CN101055345B - 摄像镜头,以及备有摄像镜头的摄像装置和便携终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能够将光导向摄像元件的摄像镜头以及摄像装置，并且涉及备有摄像装置的便携终端。本发明所述的摄像镜头是使来自于被摄体的光成像于摄像元件的摄像镜头，由从物体侧起依次为光圈、具有正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、具有正折射力的第3透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第4透镜构成；满足与所述第2透镜的像侧的面的曲率半径以及摄像镜头整个系统的焦点距离有关的一定的条件。
Description
技术领域
本发明涉及能够将光导向摄像元件的摄像镜头以及摄像装置，并且涉及备有摄像装置的便携终端。
背景技术
从早些时期起，已经有将小型薄型的摄像装置搭载于手机和PDA(Personal Digital Assistant)等便携终端，这样，能够向远隔地相互传送不仅仅是声音信息还有图像信息。作为用于这些摄像装置的摄像元件，是使用CCD(Charge Coupled Device)型影像传感和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型影像传感等。
近年来，随着这些便携终端的普及和增多，市场上渐渐出现能够得到更优质图像的搭载了使用高像素数摄像元件摄像装置的产品。这些摄像装置中，作为与高像素数的摄像元件相应以提高图像解析度为目的，使用了由多个透镜构成的摄像镜头。作为与这种高像素摄像装置相应的摄像镜头，有建议能够比2个或3个透镜之结构更高性能化的4个透镜之结构的摄像镜头。
作为4个透镜结构的摄像镜头，专利文献1中公开了一种由从物体侧起依次为具有正折射力的第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、具有正折射力的第4透镜构成的以高性能化为目标的所谓逆Ernostar型摄像镜头。另外，专利文献2至4中公开了一种由从物体侧起依次为具有正折射力的第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、具有负折射力的第4透镜构成的以镜头全长的小型化为目标的所谓望远型的摄像镜头。
专利文献1：(日本)特开2004-341013号公报
专利文献2：(日本)特开2002-365529号公报
专利文献3：(日本)特开2002-365530号公报
专利文献4：(日本)特开2002-365531号公报
但是，专利文献1中记载的摄像镜头是逆Ernostar型，其中第4透镜为正透镜，与望远型的第4透镜为负的情况相比较，光学系的主点位置在像侧，后焦点较长，所以不利于小型化。并且，4个透镜中，具有负折射力的透镜为1个，难于修正珀兹瓦和，在画面周边部没有确保良好的性能。另外，专利文献2至4中记载的摄像镜头，其摄像视角狭窄加上像差修正不充分，且若缩短全长的话，则由于性能的劣化而难于与摄像元件的高像素化相适应。
发明内容
本发明鉴于上述状况，以提供一种小型且能够确保广画角，同时良好的修正诸像差，能够适应于高像素数摄像元件的摄像镜头、摄像装置，以及便携终端为目的。
为了解决上述课题，本发明提供一种使来自于被摄体光成像于摄像元件的摄像镜头，其特征在于，由从物体侧起依次为光圈、具有双凸形状的正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、具有正折射力的第3透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第4透镜构成，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的合成折射力为正，当用r4表示所述第2透镜的像侧的面的曲率半径，f表示摄像镜头整个系统的焦点距离时，满足0.2＜r4/f≤0.43。
上述摄像镜头中，所述第2透镜的像侧的面为非球面，优选该非球面为随着从光轴向周边远离而负的折射力变弱的形状。
另外，上述摄像镜头中，所述第4透镜的像侧的面为非球面，优选该非球面为随着从光轴向周边远离而负的折射力变弱且在透镜周边部具有变曲点的形状。
另外，上述摄像镜头中，所述第3透镜的像侧的面为非球面，优选该非球面为随着从光轴向周边远离而正的折射力变弱的形状。
另外，上述摄像镜头中，当用f12表示所述第1透镜和所述第2透镜的合成焦点距离时，优选满足关系0.8＜f12/f＜3。
另外，1乃至5的任何1项中记载的摄像镜头，其特征在于，上述摄像镜头中，当用r6表示所述第3透镜的像侧的面的曲率半径，用r8表示所述第4透镜的像侧的面的曲率半径时，满足关系-1.5＜r8/r6＜- 0.2。
另外，上述摄像镜头中，当用v1表示所述第1透镜的阿贝数，用v2表示所述第2透镜的阿贝数时，优选满足关系20＜v1-v2＜65。
另外，上述摄像镜头中，优选所述摄像镜头中的至少1个透镜是由塑料材料形成的。
另外，本发明提供一种摄像装置，其包括：用遮光性材料形成的筐体，其具有使来自于被摄体的光入射的开口；透过所述开口部的光入射的所述摄像镜头，其内包在所述筐体内；摄像元件，其接受由所述摄像镜头导向的光；支承所述摄像元件的基板；形成在所述基板上的连接端子部，其用来接发电信号。
另外，上述摄像装置中，优选所述摄像装置的光轴方向的长度不超过10mm。
并且，本发明提供一种便携终端，其备有上述摄像装置。
本发明能够提供一种摄像镜头、摄像装置以及便携终端，其中，摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈、具有正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、具有正折射力的第3透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第4透镜构成，通过将第2透镜的像侧面的曲率半径设定在相对摄像镜头整个系统的焦点距离来说的恰当范围，能够确保小型广角，同时良好的修正诸像差。
附图说明
图1：本发明实施方式的摄像装置的立体图。
图2：本发明实施方式的摄像镜头的截面图。
图3：应用了本发明摄像装置的便携终端的控制方框图。
