(57)【要約】【課題】  広画角、高解像でありながら、使用環境の温度変化に安定な固体撮像素子用の広角撮像レンズ、及びカメラモジュールを提供する。【解決手段】  物体側より順に、凸面を物体側に向けたメニスカス形状をした負のパワーを有する第１レンズＬ１と、絞りＳと、両凸形状をした正のパワーを有する第２レンズＬ２と、両凹形状をした負のパワーを有する第３レンズＬ３とが配列して構成され、うち面Ｒ１及び面Ｒ７が非球面を有し、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ１を第１レンズの焦点距離、ｆ２を第２レンズの焦点距離、ｆ３を第３レンズの焦点距離、ν２を第２レンズのアッベ数、ν３を第３レンズのアッベ数としたときに、以下の条件を満たし、８０度以上の画角を有する。（１）２．０＜｜ｆ１｜／ｆ＜６．０（２）０．６＜ｆ２／ｆ＜１．６（３）０．７＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．０（４）５０＜ν２（５）３５＜ν３＜６０【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、凸面を物体側に向けたメニスカス形状をした負のパワーを有する第１レンズと、絞りと、両凸形状をした正のパワーを有する第２レンズと、両凹形状をした負のパワーを有する第３レンズとが配列して構成される３枚構成のレンズであって、
前記第１レンズ乃至第３レンズのうちの少なくとも１面が非球面を有し、
ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ１を第１レンズの焦点距離、ｆ２を第２レンズの焦点距離、ｆ３を第３レンズの焦点距離、ν２を第２レンズのアッベ数、ν３を第３レンズのアッベ数としたときに、
（１）２．０＜｜ｆ１｜／ｆ＜６．０
（２）０．６＜ｆ２／ｆ＜１．６
（３）０．７＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．０
（４）５０＜ν２
（５）３５＜ν３＜６０
の条件を満たし、８０度以上の画角を有することを特徴とする広角撮像レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の広角撮像レンズにおいて、
第３レンズの結像面側の屈折面が、光軸上では凹面形状を成し、周辺部では凸面形状を成す軸対称非球面であることを特徴とする広角撮像レンズ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の広角撮像レンズにおいて、
第１レンズと絞りとの間隔をＤ２、絞りと第３レンズとも間隔をＤ３としたときに、
（６）１．５＜Ｄ２／ｆ
（７）Ｄ３／ｆ＜０．２
であることを特徴とする広角撮像レンズ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の広角撮像レンズにおいて、
第１レンズの結像面側の曲率半径をｒ２、第１レンズと絞りとの間隔をＤ２としたときに、
（８）ｒ２／Ｄ２＜１．５
であることを特徴とする広角撮像レンズ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の広角撮像レンズと撮像素子を備えたカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を備えた撮像装置に好適な撮像レンズ、及びカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチメディアの進展は目覚しく、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子を備えた撮像装置、例えばデジタルスチルカメラや監視カメラ等が、小型軽量化が図られると共に急速に普及が進んでいる。こうした撮像装置に用いられる撮像レンズとして、小型化に有利な３枚構成の結像レンズ（トリプレット型レンズ）が広く用いられ、撮影範囲ができるだけ広く、より高画質，高解像度化の対応、および低コスト化が求められている。
【０００３】
