JPWO2014132796A1 - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

比較的レンズ枚数が多く、且つ低背でありながらも、ゴースト光を抑制して高画質な画像を形成できる撮像レンズ、及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた正の第１レンズ（Ｌ１）ないし第５レンズ（Ｌ５）からなり、開口絞り（Ｓ）は前記第３レンズ（Ｌ３）より物体側にあり、少なくとも前記第１レンズ（Ｌ１）の物体側光学面と像側光学面とに反射防止膜が形成され、固体撮像素子の撮像面に被写体像を結像するために用いられる撮像レンズにおいて、前記反射防止膜は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された複数の層から構成され、前記第１レンズ（Ｌ１）の光軸上において、前記物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、前記像側面の反射防止膜の膜厚より厚くする。

Description

本発明は撮像レンズ、特には、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で高い解像度が得られる撮像レンズ、およびこれを備える撮像装置に関する。

近年、CCD（Charged Coupled Device）型イメージセンサあるいはCMOS（Complementary
Metal Oxide 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が搭載された携帯端末の普及の増大に伴い、より高画質の画像が得られるよう、高画素数をもつ撮像素子を使用した撮像装置が搭載されたものが市場に供給されるようになってきた。従来の高画素数をもつ撮像素子は、大型化をともなっていたが、近年、画素の高細化が進み、撮像素子が小型化されるようになってきた。又、このような高画素の撮像素子に高画質な被写体像を形成できるよう、撮像レンズには５枚玉以上のレンズを有することが必要になってきた。

一方で、特に近年，スマートフォンと呼ばれる薄形の携帯端末が開発されており、このような薄形の携帯端末に搭載される撮像装置に用いる撮像レンズの低背化が要求されている。ここで、撮像レンズの低背化を推進しようとすると、最も物体側の第１レンズの物体側面のパワーが強くなり且つ第１レンズの像側面は平面または凹のメニスに近い形状をとるようになってくる。この影響により、大きな角度を持って第１レンズに入射してくる光が第１レンズの物体側面と像側面間で多重全反射し像面に到達する、いわゆる多重反射ゴースト光が発生する傾向が見られるようになってきた。

特に、結像に寄与する画角より大きな角度を有する光束は、第１レンズの両面間で三回以上全反射するため、多重反射ゴースト光の強度が極端に低下することなく像面に到達する可能性が高い。このような多重反射ゴースト光が、撮像素子の撮像面に入射すると画質を悪化させる原因となる。特に、結像に寄与する画角より大きな角度を有する、強度の強い光源からの光束によるゴースト光は、撮像素子内にそのゴースト光の主原因たる光源は写りこまないため、ゴースト光が非常に目立ちやすい。

これに対し特許文献１には、ゴースト光が発生しない条件について開示されているが、レンズ枚数が多い撮像レンズにおいて、低背化を推進することで顕著に発生する多重反射ゴースト光については、特許文献１の技術では解消することが困難であり、また特許文献１には、多重反射ゴースト光の対策について何ら開示されていない。

特開2009-294528号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、比較的レンズ枚数が多く、且つ低背でありながらも、ゴースト光を抑制して高画質な画像を形成できる撮像レンズ、及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像レンズは、
物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた正の第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズからなり、開口絞りは前記第３レンズより物体側にあり、少なくとも前記第１レンズの物体側光学面と像側光学面とに反射防止膜が形成され、固体撮像素子の撮像面に被写体像を結像するために用いられる撮像用レンズにおいて、
前記反射防止膜は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された複数の層から構成され、
前記第１レンズの光軸上において、前記物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、前記像側面の反射防止膜の膜厚より厚いことを特徴とする。

本発明者は、比較的光軸方向長が長い従来タイプの撮像レンズと、それよりも低背に設計された撮像レンズとを比較しつつ、多重反射ゴースト光の特性について検討した。図１は、光軸方向全長が５ｍｍ（Ｌ／２Ｙ＝０．８７）と比較的長い従来の撮像レンズの断面図である。図２は、本発明の一例にかかる撮像レンズの断面図である。いずれの図に示す撮像レンズも５枚玉であり、Ｌ１〜Ｌ５はレンズ、Ｓは開口絞り、ＣＧはＩＲカットフィルタなどの平行平板、Ｉは撮像素子である。ここで、図１に示す撮像レンズにおいて、結像に寄与する画角より大きな角度を有する光束が入射して、最も物体側の第1レンズＬ１の両面間で多重反射しても、第１レンズＬ１の像側光学面Ｓ２はレンズ周辺に向かうほど（光軸から離れるにつれて）ｓａｇ量はマイナスの値を取る（Ｌ１の物体側光学面Ｓ１に近づく）ため、二回全反射後のＳ２面への光線入射角は小さくなり、全反射は二回しか生じない。そのため像面に到達する多重反射ゴースト光が目立たないことが分かった。

