摄像透镜、 摄像装置及便携终端 【技术领域】
本发明涉及摄像透镜和备有该摄像透镜的摄像装置以及备有该摄像装置的便携终端。 背景技术 近来， 小型薄型的摄像装置被搭载在手机和 PDA(Personal Digital Assistant) 等小型薄型电子器械便携终端中， 由此， 与远隔地之间不仅仅能够相互传送声音信息， 而且 还能够相互传送图像信息。作为摄像装置中使用的摄像元件， 是使用 CCD(Charge Coupled Device) 型影像传感和 CMOS(Comple mentary Metal-Oxide Semiconductor) 型影像传感等 固体摄像元件。 另外， 作为用来在摄像元件上形成被摄物体像的摄像透镜， 因低成本而采用 能够廉价大量生产的树脂透镜。
但是， 作为制造透镜及光学系统的方法， 有一种在 1 个平行平面板上同时形成多 个透镜的复制法 (replica method)。专利文献 1 中提案了一种摄像透镜， 是采用这种复制
法， 通过在平行平面板上同时形成衍射面和折射面， 从而修正色像差。
还有， 作为内藏在便携终端中的摄像装置 ( 照相模块 ) 中采用的摄像透镜， 有例如 专利文献 2 中公开的那种摄像透镜。专利文献 2 中的摄像透镜是由 1 个两凸透镜构成的， 用该构成能够缩短光学全长。 但是， 两凸透镜难以抑制轴上色像差的发生， 并且像场弯曲在 周边增大。 另外， 像侧面是像侧凸的情况时， 出于为了整合像面而拉长周边光束的焦点距离 之目的， 必须使像侧面上持有变曲点， 使周边部与近轴部持不同倍率。 但此时形成变曲点的 中环附近将发生像散， MTF(modulation transfer function) 的劣化变得显著。
还有， 例如专利文献 3 的摄像透镜， 是由凸面向着像的凹凸透镜构成的。但是， 该 摄像透镜的透镜形状时负的畸变大， 难以将畸变抑制为较小。
专利文献 1 ： 特开 2006-323365 号公报
专利文献 2 ： 特开 2007-10750 号公报
专利文献 3 ： 特开 2001-296473 号公报 发明内容 发明欲解决的课题
出于上述各点， 为了以小型低成本得到良好的像差性能， 可以考虑采用物体侧面 具有凸面向着物体之形状且像侧面具有凹面向着像之形状的 1 个透镜 ( 包括接合透镜之含 义则是透镜单元 ) 构成摄像透镜。但此时如果不合适地设定物体侧面及像侧面的焦强， 向 传感 ( 摄像元件 ) 的入射角则变得太大， 正的畸变变得太大， 难以得到良好的像差性能。
本发明是为了解决上述问题点， 目的在于提供一种摄像透镜和备有该摄像透镜的 摄像装置， 以及备有该摄像装置的便携终端， 其中， 采用物体侧面是物体侧凸形状、 像侧面 是像侧凹形状的透镜 ( 透镜单元 )， 但光学全长短， 低成本， 能够实现良好的像差性能。
用来解决课题的手段
本发明的摄像透镜， 备有孔径光阑和具有焦强的光学要素， 摄像透镜的特征在于， 所述光学要素是具有正的焦强的透镜单元， 所述透镜单元是由 3 个透镜部组成的接合透 镜， 当以所述 3 个透镜部从物体侧起依次为第 1 透镜、 第 2 透镜、 第 3 透镜时， 所述第 1 透镜 是凸面向着物体的平凸透镜， 所述第 2 透镜是平行平板， 所述第 3 透镜是凹面向着像的平凹 透镜， 所述第 1 透镜和所述第 2 透镜直接或间接粘结， 所述第 2 透镜和所述第 3 透镜直接或 间接粘结， 当以所述透镜单元的所述第 1 透镜的焦点距离为 f1、 所述第 3 透镜的焦点距离为 f2 时， 满足以下条件式 (1) ：
-0.7 ≤ f1/f2 ＜ 0 … (1)。
本发明的摄像透镜也可以备有被配置在所述透镜单元的像侧的平行平面板。
本发明的摄像透镜， 其中， 当以所述平行平面板的厚度为 Dg、 系统的焦点距离为 f 时， 优选满足以下条件式 (3) ：
0.1 ≤ Dg/f ＜ 1.0 … (3)。
本发明的摄像透镜， 其中， 优选所述平行平面板满足以下条件式 (4) ：
(l2-l1)/f ＜ 0.14 … (4)，
其中，
l1 是从透镜单元的像侧面到像面的轴上光线的光路长
l2 是从透镜单元的像侧面到像面的最大像高的主光线的光路长
f 是系统的焦点距离。
本发明的摄像透镜， 其中， 所述孔径光阑也可以位于所述第 1 透镜和所述第 2 透镜 的境界面上。
本发明的摄像透镜， 其中， 优选所述第 1 透镜及所述第 3 透镜由树脂构成。
本发明的摄像透镜， 其中， 优选所述第 1 透镜及所述第 3 透镜由固化型树脂构成。
本发明的摄像透镜， 其中， 优选在由树脂构成的所述第 1 透镜及所述第 3 透镜中撒 布最大长 30 纳米以下的无机微粒。
本发明的摄像透镜， 优选通过包括下述工序的制造方法被多个制造 ： 在平行平板 上同时形成多个透镜部之工序 ； 中介格子状的定位格架部件密封所述平行平板和其他基板 之工序 ； 沿着所述定位格架部件的格子切断被一体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。
本发明摄像透镜的所述透镜单元中， 优选与空气相接的持有焦强的面的至少 1 面 为非球面。
本发明的摄像装置， 其特征在于， 备有 ： 上述本发明的摄像透镜 ； 接受经由所述摄 像透镜得到的光， 输出与受光量相应的电信号的摄像元件。
本发明的便携终端， 其特征在于， 备有上述本发明的摄像装置。
发明的效果
根据本发明， 采用由 3 个透镜部组成的接合透镜单元， 通过满足所定的条件式， 即 使采用物体侧面是物体侧凸形状、 像侧面是像侧凹形状的透镜 ( 透镜单元 )， 也能够以低成 本实现光学全长短、 小型、 传感入射角度小、 畸变也小、 具有良好像差性能的摄像透镜。附图说明
