JP2007264498A - 撮像レンズ、光学モジュール、および携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】明るいレンズ系で全長が短く、諸収差が良好に補正され、製造工程も踏まえた公差感度の緩い設計を実現可能な撮像レンズ、光学モジュール、および携帯端末を提供する。
【解決手段】撮像レンズ１００が、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、開口絞り部１１０、物体側と像面側共に両凸の第1レンズ１２０、物体側が凸で像面側が凹の第２レンズ１３０、物体側が凹の第３メニスカスレンズ１４０、および物体側に凸となり両面非球面となる第４メニスカスレンズ１５０を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子を用いたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラといった全長の規制の厳しい撮像装置に係り、特に、携帯電話機等にも搭載可能な好適なレンズ全長および高い光学性能を有するデジタル入力機器（カメラモジュール）に適した撮像レンズ、光学モジュール、および携帯端末に関するものである。

近年、携帯電話の普及に伴い携帯端末に搭載するカメラモジュールの需要が高くなってきている。そして、この傾向はますます強くなると予想される。

また、撮像素子も進展して、より小型化し高画素化になってきている。このため、サイズについてもよりコンパクトにすることができるようになっている。
その結果、小型の撮像レンズが市場から要求されることとなった。

そしてコンパクトでありながら、求められる解像力や画像の品位の面でさらに高い性能を要求されるため、以下にあげる項目を満足しなければならない。

第１に高解像でなければならない。最近では、ピクセルピッチが２μｍを切るものが市場に出回るようになり、携帯電話にも３００万画素相当のカメラモジュールが小型で搭載されるようになってきている。
そのため、レンズ系でもコンパクト性を保ちながら撮像素子に合った十分な収差補正をする必要がある。

第２に、明るいレンズ系でなければならない。現在、撮像素子の小型化、高画質化が進むに伴ってピクセルピッチが狭くなっているため、フォトセンサ毎の受光量が少なくなってきている。このことはそのままノイズの増大につながるため、撮像素子に効率的に光を入れる必要がある。明るいレンズ系を実現するためには、二つの手段が考えられる。

第１に像側テレセントリック性の維持である。現在マイクロレンズの適用により撮像素子への光線の入射角度はかなり許容されてきてはいるが、本来最も感度が良いのは撮像素子に対して光軸と水平に主光線が入射する場合である。つまり射出瞳位置を撮像素子から離すことで撮像素子への光線の入射角度を抑えることができる。

第２にFナンバーを小さくする。現在携帯カメラはFナンバー：2.8が主流であるが撮像素子の小型化に伴って周辺でのノイズが目立ってきている。これからはＤＳＣのトレンドが高感度に移行しているように携帯カメラにおいてもますます低照度での画質が要求されることとなる。つまり撮像素子の改善と同時にレンズ系での明るさを保持する必要がある。

さらに、撮像レンズを低コストに抑える要求もある。レンズが５枚構成ではコストが高く全長も長くなってしまい本発明の趣旨から外れてしまう。樹脂レンズ３枚では高画素に対応した十分な性能がでない。
そこで、ガラスも視野に入れた４枚構成とすることが実用的である。

４枚構成を採用した撮像レンズとしては、物体側に絞りを配置した、いわゆる前絞りにした４枚構成の撮像レンズが、たとえば特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示された第１の撮像レンズは、物体側から像面側へと順に開口絞りと、負の屈折力を有する第１レンズと、この第１レンズと接合あるいは分離して配される正の屈折力を有する第２レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正の屈折力を有する第３レンズと、少なくとも一つの屈折面を非球面形状とした弱い負の屈折力を有する第４レンズとを有している。

さらに、４枚構成の撮像レンズとしては、以下に示すような構成を有する第２から第４の撮像レンズが種々提案されている。

第２の撮像レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ、絞り、負の屈折力を有する第２レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズ、および像面側に凹面を向け少なくとも１面が非球面とされた屈折力の弱いメニスカス形状のプラスチックからなる第４レンズを配列されてなる、全長の短い単焦点レンズである。

第３の撮像レンズは、最も物体側に開口絞りを配し、以降物体側より順に、第１レンズ群、第２レンズ群、及び第３レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は物体側より順に、正の屈折力を有する（以下正レンズ）第１レンズ、および第１レンズと接合あるいは分離して構成される負の屈折力を有する（以下負レンズ）第２レンズを配して構成され、第２レンズ群は少なくとも１つの屈折面を非球面形状とした正レンズである第３レンズのみで構成され、第３レンズ群は少なくとも１つの屈折面を非球面形状とした負レンズである第４レンズのみで構成される。

