(57)【要約】【課題】レンズの数が少なく且つ更なる小型化を図ることができるカメラモジュール、そのカメラモジュールを用いたカメラ及びカメラ付き携帯電話を提供する。【解決手段】本発明のカメラモジュール１は、物体側から入射した光を所定角度で反射させて像側に出射するプリズム３と、プリズム３の像側に設けたレンズ群５、７、９と、レンズ群５、７、９の像側に設けて面に結像する撮像体１３とを備えており、プリズム３は物体側面（１）及び像側面（２）の少なくとも一面を湾曲面に形成してレンズ機能を付与している。【選択図】図１
2010151861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から入射した光を所定角度で反射させて像側に出射するプリズムと、プリズムの像側に設けたレンズ群と、レンズ群の像側に設けて面に結像する撮像体とを備え、プリズムは物体側面及び像側面の少なくとも一面を湾曲面に形成してレンズ機能を付与していることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
プリズムは、物体側面を凹面とし、像側面を凸面としてあることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
レンズ群は、ズームレンズユニットと、フォーカスレンズユニットを備え、撮像体に結像する像の倍率を変えると共に焦点合わせを行うことを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
ｆを光学系全体の焦点距離とし、プリズムの焦点距離をｆ１とした場合、
５．６＜（ｆ１）／ｆ＜８
の条件を満たすことを特徴とする請求項３に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
プリズムはその光軸上の長さをｄ１とし、ｆを光学系全体の焦点距離とし、プリズムの入射面から撮像体の結像面までの距離をＴとした場合、
１．８＜ｄ１／ｆ＜３
６＜Ｔ／ｆ＜８
の条件を満たすことを特徴とする請求項４に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のカメラモジュールを備えることを特徴とするカメラ。
【請求項７】
請求項６に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型カメラに用いられる光学系のカメラモジュール、そのカメラモジュールを搭載したカメラ及びカメラ付き携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話の薄型化に伴い携帯電話に搭載されるカメラの薄型化が要求されている。これに対して、特許文献１には、携帯電話に搭載されるカメラモジュールにおいて、レンズ群の光軸を、プリズムにより物体（被写体）の入射光と９０度ずらして、配置することが開示されている。
【０００３】
この特許文献１のカメラモジュールでは、プリズムの光入射側（物体側）には、対物レンズ（物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ）を設けてあり、プリズムの光出射側（像側）には、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する光集束レンズが配置されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５８３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術では、ズームレンズユニットやフォカスレンズフォユニットからなるレンズ群の他に、プリズムの物体側に対物レンズを設け、プリズムの像側に光集束レンズを必要とする為、多数のレンズが必要になると共にカメラの小型化に限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は、レンズの数が少なく且つ更なる小型化を図ることができるカメラモジュール、そのカメラモジュールを用いたカメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、物体側から入射した光を所定角度で反射させて像側に出射するプリズムと、プリズムの像側に設けたレンズ群と、レンズ群の像側に設けて面に結像する撮像体とを備え、プリズムは物体側面及び像側面の少なくとも一面を湾曲面に形成してレンズ機能を付与していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、プリズムは、物体側面を凹面とし、像側面を凸面としてあることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、レンズ群は、ズームレンズユニットと、フォーカスレンズユニットを備え、撮像体に結像する像の倍率を変えると共に焦点合わせを行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、ｆを光学系全体の焦点距離とし、プリズムの焦点距離をｆ１とした場合、
５．６＜（ｆ１）／ｆ＜８
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、プリズムはその光軸上の長さをｄ１とし、ｆを光学系全体の焦点距離とし、プリズムの入射面から撮像体の結像面までの距離をＴとした場合、
１．８＜ｄ１／ｆ＜３
６＜Ｔ／ｆ＜８
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載のカメラモジュールを備えることを特徴とするカメラである。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、プリズムは物体側面（入射側面）及び像側面（出射側面）の少なくとも一面を湾曲面としてプリズムにレンズ機能を付与しているので、例えば、従来プリズムの物体側に設けた対物レンズ又はプリズムの像側に設けた光集束レンズ等のレンズが不要にできるので、レンズ点数を少なくできると共に、その不要になるレンズの厚み分及びプリズムと不要となるレンズとの間隔分の寸法分が小さくなり、小型化を図ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を得ることができると共に、プリズムの物体側に配置する対物レンズ及びプリズムの像側に配置する光集束レンズの２つのレンズの機能を付与できるから、これらのレンズを削減でき、小型化を図ることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の作用効果を得ることができると共に、ズーム機能を備えるカメラモジュールは大型化しやすいが、係るズーム機能を備えるカメラモジュールの小型化を図ることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を得ることができると共に、非点収差、歪曲収差及び球面収差のカメラモジュール特性を良好にできる。