CN102162903A - 摄像镜头以及摄像模块 - Google Patents
摄像镜头以及摄像模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102162903A CN102162903A CN 201110042429 CN201110042429A CN102162903A CN 102162903 A CN102162903 A CN 102162903A CN 201110042429 CN201110042429 CN 201110042429 CN 201110042429 A CN201110042429 A CN 201110042429A CN 102162903 A CN102162903 A CN 102162903A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- pick
- mentioned
- expression
- image planes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明提供可在对物体进行成像所形成的像的边缘部分获得良好的分辨率的摄像镜头以及摄像模块。该摄像镜头,其像面位于从对物体进行成像所形成的像的中心分辨率为最大的位置起沿着光轴方向移动了距离Pdis(其中,0<Pdis)的位置上,并满足关系式0.014<Pdis/f<0.035(其中,f为摄像镜头的全焦距)以及0.18<d/d2<0.30(其中,d为单透镜的中心厚度,d2为从单透镜的朝向像面侧的面的中心至像面的空气换算长度),单透镜的朝向物体侧的面以及朝向像面侧的面均为非球面。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在便携式终端的数字相机等上搭载的摄像镜头以及摄像模块。
背景技术
作为摄像模块,现已开发出各种内置有固体摄像元件的小型数字相机以及数字摄像设备等。尤其是,随着近年来的便携式信息终端以及便携式电话机等便携式终端设备的普及,对于作为面向新兴国家的普及机型的便携式电话机上搭载的相机模块以及便携式终端的子相机上搭载的摄像模块,要求通过简单的结构以及工艺技术来实现低价格。为了满足上述要求,对于使用1个透镜构成的摄像镜头的需求在不断提高。
作为可在使用1个透镜构成的摄像镜头中实现良好的分辨率的技术,专利文献1以及专利文献2中分别揭示了一种朝向物体(被摄体)侧的面以及朝向像面(成像面)侧的面两者均为凸面的摄像镜头。
另外,专利文献3中揭示了一种摄像镜头,其具备位于物体侧的第1面为凹面的半月形透镜,在该透镜本体的物体侧配置有光圈,且上述透镜本体满足以下的条件(A)~(C),
(A):Y′/f1≥0.6,
(B):0.9≥Dt/Dc≥0.5,
(C):1.0≥Ap2/Am2≥0.9,
其中,
f1:透镜系统的全焦距,
Y′:最大像高(像高1.0),
Dt:至少包含透镜的1个光学面的区域中的最薄部分的厚度,
Dc:透镜的中心厚度,
Ap2:像面侧第2面的有效半径(有效光线所透过的部分的最大半径),
Am2:像面侧第2面的最大半径。
作为利用半月形透镜来实现良好的分辨率的技术,还可以举出专利文献4中揭示的摄像镜头。
专利文献1:日本国专利申请公报,特开2003-344758号公报(公开日:2003年12月3日)。
专利文献2:日本国专利申请公报,特开平6-88939号公报(公开日:1994年3月29日)。
专利文献3:日本国专利申请公报,特开2003-57538号公报(公开日:2003年2月26日)。
专利文献4:日本国专利申请公报,特开2002-98885号公报(公开日:2002年4月5日)。
发明内容
专利文献1以及专利文献2中揭示的摄像镜头由于两面均为凸形,并分别进行了最适当的条件设定,因此可维持远心性(telecentic)以及能够良好地修正畸变。但是,存在着视角增大时在对物体进行成像所形成的图像的边缘部分出现分辨率劣化,以及因F值过大而导致图像变暗等问题。
在由1个如专利文献1以及专利文献2中揭示的这种两面均为凸形的透镜构成摄像镜头中,虽然能够良好地修正畸变,但要求具有与玻璃材料相同的光学常数,因此若使用塑胶材料,就很能构成均匀的像面。作为既能够简单地修正畸变又能够有效适于广视角的基本结构,这种由1个两面均为凸形的透镜构成的摄像镜头一直被广泛实施。但是,作为便携式电话机上的摄像镜头等这类要求52°以上的水平视角的广角镜头,使用此类摄像镜头时,由于在对物体进行成像所形成的像的边缘部分,难以在弧矢像面上确保所希望的分辨率,因此难以进行实用化。
专利文献3所揭示的摄像镜头中,就位于物体侧的第1面为凹面的半月形透镜设定了最适当的条件(A)~(C),但是,就广视角小型的光学系统而言,并不能说这些条件(A)~(C)就是在对物体进行成像所形成的像的边缘部分也能够获得良好分辨率的最适当条件。
具体而言,条件(A)表示视角大致为30°以上,但是,视角大致为30°以上这一条件是相机模块所必须满足的规格值。因此,与其说条件(A)是为了实现良好的摄像镜头的条件,更应说这是针对摄像镜头的规格要求。另外,条件(B)对半月形透镜挠度进行了规定,但并不能说满足该条件就能够获得分辨率良好的摄像镜头。而条件(C)与摄像镜头的光学特性并无明确的关联性。
专利文献3以及4中揭示的由1个半月形透镜构成的摄像镜头,与上述由1个两面均为凸形的透镜构成的摄像镜头同样,也难以在物体成像所形成的像的边缘部分也确保获得所期望的分辨率。并且,在由1个半月形透镜构成的摄像镜头中,还存在会发生较大畸变的问题。
本发明是鉴于上述问题而开发的,其目的在于提供一种能够在物体成像所形成的像的边缘部分,获得良好的分辨率的摄像镜头以及摄像模块。
为了达到上述目的,本发明的摄像镜头从其物体侧至像面侧依次设置有孔径光阑以及单透镜,上述单透镜是凹面朝向物体侧的弯月形透镜,该摄像镜头的特征在于:上述像面位于从物体成像所形成的像的中心分辨率为最大的位置起,沿着光轴方向移动了距离Pdis(其中,0<Pdis)的位置上,并满足关系式0.014<Pdis/f<0.035以及0.18<d/d2<0.30,上述单透镜的朝向物体侧的面以及朝向像面侧的面均为非球面。其中,f为摄像镜头的全焦距、d为单透镜的中心厚度、d2为从单透镜的朝向像面侧的面的中心至像面的空气换算长度。
根据上述结构,将像面配置在从对物体成像所形成的像的中心分辨率为最大的位置起,沿着光轴方向移动了距离Pdis的位置上,由此能够提高像的边缘部分的分辨率。
在此, Pdis/f为0.014以下时,可能会导致物体成像所形成的像的边缘部分的分辨率不充分,而Pdis/f为0.035以上时,可能会导致像中心的分辨率不充分。考虑到上述可能性,Pdis/f必须要大于0.014且小于0.035。
另外,d/d2为0.18以下时,因单透镜变得过薄而会导致可应用的制造程序受到限制,从而造成摄像镜头生产力降低,并难以实现广视角的摄像镜头。而d/d2为0.30以上时,可能会导致畸变以及像散的增大,以及导致分辨率劣化。考虑到上述可能性,d/d2必须要大于0.18且小于0.30。
另外,本发明的摄像模块的特征在于包括本发明的摄像镜头和固体摄像元件,该固体摄像元件将由上述摄像镜头对物体进行成像所形成的像作为光进行受光。
根据上述结构,能够实现具有广视角、小型且分辨率良好的用于数字相机等的摄像模块。
(发明的效果)
如上所述,本发明的摄像镜头从其物体侧至像面侧依次设置有孔径光阑以及单透镜,上述单透镜是凹面朝向物体侧的弯月形透镜,上述像面位于从对物体进行成像所形成的像的中心分辨率为最大的位置起,沿着光轴方向移动了距离Pdis(其中,0<Pdis)的位置上,并满足关系式0.014<Pdis/f<0.035以及0.18<d/d2<0.30,上述单透镜的朝向物体侧的面以及朝向像面侧的面均为非球面。其中,f为摄像镜头的全焦距、d为单透镜的中心厚度、d2为从单透镜的朝向像面侧的面的中心到像面的空气换算长度。
因此,本发明的效果在于:可在对物体进行成像所形成的像的边缘部分也获得良好的分辨率。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的摄像镜头的结构的剖面图。
图2是表示本发明的其他实施方式的摄像镜头的结构的剖面图。
图3是表示本发明的另一其他实施方式的摄像镜头的结构的剖面图。