一方、図２に示す撮像レンズは、図１の撮像レンズに比べて光軸方向全長が３．４２ｍｍ（Ｌ／２Ｙ＝０．７５）と短くなっているので、最も物体側の第１レンズＬ１の物体側光学面Ｓ１が光軸方向に突出し、且つ像側光学面Ｓ２が平面に近い形状（もしくは凹状）となっている。このような形状であると、第１レンズＬ１の像側光学面Ｓ２は光軸から離れた箇所でもｓａｇ量は大きく変化しない（またはマイナスに大きな値を取らない）為に結像に寄与する画角より大きな角度を有する光束が入射して、最も物体側の第１レンズＬ１の両面間で多重反射した際に、二回全反射後の光線のＳ２面への入射角は大きくなり、三度全反射が生じる（特に、下側のマージナル光線群において）。この三回以上全反射した光線が撮像素子に到達してしまう為、ゴースト光の強度は非常に強く目立ってしまう。

更に、光学面Ｓ１に反射防止膜を設けている場合、第１レンズＬ１の物体側光学面Ｓ１において、レンズ周辺に向かうほど（光軸から遠くなるにつれて）、面の法線ＮＬと光軸との成す角αが大きくなる。そのため、レンズ周辺での膜厚が軸上に比べて減少しやすく、これにより長波長側の反射率は高くなる傾向にある。従って、これらの現象が合わせて生じることで赤色系のゴースト光が像面に到達しやすくなるが、より高品位の画質が所望される場合、青色系のゴースト光より赤色系のゴースト光の方が嫌われる傾向にある。

本発明者は、以上のごとき知見から、レンズ枚数が多い撮像レンズを低背化した場合、第１レンズＬ１の形状が制限されるので、多重反射ゴースト光を大幅に抑制することは困難であるという結論に達し、ゴースト光の量を抑える代わりに質を変えることを目指したのである。より具体的には、最も避けたい赤色ゴースト光を低減するために、前記第１レンズの光軸上において、前記物体側光学面の反射防止膜の膜厚を、前記像側面の反射防止膜の膜厚より厚くしたのである。これにより前記第１レンズの物体側光学面のみ反射防止膜の反射率極小値を長波長側にシフトすることができ、もって、ゴースト光の色味を赤系から青系に変化させ、更に反射防止膜を蒸着した光学面の法線と光軸との成す角が大きくなると長波長側の反射率が高くなってしまうが、反射防止膜の反射率極小値を長波長側にシフトしたことで光学面の法線と光軸との成す角が大きい箇所で反射された光線の反射率を可視光全域で低く抑えることが出来、強度も小さくなり目立たなくすることができたのである。尚、ここでの膜厚は、総膜厚をいう。

尚、反射防止膜は、有効径の範囲のみに反射防止膜を設けるようにしてもよいし、有効径より大きな領域、又は、レンズ全面に反射防止膜を設けるようにしてもよい。一方、他のレンズと接して接合する接合部には、反射防止膜を設けなくてもよい。

また、反射防止膜の低屈折率層とは、好ましくは、波長５８７．５６ｎｍでの屈折率が、１．３０以上、１．８０未満の層をいう。また、反射防止膜の高屈折率層とは、波長５８７．５６ｎｍでの屈折率が、１．８０以上、２．５０以下の層をいう。

低屈折率層の好ましい例としては、フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、フッ化セリウム等及びこれらの混合物が挙げられる。高屈折率層の好ましい例としては、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ハウニウム等が挙げられる。

また、反射防止膜を設ける方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、大気圧プラズマ法、塗布法、ミスト法等が挙げられる。尚、レンズがガラスレンズである場合、反射防止膜を形成した後、アニール処理することが好ましい。

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、前記撮像レンズ全系の最も物体側の光学面から像側焦点までの光軸上の距離をＬ（ｍｍ）、前記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）を２Ｙ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
Ｌ／２Ｙ＜０．８ （１）

前記撮像レンズが５枚玉である場合、Ｌ／２Ｙが（１）式を満たすような低背な撮像レンズにすると、最も物体側の第１レンズＬ１の像側光学面Ｓ２が平面に近い形状（もしくは凹状）となる為、画角外から入射してきた光束が前記第１レンズの両面間で多重全反射しやすくなるため、特に本発明の構成が有効である。

請求項３に記載の撮像レンズは、物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた正の第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズからなり、開口絞りは前記第３レンズより物体側にあり、少なくとも前記第１レンズの物体側光学面と像側光学面とに反射防止膜が形成され、固体撮像素子の撮像面に被写体像を結像するために用いられる撮像用レンズにおいて、
前記反射防止膜は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された複数の層から構成され、
前記第１レンズの光軸上において、前記物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、前記像側面の反射防止膜の膜厚より厚いことを特徴とする。

本発明によれば、最も避けたい赤色ゴースト光を低減するために、前記第１レンズの光軸上において、前記物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、前記像側面の反射防止膜の膜厚より厚くしたのである。これにより前記第１レンズの物体側光学面のみ反射防止膜の反射率極小値を長波長側にシフトすることができ、もって、ゴースト光の色味を赤系から青系に変え、更に反射防止膜を蒸着した光学面の法線と光軸との成す角が大きくなると長波長側の反射率が高くなってしまうが、反射防止膜の反射率極小値を長波長側にシフトしたことで光学面の法線と光軸との成す角が大きい箇所で反射された光線の反射率を可視光全域で低く抑えることが出来、強度も小さくなり目立たなくすることができたのである。

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、前記撮像レンズ全系の最も物体側の光学面から像側焦点までの光軸上の距離をＬ（ｍｍ）、前記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）を２Ｙ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
Ｌ／２Ｙ＜０．９ （２）

