JP2011133572A - 撮像レンズ、カメラモジュール、及び携帯情報機器 - Google Patents

Abstract

【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を提供する。
【解決手段】撮像レンズ１は、被写体４側に凸面６が形成されたレンズ２と、レンズ２の像面５側に配置されたレンズ３とを備え、レンズ３は、被写体４側に向けられた面７を有し、面７は、凸形状の中央部８と、中央部８の周りに凹形状に形成された周辺部９とを有しており、ｄ１：レンズ２の中心厚み、ｄ１２：レンズ２とレンズ３との間の間隔、ｄ：光学全長としたときに、
０．３５＜（ｄ１／ｄ）＜０．５、
０．０７＜（ｄ１２／ｄ）＜０．３、
なる関係を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体側に凸面が形成された第１レンズと、前記第１レンズの像面側に配置された第２レンズとを備えた撮像レンズ、カメラモジュール、及び携帯情報機器に関する。

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。

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。

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。

この特許文献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、像面湾曲収差等の、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。

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。

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および特許文献９〜１１参照）。

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。

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収差の改善を図っている。

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。

特開２００８−３０９９９９号公報（２００８年１２月２５日公開） 特開２００４−１４５１８３号公報（２００４年 ５月２０日公開） 特開平８−３３４６８４号公報（１９９６年１２月１７日公開） 特開２００２−２９６４９６号公報（２００２年１０月 ９日公開） 特許第３７１７４８２号公報（２００４年 ９月 ２日公開） 特許第４０７４２０３号公報（２００４年 ９月 ２日公開） 特許第３７１７４８３号公報（２００４年 ９月 ９日公開） 特許第３７１７４８７号公報（２００４年 １月 ８日公開） 特開２００５−１０７２５４号公報（２００５年 ４月２１日公開） 特開２００５−１０７３６８号公報（２００５年 ４月２１日公開） 特開２００５−１０７３６９号公報（２００５年 ４月２１日公開）

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、製造が難しくなってくる。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。

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１．５μｍ〜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。

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。

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。

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。

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、カメラモジュール、及び携帯情報機器を提供することにある。

本発明に係る撮像レンズは、被写体側に凸面が形成された第１レンズと、前記第１レンズの像面側に配置された第２レンズとを備え、前記第２レンズは、前記被写体側に向けられた面を有し、前記面は、凸形状の中央部と、前記中央部の周りに凹形状に形成された周辺部とを有している撮像レンズであって、ｄ１：前記第１レンズの中心厚み、ｄ１２：前記第１レンズと前記第２レンズとの間の間隔、ｄ：光学全長としたときに、
０．３５＜（ｄ１／ｄ）＜０．５、
０．０７＜（ｄ１２／ｄ）＜０．３、
なる関係を満足することを特徴とする。

この特徴により、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、本願発明の撮像レンズは、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。この結果、本願発明の撮像レンズでは、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。

さらに、本撮像レンズは、上記０．３５＜（ｄ１／ｄ）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。

また、上記０．０７＜（ｄ１２／ｄ）を満たすことにより、第２レンズに入射する像高毎の光束は互いに分離された状態であり、歪曲収差、非点収差の補正をより像側で容易に行える。

以上により、上記数式を満足した本願発明の撮像レンズは、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悪影響を低減できる範囲を、実質的に広げることが可能となる。

以上のことから、本願発明の撮像レンズは、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。

ｄ１／ｄが０．３５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。従って、本撮像レンズの効果を得るためには、ｄ１／ｄの値を、上記０．３５＜（ｄ１／ｄ）を満足する値とする必要がある。

ｄ１２／ｄが０．０７以下となる場合は、第１レンズと第２レンズの間隔が狭くなる為、第１レンズと第２レンズの補正する収差が混合し、良好な収差補正が困難になる、もしくは、良好に収差補正を行っても、結果として、レンズ間の軸ズレ誤差に対して厳しい値を要求され、製造が難しくなる。

ｄ１／ｄが０．５以上になると、横収差の補正が困難になるか、もしくは、公差感度に厳しくなる。具体的には、第１レンズの物体側面を通過する光束が集光された状態となり、この面において横収差の補正に対する寄与が小さくなり、十分な収差補正が出来ない。このとき、第１レンズのパワーを弱くすれば、第１レンズの物体側面を通過する光束は集光されずに、この面において横収差の補正を行う事が出来るが、有効像円を確保するために、この面で光線の急激な曲げを必要とし、結果として偏芯等の公差感度が厳しくなる。

