TWI443366B - 攝像鏡頭、及攝像模組 - Google Patents

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Description

攝像鏡頭、及攝像模組
本發明係關於一種以在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力之方式構成之攝像模組、以及構成該攝像模組之透鏡元件及攝像鏡頭。
專利文獻1中揭示有藉由向透鏡施加電場或磁場而改變折射率，從而改變透鏡之焦點位置的自動調焦裝置。
專利文獻2中揭示有藉由向壓電元件供給根據距被攝體之距離所獲得之電氣訊號，使壓電元件之厚度發生變化，從而控制透鏡之位置的光學機器之自動調焦方法。
專利文獻3及4中分別揭示有包含使調整桿旋動而使透鏡之位置移動的調整機構之透鏡調整裝置。
專利文獻5中揭示有藉由向透光板-透鏡間注入氣體，而使透鏡之位置移動之攝像裝置。
專利文獻1~5中所揭示之各技術中，使透鏡(透鏡元件)之位置或焦點位置根據物距而發生變化，藉此，可實現在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力之光學系統。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本公開專利公報「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「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「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「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「特開2003-029115號公報(2003年1月29日公開)」
關於專利文獻1~5中所揭示之各技術，需要有用於使透鏡之位置或焦點位置根據物距發生變化之機構，因此，產生光學系統之構造變得複雜的問題。
本發明係鑒於上述問題而成者，其目的在於提供一種以在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力之方式構成之構造簡單之攝像模組、以及構成該攝像模組之透鏡元件及攝像鏡頭。
為了解決上述之問題，本發明之透鏡元件之特徵在於：其至少一個透鏡面包含折射力互不相同之複數之區域，藉此擴大可成像之物距之範圍。
此外，此處所謂「可成像之物距」係表示如光學系統對於進行物體之成像後所獲得之像的大致整體能夠以預期以上之解像能力進行成像般的，換而言之係如該光學系統對物體之大致整體可對焦般的，該光學系統與該物體之間隔。該光學系統中，可列舉透鏡元件、攝像鏡頭、及攝像模組等。又，所謂「透鏡元件」係表示1枚透鏡。此係為了明確與包含複數之透鏡者(即，攝像鏡頭)之區別。
根據上述之構成，於相同之某透鏡面上設置折射力互不相同之兩個以上之區域，藉此，於該等區域之各個中，使透鏡元件之光軸方向中之聚光位置產生偏移，其結果，可實現：能夠於更廣泛之物距之範圍以預期以上之解像能力對物體之大致整體進行成像的光學系統，換而言之係能夠於更廣泛之物距之範圍對物體之大致整體進行對焦的光學系統。
因此，根據上述之構成，使用本發明之透鏡元件可構成在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力且構造簡單之攝像模組。
又，本發明之攝像鏡頭之特徵在於：其自物體側朝向像面側依序包含孔徑光闌、具有正折射力之第1透鏡、及第2透鏡；上述第1透鏡為本發明之透鏡元件；上述第1透鏡中，朝向物體側之面為上述透鏡元件中之上述透鏡面。
根據上述之構成，可實現獲得與本發明之透鏡元件相同之效果且包含至少2枚透鏡(透鏡元件)之攝像鏡頭。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：其包含本發明之攝像鏡頭，且不包含用於調整上述攝像鏡頭之焦點位置之機構。
根據上述之構成，可實現發揮與本發明之透鏡元件相同之效果之攝像模組。
又，當實現包含含有3枚透鏡(透鏡元件)之攝像鏡頭的攝像模組之情形時，可實現構成簡單、小型且解像能力優異之低價之相機模組。特別是行動式機器取向之相機模組中，由於使用3枚透鏡的攝像鏡頭為小型且能實現較高之解像能力，故正為較多地使用，上述攝像鏡頭中自物體側朝向像面側依序包含孔徑光闌、具有正折射力之第1透鏡、具有負折射力之凹凸透鏡之第2透鏡、及朝向像面側之面的中央部分為凹形狀並且該中央部分之周邊部分為凸形狀之第3透鏡。因此，根據本發明之攝像模組，可實現不包含用於調整攝像鏡頭之焦點位置之調焦機構且低價、構造簡單的相機模組。
又，當實現包含含有2枚透鏡(透鏡元件)之攝像鏡頭之攝像模組之情形時，亦可實現構成簡單、小型且解像能力優異之低價之相機模組。特別是行動式機器取向之相機模組中，由於使用2枚透鏡的攝像鏡頭為小型且能實現較高之解像能力，故較多地使用，上述攝像鏡頭中自物體側朝向像面側依序包含孔徑光闌、具有正折射力之第1透鏡、及具有負折射力之凹凸透鏡之第2透鏡。因此，根據本發明之攝像模組，可實現不包含用於調整攝像鏡頭之焦點位置之調焦機構且低價、構造簡單之相機模組。
如上，本發明之透鏡元件係至少一個透鏡面包含折射力互不相同之複數之區域，藉此擴大可成像之物距之範圍者。
因此，本發明發揮如下效果：可實現以在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力之方式而構成之構造簡單之攝像模組。
[實施例]
(攝像鏡頭1之構成)
圖2係表示本發明之實施形態之攝像鏡頭1的構成之剖面圖。
圖2係表示攝像鏡頭1之包含Y(紙面上下)方向及Z(紙面左右)方向之剖面的圖。Z方向表示自物體3側向像面S9側之方向、以及自像面S9側向物體3側之方向，且攝像鏡頭1之光軸La係沿該Z方向延伸。對於攝像鏡頭1之光軸La之法線方向係自某光軸La上，於包含X(垂直於紙面)方向及Y方向之面上呈一直線延伸之方向。
攝像鏡頭1係如下構成：自物體3側朝向像面S9側依序包含孔徑光闌2、具有正折射力(能力)之第1透鏡(透鏡元件)L1、具有負折射力之第2透鏡L2、具有正折射力之第3透鏡L3、及蓋玻片CG。