图1： 参考方式 1 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图2： 本发明实施方式 2 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图3： 参考方式 3 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图4： 参考方式 4 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图5： 参考方式 5 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图6： 参考方式 6 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图7： 参考方式 7 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图8： 本发明实施方式 8 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图9： 本发明实施方式 9 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图 10 ： 本发明实施方式 10 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图 11 ： 本发明实施方式 11 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图 12 ： 本发明实施方式 12 的摄像装置概略结构的各剖面示意图。 图 13 ： 实施方式 12 的摄像装置中轴上光线及最大像高的主光线的各光路长说明 图 14 ： 参考例 1 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 15 ： 实施例 2 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 16 ： 参考例 3 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 17 ： 参考例 4 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 18 ： 参考例 5 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 19 ： 参考例 6 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 20 ： 参考例 7 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 21 ： 实施例 8 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 22 ： 实施例 9 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 23 ： 实施例 10 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 24 ： 实施例 11 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 25 ： 实施例 12 的摄像装置中各种像差的说明示意图。 图 26 ： 摄像透镜制造方法的剖面示意图。 图 27 ： 便携终端的概略结构说明示意图。 符号说明 AX 光轴 B1 定位格架部件 B2 基板 CU 便携终端 ID 摄像装置 LN 摄像透镜 LU 透镜单元 L1 第 1 透镜 L2 第 2 透镜6示意图。
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说第 3 透镜 正透镜 负透镜 平行平面板 摄像元件 孔径光阑明书4/19 页L3 Lp Ln PT SR ST具体实施方式
以下参照附图对本发明实施方式作说明。首先， 对各实施方式及参考方式的概略 结构作说明。各实施方式及参考方式中， 面的焦强和轴上面间隔等各不相同， 其详细 ( 构成 数据等 ) 在后述实施例及参考例中出示。
图 1、 图 3 ～图 7 是参考方式 1、 3 ～ 7 涉及的摄像装置 ID 的概略结构剖面示意图， 图 2、 图 8 ～图 12 是实施方式 2、 8 ～ 12 涉及的摄像装置 ID 的概略结构剖面示意图。各摄 像装置 ID 可适用于后述便携终端 CU( 参照图 27)。
参考方式 1 的摄像装置 ID 中是从物体侧起备有摄像透镜 LN 和摄像元件 SR。摄像 透镜 LN 在摄像元件 SR 的受光面上形成物体的光学像 ( 像面 )， 从物体侧起依次由孔径光阑 ST 和作为具有焦强的光学要素的透镜单元 LU 构成。参考方式 1 中， 透镜单元 LU 由具有正的 焦强的单透镜构成， 是物体侧面具有物体侧凸面形状、 像侧面具有像侧凹面形状的凹凸透镜。
摄像元件 SR 接受经由摄像透镜 LN 得到的光， 输出与受光量相应的电信号， 由例如 备有多个像素的 CCD 形影像传感、 CMOS 型影像传感等固体摄像元件构成。摄像透镜 LN 被 配设成在摄像元件 SR 的受光面上形成被摄物体的光学像， 由摄像透镜 LN 形成的光学像由 摄像元件 SR 变换为电信号。
实施方式 2 的摄像装置 ID 中是用由 3 个透镜部组成的接合透镜来构成参考方式 1 的摄像透镜 LN 的透镜单元 LU。具体则是透镜单元 LU 从物体侧起由第 1 透镜 L1、 第2透 镜 L2、 第 3 透镜 L3 构成， 整体具有正的焦强。第 1 透镜 L1 是凸面向着物体的平凸透镜， 例 如由树脂形成。第 2 透镜 L2 是平行平板， 例如由玻璃形成。第 3 透镜 L3 是凹面向着像的 平凹透镜， 例如由树脂形成。第 1 透镜 L1 和第 2 透镜 L2 直接或间接粘结， 第 2 透镜 L2 和 第 3 透镜 L3 直接或间接粘结。间接粘结是指例如中间有粘结剂层的粘结， 还有中间有红外 线遮挡滤器等光学功能薄膜的粘结。
