JP2008203822A - 撮像レンズ及び撮像装置並びに携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】リフロー工程に耐える耐熱性を有すると共に、温度変化時の像点位置変動が小さい撮像レンズを提供すること、更に、該撮像レンズを備えることにより、リフロー工程を用いた自動実装の可能な撮像装置を得ること。
【解決手段】固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズであって、
前記撮像レンズは複数枚のレンズで構成され、複数枚のレンズのうち、最も正の屈折力の大きいレンズをガラス材料で形成したガラスレンズとし、他のレンズを硬化性樹脂材料で形成した樹脂レンズとした撮像レンズとする。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ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撮像レンズに関するものであり、より詳しくは、リフロー実装が可能で大量生産に適し、温度変化時の像点位置の変動の小さい撮像レンズ及び該撮像レンズを用いた撮像装置に関するものである。

従来より小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。また、これら撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズは、低コスト化のために、安価に大量生産できる樹脂で形成されるレンズが用いられるようになってきた。

このような、携帯端末に内蔵される撮像装置（以下、カメラモジュールとも称す）に用いる撮像レンズとして、プラスチックレンズ３枚構成としたタイプおよび、ガラスレンズ１枚とプラスチックレンズ２枚の３枚構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の撮像レンズのうち、プラスチック３枚構成のタイプは、第１レンズと第２レンズはポリオレフィン系の樹脂材料から形成され、第３レンズは、ポリカーボネイト系の樹脂材料から形成されている。ガラスレンズ１枚とプラスチックレンズ２枚構成としたタイプは、第１レンズはガラス材料から形成され、第２レンズはポリオレフィン系の樹脂材料から形成され、第３レンズは、ポリカーボネイト系の樹脂材料から形成されている。
特開２００５−２４２２８６号公報

近年、カメラモジュールの外部端子と他の回路基板とを接続する際のハンダ付けをリフロー工程を用いた自動実装にすると作業効率を高めることができるため、リフローに耐えることが可能なように、十分な耐熱性を有するカメラモジュールのユニットが求められている。

具体的には、リフロー炉内の温度は、ハンダの再溶融を促すために最高温度は２００℃以上に設定され、その後の温度低下に伴ってハンダ成分が固化することによりカメラモジュールの外部端子（電気接点）が電子回路基板上の導体パッドに接続され、同時に機械的な接続も達成される。このような背景から、リフローに耐える十分な耐熱性を有する撮像レンズが強く求められるようになってきた。

ガラスレンズは耐熱性に優れているので、撮像レンズのすべてをガラスレンズで構成することも考えられるが、ガラスレンズは一般にガラス転移温度が（Ｔｇ）が４００℃以上と高いため、モールドプレスを行う際のプレス温度を高く設定する必要があり、成形金型に損耗が生じやすい。その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数が増加し、コストアップにつながってしまう。

一方、プラスチックレンズはガラスレンズにくらべ低コストであり、大量生産に適している。上記特許文献１に記載の撮像レンズは、樹脂レンズにポリカーボネイト系やポリオレフィン系の樹脂材料が用いられている。しかしながら、これらの樹脂材料は耐熱性が低く、リフローにて実装すると、容易に溶解・変形してしまうという問題がある。そのため、撮像レンズは、耐熱性の優れた樹脂材料で形成する必要がある。

耐熱性の優れた樹脂材料としては、硬化性樹脂、例えばエネルギー硬化性樹脂がある。エネルギー硬化性樹脂の代表的な例としては、熱硬化性樹脂や活性線硬化性樹脂が挙げられる。

しかしながら、前記の耐熱性の優れた樹脂材料の中で、撮像レンズ用途に適する樹脂材料は、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系の樹脂材料にくらべ、温度変化に対する屈折率変化が大きいものが多い。そのため、温度変化時の屈折率変化に起因する像点位置の変動が大きくなるという問題があった。安価な撮像レンズを搭載する撮像装置においては、レンズのオートフォーカス機構を持ち合わせていない、いわゆるパンフォーカス方式の撮像装置が多く、このような撮像装置では、温度変化時の像点位置の変動が無視できなくなってくる。

本発明は上記問題に鑑み、リフロー工程に耐える耐熱性を有すると共に、温度変化時の像点位置変動が小さい撮像レンズを提供すること、更に、該撮像レンズを備えることにより、リフロー工程を用いた自動実装の可能な撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズであって、前記撮像レンズは複数枚のレンズで構成され、複数枚のレンズのうち、最も正の屈折力の大きいレンズをガラス材料で形成したガラスレンズとし、他のレンズを硬化性樹脂材料で形成した樹脂レンズとしたことを特徴とする撮像レンズ。