従来、３枚構成の結像レンズとして各種の提案がなされており、レンズの材料をプラスチックとし、広画角で、明るいＦナンバーを有し、色収差を始めとする諸収差が良好に補正された結像レンズを目的に、物体側から順に、負，正，負レンズから構成される撮像レンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１のようにプラスチックを用いた撮像レンズでは、コスト低減に寄与できるが、形状精度がガラス製のレンズに比べて劣るため、高画質，高解像度化等に十分に対応できない。また、使用環境の温度変化によって屈折率やレンズ形状が変化するため、例えば車載用カメラ等に用いた場合に光学性能が不安定であるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、８０度以上の画角を有し、１００万画素以上の撮像素子にも対応可能な光学性能を有しながらも、使用環境の温度変化に安定な固体撮像素子用の広角撮像レンズ及びカメラモジュール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】
【０００７】
本発明の広角撮像レンズは、物体側より順に、凸面を物体側に向けたメニスカス形状をした負のパワーを有する第１レンズと、絞りと、両凸形状をした正のパワーを有する第２レンズと、両凹形状をした負のパワーを有する第３レンズとが配列して構成される３枚構成のレンズであって、前記第１レンズ乃至第３レンズのうちの少なくとも１面が非球面を有し、ｆをレンズ全系の焦点距離、ｆ１を第１レンズの焦点距離、ｆ２を第２レンズの焦点距離、ｆ３を第３レンズの焦点距離、ν２を第２レンズのアッベ数、ν３を第３レンズのアッベ数としたときに、
（１）２．０＜｜ｆ１｜／ｆ＜６．０
（２）０．６＜ｆ２／ｆ＜１．６
（３）０．７＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．０
（４）５０＜ν２
（５）３５＜ν３＜６０
の条件を満たし、８０度以上の画角を有することを特徴とする。
【０００８】
式（１）〜式（３）は、各レンズのパワーを制限する条件であり、上記構成によれば、式（１）の下限を超えると第１レンズのパワーが強くなり過ぎ、第１面の曲率半径が小さくなり、非点収差とコマ収差の補正が困難になる。また、式（１）の上限を超えた時は、第１レンズのパワーが弱くなり、レンズを小型化することが困難になる。さらに、式（２）の下限を超えると第２レンズのパワーが強くなり過ぎ、曲率半径が小さくなることにより、有効径が確保できなくなる。また、式（２）の上限を超えると第２レンズのパワーが弱くなりなり、色収差補正が困難になる。さらに、式（３）の下限を超えると第３のパワーが強くなり過ぎ、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難になる。また、式（３）の上限を超えると第３レンズのパワーが弱くなり、レンズの全長が長くなると共に、射出瞳距離が近くなり、固体撮像素子に入射する光束の角度が大きくなって受光感度が低下する。
【０００９】
さらに、式（４）及び式（５）は、色収差補正に関する条件であり、どちらかの条件を満たさない場合、色収差補正が困難になり、結像性能が落ちる。
【００１０】
また、本発明による広角撮像レンズは、第３レンズＬ３の結像面側の屈折面が、光軸上では凹面形状を成し、周辺部では凸面形状を成す軸対称非球面であることを特徴とする。
この発明によれば、第３レンズＬ３の結像面側の屈折面は非球面形状をしており、なおかつその非球面量（基準球面との差）が大きいことによって収差補正を十分に行うことが可能である。すなわち、この非球面量が小さく、周辺部で凸面形状にならない程度である場合には、画面の周辺部に於ける収差補正が充分に行われず像面湾曲や非点収差が残り、解像力が低下する。
【００１１】
また、本発明による広角撮像レンズは、第１レンズと絞りとの間隔をＤ２、絞りと第３レンズとも間隔をＤ３とした時に、
（６）１．５＜Ｄ２／ｆ
（７）Ｄ３／ｆ＜０．２
であることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、収差補正を十分に行うことが可能である。すなわち、式（６）の下限を超えてＤ２が小さくなった場合、第１レンズＬ１のパワーが強くなり過ぎ、収差補正のバランスが取れなくなる。また、式（７）の上限を超えてＤ３が大きくなった場合、画面周辺部の光束が面Ｒ４に入射する角度が大きくなり、この面で大きな収差が発生し、補正できなくなる。
【００１３】
また、本発明による広角撮像レンズは、第１レンズの結像面側の曲率半径をｒ２とした時に、
（８）ｒ２／Ｄ２＜１．５
であることを特徴とする。
この発明によれば、収差補正を十分に行うことが可能である。すなわち、式（８）の上限を超えてｒ２が大きくなった場合、画面周辺部の光束の面Ｒ２に対する入射角が大きくなり、この面で大きな収差が発生し、補正できなくなり、結果的に周辺部の解像度が低下する。
