TWI431351B - 攝像模組、成像透鏡、及碼讀取方法 - Google Patents

攝像模組、成像透鏡、及碼讀取方法 Download PDF

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Description

攝像模組、成像透鏡、及碼讀取方法
本發明係關於一種以在較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影該兩者中，均具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力之方式所構成的攝像模組，及適合於實現該攝像模組之成像透鏡，以及使用該攝像模組而用於進行以QR碼(Quick Response Code，快速回應碼)(註冊商標)為首之矩陣型二維碼之讀取的碼讀取方法。
於專利文獻1中，揭示有一種自動調焦裝置，其藉由對透鏡施加電場或磁場來改變折射率，從而改變透鏡之焦點位置。
於專利文獻2中，揭示有一種光學機器之自動調焦方法，其將對應於至被攝體為止之距離所獲得之電信號供給至壓電元件，使壓電元件之厚度發生變化，藉此控制透鏡之位置。
於專利文獻3及4中分別揭示有一種透鏡調整裝置，其具備使調整桿旋轉而使透鏡之位置移動之調整機構。
於專利文獻5中，揭示有一種攝像裝置，其藉由將氣體注入至透光板-透鏡間，而使透鏡之位置移動。
於專利文獻1~5中所揭示之各技術中，藉由使透鏡之位置或透鏡之焦點位置對應於被攝體之位置而變化，從而實現在較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影該兩者中，具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力之攝像模組。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本公開專利公報「日本專利特開昭59-022009號公報(1984年2月4日公開)」
[專利文獻2]日本公開專利公報「日本專利特開昭61-057918號公報(1986年3月25日公開)」
[專利文獻3]日本公開專利公報「日本專利特開平10-104491號公報(1998年4月24日公開)」
[專利文獻4]日本公開專利公報「日本專利特開平10-170809號公報(1998年6月26日公開)」
[專利文獻5]日本公開專利公報「日本專利特開2003-029115號公報(2003年1月29日公開)」
[專利文獻6]日本公開專利公報「日本專利特開2004-064460號公報(2004年2月26日公開)」
[專利文獻7]日本公開專利公報「日本專利特開2004-301938號公報(2004年10月28日公開)」
於專利文獻1~5中所揭示之各技術中，會產生如下之問題，即由於需要用於使透鏡之位置或透鏡之焦點位置對應於被攝體之位置而變化的機構，因此攝像模組之構造變得複雜。
本發明係鑒於上述問題開發而成者，其目的在於提供一種在較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影該兩者中，均具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力、且構造簡單之攝像模組，及適合於實現該攝像模組之成像透鏡，以及使用該攝像模組，用於以高解像能力進行矩陣型二維碼之讀取的碼讀取方法。
為解決上述問題，本發明之攝像模組之特徵在於包括：成像透鏡，其景深被擴大，並且像面彎曲被減小；以及攝像元件，其設置於相對於來自較特定位置更近之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面的位置，與相對於來自較該特定位置更遠之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面的位置之間。
根據上述構成，成像透鏡之景深被擴大，因此使由近至遠之寬廣之距離範圍中所存在的各被攝體成像而獲得之像中所產生之模糊減少。又，成像透鏡之像面彎曲被減小，因此於整個像中，模糊減少。如此，使用充分地進行了用於減少像之模糊之設計的成像透鏡，於本攝像模組中，將攝像元件設置於上述位置。藉此，於本攝像模組中，可在拍攝較近之被攝體之情形與拍攝較遠之被攝體之情形兩者中平均地拍攝模糊減少的像，因此可使解像能力達到某種良好程度。
本攝像模組即使固定了成像透鏡之位置及成像透鏡之焦點位置該兩者，亦可使較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影兩者中，均具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力。因此，本攝像模組具有如下之效果，即，不需要用於使透鏡之位置或透鏡之焦點位置對應於被攝體之位置而變化的機構，故攝像模組之構造變得簡單。
為解決上述問題，本發明之成像透鏡之特徵在於：其景深被擴大，並且像面彎曲被減小，且其於相對於來自較特定位置更近之物體之白色光的最佳像面之位置，與相對於來自較該特定位置更遠之物體之白色光的最佳像面之位置之間進行物體之成像。
根據上述構成，本成像透鏡之景深被擴大，因此使由近至遠之寬廣之距離範圍中所存在的各物體成像而獲得之像中所產生之模糊減少。又，本成像透鏡之像面彎曲被減小，因此於整個像中，模糊減少。如此，使用充分地進行了用於減少像之模糊之設計的本成像透鏡，於上述位置進行物體之成像。藉此，於本成像透鏡中，可在使較近之物體成像之情形與使較遠之物體成像之情形該兩者中平均地形成模糊減少的像，因此可使解像能力達到某種良好程度。
本成像透鏡係即使固定了位置及焦點位置兩者，亦可使較近之物體之成像與較遠之物體之成像兩者中均具有足夠良好之解像能力者。因此，使用本成像透鏡所構成之攝像模組具有如下之效果，即，不需要用於使透鏡之位置或透鏡之焦點位置對應於被攝體之位置而變化的機構，故攝像模組之構造變得簡單。換言之，本成像透鏡具有適合於實現本攝像模組之效果。
本發明之碼讀取方法特徵在於：其係使用上述本攝像模組，用於根據由綠色之單色放射所獲得之像素，讀取矩陣型二維碼者，其包括如下步驟：使用由上述綠色之單色放射所獲得之像素的間距，求出上述成像透鏡及上述攝像元件之各極限解像性能之值，並將值較低者作為上述攝像模組之極限解像性能；根據自上述成像透鏡至較上述特定位置更近之被攝體為止之距離、上述攝像模組之視角、以及上述攝像元件之有效像圓直徑，計算出針對該被攝體之上述成像透鏡所成像之像的倍率；以及根據上述攝像模組之極限解像性能與上述倍率，計算出上述攝像模組可讀取之上述矩陣型二維碼之尺寸。
根據上述構成，於使用本攝像模組讀取矩陣型二維碼時，可謀求攝像模組之高解像能力化。
