JP5043146B2

JP5043146B2 - 撮像レンズおよび撮像モジュール

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Inventors: 学道重光; 宏之花戸
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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。

近年、撮像モジュールとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）により構成される固体撮像素子を備えた、コンパクトなデジタルカメラまたはデジタルビデオユニットを内蔵した装置が、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が普及している昨今、これらの情報携帯端末および携帯電話機に搭載される撮像モジュールに対しては、小型、低背、かつ高解像性能である撮像レンズを備えることが要求されている。

上記要求を満足することが可能な撮像レンズのタイプとして、コンパクトさと良好な光学特性とを実現する、４枚のレンズにより構成された撮像レンズが注目されている。

４枚のレンズにより構成された撮像レンズは、５Ｍ（メガ）クラス向けのものから始まり、高画素カメラモジュール（撮像モジュール）に用いられている。特に、最近では、高画素カメラモジュールの、高画素化および低背化が進んでおり、高画素カメラモジュール向けの、該撮像レンズに対する需要は、今後更に大きくなることが予測される。

ミドルクラスからハイエンドモデルのカメラに搭載される上記撮像レンズは、４枚のプラスチックレンズから成る、いわゆる４Ｐ、もしくは、１枚のガラスレンズと３枚のプラスチックレンズとから成る、いわゆる１Ｇ３Ｐが主流となると考えられる。これは、撮像レンズの、製造コストおよびサイズの都合上、４枚以上もしくは４枚以下のレンズ枚数では、該撮像レンズの実現が困難であると考えられるためである。

また、１Ｇ３Ｐは、ガラス材料が良好な光学特性を有する故、魅力的な選択ではあるものの、ガラス材料を用いることに伴う、高コスト化および生産性の悪化が懸念されるため、限られた機種のみへの適用となることが予想される。従って、４枚のレンズにより構成された撮像レンズは、その多くが４Ｐとなる見込みである。

従来技術に係る、４枚のレンズにより構成された撮像レンズは、例えば、特許文献１〜１４に開示されている。

特開２００５‐２４５８１号公報（２００５年１月２７日公開）特開２００５‐２４８８９号公報（２００５年１月２７日公開）特開２００６‐３１７９１６号公報（２００６年１１月２４日公開）特開２００７‐６５３７４号公報（２００７年３月１５日公開）特開２００８‐３３３７６号公報（２００８年２月１４日公開）特開２００８‐４６５２６号公報（２００８年２月２８日公開）特開２００８‐１０７６１６号公報（２００８年５月８日公開）特開２００８‐２４２１８０号公報（２００８年１０月９日公開）特開２００８‐２８１８７３号公報（２００８年１１月２０日公開）特開２００９‐１４８９９号公報（２００９年１月２２日公開）特開２００９‐５３５９２号公報（２００９年３月１２日公開）特開２００９‐２５１５１５号公報（２００９年１０月２９日公開）特開２００９‐２５８２８６号公報（２００９年１１月５日公開）特開２００９‐２８２２２３号公報（２００９年１２月３日公開）

特許文献１〜１４に係る各撮像レンズにおいてはそれぞれ以下の問題が発生する。

特許文献１〜３、６〜１３に係る各撮像レンズでは、撮像レンズの光軸外にて発生する収差の補正が不十分であり、特に、歪曲および像面湾曲の補正が不十分であるという問題が発生する。

特許文献４、５、７、１４に係る各撮像レンズでは、色収差の補正が不十分であるという問題が発生する。

特許文献９に係る撮像レンズでは、入射瞳が像面と近くなるため、撮像レンズの低背化と、像面への光線入射角度を小さくすることと、の両立が困難であるという問題が発生する。

特許文献１４に係る撮像レンズでは、第１レンズの焦点距離、換言すれば、第１レンズにおける屈折力の配分が最適化されていないため、コマ収差、球面収差、および色収差の補正が困難となるという問題、または、低背化が困難となるという問題が発生する。

以上のことから、特許文献１〜１４に係る各撮像レンズにおいては、４枚のレンズにより構成された撮像レンズにおいて、諸収差が良好に補正された高い解像力を有し、かつ低背化された撮像レンズの実現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、４枚のレンズにより構成された撮像レンズにおいて、諸収差が良好に補正された高い解像力を有し、かつ低背化された、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。

本発明の参考の撮像レンズは、レンズが４枚であり、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、該レンズの１枚であり正の屈折力を有する第１レンズ、該レンズの別の１枚であり負の屈折力を有する第２レンズ、該レンズのさらに別の１枚であり正の屈折力を有する第３レンズ、および、該レンズの残りの１枚であり負の屈折力を有する第４レンズからなり、上記第２レンズは、像面側に向けた面が凹形状であり、上記第３レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、上記第４レンズは、物体側に向けた面が凹形状であり、かつ、像面側に向けた面の中央部分が凹形状であると共に該中央部分の周辺部分が凸形状である撮像レンズであって、上記第３レンズは、像面側に向けた面が非球面であり、上記第４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、数式（１）〜（３）
０．５１＜ｆ１／ｆ ≦０．５８・・・（１）
−１．０４≦ ｆ２／ｆ＜−０．９７・・・（２）
ν１−ν２＞２０・・・（３）
但し、
ｆ：撮像レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
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。

上記の構成によれば、開口絞りを、撮像レンズにおける最も物体側に配置することにより、入射瞳を像面から離れた位置とすることができるため、撮像レンズの全長を低背化しつつ、像面への光線入射角度を小さくすることが可能となる。

また、第１レンズは、正の屈折力を有している。また、負の屈折力を有している第２レンズは、像面側に向けた面が凹形状である。さらに、第１レンズに低分散材料を、第２レンズに高分散材料をそれぞれ適用して、数式（３）に示すとおり、第１レンズのアッベ数と第２レンズのアッベ数との差が２０を超える構成とする。これにより、本発明の撮像レンズでは、色収差を良好に補正することが可能となる。

