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透鏡元件、攝像裝置和攝像透鏡的制作方法

文檔序號:11851082閱讀:556來源:國知局
透鏡元件、攝像裝置和攝像透鏡的制作方法

本發明涉及透鏡元件、攝像裝置和攝像透鏡。



背景技術:

近年來,裝載于小型的電子設備中的攝像裝置的高像素化和小型化不斷發展。即,要求實現薄型且小型同時分辨率優秀的攝像裝置。

作為薄型且小型同時分辨率優秀的攝像裝置的一例,具有5個或6個透鏡(透鏡元件)的攝像裝置備受矚目。

為了實現優秀的分辨率,優選增加透鏡的個數來對像差進行更良好的校正。另一方面,越是增加透鏡的個數,越會引起光學系統的光學全長變長,導致攝像裝置變厚。另外,越是增加透鏡的個數,越會增多產生制造公差的原因,并且因相鄰的透鏡間的距離變小而使與透鏡間的相對位置偏差相應的光學特性的變動變大。因此,透鏡的個數過多會導致攝像裝置的生產率降低,所以并不優選。鑒于以上問題,近年來具有5個或6個透鏡的攝像裝置成為主流。

作為具有5個或6個透鏡的攝像裝置,可以列舉專利文獻1和2中公開的攝像裝置。

另外,提案有如下結構:在攝像裝置中,將朝向物體側的面(物側面)為凹面且朝向像面側的面(像側面)為平面的平凹透鏡配置于攝像元件的附近。作為該攝像裝置,可以列舉專利文獻3和4中公開的攝像裝置。專利文獻3和4中公開了利用該結構對像差進行良好的校正。

另外,近年來,裝載于小型的電子設備中的攝像裝置的高像素化和小型化不斷發展。即,要求實現薄型且小型同時分辨率優秀的攝像裝置。

作為薄型且小型同時分辨率優秀的攝像裝置的一例,具有5個或6個透鏡(透鏡元件)的攝像裝置備受矚目。

為了實現優秀的分辨率,優選增加透鏡的個數來對像差進行更良好的校正。另一方面,越是增加透鏡的個數,越會引起光學系統的光學全長變長,導致攝像裝置變厚。另外,越是增加透鏡的個數,越會增多產生制造公差的原因,并且因相鄰的透鏡間的距離變小而使與透鏡間的相對位置偏差相應的光學特性的變動變大。因此,透鏡的個數過多會導致攝像裝置的生產率降低,所以并不優選。鑒于以上問題,近年來具有5個或6個透鏡的攝像裝置成為主流。

作為具有5個或6個透鏡的攝像裝置,可以列舉專利文獻1和2中公開的攝像裝置。

另外,提案有如下結構:在攝像裝置中,將朝向物體側的面(物側面)為凹面且朝向像面側的面(像側面)為平面的平凹透鏡配置于攝像元件的附近。作為該攝像裝置,可以列舉專利文獻3和4中公開的攝像裝置。專利文獻3和4中公開了利用該結構對像差進行良好的校正。

另外,近年來,裝載于電子設備(例如移動設備等)中的攝像裝置的高像素化(高分辨率化)和小型化(薄型化)不斷發展。

作為滿足高分辨率化的要求的方法,可以考慮例如增加透鏡個數來校正像差。

然而,如果增加透鏡的個數,則會產生如下問題:(1)透鏡系統的全長變長導致變厚;和(2)因誤差原因增加、透鏡間的距離接近等而使透鏡間的相對位置偏差的影響變大,導致生產率降低。

因此,作為近年來的電子設備用的攝像裝置,考慮尺寸和光學特性,具有5個~6個透鏡的攝像裝置成為主流。其中,具有5個~6個透鏡的攝像裝置,例如公開在專利文獻1、2等中。

另外,作為用于得到優秀的像差校正效果的技術,例如專利文獻3、4中記載了使用物體側為凹面且像面側為平面的透鏡。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本公開特許公報“特開2012-163963號公報(2012年8月30日公開)”

專利文獻2:日本公開特許公報“特開2014-29547號公報(2014年2月13日公開)”

專利文獻3:日本公開特許公報“特開2004-302095號公報(2004年10月28日公開)”

專利文獻4:日本公開特許公報“特開2013-153537號公報(2013年8月8日公開)”

