JP5037639B2 - 撮像モジュール - Google Patents

Description

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、撮像レンズおよび撮像モジュールに関する発明である。

撮像モジュールとしては、固体撮像素子を内蔵した、コンパクトなデジタルカメラおよびデジタルビデオユニット等が、種々開発されている。特に、情報携帯端末および携帯電話機等の携帯端末が普及している近年、新興国向けの普及機となる携帯電話機に搭載されるカメラモジュール、および、携帯端末のサブカメラに搭載される撮像モジュールに対しては、簡易な構成およびプロセス技術を実現することによる、低価格化が要求されている。この要求を満足するために、１つのレンズを用いて構成された撮像レンズに対する需要が高まっている。

１つのレンズを用いて構成された撮像レンズにおいて、良好な解像力を実現することが可能な技術として、特許文献１および２には、物体（被写体）側および像面（結像面）側に向けられた面の両方が凸面である撮像レンズが開示されている。

また、特許文献３には、物体側に位置する第１面を凹面としてなるメニスカス状のレンズ本体の物体側に絞りを配置し、前記レンズ本体は、以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）を満足するように構成された撮像レンズが開示されている。

（Ａ）Ｙ’／ｆｌ≧０．６
（Ｂ）０．９≧Ｄｔ／Ｄｃ≧０．５
（Ｃ）１．０≧Ａｐ_２／Ａｍ_２≧０．９
但し、
ｆｌ：レンズ系全体の焦点距離
Ｙ’：最大像高（像高１．０）
Ｄｔ：レンズの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分の厚さ
Ｄｃ：レンズの中心厚さ
Ａｐ_２：像面側第２面の有効半径（有効な光線が通過する部分の最大半径）
Ａｍ_２：像面側第２面の最大半径
であるとする。

メニスカスレンズを用いて、良好な解像力を実現する技術としては、他にも、特許文献４に開示された撮像レンズが挙げられる。

特開２００３‐３４４７５８号公報（２００３年１２月３日公開） 特開平６‐８８９３９号公報（１９９４年３月２９日公開） 特開２００３‐５７５３８号公報（２００３年２月２６日公開） 特開２００２‐９８８８５号公報（２００２年４月５日公開）

特許文献１および２に開示されている撮像レンズは、両面が凸形状であること、ならびに、各々最適な条件設定が施されたことにより、テレセントリック性を維持し、これにより、歪みを良好に補正することが可能である一方、画角が広くなると、物体を結像して形成された像の周辺における解像度が劣化したり、Ｆナンバーが大きくなり過ぎて像が暗くなったりする、等の問題が発生する。

特許文献１および２に開示されているような、両面が凸形状であるレンズ１つで構成された撮像レンズは、歪みが良好に補正できるものの、ガラス材料と同等の光学定数が必要となり、プラスチック材料レベルでは像面を揃えることが困難となる。両面が凸形状であるレンズ１つで構成された撮像レンズは、歪みの補正がやり易く、広画角に有効な基本構成であることから、多く実施されてきたが、携帯端末向けの撮像レンズ等の、５２°以上の水平画角が要求される広角レンズとしては、物体を結像して形成された像の周辺において、サジタル像面における所望の解像度の確保が困難であるため、実用が困難であるという問題が発生する。

特許文献３に開示されている撮像レンズは、物体側に位置する第１面を凹面としてなるメニスカス状のレンズに対して、最適な条件（Ａ）〜（Ｃ）が設定されているが、この条件（Ａ）〜（Ｃ）では、広画角かつコンパクトな光学系において、物体を結像して形成された像の周辺まで良好な解像力が得られるような、最適な条件設定であると言えない。

すなわち、条件（Ａ）は、画角が約３０°以上であることを意味しているが、画角が約３０°以上であることは、カメラモジュールにおいて必須となる仕様値であり、良好な撮像レンズを得るための条件というよりも、撮像レンズに対して要求される仕様である。また、条件（Ｂ）は、メニスカスレンズのサグ量に関する規定であり、これを満足するだけで良好な解像力を有する撮像レンズが得られると言えない。また、条件（Ｃ）は、撮像レンズの光学特性そのものとの関連が薄い。

特許文献３および４に開示されているような、メニスカスレンズ１つで構成された撮像レンズは、両面が凸形状であるレンズ１つで構成された撮像レンズと同様に、物体を結像して形成された像の周辺における所望の解像度の確保が困難である。さらに、メニスカスレンズ１つで構成された撮像レンズは、大きな歪みを生じてしまう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、物体を結像して形成された像の周辺において、良好な解像力を得ることを可能とする、撮像レンズおよび撮像モジュールを提供することにある。

本発明の撮像モジュールの撮像レンズは、上記の問題を解決するために、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、単レンズ、および像面に対して被覆されるカバーガラスを備えており、上記単レンズは、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、物体を結像して形成された像の中心にて解像力が最大となる位置から、光軸方向に距離Ｐｄｉｓ（但し、０＜Ｐｄｉｓ）移動された位置を、上記像面とするものであり、かつ、０．０２８＜Ｐｄｉｓ／ｆ＜０．０３５なる関係、および、０．２３＜ｄ／ｄ２＜０．３０なる関係を満足しており、上記単レンズは、物体側に向けた面および像面側に向けた面の両方が非球面であり、上記撮像レンズの光学全長は、１．６１５ｍｍ以上かつ１．７０４ｍｍ以下であることを特徴としている。但し、ｆは撮像レンズ全体の焦点距離であり、ｄは単レンズの中心の厚みであり、ｄ２は単レンズにおける、像面側に向けた面の中心から、像面までの空気換算長さである。

上記の構成によれば、像面を、物体を結像して形成された像の中心にて解像力が最大となる位置から、光軸方向に距離Ｐｄｉｓ移動させた配置とすることで、像の周辺に関しては、解像力を向上させることが可能となる。

なお、Ｐｄｉｓ／ｆは、０．０１４以下である場合、物体を結像して形成された像の周辺における解像力が不十分となる虞があり、０．０３５以上である場合、像の中心における解像力が不十分となる虞がある。これらのことを考慮すると、Ｐｄｉｓ／ｆは、０．０１４を超え、かつ、０．０３５未満である必要がある。

また、ｄ／ｄ２は、０．１８以下である場合、単レンズが薄くなり過ぎて、適用可能な製造プロセスが限定されることによる、撮像レンズの生産性の低下が懸念されると共に、広画角の撮像レンズが実現困難となり、０．３０以上である場合、歪みおよび非点収差が大きくなり、解像力が劣化する虞がある。これらのことを考慮すると、ｄ／ｄ２は、０．１８を超え、かつ、０．３０未満である必要がある。

また、本発明の撮像モジュールは、上記単レンズは、０．５＜ｄ´／ｄ＜０．９なる関係を満足するように構成されていることを特徴としている。但し、ｄ´は単レンズの有効口径の端部の厚みである。

ｄ´／ｄは、０．５以下である場合、単レンズが薄くなり過ぎて、適用可能な製造プロセスが限定されることによる、撮像レンズの生産性の低下が懸念され、０．９以上である場合、像の周辺における解像力の補正が難しくなる。これらのことを考慮すると、ｄ´／ｄは、０．５を超え、かつ、０．９未満であるのが好ましい。

また、本発明の撮像モジュールは、上記単レンズの有効口径における、最も薄い部分の厚みは、１５０μｍを超えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、単レンズが薄くなり過ぎないため、生産性に優れた撮像レンズを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像レンズのＦナンバーは、３未満であることを特徴としている。

