CN1327260C - 图像捕捉透镜、图像捕捉装置以及图像捕捉单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图象捕捉透镜，以捕捉物体的图象，该透镜设置有孔径光阑，其具有孔径，而图象通过该孔径得以捕捉；具有正折射率的第一透镜，其中，第一透镜的两个表面成形为凸形；具有负折射率的第二透镜，其中，第二透镜的物体侧表面成形为凹形；以及新月形透镜的第三透镜，其凸面面对物体侧，其中，孔径光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜以此顺序从物体侧排列。

Description

图像捕捉透镜、图像捕捉装置以及图像捕捉单元

技术领域

本发明涉及一种图象捕捉透镜，该透镜适用于诸如CCD型图象传感器或CMOS型图象传感器的固态图象捕捉装置的光学系统。

背景技术

近年来，随着采用诸如CCD(电荷耦合器件)型图象传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)型图象传感器的固态图象捕捉装置的图象捕捉设备的性能提高以及尺寸减小，分别配备有图象捕捉装置的蜂窝电话和个人计算机得到广泛使用。

由于这些蜂窝电话和个人计算机中尺寸减小或功能增强导致的密度增大，越来越要求图象捕捉设备上承载的图象捕捉透镜尺寸减小，以用来实现小型的图象捕捉设备。

作为用于这种小型图象捕捉设备的图象捕捉透镜，近年来，三透镜结构的透镜已经变得普及，这是由于这种类型的图象捕捉透镜与具有单个透镜或两个透镜的结构的图象捕捉透镜相比具有更高的性能，在三透镜结构中，具有正折射率的第一透镜、具有负折射率的第二透镜以及具有正折射率的第三透镜自物体一侧起以这个顺序排列。这种类型的所谓三重型图象捕捉透镜例如在TOKKAI No.2001-75006中公开。

然而，在TOKKAI No.2001-75006中描述的这种类型的图象捕捉透镜不适于减小图象捕捉透镜的总长度(从整个图象捕捉透镜中最靠近物体侧定位的表面到图象侧焦点的距离，假设在图象捕捉透镜中孔径光阑最靠近物体侧定位，则图象捕捉透镜的总长度是从孔径光阑到图像侧焦点的距离)，尽管这是一种可以适当校正各种像差，同时可以确保较宽张角的透镜。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种三重类型的图象捕捉透镜，其中，尽管其尺寸小于传统类型的透镜，但它仍然能够适当地校正各种像差。

在方案(1)中描述的本发明构造中，从物体侧起以如下顺序布置了孔径光阑、具有正折射率的双凸形式的第一透镜、具有负折射率并具有面对物体侧的凹面的第二透镜、以及具有面对物体侧的凸面的新月形第三透镜。

在前述构造中，由于孔径光阑布置成最靠近物体侧，因此可以保持出射光瞳位置远离图象平面。如果出射光瞳远离图象平面定位，则从透镜端面发出的光通量的主要光线以接近垂直的角度入射到固态图象捕捉元件上。换句话说，可以非常好地保持焦阑特性，并且可以使图象平面周边部分上阴影的减小为最小。

此外，上述图象捕捉透镜的基本构造是基于第一正透镜、第二负透镜和第三透镜。此外，具有相对大折射率的双凸形式第一正透镜和第二负透镜布置在前部内，以形成与长焦类型相似的构造，由此缩短了整个图象捕捉透镜长度。

在方案(2)中描述的本发明构造中，该构造与方案(1)中描述的相同，并且第三透镜具有正折射率。由于这种结构，第一正透镜、第二负透镜和第三正透镜从物镜侧起以这个顺序布置，形成所谓的三重类型的构造。

在方案(3)所描述的本发明构造中，该构造与方案(1)或方案(2)中描述的相同，且第一透镜、第二透镜和第三透镜中任一个在其至少一侧上具有非球面。

在上述构造中，当非球面用在第一正透镜上时，这将校正球面像差和彗形像差，而当非球面用在第二负透镜上时，这会校正彗形像差和象散。此外，在第三正透镜中，利用轴上光束和周边光束由于第三正透镜布置在最靠近图象平面的位置而在穿行高度上彼此不同的现象，非球面用来校正远离光轴的周边屏幕部分内的各种像差。

在方案(4)中描述的本发明为如下构造，其中构造本身与结构1、2或3中所描述的本发明的相同，但在光轴上从孔径光阑到图象侧焦点的距离由L表示、有效图象平面的对角长度由2Y表示、第一透镜的焦距由f1表示、第三透镜的焦距由f3表示、而整个透镜的焦距由f表示时，满足以下的条件式(1)～(3)。

L/2Y＜1.50          (1)

0.50＜f1/f＜0.95    (2)

1.00＜f3/f＜1.40    (3)

上述构造中的条件式(1)表示规定图象捕捉透镜总长度并实现其尺寸减小的条件，当不超过表达式(1)中的上限值时，总的图象捕捉透镜长度可以形成得较短，而图象捕捉透镜的外径由于协同效应而可以形成得较小。顺便地说，用来计算条件式(1)的L是从孔径光阑到图象侧焦点的距离，而图象侧焦点意味着当平行于光轴的准直光线进入图象捕捉透镜时所形成的像点。此外，在诸如低通滤光片的平行的平板形光学元件设置于第三透镜的图象侧表面和图象侧焦点之间的情况下，可以包括如下情况，即在将平行的平板形光学元件中每一个的厚度换算到空气换算的距离时，满足条件式(1)。空气换算的距离Dc由以下方程获得：Dc＝t/n，其中，t是诸如低通滤光片的厚度，而n是光学元件的折射率。

此外，条件式(2)是为了规定第一正透镜的折射率。通过超过表达式(2)中的下限值，可以避免第一透镜的正折射率过渡增加，并避免过小的曲率半径。另一方面，当未超过上限值时，可以避免第一透镜的正折射率过分下降，这对于减小总的图象捕捉透镜长度是有利的。

条件式(3)是为了规定第三正透镜的折射率。通过超过表达式(3)中的下限值，可以避免第三透镜的正折射率过渡增大，导致第一和第三透镜之间的正折射率合理分布(在本发明中f1＜f3是更优选的)。另一方面，当未超过上限值时，可以避免第三透镜的正折射率过分下降。

方案(5)中描述的本发明是其中构造本身与结构1、2、3或4中描述的本发明相同但同时满足以下条件方程的构造：

-0.60＜R3/((N2-1)·f)＜-0.20 (4)

其中，N2是第二透镜对d线(d-line)的折射率，R3是第二透镜在物体侧的曲率半径，而f是整个图象捕捉透镜的焦距。

条件式(4)表明了通过将第二透镜物体侧的负折射率设定为适当值，来轻易校正场曲率并使图象表面平坦的条件。(在这种情况下，由于第二透镜在物体侧的焦距利用第二透镜的曲率半径(R3)和折射率(N2)以R3/(N2-1)来计算，因此条件式(4)为表明第二透镜在物体侧的角度与总的图象捕捉透镜的焦距的比的表达式)。

当R3/((N2-1)·f)的值低于上限时，第二透镜在物体侧的负折射率不会增长到比所需的更大，并可以抑制离轴光通量的彗形光斑(coma flare)的产生，这可以获得极好的图象质量。另一方面，当R3/((N2-1)·f)的值高于下限时，可以保持第二透镜在物体侧的负折射率。因此，减小负Petzval和，并可以轻易校正场曲率。此外，可以适当校正第一正透镜造成的球面像差和彗形像差。