【００１４】
また、本発明のカメラモジュールは、前記記載の広角撮像レンズと撮像素子を備えたことを特徴とする。
前記の広角撮像レンズを用いることにより、８０度以上の画角を有し、メガピクセルに対応できる高解像でありながら、使用環境の温度変化に安定なカメラモジュールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる広角撮像レンズの実施形態を説明する。ここでは実施例を１例挙げるが、これに限定されるものではない。
【実施例】
【００１６】
図１は広角撮像レンズの一実施例を示す概略構成図であり、広角撮像レンズの具体的な数値構成は表１，表２に示す。なお、表１はレンズデータを示し、表２は非球面データを示す。図２は広角撮像レンズの諸収差を示し、同図（ａ）はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、ｇ線（４３５．４ｎｍ）、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）の波長における球面収差によって示される色収差、同図（ｂ）は比点収差を示し、符合Ｓは球欠的像面に対する収差、符合Ｔは子午的像面に対する収差を表す。図２（ｃ）は歪曲収差を示している。なお、歪曲収差量を示す横軸の単位はパーセント（％）、他の収差量を示す横軸の単位はｍｍである。
【００１７】
なお、実施例において、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ２は第２レンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離、Ｒは各レンズ面の曲率半径、Ｄはレンズ厚または空気間隔（以降、間隔と表示する）、Ｎｄは屈折率、Ｖｄはアッベ数を示す。また、［Ｒ○］の表示は物体側から順に数えられた各レンズ等に対応する面（面番号）を示す。
【００１８】
【表１】
2005258180.tif 000003
【００１９】
【表２】
2005258180.tif 000004
また、実施例で使用される非球面は次の式で与えられる。
【００２０】
【数１】
2005258180.tif 000005
但し、ｒは光軸からの距離、ｚは曲面の座標値、Ｋは円錐定数、ｃは面の近似的曲率、Ａ４は４次の非球面係数、Ａ６は６次の非球面係数、Ａ８は８次の非球面係数、Ａ１０は１０次の非球面係数を示す。また、非球面係数を示す数値表示において、［Ｅ−○○］の表示は１０の−○○乗を示す。
この広角撮像レンズの設計仕様を表３に示す。
【００２１】
【表３】
2005258180.tif 000006
図１において、広角撮像レンズは図中左側となる物体側より順に、凸面を物体側に向けたメニスカス形状をした負のパワーを有する第１レンズＬ１と、絞りＳと、両凸形状をした正のパワーを有する第２レンズＬ２と、両凹形状をした負のパワーを有する第３レンズＬ３と、カバーガラスＬ４と、撮像素子としてのＣＣＤ１（図は、ＣＣＤの撮像面を示している）とが配列して構成される。第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３の６つのレンズ面のうち面Ｒ２、Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６及び面Ｒ７の５面が非球面で構成されている。なお、設計時にはカバーガラスＬ４を含む光学系全体として収差を補正する。また、この設計例では５つの面を非球面としているが、それらを球面とした設計も可能である。しかし、十分な光学性能を得るためには、第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３の６つのレンズ面のうち少なくとも１面が非球面であることが必要である。
【００２２】
このとき、以下の式（１）〜（５）の条件を満たすように、第１レンズ〜第３レンズのパワーを配分することにより、良好な結像性能と十分なバックフォーカス（像面から射出瞳までの距離）を得ることができる。
（１）２．０＜｜ｆ１｜／ｆ＜６．０
（２）０．６＜ｆ２／ｆ＜１．６
（３）０．７＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．０
（４）５０＜ν２
（５）３５＜ν３＜６０
【００２３】
