JP2009098513A - ４枚構成小型撮像レンズ、およびカメラモジュールならびに撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全長の短縮化の中で、量産を考慮しレンズ系の厚さＤＬを所定の範囲内に保ちつつ良好な光学性能を維持すること。
【解決手段】物体側の面が光軸近傍において凸面とされた正の第１レンズＬ１と、像側の面が光軸近傍において凹面とされた負の第２レンズＬ２と、光軸近傍において負のパワーを有する第３レンズＬ３と、両面が非球面形状であると共に像側の面が周辺部で凸形状とされた第４レンズＬ４とを備え、かつ以下の条件式を満足する。ｆは全体の焦点距離、ｆ３は第３レンズＬ３の焦点距離、ＤＬはレンズ系の厚さを示す。
−１．５≦ｆ／ｆ３≦−０．００５ ……（１）
０．８０≦ＤＬ／ｆ≦０．９７ ……（２）
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子上に被写体の光学像を結像させる４枚構成小型撮像レンズ、およびその４枚構成小型撮像レンズにより形成された光学像を撮像信号に変換するカメラモジュール、ならびにその４枚構成小型撮像レンズを搭載して撮影を行うデジタルスチルカメラやカメラ付き携帯電話機および情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）等の撮像装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルスチルカメラが急速に普及している。また、携帯電話に画像入力用のカメラモジュールが搭載されることも多くなっている。このような撮像機能を有する機器には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が用いられている。近年、これらの撮像素子のコンパクト化が進み、撮像機器全体ならびにそれに搭載される撮像レンズにも、コンパクト性が要求されている。また同時に、撮像素子の高画素化も進んでおり、撮像レンズの高解像、高性能化が要求されている。

このような要求に対しては、例えば、コンパクト化（光軸方向の低背化）およびローコスト化、高解像化を図るためにレンズ枚数を４枚構成とし、高性能化を図るために、非球面を積極的に用いることが考えられる。特許文献１ないし４には、そのような４枚構成で非球面を用いた撮像レンズが開示されている。

特開２００４−３０２０５７号公報 特開２００７−１７９８４号公報 特開２００２−２２８９２２号公報 米国特許第６，９１７，４７９号明細書

上述のような撮像機器においは、量産を考慮し、また光学性能の劣化を最小限にしつつ、カメラモジュール全体の光軸方向の長さ（＝高さ）を小さくする要求がある。しかしながら、レンズバック（レンズの最も像側の位置から像面までの距離）を単純に小さくしすぎると一般的に、光線の射出角度の規格や最終レンズ面でのキズ・異物などの外観上の規格を満足することが厳しくなってしまう。また、レンズ系の厚さＤＬ（ＤＬ：レンズ全厚さ＝最も物体側のレンズ面の頂点から最も像側のレンズ面の頂点までの距離）を単純に小さくしすぎると、各レンズ要素の中心厚Ｄを小さくしすぎたり、非球面の効果を強くしすぎる必要がでてきて、レンズ形状による成型時の内部歪みの発生、軸ずれ倒れ、外観規格による製造適正の悪化が起きてしまう。従って、全長の短縮化を行う上で、レンズバック、レンズ系の厚さＤＬ、各レンズ要素の中心厚などを小さくしつつも、それらを適切な条件でバランス良く組み合わせ、量産時に良好な光学性能を維持する必要がある。

上記特許文献１に記載の撮像レンズは、絞りが第２レンズの後ろ側にあるため、全長短縮化を行うと、光線の射出角度が急になりやすいという問題がある。また、特許文献２には様々な種類の４枚構成の撮像レンズが開示されているが、個々の構成例について十分に最適な設計がなされているとは言い難い。例えば焦点距離が小さいタイプの実施例（４前後の値を示すもの）に関しては、焦点距離に対する全長の比が１．２５より大きい。それ以外の実施例はレンズが大きく、小型化に対する中心厚などの製造性が十分考慮されていないと思われる。また、特許文献３および特許文献４に記載の撮像レンズは、実施例がいずれも、焦点距離、全長、およびレンズ厚が大きいため、近年の撮像素子の小型化に対する中心厚などの製造性が十分考慮されていないと思われる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、非球面を用いて全長の短縮化と共に高い結像性能を維持しつつ、製造適正の良いレンズ系を実現できるようにした４枚構成小型撮像レンズ、およびその４枚構成小型撮像レンズを搭載して高解像の撮像信号を得ることができるカメラモジュールならびに撮像装置を提供することにある。

