(57)【要約】【課題】  １枚レンズで、光学長を短くし、像面への入射光線の傾斜角が小さく、画質に問題が少なく、製造コストの低い構成の撮像レンズを提供すること。【解決手段】  少なくとも第２面が非球面である１枚の両凸レンズで構成され、条件：（１）０．４≦Ｒ１／ｆ≦０．１７（Ｒ１は第１面の曲率半径）（２）０．００８≦Ｌ／ｆ≦０．１７（Ｌはレンズトップから絞り位置までの距離）（３）Ｔ／ｆ≦１（ただし、Ｔはレンズの中心厚さとする）を満たすこと。また更に、少なくともレンズの片面の、レンズ有効径内におけるレンズ中心からの形状変位量ΔＺを、±０．０５ｍｍ  以内とし、該面にＡＲコートを施したこと。また更に、レンズ面に赤外線カットフィルター膜を設けたこと。【選択図】  図１
2009282139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第２面が非球面である１枚の両凸レンズで構成され、下記の条件：
（１）０．４≦Ｒ１／ｆ≦０．１７（ただし、Ｒ１は第１面の曲率半径とする）
（２）０．００８≦Ｌ／ｆ≦０．１７（ただし、Ｌはレンズトップから絞り位置までの距離とする）
（３）Ｔ／ｆ≦１（ただし、Ｔはレンズの中心厚さとする）
を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
少なくともレンズの片面の、レンズ有効径内におけるレンズ中心からの形状変位量ΔＺを  ±０．０５ｍｍ  以内とすると共に、少なくとも前記片面にＡＲコートを施した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】
レンズの少なくともいずれかの面に、赤外線カットフィルター膜が設けられていることを特徴とする請求項２の撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像レンズに関する。更に詳しくは、携帯用などの小型機器に搭載する電子カメラ用に好適な、１枚構成のレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等のモバイル機器やパソコンに内蔵されて用いられる小型撮像モジュールにおいては、小型であると同時に画質の優れたレンズが要求されている。撮像レンズに関する従来技術の文献を以下に例示してそれぞれを説明する。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６１１５５８号公報（以下従来例１とする）
【特許文献２】特許第３３９３１８６号公報（以下従来例２とする）
【特許文献３】特開２０００−２４９９１１号公報（以下従来例３とする）
【特許文献４】特開２００１−２９６４７３号公報（以下従来例４とする）
【０００４】
従来例１（特許第３６１１５５８号公報）および従来例２（特許第３３９３１８６号公報）のレンズ構成：いずれも、小型化、コスト低減および結像画質を追及した結果としているが、２枚のメニスカスレンズで構成された撮像レンズの発明を記載している。しかし２枚構成であるから、結局光学長が長くなり、コストも高くなる。
【０００５】
従来例３（特開２０００−２４９９１１号公報）のレンズ構成：単レンズ構成であるが、光学特性を満足させるために光学長を大きくしており（光学長即ち前面絞りから像面までの距離を焦点距離で割った商の値が、実施例１，２でそれぞれ１．８０，１．９２となり大きい）、カメラモジュールの厚さが増して、搭載機器の小型化ができない。
【０００６】
従来例４（特開２００１−２９６４７３号公報）のレンズ構成：これも単レンズ構成であり、第１面を凹面としたメニスカスレンズを用いている。そのため光学長は短くできるが、画像周辺部に向かう主光線はメニスカスレンズのため大きな屈折を起こさず、画像端での主光線の傾角が大きいままであり（画角がほぼそのまま主光線入射角となる）、その結果画像の周辺部の歪曲が増加する（画像周辺部がひずむ現象をＴＶＤｔという）上、受光ＩＣが光を受光し難くなったり、赤外線フィルタを通過することによる色ずれが大きくなるなど、画質に問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、１枚レンズであって、しかも光学長（レンズの物体側の端面から像面までの距離）を比較的短くし、かつ画質に問題が少なく、製造コストの低い構成の撮像レンズを提供しようとすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撮像レンズは、下記の〔１〕〜〔３〕の特徴のいずれかを有する。
〔１〕少なくとも第２面が非球面である１枚の両凸レンズで構成され、下記の条件：
（１）０．４≦Ｒ１／ｆ≦０．１７（ただし、Ｒ１は第１面の曲率半径とする）
（２）０．００８≦Ｌ／ｆ≦０．１７（ただし、Ｌはレンズトップから絞り位置までの距離とする）
（３）Ｔ／ｆ≦１（ただし、Ｔはレンズの中心厚さとする）
を満たすこと。
〔２〕前記〔１〕において更に、少なくとも前記レンズの片面の、レンズ有効径内におけるレンズ中心からの形状変位量ΔＺを  ±０．０５ｍｍ  以内とすると共に、少なくとも前記片面にＡＲコートを施したこと。
