JP5648689B2 - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像レンズに関するものであり、ノートPC等や携帯端末等への搭載に適した小型で薄型の撮像レンズに関するものである。

小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やPDA（Personal Digital Assistant）等のコンパクトで薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサおよびＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。近年では、撮像素子の画素ピッチの小型化が進み、高画素化により、高解像、高性能化が図られてきている。一方で、画素を維持しながら、撮像素子の小型化を図ることもある。加えて、最近では携帯端末を使用するユーザーの画像を撮影して相手方に伝送し、会話する相手の画像を相互に表示する、いわゆるテレビ電話機能も有する携帯端末も増えつつある。

ところで、これら撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズは、更なる低コスト化のために、大量生産に適した樹脂で形成されるレンズが用いられるようになってきた。また、樹脂によって構成されるレンズは加工性もよく非球面形状をとることで高性能化の要求にも応えてきた。しかし、更なる高機能化も求められている。

しかるに、携帯端末に内蔵される撮像装置に用いる撮像レンズとして、プラスチックレンズやガラスレンズを含む２枚、乃至、４枚構成とした光学系が一般的によく知られている。しかしながら、これらの光学系の更なるコンパクト化と携帯端末に求められる量産性を両立することは困難である。

これに対しコンパクト化と量産性を両立するため、平行平板である数インチのウェハ上にレプリカ法によってレンズ要素を同時に大量に成形し、これらのウェハをセンサウェハと組み合わせた後、切り離し、レンズモジュールを大量生産する手法が提案されている。こうした製法によって製造されたレンズをウェハスケールレンズ、また、レンズモジュールをウェハスケールレンズジュールと呼ぶ。

また、レンズモジュールを大量生産する手法と共に、レンズモジュールを低コストかつ大量に基板に実装する方法として、近年では予め半田がポッティングされた基板に対しＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップや、その他の電子部品と共に、レンズモジュールを載置したままリフロー処理（加熱処理）し、半田を溶融させることにより電子部品とレンズモジュールとを基板に同時実装するという手法が提案されており、リフロー処理に耐え得る耐熱性に優れた撮像レンズも求められている。

このような撮像レンズとして、レンズブロックを２枚構成とした、特許文献１〜４が提案されている。

特許第３９２９４７９号明細書 特許第３９７６７８１号明細書 米国特許第７４５７０５３号明細書 米国特許第７４７４４８０号明細書

例えば上述したようなテレビ電話機能を発揮すべく、携帯端末を使用する至近距離のユーザーを撮像する際に用いる撮像レンズには、広角性能が求められる。しかしながら、特許文献１〜４の撮像レンズの場合、必要な広角性能を有していないという問題がある。又、特許文献１〜４の撮像レンズに広角性能を持たせようとすると、レンズ部の厚みを増大させなくてはならず、成形性を低下させ、また撮像レンズ長が長くなるという問題を生じさせる。特に、レンズ部の厚みの増大は、面精度、リフロー対応性能が著しく低下するため、画像の高画質化には重要なファクターとなる。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ウェハスケールレンズとして大量生産を可能とすることで低コストを実現しながらも、コンパクトで広角撮像が可能な撮像レンズ、および、これを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像レンズは、平行平板であるレンズ基板とその物体側面及び像側面のうち少なくとも一方に形成され、正または負のパワーを有するレンズ部を備える光学要素をレンズブロックと呼ぶとき、前記レンズ部と前記レンズ基板とは材質が異なり、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズブロック、正のパワーを有する第２レンズブロックからなり、開口絞りが前記第１レンズブロックの物体側、もしくは第１レンズブロック内部にあり、前記第１レンズブロックと前記第２レンズブロックの焦点距離が以下の条件式（１）を満足し、前記第２レンズブロックの最も像側の面が近軸で像側に凹面を向けた形状をなし且つ少なくとも１つの変曲点を有する非球面であることを特徴とする。
０．９＜ｆ１／ｆ２＜２．５ （１）
但し、ｆ１：前記第１レンズブロックの焦点距離、ｆ２：前記第２レンズブロックの焦点距離

短焦点化を目的として、条件式（１）の値が下限を上回るように、前記第１レンズブロックと前記第２レンズブロックのパワーを最適な配置とすることで、広い画角を確保することが出来る。このとき前記第１レンズブロックに対し、前記第２レンズブロックの正のパワーを強めることで全長を大きくすることなく、広角化が可能となる。一方で、条件式（１）の値が上限を下回ることで、前記第２レンズブロックのパワーが過剰に強くなることを防ぎ、前記第２レンズブロックのレンズ部を小さなサグ量（ある光軸直交方向の高さ位置における光学面の面頂点からの光軸方向距離）で形成することができ、成形性を良好に保つことができる。尚、好適なサグ量としては、０．０〜０．３５ｍｍである。