發明要解決的技術問題

專利文獻3和4中的平凹透鏡的外形通常為圓筒形狀。這是因為,一般來說,凹面是旋轉對稱的,所以為了實施各種加工優選該平凹透鏡具有圓筒形狀的外形。

在此,在采用將上述平凹透鏡嵌入到設置于收納攝像元件的元件收納部(層疊基板、傳感器罩等)的開口部的結構的情況下,元件收納部的外形在相對于該平凹透鏡的光軸的法線方向上變大。其結果是,產生導致攝像裝置的大型化的問題。

在采用以覆蓋上述開口部的方式使上述平凹透鏡放置于上述元件收納部的結構的情況下,該平凹透鏡與攝像元件的間隔變得過大,其結果是,產生難以得到期望的像差校正效果的問題。

另外,專利文獻3中啟示了,當將平凹透鏡配置于攝像元件的受光部的正上方時,光向受光部去的入射角度變大,所以產生導致周邊光量比降低的問題。

在具有5個或6個透鏡的攝像裝置中,通過將平凹透鏡配置于攝像元件的附近來兼顧小型化和高分辨率化的情況下,各種像差的校正當然需要注意上述的周邊光量比的降低。

而且,上述專利文獻1、2的技術中,盡管能夠通過使透鏡個數為5~6個來實現高分辨率化,但是存在無法得到充分的像差校正性能的問題。

另外,上述專利文獻3、4的技術中,僅僅單純使用物體側為凹面且像面側為平面的透鏡的話,存在光相對于受光元件的受光面的入射角度變大而導致周邊光量比降低的問題。



技術實現要素:

本發明是鑒于上述問題而完成的,其目的在于提供一種能夠實現小型且分辨率優秀的攝像裝置的透鏡元件和具有該透鏡元件的攝像裝置。

另外,本發明是鑒于上述問題而完成的,其目的在于提供一種攝像透鏡和攝像裝置,其在具有5個或6個透鏡的攝像裝置中,能夠抑制周邊光量比的降低,同時對各種像差進行良好的校正。

而且,本發明是鑒于上述問題點而完成的,其目的在于提供一種能夠實現高生產率、小型化,且像差校正性能和周邊光量比高的攝像透鏡。

用于解決問題的技術手段

為了解決上述問題,本發明的一個方式的透鏡元件,其特征在于,具有:朝向物體側,為非球面且凹面的物側面;和朝向像面側,為大致平面的像側面,上述像側面的外形的形狀為大致矩形。

另外,為了解決上述問題,本發明的不同的方式的攝像透鏡從物體側向像面側以前級透鏡、后級透鏡的順序配置有透鏡,

上述前級透鏡具有正的光焦度,其朝向物體側的面的中央部分為凸形狀,朝向物體側的面的周邊部分為凹形狀,朝向像面側的面的中央部分為凹形狀,朝向像面側的面的周邊部分為凸形狀,

上述后級透鏡的朝向物體側的面為凹形狀,上述后級透鏡具有:

后級物側中央區域,其為朝向物體側的面的中央部分,越遠離透鏡面的中心,該透鏡面的向物體側的形狀變化量越大;和

后級物側中間區域,其為朝向物體側的面的中間部分,越遠離透鏡面的中心,上述形狀變化量越小,

上述后級透鏡的朝向像面側的面為大致平面,

在上述后級透鏡的朝向物體側的面中,從透鏡面的中心至上述后級物側中央區域與上述后級物側中間區域的邊界的距離,為從透鏡面的中心至透鏡面的邊緣的距離的3成以上,

當使像面與上述后級透鏡的朝向像面側的面的間隔為CAV,攝像透鏡的光學全長為OTLV時,滿足數學式(1):

CAV/OTLV<0.15…(1)。

而且,本發明的又一不同的方式的攝像透鏡為使物體的像在像面成像的攝像透鏡,其特征在于,包括:上部透鏡,其從物體側向像面側依次配置有物體側為凸的具有正的折射率的第一透鏡、物體側為凸的由彎月透鏡構成的第二透鏡、像面側為凸的具有正的折射率的第三透鏡和具有正的折射率且像面側的形狀為具有拐點的形狀的第四透鏡;和相對于上述上部透鏡配置于像面側,物體側為凹且像面側為大致平面的下部透鏡,上述下部透鏡的物體側的面的形狀為如下形狀:隨著從透鏡中心向有效直徑端側去,到被設定為透鏡中心與有效直徑端的距離的30%以上的規定距離為止,向物體側的形狀變化量增加,當超過上述規定距離時,向物體側的形狀變化量減少,上述下部透鏡與上述像面的距離小于該攝像透鏡的光學全長的0.15倍。

