撮像モジュール、結像レンズ、およびコード読取方法
【課題】近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有し、かつ、簡単な構造の撮像モジュール等を実現する。
【解決手段】撮像モジュール１は、被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズ１０と、ひまわり５からの白色光に対する、結像レンズ１０の最良像面の位置３から、木６からの白色光に対する、結像レンズ１０の最良像面の位置４まで、の間に設けられたセンサ１１と、を備える。
【解決手段】撮像モジュール１は、被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズ１０と、ひまわり５からの白色光に対する、結像レンズ１０の最良像面の位置３から、木６からの白色光に対する、結像レンズ１０の最良像面の位置４まで、の間に設けられたセンサ１１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された撮像モジュール、および、該撮像モジュールを実現するのに好適な結像レンズ、さらには、該撮像モジュールを用いて、ＱＲコード（登録商標）をはじめとする、マトリクス型二次元コードの読取を行うための、コード読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レンズに電界または磁界を印加して屈折率を変えることにより、レンズの焦点位置を変える、自動焦点調整装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、被写体までの距離に応じて得られた電気信号を圧電素子に供給し、圧電素子の厚みを変化させることにより、レンズの位置を制御する、光学機器の自動焦点調整方法が開示されている。
【０００４】
特許文献３および４にはそれぞれ、調整レバーを回動させて、レンズの位置を移動させる調整機構を備えた、レンズ調整装置が開示されている。
【０００５】
特許文献５には、透光板‐レンズ間にガスを注入することで、レンズの位置を移動させる、撮像装置が開示されている。
【０００６】
特許文献１〜５に開示されている各技術では、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させることにより、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有する、撮像モジュールを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−０２２００９号公報（１９８４年 ２月 ４日公開）
【特許文献２】特開昭６１−０５７９１８号公報（１９８６年 ３月２５日公開）
【特許文献３】特開平１０−１０４４９１号公報（１９９８年 ４月２４日公開）
【特許文献４】特開平１０−１７０８０９号公報（１９９８年 ６月２６日公開）
【特許文献５】特開２００３−０２９１１５号公報（２００３年 １月２９日公開）
【特許文献６】特開２００４−０６４４６０号公報（２００４年 ２月２６日公開）
【特許文献７】特開２００４−３０１９３８号公報（２００４年１０月２８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜５に開示されている各技術では、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が必要であるため、撮像モジュールの構造が複雑になるという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有し、かつ、簡単な構造の撮像モジュール、および、この撮像モジュールを実現するのに好適な結像レンズ、さらには、この撮像モジュールを用いて、マトリクス型二次元コードの読取を高解像力で行うための、コード読取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像モジュールは、上記の問題を解決するために、被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズと、所定位置よりも近い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置まで、の間に設けられた撮像素子と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、結像レンズは、被写界深度が拡げられているため、近くから遠くまでの広い距離範囲に存在する、各被写体を結像した像に発生するボケが低減される。また、結像レンズは、像面湾曲が小さくされているため、像の全体において、ボケが低減される。このように、像のボケを低減するための工夫が十分に施された結像レンズを用いて、本撮像モジュールでは、撮像素子を上述の位置に設けている。これにより、本撮像モジュールでは、近い被写体を撮影する場合と、遠い被写体を撮影する場合との両方において平均的に、ボケの低減された像が撮影できるため、解像力をある程度良好にすることができる。
【００１２】
本撮像モジュールは、結像レンズの位置、および、結像レンズの焦点位置の両方を固定しても、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するものとすることができる。従って、本撮像モジュールは、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュールの構造が簡単になるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像素子は、緑の単色放射から得られた画素に関する情報のみを出力することが可能なものであることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、撮像素子が出力した、緑の単色放射から得られた画素に関する情報に基づいた読取処理により、マトリクス型二次元コードの読取が可能となる。
【００１５】
また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像素子は、上記所定位置よりも近い被写体からの上記緑の単色放射に対する、上記結像レンズの最良像面の位置に設けられたことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、撮像素子に対しては、細かい構造のマトリクス型二次元コードを認識させることが可能となる。このため、より細かな構造のマトリクス型二次元コードの読取が可能となる。
【００１７】
また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像素子は、画素のピッチが２．５μｍ以下であることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、高画素の撮像素子の性能を十分活かした撮像モジュールを実現することができる。
【００１９】
また、本発明の撮像モジュールは、上記結像レンズは、上記撮像素子を保護するための保護部材を介して、該撮像素子に載せられていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、本撮像モジュールは、結像レンズを収容するための筐体（筐枠）を省略することが可能になるため、該筐体を省略することにより、小型化および低背化、さらには低コスト化が実現可能となる。
【００２１】
また、本発明の撮像モジュールは、上記結像レンズのＦナンバーは、３以下であることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、受光光量を増大させることができるため、像を明るくすることが可能となる。さらに、色収差が良好に補正されるため、高い解像力を得ることができる。
【００２３】
本発明の結像レンズは、上記の問題を解決するために、被写界深度が拡げられていると共に、像面湾曲が小さくされており、所定位置よりも近い物体からの白色光に対する最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する最良像面の位置まで、の間において、物体の結像を行うものであることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、本結像レンズは、被写界深度が拡げられているため、近くから遠くまでの広い距離範囲に存在する、各物体を結像した像に発生するボケが低減される。また、本結像レンズは、像面湾曲が小さくされているため、像の全体において、ボケが低減される。このように、像のボケを低減するための工夫が十分に施された本結像レンズを用いて、物体の結像は、上述の位置にて行う。これにより、本結像レンズでは、近い物体を結像する場合と、遠い物体を結像する場合との両方において平均的に、ボケの低減された像が結像できるため、解像力をある程度良好にすることができる。
【００２５】
本結像レンズは、位置および焦点位置の両方を固定しても、近い物体の結像と、遠い物体の結像と、の両方において、十分に良好な解像力を有するものとすることが可能なものである。従って、本結像レンズを用いて構成した撮像モジュールでは、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュールの構造が簡単になるという効果を奏する。換言すれば、本結像レンズは、本撮像モジュールを実現するのに好適であるという効果を奏する。
【００２６】
本発明のコード読取方法は、上記の本撮像モジュールを使用して、緑の単色放射から得られた画素に基づいて、マトリクス型二次元コードを読み取るためのコード読取方法であって、上記緑の単色放射から得られた画素のピッチを用いて、上記結像レンズおよび上記撮像素子の各限界解像性能の値を求め、値の低いほうを上記撮像モジュールの限界解像性能とする工程と、上記結像レンズから上記所定位置よりも近い被写体までの距離と、上記撮像モジュールの画角と、上記撮像素子の有効像円径と、から、該被写体に対する上記結像レンズが結像する像の倍率を算出する工程と、上記撮像モジュールの限界解像性能と、上記倍率と、から、上記撮像モジュールが読取可能な、上記マトリクス型二次元コードのサイズを算出する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、本撮像モジュールを用いた、マトリクス型二次元コードの読取時において、撮像モジュールの高解像力化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上の通り、本発明の撮像モジュールは、被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズと、所定位置よりも近い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置まで、の間に設けられた撮像素子と、を備える。
【００２９】
従って、本発明の撮像モジュールは、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有し、かつ、簡単な構造であるという効果を奏する。
【００３０】
以上の通り、本発明の結像レンズは、被写界深度が拡げられていると共に、像面湾曲が小さくされており、所定位置よりも近い物体からの白色光に対する最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する最良像面の位置まで、の間において、物体の結像を行うものである。
【００３１】
従って、本発明の結像レンズは、本発明の撮像モジュールを実現するのに好適であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像モジュールの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る結像レンズの具体的な構成例を示す概略断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す結像レンズの各種収差の特性を示すグラフであり、同図（ａ）には球面収差の特性を、同図（ｂ）には非点収差の特性を、同図（ｃ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。
【図４】図４（ａ）は、近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズのデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフであり、図４（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、同図（ａ）に示す両デフォーカスＭＴＦを、個別に詳細に示したグラフである。
【図５】近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズの別のデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図６】近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズのさらに別のデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図７】近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズの他のデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図８】遠い被写体からの白色光に対する結像レンズの、像面湾曲の有無および像高に応じた各デフォーカスＭＴＦと、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係る撮像モジュールにおける、撮像素子から被写体までの距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）および（ｂ）は、図１に示す撮像モジュールに対する比較例となる撮像モジュールの、結像レンズの各種収差の特性を示すグラフであり、同図（ａ）には非点収差の特性を、同図（ｂ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。
【図１１】遠い被写体からの白色光に対する、図１０と同じ結像レンズのデフォーカスＭＴＦを詳細に示したグラフである。
【図１２】本発明に係る撮像モジュールに対する比較例となる撮像モジュールにおける、撮像素子から被写体までの距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。
【図１３】白色光に対する、本発明およびその比較例に係る各結像レンズの各デフォーカスＭＴＦと、緑の単色放射に対する、本発明に係る結像レンズのデフォーカスＭＴＦと、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図１４】通常撮像時と、マトリクス型二次元コードの読取時と、のそれぞれにおける、使用すべき画素の対比を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、近い被写体からの白色光に対する、図１３と同じ本発明に係る結像レンズのデフォーカスＭＴＦを詳細に示したグラフであり、図１５（ｂ）は、近い被写体からの緑の単色放射に対する、同結像レンズのデフォーカスＭＴＦを詳細に示したグラフである。
【図１６】結像レンズの限界解像性能の求め方を説明するグラフである。
【図１７】撮像素子における画素ピッチと、撮像素子における緑の画素のみの画素ピッチと、の関係を示す概略図である。
【図１８】結像レンズの倍率の求め方を説明する図である。
【図１９】結像レンズの限界解像性能の求め方を説明する別のグラフである。
【図２０】図１に示す撮像モジュールの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図２１】図１に示す撮像モジュールの具体的な構造の他の例を示す断面図である。
【図２２】一般的な、撮像モジュールの製造方法を示す断面図である。
【図２３】本発明に係る、撮像モジュールの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１に示す撮像モジュール１は、結像レンズ１０およびセンサ（撮像素子）１１を備えている。
【００３４】
結像レンズ１０は、物体の結像を行うものである。具体的に、結像レンズ１０は、撮像モジュール１により撮影を行う対象となる被写体を、像面において結像するものである。
【００３５】
結像レンズ１０は、被写界深度を拡げ、かつ、像面湾曲を小さくする工夫が施された周知のレンズ系であれば、具体的な構成について特に限定されない。結像レンズ１０の具体的な構成の一例は後述する。
【００３６】
被写界深度とは、カメラレンズをあるレンズセット位置に固定したとき、ボケがなく、鮮明であると受け入れられるようなカメラから最も近い点と最も遠い点との間の距離、すなわち、レンズをある特定の距離に対して焦点を合わせた時、満足すべき鮮明度が得られる全体の距離である。
【００３７】
像面湾曲とは、平面物体が、平面よりもむしろ湾曲した面に結像したような状態になるレンズの収差である。つまり、レンズにこの収差があると、平面物体の像は湾曲したものとなり、画像の中心にピントを合わせると周辺部がボケ、周辺部にピントを合わせると逆に中心がボケる。