前記撮像レンズが６枚玉である場合、Ｌ／２Ｙが（２）式を満たすような低背な撮像レンズにすると、最も物体側の第１レンズＬ１の像側光学面Ｓ２が平面に近い形状（もしくは凹状）となる為、画角外から入射してきた光束が前記第１レンズの両面間で多重全反射しやすくなるため、特に本発明の構成が有効である。

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、前記第１レンズの物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、光軸上において、光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯５００〜７５０ｎｍの範囲内で１％以下となるように、厚さが設定されており、
前記第１レンズの像側光学面の反射防止膜の膜厚は、光軸上において、光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯４２０〜６５０ｎｍの範囲内で１％以下となるように、厚さが設定されていることを特徴とする。

上記特性を有する反射防止膜とすることで、ゴースト光の色味を赤系から青系に変えることができ、より目立たなくすることができる

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レンズの物体側光学面と像側光学面の反射防止膜は、同一の膜構成であることを特徴とする。

前記物体側光学面と前記像側光学面の反射防止膜を同一の膜構成とすることで、膜蒸着時に同一蒸着装置を使用できるメリットがある。尚、膜厚に関しては、蒸着材の熱源をコントロールし蒸着時間を変えるなどすることで、容易に調整できる。

請求項７に記載の撮像レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記反射防止膜は四層の積層構造であることを特徴とする。

前記反射防止膜を四層の積層構造とすることで、広い帯域で良好に反射率を抑えることができる。更に、五層未満とすることで、コストを抑えることができ、またクラックなどの発生を抑制できる。

請求項８に記載の撮像レンズは、請求項７に記載の発明において、前記反射防止膜は前記第１レンズ側から順に高屈折率層、低屈折率層の順で同一膜材料が積層され、前記反射防止膜の最外層は低屈折率層であることを特徴とする。

このように同一の膜材料を繰り返し積層することで、反射を抑制する波長範囲を広げることができる。また、同一膜材料の繰り返しとすることで、蒸着装置に異なる膜材料を誤ってセットするなどの誤りを回避でき、更に耐久性も上げることが可能となる。

請求項９に記載の撮像レンズは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記開口絞りは、前記第１レンズの物体側光学面の有効径の位置より物体側にあることを特徴とする。

小型・低背な、いわゆる前置絞りの撮像レンズにおいて本発明は一層の効果を発揮する。特に、前記第１レンズの物体側光学面頂点より像側に前記開口絞りが位置する場合、結像に寄与しない画角外の光束がレンズ内に入射しやすくなる為、本発明の効果がより有効となってくる。

請求項１０に記載の撮像レンズは、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記反射防止膜はＴｉ系の高屈折率層とＳｉ系の低屈折率層とで構成されており、前記低屈折率層は２種類の異なる無機材料が混合された混合膜であり、前記混合膜を構成する材料が、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃であり、前記混合膜中のＳｉの元素に対するＡｌの元素数の比率が１〜５％であることを特徴とする。

前記低屈折率層がＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃との混合物で構成されることで、光学特性を損なうことなく応力が緩和されて剥離やクラックの発生が防止される。

請求項１１に記載の撮像レンズは、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、最も像側のレンズの像側光学面は非球面であって、有効径内に変曲点を持っていることを特徴とする。

これにより、有効画角全域の結像性能を良好にすることができる。尚、「変曲点」とは、レンズの像側光学面の断面をとったとき、前記像側光学面に引いた接線の傾きが、光軸から離れるにつれて正から負又は負から正に変化する点をいう。

請求項１２に記載の撮像レンズは、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズ以外の全てのレンズにおける物体側光学面及び像側光学面に、反射防止膜が形成されていることを特徴とする。

これにより、ゴースト、フレアを更に低減できる

請求項１３に記載の撮像レンズは、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記第２レンズは負のパワーを有することを特徴とする。

これにより色収差を良好に補正できる。

請求項１４に記載の撮像レンズは、請求項１〜１３のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズの物体側光学面の有効径内において、サグの変化量Δｓａｇの最大値Δｓａｇｍａｘは以下の式を満たすことを特徴とする。
Δｓａｇｍａｘ≧０．４ （３）

サグ（ｓａｇ）及びサグの変化量Δｓａｇについて説明する。図３は、レンズの光学面の例として面Ｓ１の中心ｈ０から外周端までを模式的に示している。図３に示すように、サグ量（ｓａｇ）とは、レンズの光軸Ｘと面Ｓ１のレンズ中心ｈ０とが一致するよう配置したとき、任意の半径ｈにおいて、レンズ中心ｈ０における光軸Ｘの垂線Ｌから面Ｓ１までの距離（ｍｍ）であり、なお面Ｓ１から像側へ向く方向を正とする。また、サグの変化量Δｓａｇとは、面Ｓ１における任意の半径ｈでのサグの傾き量、すなわち、半径ｈにおける面Ｓ１の接線の、直線Ｌからの傾きをいい、半径hの点における面Ｓ１の法線と光軸Ｘとの成す角と同義であり、その単位は[rad]である。但し、内周から外周へ向かってサグ量が増加する場合を正、減少する場合を負とする。