本発明の４枚構成小型撮像レンズは、物体側の面が光軸近傍において凸面とされた正のパワーを有する第１レンズと、像側の面が光軸近傍において凹面とされた負のパワーを有する第２レンズと、光軸近傍において負のパワーを有する第３レンズと、両面が非球面形状であると共に、像側の面が周辺部で凸形状とされた第４レンズとを備え、かつ以下の条件式を満足するように構成されているものである。
−１．５≦ｆ／ｆ３≦−０．００５ ……（１）
０．８０≦ＤＬ／ｆ≦０．９７ ……（２）
ただし、
ｆ：全体の焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ＤＬ：第１レンズの物体側面頂点から第４レンズの像側面頂点までの光軸上の距離
とする。

本発明の４枚構成小型撮像レンズでは、全体として４枚というレンズ構成において、レンズ系の厚さＤＬを適切な範囲に保ちつつ、非球面を効率的に用いて各レンズ形状の最適化を図り、また所定の条件式を満足してレンズ構成の最適化を図ることで、製造性を考慮しつつ、全長の短縮化と共に高い結像性能が得られる。
そして、さらに、次の好ましい構成を適宜選択的に採用して満足することで、製造性を考慮しつつ、全長の短縮化や結像性能に関してさらに有利なものとすることができる。

本発明の４枚構成小型撮像レンズにおいて、以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。
１５≦ν１−（ν２＋ν３＋ν４）／３≦４５ ……（３）
０．７≦｜Ｒ７／Ｒ８｜≦３．０ ……（４）
１．２≦ｆ／ｆ１≦２．３ ……（５）
５≦（ν１−ν２−ν３＋ν４）／４≦３０ ……（６）
ただし、
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ν３：第３レンズのアッベ数
ν４：第４レンズのアッベ数
Ｒ７：第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ８：第４レンズの像側の面の近軸曲率半径
ｆ：全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
とする。

本発明の４枚構成小型撮像レンズは、光軸上において第１レンズの物体側の面の外縁位置よりも物体側に絞りが配置されていても良い。
この場合において、第１レンズが光軸近傍において両凸形状であり、第４レンズが光軸近傍において負のパワーを有していても良い。また、第３レンズが光軸近傍において、物体側の面が凹形状であると共に像側の面が凸形状であり、第４レンズが光軸近傍において、物体側の面が凸形状であると共に像側の面が凹形状であっても良い。

本発明の４枚構成小型撮像レンズはまた、第１レンズよりも像側に絞りが配置されていても良い。なお、ここでいう「第１レンズよりも像側」とは、光軸上において、第１レンズの物体側の面の外縁位置もしくは像側の面の外縁位置よりも像側の位置であることをいう。
この場合において、第４レンズは光軸近傍において正のパワーを有していることが好ましい。これにより、全長の短縮化に有利となる。
また、この場合において、第３レンズが光軸近傍において、物体側の面が凹形状であると共に像側の面が凸形状であり、第４レンズが光軸近傍において、物体側の面が凸形状であると共に像側の面が凹形状であっても良い。また、第１レンズが物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズであっても良い。

本発明によるカメラモジュールは、本発明の４枚構成小型撮像レンズと、この４枚構成小型撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明によるカメラモジュールでは、本発明の４枚構成小型撮像レンズによる高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。また、また、本発明による４枚構成小型撮像レンズは全長短縮化が図られているので、４枚構成小型撮像レンズと組み合わせたカメラモジュール全体として小型化が図られる。

