JPWO2009069467A1 - 撮像レンズ、撮像装置及び携帯端末 - Google Patents

Abstract

硬化型樹脂の厚みの変化量を大きく変化させることなく、効果的に収差を補正することによって、量産性が良くコンパクトかつ低コストで良好な収差性能を持つ撮像レンズ及び撮像レンズを用いた撮像装置並びに携帯端末を提供するために、第３レンズＬ３は物体側の面が平面で、像側の面が光軸付近では凸状で、光束が通る範囲内の周辺部では凹状の非球面であるので、歪曲などの他の光学収差を抑えつつ非点収差の最大部を最周辺に持っていくことが可能となるため、低〜中像高における解像力が高くなる。加えて、このような形状にすると、軸上から周辺にわたって第３レンズＬ３の厚みが大きく変化しないので、第３レンズＬ３自体の厚みを薄くすることが可能であり、材料コストを抑えることが出来る。

Description

本発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）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、大量生産に適するレンズを用いた撮像レンズ及び撮像レンズを用いた撮像装置並びに携帯端末に関するものである。

現在、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯端末には、小型の撮像装置が搭載されている。携帯端末の近年における大量普及に応じて、それに搭載する撮像装置の量産性が要求され、更にユーザーのさらなる小型・薄型化の要求に応じて、撮像装置にも更なる小型化、低コスト化が求められているという実情がある。

ところで、撮像装置を低コストかつ大量に実装する方法として、近年では予め半田がポッティングされた基板に対し、ＩＣチップその他の電子部品と光学素子とを載置したままリフロー処理（加熱処理）し、半田を溶融させることにより電子部品と光学素子とを基板に同時実装するという技術が提案されている。

一方、撮像装置の小型化、低コスト化の要求に対しては、撮像レンズとして、安価でありながら高精度な非球面を有する両凸プラスチック単レンズを用いることが提案されている。しかしながら、上述したリフロー処理を用いて実装を行うためには、電子部品と共に光学素子を約２００〜２６０度に加熱する必要があるが、このような高温下ではプラスチックレンズが熱変形し或いは変色して、その光学性能が低下してしまうという問題点がある。これに対し、耐熱性能に優れたガラスモールドレンズを用いると、リフロー処理中に高温に曝されても光学性能は維持できるが、プラスチックレンズよりもコストが高いため、撮像装置の低コスト化の要求に応えられないという問題がある。

このような問題を解決するために、熱膨張係数が比較的小さなガラス基板の表面に硬化型樹脂を接着した接合レンズを用いて、低コストと高温環境での光学性能を両立する技術が既に提案されており、その接合レンズを１枚使用した撮像レンズが特許文献１に開示されている。
特許第３９２６３８０号明細書

ところで、レンズの加工性や偏心誤差感度を考慮すると、硬化型樹脂を接合するガラス材料は平行平板であることが望ましい。一方で、平行平板を用いると、ガラス材料自体にレンズとしての光学的特性を持たせることができないという問題がある。また、特許文献１に示すように、ガラスの平行平板の表面に硬化型樹脂を接合するという接合型複合レンズの性質上、軸上付近と周辺とでレンズ面の形状を大きく変化させることが困難であるという問題もある。

これらの問題が存在することから、平行平板の両面に硬化型樹脂を接合した複合型両凸単レンズで、撮像装置用として十分な光学性能を持つものは未だ開発されていないという実情がある。例えば、特許文献１において、上記複合型両凸単レンズを用いた実施例として、実施例１，３，４が挙げられるが、低〜中像高の非点収差が大きいことから見て、画像中心付近の解像力が低いという問題があり、撮像装置用として十分な光学性能を得ているとは言い難い。

そこで、この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、硬化型樹脂の厚みの変化量を大きく変化させることなく、効果的に収差を補正することによって、量産性が良くコンパクトかつ低コストで良好な収差性能を持つ撮像レンズ及び撮像レンズを用いた撮像装置並びに携帯端末を提供することにある。

請求の範囲第１項に記載の撮像レンズは、開口絞りと、接合型複合レンズを少なくとも備え、最も物体側にあるレンズは前記接合型複合レンズであり、前記接合型複合レンズは、物体側から像側に向かって、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズの順に配列され、前記第２レンズは物体側の面、像側の面が共に平らなガラス製の平行平板であり、前記第１レンズと前記第３レンズは硬化型樹脂からなり、前記第１レンズと前記第２レンズは直接または間接的に接合され、前記第２レンズと前記第３レンズは直接または間接的に接合され、前記第１レンズは物体側の面が凸状の非球面で、像側の面が平面である平凸レンズであり、前記第３レンズは物体側の面が平面で、像側の面が光軸付近では凸状で、光束が通る範囲内の周辺部では凹状の非球面であることを特徴とする。

