專利名稱：攝像透鏡、攝像裝置及便攜終端的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及攝像透鏡和備有該攝像透鏡的攝像裝置以及備有該攝像裝置的便攜 終端。
背景技術：
近來，小型薄型的攝像裝置被搭載在手機和PDA (Personal Digital Assistant) 等小型薄型電子器械便攜終端中，由此，與遠隔地之間不僅僅能夠相互傳送聲音信息，而且 還能夠相互傳送圖像信息。作為攝像裝置中使用的攝像元件，是使用CCD (Charge Coupled Device)型影像傳感和 CMOS (Comple mentary Metal-Oxide Semiconductor)型影像傳感等 固體攝像元件。另外，作為用來在攝像元件上形成被攝物體像的攝像透鏡，因低成本而采用 能夠廉價大量生產的樹脂透鏡。但是，作為制造透鏡及光學系統(tǒng)的方法，有一種在1個平行平面板上同時形成多 個透鏡的復制法(r印lica method)。專利文獻1中提案了一種攝像透鏡，是采用這種復制 法，通過在平行平面板上同時形成衍射面和折射面，從而修正色像差。還有，作為內藏在便攜終端中的攝像裝置(照相模塊)中采用的攝像透鏡，有例如 專利文獻2中公開的那種攝像透鏡。專利文獻2中的攝像透鏡是由1個兩凸透鏡構成的， 用該構成能夠縮短光學全長。但是，兩凸透鏡難以抑制軸上色像差的發(fā)生，并且像場彎曲在 周邊增大。另外，像側面是像側凸的情況時，出于為了整合像面而拉長周邊光束的焦點距離 之目的，必須使像側面上持有變曲點，使周邊部與近軸部持不同倍率。但此時形成變曲點的 中環(huán)附近將發(fā)生像散，MTF(modulation transfer function)的劣化變得顯著。還有，例如專利文獻3的攝像透鏡，是由凸面向著像的凹凸透鏡構成的。但是，該 攝像透鏡的透鏡形狀時負的畸變大，難以將畸變抑制為較小。專利文獻1 特開2006-323365號公報專利文獻2 特開2007-10750號公報專利文獻3 特開2001-296473號公報

發(fā)明內容
發(fā)明欲解決的課題出于上述各點，為了以小型低成本得到良好的像差性能，可以考慮采用物體側面 具有凸面向著物體之形狀且像側面具有凹面向著像之形狀的1個透鏡(包括接合透鏡之含 義則是透鏡單元)構成攝像透鏡。但此時如果不合適地設定物體側面及像側面的焦強，向 傳感(攝像元件)的入射角則變得太大，正的畸變變得太大，難以得到良好的像差性能。本發(fā)明是為了解決上述問題點，目的在于提供一種攝像透鏡和備有該攝像透鏡的 攝像裝置，以及備有該攝像裝置的便攜終端，其中，采用物體側面是物體側凸形狀、像側面 是像側凹形狀的透鏡(透鏡單元)，但光學全長短，低成本，能夠實現良好的像差性能。用來解決課題的手段
本發(fā)明的攝像透鏡，備有孔徑光闌和具有焦強的光學要素，攝像透鏡的特征在于， 所述光學要素是具有正的焦強的透鏡單元，所述透鏡單元是由3個透鏡部組成的接合透 鏡，當以所述3個透鏡部從物體側起依次為第1透鏡、第2透鏡、第3透鏡時，所述第1透鏡 是凸面向著物體的平凸透鏡，所述第2透鏡是平行平板，所述第3透鏡是凹面向著像的平凹 透鏡，所述第1透鏡和所述第2透鏡直接或間接粘結，所述第2透鏡和所述第3透鏡直接或 間接粘結，當以所述透鏡單元的所述第1透鏡的焦點距離為fl、所述第3透鏡的焦點距離為 f2時，滿足以下條件式⑴-0. 7 ^ fl/f2 < 0 …⑴。本發(fā)明的攝像透鏡也可以備有被配置在所述透鏡單元的像側的平行平面板。本發(fā)明的攝像透鏡，其中，當以所述平行平面板的厚度為Dg、系統(tǒng)的焦點距離為f 時，優(yōu)選滿足以下條件式(3)0. 1 ^ Dg/f <1.0 …⑶。本發(fā)明的攝像透鏡，其中，優(yōu)選所述平行平面板滿足以下條件式(4)(I2-I1)Zf < 0. 14 …⑷，其中，I1是從透鏡單元的像側面到像面的軸上光線的光路長I2是從透鏡單元的像側面到像面的最大像高的主光線的光路長f是系統(tǒng)的焦點距離。本發(fā)明的攝像透鏡，其中，所述孔徑光闌也可以位于所述第1透鏡和所述第2透鏡 的境界面上。本發(fā)明的攝像透鏡，其中，優(yōu)選所述第1透鏡及所述第3透鏡由樹脂構成。本發(fā)明的攝像透鏡，其中，優(yōu)選所述第1透鏡及所述第3透鏡由固化型樹脂構成。本發(fā)明的攝像透鏡，其中，優(yōu)選在由樹脂構成的所述第1透鏡及所述第3透鏡中撒 布最大長30納米以下的無機微粒。本發(fā)明的攝像透鏡，優(yōu)選通過包括下述工序的制造方法被多個制造在平行平板 上同時形成多個透鏡部之工序；中介格子狀的定位格架部件密封所述平行平板和其他基板 之工序；沿著所述定位格架部件的格子切斷被一體化的所述平行平板和所述基板及所述定 位格架部件之工序。本發(fā)明攝像透鏡的所述透鏡單元中，優(yōu)選與空氣相接的持有焦強的面的至少1面 為非球面。本發(fā)明的攝像裝置，其特征在于，備有上述本發(fā)明的攝像透鏡；接受經由所述攝 像透鏡得到的光，輸出與受光量相應的電信號的攝像元件。 本發(fā)明的便攜終端，其特征在于，備有上述本發(fā)明的攝像裝置。發(fā)明的效果根據本發(fā)明，采用由3個透鏡部組成的接合透鏡單元，通過滿足所定的條件式，即 使采用物體側面是物體側凸形狀、像側面是像側凹形狀的透鏡(透鏡單元)，也能夠以低成 本實現光學全長短、小型、傳感入射角度小、畸變也小、具有良好像差性能的攝像透鏡。