ｄ１２／ｄが０．３以上になると、像面湾曲の補正、及び、非点収差の補正が困難になる。つまり、第２レンズの物体側面と像面までの間隔が全長に対して短すぎる為、十分な収差補正を行うことが困難となる。

本発明に係る撮像レンズは、０．１２＜（ｄ１２／ｄ）、
なる関係を満足することが好ましい。

上記構成により、第１レンズと第２レンズとの間の偏芯に対する製造公差をさらに緩めることができる。

本発明に係る撮像レンズは、前記第１レンズおよび前記第２レンズの材料のアッベ数が４０よりも大きいことが好ましい。

上記構成により、材料の選択肢が広がり、安価材料を用いる事により、製造コストを低下させることができ、材料の制約に捕らわれない、様々な製造プロセスを適用することが可能となる。

本発明に係る撮像レンズは、Ｆナンバーが３未満であることが好ましい。

Ｆナンバーを３未満にまで小さくすることにより、本願発明の撮像レンズは、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。

本発明に係る撮像レンズは、ウェハレベルレンズプロセスにより作製されることが好ましい。

上記構成によれば、本発明に係る撮像レンズは広い許容公差を持つ為、ウエハレベルプロセスに適用することによって安価にレンズモジュールを製造することが可能となる。

本発明に係る撮像レンズは、前記第１レンズの被写体側に開口絞りを設けることが好ましい。

上記構成により、光量を調整して鮮明な像を提供することができる。

本発明に係るカメラモジュールは、本発明に係る撮像レンズと、前記撮像レンズにおいて形成される像を表す光を受光する電子撮像素子とを備えることを特徴とする。

この特徴により、安価で、コンパクトで、高性能なデジタルカメラを実現することが出来る。

本発明に係るカメラモジュールでは、前記電子撮像素子は、画素サイズ２．５μｍ以下のＣＭＯＳ撮像素子またはＣＣＤ撮像素子であることが好ましい。

上記構成によれば、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。

本発明に係るカメラモジュールでは、前記ＣＭＯＳ撮像素子またはＣＣＤ撮像素子の画素数は、３０万画素以上であることが好ましい。

上記構成によれば、撮像レンズの解像性能に適したセンサを備えることにより、良好な解像性能を有するデジタルカメラモジュールを得る事が出来る。特にＶＧＡクラスのセンサに適している。

本発明に係るカメラモジュールでは、前記電子撮像素子とカバーガラスとの間の間隔を０．１９５ｍｍ以上とすることが好ましい。

上記構成によれば、固体撮像素子を用いたモバイル向けデジタルカメラモジュールにおいて広く利用されている、ワイヤーボンディング構造およびレンズオンウエハ構造、両方に適用することが可能となる。カバーガラスとセンサの間隔が０．１９５ｍｍ以下の場合はセンサと基板の電気的接続を行うワイヤーと干渉する為、ワイヤーボンディング方式のモジュール構造に適用することが出来ない。

本発明に係るカメラモジュールでは、フォーカス調整レス構造を有することが好ましい。

上記構成によれば、本発明のレンズは公差感度に優れる特徴を有する為、光軸方向における、最良像面位置に対する受光素子の位置を調整不要であり、組み立て工程においてフォーカス調整を行わず、フォーカス調整を行う機構を持たないカメラモジュールを提供することができ、製造コストを低減する事が出来る。

本発明に係るカメラモジュールでは、前記撮像レンズの第１及び第２レンズは、耐熱材料によって構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、リフロー実装可能な、実装コストの低いカメラモジュールを提供することが出来る。耐熱材料は公差に有利である為、リフローによる熱履歴によるレンズ組み立て状態の変化に対しても許容量が大きく、負荷のかかるプロセスにも適用出来る。

本発明に係るカメラモジュールでは、バレルレス構造を有することが好ましい。

上記構成によれば、レンズ鏡筒が設けられないので、工程の削減、構成部品の削減による低コスト化を実現することができる。

本発明に係るカメラモジュールでは、ホルダレス構造を有することが好ましい。

上記構成によれば、筐枠が設けられないので、工程の削減、構成部品の削減による低コスト化を実現することができる。

本発明に係る携帯情報機器は、本発明に係る撮像レンズと、前記撮像レンズにおいて形成される像を表す光を受光する電子撮像素子と、前記電子撮像素子によって撮像された画像を記憶するメモリとを備えたことを特徴とする。