本発明では、ガラス製の平行平板である前記第２レンズの両面に、硬化型樹脂である前記第１レンズと前記第３レンズを接合した接合型複合レンズを使用するので、プラスチックレンズに比べ高温に曝されたときの光学性能の低下が小さいため、リフロー処理に有効であり、これにより本発明の撮像レンズを組み込んだ撮像装置の低コストと量産性とを両立できる。さらに、前記第３レンズは物体側の面が平面で、像側の面が光軸付近では凸状で、光束が通る範囲内の周辺部では凹状の非球面であるので、歪曲などの他の光学収差を抑えつつ非点収差の最大部を周辺部に移すことが可能となるため、低〜中像高における解像力が高くなる。加えて、このような形状にすると、軸上から周辺にわたって前記第３レンズの厚みが大きく変化しないので、前記第３レンズ自体の厚みを薄くすることが可能であり、材料コストを抑えることが出来る。尚、「硬化型樹脂」とは、熱硬化型樹脂および紫外線硬化型樹脂のいずれをも含み、例えば信越化学工業製シリコーン樹脂ＫＥＲシリーズの各タイプのような熱硬化型樹脂及び紫外線硬化型樹脂を用いることができる。

また、樹脂材料にて構成される前記第１レンズや前記第３レンズに３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることで、温度が変化しても性能の劣化や、像点位置変動を低減でき、しかも光透過率を低下させることなく、環境変化に関わらず優れた光学特性を有する撮像レンズを提供できる。

一般に透明な樹脂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。

また、樹脂材料はガラス材料に比べて屈折率が低いことが欠点であったが、屈折率の高い無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、屈折率を高くできることがわかってきた。具体的には、母材となる樹脂材料に３０ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に２０ナノメートル以下、さらに望ましくは１５ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。

さらに、樹脂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、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、これらの性質を打ち消しあうように作用するので、温度変化に対する屈折率変化を小さくできることも知られている。また、逆に、温度が上昇すると屈折率が低下する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、温度変化に対する屈折率変化を大きくできることも知られている。具体的には、母材となる樹脂材料に３０ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に２０ナノメートル以下、さらに望ましくは１５ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。

例えば、アクリル系樹脂に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）の微粒子を分散させることにより、高い屈折率の樹脂材料が得られるとともに、温度に対する屈折率変化を小さくすることができる。

次に、屈折率の温度変化Ａについて詳細に説明する。屈折率の温度変化Ａ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、以下の式［数１］で表される。

樹脂材料の場合は、一般に式中第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、上記式に代入すると、ｄｎ／ｄｔ＝−１．２×１０^−４［／℃］となり、実測値とおおむね一致する。

ここで、微粒子、望ましくは無機微粒子を樹脂材料中に分散させることにより、実質的に上記式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。

具体的には、従来は−１．２×１０^−４程度であった変化を、絶対値で８×１０^−５未満に抑えることが望ましい。

また、第２項の寄与をさらに大きくして、母材の樹脂材料とは逆の温度特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって屈折率が低下するのではなく、逆に、屈折率が上昇するような素材を得ることもできる。また、これと同様にして、樹脂材料は吸水によって屈折率が上昇してしまうが、逆に、屈折率が低下するような素材を得ることができる。

混合させる割合は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズの無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。

更に、前記第２レンズへの前記第１レンズ及び前記第３レンズの接合方法は、硬化型樹脂を直接的に接合あるいは他の硬化型樹脂等（接着剤）によって間接的に接合する方法のいずれも採用することができる。光学性能への悪影響をより抑え、簡易な製造で低コストにできる点で、レンズとなる硬化型樹脂を直接的に接合することが特に好ましい。より具体的には、直接的な接合とは、例えばインサート成形等により第２レンズ上に第１レンズや第３レンズを成形し、成形材料に接着剤の役割も担わせるものであり、間接的な接合とは、第１レンズや第３レンズを個々に成形し、第２レンズに接着剤により接着するものともいえる。なお、第２レンズは、光学的ローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等を兼用していても良い。

請求の範囲第２項に記載の撮像レンズは、請求の範囲第１項に記載の発明において、以下の条件式、
ｆ_１／ｆ_３＜１．２ （１）
ただし、
ｆ_１：前記第１レンズの焦点距離
ｆ_３：前記第３レンズの焦点距離
を満足することを特徴とする。

