説明

撮像レンズ、撮像モジュール、撮像レンズの製造方法、および、撮像モジュールの製造方法

【課題】固体撮像素子を用いた撮像モジュールに適用可能であり、製造コストを低減させ、かつ、所望の解像力を維持することが簡単である撮像レンズ等を実現する。
【解決手段】第2レンズL2は、被写体3側に向けられた面S3のうち、中央部分が被写体3側に出張っていると共に、その周辺部分が像面S7側に窪んでいる。また、第1レンズL1における被写体3側に向けられた面S1の中心s1と、第1レンズL1における像面S7側に向けられた面S2の中心s2と、を結んだ線分の長さをd1とし、撮像レンズ1の光学全長をdとすると、0.30<d1/d<0.45を満足している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、携帯端末のデジタルカメラ等への搭載を目的とした、撮像レンズ、撮像モジュール、撮像レンズの製造方法、および、撮像モジュールの製造方法に関する発明である。特に、本発明は、固体撮像素子を用いた撮像モジュール、この撮像モジュールへの適用に都合のよい撮像レンズ、およびこれらの各製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【0002】
デジタルカメラまたはデジタルビデオユニット等に搭載される撮像モジュールは、近年、撮像素子として固体撮像素子を用いたものが、種々開発されている。ここで、固体撮像素子としては、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)等で構成されたものが挙げられる。撮像モジュールは、固体撮像素子を用いて構成することにより、小型化および低背化が可能である。
【0003】
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は、近年、急速に普及している。該携帯端末に搭載される撮像モジュールにおいては、高い解像力を有しており、かつ、小型および低背である、撮像レンズを備えることが望まれている。
【0004】
高い解像力を有しており、かつ、小型および低背である、撮像レンズの一例として、特許文献1には、正の屈折力を有する第1レンズと、負の屈折力を有する第2レンズと、の2枚のレンズを用いて構成された撮像レンズ(いわゆる、望遠タイプの撮像レンズ)が開示されている。
【0005】
特許文献1に開示されている撮像レンズでは、撮像レンズ全体の焦点距離に比して、撮像レンズの全長を短くすることができるため、小型化および低背化が可能となる。また、特許文献1に開示されている撮像レンズでは、第1および第2レンズが共同で、コマ収差、非点収差、および、像面湾曲等の、各種収差の補正を実施するため、解像力の向上が可能となる。従って、特許文献1に開示されている技術では、小型で、良好な光学特性を有する撮像レンズの実現が可能となる。
【0006】
また、高い解像力を有しており、かつ、小型および低背である、撮像レンズの他の例として、特許文献2には、正の屈折力を有する第1レンズと、正または負の屈折力を有する第2レンズと、の2枚のレンズを用いて構成された撮像レンズが開示されている。
【0007】
高い解像力を有しており、かつ、小型および低背である、撮像レンズのさらに他の例としては、正の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、の2枚のレンズを用いて構成された撮像レンズが挙げられる(特許文献4〜7および9〜11参照)。
【0008】
ところで、特許文献3には、高い解像力を維持し、かつ、簡単に製造することができる、カメラ用広角レンズが開示されている。
【0009】
特許文献3に開示されているレンズは、正または負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、の2枚のレンズを用いて構成されている。さらに、特許文献3に開示されているレンズでは、像面を構成するフィルムを湾曲させて、球面収差および像面湾曲の改善を図っている。
【0010】
特許文献1〜11に開示されている各技術では、第1および第2レンズのそれぞれにおける、物体側および像面側の各面を、凹面および/または凸面を含む形状とすることにより、小型および低背の撮像レンズを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2008−309999号公報(2008年12月25日公開)
【特許文献2】特開2004−145183号公報(2004年 5月20日公開)
【特許文献3】特開平8−334684号公報(1996年12月17日公開)
【特許文献4】特開2002−296496号公報(2002年10月 9日公開)
【特許文献5】特許第3717482号公報(2004年 9月 2日公開)
【特許文献6】特許第4074203号公報(2004年 9月 2日公開)
【特許文献7】特許第3717483号公報(2004年 9月 9日公開)
【特許文献8】特許第3717487号公報(2004年 1月 8日公開)
【特許文献9】特開2005−107254号公報(2005年 4月21日公開)
【特許文献10】特開2005−107368号公報(2005年 4月21日公開)
【特許文献11】特開2005−107369号公報(2005年 4月21日公開)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
複数のレンズを用いて構成された撮像レンズは、小型化および低背化に伴い、製造が難しくなる。
【0013】
すなわち、小型化および低背化された光学系では、該光学系を構成する各レンズにおける厚みのばらつき、および、偏芯に関して、非常に厳密な製造公差が求められる。ここで、偏芯とは、光学系を構成する各レンズの両面間で生じる光軸の位置ずれ、および、一方のレンズに対する他方のレンズの位置ずれ、等をはじめとする、光学系の光軸の、法線方向における変位を伴う各種位置ずれを意味している。
【0014】
固体撮像素子を用いた撮像モジュールに適用するために、小型化および低背化された撮像レンズでは、該撮像レンズを構成する各レンズにおける厚みのばらつき、および、偏芯等の誤差を、約1.5〜2μmの範囲内に抑えることが要求され、この厳しい要求を満足する必要があるため、製造が難しくなる。製造が難しくなると、撮像レンズにおいては、課せられた要求を満足させるために要する製造コストが増大するという問題、および、大きな製造ばらつきが発生しやすくなるため所望の解像力を維持することが困難になるという問題が発生する。
【0015】
製造が難しくなることは、特許文献1〜2および4〜11に開示された各撮像レンズにおいても例外でない。従って、特許文献1〜2および4〜11に開示された各撮像レンズにおいては、課せられた厳しい要求を満足させるために要する製造コストが増大するという問題、および、大きな製造ばらつきが発生しやすくなるため所望の解像力を維持することが困難になるという問題が発生する。
【0016】
一般的に、撮像レンズは、小型および低背とすればする程に、上記偏芯の量に応じてMTF(Modulation Transfer Function:変調伝達関数)が大きく変化する。従って、撮像レンズは、小型および低背とすればする程に、偏芯が0μmにより近いものを製造することが求められるため、製造の難易度が非常に高くなる。
【0017】
特許文献3に開示されているレンズは、高い解像力を維持し、かつ、簡単に製造することができるが、像面を構成するフィルムを湾曲させる構成であるため、CCDまたはCMOS型イメージセンサを用いた撮像モジュール、すなわち、固体撮像素子を用いた撮像モジュールへの適用が困難であるという問題が発生する。
【0018】
本発明は、上記の問題に鑑みて為された発明であり、その目的は、固体撮像素子を用いた撮像モジュールに適用可能であり、製造コストを低減させ、かつ、所望の解像力を維持することが簡単である撮像レンズ、この撮像レンズを備えた撮像モジュール、およびこれらの撮像レンズおよび撮像モジュールの各製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明の撮像レンズは、上記の問題を解決するために、開口絞り、第1レンズ、および第2レンズが、被写体側から像面側に向かって順次設けられた撮像レンズであって、上記第1レンズは、凸面が上記被写体側に向けられており、上記第2レンズは、上記被写体側に向けられた面のうち、中央部分が該被写体側に出張っていると共に、該中央部分の周辺部分が上記像面側に窪んでおり、上記第1レンズにおける被写体側に向けられた面の中心と、該第1レンズにおける像面側に向けられた面の中心と、を結んだ線分の長さをd1とし、撮像レンズの光学全長をdとすると、下記数式(1)を満足していることを特徴としている。但し、撮像レンズの光学全長dは、上記開口絞りが光を絞る部分および上記第1レンズへの光の入射部分のうち、最も被写体に近い部分から、像面までの直線距離であって、撮像レンズの光軸に沿う方向における直線距離である。
【0020】
0.30 < d1/d < 0.45 ・・・(1)
上記の構成によれば、第2レンズは、被写体側に向けられた面のうち、中央部分が被写体側に出張っていると共に、その周辺部分が像面側に窪んでいる構成である。この構成によれば、第2レンズの中央部分付近を通過する光線は、被写体側から像面側に向かう方向(一般的には、撮像レンズの光軸に沿う方向)における、より被写体側にて結像可能になると共に、第2レンズの周辺部分付近を通過する光線は、同方向における、より像面側にて結像可能になる。このため、本撮像レンズは、第2レンズにおける被写体側への出張り度合および像面側への窪み度合に応じて、像面湾曲をはじめとする各種収差を補正することができる。また、この構成によれば、第2レンズは、第1レンズと同じ、正または負の屈折力を有するレンズとして用いられることが可能となり、これにより、第1レンズと第2レンズとの非対称性は、小さくすることができる。結果、本撮像レンズでは、偏芯、および、第1および第2レンズのそれぞれにおける厚みのばらつき、等の誤差が発生したときに、この誤差が及ぼす悪影響を低減できるため、許容される該誤差の範囲を、実質的に広げることが可能となる。
【0021】
さらに、本撮像レンズは、数式(1)を満足することにより、第1レンズにおける被写体側および像面側に向けられた各面の形状変化を、緩やかにすることができる。すなわち、これらの各面は、被写体側から像面側に向かう方向における、その出張りまたは窪み度合を小さくすることができる。さらに、同方向における、これらの各面同士の間隔は、広くすることができる。以上により、数式(1)を満足した本撮像レンズは、偏芯、および、第1および第2レンズのそれぞれにおける厚みのばらつき、等の誤差が発生したときに、この誤差が及ぼす悪影響を低減できるため、許容される該誤差の範囲を、実質的に広げることが可能となる。
【0022】