具體而言，孔徑光闌2係設置於第1透鏡L1之朝向物體3側之面(至少一個透鏡面)S1之周圍部分。該孔徑光闌2係以如下為目的而設置：為了使入射至攝像鏡頭1之光能夠恰當地通過第1透鏡L1、第2透鏡L2、及第3透鏡L3，而限制入射之光的軸上光束之直徑。
物體3係攝像鏡頭1進行成像之對象物，換而言之，其係攝像鏡頭1作為攝像之對象之被攝體。圖2中，方便起見，以物體3與攝像鏡頭1非常接近之方式進行圖示，但實際上，物體3與攝像鏡頭1之間隔例如最大可選擇至無限遠之程度。
第1透鏡L1中，朝向物體3側之面(物體側面)S1為凸形狀，朝向像面S9側之面(像側面)S2為凹形狀。此種第1透鏡L1之構成下，第1透鏡L1之全長相對於攝像鏡頭1之全長的比例變大，藉此，與攝像鏡頭1之全長相比，可增長攝像鏡頭1整體之焦距，因此，可實現攝像鏡頭1之小型化及薄型化。第1透鏡L1係藉由將阿貝數增加至56左右，從而減小入射光之分散。以下對第1透鏡L1之、尤其是面S1之形狀進行詳細敍述。
所謂阿貝數係表示光之折射度相對於光之分散之比的光學介質之常數。即，所謂阿貝數係使不同波長之光向不同方向折射之程度，阿貝數較高之介質中，對於不同波長之光線的折射之程度所致之分散變少。
透鏡中之「凹形狀」及「凹面」皆表示透鏡中空地彎曲之部分，即，透鏡向內側彎曲之部分。透鏡中之「凸形狀」及「凸面」皆表示透鏡之球狀表面向外側彎曲之部分。
此處，嚴格來說，孔徑光闌2係設計為，作為第1透鏡L1之凸形狀之面S1比孔徑光闌2更突出於物體3側，但關於是否如此般使面S1比孔徑光闌2更突出於物體3側，未作特別限定。只要孔徑光闌2為如下般之配置關係就足夠：其代表性位置較第1透鏡L1之代表性位置靠近物體3側。
第2透鏡L2係朝向物體3側之面S3為凹面、朝向像面S9側之面S4為凸面的周知之凹凸透鏡。當第2透鏡L2係凹面朝向物體3側之凹凸透鏡之情形時，可維持第2透鏡L2之折射力，且可減小珀茲伐和(光學系統的平面物體之像之彎曲之軸上特性)，因此可降低象散、像面彎曲、及彗星像差。第2透鏡L2中，藉由將阿貝數減小至26左右，從而增大入射光之分散。自色差之修正觀點出發，阿貝數較大之第1透鏡L1與阿貝數較小之第2透鏡L2組合而成的構成係有效。
第3透鏡L3中，朝向物體3側之面S5為凹形狀。進而，第3透鏡L3之朝向像面S9側之面S6之中，中心s6及於該附近對應之中央部分c6為凹形狀，並且作為中央部分c6之周圍之周邊部分p6為凸形狀。即，可解釋為，第3透鏡L3之面S6係具有凹下之中央部分c6、與突出之周邊部分p6產生轉變之拐折點的拐折面。此處所言之拐折點表示非球面上之點，該非球面係如在透鏡之有效半徑內的透鏡剖面形狀之曲線上，非球面頂點之切平面為與光軸垂直之平面。
在包含面S6具有上述拐折點之第3透鏡L3之攝像鏡頭1中，通過中央部分c6之光線可成像於Z方向上的更靠近物體3之側，並且通過周邊部分p6之光線可成像於Z方向上的更靠近像面S9之側。因此，攝像鏡頭1可根據中央部分c6中之凹形狀、與周邊部分p6中之凸形狀之具體形狀，而修正以像面彎曲為代表之各種像差。
就第2透鏡L2、及第3透鏡L3而言，皆適用朝向物體3側之面及朝向像面S9側之面該兩者為非球面之透鏡。兩面為非球面之第2透鏡L2特別可大幅度地修正象散及像面彎曲。兩面為非球面之第3透鏡L3特別可大幅度地修正象散、像面彎曲、及畸變。進而，兩面為非球面之第3透鏡L3可使攝像鏡頭1之遠心性提高，故藉由減小NA(numerical aperture：數值孔徑)，攝像鏡頭1可簡單地擴大景深。
具有以上之構成之包含第1透鏡L1、第2透鏡L2、及第3透鏡L3的如圖2所示之攝像鏡頭1可擴大景深，進而，可減小像面彎曲。
蓋玻片CG係設置於第3透鏡L3與像面S9之間。蓋玻片CG係藉由被覆於像面S9上，而用於保護像面S9免受物理性損害等者。蓋玻片CG具有朝向物體3側之面S7、與朝向像面S9側之面S8。
像面S9係垂直於攝像鏡頭1之光軸La且形成有像之面，並且可在置於像面S9之未圖示之屏幕上觀察到實像。
此外，較佳為F數值未達3.0，藉此，攝像鏡頭1可獲得明亮之像。攝像鏡頭1之F數值係由攝像鏡頭1之等價焦距除以攝像鏡頭1之入射瞳徑而得的值表示。
又，攝像鏡頭1為包含第1透鏡L1、第2透鏡L2、及第3透鏡L3該等3枚透鏡之構成，但本發明之攝像鏡頭中之透鏡之枚數並非限定於3枚，例如亦可為2枚。當將攝像鏡頭1變更為2枚透鏡之構成之情形時，只要省略第3透鏡L3，並使第2透鏡L2成為：朝向像面S9側之面之中央部分為凹形狀、並且該中央部分之周邊部分為凸形狀(即，與圖2所示之第3透鏡L3相同之)的形狀即可。
(第1透鏡之構成)
此處開始，就第1透鏡L1之、特別是面S1之形狀進行說明。
圖3係表示作為第1透鏡L1之透鏡面的面S1包含複數之區域A及B的情況之剖面圖。參照圖3所作之說明僅係關於本發明之各區域的說明，因此，方便起見，圖3中使第1透鏡L1為先前一般的球面形狀之透鏡而進行圖示。
此外，作為面S1，於圖2中僅圖示有與有效孔徑相關之部分，但於圖3中進而圖示有設置於該有效孔徑之周圍部分的第1透鏡L1之邊緣(透鏡邊緣)。一般而言，不僅是第1透鏡L1，構成攝像鏡頭1的各透鏡均於有效孔徑之周圍部分設置有邊緣。又，圖3中，方便起見，省略第1透鏡L1之面S2側、以及孔徑光闌2(參照圖2)之圖示。
於圖3中，第1透鏡L1之面S1被劃分為如下兩個區域：對應於中心s1及其附近之區域A、與區域A周圍之區域B。
圖1係將面S1之具體形狀製成圖解而表示者，於該圖解中，橫軸表示對於光軸La之法線方向上的面S1之位置，縱軸表示面S1之形狀(換而言之，係光軸La方向上的面S1之位置)。
於圖1所示之圖解中，面S1之形狀由實線表示。如圖1之實線之圖解所示，面S1之區域A與區域B的曲率半徑互不相同。更具體而言，於圖1中，區域A對應於圓1之弧，但區域B對應於半徑大於圓1之圓2之弧。因此可知，第1透鏡L1之面S1上，與區域A之曲率半徑相比，區域B之曲率半徑變得更大。
如此，第1透鏡L1之面S1之構成為，複數之區域A及B之各個具有不同的曲率半徑。
而且，區域A及B為曲率半徑互不相同之構成，故為折射力互不相同之構成。即，可解釋為第1透鏡L1係如下構成：作為1個透鏡面之面S1包含折射力互不相同之複數之區域A及B。