この特徴により、安価で、コンパクトかつ、高性能な撮像機能を備えた携帯情報機器を実現することができる。

本発明に係る撮像レンズは、ｄ１：前記第１レンズの中心厚み、ｄ１２：前記第１レンズと前記第２レンズとの間の間隔、ｄ：光学全長としたときに、
０．３５＜（ｄ１／ｄ）＜０．５、
０．０７＜（ｄ１２／ｄ）＜０．３、
なる関係を満足するので、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、解像力を維持することができる撮像レンズ、カメラモジュール、及び携帯情報機器を提供することができる。

実施の形態１に係る撮像レンズの構成を示す図である。 上記撮像レンズを構成する各レンズの非球面式、材料、形状等のデータを記載した図である。 上記撮像レンズの仕様及び各種光学特性を記載した図である。 上記撮像レンズのＭＴＦ・空間周波数特性を示すグラフである。 上記撮像レンズのＭＴＦ・デフォーカス特性を示すグラフである。 上記撮像レンズの非点収差および歪曲収差を示すグラフである。 上記撮像レンズの球面収差を示すグラフである。 上記撮像レンズに設けられた第１レンズの面間軸ズレに対するＭＴＦ変化を示すグラフである。 上記撮像レンズに設けられた第１レンズと第２レンズとの間の軸ズレに対するＭＴＦ変化を示すグラフである。 上記撮像レンズを用いたフォーカス調整レス構造カメラモジュールのワイヤーボンディングタイプの構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、上記フォーカス調整レス構造カメラモジュールのワイヤーボンディングタイプを製造するウェハレベルレンズプロセスを説明するための断面図である。 上記フォーカス調整レス構造カメラモジュールのガラスオンウェハタイプの構成を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、上記フォーカス調整レス構造カメラモジュールのガラスオンウェハタイプを製造するウェハレベルレンズプロセスを説明するための断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、フォーカス調整レス構造カメラモジュールのワイヤーボンディングタイプを製造する従来の射出成型プロセスを説明するための断面図である。 実施の形態２に係る撮像レンズを構成する各レンズの非球面式、材料、形状等のデータを記載した図である。 上記撮像レンズの仕様及び各種光学特性を記載した図である。 上記撮像レンズのレイアウトを模式的に示す図である。 上記撮像レンズのＭＴＦ・空間周波数特性を示すグラフである。 上記撮像レンズのＭＴＦ・デフォーカス特性を示すグラフである。 実施の形態３に係る撮像レンズを構成する各レンズの非球面式、材料、形状等のデータを記載した図である。 上記撮像レンズを構成する各レンズの仕様及び各種光学特性を記載した図である。 上記撮像レンズのレイアウトを模式的に示す図である。 上記撮像レンズのＭＴＦ・空間周波数特性を示すグラフである。 上記撮像レンズのＭＴＦ・デフォーカス特性を示すグラフである。

本発明の撮像レンズに関する実施形態について、図１〜図２４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（実施の形態１）
（実施の形態１に係る撮像レンズ１の構成）
図１は、実施の形態１に係る撮像レンズ１の構成を示す図である。撮像レンズ１は、レンズ２を備えている。レンズ２は、被写体４側に凸面６が形成されており、像面５側には凹面が形成されており、中心厚みｄ１を有している。レンズ２の被写体４側には、開口絞り１０が設けられている。

レンズ２の像面５側には、レンズ３がレンズ２と間隔ｄ１２を空けて設けられている。レンズ３は、被写体４側に向けられた面７を有し、この面７は、凸形状の中央部８と、この中央部８の周りに凹形状に形成された周辺部９とを有している。

レンズ３と像面５との間には、カバーガラス１１が設けられている。カバーガラス１１の像面５側には、電子撮像素子１２が像面５に接する位置に配置されている。

撮像レンズ１は、光学全長をｄとしたときに、
０．３５＜（ｄ１／ｄ）＜０．５ …数式（１）、
０．０７＜（ｄ１２／ｄ）＜０．３ …数式（２）、
なる関係を満足する。

