TWI434071B - 攝像透鏡及攝像模組 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種以搭載於便攜終端之數位相機等為目的之攝像透鏡及攝像模組。
作為攝像模組,開發有各種內置固體攝像元件小型數位相機及數位視訊單元等。特別係資訊便攜終端及行動電話機等之便攜終端普及的近年來,相對於面向新興國家之普及機之行動電話機中所搭載的相機模組、及便攜終端之攝像頭中搭載之攝像模組,要求通過簡單構成及製程技術而實現廉價化。為滿足該要求,對於使用1個透鏡而構成之攝像透鏡之需求增大。
於使用1個透鏡構成之攝像透鏡中,作為可實現良好解像能力之技術,於專利文獻1及2中揭示有一種朝向物體(被攝體)側及像面(成像面)側之面之兩方均為凸面之攝像透鏡。
又,於專利文獻3中揭示有一種於將位於物體側之第1面設為凹面而成之凹凸狀之透鏡本體之物體側配置光闌,且上述透鏡本體係以滿足以下之條件(A)~(C)之方式構成的攝像透鏡。
(A) Y'/f1≧0.6
(B) 0.9≧Dt/Dc≧0.5
(C) 1.0≧Ap2
/Am2
≧0.9
其中,fl:透鏡系統整體之焦距
Y':最大像高(像高1.0)
Dt:透鏡之包含至少1個光學面之區域中之最薄部分之厚度
Dc:透鏡之中心厚度
Ap2
:像面側第2面之有效半徑(有效光線通過之部分之最大半徑)
Am2
:像面側第2面之最大半徑。
作為使用凹凸透鏡而實現良好之解像能力之技術,另外可列舉專利文獻4所揭示之攝像透鏡。
[專利文獻1]日本公開專利公報「日本專利特開2003-344758號公報(2003年12月3日公開)」
[專利文獻2]日本公開專利公報「日本專利特開平6-88939號公報(1994年3月29日公開)」
[專利文獻3]日本公開專利公報「日本專利特開2003-57538號公報(2003年2月26日公開)」
[專利文獻4]日本公開專利公報「日本專利特開2002-98885號公報(2002年4月5日公開)」
專利文獻1及2所揭示之攝像透鏡藉由使兩面為凸形狀、以及分別進行最佳條件設定,而維持遠心性,藉此可良好
地修正畸變,另一方面,若視角變廣,則會產生使物體成像而形成之像周邊之解像度劣化、或者焦距比數(f-number)變得過大而使像變暗等問題。
如專利文獻1及2所揭示之由兩面為凸形狀之1個透鏡構成之攝像透鏡雖可良好地修正畸變,但需要與玻璃材料同等之光學常數,在塑膠材料水準下難以使像面一致。由兩面為凸形狀之1個透鏡構成之攝像透鏡係畸變之修正變得容易且對廣角有效之基本構成,故可大量實施,但作為面向便攜終端之攝像透鏡等之、要求52°以上之水平視角之廣角透鏡,於使物體成像而形成之像之周邊,難以確保弧矢像面之所需之解像度,故產生實用困難之問題。
專利文獻3所揭示之攝像透鏡係相對於將位於物體側之第1面設為凹面而成之凹凸狀之透鏡,設定最佳條件(A)~(C),但該條件(A)~(C),對於廣角且小型之光學系統而言,並非可使物體成像而形成之像周邊獲得良好解像能力的最佳條件設定。
即,條件(A)係指視角約30°以上,視角約30°以上係相機模組所必需之規格值,與用以獲得良好之攝像透鏡之條件相比係攝像透鏡所要求之規格。又,條件(B)係與凹凸透鏡之凹陷量相關之規定,但滿足此並不一定能獲得具有良好之解像能力之攝像透鏡。又,條件(C)與攝像透鏡之光學特性自身之關聯不大。
如專利文獻3及4所揭示之由1個凹凸透鏡構成之攝像透鏡,係與由兩面凸形狀之1個透鏡構成的攝像透鏡同樣地,難以確保使物體成像而形成之像周邊之所需的解像度。進而,由1個凹凸透鏡構成之攝像透鏡產生會引起較大畸變之問題。
本發明係鑒於上述問題研究而成者,其目的在於提供一種於使物體成像而形成之像之周邊可獲得良好之解像能力的攝像透鏡及攝像模組。
為解決上述問題,本發明之攝像透鏡之特徵在於,其係自物體側朝向像面側依序具備孔徑光闌及單透鏡、且上述單透鏡為凹面朝向物體側之凹凸透鏡者,且,將自使物體成像而形成之像之中心處解像能力成為最大之位置起、於光軸方向上經移動距離Pdis(其中0<Pdis)之位置設為上述像面,且滿足0.014<Pdis/f<0.035之關係、及0.18<d/d2<0.30之關係,上述單透鏡其朝向物體側之面及朝向像面側之面之兩方均為非球面。其中,f係攝像透鏡整體之焦距,d係單透鏡之中心之厚度,d2係單透鏡之自朝向像面側之面之中心直至像面為止的空氣換算長度。
根據上述構成,將像面配置為自使物體成像而形成之像之中心處解像能力成為最大的位置起於光軸方向上移動距離Pdis,藉此可提高像周邊之解像能力。
再者,於Pdis/f為0.014以下之情形時,存在使物體成像而形成之像之周邊的解像能力不充分之虞,為0.035以上之情形時,存在像之中心之解像能力不充分之虞。若考慮到該等方面,則Pdis/f必須為超過0.014且小於0.035。
又,於d/d2為0.18以下之情形時,單透鏡變得過薄,有可能因可適用之製造程序受限而導致攝像透鏡之生產性下降,並且難以實現廣角之攝像透鏡,為0.30以上之情形時,存在畸變及散光像差變大且解像能力劣化之虞。若考慮該等方面,則d/d2必須為超過0.18且小於0.30。
又,本發明之攝像模組之特徵在於具備:本發明之攝像透鏡;及固體攝像元件,其將利用上述攝像透鏡使物體成像所形成之像作為光而接收。
根據上述構成,可實現一種具有廣視角、小型且具有良好之解像能力之數位相機等之攝像模組。
如上所述,本發明之攝像透鏡構成為,自物體側朝向像面側依序具備孔徑光闌及單透鏡,上述單透鏡係凹面朝向物體側之凹凸透鏡,且將自使物體成像而形成之像之中心處解像能力成為最大之位置起、於光軸方向上經移動距離Pdis(其中0<Pdis)之位置設為上述像面,且滿足0.014<Pdis/f<0.035之關係、及0.18<d/d2<0.30之關係,上述單透鏡其朝向物體側之面及朝向像面側之面之兩方均為非球面。其中,f係攝像透鏡整體之焦距,d係單透鏡之中心之厚度,d2係單透鏡之自朝向像面側之面之中心至像面為止的空氣換算長度。
因此,本發明實現於使物體成像而形成之像之周邊可獲得良好之解像能力的效果。
圖1係表示本發明之一實施形態之攝像透鏡100之構成之剖面圖。
圖2係表示本發明之其他實施形態之攝像透鏡200之構成之剖面圖。
圖3係表示本發明之進而其他實施形態之攝像透鏡300之構成之剖面圖。
圖4係表示本發明之其他實施形態之攝像透鏡400之構成之剖面圖。
攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400分別具有以下之基本構成。