图4是表示本发明的另外的实施方式的摄像镜头的结构的剖面图。
图5是表示图1所示摄像镜头的散焦MTF(Modulation Transfer Function:调制传递函数)的曲线图。
图6是表示图1所示摄像镜头的MTF-空间频率特性的曲线图。
图7是表示图1所示摄像镜头的MTF-像高特性的曲线图。
图8是表示图1所示摄像镜头的各种像差的特性的曲线图,(a)表示像散,(b)表示畸变。
图9是表示图2所示摄像镜头的散焦MTF的曲线图。
图10是表示图2所示摄像镜头的MTF-空间频率特性的曲线图。
图11是表示图2所示摄像镜头的MTF-像高特性的曲线图。
图12是表示图2所示摄像镜头的各种像差的特性的曲线图,(a)表示像散,(b)表示畸变。
图13是表示图3所示摄像镜头的散焦MTF的曲线图。
图14是表示图3所示摄像镜头的MTF-空间频率特性的曲线图。
图15是表示图3所示摄像镜头的MTF-像高特性的曲线图。
图16是表示图3所示摄像镜头的各种像差的特性的曲线图,(a)表示像散,(b)表示畸变。
图17是表示图4所示摄像镜头的散焦MTF的曲线图。
图18是表示图4所示摄像镜头的MTF-空间频率特性的曲线图。
图19是表示图4所示摄像镜头的MTF-像高特性的曲线图。
图20是表示图4所示摄像镜头的各种像差的特性的曲线图,(a)表示像散,(b)表示畸变。
图21的(a)~(c)是表示本发明的一实施方式的摄像模块的制造方法的剖面图。
图22是表示本发明的一实施方式的摄像模块的结构的剖面图。
图23是表示本发明的其他实施方式的摄像模块的结构的剖面图。
图24是表示本发明的另一其他实施方式的摄像模块的结构的剖面图。
<附图标记说明>
1、100、200、300以及400 摄像镜头
2 孔径光阑
3 物体
211 透镜阵列
217 传感器阵列
218 传感器(固体摄像元件)
270、280、290 摄像模块
CG 防护玻璃罩
L 单透镜
La 光轴
Pdis 从像的中心分辨率为最大的位置至像面的距离
S5 像面
Sa 像的中心分辨率为最大的位置
d′ 单透镜的有效孔径的端部厚度
d 单透镜的中心厚度
d2 从单透镜的朝向像面侧的面的中心至像面的空气换算长度
e1、e2、ea、eb 单透镜的有效孔径的端部
f 焦距
s1 单透镜的中心
s2 单透镜的中心。
具体实施方式
图1是表示本发明的一实施方式的摄像镜头100的结构的剖面图。
图2是表示本发明的其他实施方式的摄像镜头200的结构的剖面图。
图3是表示本发明的另一其他实施方式的摄像镜头300的结构的剖面图。
图4是表示本发明的另外的实施方式的摄像镜头400的结构的剖面图。
摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400分别具有以下的基本结构。
以下,为了便于说明,指摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中的任意一个摄像镜头时,称之为“摄像镜头1”。
(摄像镜头1的基本结构)
图1~图4均是为在Y方向(图面的上下方向)以及Z(图面的左右方向)方向上表示摄像镜头1的剖面的图。Z方向表示从物体3侧指向像面S5侧的方向以及从像面S5侧指向物体3侧的方向,摄像镜头1的光轴La在该Z方向上延伸。相对于摄像镜头1的光轴La的法线方向是指,从光轴La开始,在由X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,从物体3侧至像面S5侧,依次设有孔径光阑2、单透镜L以及防护玻璃罩CG。
具体而言,以包围单透镜L的朝向物体3侧的面(透镜物体侧面)S1的周围的方式设置有孔径光阑2。设置孔径光阑2的目的在于控制入射光的轴上光束的直径,以使射入到摄像镜头1的光能够适当地通过单透镜L。
物体3是由摄像镜头1进行成像的对象物,换言之,是摄像镜头1的拍摄对象,即被摄体。为了便于说明,在图1~图4中将物体3和摄像镜头1显示为非常靠近的距离,但是,物体3和摄像镜头1之间的实际距离为例如1200mm左右。
单透镜L是一般常见的弯月形透镜,其朝向物体3侧的面S1为凹面。即是说,单透镜L的朝向像面S5侧的面(透镜像侧面)S2为凸面。另外,单透镜L的面S1以及S2均为非球面。
在此,透镜的凸面是指透镜的球状表面向外侧弯曲突出的部分。透镜的凹面是指透镜的弯曲成中空状的部分,即透镜的向内侧弯曲的部分。
摄像镜头1的光轴La在连接单透镜L的面S1的中心s1和单透镜L的面S2的中心s2的线段上,大致沿着Z方向直线延伸。
防护玻璃罩CG被设置在单透镜L和像面S5之间。防护玻璃罩CG用于遮盖像面S5,以保护像面S5不受物理性损伤等。防护玻璃罩CG包括朝向物体3侧的面(物体侧面)S3和朝向像面S5侧的面(像侧面)S4。
像面S5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S5位置上的未图示的屏幕上,能够观察到实像。另外,在具备有摄像镜头1的摄像模块中,在像面S5上配置有摄像元件。
距离d是从中心s1至中心s2的距离,相当于单透镜L的中心厚度。
距离d2是从中心s2至像面S5的距离(空气换算),相当于从单透镜L的朝向像面S5侧的面S2的中心s2至像面S5的空气换算长度。在此,空气换算长度表示介质的几何长度除以该介质的折射率所获得的长度。
距离d'是从单透镜L的面S1的有效孔径的端部e1至单透镜L的面S2的有效孔径的端部e2的距离。另外,距离d'是从单透镜L的面S1的有效孔径的端部ea至单透镜L的面S2的有效孔径的端部eb的距离。距离d'相当于单透镜L的有效孔径的端部的厚度。
在此,由于摄像镜头1具有立体结构,因此,端部e1或者ea相当于面S1的有效孔径的整个边缘(例如,圆周),而端部e2或者eb相当于面S2的有效孔径的整个边缘(例如,圆周)。在此情况下,对于距离d'可作如下解释:包含单透镜L的至少1个光学面的区域中最薄部分的Z方向上的尺寸。
距离d、距离d2以及距离d'均为Z方向上的距离(尺寸),单位是mm(毫米)。
像面S5被配置在从位置Sa沿着Z方向即光轴La的方向移动了距离Pdis(其中,0<Pdis)的位置上,该位置Sa是由摄像镜头1对物体3进行成像所形成的未图示的像的中心分辨率为最大的位置。
即,关于位置Sa可作如下解释:在相当于图像中心的像高h0时,摄像镜头1的分辨率高于其他像高的分辨率,并且,摄像镜头1在像高h0时的分辨率高于其他像面位置的位置。摄像镜头1的像面S5位于从该位置Sa向Z方向移动了距离Pdis的位置上。
并且,上述距离Pdis是可满足该距离Pdis与摄像镜头1的全焦距f(详情后述)之间的以下关系式(1)的值。
0.014<Pdis/f<0.035 (1)
在摄像镜头1中,像面S5被配置在从位置Sa沿着与光轴La平行的Z方向移动了距离Pdis的位置。由此,在由摄像镜头1对物体3进行成像所形成的像的中心部分,虽然分辨率与像面S5位于位置Sa时的情况相比会有所下降,但是,与像面S5位于位置Sa时的情况相比,可以使像边缘部分的分辨率提高。
在此,如果Pdis/f为0.014以下,可能会导致对物体3进行成像所形成的像的边缘部分的分辨率不充分,而Pdis/f为0.035时,可能会导致像中心的分辨率不充分。从上述方面考虑,为了能够提高像边缘部分的分辨率并避免像中心的分辨率降低,Pdis/f必须要满足大于0.014且小于0.035。
另外,在摄像镜头1中,距离d与距离d2满足以下数学式(2)。
0.18<d/d2<0.30 (2)
如果d/d2为0.18以下,因单透镜L变得过薄而导致可应用的制造程序受到限制,由此可能造成摄像镜头1的生产力降低,以及难以实现广视角的摄像镜头1。而d/d2为0.30以上时,畸变以及像差变大,可能导致分辨率劣化。从上述方面考虑,d/d2需要满足大于0.18且小于0.30。
另外,在摄像镜头1中,单透镜L的距离d与距离d′的满足以下的关系式(3)。
0.5<d′/d<0.9 (3)
如果d′/ d 为0.5以下,因单透镜L变得过薄而会导致可应用的制造程序受到限制,由此可能造成摄像镜头1的生产力降低,而d′/d为0.9以上时,难以对像边缘部分的分辨率进行修正。从上述考虑,优选d′/d大于0.5且小于0.9。
另外,在摄像镜头1中,优选单透镜L的有效孔径的最薄部分的厚度(图1~图4中的距离d′)为大于150μm,由此,可防止单透镜L变得过薄,从而能够实现良好的生产性。
