CN102289048A - 透镜元件、摄像镜头以及摄像模块 - Google Patents
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Abstract
为了实现具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求规格的良好分辨率的、结构简单的摄像模块以及构成该摄像模块的透镜元件和摄像镜头,使第1透镜的至少1个面由折射能力互不相同的多个区域构成,从而获得较广的可成像物距范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求的规格的良好分辨率的摄像模块以及构成该摄像模块的透镜元件和摄像镜头。
背景技术
专利文献1揭示了一种自动焦点调整装置,通过向透镜施加电场或者磁场来改变折射率,从而改变透镜的焦点位置。
专利文献2揭示了一种光学机器的自动焦点调整方法,通过向压电元件供给根据至被摄体的距离所获得的电信号,改变压电元件的厚度,从而控制透镜的位置。
专利文献3以及4分别揭示了具备有通过旋动调整杆来使透镜移位的调整机构的透镜调整装置。
专利文献5揭示了一种通过在透光板和透镜之间注入气体,使透镜移位的摄像装置。
根据专利文献1~5所揭示的各种技术,根据物距来变更透镜(透镜元件)的位置或者焦点位置,从而实现具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求规格的良好分辨率的光学***。
专利文献1:日本国公开专利公报,特开昭59-022009号公报(公开日:1984年2月4日);
专利文献2:日本国公开专利公报,特开昭61-057918号公报(公开日: 1986年3月25日);
专利文献3:日本国公开专利公报,特开平10-104491号公报(公开日:1998年4月24日);
专利文献4:日本国公开专利公报,特开平10-170809号公报(公开日: 1998年6月26日);
专利文献5:日本国公开专利公报,特开2003-029115号公报(公开日:2003年1月29日)。
根据专利文献1~5所揭示的各种技术,必须设置用于根据物距来变更透镜位置或者焦点位置的机构,因此存在光学***的结构复杂化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而开发的,其目的在于提供具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求规格的良好分辨率,且结构简单的摄像模块以及构成该摄像模块的透镜元件和摄像镜头透镜。
为了达成所述目的,本发明的透镜元件的特征在于,至少1个透镜面由折射能力互不相同的多个区域所构成,从而获得较广的可成像物距范围。
在此,“可成像物距”是指,就光学***对物体进行成像所获得的像的大致全体而言,能以所希望的分辨率以上的分辨率进行成像的该光学***和该物体之间的距离,换言之,是指该光学***能对物体的大致全体进行聚焦的该光学***和该物体之间的距离。作为该光学***例如有透镜元件、摄像镜头以及摄像模块等。另外,“透镜元件”是指单个透镜,此定义的目的在于明确与具备有多个透镜的结构(即,摄像镜头)之间的区别。
根据所述结构,通过在某同一透镜面上设置折射能力互不相同的2个以上的区域,能使这些区域在透镜元件的光轴方向上的聚光位置发生差距,其结果能够实现可在更广的物距范围内以所希望的分辨率以上的分辨率对物体的大致全体进行成像的光学***,换言之,能够实现可在更广的物距范围内对物体的大致全体进行聚焦的光学***。
根据所述结构,能够采用本发明的透镜元件,来构成具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求规格的良好分辨率的结构简单的摄像模块。
另外,本发明的摄像镜头的特征在于,从其物体侧至像面侧依次设有孔径光阑、具有正折射能力的第1透镜、第2透镜,所述第1透镜是本发明的透镜元件,所述第1透镜的朝向物体侧的面是所述透镜元件的所述透镜面。
根据所述结构,可实现具有与本发明的透镜元件相同的效果的,由至少2个透镜(透镜元件)所构成的摄像镜头。
此外,本发明的摄像模块的特征在于,具备本发明的摄像镜头,而不具备用于调整所述摄像镜头的焦点位置的结构。
根据所述结构,可实现具有与本发明的透镜元件相同的效果的摄像模块。
另外,在实现具有由3个透镜(透镜元件)构成的摄像镜头的摄像模块的情况下,能通过简单的结构,实现小型、分辨率良好且低价的相机模块。尤其是,就用于便携式设备的相机模块而言,如果使用由3个透镜所构成的,从物体侧至像面侧依次设有孔径光阑、具有正折射能力的第1透镜、具有负折射能力的作为半月形透镜的第2透镜以及、朝向像面侧的面的中央部分为凹形且该中央部分的周边部分为凸形的第3透镜的摄像镜头,则可实现模块的小型化以及高分辨率,因此该摄像镜头广为所用。从而,根据本发明的摄像模块,能够实现不具备用于调整摄像镜头焦点位置的焦点调整机构的,低价且结构简单的相机模块。
此外,在实现具有由2个透镜(透镜元件)构成的摄像镜头的摄像模块的情况下,能通过简单的结构,实现小型、分辨率良好且低价的相机模块。尤其是,就用于便携式设备的相机模块而言,如果使用由2个透镜构成的,从物体侧至像面侧依次设有孔径光阑、具有正折射能力的第1透镜以及具有负的折射能力的第2透镜的摄像镜头,便可实现模块的小型化以及高分辨率,因此该摄像镜头广为所用。从而,根据本发明的摄像模块,能够实现不具备用于调整摄像镜头焦点位置的焦点调整机构的,低价且结构简单的相机模块。
(发明的效果)
如上所述,本发明的透镜元件的至少1个透镜面由折射能力互不相同的多个区域所构成,因此能获得较广的可成像物距范围。
从而,本发明的效果在于能够实现具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求规格的良好分辨率的、结构简单的摄像模块。
附图说明
图1是表示至少1个透镜面的形状的曲线图。
图2是表示本发明的实施方式的摄像镜头的结构的剖面图。
图3是表示至少1个透镜面由折射能力互不相同的多个区域所构成的结构的剖面图。
图4是表示图2所示摄像镜头的散焦MTF的曲线图。
图5是表示图2所示摄像镜头的MTF-像高特性的曲线图。