再者,以下為便於說明,將攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400中之任一攝像透鏡稱為「攝像透鏡1」而進行說明。
[攝像透鏡1之基本構成]
圖1~圖4均係表示攝像透鏡1之包含Y(圖紙上下)方向及Z(圖紙左右)方向之剖面的圖。Z方向表示自物體3側朝向像面S5側之方向、及自像面S5側朝向物體3側之方向,攝像透鏡1之光軸La係於該Z方向上延伸。與攝像透鏡1之光軸La相對之法線方向係自某光軸La上於包含X方向及Y方向之面上呈一直線地延伸之方向。
攝像透鏡1係自物體3側朝向像面S5側依序具備孔徑光闌2、單透鏡L、及護罩玻璃CG而構成者。
具體而言,孔徑光闌2係設置於單透鏡L中之朝向物體3側之面(透鏡物體側面)S1之周圍。設置孔徑光闌2之目的在於,為使入射至攝像透鏡1之光可適當地通過單透鏡L,而限制所入射之光之軸上光束的直徑。
物體3係攝像透鏡1成像之對象物,換言之,係作為攝像透鏡1之攝像對象的被攝體。圖1~圖4中為便於說明係以物體3與攝像透鏡1非常接近之方式進行圖示,但實際上物體3與攝像透鏡1之間隔例如為1200 mm左右。
單透鏡L係朝向物體3側之面S1為凹面之周知之凹凸透鏡。因此,單透鏡L之朝向像面S5側之面(透鏡像側面)S2為凸面。又,單透鏡L之面S1及S2之兩面均為非球面。
再者,所謂透鏡之凸面,係指透鏡之球狀表面向外側彎曲之部分。所謂透鏡之凹面,係指透鏡向中空彎曲之部分、即透鏡向內側彎曲之部分。
攝像透鏡1之光軸La係於將單透鏡L之面S1之中心s1、與單透鏡L之面S2之中心s2連結之線段上,在Z方向上呈大致一直線地延伸。
護罩玻璃CG係設於單透鏡L與像面S5之間。護罩玻璃CG藉由覆蓋像面S5而保護像面S5免受物理損傷等者。護罩玻璃CG具有朝向物體3側之面(物體側面)S3、及朝向像面S5側之面(像側面)S4。
像面S5係相對於攝像透鏡1之光軸La垂直且形成有像之面,實像可於像面S5所設之未圖示之螢幕上觀察到。又,具備攝像透鏡1之攝像模組中,於像面S5上配置有攝像元件。
距離d係自中心s1至中心s2為止之距離,且對應於單透鏡L之中心之厚度。
距離d2係自中心s2至像面S5為止之距離(空氣換算),且對應於單透鏡L之自朝向像面S5側之面S2之中心s2至像面S5為止的空氣換算長度。所謂空氣換算長度,係指介質之幾何學長度除以該介質之折射率所得之長度。
距離d'係自單透鏡L之面S1之有效孔徑之端部e1至單透鏡L之面S2之有效孔徑之端部e2為止的距離。或者,距離d'係自單透鏡L之面S1之有效孔徑之端部ea至單透鏡L之面S2之有效孔徑之端部eb為止的距離。距離d'係對應於單透鏡L之有效孔徑之端部之厚度。
惟實際之攝像透鏡1當然為立體,因此,端部e1或者ea相當於面S1之有效孔徑之緣(例如圓周)之全體,端部e2或者eb相當於面S2之有效孔徑之緣(例如圓周)之全體。該情形時,距離d'可解釋為單透鏡L之含有至少1個光學面之區域中之最薄部分的Z方向之尺寸。
距離d、d2、及d'均為Z方向之距離(尺寸),其單位為mm(毫米)。
像面S5係配置為在利用攝像透鏡1使物體3成像所形成之未圖示之像之中心處解像能力成為最大的位置Sa起,於Z方向即光軸La之方向上經移動距離Pdis(其中0<Pdis)之位置。
即,位置Sa可解釋為在相當於像之中心之像高h0處,攝像透鏡1之解像能力高於其他像高,且像高h0之攝像透鏡1之解像能力高於其他像面位置之位置。自該位置Sa起於Z方向上經位移距離Pdis之位置處,存在攝像透鏡1之像面S5。
而且,上述距離Pdis係與攝像透鏡1整體之焦距f(詳細內容於下文敍述)之間滿足以下之關係式(1)之值。
0.014<Pdis/f<0.035 ‧‧‧(1)
攝像透鏡1係將像面S5配置為自位置Sa起於相對於光軸La平行之Z方向上經移動距離Pdis者。藉此,於藉由攝像透鏡1使物體3成像所形成之像之中心處,與將像面S5作為位置Sa之情形時相比解像能力雖下降,但在像之周邊,與將像面S5作為位置Sa之情形時相比可提高解像能力。
再者,於Pdis/f為0.014以下之情形時,存在使物體3成像而形成之像之周邊之解像能力不充分之虞;為0.035以上之情形時,存在像之中心之解像能力不充分之虞。若考慮該等方面,為使像之中心之解像能力不過度降低且提高像之周邊的解像能力,Pdis/f必須為超過0.014且小於0.035。
又,攝像透鏡1在距離d與距離d2之間滿足以下之關係式(2)之值。
0.18<d/d2<0.30 ‧‧‧(2)
於d/d2為0.18以下之情形時,單透鏡L會變得過薄,有可能因可適用之製造程序受限而導致攝像透鏡1之生產性下降,並且難以實現廣角之攝像透鏡1;為0.30以上之情形時,存在畸變及散光像差變大使得解像能力劣化之虞。若考慮該等方面,則d/d2必須超過0.18且小於0.30。
又,攝像透鏡1在單透鏡L之距離d與距離d'之間滿足以下之關係式(3)之值。
0.5<d'/d<0.9‧‧‧(3)
於d'/d為0.5以下之情形時,單透鏡L會變得過薄,有可能因可適用之製造程序受限而導致攝像透鏡1之生產性下降;為0.9以上之情形時,難以修正像之周邊之解像能力。若考慮該等方面,則d'/d較佳為超過0.5且小於0.9。
又,攝像透鏡1其單透鏡L之有效孔徑之最薄部分之厚度(圖1~圖4中為距離d')較佳為超過150μm,藉此,單透鏡L不會變得過薄,故可實現生產性優異者。
再者,圖1~圖4中為便於說明,對於單透鏡L僅圖示其有效孔徑,然而單透鏡L有時於該有效孔徑之外周部形成有平面部,但即便於該情形時,單透鏡L之有效孔徑之最薄部分之厚度仍較佳為超過150μm。
又,攝像透鏡1之焦距比數較佳為小於3。攝像透鏡1之焦距比數係以攝像透鏡1之等效焦距除以攝像透鏡1之入射瞳徑所得之值表示。攝像透鏡1藉由將焦距比數設為小於3,可增大受光光量,且良好地修正色像差,故可獲得較高之解像能力。
又,單透鏡L之與d射線(波長:587.6nm)相對之折射率較佳為超過1.4,與d射線相對之阿貝數較佳為超過43。所謂阿貝數係指表示與光之分散相對之折射度之比之光學介質之常數。即,所謂阿貝數係指使不同波長之光向不同方向折射之程度,高阿貝數之介質相對於不同波長之光線之折射之程度引起的分散變少。藉此,攝像透鏡1可對單透
鏡L應用具有低折射率、且高分散值之光學常數之材料,故可增加構成單透鏡L之材料之選擇項,藉此可實現不受廉價材料選擇及材料限制之製造程序之應用。關於製造程序之詳細說明將於下文敍述。
又,構成單透鏡L之材料較佳為熱硬化性樹脂或者UV(Ultra Voilet,紫外線)硬化性樹脂。熱硬化性樹脂係具有藉由賦予特定量以上之熱而使狀態自液體變化為固體之特性的樹脂。UV硬化性樹脂係具有藉由照射特定強度以上之紫外線而使狀態自液體變化為固體之特性的樹脂。