在图1~图4中,为了便于说明,只图示了单透镜L的有效孔径。此外,有时在单透镜L的有效孔径的外周会形成有凸缘部,但即使在这种此情况下,单透镜L的有效孔径的最薄部分的厚度仍优选为大于150μm。
另外,优选摄像镜头1的F值小于3。可以将摄像镜头1的F值表示为,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。通过将摄像镜头1的F值设为小于3的值,能够增加受光光量并能够良好地修正色差,从而可获得高分辨率。
此外,优选为,单透镜L的相对于d线(波长:587.6nm)的折射率大于1.4,且相对于d线的阿贝数大于43。阿贝数是表示相对于光散射的折射率的比值,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的光的程度。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。根据上述,作为单透镜L的材料可使用具有低折射率且高色散值光学常数的材料,因此能够拓宽用于构成单透镜L的材料选择范围,从而可选用廉价材料,以及实现不受材料限制的制造工程。关于制造工程,在后文中进行详细说明。
另外,形成单透镜L的材料优选是热硬化性树脂或者UV硬化性树脂。热硬化性树脂是,具有当受到一定量以上的热时会从液体变成固体的状态变换特性的树脂。UV硬化性树脂是,具有当被照射一定强度以上的紫外线时会从液体变成固体的状态变换特性的树脂。
通过使用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂来形成单透镜L,在摄像模块的制造阶段,能够使用树脂成形多个单透镜L,并制作出后述的透镜阵列,以及可对本发明的摄像镜头1进行回流焊(reflow)安装。
另外,单透镜L也可以是塑料透镜或者玻璃透镜等。
在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,均在从位置Sa向物体3侧移动了距离Pdis的位置上构成像面S5,另外,也可以在从位置Sa向物体3的相反侧移动了距离Pdis的位置上构成像面S5。
(摄像镜头100的MTF以及像差特性)
图5是表示摄像镜头100的散焦MTF,即,是表示纵轴所示MTF(单位:无)与横轴所示焦点位移(单位:mm)之间的关系的曲线图。
图6是表示摄像镜头100的纵轴所示MTF与横轴所示空间频率(单位:1p/mm)之间的关系的曲线图。
图7是表示摄像镜头100的纵轴所示MTF与横轴所示像高(单位:mm)之间的关系的曲线图。
图8是表示摄像镜头100的各种像差的曲线图,(a)表示象散,(b)表示畸变。
其中,图5~图7、图9~图11、图13~图15、图17~图19中分别表示的各像高是以通过摄像镜头1对物体3进行成像所获得的像的中心作为基准的像高的绝对值。此外,也可以使用相对于最大像高的比值作为上述各像高。该绝对值和相对于最大像高的比值之间具有如下的各对应关系。
0.0000mm=像高h0(图像的中心)
0.1400mm=像高h0.2(相当于最大像高的十分之二的高度)
0.2800mm=像高h0.4(相当于最大像高的十分之四的高度)
0.4200mm=像高h0.6(相当于最大像高的十分之六的高度)
0.5600mm=像高h0.8(相当于最大像高的十分之八的高度)
0.7000mm=像高h1.0(最大像高)
图5以及下述图9、图13以及图17均表示了当空间频率为“尼奎斯特频率(Nyquist frequency)/4”时,与像高h0、h0.2、h0.4、h0.6、h0.8以及h1.0相应的在子午像面(T)以及弧矢像面(S)上的各种特性。
图6以及下述图10、图14以及图18均表示了当空间频率为0~“尼奎斯特频率/2”时,与像高h0、h0.2、h0.4、h0.6、h0.8以及h1.0相应的在子午像面(T)以及弧矢像面(S)上的各种特性。
图7以及下述图11、图15以及图19均表示了当空间频率为 “尼奎斯特频率/4”以及“尼奎斯特频率/2”时,与像高h0~h1.0相应的在子午像面以及弧矢像面上的各种特性。
上述尼奎斯特频率是指与适合于跟摄像镜头1进行组合的传感器(固体摄像元件)的尼奎斯特频率相对应的值,是根据该传感器的像素间距算出的、分辨可能的空间频率值。具体是,可通过以下的数学式算出该传感器的尼奎斯特频率Nyq.(单位:1p/mm)。
Nyq1.=1/(传感器像素间距)/2
测定图5~图20中的各种特性时,作为该传感器,设想使用VGA级、尺寸为1/13型、像素尺寸(像素间距)为1.75μm、D(对角)尺寸为1.400mm、H(水平)尺寸为1.120mm、V(垂直)尺寸为0.840mm的传感器。
另外,为了获得图5~图20所示的各种特性,设想物体距离为500mm,并且,作为模拟光源(未图示)使用如下加权(构成白色光的各波长的混合比例如下)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
图5中的曲线51表示相对于像高h0的-0.1mm~0.1mm焦点位移位置的MTF变化,像高h0与由摄像镜头100对物体3进行成像所形成的像的中心相对应。
曲线51的MTF峰值与0.025mm的焦点位移位置相对应,换言之,表示在该0.025mm的焦点位移位置上可获得像高h0的最大分辨率。该0.025mm的焦点位移位置相当于图1所示的位置Sa。
而实际上,摄像镜头100的像面S5(参照图1)相当于0mm的焦点位移位置。由此,可看出摄像镜头100的Pdis为0.025mm(参照表5)。
另外,摄像镜头100的焦距f为0.853mm(参照表5)。因此,摄像镜头100的Pdis/f为0.029,是能够满足关系式(1)的值。
图6以及图7表示了根据图5的曲线图而定的像面S5位置上的各种特性。
如图6所示,在大于701p/mm的高空间频域中,摄像镜头100的像高h1.0的弧矢像面MTF稍微有所降低,但是像高h0~h1.0中的其他任何一个像高都具有较高的MTF特性。而且,就综合分辨率而言,与历来的摄像镜头相比,从由摄像镜头100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。
如图7所示,根据表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的弧矢像面的MTF的曲线74,摄像镜头100的MTF在像高h0.8(0.56mm)以上时稍微有所降低。但是,根据表示相当于“尼奎斯特频率/4”的空间频率的子午像面的MTF的曲线71与表示相同空间频率的弧矢像面的MTF的曲线72,以及表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的子午像面的MTF的曲线73,像高h0~h1.0(0.7mm)中的任何一个像高都具有较高的MTF。因此,就综合分辨率而言,与历来的摄像镜头相比,从由摄像镜头100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。
根据图8的(a)以及(b)所示的各曲线,由于在子午像面(T)以及弧矢像面(S)上的残存像差量均较小(相对于光轴La的法线方向的各像差的偏差较小),因此,可看出摄像镜头100具有良好的光学特性。
(摄像镜头200的MTF以及像差特性)
图9是表示摄像镜头200的散焦MTF,即,图中纵轴所示的MTF和图中横轴所示的焦点位移位置之间的关系的曲线图,是表示与图5相对应的摄像镜头200的各种特性的图。
图10是表示摄像镜头200的纵轴所示MTF和横轴所示空间频率之间的关系的曲线图,是表示与图6相对应的摄像镜头200的各种特性的图。
图11是表示是摄像镜头200的纵轴所示MTF和横轴所示像高之间的关系的曲线图,是表示与图7相对应的摄像镜头200的各种特性的图。
图12是表示是摄像镜头200的各种像差特性的曲线图,(a)表示象散,(b)表示畸变,以上分别与图8的(a)以及(b)相对应,是表示摄像镜头200的各种特性的图。
图9中的曲线91表示相对于像高h0的-0.1mm~0.1mm焦点位移位置的MTF变化,像高h0与由摄像镜头200对物体3进行成像所形成的像的中心相对应。
曲线91的MTF峰值与0.025mm的焦点位移位置相对应,换言之,表示在该0.025mm的焦点位移位置上可获得像高h0的最大分辨率。该0.025mm的焦点位移位置相当于图2所示的位置Sa。