图6的(a)是表示图2所示摄像镜头的像散特性的曲线图,图6的(b)是表示图2所示摄像镜头的畸变特性的曲线图。
图7是表示图2所示摄像镜头的设计数据的表。
图8是表示作为图2所示摄像镜头的比较对象的摄像镜头的结构的剖面图。
图9是表示图8所示摄像镜头的散焦MTF的曲线图。
图10是表示图8所示摄像镜头的MTF-像高特性的曲线图。
图11的(a)是表示图8所示摄像镜头的像散特性的曲线图,图11的(b)是表示图8所示摄像镜头的畸变特性的曲线图。
图12是表示图8所示摄像镜头的设计数据的表。
图13是对比图2以及图8所示各摄像镜头的设计规格的表。
图14是对比图2以及图8所示各摄像镜头的MTF-物距特性的曲线图,是表示在像高h0情况下的曲线图。
图15是对比图2以及图8所示各摄像镜头的MTF-物距特性的曲线图,是表示在像高h0.6时的子午像面的情况的曲线图。
图16是在与扩大焦深的结构进行组合的情况下,对比图2以及图8所示各摄镜头的散焦MTF的曲线图。
图17是在与用于获得预定的基准分辨率以上的图像的结构进行组合的情况下,对比图2以及图8所示各摄像镜头的MTF-物距特性的曲线图。
<附图标记说明>
1 摄像镜头;
2 孔径光阑;
3 物体;
L1 第1透镜(透镜元件);
L2 第2透镜;
L3 第3透镜;
A以及B 区域(折射能力互不相同的多个区域);
S1 第1透镜的朝向物体侧的面(至少1个透镜面);
S6 第3透镜的朝向像面侧的面;
S9 像面;
c6 中央部分;
p6 周边部分。
具体实施方式
[实施例]
(摄像镜头1的结构)
图2是表示本发明的实施方式的摄像镜头1的结构的剖面图。
图2是表示摄像镜头1的由Y(图面的上下)方向以及Z(图面的左右)方向构成的剖面的图。Z方向表示从物体3侧向像面S9侧的方向以及从像面S9侧向物体3侧的方向,摄像镜头1的光轴La在Z方向上延伸。相对于摄像镜头1的光轴La的法线方向是从光轴La开始在由X(相对于图面垂直的)方向以及Y方向构成的面上直线延伸的方向。
在摄像镜头1中,从其物体3侧至像面S9侧依次设有孔径光阑2、具有正折射能力(功能)的第1透镜(透镜元件)L1、具有负折射能力的第2透镜L2、具有正折射能力的第3透镜L3以及防护玻璃罩CG。
孔径光阑2具体是被设置在第1透镜L1的朝向物体3侧的面(至少1个透镜面)S1的周边部分。设置孔径光阑2的目的在于控制入射光的轴上光束径,以使得射入到摄像镜头1中的光能够适当地通过第1透镜L1、第2透镜L2以及第3透镜L3。
物体3是摄像镜头1进行成像的对象物,换言之,是作为摄像镜头1的摄像对象的被摄体。为了便于说明,在图2中,将物体3和摄像镜头1显示为非常靠近的距离,但实际上,物体3和摄像镜头1之间的距离例如最大可选择无限远的距离。
第1透镜L1的朝向物体3侧的面(物体侧面)S1为凸形,而朝向像面S9侧的面(像侧面)S2为凹形。在此类第1透镜L1的结构中,由于第1透镜L1的全长相对于摄像镜头1的全长的比率增大,因此,能够使摄像镜头1全体的焦距相对于摄像镜头1全长而增长,从而可实现摄像镜头1的小型化以及薄型化。在第1透镜L1中通过采用56左右较大的阿贝数,减小入射光的散射。关于第1透镜L1的形状,尤其是面S1的形状,将在后文中说明。
阿贝数表示相对于光散射的折射率比值,是光学介质的常数。即,阿贝数表示光学介质向不同的方向折射不同波长光的程度。就阿贝数高的介质而言,不同波长的光线的折射程度所致的散射较小。
透镜的“凹形”以及“凹面”均指透镜的弯曲成中空状的部分,即透镜向内侧弯曲的部分。透镜的“凸形”以及“凸面”均指透镜的球状表面向外侧弯曲的部分。
在此,严密地说,以使第1透镜L1的凸形的面S1比孔径光阑2更向物体3侧突出的方式设置了该孔径光阑2。但是,关于面S1比孔径光阑2更向物体3侧突出与否并无特别限定,只要能构成孔径光阑2的代表性位置比第1透镜L1的代表性位置更靠近物体3侧的配置关系即可。
第2透镜L2是朝向物体3侧的面S3为凹面且朝向像面S9侧的面S4为凸面的一般所知的弯月形透镜。当第2透镜L2是凹面朝向物体3侧的弯月形透镜时,既能维持第2透镜L2的折射能力,又能使佩茨瓦尔和(Petzval sum,通过光学***形成的平面物体像的轴上弯曲特性)减小,因此能够减小像散、像场弯曲以及慧差。在第2透镜L2中,通过设定26左右的较小的阿贝数,增大入射光的散射。这种由阿贝数较大的第1透镜L1和阿贝数较小的第2透镜L2组合而成的结构,在色差补正方面较为有效。
第3透镜L3的朝向物体3侧的面S5为凹形。并且,在第3透镜L3的朝向像面S9的面S6中,与中心s6及其近旁部相对应的中央部分c6为凹形,并且中央部分c6周围的周边部分p6为凸形。即,就第3透镜L3的面S6可作如下解释,即面S6是具有拐点,即,凹陷的中央部分c6和突起的周边部分p6相变换的点的曲面。在此所说的拐点是指非球面上的,在透镜有效半径内的透镜剖面形状曲线上的非球面顶点的切面成为与光轴垂直的平面的点。
在具备面S6上具有所述拐点的第3透镜L3的摄像镜头1中,通过中央部分c6的光线能在Z方向上的更为靠近物体3侧成像,并且,通过周边部分p6的光线能在Z方向上的更为靠近像面S9侧成像。因此,摄像镜头1可根据中央部分c6的凹形和周边部分p6的凸形的具体形状来修正像场弯曲等各种像差。
作为第2透镜L2以及第3透镜L3,均使用了朝向物体3侧的面以及朝向像面S9侧的面均为非球面的透镜。两面为非球面的第2透镜L2尤其能对像散以及像场弯曲进行大幅修正。两面为非球面的第3透镜L3尤其能对像散、像场弯曲以及畸变进行大幅修正。并且,由于两面均为非球面的第3透镜L3能提高摄像镜头1的远心性,因此能降低NA(Numerical Aperture:数值孔径),从而,在摄像镜头1中,能够简单地扩大景深。
在具备有作为以上结构的第1透镜L1、第2透镜L2以及第3透镜L3的如图2所示摄像镜头1中,能扩大景深,并能减小像场弯曲。
防护玻璃罩CG被设在第3透镜L3和像面S9之间。防护玻璃罩CG用于覆盖像面S9,以保护像面S9不受物理性损伤。防护玻璃罩CG包括朝向物体3侧的面S7和朝向像面S9侧的面S8。
像面S9是相对于摄像镜头1的光轴La垂直的用以形成像的面。在设于像面S9位置上的未图示的屏幕上,能观察到实像。
在此,优选摄像镜头1的F值小于3.0,从而,能获得明亮的像。可以将摄像镜头1的F值是,摄像镜头1的等效焦距除以摄像镜头1的入射光瞳直径所获得的值。