前記第１レンズの物体側光学面が（３）式を満たすΔｓａｇｍａｘをとるような面形状だと、反射防止コートを物体側光学面に蒸着した際に、光軸に対して面の法線の成す角が大きい（Δｓａｇが大きい）個所では、膜材料が物体側光学面に規定厚分乗らず、レンズ中央部に比べて光学膜厚の減少を招き、その影響で赤色味の強いゴースト光となってしまう可能性が高くなるため、特に本発明の効果が有効である。尚、以下の式を満たすと更に本発明が必要となってくる。
Δｓａｇｍａｘ≧０．６ （３’）

請求項１５に記載の撮像レンズは、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズの像側光学面におけるサグの変化量Δｓａｇは、前記第１レンズの像側光学面の有効径の８割径内全域において以下の式を満たすことを特徴とする。
−０．０５≦Δｓａｇ （４）

前記第１レンズの像側光学面において、Δｓａｇが（４）式を満たすような面形状だと、光学面有効径の８割径内においては光軸に対してほぼ直交する面形状となり、画角外から入射してきた光束がその面で全反射しやすくなるため、本発明の効果が有効である。前記第１レンズの像側光学面の光学面有効径の８割径内全域において、０≦Δｓａｇであると凹面形状となるため特に有効となる。尚、有効径の８割を超えるような光学面周縁領域で全反射した光束は、光学面有効径外へ進むので、その領域のΔｓａｇは問題とならないことが多い。

請求項１６に記載の撮像レンズは、請求項１〜１５のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズの像側光学面は、近軸で像側に凹状の面であることを特徴とする。

前記第１レンズの像側光学面が像側に凹となる形状の面となることで、画角外から入射してきた光束が、像側光学面で全反射しやすくなるため、本発明の効果が有効である。

請求項１７に記載の撮像レンズは、請求項１〜１６のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズの像側光学面におけるｓａｇ（mm）は、前記第１レンズの像側光学面の有効径の８割径内全域において以下の式を満たすことを特徴とする。
−０．０１≦ｓａｇ （５）

記第１レンズの像側光学面におけるｓａｇが（５）式を満たすような面形状だと、光学面有効径の８割径内においては、光軸に対してほぼフラットな直交する面形状または凹面形状となり、画角外から入射してきた光束がその面で全反射しやすくなるため、本発明の効果が有効となる。尚、以下の式を満たすと更に本発明が必要となってくる。
−０．００４≦ｓａｇ （５’）
但し、ｓａｇは光軸方向物体側を正としている。有効径の８割を超えるような光学面周縁領域で全反射した光束は光学面有効径外へ進むため、その領域のｓａｇは問題とならないことが多い。

請求項１８に記載の撮像装置は、請求項１〜１７のいずれかに記載の撮像レンズと、固体撮像素子とを有することを特徴とする。

本発明によれば、比較的レンズ枚数が多く、且つ低背でありながらも、ゴースト光を抑制して高画質な画像を形成できる撮像レンズ、及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。

従来の撮像レンズの断面図である。 本発明の一例にかかる撮像レンズの断面図である。 レンズＬ１の光学面の例として面Ｓ１の中心ｈ０から外周端までを模式的に示す図である。 撮像装置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５のスマートフォン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２の撮像レンズの光軸方向断面図である。 第１レンズの物体側光学面の反射防止膜と，像側光学面の反射防止膜の反射特性を比較して示すグラフである。 実施例１，２において、縦軸に第１レンズＬ１における物体側光学面のΔｓａｇをとって示し、横軸に光軸からの高さ(但し、有効径を１とする)をとって示す図である。 実施例１，２において、縦軸に第１レンズＬ１における像側光学面のｓａｇをとって示し、横軸に光軸からの高さ(但し、有効径を１とする)をとって示す図である。 実施例１，２において、縦軸に第１レンズＬ１における像側光学面のΔｓａｇをとって示し、横軸に光軸からの高さ(但し、有効径を１とする)をとって示す図である。 光学面に反射防止膜を蒸着した場合にΔｓａｇを変化させたときにおける（反射防止膜が蒸着した光学面の法線と光軸との成す角と）、反射率と波長の関係の一例を示す図である。 比較例と実施例１とにおいて多重反射ゴースト光を受光した撮像面上におけるＣＩＥ ＸＹＺ座標系のＸ値だけをグラフ化した図で、（ａ）が実施例１の場合を示し、（ｂ）が比較例の場合を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図４は、本実施の形態にかかる撮像装置１０の光軸に沿った断面図である。以下に示す構成は概略図であり、形状や寸法等は実際と異なるものがある。

図４に示すように、撮像装置１０は、光電変換部１１ａを備えた固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型撮像素子１１と、この撮像素子１１の光電変換部１１ａに被写体像を結像させる撮像レンズ１２と、撮像レンズ１２を保持する鏡枠１３と、平行平板状であるＩＲカットフィルタ１４と、撮像素子１１を支持する基板１５とを有する。

図４に示すように、撮像素子１１は、平行平板状のチップ上において、その受光側（図４で上面）の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、撮像面としての光電変換部１１ａが形成されており、その周囲には信号処理回路（不図示）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１１のチップにおける受光面側の外縁近傍に形成された複数のパッドは、不図示のワイヤにより基板１５に接続されている。撮像素子１１は、光電変換部１１ａ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、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）へと送信するようになっている。又、外部回路から撮像素子１１を駆動するための電力やクロック信号の供給を受けることもできる。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。

