專利名稱：攝像透鏡、攝像單元以及便攜式終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用CCD型圖象傳感器或CMOS型圖象傳感器等固態(tài)攝像元件的小型攝像透鏡、攝像單元以及具備它們的便攜式終端。
背景技術(shù)：
近年來隨著使用CCD(Charge Coupled Device)型圖象傳感器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型圖象傳感器等固態(tài)攝像元件的攝像單元的高性能化、小型化，具備攝像單元的手機(jī)和電腦正在普及。對安裝在這些攝像單元上的攝像透鏡進(jìn)一步小型化的要求在提高。
作為這種用途的攝像透鏡一般適用比單球體透鏡高性能化的由2片構(gòu)成的透鏡，根據(jù)透鏡全長小型化的要求、在最靠物方配置正透鏡的正透鏡前導(dǎo)2片結(jié)構(gòu)的攝像透鏡被知曉。這種結(jié)構(gòu)的的攝像透鏡例如在以下的專利公報中被公開。
專利第3007695號公報和專利第3311317號公報。

發(fā)明內(nèi)容
在此專利公報所公開類型的透鏡、其F數(shù)是2.0達(dá)到了明亮而且透鏡全長的小型化，但攝像元件對角方向的視場角是52°左右時、例如作為帶照相機(jī)的手機(jī)用的攝像透鏡就有視場角稍微狹窄的問題。
鑒于這種問題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種F數(shù)是F2.8左右、攝像元件有效畫面對角方向的視場角具有58°以上規(guī)格、透鏡片數(shù)是2片，盡管結(jié)構(gòu)簡單但小型并各像差校正良好的攝像透鏡以及使用它的攝像單元和便攜式終端。
上述目的通過下面結(jié)構(gòu)(1)～(11)的任一個來達(dá)到。
(1)本發(fā)明第一方面的攝像透鏡的特征是從物方開始順序地由孔徑光闌、具有正折射力并把凸面朝向物方的彎月形第一透鏡、具有正或負(fù)折射力并把凸面朝向物方的第二透鏡構(gòu)成，所述第一透鏡和所述第二透鏡分別具有至少一面的非球面并滿足以下條件。
f1/|f2|＜1.0(1) 但f1所述第一透鏡的焦距f2所述第二透鏡的焦距f整個所述攝像透鏡系統(tǒng)的焦距在此、小型攝像透鏡的尺寸以滿足本結(jié)構(gòu)中下面(8)式水平的小型化為目標(biāo)。通過滿足該范圍能縮短攝像透鏡全長并且還能縮小透鏡外徑。這樣能使攝像單元整體小型輕量化。
L/2Y＜1.30 (8) 但L攝像透鏡全系統(tǒng)從最靠物方的透鏡面到像方焦點(diǎn)的光軸上的距離(但在最靠物方配置有孔徑光闌時、是從孔徑光闌到像方焦點(diǎn)的距離)2Y固態(tài)攝像元件的攝像面對角線長(固態(tài)攝像元件的矩形實(shí)效像素區(qū)域的對角線長)在此、像方焦點(diǎn)是指光軸和平行的平行光線射入到透鏡上時的像點(diǎn)。在透鏡最靠像方的面和像方焦點(diǎn)位置之間配置有平行平板時、平行平板部分定為換算成在空氣中的長度。
為了得到小型且像差校正良好的攝像透鏡、本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)是在最靠物方配置孔徑光闌，由把凸面朝向物方的彎月形正第一透鏡和把凸面朝向物方的正或負(fù)的第二透鏡構(gòu)成。通過把正第一透鏡制成凸面朝向物方的彎月形，能把攝像透鏡全系統(tǒng)的主點(diǎn)靠近物方，所以能成為滿足條件式(8)的攝像透鏡全長小型化。通過在最靠物方配置孔徑光闌，和把所述第二透鏡的物方的面向物方凸、容易確保對使用了固態(tài)攝像元件的攝像透鏡必要的像方光束的遠(yuǎn)心特性。
通過在所述第一透鏡和所述第二透鏡上分別使用至少一面的非球面、能更良好校正像差。當(dāng)在正第一透鏡上使用非球面時有校正球差和彗差的效果。而第二透鏡由于離開孔徑光闌配置在最靠像方，所以軸上光束和畫面周邊部的軸外光束在通過高度上有差別，通過使用非球面能良好校正叫做場曲和畸變的畫面周邊部的各像差。
條件式(1)關(guān)系到第一透鏡和第二透鏡的焦距，所以通過滿足該條件能把攝像透鏡全系統(tǒng)的主點(diǎn)靠近物方，能有助于攝像透鏡全長的小型化。且最好滿足下面的(1’)式。
f1/|f2|＜0.8 (1’)(2)本發(fā)明第二方面的攝像透鏡的特征是滿足下面的條件式。