另外,摄像镜头1在此具备3个透镜,即,第1透镜L1、第2透镜L2以及第3透镜L3,但本发明的摄像镜头的透镜数并不限于3个,例如也可以是2个。将摄像镜头1变更为具备2个透镜的结构时,省去第3透镜L3,将第2透镜L2的形状变更为朝向像面S9侧的面的中央部分为凹形且该中央部分的周边部分为凸形(即,与图2所示的第3透镜L3相同的)即可。
(第1透镜的结构)
以下,就第1透镜L1的形状,尤其是面S1的形状进行说明。
图3是表示作为第1透镜L1的透镜面的面S1由多个区域A以及B所构成时的剖面图。在参照图3进行说明时,只说明涉及本发明的各区域,因此,在图3中将第1透镜L1表示为历来常见的球面形状的透镜。
在此,关于面S1,在图2中只图示了相当于有效孔径的部分,而在图3中还图示了设在该有效孔径的周围部分的第1透镜L1的凸缘(透镜凸缘)。这并不限于第1透镜L1,在构成摄像镜头1的各透镜上,在有效孔径的周边部分一般都设有凸缘。另外,为了便于进行说明,图3中省略了第1透镜L1的面S2侧以及孔径光阑2(参照图2)的图示。
在图3中,对第1透镜L1的面S1进行区域分割,分为与中心s1及其附近部相对应的区域A以及在该区域A周围的区域B。
图1是以曲线表示面S1的具体形状的图,在该图中,横坐标表示相对于光轴La的法线方向上的面S1的位置,纵坐标表示面S1的形状(换言之,光轴La方向上的面S1的位置)。
在图1所示的曲线中,实线表示面S1的形状。如图1的实线所示,面S1的区域A和区域B具有不同的曲率半径。更具体地说,在图1中,区域A与圆形1的弧相对应,区域B则与半径大于圆形1的圆形2的弧相对应。因此,在第1透镜L1的面S1中,区域B的曲率半径大于区域A的曲率半径。
如上所述,第1透镜L1的面S1是一个其多个区域A以及B各具有不同的曲率半径的结构。
由于区域A以及区域B是曲率半径互不相同的结构,因此折射能力也互不相同。即,就第1透镜L1可作如下解释:作为1个透镜面的面S1是由折射能力互不相同的多个区域A以及B所构成的结构。
在此,使各区域A以及B具有不同的折射能力,以获得所希望的预定分辨率。由于区域A以及区域B具有不同的折射能力,因此这些区域在Z方向上(参照图2)的最佳像面位置(物体的成像位置)也不同。区域A以及区域B是具有能在设定的像面S9(参照图2)的位置上获得所希望的预定分辨率的程度的不同折射能力的结构。即,优选以能够在像面S9的设定位置上获得规定的分辨率的方式,决定各区域A以及B的折射能力。在为了决定各区域A以及B的折射能力而付与各区域A以及B不同的曲率半径时,以及在决定1个透镜面上的不同的区域A和B时,以能够获得所希望的预定分辨率的方式设定折射能力。
另一方面,关于各区域A以及B的折射能力以及曲率半径的值,可根据相应的光学***中所希望的分辨率的程度而取各种的值,因此很难一概进行特定。
另外,在决定1个透镜面上的不同区域A以及B时也同样,通常难以对各区域进行特定。但是,在此可采用以下的推荐条件。即,在摄像镜头1的面S1由N(N为2以上的自然数)个所述区域构成,而且透镜面为大致球面的形状的情况下,如果使该N个区域分别形成圆形或者包围该圆形的环形,且,当从物体3侧(上面)观察面S1时各区域分别占面S1的有效孔径的大致1/N尺寸时,则容易确定各区域。
在摄像镜头1中,只有第1透镜L1的面S1由折射能力互不相同的多个区域(区域A以及B)所构成,但并不限定于此,面S1~面S6中的任意1个面或者多个面也可由折射能力互不相同的多个区域构成。另外,在具备3以外的个数的透镜的摄像镜头中也同样,构成该摄像镜头的所有的透镜面中的任意1个面或者多个面也可由折射能力互不相同的多个区域构成。此外,第1透镜L1的面S1由折射能力不同的2个区域(区域A以及B)构成,但并不限定于此,亦可由折射能力互不相同的3以上的区域构成,这在第1透镜L1的面S1以外的透镜面由折射能力互不相同的多个区域构成的情况下也同样。在采用这些结构的情况下,摄像镜头在Z方向(参照图2)上将有2个以上的成像位置。由此,能够实现更有效的、景深更广的摄像镜头。例如,在由折射能力互不相同的多个区域构成可使光线根据像高而通过不同的透镜区域的透镜面时,具有所述结构的摄像镜头较为有效。在该透镜面中,须针对每个像高付与不同的折射能力作用,因此,适合采用这些结构。
另外,透镜面的多个区域分别具有不同的折射能力的所述结构,并不限于是使各区域分别具有不同的曲率半径的结构,使至少与1个区域相对应的透镜面形成为能对入射光进行衍射的所谓衍射面时也有相同效果。不仅是通过改变透镜面的曲率半径,通过将透镜面改变为衍射面也能够容易地付与该透镜面折射能力。
(第1透镜L1以及摄像镜头1的作用)
在第1透镜L1中,通过由折射能力互不相同的多个区域A以及B构成透镜面S1,因此扩大了可成像物距的范围。
在此,所谓“可成像物距”是指,对由具备第1透镜L1的光学***对物体3进行成像所获得的像的大致全体而言,能够以所希望的分辨率以上的分辨率进行成像的、该光学***和物体3之间的距离,换言之,是指能够使该光学***对物体3的大致全体进行聚焦的、该光学***和物体3之间的距离。作为该光学***,可以是第1透镜L1本身、摄像镜头1以及下述摄像模块等。
在面S1中,通过构成区域A以及B,使区域A以及B之间的Z方向上的聚光位置发生差距,其结果,能在更广的物距范围内以所希望的分辨率以上的分辨率对物体3的大致全体进行成像,换言之,能够实现可在更广的物距范围内对物体3的大致全体进行聚焦的光学***。
从而,第1透镜L1可用于构成具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求规格的良好分辨率且结构简单的摄像模块。
在面S1中,区域A以及区域B可具有不同的曲率半径,区域A以及/或者B也可以是对入射光进行衍射的衍射面。
由此,能够简单地制造出面S1由折射能力不相同的多个区域A以及B构成的第1透镜L1。
另外,在摄像镜头1中,从其物体3侧至像面S9侧依次设有孔径光阑2、具有正折射能力的第1透镜L1、第2透镜L2。此外,摄像镜头1还可以具有如下结构,即,在比第2透镜L2更靠近像面S9侧的位置上设置具有正折射能力的第3透镜L3,第2透镜L2具有负折射能力,第3透镜L3的朝向像面S9侧的面S6的中央部分c6为凹形且周边部分p6为凸形。或者,第2透镜L2还可以是朝向像面S9侧的面S4的中央部分为凹形且该中央部分的周边部分为凸形的结构。