第４の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズとしての物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、明るさ絞りと、第２レンズとしての像側に凸面を向けたメニスカスレンズと、第３レンズとしての像側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、第４レンズとしての負レンズを配置して構成した結像光学系である。
特開２００４−１８４９８７号公報

しかしながら、上述した各撮像レンズでは、絞りをレンズ内に配置すると収差を抑えながら撮像素子への入射角を抑えることが困難である。
貼り合わせレンズを使用すると携帯カメラモジュールを想定した場合、厳しい環境試験に接着が悪影響を与える恐れもある。さらにFナンバーが３．０以上となると撮像素子のピクセルピッチが小さくなるとノイズが目立ってくる。

本発明の目的は、明るいレンズ系で全長が短く、諸収差が良好に補正され、製造工程も踏まえた公差感度の緩い設計を実現可能な撮像レンズ、光学モジュール、および携帯端末を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズであって、前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、開口絞りと、物体側と像面側共に凸の第１レンズと、物体側が凸で像面側が凹の第２レンズと、物体側が凹の第３レンズと、物体側が凸で両面非球面の第４レンズと、を含む。

好適には、前記撮像光学系において第２レンズ、第３レンズ、第４レンズは樹脂により形成されている。

好適には、前記撮像光学系において、絞りから像面までの距離の全長をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式（１）を満足する。
１．０＜Ｌ／ｆ＜１．５ …（１）

好適には、前記撮像光学系において、中心から最周辺10割までの像高をＹ、絞りから像面までの距離の全長をＬとするとき下記の条件式（２）を満足する。
１．９×Y ＜ L ＜ ２．３×Y …（２）

好適には、前記撮像光学系において、撮像素子の画素ピッチをＰ、ＦナンバーをFnoとするとき下記の条件式（３）を満足する。
３．８[μｍ] ＜ P[μｍ]×Fno ＜ １０．１５[μｍ] …（３）

好適には、前記撮像光学系において下記の条件式（４）、および（５）を満足する。
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．０ …（４）
０．７５＜｜ｆ２｜／ｆ＜１．７５ …（５）
ただし、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離を、ｆ２は前記第２レンズの焦点距離をそれぞれ表している。

本発明の第２の観点の光学モジュールは、撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズと、前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、開口絞りと、物体側と像面側共に凸の第１レンズと、物体側が凸で像面側が凹の第２レンズと、物体側が凹の第３レンズと、物体側が凸で両面非球面の第４レンズと、を含む。

本発明の第３の観点の携帯端末は、光学モジュールと、前記光学モジュールを収納する筐体と、を有し、前記光学モジュールは、撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズと、前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、開口絞りと、物体側と像面側共に凸の第１レンズと、物体側が凸で像面側が凹の第２レンズと、物体側が凹の第３レンズと、物体側が凸で両面非球面の第４レンズと、を含む。

好適には、電力供給手段を有し、前記光学モジュールは前記電力供給手段により電力の供給を受ける。

本発明によれば、明るいレンズ系で全長が短く、諸収差が良好に補正され、安価で生産効率の高い撮像レンズを提供することができる。その結果、情報端末、携帯電話機等に搭載可能なコンパクトな撮像レンズを実現することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

図１は、本実施形態に係る撮像レンズの基本構成を示す図である。

この撮像レンズ１００は、図１に示すように、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、開口絞り部１１０、物体側と像面側共に両凸の第1レンズ１２０、物体側が凸で像面側が凹の第２レンズ１３０、さらに物体側に凹となる第３メニスカスレンズ１４０、物体側に凸となり両面非球面となる第４メニスカスレンズ１５０、および撮像部１６０により構成されている。

すなわち、本実施形態においては、撮像光学系が、物体側ＯＢＪＳ から順に配置され、第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、第４レンズ１５０の計４枚のレンズで構成されている。

たとえば、第１レンズ１２０は、物体側と像面側共に凸面であり両側を非球面としたパワーが正となるレンズにより構成される。
第２レンズ１３０は、物体側に凸面のメニスカスであり両面を非球面としたパワーが負となるレンズにより構成される。
第３レンズ１４０は、物体側に凹となるパワーが正の両面非球面のメニスカスレンズにより構成される。
第４レンズ１５０は、物体側に凸となるパワーが負の両面非球面のメニスカスレンズにより構成される。
たとえば、第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０ および第４レンズ１５０は樹脂により形成される。

撮像部１６０ は、第４レンズ１５０側から、ガラス製の平行平面板（カバーガラス）１６１と、たとえばＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子１６２が順に配置されている。
撮像光学系を介した被写体（物体）からの光が、撮像素子１６２の撮像面１６２ａ上に結像される。