式（１）〜式（３）は、各レンズのパワーを制限する条件であり、上記構成によれば、式（１）の下限を超えると（｜ｆ１｜／ｆが２．０以下になると）第１レンズＬ１のパワーが強くなり過ぎ、第１面の曲率半径が小さくなり、非点収差とコマ収差の補正が困難になる。また、式（１）の上限を超えると（｜ｆ１｜／ｆが６．０以上になると）第１レンズＬ１のパワーが弱くなり、レンズを小型化することが困難になる。さらに、式（２）の下限を超えると（ｆ２／ｆが０．６以下になると）第２レンズＬ２のパワーが強くなり過ぎ、曲率半径が小さくなることにより、有効径が確保できなくなる。また、式（２）の上限を超えると（ｆ２／ｆが１．６以上になると）第２レンズＬ２のパワーが弱くなりなり、色収差補正が困難になる。さらに、式（３）の下限を超えると（｜ｆ３｜／ｆが０．７以下になると）第３レンズＬ３のパワーが強くなり過ぎ、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難になる。また、式（３）の上限を超えると（｜ｆ３｜／ｆが２．０以上になると）第３レンズＬ３のパワーが弱くなり、レンズの全長が長くなると共に、射出瞳距離が近くなり、ＣＣＤ１に入射する光束の角度が大きくなって受光感度が低下する。
【００２４】
また、式（４）及び式（５）は、色収差補正に関する条件であり、式（４）及び式（５）の条件を同時に満たせば、色収差を適正に補正することができ、所望の結像性能が確保できる。また、式（４）及び式（５）の条件の内、少なくともどちらか一方の条件を満たさない場合は、色収差の補正が困難となり、結像性能が落ちる。
【００２５】
なお、上記の式（１）〜（３）に対応する以下の式（１１）〜（１３）の条件を満たせば、より良好な結像性能を得ることができる。
（１１）２．５＜｜ｆ１｜／ｆ＜５．０
（１２）０．７＜ｆ２／ｆ＜１．４
（１３）０．８＜｜ｆ３｜／ｆ＜１．６
【００２６】
また、上記の式（１）〜（３）に対応する以下の式（２１）〜（２３）の条件を満たせば、さらに一層良好な結像性能を得ることができる。
（２１）３．０＜｜ｆ１｜／ｆ＜４．０
（２２）０．８＜ｆ２／ｆ＜１．２
（２３）１．０＜｜ｆ３｜／ｆ＜１．４
【００２７】
また、上記の式（４），式（５）に対応する以下の式（１４），式（１５）の条件を同時に満たせば、色収差をより良好に補正することができる。
（１４）５５＜ν２
（１５）３５＜ν３＜５０
【００２８】
また、実施例では、面Ｒ７が、光軸上では凹面形状を成し、周辺部では凸面形状を成しており、その非球面量（基準球面との差）が大きいことを表している。この非球面の作用により、周辺部の収差補正が効果的に行われ、高い光学性能を得ている。
【００２９】
また、本実施例では、第１レンズと絞りとの間隔をＤ２、絞りと第３レンズとも間隔をＤ３とした時に、
（６）１．５＜Ｄ２／ｆ
（７）Ｄ３／ｆ＜０．２
を満たしている。
式（６）を満たすことにより、第１レンズＬ１のパワーを押さえ、収差補正のバランスを取ることが出来る。また、式（７）を満たすことにより、画面周辺部の光束が面Ｒ４に入射する角度を押さえることができ、良好な光学性能を実現している。
【００３０】
また、本実施例では、第１レンズの結像面側の曲率半径をｒ２とした時に、
（８）ｒ２／Ｄ２＜１．５
を満たしており、画面周辺部の光束の面Ｒ２に対する入射角を小さく保っており、良好な光学性能を実現している。
【００３１】
なお、このように構成された広角撮像レンズ（Ｌ１〜Ｌ３）とカバーガラスＬ４及びＣＣＤ１とでカメラモジュール１０が構成される。さらに、カメラモジュール１０に図示しない鏡筒やハウジング及び電子部品等を構成することにより、例えばデジタルスチルカメラなどの小型カメラとなる。
【００３２】
本実施形態によれば、８０度以上の画角を有し、メガピクセルに対応できる高解像でありながら、使用環境の温度変化に安定な広角撮像レンズ、及びこの広角撮像レンズを備えたカメラモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の広角撮像レンズの概略構成図。
【図２】広角撮像レンズの諸収差図。
【符号の説明】
【００３４】
１…撮像素子としてのＣＣＤ、１０…カメラモジュール、Ｌ１…広角撮像レンズを構成する第１レンズ、Ｌ２…広角撮像レンズを構成する第２レンズ、Ｌ３…広角撮像レンズを構成する第３レンズ、Ｌ４…カバーガラス、Ｒ１，Ｒ２…第１レンズのレンズ面、Ｒ４，Ｒ５…第２レンズのレンズ面、Ｒ６，Ｒ７…第３レンズのレンズ面、Ｓ…絞り。
【図１】
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【図２】
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