JP2007108534A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカシング動作を可能としながらも、よりコンパクトな構成を有する撮像装置を提供する。
【解決手段】アクチュエータ３０のヨーク３１が、第１レンズＬ１と第４レンズＬ４との外径差により生じた空間に配置されているので、コイル３３の巻線数の増大や長さの増大を図ることができ、駆動力を高めることができる。
【選択図】図２

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、小型の撮像装置に関し、特にオートフォーカス機構を備えた撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化に伴い、オートフォーカス機構（以降ＡＦ機構という）を備えた撮像装置が搭載された携帯電話機が普及しつつある。また、これらの撮像装置には、さらなる小型化への要求が高まっている。このようなＡＦ機構を有する撮像装置としては、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００４−３４７８９０号公報

しかるに、特許文献１に開示されている撮像装置は、撮像レンズを構成するレンズ群の外径がほぼ等しくなっており、その外側にレンズを駆動するための駆動手段を配置しているため、径方向の寸法が大きくなっている。ところが、例えば撮像装置を携帯電話等に搭載する場合など、搭載スペースが限られることから、他部品との干渉を回避するために、より小型の撮像装置が望まれているという実情がある。又、複数枚のレンズやガラスレンズをフォーカシングレンズ群として駆動させる場合、より強力なアクチュエータが必要となる。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、フォーカシング動作を可能としながらも、よりコンパクトな構成を有する撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像装置は、
複数のレンズより構成される撮像レンズと、
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子が実装され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、
前記固体撮像素子と前記撮像レンズの周囲を囲むように前記基板に固定された遮光部材からなる筐体、とを備え、
フォーカシング時には前記撮像レンズの一部または全体が光軸に沿って移動する撮像装置であって、
前記撮像レンズは、最も有効径の小さい最小有効径レンズ、および最も像側に最も有効径の大きい最大有効径レンズを有し、前記最小有効径レンズの外径と、前記最大有効径レンズの外径の差により前記最小有効径レンズ周囲に生ずる空間に、フォーカシング時に移動するフォーカシングレンズ群を駆動するためのアクチュエータの少なくとも一部を配置し、かつ、以下の条件式を満足することを特徴とする。
１．５ ＜ Ｘ／ＤＬ ＜ ２．０ （１）
１．５ ＜ Ｙ／ＤＬ ＜ ２．０ （２）
ここで、
ＤＬ：前記固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長
Ｘ：前記撮像素子矩形実効画素領域の長辺方向における前記撮像装置の大きさ
Ｙ：前記撮像素子矩形実効画素領域の短辺方向における前記撮像装置の大きさ

本発明によれば、前記最小有効径レンズの外径と、前記最大有効径レンズの外径の差により前記最小有効径レンズ周囲に生ずる空間に、フォーカシング時に移動するフォーカシングレンズ群を駆動するためのアクチュエータの少なくとも一部を配置しているので、撮像装置の外形寸法を小さく抑えながら、駆動力の高いアクチュエータを組み込むことができる。

更に、値Ｘ／ＤＬ及び値Ｙ／ＤＬが条件式（１）及び（２）の上限を下回ることで、フォーカシング機構を有しない固定焦点タイプの撮像装置並のコンパクト化を実現でき、それにより携帯電話機のごときコンパクトな装置に、オートフォーカス機構を有する撮像措置を組み込むことが可能となる。更に、値Ｘ／ＤＬ及び値Ｙ／ＤＬが条件式（１）及び（２）の下限を上回ることで、固体撮像素子の実装時における周囲のワイヤボンディングや筐体と基板との接着のためのスペース確保が容易になる。本発明は、フォーカシング機能を有する撮像装置でありながらも、条件式（１）、（２）を満たす小型サイズを実現するため、フォーカシングレンズ群を駆動するためのアクチュエータを、最も外径の小さいレンズの周辺部に配置している。