請求の範囲第２項においては、前記第１レンズと前記第３レンズの焦点距離の比を規定している。条件式（１）を満たすことによって、前記第１レンズのパワーが大きくなり、主点が前に移動するので光学全長を短くすることができる。また、上記の条件式（１）の下限を規定する場合には、０．１＜ｆ_１／ｆ_３とすることが好ましい。さらに、前記第１レンズのパワーが大きくなると光束が細くなり、像高ごとにレンズ面の異なった場所を通過するので、非球面によって効率よく収差を補正することができる。さらに以下の条件式（１’）、
０．１＜ｆ_１／ｆ_３＜０．７ （１’）
を満たすと、組み付け誤差の許容量と光学性能とを両立して確保することができるので、より望ましい結果が得られる。

請求の範囲第３項に記載の撮像レンズは、請求の範囲第１項又は第２項に記載の発明において、以下の条件式、
０．１≦Ｓ／ｆ≦０．３ （２）
ただし、
Ｓ：前記第２レンズの物体側の面と前記開口絞りとの間隔
ｆ：前記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。

請求の範囲第３項においては、平行平板である前記第２レンズと、前記開口絞りの間隔を規定している。Ｓ／ｆを条件式（２）の上限以下とすることによって、光学系全長の増大を抑えることができ、一方、条件式（２）の下限以上とすることによって、前記開口絞りと前記接合型複合レンズの間隔を離すことにより前記第１レンズの物体側の面に対して、像高ごとに異なった場所を光束がより通過しやすくなるので、非球面を用いることで効率よく収差を補正することができる。さらに以下の条件式（２’）、
０．１≦Ｓ／ｆ≦０．２７ （２’）
を満たすと、より望ましい。

請求の範囲第４項に記載の撮像レンズは、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載の発明において、以下の条件式、
ν_１＞ν_３ （３）
ただし、
ν_１：前記第１レンズのｄ線のアッベ数
ν_３：前記第３レンズのｄ線のアッベ数
を満足することを特徴とする。

請求の範囲第４項においては、互いに異なる素材を用いた前記第１レンズと前記第３レンズを有する撮像レンズについて規定している。より具体的には、条件式（３）を満たすことによって、前記第１レンズよりも前記第３レンズを分散の高い樹脂を用いることになり、軸外の色収差を補正することができる。また、前記第３レンズは光軸近傍が凸状であるため、軸上色収差が増加する傾向になるが、特に、条件式（１）を満たす場合には、前記第３レンズのパワーを比較的小さく抑えることができるので、この軸上色収差の増加を抑えつつ、軸外の色収差を効果的に補正することができる。

請求の範囲第５項に記載の撮像レンズは、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一項に記載の発明において、前記開口絞りと、前記接合型複合レンズのみから構成されていることを特徴とする。

請求の範囲第６項に記載の撮像レンズは、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項に記載の発明において、前記接合型複合レンズは、ガラス製の平行平板素材上に、前記第１レンズ及び前記第３レンズを複数組成形した後、各組に切断することにより製造されたことを特徴とする。

例えば、大きな平行平板素材に対し、型を用いて前記第１レンズ及び前記第３レンズのうち少なくとも一方を複数個成形接合し、その後個々に切り出すことにより、複数の接合型複合レンズを一度の成形で大量に製造でき、これにより量産性と低コスト化を実現することが出来る。尚、紫外線硬化型樹脂の場合、外部から紫外線を照射して樹脂を硬化させるため、樹脂の厚みをあまり大きくすると紫外線が吸収されてしまい、樹脂の内側が固化しにくいといった技術的な制約があるが、前記第３レンズの像側の面が光軸付近では凸状で、光束が通る範囲内の周辺部では凹状の非球面としたので、前記第３レンズの厚みが大きく変化することなく、比較的に前記第３レンズの厚みを薄くでき、かかる制約に縛られにくいという利点がある。

請求の範囲第７項に記載の撮像装置は、請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一項に記載の撮像レンズと、前記撮像レンズにより結像された被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子とを有することを特徴とする。

請求の範囲第８項に記載の撮像装置は、請求の範囲第７項に記載の発明において、前記撮像装置は、前記撮像レンズと前記固体撮像素子との間に平行平板素子を備えており、以下の条件式、
０＜ｄ_ｃ／ｆ≦０．７ （４）
ただし、
ｄ_ｃ：前記平行平板素子の厚さ
ｆ：前記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。