由此,可实现具有与第1镜头L1相同效果的,至少由2个透镜构成的摄像镜头1。
此外,摄像镜头1的F值小于3.0时,通过采用可获得较亮的像的摄像镜头1,能够实现可成像物距范围较广的光学***。在此,通过增大F值可扩大该范围,但此时像会变暗。通过F值小于3.0的摄像镜头1,在可获得较亮的像的光学***中也能够获得较广的可成像物距范围。
(摄像镜头1的光学特性以及设计数据)
以下,就摄像镜头1的光学特性以及设计数据进行说明。
在此,测定所述光学特性以及设计数据时的条件如下。
·物距为1700mm(与摄像镜头1的超焦距大致相等)。
·作为未图示的模拟光源,使用进行如下加权(对构成白色光的各波长的混合比例进行如下调整)而成的白色光。
404.66nm=0.13
435.84nm=0.49
486.1327nm=1.57
546.07nm=3.12
587.5618nm=3.18
656.2725nm=1.51
·将摄像镜头1的焦点调整到,物距为超焦距(1700mm)时的最佳像面位置附近。
·将传感器(固体摄像元件)配置在像面S9上,作为该传感器使用像素值为2百万像素(2M级的传感器)、尺寸为1/5型的传感器。
(摄像镜头1的MTF特性)
图4是表示摄像镜头1的散焦MTF,即,纵坐标所示MTF(无单位)和横坐标所示焦点位移位置(单位:mm)之间的关系的曲线图。
图5是表示摄像镜头1的,纵坐标所示MTF和横坐标所示像高(单位:mm)之间的关系的曲线图。
在此,MTF(Modulation Transfer Function:调制传递函数)是表示使像面沿着光轴方向移动时,在像面上形成的像的对比度的变化的指标。该MTF越大,即可判断像面上形成的像的分辨率就越高。
另外,在本实施方式中,以由摄像镜头1对物体3进行成像所获得的像的中心作为基准的高度的绝对值,或者以该高度相对于最大像高的比值来表示像高。以相对于最大像高的比值来表示像高时,该比值和所述绝对值之间的对应关系如下。
0mm=像高h0(像的中心)
0.175mm=像高h0.1(从像的中心起,相当于最大像高的1成的高度)
0.35mm=像高h0.2(从像的中心起,相当于最大像高的2成的高度)
0.7mm=像高h0.4(从像的中心起,相当于最大像高的4成的高度)
1.05mm=像高h0.6(从像的中心起,相当于最大像高的6成的高度)
1.4mm=像高h0.8(从像的中心起,相当于最大像高的8成的高度)
1.75mm=像高h1.0(最大像高)
图4中分别表示了在空间频率为“尼奎斯特频率/4”的情况下,与像高h0、像高h0.2、像高h0.4、像高h0.6、像高h0.8以及像高h1.0相应的子午像面(T)以及弧矢像面(S)的各种特性。
图5中分别表示了在空间频率为“尼奎斯特频率/4”、 “尼奎斯特频率/2”、 “尼奎斯特频率”的情况下,与像高h0~像高h1.0相应的子午像面(T)以及弧矢像面(S)的各种特性。
在此,所述尼奎斯特频率是指配置在像面S9上的传感器(固体摄像元件)的尼奎斯特频率值,是根据该传感器的像素间距计算出的分辨可能的空间频率值。具体是,可通过以下数学式算出该传感器的尼奎斯特频率Nyq.(单位:lp/mm)。
Nyq.=1/(传感器的像素间距)/2
如图4所表示,在与0mm的焦点位移位置相对应的像面S9(参照图2)上,无论是像高h0~像高h1.0中的哪个像高,摄像镜头1的子午像面以及弧矢像面均具有0.2以上的较高的MTF特性,从由摄像镜头1对物体3进行成像所获得的像的中心至边缘部分,均可获得良好的分辨率。
在图5中,曲线51表示空间频率相当于“尼奎斯特频率/4”时的弧矢像面的MTF,曲线52表示该空间频率的子午像面的MTF。在图5中,曲线53表示空间频率相当于“尼奎斯特频率/2”时的弧矢像面的MTF,曲线54表示该空间频率的子午像面的MTF。在图5中,曲线55表示空间频率相当于“尼奎斯特频率”时的弧矢像面的MTF,曲线56表示该空间频率的子午像面的MTF。
如图5所示,就摄像镜头1而言,在曲线56上,像高h0.3(0.525mm)以上时MTF小于0.2,而在曲线51~曲线55上,像高h0~h1.0中的任何一个像高时均有0.2以上的较高MTF特性。
(摄像镜头1的像差特性)
图6的(a)是表示摄像镜头1的纵坐标所示像高(单位:比例,即,像高h0~像高h1.0)和横坐标所示像散(单位:mm)之间的关系的曲线图。
图6的(b)是表示摄像镜头1的纵坐标所示像高(单位:比例,即,像高h0~像高h1.0)和横坐标所示畸变(单位:%)之间的关系的曲线图。
根据图6的(a)以及(b),可看出摄像镜头1的像差以及畸变均得以良好的修正。
(摄像镜头1的设计数据)
图7是表示摄像镜头1的设计数据的表。图7所示各项目的定义如下。
要素:摄像镜头的各构成要素。即,“L1”表示第1透镜L1, “L2”表示第2透镜L2, “L3”表示第3透镜L3,CG表示防护玻璃罩,“像面”表示像面S9。
Nd(材料):摄像镜头的各构成要素的相对于d线(波长:587.6nm)的折射率。
vd(材料):摄像镜头的各构成要素的相对于d线的阿贝数。
面:摄像镜头的各构成要素的各面。即,“S1”~“S9”分别表示面S1~面S8以及像面S9。其中,“S1”相当于设有孔径光阑2的位置。
曲率半径:面S1~面S6的各透镜面的曲率半径。关于面S1,“A”表示区域A(参照图1)的曲率半径,“B”表示区域B(参照图1)的曲率半径。单位是mm。
中心厚度:从相应的面的中心起,向像面S5侧,到下一个面的中心为止的、沿着光轴La方向(图2中的Z方向)的距离。单位是mm。
有效半径: 面S1~面S6的各透镜面的有效半径,即,可对光束范围进行控制的圆区域的半径。单位是mm。
非球面系数:面S1~面S6的各透镜面在非球面式(1)中的i次非球面系数Ai(i是4以上的偶数),该非球面式(1)用以表示非球面。在非球面式(1)中,Z为光轴方向(图2中的Z方向)的坐标,x为相对于光轴的法线方向(图2中的X方向)的坐标,R为曲率半径(曲率的倒数),K为圆锥曲线(圆锥)系数。
在此,在图7所示的表中,涂影的格子表示与后述摄像镜头71(参照图8)所不同的数值(参照图12)。
