(57)【要約】  イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有し、その焦点深度を実用的範囲に保って解像度の低下を抑制することができる撮像レンズを提供する。物体側から像面側に向かって順に配置された、開口絞り５と、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ１と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズ２と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ３と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズ４とにより構成された撮像レンズ７である。第１レンズ１の物体側のレンズ面に、多焦点レンズ面が設けられている。撮像レンズ７は、多焦点レンズ面と開口絞り５の面との光軸上の距離の絶対値をＤ、イメージセンサに結像される像面における最大像高の絶対値をＹｍａｘとしたとき、下記条件式（１）を満足する。      ０≦Ｄ／Ｙｍａｘ≦０．１                    ・・・（１）
2011096193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する撮像装置に用いられる撮像レンズであって、
少なくとも１枚のレンズを備え、
前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に、領域ごとに複数の、焦点が異なる面が形成された多焦点レンズ面を有すると共に、
前記多焦点レンズ面の隣接する位置に開口絞りが配置され、
前記多焦点レンズ面と前記開口絞りの面との光軸上の距離の絶対値をＤ、前記イメージセンサに結像される像面における最大像高の絶対値をＹｍａｘとしたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０≦Ｄ／Ｙｍａｘ≦０．１                    ・・・（１）
【請求項２】
前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の焦点距離をｆ１、ｆ２としたとき、下記条件式（２）を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
０．９５≦ｆ１／ｆ２≦１．０５              ・・・（２）
【請求項３】
前記領域の境界が前記光軸を中心軸とする同心円状である、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有する、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
前記撮像レンズによって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において正方向にＭＴＦのピークがあり、負方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描く、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項６】
前記撮像レンズによって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において負方向にＭＴＦのピークがあり、正方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描く、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項７】
前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域において、それぞれの領域を通過する光線に特定の位相差が生じるように、いずれか一方の領域を他方の領域に対して相対的に前記光軸方向にシフトさせた、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項８】
前記撮像レンズによって得られる任意の像点の点像強度分布関数において、当該点像強度分布関数の最大値を１としたとき、前記点像強度が０．０１以上である幅Ｌが下記条件式（３）を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
４≦Ｌ／Ｐ≦２０                            ・・・（３）
但し、上記条件式（３）中、Ｐは前記イメージセンサの画素ピッチを示している。
【請求項９】
撮像レンズと、前記撮像レンズによって結像されるイメージを感知するイメージセンサと、前記イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する復元装置とを備えた撮像装置であって、
前記撮像レンズとして請求項１〜８のいずれかに記載の撮像レンズを用いたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の撮像装置が搭載されたことを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置を搭載した例えばＰＣカメラ、防犯カメラ、コンパクトカメラ、携帯電話機などの小型の携帯機器に好適な撮像レンズ、及び、当該撮像レンズを用いた撮像装置、並びに、当該撮像装置を搭載した携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば携帯電話機などの小型の携帯機器にも撮像装置（カメラモジュール）を搭載したものが普及し、かかる小型の携帯機器を用いて簡易に写真撮影を行うことが一般的になってきている。そして、かかる小型の携帯機器に搭載される小型の撮像装置用の撮像レンズとしては、大型化を避けるために、フォーカスのためのレンズ駆動を必要としないものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載の撮像レンズは、少なくとも１つのレンズ面が、光軸と同軸の内側領域と外側領域とで異なる曲率を有し、外側領域の曲率による全系の焦点距離をｆ１、内側領域の曲率による全系の焦点距離をｆ２としたとき、下記条件式（６）を満足している。【０００４】
０．３≦ｆ２／ｆ１≦０．９                  ・・・（６）
そして、特許文献１に記載の撮像レンズの構成によれば、物点距離の差が大きな物点を同時に同じ像面上で撮像することが可能となる（フォーカスのためのレンズ駆動を行うことなく、物点距離の差が大きな物点を同時に撮像することが可能となる）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７０５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の撮像レンズを用いた撮像装置は、コンパクトではあるが、焦点深度が深い二重焦点レンズ系のものであり、イメージセンサに結像される像面の中央部と外側部とで焦点深度が異なり、解像度が低下するという問題がある。【０００７】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有し、その焦点深度を実用的範囲に保って解像度の低下を抑制することができる撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置、並びに、当該撮像装置を搭載した携帯機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明に係る撮像レンズの構成は、イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する撮像装置に用いられる撮像レンズであって、少なくとも１枚のレンズを備え、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に、領域ごとに複数の、焦点が異なる面が形成された多焦点レンズ面を有すると共に、前記多焦点レンズ面の隣接する位置に開口絞りが配置され、前記多焦点レンズ面と前記開口絞りの面との光軸上の距離の絶対値をＤ、前記イメージセンサに結像される像面における最大像高の絶対値をＹｍａｘとしたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。【０００９】
０≦Ｄ／Ｙｍａｘ≦０．１                    ・・・（１）
本発明においては、複数のレンズ面を有する光学系の少なくとも１つのレンズ面が、異なる関数で定義される複数の領域を含む面であることにより、前記異なる領域へ入射する光線ごとに前記光学系による焦点特性が異なり、その結果、前記光学系によって得られるイメージが、これら入射領域ごとに異なる焦点特性の重畳によって得られることを、『多焦点である』とみなす。【００１０】
例えば、同一のレンズ面に異なる曲率で定義される領域を複数有する光学系の場合、そのレンズ面での光線が入射する領域によって近軸焦点位置が異なる。このことは、領域ごとに焦点特性が異なることを意味しており、当該光学系は多焦点であると言える。【００１１】
