JP2009251368A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造技術上の困難性を回避しつつウェハスケールレンズとしての大量生産を可能とし、低コストかつコンパクトで、良好な光学性能を有する撮像レンズおよび撮像レンズを用いた撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側面に形成されたレンズ部とレンズ基板の間に回折構造を設けることにより、レンズの像側主点の位置を物体側に設計することが可能になり、これによりレンズの全長を小さく設計することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、CCD（Charge Coupled Device）型イメージセンサやCMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の撮像レンズに関するものであり、より詳しくは、大量生産に適するウェハスケールレンズを用いた光学系における撮像レンズ及び撮像レンズを用いた撮像装置に関するものである。

コンパクトで非常に薄型の撮像装置（以下、カメラモジュールとも称す）が、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等のコンパクトで、薄型の電子機器である携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末に用いられている。これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子が知られている。近年では撮像素子の高画素化が進んでおり、高解像、高性能化が図られてきている。また、これら撮像素子上に被写体像を形成するための撮像レンズは、撮像素子の小型化に対応しコンパクト化が求められており、その要求は年々強まる傾向にある。

このような携帯端末に内蔵される撮像装置に用いる撮像レンズとして、樹脂材料レンズで構成される光学系および、ガラスレンズと樹脂材料レンズで構成される光学系が一般的によく知られている。しかしながら、従来の技術では、これらの光学系の更なる超コンパクト化と携帯端末に求められる量産性を両立することには限界がある。

このような問題点を克服するため、数インチのウェハ上にレプリカ法によってレンズ要素を同時に大量に成形し、それらのウェハをセンサウェハと組み合わせた後、切り離し、カメラモジュールを大量生産する手法が提案されている。こうした製法によって製造されたレンズはウェハスケールレンズ、また、カメラモジュールをウェハスケールカメラモジュールと呼ばれることもある。こういった撮像レンズに関して特許文献１にレンズ基板上にレンズ部を備えた撮像レンズが開示されている。
特開２００６−３２３３６５号

ここで、ウェハスケールレンズに使用されるレンズ部は、光軸方向の厚さが厚くなるに従い成形が困難になるという製造技術上の問題がある。より具体的には、レンズ部をガラスモールド製又は熱可塑性樹脂製とした場合、曲率半径が小さいと、光軸から光軸垂直方向に離れたレンズ周辺部における金型形状の転写性が悪くなる恐れがある。又、レンズ部の素材が熱硬化型樹脂である場合、レンズ部の光軸方向の厚さが厚くなるに従って、熱硬化型樹脂内部に伝わる熱量が低下するので、熱硬化型樹脂が完全に硬化するまでの成形サイクルが長くなり、量産性が低下する恐れがある。更に、レンズ部の素材がＵＶ硬化型樹脂である場合、ＵＶ硬化型樹脂を硬化させるための紫外線を外部から照射したときに、その多くがレンズ部の表面付近で吸収されてしまうので、レンズ部の光軸方向の厚みが厚いと、最深部まで紫外線が到達できなくなり、光軸方向の厚みに応じてレンズ内部に硬化度のムラが発生してしまうという問題がある。

これに対し、製造容易性を高めるべくレンズ部の軸上厚を薄くした設計を行うと、任意にレンズ部の曲率半径を小さくしたり、サグ量を大きくすることが制限されるため、ウェハスケールレンズの光軸方向長が長くなり、コンパクトな撮像装置を提供できなくなる恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、製造技術上の困難性を回避しつつウェハスケールレンズとしての大量生産を可能とし、低コストかつコンパクトで、良好な光学性能を有する撮像レンズおよび撮像レンズを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像レンズは、固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像する撮像レンズであって、
前記撮像レンズは、レンズ基板と、前記レンズ基板の物体側面に形成され正のパワーを有するレンズ部と、を備え、
前記レンズ基板と前記レンズ部との間には回折構造が形成され、前記レンズ基板と前記レンズ部のｄ線における屈折率が異なっていることを特徴とする。