図４において、鏡枠１３の内部には、５枚レンズ構成の撮像レンズ１２が設けられている。撮像レンズ１２は物体側より順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５からなり、開口絞りＳは第３レンズＬ３より物体側にある。全てのレンズの光学面には、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された複数の層から構成されていると好ましいが、少なくとも第１レンズＬ１の光軸上において、物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、像側面の反射防止膜の膜厚より厚くなっている。反射防止膜の形成方法は、よく知られているので，以下記載しない。

各レンズのフランジ部間には、環状のスペーサＳＰが配置され、レンズ間距離を精度良く維持している。又、第５レンズＬ５のフランジ部の撮像素子１１側には、環状のスペーサＳＰを介してＩＲカットフィルタ１４が配置されている。更に、ＩＲカットフィルタ１４を支持するスペーサＳＰと、撮像レンズ１２を保持する鏡枠１３の下端は、基板１５上に当接している。

上述した撮像装置１０の動作について説明する。図５（ａ）（ｂ）は、撮像装置１０を携帯端末としてのスマートフォン１００に装備した状態を示す。また、図６はスマートフォン１００の制御ブロック図である。

撮像装置１０は、例えば、鏡枠１３の物体側端面がスマートフォン１００の背面（図５（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。

撮像装置１０は、外部接続端子（図６では矢印）を介して、スマートフォン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、スマートフォン１００は、図６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、電源等のスイッチ及び番号等をタッチパッドにより指示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液晶パネルで表示する表示部６５（但し、表示部の液晶パネルと入力部のタッチパッドはタッチパネル７０が兼用する）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、スマートフォン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１０により得られた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。

スマートフォン１００は、入力キー部６０の操作によって動作し、アクチュエータ（不図示）により撮像レンズ１２を駆動してオートフォーカス動作を行い、レリーズボタン７１等を押圧することで、撮像装置１０を動作させて撮像を行うことができる。撮像装置１０から入力された画像信号は、上記スマートフォン１００の制御系により、記憶部９２に記憶されたり、或いはタッチパネル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。

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。
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
ＥＮＴＰ：入射瞳位置（第１面から入射瞳位置までの距離）
ＥＸＴＰ：射出瞳位置（撮像面から射出瞳位置までの距離）
Ｈ１ ：前側主点位置（第１面から前側主点位置までの距離）
Ｈ２ ：後側主点位置（最終面から後側主点位置までの距離）
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
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

各実施例において、非球面係数が記載された面が非球面形状を有する面であり、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 ：基準曲率半径
Ｋ ：円錐定数

（実施例１）
実施例１のレンズデータを表１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。

（表１）
実施例１
f= 2.94mm ENTP= 0mm
fB=0.32mm EXTP= -1.74mm
F= 2.09 H1= 1.17mm
2Y= 4.59mm H2= -2.57mm
L= 3.42mm
L/2Y= 0.75

面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1(絞り) ∞ -0.16 0.69
2 1.196 0.39 1.5447 56.2 0.72
3 28.057 0.07 0.73
4 7.081 0.15 1.6347 23.9 0.72
5 1.725 0.27 0.73
6 5.607 0.31 1.5447 56.2 0.83
7 304.977 0.43 0.89
8 -6.894 0.50 1.5447 56.2 1.02
9 -0.751 0.20 1.30
10 -1.783 0.27 1.5447 56.2 1.84
11 1.076 0.39 1.96
12 ∞ 0.11 1.5163 64.1 2.50
13 ∞ 2.50

非球面係数
第２面 第３面 第４面 第５面 第６面
K 8.75365E-02 5.01098E+01 -9.94304E+00 -4.20559E-01 1.02181E+01
A4 4.98363E-03 3.46071E-02 -6.91616E-02 -1.59975E-01 -1.63809E-01
A6 1.54519E-02 1.64591E-01 4.96919E-01 1.47025E+00 -1.56514E-01
A8 -8.59264E-03 -9.39580E-02 -6.79209E-01 -4.96074E+00 7.37281E-01
A10 1.64097E-01 -8.33916E-01 -1.38166E+00 1.02873E+01 -1.50239E+00
A12 1.88071E-01 -7.29556E-01 -2.10765E-01 -1.26392E+01 2.50310E+00
A14 -9.89165E-01 1.43571E+00 3.02506E+00 7.32911E+00 -1.51385E+00
A16 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

第７面 第８面 第９面 第１０面 第１１面
K 0.00000E+00 2.28100E-07 -2.93784E+00 -5.32419E-01 -1.42366E+01
A4 -1.93160E-01 -3.14905E-01 -7.66199E-03 -1.84902E-02 -1.29156E-01
A6 -1.56943E-02 1.27573E+00 -1.57419E-01 8.19765E-02 8.01974E-02
A8 -2.37082E-02 -4.49916E+00 4.46513E-01 -5.01957E-02 -4.45157E-02
A10 -1.91355E-01 8.51327E+00 -5.58957E-01 2.42219E-02 1.48987E-02
A12 2.63360E-01 -9.23005E+00 3.73679E-01 -7.58614E-03 -3.28208E-03
A14 2.21021E-01 5.07538E+00 -1.20806E-01 1.25912E-03 4.39453E-04
A16 0.00000E+00 -1.08838E+00 1.33708E-02 -8.24083E-05 -2.26307E-05