撮像レンズ１は、上記０．３５＜（ｄ１／ｄ）を満足することにより、レンズ２における被写体４側に向けられた凸面６の形状変化、及び像面５側に向けられた凹面の形状変化を、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４側から像面５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。

また、上記０．０７＜（ｄ１２／ｄ）を満たすことにより、レンズ３に入射する像高毎の光束は互いに分離された状態であり、歪曲収差、非点収差の補正をより像面５側で容易に行える。

ｄ１／ｄが０．３５以下となる場合は、レンズ２の厚みが薄くなるため、大きな屈折力を得るために、レンズ２における被写体４側に向けられた凸面６の形状変化を大きくする、すなわち、凸面６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。従って、撮像レンズ１の効果を得るためには、ｄ１／ｄの値を、上記０．３５＜（ｄ１／ｄ）を満足する値とする必要がある。

ｄ１２／ｄが０．０７以下となる場合は、レンズ２とレンズ３との間隔が狭くなる為、レンズ２とレンズ３との補正する収差が混合し、良好な収差補正が困難になる、もしくは、良好に収差補正を行っても、結果として、レンズ２及びレンズ３の間の軸ズレ誤差に対して厳しい値を要求され、製造が難しくなるという問題が生じる。

ｄ１／ｄが０．５以上になると、横収差の補正が困難になるか、もしくは、公差感度に厳しくなる。具体的には、レンズ２の物体側面を通過する光束が集光された状態となり、この面において横収差の補正に対する寄与が小さくなり、十分な収差補正が出来ない。このとき、レンズ２のパワーを弱くすれば、レンズ２の物体側面を通過する光束は集光されずに、この面において横収差の補正を行う事が出来るが、有効像円を確保するために、この面で光線の急激な曲げを必要とし、結果として偏芯等の公差感度が厳しくなる。

ｄ１２／ｄが０．３以上になると、像面湾曲の補正、及び、非点収差の補正が困難になる。つまり、レンズ３の物体側面と像面までの間隔が全長に対して短すぎる為、十分な収差補正を行うことが困難となる。

レンズ２およびレンズ３の材料のアッベ数は、４０よりも大きいことが好ましい。材料の選択肢が広がり、安価材料を用いる事により、製造コストを低下させることができ、材料の制約に捕らわれない、様々な製造プロセスを適用することが可能となる。例えば、レンズ２および３の材料は、熱可塑性プラスチック材料によって構成し、日本ゼオン社のE48R（Nd:1.531、νd:56）、330R(Nd:1.509、νd:56)、または480R（Nd:1.525、νd:56）を使用することができる。分散の低い（アッベ数の高い）材料は、撮像レンズにおいて有用であるが、開発が困難である。射出成形に用いられる熱可塑性材料では、上記例のようにアッベ数が56程度の材料が開発されている。本発明の実施の形態では、アッベ数46の材料を適用した設計例を挙げる。

撮像レンズは、Ｆナンバーが３未満であることが好ましい。Ｆナンバーを３未満にまで小さくすることにより、撮像レンズ１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。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。

電子撮像素子１２は、画素サイズ２．５μｍ以下のＣＭＯＳ撮像素子またはＣＣＤ撮像素子によって構成することが好ましい。この構成によれば、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。

電子撮像素子１２を構成するＣＭＯＳ撮像素子またはＣＣＤ撮像素子の画素数は、３０万画素以上であることが好ましい。撮像レンズの解像性能に適したセンサを備えることにより、良好な解像性能を有するデジタルカメラモジュールを得る事が出来る。特にＶＧＡクラスのセンサに適している。

電子撮像素子１２とカバーガラス１１との間の間隔を０．１９５ｍｍ以上とすることが好ましい。

上記構成によれば、固体撮像素子を用いたモバイル向けデジタルカメラモジュールにおいて広く利用されている、ワイヤーボンディング構造およびレンズオンウエハ構造の両方に適用することが可能となる。カバーガラス１１と電子撮像素子１２との間隔が０．１９５ｍｍ未満の場合はセンサと基板の電気的接続を行うワイヤーと干渉する為、ワイヤーボンディング方式のモジュール構造に適用することが出来ない。