从图7的表可明确看出,在摄像镜头1的面S1中,区域A的曲率半径(0.89300mm)和区域B的曲率半径(0.90000mm)不同。从而实现了在摄像镜头1的面S1中的区域A的折射能力和区域B的折射能力互不同的结构。
[比较例]
(摄像镜头71的光学特性以及设计数据)
以下,说明作为摄像镜头1的比较对象的摄像镜头71的光学特性以及设计数据。
如图8所示,摄像镜头71的结构基本上与摄像镜头1(参照图2)相同。但是,第1透镜L1的面S1其全区域具有相同的折射能力。
在此,在与摄像镜头1相同的条件下测定了所述光学特性以及设计数据。
(摄像镜头71的MTF特性)
图9是表示摄像镜头71的散焦MTF,即,纵坐标所示MTF(无单位)和横坐标所示焦点位移位置(单位:mm)之间的关系的曲线图。
图10是表示摄像镜头71的纵坐标所示MTF和横坐标所示像高(单位:mm)之间的关系的曲线图。
即,图9以及图10是分别与图4以及图5相对应的曲线图。在图4和图9之间,以及在图5和图10之间,除测定结果之外,其他条件内容均相同。另外,图10的曲线101~106分别与图5的曲线51~56相对应。
根据图9以及图10,摄像镜头71的散焦MTF以及MTF-像高特性均具有比摄像镜头1稍微好的MTF特性。
(摄像镜头71的像差特性)
图11的(a)是表示摄像镜头71的纵坐标所示像高(单位:比例,即,像高h0~像高h1.0)和横坐标所示像散(单位:mm)之间的关系的曲线图。
图11的(b)是表示摄像镜头71的纵坐标所示像高(单位:比例,即,像高h0~像高h1.0)和横坐标所示畸变(单位:%)之间的关系的曲线图。
根据图11的(a)以及(b),可看出摄像镜头71的像差以及畸变均得以与摄像镜头1同程度的良好修正。
(摄像镜头71的设计数据)
图12是表示摄像镜头71的设计数据的表。图12所示各项目的定义与图7的设计数据相同。
摄像镜头71的第1透镜L1的面S1是全区域具有相同曲率半径的球面状的面,即,并未采用图1以及图3所涉及的、区域A和区域B间的区别以及每个区域分别为不同曲率半径的结构。因此,面S1的曲率半径是单一的值(0.90053298mm)。并且,由于摄像镜头71具有与摄像镜头1不同的结构,像面S9的位置也发生变化。根据图12,相对于摄像镜头1的像面S9而言,在摄像镜头71中,通过改变第3透镜L3的面S6和防护玻璃罩CG的面S7之间的距离来变更像面S9的位置。另外,在摄像镜头71中,除了有效半径之外的各参数与摄像镜头1的相同。
[实施例和比较例的对比]
(摄像镜头的设计规格)
图13是用于对比在像面S9上配置传感器(固体摄像元件)而构成摄像模块时的摄像镜头1的设计规格和摄像镜头71的设计规格的表。图13所示的各项目的定义如下。
像素尺寸:所述传感器的像素的尺寸(传感器像素间距)。单位是μm(微米)。
像素值:以H(水平)以及V(垂直)的2维参数表示所述传感器的像素的个数。
尺寸:以D(对角)、H(水平)以及V(垂直)的3维参数表示所述传感器的尺寸。单位是mm。
通常设计:表示是摄像镜头71的各规格。
S1复合面:表示是摄像镜头1的各规格。
F值:各摄像镜头1以及71的F值。
焦距:各摄像镜头1以及71的焦距。单位是mm。
视场角:各摄像镜头1以及71的视场角,即,以对角、水平以及垂直的3维参数表示可由各摄像镜头1以及71成像的角度。单位是deg(°)。
光学畸变:在各摄像镜头1以及71的如图6的(b)以及图11 的(b)所示的畸变中,像高h0.6、像高h0.8以及像高h1.0时的畸变的具体数值。单位是%。
TV畸变:各摄像镜头1以及71的TV(Television:电视)畸变(所谓的电视畸变)。单位%。
周边光量比:各摄像镜头1以及71的周边光量比中,像高h0.6、像高h0.8以及像高h1.0时的各周边光量比(相对于像高h0时的光量的光量比例)。单位是%。
主光线入射角度:像高h0.6、像高h0.8以及像高h1.0时各摄像镜头1以及71的主光线角度(Chief Ray Angle:CRA)。单位是deg(°)。
光学全长:各摄像镜头1以及71的光学全长,即,从孔径光阑2的控制光的部分至像面S9的距离。其中,摄像镜头的光学全长是指对光学特性具有某影像的全构成要素的在光轴方向上的尺寸之总和。单位是mm。
防护玻璃罩厚度:各摄像镜头1以及71所具备的防护玻璃罩CG的厚度。单位是mm。
超焦距:各摄像镜头1以及71的超焦距,即,将焦点定在能将景深的最远点扩大至无限远时的物距(从透镜至被摄体的距离)。单位是mm。
从图13可看出,摄像镜头1和摄像镜头71的设计规格基本相同。
(摄像镜头的相对于物距的MTF特性)
图14是表示摄像镜头1以及71的纵坐标所示MTF(无单位)和横坐标所示物距(单位:mm)之间的关系的曲线图,表示像高h0时的所述关系。
图15是表示摄像镜头1以及71的纵坐标所示MTF(无单位)和横坐标所示物距(单位:mm)之间的关系的曲线图,表示像高0.6时的子午像面上的所述关系。
在图14以及图15中,实线所示的特性为“S1复合面”即摄像镜头1的特性,虚线所示的特性为“通常设计”即摄像镜头71的特性。
在图14的曲线中,空间频率为142.9 lp/mm。该空间频率的分辨率大致相当于600TV条。MTF阈值(摄像镜头的可成像的最小MTF值)为0.25时,摄像镜头1的可成像(分辨可能)的最短物距(约为300mm)比摄像镜头71的该最短物距(约为400mm)短100mm。即,像高h0时,摄像镜头1具有比摄像镜头71更广的可成像物距范围。另外,相比于摄像镜头71,在摄像镜头1中,物距变化所致MTF变化的程度较小。
在图15的曲线图中,空间频率为119.0 lp/mm。该空间频率的分辨率大致相当于550TV条。MTF阈值(摄像镜头的可成像的最小MTF值)为0.25时,摄像镜头1的可成像(分辨可能)的最短物距(约为280mm)比摄像镜头71的该最短物距(约为340mm)短60mm。即,像高h0.6时,摄像镜头1具有比摄像镜头71更广的可成像物距范围。另外,相比于摄像镜头71,在摄像镜头1中,物距变化所致MTF变化的程度较小。
如上所述,根据图14以及图15,从相对于物距的MTF特性可看出,具有面S1由折射能力互不相同的区域A以及B构成的结构的摄像镜头1,其可成像物距范围比不具备该结构的摄像镜头71的广。
(关于本发明的摄像模块)
