JP5562755B2 - 撮像レンズおよび撮像モジュール - Google Patents

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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。特に、本発明は、固体撮像素子を用いた撮像モジュール、およびこの撮像モジュールへの適用に都合のよい撮像レンズに関する発明である。
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)等の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、近年、情報携帯端末および携帯電話機等の携帯端末は、急速に普及している。これらの携帯端末に搭載される撮像モジュールは、高解像力であることと共に、小型かつ低背であることが要求されている。
小型かつ低背であることに対する上記要求を満足するための技術として、上記撮像モジュールが備える撮像レンズの小型化および低背化を図る技術が注目されている。該技術の一例として、特許文献1〜4には、それぞれ以下の構成を有する撮像レンズが開示されている。
特許文献1〜4に開示されている撮像レンズはいずれも、物体(被写体)側から像面(結像面)側へと向かって順に、開口絞り、第1レンズ、および第2レンズを備えている。
上記第1レンズは、物体側の面が凸であり、正の屈折力を有するメニスカスレンズである。上記第2レンズは、物体側の面または両面が凹である。撮像レンズのこうした構造は、2枚という少ないレンズ枚数の撮像レンズにおいて、鮮明な像を形成するという観点において、優れている。
そして、特許文献1に開示されている撮像レンズでは、以下の数式(A)が、コンパクトな撮像レンズにおいて、良好な収差特性を得るための条件を示しており、以下の数式(B)が、コンパクトな撮像レンズにおいて、良好な球面収差特性を得るための条件を示している。
0.6< f1/f <1.0 ・・・(A)
1.8< (Nd1−1)f/R1 <2.5 ・・・(B)
特許文献2に開示されている撮像レンズでは、以下の数式(C)および(D)が、撮像レンズの光軸外での色収差を良好に補正するための条件を示しており、以下の数式(E)が、小型の撮像レンズにおいて、像面湾曲等の各種収差を良好に補正するための条件を示している。
0.8< Vd1/Vd2 <1.2 ・・・(C)
50<Vd1 ・・・(D)
1.9< d1/d12 <2.8 ・・・(E)
特許文献3に開示されている撮像レンズでは、以下の数式(F)および(G)が、特許文献4に開示されている撮像レンズでは、以下の数式(H)が、それぞれ、小型の撮像レンズにおいて、収差を良好に補正するための条件を示している。
−2.5< f2/f1 <−0.8 ・・・(F)
0.8< Vd1/Vd2 <1.2 ・・・(G)
0.05≦ R1/R2 ≦0.29 ・・・(H)
ここで、上記の数式(A)〜(H)に関する、数値の定義は、以下のとおりである。
f1は、第1レンズの焦点距離である。fは、撮像レンズの焦点距離である。Nd1は、第1レンズの屈折率である。R1は、第1レンズの物体側面の曲率半径である。Vd1は、第1レンズのアッベ数である。Vd2は、第2レンズのアッベ数である。d1は、第1レンズの中心厚みである。d12は、第1レンズの像側面から第2レンズの物体側面までの距離である。f2は、第2レンズの焦点距離である。R2は、第1レンズの像側面の曲率半径である。
特開2006‐178026号公報(2006年 7月 6日公開) 特開2008‐309999号公報(2008年12月25日公開) 特開2009‐251516号公報(2009年10月29日公開) 特開2010‐060887号公報(2010年 3月18日公開)
小型のセンサ(撮像素子)と組み合わせる場合、特許文献1に開示されている撮像レンズでは、第1レンズおよび/または第2レンズの中心厚みを大きくする必要がある。このため、この場合、特許文献1に開示されている撮像レンズにおいて、上記数式(B)を満足するか否かが、同撮像レンズの全長に対して与える影響は小さい。
ここで、特許文献1に開示されている撮像レンズにおいて、小型化および低背化を図るために、第1レンズおよび/または第2レンズの中心厚みを小さくした場合、薄くしたレンズの両面における相対位置のズレであって、光軸に対する法線方向における位置ズレ(平行偏芯)に対する、同撮像レンズの各種光学特性の感度(該位置ズレに依存した、光学特性の変動の度合)は大きくなる。これにより、同撮像レンズでは、製造公差の範囲が狭くなるため、製造が難しくなる。
従って、特許文献1に開示されている撮像レンズは、十分な小型化および低背化が困難であるという問題が発生する。
特許文献2に開示されている撮像レンズは、上記数式(D)により、第1レンズの材料のアッベ数が規定されたものである。アッベ数が大きい、換言すれば、色分散が小さくされたレンズは、色収差を抑えるのに有利であるが、適用できる材料が限定されるため、撮像レンズの製造に適用可能なプロセスを限定する虞がある。ここで、2枚のレンズで構成される簡易構造の撮像レンズにおいては、第1レンズおよび/または第2レンズの材料の色分散に起因して、光軸上にて色収差が多少生じていたとしても、この色収差が同撮像レンズの解像力に関して重大な問題とならない場合が多い。以上のことから、特許文献2に開示されている撮像レンズは、上記数式(D)を満足することにより、適用可能な製造プロセスが限定されるため、製造が難しくなったり、製造コストが高くなったりする虞がある。
さらに、特許文献2において、上記数式(E)に関しては、その下限を下回ると、撮像レンズの像面湾曲の補正が困難であるとされている。しかしながら、上記数式(E)を満足させることにより、撮像レンズを低背化すると共に第1レンズを薄くする場合、同撮像レンズは、第1レンズと第2レンズとの間隔が極端に短くなる。これにより、特許文献2に開示されている撮像レンズは、第1レンズと第2レンズとの間に遮光部材を導入した構造、または、光軸方向に突出するコバを第1レンズおよび/または第2レンズに一体成形した構造等を適用することが困難となる。さらに、第1レンズと第2レンズとの間隔をある程度広く確保しておかないと、撮像レンズでは、十分な像のサイズを得ることが困難になる。なお、コバは、レンズにおける有効口径の外周部分に該当する部位であり、該レンズに対して適切な非球面特性を付与するために必要なものである。
従って、特許文献2に開示されている撮像レンズは、遮光部材またはコバを設けることによって、光学特性をさらに良好にすること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、上記数式(F)により、第1レンズの焦点距離と、第2レンズの焦点距離との比の最適な範囲が規定されたものである。しかしながら、特許文献3に開示されている撮像レンズの基本的な形状においては、上記数式(F)により、第2レンズの、中心付近と周辺部分とでの屈折力の差を大きくすることが困難であるため、広い画角の撮像レンズにおいて、像面湾曲の補正が困難になるという問題が発生する。
