CN1769940A - 摄像透镜、摄像单元及便携终端 - Google Patents

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Abstract

一种摄像透镜，其特征在于，是使被摄物体在固体摄像元件上成像的摄像透镜；从物体侧起，依次由：具有正折射力的凸面对着物体侧的第1透镜、孔径光阑、具有正折射力的凸面对着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负折射力的凹面对着像侧的第3透镜组成；满足以下的条件式0.20＜R1/f＜0.42 (1) ； 0.10＜D2/f＜0.40 (2) ；其中，R1为前述第1透镜靠物体侧的面的曲率半径，D2为前述第1透镜和前述第2透镜的轴上的空气间隔，f为前述摄像透镜***的焦距。

Description

摄像透镜、摄像单元及便携终端
BACKGROUND OF THE INVENTION
技术领域
本发明涉及采用CCD型图像传感或CMOS型图像传感等固体摄像元件的小型摄像透镜、摄像单元及备有它的便携终端设备。
背景技术
近年，随着采用CCD(Charged Coupled Device)型图像传感以及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型图像传感等固体摄像元件的摄像装置的高性能化和小型化，备有摄像装置的手机和携带型信息终端越来越普及。另外，对装载在这些摄像装置中的摄像透镜，使其更加小型化的要求越来越高。
作为这种用途的摄像透镜，与1个或2个结构的透镜相比较，作为具有高性能的3个透镜的结构已众所周知。例如，从物体侧起，依次由具有正折射力的第1透镜、具有负折射力的第2透镜、具有正折射力的第3透镜构成的所谓三个一组型的摄像透镜，在专利文献1中有所介绍。
另外，例如从物体侧起，依次由具有正折射力的第1透镜、具有正折射力的第2透镜、具有负折射力的第3透镜构成的所谓望远型的摄像透镜，在专利文献2中有所介绍。
(专利文献1)特开2001-75006号公报
(专利文献2)特开2003-322792号公报
但是，专利文献1中记载的那种透镜，虽然是在确保广画角的同时又能良好地修正诸像差的一种，可是摄像透镜全长(摄像透镜的最靠物体侧的面到像侧焦点的光轴上的距离)比较长，所以，对小型化来说不一定合适。另外，专利文献2中记载的那种的透镜，其结构对缩短摄像透镜的全长是有利的但是还存在更小型化地改善余地。
SUMMARY OF THE INVENTION
本发明鉴于这些问题点，以提供一种比以往种类小型的、同时良好地修正诸像差的、3个结构的摄像透镜和备有它的摄像单元及携带型终端设备为目的。
这里，有关小型摄像透镜的尺寸，本发明以满足下式标准的小型化为目标。通过满足这个范围，能缩短摄像透镜的全长，相乘性地能使透镜的外径变小。因此，摄像装置整体的小型化成为可能。
L/f＜1.4                    (7)其中，L为摄像透镜***最靠物体侧的透镜面到像侧焦点的光轴上的距离，f为摄像透镜***的焦距。
这里，像侧焦点是指与光轴平行的平行光线入射到摄像透镜时的像点。并且，在摄像透镜最靠像侧的面和像侧焦点位置之间，如果配置光学性的低透过滤光器、红外线切割滤光器、或固体摄像元件标准插件的粘封玻璃等平行平板的话，平行平板部分作空气换算距离后计算上述L的值。而且，优选下式的范围。
L/f＜1.30                   (7′)
项1记载的摄像透镜，是使被摄物体在固体摄像元件上成像的摄像透镜，
其特征在于，从物体侧起，依次由：具有正折射力的凸面对着物体侧的第1透镜、孔径光阑、具有正折射力的凸面对着像侧的凹凸(meniscus)形状的第2透镜、具有负折射力的凹面对着像侧的第3透镜组成，满足以下的条件式
0.20＜R1/f＜0.42            (1)
0.10＜D2/f＜0.40            (2)其中，R1为前述第1透镜靠物体侧的面的曲率半径，D2为前述第1透镜和前述第2透镜的轴上的空气间隔，f为前述摄像透镜***的焦距。
以得到小型的良好地修正像差的摄像透镜为目的的本发明的基本结构是，从物体侧起，依次由：具有正折射力的凸面对着物体侧的第1透镜、孔径光阑、具有正折射力的凸面对着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负折射力的凹面对着像侧的第3透镜组成。从物体侧起，依次配置了第1透镜及第2透镜组成的正透镜组和、凹面对着像侧的负的第3透镜，所谓望远型的这种透镜结构是缩短了摄像透镜全长，有利于小型化的结构。
有关像差修正，因为正的折射力是由第1透镜和第2透镜分担的，所以，能抑制球面像差和彗形像差的发生。另外，孔径光阑被配置在第1透镜和第2透镜之间，第1透镜是凸面对着物体侧的形状，第2透镜是凸面对着像侧的凹凸形状，所以，是倍率色像差和畸变容易被修正的结构。
条件式(1)是适当地设定了第1透镜靠物体侧的面的曲率半径。通过使R1/f小于上限，能缩短摄像透镜的全长。另外，能良好地修正像平面弯曲。另一方面，通过使R1/f大于下限，能抑制高次球面像差和彗形像差为较小。另外，因为曲率半径不至于太小，所以提高了透镜的加工性。而且，优选下式的范围。