0.80＜f1/f＜1.80 (2)-1.90＜R2/((1-N1)·f)＜-0.60 (3)f1所述第一透鏡的焦距R2所述第一透鏡像方的面的曲率半徑N1所述第一透鏡對d線的折射率f整個所述攝像透鏡系統(tǒng)的焦距在此，條件式(2)規(guī)定了為恰當(dāng)設(shè)定第一透鏡折射力用的條件。通過f1/f超過下限使所述第一透鏡的正折射力不是超過需要地過大、把在所述第一透鏡物方的面發(fā)生的高次球差和彗差抑制小。而通過f1/f低于上限能恰當(dāng)確保所述第一透鏡的正折射力、能縮短攝像透鏡的全長。且最好滿足下面的(2’)式。
1.00＜f1/f＜1.60 (2’)條件式(3)規(guī)定了為恰當(dāng)設(shè)定第一透鏡像方的面負(fù)折射力用的條件。通過滿足該條件容易進(jìn)行場曲的校正、能使像面平坦。在此、所述第一透鏡像方的面的焦距是使用曲率半徑(R2)和所述第一透鏡的折射率(N1)利用R2/(1-N1)來計(jì)算的，所以條件式(3)是表示第二透鏡物方的面的焦距與攝像透鏡全系統(tǒng)焦距的比的式子。更具體說就是通過R2/((1-N1)·f)超過下限能恰當(dāng)維持所述第一透鏡像方的面的負(fù)折射力，所以減少了正珀茲伐和、容易校正場曲。而通過R2/((1-N1)·f)低于上限能使第一透鏡像方的面的負(fù)折射力不是超過需要地過大、抑制發(fā)生軸外光束的彗差光斑和繞線形的畸變，能得到良好的畫質(zhì)。且最好滿足下面的(3’)式。
-1.70＜R2/((1-N1)·f)＜-0.80 (3’)(3)本發(fā)明第三方面的攝像透鏡的特征是所述第二透鏡具有正折射力。通過把所述第二透鏡制成正透鏡而成為在畫面周邊部更容易確保遠(yuǎn)心特性的結(jié)構(gòu)。
(4)本發(fā)明第四方面的攝像透鏡的特征是在本發(fā)明第一至第三方面的任一項(xiàng)所述的攝像透鏡中所述第二透鏡的像方的面把最大有效半徑作為hmax時，成為hmax×0.7＜h＜hmax的任意光軸垂直方向的高度h處，具有滿足下面條件的非球面。
X-X0＜0(4)但X和X0是把面的頂點(diǎn)作為原點(diǎn)、把X軸取在光軸方向上、把與光軸垂直方向的高度作為h、用下面的數(shù)式算出來的值。
X非球面變位量X=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42+ΣAihi]]>X0非球面的旋轉(zhuǎn)2次曲面成分變位量X0=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42]]>但Ai所述第二透鏡像方的面的i次非球面系數(shù)R4所述第二透鏡像方的面的曲率半徑K4所述第二透鏡像方的面的圓錐常數(shù)通過滿足所述條件式(4)的非球面形狀、特別容易確保高視場角光束的遠(yuǎn)心特性。
(5)本發(fā)明第五方面的攝像透鏡的特征是所述第一透鏡和所述第二透鏡由塑料材料制成。
近年來以攝像單元整體的小型化為目的，即使相同像素數(shù)的攝像元件也縮小像素間距，結(jié)果是攝像面(光電轉(zhuǎn)換部)畫面尺寸小的被開發(fā)。面向這種畫面尺寸小的攝像元件的攝像透鏡，為了確保相同的視場角就需要縮短全系統(tǒng)的焦距，因此各透鏡的曲率半徑和外徑就相當(dāng)小。從而用研磨加工制造的玻璃透鏡加工困難。因此通過把所述第一透鏡、所述第二透鏡用射出成型制造成塑料透鏡的結(jié)構(gòu)，即使是曲率半徑和外徑小的透鏡也能大量生產(chǎn)。由于非球面化容易、所以對校正像差也有利。在此作為即使小徑透鏡也能比較容易制造的透鏡、也考慮采用玻璃模制透鏡，但現(xiàn)在的技術(shù)還有模具耐久性等的問題，可以說塑料透鏡是面向抑制制造成本的大量生產(chǎn)。
作為使用塑料透鏡的又一個優(yōu)點(diǎn)是能自由設(shè)計(jì)透鏡有效徑外側(cè)凸緣部的形狀，因此例如在后述說明中如參照圖2所表示的利用凸緣部(環(huán)狀部)內(nèi)徑部或外徑部可得到能使2片透鏡的光軸容易一致的結(jié)構(gòu)。該例中凸緣部還具有規(guī)定透鏡間隔的隔片的功能，所以減少了部件個數(shù)、是理想的結(jié)構(gòu)?！赣伤芰喜牧现瞥伞故侵赴ò阉芰喜牧献鳛槟覆?、以防止反射和提高面硬度為目的在其表面進(jìn)行涂覆處理的情況。
(6)本發(fā)明第六方面的攝像透鏡的特征是從物方順序地由孔徑光闌、具有正折射力并把凸面朝向物方的彎月形第一透鏡、具有正或負(fù)折射力并把凸面朝向物方的第二透鏡構(gòu)成，并滿足以下的條件式，0.40＜D24/f＜1.00 (5) 但D24從所述第一透鏡的像方的面到所述第二透鏡像方的面的距離f整個所述攝像透鏡系統(tǒng)的焦距且所述第二透鏡的像方的面把最大有效半徑作為hmax時，成為hmax×0.7＜h＜hmax的任意光軸垂直方向的高度h處，具有滿足下面條件的非球面，X-X0＜0(6)在此X和X0是把面的頂點(diǎn)作為原點(diǎn)、把X軸取在光軸方向上、把與光軸垂直方向的高度作為h、用下面的數(shù)式算出來的值。