ここで、前記開口絞りを前記第２レンズブロック近傍に配置すれば、レンズ部の有効径を抑えることができ、レンズ部の厚みを抑えつつ強い正のパワーを付加することができる。しかし、前記開口絞りを前記第２レンズブロック近傍に配置すると射出瞳の位置が必然的に像側に近づいてしまい、テレセントリック性が悪くなる恐れがある。そこで本発明においては、前記開口絞りを前記第１レンズブロックの物体側、もしくは第１レンズブロック内部になるように、前記第１レンズブロック近傍に配置しながら、前記第２レンズブロックの厚みを低減させるため、有効径が最も大きい最も像側の面に、少なくとも１つの変曲点を有する非球面形状としているのである。これによりサグ量を小さくすることができ、成形性を高めることができる。また、近軸で像側に凹面を与えることでレンズバックを長くし、撮像素子からの距離を離すことによって、前記第２レンズブロックのレンズ部の有効径を抑えることができ、レンズ部の厚みを低減させることができる。ここでのレンズ部の光軸方向の厚みは成形性、成形時間を考慮すると０．０５mm以上０．４０mm以下が望ましい。尚、「第１レンズブロック近傍に配置する」とは、前記１レンズブロックの前後のみならず、第１レンズブロック内、例えばレンズ基板上に形成されていても良い。又、「変曲点を有する」とは、光学面の光軸方向断面において、光軸直交方向を０度としたときに、光学面の接線の傾きの符号が負から正、或いは正から負に変化する点があることを意味する。

更に、前記第２レンズブロックの最も像側の面は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
０．１＜ｆ／ｒ２２＜１．２ （２）
但し、ｆ：前記撮像レンズ全系の合成焦点距離、ｒ２２：前記第２レンズブロックの最も像側面の近軸曲率半径

条件式（２）の値が下限を上回ることで、像面湾曲を小さくできる一方、条件式（２）の値が上限を下回ることで、光線を跳ね上げすぎずテレセントリック性を高めることが出来る。

請求項２に記載の撮像レンズは、請求項１に記載の発明において、前記第１レンズブロックと前記第２レンズブロックの空気間隔は、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
０．０３＜Ｄ４／ｆ＜０．１５ （３）
但し、Ｄ４：前記第１レンズブロックと前記第２レンズブロックの光軸上での空気間隔、ｆ：前記撮像レンズ全系の合成焦点距離

条件式（３）の値が下限を上回ることで、組み立て時のレンズ同士の接触による破損等を防止できる。一方、条件式（３）の値が上限を下回ることで、撮像レンズの全長が大きくなりすぎることを防止することが出来る。

請求項３に記載の撮像レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１レンズブロックの光学面の近軸曲率半径は、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．３＜ｒ１１／ｒ１２＜１．０ （４）
但し、ｒ１１：前記第１レンズブロックの最も物体側面の近軸曲率半径、ｒ１２：前記第１レンズブロックの最も像側面の近軸曲率半径

条件式（４）の値が下限を上回ることで、像面湾曲を良好に補正できる一方で、条件式（４）の値が上限を下回ることで、曲率が強くなりすぎず、製造時の誤差が撮像性能に与える影響を小さくすることが出来る。

請求項４に記載の撮像レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第２レンズブロックの最も物体側面の近軸曲率半径は、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
０．４５＜ｒ２１／ｆ＜０．６５ （５）
但し、ｒ２１：前記第２レンズブロックの最も物体側面の近軸曲率半径、ｆ：前記撮像レンズ全系の合成焦点距離

条件式（５）の値が下限を上回ることで、曲率が強くなりすぎず、サグ量を小さくすることが出来る。一方、条件式（５）の値が上限を下回ることで、像面湾曲が大きくなりすぎることを防ぐことができる。

請求項５に記載の撮像レンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第２レンズブロックの物体側面は、レンズ中心を除く有効径内の領域において、レンズ面形状における接線の傾きの符号が同じであることを特徴とする。

前記第２レンズブロックの物体側面に、面の傾きの符号の変化する形状を付けない、即ち変曲点を持たせないことにより、前記第２レンズブロックが光軸に対し略垂直方向にずれた際にも、結像位置を大きく変化させることがなく、画質の劣化を低減させることができる。

請求項６に記載の撮像レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズは、撮像素子の撮像面に被写体光を結像するために用いられ、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
ωD≧６５° （６）
但し、ωD：前記撮像素子の対角での全画角

条件式（６）を満足する広い画角を与えることで、かかる撮像レンズを搭載した撮像装置を自らの手で持った撮影者自身を撮影する際に、背景と撮影者を同時に撮像することができる。望ましくは、以下の条件式（６’）を満足することである。条件式（６’）を満足するような広い画角であれば、かかる撮像レンズを搭載した撮像装置を自らの手で持った撮影者自身を撮影する際に、背景と撮影者及びその隣に立つ者を同時に撮像することができ、付加価値が一層高まる。
ωD≧７０° （６’）

請求項７に記載の撮像レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記開口絞りは前記第１レンズブロックのレンズ基板上に配置されることを特徴とする。