图4：第1实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图5：第2实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图6：第3实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图7：第4实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图8：第5实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图9：第6实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图10：第7实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图11：第1实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图12：第2实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图13：第3实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图14：第4实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图15：第5实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图16：第6实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图17：第7实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图18：第8实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图19：第9实施方式的摄像镜头的结构示意图。
图20：第8实施方式的摄像镜头的像差示意图。
图21：第9实施方式的摄像镜头的像差示意图。
具体实施方式
以下，对照图1、图2对本发明的实施方式进行说明。图1是本实施方式作为摄像装置的摄像单元50的立体图，图2是摄像单元50沿摄像镜头光轴的截面图。
如图2所示，摄像单元50备有：作为镜筒的筐体53，其用遮光部件形成，且具有使来自于物体侧的光入射用的开口部；作为摄像元件的CCD型影像传感51；将被摄体像成像于该影像传感51的摄像镜头10；基板52，其支承影像传感51，同时具有进行其电信号接发的外部连接用端子54(请参照图1)；以上被形成为一体。而且，摄像元件不局限于CCD型影像传感，也可以使用CMOS等其他类型的。
基板52备有支承平板52a和柔性基板52b。支承平板52的一面上支承着影像传感51并通过支承框22支承筐体53，支承框22支承着红外线过滤等滤镜F。柔性基板52b的一端与支承平板52a的背面(影像传感51的反侧面)连接，并通过支承平板52a与影像传感51连接。有关支承平板52a与外部连接用端子54的连接，也可以不通过柔性基板52b，直接将支承平板52a与外部连接用端子54连接，再将外部连接用端子54插入便携终端的插口与形成在插口部的塞孔部连接。
接下去对筐体53以及摄像镜头10进行说明。筐体53备有外筒55和内筒21。外筒55在支承平板52a上通过支承框22围着影像传感51，通过粘 接固定支承，内筒21固定支承着后述摄像镜头10的孔径光圈S、第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4。内筒21旋入外筒55的内侧，调整摄像镜头10的后焦点之后固定支承于外筒55。而设置在内筒21中的孔径光圈S则决定摄像镜头的F值。
内筒21内部容有透镜L1、L2、L3、L4。对透镜L1、L2、L3分别配设遮光罩24、25、26，用来规定从光轴至一定范围具有作为摄像镜头功能的有效径范围，在透镜L1、L2、L3、L4有效径外侧部分设有相互支撑透镜的凸缘部。第1透镜L1的凸缘部嵌入第2透镜L2的凸缘部，使第1透镜L1与第2透镜L2相互的光轴高精度一致。同样，第2透镜L2嵌入第3透镜L3的凸缘部，使第2透镜L2与第3透镜L3相互的光轴高精度一致，并且，第3透镜L3嵌入第4透镜L4的凸缘部，使第3透镜L3与第4透镜L4相互的光轴高精度一致。由此使各透镜L1、L2、L3、L4的光轴一致，且用内筒21的物体侧端部在光轴方向推进第1透镜L1，在第4透镜L4嵌合于内筒21状态，通过粘接剂固定支撑摄像镜头10。
对上述摄像单元50的使用形态进行说明。图3是手机100的控制方框图，作为便携终端其中装备了摄像单元50。手机100包括：控制部(CPU)101，其综合性控制各部分，同时实行与各处理相应的程序；输入部60，其用键输入电话号码等指示；显示部70，其显示一定的数据和摄制的映像等；无线通信部80，其实现与外部服务器之间的各种信息通信；记忆部(ROM)91，其记忆手机100的系统程序和各种处理程序以及终端ID等必要的诸数据；临时记忆部92(RAM)，其用来作为临时存纳控制部分101所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区域。从摄像单元50输入的图像信号根据控制部101的指示记忆到临时记忆部92，或显示在显示部70，且作为映像信息中介无线通信部80送往外部。
接下去，参照图4乃至图10、图18、图19，对摄像镜头的结构进行说明。
图4表示摄像镜头10的第1实施方式。图4的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第2透镜L2、具有凸面向着像侧的凹凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。在摄像镜头的像侧有低通滤光器、IR过滤器、平行平 板F，其同等于固体摄像元件的密封玻璃以及玻璃罩。在后面叙述的实施方式中，同样的平行平板F配置在摄像镜头的像侧。
第1透镜L1和第3透镜L3以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下，第2透镜L2由聚碳酸盐系的塑料形成，饱和吸水率为0.4％。