以上の第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、および第4レンズ１５０を有する撮像光学系により、全長が短く諸収差が良好に補正された撮像レンズを実現している。

以上のような構成を有する本実施形態に係る撮像レンズ１００は、携帯電話機等に搭載可能なようにコンパクト化を実現し、全長が短く、諸収差が良好に補正され、生産性を高くするため、以下に説明するような、各種条件が設定されている。以下に、本実施形態に係る撮像レンズ１００ において設定された各条件について説明する。

本実施形態の撮像光学系において、絞りから像面までの距離の全長をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式（１）を満足する。
１．０＜Ｌ／ｆ＜１．５ …（条件式１）

上記条件式（１）は、最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離と焦点距離の比で規定した撮像レンズの光軸方向の寸法に関する条件式であり、上限を超えると撮像レンズの光軸方向の寸法が長くなりすぎて、小型化が困難となる。下限を超えると焦点距離が長くなり携帯カメラモジュールに必要な十分な画角を得られなくなる。さらに、性能を維持することが困難なうえに、各レンズにおいて十分な肉厚もしくはコバ厚を確保できなくなってしまう。

また、本実施形態の撮像光学系において、中心から最周辺10割までの像高をY、絞りから像面までの距離の全長をLとするとき下記の条件式（２）を満足する。
１．９×Y ＜ L ＜ ２．３×Y …（条件式２）

上記条件式（２）は、最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離と最大像高の比で規定した撮像レンズの光軸方向の寸法に関する条件式であり、上限を超えると撮像レンズの光軸方向の寸法が長くなりすぎて、小型化が困難となる。

本実施形態の撮像レンズ１００は、撮像レンズの明るさに関して下記条件式（３）を満足している。

本実施形態の撮像光学系において、撮像素子のピクセルピッチをP、FナンバーをFnoとするとき下記の条件式（３）を満足する。
３．８[μｍ] ＜ P[μｍ]×Fno ＜ １０．１５[μｍ] …（条件式３）

上記条件式（３）は、撮像素子のピクセルピッチPと、FナンバーFnoで想定した撮像レンズの明るさに関する条件式であり、上限を超えると撮像レンズの明るさが暗くなりすぎて、明るいレンズ系を実現することが困難となる。逆に下限を超えるとピクセルピッチが小さくなり、撮像素子の開口率が下がるため、明るいレンズ系を作成しても撮像素子に光線をカットされてしまう。

本実施形態撮像レンズ１００は、第１レンズ１２０、第２レンズ１３０の焦点距離に関して下記条件（４）、（５）を満足している。

本実施形態の撮像光学系において、下記の条件式（４）、および（５）を満足する。
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．０ …（条件式４）
０．７５＜｜ｆ２｜／ｆ＜１．７５ …（条件式５）
ただし、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離を、ｆ２は前記第２レンズの焦点距離をそれぞれ表している。

上記条件式（４）は第１レンズ１２０の焦点距離を撮像レンズ全系の焦点距離の比で規定した第１レンズ１２０の屈折力に関する条件式であり、下限を超えて第１レンズ１２０の屈折力が大きくなると、小型化には有利であるが、第１レンズ１２０が球面収差を補正する役割を担っており、下限を超えると補正過剰となり、上限を超えるとレンズ全系のバックフォーカスが長くなってしまいコンパクト性を維持することができなくなるだけでなく収差補正不足ともなる。
上記条件式（５）は第２レンズ１３０の焦点距離を撮像レンズ全系の焦点距離の比で規定した第２レンズ１３０の屈折力に関する条件式であり、第２レンズ１３０が像面彎曲と軸上色収差を補正する役割を担っており、下限を超えると像面彎曲と軸上色収差が補正過剰となり、上限を超えると補正不足となる。

また、本実施形態の撮像レンズ１００は、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、および第４レンズ１５０をプラスチック材で形成することを特徴とし、低コスト化、軽量化を図ることができるとともに、レンズ面の非球面化が容易となり、諸収差が良好な撮像レンズを得ることが可能となる。

なお、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、ｋを円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを非球面係数、ｒを中心曲率半径としたとき次式で表される。ｈは光線の高さ、ｃは中心曲率半径の逆数をそれぞれ表している。ただし、Ｚは面頂点に対する接平面からの深さを、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