本発明における撮像レンズは、レンズ基板（平行平板が望ましい）の片面あるいは両面に正または負のパワーを有するレンズ部を形成した構成（レンズブロックという）を使用するので、例えばレプリカ法によって同一レンズ基板上にレンズブロックを同時に大量に成形する工程、これらのレンズブロックをセンサウェハと組み合わせた後に切り離す工程を経て、レンズモジュールを安価に大量生産する事が可能である。これにより本発明の撮像レンズを組み込んだ撮像装置の低コストと量産性を両立できる。さらに、ｄ線の屈折率が異なるレンズ部とレンズ基板の間に回折構造を設けることにより、レンズ部のトータルパワーを、屈折面の屈折パワーと回折構造の回折パワーとで分担することができ、回折構造が無い場合に比べてレンズ部のサグ量を小さくすることが可能になる。特に、物体側面に形成されたレンズ部とレンズ基板の間に回折構造を設けることにより、レンズの像側主点の位置を物体側に設計することが可能になり、これによりレンズの全長を小さく設計することができる。尚、回折構造は、光軸方向断面形状が鋸歯状のブレース型回折構造であると好ましい。回折構造は、レンズ基板のレンズ部が形成される部分にエッチング処理などを施すことによりレンズ基板とレンズ部が接する面に直接形成しても良いし、レンズ基板の上にレンズ部を構成する材料とは屈折率が異なる材料の層を設けて、その層のレンズ部と接する面に形成するようにしても良い。

請求項２に記載の撮像レンズは、請求項１に記載の発明において、前記回折構造の回折パワーをＰＤ、前記撮像レンズの全系のパワーをＰtotalとしたとき（１）式を満たすことを特徴とする。
０ ＜ ＰＤ／Ｐtotal ＜ ０．１３ （１）

回折パワーと撮像レンズ全系のパワーの比を（１）式の下限より大きくすることにより、レンズ部のサグ量を小さくすることができる。又、前記パワー比を（１）式の上限より小さくすることで、回折構造による色収差過剰補正による性能劣化を小さく抑えることが可能になる。

請求項３に記載の撮像レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記回折構造を光軸からの距離の冪級数を使用した光路差関数で表した場合、４次以降の高次の項を使用していることを特徴とするので、光路差関数を光軸からの距離の２次の項までしか使用しない設計の撮像レンズに比べて、レンズ部のサグ量をより小さく設計することが可能である。

請求項４に記載の撮像レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部と前記レンズ基板との境界面に開口絞りを有することを特徴とする。

例えばレンズ基板の表面に遮光性を有する部材を塗布あるいは真空蒸着することで、容易に開口絞りをレンズ基板上に形成することができる。開口絞りをレンズ基板に形成した上にレンズ部を形成すれば、レンズ部とレンズ基板との間に開口絞りを配置することとなる。これにより、光学部材を削減できると共に、レンズ基板へのＩＲ（Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ）カットコートやＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートの蒸着処理をする際に、開口絞りも同時に、蒸着処理をすることが可能となり、低コスト化と量産性を向上させることができる。

請求項５に記載の撮像レンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部において、空気と接するレンズ面が非球面であることを特徴とする。

前記レンズ部の空気と接するレンズ面を非球面形状とすることで、空気と接している面とレンズ部の境界面において、最も屈折率差が大きく非球面の効果を最大限に活用できる。また、レンズ面をすべて非球面形状とすることで、諸収差の発生を最小限に抑えることができ、高性能化が容易に可能となる。

請求項６に記載の撮像レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記レンズ基板と前記レンズ部が光学薄膜及び／又は接着層を介して間接的に接着されるレンズブロックを、少なくともひとつ有することを特徴とする。

