(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像面側にセンサーモジュールを配置したカメラモジュールにおいて使用される撮像レンズであって、
物体側に開口絞りを有する像面側が凸面の正レンズにおいて、少なくとも像面側の面が非球面であるとともに、焦点距離をｆ、絞りからレンズ前面までの距離をＤ０、レンズの厚みをＤ１、像側曲率半径をＲ２とする時、
０．２＜Ｄ０／ｆ＜０．８
１．２＜（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ
０．４＜Ｒ２／ｆ＜１．０
であって、
Ｄ０／ｆ、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ及びＲ２／ｆの値の組が、
（ａ）Ｄ０／ｆ＝０．４４、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５９、Ｒ２／ｆ＝０．６６、
（ｂ）Ｄ０／ｆ＝０．５１、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７７、Ｒ２／ｆ＝０．８５、
（ｃ）Ｄ０／ｆ＝０．４７、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７３、Ｒ２／ｆ＝０．５９、
（ｄ）Ｄ０／ｆ＝０．６５、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．９１、Ｒ２／ｆ＝０．５７、
（ｅ）Ｄ０／ｆ＝０．２７、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５７、Ｒ２／ｆ＝０．４９、
（ｆ）Ｄ０／ｆ＝０．３６、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝２．０５、Ｒ２／ｆ＝０．６２、
（ｇ）Ｄ０／ｆ＝０．４６、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５２、Ｒ２／ｆ＝０．６６、
上記の（ａ）乃至（ｇ）のいずれかである
ことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
像面側にセンサーモジュールを配置したカメラモジュールにおいて使用される撮像レンズであって、
物体側に開口絞りを有する両凸の正レンズにおいて、少なくとも像面側の面が非球面であるとともに、焦点距離をｆ、絞りからレンズ前面までの距離をＤ０、レンズの厚みをＤ１、物体側曲率半径をＲ１、像側曲率半径をＲ２とする時、
０．２＜Ｄ０／ｆ＜０．８
１．２＜（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ
１．０＜Ｒ１／Ｒ２＜２．５
であって、
Ｄ０／ｆ、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ及びＲ１／Ｒ２の値の組が、
（ａ）Ｄ０／ｆ＝０．４４、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５９、Ｒ１／Ｒ２＝１．３７、
（ｂ）Ｄ０／ｆ＝０．５１、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７７、Ｒ１／Ｒ２＝１．１８、
（ｃ）Ｄ０／ｆ＝０．４７、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７３、Ｒ１／Ｒ２＝１．７６、
（ｄ）Ｄ０／ｆ＝０．６５、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．９１、Ｒ１／Ｒ２＝１．７４、
（ｅ）Ｄ０／ｆ＝０．４６、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５２、Ｒ１／Ｒ２＝１．４０、
上記の（ａ）乃至（ｅ）のいずれかである
ことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項３】
前記請求項１、２のいずれかに記載の撮像レンズの像面側にセンサーモジュールを配置したカメラモジュールにおいて、前記センサーモジュールが各色の倍率の色収差を補正する処理機能を有することを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、被写体を受像面上に結像させる撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，撮影用カメラモジュールが携帯電話を初めとする携帯用端末にも搭載されるようになってきた。これらの機器においては，その携帯性を高めるため，カメラモジュールの小型化が必須条件である。一方ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子に関しては，１画素が数μｍ程度の大きさが可能となり，高解像でしかも小型の撮像素子が実現できる迄になってきた。それと組み合わせるべき撮像光学系は，小型化と同時にコストに関する要求も高く，小型・低コスト・高解像・優れた光学性能といった相反する全ての条件を満たす光学系が要求されている。