X非球面變位量，X=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42+ΣAihi]]>X0非球面的旋轉(zhuǎn)2次曲面成分變位量X0=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42]]>但Ai所述第二透鏡像方的面的i次非球面系數(shù)R4所述第二透鏡像方的面的曲率半徑K4所述第二透鏡像方的面的圓錐常數(shù)為了得到小型且像差校正良好的攝像透鏡、本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)是在最靠物方配置孔徑光闌，由把凸面朝向物方的彎月形正第一透鏡和把凸面朝向物方的正或負(fù)的第二透鏡構(gòu)成。通過把正第一透鏡制成凸面朝向物方的彎月形，能把攝像透鏡全系統(tǒng)的主點(diǎn)靠近物方，所以能成為滿足所述條件式(8)的攝像透鏡全長小型化。通過在最靠物方配置孔徑光闌和把第二透鏡的靠物方的面向物方凸、容易確保對使用了固態(tài)攝像元件的攝像透鏡必要的像方光束的遠(yuǎn)心特性。
條件式(5)為了確保像方光束的遠(yuǎn)心特性，規(guī)定了為把第一透鏡像方的面和第二透鏡像方的面的間隔D24進(jìn)行最合適化用的條件。本結(jié)構(gòu)的透鏡類型為使攝像透鏡全長的小型化和確保像方光束的遠(yuǎn)心特性這兩者并存，需要用進(jìn)行負(fù)折射作用的所述第一透鏡像方的面使軸外光束飛出來，用所述第二透鏡物方的面的凸面作用和所述第二透鏡像方的面的非球面作用，使飛出來的光束折射成與光軸盡可能平行。
更具體說就是通過D24/f超過條件式(5)的下限、來避免D24過于極端地小。這樣使所述第一透鏡像方的面的負(fù)能力不那樣強(qiáng)、能使軸外光束超出規(guī)定，所以能在確保像方光束遠(yuǎn)心特性的同時良好進(jìn)行軸外像差校正。另一方面通過D24/f超過上限、來避免D24過于極端地大，在確保必要的透鏡厚度和后焦點(diǎn)的同時能使攝像透鏡全長小型化。且最好滿足下面的(5’)式。
0.50＜D24/f＜0.80 (5’)而且通過制成滿足所述條件式(6)的非球面形狀、特別容易確保高視場角光束的遠(yuǎn)心特性。
(7)本發(fā)明第七方面的攝像透鏡的特征是滿足下面的條件式。
0.80＜f1/f＜1.80 (7)f1所述第一透鏡的焦距f整個所述攝像透鏡系統(tǒng)的焦距條件式(7)規(guī)定了為恰當(dāng)設(shè)定第一透鏡折射力用的條件。通過f1/f超過下限能使所述第一透鏡的正折射力不是超過需要地過大、把在所述第一透鏡物方的面發(fā)生的高次球差和彗差抑制小。而通過f1/f超過上限能恰當(dāng)確保所述第一透鏡的正折射力、能縮短攝像透鏡的全長。且最好滿足下面的(7’)式。
1.00＜f1/f＜1.60 (7’)(8)本發(fā)明第八方面的攝像透鏡的特征是所述第二透鏡具有正折射力。與結(jié)構(gòu)(3)所述的攝像透鏡有關(guān)聯(lián)、與說明的效果相同。
(9)本發(fā)明第九方面的攝像透鏡的特征是所述第一透鏡和所述第二透鏡由塑料材料制成。與結(jié)構(gòu)(5)所述的攝像透鏡有關(guān)聯(lián)、與說明的效果相同。
(10)本發(fā)明第十方面的攝像單元包括攝像元件，具備光電轉(zhuǎn)換部；結(jié)構(gòu)(1)～(9)的任一項(xiàng)中所述的攝像透鏡，把被照體像在所述攝像元件的所述光電轉(zhuǎn)換部結(jié)像；基板，支承所述攝像元件并且具有進(jìn)行發(fā)送和接收電信號的外部連接用端子；框體，具有從物體射入光用的開口部、由遮光性部件構(gòu)成，并由它們形成一體，其特征是所述攝像單元的所述攝像透鏡光軸方向的高度在10(mm)以下。
通過使用本結(jié)構(gòu)的攝像透鏡能得到更小型且高性能的所述攝像單元。在此「射入光用的開口部」不一定限定于形成孔等的空間、而是指形成從物方能透過射入光的區(qū)域的部分?！杆鰯z像單元的所述攝像透鏡光軸方向的高度在10(mm)以下」是指沿具備所述全部結(jié)構(gòu)的攝像單元光軸方向的全長。因此例如在基板正面設(shè)置框體、在基板背面安裝電子部件等時，是指從框體靠物方的前端部到背面上突出的電子部件前端部的距離在10(mm)以下。
(11)本發(fā)明第十一方面的便攜式終端的特征是具備結(jié)構(gòu)(10)所述的攝像單元。通過使用本結(jié)構(gòu)的攝像單元能得到更小型且高性能的便攜式終端。


