JP2012220590A - 撮像レンズおよび撮像モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高解像力、小型、低背、ならびに広画角である撮像レンズおよび撮像モジュールを実現する。
【解決手段】第１レンズＬ１および第２レンズＬ２はいずれも、アッベ数が４５を超えており、撮像レンズ１は、数式（１）および（２）
−０．６２＜ｆ／ｆ２＜−０．５５・・・（１）
ｆ／ＥＰＤ＜３．６・・・（２）
（但し、ｆ：撮像レンズ１全系の焦点距離、ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離、ＥＰＤ：撮像レンズ１全系の入射瞳径）
を満足するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば携帯端末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ものである。

ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）および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備えた、種々の撮像モジュールが開発されている。コンパクトなデジタルカメラ、およびコンパクトなデジタルビデオユニットが、該撮像モジュールの具体例として挙げられる。特に、近年普及している携帯端末（情報携帯端末および携帯電話機等）に搭載される撮像モジュールに対しては、高い解像力であること、ならびに小型および低背であることが求められる。

撮像モジュールの小型化および低背化のために、該撮像モジュールに搭載され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。特許文献１〜３に、該技術の具体例が開示されている。

特許文献１に開示されている撮像レンズは、物体側より順に、開口絞り、第１レンズ、および第２レンズを具備するレンズ系から構成される撮影レンズである。第１レンズは、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズである。第２レンズは、両面が凹のレンズである。第１レンズおよび第２レンズのいずれにおいても、少なくともいずれか一方のレンズ面は、非球面形状を有する。そして、該撮像レンズは、以下の条件を満たす。

０．６＜ｆ１／ｆ＜１．０・・・（Ａ）
１．８＜（ｎ１−１）ｆ／ｒ１＜２．５・・・（Ｂ）
但し、条件式（Ａ）および（Ｂ）に関して、ｆはレンズ系（撮像レンズ）の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｎ１は第１レンズの屈折率、ｒ１は第１レンズの物体側面の曲率半径である。

特許文献２に開示されている撮像レンズは、物体側から像面側へ向かって順に、絞り、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカス形状の第１レンズと、両面が凹形状の負のパワーを有する第２レンズとを配置したものである。また、該撮像レンズは、下記条件式（Ｃ）〜（Ｆ）を満足する。

０．８＜ν１／ν２＜１．２・・・（Ｃ）
５０＜ν１・・・（Ｄ）
１．９＜ｄ１／ｄ２＜２．８・・・（Ｅ）
−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−１．５・・・（Ｆ）
但し、条件式（Ｃ）〜（Ｆ）に関して、
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ｄ１：第１レンズの中心厚み
ｄ２：第１レンズ像側面から第２レンズ物体側面までの距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
である。

特許文献３に開示されている撮像レンズは、物体側から像面側へ向かって順に、絞り、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカス形状の第１レンズと、両面が凹形状の負のパワーを有する第２レンズとを配置したものである。また、該撮像レンズは、下記の条件式（Ｇ）および（Ｈ）を満足する。

−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−０．８・・・（Ｇ）
０．８＜ν１／ν２＜１．２・・・（Ｈ）
但し、条件式（Ｇ）および（Ｈ）に関して、
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
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）

特許文献１に開示されている撮像レンズは、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現するために、上記の条件式（Ｂ）によって、撮像レンズ全系の焦点距離を規定している。

一方で、撮像レンズ全系の焦点距離が上記の条件式（Ｂ）によって規定された数値範囲を逸脱しても、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現することは可能である。

特許文献２に開示されている撮像レンズは、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現するために、上記の条件式（Ｆ）によって、第１および第２レンズの焦点距離を規定している。

一方で、第１および第２レンズの焦点距離が上記の条件式（Ｆ）によって規定された数値範囲を逸脱しても、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現することは可能である。

特許文献３に開示されている撮像レンズは、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現するために、上記の条件式（Ｇ）によって、第１および第２レンズの焦点距離を規定している。