上記の構成によれば、Ｆナンバーは３未満であるため、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可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、上記単レンズは、屈折率が１．４を超えており、アッベ数が４３を超えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、低い屈折率、かつ、高い分散値の光学定数を有している材料を、単レンズに対して適用することが可能となるため、単レンズを構成する材料の選択肢が増え、これにより、安価な材料選択および材料に制約されることの無い製造プロセスの適用が可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、上記単レンズは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂からなることを特徴としている。

単レンズを、熱硬化性樹脂またはＵＶ（Ultra Violet：紫外線）硬化性樹脂からなる構成とすることにより、本発明の撮像モジュールの製造段階において、複数の単レンズを樹脂に成形して、後述するレンズアレイを作製することが可能となり、さらに、撮像レンズをリフロー実装することが可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、本発明の撮像モジュールの撮像レンズと、上記撮像レンズによって物体を結像して形成された像を、光として受光する固体撮像素子と、を備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、広い画角を有し、コンパクトであり、さらに良好な解像力を有する、デジタルカメラ等の撮像モジュールを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、上記固体撮像素子は、ＶＧＡ（Video Graphics Array：ビデオ・グラフィックス・アレイ）クラスの撮像素子であることを特徴としている。

上記の構成によれば、ＶＧＡクラスの撮像素子を、固体撮像素子に適用することで、良好な解像力を有する撮像モジュールを実現することができると共に、レンズの枚数を少なくすることができ、製造公差が発生し得る要因を削減することが可能となるため、製造が簡単な撮像モジュールを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、上記固体撮像素子の画素のサイズは、１．７５μｍであることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明の撮像レンズが有する解像力を活かした撮像モジュールを実現することが可能となる。また、固体撮像素子を小型化することで、撮像レンズひいては撮像モジュールの小型化も可能となるため、さらにコンパクトな、デジタルカメラ等の撮像モジュールを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像レンズのフォーカス位置を調整するための機構を備えていないことを特徴としている。

本発明の撮像レンズは、物体を結像して形成された像の周辺において、良好な解像力を得ることが可能であるという特長を有しているものである。このことから、本発明の撮像モジュールは、光軸方向における、最良像面位置に対する固体撮像素子の位置を調整することが必須で無いので、該調整のために従来必要であった、撮像レンズのフォーカス位置を調整するための機構を省略することが可能となる。そして、この機構を省略することにより、本発明の撮像モジュールは、製造コストを低減することが可能となる。

また、本発明の撮像モジュールは、同一面上に上記単レンズを複数備えたレンズアレイと、同一面上に上記固体撮像素子を複数備えたセンサアレイと、を用意し、各単レンズと各固体撮像素子とが、１対１に対応して対向配置されるように、上記レンズアレイに上記センサアレイを搭載した後、対向配置された、上記単レンズおよび固体撮像素子の組み合わせを分割して製造されたものであることを特徴としている。

上記の構成によれば、大量の撮像モジュールを一括して、かつ短時間で製造することが可能となるため、撮像モジュールの製造コストは、低減することが可能となる。

以上のとおり、本発明の撮像モジュールは、撮像レンズと、上記撮像レンズによって物体を結像して形成された像を、光として受光する固体撮像素子と、を備える撮像モジュールであって、上記撮像レンズは、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、単レンズ、および像面に対して被覆されるカバーガラスを備えており、上記単レンズは、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、物体を結像して形成された像の中心にて解像力が最大となる位置から、光軸方向に距離Ｐｄｉｓ（但し、０＜Ｐｄｉｓ）移動された位置を、上記像面とするものであり、かつ、０．０２８＜Ｐｄｉｓ／ｆ＜０．０３５なる関係、および、０．２３＜ｄ／ｄ２＜０．３０なる関係を満足しており、上記単レンズは、物体側に向けた面および像面側に向けた面の両方が非球面であり、上記撮像レンズの光学全長は、１．６１５ｍｍ以上かつ１．７０４ｍｍ以下であり、上記固体撮像素子の画素のサイズは、１．７５μｍである構成である。但し、ｆは撮像レンズ全体の焦点距離であり、ｄは単レンズの中心の厚みであり、ｄ２は単レンズにおける、像面側に向けた面の中心から、像面までの空気換算長さである。

従って、本発明は、物体を結像して形成された像の周辺において、良好な解像力を得ることが可能であるという効果を奏する。

本発明の、一実施の形態に係る撮像レンズの構成を示す断面図である。 本発明の、別の実施の形態に係る撮像レンズの構成を示す断面図である。 本発明の、さらに別の実施の形態に係る撮像レンズの構成を示す断面図である。 本発明の参考の形態に係る撮像レンズの構成を示す断面図である。 図１に示す撮像レンズの、デフォーカスＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調伝達関数）を示すグラフである。 図１に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐空間周波数特性を示すグラフである。 図１に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐像高特性を示すグラフである。 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、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示している。 図２に示す撮像レンズの、デフォーカスＭＴＦを示すグラフである。 図２に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐空間周波数特性を示すグラフである。 図２に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐像高特性を示すグラフである。 図２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、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示している。 図３に示す撮像レンズの、デフォーカスＭＴＦを示すグラフである。 図３に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐空間周波数特性を示すグラフである。 図３に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐像高特性を示すグラフである。 図３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、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示している。 図４に示す撮像レンズの、デフォーカスＭＴＦを示すグラフである。 図４に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐空間周波数特性を示すグラフである。 図４に示す撮像レンズの、ＭＴＦ‐像高特性を示すグラフである。 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、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示している。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の、一実施の形態に係る撮像モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の、一実施の形態に係る撮像モジュールの構成を示す断面図である。 本発明の、別の実施の形態に係る撮像モジュールの構成を示す断面図である。 本発明の、さらに別の実施の形態に係る撮像モジュールの構成を示す断面図である。

図１は、本発明の、一実施の形態に係る撮像レンズ１００の構成を示す断面図である。

図２は、本発明の、別の実施の形態に係る撮像レンズ２００の構成を示す断面図である。

図３は、本発明の、さらに別の実施の形態に係る撮像レンズ３００の構成を示す断面図である。

図４は、本発明の参考の形態に係る撮像レンズ４００の構成を示す断面図である。

撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００は、それぞれ以下の基本構成を有している。

なお、以下では、説明の便宜上、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００のうち、任意の１つの撮像レンズを「撮像レンズ１」と称して、説明を行う。

〔撮像レンズ１の基本構成〕
図１〜図４はいずれも、撮像レンズ１の、Ｙ（紙面上下）方向およびＺ（紙面左右）方向からなる断面を示した図である。Ｚ方向は、物体３側から像面Ｓ５側への方向、および、像面Ｓ５側から物体３側への方向を示しており、撮像レンズ１の光軸Ｌａは、このＺ方向に伸びている。撮像レンズ１の光軸Ｌａに対する法線方向は、ある光軸Ｌａ上から、Ｘ方向およびＹ方向からなる面上を一直線に伸びていく方向である。

撮像レンズ１は、物体３側から像面Ｓ５側へと向かって順に、開口絞り２、単レンズＬ、およびカバーガラスＣＧを備えて構成されたものである。

開口絞り２は、具体的に、単レンズＬにおける物体３側に向けた面（レンズ物体側面）Ｓ１の周囲に設けられている。開口絞り２は、撮像レンズ１に入射した光が、単レンズＬ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。

物体３は、撮像レンズ１が結像する対象物であり、換言すれば、撮像レンズ１が撮像対象とする被写体である。図１〜図４では便宜上、物体３と撮像レンズ１とが非常に近接しているように図示されているが、実際、物体３と撮像レンズ１との間隔は、例えば１２００ｍｍ前後である。