即ち、５．６＜（ｆ１）／ｆ＜８としているのは、（ｆ１）／ｆが下限値５．６以下であると、ワイド側で非点収差が大きく周辺でー側へ変位し、歪曲収差も周辺で大きく＋側へ変位し、同時に球面収差は＋側へ大きく変位するからである。また、（ｆ１）／ｆが上限地８以上であえると非点収差は＋（プラス）側へ変位し、球面収差は−（マイナス）側に大きく変位し、共に周辺解像不良となるからである。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を得ることができると共に、ｄ１とｆとを所定の範囲に設定することにより、光学特定を低下させることなく、モジュール全体の光路長を最小限にすることができ、プリズムの物体側面から撮像体の結像面までの距離を小さくできる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５の何れか一項に記載の作用効果を得ることができるカメラを提供できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の作用効果を奏するカメラ付き携帯電話を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は第１実施の形態に係るカメラモジュールの構成を示し、ズームレンズユニットが広角（ワイド）端位置にある状態の構成図であり、図２は第１実施の形態に係るカメラモジュールの構成図であり、（ａ）はズームレンズユニットが中間位置（ノーマル）にある状態を示し、（ｂ）は望遠（テレ）端位置にある状態を示す図であり、図３は第１実施の形態においてズームレンズユニットが広角端位置にあるときのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフであり、図４は第１実施の形態においてズームレンズユニットが中間位置にあるきのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。図５は第１実施の形態においてズームレンズユニットが望遠端位置にあるときのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。
【００２２】
第１実施の形態に係るカメラモジュール１は、携帯電話に組み込まれるズーム機能付きカメラのカメラモジュールである。図１に示すように、このカメラモジュール１は、物体側から像側へ順にプリズム３、フォーカスレンズユニット５、ズームレンズユニット（変倍レンズユニット）７、結像レンズ９、カバーガラス１１、撮像体１３を配置している。
【００２３】
プリズム３は、反射面３ａで入射光を略９０度の角度で反射させて出射するものである。プリズム３の反射角度は９０度に限らないが、７０度〜１００度が好ましい。この範囲であれば、プリズムを使用しない場合に比較してカメラモジュール１の全長Ｌを充分小さくできるからである。
【００２４】
このプリズム３は、物体側面（入射側面）である第１面（１）が像側に凹む半径Ｒ１の凹面としてあり、像側面（出射側面）である第２面（２）が像側に突出する半径Ｒ２の凸面としてある。尚、ズームレンズユニット7にある符号１５は絞りである。
【００２５】
ズームレンズユニット７及びフォーカスレンズユニット５は、本実施の形態では、０．１４６〜０．４３８倍の倍率が可能になっており、ズーム比は０．３〜３倍である。尚ズーム比は約７倍まで設定が可能である。
【００２６】
結像レンズ９は、像側に突出する凸レンズであり、撮像体１３に集光して結像する。
【００２７】
撮像体１３は、ＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス）又はＣ−ＭＯＳ（コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ）等のイメージセンサである。
【００２８】
カメラモジュール１を構成するプリズム３及び各レンズ等の構成部材の各面の湾曲半径及び面間の間隔を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2010151861.tif 000003
ｓは実在絞り面、＊は非球面を示す
【００３０】
表１で第１面の間隔は、図示していないが物体側にあるカバーガラスの像側面からの距離であり、表に示す間隔は一つ前の面との間の間隔である。
【００３１】
また、ｆを光学系全体の焦点距離とし、プリズム３全体の焦点距離（レンズ作用を有する第１面（１）と第２面（２）とを総合した焦点距離）をｆ１とした場合、下記式１を満たすようにしてある。
【００３２】
５．６＜（ｆ１）／ｆ＜８      （式１）
【００３３】
第１実施の形態では、ｆ１は３４．２２ｍｍであり、ｆは下記表２に示す。表２において、Ｗはズームレンズが広角端位置にあるとき、Ｎは中間位置、Ｔは望遠端位置にあるときの焦点距離である。尚、Ｆ／Ｎo．はＦナンバーである。
【００３４】
【表２】
2010151861.tif 000004
【００３５】
プリズム３はその光軸上の長さをｄ１とし、プリズムの入射面から撮像体の結像面までの距離をＴとした場合、下記式２及び式３を満たすようにしてある。
【００３６】
１．８＜ｄ１／ｆ＜３      （式２）
６＜Ｔ／ｆ＜８            （式３）
【００３７】
第１実施の形態では、ｄ１は１０ｍｍであり、Ｔは３２ｍｍである。
【００３８】
次に、第１実施の形態に係るカメラモジュール１の作用及び効果について説明する。プリズム３は物体側面（第１面（１））及び像側面（第２面（２））の両面を湾曲面としてあり、物体側面（１）は、プリズムの物体側に従来設けていた対物レンズの作用を成し、像側面（２）はプリズムの物体側に従来設けていた光集束レンズ（凸レンズ）の作用を成しているから、従来プリズムの物体側に配置されていた対物レンズ及び像側に配置されていた光集束レンズ（凸レンズ）を削除している。