如上所述，本發明之攝像模組包括：成像透鏡，其景深被擴大，並且像面彎曲被減小；以及攝像元件，其設置於相對於來自較特定位置更近之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面之位置，與相對於來自較該特定位置更遠之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面之位置之間。
因此，本發明之攝像模組具有如下之效果，即，於較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影兩者中，具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力，且構造簡單。
如上所述，本發明之成像透鏡係景深被擴大，並且像面彎曲被減小，且於相對於來自較特定位置更近之物體之白色光的最佳像面的位置，與相對於來自較該特定位置更遠之物體之白色光的最佳像面的位置之間進行物體之成像者。
因此，本發明之成像透鏡具有適合於實現本攝像模組之效果。
圖1所示之攝像模組1包括成像透鏡10及感測器(攝像元件)11。
成像透鏡10係進行物體之成像者。具體而言，成像透鏡10係使成為藉由攝像模組1進行攝影之對象之被攝體於像面中成像者。
成像透鏡10若為進行了擴大景深，且減小像面彎曲之設計之眾所周知的透鏡系統，則其具體構成並無特別限定。成像透鏡10之具體構成之一例將後述。
所謂景深，係指將相機透鏡固定於某一透鏡設置位置時，如可認為係無模糊且鮮明之離相機最近之點與最遠之點之間的距離，即，係指使透鏡相對於某一特定之距離對準焦點時，可獲得應當滿足之鮮明度之整個距離。
所謂像面彎曲，係指變成如平面物體於彎曲之面而非平面上成像之狀態的透鏡之像差。亦即，若透鏡中存在該像差，則平面物體之像變成彎曲之像，於使圖像之中心對準焦點時，周邊部產生模糊，反之，於使周邊部對準焦點時，中心產生模糊。
感測器11係如下者，即，若入射有表示成像透鏡10使被攝體成像而形成之像之光，則將所入射之光轉換成電信號後輸出，藉此可使該被攝體顯示於顯示裝置(未圖示)上。作為感測器11，可使用以CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合元件)及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補型金屬氧化膜半導體)等為代表之固體攝像元件等。
設置有感測器11之位置(以下稱為「感測器位置」)2係位於相對於來自向日葵5之白色光之成像透鏡10的最佳像面之位置3，與相對於來自樹木6之白色光之成像透鏡10的最佳像面之位置4之間。所謂最佳像面，係表示光之集中度、或者解像能力最大之成像面的一般之技術用語。
向日葵5係藉由攝像模組1進行攝影之被攝體之一例，且表示其位置靠近攝像模組1之被攝體。例如，使向日葵5與攝像模組1相距約300 mm。而且，若詳細而言，則位置3係成像透鏡10使如向日葵5之靠近攝像模組1之被攝體成像時的最佳像面。
樹木6係藉由攝像模組1進行攝影之被攝體之一例，且表示其位置遠離攝像模組1之被攝體。例如，使樹木6與攝像模組1相距約1500 mm。而且，若詳細而言，則位置4係成像透鏡10使如樹木6之遠離攝像模組1之被攝體成像時的最佳像面。
於對靠近攝像模組1之被攝體與遠離攝像模組1之被攝體加以區分時，例如只要將至感測器11為止之距離小於成為基準之距離(特定距離)的被攝體作為靠近攝像模組1之被攝體，將至感測器11為止之距離大於該成為基準之距離的被攝體作為遠離攝像模組1之被攝體即可。進而，當以該要領進行區分時，於存在透鏡之位置及/或透鏡之焦點位置在較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影中互不相同的兩種攝影模式之先前一般之攝像模組中，只要將上述成為基準之距離設為切換上述兩種攝影模式被視為較佳之自該攝像模組之攝像元件至該被攝體為止的距離即可。
上述成為基準之距離等用以區分靠近攝像模組1之被攝體與遠離攝像模組1之被攝的成為臨界之距離(特定距離)係如下者，即，雖然於任何攝像模組1中均存在，但其具體之值係可對應於成像透鏡10之特性、感測器11之最終之配置位置、及攝像模組1之尺寸等而於每個攝像模組1中變化。關於用以區分靠近攝像模組1之被攝體與遠離攝像模組1之被攝的成為臨界之距離，應解釋為於每個攝像模組1中對應於攝像模組1之各種設計及特性而適當決定者。
於圖2中，表示成像透鏡10之具體構成之一例。於成像透鏡10中，最重要的是擴大景深及減小像面彎曲，而非提昇正焦位置處之解像能力。
成像透鏡10之構成之具體例如圖2所示，其包括：孔徑光闌12、第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、第3透鏡PL3、以及蓋玻片(保護構件)CG。
第1透鏡PL1中之成為進行成像之對象的物體側之面(物體側面)為S1，成像透鏡10之像面側之面(像側面)為S2。第2透鏡PL2中之物體側之面為S3，成像透鏡10之像面側之面為S4。第3透鏡PL3中之物體側之面為S5，成像透鏡10之像面側之面為S6。蓋玻片CG中之物體側之面為S7，成像透鏡10之像面側之面為S8。成像透鏡10之像面為S9，其與感測器位置2(參照圖1)相對應。
孔徑光闌12係以環繞第1透鏡PL1之面S1之周圍的方式設置。孔徑光闌12係以如下目的而設置的，即為使入射至成像透鏡10之光可適當地穿過第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3，限制入射至成像透鏡10之光之軸上光束的直徑。
第1透鏡PL1係朝向物體側之面S1成為凸面之眾所周知的凹凸透鏡。於第1透鏡PL1係使凸面朝向物體側之凹凸透鏡之情形時，第1透鏡PL1之全長與成像透鏡10之全長的比率變大，藉此，與成像透鏡10之全長相比，可使成像透鏡10整體之焦點距離變長，因此可實現成像透鏡10之小型化及低背化。第1透鏡PL1將阿貝數增大至56左右，藉此使入射光之分散變小。
第2透鏡PL2係朝向物體側之面S3成為凸面之眾所周知的凹凸透鏡。於第2透鏡PL2係使凸面朝向物體側之凹凸透鏡之情形時，由於可一面維持第2透鏡PL2之折射力，一面減小珀茲伐和(由光學系統所產生之平面物體之像之彎曲的軸上特性)，因此可減少像散、像面彎曲、及彗形像差。第2透鏡PL2將阿貝數減小至34左右，藉此使入射光之分散變大。
就色差之修正之觀點而言，將阿貝數較大之第1透鏡PL1與阿貝數較小之第2透鏡PL2組合而成之構成有效。
作為第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3，均應用了非球面之透鏡。
非球面之第1透鏡PL1尤其可大幅度地修正球面像差。非球面之第2透鏡PL2尤其可大幅度地修正像散及像面彎曲。非球面之第3透鏡PL3尤其可大幅度地修正像散、像面彎曲、及歪曲。