また、同一のレンズ面に異なる非球面係数及び／又は円錐常数で定義される領域を複数有する光学系の場合、それらの曲率が同じであっても、非球面係数及び／又は円錐常数が異なれば、そのレンズ面での光線が入射する領域によって発生する収差特性が異なる。このことも、領域ごとに焦点特性が異なることを意味しており、当該光学系は多焦点であると言える。【００１２】
前記本発明の撮像レンズの構成によれば、イメージセンサによって感知されたイメージを復元しやすい高解像力な収差特性を有しながら、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有する撮像レンズを提供することができる。すなわち、前記本発明の撮像レンズの構成によれば、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有し、その焦点深度を実用的範囲に保って解像度の低下を抑制することができる撮像レンズを提供することができる。【００１３】
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の焦点距離をｆ１、ｆ２としたとき、下記条件式（２）を満足するのが好ましい。【００１４】
０．９５≦ｆ１／ｆ２≦１．０５              ・・・（２）
この好ましい例によれば、１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の焦点距離の差を±５％以内とすることにより、イメージセンサに結像される像面において、遠点から近点まで連続した被写体距離に対して一様な解像性能が得られやすくなる。一方、上記条件式（２）を満足しない場合には、遠点と近点との中間距離において十分な解像力が得られなくなりやすい。【００１５】
尚、前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の少なくとも一方の領域が非球面であって、２つの領域の非球面係数及び／又は円錐常数が互いに異なっていれば、前記任意の２つの領域の焦点距離が等しくても（ｆ１／ｆ２＝１．００）、イメージセンサに結像される像面において、遠点から近点まで連続した被写体距離に対して一様な解像性能が得られやすくなる。【００１６】
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記領域の境界が前記光軸を中心軸とする同心円状であるのが好ましい。この好ましい例によれば、多焦点レンズ面が光軸に対して回転対称なレンズ面となるため、レンズやその金型を製造しやすくなる。【００１７】
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有するのが好ましい。【００１８】
軸上色収差が大きくなると、固定された像面での波長ごとの像特性が物体距離によって変化する。しかし、画像復元システムでは物体距離情報が得られず、良好な復元画像が様々な物体距離で得られなくなるため、できる限り軸上色収差を小さくしておく必要がある。また、倍率色収差が大きくなると、光軸に垂直な像面での解像力が低下する。一般に、倍率色収差は像高によって変化する（中心は０である）が、像高によって像特性が変化すると、良好な復元画像が得られなくなるため、像高によらずできる限り倍率色収差を小さくしておく必要がある。そして、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有するという好ましい例によれば、当該回折光学素子面によって色収差を良好に補正することができるので、より画像復元システムに適した深い焦点深度を有する撮像レンズを提供することができる。また、多焦点レンズ面を有しない標準レンズにおいては、回折光学素子面を設けることにより、回折不要次数光によってフレアが発生することが懸念される。ここで、回折不要次数光とは、設計回折次数以外の次数の光線のことであり、それが設計回折次数光の周辺に像を作り、フレア成分となる。しかし、本発明の撮像レンズは、多焦点レンズ面を有することにより、大きい収差を持った結像性能を有しており、その像の広がりと回折不要次数光によるフレア像とが重なるためにフレアが目立ちにくい。かかる観点からしても、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有するのが好ましい。【００１９】
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、当該撮像レンズによって得られる前記像面でのＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調伝達関数）スルーフォーカス特性が、前記像面において正方向にＭＴＦのピークがあり、負方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが好ましい。【００２０】
ここで、ＭＴＦスルーフォーカス特性とは、撮像レンズの像界において、被写界から像界に向かう方向を正方向とした光軸方向を横軸に、その光軸と垂直を成す面を像面としたときのＭＴＦを縦軸に定義したＭＴＦ特性のことであり、ある物体に対する焦点深度を評価するのに用いられる。【００２１】
この好ましい例によれば、必要に応じて、遠点側の解像力を近点側の解像力よりも優位にすることができる。【００２２】
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、当該撮像レンズによって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において負方向にＭＴＦのピークがあり、正方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが好ましい。この好ましい例によれば、必要に応じて、近点側の解像力を遠点側の解像力よりも優位にすることができる。【００２３】
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域において、それぞれの領域を通過する光線に特定の位相差が生じるように、いずれか一方の領域を他方の領域に対して相対的に前記光軸方向にシフトさせるのが好ましい。この好ましい例によれば、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有するように、より制御しやすくなる。【００２４】
また、前記本発明の撮像レンズの構成においては、前記撮像レンズによって得られる任意の像点の点像強度分布関数（ＰＳＦ（Point Spread Function））において、当該点像強度分布関数の最大値を１としたとき、前記点像強度が０．０１以上である幅Ｌが下記条件式（３）を満足するのが好ましい。【００２５】
４≦Ｌ／Ｐ≦２０                            ・・・（３）
但し、上記条件式（３）中、Ｐは前記イメージセンサの画素ピッチを示している。【００２６】
撮像レンズが、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有すると、点像がボケることによって、高輝度被写体においてフレアが発生するおそれがある。しかし、上記条件式（３）を満足するという好ましい例によれば、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有するように制御しながら、高輝度被写体におけるフレアの発生を抑えることが可能となる。【００２７】
また、本発明に係る撮像装置の構成は、撮像レンズと、前記撮像レンズによって結像されるイメージを感知するイメージセンサと、前記イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する復元装置とを備えた撮像装置であって、前記撮像レンズとして前記本発明の撮像レンズを用いたことを特徴とする。【００２８】
前記本発明の撮像装置の構成によれば、撮像レンズとして前記本発明の撮像レンズを用いていることにより、コンパクトで解像度性能の高い撮像装置を提供することができる。【００２９】
また、本発明に係る携帯機器の構成は、前記本発明の撮像装置が搭載されたことを特徴とする。【００３０】
前記本発明の携帯機器の構成によれば、前記本発明の撮像装置が搭載されていることにより、コンパクトで高性能な携帯電話機などの携帯機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有し、その焦点深度を実用的範囲に保って解像度の低下を抑制することができる撮像レンズ、及び、当該撮像レンズを用いた、コンパクトで解像度性能の高い撮像装置、並びに、当該撮像装置を搭載した、コンパクトで高性能な携帯機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図
【図２Ａ】本発明の実施例１における撮像レンズの球面収差の図
【図２Ｂ】本発明の実施例１における撮像レンズの非点収差の図
【図２Ｃ】本発明の実施例１における撮像レンズの歪曲収差の図