以上のことから、本撮像レンズは、小型化および低背化したときに、偏芯、および、第1および第2レンズのそれぞれにおける厚みのばらつき、等に関して、厳しい要求を課せられることがなくなるため、課せられた要求を満足する撮像レンズの製造が比較的簡単になる。このため、本撮像レンズは、課せられる要求を満足させるために要する製造コストを低減させることが可能となり、かつ、製造ばらつきが発生しにくくなるため所望の解像力を維持することが簡単となる。
【0023】
d1/dが0.30以下となる場合は、第1レンズの厚みが薄くなるため、大きな屈折力を得るために、第1レンズにおける被写体側に向けられた面の形状変化を大きくする、すなわち、凸面の出張り度合を大きくする必要があるため、好ましくない。d1/dが0.45以上となる場合は、第1レンズにおける被写体側に向けられた面が、過度に像面に接近することとなり、これにより、像面湾曲をはじめとする各種収差の補正が困難となるため、好ましくない。従って、本撮像レンズの効果を得るためには、d1/dの値を、数式(1)を満足する値とする必要がある。
【0024】
さらに、本撮像レンズは、高い解像力を維持し、かつ、簡単に製造するための構成を、第1および第2レンズの構成を工夫し、これらと像面との距離を決定するだけで、実現可能であるため、固体撮像素子を用いた撮像モジュールへの適用が可能である。
【0025】
本発明の撮像レンズは、上記の問題を解決するために、開口絞り、第1レンズ、および第2レンズが、被写体側から像面側に向かって順次設けられた撮像レンズであって、上記第1レンズは、凸面が上記被写体側に向けられており、上記第2レンズは、上記被写体側に向けられた面のうち、中央部分が該被写体側に出張っていると共に、該中央部分の周辺部分が上記像面側に窪んでおり、上記第2レンズにおける被写体側に向けられた面の中心と、該第2レンズにおける像面側に向けられた面の中心と、を結んだ線分の長さをd2とし、撮像レンズの光学全長をdとすると、下記数式(2)を満足していることを特徴としている。
【0026】
0.10 < d2/d < 0.23 ・・・(2)
上記の構成によれば、本撮像レンズは、数式(2)を満足することにより、第2レンズにおける、被写体側および像面側に向けられた各面を、像面に接近させて配置することができるため、像面湾曲をはじめとする各種収差を補正することができる。また、第2レンズの周辺部分が像面側に窪んでいる構成による、上述した許容される誤差の範囲を広げる効果と相まって、本撮像レンズは、比較的簡単に製造することができる。
【0027】
以上のことから、本撮像レンズは、数式(1)を満足する場合と同じく、固体撮像素子を用いた撮像モジュールへの適用が可能であり、製造コストを低減させ、かつ、所望の解像力を維持することが簡単となる。
【0028】
d2/dが0.10以下となる場合は、第2レンズの中央部分に対する、第2レンズの周辺部分の、パワー配分の差(例えば、第2レンズの中心部分が正のパワーとなる場合、第2レンズの周辺部分が負のパワーとなる、これらのパワーの差分)が小さくなり、これにより、像面湾曲をはじめとする各種収差の補正が困難となるため、好ましくない。d2/dが0.23以上となる場合は、第2レンズにおける、被写体側および像面側に向けられた各面が、像面から離れてしまい、この場合、像面湾曲をはじめとする各種収差の補正が困難となるため、好ましくない。従って、本撮像レンズの効果を得るためには、d2/dの値を、数式(2)を満足する値とする必要がある。
【0029】
本発明の撮像レンズは、上記の問題を解決するために、開口絞り、第1レンズ、および第2レンズが、被写体側から像面側に向かって順次設けられた撮像レンズであって、上記第1レンズは、凸面が上記被写体側に向けられており、上記第2レンズは、上記被写体側に向けられた面のうち、中央部分が該被写体側に出張っていると共に、該中央部分の周辺部分が上記像面側に窪んでおり、上記第2レンズにおける像面側に向けられた面と撮像レンズの光軸との交点と、該交点に最も近い像面部分と、を結んだ線分の空気換算長さをd3とし、撮像レンズの光学全長をdとすると、下記数式(3)を満足していることを特徴としている。空気換算長さとは、媒質の幾何学的な長さを、該媒質の屈折率で除して得られた長さを示している。
【0030】
0.20 < d3/d < 0.35 ・・・(3)
上記の構成によれば、本撮像レンズは、数式(3)を満足することにより、第2レンズにおける像面側に向けられた面を、像面に接近させて配置することができるため、歪曲をはじめとする各種収差を補正することができる。また、第2レンズの周辺部分が像面側に窪んでいる構成による、上述した許容される誤差の範囲を広げる効果と相まって、本撮像レンズは、比較的簡単に製造することができる。
【0031】
以上のことから、本撮像レンズは、数式(1)または(2)を満足する場合と同じく、固体撮像素子を用いた撮像モジュールへの適用が可能であり、製造コストを低減させ、かつ、所望の解像力を維持することが簡単となる。
【0032】
d3/dが0.20以下となる場合、第2レンズにおける像面側に向けられた面は、像面に物理的に干渉することとなる。さらに、像面保護用の部材(カバーガラス等)を設けた場合には、この部材に、第2レンズにおける像面側に向けられた面が、物理的に干渉することとなる。これにより、d3/dが0.20以下となる場合は、事実上、上記数式(1)をさらに満足させることが不可能となり、これにより、上述した、許容される誤差の範囲を広げる効果を小さくせざるを得ないため、好ましくない。d3/dが0.35以上となる場合は、第2レンズが像面から離れてしまい、像面湾曲および歪曲をはじめとする各種収差の補正を良好に行うことが困難となるため、好ましくない。従って、本撮像レンズの効果を得るためには、d3/dの値を、数式(3)を満足する値とする必要がある。
【0033】
また、本発明の撮像レンズは、上記第1レンズにおける像面側に向けられた面の外周部分が、上記被写体側に窪んでいることを特徴としている。
【0034】
上記の構成によれば、広角機能により優れた撮像レンズを得ることができる。
【0035】
また、本発明の撮像レンズは、撮像レンズ全体としての焦点距離をfとし、上記第1レンズの焦点距離をf1とすると、下記数式(4)をさらに満足していることを特徴としている。
【0036】
1.30 < f1/f < 3.00 ・・・(4)
上記の構成によれば、小型であり、かつ、球面収差が良好に補正された撮像レンズを得ることができる。
【0037】
f1/fが1.30以下となる場合は、画角(撮像レンズにより撮像可能な角度)が狭くなり、撮像モジュールに適用すべき本撮像レンズとして要求される画角を満足することができないため、好ましくない。f1/fが3.00以上となる場合は、像面湾曲および歪曲が増加して、撮像レンズの解像力が低下する虞があるため、好ましくない。従って、本撮像レンズの効果を得るためには、f1/fの値を、数式(4)を満足する値とする必要がある。
【0038】
また、本発明の撮像レンズは、撮像レンズ全体としての焦点距離をfとし、上記第2レンズの焦点距離をf2とすると、下記数式(5)をさらに満足していることを特徴としている。
【0039】
1.00 < f2/f < 2.60 ・・・(5)
上記の構成によれば、小型であり、かつ、像面湾曲が良好に補正された撮像レンズを得ることができる。
【0040】
f2/fが1.00以下となる場合は、第2レンズの屈折力が低下することにより、上述した許容される誤差の範囲が狭まってしまうため、好ましくない。f2/fが2.60以上となる場合は、第2レンズの屈折力が大きくなりすぎる。そして、非点収差および像面湾曲を補正するための、第2レンズの周辺部分における像面側への窪み度合(形状変化)は、大きくする必要が生じ、該窪み度合を大きくすることで、上述した許容される誤差の範囲が狭まってしまうため、好ましくない。従って、本撮像レンズの効果を得るためには、f2/fの値を、数式(5)を満足する値とする必要がある。
【0041】
また、本発明の撮像レンズは、Fナンバーは、3以下であることを特徴としている。
【0042】
上記の構成によれば、Fナンバーを3以下にまで小さくすることにより、本撮像レンズは、受光光量を増大させることができ、かつ、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。
【0043】
また、本発明の撮像モジュールは、固体撮像素子を用いて構成されたセンサと、上記いずれかの撮像レンズと、を備えることを特徴としており、備えられた撮像レンズと同様の効果を奏する。
【0044】
さらに、本撮像モジュールは、備えられた撮像レンズの効果により、各種収差が十分に補正されていると共に、偏芯、および、第1および第2レンズのそれぞれにおける厚みのばらつき、等に関して、許容される誤差の範囲が実質的に広げられているため、撮像レンズと像面との間の離間距離を調整するための調整機構、および、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。この調整機構および鏡筒を省略することにより、本撮像モジュールは、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。
【0045】
また、本発明の撮像モジュールは、上記固体撮像素子は、画素のピッチが2.5μm以下であることを特徴としている。
【0046】
上記の構成によれば、画素のピッチが2.5μm以下である固体撮像素子を用いてセンサを構成することにより、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。
【0047】
また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像レンズの第2レンズは、外周部分が、上記センサを保護するための保護部材を介して、該センサに載せられていることを特徴としている。
【0048】
上記の構成によれば、本撮像モジュールは、撮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、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。
【0049】
また、本発明の、撮像レンズおよび撮像モジュールはいずれも、上記第1レンズおよび第2レンズのうち、少なくとも一方は、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂により構成されていることを特徴としている。熱硬化性の樹脂は、所定量以上の熱を与えることにより、液体から固体に状態変化する特性を有する樹脂である。紫外線硬化性の樹脂は、所定強度以上の紫外線を照射することにより、液体から固体に状態変化する特性を有する樹脂である。
【0050】
上記の構成によれば、多数のレンズを一体的に、樹脂に成形することが可能となる。これにより、多数の撮像レンズまたは撮像モジュールを一括して製造するための製造プロセスを適用することが可能となる。従って、本撮像レンズおよび本撮像モジュールはいずれも、特に大量生産時における低コスト化が可能となり、この結果、安価で提供することが可能となる。
【0051】
また、本発明の、撮像レンズおよび撮像モジュールはいずれも、上記第1レンズおよび第2レンズの両方は、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂により構成されていることを特徴としている。