２．前記樹脂レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以上の硬化性樹脂材料で形成されていることを特徴とする１に記載の撮像レンズ。

３．前記硬化性樹脂材料は、エネルギー硬化性樹脂であることを特徴とする１又は２に記載の撮像レンズ。

４．前記硬化性樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする１〜３のいずれかに記載の撮像レンズ。

５．前記撮像レンズの最も物体側に、前記ガラスレンズを配置したことを特徴とする１〜４のいずれかに記載の撮像レンズ。

６．以下の条件式、
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．１ （１）
ただし、
ｆ１ ：最も物体側のレンズの焦点距離
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
を満足することを特徴とする１〜５のいずれかに記載の撮像レンズ。

７．固体撮像素子と、１〜６のいずれかに記載の撮像レンズと、遮光性材料で形成された筐体とが一体的に形成された撮像装置であって、該撮像装置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装置。

８．７に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

本発明によれば、リフロー工程に耐える耐熱性を有すると共に、温度変化時の像点位置変動が小さい撮像レンズを提供することが可能となる。

更には該撮像レンズを備えることにより、上記の効果に加えて、リフロー工程を用いた自動実装の可能な撮像装置を得ることが可能となる。

なお、「撮像装置の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背面上で突出する電子部品の先端部までの距離が１０ｍｍ以下ということである。また、「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さすものとする。

更に、本発明の撮像装置を用いることで、より小型かつ高性能な携帯端末を得ることができる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本発明において「樹脂材料から形成されている」とは、樹脂材料を母材として、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も含むものとする。

図１は、本実施の形態に係る撮像装置５０の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る撮像装置５０の撮像レンズの光軸に沿った断面を模式的に示した図である。

図１又は図２に示すように、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型撮像素子５１と、この撮像素子５１上の光電変換部５１ａに被写体像を撮像する撮像レンズ１０と、物体側からの光入射用の開口部を有する遮光部材からなる筐体５３とを備え、これらが一体的に形成されている。なお、筐体５３はリフローに耐える耐熱性及び遮光性を有する材料で形成されている。

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、その周囲には信号処理回路５１ｂが形成されている。この信号処理回路５１ｂ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。

なお、撮像素子は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のものを適用したものでもよい。

撮像素子５１の光電変換部５１ａ側には、スペーサＢを介しシールガラスＣが固着され、更に、シールガラスＣ或いは撮像素子５１の側面部が筐体５３に固着されている。

撮像素子５１の他方の面（撮像素子５１と反対側の面）には、外部回路との接続に用いられる複数の外部電極５２が形成されている。

外部電極５２と不図示の外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とが接続されて、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信号を外部回路へ出力したりすることを可能としている。

なお、図示しないが、撮像素子５１の光電変換部５１ａと反対側の面に基板を配置し、該基板と撮像素子５１をワイヤボンディングで接続し、該基板の撮像素子と反対側の面に外部回路との接続に用いられる複数の外部電極を形成してもよい。

図２に示したように、筐体５３は、撮像素子５１の光電変換部５１ａ側に固定配置されている。

撮像レンズ１０は、物体側より順に、第１レンズＬ１、開口絞りＳ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３からなり、撮像素子５１の光電変換面５１ａに、被写体像が結像されるよう構成されている。なお、図２における一点鎖線が各レンズＬ１〜Ｌ３の光軸である。

第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、シールガラスＣのいずれか一つの面には赤外光カットコートがなされている。なお、図示しないが、赤外カットコートのかわりにシールガラスより前方に赤外光カットフィルターを配置してもよい。

撮像レンズ１０を構成する各レンズＬ１〜Ｌ３は、リフローに耐える耐熱性及び遮光性を有する材料で形成された鏡枠５５に保持されている。筐体５３は、この鏡枠５５及び鏡枠５５に保持された撮像レンズ１０を内包し、鏡枠５５はその外周で筐体５３と螺合及び嵌合されている。

なお、図２に示す撮像装置の場合、図示Ｈが撮像装置の撮像レンズ光軸方向の高さとなる。

更に、図示していないが、各レンズＬ１〜Ｌ３の間に、不要光をカットする固定絞りを配置してもよい。特に、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間や、第３レンズＬ３とシールガラスＣの間に配置することが好ましく、光線経路の外側に矩形の固定絞りを配置することで、ゴースト、フレアの発生を抑えることができる。