此處，各區域A及B之折射力互不相同，以獲得預先所規定的預期之解像能力。由於區域A及B折射力互不相同，因此，Z方向(參照圖2)上之最佳像面位置(物體之成像位置)不同。區域A及B為如下構成：於設定之像面S9(參照圖2)之位置上，以可獲得預先所規定的預期之解像能力之程度而具有互不相同之折射力。即，較佳為，各區域A及B中之折射力以如下之方式決定：於所設定之像面S9之位置上可獲得特定之解像能力。為了決定各區域A及B之折射力，當使各區域A及B之曲率半徑互不相同之情形時，進而，當於1個透鏡面上決定互不相同之區域A及B之情形時亦相同，以可獲得預先所規定的預期之解像能力之方式進行設定。
反之，關於各區域A及B的折射力及曲率半徑較佳之值，可根據對應之光學系統中的上述預期之解像能力之程度而成為各種各樣的值，故不易一概地加以特定。
又，要在1個透鏡面上決定互不相同之區域A及B之情形亦相同，一般不易進行各區域之特定，但於此情形時，可考慮以下之推薦條件。即，當攝像鏡頭1之面S1包含N(N為2以上之自然數)個上述區域、且為大致球面之透鏡面形狀之情形時，若N個各區域為自物體3側(上面)觀察面S1時、占面S1之有效孔徑的約1/N之尺寸之圓形或環繞該圓形的環型之區域，則可容易決定。
此外，攝像鏡頭1雖構成為僅第1透鏡L1之面S1包含折射力互不相同的複數之區域(區域A及B)，但不限定於此，亦可構成為面S1~面S6中之任意之一個面或複數之面包含折射力互不相同的複數之區域。又，即使是包含3枚以外之枚數之透鏡的攝像鏡頭亦相同，可構成為，於構成該攝像鏡頭之全部之透鏡面中任意之一個面或複數之面亦可為包含折射力互不相同的複數之區域。又，第1透鏡L1雖構成為，面S1包含折射力互不相同的兩個區域(區域A及B)，但不限定於此，亦可構成為包含折射力互不相同的3個以上之區域。此點對於第1透鏡L1之面S1以外之透鏡面由折射力互不相同的複數之區域構成之情形時亦相同。當適用該等構成之情形時，攝像鏡頭於Z方向(參照圖2)上具有兩個以上之進行物體之成像的位置。藉此，可實現更加有效的、景深廣闊之攝像鏡頭。例如，該等之構成之攝像鏡頭係於對應像高而使光線通過不同的透鏡區域般之透鏡面由折射力互不相同之複數之區域構成之情形時為有效。由於該透鏡面必需對每個像高賦予不同的折射力的作用，因此宜適用該等之構成。
進而，使透鏡面之複數之區域之各個的折射力互不相同之構成，並非限定於使該等之每個區域的曲率半徑互不相同之構成，將對應於至少一個區域之透鏡面作為如使入射光繞射之所謂繞射面亦有效。不僅藉由變更透鏡面之曲率半徑，亦可藉由將透鏡面變更為繞射面，而對該透鏡面容易地賦予折射力。
(第1透鏡L1及攝像鏡頭1之作用)
第1透鏡L1係藉由使透鏡面S1包含折射力互不相同之複數之區域A及B，從而擴大可成像之物距之範圍。
此外，此處所謂「可成像之物距」係指如包含第1透鏡L1之光學系統對於進行物體3之成像後所得之像的大致整體能夠以預期以上之解像能力進行成像之該光學系統與物體3之間隔，換而言之，即該光學系統對物體3之大致整體可對焦之該光學系統與物體3之間隔。該光學系統可列舉第1透鏡L1自身、攝像鏡頭1、及後述之攝像模組等。
於面S1中設置區域A及B，藉此，於每個區域A及B產生Z方向上之聚光位置偏移，其結果可實現對於更廣泛之物距之範圍能夠以預期以上之解像能力對物體3之大致整體進行成像之光學系統，換而言之，即對於更廣泛之物距之範圍能夠對物體3之大致整體對焦之光學系統。
因此，為了構成在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力之構造簡單之攝像模組，可使用第1透鏡L1。
面S1亦可於每個區域A及B具有不同的曲率半徑，區域A及/或B亦可為使入射光繞射之繞射面。
藉此，面S1可容易地製作包含折射力互不相同的複數之區域A及B之第1透鏡L1。
又，攝像鏡頭1中，自物體3側向像面S9側依序包含孔徑光闌2、具有正折射力之第1透鏡L1、及第2透鏡L2。此外，考慮到：攝像鏡頭1之構成為，於比第2透鏡L2更靠近像面S9之側包含具有正折射力之第3透鏡L3，第2透鏡L2具有負折射力，第3透鏡L3之朝向像面S9側之面S6之中央部分c6為凹形狀並且周邊部分p6為凸形狀。或者亦考慮到，第2透鏡L2之構成為，朝向像面S9側之面S4之中央部分為凹形狀並且該中央部分之周邊部分為凸形狀。
藉此，可實現發揮與第1透鏡L1相同之效果且包含至少2枚透鏡之攝像鏡頭1。
又，當攝像鏡頭1之F數值未達3.0之情形時，使用可獲得明亮之像的攝像鏡頭1，可獲得可成像之物距之範圍廣泛的光學系統。此外，藉由增大F數值可擴大該範圍，但當此種情形時，像變暗。F數值未達3.0之攝像鏡頭1於可獲得明亮之像之光學系統中，亦可獲得廣泛的可成像之物距之範圍。
(攝像鏡頭1之光學特性及設計資料)
以下，對攝像鏡頭1之光學特性及設計資料進行說明。
此外，於上述光學特性及設計資料之測定時，考慮以下條件。
‧物距為1700 mm(與攝像鏡頭1之超焦點距離大致相等)。
‧作為未圖示之模擬光源，使用如下之利用加權所得之(以下述方式調整構成白色之各波長的混合比例)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
‧將攝像鏡頭1之焦距調整為物距為超焦點距離(約1700 mm)時的最佳像面位置之附近。
‧將感測器(固體攝像元件)配置於像面S9，作為該感測器，適用像素數為2兆像素(2M級之感測器)、且尺寸為1/5型者。
(攝像鏡頭1之MTF特性)
圖4係表示攝像鏡頭1之散焦MTF、即縱軸所示之MTF(單位：無)與橫軸所示之焦點移位位置(單位：mm)的關係之圖解。
圖5係表示攝像鏡頭1之、縱軸所示之MTF與橫軸所示之像高(單位：mm)的關係之圖解。
此外，所謂MTF(Modulation Transfer Function：調製轉換函數)係表示使像面於光軸方向移動時之形成於像面上之像的對比度變化之指標。可判斷，該MTF越大則形成於像面上之像以越高之解像能力成像。
又，本實施形態所示之像高係用絕對值、或相對於最大像高之比例，來表現利用攝像鏡頭1將物體3成像所形成之像的以中心為基準之高度。當以相對於最大像高之比例來表現像高之情形時，於該比例與絕對值之間，分別具有以下之對應關係。
0 mm=像高h0(像之中心)
0.175 mm=像高h0.1(自像之中心起，相當於最大像高之十分之一之高度)
0.35 mm=像高h0.2(自像之中心起，相當於最大像高之十分之二之高度)
0.7 mm=像高h0.4(自像之中心起，相當於最大像高之十分之四之高度)
1.05 mm=像高h0.6(自像之中心起，相當於最大像高之十分之六之高度)