特許文献4に開示されている撮像レンズは、上記数式(H)により、第1レンズの物体側面の曲率半径と、第1レンズの像側面の曲率半径との比が規定されたものである。上記数式(H)を満足した場合、同撮像レンズは、第1レンズの像側面における負の屈折力が制限され、有効像円の所望のサイズを確保するために、第1レンズと第2レンズとの間隔を広くする必要が生じるため、小型化および低背化が困難にな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、広い画角の撮像レンズにおいて、小型かつ低背で良好な光学特性が得られる、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、正の屈折力を有する第1レンズ、および、負の屈折力を有する第2レンズを備えており、上記第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、上記第2レンズは、少なくとも物体側に向けた面が凹形状である撮像レンズであって、光学全長が最大像高の2倍未満であり、かつ、数式(1)および(2)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。
0.80< f1/f <0.94 ・・・(1)
−5.5< f2/f <−2.0 ・・・(2)
但し、
f:上記撮像レンズの焦点距離
f1:上記第1レンズの焦点距離
f2:上記第2レンズの焦点距離
である。
上記の構成によれば、光学全長が最大像高の2倍未満にまで低背化された撮像レンズにおいて、光軸上ならびに光軸外の諸収差を良好に補正することができるため、小型かつ低背で良好な光学特性を得ることができる。
一方、f1/fが0.80以下である場合、低背と広い画角との両立が困難となる。f1/fが0.94以上である場合、画角が広くなり過ぎて、像面湾曲および歪曲が大きくなり過ぎる。
また、f2/fが−5.5以下である場合、低背化が困難となる。f2/fが−2.0以上である場合、像面湾曲および歪曲の補正が困難となる。
以上のことから、本発明の撮像レンズは、上記数式(1)および(2)を満足するため、画角が広く、低背であり、かつ、特に像面湾曲および歪曲に関して良好な光学特性を得ることが可能なものである。
また、本発明の撮像レンズは、数式(3)および(4)をさらに満足するように構成されていることを特徴としている。
0.90< f1/f ・・・(3)
f2/f <−4.5 ・・・(4)
上記の構成によれば、撮像レンズの光軸方向における、像高に応じた結像位置のバラつきを抑制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2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間隔の空気換算長さは、0.55mm未満であることを特徴としている。
上記の構成によれば、広い画角の撮像レンズにおいて、像面湾曲および歪曲を十分に補正することができる。
また、本発明の撮像レンズは、Fナンバーは、3.2未満であることを特徴としている。
上記の構成によれば、撮像レンズが結像して形成した像を明るくすることができる。
また、本発明の撮像レンズは、上記第1レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下であり、上記第2レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下であることを特徴としている。
上記の構成によれば、第1レンズおよび第2レンズのそれぞれを構成することが可能な材料の種類を多くすることができる。
また、上記の構成によれば、材料次第では、撮像レンズを簡単に製造することが可能となる、また、撮像レンズの製造コストの低減を図ることが可能となる。
例えば、45以上かつ50以下のアッベ数を有するレンズの材料としては、一般的なプラスチックを使用することが可能である。プラスチックによって構成される第1レンズおよび第2レンズを用いた撮像レンズは、一般的な射出成形による製造以外にも、ウエハレベルレンズプロセスと呼ばれる製造プロセスを適用することが可能であり、ウエハレベルレンズプロセスによって短時間での大量生産が可能となり、製造コストを低減することが可能となる。また、リフローを施すことが可能な撮像レンズを製造することも可能となる。
また、本発明の撮像モジュールは、本発明の撮像レンズと、上記撮像レンズを通過した光を受光する固体撮像素子とを備え、上記固体撮像素子の画素のピッチは、2.5μm以下であり、上記固体撮像素子の画素数は、30万画素以上であることを特徴としている。
上記の構成によれば、画角が広く、小型かつ低背で良好な光学特性を有する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、パーソナルコンピュータまたは携帯端末(携帯機器)に対して、接続または搭載される、小型の撮像機器として好適なものである。
以上のとおり、本発明の撮像レンズは、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有する第1レンズ、および、負の屈折力を有する第2レンズを備えており、上記第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、上記第2レンズは、少なくとも物体側に向けた面が凹形状である撮像レンズであって、光学全長が最大像高の2倍未満であり、かつ、数式(1)および(2)
0.80< f1/f <0.94 ・・・(1)
−5.5< f2/f <−2.0 ・・・(2)
但し、
f:上記撮像レンズの焦点距離
f1:上記第1レンズの焦点距離
f2:上記第2レンズの焦点距離
を満足するように構成され、
数式(3)および(4)
0.90< f1/f ・・・(3)
f2/f <−4.5 ・・・(4)をさらに満足するように構成されている。
また、本発明の撮像レンズは、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有する第1レンズ、および、負の屈折力を有する第2レンズを備えており、上記第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、上記第2レンズは、少なくとも物体側に向けた面が凹形状である撮像レンズであって、光学全長が最大像高の2倍未満であり、かつ、数式(1)および(2)
0.80< f1/f <0.94 ・・・(1)
−5.5< f2/f <−2.0 ・・・(2)
但し、
f:上記撮像レンズの焦点距離
f1:上記第1レンズの焦点距離
f2:上記第2レンズの焦点距離
を満足するように構成され、上記第1レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下であり、上記第2レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下である。
