CN102819082A - 透镜调心装置及摄像透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及透镜调心装置及摄像透镜,所述透镜调心装置具备:测定第1透镜偏心量的偏心检测机构(1);通过数式(1X)计算透镜间偏心量目标值的调心位置计算控制机构(2);以透镜间偏心量与透镜间偏心量目标值一致的方式使第1透镜(L1)和第2透镜(L2)的至少一方移动的调整机构(3),透镜间偏心量目标值=第1透镜偏心量×-2…(1X)。
Description
技术领域
本发明涉及通过调心(aligning)对具备多个透镜的摄像透镜的偏心进行调整的透镜调心装置。此外,本发明涉及通过该调心装置被进行调心的摄像透镜。
背景技术
从摄像透镜的生产性的观点出发,要求以短时间进行在面向便携式设备或移动设备的摄影机模块中搭载的摄像透镜的调心。此外,在现有技术中,优选在该调心中用于使调心收敛的条件是明确的。此外,由于近年来该便携式设备的机型数量多,所以对于进行该便携式设备具备的摄像透镜的调心的调心装置要求高通用性。进而,关于近年来积极进行开发的晶片级透镜,要求在粘合多个透镜阵列时,通过调心来消除在各透镜阵列具备的透镜之间的(相对的)偏心。
再有,偏心意味着透镜的光轴的相对于本来应该所处的理想的位置的位置偏移。具体来说,作为偏心的一个例子,举出从理想的位置起平行移动的现象(以下称为“平行偏心”),透镜的光轴相对于理想的位置倾斜的现象(以下称为“倾斜偏心”),以及它们的组合等。此外,在偏心中,除了在1枚透镜的两面(表面背面)之间产生的偏心之外,还有在某1枚透镜和其他透镜之间产生的偏心。
此外,晶片级透镜是将分别在1个的晶片具备多个(多枚)透镜而成的多个透镜阵列粘合,将其按各透镜阵列具备的透镜的组合的每一个进行分割,经过该工序而制造的摄像透镜。此外,也将该工序称为晶片级透镜工艺。
在专利文献1中,公开了根据包含调心对象的透镜的摄像透镜的MTF来计算该摄像透镜的散焦特性(defocus characteristic),根据该散焦特性计算像面(image
surface)的倾斜,基于该像面的倾斜计算该调心对象的透镜的调心量的透镜调心装置。在这里,透镜的调心量是在实施对应的调心中移动该透镜的方向和距离。
再有,MTF(Modulation
Transfer Function:调制转移函数),是在使像面向光轴方向移动时的、表示在像面形成的像的对比度变化的指标。该MTF越大,能够判断在像面形成的像通过越高的分辨能力而成像。
在专利文献2中公开了以将由多个透镜构成的透镜组(被测透镜单元)的偏心量设为所希望的值以内的方式进行调心的透镜单元调心装置。在这里,透镜的调心量是表示透镜的偏心的方向和距离。
具体来说,在专利文献2中公开的透镜单元调心装置中,在将来自点光源的出射光通过第1准直透镜变换成平行光束之后,使其入射到透镜组。然后,根据将来自该透镜组的出射光通过第2准直透镜变换成平行光束的光线来计算该透镜组的偏心量。然后,基于计算出的偏心量使调整用透镜移动,实施调心。
在专利文献3及4中公开了利用晶片级透镜工艺的摄像透镜的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本公开专利公报“特开2010-230745号公报(2010年10月14日公开)”;
专利文献2:日本公开专利公报“特开2008-158125号公报(2008年7月10日公开)”;
专利文献3:日本公开专利公报“特开2010-266667号公报(2010年11月25日公开)”;
专利文献4:日本公开专利公报“特开2011-13576号公报(2011年1月20日公开)”。
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的基于摄像透镜的MTF的调心中,作为调心的实施中所需要的要素,包含构成该摄像透镜的各透镜的形状及厚度等的信息。因此,在该调心中,招致实施调心的算法的复杂化,并且用于使调心收敛的条件暧昧,因此存在通用性低的问题。
在这里,用于使调心收敛的条件暧昧,意味着摄像透镜的调心量不明确。
即,在针对处于任意的偏心量的状态下的摄像透镜测定该摄像透镜的MTF的情况下,不能根据其测定结果导出与该摄像透镜的偏心量相关的信息。此外,在摄像透镜中,存在调心量和MTF的测定结果不成比例关系的情况。
因此,存在对于数个调心量的候补,不能根据上述MTF的测定结果来导出最优的调心量(调心位置)的情况,这时,在摄像透镜中,不能使调心收敛。
结果,在专利文献1的基于摄像透镜的MTF的调心中,存在不能明确用于使调心收敛的条件的情况,发生有可能调心量变得暧昧的问题。
进而,在专利文献1的调心中,为了测定MTF,包含测定对比度的处理。
在这里,考虑调心对象的摄像透镜是以3枚透镜构成的情况。再有,在该3枚透镜中,从摄像透镜的物体侧朝向像面侧,依次设为第1透镜、第2透镜、以及第3透镜。
在专利文献1的调心中,为了测定对比度,在具备3枚以上的透镜的摄像透镜中,在调整第1透镜及第2透镜的位置时,需要第3透镜。
在这里,考虑相对于第1透镜和/或第2透镜的第3透镜的位置,对通过调心而调整的第1透镜和第2透镜的位置造成的影响。这换句话说,是不能按每个透镜来实施第1透镜和第2透镜和第3透镜的调心。
此外,在实施对第1透镜及第2透镜的调心时,需要组合作为没有进行调心的状态的第3透镜。
如上所述,在专利文献1的透镜调心装置中,在软件和硬件的双方发生装置结构变得复杂的问题。
结果,在专利文献1公开的透镜调心装置中,由于通用性低,所以发生应对便携式设备中的多种多样的机型需要时间的问题。此外,在专利文献1中公开的透镜调心装置中,发生装置结构复杂化的问题。低通用性成为便携式设备中的机型扩张延迟的重要原因,装置结构的复杂化成为装置的高成本化的重要原因。
在专利文献2的利用偏心的调心中,以透镜组的偏心成为所希望的值以内的方式调整该透镜组的偏心。
在这里,假设即使在使作为透镜组整体的偏心最小化的情况下,构成该透镜组的多个透镜之间的偏心也不是单纯地该偏心量小的话就好。也就是说,关于在构成同一透镜组的不同的多个透镜间产生的偏心,存在与在构成该透镜组的各透镜的两面间产生的偏心量对应的、使作为该透镜组整体的偏心最小化的调心量的适当的相对关系。
在专利文献2中公开的透镜单元调心装置中,没有考虑上述的调心量的适当的相对关系。结果,在专利文献2中公开的透镜单元调心装置中,发生有可能过剩地严密限制摄像透镜的制造公差、即使摄像透镜的制造误差的容许范围缩窄到必要程度以上的问题。结果,在专利文献2中公开的透镜单元调心装置中,由于招致各摄像透镜的生产的困难,所以发生难以提高摄像透镜的生产性的问题。
在专利文献3及4中,公开了利用晶片级透镜工艺的摄像透镜的制造方法,在通过该制造方法制造的摄像透镜(晶片级透镜)中,在该摄像透镜间进行调心成为课题。
在通过专利文献1或2公开的技术,进行通过专利文献3或4制造的摄像透镜的调心的情况下,在上述的各问题之外,还发生以下的问题。
即,由于使用透镜阵列进行调心,所以关于该透镜阵列具备的多个透镜的每一个,在多个透镜间的间距误差、调整透镜的绕光轴的旋转方向中的透镜阵列的位置偏移的轴的增加、可否应对构成摄像透镜的多个透镜等成为课题。
本发明正是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种是简单的装置结构、对摄像透镜的生产性的提高是有效的、并且通用性高的透镜调心装置以及通过该透镜调心装置而被调心了的摄像透镜。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,本发明的透镜调心装置通过使从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜和第2透镜的摄像透镜中的所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,其中所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述透镜调心装置的特征在于,具备:
偏心测定部,测定第1透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量;
目标值计算部,通过下述数式(1)计算透镜间偏心量目标值,所述透镜间偏心量目标值是作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值,
透镜间偏心量目标值=第1透镜偏心量×(-2)・・・(1);以及
透镜移动部,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,以使作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的透镜间偏心量与所述透镜间偏心量目标值一致。
根据上述结构,不需要将构成摄像透镜的各透镜的形状和厚度等的信息作为实施调心(即偏心量的调整)所需要的要素包含在执行调心的算法中。因此,能够实现该算法的简略化,并且用于使调心收敛的条件变得明确,因此能够使通用性提高。
在这里,用于使调心收敛的条件变得明确,意味着摄像透镜的理想的调心量能够决定为唯一的量。
即,在上述的基于摄像透镜的MTF的调心中,用于使调心收敛的条件暧昧,而另一方面,根据上述的结构,基于在构成摄像透镜的各透镜的两面间产生的偏心量,理想的调心量决定为唯一的量。由此,根据装置的检测精度和调整精度,在生产作业中用于使调心收敛的条件变得明确。
此外,根据上述结构,能够根据与在第1透镜的两面间产生的偏心量对应的、第1透镜L1和第2透镜L2的组合,即根据使作为摄像透镜的偏心最优化的、调心量的适当的相对关系,进行摄像透镜的调心。
因此,根据上述结构,能够减少过剩地严密限制摄像透镜的制造公差,即,使摄像透镜的制造误差的容许范围缩窄到必要程度以上的问题。结果,根据上述结构,由于抑制各摄像透镜的生产的困难,所以能够提高摄像透镜的生产性。
为了解决上述课题,本发明的透镜调心装置,通过使从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜、第2透镜和第3透镜的摄像透镜中的所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,其中所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述第3透镜在该第2透镜的像面侧与该第2透镜邻接,所述透镜调心装置的特征在于,具备:偏心测定部,测定第1透镜偏心量和第2透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量,所述第2透镜偏心量是作为所述第2透镜的朝向像面侧的面的第4面相对于作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面的偏心量;目标值计算部,在计算出作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值的第1透镜间偏心量目标值之后,计算作为所述第3透镜的朝向物体侧的面的第5面相对于所述第4面的偏心量的目标值的第2透镜间偏心量目标值;以及透镜移动部,在以作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的第1透镜间偏心量与所述第1透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动之后,以作为所述第5面相对于所述第4面的偏心量的第2透镜间偏心量与所述第2透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,在所述目标值计算部中,针对所述第1透镜偏心量、所述第1透镜间偏心量、所述第2透镜偏心量、所述第2透镜间偏心量、以及作为所述第3透镜的朝向像面侧的面的第6面相对于所述第5面的偏心量的第3透镜偏心量的每一个,设定多个偏心量的假想值,针对与该设定的各假想值对应的所述摄像透镜的弧矢像面及子午像面的每一个,计算第1-第2偏移量和第1-第3偏移量,所述第1-第2偏心量是第2位置的像面位置相对于第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第1位置是与所述摄像透镜的中心像高对应的位置,所述第2位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离y的位置,所述第1-第3偏移量是第3位置的像面位置相对于所述第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第3位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离-y的位置,其中,0<y,计算上述计算出的第1-第2偏移量与上述计算出的第1-第3偏移量的差,将该计算出的所述差除以对应的假想值,求取针对各假想值求取的上述除法的商的平均值,当将与所述第1透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 2,将与所述第1透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 2,将与所述第1透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 3,将与所述第1透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 3,将与所述第2透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 4,将与所述第2透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 4,将与所述第2透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 5,将与所述第2透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 5时,通过下述数式(2)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(3)计算第2透镜间偏心量目标值,或者,通过下述数式(4)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(5)计算第2透镜间偏心量目标值,
