小型攝像透鏡、攝像單元以及配備它們的可攜式終端的製作方法

2023-04-24 03:52:26

專利名稱：小型攝像透鏡、攝像單元以及配備它們的可攜式終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及適用於使用了CCD型圖像傳感器或者CMOS型圖像傳感器等固體攝像元件的攝像裝置的小型攝像透鏡。
背景技術：
近年來，伴隨著CCD(Charged Coupled Device)型圖像傳感器或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型圖像傳感器等固體攝像元件的攝像裝置的高性能化、小型化，配備了攝像裝置的可攜式電話或計算機已經開始普及。此外，在這些攝像裝置上搭載的攝像透鏡中，進一步小型化的要求越來越高。
與單片透鏡相比，作為這樣的用途的攝像透鏡，眾所周知的有適用於一般情況的、可高性能化的2片構成的透鏡，即，從物體側起順序地由具有負折射能力的第1透鏡、光闌、具有正折射能力的第2透鏡構成的逆聚焦型的攝像透鏡。這樣的構成的攝像透鏡開示在如特開2000-321489號公開專利、特開2001-183578號公開專利中。
但是，這種類型的攝像透鏡是朝向廣角化的透鏡，其一側後焦距常常較長，要縮短透鏡全長(攝像透鏡整個系統的從最靠近被攝物體側的面起到像方側焦點的光軸上的距離，但在最靠近被攝物體側配置了開口光闌的攝像透鏡中則為從開口光闌到像方側焦點的距離)比較困難。

發明內容
本發明即為鑑於這樣的問題點而進行的工作，其目的在於儘管也是透鏡片數為2片這樣的簡略的構成，但卻可以提供更小型且被良好地校正了像差的小型攝像透鏡。
這裡，雖然是小型攝像透鏡的尺度，但在本發明中瞄準的卻是滿足下式的水平的小型化。通過滿足該範圍，可以縮短攝像透鏡全長並關連地也減小透鏡外徑。因此，可以達成攝像裝置整體的小型輕量化。
L/2Y＜1.50(5)式中，L從開口光闌到像方側焦點的光軸上的距離2Y有效畫面對角線長這裡，所謂像方側焦點指的是與光軸平行的平行光線入射到透鏡時的像點。此外，在透鏡的最像方側的面和像方側焦點位置之間配置有平行平板時，平行平板部分進行空氣換算長。在此，平行平板部分的空氣換算長，例如在具有低通濾光片時，如果取低通濾光片的厚度t、折射率n，則可以用(Dc＝t/n)來求低通濾光片的空氣換算長Dc。
第1項所記述的小型攝像透鏡的特徵在於具有從物體側開始順序地排列的開口光闌、使凸出朝向像方側的具有正的折射能力的第1透鏡、使凹面朝向物體側的彎月面形狀的第2透鏡，上述第1透鏡，上述第2透鏡分別具有至少一面的非球面，且滿足下面的條件式。
0.50＜f1/f＜0.80(1)0.30＜(R2+R1)/(R1-R2)＜1.20(2)式中，fl上述第1透鏡的焦距f整個攝像透鏡系統的焦距R1上述第1透鏡的物體側面的曲率半徑R2上述第1透鏡的像方側面的曲率半徑為了得到小型且良好地校正了像差的攝像透鏡，本發明的基本構成是在最靠近物體側配置上述開口光闌，由與物體側面相比折射能力大的凸面朝向像方側的上述正的第1透鏡和凹面朝向物體側的上述彎月面形狀的第2透鏡組成。
通過在最靠近物體側配置上述開口光闌，且使上述正的第1透鏡的像方側面具有大的正的折射能力，可以使出瞳位置遠離像面。由此，出射過透鏡最終面的光束的主光線可以以近於垂直的角度入射到固體攝像元件，即，可以良好地確保固體攝像元件所使用的攝像透鏡所需要的像方側遠心光路特性，減輕畫面邊緣部的陰影現象。形成易於確保固體攝像元件所使用的小型攝像透鏡所需要的像方側遠心光路特性的構成。此外，通過使上述第2透鏡的物體側面具有大的負的折射能力，可以良好地校正諸像差。
進而，通過分別在上述第1透鏡，上述第2透鏡中使用至少一面的非球面，可以達成更為良好的像差校正。如果在上述正的第1透鏡中使用非球面，則在球差、慧差的校正方面有效。另一方面，由於第2透鏡離開開口光闌被配置在最靠近像方側，故在軸上光束和畫面邊緣部的軸外光束間存在通過高度差，通過使用非球面，可以良好地校正像面彎曲或畸變像差之類的畫面邊緣部的諸像差。
條件式(1)的說明條件式(1)是適當地設定上述第1透鏡的折射能力的條件。通過使值f1/f高於下限，可以不使第1透鏡的正的折射能力超過需要地變大，可以抑制在上述第1透鏡的像方側面產生的高次的球差或慧差以及倍率像差較小。另一方面，通過使值f1/f低於上限，可以適度地確保上述第1透鏡的正的折射能力，縮短透鏡全長。