藉由將單透鏡L構成為含有熱硬化性樹脂或者UV硬化性樹脂,於攝像模組之製造階段,可將複數之單透鏡L成形為樹脂,從而製作下述透鏡陣列,進而可對攝像透鏡1進行回焊安裝。
然而,除此之外單透鏡L亦可為塑膠透鏡或者玻璃透鏡等。
攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400均構成為將自位置Sa起向物體3側移動Pdis後之位置設為像面S5,但亦可構成為將自位置Sa起向物體3之相反側移動Pdis後之位置設為像面S5。
[攝像透鏡100之MTF及像差特性]
圖5係表示攝像透鏡100之、散焦MTF即縱軸所示之MTF(單位:無)、與橫軸所示之焦點位移位置(單位:mm)之關係的曲線。
圖6係表示攝像透鏡100之、縱軸所示之MTF、與橫軸所示之空間頻率(單位:lp/mm)之關係的曲線。
圖7係表示攝像透鏡100之、縱軸所示之MTF、與橫軸所示之像高(單位:mm)之關係的曲線。
圖8係表示攝像透鏡100之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變。
再者,於圖5~圖7、圖9~圖11、圖13~圖15、圖17~圖19中分別表示之各像高,係以絕對值表現以利用攝像透鏡1而使物體3成像所形成之像之中心為基準的像之高度,但亦可以相對於最大像高之比例進行表現,且絕對值與相對於最大像高之比例之間分別具有以下之對應關係。
0.0000 mm=像高h0(像之中心)
0.1400 mm=像高h0.2(相當於最大像高之20%之高度)
0.2800 mm=像高h0.4(相當於最大像高之40%之高度)
0.4200 mm=像高h0.6(相當於最大像高之60%之高度)
0.5600 mm=像高h0.8(相當於最大像高之80%之高度)
0.7000 mm=像高h1.0(最大像高)
圖5、及下述圖9、圖13、及圖17均例示有空間頻率為「奈奎斯特頻率/4」時之、與像高h0、h0.2、h0.4、h0.6、h0.8、及h1.0之各個相關之切向像面(T)及弧矢像面(S)的各特性。
圖6、及下述圖10、圖14、及圖18均例示有空間頻率為0~「奈奎斯特頻率/2」時、與像高h0、h0.2、h0.4、h0.6、h0.8、及h1.0之各個相關之切向像面(T)及弧矢像面(S)的各特性。
圖7、及下述圖11、圖15、及圖19均例示有空間頻率為「奈奎斯特頻率/4」及「奈奎斯特頻率/2」時之、與像高h0~h1.0相關之切向像面及弧矢像面的各特性。
再者,上述奈奎斯特頻率係設為與適於與攝像透鏡1組合之感測器(固體攝像元件)之奈奎斯特頻率相對應之值,且係根據該感測器之像素間距而計算出之可解像的空間頻率之值。具體而言,該感測器之奈奎斯特頻率Nyq.(單位:lp/mm)係藉由
Nyq.=1/(感測器像素間距)/2
而算出。當測定圖5~圖20之各特性時,該感測器係應用如下者:VGA類型,大小為1/13型,像素之大小(像素間距)為1.75 μm,D(對角)之大小為1.400 mm,H(水平)之大小為1.120 mm,V(垂直)之大小為0.840 mm。
又,為獲得圖5~圖20所示之各特性,假定物體距離為500 mm,並且模擬光源(未圖示)係使用利用以下之加權之(構成白色之各波長之混合比例以如下方式進行調整)白色光。
404.66 nm=0.13
435.84 nm=0.49
486.1327 nm=1.57
546.07 nm=3.12
587.5618 nm=3.18
656.2725 nm=1.51
圖5之曲線51表示與利用攝像透鏡100使物體3成像而形成之像之中心相對應之、像高h0時與-0.1 mm~0.1 mm之焦點位移位置相對的MTF之關係。
曲線51表示:於0.025 mm之焦點位移位置處具有MTF之峰值,換言之於該0.025 mm之焦點位移位置處,像高h0時可獲得最大之解像能力。該0.025 mm之焦點位移位置相當於圖1所示之位置Sa。
另一方面,實際之攝像透鏡100之像面S5(參照圖1)相當於0 mm之焦點位移位置。而且,據此可明瞭:攝像透鏡100之Pdis變成0.025 mm(參照表5)。
又,攝像透鏡100之焦距f為0.853 mm(參照表5)。因此,攝像透鏡100之Pdis/f變成0.029,成為滿足關係式(1)之值。
圖6及圖7表示根據圖5之曲線而決定之像面S5之位置之各特性。
如圖6所示,攝像透鏡100具有如下之MTF特性:於超過70 lp/mm之較高空間頻帶中,像高h1.0之弧矢像面之MTF雖略有下降,但其他情形時即便為像高h0~h1.0之任意像高該MTF均較高,作為綜合解像能力,與先前之攝像透鏡相比,認為自利用攝像透鏡100而使物體3成像所形成之像之中心至周邊均具有優異之解像能力。
如圖7所示,攝像透鏡100針對表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之弧矢像面之MTF的曲線74而言,像高h0.8(0.56 mm)以上之MTF略有下降。然而,針對表示相當於「奈奎斯特頻率/4」之空間頻率之切向像面之MTF之曲線71及表示同空間頻率之弧矢像面之MTF的曲線72、以及表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之切向像面之MTF的曲線73而言,即便為像高h0~h1.0(0.7 mm)之任意像高均具有較高之MTF。因此,攝像透鏡100之綜合解像能力與先前之攝像透鏡相比,認為自利用攝像透鏡100而使物體3成像所形成之像之中心至周邊為止均具有優異的解像能力。
根據圖8之(a)及(b)所示之各曲線,可知切向像面(T)及弧矢像面(S)之殘留像差量較小(與相對於光軸La之法線方向相對之各像差之大小偏差較小),故攝像透鏡100具有良好之光學特性。
[攝像透鏡200之MTF及像差特性]
圖9係表示攝像透鏡200之、散焦MTF即縱軸所示之MTF、與橫軸所示之焦點位移位置之關係的曲線,其與圖5對應而表示攝像透鏡200之各特性。
圖10係表示攝像透鏡200之、縱軸所示之MTF、與橫軸所示之空間頻率之關係的曲線,其與圖6對應而表示攝像透鏡200之各特性。
圖11係表示攝像透鏡200之、縱軸所示之MTF、與橫軸所示之像高之關係的曲線,其與圖7對應而表示攝像透鏡200之各特性。
圖12係表示攝像透鏡200之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變,且分別與圖8之(a)及(b)對應而表示攝像透鏡200之各特性。