レンズ部とレンズ基板との間に、開口絞りやＩＲカットフィルターといった光学薄膜を介して接着することにより、光学部材の簡略化が可能となり、低コスト化を実現できる。また、レンズ基板とレンズ部を直接固着することが困難な場合には、接着層等を介してレンズ基板上にレンズ部を形成することができ、これによりレンズ部の素材として密着性の悪い樹脂も用いることができるので、光学特性を優先して選択するなど選択の範囲が広がり、高性能化、高機能化が実現できる。

請求項７に記載の撮像レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記レンズ基板はガラス材料から形成されていることを特徴とする。

ガラスは樹脂に比べて軟化温度が高く、レンズ基板をガラス材料から形成することで、実装電子部品のハンダ付けのために高温下に曝される、いわゆるリフロー処理を撮像レンズと共に行っても容易に変形せず、また低コスト化できる。レンズ基板を高軟化温度のガラス材料から形成するとより望ましい。

請求項８に記載の撮像レンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部は樹脂材料から形成されていることを特徴とする。レンズ部を樹脂材料で構成することにより、ガラスを用いる場合に比べて、加工成形性がよく、また低コスト化できる。

請求項９に記載の撮像レンズは、請求項８に記載の発明において、前記レンズ基板上に形成される前記レンズ部がエネルギー硬化型樹脂からなることを特徴とする。

レンズ部をエネルギー硬化型の樹脂材料によって構成することにより、ウェハ状のレンズ基板に、金型によって同時に大量にレンズ部を種々の手段によって硬化させることが可能となり、量産性を向上させることができるようになる。

ここで、エネルギー硬化型の樹脂材料とは熱によって硬化する樹脂材料や光によって硬化する樹脂材料のいずれをも含み、例えば信越化学工業（株）製シリコーン樹脂ＫＥＲシリーズの各タイプのような熱硬化型樹脂及びＵＶ硬化型樹脂を用いることが出来る。

なお、硬化型の樹脂材料はＵＶ硬化型の樹脂材料によって構成されることが特に望ましい。ＵＶ硬化型の樹脂材料で構成されることにより、硬化時間を短くでき量産性を改善できる。

請求項１０に記載の撮像レンズは、請求項８又は９に記載の発明において、前記樹脂材料には、長さ３０ナノメートル以下の無機微粒子が分散されていることを特徴とする。

また、樹脂材料にて構成されるレンズ部に３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることで、温度が変化しても性能の劣化や、像点位置変動を低減でき、しかも光透過率を低下させることなく、環境変化に関わらず優れた光学特性を有する撮像レンズを提供できる。

一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。

また、樹脂材料はガラス材料に比べて屈折率が低いことが欠点であったが、屈折率の高い無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、屈折率を高くできることがわかってきた。具体的には、母材となる樹脂材料に３０ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に２０ナノメートル以下、さらに望ましくは１５ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。

さらに、樹脂材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、これらの性質を打ち消しあうように作用するので、温度変化に対する屈折率変化を小さくできることも知られている。また、逆に、温度が上昇すると屈折率が低下する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、温度変化に対する屈折率変化を大きくできることも知られている。具体的には、母材となる樹脂材料に３０ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に２０ナノメートル以下、さらに望ましくは１５ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。

例えば、アクリル系樹脂に酸化アルミニウム（Al₂O₃）やニオブ酸リチウム（LiNbO₃）の微粒子を分散させることにより、高い屈折率の樹脂材料が得られるとともに、温度に対する屈折率変化を小さくすることができる。

次に、屈折率の温度変化Aについて詳細に説明する。屈折率の温度変化Aは、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率nを温度tで微分することにより、以下の式［数１］で表される。

樹脂材料の場合は、一般に式中第１項に比べ第２項の寄与が小さく、ほぼ無視できる。例えば、PMMA樹脂の場合、線膨張係数αは7×10^-5であり、上記式に代入すると、dn／dt＝−1．2×10^-4［／℃］となり、実測値とおおむね一致する。