図３は、本実施の形態に係る撮像装置５０を備えた携帯端末の一例である携帯電話機１００の外観図である。

同図に示す携帯電話機１００は、表示画面Ｄ１及びＤ２を備えたケースとしての上筐体７１と、入力部である操作ボタン６０を備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置５０は、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されており、撮像装置５０が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。

なお、この撮像装置の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。

図４は、携帯電話機１００の制御ブロック図である。

同図に示すように、撮像装置５０の外部電極５２で、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へ出力する。

一方、携帯電話機１００は、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、番号等を指示入力するための入力部である操作ボタン６０と、所定のデータ表示や撮像した画像を表示する表示画面Ｄ１、Ｄ２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により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、撮像装置５０による画像データ等を一時的に格納したり、作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２を備えている。

また、撮像装置５０から入力された画像信号は、携帯電話機１００の制御部１０１により、記憶部９１に記憶されたり、或いは表示画面Ｄ１に表示されたり、更には、無線通信部８０を介し画像情報として外部へ送信されるようになっている。

なお、本実施の形態においては、図２に示す撮像レンズ１０のうち、第１レンズＬ１は最も正の屈折力の大きいレンズであり、ガラス材料で形成したガラスレンズである。また、比較的屈折力の小さい第２レンズＬ２及び、第３レンズＬ３を耐熱性の優れた樹脂材料で成形している。耐熱性の優れた樹脂材料としては、硬化性樹脂が用いられる。この硬化性樹脂には、転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以上の樹脂材料を用いると、より耐熱性に優れた撮像レンズを提供することができ好ましい。より望ましくは、転移温度（Ｔｇ）が２７０℃以上の樹脂材料を用いると、更に耐熱性の優れた撮像レンズを提供することができる。更に望ましくは、転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上の樹脂材料を用いるとさらに耐熱性の優れた撮像レンズを提供することができる。

硬化性樹脂材料としては、例えば、熱硬化性樹脂や活性線硬化性樹脂などのエネルギー硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂として、例えば、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、アリルエステル構造の樹脂、アダマンタン構造を含む樹脂、シルセスキオキサン構造を含む樹脂、有機無機ハイブリッド構造の樹脂などを用いることができる。活性線硬化性樹脂として、例えば、紫外線硬化性樹脂が用いられる。紫外線硬化性樹脂として、例えば、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂などを用いることができる。

耐熱性の優れた樹脂材料はポリカーボネイト系やポリオレフィン系の樹脂材料にくらべ、温度に対する屈折率変化が大きいものが多い。屈折率の温度変化は、屈折率の温度係数として表し、温度と屈折率の関係からｄｎ／ｄｔで定義される。ｄｎ／ｄｔは、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率ｎを温度ｔで微分することにより、次の（数１）で表される。

プラスチック素材の場合は、一般に第１項に比べ第２項の寄与が小さく、ほぼ無視できる。例えば、ＰＭＭＡ樹脂の場合、線膨張係数αは７×１０^-5であり、上記の式に代入すると、−１．２×１０^-4となり、実測値とおおむね一致する。

ポリカーボネイト系の樹脂材料は、ｄｎ／ｄｔ＝−１４（１０^-5／℃）程度、ポリオレフィン系の樹脂材料は、ｄｎ／ｄｔ＝−１１（１０^-5／℃）程度であるのに対し、本発明における耐熱性の優れた樹脂材料は、ｄｎ／ｄｔ＝−１５〜−３０（１０^-5／℃）程度である。リフローにて実装するために、全てのレンズを耐熱性の優れた樹脂材料で構成すると、温度による屈折率変化が大きいため、全体の像点位置が変動してしまう。

本実施例のような３枚構成の撮像レンズを従来の樹脂材料で形成する場合、一般的に、第１レンズは軸上色収差の観点からアッベ数が大きい樹脂材料を使うことが多い。ポリオレフィン系の樹脂材料のアッベ数は５６であり、ポリカーボネイト系の樹脂材料のアッベ数は３０であるので、第１レンズには、ポリオレフィン系の樹脂材料が使われることが一般的である。また、本実施例の場合は、第１レンズは最も正の屈折力が大きく、軸上Ｆナンバー光束径も最大のため、温度変化時の像点位置の変動への寄与が大きい。従って、耐熱性の優れた樹脂材料のｄｎ／ｄｔが、ポリオレフィン系の樹脂材料のｄｎ／ｄｔ＝−１１（１０^-5／℃）より大きい場合は、温度変化時の像点位置の変動がより大きくなって好ましくない。