レンズ２及び３は、耐熱材料によって構成されていることが好ましい。これにより、リフロー実装可能な、実装コストの低いカメラモジュールを提供することが出来る。耐熱材料は公差に有利である為、リフローによる熱履歴によるレンズ組み立て状態の変化に対しても許容量が大きく、負荷のかかるプロセスにも適用出来る。

（実施の形態１に係る撮像レンズの設計仕様および光学特性）
図２は、撮像レンズ１を構成する各レンズの非球面式、材料、形状等のデータを記載した図である。図２の「要素」の欄における「Ｌ１」は、図１に示すレンズ２を示し、「Ｌ２」はレンズ３を示す。「ＣＧ」はカバーガラスを意味する。

図２の「材料」の欄における「Ｎｄ」は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する、各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。「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図２の非球面式における、係数Ａｉ（ｉは４以上の偶数）を意味している。

図２に示される各レンズの非球面式、材料、形状等によって構成される撮像レンズ１の（ｄ１／ｄ）は、０．３９であり、（ｄ１２／ｄ）は、０．１４である。

図３は、撮像レンズ１の仕様及び各種光学特性を記載した図である。ＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調伝達関数）の計算には、以下の波長に対する重み付けにより算出した。
４０４．６６ｎｍ＝０．１３、
４３５．８４ｎｍ＝０．４９、
４８６．１３２７ｎｍ＝１．５７、
５４６．０７ｎｍ＝３．１２、
５８７．５６１８ｎｍ＝３．１８、
６５６．２７２５ｎｍ＝１．５１
また、物体距離は５００ｍｍを適用した。

（実施の形態１の撮像レンズの効果）
図４は、撮像レンズ１のＭＴＦ・空間周波数特性を示すグラフである。横軸は空間周波数を表しており、縦軸はＭＴＦを表している。実施の形態１に係る撮像レンズ１は、空間周波数に対して高いＭＴＦ特性を示している。

図５は、撮像レンズ１のＭＴＦ・デフォーカス特性を示すグラフである。横軸はフォーカスシフト量を表しており、縦軸はＭＴＦを表している。実施の形態１に係る撮像レンズ１によれば、最良像面位置の揃った、デフォーカス特性が得られる。

図６は、撮像レンズ１の非点収差および歪曲収差を示すグラフである。図６の左側のグラフが、非点収差を示すグラフであり、右側のグラフが歪曲収差を示すグラフである。横軸は像面５の変位を示しており、縦軸は、それぞれ、非点収差および歪曲収差の大きさを示している。本実施の形態に係る撮像レンズ１によれば、図６に示すように、非点収差および歪曲収差を良好に補正することができる。

図７は、撮像レンズ１の球面収差を示すグラフである。横軸は像面５の変位を示しており、縦軸は球面収差の大きさを示している。本実施の形態に係る撮像レンズ１によれば、図７に示すように、球面収差を良好に補正することができる。

図８は、撮像レンズ１に設けられたレンズ２の面間軸ズレに対するＭＴＦ変化を示すグラフである。横軸は誤差量（軸ズレ量）を示しており、縦軸はＭＴＦを示している。実線のグラフはサジタルにおけるＭＴＦ変化を示しており、破線のグラフはタンジェンシャルにおけるＭＴＦ変化を示している。

図９は、撮像レンズ１に設けられたレンズ２とレンズ３との間の軸ズレに対するＭＴＦ変化を示すグラフである。横軸は誤差量（軸ズレ量）を示しており、縦軸はＭＴＦを示している。図８と同様に、実線のグラフはサジタルにおけるＭＴＦ変化を示しており、破線のグラフはタンジェンシャルにおけるＭＴＦ変化を示している。