圖1 參考方式1的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖2 本發(fā)明實施方式2的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖3 參考方式3的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖4 參考方式4的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖5 參考方式5的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖6 參考方式6的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖7 參考方式7的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖8 本發(fā)明實施方式8的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖9 本發(fā)明實施方式9的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖10 本發(fā)明實施方式10的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖11 本發(fā)明實施方式11的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖12 本發(fā)明實施方式12的攝像裝置概略結構的各剖面示意圖。圖13 實施方式12的攝像裝置中軸上光線及最大像高的主光線的各光路長說明 示意圖。圖14 參考例1的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖15 實施例2的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖16 參考例3的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖17 參考例4的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖18 參考例5的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖19 參考例6的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖20 參考例7的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖21 實施例8的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖22 實施例9的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖23 實施例10的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖24 實施例11的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖25 實施例12的攝像裝置中各種像差的說明示意圖。圖26 攝像透鏡制造方法的剖面示意圖。圖27 便攜終端的概略結構說明示意圖。符號說明
AX光軸
Bl定位格架部件
B2基板
CU便攜終端
ID攝像裝置
LN攝像透鏡
LU透鏡單元
Ll第1透鏡
L2第2透鏡
L3第3透鏡
Lp正透鏡
Ln負透鏡
PT平行平面板
SR攝像元件
ST孔徑光闌
具體實施例方式以下參照附圖對本發(fā)明實施方式作說明。首先，對各實施方式及參考方式的概略 結構作說明。各實施方式及參考方式中，面的焦強和軸上面間隔等各不相同，其詳細(構成 數據等)在后述實施例及參考例中出示。圖1、圖3 圖7是參考方式1、3 7涉及的攝像裝置ID的概略結構剖面示意圖， 圖2、圖8 圖12是實施方式2、8 12涉及的攝像裝置ID的概略結構剖面示意圖。各攝 像裝置ID可適用于后述便攜終端⑶(參照圖27)。參考方式1的攝像裝置ID中是從物體側起備有攝像透鏡LN和攝像元件SR。攝像 透鏡LN在攝像元件SR的受光面上形成物體的光學像(像面)，從物體側起依次由孔徑光闌 ST和作為具有焦強的光學要素的透鏡單元LU構成。參考方式1中，透鏡單元LU由具有正的 焦強的單透鏡構成，是物體側面具有物體側凸面形狀、像側面具有像側凹面形狀的凹凸透鏡。攝像元件SR接受經由攝像透鏡LN得到的光，輸出與受光量相應的電信號，由例如 備有多個像素的CCD形影像傳感、CMOS型影像傳感等固體攝像元件構成。攝像透鏡LN被 配設成在攝像元件SR的受光面上形成被攝物體的光學像，由攝像透鏡LN形成的光學像由 攝像元件SR變換為電信號。實施方式2的攝像裝置ID中是用由3個透鏡部組成的接合透鏡來構成參考方式 1的攝像透鏡LN的透鏡單元LU。具體則是透鏡單元LU從物體側起由第1透鏡Li、第2透 鏡L2、第3透鏡L3構成，整體具有正的焦強。第1透鏡Ll是凸面向著物體的平凸透鏡，例 如由樹脂形成。第2透鏡L2是平行平板，例如由玻璃形成。第3透鏡L3是凹面向著像的 平凹透鏡，例如由樹脂形成。第1透鏡Ll和第2透鏡L2直接或間接粘結，第2透鏡L2和 第3透鏡L3直接或間接粘結。間接粘結是指例如中間有粘結劑層的粘結，還有中間有紅外 線遮擋濾器等光學功能薄膜的粘結。參考方式3的攝像裝置ID中是在參考方式1的透鏡單元LU的像側配置平行平面 板PT之結構。平行平面板PT由光學濾器(光學低通濾器、紅外線遮擋濾器等)和攝像元 件SR的外罩玻璃等構成，被配置在攝像元件SR的前面。也就是說，參考方式3的攝像透鏡 LN是從物體側起依次配置孔徑光闌ST、透鏡單元LU (凹凸透鏡)、平行平面板PT之結構。參考方式4的攝像裝置ID中是用由2個透鏡部組成的接合透鏡來構成參考方式 1的透鏡單元LU。