(57)【要約】【課題】携帯電話機、ＰＤＡ等に搭載されるモバイルカメラに適した小型で光学性能の高い撮像レンズを提供する。【解決手段】物体側から像面側に向けて順に、所定の口径をなす開口絞り１、物体側及び像面側に凸面を向け正の屈折力をもつ両凸形状の第１レンズ２、物体側に凹面を向け負の屈折力をもつメニスカス形状の第２レンズ３、物体側に凸面を向け正の屈折力をもつメニスカス形状の第３レンズ４を備えている。このように、第１レンズ２及び第３レンズ４に正の屈折力、第２レンズ３に負の屈折力をもたせることで、適切なバックフォーカスを確保しつつ、レンズ系の全長を短縮することができ、所望の光学特性を確保しつつ、小型で薄型の撮像レンズを得ることができる。【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像面側に向けて順に、
所定の口径をなす開口絞りと、
物体側及び像面側に凸面を向け正の屈折力をもつ両凸形状の第１レンズと、
物体側に凹面を向け負の屈折力をもつメニスカス形状の第２レンズと、
物体側に凸面を向け正の屈折力をもつメニスカス形状の第３レンズと、
を有する、撮像レンズ。
【請求項２】
前記第２レンズ及び第３レンズは、それぞれ物体側及び像面側の両面が非球面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記第３レンズは、像面側の非球面における有効径の範囲内において、曲率の向きが変化する変曲点をもつように形成されている、
ことを特徴とする請求項２記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記第２レンズは、物体側の非球面が周辺領域に向かうに連れて屈折力が小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ及び第３レンズは、樹脂材料により形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の撮像レンズ。
【請求項６】
レンズ系の焦点距離をｆ、前記開口絞りの前面から像面までのレンズ系の全長をＴＬ（空気換算距離）とするとき、下記条件式（１）を満足する、ことを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の撮像レンズ。
（１）ＴＬ／ｆ＜１．８
【請求項７】
前記第１レンズのアッベ数をν１とするとき、下記条件式（２）を満足する、ことを特徴とする請求項１ないし６いずれかに記載の撮像レンズ。
（２）ν１＞４５
【請求項８】
レンズ系の焦点距離をｆ、前記第１レンズと第２レンズとの光軸方向における間隔をＤ３、前記第２レンズと第３レンズとの光軸方向における間隔をＤ５とするとき、下記条件式（３）を満足する、ことを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載の撮像レンズ。
（３）０．０５≦（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆ≦０．２５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の電子撮像装置に適用される撮像レンズに関し、特に、携帯電話機、携帯情報端末機（ＰＤＡ）、携帯型パーソナルコンピュータ等に搭載される小型のモバイルカメラに好適な撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた電子撮像装置として、監視カメラ、ビデオカメラ等が知られており、これらは主として動画を撮影するために使用されていた。それ故に、ＣＣＤ及び撮像レンズとしては、それ程高い性能が要求されていなかった。
しかしながら、近年においては、デジタルスチルカメラの普及に伴い、固体撮像素子及び撮像レンズの高性能化が望まれ、その結果として、ＣＣＤ等の固体撮像素子の著しい技術進歩により、フィルム式カメラの画像に近いものが得られるようになり、同時にＣＣＤ等の小型化、高画素数化が達成されてきたため、デジタルスチルカメラ等に使用される撮像レンズとしては、高性能であると同時に、小型化、薄型化、低コスト化等が強く要望されるようになってきた。
【０００３】
ところで、ＣＣＤ等の固体撮像素子は、光を効率良く入射させるためにその表面にマイクロレンズが設けられている。したがって、固体撮像素子に入射する光線の角度が大き過ぎると、「ケラレ現象」を生じて光が固体撮像素子に入射しなくなるため、撮像レンズの射出瞳は撮像面からできるだけ離れていることが望ましい。
また、撮像レンズと固体撮像素子との間には、色モアレ防止用のローパスフィルタ、固体撮像素子の分光感度を補正するための赤外線カットフィルタ等を配置する必要があるため、バックフォーカスをある程度大きく確保する必要がある。