請求の範囲第８項においては、前記撮像装置において、最も像側に前記平行平板素子を備えた場合について、前記平行平板素子の厚さと焦点距離の比を規定している。ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子を用いた撮像装置には、固体撮像素子の直前に、センサカバーや赤外線防止フィルタなどの機能を与える目的で、平行平板素子が設置されることが多い。その平行平板素子について、条件式（４）を満たすことによって、非点収差の増大を抑えつつ像面湾曲を補正することができる。さらに以下の条件式（４’）、
０．２≦ｄｃ／ｆ≦０．７ （４’）
を満たすと、より望ましい。

請求の範囲第９項に記載の携帯端末は、請求の範囲第７項又は第８項に記載の撮像装置を有することを特徴とする。

以上述べたように、本発明によれば、量産性が良くコンパクトかつ低コストで良好な収差性能を有する撮像レンズ、この撮像レンズを用いた撮像装置並びに携帯端末を提供することができる。

本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。 図１の構成を矢印ＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た断面図である。 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。 本実施の形態に用いる撮像レンズの接合型複合レンズを製造する工程を示す図である。 第１実施例の断面図である。 第１実施例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 第２実施例の断面図である。 第２実施例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 第３実施例の断面図である。 第３実施例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 第４実施例の断面図である。 第４実施例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 第１実施例の光軸上（ｂ）と最大像高（ａ）での横収差図である。 第４実施例の光軸上（ｂ）と最大像高（ａ）での横収差図である。 第５実施例の断面図である。 第５実施例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 第６実施例の断面図である。 第６実施例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 第７実施例の断面図である。 第７実施例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 比較例の断面図である。 比較例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。

符号の説明

１０ 撮像レンズ
２０ 筐体
２０ａ フランジ部
２０ｂ、２０ｃ 段部
２１ 蓋部材
２３ 遮光部材
５０ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５１ａ 光電変換部
５１ｂ 信号処理回路
５２ 基板
５２ａ 支持平板
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
ＣＧ ＩＲカットフィルタ
Ｌ１〜Ｌ３ レンズ
ＨＢＬ 接合型複合レンズ

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５０の斜視図であり、図２は、図１の構成を矢印ＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た断面図である。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に被写体像を撮像させる撮像レンズとしての撮像レンズ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平行平板素子であるＩＲカットフィルタＣＧと、イメージセンサ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（不図示）を有する基板５２とを備え、これらが一体的に形成されている。

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、その周囲には信号処理回路５１ｂが形成されている。かかる信号処理回路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、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、不図示のワイヤを介して基板５２に接続されている。イメージセンサ５１は、光電変換部５１ａからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤ（不図示）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、固体撮像素子は上記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。

筐体２０の下端が載置される基板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からのワイヤと接続されている。

基板５２は、不図示の外部接続用端子を介して外部回路（例えば、撮像装置を実装した携帯端末の上位装置が有する制御回路）と接続し、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、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する。

遮光性部材からなる筐体２０は、角筒状であって、イメージセンサ５１の光電変換部５１ａ及び信号処理回路５１ｂを囲むようにしてイメージセンサ５１上に接着剤を用いて下端が接着されている。筐体２０は、撮像レンズ１０と共に、不図示のリフロー槽を通過することにより、イメージセンサ５１のハンダ付けと共に基板５２に固定される。

図２において、イメージセンサ５１の上方で、筐体２０の下端近傍における内周から光軸直交方向に延在するフランジ部２０ａの中央の環状部２０ｃが盛り上がっており、環状部２０ｃの周囲から筐体２０の内周までのフランジ部２０ａ上の窪んだ環状部分が、ＩＲカットフィルタＣＧを接着するための接着剤４０が塗布される受け部Ｒとなっている。ＩＲカットフィルタＣＧは、例えば略矩形状や円形状に形成された部材であって、環状部２０ｃ上に接着されている。

筐体２０の中央に設けられた撮像レンズ１０は、物体側から第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３の順序で接合固定された接合型複合レンズＨＢＬを含む。光軸直交方向に延在する第２レンズＬ２のフランジ部が、筐体２０の段部２０ｃに突き当て固定され、第２レンズＬ２のフランジ部の上面は、筐体２０の上端に固定される蓋部材２１により押圧固定されている。

さらに、蓋部材２１に取り付けられた遮光部材２３が、第１レンズＬ１の周囲に延在しており、それにより筐体２０の内部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。遮光部材２３の中央開口Ｓが開口絞りを構成する。

イメージセンサ５１は、ＩＲカットフィルタＣＧ、撮像レンズ１０、蓋部材２１及び遮光部材２３を配置された筐体２０と一体化された後、不図示のリフロー槽を通過することにより、基板５２上にハンダ付けによって固定される。