1.4 mm=像高h0.8(自像之中心起，相當於最大像高之十分之八之高度)
1.75 mm=像高h1.0(最大像高)
圖4係舉例說明當空間頻率為「奈奎斯特頻率/4」之情形時，關於像高h0、像高h0.2、像高h0.4、像高h0.6、像高h0.8、及像高h1.0之各個的切向像面(T)及弧矢像面(S)之各特性。
圖5係舉例說明當空間頻率為「奈奎斯特頻率/4」、「奈奎斯特頻率/2」、及「奈奎斯特頻率」之情形時，關於像高h0~像高h1.0的切向像面及弧矢像面之各特性。
此外，將上述奈奎斯特頻率設為對應於配置在像面S9上之感測器(固體攝像元件)之奈奎斯特頻率的值，且為根據該感測器之像素間距所計算出的可解像之空間頻率之值。具體而言，該感測器之奈奎斯特頻率Nyq.(單位：lp/mm)係利用如下是式子所算出
Nyq.=1/(感測器之像素間距)/2。
如圖4所示，可以說，攝像鏡頭1於與0 mm之焦點移位位置相對應之像面S9(參照圖2)中，於像高h0~像高h1.0之任一像高中，切向像面及弧矢像面皆具有0.2以上之較高MTF特性，自利用攝像鏡頭1將物體3成像所形成的像之中心至周邊皆具有優異之解像能力。
於圖5中，圖解51表示在相當於「奈奎斯特頻率/4」之空間頻率下的弧矢像面之MTF，圖解52表示在同空間頻率下的切向像面之MTF。於圖5中，圖解53表示在相當於「奈奎斯特頻率/2」之空間頻率下的弧矢像面之MTF，圖解54表示在同空間頻率下的切向像面之MTF。於圖5中，圖解55表示在相當於「奈奎斯特頻率」之空間頻率下的弧矢像面之MTF，圖解56表示在同空間頻率下的切向像面之MTF。
如圖5所示，攝像鏡頭1於圖解56中，像高h0.3(0.525 mm)以上之MTF未達0.2，但於圖解51~圖解55中，像高h0~像高h1.0中之任一像高中均具有0.2以上之較高MTF特性。
(攝像鏡頭1之像差特性)
圖6(a)係表示攝像鏡頭1之、縱軸所示之像高(單位：百分比、即像高h0~像高h1.0)與橫軸所示之象散(單位：mm)的關係之圖解。
圖6(b)係表示攝像鏡頭1之、縱軸所示之像高(單位：百分比、即像高h0~像高h1.0)與橫軸所示之畸變(單位：%)的關係之圖解。
根據圖6(a)及(b)，可以說攝像鏡頭1係象散及畸變均得到良好修正者。
(攝像鏡頭1之設計資料)
圖7係表示攝像鏡頭1之設計資料之表。圖7所示之各項目之定義如下所述。
「元件」：攝像鏡頭之各構成元件。即，「L1」表示第1透鏡L1，「L2」表示第2透鏡L2，「L3」表示第3透鏡L3，「CG」表示蓋玻片CG，「像面」表示像面S9。
「Nd(材料)」：攝像鏡頭之各構成元件之相對於d線(波長：587.6 nm)之折射率。
「vd(材料)」：攝像鏡頭之各構成元件之相對於d線之阿貝數。
「面」：攝像鏡頭之各構成元件之各面。即，「S1」~「S9」各表示面S1~面S8以及像面S9。此外，「S1」進而對應於設置有孔徑光闌2之位置。
「曲率半徑」：面S1~面S6之各透鏡面之曲率半徑。關於面S1，「A」表示區域A(參照圖1)之曲率半徑，「B」表示區域B(參照圖1)之曲率半徑。單位為mm。
「中心厚度」：自對應之面之中心至朝向像面S9側下一個面之中心的光軸La方向(圖2之Z方向)上之距離。單位為mm。
「有效半徑」：面S1~面S6之各透鏡面之有效半徑，即，可限制光束之範圍的圓區域之半徑。單位為mm。
「非球面係數」：面S1~面S6之各透鏡面之、構成非球面之非球面式(1)中的i次之非球面係數Ai(i為4以上之偶數)。此外，於非球面式(1)中，Z為光軸方向(圖2之Z方向)之座標，x為對於光軸之法線方向(圖2之X方向)之座標，R為曲率半徑(曲率之倒數)，K為Korenich(圓錐)係數。
[數1]
此外，於圖7所示之圖解中，將與後述之攝像鏡頭71(參照圖8)不同的數值部分(參照圖12)之區塊全部塗黑表示。
由圖7所示之圖解可知，於攝像鏡頭1之面S1中，區域A之曲率半徑(0.89300 mm)與區域B之曲率半徑(0.90000 mm)互不相同。藉此，於攝像鏡頭1之面S1中，實現區域A之折射力與區域B之折射力互不相同之構成。
[比較例]
(攝像鏡頭71之光學特性及設計資料)
此處開始，對作為攝像鏡頭1之比較對象的攝像鏡頭71之光學特性及設計資料進行說明。
攝像鏡頭71如圖8所示般，大致為與攝像鏡頭1(參照圖2)相同之構成，但第1透鏡L1之面S1於該全部區域內具有相同之折射力。
此外，於上述光學特性及設計資料之測定時，考慮與攝像鏡頭1相同之條件。
(攝像鏡頭71之MTF特性)
圖9係表示攝像鏡頭71之散焦MTF、即縱軸所示之MTF(單位：無)與橫軸所示之焦點移位位置(單位：mm)的關係之圖解。
圖10係表示攝像鏡頭71之、縱軸所示之MTF與橫軸所示之像高(單位：mm)的關係之圖解。
即，圖9及圖10各自為與圖4及圖5對應之圖解，有關測定結果以外之內容分別於圖4與圖9、及圖5與圖10中共通。又，圖10中之圖解101~106各自對應圖5中圖解51~56。
根據圖9及圖10，可以說，較攝像鏡頭1，攝像鏡頭71具有稍良好之散焦MTF及MTF-像高特性。
(攝像鏡頭71之像差特性)
圖11(a)係表示攝像鏡頭71之、縱軸所示之像高(單位：百分比、即像高h0~像高h1.0)與橫軸所示之象散(單位：mm)的關係之圖解。
圖11(b)係表示攝像鏡頭71之、縱軸所示之像高(單位：百分比、即像高h0~像高h1.0)與橫軸所示之畸變(單位：%)的關係之圖解。
根據圖11(a)及(b)，可以說攝像鏡頭71係以與攝像鏡頭1相同之程度使象散及畸變皆被良好地修正者。
(攝像鏡頭71之設計資料)
圖12係表示攝像鏡頭71之設計資料之表。圖12所示之各項目之定義係與圖7之設計資料相同。
攝像鏡頭71之第1透鏡L1之面S1係於該全部區域具有相同之曲率半徑之球面形狀，且不適用圖1及圖3所示之區域A及B之區別以及使每個區域之曲率半徑互不相同的構成。因此，面S1之曲率半徑成為單一之值(0.90053298 mm)。而且，伴隨攝像鏡頭71如此為與攝像鏡頭1不同的構成，像面S9之位置亦一併變更。根據圖12，攝像鏡頭71之像面S9藉由使第3透鏡L3之面S6、與蓋玻片CG之面S7之間的距離產生變化，而謀求相對於攝像鏡頭1之像面S9的位置之變更。另外，於攝像鏡頭71中，除有效半徑以外之各參數與攝像鏡頭1相同。
[實施例與比較例之對比]
(攝像鏡頭之設計規格)
