JP5138734B2 - 撮像レンズ、および撮像モジュール - Google Patents

Description

本発明は、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された撮像モジュール、ならびにこの撮像モジュールを構成するレンズ素子および撮像レンズに関する発明である。

特許文献１には、レンズに電界または磁界を印加して屈折率を変えることにより、レンズの焦点位置を変える、自動焦点調整装置が開示されている。

特許文献２には、被写体までの距離に応じて得られた電気信号を圧電素子に供給し、圧電素子の厚みを変化させることにより、レンズの位置を制御する、光学機器の自動焦点調整方法が開示されている。

特許文献３および４にはそれぞれ、調整レバーを回動させて、レンズの位置を移動させる調整機構を備えた、レンズ調整装置が開示されている。

特許文献５には、透光板‐レンズ間にガスを注入することで、レンズの位置を移動させる、撮像装置が開示されている。

特許文献１〜５に開示されている各技術では、レンズ（レンズ素子）の位置または焦点位置を、物体距離に応じて変化させることにより、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有する光学系を実現している。

特開昭５９−０２２００９号公報（１９８４年 ２月 ４日公開） 特開昭６１−０５７９１８号公報（１９８６年 ３月２５日公開） 特開平１０−１０４４９１号公報（１９９８年 ４月２４日公開） 特開平１０−１７０８０９号公報（１９９８年 ６月２６日公開） 特開２００３−０２９１１５号公報（２００３年 １月２９日公開）

特許文献１〜５に開示されている各技術では、レンズの位置または焦点位置を、物体距離に応じて変化させるための機構が必要であるため、光学系の構造が複雑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、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された、簡素な構造の撮像モジュール、ならびにこの撮像モジュールを構成するレンズ素子および撮像レンズを提供することにある。

本発明のレンズ素子は、上記の問題を解決するために、少なくとも１つのレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成ることにより、結像可能な物体距離の範囲が広くされたことを特徴としている。

なお、ここで「結像可能な物体距離」とは、光学系が物体の結像を行って得られた像の略全体に関して所望以上の解像力による結像を行うことができるような、換言すれば、該光学系が物体の略全体に対して焦点を合わせることができるような、該光学系と該物体との間隔を意味しているものとする。該光学系には、レンズ素子、撮像レンズ、および撮像モジュール等が挙げられる。また、「レンズ素子」とは、１枚のレンズを意味している。これは、複数のレンズを備えるもの（すなわち、撮像レンズ）との区別を明確にするためである。

上記の構成によれば、同一のあるレンズ面において、互いに屈折力の異なる２つ以上の領域を設けることにより、これらの領域毎に、レンズ素子の光軸方向における集光位置のズレを発生させ、この結果、より広い物体距離の範囲に関して、所望以上の解像力による物体の略全体の結像が可能な、換言すれば、より広い物体距離の範囲に関して、物体の略全体に対して焦点を合わせることが可能な、光学系を実現することが可能となる。

従って、上記の構成によれば、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された、簡素な構造の撮像モジュールを、本発明のレンズ素子を用いて構成することが可能となる。

また、本発明のレンズ素子は、上記レンズ面は、上記複数の領域毎に異なる曲率半径を有していることを特徴としている。

上記の構成によれば、少なくとも１つのレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成るレンズ素子を、容易に作製することができる。

また、本発明のレンズ素子は、上記複数の領域のうち少なくとも１つは、入射された光を回折させる面であることを特徴としている。

上記の構成によれば、少なくとも１つのレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成るレンズ素子を、容易に作製することができる。

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、正の屈折力を有している第１レンズ、および第２レンズを備えており、上記第１レンズは、本発明のレンズ素子であり、上記第１レンズは、物体側に向けた面が、上記レンズ素子における上記レンズ面であることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明のレンズ素子と同様の効果を奏する、少なくとも２枚のレンズ（レンズ素子）で構成された撮像レンズを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像レンズは、上記第２レンズよりも像面側に、正の屈折力を有している第３レンズを備えており、上記第２レンズは、負の屈折力を有しており、上記第３レンズは、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ことを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明のレンズ素子と同様の効果を奏する、３枚のレンズ（レンズ素子）で構成された撮像レンズを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像レンズは、上記第２レンズは、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ことを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明のレンズ素子と同様の効果を奏する、２枚のレンズ（レンズ素子）で構成された撮像レンズを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像レンズは、Ｆナンバーは、３．０未満であることを特徴としている。

上記の構成によれば、明るい像を得ることができる。すなわち、本発明においては、明るい像が得られる撮像レンズを用いて、結像可能な物体距離の範囲の広い光学系を得ることができる。なお、Ｆナンバーを大きくすることでこの範囲を広げることが可能であるが、この場合、像が暗くなる。本発明では、明るい像が得られる光学系においても広い結像可能な物体距離の範囲を得ることができる。

また、本発明の撮像モジュールは、本発明の撮像レンズを備えており、上記撮像レンズの焦点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。

上記の構成によれば、本発明のレンズ素子と同様の効果を奏する撮像モジュールを実現することが可能となる。

また、３枚のレンズ（レンズ素子）で構成された撮像レンズを備えた撮像モジュールを実現する場合、簡素な構成で、コンパクトかつ解像力に優れた安価なカメラモジュールを実現することができる。特に、携帯型の機器向けのカメラモジュールでは、３枚のレンズを用いた、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有している第１レンズ、負の屈折力を有しているメニスカスレンズである第２レンズ、および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第３レンズを備えている撮像レンズは、コンパクトであると共に高い解像力を実現し得ることから、多く用いられている。従って、本発明の撮像モジュールによれば、撮像レンズの焦点位置を調整するためのフォーカス調整機構を備えていない、安価かつ簡素な構造のカメラモジュールを実現することができる。

また、２枚のレンズ（レンズ素子）で構成された撮像レンズを備えた撮像モジュールを実現する場合も、簡素な構成で、コンパクトかつ解像力に優れた安価なカメラモジュールを実現することができる。特に、携帯型の機器向けのカメラモジュールでは、２枚のレンズを用いた、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有している第１レンズ、および負の屈折力を有している第２レンズを備えている撮像レンズは、コンパクトであると共に高い解像力を実現し得ることから、多く用いられている。従って、本発明の撮像モジュールによれば、撮像レンズの焦点位置を調整するためのフォーカス調整機構を備えていない、安価かつ簡素な構造の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、所定の像面の位置において、所定の解像力が得られるように、上記レンズ素子の上記複数の領域のそれぞれにおける屈折力が定められていることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明の撮像モジュールにおいて、本発明のレンズ素子の利点を最大限に活かすことができる。すなわち、本発明の撮像モジュールは、像面において、結像可能な物体距離の範囲が広げられることとなる。