従って、本発明は、広い画角の撮像レンズにおいて、小型かつ低背で良好な光学特性が得られるという効果を奏する。
本発明の、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、実施の形態に係る別の撮像レンズの構成を示す断面図である。 本発明の、実施の形態に係るさらに別の撮像レンズの構成を示す断面図である。 本発明の、実施の形態に係る他の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)‐像高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‐空間周波数特性を示すグラフである。 図8(a)は、図1に示す撮像レンズの、像高‐像面湾曲の特性を示すグラフであり、図8(b)は、同撮像レンズの、像高‐歪曲の特性を示すグラフである。 図1に示す撮像レンズの、光量比‐像高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、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13(a)は、図2に示す撮像レンズの、像高‐像面湾曲の特性を示すグラフであり、図13(b)は、同撮像レンズの、像高‐歪曲の特性を示すグラフである。 図2に示す撮像レンズの、光量比‐像高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、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18(a)は、図3に示す撮像レンズの、像高‐像面湾曲の特性を示すグラフであり、図18(b)は、同撮像レンズの、像高‐歪曲の特性を示すグラフである。 図3に示す撮像レンズの、光量比‐像高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、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23(a)は、図4に示す撮像レンズの、像高‐像面湾曲の特性を示すグラフであり、図23(b)は、同撮像レンズの、像高‐歪曲の特性を示すグラフである。 図4に示す撮像レンズの、光量比‐像高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構成した、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、光学全長と、対角方向の画角との関係を示すグラフである。 図1〜図4に示す各撮像レンズにおける、テレビディストーションと、対角方向の画角との関係を示すグラフである。 図1〜図4に示す各撮像レンズにおける、像高h0に対する像高h1.0の光量比と、対角方向の画角との関係を示すグラフである。 図1〜図4に示す各撮像レンズにおける、フォーカスピークのシフトと、対角方向の画角との関係を示すグラフである。 図1〜図4に示す各撮像レンズにおける、フォーカスピークのシフトと、f1/fの数値との関係を示すグラフである。 図1〜図4に示す各撮像レンズにおける、フォーカスピークのシフトと、f2/fの数値との関係を示すグラフである。 本発明の撮像モジュールの構成を示す正面図である。
本発明を実施するための形態について、図1〜図36を参照して説明する。
〔実施の形態〕
本実施の形態では、その断面を図1に示した撮像レンズ100、その断面を図2に示した撮像レンズ200、その断面を図3に示した撮像レンズ300、および、その断面を図4に示した撮像レンズ400という、4種類の撮像レンズについて、説明を行う。また、以下「撮像レンズ1」との表記は、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の総称であるものとする。
(撮像レンズ1の基本構成)
撮像レンズ1の基本構成を示す図1〜図4の断面図はいずれも、具体的に、撮像レンズ1の光軸Laの延伸方向であるZ(紙面左右)方向、ならびに、光軸Laに対する法線方向のうちの1方向であるY(紙面上下)方向から成る断面を示している。Z方向とY方向とは、互いに垂直である。Z方向およびY方向の両方に対して垂直である方向は、X(紙面に対して垂直な)方向としている。
加えて、Z方向は、撮像レンズ1に関して物体3側(物体側)から像面S9側(像面側)へと向かう方向、ならびに、撮像レンズ1に関して像面S9側から物体3側へと向かう方向を示している。
撮像レンズ1は、物体3側から像面S9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、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の有効口径の周りを取り囲むように設けられている。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および第2レンズL2を適切に通過することを可能とするために、撮像レンズ1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が撮影(撮像)の対象とする被写体である。便宜上、物体3は、撮像レンズ1と非常に近接しているように図示されているが、実際の物体3は、撮像レンズ1から数100mm以上離れている場合もあり得る。
第1レンズL1は、正の屈折力を有する周知のメニスカスレンズである。第1レンズL1は、物体3側に向けた面S1がメニスカスレンズの凸面となっている。一方、第1レンズL1は、像面S9側に向けた面(像側面)S2がメニスカスレンズの凹面となっている。
ここで、厳密に言えば、開口絞り2は、第1レンズL1の面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の代表的な位置よりも物体3側となるような配置であれば十分である。
レンズにおける「凹形状」および「凹面」はいずれも、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。レンズにおける「凸形状」および「凸面」はいずれも、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2レンズL2は、負の屈折力を有するレンズである。第2レンズL2は、物体3側に向けた面(物体側面)S3が凹形状である。
なお、撮像レンズ1では、最低限、面S3が凹形状である構成が必須である。一方、第2レンズL2における像面S9側に向けた面(像側面)S4が凹形状である構成は、撮像レンズ1の小型化において、像面位置のばらつきおよび歪曲の補正のためには必要な構成となる場合がある。図1〜図4に示す撮像レンズ1の面S4は、製造バラつき等に応じて、凹形状となる場合も略平坦の形状となる場合もある。
カバーガラスCGは、第2レンズL2と像面S9との間に設けられている。カバーガラスCGは、像面S9に対して被覆されることで、物理的ダメージ等から像面S9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)S7と、像面S9側に向けた面(像側面)S8とを有している。