前記開口絞りを前記第１レンズブロックのレンズ基板上に配置するということは、前記第１レンズブロックのレンズ部とレンズ基板部の間に配置することとなる。これにより、光学有効径を小さくすることができ、レンズ部の厚みを低減できると共に、レンズ基板部へのＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットコートや、レンズ部とレンズ基板との屈折率差が大きい場合に界面の反射による不要光の発生を回避するためのＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートの蒸着処理をする際に、前記開口絞りも同時に蒸着処理をすることによって形成が可能となり、低コスト化と量産性を向上させることができる。また、前記開口絞りをレンズ基板内に配置することにより、最も物体側のレンズ面に対して、コンセントリックとなるように主光線が通るようになり、面に対する偏角が小さくなり、偏心に対する性能劣化を低減させることができるようになる。なお、前記開口絞りは、前記第１レンズブロックのレンズ基板上の物体側に配置することが望ましい。前記撮像レンズ内の最も物体側に配置することで、射出瞳位置を撮像素子から離すことができ、テレセントリック性を向上させることができるようになる。

請求項８に記載の撮像レンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記撮像レンズにおいて、樹脂材料を少なくとも2種使用することを特徴とする。

アッベ数や屈折率など異なる材料からなる樹脂を使用することで、設計の自由度が増し、性能の向上を図ることができる。また、最適な材料の配置を設定することで温度変化をしても、結像位置の変化を小さくすることができる。

請求項９に記載の撮像レンズは、請求項８に記載の発明において、前記樹脂材料の少なくとも１種に30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることを特徴とする。

樹脂材料にて構成されるレンズ部に30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることで、温度が変化しても性能の劣化や、像点位置変動を低減でき、しかも光透過率を低下させることなく、環境変化に関わらず優れた光学特性を有する撮像レンズを提供できる。一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。

また、樹脂材料はガラス材料に比べて屈折率が低いことが欠点であったが、屈折率の高い無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、屈折率を高くできることがわかってきた。具体的には、母材となるプラスチック材料に30ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に20ナノメートル以下、さらに望ましくは15ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。

さらに、樹脂材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、これらの性質を打ち消しあうように作用するので、温度変化に対する屈折率変化を小さくできることも知られている。また、逆に、温度が上昇すると屈折率が低下する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、温度変化に対する屈折率変化を大きくできることも知られている。具体的には、母材となるプラスチック材料に30ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に20ナノメートル以下、さらに望ましくは15ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。

例えば、アクリル系樹脂に酸化アルミニウム（Al₂O₃）やニオブ酸リチウム（LiNbO₃）の微粒子を分散させることにより、高い屈折率のプラスチック材料が得られるとともに、温度に対する屈折率変化を小さくすることができる。

次に、屈折率の温度変化Aについて詳細に説明する。屈折率の温度変化Aは、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率nを温度tで微分することにより、以下の式で表される。

但し、αは線膨張係数、［R］は分子屈折。

樹脂材料の場合は、一般に式中第1項に比べ第2項の寄与が小さく、ほぼ無視できる。例えば、PMMA樹脂の場合、線膨張係数αは7×10^-5であり、上記式に代入すると、dn／dt＝−1．2×10^-4［／℃］となり、実測値とおおむね一致する。

ここで、微粒子、望ましくは無機微粒子を樹脂材料中に分散させることにより、実質的に上記式の第2項の寄与を大きくし、第1項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−1.2×10^-4程度であった変化を、絶対値で8×10^-5未満に抑えることが望ましい。

また、第2項の寄与をさらに大きくして、母材の樹脂材料とは逆の温度特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって屈折率が低下するのではなく、逆に、屈折率が上昇するような素材を得ることもできる。

混合させる割合は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズの無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。

請求項１０に記載の撮像装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の撮像レンズを備えることを特徴とするので、低コストで高い撮像性能を有しながらも広角撮像が可能な撮像装置を提供できる。

本発明によれば、ウェハスケールレンズとして大量生産を可能とすることで低コストを実現しながらも、コンパクトで広角撮像が可能な撮像レンズ、および、これを用いた撮像装置を提供することができる。

本実施の形態にかかる撮像装置ＬＵの斜視図である。 図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。 携帯電話機Ｔを示す図である。 撮像レンズＬＮの製造工程を示す図である。 実施例１にかかる撮像レンズの断面図である。 実施例１にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 実施例２にかかる撮像レンズの断面図である。 実施例２にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 実施例３にかかる撮像レンズの断面図である。 実施例３にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 実施例４にかかる撮像レンズの断面図である。 実施例４にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 実施例５にかかる撮像レンズの断面図である。 実施例５にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 実施例６にかかる撮像レンズの断面図である。 実施例６にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 実施例７にかかる撮像レンズの断面図である。 実施例７にかかる撮像レンズの球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、及び歪曲収差（ｃ）の収差図である。 別な実施の形態にかかる撮像装置ＬＵの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置ＬＵの斜視図であり、図２は、図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。図２に示すように、撮像装置ＬＵは、光電変換部ＳＳを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサＳＲと、このイメージセンサ５２の光電変換部（受光面）ＳＳに被写体像を撮像させる撮像レンズＬＮと、その電気信号の送受を行う外部接続用端子（電極）ＥＴとを備え、これらが一体的に形成されている。尚、撮像レンズＬＮは、物体側（図２で上方）から順に、第１レンズブロックＢＫ１と、第２レンズブロックＢＫ２とを有する。そして、このレンズブロックＢＫ１，ＢＫ２は、例えば、レンズ基板ＬＳにて対向する２面（物体側基板面および像側基板面）にレンズ部を連ねてなる（なお、このレンズ部は正パワーまたは負パワーを有する）。なお、”連なる”とは、レンズ基板の基板面とレンズとが直接接着状態にあること、または、レンズ基板の基板面とレンズとが別部材を介しながら間接接着状態にあることを意味する。