本発明による撮像装置は、本発明によるカメラモジュールを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明のカメラモジュールによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られ、その撮像信号に基づいて高解像の撮影画像が得られる。

本発明の４枚構成小型撮像レンズによれば、全体として４枚というレンズ構成において、レンズ系の厚さＤＬを適切な範囲に保ちつつ、非球面を効率的に用いて各レンズ形状の最適化を図り、また所定の条件式を満足してレンズ構成の最適化を図るようにしたので、全長の短縮化と共に高い結像性能を維持しつつ、製造適正の良いレンズ系を実現できる。

また、本発明のカメラモジュールによれば、全長の短縮化と共に高い結像性能を有する上記本発明の４枚構成小型撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、モジュール全体としての小型化を図れると共に高解像の撮像信号を得ることができる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明のカメラモジュールを搭載するようにしたので、カメラ部分の小型化を図れると共に高解像の撮像信号を得て、その撮像信号に基づいて高解像の撮影画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズ（以下、単に「撮像レンズ」という。）の第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図１６，図３１）のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２ないし第１５の数値実施例（図１７〜図３０および図３２〜図４５）のレンズ構成に対応する第２ないし第１５の構成例の断面構成を、図２〜図１５に示す。図１〜図１５において、符号Ｒｉは、最も物体側のレンズ要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じであるため、以下では、図１に示した撮像レンズの構成例を基本にして説明し、必要に応じて図２〜図１５の構成例についても説明する。

本実施の形態に係る撮像レンズは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた各種撮像機器、特に、比較的小型の携帯端末機器、例えばデジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話機、およびＰＤＡ等に用いて好適なものである。この撮像レンズは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４とを備えている。この撮像レンズの結像面（撮像面）Ｓimgには、ＣＣＤなどの撮像素子（図示せず）が配置される。第４レンズＬ４と結像面（撮像面）Ｓimgとの間には、撮像面を保護するためのカバーガラス、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの光学部材ＣＧが配置されていても良い。

この撮像レンズはまた、絞りＳｔを有している。絞りＳｔは、光学的な開口絞りであり、最も物体側に配置されたいわゆる「前側絞り」であることが好ましい。ここで、「最も物体側」とは、光軸上において、第１レンズＬ１の物体側の面の外縁位置Ｅ（図１参照）よりも物体側という意味であり、例えば、光軸上において、第１レンズＬ１における物体側の面頂点位置と、第１レンズＬ１における物体側の面の外縁位置Ｅとの間に配置される場合を含む意味である。

ただし、絞りＳｔを第１レンズＬ１よりも像側に配置したいわゆる「中絞り」であっても良い。例えば第１２〜１４の構成例（図１２〜図１４）のように、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に配置することも可能である。ここでいう「第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間」とは、光軸上において、第１レンズＬ１の物体側の面の外縁位置もしくは像側の面の外縁位置と第２レンズＬ２の物体側の面の外縁位置との間のことをいう。当然、光軸上で第１レンズＬ１の像側の面頂点位置近傍に絞りＳｔが配置される場合や第２レンズＬ２の物体側の面頂点位置近傍に絞りＳｔが配置される場合をも含む意味である。

この撮像レンズは、第４レンズＬ４の両面が非球面形状とされている。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３のそれぞれについても、少なくとも１面に非球面を含んでいることが好ましい。

第１レンズＬ１は、正のパワーを有している。第１レンズＬ１は、物体側の面が光軸近傍において凸面とされている。第１レンズＬ１は、像側の面が光軸近傍において凸形状とされ、光軸近傍において両凸形状であることが好ましい。ただし、第１１〜１３の構成例（図１１〜図１３）のように、像側の面を光軸近傍において凹形状とし、光軸近傍において物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとすることも可能である。