圖1是本實(shí)施例攝像單元50的立體圖；圖2是沿攝像單元50的攝像光學(xué)系統(tǒng)光軸的剖面圖；圖3是作為裝備有攝像單元50的便攜式終端的手機(jī)100的正面圖3(a)和背面圖3(b)；圖4是手機(jī)100的控制方塊圖；圖5是實(shí)施例1攝像透鏡的剖面圖；圖6(a)～6(d)是實(shí)施例1攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變、子午線彗差)；圖7是實(shí)施例2攝像透鏡的剖面圖；圖8(a)～8(d)是實(shí)施例2攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變、子午線彗差)；
圖9是買施例3攝像透鏡的剖面圖；圖10(a)～10(d)是實(shí)施例3攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變、子午線彗差)。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是本實(shí)施例攝像單元50的立體圖，圖2是沿攝像單元50的攝像光學(xué)系統(tǒng)光軸的剖面圖。
圖1所示的攝像單元50包括CMOS型圖象傳感器51(圖1中未圖示、參照圖2)，作為攝像元件具有光電轉(zhuǎn)換部51a；攝像光學(xué)系統(tǒng)10(包括鏡筒54)，把被照體像攝像在該圖象傳感器51的光電轉(zhuǎn)換部51a上；基板52，支承圖象傳感器51并且具有進(jìn)行發(fā)送和接收其電信號的外部連接用端子59；框體53，支承安裝在基板52上的攝像光學(xué)系統(tǒng)10，并由它們形成一體。本發(fā)明的「攝像透鏡」在本實(shí)施例中由后述的第一透鏡L1和第二透鏡L2孔徑光闌S構(gòu)成，本發(fā)明的「框體」在本實(shí)施例中由框體53和鏡筒54構(gòu)成，從物方射入光用的開口部54a形成在鏡筒54上。
如圖2所示，圖象傳感器51在其受光側(cè)平面的中央部形成有像素(光電變換元件)按平面配置、作為受光部的光電轉(zhuǎn)換部51a，在其周圍形成信號處理電路部51b。該信號處理電路部51b由順次驅(qū)動各像素而得到信號電荷的驅(qū)動電路部、和把各信號電荷變換成數(shù)字信號的A/D變換部、和使用該數(shù)字信號形成圖象信號輸出的信號處理部等所構(gòu)成。在圖象傳感器51受光側(cè)平面的外緣近旁配置有多個焊墊(圖示省略)通過金屬線W連接在基板52上。圖象傳感器51把來自光電轉(zhuǎn)換部51a的信號電荷變換成數(shù)字YUV信號等的圖象信號等，通過金屬線W向基板52上的規(guī)定電路輸出。在此Y是亮度信號，U(＝R-Y)是紅與亮度的色差信號，V(＝B-Y)是藍(lán)與亮度的色差信號。攝像元件并不限定于所述CMOS型的圖象傳感器，也可使用CCD等其他的。
基板52具備支承平板52a，把所述圖象傳感器51和框體53支承在其一個平面上；撓性基板52b，其一端部連接在支承平板52a的背面(與圖象傳感器51相反側(cè)的面)上。支承平板52a具有設(shè)置在正背面的多個傳遞信號用焊墊、在其一個平面上與所述圖象傳感器的金屬線W連接，在背面?zhèn)扰c撓性基板52b連接。
撓性基板52b如所述、其一端部與支承平板52a連接，通過其另端部上設(shè)置的外部輸出端子59與支承平板52a和外部電路(例如具有安裝了攝像單元的上位裝置的控制電路)連接，從外部電路接受供給驅(qū)動圖象傳感器51用的電壓和時鐘信號，并能把數(shù)字YUV信號向外部電路輸出。撓性基板52b長度方向的中間部具備彈性或變形性，通過其變形給予外部輸出端子的朝向和配置對支承平板52a的自由度。
下面說明框體53和攝像光學(xué)系統(tǒng)10。框體53把基板52的支承平板52a設(shè)有圖象傳感器51的平面上的該圖象傳感器51以容納在其內(nèi)部的狀態(tài)通過粘接固定裝備。攝像光學(xué)系統(tǒng)10容納保持在框體53的內(nèi)部。圖2中圖面的上方側(cè)是物方，圖面的下方側(cè)是像方。
圖2中具有圓形內(nèi)孔的大致方形柱狀的框體53以包圍圖象傳感器51的位置安裝在支承平板52a上?？蝮w53圓形內(nèi)孔的內(nèi)周面上形成有內(nèi)螺紋53a。框體53內(nèi)側(cè)配置的鏡筒54包括中央具有開口部54a的頂板54b和外周面形成有外螺紋54d的圓筒部54c?？蝮w53和鏡筒54分別由遮光性構(gòu)件形成。