圖13係對於將感測器(固體攝像元件)配置於像面S9而構成攝像模組之情形時的攝像鏡頭1之設計規格與攝像鏡頭71之設計規格進行比較之表。圖13所示之各項目之定義如下所述。
「像素尺寸」：上述感測器之像素之尺寸(感測器像素間距)。單位為μm(微米)。
「像素數」：將上述感測器之像素之個數以H(水平)及V(垂直)的2次元之參數表示。
「尺寸」：將上述感測器之尺寸以D(對角)、H(水平)、及V(垂直)的3次元之參數表示。單位為mm。
「一般設計」：表示攝像鏡頭71之各規格。
「S1複合面」：表示攝像鏡頭1之各規格。
「F數值」：各攝像鏡頭1及71之F數值。
「焦距」：各攝像鏡頭1及71之焦距。單位為mm。
「視角」：各攝像鏡頭1及71之視角，即，將利用各攝像鏡頭1及71可成像之角度以對角、水平、及垂直的3次元之參數表示。單位為deg(°)。
「光學畸變」：各攝像鏡頭1及71之如圖6(b)及圖11(b)所示之畸變中，像高h0.6、像高h0.8、及像高h1.0之各自之畸變的具體數值。單位為%。
「TV畸變」：各攝像鏡頭1及71之TV(Television)畸變(所謂的電視畸變)。單位為%。
「周邊光量比」：各攝像鏡頭1及71之周邊光量比之中，像高h0.6、像高h0.8、及像高h1.0之各自的各周邊光量比(對於像高h0之光量的光量之百分比)。單位為%。
「主光線入射角度」：像高h0.6、像高h0.8、及像高h1.0之各自的各攝像鏡頭1及71之主光線角度(Chief Ray Angle：CRA)。單位為deg(°)。
「光學全長」：各攝像鏡頭1及71之光學全長，即，自孔徑光闌2集中光之部分至像面S9之距離。此外，所謂攝像鏡頭之光學全長表示對光學特性賦予某種影響之全部構成元件的、光軸方向上之尺寸之總長。單位為mm。
「蓋玻片厚度」：各攝像鏡頭1及71中所含之蓋玻片CG之厚度。單位為mm。
「超焦點距離」：各攝像鏡頭1及71之超焦點距離，即，以景深之最遠點擴展至無限遠之方式進行對焦時的物距(自透鏡至被攝體之距離)。單位為mm。
由圖13可知，攝像鏡頭1與攝像鏡頭71之設計規格大致相同。
(攝像鏡頭之對物距之MTF特性)
圖14係表示攝像鏡頭1及71之、縱軸所示之MTF(單位：無)與橫軸所示之物距(單位：mm)的關係之圖解，且表示像高h0上之上述關係。
圖15係表示攝像鏡頭1及71之、縱軸所示之MTF(單位：無)與橫軸所示之物距(單位：mm)的關係之圖解，且表示像高h0.6之切向像面上之上述關係。
此外，於圖14及圖15中，實線所示之特性係「S1複合面」即攝像鏡頭1之特性，虛線所示之特性係「一般設計」即攝像鏡頭71之特性。
圖14之圖解中，空間頻率由142.9 lp/mm表示。該空間頻率相當於解像度約600 TV線。當使MTF閾值(被認為於攝像鏡頭中可成像的最小之MTF值)為0.25之情形時，攝像鏡頭1之可成像(可解像)的最近物距(約300 mm)相對於攝像鏡頭71之同一物距(約400 mm)約近100 mm。即，關於像高h0，攝像鏡頭1較攝像鏡頭71而言可成像之物距之範圍變廣。又，攝像鏡頭1較攝像鏡頭71而言依存於物距之變化的MTF變化之程度變小。
圖15之圖解中，空間頻率由119.0 lp/mm表示。該空間頻率相當於解像度約550 TV線。當使MTF閾值(被認為於攝像鏡頭中可成像的最小之MTF值)為0.25之情形時，攝像鏡頭1之可成像(可解像)的最近物距(約280 mm)相對於攝像鏡頭71之同一物距(約340 mm)約近60 mm。即，關於像高h0.6，攝像鏡頭1較攝像鏡頭71而言可成像之物距之範圍變廣。又，攝像鏡頭1較攝像鏡頭71而言依存於物距之變化的MTF變化之程度變小。
構成為根據由以上之圖14及圖15可知的相對於物距之MTF特性而使面S1包含折射力互不相同之區域A及B的攝像鏡頭1較非該構成之攝像鏡頭71，可成像之物距之範圍被擴大。
(關於本發明之攝像模組)
本發明之攝像模組之構成係包含攝像鏡頭1，而不包含用於調整攝像鏡頭1之焦點位置的調焦機構。藉此，可實現發揮與攝像鏡頭1之第1透鏡L1相同之效果的攝像模組。
又，當實現包含含有3枚透鏡之攝像鏡頭1的攝像模組之情形時，可實現構成簡單、小型且解像能力優異之低價之相機模組。特別是行動式機器取向之相機模組中，包含孔徑光闌2、第1透鏡L1、凹凸透鏡等第2透鏡L2、及第3透鏡L3之攝像鏡頭1可實現小型且較高解像能力，故較多地被使用。因此，根據上述攝像模組，可實現不包含用於調整攝像鏡頭1之焦點位置之調焦機構且低價、構造簡單之相機模組。
又，當實現包含含有2枚透鏡之攝像鏡頭的攝像模組之情形時，可由簡單之構成而實現小型且解像能力優異之低價之相機模組。特別是行動式機器取向之相機模組中，使用有2枚透鏡且自物體側朝向像面側依序包含孔徑光闌、具有正折射力之第1透鏡、及具有負折射力第2透鏡之攝像鏡頭，由於可實現小型且較高解像能力，故較多地被使用。因此，根據上述攝像模組，可實現不包含用於調整攝像鏡頭1之焦點位置之調焦機構且低價、構造簡單之相機模組。
又，上述攝像模組較佳為，以於所設定之像面S9之位置可獲得特定之解像能力(MTF等)之方式，決定區域A及B之各自之折射力。
藉此，於上述攝像模組中，可最大限度地發揮第1透鏡L1之優點。即，上述攝像模組於像面S9上可成像之物距之範圍被擴大。
又，較佳為，上述攝像模組包含配置於像面S9之感測器(固體攝像元件)。
上述感測器係配置於攝像鏡頭1之像面S9上者，並且係將由攝像鏡頭1使物體3成像所形成之像作為光信號而受光，且將該光信號轉換為電信號者。上述感測器係由以包含CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金氧半導體)構成之固體攝像元件為代表之周知之電子攝像元件等所構成。
由於上述攝像模組係其可成像之物距之範圍經擴大之光學系統，故藉由具備上述感測器，可實現無需調焦機構之製造成本低廉之數位相機。
又，上述感測器之像素數較佳為130萬像素以上。其原因在於考慮到：像素數較小之光學系統其焦距較短，故可對焦之範圍廣泛，原來之可成像之物距之範圍廣泛，因此無需應用第1透鏡L1的相關構成。
進而，作為上述攝像模組之相關技術，除可適用於利用先前之一般製造方法所製造之攝像模組之外，亦可期待適用於可利用晶圓級透鏡製程而製造的攝像模組。