0.23＜R1/f＜0.38                 (1′)
条件式(2)是适当地设定第1透镜和第2透镜之间的间隔、良好地修正彗形像差和像平面弯曲的条件。通过使D2/f小于上限，能良好地修正彗形像差和像平面弯曲。另外，因为孔径光阑和第1透镜及第2透镜之间的距离变近，所以，第1透镜及第2透镜的透镜外径不至于变大，有利于小型化。另一方面，通过使D2/f大于下限，能充分确保***孔径光阑的间隔。而且，优选下式的范围。
0.15＜D2/f＜0.3                   (2′)
项2记载的摄像透镜是，项1记载的发明，其特征在于，满足下述条件式。
-5＜Pair/Po＜-1.3                 (3)其中，Po为前述摄像透镜***的折射力，Pair为前述第1透镜靠像侧的面(R2)和前述第2透镜靠物体侧的面(R3)之间形成的所谓空气透镜的折射力，另外，折射力为焦距的逆数，上述Pair能用下述(4)式求出。
Pair＝(1-N1)/R2+(N2-1)/R3-{((1-N1)·(N2-1))/(R2·R3)}·D2(4)其中，N1为前述第1透镜对d线的折射率，N2为前述第2透镜对d线的折射率，R2为前述第1透镜靠像侧的面的曲率半径，R3为前述第2透镜靠物体侧的面的曲率半径，D2为前述第1透镜和前述第2透镜的轴上的空气间隔。
条件式(3)是通过妥善第1透镜和第2透镜之间形成的空气透镜的折射力、改良像平面修正及透镜加工性的条件。Pair/Po小于上限的话，因为能维持空气透镜的负的折射力，所以珀兹瓦尔和不会变为太大，能平坦像平面。另一方面，Pair/Po大于下限的话，因为空气透镜的负的折射力不会变得太强，所以，能使夹着光阑的第2面和第3面的曲率半径变大，提高透镜的加工性。而且，因为在轴外第2面和第3面是分开的，所以不用加大轴上的间隔也能充分确保***光阑的空气间隔，有利于摄像透镜的小型化。而且，优选下式的范围。
-4＜Pair/Po＜-2                 (3′)
项3记载的摄像透镜是，项1或2记载的发明，其特征在于，满足下述条件式。
-2.0＜f3/f＜-0.4                (5)其中，f3为前述第3透镜的焦距，f为前述摄像透镜***的焦距。
条件式(5)是适当地设定了第3透镜的折射力。通过使f3/f大于下限，能维持第3透镜的负的折射力在适当程度，有效于缩短透镜的全长及良好地修正像平面弯曲、畸变等轴外诸像差。另一方面，通过使f3/f小于上限，第3透镜的负的折射力不会变得不必要的太大，结果，能使出射光瞳位置向着物体侧远离固体摄像元件，所以，能抑制在固体摄像元件的摄像面周边部位上成像的光束中的主光线的入射角度(主光线和光轴之间的夹角，光轴或和光轴平行时为0)为较小。结果，能抑制摄像面周边部位实质上的孔径效率减少现象(遮光)。而且，优选下式的范围。
-1.5＜f3/f＜-1.5                (5′)
项4记载的摄像透镜，因为其特征在于，项3记载的发明，其中，前述第3透镜具有两凹形状，所以，由于负的折射力在物体侧的面和像侧的面被分散，像侧的面的曲率半径不变得太小便能加强前述第3透镜的负的折射力。根据条件式(5)设定前述第3透镜的负的折射力时，能将前述第3透镜的像侧的面的最凸部和摄像面之间的间隔拉开，这样，可以提供有优异组装性和容易进行调整的摄像透镜。
项5记载的摄像透镜是，项1～4的任何一项记载的发明，其特征在于，满足下述条件式。
20＜{(v1+v2)/2}-v3＜65                (6)其中，v1为前述第1透镜的阿贝数，v2为前述第2透镜的阿贝数，v3为前述第3透镜的阿贝数。
条件式(6)是良好地修正摄像透镜***的色像差的条件。通过使(6)式的值大于下限，能平衡性较好地修正轴上色像差、倍率色像差。另一方面，通过使(6)式的值小于上限，能选用大众化的光学材料构成透镜。而且，优选下式的范围。
25＜{(v1+v2)/2}-v3＜65                (6′)
项6记载的摄像透镜是，项1～5的任何一项记载的发明，其特征在于，前述第1透镜、前述第2透镜及前述第3透镜是由塑料材料形成的。
近年，以固体摄像装置整体的小型化为目的，即便是同样像素数的固体摄像元件，有像素间距小、结果有摄像面尺寸小的产品被开发出来。用于这种摄像面尺寸小的固体摄像元件中的摄像透镜，因为有必要成比例地缩短***的焦距，所以，各透镜的曲率半径和外径变得很小。因此，与较化费功夫的用研磨加工来制造玻璃透镜相比较，通过用射出成形来制造塑料透镜构成第1透镜、第2透镜及第3透镜，能廉价地大量生产曲率半径和外径较小的透镜。另外，因为塑料透镜容易非球面化，所以，也有利于像差修正。而且，与采用能比较容易制造小透镜的玻璃模型透镜时相比较，塑料透镜的压榨温度较低，所以，能抑制成型模具的损耗，结果可以减少成型模具的更新次数和维修次数，达到降低成本。
而且，「由塑料材料形成」是指以塑料材料为母体，包括以防止反射和加强表面硬度为目的在其表面作涂层处理的情况。另外，也包括为了将塑料材料的折射率的温度变化抑制为较小，在塑料材料中混合无机微粒的情况。