単レンズＬは、物体３側に向けた面Ｓ１が凹面となっている、周知のメニスカスレンズである。従って、単レンズＬは、像面Ｓ５側に向けた面（レンズ像側面）Ｓ２が凸面となっている。また、単レンズＬは、面Ｓ１およびＳ２の両面が非球面となっている。

なお、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。

撮像レンズ１の光軸Ｌａは、単レンズＬの面Ｓ１の中心ｓ１と、単レンズＬの面Ｓ２の中心ｓ２と、を結ぶ線分上を、Ｚ方向に略一直線に伸びている。

カバーガラスＣＧは、単レンズＬと像面Ｓ５との間に設けられている。カバーガラスＣＧは、像面Ｓ５に対して被覆されることで、像面Ｓ５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、物体３側に向けた面（物体側面）Ｓ３と、像面Ｓ５側に向けた面（像側面）Ｓ４と、を有している。

像面Ｓ５は、撮像レンズ１の光軸Ｌａに対して垂直で、像が形成される面であり、実像は、像面Ｓ５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。また、撮像レンズ１を備えた撮像モジュールにおいては、像面Ｓ５に撮像素子が配置される。

距離ｄは、中心ｓ１から中心ｓ２までの距離であり、単レンズＬの中心の厚みに対応している。

距離ｄ２は、中心ｓ２から像面Ｓ５までの距離（空気換算）であり、単レンズＬにおける、像面Ｓ５側に向けた面Ｓ２の中心ｓ２から、像面Ｓ５までの空気換算長さに対応している。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。

距離ｄ´は、単レンズＬの面Ｓ１における有効口径の端部ｅ１から、単レンズＬの面Ｓ２における有効口径の端部ｅ２までの距離である。または、距離ｄ´は、単レンズＬの面Ｓ１における有効口径の端部ｅａから、単レンズＬの面Ｓ２における有効口径の端部ｅｂまでの距離である。距離ｄ´は、単レンズＬの有効口径の端部の厚みに対応している。

但し、実際の撮像レンズ１は、当然ながら立体であり、この結果、端部ｅ１またはｅａは面Ｓ１における有効口径の縁（例えば、円周）の全てに該当し、端部ｅ２またはｅｂは面Ｓ２における有効口径の縁（例えば、円周）の全てに該当することとなる。この場合、距離ｄ´は、単レンズＬの少なくとも１つの光学面を含む領域における最も薄い部分における、Ｚ方向の寸法であると解釈すればよい。

距離ｄ、ｄ２、およびｄ´はいずれも、Ｚ方向における距離（寸法）であり、その単位はｍｍ（ミリメートル）である。

像面Ｓ５は、撮像レンズ１によって物体３を結像して形成された、図示しない像の中心にて解像力が最大となる位置Ｓａから、Ｚ方向、すなわち、光軸Ｌａの方向に、距離Ｐｄｉｓ（但し、０＜Ｐｄｉｓ）移動された配置となっている。

すなわち、位置Ｓａは、像の中心に該当する像高ｈ０にて、撮像レンズ１の解像力が、他の像高よりも高くなり、かつ、像高ｈ０における撮像レンズ１の解像力が、他の像面位置よりも高くなるような位置であると解釈することができる。この位置Ｓａから、Ｚ方向に距離Ｐｄｉｓだけシフトされた位置に、撮像レンズ１の像面Ｓ５は存在している。

そして、上記の距離Ｐｄｉｓは、撮像レンズ１全体としての焦点距離ｆ（詳細は後述）との間で、以下の関係式（１）を満足するような値とされている。

０．０１４＜Ｐｄｉｓ／ｆ＜０．０３５ ・・・（１）
撮像レンズ１は、像面Ｓ５を、位置Ｓａから、光軸Ｌａに対して平行なＺ方向に、距離Ｐｄｉｓ移動させた配置とするものである。これにより、撮像レンズ１によって物体３を結像して形成された像の中心においては、像面Ｓ５を位置Ｓａとした場合と比較して解像力が低下するものの、像の周辺においては、像面Ｓ５を位置Ｓａとした場合と比較して解像力を向上させることが可能となる。

なお、Ｐｄｉｓ／ｆは、０．０１４以下である場合、物体３を結像して形成された像の周辺における解像力が不十分となる虞があり、０．０３５以上である場合、像の中心における解像力が不十分となる虞がある。これらのことを考慮すると、像の中心における解像力を低下させすぎることなく、像の周辺における解像力を向上させるためには、Ｐｄｉｓ／ｆを、０．０１４を超え、かつ、０．０３５未満とする必要がある。

また、撮像レンズ１は、距離ｄと距離ｄ２との間で、以下の関係式（２）を満足するような値とされている。

０．１８＜ｄ／ｄ２＜０．３０ ・・・（２）
ｄ／ｄ２は、０．１８以下である場合、単レンズＬが薄くなり過ぎて、適用可能な製造プロセスが限定されることによる、撮像レンズ１の生産性の低下が懸念されると共に、広画角の撮像レンズ１が実現困難となり、０．３０以上である場合、歪みおよび非点収差が大きくなり、解像力が劣化する虞がある。これらのことを考慮すると、ｄ／ｄ２は、０．１８を超え、かつ、０．３０未満である必要がある。

また、撮像レンズ１は、単レンズＬにおける距離ｄと距離ｄ´との間で、以下の関係式（３）を満足するような値とされている。

０．５＜ｄ´／ｄ＜０．９ ・・・（３）
ｄ´／ｄは、０．５以下である場合、単レンズＬが薄くなり過ぎて、適用可能な製造プロセスが限定されることによる、撮像レンズ１の生産性の低下が懸念され、０．９以上である場合、像の周辺における解像力の補正が難しくなる。これらのことを考慮すると、ｄ´／ｄは、０．５を超え、かつ、０．９未満であるのが好ましい。

また、撮像レンズ１は、単レンズＬの有効口径における、最も薄い部分の厚み（図１〜図４では、距離ｄ´）が、１５０μｍを超えているのが好ましく、これにより、単レンズＬが薄くなり過ぎないため、生産性に優れたものを実現することが可能となる。

なお、図１〜図４では、便宜上、単レンズＬについて、その有効口径のみを図示している一方、単レンズＬは、該有効口径の外周部にコバが形成されている場合があるが、この場合でも、単レンズＬの有効口径における最も薄い部分の厚みが、１５０μｍを超えているのが好ましい。

また、撮像レンズ１のＦナンバーは、３未満であるのが好ましい。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は、Ｆナンバーを３未満とすることにより、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可能となる。

また、単レンズＬは、ｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）に対する屈折率が１．４を超えており、ｄ線に対するアッベ数が４３を超えているのが好ましい。アッベ数とは、光の分散に対する屈折度の比を示した、光学媒質の定数である。すなわち、アッベ数とは、異なった波長の光を異なった方向へ屈折させる度合であり、高いアッベ数の媒質は、異なった波長に対しての光線の屈折の度合による分散が少なくなる。これにより、撮像レンズ１は、低い屈折率、かつ、高い分散値の光学定数を有している材料を、単レンズＬに対して適用することが可能となるため、単レンズＬを構成する材料の選択肢が増え、これにより、安価な材料選択および材料に制約されることの無い製造プロセスの適用が可能となる。製造プロセスについての詳細な説明は、後述する。

また、単レンズＬを構成する材料は、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂であるのが好ましい。熱硬化性樹脂は、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。ＵＶ硬化性樹脂は、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。

単レンズＬを、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂からなる構成とすることにより、撮像モジュールの製造段階において、複数の単レンズＬを樹脂に成形して、後述するレンズアレイを作製することが可能となり、さらに、撮像レンズ１をリフロー実装することが可能となる。

