200931057 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於攝像透鏡單元及相機模組,尤其是有 關於,由2片攝像透鏡所成之攝像透鏡單元及具有該當攝 像透鏡單元的相機模組。 【先前技術】 Q 近年來,攝像元件朝小型化邁進。又,伴隨著攝像元 件的小型化,攝像機器的小型化也正在進展。於是,爲了 實現相機模組的小型化,由2片攝像透鏡所成之攝像透鏡 - 單元的開發,正備受期待。可是,使用該當攝像透鏡單元 時,很難拍攝高畫質的影像。 爲了拍攝較高畫質的影像,對於攝像元件,光線是以 近乎垂直的角度來入射,較爲理想。爲了使光線對攝像元 件以近乎垂直的角度入射,通常必須要將後焦點(back Q focus )取得較長。可是,若後焦點放長,則光學長會變 長。另一方面,爲了謀求攝像機器的小型化,光學長必須 要縮短。因此’想要縮短光學長以謀求攝像機器的小型化 ,同時又要使入射至攝像元件的光線之角度對攝像面呈近 乎垂直的角度,是有困難的。 專利文獻1中係記載著,藉由調整相對於全光學系之 焦距的第1透鏡之焦距,以謀求攝像機器之小型化的技術 [專利文獻1]日本特開2005-121685號公報 200931057 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 然而,在專利文獻1所記載的技術中,由於不得不縮 短後焦點,因此導致入射至攝像面的光線的角度會變成大 於垂直的角度。因此,無法拍攝高畫質的影像。 本發明係爲了解決此種問題點而硏發,目的在於提供 φ —種,可以縮短光學長,同時能夠拍攝高畫質影像的攝像 透鏡單元及相機模組。 . [用以解決課題之手段] • 本發明所述之攝像透鏡單元,係屬於從物體側起具有 :光圈、第1透鏡、被配置在前記第1透鏡之像側的第2 透鏡,的攝像透鏡單元,其特徵爲,前記第1透鏡,係爲 朝物體側凸出之正彎月形透鏡,且至少一方的面是被形成 G 爲非球面形狀;前記第2透鏡,係爲朝像側凸出之彎月形 透鏡,且至少一方的面是被形成爲非球面形狀;於前記第 2透鏡的有效徑內,相切於前記第2透鏡的像側之面之切 線與光軸之法線所夾之角的角度的最大値係爲65度以上 90度以下。 於本發明中,於第2透鏡的有效徑內,前記第2透鏡 的像側之面所切之切線與光軸之法線所夾之角的角度的最 大値係爲65度以上90度以下,第2透鏡的像側之面形狀 是被如此形成,因此,從該當第2透鏡射出的光線的射出 -5- 200931057 角會變小。藉此,可縮小從第2透鏡射出之光線的感測器 入射角。亦即,可使入射至攝像元件的光線的角度,對於 攝像元件,成爲近乎垂直的角度。又,由於是由2片透鏡 所構成,因此可縮短光學長。因此,除了可縮短光學長, 並且還能拍攝高畫質影像。 此處,所謂的射出角,係意指從第2透鏡所射出之光 線與光軸所夾的角。又,所謂感測器入射角,係意指入射 〇 至攝像元件之對角的主光線的入射角。 又,前記第2透鏡是具有負的屈光度(power),較 爲理想。 藉此,由於射出光瞳位置是從攝像面離得更遠,因此 可使入射至攝像元件的光線之角度更爲垂直。因此,可獲 得良好的影像。 再者,若令前記第1透鏡的中心厚爲dl,前記第2 透鏡的中心厚爲d2時,則滿足以下數式(1 ),較爲理想 1,6<d2/dl <3.....(1) 藉此,除了可縮短光學長,還可使入射至攝像元件的 光線的光線高度變得更高。又,第1透鏡的厚度在形成上 可採用適當的厚度。 再者,若令前記第1透鏡的物體側之面的曲率半徑爲 R11,前記第2透鏡的像側之面的曲率半徑爲R12時,則 滿足以下數式(2),較爲理想。 -6 - 200931057 -5<(R1 1+R12)/(R1 1-R12)<-2.....