【0052】
上記の構成によれば、本撮像レンズおよび本撮像モジュールに対しては、リフローを施すことが可能となる。つまり、リフローに対応可能な撮像レンズおよび撮像モジュールについては、第1レンズおよび第2レンズの両方が耐熱材料である必要がある。ここで、耐熱性を有する樹脂としては、熱硬化性の樹脂をはじめ、それ以外にも、紫外線硬化性の樹脂が適用可能である。また、上記の構成によれば、多数のレンズを一体的に、樹脂に成形することが可能となるのは、言うまでもない。
【0053】
また、本発明の撮像レンズの製造方法は、上記のいずれかの撮像レンズを製造するための、撮像レンズの製造方法であって、複数の上記第1レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第1レンズを、樹脂に作製する工程と、複数の上記第2レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第2レンズを、上記アレイ状の第1レンズとは別の樹脂に作製する工程と、各第1レンズおよび各第2レンズに関して、第1レンズの光軸と、該第1レンズに対応する第2レンズの光軸とが、同一直線上に位置するように、上記アレイ状の第1レンズと上記アレイ状の第2レンズとを貼り合わせる工程と、上記の貼り合わせたアレイ状の第1レンズおよびアレイ状の第2レンズを、1つの撮像レンズ毎に切断する工程と、を含むことを特徴としている。
【0054】
また、本発明の撮像モジュールの製造方法は、上記のいずれかの撮像モジュールを製造するための、撮像モジュールの製造方法であって、複数の上記第1レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第1レンズを、樹脂に作製する工程と、複数の上記第2レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第2レンズを、上記アレイ状の第1レンズとは別の樹脂に作製する工程と、各第1レンズおよび各第2レンズに関して、第1レンズの光軸と、該第1レンズに対応する第2レンズの光軸とが、同一直線上に位置するように、上記アレイ状の第1レンズと上記アレイ状の第2レンズとを貼り合わせる工程と、上記の貼り合わせたアレイ状の第1レンズおよびアレイ状の第2レンズを、1つの撮像モジュール毎に切断する工程と、を含むことを特徴としている。
【0055】
上記の構成によれば、複数の第1レンズと複数の第2レンズとを、別々の樹脂に、それぞれ一体的に成形し、これらを貼り合わせた後、1つの撮像レンズまたは撮像モジュール毎に個別に切断することにより、多数の撮像レンズまたは撮像モジュールを一括して製造することができる。従って、本製造方法では、特に本撮像レンズまたは本撮像モジュールの大量生産時において、製造コストを低減することができる。
【0056】
また、本発明の、撮像レンズの製造方法および撮像モジュールの製造方法はいずれも、上記アレイ状の第1レンズを、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂に作製し、上記アレイ状の第2レンズを、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂に作製することを特徴としている。
【0057】
上記の構成によれば、リフローを施すことが可能である、撮像レンズまたは撮像モジュールを製造することができる。
【発明の効果】
【0058】
以上のとおり、本発明の撮像レンズは、開口絞り、第1レンズ、および第2レンズが、被写体側から像面側に向かって順次設けられた撮像レンズであって、上記第1レンズは、凸面が上記被写体側に向けられており、上記第2レンズは、上記被写体側に向けられた面のうち、中央部分が該被写体側に出張っていると共に、該中央部分の周辺部分が上記像面側に窪んでおり、数式(1)〜(3)のうち、少なくとも1つを満足している。
【0059】
従って、固体撮像素子を用いた撮像モジュールに適用可能であり、製造コストを低減させ、かつ、所望の解像力を維持することが簡単であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図面であり、撮像レンズの構成を示す断面図である。
【図2】図2(a)〜(c)は、図1に示す撮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3】図1に示す撮像レンズに関する、第1レンズの両面間で生じる光軸の位置ずれに対する、MTFの変化の関係を示すグラフである。
【図4】本発明の別の実施の形態を示す図面であり、別の撮像レンズの構成を示す断面図である。
【図5】図5(a)〜(c)は、図4に示す撮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6】本発明のさらに別の実施の形態を示す図面であり、撮像モジュールの構成を示す断面図である。
【図7】本発明のその他の実施の形態を示す図面であり、別の撮像モジュールの構成を示す断面図である。
【図8】図8(a)〜(c)は、図1に示す撮像レンズの応用例の、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9】上記応用例に関する、第1レンズの両面間で生じる光軸の位置ずれに対する、MTFの変化の関係を示すグラフである。
【図10】本発明に係る各撮像レンズに対する比較例としての、従来技術に係る撮像レンズの構成を示す断面図である。
【図11】図11(a)〜(c)は、図10に示す撮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12】図10に示す撮像レンズに関する、第1レンズの両面間で生じる光軸の位置ずれに対する、MTFの変化の関係を示すグラフである。
【図13】図13(a)〜(d)は、従来技術に係る、撮像レンズおよび撮像モジュールの製造方法を示す断面図である。
【図14】図14(a)〜(e)は、本発明に係る、撮像レンズおよび撮像モジュールの製造方法を示す断面図である。
【図15】熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のそれぞれに対する、d線上における撮像レンズ全体としての屈折率およびアッベ数のそれぞれの関係を示す表である。
【図16】図15に示す各関係を示すグラフである。
【図17】像高h0.8での空間周波数100lp/mmに対するMTFの値、および、第1レンズの両面間での、光軸の法線方向における最大位置ずれ(平行偏芯)量の定義を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0061】
〔撮像レンズ〕
図1は、本発明の一実施の形態を示す図面であり、撮像レンズ1の構成を示す断面図である。
【0062】
図1には、撮像レンズ1の、X方向(紙面左右方向)およびY方向(紙面上下方向)からなる断面を示している。X方向は、被写体(物体)3側から像面S7側に向かう方向を示しており、撮像レンズ1の光軸Laは、このX方向に沿っているのが理想的である。Y方向は、X方向に対して垂直な方向を示しており、撮像レンズ1の光軸Laの法線方向は、このY方向に沿っているのが理想的である。さらに、被写体3側から像面S7側に向かう方向とは、具体的に、被写体3と像面S7とを結んだ線分の直線方向を意味している。
【0063】
被写体3は、撮像レンズ1により撮像される物体である。像面S7は、撮像レンズ1の光軸Laに垂直で、像が形成される面であり、実像は、像面S7に置かれた図示しないスクリーン上で観察することができる。
【0064】
図1に示す撮像レンズ1は、開口絞り2、第1レンズL1、第2レンズL2、および、カバーガラス(保護部材)CGを備えている。
【0065】
開口絞り2、第1レンズL1、第2レンズL2、および、カバーガラスCGは、被写体3側から像面S7側に向かって、部材名を列挙した順序で、順次設けられている。すなわち、開口絞り2、第1レンズL1、第2レンズL2、および、カバーガラスCGは、X方向に沿って順次設けられている。
【0066】
開口絞り2は、具体的に、第1レンズL1における被写体3側に向けられた面(物体側面)S1に設けられており、面S1の中心s1およびその近傍を含む中央部分を除く略全域を覆うように設けられている。開口絞り2は、撮像レンズ1に入射した光が、第1レンズL1および第2レンズL2を適切に通過することを可能にするために、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。
【0067】
第1レンズL1は、凸面を含む(出張っている)面S1と、凹面を含む面S2と、を有している。面S1は、上述したとおり、被写体3側に向けられているが、面S1の中心s1およびその近傍を含む中央部分に設けられた凸面を除く略全域は、開口絞り2に覆われている。面(像側面)S2は、面S1に略対向しており、像面S7側に向けられている。第1レンズL1としては、例えば、凸面が被写体3側に向けられた、周知のメニスカスレンズを使用することが可能である。第1レンズL1は、正の屈折力を有しているのが好ましいが、負の屈折力を有していてもよい。第1レンズL1の中心面間距離d1は、面S1の中心s1と面S2の中心s2とを結んだ線分の長さを意味している。さらに、撮像レンズ1の光軸Laは、面S1の中心s1と面S2の中心s2とを結んだ線分に沿っている。
【0068】
レンズの凸面とは、レンズの球状表面が外側に曲がっている部分を示している。レンズの凹面とは、レンズが中空に曲がっている部分、すなわち、レンズが内側に曲がっている部分を示している。
【0069】
なお、厳密に言えば、開口絞り2は、第1レンズL1の面S1に形成された凸面が、開口絞り2よりも被写体3側に突出するように形成されているが、突出しているか否かについては特に限定されない。開口絞り2は、第1レンズL1よりも被写体3側に形成されている配置関係でさえあれば十分である。
【0070】
第2レンズL2は、被写体3側に向けられた面(物体側面)S3と、像面S7側に向けられた面(像側面)S4と、を有している。第2レンズL2は、面S3のうち、面S3の中心s3およびその近傍を含む中央部分が凸面となっている(被写体3側に出張っている)と共に、該中央部分よりも面S3の外周側となる周辺部分が凹面となっている(像面S7側に窪んでいる)。図1に示す撮像レンズ1では、面S4が面S3に沿うように、面S4のうち、面S4の中心s4およびその近傍を含む中央部分が凹面となっていると共に、該中央部分よりも面S4の外周側となる周辺部分が凸面となっているが、面S4の形状はこれに限定されない。第2レンズL2は、正の屈折力を有しているのが好ましいが、負の屈折力を有していてもよい。第2レンズL2の中心面間距離d2は、面S3の中心s3と面S4の中心s4とを結んだ線分の長さを意味している。さらに、撮像レンズ1の光軸Laは、面S3の中心s3と面S4の中心s4とを結んだ線分に沿っている。
【0071】
以上の構成より、第2レンズL2の面S3は、変曲点を有する構成であると解釈することができる。