【００３８】
センサ１１は、結像レンズ１０が被写体を結像して形成された像を示す光が入射されると、入射された光を電気信号に変換して出力することで、表示装置（図示しない）に該被写体を表示可能とするものである。センサ１１としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）等に代表される、固体撮像素子等が使用可能である。
【００３９】
センサ１１が設けられた位置（以下「センサ位置」と称する）２は、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置３から、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置４まで、の間となっている。最良像面とは、光の集中度、または、解像力が最大の結像面を意味する、一般的な技術用語である。
【００４０】
ひまわり５は、撮像モジュール１により撮影される被写体の一例であって、その位置が撮像モジュール１に近い被写体を示している。ひまわり５は、例えば、距離にして撮像モジュール１と約３００ｍｍ離れている。そして、詳細に述べると、位置３は、ひまわり５のような撮像モジュール１に近い被写体を、結像レンズ１０が結像した場合の、最良像面である。
【００４１】
木６は、撮像モジュール１により撮影される被写体の一例であって、その位置が撮像モジュール１から遠い被写体を示している。木６は、例えば、距離にして撮像モジュール１と約１５００ｍｍ離れている。そして、詳細に述べると、位置４は、木６のような撮像モジュール１から遠い被写体を、結像レンズ１０が結像した場合の、最良像面である。
【００４２】
撮像モジュール１に近い被写体と、撮像モジュール１から遠い被写体と、の区別は例えば、センサ１１までの距離が、基準となる距離（所定距離）よりも小さい被写体を撮像モジュール１に近い被写体とし、この基準となる距離よりも大きい被写体を撮像モジュール１から遠い被写体とすればよい。さらに、この要領で区別を実施する場合、上記基準となる距離は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影とで、レンズの位置、および／または、レンズの焦点位置が互いに異なる、２種類の撮影モードが存在する、従来一般的な撮像モジュールにおいて、これら２種類の撮影モードを切り替えるのが好ましいとされる、該撮像モジュールの撮像素子から該被写体までの距離とすればよい。
【００４３】
上述した基準となる距離等の、撮像モジュール１に近い被写体と、撮像モジュール１から遠い被写体と、を区別するための臨界となる距離（所定距離）は、いかなる撮像モジュール１において存在するものの、その具体的な値は、結像レンズ１０の特性、センサ１１の最終的な配置位置、および、撮像モジュール１のサイズ等に応じて、撮像モジュール１毎に変化し得るものである。撮像モジュール１に近い被写体と、撮像モジュール１から遠い被写体と、を区別するための臨界となる距離については、撮像モジュール１の各種設計および特性に応じて適宜、撮像モジュール１毎に決定されるものであると解釈すべきである。
【００４４】
図２には、結像レンズ１０の具体的な構成の一例を示している。結像レンズ１０で最も重要なことは、ジャストフォーカス位置での解像力を向上させることよりも、被写界深度を拡げること、および、像面湾曲を小さくすることである。
【００４５】
結像レンズ１０の構成の具体例は、図２に示すとおり、開口絞り１２、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、第３レンズＰＬ３、および、カバーガラス（保護部材）ＣＧを備えている。
【００４６】
第１レンズＰＬ１における、結像を行う対象となる物体側の面（物体側面）はＳ１であり、結像レンズ１０の像面側の面（像側面）はＳ２である。第２レンズＰＬ２における、物体側の面はＳ３であり、結像レンズ１０の像面側の面はＳ４である。第３レンズＰＬ３における、物体側の面はＳ５であり、結像レンズ１０の像面側の面はＳ６である。カバーガラスＣＧにおける、物体側の面はＳ７であり、結像レンズ１０の像面側の面はＳ８である。結像レンズ１０の像面は、Ｓ９であり、センサ位置２（図１参照）に対応している。
【００４７】
開口絞り１２は、第１レンズＰＬ１の面Ｓ１の周囲を取り囲むように設けられている。開口絞り１２は、結像レンズ１０に入射した光が、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および、第３レンズＰＬ３を適切に通過することを可能にするために、結像レンズ１０に入射した光の軸上光線束の直径を制限することを目的に設けられている。
【００４８】
第１レンズＰＬ１は、物体側に向けられた面Ｓ１が凸面となっている、周知のメニスカスレンズである。第１レンズＰＬ１が、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである場合は、結像レンズ１０の全長に対する、第１レンズＰＬ１の全長の比率が大きくなり、これにより、結像レンズ１０の全長に比して、結像レンズ１０全体の焦点距離を長くすることができるため、結像レンズ１０の小型化および低背化が可能となる。第１レンズＰＬ１は、アッベ数を５６程度と大きくすることで、入射光の分散を小さくしている。
【００４９】
第２レンズＰＬ２は、物体側に向けられた面Ｓ３が凹面となっている、周知のメニスカスレンズである。第２レンズＰＬ２が、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである場合は、第２レンズＰＬ２の屈折力を維持しつつ、ペッツヴァル和（光学系による平面物体の像の湾曲の軸上特性）を小さくすることができるため、非点収差、像面湾曲、およびコマ収差を低減することができる。第２レンズＰＬ２は、アッベ数を３４程度と小さくすることで、入射光の分散を大きくしている。
【００５０】
アッベ数の大きな第１レンズＰＬ１と、アッベ数の小さな第２レンズＰＬ２と、を組み合わせた構成は、色収差の補正の観点において有効である。
【００５１】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３としてはいずれも、非球面のレンズを適用した。
【００５２】
非球面の第１レンズＰＬ１は、特に球面収差を大幅に補正することが可能である。非球面の第２レンズＰＬ２は、特に非点収差および像面湾曲を大幅に補正することが可能である。非球面の第３レンズＰＬ３は、特に非点収差、像面湾曲、および歪曲を大幅に補正することが可能である。
【００５３】
さらに、非球面の第３レンズＰＬ３は、結像レンズ１０におけるテレセントリック性を向上させることができるため、ＮＡ（numerical aperture：開口数）を小さくすることにより、結像レンズ１０では、被写界深度を簡単に拡げることができる。
【００５４】
以上のことから、図２に示す結像レンズ１０では、被写界深度を拡げることができ、さらに、像面湾曲を小さくすることができる。
【００５５】
カバーガラスＣＧは、第３レンズＰＬ３とセンサ１１（図１参照）との間に挟まれて設けられる。カバーガラスＣＧは、センサ１１に被覆されることで、センサ１１を物理的ダメージ等から保護するためのものである。
【００５６】
〔表１〕には、結像レンズ１０によるレンズ系の設計式の一例を示している。
【００５７】
【表１】
【００５８】
〔表１〕において、屈折率およびアッベ数は共に、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する各材料での数値を示している。
【００５９】
中心厚（面の中心厚）とは、対応する面中心から像面側に向かって次の面の中心までの光軸に沿う距離である。有効半径とは、レンズにおける、光束の範囲を規制可能な円領域の半径である。
【００６０】
非球面係数のそれぞれは、非球面を構成する非球面式である数式（１）における、ｉ次の非球面係数Ａｉ（ｉは４以上の偶数）を意味している。数式（１）において、Ｚは光軸方向（図２のＸ方向）の座標であり、ｘは光軸に対する法線方向（図２のＹ方向）の座標であり、Ｒは曲率半径（曲率の逆数）であり、Ｋはコーニック（円錐）係数である。
【００６１】
【数１】
【００６２】
〔表１〕の各値「（定数ａ）Ｅ（定数ｂ）」の表記は「（定数ａ）×１０の（定数ｂ）乗」を示しており、例えば「８．７４Ｅ−０１」は「８．７４×１０−１」を示しているものとする。
【００６３】
〔表２〕には、撮像モジュール１の仕様の一例を示している。
【００６４】
【表２】
【００６５】
有効像円径は、結像レンズ１０により解像された像の有効な結像円寸法である。
【００６６】
Ｆナンバーは、光学系の明るさを示す量の一種である。結像レンズ１０のＦナンバーは、結像レンズ１０の等価焦点距離を、結像レンズ１０の入射瞳径で割った値で表される。撮像モジュール１では、〔表２〕に示すとおり、この結像レンズ１０のＦナンバーを３以下にまで低減するのが好ましい。これにより、結像レンズ１０では、受光光量を増大させることができるため、像を明るくすることが可能になると共に、色収差が良好に補正されるため、高い解像力を得ることができる。
【００６７】
画角は、撮像モジュール１により撮影可能な角度である。
【００６８】
光学全長とは、構成された光学系（撮像モジュール１）の光学特性に対して或る影響を与える、該光学系の全構成要素の、光軸方向における寸法の総計を意味する。
【００６９】
撮像モジュール１では、〔表２〕に示すとおり、センサ１１の画素のピッチ（センサ画素ピッチ）を、２．５μｍ以下とするのが好ましい。画素のピッチが２．５μｍ以下であるセンサ１１を用いることにより、撮像モジュール１は、高画素の撮像素子の性能を十分活かすことができる。
【００７０】
最近接物体距離とは、撮像モジュール１により撮像可能な、最も近い被写体までの距離である。
【００７１】
図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す結像レンズ１０の各種収差の特性を示すグラフであり、同図（ａ）には球面収差の特性を、同図（ｂ）には非点収差の特性を、同図（ｃ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。
【００７２】
残存収差量が小さい（光軸に対する法線方向の変位に対する各収差の大きさのズレが小さい）ことから、結像レンズ１０は、小型かつ低背であり、さらに、良好な光学特性を有していることがわかる。
【００７３】
図４（ａ）は、センサ１１までの距離が約３００ｍｍである、ひまわり５からの白色光に対する、結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦ（詳細な波形は図４（ｂ）参照）と、センサ１１までの距離が約１５００ｍｍである、木６からの白色光に対する、同結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦ（詳細な波形は図４（ｃ）参照）と、センサ位置２と、の関係を示すグラフである。
【００７４】
デフォーカスＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調伝達関数）とは、像面Ｓ９（図２参照）を光軸方向に移動させていったときの、像面Ｓ９に形成される像のコントラスト変化を測定したものである。
【００７５】
図４（ｂ）および（ｃ）では、空間周波数を７１．４ｌｐ／ｍｍとし、像高ｈ０、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０における、各デフォーカスＭＴＦの測定結果をグラフに示している。
【００７６】
像高とは、画像の中心を基準とした像の高さを意味する。そして、最大像高に対する像高の高さは、割合で表現され、画像の中心を基準として、該最大像高の８０％の高さに該当する像高の高さに対応する部分を示す場合、上記のとおり、像高ｈ０．８と表現される（その他、像高８割、ｈ０．８と表現される場合もある）。像高ｈ０、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、および像高ｈ１．０も、像高ｈ０．８と同様の旨示す表現である。
【００７７】
空間周波数を７１．４ｌｐ／ｍｍとした理由は、以下のとおりである。すなわち、目標とする解像性能により、評価に用いる空間周波数を選ぶ。デフォーカスＭＴＦでは、光学系の焦点深度および歪非点収差、像面の湾曲を評価する。この為、レンズの限界解像性能に相当する高い空間周波数を用いるのではなく、それより若干低い空間周波数で評価することが妥当と考えられる。また、センサの解像限界性能を表す指標のひとつにセンサナイキスト周波数があり、一般に、センサのナイキスト周波数に対する１／２倍または１／４倍の空間周波数を評価の値に用いる。そこで本実施例の場合、センサナイキスト周波数×１／４に相当する、空間周波数７１．４ｌｐ／ｍｍを用いた。なお、この場合、センサ画素ピッチは１．７５μｍであり、センサナイキスト周波数は２８５．７１４３ｌｐ／ｍｍであり、その１／４は７１．４２８５７≒７１．４ｌｐ／ｍｍである。
【００７８】
図４（ａ）および後述する図５〜７では、ひまわり５からの白色光に対する、結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを点線により、木６からの白色光に対する、同結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを実線により、それぞれ示している。
【００７９】
図４（ａ）に示す各デフォーカスＭＴＦは、いずれも、縦軸ＭＴＦ値、横軸フォーカスシフト（Ｆｏｃｕｓ Ｓｈｉｆｔ）のグラフにおいて上に凸の曲線であるが、センサ１１から被写体までの距離が離れている程に、フォーカスシフトが小さな部分、すなわち、より被写体に近い側に像面Ｓ９を配置した旨を示す、グラフの左側において、ＭＴＦ値が極大となる。
【００８０】
理由は、ひまわり５からの光が結像レンズ１０の光軸に対して広がりを持った光線として結像レンズ１０に入射される一方、木６からの光が結像レンズ１０の光軸に対して平行に近い光線として結像レンズ１０に入射されるので、これらの光を結像レンズ１０によりそれぞれ集束させた場合、木６からの光のほうが、結像レンズ１０に近い部分（すなわち、より被写体に近い側）で集束されるためである。
【００８１】
結像レンズ１０では、被写界深度を拡げることにより、図４（ａ）に示す各デフォーカスＭＴＦを示す曲線の傾きが、全体的に比較的緩やかになる。これにより、比較的広いフォーカスシフトの範囲において、ＭＴＦ値が良好となる。
【００８２】
結像レンズ１０では、像面湾曲を小さくすることにより、像高の変化に応じた、ＭＴＦ値の変動が小さくなる。
【００８３】
図４（ａ）に示すグラフにおいて、点線で示す曲線の極大値は、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置３（図１参照）に、実線で示す曲線の極大値は、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置４（図１参照）に、それぞれ該当する。
【００８４】
グラフ中「必要なＭＴＦ値」とは、撮像モジュール１における、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を示している。
【００８５】
センサ位置２は、図１に示すとおり、位置３と位置４との間であるが、これは、点線で示す曲線の極大値と、実線で示す曲線の極大値と、の間に該当する。そして、この場合、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値と、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値と、の両方が、必要なＭＴＦ値を満足する。
【００８６】
従って、撮像モジュール１は、近いひまわり５の撮影においても、遠い木６の撮影においても、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有していると言える。
【００８７】
なお、センサ位置２を、図４（ａ）に示すとおり、点線および実線で示す各デフォーカスＭＴＦの交点に該当する位置とすることで、撮像モジュール１では、近いひまわり５の撮影と、遠い木６の撮影と、の両方において、安定した高い解像力を得ることができる。
【００８８】
図５は、図４（ａ）に示すグラフに対して、センサ位置２を、実線で示す曲線の極大値に該当する位置、すなわち、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置４とした場合を示している。
【００８９】
この場合、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値が、必要なＭＴＦ値を満足せず、撮像モジュール１により撮影されたひまわり５は、ボケてしまう。
【００９０】
図６は、図４（ａ）に示すグラフに対して、センサ位置２を、点線で示す曲線の極大値に該当する位置、すなわち、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置３とした場合を示している。
【００９１】
この場合、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値が、必要なＭＴＦ値を満足せず、撮像モジュール１により撮影された木６は、ボケてしまう。