但し、他にも単レンズＬは、プラスチックレンズまたはガラスレンズ等であってもよい。

撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００ではいずれも、位置ＳａからＰｄｉｓだけ、物体３側に移動された位置を像面Ｓ５とする構成となっているが、位置ＳａからＰｄｉｓだけ、物体３の反対側に移動された位置を像面Ｓ５とする構成であってもよい。

〔撮像レンズ１００のＭＴＦおよび収差特性〕
図５は、撮像レンズ１００の、デフォーカスＭＴＦ、すなわち、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）と、横軸に示したフォーカスシフト位置（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図６は、撮像レンズ１００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した空間周波数（単位：ｌｐ／ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図７は、撮像レンズ１００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した像高（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図８は、撮像レンズ１００の各種収差の特性を示すグラフであり、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示している。

なお、図５〜図７、図９〜図１１、図１３〜図１５、図１７〜図１９にそれぞれ示す各像高は、撮像レンズ１によって物体３を結像して形成された像の中心を基準とした像の高さを、絶対値で表現しているが、最大像高に対する割合で表現することもでき、絶対値と最大像高に対する割合との間に、それぞれ、以下の対応関係を有している。

０．００００ｍｍ＝像高ｈ０（像の中心）
０．１４００ｍｍ＝像高ｈ０．２（最大像高の２割に該当する高さ）
０．２８００ｍｍ＝像高ｈ０．４（最大像高の４割に該当する高さ）
０．４２００ｍｍ＝像高ｈ０．６（最大像高の６割に該当する高さ）
０．５６００ｍｍ＝像高ｈ０．８（最大像高の８割に該当する高さ）
０．７０００ｍｍ＝像高ｈ１．０（最大像高）
図５、さらには後述する図９、図１３、および図１７はいずれも、空間周波数が「ナイキスト周波数／４」である場合の、像高ｈ０、ｈ０．２、ｈ０．４、ｈ０．６、ｈ０．８、およびｈ１．０の各々に関する、タンジェンシャル像面（Ｔ）およびサジタル像面（Ｓ）における各特性を例示している。

図６、さらには後述する図１０、図１４、および図１８はいずれも、空間周波数が０〜「ナイキスト周波数／２」である場合の、像高ｈ０、ｈ０．２、ｈ０．４、ｈ０．６、ｈ０．８、およびｈ１．０の各々に関する、タンジェンシャル像面（Ｔ）およびサジタル像面（Ｓ）における各特性を例示している。

図７、さらには後述する図１１、図１５、および図１９はいずれも、空間周波数が「ナイキスト周波数／４」および「ナイキスト周波数／２」である場合の、像高ｈ０〜ｈ１．０に関する、タンジェンシャル像面およびサジタル像面における各特性を例示している。

なお、上記ナイキスト周波数は、撮像レンズ１と組み合わされるのが好適であるセンサ（固体撮像素子）のナイキスト周波数に対応する値とされており、該センサの画素ピッチから計算される、解像可能な空間周波数の値である。具体的に、該センサのナイキスト周波数Ｎｙｑ．（単位：ｌｐ／ｍｍ）は、
Ｎｙｑ．＝１／（センサ画素ピッチ）／２
により算出される。図５〜図２０の各特性を測定するにあたって、該センサとしては、ＶＧＡクラスであり、サイズが１／１３型であり、画素のサイズ（画素ピッチ）が１．７５μｍであり、Ｄ（対角）のサイズが１．４００ｍｍであり、Ｈ（水平）のサイズが１．１２０ｍｍであり、Ｖ（垂直）のサイズが０．８４０ｍｍであるものを適用するものとしている。

また、図５〜図２０に示す各特性を得るために、物体距離が５００ｍｍであると仮定すると共に、シミュレーション光源（図示しない）として、次の重みづけによる（白色を構成する各波長の混合割合が、下記のように調整された）白色光を用いた。

４０４．６６ｎｍ＝０．１３
４３５．８４ｎｍ＝０．４９
４８６．１３２７ｎｍ＝１．５７
５４６．０７ｎｍ＝３．１２
５８７．５６１８ｎｍ＝３．１８
６５６．２７２５ｎｍ＝１．５１
図５のグラフ５１は、撮像レンズ１００によって物体３を結像して形成された像の中心に対応する、像高ｈ０における、−０．１ｍｍ〜０．１ｍｍのフォーカスシフト位置に対するＭＴＦの関係を示している。

グラフ５１は、０．０２５ｍｍのフォーカスシフト位置においてＭＴＦのピーク値を有しており、換言すれば、この０．０２５ｍｍのフォーカスシフト位置では、像高ｈ０にて最大の解像力が得られる、ということを示している。この０．０２５ｍｍのフォーカスシフト位置は、図１に示した位置Ｓａに該当する。

一方、実際の、撮像レンズ１００の像面Ｓ５（図１参照）は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する。そして、このことから、撮像レンズ１００のＰｄｉｓは、０．０２５ｍｍ（表５参照）となることが明らかである。

また、撮像レンズ１００は、焦点距離ｆが０．８５３ｍｍ（表５参照）である。従って、撮像レンズ１００の、Ｐｄｉｓ／ｆは０．０２９となり、関係式（１）を満足する値となっている。

図６および図７は、図５のグラフに基づいて決定された像面Ｓ５の位置における各特性を示している。

図６に示すとおり、撮像レンズ１００は、７０ｌｐ／ｍｍを超える高い空間周波数帯域において、像高ｈ１．０のサジタル像面のＭＴＦが若干低くなっているものの、その他に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０の、どの像高でも高いＭＴＦ特性を有しており、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ１００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図７に示すとおり、撮像レンズ１００は、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ７４に関して、像高ｈ０．８（０．５６ｍｍ）以上のＭＴＦが若干低くなっている。ただ、「ナイキスト周波数／４」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ７１および同空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ７２、ならびに、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ７３に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０（０．７ｍｍ）の、どの像高でも高いＭＴＦを有している。従って、撮像レンズ１００は、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ１００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図８（ａ）および（ｂ）に示す各グラフによれば、タンジェンシャル像面（Ｔ）およびサジタル像面（Ｓ）共に、残存収差量が小さい（光軸Ｌａに対する法線方向に対する、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、良好な光学特性を有していることがわかる。

〔撮像レンズ２００のＭＴＦおよび収差特性〕
図９は、撮像レンズ２００の、デフォーカスＭＴＦ、すなわち、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示したフォーカスシフト位置と、の関係を示すグラフであり、図５に対応する、撮像レンズ２００の各特性を示したものである。

図１０は、撮像レンズ２００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した空間周波数と、の関係を示すグラフであり、図６に対応する、撮像レンズ２００の各特性を示したものである。

図１１は、撮像レンズ２００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した像高と、の関係を示すグラフであり、図７に対応する、撮像レンズ２００の各特性を示したものである。

図１２は、撮像レンズ２００の各種収差の特性を示すグラフであり、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示しており、各々、図８（ａ）および（ｂ）に対応する、撮像レンズ２００の各特性を示したものである。

図９のグラフ９１は、撮像レンズ２００によって物体３を結像して形成された像の中心に対応する、像高ｈ０における、−０．１ｍｍ〜０．１ｍｍのフォーカスシフト位置に対するＭＴＦの関係を示している。

グラフ９１は、０．０２５ｍｍのフォーカスシフト位置においてＭＴＦのピーク値を有しており、換言すれば、この０．０２５ｍｍのフォーカスシフト位置では、像高ｈ０にて最大の解像力が得られる、ということを示している。この０．０２５ｍｍのフォーカスシフト位置は、図２に示した位置Ｓａに該当する。