一方で、第１および第２レンズの焦点距離が上記の条件式（Ｇ）によって規定された数値範囲を逸脱しても、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現することは可能である。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、高解像力、小型、低背、ならびに広画角であ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、レンズが２枚であり、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、上記レンズの一方である第１レンズ、および上記レンズの他方である第２レンズが配置されており、上記第１レンズは、正の屈折力を有しており、上記物体側に向けた面が凸形状であるメニスカスレンズであり、上記第２レンズは、負の屈折力を有しており、上記物体側に向けた面が凹形状であり、上記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該中央部分の周辺部分が凸形状であり、上記第１レンズおよび上記第２レンズはいずれも、上記物体側に向けた面および上記像面側に向けた面の両方が非球面であり、アッベ数が４５を超えており、さらに、数式（１）および（２）
−０．６２＜ｆ／ｆ２＜−０．５５・・・（１）
ｆ／ＥＰＤ＜３．６・・・（２）
（但し、ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、ＥＰＤ：撮像レンズ全系の入射瞳径）
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（１）を満足する程度に、撮像レンズにおける第２レンズのパワー（屈折力）（絶対値）を小さく制限する。これにより、広画角である撮像レンズにおいても、像の周辺におけるコントラストを良好にすることが可能となる。

一方、第２レンズのパワーが小さくなり過ぎると、第２レンズを厚くすると共に、第２レンズと、第１レンズおよび／または像面との間隔を広くする必要が生じ得る。換言すれば、第２レンズのパワーが小さくなり過ぎると、撮像レンズの光学全長が大きくなるため、撮像レンズの小型化および低背化が困難となる虞がある。

そこで、上記の構成によれば、数式（１）を満足する程度に、第２レンズのパワーが小さくなり過ぎないように、第２レンズのパワーを制限する。これにより、撮像レンズの小型化および低背化を図ることができる。

上記の構成によれば、数式（２）を満足させることにより、撮像レンズは、開口径が大きくなるため、明るい像を形成することが可能となる。

ここで、数式（２）を満足させることにより形成される明るい像は、暗い像より収差が大きくなる。

そこで、上記の構成によれば、数式（１）を満足させ、さらに第１レンズのアッベ数および第２レンズのアッベ数の両方を、４５を超える値とする。なお、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。

第１レンズのアッベ数および第２レンズのアッベ数の両方を、４５を超える値とすることにより、撮像レンズは、色収差を十分に補正することが可能となるため、像のボケが小さくなり、鮮明な像を得ることが可能となる。

また、上記の構成によれば、上記の条件式（Ｂ）、（Ｆ）、または（Ｇ）によって規定された数値範囲を逸脱しても、高解像力、小型、および低背の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の、上記第１レンズは、上記物体側に向けた面が、上記開口絞りより上記物体側にまで突出しているのが好ましい。

上記の構成によれば、撮像レンズの入射瞳の位置を、像面側に寄せることが可能となるため、撮像レンズのテレセントリック性を確保し易くなる。従って、収差が良好に補正され、かつ小型および低背である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、光として受光する撮像素子とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、撮像モジュールは、備えられた撮像レンズと同様の効果を奏する。これにより、安価で、コンパクトで、かつ高性能なデジタルカメラを実現することが可能となる。

また、本発明の撮像モジュールの、上記撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサ、またはＣＭＯＳイメージセンサ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２枚であり、物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、上記レンズの一方である第１レンズ、および上記レンズの他方である第２レンズが配置されており、上記第１レンズは、正の屈折力を有しており、上記物体側に向けた面が凸形状であるメニスカスレンズであり、上記第２レンズは、負の屈折力を有しており、上記物体側に向けた面が凹形状であり、上記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該中央部分の周辺部分が凸形状であり、上記第１レンズおよび上記第２レンズはいずれも、上記物体側に向けた面および上記像面側に向けた面の両方が非球面であり、アッベ数が４５を超えており、さらに、数式（１）および（２）
−０．６２＜ｆ／ｆ２＜−０．５５・・・（１）
ｆ／ＥＰＤ＜３．６・・・（２）
（但し、ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、ＥＰＤ：撮像レンズ全系の入射瞳径）
を満足するように構成されている。