(2) 藉此,第1透鏡的像面彎曲及非點像差與歪曲像差之 間,可取得平衡。 本發明所述的相機模組,係具有上述攝像透鏡單元。 藉此,除了可縮短光學長,並且還能拍攝高畫質影像 〇 [發明效果] 藉由本發明,除了可縮短光學長,並且使得高畫質影 像之拍攝成爲可能。 【實施方式】 以下,針對適用了本發明之具體的實施形態,一面參 照圖面,一面詳細說明。此外,本發明並非被限定於以下 〇 的實施形態。 圖1係圖示本發明的實施形態所述之相機模組100之 —例。相機模組100,係具有攝像透鏡單元10、覆蓋玻璃 14等。 攝像透鏡單元10,係具備:光量光圈11、第1透鏡 12(第1透鏡)、第2透鏡13(第2透鏡)等。又,從 物體側往攝像側,光量光圈11、第1透鏡12、第2透鏡 13係被依序配置。然後,攝像元件15與第2透鏡13之 間,係配置有覆蓋玻璃1 4。 -7- 200931057 覆蓋玻璃14,係爲了使可見光以外的光線不要入射 至攝像元件15,而具有IRCF (紅外線截斷濾光片)機能 等。 又,攝像元件15,係由CCD ( Charge Coupled Device )或 CMOS ( Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固體攝像元件所構成。 第1透鏡12,係爲朝物體側凸出之正彎月形透鏡。 ❹ 又,第1透鏡12的至少一方的面,係被形成爲非球面形 狀。 又,第2透鏡13,係朝像側凸出之負彎月形透鏡。 此外,第2透鏡13的折射力係亦可爲正。又,第2透鏡 13的至少一方的面,係被形成爲非球面形狀。 通常,透鏡的表面,係被形成爲球面形狀。可是’藉 由將透鏡的表面形成爲不是球面的非球面形狀’就可減少 用來補正像差所必須之透鏡片數,可縮短光學長。 ❹ 具體而言,第1透鏡12的至少一方之面形狀及第2 透鏡13的至少一方之面形狀,係由以下所示的數式(Ο 所規定。 [數1] Y(h) =- ch --1- Ay +ΛΛ< +Λλ* +Λ〇λ1° +/112Λ12 +A*hU .....(3) l + yll-(K + l)c2h2 此處,Υ係凹陷量,C係曲率,Κ係圓錐係數,h係 光線高度。又,A4、A6、A8、A10、A12、A14係分SU爲 4次'6次、8次、10次、12次、14次的非球面係數。只 -8 - 200931057 不過,曲率c和曲率半徑R,係滿足C=l/R。 又,藉由將光量光圏11配置在第1透鏡12的物體側 ,就可使光量光圈11至第2透鏡13的距離加長。藉此, 入射至第2透鏡1 3的像側之面1 3B (以下稱作像側透鏡 面1 3 B )的光線的光線高度,就可加高。 又,於第2透鏡13的像側透鏡面13B的有效徑內, 相切於像側透鏡面13B之切線與光軸之法線所夾的角(以 © 下稱之爲切線角)之角度的最大値是65度以上90度以下 的方式,來形成第2透鏡13。 此處,所謂有效徑,係指具有作爲透鏡的光學性能之 範圍的口徑,係爲透鏡非球面形狀部分與切削部分之交界 的直徑。又,透鏡的有效徑更外側的部分,係爲切削部分 〇 然後,於第2透鏡1 3的有效徑內,像側透鏡面13 B 的切線角的最大値成爲65度以上90度以下,以此方式來 G 形成第2透鏡13,以使從第2透鏡13的像側透鏡面13B 所射出之光的射出角變得更小。藉此,就可使入射至攝像 元件1 5的光的感測器入射角變得較小。理想上,於第2 透鏡13的有效徑內,相切於第2透鏡13的像側之面之切 線與光軸之法線所夾之角的角度的最大値係爲70度以上 9〇度以下,爲較佳。更理想而言,於第2透鏡13的有效 徑內,相切於第2透鏡13的像側之面之切線與光軸之法 線所夾之角的角度的最大値係爲75度以上90度以下,爲 較佳。 -9- 200931057 此處,所謂的射出角,係意指從透鏡所射出之光線與 光軸所夾的角。