参考方式 3 的摄像装置 ID 中是在参考方式 1 的透镜单元 LU 的像侧配置平行平面 板 PT 之结构。平行平面板 PT 由光学滤器 ( 光学低通滤器、 红外线遮挡滤器等 ) 和摄像元 件 SR 的外罩玻璃等构成， 被配置在摄像元件 SR 的前面。也就是说， 参考方式 3 的摄像透镜 LN 是从物体侧起依次配置孔径光阑 ST、 透镜单元 LU( 凹凸透镜 )、 平行平面板 PT 之结构。
参考方式 4 的摄像装置 ID 中是用由 2 个透镜部组成的接合透镜来构成参考方式 1 的透镜单元 LU。具体则是透镜单元 LU 从物体侧起由正透镜 Lp 和负透镜 Ln 构成， 整体具 有正的焦强。正透镜 Lp 具有物体侧面是凸面向着物体的形状。负透镜 Ln 具有像侧面是凹 面向着像的形状。正透镜 Lp 和负透镜 Ln 直接或间接粘结。
参考方式 5 和 6 的摄像装置 ID 中是在参考方式 4 的透镜单元 LU 的像侧配置平行 平面板 PT。也就是说， 参考方式 5 和 6 的摄像透镜 LN 是从物体侧起依次配置孔径光阑 ST、透镜单元 LU(2 个之接合透镜 )、 平行平面板 PT 之结构。
参考方式 7 的摄像装置 ID 中是参考方式 5 和 6 的正透镜 Lp 用物体侧面持凸面向 着物体之形状的平凸透镜构成， 负透镜 Ln 用像侧面持凹面向着像之形状的平凹透镜构成。
实施方式 8 ～ 11 的摄像装置 ID 中是分别在实施方式 2 的透镜单元 LU 的像侧配 置平行平面板 PT。也就是说， 实施方式 8 ～ 11 的摄像透镜 LN 是从物体侧起依次配置孔径 光阑 ST、 透镜单元 LU(3 个接合透镜 )、 平行平面板 PT 之结构。
实施方式 12 的摄像装置 ID 中是使实施方式 8 ～ 11 的孔径光阑 ST 位于第 1 透镜 L1 和第 2 透镜 L2 的境界面上。因此， 第 1 透镜 L1 和第 2 透镜 L2 是通过孔径光阑 ST 间接 粘结。也就是说， 实施方式 12 的摄像透镜 LN 是从物体侧起依次配置第 1 透镜 L1、 孔径光阑 ST、 第 2 透镜 L2、 第 3 透镜 L3、 平行平面板 PT 之结构。
接下去， 详细说明参考方式 1、 3 ～ 7 的摄像装置 ID 以及实施方式 2、 8 ～ 12 的摄 像装置 ID 的摄像透镜 LN。
如上所述， 各参考方式及实施方式的摄像透镜 LN 备有孔径光阑 ST 和具有焦强的 光学要素， 该具有焦强的光学要素由具有正的焦强的 1 个透镜单元 LU 构成。 该透镜单元 LU 可以由单透镜构成也可以由接合透镜构成。透镜单元 LU 的物体侧面具有物体侧凸面形状， 像侧面具有像侧凹面形状。 如上所述， 如果像侧面是像侧凸的话， 为了整合像面而拉长周边光束的焦点距离 必须使像侧面持有变曲点， 这样在中环附近发生像散， MTF 的性能劣化明显。但是如本发明 所述， 通过像侧面在像侧为凹， 这样没有必要使像侧面在中环的像高附近持有变曲点， 因此 弧矢像面及子午像面的像面弯曲性质相似， 能够抑制中环附近的像散为较小， 能够在中环 附近使像面安定。这样能够避免在中环附近的 MTF 性能劣化。
另外， 当以透镜单元 LU 的物体侧面的焦点距离为 f1(mm)、 像侧面的焦点距离为 f2(mm) 时， 摄像透镜 LN 满足以下条件式 (1) ：
-0.7 ≤ f1/f2 ＜ 0 … (1)。
条件式 (1) 规定透镜单元 LU 的物体侧面焦点距离 f1 和像侧面焦点距离 f2 之比 的适当范围。也就是说， 若小于条件式 (1) 的下限， 则物体侧面的焦强太大， 难以实现小型 的摄像透镜 LN， 同时在将本发明的摄像透镜 LN 应用到摄像装置 ID 中时， 向摄像元件 SR 的 入射角度变大， 畸变增大， 难以得到良好的像差性能。
因此， 通过满足条件式 (1)， 能够实现光学全长短的小型摄像透镜 LN。另外， 可以 减小传感入射角度， 能够得到抑制了畸变的良好的像差性能。这里的所谓光学全长是指从 摄像透镜 LN 的最物体侧面到像面 ( 摄像元件 SR 的受光面 ) 的距离。
且优选满足以下条件式 (1a)， 这样能够实现小型的摄像透镜， 能够确切地得到良 好的像差性能。更优选满足条件式 (1b)。
-0.5 ≤ f1/f2 ＜ 0 … (1a)
-0.3 ≤ f1/f2 ＜ 0 … (1b)。
透镜单元 LN 是例如由透镜和透镜支撑平板 ( 平行平板 ) 的接合透镜构成时， 焦点 距离的定义如下。即 ： 物体侧面的焦点距离是形成在平行平板的物体侧面上的透镜的焦点 距离， 表示透镜的物体侧充满空气、 像侧充满透镜支撑平板介质时的焦点距离。 而像侧面的 焦点距离是形成在透镜支撑平板的像侧面上的透镜的焦点距离， 表示物体侧充满透镜支撑
平板介质、 像侧充满空气时的焦点距离。
透镜单元 LU 由非接合的透镜 ( 单透镜 ) 构成时， 焦点距离也相应如下定义。即 ： 物体侧面的焦点距离表示物体侧充满空气、 像侧充满与透镜相同介质时的焦点距离。而像 侧面的焦点距离表示物体侧充满与透镜相同介质、 像侧充满空气时的焦点距离。
实施方式 2、 8 ～ 12 的摄像装置 ID 中， 摄像透镜 LN 的透镜单元 LU 由上述第 1 透 镜 L1、 第 2 透镜 L2、 第 3 透镜 L3 的接合透镜构成。第 1 透镜 L1 和第 2 透镜 L2、 第 2 透镜 L2 和第 3 透镜 L3 直接或间接粘结。