〔３〕前記〔２〕において、レンズの少なくともいずれかの面に、更に赤外線カットフィルター膜が設けられていること。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撮像レンズは、〔課題を解決する手段〕に示した第１の特徴〔１〕により、光学長が短くても比較的画角を狭くでき、小型でしかも画質がよく歪曲も少なく（ＴＶＤｔが小さい）、ＩＣへの光線入射角も過大でなく、加工コストも低い撮像レンズを提供できる効果がある。また第２の特徴〔２〕によりレンズ面がフラットに近くなり、反射防止皮膜の性能をレンズの有効径の面内で均一化ずることができる。また更に第３の特徴〔３〕により、従来別部品であった赤外線カットフィルターを省略し、コストダウンと共に光学長を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の撮像レンズにおいては、単レンズを用い、その第１面（物体側のレンズ面）の曲率半径Ｒ１を、コマ収差の補正（曲率半径を小さくするのがよい）と加工の困難性および周辺光の入光性（曲率半径が小さいと加工し難いし、周辺光がレンズに入らなくなる）を考慮して適正な範囲、即ち  ０．４≦Ｒ１／ｆ≦２（ｆは焦点距離）を設けた。また少なくとも第２面（像側のレンズ面）Ｒ２を非球面とし、画像周辺の収差を補正した。また絞りとレンズの第１面との間に距離Ｌをとって  ０．００８≦Ｌ／ｆ≦０．１７  とし、狭い画角ながら光線を早い段階で広げ、受光ＩＣへの主光線入射角を低減させた。またレンズの中心厚を抑えて  Ｔ／ｆ≦１  とし、光学長を短くした。また少なくともレンズ片面における有効径内の中心からの形状変位量を  ±０．０５ｍｍ以内とし、レンズの反射防止膜厚を均一にし、画像周辺部の暗さを緩和した。これは赤外線カットフィルター膜をコーティングする場合にも有効である。以下各実施例にて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の実施例１の撮像レンズの構成を示す断面図である。物体側である左方から順に、１は絞り、２は追跡に用いた光線、３は単体であるレンズで、各面には必要に応じて反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされている。４は平行平面である赤外線（Ｉｒ）カットフィルターガラス、５は結像面で受光ＩＣの感光面となる。６は主光線の最大傾斜角である。またＬは絞りとレンズ３の第１面の凸面（レンズトップ）との間隔、Ｔはレンズの中心部の厚さ、Δｚは光軸から高さｈだけ隔たった位置でのレンズ表面のｚ軸方向（ｚは光軸方向であり原点を面と光軸の交点とし右方が正）への変位量である。光学長ＴＴＬは絞り１から結像面５までの実長である。
【００１２】
実施例１のレンズの設計諸元を〔表１〕、〔表２〕に示す。〔表１〕、〔表１〕はそれぞれ同じ表の一部であるが、紙幅の関係で２段に分けて示したものである。また、レンズ面（非球面）の形状を決定する各係数の定義を〔数１〕の諸式により示す。ｘ，ｙは光軸に直角な方向の座標で、ｃは面の中心曲率、Ｒは曲率半径である。全ての長さの単位はｍｍである。これらの計算結果により、実施例１の撮像レンズは、第１に光学長が十分に短いこと、第２に主光線の最大傾き角も十分に小さいこと、第３にレンズ面の凹凸量（ＭＡＸΔｚ）も小さいことが示されている。また光学長を焦点距離で割った商は１．６２３となり、従来例３よりもかなり小さい。なおレンズの第１面は球面でも主光線入射角や光学長等の基本性能には大きな影響はないが、適度な非球面とすることによって、周辺画質を向上させている。
【００１３】
【表１】
2009282139.tif 000003
f=1.69mm  Fno=3.16  TTL(光学長)=2.03mm 
L=0.25mm  T=0.5mm  Y=61.1°
最大主光線傾き角 25.25°  *Y:画角
【表２】
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【００１４】
【数１】
2009282139.tif 000005
【実施例２】
【００１５】
図２は本発明の撮像レンズの実施例２の断面図である。実施例１との相違は、単体部品としての赤外線カットフィルターガラスを省略し、レンズ３のいずれかの面に赤外線カットフィルターの薄膜（図示せず）を直接コーティングしたことにある。このため、レンズ面の形状は変わらないが、レンズ第２面と結像面５との距離を、赤外線（Ｉｒ）カットフィルターガラス４が無いことに相当する分だけ接近させ、全体の光学長を短くしている。これは、〔課題を解決するための手段〕の〔２〕の特徴によりレンズ面の大幅な凹凸を避け、反射防止膜や赤外線カットフィルター膜をレンズ３の有効径内で均一にコートすることを可能にした結果である。
【００１６】
実施例２のレンズの設計諸元を〔表３〕、〔表４〕に示す。レンズ面の非球面形状を現す式は〔数１〕と同じであるので記載を省略する。なお実施例１と同様に、レンズの第１面を非球面とすることによって周辺画質を向上させている。
【００１７】
【表３】
2009282139.tif 000006
f=1.69mm  Fno=3.16  TTL(光学長)=1.93mm 
L=0.25mm  T=0.5mm  Y=61.1°
最大主光線傾き角 25.25°  *Y:画角
【表４】
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【００１８】
図３〜図６は、実施例１および実施例２の撮像レンズの計算上の性能を示す図である。図３の（１）は非点収差のグラフ、（２）は歪曲収差のグラフである。図４はＭＴＦ（縦軸）を示す図で、横軸に像高をとってある。図５は球面収差を示す図、図６は画像上の歪曲収差を画像上の格子点のイメージで示した図である。これらの結果から、実施例１および実施例２の撮像レンズは、小型機器に搭載するための実用的に十分な画像品質を有することが確認できた。
【実施例３】
【００１９】
図７は本発明の実施例３の撮像レンズの構成を示す断面図である。符号は実施例１と同様で、１は絞り、２は追跡に用いた光線、３は単体レンズで、各面には必要に応じて反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされている。４は平行平面の赤外線（Ｉｒ）カットフィルターガラス、５は結像面で受光ＩＣの感光面となる。６は主光線の最大傾斜角である。またＬは絞りとレンズ３の第１面の凸面（レンズトップ）との間隔、Ｔはレンズの中心部の厚さ、Δｚは光軸から高さｈだけ隔たった位置でのレンズ表面のｚ軸方向（ｚは光軸方向であり原点を面と光軸の交点とし右方が正）への変位量である。光学長ＴＴＬは絞り１から結像面５までの実長である。