また、本発明の撮像モジュールは、像面に配置された固体撮像素子を備えていることを特徴としている。

本発明の撮像モジュールは、結像可能な物体距離の範囲が広くされた光学系であるため、固体撮像素子を備えていることにより、フォーカス調整機構を不要とする製造コストの安価なデジタルカメラ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、１．３メガピクセル以上であることを特徴としているのが好ましい。これは、画素数の小さい光学系では、焦点距離が短いことから、焦点を合わせることが可能な範囲が広く、元来の結像可能な物体距離の範囲が広いため、本発明に係る構成の適用は不要であると考えられるためである。

また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像レンズを構成する最も像面側のレンズを同一面上に複数備えたレンズアレイと、上記固体撮像素子を同一面上に複数備えたセンサアレイとを、各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接合した後、対向配置された、上記レンズと上記固体撮像素子との組を単位として分割して製造されたものであることを特徴としている。

また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像レンズは、複数のレンズから構成されるものであって、上記撮像レンズを構成する、隣り合うレンズの一方を同一面上に複数備えた第１レンズアレイと、該隣り合うレンズの他方を同一面上に複数備えた第２レンズアレイとを、上記第１レンズアレイに備えられた各レンズと、上記第２レンズアレイに備えられた各レンズとが１対１に対応して対向配置されるように貼り合せた後、対向配置された２つの上記レンズの組を単位として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。特に、撮像レンズの焦点位置を調整するための機構が不要である本発明の撮像モジュールは、複数のレンズ素子および複数の固体撮像素子がそれぞれ一体化された、簡素化された製造プロセスに適している。反対に、該機構が必要である撮像モジュールは、該機構をウエハレベルにて同一面上に複数備えられるように作製し、固体撮像素子を搭載した後、撮像モジュール毎に切断を行う製造プロセスに適した構造を必要とする。

また、本発明の撮像モジュールは、上記撮像レンズを構成するレンズの少なくとも１つは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂から成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を構成するレンズの少なくとも１つを、熱硬化性樹脂またはＵＶ（Ultra Violet：紫外線）硬化性樹脂から成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、複数のレンズを樹脂に成形して、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。熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂から成るレンズは、撮像モジュールの駆動系の耐熱性を懸念する必要がないことから、この場合、本発明の撮像モジュールは、リフローアブルレンズに適している。

以上のとおり、本発明のレンズ素子は、少なくとも１つのレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成ることにより、結像可能な物体距離の範囲が広くされたものである。

従って、本発明は、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された、簡素な構造の撮像モジュールを実現することが可能であるという効果を奏する。

少なくとも１つのレンズ面の形状を示すグラフである。 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。 少なくとも１つのレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成っている様子を示す断面図である。 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６（ａ）は、図２に示す撮像レンズの非点収差の特性を示すグラフであり、図６（ｂ）は、図２に示す撮像レンズの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設計データを示した表である。 図２に示す撮像レンズの比較対象としての、撮像レンズの構成を示す断面図である。 図８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８に示す撮像レンズのＭＴＦ‐像高特性を示すグラフである。 図１１（ａ）は、図８に示す撮像レンズの非点収差の特性を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、図８に示す撮像レンズの歪曲の特性を示すグラフである。 図８に示す撮像レンズの設計データを示した表である。 図２および図８に示す各撮像レンズの設計仕様を比較する表である。 図２および図８に示す各撮像レンズの、ＭＴＦ‐物体距離特性を比較するグラフであり、像高ｈ０の場合を示すグラフである。 図２および図８に示す各撮像レンズの、ＭＴＦ‐物体距離特性を比較するグラフであり、像高ｈ０．６でのタンジェンシャル像面の場合を示すグラフである。 焦点深度を広くする構成と組み合わせた場合における、図２および図８に示す各撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを比較するグラフである。 予め定めた基準解像度以上の画像を得るための構成と組み合わせた場合における、図２および図８に示す各撮像レンズのＭＴＦ‐物体距離特性を比較するグラフである。

〔実施例〕
（撮像レンズ１の構成）
図２は、本発明の実施の形態に係る撮像レンズ１の構成を示す断面図である。

図２は、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Ｓ９側への方向、ならびに、像面Ｓ９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Ｓ９側へと向かって順に、開口絞り２、正の屈折力（パワー）を有している第１レンズ（レンズ素子）Ｌ１、負の屈折力を有している第２レンズＬ２、正の屈折力を有している第３レンズＬ３、および、カバーガラスＣＧを備える構成である。

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（少なくとも１つのレンズ面）Ｓ１の周囲部分に設けられている。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、および、第３レンズＬ３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が結像を行う対象物であり、換言すれば、撮像レンズ１が撮像の対象とする被写体である。図２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、最大、無限遠まで選択可能である。

第１レンズＬ１は、物体３側に向けた面（物体側面）Ｓ１が凸形状であり、像面Ｓ９側に向けた面（像側面）Ｓ２が凹形状である。このような第１レンズＬ１の構成は、撮像レンズ１の全長に対する、第１レンズＬ１の全長の比率が大きくなり、これにより、撮像レンズ１の全長に比して、撮像レンズ１全体の焦点距離を長くすることができるため、撮像レンズ１の小型化および低背化が可能となる。第１レンズＬ１は、アッベ数を５６程度と大きくすることで、入射光の分散を小さくしている。第１レンズＬ１の、特に面Ｓ１の形状についての詳細は、後述する。

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。

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。

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の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、物体３側に向けた面Ｓ３が凹面となっており、像面Ｓ９側に向けた面Ｓ４が凸面となっている、周知のメニスカスレンズである。第２レンズＬ２が、物体３側に凹面を向けたメニスカスレンズである場合は、第２レンズＬ２の屈折力を維持しつつ、ペッツヴァル和（光学系による平面物体の像の湾曲の軸上特性）を小さくすることができるため、非点収差、像面湾曲、およびコマ収差を低減することができる。第２レンズＬ２は、アッベ数を２６程度と小さくすることで、入射光の分散を大きくしている。アッベ数の大きな第１レンズＬ１と、アッベ数の小さな第２レンズＬ２と、を組み合わせた構成は、色収差の補正の観点において有効である。