進而，非球面之第3透鏡PL3可提昇成像透鏡10之遠心性，因此藉由使NA(numerical aperture：數值孔徑)變小，可於成像透鏡10中簡單地擴大景深。
根據以上所述，於圖2所示之成像透鏡10中，可擴大景深，進而可減小像面彎曲。
蓋玻片CG係設置成夾在第3透鏡PL3與感測器11(參照圖1)之間。蓋玻片CG係藉由包覆於感測器11上，而用於保護感測器11免受物理性損害等者。
於[表1]中，表示成像透鏡10之透鏡系統之設計式的一例。
於[表1]中，折射率及阿貝數均表示相對於d線(波長為587.6 nm)之各材料中之數值。
所謂中心厚度(面之中心厚度)，係指自相對應之面中心起朝向像面側至下一個面之中心為止的沿光軸之距離。所謂有效半徑，係指透鏡中之可限制光束之範圍的圓區域之半徑。
各個非球面係數係表示作為構成非球面之非球面式之數式(1)中的i次之非球面係數Ai(i為4以上之偶數)。於數式(1)中，Z為光軸方向(圖2之X方向)之座標，x為相對於光軸之法線方向(圖2之Y方向)之座標，R為曲率半徑(曲率之倒數)，K為圓錐(Conic)係數。
[數1]
[表1]之各值「(常數a)E(常數b)」之表述表示「(常數a)×10之(常數b)乘方」，例如「8.74E-01」表示「8.74×10-1 」。
於[表2]中，表示攝像模組1之規格之一例。
有效像圓直徑係藉由成像透鏡10而解像之像之有效的成像圓尺寸。
F數係表示光學系統之明亮度之量的一種。成像透鏡10之F數係以成像透鏡10之等效焦距除以成像透鏡10之入射瞳直徑所得之值加以表示。於攝像模組1中，如[表2]所示，較佳為將該成像透鏡10之F數降低至3以下為止。藉此，於成像透鏡10中，可使受光光量增大，因此可使像明亮，並且良好地修正色差，故可獲得高解像能力。
視角係可藉由攝像模組1攝影之角度。
所謂光學全長，係指對所構成之光學系統(攝像模組1)之光學特性給予某種影響的該光學系統之所有構成要素於光軸方向上之尺寸的總和。
於攝像模組1中，如[表2]所示，較佳為將感測器11之像素之間距(感測器像素間距)設定為2.5 μm以下。藉由使用像素之間距為2.5 μm以下之感測器11，攝像模組1可充分地發揮高像素之攝像元件之性能。
所謂最接近物體距離，係指至可藉由攝像模組1攝像之最接近之被攝體為止的距離。
圖3(a)~(c)係表示圖2所示之成像透鏡10之各種像差之特性的圖表，該圖3(a)表示球面像差之特性，該圖3(b)表示像散之特性，該圖3(c)表示歪曲之特性。
由於殘餘像差量較小(對於相對於光軸之法線方向之位移的各像差之大小之偏差較小)，因此可知成像透鏡10小型且低背，進而具有良好之光學特性。
圖4(a)係表示相對於來自至感測器11為止之距離約為300 mm之向日葵5的白色光之成像透鏡10之散焦MTF(詳細之波形參照圖4(b))，與相對於來自至感測器11為止之距離約為1500 mm之樹木6的白色光之該成像透鏡10之散焦MTF(詳細之波形參照圖4(c))，及感測器位置2之關係的圖表。
所謂散焦MTF(Modulation Transfer Function：調變轉換函數)，係指測定使像面S9(參照圖2)於光軸方向上移動時之形成於像面S9之像的對比度變化者。
於圖4(b)及(c)中，將空間頻率設定為71.41 p/mm，將像高h0、像高h0.2、像高h0.4、像高h0.8、以及像高h1.0處之各散焦MTF之測定結果示於圖表。
所謂像高，係指將圖像之中心作為基準之像之高度。而且，相對於最大像高之像高之高度係以比例來表達，於將圖像之中心作為基準，表示與相當於該最大像高之80%之高度的像高之高度相對應之部分時，如上所述，表達為像高h0.8(除此以外，有時亦表達為像高8成、h0.8)。像高h0、像高h0.2、像高h0.4、以及像高h1.0亦為以與像高h0.8相同之主旨表示之表達方法。
將空間頻率設定為71.41 p/mm之原因如下。即，利用作為目標之解像性能，選擇用於評價之空間頻率。藉由散焦MTF評價光學系統之焦點深度及像散、像面之彎曲。因此，不使用相當於透鏡之極限解像性能之較高的空間頻率，而利用較其略低之空間頻率來進行評價被認為係恰當的。又，作為表示感測器之解像極限性能之指標之一，有感測器奈奎斯特頻率，通常，將感測器之奈奎斯特頻率之1/2倍或1/4倍的空間頻率用作評價之值。因此，於本實施例之情形時，使用相當於感測器奈奎斯特頻率×1/4之空間頻率71.41 p/mm。再者，於此情形時，感測器像素間距為1.75 μm，感測器奈奎斯特頻率為285.71431 p/mm，其1/4為71.4285771.41 p/mm。
於圖4(a)及後述之圖5~7中，利用虛線表示相對於來自向日葵5之白色光之成像透鏡10的散焦MTF，利用實線相對於來自樹木6之白色光之該成像透鏡10的散焦MTF。
圖4(a)所示之各散焦MTF於縱軸為MTF值，橫軸為焦點移位(Focus Shift)之圖表中均係朝上凸出的曲線，但自感測器11至被攝體為止之距離越大，於焦點移位較小之部分，即，表示將像面S9配置於更靠近被攝體之側之主旨的圖表之左側，MTF值變得越大。
其原因在於：來自向日葵5之光作為相對於成像透鏡10之光軸具有擴散的光線而入射至成像透鏡10，另一方面，來自樹木6之光作為相對於成像透鏡10之光軸接近平行的光線而入射至成像透鏡10，因此於藉由成像透鏡10使該等光分別聚焦之情形時，與來自向日葵5之光相比，來自樹木6之光更加於靠近成像透鏡10之部分(即，更靠近被攝體之側)聚焦。
於成像透鏡10中擴大景深，藉此使圖4(a)所示之表示各散焦MTF之曲線的傾斜整體上變得比較緩和。藉此，於比較寬廣之焦點移位之範圍內，MTF值變得良好。
於成像透鏡10中減小像面彎曲，藉此對應於像高之變化之MTF值的變動變小。
於圖4(a)所示之圖表中，以虛線表示之曲線之極大值相當於相對於來自向日葵5之白色光的成像透鏡10之最佳像面之位置3(參照圖1)，以實線表示之曲線之極大值相當於相對於來自樹木6之白色光的成像透鏡10之最佳像面之位置4(參照圖1)。
圖表中之「必需之MTF值」係指攝像模組1之滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力。
感測器位置2如圖1所示，位於位置3與位置4之間，此相當於位於以虛線表示之曲線之極大值與以實線表示之曲線之極大值之間。而且，於此情形時，相對於來自向日葵5之白色光之成像透鏡10之於感測器位置2處的MTF值，與相對於來自樹木6之白色光之成像透鏡10之於感測器位置2處的MTF值之兩者滿足必需之MTF值。
因此，可以說攝像模組1於較近之向日葵5之攝影中及較遠之樹木6之攝影中，均具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力。
再者，如圖4(a)所示，將感測器位置2設定為相當於以虛線及實線表示之各散焦MTF之交點的位置，藉此攝像模組1於較近之向日葵5之攝影與較遠之樹木6之攝影兩者中，可獲得較穩定之高解像能力。