發明效果

根據本發明的一個方式,能夠實現小型且分辨率優秀的攝像裝置。

另外,根據本發明的不同的方式,在具有5個或6個透鏡的攝像裝置中,能夠抑制周邊光量比的降低,同時對各種像差進行良好的校正。

而且,根據本發明的又一不同的方式,能夠提供一種能實現高生產率、小型化,且像差校正性能和周邊光量比高的攝像透鏡。

附圖說明

圖1(a)是表示本發明的實施方式1的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖,(b)是層疊基板的俯視圖,(c)是從像面側看本發明的實施方式1的透鏡元件的圖。

圖2是表示在攝像裝置中設置有圓筒形狀的透鏡的各種通常例的剖視圖。

圖3是表示本發明的實施方式2的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖4是表示本發明的實施方式3的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖5是表示攝像裝置的透鏡的配置例的圖。

圖6是表示透鏡元件的變形例的俯視圖。

圖7是表示本發明的實施方式4的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖8(a)是表示本發明的實施方式5的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖,(b)是追加層疊基板的俯視圖。

圖9(a)是表示本發明的實施方式6的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖,(b)是安裝基板的俯視圖,(c)是從物體側看本發明的實施方式6的透鏡元件的圖。

圖10是將在攝像裝置中設置有圖9(a)和(c)所示的透鏡元件的例子與在攝像裝置中設置有圓筒形狀的透鏡的通常例進行對比的圖。

圖11(a)是在安裝基板的上表面上表示紅外線截止玻璃、物側面、像側面和受光部的位置關系的圖,(b)和(c)是表示物側面的外形的形狀的變形例的圖。

圖12(a)是表示進行圖9(c)所示的透鏡元件的成型的工序的圖,(b)是表示進行圖11(c)所示的透鏡元件的成型的工序的圖,(c)是將通過(b)的成型得到的透鏡元件切斷的工序的圖,(d)是表示圖11(c)所示的透鏡元件的完成品的立體圖。

圖13(a)和(b)是表示進行與圖12(b)和(c)不同的圖11(c)所示的透鏡元件的成型的工序的圖。

圖14(a)是表示本發明的實施方式7的攝像裝置的結構的剖視圖,(b)是表示本發明的實施方式7的另一攝像裝置的結構的剖視圖。

圖15(a)是表示圖9(a)所示的透鏡元件和模具的剖視圖,(b)是表示入射到(a)所示的透鏡元件的光的路線的圖,(c)是表示透鏡元件的變形例和模具的圖,(d)是表示入射到(c)所示的透鏡元件的光的路線的圖。

圖16是表示本發明的實施方式8的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖17是表示本發明的實施方式9的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖18(a)和(b)是表示像側面與攝像元件接觸的結構的一例的剖視圖。

圖19(a)是說明像側面和攝像元件沒有接觸時的主光線的路線的圖,(b)是說明像側面和攝像元件接觸時的主光線的路線的圖。

圖20是將圖19(a)時和圖19(b)時的散焦MTF(Modulation Transfer Function:調制傳遞函數)進行比較的曲線圖。

圖21(a)和(b)是表示本發明的實施方式10的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖22是表示本發明的實施方式11的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖23是表示本發明的實施方式12的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖24是將沿法線方向的元件粘接部的開口部的尺寸和透鏡元件的外形尺寸進行比較的圖。

圖25(a)~(d)是表示本發明的實施方式13的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖26是表示透鏡元件的第一應用例的剖視圖。

圖27(a)是表示透鏡元件的第二應用例中的一例的俯視圖和剖視圖,(b)是表示透鏡元件的第二應用例中的另一例的俯視圖。

圖28是表示通過注塑成型制造的透鏡元件的一例的俯視圖。

圖29是表示透鏡元件的第三應用例的俯視圖和剖視圖。

圖30是表示本發明的實施方式14的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖31是說明圖30所示的攝像透鏡的后級透鏡的朝向物體側的面的形狀變化量的曲線圖。