而实际上,摄像镜头200的像面S5(参照图2)相当于0mm的焦点位移位置。由此,可看出摄像镜头200的Pdis为0.025mm(参照表5)。
另外,摄像镜头200的焦距f为0.853mm(参照表5)。因此,摄像镜头200的Pdis/f为0.029,是能够满足关系式(1)的值。
图10以及图11表示根据图9的曲线图而定的像面S5位置上的各种特性。
如图10所示,在大于701p/mm的高空间频域中,摄像镜头200的像高h1.0的弧矢像面MTF稍微有所降低,但是像高h0~h1.0中的其他任何一个像高都具有较高的MTF特性,就综合分辨率而言,与历来的摄像镜头相比,从由摄像镜头200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。
如图11所示,根据表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的弧矢像面MTF的曲线114,摄像镜头200的像高h0.8(0.56mm)以上的MTF稍微有所降低。但是,根据表示相当于“尼奎斯特频率/4”的空间频率的子午像面MTF的曲线111与表示相同空间频率的弧矢像面MTF的曲线112,以及表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的子午像面MTF的曲线113,像高h0~h1.0(0.7mm)中的任何一个像高都具有较高的MTF。因此,就综合分辨率而言,与历来的摄像镜头相比,从由摄像镜头200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。
根据图12的(a)以及(b)所示的各曲线,由于子午像面(T)以及弧矢像面(S)的残存像差量均较小(相对于光轴La的法线方向的各像差的偏差较小),因此,可看出摄像镜头200具有良好的光学特性。
(摄像镜头300的MTF以及像差特性)
图13是表示摄像镜头300的散焦MTF,即,图中纵轴所示的MTF和图中横轴所示焦点位移位置之间的关系的曲线图,是表示与图5相对应的摄像镜头300的各种特性的图。
图14是表示摄像镜头300的纵轴所示MTF和横轴所示空间频率之间的关系的曲线图,是表示与图6相对应的摄像镜头300的各种特性的图。
图15是表示是摄像镜头300的纵轴所示MTF和横轴所示像高之间的关系的曲线图,是表示与图7相对应的摄像镜头300的各种特性的图。
图16是表示是摄像镜头300的各种像差的曲线图,(a)表示象散,(b)表示畸变,以上分别与图8的(a)以及(b)相对应,是表示摄像镜头300的各种特性的图。
图13的曲线131表示相对于像高h0的-0.1mm~0.1mm焦点位移位置的MTF变化,像高h0与由摄像镜头300对物体进行成像所形成的像的中心相对应。
曲线131的MTF峰值与于0.024mm的焦点位移位置相对应。换言之,表示在该0.024mm的焦点位移位置上可获得像高h0的最大分辨率。该0.024mm的焦点位移位置相当于图3所示的位置Sa。
而实际上,摄像镜头300的像面S5(参照图3)相当于0mm的焦点位移位置。由此,可看出摄像镜头300的Pdis为0.024mm(参照表5)。
另外,摄像镜头300的焦距f为0.872mm(参照表5)。因此,摄像镜头300的Pdis/f为0.028,是能够满足关系式(1)的值。
图14以及图15表示根据图13的曲线图而定的像面S5位置上的各种特性。
如图14所示,在大于85.741p/mm的高空间频域中,摄像镜头300的像高h1.0的弧矢像面MTF稍微有所降低,但是像高h0~h1.0中的其他任何一个像高都具有较高的MTF特性,就综合分辨率而言,与历来摄像镜头相比,从由摄像镜头300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。
如图15所示,根据表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的弧矢像面的MTF的曲线154,摄像镜头300的像高h0.85(0.595mm)以上的MTF稍微有所降低。但是,根据表示相当于“尼奎斯特频率/4”的空间频率的子午像面的MTF的曲线151与表示相同空间频率的弧矢像面的MTF的曲线152,以及表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的子午像面MTF的曲线153,像高h0~h1.0(0.7mm)中的任何一个像高都具有较高的MTF。因此,就综合分辨率而言,与历来的摄像镜头相比,从由摄像镜头300对物体3进行成像而获得的像的中心至边缘部分,均可获得良好的分辨率。
根据图16的(a)以及(b)所示的各曲线,由于在子午像面(T)以及弧矢像面(S)上的残存像差量均较小(相对于光轴La的法线方向的各像差的偏差较小),因此,可看出摄像镜头300具有良好的光学特性。
(摄像镜头400的MTF以及像差特性)
图17是表示摄像镜头400的散焦MTF,即,纵轴所示的MTF和横轴所示焦点位移位置之间的关系的曲线图,是表示与图5相对应的摄像镜头400的各种特性的图。
图18是表示摄像镜头400的纵轴所示MTF和横轴所示空间频率之间的关系的曲线图,是表示与图6相对应的摄像镜头400的各种特性的图。
图19是表示是摄像镜头400的纵轴所示MTF和横轴所示像高之间的关系的曲线图,是表示与图7相对应的摄像镜头400的各种特性的图。
图20是表示是摄像镜头400的各种像差的曲线图,(a)表示象散,(b)表示畸变,以上分别与图8的(a)以及(b)相对应,是表示摄像镜头400的各种特性的图。
图17的曲线171表示相对于像高h0的-0.1mm~0.1mm焦点位移位置的MTF的变化,像高h0与由摄像镜头400对物体进行成像所形成的像的中心相对应。
曲线171的MTF峰值与0.023mm的焦点位移位置相对应。换言之,表示在该0.023mm的焦点位移位置上可获得像高h0的最大分辨率。该0.023mm的焦点位移位置相当于图4所示的位置Sa。
而实际上,摄像镜头400的像面S5(参照图4)相当于0mm的焦点位移位置。由此,可看出摄像镜头400的Pdis为0.023mm(参照表5)。
另外,摄像镜头400的焦距f为0.891mm(参照表5)。因此,摄像镜头400的Pdis/f为0.026,是能够满足关系式(1)的值。
图18以及图19表示根据图17的曲线图而定的像面S5位置上的各种特性。
如图18所示,在大于1001p/mm的高空间频域中,摄像镜头400的像高h1.0的弧矢像面MTF稍微有所降低,但是像高h0~h1.0中的其他任何一个像高都具有较高的MTF特性,就综合分辨率而言,与历来的摄像镜头相比,在由摄像镜头400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。
如图19所示,根据表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的弧矢像面MTF的曲线194,摄像镜头400的像高h0.9(0.63mm)以上的MTF稍微有所降低。但是,根据表示相当于“尼奎斯特频率/4”的空间频率的子午像面MTF的曲线191与表示相同空间频率的弧矢像面MTF的曲线192,以及表示相当于“尼奎斯特频率/2”的空间频率的子午像面MTF的曲线193,像高h0~h1.0(0.7mm)中的任何一个像高都具有较高的MTF。因此,就综合分辨率而言,与历来的摄像镜头相比,从由摄像镜头400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。
根据图20的(a)以及(b)所示的各曲线,由于在子午像面(T)以及弧矢像面(S)上的残存像差量均较小(相对于光轴La的法线方向的各像差的偏差较小),因此,可看出摄像镜头400具有良好的光学特性。
在此,从在摄像镜头1对物体3进行成像所获得的像的边缘部分也能够获得良好的分辨率的这一点看,摄像镜头300优于摄像镜头100以及200,摄像镜头400优于摄像镜头300。
(摄像镜头1的各种特性数据)
(表1)是表示摄像镜头100的设计数据的表。
(表2)是表示摄像镜头200的设计数据的表。
(表3)是表示摄像镜头300的设计数据的表。