又,所謂感測器入射角,係意指入射至攝 像元件1 5之對角的主光線的入射角。 圖2中係圖示,切線角爲60度時的從第2透鏡13的 像側之面13B所射出之光線的射出角。又,圖3中係圖示 ,切線角爲80度時的從第2透鏡13的像側之面13B所射 出之光線的射出角。 0 於圖2中,直線A係光線(圖2中以箭頭表示)射 出之位置處的透鏡面之切線。又,於圖3中,直線B係光 線(圖3中以箭頭表示)射出之位置處的透鏡面13B之切 又,於圖2、圖3中,直線C係爲光軸,虛線D係爲 對光軸的法線。又,單點虛線係爲對透鏡面13B的法線。 此處,假設nl係透鏡材料的折射率,n2係空氣的折 射率。由於η 1 > n2,所以從透鏡面射出的光係根據斯涅 ❹ 爾定律,往射出角變小的方向折射。於圖2、圖3中,nl = 1.54、n2 =1.0,入射光線與光軸C所夾的角之角度, 假設爲44度。如圖2所示,對於切線角60度的透鏡面’ 入射角α1係爲14度。又,如圖3所示,對於切線角80 度的透鏡面,入射角係爲34度。然後,根據斯涅爾 定律,折射角α2係依據nlxsin( al) = n2xsin( α2) ,α2=21.9度。同樣地,於圖3中’折射角係爲 59.4度。然後,根據圖2,α2+α3=60度(切線角), 因此射出角α3=38·1度。同樣地,於圖3中,射出角/33 -10- 200931057 = 20.6度。因此’相較於切線角60度之透鏡面上的射出 角α 3’切線角80之透鏡面上的射出角係小了 17.5度 。因此,具有切線角較大之面的透鏡面,可使射出角變得 更小。 又’第2透鏡13’係具有負的屈光度(power)。藉 此,可使射出光瞳位置遠離攝像面。而且,可使入射至攝 像元件15的光線的角度,變得更爲垂直。因此,可獲得 0 良好的影像。 又,當令第1透鏡12的中心厚爲dl,令第2透鏡13 的中心厚爲d2時,以滿足1.6<d2/dl<3的方式,來形 成第1透鏡12及第2透鏡13。 圖4中係模式性圖示了第2透鏡13的中心厚與從第 2透鏡13射出之光線的光線高度之關係。於圖4中,第2 透鏡1 3的中心厚爲d21的情形,以虛線表示。又,第2 透鏡13的中心厚爲d22 ( d21 > d22 )的情形是以實線表 © 示。如圖4所示,第2透鏡13的中心厚d2越厚,則從第 2透鏡13射出之光線的光線高度h會越高,入射至攝像 元件15之光線的角度對攝像面就可越呈現近乎垂直的角 度。 因此,第2透鏡13的中心厚是越厚越理想。可是若 第2透鏡13的中心厚d2過厚,則光學長會變得太長。 又,爲了縮短光學長,第1透鏡12的中心厚dl也必 須要較薄。可是,若第1透鏡12的中心厚dl過薄,則第 1透鏡12的切削部分會變得太薄,第1透鏡12的形成會 200931057 因爲製造上的問題而變得困難。 因此,藉由滿足d2/dl >1.6之方式來形成第 12及第2透鏡13,就可確保從第2透鏡13射出之 光線高度h。又,藉由滿足d2/dl < 3之方式來形成 鏡12及第2透鏡13,第1透鏡12的中心厚dl就 得過薄,就可容易地形成第1透鏡12。又,可縮 長。 © 又,以滿足1.75<£12/(11<2.8之方式,來形成 鏡12及第2透鏡13,較爲理想。甚至,以滿足 d2/dl<2.5之方式,來形成第1透鏡12及第2透自 更爲理想。此處,所謂光線高度,係指從光軸至光 對光軸之垂直方向的距離。 又,當令第1透鏡12的物體側之面12A (以 物體側透鏡面12A)的曲率半徑爲R11,令第1¾ 的像側之面12B(以下稱作像側透鏡面12B)的曲 爲R12時,以滿足以下數式(2)的方式,來形成g 鏡1 2。 -5<(Rll+R12)/(Rll-R12)<-2.....(2) 藉此’第1透鏡1 2的像面彎曲及非點像差與 寒之間,可取得平衡。 