方案(6)中描述的本发明是如下的构造，其中构造本身与结构1、2、3、4或5中所描述的本发明的相同，但是当v1表示第一透镜的阿贝数，而v2表示第二透镜的阿贝数时，满足以下表达式。

25＜v1-v2              (5)

上述构造中的条件式(5)表明校正第一正透镜和第二负透镜的色差的条件，轴向色差和横向色差是通过建立超过表达式下限值的条件而得以校正的。

方案(7)中的本发明为如下构造，其中构造本身与结构1、2、3、4、5或6中描述的本发明相同，但是第一透镜、第二透镜和第三透镜中任一个由塑料材料制成。在此，术语“由塑料材料制成”包括塑料材料制成的基础材料的表面为了防止反射或增强表面硬度而经历涂覆处理的情况。在下面描述中，这个定义以相同方式应用。

在制造具有小曲率半径和小外径的图象捕捉透镜情况下，与玻璃相比，塑料更适于大规模生产，这是由于可以使用诸如注模的制造方法。因此，在上述构造中，第一透镜、第二透镜和第三透镜中每一个都是由塑料透镜构成。

虽然应用玻璃模制的透镜被认为制造相对容易的图象捕捉透镜，尽管小直径图象捕捉透镜，但是塑料透镜被认为适于制造成本保持较低的大规模生产。

方案(8)中描述的本发明为如下构造，即构造本身与结构7中所描述的本发明的相同，而第一透镜、第二透镜和第三透镜中每一个由塑料材料制成，该塑料材料饱和吸水率为0.7％和更小。

与玻璃透镜相比，塑料透镜具有较大的饱和吸水性，因此，存在如下问题，即当湿度突然变化时瞬时导致吸水量的不均匀分布，导致折射率不一致，并且塑料透镜区域丧失优良的成像能力。因此，对于图象捕捉透镜，通过利用饱和吸水性较小的塑料来试图解决湿度变化所引起的能力下降的问题，其中饱和吸水性代表了问题的原因所在。

方案(9)中描述的本发明为如下结构，其中进一步设置了：

光屏蔽掩膜，其设置在第一透镜和第二透镜之间的空隙以及第二透镜和第三透镜之间的空隙中至少一个空隙内，以调节周边光通量。

在很多情况下，塑料透镜一般具有这样的形式，其中，塑料透镜在其周边部分具有凸缘部分，该凸缘部分对成像不起作用。当光线进入这个凸缘部分时，导致重影和光斑。因此，优选地是将调节周边光通量的光屏蔽掩膜布置在各透镜之间的两个间隙中至少一个内。由此，只允许成像所需的光通量通过，可以将光向凸缘部分的入射限制到最小，形成对重影和光斑的产生的控制。

顺便地说，在此提及的光屏蔽掩膜意味着在其中心部分具有孔隙的光屏蔽元件，该孔隙允许光通过，而其总体形式并不局限于片状元件。

方案(10)中所述的本发明为如下结构，其中，第一透镜由玻璃材料制成，而第二透镜和第三透镜中每一个由塑料材料制成。

如果构成图象捕捉透镜的所有透镜由注模制造的塑料透镜构成，则对减小尺寸、减轻重量以及降低图象捕捉透镜成本是有利的。但是，温度变化造成的塑料材料折射率变化较大，因此，如果所有透镜都由塑料透镜构成，则整个图象捕捉透镜的图象点的位置会随温度而变化，这就成为一个弱点。

温度变化所造成的图象点位置的这种变化尤其对于如下的图象捕捉设备(所谓的泛焦型图象捕捉设备)成为一个问题，该图象捕捉设备配备有具有很多象素的图象捕捉装置，且未配备有自动聚焦机构。在具有很多象素的图象捕捉装置的情况下，象素间距较小，而与象素间距成比例的焦深(focal depth)较小，这使得用于图象点位置改变的允许宽度较小。此外，泛焦型图象捕捉设备是如下的系统，其中，刻度cm的目标最初聚焦为标准距离，而从无限到最短距离范围内变化的距离由景深所覆盖。因此，对位于无限远或最短距离处的物体的成像质量稍微低于对位于标准距离处物体的，而如果图象点位置随温度变化而变化，则对应于无限远或最短距离的图象质量将极度恶化，这不是优选地。

在本发明的构造中，第一正透镜由玻璃材料制成，第二负透镜和第三正透镜由塑料材料制成，通过使具有相对大正折射率的第一透镜为玻璃透镜，可以忽略第一透镜折射率随温度变化的变化，并从而形成其中整个图象捕捉透镜系统的图象点位置随温度变化的变化可以抑制到很小的构造。

此外，通过为第一透镜采用玻璃透镜，就不需要使得容易划伤的塑料透镜暴露在外，而这是优选结构。

现在，在为第一透镜采用玻璃模制透镜的情况下，对于其玻璃态转化温度(Tg)较高的玻璃，需要使用于模压的模压温度较高，由此用于模制的金属模具易于损坏。结果，用于模制的金属模具的更换数量和维护次数增多，导致成本上升。因此，当采用玻璃模制的透镜时，优选地是使用Tg为400℃或更低的玻璃材料。

方案(11)中描述的本发明为如下构造，其中，满足以下条件方程：

f/|f23|＜0.4         (6)

其中，|f23|为第二透镜和第三透镜的复合焦距，而f是整个图象捕捉透镜的焦距。

条件式(6)规定了都由塑料形成的第二透镜和第三透镜的复合焦距的距离。通过使负荷焦距大到可以满足条件式，可以有助于使第二负透镜和第三正透镜的温度变化造成的塑料透镜图象点位置的变动彼此抵消，从而，可以将温度变化造成的图象点位置的变动控制到很小。

方案(12)中描述的本发明为方案(10)中的结构，其中，第二和第三透镜中每一个由塑料材料制成，该塑料材料具有0.7％或更小的饱和吸水率。

方案(12)的结构可以获得与方案(8)相同的功能。

方案(13)中描述的本发明是方案(10)中的构造，其中还进一步设置了：

光屏蔽掩膜，该掩膜设置在第一透镜和第二透镜之间的间隙及第二透镜和第三透镜之间的间隙中任一个内，以调节周边光通量。

方案(13)的结构可以获得与方案(9)中相同的功能。

方案(14)中描述的本发明为如下结构，其中，图象捕捉装置包括：

固态图象捕捉元件，该元件包括光电转换部分；以及

方案(1)到方案(13)中任一个所述的图象捕捉透镜，该透镜将物体的图象形成在固态图象捕捉元件的光点转换部分上。

通过方案(14)的结构，可以获得小型和高性能的图象捕捉装置。

图象捕捉装置的具体示例包括照相机和诸如蜂窝电话和PDA的便携终端。

方案(15)中描述的本发明是如下构造，其中，图象捕捉单元包括：

固态图象捕捉元件，该元件包括光电转换部分；

方案(1)到方案(13)中任一个所述的图象捕捉透镜，该透镜将物体的图象形成在固态图象捕捉元件的光点转换部分上；

基板，其支撑固态图象捕捉元件并包括用于外部连接的端子，以传送和接收信号；以及

壳体，其具有开口部分和光屏蔽元件，其中来自物体侧的图象光线通过该开口部分入射到壳体内，

其中，固态图象捕捉元件和图象捕捉透镜设置在壳体内、安装到基板上，以便形成一个单独主体，并且图象捕捉单元沿光轴的高度为10mm或更小。

通过利用方案1～13中的图象捕捉透镜可以获得具有尺寸减小且图象质量高的优点的图象捕捉单元。顺便地说，“用于光线入射的孔隙”并不局限于形成诸如孔的空隙的结构，而是可以采取这样的一个部分，在该部分形成有可以透射来自物体侧的入射光的区域。