條件式(2)的說明條件式(2)是在條件式(1)的基礎上適當地設定上述正的第1透鏡的形狀因子(Shape Factor)的條件。通過使值(R2+R1)/(R1-R2)高於下限，將主要由像方側的面負擔上述第1透鏡的正的折射能力，容易達成確保整個攝像透鏡系統的像方側遠心光路特性。此外，通過使所涉及的值低於上限，可以不極端地減小上述第1透鏡的像方側面的曲率半徑，易於確保整個攝像透鏡系統的後焦距，而且從上述第1透鏡的加工性的觀點看也比較理想。這裡，更為理想的是下面的範圍。
0.40＜(R2+R1)/(R1-R2)＜0.90(2』)第2項所記述的小型攝像透鏡的特徵在於其滿足下面的條件式。
-0.50＜R3/((N2-1)·f)＜-0.10(3)
式中，R3上述第2透鏡的物體側面的曲率半徑N2對應上述第2透鏡的d線的折射率f整個攝像透鏡系統的焦距條件式(3)的說明條件式(3)是通過適當地設定上述第2透鏡的物體側面的、負的折射能力，用於容易地進行像面彎曲的校正並使像面變得平坦的條件。這裡，由於上述第2透鏡物體側面的焦距使用曲率半徑(R3)和第2透鏡的折射率(N2)按R3/(N2-1)進行計算，故條件式(3)是表示第2透鏡物體側面的焦距與整個攝像透鏡系統的焦距之比的表達式。
通過使R3/((N2-1)·f)高於條件式(3)的下限，可以不使上述第2透鏡物體側面的負的折射能力超過需要地變大，抑制在軸外光束的慧斑或枕型的畸變像差的產生，獲得良好的像質。另一方面，由於通過所涉及的值低於上限，可以維持上述第2透鏡物體側面的負的折射能力，故可以減少正的匹斯閥和，容易達成像面彎曲的校正。進而，也可以良好地校正上述第1透鏡像方側面產生的倍率色差。這裡，更為理想的是下面的範圍。
-0.40＜R3/((N2-1)·f)＜-0.20(3』)第3項所記述的小型攝像透鏡的特徵在於其滿足下面的條件式。
25.0＜υ1-υ2(4)式中，υ1上述第1透鏡的阿貝數υ2上述第2透鏡的阿貝數條件式(4)的說明條件式(4)是上述正的第1透鏡和上述負的第2透鏡的色差校正的條件，通過使值υ1-υ2高於下限，可以良好地平衡校正軸上色差、倍率色差。
第4項所記述的小型攝像透鏡的特徵在於上述第1透鏡以及上述第2透鏡均用塑料材料形成。這裡，所謂的用塑料材料形成，包括將塑料材料作為母體材料並在其表面上進行了以防止反射或提高表面硬度為目的的鍍膜處理的情況。以下的記述全部與之相同。
近年來，以攝像裝置整體的小型化為目的，即便是同樣像素的攝像元件，開發出來的也是像素間隙小、作為結果其感光部(光電變換部)的畫面尺寸也變小的攝像元件。作為面向這樣的畫面尺寸小的攝像元件的攝像透鏡，為了確保同樣的視場角，需要縮短系統整體的焦距，故各透鏡的曲率半徑或外徑將變得相當的小。因而，在可以通過研磨加工進行製造的玻璃透鏡方面，加工將變得困難。所以，通過用如注塑成型製造的塑料透鏡構成上述第1透鏡、第2透鏡，即使是曲率半徑或外徑小的攝像透鏡也可以大量進行生產。此外，因為容易進行非球面化，故在校正像差方面也是有利的。這裡，雖然作為既是小口徑攝像透鏡又是比較容易製造的攝像透鏡也可以考慮採用玻璃模壓攝像透鏡，但塑料攝像透鏡的方法應該說有利於抑制了製造成本的大量生產。
第5項所記述的小型攝像透鏡的特徵在於上述第1透鏡以及上述第2透鏡均用飽和吸水率0.7％以下的塑料材料形成。
與玻璃透鏡相比，由於塑料透鏡飽和吸水率大，故一旦有劇烈的溼度變化將過度地產生吸水量的不均勻分布，存在因折射率不能達到均勻而得不到良好的成像性能的傾向。因此，通過在上述第1透鏡以及上述第2透鏡中使用塑料透鏡的飽和吸水率為0.7％以下的材料，可以抑制因溼度變化所導致的小型攝像透鏡的性能劣化。
第6項所記述的攝像單元的特徵在於，該攝像單元整體地形成了具有光電變換部的固體攝像元件、將被攝物體像成像在上述固體攝像元件的上述光電變換部上的第1～第5項所記載的攝像透鏡、在保持上述固體攝像元件的同時具有進行電氣信號的授受的外部連接用端子的電路板、帶有來自物體側的光入射用的開口部並由遮光性構件構成的框架，且上述攝像單元的上述攝像透鏡光軸方向的高度為10mm以下。
通過使用第1～第5項所記載的攝像透鏡，可以得到更小型化且具有高像質化等優點的攝像單元。這裡，所謂的「光入射用的開口部」不一定僅限定於形成有孔等空間的形狀，指的是形成了可以透過來自物體側的入射光的區域部分。所謂的「上述攝像單元的上述攝像透鏡光軸方向的高度為10mm以下」，說的是沿著具備了上述全部的構成的攝像單元的光軸方向的全長。因而，例如，在電路板的表面設置框架，在電路板的背面實際安裝了電子元件等時，可以想像是從構成框架的物體側的最前端部到在背面上突出出來的電子元件的最前端部的距離為10mm以下。