中央形成有開口的遮光掩膜21用粘接劑固定在鏡筒54的頂板54b的上面。在頂板54b上面開口部54a的周圍形成的臺階部54e上配置了阻止從物方射入紅外線用的IR截止濾光器24、用粘接劑B固定。頂板54b的開口部54a隨著向像方而逐漸縮徑、其最小徑部分成為孔徑光闌S。
在頂板54b下面形成的臺階部54g的內(nèi)周嵌裝有第一透鏡L1的凸緣部外周，這樣鏡筒54開口部54a的中心與第一透鏡L1的光軸高精度地位置相符。第一透鏡L1其凸緣部的像方具有第一環(huán)狀部L1a。配置在第一透鏡L1像方的第二透鏡L2其凸緣部的物方具有第二環(huán)狀部La2。通過把第二環(huán)狀部La2的內(nèi)周嵌裝在第一環(huán)狀部L1a的外周上使第一透鏡L1和第二透鏡L2高精度地合成光軸(L)。遮光掩膜22安裝在第二透鏡L2的靠物方上。遮光掩膜22雖然配置在第一透鏡L1的第一環(huán)狀部L1a與第二透鏡L2上面之間的間隙處，但具有比該間隙薄的寬度，所以對后述的第一透鏡L1與第二透鏡L2的透鏡間距離沒有影響。
組裝時在向框體53內(nèi)安裝前把第一透鏡L1、第二透鏡L2按該順序從像方插入到鏡筒54內(nèi)，使第一透鏡L1的上面與頂板54b的下面接觸，并且使第二透鏡的第二環(huán)狀部La2與第一透鏡L1的下面接觸，通過維持該狀態(tài)就確定了第一透鏡L1與第二透鏡L2的透鏡間距離。接著把壓入環(huán)23從鏡筒54的像方壓入圓筒部54c內(nèi)、與第二透鏡L2的下面接觸，邊維持上述狀態(tài)邊把第一透鏡L1和第二透鏡L2固定在鏡筒54上。并且也可以在壓入環(huán)23與鏡筒54間涂布粘接劑。
這樣組裝了透鏡的鏡筒54如下地進(jìn)行組裝。首先把框體53夾持在未圖示的自動安裝機(jī)械上，使其在固定于基板52的圖象傳感器51上移動的基礎(chǔ)上配置成框體53的中心與圖象傳感器51的中心一致。并在基板52與框體53的接觸端之間涂布粘接劑B使兩者一體化。然后通過把鏡筒54的外螺紋54d旋入到框體53的內(nèi)螺紋53a內(nèi)、能把鏡筒54組裝到框體53內(nèi)。這時通過調(diào)整鏡筒54對框體53的旋入量來進(jìn)行攝像光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)調(diào)整。在鏡筒54對框體53旋入到恰當(dāng)位置時在頂板54b與框體53之間填充粘接劑B使兩者固定。
本實(shí)施例中框體53粘接在基板52上，鏡筒54粘接在框體53上，并且粘接有IR截止濾光器24把鏡筒54的開口部54a覆蓋，所以對攝像單元的外部是維持異物不能侵入的密封狀態(tài)，因此能排除異物對圖象傳感器51的光電轉(zhuǎn)換部51a的不良影響。這些地方所使用的粘接劑最好具有防濕性。這樣能防止由濕氣侵入引起的攝像元件和焊墊的表面惡化。
由于把IR截止濾光器24配置在從第一透鏡部L1靠物方，所以不露出第一透鏡部L1，在謀求其被保護(hù)的同時還能謀求防止異物向透鏡面的附著。
本實(shí)施例中攝像單元50的攝像透鏡光軸方向的高度H是10(mm)以下，所以裝備在后述的便攜式終端上時有助于能把便攜式終端制成更薄。
對本實(shí)施例攝像單元50的動作進(jìn)行說明。圖3(a)、3(b)是作為裝備有攝像單元50的便攜式終端的手機(jī)100的正面圖，圖4是手機(jī)100的控制方塊圖。
攝像單元50的結(jié)構(gòu)是例如把攝像光學(xué)系統(tǒng)的框體53物方端面設(shè)置在手機(jī)100的背面(把液晶顯示部側(cè)當(dāng)作正面)、配設(shè)在相當(dāng)于液晶顯示部下方的位置。攝像單元50的外部連接端子59與手機(jī)100的控制部101連接，把亮度信號和色差信號等圖象信號向控制部101側(cè)輸出。
如圖4所示，手機(jī)100包括控制部(CPU)101，統(tǒng)一控制各部并且實(shí)行對應(yīng)于各處理的程序；輸入部60，用于通過號碼等鍵進(jìn)行指示輸入；顯示部70，除了規(guī)定的數(shù)據(jù)外還顯示攝像到的圖象等；無線通信部80，用于實(shí)現(xiàn)與外部服務(wù)器間的各種信息通信；只讀存儲部(ROM)91，記憶手機(jī)100的系統(tǒng)程序和各種處理程序以及終端ID等的必要的各數(shù)據(jù)；隨機(jī)存取部(RAM)92，作為把由控制部101實(shí)行的各種處理程序和數(shù)據(jù)或處理數(shù)據(jù)或攝像單元50的攝像數(shù)據(jù)等臨時容納的操作區(qū)域來使用。