让我们认为“为10(mm)或更小的上述图象捕捉单元在图象捕捉透镜光轴方向上的高度”意味着配备有所有上述结构的图象捕捉单元在光轴方向上的总高度。因此，当例如壳体设置到基本的表面上且电子器件安装到基本背面时，可以估计到从壳体在物体侧的前端部到从背面突出的电子器件的前端部的距离为10mm或更小。

在方案(16)中的本发明为如下构造，其中，便携终端装置设置有权利要求15中所述的图象捕捉单元。

通过承载方案15的图象捕捉单元，可以获得能够以较高图象质量捕捉图象的小型移动终端。

附图说明

图1示出代表本发明实施例的包括图象捕捉透镜单元每个透镜的光轴的部分的剖面图；

图2是图象捕捉单元的透视图；

图3a和3b是蜂窝电话的视图；

图4是示出控制单元的方块图；

图5是示出示例1中的图象捕捉透镜的配置的视图；

图6示出示例1中的像差图(球面像差、象散、扭变、纵向(meridional)彗形像差)；

图7是示出示例2中图象捕捉透镜的配置的视图；

图8示出示例2中的像差图(球面像差、象散、扭变、纵向彗形像差)；

图9是示出示例3中的图象捕捉透镜的配置的视图；

图10示出示例3中的像差图(球面像差、象散、扭变、纵向彗形像差)；

图11是示出示例4中的图象捕捉透镜的配置的视图；

图12示出示例4中的像差图(球面像差、象散、扭变、纵向彗形像差)；

图13是示出示例5中的图象捕捉透镜的配置的视图；

图14示出示例5中的像差图(球面像差、象散、扭变、纵向彗形像差)；

图15是示出示例6中的图象捕捉透镜的配置的视图；

图16示出示例6中的像差图(球面像差、象散、扭变、纵向彗形像差)；

图17是示出示例7中的图象捕捉透镜的配置的视图；

图18示出示例7中的像差图(球面像差、象散、扭变、纵向彗形像差)；

具体实施方式

将基于图1解释本发明的图象捕捉透镜单元的实施例。图1示出包括图象捕捉透镜单元的透镜L1、透镜L2和透镜L3的光轴的部分的剖面图，该图象捕捉透镜单元具有光屏蔽掩膜26；IR(红外线)滤光片(cut filter)23，其防止来自物体侧的红外线入射；图象捕捉透镜，其中，光阑S、第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3自物体侧起按这个顺序排列；透镜镜筒21，其中容放透镜L1、透镜L2、和透镜L3；透镜架夹持元件22，其固定在透镜镜筒21中布置的透镜L1、透镜L2和透镜L3。这种图象捕捉透镜单元是用于进行利用包括光阑S和透镜L1、L2和L3的光学系统将物体图象成像到诸如CCD的固态图象捕捉装置上的部件。顺便地说，让我们假设在图1中，物体侧在顶侧，而图象侧在底侧，并且图1中的点划线表示光轴，该光轴对透镜L1、L2和L3是共同的，而固态图象捕捉装置的光接收平面位于沿着光轴传播的入射光的焦点位置。

上述透镜镜筒21由圆柱形主体形成，其具有其上设置空隙的底部，并且透镜镜筒21以其底侧上的端部面对物体侧而其开口侧的端部面对图象侧而使用。

此外，空隙形成在透镜镜筒21的底部中心部分处，且这个空隙作用为光阑S，以确定整个图象捕捉透镜系统的F数(光圈数)。此外，粘结矩形的IR滤光片23以将其固定到底部的外侧上。顺便地说，IR滤光片23也可以是圆形的。

光屏蔽掩膜26使不需要的光的入射减小到尽可能小的功能，并且用粘结剂固定到透镜镜筒21的上部。顺便地说，可应用于本发明的光屏蔽掩膜不局限于上述光屏蔽掩膜26。例如，光屏蔽掩膜可以通过将光屏蔽材料涂覆在IR滤光片23的上部而形成。

在透镜镜筒21内侧，在镜筒的圆柱形主体的中心线与透镜L1、L2和L3重合的条件下容放透镜L1、L2和L3。这种类型的透镜镜头21的内侧设定成其内径随着内径位置从底侧上的端部向开口端部移动而逐渐增大成三个台阶。

另一方面，在透镜L1、L2和L3中任一个内，从透镜中心到规定范围内的部分设定为在作用为透镜的有效直径范围内，而在所述部分之外的部分设定为凸缘部分，该凸缘部分不作用为透镜(透镜L1、L2和L3每一个内的阴影部分)。在透镜镜筒21的底侧上内径最小的一部分设定成可以配装第一透镜L1的凸缘部分的圆周表面。因此，第一透镜L1通过这种结构固定在透镜镜筒21的内侧。

此外，环形凹陷部分形成在第一透镜L1凸缘部分中面对第二透镜L2的表面上。与此相对应，可以配装到第一透镜L1的上述凹陷部分内的凸起部分形成在作为第二透镜L2的凸缘部分并面对第一透镜L1的表面上。当凸起部分配装到该凹陷部分中时，第一透镜L1的光轴与第二透镜L2的光轴可以彼此精确重合。

另外，第三透镜L3的凸缘部分的外径设定成大于第二透镜L2的凸缘部分的外径，而凹陷部分形成在作为第三透镜L3的凸缘部分并面对第二透镜L2的表面上。第三透镜L3的凹陷部分的内径设定成可以配装第二透镜L2凸缘部分的外圆周表面。当第二透镜L2配装到该凹陷部分中时，第三透镜L3的光轴与第二透镜L2的光轴可以彼此精确重合。

以这种方式，在上述结构中，透镜L1、L2和L3可以在它们光轴彼此重合的条件下彼此配装。此外，透镜镜筒21为如下结构，即，其中它单独用底侧上的最小直径的内圆周表面支撑第一透镜L1，而其他内圆周表面与透镜L1、L2和L3不接触。

随着近年来减小整个图象捕捉设备的尺寸的目的，已经研制了如下的图象捕捉装置，其中，即使在图象捕捉装置内的象素数量相同时象素间距也很小，导致影像区域尺寸较小。用于其影响区域尺寸较小的图象捕捉装置的每个图象捕捉透镜的曲率和外径被迫也很小，这是由于需要缩短整个系统的焦距来确保相同的张角。因此，对于通过修匀和抛光过程制造的玻璃透镜来说难于经历这样处理。于是，优选地是透镜L1、L2和L3全部是通过注模形成，其中材料为塑料。此外，作为图象捕捉装置，在温度波动时要将整个图象捕捉系统的成像位置变化抑制到很小的情况下，优选地是第一透镜为玻璃模制透镜。