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筐体２０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、表示部７０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（不図示）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、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、或いは撮像装置５０による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一時記憶部（ＲＡＭ）９２と、撮像した画像や映像等を記録する不揮発性記憶部（フラッシュメモリ）９３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。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、一時記憶部（ＲＡＭ）９２や不揮発性記憶部９３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。

接合型複合レンズの製造方法について説明する。図５は、本実施の形態に用いる撮像レンズの接合型複合レンズを製造する工程を示す図である。まず、図５（ａ）に示すように、ガラス製の大きな平行平板である平行平板素材ＣＧの一方の面に対して、第１レンズＬ１の非球面形状に応じたキャビティ形状Ｃ１をマトリクス状に複数個有する第１の型Ｍ１を、双方に設けられた不図示のアライメントマークを基準として型締めする。第１の型Ｍ１は、紫外線を透過する素材からなる。

次いで、平行平板素材ＣＧと第１の型Ｍ１との間に、不図示のランナー、ゲートを介して紫外線硬化型樹脂ＲＳを注入し、第１の型Ｍ１の外部から紫外線を照射する。照射された紫外線は、第１の型Ｍ１を透過して紫外線硬化型樹脂ＲＳを硬化させる。紫外線硬化型樹脂ＲＳが硬化した後、第１の型Ｍ１を離型することにより、平行平板素材ＣＧの表面に、複数個の第１レンズＬ１を固着形成できる。

更に、図５（ｂ）に示すように、平行平板素材ＣＧの他方の面に対して、第３レンズＬ３の非球面形状に応じたキャビティ形状Ｃ３をマトリクス状に複数個有する第２の型Ｍ２を、双方に設けられた不図示のアライメントマークを基準として型締めする。これにより、第１の型Ｍ１と第２の型Ｍ２とは精度良く位置決めされることになるので、第１レンズＬ１と第３レンズＬ３の光軸を精度良く合わせることができる。第２の型Ｍ２も、紫外線を透過する素材からなる。

次いで、平行平板素材ＣＧと第２の型Ｍ２との間に、不図示のランナー、ゲートを介して紫外線硬化型樹脂ＲＳを注入し、第２の型Ｍ２の外部から紫外線を照射する。照射された紫外線は、第２の型Ｍ２を透過して紫外線硬化型樹脂ＲＳを硬化させる。紫外線硬化型樹脂ＲＳが硬化した後、第２の型Ｍ２を離型することにより、平行平板素材ＣＧの裏面に、複数個の第３レンズＬ３を固着形成できる。

その後、図５（ｃ）に示すように、第１レンズＬ１及び第３レンズＬ３毎に、平行平板素子ＣＧを切断することにより、接合型複合レンズＨＢＬを形成できる。以上の製造方法により、高精度な接合型複合レンズＨＢＬを一度に大量生産することが可能となる。尚、紫外線硬化型樹脂を用いる代わりに、熱硬化型樹脂を用いることもできる。その場合には、樹脂を固化するのに必要な熱を樹脂に与えるように、型自体を加熱したり、型の外部から加熱したりすることによって、必要な熱を樹脂に与えて樹脂を固化することができる。又、第１の型Ｍ１と第２の型Ｍ２とを並行して型締めし、キャビティへの樹脂注入、硬化を同時に行っても良い。以上のように、ガラス製の平行平板素材ＣＧの一方の面上に、複数の第１レンズＬ１を成形すると共に、平行平板素材ＣＧの他方の面上に、複数の第１レンズＬ１のそれぞれに対応して複数の第３レンズＬ３を成形した後、各第１レンズＬ１とそれに対応する各第３レンズＬ３を一組として各組に切断することにより、接合型複合レンズＨＢＬを一度に複数個製造することで、光学性能のばらつきを抑えた安価な接合型複合レンズを得ることができる。

これにより、ガラス製の平行平板である第２レンズＬ２の両面に、硬化型樹脂である第１レンズＬ１と第３レンズＬ３を接合した接合型複合レンズＨＢＬを使用するので、プラスチックレンズに比べ高温に曝されたときの光学性能の低下が小さいため、リフロー処理に有効であり、これにより撮像レンズ１０を組み込んだ撮像装置１００の光学性能を維持又は向上させつつ、低コストと量産性とを両立できる。