一方、実際の、撮像レンズ２００の像面Ｓ５（図２参照）は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する。そして、このことから、撮像レンズ２００のＰｄｉｓは、０．０２５ｍｍ（表５参照）となることが明らかである。

また、撮像レンズ２００は、焦点距離ｆが０．８５３ｍｍ（表５参照）である。従って、撮像レンズ２００の、Ｐｄｉｓ／ｆは０．０２９となり、関係式（１）を満足する値となっている。

図１０および図１１は、図９のグラフに基づいて決定された像面Ｓ５の位置における各特性を示している。

図１０に示すとおり、撮像レンズ２００は、７０ｌｐ／ｍｍを超える高い空間周波数帯域において、像高ｈ１．０のサジタル像面のＭＴＦが若干低くなっているものの、その他に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０の、どの像高でも高いＭＴＦ特性を有しており、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ２００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図１１に示すとおり、撮像レンズ２００は、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ１１４に関して、像高ｈ０．８（０．５６ｍｍ）以上のＭＴＦが若干低くなっている。ただ、「ナイキスト周波数／４」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１１１および同空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ１１２、ならびに、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１１３に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０（０．７ｍｍ）の、どの像高でも高いＭＴＦを有している。従って、撮像レンズ２００は、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ２００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図１２（ａ）および（ｂ）に示す各グラフによれば、タンジェンシャル像面（Ｔ）およびサジタル像面（Ｓ）共に、残存収差量が小さい（光軸Ｌａに対する法線方向に対する、各収差の大きさのズレが小さい）ことから、撮像レンズ２００は、良好な光学特性を有していることがわかる。

〔撮像レンズ３００のＭＴＦおよび収差特性〕
図１３は、撮像レンズ３００の、デフォーカスＭＴＦ、すなわち、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示したフォーカスシフト位置と、の関係を示すグラフであり、図５に対応する、撮像レンズ３００の各特性を示したものである。

図１４は、撮像レンズ３００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した空間周波数と、の関係を示すグラフであり、図６に対応する、撮像レンズ３００の各特性を示したものである。

図１５は、撮像レンズ３００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した像高と、の関係を示すグラフであり、図７に対応する、撮像レンズ３００の各特性を示したものである。

図１６は、撮像レンズ３００の各種収差の特性を示すグラフであり、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示しており、各々、図８（ａ）および（ｂ）に対応する、撮像レンズ３００の各特性を示したものである。

図１３のグラフ１３１は、撮像レンズ３００によって物体３を結像して形成された像の中心に対応する、像高ｈ０における、−０．１ｍｍ〜０．１ｍｍのフォーカスシフト位置に対するＭＴＦの関係を示している。

グラフ１３１は、０．０２４ｍｍのフォーカスシフト位置においてＭＴＦのピーク値を有しており、換言すれば、この０．０２４ｍｍのフォーカスシフト位置では、像高ｈ０にて最大の解像力が得られる、ということを示している。この０．０２４ｍｍのフォーカスシフト位置は、図３に示した位置Ｓａに該当する。

一方、実際の、撮像レンズ３００の像面Ｓ５（図３参照）は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する。そして、このことから、撮像レンズ３００のＰｄｉｓは、０．０２４ｍｍ（表５参照）となることが明らかである。

また、撮像レンズ３００は、焦点距離ｆが０．８７２ｍｍ（表５参照）である。従って、撮像レンズ３００の、Ｐｄｉｓ／ｆは０．０２８となり、関係式（１）を満足する値となっている。

図１４および図１５は、図１３のグラフに基づいて決定された像面Ｓ５の位置における各特性を示している。

図１４に示すとおり、撮像レンズ３００は、８５．７４ｌｐ／ｍｍを超える高い空間周波数帯域において、像高ｈ１．０のサジタル像面のＭＴＦが若干低くなっているものの、その他に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０の、どの像高でも高いＭＴＦ特性を有しており、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ３００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図１５に示すとおり、撮像レンズ３００は、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ１５４に関して、像高ｈ０．８５（０．５９５ｍｍ）以上のＭＴＦが若干低くなっている。ただ、「ナイキスト周波数／４」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１５１および同空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ１５２、ならびに、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１５３に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０（０．７ｍｍ）の、どの像高でも高いＭＴＦを有している。従って、撮像レンズ３００は、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ３００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図１６（ａ）および（ｂ）に示す各グラフによれば、タンジェンシャル像面（Ｔ）およびサジタル像面（Ｓ）共に、残存収差量が小さい（光軸Ｌａに対する法線方向に対する、各収差の大きさのズレが小さい）ことから、撮像レンズ３００は、良好な光学特性を有していることがわかる。

〔参考例：撮像レンズ４００のＭＴＦおよび収差特性〕
図１７は、撮像レンズ４００の、デフォーカスＭＴＦ、すなわち、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示したフォーカスシフト位置と、の関係を示すグラフであり、図５に対応する、撮像レンズ４００の各特性を示したものである。

図１８は、撮像レンズ４００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した空間周波数と、の関係を示すグラフであり、図６に対応する、撮像レンズ４００の各特性を示したものである。

図１９は、撮像レンズ４００の、縦軸に示したＭＴＦと、横軸に示した像高と、の関係を示すグラフであり、図７に対応する、撮像レンズ４００の各特性を示したものである。

図２０は、撮像レンズ４００の各種収差の特性を示すグラフであり、（ａ）に非点収差を、（ｂ）に歪曲を、それぞれ示しており、各々、図８（ａ）および（ｂ）に対応する、撮像レンズ４００の各特性を示したものである。

図１７のグラフ１７１は、撮像レンズ４００によって物体３を結像して形成された像の中心に対応する、像高ｈ０における、−０．１ｍｍ〜０．１ｍｍのフォーカスシフト位置に対するＭＴＦの関係を示している。

グラフ１７１は、０．０２３ｍｍのフォーカスシフト位置においてＭＴＦのピーク値を有しており、換言すれば、この０．０２３ｍｍのフォーカスシフト位置では、像高ｈ０にて最大の解像力が得られる、ということを示している。この０．０２３ｍｍのフォーカスシフト位置は、図４に示した位置Ｓａに該当する。

一方、実際の、撮像レンズ４００の像面Ｓ５（図４参照）は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する。そして、このことから、撮像レンズ４００のＰｄｉｓは、０．０２３ｍｍ（表５参照）となることが明らかである。

また、撮像レンズ４００は、焦点距離ｆが０．８９１ｍｍ（表５参照）である。従って、撮像レンズ４００の、Ｐｄｉｓ／ｆは０．０２６となり、関係式（１）を満足する値となっている。

図１８および図１９は、図１７のグラフに基づいて決定された像面Ｓ５の位置における各特性を示している。

図１８に示すとおり、撮像レンズ４００は、１００ｌｐ／ｍｍを超える高い空間周波数帯域において、像高ｈ１．０のサジタル像面のＭＴＦが若干低くなっているものの、その他に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０の、どの像高でも高いＭＴＦ特性を有しており、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ４００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図１９に示すとおり、撮像レンズ４００は、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ１９４に関して、像高ｈ０．９（０．６３ｍｍ）以上のＭＴＦが若干低くなっている。ただ、「ナイキスト周波数／４」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１９１および同空間周波数のサジタル像面のＭＴＦを示すグラフ１９２、ならびに、「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１９３に関しては、像高ｈ０〜ｈ１．０（０．７ｍｍ）の、どの像高でも高いＭＴＦを有している。従って、撮像レンズ４００は、総合的な解像力としては、従来の撮像レンズと比較して、撮像レンズ４００によって物体３を結像して形成された像の中心から周辺まで、優れた解像力を有していると言える。