通過第一透鏡L1、第二透鏡L2在圖象傳感器51的光電轉(zhuǎn)換部51a上成像的被照體像在這里進(jìn)行光電變換后，用信號處理電路51b處理成為圖象信號。這樣得到的圖象信號通過所述手機(jī)100的控制系統(tǒng)從攝像單元50記憶到記憶部92或用顯示部70顯示，并能進(jìn)一步通過無線通信部80作為圖象信息向外部發(fā)送。
下面表示能在上述實(shí)施例中使用攝像透鏡的實(shí)施例。各實(shí)施例中使用的記號如下。
f攝像透鏡全系統(tǒng)的焦距fB后焦點(diǎn)FF數(shù)2Y固態(tài)攝像元件的攝像面對角線長度(固態(tài)攝像元件的矩形實(shí)效像素區(qū)域的對角線長度)2ω固態(tài)攝像元件的攝像面對角線方向的視場角R曲率半徑D軸上面間隔Nd透鏡材料對d線的折射率νd透鏡材料的阿貝數(shù)各實(shí)施例中非球面的形狀是把面的頂點(diǎn)作為原點(diǎn)、把X軸取在光軸方向上、把與光軸垂直方向的高度作為h、用下面的數(shù)式來表示。
X=h2/R1+1-(1+K)h2/R2+ΣAihi]]>但Aii次非球面系數(shù)R4曲率半徑K4圓錐常數(shù)實(shí)施例1攝像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)表示在表1、2。在這后面(包括表的透鏡數(shù)據(jù))中把10的冪乘數(shù)(例如2.5×10-3)用E(例如2.5×E-3)來表示。
(實(shí)施例1)f＝3.645mm fB＝1.264mm F＝2.88 2Y＝4.48mm 2ω＝62°面號碼 R(mm)D(mm)Nd νd光圈∞ 0.051 1.5840.88 1.53040 56.02 2.9381.343 2.5341.04 1.53040 56.04 5.981[表2]非球面系數(shù)第一面 K＝-0.53874A4＝2.0615×E-02A6＝4.1166×E-02A8＝-2.9389×E-02A10＝-3.8763×E-02A12＝6.3916×E-02第二面 K＝7.7203A4＝1.0376×E-03A6＝5.3146×E-02A8＝-3.7600×E-02
A10＝-2.6475×E-02A12＝1.7524×E-02第三面 K＝-10.530A4＝2.8711×E-02A6＝-2.1813×E-02A8＝-5.9831×E-04A10＝3.2423×E-03A12＝-7.8812×E-04第四面 K＝-0.38181A4＝1.7859×E-02A6＝-2.2050×E-02A8＝3.5122×E-03A10＝1.5957×E-04A12＝-8.8692×E-05圖5是實(shí)施例1攝像透鏡的剖面圖。圖中表示L1是第一透鏡，L2是第二透鏡，S是孔徑光闌。圖6(a)～6(d)是實(shí)施例1攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變、子午線彗差)。
實(shí)施例2攝像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)表示在表3、4。
(實(shí)施例2)f＝3.697mm fB＝0.520mm F＝2.88 2Y＝4.48mm 2ω＝62°面號碼 R(mm)D(mm)Nd νd光圈∞ 0.001 1.2330.70 1.53040 56.02 2.1051.343 2.0630.75 1.53040 56.04 2.0150.485 ∞ 0.30 1.51638 64.16 ∞[表4]非球面系數(shù)第一面 K＝-2.5343×E-02A4＝4.6201×E-02A6＝-2.1490×E-02A8＝1.1767×E-01A10＝-8.2221×E-02A12＝-4.2229×E-02第二面 K＝2.0997A4＝1.2628×E-01A6＝-7.4402×E-03A8＝1.0127×E-01A10＝5.4767×E-01A12＝-4.9024×E-01第三面 K＝-7.0915A4＝-5.3446×E-02A6＝-3.0395×E-02A8＝3.0512×E-02A10＝-1.2492×E-02A12＝8.4636×E-04第四面 K＝-5.6539A4＝-7.0762×E-02A6＝1.3340×E-02A8＝-9.9594×E-03A10＝3.6269×E-03A12＝-5.9190×E-04圖7是實(shí)施例2攝像透鏡的剖面圖。圖中表示L1是第一透鏡，L2是第二透鏡，S是孔徑光闌，G是IR截止濾光器等平行平板。圖8(a)～8(d)是實(shí)施例2攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變、子午線彗差)。