第３レンズＬ３は、物体３側に向けた面Ｓ５が凹形状である。さらに、第３レンズＬ３は、像面Ｓ９側に向けた面Ｓ６のうち、中心ｓ６およびその近傍に対応する中央部分ｃ６が凹形状であると共に、中央部分ｃ６の周りである周辺部分ｐ６が凸形状である。つまり、第３レンズＬ３の面Ｓ６は、窪んでいる中央部分ｃ６と、出張っている周辺部分ｐ６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Ｓ６に上記変曲点を有している第３レンズＬ３を備えた撮像レンズ１では、中央部分ｃ６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ｐ６を通過する光線が、Ｚ方向における、より像面Ｓ９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ｃ６における凹形状と、周辺部分ｐ６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２レンズＬ２、および第３レンズＬ３としてはいずれも、物体３側に向けた面および像面Ｓ９側に向けた面の両方が非球面のレンズを適用している。両面が非球面の第２レンズＬ２は、特に非点収差および像面湾曲を大幅に補正することが可能である。両面が非球面の第３レンズＬ３は、特に非点収差、像面湾曲、および歪曲を大幅に補正することが可能である。さらに、両面が非球面の第３レンズＬ３は、撮像レンズ１におけるテレセントリック性を向上させることができるため、ＮＡ（numerical aperture：開口数）を小さくすることにより、撮像レンズ１では、被写界深度を簡単に拡げることができる。

以上の構成である、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を備えた、図２に示す撮像レンズ１では、被写界深度を拡げることができ、さらに、像面湾曲を小さくすることができる。

カバーガラスＣＧは、第３レンズＬ３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Ｓ７と、像面Ｓ９側に向けた面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。

なお、撮像レンズ１は、Ｆナンバーが３．０未満であるのが好ましく、これにより、明るい像を得ることができる。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。

また、撮像レンズ１は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３という、３枚のレンズを備える構成であったが、本発明の撮像レンズにおけるレンズの枚数は、３枚に限定されず、例えば２枚であってもよい。撮像レンズ１を、２枚のレンズの構成へと変更する場合、第３レンズＬ３を省略し、第２レンズＬ２を、像面Ｓ９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（つまり、図２に示す第３レンズＬ３と同様の）形状とすればよい。

（第１レンズの構成）
ここからは、第１レンズＬ１の、特に面Ｓ１の形状についての説明を行う。

図３は、第１レンズＬ１のレンズ面である面Ｓ１が、複数の領域ＡおよびＢから成っている様子を示す断面図である。図３を参照した説明では、本発明に係る各領域に関する説明を行うに過ぎないので、便宜上図３では、第１レンズＬ１を従来一般的な、球面形状であるレンズとして図示している。

なお、面Ｓ１は、図２においては有効口径に該当する部分のみが図示されていたが、図３においてはさらに、該有効口径の周囲部分に設けられた、第１レンズＬ１のコバ（レンズコバ）が図示されている。第１レンズＬ１に限らず、撮像レンズ１を構成する各レンズは、有効口径の周囲部分にコバが設けられているのが一般的である。また、図３では便宜上、第１レンズＬ１における面Ｓ２側、ならびに、開口絞り２（図２参照）の図示を省略している。

図３において、第１レンズＬ１は、面Ｓ１が、中心ｓ１およびその近傍に対応する領域Ａと、領域Ａの周りである領域Ｂと、に領域分けされている。

図１は、面Ｓ１の具体的な形状をグラフとして示したものであり、このグラフにおいて、横軸には光軸Ｌａに対する法線方向における面Ｓ１の位置を、縦軸には面Ｓ１の形状（換言すれば、光軸Ｌａ方向における面Ｓ１の位置）を、それぞれ示している。

図１に示すグラフにおいて、面Ｓ１の形状は、実線により示している。図１の実線のグラフに示すとおり、面Ｓ１は、領域Ａと領域Ｂとで、曲率半径が互いに異なっている。より具体的には、図１においては、領域Ａが円１の弧に対応する一方、領域Ｂが円１よりも半径の大きな円２の弧に対応する。従って、第１レンズＬ１の面Ｓ１は、領域Ａの曲率半径よりも、領域Ｂの曲率半径のほうが大きくなっていることが分かる。

このように、第１レンズＬ１の面Ｓ１は、複数の領域ＡおよびＢ毎に異なる曲率半径を有している構成である。

そして、領域ＡおよびＢは、互いに曲率半径が異なっている構成であるため、互いに屈折力が異なっている構成である。つまり、第１レンズＬ１は、１つのレンズ面である面Ｓ１が、互いに屈折力の異なる複数の領域ＡおよびＢから成る構成であると解釈することができる。

ここで、各領域ＡおよびＢの屈折力は、予め定められた所望の解像力が得られるように、互いに異ならせる。領域ＡおよびＢは、互いに屈折力が異なるため、Ｚ方向（図２参照）における最良像面位置（物体の結像位置）が異なる。領域ＡおよびＢは、設定する像面Ｓ９（図２参照）の位置において、予め定められた所望の解像力が得られる程度に、互いに異なる屈折力を有するような構成とする。つまり、各領域ＡおよびＢにおける屈折力は、設定される像面Ｓ９の位置において、所定の解像力が得られるように決定されているのが好ましい。各領域ＡおよびＢの屈折力を決定するために、各領域ＡおよびＢの曲率半径を互いに異ならせる場合、さらには、１つのレンズ面において互いに異なる領域ＡおよびＢを決定する場合においても同様に、予め定められた所望の解像力が得られるように設定する。

反面、各領域ＡおよびＢの、屈折力および曲率半径の好ましい値については、対応する光学系における上記所望の解像力の程度に応じて様々な値となり得ることから、一概に特定することが困難である。

また、１つのレンズ面において互いに異なる領域ＡおよびＢを決定する場合においても同様に、通常は各領域の特定が困難であるが、この場合、以下の推奨条件が考えられる。すなわち、撮像レンズ１の面Ｓ１が、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個の上記領域から成り、かつ、略球面のレンズ面形状である場合、Ｎ個の各領域は、面Ｓ１を物体３側（上面）から見て、面Ｓ１の有効口径の約１／Ｎの寸法を占めるような、円形または該円形を取り囲むドーナツ型の領域とすれば、容易に決定することができる。

なお、撮像レンズ１は、第１レンズＬ１の面Ｓ１のみが、互いに屈折力の異なる複数の領域（領域ＡおよびＢ）から成る構成としているが、これに限定されず、面Ｓ１〜面Ｓ６のうち、任意の１面または複数の面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成る構成としてもよい。また、３枚以外の枚数のレンズを備える撮像レンズであっても同様に、該撮像レンズを構成する全てのレンズ面のうち、任意の１面または複数の面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成る構成としてもよい。また、第１レンズＬ１は、面Ｓ１が、互いに屈折力の異なる２つの領域（領域ＡおよびＢ）から成る構成としているが、これに限定されず、互いに屈折力の異なる３つ以上の領域から成る構成としてもよい。このことは、第１レンズＬ１の面Ｓ１以外のレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成る構成とする場合においても同様である。これらの構成を適用する場合、撮像レンズは、Ｚ方向（図２参照）における、物体の結像を行う箇所を、２つ以上有することとなる。これにより、より効果的な、被写界深度の広い撮像レンズを実現でき得る。例えば、これらの構成の撮像レンズは、像高に応じて、光線が異なるレンズ領域を通過するようなレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の領域から成る場合に際して、有効である。該レンズ面では、像高毎に異なる屈折力の作用を与える必要があるため、これらの構成を適用することが好適である。