ここで、微粒子、望ましくは無機微粒子を樹脂材料中に分散させることにより、実質的に上記式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−1.2×10^-4程度であった変化を、絶対値で8×10^-5未満に抑えることが望ましい。

また、第２項の寄与をさらに大きくして、母材の樹脂材料とは逆の温度特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって屈折率が低下するのではなく、逆に、屈折率が上昇するような素材を得ることもできる。また、これと同様にして、樹脂材料は吸水によって屈折率が上昇してしまうが、逆に、屈折率が低下するような素材を得ることができる。

混合させる割合は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズの無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。

請求項１１に記載の撮像装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像レンズを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、製造技術上の困難性を回避しつつウェハスケールレンズとしての大量生産を可能とし、低コストかつコンパクトで、良好な光学性能を有する撮像レンズおよび撮像レンズを用いた撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図であり、図２は、図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。図２に示すように、撮像装置５０は、光電変換部５１ａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサ５１と、このイメージセンサ５１の光電変換部５１ａに被写体像を撮像させる撮像レンズ１０と、イメージセンサ５１を保持すると共にその電気信号の送受を行う外部接続用端子（不図示）を有する基板５２とを備え、これらが一体的に形成されている。尚、鏡枠５３内に収容された撮像レンズ１０は、第１レンズブロックＢＫ１と、第２レンズブロックＢＫ２と、第３ブロックＢＫ３とを有する。

上記イメージセンサ５１は、その受光側の平面の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部５１ａが形成されており、不図示の信号処理回路に接続されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサ５１の受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、不図示のワイヤを介して基板５２に接続されている。イメージセンサ５１は、光電変換部５１ａからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤ（不図示）を介して基板５２上の所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、固体撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。

イメージセンサ５１を支持する基板５２は、不図示の配線により、イメージセンサ５１に対して通信可能に接続されている。

基板５２は、不図示の外部接続用端子を介して外部回路（例えば、撮像装置を実装した携帯端末の上位装置が有する制御回路）と接続し、外部回路からイメージセンサ５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。

イメージセンサ５１の上部は、スペーサ部材Ｂ２を介して、基板５２の上面に固定されたＩＲカットフィルタなどのプレートＰＴにより封止されている。プレートＰＴの上面には、スペーサ部材Ｂ１の下端が固定されている。更に、スペーサ部材Ｂ１の上端には、レンズブロックＢＫが固定され、これらは基板５２の上面に固定された鏡枠５３によって包囲されている。レンズブロックＢＫは、平行平板であるレンズ基板ＬＳと、その物体側に固着された正のレンズ部Ｌ１及び像面側に固着された負のレンズ部Ｌ１とからなる。レンズ基板ＬＳとレンズ部ｌ１との間には回折構造ＤＳと、光学薄膜による開口絞りＳとが形成されている。開口絞りＳは、レンズ部Ｌ１より物体側に形成されていても良い。

本実施の形態においては、回折構造を光軸からの距離の冪級数を使用した光路差関数で表した場合、４次以降の高次の項を使用しており、この回折構造の回折パワーをＰＤ、前記撮像レンズの全系のパワーをＰtotalとしたとき（１）式を満たすようになっている。
０ ＜ ＰＤ／Ｐtotal ＜ ０．１３ （１）

尚、レンズ部Ｌ１、Ｌ２は、最大長３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させたＵＶ硬化型樹脂材料からなると好ましい。

上述した撮像装置５０の使用態様について説明する。図３は、撮像装置５０をデジタル機器である携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。また、図４は携帯電話機１００の制御ブロック図である。

撮像装置５０は、例えば、撮像レンズの物体側端面が携帯電話機１００の背面（液晶表示部側を正面とする）に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置になるよう配設される。

撮像装置５０の外部接続用端子（不図示）は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１側に出力する。

一方、携帯電話機１００は、図４に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等をキーにより支持入力するための入力部６０と、撮像した画像や映像等を表示する表示部７０と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像装置５０による撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２とを備えている。