在所采用的结构中，透镜L1、L2和L3的光轴根据相互配合精度而彼此精确重合。因此，在这种结构中，透镜L1、L2和L3的光轴可以在注模能够确保的精度范围内彼此形成重合，而与用于透镜的诸如透镜镜筒21的支撑元件的精度无关。此外，由于在轴向上对透镜L1、L2和L3的凹陷部分和凸起部分的精度可以形成为注模所确保的精度，因此有可能对于透镜L1、L2和L3确保为光轴方向上距离所规定的精度。因此，可以改善光学系统的组装精度。另外，组装容易进行，导致可以实现提高生产率。

接着，透镜夹持元件22为光屏蔽材料制成的环形元件。在透镜L1、L2和L3放置到透镜镜筒21内之后，透镜夹持元件22以压力插入到透镜镜筒21内。此时，由于透镜夹持元件22的外径稍大于透镜镜筒21的内径，因此，当透镜夹持元件22在其以压力插入到透镜镜筒21内之后而与透镜L3接触时，透镜夹持元件22由透镜镜筒21和透镜夹持元件22之间的摩擦力固定就位。

透镜镜筒托架53是圆柱形主体。在透镜镜筒托架53的内圆周表面上，形成内螺纹部分，该部分与透镜镜筒21外圆周表面上形成的外螺纹啮合。透镜镜筒21通过透镜镜筒托架53安装到基板52上。

此外，在各透镜L1、L2和L3之间，布置有第一光屏蔽掩膜24和第二光屏蔽掩膜25。第一光屏蔽掩膜24布置在其中心与光轴对齐的环形凹槽内，而环形凹槽设置在第二透镜L2凸起部分的最前部。这个第一光屏蔽掩膜24是环形的，且其中心孔的内径设定为稍小于第二透镜L2的物体侧有效直径。当第一光屏蔽掩膜24布置在上述凹槽内时，第一光屏蔽掩膜24在第一光屏蔽掩膜24的中心线与透镜L1、L2和L3的光轴重合的条件下固定到第一透镜L1和第二透镜L2之间。顺便地说，上述凹槽的深度形成为稍大于第一光屏蔽掩膜24的厚度，以便第一透镜L1和第二透镜L2之间在它们相互接合状态下的相互距离不会受到影响。

第二光屏蔽掩膜25布置在其中心与光轴一致的环形凹槽中，环形凹槽设置在第三透镜L3的凹陷部分的内侧底面上，这个第二光屏蔽掩膜25也为环形，且其中心孔的内径设定成稍小于第三透镜L3的物体侧有效直径。当第二光屏蔽掩膜25布置在前述凹槽内时，第二光屏蔽掩膜25在第二光屏蔽掩膜25的中心线与透镜L1、L2和L3的光轴重合的条件下固定在第二透镜L2和第三透镜L3之间。顺便地说，前述凹槽的深度形成为稍大于第二光屏蔽掩膜25的厚度，以便第二透镜L2和第三透镜L3之间在它们接合状态下的相互距离不会受到影响。

前述光阑S和光屏蔽掩膜24和25之间的相互作用防止了通过光阑S进入的光线进入透镜L1、L2和L3的有效直径的外侧，从而可以抑制重影和光斑的发生。

用于本发明图象捕捉单元的详细应用实施例将解释如下，参照图2，图2时代表本实施例的图象捕捉单元50的透视图。图象捕捉单元50由牢固形成的CMOS型图象传感器，图象捕捉光学系统、基板52和透镜镜筒托架53构成，其中，CMOS型图象传感器代表图象捕捉装置，其具有光电传递部分51a(光电转换部分)；图象捕捉光学系统使得图象传感器51的光点电传递部分51a捕捉图象；基板52具有与外侧54相连接的端子，其固定图象传感器51并进行电信号的发送和接收，而透镜镜筒托架53固定透镜镜筒，该透镜镜筒具有用于入射来自物体侧的光线的空隙，并由光屏蔽元件构成。

相对于图象传感器51，代表光接收部分的光电传递部分(光电转换部分)51a形成在光接收侧平面的中心部分上，在光接收部分上，以二维方式布置象素(固态光电传递元件或固态图象捕捉元件)，而信号处理电路51b围绕光电传递部分51a形成。信号处理电路由驱动电路部分、A/D转换部分、和信号处理部分构成，其中驱动电路部分依次驱动每个象素并获取信号电荷，A/D转换部分将每个信号电荷转换为数字信号，而信号处理部分通过利用数字信号形成信号输出。此外，在图象接收侧的图象传感器51的外边缘附近，布置有多个焊点(未示出)，它们通过导线W连接到基板52上。图象传感器51将来自于光电传递部分51a的信号电荷转变为诸如数字YUV信号的图象信号，并通过导线W将它们输出到基板52上的规定电路上。在这种情况下，Y代表亮度信号，U(＝R-Y)代表红色和亮度的色差信号，而V(＝B-Y)代表蓝色和亮度信号的色差信号。

顺便地说，图象捕捉装置不局限于前述CMOS类型的图象传感器，而也可以使用其他类型的，如CCD。

基板52由支撑平板52a和挠性基板52b构成，支撑平板52a在其平坦表面上支撑图象传感器51和外壳(透镜镜筒托架)53，而挠性基板52b的端部连接到支撑平板52a的后侧(与图象传感器51相对的表面)。

支撑平板52a具有在其表面和后侧上多个信号传输焊点，且在其平坦表面侧连接到图象传感器51的导线W上，而在其后表面侧连接到挠性基板52b上。

挠性基板52b在其一端部与支撑平板52a连接，并通过设置在另一端的外部连接端子54将支撑平板52a与外部电路(例如，其中容放图象捕捉单元的上级设备所拥有的控制电路)相连接，然后，从外部电路接收用于驱动图象传感器51的电源和时钟信号，并可以将数字YUV信号输出到输出电路。此外，挠性基板52b在纵向上的中间部分提供有挠性或变形性，且其变形性为支撑平板52a赋予了方向上或外部连接端子布置上的自由度。

使用图象捕捉单元50的实施例将描述如下。图3示出图象捕捉单元50如何安装到代表移动终端的蜂窝电话100上的。图4是蜂窝电话100的控制方块图。

例如，图象捕捉单元50设置在液晶显示部分之下的位置处，且外壳53在图象捕捉光学系统物体侧上的端面设置在蜂窝电话100的背面(前侧是液晶显示器侧)。

图象捕捉单元50的外部连接端子54连接到蜂窝电话100的控制部分101上，并相控制部分101侧输出诸如亮度信号和色差信号的图象信号。

另一方面，蜂窝电话100由控制部分(CPU)101、输入部分60、显示部分70、无线通信部分80、存储部分(ROM)91、和暂时存储部分(RAM)构成，其中控制部分101集中控制每个部分，并执行与每个处理相对应的程序，输入部分60用以支持通过按键输入数字、显示部分70显示规定数据之外的所捕捉的图象，无线通信部分80用于与外部服务器实现各种类型的信息通信，存储部分91存储蜂窝电话100的系统程序、各种类型的处理程序以及诸如终端ID的必要数据，而暂时存储部分92用作工作区，暂时存储控制部分101所执行的各种类型的处理程序、数据或处理数据或由图象捕捉单元50捕捉的图象捕捉数据。

