(57)【要約】【課題】約８０°という大きな撮影画角を有しながらも、画面の周辺に至るまで歪曲収差等の収差を抑制し、良好な解像度を実現する。【解決手段】被写体側に開口絞り１を有する単一両凸レンズ２であって、レンズ２の両方の面が非球面であり、以下の条件を満足する。１．０＜Ｒ１／ｆ＜２．０  （１）−０．７＜Ｒ２／ｆ＜−０．５５  （２）ただし、Ｒ１はレンズ２の被写体側の面の曲率半径、Ｒ２はレンズ２の結像面５側の面の曲率半径、ｆはレンズ２の焦点距離である。【選択図】  図１
2004302131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体側に開口絞りを有する単一両凸レンズであって、前記レンズの両方の面が非球面であり、以下の条件を満足することを特徴とする撮像レンズ。
１．０＜Ｒ１／ｆ＜２．０  （１）
−０．７＜Ｒ２／ｆ＜−０．５５  （２）
ただし、Ｒ１は前記レンズの被写体側の面の曲率半径、Ｒ２は前記レンズの結像面側の面の曲率半径、ｆは前記レンズの焦点距離である。
【請求項２】
前記レンズの結像面側の面が、光軸との交差部から周辺へ向かうにしたがって正の屈折力が低下す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】
前記レンズの被写体側の面が、光軸との交差部およびその付近の部分では正の屈折力が低下し、周辺部分では正の屈折力が増大することを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記レンズの被写体側の面が、光軸との交差部から周辺へ向かうにしたがって正の屈折力が低下することを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の撮像レンズと、ＣＩＦサイズの撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯情報装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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携帯情報装置に搭載される撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等の受光素子を撮像素子として用いたデジタルカメラや携帯電話機等の携帯情報装置が広く普及している。
【０００３】
これらの携帯情報装置に搭載される撮像レンズに対しては、携帯情報装置の小型化に伴い、ＣＩＦサイズ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｏｒｍａｔ：３５２画素×２８８画素）等の小型の撮像素子を用いて画像を撮影するために小型化が要求されると共に、高画質な画像を広範囲に撮影できるように、撮影画角の増大やテレセントリック性を有する等の性能に対する要求が一段と高まっている。
【０００４】
このような小型化および性能に対する要求を満たす撮像レンズの一例として、例えば、前絞りと単レンズで構成された、実用的な撮影画角が約６０°の撮像レンズに関する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−８８９３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年の携帯情報装置、例えば、カメラ内蔵型の携帯電話装置等においては、三名以上の複数の人間が並んだ姿を被写体として、その内の一名が携帯電話装置を手に持った状態で至近距離から撮影したい等、実用的な撮影画角を約８０°程度にまで大きくする必要がある。
【０００７】
しかしながら、前述したような従来の撮像レンズにおいては、８０°程度にまで撮影画角を大きくした場合には、周辺部で歪曲収差等の収差が大きくなり、解像度の低い、いわゆる周辺部のぼけた画像が撮影されてしまうという課題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、約８０°程度という大きな撮影画角を有しながらも、画面の周辺に至るまで歪曲収差等の収差の発生を抑制し、良好な解像度の画像を得ることができる撮像レンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像レンズは、被写体側に開口絞りを有する単一両凸レンズであって、レンズの両方の面が非球面であり、以下の条件を満足することを特徴としている。
【００１０】
１．０＜Ｒ１／ｆ＜２．０  （１）
−０．７＜Ｒ２／ｆ＜−０．５５  （２）
ただし、Ｒ１はレンズの被写体側の面の曲率半径、Ｒ２はレンズの結像面側の面の曲率半径、ｆはレンズの焦点距離である。
【００１１】