[数1]
[数2]
[数3]
[数4]
根据上述结构,在构成摄像透镜的透镜是3枚的情况下,能够获得与应用数式(1)的算法的透镜调心装置同等的效果。
此外,根据上述结构,数式(2)~(5)的算法,不包含测定MTF或对比度的处理。因此,在摄像透镜具备3枚以上的透镜的情况下,第3透镜相对于第1透镜和/或第2透镜的位置,不对第1透镜和第2透镜的位置造成影响。此外,能按每个透镜来实施第1透镜和第2透镜和第3透镜的调心。
结果,根据上述结构,能够使透镜调心装置的结构简略化。
因此,能够实现装置结构的简略化,能够谋求装置的低成本化。
此外,本发明的摄像透镜的特征在于,通过本发明的透镜调心装置,对偏心量进行调整。
此外,优选本发明的摄像透镜(3枚透镜)通过本发明的透镜调心装置而被调整偏心量,上述第1透镜具有正的折射能力,是上述第1面为凸面的凹凸透镜,上述第2透镜具有负的曲折能力,上述第3透镜具有正的曲折能力,作为朝向像面侧的面的第6面的中央部分是凹形状,相对于该中央部分的周围部分是凸形状。
根据上述的结构,能够实现通过本发明的透镜调心装置而被调心的摄像透镜。
发明的效果
如上所述,本发明的透镜调心装置,通过使从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜和第2透镜的摄像透镜中的所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,其中所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述透镜调心装置具备:偏心测定部,测定第1透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量;目标值计算部,通过数式(1)计算透镜间偏心量目标值,所述透镜间偏心量目标值是作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值;以及透镜移动部,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,以使作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的透镜间偏心量与所述透镜间偏心量目标值一致。
此外,本发明的透镜调心装置,通过使从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜、第2透镜和第3透镜的摄像透镜中的所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,其中所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述第3透镜在该第2透镜的像面侧与该第2透镜邻接,所述透镜调心装置的特征在于,具备:偏心测定部,测定第1透镜偏心量和第2透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量,所述第2透镜偏心量是作为所述第2透镜的朝向像面侧的面的第4面相对于作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面的偏心量;目标值计算部,在计算出作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值的第1透镜间偏心量目标值之后,计算作为所述第3透镜的朝向物体侧的面的第5面相对于所述第4面的偏心量的目标值的第2透镜间偏心量目标值;以及透镜移动部,在以作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的第1透镜间偏心量与所述第1透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动之后,以作为所述第5面相对于所述第4面的偏心量的第2透镜间偏心量与所述第2透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,在所述目标值计算部中,针对所述第1透镜偏心量、所述第1透镜间偏心量、所述第2透镜偏心量、所述第2透镜间偏心量、以及作为所述第3透镜的朝向像面侧的面的第6面相对于所述第5面的偏心量的第3透镜偏心量的每一个,设定多个偏心量的假想值,针对与该设定的各假想值对应的所述摄像透镜的弧矢像面及子午像面的每一个,计算第1-第2偏移量和第1-第3偏移量,所述第1-第2偏心量是第2位置的像面位置相对于第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第1位置是与所述摄像透镜的中心像高对应的位置,所述第2位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离y的位置,所述第1-第3偏移量是第3位置的像面位置相对于所述第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第3位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离-y的位置,其中,0<y,计算上述计算出的第1-第2偏移量与上述计算出的第1-第3偏移量的差,将该计算出的所述差除以对应的假想值,求取针对各假想值求取的上述除法的商的平均值,当将与所述第1透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 2,将与所述第1透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 2,将与所述第1透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 3,将与所述第1透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 3,将与所述第2透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 4,将与所述第2透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 4,将与所述第2透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 5,将与所述第2透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 5时,通过数式(2)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过数式(3)计算第2透镜间偏心量目标值,或者,通过数式(4)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过数式(5)计算第2透镜间偏心量目标值。
因此,能够获得如下效果,即能够实现一种是简单的装置结构、对摄像透镜的生产性的提高是有效的、并且通用性高的透镜调心装置以及通过该透镜调心装置而被调心了的摄像透镜。
附图说明
图1是表示2枚透镜的摄像透镜用透镜调心装置的结构的剖面图。
图2是表示3枚透镜的摄像透镜用透镜调心装置的结构的剖面图。
图3的(a)~(h)是表示利用晶片级透镜工艺的摄像透镜的制造方法的立体图。
图4是表示透镜是2枚的摄像透镜的结构的剖面图,是表示对图1所示的摄像透镜搭载部件后的状态的图。
图5是表示图4所示的摄像透镜的MTF-像高特性的图表。
图6是表示图4所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图7(a)是表示图4所示的摄像透镜的像散特性的图表,图7(b)是表示图4所示的摄像透镜的畸变特性的图表。
图8是表示图4所示的摄像透镜的设计数据的表。
图9是表示具备图4所示的摄像透镜的摄像模块的设计规格的一例的表。
图10是表示空间频率为70lp/mm的情况下的图4所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图11(a)和(b)是表示在通过数式(1)来调整图4所示的摄像透镜整体的偏心量时,使第1透镜和/或第2透镜移动的样子的剖面图。
图12是表示第1个模拟例的调心结束时的、图4所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图13是表示第2个模拟例的调心结束时的、图4所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图14是表示第2透镜偏心量为10μm、第1透镜偏心量和透镜间偏心量为0μm的情况下的图4所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图15是表示图4所示的摄像透镜中的、处于第2面上的光轴和处于第3面上的光轴相对于处于第1面上的光轴的位置关系的一例的图表。
图16是表示处于第3面上的光轴的位置是图15所示的Y方向的1μm的情况下的、图4所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图17是表示处于第3面上的光轴的位置是图15所示的Y方向的-2μm的情况下的、图4所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图18是表示透镜是3枚的摄像透镜的结构的剖面图,是表示对图2所示的摄像透镜搭载部件后的状态的图。
图19是表示图18所示的摄像透镜的MTF-像高特性的图表。
图20是表示图18所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图21(a)是表示图18所示的摄像透镜的像散特性的图表,图21(b)是表示图18所示的摄像透镜的畸变特性的图表。
图22是表示图18所示的摄像透镜的设计数据的表。
图23是表示具备图18所示的摄像透镜的摄像模块的设计规格的一例的表。
图24是表示空间频率为89.3lp/mm的情况下的图18所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图25是表示基于通过图18所示的摄像透镜的偏心而产生的、光轴方向的像面位置的偏移量的模拟结果,调心位置计算控制机构进行计算的要领的一部分的表。
图26是表示图25所示的模拟中的项目“像面位置的差”和项目“轴偏移”的关系的图表。
图27是表示图25所示的模拟中的项目“像面位置的差”和项目“轴偏移”的关系的图表。
图28是表示通过图25所示的模拟而决定的αsag . 2、αsag . 3、αsag . 4、αtan . 2、αtan . 3、αtan . 4、以及αtan . 5的数值的表。
图29是表示将图28所示的各数值代入数式(2)和(3)的结果的表。
图30是表示存在图29所示的第1透镜偏心量及第2透镜偏心量,没有通过图29所示的第1透镜间偏心量和第2透镜间偏心量的目标值来调整偏心量的状态下的、图18所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图31是表示存在图29所示的第1透镜偏心量及第2透镜偏心量,通过图29所示的第1透镜间偏心量目标值调整了偏心量的状态下的、图18所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图32是表示存在图29所示的第1透镜偏心量及第2透镜偏心量,通过图29所示的第2透镜间偏心量目标值调整了偏心量的状态下的、图18所示的摄像透镜的散焦MTF的图表。
图33的(a)~(f)是表示对第1透镜偏心量和第2透镜偏心量的不同的数个模式,应用了利用调心位置计算控制机构的调心的模拟结果的表和图表。
具体实施方式
[2枚透镜的摄像透镜用透镜调心装置的结构]
图1是表示2枚透镜的摄像透镜用透镜调心装置的结构的剖面图。
图1所示的透镜调心装置110进行摄像透镜111的调心。
在这里,摄像透镜111以第1透镜L1及第2透镜L2这2枚透镜构成,从物体侧朝向像面侧,依次配置第1透镜L1和第2透镜L2。
而且,透镜调心装置110通过利用后述的调整机构3使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动,从而调整作为摄像透镜111整体的偏心量。
在这里,作为偏心,上述举出了平行偏心和倾斜偏心,但在本实施方式中,偏心这一表现意味着平行偏心。
即,将在1枚透镜的两面间产生的光轴的偏移、或在某1枚透镜与其他的透镜之间产生的光轴的偏移表示为一方的光轴相对于另一方的光轴的平行移动,在这里将其称为偏心。
此外,第1透镜L1是在1枚晶片设置有多枚第1透镜L1的第1透镜阵列112a的形态,第2透镜L2是在1枚晶片设置有多枚第2透镜L2的第2透镜阵列112b的形态。
而且,每个相互对置配置的、在第1透镜阵列112a设置的第1透镜L1和在第2透镜阵列112b设置的第2透镜L2的组合,形成摄像透镜111。
透镜调心装置110具备:偏心检测机构(偏心测定部)1、调心位置计算控制机构(目标值计算部)2、调整机构(透镜移动部)3、以及显示部4。
偏心检测机构1是对在第1透镜L1的两面之间产生的偏心的偏心量进行测定的机构。