フォーカシングレンズ群が撮像レンズの一部のレンズの場合は、撮像レンズ全体を移動させる場合に比べて、フォーカシングレンズ群の重量を軽くすることができ、駆動に要する消費電力を小さく抑えることができる。また、フォーカシングレンズ群が撮像レンズ全体の場合は、レンズの一部を移動させる構成とは異なり、フォーカシング時のフォーカシングレンズ群の傾き誤差や光軸直交方向のシフト誤差に対する性能劣化が小さく、フォーカシングレンズ群の直進をガイドするための構造を簡易にすることができる。

ここで、最小有効径レンズとは、各レンズの物体側面および像側面の有効径（光軸からその面を通過する結像に寄与する光束の最大周辺光線までの距離を有効半径と呼び、その２倍を有効径と呼ぶ）の大きい方の径でそれぞれのレンズの有効径を比較した場合に、最も小さな有効径を有するレンズを言う。例えば図５（Ａ）に示す撮像レンズの例においては、第１レンズＬ１が最小有効径レンズであり、第４レンズＬ４が最大有効径レンズである。また、レンズ外径とは有効径の周囲のフランジ部を含んだ外径のことを言う。

図５（Ｂ）に示すように、撮像装置を撮像素子が実装された基板に向かって投影したときに、撮像素子矩形実効画素領域の長辺方向における撮像装置の大きさをＸとし、撮像素子矩形実効画素領域の短辺方向における撮像装置の大きさをＹとして、条件式（１）、（２）を規定する。ここで、Ｘ、Ｙについては、それぞれの方向における撮像装置の最大値とするが、撮像装置に接続されるフレキシブル基板や、撮像装置の外壁に形成された組付工程で用いる微小な凸部（Ａ）、外壁に固定された付加的な部品（Ｂ）などは、大きさを規定する上で撮像装置に含まないものとする。固体撮像素子の実効画素領域が矩形でない場合には、矩形に近似してＸ、Ｙを決めるものとする。

又、「最小有効径レンズの外径と最大有効径レンズの外径の差により最小有効径レンズ周囲に生じる空間」とは、「最小有効径レンズの外径と最大有効径レンズの外径の差により結果として最小有効径レンズ周囲に生じる空間」を含み、例えば最小有効径レンズ、最大有効径レンズがともに保持部材に保持されている場合には、その保持部材の外径の差により最小有効径レンズの周囲に生じる空間が、「最小有効径レンズの外径と最大有効径レンズの外径の差により最小有効径レンズ周囲に生じる空間」に相当する。

請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の発明において、前記撮像レンズは、最も物体側に正屈折力の第１レンズを有し、前記第１レンズの物体側または像側に開口絞りを有することを特徴とする。

最も物体側の第１レンズが正の屈折力を有することにより、撮像レンズ全体の全長を小さく抑えることができ、結果として撮像装置全体の高さ（撮像レンズ光軸方向の厚み）を小さくすることができる。また、開口絞りを前記第１レンズの物体側または像側に配置することで、撮像レンズを構成する各レンズの有効径が、最も物体側の第１レンズから最も像側のレンズに行くほど大きくなる構成となりやすい。したがって、アクチュエータを配置するスペースの確保がより容易になる。

請求項３に記載の撮像装置は、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、物体側から順に正屈折力の第１レンズ、負屈折力の第２レンズ、正屈折力の第３レンズを有し、前記最小有効径レンズは第１レンズであることを特徴とする。

物体側から順に最小有効径レンズである正屈折力の第１レンズ、負屈折力の第２レンズ、正屈折力の第３レンズを配置することで、バランスよく収差補正しながら、物体側から像側に行くにつれて、各レンズの有効径が徐々に大きくなる構成をとり易い。従って、フォーカシングレンズ群を駆動するためのアクチュエータの少なくとも一部を、第１レンズ周囲に配置しやすい撮像レンズとなる。

また、物体側にいわゆるトリプレット型のレンズ配置を有するこの構成は、球面収差やコマ収差、像面湾曲といった諸収差を良好に補正することができる構成である。更に、下記の条件式（３）を満足するような、第１レンズ、第２レンズのアッベ数設定とすれば、色収差が良好に補正できる構成となりより望ましい。より具体的には、条件式（３）の下限を上回ることで、軸上色収差、倍率色収差をバランス良く補正することができる。また条件式（３）の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。
２５ ＜ ν１−ν２ ＜ ６５ （３）
ただし、
ν１：前記第１レンズのアッベ数
ν２：前記第２レンズのアッベ数