像面S9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S9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。
撮像レンズ1の上記構成は、2枚という少ないレンズ枚数の撮像レンズにおいて、鮮明な像を形成するという観点において、優れている。
さらに、撮像レンズ1は、光学全長が最大像高の2倍未満であり、かつ、数式(1)および(2)を満足するように構成されている。
0.80< f1/f <0.94 ・・・(1)
−5.5< f2/f <−2.0 ・・・(2)
但し、
f:撮像レンズ1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
である。
ここで、撮像レンズ1の光学全長は、撮像レンズ1の光学特性に対して何らかの影響を与える撮像レンズ1の全構成要素の、光軸Laの方向(ここでは、Z方向)における寸法の総計を意味しており、単位はmm(ミリメートル)とする。具体的に、撮像レンズ1の光学全長は、開口絞り2が光を絞る部分から像面S9までの距離である。
また、撮像レンズ1の最大像高は、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うち、撮像として用いる像の丈のとり得る最大値を意味している。すなわち、撮像レンズ1の最大像高は、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、光軸Laの法線方向(例えば、Y方向)における、撮像として用いる像の寸法として考えられる最大の値を意味している。撮像レンズ1の最大像高の単位は、mmとする。
また、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。
撮像レンズ1は、光学全長が最大像高の2倍未満にまで低背化された撮像レンズにおいて、光軸La上ならびに光軸La上以外の諸収差が良好に補正されたものであり、小型かつ低背で良好な光学特性が得られるものである。
一方、f1/fが0.80以下である場合、撮像レンズでは、低背と広い画角との両立が困難となる。f1/fが0.94以上である場合、撮像レンズでは、画角が広くなり過ぎて、像面湾曲および歪曲が大きくなり過ぎる。
また、f2/fが−5.5以下である場合、撮像レンズでは、低背化が困難となる。f2/fが−2.0以上である場合、撮像レンズでは、像面湾曲および歪曲の補正が困難となる。
以上のことから、撮像レンズ1は、数式(1)および(2)を満足するため、画角が広く、低背であり、かつ、特に像面湾曲および歪曲に関して良好な光学特性を得ることが可能なものである。
また、撮像レンズ1は、数式(3)および(4)をさらに満足するように構成されているのが好ましい。
0.90< f1/f ・・・(3)
f2/f <−4.5 ・・・(4)
数式(3)および(4)をさらに満足する場合、撮像レンズ1は、Z方向における、像高に応じた結像位置のバラつきを抑制することが可能となる。
なお、撮像レンズ1において、光学全長が最大像高の2倍未満であることは、光学全長をTaとし、最大像高をYaとすると、以下の数式(5)のように表現することもできる。
Ta/Ya <2.0 ・・・(5)
また、第2レンズL2から像面S9までの間隔d3の空気換算長さは、0.55mm未満であるのが好ましい。これにより、広い画角の撮像レンズ1において、像面湾曲および歪曲を十分に補正することができる。
具体的に、間隔d3は、第2レンズL2の面S4の中心s4から、像面S9までの間隔(最短距離)の空気換算長さである。
ここで、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。
また、撮像レンズ1のFナンバーは、3.2未満であるのが好ましく、これにより、撮像レンズ1が結像して形成した像を明るくすることができる。なお、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。
また、撮像レンズ1は、第1レンズL1のアッベ数、および、第2レンズL2のアッベ数が共に、45以上かつ50以下であるのが好ましい。
これにより、第1レンズL1および第2レンズL2のそれぞれを構成することが可能な材料の種類を多くすることができる。
また、新たに選択する材料次第では、撮像レンズ1を簡単に製造することが可能となる、また、撮像レンズ1の製造コストの低減を図ることが可能となる。
例えば、45以上かつ50以下のアッベ数を有するレンズの材料としては、一般的なプラスチックを使用することが可能である。プラスチックによって構成される第1レンズL1および第2レンズL2を用いた撮像レンズ1は、一般的な射出成形による製造以外にも、ウエハレベルレンズプロセスと呼ばれる製造プロセスを適用することが可能であり、ウエハレベルレンズプロセスによって短時間での大量生産が可能となり、製造コストを低減することが可能となる。また、リフローを施すことが可能な撮像レンズ1を製造することも可能となる。
なお、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、および、第2レンズアレイを貼り合わせ、それに、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、カバーガラスCG、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。センサの搭載に関する工程を省略すれば、撮像レンズにおいても同様の効果を得ることができる。
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、横軸に示した像高(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7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8(a)は、撮像レンズ100の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した像面湾曲(単位:mm)の関係を示すグラフであり、図8(b)は、撮像レンズ100の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した歪曲(単位:%)の関係を示すグラフである。
図9は、撮像レンズ100の、縦軸に示した光量比(1.0に対する割合)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。
なお、本実施の形態に示す像高を、最大像高に対する割合で表現している場合があり、この場合、該像高の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。
0mm=像高h0(像の中心)
0.1285mm=像高h0.1(像の中心から、最大像高の1割に該当する高さ)
0.257mm=像高h0.2(像の中心から、最大像高の2割に該当する高さ)