【0072】
第1レンズL1および第2レンズL2は、射出成形により製造可能なプラスチックレンズとすることで、曲率半径および外径の小さなレンズの大量生産が可能となり、かつ、非球面化が容易なことから収差補正の観点からも有利である。但し、第1レンズL1および第2レンズL2は、プラスチックレンズに限定されず、ガラスレンズ等であってもよい。
【0073】
カバーガラスCGは、第2レンズL2とセンサ62(図6および図7参照)との間に挟まれて設けられる。カバーガラスCGは、センサ62に被覆されることで、センサ62を物理的ダメージ等から保護するためのものである。カバーガラスCGは、被写体3側に向けられた面(物体側面)S5と、像面S7側に向けられた面(像側面)S6と、を有しているが、面S5およびS6の形状はいずれも、特に限定されない。
【0074】
第2レンズL2の面S4と撮像レンズ1の光軸Laとの交点s5と、交点s5に最も近い像面S7部分s6と、を結んだ線分の長さは、図1中d3で示している。すなわち、長さd3は、交点s5から像面S7までの、最短となる直線距離を示している。但し、この長さd3は、空気換算長さである。空気換算長さとは、媒質の幾何学的な長さを、該媒質の屈折率で除して得られた長さを示している。より具体的に、空気換算長さとは、各媒質(ここでは、交点s5と部分s6との間に存在する、全ての媒質の各々)に関して、その幾何学的な長さを、対応する該媒質の屈折率で除して得られた長さの、各々の合計を示している。
【0075】
さらに、X方向における撮像レンズ1の全長(撮像レンズの光学全長)は、図1中dで示している。但し、この撮像レンズ1の全長dは、撮像レンズ1の光学系としての全長を意味しており、具体的に、
(A)開口絞り2が光を絞る部分
(B)撮像レンズ1の外部から、第1レンズL1へと、光が入射する部分
という(A)部分および(B)部分のうち、最も被写体3に近い部分(ここでは、面S1の中心s1に該当)から、像面S7までの直線距離であって、撮像レンズ1の光軸Laに沿うX方向における直線距離を示している。光学系の光学全長とは、一般に、構成された該光学系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。図1に示す撮像レンズ1では、上述したとおり、第1レンズL1の面S1の中心s1が、開口絞り2よりも被写体3側に突出した構成であることから、上記の「最も被写体3に近い部分」は、面S1の中心s1ということになる。一方、ここでは図示しないが、開口絞り2が、第1レンズL1の面S1の中心s1よりも被写体3側にある場合、撮像レンズ1の全長dは、開口絞り2から像面S7までの直線距離を意味することとなる。但し、この場合、上記の「最も被写体3に近い部分」は、開口絞り2の構造上の厚みに関係なく、開口絞り2が実際に光を絞る部分から決定される。
【0076】
被写体3側から像面S7側に向かって順次、開口絞り2、および、被写体3側に凸面が向けられたメニスカスレンズである第1レンズL1が設けられた構成は、第1レンズL1の像面S7側に設けられた第2レンズL2との組み合わせにより、小型化および低背化された光学系において、コマ収差、非点収差、像面湾曲、および、歪曲をはじめとする、各種収差の補正と、像面S7への主光線入射角度の低角化と、が可能である。各種収差の補正が可能である理由は、第1レンズL1と第2レンズL2とが、共同で、各種収差の補正を実施することができるためである。像面S7への主光線入射角度の低角化が可能である理由は、第1レンズL1により集光された光束を、第2レンズL2により曲げることで、該低角化が可能となるためである。これにより、撮像レンズ1では、解像力の向上が可能となる。
【0077】
第2レンズL2は、面S3のうち、面S3の中心s3およびその近傍を含む中央部分が凸面となっていると共に、該中央部分よりも面S3の外周側となる周辺部分が凹面となっている。この構成によれば、第2レンズL2の中心s3およびs4付近を通過する光線は、X方向における、より被写体3側にて結像可能になると共に、第2レンズL2の中心s3およびs4よりも第2レンズL2の外周側となる、周辺部分付近を通過する光線は、X方向における、より像面S7側にて結像可能になる。このため、撮像レンズ1は、面S3の被写体3側への出張り度合、および、面S3の像面S7側への窪み度合に応じて、像面湾曲をはじめとする各種収差を補正することができる。また、この構成によれば、第2レンズL2全体としては、第1レンズと同じ、正(または負)の屈折力を有するレンズとして用いられることが可能となり、これにより、第1レンズL1と第2レンズL2との非対称性は、小さくすることができる。結果、撮像レンズ1では、面S1およびS2間、さらには、面S3およびS4間で各々生じる、光軸LaのY方向における位置ずれ(偏芯)、および、第1レンズL1および第2レンズL2の各厚みのばらつき、等の誤差が発生したときに、この誤差が及ぼす悪影響を低減できるため、許容される該誤差の範囲を、実質的に広げることが可能となる。
【0078】
そして、撮像レンズ1ではさらに、X方向における撮像レンズ1の全長d、第1レンズL1の中心面間距離d1、第2レンズL2の中心面間距離d2、および、交点s5から交点s5に最も近い像面S7部分s6までを結んだ線分の長さ(空気換算長さ)d3に関して、以下の数式(1)〜(3)の、少なくとも1つを満足している。
【0079】
0.30 < d1/d < 0.45 ・・・(1)
0.10 < d2/d < 0.23 ・・・(2)
0.20 < d3/d < 0.35 ・・・(3)
数式(1)を満足した場合は、面S1およびS2の形状変化を、緩やかにすることができる。すなわち、面S1およびS2は、X方向における、その出張りまたは窪み度合を小さくすることができる。さらに、X方向における、面S1と面S2との間隔は、広くすることができる。以上により、数式(1)を満足した撮像レンズ1は、面S1およびS2間、さらには、面S3およびS4間で各々生じる、光軸LaのY方向における位置ずれ(偏芯)、および、第1レンズL1および第2レンズL2の各厚みのばらつき、等の誤差が発生したときに、この誤差が及ぼす悪影響を低減できるため、許容される該誤差の範囲を、実質的に広げることが可能となる。
【0080】
数式(2)を満足した場合は、第2レンズL2の面S3およびS4を、像面S7に接近させて配置することができるため、像面湾曲をはじめとする各種収差を補正することができる。
【0081】
数式(3)を満足した場合は、第2レンズL2の面S4を、像面S7に接近させて配置することができるため、歪曲をはじめとする各種収差を補正することができる。
【0082】
以上のことから、撮像レンズ1は、小型化および低背化したときに、厳しい要求を課せられることがなくなるため、課せられた要求を満足する撮像レンズの製造が比較的簡単になる。このため、撮像レンズ1は、課せられる要求を満足させるために要する製造コストを低減させることが可能となり、かつ、製造ばらつきが発生しにくくなるため所望の解像力を維持することが簡単となる。
【0083】
d1/dが0.30以下となる場合は、第1レンズL1の厚みが薄くなるため、正の大きな屈折力を得るために、第1レンズL1の面S1の形状変化を大きくする、すなわち、凸面の出張り度合を大きくする必要があるため、好ましくない。d1/dが0.45以上となる場合は、第1レンズL1の面S1が、過度に像面S7に接近することとなり、これにより、像面湾曲をはじめとする各種収差の補正が困難となるため、好ましくない。従って、本撮像レンズとしての効果を得るため、撮像レンズ1は、d1/dの値を、数式(1)を満足する値とする必要がある。
【0084】
d2/dが0.10以下となる場合は、第2レンズL2の中央部分(中心s3およびs4の各近傍の両方)に対する、その周辺部分の、パワー配分の差(第2レンズL2の中心部分における正のパワーと、第2レンズL2の周辺部分における負のパワーとの差分)が小さくなり、これにより、像面湾曲をはじめとする各種収差の補正が困難となるため、好ましくない。d2/dが0.23以上となる場合は、第2レンズL2の面S3およびS4が共に、像面S7から離れてしまい、この場合、像面湾曲をはじめとする各種収差の補正が困難となるため、好ましくない。従って、本撮像レンズとしての効果を得るため、撮像レンズ1は、d2/dの値を、数式(2)を満足する値とする必要がある。
【0085】
d3/dが0.20以下となる場合、第2レンズL2の面S4は、像面S7に物理的に干渉することとなる。さらに、カバーガラスCGを設けた場合には、カバーガラスCGに、第2レンズL2の面S4が、物理的に干渉することとなる。これにより、d3/dが0.20以下となる場合は、事実上、上記数式(1)をさらに満足させることが不可能となり、これにより、上述した、許容される誤差の範囲を広げる効果を小さくせざるを得ないため、好ましくない。d3/dが0.35以上となる場合は、第2レンズL2が像面S7から離れてしまい、像面湾曲および歪曲をはじめとする各種収差の補正を良好に行うことが困難となるため、好ましくない。従って、本撮像レンズとしての効果を得るため、撮像レンズ1は、d3/dの値を、数式(3)を満足する値とする必要がある。
【0086】
また、撮像レンズ1は、撮像レンズ1全体としての焦点距離をfとし、第1レンズL1の焦点距離をf1とすると、下記数式(4)をさらに満足しているのが好ましい。
【0087】
1.30 < f1/f < 3.00 ・・・(4)
これにより、撮像レンズ1としては、小型であり、かつ、球面収差が良好に補正された撮像レンズを得ることができる。
【0088】
f1/fが1.30以下となる場合は、画角が狭くなり、撮像モジュール60および70(図6および図7参照)に適用すべき撮像レンズ1として要求される画角を満足することができないため、好ましくない。f1/fが3.00以上となる場合は、像面湾曲および歪曲の増加に伴い、撮像レンズ1の解像力が低下する虞があるため、好ましくない。従って、本撮像レンズとしての効果を得るため、撮像レンズ1は、f1/fの値を、数式(4)を満足する値とする必要がある。
【0089】
また、撮像レンズ1は、第2レンズL2の焦点距離をf2とすると、下記数式(5)をさらに満足しているのが好ましい。
【0090】
1.00 < f2/f < 2.60 ・・・(5)
これにより、撮像レンズ1としては、小型であり、かつ、像面湾曲が良好に補正された撮像レンズを得ることができる。
【0091】
f2/fが1.00以下となる場合は、第2レンズL2が正の屈折力を有する場合に、正の屈折力が低下することにより、上述した許容される誤差の範囲が狭まってしまうため、好ましくない。f2/fが2.60以上となる場合は、第2レンズL2が正の屈折力を有する場合に、第2レンズの正の屈折力が大きくなりすぎる。そして、第2レンズL2の像面S7側への窪み度合(形状変化)は、大きくする必要が生じ、該窪み度合を大きくすることで、上述した許容される誤差の範囲が狭まってしまうため、好ましくない。従って、本撮像レンズとしての効果を得るため、撮像レンズ1は、f2/fの値を、数式(5)を満足する値とする必要がある。
【0092】