（実施の形態１の撮像レンズを用いたフォーカス調整レス構造カメラモジュール）
図１０は、撮像レンズ１を用いたフォーカス調整レス構造カメラモジュール１５のワイヤーボンディングタイプの構成を示す断面図である。ワイヤーボンディングタイプのカメラモジュール１５は、撮像レンズ１を備えている。撮像レンズ１には、レンズ２及び３が設けられている。カメラモジュール１５は、基板１３を備えている。基板１３の上には、電子撮像素子１２が設けられている。電子撮像素子１２と基板１３とは、ワイヤーボンディングにより接続されている。レンズ３と電子撮像素子１２との間には、カバーガラス１１が設けられている。レンズ２及び３、カバーガラス１１、及び電子撮像素子１２を覆うように筐枠１４が基板１３の上に設けられている。このように構成されたカメラモジュール１５は、バレル（レンズ鏡筒）レス構造となっている。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、フォーカス調整レス構造カメラモジュール１５のワイヤーボンディングタイプを製造するウェハレベルレンズプロセスを説明するための断面図である。まず、図１１（ａ）に示すように、アレイ状金型２ｋによりレンズアレイ２ａを成型する。そして、レンズアレイ３ａを他のアレイ状金型により成型する。次に、図１１（ｂ）に示すように、レンズアレイ２ａとレンズアレイ３ａとを貼りあわせる。その後、レンズアレイ２ａ及び３ａを切断して、図１１（ｃ）に示すように、レンズ２にレンズ３が貼りあわせられたレンズユニットを形成する。そして、図１１（ｄ）に示すように、このレンズユニット及びカバーガラス１１を筐枠（ホルダ）１４に組み込み、電子撮像素子１２を設けた基板１３に筐枠１４を搭載して、カメラモジュール１５を完成する。

図１２は、撮像レンズ１を用いたフォーカス調整レス構造カメラモジュール１６のガラスオンウェハタイプの構成を示す断面図である。ガラスオンウェハタイプのカメラモジュール１６は、撮像レンズ１を備えている。撮像レンズ１には、レンズ２及び３、ならびに開口絞り１０が設けられている。カメラモジュール１６は、ガラス基板１７を備えている。ガラス基板１７を覆って電子撮像素子１２が形成されている。電子撮像素子１２とレンズ３との間にカバーガラス１１が設けられている。このように構成されたカメラモジュール１６は、ホルダ（筐枠）レス構造となっている。

図１３（ａ）及び（ｂ）は、フォーカス調整レス構造カメラモジュール１６のガラスオンウェハタイプを製造するウェハレベルレンズプロセスを説明するための断面図である。まず、図１１（ａ）を参照して前述したように、アレイ状金型によりレンズアレイ２ａ・３ａを成型する。そして、図１３（ａ）に示すように、レンズアレイ２ａ・３ａを貼り合わせ、レンズアレイ２ａの上に開口絞りアレイ１０ａを貼り付ける。そして、レンズアレイ３ａの下にカバーガラスアレイ１１ａを貼り付ける。次に、カバーガラスアレイ１１ａの下に、ガラス基板アレイ１７ａ及び電子撮像素子アレイ１２ａを貼り付ける。その後、図１３（ｂ）に示すように、開口絞りアレイ１０ａ、レンズアレイ２ａ・３ａ、カバーガラスアレイ１１ａ、電子撮像素子アレイ１２ａ、及びガラス基板アレイ１７ａを切断して、カメラモジュール１６を完成する。

図１４（ａ）〜（ｃ）は、フォーカス調整レス構造カメラモジュールのワイヤーボンディングタイプを製造する従来の射出成型プロセスを説明するための断面図である。まず、図１４（ａ）に示すように、金型９２ｋによってレンズ２を成型し、図１４（ｂ）に示すように、成型したレンズ２を金型９２ｋから取り出し、レンズ２を切り出す。そして、レンズ３も、レンズ２と同様にして作成する。次に、図１４（ｃ）に示すように、レンズ２にレンズ３を貼り合わせてレンズユニットを形成し、このレンズユニット及びカバーガラス１１を筐枠（ホルダ）１４に組み込み、電子撮像素子１２を設けた基板１３に筐枠１４を搭載して、カメラモジュール１５を完成する。

図１１及び図１３に示すウェハレベルレンズプロセスは、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、図１４に示す射出成型プロセスよりも有利とされて注目されている。ウェハレベルレンズプロセスを実施するにあたっては、熱に起因して、レンズアレイ２ａ・３ａ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、レンズ２・３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によって構成することが好ましい。

（実施の形態２）
（実施の形態２に係る撮像レンズの設計仕様および光学特性）
図１５は、実施の形態２に係る撮像レンズを構成する各レンズの非球面式、材料、形状等のデータを記載した図である。実施の形態２に係る撮像レンズの基本的な構成は、図１に示した撮像レンズ１の構成と同様である。