さらに、後述する実施例に示すように、第３レンズＬ３は物体側の面が平面で、像側の面が光軸付近では凸状で、光束が通る範囲内の周辺部では凹状の非球面であるので、歪曲などの他の光学収差を抑えつつ非点収差の最大部を最周辺に移すことが可能となるため、低〜中像高における解像力が高くなる。加えて、このような形状にすると、軸上から周辺にわたって第３レンズＬ３の厚みが大きく変化しないので、第３レンズＬ３自体の厚みを薄くすることが可能であり、材料コストを抑えることが出来る。

次に、上述した実施の形態に好適な実施例について説明する。但し、以下に示す実施例により本発明が限定されるものではない。実施例における各符号の意味は以下の通りである。
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 ：像面の対角長さ
ｒ ：レンズ面の近軸曲率半径
Ｄ ：レンズの面間隔
Ｎｄ ：レンズのｄ線における屈折率
νｄ ：レンズのｄ線におけるアッベ数
ＥＮＴＰ ：入射瞳位置
ＥＸＴＰ ：射出瞳位置
Ｈ１ ：物体側主点位置
Ｈ２ ：像側主点位置
また、本発明における非球面形状は以下のように定義する。すなわち、面頂点の接平面からの光軸方向の距離（サグ量）をｘ、光軸からの高さをｙとして、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ_ｎ（＝４，６，８，……，２０）を第ｎ次の非球面係数としたとき、ｘは以下の数式［数２］で表せるものとする。

（実施例１）
第１実施例におけるレンズデータを表１に記す。尚、以降の表中では、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。

第１実施例における条件式（１）〜条件式（４）の値は、
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝０．４１３
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．２５７
条件式（３）：ν_１−ν_３＝０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０
である。

又、図６に、第１実施例の断面図を示し、図７に、第１実施例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図７（ａ）は球面収差図、図７（ｂ）は非点収差図、図７（ｃ）は歪曲収差図である。

なお、以降の球面収差図においては、実線はｄ線（図中、ｄと表示）、破線はｇ線（図中、ｇと表示）に対する球面収差量をそれぞれ表しており、非点収差図においては、実線はサジタル面（図中、Ｓと表示）、破線はメリディオナル面（図中、Ｍと表示）をそれぞれ表している。

図６に示すとおり、本実施例では物体側から開口絞りＳ、接合型複合レンズＨＢＬの順に構成されており、接合型複合レンズＨＢＬは、平行平板である第２レンズＬ２に対して、物体側に第１レンズＬ１を形成し、像側に第３レンズＬ３を形成している。レンズデータにおける面番号１が開口絞りＳである。また、第３レンズＬ３の像側の面は、光軸上が凸状で周辺部が凹状になっている。それにより、第３レンズＬ３の厚みは光軸上と周辺で大きく変化していない。第１実施例によれば、図７に示すとおり、非点収差が最大像高で最大値となっており、低〜中像高における非点収差は小さくなっている。

（実施例２）
第２実施例におけるレンズデータを表２に記す。

第２実施例における条件式（１）〜条件式（４）の値は、
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝０．５２４
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．２６８
条件式（３）：ν_１−ν_３＝０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０．２１３
である。

又、図８に、第２実施例の断面図を示し、図９に、第２実施例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図９（ａ）は球面収差図、図９（ｂ）は非点収差図、図９（ｃ）は歪曲収差図である。

図８に示すとおり、本実施例では物体側から開口絞りＳ、接合型複合レンズＨＢＬ、平行平板素子ＣＧで構成されている。接合型複合レンズＨＢＬは、平行平板である第２レンズＬ２に対して、物体側に第１レンズＬ１を形成し、像側に第３レンズＬ３を形成している。第１実施例と同様に、第３レンズＬ３の像側の面は光軸上が凸状で周辺部が凹状になっており、第３レンズＬ３の厚みは光軸上と周辺で大きく変化していない。本実施例では、開口絞りＳと第２レンズＬ２の間隔を第１実施例よりも大きく取った例である。図９の収差図に示すように、この場合も第１実施例と同様に、低〜中像高における非点収差は小さくなっているのがわかる。

（実施例３）
第３実施例におけるレンズデータの値を表３に記す。

第３実施例における条件式（１）〜条件式（４）の値は、
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝０．１４４
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．１０９
条件式（３）：ν_１−ν_３＝０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０．３４２
である。

又、図１０に、第３実施例の断面図を示し、図１１に、第３実施例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図１１（ａ）は球面収差図、図１１（ｂ）は非点収差図、図１１（ｃ）は歪曲収差図である。