図２０（ａ）および（ｂ）に示す各グラフによれば、タンジェンシャル像面（Ｔ）およびサジタル像面（Ｓ）共に、残存収差量が小さい（光軸Ｌａに対する法線方向に対する、各収差の大きさのズレが小さい）ことから、撮像レンズ４００は、良好な光学特性を有していることがわかる。

なお、撮像レンズ１によって物体３を結像して形成された像の周辺において、優れた解像力を実現する、という観点によれば、撮像レンズ３００は、撮像レンズ１００および２００よりも優れており、撮像レンズ４００は、撮像レンズ３００よりも優れていると考えられる。

〔撮像レンズ１の各々の特性データ〕
〔表１〕は、撮像レンズ１００の設計データを示した表である。

〔表２〕は、撮像レンズ２００の設計データを示した表である。

〔表３〕は、撮像レンズ３００の設計データを示した表である。

〔表４〕は、撮像レンズ４００の設計データを示した表である。

〔表５〕は、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００の各々に対して、像面Ｓ５にセンサ（固体撮像素子）を配置して、撮像モジュールを構成する場合の、仕様の一例を示した表である。

〔表１〕〜〔表５〕の各データを測定するにあたって、センサとしては、ＶＧＡクラスであり、サイズが１／１３型であり、画素のサイズ（画素ピッチ）が１．７５μｍであり、Ｄ（対角）のサイズが１．４００ｍｍであり、Ｈ（水平）のサイズが１．１２０ｍｍであり、Ｖ（垂直）のサイズが０．８４０ｍｍであるものを適用した。

また、〔表５〕に示す各特性を得るために、物体距離が５００ｍｍであると仮定すると共に、シミュレーション光源（図示しない）として、次の重みづけによる（白色を構成する各波長の混合割合が、下記のように調整された）白色光を用いた。

４０４．６６ｎｍ＝０．１３
４３５．８４ｎｍ＝０．４９
４８６．１３２７ｎｍ＝１．５７
５４６．０７ｎｍ＝３．１２
５８７．５６１８ｎｍ＝３．１８
６５６．２７２５ｎｍ＝１．５１
〔表１〕〜〔表４〕の項目「要素」において、「絞り」と表記された行には開口絞り２に関する設計データを、「Ｌｅｎｓ」と表記された行には単レンズＬに関する設計データを、「ＣＧ」と表記された行にはカバーガラスＣＧに関する設計データを、「センサ」と表記された行には像面Ｓ５に配置されたセンサに関する設計データを、それぞれ示している。

〔表１〕〜〔表４〕の項目「材料」において、「Ｎｄ」には、単レンズＬおよびカバーガラスＣＧのｄ線に対する屈折率を、「νｄ」には、単レンズＬおよびカバーガラスＣＧのｄ線に対するアッベ数を、それぞれ示している。本項目から明らかであるとおり、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００はいずれも、単レンズＬの屈折率が１．４を超える１．４９８であり、単レンズＬのアッベ数が４３を超える４６であるため、好ましい。

〔表１〕〜〔表４〕の項目「面」におけるＳ１〜Ｓ５は、各々、面Ｓ１、面Ｓ２、面Ｓ３、面Ｓ４、および像面Ｓ５に対応しており、これらの各面に関する設計データを同行に示している。

〔表１〕〜〔表４〕の項目「曲率」は、単レンズＬの面Ｓ１およびＳ２の曲率を示している。

〔表１〕〜〔表４〕の項目「中心厚」は、対応する面の中心から、像面Ｓ５側に向かって次の面の中心までの、光軸Ｌａ（図１〜図４参照）方向の距離を示している。

〔表１〕〜〔表４〕の項目「有効半径」は、開口絞り２、ならびに単レンズＬの面Ｓ１およびＳ２の、光束の範囲を規制可能な円領域の半径を示している。

〔表１〕〜〔表４〕の項目「非球面係数」は、単レンズＬの面Ｓ１およびＳ２のそれぞれの、非球面を構成する非球面式（４）における、ｉ次の非球面係数Ａｉ（ｉは４以上の偶数）を示している。非球面式（４）において、Ｚは光軸方向（図１のＺ方向）の座標であり、ｘは光軸に対する法線方向（図１のＸ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。

〔表１〕〜〔表４〕の項目「非球面係数」から明らかであるとおり、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００はいずれも、単レンズＬの両面に対して非球面係数が付与されており、これにより、単レンズＬの両面が非球面形状となっている。両面が非球面である単レンズＬを使用することにより、撮像レンズ１では、各種収差を容易かつ良好に補正することが可能となるため、好ましい。

〔表５〕に示すとおり、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００はいずれも、Ｆナンバーが、３未満である２．８０となっているため、高い解像力が得られるものである。

〔表５〕の項目「焦点距離ｆ」には、撮像レンズ１全体の焦点距離ｆを、単位：ｍｍで示している。

〔表５〕の項目「画角」には、撮像レンズ１の画角、すなわち、撮像レンズ１により結像可能な角度を、単位：ｄｅｇ（°）でそれぞれ示しており、Ｄ（対角）、Ｈ（水平）、およびＶ（垂直）という、３次元のパラメータで示している。撮像レンズ１は、Ｈ（水平）の画角が５２°以上であり、携帯端末向けの撮像レンズ等の広角レンズとしての利用が可能である。

〔表５〕の項目「周辺光量比」には、像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０のそれぞれにおける、撮像レンズ１の各周辺光量比（像高ｈ０での光量に対する、光量の割合）を示している。撮像レンズ１は、像高ｈ１．０において、像高ｈ０の７０％以上という高い光量が得られるものである。

〔表５〕の項目「ＣＲＡ」には、像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０のそれぞれにおける、撮像レンズ１の各主光線角度（Chief Ray Angle：ＣＲＡ）を示している。

〔表５〕の項目「光学全長（ＣＧ含む）」には、開口絞り２が光を絞る部分から、像面Ｓ５までの、撮像レンズ１の距離を示している。つまり、撮像レンズ１の光学全長とは、光学特性に対して或る影響を与える全構成要素の、光軸方向における寸法の総計を意味している。

〔表５〕の項目「ＣＧ厚み」には、光軸方向におけるカバーガラスＣＧの厚みを示している。

〔表５〕の項目「レンズ中心厚ｄ」には、単レンズＬの中心の厚み、すなわち、単レンズＬにおける中心ｓ１から中心ｓ２までの距離である。

〔表５〕の項目「レンズ光学有効径端部厚ｄ´」には、単レンズＬの有効口径の端部の厚み、すなわち、単レンズＬにおける端部ｅ１（ｅａ）から端部ｅ２（ｅｂ）までの距離である。特に、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００ではいずれも、単レンズＬの有効口径における、最も薄い部分の厚みが、このｄ´に対応する。本項目から明らかであるとおり、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００は、単レンズＬの有効口径における、最も薄い部分の厚みであるｄ´がそれぞれ、０．２０３ｍｍ、０．２０３ｍｍ、０．２０５ｍｍ、０．２０３ｍｍであり、いずれも０．１５０ｍｍ（すなわち、１５０μｍ）を超えているため、好ましい。

〔表５〕の項目「ｄ´／ｄ」から明らかであるとおり、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００はいずれも、ｄ´／ｄが、０．５を超え、かつ０．９未満であるため、上述した関係式（３）を満足する値となっている。

〔表５〕の項目「ｄ／ｄ２」から明らかであるとおり、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００はいずれも、ｄ／ｄ２が、０．１８を超え、かつ０．３０未満であるため、上述した関係式（２）を満足する値となっている。