图5表示第2实施方式。图5的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第2透镜L2、具有凸面向着像侧的凹凸形状的正的折射力的第3透镜L 3、具有两凹形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第1透镜L1是玻璃透镜，第2透镜由聚碳酸盐系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％，第3透镜L3以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。
图6表示第3实施方式。图6的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第2透镜L2、具有凸面向着像侧的凹凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第1透镜L1和第3透镜L3以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下，第2透镜L2由聚碳酸盐系的塑料形成，饱和吸水率为0.4％。
图7表示第4实施方式。图7的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有两凹形状的负的折射力的第2透镜L2、具有两凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第1透镜L1以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下，第2透镜L2由聚碳酸盐系的塑料形成，饱和吸水率为0.4％，第3透镜L 3是玻璃透镜。
图8表示第5实施方式。图8的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第2透镜L2、具有两凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第1透镜L1以及第3透镜L3由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下，第2透镜L2以及第4透镜L4由聚碳酸盐系的塑料形成，饱和吸水率为0.4％。
图9表示第6实施方式。图9的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有两凹形状的负的折射力的第2透镜L2、具有凸面向着像侧的凹凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第1透镜L1和第3透镜L3以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下，第2透镜L2由聚碳酸盐系的塑料形成，饱和吸水率为0.4％。
图10表示第7实施方式。图10的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第2透镜L2、具有两凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第1透镜L1和第3透镜L3以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下，第2透镜L2由聚碳酸盐系的塑料形成，饱和吸水率为0.4％。
图18表示第8实施方式。图18的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第2透镜L2、具有两凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第2透镜L2由聚酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.15％。另外，第1透镜L1和第3透镜L3以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。
图19表示第9实施方式。图19的摄像镜头由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有两凸形状的正的折射力的第1透镜L1、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第2透镜L2、具有两凸形状的正的折射力的第3透镜L3、具有凹面向着像侧的凹凸形状的负的折射力的第4透镜L4构成。
第1透镜L1是玻璃透镜，第2透镜L2由聚酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.15％。第3透镜L3以及第4透镜L4由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。
上述第1乃至第9实施方式的摄像镜头，其中各透镜具有非球面，尤其是：第2透镜L2像侧面的非球面为随离开光轴往周边而负的折射力变弱之形状；第3透镜L3像侧面的非球面为随离开光轴往周边而正的折射力变弱之形状；第4透镜L4像侧面的非球面为随离开光轴往周边而负的折射力变弱且在轴外光束穿过的透镜周边部具有变曲点之形状。
本说明书中，“透镜周边部具有变曲点”意味变曲点位于透镜面上的光轴外侧。
以上说明的各实施方式的摄像镜头，由从物体侧起依次为孔径光圈S、具有正折射力的第1透镜L1、具有负折射力的凹面向着像侧的第2透镜L2、具有正折射力的第3透镜L3、具有负折射力的凹面向着像侧的第4透镜L4构成。
该结构使得第1透镜L1和第2透镜L2以及第3透镜L3的合成折射力为正，通过配置凹面向着像侧的负的第4透镜L4，形成所谓的望远型，能够对摄像镜头的全长进行小型化。并且，通过使得构成摄像镜头的4个透镜中的2个为负，能够得到一种摄像镜头，其中增加了具有发散作用的面，使珀兹瓦和的修正变的容易，在实现广视角的同时确保了至画面周边部的良好成像性能。另外，通过在最靠物体侧配置孔径光圈，能够使得出射光瞳位置远离摄像面，能够将成像于摄像面周边部光束的主光线入射角度(主光线与光轴的夹角)抑制为较小，能够确保所谓焦阑特性。另外，在必需机械性快门的情况时，也能够构成配置在最靠物体侧的结构，能够得到全长较短的摄像镜头。
并且，通过使第2透镜L2像侧的面为满足以下式1的强发散面，能够用第2透镜L2来良好的修正具有正折射力的第1透镜L1所产生的轴上色像差。
0.2＜r4/f＜0.6…式1
其中，r4是第2透镜L2像侧的面的曲率半径，f为摄像镜头整体的焦点距离。