さらに、レンズ面における複数の領域毎に屈折力を異ならせる構成は、これらの領域毎に曲率半径を異ならせる構成に限定されず、少なくとも１つの領域に対応するレンズ面を、入射光を回折させるような、いわゆる回折面とすることも有効である。レンズ面における曲率半径の変更だけでなく、レンズ面の回折面への変更によっても、該レンズ面に対して容易に屈折力を付与することが可能である。

（第１レンズＬ１および撮像レンズ１の作用）
第１レンズＬ１は、レンズ面Ｓ１が、互いに屈折力の異なる複数の領域ＡおよびＢから成ることにより、結像可能な物体距離の範囲が広くされている。

なお、ここで「結像可能な物体距離」とは、第１レンズＬ１を備える光学系が物体３の結像を行って得られた像の略全体に関して所望以上の解像力による結像を行うことができるような、換言すれば、該光学系が物体３の略全体に対して焦点を合わせることができるような、該光学系と物体３との間隔を意味しているものとする。該光学系には、第１レンズＬ１自身、撮像レンズ１、および後述する撮像モジュール等が挙げられる。

面Ｓ１において、領域ＡおよびＢを設けることにより、領域ＡおよびＢ毎に、Ｚ方向における集光位置のズレを発生させ、この結果、より広い物体距離の範囲に関して、所望以上の解像力による物体３の略全体の結像が可能な、換言すれば、より広い物体距離の範囲に関して、物体３の略全体に対して焦点を合わせることが可能な、光学系を実現することが可能となる。

従って、第１レンズＬ１は、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された、簡素な構造の撮像モジュールを構成するために用いることが可能である。

面Ｓ１は、領域ＡおよびＢ毎に異なる曲率半径を有していてもよいし、領域Ａおよび／またはＢは、入射光を回折させる回折面であってもよい。

これにより、面Ｓ１が、互いに屈折力の異なる複数の領域ＡおよびＢから成る第１レンズＬ１を、容易に作製することができる。

また、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、正の屈折力を有している第１レンズＬ１、および第２レンズＬ２を備えている。加えて、撮像レンズ１は、第２レンズＬ２よりも像面Ｓ９側に、正の屈折力を有している第３レンズＬ３を備えており、第２レンズＬ２は、負の屈折力を有しており、第３レンズＬ３は、像面Ｓ９側に向けた面Ｓ６の中央部分ｃ６が凹形状であると共に周辺部分ｐ６が凸形状である構成が考えられる。または、第２レンズＬ２は、像面Ｓ９側に向けた面Ｓ４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構成も考えられる。

これにより、第１レンズＬ１と同様の効果を奏する、少なくとも２枚のレンズで構成された撮像レンズ１を実現することが可能となる。

また、撮像レンズ１のＦナンバーが３．０未満である場合、明るい像が得られる撮像レンズ１を用いて、結像可能な物体距離の範囲の広い光学系を得ることができる。なお、Ｆナンバーを大きくすることでこの範囲を広げることが可能であるが、この場合、像が暗くなる。Ｆナンバーが３．０未満である撮像レンズ１は、明るい像が得られる光学系においても広い結像可能な物体距離の範囲を得ることができる。

（撮像レンズ１の光学特性および設計データ）
以下、撮像レンズ１の光学特性および設計データについての説明を行う。

なお、上記光学特性および設計データの測定にあたって、以下の条件を考慮した。

・物体距離は、１７００ｍｍ（撮像レンズ１の過焦点距離とほぼ等しい）とする。

・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）白色光を用いる。

４０４．６６ｎｍ＝０．１３
４３５．８４ｎｍ＝０．４９
４８６．１３２７ｎｍ＝１．５７
５４６．０７ｎｍ＝３．１２
５８７．５６１８ｎｍ＝３．１８
６５６．２７２５ｎｍ＝１．５１
・物体距離を過焦点距離（約１７００ｍｍ）としたときの最良像面位置の付近に、撮像レンズ１のフォーカスを調整する。

・像面Ｓ９にセンサ（固体撮像素子）を配置し、該センサとして、画素数が２メガピクセル（２Ｍクラスのセンサ）であり、サイズが１／５型であるものを適用する。

（撮像レンズ１のＭＴＦ特性）
図４は、撮像レンズ１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５は、撮像レンズ１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。

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。

また、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、該割合と絶対値との間に、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）
０．１７５ｍｍ＝像高ｈ０．１（像の中心から、最大像高の１割に該当する高さ）
０．３５ｍｍ＝像高ｈ０．２（像の中心から、最大像高の２割に該当する高さ）
０．７ｍｍ＝像高ｈ０．４（像の中心から、最大像高の４割に該当する高さ）
１．０５ｍｍ＝像高ｈ０．６（像の中心から、最大像高の６割に該当する高さ）
１．４ｍｍ＝像高ｈ０．８（像の中心から、最大像高の８割に該当する高さ）
１．７５ｍｍ＝像高ｈ１．０（最大像高）
図４は、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５は、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、像面Ｓ９に配置されるセンサ（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／（センサの画素ピッチ）／２
により算出される。

図４に示すとおり、撮像レンズ１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のどの像高においても、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１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５において、グラフ５１は「ナイキスト周波数／４」に相当する空間周波数でのサジタル像面のＭＴＦを、グラフ５２は同空間周波数でのタンジェンシャル像面のＭＴＦを、それぞれ示している。図５において、グラフ５３は「ナイキスト周波数／２」に相当する空間周波数でのサジタル像面のＭＴＦを、グラフ５４は同空間周波数でのタンジェンシャル像面のＭＴＦを、それぞれ示している。図５において、グラフ５５は「ナイキスト周波数」に相当する空間周波数でのサジタル像面のＭＴＦを、グラフ５６は同空間周波数でのタンジェンシャル像面のＭＴＦを、それぞれ示している。