従って、本発明は、高解像力、小型、低背、ならびに広画角である撮像レンズおよび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。

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。 本発明の比較例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）‐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６（ａ）は、図１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１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、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１０（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１０（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１および図２に示す各撮像レンズを備えた各撮像モジュールの設計仕様の一例を示した表である。 図１および図２に示す各撮像レンズの、入射瞳径および各レンズの焦点距離に関連する諸数値を示した表である。 本発明の別の実施の形態に係る撮像モジュールの構成を示す断面図である。

〔実施の形態１〕
本実施の形態では、断面図を図１に示した撮像レンズ１００、および断面図を図２に示した撮像レンズ２００について説明を行う。撮像レンズ１００は、後述する数式（１）および（２）を満足した、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズである。一方、撮像レンズ２００は、撮像レンズ１００に対する比較例であり、数式（２）のみを満足した撮像レンズである。

以下、「撮像レンズ１」との表記は、撮像レンズ１００、および撮像レンズ２００の総称である。

（撮像レンズ１の基本構成）
図１および図２の各断面図では、Ｘ（紙面に対して垂直な）方向、Ｙ（紙面上下）方向、およびＺ（紙面左右）方向が規定されている。

具体的に、Ｚ方向は、撮像レンズ１の光軸Ｌａの延伸方向である。Ｙ方向は、光軸Ｌａに対する法線方向のうちの１方向である。Ｚ方向とＹ方向とは、互いに垂直である。Ｘ方向は、Ｚ方向およびＹ方向の両方に対して垂直な方向である。

撮像レンズ１に関して、Ｚ方向は、物体３側（物体側）から像面Ｓ７側（像面側）へと向かう方向、ならびに、像面Ｓ７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Ｓ７側へと向かって順に、開口絞り２、第１レンズ（２枚のレンズの一方）Ｌ１、第２レンズ（２枚のレンズの他方）Ｌ２、およびカバーガラスＣＧが配置された構成である。撮像レンズ１は、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２という、２枚のレンズによって構成されている。

第１レンズＬ１は、物体３側に向けた面（物体側面）Ｓ１、および像面Ｓ７側に向けた面（像側面）Ｓ２を有している。第２レンズＬ２は、物体３側に向けた面Ｓ３、および像面Ｓ７側に向けた面Ｓ４を有している。

第１レンズＬ１および第２レンズＬ２と同様に、カバーガラスＣＧは、物体３側に向けた面Ｓ５、および像面Ｓ７側に向けた面Ｓ６を有している。

開口絞り２は、第１レンズＬ１の面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。但し、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、正の屈折力を有しており、物体３側に向けた面Ｓ１が凸面（凸形状）である、周知のメニスカスレンズである。従って、第１レンズＬ１は、像面Ｓ７側に向けた面Ｓ２が該メニスカスレンズの凹面（凹形状）である。

ここで、第１レンズＬ１は、図１および図２に示すように、面Ｓ１における上記凸面の頂点が、開口絞り２より物体３側にまで突出するように設けられているのが好ましい。これにより、撮像レンズ１の入射瞳の位置を、像面Ｓ７側に寄せることが可能となるため、撮像レンズ１のテレセントリック性を確保し易くなる。従って、収差が良好に補正され、かつ小型および低背である撮像レンズ１を実現することが可能となる。

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状態を示している。一方、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状態を示している。

第２レンズＬ２は、負の屈折力を有しており、物体３側に向けた面Ｓ３が凹形状である。

さらに、第２レンズＬ２は、像面Ｓ７側に向けた面Ｓ４のうち、中心ｓ４およびその近傍に対応する中央部分ｃ４が凹形状であると共に、中央部分ｃ４の周りである周辺部分ｐ４が凸形状である。つまり、面Ｓ４は、窪んでいる中央部分ｃ４と、出張っている周辺部分ｐ４とが切り替わる変曲点を有する形状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Ｓ４に変曲点を有している撮像レンズ１では、Ｚ方向に関して、中央部分ｃ４を通過する光線がより物体３側にて結像可能となると共に、周辺部分ｐ４を通過する光線がより像面Ｓ７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ｃ４における凹形状、ならびに周辺部分ｐ４における凸形状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。同様に、第２レンズＬ２は、面Ｓ３および面Ｓ４の両方が非球面形状である。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り、撮像レンズ１においては、像の周辺におけるコントラストを向上させることが可能となる。