以上の構成を採ることにより、目的の撮像レンズを実現できる。

また、図２に示すように、本実施形態の撮像レンズ１００において、第１レンズ１２０の物体側面２の中心曲率半径はＲ１に、第１レンズ１２０の像面側面３の中心曲率半径はR２に、第２レンズ１３０の物体側面４の中心曲率半径はＲ３に、第２レンズ１３０ の像面側面５の中心曲率半径はＲ４に、第３レンズ１４０の物体側面６の中心曲率半径はＲ５に、第３レンズ１４０の像面側面７の中心曲率半径はＲ６に、第４レンズ１５０の物体側面８の中心曲率半径はＲ７に、第４レンズ１５０の像面側面９の中心曲率半径はＲ８に、カバーガラス１６１の第４レンズ１５０側の面１０の中心曲率半径はＲ９に、カバーガラス１６１ の撮像素子１６２側の面１１の中心曲率半径はＲ１０に設定されている。なお、カバーガラス１６１の両面１０、１１の中心曲率半径Ｒ９、Ｒ１０は０である。
また、第１レンズ１２０の屈折率はn₁、分散値はν₁、第２レンズ１３０の屈折率はn₂、分散値はν₂、第３レンズ１４０の屈折率は屈折率はn₃、分散値はν₃、第4レンズ１５０の屈折率は屈折率はn₄、分散値はν₄に設定される。

撮像レンズ１００において、物体側ＯＢＪＳ より入射した光は、開口絞り部１１０ を通過し、第１レンズ１２０の物体側Ｒ１面２、像面側Ｒ２面３、第２レンズ１３０の物体側Ｒ３面４、像面側R４面５、第３レンズ１４０の物体側Ｒ５面６、像面側R６面７、第４レンズ１５０の物体側R７面８、像面側R８面９、カバーガラス１６１の物体側Ｒ９面１０ 、像面側Ｒ１０面１１を順次通過し撮像素子１６２へと集光される。

また、図１に示すように、絞り部１１０の面１と第１レンズ１２０のＲ１面２までの距離をＤ１、第１レンズ１２０の厚さとなるＲ１面２とＲ２面３間の距離をＤ２、第１レンズ１２０のＲ２面３と第２レンズ１３０のＲ３面４間の距離をＤ３、第２レンズ１３０の厚さとなるＲ３面４とＲ４面５間の距離をＤ４、第２レンズ１３０のＲ４面５と第３レンズ１４０のＲ５面６間の距離をＤ５、第３レンズ１４０の厚さとなるＲ５面６とＲ６面７間の距離をＤ６、第３レンズ１４０のＲ６面７と第４レンズ１５０のR７面８間の距離をD７、第４レンズ１５０の厚さとなるＲ７面８とＲ８面９間の距離をＤ８、第４レンズ１５０のR８面９とカバーガラス１６１のR９面１０間の距離をD９、カバーガラス１６１の厚さとなるＲ９面１０間とR１０面１１の距離をＤ１０とする。

本実施形態のように、開口絞り部１１０ を最も物体側に置くことによって、全長が短いながらも像面から射出瞳までの距離が長くなり撮像素子１６２への入射角度をできるだけ小さく（浅くする）ことができる。

以下に、撮像レンズの具体的な数値による実施例１〜５を示す。なお、各実施例１〜５においては、撮像レンズ１００の各レンズを構成する、絞り部１１０、各レンズ１２０〜１５０、並びに撮像部１６０を構成するカバーガラス１６１に対して、図２に示すような面番号を付与した。

（実施例１）
表１および表２に実施例１の各数値を示す。実施例の各数値は図１の撮像レンズ１００に対応している。
表１は、実施例１における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。

表２は、実施例１における非球面を含む第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、および第４レンズ１５０の所定面の非球面係数を示す。表２において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図３は、実施例１において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図３（Ａ）が球面収差、図３（Ｂ）が歪曲収差を、図３（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図３（Ｃ）中、破線Ｍ はメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図３からわかるように、実施例１によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

（実施例２）
表３および表４に実施例２の各数値を示す。実施例の各数値は図４の撮像レンズ１００Ａに対応している。
表３は、実施例２における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。

表４は、実施例２における非球面を含む第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、および第４レンズ１５０の所定面の非球面係数を示す。表４において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図５は、実施例２において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図５（Ａ）が球面収差、図５（Ｂ）が歪曲収差を、図５（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図５（Ｃ）中、破線Ｍ はメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図５からわかるように、実施例２によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

（実施例３）
表５および表６に実施例３の各数値を示す。実施例の各数値は図６の撮像レンズ１００Ｂに対応している。
表５は、実施例３における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。

表６は、実施例３における非球面を含む第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、および第４レンズ１５０の所定面の非球面係数を示す。表６において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図７は、実施例３において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図７（Ａ）が球面収差、図７（Ｂ）が歪曲収差を、図７（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図７（Ｃ）中、破線Ｍ はメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図７からわかるように、実施例３によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