上記イメージセンサＳＲは、その受光側の平面の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部ＳＳが形成されており、不図示の信号処理回路に接続されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサＳＲの受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、不図示のワイヤを介してイメージセンサＳＲに接続されている。イメージセンサＳＲは、光電変換部ＳＳからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤ（不図示）を介して所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、固体撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。

イメージセンサＳＲは、外部接続用端子ＥＴを介して外部回路（例えば、撮像装置を実装した携帯端末の上位装置が有する制御回路）と接続し、外部回路からイメージセンサＳＲを駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。

イメージセンサＳＲの上部は、シールガラスなどのプレートＰＴにより封止されている。プレートＰＴの上面には、スペーサ部材Ｂ２の下端が固定されている。更に、スペーサ部材Ｂ２の上端には、第２レンズブロックＢＫ２が固定され、第２レンズブロックＢＫ２の上面には、別のスペーサ部材Ｂ１の下端が固定され、スペーサ部材Ｂ１の上端には、第１レンズブロックＢＫ１が固定されている。ここでは、スペーサ部材は、レンズ基板上に配置されているが、レンズ部の有効径外上に配置しても良い。なお、スペーサ部材を使用せずにレンズ部の光学有効面外を利用して、スペーサ部材の機能を持たせても良い。

第１レンズブロックＢＫ１は、平行平板であるガラス製の第１レンズ基板ＬＳ１と、その物体側及び像面側に固着された樹脂製のレンズ部Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとからなり、第２レンズブロックＢＫ２は、平行平板であるガラス製の第２レンズ基板ＬＳ２と、その物体側及び像面側に固着された樹脂製のレンズ部Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとからなる。第１レンズ基板ＬＳ１と、レンズ部Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとは、屈折率及びアッベ数のうち少なくとも一方が異なっており、即ち、第２レンズ基板ＬＳ２と、レンズ部Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとは、屈折率及びアッベ数のうち少なくとも一方が異なっている。レンズ部Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの少なくとも１つを異なる樹脂材から形成してもよい。また、平行平板であるレンズ基板は、レンズ部材と異なる樹脂製の材料を用いてもよい。

第１レンズブロックＢＫ１は、正のパワーを有している。第１レンズ基板ＬＳ１の物体側面上に形成された第１物体側レンズ部Ｌ１ａは、その物体側面が物体側に凸面形状を有している。又、第１レンズ基板ＬＳ１の像側面上に形成された第１像側レンズ部Ｌ１ｂは、その像側面が像側に凹面形状を有している。尚、第１レンズ基板ＬＳ１の物体側面に遮光膜を形成し、その中央に光が透過可能な円形開口を設けることで、開口絞りＳとしてよいが、それに限られない。

第２レンズブロックＢＫ２は、正のパワーを有している。第２レンズ基板ＬＳ２の物体側面上に形成された第２物体側レンズ部Ｌ２ａは、その物体側面が物体側に凸面形状を有している。又、第２レンズ基板ＬＳ２の像側面上に形成された第２像側レンズ部Ｌ２ｂは、その像側面が近軸で像側に凹面形状を有し、且つ変曲点を１つ有している。

撮像レンズＬＮは以下の式を満たす。
０．９＜ｆ１／ｆ２＜２．５ （１）
但し、ｆ１：第１レンズブロックＢＫ１の合成焦点距離、ｆ２：第２レンズブロックＢＫ２の合成焦点距離

尚、レンズ部Ｌ１ａ〜Ｌ２ｂの少なくとも１つは、最大長３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させたＵＶ硬化型樹脂材料からなると好ましい。

次に、撮像装置を備えた携帯端末の一例として携帯電話機を図３の外観図に基づいて説明する。なお、図３（ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図３（ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。

図３において、携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＢを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。本実施の形態においては、風景等を撮影するためのメインの撮像装置ＭＣが、上筐体７１の表面側に設けられ、上述した広角の撮像レンズＬＮを備える撮像装置ＬＵが、上筐体７１の裏面側であって表示画面Ｄ１の上に設けられている。

撮像レンズＬＮは、撮像素子の対角での全画角ωDが６５°以上と広い画角を有するので、図３（ａ）に示すように撮像装置ＬＵに正対した状態で、携帯電話機Ｔを手で把持した使用者自身の上半身を撮像装置ＬＵにより撮像できる。その画像信号を通信している相手方の携帯電話機に送信して、こちらのユーザーの画像を表示できると共に、通常の通話を行うことにより、いわゆるテレビ電話を実現できる。なお、携帯電話機Ｔは折り畳み式に限定されるものではない。