【０００４】
トリプレット型の撮像レンズは、レンズ枚数が少なくて比較的良好な光学性能が得られ、さらに小型化も容易であるため、従来から多くのカメラに用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。しかしながら、このトリプレット型の撮像レンズでは、バックフォーカスを比較的長く確保し、射出瞳を像面から離し、広画角で、超小型のものを実現するのは困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１６８０９５号公報
【特許文献２】特開平１０−４８５１６号公報
【特許文献３】特開平０８−２３４０９７号公報
【特許文献４】特開平０７−３２５２５１号公報
【特許文献５】特開平１１−５２２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、３群３枚構成という非常にシンプルな構成で、小型化、薄型化、軽量化等を図りつつも、１００万画素以上の固体撮像素子にも対応できる、携帯電話機、携帯情報端末機等に搭載されるのに適した光学性能の高い撮像レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像レンズは、物体側から像面側に向けて順に、所定の口径をなす開口絞りと、物体側及び像面側に凸面を向け正の屈折力をもつ両凸形状の第１レンズと、物体側に凹面を向け負の屈折力をもつメニスカス形状の第２レンズと、物体側に凸面を向け正の屈折力をもつメニスカス形状の第３レンズと、を有する、構成となっている。
この構成によれば、第１レンズ及び第３レンズに正の屈折力、第２レンズに負の屈折力をもたせることで、適切なバックフォーカスを確保しつつ、レンズ系の全長を短縮することができる。これにより、所望の光学特性を確保しつつ、小型で薄型の撮像レンズを得ることができる。
【０００８】
上記構成において、第２レンズ及び第３レンズは、それぞれ物体側及び像面側の両面が非球面に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、諸収差が良好に補正されて、高密度な固体撮像素子に適した撮像レンズが得られる。
【０００９】
上記構成において、第３レンズは、像面側の非球面における有効径の範囲内において、曲率の向きが変化する変曲点をもつように形成された、構成を採用することができる。
この構成によれば、諸収差、特に、非点収差、歪曲収差を良好に補正しつつ、射出角度を小さくすることができる。
【００１０】
上記構成において、第２レンズは、物体側の非球面が周辺領域に向かうに連れて屈折力が小さくなるように形成された、構成を採用することができる。
この構成によれば、諸収差、特に、非点収差、コマ収差を容易に補正することができる。
【００１１】
上記構成において、第２レンズ及び第３レンズは、樹脂材料により形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ガラス材料により形成した場合に比べて、レンズ系の軽量化、低コスト化を達成でき、特に、非球面あるいは変曲点をもつ面を容易に型成形（モールド）することができる。
【００１２】
上記構成において、レンズ系の焦点距離をｆ、開口絞りの前面から像面までのレンズ系の全長をＴＬ（空気換算距離）とするとき、次式（１）
（１）ＴＬ／ｆ＜１．８
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズ系の全長を短くでき、小型化、薄型化を達成することができる。
【００１３】
上記構成において、第１レンズのアッベ数をν１とするとき、次式（２）
（２）ν１＞４５
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、特に、倍率色収差を良好に補正することができ、好ましい光学特性を得ることができる。
【００１４】
上記構成において、レンズ系の焦点距離をｆ、第１レンズと第２レンズとの光軸方向における間隔をＤ３、第２レンズと第３レンズとの光軸方向における間隔をＤ５とするとき、次式（３）
（３）０．０５≦（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆ≦０．２５
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズ系の全長を短くしつつ、適切な焦点距離、適切なバックフォーカスを確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように、本発明の撮像レンズによれば、小型化、薄型化、軽量化、低コスト化等が行え、携帯電話機、携帯情報端末機等に搭載されるモバイルカメラに好適な撮像レンズを得ることができる。特に、レンズ系の全長を短くでき、小型かつ薄型で、諸収差が良好に補正され、１００万画素以上のＣＣＤ等の撮像素子にも適用できる光学性能の高い撮像レンズを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る撮像レンズの一実施形態を示すレンズ系の基本構成図である。