（実施例４）
表７および表８に実施例４の各数値を示す。実施例の各数値は図８の撮像レンズ１００Ｃに対応している。
表７は、実施例４における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。

表８は、実施例４における非球面を含む第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、および第４レンズ１５０の所定面の非球面係数を示す。表８において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図９は、実施例４において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図９（Ａ）が球面収差、図９（Ｂ）が歪曲収差を、図９（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図９（Ｃ）中、破線Ｍ はメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図９からわかるように、実施例４によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

（実施例５）
表９および表１０に実施例４の各数値を示す。実施例の各数値は図１０の撮像レンズ１００Ｄに対応している。
表９は、実施例５における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。

表１０は、実施例５における非球面を含む第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、第３レンズ１４０、および第４レンズ１５０の所定面の非球面係数を示す。表１０において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

図１１は、実施例５において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。図１１（Ａ）が球面収差、図１１Ｂ）が歪曲収差を、図１１（Ｃ）が非点収差をそれぞれ示している。図１１（Ｃ）中、破線Ｍ はメリディオナル像面におけるｄ線の値、実線Ｓはサジタル像面におけるｄ線での値をそれぞれ示している。
図１１からわかるように、実施例５によれば、球面、歪曲、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズが得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮像レンズ１００が、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、開口絞り部１１０、物体側と像面側共に両凸の第1レンズ１２０、物体側が凸で像面側が凹の第２レンズ１３０、さらに物体側に凹となる第３メニスカスレンズ１４０、物体側に凸となり両面非球面となる第４メニスカスレンズ１５０、および撮像部１６０により構成されていることから、全長が短く、諸収差が良好に補正された撮像レンズを実現することができる。収差補正において、各レンズ群のパワー配置を最適化することでコンパクト化を達成しており、さらに非球面を適宜配置することで、さらにコンパクト化を実現できる。これらの条件を最適化することにより、コンパクトなレンズにも関わらず高性能で、さらに歪曲を小さくすることができる利点がある。
なお、本実施例では、非球面を配置した場合について説明しているが球面であってもよい。

撮像素子１６２への入射角度規制に対する射出瞳位置の条件を所望の条件に規定することにより、広画角、コンパクトでありながら、射出瞳の規制緩和を行うことが可能となる。

以上説明したような特徴を有する撮像レンズ１００，１００Ａ〜１００Ｄは、撮像素子を用いたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラといった全長の規制の厳しい撮像装置に適用可能である。
特に、携帯電話機等にも搭載可能な好適なレンズ全長および高い光学性能を有することから、デジタル入力機器（カメラ（光学）モジュール）に適している。

図１２および図１３は、本実施形態に係る撮像レンズを採用したカメラ（光学）モジュールを搭載した携帯電話機の一実施形態を示す外観斜視図である。携帯電話機１はいわゆる折り畳み式の携帯電話機として構成されており、図１２は開状態を、図１３は閉状態を示している。

携帯電話機１は、受話筐体２と、送話筐体３とを備え、受話筐体２および送話筐体３は連結部４により開閉可能に連結されている。受話筐体２および送話筐体３は、閉状態で互いに対向する面（正面）側の正面側ケース２ｃ、３ｃと、その背面側の背面側ケース２ｄ、３ｄとをそれぞれ備えている。これらケースは、たとえば樹脂によりそれぞれ一体成形される。

受話筐体２には、正面側に画像を表示するメイン表示部５と、その背面側に画像を表示するサブ表示部６とが、それぞれ各面に沿って設けられている。メイン表示部５およびサブ表示部６は、たとえば液晶表示ディスプレイによって構成される。また、受話筐体２には、背面側ケース２ｄに設けられた開口部２ｅから被写体を撮像するための光学モジュール７と、背面側から発光するストロボ８とが設けられている。

送話筐体３は正面側に操作部９を備えている。操作部９には、テンキーボタン９ａ等の携帯電話機１を操作するための各種ボタンが配置されている。携帯電話機１は、テンキーボタン９ａへの入力操作に応じて、無線通信や光学モジュール７による撮像を行う。

なお、携帯電話機１の内部には、無線通信用の高周波回路やアンテナ、通話用のマイクやスピーカが設けられているが、図示は省略する。
また、同様に図示は省略しているが、操作部９の反対面にはカバーを有し、カバーを開放すると電池収納部があり、電力供給手段としての電池が収納されている。
本実施形態においては、この電池から光学モジュール７の駆動源に電力を供給することで、部品点数の削減、および携帯電話機１の小型化を実現している。