一方、ガラス材料は温度に対する屈折率変化は小さい。一般的にｄｎ／ｄｔ＝１（１０^-5／℃）以下である。そこで、撮像レンズ全系中、最も正の屈折力の大きいレンズをガラス材料で形成し、残りの屈折力の比較的小さいレンズを耐熱性の優れた樹脂材料で形成すると、ガラスレンズの温度変化時の像点位置の変動は小さく、樹脂レンズの屈折力は小さいため温度変化時の屈折率変化の影響も小さくなるため、全系での像点位置の変動を小さく抑えることが可能となる。

また、第１レンズをガラス材料で形成することにより、樹脂レンズを露出させずに構成でき、第１レンズへの傷等の問題を回避することができ、好ましい構成となる。

更に、条件式（１）の範囲に示すように、第１レンズの正の屈折力を比較的大きく設定すると、温度変化時の像点位置変動を小さく抑えるとともに、いわゆるテレフォトタイプの構成になるため、光学系の主点位置を物体側に置くことができ、全長の短い撮像レンズを得ることが可能となる。

条件式（１）の下限を上回ることで、第１レンズの屈折力が必要以上に大きくならず、温度変化時の像点位置が短くなるのを抑えるとともに、球面収差やコマ収差を小さく抑えることができる。一方、条件式（１）の上限を下回ることで、温度変化時の像点位置が長くなることを抑えるとともに、第１レンズの屈折力が適度に確保され、撮像レンズ全長の短縮が可能となる。

また、以下の条件式（１′）を満たすことがより望ましい。
０．８＜ｆ１／ｆ＜１．５ （１′）

以下に、上記の実施の形態に適用される撮像レンズの実施例と比較例を示す。各実施例及び比較例に使用する記号は下記のとおりである。
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（固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長）
Ｒ ：屈折面の曲率半径
Ｄ ：軸上面間隔
Ｎｄ：レンズ材料のｄ線の常温での屈折率
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２）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
である。

また、以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-2）をＥ（例えば２．５Ｅ−２）を用いて表すものとする。また、レンズデータの面番号は第１レンズの物体側を１面として順に付与した。

（比較例）
まず比較例の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１）、（表２）に示す。比較例に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと負の屈折力を有する第２レンズと正の屈折力を有する第３レンズからなる。更に、第１レンズと第２レンズと第３レンズの全てがプラスチックレンズであり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上のアリルエステル構造の熱硬化性樹脂で形成されている。比較例は、全レンズが耐熱性樹脂で構成された場合の温度変化による像点位置変動量の例を示すものである。

図５は、比較例に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｓは開口絞り、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。比較例の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は２．７８ｍｍであり、第２レンズＬ２は負レンズ、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は３．２３ｍｍである。

図６は、比較例に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取り説明する。

一般的に焦点深度は下式で表される。
焦点深度＝±Ｆナンバー×２×画素ピッチ
故に、本例において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）である。像点位置変動は、焦点深度以下に抑えるのが望ましく、さらに望ましくは、半分以下に抑えるのがよい。

比較例において、プラスチックレンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時の像点位置変動量であるバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．０２７９（ｍｍ）、−３０（℃）下降時の像点位置変動量であるバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．０２７９（ｍｍ）となる。即ち、比較例に示す撮像レンズの像点位置変動量は焦点深度を大きく越えている。

ここで、温度上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）であるが、計算上は温度上昇時のプラスチックレンズの熱膨張の影響やレンズを保持する鏡胴の熱膨張の影響は無視して求めた値である。なぜならば、温度変化時の像点位置変動は、プラスチックレンズの屈折率変化に主に起因するからである。

しかしながら、仮に第１レンズをガラスレンズと想定すると、ガラスのｄｎ／ｄｔは非常に小さいので無視し、第２レンズと第３レンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とすると、常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００２５（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００２５（ｍｍ）となる。また、第１レンズのｄｎ／ｄｔを無視し、第２レンズと第３レンズのｄｎ／ｄｔ＝−２５（１０^-5／℃）とすると、常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００３３（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００３３（ｍｍ）となる。

即ち、比較例において想定した撮像素子の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズをガラスレンズに置き換えると、像点位置変動は焦点深度の半分以下となるということがわかる。

（実施例１）
実施例１の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表３）、（表４）に示す。実施例１に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと負の屈折力を有する第２レンズと正の屈折力を有する第３レンズからなる。第１レンズはガラスレンズ、第２レンズと第３レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上のアリルエステル構造の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズである。