請求項４に記載の撮像装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記撮像装置における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ので、より小型の撮像装置を得ることができる。ここで、「前記撮像装置におけるレンズ光軸方向の高さが１０［ｍｍ］以下」とは、前述の全ての構成を備えた撮像装置の光軸方向に沿った全長を意味するものとする。従って、例えば基板の表の面に筐体が設けられ、基板の背面に電子部品等が実装された場合にあっては、筐体の物体側となる先端部から基板背面上で突出する電子部品の先端部までの距離が１０［ｍｍ］以下となることを想定する。

本発明によれば、コンパクトな構成を有し、複数枚のレンズを駆動する場合でも十分な駆動力を発揮できるアクチュエータを搭載した撮像装置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を含む撮像装置５０の斜視図であり、図２は、図１の撮像装置５０をII-II線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。

上記撮像装置５０は、光電変換部５１ａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサ５１と、このイメージセンサ５１の光電変換部５１ａに被写体像を結像させる撮像レンズ１０と、イメージセンサ５１と撮像レンズ１０との間に配置されたＩＲカットフィルタＦと、表面にイメージセンサ５１を保持すると共に、裏面にその電気信号の送受を行う外部接続用端子５２ａを有する基板５２と、撮像レンズを支持する組立筐体２０と、フォーカシングレンズ群を駆動するアクチュエータ（フォーカスアクチュエータともいう）３０とを備え、これらが一体的に形成されている。尚、本撮像装置５０の光軸方向高さΔは、１０ｍｍ以下である。

上記イメージセンサ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、その周囲にはロジック部が（不図示）が形成されている。かかるロジック部は、所望の画像フォーマットの信号（例えば、ＹＵＶ信号やＲＧＢ信号）を出力するための信号処理回路等から構成されている。また、イメージセンサ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。イメージセンサ５１は、光電変換部５１ａからの信号電荷を所望の画像信号に変換し、ワイヤＷを介して基板５２上の所定の回路に出力する。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、表面に設けられた多数の信号伝達用パッドを有しており、これが前述したイメージセンサ５１からのワイヤＷと接続され、更に外部接続用端子５２ａと接続されている。

基板５２は、外部接続用端子５２ａを介して外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路からイメージセンサ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、所望の画像フォーマットの信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。

遮光性部材からなり撮像レンズ１０の周囲に配置された組立筐体２０は、イメージセンサ５１を囲うようにして配置され基板５２に対して接着剤Ｂを用いて下端が接着されてなる下筒２１Ａと、下筒２１Ａの上部に取り付けられた短円筒状の上筒２１Ｂとからなる外筒２１を含む。

図２において、下筒２１Ａの内周から光軸直交方向に延在するフランジ部２１ａには、ＩＲカットフィルタＦが取り付けられている。

組立筐体２０に対して移動可能に配置された移動筒２２は、大円筒部２２ａと、その上端に連結された小円筒部２２ｂと、その上端に形成された小フランジ部２２ｃと、大円筒部２２ａの下端から半径方向に延在する大フランジ部２２ｄと、大円筒部２２ａを塞ぐように接着剤Ｂにて接着された保持部材２２ｅとを有し、物体側から第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３，第４レンズＬ４の順序で、これらを固定的に内包保持している。小フランジ部２２ｃの中央開口が開口絞りＳとなっている。

第１レンズＬ１のフランジ部Ｌ１ｆは、第２レンズＬ２のフランジ部Ｌ２ｆの上部を内包するようにして突き当て嵌合している。又、第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆの上部は、第２レンズＬ２のフランジ部Ｌ２ｆの下部を内包するようにして突き当て嵌合している。更に、第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆの下部は、第４レンズＬ４のフランジ部Ｌ４ｆを内包するようにして突き当て嵌合している。第１レンズＬ１と第２のレンズＬ２の外径は、第３レンズＬ３の外径より若干小さくなっている。従って、第１レンズＬ１を小フランジ部２２ｃに突き当てるようにして、レンズＬ１〜Ｌ３を小円筒部２２ｂ内に組み付けたとき、移動筒２２に対するレンズの光軸は、小円筒部２２ｂの内周面と第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆの外径との嵌合により精度良く位置決めされ、且つフランジ部同士の嵌合によって、第３レンズＬ３の光軸と、第１レンズＬ１と第２のレンズＬ２の光軸が精度良く位置決めされることとなる。第４レンズＬ４の光軸は、フランジ部同士の嵌合によって、第３レンズＬ３の光軸と精度良く位置決めされる。