第7項所記述的是以具有第6項所記載的攝像單元為特徵的可攜式終端。
通過搭載第6項所記載的攝像單元，可以得到更小型且可以進行高像質的攝像的可攜式終端。


圖1所示是涉及本發明的實施例1～6的小型攝像透鏡的代表性的斷面圖；圖2所示是涉及實施例1的小型攝像透鏡的像差圖；圖3所示是涉及實施例2的小型攝像透鏡的像差圖；圖4所示是涉及實施例3的小型攝像透鏡的像差圖；圖5所示是涉及實施例4的小型攝像透鏡的像差圖；圖6所示是涉及實施例5的小型攝像透鏡的像差圖；圖7所示是涉及實施例6的小型攝像透鏡的像差圖；圖8所示是涉及本發明的實施例7的小型攝像透鏡的代表性的斷面圖；圖9所示是涉及實施例7的小型攝像透鏡的像差圖；圖10所示是使用了涉及上述的實施例的小型攝像透鏡的攝像裝置的實施形態的斷面圖；圖11所示是涉及實施形態的攝像裝置的斜視圖；圖12所示是涉及實施形態的攝像裝置中使用的攝像元件的上面圖；
圖13所示是涉及實施形態的小型攝像透鏡的下面圖；圖14所示是可攜式電話的外觀圖；圖15是方框圖。
具體實施例方式
雖然下面參照圖面給出了涉及本發明的小型攝像透鏡的實施例，但並非僅限定於此，在此，給出在各實施例中使用的符號如下。
f攝像透鏡全系統的焦距fB後焦距FF數2Y有效畫面的對角線長R曲率半徑D軸上面間隔Nd對應透鏡材料的d線的折射率υd透鏡材料的阿貝數在各實施例中，在以面的頂點為原點、以光軸方向為X軸的正交坐標系中，設取頂點曲率為C，圓錐常數為K，i次的非球面係數為Ai，則非球面的形狀可用下面的「公式1」表示。
公式1X=Ch21+1-(1+K)C2h2+Aihi]]>式中h=Y2+Z2]]>圖1所示是涉及本發明的實施例1～6的小型攝像透鏡的代表性的斷面圖，圖中L1表示第1透鏡，L2表示第2透鏡，S表示開口光闌。
(實施例1)實施例1的透鏡數據示於表1、表2。在本實施例中，L/2Y＝1.21。這裡，在由此給出的透鏡數據內，使用E(例如2.5×E-03)表示10的乘冪數(例如2.5×10-03)。表1(實施例1)f＝3.330mmfB＝1.828mmF＝2.88 2Y＝4.48mm面序號 R(mm) D(mm) Ndνd光闌∞ 0.201 5.535 1.80 1.53040 56.02 -1.244 0.763 -0.596 0.84 1.58300 30.04 -0.93表2非球面係數第1面K＝1.3914×E+01A4＝-4.5066×E-02A6＝-1.8455×E-01A8＝5.2288×E-01A10＝-1.1091×E+00A12＝5.9917×E-01第2面K＝-1.8910×E-01A4＝1.6350×E-02A6＝-6.6837×E-03A8＝-4.5469×E-03A10＝1.0152×E-02A12＝-3.5563×E-03第3面K＝-1.0951A4＝-1.0713×E-01A6＝9.0885×E-02A8＝3.7602×E-02A10＝-1.5720×E-02A12＝-7.4732×E-03第4面K＝-1.0922A4＝-1.7190×E-03A6＝1.4672×E-02A8＝5.4838×E-03A10＝1.7923×E-03A12＝-1.1065×E-03
圖2所示是涉及實施例1的小型攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變像差、子午面慧差)。在本實施例中，第1透鏡由聚丙烯系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。此外，第2透鏡由聚碳酸脂系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。
(實施例2)實施例2的透鏡數據示於表3、表4。在本實施例中，L/2Y＝1.22。
表3(實施例2)f＝3.330mmfB＝1.946mmF＝2.88 2Y＝4.48mm面序號 R(mm) D(mm) Nd νd光闌 ∞ 0.2015.371 1.79 1.5304056.02 -1.233 0.693 -0.597 0.82 1.5830030.04 -0.94表4非球面係數第1面K＝1.3906×E+01A4＝-4.2652×E-02A6＝-1.8743×E-01A8＝4.2613×E-01A10＝-7.2327×E-01A12＝6.9840×E-03第2面K＝-1.5797×E-01A4＝1.7330×E-02A6＝-1.0029×E-02A8＝-1.1075×E-02A10＝1.4068×E-02A12＝-3.3512×E-03第3面K＝-1.1454A4＝-1.2942×E-01A6＝4.9864×E-02A8＝3.5928×E-02A10＝7.8128×E-03A12＝-1.3071×E-02第4面K＝-1.1391A4＝-6.9490×E-03A6＝1.2279×E-02A8＝5.3040×E-03A10＝1.4490×E-03A12＝-8.0376×E-04