實(shí)施例3攝像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)表示在表5、6。
(實(shí)施例3)
f＝2.552mm fB＝0.426mm F＝2.88 2Y＝3.04mm2ω＝62°面號碼 R(mm)D(mm)Ndνd光圈∞ 0.001 0.9240.60 1.53180 56.02 1.4790.663 2.6380.80 1.53180 56.04 8.7480.305 ∞ 0.30 1.51633 64.16 ∞[表6]非球面系數(shù)第一面 K＝0.43068A4＝1.0104×E-01A6＝-2.2140×E+00A8＝1.7451×E+01A10＝-6.4700×E+01A12＝8.5980×E+01第二面 K＝2.0193A4＝4.7760×E-01A6＝-3.2991×E+00A8＝2.1545×E+01A10＝-5.5312×E+01A12＝5.6733×E+01第三面 K＝-57.557A4＝7.1078×E-02A6＝-3.2538×E-01A8＝4.0762×E-01A10＝-4.1069×E-01A12＝1.7689×E-01第四面 K＝-1878.5A4＝8.2258×E-02
A6＝-2.3147×E-01A8＝1.7029×E-01A10＝-7.6584×E-02A12＝1.1578×E-02圖9是實(shí)施例3攝像透鏡的剖面圖。圖中表示L1是第一透鏡，L2是第二透鏡，S是孔徑光闌，G是IR截止濾光器等平行平板。圖10(a)～10(d)是實(shí)施例3攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變、子午線彗差)。
對應(yīng)于各條件式的各實(shí)施例的值表示在表7。


所述實(shí)施例1～3中第一透鏡和第二透鏡由聚烯系的塑料材料制成，飽和吸水率在0.01％以下。塑料透鏡與玻璃透鏡相比飽和吸水率大，所以當(dāng)有急劇的濕度變化時發(fā)生的吸水量分布不均勻，有折射率不均勻、得不到良好成像性能的傾向。為了抑制由濕度變化引起的性能惡化、最好使用飽和吸水率全部在0.7％以下的塑料材料。
塑料材料其溫度變化時的折射率變化大，所以當(dāng)?shù)谝煌哥R和第二透鏡都由塑料透鏡構(gòu)成時，就有由溫度變化而透鏡整體的像點(diǎn)位置變動的問題。在不能忽視該像點(diǎn)位置變動的攝像單元中，只要把正折射力大的第一透鏡形成玻璃材料的透鏡(例如玻璃模制非球面透鏡)就成為能減輕該溫度特性問題的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例不一定是像方光束的遠(yuǎn)心特性充分的設(shè)計(jì)。所謂遠(yuǎn)心特性是說光束對各像點(diǎn)光束的主光線從透鏡最終面射出后大致與光軸平行，換言之就是光學(xué)系統(tǒng)的出射瞳位置從像面充分離開。若遠(yuǎn)心特性不好時則光束對攝像元件從斜向射入、產(chǎn)生畫面周邊部實(shí)質(zhì)的口徑效率減少的現(xiàn)象(遮光)，周邊光量不足。但最近的技術(shù)中通過重新配列固態(tài)攝像元件的濾色器和微型透鏡陣，能減輕所述遮光現(xiàn)象。因此本實(shí)施例是緩和遠(yuǎn)心特性的要求、以更小型化為目標(biāo)的設(shè)計(jì)例。
根據(jù)本發(fā)明、能提供明亮而且視場角大，盡管透鏡片數(shù)是2片的簡略結(jié)構(gòu)但是是小型且良好校正各像差的攝像透鏡以及使用它的攝像單元和便攜式終端。
權(quán)利要求
1.一種攝像透鏡，其包括，從物方開始順序地構(gòu)成如下，(a)孔徑光闌；(b)具有正折射力并把凸面朝向物方的彎月形第一透鏡；(c)具有正或負(fù)折射力并把凸面朝向物方的第二透鏡；其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡的每一個具有至少一非球面，并滿足以下條件式，f1/|f2|＜1.0其中，f1所述第一透鏡的焦距；f2所述第二透鏡的焦距；f整個所述攝像透鏡系統(tǒng)的焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像透鏡，其中，滿足以下條件式，0.80＜f1/f＜1.80-1.90＜R2/((1-N1)·f)＜-0.60其中，R2所述第一透鏡像方的面的曲率半徑；N1所述第一透鏡對d線的折射率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的攝像透鏡，其中，所述第二透鏡具有正折射力。