移動筒２２の小円筒部２２ｂの光軸直交方向外方には、円筒状のアクチュエータ３０が配置されている。アクチュエータ３０は、移動筒２２の大円筒部２２ａに取り付けられ光軸方向に延在するコイル３３と、上筒２１Ｂの上方においてコイル３３を内包するように配置された磁石３２と、磁石３２を支持すると共に、上方からコイル３３の内周までを覆うようにして、上筒２１Ｂに下端を取り付けられたヨーク３１とからなっている。なお、磁石３２を移動筒２２に取り付けて、コイル３３を上筒２１Ｂに取り付けても良い。

径の異なるドーナツ円板同士を連結位置の位相をずらせて連結した形状のばね部材２７は、その外周側を上筒部２１Ｂの下端近傍に固定し、その内周側を保持部材２２ｅの下面に固定している。一方、ばね部材２７に類似の形状を有するばね部材２８は、その外周側をヨーク３１の上面に固定し、その内周側を移動筒２２の上端に固定している。ばね部材２７，２８は、移動筒２２が光軸方向に移動することに応じて付勢力を発生するようになっている。

アクチュエータ３０のコイル３３のプラス端子は、移動筒２２の大円筒部２２ａを抜け保持部材２２ｅの外壁を延在する配線Ｈ１＋を介してばね部材２７に接続されている。更に、ばね部材２７は上筒２１Ｂの外壁を貫通し下筒２１Ａの外壁を延在するＨ２＋を介して基板５２に接続されている。又、コイル３３のマイナス端子は、移動筒２２の小円筒部２２ｂの外壁を延在する配線Ｈ１−を介してばね部材２８に接続されている。ばね部材２８はヨーク３１，上筒２１Ｂ、下筒２１Ａの外壁を延在するＨ２−を介して基板５２に接続されている。ボイスコイルモータの駆動原理は良く知られているので省略するが、外部よりばね部材２７，２８，配線Ｈ１＋、Ｈ２＋、Ｈ１−、Ｈ２−を介してコイル３３に電力を供給することで発生する磁力により、磁石３２に対してコイル３３を、供給された電力に応じて変位させることができるものである。

撮像レンズ１０は、物体側より順に、開口絞りＳ、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第１レンズ（最小有効径レンズ）Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズＬ２，正の屈折力を有する第３レンズＬ３、負の屈折力を有する第４レンズ（最大有効径レンズ）Ｌ４とを有している。本実施の形態では、レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４がフォーカシングレンズ群（可動レンズともいう）を構成するが、レンズＬ４に比べ、レンズＬ１〜Ｌ３の外径を小さくしているため、この外径差を利用して、大型のアクチュエータ３０を搭載できるようになっている。

この撮像レンズ１０は、開口絞りＳ及び各レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を光学系として、固体撮像素子に対して被写体像の結像を行うためのものである。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。

撮像レンズ１０とイメージセンサ５１との間において外筒２１のフランジ部２１ａに保持された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。

さらに、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間及び第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に、遮光マスクＳＭが配置されており、それにより固体撮像素子に近いレンズＬ３，Ｌ４有効径の外側に不要光が入射することを防止し、ゴーストやフレアの発生を抑えることができる。

本実施の形態によれば、アクチュエータ３０のヨーク３１が、第１レンズＬ１と第４レンズＬ４との外径差により生じた空間に配置されているので、コイル３３の巻線数の増大や長さの増大を図ることができ、駆動力を高めることができる。