具体来说,偏心检测机构1将作为第1透镜L1的朝向像面侧的面的面(第2面)S2相对于作为第1透镜L1的朝向物体侧的面的面(第1面)S1的偏心量,作为第1透镜偏心量进行测定。
此外,偏心检测机构1也可以测定作为第2透镜L2的朝向像面侧的面的面(第4面)S4相对于作为第2透镜L2的朝向物体侧的面的面(第3面)S3的偏心量。
进而,偏心检测机构1也可以测定面S3相对于面S2的偏心量。面S3相对于面S2的偏心量,是表示在第1透镜L1和第2透镜L2之间产生的光轴的偏移的偏心量。
在这里,偏心检测机构1优选使用CNC图像测定系统而构成。
CNC图像测定系统是利用计算机的图像处理技术,高精度地测定或检查各种精密部件或金属模具的尺寸的系统的名称,有时也被称为CNC图像尺寸测定系统,或CNC图像尺寸测定器。在CNC图像测定系统中,使用模拟技术,应用以将检测对象物扩大到10~100倍左右来测定形状和尺寸的万能投影机、和显微镜进行测定的测定显微镜的功能,以CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合元件)将图像导入计算机,进行数字处理。
使用CNC图像测定系统构成的偏心检测机构1是显微镜的光学式观察机构,以及通过图像处理构成的尺寸测定机构。该偏心检测机构1对通过透镜的边缘(光学有效直径外的连续部分)形成的圆形的像(也有不连续的情况)的中心位置进行测定。而且,关于成为测定对象的2面的组合,在一方的面的中心位置相对于另一方的面的中心位置偏移的情况下,该偏心检测机构1将该偏移量作为一方的面相对于另一方的面的偏心量。成为测定对象的2面的组合,能够举出面S1和面S2的组合,面S2和面S3的组合,面S3和面S4的组合等。
通过使用CNC图像测定系统构成偏心检测机构1,从而能够容易地实现高精度的透镜调心装置。特别是关于第1透镜L1和第2透镜L2(在后述的透镜调心装置120的情况下还有第3透镜L3)的至少1种,在作为光学的有效区域以外的部分的在晶片整体成形的部分(边缘)是与对置配置的透镜抵接的结构的情况下,如果透镜两面的倾斜偏心的量小的话,能够将平行偏心的量作为整体的偏心量来检测。因此,能够容易地实现该透镜调心装置,此外,能够容易地制作执行调心的算法。
此外,偏心检测机构1也可以使用进行反射偏心测定的机构来构成。
使用进行反射偏心测定的机构而构成的偏心检测机构1通过反射偏心测定来测定透镜的中心位置。而且,关于成为测定对象的2面的组合,在一方的面的中心位置相对于另一方的面的中心位置偏移的情况下,该偏心检测机构1将该偏移量作为一方的面相对于另一方的面的偏心量。
通过使用进行反射偏心测定的机构来构成偏心检测机构1,从而能够容易地实现高精度的透镜调心装置。
再有,由于CNC图像测定系统和反射偏心测定作为测定透镜的偏心的技术均是周知的惯用技术,所以针对偏心检测机构1单体,只要是本领域技术人员的话就能容易地实现。
调心位置计算控制机构2基于偏心检测机构1测定的第1透镜偏心量,对作为面S3相对于面S2的偏心量的目标值的透镜间偏心量目标值进行计算。在这里,“目标值”意味着在利用透镜调心装置实现调心时要设定的偏心量。
具体来说,调心位置计算控制机构2通过下述数式(1)计算上述透镜间偏心量目标值。
透镜间偏心量目标值=第1透镜偏心量×(-2)・・・(1)
此外,第1透镜偏心量和透镜间偏心量目标值均是具有方向和距离的“偏心量”,即是矢量。因此,上述数式(1)也能够以下述数式(1)'的方式来表现。
[数5]
再有,调心位置计算控制机构2执行上述数式(1)的算法,也可以用CPU(central
processing unit,中央处理器)来构成,也可以硬件逻辑来构成。
调整机构3以作为面S3相对于面S2的偏心量的透镜间偏心量与用上述数式(1)计算出的透镜间偏心量目标值一致的方式,使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动。通过利用调整机构3的该第1透镜L1和/或第2透镜L2的移动,透镜调心装置110实现对摄像透镜111的偏心量的调整,即实现对摄像透镜111的调心。
调整机构3例如能够通过操控(Manipulator)机构来构成。
即,例如调心位置计算控制机构2基于表示以上述数式(1)计算出的透镜间偏心量目标值的信息,以使透镜间偏心量与透镜间偏心量目标值一致的方式,控制作为上述操控机构的调整机构3的工作。调整机构3根据调心位置计算控制机构2的控制,使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动,使透镜间偏心量与透镜间偏心量目标值一致。
在这里,在摄像透镜111中产生的平行偏心能够解释为向相对于摄像透镜111的光轴的法线方向的、光轴的平行移动。再有,在图1中,将摄像透镜111的光轴方向(同图的上下方向)设为Z方向。此外,在图1中,将相对于摄像透镜111的光轴的法线方向,设为在由X方向和Y方向构成的平面上延伸的任意的1个方向。
也就是说,在通过调心对在摄像透镜111中产生的平行偏心进行调整的情况下,调整机构3以沿着由X方向和Y方向构成的平面的方式使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动即可。
此外,在图1中,调整机构3是仅使第1透镜L1(第1透镜阵列112a)移动的结构。但是不用说,调整机构3也可以是仅使第2透镜L2(第2透镜阵列112b)移动的结构,也可以是使其双方移动的结构。
显示部4连接于调心位置计算控制机构2。显示部4能够显示相对于摄像透镜111的光轴的法线方向上的各种偏心量和它们的相对关系、与该相对关系对应的摄像透镜111的剖面图、以及摄像透镜111的散焦特性等。也就是说,显示部4能够显示对于调心位置计算控制机构2的透镜间偏心量目标值的计算是有益的各种信息。
在透镜调心装置110中,不需要将构成摄像透镜111的各透镜的形状和厚度等的信息作为实施调心所需要的要素包含在执行调心的算法中。因此,能够实现该算法的简略化,并且用于使调心收敛的条件变得明确,因此能够使通用性提高。
在这里,用于使调心收敛的条件变得明确,意味着摄像透镜111的理想的调心量能够决定为唯一的量。
即,在上述的基于摄像透镜111的MTF的调心中,用于使调心收敛的条件暧昧,而另一方面,根据上述的结构,基于在面S1~S4之间产生的偏心量,理想的调心量决定为唯一的量。由此,根据装置的检测精度和调整精度,在生产作业中用于使调心收敛的条件变得明确。
此外,透镜调心装置110能够根据与在第1透镜L1的两面间产生的偏心量对应的、第1透镜L1和第2透镜L2的组合,即根据使作为摄像透镜111的偏心最优化的、调心量的适当的相对关系,进行摄像透镜111的调心。
因此,透镜调心装置110能够减少过剩地严密限制摄像透镜111的制造公差,即,使摄像透镜111的制造误差的容许范围缩窄到必要程度以上的问题。结果,在透镜调心装置110中,由于抑制各摄像透镜111的生产的困难,所以可以说能够提高摄像透镜111的生产性。
此外,作为透镜调心装置110调整偏心量的对象的摄像透镜111,优选粘合第1透镜阵列112a和第2透镜阵列112b,将其按每个第1透镜L1和第2透镜L2的组合进行分割来制造。即,优选摄像透镜111是通过晶片级透镜工艺制造的晶片级透镜。
透镜调心装置110在晶片级透镜工艺中,能够应用简单的装置结构。由此,能够对大量的晶片级透镜统一进行调心,因此对于摄像透镜111的生产性的提高更有效。关于晶片级透镜工艺和晶片级透镜的细节在后面叙述。
进而,根据以上的说明,透镜调心装置110能够以如下方式解释。
即,透镜调心装置110具备:检测透镜的偏心和轴偏移信息的偏心检测机构1;以及调整透镜间相对关系的调心机构(调整机构3)。而且,透镜调心装置110以具备根据偏心检测信息计算适当的透镜间偏心相对关系,计算相对于现在的状态的调心量的功能的计算装置(调心位置计算控制机构2)来构成装置整体。而且,透镜调心装置110对计算的调心信息进行输出,通过调心机构向目标的调心关系进行调整。
[3枚透镜的摄像透镜用透镜调心装置的结构]
以下,为了说明的方便,针对与在先前的项目中说明了的附图具有同样功能的构件,赋予相同的符号,省略其说明。
图2是表示3枚透镜的摄像透镜用透镜调心装置的结构的剖面图。
图2所示的透镜调心装置120进行摄像透镜121的调心。
在这里,摄像透镜121以第1透镜L1、第2透镜L2及第3透镜L3这3枚透镜构成,从物体侧朝向像面侧,依次配置第1透镜L1、第2透镜L2以及第3透镜L3。
而且,透镜调心装置120通过利用后述的调整机构13使第1透镜L1~第3透镜L3的至少1枚移动,从而调整作为摄像透镜121整体的偏心量。
此外,第1透镜L1(第1透镜阵列112a的形态)与第2透镜L2(第2透镜阵列112b的形态)相同,第3透镜L3是在1枚晶片设置有多枚第3透镜L3的第3透镜阵列112c的形态。
而且,每个相互对置配置的、在第1透镜阵列112a设置的第1透镜L1、在第2透镜阵列112b设置的第2透镜L2、以及在第3透镜阵列112c设置的第3透镜L3的组合,形成摄像透镜121。
透镜调心装置120具备:偏心检测机构11、调心位置计算控制机构12、调整机构13、以及显示部14。
偏心检测机构11是在偏心检测机构1的功能之外,还对在第2透镜L2的两面之间产生的偏心的偏心量进行测定的机构。
具体来说,偏心检测机构11将面S2相对于面S1的偏心量作为第1透镜偏心量进行测定,并且将面S4相对于面S3的偏心量作为第2透镜偏心量进行测定。
此外,偏心检测机构11也可以测定作为第3透镜L3的朝向像面侧的面的面(第6面)S6相对于作为第3透镜L3的朝向物体侧的面的面(第5面)S5的偏心量。
进而,偏心检测机构11也可以测定面S3相对于面S2的偏心量,和/或面S5相对于面S4的偏心量。面S5相对于面S4的偏心量,是表示在第2透镜L2和第3透镜L3之间产生的光轴的偏移的偏心量。
偏心检测机构11由于和偏心检测机构1相同的理由,优选使用CNC图像测定系统而构成,也可以使用进行反射偏心测定(reflective
decentering measurement)的机构来构成。
调心位置计算控制机构12基于偏心检测机构11测定的第1透镜偏心量及第2透镜偏心量,对作为面S3相对于面S2的偏心量的目标值的第1透镜间偏心量目标值、以及作为面S5相对于面S4的偏心量的目标值的第2透镜间偏心量目标值进行计算。
再有,在以下将面S3相对于面S2的偏心量(相当于与透镜调心装置110相关的透镜间偏心量)称为第1透镜间偏心量,将面S5相对于面S4的偏心量称为第2透镜间偏心量。此外,在以下,将面S6相对于面S5的偏心量称为第3透镜偏心量。
具体来说,调心位置计算控制机构12根据以下的要领,分别计算上述第1透镜间偏心量目标值和上述第2透镜间偏心量目标值。
(A)针对第1透镜偏心量、第1透镜间偏心量、第2透镜偏心量、第2透镜间偏心量、以及第3透镜偏心量的每一个,进行(A-1)~(A-3)的处理。
(A-1)设定多个偏心量的假想值。
(A-2)针对设定的各假想值,此外针对摄像透镜121的弧矢像面以及子午像面(tangential image
surface)的每一个,进行(A-2-1)~(A-2-3)的处理。
(A-2-1)计算第1-第2偏移量,该第1-第2偏移量是从第1位置起在相对于摄像透镜121的光轴的法线方向上离开规定距离y(其中,0<y)的第2位置的像面位置,相对于第1位置的像面位置的在摄像透镜121的光轴方向的偏移量,其中,第1位置对应于摄像透镜121的中心像高。此外,计算第1-第3偏移量,该第1-第3偏移量是从第1位置起在相对于摄像透镜121的光轴的法线方向上离开规定距离-y的第3位置的像面位置,相对于第1位置的像面位置的在摄像透镜121的光轴方向的偏移量。
(A-2-2)计算第1-第2偏移量与第1-第3偏移量的差。
(A-2-3)将计算出的第1-第2偏移量与第1-第3偏移量的差除以对应的假想值。
(A-3)求取针对各假想值求取的、在上述处理(A-2-3)中求取的除法的商的平均值。
(B)将与第1透镜偏心量对应的、弧矢像面中的在上述处理(A-3)中求取的平均值设为αsag . 2,将子午像面中的该平均值设为αtan . 2。此外,将与第1透镜间偏心量对应的、弧矢像面中的该平均值设为αsag . 3,将子午像面中的该平均值设为αtan . 3。此外,将与第2透镜偏心量对应的、弧矢像面中的该平均值设为αsag . 4,将子午像面中的该平均值设为αtan . 4。此外,将与第2透镜间偏心量对应的、弧矢像面中的该平均值设为αsag . 5,将子午像面中的该平均值设为αtan . 5。然后,根据下述数式(2),计算第1透镜间偏心量目标值,根据下述数式(3),计算第2透镜间偏心量目标值。此外,根据下述数式(4),计算第1透镜间偏心量目标值,根据下述数式(5),计算第2透镜间偏心量目标值。
[数6]
[数7]
[数8]
[数9]
再有,弧矢像面意味着,由从光学系统的光轴外的物体点入射到光学系统的光线中的、在旋转对称的光学系统中在与包含主光轴和光轴的面垂直的平面(弧矢平面)中包含的光线(弧矢光线)形成的像点的轨迹。子午像面(也称为子午线图像面)意味着通过与弧矢光线的光通量正交、并且包含主光线的光通量(子午线光线束)而生成的像面。
再有,调心位置计算控制机构12的处理(A)中参照的第1透镜偏心量、第1透镜间偏心量、第2透镜偏心量、第2透镜间偏心量、以及第3透镜偏心量是在调心位置计算控制机构12的模拟中设定的假想值,与偏心检测机构11实际测定的值不同。
再有,调心位置计算控制机构12执行上述处理(A)到上述数式(2)~(5)的算法,也可以用CPU来构成,也可以硬件逻辑来构成。
在这里,优选调心位置计算控制机构12在将第1透镜L1和第2透镜L2粘合之后,计算第2透镜间偏心量目标值。
由此,在对透镜是3枚的摄像透镜121的调心中,也能实施高精度的调心。此外,由此,用于使调心收敛的条件变得明确,因此能够使通用性提高。