0.514mm=像高h0.4(像の中心から、最大像高の4割に該当する高さ)
0.771mm=像高h0.6(像の中心から、最大像高の6割に該当する高さ)
1.028mm=像高h0.8(像の中心から、最大像高の8割に該当する高さ)
1.285mm=像高h1.0(最大像高)
図5、さらには後述する図10、図15、および図20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〜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。
図6、さらには後述する図11、図16、および図21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12、図17、および図22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。
なお、上記ナイキスト周波数は、撮像レンズ1を通過した光を受光するセンサ(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、該センサの画素の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/(上記センサの画素のピッチ)/2
により算出される。
また、撮像レンズ1の各光学特性を得るために、物体距離が350mm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
なお、MTF(Modulation Transfer Function:変調伝達関数)とは、像面を光軸方向に移動させていったときの、像面に形成される像のコントラスト変化を示す指標である。このMTFが大きいほど、像面に形成された像が、高い解像力により結像されていると判断することができる。以下では、MTFが0.2以上である場合を、高い解像力とみなす。
図5に関して、グラフ51は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ52は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。グラフ53は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ54は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。撮像レンズ100は、グラフ51〜53については、像高h0〜像高h1.0のどの像高でも、高い解像力となっている。
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S9(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、高い解像力を有しており、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によれば、撮像レンズ100は、空間周波数がおよそ115lp/mm以下の場合、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、高い解像力が得られるものであると言える。空間周波数がおよそ115lp/mmを超えると、概して、大きい像高(すなわち、像の周辺)から順に、かつ、タンジェンシャル像面から順に、解像力が低くなる。
図8(a)および(b)によれば、撮像レンズ100は、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、良好な光学特性を有していることが分かる。
図9によれば、撮像レンズ100では、像高が大きくなるほどに、像高h0に対する光量比は小さくなり、像高h1.0での光量は、像高h0での光量の5割程度となっている。
(撮像レンズ200の光学特性)
図10は、撮像レンズ200の、縦軸に示したMTF(単位:無)と、横軸に示した像高(単位:mm)との関係を示すグラフである。
図11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(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(a)は、撮像レンズ200の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した像面湾曲(単位:mm)の関係を示すグラフであり、図13(b)は、撮像レンズ200の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した歪曲(単位:%)の関係を示すグラフである。
図14は、撮像レンズ200の、縦軸に示した光量比(1.0に対する割合)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10に関して、グラフ101は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ102は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。グラフ103は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ104は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。撮像レンズ200は、グラフ101および102については、像高h0〜像高h1.0のどの像高でも、高い解像力となっている。グラフ103については、0.8mm〜0.9mm近辺の像高部分にて、MTFが0.2を僅かに下回っている部分が存在しているが、撮像レンズ200の解像力に際して、この程度の下回りが大きな問題になることはない。
図11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S9(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、高い解像力を有しており、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12によれば、撮像レンズ200は、空間周波数がおよそ105lp/mm以下の場合、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、高い解像力が得られるものであると言える。空間周波数がおよそ105lp/mmを超えると、概して、大きい像高(すなわち、像の周辺)から順に、かつ、タンジェンシャル像面から順に、解像力が低くなる。
図13(a)および(b)によれば、撮像レンズ200は、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、良好な光学特性を有していることが分かる。
図14によれば、撮像レンズ200では、像高が大きくなるほどに、像高h0に対する光量比は小さくなり、像高h1.0での光量は、像高h0での光量の4〜5割程度となっている。