圖9之曲線91表示與利用攝像透鏡200而使物體3成像所形成之像之中心相對應之、像高h0時之與-0.1 mm~0.1 mm之焦點位移位置相對的MTF之關係。
曲線91表示:於0.025 mm之焦點位移位置處具有MTF之峰值,換言之,於該0.025 mm之焦點位移位置處,像高h0時可獲得最大之解像能力。該0.025 mm之焦點位移位置相當於圖2所示之位置Sa。
另一方面,實際之攝像透鏡200之像面S5(參照圖2)相當於0 mm之焦點位移位置。而且,據此可明瞭:攝像透鏡200之Pdis變成0.025 mm(參照表5)。
又,攝像透鏡200之焦距f為0.853 mm(參照表5)。因此,攝像透鏡200之Pdis/f變成0.029,成為滿足關係式(1)之值。
圖10及圖11表示根據圖9之曲線而決定之像面S5之位置的各特性。
如圖10所示,攝像透鏡200於超過70 lp/mm之較高空間頻帶中,像高h1.0之弧矢像面之MTF雖略有下降,但除此之外的情況下,即便為像高h0~h1.0之任意像高均具有較高MTF特性,且綜合解像能力與先前之攝像透鏡相比,認為自利用攝像透鏡200使物體3成像所形成之像之中心至周邊為止具有優異的解像能力。
如圖11所示,攝像透鏡200對於表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之弧矢像面之MTF的曲線114而言,像高h0.8(0.56 mm)以上之MTF略有下降。然而,對於表示相當於「奈奎斯特頻率/4」之空間頻率之切向像面之MTF的曲線111及表示同空間頻率之弧矢像面之MTF之曲線112、以及表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之切向像面之MTF的曲線113而言,即便為像高h0~h1.0(0.7 mm)之任意像高均具有較高之MTF。因此,攝像透鏡200之綜合解像能力與先前之攝像透鏡相比,認為自利用攝像透鏡200使物體3成像所形成之像之中心至周邊為止具有優異的解像能力。
根據圖12之(a)及(b)所示之各曲線,可知切向像面(T)及弧矢像面(S)均為殘留像差量較小(與相對於光軸La之法線方向相對之各像差之大小偏差較小),故攝像透鏡200具有良好之光學特性。
[攝像透鏡300之MTF及像差特性]
圖13係表示攝像透鏡300之、散焦MTF即縱軸所示之MTF、與橫軸所示之焦點位移位置之關係的曲線,其對應於圖5而表示攝像透鏡300之各特性。
圖14係表示攝像透鏡300之、縱軸所示之MTF、與橫軸所示之空間頻率之關係的曲線,其對應於圖6而表示攝像透鏡300之各特性。
圖15係表示攝像透鏡300之、縱軸所示之MTF、與橫軸所示之像高之關係之曲線,其對應於圖7而表示攝像透鏡300之各特性。
圖16係表示攝像透鏡300之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變,且分別對應於圖8之(a)及(b)而表示攝像透鏡300之各特性。
圖13之曲線131表示與利用攝像透鏡300使物體3成像而形成之像之中心相對應之、像高h0時之與-0.1 mm~0.1 mm之焦點位移位置相對的MTF之關係。
曲線131表示:於0.024 mm之焦點位移位置具有MTF之峰值,換言之,於該0.024 mm之焦點位移位置,像高h0時可獲得最大之解像能力。該0.024 mm之焦點位移位置相當於圖3所示之位置Sa。
另一方面,實際之、攝像透鏡300之像面S5(參照圖3)相當於0 mm之焦點位移位置。而且,據此可明瞭攝像透鏡300之Pdis變成0.024 mm(參照表5)。
又,攝像透鏡300之焦距f為0.872 mm(參照表5)。因此,攝像透鏡300之Pdis/f變成0.028,成為滿足關係式(1)之值。
圖14及圖15表示根據圖13之曲線所決定之像面S5之位置的各特性。
如圖14所示,攝像透鏡300於超過85.74 lp/mm之較高空間頻帶中,像高h1.0之弧矢像面之MTF略有下降,但除此之外的情況下,即便為像高h0~h1.0之任意像高均具有較高之MTF特性,且綜合解像能力與先前之攝像透鏡相比,認為自利用攝像透鏡300使物體3成像所形成之像之中心至周邊為止具有優異的解像能力。
如圖15所示,攝像透鏡300對於表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之弧矢像面之MTF的曲線154而言,像高h0.85(0.595 mm)以上之MTF略有下降。然而,對於表示相當於「奈奎斯特頻率/4」之空間頻率之切向像面之MTF的曲線151及表示同空間頻率之弧矢像面之MTF的曲線152、以及表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之切向像面之MTF的曲線153而言,即便為像高h0~h1.0(0.7 mm)之任意像高均具有較高MTF。因此,攝像透鏡300之綜合解像能力與先前之攝像透鏡相比,認為自利用攝像透鏡300使物體3成像所形成像之中心至周邊為止具有優異的解像能力。
根據圖16之(a)及(b)所示之各曲線,可知切向像面(T)及弧矢像面(S)皆殘留像差量較小(對相對於光軸La之法線方向之各像差之大小偏差較小),故攝像透鏡300具有良好之光學特性。
[攝像透鏡400之MTF及像差特性]
圖17係表示攝像透鏡400之、散焦MTF即縱軸所示之MTF、與橫軸所示之焦點位移位置之關係的曲線,顯示對應於圖5之攝像透鏡400之各特性。
圖18係表示攝像透鏡400之、縱軸所示之MTF、與橫軸所示之空間頻率之關係的曲線,顯示對應於圖6之攝像透鏡400之各特性。
圖19係表示攝像透鏡400之、縱軸所示之MTF與橫軸所示之像高之關係的曲線,顯示對應於圖7之攝像透鏡400之各特性。
圖20係表示攝像透鏡400之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變,且各自顯示對應於圖8之(a)及(b)之攝像透鏡400之各特性。
圖17之曲線171表示對應於利用攝像透鏡400使物體3成像所形成之像之中心之、像高h0處之相對於-0.1 mm~0.1 mm之焦點位移位置的MTF之關係。
曲線171表示:於0.023 mm之焦點位移位置具有MTF之峰值,換言之,於該0.023 mm之焦點位移位置,在像高h0處可獲得最大之解像能力。該0.023 mm之焦點位移位置相當於圖4所示之位置Sa。