调整机构13以作为面S3相对于面S2的偏心量的第1透镜间偏心量与用上述数式(2)或(4)计算出的第1透镜间偏心量目标值一致的方式,使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动。此外,调整机构13以作为面S5相对于面S4的偏心量的第2透镜间偏心量与用上述数式(3)或(5)计算出的第2透镜间偏心量目标值一致的方式,使第1透镜L1~第3透镜L3的至少1枚移动。通过利用调整机构13的该第1透镜L1~第3透镜L3的至少1枚的移动,透镜调心装置120实现对摄像透镜121的偏心量的调整,即实现对摄像透镜121的调心。
调整机构13例如能够通过操控(Manipulator)机构来构成。
即,例如调心位置计算控制机构12基于表示以上述数式(2)或(4)计算出的第1透镜间偏心量目标值的信息,以使第1透镜间偏心量与第1透镜间偏心量目标值一致的方式,控制作为上述操控机构的调整机构13的工作。调整机构13根据调心位置计算控制机构12的控制,使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动,使第1透镜间偏心量与第1透镜间偏心量目标值一致。
同样地,例如调心位置计算控制机构12基于表示以上述数式(3)或(5)计算出的第2透镜间偏心量目标值的信息,以使第2透镜间偏心量与第2透镜间偏心量目标值一致的方式,控制作为上述操控机构的调整机构13的工作。调整机构13根据调心位置计算控制机构12的控制,使第1透镜L1~第3透镜L3的至少1枚移动,使第2透镜间偏心量与第2透镜间偏心量目标值一致。
再有,在图2中,将摄像透镜121的光轴方向(同图的上下方向)设为Z方向。此外,在图2中,将相对于摄像透镜121的光轴的法线方向,设为在由X方向和Y方向构成的平面上延伸的任意的1个方向。
而且,与调整机构3同样地,在通过调心对在摄像透镜121中产生的平行偏心进行调整的情况下,调整机构13以沿着由X方向和Y方向构成的平面的方式使第1透镜L1~第3透镜L3的至少1枚移动即可。
此外,在图2中,调整机构13是在将第1透镜L1(第1透镜阵列112a)和第2透镜L2(第2透镜阵列112b)粘合的状态下,仅使它们移动的结构。但是不用说,调整机构13也可以是仅使第3透镜L3(第3透镜阵列112c)移动的结构,也可以是使其双方移动的结构。此外不用说,调整机构13也可以是使第1透镜L1(第1透镜阵列112a)和第2透镜L2(第2透镜阵列112b)个别地移动的结构。
显示部14连接于调心位置计算控制机构12。显示部14的功能本身与显示部4相同,因此省略详细的说明。
透镜调心装置120在如摄像透镜121那样构成摄像透镜的透镜是3枚的情况下,能够获得与透镜调心装置110(参照图1)同等的效果。
此外,在透镜调心装置120中,与数式(2)~(5)相关的算法,不包含测定MTF或对比度的处理。因此,在如摄像透镜121那样,摄像透镜具备3枚以上的透镜的情况下,第3透镜相对于第1透镜和/或第2透镜的位置,不对第1透镜和第2透镜的位置造成影响。此外,能按每个透镜来实施第1透镜和第2透镜和第3透镜的调心。因此,能够实现装置结构的简略化,能够谋求装置的低成本化。
此外,作为透镜调心装置120调整偏心量的对象的摄像透镜121,优选粘合第1透镜阵列112a和第2透镜阵列112b和第3透镜阵列112c,将其按每个第1透镜L1和第2透镜L2和第3透镜L3的组合进行分割来制造。即,优选摄像透镜121是通过晶片级透镜工艺制造的晶片级透镜。
透镜调心装置120在晶片级透镜工艺中,能够应用简单的装置结构。由此,能够对大量的晶片级透镜统一进行调心,因此对于摄像透镜121的生产性的提高更有效。关于晶片级透镜工艺和晶片级透镜的细节在后面叙述。
进而,根据以上的说明,透镜调心装置120能够以如下方式解释。
即,透镜调心装置120具备:检测透镜的偏心和轴偏移信息的偏心检测机构11;以及调整透镜间相对关系的调心机构(调整机构13)。而且,透镜调心装置120以具备根据偏心检测信息计算适当的透镜间偏心相对关系,计算相对于现在的状态的调心量的功能的计算装置(调心位置计算控制机构12)来构成装置整体。而且,透镜调心装置120对计算的调心信息进行输出,通过调心机构向目标的调心关系进行调整。此外,优选透镜调心装置120在对第1透镜L1和第2透镜L2的调心后,粘合第1透镜L1和第2透镜L2,进行对粘合的第1透镜L1与第2透镜L2的组合、以及第3透镜L3的调心。
[晶片级透镜工艺的摄像透镜的制造方法]
摄像透镜111(参照图1)及摄像透镜121(参照图2)都不限定于晶片级透镜,也可以通过晶片级透镜工艺以外的制造方法来制造。作为晶片级透镜工艺以外的制造方法的一例,举出通过射出成形来制造构成摄像透镜的各透镜,使用这些各透镜来制造摄像透镜的方法。
但是,通过将摄像透镜111和摄像透镜121作为通过晶片级透镜工艺制造的晶片级透镜,从而能够以短时间大量生产,能够降低制造成本。此外,由此也能够制造可实施回流焊的摄像透镜111和摄像透镜121。
图3的(a)~(h)是表示利用晶片级透镜工艺的摄像透镜的制造方法的立体图。具体来说,图3的(a)~(d)中表示摄像透镜111的制造方法,图3的(e)~(h)表示摄像透镜121的制造方法。
首先,参照图3的(a)~(d),针对利用晶片级透镜工艺的摄像透镜111的制造方法进行说明。
以下,针对图3的(a)表示的工序进行说明。
通过上金属模具130a和下金属模具130b夹入由树脂(优选是热固化性树脂或紫外线固化性树脂)构成的晶片,对晶片进行加热使其固化,将晶片成形为第1透镜阵列112a。
在这里,上金属模具130a以在晶片能够成形多个第1透镜L1的面S1的方式,在夹入晶片的面(转印面)形成有多个与面S1相反的形状。
同样地,下金属模具130b以在晶片能够成形多个第1透镜L1的面S2的方式,在夹入晶片的面(转印面)形成有多个与面S2相反的形状。
此外,各个在上金属模具130a形成的与面S1相反的形状与各个在下金属模具130b形成的与面S2相反的形状,在通过上金属模具130a和下金属模具130b夹入晶片时,以1对1对应、并且对应的形状彼此相互对置的方式配置。
在第1透镜阵列112a成形的相互对置的面S1和面S2的组合成为1枚第1透镜L1。
此外,在图3(a)中为了方便,仅示出通过上金属模具130a和下金属模具130b将晶片成形为第1透镜阵列112a的例子。但是,实际上通过与该例子同样的要领,利用上金属模具130a和下金属模具130b,将与第1透镜阵列112a不同的晶片成形为第2透镜阵列112b。
即,将上金属模具130a的与面S1相反的形状变更成与第2透镜L2的面S3相反的形状。同样地,将下金属模具130b的与面S2相反的形状变更成与第2透镜L2的面S4相反的形状。通过利用这样构成的上金属模具130a和下金属模具130b夹入晶片,从而能够制造第2透镜阵列112b。
在第2透镜阵列112b成形的相互对置的面S3和面S4的组合成为1枚第2透镜L2。
以下,针对图3(b)表示的工序进行说明。
将通过图3(a)所示的工序中的成形而分别获得的第1透镜阵列112a和第2透镜阵列112b粘合。
这时,在第1透镜阵列112a成形的第1透镜L1和与其对应的、在第2透镜阵列112b成形的第2透镜L2以相互对置配置的方式进行上述粘合。更优选在第1透镜阵列112a成形的各第1透镜L1和在第2透镜阵列112b成形的各第2透镜L2以1对1对应、且相互对置配置的方式进行上述粘合。
更具体地,理想的是相互对置配置的第1透镜L1和第2透镜L2在上述粘合后,彼此的光轴位于同一直线上。
以下,针对图3(c)表示的工序进行说明。
将粘合了第1透镜阵列112a和第2透镜阵列112b后的部件通过切断设备131切断。
在这里,切断设备131将1个作为处于对置配置的关系的第1透镜L1和第2透镜L2的组合的、透镜组合132作为单位,进行上述的切断。
在图3(d)中示出利用切断设备131切断后的透镜组合132。
如图3(d)所示,1个透镜组合132相当于摄像透镜111。
接着,参照图3的(e)~(h),针对利用晶片级透镜工艺的摄像透镜121的制造方法进行说明。但是,在这里仅针对与参照图3的(a)~(d)说明的利用晶片级透镜工艺的摄像透镜111的制造方法不同之处进行说明。
以下,针对图3(e)所示的工序中与图3(a)所示的工序不同的方面进行说明。
在图3(e)表示的工序中,在以图3(a)表示的工序制造的第1透镜阵列112a和第2透镜阵列112b之外,还以与它们的制造相同的要领,通过上金属模具130a和下金属模具130b将与第1透镜阵列112a和第2透镜阵列112b不同的晶片成形为第2透镜阵列112c。
即,将上金属模具130a的与面S1或面S3相反的形状变更成与第3透镜L3的面S5相反的形状。同样地,将下金属模具130b的与面S2或面S4相反的形状变更成与第3透镜L3的面S6相反的形状。通过利用这样构成的上金属模具130a和下金属模具130b夹入晶片,从而能够制造第3透镜阵列112c。
在第3透镜阵列112c成形的相互对置的面S5和面S6的组合成为1枚第3透镜L3。
以下,针对图3(f)所示的工序中与图3(b)所示的工序不同的方面进行说明。
将通过图3(e)所示的工序中的成形而分别获得的第1透镜阵列112a和第2透镜阵列112b和第3透镜阵列112c粘合。
这时,在第1透镜阵列112a成形的第1透镜L1和与其对应的在第2透镜阵列112b成形的第2透镜L2和与它们对应的在第3透镜阵列112c成形的第3透镜L3以相互对置配置的方式进行上述粘合。更优选在第1透镜阵列112a成形的各第1透镜L1、在第2透镜阵列112b成形的各第2透镜L2、以及在第3透镜阵列112c成形的各第3透镜L3以1对1对应、且相互对置配置的方式进行上述粘合。
更具体地,理想的是相互对置配置的第1透镜L1、第2透镜L2和第3透镜L3在上述粘合后,彼此的光轴位于同一直线上。
以下,针对图3(g)所示的工序中与图3(c)所示的工序不同的方面进行说明。
将粘合了第1透镜阵列112a、第2透镜阵列112b和第3透镜阵列112c后的部件通过切断设备131切断。
在这里,切断设备131将1个作为处于对置配置的关系的第1透镜L1、第2透镜L2以及第3透镜L3的组合的、透镜组合133作为单位,进行上述的切断。
在图3(h)中示出利用切断设备131切断后的透镜组合133。
如图3(h)所示,1个透镜组合133相当于摄像透镜121。
再有,实际的摄像透镜通常对摄像透镜111或摄像透镜121搭载孔径光阑以及用于保护摄像透镜的像面的玻璃罩等的部件而构成。针对搭载有该部件的摄像透镜的结构在后面叙述。
[搭载有部件的摄像透镜的结构(2枚透镜)]
图4是表示透镜是2枚的摄像透镜的结构的剖面图,是表示摄像透镜111(参照图1)搭载部件后的状态的图。
在图4的剖面图中,规定有X(相对于纸面垂直的)方向、Y(纸面上下)方向、以及Z(纸面左右)方向。
具体地,Z方向是摄像透镜140的光轴La的延伸方向。X方向和Y方向分别是相对于光轴La的法线方向中的1个方向。Z方向和Y方向相互垂直。Z方向是相对于Z方向和Y方向的双方垂直的方向。
关于摄像透镜140,Z方向表示从物体143侧(物体侧)朝向像面S9侧(像面侧)的方向,并且表示从像面S9侧朝向物体143侧的方向。
再有,可以说图4所示的X方向、Y方向、以及Z方向分别与图1所示的X方向、Y方向、以及Z方向匹配。
摄像透镜140是以从物体143侧朝向像面S9侧依次配置有孔径光阑142、第1透镜L1、第2透镜L2、以及玻璃罩CG的结构。摄像透镜140与摄像透镜111同样地,通过第1透镜L1和第2透镜L2的2枚透镜构成。
玻璃罩CG具有朝向物体143侧的面S7和朝向像面S9侧的面S8。
孔径光阑142以包围第1透镜L1的面S1的、有效口径的周围的方式设置。设置孔径光阑142的目的在于,为了使入射到摄像透镜140的光能够适当地通过第1透镜L1和第2透镜L2,限制入射到摄像透镜140的光的轴上光线束的直径。
物体143是摄像透镜140成像的对象物,换句话说,是摄像透镜140作为摄影(摄像)的对象的被摄体。
第1透镜L1具有正的折射能力(refractive power),是朝向物体143侧的面S1是凸面(凸形状)的周知的凹凸透镜(meniscus
lens)。因此,第1透镜L1中,朝向像面S9侧的面S2是该凹凸透镜的凹面(凹形状)。
透镜中的“凹形状”和“凹面”均是透镜中空地弯曲的部分,即表示透镜向内侧弯曲的状态。另一方面,透镜中的“凸形状”和“凸面”均表示透镜的球状表面向外侧弯曲的状态。
第2透镜L2具有负的折射能力,朝向物体143侧的面S3是凹形状。
玻璃罩CG设置在第2透镜L2和像面S9之间。玻璃罩CG用于通过对像面S9覆盖,从而保护像面S9不受物理的损伤等。
像面S9是相对于摄像透镜140的光轴La垂直的、形成像的面,实现能够在设置于像面S9的未图示的屏幕上观察。
在这里,在图4中,将作为摄像透镜140整体的光轴设为光轴La,但针对第1透镜L1和第2透镜L2的各自的光轴,理想的是也位于光轴La上。
图5是表示摄像透镜140的MTF-像高特性的图表。
图6是表示摄像透镜140的散焦MTF(MTF-焦点位移位置特性)的图表。
图7(a)是表示摄像透镜140的像散特性的图表,图7(b)是表示摄像透镜140的畸变特性的图表。
图5和图6所示的图表均在纵轴表示MTF(单位:无)。
图5所示的图表中,在横轴表示像高(单位:mm),示出与像高h0(0mm)~像高h1.0(1.75mm)相关的子午像面和弧矢像面((sagittal image surface))中的各特性。此外,在图5中示出空间频率为“奈奎斯特频率/4(71.4lp/mm)”的情况下的特性,和空间频率为“奈奎斯特频率/2(142.9lp/mm)”的情况下的特性。
图6所示的图表中,在横轴表示焦点位移位置(单位:mm),示出与像高h0、像高h0.2(0.35mm)、像高h0.4(0.7mm)、像高h0.6(1.05mm)、像高h0.8(1.4mm)、以及像高h1.0分别相关的子午像面(T)和弧矢像面(S)的各特性。此外,在图6中示出空间频率为“奈奎斯特频率/4”的情况下的特性。