(撮像レンズ300の光学特性)
図15は、撮像レンズ300の、縦軸に示したMTF(単位:無)と、横軸に示した像高(単位:mm)との関係を示すグラフである。
図16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(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17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18(a)は、撮像レンズ300の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した像面湾曲(単位:mm)の関係を示すグラフであり、図18(b)は、撮像レンズ300の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した歪曲(単位:%)の関係を示すグラフである。
図19は、撮像レンズ300の、縦軸に示した光量比(1.0に対する割合)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に関して、グラフ151は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ152は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。グラフ153は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ154は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。撮像レンズ300は、グラフ151〜154の全てについて、像高h0〜像高h1.0のどの像高でも、高い解像力となっている。
図16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S9(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、高い解像力を有しており、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17によれば、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、高い解像力が得られるものであると言える。
図18(a)および(b)によれば、撮像レンズ300は、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、良好な光学特性を有していることが分かる。
図19によれば、撮像レンズ300では、像高が大きくなるほどに、像高h0に対する光量比は小さくなり、像高h1.0での光量は、像高h0での光量の4割程度となっている。
(撮像レンズ400の光学特性)
図20は、撮像レンズ400の、縦軸に示したMTF(単位:無)と、横軸に示した像高(単位:mm)との関係を示すグラフである。
図21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(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22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23(a)は、撮像レンズ400の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した像面湾曲(単位:mm)の関係を示すグラフであり、図23(b)は、撮像レンズ400の、縦軸に示した像高に応じた、横軸に示した歪曲(単位:%)の関係を示すグラフである。
図24は、撮像レンズ400の、縦軸に示した光量比(1.0に対する割合)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20に関して、グラフ201は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ202は、空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。グラフ203は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、サジタル像面のMTF特性を示している。グラフ204は、空間周波数が「ナイキスト周波数/2」である場合の、タンジェンシャル像面のMTF特性を示している。撮像レンズ400は、グラフ201〜203については、像高h0〜像高h1.0のどの像高でも、高い解像力となっている。
図21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S9(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、高い解像力を有しており、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22によれば、撮像レンズ400は、空間周波数がおよそ105lp/mm以下の場合、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、高い解像力が得られるものであると言える。空間周波数がおよそ105lp/mmを超えると、概して、大きい像高(すなわち、像の周辺)から順に、かつ、タンジェンシャル像面から順に、解像力が低くなる。
図23(a)および(b)によれば、撮像レンズ400は、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、良好な光学特性を有していることが分かる。
図24によれば、撮像レンズ400では、像高が大きくなるほどに、像高h0に対する光量比は小さくなり、像高h1.0での光量は、像高h0での光量の3割程度となっている。
(撮像レンズ1の設計データ)
図25は、撮像レンズ100の設計データを示した表である。
図26は、撮像レンズ200の設計データを示した表である。
図27は、撮像レンズ300の設計データを示した表である。
図28は、撮像レンズ400の設計データを示した表である。
図25〜図28のそれぞれに示す各項目の定義は、以下のとおりである。
「構成」:撮像レンズの各構成要素。すなわち、「L1」は第1レンズL1を、「L2」は第2レンズL2を、「CG」はカバーガラスCGを、「像面」は像面S9を、それぞれ意味している。
「Nd(材料)」:撮像レンズの各構成要素の、d線(波長:587.6nm)に対する屈折率。
「νd(材料)」:撮像レンズの各構成要素の、d線に対するアッベ数。
「面」:撮像レンズの各構成要素の各面。すなわち、「S1」〜「S4」ならびに「S7」〜「S9」は、それぞれ、面S1〜面S4、面S7、面S8、および、像面S9(図1〜図4参照)を意味している。なお、「S1」は、開口絞り2が設けられている位置にさらに該当する。
「曲率」:面S1〜面S4の各レンズ面の曲率。単位はmm-1