如此构成透镜单元 LU 的话， 制造摄像透镜 LN 时， 如后面将要叙述的那样， 可以用 模具在平行平板 ( 第 2 透镜 L2) 表面同时形成大量透镜部 ( 第 1 透镜 L1、 第 3 透镜 L3) 地 制造摄像透镜 LN。因此， 能够实现所谓相应晶片规模透镜的摄像透镜 LN， 量产性优异。
如实施方式 12 的摄像透镜 LN 所示， 孔径光阑 ST 可以位于第 1 透镜 L1 和第 2 透 镜 L2 的境界面上。此时， 在晶片规模透镜的制造工序中， 可以在平行平板 ( 第 2 透镜 L2) 上印刷孔径光阑 ST 制造摄像透镜 LN。 也就是说， 能够容易地实现相应晶片规模透镜的摄像 透镜 LN。
如上所述， 透镜单元 LU 是由 3 个透镜部的接合透镜构成时， 优选第 1 透镜 L1 及第 3 透镜 L3 如上所述由树脂构成。树脂材料因为加工性良好， 所以能够容易地形成第 1 透镜 L1 及第 3 透镜 L3 的非球面形状。
尤其优选第 1 透镜 L1 及第 3 透镜 L3 由固化型树脂构成。 作为固化型树脂， 可以考 虑例如受紫外线照射而固化的光固化型树脂和受热而固化的热固化型树脂。 上述固化型树 脂的成型加工性特别好， 能够用模具容易地转印非球面形状。用模具在大的平行平板 ( 第 2 透镜 L2) 上转印第 1 透镜 L1 及第 3 透镜 L3， 可同时大量生产摄像透镜 LN。另外， 固化型 树脂与后述复制法的匹配性也好。
另外， 采用固化型树脂的话能够在第 2 透镜 L2 上容易地直接粘结第 1 透镜 L1 和 第 3 透镜 L3。并且固化型树脂具有耐热性所以优选。通过采用耐热性树脂， 能适应耐回流 工序的照相模块， 能提供更廉价的照相模块。这里所说的回流工序， 是在印刷基板上 ( 回路 基板 ) 上印刷糊状焊锡， 在其上载置部件 ( 照相模块 ) 后加热熔融焊锡， 自动熔接传感外部 端子与回路基板的工序。
优选在由树脂构成的第 1 透镜 L1 及第 3 透镜 L3 中撒布最大长 30 纳米以下的无 机微粒。下面说明其理由。
首先对折射率的温度变化作详细说明。折射率的温度变化 TA 根据洛伦兹 - 洛伦 茨公式， 用温度 t 微分折射率 n， 由下式表示 ：
其中， α 是线膨胀系数 [R] 是分子折射。 作为树脂， 例如是塑料材料时， 一般上式中， 与第 1 项相比， 第 2 项可小而忽视。例如 PMMA 树脂时， 线膨胀系数 α 为 7×10-5， 代入上式可得 TA ＝ -1.2×10-4[/℃ ]， 与实际测 量值几乎一致。
关于该折射率变化， 最近知道， 通过在塑料材料中混合无机微粒能减小温度变化 的影响。详细如下， 一般来说在透明的塑料材料中混合无机微粒的话会产生光散射而透过 率降低， 因此难以用作光学材料， 但通过使微粒的大小小于透过光束的波长， 则能够使实质 上不发生散射。 另外， 塑料材料随温度上升而折射率降低， 而无机粒子随温度上升而折射率 上升。
在此， 通过在树脂 ( 例如母材塑料材料 ) 中撒布最大长在 30 纳米以下的无机微粒 子， 能够得到折射率的温度依存性极低的塑料材料。 例如， 通过在丙烯中撒布氧化铌 (Nb2O5) 微粒， 能够减小温度变化引起的折射率变化。因此， 通过在塑料材料中混合无机微粒抑制 透镜部伴随温度变化的折射率变化， 能够使透镜部面形状变化引起的对近轴像点位置的影 响， 与透镜部伴随温度变化的折射率变化引起的对近轴像点位置的影响， 几乎相等。这样， 能够抑制伴随温度变化的焦点偏离。并且较优选最大长在 20 纳米以下， 更优选在 10 纳米 以下， 这样能够将纳米微粒子引起的光散射抑制在不成问题之程度。
例如， 特开 2007-126636 号公报中公开了一种采用纳米合成物的折射率的温度依 存性低的材料。采用上述技术， 本发明的摄像透镜 LN， 如果在第 1 透镜 L1( 或第 3 透镜 L3) 中， 采用具有用第 2 透镜 L2 和第 1 透镜 L1( 或第 3 透镜 L3) 的线膨胀系数的差， 抵消第 1 透镜 L1( 或第 3 透镜 L3) 的近轴曲率半径减小引起的对近轴像点位置的影响之程度的折射 率的温度依存性的树脂材料， 则能够良好地修正焦点偏离。 如上所述， 用接合透镜构成透镜单元 LU 时， 摄像透镜 LN 可以用例如回流法和复制 法制造。回流法是通过 CVD(Chemical Vapor Deposition) 法进行低软化点玻璃成膜， 用石 印术和干腐蚀进行微细加工， 用热处理进行玻璃回流， 由此在玻璃基板 ( 第 2 透镜 L2) 上同 时制作多个透镜 ( 第 1 透镜 L1、 第 3 透镜 L3)。而复制法是采用固化型树脂用模具在透镜 晶片上同时转印大量透镜形状， 由此同时制作多个透镜。 上述方法都能同时制作多个透镜， 所以能够低成本化。
图 26 是摄像透镜 LN 的其他制造方法的剖面示意图。本发明的摄像透镜 LN 也可 以通过下述制法制造。即也可以通过包括下述各工序的制造方法来制造多个摄像透镜 LN ： 在平行平板 ( 第 2 透镜 L 2) 上同时形成多个透镜部 ( 第 1 透镜 L1、 第 3 透镜 L3) ； 通过格 子状的定位格架部件 B1 密封平行平板和其他基板 B2 ； 沿着定位格架部件 B1 的格子 ( 在虚 线 Q 的位置 ) 切断被一体化了的平行平板和基板 B2 及定位格架部件 B1。
格子状的定位格架部件 B1 规定平行平板与基板 B2 的间隔并将其保持在一定。各 透镜部 ( 第 1 透镜 L1、 第 3 透镜 L3) 被配置在定位格架部件 B1 的格子空穴部分中。基板 B2 相当于平行平面板 PT( 参照图 8)， 由包括微透镜阵列的晶片规模传感芯片尺寸插件、 传 感外罩玻璃、 红外线遮挡滤器等构成。
如上所述， 在平行平板上同时形成多个透镜部， 经定位格架部件 B1 使平行平板和 基板 B2 一体化， 然后沿定位格架部件 B1 的格子切开， 由此能够同时大量廉价地得到本发明 的摄像透镜 LN。