项7记载的摄像单元，其特征在于，备有光电变换部的固体摄像元件和、项1～6的任何一项记载的在前述固体摄像元件的前述光电变换部上将被摄物体成像的摄像透镜和、在支撑前述固体摄像元件的同时具有接发电信号时连接外部用的接头的基板和、有物体侧发出的光线入射用开口部的由遮光性部件构成的筐体、以上被形成了一体的摄像单元；前述摄像单元的前述摄像透镜光轴方向的高度为10[mm]以下。
通过使用本发明的摄像透镜，能得到更小型且有高性能的摄像单元。
这里，「光线入射用开口部」不限于一定要形成开孔等空间，是指被形成的能使物体侧发出的入射光透过的领域之部分。而且，「前述摄像单元的前述摄像透镜光轴方向的高度为10[mm]以下」是指，备有上述全部结构的摄像单元的沿光轴方向的全长的意思。因此，例如在基板的表面的面上设置筐体，基板的背面的面上实装了电子部件等情况时，是设想筐体靠物体侧的先端部到背面上突出的电子部件的先端部的距离(图2中Δ)为10[mm]以下。
项8记载的便携式终端，其特征在于，备有项7记载的摄像单元。
通过使用本发明的摄像单元，能得到更小型且高性能的携带型终端设备。
发明的效果
根据本发明，能提供一种比以往小型的、诸像差被良好地修正的、3个结构的摄像透镜，备有它的摄像单元及携带型终端设备。
附图的简单说明
图1本实施方案中的摄像单元50的斜视图。
图2摄像单元50的摄像光学***的沿光轴的截面模式示意图。
图3使用了摄像单元的手机的正面图(a)、及使用了摄像单元的手机的背面图(b)。
图4图3的手机机体的控制区域图。
图5实施例1的摄像透镜的光轴方向截面图。
图6实施例1的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。
图7实施例2的摄像透镜的光轴方向截面图。
图8实施例2的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。
(图9)实施例3的摄像透镜的光轴方向截面图。
(图10)实施例3的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。
(图11)实施例4的摄像透镜的光轴方向的截面图。
(图12)实施例4的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。
(图13)实施例5的摄像透镜的光轴方向的截面图。
(图14)实施例5的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
发明的最佳实施方案
以下，参照附图对本发明的实施方案进行说明。图1是本实施方案中的摄像单元50的斜视图，图2是摄像单元50的摄像光学***沿光轴的截面的模式示意图。
如图1所示，摄像单元50备有：有光电变换部51a的作为固体摄像元件的CMOS型摄像元件51和，在这个摄像元件51的光电变换部51a上使被摄物体成像的摄像透镜10和，在支撑摄像元件51的同时有接送其电信号的连接外部用的接头(也称外部连接接头)54的基板52和，有物体侧发出的光线入射用开口部的由遮光部件构成的作为镜筒的筐体53，这些被形成为一体。
如图2所示，在摄像元件51的受光侧平面的中央部上配置了2维度的像素(光电变换元件)，形成了作为受光部的光电变换部51a，其周围形成了信号处理回路51b。此信号处理回路由：依次驱动各像素得到信号电荷的驱动回路和，将各信号电荷变换为数字信号的A/D变换部和，用此数字信号形成图像信号输出的信号处理部等构成。另外，在摄像元件51的受光侧平面的靠近外缘的边旁处配置了复数个垫料(图示略)，介于连接线W连结在基板52上。摄像元件51将光电变换部51a发出的信号电荷变换成数字YUV信号等图像信号，介于连接线W输出到基板52上的所定的回路中。这里，Y为亮度信号，U(＝R-Y)为红和亮度信号之间的色差信号，V(＝B-Y)为蓝和亮度信号之间的色差信号。而且，摄像元件不限定于上述CMOS型的影像传感，也可以使用CCD等其他种类。
基板52备有：其上面的面上支撑摄像元件51及筐体53的支撑平板52a和，支撑平板52a的下面(和摄像元件51相反侧的面)与其一端相接的柔韧基板52b。
支撑平板52a的表面和背面上设置有复数的传达信号用的垫料，其上面侧与前述摄像元件51的连接线连接，下面侧与柔韧基板52b连接。
图1中的柔韧基板52b，如上所述，其一端与支撑平板52a相接，介于设置在另一端部上的外部连接接头54将平板52a与外部回路(例如，实装了摄像单元的具有上位装置的控制回路)相连接，所以，能从外部回路接受为了驱动摄像元件51而给出的电压和时钟信号，另外，将数字YUV信号输出到外部回路等。而且，柔韧基板52b的长方形长边方向的中间部具有可绕性或变形性，通过变形，外部连接接头54相对支撑平板52a的朝向和配置有一定的自由度。
图2中的筐体53是围住摄像元件51似地被固定配置在基板52的支撑平板52a上设有摄像元件51的面上。即，筐体53的形状为，靠摄像元件51侧的部分是形成较大开口地围着摄像元件51，同时，另一端部分为较小开口的附有凸缘(flange)的筒状，摄像元件51侧的一端固定相接在支撑平板52a上。并且，筐体53的摄像元件51侧的一端，也可以固定相接在摄像元件51上的光电变换部51a的周围。