このような構成により、前述の（１）式および（２）式により、約８０°という大きな撮影画角を有しながらも、画面全体において歪曲収差等の収差の発生を抑制し、良好な解像度を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の撮像レンズにおいては、両面を非球面形状とし、その形状によって、レンズの作製を容易にしたり、周辺部までぼけの少ない結像性能を実現することができる。
【００１３】
次に、本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズと、ＣＩＦサイズの撮像素子とを備えたことを特徴としている。このような構成によって、ＣＩＦサイズの解像度に適した、撮影画角２ωが約８０°という広画角化を実現できる。
【００１４】
さらに、本発明の携帯情報装置は、本発明の撮像装置を備えたことを特徴としている。
【００１５】
このような構成により、ＣＩＦサイズの撮像素子を用いて、仲間同士等の三名以上の人間が並んだ姿を被写体として、その内の一名が携帯情報装置を手に持った状態で至近距離から撮影できる、すなわち実用的な撮影画角を約８０°として、解像度のよい画像を撮影することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像レンズは、被写体側に開口絞りを有する単一両凸レンズであって、レンズの両方の面が非球面であり、以下の条件を満足することを特徴としている。
【００１７】
１．０＜Ｒ１／ｆ＜２．０  （１）
−０．７＜Ｒ２／ｆ＜−０．５５  （２）
ただし、Ｒ１はレンズの被写体側の面の曲率半径、Ｒ２はレンズの結像面側の面の曲率半径、ｆはレンズの焦点距離である。
【００１８】
このような構成により、前述の（１）式および（２）式により、テレセントリック性が向上し、両面を非球面形状にすることで周辺部までぼけの少ない結像面を達成できるという作用を有する。
【００１９】
（１）式におけるＲ１／ｆの値が１．０以下となった場合には、Ｒ１の屈折力が大きくなるので、結像面に対する光線の入射角度がこれに伴って大きくなってしまう。このため、（１）式におけるＲ１／ｆの値が１．０以下である撮像レンズを用いてＣＣＤ上にオンチップレンズ等の光学部品が搭載された場合には、ＣＣＤの受光面に届く光量が少なくなる。さらに、この場合には、ＣＣＤ上に設けられたカラーフィルタの所望の色フィルタに届く光線が少なくなり、異なる色フィルタにも光線が入射してしまうので、色ずれの原因ともなりうる。
【００２０】
逆に、（１）式におけるＲ１／ｆの値が２．０以上となった場合には、８０°の画角を実現するための設計上Ｒ２が小さくなってしまい、出射面側のレンズ面の加工が難しくなる。
【００２１】
次に、（２）式におけるＲ２／ｆの値が−０．７以下となった場合には、Ｒ２の屈折力が大きくなり、それに伴って結像面に対する光線の入射角度が大きくなってしまうことから、前述のように、結果的に色ずれを引き起こす可能性が高くなってしまう。その一方でＲ２／ｆの値が−０．５５以上となった場合には、Ｒ２の屈折力が小さくなり、成型等の方法で撮像レンズを作製しようとすると、型からの抜けが悪くなり作製しにくい。
【００２２】
さらに、前述の撮像レンズであって、レンズの結像面側の面が、光軸との交差部から周辺へ向かうにしたがって正の屈折力が低下する構成であってもよい。このように構成することで、周辺の縁厚が大きくとれるので、プレス成型等を行った場合、型に樹脂等が流れ込みやすく、作製しやすい。また、このような構成により、周辺部まで解像度の高い、歪曲収差の少ない結像面を達成することができる。
【００２３】
さらに、レンズの被写体側の面が、光軸との交差部およびその付近の部分では正の屈折力が低下し、周辺部分では正の屈折力が増大する構成であってもよい。
【００２４】
このような構成とすることで、周辺部まで解像度の高い、歪曲収差の少ない結像面を達成できるという作用を有する。これは後述するＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）のデータによっても裏付けられる。
【００２５】
さらに、レンズの被写体側の面が、光軸との交差部から周辺へ向かうにしたがって正の屈折力が低下する構成であってもよい。このような構成とすることで、周辺部までぼけと歪曲収差の少ない結像面を達成できると共に、周辺の縁厚が大きくとれるので、プレス成型等を行った場合、型に樹脂等が流れ込みやすく、作製しやすい撮像レンズが提供できる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態として、４つの実施例を示す。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態における撮像レンズ６の構成を示す図であり、図１に向かって左側に被写体が配置されるべきものとし、図１に向かって右側に、その受光面が撮像レンズ６の結像面に位置するように撮像素子４が配置される。本発明の実施の形態における撮像レンズ６は、図１において左側から絞り１、レンズ２、カバーガラス３によって構成されている。なお、各実施例におけるカバーガラス３は平行平面板である。なお、撮像素子４としては、ＣＩＦ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｏｒｍａｔ：３５２画素×２８８画素）サイズのＣＣＤ素子を用いる。撮像装置７は、撮像レンズ６と撮像素子４とを備える。