具體則是透鏡單元LU從物體側起由正透鏡Lp和負透鏡Ln構成，整體具 有正的焦強。正透鏡Lp具有物體側面是凸面向著物體的形狀。負透鏡Ln具有像側面是凹 面向著像的形狀。正透鏡Lp和負透鏡Ln直接或間接粘結。參考方式5和6的攝像裝置ID中是在參考方式4的透鏡單元LU的像側配置平行 平面板PT。也就是說，參考方式5和6的攝像透鏡LN是從物體側起依次配置孔徑光闌ST、透鏡單元LU(2個之接合透鏡)、平行平面板PT之結構。參考方式7的攝像裝置ID中是參考方式5和6的正透鏡Lp用物體側面持凸面向 著物體之形狀的平凸透鏡構成，負透鏡Ln用像側面持凹面向著像之形狀的平凹透鏡構成。實施方式8 11的攝像裝置ID中是分別在實施方式2的透鏡單元LU的像側配 置平行平面板PT。也就是說，實施方式8 11的攝像透鏡LN是從物體側起依次配置孔徑 光闌ST、透鏡單元LU(3個接合透鏡)、平行平面板PT之結構。實施方式12的攝像裝置ID中是使實施方式8 11的孔徑光闌ST位于第1透鏡 Ll和第2透鏡L2的境界面上。因此，第1透鏡Ll和第2透鏡L2是通過孔徑光闌ST間接 粘結。也就是說，實施方式12的攝像透鏡LN是從物體側起依次配置第1透鏡Li、孔徑光闌 ST、第2透鏡L2、第3透鏡L3、平行平面板PT之結構。接下去，詳細說明參考方式1、3 7的攝像裝置ID以及實施方式2、8 12的攝 像裝置ID的攝像透鏡LN。如上所述，各參考方式及實施方式的攝像透鏡LN備有孔徑光闌ST和具有焦強的 光學要素，該具有焦強的光學要素由具有正的焦強的1個透鏡單元LU構成。該透鏡單元LU 可以由單透鏡構成也可以由接合透鏡構成。透鏡單元LU的物體側面具有物體側凸面形狀， 像側面具有像側凹面形狀。如上所述，如果像側面是像側凸的話，為了整合像面而拉長周邊光束的焦點距離 必須使像側面持有變曲點，這樣在中環(huán)附近發(fā)生像散，MTF的性能劣化明顯。但是如本發(fā)明 所述，通過像側面在像側為凹，這樣沒有必要使像側面在中環(huán)的像高附近持有變曲點，因此 弧矢像面及子午像面的像面彎曲性質相似，能夠抑制中環(huán)附近的像散為較小，能夠在中環(huán) 附近使像面安定。這樣能夠避免在中環(huán)附近的MTF性能劣化。另外，當以透鏡單元LU的物體側面的焦點距離為fl (mm)、像側面的焦點距離為 f2(mm)時，攝像透鏡LN滿足以下條件式(1)-0. 7 彡 fl/f2 < 0 ... (1)。條件式(1)規(guī)定透鏡單元LU的物體側面焦點距離Π和像側面焦點距離f2之比 的適當范圍。也就是說，若小于條件式(1)的下限，則物體側面的焦強太大，難以實現小型 的攝像透鏡LN，同時在將本發(fā)明的攝像透鏡LN應用到攝像裝置ID中時，向攝像元件SR的 入射角度變大，畸變增大，難以得到良好的像差性能。因此，通過滿足條件式(1)，能夠實現光學全長短的小型攝像透鏡LN。另外，可以 減小傳感入射角度，能夠得到抑制了畸變的良好的像差性能。這里的所謂光學全長是指從 攝像透鏡LN的最物體側面到像面(攝像元件SR的受光面)的距離。且優(yōu)選滿足以下條件式(Ia)，這樣能夠實現小型的攝像透鏡，能夠確切地得到良 好的像差性能。更優(yōu)選滿足條件式(lb)。-0. 5 彡 fl/f2 < 0 ... (la)-0. 3 彡 fl/f2 < 0 …(lb)。透鏡單元LN是例如由透鏡和透鏡支撐平板(平行平板)的接合透鏡構成時，焦點 距離的定義如下。即物體側面的焦點距離是形成在平行平板的物體側面上的透鏡的焦點 距離，表示透鏡的物體側充滿空氣、像側充滿透鏡支撐平板介質時的焦點距離。而像側面的 焦點距離是形成在透鏡支撐平板的像側面上的透鏡的焦點距離，表示物體側充滿透鏡支撐其中，
α是線膨脹系數 [R]是分子折射。
作為樹脂，例如是塑料材料時，一般上式中，與第1項相比，第2項可小而忽視。例
平板介質、像側充滿空氣時的焦點距離。透鏡單元LU由非接合的透鏡(單透鏡)構成時，焦點距離也相應如下定義。即 物體側面的焦點距離表示物體側充滿空氣、像側充滿與透鏡相同介質時的焦點距離。而像 側面的焦點距離表示物體側充滿與透鏡相同介質、像側充滿空氣時的焦點距離。實施方式2、8 12的攝像裝置ID中，攝像透鏡LN的透鏡單元LU由上述第1透 鏡Li、第2透鏡L2、第3透鏡L3的接合透鏡構成。第1透鏡Ll和第2透鏡L2、第2透鏡 L2和第3透鏡L3直接或間接粘結。如此構成透鏡單元LU的話，制造攝像透鏡LN時，如后面將要敘述的那樣，可以用 模具在平行平板(第2透鏡L2)表面同時形成大量透鏡部(第1透鏡Li、第3透鏡L3)地 制造攝像透鏡LN。因此，能夠實現所謂相應晶片規(guī)模透鏡的攝像透鏡LN，量產性優(yōu)異。如實施方式12的攝像透鏡LN所示，孔徑光闌ST可以位于第1透鏡Ll和第2透 鏡L2的境界面上。此時，在晶片規(guī)模透鏡的制造工序中，可以在平行平板(第2透鏡L2) 上印刷孔徑光闌ST制造攝像透鏡LN。也就是說，能夠容易地實現相應晶片規(guī)模透鏡的攝像 透鏡LN。如上所述，透鏡單元LU是由3個透鏡部的接合透鏡構成時，優(yōu)選第1透鏡Ll及第 3透鏡L3如上所述由樹脂構成。樹脂材料因為加工性良好，所以能夠容易地形成第1透鏡 Ll及第3透鏡L3的非球面形狀。尤其優(yōu)選第1透鏡Ll及第3透鏡L3由固化型樹脂構成。作為固化型樹脂，可以考 慮例如受紫外線照射而固化的光固化型樹脂和受熱而固化的熱固化型樹脂。上述固化型樹 脂的成型加工性特別好，能夠用模具容易地轉印非球面形狀。用模具在大的平行平板(第 2透鏡L2)上轉印第1透鏡Ll及第3透鏡L3，可同時大量生產攝像透鏡LN。另外，固化型 樹脂與后述復制法的匹配性也好。另外，采用固化型樹脂的話能夠在第2透鏡L2上容易地直接粘結第1透鏡Ll和 第3透鏡L3。并且固化型樹脂具有耐熱性所以優(yōu)選。通過采用耐熱性樹脂，能適應耐回流 工序的照相模塊，能提供更廉價的照相模塊。這里所說的回流工序，是在印刷基板上(回路 基板)上印刷糊狀焊錫，在其上載置部件(照相模塊)后加熱熔融焊錫，自動熔接傳感外部 端子與回路基板的工序。優(yōu)選在由樹脂構成的第1透鏡Ll及第3透鏡L3中撒布最大長30納米以下的無 機微粒。下面說明其理由。首先對折射率的溫度變化作詳細說明。折射率的溫度變化TA根據洛倫茲_洛倫 茨公式，用溫度t微分折射率n，由下式表示TA (二 d η / d t )={(n2+2)(n2— 1) / 6 η }