上述した撮像装置５０の使用態様について説明する。図３は、撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。また、図４は携帯電話機１００の制御ブロック図である。

撮像装置５０は、例えば、撮像レンズにおける外筒２１の物体側端面が携帯電話機１００の背面（液晶表示部側を正面とする）に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置になるよう配設される。

撮像装置５０の外部接続用端子５２ａ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画像や映像等を表示する表示部７０と、外部サーバとの間の各種清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、或いは撮像装置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憶部（ＲＡＭ）９２とを備えている。

携帯電話機１００を把持する撮影者が、被写体に対して撮像装置５０の撮像レンズ１０の光軸を向けると、イメージセンサ５１に画像信号が取り込まれるが、例えば像面ＡＦ処理などを行うことで、ピントズレを検出できる。制御部１０１は、このピントズレを解消する方向にレンズＬ１〜Ｌ４を駆動するように、アクチュエータ３０に対して電力を供給するので、外部接続用端子５２ａより配線Ｈ１＋、Ｈ２＋、Ｈ１−、Ｈ２−を介してコイル３３に電力が供給される。このとき、磁石３２の周囲に配置されたヨーク３１により磁束密度が高められ、効率よく電力を磁力に変換できる。これにより発生した磁力と、変形したばね部材２７，２８の付勢力とを釣り合わせることにより、移動筒２２と共に最適な合焦位置にレンズＬ１〜Ｌ４を移動させ且つ保持することができるので、適切なオートフォーカス動作を実現できる。なお、電力供給の中断により、アクチュエータ３０の駆動力が消失すれば、移動筒２２は元の位置へと復帰する。

所望のシャッタチャンスで、図３に示すボタンＢＴを撮影者が押すことでレリーズが行われ、画像信号が撮像装置５０に取り込まれることとなる。撮像装置５０から入力された画像信号は、上記携帯電話機１００の制御系に送信され、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こととなる。

図６は、第２の実施の形態にかかる撮像装置５０’の断面図である。遮光性部材からなる組立筐体２０は、イメージセンサ５１を囲うようにして配置され基板５２に対して接着剤Ｂを用いて下端が接着されてなる下筒２１Ａと、下筒２１Ａの上部に取り付けられた短円筒状の上筒２１Ｂとからなる外筒２１と、下筒２１Ａの光軸直交方向内方に光軸位置調整可能に螺合取付され、上筒２１Ｂにより固定される内筒２１Ｃとを含む。内筒２１Ｃは、物体側から第２レンズＬ２，第３レンズＬ３，第４レンズ（最大有効径レンズ）Ｌ４の順序で、これらを固定的に内包保持している。

組立筐体２０に対して移動可能に配置された移動筒２２は、移動外筒２２Ａと、その内周に光軸位置調整可能に螺合した移動内筒２２Ｂとを有する。移動内筒２２Ｂは、フォーカシングレンズ群である第１レンズ（最小有効径レンズ）Ｌ１を保持しており、その上端に形成されたフランジ部２２ｃの中央開口が開口絞りＳとなっている。

第２レンズＬ２のフランジ部Ｌ２ｆは、第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆの上部を内包するようにして突き当て嵌合している。更に、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４は、スペーサＳＰを介在させながら内筒２１Ｃの内周面に嵌合することで、光軸直交方向に位置決めされている。

移動筒２２の移動外筒２２Ａの光軸直交方向外方には、円筒状のアクチュエータ３０が配置されている。アクチュエータ３０は、移動筒２２の移動外筒２２Ａのフランジ部に取り付けられ光軸方向に延在するコイル３３と、上筒２１Ｂの上方においてコイル３３を内包するように配置された磁石３２と、磁石３２を支持すると共に、上方からコイル３３の内周までを覆うようにして、上筒２１Ｂに下端を取り付けられたヨーク３１とからなっている。

径の異なるドーナツ円板同士を連結位置の位相をずらせて連結した形状のばね部材２７は、その外周側を上筒部２１Ｂの上面に固定し、その内周側を移動外筒２２Ａの下面に固定している。一方、ばね部材２７に類似の形状を有するばね部材２８は、その外周側をヨーク３１の上面に固定し、その内周側を移動内筒２２Ｂのフランジ部２２ｃに固定している。ばね部材２７，２８は、移動筒２２が光軸方向に移動することに応じて付勢力を発生するようになっている。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