この撮像レンズにおいては、図１に示すように、光軸方向Ｌおいて、物体側から像面側に向けて、所定の口径をなす開口絞り１、物体側及び像面側に凸面を向け正の屈折力をもつ両凸形状の第１レンズ２、物体側に凹面を向け負の屈折力をもつメニスカス形状の第２レンズ３、物体側に凸面を向け正の屈折力をもつメニスカス形状の第３レンズ４が、順次に配列されている。
【００１７】
また、上記の配列構成において、第３レンズ４の後方には、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等のガラスフィルタ５及びガラスフィルタ６が配置され、その後方にＣＣＤ等の像面Ｐが配置されることになる。
すなわち、第１レンズ２により第１レンズ群が形成され、第２レンズ３により第２レンズ群が形成され、第３レンズ４により第３レンズ群が形成された、３群３枚構成の撮像レンズである。
【００１８】
ここで、開口絞り１、第１レンズ２、第２レンズ３、第３レンズ４、ガラスフィルタ５、及びガラスフィルタ６においては、図１に示すように、それぞれの面をＳｉ（ｉ＝１〜１１）、それぞれの面Ｓｉの曲率半径をＲｉ（ｉ＝１〜１１）、第１レンズ２、第２レンズ３、第３レンズ４、ガラスフィルタ５，６のｄ線に対する屈折率をＮｉ及びアッベ数をνｉ（ｉ＝１〜５）で表す。さらに、開口絞り１〜ガラスフィルタ６までのそれぞれの光軸方向Ｌにおける間隔（肉厚、空気間隔）をＤｉ（ｉ＝１〜１０）、ガラスフィルタ６〜像面ＰまでのバックフォーカスをＢＦで表す。
また、上記構成をなすレンズ系の焦点距離をｆ、開口絞り１の前面（物体側の面Ｓ１）から像面Ｐまでのレンズ系の光軸方向Ｌにおける全長をＴＬ（空気換算距離）、第１レンズ２と第２レンズ３との光軸方向Ｌにおける間隔をＤ３、第２レンズ３と第３レンズ４との光軸方向Ｌにおける間隔をＤ５で表す。
【００１９】
第１レンズ１は、ガラス材料又は樹脂材料（プラスチック）により形成されており、正の屈折力をもつように、物体側の面Ｓ２が凸面に形成されかつ像面側の面Ｓ３が凸面に形成された両凸形状のレンズである。
【００２０】
第２レンズ３は、ガラス材料又は樹脂材料（プラスチック）、好ましくは樹脂材料により形成されており、物体側の面Ｓ４が凹面に形成されかつ像面側の面Ｓ５が凸面に形成されたメニスカス形状のレンズである。そして、物体側の面Ｓ４及び像面側の面Ｓ５は、共に非球面に形成されている。また、物体側の面Ｓ４は、周辺領域に向かうに連れて屈折率が小さくなるように形成されている。
このように、両面Ｓ４、Ｓ５に非球面を採用することで、諸収差を良好に補正することができ、又、物体側の面Ｓ４を周辺領域に向かうに連れて屈折率が小さくなるように形成することで、非点収差及びコマ収差を容易に補正することができる。また、第２レンズ３を樹脂材料により形成することで、複雑な形状を容易に成形できると共に軽量化及び低コスト化を達成できる。
【００２１】
第３レンズ４は、ガラス材料又は樹脂材料（プラスチック）、好ましくは樹脂材料により形成されており、物体側の面Ｓ６が凸面に形成されかつ像面側の面Ｓ７が凹面に形成されたメニスカス形状のレンズである。そして、物体側の面Ｓ６及び像面側の面Ｓ７は、共に非球面に形成されている。また、像面側の面Ｓ７は、有効径の範囲内において、曲率の向きが変化する変曲点をもつように形成されている。
このように、両面Ｓ６、Ｓ７に非球面を採用することで、諸収差を良好に補正することができ、又、像面側の面Ｓ７を有効径の範囲内において曲率の向きが変化する変曲点をもつように形成することで、諸収差、特に非点収差及び歪曲収差を良好に補正できると共に射出角度を小さくすることができる。また、第３レンズ４を樹脂材料により形成することで、複雑な形状を容易に成形できると共に軽量化及び低コスト化を達成できる。
【００２２】
ここで、第２レンズ３及び第３レンズ４の非球面を表す式は、次式で規定される。
Ｚ＝Ｃｙ２／［１＋（１−εＣ２ｙ２）１／２］＋Ｄｙ４＋Ｅｙ６＋Ｆｙ８＋Ｇｙ１０
ただし、Ｚ：非球面の頂点における接平面から，光軸Ｌからの高さがｙの非球面上の点までの距離、ｙ：光軸からの高さ、Ｃ：非球面の頂点における曲率（１／Ｒ）、ε：円錐定数、Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ：非球面係数である。
【００２３】
上記構成においては、レンズ系の焦点距離ｆとレンズ系の全長ＴＬ（空気換算距離）とが、次式（１）
（１）ＴＬ／ｆ＜１．８
を満足するように形成されている。