第２レンズＬ２は、負のパワーを有している。第２レンズＬ２は、像側の面が光軸近傍において凹面とされている。第２レンズＬ２は、物体側の面が光軸近傍において凸形状とされ、光軸近傍において物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズであることが好ましい。

第３レンズＬ３は、光軸近傍において負のパワーを有している。第３レンズＬ３は、光軸近傍においてメニスカス形状であることが好ましい。ただし、第１２の構成例（図１２）のように、両凹形状にすることも可能である。第１の構成例（図１）では、第３レンズＬ３は、光軸近傍において、物体側の面が凸面であると共に像側の面が凹面のメニスカス形状とされている。第２〜第１１および第１３〜第１５の構成例（図２〜図１１および図１３〜図１５）では、第３レンズＬ３は、光軸近傍において、物体側の面が凹面であると共に像側の面が凸面のメニスカス形状とされている。

第４レンズＬ４は、像側の面が、光軸近傍では像側に凹形状で、周辺部では像側に凸形状となるような非球面とされていることが好ましい。第４レンズＬ４は、例えば、物体側の面が光軸近傍において凸面であると共に像側の面が凹面のメニスカス形状とされていることが好ましい。図１の第１の構成例では、第４レンズＬ４は両凹形状とされているが、その他の構成例ではメニスカス形状とされている。

第４レンズＬ４は、他のレンズ要素の構成に応じて、光軸近傍において正または負のパワーを適宜選択することが好ましい。例えば、この撮像レンズにおいて、絞り位置が中絞りである場合、第４レンズＬ４の近軸パワーを正にすると、全長の短縮化に有利となる。また、第４レンズＬ４の近軸パワーを正にし、第１レンズＬ１の形状をメニスカス形状にすると、全長の短縮化に有利となると共に、球面収差や像面湾曲を補正しやすくなる。

この撮像レンズは、以下の条件式（１）〜（２）を満足している。
−１．５≦ｆ／ｆ３≦−０．００５ ……（１）
０．８０≦ＤＬ／ｆ≦０．９７ ……（２）
ただし、
ｆ：全体の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ＤＬ：第１レンズＬ１の物体側面頂点から第４レンズＬ４の像側面頂点までの光軸上の距離（図１参照）
とする。

また、以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。
１５≦ν１−（ν２＋ν３＋ν４）／３≦４５ ……（３）
０．７≦｜Ｒ７／Ｒ８｜≦３．０ ……（４）
１．２≦ｆ／ｆ１≦２．３ ……（５）
５≦（ν１−ν２−ν３＋ν４）／４≦３０ ……（６）
ただし、
ν１：第１レンズＬ１のアッベ数
ν２：第２レンズＬ２のアッベ数
ν３：第３レンズＬ３のアッベ数
ν４：第４レンズＬ４のアッベ数
Ｒ７：第４レンズＬ４の物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ８：第４レンズＬ４の像側の面の近軸曲率半径
ｆ：全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離
とする。

また、以下の条件を選択的に満足することが好ましい。
０．２≦Ｄ４／ｆ≦０．２５ ……（７）
ただし、
ｆ：全体の焦点距離
Ｄ４：光軸上における第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間隔
とする。

図６２は、本実施の形態に係る撮像レンズを組み込んだカメラモジュールの一構成例を示している。また、図６３（Ａ），（Ｂ）は、図６２のカメラモジュールを搭載した撮像装置の一例として、カメラ付き携帯電話機を示している。

図６３（Ａ），（Ｂ）に示したカメラ付き携帯電話機は、上部筐体２Ａと下部筐体２Ｂとを備え、両者が図６３（Ａ）の矢印方向に回動自在に構成されている。下部筐体２Ｂには、操作キー２１などが設けられている。上部筐体２Ａには、カメラ部１（図６７（Ｂ））および表示部２２（図６３（Ａ））などが設けられている。表示部２２は、ＬＣＤ（液晶パネル）やＥＬ（Electro-Luminescence）パネルなどの表示パネルによって構成されている。表示部２２は、折りたたみ時に内面となる側に配置されている。この表示部２２には、電話機能に関する各種メニュー表示のほか、カメラ部１によって撮影された画像などを表示することが可能となっている。カメラ部１は、例えば上部筐体２Ａの裏面側に配置されている。ただし、カメラ部１を設ける位置は、これに限定されない。