此外,具体地,图7(a)表示摄像透镜140的、横轴所示的像面弯曲(单位:mm)相对于纵轴所示的像高的关系,图7(b)表示摄像透镜140的、横轴所示的畸变(单位:%)相对于纵轴所示的像高的关系。
在以下,将MTF为0.2以上的情况看作高分辨能力。
参照摄像透镜140的实施方式所示的像高,有将最大像高设为1.75mm,以绝对值(0mm~1.75mm)表示的情况,和以相对于将最大像高设为1(h1.0)时的最大像高的比例(h0~h1.0)表示的情况。在以下示出该绝对值的比例的对应关系的一例。
0mm=像高h0(像的中心)
0.175mm=像高h0.1(从像的中心起相当于最大像高的1成的高度)
0.35mm=像高h0.2(从像的中心起相当于最大像高的2成的高度)
0.7mm=像高h0.4(从像的中心起相当于最大像高的4成的高度)
1.05mm=像高h0.6(从像的中心起相当于最大像高的6成的高度)
1.4mm=像高h0.8(从像的中心起相当于最大像高的8成的高度)
1.75mm=像高h1.0(最大像高)
此外,上述奈奎斯特频率被设为与对通过摄像透镜的光进行接收的传感器(摄像元件)的奈奎斯特频率对应的值,根据该传感器的像素的间距来计算的能够分辨的空间频率的数值。具体来说,该传感器的奈奎斯特频率Nyq.(单位:lp/mm)通过下式计算,
Nyq.=1/(上述传感器的像素的间距)/2。
此外,为了获得摄像透镜140的各光学特性,假定物体距离是1200mm,并且作为未图示的模拟光源,使用如下的利用加权的(构成白色的各波长的混合比例以下述方式调整)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所示的图表151~154分别表示以下的测定结果。图表151示出空间频率为“奈奎斯特频率/4”的情况下的弧矢像面的MTF特性。图表152示出空间频率为“奈奎斯特频率/4”的情况下的子午像面的MTF特性。图表153示出空间频率为“奈奎斯特频率/2”的情况下的弧矢像面的MTF特性。图表154示出空间频率为“奈奎斯特频率/2”的情况下的子午像面的MTF特性。
摄像透镜140在与图表151~153对应的各条件下,在像高h0~h1.0的任何像高中,MTF超过0.2。此外,摄像透镜140在与图表154对应的条件下,只要是像高h0~大致h0.9(1.575mm)的话,MTF超过0.2,在比其高的像高中,也看不到MTF的极端的下降。因此,摄像透镜140中,可以说像的周围(即,像高h1.0和其附近的像部分)的对比度良好。
如图6所示,摄像透镜140在0mm的焦点位移位置中,在像高h0~h1.0的任何像高中,弧矢像面和子午像面均是MTF超过0.2(是高分辨能力)。再有,该0mm的焦点位移位置相当于像面S9(参照图4)。
根据图7(a)和(b),在摄像透镜140中,由于剩余像差量小(相对于对光轴La的法线方向的、各像差的大小的偏移小),所以可知具有良好的光学特性。
图8是表示摄像透镜140的设计数据的表。
图8所示的各项目的定义如下所述。
[结构]:摄像透镜140的各结构要素。即,在项目“透镜”中,“L1”意味着第1透镜L1,“L2”意味着第2透镜L2。此外,在项目“面”中,“S1”~“S4”分别意味着面S1~面S4。
“Nd(材料)”:构成摄像透镜140的各透镜的、相对于d线(波长:587.6nm)的折射率。
“νd(材料)”:构成摄像透镜140的各透镜的、相对于d线的阿贝数。
“有效半径”:面S1~面S4的各透镜面的有效半径(能够规定光通量的范围的圆区域的半径)。单位是mm。
“曲率”:面S1~面S4的各透镜面的曲率。单位是mm-1。
“非球面系数”:面S1~面S4的各透镜面的、构成非球面的非球面式(6)的、i次的非球面系数Ai(i是4以上的偶数)。在非球面式(6)中,Z是光轴方向(Z方向)的坐标,x是相对于光轴的法线方向(X)方向的坐标,R是曲率半径(对应的上述曲率的倒数),K是圆锥(圆锥:Conic)系数。
[数10]
图9是表示具备摄像透镜140的摄像模块的设计规格的一例的表。但是,针对摄像模块省略图示。
图9所示的各项目的定义如下所述。
“Sensor”:应用于上述摄像模块的传感器。
“Size”,以对角(Diagonal)、水平(Horizontal)、以及垂直(Vertical)的3种(3维)值表示上述传感器的尺寸。单位是mm。
“Pixel pitch”:上述传感器的像素间距。单位是μm。
“F number”:摄像透镜140的F数字。再有,摄像透镜的F数字以摄像透镜整个系统的等效焦点距离除以摄像透镜整个系统的入射瞳径后的值表示。
“Focal length”:摄像透镜140整个系统的焦点距离。单位是mm。
“Field of view”,以对角(Diagonal)、水平(Horizontal)、以及垂直(Vertical)的3种(3维)值表示摄像透镜140的视角。单位是deg(°)。
“TV distortion”:摄像透镜140的TV畸变(TV distortion)。单位是%。
“Relative illumination”:像高h0.6、像高h0.8、像高h1.0的3处的摄像透镜140的周围光量比。周围光量比意味着在该处获得的光量相对于在作为像的中心的像高h0获得的光量的比率。单位是%。
“CRA(Chief Ray Angle)”:像高h0.6、像高h0.8、像高h1.0的3处的主光线角度。单位是deg。
“Optical length”:摄像透镜140的光学全长。单位是mm。
“CG thickness”:在摄像透镜140设置的玻璃罩CG的、光轴La方向的厚度。单位是mm。
“Hyper focal distance”:摄像透镜140的超焦距。超焦距意味着以景深的最远点扩展到无限远的方式进行对焦时的物体距离(从透镜到被摄体的距离)。单位是mm。
“Object distance”:物体距离。
“Design wave weight”:作为模拟光源的白色光的加权(具体如上述)。
[搭载有部件的摄像透镜的调心的验证(2枚透镜)]
使用图4所示的摄像透镜140,针对调心进行了验证。
在上述验证时,进行解析的像高设为像高h0(中心像高)、像高h0.79、以及像高h(-0.79)。
在这里,针对像高hL(其中0<L≤1.0)和像高h(-L)的差异进行说明。
像高h0如上述那样是像的中心。因此,当然该像存在于比像高h0高的位置和比像高h0低的位置的双方。换句话说,当将像高h0的高度设为0时,该像形成在大于0的高度的区域和小于0的高度的区域的双方中。
通常,像高hL这一表现是包含在大于0的高度的区域中看到的像高和在小于0的高度的区域中看到的像高的双方。可是,在本实施方式的说明中,存在需要区分在大于0的高度的区域中看到的像高和在小于0的高度的区域中看到的像高来进行考虑的情况。
因此,在需要区分在大于0的高度的区域中看到的像高和在小于0的高度的区域中看到的像高来进行考虑的情况下,将前者表现为像高hL,另一方面将后者表现为像高h(-L)。
像高hL和像高h(-L)距像高H0的分离距离相同,另一方面,从像高h0的分离方向可以说相互正相反。但是,像高hL和像高h(-L)均从像高h0起在相对于摄像透镜的光轴La的法线方向分离,关于这一点是共同的。
再有,关于本发明的“规定距离y”以及“规定距离-y”的表现,是基于针对上述的像高hL和像高h(-L)的差异的考虑的表现。
即,在“规定距离y”和“规定距离-y”中,距离相同,另一方面,可以说方向相互正相反。此外,“规定距离y”和“规定距离-y”均是相对于摄像透镜的光轴La的法线方向的距离,关于这一点是共同的。
此外,在上述验证时,进行解析的特性是空间频率为70lp/mm(大致是奈奎斯特频率/4)的情况下的散焦特性(散焦MTF)。关于详细的散焦特性参照图10。
此外,为了进行上述验证,作为未图示的模拟光源,使用下述的利用加权的白色光。
455nm=0.098
502nm=0.504
558nm=1
614nm=0.502
661nm=0.098
此外,图11(a)和(b)是表示在通过上述数式(1)来调整作为摄像透镜140整体的偏心量时,使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动的样子的剖面图。具体地,在图11(a)中表示在不需要该移动的情况下、换句话说第1透镜偏心量是0的情况下的例子,另一方面,在图11(b)中表示需要该移动的情况下、换句话说第1透镜偏心量不是0的情况下的例子。
再有,在图11(a)和(b)中,还图示有CG和传感器210。
关于对以上的摄像透镜140应用了利用透镜调心装置110(参照图1)的调心的情况下的模拟例,在以下进行说明。
作为第1个模拟例,针对偏心检测机构1测定的第1透镜偏心量是2μm的情况进行说明。
在第1透镜偏心量是2μm的情况下,调心位置计算控制机构2根据上述数式(1)求取的透镜间偏心量目标值是-4μm(在与产生面S2相对于面S1的光轴的位置偏移的方向相反的方向是4μm)。
调整机构3根据调心位置计算控制机构2的控制,使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动,以使透镜间偏心量与上述透镜间偏心量目标值一致。即,调整机构3使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动,以使面S3相对于面S2的偏心成为-4μm。
作为第2个模拟例,针对偏心检测机构1测定的第1透镜偏心量是5μm的情况进行说明。
在第1透镜偏心量是5μm的情况下,调心位置计算控制机构2根据上述数式(1)求取的透镜间偏心量目标值是-10μm(在与产生面S2相对于面S1的光轴的位置偏移的方向相反的方向是10μm)。
调整机构3以与第1个模拟例的情况同样的要领,使第1透镜L1和/或第2透镜L2移动,以使面S3相对于面S2的偏心成为-10μm。
图12是表示第1个模拟例的调心结束时的、摄像透镜140的散焦MTF的图表。
图13是表示第2个模拟例的调心结束时的、摄像透镜140的散焦MTF的图表。
根据图12,在第1个模拟例的调心结束时,摄像透镜140在0mm的焦点位移位置中,在像高h0~h1.0的任何像高中,弧矢像面和子午像面均是MTF超过0.2。根据图13,在第2个模拟例的调心结束时,摄像透镜140在0mm的焦点位移位置中,在像高h0~h1.0的任何像高中,弧矢像面和子午像面均是MTF超过0.2。再有,该0mm的焦点位移位置相当于像面S9(参照图4)。
因此,可知摄像透镜140根据第1个模拟例的调心和根据第2个模拟例的调心,其偏心量都能适当地被调整。
在这里,根据上述数式(1),在对摄像透镜140那样的、透镜是2枚的摄像透镜的偏心量的调整中,调心位置计算控制机构2没有考虑作为面S4相对于面S3的偏心量的第2透镜偏心量。
其理由在于,在作为透镜是2枚的摄像透镜中,由于与第2透镜偏心量的变动对应的散焦特性的变动程度非常小,所以作为该第2透镜偏心量,能够容许比较大的偏心量。换句话说,作为透镜是2枚的摄像透镜中的第2透镜偏心量的误差灵敏度非常低。
图14是表示第2透镜偏心量为10μm、第1透镜偏心量和透镜间偏心量为0μm的情况下的摄像透镜140的散焦MTF的图表。
图14所示的散焦MTF与图12和图13分别表示的散焦MTF几乎没有变化。因此,可知作为透镜是2枚的摄像透镜中的第2透镜偏心量的误差灵敏度非常低。
[伴随在透镜的两面间产生的偏心的、调心的公差]
关于在专利文献2中公开的调心方法,在构成摄像透镜的多个透镜间的偏心量并不单纯地是越小越好,只要在透镜的两面间产生偏心,就存在与其对应的适当的、在多个透镜间的偏心量。
特别是在面向便携式设备的摄影机模块用的摄像透镜中,构成摄像透镜的各透镜的两面间的偏心,在与摄像透镜的制造公差相关的各种项目中也是影响比较大的。因此,考虑存在与在透镜的两面间产生的偏心量对应的、适当的调心关系,需要进行摄像透镜的调心。
参照图4所示的摄像透镜140对其进行说明。
图15是表示摄像透镜140中的、处于面S2上的光轴以及处于面S3上的光轴相对于处于面S1上的光轴的位置关系的一例的图表。
在图15所示的图表中,纵轴是Y方向的位置(单位:μm),横轴是X方向的位置(单位:μm)。
在图15所示的图表中,作为上述位置关系的一个例子,将处于面S1上的光轴的位置设为基准(Y方向的0μm)。而且,将处于面S2上的光轴的位置设为Y方向的2μm。
进而,针对处于面S3上的光轴的位置,示出是Y方向的1μm的情况(称为模式S3(a))和是Y方向的-2μm的情况(称为模式S3(b))的2个模式。
图16是表示模式S3(a)中的、摄像透镜140的散焦MTF的图表。
图17是表示模式S3(b)中的、摄像透镜140的散焦MTF的图表。
当比较模式S3(a)和模式S4(a)时,关于作为摄像透镜140整体的偏心量,模式S3(a)较小。
可是,根据图16和图17,与模式S3(a)相比,模式S3(b)示出良好的散焦特性。
像这样,可知只要在透镜的两面间产生偏心,就存在与其对应的适当的、在多个透镜间的偏心量。
而且,模式S3(b)与调心位置计算控制机构2的上述数式(1)的计算结果相等。
[搭载有部件的摄像透镜的结构(3枚透镜)]
图18是表示透镜是3枚的摄像透镜的结构的剖面图,是表示摄像透镜121(参照图2)搭载部件后的状态的图。
图18所示的摄像透镜280在以下说明的方面与图4所示的摄像透镜140不同。
与摄像透镜140不同,摄像透镜280在第1透镜L1和第2透镜L2之外,还具备第3透镜L3。再有,第3透镜L3配置在第2透镜L2和像面S9(更具体地是玻璃罩CG)之间。
即,摄像透镜280是以从物体143侧朝向像面S9侧依次配置有孔径光阑142、第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、以及玻璃罩CG的结构。摄像透镜280与摄像透镜121同样地,通过第1透镜L1、第2透镜L2、以及第3透镜L3这3枚透镜构成。
此外,在摄像透镜140和摄像透镜280中,第1透镜L1和第2透镜L2的各形状略微不同,但针对第1透镜L1和第2透镜L2各自的大致的特色能够看作是相同的。