以下、撮像レンズＬＮの製造方法について説明する。図４（ａ）の断面図に示すような、複数のレンズブロックＢＫを並べて含むレンズブロックユニットＵＴは、例えば、多数のレンズを同時に作製できるとともに低コストであるレプリカ法で製造される（なお、レンズブロックユニットＵＴに含まれるレンズブロックＢＫの数は単数であっても複数であってもよい）。尚、レプリカ法でレンズ部を形成する前に、レンズ基板上に、複数の開口を有する遮光膜を成膜することで、開口絞りを一度に形成できる。

レプリカ法は、ガラス基板上に、金型を用いて硬化性の樹脂材料をレンズ形状にして転写する。これにより、このレプリカ法では、ガラス基板上に、多数のレンズが同時に作製される。

そして、これらのような方法によって製造されたレンズブロックユニットＵＴから、撮像レンズＬＮが製造される。この撮像レンズの製造工程の一例を、図４（ｂ）の概略断面図で示す。

第１のレンズブロックユニットＵＴ１は、平行平板である第１レンズ基板ＬＳ１と、その一方の平面に接着された第１物体側レンズＬ１ａと、他方の平面に接着された第１像側レンズＬ１ｂと、で構成される。

第２のレンズブロックユニットＵＴ２は、平行平板である第２レンズ基板ＬＳ２と、その一方の平面に接着された第２物体側レンズＬ２ａと、他方の平面に接着された第２像側レンズＬ２ｂと、で構成される。尚、少なくとも第２像側レンズＬ２ｂに変曲点を持たせることで、その厚みを抑え、レンズ成形性を高めることができる。

格子状のスペーサ部材（スペーサ）Ｂ１は、第１のレンズブロックユニットＵＴ１と第２のレンズブロックユニットＵＴ２との間（具体的には、第１レンズ基板ＬＳ１と第２レンズ基板ＬＳ２との間）に介在し、両レンズブロックユニットＵＴ１・ＵＴ２の間隔を一定に保つ。さらに、スペーサ部材Ｂ２は、平行平板ＰＴと第２のレンズブロックユニットＵＴ２との間に介在し、平行平板ＰＴとレンズブロックユニットＵＴ２との間隔を一定に保つ（つまり、スペーサ部材Ｂ１、Ｂ２は２段格子といえる）。そして、スペーサ部材Ｂ１、Ｂ２の格子の穴の部分に、各レンズＬ１ａ〜２ｂが位置する。

なお、平行平板ＰＴは、マイクロレンズアレイを含むウェハレベルのセンサーチップサイズパッケージ、あるいはセンサーカバーガラスまたはＩＲカットフィルタ等の平行平面板（図２での平行平板ＰＴに相当するもの）である。

そして、スペーサ部材Ｂ１が、第１のレンズブロックユニットＵＴ１と第１のレンズブロックユニットＵＴ２との間に介在することで、レンズ基板ＬＳ同士（第１レンズ基板ＬＳ１と第２レンズ基板ＬＳ２と）が、封止され一体化する。

そして、一体化した第１レンズ基板ＬＳ１、第２レンズ基板ＬＳ２、スペーサ部材Ｂ１、Ｂ２が、スペーサ部材Ｂ１、Ｂ２の格子枠（破線Ｑの位置）に沿って切断されると、図４（ｃ）に示すように、２枚玉構成の撮像レンズＬＮが複数得られる。

このように、複数のレンズブロック（第１レンズブロックＢＫ１および第２レンズブロックＢＫ２）の組み込まれた部材が切り離されることで、撮像レンズＬＮが製造されると、撮像レンズＬＮ毎のレンズ間隔の調整および組み立てが不要になる。そのため、撮像レンズＬＮの大量生産が可能となる。

以上を踏まえると、撮像レンズＬＮの製造方法は、レンズブロックＢＫ１，ＢＫ２の周縁の少なくとも一部にスペーサ部材Ｂ１を並べ、複数のレンズブロックユニットＵＴ１，ＵＴ２を、スペーサ部材Ｂ１を介在させてつなげる連結工程と、つながるレンズブロックユニットＵＴ１，ＵＴ２を、スペーサ部材Ｂ１に沿って切断する切断工程と、を含む。そして、このような製造方法は、安価な撮像レンズの量産に適している。