所謂晶圓級透鏡製程係如下之製造程序：藉由對樹脂等之被成形物使用例如陣列模具，於其同一面上將複數之第1透鏡L1成形或塑形，從而製作包含複數之第1透鏡L1之第1透鏡陣列。對於包含複數之第2透鏡L2之第2透鏡陣列、及包含複數之第3透鏡L3之第3透鏡陣列，亦以相同之要領製作。進而，準備於同一面上包含複數之感測器之感測器陣列。並且，以各第1透鏡L1、各第2透鏡L2、各第3透鏡L3與各感測器1對1對應地相向配置之方式，貼合第1透鏡陣列、第2透鏡陣列、及第3透鏡陣列，而且，根據需要經由蓋玻片CG而裝載感測器陣列，且安裝孔徑光闌2。將相向配置的孔徑光闌2、第1透鏡L1、第2透鏡L2、第3透鏡L3及感測器之一組合為單位進行分割，藉此製造攝像模組。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，因此可降低攝像模組之製造成本。
以上述晶圓級透鏡製程，可總括地於短時間內製造大量之攝像模組，因此可降低攝像模組之製造成本。特別是無需用於調整攝像鏡頭1之焦點位置的機構之攝像模組，適於將第1透鏡L1、第2透鏡L2、第3透鏡L3、及複數之感測器分別一體化之經簡化之製造程序。相反地，需要該機構之攝像模組則必須為適於如下製造程序之構造：以按晶圓級於同一面上具備複數之該機構之方式進行製作，並裝載感測器，之後，針對每個攝像模組進行切斷。
又，利用晶圓級透鏡製程所製造之攝像模組較佳為，構成攝像鏡頭1之透鏡中之至少一個透鏡包含熱硬化性樹脂或紫外線硬化性樹脂。
使構成攝像鏡頭1之透鏡中之至少一個透鏡為包含熱硬化性樹脂或UV硬化性樹脂之構成，藉此，於攝像模組之製造階段，利用樹脂成形為複數之透鏡，從而可製作透鏡陣列，進而，可對攝像鏡頭1進行回流焊安裝。就包含熱硬化性樹脂或UV硬化性樹脂之透鏡而言，由於無需擔心攝像模組的驅動系統之耐熱性，故此種情形時，上述攝像模組適於可回流焊鏡頭。
(其他：與本發明組合為較佳之構成1)
為與以上之本發明之攝像模組之構成組合，本發明之攝像模組之構成亦可為包含：擴大了景深且縮小了像面彎曲之攝像鏡頭；以及設置於自對於來自比特定位置更近之物體之白色光的攝像鏡頭之最佳像面之位置、至對於來自比該特定位置更遠之物體之白色光的攝像鏡頭之最佳像面之位置之間的感測器。此外，此情形時，擴大景深之程度以及縮小像面彎曲之程度只要為於感測器之位置上可獲得儘可能高之解像能力(MTF等)之程度即可。
根據上述之構成，攝像鏡頭擴大了景深，因此，存在於自近處至遠處之較廣距離範圍內的、產生於將各物體成像所得之像上的模糊降低。又，攝像鏡頭縮小了像面彎曲，因此，於像之整體中，模糊降低。使用如此之為了降低像之模糊而充分設計之攝像鏡頭，攝像模組較佳為於上述之位置設置感測器。藉此，該攝像模組中，於拍攝較近物體之情形、與拍攝較遠物體之情形之兩者中，可均勻地拍攝模糊被降低之像，因此，可使解像能力於某種程度良好。
關於該攝像模組，即便將攝像鏡頭之位置、及攝像鏡頭之焦點位置該兩者固定，亦可在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力。因此，該攝像模組中無需用於使透鏡之位置、或透鏡之焦點位置根據物體之位置而變化的機構，故攝像模組之構造變得簡單。
又，上述感測器亦可為僅可輸出關於由綠色之單色放射所獲得的像素之資訊者。
根據上述之構成，藉由讀取處理可讀取矩陣型二次元編碼，該讀取處理係基於感測器輸出的關於由綠色之單色放射所獲得的像素之資訊。
又，上述感測器亦可設置於與來自比上述特定位置更近物體之上述綠色之單色放射對應的上述攝像鏡頭之最佳像面之位置。
根據上述之構成，對於感測器，可識別構造精密之矩陣型二次元編碼。因此，可讀取更加構造精密之矩陣型二次元編碼。
又，上述感測器之像素之間距亦可為2.5 μm以下。
根據上述之構成，可實現充分發揮高像素之攝像元件之性能的攝像模組。
又，亦可經由用於保護上述感測器之保護構件，而將上述攝像鏡頭搭載於該感測器上。
根據上述之構成，上述攝像模組可省略用於收容攝像鏡頭之殼體(框體)，因此，藉由省略該殼體，可實現小型化及薄型化、進而是低成本化。
又，上述攝像鏡頭藉由使F數值為3以下，從而可使受光光量增多，因此，可使像變得明亮。進而，色差被良好地修正，因此可獲得較高的解像能力。
上述攝像鏡頭亦可如下所述：擴大了景深且縮小了像面彎曲，並且於自對於來自比特定位置更近之物體之白色光的最佳像面之位置、至對於來自比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。
根據上述之構成，攝像鏡頭擴大了景深，因此，存在於自近處至遠處之較廣距離範圍內的、產生於將各物體成像之像上之模糊降低。又，攝像鏡頭縮小了像面彎曲，因此，於像之整體中，模糊降低。如此，使用為了降低像之模糊而充分設計之攝像鏡頭，於上述之位置上進行物體之成像。藉此，攝像鏡頭於將較近物體成像之情形、與將較遠物體成像之情形之兩者中，均可均勻地將模糊被降低之像成像，因此，可使解像能力於某種程度良好。
關於該攝像鏡頭，即便將位置及焦點位置該兩者固定，亦可於較近物體之成像、與較遠物體之成像之兩者中，具有充分良好的解像能力。因此，使用該攝像鏡頭而構成之攝像模組中，無需用於使透鏡之位置、或透鏡之焦點位置根據物體之位置而變化的機構，故發揮攝像模組之構成變得簡單之效果。換而言之，該攝像鏡頭適宜實現上述攝像模組。
進而，編碼讀取方法係使用上述攝像模組且基於由綠色之單色放射所得之像素而用來讀取矩陣型二次元編碼者，其亦可包含如下步驟：使用由上述綠色之單色放射所得之像素之間距而求出上述攝像鏡頭及上述感測器之各極限解像性能的值，將值較低之一方作為上述攝像模組之極限解像性能；根據自上述攝像鏡頭至比上述特定位置更近之物體的距離、上述攝像模組之視角、與上述感測器之有效像圓之直徑，算出上述攝像鏡頭成像之像相對於該物體的倍率；根據上述攝像模組之極限解像性能、與上述倍率，算出上述攝像模組可讀取的上述矩陣型二次元編碼之尺寸。
根據上述之構成，可於使用上述攝像模組的矩陣型二次元編碼之讀取時，謀求攝像模組之高解像能力化。
圖16係表示對於本項目之攝像模組，適用攝像鏡頭1之第1透鏡L1之面S1(參照圖1)之情形(即，S1複合面)及不適用其之情形(即，一般設計)的散焦MTF、即縱軸所示之MTF(單位：無)與橫軸所示之焦點移位位置(單位：mm)的關係之圖解。
根據本項目之攝像模組，藉由擴大景深，表示散焦MTF之曲線之斜度總體上變得比較緩和，藉此，於較廣泛之焦點移位位置之範圍內，MTF值為良好。藉由對該攝像模組適用包含面S1(參照圖1)之攝像鏡頭1，表示散焦MTF之曲線之斜度總體上進而變得緩和，藉此，於進而廣泛之焦點移位位置之範圍內，MTF值為良好。