実施の形態１で前述した図２と同様に、「要素」の欄における「Ｌ１」は、図１に示すレンズ２を示し、「Ｌ２」はレンズ３を示す。「ＣＧ」はカバーガラスを意味する。「材料」の欄における「Ｎｄ」は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する、各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。「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図２の非球面式における、係数Ａｉ（ｉは４以上の偶数）を意味している。

図１５に示される各レンズの非球面式、材料、形状等によって構成される撮像レンズ１の（ｄ１／ｄ）は、０．４０であり、（ｄ１２／ｄ）は、０．０８である。

図１６は、実施の形態２に係る撮像レンズの仕様及び各種光学特性を記載した図である。実施の形態１で前述した図３と同様に、ＭＴＦ（変調伝達関数）の計算には、以下の波長に対する重み付けにより算出した。
４０４．６６ｎｍ＝０．１３、
４３５．８４ｎｍ＝０．４９、
４８６．１３２７ｎｍ＝１．５７、
５４６．０７ｎｍ＝３．１２、
５８７．５６１８ｎｍ＝３．１８、
６５６．２７２５ｎｍ＝１．５１
また、物体距離は５００ｍｍを適用した。

図１７は、実施の形態２に係る撮像レンズのレイアウトを示す図であり、レンズ２、レンズ３、及びカバーガラス１１を通って像面５に結像する光の進路が示されている。実施の形態２に係る撮像レンズも、図１に示す実施の形態１の撮像レンズと同様に、被写体側に凸面が形成されたレンズ２と、レンズ２の像面５側に配置されたレンズ３とを備え、レンズ３は、被写体側に向けられた面を有し、この面は、凸形状の中央部と、この中央部の周りに凹形状に形成された周辺部とを有している。

（実施の形態２の撮像レンズの効果）
図１８は、実施の形態２に係る撮像レンズのＭＴＦ・空間周波数特性を示すグラフである。横軸は空間周波数を表しており、縦軸はＭＴＦを表している。実施の形態２に係る撮像レンズは、空間周波数に対して高いＭＴＦ特性を示している。

図１９は、実施の形態２に係る撮像レンズのＭＴＦ・デフォーカス特性を示すグラフである。横軸はフォーカスシフト量を表しており、縦軸はＭＴＦを表している。実施の形態２に係る撮像レンズによれば、最良像面位置の揃った、デフォーカス特性が得られる。

（実施の形態３）
（実施の形態３に係る撮像レンズの設計仕様および光学特性）
図２０は、実施の形態３に係る撮像レンズを構成する各レンズの非球面式、材料、形状等のデータを記載した図である。実施の形態３に係る撮像レンズの基本的な構成は、図１に示した撮像レンズ１の構成と同様である。

実施の形態１で前述した図２と同様に、「要素」の欄における「Ｌ１」は、図１に示すレンズ２を示し、「Ｌ２」はレンズ３を示す。「ＣＧ」はカバーガラスを意味する。「材料」の欄における「Ｎｄ」は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する、各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。「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図２の非球面式における、係数Ａｉ（ｉは４以上の偶数）を意味している。

図２０に示される各レンズの非球面式、材料、形状等によって構成される撮像レンズ１の（ｄ１／ｄ）は、０．４０であり、（ｄ１２／ｄ）は、０．０８である。

図２１は、実施の形態３に係る撮像レンズを構成する各レンズの仕様及び各種光学特性を記載した図である。実施の形態１で前述した図３と同様に、ＭＴＦ（変調伝達関数）の計算には、以下の波長に対する重み付けにより算出した。
４０４．６６ｎｍ＝０．１３、
４３５．８４ｎｍ＝０．４９、
４８６．１３２７ｎｍ＝１．５７、
５４６．０７ｎｍ＝３．１２、
５８７．５６１８ｎｍ＝３．１８、
６５６．２７２５ｎｍ＝１．５１
また、物体距離は５００ｍｍを適用した。

図２２は、実施の形態３に係る撮像レンズのレイアウトを模式的に示す図である。レンズ２、レンズ３、及びカバーガラス１１を通って像面５に結像する光の進路が示されている。実施の形態３に係る撮像レンズも、図１に示す実施の形態１の撮像レンズと同様に、被写体側に凸面が形成されたレンズ２と、レンズ２の像面５側に配置されたレンズ３とを備え、レンズ３は、被写体側に向けられた面を有し、この面は、凸形状の中央部と、この中央部の周りに凹形状に形成された周辺部とを有している。