本发明的摄像模块具备摄像镜头1,但不具备用于调整摄像镜头1的焦点位置的焦点调整机构。因此,可实现具有与摄像镜头1的第1透镜L1相同效果的摄像模块。
另外,实现具备由3个透镜构成的摄像镜头1的摄像模块时,能够通过简单的结构实现小型且分辨率良好的低价相机模块。尤其是在用于便携式设备的相机模块中,通过由孔径光阑2、第1透镜L1、作为半月形透镜的第2透镜L2以及第3透镜L3构成的摄像镜头1,能够实现模块的小型化以及高分辨率化,因此摄像镜头1广为所用。从而,根据所述摄像模块,能够实现不具备用于调整摄像镜头1的焦点位置的焦点调整机构的,低价且结构简单的相机模块。
此外,实现具备由2个透镜构成的摄像镜头的摄像模块时,能够通过简单的结构实现小型且分辨率良好的低价相机模块。尤其是在用于便携式设备的相机模块中,通过在从物体侧至像面侧依次设有孔径光阑、具有正折射能力的第1透镜以及具有负折射能力的第2透镜的、具备有2个透镜的摄像镜头,能够实现模块的小型化以及高分辨率化,因此该摄像镜头广为所用。从而,根据所述摄像模块,能够实现不具备用于调整摄像镜头的焦点位置的焦点调整机构的,低价且结构简单的相机模块。
另外,在所述摄像模块中,优选以在像面S9的设定位置上能够获得规定的分辨率(MTF等)的方式,决定区域A以及B各自的折射能力。
由此,在所述摄像模块中,能够最大限度地发挥第1透镜L1的优点。即,通过所述摄像模块,能扩大像面S9上的可成像物距范围。
此外,优选所述摄像模块具备被配置在像面S9上的感应器(固体摄像元件)。
所述传感器被配置在摄像镜头1的像面S9的位置上,用于将摄像镜头1对物体3进行成像所获得的像作为光信号进行受光,并将该光信号变换成电信号。作为所述传感器的典型例,可举出由CCD(Charge Coupled Device:电耦合元件)或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)构成的固体摄像元件等公知的电子摄像元件。
所述摄像模块是可成像物距范围较广的光学***,因此,通过设置所述传感器,能够实现不需要焦点调整机构且制造成本低的数字相机。
另外,所述传感器的像素值优选为1.3百万像素以上。其理由在于,在像素值较小的光学***中,由于焦距较短,因此可聚焦的范围较广,以及原来的可成像物距的范围也较广,从而不需要采用涉及第1透镜L1的结构。
此外,所述摄像模块的技术不仅可应用于通过现有的一般制造方法制造的摄像模块,还被期待应用于可通过晶圆级透镜制造工艺制造的摄像模块中。
晶圆级透镜制造工艺是指,对于树脂等被成型物,利用例如阵列模具等,首先通过在同一面上成型或者造型多个第1透镜L1来制作具备多个第1透镜L1的第1透镜阵列,并通过相同方法制作具备多个第2透镜L2的第2透镜阵列以及具备多个第3透镜L3的第3透镜阵列。并制备在同一面上具备多个传感器的传感器阵列。然后,对第1透镜阵列、第2透镜阵列以及第3透镜阵列进行贴合,根据需要隔着防护玻璃罩CG搭载传感器阵列,并安装上孔径光阑2。此时,使各第1透镜、各第2透镜、各第3透镜以及各传感器一一相对配置。然后,以相对配置的孔径光阑2、第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3以及传感器的一组作为单位进行分割,从而制造出摄像模块的制造工艺。根据该制造工艺,能够在短时间内成批制造大量的摄像模块,因此能够降低摄像模块的制造成本。
通过所述晶圆级透镜制造工艺,能够在短时间内成批制造大量的摄像模块,因此能够降低摄像模块的制造成本。尤其是,不需要设置用于调整摄像镜头1的焦点位置的结构的摄像模块,适合于这种将第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3以及多个传感器分别一体化的简单的制造工艺。相反,需要设置所述调整机构的摄像模块则必须具有适合于在晶圆级的同一面上制作出多个该调整机构,并在搭载传感器之后按每个摄像模块进行切断的制造工序的结构。
另外,在通过晶圆级透镜制造工艺制造的摄像模块中,优选是构成摄像镜头1的透镜中的至少一个由热硬化性树脂或者紫外线硬化性树脂构成。
通过由热硬化性树脂或者UV(Ultra Violet:紫外线)硬化性树脂构成摄像镜头1的透镜中的至少1个,在摄像模块的制造阶段中,可使用树脂形成多个透镜,制作出透镜阵列,并能够对摄像镜头1进行回流焊安装。
(其他:本发明中优选的组合结构1)
作为本发明的摄像模块的优选组合结构,本发明的摄像模块可以具备景深较大且像场弯曲较小的摄像镜头和传感器,其中,该传感器被设置在如下位置:从摄像镜头对于比规定位置近的物体的白色光的最佳像面位置,至摄像镜头对于比该规定位置远的物体的白色光的最佳像面位置之间的位置。在此情况下,景深的扩大程度以及像场弯曲的减小程度,达到能在传感器的位置上获得尽量高的分辨率(MTF等)即可。
根据所述结构,由于扩大了摄像镜头的景深,因此能降低对从近至远较广的距离范围内的各物体进行成像而所获得的像上发生的模糊。另外,由于摄像镜头的像场弯曲降低,因此可降低像全体上的模糊。如上所述,优选使用像的模糊得以充分降低了的摄像镜头,且优选在摄像模块中,将传感器设置在所述位置上。由此,在该摄像模块中,在拍摄近物体和远物体时均能拍摄到模糊得以减轻的像,从而能获得良好的分辨率。
就该摄像模块而言,即使在摄像镜头的位置以及摄像镜头的焦点位置均为固定的情况下,也能够获得在拍摄近物体和远物体时均可满足所要求的规格程度的良好分辨率。从而,该摄像模块中并不需要随物体的位置来改变镜头位置或者镜头的焦点位置的机构,因此可简化摄像模块的结构。
另外,所述传感器也可以是:能够只输出与通过绿色单色辐射所获得的像素相关的信息的传感器。
根据所述结构,根据传感器所输出的与通过绿色单色辐射所获得的像素相关的信息,来进行读取处理,从而可读取到矩阵型二维代码。
并且,可以将所述传感器设在:所述摄像镜头的与来自比所述规定位置近的物体的所述绿色单色辐射相对应的、最佳像面的位置上。
根据所述结构,可由传感器识别出结构细致的矩阵型二维代码。从而能够读取到结构更为细致的矩阵型二元代码。
另外,优选是,所述传感器的像素间距为2.5μm以下。
根据所述结构,能够实现可充分发挥高像素摄像元件的性能的摄像模块。
此外,可以隔着用于保护所述传感器的保护部件,将所述摄像镜头搭载在该传感器上。