圖5表示相對於圖4(a)所示之圖表，將感測器位置2設定為相當於以實線表示之曲線之極大值的位置，即，相對於來自樹木6之白色光之成像透鏡10的最佳像面之位置4之情形。
於此情形時，相對於來自向日葵5之白色光之成像透鏡10之於感測器位置2處的MTF值不滿足必需之MTF值，藉由攝像模組1所攝影之向日葵5產生模糊。
圖6表示相對於圖4(a)所示之圖表，將感測器位置2設定為相當於以虛線表示之曲線之極大值的位置，即，相對於來自向日葵5之白色光之成像透鏡10的最佳像面之位置3之情形。
於此情形時，相對於來自樹木6之白色光之成像透鏡10之於感測器位置2處的MTF值不滿足必需之MTF值，藉由攝像模組1所攝影之樹木6產生模糊。
圖7表示相對於圖4(a)所示之圖表，成像透鏡10之景深較狹小之情形。
於此情形時，表示各散焦MTF之曲線之傾斜整體上變得急遽。藉此，MTF值變得良好之焦點移位之範圍限定於較狹小之範圍內。其結果，即使將感測器位置2設定為相當於以虛線及實線表示之各散焦MTF之交點的位置，相對於來自向日葵5及樹木6之各白色光之成像透鏡10之於感測器位置2處的各MTF值兩者亦不滿足必需之MTF值。藉由攝像模組1所攝影之向日葵5及樹木6均產生模糊。
圖8係表示相對於來自樹木6之白色光之成像透鏡10之於像高h0及h0.8處的各散焦MTF與感測器位置2之關係之圖表。再者，於圖8所示之圖表中，設定為在成像透鏡10中已產生像面彎曲。
於圖8中，利用實線表示成像透鏡10之於像高h0處之散焦MTF，利用虛線表示成像透鏡10之於像高h0.8處之散焦MTF。
圖8所示之各散焦MTF因像面彎曲，故於像高h0與像高h0.8處，散焦MTF差異較大。而且，於圖8中，在與圖4(a)相同之感測器位置2處，相對於來自樹木6之白色光之成像透鏡10之於感測器位置2且像高h0.8處的MTF值不滿足必需之MTF值。於此情形時，藉由攝像模組1所攝影之樹木6係中心部分鮮明，但周邊部分產生模糊。
圖9係表示相對於自感測器11至被攝體為止之距離，即物體距離之MTF值之變化之關係的圖表。圖9係將[表3]所示之物體距離與MTF值(空間頻率為1301 p/mm之情形)之關係製成縱軸為MTF值、橫軸為物體距離之圖表來表示者。空間頻率1301 p/mm相當於約700 TV線(表示電視畫面之水平顯示解像度之單位)。
所謂最大差，係指各物體距離中之MTF之最大值與最小值之差。
「Sag」表示弧矢像面，「Tan」表示切向像面。所謂弧矢像面，係指由自光學系統之光軸外之物點入射至光學系統的光線中之如下光線所形成之像點之軌跡，即，於旋轉對稱之光學系統中，垂直於包含主光線與光軸之面之平面(弧矢平面)中所包含的光線(弧矢光線)。所謂切向像面，係指由與弧矢光線之光束正交，且包含主光線之光束(子午光束)所產生的像面。弧矢像面及切向像面均為一般之光學用語，因此省略進一步之詳細之說明。
根據圖9所示之圖表，於攝像模組1中，關於像高h0、像高h0.8(弧矢像面)、及像高h0.8(切向像面)，均可在約300 mm之物體距離至1500 mm以上(大概無限遠)之物體距離為止的範圍內獲得0.20以上之高MTF值，且於較寬廣之物體距離之範圍內，可獲得良好之解像能力。
根據以上所述，攝像模組1即使作為固定了成像透鏡10之位置及成像透鏡10之焦點位置兩者的固定焦點之透鏡，亦可於向日葵5之攝影與樹木6之攝影兩者中，具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力。
因此，攝像模組1不需要用於使成像透鏡10之位置或成像透鏡10之焦點位置對應於被攝體之位置而變化的機構，故攝像模組1之構造變得簡單。
本發明調整光軸方向之像差，並將焦點深度設計地較寬廣。本發明係以不論像高均成為固定之MTF-散焦特性之方式，進行特別注重像面彎曲之修正的像差修正。本發明進行如在相對於處於接近距離之被攝體之最佳像面位置，與相對於處於遠距離之被攝體之最佳像面位置之間配置感測器面的透鏡-感測器間之位置調整。
以下，為更便於理解地說明本發明之作用效果，而對成為比較例之攝像模組進行相同之評價，因此簡單地說明。
於成為比較例之攝像模組中，不擴大成像透鏡之景深，且對成像透鏡之像面彎曲亦不進行特別之設計。該攝像模組僅為提昇正焦位置處之解像能力者。
成為比較例之攝像模組之各種像差的特性如圖10(a)及(b)之各圖表所示，該圖(a)表示像散之特性，該圖(b)表示歪曲之特性。如圖10(b)所示，成為比較例之攝像模組之歪曲明顯大於攝像模組1之歪曲(參照圖3(c))。
於成為比較例之攝像模組中，將感測器位置設定為相對於來自至感測器為止之距離為1500 mm之較遠之被攝體的白色光之成像透鏡之最佳像面的位置，即，大致相當於圖1中之位置4之位置(參照圖11)。於圖11中，將空間頻率設定為71.41 p/mm，將像高h0、像高h0.2、像高h0.4、像高h0.8、及像高h1.0處之各散焦MTF之測定結果示於圖表。
圖12係表示相對於自成為比較例之攝像模組之感測器至被攝體為止的距離，即物體距離之MTF值之變化之關係的圖表。圖12係將[表4]所示之物體距離與MTF值(空間頻率為1301 p/mm之情形)之關係製成縱軸為MTF值、橫軸為物體距離之圖表來表示者。
根據圖12所示之圖表，於成為比較例之攝像模組中，關於像高h0、像高h0.8(弧矢像面)、及像高h0.8(切向像面)，於約300 mm之物體距離內均變成不滿0.20之低MTF值，解像能力變低。尤其，關於像高h0.8(弧矢像面)，若物體距離達不到450 mm左右，則MTF值達不到0.20，可獲得良好之解像能力之範圍較狹小。
感測器11於常規攝像(單純之被攝體之攝影)時，必需輸出關於由包含RGB色彩體系中之「Red(紅色:700.0 nm)」、「Green(綠色：546.1 nm)」及「Blue(藍色:435.8 nm)」之各單色放射的白色光所獲得之所有像素之資訊。
另一方面，當讀取QR碼(註冊商標)等所謂之矩陣型二次元碼時，感測器11只要輸出關於由上述「Green」(綠色)之單色放射所獲得之像素的資訊便足夠，且如此更易於進行根據關於由「Green」之單色放射所獲得之像素的資訊之碼讀取處理(參照圖14)。該碼讀取處理之詳細情況將後述。
於圖14中，將由「Red」之單色放射所獲得之像素表示為R141，將由「Green」之單色放射所獲得之像素表示為G142，將由「Blue」之單色放射所獲得之像素表示為B143。於感測器11中，G142之像素之總數通常為R141及B143之像素之各總數的2倍。於讀取矩陣型二次元碼時，僅使用上述各G142進行讀取處理。
亦即，感測器11係可僅輸出關於R141之資訊、關於G142之資訊、及關於B143之資訊中的關於G142之資訊者。