〔表1〕には、撮像レンズ1によるレンズ系の設計式の一例を示している。
【0093】
【表1】

【0094】
〔表1〕に係る撮像レンズ1において、第1レンズL1および第2レンズL2は、熱可塑性の樹脂を用いて、射出成形により作製した。
【0095】
〔表1〕に示す、撮像レンズ1によるレンズ系は、Fナンバーを2.8とし、有効像円径(レンズにより解像された像の有効な結像円寸法)を1.76mmとした。
【0096】
なお、Fナンバーは、光学系の明るさを示す量の一種である。撮像レンズ1のFナンバーは、撮像レンズ1の等価焦点距離を、撮像レンズ1の入射瞳径で割った値で表される。撮像レンズ1では、この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、撮像レンズ1では、受光光量を増大させることができ、かつ、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。
【0097】
Ndは、d線(波長587.6nm)に対する、撮像レンズを構成する各材料の屈折率であり、νdはd線に対する各材料のアッベ数である。
【0098】
面の中心厚(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。非球面係数とは、非球面を構成する非球面式である数式(6)における、係数Ai(iは4以上の偶数)を意味している。表の各値「(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、「2.91E−01」は、「2.91×10−1」を示しているものとする。
【0099】
【数1】

【0100】
数式(6)において、Zは光軸方向の座標であり、xは光軸に対する法線方向の座標であり、Rは曲率半径であり、Kは円錐係数(Kは非球面係数として扱われる場合もある)である。
【0101】
〔表1〕に示す結果を得るための、撮像レンズ1の条件は、f=1.547mm、f1=2.654mm、f2=2.618mm、d=2.188mm、d1-=0.889mm、d2=0.351mm、d3=0.566mmであった。
【0102】
上記の、f、f1、f2、d、および、d1〜d3の各値から、おそよ、f1/f=1.716、f2/f=1.692、d1/d=0.406、d2/d=0.160、d3/d=0.259という各結果が得られた。画角(撮像レンズにより撮像可能な角度)は60.5度であった。f1/f2は1.0となり、R2/R1は1.8となり、d2/d12は1.7となり、f/f1は0.6となり、R1/fは0.58となり、d12/f1は0.08となる。d12は、d1とd2との間の距離を意味している。
【0103】
図2(a)〜(c)は、撮像レンズ1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2に示す各グラフは、縦軸に像面S7のY方向の変位を示しており、横軸は各収差の大きさを示している。
【0104】
残存収差量が小さい(Y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、撮像レンズ1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。
【0105】
図2(a)に示す球面収差、図2(b)に示す非点収差、および、図2(c)に示す歪曲は、405nm、436nm、486nm、546nm、588nm、および、656nmの、計6種類の入射光の波長の各々に対する収差の結果である。図2(a)および(b)に示す各グラフでは、紙面左側の曲線から順に、405nm、436nm、486nm、546nm、588nm、および、656nmの、各波長における収差を示している。図2(b)では、横軸の変動幅が比較的大きい曲線がタンジェンシャル像面に対する収差を、横軸の変動幅が比較的小さい曲線がサジタル像面に対する収差を、それぞれ示している。
【0106】
なお、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。
【0107】
図3は、撮像レンズ1に関する、第1レンズL1の両面S1およびS2間で生じる光軸の位置ずれに対する、MTFの変化の関係を示すグラフである。図3に示すグラフは、縦軸にMTFを示しており、横軸に第1レンズL1の両面S1およびS2間で生じる光軸の位置ずれを示している。実線で示す「h0.8 Sag.」は、像高h0.8での、サジタル像面に対する特性を示している。点線で示す「h0.8 Tan.」は、像高h0.8での、タンジェンシャル像面に対する特性を示している。なお、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)。
【0108】
より具体的に、縦軸は、像高h0.8での、空間周波数100lp/mmに対するMTFの値を示している(図17中y参照)。横軸は、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、光軸LaのY方向(図1参照)における最大位置ずれ(いわゆる、平行偏芯)量を示している(図17中x参照)。横軸における「0」では、光軸Laが一直線にX方向に沿っており、本実施の形態では、横軸「0」を、偏芯が0μmであるものとしている。
【0109】
図3に示すグラフによれば、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯の量が、−4〜4μm程度となっても、タンジェンシャル像面に対するMTF変化量は10%未満となる。一般的な撮像レンズでは、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯の量が、−2〜2μm程度になると、タンジェンシャル像面に対するMTF変化量は10%程度にまで大きくなる。
【0110】
つまり、目標とする性能により、満足すべき製造公差(ここでは、MTF)の設定基準は異なるが、例えば、空間周波数100lp/mmに対するMTFの値を0.2以上にしたい場合、図3に示すグラフによれば、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯の量は、10μm以上または−10μm以下であっても問題ない(図3中一点鎖線参照)。このことから、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯に対して、許容される誤差の範囲は、広げられていることがわかる。一般的に、第1レンズL1の各面S1およびS2間での上記平行偏芯の量は、第1レンズL1と第2レンズL2との間での上記平行偏芯の量、および、第2レンズL2の各面S3およびS4間での上記平行偏芯の量と比較して、許容範囲が小さくなる。従って、撮像レンズ1の製造は、従来技術に係る撮像レンズの製造と比較して大幅に簡単になる。
【0111】
図4は、本発明の別の実施の形態を示す図面であり、撮像レンズ41の構成を示す断面図である。
【0112】
図4に示す撮像レンズ41は、図1に示す撮像レンズ1の構成に対して、第1レンズL1における像面S7側に向けられた面S2の形状が異なっている。面S2は、中心s2およびその近傍を含む中央部分よりも、面S2の外周側となる周辺部分(外周部分)が、被写体3側に窪んでいる構成である。
【0113】
撮像レンズ41は、撮像レンズ1よりも、広角機能により優れた撮像レンズを得ることができる。その理由は、第1レンズL1の面S2の中心s2およびその近傍に形成された、像面S7側に出張っている形状により、広角に入射した光線が像面S7中心の方向へ曲げられることで、センサ62(図6参照)撮像領域内への結像を可能とするためである。
【0114】
その他、撮像レンズ41は、撮像レンズ1と同じである。
【0115】
〔表2〕には、撮像レンズ41によるレンズ系の設計式の一例を示している。
【0116】
【表2】

【0117】
〔表2〕に示す、撮像レンズ41によるレンズ系は、〔表1〕の場合と同じく、Fナンバーを2.8とし、有効像円径を1.76mmとした。撮像レンズ41では、撮像レンズ1と同じく、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、撮像レンズ41では、受光光量を増大させることができ、かつ、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。
【0118】
〔表2〕における、用語および変数は、上述した〔表1〕における各定義と同様に定義付けられる。
【0119】
〔表2〕に示す結果を得るための、撮像レンズ41の条件は、f=1.286mm、f1=3.211mm、f2=1.755mm、d=2.005mm、d1=0.682mm、d2=0.377mm、d3=0.609mmであった。
【0120】
上記の、f、f1、f2、d、および、d1〜d3の各値から、おそよ、f1/f=2.497、f2/f=1.365、d1/d=0.340、d2/d=0.188、d3/d=0.304という各結果が得られた。画角は75.3度と広くなっていた。f1/f2は1.8となり、R2/R1は2.5となり、d2/d12は2.3となり、f/f1は0.4となり、R1/fは0.91となり、d12/f1は0.05となる。
【0121】
図5(a)〜(c)は、撮像レンズ41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。
【0122】
残存収差量が小さい(Y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、撮像レンズ41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。
【0123】
図5(a)に示す球面収差、図5(b)に示す非点収差、および、図5(c)に示す歪曲は、405nm、436nm、486nm、546nm、588nm、および、656nmの、計6種類の入射光の波長の各々に対する収差の結果である。図5(a)および(b)に示す各グラフでは、紙面左側の曲線から順に、405nm、436nm、486nm、546nm、588nm、および、656nmの、各波長における収差を示している。図5(b)では、横軸の変動幅が比較的大きい曲線がタンジェンシャル像面に対する収差を、横軸の変動幅が比較的小さい曲線がサジタル像面に対する収差を、それぞれ示している。
【0124】
〔表3〕には、撮像レンズ1´によるレンズ系の設計式の一例を示している。
【0125】
【表3】

【0126】
〔表3〕に係る撮像レンズ1´は、〔表1〕に係る撮像レンズ1の応用例であり、第1レンズL1および第2レンズL2を、熱硬化性の樹脂を用いて、ウエハレベルレンズのプロセスにより作製した点が、撮像レンズ1と異なるものである。ウエハレベルレンズのプロセスを含む、本発明に係る撮像レンズの製造方法についての詳細な説明は、後述する。第1レンズL1および第2レンズL2の少なくとも一方は、熱硬化性の樹脂を用いて作製されていてもよい。また、熱硬化性の樹脂のかわりとして、紫外線(UV:Ultra Violet)硬化性の樹脂を用いてもよい。熱硬化性の樹脂は、所定量以上の熱を与えることにより、液体から固体に状態変化する特性を有する樹脂である。紫外線硬化性の樹脂は、所定強度以上の紫外線を照射することにより、液体から固体に状態変化する特性を有する樹脂である。