然后，从图象捕捉单元50输入的图象数据由蜂窝电话100的控制系统存储在存储部分92中，或显示在显示部分70上，或通过无线通信部分80作为图象信息进一步传送到外侧。

接着，基于示例1～7，解释图象捕捉透镜的规格，然而本发明不局限于此。用在相应示例内的符号如下：

f：焦距

fB：后焦点

F：F数(光圈数)

2Y：有效图象平面的对角长度(固态图象捕捉装置的矩形光接收表面的对角长度)

R：折射界面的曲率半径

D：折射界面之间的距离

Nd：透镜材料在d线处的折射率

vd：阿贝数(阿贝常数)

此外，在每个示例中，当C表示顶点曲率(vertex curvature)，K表示圆锥常数(conic constant)时，非球面的形式由以下“数字1”表示，非球面系数由矩形坐标中的A4、A6、A8、A10和A12表示，在该矩形坐标中，原点由平面的顶点表示，而X轴由光轴的方向代表。

(数字1)

$X=\frac{{\mathrm{Ch}}^3}{1+\sqrt{1-(1+K)C^2{h}^2}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}$

其中

$h=\sqrt{Y^2+Z^2}$

(第一示例)

透镜数据如表1、表2和表3所示。

(表1)

(示例1)

F＝3.560mm fB＝1.617mm F＝2.82 2Y＝4.24mm
					表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	vd
光阑	∞	0.20
					1	3.052	1.24	1.53040	56.0
2	-2.078	0.41
					3	-0.892	0.82	1.58300	30.0
4	-2.639	0.20
					5	1.280	1.00	1.53040	56.0
6	2.150

(表2)

	非球面系数
		第一表面	K＝-1.6816A4＝-1.0491×10-2A6＝-3.5682×10-2A8＝2.3898×10-2A10＝-3.9391×10-2
第二表面	K＝1.1166A4＝1.6224×10-2A6＝1.9824×10-2A8＝-5.5354×10-2A10＝1.7107×10-2
		第三表面	K＝-3.2715A4＝-2.7322×10-2A6＝7.3636×10-2A8＝-5.9771×10-2A10＝-7.7937×10-3A12＝1.5014×10-2
第四表面	K＝-1.1677A4＝3.5006×10-2A6＝1.5424×10-2

	A8＝-2.1565×10-3A10＝-2.6532×10-3A12＝1.1001×10-3
		第五表面	K＝-3.8470A4＝1.4719×10-2A6＝-1.2455×10-2A8＝9.7271×10-4A10＝-1.1216×10-4A12＝4.4541×10-6
第六表面	K＝-1.2236A4＝-2.3884×10-2A6＝5.3684×10-4A8＝-3.2130×10-3A10＝9.0104×10-4A12＝-7.7247×10-5

(表3)

	示例1
		(1)L/2Y	1.30
(2)f1/f	0.71
		(3)f3/f	1.20
(4)R3/((N2-1)·f)	-0.43
		(5)v1-v2	26.0

图5是示出第一示例的图象捕捉透镜配置的视图。在图中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，而S表示孔径光阑。图6是示例1中的像差(球面像差、象散、扭变、和纵向彗形像差)的视图。

第一透镜L1和第三透镜L3中每一个是聚烯烃型塑料透镜，且其饱和吸水率为0.01％或更小，第二透镜L2是聚碳酸酯型塑料透镜，且其饱和吸水率为0.4％。

(第二示例)

透镜数据如表4、5和6所示。

(表4)

(示例2)

F＝3.560mm fB＝1.608mm F＝2.82 2Y＝4.24mm
					表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	vd
光阑	∞	0.20
					1	2.935	1.24	1.49700	56.0
2	-1.927	0.42
					3	-0.886	0.82	1.58300	30.0
4	-2.596	0.20
					5	1.217	1.00	1.49700	56.0
6	2.107

(表5)

	非球面系数
		第一表面	K＝-1.7943A4＝-1.4869×10-2A6＝-1.0811×10-2A8＝-2.8303×10-2A10＝1.0732×10-2
第二表面	K＝1.2219A4＝4.6746×10-2A6＝1.7599×10-2A8＝-5.4338×10-2A10＝2.5193×10-2
		第三表面	K＝-3.4812A4＝-2.3751×10-2A6＝7.9632×10-2A8＝-5.7217×10-2A10＝-8.2616×10-3A12＝1.4117×10-2
第四表面	K＝-1.3161A4＝3.5093×10-2

	A6＝1.5006×10-2A8＝-2.4508×10-3A10＝-2.4750×10-3A12＝1.0270×10-3
		第五表面	K＝-3.6750A4＝1.5979×10-2A6＝-1.1979×10-2A8＝1.0441×10-3A10＝-1.2424×10-4A12＝-8.4000×10-6
第六表面	K＝-1.0422A4＝-2.3963×10-2A6＝3.5702×10-4A8＝-3.2540×10-3A10＝8.9657×10-4A12＝-7.7167×10-5

(表6)

	示例2
		(1)L/2Y	1.30
(2)f1/f	0.71
		(3)f3/f	1.17
(4)R3/((N2-1)·f)	-0.42
		(5)v1-v2	26.0

图7是示出示例2的图象捕捉透镜的配置的视图，在图中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，而S表示孔径光阑。图8是示例2中像差(球面像差、象散、扭变、和纵向彗形像差)的视图。

第一透镜L1和第三透镜L3中每一个都是丙烯酸型塑料透镜，其饱和吸水率为1.3％，第二透镜L2为聚碳酸酯型塑料透镜，其饱和吸水率为0.4％。

(第三示例)

透镜数据如表7、8和9所示。

(表7)

(示例3)

F＝3.676mm fB＝2.206mm F＝2.82 2Y＝4.24mm
					表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	vd
光阑	∞	0.20
					1	2.424	1.45	1.49700	56.0
2	-2.712	0.38
					3	-1.000	0.84	1.58300	30.0
4	-2.768	0.12
					5	1.128	0.82	1.49700	56.0
6	1.693	1.00
					7	∞	0.70	1.54880	67.0
8	∞

(表8)

	非球面系数
		第一表面	K＝7.64631×10-1A4＝-7.26845×10-3A6＝-5.69191×10-2A8＝7.54296×10-2A10＝-4.47161×10-2A12＝-5.03649×10-3
第二表面	K＝1.98965A4＝1.79067×10-2A6＝-2.68448×10-3A8＝-6.25013×10-2A10＝2.87093×10-2
		第三表面	K＝-4.49258A4＝-6.42404×10-2A6＝6.50987×10-2A8＝-6.81812×10-2A10＝-1.46910×10-2

	A12＝2.26546×10-2
		第四表面	K＝-3.34513×10-1A4＝3.51242×10-2A6＝1.14274×10-2A8＝-2.19831×10-3A10＝-1.88745×10-3A12＝8.06597×10-4
第五表面	K＝-3.31732A4＝1.43480×10-2A6＝-5.15036×10-3A8＝-4.56345×10-5A10＝-3.96209×10-4A12＝4.88822×10-5
		第六表面	K＝-7.81942×10-1A4＝-5.53581×10-2A6＝1.38043×10-2A8＝-5.21437×10-3A10＝4.71073×10-4A12＝5.67539×10-6