この式は、レンズ系の光軸方向Ｌにおける寸法とレンズ系全体の適切な焦点距離との比を定めたものであり、レンズ系の薄型化に関するものである。すなわち、この条件を満たすことにより、レンズ系を薄型化、小型化することができる。
【００２４】
また、上記構成においては、第１レンズ２のアッベ数ν1が、次式（２）
（２）ν１＞４５
を満足するように形成されている。
この式は、第１レンズ２の適切なアッベ数の範囲を定めたものであり、この条件を満たすことにより、諸収差、特に倍率色収差を良好に補正することができる。
【００２５】
また、上記構成においては、第１レンズ２と第２レンズ３との光軸方向Ｌにおける間隔Ｄ３と、第２レンズ３と第３レンズ４との光軸方向Ｌにおける間隔Ｄ５とが、次式（３）
（３）０．０５≦（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆ≦０．２５
を満足するように形成されている。
この式は、レンズ系における第２レンズ３の位置を定めたものである。すなわち、（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆの値が０．０５よりも小さいと、画角が狭くなり、あるいは、レンズのエッジが干渉する等の問題が生じ、一方、（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆの値が０．２５よりも大きくなると、レンズ系の全長が長くなる。したがって、この条件を満たすことにより、レンズ系の全長を短くしつつ、適切な焦点距離、適切なバックフォーカスを確保することができる。
【００２６】
上記構成からなる実施形態の具体的な数値による実施例を、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４として以下に示す。また、球面収差、非点収差、歪曲収差（ディスト−ション）、倍率色収差に関する収差線図は、実施例１の結果を図２に、実施例２の結果を図４に、実施例３の結果を図６に、実施例４の結果を図８にそれぞれ示す。尚、図２、図４、図６、及び図８の収差線図において、ｄはｄ線による収差、ｇはｇ線による収差、ｃはｃ線による収差をそれぞれ示し、又、ＳＣは正弦条件の不満足量を示し、ＤＳはサジタル平面での収差、ＤＴはメリジオナル平面での収差を示す。
また、図３、図５、及び図７は、実施例２、実施例３、及び実施例４に係るそれぞれの基本構成図であり、実施例に応じた数値データ（設定値）等が異なるのみで基本的な構成は図１に示すものと同一であるため、ここでの説明は省略する。
【実施例１】
【００２７】
実施例１におけるレンズ系の基本構成は図１に示され、主な仕様諸元は表１に、種々の数値データ（設定値）は表２に、非球面に関する数値データは表３にそれぞれ示される。
この実施例においては、各条件式の数値データは、（１）ＴＬ／ｆ＝５．７９／４．１０＝１．４１、（２）ν１＝７０．４、（３）（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆ＝（０．４１＋０．１３）／４．１＝０．１３、となる。
【００２８】
【表１】
2005316010.tif 000003
【００２９】
【表２】
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【００３０】
【表３】
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【００３１】
以上の実施例１においては、レンズ系の全長（開口絞り１の前面Ｓ１〜像面Ｐ）が５．７９ｍｍ（空気換算距離）、バックフォーカス（空気換算）が１．４１ｍｍ、Ｆナンバーが４．０、画角（２ω）が５８°となり、薄型で、全長が短い、諸収差が良好に補正された光学性能の高い撮像レンズが得られる。
【実施例２】
【００３２】
実施例２におけるレンズ系の基本構成は図３に示され、主な仕様諸元は表４に、種々の数値データ（設定値）は表５に、非球面に関する数値データは表６にそれぞれ示される。
この実施例においては、各条件式の数値データは、（１）ＴＬ／ｆ＝６．０５／４．３０＝１．４１、（２）ν１＝７０．４、（３）（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆ＝（０．４３＋０．１０）／４．３＝０．１２、となる。
【００３３】
【表４】
2005316010.tif 000006
【００３４】
【表５】
2005316010.tif 000007
【００３５】
【表６】
2005316010.tif 000008
【００３６】
以上の実施例２においては、レンズ系の全長（開口絞り１の前面Ｓ１〜像面Ｐ）が６．０５ｍｍ（空気換算距離）、バックフォーカス（空気換算）が１．６４ｍｍ、Ｆナンバーが４．０、画角（２ω）が５８°となり、薄型で、全長が短い、諸収差が良好に補正された光学性能の高い撮像レンズが得られる。