また、正の屈折力を有している第３レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカスレンズである。また、負の屈折力を有している第４レンズは、物体側に向けた面が凹形状であり、かつ、像面側に向けた面のうち、中央部分が凹形状であると共に、その周辺部分が凸形状である、いわゆる変曲点を有している形状（変極面）である。これにより、撮像レンズの光軸外にて発生する収差の補正に対して有効であり、特に、歪曲および像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

さらに、撮像レンズの焦点距離に対して、第１レンズおよび第２レンズの焦点距離をそれぞれ、各々数式（１）および（２）を満足する値とすることにより、第１レンズおよび第２レンズの材料の組み合わせにより奏する色収差の補正効果と同時に、その他の諸収差に対しても良好な補正効果が得られた、撮像レンズを実現することが可能となる。

なお、ｆ１／ｆが０．５１以下である場合、撮像レンズでは、第１レンズにおけるパワー（屈折力）の配分が大きくなり過ぎて、コマ収差、球面収差、ならびに色収差の補正が困難となる。

また、ｆ１／ｆが０．７８以上である場合、撮像レンズでは、第１レンズにおけるパワーの配分が小さくなり過ぎて、全長が増加し、低背化が困難となる。

また、ｆ２／ｆが−１．６３以下である場合、撮像レンズでは、色収差をバランスよく補正することが困難となる。

また、ｆ２／ｆが−０．９７以上である場合、撮像レンズでは、第２レンズにおける負の屈折力が大きくなり過ぎて、撮像レンズの光軸外にて発生する収差が大きくなる。

また、ν１−ν２が２０以下である場合、撮像レンズでは、第１レンズおよび第２レンズによる色消し効果が小さくなり、色収差の補正が困難となる。

従って、本発明の撮像レンズは、第１レンズ〜第４レンズという、４枚のレンズにより構成された撮像レンズにおいて、諸収差が良好に補正された高い解像力を有し、かつ低背化された撮像レンズであると言える。

また、本発明の撮像レンズは、上記第１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、上記第２レンズは、像面側に向けた面が非球面であり、上記第３レンズは、物体側に向けた面が非球面であることを特徴としている。

また、本発明の撮像レンズは、上記第２レンズは、物体側に向けた面が非球面であることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１レンズの両面、第２レンズにおける像面側に向けた面、および、第３レンズにおける物体側に向けた面は、非球面であるため、諸収差をより良好に補正することが容易となる。同様に、上記の構成によれば、第２レンズにおける物体側に向けた面は、非球面であるため、諸収差をより良好に補正することが容易となる。

また、本発明の撮像レンズは、上記の問題を解決するために、上記数式（１）〜（３）ならびに数式（４）および（５）
１．７４≦ ｆ３／ｆ＜１．８９・・・（４）
−０．９＜ｆ４／ｆ ≦−０．７５・・・（５）
但し、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
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。

上記の構成によれば、数式（４）および（５）を満足した撮像レンズは、光軸外にて発生する収差の補正に対してさらに有効であり、特に、歪曲および像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

また、本発明の撮像レンズは、上記第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、および第４レンズはいずれも、プラスチックから成ることを特徴としている。

上記の構成によれば、製造コストの低減された撮像レンズを実現することが可能となる。一般的に、プラスチックレンズに比べてガラスレンズの方が、色分散の小さい材料を選ぶことができるが、その反面、ガラスレンズは、ガラス材料および適用プロセスによる製造コストが、共に高価となる。上記の構成においては、第１レンズおよび第２レンズによって色消しが十分に行われる構成であるため、全てのレンズの材料に対してプラスチックを適用しても、良好に色収差の補正された撮像レンズを得ることができる。

また、本発明の撮像レンズは、Ｆナンバーは、３．５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、３．５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。特に、本発明の撮像レンズのＦナンバーは、２．８であるのが好ましい。

また、本発明の撮像モジュールは、本発明の撮像レンズと、上記撮像レンズが形成した像を、光信号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、撮像モジュールにおいて、本発明の撮像レンズと同様の効果が得られるため、解像力が高く、かつコンパクトなカメラモジュールを実現することができる。

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数は、３メガピクセル以上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の高い解像力を活かした、撮像モジュールを実現することができる。特に、本発明の撮像モジュールは、固体撮像素子の画素数が、５メガピクセルであるのが好ましい。

また、本発明の撮像モジュールは、上記固体撮像素子の画素のサイズは、２．５μｍ未満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の高い解像力を活かした、撮像モジュールを実現することができる。特に、本発明の撮像モジュールは、固体撮像素子の画素のサイズが、１．４μｍであるのが好ましい。

以上のとおり、本発明の撮像レンズは、レンズが４枚であり、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、該レンズの１枚であり正の屈折力を有する第１レンズ、該レンズの別の１枚であり負の屈折力を有する第２レンズ、該レンズのさらに別の１枚であり正の屈折力を有する第３レンズ、および、該レンズの残りの１枚であり負の屈折力を有する第４レンズからなり、上記第２レンズは、像面側に向けた面が凹形状であり、上記第３レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、上記第４レンズは、物体側に向けた面が凹形状であり、かつ、像面側に向けた面の中央部分が凹形状であると共に該中央部分の周辺部分が凸形状である撮像レンズであって、上記第３レンズは、像面側に向けた面が非球面であり、上記第４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、数式（１）〜（５）
０．５１＜ｆ１／ｆ ≦０．５８・・・（１）
−１．０４≦ ｆ２／ｆ＜−０．９７・・・（２）
ν１−ν２＞２０・・・（３）
１．７４≦ ｆ３／ｆ＜１．８９・・・（４）
−０．９＜ｆ４／ｆ ≦−０．７５・・・（５）
但し、
ｆ：撮像レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
を満足するように構成されている。