【００３９】
即ち、本実施の形態では、従来プリズムの物体側と像側に設けていた２つのレンズを不要にできるので、レンズ点数を少なくできると共に、その不要になるレンズの厚み分及びプリズムと不要となるレンズとの間隔分の寸法分がなくなるので、カメラモジュール１の小型化を図ることができる。
【００４０】
本実施の形態では、フォーカスレンズユニット５及びズームレンズユニット７を設けてあり、いわゆるズーム機能を備えるカメラモジュールであるが、このようなズーム機能を備えるカメラモジュール１の小型化を図ることができる。
【００４１】
ここで、本実施の形態に係るカメラモジュール１において、非点収差、歪曲収差及び球面収差の各カメラ特性を測定したので、その結果について説明する。
【００４２】
図３はズームレンズユニット５がワイド端位置にあるとき、図４はノーマル位置（ワイド端と望遠端との中間位置）にあるとき、図５はテレ（望遠端）位置にあるときであり、図３〜図５の各図において、（ａ）は非点収差のグラフ、（ｂ）は歪曲収差のグラフ及び（ｃ）は球面収差のグラスである。
【００４３】
各測定では、ｅが波長４８６ｎｍであり、ｆが波長５４６ｎｍであり、ｇが波長５８８ｎｍであり、ｈが波長４３６ｎｍであり、ｉが波長６５６ｎｍである。
【００４４】
撮像体は画素数５Ｍを用いた。
【００４５】
図３〜図５から明らかなように、何れも球面収差は８０μより小さく、非点収差においてもばらつきが小さく、歪曲収差は５％より小さく、良好なカメラ特性を得ることができた。
【００４６】
次に、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態において、第２実施の形態では、カメラモジュール１を構成するプリズム３、各レンズ等の構成部材の各面の湾曲半径及び面間の間隔を変えたものである。その数値を表３に示す。
【００４７】
尚、第２実施の形態では、上述した式１において、ｆ１は４２．２３ｍｍであり、ｆは下記表４に示す。また、式２及び式３において、ｄ１は１３．４ｍｍであり、Ｔは３６ｍｍであった。
【００４８】
【表３】
2010151861.tif 000005
ｓは実在絞り面、＊は非球面を示す
【００４９】
【表４】
2010151861.tif 000006
【００５０】
第２実施の形態では、ｆ１は４２．２３ｍｍであり、表２において、Ｗはズームレンズが広角端位置にあるとき、Ｎは中間位置、Ｔは望遠端位置にあるときの値である。尚、Ｆ／Ｎo．はＦナンバーである。
【００５１】
第２実施の形態に係るカメラモジュール１において、非点収差、歪曲収差及び球面収差の各カメラ特性を測定したので、その結果を図６〜図８に示す。図６はズームレンズユニット５がワイド端位置にあるとき、図７はノーマル位置にあるとき、図８はテレ位置にあるときであり、図３〜図５の各図において、（ａ）は非点収差のグラフ、（ｂ）は歪曲収差のグラフ及び（ｃ）は球面収差のグラスである。各測定は、第１実施の形態と同様にして行った。
【００５２】
第２実施の形態においても、図６〜図８から明らかなように、何れも球面収差は８０μより小さく、非点収差においてもばらつきが小さく、歪曲収差はほとんど５％より小さく、良好なカメラ特性を得ることができた。尚、図６（ｃ）において、歪曲収差は５％より大きくなっている部分があるが、機能として支障がない範囲である。
【００５３】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００５４】
例えば、プリズム３にはその物体側面（第１面（１））と像側面（第２面（２））との両方にレンズ機能を付与する湾曲面を設けることに限らず、その物体側面（第１面（１））のみに凹状の湾曲面を設けて従来あった物体レンズを削除する構成にしても良いし、像側面（第２面（２））のみに凸状の湾曲面を設けて従来あった光集束レンズ（凸レンズ）を削除する構成にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係るカメラモジュールの構成を示し、ズームレンズユニットがワイド端位置（広角端位置）にある状態の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るカメラモジュールの構成図であり、（ａ）はズームレンズユニットがノーマル位置（中間位置）にある状態を示し、（ｂ）は望遠端位置にある状態を示す図である。
【図３】第１実施の形態に係るカメラモジュールが広角端位置にあるときのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。
【図４】第１実施の形態に係るカメラモジュールが中間位置にあるきのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。
【図５】第１実施の形態に係るカメラモジュールが望遠位置にあるときのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。
【図６】第２実施の形態に係るカメラモジュールが広角端位置にあるときのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。
【図７】第２実施の形態に係るカメラモジュールが中間位置にあるきのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。
【図８】第２実施の形態に係るカメラモジュールが望遠位置にあるときのカメラ特性を示すグラフであり、（ａ）は球面収差のグラフであり、（ｂ）は非点収差のグラフ、（ｃ）は歪曲収差のグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１      カメラモジュール
３      プリズム
５      フォーカスレンズユニット
７      ズームレンズユニット
９      結像レンズ
１３    撮像体
（１）  プリズムの物体側面（第１面）
（２）  プリズムの像側面（第２面）
【図１】
2010151861.tif 000007
【図２】
2010151861.tif 000008
【図３】
2010151861.tif 000009
【図４】
2010151861.tif 000010
【図５】
2010151861.tif 000011
【図６】
2010151861.tif 000012
【図７】
2010151861.tif 000013
【図８】
2010151861.tif 000014