さらに、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２はいずれも、アッベ数が４５を超えている。なお、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。

第１レンズＬ１のアッベ数および第２レンズＬ２のアッベ数の両方を、４５を超える値とすることにより、撮像レンズ１は、色収差を十分に補正することが可能となるため、像のボケが小さくなり、鮮明な像を得ることが可能となる。

カバーガラスＣＧは、第２レンズＬ２と像面Ｓ７との間に設けられている。カバーガラスＣＧは、像面Ｓ７に対して被覆されることで、物理的ダメージ等から像面Ｓ７を保護するためのものである。

像面Ｓ７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Ｓ７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は、以下の数式（２）を満足するように構成されている。特に、撮像レンズ１００は、以下の数式（１）をさらに満足するように構成されている。

−０．６２＜ｆ／ｆ２＜−０．５５・・・（１）
ｆ／ＥＰＤ＜３．６・・・（２）
但し、ｆは撮像レンズ１全系（撮像レンズ全系）の焦点距離、ｆ２は第２レンズＬ２の焦点距離、ＥＰＤは撮像レンズ１全系の入射瞳径である。

「撮像レンズ１全系」とは、１つのレンズ系としての撮像レンズ１を意味している。

「入射瞳径」とは、絞り（開口絞り２）面より前のレンズで結像された、絞り面の像の直径であり、物体３側から見た開口絞り２の像の直径であるとも言える。また、開口絞り２が最も物体３側に配置された撮像レンズの入射瞳径は、該撮像レンズに入射する光の直径に等しい。撮像レンズ１は、開口絞り２が、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２より物体３側に配置された構成である。従って、撮像レンズ１全系の入射瞳径ＥＰＤは、第１レンズＬ１の物体側面の有効半径の２倍、すなわち面Ｓ１の有効口径に等しい。

撮像レンズ１００では、数式（１）を満足する程度に、第２レンズＬ２のパワー（屈折力）（絶対値）を小さく制限する。これにより、広画角である撮像レンズ１においても、像の周辺におけるコントラストを良好にすることが可能となる。

一方、第２レンズＬ２のパワーが小さくなり過ぎると、第２レンズＬ２を厚くすると共に、第２レンズＬ２と、第１レンズＬ１および／または像面Ｓ７（カバーガラスＣＧの場合もある）との間隔を広くする必要が生じ得る。換言すれば、第２レンズＬ２のパワーが小さくなり過ぎると、撮像レンズ１の光学全長が大きくなるため、撮像レンズ１の小型化および低背化が困難となる虞がある。

そこで、撮像レンズ１００では、数式（１）を満足する程度に、第２レンズＬ２のパワーが小さくなり過ぎないように、第２レンズＬ２のパワーを制限する。これにより、撮像レンズ１の小型化および低背化を図ることができる。

数式（２）を満足させることにより、撮像レンズ１は、開口径が大きくなるため、明るい像を形成することが可能となる。

ここで、数式（２）を満足させることにより形成される明るい像は、暗い像より収差が大きくなる。

そこで、数式（１）を満足させ、さらに第１レンズＬ１のアッベ数および第２レンズＬ２のアッベ数の両方を、４５を超える値とする。

第１レンズＬ１のアッベ数および第２レンズＬ２のアッベ数の両方を、４５を超える値とすることにより、撮像レンズ１は、色収差を十分に補正することが可能となるため、像のボケが小さくなり、鮮明な像を得ることが可能となる。

一方、ｆ／ｆ２≦−０．６２となる場合、第２レンズＬ２のパワー配分が大きくなり過ぎる。この結果、広画角である撮像レンズにおいて、像の周辺におけるコントラストを良好にすることが困難となる。