筐替53开较小口(光入射用的开口)的一端，使用时是对着物体，筐体53的内部，在摄像透镜10和摄像元件51的之间，固定配置了IR(红外线)切割滤光器F。
摄像透镜10是由从物体侧起，依次为：具有正的折射力的凸面对着物体侧的第1透镜L1，孔径光阑S，具有正的折射力的凸面对着像侧的凹凸形状的第2透镜L2，具有负的折射力的凹面对着像侧的第3透镜L3构成，具有将被摄物体在摄像元件上成像的功能。并且，图1中是上侧作为物体侧，下侧作为像侧，图2中的点划线为各透镜L1、L2、L3共同的光轴。
并且，图示中为省略，在比第1透镜还要靠物体侧的位置上，可以设置为了减少来自于外部的不必要的光线入射的外部遮光罩。另外，孔径光阑S是决定摄像透镜***的F数的部件。
透镜L1、L2由镜框55支撑着，透镜L3由镜框56支撑着。当它们的光轴和筐体53的中心线成一致时，使直列配置的镜框55、56镶入筐体53的凸缘，这样，能在筐体53的内部将各透镜L1～L3定位于所定的光轴位置上。而且，透镜和镜框被形成一体。
这些透镜L1、L2、L3在图中为省略，例如，可以将从各自的中心到所定范围设定为具有摄像透镜功能的有效孔径的范围，将其外侧的部分设定为没有摄像透镜功能的凸缘部分。此时，通过将各透镜L1、L2、L3的凸缘部的外周部镶嵌于筐体53的所定位置上，能使其支撑在筐体53的内部。IR切割滤光器是被形成的、例如近视矩形形状或圆形形状的部件。
近年，以摄像单元50整体的小型化为目的，即便是同样像素数的固体摄像元件，有像素间距小、结果有受光部(光电变化部)的画面尺寸小的产品被开发出来。用于这种画面尺寸小的固体摄像元件中的摄像透镜，为了确保相同画角，有必要缩短***整体的焦距，所以，各透镜的曲率半径、外径变得很小。因此，用研磨加工制造玻璃透镜的加工过程有所困难。因此，优选各透镜L1、L2、L3都以塑料为材料，通过射出成型形成。并且，作为摄像单元50，希望将温度变化时的摄像透镜***的像点位置变动抑制为较小，此时，第1透镜L1也可以用玻璃模型透镜。
并且，图中为省略，也可以在第2透镜L2和第3透镜L3的间隔上的各处配置遮光罩，此时，能防止靠近固体摄像元件的第3透镜L3的摄像透镜有效孔径的外侧上有不要光线的入射，能抑制重像、耀斑的发生。
对上述摄像单元50的动作作说明。图3表示摄像单元50装备在携带型终端设备或作为摄像装置时的手机机体100上的状态。另外，图4是手机机体100的控制区域图。
有关摄像单元50，比如筐体53的物体侧端面设置在手机机体100的背面(参照图3(b))，配设在相当于液晶表示部下方的位置。
摄像单元50的外部连接接头54(图4中的箭头)和手机机体100的控制部101相接，将亮度信号、色差信号等图像信号输出到控制部101侧。
另一方面，手机机体100如图4所示，统筹性地控制各个部分，同时，备有：实行与各种处理相对应的程序的控制部(CPU)101和；支持用健将号码等输入的输入部60和；表示所定的数据及摄影图像等的液晶表示部70和；为实现和外部服务器之间进行各种信息通信的无线通信部80和；用于记忆手机机体100的***程序和各种处理程序及终端ID等必要的诸数据的记忆部(ROM)91和；用于作为一时性的存放控制部实行的各种处理程序和数据、或处理数据、或摄像单元50的摄像数据等的作业领域及一时性的记忆部(RAM)92。
从摄像单元50输入的图像信号通过上述手机电话机100的控制***，记忆在记忆部92中或由表示部70表示出来，并且，介于无线通信部80作为图像信息被送往外部。
(实施例)
以下，对最适合于上述实施方案的摄像透镜的实施例作说明。各实施例中使用的记号如下。f：摄像透镜***的焦距；fB：后焦点；F：F数；2Y：固体摄像元件的摄像面对角线长；R：曲率半径；D：轴上面间隔；Nd：透镜材料对d线的折射率；vd：透镜材料的阿贝数
各实施例中的非球面，以面的顶点为原点，取光轴方向为X轴，和光轴垂直方向的高度为h，非球面的形状用以下[数1]表示。
[数1]
X = h 2 / R 1 + 1 - ( 1 + K ) h 2 / R 2 + ∑ A i h i
其中，Ai：i次的非球面系数
      R：曲率半径
      K：圆锥常数
(实施例1)
实施例1中的摄像透镜的透镜数据用表1、2表示。
(表1)
实施例1
f＝4.59mm  fB＝0.73mm  F-4.12  2Y＝5.60mm
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  1   1.270   0.89   1.53180   56.0
  2   2.656   0.17
  光圈   ∞   0.70
  3   -1.111   0.95   1.53180   56.0
  4   -0.970   0.10
  5   -6.226   1.04   1.58300   30.0
  6   5.324   0.40
  7   ∞   0.50   1.51633   64.1
  8   ∞
(表2)
非球面系数
第1面
  K＝2.48400E-01
    A4＝-4.20070E-03
    A6＝-2.26110E-02
    A8＝5.29810E-02
    A10＝-6.11510E-02
    A12＝2.76070E-02
第2面