【実施例３】
【００３７】
実施例３におけるレンズ系の基本構成は図５に示され、主な仕様諸元は表７に、種々の数値データ（設定値）は表８に、非球面に関する数値データは表９にそれぞれ示される。
この実施例においては、各条件式の数値データは、（１）ＴＬ／ｆ＝５．４４／３．７５＝１．４５、（２）ν１＝７０．４、（３）（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆ＝（０．４９＋０．１０）／３．７５＝０．１６、となる。
【００３８】
【表７】
2005316010.tif 000009
【００３９】
【表８】
2005316010.tif 000010
【００４０】
【表９】
2005316010.tif 000011
【００４１】
以上の実施例３においては、レンズ系の全長（開口絞り１の前面Ｓ１〜像面Ｐ）が５．４４ｍｍ（空気換算距離）、バックフォーカス（空気換算）が１．７０ｍｍ、Ｆナンバーが２．８、画角（２ω）が６５°となり、薄型で、全長が短い、諸収差が良好に補正された光学性能の高い撮像レンズが得られる。
【実施例４】
【００４２】
実施例４におけるレンズ系の基本構成は図７に示され、主な仕様諸元は表１０に、種々の数値データ（設定値）は表１１に、非球面に関する数値データは表１２にそれぞれ示される。この実施例においては、各条件式の数値データは、（１）ＴＬ／ｆ＝５．３７／３．８０＝１．４１、（２）ν１＝５６．４、（３）（Ｄ３＋Ｄ５）／ｆ＝（０．４４＋０．１０）／３．８０＝０．１４、となる。
【００４３】
【表１０】
2005316010.tif 000012
【００４４】
【表１１】
2005316010.tif 000013
【００４５】
【表１２】
2005316010.tif 000014
【００４６】
以上の実施例４においては、レンズ系の全長（開口絞り１の前面Ｓ１〜像面Ｐ）が５．３７ｍｍ（空気換算距離）、バックフォーカス（空気換算）が１．７６ｍｍ、Ｆナンバーが２．８５、画角（２ω）が６２°となり、薄型で、全長が短い、諸収差が良好に補正された光学性能の高い撮像レンズが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上述べたように、本発明の撮像レンズは、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の電子撮像装置における撮像レンズとして適用されるのは勿論のこと、特に携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末機（ＰＤＡ）等に搭載される小型のモバイルカメラの撮像レンズとして好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る撮像レンズの一実施形態（実施例１）を示す構成図である。
【図２】実施例１に係る撮像レンズにおける、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【図３】本発明に係る撮像レンズの他の実施形態（実施例２）を示す構成図である。
【図４】実施例２に係る撮像レンズにおける、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【図５】本発明に係る撮像レンズの他の実施形態（実施例３）を示す構成図である。
【図６】実施例３に係る撮像レンズにおける、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【図７】本発明に係る撮像レンズの他の実施形態（実施例４）を示す構成図である。
【図８】実施例４に係る撮像レンズにおける、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１  開口絞り
２  第１レンズ
３  第２レンズ
４  第３レンズ
５，６  ガラスフィルタ
Ｄ１〜Ｄ１０  光軸上の面間隔
Ｄ３  第１レンズと第２レンズとの光軸方向における間隔
Ｄ５  第２レンズと第３レンズとの光軸方向における間隔
Ｐ  撮像面
Ｒ１〜Ｒ１１  曲率半径
Ｓ１〜Ｓ１１  面
ｆ  レンズ系の焦点距離
ＴＬ  レンズ系の全長（空気換算距離）
ＢＦ  バックフォーカス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005316010.tif 000018
【図５】
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【図６】
2005316010.tif 000020
【図７】
2005316010.tif 000021
【図８】
2005316010.tif 000022