(表4)是表示摄像镜头400的设计数据的表。
(表5)是表示对于摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400,分别在像面S5配置传感器(固体摄像元件)从而形成摄像模块的一个规格例的表。
(表1)
(表2)
对表1~表5进行测定时,作为传感器使用了VGA级、尺寸为1/13型、像素尺寸(像素间距)为1.75μm、D(对角)尺寸为1.400mm、H(水平)尺寸为1.120mm、V(垂直)尺寸为0.840mm的传感器。
另外,为了获得表5所示的各种特性,假设物体距离为500mm,并作为模拟光源(未图示)使用了以下通过加权(构成白色光的各波长的混合比例如下)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
在表1~表4的“要素”项目中,注有“光圈”的一行所表示的是与孔径光阑2相关的设计数据,注有“透镜”的一行所表示的是与单透镜L相关的设计数据,注有“CG”的一行所表示的是与防护玻璃罩CG相关的设计数据,注有“传感器”的一行所表示的是与配置在像面S5的传感器相关的设计数据。
在表1~表4的“材料”项目中,“Nd”表示相对于单透镜L以及防护玻璃罩CG的d线的折射率、“vd”表示相对于单透镜L以及防护玻璃罩CG的d线的阿贝数。根据本项目可看出,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,单透镜L的折射率均为1.498,即大于1.4,并且单透镜L的阿贝数为46,即大于43,因此,以上的折射率以及阿贝数为优选值。
在表1~表4的“面”项目中,S1~S5分别与面S1、面S2、面S3、面S4以及面S5相对应,并且,同一行中还表示了与上述各面相关的设计数据。
在表1~表4的“曲率”项目中,表示了单透镜L的面S1以及S2的曲率。
在表1~表4的“中心厚度”项目中,表示了从相对应的面的中心起朝向像面S5侧的下一个面的中心的、沿着光轴La(参照图1~图4)方向的距离。
在表1~表4的“有效半径”项目中,表示了孔径光阑2以及单透镜L的面S1、面S2的可对光束范围进行控制的圆区域的半径。
在表1~表4的“非球面系数”项目中,表示了单透镜L的面S1以及面S2在非球面式(4)中的i次非球面系数Ai(i为4以上的偶数),其中,非球面式(4)用以表示非球面。在非球面式(4)中,Z为光轴方向(图1的Z方向)的坐标,x为相对于光轴的法线方向(图1中的X方向)的坐标,R为曲率半径(曲率的倒数),K为二次锥形(圆锥)系数。
根据表1~表4的“非球面系数”项目可看出,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,付给单透镜L的两面以非球面系数,因此,单透镜L的两面均为非球面形状。通过使用两面均为非球面的单透镜L,在摄像镜头1中,能够简单地对各种像差进行良好的修正,因此以上为优选方式。
如表5所示,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,F值均为2.80,即小于3,因此能够获得高分辨率。
在表5 的“焦距f”项目中,表示了摄像镜头1的全焦距f,单位是mm。
在表5 的“视角”项目中,表示了摄像镜头1的视角,即摄像镜头1的可成像角度,单位是deg(°),并以D(对角)、H(水平)以及V(垂直)的3维参数进行表示。摄像镜头1的H(水平)视角为52°以上,可用作便携式终端的摄像镜头等广视角镜头。
在表5 的“周边光量比”项目中,表示了像高h0.6、像高h0.8以及像高h1.0时的摄像镜头1的各周边光量比(相对于像高h0时的光量的比例)。摄像镜头1在像高h1.0时可获得像高h0的70%以上的高光量。
在表5的“CRA”项目中,表示了像高h0.6、像高h0.8以及像高h1.0时的摄像镜头1的各主光线角度(Chief Ray Angle:CRA)。
在表5的“光学全长(包括CG)”项目中,表示了摄像镜头1的从孔径光阑2的聚光部分至像面S5的距离。即,摄像镜头1的光学全长是指,可对光学特性造成某种影响的所有结构要素的在光轴方向上的尺寸总和。
在表5的“CG厚度”项目中,表示了光轴方向上的防护玻璃罩CG的厚度。
在表5的“透镜中心厚度d”项目中,表示了单透镜L的中心厚度,即,从单透镜L的中心s1至中心s2的距离。
在表5的“透镜光学有效径端部厚度d′”项目中,表示了单透镜L的有效孔径的端部厚度,即,从单透镜L的端部e1(ea)至e2(eb)的距离。尤其是,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,单透镜l的有效孔径的最薄部分的厚度均与该d′相对应。根据本项目可看出,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,单透镜L的有效孔径的最薄部分的厚度d′分别为0.203mm、0.203mm、0.205mm、0.203mm,均大于0.150mm(即,150μm),因此以上为优选值。
根据表5的“d′/d”项目可看出,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,d′/d均大于0.5且小于0.9,即,是能够满足上述关系式(3)的值。
根据表5的“d′/d2”项目可看出,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,d′/d2均大于0.18且小于0.30,即,是能够满足上述关系式(2)的值。
在表5的“Pdis”项目中,表示了Pdis的具体值。
在表5的“Pdis/f”项目中,表示了Pdis/f的具体值。如上所述,在摄像镜头100、摄像镜头200、摄像镜头300以及摄像镜头400中,Pdis/f的值均满足关系式(1)。
(摄像模块270的制造方法)
图21的(a)~(c)是表示摄像模块270的制造方法的剖面图。
在图21的(a)~(c)中,表示了采用被称为晶圆级透镜制造工艺的制造工艺来制造摄像模块270的例子。
晶圆级透镜制造工艺是指,对于树脂等被成型物,首先通过在同一面上成型或者造型多个单透镜L来制作透镜阵列211,并制备在同一面上具备有多个传感器218的传感器阵列217,然后在透镜阵列211上搭载传感器阵列217,使各单透镜L和各传感器218一一相对配置,再以单透镜L以及传感器218的一组作为单位,按分割线220进行分割,从而制造出摄像模块270的制造工艺。根据该制造工艺,由于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。
近年来,作为单透镜L的材料,使用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂的所谓耐热相机模块技术在不断地发展。在此说明的摄像模块270是此类耐热相机模块的一种,作为单透镜L的材料使用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂。
作为单透镜L的材料使用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂的理由在于:能够通过在短时间内成批制造大量的摄像模块270来降低摄像模块270的制造成本,以及实现对具备有摄像镜头1的摄像模块270进行回流焊。
关于制造摄像模块270的技术,目前有很多提案。其中,代表性的技术就是上述的射出成型法以及晶圆级透镜制造工艺技术。尤其是最近,从摄像模块制造时间以及其他综合方面来看,更为优越的晶圆级透镜(可进行回流焊的透镜)的制造工艺受到关注。
在实施晶圆级透镜制造工艺时,必须抑制因受热而导致的单透镜L塑性变形。基于这一必要性,作为单透镜L,受到关注的是,使用由热硬化树脂材料或者UV硬化树脂材料等即使在受热条件下也不易变形的材料,即,具有优良的耐热性的材料制成的晶圆级透镜(透镜阵列)。具体而言,使用即使在260~280摄氏度下加热10秒钟以上也不会发生塑性变形的热硬化性树脂材料或UV硬化性树脂材料而制成的晶圆级透镜受到注目。
在晶圆级透镜制造工艺中,首先制备在同一面上形成有多个凸部的上阵列模具212和在同一面上形成有多个凹部的下阵列模具213,其中,上阵列模具212的凸部具有与单透镜L的面S1相对的形状,下阵列模具213的凹部具有与单透镜L的面S2相对的形状。上阵列模具212的各凸部和下阵列模具213的各凹部一一对应,并且,一个凸部和与其相对应的一个凹部相对而配置。