「中心厚」:対応する面の中心から、像面S9側に向かって次の面の中心までの、光軸Laの方向(Z方向)の距離。単位はmm。
「有効半径」:面S1〜面S4の各レンズ面の有効半径、すなわち、光束の範囲を規制可能な円領域の半径。単位はmm。
「非球面係数」:面S1〜面S4の各レンズ面の、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)。なお、非球面式(6)において、Zは光軸方向(Z方向)の座標であり、xは光軸に対する法線方向(X方向)の座標であり、Rは曲率半径(対応する上記曲率の逆数)であり、Kはコーニック(円錐)係数である。
ここで、各撮像レンズ1、すなわち、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d線に対するアッベ数、ならびに、第2レンズL2のd線に対するアッベ数の両方が、46となっている。従って、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はいずれも、第1レンズL1のアッベ数、および、第2レンズL2のアッベ数が共に、45以上かつ50以下であると言える。
(撮像レンズ1の仕様)
図29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のそれぞれに対して、像面S9に固体撮像素子を配置して構成した、各撮像モジュールの仕様の一例を示した表である。
図29に示す各項目の定義は、以下のとおりである。
「Sensor」:上記固体撮像素子の特性であることを意味している。
「Resolution」:上記固体撮像素子の解像度、換言すれば、上記固体撮像素子の水平方向および垂直方向の画素数を示している。なお、図29の表において、「Diagonal」は対角方向を、「Horizontal」は水平方向を、「Vertical」は垂直方向を、それぞれ意味している。対角方向、水平方向、および、垂直方向は、互いに垂直となっている。
「Pixel pitch」:上記固体撮像素子の画素のピッチを示している。単位はμm。
「Size」:上記固体撮像素子の、対角方向、水平方向、および、垂直方向のサイズを示している。単位はmm。
「F number」:Fナンバーを示している。
「Focal length」:撮像レンズ1としての焦点距離を示している。単位はmm。
「Field of view」:対角方向、水平方向、および、垂直方向の画角を示している。単位はdeg(°)。
「Optical distortion」:像高h0.6、像高h0.8、および、像高h1.0のそれぞれにおける歪曲(光学歪)を示している。単位は%。
「TV distortion」:テレビディストーション(TV歪み)を示している。単位は%。
「Relative illumination」:像高h0.6、像高h0.8、および、像高h1.0のそれぞれにおける周辺光量比を示している。換言すれば、撮像レンズ100に関しては図9の光量比のうち、撮像レンズ200に関しては図14の光量比のうち、撮像レンズ300に関しては図19の光量比のうち、撮像レンズ400に関しては図24の光量比のうち、該当部分を、それぞれ数値で示している。単位は%。
「CRA(Chief Ray Angle)」:像高h0.6、像高h0.8、および、像高h1.0のそれぞれにおける主光線角度を示している。単位はdeg(°)。
「Optical length」:光学全長を示している。単位はmm。
「CG thickness」:カバーガラスCGの厚みを示している。単位はmm。
「Hyper focal distance」:過焦点距離、すなわち、被写界深度の最遠点が無限遠にまで拡がるように焦点合わせをした時の物体距離(レンズから被写体までの距離)を示している。単位はmm。
「Focus peak shift for h0 at Nyq./4」:空間周波数が「ナイキスト周波数/4」である場合の、像高h0.6(タンジェンシャル像面およびサジタル像面)、および、像高h0.8(タンジェンシャル像面およびサジタル像面)における、フォーカスピークのシフトを示している。すなわち、光軸方向において中心(像高h0)のコントラストが最良となる結像位置に対する、軸外光線のコントラストが最良となる結像位置の間隔を示している。フォーカスピークのシフトは、小さいほど好ましく、面間隔および偏芯等の製造誤差に対する許容値に影響する。プラスチックレンズの製造プロセスでは一般に、面間の軸ズレ、およびレンズ間の軸ズレが重要な製造誤差要因となり、これらに対してはタンジェンシャル像面のズレを補正することが重要となる。また、「tan.」の文字が添えられた項目がタンジェンシャル像面に対応し、「sag.」の文字が添えられた項目がサジタル像面に対応する。つまり、フォーカスピークのシフトは、像の中心(像高h0)の光軸方向の最良像面位置に対する、像の周辺(ここでは、像高h0.6および像高h0.8)の光軸方向の最良像面位置のズレ量であると言える。単位はμm。
「Object distance」:物体距離を示している。
「Design wave weight」:シミュレーション光源としての白色光の重みづけ(前述)を示している。
さらに、図29の表の項目「有効像円半径」は、撮像レンズ1の最大像高と一致する。
図29の表によれば、撮像レンズ1はいずれも、光学全長Taに対応する項目「光学全長」の値を、実質的に最大像高Yaに対応する項目「有効像円半径」の値で割った値、すなわち、項目「Ta/Ya」の値が、2未満となっているため、数式(5)を満足している(光学全長が最大像高の2倍未満である)。
また、図29の表によれば、撮像レンズ1はいずれも、第1レンズL1の焦点距離f1に対応する項目「第1レンズL1焦点距離」の値を、撮像レンズ1の焦点距離fに対応する項目「撮像レンズ1焦点距離」の値で割った値、すなわち、項目「f1/f」の値が、数式(1)を満足している。
特に、撮像レンズ1のうち、撮像レンズ300および撮像レンズ400は、上記項目「f1/f」の値が、数式(3)をさらに満足している。
また、図29の表によれば、撮像レンズ1はいずれも、第2レンズL2の焦点距離f2に対応する項目「第2レンズL2焦点距離」の値を、撮像レンズ1の焦点距離fに対応する項目「撮像レンズ1焦点距離」の値で割った値、すなわち、項目「f2/f」の値が、数式(2)を満足している。
特に、撮像レンズ1のうち、撮像レンズ300は、上記項目「f2/f」の値が、数式(4)をさらに満足している。
また、図29の表によれば、撮像レンズ1のうち、撮像レンズ200、撮像レンズ300、および、撮像レンズ400は、間隔d3に対応する項目「第2レンズL2‐像面S9間隔(空気換算)」の値が、0.55mm未満となっている。
なお、項目「撮像レンズ1焦点距離」、項目「第1レンズL1焦点距離」、項目「第2レンズL2焦点距離」、項目「光学全長」、項目「第2レンズL2‐像面S9間隔(空気換算)」、および、項目「有効像円半径」の各値の単位は、いずれもmmであるのは言うまでも無い。
また、図29の表によれば、撮像レンズ1はいずれも、Fナンバーが2.8となっているため、Fナンバーが3.2未満である。