〔表５〕の項目「Ｐｄｉｓ」には、Ｐｄｉｓの具体的な値を示している。

〔表５〕の項目「Ｐｄｉｓ／ｆ」には、Ｐｄｉｓ／ｆの具体的な値を示している。上述したとおり、撮像レンズ１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および撮像レンズ４００はいずれも、Ｐｄｉｓ／ｆが、関係式（１）を満足する値となっている。

〔撮像モジュール２７０の製造方法〕
図２１（ａ）〜（ｃ）は、撮像モジュール２７０の製造方法を示す断面図である。

図２１（ａ）〜（ｃ）では、撮像モジュール２７０を、ウエハレベルレンズプロセスと呼ばれる製造プロセスにより製造する例を示している。

ウエハレベルレンズプロセスとは、樹脂等の被成形物に対して、その同一面上に単レンズＬを複数、成形または造形することで、レンズアレイ２１１を作製し、さらに、同一面上にセンサ２１８を複数備えたセンサアレイ２１７を用意し、各単レンズＬと各センサ２１８とが、１対１に対応して対向配置されるように、レンズアレイ２１１にセンサアレイ２１７を搭載した後、対向配置された、単レンズＬおよびセンサ２１８の組み合わせを単位として、分割線２２０にて分割することで、撮像モジュール２７０を製造する製造プロセスである。この製造プロセスによれば、大量の撮像モジュールを一括して、かつ短時間で製造することが可能となるため、撮像モジュールの製造コストは、低減することが可能となる。

近年では、単レンズＬの材料として、熱硬化性樹脂またはＵＶ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２７０は、この耐熱カメラモジュールの一種であり、単レンズＬの材料として、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂が用いられている。

単レンズＬの材料として、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂を用いる理由は、大量の撮像モジュール２７０を一括して、かつ短時間で製造することにより、撮像モジュール２７０の製造コストの低減を図るため、ならびに、撮像レンズ１を備えた撮像モジュール２７０に対して、リフローの実施を可能とするためである。

撮像モジュール２７０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、射出成形、および、以下で詳細を説明するウエハレベルレンズプロセスである。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、より有利であると考えられている、ウエハレベルレンズ（リフローアブルレンズ）プロセスが注目されている。

ウエ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、単レンズＬ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、単レンズＬとしては、熱が加えられても変形しにくい、耐熱性が非常に優れた、熱硬化性樹脂材料またはＵＶ硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズ（レンズアレイ）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ＵＶ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プロセスでは、まず、単レンズＬの面Ｓ１と反対の形状を有する凸部が同一面上に多数形成されたアレイ金型上２１２と、単レンズＬの面Ｓ２と反対の形状を有する凹部が同一面上に多数形成されたアレイ金型下２１３と、を用意する。なお、アレイ金型上２１２の各凸部と、アレイ金型下２１３の各凹部とは、１対１に対応付けられており、かつ、１つの該凸部と、それに対応する１つの該凹部とは、対向して配置されている。

アレイ金型上２１２とアレイ金型下２１３とで、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂を、挟み込むと共に加熱して硬化させ、同一面上において、対応する凸部および凹部の組み合わせ毎に単レンズＬが成形された、レンズアレイ２１１を作製する（図２１（ａ）参照）。

同一面上にセンサ２１８が多数形成されたセンサアレイ２１７を用意する。センサアレイ２１７に形成された各センサ２１８の間隔は、レンズアレイ２１１に成形された各単レンズＬの間隔と同じにしておく。

センサアレイ２１７に対しては、図２１（ｂ）に示すように、予め、複数のセンサ２１８を一括して覆うことが可能な程度に大きなカバーガラス２１６が搭載されていてもよい。また、カバーガラス２１６またはセンサアレイ２１７と、レンズアレイ２１１との間には、必要に応じて、図２１（ｂ）に示すように、これらの間隔を固定とするためのスペーサ２１５が設けられてもよい。

レンズアレイ２１１にセンサアレイ２１７を搭載する。ここでは、レンズアレイ２１１にセンサアレイ２１７を、スペーサ２１５およびカバーガラス２１６を介して搭載する。このとき、レンズアレイ２１１とセンサアレイ２１７とは、各単レンズＬと各センサ２１８とに関して、１つの単レンズＬに対して、１つのセンサ２１８が対向して配置される（図２１（ｂ）参照）。

さらに、図２１（ｂ）に示す工程では、レンズアレイ２１１における、各単レンズＬの面Ｓ１となる各凹部の周囲に、後に開口絞り２となる遮光部材（絞り）２１４を搭載する。遮光部材（絞り）２１４は、レンズアレイ２１１における各凹部を露出させるように、各凹部の外周部分に設ける。

レンズアレイ２１１とセンサアレイ２１７との間での位置あわせを行う手法としては、撮像を行いながら位置あわせを行う等の、色々な手法が挙げられ、また、位置あわせは、ウエハのピッチ仕上がり精度によっても影響される。

図２１（ｂ）に示す工程を経て、アレイ状となっている多数の撮像モジュール２７０を、対向配置となっている単レンズＬおよびセンサ２１８、ならびに、該単レンズＬおよびセンサ２１８の間に介在している、開口絞り２（遮光部材（絞り）２１４の一部）、スペーサ２１９（スペーサ２１５の一部）、および、カバーガラスＣＧ（カバーガラス２１６の一部）を１組とした組み合わせ単位に、換言すれば、１つの撮像モジュール２７０を単位として、分割線２２０にて分割する（図２１（ｃ）参照）。

以上の工程により、１つの撮像モジュール２７０は完成する。

図２１（ａ）〜（ｃ）に示すウエハレベルレンズプロセスにより、多数の撮像モジュール２７０を一括して製造することで、撮像モジュール２７０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２７０を、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）に起因して単レンズＬが塑性変形してしまうことを避けるため、単レンズＬ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ＵＶ硬化性樹脂を用いるのが、より好ましい。これにより、撮像モジュール２７０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。

〔撮像モジュールの構成１〕
図２２は、撮像モジュール２７０の構成を示す断面図である。撮像モジュール２７０は、図２１（ａ）〜（ｃ）に示した、ウエハレベルレンズプロセスによって製造されたものと等しい。

撮像モジュール２７０は、開口絞り２、単レンズＬ、スペーサ２１９、カバーガラスＣＧ、およびセンサ２１８を備えたものである。このうち、開口絞り２、単レンズＬ、およびカバーガラスＣＧは、撮像レンズ１（図１〜図４参照）を構成しており、撮像レンズ１と同様の、各構成および機能を有しているものであるため、詳細な説明を省略する。

スペーサ２１９は、カバーガラスＣＧに載せられていると共に、単レンズＬが載せられており、スペーサ２１９の丈に応じて、単レンズＬと、カバーガラスＣＧを搭載したセンサ２１８と、の間隔を、所望の間隔に固定するものである。

センサ（固体撮像素子）２１８は、撮像モジュール２７０の構成要素としての、撮像レンズ１における、像面Ｓ５（図１〜図４参照）に配置されているものであり、撮像レンズ１によって物体３を結像して形成された像を、光信号として受光し、この光信号を電気信号へと変換するものである。センサ２１８は、周知の電子撮像素子等で構成されている。

ここで、センサ２１８は、ＶＧＡクラスの撮像素子であるのが好ましく、これにより、良好な解像力を有する撮像モジュール２７０を実現することができると共に、レンズの枚数を、単レンズＬの１つにまで少なくすることができ、製造公差が発生し得る要因を削減することが可能となるため、製造が簡単な撮像モジュール２７０を実現することが可能となる。