/ )
t
/ _—ι
R
I__
5
/Iv
) I—I
R
1
/V +
Nly
α 3
ι
χ
9如PMMA樹脂時，線膨脹系數α為7Χ10_5，代入上式可得TA = -1.2X10_4[/°C]，與實際測
量值幾乎一致。關于該折射率變化，最近知道，通過在塑料材料中混合無機微粒能減小溫度變化 的影響。詳細如下，一般來說在透明的塑料材料中混合無機微粒的話會產生光散射而透過 率降低，因此難以用作光學材料，但通過使微粒的大小小于透過光束的波長，則能夠使實質 上不發(fā)生散射。另外，塑料材料隨溫度上升而折射率降低，而無機粒子隨溫度上升而折射率 上升。在此，通過在樹脂(例如母材塑料材料)中撒布最大長在30納米以下的無機微粒 子，能夠得到折射率的溫度依存性極低的塑料材料。例如，通過在丙烯中撒布氧化鈮(Nb2O5) 微粒，能夠減小溫度變化引起的折射率變化。因此，通過在塑料材料中混合無機微粒抑制 透鏡部伴隨溫度變化的折射率變化，能夠使透鏡部面形狀變化引起的對近軸像點位置的影 響，與透鏡部伴隨溫度變化的折射率變化引起的對近軸像點位置的影響，幾乎相等。這樣， 能夠抑制伴隨溫度變化的焦點偏離。并且較優(yōu)選最大長在20納米以下，更優(yōu)選在10納米 以下，這樣能夠將納米微粒子引起的光散射抑制在不成問題之程度。例如，特開2007-126636號公報中公開了一種采用納米合成物的折射率的溫度依 存性低的材料。采用上述技術，本發(fā)明的攝像透鏡LN，如果在第1透鏡Ll (或第3透鏡L3) 中，采用具有用第2透鏡L2和第1透鏡Ll (或第3透鏡L3)的線膨脹系數的差，抵消第1 透鏡Ll (或第3透鏡L3)的近軸曲率半徑減小引起的對近軸像點位置的影響之程度的折射 率的溫度依存性的樹脂材料，則能夠良好地修正焦點偏離。如上所述，用接合透鏡構成透鏡單元LU時，攝像透鏡LN可以用例如回流法和復制 法制造。回流法是通過CVD (Chemical Vapor D印osition)法進行低軟化點玻璃成膜，用石 印術和干腐蝕進行微細加工，用熱處理進行玻璃回流，由此在玻璃基板(第2透鏡L2)上同 時制作多個透鏡(第1透鏡Li、第3透鏡L3)。而復制法是采用固化型樹脂用模具在透鏡 晶片上同時轉印大量透鏡形狀，由此同時制作多個透鏡。上述方法都能同時制作多個透鏡， 所以能夠低成本化。圖26是攝像透鏡LN的其他制造方法的剖面示意圖。本發(fā)明的攝像透鏡LN也可 以通過下述制法制造。即也可以通過包括下述各工序的制造方法來制造多個攝像透鏡LN 在平行平板(第2透鏡L 2)上同時形成多個透鏡部(第1透鏡Li、第3透鏡L3)；通過格 子狀的定位格架部件Bl密封平行平板和其他基板B2 ；沿著定位格架部件Bl的格子(在虛 線Q的位置)切斷被一體化了的平行平板和基板B2及定位格架部件Bi。格子狀的定位格架部件Bl規(guī)定平行平板與基板B2的間隔并將其保持在一定。各 透鏡部(第1透鏡Li、第3透鏡L3)被配置在定位格架部件Bl的格子空穴部分中?；?B2相當于平行平面板PT(參照圖8)，由包括微透鏡陣列的晶片規(guī)模傳感芯片尺寸插件、傳 感外罩玻璃、紅外線遮擋濾器等構成。如上所述，在平行平板上同時形成多個透鏡部，經定位格架部件Bl使平行平板和 基板Β2—體化，然后沿定位格架部件Bl的格子切開，由此能夠同時大量廉價地得到本發(fā)明 的攝像透鏡LN。參考方式4 7的攝像裝置ID中，攝像透鏡LN的透鏡單元LU由2個透鏡部組成 的接合透鏡構成，物體側的透鏡部是正透鏡Lp，像側的透鏡部是負透鏡Ln。當以正透鏡的阿貝數為vl、負透鏡的阿貝數為v2時，優(yōu)選滿足以下條件式(2)15 ^ |vl-v2| ^ 70 ... (2)。若小于條件式(2)的下限則色像差的修正變得困難，MTF的性能劣化。另外，大于 條件式(2)上限的材料組合現實上有困難。因此，通過使?jié)M足條件式(2)地使正透鏡Lp和 負透鏡Ln的阿貝數vl、v2持有差，能夠用適當的材料構成正透鏡Lp及負透鏡Ln，進行消 色差。尤其是正透鏡Lp和負透鏡Ln雙方都用樹脂構成時，材料的組合受到限定，為了消色 差，優(yōu)選滿足以下條件式(2a)15 ^ |vl-v2| ^ 40 ...(2a)參考方式1的攝像裝置ID中，攝像透鏡LN是從物體側起依次配置孔徑光闌ST、透 鏡單元LU之結構，透鏡單元LU由凸面向著物體的凹凸透鏡構成。如此用1個凹凸透鏡構 成透鏡單元LU的最簡單的結構，也能夠實現小型且像差性能良好的攝像透鏡LN。參考方式3、5 7以及實施方式8 12的攝像裝置ID中，攝像透鏡LN備有被配 置在透鏡單元LU像側的平行平面板PT。已經知道，一般來說，攝像透鏡LN的像側面具有凹面向著像的形狀時，周邊光束 由于像側面負的焦強而發(fā)散，持有正的畸變。對此，本發(fā)明中是在凹面向著像的透鏡單元LU 的像側，進一步配置平行平面板PT，這樣，平行平面板PT的厚度能夠產生負的畸變，能夠抵 消持有負的焦強的透鏡面產生的正的畸變。也就是說，能夠以在透鏡單元LU的像側配置平 行平面板PT之最簡單的結構，得到良好的像差性能。當以平行平面板PT的厚度為Dg(mm)、系統(tǒng)的焦點距離為f(mm)時，優(yōu)選滿足以下 條件式(3)0. 