【０００３】
このような光学系に求められる具体的要件としては，大きく分けて次のような項目があげられる。
・低コスト（できるだけ枚数が少ないこと・樹脂で構成できる，組立て易さ等）
・明るさ（小さなＦｎｏ）
・小型（特にレンズ先端から撮像素子までの長さが短い）
・大きな画角（３０°以上が望ましい）
・均一な像面照度（ケラレが少ない／撮像素子への入射角度を小さくする）
・高い解像度  （球面収差，コマ収差，像面湾曲，非点収差，歪曲，色収差等の基本的な収差が良好に補正されている）
このような全ての条件を満足する光学系を１枚のレンズで実現できれば，そのメリットは大きい。上記の要求を満たすため，これまでも多くの１枚構成レンズが提案されてきた。
【０００４】
一般的に，１枚玉では色収差を含む全体の収差バランスを取るためには，絶対的にパラメータが不足している。例えば，図１５に示される特開平０６−０８８９３９は，両凸構成のレンズで，明るくしかも大きな画角を有している。しかしながら，各収差のバランスをとり，且つ色収差の発生をできるだけ少なくするため，絞りを第１面のすぐ近傍に置いている。絞りを第１面の近傍に置くことで，軸外収差（歪曲，非点収差，像面湾曲等）の補正に有効な第２面の非球面の効果を有効に用いることができず，いずれかの軸外収差が補正不足になってしまう。この例の場合では，歪曲収差が相対的に大きくなっている。また，撮像素子への入射角も２０°程度と比較的大きな角度を有している。これと基本的に同じ考え方に基づく他の構成例としては，特開２０００−２４９９１１，特開２０００−２６６９９８があげられる。
【０００５】
これらの例は，全てレンズの前側に絞りを有する前置絞りのタイプである。前置絞りは，レンズ中絞りや後置絞りと比べ，センサへの入射角を小さくできる点で有利である。特に特開２０００−２６６９９８は，センサへの入射角をできるだけ小さくする配慮を行っているが，それでも最大画角におけるセンサ入射角が１５°程度と大きな値に留まっている。撮像素子への入射角は，撮像素子の構造による光束のけられを少なくし，画面周辺の明るさやコントラストを保つ上で非常に大切な要素である。
【０００６】
前置絞り構成でもセンサへの入射角を小さく出来ない理由は，瞳を前側に離すことで，センサへの入射角は小さくできるが，収差全体のバランスをとることが困難となるためである。特に大きな色収差が発生する。１枚構成の場合，基本的にパラメータが少なく，各面の形状（凹面，凸面），厚み，硝材，絞りの位置・非球面等追加パラメータを如何に設定するかが課題となるが，これらを最適に設定したとしても，列挙した全ての条件を満足することは困難である。そのため，目的に応じて上記いずれかの条件を緩め，光学性能バランスを取ることが不可欠となる。
【０００７】
他の前置絞りでのタイプとして，物体側が凹面，像面側が凸面のメニスカスレンズ構成である特開２０００−３２１４９１，特開２０００−３２１４９２，特開２００１−２２１９０４等があげられる。これらの例も，基本的には上記と同じ問題を抱えている。
【０００８】
一方，更に自由度を追加することで全体のバランスをとる試みもある。特開平１１−１８３７９４は，回折作用を有する面を導入することで倍率の色収差を独立に補正し，屈折面だけでは困難なセンサへの入射角を小さくすることを意図したものである。このような試みは，有効である反面，回折面による散乱や，環境変化に敏感になる等のマイナス面を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
半画角３０°以上をカバーしながら，撮像素子への入射角を小さくすることで周辺の十分な明るさを確保するとともに，軸上収差や軸外収差が良好に補正され，小型で安価なレンズ系を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明において，上記の目的を達成するため以下の構成をとる。まず，請求項１によれ ば，本発明の撮像レンズは，像面側にセンサーモジュールを配置したカメラモジュールにおいて使用される撮像レンズであって、物体側に開口絞りを有する像面側が凸面の正レンズにおいて、少なくとも像面側の面が非球面であるとともに、焦点距離をｆ、絞りからレンズ前面までの距離をＤ０、レンズの厚みをＤ１、像側曲率半径をＲ２とする時、
０．２＜Ｄ０／ｆ＜０．８
１．２＜（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ
０．４＜Ｒ２／ｆ＜１．０
であって、
Ｄ０／ｆ、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ及びＲ２／ｆの値の組が、
（ａ）Ｄ０／ｆ＝０．４４、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５９、Ｒ２／ｆ＝０．６６、
（ｂ）Ｄ０／ｆ＝０．５１、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７７、Ｒ２／ｆ＝０．８５、