(其他：與本發明組合為較佳之構成2)
為了與以上之本發明之攝像模組之構成組合，本發明之攝像模組係包含旋轉對稱之成像光學系統、與對由上述成像光學系統所生成之圖像信號進行圖像處理的圖像處理部者；上述成像光學系統中設置有攝像鏡頭、與將利用上述攝像鏡頭所成像之光轉換為圖像信號之感測器；上述攝像鏡頭之構成為，弧矢像面之最佳像面之位置、與切向像面之最佳像面之位置以如下之偏移量而偏向光軸方向，該偏移量係與可獲得預先規定之基準解像度的被攝體(物體)可攝影之範圍相對應；上述圖像處理部亦可進行如下之圖像處理：對於經上述感測器轉換後之圖像信號，弧矢方向之解像度及切向方向之解像度中的一者為上述基準解像度以上之時，使另一者為上述基準解像度以上。
根據上述之構成，藉由弧矢方向之解像度及切向方向之解像度中的任意一者只要為滿足基準解像度之範圍內則進行圖像處理，從而使雙方滿足基準解像度。藉此，圖像信號所表示之圖像整體之解像度成為基準解像度以上。
故解像性能提高，弧矢方向之解像度及切向方向之解像度中的任意一者滿足基準解像度之範圍成為焦點深度，因此，弧矢像面之最佳像面之位置與切向像面之最佳像面之位置錯開之部分，可相應地擴大焦點深度。又，由於可根據偏移量而擴大焦點深度，因此可根據設計擴大景深。
因此，弧矢像面及切向像面之中，若將一者作為鄰近距離物體之成像位置，將另一者作為遠距離物體之成像位置，則即便當將上述攝像鏡頭及上述感測器固定配置之情形時，亦可於從鄰近距離物體至遠距離物體之廣泛範圍之攝影中獲得預先規定的基準解像度以上之圖像。
又，由於上述攝像模組中不使用調焦機構便可獲得所需之解像度之圖像，因此無需調焦機構，故可使攝像模組之構造簡單。
因此，可提供如下之攝像模組，其於鄰近~遠距離之廣泛範圍之攝影中，能夠以滿足所要求之規格之程度獲得良好的解像能力，且構造簡單。
又，上述偏移量較佳為以滿足下列數式(2)之方式來規定，
[數2]
(dnear ：自以上述基準解像度可拍攝被攝體的最鄰近之位置至上述成像透鏡之距離，f：焦距，Δ'：焦點深度，Pdiff ：上述偏移量)。
圖17係表示對本項目之攝像模組，適用攝像鏡頭1之第1透鏡L1之面S1(參照圖1)之情形(即，S1複合面)及不適用其之情形(即，一般設計)的、縱軸所示之MTF(單位：無)與橫軸所示之物距(單位：mm)的關係之圖解。
圖17所示之圖解中，對本項目之攝像模組，適用包含攝像鏡頭1之構成，且該攝像鏡頭1包含面S1(參照圖1)，藉此，可發現與圖14及圖15所示之圖解非常類似之現象。即，包含攝像鏡頭1之構成較不包含攝像鏡頭1之構成而言，依存物距之變化的MTF變化之程度變小，因此，與圖14及圖15之說明之情形相同，可成像之物距之範圍可擴大。
進而，本項目之攝像模組之構成(參照圖17)亦可與擴大先前項目中的焦點深度之構成(參照圖16)組合。
又，本發明之透鏡元件之特徵在於：上述透鏡面之上述複數之區域之各個具有不同的曲率半徑。
根據上述之構成，可容易地製作至少一個透鏡面包含折射力互不相同的複數之區域之透鏡元件。
又，本發明之透鏡元件之特徵在於：上述複數之區域中的至少一個區域係使所入射之光繞射之面。
根據上述之構成，可容易地製作至少一個透鏡面包含折射力互不相同的複數之區域之透鏡元件。
又，本發明之攝像鏡頭之特徵在於：於較上述第2透鏡更靠近像面之側包含具有正折射力之第3透鏡；上述第2透鏡具有負折射力；上述第3透鏡之朝向像面側之面之中央部分為凹形狀，並且該中央部分之周邊部分為凸形狀。
根據上述之構成，可實現發揮與本發明之透鏡元件相同之效果且包含3枚透鏡(透鏡元件)之攝像鏡頭。
又，本發明之攝像鏡頭之特徵在於：上述第2透鏡之朝向像面側之面的中央部分為凹形狀，並且該中央部分之周邊部分為凸形狀。
根據上述之構成，可實現發揮與本發明之透鏡元件相同之效果且包含2枚透鏡(透鏡元件)之攝像鏡頭。
又，本發明之攝像鏡頭之特徵在於：F數值未達3.0。
根據上述之構成，可獲得明亮之像。即，於本發明中，使用獲得明亮之像之攝像鏡頭，可獲得可成像之物距的範圍廣泛之光學系統。此外，雖可藉由增加F數值而擴大該範圍，但此種情形時，像變暗。本發明中，於獲得明亮之像之光學系統中，亦可獲得廣泛的可成像之物距之範圍。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：以於特定之像面之位置可獲得特定之解像能力之方式，規定上述透鏡元件之上述複數之區域之各個中的折射力。
根據上述之構成，於本發明之攝像模組中，可最大限度地發揮本發明之透鏡元件之優點。即，本發明之攝像模組之像面上，可成像之物距之範圍被擴大。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：其包含配置於像面之固體攝像元件。
本發明之攝像模組為可成像之物距之範圍被擴大之光學系統，因此，藉由包含固體攝像元件，可實現無需調焦機構之製造成本低廉之數位相機。
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數較佳為130萬像素以上。其原因在於，像素數較小之光學系統之焦距較短，故可對焦之範圍較廣，原來之可成像之物距之範圍較廣，因此認為無需適用本發明之構成。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：將於同一面上包含複數之構成上述攝像鏡頭之最像面側之透鏡的透鏡陣列、以及於同一面上包含複數之上述固體攝像元件的傳感陣列，以各透鏡與各固體攝像元件1對1對應地相向配置之方式接合後，以相向配置之上述透鏡與上述固體攝像元件的組為單位進行分割從而製造出該攝像模組。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：上述攝像鏡頭係包含複數之透鏡者，且，該攝像模組係以將於同一面上包含複數之構成上述攝像鏡頭的鄰接透鏡之一面之第1透鏡陣列、與於同一面上包含複數之該鄰接透鏡之另一面之第2透鏡陣列，以上述第1透鏡陣列中所包含之各透鏡、與上述第2透鏡陣列中所包含之各透鏡1對1對應地相向配置之方式貼合後，以相向配置之兩個上述透鏡之組為單位進行分割而製造者。
根據上述之構成，可總括地於短時間內製造大量之攝像模組，因此可降低攝像模組之製造成本。特別是，無需用於調整攝像鏡頭之焦點位置的機構之本發明之攝像模組係適於複數之透鏡元件及複數之固體攝像元件分別被一體化之經簡化之製造程序。相反地，需要該機構之攝像模組中需要適於如下製造程序之構造：以按晶圓級於同一面上設置複數之該機構之方式進行製作，並裝載感測器，之後，針對每個攝像模組進行切斷。