1 ^ Dg/f <1.0 …⑶。條件式(3)規(guī)定平行平面板PT厚度的適當范圍。也就是說，如果小于條件式(3) 的下限，則負的畸變的發(fā)生量減小，用平行平面板PT修正持有負焦強的透鏡面所產生的正 的畸變的能力減小。反之，如果大于條件式(3)的上限，則在透鏡系的一大半中光束透過介 質中，光學全長變長。因此，通過滿足條件式(3)，能夠既確保良好的像差修正功能又使光學 系統(tǒng)小型。并且，較優(yōu)選滿足以下條件式(3a)，更優(yōu)選滿足條件式(3b)0. 2 ^ Dg/f <1.0 ...(3a)0. 35 ^ Dg/f <1.0 ...(3b)。上述平行平面板PT可以用1張構成，也可以用多張構成。用多張構成平行平面板 PT時，以各張厚度的合計作為平行平面板PT的厚度即可。作為上述平行平面板PT，也可以 采用以遮擋紅外線為目的而配置的平板(紅外線遮擋濾器)等。另外，優(yōu)選平行平面板PT滿足以下條件式(4)(I2-I1)Zf < 0. 14...(4)其中，I1是從透鏡單元的像側面到像面的軸上光線的光路長(mm)I2是從透鏡單元的像側面到像面的最大像高的主光線的光路長(mm)f是系統(tǒng)的焦點距離(mm)。圖13分別表示實施方式12攝像裝置ID中的上述光路長I1及12。
在光學系統(tǒng)的最像側配置滿足條件式(4)的平行平面板PT的話，則平行平面板PT 持有減小軸上光線與最大像高的主光線的光路長I1U2之差的功能。也就是說，根據斯涅爾 定律，到達像面的距離縮短，這意味著通過折射能夠減小畸變。換而言之，如果超出條件式 (4)的上限，則畸變的修正功能小，或攝像透鏡LN引起畸變進一步增大，所以不優(yōu)選。各參考方式及實施方式攝像裝置ID的透鏡單元LU中，優(yōu)選與空氣相接的持有焦 強的面的至少1面為非球面。透鏡單元LU中與空氣相接的面(與空氣的境界面)上介質 的折射率差最大。因此，通過使該面為非球面，能夠最大限度地得到非球面的效果(例如像 差修正的效果)。上述各參考方式及實施方式的攝像透鏡LN適合用于帶圖像輸入功能的數碼器械 (例如便攜終端)。因此，通過組合攝像透鏡LN和攝像元件SR等，能夠構成光學取入被攝 物體映像作為電信號輸出的上述攝像裝置ID。攝像裝置ID是光學裝置，構成被攝物體靜像 攝影和動畫攝影用的照相機的主要構成要素。作為照相機，這里可以舉出數碼相機、攝像機、監(jiān)視相機、車載相機、電視電話用相 機等，還可以舉出內藏或外裝于個人電腦、便攜終端(例如手機、移動電腦等小型可攜帶的 信息器械終端)、它們的周邊器械(掃描、打印機等)、其他數碼器械等的照相機。從上述例 子中可以知道，采用攝像裝置ID不僅僅可以構成照相機，還可以通過在各種器械中搭載攝 像裝置ID來附加照相功能。例如，可以構成帶相機手機等帶圖像輸入功能的數碼器械。圖27是帶圖像輸入功能的數碼器械一例、便攜終端CU的概略結構說明示意圖。便 攜終端⑶除了上述攝像裝置ID之外，還備有信號處理部1、控制部2、存儲器3、操作部4、 顯示部5。攝像裝置ID中，由攝像透鏡LN在受光面SS上形成的光學像IM由攝像元件SR變 換為電信號輸出。從攝像元件SR輸出的信號輸入到信號處理部1，根據需要在其中被施行 所定的數字圖像處理和圖像壓縮處理等，作為映像信號被記錄到存儲器3 (半導體存儲器、 光盤等記憶部)。上述映像信號有時經電纜或被變換到紅外線信號，傳送到其它器械?？刂撇?由微電腦構成，進行攝影功能和圖像再生功能等功能控制、為了聚焦的 透鏡移動機構的控制以及各部的控制。例如，控制部2控制攝像裝置ID使進行被攝物體的 靜像攝影和動畫攝影中的至少一種。操作部4是含有操作按鈕(例如釋放按鈕)和操作撥盤(例如攝影模式撥盤)等 操作部件的部分，將操作者操作輸入的信息傳送到控制部2。顯示部5是含有液晶監(jiān)視等顯 示器的部分，采用由攝像元件SR變換的圖像信號或被記錄在存儲器3的圖像信息，進行圖 像顯示。由攝像透鏡LN形成的光學像穿過例如具有由攝像元件SR的像素間距定出的所定 遮斷頻率特性的光學低通濾器(圖27的平行平面板PT)。此時調整空間頻率特性，使在攝 像元件SR中變換到電信號時發(fā)生的所謂折回噪聲得以最小化。由此能夠抑制色莫阿的發(fā)生。但是，如果能夠抑制像分辨界限頻率周邊的性能，那么不采用光學低通濾器也不 必擔心發(fā)生噪聲，另外，采用噪聲不太明顯的顯示系(例如手機的液晶畫面等)用戶進行攝 影和鑒賞時，沒有必要采用光學低通濾器。用攝像裝置ID構成帶圖像輸入功能的便攜終端⑶時，通常是在機身內部配置攝像裝置ID，但也可以采取適應實現照相功能時所需要的方式。例如，可以使單元化的攝像裝 置ID相對便攜終端CU本體拆裝自在或轉動自在。實施例接下去作為參考例1、3 7以及實施例2、8 12，采用構成數據等，對各參考方 式1、3 7及實施方式2、8 12的攝像透鏡LN的具體結構等作說明。參考例1、3 7以 及實施例2、8 12是分別與上述各參考方式1、3 7及實施方式2、8 12對應的數值實 施例，各參考方式1、3 7及實施方式2、8 12的光學結構圖(圖1、3 7以及圖2、8 12)分別表示相應的參考例1、3 7及實施例2、8 12的透鏡結構。各參考例及實施例的構成數據中，從左邊的欄起，依次表示面編號Si、曲率半徑 r (mm)、軸上面間隔d(mm)、對d線的折射率nd、對d線的阿貝數vd。面編號Si表示是從物 體側起位于第i個的面。面編號Si上帶有“*”的面是非球面，采用以其面頂點為原點的局 部直角坐標(xyz)，由下式(AS)定義。各參考例及實施例的非球面數據中沒有表記的項的 系數為0，所有數據都是E-n = X 10Λζ = (c · h2)/[l+ V [1-(1+K) · c2 · h2]]+A · h4+B · h6+C · h8+D · h10+E · h12+F · h14+G · h16+H · h18+J · h20...(AS)其中，h是垂直于ζ軸(光軸A X)方向的高度(h2 = x2+y2)ζ是高度h位置的光軸A X方向的弛度(面頂點基準)c是面頂點的曲率(曲率半徑r的倒數)K是圓錐系數A、B、C、D、E、F、G、H、J 是 4 次、6 次、8 次、10 次、12 次、14 次、16 次、18 次、20 次的