図５に示すとおり、撮像レンズ１は、グラフ５６において、像高ｈ０．３（０．５２５ｍｍ）以上でのＭＴＦが０．２未満となっているが、グラフ５１〜グラフ５５において、像高ｈ０〜像高ｈ１．０のどの像高においても０．２以上の高いＭＴＦ特性を有している。

（撮像レンズ１の収差特性）
図６（ａ）は、撮像レンズ１の、縦軸に示した像高（単位：割合、すなわち、像高ｈ０〜像高ｈ１．０）と、横軸に示した非点収差（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図６（ｂ）は、撮像レンズ１の、縦軸に示した像高（単位：割合、すなわち、像高ｈ０〜像高ｈ１．０）と、横軸に示した歪曲（単位：％）と、の関係を示すグラフである。

図６（ａ）および（ｂ）によれば、撮像レンズ１は、非点収差および歪曲共に、良好に補正されたものであると言える。

（撮像レンズ１の設計データ）
図７は、撮像レンズ１の設計データを示した表である。図７に示す各項目の定義は、以下のとおりである。

「要素」：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、「Ｌ３」は第３レンズＬ３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」〜「Ｓ９」は各々、面Ｓ１〜面Ｓ８ならびに像面Ｓ９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。

「曲率半径」：面Ｓ１〜面Ｓ６の各レンズ面の曲率半径。面Ｓ１に関しては、「Ａ」に領域Ａ（図１参照）における曲率半径を、「Ｂ」に領域Ｂ（図１参照）における曲率半径を、それぞれ示している。単位はｍｍ。

「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方向（図２のＺ方向）の距離。単位はｍｍ。

「有効半径」：面Ｓ１〜面Ｓ６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Ｓ６の各レンズ面の、非球面を構成する非球面式（１）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（１）において、Ｚは光軸方向（図２のＺ方向）の座標であり、ｘは光軸に対する法線方向（図２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。

なお、図７に示すグラフにおいては、後述する撮像レンズ７１（図８参照）と異なる数値部分（図１２参照）のブロックを、塗りつぶして表示した。

図７に示すグラフからも明らかであるとおり、撮像レンズ１の面Ｓ１においては、領域Ａにおける曲率半径（０．８９３００ｍｍ）と、領域Ｂにおける曲率半径（０．９００００ｍｍ）と、が互いに異なっている。これにより、撮像レンズ１の面Ｓ１においては、領域Ａにおける屈折力と、領域Ｂにおける屈折力と、が互いに異なっている構成が実現されている。

〔比較例〕
（撮像レンズ７１の光学特性および設計データ）
ここからは、撮像レンズ１の比較対象としての、撮像レンズ７１の光学特性および設計データについて、説明を行う。

撮像レンズ７１は、図８に示すとおり、概略的には撮像レンズ１（図２参照）と同様の構成であるが、第１レンズＬ１の面Ｓ１は、その全領域において同一の屈折力とされている。

なお、上記光学特性および設計データの測定にあたって、撮像レンズ１と同様の条件を考慮した。

（撮像レンズ７１のＭＴＦ特性）
図９は、撮像レンズ７１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１０は、撮像レンズ７１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。

すなわち、図９および図１０は、各々、図４および図５と対応するグラフとなっており、測定結果以外の内容に関しては、図４と図９とで、また、図５と図１０とで、それぞれ共通である。また、図１０にグラフ１０１〜１０６は、各々、図５にグラフ５１〜５６に対応する。

図９および図１０によれば、撮像レンズ７１は、デフォーカスＭＴＦおよびＭＴＦ‐像高特性共に、撮像レンズ１よりも僅かに良好なＭＴＦを有していると言える。

（撮像レンズ７１の収差特性）
図１１（ａ）は、撮像レンズ７１の、縦軸に示した像高（単位：割合、すなわち、像高ｈ０〜像高ｈ１．０）と、横軸に示した非点収差（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図１１（ｂ）は、撮像レンズ７１の、縦軸に示した像高（単位：割合、すなわち、像高ｈ０〜像高ｈ１．０）と、横軸に示した歪曲（単位：％）と、の関係を示すグラフである。

図１１（ａ）および（ｂ）によれば、撮像レンズ７１は、撮像レンズ１と同程度に、非点収差および歪曲共に、良好に補正されたものであると言える。

（撮像レンズ７１の設計データ）
図１２は、撮像レンズ７１の設計データを示した表である。図１２に示す各項目の定義は、図７の設計データと同様である。

撮像レンズ７１の第１レンズＬ１の面Ｓ１は、その全領域で同一の曲率半径を有する球面形状であり、図１および図３に係る、領域ＡおよびＢの区別ならびに領域毎に曲率半径を異ならせる構成が適用されていない。従って、面Ｓ１の曲率半径は、単一の値（０．９００５３２９８ｍｍ）となっている。そして、このように撮像レンズ７１は、撮像レンズ１と異なる構成であることに伴い、像面Ｓ９の位置も、併せて変更されている。図１２によれば、撮像レンズ７１の像面Ｓ９は、第３レンズＬ３の面Ｓ６と、カバーガラスＣＧの面Ｓ７と、の間の距離を変化させて、撮像レンズ１の像面Ｓ９の位置に対する変更を図っている。その他、撮像レンズ７１において、有効半径以外の各パラメータは、撮像レンズ１と同じである。

〔実施例と比較例との対比〕
（撮像レンズの設計仕様）
図１３は、像面Ｓ９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した場合における、撮像レンズ１の設計仕様と、撮像レンズ７１の設計仕様と、を比較する表である。図１３に示す各項目の定義は、以下のとおりである。

「画素サイズ」：上記センサの画素のサイズ（センサ画素ピッチ）。単位はμｍ（マイクロメートル）。

「画素数」：上記センサの画素の個数を、Ｈ（水平）およびＶ（垂直）という２次元のパラメータで示している。

「サイズ」：上記センサのサイズを、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。単位はｍｍ。

「通常設計」：撮像レンズ７１の各仕様であるということを意味している。

「Ｓ１複合面」：撮像レンズ１の各仕様であるということを意味している。

「Ｆナンバー」：各撮像レンズ１および７１のＦナンバー。

「焦点距離」：各撮像レンズ１および７１の焦点距離。単位はｍｍ。

「画角」：各撮像レンズ１および７１の画角、すなわち、各撮像レンズ１および７１により結像可能な角度を、対角、水平、および垂直という３次元のパラメータで示している。単位はｄｅｇ（°）。

「光学歪」：各撮像レンズ１および７１の、図６（ｂ）および図１１（ｂ）に示した歪曲のうち、像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０のそれぞれにおける歪曲の具体的な数値。単位は％。