  K＝8.53030E+00
    A4＝-2.76430E-02
    A6＝7.84860E-02
    A8＝-5.11010E-02
    A10＝-1.03510E-01
第3面
  K＝8.79050E-01
    A4＝-5.58400E-02
    A6＝3.43120E-01
    A8＝-6.70050E-01
    A10＝3.30320E-01
第4面
  K＝-2.65740E+00
    A4＝-1.16630E-01
    A6＝1.29380E-01
    A8＝-9.62410E-02
    A10＝2.60120E-02
    A12＝-2.67790E-03
第5面
  K＝-5.00000E+01
    A4＝5.15730E-02
    A6＝-2.06720E-02
    A8＝4.47830E-03
    A10＝-4.92050E-04
    A12＝1.41260E-05
    A14＝4.07080E-08
第6面
  K＝-5.00000E+01
    A4＝-6.61180E-02
    A6＝2.21080E-02
    A8＝-4.58350E-03
    A10＝4.95150E-04
    A12＝-1.58550E-05
    A14＝-1.30480E-06
并且，以下(包括表中的透镜数据)，10的次方数(例如，2.5×10-02)用E(例如，2.5E-02)表示。
图5是实施例1的摄像透镜的截面图。图中L1为第1透镜，L2为第2透镜，L3为第3透镜，S为孔径光阑。另外，F为设想的光学性低透过滤光器、IR切割滤光器等平行平板，51a为摄像元件51的光电变换部。图6是实施例1的摄像透镜有关的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形像差(d))。
(实施例2)
实施例2中的摄像透镜的透镜数据用表3、4表示。
(表3)
实施例2
f＝4.60mm  fB＝0.79mm  F＝4.12  2Y＝5.60mm
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  1   1.242   0.88   1.53180   56.0
  2   2.225   0.16
  光圈   ∞   0.77
  3   -1.048   0.97   1.53180   56.0
  4   -0.799   0.10
  5   -6.598   0.92   1.58300   30.0
  6   2.518   0.40
  7   ∞   0.50   1.51633   64.1
  8   ∞
(表4)
非球面系数
第1面
    K＝3.97780E-01
    A4＝-1.06060E-02
    A6＝-1.91750E-02
    A8＝2.73060E-02
    A10＝-2.38160E-02
    A12＝-2.38550E-03
第2面
    K＝8.12693E+00
    A4＝-3.51690E-02
    A6＝2.43960E-01
    A8＝-9.71100E-01
    A10＝1.53420E+00
第3面
    K＝1.20110E-01
    A4＝-8.23230E-02
    A6＝6.59290E-02
    A8＝1.99050E-01
    A10＝-5.23370E-01
第4面
    K＝-2.84738E+00
    A4＝-2.27690E-01
    A6＝1.87320E-01
    A8＝-9.92260E-02
    A10＝2.78050E-02
    A12＝-5.29960E-03
第5面
    K＝-5.00000E+01
    A4＝4.76580E-02
    A6＝-1.51150E-02
    A8＝2.91800E-03
    A10＝-3.24910E-04
    A12＝1.27100E-05
第6面
    K＝-4.16841E+01
    A4＝-4.98150E-02
    A6＝1.34580E-02
    A8＝-1.99040E-03
    A10＝1.57950E-04
    A12＝-7.80310E-06
图7是实施例2的摄像透镜的截面图。图中L1为第1透镜，L2为第2透镜，L3为第3透镜，S为孔径光阑。另外，F为设想的光学性低透过滤光器、IR切割滤光器等平行平板，51a为摄像元件51的光电变换部。图8是实施例2的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。
(实施例3)
实施例3中的摄像透镜的透镜数据用表5、6表示。
(表5)
实施例3
f＝4.20mm  fB＝0.54mm  F＝3.6  2Y＝5.2mm
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  1   1.381   0.81   1.53180   56.0
  2   3.554   0.12
  光圈   ∞   0.81