然后,使用上阵列模具212和下阵列模具213对热硬化性树脂或者UV硬化性树脂进行夹持和加热,制造出在每个相对应的该凸部以及凹部处形成有透镜的透镜阵列211(参照图21的(a))。
接下来,制备在同一面上形成有多个传感器218的传感器阵列217。并且,使传感器阵列217上形成的各传感器218之间的间隔与透镜阵列211上形成的各单透镜L之间的间隔相同。
在传感器阵列217上,如图21的(b)所示,可预先搭载大小足以同时覆盖多个传感器218的防护玻璃罩216。另外,在防护玻璃罩216或者传感器阵列217与透镜阵列211之间,可根据需要设置如图21的(b)所示的用于固定上述间隔的垫片215。
在透镜阵列211上搭载传感器阵列217。在此,在透镜阵列211上,隔着垫片215以及防护玻璃罩216搭载传感器阵列217。此时,关于各单透镜L和各传感器218,以一个单透镜L配一个传感器218的方式来相对配置透镜阵列211与传感器阵列217(参照图21的(b))。
另外,在图21的(b)所示的工序中,在透镜阵列211上的用于形成单透镜L的面S1的各凹部的周围,搭载有遮光部件(光圈)214,该遮光部件(光圈)214将成为孔径光阑2。以能够露出透镜阵列211的各凹部的方式,在各凹部的外周部分设置该遮光部件(光圈)214。
作为在透镜阵列211和传感器阵列217之间进行位置调整的方法,例如有一边摄像的一边调整位置的方法等各种方法,并且,位置调整还受晶片间隔成品精度的影响。
进行完图21的(b)所示的工序之后,将相对而置的单透镜L与传感器218、以及被设在该单透镜L与传感器218之间的孔径光阑2(遮光部件(光圈)214的一部分)、垫片219(垫片215的一部分)、防护玻璃罩CG(防护玻璃罩216的一部分)作为一组,并以该组为单位,换言之,以一个摄像模块270为单位,按照分割线220对阵列状的多个摄像模块270进行分割(参照图21的(c))。
通过以上的工序,完成一个摄像模块270。
如上所述,通过图21(a)~(c)所示的晶圆级透镜制造工艺,可成批制造出多个摄像模块270,因此能够降低摄像模块270的制造成本。并且,在基板上安装上述制造完成的摄像模块270时,为了避免进行回流焊时产生的热量(最高温度可达到260摄氏度左右)而导致单透镜L发生塑性变形,作为单透镜L优选使用对于260~280摄氏度的热可抵抗10秒以上的耐性的热硬化性树脂或者UV硬化性树脂。由此,能够对摄像模块270进行回流焊。并且,通过在晶圆级的制造工艺中使用具有耐热性的树脂材料,能够低价制造出可进行回流焊的摄像模块。
(摄像模块的结构1)
图22是表示摄像模块270的结构的剖面图。摄像模块270即是通过图21(a)~(c)所示的晶圆级透镜制造工艺制造的摄像模块。
摄像模块270包括孔径光阑2、单透镜L、垫片219、防护玻璃罩CG以及传感器218。其中,由孔径光阑2、单透镜L以及防护玻璃罩CG构成摄像镜头1(参照图1~图4)。关于具有与摄像镜头1相同的结构以及功能的部件,在此省略其详细说明。
垫片219被搭载于防护玻璃罩CG上,单透镜L被搭载于垫片219上。根据垫片219的高度,能够将单透镜L和搭载有防护玻璃罩CG的传感器218之间的间隔固定为所希望的间隔。
传感器(固体摄像元件)218被配置在摄像模块270的构成要素即摄像镜头1的像面S5(参照图1~图4)上,并将摄像镜头1对物体3进行成像所形成的像作为光信号进行受光,然后将该光信号变换成电信号。传感器218由一般常见的电子摄像元件等构成。
在此,优选传感器218为VGA级的摄像元件。由此能够实现具有良好的分辨率的摄像模块270,并能够使透镜数减少至1个,从而减少可导致制造误差的要因,最终能够实现制法简单的摄像模块270。
另外,优选传感器218的像素尺寸(像素间距)小于2.5μm。由此,能够实现可有效发挥摄像镜头1的分辨率的摄像模块270,并能通过对传感器218进行小型化来实现摄像镜头1乃至摄像模块270的小型化,从而能够实现小型的数字相机等的摄像模块270。
为了获得上述各种特性,作为传感器218,优选使用例如VGA级的、尺寸为1/13型、像素尺寸(像素间隔)为1.75μm、D(对角)尺寸为1.400mm、H(水平)尺寸为1.120mm、V(垂直)尺寸为0.840mm的传感器。
摄像模块270不具备用于调整摄像镜头1的焦点位置的结构。
其理由在于,摄像镜头1具有能够在对物体3进行成像而形成的像的边缘获得良好分辨率的优点,因此摄像镜头是能够实现的结构。即,在摄像模块270中,无须对摄像镜头1的光轴La方向上的相对于最佳像面位置的、传感器218的位置进行调整,因此,可以省略历来为了进行该调整所需的用于调整摄像镜头1的焦点位置的结构。通过省略该结构,能够降低摄像模块270的制造成本。
另外,根据上述结构,由于在摄像模块270中能够省略镜筒以及/或者透镜支撑部件,因此能够简化制造工序以及减少构成部件,从而可实现低成本化。
(摄像模块的结构2)
图23是表示作为摄像模块270的变形例的摄像模块280的结构的剖面图。
摄像模块280不同于摄像模块270的结构如下。
摄像模块280与摄像模块270相区别的点在于并不具备垫片219。
并且,摄像模块280与摄像模块270不同,其单透镜L上形成有向像面S5侧突出的透镜凸缘部231。透镜凸缘部231是相当于单透镜L的有效孔径外周部分的区域。
向像面S5侧突出的透镜凸缘部231被搭载于防护玻璃罩CG上,其与单透镜L构成一体化结构。根据透镜凸缘部231的突出高度,能够将单透镜L和搭载于防护玻璃罩CG上的传感器218之间的间隔固定为所希望的间隔,因此,通过透镜凸缘部231能够获得与垫片219相同的功能。
摄像模块280的其他结构与摄像模块270相同。
在摄像模块280中,不需要垫片219,即,通过采取不使用垫片219的结构,能够进一步简化制造工序以及减少构成部件,以及能够实现进一步的低成本化。
(摄像模块的结构3)
图24是表示作为摄像模块270的另一变形例的摄像模块290的结构的剖面图。
摄像模块290不同于摄像模块270的结构如下。
摄像模块290区别于摄像模块270之处在于不具备垫片219。
摄像模块290与摄像模块270不同,单透镜L被插入并固定在透镜筒241上,而透镜筒 241被搭载于防护玻璃罩CG上。
透镜筒241被搭载于防护玻璃罩CG上,并对被插入的单透镜L进行固定,从而单透镜L和搭载有防护玻璃罩CG的传感器218之间的间隔被固定成所希望的间隔,因此能够实现与垫片219相同的功能。
另外,作为透镜筒241的一部分而形成孔径光阑2。
摄像模块290的其他结构与摄像模块270相同。
摄像模块270、摄像模块280以及摄像模块290均能够适用于广视角、小型、分辨率良好的数字相机等的摄像模块。
另外,本发明的摄像镜头的特征在于,上述单透镜满足0.5<d′/d<0.9的关系,其中,d′表示单透镜的有效孔径的端部厚度。
如果d′/d为0.5以下,因单透镜L变得过薄,会导致可应用的制造工程受到限制,从而导致摄像镜头1的生产性降低,而d′/d 为0.9以上时,则难以对像边缘部分的分辨率进行修正。考虑到上述可能性,优选d′/d 大于0.5且小0.9。
此外,本发明的摄像镜头的特征在于,上述单透镜的有效口径的最薄部分的厚度大于150μm。
根据上述结构,由于单透镜L不会变得过薄,因此能够获得具有良好生产性的摄像镜头。
另外,本发明的摄像镜头的特征在于,其F值小于3。
根据上述结构,由于F值小于3,因此能够增加受光量并能够良好地修正色差,从而获得高分辨率。
此外,本发明的摄像镜头的特征在于,上述单透镜的折射率大于1.4,且阿贝数大于43。
根据上述结构,作为单透镜可使用具有低折射率且高色散值的光学常数的材料,因此,能够使用于构成单透镜的材料种类增加,从而能够选择低价的材料以及实现不受材料限制的制造工程。
另外,本发明的摄像镜头的特征在于,形成上述单透镜的材料是热硬化性树脂或者UV硬化性树脂。
通过使用热硬化性树脂或者UV(Ultra Violet:紫外线)硬化性树脂来形成单透镜,在制造本发明的摄像模块的阶段中,能够使用树脂形成多个单透镜,并制作下述的透镜阵列,以及能够对摄像镜头进行回流焊组装。
此外,本发明的摄像镜头的特征在于,上述固体摄像元件是VGA(Video Graphics Array:视频图形阵列)级的摄像元件。