【００２０】
実施例３のレンズの設計諸元を〔表５〕、〔表６〕に示す。〔表５〕、〔表６〕はそれぞれ同じ表の一部であるが、紙幅の関係で２段に分けて示したもので、これは各量の意味を含めて実施例１の場合と同じである。また、レンズ面（非球面）の形状を決定する各係数の定義も実施例１と同じく〔数１〕の諸式により示す。これらの計算結果により、実施例３の撮像レンズは、実施例１のレンズよりも更に光学長が短く、主光線の最大傾き角は実施例１と同程度であり、レンズ面の凹凸量（ＭＡＸΔｚ）も十分小さいことがわかる。また光学長を焦点距離で割った商も１．２０１であり十分小さい。
【００２１】
【表５】
2009282139.tif 000008
f=1.22mm  Fno=3.0  TTL(光学長)=1.98mm 
L=0.25mm  T=0.5mm  Y=62.15°
最大主光線傾き角 25.29°  *Y:画角
【表６】
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【実施例４】
【００２２】
図８は本発明の撮像レンズの実施例４の断面図である。実施例３との相違は、単体部品としての赤外線カットフィルターガラスを省略し、レンズ３のいずれかの面に赤外線カットフィルターの薄膜（図示せず）を直接コーティングしたことにある。このため、レンズ面の形状は変わらないが、レンズ第２面と結像面５との距離を、赤外線（Ｉｒ）カットフィルターガラス４が無いことに相当する分だけ接近させ、全体の光学長を短くしている。これは、〔課題を解決するための手段〕の〔２〕の特徴によりレンズ面の大幅な凹凸を避け、反射防止膜や赤外線カットフィルター膜をレンズ３の有効径内で均一にコートすることを可能にした結果である。
【００２３】
実施例４のレンズの設計諸元を〔表７〕、〔表８〕に示す。レンズ面の非球面形状を現す式は〔数１〕と同じであるので記載を省略する。
【００２４】
【表７】
2009282139.tif 000010
f=1.22mm  Fno=3.0  TTL(光学長)=1.88mm 
L=0.25mm  T=0.5mm  Y=62.15°
最大主光線傾き角 25.29°  *Y:画角
【表８】
2009282139.tif 000011
【００２５】
図９〜図１２は、実施例３および実施例４の撮像レンズの計算上の性能を示す図である。図９の（１）は非点収差のグラフ、（２）は歪曲収差のグラフである。図１０はＭＴＦ（縦軸）を示す図で、横軸に像高をとってある。図１１は球面収差を示す図、図１２は画像上の歪曲収差を画像上の格子点のイメージで示した図である。これらの結果から、実施例３および実施例４の撮像レンズは、小型機器に搭載するための実用的に十分な画像品質を有することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の撮像レンズは、小型であってＩＣ面への光線入射角も小さく、低コストで製造できる要件も備えているので、小型機器に搭載するカメラモジュールに適し、産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の撮像レンズの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２の撮像レンズの構成を示す断面図である。
【図３】実施例１および実施例２の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、（１）は非点収差のグラフ、（２）は歪曲収差のグラフである。
【図４】実施例１および実施例２の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、縦軸はＭＴＦ、横軸は像高である。
【図５】実施例１および実施例２の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、球面収差のグラフである。
【図６】実施例１および実施例２の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、画像上の歪曲収差を格子点イメージで示した図である。
【図７】本発明の実施例３の撮像レンズの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例４の撮像レンズの構成を示す断面図である。
【図９】実施例３および実施例４の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、（１）は非点収差のグラフ、（２）は歪曲収差のグラフである。
【図１０】実施例３および実施例４の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、縦軸はＭＴＦ、横軸は像高である。
【図１１】実施例３および実施例４の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、球面収差のグラフである。
【図１２】実施例３および実施例４の撮像レンズの計算上の性能を示す図で、画像上の歪曲収差を格子点イメージで示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  絞り
２  光線
３  レンズ
４  赤外線カットフィルターガラス
５  結像面
６  主光線の最大傾き角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図７】
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