非球面系數。圖14 圖25表示各參考例及實施例1 12的像差圖。圖中，從左邊起，依次是 球面像差圖、像散圖、畸變圖。球面像差圖中，分別用離開近軸像面的光軸方向的偏離量 (單位mm，橫軸刻度-0. 200 0. 200mm)，表示實線所示的對d線(波長587. 56nm)的球面 像差量、虛線所示的對C線(波長656.28nm)的球面像差量、點劃線所示的對g線(波長 435. 84nm)的球面像差量，縱軸表示對向光瞳的入射高度用其最大高度進行規(guī)格化后的值 (即相對光瞳高)。像散圖中，用離開近軸像面的光軸方向的偏離量(單位mm，橫軸刻度-0.20 0. 20mm)，表示虛線T的對d線的切向像面和實線的對d線的弧矢像面，縱軸表示像高(IMG HT,單位_)。畸變圖中，橫軸表示對d線的畸變(單位％，橫軸刻度-10. 0 10. 0% )， 縱軸表示像高(IMG HT，單位mm)。像高IMG HT相當于成像面上的最大像高(攝像元件SR 受光面SS對角線長的一半)。(參考例1)(參照圖14)單位mm〈面數據〉Si r d η vd1(光闌)① 0.116
2*0. 802 0.670 1. 57370 29. 003*24.486 1.096〈非球面數據〉S2 面K = -8. 98E-01,A = -7. 12E-01, B = 5. 05E+01, C = -7. 35E+02, D = 3. 55E+03,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00S3 面K = -2. 47E+03,A = 2. 47E+00, B = -1. 88E+01, C=L 34E+02, D = -3. 21E+02,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00(實施例2)(參照圖15)單位mm〈面數據〉Si r d η vd1(光闌)① 0.1162*0.700 0.050 1. 57370 29. 003 ① 0. 570 1. 67700 56. 204 ① 0.050 1.57370 29.005*24.486 1.020〈非球面數據〉S2 面K = -8. 98Ε-01.A = -7. 12Ε-01, B = 5. 05Ε+01, C = -7. 35Ε+02, D = 3. 55Ε+03,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00S5 面K = -2. 47Ε+03.A = 2. 47Ε+00, B = -1. 88Ε+01, C=L 34Ε+02, D = -3. 21Ε+02,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00(參考例3)(參照圖16)單位:mm<面數據>Sir d η vd1(光闌)① 0. 1162*0. 802 0.670 1. 57370 29. 00
3*24.486 0.1004 ① 0. 683 1. 51633 64. 105 ⑴ 0.446〈非球面數據〉S2 面K = -8. 98E-01,A = -7. 12E-01, B = 5. 05E+01, C = -7. 35E+02, D = 3. 55E+03,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00S3 面K = -2. 47E+03,A = 2. 47E+00, B = -1. 88E+01, C=L 34E+02, D = -3. 21E+02,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00(參考例4)(參照圖17)單位mm<面數據>Si r d η vd1(光闌)① 0.1162*0.740 0.570 1.50710 54.003-27. 340 0. 100 1. 57370 29. 004*24.486 1.089<非球面數據>S2 面K = 5. 00Ε+00,A = -6. 59Ε-01, B = 5. 00Ε+01, C = -7. 06Ε+02, D = 3. 16Ε+03,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00S4 面K=L 61Ε+02,A=L 88Ε+00, B = -1. 16Ε+01, C = 7. 90Ε+01, D = -1. 84Ε+02,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00(參考例5)(參照圖18)單位:mm<面數據>Si r d η vd1(光闌)0. 1162*0. 740 0. 570 1. 50710 54. 00