【図３】本発明の実施例１における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す図
【図４】本発明の実施例の撮像レンズと焦点距離、最大像高、Ｆナンバー（Ｆ値）が同じで諸収差を良好に補正した一般的な撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す図
【図５】本発明の実施例１において開口絞りを光軸に沿って物体側に移動させたときに発生するスルーフォーカスＭＴＦを示す図
【図６】本発明の第２の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図
【図７Ａ】本発明の実施例２における撮像レンズの球面収差の図
【図７Ｂ】本発明の実施例２における撮像レンズの非点収差の図
【図７Ｃ】本発明の実施例２における撮像レンズの歪曲収差の図
【図８】本発明の実施例２における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す図
【図９】本発明の第３の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図
【図１０Ａ】本発明の実施例３における撮像レンズの球面収差の図
【図１０Ｂ】本発明の実施例３における撮像レンズの非点収差の図
【図１０Ｃ】本発明の実施例３における撮像レンズの歪曲収差の図
【図１１】本発明の実施例３における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す図
【図１２】本発明の第４の実施の形態における撮像レンズの多焦点レンズ面を模式的に示した断面図
【図１３】本発明の第５の実施の形態における撮像レンズによって得られる任意の像点の点像強度分布を示すグラフ
【図１４】本発明の第６の実施の形態における撮像装置の構成を示す模式図
【図１５】本発明の第７の実施の形態における携帯機器としての携帯電話機の構成を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図）
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００３４】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。
【００３５】
本実施の形態の撮像レンズ７は、少なくとも１枚のレンズを備え、イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する撮像装置に用いられる。また、本実施の形態の撮像レンズ７は、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に、領域ごとに複数の、焦点が異なる面が形成された多焦点レンズ面を有すると共に、前記多焦点レンズ面の隣接する位置に開口絞りが配置されている。そして、本実施の形態の撮像レンズ７は、前記多焦点レンズ面と前記開口絞りの面との光軸上の距離の絶対値をＤ、前記イメージセンサに結像される像面における最大像高の絶対値をＹｍａｘとしたとき、下記条件式（１）を満足している。
【００３６】
０≦Ｄ／Ｙｍａｘ≦０．１                    ・・・（１）
撮像レンズ７を上記のように構成すれば、イメージセンサによって感知されたイメージを復元しやすい高解像力な収差特性を有しながら、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有する撮像レンズを提供することができる。すなわち、撮像レンズ７を上記のように構成すれば、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有し、その焦点深度を実用的範囲に保って解像度の低下を抑制することができる撮像レンズを提供することができる。
【００３７】
例えば、本実施の形態の撮像レンズ７は、図１に示すように、物体側（図１では左側）から像面側（図１では右側）に向かって順に配置された、開口絞り５と、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ１と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第２レンズ２と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ３と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第４レンズ４とにより構成されている。そして、本実施の形態の撮像レンズ７は、第１レンズ１の物体側のレンズ面に多焦点レンズ面を有している（開口絞り５は、多焦点レンズ面の隣接する位置に配置されている）。
【００３８】
ここで、パワーは、焦点距離の逆数で定義される量である。また、開口絞り５は、円形の開口を有している。
【００３９】
第４レンズ４とイメージセンサの撮像面Ｓとの間には、透明な平行平板６が配置されている。ここで、平行平板６は、光学ローパスフィルタと赤外線（ＩＲ）カットフィルタとイメージセンサのフェースプレート（カバーガラス）に等価な平板である。
【００４０】
第１レンズ１の物体側のレンズ面から平行平板６の像面側の面に至る各面（以下「光学面」ともいう）を、物体側から順に、「第１面」、「第２面」、「第３面」、「第４面」、・・・、「第８面」、「第９面」、「第１０面」と呼ぶこととする（後述する第２及び第３の実施の形態についても同様である）。
【００４１】
本実施の形態の撮像レンズ７の構成においては、前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の焦点距離をｆ１、ｆ２としたとき、下記条件式（２）を満足するのが望ましい。
【００４２】
０．９５≦ｆ１／ｆ２≦１．０５              ・・・（２）
このように、１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の焦点距離の差を±５％以内とすることにより、イメージセンサに結像される像面において、遠点から近点まで連続した被写体距離に対して一様な解像性能が得られやすくなる。一方、上記条件式（２）を満足しない場合には、遠点と近点との中間距離において十分な解像力が得られなくなりやすい。
【００４３】
尚、前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の少なくとも一方の領域が非球面であって、２つの領域の非球面係数及び／又は円錐常数が互いに異なっていれば、前記任意の２つの領域の焦点距離が等しくても（ｆ１／ｆ２＝１．００）、イメージセンサに結像される像面において、遠点から近点まで連続した被写体距離に対して一様な解像性能が得られやすくなる。
【００４４】
レンズ面の非球面形状は、下記（数１）で与えられる（後述する第２及び第３の実施の形態についても同様である）。
【００４５】
【数１】
2011096193.tif 000003
【００４６】
但し、上記（数１）中、Ｙは光軸からの高さ、Ｘは光軸からの高さがＹの非球面形状の非球面頂点の接平面からの距離、Ｒ０は非球面頂点の曲率半径、κは円錐常数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、・・・はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、・・・の非球面係数を表わしている。
【００４７】
また、本実施の形態の撮像レンズ７の構成においては、前記領域の境界が前記光軸を中心軸とする同心円状であるのが望ましい。このように構成すれば、多焦点レンズ面が光軸に対して回転対称なレンズ面となるため、レンズやその金型を製造しやすくなる。
【００４８】
また、本実施の形態の撮像レンズ７の構成においては、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有するのが望ましい。図１に示す本実施の形態の撮像レンズ７は、第１レンズ１の像面側のレンズ面に回折光学素子面を有している。
【００４９】
回折光学素子面の形状は、例えば、下記（数２）で与えられる（後述する第２及び第３の実施の形態についても同様である）。
［数２］
φ（ρ）＝（２π／λ０ ）（Ｃ２ρ２ ＋Ｃ４ρ４ ）
Ｙ＝ρ
但し、上記（数２）中、φ（ρ）は位相関数、Ｙは光軸からの高さ、Ｃｎはｎ次の位相係数、λ０ は設計波長を表わしている。尚、Ｘは、回折次数をＭとし、φ（ρ）を形状変換することによって決定される。
【００５０】
軸上色収差が大きくなると、固定された像面での波長ごとの像特性が物体距離によって変化する。しかし、画像復元システムでは物体距離情報が得られず、良好な復元画像が様々な物体距離で得られなくなるため、できる限り軸上色収差を小さくしておく必要がある。また、倍率色収差が大きくなると、光軸に垂直な像面での解像力が低下する。一般に、倍率色収差は像高によって変化する（中心は０である）が、像高によって像特性が変化すると、良好な復元画像が得られなくなるため、像高によらずできる限り倍率色収差を小さくしておく必要がある。そして、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有していれば、当該回折光学素子面によって色収差を良好に補正することができるので、より画像復元システムに適した深い焦点深度を有する撮像レンズを提供することができる。