根据上述结构,通过将VGA级的摄像元件应用于固体摄像元件,能够实现具有良好的分辨率的摄像模块,并能够减少透镜数,以及减少可造成制造误差的要因,因此可实现容易制造的摄像模块。
另外,本发明的摄像镜头的特征在于,上述固体摄像元件的像素尺寸小于2.5μm。
根据上述结构,能够实现可有效发挥本发明的摄像镜头的分辨率的摄像模块。并能通过对固体摄像元件进行小型化,从而实现摄像镜头乃至摄像模块的小型化,以及能够进一步实现数字相机等的小型摄像模块。
此外,本发明的摄像模块的特征在于,不具备用于调整上述摄像镜头的焦点位置的结构。
本发明的摄像镜头的优点在于:能够在对物体进行成像所形成的像的边缘部分也获得良好的分辨率。因此,在本发明的摄像模块中,无须对光轴方向上的对应于最佳像面位置的固体摄像元件的位置进行调整,因此,可以省略历来为了进行该调整所需要的、用于调整摄像镜头的焦点位置的结构。通过省略该结构,能够降低摄像模块的制造成本。
本发明的摄像模块的特征在于,通过以下的方法进行制造:首先制备在同一面上具有多个上述单透镜的透镜阵列和在同一面上具有多个上述固体摄像元件的传感器阵列,然后以使各单透镜和各固体摄像元件一一相对配置的方式,在上述透镜阵列上搭载上述传感器阵列,再以相对配置的上述单透镜和固体摄像元件为一组进行分割。
根据上述结构,能够在短时间内批量制造大量的摄像模块,从而能够降低摄像模块的制造成本。
本发明并不限于上述各实施方式,可在权利要求项的范围内进行种种变更,通过对不同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)
本发明能够用于便携式终端的数字相机等上搭载的摄像镜头以及摄像模块。
Claims (11)
1.一种摄像镜头,从其物体侧至像面侧,依次设置有孔径光阑以及单透镜,上述单透镜是凹面朝向物体侧的弯月形透镜,该摄像镜头的特征在于:
上述像面位于从对物体进行成像所形成的像的中心分辨率为最大的位置起,沿着光轴方向移动了距离Pdis的位置上,其中0<Pdis,
并满足关系式0.014<Pdis/f<0.035以及0.18<d/d2<0.30,
其中,f为该摄像镜头的全焦距,d为上述单透镜的中心厚度,d2为从上述单透镜的朝向像面侧的面的中心至像面的空气换算长度,
上述单透镜的朝向物体侧的面以及朝向像面侧的面均为非球面。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头,其特征在于:
上述单透镜满足关系式0.5<d′/d<0.9(其中,d′为单透镜的有效孔径的端部厚度)。
3.根据权利要求1所述的摄像镜头,其特征在于:
上述单透镜的有效孔径的最薄部分的厚度大于150μm。
4.根据权利要求1所述的摄像镜头,其特征在于:
F值小于3。
5.根据权利要求1所述的摄像镜头,其特征在于:
上述单透镜的折射率大于1.4,且阿贝数大于43。
6.根据权利要求1所述的摄像镜头,其特征在于:
上述单透镜由热硬化性树脂或者紫外线硬化性树脂构成。
7.一种摄像模块,其特征在于:
包括摄像镜头和固体摄像元件,
在上述摄像镜头中,从其物体侧至像面侧,依次设置有孔径光阑以及单透镜,上述单透镜是凹面朝向物体侧的弯月形透镜,
上述像面位于从对物体进行成像所形成的像的中心分辨率为最大的位置起,沿着光轴方向移动了距离Pdis的位置上,其中0<Pdis,
并满足关系式0.014<Pdis/f<0.035以及0.18<d/d2<0.30,其中,f为上述摄像镜头的全焦距,d为上述单透镜的中心厚度,d2为从上述单透镜的朝向像面侧的面的中心至像面的空气换算长度,
上述单透镜的朝向物体侧的面以及朝向像面侧的面均为非球面,
上述固体摄像元件将上述摄像镜头对物体进行成像所形成的像作为光进行受光。
8.根据权利要求7所述的摄像模块,其特征在于:
上述固体摄像元件是VGA级的摄像元件。
9.根据权利要求7所述的摄像模块,其特征在于:
上述固体摄像元件的像素尺寸为2.5μm以下。
10.根据权利要求7所述的摄像模块,其特征在于:
不具备用于调整上述摄像镜头的焦点位置的结构。
11.根据权利要求7所述的摄像模块,其特征在于通过以下方法进行制造:
制备在同一面上具有多个上述单透镜的透镜阵列和在同一面上具有多个上述固体摄像元件的传感器阵列,
以使各单透镜和各固体摄像元件一一相对配置的方式,在上述透镜阵列上搭载上述传感器阵列,
然后,以相对配置的上述单透镜和固体摄像元件为一组进行分割。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010037688A JP5037639B2 (ja) | 2010-02-23 | 2010-02-23 | 撮像モジュール |
JP2010-037688 | 2010-02-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102162903A true CN102162903A (zh) | 2011-08-24 |
CN102162903B CN102162903B (zh) | 2013-02-27 |
Family
ID=44464226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110042429 Active CN102162903B (zh) | 2010-02-23 | 2011-02-22 | 摄像镜头以及摄像模块 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5037639B2 (zh) |
CN (1) | CN102162903B (zh) |
TW (1) | TWI434071B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104219428A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-17 | 深圳市金立通信设备有限公司 | 一种摄像头安装装置 |
CN104219427A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-17 | 深圳市金立通信设备有限公司 | 一种摄像头安装方法 |
CN105241636A (zh) * | 2013-12-30 | 2016-01-13 | 福州锐景达光电科技有限公司 | 光学镜头参数检测仪器检测光学镜头的等效有效孔径的方法 |
CN112198633A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-01-08 | 中山市众盈光学有限公司 | 一种结构简单的小型红外识别镜头 |
CN112504474A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-16 | 天津欧菲光电有限公司 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI452374B (zh) * | 2011-10-06 | 2014-09-11 | Himax Tech Ltd | 光感測模組的製作方法 |
WO2013088903A1 (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-20 | パナソニック株式会社 | 赤外線センサ |
JP6008253B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2016-10-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 内視鏡カメラ |
JP6008266B2 (ja) * | 2016-02-10 | 2016-10-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 内視鏡カメラ |
KR101768575B1 (ko) * | 2016-09-20 | 2017-08-17 | 주식회사 소모에너지엔테크놀러지 | 수평화각 54도의 장파장 적외선 카메라 및 카메라용 렌즈 |