又，本發明之攝像模組之特徵在於：構成上述攝像鏡頭的透鏡中之至少一個透鏡包含熱硬化性樹脂或紫外線硬化性樹脂。
根據上述之構成，成為構成攝像鏡頭1之透鏡之至少一個透鏡為包含熱硬化性樹脂或UV硬化性樹脂之構成，藉此，於攝像模組之製造階段，由樹脂成形為複數之透鏡，從而可製作透鏡陣列，進而，可對攝像鏡頭1進行回流焊安裝。就包含熱硬化性樹脂或UV硬化性樹脂之透鏡而言，由於無需擔心攝像模組的驅動系統之耐熱性，故此情形時，本發明之攝像模組適於可回流焊鏡頭。
本發明並非限定於上述之各實施形態，可於請求項所示之範圍內進行各種變更，且由不同之實施形態中所分別揭示的技術手段組合而獲得之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]
本發明可用於以在足以滿足較近物體之攝影與較遠物體之攝影雙方所要求之規格下具有良好的解像能力之方式構成之攝像模組、以及構成該攝像模組之透鏡元件及攝像鏡頭。
1、71．．．攝像鏡頭
2．．．孔徑光闌
3．．．物體
A、B．．．區域(折射力互不相同之複數之區域)
c6．．．中央部分
CG．．．蓋玻片
L1．．．第1透鏡(透鏡元件)
L2．．．第2透鏡
L3．．．第3透鏡
La．．．光軸
p6．．．周邊部分
S1．．．第1透鏡之朝向物體側之面(至少一個透鏡面)
S2．．．第1透鏡之朝向像面側之面
S3．．．第2透鏡之朝向物體側之面
S4．．．第2透鏡之朝向像面側之面
S5．．．第3透鏡之朝向物體側之面
S6．．．第3透鏡之朝向像面側之面
S7．．．蓋玻片中之朝向物體側之面
S8．．．蓋玻片中之朝向像面側之面
S9．．．像面
圖1係表示至少一個透鏡面的形狀之圖解。
圖2係表示本發明之實施形態之攝像鏡頭的構成之剖面圖。
圖3係表示至少一個透鏡面包含折射力互不相同的複數之區域的情況之剖面圖。
圖4係表示圖2所示之攝像鏡頭的散焦MTF之圖解。
圖5係表示圖2所示之攝像鏡頭的MTF-像高特性之圖解。
圖6(a)係表示圖2所示之攝像鏡頭的象散之特性之圖解，圖6(b)係表示圖2所示之攝像鏡頭的畸變之特性之圖解。
圖7係表示圖2所示之攝像鏡頭的設計資料之表。
圖8係表示作為圖2所示之攝像鏡頭之比較對象的攝像鏡頭之構成之剖面圖。
圖9係表示圖8所示之攝像鏡頭的散焦MTF之圖解。
圖10係表示圖8所示之攝像鏡頭的MTF-像高特性之圖解。
圖11(a)係表示圖8所示之攝像鏡頭的象散之特性之圖解，圖11(b)係表示圖8所示之攝像鏡頭的畸變之特性之圖解。
圖12係表示圖8所示之攝像鏡頭的設計資料之表。
圖13係比較圖2及圖8所示之各攝像鏡頭的設計規格之表。
圖14係比較圖2及圖8所示之各攝像鏡頭的MTF-物距特性之圖解，且係表示像高h0之情形之圖解。
圖15係比較圖2及圖8所示之各攝像鏡頭的MTF-物距特性之圖解，且係表示像高h0.6時的切向像面之情形之圖解。
圖16係比較與擴大焦點深度之構成組合之情形時的、圖2及圖8所示之各攝像鏡頭的散焦MTF之圖解。
圖17係比較與用於獲得預先規定之基準解像度以上的圖像之構成組合之情形時的、圖2及圖8所示之各攝像鏡頭的MTF-物距特性之圖解。
A、B．．．區域(折射力互不相同之複數之區域)
S1．．．第1透鏡之朝向物體側之面(至少一個透鏡面)

Claims (11)

  1. 一種攝像鏡頭，其特徵在於：其自物體側朝向像面側依序包含孔徑光闌、具有正折射力之第1透鏡、具有負折射力之第2透鏡、及於較上述第2透鏡更靠近上述像面側之具有正折射力之第3透鏡，上述第1透鏡係藉由使至少一個透鏡面包含折射力互不相同之複數之區域而擴大可成像之物距之範圍之透鏡元件，上述第1透鏡中，朝向上述物體側之面為上述透鏡元件之上述透鏡面，上述第3透鏡中，朝向上述像面側之面之中央部分為凹形狀，並且該中央部分之周邊部分為凸形狀，且朝向上述物體側之面為凹形狀。
  2. 如請求項1之攝像鏡頭，其中上述第2透鏡中，朝向上述物體側之面為凹形狀，且朝向上述像面側之面為凸形狀。
  3. 如請求項1之攝像鏡頭，其中F數值未達3.0。
  4. 一種攝像模組，其特徵在於：包含攝像鏡頭，該攝像鏡頭包含：自物體側朝向像面側依序包含孔徑光闌、具有正折射力之第1透鏡、具有負折射力之第2透鏡、及於較上述第2透鏡更靠近上述像面側之具有正折射力之第3透鏡，上述第1透鏡係藉由使至少一個透鏡面包含折射力互不相同之複數之區域而擴大可成像之物距之範圍之透鏡 元件，上述第1透鏡中，朝向上述物體側之面為上述透鏡元件之上述透鏡面；上述第3透鏡中，朝向上述像面側之面之中央部分為凹形狀，並且該中央部分之周邊部分為凸形狀，且朝向上述物體側之面為凹形狀；且該攝像模組不包含用於調整上述攝像鏡頭之焦點位置之機構。
  5. 如請求項4之攝像模組，其中上述第2透鏡中，朝向上述物體側之面為凹形狀，且朝向上述像面側之面為凸形狀。
  6. 如請求項4之攝像模組，其中以於特定之像面之位置可獲得特定之解像能力的方式，決定上述透鏡元件之上述複數之區域之各個的折射力。
  7. 如請求項4之攝像模組，其包含配置於像面之固體攝像元件。
  8. 如請求項7之攝像模組，其中上述固體攝像元件之像素數為130萬像素以上。
  9. 如請求項7之攝像模組，其係以如下方式製造：將於同一面上包含複數之構成上述攝像鏡頭之最靠近像面之側之透鏡的透鏡陣列、及於同一面上包含複數之上述固體攝像元件的感測器陣列，以各透鏡與各固體攝像元件1對1對應地相向配置之方式接合後，以相向配置之上述透鏡與上述固體攝像元件之組為單 位加以分割而成。
  10. 如請求項4之攝像模組，其中上述攝像鏡頭係包含複數之透鏡者，且，該攝像鏡頭係以如下方式製造：將構成上述攝像鏡頭之於同一面上包含複數的鄰接透鏡中之一者的第1透鏡陣列及於同一面上包含複數之該鄰接透鏡中之另一者的第2透鏡陣列，以上述第1透鏡陣列所包含之各透鏡與上述第2透鏡陣列所包含之各透鏡1對1對應地相向配置之方式貼合後，以相向配置之兩個上述透鏡之組為單位加以分割而成。
  11. 如請求項4之攝像模組，其中構成上述攝像鏡頭的透鏡中之至少一者包含熱硬化性樹脂或紫外線硬化性樹脂。
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