圖32是表示非球面式和圖30所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖33是表示圖30所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖34是表示圖30所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖35是表示圖30所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖36是表示圖30所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖37是表示本發明的實施方式15的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖38是表示圖37所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖39是表示圖37所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖40是表示圖37所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖41是表示圖37所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖42是表示圖37所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖43是表示本發明的實施方式16的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖44是表示圖43所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖45是表示圖43所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖46是表示圖43所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖47是表示圖43所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖48是表示圖43所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖49是表示本發明的實施方式17的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖50是表示圖49所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖51是表示圖49所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖52是表示圖49所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖53是表示圖49所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖54是表示圖49所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖55是表示本發明的實施方式18的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖56是表示圖55所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖57是表示圖55所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖58是表示圖55所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖59是表示圖55所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖60是表示圖55所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖61是表示本發明的實施方式19的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖62是表示圖61所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖63是表示圖61所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖64是表示圖61所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖65是表示圖61所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖66是表示圖61所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖67是進行本發明的各實施方式14~22的攝像透鏡的比較的表。

圖68是表示包括本發明的各實施方式14~22的攝像透鏡和攝像元件的攝像裝置的概略結構的剖視圖。

圖69是表示本發明的實施方式20的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖70是表示圖69所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖71是表示圖69所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖72是表示圖69所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖73是表示圖69所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖74是表示圖69所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖75是表示本發明的實施方式21的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖76是表示圖75所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖77是表示圖75所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖78是表示圖75所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖79是表示圖75所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖80是表示圖75所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖81是表示本發明的實施方式22的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖82是表示圖81所示的攝像透鏡的透鏡數據的表。

圖83是表示圖81所示的攝像透鏡的像散和畸變的曲線圖。

圖84是表示圖81所示的攝像透鏡的球面像差的曲線圖。

圖85是表示圖81所示的攝像透鏡的橫向像差的曲線圖。

圖86是表示圖81所示的攝像透鏡的像高對應的MTF特性的曲線圖。

圖87是表示本發明的一個實施方式的攝像透鏡的概略結構的說明圖。

圖88是表示圖87所示的攝像透鏡所具有的下部透鏡的物體側的面的形狀變化的一例的曲線圖。

圖89是表示為了調查圖87所示的攝像透鏡的光學特性而進行的模擬中的實施方式23~27的條件的圖。

圖90是實施方式23的攝像透鏡的設計數據。

圖91是關于實施方式23的攝像透鏡的模擬結果。

圖92是實施方式24的攝像透鏡的設計數據。

圖93是關于實施方式24的攝像透鏡的模擬結果。

圖94是實施方式25的攝像透鏡的設計數據。

圖95是關于實施方式25的攝像透鏡的模擬結果。

圖96是實施方式26的攝像透鏡的設計數據。

圖97是關于實施方式26的攝像透鏡的模擬結果。

圖98是實施方式27的攝像透鏡的設計數據。

圖99是關于實施方式27的攝像透鏡的模擬結果。

圖100是比較例1的攝像透鏡的設計數據。

圖101是關于比較例1的攝像透鏡的模擬結果。

圖102是表示攝像透鏡的另一結構例的概略的剖視圖。

圖103(a)~(c)是表示下部透鏡的結構例的概略的剖視圖。

具體實施方式

[發明概要1]

如上所述,通過將朝向物體側的面(物側面)為凹面且朝向像面側的面(像側面)為平面的平凹透鏡設置于攝像元件的附近的結構,能夠有效校正像差。如果凹面為非球面,則能夠更加有效地進行校正。

而且,以下的各實施方式的透鏡元件,像側面的外形的形狀為大致矩形。本說明書中,“大致矩形”包括矩形、和可以視作矩形的矩形以外的形狀。作為這樣的矩形以外的一例,可以列舉圓角長方形。

根據各實施方式,能夠抑制元件收納部的外形在相對于透鏡元件的光軸的法線方向上變大,并抑制透鏡元件與攝像元件的間隔變大。因此,能夠實現小型且分辨率優秀的攝像裝置。

另外,上述平凹透鏡的像側面為平面,但各實施方式的透鏡元件的像側面可以為平面,也可以形成使光的反射率降低的微小的(例如nm級的)凹凸,也可以稍微彎曲。它們具有使光透射、或帶來的光學特性(光焦度、偏芯等)的變化能夠在攝像裝置的光學系統中忽略的程度地充分小的這樣的共通的特征點。本發明說明書中不僅限于平面,將具有該特征點的面總稱為“大致平面”。