  3   -1.170   0.78   1.53180   56.0
  4   -1.001   0.10
  5   20.774   0.83   1.58300   30.0
  6   2.514   0.20
  7   ∞   0.50   1.51633   64.1
  8   ∞   0.10
  9   ∞   0.41   1.51633   64.1
  10   ∞
(表6)
非球面系数
第1面
    K＝-6.73670E-01
    A4＝3.27320E-02
    A6＝2.53280E-02
    A8＝3.84740E-02
    A10＝-5.89570E-02
    A12＝4.33740E-02
第2面
    K＝-1.82110E+00
    A4＝6.60610E-03
    A6＝1.68580E-01
    A8＝-2.48690E-01
    A10＝2.08900E-01
第3面
    K＝-6.53330E-01
    A4＝-6.11830E-02
    A6＝-2.80520E-01
    A8＝5.15010E-01
    A10＝-4.73750E-01
第4面
    K＝-2.03220E+00
    A4＝-2.73140E-02
    A6＝1.31160E-02
    A8＝-6.43620E-02
    A10＝7.95200E-02
    A12＝-2.38340E-02
第5面
    K＝-3.12210E+00
    A4＝-1.33970E-02
    A6＝2.39370E-03
    A8＝-1.00230E-03
    A10＝4.00790E-04
    A12＝-4.58380E-05
第6面
    K＝-1.83230E+01
    A4＝-7.13560E-02
    A6＝2.32120E-02
    A8＝-6.51920E-03
    A10＝8.64380E-04
    A12＝-3.83820E-05
图9是实施例3的摄像透镜的截面图。图中L1为第1透镜，L2为第2透镜，L3为第3透镜，S为孔径光阑。另外，F为光学性低透过滤光器、IR切割滤光器等平行平板，CG为设想的摄像元件51的粘封玻璃平行平板，51a为摄像元件51的光电变换部。图10是实施例3的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。与各条件式对应的各实施例的值用表11所示。
(实施例4)
实施例4中的摄像透镜的透镜数据用表7、8表示。
(表7)
实施例4
f＝4.60mm  fB＝0.46mm  F＝4.122  Y＝5.6mm
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  1   1.166   0.57   1.53180   56.0
  2   3.415   0.34
  光圈   ∞   0.67
  3   -0.975   1.19   1.53180   56.0
  4   -1.183   0.10
  5   -14.827   1.42   1.58300   30.0
  6   4.917   0.20
  7   ∞   0.50   1.51633   64.1
  8   ∞
(表8)
非球面系数
第1面
    K＝-6.86320E-01
    A4＝4.61980E-02
    A6＝2.217300E-02
    A8＝5.80070E-02
    A10＝-6.35810E-02
    A12＝2.00880E-02
第2面
    K＝2.31850E-01
    A4＝-8.00390E-03
    A6＝1.64380E-02
    A8＝-6.19750E-02
    A10＝3.68360E-02
第3面
    K＝9.15350E-01
    A4＝-9.54580E-02
    A6＝3.00300E-01
    A8＝-6.63020E-01
    A10＝6.14220E-01
第4面
    K＝-3.02830E+00
    A4＝-1.23990E-01
    A6＝5.85530E-02
    A8＝-3.40440E-02
    A10＝1.13510E-02
    A12＝-2.18940E-03
第5面
    K＝-4.99260E+01
    A4＝1.62880E-02
    A6＝-4.25280E-04
    A8＝-8.39240E-04
    A10＝1.86800E-04
    A12＝-1.28720E-05
第6面
    K＝-6.50530E+00
    A4＝-5.99010E-02
    A6＝1.90010E-02
    A8＝-3.75140E-03
    A10＝3.80670E-04
    A12＝-1.53810E-05