従って、本発明は、４枚のレンズにより構成された撮像レンズにおいて、諸収差が良好に補正された高い解像力を有し、かつ低背化された、撮像レンズおよび撮像モジュールが実現可能であるという効果を奏する。

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。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。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。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。図１に示す撮像レンズの、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調伝達関数）‐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、デフォーカスＭＴＦ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１に示す撮像レンズの球面収差の特性を示すグラフである。図１に示す撮像レンズの色収差の特性を示すグラフである。図１に示す撮像レンズにおける周辺光量比の特性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、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‐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２に示す撮像レンズの球面収差の特性を示すグラフである。図２に示す撮像レンズの色収差の特性を示すグラフである。図２に示す撮像レンズにおける周辺光量比の特性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、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‐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３に示す撮像レンズの球面収差の特性を示すグラフである。図３に示す撮像レンズの色収差の特性を示すグラフである。図３に示す撮像レンズにおける周辺光量比の特性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、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‐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。図４に示す撮像レンズの球面収差の特性を示すグラフである。図４に示す撮像レンズの色収差の特性を示すグラフである。図４に示す撮像レンズにおける周辺光量比の特性を示すグラフである。図１に示す撮像レンズの設計データを示した表である。図２に示す撮像レンズの設計データを示した表である。図３に示す撮像レンズの設計データを示した表である。図４に示す撮像レンズの設計データを示した表である。図１〜図４に示す各撮像レンズに対して、像面に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、該撮像モジュールの仕様の一例を示した表である。図１〜図４に示す各撮像レンズにおける、ｆ１／ｆ、ｆ２／ｆ、ｆ３／ｆ、ｆ４／ｆ、および、ν１−ν２の各値を示した表である。図１〜図４に示す各撮像レンズにおける、第１レンズの焦点距離、第２レンズの焦点距離、第３レンズの焦点距離、および、第４レンズの焦点距離を示した表である。

以下、図１〜図３９を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズ４００について説明する。撮像レンズ１には、その具体的な設計に応じて、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４種類がある。なお、以下「撮像レンズ１」と表記する場合は、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の総称とする。但し、撮像レンズ１００、２００、３００は、本発明の参考の形態である。

図１は、撮像レンズ１００の構成を示す断面図である。

図２は、撮像レンズ２００の構成を示す断面図である。

図３は、撮像レンズ３００の構成を示す断面図である。

図４は、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。

〔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）方向から成る断面を示した図である。Ｚ方向は、物体３側から像面Ｓ１１側への方向、ならびに、像面Ｓ１１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（紙面に対して垂直である）方向およびＹ方向から成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Ｓ１１側へと向かって順に、開口絞り２、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、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、第１レンズＬ１における物体３側に向けた面（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、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および、第４レンズＬ４を適切に通過することを可能とするために、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とは、その間隔が例えば無限遠で表される程に離れている。

第１レンズＬ１は、正の屈折力を有しているレンズである。また、第１レンズＬ１は、物体３側に向けた面Ｓ１、および、像面Ｓ１１側に向けた面（像側面）Ｓ２の形状が特に限定されないが、少なくとも面Ｓ１が凸形状であるのが好ましい。第１レンズＬ１は、面Ｓ１および面Ｓ２の両方が非球面形状であるのが好ましく、これにより、撮像レンズ１において発生し得る諸収差を、より良好に補正することが容易となる。

ここで、厳密に言えば、開口絞り２は、第１レンズＬ１の凸形状である面Ｓ１が、開口絞り２よりも物体３側に突出するように設けられているが、このように面Ｓ１が開口絞り２よりも物体３側に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、その代表的な位置が、第１レンズＬ１における代表的な位置よりも物体３側となるような配置関係でさえあれば十分である。

第２レンズＬ２は、負の屈折力を有しているレンズである。また、第２レンズＬ２は、物体３側に向けた面Ｓ３の形状が特に限定されないが、像面Ｓ１１側に向けた面Ｓ４が凹形状である。第２レンズＬ２は、面Ｓ３および面Ｓ４のうち少なくとも一方、特に面Ｓ４が非球面形状であるのが好ましく、これにより、撮像レンズ１において発生し得る諸収差を、より良好に補正することが容易となる。

第３レンズＬ３は、正の屈折力を有している、周知のメニスカスレンズである。第３レンズＬ３は、物体３側に向けた面Ｓ５が、該メニスカスレンズの凹面に対応し、像面Ｓ１１側に向けた面Ｓ６が、該メニスカスレンズの凸面に対応する。第３レンズＬ３は、面Ｓ６が非球面形状である必要があり、さらに面Ｓ５については非球面形状であるのが好ましく、これにより、撮像レンズ１において発生し得る諸収差を、より良好に補正することが容易となる。

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。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。

第４レンズＬ４は、負の屈折力を有しているレンズである。また、第４レンズＬ４は、物体３側に向けた面Ｓ７が凹形状である。さらに、第４レンズＬ４は、像面Ｓ１１側に向けた面Ｓ８のうち、中心ｓ８およびその近傍に対応する中央部分ｃ８が凹形状であると共に、中央部分ｃ８の周りである周辺部分ｐ８が凸形状である。つまり、第４レンズＬ４の面Ｓ８は、窪んでいる中央部分ｃ８と、出張っている周辺部分ｐ８と、が切り替わる変曲点を有する変極面であると解釈することができる。ここで言う変曲点とは、レンズにおける有効半径内でのレンズ断面形状の曲線において、非球面頂点の接平面が光軸と垂直な平面となるような非球面上の点を意味する。

