CN101939682A - 摄像透镜、摄像装置及便携终端 - Google Patents

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imaging lens
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松坂庆二
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Konica Minolta Opto Inc
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Abstract

摄像装置的摄像透镜LN由孔径光阑ST和具有正的焦强的透镜单元LU构成，采用透镜单元LU的物体侧面是物体侧凸形状像侧面是像侧凹形状的透镜，但能够实现光学全长短、传感入射角度小、畸变也小、低成本、良好的像差性能。

Description

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***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、***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***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示意图。
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
L3    第3透镜
Lp    正透镜
Ln    负透镜
PT    平行平面板
SR    摄像元件
ST    孔径光阑
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：
TA ( = dn / dt )
= { ( n 2 + 2 ) ( n 2 - 1 ) / 6 n }
× { ( - 3 α ) + ( 1 / [ R ] ) ( ∂ [ R ] / ∂ t ) }
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)、***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***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***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***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)∞ 0.116
2*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 29.00
3*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 54.00
3-27.340 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)。
Figure BPA00001190235800251
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***。

Claims (12)

1.一种摄像透镜，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)。
2.如权利要求1中记载的摄像透镜，其特征在于，备有被配置在所述透镜单元像侧的平行平面板。
3.如权利要求2中记载的摄像透镜，其特征在于，当以所述平行平面板的厚度为Dg、***的焦点距离为f时，满足以下条件式(3)：
0.1≤Dg/f＜1.0              …(3)。
4.如权利要求3中记载的摄像透镜，其特征在于，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***的焦点距离。
5.如权利要求1至4的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述孔径光阑位于所述第1透镜和所述第2透镜的境界面上。
6.如权利要求1至5的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述第1透镜及所述第3透镜由树脂构成。
7.如权利要求6中记载的摄像透镜，其特征在于，所述第1透镜及所述第3透镜由固化型树脂构成。
8.如权利要求6或7中记载的摄像透镜，其特征在于，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。
9.如权利要求1至8的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，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；通过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。
10.如权利要求1至9的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述透镜单元中，与空气相接的持有焦强的面的至少1面为非球面。
11.一种摄像装置，其特征在于，备有：
权利要求1至10的任何一项中记载的摄像透镜；
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。
12.一种便携终端，其特征在于，备有权利要求11中记载的摄像装置。
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