光学モジュール７には、前述したように、本実施形態に係る撮像レンズ１００，１００Ａ〜１００Ｄを採用している。
以下、光学モジュールの構成例について、図１４（Ａ），（Ｂ）、および図１５に関連付けて説明する。

図１４（Ａ）は、光学モジュール７の概観斜視図、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。なお、図１４に設定した直交座標系のｙ軸方向が光軸方向であり、図１４（Ａ）の紙面左下側および図１４（Ｂ）の紙面上方側が物体側（被写体側；図１３の紙面上方側）である。
また、図１５は、本実施形態の撮像レンズが搭載されるレンズユニットの内部構成を物体側（被写体側）からみた斜視図である。

光学モジュール７は、光軸方向において、物体側（被写体側）から順に、被写体側カバー１１、シャッタユニット１２、レンズユニット１４、基板カバー１５および基板１６が積層され、全体形状が光軸方向に薄い薄型直方体に概ね形成されている。

具体的には、被写体側カバー１１、レンズユニット１４、基板カバー１５、基板１６は、光軸方向にみて略同程度の大きさの略矩形状に形成されており、これら各部の側面は全体形状の側面を構成し、被写体側カバー１１および基板１６は全体形状の被写体側の面およびその裏面を構成している。光学モジュール７は比較的小型のモジュールとして構成されており、たとえば、光軸に直交する面の広さは２２ｍｍ×１６ｍｍ、光軸方向の厚さは６．９ｍｍである。

なお、光学モジュール７は、図１４（Ｂ）および図１５に示すように、レンズを光軸方向に駆動するためのモータ１３を内蔵しており、レンズの光軸方向の移動による合焦位置の調整が可能である。

被写体側カバー１１は、全体として矩形の箱体状に形成され、被写体側の板面と、板面の外周を囲む側面（図示せず）とを有している。ｘ軸方向の一端側には、被写体側カバー１１の広さの略半分の大きさの矩形状の開口部が開口し、シャッタユニット１２の大部分が露出する。被写体側カバー１１は、たとえば金属により形成されている。なお、光学モジュール７において、被写体側カバー１１は、省略してもよい。

シャッタユニット１２は、外形が、全体としてレンズユニット１４の略半分の広さを有する薄型の略直方体状に形成されている。
シャッタユニット１２のレンズユニット１４側には、光路を中心とする円形の凹部１２ａが設けられており、凹部１２ａには本実施形態の撮像レンズに相当するレンズ群２１が挿入され、凹部１２ａはレンズ群２１の移動領域の一部を規定することも可能である。

モータ１３は、光軸に対してシャッタユニット１２と並列に、すなわち、光軸に直交する方向においてシャッタユニット１２とモータ１３とが配列されるようにレンズユニット１４の被写体側に設けられている。また、モータ１３はレンズ群２１の径方向外側に位置する。

レンズユニット１４は、レンズ群２１と、レンズ群２１を保持するレンズ保持体２２と、レンズ保持体２２をレンズ群２１の光軸方向に移動可能に保持する図示しないレンズ用基体とを備えている。

レンズ群２１は、たとえば、４枚の光学レンズを含んで構成され、被写体側から第１レンズ２３ａ（図１等の第１レンズ１２０）、第２レンズ２３ｂ（図１等の第２レンズ１３０）、第３レンズ２４（図１等の第３レンズ１４０）、第４レンズ２５（図１等の第４レンズ１５０）の順に積層されている。第１レンズ２３ａ、第２レンズ２３ｂ、第３レンズ２４、第４レンズ２５は、被写体側から徐々に径が大きくなるように構成されている。なお、単一のレンズがレンズ保持体２２に保持されていてもよい。

レンズ保持体２２は、各レンズ２３ａ、２３ｂ、２４、２５がそれぞれ嵌合挿入されるように、階段状に縮径する円形の凹部を有している。当該凹部に第１レンズ２３ａ、第２レンズ２３ｂ、第３レンズ２４、第４レンズ２５の順に各レンズが収納されて積層され、さらにリング状のリテーナ２６が積層されるとともに、リテーナ２６がレンズ保持体２２に接着剤等の固定手段により固定されることにより、レンズ群２１はレンズ保持体２２に保持される。レンズ保持体２２は、たとえば樹脂により形成されている。

基板カバー１５は、たとえば樹脂により形成され、全体形状は概ね薄型の直方体である。基板カバー１５には、光路を確保するための開口部１５ａが設けられている。また、基板カバー１５の基板１６側には、基板１６に設けられる各種の部品を収容可能な凹部１５ｂ（図１４Ｂ）参照）が複数設けられている。なお、基板カバー１５のレンズユニット１４側にはＩＲカットフィルタが設けられている。