面Ｓ８に上記変曲点を有している第４レンズＬ４を備えた撮像レンズ１では、中央部分ｃ８を通過する光線が、Ｚ方向における、より物体３側にて結像可能となると共に、周辺部分ｐ８を通過する光線が、Ｚ方向における、より像面Ｓ１１側にて結像可能となる。このため、撮像レンズ１は、中央部分ｃ８における凹形状と、周辺部分ｐ８における凸形状と、の具体的な形状に応じて、像面湾曲をはじめとする各種収差を補正することが可能となる。

第４レンズＬ４は、面Ｓ７および面Ｓ８の両方が非球面形状であり、これにより、撮像レンズ１において発生し得る諸収差を、より良好に補正することが容易となる。

カバーガラスＣＧは、第４レンズＬ４と像面Ｓ１１との間に設けられている。カバーガラスＣＧは、像面Ｓ１１に対して被覆されることで、物理的ダメージ等から像面Ｓ１１を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）Ｓ９と、像面Ｓ１１側に向けた面（像側面）Ｓ１０と、を有している。

像面Ｓ１１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Ｓ１１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、この像面Ｓ１１に固体撮像素子が配置される。

以上の基本構成である撮像レンズ１は、以下の数式（１）〜（５）を満足している。

０．５１＜ｆ１／ｆ＜０．７８・・・（１）
−１．６３＜ｆ２／ｆ＜−０．９７・・・（２）
ν１−ν２＞２０・・・（３）
０．９１＜ｆ３／ｆ＜１．８９・・・（４）
−０．９＜ｆ４／ｆ＜−０．４９・・・（５）
但し、
ｆ：撮像レンズ１（レンズ系全体）の焦点距離
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズＬ４の焦点距離
ν１：第１レンズＬ１のアッベ数
ν２：第２レンズＬ２のアッベ数
本発明が対象とする撮像レンズの場合、各焦点距離ｆおよびｆ１〜ｆ４は通常、単位がｍｍ（ミリメートル）となる。一方、アッベ数ν１およびν２は、無単位である。

レンズの焦点距離が正の値となることは、同レンズが正の屈折力を有していることを意味しており、レンズの焦点距離が負の値となることは、同レンズが負の屈折力を有していることを意味している。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。

撮像レンズ１では、開口絞り２を、撮像レンズ１における最も物体３側に配置することにより、入射瞳を像面Ｓ１１から離れた位置とすることができるため、撮像レンズ１の全長を低背化しつつ、像面Ｓ１１への光線入射角度を小さくすることが可能となる。

また、第１レンズＬ１に低分散材料を、第２レンズＬ２に高分散材料をそれぞれ適用して、数式（３）に示すとおり、第１レンズＬ１のアッベ数ν１と第２レンズＬ２のアッベ数ν２との差が２０を超える構成とする。これにより、撮像レンズ１では、色収差を良好に補正することが可能となる。

また、上述した第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の構成は、撮像レンズ１の光軸Ｌａの範囲外にて発生する収差の補正に対して有効であり、特に、歪曲および像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

さらに、撮像レンズ１の焦点距離ｆに対して、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の焦点距離ｆ１およびｆ２をそれぞれ、各々数式（１）および（２）を満足する値とすることにより、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の材料の組み合わせにより奏する色収差の補正効果と同時に、その他の諸収差に対しても良好な補正効果が得られた、撮像レンズ１を実現することが可能となる。

なお、数式（１）に関して、ｆ１／ｆが０．５１以下である場合、撮像レンズでは、第１レンズＬ１におけるパワー（屈折力）の配分が大きくなり過ぎて、コマ収差、球面収差、ならびに色収差の補正が困難となる。

また、数式（１）に関して、ｆ１／ｆが０．７８以上である場合、撮像レンズでは、第１レンズＬ１におけるパワーの配分が小さくなり過ぎて、全長が増加し、低背化が困難となる。

また、数式（２）に関して、ｆ２／ｆが−１．６３以下である場合、撮像レンズでは、色収差をバランスよく補正することが困難となる。

また、数式（２）に関して、ｆ２／ｆが−０．９７以上である場合、撮像レンズでは、第２レンズＬ２における負の屈折力が大きくなり過ぎて、撮像レンズの光軸Ｌａの範囲外にて発生する収差が大きくなる。

また、数式（３）に関して、ν１−ν２が２０以下である場合、撮像レンズでは、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２による色消し効果が小さくなり、色収差の補正が困難となる。

従って、撮像レンズ１は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および、第４レンズＬ４という、４枚のレンズにより構成された撮像レンズにおいて、諸収差が良好に補正された高い解像力を有し、かつ低背化された撮像レンズであると言える。

さらに、数式（４）および（５）を満足した撮像レンズ１は、光軸Ｌａの範囲外にて発生する収差の補正に対してさらに有効であり、特に、歪曲および像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

撮像レンズ１は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および、第４レンズＬ４がいずれも、プラスチックから成る、いわゆる４Ｐの撮像レンズであるのが好ましい。

４Ｐの撮像レンズの構成によれば、製造コストの低減された撮像レンズ１を実現することが可能となる。一般的に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および、第４レンズＬ４はそれぞれ、プラスチックレンズに比べてガラスレンズの方が、色分散の小さい材料を選ぶことができるが、その反面、ガラスレンズは、ガラス材料および適用プロセスによる製造コストが、共に高価となる。撮像レンズ１は、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２によって色消しが十分に行われる構成であるため、全てのレンズの材料に対してプラスチックを適用しても、良好に色収差の補正された撮像レンズ１を得ることができる。