圖3所示是涉及實施例2的小型攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變像差、子午面慧差)。在本實施例中，第1透鏡由聚丙烯系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。此外，第2透鏡由聚碳酸脂系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。
(實施例3)實施例3的透鏡數據示於表5、表6。在本實施例中，L/2Y＝1.28。
表5(實施例3)f＝3.570mmfB＝2.005mmF＝2.88 2Y＝4.48mm面序號 R(mm) D(mm) Ndνd光闌 ∞ 0.2016.023 1.90 1.53040 56.02 -1.333 0.803 -0.639 0.83 1.58300 30.04 -1.000表6非球面係數第1面K＝1.3914×E+01A4＝-4.2387×E-02A6＝-9.6265×E-02A8＝2.1630×E-01A10＝-4.8606×E-01A12＝2.7867×E-01第2面K＝-1.5172×E-01A4＝1.3267×E-02A6＝-4.7057×E-03A8＝-4.8870×E-04A10＝5.4490×E-03A12＝-1.6540×E-03第3面K＝-1.1003A4＝-8.2518×E-02A6＝7.2908×E-02A8＝2.6898×E-02A10＝-1.0680×E-02A12＝-4.6501×E-03第4面K＝-1.0920A4＝6.6646×E-05A6＝1.3325×E-02A8＝4.3334×E-03A10＝1.0348×E-03A12＝-7.2170×E-04
圖4所示是涉及實施例3的小型攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變像差、子午面慧差)。在本實施例中，第1透鏡由聚丙烯系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。此外，第2透鏡由聚碳酸脂系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。
(實施例4)實施例4的透鏡數據示於表7、表8。在本實施例中，L/2Y＝1.22。
表7(實施例4)f＝3.270mmfB＝1.816mmF＝2.88 2Y＝4.48mm面序號 R(mm) D(mm)Nd νd光闌 ∞ 0.201 5.536 1.85 1.5304056.02 -1.244 0.763 -0.600 0.83 1.6092726.54 -0.92表8非球面係數第1面K＝1.3914×E+01A4＝-4.3054×E-02A6＝-1.7146×E-01A8＝4.9875×E-01A10＝-1.0426×E+00A12＝5.9917×E-01第2面K＝-2.3799×E-01A4＝2.0878×E-02A6＝-4.2744×E-03A8＝-7.0343×E-03A10＝1.0279×E-02A12＝-3.5563×E-03第3面K＝-1.0854A4＝-1.0019×E-01A6＝9.4376×E-02A8＝3.2749×E-02A10＝-1.8552×E-02A12＝-4.2261×E-03第4面K＝-1.0548A4＝-2.2903×E-03A6＝1.2737×E-02A8＝5.5772×E-03A10＝1.9549×E-03A12＝-1.0871×E-03
圖5所示是涉及實施例4的小型攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變像差、子午面慧差)。在本實施例中，第1透鏡由聚丙烯系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。此外，第2透鏡由聚脂系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.7％。
(實施例5)實施例5的透鏡數據示於表9、表10。在本實施例中，L/2Y＝1.23。