通过大于式1的下限，第2透镜L2像侧面的曲率半径不至于变得太小，这样不影响加工性。反之，通过小于式1的上限，能够保持较小的珀兹瓦和并良好的修正色像差。
优选用满足式1’关系来代替满足式1。
0.2＜r4/f≤0.52…式1’
更优选用满足式1”关系来代替满足式1。
0.3＜r4/f＜0.53…式1”
另外，第2透镜L2像侧面为非球面，优选该非球面为随着从光轴向周边远离而负的折射力变弱之形状，由此，成像于摄像面周边部的光束不至于过度往上，容易确保第2透镜L2像侧光束的焦阑特性。
另外，第4透镜L4像侧面为非球面，优选该非球面为随着从光轴向周边远离而负的折射力变弱且在周边部具有变曲点之形状，由此，容易确保第4透镜L4像侧光束的焦阑特性，另外，没有必要过度减小第2透镜L2像侧面的透镜周边部负的折射力，能够良好的修正轴外像差。且“变曲点”是在有效半径内的透镜截面形状的曲线中，非球面顶点的切平面与光轴垂直之非球面上的点。
另外，第3透镜L3像侧面为非球面，优选该非球面为随着从光轴向周边远离而正的折射力变弱之形状，由此，能够保持第3透镜L3像侧面的入射光线与出射光线的夹角，即所谓偏角为较小，能够抑制成像于摄像面周边部的光束的轴外像差为较小。
另外，较理想的是构成满足以下式2关系。
0.8＜f12/f＜3…式2
其中，f12是第1透镜L1和第2透镜L2的合成焦点距离。
式2是适当设定第1透镜L1和第2透镜L2折射力的条件。通过大于式2的下限，使第1透镜L1之正的折射力不至于所需以上地过大，即使不过分增大第2透镜L2之负的折射力，也能够抑制第1透镜L1产生的高次球面像差和彗形像差为较小。相反，通过小于式2的上限，能够将第1透镜L1之正的折射力和第2透镜L2之负的折射力维持在适当程度，能够缩短摄像镜头的全长。
优选用满足式2’关系来代替满足式2。
1.2＜f12/f＜3…式2’
更优选用满足式2”关系来代替满足式2。
1.4＜f12/f＜2.9…式2”
另外，较理想的是构成满足以下式3关系。
-1.5＜r8/r6＜-0.2…式3
其中，r6是第3透镜L3像侧的面的曲率半径，r8是第4透镜L4像侧的面的曲率半径。
式3是良好修正摄像镜头整个系统的像平面弯曲像差的条件。通过大于式3的下限，使第3透镜L3像侧凸面的折射力不至于太强，防止像平面不足(under)弯曲过度，另外，使第3透镜L3像侧面的曲率半径不至于太小，不影响加工性。反之，通过小于式3的上限，使第4透镜L4的像侧的凹面的折射力不至于太强，防止像平面过剩(over)弯曲过度，另外，使第4透镜L4像侧面的曲率半径不至于太小，不影响加工性。
优选用满足式3’关系来代替满足式3。
-1.3＜r8/r6＜-0.5…式3’
更优选用满足式3”关系来代替满足式3。
-1.2＜r8/r6＜-0.5…式3”
另外，较理想的是构成满足以下式3关系。
20＜v1-v2＜65…式4
其中，v1是第1透镜L1的阿贝数，v2是第2透镜L2的阿贝数。
式4是良好修正摄像镜头整个系统的色像差的条件。通过大于式4的下限，能够平衡性良好的修正轴上色像差、放大率色像差。反之，通过小于式4的上限，能够用容易得到的材料来构成。
优选用满足式4’关系来代替满足式4。
25＜v1-v2＜65…式4’
更优选用满足式4”关系来代替满足式4。
25＜v1-v2＜44…式4”
另外，摄像镜头中，至少1个透镜用塑料材料来形成较好。对用于摄像面尺寸较小的摄像元件的摄像镜头来说，因为有必要与摄像面对角线长成比例地缩短镜头整个系统的焦点距离，所以各透镜的曲率半径和外径变得相当小。因此，用研磨加工制造的玻璃透镜，其加工困难。另外，虽然可以用玻璃模型来制造小径透镜，但是一般来说玻璃转移点(Tg)较高的玻璃，有必要较高地设定模压之际的模压温度，所以容易损耗成型模具。其结果导致成型模具的交换次数和保修次数增加，造成成本上升。因此，使摄像镜头的至少1个用射出成型制造的塑料透镜来构成，这样，即使是曲率半径和外径较 小的透镜也能够实现大量生产，另外，因为容易进行非球面化，所以从像差修正上来说也有利。并且，“用塑料材料形成”是指以塑料材料为母材，也包括在其表面进行以防止反射和提高表面硬度为目的的涂层处理的情况。
且与玻璃透镜相比，塑料透镜的饱和吸水率较大，所以，若有急剧湿度变化则发生过度的吸水量分布不均匀，出现折射率不均匀而得不到良好成像性能之倾向，所以，为了抑制湿度变化引起的性能劣化，优选采用饱和吸水率为0.7％以下的塑料材料。
另外，塑料透镜因为温度变化时的折射率变化较大，所以，当周围温度变化时，存在一个问题，即摄像镜头整个系统的像点位置变动。在此，如第2实施方式所示，以用玻璃材料形成的透镜(例如玻璃模式透镜)作为正折射力的第1透镜L1，以塑料透镜作为第2透镜L2、第3透镜L3以及第4透镜L4，且分配第2透镜L2、第3透镜L 3以及第4透镜L4的折射力，使它们在温度变化时的像点位置变动相抵消，由此，能够减轻像点位置的变动。另外，第4实施方式所示的正折射力的第3透镜L3用玻璃材料形成，其他透镜以塑料透镜，则也能够得到上述同样的效果。且在采用玻璃模式透镜的情况时，为了尽量防止成型模具的消耗，优选使用玻璃转移点(Tg)为400℃以下的玻璃材料。
另外，用塑料透镜构成摄像镜头时，优选正折射力的第1透镜L1和第3透镜L3中的1个，或全部的塑料透镜(L1至L4)采用散布了酸化铌(Nb 2O5)等无机粒子的塑料材料。该结构能够抑制摄像镜头整个系统的温度变化时的像点位置变动。
详细说明如下，一般若在透明的塑料材料中混合无机微粒，则因产生光的散射而透过率降低，难于用作光学材料，但是，通过散布大小小于透过光束之波长的微粒子，能够做到实质上不发生散射。塑料材料随温度上升而折射率降低，但无机微粒随温度上升而折射率上升。在此，利用上述温度依存性使发挥相互抵消作用，由此能够使几乎不产生折射率变化。具体的是通过在为母材的塑料材料中散布最大长度为20毫微米以下的无机粒子，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(PMMA树脂)中散布酸化铌(Nb2O5)微粒，能够减小温度变化所引起的折射率变化。
若用A表示折射率的温度变化，则折射率的温度变化A根据洛伦茨/洛伦茨公式，通过用温度t对折射率n进行微分，表示为式7。
其中，α为线膨胀系数，[R]为分子折射。塑料材料的情况时，一般的来说，式7第1项的作用比第2项的小，几乎可以忽视。例如，PMMA树脂的情况时，线膨胀系数α为7×10-5，代入上式，则A＝-1.2×10 -4/℃，与实测值几乎一致。具体的是优选将以往-1.2×10-4/℃左右的折射率的温度变化A抑制在绝对值为8×10-5/℃未满。优选绝对值为6×10-5/℃未满。