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的攝像透鏡，其中，所述第二透鏡的像方的面在hmax表示最大有效半徑時，在垂直光軸方向上的滿足hmax×0.7＜h＜hmax的任意高度h處，具有滿足下面條件的非球面，X-X0＜0在此，X和X0是用下面的數(shù)式算出來的值，其條件是把面的頂點(diǎn)作為原點(diǎn)、把X軸取在光軸方向上、X表示非球面變位量，X=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42+ΣAihi]]>X0表示非球面的旋轉(zhuǎn)2次曲面成分變位量，X0=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42]]>其中，Ai所述第二透鏡像方的面的i次非球面系數(shù)；R4所述第二透鏡像方的面的曲率半徑；K4所述第二透鏡像方的面的圓錐常數(shù)。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的攝像透鏡，其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡由塑料材料制成。
6.一種攝像透鏡，其包括，從物方順序地構(gòu)成如下，孔徑光闌；具有正折射力并把凸面朝向物方的彎月形第一透鏡；具有正或負(fù)折射力并把凸面朝向物方的第二透鏡；其中，滿足以下的條件式，0.40＜D24/f＜1.00其中，D24從所述第一透鏡像方的面到所述第二透鏡像方的面的距離；f整個所述攝像透鏡系統(tǒng)的焦距，且所述第二透鏡的像方的面在hmax表示最大有效半徑時，在垂直于光軸方向上的滿足hmax×0.7＜h＜hmax的任意高度h處，具有滿足下面條件的非球面，X-X0＜0在此，X和X0是用下面的數(shù)式算出來的值，其條件是把面的頂點(diǎn)作為原點(diǎn)，把X軸取在光軸方向上，用X表示非球面變位量，X=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42+ΣAihi]]>X0表示非球面的旋轉(zhuǎn)2次曲面成分變位量，X0=h2/R41+1-(1+K4)h2/R42]]>其中，Ai所述第二透鏡像方的面的i次非球面系數(shù)；R4所述第二透鏡像方的面的曲率半徑；K4所述第二透鏡像方的面的圓錐常數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的攝像透鏡，其中，滿足下面的條件式，0.80＜f1/f＜1.80其中，f1所述第一透鏡的焦距。
8.如權(quán)利要求6或7所述的攝像透鏡，其中，所述第二透鏡具有正折射力。
9.如權(quán)利要求6～8中任一項(xiàng)所述的攝像透鏡，其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡由塑料材料制成。
10.一種攝像單元，其包括(a)設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換部的固態(tài)攝像元件；(b)如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的攝像透鏡，該透鏡在所述固態(tài)攝像元件的所述光電轉(zhuǎn)換部上形成物體的像；(c)基板，其具有用于與外部連接、支承所述固態(tài)攝像元件并且進(jìn)行電信號的發(fā)送和接收的端子；(d)框體，其由遮光部件構(gòu)成，并具有開口，來自物體的光通過該開口進(jìn)入，其中，所述固態(tài)攝像元件、所述攝像透鏡、所述基板和所述框體形成為一體，其中，所述攝像單元在所述攝像透鏡光軸方向上的高度在10(mm)以下。
11.一種便攜式電話終端，其配備有如權(quán)利要求10所述的攝像單元。
全文摘要
一種攝像透鏡，其包括，從物方開始順序地構(gòu)成如下孔徑光闌；具有正折射力并把凸面朝向物方的彎月形第一透鏡；具有正或負(fù)折射力并把凸面朝向物方的第二透鏡；其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡的每一個具有至少一非球面，并滿足以下條件，f1/|f2|＜1.0，其中，f1所述第一透鏡的焦距；f2所述第二透鏡的焦距；f整個所述攝像透鏡系統(tǒng)的焦距。
文檔編號G02B9/06GK1515950SQ20031010432
公開日2004年7月28日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月28日
發(fā)明者山口進(jìn), 佐藤正江, 江 申請人:柯尼卡美能達(dá)控股株式會社