これまではレンズブロック間にスペーサ部材が介在している場合を説明したが、スペーサ部材を使用せずにレンズ部の光学有効面外を利用して、スペーサ部材の機能を持たせたレンズブロックユニットの説明をする。図１９は、別な実施の形態にかかる撮像装置の図２と同様な断面図である。図１９に示すように、撮像装置ＬＵは、光電変換部ＳＳを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサＳＲと、このイメージセンサＳＲの光電変換部（受光面）ＳＳに被写体像を撮像させる撮像レンズＬＮと、その電気信号の送受を行う外部接続用端子（電極）ＥＴとを備え、これらが一体的に形成されている。尚、撮像レンズＬＮは、物体側（図１９で上方）から順に、第１レンズブロックＢＫ１と第２レンズブロックＢＫ２とを有する。イメージセンサＳＲの上部は、シールガラスなどのプレートＰＴにより封止されている。プレートＰＴの上面には、スペーサ部材Ｂ２の下端が固定されている。第１レンズブロックＢＫ１と第２レンズブロックＢＫ２は、上述した実施の形態と同様の製法で形成され、共通した構成の説明は省略する。第２物体側レンズＬ２ａのフランジ部は、輪帯状もしくは光軸回りに等配的に物体側に突出した突出部Ｌ２ａ’を有し、この突出部Ｌ２ａ’が第１像側レンズＬ１ｂの像側フランジ面Ｌ１ｂ’に当接している。つまり、スペーサ部材Ｂ２の上端には、第２レンズブロックＢＫ２が固定され、第２レンズブロックＢＫ２の上面には、第１レンズブロックＢＫ１が直接固定されている。スペーサ部材を介さずに第１レンズブロックＢＫ１と第２レンズブロックＢＫ２を固定することで、レンズブロック間隔の精度を高めることが出来る。又、第１物体側レンズＬ１ａのフランジ部も、輪帯状もしくは光軸回りに等配的に物体側に突出した突出部Ｌ１ａ’を有する。

次に、上述した実施の形態に好適な実施例について説明する。但し、以下に示す実施例により本発明が限定されるものではない。実施例における各符号の意味は以下の通りである。
ｆ ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆＢ：バックフォーカス
Ｆ ：Ｆナンバー
２Ｙ：固体撮像素子の撮像面対角線長（固体撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長）
ＥＮＴＰ：入射瞳位置（第１面から入射瞳までの距離）
ＥＸＴＰ：射出瞳位置（像面から射出瞳までの距離）
Ｈ１：前側主点位置（第１面から前側主点までの距離）
Ｈ２：後側主点位置（最終面から後側主点までの距離）
ｒ ：屈折面の曲率半径
ｄ ：軸上面間隔
ｎｄ：レンズ材料のｄ線の常温での屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数
ＳＴＯ：開口絞り

各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数２」で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：基準曲率半径
Ｋ ：円錐定数
である。

なお、請求項ならびに実施例に記載の近軸曲率半径の意味合いについて、実際のレンズ測定の場面においては、レンズ中央近傍(具体的には、レンズ外径に対して10%以内の中央領域)での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。

また、例えば2次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に2次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる（例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」(共立出版株式会社)のP41〜42を参照のこと）。

また、以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-02）をＥまたはｅ（例えば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。また、レンズデータの面番号は第１レンズの物体側を１面として順に付与した。なお、実施例に記載の長さを表す数値の単位はすべてｍｍとする。

（実施例１）
実施例１におけるレンズデータを表１に示す。図５は実施例１のレンズの断面図である。物体側から順に、物体側に凸の第１物体側レンズ部Ｌ１ａ、開口絞りＳ、赤外カットフィルタの機能を有する第１レンズ基板ＬＳ１、像側に凹の第１像側レンズ部Ｌ１ｂより、正のパワーを有する第1レンズブロックＢＫ１が構成され、次に、物体側に凸の第２物体側レンズ部Ｌ２ａ、第２レンズ基板ＬＳ２、像側に近軸で凹の第２像側レンズ部Ｌ２ｂより、正のパワーを有する第２レンズブロックＢＫ２が構成され、最後に固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＰＴが設けられている。ここでは、赤外カットフィルタは第１レンズ基板ＬＳ１を兼ねているが、平行平板ＰＴを赤外カットフィルタとしてもよく、また、平行平板の別部材として、赤外カットフィルタを追加しても良い。Ｉは、撮像素子の撮像面である。第２像側レンズ部Ｌ２ｂのみが変曲点を有している。

図５は実施例１の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ）、（ｅ））である。ここで、球面収差図及びメリディオナルコマ収差図において、実線はｄ線、点線はｇ線に対する球面収差量及びメリディオナルコマ収差量をそれぞれ表し、非点収差図において、実線はサジタル面、点線はメリディオナル面を表す（以下、同じ）。

（実施例２）
実施例２におけるレンズデータを表２に示す。図７は実施例２のレンズの断面図である。物体側から順に、物体側に凸の第１物体側レンズ部Ｌ１ａ、開口絞りＳ、赤外カットフィルタの機能を有する第１レンズ基板ＬＳ１、像側に凹の第１像側レンズ部Ｌ１ｂより、正のパワーを有する第1レンズブロックＢＫ１が構成され、次に、物体側に凸の第２物体側レンズ部Ｌ２ａ、第２レンズ基板ＬＳ２、像側に近軸で凹の第２像側レンズ部Ｌ２ｂより、正のパワーを有する第２レンズブロックＢＫ２が構成され、最後に固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＰＴが設けられている。ここでは、赤外カットフィルタは第１レンズ基板ＬＳ１を兼ねているが、平行平板ＰＴを赤外カットフィルタとしてもよく、また、平行平板の別部材として、赤外カットフィルタを追加しても良い。Ｉは、撮像素子の撮像面である。第２像側レンズ部Ｌ２ｂのみが変曲点を有している。