参考方式 4 ～ 7 的摄像装置 ID 中， 摄像透镜 LN 的透镜单元 LU 由 2 个透镜部组成 的接合透镜构成， 物体侧的透镜部是正透镜 Lp， 像侧的透镜部是负透镜 Ln。当以正透镜的
阿贝数为 v1、 负透镜的阿贝数为 v2 时， 优选满足以下条件式 (2) ：
15 ≤ |v1-v2| ≤ 70 … (2)。
若小于条件式 (2) 的下限则色像差的修正变得困难， MTF 的性能劣化。另外， 大于 条件式 (2) 上限的材料组合现实上有困难。因此， 通过使满足条件式 (2) 地使正透镜 Lp 和 负透镜 Ln 的阿贝数 v1、 v2 持有差， 能够用适当的材料构成正透镜 Lp 及负透镜 Ln， 进行消 色差。尤其是正透镜 Lp 和负透镜 Ln 双方都用树脂构成时， 材料的组合受到限定， 为了消色 差， 优选满足以下条件式 (2a) ：
15 ≤ |v1-v2| ≤ 40 … (2a)
参考方式 1 的摄像装置 ID 中， 摄像透镜 LN 是从物体侧起依次配置孔径光阑 ST、 透 镜单元 LU 之结构， 透镜单元 LU 由凸面向着物体的凹凸透镜构成。如此用 1 个凹凸透镜构 成透镜单元 LU 的最简单的结构， 也能够实现小型且像差性能良好的摄像透镜 LN。
参考方式 3、 5 ～ 7 以及实施方式 8 ～ 12 的摄像装置 ID 中， 摄像透镜 LN 备有被配 置在透镜单元 LU 像侧的平行平面板 PT。
已经知道， 一般来说， 摄像透镜 LN 的像侧面具有凹面向着像的形状时， 周边光束 由于像侧面负的焦强而发散， 持有正的畸变。 对此， 本发明中是在凹面向着像的透镜单元 LU 的像侧， 进一步配置平行平面板 PT， 这样， 平行平面板 PT 的厚度能够产生负的畸变， 能够抵 消持有负的焦强的透镜面产生的正的畸变。也就是说， 能够以在透镜单元 LU 的像侧配置平 行平面板 PT 之最简单的结构， 得到良好的像差性能。 当以平行平面板 PT 的厚度为 Dg(mm)、 系统的焦点距离为 f(mm) 时， 优选满足以下 条件式 (3) ：
0.1 ≤ Dg/f ＜ 1.0 … (3)。
条件式 (3) 规定平行平面板 PT 厚度的适当范围。也就是说， 如果小于条件式 (3) 的下限， 则负的畸变的发生量减小， 用平行平面板 PT 修正持有负焦强的透镜面所产生的正 的畸变的能力减小。反之， 如果大于条件式 (3) 的上限， 则在透镜系的一大半中光束透过介 质中， 光学全长变长。 因此， 通过满足条件式 (3)， 能够既确保良好的像差修正功能又使光学 系统小型。
并且， 较优选满足以下条件式 (3a)， 更优选满足条件式 (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 张构成， 也可以用多张构成。用多张构成平行平面板 PT 时， 以各张厚度的合计作为平行平面板 PT 的厚度即可。作为上述平行平面板 PT， 也可以 采用以遮挡红外线为目的而配置的平板 ( 红外线遮挡滤器 ) 等。
另外， 优选平行平面板 PT 满足以下条件式 (4) ：
(l2-l1)/f ＜ 0.14 … (4)
其中，
l1 是从透镜单元的像侧面到像面的轴上光线的光路长 (mm)
l2 是从透镜单元的像侧面到像面的最大像高的主光线的光路长 (mm)
f 是系统的焦点距离 (mm)。
图 13 分别表示实施方式 12 摄像装置 ID 中的上述光路长 l1 及 l2。
在光学系统的最像侧配置满足条件式 (4) 的平行平面板 PT 的话， 则平行平面板 PT 持有减小轴上光线与最大像高的主光线的光路长 l1、 l2 之差的功能。 也就是说， 根据斯涅尔 定律， 到达像面的距离缩短， 这意味着通过折射能够减小畸变。换而言之， 如果超出条件式 (4) 的上限， 则畸变的修正功能小， 或摄像透镜 LN 引起畸变进一步增大， 所以不优选。
各参考方式及实施方式摄像装置 ID 的透镜单元 LU 中， 优选与空气相接的持有焦 强的面的至少 1 面为非球面。透镜单元 LU 中与空气相接的面 ( 与空气的境界面 ) 上介质 的折射率差最大。因此， 通过使该面为非球面， 能够最大限度地得到非球面的效果 ( 例如像 差修正的效果 )。
上述各参考方式及实施方式的摄像透镜 LN 适合用于带图像输入功能的数码器械 ( 例如便携终端 )。因此， 通过组合摄像透镜 LN 和摄像元件 SR 等， 能够构成光学取入被摄 物体映像作为电信号输出的上述摄像装置 ID。 摄像装置 ID 是光学装置， 构成被摄物体静像 摄影和动画摄影用的照相机的主要构成要素。
作为照相机， 这里可以举出数码相机、 摄像机、 监视相机、 车载相机、 电视电话用相 机等， 还可以举出内藏或外装于个人电脑、 便携终端 ( 例如手机、 移动电脑等小型可携带的 信息器械终端 )、 它们的周边器械 ( 扫描、 打印机等 )、 其他数码器械等的照相机。从上述例 子中可以知道， 采用摄像装置 ID 不仅仅可以构成照相机， 还可以通过在各种器械中搭载摄 像装置 ID 来附加照相功能。例如， 可以构成带相机手机等带图像输入功能的数码器械。 图 27 是带图像输入功能的数码器械一例、 便携终端 CU 的概略结构说明示意图。 便 携终端 CU 除了上述摄像装置 ID 之外， 还备有信号处理部 1、 控制部 2、 存储器 3、 操作部 4、 显示部 5。
摄像装置 ID 中， 由摄像透镜 LN 在受光面 SS 上形成的光学像 IM 由摄像元件 SR 变 换为电信号输出。从摄像元件 SR 输出的信号输入到信号处理部 1， 根据需要在其中被施行 所定的数字图像处理和图像压缩处理等， 作为映像信号被记录到存储器 3( 半导体存储器、 光盘等记忆部 )。上述映像信号有时经电缆或被变换到红外线信号， 传送到其它器械。