另一方面,實際之攝像透鏡400之像面S5(參照圖4)相當於0 mm之焦點位移位置。而由此可明瞭攝像透鏡400之Pdis成為0.023 mm(參照表5)。
又,攝像透鏡400之焦距f為0.891 mm(參照表5)。因此,攝像透鏡400之Pdis/f變成0.026,成為滿足關係式(1)之值。
圖18及圖19表示根據圖17之曲線而決定之像面S5之位置的各特性。
如圖18所示,攝像透鏡400於超過100 lp/mm之較高空間頻帶中,像高h1.0之弧矢像面之MTF雖略有下降,但除此之外即便為像高h0~h1.0之任意像高均具有較高之MTF特性,且綜合解像能力與先前之攝像透鏡相比,可說自利用攝像透鏡400使物體3成像所形成之像之中心至周邊為止皆具有優異的解像能力。
如圖19所示,攝像透鏡400對於表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之弧矢像面之MTF的曲線194而言,像高h0.9(0.63 mm)以上之MTF略有下降。然而,對於表示相當於「奈奎斯特頻率/4」之空間頻率之切向像面之MTF的曲線191及表示同空間頻率之弧矢像面之MTF的曲線192、以及表示相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率之切向像面之MTF的曲線193而言,即便為像高h0~h1.0(0.7 mm)之任意像高均具有較高之MTF。因此,攝像透鏡400之綜合解像能力與先前之攝像透鏡相比,可說自利用攝像透鏡400使物體3成像所形成之像之中心至周邊為止皆具有優異的解像能力。
根據圖20之(a)及(b)所示之各曲線,可知切向像面(T)及弧矢像面(S)均為殘留像差量較小(與相對於光軸La之法線方向相對之、各像差之大小偏差較小),故攝像透鏡400具有良好之光學特性。
再者,就於攝像透鏡1使物體3成像所形成之像之周邊實現優異解像能力之觀點而言,認為攝像透鏡300優於攝像透鏡100及200,且攝像透鏡400亦優於攝像透鏡300。
[攝像透鏡1之各特性資料]
[表1]係表示攝像透鏡100之設計資料之表。
[表2]係表示攝像透鏡200之設計資料之表。
[表3]係表示攝像透鏡300之設計資料之表。
[表4]係表示攝像透鏡400之設計資料之表。
[表5]係表示分別相對於攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400而於像面S5配置感測器(固體攝像元件),從而構成攝像模組之情形時的規格之一例之表。
測定[表1]~[表5]之各資料時,感測器係使用如下者:VGA類型,大小為1/13型,像素之大小(像素間距)為1.75μm,D(對角)之大小為1.400mm,H(水平)之大小為1.120mm,V(垂直)之大小為0.840mm。
又,為獲得[表5]所示之各特性,假定物體距離為500mm,並且作為模擬光源(未圖示)係使用進行如下之加權(構成白色之各波長之混合比例以如下方式進行調整)的白
色光。
404.66nm=0.13
435.84nm=0.49
486.1327nm=1.57
546.07nm=3.12
587.5618nm=3.18
656.2725nm=1.51
[表1]~[表4]之項目「要素」中,分別於「光闌」一行表示孔徑光闌2相關之設計資料,於「透鏡」一行表示單透鏡L相關之設計資料,於「CG」一行表示護罩玻璃CG相關之設計資料,於「感測器」一行表示配置於像面S5之感測器相關的設計資料。
[表1]~[表4]之項目「材料」中,分別為「Nd」表示單透鏡L及護罩玻璃CG之與d射線相對之折射率,「vd」表示單透鏡L及護罩玻璃CG之與d射線相對之阿貝數。如根據本項目所明瞭般,攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400均較佳,單透鏡L之折射率為超過1.4之1.498,單透鏡L之阿貝數為超過43之46。
[表1]~[表4]之項目「面」之S1~S5分別對應於面S1、面S2、面S3、面S4、及像面S5,且同行表示與該等各面相關之設計資料。
[表1]~[表4]之項目「曲率」表示單透鏡L之面S1及S2之曲率。
[表1]~[表4]之項目「中心厚度」表示對應面之中心至朝
向像面S5側為下一面之中心為止的、光軸La(參照圖1~圖4)方向之距離。
[表1]~[表4]之項目「有效半徑」表示孔徑光闌2、以及單透鏡L之面S1及S2之、可限制光束範圍之圓區域之半徑。
[表1]~[表4]之項目「非球面係數」表示單透鏡L之面S1及S2各自之構成非球面之非球面式(4)中的、i次之非球面係數Ai(i為4以上之偶數)。於非球面式(4)中,Z係光軸方向(圖1之Z方向)之座標,x係與光軸相對之法線方向(圖1之X方向)之座標,R係曲率半徑(曲率之反數),K係圓錐(conic)係數。
如根據[表1]~[表4]之項目「非球面係數」所明瞭般,攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400均對單透鏡L之兩面賦予非球面係數,藉此單透鏡L之兩面為非球面形狀。藉由使用兩面為非球面之單透鏡L,攝像透鏡1中可容易且良好地修正各種像差,故而較佳。
如[表5]所示,攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400中由於焦距比數為小於3之2.80,故均可獲得較高之解像能力。
[表5]之項目「焦距f」中,攝像透鏡1整體之焦距f係以單位:mm表示。
[表5]之項目「視角」中,攝像透鏡1之視角、即可利用攝像透鏡1成像之角度係以單位:deg(°)分別表示,且係以D(對角)、H(水平)、及V(垂直)之三維參數表示。攝像透鏡1之H(水平)之視角為52°以上,可用作面向便攜終端之攝像透鏡等之廣角透鏡。
[表5]之項目「周邊光量比」中,表示像高h0.6、像高h0.8、及像高h1.0之各自之攝像透鏡1之各周邊光量比(與像高h0之光量相對之光量之比例)。攝像透鏡1係於像高h1.0時獲得像高h0之70%以上之較高光量者。
[表5]之項目「CRA」中表示像高h0.6、像高h0.8、及像高h1.0之各自之攝像透鏡1之各主光線角度(Chief Ray Angle:CRA)。
[表5]之項目「光學全長(包含CG)」中表示自孔徑光闌2聚光之部分至像面S5為止之攝像透鏡1之距離。即,所謂攝像透鏡1之光學全長係指對光學特性造成某種影響之所有構成要素之光軸方向上之尺寸合計。
[表5]之項目「CG厚度」表示光軸方向之護罩玻璃CG之厚度。
[表5]之項目「透鏡中心厚度d」表示單透鏡L之中心之厚度、即單透鏡L之中心s1至中心s2之距離。