ｆ／ｆ２≧−０．５５となる場合、第２レンズＬ２のパワー配分が小さくなり過ぎる。この結果、上述したとおり、撮像レンズにおける光学全長の増加が発生する。

ｆ／ＥＰＤ≧３．６となる場合、開口径が小さくなり、像が暗くなる。また、ｆ／ＥＰＤ＞３．６となる程度に、暗い像の結像を許容する撮像レンズにおいては、元来の収差量が小さくなるため、そもそも数式（２）を満足させる必要が無い。

第１レンズＬ１のアッベ数および／または第２レンズＬ２のアッベ数が４５以下となる場合、撮像レンズでは、色収差による像のボケが大きくなるため、鮮明な撮像を得ることが困難となる。

（撮像レンズ１００の光学特性）
図３は、撮像レンズ１００の、ＭＴＦ‐像高特性を示すグラフである。

図４は、撮像レンズ１００の、デフォーカスＭＴＦ（ＭＴＦ‐フォーカスシフト位置特性）を示すグラフである。

図５は、撮像レンズ１００の、ＭＴＦ‐空間周波数特性を示すグラフである。

図６（ａ）は、撮像レンズ１００の非点収差の特性を示すグラフであり、図６（ｂ）は、撮像レンズ１００の歪曲の特性を示すグラフである。

図３〜図５に示すグラフはいずれも、縦軸にＭＴＦ（単位：無）を示している。

図３に示すグラフは、横軸に像高（単位：ｍｍ）を示しており、像高ｈ０（０ｍｍ）〜像高ｈ１．０（１．７５ｍｍ）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示している。また、図３には、空間周波数が「ナイキスト周波数／４（７１．４ｌｐ／ｍｍ）」である場合の特性と、空間周波数が「ナイキスト周波数／２（１４２．９ｌｐ／ｍｍ）」である場合の特性とを示している。

図４に示すグラフは、横軸にフォーカスシフト位置（単位：ｍｍ）を示しており、像高ｈ０、像高ｈ０．２（０．３５ｍｍ）、像高ｈ０．４（０．７ｍｍ）、像高ｈ０．６（１．０５ｍｍ）、像高ｈ０．８（１．４ｍｍ）、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）における各特性を示している。また、図４には、空間周波数が「ナイキスト周波数／４」である場合の特性を示している。

図５に示すグラフは、横軸に空間周波数（単位：ｌｐ／ｍｍ）を示している。図５に示すグラフは、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）における各特性を示している。また、図５には、空間周波数が０〜「ナイキスト周波数／２」である場合の特性を示している。

また、具体的に、図６（ａ）は、撮像レンズ１００の、縦軸に示した像高に対する、横軸に示した像面湾曲（単位：ｍｍ）の関係を示しており、図６（ｂ）は、撮像レンズ１００の、縦軸に示した像高に対する、横軸に示した歪曲（単位：％）の関係を示している。

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。

本実施の形態に示す像高は、最大像高を１．７５ｍｍとして、絶対値（０ｍｍ〜１．７５ｍｍ）で表す場合と、最大像高を１（ｈ１．０）としたときの該最大像高に対する割合（ｈ０〜ｈ１．０）で表す場合とがある。該絶対値と割合との対応関係の一例を、以下に示す。

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）
また、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（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１２００ｍｍ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３に示すグラフ３１〜３４はそれぞれ、以下の測定結果を示している。グラフ３１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３２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３３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３４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３１〜３３に対応する各条件では、像高ｈ０〜ｈ１．０のどの像高においても、ＭＴＦが０．２を超えている。また、撮像レンズ１００は、グラフ３４に対応する条件でも、像高ｈ０〜およそｈ０．９（１．５７５ｍｍ）であればＭＴＦが０．２を超えており、それより高い像高においても、ＭＴＦの極端な落ち込みは見られない。従って、撮像レンズ１００は、像の周辺（すなわち、像高ｈ１．０およびその近傍の像部分）におけるコントラストが良好であると言える。

図４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おいて、像高ｈ０〜ｈ１．０のどの像高においても、サジタル像面およびタンジェンシャル像面共に、ＭＴＦが０．２を超えている（高解像力である）。なお、この０ｍｍのフォーカスシフト位置は、像面Ｓ７（図１参照）に該当する。