カメラ部１は、本実施の形態に係るカメラモジュールを有している。このカメラモジュールは、図６２に示したように、撮像レンズ２０が収納される鏡筒３と、鏡筒３を支持する支持基板４と、支持基板４上において撮像レンズ２０の結像面に対応する位置に設けられた撮像素子（図示せず）とを備えている。このカメラモジュールはまた、支持基板４上の撮像素子に電気的に接続されたフレキシブル基板５と、フレキシブル基板５に電気的に接続されると共に、カメラ付き携帯電話機等における端末機器本体側の信号処理回路に接続可能に構成された外部接続端子６とを備えている。これらの構成要素は、一体的に構成されている。

図６２に示したカメラモジュールでは、撮像レンズ２０によって形成された光学像が撮像素子によって電気的な撮像信号に変換され、その撮像信号が、フレキシブル基板５および外部接続端子６を介して、撮像装置本体側の信号処理回路に出力される。ここで、このカメラモジュールにおいて、撮像レンズ２０として本実施の形態に係る撮像レンズを用いいることで、収差補正の十分なされた高解像の撮像信号が得られる。撮像装置本体側では、その撮像信号に基づいて高解像の画像を生成することができる。

なお、本実施の形態に係る撮像装置は、カメラ付き携帯電話機に限らず、例えばデジタルスチルカメラやＰＤＡ等であっても良い。

次に、以上のように構成された撮像レンズの作用および効果、特に条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。

本実施の形態に係る撮像レンズでは、全体として４枚というレンズ構成において、レンズ系の厚さＤＬを適切な範囲に保ちつつ、非球面を効率的に用いて各レンズ形状の最適化を図り、また所定の条件式を満足してレンズ構成の最適化を図ることで、コスト高にならないように製造性を十分考慮しつつ、全長の短縮化と共に高い結像性能が得られる。

非球面形状に関しては、特に、第４レンズＬ４を中心部と周辺部とで異なる形状に変化させていることで、像面の中心部から周辺部にわたって像面湾曲を良好に補正している。第４レンズＬ４では、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３に比べて、画角ごとに光束が分離される。このため、撮像素子に最も近い最終レンズ面である第４レンズＬ４の像側の面を、光軸近傍において像側に凹形状で周辺部において像側に凸形状となるようにすることで、画角ごとの収差補正が適切になされ、光束の撮像素子への入射角度が一定の角度以下に制御される。従って、結像面全域における光量むらを軽減することができると共に、像面湾曲や歪曲収差等の補正に有利となる。

一般に、撮像レンズ系では、テレセントリック性、すなわち、撮像素子への主光線の入射角度が光軸に対して平行に近く（撮像面における入射角度が撮像面の法線に対してゼロに近く）なることが好ましい。このテレセントリック性を確保するためには、絞りＳｔはできるだけ物体側に配置されることが好ましい。一方で、絞りＳｔが第１レンズＬ１の物体側のレンズ面からさらに物体側方向に離れた位置に配置されると、その分（絞りＳｔと最も物体側のレンズ面との距離）が光路長として加算されてしまうため、全体構成のコンパクト化の面で不利となる。従って、絞りＳｔを、光軸Ｚ１上において第１レンズＬ１の物体側のレンズ面頂点位置と同じ位置に配置するか、または第１レンズＬ１の物体側の面頂点位置と像側の面頂点位置との間に配置することにより、全長の短縮化を図りつつ、テレセントリック性を確保することができる。テレセントリック性の確保をより重視する場合には、光軸上において、第１レンズＬ１における物体側の面頂点位置と、第１レンズＬ１における物体側の面の外縁位置Ｅ（図１参照）との間に絞りＳｔを配置すれば良い、
以下、各条件式の具体的意義について説明する。