（実施の形態３の撮像レンズの効果）
図２３は、実施の形態３に係る撮像レンズのＭＴＦ・空間周波数特性を示すグラフである。横軸は空間周波数を表しており、縦軸はＭＴＦを表している。実施の形態３に係る撮像レンズは、空間周波数に対して高いＭＴＦ特性を示している。

図２４は、実施の形態３に係る撮像レンズのＭＴＦ・デフォーカス特性を示すグラフである。横軸はフォーカスシフト量を表しており、縦軸はＭＴＦを表している。実施の形態３に係る撮像レンズによれば、最良像面位置の揃った、デフォーカス特性が得られる。

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。

本発明は、被写体側に凸面が形成された第１レンズと、前記第１レンズの像面側に配置された第２レンズとを備えた撮像レンズ、カメラモジュール、及び携帯情報機器に適用することができ、特に、携帯端末に搭載された固体撮像素子を用いたデジタルカメラへの搭載を目的とした撮像レンズに適用することができる。

１ 撮像レンズ
２ レンズ（第１レンズ）
３ レンズ（第２レンズ）
４ 被写体
５ 像面
６ 凸面
７ 面
８ 中央部
９ 周辺部
１０ 開口絞り
１１ カバーガラス
１２ 電子撮像素子
１３ 基板
１４ 筐枠
ｄ１ 中心厚み
ｄ１２ 間隔
ｄ 光学全長
２ｋ アレイ状金型
２ａ、３ａ レンズアレイ
１０ａ 開口絞りアレイ
１１ａ カバーガラスアレイ
１２ａ 電子撮像素子アレイ
１３ａ 基板アレイ
９２ｋ 金型

Claims (15)

1. 被写体側に凸面が形成された第１レンズと、前記第１レンズの像面側に配置された第２レンズとを備え、前記第２レンズは、前記被写体側に向けられた面を有し、前記面は、凸形状の中央部と、前記中央部の周りに凹形状に形成された周辺部とを有している撮像レンズであって、
   ｄ１ ：前記第１レンズの中心厚み、
   ｄ１２：前記第１レンズと前記第２レンズとの間の間隔、
   ｄ ：光学全長
   としたときに、
   ０．３５＜（ｄ１／ｄ）＜０．５、
   ０．０７＜（ｄ１２／ｄ）＜０．３、
   なる関係を満足することを特徴とする撮像レンズ。
2. ０．１２＜（ｄ１２／ｄ）、
   なる関係を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
3. 前記第１レンズおよび前記第２レンズの材料のアッベ数が４０よりも大きい請求項１記載の撮像レンズ。
4. Ｆナンバーが３未満である請求項１記載の撮像レンズ。
5. ウェハレベルレンズプロセスにより作製された請求項１記載の撮像レンズ。
6. 前記第１レンズの被写体側に開口絞りを設けた請求項１記載の撮像レンズ。
7. 請求項１記載の撮像レンズと、
   前記撮像レンズにおいて形成される像を表す光を受光する電子撮像素子とを備えることを特徴とするカメラモジュール。
8. 前記電子撮像素子は、画素サイズ２．５μｍ以下のＣＭＯＳ撮像素子またはＣＣＤ撮像素子である請求項７記載のカメラモジュール。
9. 前記ＣＭＯＳ撮像素子またはＣＣＤ撮像素子の画素数は、３０万画素以上である請求項８記載のカメラモジュール。
10. 前記電子撮像素子とカバーガラスとの間の間隔を０．１９５ｍｍ以上とする請求項７記載のカメラモジュール。
11. フォーカス調整レス構造を有する請求項７記載のカメラモジュール。
12. 前記撮像レンズの第１及び第２レンズは、耐熱材料によって構成されている請求項７記載のカメラモジュール。
13. バレルレス構造を有する請求項７記載のカメラモジュール。
14. ホルダレス構造を有する請求項７記載のカメラモジュール。
15. 請求項１記載の撮像レンズと、
    前記撮像レンズにおいて形成される像を表す光を受光する電子撮像素子と、
    前記電子撮像素子によって撮像された画像を記憶するメモリとを備えたことを特徴とする携帯情報機器。

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