【００２８】
ここで、各実施例において、ｆは全系の焦点距離、ＦはＦナンバー、２ωは撮影画角、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはアッベ数を示す。
【００２９】
なお、レンズ２の被写体側の面から結像面５側の面までの光軸上の距離をｄ１、レンズ２の結像面５側の面からカバーガラス３の被写体側の面までの距離をｄ２、カバーガラス３の厚みをｄ３、カバーガラス３の結像面５側の面から撮像素子４の結像面５までの距離をｄ４とする。
【００３０】
レンズ２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わされる形状である。
【００３１】
【数１】
2004302131.tif 000003
【００３２】
次に、本発明の実施例について、説明する。
【００３３】
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例における撮像レンズについて、その設計条件を示す。また、本発明の第１の実施例における撮像レンズについて、その球面収差、被点収差および歪曲収差を示す収差図を図２に示す。また、解像度の指標として、撮像レンズの放射（ラジアル）方向のＭＴＦを図６に、撮像レンズの同心（タンジェンシャル）方向のＭＴＦを図７に示す。
【００３４】
ｆ＝１．５２９１  Ｆ＝２．８  ２ω＝７８．１０°
面Ｎｏ．    ｒ              ｄ                ｎｄ              νｄ
１    １．６８２      １．７７６１      １．５２４７０      ５６．２
２    −０．９７６７  ０．３７２０
３          ∞        ０．３０００      １．５１６３３      ６４．１
４          ∞        ０．４０００
第１面非球面係数
κ＝−０．４３６４８０００×１０
Ａ１＝−０．２３００６３７０
Ａ２＝０．９６１９０８６４×１０
Ａ３＝−０．１３２０６１４８×１０３
Ａ４＝０．６５７２５５０１×１０３
第２面非球面係数
κ＝−０．１２９７６４００×１０２
Ａ１＝−０．７４９０７３５６
Ａ２＝０．１５７２６６３８×１０
Ａ３＝−０．１６４８９６８３×１０
Ａ４＝０．７８２８７３４５
図２、図６および図７に示すように、第１の実施例の撮像レンズにおいては、２ω＝７８．１０°という広画角、Ｆナンバー＝２．８という明るさを実現しながら、歪曲収差が全領域で約±３％以下である。一般に、近距離の人物等を撮像する際に、許容される歪曲収差の大きさは±５％以内であるとされており、これから本発明の撮像レンズは全域にわたって解像度の高い画像を得ることができる。
【００３５】
さらに、ラジアル方向のＭＴＦ（３０ｌｐ／ｍｍ）についても中心で約９２％、周辺Ｖ（６０％像高）で約６１％、周辺Ｈ（７５％像高）では約２２％の解像度を実現している。
【００３６】
また、タンジェンシャル方向のＭＴＦ（３０ｌｐ／ｍｍ）についても中心で９２％、周辺Ｖ（６０％像高）で約６７％、周辺Ｈ（７５％像高）では約６３％の高い解像度を実現している。
【００３７】
一般的にはラジアル方向のＭＴＦは周辺Ｈ（７５％像高）で２０％、タンジェンシャル方向のＭＴＦは周辺Ｈ（７５％像高）で１０％あれば、撮像素子４としてＣＩＦ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｏｒｍａｔ：３５２画素×２８８画素）サイズの素子を用いて近距離での人物等の撮像に適するとされており、本発明の第１の実施例に記載の撮像レンズはこのような用途に適する。
【００３８】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例における撮像レンズの各設計条件を示す。また、本発明の第２の実施例における撮像レンズの収差図を図３に示す。また、ラジアル方向のＭＴＦを図６に、タンジェンシャル方向のＭＴＦを図７に示す。
【００３９】
ｆ＝１．５２４  Ｆ＝２．８  ２ω＝７９．０６°