撮像レンズ１は、Ｆナンバーが３．５未満であるのが好ましく、これにより、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。特に、撮像レンズ１のＦナンバーは、２．８であるのが好ましい。Ｆナンバーとは、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１００の光学特性〕
図５は、撮像レンズ１００の、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）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６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。

図９は、撮像レンズ１００の球面収差の特性を示すグラフである。

図１０は、撮像レンズ１００の色収差の特性を示すグラフである。

図１１は、撮像レンズ１００における周辺光量比の特性を示すグラフである。

なお、本実施の形態に示す像高は、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、または、最大像高に対する割合で表現している。像高を、最大像高に対する割合で表現している場合、絶対値と該割合との間に、それぞれ、以下の対応関係を有しているものとする。

０．００００ｍｍ＝像高ｈ０（像の中心）
０．２２６８ｍｍ＝像高ｈ０．１（像の中心から、最大像高の１割に該当する高さ）
０．４５３６ｍｍ＝像高ｈ０．２（像の中心から、最大像高の２割に該当する高さ）
０．９０７２ｍｍ＝像高ｈ０．４（像の中心から、最大像高の４割に該当する高さ）
１．３６１ｍｍ＝像高ｈ０．６（像の中心から、最大像高の６割に該当する高さ）
１．８１４ｍｍ＝像高ｈ０．８（像の中心から、最大像高の８割に該当する高さ）
２．２６８ｍｍ＝像高ｈ１．０（最大像高）
図５、さらには後述する図１２、図１９、および図２６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、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および、像高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１３、図２０、および図２７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、像高ｈ０．２、像高ｈ０．４、像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および、像高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１４、図２１、および図２８はいずれも、空間周波数が「ナイキスト周波数／４」、「ナイキスト周波数／２」、および、「ナイキスト周波数」である場合の、像高ｈ０〜像高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３２の各特性を測定するにあたって、該センサとしては、５Ｍ（メガ）クラスであり、サイズが１／４型であり、画素のサイズ（画素ピッチ）が１．４μｍであり、Ｄ（対角）のサイズが４．５３６ｍｍであり、Ｈ（水平）のサイズが３．６２９ｍｍであり、Ｖ（垂直）のサイズが２．７２２ｍｍであるものを適用するものとしている。

また、図５〜図３２に示す各特性を得るために、物体距離が無限遠であると仮定すると共に、図示しないシミュレーション光源として、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に示すとおり、撮像レンズ１００は、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有しており、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６に示すとおり、撮像レンズ１００は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する像面Ｓ１１（図１参照）において、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有しており、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」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７５に関して、像高ｈ０．７（１．５８８ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっており、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ７６に関して、像高ｈ０．４（０．９０７２ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっている。

一方、撮像レンズ１００は、「ナイキスト周波数／４」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７１、および、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ７２に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。同様に、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７３、および、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ７４に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。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）、図９、ならびに、図１０に示すグラフにおいて、縦軸は像高を、横軸は、光軸Ｌａに対する法線方向への各波長の光線のズレを、それぞれ示している。また、図１０に示すグラフにおいて、符号ＡＩＲＹで示された、両サイドに存在する２つの曲線はいずれも、回折限界を示している。

図８（ａ）および（ｂ）、ならびに、図９に示す各グラフによれば、いずれも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分かる。

図１０に示すグラフによれば、回折限界近くまで色収差を良好に補正できているとみることができるため、撮像レンズ１００は、良好な光学特性を有していることが分かる。

図１１に示すグラフにおいて、縦軸は光軸Ｌａ上（像高ｈ０）の光量に対する該当像高での光量の比を、横軸は該当像高を、それぞれ示している。

一般的な撮像レンズでは、像の周辺に向かう（像高の値が高くなる）程に、周辺光量比ひいては光量が低下する。このこと自体は、撮像レンズ１００でも例外ではないが、図１１に示すグラフによれば、撮像レンズ１００は、像の周辺に向かっても急激な光量の低下が見られず、像の周辺においても高い周辺光量比を確保することができているため、良好な光量比特性であると判断できる。

なお、撮像レンズ１００は、撮像レンズ１の中でも、標準的な広さの画角を有する、通常画角設計であると解釈することができる。

〔撮像レンズ２００の光学特性〕
図１２は、撮像レンズ２００の、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）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１３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（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図１４は、撮像レンズ２００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１５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、それぞれ示している。

図１６は、撮像レンズ２００の球面収差の特性を示すグラフである。

図１７は、撮像レンズ２００の色収差の特性を示すグラフである。

図１８は、撮像レンズ２００における周辺光量比の特性を示すグラフである。

図１２に示すとおり、撮像レンズ２００は、１２０ｌｐ／ｍｍを超える高い空間周波数帯域において、像高ｈ１．０のタンジェンシャル像面でのＭＴＦが若干低くなっているものの、それを除くと、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。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１３に示すとおり、撮像レンズ２００は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する像面Ｓ１１（図２参照）において、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有しており、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１４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タンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１４４に関して、像高ｈ０．９（２．０４１ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっている。また、撮像レンズ２００は、「ナイキスト周波数」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１４５に関して、像高ｈ０．６（１．３６１ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっており、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１４６に関して、像高ｈ０．４（０．９０７２ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっている。

一方、撮像レンズ２００は、「ナイキスト周波数／４」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１４１、および、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ１４２に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。同様に、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１４３に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。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１５（ａ）および（ｂ）、図１６、ならびに、図１７に示すグラフにおいて、縦軸は像高を、横軸は、光軸Ｌａに対する法線方向への各波長の光線のズレを、それぞれ示している。また、図１７に示すグラフにおいて、符号ＡＩＲＹで示された、両サイドに存在する２つの曲線はいずれも、回折限界を示している。

図１５（ａ）および（ｂ）、ならびに、図１６に示す各グラフによれば、いずれも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分かる。