条件式（１）は、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３に関する。この撮像レンズでは第３レンズＬ３が光軸近傍において負のパワーを有しているが、第３レンズＬ３に関して条件式（１）を満足することで、４枚構成のレンズ系において全体としてコンパクトでありながら高解像を達成できる。また、この撮像レンズでは、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４を非球面形状にしたとき、その非球面形状を中心部と周辺部とでなだらかに変化させることで、成型時の非球面形状の転写性能を良くすることができる。条件式（１）を満足することで、成型に有利な構成とすることができる。条件式（１）の下限を超えると第３レンズＬ３の負のパワーが強くなりすぎて主に像面湾曲および歪曲収差を良好に保てなくなる。上限を超えると、第３レンズＬ３の負のパワーが小さくなりすぎ、第３レンズＬ３を非球面形状にしたとき、非球面形状の中心部と周辺部とで光軸方向の差が大きくなってきて、成型に不利となる。
より良好な性能を得るために、条件式（１）の数値範囲は、
−１．０≦ｆ／ｆ３≦−０．００３５ ……（１’）
であることが好ましい。

条件式（２）は、光軸上のレンズ系の厚さＤＬに関する。レンズ全長を短縮化することと、撮像素子に最も近い最終レンズ面が撮像面に近づきすぎないようにすること、この２つの要求を満たすには、レンズ系の厚さＤＬを適切な範囲にする必要がある。条件式（２）の上限を超えると、全長の短縮化に不利となる。厚さＤＬを小さくすることは全長の短縮化に直結するが、条件式（２）の下限を超えて厚さＤＬを小さくしすぎると、収差性能の悪化および製造組立感度の急激な低下が起きてしまう。
全長を短縮化しつつ、より良好な性能を得るために、条件式（２）の数値範囲は、
０．８５≦ＤＬ／ｆ≦０．９３ ……（２’）
であることが好ましい。より好ましくは、
０．８８≦ＤＬ／ｆ≦０．９３ ……（２''）
であると良い。

条件式（３）は、各レンズの分散を規定するものであり、この数値範囲を満足して第１レンズＬ１のアッベ数ν１を相対的に大きくすることで、軸上色収差の低減を図ることができる。また、球面収差の補正に有利となる。条件式（３）の下限を下回ると軸上色収差の補正に不利となる。上限を上回ると、例えば第１レンズＬ１のアッベ数ν１が８０を超えるような必要性が生じ、レンズ材料の選択肢が限定されてしまう。

条件式（４）は、第４レンズＬ４の近軸形状に関する。条件式（４）を満足することで、像面湾曲を良好に保つことが可能になる。条件式（４）の下限を超えると、タンジェンシャル像面がアンダーになり、歪曲収差が糸巻型になる傾向がある。上限を超えると、タンジェンシャル像面に対し、サジタル像面がアンダーになりすぎる。
より良好な性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は、
０．７≦｜Ｒ７／Ｒ８｜≦１．２ ……（４’）
であることが好ましい。

条件式（５）は、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１に関する。条件式（５）を満足することで、主に全長と球面収差との関係を良好に保つことが可能になる。条件式（５）の下限を超えると、第１レンズＬ１のパワーが強くなりすぎて、球面収差がアンダーになりすぎる傾向がある。また、光線の射出角度が急になる傾向がある。上限を超えると、全長が大きくなる傾向がある。
より良好な性能を得るために、条件式（５）の数値範囲は、
１．３≦ｆ／ｆ１≦１．８ ……（５’）
であることが好ましい。

条件式（６）は、各レンズの分散を規定するものである。条件式（６）の下限を超えると、軸上の色収差が大きくなる。上限を超えると、特に周辺の色収差に関して短波長側がアンダーになり過ぎ、倍率色収差が劣化し、周辺の解像性能が悪化する。