【００９２】
図７は、図４（ａ）に示すグラフに対して、結像レンズ１０の被写界深度が狭い場合を示している。
【００９３】
この場合、各デフォーカスＭＴＦを示す曲線の傾きが、全体的に急峻となってしまう。これにより、ＭＴＦ値が良好となるフォーカスシフトの範囲が、狭い範囲に限定されてしまう。この結果、たとえセンサ位置２を、点線および実線で示す各デフォーカスＭＴＦの交点に該当する位置としても、ひまわり５および木６からの各白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２での各ＭＴＦ値の両方が、必要なＭＴＦ値を満足しなくなってしまう。撮像モジュール１により撮影された、ひまわり５および木６は、いずれもボケてしまう。
【００９４】
図８は、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、像高ｈ０およびｈ０．８での各デフォーカスＭＴＦと、センサ位置２と、の関係を示すグラフである。なお、図８に示すグラフにおいては、結像レンズ１０において像面湾曲が発生しているものとする。
【００９５】
図８では、結像レンズ１０の像高ｈ０でのデフォーカスＭＴＦを実線により、結像レンズ１０の像高ｈ０．８でのデフォーカスＭＴＦを点線により、それぞれ示している。
【００９６】
図８に示す各デフォーカスＭＴＦは、像面湾曲に起因して、像高ｈ０と像高ｈ０．８とで、デフォーカスＭＴＦが大きく異なっている。そして、図８では、図４（ａ）と同じセンサ位置２において、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２での像高ｈ０．８でのＭＴＦ値が、必要なＭＴＦ値を満足していない。この場合、撮像モジュール１により撮影された木６は、中心部分が鮮明である一方、周辺部分がボケてしまう。
【００９７】
図９は、センサ１１から被写体までの距離、すなわち、物体距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。図９は、〔表３〕に示す、物体距離とＭＴＦ値（空間周波数１３０ｌｐ／ｍｍの場合）との関係を、縦軸ＭＴＦ値、横軸物体距離のグラフとして示したものである。空間周波数１３０ｌｐ／ｍｍは約７００ＴＶ本相当である。
【００９８】
【表３】
【００９９】
最大差とは、物体距離の各々における、ＭＴＦの最大値と最小値との差である。
【０１００】
「Ｓａｇ」はサジタル像面を、「Ｔａｎ」はタンジェンシャル像面をそれぞれ示している。サジタル像面とは、光学系の光軸外の物点から、光学系に入射する光線のうち、回転対称の光学系で、主光線と光軸とを含む面に垂直な平面（サジタル平面）に含まれる光線（サジタル光線）によって形成される、像点の軌跡を意味している。タンジェンシャル像面とは、サジタル光線の光束に直交し、かつ主光線を含む光束（メリジオナル光線束）によって生じる像面を意味している。サジタル像面およびタンジェンシャル像面はいずれも、一般的な光学用語であるため、これ以上の詳細な説明については省略する。
【０１０１】
図９に示すグラフによれば、撮像モジュール１では、像高ｈ０、像高ｈ０．８（サジタル像面）、および像高ｈ０．８（タンジェンシャル像面）の全てに関して、約３００ｍｍの物体距離から１５００ｍｍ以上（およそ無限遠）の物体距離までの範囲において、０．２０以上の高いＭＴＦ値が得られ、広い物体距離の範囲において、良好な解像力が得られる。
【０１０２】
以上のことから、撮像モジュール１は、結像レンズ１０の位置、および、結像レンズ１０の焦点位置の両方を固定した、固定焦点のレンズとしても、ひまわり５の撮影と、木６の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するものとすることができる。
【０１０３】
従って、撮像モジュール１は、結像レンズ１０の位置、または、結像レンズ１０の焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュール１の構造が簡単になる。
【０１０４】
本発明は、光軸方向の収差を調整し、焦点深度を広く設計する。本発明は、像高によらず一定のＭＴＦ‐デフォーカス特性となる様、特に像面湾曲の補正に注力した収差補正を行う。本発明は、近接距離にある被写体に対する最良像面位置と遠距離にある被写体に対する最良像面位置の間にセンサ面が配置するようなレンズ‐センサ間の位置調整を行う。
【０１０５】
以下、本発明の作用効果を、よりわかりやすく説明するため、比較例となる撮像モジュールについて、同様の評価を行ったので、簡単に説明する。
【０１０６】
比較例となる撮像モジュールでは、結像レンズの被写界深度を拡げておらず、結像レンズの像面湾曲に関しても特別な工夫を施していない。該撮像モジュールは、ジャストフォーカス位置での解像力を向上させているものに過ぎない。
【０１０７】
比較例となる撮像モジュールの、各種収差の特性は、図１０（ａ）および（ｂ）の各グラフに示すとおりであり、同図（ａ）には非点収差の特性を、同図（ｂ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。図１０（ｂ）に示すとおり、比較例となる撮像モジュールの歪曲は、撮像モジュール１の歪曲（図３（ｃ）参照）よりも、明らかに大きくなっている。
【０１０８】
比較例となる撮像モジュールでは、センサ位置を、センサまでの距離が１５００ｍｍである、遠い被写体からの白色光に対する結像レンズの最良像面の位置、すなわち、図１における位置４に略該当する位置としている（図１１参照）。図１１では、空間周波数を７１．４ｌｐ／ｍｍとし、像高ｈ０、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０における、各デフォーカスＭＴＦの測定結果をグラフに示している。
【０１０９】
図１２は、比較例となる撮像モジュールのセンサから被写体までの距離、すなわち、物体距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。図１２は、〔表４〕に示す、物体距離とＭＴＦ値（空間周波数１３０ｌｐ／ｍｍの場合）との関係を、縦軸ＭＴＦ値、横軸物体距離のグラフとして示したものである。
【０１１０】
【表４】
【０１１１】
図１２に示すグラフによれば、比較例となる撮像モジュールでは、像高ｈ０、像高ｈ０．８（サジタル像面）、および像高ｈ０．８（タンジェンシャル像面）の全てに関して、約３００ｍｍの物体距離において、０．２０に満たない低いＭＴＦ値となり、解像力が低くなってしまう。特に、像高ｈ０．８（サジタル像面）に関しては、物体距離が４５０ｍｍ程度にならないと、ＭＴＦ値が０．２０に到達せず、良好な解像力が得られる範囲が狭い。
【０１１２】
センサ１１は、通常撮像（単純な被写体の撮影）のときに、ＲＧＢ表色系における「Ｒｅｄ（赤:７００．０ｎｍ）」「Ｇｒｅｅｎ（緑：５４６．１ｎｍ）」および「Ｂｌｕｅ（青:４３５．８ｎｍ）」の、各単色放射からなる白色光から得られた、全ての画素に関する情報を出力する必要がある。
【０１１３】
一方、ＱＲコード（登録商標）等の、いわゆるマトリクス型二次元コード読取時において、センサ１１は、上記「Ｇｒｅｅｎ」（緑）の単色放射から得られた画素に関する情報のみを出力すれば十分であり、むしろこのほうが、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射から得られた画素に関する情報に基づいた、コード読取処理が行いやすい（図１４参照）。該コード読取処理の詳細については後述する。
【０１１４】
図１４では、「Ｒｅｄ」の単色放射から得られた画素をＲ１４１、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射から得られた画素をＧ１４２、「Ｂｌｕｅ」の単色放射から得られた画素をＢ１４３として示している。センサ１１においては、Ｇ１４２の画素の総数が、Ｒ１４１およびＢ１４３の画素の各総数に対して、２倍となっているのが一般的である。マトリクス型二次元コード読取時には、この各Ｇ１４２のみを用いて、読取処理を行う。
【０１１５】
つまり、センサ１１は、Ｒ１４１に関する情報、Ｇ１４２に関する情報、およびＢ１４３に関する情報のうち、Ｇ１４２に関する情報のみを出力することが可能なものである。
【０１１６】
なお、Ｇ１４２に関する情報のみを、センサ１１から出力させるためには例えば、以下の手法が考えられる。すなわち、この手法としては、Ｒ１４１に関する情報、Ｇ１４２に関する情報、およびＢ１４３に関する情報のそれぞれを、センサ１１から出力するための各出力回路（図示しない）のうち、Ｇ１４２に対応する該出力回路を動作させる一方、Ｒ１４１およびＢ１４３に対応する各出力回路を停止させる。これらの各出力回路を、動作させるか停止させるかの制御は、センサ１１の内部または外部に配された周知の信号生成回路（図示しない）にて生成される、高レベルおよび低レベルからなる２値のデジタル信号である停止信号により行う。例えば、各出力回路は、各々に設けられた停止信号入力端子（図示しない）に、高レベルの該停止信号が供給されると動作し、低レベルの該停止信号が供給されると停止するように構成する。そして、通常撮像（図１４参照）時において、全ての出力回路の上記停止信号入力端子には、高レベルの該停止信号を供給する。一方、マトリクス型二次元コード読取時（図１４参照）において、Ｇ１４２に対応する該出力回路の上記停止信号入力端子には、高レベルの該停止信号を供給する一方、Ｒ１４１およびＢ１４３に対応する各出力回路の上記停止信号入力端子には、低レベルの該停止信号を供給する。
【０１１７】
但し、以上の手法はあくまでも、Ｇ１４２に関する情報のみを、センサ１１から出力させるための手法の一例に過ぎない。すなわち、Ｇ１４２に関する情報のみを、センサ１１から出力させるための手法としては、一般的なセンサ１１において、Ｒ１４１およびＢ１４３に関する各情報の出力を停止させることができる手法でさえあれば、特に限定されず、センサ１１の各画素に関する情報に関して、各情報の出力または停止を切り替える、周知の構成が適用可能である。
【０１１８】
また、撮像モジュール１では、センサ１１までの距離が約３００ｍｍである被写体、すなわち、撮像モジュール１に近い被写体からの「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射に対する、結像レンズ１０の最良像面の位置と、センサ位置２と、が一致しているのが好ましい（図１３参照）。これにより、撮像モジュール１に近い被写体からの「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射を、結像レンズ１０により結像した像は、センサ位置２において最も鮮明になるため、細かい構造のマトリクス型二次元コードを、センサ１１に認識させることが可能となる。このため、より細かな構造のマトリクス型二次元コードの読取が可能となる。
【０１１９】
図１３には、白色光に対する、比較例となる撮像モジュールに係る結像レンズのデフォーカスＭＴＦを、併せて示している。図１５（ａ）には、近い被写体からの白色光に対する、図１３に示す場合の結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを詳細に示しており、図１５（ｂ）は、近い被写体からの緑の単色放射に対する、同結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを詳細に示している。
【０１２０】
ここからは、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射から得られた画素に関する情報に基づいた、コード読取処理について説明する。
【０１２１】
マトリクス型二次元コード読取の可否は、センサ１１の解像性能（解像力）、または、結像レンズ１０の解像性能により決定される。
【０１２２】
つまり、センサ１１がマトリクス型二次元コード読取に必要な解像性能を十分に有していても、結像レンズ１０の解像性能が該読取に必要な解像性能を有していない場合、撮像モジュール１は、マトリクス型二次元コードを読み取ることが出来ない。
【０１２３】
同様に、結像レンズ１０がマトリクス型二次元コード読取に必要な解像性能を十分に有していても、センサ１１の解像性能が該読取に必要な解像性能を有していない場合、撮像モジュール１は、マトリクス型二次元コードを読み取ることが出来ない。
【０１２４】
よって、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズは、結像レンズ１０およびセンサ１１において、限界解像性能の低い方により制限される。
【０１２５】
なお、限界解像性能とは、どの程度小さな像を解像することができるか、という性能の尺度を示す指標である。
【０１２６】
まずは、結像レンズ１０の限界解像性能、および、センサ１１の限界解像性能を算出し、これらを比較する。
【０１２７】
結像レンズ１０の設計データの、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射に対する、ＭＴＦおよび空間周波数特性より、解像可能なＭＴＦ閾値（ＭＴＦ値の最小値）を２．０とすると、結像レンズ１０の限界解像性能は、２５０ｌｐ／ｍｍとなる（図１６参照）。
【０１２８】
センサ１１の限界解像性能を、センサ１１の画素のピッチｐから算出したナイキスト周波数とすると、センサ１１のナイキスト周波数は、
１／（ｐ×２）
である。
【０１２９】
ここで、センサ１１は、Ｇ１４２（図１４参照）のみを出力するため、各Ｇ１４２のピッチｐ´は、
ｐ´＝ｐ×√２
である。
【０１３０】
以上より、センサ１１のナイキスト周波数は、
１／（２×ｐ×√２）
となる。本実施の形態の場合、センサ１１の画素のピッチｐは、１．７５μｍとなり、センサ１１の限界解像性能は、２０２ｌｐ／ｍｍとなる（図１７参照）。
【０１３１】
以上より、結像レンズ１０の限界解像性能は、２５０ｌｐ／ｍｍであり、センサ１１の限界解像性能は、２０２ｌｐ／ｍｍである。よって、センサ１１の解像性能から、撮像モジュール１の読取可能なコードのサイズは決定される。
【０１３２】
次に、読取可能な解像性能に相当する、被写体のサイズを算出する。
【０１３３】
結像レンズ１０から物体（被写体）までの距離および画角から、解像可能な被写体のサイズを求め、解像可能な被写体のサイズと、センサ１１の有効像円径と、から、結像レンズ１０の倍率（被写体に対する結像レンズが結像する像の倍率）を求めることができる。具体的には、数式（２）および数式（３）から、結像レンズ１０の倍率を求めることができる。
【０１３４】
【数２】
【０１３５】
但し、ｄは、結像レンズ１０から物体（被写体）までの距離である。θは、半画角（画角／２）である。ｙは、上記距離ｄにおいて解像を実施する被写体のサイズである。ｙ´は、有効像円径である。Ｍは、結像レンズ１０の倍率である。
【０１３６】
また、結像レンズ１０の倍率Ｍ、および、撮像モジュール１の限界解像性能から、読取可能なコードのサイズを求めることができる。具体的には、数式（４）〜数式（７）から、読取可能なコードのサイズを求めることができる。
【０１３７】
【数３】
【０１３８】
但し、ｘは、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズである。ｘ´は、撮像モジュール１の限界解像性能である。
【０１３９】
よって、〔表５〕に示す、結像レンズ１０から物体までの距離ｄ、半画角θ、有効像円径ｙ´、および、撮像モジュール１の限界解像性能ｘ´を、数式（４）〜数式（７）に適宜代入し、計算することで、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズｘを求めることができる。
【０１４０】
【表５】
【０１４１】
なお、本実施の形態において、撮像モジュール１の限界解像性能ｘ´は、センサ１１の限界解像性能である。
【０１４２】
以上の各数式（２）〜（７）より、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズｘは、０．１９ｍｍである。従って、撮像モジュール１では、サイズ０．１９ｍｍの、マトリクス型二次元コードを読み取ることができる。
【０１４３】
なお、本実施の形態に係る、コード読取時の高解像化の方法を用いなければ、結像レンズ１０の限界解像性能は約１４０ｌｐ／ｍｍとなり、各数式（２）〜（７）より、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズｘは、約０．２８ｍｍとなる（図１９および〔表６参照〕）。
【０１４４】
【表６】
【０１４５】
また、撮像モジュール１は、結像レンズ１０は、センサ１１を保護するためのカバーガラスＣＧを介して、該センサ１１に載せられているのが好ましい。
【０１４６】
上記の構成によれば、撮像モジュール１は、結像レンズ１０を収容するための筐体（筐枠）を省略することが可能になるため、該筐体を省略することにより、小型化および低背化、さらには低コスト化が実現可能となる。
【０１４７】
図２０に示す撮像モジュール６０は、撮像モジュール１（図１参照）の具体的な構造の一例を示しており、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、第３レンズＰＬ３、カバーガラスＣＧ、筐枠６１、および、センサ１１を備えている。撮像モジュール６０では、開口絞り１２が、筐枠６１と一体的に形成されている。具体的に、開口絞り１２は、筐枠６１における、第１レンズＰＬ１上面（図２に示す、面Ｓ１に該当）を覆っている部分であって、該上面に形成された凸面を露出させるように覆っている部分に該当する。すなわち、撮像モジュール６０は、結像レンズ１０（図１および図２参照）と、筐枠６１と、センサ１１（図１参照）と、を備えた構成であると解釈することができる。