基板１６は、硬質の基板材料により剛体の基板として構成され、全体として略矩形状に形成されている。基板１６は、たとえば硬質の樹脂により形成された絶縁層に、パターン層、グランド層、電源層が積層された多層式のプリント基板である。

なお、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、基板１６は、光学モジュール７の全体形状における被写体側の反対側の面を構成しており、光学モジュール７が携帯電話機１に実装される際には、たとえば、基板１６の被写体側と反対側の面１６ｂが、携帯電話機１の内部に設けられた不図示の基板等の適宜な部材に当接し、携帯電話機１に保持される。フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ２７）には、携帯電話機１の内部に設けられた基板等と接続するためのコネクタ２８が設けられている。

撮像素子２９は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより形成され、受光した光に応じた信号を出力する。撮像素子２９により出力された信号は、基板１６およびＦＰＣ２７を介して携帯電話機１の表示部用の基板等に設けられた画像処理部に出力されて処理される。そして光像の画像はメイン表示部５またはサブ表示部６に表示される。
この撮像素子２９は、図１等の撮像レンズ１００，１００Ａ〜１００Ｄの撮像素子１６２に相当する。

レンズ保持体２２は、レンズ２１の径方向外側に突出する被案内部２２ａ、２２ｂを備えている。被案内部２２ａには貫通孔２２ｃが設けられ、貫通孔２２ｃにガイド軸５１が挿通されている。ガイド軸５１は光軸方向に延びてレンズ用基体に固定されており、被案内部２２ａを光軸方向に案内する。被案内部２２ｂは、レンズ用基体に設けられた凹状のレール部に挿入されている。

モータ１３は、たとえばステッピングモータにより構成され、ロータ等を含むモータ本体１３ａと、モータ本体１３ａから延出し、回転駆動される出力軸１３ｂとを有している。モータ本体１３ａはたとえば略円筒形に形成され、出力軸１３ｂは当該円筒形の端面から延出する。

図１５に示すように、モータ本体１３ａは、出力軸１３ｂ方向の長さが出力軸１３ｂに直交する方向の幅よりも大きい。また、モータ本体１３ａの長さと出力軸１３ｂの長さとを積算した長さは、レンズ群２１の径よりも大きく、モータ本体１３ａの出力軸１３ｂに直交する方向の幅はレンズ群２１の光軸方向の厚さよりも小さい（図１４（Ｂ）参照）。

モータ１３は、出力軸１３ｂが、光軸に直交する方向であってシャッタユニット１２との配列方向に対して直交する方向（ｚ軸方向）に沿って延びるように配置されている。すなわち、モータ１３の全体形状における長手方向を光軸に直交に、短手方向を光軸に平行にして配置されている。

モータ本体１３ａのシャッタユニット１２と反対側の側面には、端子フォルダ５２が設けられており、端子フォルダ５２の端子５２ａは、ＦＰＣに接続されている。
モータ１３の動作は、携帯電話機１の不図示の制御部により、ＦＰＣ２７や基板１６、端子フォルダ５２を介して制御される。

図１５に示すように、レンズユニット１４には、モータ１３の出力軸１３ｂの回転を光軸方向の直線運動に変換してレンズ保持体２２に伝達する伝達機構５３が設けられている。

伝達機構５３は、モータ１３の出力軸１３ｂに設けられるウォーム５４と、ウォーム５４と噛合するウォームホイール５５と、ウォームホイール５５と噛合するカムギア５６とを備えている。なお、ウォーム５４、ウォームホイール５５およびカムギア５６はカム部５６ｂを駆動するカム駆動部として機能する。

ウォーム５４とウォームホイール５５とはウォーム歯車装置を構成し、出力軸１３ｂの光軸に直交する軸回りの回転を光軸に平行な軸回りの回転に変換する。すなわち、ウォーム５４は光軸に直交する軸回りに回転し、ウォームホイール５５はウォーム５４により伝達された駆動力により光軸に平行な軸回りに回転する。

また、図１５に示すように、レンズユニット１４には、カムギア５６の回転位置の検出、ひいてはレンズ保持体２２の光軸方向の位置の検出をするための光電センサ６１が設けられている。

カムギア５６は、外周部の一部にギア部５６ａを、外周部の他の一部にカム部５６ｂを備えている。ギア部５６ａおよびカム部５６ｂは、それぞれカムギア５６の略半周に亘って形成されている。ギア部５６ａはウォームホイール５５と噛合し、カムギア５６は光軸に平行な軸回りに回転する。