(表9)

	示例3
		(1)L/2Y	1.30
(2)f1/f	0.77
		(3)f3/f	1.25
(4)R3/((N2-1)·f)	-0.47
		(5)v1-v2	26.0

图9是示出示例3中图象捕捉透镜配置的视图，在图中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，而S表示孔径光阑，图10是示例3中像差(球面像差、象散、扭变、和纵向彗形像差)的视图。

第一透镜L1和第三透镜L3中每一个都是丙烯酸型塑料透镜，其饱和吸水率为1.3％第二透镜是聚碳酸酯型塑料透镜，其饱和吸水率为0.4％。顺便地说，本示例为如下结构的示例，在该结构中，无色水晶制成的低通滤光片等价的平面平行板布置成最靠近图象。

(第四示例)

透镜数据如表10、11和12所示。

(表10)

(示例4)

F＝4.451mm fB＝2.078mm F＝2.82 2Y＝4.24mm
					表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	vd
光阑	∞	0.20
					1	3.796	1.50	1.53040	56.0
2	-2.602	0.51
					3	-1.115	1.00	1.58300	30.0
4	-3.299	0.25
					5	1.592	1.20	1.53040	56.0
6	2.698

(表11)

	非球面系数
		第一表面	K＝-1.7034A4＝-6.3582×10-3A6＝-1.2005×10-2A8＝4.6051×10-3A10＝-5.7800×10-3
第二表面	K＝1.4401A4＝7.6501×10-3A6＝6.6607×10-3A8＝-1.1452×10-2A10＝2.3315×10-3
		第三表面	K＝-3.2788A4＝-1.4018×10-2A6＝2.3991×10-2A8＝-1.2591×10-2

	A10＝-1.0571×10-3A12＝1.2895×10-3
		第四表面	K＝-1.8023A4＝1.8180×10-2A6＝5.0794×10-3A8＝-4.4435×10-4A10＝-3.5516×10-4A12＝9.4022×10-5
第五表面	K＝-3.8573A4＝7.5242×10-3A6＝-4.0947×10-3A8＝+1.9966×10-4A10＝-1.5656×10-5A12＝5.3691×10-7
		第六表面	K＝-1.2933A4＝-1.2226×10-2A6＝1.8232×10-4A8＝-6.7207×10-4A10＝1.2108×10-4A12＝-6.7354×10-6

(表12)

	示例4
		(1)L/2Y	1.24
(2)f1/f	0.71
		(3)f3/f	1.20
(4)R3/((N2-1)·f)	-0.43
		(5)v1-v2	26.0

图11是示例4中图象捕捉透镜的剖面图，在图中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，而S表示孔径光阑。图12是示例4中像差(球面像差、象散、扭变、和纵向彗形像差)的视图。

第一透镜L1和第三透镜L3中每一个是聚烯烃型塑料透镜，其饱和吸水率为0.01％，而第二透镜L2是聚碳酸酯型塑料透镜，其饱和吸水率为0.4％。

(第五示例)

透镜数据在表13、14和15中示出。

(表13)

(示例5)

F＝4.298mm fB＝0.503mm F＝4.15 2Y＝5.0mm
					表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	vd
光阑	∞	0.00
					1	6.859	1.20	1.58313	59.4
2	-2.876	1.00
					3	-1.211	0.80	1.60700	27.0
4	-3.191	0.10
					5	1.309	1.12	1.52500	56.0
6	1.947	0.64
					7	∞	0.30	1.51633	64.1
8	∞	0.20
					9	∞	0.45	1.51633	64.1
10	∞

(表14)

	非球面系数
		第一表面	K＝0.375451A4＝-3.20099×10-2A6＝-8.77267×10-2A8＝4.38838×10-1A10＝-7.72154×10-1
第二表面	K＝-3.29483A4＝-3.96590×10-2A6＝-3.49514×10-2A8＝3.22673×10-2

	A10＝-1.38774×10-2
		第三表面	K＝-6.39263A4＝-5.45430×10-2A6＝6.71626×10-2A8＝-5.89742×10-2A10＝3.16951×10-2A12＝-6.38272×10-3
第四表面	K＝-0.564923A4＝2.91194×10-2A6＝9.95040×10-3A8＝-3.16406×10-3A10＝6.04822×10-4A12＝-1.51858×10-5
		第五表面	K＝-4.25824A4＝-2.17915×10-3A6＝-1.18080×10-3A8＝1.55145×10-4A10＝5.72196×10-5A12＝-1.12386×10-5
第六表面	K＝-4.21390A4＝-2.39973×10-2A6＝5.44891×10-3A8＝-1.51952×10-3A10＝2.57636×10-4A12＝-1.81089×10-5

(表15)

	示例5
		(1)L/2Y	1.21
(2)f1/f	0.85
		(3)f3/f	1.11
(4)R3/((N2-1)·f)	-0.46

(4)v1-v2	32.4
		(5)P23/P	-0.20

图13是示出第五示例的图象捕捉透镜配置的视图，图中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，而S表示孔径光阑。图14是示例5中像差(球面像差、象散、扭变、和纵向彗形像差)的视图。

第一透镜L1是玻璃透镜，第二透镜是饱和吸水率为0.7％的聚酯型塑料透镜，而第三透镜L3是饱和吸水率为0.01％或更小的聚烯烃型塑料透镜。

这个示例是如下的结构示例，其中，在最靠近图象侧的位置处，设置了与红外线滤波片相对应的平行平板和用于固态图象捕捉元件的密封玻璃。

(第六示例)

透镜数据在表16、17和18中示出。

(表16)

(示例6)

F＝4.298mm fB＝0.504mm F＝4.152Y＝5.0mm
					表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	vd
光阑	∞	0.00
					1	2.433	1.12	1.58313	59.4
2	-14.773	0.74
					3	-1.224	0.80	1.60700	27.0
4	-2.926	0.10
					5	1.473	1.18	1.52500	56.0
6	2.263	0.47
					7	∞	0.30	1.51633	64.1
8	∞	0.20
					9	∞	0.45	1.51633	64.1
10	∞

(表17)

	非球面系数
		第一表面	K＝5.47631

	A4＝-5.88427×10-2A6＝-1.01490×10-1A8＝3.29430×10-1A10＝-6.56990×10-1
		第二表面	K＝-49.9730A4＝-3.98723×10-2A6＝-8.65969×10-2A8＝5.89891×10-2A10＝-5.34386×10-2
第三表面	K＝-6.30911A4＝-1.57620×10-1A6＝3.95791×10-2A8＝-9.27235×10-2A10＝1.10077×10-2A12＝-7.06172×10-3
		第四表面	K＝1.87037A4＝6.88364×10-3A6＝1.45143×10-2A8＝-3.81261×10-3A10＝1.49218×10-3A12＝2.61317×10-4
第五表面	K＝-5.33572A4＝-1.05776×10-2A6＝3.53470×10-4A8＝2.38176×10-4A10＝-2.25288×10-6A12＝-7.62576×10-6
		第六表面	K＝-4.81074A4＝-3.27214×10-2A6＝6.34048×10-3A8＝-1.53677×10-3

A10＝2.48125×10-4A12＝-1.77393×10-5

(表18)