【０１４８】
筐枠６１は、内部に結像レンズ１０を収容する筐体であり、遮光性を有する部材により形成されている。
【０１４９】
固体撮像素子を用いてセンサ１１を構成することにより、撮像モジュール６０は、小型化および低背化が可能である。特に、情報携帯端末および携帯電話機をはじめとする携帯端末（図示しない）に搭載される撮像モジュール６０においては、固体撮像素子を用いてセンサ１１を構成することにより、高い解像力を有し、かつ、小型および低背である、撮像モジュールの実現が可能である。
【０１５０】
撮像モジュール６０は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有する撮像モジュール１である。このため、撮像モジュール６０では、結像レンズ１０とセンサ１１との間の離間距離を調整するための図示しない調整機構、および、図示しない鏡筒を省略しても、解像力の維持に与える悪影響は小さい（図１および図２参照）。この調整機構および鏡筒を省略することにより、撮像モジュール６０は、さらなる小型化および低背化、および低コスト化が実現可能となる。
【０１５１】
撮像モジュール６０は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するから、レンズとセンサ間隔の調整機構を省いた簡易構造の撮像モジュールとして構成できる。
【０１５２】
図２１に示す撮像モジュール７０は、図２０に示す撮像モジュール６０に対して、筐枠６１が省略されている。これにより、撮像モジュール７０において、開口絞り１２は、図２に示す結像レンズ１０と同じ形態で設けられている。
【０１５３】
また、図２１に示す撮像モジュール７０は、図２０に示す撮像モジュール６０に対して、第３レンズＰＬ３の下端の面（図２に示す、面Ｓ６に該当）の外周部分、いわゆる、第３レンズＰＬ３のコバが、カバーガラスＣＧを介して、センサ１１に載せられている。
【０１５４】
撮像モジュール７０は、結像レンズ１０（図１および図２参照）を収容するための筐体である、筐枠６１を省略することが可能になり、筐枠６１を省略することにより、さらなる小型化および低背化、さらには低コスト化が実現可能となる。
【０１５５】
撮像モジュール７０では、図示しない調整機構および鏡筒を省略するという、撮像モジュール６０の構造に基づいている。さらに、撮像モジュール７０では、結像レンズ１０において、第３レンズＰＬ３の下端の面Ｓ６とカバーガラスＣＧとの離間距離が非常に小さい。このことから、撮像モジュール７０では、小さなレンズ偏肉比において、第３レンズＰＬ３に、カバーガラスＣＧへの設置部分を作りこみ、筐枠６１不要の簡易構造の撮像モジュール７０を実現している。
【０１５６】
その他、撮像モジュール７０は、撮像モジュール６０と同じである。
【０１５７】
一般的な撮像モジュールの製造方法の概要を、図２２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【０１５８】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３は、主に熱可塑性樹脂２３１を用いた射出成形により作製される。熱可塑性樹脂２３１を用いた射出成形では、加熱により軟化した熱可塑性樹脂２３１を、所定の射出圧（およそ、１０〜３０００ｋｇｆ／ｃ）を加えながら金型２３２に押込んで、熱可塑性樹脂２３１を金型２３２に充填して成形を行う（図２２（ａ）参照）。
【０１５９】
成形後、熱可塑性樹脂２３１を金型２３２から取り出し、１枚のレンズ毎に切断する（図２２（ｂ）参照）。ここでは、便宜上、金型２３２から取り出された熱可塑性樹脂２３１を、第１レンズＰＬ１毎に切断する例を示しているが、第２レンズＰＬ２毎または第３レンズＰＬ３毎に切断する場合についても、図２２（ａ）および（ｂ）に示すのと同様である。
【０１６０】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３を、レンズバレル（筐枠）２３３に嵌め込んで（または、圧入して）組み立てる（図２２（ｃ）参照）。
【０１６１】
図２２（ｃ）に示す、撮像モジュールの中間生成物を、鏡筒２３４に嵌め込んで組み立てる。さらにその後、第３レンズＰＬ３の面Ｓ６（図２参照）側の端部に、センサ２３５（センサ１１に対応）を搭載する。こうして、撮像モジュールは完成する（図２２（ｄ）参照）。
【０１６２】
射出成形レンズである、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３に用いられる、熱可塑性樹脂２３１の加重たわみ温度は、摂氏１３０度程度である。このため、熱可塑性樹脂２３１は、表面実装で主に適用される技術であるリフローを実施するときの熱履歴（最大温度が摂氏２６０度程度）に対する耐性が不十分であるため、リフロー時に発生する熱に耐えることができない。
【０１６３】
よって、図２２（ｄ）に示す撮像モジュールにおける基板への実装時には、センサ２３５部分のみをリフローにより先に実装する。その後、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３部分を樹脂で接着する方法、または、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の搭載部分を局所的に加熱するという実装方法が採用されている。
【０１６４】
続いては、本発明に係る撮像モジュール２５０の製造方法を、図２３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。
【０１６５】
近年では、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の各々の材料として、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いた、いわゆる耐熱カメラモジュールの開発が進められている。ここで説明する撮像モジュール２５０は、撮像モジュール１（図１参照）を、この耐熱カメラモジュールの形態で製造したものであり、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の全ての材料として、熱可塑性樹脂２３１（図２２（ａ）参照）のかわりに、熱硬化性樹脂（熱硬化性の樹脂）２４１を用いている。
【０１６６】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の各々の材料として、熱硬化性樹脂２４１を用いる理由は、多数の撮像モジュール２５０を一括して製造することにより、撮像モジュール２５０の製造コストの低減を図るためである。また、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の全ての材料として、熱硬化性樹脂２４１を用いる理由は、撮像モジュール２５０に対して、リフローの実施を可能とするためである。
【０１６７】
撮像モジュール２５０を製造する技術は、多々提案されている。中でも代表的な技術は、上述した射出成形、および、後述するウエハレベルレンズのプロセスである。特に、最近では、撮像モジュールの製造時間およびその他の総合的知見において、より有利とされている、ウエハレベルレンズ（リフローアブルレンズ）のプロセスが注目されている。
【０１６８】
ウエハレベルレンズのプロセスを実施するにあたっては、熱に起因して、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３に塑性変形が発生してしまうことを抑制する必要がある。この必要性から、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３としては、熱が加えられても変形しにくい、耐熱性に非常に優れた熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。具体的には、摂氏２６０〜２８０度の熱が１０秒以上与えられても、塑性変形しない程度の耐熱性を有している、熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。ウエハレベルレンズでは、アレイ状の金型２４２および２４３により、アレイ状のレンズ２４４〜２４６をそれぞれ一括成型した後、これらを貼り合わせ、さらに、アレイ状の開口絞り２４７およびアレイ状のセンサ２４９を搭載した後、個別に切断して撮像モジュール２５０を製造する。
【０１６９】
ここからは、ウエハレベルレンズのプロセスの詳細について説明する。
【０１７０】
ウエハレベルレンズのプロセスでは、まず、多数の凹部が形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、により、熱硬化性樹脂２４１を挟み込み、熱硬化性樹脂２４１を硬化させ、互いに対応する凹部および凸部の組み合わせ毎にレンズが成形された、アレイ状のレンズを作製する（図２３（ａ）参照）。
【０１７１】
図２３（ａ）に示す工程で作製するアレイ状のレンズは、多数の第１レンズＰＬ１が成形されたアレイ状のレンズ２４４、多数の第２レンズＰＬ２が成形されたアレイ状のレンズ２４５、および、多数の第３レンズＰＬ３が成形されたアレイ状のレンズ２４６である。
【０１７２】
なお、アレイ状のレンズ２４４を、アレイ状の金型２４２および２４３により作製するためには、第１レンズＰＬ１の形状と反対の形状である凹部が多数形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、を用いて、図２３（ａ）に示す要領で作製を行えばよい。アレイ状のレンズ２４５を、アレイ状の金型２４２および２４３により作製するためには、第２レンズＰＬ２の形状と反対の形状である凹部が多数形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、を用いて、図２３（ａ）に示す要領で作製を行えばよい。アレイ状のレンズ２４６を、アレイ状の金型２４２および２４３により作製するためには、第３レンズＰＬ３の形状と反対の形状である凹部が多数形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、を用いて、図２３（ａ）に示す要領で作製を行えばよい。
【０１７３】
アレイ状のレンズ２４４〜２４６を互いに、各第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３に関して、第１レンズＰＬ１を通過する光軸Ｌａ（第１レンズの光軸）と、これに対応する第２レンズＰＬ２を通過する光軸Ｌａ（第２レンズの光軸）と、これらに対応する第３レンズＰＬ３を通過する光軸Ｌａ（第３レンズの光軸）と、が、同一直線上に位置するように、貼り合わせる（図２３（ｂ）参照）。具体的に、アレイ状のレンズ２４４〜２４６の位置合わせを行う調芯方法としては、光軸Ｌａ同士を揃える以外にも、撮像しながら調整を行う等、色々な手法が挙げられ、また、位置合わせは、ウエハのピッチ仕上がり精度にも影響される。また、このとき、アレイ状のレンズ２４４における、各第１レンズＰＬ１の面Ｓ１（図２参照）に対応する部分を露出させるように、アレイ状の開口絞り２４８を取り付ける。
【０１７４】
アレイ状のレンズ２４６における第３レンズＰＬ３の面Ｓ６（図２参照）側の端部に、各光軸Ｌａと、対応する各センサ２４８の中心２４８ｃとが、同一直線上に位置するように、多数のセンサ２４８が搭載されたアレイ状のセンサ２４９を搭載する（図２３（ｃ）参照）。
【０１７５】
図２３（ｃ）に示す工程により、アレイ状となっている多数の撮像モジュール２５０を、１つの撮像モジュール２５０毎に切断して（図２３（ｄ）参照）、撮像モジュール２５０は完成する（図２３（ｅ）参照）。
【０１７６】
以上、図２３（ａ）〜（ｅ）に示す、ウエハレベルレンズのプロセスにより、多数の撮像モジュール２５０を一括して製造することで、撮像モジュール２５０の製造コストは、低減することができる。さらに、完成した撮像モジュール２５０を、図示しない基板に実装するときにおいて、リフローにより発生する熱（最大温度が摂氏２６０度程度）に起因して塑性変形してしまうことを避けるため、第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３は、摂氏２６０〜２８０度の熱に対して１０秒以上の耐性を有している、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いるのが、より好ましい。第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３の全てに、耐熱性を有している、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂を用いることで、撮像モジュール２５０に対しては、リフローを施すことが可能となる。ウエハレベルでの製造工程に、さらに、耐熱性を有している樹脂材料を適用することで、リフローに対応可能な撮像モジュールを安価に製造することが可能である。
【０１７７】
ここからは、撮像モジュール２５０を製造する場合に好適な、第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３の材料について考察する。
【０１７８】
プラスチックレンズ材料は、従来、熱可塑性樹脂が主に用いられてきたので、材料の幅広い品揃えがある。
【０１７９】
一方、熱硬化性樹脂材料、さらに紫外線硬化性樹脂材料は、第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３の用途として開発途上にあることから、現状、材料の品揃えおよび光学定数に関して熱可塑性材料に劣り、また、高価である。一般的に、光学定数は、低屈折率かつ低分散材料であるのが好ましい。また、光学設計においては、幅広い光学定数の選択肢があることが好ましい。
【０１８０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本発明は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された撮像モジュール、および、該撮像モジュールを実現するのに好適な結像レンズに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 撮像モジュール
２ センサ位置（撮像素子が設けられた位置）
３ ひまわりからの白色光に対する結像レンズの最良像面の位置
４ 木からの白色光に対する結像レンズの最良像面の位置
５ ひまわり（撮像モジュールに近い被写体）
６ 木（撮像モジュールから遠い被写体）
１０ 結像レンズ
１１ センサ（撮像素子）
１４２ Ｇ（緑の単色放射から得られた画素）
ｐ センサの画素のピッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された撮像モジュール、および、該撮像モジュールを実現するのに好適な結像レンズ、さらには、該撮像モジュールを用いて、ＱＲコード（登録商標）をはじめとする、マトリクス型二次元コードの読取を行うための、コード読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レンズに電界または磁界を印加して屈折率を変えることにより、レンズの焦点位置を変える、自動焦点調整装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、被写体までの距離に応じて得られた電気信号を圧電素子に供給し、圧電素子の厚みを変化させることにより、レンズの位置を制御する、光学機器の自動焦点調整方法が開示されている。
【０００４】
特許文献３および４にはそれぞれ、調整レバーを回動させて、レンズの位置を移動させる調整機構を備えた、レンズ調整装置が開示されている。
【０００５】
特許文献５には、透光板‐レンズ間にガスを注入することで、レンズの位置を移動させる、撮像装置が開示されている。
【０００６】
特許文献１〜５に開示されている各技術では、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させることにより、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有する、撮像モジュールを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−０２２００９号公報（１９８４年 ２月 ４日公開）
【特許文献２】特開昭６１−０５７９１８号公報（１９８６年 ３月２５日公開）
【特許文献３】特開平１０−１０４４９１号公報（１９９８年 ４月２４日公開）
【特許文献４】特開平１０−１７０８０９号公報（１９９８年 ６月２６日公開）
【特許文献５】特開２００３−０２９１１５号公報（２００３年 １月２９日公開）
【特許文献６】特開２００４−０６４４６０号公報（２００４年 ２月２６日公開）