条件式（７）は、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との光軸上の間隔Ｄ４に関する。条件式（７）の下限を超えると、光線の射出角度を光軸Ｚ１に平行に近づけることが容易になり、撮像素子面の入射角度を最適にコントロールできる撮像レンズを設計しやすくなる。上限を超えると、球面収差およびコマ収差を適切に保てないため、明るくすることが困難となる。

以上説明したように、本実施の形態に係る撮像レンズによれば、全長の短縮化と共に高い結像性能を維持しつつ、製造適正の良いレンズ系を実現できる。また、本実施の形態に係るカメラモジュールによれば、全長の短縮化と共に高い結像性能を有する撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、モジュール全体としての小型化を図れると共に高解像の撮像信号を得ることができる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、そのカメラモジュールを搭載するようにしたので、カメラ部分の小型化を図れると共に高解像の撮像信号を得て、その撮像信号に基づいて高解像の撮影画像を得ることができる。

次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１ないし第１５の数値実施例をまとめて説明する。

図１６および図３１は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に図１６にはその基本的なレンズデータを示し、図３１には非球面に関するデータを示す。図１６に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係る撮像レンズについて、最も物体側のレンズ要素の面を１番目（絞りＳｔを０番目）として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。図１６の欄外には、諸データとして、全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）の値を示す。

この実施例１に係る撮像レンズは、第１レンズＬ１ないし第４レンズＬ４の両面がすべて非球面形状となっている。図１６の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径（近軸曲率半径）の数値を示している。

図３１には実施例１の撮像レンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｉ，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。実施例１の撮像レンズでは、各非球面が、非球面係数Ａｉとして、第３次〜第１０次の係数Ａ３〜Ａ１０を有効に用いて表されている。

Ｚ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＡｉ・ｈⁱ ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａｉ：第ｉ次（ｉは３以上の整数）の非球面係数

以上の実施例１の撮像レンズと同様にして、図２に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、図１７および図３２に示す。また同様にして、図３〜図１５に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３ないし実施例１５として、図１８〜図３０および図３３〜図４５に示す。これらの実施例２〜１５のうち、実施例２〜８および実施例１４〜１５は、実施例１の撮像レンズと同様、第１レンズＬ１ないし第４レンズＬ４の両面がすべて非球面形状となっている。実施例９〜１３では、第１レンズＬ１の両面が球面形状で、第２レンズＬ２ないし第４レンズＬ４の両面がすべて非球面形状となっている。

また、図４６には、上述の基本的な条件式（１）〜（７）に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。図４６に示したように、条件式（１）〜（６）については、各実施例がすべて、その数値範囲内となっている。

図４７（Ａ）〜図４７（Ｄ）はそれぞれ、実施例１の撮像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、および倍率色収差を示している。各収差図には、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および非点収差図ならびに倍率色収差図には、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向（Ｓ）、破線はタンジェンシャル方向（Ｔ）の収差を示す。ＦＮｏ．はＦ値、Ｙは像高を示す。

同様に、実施例２の撮像レンズについての諸収差を図４８（Ａ）〜（Ｄ）に示す。同様にして、実施例３ないし実施例１５の撮像レンズについての諸収差を図４９（Ａ）〜（Ｄ）ないし図６１（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、全長の短縮化と共に高い結像性能が実現されている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第９の構成例を示すものであり、実施例９に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第１０の構成例を示すものであり、実施例１０に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第１１の構成例を示すものであり、実施例１１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第１２の構成例を示すものであり、実施例１２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第１３の構成例を示すものであり、実施例１３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第１４の構成例を示すものであり、実施例１４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る４枚構成小型撮像レンズの第１５の構成例を示すものであり、実施例１５に対応するレンズ断面図である。 本発明の実施例１に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例２に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例３に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例４に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例５に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例６に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例７に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例８に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例９に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１０に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１１に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１２に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１３に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１４に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１５に係る４枚構成小型撮像レンズの基本的なレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例２に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例３に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例４に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例５に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例６に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例７に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例８に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例９に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例１０に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例１１に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例１２に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例１３に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例１４に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 本発明の実施例１５に係る４枚構成小型撮像レンズの非球面に関するデータを示す図である。 条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。 本発明の実施例１に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例２に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例３に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例４に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例５に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例６に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例７に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例８に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例９に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１０に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１１に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１２に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１３に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１４に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１５に係る４枚構成小型撮像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の一実施の形態に係るカメラモジュールの一構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像装置の一構成例を示す斜視図である。