[表5]之項目「透鏡光學有效半徑端部厚度d'」表示單透鏡L之有效孔徑之端部之厚度、即單透鏡L之端部e1(ea)至端部e2(eb)為止的距離。特別係攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400中,單透鏡L之有效孔徑之最薄部分之厚度均對應於該d'。如根據本項目所明瞭般,攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400中作為單透鏡L之有效孔徑之最薄部分之厚度之d'分別為0.203 mm、0.203 mm、0.205 mm、0.203 mm,均超過0.150 mm(即150 μm),故而較佳。
如根據[表5]之項目「d'/d」所明瞭般,攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400中d'/d均超過0.5且小於0.9,故而成為滿足上述關係式(3)之值。
如根據[表5]之項目「d/d2」所明瞭般,攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400中d/d2均超過0.18且小於0.30,故而成為滿足上述關係式(2)之值。
[表5]之項目「Pdis」表示Pdis之具體值。
[表5]之項目「Pdis/f」表示Pdis/f之具體值。如上所述,攝像透鏡100、攝像透鏡200、攝像透鏡300、及攝像透鏡400中,Pdis/f均為滿足關係式(1)之值。
[攝像模組270之製造方法]
圖21(a)~(c)係表示攝像模組270之製造方法之剖面圖。
於圖21(a)~(c)中,表示藉由被稱為晶圓級透鏡製程之製造程序而製造攝像模組270之示例。
所謂晶圓級透鏡製程,係指如下製造程序:準備相對於樹脂等被成形物,於其同一面上成形或造形複數之單透鏡L,藉此製作透鏡陣列211,進而於同一面上具備複數之感測器218的感測器陣列217,以各單透鏡L與各感測器218一一對應而對向配置之方式,於透鏡陣列211上搭載感測器陣列217之後,將對向配置之單透鏡L及感測器218之組合作為單位,以分割線220進行分割,藉此製造攝像模組270。根據該製造程序,可總括地於短時間內製造大量之攝像模組,故可降低攝像模組之製造成本。
近年來,使用熱硬化性樹脂或者UV硬化性樹脂作為單透鏡L之材料之所謂耐熱相機模組之開發正不斷進展。此處說明之攝像模組270係該耐熱相機模組之一種,其使用熱硬化性樹脂或者UV硬化性樹脂作為單透鏡L之材料。
使用熱硬化性樹脂或者UV硬化性樹脂作為單透鏡L之材料之理由在於:總括地於短時間內製造大量之攝像模組270,藉此降低攝像模組270之製造成本,以及可對具備攝像透鏡1之攝像模組270實施回焊。
製造攝像模組270之技術提出有多種。其中代表性技術為射出成形、及以下詳細說明之晶圓級透鏡製程。特別係最近,於攝像模組之製造時間及其他綜合見解中,認為更有利的晶圓級透鏡(可回焊透鏡)製程。
實施晶圓級透鏡製程時,必須抑制因熱而導致單透鏡L發生塑性變形之情形。根據該必要性,使用即便加熱亦難以變形且耐熱性非常優異之熱硬化性樹脂材料或者UV硬化性樹脂材料作為單透鏡L的晶圓級透鏡(透鏡陣列)備受關注。具體而言,使用具有即便施加攝氏260~280度之熱10秒以上亦不塑性變形之程度的耐熱性之熱硬化性樹脂材料或者UV硬化性樹脂材料之晶圓級透鏡備受關注。
於晶圓級透鏡製程中,首先,準備於同一面上形成有多個具有與單透鏡L之面S1形狀相反之凸部的陣列上模212、及於同一面上形成有多個具有與單透鏡L之面S2形狀相反之凹部之陣列下模213。再者,陣列上模212之各凸部、與陣列下模213之各凹部係一一對應,且1個該凸部、與對應1個該凸部之1個該凹部為對向配置。
藉由陣列上模212與陣列下模213夾入熱硬化性樹脂或者UV硬化性樹脂且加熱而使其硬化,製作於同一面上依照對應之凸部及凹部之組合而成形有單透鏡L的透鏡陣列211(參照圖21(a))。
準備於同一面上形成有多個感測器218之感測器陣列217。感測器陣列217上所形成之各感測器218之間隔係與透鏡陣列211上成形之各單透鏡L之間隔相同。
如圖21(b)所示,亦可相對於感測器陣列217而預先以可總括覆蓋複數之感測器218之程度搭載較大的護罩玻璃216。又,於護罩玻璃216或者感測器陣列217、與透鏡陣列211之間,如圖21(b)所示,視需要亦可設置用以固定該等間隔之間隔件215。
於透鏡陣列211上搭載感測器陣列217。此處,係將感測器陣列217介隔間隔件215及護罩玻璃216而搭載於透鏡陣列211。此時,透鏡陣列211與感測器陣列217針對各單透鏡L與各感測器218而言,係1個感測器218相對於1個單透鏡L而對向配置(參照圖21(b))。
進而,於圖21(b)所示之步驟中,在透鏡陣列211之成為各單透鏡L之面S1之各凹部周圍搭載後方變成孔徑光闌2之遮光構件(光闌)214。遮光構件(光闌)214係以露出透鏡陣列211之各凹部之方式設置於各凹部之外周部分。
作為於透鏡陣列211與感測器陣列217之間進行定位之手法,可列舉一面攝像一面定位等各種手法,又,定位亦受到晶圓之間距加工精度影響。
經過圖21(b)所示之步驟,將成為陣列狀之多個攝像模組270以對向配置之單透鏡L及感測器218、以及介於該單透鏡L及感測器218之間的孔徑光闌2(遮光構件(光闌)214之一部分)、間隔件219(間隔件215之一部分)、及護罩玻璃CG(護罩玻璃216之一部分)為1組之組合單位,換言之將1個攝像模組270作為單位而利用分割線220進行分割(參照圖21(c))。
根據以上之步驟,完成1個攝像模組270。
根據圖21(a)~(c)所示之晶圓級透鏡製程,總括地製造多個攝像模組270,藉此可降低攝像模組270之製造成本。進而,將已完成之攝像模組270安裝於基板時,可避免因回焊產生之熱(最大溫度為攝氏260度左右)導致單透鏡L塑性變形之情形,故單透鏡L更佳為使用相對於攝氏260~280度之熱具有10秒以上之耐性的熱硬化性樹脂或者UV硬化性樹脂。藉此,可對攝像模組270實施回焊。於晶圓級之製造步驟中,進而使用具有耐熱性之樹脂材料,藉此可廉價地製造可支持回焊之攝像模組。
[攝像模組之構成1]
圖22係表示攝像模組270之構成之剖面圖。攝像模組270係與圖21(a)~(c)所示之藉由晶圓級透鏡製程所製造者相同。
攝像模組270具備孔徑光闌2、單透鏡L、間隔件219、護罩玻璃CG、及感測器218。其中,孔徑光闌2、單透鏡L、及護罩玻璃CG構成攝像透鏡1(參照圖1~圖4),且具有與攝像透鏡1相同之各構成及機能,故省略詳細說明。