【特許文献７】特開２００４−３０１９３８号公報（２００４年１０月２８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜５に開示されている各技術では、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が必要であるため、撮像モジュールの構造が複雑になるという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有し、かつ、簡単な構造の撮像モジュール、および、この撮像モジュールを実現するのに好適な結像レンズ、さらには、この撮像モジュールを用いて、マトリクス型二次元コードの読取を高解像力で行うための、コード読取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像モジュールは、上記の問題を解決するために、被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズと、所定位置よりも近い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置まで、の間に設けられた撮像素子と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、結像レンズは、被写界深度が拡げられているため、近くから遠くまでの広い距離範囲に存在する、各被写体を結像した像に発生するボケが低減される。また、結像レンズは、像面湾曲が小さくされているため、像の全体において、ボケが低減される。このように、像のボケを低減するための工夫が十分に施された結像レンズを用いて、本撮像モジュールでは、撮像素子を上述の位置に設けている。これにより、本撮像モジュールでは、近い被写体を撮影する場合と、遠い被写体を撮影する場合との両方において平均的に、ボケの低減された像が撮影できるため、解像力をある程度良好にすることができる。
【００１２】
本撮像モジュールは、結像レンズの位置、および、結像レンズの焦点位置の両方を固定しても、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するものとすることができる。従って、本撮像モジュールは、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュールの構造が簡単になるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像素子は、緑の単色放射から得られた画素に関する情報のみを出力することが可能なものであることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、撮像素子が出力した、緑の単色放射から得られた画素に関する情報に基づいた読取処理により、マトリクス型二次元コードの読取が可能となる。
【００１５】
また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像素子は、上記所定位置よりも近い被写体からの上記緑の単色放射に対する、上記結像レンズの最良像面の位置に設けられたことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、撮像素子に対しては、細かい構造のマトリクス型二次元コードを認識させることが可能となる。このため、より細かな構造のマトリクス型二次元コードの読取が可能となる。
【００１７】
また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像素子は、画素のピッチが２．５μｍ以下であることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、高画素の撮像素子の性能を十分活かした撮像モジュールを実現することができる。
【００１９】
また、本発明の撮像モジュールは、上記結像レンズは、上記撮像素子を保護するための保護部材を介して、該撮像素子に載せられていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、本撮像モジュールは、結像レンズを収容するための筐体（筐枠）を省略することが可能になるため、該筐体を省略することにより、小型化および低背化、さらには低コスト化が実現可能となる。
【００２１】
また、本発明の撮像モジュールは、上記結像レンズのＦナンバーは、３以下であることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、受光光量を増大させることができるため、像を明るくすることが可能となる。さらに、色収差が良好に補正されるため、高い解像力を得ることができる。
【００２３】
本発明の結像レンズは、上記の問題を解決するために、被写界深度が拡げられていると共に、像面湾曲が小さくされており、所定位置よりも近い物体からの白色光に対する最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する最良像面の位置まで、の間において、物体の結像を行うものであることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、本結像レンズは、被写界深度が拡げられているため、近くから遠くまでの広い距離範囲に存在する、各物体を結像した像に発生するボケが低減される。また、本結像レンズは、像面湾曲が小さくされているため、像の全体において、ボケが低減される。このように、像のボケを低減するための工夫が十分に施された本結像レンズを用いて、物体の結像は、上述の位置にて行う。これにより、本結像レンズでは、近い物体を結像する場合と、遠い物体を結像する場合との両方において平均的に、ボケの低減された像が結像できるため、解像力をある程度良好にすることができる。
【００２５】
本結像レンズは、位置および焦点位置の両方を固定しても、近い物体の結像と、遠い物体の結像と、の両方において、十分に良好な解像力を有するものとすることが可能なものである。従って、本結像レンズを用いて構成した撮像モジュールでは、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュールの構造が簡単になるという効果を奏する。換言すれば、本結像レンズは、本撮像モジュールを実現するのに好適であるという効果を奏する。
【００２６】
本発明のコード読取方法は、上記の本撮像モジュールを使用して、緑の単色放射から得られた画素に基づいて、マトリクス型二次元コードを読み取るためのコード読取方法であって、上記緑の単色放射から得られた画素のピッチを用いて、上記結像レンズおよび上記撮像素子の各限界解像性能の値を求め、値の低いほうを上記撮像モジュールの限界解像性能とする工程と、上記結像レンズから上記所定位置よりも近い被写体までの距離と、上記撮像モジュールの画角と、上記撮像素子の有効像円径と、から、該被写体に対する上記結像レンズが結像する像の倍率を算出する工程と、上記撮像モジュールの限界解像性能と、上記倍率と、から、上記撮像モジュールが読取可能な、上記マトリクス型二次元コードのサイズを算出する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、本撮像モジュールを用いた、マトリクス型二次元コードの読取時において、撮像モジュールの高解像力化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上の通り、本発明の撮像モジュールは、被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズと、所定位置よりも近い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置まで、の間に設けられた撮像素子と、を備える。
【００２９】
従って、本発明の撮像モジュールは、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有し、かつ、簡単な構造であるという効果を奏する。
【００３０】
以上の通り、本発明の結像レンズは、被写界深度が拡げられていると共に、像面湾曲が小さくされており、所定位置よりも近い物体からの白色光に対する最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する最良像面の位置まで、の間において、物体の結像を行うものである。
【００３１】
従って、本発明の結像レンズは、本発明の撮像モジュールを実現するのに好適であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像モジュールの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る結像レンズの具体的な構成例を示す概略断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す結像レンズの各種収差の特性を示すグラフであり、同図（ａ）には球面収差の特性を、同図（ｂ）には非点収差の特性を、同図（ｃ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。
【図４】図４（ａ）は、近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズのデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフであり、図４（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、同図（ａ）に示す両デフォーカスＭＴＦを、個別に詳細に示したグラフである。
【図５】近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズの別のデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図６】近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズのさらに別のデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図７】近い被写体および遠い被写体からの各白色光に対する、結像レンズの他のデフォーカスＭＴＦの両方と、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図８】遠い被写体からの白色光に対する結像レンズの、像面湾曲の有無および像高に応じた各デフォーカスＭＴＦと、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係る撮像モジュールにおける、撮像素子から被写体までの距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）および（ｂ）は、図１に示す撮像モジュールに対する比較例となる撮像モジュールの、結像レンズの各種収差の特性を示すグラフであり、同図（ａ）には非点収差の特性を、同図（ｂ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。
【図１１】遠い被写体からの白色光に対する、図１０と同じ結像レンズのデフォーカスＭＴＦを詳細に示したグラフである。
【図１２】本発明に係る撮像モジュールに対する比較例となる撮像モジュールにおける、撮像素子から被写体までの距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。
【図１３】白色光に対する、本発明およびその比較例に係る各結像レンズの各デフォーカスＭＴＦと、緑の単色放射に対する、本発明に係る結像レンズのデフォーカスＭＴＦと、撮像素子の位置と、の関係を示すグラフである。
【図１４】通常撮像時と、マトリクス型二次元コードの読取時と、のそれぞれにおける、使用すべき画素の対比を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、近い被写体からの白色光に対する、図１３と同じ本発明に係る結像レンズのデフォーカスＭＴＦを詳細に示したグラフであり、図１５（ｂ）は、近い被写体からの緑の単色放射に対する、同結像レンズのデフォーカスＭＴＦを詳細に示したグラフである。
【図１６】結像レンズの限界解像性能の求め方を説明するグラフである。
【図１７】撮像素子における画素ピッチと、撮像素子における緑の画素のみの画素ピッチと、の関係を示す概略図である。
【図１８】結像レンズの倍率の求め方を説明する図である。
【図１９】結像レンズの限界解像性能の求め方を説明する別のグラフである。
【図２０】図１に示す撮像モジュールの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図２１】図１に示す撮像モジュールの具体的な構造の他の例を示す断面図である。
【図２２】一般的な、撮像モジュールの製造方法を示す断面図である。
【図２３】本発明に係る、撮像モジュールの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１に示す撮像モジュール１は、結像レンズ１０およびセンサ（撮像素子）１１を備えている。
【００３４】
結像レンズ１０は、物体の結像を行うものである。具体的に、結像レンズ１０は、撮像モジュール１により撮影を行う対象となる被写体を、像面において結像するものである。
【００３５】
結像レンズ１０は、被写界深度を拡げ、かつ、像面湾曲を小さくする工夫が施された周知のレンズ系であれば、具体的な構成について特に限定されない。結像レンズ１０の具体的な構成の一例は後述する。
【００３６】
被写界深度とは、カメラレンズをあるレンズセット位置に固定したとき、ボケがなく、鮮明であると受け入れられるようなカメラから最も近い点と最も遠い点との間の距離、すなわち、レンズをある特定の距離に対して焦点を合わせた時、満足すべき鮮明度が得られる全体の距離である。
【００３７】
像面湾曲とは、平面物体が、平面よりもむしろ湾曲した面に結像したような状態になるレンズの収差である。つまり、レンズにこの収差があると、平面物体の像は湾曲したものとなり、画像の中心にピントを合わせると周辺部がボケ、周辺部にピントを合わせると逆に中心がボケる。
【００３８】
センサ１１は、結像レンズ１０が被写体を結像して形成された像を示す光が入射されると、入射された光を電気信号に変換して出力することで、表示装置（図示しない）に該被写体を表示可能とするものである。センサ１１としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）等に代表される、固体撮像素子等が使用可能である。
【００３９】
センサ１１が設けられた位置（以下「センサ位置」と称する）２は、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置３から、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置４まで、の間となっている。最良像面とは、光の集中度、または、解像力が最大の結像面を意味する、一般的な技術用語である。
【００４０】
ひまわり５は、撮像モジュール１により撮影される被写体の一例であって、その位置が撮像モジュール１に近い被写体を示している。ひまわり５は、例えば、距離にして撮像モジュール１と約３００ｍｍ離れている。そして、詳細に述べると、位置３は、ひまわり５のような撮像モジュール１に近い被写体を、結像レンズ１０が結像した場合の、最良像面である。
【００４１】
木６は、撮像モジュール１により撮影される被写体の一例であって、その位置が撮像モジュール１から遠い被写体を示している。木６は、例えば、距離にして撮像モジュール１と約１５００ｍｍ離れている。そして、詳細に述べると、位置４は、木６のような撮像モジュール１から遠い被写体を、結像レンズ１０が結像した場合の、最良像面である。
【００４２】
撮像モジュール１に近い被写体と、撮像モジュール１から遠い被写体と、の区別は例えば、センサ１１までの距離が、基準となる距離（所定距離）よりも小さい被写体を撮像モジュール１に近い被写体とし、この基準となる距離よりも大きい被写体を撮像モジュール１から遠い被写体とすればよい。さらに、この要領で区別を実施する場合、上記基準となる距離は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影とで、レンズの位置、および／または、レンズの焦点位置が互いに異なる、２種類の撮影モードが存在する、従来一般的な撮像モジュールにおいて、これら２種類の撮影モードを切り替えるのが好ましいとされる、該撮像モジュールの撮像素子から該被写体までの距離とすればよい。
【００４３】
上述した基準となる距離等の、撮像モジュール１に近い被写体と、撮像モジュール１から遠い被写体と、を区別するための臨界となる距離（所定距離）は、いかなる撮像モジュール１において存在するものの、その具体的な値は、結像レンズ１０の特性、センサ１１の最終的な配置位置、および、撮像モジュール１のサイズ等に応じて、撮像モジュール１毎に変化し得るものである。撮像モジュール１に近い被写体と、撮像モジュール１から遠い被写体と、を区別するための臨界となる距離については、撮像モジュール１の各種設計および特性に応じて適宜、撮像モジュール１毎に決定されるものであると解釈すべきである。
【００４４】
図２には、結像レンズ１０の具体的な構成の一例を示している。結像レンズ１０で最も重要なことは、ジャストフォーカス位置での解像力を向上させることよりも、被写界深度を拡げること、および、像面湾曲を小さくすることである。