図１０に示すとおり、第２実施例と同様に、本実施例では物体側から開口絞りＳ、接合型複合レンズＨＢＬ、平行平板素子ＣＧで構成されている。接合型複合レンズＨＢＬは、平行平板である第２レンズＬ２に対して、物体側に第１レンズＬ１を形成し、像側に第３レンズＬ３を形成している。第１、第２実施例と同様に第３レンズＬ３の像側の面は、光軸上が凸状で周辺部が凹状になっている。本実施例では、第１レンズＬ１のパワーを強くして、開口絞りＳと第２レンズＬ２の間隔を小さくした例である。

（実施例４）
第４実施例におけるレンズデータを表４に記す。

第４実施例における条件式（１）〜条件式（４）の値は、
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝０．４１０
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．２５７
条件式（３）：ν_１−ν_３＝２２．０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０
である。

又、図１２に、第４実施例の断面図を示し、図１３に、第４実施例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図１３（ａ）は球面収差図、図１３（ｂ）は非点収差図、図１３（ｃ）は歪曲収差図である。

図１２に示すとおり、第１実施例と同様に、本実施例では物体側から開口絞りＳ、接合型複合レンズＨＢＬで構成されている。接合型複合レンズＨＢＬは、平行平板である第２レンズＬ２に対して、物体側に第１レンズＬ１を形成し、像側に第３レンズＬ３を形成している。第１〜第３実施例と同様に、第３レンズＬ３の像側の面は光軸上が凸状で周辺部が凹状になっている。本実施例は、第１実施例に対して第３レンズＬ３を高分散の素材にしたものであり、ν_１＞ν_３を満たしている。

図１４は、第１実施例の光軸上（ｂ）と最大像高（ａ）での横収差図であり、図１５は、第４実施例の光軸上（ｂ）と最大像高（ａ）での横収差図である。図１４、図１５において、それぞれ左側の図がメリディオナルコマ収差を示し、右側の図がサジタルコマ収差を示している。図１４、１５を比較すると明らかなように、第４実施例では、第１実施例に対して軸上色収差の増加は小さくしつつ、効率的に色の像面湾曲を補正できる事がわかる。

（実施例５）
第５実施例におけるレンズデータを表５に記す。

第５実施例における条件式（１）〜条件式（４）の値は、
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝０．１７６
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．２１４
条件式（３）：ν_１−ν_３＝０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０．６７４
である。

又、図１６に、第５実施例の断面図を示し、図１７に、第５実施例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図１７（ａ）は球面収差図、図１７（ｂ）は非点収差図、図１７（ｃ）は歪曲収差図である。

図１６に示すとおり、第２、第３実施例と同様に、本実施例では物体側から開口絞りＳ、接合型複合レンズＨＢＬ、平行平板素子ＣＧで構成されている。接合型複合レンズＨＢＬは、平行平板である第２レンズＬ２に対して、物体側に第１レンズＬ１を形成し、像側に第３レンズＬ３を形成している。第１〜第４実施例と同様に、第３レンズＬ３の像側の面は光軸上が凸状で周辺部が凹状になっている。本実施例では、像面の直前にある平行平板素子ＣＧを厚くした例である。よって、図１７の収差図で示すとおり、サジタルの像面湾曲が補正されているのがわかる。

（実施例６）
第６実施例におけるレンズデータを表６に記す。

第６実施例における条件式（１）〜条件式（４）の値は、
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝０．６９５
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．２１０
条件式（３）：ν_１−ν_３＝０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０．２１６
である。

又、図１８に、第６実施例の断面図を示し、図１９に、第６実施例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図１９（ａ）は球面収差図、図１９（ｂ）は非点収差図、図１９（ｃ）は歪曲収差図である。

図１８に示すとおり、本実施例では物体側から開口絞りＳ、第１接合型複合レンズＨＢＬ１、第２接合型複合レンズＨＢＬ２、平行平板素子ＣＧで構成されている。接合型複合レンズＨＢＬ１、ＨＢＬ２は、それぞれ、平行平板である第２レンズＬ２に対して、物体側に第１レンズＬ１を形成し、像側に第３レンズＬ３を形成している。最も物体側にある第１接合型複合レンズＨＢＬ１は、第１〜第５実施例と同様に第３レンズＬ３の像側の面は光軸上が凸状で周辺部が凹状になっている。本実施例は、接合型複合レンズＨＢＬ１よりも像側に１枚以上の接合型複合レンズＨＢＬ２が構成された例である。図１９の収差図に示すとおり、第２接合型複合レンズＨＢＬ２の効果により、歪曲がよく補正されている。