3-27.340 0.100 1.57370 29.004*24.486 0.0505 ① 1. 300 1. 51633 64. 106 ⑴ 0. 131<非球面數據>S2 面K = -1. 54E+00,A = -6. 59E-01, B = 5. 00E+01, C = -7. 06E+02, D = 3. 16E+03,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00S4 面K=L 61E+02,A=L 88E+00, B = -1. 16E+01, C = 7. 90E+01, D = -1. 84E+02,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00(參考例6)(參照圖19)單位:mm<面數據>Si r d η vd1(光闌)① 0.1162*0.720 0.570 1.50710 54.003 ⑴ 0. 100 1. 57370 29. 004*24. 486 0. 1005 ① 0. 700 1. 51633 64. 106 ⑴ 0. 382<非球面數據>S2 面K = -8. 48Ε-01,A = -6. 59Ε-01, B = 5. 00Ε+01, C = -7. 06Ε+02, D = 3. 16Ε+03,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00S4 面K = -1. 00Ε+00,A = 2. 47Ε+00, B = -1. 88Ε+01, C=L 34Ε+02, D = -3. 21Ε+02,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00(參考例7)(參照圖20)單位:mm<面數據>
1(光闌)① 0.1162*0. 7200. 570 1. 50710 54. 003 ① 0. 100 1. 57370 29. 004*24. 486 0. 5005 ① 1. 300 1. 51633 64. 106 ⑴ 0. 088<非球面數據>S2 面K = -1. 54E+00,A = -6. 59E-01, B = 5. 00E+01, C = -7. 06E+02, D = 3. 16E+03,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00S4 面K=L 62E+02,A=L 88E+00, B = -1. 16E+01, C = 7. 90E+01, D = -1. 84E+02,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00(實施例8)(參照圖21)單位:mm〈面數據〉Si r d η vd1(光闌)① 0. 1162*0.700 0.050 1.50710 54.003 ① 0.570 1.52470 56.204 ① 0. 050 1. 50710 54. 005*24.486 0.1006 ① 0. 700 1. 51633 64. 107 ⑴ 0.398〈非球面數據〉S2 面K = -1. 53Ε+00,A = -6. 59Ε-01, B = 5. 00Ε+01, C = -7. 06Ε+02, D = 3. 16Ε+03,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00S5 面K = -1. 00Ε+00,A = 2. 59Ε+00, B = -1. 63Ε+01, C=L 09Ε+02, D = -2. 63Ε+02,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,
G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00(實施例9)(參照圖22)單位mm<面數據>Si r d η vd1(光闌)① 0.1162*0. 802 0. 050 1. 57370 29. 003 ① 0. 570 1. 52470 56. 204 ① 0. 050 1. 57370 29. 005*24. 486 0. 1006 ① 0. 700 1. 51633 64. 107 ⑴ 0. 398〈非球面數據〉S2 面K = -8. 60Ε-01,A = -6. 59Ε-01, B = 5. 00Ε+01, C = -7. 06Ε+02, D = 3. 16Ε+03,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00S5 面K = -1. 00Ε+00,A = 2. 47Ε+00, B = -1. 88Ε+01, C=L 34Ε+02, D = -3. 21Ε+02,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,G = O. 00Ε+00, H = O. 00Ε+00, J = O. 00Ε+00(實施例10)(參照圖烈)單位:mm<面數據>Si r d η vd1(光闌)① 0.1162*0. 7000. 050 1. 50710 54. 003 ① 0. 570 1. 60770 56. 204 ① 0. 050 1. 50710 54. 005*24. 486 0. 1006 ① 0. 700 1. 51633 64. 107 ⑴ 0. 418<非球面數據>S2 面K = -1. 53Ε+00,A = -6. 59Ε-01, B = 5. 00Ε+01, C = -7. 06Ε+02, D = 3. 16Ε+03,E = O. 00Ε+00, F = O. 00Ε+00,