【0127】
〔表3〕に示す、撮像レンズ1´によるレンズ系は、〔表1〕の場合と同じく、Fナンバーを2.8とし、有効像円径を1.76mmとした。
【0128】
〔表3〕に示す、撮像レンズ1´によるレンズ系は、νdが、第1レンズL1および第2レンズL2共に、50以下と小さくなっている。
【0129】
〔表3〕における、用語および変数は、上述した〔表1〕における各定義と同様に定義付けられる。
【0130】
〔表3〕に示す結果を得るための、撮像レンズ1´の条件は、f=1.533mm、f1=2.301mm、f2=3.522mm、d=2.160mm、d1=0.829mm、d2=0.321mm、d3=0.556mmであった。
【0131】
上記の、f、f1、f2、d、および、d1〜d3の各値から、おそよ、f1/f=1.501、f2/f=2.297、d1/d=0.384、d2/d=0.149、d3/d=0.257という各結果が得られた。画角は60.7度であった。f1/f2は0.7となり、R2/R1は3.0となり、d2/d12は1.1となり、f/f1は0.7となり、R1/fは0.58となり、d12/f1は0.12となる。
【0132】
図8(a)〜(c)は、撮像レンズ1´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。
【0133】
残存収差量が小さい(Y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、撮像レンズ1´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。
【0134】
図9は、撮像レンズ1´に関する、第1レンズL1の両面S1およびS2間で生じる光軸の位置ずれに対する、MTFの変化の関係を示すグラフである。図9に示すグラフの各定義は、図3に示すグラフと同様である。
【0135】
例えば、空間周波数100lp/mmに対するMTFの値を0.2以上にしたい場合、図9に示すグラフによれば、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯の量は、10μm以上または−10μm以下であっても問題ない(図9中一点鎖線参照)。このことから、図3に示すグラフと同様に、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯に対して、許容される誤差の範囲は、広げられていることがわかる。従って、撮像レンズ1´の製造は、従来技術に係る撮像レンズの製造と比較して大幅に簡単になる。
【0136】
〔表4〕には、上述した〔表1〕〜〔表3〕に係る各撮像レンズに対する比較例として、従来技術に係る撮像レンズ100によるレンズ系の設計式の一例を示している。
【0137】
【表4】

【0138】
撮像レンズ100は、上述した望遠タイプの撮像レンズである(特許文献1参照)。撮像レンズ100は、被写体3側から像面S7側に向かって、開口絞り2、被写体3側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第1レンズL1、および、両凹形状であり負の屈折力を有する第2レンズL2が順次配置された、2枚構成のレンズ系である(図10参照)。
【0139】
〔表4〕に示す、撮像レンズ100によるレンズ系は、〔表1〕の場合と同じく、Fナンバーを2.8とし、有効像円径を1.76mmとした。
【0140】
〔表4〕における、用語および変数は、上述した〔表1〕における各定義と同様に定義付けられる。
【0141】
〔表4〕に示す結果を得るための、撮像レンズ100の条件は、f=1.547mm、f1=1.371mm、f2=−9.702mm、d=1.798mm、d1=0.327mm、d2=0.516mm、d3=0.514mmであった。
【0142】
上記の、f、f1、f2、d、および、d1〜d3の各値から、おそよ、f1/f=0.886、f2/f=−6.271、d1/d=0.182、d2/d=0.287、d3/d=0.286という各結果が得られた。画角は61.0度であった。
【0143】
図11(a)〜(c)は、撮像レンズ100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。
【0144】
残存収差量が小さい(Y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、撮像レンズ100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。
【0145】
図12は、撮像レンズ100に関する、第1レンズL1の両面S1およびS2間で生じる光軸の位置ずれに対する、MTFの変化の関係を示すグラフである。図12に示すグラフの各定義は、図3に示すグラフと同様である。
【0146】
例えば、空間周波数100lp/mmに対するMTFの値を0.2以上にしたい場合、図12に示すグラフによれば、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯の量は、約−2〜4μmの範囲内でなければならない。平行偏芯の量が、約−2μmを下回る(絶対値が大きくなるため、平行偏芯の度合としては大きくなる)と、タンジェンシャル像面に対するMTFは、0.2未満となってしまう(図12中一点鎖線参照)。同様に、平行偏芯の量が、約4μmを上回ると、サジタル像面に対するMTFは、0.2未満となってしまう。このことから、第1レンズL1の各面S1およびS2間での、上記平行偏芯に対して、許容される誤差の範囲は、上述した、撮像レンズ1、41、および1´と比較して、顕著に狭くなっていることがわかる。
【0147】
以上のことから、本発明に係る各撮像レンズ1、41、1´は、従来技術に係る撮像レンズと比較して、偏芯に関して、許容される誤差の範囲が広げられているため、製造が大幅に簡単になる。
【0148】
〔撮像モジュール〕
図6は、本発明のさらに別の実施の形態を示す図面であり、撮像モジュール60の構成を示す断面図である。
【0149】
図6に示す撮像モジュール60は、第1レンズL1、第2レンズL2、カバーガラスCG、筐枠61、および、センサ62を備えている。撮像モジュール60では、開口絞り2(図1参照)が、筐枠61と一体的に形成されている。具体的に、開口絞り2は、筐枠61における、第1レンズL1上面(図1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、撮像レンズ1(図1参照)と、筐枠61と、センサ62と、を備えた構成であると解釈することができる。
【0150】
筐枠61は、内部に撮像レンズ1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。
【0151】
センサ62は、CCD型イメージセンサ、または、CMOS型イメージセンサ等の、固体撮像素子から構成されている撮像素子である。固体撮像素子を用いてセンサ62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62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。
【0152】
固体撮像素子を用いてセンサ62を構成する場合、該固体撮像素子は、画素のピッチが2.5μm以下であるのが好ましい。画素のピッチが2.5μm以下である固体撮像素子を用いてセンサ62を構成することにより、撮像モジュール60は、高画素の撮像素子の性能を十分活かすことができる。
【0153】
撮像モジュール60は、撮像レンズ1を備えることにより、撮像レンズ1と同様の効果を奏する。
【0154】
さらに、撮像モジュール60は、備えられた撮像レンズ1の効果により、各種収差が十分に補正されている。また、撮像モジュール60は、撮像レンズ1において、偏芯、および、第1レンズL1および第2レンズL2の各々の厚みのばらつき、等に関して、許容される誤差の範囲が広げられている(図1参照)。このため、撮像モジュール60では、撮像レンズ1と像面S7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。
【0155】
撮像モジュール60は、撮像レンズ1を用いることにより、その幅広い許容製造誤差から、レンズと像面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。
【0156】
図7は、本発明の他の実施の形態を示す図面であり、撮像モジュール70の構成を示す断面図である。
【0157】
図7に示す撮像モジュール70は、図6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2は、図1に示す撮像レンズ1と同じ形態で設けられている。
【0158】
また、図7に示す撮像モジュール70は、図6に示す撮像モジュール60に対して、第2レンズL2の下端の面(図1に示す、面S4に該当)の外周部分、いわゆる、第2レンズL2のコバが、カバーガラスCGを介して、センサ62に載せられている。
【0159】
撮像モジュール70は、撮像レンズ1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。
【0160】
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、撮像レンズ1において、第2レンズL2の下端の面とカバーガラス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2レンズL2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。
【0161】
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。
【0162】
撮像モジュール60および70に備えられる撮像レンズはいずれも、図1に示す撮像レンズ1以外にも、図4に示す撮像レンズ41であってもよいし、撮像レンズ1の応用例としての撮像レンズ1´であってもよい。
【0163】
本発明は、広画角で周辺まで優れた結像性能を有し、製造性の良い、2枚レンズで構成される結像レンズ系である撮像レンズ、および、該撮像レンズを用いた撮像モジュールを提供することを目的としている。また、本発明は、広画角で優れた結像性能を持ち、製造公差に優位な光学系を実現するという課題を有している。そして、この課題を解決することで、この目的を達成するために、本発明は、第1レンズL1は正の屈折力を持ち、第2レンズL2は正の屈折力に加えて変曲点を持つ面形状とし、さらに、第1レンズL1の厚みに対応する中心面間距離d1は大きくし、第2レンズL2からセンサ62までの距離に対応する長さd3は小さくした(バックフォーカスを短くした)構成を採用したと解釈することができる。これにより、本発明は、結像性能および公差感度に優れた光学系の実現により、低コストおよび簡易構造(フォーカス調整不要の構成等)を目的とした、多くのレンズプロセスおよびカメラモジュールに適用できる。