【００５１】
また、本実施の形態の撮像レンズ７の構成においては、当該撮像レンズ７によって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において正方向にＭＴＦのピークがあり、負方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが望ましい。これによれば、必要に応じて、遠点側の解像力を近点側の解像力よりも優位にすることができる。
【００５２】
また、本実施の形態の撮像レンズ７の構成においては、当該撮像レンズ７によって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において負方向にＭＴＦのピークがあり、正方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが望ましい。これによれば、必要に応じて、近点側の解像力を遠点側の解像力よりも優位にすることができる。また、この場合には、前記１つの多焦点レンズ面内のある焦点を有する領域の焦点距離が、それより外側（外周方向）の領域の焦点距離よりも小さいのが望ましい。そして、これによれば、より容易に、近点側の解像力を遠点側の解像力よりも優位にすることができるようになる。
【００５３】
（実施例１）
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態における撮像レンズをさらに詳細に説明する。
【００５４】
下記（表１）に、本実施例における撮像レンズの具体的数値例を示す。
【００５５】
【表１】
2011096193.tif 000004
【００５６】
上記（表１）において、ｒ（ｍｍ）は光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第１〜第４レンズ１〜４並びに平行平板６の軸上での肉厚又は面間隔、ｎは第１〜第４レンズ１〜４並びに平行平板６のｄ線（５８７．５６００ｎｍ）に対する屈折率、νは第１〜第４レンズ１〜４並びに平行平板６のｄ線に対するアッベ数を示している（下記の実施例２、３についても同様である）。尚、図１に示す撮像レンズ７は、上記（表１）のデータに基づいて構成されたものである。
【００５７】
また、下記（表２Ａ）、（表２Ｂ）、（表２Ｃ）に、本実施例における撮像レンズの非球面係数（円錐常数を含む）を示す。下記（表２Ａ）、（表２Ｂ）、（表２Ｃ）中、「Ｅ＋００」、「Ｅ−０２」等は、それぞれ「１０＋００ 」、「１０−０２ 」等を表わすものとする（下記（表３）及び下記の実施例２、３についても同様である）。
【００５８】
【表２Ａ】
2011096193.tif 000005
【００５９】
【表２Ｂ】
2011096193.tif 000006
【００６０】
【表２Ｃ】
2011096193.tif 000007
【００６１】
尚、上記（表２Ａ）、（表２Ｂ）、（表２Ｃ）に示すように、本実施例の撮像レンズ７においては、第１〜第４レンズ１〜４のすべてのレンズ面が非球面形状となっているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。
【００６２】
また、上記（表１）、（表２Ａ）、（表２Ｂ）、（表２Ｃ）において、＊印を付した面（第１面：第１レンズ１の物体側のレンズ面）は多焦点レンズ面である。多焦点レンズ面は、光軸からの高さ０．３８ｍｍの同心円を境界として２つの領域に分けられており、これら２つの領域は焦点距離（曲率半径）が同じで円錐常数が異なっている。また、これら２つの領域は、フレアの発生を防止するために、その境界位置でサグ量を一致させて、段差ができないように形成されている。つまり、上記領域同士の境界面に上記段差がある場合、フレアが発生するため、上記段差をなくしてフレアの発生を防止している。但し、設計波長の数分の一から数倍程度の量の段差であれば許容され、これにより新たな効果が期待される（後述する第４の実施の形態を参照）。
【００６３】
また、上記（表１）、（表２Ａ）、（表２Ｂ）、（表２Ｃ）において、＊＊印を付した面（第２面：第１レンズ１の像面側のレンズ面）は回折光学素子面であり、当該回折光学素子面の具体的数値例は下記（表３）に示す通りである。
【００６４】
【表３】
2011096193.tif 000008
【００６５】
尚、本実施例の撮像レンズ７においては、第１レンズ１の物体側のレンズ面に多焦点レンズ面が設けられているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ１の像面側のレンズ面又は第２〜第４レンズ２〜４の物体側のレンズ面もしくは像面側のレンズ面に多焦点レンズ面を設けても、同様の効果を得ることができる。また、２つ以上のレンズ面に多焦点レンズ面を設けてもよい。
【００６６】
また、本実施例の撮像レンズ７においては、第１レンズ１の像面側のレンズ面に回折光学素子面が設けられているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ１の物体側のレンズ面又は第２〜第４レンズ２〜４の物体側のレンズ面もしくは像面側のレンズ面に回折光学素子面を設けても、同様の効果を得ることができる。また、回折光学素子面は、多焦点レンズ面と同じレンズ面に設けてもよく、２つ以上のレンズ面に設けてもよい。さらに、色収差補正の観点から、回折光学素子面は、開口絞りに比較的近いレンズ面に設けるのが好ましい。
【００６７】
また、下記（表４）に、本実施例における撮像レンズ７の、Ｆナンバー（Ｆ値）Ｆｎｏ、多焦点レンズ面の面頂を成す領域による撮像レンズ７全体の焦点距離ｆ（ｍｍ）、空気換算でない光学全長ＴＬ（ｍｍ）、最大像高Ｙ’、開口絞り５の開口直径（ｍｍ）、及び、条件式（１）、（２）の値を示す。
【００６８】
【表４】
2011096193.tif 000009
【００６９】
上記（表４）に示すように、最大像高Ｙ’は２．３ｍｍであり、本実施例における撮像レンズ７は、イメージセンサとしての１／４インチ型固体撮像素子に対応した撮像レンズとなっている。
【００７０】
図２Ａ〜図２Ｃに、本実施例における撮像レンズの収差図を示す。図２Ａは球面収差の図であり、実線はｇ線（４３５．８３００ｎｍ）、長い破線はＣ線（６５６．２７００ｎｍ）、短い破線はＦ線（４８６．１３００ｎｍ）、二点鎖線はｄ線（５８７．５６００ｎｍ）、一点鎖線はｅ線（５４６．０７００ｎｍ）に対する値を示している。図２Ｂは非点収差の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。図２Ｃは歪曲収差の図である。尚、軸上色収差の図は、図２Ａの球面収差の図と同じである。
【００７１】
図２Ａ〜図２Ｃに示す収差図から明らかなように、深い焦点深度を得るための多焦点レンズ面により球面収差が大きくなっている一方で、回折光学素子面を設けているために色収差が良好に補正されていることが分かる。その結果、より画像復元システムに適した深い焦点深度を有する撮像レンズを提供することができる。また、像面湾曲・非点収差は良好に補正されており、像高によらず一様の解像特性が得られることが分かる。また、歪曲収差も良好に補正されている。
【００７２】
図３に、本実施例における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す。図３においては、物体距離６０ｃｍにおける１２０本／ｍｍの波動光学ＭＴＦを縦軸に、像面の光軸方向の位置を横軸にとっており、最大像高を２．３ｍｍとし、中心、５割像高、７割像高、９割像高でのＭＴＦを示している。尚、図３中、“Ｔ”はメリディオナル方向のＭＴＦを示しており、“Ｒ”はサジタル方向のＭＴＦを示している（図４、図８、図１１についても同様である）。
【００７３】
図３に示すように、本実施例における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性は、像面において正方向にＭＴＦのピークがあり、負方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描いている。これにより、必要に応じて、遠点側の解像力を近点側の解像力よりも優位にすることができる。
【００７４】
尚、図３に示すＭＴＦは白色ＭＴＦであり、波長ウエイトは、Ｃ線（６５６．２７００ｎｍ）、ｄ線（５８７．５６００ｎｍ）、ｅ線（５４６．０７００ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１３００ｎｍ）、ｇ線（４３５．８３００ｎｍ）の順に５、２５、３４、２２、１４としている。しかし、上記効果は、この波長ウエイトによらず得られるものである。
【００７５】
図４に、焦点距離ｆ（ｍｍ）、最大像高Ｙ’、Ｆナンバー（Ｆ値）Ｆｎｏが同じで諸収差を良好に補正した一般的な撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す。
【００７６】
図３と図４を比べると、本実施例の撮像レンズの方が一般的な撮像レンズよりも深い焦点深度を有していることが分かる。また、本実施例の撮像レンズは、像高が高くなっても深い焦点深度を確保できていることが分かる。
【００７７】
ここでは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦを示しているが、無限物体や近点物体によるスルーフォーカスＭＴＦは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦとおよそ同様の曲線を描きつつ光軸方向へシフトしたようになる。より具体的には、無限物体によるスルーフォーカスＭＴＦは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦとおよそ同様の曲線を描きつつ撮像レンズの方向へシフトし、近点物体によるスルーフォーカスＭＴＦは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦとおよそ同様の曲線を描きつつ撮像レンズの方向とは逆の方向へシフトする。これを考えた場合、本実施例においては、像面を例えば図３の横軸原点に固定したとして、その像面のＭＴＦは、無限物体では高く、物体距離が近くなるにつれて緩やかに低くなる。そして、このことは、一般に撮影する対象が遠い物体である場合、撮影対象の情報量が多い（撮影面積が大きい）遠点側により高い解像力を必要とするという要求に対して効果を発揮することができる。尚、逆に近点側により高い解像力を必要とする場合には、それを考慮した光学設計を行えばよい。
【００７８】
次に、多焦点レンズ面と撮像レンズの開口絞りとの間の光軸上の距離について考える。図５は、本実施例において開口絞りを光軸に沿って物体側に移動させたときに発生するスルーフォーカスＭＴＦを示したものである。『開口絞りを光軸に沿って物体側に移動させる』とは、第１レンズ１の物体側のレンズ面に設けられた多焦点レンズ面と開口絞り５との間の光軸上の距離を大きくすることであり、図５には、多焦点レンズ面と開口絞り５の面との光軸上の距離の絶対値をＤ、撮像レンズ７によってイメージセンサに結像される像面における最大像高の絶対値をＹｍａｘとしたときの、Ｄ／Ｙｍａｘとして算出される値を０、０．０５、０．１、０．１５として、それぞれの７割像高のスルーフォーカスＭＴＦを示している。本実施例は『前絞り』であるため、この開口絞りの移動は中心のＭＴＦには変化をもたらさない。図５から明らかなように、Ｄ／Ｙｍａｘが０．１よりも大きくなると、中心のＭＴＦと７割像高のＭＴＦは乖離してくることが分かる。これは、多焦点レンズ面と開口絞り５の面との光軸上の距離が大きくなるにつれて、多焦点レンズ面上での高い像高へ結像する光束の中心（主光線）が光軸から離れ、多焦点レンズ面による『焦点深度拡張の効果』を十分に得られなくなるからである。像面の中央部（中心）から高い像高の外側部にわたって深い焦点深度を得るためには、上記条件式（１）を満足する必要がある。
【００７９】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。
【００８０】
本実施の形態の撮像レンズ１４は、少なくとも１枚のレンズを備え、イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する撮像装置に用いられる。また、本実施の形態の撮像レンズ１４は、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に、領域ごとに複数の、焦点が異なる面が形成された多焦点レンズ面を有すると共に、前記多焦点レンズ面の隣接する位置に開口絞りが配置されている。そして、本実施の形態の撮像レンズ１４も、上記条件式（１）を満足している。
【００８１】
例えば、本実施の形態の撮像レンズ１４は、図６に示すように、物体側（図６では左側）から像面側（図６では右側）に向かって順に配置された、開口絞り１２と、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ８と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第２レンズ９と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ１０と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第４レンズ１１とにより構成されている。そして、本実施の形態の撮像レンズ１４は、第１レンズ８の物体側のレンズ面に多焦点レンズ面を有している（開口絞り１２は、多焦点レンズ面の隣接する位置に配置されている）。
【００８２】
ここで、開口絞り１２は、円形の開口を有している。
【００８３】
第４レンズ１１とイメージセンサの撮像面Ｓとの間には、上記第１の実施の形態の平行平板６と同様の透明な平行平板１３が配置されている。
【００８４】
本実施の形態の撮像レンズ１４の構成においても、上記条件式（２）を満足するのが望ましい。
【００８５】
また、本実施の形態の撮像レンズ１４の構成においても、前記領域の境界が前記光軸を中心軸とする同心円状であるのが望ましい。
【００８６】
また、本実施の形態の撮像レンズ１４の構成においても、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有するのが望ましい。図６に示す本実施の形態の撮像レンズ１４は、第１レンズ８の像面側のレンズ面に回折光学素子面を有している。
【００８７】
また、本実施の形態の撮像レンズ１４の構成においても、当該撮像レンズ１４によって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において正方向にＭＴＦのピークがあり、負方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが望ましい。
【００８８】
また、本実施の形態の撮像レンズ１４の構成においても、当該撮像レンズ１４によって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において負方向にＭＴＦのピークがあり、正方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが望ましい。
【００８９】
（実施例２）
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態における撮像レンズをさらに詳細に説明する。
【００９０】
下記（表５）に、本実施例における撮像レンズの具体的数値例を示す。尚、図６に示す撮像レンズ１４は、下記（表５）のデータに基づいて構成されたものである。
【００９１】
【表５】
2011096193.tif 000010
【００９２】
また、下記（表６Ａ）、（表６Ｂ）、（表６Ｃ）に、本実施例における撮像レンズの非球面係数（円錐常数を含む）を示す。
【００９３】
【表６Ａ】
2011096193.tif 000011
【００９４】
【表６Ｂ】
2011096193.tif 000012
【００９５】
【表６Ｃ】
2011096193.tif 000013
【００９６】
尚、上記（表６Ａ）、（表６Ｂ）、（表６Ｃ）に示すように、本実施例の撮像レンズ１４においては、第１〜第４レンズ８〜１１のすべてのレンズ面が非球面形状となっているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。
【００９７】
また、上記（表５）、（表６Ａ）、（表６Ｂ）、（表６Ｃ）において、＊印を付した面（第１面：第１レンズ８の物体側のレンズ面）は多焦点レンズ面である。多焦点レンズ面は、光軸からの高さ０．３７ｍｍ及び０．５０ｍｍの同心円を境界として３つの領域に分けられており、これら３つの領域は焦点距離（曲率半径）並びに円錐常数及び非球面係数が異なっている。また、これら３つの領域は、フレアの発生を防止するために、その境界位置でサグ量を一致させて、段差ができないように形成されている。但し、この場合も、設計波長の数分の一から数倍程度の量の段差であれば許容され、これにより新たな効果が期待される（後述する第４の実施の形態を参照）。
【００９８】
また、上記（表５）、（表６Ａ）、（表６Ｂ）、（表６Ｃ）において、＊＊印を付した面（第２面：第１レンズ１の像面側のレンズ面）は回折光学素子面であり、当該回折光学素子面の具体的数値例は下記（表７）に示す通りである。
【００９９】
【表７】
2011096193.tif 000014
【０１００】
尚、本実施例の撮像レンズ１４においては、第１レンズ８の物体側のレンズ面に多焦点レンズ面が設けられているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ８の像面側のレンズ面又は第２〜第４レンズ９〜１１の物体側のレンズ面もしくは像面側のレンズ面に多焦点レンズ面を設けても、同様の効果を得ることができる。また、２つ以上のレンズ面に多焦点レンズ面を設けてもよい。
【０１０１】
また、本実施例の撮像レンズ１４においては、第１レンズ８の像面側のレンズ面に回折光学素子面が設けられているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ８の物体側のレンズ面又は第２〜第４レンズ９〜１１の物体側のレンズ面もしくは像面側のレンズ面に回折光学素子面を設けても、同様の効果を得ることができる。また、回折光学素子面は、多焦点レンズ面と同じレンズ面に設けてもよく、２つ以上のレンズ面に設けてもよい。さらに、色収差補正の観点から、回折光学素子面は、開口絞りに比較的近いレンズ面に設けるのが好ましい。
【０１０２】
また、下記（表８）に、本実施例における撮像レンズ１４の、Ｆナンバー（Ｆ値）Ｆｎｏ、多焦点レンズ面の面頂を成す領域による撮像レンズ１４全体の焦点距離ｆ（ｍｍ）、空気換算でない光学全長ＴＬ（ｍｍ）、最大像高Ｙ’、開口絞り１２の開口直径（ｍｍ）、及び、条件式（１）、（２）の値を示す。
【０１０３】
【表８】
2011096193.tif 000015
【０１０４】
図７Ａ〜図７Ｃに、本実施例における撮像レンズの収差図を示す。図７Ａは球面収差の図であり、実線はｇ線、長い破線はＣ線、短い破線はＦ線、二点鎖線はｄ線、一点鎖線はｅ線に対する値を示している。図７Ｂは非点収差の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。図７Ｃは歪曲収差の図である。尚、軸上色収差の図は、図７Ａの球面収差の図と同じである。
【０１０５】
図７Ａ〜図７Ｃに示す収差図から明らかなように、深い焦点深度を得るための多焦点レンズ面により球面収差が大きくなっている一方で、回折光学素子面を設けているために色収差が良好に補正されていることが分かる。その結果、より画像復元システムに適した深い焦点深度を有する撮像レンズを提供することができる。また、像面湾曲・非点収差は良好に補正されており、像高によらず一様の解像特性が得られることが分かる。また、歪曲収差も良好に補正されている。
【０１０６】
図８に、本実施例における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す。図８においては、物体距離６０ｃｍにおける１２０本／ｍｍの波動光学ＭＴＦを縦軸に、像面の光軸方向の位置を横軸にとっており、最大像高を２．３ｍｍとし、中心、５割像高、７割像高、９割像高でのＭＴＦを示している。
【０１０７】
尚、図８に示すＭＴＦは白色ＭＴＦであり、波長ウエイトは、Ｃ線（６５６．２７００ｎｍ）、ｄ線（５８７．５６００ｎｍ）、ｅ線（５４６．０７００ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１３００ｎｍ）、ｇ線（４３５．８３００ｎｍ）の順に５、２５、３４、２２、１４としている。しかし、上記効果は、この波長ウエイトによらず得られるものである。
【０１０８】
図８と図４を比べると、本実施例の撮像レンズの方が一般的な撮像レンズよりも深い焦点深度を有していることが分かる。また、本実施例の撮像レンズは、像高が高くなっても深い焦点深度を確保できていることが分かる。
【０１０９】
［第３の実施の形態］
図９は、本発明の第３の実施の形態における撮像レンズの構成を示す配置図である。
【０１１０】
本実施の形態の撮像レンズ２１は、少なくとも１枚のレンズを備え、イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する撮像装置に用いられる。また、本実施の形態の撮像レンズ２１は、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に、領域ごとに複数の、焦点が異なる面が形成された多焦点レンズ面を有すると共に、前記多焦点レンズ面の隣接する位置に開口絞りが配置されている。そして、本実施の形態の撮像レンズ２１も、上記条件式（１）を満足している。
【０１１１】
例えば、本実施の形態の撮像レンズ２１は、図９に示すように、物体側（図９では左側）から像面側（図９では右側）に向かって順に配置された、開口絞り１９と、正のパワーを有する両凸レンズからなる第１レンズ１５と、負のパワーを有する両凹レンズからなる第２レンズ１６と、正のパワーを有し、物体側のレンズ面が凹面であるメニスカスレンズからなる第３レンズ１７と、負のパワーを有し、物体側のレンズ面が凸面であるメニスカスレンズからなる第４レンズ１８とにより構成されている。そして、本実施の形態の撮像レンズ２１は、第１レンズ１５の物体側のレンズ面に多焦点レンズ面を有している（開口絞り１９は、多焦点レンズ面の隣接する位置に配置されている）。
【０１１２】
ここで、開口絞り１９は、円形の開口を有している。
【０１１３】
第４レンズ１８と撮像素子の撮像面Ｓとの間には、上記第１の実施の形態の平行平板６と同様の透明な平行平板２０が配置されている。
【０１１４】
本実施の形態の撮像レンズ２１の構成においても、上記条件式（２）を満足するのが望ましい。
【０１１５】
また、本実施の形態の撮像レンズ２１の構成においても、前記領域の境界が前記光軸を中心軸とする同心円状であるのが望ましい。
【０１１６】
また、本実施の形態の撮像レンズ２１の構成においても、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有するのが望ましい。図９に示す本実施の形態の撮像レンズ２１は、第１レンズ１５の像面側のレンズ面に回折光学素子面を有している。
【０１１７】
また、本実施の形態の撮像レンズ２１の構成においても、当該撮像レンズ２１によって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において正方向にＭＴＦのピークがあり、負方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが望ましい。
【０１１８】
また、本実施の形態の撮像レンズ２１の構成においても、当該撮像レンズ２１によって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において負方向にＭＴＦのピークがあり、正方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描くのが望ましい。
【０１１９】
（実施例３）
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態における撮像レンズをさらに詳細に説明する。
【０１２０】
下記（表９）に、本実施例における撮像レンズの具体的数値例を示す。尚、図９に示す撮像レンズ２１は、下記（表９）のデータに基づいて構成されたものである。
【０１２１】
【表９】
2011096193.tif 000016
【０１２２】
また、下記（表１０Ａ）、（表１０Ｂ）、（表１０Ｃ）に、本実施例における撮像レンズの非球面係数（円錐常数を含む）を示す。
【０１２３】
【表１０Ａ】
2011096193.tif 000017
【０１２４】
【表１０Ｂ】
2011096193.tif 000018
【０１２５】
【表１０Ｃ】
2011096193.tif 000019
【０１２６】
尚、上記（表１０Ａ）、（表１０Ｂ）、（表１０Ｃ）に示すように、本実施例の撮像レンズ２１においては、第１〜第４レンズ１５〜１８のすべてのレンズ面が非球面形状となっているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。
【０１２７】
また、上記（表９）、（表１０Ａ）、（表１０Ｂ）、（表１０Ｃ）において、＊印を付した面（第１面：第１レンズ１５の物体側のレンズ面）は多焦点レンズ面である。多焦点レンズ面は、光軸からの高さ０．４ｍｍの同心円を境界として２つの領域に分けられており、これら２つの領域は円錐常数及び非球面係数が同じで焦点距離（曲率半径）が異なっている。また、これら２つの領域は、フレアの発生を防止するために、その境界位置でサグ量を一致させて、段差ができないように形成されている。但し、この場合も、設計波長の数分の一から数倍程度の量の段差であれば許容され、これにより新たな効果が期待される（後述する第４の実施の形態を参照）。
【０１２８】
また、上記（表９）、（表１０Ａ）、（表１０Ｂ）、（表１０Ｃ）において、＊＊印を付した面（第２面：第１レンズ１５の像面側のレンズ面）は回折光学素子面であり、当該回折光学素子面の具体的数値例は下記（表１１）に示す通りである。
【０１２９】
【表１１】
2011096193.tif 000020
【０１３０】
尚、本実施例の撮像レンズ２１においては、第１レンズ１５の物体側のレンズ面に多焦点レンズ面が設けられているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ１５の像面側のレンズ面又は第２〜第４レンズ１６〜１８の物体側のレンズ面もしくは像面側のレンズ面に多焦点レンズ面を設けても、同様の効果を得ることができる。また、２つ以上のレンズ面に多焦点レンズ面を設けてもよい。
【０１３１】
また、本実施例の撮像レンズ２１においては、第１レンズ１５の像面側のレンズ面に回折光学素子面が設けられているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではない。第１レンズ１５の物体側のレンズ面又は第２〜第４レンズ１６〜１８の物体側のレンズ面もしくは像面側のレンズ面に回折光学素子面を設けても、同様の効果を得ることができる。また、回折光学素子面は、多焦点レンズ面と同じレンズ面に設けてもよく、２つ以上のレンズ面に設けてもよい。さらに、色収差補正の観点から、回折光学素子面は、開口絞りに比較的近いレンズ面に設けるのが好ましい。
【０１３２】
また、下記（表１２）に、本実施例における撮像レンズ２１の、Ｆナンバー（Ｆ値）Ｆｎｏ、多焦点レンズ面の面頂を成す領域による撮像レンズ１４全体の焦点距離ｆ（ｍｍ）、空気換算でない光学全長ＴＬ（ｍｍ）、最大像高Ｙ’、開口絞り１２の開口直径（ｍｍ）、及び、条件式（１）、（２）の値を示す。
【０１３３】
【表１２】
2011096193.tif 000021
【０１３４】
図１０Ａ〜図１０Ｃに、本実施例における撮像レンズの収差図を示す。図１０Ａは球面収差の図であり、実線はｇ線、長い破線はＣ線、短い破線はＦ線、二点鎖線はｄ線、一点鎖線はｅ線に対する値を示している。図１０Ｂは非点収差の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。図１０Ｃは歪曲収差の図である。尚、軸上色収差の図は、図１０Ａの球面収差の図と同じである。
【０１３５】
図１０Ａ〜図１０Ｃに示す収差図から明らかなように、深い焦点深度を得るための多焦点レンズ面により球面収差が大きくなっている一方で、回折光学素子面を設けているために色収差が良好に補正されていることが分かる。その結果、より画像復元システムに適した深い焦点深度を有する撮像レンズを提供することができる。また、像面湾曲・非点収差は良好に補正されており、像高によらず一様の解像特性が得られることが分かる。また、歪曲収差も良好に補正されている。
【０１３６】
図１１に、本実施例における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性を示す。図１１においては、物体距離６０ｃｍにおける１２０本／ｍｍの波動光学ＭＴＦを縦軸に、像面の光軸方向の位置を横軸にとっており、最大像高を２．３ｍｍとし、中心、５割像高、７割像高、９割像高でのＭＴＦを示している。
【０１３７】
図１１に示すように、本実施例における撮像レンズによって得られる像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性は、像面において負方向にＭＴＦのピークがあり、正方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描いている。これにより、必要に応じて、近点側の解像力を遠点側の解像力よりも優位にすることができる。
【０１３８】
尚、図１１に示すＭＴＦは白色ＭＴＦであり、波長ウエイトは、Ｃ線（６５６．２７００ｎｍ）、ｄ線（５８７．５６００ｎｍ）、ｅ線（５４６．０７００ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１３００ｎｍ）、ｇ線（４３５．８３００ｎｍ）の順に５、２５、３４、２２、１４としている。しかし、上記効果は、この波長ウエイトによらず得られるものである。
【０１３９】
図１１と図４を比べると、本実施例の撮像レンズの方が一般的な撮像レンズよりも深い焦点深度を有していることが分かる。また、本実施例の撮像レンズは、像高が高くなっても深い焦点深度を確保できていることが分かる。
【０１４０】
ここでは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦを示しているが、無限物体や近点物体によるスルーフォーカスＭＴＦは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦとおよそ同様の曲線を描きつつ光軸方向へシフトしたようになる。より具体的には、無限物体によるスルーフォーカスＭＴＦは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦとおよそ同様の曲線を描きつつ撮像レンズの方向へシフトし、近点物体によるスルーフォーカスＭＴＦは、物体距離６０ｃｍのスルーフォーカスＭＴＦとおよそ同様の曲線を描きつつ撮像レンズの方向とは逆の方向へシフトする。これを考えた場合、本実施例においては、像面を例えば図１１の横軸原点に固定したとして、その像面のＭＴＦは、近点物体では高く、物体距離が遠くなるにつれて緩やかに低くなる。そして、このことは、目的によって近点側により高い解像力を必要とするという要求に対して効果を発揮することができる。尚、逆に遠点側により高い解像力を必要とする場合には、それを考慮した光学設計を行えばよい。
【０１４１】
［第４の実施の形態］
図１２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態における撮像レンズの多焦点レンズ面を模式的に示した断面図である。
【０１４２】
本実施の形態の撮像レンズは、上記第１〜第３の実施の形態の撮像レンズ７、１４、２１と同様に、多焦点レンズ面内の各領域の曲率半径、円錐常数及び非球面係数などによる面定義を異ならせることにより、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有するものとなっている。また、本実施の形態の撮像レンズにおいては、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、多焦点レンズ面内の任意の２つの領域において、それぞれの領域を通過する光線に特定の位相差が生じるように、いずれか一方の領域を他方の領域に対して相対的に光軸方向にシフトさせている。この場合のシフト量は、設計波長の数分の一から数倍程度の量である。
【０１４３】
図１２に示す撮像レンズの多焦点レンズ面は、光軸Ａを中心軸とする２つの同心円を境界として曲率の異なる３つの領域Ｂ、Ｃ、Ｄに分けられている。そして、図１２（ａ）に示す多焦点レンズ面においては、中央の領域Ｂがその外側の領域Ｃ、Ｄに対して相対的に光軸方向にシフトしている。また、図１２（ｂ）に示す多焦点レンズ面においては、最も外側の領域Ｄがその内側の領域Ｂ、Ｃに対して相対的に光軸方向にシフトしている。
【０１４４】
このように、多焦点レンズ面内の任意の２つの領域において、それぞれの領域を通過する光線に特定の位相差が生じるように、いずれか一方の領域を他方の領域に対して相対的に光軸方向にシフトさせることにより、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有するように、より制御しやすくなる（焦点深度の拡大をより制御しやすくなる）。
【０１４５】
より具体的には、そのシフト量をｄとしたとき、下記条件式（４）を満足するのが望ましい。
【０１４６】
０．０４μｍ≦｜ｄ｜≦３．２５μｍ          ・・・（４）
｜ｄ｜が上記条件式（４）の下限を下回ると、生じる位相差が小さすぎて、十分な焦点深度拡大効果が得られない可能性がある。一方、｜ｄ｜が上記条件式（４）の上限を上回ると、隣接する領域の境界に大きさ段差が形成され、その段差部分に入射する光線がフレアとなって、画質に影響を及ぼすおそれがある。
【０１４７】
さらに好ましくは、下記条件式（５）を満足するのが望ましい。
【０１４８】
０．０７μｍ≦｜ｄ｜≦１．５μｍ            ・・・（５）
上記条件式（５）を満足することは、可視光を用いた撮像レンズであって、主にプラスチックレンズからなる撮像レンズにおいて、特に望ましい。
【０１４９】
［第５の実施の形態］
図１３は、本発明の第５の実施の形態における撮像レンズによって得られる任意の像点の点像強度分布を示すグラフである。
【０１５０】
上記第１〜第４の実施の形態のように、撮像レンズが、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有すると、点像がボケることによって、高輝度被写体においてフレアが発生するおそれがある。これは、撮像レンズによって得られる任意の像点の点像強度分布関数（ＰＳＦ（Point Spread Function））において、当該点像強度分布関数の最大値を１としたとき、前記点像強度が０．０１程度となる裾野部分を広く有していることによるものである。図１３のＥ部分がフレアの原因となる裾野のことであり、フレアが目立つ点像強度分布II（一点鎖線）においては、この裾野部分がかなり広くなっている。また、前述の画像復元システムが、あらかじめ設定された撮像レンズの点像強度分布関数を元にそれを復元するシステムであった場合でも、撮影画像によって処理可能な画素領域は限られている。また、この裾野部分での点像強度を小さくするために点像を鮮鋭にすると、十分な焦点深度拡大効果が得られない。
【０１５１】
そこで、本実施の形態では、撮像レンズによって得られる任意の像点の点像強度分布関数において、当該点像強度分布関数の最大値を１としたとき、前記点像強度が０．０１以上である幅Ｌが下記条件式（３）を満足するようにした（図１３の点像強度分布Ｉ（実線）参照）。
【０１５２】
４≦Ｌ／Ｐ≦２０                            ・・・（３）
但し、上記条件式（３）中、Ｐはイメージセンサの画素ピッチを示している。
【０１５３】
点像強度分布の裾野がこの範囲にある像特性を有することにより、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有するように制御しながら、高輝度被写体におけるフレアの発生を抑えることが可能となる。
【０１５４】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の撮像レンズを用いて構成される撮像装置について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、本発明の第６の実施の形態における撮像装置の構成を示す模式図である。
【０１５５】
図１４に示すように、本実施の形態の撮像装置２２は、撮像レンズ２３と、撮像レンズ２３によって結像されるイメージを感知するイメージセンサ２４と、イメージセンサ２４によって感知されたイメージを復元処理する復元装置２５とを用いて構成されている。ここで、撮像レンズ２３としては、本発明の撮像レンズ、例えば、上記第１〜第３の実施の形態で示した撮像レンズ７、１４、２１が用いられている。また、イメージセンサ２４としては、例えば、画素ピッチが１．７５μｍ、画素数が５メガピクセルのＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサから画素ピッチが１．４μｍ、画素数が８メガピクセルのＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを用いることができる。
【０１５６】
本実施の形態の撮像装置２２の構成によれば、撮像レンズ２３として本発明の撮像レンズを用いていることにより、コンパクトで解像度性能の高い撮像装置を提供することができる。
【０１５７】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の撮像装置が搭載された携帯機器について、図１５を参照しながら説明する。図１５は、本発明の第７の実施の形態における携帯機器としての携帯電話機の構成を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図）である。
【０１５８】
図１５に示すように、本実施の形態の携帯機器２６は、カメラ付き携帯電話機であって、本体ケース２７と、本体ケース２７に設けられたディスプレイ２７ａ及び操作部２７ｂと、本体ケース２７に搭載された撮像装置２８とを備えている。
【０１５９】
撮像装置２８としては、本発明の撮像装置、例えば、上記第６の実施の形態で示した撮像装置２２が用いられている。尚、図１５（ｂ）中、２９は撮像装置２８を構成する撮像レンズの第１レンズである。
【０１６０】
本実施の形態の携帯機器２６の構成によれば、撮像装置２８として本発明の撮像装置が搭載されていることにより、コンパクトで高性能な携帯電話機などの携帯機器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
本発明の撮像レンズは、イメージセンサに結像される像面の中央部から外側部にわたって深い焦点深度を有し、その焦点深度を実用的範囲に保って解像度の低下を抑制することができるので、コンパクトで高解像度性能化が望まれる撮像装置を内蔵した携帯電話機などの小型の携帯機器の分野において特に有用である。
【符号の説明】
【０１６２】
１、８、１５、２９  第１レンズ
２、９、１６  第２レンズ
３、１０、１７  第３レンズ
４、１１、１８  第４レンズ
５、１２、１９  開口絞り
６、１３、２０  平行平板
７、１４、２１、２３  撮像レンズ
２２、２８  撮像装置
２４  イメージセンサ
２５  復元装置
２６  携帯機器
２７  本体ケース
Ｓ  撮像面
【図１】
2011096193.tif 000022
【図２Ａ】
2011096193.tif 000023
【図２Ｂ】
2011096193.tif 000024
【図２Ｃ】
2011096193.tif 000025
【図３】
2011096193.tif 000026
【図４】
2011096193.tif 000027
【図５】
2011096193.tif 000028
【図６】
2011096193.tif 000029
【図７Ａ】
2011096193.tif 000030
【図７Ｂ】
2011096193.tif 000031
【図７Ｃ】
2011096193.tif 000032
【図８】
2011096193.tif 000033
【図９】
2011096193.tif 000034
【図１０Ａ】
2011096193.tif 000035
【図１０Ｂ】
2011096193.tif 000036
【図１０Ｃ】
2011096193.tif 000037
【図１１】
2011096193.tif 000038
【図１２】
2011096193.tif 000039
【図１３】
2011096193.tif 000040
【図１４】
2011096193.tif 000041
【図１５】
2011096193.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月12日(2011.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する撮像装置に用いられる撮像レンズであって、
少なくとも１枚のレンズを備え、
前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に、領域ごとに複数の、焦点が異なる面が形成された多焦点レンズ面を有すると共に、
前記多焦点レンズ面の隣接する位置に開口絞りが配置され、
前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域において、それぞれの領域を通過する光線に特定の位相差が生じるように、いずれか一方の領域を他方の領域に対して相対的に前記光軸方向にシフトさせたことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
前記１つの多焦点レンズ面内の任意の２つの領域の焦点距離をｆ１、ｆ２としたとき、下記条件式（２）を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
０．９５≦ｆ１／ｆ２≦１．０５        ・・・（２）
【請求項３】
前記領域の境界が前記光軸を中心軸とする同心円状である、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記レンズの少なくとも１つのレンズ面に回折光学素子面を有する、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
前記撮像レンズによって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において正方向にＭＴＦのピークがあり、負方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描く、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項６】
前記撮像レンズによって得られる前記像面でのＭＴＦスルーフォーカス特性が、前記像面において負方向にＭＴＦのピークがあり、正方向にディフォーカスするにつれて低くなる曲線を描く、請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記撮像レンズによって得られる任意の像点の点像強度分布関数において、当該点像強度分布関数の最大値を１としたとき、前記点像強度が０．０１以上である幅Ｌが下記条件式（３）を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
４≦Ｌ／Ｐ≦２０                      ・・・（３）
但し、上記条件式（３）中、Ｐは前記イメージセンサの画素ピッチを示している。
【請求項９】
撮像レンズと、前記撮像レンズによって結像されるイメージを感知するイメージセンサと、前記イメージセンサによって感知されたイメージを復元処理する復元装置とを備えた撮像装置であって、
前記撮像レンズとして請求項１に記載の撮像レンズを用いたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の撮像装置が搭載されたことを特徴とする携帯機器。
【請求項１１】
前記多焦点レンズ面と前記開口絞りの面との光軸上の距離の絶対値をＤ、前記イメージセンサに結像される像面における最大像高の絶対値をＹｍａｘとしたとき、下記条件式（１）を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
０≦Ｄ／Ｙｍａｘ≦０．１              ・・・（１）
【国際調査報告】
2011096193.tif 000043
2011096193.tif 000044
2011096193.tif 000045
2011096193.tif 000046