再者，為僅使關於G142之資訊自感測器11輸出，例如可考慮以下之方法。即，該方法係使用以使關於R141之資訊、關於G142之資訊、及關於B143之資訊之各資訊自感測器11輸出的各輸出電路(未圖示)中之對應於G142之該輸出電路動作，另一方面，使對應於R141及B143之各輸出電路停止。使該等各輸出電路動作或停止之控制係藉由配置於感測器11之內部或外部的眾所周知之信號生成電路(未圖示)中所生成之停止信號來進行，該停止信號係包含高位準及低位準之2值之數位信號。例如，各輸出電路係以如下之方式構成，即，於設置於各輸出電路之停止信號輸入端子(未圖示)被供給高位準之該停止信號時動作，於被供給低位準之該停止信號時停止。而且，於常規攝像(參照圖14)時，對所有輸出電路之上述停止信號輸入端子供給高位準之該停止信號。另一方面，於讀取矩陣型二次元碼時(參照圖14)，對與G142相對應之該輸出電路之上述停止信號輸入端子供給高位準的該停止信號，另一方面，對與R141及B143相對應之各輸出電路之上述停止信號輸入端子供給低位準的該停止信號。
但是，以上之方法始終僅為用於僅使關於G142之資訊自感測器11輸出之方法的一例。即，作為用於僅使關於G142之資訊自感測器11輸出之方法，只要是可於一般之感測器11中，使關於R141及B143之各資訊之輸出停止的方法，則並無特別限定，可應用針對關於感測器11之各像素之資訊，切換各資訊之輸出或停止之眾所周知的構成。
又，於攝像模組1中，較佳為相對於來自至感測器11為止之距離約為300 mm之被攝體，即靠近攝像模組1之被攝體之「Green」的單色放射之成像透鏡10之最佳像面的位置與感測器位置2一致(參照圖13)。藉此，藉由成像透鏡10使來自靠近攝像模組1之被攝體之「Green」的單色放射成像而得之像於感測器位置2處變得最鮮明，因此可使感測器11識別構造精細之矩陣型二維碼。因此，可讀取構造更精細之矩陣型二維碼。
於圖13中，一併表示相對於白色光之成為比較例之攝像模組的成像透鏡之散焦MTF。於圖15(a)中，詳細地表示相對於來自較近之被攝體之白色光的圖13所示之情形之成像透鏡10的散焦MTF，圖15(b)詳細地表示相對於來自較近之被攝體之綠色之單色放射的該成像透鏡10之散焦MTF。
以下，對根據關於由「Green」之單色放射所獲得之像素的資訊之碼讀取處理進行說明。
能否讀取矩陣型二次元碼係由感測器11之解像性能(解像能力)、或者成像透鏡10之解像性能所決定的。
亦即，即使感測器11具有充分之讀取矩陣型二次元碼所需之解像性能，於成像透鏡10之解像性能不具有該讀取所需之解像性能的情形時，攝像模組1亦無法讀取矩陣型二維碼。
同樣地，即使成像透鏡10具有充分之讀取矩陣型二次元碼所需之解像性能，於感測器11之解像性能不具有該讀取所需之解像性能的情形時，攝像模組1亦無法讀取矩陣型二維碼。
因此，可讀取之矩陣型二維碼之尺寸係由成像透鏡10及感測器11中，極限解像性能較低者加以限制。
再者，所謂極限解像性能，係指表示可將小至何種程度之像解像之性能之尺度的指標。
首先，計算出成像透鏡10之極限解像性能、及感測器11之極限解像性能，並對該等進行比較。
若根據成像透鏡10之設計資料之相對於「Green」之單色放射的MTF及空間頻率特性，將可解像之MTF臨界值(MTF值之最小值)設定為2.0，則成像透鏡10之極限解像性能變成2501 p/mm(參照圖16)。
若將感測器11之極限解像性能設定為根據感測器11之像素之間距p所計算出的奈奎斯特頻率，則感測器11之奈奎斯特頻率為
1/(p×2)。
此處，由於感測器11僅輸出G142(參照圖14)，因此各G142之間距p' 為
根據以上，感測器11之奈奎斯特頻率變成
於本實施形態之情形時，感測器11之像素之間距p變成1.75 μm，感測器11之極限解像性能變成2021 p/mm(參照圖17)。
根據以上，成像透鏡10之極限解像性能為2501 p/mm，感測器11之極限解像性能為2021 p/mm。因此，根據感測器11之解像性能決定攝像模組1之可讀取之碼的尺寸。
其次，計算出相當於可讀取之解像性能之被攝體的尺寸。
可根據自成像透鏡10至物體(被攝體)為止之距離及視角，求出可解像之被攝體之尺寸，並根據可解像之被攝體之尺寸與感測器11之有效像圓直徑，求出成像透鏡10之倍率(針對被攝體之成像透鏡所成像之像的倍率)。具體而言，可根據數式(2)及數式(3)，求出成像透鏡10之倍率。
[數2]
y=2×d×tanθ　…(2)
其中，d為自成像透鏡10至物體(被攝體)為止之距離。θ為半視角(視角/2)。y為於上述距離d中實施解像之被攝體之尺寸。y' 為有效像圓直徑。M為成像透鏡10之倍率。
又，可根據成像透鏡10之倍率M、及攝像模組1之極限解像性能，求出可讀取之碼之尺寸。具體而言，可根據數式(4)~數式(7)，求出可讀取之碼之尺寸。
[數3]
其中，x為可讀取之矩陣型二維碼之尺寸。x' 為攝像模組1之極限解像性能。
因此，藉由將[表5]所示之自成像透鏡10至物體為止之距離d、半視角θ、有效像圓直徑y' 、以及攝像模組1之極限解像性能x' 適當代入數式(4)~數式(7)中進行計算，可求出可讀取之矩陣型二維碼之尺寸x。
再者，於本實施之形態中，攝像模組1之極限解像性能x' 為感測器11之極限解像性能。
根據以上之各數式(2)~(7)，可讀取之矩陣型二維碼之尺寸x為0.19 mm。因此，於攝像模組1中，可讀取尺寸為0.19 mm之矩陣型二維碼。
再者，若不使用本實施形態之碼讀取時之高解像化的方法，則成像透鏡10之極限解像性能變成約1401 p/mm，根據各數式(2)~(7)，可讀取之矩陣型二維碼之尺寸x變成約0.28 mm(參照圖19及[表6])。
又，攝像模組1較佳為成像透鏡10係經由用於保護感測器11之蓋玻片CG而載置於該感測器11上。
根據上述構成，攝像模組1可省略用於收納成像透鏡10之框體(框架)，因此藉由省略該框體，可實現小型化及低背化，進而可實現低成本化。
圖20所示之攝像模組60表示攝像模組1(參照圖1)之具體構造之一例，其包括：第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、第3透鏡PL3、蓋玻片CG、框架61、以及感測器11。於攝像模組60中，孔徑光闌12與框架61一體地形成。具體而言，孔徑光闌12相當於框架61之覆蓋第1透鏡PL1上表面(相當於圖2所示之面S1)之部分，即以使形成於該上表面之凸面露出之方式覆蓋的部分。即，攝像模組60可解釋為係包括成像透鏡10(參照圖1及圖2)、框架61、以及感測器11(參照圖1)之構成。
框架61係內部收納成像透鏡10之框體，其由具有遮光性之構件形成。
藉由使用固體攝像元件構成感測器11，攝像模組60可實現小型化及低背化。尤其，在搭載於以個人數位助理及行動電話為首之行動終端(未圖示)之攝像模組60中，藉由使用固體攝像元件構成感測器11，可實現具有高解像能力，且小型及低背之攝像模組。