控制部 2 由微电脑构成， 进行摄影功能和图像再生功能等功能控制、 为了聚焦的 透镜移动机构的控制以及各部的控制。例如， 控制部 2 控制摄像装置 ID 使进行被摄物体的 静像摄影和动画摄影中的至少一种。
操作部 4 是含有操作按钮 ( 例如释放按钮 ) 和操作拨盘 ( 例如摄影模式拨盘 ) 等 操作部件的部分， 将操作者操作输入的信息传送到控制部 2。 显示部 5 是含有液晶监视等显 示器的部分， 采用由摄像元件 SR 变换的图像信号或被记录在存储器 3 的图像信息， 进行图 像显示。
由摄像透镜 LN 形成的光学像穿过例如具有由摄像元件 SR 的像素间距定出的所定 遮断频率特性的光学低通滤器 ( 图 27 的平行平面板 PT)。此时调整空间频率特性， 使在摄 像元件 SR 中变换到电信号时发生的所谓折回噪声得以最小化。由此能够抑制色莫阿的发 生。
但是， 如果能够抑制像分辨界限频率周边的性能， 那么不采用光学低通滤器也不 必担心发生噪声， 另外， 采用噪声不太明显的显示系 ( 例如手机的液晶画面等 ) 用户进行摄 影和鉴赏时， 没有必要采用光学低通滤器。
用摄像装置 ID 构成带图像输入功能的便携终端 CU 时， 通常是在机身内部配置摄
像装置 ID， 但也可以采取适应实现照相功能时所需要的方式。 例如， 可以使单元化的摄像装 置 ID 相对便携终端 CU 本体拆装自在或转动自在。
实施例
接下去作为参考例 1、 3 ～ 7 以及实施例 2、 8 ～ 12， 采用构成数据等， 对各参考方 式 1、 3 ～ 7 及实施方式 2、 8 ～ 12 的摄像透镜 LN 的具体结构等作说明。参考例 1、 3～7以 及实施例 2、 8 ～ 12 是分别与上述各参考方式 1、 3 ～ 7 及实施方式 2、 8 ～ 12 对应的数值实 施例， 各参考方式 1、 3 ～ 7 及实施方式 2、 8 ～ 12 的光学结构图 ( 图 1、 3 ～ 7 以及图 2、 8～ 12) 分别表示相应的参考例 1、 3 ～ 7 及实施例 2、 8 ～ 12 的透镜结构。
各参考例及实施例的构成数据中， 从左边的栏起， 依次表示面编号 Si、 曲率半径 r(mm)、 轴上面间隔 d(mm)、 对 d 线的折射率 nd、 对 d 线的阿贝数 vd。面编号 Si 表示是从物 体侧起位于第 i 个的面。面编号 Si 上带有 “*” 的面是非球面， 采用以其面顶点为原点的局 部直角坐标 (xyz)， 由下式 (AS) 定义。各参考例及实施例的非球面数据中没有表记的项的 系数为 0， 所有数据都是 E-n ＝ ×10-n。
z ＝ (c·h2)/[1+ √ [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 z 轴 ( 光轴 A X) 方向的高度 (h2 ＝ x2+y2)
z 是高度 h 位置的光轴 A X 方向的弛度 ( 面顶点基准 )
c 是面顶点的曲率 ( 曲率半径 r 的倒数 )
K 是圆锥系数
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 非球面系数。
图 14 ～图 25 表示各参考例及实施例 1 ～ 12 的像差图。图中， 从左边起， 依次是 球面像差图、 像散图、 畸变图。球面像差图中， 分别用离开近轴像面的光轴方向的偏离量 ( 单位 mm， 横轴刻度 -0.200 ～ 0.200mm)， 表示实线所示的对 d 线 ( 波长 587.56nm) 的球面 像差量、 虚线所示的对 C 线 ( 波长 656.28nm) 的球面像差量、 点划线所示的对 g 线 ( 波长 435.84nm) 的球面像差量， 纵轴表示对向光瞳的入射高度用其最大高度进行规格化后的值 ( 即相对光瞳高 )。
像散图中， 用离开近轴像面的光轴方向的偏离量 ( 单位 mm， 横轴刻度 -0.20 ～ 0.20mm)， 表示虚线 T 的对 d 线的切向像面和实线的对 d 线的弧矢像面， 纵轴表示像高 (IMG HT， 单位 ： mm)。畸变图中， 横轴表示对 d 线的畸变 ( 单位 ： ％， 横轴刻度 -10.0 ～ 10.0％ )， 纵轴表示像高 (IMG HT， 单位 ： mm)。像高 IMG HT 相当于成像面上的最大像高 ( 摄像元件 SR 受光面 SS 对角线长的一半 )。
( 参考例 1)( 参照图 14)
单位 ： mm
< 面数据 >
Si r d n vd
1( 光阑 ) ∞ 0.1162*0.802 0.670 1.57370 29.00 3*24.486 1.096 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -8.98E-01， A ＝ -7.12E-01， B ＝ 5.05E+01， C ＝ -7.35E+02， D ＝ 3.55E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S3 面 K ＝ -2.47E+03， A ＝ 2.47E+00， B ＝ -1.88E+01， C ＝ 1.34E+02， D ＝ -3.21E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 实施例 2)( 参照图 15) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.700 0.050 1.57370 29.00 3 ∞ 0.570 1.67700 56.20 4 ∞ 0.050 1.57370 29.00 5*24.486 1.020 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -8.98E-01. A ＝ -7.12E-01， B ＝ 5.05E+01， C ＝ -7.35E+02， D ＝ 3.55E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S5 