不図示の電源より所定の電力がコイル３３に供給されると、磁石３２の周囲に配置されたヨーク３１により磁束密度が高められ、効率よく電力を磁力に変換できる。これにより発生した磁力と、変形したばね部材２７，２８の付勢力とを釣り合わせることにより、移動筒２２と共に最適な合焦位置にレンズＬ１を移動させ且つ保持することができるので、適切なオートフォーカス動作を実現できる。なお、電力供給の中断により、アクチュエータ３０の駆動力が消失すれば、移動筒２２は元の位置へと復帰する。

以下、上述した実施の形態に用いることができる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 ：固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長（＝ＤＬ）
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。

ただし、
Ａｉ ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数

（撮像レンズの実施例１）
第１の実施の形態に好適な実施例１のレンズデータを表１、表２に示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−０３）を用いて表すものとする。

表中の可変間隔ＡはｆＢを一定値としながら、無限遠方から至近距離までの被写体にフォーカシングさせるための可変間隔である。このＡの値を変える（すなわち開口絞りと第１レンズを物体側に繰出す）ことにより、無限遠方から至近距離までの任意の被写体にピントを合わせることができる。

図７は、実施例１の撮像レンズにおける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、Ｌ４は第４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やＩＲカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。図８は、実施例１の撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。図８（ａ）は物像間距離無限の被写体にフォーカシングした場合の収差図で、図８（ｂ）は絞りＳとレンズＬ１〜Ｌ４を一体で繰出し、物像距離１０ｃｍの被写体にフォーカシングした場合の収差図である。尚、以降の収差図において、球面収差図では、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。本実施例における条件式（３）の値（ν１−ν２）は、２６．０である。

（撮像レンズの実施例２）
第２の実施の形態に好適な実施例２のレンズデータを表３、表４に示す。

表中の可変間隔ＡはｆＢを一定値としながら、無限遠方から至近距離までの被写体にフォーカシングさせるための可変間隔である。このＡの値を変える（すなわち開口絞りと第１レンズを物体側に繰出す）ことにより、無限遠方から至近距離までの任意の被写体にピントを合わせることができる。

図９は、実施例２の撮像レンズにおける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、Ｌ４は第４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やＩＲカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。図１０は、実施例２の撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。図１０（ａ）は物像間距離無限の被写体にフォーカシングした場合の収差図で、図１０（ｂ）は絞りＳと第１Ｌ１を一体で繰出し、物像距離１０ｃｍの被写体にフォーカシングした場合の収差図である。本実施例における条件式（３）の値（ν１−ν２）は、２６．０である。

なお、上述した本実施の形態において、固体撮像素子としては、１／３．２型の３メガピクセルＣＭＯＳセンサ（画素ピッチ：２．２μｍ、実効画素数：２０４８×１５３６画素）を想定しており、撮像装置の条件式（１）、（２）のＸ及びＹに相当するサイズは共に９．５ｍｍ、光軸方向の高さは７．６ｍｍとなるように構成されている。よって、条件式（１）、（２）の値は、Ｘ／ＤＬ＝Ｙ／ＤＬ＝９．５ｍｍ／５．６３２ｍｍ＝１．６９となる。

ここで、上述の実施例１，２の撮像レンズにおいては、開口絞りを最も物体側に配置している。この結果、開口絞りをＬ１とＬ２の間に配置する構成に比べて、射出瞳位置を固体撮像素子から物体側へ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。固体撮像素子を用いる撮像レンズでは、撮像レンズの射出瞳位置を固体撮像素子から十分に物体側へ遠ざけることが重要である。ただし最近の技術では、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。