カム部５６ｂは、カムギア５６の回転軸に直交する面に対して傾斜する、すなわち、光軸に直交する面に傾斜するカム面５６ｃを有している。一方、レンズ保持体２２は、カム面５６ｃに当接する当接部２２ｄを有しており、当接部２２ｄはカムギア５６の回転に伴ってカム面５６ｃに摺動可能である。

このように、本実施形態の撮像レンズ１００，１００Ａ〜１００Ｄは、撮像素子を用いたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラといった全長の規制の厳しい撮像装置に容易に搭載可能である。
また、撮像レンズ１００，１００Ａ〜１００Ｄは、携帯電話機等にも搭載可能な好適なレンズ全長を有していることはもとより、高い光学性能を有することから、高精度な画像を得ることが可能である。

本実施形態の撮像レンズの基本構成を示す図である。 本実施形態において、撮像レンズの絞り部、各レンズ、並びに撮像部を構成するカバーガラスに対して付与した面番号を示す図である。 実施例１において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例２において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例２において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例３において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例３において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例４において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例４において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例５において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例５において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 本実施形態に係る撮像レンズを採用したカメラ（光学）モジュールを搭載した携帯電話機の一実施形態を示す外観斜視図であって、開状態を示す図である。 本実施形態に係る撮像レンズを採用したカメラ（光学）モジュールを搭載した携帯電話機の一実施形態を示す外観斜視図であって、閉状態を示す図である。 本実施形態に係る光学モジュールの概観斜視図と断面図である。 本実施形態の撮像レンズが搭載されるレンズユニットの内部構成を物体側（被写体側）からみた斜視図である。

符号の説明

１００，１００Ａ〜１００Ｄ・・・撮像レンズ
１１０・・・開口絞り部
１２０・・・第１レンズ
１３０・・・第２レンズ
１４０・・・第３レンズ
１５０・・・第４レンズ
１６０・・・撮像部
１６１・・・ガラス製の平行平面板（カバーガラス）
１６２・・・撮像素子
１６２ａ・・・撮像面
１・・・携帯電話機
７・・・光学モジュール

Claims (9)

1. 撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズであって、
   前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、
   開口絞りと、
   物体側と像面側共に凸の第１レンズと、
   物体側が凸で像面側が凹の第２レンズと、
   物体側が凹の第３レンズと、
   物体側が凸で両面非球面の第４レンズと、
   を含む撮像レンズ。
2. 前記撮像光学系において第２レンズ、第３レンズ、第４レンズは樹脂により形成されている
   請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 前記撮像光学系において、絞りから像面までの距離の全長をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき下記の条件式（１）を満足する
   請求項１または２に記載の撮像レンズ。
   １．０＜Ｌ／ｆ＜１．５ …（１）
4. 前記撮像光学系において、中心から最周辺10割までの像高をＹ、絞りから像面までの距離の全長をＬとするとき下記の条件式（２）を満足する
   請求項１に記載の撮像レンズ。
   １．９×Y ＜ L ＜ ２．３×Y …（２）
5. 前記撮像光学系において、撮像素子の画素ピッチをＰ、ＦナンバーをFnoとするとき下記の条件式（３）を満足する
   請求項１に記載の撮像レンズ。
   ３．８[μｍ] ＜ P[μｍ]×Fno ＜ １０．１５[μｍ] …（３）
6. 前記撮像光学系において下記の条件式（４）、および（５）を満足する
   請求項１に記載の撮像レンズ。
   ０．５＜ｆ１／ｆ＜１．０ …（４）
   ０．７５＜｜ｆ２｜／ｆ＜１．７５ …（５）
   ただし、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離を、ｆ２は前記第２レンズの焦点距離をそれぞれ表している。
7. 撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズと、
   前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、
   前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、
   開口絞りと、
   物体側と像面側共に凸の第１レンズと、
   物体側が凸で像面側が凹の第２レンズと、
   物体側が凹の第３レンズと、
   物体側が凸で両面非球面の第４レンズと、を含む
   光学モジュール。
8. 光学モジュールと、
   前記光学モジュールを収納する筐体と、を有し、
   前記光学モジュールは、
   撮像素子を対象とした撮像光学系を有する撮像レンズと、
   前記撮像レンズを保持するレンズ保持体と、を有し、
   前記撮像レンズの前記撮像光学系は、物体側から順に配置された、
   開口絞りと、
   物体側と像面側共に凸の第１レンズと、
   物体側が凸で像面側が凹の第２レンズと、
   物体側が凹の第３レンズと、
   物体側が凸で両面非球面の第４レンズと、を含む
   携帯端末。
9. 電力供給手段を有し、
   前記光学モジュールは前記電力供給手段により電力の供給を受ける
   請求項８記載の携帯端末。

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