（ｃ）Ｄ０／ｆ＝０．４７、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７３、Ｒ２／ｆ＝０．５９、
（ｄ）Ｄ０／ｆ＝０．６５、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．９１、Ｒ２／ｆ＝０．５７、
（ｅ）Ｄ０／ｆ＝０．２７、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５７、Ｒ２／ｆ＝０．４９、
（ｆ）Ｄ０／ｆ＝０．３６、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝２．０５、Ｒ２／ｆ＝０．６２、
（ｇ）Ｄ０／ｆ＝０．４６、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５２、Ｒ２／ｆ＝０．６６、
上記の（ａ）乃至（ｇ）のいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
請求項２によれば，本発明の撮像レンズは，像面側にセンサーモジュールを配置したカメラモジュールにおいて使用される撮像レンズであって、物体側に開口絞りを有する両凸の正レンズにおいて、少なくとも像面側の面が非球面であるとともに、焦点距離をｆ、絞りからレンズ前面までの距離をＤ０、レンズの厚みをＤ１、物体側曲率半径をＲ１、像側曲率半径をＲ２とする時、
０．２＜Ｄ０／ｆ＜０．８
１．２＜（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ
１．０＜Ｒ１／Ｒ２＜２．５
であって、
Ｄ０／ｆ、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ及びＲ１／Ｒ２の値の組が、
（ａ）Ｄ０／ｆ＝０．４４、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５９、Ｒ１／Ｒ２＝１．３７、
（ｂ）Ｄ０／ｆ＝０．５１、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７７、Ｒ１／Ｒ２＝１．１８、
（ｃ）Ｄ０／ｆ＝０．４７、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．７３、Ｒ１／Ｒ２＝１．７６、
（ｄ）Ｄ０／ｆ＝０．６５、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．９１、Ｒ１／Ｒ２＝１．７４、
（ｅ）Ｄ０／ｆ＝０．４６、（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ＝１．５２、Ｒ１／Ｒ２＝１．４０、
上記の（ａ）乃至（ｅ）のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３によれば，本発明の撮像レンズの像面側にセンサーモジュールを配置したカメラモジュールにおいて，センサーモジュールが色収差補正処理機能を有する。
【００１３】
以上の構成により，半画角３０°以上をカバーし，軸上収差や軸外収差を良好に補正しつつ，センサへの入射角を小さくすることができる。その結果，周辺まで十分な明るさを確保する事が可能となり，且つ小型で安価なレンズ系を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に具体的な構成例を基にして，本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態である撮像レンズの断面図である。物体側から入射する光束は，最も物体側に設けられた開口絞りＳ，撮像レンズ１，カバー硝子２を順次通過して，撮像素子３の受光面に集光される。撮像レンズ１は，両凸の両面非球面樹脂レンズで，焦点距離２．１ｍｍ，Ｆｎｏ２．９，半画角３２．１°をカバーする。このような単レンズでは，絞りＳの位置は最も重要なパラメータの一つで，これをどこに設置するかで，形状を含む他のパラメータの最適範囲が大きく変化する。
【００１６】
本発明では，  絞りＳを撮像レンズ１の前側に置き，開口絞りＳと撮像レンズ１の間隔Ｄ０を次のように設定する。
０．２＜Ｄ０／ｆ＜０．８
ｆは撮像レンズの近軸焦点距離である。下限は，撮像素子３に入射する光束の角度を小さく保つための条件で，これを下回ると入射角が大きくなり，周辺光量が低下する。上限を越えると，レンズの径が大きくなり，端肉を確保するためレンズも厚くなるため，小型化に不利である。
【００１７】
また，絞りＳと撮像レンズ１の間隔Ｄ０及び撮影レンズ１の厚みＤ１との和に関し，
１．２＜（Ｄ０＋Ｄ１）／ｆ
を満足する。この条件は，絞りＳと像面側Ｒ２面との距離を一定以上に保ち，撮像素子３への入射角を小さくするとともに，像面側Ｒ２面における軸外光線高を大きくし，Ｒ２面に設けられた非球面により軸外収差を有効に補正するための条件である。
【００１８】
以上の条件に加え，更に次の条件を満足することで，目的の撮像レンズを構成することができる。
０．４＜Ｒ２／ｆ＜１．０