攝像模組60係在較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影兩者中，具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力之攝像模組1。因此，於攝像模組60中，即使省略用於調整成像透鏡10與感測器11之間之間隔距離的未圖示之調整機構、及未圖示之鏡筒，對解像能力之維持所造成之不良影響亦較小(參照圖1及圖2)。藉由省略該調整機構及鏡筒，攝像模組60可實現進一步之小型化、低背化及低成本化。
攝像模組60在較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影兩者中，具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力，因此可構成為省略了調整透鏡與感測器之間隔之調整機構的簡易構造之攝像模組。
圖21所示之攝像模組70相對於圖20所示之攝像模組60，省略了框架61。藉此，於攝像模組70中，孔徑光闌12係以與圖2所示之成像透鏡10相同之形態設置。
又，圖21所示之攝像模組70相對於圖20所示之攝像模組60，其第3透鏡PL3之下端之面(相當於圖2所示之面S6)的外周部分，所謂之第3透鏡PL3之邊緣經由蓋玻片CG而載置於感測器11上。
攝像模組70可省略作為用於收納成像透鏡10(參照圖1及圖2)之框體之框架61，藉由省略框架61，可實現進一步之小型化、低背化及低成本化。
攝像模組70係基於省略未圖示之調整機構及鏡筒之攝像模組60的構造。進而，於攝像模組70中，在成像透鏡10中，第3透鏡PL3之下端之面S6與蓋玻片CG之間隔距離非常小。由此，於攝像模組70中，在較小之透鏡偏肉比(最薄部與最厚部之比率)下，於第3透鏡PL3上製作設置於蓋玻片CG之設置部分，從而實現不需要框架61之簡易構造之攝像模組70。
除此以外，攝像模組70與攝像模組60相同。
參照圖22(a)~(d)說明一般之攝像模組之製造方法的概要。
第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3係由主要使用熱塑性樹脂231之射出成形來製作。於使用熱塑性樹脂231之射出成形中，一面施加特定之射出壓(大概10~3000 kgf/c)一面將藉由加熱而軟化之熱塑性樹脂231壓入至模具232中，使熱塑性樹脂231填充於模具232中後進行成形(參照圖22(a))。
成形後，將熱塑性樹脂231自模具232中取出，切割成1片1片之透鏡(參照圖22(b))。此處，為便於說明，表示將自模具232中取出之熱塑性樹脂231切割成各個第1透鏡PL1之例，但切割成各個第2透鏡PL2或第3透鏡PL3之情形亦與圖22(a)及(b)所示之者相同。
將第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3嵌入(或者壓入)至透鏡鏡筒(框架)233中進行組裝(參照圖22(c))。
將圖22(c)所示之攝像模組之中間產物嵌入至鏡筒234中進行組裝。進而，其後於第3透鏡PL3之面S6(參照圖2)側之端部搭載感測器235(與感測器11相對應)。如此，製成攝像模組(參照圖22(d))。
作為射出成形透鏡之第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3中所使用之熱塑性樹脂231的熱變形溫度為攝氏130度左右。因此，熱塑性樹脂231對於實施作為表面安裝中主要應用之技術之回流焊時的熱歷程(最大溫度為攝氏260度程度)之耐受性並不充分，故無法承受回流焊時所產生之熱。
因此，於圖22(d)所示之將攝像模組安裝於基板上時，先藉由回流焊僅安裝感測器235部分。其後，採用利用樹脂接著第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3部分之方法，或者對第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3之搭載部分進行局部加熱之安裝方法。
繼而，參照圖23(a)~(e)說明本發明之攝像模組250之製造方法。
近年來，業界不斷進行使用熱硬化性樹脂或紫外線硬化性樹脂作為第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3之各透鏡之材料的所謂耐熱相機模組之開發。此處所說明之攝像模組250係將攝像模組1(參照圖1)以該耐熱相機模組之形態製造而成者，且作為第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3之各透鏡之材料，使用熱硬化性樹脂(熱硬化性之樹脂)241代替熱塑性樹脂231(參照圖22(a))。
使用熱硬化性樹脂241作為第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3之各透鏡之材料的原因在於：藉由一併製造多個攝像模組250，而謀求降低攝像模組250之製造成本。又，使用熱硬化性樹脂241作為第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3之各透鏡之材料的原因在於：可對攝像模組250實施回流焊。
製造攝像模組250之技術已提出有多種。其中，具有代表性之技術係上述射出成形、及後述之晶圓級透鏡之製程。尤其，最近，就攝像模組之製造時間及其他綜合見解而言被視為更有利之晶圓級透鏡(可回流焊之透鏡)的製程受到矚目。
於實施晶圓級透鏡之製程時，必需抑制因熱而於第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3中產生塑性變形。由於該必要性，因此作為第1透鏡PL1、第2透鏡PL2、及第3透鏡PL3，使用即使施加熱亦不易變形之耐熱性非常優異之熱硬化性樹脂材料或紫外線硬化性樹脂材料的晶圓級透鏡受到矚目。具體而言，使用具有即使施加攝氏260~280度之熱10秒以上，亦不會塑性變形之程度之耐熱性的熱硬化性樹脂材料或紫外線硬化性樹脂材料之晶圓級透鏡受到矚目。於晶圓級透鏡中，藉由陣列狀之模具242及243，分別將陣列狀之透鏡244~246一併成型後，將該等透鏡加以貼合，進而搭載陣列狀之孔徑光闌247及陣列狀之感測器249後，個別地進行切割而製造攝像模組250。
以下，對晶圓級透鏡之製程之詳細情況進行說明。
於晶圓級透鏡之製程中，首先，藉由形成有多個凹部之陣列狀之模具242與形成有對應於該凹部之各個之多個凸部的陣列狀之模具243夾入熱硬化性樹脂241，使熱硬化性樹脂241硬化，製作於每個彼此對應之凹部及凸部之組合中形成有透鏡的陣列狀之透鏡(參照圖23(a))。
圖23(a)所示之步驟中所製作之陣列狀的透鏡係成形有多個第1透鏡PL1之陣列狀之透鏡244、成形有多個第2透鏡PL2之陣列狀之透鏡245、以及成形有多數之第3透鏡PL3之陣列狀之透鏡246。