【0164】
〔撮像レンズおよび撮像モジュールの製造方法〕
まずは、本発明に係る撮像モジュールの製造方法の前提となる、従来一般的な技術に係る撮像モジュール136の製造方法の概要を、図13(a)〜(d)を参照して説明する。
【0165】
第1レンズL1および第2レンズL2は、主に熱可塑性樹脂131を用いた射出成形により作製される。熱可塑性樹脂131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131を、所定の射出圧(およそ、10〜3000kgf/c)を加えながら金型132に押込んで、熱可塑性樹脂131を金型132に充填して成形を行う(図13(a)参照)。
【0166】
成形後、熱可塑性樹脂131を金型132から取り出し、1枚のレンズ毎に切断する。ここでは、金型132から取り出された熱可塑性樹脂131を、第1レンズL1と第2レンズL2とに切断する例を示している(図13(b)参照)。
【0167】
第1レンズL1および第2レンズL2を、レンズバレル(筐枠)133に嵌め込んで(または、圧入して)組み立てる(図13(c)参照)。
【0168】
図13(c)に示す撮像モジュール136の中間生成物を、鏡筒134に嵌め込んで組み立てる。さらにその後、鏡筒134の像面(図示しない)側の端部に、センサ135を搭載する。こうして、撮像モジュール136は完成する(図13(d)参照)。
【0169】
射出成形レンズである第1レンズL1および第2レンズL2に用いられる、熱可塑性樹脂131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131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。
【0170】
よって、撮像モジュール136を基板に実装するときには、センサ135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L1および第2レンズL2部分を樹脂で接着する方法、または、第1レンズL1および第2レンズL2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。
【0171】
続いては、本発明に係る撮像モジュール148の製造方法を、図14(a)〜(e)を参照して説明する。
【0172】
近年では、第1レンズL1および/または第2レンズL2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148は、この耐熱カメラモジュールであり、第1レンズL1および第2レンズL2の材料として、熱可塑性樹脂131(図13(a)参照)のかわりに、熱硬化性樹脂(熱硬化性の樹脂)141を用いている。
【0173】
第1レンズL1および/または第2レンズL2の材料として、熱硬化性樹脂141を用いる理由は、多数の撮像モジュール148を一括して製造することにより、撮像モジュール148の製造コストの低減を図るためである。また、第1レンズL1および第2レンズL2の材料として、熱硬化性樹脂141を用いる理由は、撮像モジュール148に対して、リフローの実施を可能とするためである。
【0174】
撮像モジュール148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。
【0175】
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L1および第2レンズL2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L1および第2レンズL2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142および143により、アレイ状のレンズ(アレイ状の第1レンズ)144および(アレイ状の第2レンズ)145をそれぞれ一括成型した後、これらを貼り合わせ、さらに、アレイ状のセンサ147を搭載した後、個別に切断して撮像モジュール148を製造する。
【0176】
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。
【0177】
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142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143と、により、熱硬化性樹脂141を挟み込み、熱硬化性樹脂141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14(a)参照)。
【0178】
図14(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L1が成形されたアレイ状のレンズ144、および、多数の第2レンズL2が成形されたアレイ状のレンズ145である。そして、アレイ状のレンズ144と、アレイ状のレンズ145と、を、各第1レンズL1および各第2レンズL2に関して、第1レンズL1を通過する光軸La(第1レンズの光軸)と、対応する第2レンズL2を通過する光軸La(第2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14(b)参照)。具体的に、アレイ状のレンズ144および145の位置合わせを行う調芯方法は、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。
【0179】
アレイ状のレンズ145の像面S7(図1参照)側の端部に、各光軸Laと、対応する各センサ146の中心146cとが、同一直線上に位置するように、多数のセンサ146が搭載されたアレイ状のセンサ147を搭載する(図14(c)参照)。
【0180】
図14(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148を、1つの撮像モジュール148毎に切断して(図14(d)参照)、撮像モジュール148は完成する(図14(e)参照)。
【0181】
なお、図14(a)〜(e)に示す各工程において、開口絞り2(図1参照)を設けるタイミングについては、特に限定されないため、便宜上説明および図示を省略した。また、図14(c)に示す工程を省略することで、センサ146の搭載を省略すれば、撮像モジュールと同様の要領で、製造コストが低減された撮像レンズを製造することも可能である。
【0182】
以上、図14(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148を一括して製造することで、撮像モジュール148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148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L1および第2レンズL2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L1および第2レンズL2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148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。
【0183】
なお、第1レンズL1および/または第2レンズL2を、熱硬化性樹脂により構成する構成については、撮像レンズ1(すなわち、撮像レンズ1´)およびそれを備えた撮像モジュールに適用されてもよいし、撮像レンズ41およびそれを備えた撮像モジュールに適用されてもよい。因みに、撮像モジュール148は、上述した〔表3〕に係る撮像レンズ1´を備えた撮像モジュールの一具体例であると解釈することができる。
【0184】
ここからは、撮像モジュール148を製造する場合に好適な、第1レンズL1および第2レンズL2の材料について考察する。
【0185】
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。
【0186】
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L1および第2レンズL2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ことが好ましい(図15および図16参照)。
【0187】
ここからは、撮像レンズ1、41、および1´において、開口絞り2が、第1レンズL1の面S1に形成された凸面が、開口絞り2よりも被写体3側に突出するように形成されている構成による利点について考察する。
【0188】
球面収差および軸上色収差以外の収差は全て、開口絞り2の位置の影響を受けるので、開口絞り2を配置する位置は重要な要素となる。開口絞り2の位置によって、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲、および倍率の色収差の量が変わる。レンズが前後対称形の場合は、その対称軸付近に開口絞り2を配置すると、コマ収差と歪曲収差を減らすことができる(例えば、ガウス型のレンズ)。画角の奇数次に比例する収差、コマ収差(1乗)、歪曲(3乗)、および倍率の色収差(1乗)は、レンズ構成を対称形にし、中央に開口絞り2を設置することで、開口絞り2の前で発生した収差が、開口絞り2よりも像面S7側でキャンセルされる為、無くすことができる。但し、イメージセンサを用いた場合は、センサ面に対する入射光線を垂直にする必要があり、更に低背化が必要である為、開口絞り2の位置は被写体3側に配置される。もっとも被写体3側に近いレンズと開口絞り2との相対位置関係については、ガウスタイプ(第1レンズが正の屈折力を有し、第2レンズが負の屈折力を有する)であれば、レンズ頂点のほうが開口絞り2よりも被写体3側にあることが好ましい。一方で、本撮像レンズの構成(第1レンズが正の屈折力を有し、第2レンズが正の屈折力を有する)の場合、開口絞り2の位置に対する優劣が明確に出来ない。また、撮像モジュールについては、開口絞り2の位置により構造が異なるが、その優劣は明確にならない。
【0189】
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】
【0190】
本発明は、製造コストを低減させ、かつ、所望の解像力を維持することが簡単である撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像モジュールに適用可能である。具体例として、本発明は、携帯端末のデジタルカメラ等への搭載を目的とした、固体撮像素子を用いた撮像モジュールに利用することが可能である。
【符号の説明】
【0191】
1、41、1´ 撮像レンズ
2 開口絞り
3 被写体
60、70 撮像モジュール
62 センサ
CG カバーガラス(保護部材)
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