携帯電話機１００を把持する撮影者が、被写体に対して撮像装置５０の撮像レンズ１０を向けると、イメージセンサ５１に静止画又は動画の画像信号が取り込まれる。所望のシャッタチャンスで、図３に示すボタンＢＴを撮影者が押すことでレリーズが行われ、画像信号が撮像装置５０に取り込まれることとなる。撮像装置５０から入力された画像信号は、上記携帯電話機１００の制御系に送信され、記憶部９２に記憶されたり、或いは表示部７０で表示され、さらには、無線通信部８０を介して映像情報として外部に送信されることとなる。

本実施の形態にかかる撮像レンズの製造方法について説明する。図５は、本実施の形態にかかる撮像レンズを製造する工程を示す図である。本実施の形態では、レプリカ法により撮像レンズを製造する。レプリカ法とは、レンズウェハ上に、金型を用いて硬化性の樹脂をレンズ形状にして転写するものである。つまり、レプリカ法では、レンズウェハ上に、多数のレンズが同時に作製されることとなる。

まず、図５（ａ）に示すように大きな平行平板であるレンズ基板素材ＣＧの表面に対して、微細な断面ブレーズ型の輪帯状の回折構造（不図示）を、エッチング等により、マトリクス状に並べて形成する。次いで、レンズ部Ｌ１の非球面形状に応じたキャビティ形状Ｃ１をマトリクス状に複数個有する第１の型Ｍ１を、双方に設けられた不図示のアライメントマークを基準として型締めする。これにより、回折構造の中心とキャビティ形状Ｃ１の中心とは精度良く一致する。第１の型Ｍ１は、紫外線を透過する素材からなる。

次いで、レンズ基板素材ＣＧと第１の型Ｍ１との間に、不図示のランナー、ゲートを介してＵＶ硬化型樹脂ＲＳを注入し、第１の型Ｍ１の外部から紫外線を照射する。照射された紫外線は、第１の型Ｍ１を透過してＵＶ硬化型樹脂ＲＳを硬化させる。ＵＶ硬化型樹脂ＲＳが硬化した後、第１の型Ｍ１を離型することにより、レンズ基板素材ＣＧの表面において、回折構造に密着するようにして複数個のレンズ部Ｌ１を固着形成できる。

更に、図５（ｂ）に示すように、レンズ基板素材ＣＧの裏面に対して、レンズ部Ｌ２の非球面形状に応じたキャビティ形状Ｃ２をマトリクス状に複数個有する第２の型Ｍ２を、双方に設けられた不図示のアライメントマークを基準として型締めする。これにより、レンズ基板素材ＣＧと第２の型Ｍ２とは精度良く位置決めされることになる。第２の型Ｍ２も、紫外線を透過する素材からなる。

次いで、レンズ基板素材ＣＧと第２の型Ｍ２との間に、不図示のランナー、ゲートを介してＵＶ硬化型樹脂ＲＳを注入し、第２の型Ｍ２の外部から紫外線を照射する。照射された紫外線は、第２の型Ｍ２を透過してＵＶ硬化型樹脂ＲＳを硬化させる。ＵＶ硬化型樹脂ＲＳが硬化した後、第２の型Ｍ２を離型することにより、レンズ基板素材ＣＧの裏面に、複数個のレンズ部Ｌ２を、レンズ部Ｌ１と光軸をそれぞれ合わせるようにして固着形成できる。

このようにして両面にレンズ部Ｌ１，Ｌ２を形成したレンズ基板素材ＣＧを、レンズ部Ｌ１，Ｌ２毎に切断することで、図５（ｃ）に示すように、レンズ部Ｌ１，Ｌ２を形成したレンズ基板ＬＳを含むレンズブロックＢＫを形成でき、これを用いて図２に示すような撮像レンズ１０を形成できる。