図５によれば、撮像レンズ１００は、空間周波数がおよそ１２０ｌｐ／ｍｍ以下の場合、像高ｈ０〜ｈ１．０のどの像高においても、サジタル像面およびタンジェンシャル像面共に、ＭＴＦが０．２を超えている（高解像力である）。空間周波数がおよそ１２０ｌｐ／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、ＭＴＦが０．２以下となる。但し、ＭＴＦが０．２以下となる場合であっても、ＭＴＦの極端な落ち込みは見られない。従って、撮像レンズ１００は、像の周辺におけるコントラストが良好であると言える。

図６（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。

（撮像レンズ２００の光学特性）
図７は、撮像レンズ２００の、ＭＴＦ‐像高特性を示すグラフである。

図８は、撮像レンズ２００の、デフォーカスＭＴＦを示すグラフである。

図９は、撮像レンズ２００の、ＭＴＦ‐空間周波数特性を示すグラフである。

図１０（ａ）は、撮像レンズ２００の非点収差の特性を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、撮像レンズ２００の歪曲の特性を示すグラフである。

図７、図８、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、それぞれ、図３、図４、図５、図６（ａ）、図６（ｂ）に対応するグラフであり、撮像レンズ２００の光学特性を示している。本項目（撮像レンズ２００の光学特性）における、用語の定義および測定条件等については、先の項目（撮像レンズ１００の光学特性）において説明したものと同様になるので、ここでは詳細な説明を省略する。

図７に示すグラフ７１〜７４はそれぞれ、以下の測定結果を示している。グラフ７１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７２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７３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７４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７１〜７３に対応する各条件では、像高ｈ０〜ｈ１．０のどの像高においても、ＭＴＦが０．２を超えている。また、撮像レンズ２００は、グラフ７４に対応する条件でも、像高ｈ０〜およそｈ０．９であればＭＴＦが０．２を超えており、それより高い像高においても、ＭＴＦの極端な落ち込みは見られない。従って、撮像レンズ２００は、像の周辺におけるコントラストが良好であると言える。

図８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おいて、像高ｈ０〜ｈ１．０のどの像高においても、サジタル像面およびタンジェンシャル像面共に、ＭＴＦが０．２を超えている（高解像力である）。なお、この０ｍｍのフォーカスシフト位置は、像面Ｓ７（図２参照）に該当する。

図９によれば、撮像レンズ２００は、空間周波数がおよそ１３０ｌｐ／ｍｍ以下の場合、像高ｈ０〜ｈ１．０のどの像高においても、サジタル像面およびタンジェンシャル像面共に、ＭＴＦが０．２を超えている（高解像力である）。空間周波数がおよそ１３０ｌｐ／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、ＭＴＦが０．２以下となる。但し、ＭＴＦが０．２以下となる場合であっても、ＭＴＦの極端な落ち込みは見られない。従って、撮像レンズ２００は、像の周辺におけるコントラストが良好であると言える。

図１０（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ことから、良好な光学特性を有していることが分かる。

図３〜図５、図６（ａ）および（ｂ）、図７〜図９、図１０（ａ）および（ｂ）によれば、像の周辺におけるコントラストに関しては、撮像レンズ１００と撮像レンズ２００とで、大きな差はない。

（撮像レンズ１の設計データ）
図１１は、撮像レンズ１００の設計データを示した表である。

図１２は、撮像レンズ２００の設計データを示した表である。

図１１および図１２のそれぞれに示す各項目の定義は、以下のとおりである。

「Components」：撮像レンズ１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、それぞれ意味している。また、「Ｓ１」〜「Ｓ４」はそれぞれ、面Ｓ１〜面Ｓ４を意味しており、「front」は面Ｓ５を、「rear」は面Ｓ６を、それぞれ意味している。

「Ｎｄ（Materials）」：撮像レンズ１の各構成要素の、ｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）に対する屈折率。