【００４５】
結像レンズ１０の構成の具体例は、図２に示すとおり、開口絞り１２、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、第３レンズＰＬ３、および、カバーガラス（保護部材）ＣＧを備えている。
【００４６】
第１レンズＰＬ１における、結像を行う対象となる物体側の面（物体側面）はＳ１であり、結像レンズ１０の像面側の面（像側面）はＳ２である。第２レンズＰＬ２における、物体側の面はＳ３であり、結像レンズ１０の像面側の面はＳ４である。第３レンズＰＬ３における、物体側の面はＳ５であり、結像レンズ１０の像面側の面はＳ６である。カバーガラスＣＧにおける、物体側の面はＳ７であり、結像レンズ１０の像面側の面はＳ８である。結像レンズ１０の像面は、Ｓ９であり、センサ位置２（図１参照）に対応している。
【００４７】
開口絞り１２は、第１レンズＰＬ１の面Ｓ１の周囲を取り囲むように設けられている。開口絞り１２は、結像レンズ１０に入射した光が、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および、第３レンズＰＬ３を適切に通過することを可能にするために、結像レンズ１０に入射した光の軸上光線束の直径を制限することを目的に設けられている。
【００４８】
第１レンズＰＬ１は、物体側に向けられた面Ｓ１が凸面となっている、周知のメニスカスレンズである。第１レンズＰＬ１が、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである場合は、結像レンズ１０の全長に対する、第１レンズＰＬ１の全長の比率が大きくなり、これにより、結像レンズ１０の全長に比して、結像レンズ１０全体の焦点距離を長くすることができるため、結像レンズ１０の小型化および低背化が可能となる。第１レンズＰＬ１は、アッベ数を５６程度と大きくすることで、入射光の分散を小さくしている。
【００４９】
第２レンズＰＬ２は、物体側に向けられた面Ｓ３が凹面となっている、周知のメニスカスレンズである。第２レンズＰＬ２が、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである場合は、第２レンズＰＬ２の屈折力を維持しつつ、ペッツヴァル和（光学系による平面物体の像の湾曲の軸上特性）を小さくすることができるため、非点収差、像面湾曲、およびコマ収差を低減することができる。第２レンズＰＬ２は、アッベ数を３４程度と小さくすることで、入射光の分散を大きくしている。
【００５０】
アッベ数の大きな第１レンズＰＬ１と、アッベ数の小さな第２レンズＰＬ２と、を組み合わせた構成は、色収差の補正の観点において有効である。
【００５１】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３としてはいずれも、非球面のレンズを適用した。
【００５２】
非球面の第１レンズＰＬ１は、特に球面収差を大幅に補正することが可能である。非球面の第２レンズＰＬ２は、特に非点収差および像面湾曲を大幅に補正することが可能である。非球面の第３レンズＰＬ３は、特に非点収差、像面湾曲、および歪曲を大幅に補正することが可能である。
【００５３】
さらに、非球面の第３レンズＰＬ３は、結像レンズ１０におけるテレセントリック性を向上させることができるため、ＮＡ（numerical aperture：開口数）を小さくすることにより、結像レンズ１０では、被写界深度を簡単に拡げることができる。
【００５４】
以上のことから、図２に示す結像レンズ１０では、被写界深度を拡げることができ、さらに、像面湾曲を小さくすることができる。
【００５５】
カバーガラスＣＧは、第３レンズＰＬ３とセンサ１１（図１参照）との間に挟まれて設けられる。カバーガラスＣＧは、センサ１１に被覆されることで、センサ１１を物理的ダメージ等から保護するためのものである。
【００５６】
〔表１〕には、結像レンズ１０によるレンズ系の設計式の一例を示している。
【００５７】
【表１】
【００５８】
〔表１〕において、屈折率およびアッベ数は共に、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する各材料での数値を示している。
【００５９】
中心厚（面の中心厚）とは、対応する面中心から像面側に向かって次の面の中心までの光軸に沿う距離である。有効半径とは、レンズにおける、光束の範囲を規制可能な円領域の半径である。
【００６０】
非球面係数のそれぞれは、非球面を構成する非球面式である数式（１）における、ｉ次の非球面係数Ａｉ（ｉは４以上の偶数）を意味している。数式（１）において、Ｚは光軸方向（図２のＸ方向）の座標であり、ｘは光軸に対する法線方向（図２のＹ方向）の座標であり、Ｒは曲率半径（曲率の逆数）であり、Ｋはコーニック（円錐）係数である。
【００６１】
【数１】
【００６２】
〔表１〕の各値「（定数ａ）Ｅ（定数ｂ）」の表記は「（定数ａ）×１０の（定数ｂ）乗」を示しており、例えば「８．７４Ｅ−０１」は「８．７４×１０−１」を示しているものとする。
【００６３】
〔表２〕には、撮像モジュール１の仕様の一例を示している。
【００６４】
【表２】
【００６５】
有効像円径は、結像レンズ１０により解像された像の有効な結像円寸法である。
【００６６】
Ｆナンバーは、光学系の明るさを示す量の一種である。結像レンズ１０のＦナンバーは、結像レンズ１０の等価焦点距離を、結像レンズ１０の入射瞳径で割った値で表される。撮像モジュール１では、〔表２〕に示すとおり、この結像レンズ１０のＦナンバーを３以下にまで低減するのが好ましい。これにより、結像レンズ１０では、受光光量を増大させることができるため、像を明るくすることが可能になると共に、色収差が良好に補正されるため、高い解像力を得ることができる。
【００６７】
画角は、撮像モジュール１により撮影可能な角度である。
【００６８】
光学全長とは、構成された光学系（撮像モジュール１）の光学特性に対して或る影響を与える、該光学系の全構成要素の、光軸方向における寸法の総計を意味する。
【００６９】
撮像モジュール１では、〔表２〕に示すとおり、センサ１１の画素のピッチ（センサ画素ピッチ）を、２．５μｍ以下とするのが好ましい。画素のピッチが２．５μｍ以下であるセンサ１１を用いることにより、撮像モジュール１は、高画素の撮像素子の性能を十分活かすことができる。
【００７０】
最近接物体距離とは、撮像モジュール１により撮像可能な、最も近い被写体までの距離である。
【００７１】
図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す結像レンズ１０の各種収差の特性を示すグラフであり、同図（ａ）には球面収差の特性を、同図（ｂ）には非点収差の特性を、同図（ｃ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。
【００７２】
残存収差量が小さい（光軸に対する法線方向の変位に対する各収差の大きさのズレが小さい）ことから、結像レンズ１０は、小型かつ低背であり、さらに、良好な光学特性を有していることがわかる。
【００７３】
図４（ａ）は、センサ１１までの距離が約３００ｍｍである、ひまわり５からの白色光に対する、結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦ（詳細な波形は図４（ｂ）参照）と、センサ１１までの距離が約１５００ｍｍである、木６からの白色光に対する、同結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦ（詳細な波形は図４（ｃ）参照）と、センサ位置２と、の関係を示すグラフである。
【００７４】
デフォーカスＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調伝達関数）とは、像面Ｓ９（図２参照）を光軸方向に移動させていったときの、像面Ｓ９に形成される像のコントラスト変化を測定したものである。
【００７５】
図４（ｂ）および（ｃ）では、空間周波数を７１．４ｌｐ／ｍｍとし、像高ｈ０、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０における、各デフォーカスＭＴＦの測定結果をグラフに示している。
【００７６】
像高とは、画像の中心を基準とした像の高さを意味する。そして、最大像高に対する像高の高さは、割合で表現され、画像の中心を基準として、該最大像高の８０％の高さに該当する像高の高さに対応する部分を示す場合、上記のとおり、像高ｈ０．８と表現される（その他、像高８割、ｈ０．８と表現される場合もある）。像高ｈ０、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、および像高ｈ１．０も、像高ｈ０．８と同様の旨示す表現である。
【００７７】
空間周波数を７１．４ｌｐ／ｍｍとした理由は、以下のとおりである。すなわち、目標とする解像性能により、評価に用いる空間周波数を選ぶ。デフォーカスＭＴＦでは、光学系の焦点深度および歪非点収差、像面の湾曲を評価する。この為、レンズの限界解像性能に相当する高い空間周波数を用いるのではなく、それより若干低い空間周波数で評価することが妥当と考えられる。また、センサの解像限界性能を表す指標のひとつにセンサナイキスト周波数があり、一般に、センサのナイキスト周波数に対する１／２倍または１／４倍の空間周波数を評価の値に用いる。そこで本実施例の場合、センサナイキスト周波数×１／４に相当する、空間周波数７１．４ｌｐ／ｍｍを用いた。なお、この場合、センサ画素ピッチは１．７５μｍであり、センサナイキスト周波数は２８５．７１４３ｌｐ／ｍｍであり、その１／４は７１．４２８５７≒７１．４ｌｐ／ｍｍである。
【００７８】
図４（ａ）および後述する図５〜７では、ひまわり５からの白色光に対する、結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを点線により、木６からの白色光に対する、同結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを実線により、それぞれ示している。
【００７９】
図４（ａ）に示す各デフォーカスＭＴＦは、いずれも、縦軸ＭＴＦ値、横軸フォーカスシフト（Ｆｏｃｕｓ Ｓｈｉｆｔ）のグラフにおいて上に凸の曲線であるが、センサ１１から被写体までの距離が離れている程に、フォーカスシフトが小さな部分、すなわち、より被写体に近い側に像面Ｓ９を配置した旨を示す、グラフの左側において、ＭＴＦ値が極大となる。
【００８０】
理由は、ひまわり５からの光が結像レンズ１０の光軸に対して広がりを持った光線として結像レンズ１０に入射される一方、木６からの光が結像レンズ１０の光軸に対して平行に近い光線として結像レンズ１０に入射されるので、これらの光を結像レンズ１０によりそれぞれ集束させた場合、木６からの光のほうが、結像レンズ１０に近い部分（すなわち、より被写体に近い側）で集束されるためである。
【００８１】
結像レンズ１０では、被写界深度を拡げることにより、図４（ａ）に示す各デフォーカスＭＴＦを示す曲線の傾きが、全体的に比較的緩やかになる。これにより、比較的広いフォーカスシフトの範囲において、ＭＴＦ値が良好となる。
【００８２】
結像レンズ１０では、像面湾曲を小さくすることにより、像高の変化に応じた、ＭＴＦ値の変動が小さくなる。
【００８３】
図４（ａ）に示すグラフにおいて、点線で示す曲線の極大値は、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置３（図１参照）に、実線で示す曲線の極大値は、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置４（図１参照）に、それぞれ該当する。
【００８４】
グラフ中「必要なＭＴＦ値」とは、撮像モジュール１における、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を示している。
【００８５】
センサ位置２は、図１に示すとおり、位置３と位置４との間であるが、これは、点線で示す曲線の極大値と、実線で示す曲線の極大値と、の間に該当する。そして、この場合、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値と、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値と、の両方が、必要なＭＴＦ値を満足する。
【００８６】
従って、撮像モジュール１は、近いひまわり５の撮影においても、遠い木６の撮影においても、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有していると言える。
【００８７】
なお、センサ位置２を、図４（ａ）に示すとおり、点線および実線で示す各デフォーカスＭＴＦの交点に該当する位置とすることで、撮像モジュール１では、近いひまわり５の撮影と、遠い木６の撮影と、の両方において、安定した高い解像力を得ることができる。
【００８８】
図５は、図４（ａ）に示すグラフに対して、センサ位置２を、実線で示す曲線の極大値に該当する位置、すなわち、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置４とした場合を示している。
【００８９】
この場合、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値が、必要なＭＴＦ値を満足せず、撮像モジュール１により撮影されたひまわり５は、ボケてしまう。
【００９０】
図６は、図４（ａ）に示すグラフに対して、センサ位置２を、点線で示す曲線の極大値に該当する位置、すなわち、ひまわり５からの白色光に対する結像レンズ１０の最良像面の位置３とした場合を示している。
【００９１】
この場合、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２でのＭＴＦ値が、必要なＭＴＦ値を満足せず、撮像モジュール１により撮影された木６は、ボケてしまう。
【００９２】
図７は、図４（ａ）に示すグラフに対して、結像レンズ１０の被写界深度が狭い場合を示している。
【００９３】
この場合、各デフォーカスＭＴＦを示す曲線の傾きが、全体的に急峻となってしまう。これにより、ＭＴＦ値が良好となるフォーカスシフトの範囲が、狭い範囲に限定されてしまう。この結果、たとえセンサ位置２を、点線および実線で示す各デフォーカスＭＴＦの交点に該当する位置としても、ひまわり５および木６からの各白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２での各ＭＴＦ値の両方が、必要なＭＴＦ値を満足しなくなってしまう。撮像モジュール１により撮影された、ひまわり５および木６は、いずれもボケてしまう。
【００９４】
図８は、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、像高ｈ０およびｈ０．８での各デフォーカスＭＴＦと、センサ位置２と、の関係を示すグラフである。なお、図８に示すグラフにおいては、結像レンズ１０において像面湾曲が発生しているものとする。
【００９５】
図８では、結像レンズ１０の像高ｈ０でのデフォーカスＭＴＦを実線により、結像レンズ１０の像高ｈ０．８でのデフォーカスＭＴＦを点線により、それぞれ示している。
【００９６】
図８に示す各デフォーカスＭＴＦは、像面湾曲に起因して、像高ｈ０と像高ｈ０．８とで、デフォーカスＭＴＦが大きく異なっている。そして、図８では、図４（ａ）と同じセンサ位置２において、木６からの白色光に対する結像レンズ１０の、センサ位置２での像高ｈ０．８でのＭＴＦ値が、必要なＭＴＦ値を満足していない。この場合、撮像モジュール１により撮影された木６は、中心部分が鮮明である一方、周辺部分がボケてしまう。
【００９７】
図９は、センサ１１から被写体までの距離、すなわち、物体距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。図９は、〔表３〕に示す、物体距離とＭＴＦ値（空間周波数１３０ｌｐ／ｍｍの場合）との関係を、縦軸ＭＴＦ値、横軸物体距離のグラフとして示したものである。空間周波数１３０ｌｐ／ｍｍは約７００ＴＶ本相当である。
【００９８】
【表３】
【００９９】
最大差とは、物体距離の各々における、ＭＴＦの最大値と最小値との差である。
【０１００】
「Ｓａｇ」はサジタル像面を、「Ｔａｎ」はタンジェンシャル像面をそれぞれ示している。サジタル像面とは、光学系の光軸外の物点から、光学系に入射する光線のうち、回転対称の光学系で、主光線と光軸とを含む面に垂直な平面（サジタル平面）に含まれる光線（サジタル光線）によって形成される、像点の軌跡を意味している。タンジェンシャル像面とは、サジタル光線の光束に直交し、かつ主光線を含む光束（メリジオナル光線束）によって生じる像面を意味している。サジタル像面およびタンジェンシャル像面はいずれも、一般的な光学用語であるため、これ以上の詳細な説明については省略する。
【０１０１】
図９に示すグラフによれば、撮像モジュール１では、像高ｈ０、像高ｈ０．８（サジタル像面）、および像高ｈ０．８（タンジェンシャル像面）の全てに関して、約３００ｍｍの物体距離から１５００ｍｍ以上（およそ無限遠）の物体距離までの範囲において、０．２０以上の高いＭＴＦ値が得られ、広い物体距離の範囲において、良好な解像力が得られる。
【０１０２】