「ＴＶ歪」：各撮像レンズ１および７１のＴＶ（Television）歪み（いわゆる、テレビディストーション）。単位は％。

「周辺光量比」：各撮像レンズ１および７１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）。単位は％。

「主光線入射角度」：像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および、像高ｈ１．０のそれぞれにおける、各撮像レンズ１および７１の主光線角度（Chief Ray Angle：ＣＲＡ）。単位はｄｅｇ（°）。

「光学全長」：各撮像レンズ１および７１の光学全長、すなわち、開口絞り２が光を絞る部分から像面Ｓ９までの距離。なお、撮像レンズの光学全長とは、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。単位はｍｍ。

「カバーガラス厚」：各撮像レンズ１および７１に備えられたカバーガラスＣＧの厚み。単位はｍｍ。

「過焦点距離」：各撮像レンズ１および７１の過焦点距離、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）。単位はｍｍ。

図１３からも明らかであるとおり、撮像レンズ１と撮像レンズ７１とは、設計仕様がほとんど同じである。

（撮像レンズの、物体距離に対するＭＴＦ特性）
図１４は、撮像レンズ１および７１の、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）と、横軸に示した物体距離（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフであって、像高ｈ０における同関係を示している。

図１５は、撮像レンズ１および７１の、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）と、横軸に示した物体距離（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフであって、像高ｈ０．６でのタンジェンシャル像面における同関係を示している。

なお、図１４および図１５において、実線で示した特性は「Ｓ１複合面」すなわち撮像レンズ１の特性であり、破線で示した特性は「通常設計」すなわち撮像レンズ７１の特性である。

図１４のグラフに関して、空間周波数は、１４２．９ｌｐ／ｍｍで表示した。この空間周波数は、解像度約６００ＴＶ本に相当する。ＭＴＦ閾値（撮像レンズにおいて結像可能とみなせる、最小のＭＴＦ値）を０．２５とした場合、撮像レンズ１における結像可能（解像可能）な最も近い物体距離（約３００ｍｍ）は、撮像レンズ７１における同物体距離（約４００ｍｍ）に対して約１００ｍｍ近くなっている。つまり、像高ｈ０に関して、撮像レンズ１は、撮像レンズ７１よりも、結像可能な物体距離の範囲が広くなっている。また、撮像レンズ１は、撮像レンズ７１よりも、物体距離の変化に依存した、ＭＴＦ変化の度合が小さくなっている。

図１５のグラフに関して、空間周波数は、１１９．０ｌｐ／ｍｍで表示した。この空間周波数は、解像度約５５０ＴＶ本に相当する。ＭＴＦ閾値（撮像レンズにおいて結像可能とみなせる、最小のＭＴＦ値）を０．２５とした場合、撮像レンズ１における結像可能（解像可能）な最も近い物体距離（約２８０ｍｍ）は、撮像レンズ７１における同物体距離（約３４０ｍｍ）に対して約６０ｍｍ近くなっている。つまり、像高ｈ０．６に関しても、撮像レンズ１は、撮像レンズ７１よりも、結像可能な物体距離の範囲が広くなっている。また、撮像レンズ１は、撮像レンズ７１よりも、物体距離の変化に依存した、ＭＴＦ変化の度合が小さくなっている。

以上、図１４および図１５から分かる、物体距離に対するＭＴＦ特性より、面Ｓ１が互いに屈折力の異なる領域ＡおよびＢからなる構成の撮像レンズ１は、該構成でない撮像レンズ７１よりも、結像可能な物体距離の範囲が広くされている。

（本発明の撮像モジュールについて）
本発明の撮像モジュールは、撮像レンズ１を備えており、撮像レンズ１の焦点位置を調整するためのフォーカス調整機構を備えていない構成である。これにより、撮像レンズ１の第１レンズＬ１と同様の効果を奏する撮像モジュールを実現することが可能となる。

また、３枚のレンズで構成された撮像レンズ１を備えた撮像モジュールを実現する場合、簡素な構成で、コンパクトかつ解像力に優れた安価なカメラモジュールを実現することができる。特に、携帯型の機器向けのカメラモジュールでは、開口絞り２、第１レンズＬ１、メニスカスレンズ等の第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を備えている撮像レンズ１は、コンパクトであると共に高い解像力を実現し得ることから、多く用いられている。従って、上記撮像モジュールによれば、撮像レンズ１の焦点位置を調整するためのフォーカス調整機構を備えていない、安価かつ簡素な構造のカメラモジュールを実現することができる。

また、２枚のレンズで構成された撮像レンズを備えた撮像モジュールを実現する場合も、簡素な構成で、コンパクトかつ解像力に優れた安価なカメラモジュールを実現することができる。特に、携帯型の機器向けのカメラモジュールでは、２枚のレンズを用いた、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有している第１レンズ、および負の屈折力を有している第２レンズを備えている撮像レンズは、コンパクトであると共に高い解像力を実現し得ることから、多く用いられている。従って、上記撮像モジュールによれば、撮像レンズの焦点位置を調整するためのフォーカス調整機構を備えていない、安価かつ簡素な構造の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、設定される像面Ｓ９の位置において、所定の解像力（ＭＴＦ等）が得られるように、領域ＡおよびＢのそれぞれにおける屈折力が決定されているのが好ましい。

これにより、上記撮像モジュールにおいて、第１レンズＬ１の利点を最大限に活かすことができる。すなわち、上記撮像モジュールは、像面Ｓ９において、結像可能な物体距離の範囲が広げられることとなる。

また、上記撮像モジュールは、像面Ｓ９に配置されたセンサ（固体撮像素子）を備えているのが好ましい。

上記センサは、撮像レンズ１における像面Ｓ９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。上記センサは、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に代表される、周知の電子撮像素子等で構成されている。

上記撮像モジュールは、結像可能な物体距離の範囲が広くされた光学系であるため、上記センサを備えていることにより、フォーカス調整機構を不要とする製造コストの安価なデジタルカメラを実現することができる。

また、上記センサの画素数は、１．３メガピクセル以上であるのが好ましい。これは、画素数の小さい光学系では、焦点距離が短いことから、焦点を合わせることが可能な範囲が広く、元来の結像可能な物体距離の範囲が広いため、第１レンズＬ１に係る構成の適用は不要であると考えられるためである。

さらに、上記撮像モジュールに係る技術は、従来一般的な製造方法により製造される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、および、第３レンズＬ３を複数備えた第３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、および、第３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、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。

上記ウエハレベルレンズプロセスでは、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。特に、撮像レンズ１の焦点位置を調整するための機構が不要である撮像モジュールは、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および複数のセンサがそれぞれ一体化された、簡素化された製造プロセスに適している。反対に、該機構が必要である撮像モジュールは、該機構をウエハレベルにて同一面上に複数備えられるように作製し、センサを搭載した後、撮像モジュール毎に切断を行う製造プロセスに適した構造を必要とする。

