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズ。
5. 下記の条件式を満足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。
   ２０＜｛（ν１＋ν２）／２｝−ν３＜６５ （６）
   ただし、
   ν１ ：前記第１レンズのアッべ数
   ν２ ：前記第２レンズのアッべ数
   ν３ ：前記第３レンズのアッべ数
6. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズはプラスチック材料から形成されてい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。
7. 光電変換部を備えた固体撮像素子と、
   請求項１〜６のいずれかに記載され、前記固体撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、
   前記固体撮像素子を保持すると共に電気信号の送受を行う外部接続用端子を有する基板と、
   物体側からの光入射用の開口部を有し遮光性部材からなる筐体と、が一体的に形成された撮像ユニットであって、
   前記撮像ユニットの前記撮像レンズ光軸方向の高さが１０[ｍｍ］以下であることを特徴とする撮像ユニット。
8. 請求項７に記載の撮像ユニットを備えることを特徴とする携帯端末。
   

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