面 K ＝ -2.47E+03. A ＝ 2.47E+00， B ＝ -1.88E+01， C ＝ 1.34E+02， D ＝ -3.21E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 参考例 3)( 参照图 16) 单位 ： mm < 面数据 > Sir d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.802 0.670 1.57370 29.003*24.486 0.100 4 ∞ 0.683 1.51633 64.10 5 ∞ 0.446 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -8.98E-01， A ＝ -7.12E-01， B ＝ 5.05E+01， C ＝ -7.35E+02， D ＝ 3.55E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S3 面 K ＝ -2.47E+03， A ＝ 2.47E+00， B ＝ -1.88E+01， C ＝ 1.34E+02， D ＝ -3.21E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 参考例 4)( 参照图 17) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.740 0.570 1.50710 54.00 3-27.340 0.100 1.57370 29.00 4*24.486 1.089 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ 5.00E+00， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S4 面 K ＝ 1.61E+02， A ＝ 1.88E+00， B ＝ -1.16E+01， C ＝ 7.90E+01， D ＝ -1.84E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 参考例 5)( 参照图 18) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.740 0.570 1.50710 54.003-27.340 0.100 1.57370 29.00 4*24.486 0.050 5 ∞ 1.300 1.51633 64.10 6 ∞ 0.131 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -1.54E+00， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S4 面 K ＝ 1.61E+02， A ＝ 1.88E+00， B ＝ -1.16E+01， C ＝ 7.90E+01， D ＝ -1.84E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 参考例 6)( 参照图 19) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.720 0.570 1.50710 54.00 3 ∞ 0.100 1.57370 29.00 4*24.486 0.100 5 ∞ 0.700 1.51633 64.10 6 ∞ 0.382 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -8.48E-01， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S4 面 K ＝ -1.00E+00， A ＝ 2.47E+00， B ＝ -1.88E+01， C ＝ 1.34E+02， D ＝ -3.21E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 参考例 7)( 参照图 20) 单位 ： mm < 面数据 >Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.7200.570 1.50710 54.00 3 ∞ 0.100 1.57370 29.00 4*24.486 0.500 5 ∞ 1.300 1.51633 64.10 6 ∞ 0.088 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -1.54E+00， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S4 面 K ＝ 1.62E+02， A ＝ 1.88E+00， B ＝ -1.16E+01， C ＝ 7.90E+01， D ＝ -1.84E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 实施例 8)( 参照图 21) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.700 0.050 1.50710 54.00 3 ∞ 0.570 1.52470 56.20 4 ∞ 0.050 1.50710 54.00 5*24.486 0.100 6 ∞ 0.700 1.51633 64.10 7 ∞ 0.398 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -1.53E+00， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S5 