図１７に示すグラフによれば、回折限界近くまで色収差を良好に補正できているとみることができるため、撮像レンズ２００は、良好な光学特性を有していることが分かる。

図１８に示すグラフにおいて、縦軸は光軸Ｌａ上（像高ｈ０）の光量に対する該当像高での光量の比を、横軸は該当像高を、それぞれ示している。

像の周辺に向かう（像高の値が高くなる）程に、周辺光量比ひいては光量が低下すること自体は、撮像レンズ２００でも例外ではないが、図１８に示すグラフによれば、撮像レンズ２００は、像の周辺に向かっても急激な光量の低下が見られず、像の周辺においても高い周辺光量比を確保することができているため、良好な光量比特性であると判断できる。

なお、撮像レンズ２００は、撮像レンズ１の中でも特に、画角が広く、水平画角が約５５度であり、歪曲が小さく、像の周辺における光学特性がやや劣っている設計であると解釈することができる。

〔撮像レンズ３００の光学特性〕
図１９は、撮像レンズ３００の、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）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２０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（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図２１は、撮像レンズ３００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２２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、それぞれ示している。

図２３は、撮像レンズ３００の球面収差の特性を示すグラフである。

図２４は、撮像レンズ３００の色収差の特性を示すグラフである。

図２５は、撮像レンズ３００における周辺光量比の特性を示すグラフである。

図１９に示すとおり、撮像レンズ３００は、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有しており、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２０に示すとおり、撮像レンズ３００は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する像面Ｓ１１（図３参照）において、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有しており、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２１に示すとおり、撮像レンズ３００は、「ナイキスト周波数」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２１５に関して、像高ｈ０．７５（１．７０１ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっており、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ２１６に関して、像高ｈ０．４（０．９０７２ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっている。

一方、撮像レンズ３００は、「ナイキスト周波数／４」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２１１、および、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ２１２に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。同様に、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２１３、および、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ２１４に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。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２２（ａ）および（ｂ）、図２３、ならびに、図２４に示すグラフにおいて、縦軸は像高を、横軸は、光軸Ｌａに対する法線方向への各波長の光線のズレを、それぞれ示している。また、図２４に示すグラフにおいて、符号ＡＩＲＹで示された、両サイドに存在する２つの曲線はいずれも、回折限界を示している。

図２２（ａ）および（ｂ）、ならびに、図２３に示す各グラフによれば、いずれも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分かる。図２２（ｂ）に示す撮像レンズ３００の歪曲は、図１５（ｂ）に示す撮像レンズ２００の歪曲よりもやや大きくなっているが、撮像レンズ３００にとって致命的な悪化ではない。

図２４に示すグラフによれば、回折限界近くまで色収差を良好に補正できているとみることができるため、撮像レンズ３００は、良好な光学特性を有していることが分かる。

図２５に示すグラフにおいて、縦軸は光軸Ｌａ上（像高ｈ０）の光量に対する該当像高での光量の比を、横軸は該当像高を、それぞれ示している。

像の周辺に向かう（像高の値が高くなる）程に、周辺光量比ひいては光量が低下すること自体は、撮像レンズ３００でも例外ではないが、図２５に示すグラフによれば、撮像レンズ３００は、像の周辺に向かっても急激な光量の低下が見られず、像の周辺においても高い周辺光量比を確保することができているため、良好な光量比特性であると判断できる。

なお、撮像レンズ３００は、撮像レンズ１の中でも特に、画角が広く、水平画角が約５５度であり、歪曲がやや大きく、像の周辺における光学特性が優れている設計であると解釈することができる。

すなわち、撮像レンズ２００および３００はいずれも、Ｈ（水平）方向の画角が約５５度と、撮像レンズ１００におけるＨ（水平）方向の画角（約５２度）よりも広い構成である。

こうした構成において、両撮像レンズ２００および３００の光学特性を比較すると、撮像レンズ２００の歪曲特性（図１５（ｂ）参照）は、撮像レンズ３００の歪曲特性（図２２（ｂ）参照）よりも小さく、良好である。一方、撮像レンズ２００の像高ｈ１．０近傍における各種光学特性（例えば、図１３参照）は、撮像レンズ３００の同各種光学特性（例えば、図２０参照）よりも劣っている。

〔撮像レンズ４００の光学特性〕
図２６は、撮像レンズ４００の、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）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２７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（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図２８は、撮像レンズ４００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２９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、それぞれ示している。

図３０は、撮像レンズ４００の球面収差の特性を示すグラフである。

図３１は、撮像レンズ４００の色収差の特性を示すグラフである。

図３２は、撮像レンズ４００における周辺光量比の特性を示すグラフである。

図２６に示すとおり、撮像レンズ４００は、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有しており、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２７に示すとおり、撮像レンズ４００は、０ｍｍのフォーカスシフト位置に該当する像面Ｓ１１（図４参照）において、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高でも、タンジェンシャル像面およびサジタル像面共に、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有しており、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２８に示すとおり、撮像レンズ４００は、「ナイキスト周波数」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２８５に関して、像高ｈ０．７（１．５８８ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっており、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ２８６に関して、像高ｈ０．２５（０．５６７０ｍｍ）以上でのＭＴＦが若干低くなっている。

一方、撮像レンズ４００は、「ナイキスト周波数／４」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２８１、および、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ２８２に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。同様に、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２８３、および、同空間周波数のタンジェンシャル像面のＭＴＦを示すグラフ２８４に関して、像高ｈ０〜像高ｈ１．０（２．２６８ｍｍ）のどの像高でも、０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。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２９（ａ）および（ｂ）、図３０、ならびに、図３１に示すグラフにおいて、縦軸は像高を、横軸は、光軸Ｌａに対する法線方向への各波長の光線のズレを、それぞれ示している。また、図３１に示すグラフにおいて、符号ＡＩＲＹで示された、両サイドに存在する２つの曲線はいずれも、回折限界を示している。