図７は、実施例１に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｓは開口絞り、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例１の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は２．５７ｍｍであり、第２レンズＬ２は負レンズ、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は４．１２ｍｍである。

図８は、実施例１に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

ガラスレンズの温度変化による屈折率変化は非常に小さいのでガラスレンズのｄｎ／ｄｔを無視し、プラスチックレンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００４２（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００４２（ｍｍ）となる。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取ると、実施例１において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、像点位置変動は焦点深度の半分以下に抑えることができる。

（実施例２）
実施例２の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表５）、（表６）に示す。実施例２に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズと負の屈折力を有する第３レンズからなる。第１レンズはガラスレンズ、第２レンズと第３レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上のアリルエステル構造の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズである。

図９は、実施例２に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｓは開口絞り、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例２の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は２．６１ｍｍであり、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２は５．８７ｍｍ、第３レンズＬ３は負レンズである。

図１０は、実施例２に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

ガラスレンズの温度変化による屈折率変化は非常に小さいのでガラスレンズのｄｎ／ｄｔを無視し、プラスチックレンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００１５（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００１５（ｍｍ）となる。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取ると、実施例２において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、像点位置変動は焦点深度の半分以下に抑えることができる。

（実施例３）
実施例３の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表７）、（表８）に示す。実施例３に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズと負の屈折力を有する第３レンズからなる。第１レンズはガラスレンズ、第２レンズと第３レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２７０℃以上のアクリル系の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズである。

図１１は、実施例３に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｓは開口絞り、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例３の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は２．２６ｍｍであり、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２は３．８０ｍｍ、第３レンズＬ３は負レンズである。

図１２は、実施例３に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

ガラスレンズの温度変化による屈折率変化は非常に小さいのでガラスレンズのｄｎ／ｄｔを無視し、プラスチックレンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００４０（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００４０（ｍｍ）となる。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取ると、実施例３において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、像点位置変動は焦点深度の半分以下に抑えることができる。

（実施例４）
実施例４の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表９）、（表１０）に示す。実施例４に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズと負の屈折力を有する第３レンズからなる。第１レンズはガラスレンズ、第２レンズと第３レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２７０℃以上のアクリル系の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズである。

図１３は、実施例４に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｌ１は第１レンズ、Ｓは開口絞り、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例４の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は２．９４ｍｍであり、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２は３．４５ｍｍ、第３レンズＬ３は負レンズである。

図１４は、実施例４に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

ガラスレンズの温度変化による屈折率変化は非常に小さいのでガラスレンズのｄｎ／ｄｔを無視し、プラスチックレンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００１２（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００１２（ｍｍ）となる。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取ると、実施例４において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、像点位置変動は焦点深度の半分以下に抑えることができる。

（実施例５）
実施例５の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１１）、（表１２）に示す。実施例５に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと負の屈折力を有する第２レンズと正の屈折力を有する第３レンズからなる。第１レンズはガラスレンズ、第２レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２７０℃以上のアリルエステル構造の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズ、第３レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上のアリルエステル構造の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズである。

図１５は、実施例５に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｓは開口絞り、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例５の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は１．９４ｍｍであり、第２レンズＬ２は負レンズであり、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は５．４４ｍｍである。

図１６は、実施例５に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

ガラスレンズの温度変化による屈折率変化は非常に小さいのでガラスレンズのｄｎ／ｄｔを無視し、第２レンズのｄｎ／ｄｔ＝−１６（１０^-5／℃）、第３レンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００４２（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００４２（ｍｍ）となる。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取ると、実施例５において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、像点位置変動は焦点深度の半分以下に抑えることができる。

（実施例６）
実施例６の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１３）、（表１４）に示す。実施例６に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと負の屈折力を有する第２レンズと正の屈折力を有する第３レンズからなる。第１レンズはガラスレンズ、第２レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２７０℃以上のアリルエステル構造の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズ、第３レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上のアリルエステル構造の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズである。

図１７は、実施例６に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｓは開口絞り、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例６の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は２．０５ｍｍであり、第２レンズＬ２は負レンズであり、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は５．４２ｍｍである。

図１８は、実施例６に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

ガラスレンズの温度変化による屈折率変化は非常に小さいのでガラスレンズのｄｎ／ｄｔを無視し、第２レンズのｄｎ／ｄｔ＝−１６（１０^-5／℃）、第３レンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００２７（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００２７（ｍｍ）となる。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取ると、実施例６において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、像点位置変動は焦点深度の半分以下に抑えることができる。