また、上述の実施例１、２の撮像レンズを構成する全てのレンズは、プラスチック材料から形成されている。ここで、プラスチック材料は温度変化時の屈折率変化がガラス材料に比べて大きいため、全てをプラスチックレンズで構成すると、周囲温度が変化した際に、撮像レンズレンズ全系の像点位置が変動してしまうという問題が生ずる。ただし、本発明の撮像装置はＡＦ機構を有するため、通常の使用時には問題とならないが、像点位置の変動分をフォーカシングレンズ移動量に見込んでおく必要があるので、モジュール高さの若干の増大につながってしまう。

この像点位置変動を小さく抑えるためには、一部または全部のレンズ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）とすればよい。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（Ｎｂ２Ｏ５）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。本発明においても、撮像レンズの一部または全部のレンズを、この無機粒子を分散させたプラスチック材料により形成することで、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。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、アクチュエータとしては、例示した上記実施の形態以外にも種々の駆動源を用いることができる。

本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。 図１の撮像装置５０をII-II線を含む面に沿って切断した断面図である。 撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。 携帯電話機１００の制御ブロック図である。 撮像レンズの有効径を説明するための図である。 条件式（１）、（２）の値を説明するための図である。 携帯電話機１００に用いることができる第２の実施の形態にかかる撮像装置５０’の図２と同様な断面図である。 実施例１の撮像レンズにおけるレンズの断面図である。 実施例１の撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。 実施例２の撮像レンズにおけるレンズの断面図である。 実施例２の撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

符号の説明

１０ 撮像レンズ
２０ 組立筐体
２１ 外筒
２１Ａ 下筒
２１Ｂ 上筒
２１Ｃ 内筒
２１ａ フランジ部
２２ 移動筒
２２Ａ 移動外筒
２２Ｂ 移動内筒
２２ａ 大円筒部
２２ｂ 小円筒部
２２ｃ フランジ部
２２ｃ 小フランジ部
２２ｄ 大フランジ部
２２ｅ 保持部材
２７ ばね部材
２８ ばね部材
３０ アクチュエータ
３１ ヨーク
３２ 磁石
３３ コイル
５０、５０’ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５１ａ 光電変換部
５２ 基板
５２ａ 外部接続用端子
６０ 入力部
７０ 表示部
８０ 無線通信部
９２ 記憶部
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
Ｂ 接着剤
ＢＴ ボタン
Ｆ ＩＲカットフィルタ
Ｈ１＋、Ｈ２＋、Ｈ１−、Ｈ２− 配線
Ｌ１〜Ｌ４ レンズ
Ｌ２ｆ フランジ部
Ｌ３ｆ フランジ部
Ｌ４ｆ フランジ部
Ｓ 開口絞り
ＳＭ 遮光マスク
ＳＰ スペーサ
Ｗ ワイヤ

Claims (4)

1. 複数のレンズより構成される撮像レンズと、
   固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子が実装され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、
   前記固体撮像素子と前記撮像レンズの周囲を囲むように前記基板に固定された遮光部材からなる筐体、とを備え、
   フォーカシング時には前記撮像レンズの一部または全体が光軸に沿って移動する撮像装置であって、
   前記撮像レンズは、最も有効径の小さい最小有効径レンズ、および最も像側に最も有効径の大きい最大有効径レンズを有し、前記最小有効径レンズの外径と、前記最大有効径レンズの外径の差により前記最小有効径レンズ周囲に生ずる空間に、フォーカシング時に移動するフォーカシングレンズ群を駆動するためのアクチュエータの少なくとも一部を配置し、かつ、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
   １．５ ＜ Ｘ／ＤＬ ＜ ２．０ （１）
   １．５ ＜ Ｙ／ＤＬ ＜ ２．０ （２）
   ここで、
   ＤＬ：前記固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長
   Ｘ：前記撮像素子矩形実効画素領域の長辺方向における前記撮像装置の大きさ
   Ｙ：前記撮像素子矩形実効画素領域の短辺方向における前記撮像装置の大きさ
2. 前記撮像レンズは、最も物体側に正屈折力の第１レンズを有し、前記第１レンズの物体側または像側に開口絞りを有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記撮像レンズは、物体側から順に正屈折力の第１レンズ、負屈折力の第２レンズ、正屈折力の第３レンズを有し、前記最小有効径レンズは第１レンズであることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記撮像装置における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請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
   
   

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