具體而言,若(R11+R12) /(R11-R12)的値 以下’則雖然關於第1透鏡12的像面彎曲及非點 類光學特性會有所提升,但歪曲像差的劣化會變得 1透鏡 光線的 第1透 不會變 短光學 第1透 1.9 < I 13 . 線的, 下稱作 I鏡12 率半徑 靠1透 歪曲像 變成-5 像差這 顯著。 -12- 200931057 又’若(R1 1 + R12 ) / ( R11-R12 )的値變成_2以上,則 雖然關於第1透鏡12的歪曲像差這類光學特性會有所提 升,但像面彎曲及非點像差的劣化會變得顯著。 甚至,以滿足-4< (R11+R12) / (R11-R12) <-2.5 之方式來形成第1透鏡12,更爲理想。又甚至,以滿足 -3.5< (R11+R12) /(R11-R12) <-3 之方式來形成第 1 透鏡1 2,更爲理想。 〇 [實施例1] 接著’說明本發明的實施例1。圖5係模式性圖示了 本實施例1所述之相機模組1 01的側面圖。此外,於圖5 中’從物體側起令光量光圈11爲ST(STOP面),第1 透鏡12的物體側透鏡面12A爲第2面,第1透鏡12的 像側透鏡面12B爲第3面’第2透鏡13的物體側透鏡面 13A爲第4面,第2透鏡13的像側透鏡面13B爲第5面 © ,覆蓋玻璃1 4的物體側之面爲第6面,覆蓋玻璃1 4的像 側之面爲第7面’攝像元件15的攝像面爲第8面。此外 ,在本實施例中’作爲透鏡材料,第i透鏡12、第2透 鏡13皆是使用樹脂,但亦可採用玻璃。 在表1及表2中’表示了本實施例1所述之透鏡數據 〇 表1係表示了’實施例1中所述之相機模組101的各 個面(ST、第2面.....第8面)上的曲率半徑、面間距 離、折射率、及阿貝數(abbe數)。 -13- 200931057 表2係表示了數式(3)中所使用的圓錐係數k、非 球面係數A4.....A14。然後’根據表1所示的第2面的 曲率半徑、及表2所示的第2面的各係數與數式(3), 而規定出第1透鏡1 2的物體側透鏡面1 2A的形狀。同樣 地,根據表1所示的第3面、第4面、第5面的曲率半徑 、及表2所示的第3面、第4面、第5面的各係數、數式 (3),分別規定出了第1透鏡12的像側透鏡面12B、第 Q 2透鏡1 3的物體側透鏡面1 3 A、第2透鏡1 3的像側透鏡 面1 3 B的形狀。 [表1] 曲率半徑 面間隔 nd(折射率) i/d(阿貝數) ST 無限大 -0.14 第2面 0.644 0.43 1.54 56 第3面 1.170 0.46 第偭 -1.950 0.81 1.54 56 第5面 -2.365 0.32 第6面 無限大 0.30 1.52 64 第7面 無限大 0.36 第8面 無限大 [表2] 第2面 第3面 第偭 第5面 K 5.279579E-02 6.418114E+00 1.606860E+01 5.538704E+00 A4 3.836047E-01 7.622089E-01 -1.047019E+00 -2.222185E-01 A6 -7.716212E+00 -2.241517E+01 9.936858E+00 5.586414E-01 A8 1.042638E+02 3.991618E+02 -1.188095E+02 -1.836015E+00 A10 -7.033800E+02 -3.734426E+03 6.984546E+02 2.756660E+00 A12 2.422889E+03 1.779896E+04 -2.039688E+03 -2.049027E+00 A14 -3.242230E+03 -3.355105E+04 1.780460E+03 4.490119E-01 -14- 200931057 又’表3中係表示了,實施例1中的光學特性値。