なお、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のそれぞれの違いは、画角の違いにあると言える。中でも、撮像レンズ300に関しては、光学全長の小ささ(低背であること)と、良好な収差の補正とが両立されたものであると解釈することができる。
(撮像レンズ1同士の特性比較)
先に説明した図29の表のうち、撮像レンズ1同士の比較を行い易い特性について、図30〜図35の各グラフにまとめた。
図30は、各撮像レンズ1における、縦軸に示した光学全長(単位:mm)と、横軸に示した対角方向の画角(単位:deg)との関係を示すグラフである。
図31は、各撮像レンズ1における、縦軸に示したテレビディストーション(単位:%)と、横軸に示した対角方向の画角(単位:deg)との関係を示すグラフである。
図32は、各撮像レンズ1における、縦軸に示した像高h0に対する像高h1.0の光量比(像高h1.0における周辺光量比、単位:%)と、横軸に示した対角方向の画角(単位:deg)との関係を示すグラフである。
図33は、各撮像レンズ1における、縦軸に示したフォーカスピークのシフト(単位:μm)と、横軸に示した対角方向の画角(単位:deg)との関係を示すグラフである。
図34は、各撮像レンズ1における、縦軸に示したフォーカスピークのシフト(単位:μm)と、横軸に示したf1/fの数値との関係を示すグラフである。
図35は、各撮像レンズ1における、縦軸に示したフォーカスピークのシフト(単位:μm)と、横軸に示したf2/fの数値との関係を示すグラフである。
図30〜図35の各グラフにおいて、符号100spは撮像レンズ100の特性を、符号200spは撮像レンズ200の特性を、符号300spは撮像レンズ300の特性を、符号400spは撮像レンズ400の特性を、それぞれ示している。
図30〜図33の各グラフから、比較的広い画角であり、低背かつ各種収差が適度に補正され、対公差性の良好な、撮像レンズ300が、実用上優れた設計であると言える。
また、撮像レンズ1に特有の効果を実現する範囲において、撮像レンズ300が特に優位であることを示す、図34および図35の各グラフから、f1/f、ならびに、f2/fの、より適した(好ましい)値を示した。
(撮像モジュールについて)
また、撮像レンズ1と、撮像レンズ1を通過した光を受光するセンサ(固体撮像素子)4とを備え、センサ4の画素のピッチは、2.5μm以下であり、センサ4の画素数は、30万画素以上であるような、撮像モジュール148を構成することができる(図36参照)。このとき、センサ4としては例えば、図29の表を得るために用いた、上記固体撮像素子を使用することができる。
撮像モジュール148は、画角が広く、小型かつ低背で良好な光学特性を有するものである。特に、撮像モジュール148は、パーソナルコンピュータまたは携帯端末(携帯機器)に対して、接続または搭載される、小型の撮像機器として好適なものである。
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
4 センサ(固体撮像素子)
148 撮像モジュール
L1 第1レンズ
L2 第2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
S9 像面
La 光軸
Ta 光学全長
Ya 最大像高
d3 第2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間隔

Claims (6)

  1. 物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有する第1レンズ、および、負の屈折力を有する第2レンズを備えており、
    上記第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、
    上記第2レンズは、少なくとも物体側に向けた面が凹形状である撮像レンズであって、
    光学全長が最大像高の2倍未満であり、かつ、数式(1)および(2)
    0.80< f1/f <0.94 ・・・(1)
    −5.5< f2/f <−2.0 ・・・(2)
    但し、
    f:上記撮像レンズの焦点距離
    f1:上記第1レンズの焦点距離
    f2:上記第2レンズの焦点距離
    を満足するように構成され
    数式(3)および(4)
    0.90< f1/f ・・・(3)
    f2/f <−4.5 ・・・(4)
    をさらに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。
  2. 物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有する第1レンズ、および、負の屈折力を有する第2レンズを備えており、
    上記第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、
    上記第2レンズは、少なくとも物体側に向けた面が凹形状である撮像レンズであって、
    光学全長が最大像高の2倍未満であり、かつ、数式(1)および(2)
    0.80< f1/f <0.94 ・・・(1)
    −5.5< f2/f <−2.0 ・・・(2)
    但し、
    f:上記撮像レンズの焦点距離
    f1:上記第1レンズの焦点距離
    f2:上記第2レンズの焦点距離
    を満足するように構成され、
    上記第1レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下であり、
    上記第2レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下であることを特徴とする撮像レンズ。
  3. 上記第2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間隔の空気換算長さは、0.55mm未満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。
  4. Fナンバーは、3.2未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  5. 上記第1レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下であり、
    上記第2レンズのアッベ数は、45以上かつ50以下であることを特徴とする請求項に記載の撮像レンズ。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像レンズと、
    上記撮像レンズを通過した光を受光する固体撮像素子とを備え、
    上記固体撮像素子の画素のピッチは、2.5μm以下であり、
    上記固体撮像素子の画素数は、30万画素以上であることを特徴とする撮像モジュール。
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