「νｄ（Materials）」：撮像レンズ１の各構成要素の、ｄ線に対するアッベ数。

「Curvature」：面Ｓ１〜面Ｓ４の各レンズ面の曲率。単位はｍｍ^-1。

「Thickness」：対応する面の中心から、像面Ｓ７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。すなわち、中心厚。単位はｍｍ。

「Semi-Diameter」：面Ｓ１〜面Ｓ４の各レンズ面の有効半径（光束の範囲を規制可能な円領域の半径）。単位はｍｍ。

「Aspheric coefficient」：面Ｓ１〜面Ｓ４の各レンズ面の、非球面を構成する非球面式（３）における、ｉ次の非球面係数Ａｉ（ｉは４以上の偶数）。非球面式（３）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：Conic）係数である。

撮像レンズ１００および２００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のアッベ数の両方が、４６であり、４５を超えている。

また、撮像レンズ１００および２００はいずれも、第１レンズＬ１の面Ｓ１および面Ｓ２の両方に、０以外の非球面係数が付与されている。従って、撮像レンズ１の第１レンズＬ１は、面Ｓ１および面Ｓ２の両方が非球面である。同様に、撮像レンズ１００および２００はいずれも、第２レンズＬ２の面Ｓ３および面Ｓ４の両方に、０以外の非球面係数が付与されている。従って、撮像レンズ１の第２レンズＬ２は、面Ｓ３および面Ｓ４の両方が非球面である。

（撮像レンズ１の設計仕様）
図１３は、各撮像レンズ１を備えた各撮像モジュールの設計仕様の一例を示した表である。

図１３に示す各項目の定義は、以下のとおりである。

「Sensor」：上記の各撮像モジュールに適用されたセンサ。

「Size」：上記センサのサイズを、対角（Diagonal）、水平（Horizontal）、および垂直（Vertical）という３種類（３次元）の値で示している。単位はｍｍ。

「Pixel pitch」：上記センサの画素ピッチ。単位はμｍ。

「F number」：各撮像レンズ１のＦナンバー。なお、撮像レンズ１のＦナンバーは、撮像レンズ１全系の等価焦点距離を、撮像レンズ１全系の入射瞳径で割った値で表される。

「Focal length」：各撮像レンズ１全系の焦点距離ｆ。単位はｍｍ。

「Field of view」：各撮像レンズ１の画角を、対角（Diagonal）、水平（Horizontal）、および垂直（Vertical）という３種類（３次元）の値で示している。単位はｄｅｇ（°）。

「Optical distortion」：像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および像高ｈ１．０の３箇所における、各撮像レンズ１の歪曲（光学ディストーション）。単位は％。

「TV distortion」：各撮像レンズ１のＴＶ歪み（テレビディストーション）。単位は％。

「Relative illumination」：像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および像高ｈ１．０の３箇所における、各撮像レンズ１の周辺光量比。周辺光量比とは、像の中心である像高ｈ０において得られる光量に対する、該当箇所において得られる光量の比率を意味している。単位は％。

「CRA（Chief Ray Angle）」：像高ｈ０．６、像高ｈ０．８、および像高ｈ１．０の３箇所における、主光線角度。単位はｄｅｇ。

「Optical length」：各撮像レンズ１の光学全長。単位はｍｍ。

「CG thickness」：各撮像レンズ１に設けられたカバーガラスＣＧの、光軸Ｌａ方向の厚み。単位はｍｍ。

「Hyper focal distance」：各撮像レンズ１の過焦点距離。過焦点距離とは、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）を意味している。単位はｍｍ。

「Object distance」：物体距離。

「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（詳細は前述）。

図１３によれば、撮像レンズ１００および２００はいずれも、対角画角が６５．０°となっている。このため、撮像レンズ１は、広画角の撮像レンズであると言える。

また、図１３によれば、撮像レンズ２００の光学全長が３．０１４ｍｍであるのに対して、撮像レンズ１００の光学全長は２．９６６ｍｍである。従って、撮像レンズ２００より撮像レンズ１００のほうが低背であると言える。

（撮像レンズ１の、入射瞳径および各レンズの焦点距離に関連する諸数値）
図１４は、各撮像レンズ１の、入射瞳径および各レンズの焦点距離に関連する諸数値を示した表である。