即,摄像透镜280的第1透镜L1具有正的折射能力,是朝向物体143侧的面S1是凸面(凸形状)的周知的凹凸透镜。此外,摄像透镜280的第2透镜L2具有负的折射能力,朝向物体143侧的面S3是凹形状。
第3透镜L3具有正的折射能力。
进而,在第3透镜L3中,朝向像面S9侧的面S6中的、与中心S6及其附近对应的中央部分c6是凹形状,并且作为中央部分c6的周围的周围部分p6是凸形状。也就是说,面S6能够解释为是具有凹陷的中央部分c6和突出的周围部分p6转变的拐点的形状。在这里所说的拐点意味着在透镜的有效半径内的透镜剖面形状的曲线中,非球面顶点的切平面成为与光轴垂直的平面那样的非球面上的点。
在面S6具有拐点的摄像透镜280中,关于Z方向,通过中央部分c6的光线能够在靠近物体143侧成像,并且通过周围部分p6的光线能够在靠近像面S9侧成像。因此,摄像透镜280根据中央部分c6中的凹形状以及周围部分p6中的凸形状的具体的形状,对以像面弯曲为首的各种相差进行校正。
图19是表示摄像透镜280的MTF-像高特性的图表。
图20是表示摄像透镜280的散焦MTF的图表。
图21(a)是表示摄像透镜280的像散特性的图表,图21(b)是表示摄像透镜280的畸变特性的图表。
图19和图20所示的图表均在纵轴表示MTF(单位:无)。
图19所示的图表中,在横轴表示像高(单位:mm),示出与像高h0(0mm)~像高h1.0(1.792mm)相关的子午像面和弧矢像面中的各特性。此外,在图19中示出空间频率为“奈奎斯特频率/4(89.3lp/mm)”的情况下的特性,和空间频率为“奈奎斯特频率/2(178.6lp/mm)”的情况下的特性,和空间频率为“奈奎斯特频率(357.1lp/mm)”的情况下的特性。
图20所示的图表中,在横轴表示焦点位移位置(单位:mm),示出与像高h0、像高h0.2(0.3584mm)、像高h0.4(0.7168mm)、像高h0.6(1.0752mm)、像高h0.8(1.4336mm)、以及像高h1.0分别相关的子午像面(T)和弧矢像面(S)的各特性。此外,在图20中示出空间频率为“奈奎斯特频率/4”的情况下的特性。
此外,具体地,图21(a)表示摄像透镜280的、横轴所示的像面弯曲(单位:mm)相对于纵轴所示的像高的关系。图21(b)表示摄像透镜280的、横轴所示的畸变(单位:%)相对于纵轴所示的像高的关系。也就是说,图21(a)和(b)所示的摄像透镜280的特性分别与图7(a)和(b)所示的摄像透镜140的特性对应。
在以下,将MTF为0.2以上的情况看作高分辨能力。
参照摄像透镜280的实施方式所示的像高,有将最大像高设为1.792mm,以绝对值(0mm~1.792mm)表示的情况,和以相对于将最大像高设为1(h1.0)时的最大像高的比例(h0~h1.0)表示的情况。在以下示出该绝对值的比例的对应关系的一例。
0mm=像高h0(像的中心)
0.1792mm=像高h0.1
0.3584mm=像高h0.2
0.7168mm=像高h0.4
1.0752mm=像高h0.6
1.4336mm=像高h0.8
1.792mm=像高h1.0
此外,为了获得摄像透镜280的各光学特性,假定物体距离是无限远,并且使用与在为了获得摄像透镜140的各光学特性而使用的相同的、作为模拟光源的白色光。
图19所示的图表291~296分别表示以下的测定结果。图表291示出空间频率为“奈奎斯特频率/4”的情况下的弧矢像面的MTF特性。图表292示出空间频率为“奈奎斯特频率/4”的情况下的子午像面的MTF特性。图表293示出空间频率为“奈奎斯特频率/2”的情况下的弧矢像面的MTF特性。图表294示出空间频率为“奈奎斯特频率/2”的情况下的子午像面的MTF特性。图表295示出空间频率为“奈奎斯特频率”的情况下的弧矢像面的MTF特性。图表296示出空间频率为“奈奎斯特频率”的情况下的子午像面的MTF特性。
摄像透镜280在与图表291~294对应的各条件下,在像高h0~h1.0的任何像高中,MTF超过0.2。因此,摄像透镜280中,在空间频率是“奈奎斯特频率/2”以下的情况下,可以说像的周围(即,像高h1.0和其附近的像部分)的对比度良好。另一方面,摄像透镜280在与图表295和296对应的各条件下,在像高h0~h1.0的任何像高中,MTF低于0.2。
如图20所示,摄像透镜280在0mm的焦点位移位置中,在像高h0~h1.0的任何像高中,弧矢像面和子午像面均是MTF超过0.2(是高分辨能力)。再有,该0mm的焦点位移位置相当于像面S9(参照图18)。
根据图21(a)和(b),在摄像透镜280中,由于剩余像差量小(相对于对光轴La的法线方向的、各像差的大小的偏移小),所以可知具有良好的光学特性。
图22是表示摄像透镜280的设计数据的表。
图22所示的各项目的定义如下所述。
[结构]:摄像透镜280的各结构要素。即,“光阑”意味着开口光阑142的光阑面,“L1”意味着第1透镜L1,“L2”意味着第2透镜L2,“L3”意味着第3透镜L3,“CG”意味着玻璃罩CG,“传感器”意味着设置传感器的面(像面S9)。此外,“S0”~“S9”分别意味着孔径光阑142的光阑面S0、面S1~面S8、以及像面S9。
“曲率”:面S1~面S6的各透镜面的曲率。单位是mm-1。
“厚度”:面S0~面S9的中心厚度。即,从对应的面的中心朝向像面S9侧到下一个面的中心为止的、光轴La的方向(Z方向)的距离。单位是mm。
“有效半径”:面S0~面S6、以及像面S9的有效半径。单位是mm。
“非球面系数”:面S1~面S6的各透镜面的、构成非球面的非球面式(6)的、i次的非球面系数Ai(i是4以上的偶数)。
图23是表示具备摄像透镜280的摄像模块的设计规格的一例的表。但是,针对摄像模块省略图示。
图23所示的各项目的定义如下所述。
[Lens]:摄像透镜280的结构。
“construction”:摄像透镜280的结构中的、透镜的枚数。在这里所说的“3P”表示透镜是3枚。
“Nd”:构成摄像透镜280的各透镜(L1~L3)的、相对于d线的折射率。
“νd”:构成摄像透镜280的各透镜(L1~L3)的、相对于d线的阿贝数。
“Sensor”:应用于上述摄像模块的传感器。
“Pixel size”:上述传感器的像素间距。单位是μm。
“Resolution”:上述传感器的像素数。表示水平(H)和垂直(V)的值。单位是像素。
“Size”,以对角(D)、水平(H)、以及垂直(V)的3种(3维)值表示上述传感器的尺寸。单位是mm。
“F number”:摄像透镜280的F数字。
“Focal length”:摄像透镜280整个系统的焦点距离。单位是mm。
“Field of view”,以对角(Diagonal)、水平(Horizontal)、以及垂直(Vertical)的3种(3维)值表示摄像透镜280的视角。单位是deg(°)。
“Optical distortion”:像高h0.6、像高h0.8、像高h1.0的3处的摄像透镜280的畸变(光学畸变)。单位是%。
“TV distortion”:摄像透镜280的TV畸变。单位是%。
“Relative illumination”:像高h0.6、像高h0.8、像高h1.0的3处的摄像透镜280的周围光量比。单位是%。
“CRA”:像高h0.6、像高h0.8、像高h1.0的3处的主光线角度。单位是deg。
“Optical length”:摄像透镜280的光学全长。单位是mm。
“CG thickness”:在摄像透镜280设置的玻璃罩CG的、光轴La方向的厚度。单位是mm。
“Hyper focal distance”:摄像透镜280的超焦距。单位是mm。
[搭载有部件的摄像透镜的调心的验证(3枚透镜)]
使用图18所示的摄像透镜280,针对调心进行了验证。
在上述验证时,进行解析的像高设为像高h0(中心像高,第1位置)、像高h0.8(第2位置)、以及像高h(-0.8)(第3位置)。也就是说,在这里,从像高h0到像高h0.8的距离是本发明的“规定距离y”。
针对像高hL和像高h(-L)的差异的考虑方式,以及针对“规定距离y”和“规定距离-y”的差异的考虑方式,除了成为对象的摄像透镜是摄像透镜140或摄像透镜280的方面外,与在项目[搭载有部件的摄像透镜的调心的验证(2枚透镜)]中说明的考虑方式相同。
此外,在上述验证时,进行解析的特性是空间频率为89.3lp/mm(奈奎斯特频率/4)的情况下的散焦特性(散焦MTF)。关于详细的散焦特性参照图24。
此外,为了进行上述验证,与为了进行摄像透镜140的同样的验证而使用的模拟光源同样地,作为模拟光源使用白色光。
图25是表示基于通过摄像透镜280的偏心而产生的、Z方向的像面位置的偏移量的模拟结果,调心位置计算控制机构12进行计算的要领的一部分的表。
“设计值”:表示没有发生摄像透镜280的偏心的情况下的数据。
“轴偏移S2 对 S1(L1)”:表示与第1透镜偏移量相关的数据。
“轴偏移S4 对 S3(L1)”:表示与第2透镜偏移量相关的数据。
“轴偏移S3 对 S2(L1-L2)”:表示与第1透镜间偏移量相关的数据。
“轴偏移S6 对 S5(L3)”:表示与第3透镜偏移量相关的数据。
“轴偏移S5 对 S4(L2-L3)”:表示与第2透镜间偏移量相关的数据。
“轴偏移”:针对在项目“状态”中示出的各项目的偏心量的假想值。单位是μm,能够以文字“a”表示。按在项目“状态”中示出的每个项目,设置多个假想值。
“相对于h0的像面位置偏移”:表示作为针对项目“轴偏移”所示的各项目的、此外针对各个弧矢像面以及子午像面的、像高h0.8的像面位置相对于像高h0的像面位置的、Z方向中的偏移量的第1-第2偏移量。此外,表示作为针对项目“轴偏移”所示的各项目的、此外针对各个弧矢像面以及子午像面的、像高h(-0.8)的像面位置相对于像高h0的像面位置的、Z方向中的偏移量的第1-第3偏移量。单位是μm。
即、
“+y tan.”:表示子午像面中的第1-第2偏移量,能够以文字“b”表示。
“+y sag.”:表示弧矢像面中的第1-第2偏移量,能够以文字“c”表示。
“-y tan.”:表示子午像面中的第1-第3偏移量,能够以文字“d”表示。
“-y sag.”:表示弧矢像面中的第1-第3偏移量,能够以文字“e”表示。
“像面位置的差”:表示针对项目“轴偏移”所示的各项目的、此外针对各个弧矢像面以及子午像面的、第1-第2偏移量与第1-第3偏移量的差。针对子午像面的差能够使用文字“b”及文字“d”表现为“b-d”,针对弧矢像面的差能够使用文字“c”及文字“e”表现为“c-e”。单位是μm。
“每单位轴偏移的像面位置的差”:针对项目“轴偏移”所示的各项目的、此外针对各个弧矢像面以及子午像面的、像面位置相对于偏心量的假想值1μm的偏移量、以及其平均值。
特别是关于项目“每单位轴偏移的像面位置的差”,
“sag.”及“tan.”:针对项目“轴偏移”所示的各项目的、此外针对各个弧矢像面以及子午像面的、像面位置相对于偏心量的假想值1μm的偏移量。针对子午像面的该偏移量能够使用文字“a”表现为“(b-d)/a”,针对弧矢像面的该偏移量能够使用文字“a”表现为“(c-e)/a”。
“平均值(=α)”:针对各个弧矢像面以及子午像面的、在项目“状态”中示出的每个项目的、像面位置相对于偏心量的假想值1μm的偏移量的平均值。在这里所述的平均值,具体来说是对项目“状态”中示出的1个项目设定的多个假想值的每一个所对应的、多个该偏移量的平均值。
在这里,针对摄像透镜280的第1透镜偏心量,说明基于图25所示的模拟结果的、调心位置计算控制机构12进行计算的要领。再有,针对摄像透镜280的、第2透镜偏心量、第1透镜间偏心量、第3透镜偏心量、以及第2透镜间偏心量各自的要领,与在以下说明的第1透镜偏心量相关的要领相同,因此在这里省略详细的说明。
以下,将摄像透镜280的弧矢像面仅称为弧矢像面,将摄像透镜280的子午像面仅称为子午像面。
首先,针对摄像透镜280的第1透镜偏心量,设定多个偏心量的假想值。在图25中,如在项目“轴偏移”所示那样,作为该假想值设定1μm、2μm、以及3μm的3个值。
接着,针对设定的假想值1μm,求取第1-第2偏移量(像高h0.8的像面位置相对于像高h0的像面位置的、Z方向的偏移量)以及第1-第3偏移量(像高h(-0.8)的像面位置相对于像高h0的像面位置的、Z方向的偏移量)。针对弧矢像面及子午像面均分别求取第1-第2偏移量以及第1-第3偏移量。
针对设定的假想值2μm、以及假想值3μm也同样地,针对弧矢像面及子午像面分别求取第1-第2偏移量以及第1-第3偏移量。
在这里,如上所述,以文字“b”表示子午像面的第1-第2偏移量,以文字“c”表示弧矢像面的第1-第2偏移量,以文字“d”表示子午像面的第1-第3偏移量,以文字“e”表示弧矢像面的第1-第3偏移量。
于是,针对设定的假想值1μm,获得以下的值。
・b:-18.3μm
・c:-7.1μm
・d:-1.3μm
・e:0.9μm
此外,针对设定的假想值2μm,获得以下的值。
・b:-26.8μm
・c:-10.7μm
・d:6.9μm
・e:4.2μm
此外,针对设定的假想值3μm,获得以下的值。
・b:-34.4μm
・c:-14.5μm
・d:14.7μm
・e:8.0μm
接着,针对设定的假想值1μm,求取第1-第2偏移量与第1-第3偏移量的差。针对弧矢像面及子午像面分别求取第1-第2偏移量与第1-第3偏移量的差。
针对设定的假想值2μm、以及假想值3μm也同样地,针对弧矢像面及子午像面分别求取第1-第2偏移量与第1-第3偏移量的差。
于是,针对设定的假想值1μm,获得以下的值。
・b-d:-17.0μm
・c-e:-8.0μm
此外,针对设定的假想值2μm,获得以下的值。
・b-d:-33.7μm
・c-e:-14.9μm
此外,针对设定的假想值3μm,获得以下的值。
・b-d:-49.1μm
・c-e:-22.5μm