（実施例７）
第７実施例におけるレンズデータを表７に記す。

第７実施例における条件式（１）〜条件式（４）の値は、
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝０．５９２
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．２３６
条件式（３）：ν_１−ν_３＝０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０．２０２
である。

又、図２０に、第７実施例の断面図を示し、図２１に、第７実施例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図２１（ａ）は球面収差図、図２１（ｂ）は非点収差図、図２１（ｃ）は歪曲収差図である。

図２０に示すとおり、本実施例では物体側から開口絞りＳ、接合型複合レンズＨＢＬ、単レンズＳＬ、平行平板素子ＣＧで構成されている。接合型複合レンズＨＢＬは、平行平板である第２レンズＬ２に対して、物体側に第１レンズＬ１を形成し、像側に第３レンズＬ３を形成している。第１〜第６実施例と同様に、第３レンズＬ３の像側の面は光軸上が凸状で周辺部が凹状になっている。本実施例は、接合型複合レンズＨＢＬより像側に１枚以上の単レンズＳＬが構成された例である。図２１の収差図に示すとおり、像側の単レンズＳＬの効果により、歪曲がよく補正されている。

（比較例）
比較例における全体緒元及び各条件式の値を以下に記す。この比較例は、特許文献１の実施例１に示されているものであり、本実施例の撮像レンズと同様に平行平板であるガラス材料の両面に硬化型樹脂を接合した複合レンズを１枚使用したものである。

比較例における全体緒元及び条件式（１）〜条件式（４）の値は、
ｆ＝１．００１ｍｍ、Ｆ＝２．８、２Ｙ＝１．３５ｍｍ
条件式（１）：ｆ_１／ｆ_３＝１．２８
条件式（２）：Ｓ／ｆ＝０．０９
条件式（３）：ν_１−ν_３＝０
条件式（４）：ｄ_ｃ／ｆ＝０．２８
である。

又、図２２に、比較例の断面図を示し、図２３に、比較例にかかる撮像レンズの収差図を示す。図２３（ａ）は球面収差図、図２３（ｂ）は非点収差図、図２３（ｃ）は歪曲収差図である。

図２３から明らかであるが、比較例の場合、第３レンズの像側の面が、光軸から周辺部までの光束が通る範囲内全てで凸状となっているので、上述した実施例と比べて低〜中像高において収差が大きくなり、高画質な画像が得られないことがわかる。

Claims (9)

1. 開口絞りと、接合型複合レンズを少なくとも備え、最も物体側にあるレンズは前記接合型複合レンズであり、
   前記接合型複合レンズは、物体側から像側に向かって、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズの順に配列され、
   前記第２レンズは物体側の面、像側の面が共に平らなガラス製の平行平板であり、
   前記第１レンズと前記第３レンズは硬化型樹脂からなり、
   前記第１レンズと前記第２レンズは直接または間接的に接合され、
   前記第２レンズと前記第３レンズは直接または間接的に接合され、
   前記第１レンズは物体側の面が凸状の非球面で、像側の面が平面である平凸レンズであり、
   前記第３レンズは物体側の面が平面で、像側の面が光軸付近では凸状で、光束が通る範囲内の周辺部では凹状の非球面であることを特徴とする撮像レンズ。
2. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の撮像レンズ。
   ｆ_１／ｆ_３＜１．２ （１）
   ただし、
   ｆ_１：前記第１レンズの焦点距離
   ｆ_３：前記第３レンズの焦点距離
3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の撮像レンズ。
   ０．１≦Ｓ／ｆ≦０．３ （２）
   ただし、
   Ｓ：前記第２レンズの物体側の面と前記開口絞りとの間隔
   ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
   ν_１＞ν_３ （３）
   ただし、
   ν_１：前記第１レンズのｄ線のアッベ数
   ν_３：前記第３レンズのｄ線のアッベ数
5. 前記開口絞りと、前記接合型複合レンズのみから構成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
6. 前記接合型複合レンズは、ガラス製の平行平板素材上に、前記第１レンズ及び前記第３レンズを複数組成形した後、各組に切断することにより製造されたことを特徴とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
7. 請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一項に記載の撮像レンズと、前記撮像レンズにより結像された被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
8. 前記撮像装置は、前記撮像レンズと前記固体撮像素子との間に平行平板素子を備えており、以下の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の撮像装置。
   ０＜ｄ_ｃ／ｆ≦０．７ （４）
   ただし、
   ｄ_ｃ：前記平行平板素子の厚さ
   ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
9. 請求の範囲第７項又は第８項に記載の撮像装置を有することを特徴とする携帯端末。