図１４には、撮像レンズ１００および２００のそれぞれに関する、以下の数値を示した。

第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１（単位：ｍｍ）
第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２（単位：ｍｍ）
撮像レンズ１全系の焦点距離ｆ（単位：ｍｍ）
撮像レンズ１全系の入射瞳径ＥＰＤ（単位：ｍｍ）
ｆ１／ｆ（条件式（Ａ）にて用いた数値）
ｆ２／ｆ１（条件式（Ｆ）および（Ｇ）にて用いた数値）
ｆ／ｆ２（数式（１）にて用いた数値）
ｆ／ＥＰＤ（数式（２）にて用いた数値）
撮像レンズ２００は、ｆ２／ｆ１がおよそ−２．７となっており、これは、条件式（Ｆ）および（Ｇ）による規定の範囲外となっている。撮像レンズ２００は、上記の条件式（Ｆ）および（Ｇ）によって規定された数値範囲を逸脱しても、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現することが可能なものである。

また、撮像レンズ２００は、（ｎ１−１）ｆ／ｒ１がおよそ１．７９８となっており、これは、条件式（Ｂ）による規定の範囲外となっている。撮像レンズ２００は、上記の条件式（Ｂ）によって規定された数値範囲を逸脱しても、高解像力、小型、および低背の撮像レンズを実現することが可能なものである。

撮像レンズ１００および２００はいずれも、ｆ／ＥＰＤが２．８であり、ｆ／ＥＰＤ＜３．６であるため、数式（２）を満足している。

そして、撮像レンズ１００は、ｆ／ｆ２がおよそ−０．６となり、撮像レンズ２００は、ｆ／ｆ２がおよそ−０．５となる。撮像レンズ１００は、数式（１）を満足しており、撮像レンズ２００は、数式（１）を満足していない。上述したとおり、数式（１）を満足している撮像レンズ１００は、数式（１）を満足していない撮像レンズ２００より低背とすることが可能である。このように、撮像レンズ１が数式（１）を満足することにより、撮像レンズ１の光学全長を小さくして、撮像レンズ１の小型化および低背化を図ることが可能となる。

〔実施の形態２〕
撮像レンズ１と、撮像レンズ１が形成した像を、光として受光するセンサ（撮像素子）４とを備えた、撮像モジュール１４８を構成することができる（図１５参照）。このとき、センサ４としては例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）イメージセンサ、およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の、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、例えば携帯端末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可能である。

１、１００、および２００ 撮像レンズ
２ 開口絞り
３ 物体
４ センサ（撮像素子）
１４８ 撮像モジュール
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌａ 光軸
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
Ｓ７ 像面
ｃ４ 中央部分
ｐ４ 周辺部分

Claims (4)

1. レンズが２枚であり、
   物体側から像面側へと向かって順に、開口絞り、上記レンズの一方である第１レンズ、および上記レンズの他方である第２レンズが配置されており、
   上記第１レンズは、
   正の屈折力を有しており、
   上記物体側に向けた面が凸形状であるメニスカスレンズであり、
   上記第２レンズは、
   負の屈折力を有しており、
   上記物体側に向けた面が凹形状であり、
   上記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該中央部分の周辺部分が凸形状であり、
   上記第１レンズおよび上記第２レンズはいずれも、
   上記物体側に向けた面および上記像面側に向けた面の両方が非球面であり、
   アッベ数が４５を超えており、
   さらに、数式（１）および（２）
   −０．６２＜ｆ／ｆ２＜−０．５５・・・（１）
   ｆ／ＥＰＤ＜３．６・・・（２）
   （但し、ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、ＥＰＤ：撮像レンズ全系の入射瞳径）
   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。
2. 上記第１レンズは、上記物体側に向けた面が、上記開口絞りより上記物体側にまで突出してい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と、
   上記撮像レンズが形成した像を、光として受光する撮像素子とを備えていることを特徴とする撮像モジュール。
4. 上記撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）イメージセンサ、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサであることを特徴とする請求項３に記載の撮像モジュール。

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