再者，為藉由陣列狀之模具242及243製作陣列狀之透鏡244，只要使用形成有多個形狀與第1透鏡PL1之形狀相反之凹部的陣列狀之模具242，與形成有多個對應於該凹部之各個之凸部的陣列狀之模具243，以圖23(a)所示之要領進行製作即可。為藉由陣列狀之模具242及243製作陣列狀之透鏡245，只要使用形成有多個形狀與第2透鏡PL2之形狀相反之凹部的陣列狀之模具242，與形成有多個對應於該凹部之各個之凸部的陣列狀之模具243，以圖23(a)所示之要領進行製作即可。為藉由陣列狀之模具242及243製作陣列狀之透鏡246，只要使用形成有多個形狀與第3透鏡PL3之形狀相反之凹部的陣列狀之模具242，與形成有多個對應於該凹部之各個之凸部的陣列狀之模具243，以圖23(a)所示之要領進行製作即可。
關於各第1透鏡PL1~第3透鏡PL3，以使穿過第1透鏡PL1之光軸La(第1透鏡之光軸)、與其相對應之穿過第2透鏡PL2之光軸La(第2透鏡之光軸)、以及與該等相對應之穿過第3透鏡PL3之光軸La(第3透鏡之光軸)位於同一直線上的方式，將陣列狀之透鏡244~246彼此貼合(參照圖23(b))。具體而言，作為進行陣列狀之透鏡244~246之對位之調蕊方法，除使光軸La彼此一致以外，亦可列舉一面進行攝像一面進行調整等各種方法，又，對位亦受到晶圓之間距形成精度影響。又，此時，以使與陣列狀之透鏡244中之各第1透鏡PL1之面S1(參照圖2)相對應的部分露出之方式，安裝陣列狀之孔徑光闌248。
於陣列狀之透鏡246中之第3透鏡PL3之面S6(參照圖2)側的端部，以使各光軸La與相對應之各感測器248之中心248c位於同一直線上的方式，安裝搭載有多個感測器248之陣列狀之感測器249(參照圖23(c))。
將藉由圖23(c)所示之步驟而成為陣列狀之多個攝像模組250切割成1個1個之攝像模組250(參照圖23(d))，從而製成攝像模組250(參照圖23(e))。
以上，藉由圖23(a)~(e)所示之晶圓級透鏡之製程，一併製造多個攝像模組250，藉此可降低攝像模組250之製造成本。進而，為避免於將所製成之攝像模組250安裝於未圖示之基板時，因由回流焊所產生之熱(最大溫度為攝氏260度左右)而引起塑性變形，更佳為第1透鏡PL1~第3透鏡PL3係使用對攝氏260~280度之熱具有10秒以上之耐受性的熱硬化性樹脂或紫外線硬化性樹脂。藉由將具有耐熱性之熱硬化性之樹脂或紫外線硬化性之樹脂用於第1透鏡PL1~第3透鏡PL3之所有透鏡，可對攝像模組250實施回流焊。於晶圓級之製造步驟中進而應用具有耐熱性之樹脂材料，藉此可廉價地製造可對應於回流焊之攝像模組。
以下，對製造攝像模組250之情形時較合適之第1透鏡PL1~第3透鏡PL3之材料進行考察。
塑膠透鏡材料先前主要使用熱塑性樹脂，因此材料之品種之範圍較廣。
另一方面，熱硬化性樹脂材料、進而紫外線硬化性樹脂材料作為第1透鏡PL1~第3透鏡PL3之用途正處於開發階段，目前，於材料之品種及光學常數方面比不上熱塑性材料，且價格較高。一般而言，光學常數較佳為低折射率且低分散材料。又，於光學設計中，較佳為具有範圍較廣之光學常數之選擇項。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：上述攝像元件係可僅輸出關於由綠色之單色放射所獲得之像素的資訊者。
根據上述構成，藉由根據攝像元件所輸出之關於由綠色之單色放射所獲得之像素的資訊之讀取處理，可讀取矩陣型二維碼。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：上述攝像元件係設置於相對於來自較上述特定位置更近之被攝體之上述綠色之單色放射的上述成像透鏡之最佳像面之位置。
根據上述構成，可使攝像元件識別構造精細之矩陣型二維碼。因此，可讀取構造更精細之矩陣型二維碼。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：上述攝像元件之像素之間距為2.5 μm以下。
根據上述構成，可實現充分發揮高像素之攝像元件之性能的攝像模組。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：上述成像透鏡係經由用於保護上述攝像元件之保護構件，而載置於該攝像元件上。
根據上述構成，本攝像模組可省略用於收納成像透鏡之框體(框架)，因此藉由省略該框體，可實現小型化及低背化，進而可實現低成本化。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：上述成像透鏡之F數為3以下。
根據上述構成，可使受光光量增大，因此可使像明亮。進而，色差被良好地修正，因此可獲得高解像能力。
本發明並不限定於上述各實施形態，可於請求項所示之範圍內進行各種變更，於不同之實施形態適當組合各種已揭示之技術方法而獲得的實施形態亦包含於本發明之技術範圍內。
[產業上之可利用性]
本發明可較佳地用於以在較近之被攝體之攝影與較遠之被攝體之攝影兩者中，具有滿足所要求之規格之程度的良好之解像能力之方式所構成的攝像模組，以及適合於實現該攝像模組之成像透鏡。
1、60、70、250．．．攝像模組
2．．．感測器位置(設置有感測器之位置)
3．．．相對於來自向日葵之白色光之成像透鏡的最佳像面之位置
4．．．相對於來自樹木之白色光之成像透鏡的最佳像面之位置
5．．．向日葵(靠近攝像模組之被攝體)
6．．．樹木(遠離攝像模組之被攝體)
10．．．成像透鏡
11．．．感測器(攝像元件)
12、247．．．孔徑光闌
61．．．框架
141．．．R(由紅色之單色放射所獲得之像素)
142．．．G(由綠色之單色放射所獲得之像素)
143．．．B(由藍色之單色放射所獲得之像素)
231．．．熱塑性樹脂
232、242、243．．．模具
233．．．透鏡鏡筒
234．．．鏡筒
235、248．．．感測器
241．．．熱硬化性樹脂
244、245、246．．．陣列狀之透鏡
248c．．．中心
249．．．陣列狀之感測器
CG．．．蓋玻片
D．．．自成像透鏡10至物體(被攝體)為止之距離
La．．．光軸
PL1．．．第1透鏡
PL2．．．第2透鏡
PL3．．．第3透鏡
p．．．感測器之像素之間距
p' ．．．各G142之間距
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8．．．面
S9．．．像面
Y．．．被攝體之尺寸
y' ．．．有效像圓直徑
θ．．．半視角
圖1係表示本發明之一實施形態之攝像模組之概略構成的剖面圖。
圖2係表示本發明之一實施形態之成像透鏡之具體構成例的概略剖面圖。
圖3(a)~(c)係表示圖2所示之成像透鏡之各種像差之特性的圖表，該圖3(a)表示球面像差之特性，該圖3(b)表示像散之特性，該圖3(c)表示歪曲之特性。