図７は５枚玉にかかる実施例１のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は正の屈折力を有し物体側に凸面を向け像側光学面が凹状となった第１レンズ、Ｌ２は負の屈折力を有する第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｌ５は、像側光学面が近軸で凹形状であり且つ有効径内に変曲点を持つ第５レンズ、Ｓは第１レンズＬ１の有効径より物体側に配置された開口絞り、Ｉは撮像面を示す。また、ＣＧ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。

実施例１では、全てのレンズの光学面に、レンズ（基板）側から順に、ＴｉＯ₂からなる高屈折率層と、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃からなる低屈折率層とを交互に積層してなり、全部で４層からなる反射防止膜が形成されている。低屈折率層の混合膜中のＳｉの元素に対するＡｌの元素数の比率は１〜５％である。反射防止膜の最外層は、低屈折率層である。但し、表２に示すように、第１レンズＬ１の物体側光学面における光軸上の反射防止膜の膜厚は２９４ｎｍであり、表３に示すように、像側光学面における光軸上の反射防止膜の膜厚は２５３ｎｍである。

（実施例２）
実施例２のレンズデータを表４に示す。

（表４）
実施例２
f= 3.47mm ENTP= 0.40mm
fB= 0.30mm EXTP= -2.50mm
F= 1.81 H1= 0.44mm
2Y= 5.53mm H2= -3.18mm
L= 4.79mm
L/2Y= 0.87

面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 1.719 0.55 1.5447 56.2 1.05
2(絞り) -24.146 0.09 0.90
3 4.510 0.20 1.6347 23.9 0.93
4 1.771 0.37 0.94
5 4.427 0.20 1.6347 23.9 0.98
6 2.777 0.09 1.18
7 3.617 0.68 1.5447 56.2 1.44
8 6.274 0.19 1.49
9 132.081 0.78 1.5447 56.2 1.61
10 -0.790 0.09 1.65
11 -4.971 0.52 1.5447 56.2 1.73
12 0.928 0.60 2.41
13 ∞ 0.11 1.5163 64.1 2.72
14 ∞ 2.75

非球面係数
第１面 第２面 第３面 第４面
K -1.40720E+00 5.00000E+01 -4.79559E+01 -8.24976E+00
A4 3.89293E-02 7.88563E-02 5.36037E-02 7.99730E-02
A6 1.13045E-02 -1.31489E-02 2.57265E-02 1.33243E-02
A8 1.50160E-02 -1.67135E-01 -1.10479E-01 -3.84373E-02
A10 -5.85923E-02 3.67600E-01 1.24027E-01 3.88155E-02
A12 7.58043E-02 -3.45156E-01 -5.32895E-02 0.00000E+00
A14 -3.46456E-02 1.15321E-01 0.00000E+00 0.00000E+00

第５面 第６面 第７面 第８面
K 1.67693E+01 -2.56359E+01 -5.00000E+01 0.00000E+00
A4 -2.22312E-01 -1.66427E-01 -1.21092E-01 -1.08750E-01
A6 1.86310E-01 2.75730E-01 1.36414E-01 -7.41013E-03
A8 -3.82318E-01 -3.79753E-01 -5.52916E-02 -1.35406E-02
A10 3.15515E-01 3.19707E-01 4.30841E-03 1.97316E-02
A12 -1.52109E-01 -1.56133E-01 3.00130E-03 -1.19426E-02
A14 0.00000E+00 3.25791E-02 -4.69023E-04 3.07881E-03

第９面 第１０面 第１１面 第１２面
K 5.00000E+01 -4.03705E+00 6.87015E+00 -6.85573E+00
A4 2.38259E-03 -4.03105E-02 7.15832E-02 -7.03868E-02
A6 -3.92406E-02 -1.39225E-02 -2.48966E-01 2.15814E-02
A8 -3.79075E-02 -3.76763E-03 1.92768E-01 -5.51825E-03
A10 3.85216E-02 4.50081E-03 -7.34751E-02 7.28067E-04
A12 -1.07949E-02 1.61331E-03 1.30428E-02 -3.80863E-05
A14 1.12116E-03 -5.39441E-04 -6.70985E-04 -3.09175E-07

図８は６枚玉にかかる実施例１のレンズの断面図である。図中、Ｌ１は正の屈折力を有し物体側に凸面を向け像側光学面が平面に近い形状となった第１レンズ、Ｌ２は負の屈折力を有する第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｌ５は第５レンズ、Ｌ６は、像側光学面が近軸で凹形状であり且つ有効径内に変曲点を持つ第６レンズ、Ｓは第１レンズＬ１の像側光学面上に形成された開口絞り（面絞り）、Ｉは撮像面を示す。また、ＣＧ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。