以上のことから、撮像モジュール１は、結像レンズ１０の位置、および、結像レンズ１０の焦点位置の両方を固定した、固定焦点のレンズとしても、ひまわり５の撮影と、木６の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するものとすることができる。
【０１０３】
従って、撮像モジュール１は、結像レンズ１０の位置、または、結像レンズ１０の焦点位置を、被写体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュール１の構造が簡単になる。
【０１０４】
本発明は、光軸方向の収差を調整し、焦点深度を広く設計する。本発明は、像高によらず一定のＭＴＦ‐デフォーカス特性となる様、特に像面湾曲の補正に注力した収差補正を行う。本発明は、近接距離にある被写体に対する最良像面位置と遠距離にある被写体に対する最良像面位置の間にセンサ面が配置するようなレンズ‐センサ間の位置調整を行う。
【０１０５】
以下、本発明の作用効果を、よりわかりやすく説明するため、比較例となる撮像モジュールについて、同様の評価を行ったので、簡単に説明する。
【０１０６】
比較例となる撮像モジュールでは、結像レンズの被写界深度を拡げておらず、結像レンズの像面湾曲に関しても特別な工夫を施していない。該撮像モジュールは、ジャストフォーカス位置での解像力を向上させているものに過ぎない。
【０１０７】
比較例となる撮像モジュールの、各種収差の特性は、図１０（ａ）および（ｂ）の各グラフに示すとおりであり、同図（ａ）には非点収差の特性を、同図（ｂ）には歪曲の特性を、それぞれ示している。図１０（ｂ）に示すとおり、比較例となる撮像モジュールの歪曲は、撮像モジュール１の歪曲（図３（ｃ）参照）よりも、明らかに大きくなっている。
【０１０８】
比較例となる撮像モジュールでは、センサ位置を、センサまでの距離が１５００ｍｍである、遠い被写体からの白色光に対する結像レンズの最良像面の位置、すなわち、図１における位置４に略該当する位置としている（図１１参照）。図１１では、空間周波数を７１．４ｌｐ／ｍｍとし、像高ｈ０、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０における、各デフォーカスＭＴＦの測定結果をグラフに示している。
【０１０９】
図１２は、比較例となる撮像モジュールのセンサから被写体までの距離、すなわち、物体距離に対する、ＭＴＦ値の変化の関係を示すグラフである。図１２は、〔表４〕に示す、物体距離とＭＴＦ値（空間周波数１３０ｌｐ／ｍｍの場合）との関係を、縦軸ＭＴＦ値、横軸物体距離のグラフとして示したものである。
【０１１０】
【表４】
【０１１１】
図１２に示すグラフによれば、比較例となる撮像モジュールでは、像高ｈ０、像高ｈ０．８（サジタル像面）、および像高ｈ０．８（タンジェンシャル像面）の全てに関して、約３００ｍｍの物体距離において、０．２０に満たない低いＭＴＦ値となり、解像力が低くなってしまう。特に、像高ｈ０．８（サジタル像面）に関しては、物体距離が４５０ｍｍ程度にならないと、ＭＴＦ値が０．２０に到達せず、良好な解像力が得られる範囲が狭い。
【０１１２】
センサ１１は、通常撮像（単純な被写体の撮影）のときに、ＲＧＢ表色系における「Ｒｅｄ（赤:７００．０ｎｍ）」「Ｇｒｅｅｎ（緑：５４６．１ｎｍ）」および「Ｂｌｕｅ（青:４３５．８ｎｍ）」の、各単色放射からなる白色光から得られた、全ての画素に関する情報を出力する必要がある。
【０１１３】
一方、ＱＲコード（登録商標）等の、いわゆるマトリクス型二次元コード読取時において、センサ１１は、上記「Ｇｒｅｅｎ」（緑）の単色放射から得られた画素に関する情報のみを出力すれば十分であり、むしろこのほうが、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射から得られた画素に関する情報に基づいた、コード読取処理が行いやすい（図１４参照）。該コード読取処理の詳細については後述する。
【０１１４】
図１４では、「Ｒｅｄ」の単色放射から得られた画素をＲ１４１、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射から得られた画素をＧ１４２、「Ｂｌｕｅ」の単色放射から得られた画素をＢ１４３として示している。センサ１１においては、Ｇ１４２の画素の総数が、Ｒ１４１およびＢ１４３の画素の各総数に対して、２倍となっているのが一般的である。マトリクス型二次元コード読取時には、この各Ｇ１４２のみを用いて、読取処理を行う。
【０１１５】
つまり、センサ１１は、Ｒ１４１に関する情報、Ｇ１４２に関する情報、およびＢ１４３に関する情報のうち、Ｇ１４２に関する情報のみを出力することが可能なものである。
【０１１６】
なお、Ｇ１４２に関する情報のみを、センサ１１から出力させるためには例えば、以下の手法が考えられる。すなわち、この手法としては、Ｒ１４１に関する情報、Ｇ１４２に関する情報、およびＢ１４３に関する情報のそれぞれを、センサ１１から出力するための各出力回路（図示しない）のうち、Ｇ１４２に対応する該出力回路を動作させる一方、Ｒ１４１およびＢ１４３に対応する各出力回路を停止させる。これらの各出力回路を、動作させるか停止させるかの制御は、センサ１１の内部または外部に配された周知の信号生成回路（図示しない）にて生成される、高レベルおよび低レベルからなる２値のデジタル信号である停止信号により行う。例えば、各出力回路は、各々に設けられた停止信号入力端子（図示しない）に、高レベルの該停止信号が供給されると動作し、低レベルの該停止信号が供給されると停止するように構成する。そして、通常撮像（図１４参照）時において、全ての出力回路の上記停止信号入力端子には、高レベルの該停止信号を供給する。一方、マトリクス型二次元コード読取時（図１４参照）において、Ｇ１４２に対応する該出力回路の上記停止信号入力端子には、高レベルの該停止信号を供給する一方、Ｒ１４１およびＢ１４３に対応する各出力回路の上記停止信号入力端子には、低レベルの該停止信号を供給する。
【０１１７】
但し、以上の手法はあくまでも、Ｇ１４２に関する情報のみを、センサ１１から出力させるための手法の一例に過ぎない。すなわち、Ｇ１４２に関する情報のみを、センサ１１から出力させるための手法としては、一般的なセンサ１１において、Ｒ１４１およびＢ１４３に関する各情報の出力を停止させることができる手法でさえあれば、特に限定されず、センサ１１の各画素に関する情報に関して、各情報の出力または停止を切り替える、周知の構成が適用可能である。
【０１１８】
また、撮像モジュール１では、センサ１１までの距離が約３００ｍｍである被写体、すなわち、撮像モジュール１に近い被写体からの「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射に対する、結像レンズ１０の最良像面の位置と、センサ位置２と、が一致しているのが好ましい（図１３参照）。これにより、撮像モジュール１に近い被写体からの「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射を、結像レンズ１０により結像した像は、センサ位置２において最も鮮明になるため、細かい構造のマトリクス型二次元コードを、センサ１１に認識させることが可能となる。このため、より細かな構造のマトリクス型二次元コードの読取が可能となる。
【０１１９】
図１３には、白色光に対する、比較例となる撮像モジュールに係る結像レンズのデフォーカスＭＴＦを、併せて示している。図１５（ａ）には、近い被写体からの白色光に対する、図１３に示す場合の結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを詳細に示しており、図１５（ｂ）は、近い被写体からの緑の単色放射に対する、同結像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦを詳細に示している。
【０１２０】
ここからは、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射から得られた画素に関する情報に基づいた、コード読取処理について説明する。
【０１２１】
マトリクス型二次元コード読取の可否は、センサ１１の解像性能（解像力）、または、結像レンズ１０の解像性能により決定される。
【０１２２】
つまり、センサ１１がマトリクス型二次元コード読取に必要な解像性能を十分に有していても、結像レンズ１０の解像性能が該読取に必要な解像性能を有していない場合、撮像モジュール１は、マトリクス型二次元コードを読み取ることが出来ない。
【０１２３】
同様に、結像レンズ１０がマトリクス型二次元コード読取に必要な解像性能を十分に有していても、センサ１１の解像性能が該読取に必要な解像性能を有していない場合、撮像モジュール１は、マトリクス型二次元コードを読み取ることが出来ない。
【０１２４】
よって、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズは、結像レンズ１０およびセンサ１１において、限界解像性能の低い方により制限される。
【０１２５】
なお、限界解像性能とは、どの程度小さな像を解像することができるか、という性能の尺度を示す指標である。
【０１２６】
まずは、結像レンズ１０の限界解像性能、および、センサ１１の限界解像性能を算出し、これらを比較する。
【０１２７】
結像レンズ１０の設計データの、「Ｇｒｅｅｎ」の単色放射に対する、ＭＴＦおよび空間周波数特性より、解像可能なＭＴＦ閾値（ＭＴＦ値の最小値）を２．０とすると、結像レンズ１０の限界解像性能は、２５０ｌｐ／ｍｍとなる（図１６参照）。
【０１２８】
センサ１１の限界解像性能を、センサ１１の画素のピッチｐから算出したナイキスト周波数とすると、センサ１１のナイキスト周波数は、
１／（ｐ×２）
である。
【０１２９】
ここで、センサ１１は、Ｇ１４２（図１４参照）のみを出力するため、各Ｇ１４２のピッチｐ´は、
ｐ´＝ｐ×√２
である。
【０１３０】
以上より、センサ１１のナイキスト周波数は、
１／（２×ｐ×√２）
となる。本実施の形態の場合、センサ１１の画素のピッチｐは、１．７５μｍとなり、センサ１１の限界解像性能は、２０２ｌｐ／ｍｍとなる（図１７参照）。
【０１３１】
以上より、結像レンズ１０の限界解像性能は、２５０ｌｐ／ｍｍであり、センサ１１の限界解像性能は、２０２ｌｐ／ｍｍである。よって、センサ１１の解像性能から、撮像モジュール１の読取可能なコードのサイズは決定される。
【０１３２】
次に、読取可能な解像性能に相当する、被写体のサイズを算出する。
【０１３３】
結像レンズ１０から物体（被写体）までの距離および画角から、解像可能な被写体のサイズを求め、解像可能な被写体のサイズと、センサ１１の有効像円径と、から、結像レンズ１０の倍率（被写体に対する結像レンズが結像する像の倍率）を求めることができる。具体的には、数式（２）および数式（３）から、結像レンズ１０の倍率を求めることができる。
【０１３４】
【数２】
【０１３５】
但し、ｄは、結像レンズ１０から物体（被写体）までの距離である。θは、半画角（画角／２）である。ｙは、上記距離ｄにおいて解像を実施する被写体のサイズである。ｙ´は、有効像円径である。Ｍは、結像レンズ１０の倍率である。
【０１３６】
また、結像レンズ１０の倍率Ｍ、および、撮像モジュール１の限界解像性能から、読取可能なコードのサイズを求めることができる。具体的には、数式（４）〜数式（７）から、読取可能なコードのサイズを求めることができる。
【０１３７】
【数３】
【０１３８】
但し、ｘは、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズである。ｘ´は、撮像モジュール１の限界解像性能である。
【０１３９】
よって、〔表５〕に示す、結像レンズ１０から物体までの距離ｄ、半画角θ、有効像円径ｙ´、および、撮像モジュール１の限界解像性能ｘ´を、数式（４）〜数式（７）に適宜代入し、計算することで、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズｘを求めることができる。
【０１４０】
【表５】
【０１４１】
なお、本実施の形態において、撮像モジュール１の限界解像性能ｘ´は、センサ１１の限界解像性能である。
【０１４２】
以上の各数式（２）〜（７）より、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズｘは、０．１９ｍｍである。従って、撮像モジュール１では、サイズ０．１９ｍｍの、マトリクス型二次元コードを読み取ることができる。
【０１４３】
なお、本実施の形態に係る、コード読取時の高解像化の方法を用いなければ、結像レンズ１０の限界解像性能は約１４０ｌｐ／ｍｍとなり、各数式（２）〜（７）より、読取可能なマトリクス型二次元コードのサイズｘは、約０．２８ｍｍとなる（図１９および〔表６参照〕）。
【０１４４】
【表６】
【０１４５】
また、撮像モジュール１は、結像レンズ１０は、センサ１１を保護するためのカバーガラスＣＧを介して、該センサ１１に載せられているのが好ましい。
【０１４６】
上記の構成によれば、撮像モジュール１は、結像レンズ１０を収容するための筐体（筐枠）を省略することが可能になるため、該筐体を省略することにより、小型化および低背化、さらには低コスト化が実現可能となる。
【０１４７】
図２０に示す撮像モジュール６０は、撮像モジュール１（図１参照）の具体的な構造の一例を示しており、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、第３レンズＰＬ３、カバーガラスＣＧ、筐枠６１、および、センサ１１を備えている。撮像モジュール６０では、開口絞り１２が、筐枠６１と一体的に形成されている。具体的に、開口絞り１２は、筐枠６１における、第１レンズＰＬ１上面（図２に示す、面Ｓ１に該当）を覆っている部分であって、該上面に形成された凸面を露出させるように覆っている部分に該当する。すなわち、撮像モジュール６０は、結像レンズ１０（図１および図２参照）と、筐枠６１と、センサ１１（図１参照）と、を備えた構成であると解釈することができる。
【０１４８】
筐枠６１は、内部に結像レンズ１０を収容する筐体であり、遮光性を有する部材により形成されている。
【０１４９】
固体撮像素子を用いてセンサ１１を構成することにより、撮像モジュール６０は、小型化および低背化が可能である。特に、情報携帯端末および携帯電話機をはじめとする携帯端末（図示しない）に搭載される撮像モジュール６０においては、固体撮像素子を用いてセンサ１１を構成することにより、高い解像力を有し、かつ、小型および低背である、撮像モジュールの実現が可能である。
【０１５０】
撮像モジュール６０は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有する撮像モジュール１である。このため、撮像モジュール６０では、結像レンズ１０とセンサ１１との間の離間距離を調整するための図示しない調整機構、および、図示しない鏡筒を省略しても、解像力の維持に与える悪影響は小さい（図１および図２参照）。この調整機構および鏡筒を省略することにより、撮像モジュール６０は、さらなる小型化および低背化、および低コスト化が実現可能となる。
【０１５１】
撮像モジュール６０は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するから、レンズとセンサ間隔の調整機構を省いた簡易構造の撮像モジュールとして構成できる。
【０１５２】
図２１に示す撮像モジュール７０は、図２０に示す撮像モジュール６０に対して、筐枠６１が省略されている。これにより、撮像モジュール７０において、開口絞り１２は、図２に示す結像レンズ１０と同じ形態で設けられている。
【０１５３】
また、図２１に示す撮像モジュール７０は、図２０に示す撮像モジュール６０に対して、第３レンズＰＬ３の下端の面（図２に示す、面Ｓ６に該当）の外周部分、いわゆる、第３レンズＰＬ３のコバが、カバーガラスＣＧを介して、センサ１１に載せられている。
【０１５４】
撮像モジュール７０は、結像レンズ１０（図１および図２参照）を収容するための筐体である、筐枠６１を省略することが可能になり、筐枠６１を省略することにより、さらなる小型化および低背化、さらには低コスト化が実現可能となる。
【０１５５】
撮像モジュール７０では、図示しない調整機構および鏡筒を省略するという、撮像モジュール６０の構造に基づいている。さらに、撮像モジュール７０では、結像レンズ１０において、第３レンズＰＬ３の下端の面Ｓ６とカバーガラスＣＧとの離間距離が非常に小さい。このことから、撮像モジュール７０では、小さなレンズ偏肉比において、第３レンズＰＬ３に、カバーガラスＣＧへの設置部分を作りこみ、筐枠６１不要の簡易構造の撮像モジュール７０を実現している。
【０１５６】
その他、撮像モジュール７０は、撮像モジュール６０と同じである。
【０１５７】
一般的な撮像モジュールの製造方法の概要を、図２２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【０１５８】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３は、主に熱可塑性樹脂２３１を用いた射出成形により作製される。熱可塑性樹脂２３１を用いた射出成形では、加熱により軟化した熱可塑性樹脂２３１を、所定の射出圧（およそ、１０〜３０００ｋｇｆ／ｃ）を加えながら金型２３２に押込んで、熱可塑性樹脂２３１を金型２３２に充填して成形を行う（図２２（ａ）参照）。