図２９（ａ）および（ｂ）、ならびに、図３０に示す各グラフによれば、いずれも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分かる。

図３１に示すグラフによれば、撮像レンズ４００は、回折限界近くにて、色収差の特性が劣化している。

図３２に示すグラフにおいて、縦軸は光軸Ｌａ上（像高ｈ０）の光量に対する該当像高での光量の比を、横軸は該当像高を、それぞれ示している。

像の周辺に向かう（像高の値が高くなる）程に、周辺光量比ひいては光量が低下すること自体は、撮像レンズ４００でも例外ではないが、図３２に示すグラフによれば、撮像レンズ４００は、像の周辺に向かっても急激な光量の低下が見られず、像の周辺においても高い周辺光量比を確保することができているため、良好な光量比特性であると判断できる。

なお、撮像レンズ４００は、撮像レンズ１の中でも特に、画角が狭く、水平画角が約４８度である設計であると解釈することができる。

〔撮像レンズ１の各々の設計データ〕
図３３は、撮像レンズ１００の設計データを示した表である。

図３４は、撮像レンズ２００の設計データを示した表である。

図３５は、撮像レンズ３００の設計データを示した表である。

図３６は、撮像レンズ４００の設計データを示した表である。

図３７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Ｓ１１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、該撮像モジュールの仕様の一例を示した表である。

図３８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のそれぞれにおける、ｆ１／ｆ、ｆ２／ｆ、ｆ３／ｆ、ｆ４／ｆ、および、ν１−ν２の各値を示した表である。

図３９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のそれぞれにおける、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３、および、第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４の各値を示した表である。

図３３〜図３７の各データを測定するにあたって、センサとしては、５Ｍクラスであり、サイズが１／４型であり、画素のサイズ（画素ピッチ）が１．４μｍであり、Ｄ（対角）のサイズが４．５３６ｍｍであり、Ｈ（水平）のサイズが３．６２９ｍｍであり、Ｖ（垂直）のサイズが２．７２２ｍｍであるものを適用した。

また、図３７および図３８の各データを得るために、物体距離が無限遠であると仮定すると共に、図示しないシミュレーション光源として、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３３〜図３６の項目「要素」において、「Ｌ１」と表記された行には第１レンズＬ１に関する設計データを、「Ｌ２」と表記された行には第２レンズＬ２に関する設計データを、「Ｌ３」と表記された行には第３レンズＬ３に関する設計データを、「Ｌ４」と表記された行には第４レンズＬ４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Ｓ１１に配置された上記センサに関する設計データを、それぞれ示している。

図３３〜図３６の項目「材料」において、「Ｎｄ」と表記された列には、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、および、カバーガラスＣＧのｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示している。図３３〜図３６の項目「材料」において、「νｄ」と表記された列には、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、および、カバーガラスＣＧのｄ線に対するアッベ数を示している。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、第１レンズＬ１のアッベ数ν１（５６）−第２レンズＬ２のアッベ数ν２（２６）が、２０を超える３０であるため、好ましい。

図３３〜図３６の項目「面」における「Ｓ１」〜「Ｓ１１」は、各々、面Ｓ１〜面Ｓ１０、および、像面Ｓ１１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。

図３３〜図３６の項目「曲率」は、面Ｓ１〜面Ｓ１０、および、像面Ｓ１１の曲率をそれぞれ示している。

図３３〜図３６の項目「中心厚」は、対応する面の中心から、像面Ｓ１１側に向かって次の面の中心までの、光軸Ｌａ方向（図１〜図４のＺ方向参照）の距離を示している。

図３３〜図３６の項目「有効半径」は、面Ｓ１〜面Ｓ８の各有効半径、すなわち、光束の範囲を規制可能な円領域の半径を示している。

図３３〜図３６の項目「非球面係数」は、面Ｓ１〜面Ｓ１０、および、像面Ｓ１１のそれぞれの、非球面を構成する非球面式（６）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（６）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。

図３３〜図３６の各々の各値「（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「７．１８Ｅ−０１」は「７．１８×１０^−１」すなわち、０．７１８を示しているものとする。

図３３〜図３６の項目「非球面係数」から明らかであるとおり、本実施の形態において、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および、第４レンズＬ４はいずれも、その両面に対して一定の非球面係数が付与されており、これにより、面Ｓ１〜面Ｓ８は、全てが非球面形状となっている。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および、第４レンズＬ４全ての両面が非球面形状である撮像レンズ１は、諸収差をより良好に補正することが容易となり、好ましい構成であると言える。

なお、撮像レンズ１において、諸収差をより良好に補正する、という観点から、少なくとも、面Ｓ６、面Ｓ７、および、面Ｓ８に関しては、非球面形状である必要がある。さらに、
面Ｓ１、面Ｓ２、面Ｓ４、および、面Ｓ５
および／または
面Ｓ３
は、非球面形状であるのが好ましい。

図３７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、３．５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。

図３７の項目「焦点距離ｆ」には、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それぞれの（レンズ系全体の）焦点距離ｆを、単位：ｍｍで示している。

図３７の項目「画角」には、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それぞれの画角、すなわち、対応する撮像レンズ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。

図３７の項目「周辺光量比」には、図１１、図１８、図２５、および、図３２にそれぞれ示した、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の周辺光量比のうち、像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０のそれぞれにおける各周辺光量比（像高ｈ０での光量に対する、光量の割合）を、具体的な数値で示している。撮像レンズ１はいずれも、像高ｈ１．０において、像高ｈ０の５０％前後という高い光量が得られるものである。

図３７の項目「主光線入射角」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１００、撮像レンズ２００、撮像レンズ３００、および、撮像レンズ４００それぞれの主光線角度（Chief Ray Angle：ＣＲＡ）を示している。