実施例２では、全てのレンズの光学面に、レンズ（基板）側から順に、ＴｉＯ₂からなる高屈折率層と、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃からなる低屈折率層とを交互に積層してなり、全部で４層からなる反射防止膜が形成されている。低屈折率層の混合膜中のＳｉの元素に対するＡｌの元素数の比率は１〜５％である。反射防止膜の最外層は、低屈折率層である。但し、表２に示すように、第１レンズＬ１の物体側光学面における光軸上の反射防止膜の膜厚は２９４ｎｍであり、表３に示すように、像側光学面における光軸上の反射防止膜の膜厚は２５３ｎｍである。

図９は、実施例１，２において、第１レンズＬ１の物体側光学面と、像側光学面の反射防止膜の反射特性を示すグラフである。図９に示すように、第１レンズＬ１の物体側光学面の反射防止膜の膜厚が光軸上において上述の通りであるから、光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯５００〜７５０ｎｍの範囲内で１％以下となる。又、第１レンズＬ１の像側光学面の反射防止膜の膜厚光軸上において上述の通りであるから、光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯４２０〜６５０ｎｍの範囲内で１％以下となるように、厚さが設定されている。また、本実施例１，２においては第１レンズＬ１の物体側光学面のみを光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯５００〜７５０ｎｍの範囲内で１％以下となるように膜設定したが、他の光学面についても同様な長波長側にシフトした反射防止膜を蒸着しても良い。例えば、実施例１について、第５レンズＬ５の像側光学面は光軸近傍で像側に凹、周辺部で像側に凸となるような形状を有しているためΔｓａｇが大きく、また他の光学面間とで面間反射が生じやすい。そのため第１レンズＬ１の物体側光学面と同様に、光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯５００〜７５０ｎｍの範囲内で１％以下となる反射防止膜を適用しても良い。また、上記のように同一の膜構成で膜厚比を変更し、反射率が低くなる波長帯を約１００ｎｍ程度長波長側にシフトするためには、例えば第１レンズＬ１の物体側光学面における光軸上の反射防止膜の物理膜厚に対する第１レンズＬ１の像側光学面における光軸上の反射防止膜の物理膜厚の比を０．８４〜０．８９程度にすればよい。膜設計波長シフト量としては長波長側に８０〜１００ｎｍ程度にすればよい。

図１０は、実施例１，２において、縦軸に第１レンズＬ１における物体側光学面のΔｓａｇをとって示し、横軸に光軸からの高さ(但し、有効径を１とする)をとって示す図である。第１レンズＬ１における物体側光学面の量Δｓａｇの最大値Δｓａｇｍａｘは、実施例１，２ともに約０．７程度である。

図１１は、実施例１，２において、縦軸に第１レンズＬ１における像側光学面のｓａｇをとって示し、横軸に光軸からの高さ(但し、有効径を１とする)をとって示す図である。第１レンズＬ１の像側光学面の有効径の８割径内全域において、実施例１のｓａｇは０以上であり、実施例２のｓａｇは−０．００２以上である。

図１２は、実施例１，２において、縦軸に第１レンズＬ１における像側光学面のΔｓａｇをとって示し、横軸に光軸からの高さ(但し、有効径を１とする)をとって示す図である。第１レンズＬ１の像側光学面の有効径の８割径内全域において、実施例１のΔｓａｇは０以上であり、実施例２のΔｓａｇは−０．０１以上である。

図１３は、光学面に反射防止膜を蒸着した場合にΔｓａｇを変化させたときにおける、反射率と波長の関係の一例を示す図である。図１３に示すように、Δｓａｇの値を増加させると、つまり、反射防止膜が蒸着した光学面の法線と光軸との成す角が大きくなれば大きくなるほど反射率が低い範囲が短波長側に移動するから、長波長側の光線が反射しやすくなることが分かる。図１０から明らかなように、Ｓ１面は光軸からの高さが大きくなるほど、つまり、光学面から離れるほどΔｓａｇの値が大きくなる。つまり、多重反射ゴースト光が生じた場合、例えばＬ１両面間で四回反射し像面に到達する光線は図２のように最終的にＳ1面の最周辺近傍、つまりΔｓａｇの値が大きい箇所で反射される為、長波長側の光線の反射率は高くなる。つまり、像面に到達するゴースト光は赤みを帯びる恐れがある。

本発明者は、実施例１に対して、レンズ形状は同じであるが、第１レンズＬ１における物体側光学面の光軸上における反射防止膜の膜厚を、像側光学面の光軸上における反射防止膜の膜厚と同じ（２５３ｎｍ）にした比較例を作成した。

図１４は、比較例と実施例１とで、一例として結像に寄与する画角より大きな角度を有する光束が入射したときの多重反射ゴースト光を受光した撮像面上におけるＣＩＥ ＸＹＺ座標系のＸ値だけをグラフ化したものであり、Ｘ値が大きいほど赤系の色味が強くなることを示している。尚、撮像面の表示画素数は、横が１２８画素、縦が９６画素である。像面における照度は比較例と実施例１とで対応する各画素同士でほぼ同等とした。

図１４(ｂ)に示す比較例では、Ｘ値が１．５以上の領域が幅広く存在し、その両端にＸ値が２．０以上の領域もある。これに対し、図１４(ａ)に示す実施例１では、Ｘ値が１．５以上の領域はわずかであり、Ｘ値が２．０以上の領域は存在しない。従って、実施例１では、多重反射ゴースト光が生じた場合でも、赤み成分を抑えることができる。