图11是实施例4的摄像透镜的截面图。图中L1为第1透镜，L2为第2透镜，L3为第3透镜，S为孔径光阑。另外，F为光学性低透过滤光器、IR切割滤光器等平行平板，CG为设想的摄像元件51的粘封玻璃平行平板，51a为摄像元件51的光电变换部。图12是实施例3的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。与各条件式对应的各实施例的值如表11所示。
(实施例5)
实施例5中的摄像透镜的透镜数据用表9、10表示。
(表9)
f＝5.29mm  fB＝0.83mm  F＝3.60  2Y＝6.4mm
  面编号   R(mm)   D(mm)   Nd   vd
  1   2.178   1.10   1.53180   56.0
  2   8.715   0.24
  光圈   ∞   1.00
  3   -1.621   1.15   1.53180   56.0
  4   -1.072   0.10
  5   -20.849   1.37   1.58300   30.0
  6   2.116   0.50
  7   ∞   0.50   1.51633   64.1
  8   ∞
(表10)
非球面系数
第1面
    K＝-4.55560E-01
    A4＝2.79410E-03
    A6＝6.34670E-03
    A8＝-3.90780E-03
    A10＝1.51450E-03
    A12＝-2.38460E-04
第2面
    K＝-1.21540E+01
    A4＝4.39030E-03
    A6＝-6.02930E-03
    A8＝3.81190E-03
第3面
    K＝7.94100E-01
    A4＝2.10320E-02
    A6＝-6.74420E-02
    A8＝5.54450E-02
    A10＝-5.76860E-02
    A12＝4.07730E-02
第4面
    K＝-3.02830E+00
    A4＝-1.21850E-01
    A6＝6.11580E-02
    A8＝-2.75980E-02
    A10＝2.76010E-03
    A12＝1.04130E-03
第5面
    K＝1.15440E+01
    A4＝-4.94540E-03
    A6＝-1.17050E-03
    A8＝1.00290E-03
    A10＝-2.65340E-04
    A12＝2.05800E-05
第6面
    K＝-1.23400E+01
    A4＝-2.85110E-02
    A6＝4.83430E-03
    A8＝-6.48320E-04
    A10＝4.30900E-05
图13是实施例5的摄像透镜的截面图。图中L1为第1透镜，L2为第2透镜，L3为第3透镜，S为孔径光阑。另外，F为光学性低透过滤光器、IR切割滤光器等平行平板，CG为设想的摄像元件51的粘封玻璃平行平板，51a为摄像元件51的光电变换部。图12是实施例3的像差图(球面像差(a)、非点像差(b)、畸变(c)、子午彗形象差(d))。与各条件式对应的各实施例的值如表11所示。
(表11)
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  (1)R1/f   0.28   0.27   0.33   0.25   0.41
  (2)D2/f   0.19   0.20   0.22   0.22   0.23
  (3)Pair/P0   -3.50   -3.95   -2.80   -3.62   -2.19
  (5)f3/f   -1.04   -0.66   -1.19   -1.34   -0.61
  (6){(v1+v2)/2}-v3   26.0   26.0   26.0   26.0   26.0
  (7)L/f   1.16   1.16   1.17   1.15   1.25
上述实施例1、2、3、4、5中，第1透镜L1及第2透镜L2由多烯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。第3透镜L3由聚碳酸酯系塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％以下。因为塑料透镜的饱和吸水率比玻璃透镜的大，所以，有急剧性的湿度变化时发生过度的吸水量分布不均匀，因折射率不均匀出现得不到良好的成像性能的倾向。为了抑制湿度变化而引起的性能劣化，优选使用饱和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。
另外，因为塑料材料温度变化时折射率变化较大，所以，第1透镜L1、第2透镜L2及第3透镜L3全部用塑料材料构成的话，当周围温度发生较大变化时，摄像透镜***的像点位置恐怕会变动掉。在不能无视这种像点位置变动式样的摄像单元中，例如，正的第1透镜L1用玻璃材料形成的透镜(例如玻璃模型透镜)，正的第2透镜L2和负的第3透镜L3是用塑料透镜，且通过分配，使第2透镜L2和第3透镜L3的折射力在温度变化时，产生的像点位置变动有一定程度相互抵消，这样能轻缓这个温度特性的问题。使用玻璃模型透镜时，为了尽可能地防止成形模具的消耗，优选使用玻璃转移点(Tg)为400℃以下的玻璃材料。