表9(實施例5)f＝3.330mmfB＝1.834mmF＝2.88 2Y＝4.48mm面序號 R(mm)D(mm) Nd νd光闌∞ 0.201 4.5542.07 1.5304056.02 -1.2800.783 -0.5680.81 1.5830030.04 -0.880表10非球面係數第1面K＝1.3914×E+01A4＝-3.8890×E-02A6＝-1.9631×E-01A8＝6.0047×E-01A10＝-1.1023×E+00A12＝5.9917×E-01第2面K＝-3.0239×E-01A4＝1.9489×E-02A6＝-6.5352×E-03A8＝-6.8498×E-03A10＝1.0235×E-02A12＝-3.5563×E-03第3面K＝-1.0921A4＝-1.0373×E-01A6＝9.1332×E-02A8＝3.5744×E-02A10＝-1.6421×E-02A12＝-6.1030×E-03第4面K＝-1.0891A4＝-1.8896×E-03A6＝1.3733×E-02A8＝5.5698×E-03A10＝1.8721×E-03A12＝-1.0850×E-03
圖6所示是涉及實施例5的小型攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變像差、子午面慧差)。在本實施例中，第1透鏡由聚丙烯系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。此外，第2透鏡由聚碳酸脂系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。
(實施例6)實施例6的透鏡數據示於表11、表12。在本實施例中，L/2Y＝1.25。
表11(實施例6)f＝3.330mmfB＝1.666mmF＝2.88 2Y＝4.48mm面序號 R(mm) D(mm) Nd νd光闌 ∞ 0.201 9.806 1.80 1.53040 56.02 -1.182 0.923 -0.613 1.00 1.58300 30.04 -0.968表12非球面係數第1面K＝1.3914×E+01A4＝-6.0485×E-02A6＝-1.0336×E-01A8＝2.6827×E-01A10＝-8.3648×E-01A12＝5.9917×E-01第2面K＝-5.2513×E-01A4＝2.0091×E-02A6＝-1.3309×E-02A8＝-4.8690×E-03A10＝4.9837×E-03A12＝-3.5563×E-03第3面K＝-1.3516A4＝-6.1945×E-02A6＝5.6812×E-02A8＝-7.0749×E-03A10＝-1.1183×E-02A12＝5.1813×E-03第4面K＝-1.4172A4＝5.4130×E-03A6＝8.6734×E-03A8＝1.0147×E-03A10＝-6.5257×E-04A12＝8.5776×E-05
圖7所示是涉及實施例6的小型攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變像差、子午面慧差)。在本實施例中，第1透鏡由聚丙烯系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。此外，第2透鏡由聚碳酸脂系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。
(實施例7)實施例7的透鏡數據示於表13、表14。在本實施例中，L/2Y＝1.34。
圖8所示是涉及本發明的實施例7的小型攝像透鏡的斷面圖，圖中L1表示第1透鏡，L2表示第2透鏡，S表示開口光闌。
圖9所示是涉及實施例7的小型攝像透鏡的像差圖(球差、像散、畸變像差、子午面慧差)。在本實施例中，第1透鏡由聚丙烯系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.01％以下。此外，第2透鏡由聚碳酸脂系列的塑料材料形成，飽和吸水率為0.4％。
這裡，本實施倒是在最像方側配置了紅外線截止濾光片以及固體攝像元件的相當於密封玻璃的平行平板的設計例。