図８は実施例２の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ）、（ｅ））である。

（実施例３）
実施例３におけるレンズデータを表３に示す。図９は実施例３のレンズの断面図である。物体側から順に、物体側に凸の第１物体側レンズ部Ｌ１ａ、開口絞りＳ、赤外カットフィルタの機能を有する第１レンズ基板ＬＳ１、像側に凹の第１像側レンズ部Ｌ１ｂより、正のパワーを有する第1レンズブロックＢＫ１が構成され、次に、物体側に凸の第２物体側レンズ部Ｌ２ａ、第２レンズ基板ＬＳ２、像側に近軸で凹の第２像側レンズ部Ｌ２ｂより、正のパワーを有する第２レンズブロックＢＫ２が構成され、最後に固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＰＴが設けられている。ここでは、赤外カットフィルタは第１レンズ基板ＬＳ１を兼ねているが、平行平板ＰＴを赤外カットフィルタとしてもよく、また、平行平板の別部材として、赤外カットフィルタを追加しても良い。Ｉは、撮像素子の撮像面である。第２物体側レンズＬ２ａと、第２像側レンズ部Ｌ２ｂが変曲点を有している。

図１０は実施例３の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ）、（ｅ））である。

（実施例４）
実施例４におけるレンズデータを表４に示す。図１１は実施例４のレンズの断面図である。物体側から順に、物体側に凸の第１物体側レンズ部Ｌ１ａ、開口絞りＳ、赤外カットフィルタの機能を有する第１レンズ基板ＬＳ１、像側に凹の第１像側レンズ部Ｌ１ｂより、正のパワーを有する第1レンズブロックＢＫ１が構成され、次に、物体側に凸の第２物体側レンズ部Ｌ２ａ、第２レンズ基板ＬＳ２、像側に近軸で凹の第２像側レンズ部Ｌ２ｂより、正のパワーを有する第２レンズブロックＢＫ２が構成され、最後に固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＰＴが設けられている。ここでは、赤外カットフィルタは第１レンズ基板ＬＳ１を兼ねているが、平行平板ＰＴを赤外カットフィルタとしてもよく、また、平行平板の別部材として、赤外カットフィルタを追加しても良い。Ｉは、撮像素子の撮像面である。第２物体側レンズＬ２ａと、第２像側レンズ部Ｌ２ｂが変曲点を有している。

図１２は実施例４の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ）、（ｅ））である。

（実施例５）
実施例５におけるレンズデータを表５に示す。図１３は実施例５のレンズの断面図である。物体側から順に、物体側に凸の第１物体側レンズ部Ｌ１ａ、開口絞りＳ、赤外カットフィルタの機能を有する第１レンズ基板ＬＳ１、像側に凹の第１像側レンズ部Ｌ１ｂより、正のパワーを有する第1レンズブロックＢＫ１が構成され、次に、物体側に凸の第２物体側レンズ部Ｌ２ａ、第２レンズ基板ＬＳ２、像側に近軸で凹の第２像側レンズ部Ｌ２ｂより、正のパワーを有する第２レンズブロックＢＫ２が構成され、最後に固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＰＴが設けられている。ここでは、赤外カットフィルタは第１レンズ基板ＬＳ１を兼ねているが、平行平板ＰＴを赤外カットフィルタとしてもよく、また、平行平板の別部材として、赤外カットフィルタを追加しても良い。Ｉは、撮像素子の撮像面である。第２物体側レンズＬ２ａと、第２像側レンズ部Ｌ２ｂが変曲点を有している。

図１４は実施例５の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ）、（ｅ））である。

（実施例６）
実施例６におけるレンズデータを表６に示す。図１５は実施例６のレンズの断面図である。物体側から順に、物体側に凸の第１物体側レンズ部Ｌ１ａ、開口絞りＳ、赤外カットフィルタの機能を有する第１レンズ基板ＬＳ１、像側に凹の第１像側レンズ部Ｌ１ｂより、正のパワーを有する第1レンズブロックＢＫ１が構成され、次に、物体側に凸の第２物体側レンズ部Ｌ２ａ、第２レンズ基板ＬＳ２、像側に近軸で凹の第２像側レンズ部Ｌ２ｂより、正のパワーを有する第２レンズブロックＢＫ２が構成され、最後に固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＰＴが設けられている。ここでは、赤外カットフィルタは第１レンズ基板ＬＳ１を兼ねているが、平行平板ＰＴを赤外カットフィルタとしてもよく、また、平行平板の別部材として、赤外カットフィルタを追加しても良い。Ｉは、撮像素子の撮像面である。第２物体側レンズＬ２ａと、第２像側レンズ部Ｌ２ｂが変曲点を有している。