また、センサ２１８は、画素のサイズ（画素ピッチ）が、２．５μｍ以下であるのが好ましく、これにより、撮像レンズ１が有する解像力を活かした撮像モジュール２７０を実現することが可能となると共に、センサ２１８を小型化することで、撮像レンズ１ひいては撮像モジュール２７０の小型化も可能となるため、さらにコンパクトな、デジタルカメラ等の撮像モジュール２７０を実現することが可能となる。

センサ２１８は例えば、上述した各種特性を得るために用いた、ＶＧＡクラスであり、サイズが１／１３型であり、画素のサイズ（画素ピッチ）が１．７５μｍであり、Ｄ（対角）のサイズが１．４００ｍｍであり、Ｈ（水平）のサイズが１．１２０ｍｍであり、Ｖ（垂直）のサイズが０．８４０ｍｍであるものを適用するのが好ましい。

撮像モジュール２７０は、撮像レンズ１のフォーカス位置を調整するための機構を備えていない。

これは、撮像レンズ１が、物体３を結像して形成された像の周辺において、良好な解像力を得ることが可能であるという特長を有しているため、実現可能な構成である。つまり、撮像モジュール２７０は、撮像レンズ１における光軸Ｌａの方向における、最良像面位置に対するセンサ２１８の位置を調整することが必須で無いので、該調整のために従来必要であった、撮像レンズ１のフォーカス位置を調整するための機構を省略することが可能となる。そして、この機構を省略することにより、撮像モジュール２７０は、製造コストを低減することが可能となる。

また、上記の構成によれば、撮像モジュール２７０は、鏡筒および／またはレンズホルダが省略されているため、製造工程の削減および構成部品の削減が可能となり、低コスト化を実現することが可能となる。

〔撮像モジュールの構成２〕
図２３は、撮像モジュール２７０の変形例である、撮像モジュール２８０の構成を示す断面図である。

撮像モジュール２８０は、撮像モジュール２７０と、以下の点で異なっている構成である。

撮像モジュール２８０は、撮像モジュール２７０と異なり、スペーサ２１９が用いられていない。

一方、撮像モジュール２８０は、撮像モジュール２７０と異なり、単レンズＬに、像面Ｓ５側に突出したレンズコバ２３１が形成されている。なお、レンズコバ２３１は、単レンズＬにおける有効口径の外周部分に相当する領域である。

像面Ｓ５側に突出したレンズコバ２３１は、カバーガラスＣＧに載せられていると共に、単レンズＬと一体的に形成されており、レンズコバ２３１が突出している丈に応じて、単レンズＬと、カバーガラスＣＧを搭載したセンサ２１８と、の間隔を、所望の間隔に固定するという、スペーサ２１９と同様の機能を担うものである。

その他の撮像モジュール２８０の構成は、撮像モジュール２７０と同様である。

撮像モジュール２８０においては、スペーサ２１９が不要であり、スペーサ２１９を用いない構成とすることで、さらなる製造工程の削減および構成部品の削減が可能となり、さらなる低コスト化を実現することが可能となる。

〔撮像モジュールの構成３〕
図２４は、撮像モジュール２７０の別の変形例である、撮像モジュール２９０の構成を示す断面図である。

撮像モジュール２９０は、撮像モジュール２７０と、以下の点で異なっている構成である。

撮像モジュール２９０は、撮像モジュール２７０と異なり、スペーサ２１９が用いられていない。

一方、撮像モジュール２９０は、撮像モジュール２７０と異なり、単レンズＬが、カバーガラスＣＧに載せられたレンズバレル２４１に挿入および固定されている。

レンズバレル２４１は、カバーガラスＣＧに載せられていると共に、挿入された単レンズＬを固定しており、単レンズＬと、カバーガラスＣＧを搭載したセンサ２１８と、の間隔を、所望の間隔に固定するという、スペーサ２１９と同様の機能を担うものである。

また、開口絞り２は、レンズバレル２４１の一部として形成されている。

その他の撮像モジュール２９０の構成は、撮像モジュール２７０と同様である。

撮像モジュール２７０、撮像モジュール２８０、および撮像モジュール２９０はいずれも、広い画角を有し、コンパクトであり、さらに良好な解像力を有する、デジタルカメラ等の撮像モジュールとして好適に用いることができるものである。

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、携帯端末のデジタルカメラ等への搭載を目的とした、撮像レンズおよび撮像モジュールに利用することができる。

１、１００、２００、３００、および４００ 撮像レンズ
２ 開口絞り
３ 物体
２１１ レンズアレイ
２１７ センサアレイ
２１８ センサ（固体撮像素子）
２７０、２８０、２９０ 撮像モジュール
ＣＧ カバーガラス
Ｌ 単レンズ
Ｌａ 光軸
Ｐｄｉｓ 像の中心にて解像力が最大となる位置から、像面までの距離
Ｓ５ 像面
Ｓａ 像の中心にて解像力が最大となる位置
ｄ´ 単レンズの有効口径の端部の厚み
ｄ 単レンズの中心の厚み
ｄ２ 単レンズにおける、像面側に向けた面の中心から、像面までの空気換算長さ
ｅ１、ｅ２、ｅａ、ｅｂ 単レンズの有効口径の端部
ｆ 焦点距離
ｓ１ 単レンズの中心
ｓ２ 単レンズの中心

Claims (9)

1. 撮像レンズと、
   上記撮像レンズによって物体を結像して形成された像を、光として受光する固体撮像素子と、を備える撮像モジュールであって、
   上記撮像レンズは、
   物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、単レンズ、および像面に対して被覆されるカバーガラスを備えており、
   上記単レンズは、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、
   物体を結像して形成された像の中心にて解像力が最大となる位置から、光軸方向に距離Ｐｄｉｓ（但し、０＜Ｐｄｉｓ）移動された位置を、上記像面とするものであり、かつ、
   ０．０２８＜Ｐｄｉｓ／ｆ＜０．０３５
   （但し、ｆ：撮像レンズ全体の焦点距離）
   なる関係、および、
   ０．２３＜ｄ／ｄ２＜０．３０
   （但し、ｄ：単レンズの中心の厚み、ｄ２：単レンズにおける、像面側に向けた面の中心から、像面までの空気換算長さ）
   なる関係を満足しており、
   上記単レンズは、物体側に向けた面および像面側に向けた面の両方が非球面であり、
   上記撮像レンズの光学全長は、１．６１５ｍｍ以上かつ１．７０４ｍｍ以下であり、
   上記固体撮像素子の画素のサイズは、１．７５μｍであることを特徴とする撮像モジュール。
2. 上記単レンズは、
   ０．５＜ｄ´／ｄ＜０．９
   （但し、ｄ´：単レンズの有効口径の端部の厚み）
   なる関係を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 上記単レンズの有効口径における、最も薄い部分の厚みは、１５０μｍを超えていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像モジュール。
4. 上記撮像レンズのＦナンバーは、３未満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。
5. 上記単レンズは、屈折率が１．４を超えており、アッベ数が４３を超え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。
6. 上記単レンズは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂からな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。
7. 上記固体撮像素子は、ＶＧＡクラスの撮像素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
8. 上記撮像レンズのフォーカス位置を調整するための機構を備えていないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
9. 同一面上に上記単レンズを複数備えたレンズアレイと、同一面上に上記固体撮像素子を複数備えたセンサアレイと、を用意し、
   各単レンズと各固体撮像素子とが、１対１に対応して対向配置されるように、上記レンズアレイに上記センサアレイを搭載した後、
   対向配置された、上記単レンズおよび固体撮像素子の組み合わせを分割して製造されたものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像モジュール。

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