表 3係表不了實施例1中的焦距f、F値、對角像角、感測 器入射角、切線角 Θ、d2/d 1、(R11+R12) /(R11-R12 )°F値’係焦距f除以入射光瞳直徑而得的値。又,對 角像角’係攝像元件15之對角(像高100%)上所能成 像之像角的最大値。切線角θ,係第2透鏡13的像側透 〇 鏡面13B的切線角的最大値。 [表3] 焦距f 2.38 F値 3 對角像角 62.0 感測器入射角 26.0 切線角Θ 71.5 d2 / d1 1.9 (R11+R12)/(R11-R12) -3.4 © 然後,如表3所示,切線角0爲71.5度、係爲65度 以上,因此感測器入射角會是26.0度,可使感測器入射 角變小。因此,可使入射至攝像元件15之光線對攝像面 的角度,接近於垂直。 又,如表3所示,由於d2/dl係爲1.9 ’因此可使從 第2透鏡13射出之光線的光線高度變高’同時可使第1 透鏡12的中心厚成爲適度厚度。藉此’就可使第1透鏡 12的成形變得容易。 又,如表 3 所示’由於(R11 + R12) / (R11-R12) -15- 200931057 係爲-3.4 ’因此第1透鏡12的像面彎曲及非點像差與歪 曲像差,可取得平衡。 圖6中係圖示了實施例1中的各像差。圖6(a)中 係圖示球面像差,圖6(b)中係圖示像面彎曲,圖6(c )中係圖示歪曲像差。於圖6(b)中,T係代表正切的像 面,S係代表弧矢的像面。 如圖6所示,若依據實施例1所述之攝像透鏡單元 〇 10 ’則球面像差、像面彎曲、歪曲像差均獲得良好地補正 ’可使相機模組101的成像性能變得較佳。 [實施例2 ] 接著,說明本發明的實施例2。圖7係模式性圖示了 本實施例2所述之相機模組102的側面圖。此外,如圖7 所示,實施例2所述之相機模組1 02中,除了第1透鏡 22、第2透鏡23以外的構成,均和實施例1中所述之相 © 機模組101大略相同。於是,關於大略相同之構成,係標 示同一符號,並省略其說明。此外,在本實施例中,作爲 透鏡材料,第1透鏡22、第2透鏡23皆是使用樹脂,但 亦可採用玻璃。 又,和實施例1同樣地,於圖7中,從物體側起,令 光量光圈1 1爲ST ( STOP面),第1透鏡22的物體側透 鏡面22A爲第2面,第1透鏡22的像側透鏡面22B爲第 3面,第2透鏡23的物體側透鏡面23A爲第4面,第2 透鏡23的像側透鏡面23B爲第5面,覆蓋玻璃14的物體 -16- 200931057 攝 據 各 距 非 2 分 22 側之面爲第6面,覆蓋玻璃14的像側之面爲第7面, 像元件15的攝像面爲第8面。 在表4及表5中,表示了本實施例2所述之透鏡數 〇 表4係表示了,實施例2中所述之相機模組1〇2的 個面(ST、第2面.....第8面)上的曲率半徑、面間 離、折射率、及阿貝數(abbe數)。 Q 表5係表示了數式(3)中所使用的圓錐係數k、 球面係數A4.....A14。然後,根據表4所示的第2面 第3面、第4面、第5面的曲率半徑、及表5所示的第 面、第3面、第4面、第5面的各係數、數式(3), 別規定了第1透鏡22的物體側透鏡面22A、第1透鏡
的像側透鏡面22B '第2透鏡23的物體側透鏡面23 A 第2透鏡23的像側透鏡面23B的形狀。 [表4] 曲率半徑 面間隔 nd浙射率) i/d (阿貝數) ST 無限大 -0.15 第2面 0.639 0.41 1.54 56 第3面 1.166 0.46 第偭 -1.962 0.82 1.54 56 第5面 -2.365 0.32 第緬 無限大 0.30 1.517 64.2 第7面 無限大 0.38 第8面 無限大 -17- 200931057 [表5] 第2面 第3面 第4面 第湎 K 5Λ79579Ε-02 6.418114E+00 1.606860E+01 5.538704E+00 A4 3.932413E-01 7.661769E-01 -1.046637E+00 -2.012171E-01 A6 -7.684039E+00 -2.241602E+01 9.976103E+00 5.412931E-01 A8 1.043189E+02 3.991286E-K)2 -1.186843E+02 -1.834722E+00 A10 -7.042848E+02 -3.734850E+03 6.980310E+02 2.763201 E+00 A12 2.427832E+03 1.780914E+04 -2.049592E+03 -2.047085E+00 A14 -3.233255E+03 -3.323684E+04 1.714437E+03 4.399365E-01 Ο 。表 感測 -R1 2 切線 又,表6中係表示了,實施例2中的光學特性値 6係表示了實施例2中的焦距f、F値、對角像角、 器入射角、切線角 0、d2/dl、 (Rll+;R12) / (R11 )。切線角Θ,係第2透鏡23的像側透鏡面23B的 角的最大値。 [表6] 焦距f F値 3 辦像角 62^6~ 感測器入射角 25^9^ 切線角β ----- 72.1 d2 / d1 ----- 2.0 (R11+m2)/(Rll-R12) 1 — -3.4 係爲 。因 更加 面的 然後’如表6所示,實施例2所述之切線角0 72.1度,是大於表3所示的實施例1所述之切線角0 此,感測器入射角係爲25.9度’可使感測器入射角 縮小。因此’可使入射至攝像元件1 5之光線對攝像 18- 200931057 角度,更接近於垂直。 又,如表6所示,由於d2/dl係爲2.0,因此可使從 第2透鏡23射出之光線的光線高度變得更高,同時可使 第1透鏡22的中心厚成爲適度厚度。藉此,就可使第1 透鏡22的成形變得容易。 又,如表 6 所示,由於(R11+R12) / (R11-R12) 係爲-3.4,因此第1透鏡22的像面彎曲及非點像差與歪 ❹ 曲像差,可取得平衡。 尤其是,在實施例2中,相較於實施例1,對角像角 是大了 0.6度。通常,對角像角越大,則感測器入射角也 會跟著變大。可是,在實施例2中,相較於實施例1,切 線角0大了 0.5度,dl/d2也大了 0.1,因此可使感測器入 射角縮小〇 . 1度。 圖8中係圖示了實施例2中的各像差。圖8(a)中 係圖示球面像差,圖8(b)中係圖示像面彎曲,圖8(c 〇 )中係圖示歪曲像差。於圖8(b)中,T係代表正切的像 面,S係代表弧矢的像面。 如圖8所示,若依據實施例2所述之攝像透鏡單元 20 ’則球面像差、像面彎曲、歪曲像差均獲得良好地補正 ,可使相機模組1 02的成像性能變得較佳。 【圖式簡單說明】 [圖1 ]圖示本發明的實施形態所述之相機模組之—例 -19- 200931057 [圖2]通過了切線角爲60度之透鏡面的光線的說明圖 〇 [圖3]通過了切線角爲80度之透鏡面的光線的說明圖 〇 [圖4]透鏡的中心厚與從該當透鏡射出之光線的光線 高度的說明圖。 [圖5]本發明之實施例1中所述之相機模組的模式性 @ 圖Tpc之側面圖。 [圖6]本發明的實施例1所述之球面像差的圖示(圖 6(a)),像面彎曲的圖示(圖6(b)),歪曲像差的 圖示(圖6(c))。 [圖7]本發明之實施例2中所述之相機模組的模式性 圖示之側面圖。 [圖8]本發明的實施例2所述之球面像差的圖示(圖 8(a)) ’像面彎曲的圖示(圖8(b)),歪曲像差的 φ 圖示(圖8 ( c ))。 【主要元件符號說明】 11 :光量光圈(光圈) 10、20 :攝像透鏡單元 12 、 22 :第1透鏡 13、23 :第2透鏡 100、101、102 :相機模組 -20-