G = O. OOE+OO, H = O. OOE+OO, J = O. OOE+OOS5 面K = -1. 00E+00,A = 2. 60E+00, B = -1. 63E+01, C=L 09E+02, D = -2. 63E+02,E = O. OOE+OO, F = O. OOE+OO,G = O. OOE+OO, H = O. OOE+OO, J = O. OOE+OO(實施例11)(參照圖24)單位:mm<面數據>Si r d η vd1(光闌)① 0.1162*0. 700 0. 050 1. 50710 54. 003 ① 0. 570 1. 60770 56. 204 ① 0. 050 1. 50710 54. 005*24.486 0.0506 ① 1. 300 1. 51633 64. 107 ⑴ 0. 072<非球面數據>S2 面K = -1. 53Ε+00,A = -6. 59Ε-01, B = 5. 00Ε+01, C = -7. 06Ε+02, D = 3. 16Ε+03,Ε = 0. 00Ε+00, F = 0. 00E+00,G = O. OOE+OO, H = O. OOE+OO, J = O. OOE+OOS5 面K = -1. OOE+OO,A = 2. 60E+00, B = -1. 63E+01, C=L 09E+02, D = -2. 63E+02,E = O. OOE+OO, F = O. OOE+OO,G = O. OOE+OO, H = O. OOE+OO, J = O. OOE+OO(實施例12)(參照圖25)單位:mm<面數據>Si r dn vd1*0. 802 0. 050 1. 50710 54. 002(光闌)⑴ 0· 670 1.60770 56. 203 ① 0· 050 1. 50710 54. 004*100.000 0.0505 ① 0· 880 1. 51633 64. 106①0. <非球面數據>Sl 面
K = -1. 53E+00,A = -6. 59E-01, B = 5. 00E+01, C = -9. 55E+02, D = 6. 20E+03,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00S4 面K = -1. 00E+00.A=L 83E+00, B = -1. 42E+01, C=L 12E+02, D = -3. 39E+02,E = O. 00E+00, F = O. 00E+00,G = O. 00E+00, H = O. 00E+00, J = O. 00E+00表1出示了各參考例及實施例1 12的條件式對應值及各種數據。作為各種數 據，出示了焦點距離(f :mm)、像高(Y :mm)、后焦距(BF :mm) ,Fft (Fno)、半視角(ω ° )、光 學全長(TL:mm)。像高是沒有畸變的值，視角是帶畸變的值，后焦距用空氣換算長表示(光 學全長中包含的后焦距也相同)。
權利要求
一種攝像透鏡，備有孔徑光闌和具有焦強的光學要素，攝像透鏡的特征在于，所述光學要素是具有正焦強的透鏡單元，所述透鏡單元是由3個透鏡部組成的接合透鏡，當以所述3個透鏡部從物體側起依次為第1透鏡、第2透鏡、第3透鏡時，所述第1透鏡是凸面向著物體的平凸透鏡，所述第2透鏡是平行平板，所述第3透鏡是凹面向著像的平凹透鏡，所述第1透鏡和所述第2透鏡直接或間接粘結，所述第2透鏡和所述第3透鏡直接或間接粘結，當以所述透鏡單元的所述第1透鏡的焦點距離為f1、所述第3透鏡的焦點距離為f2時，滿足以下條件式(1) 0.7≤f1/f2＜0 …(1)。
2.如權利要求1中記載的攝像透鏡，其特征在于，備有被配置在所述透鏡單元像側的 平行平面板。
3.如權利要求2中記載的攝像透鏡，其特征在于，當以所述平行平面板的厚度為Dg、系 統(tǒng)的焦點距離為f時，滿足以下條件式⑶0. 1 彡 Dg/f <1.0... (3)。
4.如權利要求3中記載的攝像透鏡，其特征在于，所述平行平面板滿足以下條件式(4)(I2-I1)Zf < 0. 14...(4)，其中，I1是從透鏡單元的像側面到像面的軸上光線的光路長I2是從透鏡單元的像側面到像面的最大像高的主光線的光路長f是系統(tǒng)的焦點距離。
5.如權利要求1至4的任何一項中記載的攝像透鏡，其特征在于，所述孔徑光闌位于所 述第1透鏡和所述第2透鏡的境界面上。
6.如權利要求1至5的任何一項中記載的攝像透鏡，其特征在于，所述第1透鏡及所述 第3透鏡由樹脂構成。
7.如權利要求6中記載的攝像透鏡，其特征在于，所述第1透鏡及所述第3透鏡由固化 型樹脂構成。
8.如權利要求6或7中記載的攝像透鏡，其特征在于，在由樹脂構成的所述第1透鏡及 所述第3透鏡中撒布最大長30納米以下的無機微粒。
9.如權利要求1至8的任何一項中記載的攝像透鏡，其特征在于，通過包括下述工序的 制造方法被多個制造在平行平板上同時形成多個透鏡部之工序；通過格子狀的定位格架 部件密封所述平行平板和其他基板之工序；沿著所述定位格架部件的格子切斷被一體化的 所述平行平板和所述基板及所述定位格架部件之工序。
10.如權利要求1至9的任何一項中記載的攝像透鏡，其特征在于，所述透鏡單元中，與 空氣相接的持有焦強的面的至少1面為非球面。
11.一種攝像裝置，其特征在于，備有權利要求1至10的任何一項中記載的攝像透鏡；接受經由所述攝像透鏡得到的光，輸出與受光量相應的電信號的攝像元件。
12. 一種便攜終端，其特征在于，備有權利要求11中記載的攝像裝置。
全文摘要
攝像裝置的攝像透鏡LN由孔徑光闌ST和具有正的焦強的透鏡單元LU構成，采用透鏡單元LU的物體側面是物體側凸形狀像側面是像側凹形狀的透鏡，但能夠實現光學全長短、傳感入射角度小、畸變也小、低成本、良好的像差性能。
文檔編號G02B13/00GK101939682SQ200980104379
公開日2011年1月5日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權日2008年2月12日
發(fā)明者平尾祐亮, 松坂慶二 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社