また、ウエハレベルレンズプロセスにより製造される撮像モジュールは、撮像レンズ１を構成するレンズの少なくとも１つは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂から成るのが好ましい。

撮像レンズ１を構成するレンズの少なくとも１つを、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂から成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、複数のレンズを樹脂に成形して、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。熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂から成るレンズは、撮像モジュールの駆動系の耐熱性を懸念する必要がないことから、この場合、上記撮像モジュールは、リフローアブルレンズに適している。

（その他：本発明と組み合わせるのが好ましい構成１）
以上の、本発明の撮像モジュールの構成と組み合わせるべく、本発明の撮像モジュールは、被写界深度が拡げられたと共に、像面湾曲が小さくされた撮像レンズと、所定位置よりも近い物体からの白色光に対する、撮像レンズの最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する、撮像レンズの最良像面の位置まで、の間に設けられたセンサと、を備える構成であってもよい。なお、この場合、被写界深度を拡げる程度ならびに像面湾曲を小さくする程度は、センサの位置において、できるだけ高い解像力（ＭＴＦ等）が得られる程度とすればよい。

上記の構成によれば、撮像レンズは、被写界深度が拡げられているため、近くから遠くまでの広い距離範囲に存在する、各物体を結像した像に発生するボケが低減される。また、撮像レンズは、像面湾曲が小さくされているため、像の全体において、ボケが低減される。このように、像のボケを低減するための工夫が十分に施された撮像レンズを用いて、撮像モジュールでは、センサを上述の位置に設けているのが好ましい。これにより、この撮像モジュールでは、近い物体を撮影する場合と、遠い物体を撮影する場合との両方において平均的に、ボケの低減された像が撮影できるため、解像力をある程度良好にすることができる。

この撮像モジュールは、撮像レンズの位置、および、撮像レンズの焦点位置の両方を固定しても、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するものとすることができる。従って、この撮像モジュールは、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、物体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュールの構造が簡単になる。

また、上記センサは、緑の単色放射から得られた画素に関する情報のみを出力することが可能なものであってもよい。

上記の構成によれば、センサが出力した、緑の単色放射から得られた画素に関する情報に基づいた読取処理により、マトリクス型二次元コードの読取が可能となる。

また、上記センサは、上記所定位置よりも近い物体からの上記緑の単色放射に対する、上記撮像レンズの最良像面の位置に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、センサに対しては、細かい構造のマトリクス型二次元コードを認識させることが可能となる。このため、より細かな構造のマトリクス型二次元コードの読取が可能となる。

また、上記センサは、画素のピッチが２．５μｍ以下であってもよい。

上記の構成によれば、高画素の撮像素子の性能を十分活かした撮像モジュールを実現することができる。

また、上記撮像レンズは、上記センサを保護するための保護部材を介して、該センサに載せられていてもよい。

上記の構成によれば、上記撮像モジュールは、撮像レンズを収容するための筐体（筐枠）を省略することが可能になるため、該筐体を省略することにより、小型化および低背化、さらには低コスト化が実現可能となる。

また、上記撮像レンズは、Ｆナンバーを３以下とすることにより、受光光量を増大させることができるため、像を明るくすることが可能となる。さらに、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できる。

上記撮像レンズは、被写界深度が拡げられていると共に、像面湾曲が小さくされており、所定位置よりも近い物体からの白色光に対する最良像面の位置から、該所定位置よりも遠い物体からの白色光に対する最良像面の位置まで、の間において、物体の結像を行うものであってもよい。

上記の構成によれば、撮像レンズは、被写界深度が拡げられているため、近くから遠くまでの広い距離範囲に存在する、各物体を結像した像に発生するボケが低減される。また、撮像レンズは、像面湾曲が小さくされているため、像の全体において、ボケが低減される。このように、像のボケを低減するための工夫が十分に施された撮像レンズを用いて、物体の結像は、上述の位置にて行う。これにより、撮像レンズでは、近い物体を結像する場合と、遠い物体を結像する場合との両方において平均的に、ボケの低減された像が結像できるため、解像力をある程度良好にすることができる。

この撮像レンズは、位置および焦点位置の両方を固定しても、近い物体の結像と、遠い物体の結像と、の両方において、十分に良好な解像力を有するものとすることが可能なものである。従って、この撮像レンズを用いて構成した撮像モジュールでは、レンズの位置、または、レンズの焦点位置を、物体の位置に応じて変化させるための機構が不要であるため、撮像モジュールの構造が簡単になるという効果を奏する。換言すれば、この撮像レンズは、上記撮像モジュールを実現するのに好適である。

さらに、コード読取方法は、上記撮像モジュールを使用して、緑の単色放射から得られた画素に基づいて、マトリクス型二次元コードを読み取るためのコード読取方法であって、上記緑の単色放射から得られた画素のピッチを用いて、上記撮像レンズおよび上記センサの各限界解像性能の値を求め、値の低いほうを上記撮像モジュールの限界解像性能とする工程と、上記撮像レンズから上記所定位置よりも近い物体までの距離と、上記撮像モジュールの画角と、上記センサの有効像円径と、から、該物体に対する上記撮像レンズが結像する像の倍率を算出する工程と、上記撮像モジュールの限界解像性能と、上記倍率と、から、上記撮像モジュールが読取可能な、上記マトリクス型二次元コードのサイズを算出する工程と、を含んでもよい。

上記の構成によれば、上記撮像モジュールを用いた、マトリクス型二次元コードの読取時において、撮像モジュールの高解像力化を図ることができる。

図１６は、本項目に係る撮像モジュールに対して、撮像レンズ１の第１レンズＬ１の面Ｓ１（図１参照）を、適用した場合（すなわち、Ｓ１複合面）と適用しない場合（すなわち、通常設計）との、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。

本項目に係る撮像モジュールによれば、被写界深度を拡げることにより、デフォーカスＭＴＦを示す曲線の傾きが、全体的に比較的緩やかになることにより、比較的広いフォーカスシフト位置の範囲において、ＭＴＦ値が良好となる。該撮像モジュールに対して、面Ｓ１（図１参照）を備える撮像レンズ１を適用することで、デフォーカスＭＴＦを示す曲線の傾きが、全体的にさらに緩やかになることにより、さらに広いフォーカスシフト位置の範囲において、ＭＴＦ値が良好となる。