（実施例７）
実施例７の撮像レンズのレンズデータを、以下の（表１５）、（表１６）に示す。実施例７に示す撮像レンズは、最も大きい正の屈折力を有する第１レンズと負の屈折力を有する第２レンズと正の屈折力を有する第３レンズからなる。第１レンズはガラスレンズ、第２レンズと第３レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２７０℃以上のアクリル系の熱硬化性樹脂で形成されたプラスチックレンズである。

図１９は、実施例７に示す撮像レンズの断面図である。同図に示す、Ｓは開口絞り、Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズを示す。また、Ｆは光学的ローパスフィルター、赤外光カットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。実施例７の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は２．４５ｍｍであり、第２レンズＬ２は負レンズであり、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は１５．６６ｍｍである。

図２０は、実施例７に示す撮像レンズの収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

ガラスレンズの温度変化による屈折率変化は非常に小さいのでガラスレンズのｄｎ／ｄｔを無視し、プラスチックレンズのｄｎ／ｄｔ＝−１９（１０^-5／℃）とした時の常温２０（℃）に対する＋３０（℃）上昇時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、−０．００１５（ｍｍ）、−３０（℃）下降時のバックフォーカス変化量（ΔｆＢ）は、０．００１５（ｍｍ）となる。

撮像素子は、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素のものを例に取ると、実施例７において想定した撮像素子の場合の焦点深度は±０．００９９（ｍｍ）であり、像点位置変動は焦点深度の半分以下に抑えることができる。

上記実施例１〜７において、最も物体側のレンズの焦点距離をｆ１とし、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとした時の、各実施例のｆ１／ｆの値、及び撮像レンズ光軸方向の高さＨを（表１７）に示す。

以上説明したように、複数枚のレンズのうち、最も正の屈折力の大きいレンズをガラス材料で形成し、他のレンズをガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以上の熱硬化性樹脂材料で形成した樹脂レンズとした撮像レンズ、とすることにより、リフロー工程に耐える耐熱性を有すると共に、温度変化時の像点位置変動の小さい撮像レンズを提供することが可能となる。

更に、最も物体側に、ガラスレンズを配置することにより、プラスチックレンズを外部に露出させずに構成できるので、第１レンズへの傷等の問題を回避した撮像レンズ及び撮像装置を提供することが可能となる。

なお、上記の実施例において、１／５インチ型、画素ピッチ１．７５μｍ、１６００×１２００画素の撮像素子を例に取り説明したが、本発明に係る撮像レンズ及び撮像装置に適用する撮像素子は、これに限るものでないのは言うまでもない。

本実施の形態に係る撮像装置の斜視図である。 本実施の形態に係る撮像装置の撮像レンズの光軸に沿った断面を模式的に示した図である。 本実施の形態に係る撮像装置を備えた携帯端末の一例である携帯電話機の外観図である。 携帯電話機の制御ブロック図である。 比較例に示す撮像レンズの断面図である。 比較例に示す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１に示す撮像レンズの断面図である。 実施例１に示す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に示す撮像レンズの断面図である。 実施例２に示す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３に示す撮像レンズの断面図である。 実施例３に示す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４に示す撮像レンズの断面図である。 実施例４に示す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５に示す撮像レンズの断面図である。 実施例５に示す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６に示す撮像レンズの断面図である。 実施例６に示す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７に示す撮像レンズの断面図である。 実施例７に示す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

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｓ 開口絞り
１０ 撮像レンズ
５０ 撮像装置
５１ 撮像素子
５２ 外部電極
５３ 筐体
５５ 鏡枠
１００ 携帯電話機

Claims (8)

1. 固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズであって、
   前記撮像レンズは複数枚のレンズで構成され、複数枚のレンズのうち、最も正の屈折力の大きいレンズをガラス材料で形成したガラスレンズとし、他のレンズを硬化性樹脂材料で形成した樹脂レンズとしたことを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記樹脂レンズは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以上の硬化性樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 前記硬化性樹脂材料は、エネルギー硬化性樹脂であ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。
4. 前記硬化性樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
5. 前記撮像レンズの最も物体側に、前記ガラスレンズを配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
6. 以下の条件式、
   ０．７＜ｆ１／ｆ＜１．１ （１）
   ただし、
   ｆ１ ：最も物体側のレンズの焦点距離
   ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
   を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
7. 固体撮像素子と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像レンズと、遮光性材料で形成された筐体とが一体的に形成された撮像装置であって、該撮像装置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装置。
8. 請求項７に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

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