	示例6
		(1)L/2Y	1.21
(2)f1/f	0.85
		(3)f3/f	1.23
(4)R3/((N2-1)·f)	-0.47
		(4)v1-v2	32.4
(5)P23/P	-0.17

图15是示出第六示例的图象捕捉透镜配置的视图，图中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，而S表示孔径光阑。图16是示例6中的像差(球面像差、象散、扭变、和纵向彗形像差)的视图。

第一透镜L1是玻璃透镜，第二透镜是饱和吸水率为0.7％的聚酯型塑料透镜，而第三透镜L3是饱和吸水率为0.01％或更小的聚烯烃型塑料透镜。

这个示例是如下的结构示例，其中，在最靠近图象侧的位置处，设置了与红外线滤波片相对应的平行平板和用于固态图象捕捉元件的密封玻璃。

(第七示例)

透镜数据在表19、20和21中示出。

(表19)

(示例7)

F＝4.350mm fB＝0.518mm F＝4.15 2Y＝5.0mm
					表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	vd
光阑	∞	0.00
					1	3.239	1.10	1.52500	56.0
2	-1.997	0.58
					3	-0.876	0.70	1.60700	27.0
4	-2.667	0.52
					5	1.576	1.30	1.52500	56.0

6	2.566	0.40
					7	∞	0.30	1.51633	64.1
8	∞	0.20
					9	∞	0.45	1.51633	64.1
10	∞

(表20)

	非球面系数
		第一表面	K＝-3.20933A4＝-3.82364×10-2A6＝-2.63801×10-2A8＝-6.10239×10-2A10＝1.83338×10-2
第二表面	K＝1.90458A4＝-4.63123×10-2A6＝-1.97770×10-2A8＝6.47328×10-2A10＝-4.45104×10-2
		第三表面	K＝-2.39028A4＝-2.30131×10-1A6＝2.17675×10-1A8＝1.70144×10-1A10＝-3.53937×10-1A12＝1.51751×10-1
第四表面	K＝1.70050A4＝-6.05383×10-2A6＝1.25158×10-1A8＝-1.45910×10-2A10＝-1.18824×10-2A12＝3.53296×10-3
		第五表面	K＝-5.22303A4＝-3.24548×10-2

	A6＝4.83320×10-3A8＝2.02980×10-4A10＝-2.19007×10-4A12＝1.07363×10-5
		第六表面	K＝-1.26552A4＝-5.77008×10-2A6＝7.93873×10-3A8＝-1.12663×10-3A10＝1.17517×10-4A12＝-9.43985×10-5

(表21)

	示例7
		(1)L/2Y	1.16
(2)f1/f	0.58
		(3)f3/f	1.23
(4)R3/((N2-1)·f)	-0.33
		(5)v1-v2	29.0

图17是示出第七示例的图象捕捉透镜配置的视图，图中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，而S表示孔径光阑。图18是示例7中像差(球面像差、象散、扭变、和纵向彗形像差)的视图。

第一透镜L1和第三透镜L3是聚烯烃型塑料透镜，其饱和吸水率为0.01％或更小，而第二透镜L2是聚酯型塑料透镜，其饱和吸水率为0.7％。

这个示例是如下结构示例，其中在最靠近图象侧的位置处，设置了与红外线滤光片相对应的平行平板以及用于固态图象捕捉元件的密封玻璃。

顺便地说，本示例不总是用于图象侧光通量的焦阑特性的充分结构。焦阑特性意味着对每个图象点的光通量的主要光线在从图象捕捉透镜最后一个表面发出后变成基本平行于光轴，即，光学系统出射光瞳的位置距图象表面足够远。当焦阑特性恶化时，光通量倾斜进入图象捕捉装置，导致在图象区域周边部分上的孔径效率显著减小的现象(底色失真(shading))，这导致象场边缘亮度不足。然而，在最近技术中，可以通过考察固态图象捕捉装置的滤色片和微透镜阵列的排列来消弱底色失真现象。因此，本示例为旨在减小尺寸同时轻易满足焦阑特性的结构的示例。

当本发明用作固态图象捕捉装置的图象捕捉透镜时，例如，由于出射光瞳的位置可以通过将孔径光阑最靠近物体布置而远离图象表面，因此，方案1中描述的本发明可以确保固态图象捕捉装置所需的图象侧焦阑特性。

此外，由于具有相对大折射率的双凸形式的正第一透镜和负第二透镜布置在朝向物体的最前侧上，因此在本发明中实现了整个图象捕捉透镜长度的减小。

通过使第一透镜为双凸形式，可以减小在使用具有大折射率的第一透镜时导致的球面相差。

此外，通过使负第二透镜的凹面面对第一透镜，第二透镜可以布置成靠近其凸面面对第二透镜的第一透镜，这使得可以适当并简单地校正各种像差，如球面像差、彗形像差和色差。

由于第三透镜形成为新月形式，其中凸面面对物体，因此可以适当地确保图象侧周边部分上的焦阑特性。

基于以上描述，本发明可以有效减小各种像差，如球面像差、彗形像差和色差，并可以提供一种这样的图象捕捉透镜，其中，可以实现在光轴方向上减小，同时适当地保持焦阑特性。

方案2中描述的本发明由于其结构而是所谓的三重类型的图象捕捉透镜构造，其中第三透镜具有正折射率，并可以校正各种离轴，如扭变，并确保了焦阑特性。

方案3中描述的本发明可以通过在第一正透镜上采用非球面来校正球面像差和彗形像差，并可以通过在第二透镜上采用非球面来校正彗形像差和象散。

此外，在第三正透镜中，可以利用轴向光线和周边光线之间的传播高度差，由非球面来校正图象区域周边部分上的各种像差，而不会影响轴向性能，该高度差是由定位成最靠近图象表面的第三正透镜造成的。尤其是，可以有效地校正枕形畸变，并可以校正场曲率，其中这种枕形畸变是在第二透镜的负折射率设定得较强时产生的。换句话说，也可以使第二透镜的负折射率较强。

于是，本发明可以适当地校正像差。

通过设定成不超过规定了整个图象捕捉透镜的长度的条件式(1)的上限值，方案4中描述的本发明可以缩短整个图象捕捉透镜的长度，并可以由于协同效应而使图象捕捉透镜的外径较小，并实现尺寸减小。因此，这导致整个图象捕捉设备在尺寸上形成得较小，且在重量上较轻。

通过设定为超过规定第一透镜正折射率的条件式(2)的下限值，进一步可能抑制第一透镜正折射率的增大，并控制第一透镜较小时造成的球面像差和彗形像差。此外，不会产生过小的曲率半径，这从图象捕捉透镜容易制造的角度来看是优选的。另一方面，通过设定成不超过条件式(2)的上限值，可以控制第一透镜的折射率的过分下降，这对于减小整个图象捕捉透镜的长度来说是有利的。

此外，通过设定成超过规定了第三正透镜折射率的条件式(3)的下限值，可以抑制第三透镜正折射率的过分增大，这使得第一和第三透镜之间的正折射率分布变得适当，且可以实现整个图象捕捉透镜长度的减小。另一方面，通过设定为不超过上限值，可以防止第三透镜正折射率过分下降，从而可以正确校正畸变，并可以确保图象侧光通量的焦阑特性。