面 K ＝ -1.00E+00， A ＝ 2.59E+00， B ＝ -1.63E+01， C ＝ 1.09E+02， D ＝ -2.63E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00，G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 实施例 9)( 参照图 22) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.802 0.050 1.57370 29.00 3 ∞ 0.570 1.52470 56.20 4 ∞ 0.050 1.57370 29.00 5*24.486 0.100 6 ∞ 0.700 1.51633 64.10 7 ∞ 0.398 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -8.60E-01， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S5 面 K ＝ -1.00E+00， A ＝ 2.47E+00， B ＝ -1.88E+01， C ＝ 1.34E+02， D ＝ -3.21E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 实施例 10)( 参照图 23) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.7000.050 1.50710 54.00 3 ∞ 0.570 1.60770 56.20 4 ∞ 0.050 1.50710 54.00 5*24.486 0.100 6 ∞ 0.700 1.51633 64.10 7 ∞ 0.418 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -1.53E+00， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00，G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S5 面 K ＝ -1.00E+00， A ＝ 2.60E+00， B ＝ -1.63E+01， C ＝ 1.09E+02， D ＝ -2.63E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 实施例 11)( 参照图 24) 单位 ： mm < 面数据 > Si r d n vd 1( 光阑 ) ∞ 0.116 2*0.700 0.050 1.50710 54.00 3 ∞ 0.570 1.60770 56.20 4 ∞ 0.050 1.50710 54.00 5*24.486 0.050 6 ∞ 1.300 1.51633 64.10 7 ∞ 0.072 < 非球面数据 > S2 面 K ＝ -1.53E+00， A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -7.06E+02， D ＝ 3.16E+03， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 S5 面 K ＝ -1.00E+00， A ＝ 2.60E+00， B ＝ -1.63E+01， C ＝ 1.09E+02， D ＝ -2.63E+02， E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00， G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00 ( 实施例 12)( 参照图 25) 单位 ： mm < 面数据 > Si r dn vd 1*0.802 0.050 1.50710 54.00 2( 光阑 ) ∞ 0.670 1.60770 56.20 3 ∞ 0.050 1.50710 54.00 4*100.000 0.050 5 ∞ 0.880 1.51633 64.10 6 ∞ 0.< 非球面数据 > S1 面K ＝ -1.53E+00，
A ＝ -6.59E-01， B ＝ 5.00E+01， C ＝ -9.55E+02， D ＝ 6.20E+03，
E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00，
G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00
S4 面
K ＝ -1.00E+00.
A ＝ 1.83E+00， B ＝ -1.42E+01， C ＝ 1.12E+02， D ＝ -3.39E+02，
E ＝ 0.00E+00， F ＝ 0.00E+00，
G ＝ 0.00E+00， H ＝ 0.00E+00， J ＝ 0.00E+00
表 1 出示了各参考例及实施例 1 ～ 12 的条件式对应值及各种数据。作为各种数 据， 出示了焦点距离 (f ： mm)、 像高 (Y ： mm)、 后焦距 (BF ： mm)、 F 值 (Fno)、 半视角 (ω ： ° )、 光 学全长 (TL ： mm)。像高是没有畸变的值， 视角是带畸变的值， 后焦距用空气换算长表示 ( 光 学全长中包含的后焦距也相同 )。
产业上的利用可能性 本发明的摄像透镜， 在具有物体侧面是物体侧凸形状且像侧面是像侧凹形状的透镜单元的同时， 光学全长短， 传感的入射角度小， 畸变也小， 像差性能良好， 能够应用于采用 接合透镜的晶片规模透镜以及备有它的光学系统。