表1出示本发明应用可能的塑料材料的折射率的温度变化A。
【表1】
| 塑料材料 | A |
| 聚烯烃系 | -11×10-5 |
| 碳酸盐系 | -14×10-5 |
| 聚酯系 | -13×10-5 |
这里以第1实施方式为例，出示使用和不使用散布无机微粒塑料透镜情况时，其温度变化时的像点位置变动、即后焦点变化量的不同。首先，不使用散布无机微粒塑料透镜的情况，当温度相对常温(20℃)上升30℃时，后焦点变化量为+0.025mm，下降-30℃时，后焦点变化量为-0.024mm。接下去，第1透镜L1以及低3透镜L3使用散布无机微粒的塑料材料，第2透镜L2以及低4透镜L4为不含无机微粒的塑料透镜的情况，温度引起的折射率nd的变化在表2出示。
【表2】
由此可知，相对常温(20℃)上升+30℃时的后焦点变化量(ΔfB)，当第1透镜L1以及第3透镜L3的A＝-8×10-5/℃时为+0.010mm，第1透镜L1以及第3透镜L3的A＝-6×10-5/℃时为+0.001mm；下降-30℃时的后焦点变化量，当第1透镜L1以及第3透镜L3的A＝-8×10-5/℃时为-0.010mm，第1透镜L1以及第3透镜L3的A＝-6×10-5/℃时为-0.001mm。
由此可知，与完全不含无机微粒的情况相比，第1透镜L1以及第3透镜L3使用散布了无机微粒的塑料材料，且A＝-6×10-5/℃时，温度变化时的后焦点变化量抑制为非常小。另外，第1透镜L1至第4透镜L4也可分别使用散布了持有不同折射率温度变化值A的无机微粒的塑料材料，此时，考虑各透镜在温度变化时对像点位置影响的大小，通过选择最适当的A值，能够实现摄像镜头整体在温度变化时完全不产生像点位置变动。
另外，第4实施方式中，以玻璃模式透镜作为正折射力的第3透镜L3，以塑料透镜作为正折射力的第1透镜L1和负折射力的第2透镜L2以及负折射力的第4透镜L4，且使得温度变化时的像点位置变动在一定程度相互抵消地分配第1透镜L1和第2透镜L2以及第4透镜L4的折射力，由此减小温度变化时的后焦点变化量，相对常温(20℃)上升+30℃时的后焦点变化量为+0.006mm，下降-30℃时的后焦点变化量为-0.006mm。这样，使得温度变化时的后焦点变化量变得非常小，能够抑制像点位置的变动。
接下去，通过将所述摄像镜头10用于备有支承摄像元件51同时形成了 用来进行电信号接发的连接端子部的基板52的摄像装置，能够得到较小型且高性能的摄像装置。
并且，摄像装置光轴方向的长度不超过10mm，这样，能够得到更小型且高性能的摄像装置。在基板52的正面设置筐体53，基板52的背面实装电子部件等情况时，摄像装置光轴方向的长度是指从筐体53靠物体侧的先端到基板52背部上突出的电子部件先端的距离。
在此，为了得到小型的摄像镜头，优选满足以下式5。
L/2Y＜1.5…式5
其中，L是从摄像镜头整个系统最靠物体侧的透镜面到像侧焦点的光轴上的距离，2Y是摄像面的对角线长(摄像元件的矩形实行像素区域的对角线长)。通过满足式5，能够缩短摄像镜头全长且能够相乘性的减小镜头外径，能够实现摄像装置整体的小型轻量化。并且，“像侧焦点”是平行于光轴的平行光线入射到摄像镜头时的像点。这里，当在摄像镜头最靠像侧的面与像侧焦点位置之间设置光学性低通滤光器、红外线过滤器、还有摄像元件插件的密封玻璃等平行平板时，以平行平板部分作为空气换算距离后，计算上述L值。
优选用满足式5’关系来代替满足式5。
L/2Y＜1.3…式5’
通过将本发明的摄像装置用于便携终端，则能够得到一种小型且高性能的便携终端。
实施例
例举构成数据和像差图，对本发明的摄像镜头的结构作更具体的说明。在此作为实施例进行说明的实施例1乃至9分别与前述第1乃至第9实施方式相应。表示第1乃至第9实施方式的镜头结构图(图4乃至10、18、19)，分别表示相应的实施例1乃至9的镜头结构。
表3乃至20的构成数据中，从物体侧起依次对各光学面编号，用r表示各光学面的曲率半径，另外，用d表示轴上间隔，从表的上方起依次表示从物体侧起的轴上间隔。N表示折射率，v表示阿贝数，从表的上方起依次表示从物体侧起的折射率和阿贝数。另外，折射率以及阿贝数是对d线的，省略空气的折射率以及阿贝数。摄像元件设置在最终面的后面。整个系统的 焦点距离(f)、后焦点(fB)、F值(FNO)以及摄像面的对角线长(2Y)与其他数据一起表示。焦点距离、后焦点、摄像面的对角线长、曲率半径、轴上间隔的单位为mm。
非球面用以下式6定义。
X＝(h2/r)/〔1+{1-(1+K)h2/r2}1/2〕+∑Aih
式6
其中，h为垂直与光轴方向的高度，X为高度h位置的光轴方向的变位量(面顶点基准)，r为近轴曲率半径，K为圆锥系数，Ai为i次非球面系数。在表4、6、8、10、12、14、16、18、20中出示有关非球面的数据，数据所付文字E表示该当数值的指数部分，例如：1.0E-02表示1.0×10-2。
第1乃至第9实施例的图11(a)～11(c)、12(a)～12(c)、13(a)～13(c)、14(a)～14(c)、15(a)～15(c)、16(a)～16(c)、17(a)～17(c)、20(a)～20(c)、21(a)～21(c)所示的像差图中，球面像差的线C表示C线的像差，线d表示d线的像差，线g表示g线的像差，另外，像散的线DM以及线DS分别为子午面以及矢状面的像差。有关单位，仅畸变的横轴为百分率，其他的轴都为mm。
表21出示与条件式相应的各实施例的值，各实施例都满足条件式。
<实施例1>
【表3】
(非球面数据)
【表4】
非球面系数
第1面 K＝ 2.46080E-01
A4＝ -7.24747E-03
A6＝ 2.86131E-03
A8＝ -8.01964E-03
A10＝ 4.22259E-03
第2面 K＝ -1.38805E+01
A4＝ 9.33357E-03
A6＝ 2.41644E-03
A8＝ 2.41086E-03
A10＝ -4.19755E-03
第3面 K＝ 2.66729E+01
A4＝ -3.03043E-02
A6＝ 6.88966E-03
A8＝ 1.66187E-02
A10＝ -1.03492E-02
第4面 K＝ -1.43967E+00
A4＝ -2.70965E-02
A6＝ 1.24262E-02
A8＝ 3.82507E-03
A10＝ -1.71026E-04
A12＝ -8.24292E-04
第5面 K＝ -1.29781E+01
A4＝ 4.66367E-02