本発明は、明細書に記載の実施形態・実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や実施例や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、実質的に屈折力を持たないダミーレンズを更に付与した場合でも本発明の適用範囲内である。

本発明は、小型の携帯端末に好適な撮像レンズを提供できる。

１０ 撮像装置
１１ａ 光電変換部
１１ 撮像素子
１２ 撮像レンズ
１３ 鏡枠
１４ 平行平板
１５ 基板
６０ 入力キー部
６５ 表示部
７０ タッチパネル
７１ レリーズボタン
８０ 無線通信部
９２ 記憶部
１００ スマートフォン
１０１ 制御部
Ｌ１〜Ｌ６ レンズ
Ｓ 開口絞り
ＳＰ スペーサ

Claims (18)

1. 物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた正の第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズからなり、開口絞りは前記第３レンズより物体側にあり、少なくとも前記第１レンズの物体側光学面と像側光学面とに反射防止膜が形成され、固体撮像素子の撮像面に被写体像を結像するために用いられる撮像用レンズにおいて、
   前記反射防止膜は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された複数の層から構成され、
   前記第１レンズの光軸上において、前記物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、前記像側面の反射防止膜の膜厚より厚いことを特徴とする撮像用レンズ。
2. 前記撮像レンズ全系の最も物体側の光学面から像側焦点までの光軸上の距離をＬ（ｍｍ）、前記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）を２Ｙ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たす請求項１に記載の撮像レンズ。
   Ｌ／２Ｙ＜０．８ （１）
3. 物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた正の第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズからなり、開口絞りは前記第３レンズより物体側にあり、少なくとも前記第１レンズの物体側光学面と像側光学面とに反射防止膜が形成され、固体撮像素子の撮像面に被写体像を結像するために用いられる撮像用レンズにおいて、
   前記反射防止膜は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された複数の層から構成され、
   前記第１レンズの光軸上において、前記物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、前記像側面の反射防止膜の膜厚より厚いことを特徴とする撮像用レンズ。
4. 前記撮像レンズ全系の最も物体側の光学面から像側焦点までの光軸上の距離をＬ（ｍｍ）、前記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）を２Ｙ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たす請求項３に記載の撮像レンズ。
   Ｌ／２Ｙ＜０．９ （２）
5. 前記第１レンズの物体側光学面の反射防止膜の膜厚は、光軸上において、光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯５００〜７５０ｎｍの範囲内で１％以下となるように、厚さが設定されており、
   前記第１レンズの像側光学面の反射防止膜の膜厚は、光軸上において、光軸と成す角度θが０度で入射する光の反射率が波長帯４２０〜６５０ｎｍの範囲内で１％以下となるように、厚さが設定されている請求項１〜４のいずれかに記載の撮像レンズ。
6. 前記第１レンズの物体側光学面と像側光学面の反射防止膜は、同一の膜構成である請求項１〜５のいずれかに記載の撮像レンズ。
7. 前記反射防止膜は四層の積層構造である請求項１〜６のいずれかに記載の撮像レンズ。
8. 前記反射防止膜は前記第１レンズ側から順に高屈折率層、低屈折率層の順で同一膜材料が積層され、前記反射防止膜の最外層は低屈折率層である請求項７に記載の撮像レンズ。
9. 前記開口絞りは、前記第1レンズの物体側光学面の有効径の位置より物体側にある請求項１〜８のいずれかに記載の撮像レンズ。
10. 前記反射防止膜はＴｉ系の高屈折率層とＳｉ系の低屈折率層とで構成されており、前記低屈折率層は２種類の異なる無機材料が混合された混合膜であり、前記混合膜を構成する材料が、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃であり、前記混合膜中のＳｉの元素に対するＡｌの元素数の比率が１〜５％である請求項１〜９のいずれかに記載の撮像レンズ。
11. 最も像側のレンズの像側光学面は非球面であって、有効径内に変曲点を持っている請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像レンズ。
12. 前記第１レンズ以外の全てのレンズにおける物体側光学面及び像側光学面に、反射防止膜が形成されている請求項１〜１１のいずれかに記載の撮像レンズ。
13. 前記第２レンズは負のパワーを有する請求項１〜１２のいずれかに記載の撮像レンズ。
14. 前記第１レンズの物体側光学面の有効径内において、サグの変化量Δｓａｇの最大値Δｓａｇｍａｘは以下の式を満たす請求項１〜１３のいずれかに記載の撮像レンズ。
    Δｓａｇｍａｘ≧０．４ （３）
15. 前記第１レンズの像側光学面におけるサグの変化量Δｓａｇは、前記第１レンズの像側光学面の有効径の８割径内全域において以下の式を満たす請求項１〜１４のいずれかに記載の撮像レンズ。
    −０．０５≦Δｓａｇ （４）
16. 前記第１レンズの像側光学面は、近軸で像側に凹状の面である請求項１〜１５のいずれかに記載の撮像レンズ。
17. 前記第１レンズの像側光学面におけるｓａｇ（mm）は、前記第１レンズの像側光学面の有効径の８割径内全域において以下の式を満たす請求項１〜１６のいずれかに記載の撮像レンズ。
    −０．０１≦ｓａｇ （５）
18. 請求項１〜１７のいずれかに記載の撮像レンズと、固体撮像素子とを有する撮像装置。

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