間隔件219載置於護罩玻璃CG且載置有單透鏡L,對應於間隔件219之尺寸,將單透鏡L、與搭載有護罩玻璃CG之感測器218之間隔固定為所需間隔。
感測器(固體攝像元件)218係配置於作為攝像模組270之構成要素之攝像透鏡1的像面S5(參照圖1~圖4),將利用攝像透鏡1使物體3成像所形成之像作為光信號而接收,並將該光信號轉換為電氣信號。感測器218係由周知之電子攝像元件等構成。
此處,感測器218較佳為VGA類型之攝像元件,藉此可實現具有良好之解像能力之攝像模組270,並且可將透鏡之片數減少至1個單透鏡L,從而削減可能發生製造公差之要因,故可實現製造簡單之攝像模組270。
又,感測器218之像素之大小(像素間距)較佳為2.5 μm以下,藉此可實現有效利用攝像透鏡1之解像能力之攝像模組270,且藉由使感測器218小型化亦可使攝像透鏡1、進而使攝像模組270小型化,故可實現更小型之數位相機等之攝像模組270。
感測器218較佳使用例如用以獲得上述各種特性之、VGA類型、大小為1/13型、像素之大小(像素間距)為1.75 μm、D(對角)之大小為1.400 mm、H(水平)之大小為1.120 mm、V(垂直)之大小為0.840 mm者。
攝像模組270並不具備用以調整攝像透鏡1之焦點位置之機構。
由於攝像透鏡1具有於使物體3成像所形成之像之周邊可獲得良好之解像能力這一特長,故為能夠實現之構成。即,攝像模組270無須對攝像透鏡1之光軸La方向之與最良像面位置相對之感測器218之位置進行調整,故可省略為進行該調整而於先前必需的、用以調整攝像透鏡1之焦點位置之機構。而且,藉由省略該機構,攝像模組270可降低製造成本。
又,根據上述構成,攝像模組270可省略鏡筒及/或者透鏡固持器,故可實現製造步驟之削減及構成零件之削減,從而可實現低成本化。
[攝像模組之構成2]
圖23係表示攝像模組270之變形例之、攝像模組280之構成的剖面圖。
攝像模組280係與攝像模組270於以下方面不同之構成。
與攝像模組270不同,攝像模組280不使用間隔件219。
另一方面,與攝像模組270不同,攝像模組280係於單透鏡L上形成向像面S5側突出之透鏡側面231。再者,透鏡側面231係相當於單透鏡L中之有效孔徑之外周部分的區域。
向像面S5側突出之透鏡側面231載置於護罩玻璃CG,且與單透鏡L一體地形成,且具有與間隔件219相同之功能,即對應於透鏡側面231之突出尺寸,將單透鏡L、與搭載有護罩玻璃CG之感測器218之間隔固定為所需間隔。
除此以外,攝像模組280之構成與攝像模組270相同。
攝像模組280中無需間隔件219,且藉由設為不使用間隔件219之構成可進一步實現製造步驟之削減及構成零件之削減,從而可實現進一步的低成本化。
[攝像模組之構成3]
圖24係表示攝像模組270之其他變形例之、攝像模組290之構成的剖面圖。
攝像模組290係與攝像模組270於以下方面不同之構成。
與攝像模組270不同,攝像模組290不使用間隔件219。
另一方面,與攝像模組270不同,攝像模組290之單透鏡L係插入及固定於護罩玻璃CG所載置之透鏡筒241。
透鏡筒241係載置於護罩玻璃CG,且固定所插入之單透鏡L,具有與間隔件219相同之功能,即將單透鏡L、與搭載有護罩玻璃CG之感測器218之間隔固定為所需間隔。
又,孔徑光闌2係作為透鏡筒241之一部分而形成。
除此外,攝像模組290之構成係與攝像模組270相同。
攝像模組270、攝像模組280、及攝像模組290均具有廣視角,且小型,進而具有良好之解像能力且較佳用作數位相機等之攝像模組。
又,本發明之攝像透鏡之特徵在於,上述單透鏡係以滿足0.5<d'/d<0.9之關係之方式而構成。其中,d'係單透鏡之有效孔徑之端部之厚度。
於d'/d為0.5以下之情形時,單透鏡變得過薄,有可能因能夠應用之製造程序受到限制而導致攝像透鏡之生產性下降,為0.9以上時難以修正像周邊之解像能力。若考慮該等方面,則d'/d較佳為超過0.5且小於0.9。
又,本發明之攝像透鏡之特徵在於,上述單透鏡之有效孔徑之最薄部分之厚度超過150μm。
根據上述構成,由於單透鏡不會變得過薄,故可實現生產性優異之攝像透鏡。
又,本發明之攝像透鏡之特徵在於焦距比數小於3。
根據上述構成,由於焦距比數小於3,故可增大受光光量,且可良好地修正色像差,故可獲得較高之解像能力。
又,本發明之攝像透鏡之特徵在於,上述單透鏡之折射率超過1.4、阿貝數超過43。
根據上述構成,可對單透鏡應用具有較低折射率、且較高分散值之光學常數之材料,故可增加構成單透鏡之材料之選擇項,藉此可應用不受廉價材料選擇及材料限制的製造程序。
又,本發明之攝像透鏡之特徵在於,上述單透鏡係由熱硬化性樹脂或者紫外線硬化性樹脂形成。
藉由構成為使單透鏡由熱硬化性樹脂或者UV(Ultra Violet:紫外線)硬化性樹脂形成,於本發明之攝像模組之製造階段,可將複數之單透鏡成形為樹脂而製作上述透鏡
陣列,進而可對攝像透鏡進行回焊安裝。
又,本發明之攝像模組之特徵在於,上述固體攝像元件係VGA(Video Graphics Array:視頻圖形陣列)類型之攝像元件。
根據上述構成,可將VGA類型之攝像元件應用為固體攝像元件,藉此可實現具有良好之解像能力之攝像模組,並且可減少透鏡之片數,從而可削減有可能發生製造公差之要因,故可實現製造簡單之攝像模組。
又,本發明之攝像模組之特徵在於,上述固體攝像元件之像素之大小為2.5μm以下。
根據上述構成,可實現有效利用本發明之攝像透鏡之解像能力之攝像模組。又,藉由使固體攝像元件小型化,可使攝像透鏡、進而使攝像模組小型化,故可實現更小型之數位相機等之攝像模組。
又,本發明之攝像模組之特徵在於,不具備用以調整上述攝像透鏡之焦點位置之機構。
本發明之攝像透鏡具有於使物體成像而形成之像之周邊可獲得良好之解像能力這一特長。據此,本發明之攝像模組無須對光軸方向之與最良像面位置相對之固體攝像元件之位置進行調整,故可省略為進行該調整而於先前必需之用以調整攝像透鏡之焦點位置的機構。而且,藉由省略該機構,本發明之攝像模組可降低製造成本。
又,本發明之攝像模組之特徵在於,準備於同一面上具備複數之上述單透鏡之透鏡陣列、及於同一面上具備複數之上述固體攝像元件的感測器陣列,且以各單透鏡與各固體攝像元件一一對應而對向配置之方式,於上述透鏡陣列搭載上述感測器陣列之後,將對向配置之上述單透鏡及固體攝像元件之組合分割而進行製造。
根據上述構成,可總括地於短時間內製造大量之攝像模組,故可降低攝像模組之製造成本。