表13(實施例7)f＝2.003mmfB＝0.540mmF＝2.88 2Y＝2.64mm面序R(mm) D(mm) Nd νd光闌 ∞0.201 4.327 1.10 1.53175 56.62 -0.657 0.383 -0.351 0.60 1.58300 30.04 -0.599 0.105∞0.30 1.51633 64.16∞0.157∞0.40 1.51633 64.18∞表14非球面係數第1面K＝-9.99990×10+01A4＝-9.64915×10-02A6＝-1.52435×10+00A8＝1.10733×10+01A10＝-4.79801×10+01第2面K＝-3.73112×10-01A4＝3.72983×10-01A6＝-3.21133×10-02A8＝-3.49840×10-01A10＝4.93414×10-01第3面K＝-1.02060×10+00A4＝7.80649×10-01A6＝1.46099×10+00A8＝-7.25744×10+00A10＝1.11634×10+01A12＝-6.78674×10+00第4面K＝-1.06921×10+00A4＝1.66446×10-01A6＝2.51030×10-01A8＝1.88264×10-01A10＝-9.49449×10-01A12＝9.14656×10-01A14＝-2.97099×10-01
對應各個條件式的各個實施例的值示於表15。
表15


這裡，關於像方側光束的遠心光路特性，上述的實施例未必能夠達到充分的設計。所謂遠心光路特性，說的是對應各像點的光束的主光線出射過攝像透鏡最終面後，達到近似於與光軸平行的情況，換言之，就是光學系統的出瞳位置離開像面足夠的遠。如果遠心光路特性不好，則光束相對於攝像元件傾斜入射，在畫面邊緣部產生減少實質的開口效率的現象(陰影)，導致邊緣處光能量不足。但是，在最近的技術中，利用固體攝像元件的彩色濾光片或排列微透鏡陣列的校正等，已經能夠減輕上述的陰影現象。因而，關於緩和遠心光路特性的要求的情況，本實施例是以更小型化為目標的設計例。
圖10所示是使用了涉及上述的實施例的小型攝像透鏡的攝像單元的實施形態的斷面圖。圖11所示是所涉及的攝像單元的斜視圖。圖12所示是所涉及的攝像單元中使用的攝像元件的上面圖。圖13是小型攝像透鏡的下面圖。
圖10中，光學部件19由分別用透明的塑料材料形成的像方側透鏡部件1和物體側透鏡部件9構成。如圖10所示的那樣，像方側透鏡部件1由近似中空圓筒狀的腳部1c、作為腳部1c的一部分形成在其下端的4個連接部1d、形成在腳部1c的上端周圍的臺階部1e、透鏡部1a(相當於圖1的L2)、形成在像方側透鏡部1的上端周圍的環部1f整體地形成。這裡，如圖13所示的那樣，像方側部件1的連接部1d具有從近似中空圓筒狀的腳部1c的下面突出出來的4個尖細圓柱形狀。
此外，圖10中，在攝像透鏡1a的上部，配置有由具有遮光性的材料構成且作為規定限制邊緣光束的光闌的開口3a的遮光屏蔽3。
物體側透鏡部件9的配置是嵌合在環部1f的內周面，且搭接在作為環部1f的上面的搭接面1g上。物體側透鏡部件9由位於環部1f的上方的凸緣部9b、形成在中央的正透鏡部9a(相當於圖1的L1)、下面所述的突起9c和嵌合在環部1f的環部9d構成。
在物體側透鏡部件9的凸緣部9b的下面，對向搭接面1g地形成有按等間隔形成在3處位置(如果是3處以上則幾個位置都沒有關係)的尖細的突起9c。相對於像方側透鏡部件1，在嵌入了遮光屏蔽3後，在搭接面1g上塗布粘合劑B，如果從上方按壓物體側透鏡部件9，則突起9c將搭接於搭接面1g，粘合劑B被擠向突起9c的周圍並以此狀態進行固定。
如果沒有突起9c，則像方側透鏡部件1和物體側透鏡部件9將產生表面接觸，但由於此時搭接面之間隔著粘合劑B，故存在像方側透鏡部件1和物體側透鏡部件9的間隔可能不合適的情況。與之相反，根據本實施形態，因為利用突起9c的尖細形狀可以與粘合劑無關地使之牢固地搭接在搭接面1g上，故通過將突起9c的突出量取為適當的值，可以精度良好地規定像方側透鏡部件1和物體側透鏡部件9的間隔，由此，可以抑制大批量生產時的作為整個攝像透鏡系統的成像位置或諸像差的分散。
進而，在本實施形態中，遮光屏蔽3不與物體側透鏡部件9搭接地只作為規定限制邊緣光束的光闌而作用，但通過使之搭接物體側透鏡部件9，也可以代替突起9c使之作為規定限制透鏡部1a、9a的透鏡間距的隔墊而作用。
由於像方側透鏡部件1的環部1f的內周面和自物體側透鏡部件9的凸緣部9b的下方突出出來的環部9d的外周面相互同徑且平行於光軸，故透過貼合所涉及的雙方的面，可以進行透鏡部1a、9a的光軸正交方向的位置確定，可以容易地使它們的光軸一致。