A6＝ -2.51881E-02
A8＝ 8.11055E-03
A10＝ -1.12528E-03
A12＝ 9.06829E-05
第6面 K＝ -5.49050E+00
A4＝ -2.43556E-02
A6＝ 1.22710E-02
A8＝ -3.14517E-03
A10＝ 1.28855E-03
A12＝ -1.79633E-04
第7面 K＝ 1.27233E-01
A4＝ -8.84671E-02
A6＝ 1.81571E-02
A8＝ -7.71506E-04
A10＝ -1.02829E-04
A12＝ 7.06265E-06
第8面 K＝ -6.03950E+00
A4＝ -5.35156E-02
A6＝ 1.15430E-02
A8＝ -1.99213E-03
A10＝ 2.06251E-04
A12＝ -8.81230E-06
<实施例2>
【表5】
(非球面数据)
【表6】
非球面系数
第1面 K＝ 3.16469E+00
A4＝ -2.12081E-02
A6＝ -1.43118E-02
A8＝ 1.16377E-02
A10＝ -1.05943E-02
第2面 K＝ -2.85101E+01
A4＝ 1.31557E-02
A6＝ -1.33047E-02
A8＝ 2.34984E-02
A10＝ -1.36327E-02
第3面 K＝ 4.23980E+00
A4＝ -1.49687E-02
A6＝ -1.06142E-02
A8＝ 2.94460E-02
A10＝ -1.38061E-02
第4面 K＝ -3.14330E-01
A4＝ -2.50576E-02
A6＝ -7.50142E-03
A8＝ 9.99244E-03
A10＝ -1.04369E-04
A12＝ -1.32340E-03
第5面 K＝ -2.99859E+01
A4＝ 2.22154E-02
A6＝ 7.40868E-03
A8＝ -1.19077E-02
A10＝ 5.84300E-03
A12＝ -1.08504E-03
第6面 K＝ -3.98791E+00
A4＝ -1.82628E-02
A6＝ 1.48695E-02
A8＝ -3.30679E-03
A10＝ 1.33229E-03
A12＝ -2.34428E-04
第7面 K＝ 0.00000E+00
A4＝ -3.67733E-02
A6＝ 7.67427E-03
A8＝ -3.77719E-04
A10＝ 2.75372E-05
A12＝ -4.61185E-06
第8面 K＝ -8.82593E+00
A4＝ -4.44073E-02
A6＝ 8.69524E-03
A8＝ -1.43056E-03
A10＝ 1.20868E-04
A12＝ -3.33437E-06
<实施例3>
【表7】
(非球面数据)
【表8】
非球面系数
第1面 K＝ -1.80265E+00
A4＝ -1.71940E-02
A6＝ 2.50615E-03
A8＝ -2.07914E-02
A10＝ 7.60132E-03
第2面 K＝ -1.97876E+00
A4＝ -1.80320E-03
A6＝ -1.97521E-02
A8＝ 1.23806E-02
A10＝ -6.58985E-03
第3面 K＝ 1.70678E+01
A4＝ -3.53785E-02
A6＝ 9.89517E-03
A8＝ 1.58730E-02
A10＝ -7.75782E-03
第4面 K＝ -2.08066E+00
A4＝ -2.37477E-02
A6＝ 1.54202E-02
A8＝ -5.14227E-04
A10＝ 2.69461E-03
A12＝ -1.44926E-03
第5面 K＝ -5.00000E+01
A4＝ 5.43913E-02
A6＝ -3.13786E-02
A8＝ 9.67993E-03
A10＝ -1.63388E-03
A12＝ 1.53393E-04
第6面 K＝ -5.58262E+00
A4＝ -2.20273E-02
A6＝ 1.37175E-02
A8＝ -4.29377E-03
A10＝ 1.32089E-03
A12＝ -1.66477E-04
第7面 K＝ -2.57765E+00
A4＝ -9.77097E-02
A6＝ 2.02749E-02
A8＝ -7.36563E-04
A10＝ -1.38436E-04
A12＝ 8.84746E-06
第8面 K＝ -5.03904E+00
A4＝ -5.85518E-02
A6＝ 1.33492E-02
A8＝ -2.37193E-03
A10＝ 2.64882E-04
A12＝ -1.24587E-05
<实施例4>
【表9】
(非球面数据)
【表10】
非球面系数
第1面 K＝ 1.99988E-01
A4＝ -6.48741E-04
A6＝ 1.53743E-03
A8＝ -1.69200E-03
第2面 K＝ -1.76347E+01
第3面 K＝ 1.38922E+01
A4＝ -3.43784E-02
A6＝ 9.99487E-03
A8＝ -2.55895E-05
第4面 K＝ -4.72869E+00
A4＝ 4.96889E-03
A6＝ 4.56676E-03
A8＝ 1.11161E-03
第5面 K＝ -3.83585E+01
A4＝ 1.97972E-02
A6＝ -3.32695E-03
A8＝ 2.19949E-04
第6面 K＝ -5.57146E+00
A4＝ -2.80667E-02
A6＝ 1.65544E-02
A8＝ -1.15439E-03
A10＝ -2.40965E-04
A12＝ 2.77508E-05
第7面 K＝ -5.00000E+01
A4＝ -5.41726E-02
A6＝ 1.68951E-02
A8＝ -1.75865E-03
A10＝ 5.87354E-05
A12＝ 8.86792E-07
第8面 K＝ -6.08227E+00
A4＝ -4.18467E-02
A6＝ 9.09918E-03
A8＝ -1.52774E-03
A10＝ 1.63764E-04
A12＝ -5.94103E-06
A14＝ -9.54291E-08
<实施例5>
【表11】
(非球面数据)
【表12】
非球面系数
第1面 K＝ 2.11420E+00
A4＝ -1.36170E-02
A6＝ -4.15760E-04
A8＝ -2.47380E-03