図３７の項目「光学全長」には、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それぞれにおける、開口絞り２が光を絞る部分から像面Ｓ１１まで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。

図３７の項目「ＣＧ厚み」には、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それぞれにおける、光軸方向におけるカバーガラスＣＧの厚みを示している。

図３８から明らかであるとおり、撮像レンズ１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はいずれも、上述した数式（１）〜（５）を全て満足するように構成されたものである。

図３９において、「Ｌ１（ｆ１）」と表記された行には、対応する撮像レンズ１の第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１を、「Ｌ２（ｆ２）」と表記された行には、対応する撮像レンズ１の第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２を、「Ｌ３（ｆ３）」と表記された行には、対応する撮像レンズ１の第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３を、「Ｌ４（ｆ４）」と表記された行には、対応する撮像レンズ１の第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４を、それぞれ示した。

〔撮像モジュール〕
本発明の撮像モジュールは、撮像レンズ１と、撮像レンズ１が形成した像を、光信号として受光する固体撮像素子と、を備えるものである。固体撮像素子は、撮像レンズ１の像面Ｓ１１（図１〜図４参照）に配置されるものであり、例えば、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサが挙げられる。

上記撮像モジュールは、撮像レンズ１と同様の効果が得られるため、解像力が高く、かつコンパクトなカメラモジュールを実現することができる。

また、上記撮像モジュールは、固体撮像素子の画素数は、３メガピクセル以上であるのが好ましく、これにより、撮像レンズ１の高い解像力を活かした、撮像モジュールを実現することができる。特に、上記撮像モジュールは、固体撮像素子の画素数が、５メガピクセルであるのが好ましい。

また、上記撮像モジュールは、固体撮像素子の画素のサイズは、２．５μｍ未満であるのが好ましく、これにより、撮像レンズ１の高い解像力を活かした、撮像モジュールを実現することができる。特に、上記撮像モジュールは、固体撮像素子の画素のサイズが、１．４μｍであるのが好ましい。

上記撮像モジュールに係る技術は、従来一般的な撮像モジュールに適用可能である他、ウエハレベルレンズプロセスによって製造可能な撮像モジュールへの適用が期待できる。

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、例えばアレイ金型を用いて、その同一面上に第１レンズＬ１を複数、成形または造形することで、第１レンズＬ１を複数備えた第１レンズアレイを作製する。第２レンズＬ２を複数備えた第２レンズアレイ、第３レンズＬ３を複数備えた第３レンズアレイ、および、第４レンズＬ４を複数備えた第４レンズアレイについても、同様の要領で作製する。さらに、同一面上にセンサを複数備えたセンサアレイを用意する。そして、各第１レンズＬ１と、各第２レンズＬ２と、各第３レンズＬ３と、各第４レンズＬ４と、各センサとが、１対１に対応して対向配置されるように、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ、第３レンズアレイ、および、第４レンズアレイを貼り合わせ、それに、必要に応じてカバーガラスＣＧを介して、センサアレイを搭載すると共に、開口絞り２を取り付ける。対向配置された、開口絞り２、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、および、センサの一組み合わせを単位として分割することにより、撮像モジュール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。

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可能である。

１、１００、２００、３００、および４００撮像レンズ
２開口絞り
３物体
Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズ
Ｌ４第４レンズ
Ｓ１第１レンズにおける物体側に向けた面
Ｓ２第１レンズにおける像面側に向けた面
Ｓ３第２レンズにおける物体側に向けた面
Ｓ４第２レンズにおける像面側に向けた面
Ｓ５第３レンズにおける物体側に向けた面
Ｓ６第３レンズにおける像面側に向けた面
Ｓ７第４レンズにおける物体側に向けた面
Ｓ８第４レンズにおける像面側に向けた面
Ｓ１１像面
ｃ８中央部分
ｐ８周辺部分

Claims

レンズが４枚であり、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、該レンズの１枚であり正の屈折力を有する第１レンズ、該レンズの別の１枚であり負の屈折力を有する第２レンズ、該レンズのさらに別の１枚であり正の屈折力を有する第３レンズ、および、該レンズの残りの１枚であり負の屈折力を有する第４レンズからなり、
上記第２レンズは、像面側に向けた面が凹形状であり、
上記第３レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、
上記第４レンズは、物体側に向けた面が凹形状であり、かつ、像面側に向けた面の中央部分が凹形状であると共に該中央部分の周辺部分が凸形状である撮像レンズであって、
上記第３レンズは、像面側に向けた面が非球面であり、
上記第４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、
数式（１）〜（５）
０．５１＜ｆ１／ｆ ≦０．５８・・・（１）
−１．０４≦ ｆ２／ｆ＜−０．９７・・・（２）
ν１−ν２＞２０・・・（３）
１．７４≦ ｆ３／ｆ＜１．８９・・・（４）
−０．９＜ｆ４／ｆ ≦−０．７５・・・（５）
但し、
ｆ：撮像レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
を満足するように構成されていることを特徴とする撮像レンズ。
上記第１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、
上記第２レンズは、像面側に向けた面が非球面であり、
上記第３レンズは、物体側に向けた面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
上記第２レンズは、物体側に向けた面が非球面であ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。
上記第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、および第４レンズはいずれも、プラスチックから成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。
Ｆナンバーは、３．５未満であ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１〜５のいずれか１項に記載の撮像レンズと、
上記撮像レンズが形成した像を、光信号として受光する固体撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像モジュール。
上記固体撮像素子の画素数は、３メガピクセル以上であることを特徴とする請求項６に記載の撮像モジュール。
上記固体撮像素子の画素のサイズは、２．５μｍ未満であることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像モジュール。