下限を下回ると，Ｒ２面のパワーが強くなりすぎ，軸外収差のバランスを保つことができない。上限を超えると，像面側Ｒ２面のパワーが弱くなり，撮像素子３への入射角が大きくなってしまう。
【００１９】
撮像レンズ１の物体面側のＲ１については，凹面，凸面のいずれも可能であるが，凸面の場合には，上記条件に代えて，物体側Ｒ１面と像面側Ｒ２面に関する下記の条件を課すことにより，目的の撮像レンズを構成することができる。
１．０＜Ｒ１／Ｒ２＜２．５
上限を超えると，Ｒ２面のパワーが強くなりすぎ，軸外収差のバランスを保つことができない。下限を下回ると，像面側Ｒ２面のパワーが弱くなり，撮像素子３への入射角が大きくなってしまう。
【００２０】
以上のような構成により，軸外収差が良好に補正され，撮像素子３への入射角が小さな単レンズが構成できる。しかしながら，絞りＳをレンズ１から遠ざけたことにより，倍率の色収差が増大する。これは画角が大きくなるほど顕著となる。本発明では，このような色収差を，撮像素子３を含むセンサーモジュールに色収差に関する処理機能を付加することで補正する。単レンズの軸外で発生する色収差は，レンズのプリズム作用により，緑色の光線を規準として，青が光軸側へ，赤が外側へと分光する。これは，光学系の倍率が各色により変化したものと考えられるため，設計値から，各色のずれ量を予め予測することにより補正できる。
【００２１】
以上のレンズ構成と色収差補正機能とを組み合わせることで，軸外収差と色収差とが同時に補正可能な，単レンズが提供可能となる。もちろん，用途上必要が無い場合には，色収差補正部分は省略できる。
【００２２】
【実施例】
次に，本発明の実施例を，具体的な数値例と共に示す。
【００２３】
【表１】
0003603877.tif 000002
【００２４】
表１は，実施例１〜７の構成を示す一覧表である。表の左端の番号は各レンズ面に対応する番号である。１は撮像レンズ１の物体側Ｒ１面，２は像側Ｒ２面，３，４がある場合は，カバー硝子２に対応する。また，Ｒは曲率半径，ｄは間隔，ｎは屈折率，υは分散をそれぞれ表している。
【００２５】
表２は同じく実施例１〜７の非球面係数を表す一覧表である。本発明の非球面は，便宜的に式１で表される非球面を使用しているが，特にこのタイプに限定される訳ではない。
【００２６】
【式１】
0003603877.tif 000003
【００２７】
なお，式１のｚは，非球面の頂点を通る基準平面からの光軸方向の深さである。また，ｃは面の曲率半径Ｒの逆数，ｈは面の光軸からの高さを表している。ｋは円錐定数，Ａ４〜Ａ２６は非球面補正係数である。
【００２８】
【表２】
0003603877.tif 000004
【００２９】
表３は，各実施例に関する諸定数の一覧表である。
【００３０】
【表３】
0003603877.tif 000005
【００３１】
【発明の効果】
本発明により，半画角３０°以上をカバーしながら，撮像素子への入射角が小さく，軸上収差や軸外収差が良好に補正された小型で安価なレンズ系を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の光学断面図である。
【図２】実施例１の軸外収差図である。
【図３】実施例２の光学断面図である。
【図４】実施例２の軸外収差図である。
【図５】実施例３の光学断面図である。
【図６】実施例３の軸外収差図である。
【図７】実施例４の光学断面図である。
【図８】実施例４の軸外収差図である。
【図９】実施例５の光学断面図である。
【図１０】実施例５の軸外収差図である。
【図１１】実施例６の光学断面図である。
【図１２】実施例６の軸外収差図である。
【図１３】実施例７の光学断面図である。
【図１４】実施例７の軸外収差図である。
【図１５】特開平６−０８８９３９の光学断面図である。
【符号の説明】
Ｓ              開口絞り
１              撮像レンズ
Ｄ０            開口絞りからレンズ前面までの距離
Ｄ１            レンズの厚さ
Ｄ２            レンズ後面から撮像面までの距離
Ｒ１            レンズ前面の曲率半径
Ｒ２            レンズ後面の曲率半径
２              カバー硝子
３              撮像素子（イメージセンサ）
【図１】
0003603877.tif 000006
【図２】
0003603877.tif 000007
【図３】
0003603877.tif 000008
【図４】
0003603877.tif 000009
【図５】
0003603877.tif 000010
【図６】
0003603877.tif 000011
【図７】
0003603877.tif 000012
【図８】
0003603877.tif 000013
【図９】
0003603877.tif 000014
【図１０】
0003603877.tif 000015
【図１１】
0003603877.tif 000016
【図１２】
0003603877.tif 000017
【図１３】
0003603877.tif 000018
【図１４】
0003603877.tif 000019
【図１５】
0003603877.tif 000020