在光學部件19的外側，配置有由具有遮光性的材料構成的鏡框4。如根據圖11可知的那樣，鏡框4設置有角柱狀的下部4a和圓筒狀的上部4b。下部4a的下端搭接在電路板PC上，通過粘合劑B進行了固定。圖10中，下部4a的上面由隔壁4c覆蓋著周邊側，在隔壁4c的圓形內周面上，緊密接觸地嵌合著光學部件19的腳部1c。因而，例如使用自動裝配機配備的光學傳感器(沒有圖示)等，可以使電路板PC和鏡框4c一致於隔壁4c的圓形開口部中心、後述的攝像元件2的光電變換部2d的中心地進行配置和確定位置，此後，只要從上部插入光學部件19就可以相對於後述的攝像元件2的光電變換部2d在光軸正交方向上精度良好地確定透鏡部1a以及正透鏡部9a的位置。
在鏡框4的上部4b的上端安裝著具有中央的嵌合部5a、在內周側和外周側低於上面的粘接部5b、朝向嵌合部5a的下方突出且帶有內徑臺階狀地縮小的縮徑部5c且由具有遮光性的材料構成的保持構件5。這裡，縮徑部5c是規定限制整個攝像透鏡系統的F數的光闌(相當於圖1的S)。在嵌合部5a上，嵌合配置有由具有紅外線吸收特性的材料構成的濾光片7。在保持構件5的粘接部5b中填充了粘合劑B後，通過在上面搭載薄的遮光片8，可以同時在鏡框4上安裝濾光片7、遮光片8和保持構件5。
圖10中，在保持構件5和光學部件19的臺階部1e之間，配置有由螺旋彈簧形成的彈性裝置6，通過將保持構件5安裝在鏡框4上，可以使之產生彈性變形並利用其壓力在圖10中朝向下方按壓光學部件19。因而，來自保持構件5的力是中介於鏡框4傳遞給電路板PC，而不是直接傳遞到攝像元件2，從保護攝像元件2的角度看較為理想。此外，通過適當地選擇螺旋彈簧6的線徑·圈數等，也可以適宜地對彈性力進行管理。
圖12中，攝像元件2由CMOS型圖像傳感器構成。矩形薄板狀的攝像元件2的下面安裝於電路板PC的上面。在攝像元件2的上面中央，形成有二維地排列了像素的光電變換部2d，在其周圍，形成了作為攝像元件2的內部且在內側構成了信號處理電路的周圍面2a。在正交於薄的側面地交叉的周圍面2a的外緣附近配置有多個的隔墊2c。作為連線用端子的隔墊2c中介於如圖10所示那樣的導線W連接在電路板PC上。攝像元件2將來自光電變換部2d的電氣信號變換成圖像信號等，這些信號可以中介於隔墊2c以及導線W輸出到電路板PC的規定的電路中。
進而，如圖13所示的那樣，光學部件19的連接部1d從腳部1c的下端起，尖細圓柱狀地突出出來構成為腳部1c的一部分。在本實施形態中，如圖12中用虛線示出的那樣，在攝像元件2的周圍面2a中，可以在隔墊2c的內側以只搭接了搭接部1d的狀態配置了光學部件19。這裡，在周圍面2a的裡側(圖10中為下面)雖然設置了攝像元件的沒有圖示的信號處理電路，但利用搭接部1d的搭接可以不對信號的處理產生影響。
根據本實施形態，由於搭接部1d以搭接在攝像元件2的周圍面2a的狀態，在光學部件19的臺階部1e的下面和鏡框4的下部4a的隔壁4c之間形成了間隙Δ，故透鏡部1a和攝像元件2的光電變換部2d的距離(即所確定的光軸方向的位置)可以利用腳部1c的長度精度良好地設定。因而，通過管理腳部1c(包括搭接部1d)的尺寸精度，可以不需要進行有關作為整個攝像透鏡系統的對焦位置的調整。
此外，因為是用塑料材料構成了光學部件19，所以，還可以降低基於溫度變化時的透鏡部1a、9a的折射率變化的對焦位置的偏離。即，塑料透鏡隨著溫度上升其折射率下降，整個攝像透鏡系統的對焦位置朝向離開透鏡的方向變化。另一方面，由於腳部1c隨著溫度上升而伸展，故具有降低對焦位置偏離的效果。這裡，由於本實施形態的光學部件19由比重較輕的塑料材料構成，故即使是同一體積與玻璃相比也是較輕的，且衝擊吸收特性優異，所以，具有即便遇到攝像裝置因誤操作而跌落的情況也可以極力抑制攝像元件2的破損之類的優點。
在本實施形態中，鏡框4被粘接在電路板PC上，配合其他2處的粘接部，可以相對於攝像裝置的外部，使之不使異物侵入地維持在密封狀態，故可以排除對攝像元件2的光電變換部2d的異物的不良影響。這些封接使用的粘合劑最好具有防溼性。由此，可以防止因溼氣的侵入所導致的攝像元件或者隔墊的表面劣化。
電路板52具有在其一個平面上支持上述圖像傳感器2以及框架4的支持平板52a和在支持平板的背面(與攝像元件2相反一側的面)連接了其另一端的撓性電路板52b。
支持平板52a具有設置在表、裡面的多個信號傳輸用隔墊，在其同一平面側與前述的圖像傳感器2的導線W相連接，在背面側與撓性電路板52b相連接。
如上述這樣，撓性電路板52b其一個端部與支持平板52a相連接，中介於設置在其他端部的外部輸出端子54，連接支持平板52a和外部電路(例如，具有實際安裝了攝像單元的上位裝置的控制電路)，可以由外部電路接收用於驅動圖像傳感器2的電壓或時鐘信號，或者向外部電路輸出數字YUV信號。進而，撓性電路板52b的長手方向的中間部具有可撓性以及變形性，利用其變形，可以相對於支持平板52a給外部輸出端子的朝向或配置以自由度。