（その他：本発明と組み合わせるのが好ましい構成２）
以上の、本発明の撮像モジュールの構成と組み合わせるべく、本発明の撮像モジュールは、回転対称な結像光学系と、上記結像光学系により生成された画像信号に対し画像処理を行う画像処理部とを備える撮像モジュールであって、上記結像光学系には、撮像レンズと、上記撮像レンズによって結像された光を画像信号に変換するセンサとが設けられ、上記撮像レンズは、サジタル像面の最良像面の位置と、タンジェンシャル像面の最良像面の位置とが、予め定められた基準解像度を得ることが可能な被写体（物体）撮影可能範囲に応じたズレ量で、光軸方向にずれるように構成され、上記画像処理部は、上記センサにより変換された画像信号に対し、サジタル方向の解像度およびタンジェンシャル方向の解像度のうち一方が上記基準解像度以上のときに他方を上記基準解像度以上とする画像処理を行ってもよい。

上記の構成によれば、サジタル方向の解像度およびタンジェンシャル方向の解像度のうちいずれか一方が基準解像度を満たす範囲であれば、画像処理が行われることによって、両方が基準解像度を満たすことになる。これにより、画像信号で表される画像全体の解像度が基準解像度以上となる。

ゆえに、解像性能が上がり、サジタル方向の解像度およびタンジェンシャル方向の解像度のうちいずれか一方が基準解像度を満たす範囲が焦点深度となるので、サジタル像面の最良像面の位置とタンジェンシャル像面の最良像面の位置とをずらしている分、焦点深度を広くすることが可能となる。また、焦点深度はズレ量に合わせて広げることができるので、被写界深度を設計に応じて広げることが可能となる。

よって、サジタル像面およびタンジェンシャル像面のうち、一方を近接距離物体の結像位置とし、他方を遠距離物体の結像位置とすれば、上記撮像レンズおよび上記センサを固定配置とした場合であっても、近接距離物体から遠距離物体までの広い範囲の撮影において、予め定めた基準解像度以上の画像を得ることが可能となる。

また、上記撮像モジュールでは、焦点調整機構を用いること無く所望の解像度の画像を得ることが可能となるので、焦点調整機構が不要となるため、撮像モジュールの構造を簡単にすることが可能となる。

したがって、近接〜遠距離の広い範囲の撮影において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を得ることができ、かつ、簡単な構造の撮像モジュールを提供することが可能となる。

また、上記ズレ量は、下記数式（２）

（ｄｎｅａｒ：上記基準解像度で被写体を撮影することが可能な最も近接した位置から、上記結像レンズまでの距離，ｆ：焦点距離，Δ’：焦点深度，Ｐｄｉｆｆ：上記ズレ量）
を満たすように定められていることが好ましい。

図１７は、本項目に係る撮像モジュールに対して、撮像レンズ１の第１レンズＬ１の面Ｓ１（図１参照）を、適用した場合（すなわち、Ｓ１複合面）と適用しない場合（すなわち、通常設計）との、縦軸に示したＭＴＦ（単位：無）と、横軸に示した物体距離（単位：ｍｍ）と、の関係を示すグラフである。

図１７に示すグラフでは、本項目に係る撮像モジュールに対して、面Ｓ１（図１参照）を備える撮像レンズ１を備える構成を適用することで、図１４および図１５に示すグラフと、非常に類似した現象が認められる。すなわち、物体距離の変化に依存した、ＭＴＦ変化の度合は、撮像レンズ１を備える構成によって、撮像レンズ１を備えない構成よりも小さくなっているため、図１４および図１５に係る説明の場合と同様に、結像可能な物体距離の範囲は広くでき得る。

さらに、本項目に係る撮像モジュールの構成（図１７参照）は、先の項目における焦点深度を広くする構成（図１６参照）と組み合わせても良い。

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、近い物体の撮影と、遠い物体の撮影と、の両方において、要求された仕様を満足する程度に良好な解像力を有するように構成された撮像モジュール、ならびにこの撮像モジュールを構成するレンズ素子および撮像レンズに利用することができる。

１ 撮像レンズ
２ 開口絞り
３ 物体
Ｌ１ 第１レンズ（レンズ素子）
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ＡおよびＢ 領域（互いに屈折力の異なる複数の領域）
Ｓ１ 第１レンズにおける物体側に向けた面（少なくとも１つのレンズ面）
Ｓ６ 第３レンズにおける像面側に向けた面
Ｓ９ 像面
ｃ６ 中央部分
ｐ６ 周辺部分

Claims (9)

1. レンズの枚数が３枚である撮像レンズであって、
   物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、正の屈折力を有している上記レンズの１枚である第１レンズ、および上記レンズの１枚である第２レンズを備えており、
   上記第１レンズは、少なくとも１つのレンズ面が、互いに屈折力の異なる複数の球面領域から成り、上記レンズ面は、上記複数の球面領域毎に異なる曲率半径を有しているレンズ素子であり、
   上記第１レンズは、物体側に向けた面が、上記レンズ素子における上記レンズ面であり、
   上記第２レンズよりも像面側に、正の屈折力を有している上記レンズの１枚である第３レンズを備えており、
   上記第２レンズは、負の屈折力を有しており、
   上記第３レンズは、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ことを特徴とする撮像レンズ。
2. Ｆナンバーは、３．０未満であることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 請求項１または２に記載の撮像レンズを備えており、
   上記撮像レンズの焦点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撮像モジュール。
4. 所定の像面の位置において、所定の解像力が得られるように、上記レンズ素子の上記複数の球面領域のそれぞれにおける屈折力が定められていることを特徴とする請求項３に記載の撮像モジュール。
5. 像面に配置された固体撮像素子を備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の撮像モジュール。
6. 上記固体撮像素子の画素数は、１．３メガピクセル以上であることを特徴とする請求項５に記載の撮像モジュール。
7. 上記撮像レンズを構成する最も像面側のレンズを同一面上に複数備えたレンズアレイと、上記固体撮像素子を同一面上に複数備えたセンサアレイとを、各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接合した後、
   対向配置された、上記レンズと上記固体撮像素子との組を単位として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５または６に記載の撮像モジュール。
8. 上記撮像レンズは、複数のレンズから構成されるものであって、
   上記撮像レンズを構成する、隣り合うレンズの一方を同一面上に複数備えた第１レンズアレイと、該隣り合うレンズの他方を同一面上に複数備えた第２レンズアレイとを、上記第１レンズアレイに備えられた各レンズと、上記第２レンズアレイに備えられた各レンズとが１対１に対応して対向配置されるように貼り合せた後、
   対向配置された２つの上記レンズの組を単位として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３〜７のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
9. 上記撮像レンズを構成するレンズの少なくとも１つは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂から成ることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の撮像モジュール。

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