另外最近已经知道，通过在塑料材料中混合无机微粒，可以抑制塑料材料折射率的温度变化为较小。详细地说，一般的场合，因为在透明的塑料材料中混合微粒的话，由于产生光的散射而引起透过率降低，所以，用作光学材料是有困难的，但是，通过使微粒的大小小于透过光束的波长，能使实质上不发生散射现象。塑料材料是随温度上升折射率低下，但是无机微粒是随温度上升折射率上升。因此，通过利用这些温度依存性使它们产生相互抵消的作用，能使折射率几乎不发生变化。具体的是，在母体的塑料材料中，散布最大长度为20毫微米以下的无机粒子，形成折射率的温度依存性极低的塑料材料。例如，在丙烯中散布酸化铌(Nb2O5)，能使随温度变化的折射率变化较小。本实施例中，2个正透镜(L1、L2)中的1个或是全部透镜(L1、L2、L3)都使用这种散布了无机粒子的塑料材料，因此能抑制摄像透镜***的温度变化时的像点位置变动为较小。
并且，本实施例中的设计是，入射到固体摄像元件的摄像面的光束的主光线的入射角，在摄像面的周边部上不一定是十分小。但是，根据最近的技术，通过重新配列固体摄像元件的滤色器、芯片无形透镜排列(on chip microlens array)，能够减轻遮光。具体地是对应摄像元件的摄像面的像素间隔，如果将滤色器、芯片无形透镜排列的配列间隔设定得稍微小一点的话，因为越往摄像面的周边部各像素的滤色器、芯片无形透镜排列越向摄像透镜光轴侧移动，所以，能将斜入射的光束有效地导向各像素的受光部，由此，能抑制固体摄像元件上发生的遮光为较小。本实施例缓和了前述要求，与其相应的实现了指望的更小型化了的设计。
符号的说明
10  摄像透镜
50  摄像单元
51  摄像元件
51a 光电变换部
51b 信号处理回路
52  基板
52a 支撑平板
52b 柔韧基板
53  筐体
54  外部连接接头
55  镜框
56  镜框
60  输入部
70  液晶表示部
80  无线通信部
91  记忆部
92  记忆部
100 手机机体
101 控制部
CG  粘封玻璃
F   过滤器
L1～L3  透镜
S   孔径光阑
W   连接线

Claims (8)

1.一种摄像透镜，其特征在于，是使被摄物体在固体摄像元件上成像的摄像透镜；从物体侧起，依次由：具有正折射力的凸面对着物体侧的第1透镜、孔径光阑、具有正折射力的凸面对着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负折射力的凹面对着像侧的第3透镜组成；满足以下的条件式
0.20＜R1/f＜0.42                      (1)
0.10＜D2/f＜0.40                      (2)
其中，R1为前述第1透镜靠物体侧的面的曲率半径，D2为前述第1透镜和前述第2透镜的轴上的空气间隔，f为前述摄像透镜***的焦距。
2.权利要求1记载的摄像透镜，其特征在于，满足以下条件式
-5＜Pair/Po＜-1.3                   (3)
其中，Po为前述摄像透镜***的折射力，Pair为前述第1透镜靠像侧的面(R2)和前述第2透镜靠物体侧的面(R3)之间形成的所谓空气透镜的折射力，另外，折射力为焦距的逆数，上述Pair能用下述(4)式求出。
Pair＝(1-N1)/R2+(N2-1)/R3-{((1-N1)·(N2-1))/(R2·R3)}·D2
                                                      (4)
其中，N1为前述第1透镜对d线的折射率，N2为前述第2透镜对d线的折射率，R2为前述第1透镜靠像侧的面的曲率半径，R3为前述第2透镜靠物体侧的面的曲率半径，D2为前述第1透镜和前述第2透镜的轴上的空气间隔。
3.权利要求1或2记载的摄像透镜，其特征在于，满足以下条件式
-2.0＜f3/f＜-0.4                             (5)
其中，f3为前述第3透镜的焦距，f为前述摄像透镜***的焦距。
4.权利要求3记载的摄像透镜，其特征在于，前述第3透镜具有两凹形状。
5.权利要求1～4的任何一项记载的摄像透镜，其特征在于，满足以下条件式
20＜{(ν1+ν2)/2}-ν3＜65                    (6)
其中，ν1为前述第1透镜的阿贝数，ν2为前述第2透镜的阿贝数，ν3为前述第3透镜的阿贝数。
6.权利要求1～5的任何一项记载的摄像透镜，其特征在于，前述第1透镜、前述第2透镜及前述第3透镜是由塑料材料形成的。
7.一种摄像单元，其特征在于，备有光电变换部的固体摄像元件和、权利要求1～6的任何一项记载的在前述固体摄像元件的前述光电变换部上将被摄物体成像的摄像透镜和、在支撑前述固体摄像元件的同时具有接发电信号时连接外部用的接头的基板和、有物体侧发出的光线入射用开口部的由遮光性部件构成的筐体、以上被形成了一体的摄像单元；前述摄像单元的前述摄像透镜光轴方向的高度为10[mm]以下。
8.一种便携式终端，其特征在于，备有权利要求7记载的摄像单元。
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