下面，對上述的攝像單元50的使用樣態進行說明。圖14所示是將攝像單元50裝備在作為可攜式終端的可攜式電話100上的狀態。圖15是可攜式電話100的控制框圖。
攝像單元50將攝像光學系統的框架53的物體側端面設置在例如可攜式電話100的背面(以液晶顯示部側為正面)，配置在相當於液晶顯示部的下方的位置。
進而，攝像單元50的外部連接端子54與可攜式電話100的控制部101相連接，向控制部101側輸出亮度信號或色差信號等圖像信號。
另一方面，如圖15所示的那樣，可攜式電話100在統一控制各部的同時，還具有運行對應了各種處理的程序的控制部(CPU)101、用於利用鍵支持輸入序號等的輸入部60、除了規定的數據外顯示所攝取的映像等的顯示部70、用於實現與外部伺服器之間的各種信息通信的無線通信部80、保存可攜式電話100的系統程序或各種處理程序以及終端ID等的必需的諸數據的存儲部(ROM)91、可以作為臨時保存通過控制部101運行的各種處理程序或數據、或者處理數據、或者通過攝像單元50獲得的攝像數據等的作業區域使用的臨時存儲部(RAM)92。
進而，由攝像單元50輸入的圖像信號通過上述可攜式電話100的控制系統被保存到存儲部92，或者用顯示部70進行顯示，進而，還可以中介於無線通信部80作為映像信息將之發送到外部。
上面，參照實施例說明了本發明，但本發明不應該僅僅限於上述實施例的解釋，不用說，當然可以進行適當的變更·改良。例如，本實施例的小型攝像透鏡雖然是沒有在攝像透鏡和固體攝像元件光電變換部之間配置低通濾波器或紅外線截止濾光片的設計例，但也可以對應於需要配置濾光片類。
根據以上所述的本發明，儘管是透鏡片數只有2片的簡略的構成，但卻可以提供更為小型且良好地進行了像差校正的小型攝像透鏡。
權利要求
1.一種用於攝像的小型攝像透鏡，其特徵在於具有從物體側開始順序地排列的通過其開口獲得像的開口光闌、使凸面朝向像方側的具有正的折射能力的第1透鏡、使凹面朝向物體側的彎月面形狀的第2透鏡，其中上述第1透鏡和上述第2透鏡構成透鏡系統，而且上述第1透鏡和上述第2透鏡分別具有至少一面的非球面，且滿足下面的條件式0.50＜f1/f＜0.800.30＜(R2+R1)/(R1-R2)＜1.20式中，f1上述第1透鏡的焦距f整個攝像透鏡系統的焦距R1上述第1透鏡的物體側面的曲率半徑R2上述第1透鏡的像方側面的曲率半徑
2.根據權利要求1所記述的小型攝像透鏡，其特徵在於滿足下面的條件式-0.50＜R3/((N2-1)·f)＜-0.10式中，R3上述第2透鏡的物體側面的曲率半徑N2對應上述第2透鏡的d線的折射率
3.根據權利要求1所記述的小型攝像透鏡，其特徵在於滿足下面的條件式25.0＜υ1-υ2式中，υ1上述第1透鏡的阿貝數υ2上述第2透鏡的阿貝數
4.根據權利要求1所記述的小型攝像透鏡，其特徵在於上述第1透鏡以及上述第2透鏡均由塑料材料形成。
5.根據權利要求4所記述的小型攝像透鏡，其特徵在於上述第1透鏡以及上述第2透鏡均由飽和吸水率0.7％以下的塑料材料形成。
6.一種攝像單元，其特徵在於具有帶有光電變換部的固體攝像元件；將被攝物體像成像在上述固體攝像元件的上述光電變換部上的權利要求1～5所記述的攝像透鏡；在保持上述固體攝像元件的同時，具有進行電氣信號的授受的外部連接用端子的電路板(基板)；帶有來自物體側的光入射用的開口部的、由遮光性構件構成的框架，上述攝像單元整體地形成有固體攝像元件、攝像透鏡、電路板和框架，且上述攝像單元在上述攝像透鏡光軸方向的高度為10mm以下。
7.一種可攜式終端，其特徵在於具有權利要求6項所記述的攝像單元。
全文摘要
提供一種小型攝像透鏡，具有從物體側開始順序地排列的開口光闌、朝向像方側凸面的具有正的折射能力的第1透鏡、朝向物體側凹面的彎月面形狀的第2透鏡，上述第1透鏡和上述第2透鏡分別具有至少一面的非球面，且滿足下面的條件式。0.50＜f1/f＜0.80；0.30＜(R2+R1)/(R1－R2)＜1.20式中，f1是上述第1透鏡的焦距，f是整個攝像透鏡系統的焦距，R1是上述第1透鏡的物體側面的曲率半徑，R2是上述第1透鏡的像方側面的曲率半徑。
文檔編號G02B13/18GK1451987SQ03110708
公開日2003年10月29日 申請日期2003年4月11日 優先權日2002年4月16日
發明者山口進, 佐藤正江, 松井拓未 申請人:柯尼卡株式會社