根据所述结构,在所述摄像模块中可以省略用于收容摄像镜头的框体(框架)。而通过省略该框体,能够实现小型化和薄型化以及低成本化。
另外,通过将所述摄像镜头的F值设定为3以下,能够增大受光光量,因此能够增加像的亮度。并且,能够对色差进行良好的修正,因此能够获得较高的分辨率。
所述摄像镜头可以是:景深被扩大且像场弯曲被缩小了的,在与来自比规定位置近的物体的白色光相对应的最佳像面位置和与来自比规定位置远的物体的白色光相对应的最佳像面位置之间,对物体进行成像的镜头。
根据所述结构,由于摄像镜头的景深被扩大,因此能够减轻对从近至远的广距离范围内的各物体进行成像所形成的像上发生的模糊。另外,由于摄像镜头的像场弯曲被缩小,因此能够减轻像全体上的模糊。如上所述,使用模糊得以充分减轻的摄像镜头,在所述位置上对物体进行成像。由此,在摄像镜头中,当拍摄近物体和远物体时均能地获得模糊得以了平均减轻的像,从而能够获得良好的分辨率。
该摄像镜头即使在位置以及焦点位置均被固定的情况下,在拍摄近物体和远物体时均能获得良好的分辨率。因此,在用该摄像镜头构成的摄像模块中,不需要设置对应物体的位置来改变透镜的位置或者透镜的焦点位置的机构,从而能够简化摄像模块的结构。换言之,该摄像镜头适合用于实现所述摄像模块。
另外,代码读取方法是使用所述摄像模块,根据通过绿色单色辐射所获得的像素,来读取矩阵型二维代码的代码读取方法,其可以包括以下步骤:利用通过所述绿色单色辐射所获得的像素的间距,求出所述摄像镜头以及所述传感器的各界限分辨性能的值,并以其中较低的值作为所述摄像模块的界限分辨性能的步骤;根据从所述摄像镜头至比所述规定位置更近的物体的距离、所述摄像模块的视场角、所述传感器的有效像圆径,算出所述摄像镜头对该物体进行成像的像的倍率的工序;根据所述摄像模块的界限分辨性能和所述倍率,算出所述摄像模块可读取的所述矩阵型二维代码的大小的工序。
根据所述结构,在使用所述摄像模块读取矩阵型二维代码时,能够实现摄像模块的高分辨率化。
图16是表示在本项目的摄像模块中采用摄像镜头1的第1透镜L的面S1(参照图1)(即,S1复合面)和不采用该面S1(即,通常设计)的情况下的散焦MTF,即,纵坐标所示MTF(无单位)和横坐标所示散焦移位(单位:mm)之间的关系的图。
根据本项目的摄像模块,通过扩大景深,在整体上使表示散焦MTF的曲线的倾斜变得较为平缓,从而能在相对较广的焦点位移位置范围内获得良好的MTF。通过在该摄像模块中采用具备面S1(参照图1)的摄像镜头1,能在整体上使表示散焦MTF的曲线的倾斜变得更为平缓,从而能够在更广的焦点移位范围内获得良好的MTF值。
(其他:本发明中优选的组合结构2)
作为本发明的摄像模块的优选组合结构,本发明的摄像模块可以是具备旋转对称的成像光学***和对所述成像光学***所生成的图像信号进行图像处理的图像处理部的摄像模块。在所述成像光学***中设有摄像镜头和将所述摄像镜头所成像的光变换为图像信号的传感器。在所构成的所述摄像镜头中,弧矢像面的最佳像面位置和子午像面的最佳像面位置在光轴方向上发生差距,差距量与能够获得预定的基准分辨率的被摄体(物体)摄像可能范围相对应。所述图像处理部可以对所述传感器所变换的图像信号进行图像处理,即,当弧矢方向的分辨率以及子午方向上的分辨率中的一方为所述基准分辨率以上时,将另一方也调正到所述基准分辨率以上。
根据所述结构,只要弧矢方向的分辨率以及子午方向的分辨率中的一方在可满足基准分辨率的范围之内,便可通过图像处理,能使两者都满足基准分辨率。由此,可使图像信号所表示的图像全体的分辨率成为基准分辨率以上。
由于分辨性能提高,弧矢方向上的分辨率以及子午方向上的分辨率中的一个可满足基准分辨率的范围便成为焦深,因此,可根据弧矢像面的最佳像面位置和子午像面的最佳像面位置发生差距的程度,相应地扩大焦深。另外,由于能够根据差距程度来扩大焦深,因此可根据设计来扩大景深。
因此,如果以弧矢像面以及子午像面中的一个作为近距离物体的成像位置,并以另一个作为远距离物体的成像位置,则即使在所述摄像镜头以及所述传感器被固定配置的情况下,在从近距离物体至远距离物体的广范围内进行拍摄时,也能获得预定基准分辨率以上的图像。
另外,在所述摄像模块中,由于不使用焦点调整装置就能够获得具有所希望的分辨率的图像,因此无需设置焦点调整机构,从而能简化摄像模块的结构。
因此,能够提供在从近距离至远距离的广范围内进行拍摄时均可获得满足所要求规格的良好分辨率的,结构简单的摄像模块。
另外,优选为所述差距量满足以下数学式(2)(dnear:从能够以所述基准分辨率来拍摄被摄体的最近位置至所述成像透镜的距离,f:焦距,△’:焦深,pdiff:所述差距量)。
图17是表示在本项目所涉及的摄像模块中采用摄像镜头1的第1透镜L1的面S1(参照图1)的情况(即,S1复合面)和不采用该面的情况(即,通常设计)下,纵坐标所示MTF(无单位)和横坐标所示物距(单位:mm)之间的关系的曲线图。
在图17所示的曲线图中,通过在本项目所涉及的摄像模块中采用具备面S1(参照图1)的摄像镜头1的结构,可获得与图14以及图15所示曲线图极为相似的效果。即,相比于不具备摄像镜头1的结构,采用具备摄像镜头1的结构时,MTF变化对于物距变化的依赖程度变小,因此,与图14以及图15的说明同样,能够扩大可成像物距。
此外,本项目所涉及的摄像模块的结构(参照图17)可以与前一项目中的扩大焦深的结构(参照图16)进行组合。
另外,本发明的摄像元件的特征在于所述透镜面的所述多个区域具有互不相同的曲率半径。
根据所述结构,能够简单地制作出至少1个透镜面是由折射能力互不相同的多个区域构成的透镜元件。
此外,本发明的透镜元件的特征在于所述多个区域中的至少1个是对入射的光进行衍射的面。
根据所述结构,能够简单地制作出至少1个透镜面是由折射能力互不相同的多个区域构成的透镜元件。
另外,本发明的摄像镜头的特征在于,在比所述第2透镜更靠近像面侧的位置上设有具有正折射能力的第3透镜,所述第2透镜具有负折射能力,所述第3透镜的朝向像面侧的面的中央部分为凹形且该中央部分的周边部分为凸形。
根据所述结构,可实现具有与本发明的透镜元件相同效果的,由3个透镜(透镜元件)构成的摄像镜头。
此外,本发明的摄像镜头的特征在于所述第2透镜的朝向像面侧的面的中央部为凹形且该中央部分的周边部分为凸形。
根据所述结构,能够实现具有与本发明的透镜元件相同效果的,由2个透镜(透镜元件)构成的摄像镜头。