面Ｎｏ．    ｒ                ｄ              ｎｄ              νｄ
１      ２．２５６０    １．８３３０    １．５２４７０      ５６．２
２      −０．８９２３  ０．５０００
３          ∞          ０．３０００    １．５１６３３      ６４．１
４          ∞          ０．４０００
第１面非球面係数
κ＝−０．５４８４００００
Ａ１＝０．８９５９２９５５×１０−１
Ａ２＝−０．６２３８６８４９×１０−１
Ａ３＝−０．４００２３８４３×１０２
Ａ４＝０．３４２１７８８２×１０３
第２面非球面係数
κ＝−０．１１９９５６００×１０２
Ａ１＝−０．８８１９１９９０
Ａ２＝０．１６８６１９１８×１０
Ａ３＝−０．１７４７６６１７×１０
Ａ４＝０．７８４５５９３９
本発明の第２の実施例に示した撮像レンズにおいては、２ω＝７９．０６°と第１の実施例と比較してさらに広画角化を実現しながら、図３に示したように、歪曲収差も±５％以内に収まっている。また、図６および図７に示したように、ＭＴＦについても、ラジアル方向およびタンジェンシャル方向共に第１の実施例の撮像レンズと同等の解像度を実現している。
【００４０】
なお、本発明の第１の実施例および第２の実施例に示した撮像レンズは、その被写体側の面が中央部で正の屈折力を弱め、周辺部で正の屈折力を強めた形状となっている。このように構成することにより、図７から分かるように、周辺部でのタンジェンシャル方向のＭＴＦが、後述する第３の実施例および第４の実施例の撮像レンズと比較して高いことが分かる。
【００４１】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例における撮像レンズの各設計条件を示す。また、本発明の第３の実施例における撮像レンズの収差図を図４に示す。また、ラジアル方向のＭＴＦを図６に、タンジェンシャル方向のＭＴＦを図７に示す。
【００４２】
ｆ＝１．５３４４  Ｆ＝２．８  ２ω＝７８．３８°
面Ｎｏ．      ｒ            ｄ              ｎｄ                νｄ
１      ２．３１９３    １．９１７４    １．５２４７０      ５６．２
２      −０．８８２３  ０．５０００
３          ∞          ０．３０００    １．５１６３３      ６４．１
４          ∞          ０．４０００
第１面非球面係数
κ＝−０．１４２１３３００×１０２
Ａ１＝０．２０２９８４０６
Ａ２＝−０．５８４３９１７６×１０
Ａ３＝０．９４７８１７１６×１０２
Ａ４＝−０．５２６３２１３８×１０３
第２面非球面係数
κ＝−０．８１８５３０００×１０
Ａ１＝−０．６６４０５６４２
Ａ２＝０．１００７２３７３×１０
Ａ３＝−０．８１４８８２４６
Ａ４＝−０．２９３９３４５１
本発明の第３の実施例の撮像レンズは、図４に示したように、歪曲収差が±５％以内に収まっており、ＭＴＦについても、第１の実施例および第２の実施例の撮像レンズには劣るものの、一般的に、ＣＩＦサイズの撮像素子による撮像に適する、ラジアル方向のＭＴＦは周辺Ｈ（７５％像高）で２０％以上、タンジェンシャル方向のＭＴＦは周辺Ｈ（７５％像高）で１０％以上の要件をそれぞれ満たす。
【００４３】
（第４の実施例）
次に、本発明の第４の実施例における撮像レンズの各設計条件を示す。また、本発明の第４の実施例における撮像レンズの収差図を図５に示す。また、ラジアル方向のＭＴＦを図６に、タンジェンシャル方向のＭＴＦを図７に示す。
【００４４】
ｆ＝１．５５０８  Ｆ＝２．８  ２ω＝７８．５４°
面Ｎｏ．    ｒ              ｄ                ｎｄ                νｄ
１    １．９７２４    １．８５８９    １．５２４７０        ５６．２
２  −０．９３５９    ０．４５００
３          ∞        ０．３０００    １．５１６３３        ６４．１
４          ∞        ０．４０００
第１面非球面係数
κ＝−０．２６８１３８００×１０２
Ａ１＝−０．１７３８０８５６
Ａ２＝０．５１６９６９０３×１０
Ａ３＝０．３６９０２７７５×１０２
Ａ４＝−０．６４８０３３８×１０３
第２面非球面係数
κ＝−０．４７８２３０００×１０
Ａ１＝−０．３２４１０２２９
Ａ２＝０．３１２５１１３５
Ａ３＝−０．４６１１５６１０×１０−１
Ａ４＝−０．３７５６２７６４×１０−１
本発明の第４の実施例の撮像レンズは、図４に示したように歪曲収差が±５％以内に収まっており、ＭＴＦについても、第１の実施例および第２の実施例の撮像レンズには劣るものの、一般的に、ＣＩＦサイズの撮像素子による撮像に適する、ラジアル方向のＭＴＦは周辺Ｈ（７５％像高）で２０％以上、タンジェンシャル方向のＭＴＦは周辺Ｈ（７５％像高）で１０％以上の要件をそれぞれ満たす。