第2面 K＝ -1.80210E+01
A4＝ 2.57910E-03
A6＝ 4.22060E-03
A8＝ 0.00000E+00
第3面 K＝ -3.00000E+01
A4＝ -3.35860E-02
A6＝ 2.39890E-02
A8＝ -2.95720E-03
第4面 K＝ -5.04960E+00
A4＝ 2.43380E-03
A6＝ 4.57610E-03
A8＝ 1.57760E-04
第5面 K＝ 1.06840E+01
A4＝ 1.09060E-02
A6＝ -1.86580E-03
A8＝ -1.96520E-04
第6面 K＝ -2.30200E+00
A4＝ -1.66150E-02
A6＝ 1.20380E-02
A8＝ -1.49500E-03
A10＝ -9.98880E-05
A12＝ 1.45890E-05
第7面 K＝ -4.81610E+00
A4＝ -4.88780E-02
A6＝ 6.57560E-03
A8＝ -1.33550E-04
A10＝ -4.81040E-05
A12＝ 2.66380E-06
第8面 K＝ -4.04390E+00
A4＝ -3.30550E-02
A6＝ 4.37970E-03
A8＝ -3.91330E-04
A10＝ 2.08240E-05
A12＝ -6.23160E-07
<实施例6>
【表13】
(非球面数据)
【表14】
非球面系数
第1面 K＝ -1.98080E+00
A4＝ 1.63010E-02
A6＝ 1.66971E-02
A8＝ -8.83407E-03
A10＝ -3.39110E-03
第2面 K＝ -5.10353E+00
A4＝ 2.24977E-02
A6＝ 1.28009E-02
A8＝ 1.98675E-03
A10＝ -5.83842E-03
第3面 K＝ -3.00000E+01
A4＝ -8.55284E-03
A6＝ 1.70462E-02
A8＝ -2.40422E-03
A10＝ 6.84641E-05
第4面 K＝ 2.83551E-01
A4＝ -1.11127E-02
A6＝ -5.42827E-03
A8＝ 7.69976E-03
A10＝ 1.03839E-04
A12＝ -5.08299E-04
第5面 K＝ 4.61732E+00
A4＝ 5.32065E-02
A6＝ -3.03552E-02
A8＝ 1.11712E-02
A10＝ -7.20855E-04
A12＝ -7.03063E-05
第6面 K＝ -4.41668E+00
A4＝ -5.35561E-02
A6＝ 3.23473E-02
A8＝ -1.76804E-02
A10＝ 7.13447E-03
A12＝ -9.50534E-04
第7面 K＝ -8.26093E+00
A4＝ -8.52604E-02
A6＝ 1.78954E-02
A8＝ -6.42071E-04
A10＝ -1.06989E-04
A12＝ 6.36207E-06
第8面 K＝ -5.68880E+00
A4＝ -5.78043E-02
A6＝ 1.21245E-02
A8＝ -2.06033E-03
A10＝ 1.97055E-04
A12＝ -7.36178E-06
<实施例7>
【表15】
(非球面数据)
【表16】
非球面系数
第1面 K＝ -1.27315E+00
A4＝ 2.37472E-03
A6＝ -7.39849E-03
A8＝ -3.93249E-04
A10＝ 3.18923E-03
第2面 K＝ -2.33938E+00
A4＝ 8.31725E-03
A6＝ -2.22118E-03
A8＝ 6.89932E-03
A10＝ -3.90523E-03
第3面 K＝ 2.00000E+01
A4＝ -5.66119E-02
A6＝ 2.13853E-02
A8＝ 2.07431E-02
A10＝ -1.49886E-02
第4面 K＝ -1.42207E+00
A4＝ -4.03296E-02
A6＝ 6.25432E-03
A8＝ 2.68451E-02
A10＝ -1.26632E-02
A12＝ 5.55022E-04
第5面 K＝ 2.00000E+01
A4＝ 5.98135E-02
A6＝ -3.47576E-02
A8＝ 6.35080E-03
A10＝ 1.67273E-03
A12＝ -5.00368E-04
第6面 K＝ -4.76784E+00
A4＝ -1.27267E-02
A6＝ 2.88984E-02
A8＝ -1.97854E-02
A10＝ 5.83531E-03
A12＝ -5.92593E-04
第7面 K＝ -2.00000E+01
A4＝ -7.22473E-02
A6＝ 1.65015E-02
A8＝ -2.63896E-03
A10＝ 4.56191E-04
A12＝ -3.89571E-05
第8面 K＝ -5.27086E+00
A4＝ -6.26944E-02
A6＝ 1.21077E-02
A8＝ -1.36459E-03
A10＝ 4.61000E-05
A12＝ 1.77424E-06
<实施例8>
【表17】
(非球面数据)
【表18】
非球面系数
第1面 K＝ 1.88507E-01
A4＝ -8.78966E-03
A6＝ 7.44883E-03
A8＝ -3.37491E-02
A10＝ 5.61078E-03
第2面 K＝ -8.05010E+00
A4＝ 3.48385E-03
A6＝ -5.87918E-03
A8＝ 7.00736E-03
A10＝ -5.10709E-03
第3面 K＝ -1.06883E+01
A4＝ -3.89002E-02
A6＝ 8.35464E-03
A8＝ 1.56862E-02
A10＝ -8.99781E-03
第4面 K＝ -1.58996E+00
A4＝ -2.77053E-02
A6＝ 1.21198E-02
A8＝ 4.06236E-03
A10＝ -3.95199E-04
A12＝ -7.56156E-04
第5面 K＝ -2.78548E+01
A4＝ 4.66062E-02
A6＝ -2.56740E-02
A8＝ 8.48231E-03
A10＝ -1.05148E-03
A12＝ 2.81794E-05
第6面 K＝ -5.11978E+00
A4＝ -2.24273E-02
A6＝ 1.17612E-02