La 光軸
S1 第1レンズにおける被写体側に向けられた面
S2 第1レンズにおける像面側に向けられた面
S3 第2レンズにおける被写体側に向けられた面
S4 第2レンズにおける像面側に向けられた面
S7 像面
s1 第1レンズにおける被写体側に向けられた面の中心
s2 第1レンズにおける像面側に向けられた面の中心
s3 第2レンズにおける被写体側に向けられた面の中心
s4 第2レンズにおける像面側に向けられた面の中心
s5 第2レンズにおける像面側に向けられた面と撮像レンズの光軸との交点
s6 交点から最も近い像面部分
d 撮像レンズの被写体側の端部から像面までの最短距離(撮像レンズの光学系としての全長)
d1 第1レンズにおける被写体側に向けられた面の中心と、第1レンズにおける像面側に向けられた面の中心と、を結んだ線分の長さ
d2 第2レンズにおける被写体側に向けられた面の中心と、第2レンズにおける像面側に向けられた面の中心と、を結んだ線分の長さ
d3 第2レンズにおける像面側に向けられた面と撮像レンズの光軸との交点と、交点に最も近い像面部分と、を結んだ線分の長さ(空気換算長さ)
141 熱硬化性樹脂(熱硬化性の樹脂)
144 アレイ状のレンズ(アレイ状の第1レンズ)
145 アレイ状のレンズ(アレイ状の第2レンズ)
148 撮像モジュール

【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口絞り、第1レンズ、および第2レンズが、被写体側から像面側に向かって順次設けられた撮像レンズであって、
上記第1レンズは、凸面が上記被写体側に向けられており、
上記第2レンズは、上記被写体側に向けられた面のうち、中央部分が該被写体側に出張っていると共に、該中央部分の周辺部分が上記像面側に窪んでおり、
上記第1レンズにおける被写体側に向けられた面の中心と、該第1レンズにおける像面側に向けられた面の中心と、を結んだ線分の長さをd1とし、撮像レンズの光学全長をdとすると、下記数式(1)、
0.30 < d1/d < 0.45 ・・・(1)
(但し、撮像レンズの光学全長dは、上記開口絞りが光を絞る部分および上記第1レンズへの光の入射部分のうち、最も被写体に近い部分から、像面までの直線距離であって、撮像レンズの光軸に沿う方向における直線距離)
を満足していることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項2】
開口絞り、第1レンズ、および第2レンズが、被写体側から像面側に向かって順次設けられた撮像レンズであって、
上記第1レンズは、凸面が上記被写体側に向けられており、
上記第2レンズは、上記被写体側に向けられた面のうち、中央部分が該被写体側に出張っていると共に、該中央部分の周辺部分が上記像面側に窪んでおり、
上記第2レンズにおける被写体側に向けられた面の中心と、該第2レンズにおける像面側に向けられた面の中心と、を結んだ線分の長さをd2とし、撮像レンズの光学全長をdとすると、下記数式(2)、
0.10 < d2/d < 0.23 ・・・(2)
(但し、撮像レンズの光学全長dは、上記開口絞りが光を絞る部分および上記第1レンズへの光の入射部分のうち、最も被写体に近い部分から、像面までの直線距離であって、撮像レンズの光軸に沿う方向における直線距離)
を満足していることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項3】
開口絞り、第1レンズ、および第2レンズが、被写体側から像面側に向かって順次設けられた撮像レンズであって、
上記第1レンズは、凸面が上記被写体側に向けられており、
上記第2レンズは、上記被写体側に向けられた面のうち、中央部分が該被写体側に出張っていると共に、該中央部分の周辺部分が上記像面側に窪んでおり、
上記第2レンズにおける像面側に向けられた面と撮像レンズの光軸との交点と、該交点に最も近い像面部分と、を結んだ線分の空気換算長さをd3とし、撮像レンズの光学全長をdとすると、下記数式(3)、
0.20 < d3/d < 0.35 ・・・(3)
(但し、撮像レンズの光学全長dは、上記開口絞りが光を絞る部分および上記第1レンズへの光の入射部分のうち、最も被写体に近い部分から、像面までの直線距離であって、撮像レンズの光軸に沿う方向における直線距離)
を満足していることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項4】
上記第1レンズにおける像面側に向けられた面の外周部分が、上記被写体側に窪んでいることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
【請求項5】
撮像レンズ全体としての焦点距離をfとし、上記第1レンズの焦点距離をf1とすると、下記数式(4)、
1.30 < f1/f < 3.00 ・・・(4)
をさらに満足していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
【請求項6】
撮像レンズ全体としての焦点距離をfとし、上記第2レンズの焦点距離をf2とすると、下記数式(5)、
1.00 < f2/f < 2.60 ・・・(5)
をさらに満足していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
【請求項7】
Fナンバーは、3以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
【請求項8】
固体撮像素子を用いて構成されたセンサと、撮像レンズと、を備える撮像モジュールであって、
上記撮像レンズは、請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像レンズであることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項9】
上記固体撮像素子は、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8に記載の撮像モジュール。
【請求項10】
上記撮像レンズの第2レンズは、外周部分が、上記センサを保護するための保護部材を介して、該センサに載せられていることを特徴とする請求項8に記載の撮像モジュール。
【請求項11】
上記第1レンズおよび第2レンズのうち、少なくとも一方は、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂により構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
【請求項12】
上記第1レンズおよび第2レンズの両方は、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂により構成されていることを特徴とする請求項11に記載の撮像レンズ。
【請求項13】
上記第1レンズおよび第2レンズのうち、少なくとも一方は、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂により構成されていることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
【請求項14】
上記第1レンズおよび第2レンズの両方は、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂により構成されていることを特徴とする請求項13に記載の撮像モジュール。
【請求項15】
請求項11に記載の撮像レンズを製造するための、撮像レンズの製造方法であって、
複数の上記第1レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第1レンズを、樹脂に作製する工程と、
複数の上記第2レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第2レンズを、上記アレイ状の第1レンズとは別の樹脂に作製する工程と、
各第1レンズおよび各第2レンズに関して、第1レンズの光軸と、該第1レンズに対応する第2レンズの光軸とが、同一直線上に位置するように、上記アレイ状の第1レンズと上記アレイ状の第2レンズとを貼り合わせる工程と、
上記の貼り合わせたアレイ状の第1レンズおよびアレイ状の第2レンズを、1つの撮像レンズ毎に切断する工程と、を含むことを特徴とする撮像レンズの製造方法。
【請求項16】
上記アレイ状の第1レンズを、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂に作製し、
上記アレイ状の第2レンズを、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂に作製することを特徴とする請求項15に記載の撮像レンズの製造方法。
【請求項17】
請求項13に記載の撮像モジュールを製造するための、撮像モジュールの製造方法であって、
複数の上記第1レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第1レンズを、樹脂に作製する工程と、
複数の上記第2レンズが一体的に成形されてなる、アレイ状の第2レンズを、上記アレイ状の第1レンズとは別の樹脂に作製する工程と、
各第1レンズおよび各第2レンズに関して、第1レンズの光軸と、該第1レンズに対応する第2レンズの光軸とが、同一直線上に位置するように、上記アレイ状の第1レンズと上記アレイ状の第2レンズとを貼り合わせる工程と、
上記の貼り合わせたアレイ状の第1レンズおよびアレイ状の第2レンズを、1つの撮像モジュール毎に切断する工程と、を含むことを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
【請求項18】
上記アレイ状の第1レンズを、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂に作製し、
上記アレイ状の第2レンズを、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂に作製することを特徴とする請求項17に記載の撮像モジュールの製造方法。

【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7】
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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13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【公開番号】特開2011−22276(P2011−22276A)
【公開日】平成23年2月3日(2011.2.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−165894(P2009−165894)
【出願日】平成21年7月14日(2009.7.14)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】