JP5037639B2 - 撮像モジュール - Google Patents
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- Lenses (AREA)
Description
(B)0.9≧Dt/Dc≧0.5
(C)1.0≧Ap2/Am2≧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
Ap2: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)
Am2:像面側第2面の最大半径
であるとする。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔表1〕は、撮像レンズ100の設計データを示した表である。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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