符号の説明

Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｌ４…第４レンズ、Ｓｔ…開口絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。

Claims (13)

1. 物体側から順に、
   物体側の面が光軸近傍において凸面とされた正のパワーを有する第１レンズと、
   像側の面が光軸近傍において凹面とされた負のパワーを有する第２レンズと、
   光軸近傍において負のパワーを有する第３レンズと、
   両面が非球面形状であると共に、像側の面が周辺部で凸形状とされた第４レンズと
   を備え、
   かつ以下の条件式を満足するように構成されている
   ことを特徴とする４枚構成小型撮像レンズ。
   −１．５≦ｆ／ｆ３≦−０．００５ ……（１）
   ０．８０≦ＤＬ／ｆ≦０．９７ ……（２）
   ただし、
   ｆ：全体の焦点距離
   ｆ３：第３レンズの焦点距離
   ＤＬ：第１レンズの物体側面頂点から第４レンズの像側面頂点までの光軸上の距離
   とする。
2. 光軸上において前記第１レンズの物体側の面の外縁位置よりも物体側に絞りが配置され、
   前記第１レンズは光軸近傍において両凸形状であり、
   前記第４レンズは光軸近傍において負のパワーを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
3. 前記第３レンズは光軸近傍において、物体側の面が凹形状であると共に像側の面が凸形状であり、
   前記第４レンズは光軸近傍において、物体側の面が凸形状であると共に像側の面が凹形状である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
4. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
   １５≦ν１−（ν２＋ν３＋ν４）／３≦４５ ……（３）
   ただし、
   ν１：第１レンズのアッベ数
   ν２：第２レンズのアッベ数
   ν３：第３レンズのアッベ数
   ν４：第４レンズのアッベ数
   とする。
5. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
   ０．７≦｜Ｒ７／Ｒ８｜≦３．０ ……（４）
   ただし、
   Ｒ７：第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径
   Ｒ８：第４レンズの像側の面の近軸曲率半径
   とする。
6. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
   １．２≦ｆ／ｆ１≦２．３ ……（５）
   ただし、
   ｆ：全体の焦点距離
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   とする。
7. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
   ５≦（ν１−ν２−ν３＋ν４）／４≦３０ ……（６）
   ただし、
   ν１：第１レンズのアッベ数
   ν２：第２レンズのアッベ数
   ν３：第３レンズのアッベ数
   ν４：第４レンズのアッベ数
   とする。
8. 前記第１レンズよりも像側に絞りが配置されると共に、
   前記第４レンズは光軸近傍において正のパワーを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
9. 前記第３レンズは光軸近傍において、物体側の面が凹形状であると共に像側の面が凸形状であり、
   前記第４レンズは光軸近傍において、物体側の面が凸形状であると共に像側の面が凹形状である
   ことを特徴とする請求項８に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
10. さらに以下の条件式を満足する
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
    １５≦ν１−（ν２＋ν３＋ν４）／３≦４５ ……（３）
    ただし、
    ν１：第１レンズのアッベ数
    ν２：第２レンズのアッベ数
    ν３：第３レンズのアッベ数
    ν４：第４レンズのアッベ数
    とする。
11. 前記第１レンズは物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである
    ことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の４枚構成小型撮像レンズ。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の４枚構成小型撮像レンズと、
    前記撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
    を備えたことを特徴とするカメラモジュール。
13. 請求項１２に記載のカメラモジュールを備えたことを特徴とする撮像装置。