【０１５９】
成形後、熱可塑性樹脂２３１を金型２３２から取り出し、１枚のレンズ毎に切断する（図２２（ｂ）参照）。ここでは、便宜上、金型２３２から取り出された熱可塑性樹脂２３１を、第１レンズＰＬ１毎に切断する例を示しているが、第２レンズＰＬ２毎または第３レンズＰＬ３毎に切断する場合についても、図２２（ａ）および（ｂ）に示すのと同様である。
【０１６０】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３を、レンズバレル（筐枠）２３３に嵌め込んで（または、圧入して）組み立てる（図２２（ｃ）参照）。
【０１６１】
図２２（ｃ）に示す、撮像モジュールの中間生成物を、鏡筒２３４に嵌め込んで組み立てる。さらにその後、第３レンズＰＬ３の面Ｓ６（図２参照）側の端部に、センサ２３５（センサ１１に対応）を搭載する。こうして、撮像モジュールは完成する（図２２（ｄ）参照）。
【０１６２】
射出成形レンズである、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３に用いられる、熱可塑性樹脂２３１の加重たわみ温度は、摂氏１３０度程度である。このため、熱可塑性樹脂２３１は、表面実装で主に適用される技術であるリフローを実施するときの熱履歴（最大温度が摂氏２６０度程度）に対する耐性が不十分であるため、リフロー時に発生する熱に耐えることができない。
【０１６３】
よって、図２２（ｄ）に示す撮像モジュールにおける基板への実装時には、センサ２３５部分のみをリフローにより先に実装する。その後、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３部分を樹脂で接着する方法、または、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の搭載部分を局所的に加熱するという実装方法が採用されている。
【０１６４】
続いては、本発明に係る撮像モジュール２５０の製造方法を、図２３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。
【０１６５】
近年では、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の各々の材料として、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いた、いわゆる耐熱カメラモジュールの開発が進められている。ここで説明する撮像モジュール２５０は、撮像モジュール１（図１参照）を、この耐熱カメラモジュールの形態で製造したものであり、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の全ての材料として、熱可塑性樹脂２３１（図２２（ａ）参照）のかわりに、熱硬化性樹脂（熱硬化性の樹脂）２４１を用いている。
【０１６６】
第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の各々の材料として、熱硬化性樹脂２４１を用いる理由は、多数の撮像モジュール２５０を一括して製造することにより、撮像モジュール２５０の製造コストの低減を図るためである。また、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３の全ての材料として、熱硬化性樹脂２４１を用いる理由は、撮像モジュール２５０に対して、リフローの実施を可能とするためである。
【０１６７】
撮像モジュール２５０を製造する技術は、多々提案されている。中でも代表的な技術は、上述した射出成形、および、後述するウエハレベルレンズのプロセスである。特に、最近では、撮像モジュールの製造時間およびその他の総合的知見において、より有利とされている、ウエハレベルレンズ（リフローアブルレンズ）のプロセスが注目されている。
【０１６８】
ウエハレベルレンズのプロセスを実施するにあたっては、熱に起因して、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３に塑性変形が発生してしまうことを抑制する必要がある。この必要性から、第１レンズＰＬ１、第２レンズＰＬ２、および第３レンズＰＬ３としては、熱が加えられても変形しにくい、耐熱性に非常に優れた熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。具体的には、摂氏２６０〜２８０度の熱が１０秒以上与えられても、塑性変形しない程度の耐熱性を有している、熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。ウエハレベルレンズでは、アレイ状の金型２４２および２４３により、アレイ状のレンズ２４４〜２４６をそれぞれ一括成型した後、これらを貼り合わせ、さらに、アレイ状の開口絞り２４７およびアレイ状のセンサ２４９を搭載した後、個別に切断して撮像モジュール２５０を製造する。
【０１６９】
ここからは、ウエハレベルレンズのプロセスの詳細について説明する。
【０１７０】
ウエハレベルレンズのプロセスでは、まず、多数の凹部が形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、により、熱硬化性樹脂２４１を挟み込み、熱硬化性樹脂２４１を硬化させ、互いに対応する凹部および凸部の組み合わせ毎にレンズが成形された、アレイ状のレンズを作製する（図２３（ａ）参照）。
【０１７１】
図２３（ａ）に示す工程で作製するアレイ状のレンズは、多数の第１レンズＰＬ１が成形されたアレイ状のレンズ２４４、多数の第２レンズＰＬ２が成形されたアレイ状のレンズ２４５、および、多数の第３レンズＰＬ３が成形されたアレイ状のレンズ２４６である。
【０１７２】
なお、アレイ状のレンズ２４４を、アレイ状の金型２４２および２４３により作製するためには、第１レンズＰＬ１の形状と反対の形状である凹部が多数形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、を用いて、図２３（ａ）に示す要領で作製を行えばよい。アレイ状のレンズ２４５を、アレイ状の金型２４２および２４３により作製するためには、第２レンズＰＬ２の形状と反対の形状である凹部が多数形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、を用いて、図２３（ａ）に示す要領で作製を行えばよい。アレイ状のレンズ２４６を、アレイ状の金型２４２および２４３により作製するためには、第３レンズＰＬ３の形状と反対の形状である凹部が多数形成されたアレイ状の金型２４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型２４３と、を用いて、図２３（ａ）に示す要領で作製を行えばよい。
【０１７３】
アレイ状のレンズ２４４〜２４６を互いに、各第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３に関して、第１レンズＰＬ１を通過する光軸Ｌａ（第１レンズの光軸）と、これに対応する第２レンズＰＬ２を通過する光軸Ｌａ（第２レンズの光軸）と、これらに対応する第３レンズＰＬ３を通過する光軸Ｌａ（第３レンズの光軸）と、が、同一直線上に位置するように、貼り合わせる（図２３（ｂ）参照）。具体的に、アレイ状のレンズ２４４〜２４６の位置合わせを行う調芯方法としては、光軸Ｌａ同士を揃える以外にも、撮像しながら調整を行う等、色々な手法が挙げられ、また、位置合わせは、ウエハのピッチ仕上がり精度にも影響される。また、このとき、アレイ状のレンズ２４４における、各第１レンズＰＬ１の面Ｓ１（図２参照）に対応する部分を露出させるように、アレイ状の開口絞り２４８を取り付ける。
【０１７４】
アレイ状のレンズ２４６における第３レンズＰＬ３の面Ｓ６（図２参照）側の端部に、各光軸Ｌａと、対応する各センサ２４８の中心２４８ｃとが、同一直線上に位置するように、多数のセンサ２４８が搭載されたアレイ状のセンサ２４９を搭載する（図２３（ｃ）参照）。
【０１７５】
図２３（ｃ）に示す工程により、アレイ状となっている多数の撮像モジュール２５０を、１つの撮像モジュール２５０毎に切断して（図２３（ｄ）参照）、撮像モジュール２５０は完成する（図２３（ｅ）参照）。
【０１７６】
以上、図２３（ａ）〜（ｅ）に示す、ウエハレベルレンズのプロセスにより、多数の撮像モジュール２５０を一括して製造することで、撮像モジュール２５０の製造コストは、低減することができる。さらに、完成した撮像モジュール２５０を、図示しない基板に実装するときにおいて、リフローにより発生する熱（最大温度が摂氏２６０度程度）に起因して塑性変形してしまうことを避けるため、第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３は、摂氏２６０〜２８０度の熱に対して１０秒以上の耐性を有している、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いるのが、より好ましい。第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３の全てに、耐熱性を有している、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂を用いることで、撮像モジュール２５０に対しては、リフローを施すことが可能となる。ウエハレベルでの製造工程に、さらに、耐熱性を有している樹脂材料を適用することで、リフローに対応可能な撮像モジュールを安価に製造することが可能である。
【０１７７】
ここからは、撮像モジュール２５０を製造する場合に好適な、第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３の材料について考察する。
【０１７８】
プラスチックレンズ材料は、従来、熱可塑性樹脂が主に用いられてきたので、材料の幅広い品揃えがある。
【０１７９】
一方、熱硬化性樹脂材料、さらに紫外線硬化性樹脂材料は、第１レンズＰＬ１〜第３レンズＰＬ３の用途として開発途上にあることから、現状、材料の品揃えおよび光学定数に関して熱可塑性材料に劣り、また、高価である。一般的に、光学定数は、低屈折率かつ低分散材料であるのが好ましい。また、光学設計においては、幅広い光学定数の選択肢があることが好ましい。
【０１８０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本発明は、近い被写体の撮影と、遠い被写体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された撮像モジュール、および、該撮像モジュールを実現するのに好適な結像レンズに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 撮像モジュール
２ センサ位置（撮像素子が設けられた位置）
３ ひまわりからの白色光に対する結像レンズの最良像面の位置
４ 木からの白色光に対する結像レンズの最良像面の位置
５ ひまわり（撮像モジュールに近い被写体）
６ 木（撮像モジュールから遠い被写体）
１０ 結像レンズ
１１ センサ（撮像素子）
１４２ Ｇ（緑の単色放射から得られた画素）
ｐ センサの画素のピッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズと、
所定位置よりも近い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置まで、の間に設けられた撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
上記撮像素子は、緑の単色放射から得られた画素に関する情報のみを出力することが可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項３】
上記撮像素子は、上記所定位置よりも近い被写体からの上記緑の単色放射に対する、上記結像レンズの最良像面の位置に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の撮像モジュール。
【請求項４】
上記撮像素子は、画素のピッチが２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項５】
上記結像レンズは、上記撮像素子を保護するための保護部材を介して、該撮像素子に載せられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項６】
上記結像レンズのＦナンバーは、３以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項７】
被写界深度が拡げられていると共に、像面湾曲が小さくされており、
所定位置よりも近い物体からの白色光に対する最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する最良像面の位置まで、の間において、物体の結像を行うものであることを特徴とする結像レンズ。
【請求項８】
請求項２または３に記載の撮像モジュールを使用して、緑の単色放射から得られた画素に基づいて、マトリクス型二次元コードを読み取るためのコード読取方法であって、
上記緑の単色放射から得られた画素のピッチを用いて、上記結像レンズおよび上記撮像素子の各限界解像性能の値を求め、値の低いほうを上記撮像モジュールの限界解像性能とする工程と、
上記結像レンズから上記所定位置よりも近い被写体までの距離と、上記撮像モジュールの画角と、上記撮像素子の有効像円径と、から、該被写体に対する上記結像レンズが結像する像の倍率を算出する工程と、
上記撮像モジュールの限界解像性能と、上記倍率と、から、上記撮像モジュールが読取可能な、上記マトリクス型二次元コードのサイズを算出する工程と、を含むことを特徴とするコード読取方法。
【請求項１】
被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた結像レンズと、
所定位置よりも近い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い被写体からの白色光に対する、上記結像レンズの最良像面の位置まで、の間に設けられた撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
上記撮像素子は、緑の単色放射から得られた画素に関する情報のみを出力することが可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項３】
上記撮像素子は、上記所定位置よりも近い被写体からの上記緑の単色放射に対する、上記結像レンズの最良像面の位置に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の撮像モジュール。
【請求項４】
上記撮像素子は、画素のピッチが２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項５】
上記結像レンズは、上記撮像素子を保護するための保護部材を介して、該撮像素子に載せられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項６】
上記結像レンズのＦナンバーは、３以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項７】
被写界深度が拡げられていると共に、像面湾曲が小さくされており、
所定位置よりも近い物体からの白色光に対する最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する最良像面の位置まで、の間において、物体の結像を行うものであることを特徴とする結像レンズ。
【請求項８】
請求項２または３に記載の撮像モジュールを使用して、緑の単色放射から得られた画素に基づいて、マトリクス型二次元コードを読み取るためのコード読取方法であって、
上記緑の単色放射から得られた画素のピッチを用いて、上記結像レンズおよび上記撮像素子の各限界解像性能の値を求め、値の低いほうを上記撮像モジュールの限界解像性能とする工程と、
上記結像レンズから上記所定位置よりも近い被写体までの距離と、上記撮像モジュールの画角と、上記撮像素子の有効像円径と、から、該被写体に対する上記結像レンズが結像する像の倍率を算出する工程と、
上記撮像モジュールの限界解像性能と、上記倍率と、から、上記撮像モジュールが読取可能な、上記マトリクス型二次元コードのサイズを算出する工程と、を含むことを特徴とするコード読取方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図４】
【図１１】
【図１５】
【図１６】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図４】
【図１１】
【図１５】
【図１６】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−４０９０６（Ｐ２０１１−４０９０６Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８５０３７（Ｐ２００９−１８５０３７）
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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