【００４５】
なお、本発明の第１の実施例から第４の実施例までに示した撮像レンズすべてにおいて、その結像面側の面が、周辺部で正の屈折力を弱めるように構成されている。
【００４６】
これにより、縁厚を大きくすることができるので、成型等で撮像レンズを作製する際に、型からの抜けがよくなり、作製が容易となる。
【００４７】
さらに、本発明の第３の実施例および第４の実施例に示した撮像レンズにおいては、その被写体側の面が周辺部で正の屈折力を弱めた形状となっている。このような構成とすることにより、縁厚をさらに大きくすることができるので、成型等で撮像レンズを作製する際に、型からの抜けがよくなり、作製がさらに容易となる。
【００４８】
なお、本発明の実施の形態における撮像レンズについては、その構成中に、撮像素子４の保護およびその面上に赤外線カットフィルタ等のフィルタを形成するためのカバーガラス３を含む構成を示したが、本発明の撮像レンズはこの構成に限定されず、カバーガラス３を有さない構成であってもよいことはいうまでもない。
【００４９】
なお、本発明の実施の形態における撮像装置７を公知の携帯情報装置に搭載することによって、広画角な解像度の高い画像を撮影することが可能となる。
【００５０】
図８に本発明の実施の形態における携帯情報装置の例である、携帯電話装置１０の構成を示す。
【００５１】
本発明の携帯電話装置１０は、前述の撮像装置７を、公知のカメラ付き携帯電話装置、すなわち、ユーザが各種の入力を行うキー部１２、音声通話の際に用いるマイク部１３およびスピーカ部１４、電波の送受信を行うアンテナ部１５、ならびにユーザへのメッセージや撮像装置７で撮影された画像を表示する表示部１６等を備えた携帯電話装置１０に搭載した構成である。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態においては、携帯情報装置として、説明を簡単にするために携帯電話装置を例として説明を行ったが、本発明の携帯情報装置は携帯電話装置に限定されない。例えば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）や、パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータの外付け機器等、あらゆる公知の携帯情報装置を含むことはいうまでもない。
【００５３】
なお、図８に示した携帯電話装置１０は、上側筐体１７と下側筐体１９とが蝶番部２０を介して折りたたみ可能な構成であり、撮像装置７が上側筐体１７に搭載されている例を示したが、本発明の携帯情報装置はこの構成に限定されず、様々な形態の携帯情報装置に適用可能であることはいうまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明の撮像レンズは、各実施例における収差図で見るように、単一両凸レンズで両面を非球面形状とするという簡単な構成で、撮影画角約８０°に及ぶまで、各収差がよく補正され、解像度の高い構成が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における撮像レンズの構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施例における撮像レンズの収差図
【図３】本発明の第２の実施例における撮像レンズの収差図
【図４】本発明の第３の実施例における撮像レンズの収差図
【図５】本発明の第４の実施例における撮像レンズの収差図
【図６】本発明の実施例における撮像レンズの放射（ラジアル）方向のＭＴＦを示す図
【図７】本発明の実施例における撮像レンズの同心（タンジェンシャル）方向のＭＴＦを示す図
【図８】本発明の実施の形態における携帯電話装置の構成を示す図
【符号の説明】
１  絞り
２  レンズ
３  カバーガラス
４  撮像素子
５  結像面
６  撮像レンズ
７  撮像装置
１０  携帯電話装置
１２  キー部
１３  マイク部
１４  スピーカ部
１５  アンテナ部
１６  表示部
１７  上側筐体
１９  下側筐体
２０  蝶番部
【図１】
2004302131.tif 000004
【図２】
2004302131.tif 000005
【図３】
2004302131.tif 000006
【図４】
2004302131.tif 000007
【図５】
2004302131.tif 000008
【図６】
2004302131.tif 000009
【図７】
2004302131.tif 000010
【図８】
2004302131.tif 000011