圖4(a)係表示相對於來自較近之被攝體及較遠之被攝體的各白色光之成像透鏡之散焦MTF兩者與攝像元件之位置關係的圖表，圖4(b)及圖4(c)分別係將該圖4(a)所示之兩散焦MTF個別地詳細表示之圖表。
圖5係表示相對於來自較近之被攝體及較遠之被攝體的各白色光之成像透鏡之其他散焦MTF兩者與攝像元件之位置關係的圖表。
圖6係表示相對於來自較近之被攝體及較遠之被攝體的各白色光之成像透鏡之其他散焦MTF兩者與攝像元件之位置關係的圖表。
圖7係表示相對於來自較近之被攝體及較遠之被攝體的各白色光之成像透鏡之其他散焦MTF兩者與攝像元件之位置關係的圖表。
圖8係表示相對於來自較遠之被攝體之白色光的成像透鏡之對應於像面彎曲之有無及像高的各散焦MTF與攝像元件之位置之關係的圖表。
圖9係表示相對於自本發明之攝像模組中之攝像元件至被攝體為止之距離的MTF值之變化之關係的圖表。
圖10(a)及(b)係表示相對於圖1所示之攝像模組之成為比較例的攝像模組之成像透鏡之各種像差之特性的圖表，該圖10(a)表示像散之特性，該圖10(b)表示歪曲之特性。
圖11係詳細地表示相對於來自較遠之被攝體之白色光的與圖10相同之成像透鏡之散焦MTF的圖表。
圖12係表示相對於自相對於本發明之攝像模組之成為比較例的攝像模組中之攝像元件至被攝體為止之距離的MTF值之變化之關係的圖表。
圖13係表示相對於白色光之本發明及其比較例之各成像透鏡的各散焦MTF，與相對於綠色之單色放射之本發明之成像透鏡的散焦MTF，及攝像元件之位置之關係的圖表。
圖14係表示常規攝像時與讀取矩陣型二維碼時之各情形時之應使用之像素之對比的圖。
圖15(a)係詳細地表示相對於來自較近之被攝體之白色光的與圖13相同之本發明之成像透鏡之散焦MTF的圖表，圖15(b)係詳細地表示相對於來自較近之被攝體的綠色之單色放射之該成像透鏡之散焦MTF的圖表。
圖16係說明求出成像透鏡之極限解像性能之方法的圖表。
圖17係表示攝像元件之像素間距與僅攝像元件中之綠色之像素之像素間距之關係的概略圖。
圖18係說明求出成像透鏡之倍率之方法的圖。
圖19係說明求出成像透鏡之極限解像性能之方法的其他圖表。
圖20係表示圖1所示之攝像模組之具體構造之一例的剖面圖。
圖21係表示圖1所示之攝像模組之具體構造之其他例的剖面圖。
圖22(a)-(d)係表示一般之攝像模組之製造方法的剖面圖。
圖23(a)-(e)係表示本發明之攝像模組之製造方法的剖面圖。
1．．．攝像模組
2．．．感測器位置(設置有感測器之位置)
3．．．相對於來自向日葵之白色光之成像透鏡的最佳像面之位置
4．．．相對於來自樹木之白色光之成像透鏡的最佳像面之位置
5．．．向日葵(靠近攝像模組之被攝體)
6．．．樹木(遠離攝像模組之被攝體)
10．．．成像透鏡
11．．．感測器(攝像元件)

Claims (8)

  1. 一種攝像模組，其特徵在於包括：成像透鏡，其係依據下述特徵點(A)至(E)，景深被擴大，並且像面彎曲被減小；以及攝像元件，其設置於相對於來自較特定位置更近之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面的位置，與相對於來自較該特定位置更遠之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面的位置之間；(A)上述成像透鏡係由自物體側向像面側依序配置之孔徑光闌、第1透鏡、第2透鏡、以及第3透鏡之三面透鏡所構成；(B)上述第2透鏡係朝向物體側之面成為凹面之凹凸透鏡；(C)上述第2透鏡及上述第3透鏡係非球面之透鏡；(D)上述第1透鏡之阿貝數及上述第3透鏡之阿貝數分別大於上述第2透鏡之阿貝數；及(E)上述第1透鏡係具有正的折射力，上述第2透鏡係具有負的折射力，上述第3透鏡之朝向像面側之面具有成為凹狀與凸狀之切換點之反曲點。
  2. 如請求項1之攝像模組，其中上述攝像元件係可僅輸出關於由綠色之單色放射所獲得之像素的資訊者。
  3. 如請求項2之攝像模組，其中上述攝像元件係設置於相對於來自較上述特定位置更 近之被攝體之上述綠色之單色放射的上述成像透鏡之最佳像面之位置。
  4. 如請求項1至3中任一項之攝像模組，其中上述攝像元件係像素之間距為2.5μm以下。
  5. 如請求項1至3中任一項之攝像模組，其中上述成像透鏡係經由用於保護上述攝像元件之保護構件而載置於該攝像元件上。
  6. 如請求項1至3中任一項之攝像模組，其中上述成像透鏡之F數為3以下。
  7. 一種成像透鏡，其特徵在於：其係依據下述特徵點(A)至(E)，景深被擴大，並且像面彎曲被減小；且其於相對於來自較特定位置更近之物體之白色光的最佳像面之位置，與相對於來自較該特定位置更遠之物體之白色光的最佳像面之位置之間進行物體之成像；(A)上述成像透鏡係由自物體側向像面側依序配置之孔徑光闌、第1透鏡、第2透鏡、以及第3透鏡之三面透鏡所構成；(B)上述第2透鏡係朝向物體側之面成為凹面之凹凸透鏡；(C)上述第2透鏡及上述第3透鏡係非球面之透鏡；(D)上述第1透鏡之阿貝數及上述第3透鏡之阿貝數分別大於上述第2透鏡之阿貝數；(E)上述第1透鏡係具有正的折射力，上述第2透鏡係具有負的折射力，上述第3透鏡之朝向像面側之面具有成 為凹狀與凸狀之切換點之反曲點。
  8. 一種碼讀取方法，其特徵在於：其係使用如下之攝像模組，而用於根據由綠色之單色放射所獲得之像素，讀取矩陣型二維碼者，上述攝像模組包括：成像透鏡，其係依據下述特徵點(A)至(E)，景深被擴大，並且像面彎曲被減小；以及攝像元件，其設置於相對於來自較特定位置更近之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面之位置，與相對於來自較該特定位置更遠之被攝體之白色光的上述成像透鏡之最佳像面之位置之間；且上述攝像元件係可僅輸出關於由綠色之單色放射所獲得之像素的資訊者；該碼讀取方法包括如下步驟：使用由上述綠色之單色放射所獲得之像素的間距，求出上述成像透鏡及上述攝像元件之各極限解像性能之值，並將值較低者作為上述攝像模組之極限解像性能；根據自上述成像透鏡至較上述特定位置更近之被攝體為止之距離、上述攝像模組之視角、以及上述攝像元件之有效像圓直徑，計算出針對該被攝體之上述成像透鏡所成像之像的倍率；以及根據上述攝像模組之極限解像性能與上述倍率，計算出上述攝像模組可讀取之上述矩陣型二維碼之尺寸；(A)上述成像透鏡係由自物體側向像面側依序配置之孔徑光闌、第1透鏡、第2透鏡、以及第3透鏡之三面透鏡所構成；(B)上述第2透鏡係朝向物體側之面成為凹面之凹凸透 鏡；(C)上述第2透鏡及上述第3透鏡係非球面之透鏡；(D)上述第1透鏡之阿貝數及上述第3透鏡之阿貝數分別大於上述第2透鏡之阿貝數；(E)上述第1透鏡係具有正的折射力，上述第2透鏡係具有負的折射力，上述第3透鏡之朝向像面側之面具有成為凹狀與凸狀之切換點之反曲點。
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