另外,本发明的摄像镜头的特征在于F值小于3.0。
根据所述结构,能够获得亮度较高的像。即,在本发明中,使用可获得较亮的像的摄像镜头,能够获得可成像物距范围较广的光学***。在此,通过增大F值能够扩大该范围,但在此情况下,像会变暗。在本发明中,在可获得较亮的像的光学***中也能够获得较广的可成像物距范围。
此外,本发明的摄像模块的特征在于,对所述透镜元件的所述多个区域分别进行设定,以在规定的像面位置上获得规定的分辨率。
根据所述结构,在本发明的摄像模块中,能够最大限度地发挥本发明的透镜元件的优点。即,在本发明的摄像模块中,能够扩大可在像面上成像的物距范围。
另外,本发明的摄像模块的特征在具备被设置在像面上的固体摄像元件。
由于本发明的摄像模块是具有较广的可成像物距范围的光学***,因此,通过设置固体摄像元件,能够实现不需要焦点调整机构的且制造成本低的数字相机。
此外,本发明的摄像模块的特征在于所述固体摄像元件的像素值为1.3百万像素以上。其理由在于,就像素值较小的光学***而言,焦距较短,而可聚焦的范围较广,而且可成像物距范围原本就比较广,因此被视为无需适用本发明的所涉及的结构。
另外,本发明的摄像模块的特征在于,是通过以下方法制造的,即,对同一面上具有多个用于构成所述摄像镜头的最接近像面侧的透镜的透镜阵列和同一面上具备多个所述固体摄像元件的传感器阵列进行接合,使各透镜和各传感器一一相对配置,然后以相对配置的所述透镜和所述固体摄像元件的一组作为单位进行分割。
此外,本发明的摄像模块的特征在于,所述摄像镜头由多个透镜所构成,并通过以下方法制造该摄像模块,即,对在同一面上具备多个用于构成所述摄像透镜中相邻接的透镜的一方的第1透镜阵列和在同一面上具备多个该相邻接的透镜的另一方的第2透镜阵列进行接合,使所述第1透镜阵列的各透镜和所述第2透镜阵列的各透镜一一相对配置,然后以相对配置的2个所述透镜作为一组进行分割。
根据所述结构,能够在短时间内成批制造大量的摄像模块,因此能够降低摄像模块的制造成本。尤其是,不需要设置用于调整摄像镜头焦点位置的机构的摄像模块,适合于这种将多个透镜元件以及多个传感器分别一体化的简单的制造工艺。相反,需要设置所述调整机构的摄像模块则必须具有:适合于在晶圆级的同一面上制作出多个该调整机构,并在搭载传感器之后按每个摄像模块进行切断的制造工序的结构。
另外,本发明的摄像模块的特征在于构成所述摄像镜头的透镜中的至少一个由热硬化性树脂或者紫外线硬化性树脂构成。
根据所述结构,通过由热硬化性树脂或者UV硬化性树脂构成本发明的摄像镜头的透镜中的至少1个,可在制造本发明的摄像模块的阶段使用树脂形成多个透镜来制作出透镜阵列,并能够对摄像镜头进行回流焊安装。对于由热硬化性树脂或者UV硬化性树脂构成的透镜而言,无需担忧对摄像模块的驱动***发出的热的耐热性,因此,本发明的摄像模块适合于可回流焊透镜。
本发明并不局限于上述实施方式,在权利要求的范围内可进行种种变更,通过对不同的实施方式所揭示的技术适宜进行组合而获得的实施方式也属于本发明的技术范畴内。
(工业上的可利用性)
本发明可用于具有在拍摄近物体和远物体时均能满足所要求规格的良好分辨率的摄像模块以及构成该摄像模块的透镜元件和摄像镜头。
Claims (14)
1. 一种透镜元件,其特征在于:
至少1个透镜面由折射能力互不相同的多个区域所构成,从而获得较广的可成像物距范围。
2. 根据权利要求1所述的透镜元件,其特征在于:
所述透镜面的所述多个区域分别具有不同的曲率半径。
3. 根据权利要求1所述的透镜元件,其特征在于:
所述多个区域中的至少1个区域是对入射的光进行衍射的面。
4. 一种摄像镜头,其特征在于:
从其物体侧至像面侧依次设有孔径光阑、具有正折射能力的第1透镜、第2透镜,
所述第1透镜是至少1个透镜面由折射能力互不相同的多个区域所构成,从而获得较广的可成像物距范围的透镜元件,
所述第1透镜的朝向物体侧的面是所述透镜元件的所述透镜面。
5. 根据权利要求4所述的摄像镜头,其特征在于:
在比所述第2透镜更靠近像面侧的位置上设有具有正折射能力的第3透镜,
所述第2透镜具有负折射能力,
所述第3透镜的朝向像面侧的面的中央部分为凹形,且该中央部分的周边部分为凸形。
6. 根据权利要求4所述的摄像镜头,其特征在于:
所述第2透镜的朝向像面侧的面的中央部分为凹形,且该中央部分的周边部分为凸形。
7. 根据权利要求4所述的摄像镜头,其特征在于:
F值小于3.0。
8. 一种摄像模块,其特征在于:
具备摄像镜头,而不具备用于调整所述该摄像镜头的焦点位置的机构,
在所述摄像镜头中,从其物体侧至像面侧依次设有孔径光阑、具有正折射能力的第1透镜、第2透镜,
所述第1透镜是至少1个透镜面由折射能力互不相同的多个区域所构成,从而获得较广的可成像物距的透镜元件,
所述第1透镜的朝向物体侧的面是所述透镜元件的所述透镜面。
9. 根据权利要求8所述的摄像模块,其特征在于:
就所述透镜元件的所述多个区域分别设定折射能力,以在规定的像面位置上获得规定的分辨率。
10. 根据权利要求8所述的摄像模块,其特征在于:
具备被配置在像面上的固体摄像元件。
11. 根据权利要求10所述的摄像模块,其特征在于:
所述固体摄像元件的像素值为1.3百万像素以上。
12. 根据权利要求10所述的摄像模块,其特征在于:
使在同一面上设有多个用于构成所述摄像镜头的最为像面侧的透镜的透镜阵列和在同一面上设有多个所述固体摄像元件的传感器阵列,以各透镜与各固体摄像元件一一相对配置的方式进行接合之后,
以相对配置的所述透镜和所述固体摄像元件的组作为单位进行分割,制造出所述摄像模块。
13. 根据权利要求8所述的摄像模块,其特征在于:
所述摄像镜头由多个透镜所构成,
使在同一面上设有多个用于构成所述摄像镜头中相邻接的透镜中的一方的第1透镜阵列和在同一面上设有多个该相邻接的透镜中的另一方的第2透镜阵列,以所述第1透镜阵列所具备的各透镜和所述第2透镜阵列所具备的各透镜一一相对配置的方式进行接合之后,
以相对配置的2个所述透镜的组作为单位进行分割,制造出所述摄像模块。
14. 根据权利要求8所述的摄像模块,其特征在于:
构成所述摄像镜头的至少1个透镜由热硬化性树脂或者紫外线硬化性树脂所形成。
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