接着,针对设定的假想值1μm、假想值2μm、以及假想值3μm,分别求取像面位置相对于偏心量的假想值1μm的偏移量。为此,将针对弧矢像面及子午像面分别求取的第1-第2偏移量与第1-第3偏移量的差,除以对应的偏心量的假想值。
在这里,如上所述,以文字“a”表示偏心量的假想值。
于是,针对设定的假想值1μm(a=1μm),获得以下的值。
・(b-d)/a:-17.0
・(c-e)/a:-8.0
此外,针对设定的假想值2μm(a=2μm),获得以下的值。
・(b-d)/a:-16.9
・(c-e)/a:-7.4
此外,针对设定的假想值3μm(a=3μm),获得以下的值。
・(b-d)/a:-16.4
・(c-e)/a:-7.5
接着,针对弧矢像面和子午像面,分别求取针对设定的假想值1μm、假想值2μm、以及假想值3μm分别求取的、像面位置相对于偏心量的假想值1μm的偏移量(即上述除法的商)的平均值。
在这里,获得以下的值。
・针对子午像面的上述平均值:(-17.0-16.9-16.4)÷3=-16.75
・针对弧矢像面的上述平均值:(-8.0-7.4-7.5)÷3=-7.63
而且,将针对子午像面的上述平均值设为αtan . 2,将针对弧矢像面的上述平均值设为αsag . 2。
进而,针对摄像透镜280的第2透镜偏心量、第1透镜间偏心量、第3透镜偏心量、以及第2透镜间偏心量的每一个,以同样的要领求取以下的值。
αtan . 4:与第2透镜偏心量对应的、子午像面的上述平均值
αsag . 4:与第2透镜偏心量对应的、弧矢像面的上述平均值。
αtan . 3:与第1透镜间偏心量对应的、子午像面的上述平均值
αsag . 3:与第1透镜间偏心量对应的、弧矢像面的上述平均值。
αtan . 5:与第2透镜间偏心量对应的、子午像面的上述平均值
图26和图27是表示图25所示的模拟中的、纵轴所示的上述项目“像面位置的差”和横轴所示的上述项目“轴偏移”的关系的图表。
图26表示针对第1透镜偏心量(图中L1)、第2透镜偏心量(图中L2)、以及第1透镜间偏心量(图中L1-2)的、弧矢像面和子午像面的上述关系。
此外,图27表示针对第3透镜偏心量(图中L3)、以及第2透镜间偏心量(图中L2-3)的、弧矢像面和子午像面的上述关系。
此外,图28是表示通过图25所示的模拟而决定的αsag . 2、αsag . 3、αsag . 4、αtan . 2、αtan . 3、αtan . 4以及αtan . 5的数值的表。
此外,图29是表示将图28所示的各数值代入上述数式(2)和(3)的结果的表。在图29中,表示通过代入而获得的、第1透镜间偏心量(图中L1-2)和第2透镜间偏心量(图中L2-3)的目标值。图29是第1透镜偏心量(图中L1)和第2透镜偏心量(图中L2)均是3μm的情况的例子。
在图29中,“decenter”表示已经产生的偏心量,“adjust dec.”表示偏心量的目标值。此外,在图29中,“factor”表示偏心量的种类,“dec.”表示偏心量的数值。
图30是表示存在图29所示的第1透镜偏心量及第2透镜偏心量,没有通过图29所示的第1透镜间偏心量和第2透镜间偏心量的目标值来调整偏心量的状态下的、摄像透镜280的散焦MTF的图表。
在有第1透镜偏心量和第2透镜偏心量的情况下,当没有调整偏心量时,在摄像透镜280中,由于像面S9的位置的偏差变大,所以如图30所述那样不能获得良好的散焦特性。
图31是表示存在图29所示的第1透镜偏心量及第2透镜偏心量,通过图29所示的第1透镜间偏心量目标值调整了偏心量的状态下的、摄像透镜280的散焦MTF的图表。
图32是表示存在图29所示的第1透镜偏心量及第2透镜偏心量,通过图29所示的第2透镜间偏心量目标值调整了偏心量的状态下的、摄像透镜280的散焦MTF的图表。
如图31所示,通过利用图29所示的第1透镜间偏心量目标值进行调心,在摄像透镜280中,弧矢像面的偏差被校正。伴随该操作,在摄像透镜280中,子午像面的偏差也被校正。
如图32所示,通过利用图29所示的第2透镜间偏心量目标值进行调心,在摄像透镜280中,子午像面的偏差被校正。
再有,根据情况,也可以调换本发明的算法的子午像面相关的数值和弧矢像面相关的数值。
此外,根据情况,也可以仅对根据第1透镜间偏心量目标值的调心应用本发明的调心构造。
最后,图33的(a)~(f)中表示对第1透镜偏心量和第2透镜偏心量的不同的数个模式,应用了利用调心位置计算控制机构12的调心的模拟结果。
再有,图33的(a)~(f)的各数值的定义与图29的表相同。
再有,也可以通过透镜调心装置110,对透镜是3枚以上的摄像透镜同样地调整第1透镜L1和第2透镜L2的偏心量。在该情况下,针对与第1透镜L1和第2透镜L2相比位于该摄像透镜的像面侧的透镜,不需要特别严密地调整偏心量。
此外,也可以通过透镜调心装置120,对透镜是4枚以上的摄像透镜同样地调整第1透镜L1、第2透镜L2以及第3透镜L3的偏心量。在该情况下,针对与第1透镜L1和第2透镜L2相比位于该摄像透镜的像面侧的透镜,不需要特别严密地调整偏心量。
此外,数式(2)和数式(4),能够解释为在数式内,将弧矢像面的平均值调换为子午像面的平均值,将子午像面的平均值调换为弧矢像面的平均值的关系。针对数式(3)和数式(5)也是同样的。
在这里,针对进行摄像透镜121的调心时的概念进行说明。
基于起因于1枚透镜的两面间的偏心、以及透镜与透镜间的偏心而产生的像面位置的偏移量进行调心。这时,以通过透镜和透镜间的偏心使1枚透镜的两面间的偏心抵消的方式进行调心。
例如,针对弧矢像面,使用第1透镜L1和第2透镜L2之间的偏心进行调心,另一方面,针对子午像面,使用第2透镜L2和第3透镜L3之间的偏心进行调心。也可以针对子午像面,使用第1透镜L1和第2透镜L2之间的偏心进行调心,另一方面,针对弧矢像面,使用第2透镜L2和第3透镜L3之间的偏心进行调心。
在调心中,使用根据数式(7)及(8)获得的、数式(2)和(3)以及数式(4)和(5)的任一个。在这里,“αx”是“αsag . x”或“αtan . x”(其中,x=2~5的任一个)。
[数11]
[数12]
此外,在本发明的透镜调心装置中,优选上述目标值计算部在将上述第1透镜和上述第2透镜粘合之后,计算上述第2透镜间偏心量目标值。
根据上述的结构,在对透镜是3枚的摄像透镜的调心中,也能实施高精度的调心。
此外,根据上述的结构,用于使调心收敛的条件变得明确,因此能够使通用性提高。
此外,在本发明的透镜调心装置中,优选上述摄像透镜使用在晶片设置有多枚上述第1透镜的第1透镜阵列、和在晶片设置有多枚上述第2透镜的第2透镜阵列而构成,上述透镜调心装置将设置在上述第1透镜阵列的1枚上述第1透镜,和与该第1透镜对应的、设置在上述第2透镜阵列的1枚上述第2透镜的组合作为上述摄像透镜,调整该摄像透镜的偏心量。
此外,在本发明的透镜调心装置中,优选上述摄像透镜使用在晶片设置有多枚上述第1透镜的第1透镜阵列、在晶片设置有多枚上述第2透镜的第2透镜阵列、在晶片设置有多枚上述第3透镜的第3透镜阵列而构成,上述透镜调心装置将设置在上述第1透镜阵列的1枚上述第1透镜,和与该第1透镜对应的、设置在上述第2透镜阵列的1枚上述第2透镜,和与该第1透镜及第2透镜的组合对应的、设置在上述第3透镜阵列的1枚上述第3透镜的组合作为上述摄像透镜,调整该摄像透镜的偏心量。
根据上述结构,在晶片级透镜工艺中,能够应用作为简单的装置结构的透镜调心装置。由此,能够对大量的晶片级透镜统一进行调心,因此对于摄像透镜的生产性的提高更有效。
此外,在本发明的透镜调心装置中,优选上述偏心测定部使用CNC(Computerized Numerical Control:计算机数值控制)图像测定系统来构成。
根据上述结构,能够容易地实现高精度的透镜调心装置。特别是关于第1透镜~第3透镜的至少1种,在作为光学的有效区域以外的部分的在晶片整体成形的部分(边缘)是与对置配置的透镜抵接的结构的情况下,如果透镜两面的倾斜偏心的量小的话,能够将平行偏心的量作为整体的偏心量来检测。因此,能够容易地实现本发明的透镜调心装置,此外,也能够容易地制作上述算法。
此外,在本发明的透镜调心装置中,优选上述偏心测定部使用进行反射偏心测定的机构来构成。
根据上述结构,能够容易地实现高精度的透镜调心装置。
此外,在本发明的摄像透镜中,上述第1透镜具有正的折射能力,是上述第1面为凸面的凹凸透镜,上述第2透镜具有负的折射能力。
本发明并不限于上述的格式是发生,在权利要求表示的范围中能够进行各种变更,关于将在不同的实施方式中公开的技术手段适宜组合而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围中。
产业上的利用可能性
本发明能够利用于通过调心对具备多个透镜的摄像透镜的偏心进行调整的透镜调心装置。此外,本发明能够利用于通过该调心装置被进行调心的摄像透镜。
附图标记说明
1、11 偏心检测机构(偏心测定部);
2、12 调心位置计算控制机构(目标值计算部);
3、13 调整机构(透镜移动部);
110、120 透镜调心装置;
111、121 摄像透镜;
112a 第1透镜阵列;
112b 第2透镜阵列;
112c 第3透镜阵列;
140、280 摄像透镜;
142 孔径光阑;
143 物体;
CG 玻璃罩;
L1 第1透镜;
L2 第2透镜;
L3 第3透镜;
La 光轴;
S1 第1透镜的朝向物体侧的面(第1面);
S2 第1透镜的朝向像面侧的面(第2面);
S3 第2透镜的朝向物体侧的面(第3面);
S4 第2透镜的朝向像面侧的面(第4面);
S5 第3透镜的朝向物体侧的面(第5面);
S6 第3透镜的朝向像面侧的面(第6面);
S9 像面;
c6 中央部分;
p6 周围部分。
Claims (14)
1.一种透镜调心装置,通过使从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜和第2透镜的摄像透镜中的所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,其中所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述透镜调心装置的特征在于,具备:
偏心测定部,测定第1透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量;
目标值计算部,通过下述数式(1)计算透镜间偏心量目标值,所述透镜间偏心量目标值是作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值,
透镜间偏心量目标值=第1透镜偏心量×(-2)・・・(1);以及
透镜移动部,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,以使作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的透镜间偏心量与所述透镜间偏心量目标值一致。
2.一种透镜调心装置,通过使从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜、第2透镜和第3透镜的摄像透镜中的所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,其中所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述第3透镜在该第2透镜的像面侧与该第2透镜邻接,所述透镜调心装置的特征在于,具备:
偏心测定部,测定第1透镜偏心量和第2透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量,所述第2透镜偏心量是作为所述第2透镜的朝向像面侧的面的第4面相对于作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面的偏心量;
目标值计算部,在计算出作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值的第1透镜间偏心量目标值之后,计算作为所述第3透镜的朝向物体侧的面的第5面相对于所述第4面的偏心量的目标值的第2透镜间偏心量目标值;以及
透镜移动部,在以作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的第1透镜间偏心量与所述第1透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动之后,以作为所述第5面相对于所述第4面的偏心量的第2透镜间偏心量与所述第2透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,
在所述目标值计算部中,
针对所述第1透镜偏心量、所述第1透镜间偏心量、所述第2透镜偏心量、所述第2透镜间偏心量、以及作为所述第3透镜的朝向像面侧的面的第6面相对于所述第5面的偏心量的第3透镜偏心量的每一个,
设定多个偏心量的假想值,
针对与该设定的各假想值对应的所述摄像透镜的弧矢像面及子午像面的每一个,
计算第1-第2偏移量和第1-第3偏移量,所述第1-第2偏心量是第2位置的像面位置相对于第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第1位置是与所述摄像透镜的中心像高对应的位置,所述第2位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离y的位置,所述第1-第3偏移量是第3位置的像面位置相对于所述第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第3位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离-y的位置,其中,0<y,
计算上述计算出的第1-第2偏移量与上述计算出的第1-第3偏移量的差,
将该计算出的所述差除以对应的假想值,
求取针对各假想值求取的上述除法的商的平均值,