在方案5所描述的本发明中，当R3/((N2-1)·f)的值高于下限时，第二透镜在物体侧的负折射率不会增大到超过所需，从而可以约束离轴光通量的光斑的产生，这可以获得优异的图象质量。另一方面，当R3/((N2-1)·f)的值低于上限时，可以保持第二透镜在物体侧的负折射率，因此，减小了正Petzval和，并且可以轻易校正场曲率。此外，可以适当地校正第一正透镜上造成的球面像差和彗形像差。

方案6中描述的本发明通过设定为超过用于校正第一正透镜和第二负透镜上的色差的条件式(5)的下限值，可以校正轴向色差和横向色差。

在方案7中描述的本发明中，第一透镜、第二透镜和第三透镜中所有透镜由通过注模制造的塑料透镜构成。因此，对于这些透镜，可以实现大规模生产，透镜中每一个曲率半径和外径较小，这与通过校平和抛光过程制造的透镜不同。

此外，由于容易在塑料透镜上形成非球面，因此可以更容易并精确地进行像差校正。

另外，利用塑料透镜的另一项优点为要安装的零件数量得以减小，这是由于图象捕捉透镜的有效直径外侧的凸缘部分的形式可以自由设计。由此，可以通过采用如下结构，改善光学系统的组装精度，即，其中利用该结构，安装误差可得以有效减小，且每个透镜的光轴可以容易地彼此重合。此外，组装可以容易进行且提高了生产率。

在方案8中描述的本发明中，通过为每个透镜采用饱和吸水率为0.7％或更小的塑料材料，可以防止由于湿度突然变换而造成的折射率均匀性丧失，并可以在保持良好成像能力的同时获得塑料透镜的优点。

在方案9中描述的本发明中，因此，优选地在各透镜之间的两个间隙的至少一个内布置光屏蔽掩膜，该掩膜调节周边光通量。由此，只允许成像所需的光通量穿过，且光线向凸缘部分上的入射被抑制到最小，形成对重影和光斑的控制。

在方案10所描述的本发明中，第一正透镜由玻璃材料制成，而第二负透镜和第三正透镜由塑料材料制成。通过使具有相对大正折射率的第一透镜为玻璃透镜，可以忽略第一透镜在温度变化中的折射率变化，并可以构建如下构造，其中整个图象捕捉透镜图象点位置由温度变化造成的变动可以被抑制到最小。

此外，通过为第一透镜采用玻璃透镜，就不需要使容易划伤的塑料透镜暴露出来，这为一种优选的结构。

在方案11描述的本发明中，通过使第二和第三透镜的复焦距较大来满足条件式，可以有助于使温度变化造成的塑料透镜图象点位置变动由第二负透镜和第三正透镜相互抵消，可以将温度变化造成的图象点变动控制到很小。

在方案12描述的本发明中，可以获得与方案(8)相同的功能。

在方案13描述的本发明中，可以获得与方案(9)相同的功能。

在方案14描述的本发明中，可以获得小型且高性能的图象捕捉装置。

在方案15描述的本发明中，通过利用方案1～13中的图象捕捉透镜，可以获得具有尺寸减小且图象质量高的优点的图象捕捉单元。

在方案16描述的本发明中，通过带有方案15的图象捕捉单元，可以获得能够以高图象质量捕捉图象的小型移动终端。

Claims (14)

1.一种图象捕捉透镜，以用于向图像捕捉装置捕捉物体的图象，包括：

孔径光阑，其具有孔径，通过该孔径捕捉图象；

第一透镜，其具有正折射率，其中，第一透镜的两个表面成形为凸面；

第二透镜，其具有负折射率，其中，第二透镜的物体侧表面成形为凹面；以及

第三透镜，其为新月形透镜，其凸面面对物体侧；

其中，孔径光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜以此顺序自物体侧排列，且

满足以下关系式：

-0.60＜R3/((N2-1)·f)＜-0.20

其中，N2是第二透镜对d线(d-line)的折射率，R3是第二透镜在物体侧的曲率半径，而f是整个图象捕捉透镜系统的焦距。

2.如权利要求1所述的图象捕捉透镜，其特征在于，第三透镜具有正折射率。

3.如权利要求1所述的图象捕捉透镜，其特征在于，第一、第二和第三透镜中每一个在其至少一个表面上具有非球形表面。

4.如权利要求1所述的图象捕捉透镜，其特征在于，满足以下关系式：

L/2Y＜1.50

0.50＜f1/f＜0.95

1.00＜f3/f＜1.40

其中，L是光轴上从孔径光阑到图象侧焦点的距离，2Y是有效图象平面的对角长度，f1是第一透镜的焦距，f3是第三透镜的焦距，而f是整个图象捕捉透镜的焦距。

5.如权利要求1所述的图象捕捉透镜，其特征在于，第一、第二和第三透镜由塑料材料制成。

6.如权利要求5所述的图象捕捉透镜，其特征在于，塑料材料具有0.7％或更小的饱和吸水度百分比。

7.如权利要求5所述的图象捕捉透镜，还包括光屏蔽掩膜，其设置在第一透镜和第二透镜之间的空间以及第二透镜和第三透镜之间空间中的至少一个内，以调节周边光通量。

8.如权利要求1所述的图象捕捉透镜，其特征在于，第一透镜由玻璃材料制成，而第二和第三透镜中每一个由塑料材料制成。

9.如权利要求8所述的图象捕捉透镜，其特征在于，第二和第三透镜中每一个由饱和吸水度百分比为0.7％或更小的塑料材料制成。

10.如权利要求8所述的图象捕捉透镜，还包括：光屏蔽掩膜，其设置在第一透镜和第二透镜之间的空间以及第二透镜和第三透镜之间空间中的至少一个内，以调节周边光通量。

11.一种图象捕捉装置，包括：

固态图象捕捉元件，该元件包括光电转换部分；以及

如权利要求1到10中任一项所述的图象捕捉透镜，该透镜在固态图象捕捉元件的光电转换部分上形成物体的图象。

12.一种图象捕捉单元，包括：

固态图象捕捉元件，该元件包括光电转换部分；

如权利要求1到10中任一项所述的图象捕捉透镜，该透镜在固态图象捕捉元件的光电转换部分上形成物体的图象；

基板，其支承固态图象捕捉元件，并包括用于外部连接的端子，以发送和接收电信号；以及

壳体，其具有开口部分和光屏蔽元件，其中来自物体侧的图象光线通过该开口部分入射到壳体内，

其中，固态图象捕捉元件和图象捕捉透镜设置在壳体内、安装到基板上，以便形成一个单独主体，并且图象捕捉单元沿光轴的高度为10mm或更小。

13.一种设置有如权利要求12所述的图象捕捉单元的便携终端。

14.一种图象捕捉透镜，以用于向图像捕捉装置捕捉物体的图象，包括：

孔径光阑，其具有孔径，通过该孔径捕捉图象；

第一透镜，其具有正折射率，其中，第一透镜的两个表面成形为凸面；

第二透镜，其具有负折射率，其中，第二透镜的物体侧表面成形为凹面；以及

第三透镜，其为新月形透镜，其凸面面对物体侧；

其中，孔径光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜以此顺序自物体侧排列，且

满足以下关系式：

25＜v1.v2

其中，v1是第一透镜的阿贝数，而v2是第二透镜的阿贝数。

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