A8＝ -3.12676E-03
A10＝ 1.28832E-03
A12＝ -1.76056E-04
第7面 K＝ -4.52158E-01
A4＝ -8.86045E-02
A6＝ 1.78156E-02
A8＝ -7.67204E-04
A10＝ -9.87391E-05
A12＝ 7.38922E-06
第8面 K＝ -5.90232E+00
A4＝ -5.47157E-02
A6＝ 1.16509E-02
A8＝ -1.98266E-03
A10＝ 2.01349E-04
A12＝ -8.49779E-06
<实施例9>
【表19】
(非球面数据)
【表20】
非球面系数
第1面 K＝ 1.35559E-01
A4＝ -9.21985E-03
A6＝ 7.15308E-03
A8＝ -1.47414E-02
A10＝ 5.88636E-03
第2面 K＝ -4.42529E+00
A4＝ 6.05381E-04
A6＝ -7.46532E-03
A8＝ 6.78094E-03
A10＝ -5.14924E-03
第3面 K＝ -1.90054E+01
A4＝ -3.93194E-02
A6＝ 8.67095E-03
A8＝ 1.53699E-02
A10＝ -9.49086E-03
第4面 K＝ -1.47471E+00
A4＝ -2.66788E-02
A6＝ 1.13485E-02
A8＝ 3.82194E-03
A10＝ -3.53742E-04
A12＝ -6.91958E-04
第5面 K＝ -7.44333E+00
A4＝ 4.67771E-02
A6＝ -2.54744E-02
A8＝ 8.50262E-03
A10＝ -1.05785E-03
A12＝ 2.32431E-05
第6面 K＝ -5.01149E+00
A4＝ -2.22566E-02
A6＝ 1.12925E-02
A8＝ -3.15800E-03
A10＝ 1.29641E-03
A12＝ -1.72768E-04
第7面 K＝ -3.86979E-01
A4＝ -8.87656E-02
A6＝ 1.78098E-02
A8＝ -7.94876E-04
A10＝ -1.01536E-04
A12＝ 7.47826E-06
第8面 K＝ -5.53854E+00
A4＝ -5.54412E-02
A6＝ 1.15708E-02
A8＝ -1.96871E-03
A10＝ 1.99122E-04
A12＝ -9.10669E-06
(条件式对应值)
【表21】
| 实施 例1 | 实施 例2 | 实施 例3 | 实施 例4 | 实施 例5 | 实施 例6 | 实施 例7 | 实施 例8 | 实施 例9 | |
| (1)r4/f | 0.38 | 0.39 | 0.39 | 0.40 | 0.39 | 0.52 | 0.34 | 0.42 | 0.43 |
| (2)f12/f | 1.65 | 1.53 | 1.57 | 2.31 | 2.86 | 1.49 | 1.78 | 1.68 | 1.63 |
| (3)r8/r6 | -0.83 | -1.05 | -0.75 | -0.83 | -0.28 | -0.90 | -0.60 | -0.84 | -0.82 |
| (4)v1-v2 | 26.0 | 31.2 | 26.0 | 26.0 | 26.0 | 26.0 | 26.0 | 32.6 | 43.6 |
| (5)L/2Y | 1.07 | 1.07 | 1.07 | 1.12 | 1.00 | 1.05 | 1.06 | 1.08 | 1.10 |
Claims (10)
1.一种使来自于被摄体的光成像于摄像元件的摄像镜头，其特征在于，由从物体侧起依次为光圈、具有双凸形状的正折射力的第1透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第2透镜、具有正折射力的第3透镜、具有负折射力且凹面向着像侧的第4透镜构成，
所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的合成折射力为正，
当用r4表示所述第2透镜的像侧的面的曲率半径，f表示摄像镜头整个系统的焦点距离时，满足0.34≤r4/f≤0.43。
2.权利要求1中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第2透镜的像侧的面为非球面，该非球面是随着从光轴向周边远离而负的折射力变弱的形状。
3.权利要求1中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第4透镜的像侧的面为非球面，该非球面是随着从光轴向周边远离而负的折射力变弱且在透镜周边部具有变曲点的形状，
所述变曲点，其是在有效半径内的透镜截面形状的曲线中，非球面顶点的切平面成为与光轴垂直平面的非球面上的点，而透镜周边部具有变曲点的意思是指，变曲点位于透镜面上的光轴外侧。
4.权利要求1中记载的摄像镜头，其特征在于，所述第3透镜的像侧的面为非球面，该非球面是随着从光轴向周边远离而正的折射力变弱的形状。
5.权利要求1中记载的摄像镜头，其特征在于，当用r6表示所述第3透镜的像侧的面的曲率半径，用r8表示所述第4透镜的像侧的面的曲率半径时，满足关系-1.5＜r8/r6＜-0.2。
6.权利要求1中记载的摄像镜头，其特征在于，当用ν1表示所述第1透镜对d线的阿贝数，用ν2表示所述第2透镜对d线的阿贝数时，满足关系20＜ν1-ν2＜65。
7.权利要求1中记载的摄像镜头，其特征在于，所述摄像镜头中的至少1个透镜是由塑料材料形成，由塑料材料形成是指，以塑料材料为母材，包括在其表面进行以防止反射和提高表面硬度为目的的涂层处理的情况。
8.一种摄像装置，其特征在于，包括：用遮光性材料形成的筐体，其具有使来自于被摄体的光入射的开口部；透过所述开口部的光入射的权利要求1中记载的摄像镜头，其内包在所述筐体内；摄像元件，其接受由所述摄像镜头导向的光；支承所述摄像元件的基板；形成在所述基板上的连接端子部，其用来接发电信号。
9.权利要求8中记载的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置的光轴方向的长度不超过10mm。
10.一种便携终端，其特征在于，备有权利要求8中记载的摄像装置。
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