以下に、上述した実施の形態に好適な実施例について説明する。但し、以下に示す実施例により本発明が限定されるものではない。実施例における各符号の意味は以下の通りである。
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
Ｆ ：Ｆナンバー
２Ｙ：像面の対角長さ
ｒ ：レンズ面の近軸曲率半径
Ｄ ：レンズ面間隔
Ｎｄ：レンズ材料のｄ線の常温での屈折率
νｄ：レンズ材料のｄ線におけるアッベ数

また、本明細書において、非球面形状は以下のように定義する。すなわち、面頂点の接平面からの光軸方向の距離（サグ量）をｘ、光軸からの高さをｙとして、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａｎ（＝４、６，８，…，２０）を第ｎ次の非球面定数としたとき、ｘは以下の数式［数２］で表せるものとする。

又、回折構造は、光軸からの距離の冪級数を使用して表され、すなわちこの構造により透過波面に付加される光路長で表される。かかる光路長は、Ｃ_2iを光路差関数係数、ｎを入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光回折次数、λ（ｎｍ）を回折構造に入射する光束の波長、λＢ（ｎｍ）を回折構造の製造波長とするとき、次の［数３］式に、表のレンズデータに示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。又、回折パワーＰＤ＝−λ／λＢ×ｎ×Ｃ₂／２で表される。

また、以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−０２）をＥ（例えば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。また、レンズデータの面番号は物体側から順に付与した。なお、実施例に記載の長さを表す数値の単位はすべてｍｍとする。

（比較例）
まず、比較例として、両面にレンズ部Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ形成したレンズ基板ＬＳを含むが、回折構造を有さない撮像レンズのレンズデータを表１に示す。表１に示すように、レンズ部Ｌ１とレンズ基板ＬＳのｄ線の屈折率は異なっている。

又、図６に、比較例にかかる撮像レンズの断面図を示し、図７に、比較例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す。ここで、球面収差図において、実線はｄ繰、点線はｇ線に対する球面収差量をそれぞれ表す。また、非点収差図において、実線はサジタル面、点線はメリディオナル面をそれぞれ表す。

図６に示すとおり、本比較例にかかる撮像レンズでは、物体側から開口絞りＳ、レンズブロックＢＫ、ＩＲカットフィルタなどの平行平板ＰＴの順に構成されており、レンズブロックＢＫは、平行平板であるレンズ基板ＬＳに対して、物体側に物体側レンズ部Ｌ１を形成し、像側に像側レンズ部Ｌ２を形成している。レンズデータにおける面番号１が開口絞りである。ＩＳは固体撮像素子の撮像面（光電変換部）である（以下の断面図で、同じ）。

又、図８に、実施例１にかかる撮像レンズの断面図を示し、図９に、実施例１にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す。更に、実施例１にかかる撮像レンズのレンズデータを表２に示す。実施例１にかかる撮像レンズは、物体側レンズ部Ｌ１とレンズ基板ＬＳとの間に、表２に示す値を［数３］に代入して求められる形状の回折構造を形成している点が異なる。図６，８を比較すると明らかであるが、実施例１のレンズ部Ｌ１は、比較例のレンズ部Ｌ１よりもサグ量が小さくなっている。

図１０に、実施例２にかかる撮像レンズの断面図を示し、図１１に、実施例２にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す。又、実施例２にかかる撮像レンズのレンズデータを表３に示す。

図１２に、実施例３にかかる撮像レンズの断面図を示し、図１３に、実施例３にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す。又、実施例３にかかる撮像レンズのレンズデータを表４に示す。

図１４に、実施例４にかかる撮像レンズの断面図を示し、図１５に、実施例４にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す。又、実施例４にかかる撮像レンズのレンズデータを表５に示す。

図１６に、実施例５にかかる撮像レンズの断面図を示し、図１７に、実施例５にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す。又、実施例５にかかる撮像レンズのレンズデータを表６に示す。