本發明並不限定於上述各實施形態,可於申請專利範圍所示之範圍內進行各種變更,且將不同實施形態中分別揭示之技術手段適當組合而成之實施形態亦包含於本發明之技術範圍。
本發明可利用於以搭載於便攜終端之數位相機等為目的之攝像透鏡及攝像模組。
1、100、200、300、400...攝像透鏡
2...孔徑光闌
3...物體
211...透鏡陣列
212...陣列上模
213...陣列下模
214...遮光構件(光闌)
215、219...間隔件
216...護罩玻璃
217...感測器陣列
218...感測器(固體攝像元件)
220...分割線
231...透鏡側面
241...透鏡筒
270、280、290...攝像模組
CG...護罩玻璃
d...單透鏡之中心厚度
d'...單透鏡之有效孔徑之端部之厚度
d2...單透鏡中之朝向像面側之面之中心至像面為止的空氣換算長度
e1、e2、ea、eb...單透鏡之有效孔徑之端部
f...焦距
L...單透鏡
La...光軸
Pdis...自像中心解像能力最大之位置至像面為止的距離
s1...單透鏡之中心
S1~S4...面
s2...單透鏡之中心
S5...像面
Sa...像中心解像能力最大之位置
圖1係表示本發明之一實施形態之攝像透鏡之構成之剖面圖。
圖2係表示本發明之其他實施形態之攝像透鏡之構成之剖面圖。
圖3係表示本發明之進而其他實施形態之攝像透鏡之構成的剖面圖。
圖4係表示本發明之其他實施形態之攝像透鏡之構成的剖面圖。
圖5係表示圖1所示之攝像透鏡之、散焦MTF(Modulation Transfer Function:調變轉移函數)之曲線。
圖6係表示圖1所示之攝像透鏡之MTF-空間頻率特性之曲線。
圖7係表示圖1所示之攝像透鏡之MTF-像高特性之曲線。
圖8係表示圖1所示之攝像透鏡之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變。
圖9係表示圖2所示之攝像透鏡之、散焦MTF之曲線。
圖10係表示圖2所示之攝像透鏡之MTF-空間頻率特性之曲線。
圖11係表示圖2所示之攝像透鏡之MTF-像高特性之曲線。
圖12係表示圖2所示之攝像透鏡之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變。
圖13係表示圖3所示之攝像透鏡之散焦MTF之曲線。
圖14係表示圖3所示之攝像透鏡之MTF-空間頻率特性之曲線。
圖15係表示圖3所示之攝像透鏡之MTF-像高特性之曲線。
圖16係表示圖3所示之攝像透鏡之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變。
圖17係表示圖4所示之攝像透鏡之散焦MTF之曲線。
圖18係表示圖4所示之攝像透鏡之MTF-空間頻率特性之曲線。
圖19係表示圖4所示之攝像透鏡之MTF-像高特性之曲線。
圖20係表示圖4所示之攝像透鏡之各種像差之特性之曲線,分別於(a)表示散光像差,於(b)表示畸變。
圖21(a)~(c)係表示本發明之一實施形態之攝像模組之製造方法之剖面圖。
圖22係表示本發明之一實施形態之攝像模組之構成之剖面圖。
圖23係表示本發明之其他實施形態之攝像模組之構成之剖面圖。
圖24係表示本發明之進而其他實施形態之攝像模組之構成之剖面圖。
1、100...攝像透鏡
2...孔徑光闌
3...物體
CG...護罩玻璃
d...單透鏡之中心厚度
d'...單透鏡之有效孔徑之端部之厚度
d2...單透鏡中之朝向像面側之面之中心至像面為止的空氣換算長度
e1、e2、ea、eb...單透鏡之有效孔徑之端部
L...單透鏡
La...光軸
Pdis...自像中心解像能力最大之位置至像面為止的距離
s1...單透鏡之中心
S1~S4...面
s2...單透鏡之中心
S5...像面
Sa...像中心解像能力最大之位置
Claims (11)
- 一種攝像透鏡,其特徵在於,其係自物體側朝向像面側依序具備孔徑光闌及單透鏡、且上述單透鏡為凹面朝向物體側之凹凸透鏡者,且將自使物體成像而形成之像之中心處解像能力成為最大之位置起、於光軸方向上經移動距離Pdis之位置設為上述像面,且滿足0<上述Pdis 0.014<上述Pdis/上述攝像透鏡整體之焦距f<0.035之關係、及0.18<上述單透鏡之中心之厚度d/上述單透鏡之自朝向像面側之面之中心至像面為止的空氣換算長度d2<0.30之關係,且上述單透鏡其朝向物體側之面及朝向像面側之面之兩方均為非球面。
- 如請求項1之攝像透鏡,其中上述單透鏡係以滿足0.5<上述單透鏡之有效孔徑之端部之厚度d'/d<0.9之關係的方式而構成。
- 如請求項1之攝像透鏡,其中上述單透鏡之有效孔徑之最薄部分之厚度超過150μm。
- 如請求項1之攝像透鏡,其中焦距比數小於3。
- 如請求項1之攝像透鏡,其中上述單透鏡之折射率超過1.4並為1.498以下,且阿貝數超過43並為46以下。
- 如請求項1之攝像透鏡,其中構成上述單透鏡之材料係熱硬化性樹脂或者紫外線硬化性樹脂。
- 一種攝像模組,其特徵在於具備:攝像透鏡,其係自物體側朝向像面側依序具備孔徑光闌及單透鏡、且上述單透鏡為凹面朝向物體側之凹凸透鏡者,且將自使物體成像而形成之像之中心處解像能力成為最大之位置起、於光軸方向上經移動距離Pdis之位置設為上述像面,且滿足0<上述Pdis 0.014<上述Pdis/上述攝像透鏡整體之焦距f<0.035之關係、及0.18<上述單透鏡之中心之厚度d/上述單透鏡之自朝向像面側之面之中心至像面為止的空氣換算長度d2<0.30之關係,且上述單透鏡其朝向物體側之面及朝向像面側之面之兩方均為非球面;及固體攝像元件,其將利用上述攝像透鏡使物體成像而形成之像作為光而接收。
- 如請求項7之攝像模組,其中上述固體攝像元件係視頻圖形陣列(Video Graphics Array:VGA)類型之攝像元件。
- 如請求項7之攝像模組,其中上述固體攝像元件之像素 間距為2.5μm以下。
- 如請求項7之攝像模組,其中形成有固定構件,其將上述單透鏡與上述固體攝像元件之間隔固定為所需間隔。
- 如請求項7之攝像模組,其係準備透鏡陣列及感測器陣列,於上述透鏡陣列之同一面上設有複數之上述單透鏡,於上述感測器陣列之同一面上設有複數之上述固體攝像元件,以將各單透鏡與各固體攝像元件一對一對應且對向配置之方式,於上述透鏡陣列搭載上述感測器陣列之後,將對向配置之上述單透鏡及固體攝像元件之組合分割而製造者。
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