当将与所述第1透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 2,将与所述第1透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 2,将与所述第1透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 3,将与所述第1透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 3,将与所述第2透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 4,将与所述第2透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 4,将与所述第2透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 5,将与所述第2透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 5时,
通过下述数式(2)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(3)计算第2透镜间偏心量目标值,或者,通过下述数式(4)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(5)计算第2透镜间偏心量目标值,
[数1]
[数2]
[数3]
[数4]
3.根据权利要求2所述的透镜调心装置,其特征在于,所述目标值计算部在将所述第1透镜和所述第2透镜粘合之后,计算所述第2透镜间偏心量目标值。
4.根据权利要求1所述的透镜调心装置,其特征在于,所述摄像透镜使用在晶片设置有多枚所述第1透镜的第1透镜阵列和在晶片设置有多枚所述第2透镜的第2透镜阵列而构成,
所述透镜调心装置,将设置在所述第1透镜阵列的1枚所述第1透镜和与该第1透镜对应的、设置在所述第2透镜阵列的1枚所述第2透镜的组合作为所述摄像透镜,调整该摄像透镜的偏心量。
5.根据权利要求2所述的透镜调心装置,其特征在于,所述摄像透镜使用在晶片设置有多枚所述第1透镜的第1透镜阵列和在晶片设置有多枚所述第2透镜的第2透镜阵列和在晶片设置有多枚所述第3透镜的第3透镜阵列而构成,
所述透镜调心装置,将设置在所述第1透镜阵列的1枚所述第1透镜和与该第1透镜对应的、设置在所述第2透镜阵列的1枚所述第2透镜和与该第1透镜及第2透镜的组合对应的、设置在所述第3透镜阵列的1枚所述第3透镜的组合作为所述摄像透镜,调整该摄像透镜的偏心量。
6.根据权利要求1所述的透镜调心装置,其特征在于,所述偏心测定部使用CNC图像测定系统而构成。
7.根据权利要求2所述的透镜调心装置,其特征在于,所述偏心测定部使用CNC图像测定系统而构成。
8.根据权利要求1所述的透镜调心装置,其特征在于,所述偏心测定部使用进行反射偏心测定的机构而构成。
9.根据权利要求2所述的透镜调心装置,其特征在于,所述偏心测定部使用进行反射偏心测定的机构而构成。
10.一种摄像透镜,从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜和第2透镜,所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,通过透镜调心装置使所述摄像透镜中的所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,所述摄像透镜的特征在于,所述透镜调心装置具备:
偏心测定部,测定第1透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量;
目标值计算部,通过下述数式(1)计算透镜间偏心量目标值,所述透镜间偏心量目标值是作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值,
透镜间偏心量目标值=第1透镜偏心量×(-2)・・・(1);以及
透镜移动部,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动,以使作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的透镜间偏心量与所述透镜间偏心量目标值一致。
11.一种摄像透镜,其特征在于,从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜、第2透镜和第3透镜,所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述第3透镜在该第2透镜的像面侧与该第2透镜邻接,通过透镜调心装置使所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,所述摄像透镜的特征在于,所述透镜调心装置具备:
偏心测定部,测定第1透镜偏心量和第2透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量,所述第2透镜偏心量是作为所述第2透镜的朝向像面侧的面的第4面相对于作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面的偏心量;
目标值计算部,在计算出作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值的第1透镜间偏心量目标值之后,计算作为所述第3透镜的朝向物体侧的面的第5面相对于所述第4面的偏心量的目标值的第2透镜间偏心量目标值;以及
透镜移动部,在以作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的第1透镜间偏心量与所述第1透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动之后,以作为所述第5面相对于所述第4面的偏心量的第2透镜间偏心量与所述第2透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,
在所述目标值计算部中,
针对所述第1透镜偏心量、所述第1透镜间偏心量、所述第2透镜偏心量、所述第2透镜间偏心量、以及作为所述第3透镜的朝向像面侧的面的第6面相对于所述第5面的偏心量的第3透镜偏心量的每一个,
设定多个偏心量的假想值,
针对与该设定的各假想值对应的所述摄像透镜的弧矢像面及子午像面的每一个,
计算第1-第2偏移量和第1-第3偏移量,所述第1-第2偏心量是第2位置的像面位置相对于第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第1位置是与所述摄像透镜的中心像高对应的位置,所述第2位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离y的位置,所述第1-第3偏移量是第3位置的像面位置相对于所述第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第3位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离-y的位置,其中,0<y
计算上述计算出的第1-第2偏移量与上述计算出的第1-第3偏移量的差,
将该计算出的所述差除以对应的假想值,
求取针对各假想值求取的上述除法的商的平均值,
当将与所述第1透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 2,将与所述第1透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 2,将与所述第1透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 3,将与所述第1透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 3,将与所述第2透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 4,将与所述第2透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 4,将与所述第2透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 5,将与所述第2透镜间偏心量对应的、子午像面的所述平均值设为αtan . 5时,
通过下述数式(2)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(3)计算第2透镜间偏心量目标值,或者,通过下述数式(4)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(5)计算第2透镜间偏心量目标值,
[数1]
[数2]
[数3]
[数4]
12.根据权利要求10所述的摄像透镜,其特征在于,所述第1透镜具有正的折射能力,是所述第1面为凸面的凹凸透镜,
所述第2透镜具有负的折射能力。
13.根据权利要求11所述的摄像透镜,其特征在于,所述第1透镜具有正的折射能力,是所述第1面为凸面的凹凸透镜,
所述第2透镜具有负的折射能力。
14.一种摄像透镜,从物体侧朝向像面侧依次至少具备第1透镜、第2透镜和第3透镜,所述第1透镜位于最靠近物体侧,所述第2透镜在该第1透镜的像面侧与该第1透镜邻接,所述第3透镜在该第2透镜的像面侧与该第2透镜邻接,通过透镜调心装置使所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,从而调整所述摄像透镜的偏心量,所述摄像透镜的特征在于,所述透镜调心装置具备:
偏心测定部,测定第1透镜偏心量和第2透镜偏心量,所述第1透镜偏心量是作为所述第1透镜的朝向像面侧的面的第2面相对于作为所述第1透镜的朝向物体侧的面的第1面的偏心量,所述第2透镜偏心量是作为所述第2透镜的朝向像面侧的面的第4面相对于作为所述第2透镜的朝向物体侧的面的第3面的偏心量;
目标值计算部,在计算出作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的目标值的第1透镜间偏心量目标值之后,计算作为所述第3透镜的朝向物体侧的面的第5面相对于所述第4面的偏心量的目标值的第2透镜间偏心量目标值;以及
透镜移动部,在以作为所述第3面相对于所述第2面的偏心量的第1透镜间偏心量与所述第1透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜和所述第2透镜的至少一方移动之后,以作为所述第5面相对于所述第4面的偏心量的第2透镜间偏心量与所述第2透镜间偏心量目标值一致的方式,使所述第1透镜、所述第2透镜和所述第3透镜的至少1枚移动,
在所述目标值计算部中,
针对所述第1透镜偏心量、所述第1透镜间偏心量、所述第2透镜偏心量、所述第2透镜间偏心量、以及作为所述第3透镜的朝向像面侧的面的第6面相对于所述第5面的偏心量的第3透镜偏心量的每一个,
设定多个偏心量的假想值,
针对与该设定的各假想值对应的所述摄像透镜的弧矢像面及子午像面的每一个,
计算第1-第2偏移量和第1-第3偏移量,所述第1-第2偏心量是第2位置的像面位置相对于第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第1位置是与所述摄像透镜的中心像高对应的位置,所述第2位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离y的位置,所述第1-第3偏移量是第3位置的像面位置相对于所述第1位置的像面位置的、所述摄像透镜的光轴方向的偏移量,其中所述第3位置是从所述第1位置起在相对于所述摄像透镜的光轴的法线方向离开规定距离-y的位置,其中,0<y
计算上述计算出的第1-第2偏移量与上述计算出的第1-第3偏移量的差,
将该计算出的所述差除以对应的假想值,
求取针对各假想值求取的上述除法的商的平均值,
当将与所述第1透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 2,将与所述第1透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 2,将与所述第1透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 3,将与所述第1透镜间偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 3,将与所述第2透镜偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 4,将与所述第2透镜偏心量对应的子午像面的所述平均值设为αtan . 4,将与所述第2透镜间偏心量对应的弧矢像面的所述平均值设为αsag . 5,将与所述第2透镜间偏心量对应的、子午像面的所述平均值设为αtan . 5时,
通过下述数式(2)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(3)计算第2透镜间偏心量目标值,或者,通过下述数式(4)计算第1透镜间偏心量目标值,并且通过下述数式(5)计算第2透镜间偏心量目标值,
[数1]
[数2]
[数3]
[数4]
所述第1透镜具有正的折射能力,是所述第1面为凸面的凹凸透镜,
所述第2透镜具有负的折射能力,
所述第3透镜具有正的折射能力,作为朝向像面侧的面的第6面的中央部分是凹形状,相对于该中央部分的周围部分是凸形状。
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