実施例２〜5は、実施例１に対して基本的構成は同じであるが、（１）式の値と、光路差関数の４次以上の項を使用するか否かの仕様を変えて設計されたものである。表７に、比較例と実施例について、（１）式の値と、光路差関数の４次以上の項を使用する（○）か否（×）かをまとめて示す。図１８は、各実施例について、光軸からの距離に対するレンズ部Ｌ１のサグ量を比較例と比較して示すグラフである。（１）式を満たす実施例１〜5は、比較例に対してレンズ部Ｌ１のサグ量が小さくなり、加えて光路差関数の４次以上の項を使用した回折構造を設けた実施例１，４は、更にサグ量が小さくなっていることがわかる。これにより、良好な収差特性を有しながらも、コンパクト化及び低コスト化を図れる撮像レンズを提供できる。

本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。 図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。 撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。 携帯電話機１００の制御ブロック図である。 本実施の形態に用いる撮像レンズを製造する工程を示す図である。 比較例にかかる撮像レンズの断面図を示す図である。 比較例にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す図である。 実施例１にかかる撮像レンズの断面図を示す図である。 実施例１にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す図である。 実施例２にかかる撮像レンズの断面図を示す図である。 実施例２にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す図である。 実施例３にかかる撮像レンズの断面図を示す図である。 実施例３にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す図である。 実施例４にかかる撮像レンズの断面図を示す図である。 実施例４にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す図である。 実施例５にかかる撮像レンズの断面図を示す図である。 実施例５にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図を示す図である。 各実施例について、光軸からの距離に対するレンズ部Ｌ１のサグ量を比較例と比較して示すグラフである。

符号の説明

１０ 撮像レンズ
５０ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５１ａ 光電変換部
５２ 基板
６０ 入力部
７０ 表示部
８０ 無線通信部
９１ 記憶部
９２ 一時記憶部
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
ＢＫ レンズブロック
ＬＳ レンズ基板
Ｌ１ 物体側レンズ部
Ｌ２ 像側レンズ部
Ｍ１ 第１の型
Ｍ２ 第２の型
Ｂ１、Ｂ２ スペーサ部材
Ｃ１ レンズ部Ｌ１の非球面形状に応じたキャビティ形状
Ｃ２ レンズ部Ｌ２の非球面形状に応じたキャビティ形状
ＲＳ ＵＶ硬化型樹脂
ＵＶ 紫外線
Ｓ 開口絞り
PT ＩＲカットフィルタなどのプレート
ＩＳ 撮像面

Claims (11)

1. 固体撮像素子の光電変換部に被写体像を結像する撮像レンズであって、
   前記撮像レンズは、レンズ基板と、前記レンズ基板の物体側面に形成され正のパワーを有するレンズ部と、を備え、
   前記レンズ基板と前記レンズ部との間には回折構造が形成され、前記レンズ基板と前記レンズ部のｄ線における屈折率が異なっていることを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記回折構造の回折パワーをＰＤ、前記撮像レンズの全系のパワーをＰtotalとしたとき（１）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮影レンズ。
   ０ ＜ ＰＤ／Ｐtotal ＜ ０．１３ （１）
3. 前記回折構造を光軸からの距離の冪級数を使用した光路差関数で表した場合、４次以降の高次の項を使用していることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像レンズ。
4. 前記レンズ部と前記レンズ基板との境界面に開口絞りを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像レンズ。
5. 前記レンズ部において、空気と接するレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像レンズ
6. 前記レンズ基板と前記レンズ部が光学薄膜及び／又は接着層を介して間接的に接着されるレンズブロックを、少なくともひとつ有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像レンズ。
7. 前記レンズ基板はガラス材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像レンズ。
8. 前記レンズ部は樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像レンズ。
9. 前記レンズ基板上に形成される前記レンズ部がエネルギー硬化型樹脂からなることを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
10. 前記樹脂材料には、長さ３０ナノメートル以下の無機微粒子が分散されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像レンズ。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。

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