図１６は実施例６の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ）、（ｅ））である。

（実施例７）
実施例７におけるレンズデータを表７に示す。図１７は実施例７のレンズの断面図である。物体側から順に、物体側に凸の第１物体側レンズ部Ｌ１ａ、開口絞りＳ、赤外カットフィルタの機能を有する第１レンズ基板ＬＳ１、像側に凹の第１像側レンズ部Ｌ１ｂより、正のパワーを有する第1レンズブロックＢＫ１が構成され、次に、物体側に凸の第２物体側レンズ部Ｌ２ａ、第２レンズ基板ＬＳ２、像側に近軸で凹の第２像側レンズ部Ｌ２ｂより、正のパワーを有する第２レンズブロックＢＫ２が構成され、最後に固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＰＴが設けられている。ここでは、赤外カットフィルタは第１レンズ基板ＬＳ１を兼ねているが、平行平板ＰＴを赤外カットフィルタとしてもよく、また、平行平板の別部材として、赤外カットフィルタを追加しても良い。Ｉは、撮像素子の撮像面である。第２物体側レンズＬ２ａと、第２像側レンズ部Ｌ２ｂが変曲点を有している。

図１８は実施例７の収差図（球面収差（ａ）、非点収差（ｂ）、歪曲収差（ｃ）、メリディオナルコマ収差（ｄ）、（ｅ））である。

各条件式に対応する実施例の値を表８にまとめて示す。

なお、本発明は、本明細書に記載の実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、他の実施の形態や変形例を含むことは、本明細書に記載された実施の形態や技術的思想から本分野の当業者にとって明らかである。

Ｂ 操作ボタン
Ｂ１ 第１スペーサ部材
Ｂ２ 第２スペーサ部材
ＢＫ レンズブロック
ＢＫ１ 第１レンズブロック
ＢＫ２ 第２レンズブロック
Ｄ１，Ｄ２ 表示画面
Ｌ１ａ 第１物体側レンズ部
Ｌ１ｂ 第１像側レンズ部
Ｌ２ａ 第２物体側レンズ部
Ｌ２ｂ 第２像側レンズ部
ＬＮ 撮像レンズ
ＬＳ レンズ基板
ＬＳ１ 第１レンズ基板
ＬＳ２ 第２レンズ基板
ＬＵ 撮像装置
ＭＣ 撮像装置
ＰＴ プレート
Ｓ 開口絞り
ＳＲ イメージセンサ
ＳＳ 光電変換部
Ｔ 携帯電話機
ＵＴ レンズブロックユニット
ＵＴ１ 第１レンズブロックユニット
ＵＴ２ 第２レンズブロックユニット

Claims (10)

1. 平行平板であるレンズ基板とその物体側面及び像側面のうち少なくとも一方に形成され、正または負のパワーを有するレンズ部を備える光学要素をレンズブロックと呼ぶとき、前記レンズ部と前記レンズ基板とは材質が異なり、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズブロック、正のパワーを有する第２レンズブロックからなり、開口絞りが前記第１レンズブロックの物体側、もしくは第１レンズブロック内部にあり、前記第１レンズブロックと前記第２レンズブロックの焦点距離が以下の条件式（１）を満足し、前記第２レンズブロックの最も像側の面が近軸で像側に凹面を向けた形状をなし且つ少なくとも１つの変曲点を有する非球面であることを特徴とする撮像レンズ。
   ０．９＜ｆ１／ｆ２＜２．５ （１）
   但し、ｆ１：前記第１レンズブロックの焦点距離、ｆ２：前記第２レンズブロックの焦点距離
2. 前記第１レンズブロックと前記第２レンズブロックの空気間隔は、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
   ０．０３＜Ｄ４／ｆ＜０．１５ （３）
   但し、Ｄ４：前記第１レンズブロックと前記第２レンズブロックの光軸上での空気間隔、ｆ：前記撮像レンズ全系の合成焦点距離
3. 前記第１レンズブロックの光学面の近軸曲率半径は、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像レンズ。
   ０．３＜ｒ１１／ｒ１２＜１．０ （４）
   但し、ｒ１１：前記第１レンズブロックの最も物体側面の近軸曲率半径、ｒ１２：前記第１レンズブロックの最も像側面の近軸曲率半径
4. 前記第２レンズブロックの最も物体側面の近軸曲率半径は、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   ０．４５＜ｒ２１／ｆ＜０．６５ （５）
   但し、ｒ２１：前記第２レンズブロックの最も物体側面の近軸曲率半径、ｆ：前記撮像レンズ全系の合成焦点距離
5. 前記第２レンズブロックの物体側面は、レンズ中心を除く有効径内の領域において、レンズ面形状における接線の傾きの符号が同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
6. 前記撮像レンズは、撮像素子の撮像面に被写体光を結像するために用いられ、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   ωD≧６５° （６）
   但し、ωD：前記撮像素子の対角での全画角
7. 前記開口絞りは前記第１レンズブロックのレンズ基板上に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
8. 前記撮像レンズにおいて、樹脂材料を少なくとも2種使用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
9. 前記樹脂材料の少なくとも１種に30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像レンズを備える撮像装置。

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