JP7056897B2 (ja) | 2017-03-17 | 2022-04-19 | 株式会社イシダ | 搬送装置 |
TWI829423B (zh) * | 2022-04-08 | 2024-01-11 | 大立光電股份有限公司 | 成像鏡頭與電子裝置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030063396A1 (en) * | 2001-08-13 | 2003-04-03 | Enplas Corporation | Image pickup lens system |
JP2004053812A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-02-19 | Seiko Precision Inc | レンズ装置 |
CN2890966Y (zh) * | 2006-02-10 | 2007-04-18 | 一品光学工业股份有限公司 | 方形单体式光学取像玻璃镜头 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007025261A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Works Ltd | 撮像レンズ |
JP2008203822A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-09-04 | Konica Minolta Opto Inc | 撮像レンズ及び撮像装置並びに携帯端末 |
-
2010
- 2010-02-23 JP JP2010037688A patent/JP5037639B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-02-16 TW TW100105146A patent/TWI434071B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-02-22 CN CN 201110042429 patent/CN102162903B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030063396A1 (en) * | 2001-08-13 | 2003-04-03 | Enplas Corporation | Image pickup lens system |
JP2004053812A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-02-19 | Seiko Precision Inc | レンズ装置 |
CN2890966Y (zh) * | 2006-02-10 | 2007-04-18 | 一品光学工业股份有限公司 | 方形单体式光学取像玻璃镜头 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105241636A (zh) * | 2013-12-30 | 2016-01-13 | 福州锐景达光电科技有限公司 | 光学镜头参数检测仪器检测光学镜头的等效有效孔径的方法 |
CN105241636B (zh) * | 2013-12-30 | 2017-10-24 | 福州锐景达光电科技有限公司 | 光学镜头参数检测仪器检测光学镜头的等效有效孔径的方法 |
CN104219428A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-17 | 深圳市金立通信设备有限公司 | 一种摄像头安装装置 |
CN104219427A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-17 | 深圳市金立通信设备有限公司 | 一种摄像头安装方法 |
CN104219428B (zh) * | 2014-08-21 | 2019-04-26 | 深圳市金立通信设备有限公司 | 一种摄像头安装装置 |
CN112198633A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-01-08 | 中山市众盈光学有限公司 | 一种结构简单的小型红外识别镜头 |
CN112504474A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-16 | 天津欧菲光电有限公司 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
CN112504474B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-02-15 | 天津欧菲光电有限公司 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5037639B2 (ja) | 2012-10-03 |
TWI434071B (zh) | 2014-04-11 |
CN102162903B (zh) | 2013-02-27 |
TW201133037A (en) | 2011-10-01 |
JP2011175028A (ja) | 2011-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102162903B (zh) | 摄像镜头以及摄像模块 | |
CN109765679B (zh) | 光学成像镜头及电子设备 | |
US7821724B2 (en) | Photographing optical lens assembly | |
CN102213820B (zh) | 摄像镜头及摄像模块 | |
US8441746B2 (en) | Wide angle photographic lens assembly | |
CN106154498B (zh) | 光学成像系统 | |
CN102289048A (zh) | 透镜元件、摄像镜头以及摄像模块 | |
CN106324801B (zh) | 光学成像系统 | |
US9599790B2 (en) | Optical image capturing system | |
US20160097918A1 (en) | Optical image capturing system | |
US20160195695A1 (en) | Optical image capturing system | |
CN102033301B (zh) | 摄像镜头、摄像模块、摄像镜头的制造方法以及摄像模块的制造方法 | |
US11506869B2 (en) | Miniature imaging lens for close-range imaging | |
CN106324805B (zh) | 光学成像系统 | |
US8390944B2 (en) | Photographing optical lens assembly | |
CN110187483A (zh) | 一种广角镜头及电子设备 | |
CN101957494B (zh) | 摄像透镜及其制造方法和摄像模块及其制造方法 | |
CN113296233B (zh) | 光学系统、摄像头模组及电子设备 | |
CN107179598A (zh) | 光学成像系统 | |
US20160223789A1 (en) | Optical image capturing system | |
US8482864B2 (en) | Compact imaging lens assembly | |
JP4943518B2 (ja) | 撮像レンズ、撮像モジュール、および、携帯情報機器 | |
CN109270664B (zh) | 一种光学成像镜头及应用该光学成像镜头的摄像装置 | |
CN114509862B (zh) | 光学系统、摄像模组和电子设备 | |
CN114442271B (zh) | 光学系统、摄像模组及电子设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |