(57)【要約】  【課題】  レンズ全長が小型で、かつ非点収差が補正できる撮像レンズを提供する。  【解決手段】  撮像レンズ６は、被写体からの光の入射側より順に、開口絞り１と、正の屈折率を有し光の入射側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズ２と、正または負の屈折力を有し光の入射側に凸面を向けた非球面形状の第２レンズ３とを備え、光軸を中心とする像高７０％の範囲内において、第２レンズ３を通過する主光線の入射角θｉｎと射出角θｏｕｔが、｜θｏｕｔ−θｉｎ｜＜５［度］を満たす構成を有する。【選択図】  図１
2008145805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光の入射側より順に、開口絞りと、正の屈折率を有し光の入射側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正または負の屈折力を有し光の入射側に凸面を向けた非球面形状の第２レンズとを備え、
光軸を中心とする像高７０％の範囲内において、前記第２レンズを通過する主光線の入射角θｉｎと射出角θｏｕｔが、
｜θｏｕｔ−θｉｎ｜＜５［度］
を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
前記第１レンズが非球面レンズであることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像レンズを備えた撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置を備えた携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像レンズに関し、特に携帯電話装置やデジタルスチルカメラ等の撮像装置に搭載される撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の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ユニットの高性能化、小型化に伴い、撮像ユニットを備えた携帯電話やパーソナルコンピューターが普及しつつある。これらの撮像ユニットに搭載される撮像レンズには、さらなる小型化への要求が高まっている。
【０００３】
このような用途の撮像レンズとしては、一般的に、単玉レンズに比べて高性能化が可能な２枚レンズが適している。レンズ全長小型化の要求から、被写体からの光が入射する側に正のレンズを配置した正レンズ先行の２枚構成の撮像レンズが知られている。２枚レンズの撮像レンズは、例えば、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１４５１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の撮像レンズは、Ｆナンバーが２．８程度と明るく、かつレンズ全長の小型化が達成されているものの、非点収差が大きく、１００万画素を越える高画素の撮像素子で使用する場合に性能が十分でないという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記背景に鑑み、レンズ全長が小型で、かつ非点収差を補正できる撮像レンズ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】
【０００６】
本発明の撮像レンズは、被写体からの光の入射側より順に、開口絞りと、正の屈折率を有し光の入射側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正または負の屈折力を有し光の入射側に凸面を向けた非球面形状の第２レンズとを備え、光軸を中心とする像高７０％の範囲内において、前記第２レンズを通過する主光線の入射角θｉｎと射出角θｏｕｔが、｜θｏｕｔ−θｉｎ｜＜５［度］を満たす構成を有する。
【０００７】
この構成により、入射角と射出角の差を５度以下とすることによってレンズ全長を短くするとともに、非点収差を補正することができる。
【０００８】
本発明の撮像レンズにおいて、前記第１レンズが非球面レンズである構成を有する。
【０００９】
この構成により、より良好な収差補正ができる。
【００１０】
本発明の撮像装置は、上記撮像レンズを備えた構成を有する。
【００１１】
この構成により、小型化かつ高画素の撮像装置を提供できる。
【００１２】
本発明の携帯端末装置は、上記撮像装置を備えた構成を有する。
【００１３】
前記撮像装置を携帯端末装置に備えることにより、小型かつ高性能な携帯端末装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の撮像レンズは、レンズ枚数が２枚でかつ小型でありながら、非点収差を良く補正できるというすぐれた効果を有し、１００万画素以上の高画素の撮像素子でも十分な性能を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態における撮像装置７の構成を示す断面図である。撮像装置７は、入射光を所要の電気信号に変換するための半導体による撮像素子５と、撮像素子５の入射面側に設けられた撮像レンズ６を備えている。図１では、左側に被写体が位置するものとし、右側に撮像素子５が位置している。撮像素子６には、２００万画素を有するＵＸＧＡ型のＣＭＯＳ撮像素子を用いる。
【００１６】
撮像レンズ６は、左側から開口絞り１、第１レンズ２、第２レンズ３、カバーガラス４を備えている。カバーガラス４は、平行平面板で表面に誘電体多層膜により可視光以外の光の透過を制限する。
【００１７】
第１レンズ２と第２レンズ３に形成される非球面の形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ方向をとり、光線の進行方向を正とし、κ（円錐定数）、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を非球面係数としたとき次式で表される形状である。
【数１】
2008145805.tif 000003
【００１８】
図１において、主光線Ｌは開口絞り１の中心をとおり像高Ｈに入射する光線を示している。主光線Ｌが第２レンズ３に入射する角度をθｉｎ、また射出する角度をθｏｕｔとする。
【００１９】
以下の説明において、ｆは撮像レンズ６における全系の焦点距離、ＦはＦナンバー、２ωは画角、ｒは撮影曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはアッベ数を示す。また、開口絞り１（第１面）から第１レンズ２の被写体側の面（第２面）までの光軸上の距離をｄ１、第１レンズ２の被写体側の面（第２面）から像面側の面（第３面）までの光軸上の距離をｄ２、第１レンズ２の像面側の面（第３面）から第２レンズ３の被写体側の面（第４面）までの光軸上の距離をｄ３、第２レンズ３の被写体側の面（第４面）から第２レンズ３の像面側の面（第５面）までの光軸上の距離をｄ４、第２レンズ３の像面側の面（第５面）からカバーガラス４の被写体側の面（第６面）までの光軸上の距離をｄ５、カバーガラス４の厚みをｄ６、カバーガラス４の像面側の面（第７面）から撮像素子５までの距離をｄ７とする。
【００２０】
本実施の形態の撮像レンズの具体的設計のパラメータを以下に示す。
ｆ＝３．１１  Ｆ＝３．６  ２ω＝５９．５°
【表１】
2008145805.tif 000004
【表２】
2008145805.tif 000005
【００２１】
図２は、本実施の形態の第２レンズ３の入射角θｉｎ、射出角θｏｕｔの特性を示す図である。横軸は、撮像素子の撮像領域の対角の半分の長さに対する像高の割合を示す。縦軸は、｜θｏｕｔ−θｉｎ｜の値を示す。図２に示すように、光軸を中心とする像高７０％の範囲内で｜θｏｕｔ−θｉｎ｜を５度未満にする。なお、「光軸を中心とする像高７０％の範囲内」とは、撮像素子の撮像領域の対角の半分の長さに対して像高が７０％以内となるように、第２レンズ３に光が入射する範囲を意味する。
以上、本実施の形態の撮像レンズ６および撮像装置７の構成について説明した。
【００２２】
図３は、本実施の形態における撮像レンズ６の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図を示す図、図４は、従来の撮像レンズの収差図である。図３と図４を比較すれば明らかなように、本実施の形態の撮像レンズ６は、非点収差を低減できる。
【００２３】
非点収差は撮像した際に周辺部分においてボケが発生するように写るために何となくボケを感じるものである。この理由は、サジタルとメリジオナルの方向によってそれぞれのフォーカス位置に差が生じるために、方向性により解像度が変化することが原因でボケが目立つためである。評価には、点光源のチャートなどを撮影し、その点がどれほどぼんやり写ったり、形状がいびつになったりしているかを評価することでできる。
【００２４】
アスペクト比が３：４である画面を用いて非点収差による画質の比較を行った。比較のために、非点収差を変化させて、撮像した画像を被験者に見比べてもらった。画面のアスペクト比が３：４であるので画面の鉛直端が像高６０％に相当し、水平端が像高８０％に相当する。そこでこの両端の中間位置として像高７０％に相当する部分における位置でボケを判断することとした。この実験により、像高で７０％のところにおける非点収差がフォーカス位置で０．１ｍｍを超えると画質が劣化したと判断できることがわかった。本実施の形態においては、像高８０％程度まで非点収差を０．１ｍｍ以下にでき、十分に収差補正できており、１００万画素以上の撮像素子に十分対応できる光学性能を有している。さらなる実験により、非点収差が０．０５ｍｍであるときに画質の劣化がないことが判明した。また、好ましくは、非点収差が０．０３ｍｍ程度以下であることが望ましい。
【００２５】
以上、本発明の撮像レンズについて、実施の形態を挙げて説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されない。
【００２６】
上記した実施の形態における撮像素子５は、２００万画素を有するＵＸＧＡ型のＣＭＯＳ撮像素子を用いているが、１００万画素以上の撮像素子を有する撮像装置に対する小型化に特に有効である。
【００２７】
上記した実施の形態では、第１レンズ２として非球面レンズを用いる例について説明したが、第１レンズ２として球面レンズを用いてもよい。
【００２８】
上記した本実施の形態では、可視光以外を光の透過を制限するカバーガラス４を用いたが、赤外光や、紫外光を制限するカバーガラスを用いたり、カバーガラス４をなくした構成としてもよい。
【００２９】
また、本発明は、上記した実施の形態の撮像装置７を公知の携帯端末装置８に搭載してもよい。これにより、高画素で性能のよい画像を撮影する携帯端末装置を実現することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の撮像レンズは小型でありながらが良好な画質が得られるために高画素撮像装置の小型化に有効である。また、本発明による撮像レンズを用いた撮像装置を携帯端末装置に搭載すれば、小型でしかも画質の良い利便性の高い携帯端末装置の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施の形態における撮像レンズの構成を示す断面図
【図２】本実施の形態における第２レンズの像高に対するθｏｕｔ−θｉｎを示す図
【図３】本実施の形態における撮像レンズの収差図
【図４】従来の撮像レンズにおける撮像レンズの収差図
【図５】本実施の形態における撮像装置の斜視図
【図６】（ａ）本実施の形態における撮像装置７を備えた携帯端末としての携帯電話８の正面図  （ｂ）本実施の形態における撮像装置７を備えた携帯端末としての携帯電話８の背面図
【符号の説明】
【００３２】
１  開口絞り
２  第１レンズ
３  第２レンズ
４  カバーガラス
５  撮像素子
６  撮像レンズ
７  撮像装置
８  携帯端末装置
Ｌ  主光線
Ｎ１  第２レンズの主光線がとおる物体側の面の法線
Ｎ２  第２レンズの主光線がとおる像面側の面の法線
Ｈ  像高
【図１】
2008145805.tif 000006
【図２】
2008145805.tif 000007
【図３】
2008145805.tif 000008
【図４】
2008145805.tif 000009
【図５】
2008145805.tif 000010
【図６】
2008145805.tif 000011