[圓筒形狀的透鏡與攝像裝置的大小和分辨率的關系]

圖2是表示在攝像裝置中設置有圓筒形狀的透鏡的各種通常例的剖視圖。具體來說,圖2中將(a)、(b)和(c)的攝像裝置的主要部分剖視圖彼此關聯地進行圖示。

圖2(a)表示沒有設置圓筒形狀的透鏡101的狀態。

攝像元件102具有受光部103。層疊基板(元件收納部)104收納攝像元件102,在受光部103的上方形成有開口部105以將光適當地引導到受光部103。以覆蓋開口部105的方式在層疊基板104的上表面106載置有紅外線截止玻璃107,在比紅外線截止玻璃107靠物體側的位置設置有透鏡108。透鏡108是構成攝像裝置的光學系統的5個或6個透鏡中的1個。攝像元件102利用倒裝芯片接合料109從層疊基板104的背面連接到層疊基板104。

圖2(b)表示將圓筒形狀的透鏡101嵌入到開口部105的狀態。

圓筒形狀的透鏡101具有朝向物體側的物側面L101和朝向像面側的像側面L102。物側面L101為凹面,像側面L102為平面。

對圖2(a)和(b)進行比較時,在(b)中,為了嵌入圓筒形狀的透鏡101,開口部105的尺寸比(a)大。與開口部105的尺寸變大相應地,(b)中層疊基板104的外形比(a)大(圖2中參照寬度110)。這成為攝像裝置的大型化的原因。在構成開口部105的層疊基板104的內側面粘接圓筒形狀的透鏡101的側面的情況下也成為同樣的剖視圖,具有攝像裝置的大型化的原因。

圖2(c)表示以覆蓋開口部105的方式將圓筒形狀的透鏡101載置于上表面106的狀態。

圓筒形狀的透鏡101載置于上表面106,相關地,紅外線截止玻璃107載置于圓筒形狀的透鏡101。

對圖2(b)和(c)進行比較時,(b)中像側面L102位于比上表面106靠像面側的位置,另一方面,(c)中像側面L102位于比上表面106靠物體側的位置。其結果是,(c)中像側面L102和攝像元件102的間隔比(b)大(圖2中,參照寬度111)。這會妨礙得到期望的像差校正效果,成為攝像裝置的分辨率降低的原因。

[實施方式1]

圖1中,(a)是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖,(b)是層疊基板的俯視圖,(c)是從像面側看本實施方式的透鏡元件的圖。

圖1(a)所示的攝像裝置的主要部分(以下簡稱為“主要部分”)100包括:透鏡元件1、攝像元件2、層疊基板(元件收納部)4、紅外線截止玻璃7、透鏡8、倒裝芯片接合料9和安裝部件10。從作為攝像裝置的攝像對象的物體11一側(以下稱為“物體側”)向透鏡元件1的像面一側(以下稱為“像面側”)依次配置有透鏡8、紅外線截止玻璃7、透鏡元件1、攝像元件2。

透鏡元件1嵌入到開口部5,或者構成開口部5的層疊基板4的內側面與透鏡元件1的側面粘接。透鏡元件1具有作為朝向物體側的面的物側面L1和作為朝向像面側的面的像側面L2。物側面L1為非球面且為凹面,像側面L2為大致平面。即,像側面L2并不限定于平面,只要是使光透射、或者帶來的光學特性(光焦度、偏芯等)的變化能夠在攝像裝置的光學系統中忽略的程度地充分小的面即可。作為這樣的面的一例,可以列舉形成有使光的反射率減小的微小的(例如nm級的)凹凸的面、稍微彎曲的面。

攝像元件2具有接收通過了透鏡元件1的光的受光部3。作為攝像元件2的一例,可以列舉CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合元件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物半導體)。

層疊基板4收納攝像元件2,在受光部3的上方形成有開口部5,以將光適當地引導到受光部3。另外,層疊基板4具有規定的配線圖案,能夠將攝像元件2和安裝于層疊基板4的安裝部件10電連接。層疊基板4具有上表面6。

紅外線截止玻璃7以覆蓋開口部5的方式載置于上表面6。紅外線截止玻璃7具有保護受光部3免受紅外線影響或抑制波紋的功能。

透鏡8是構成攝像裝置的光學系統的5個或6個透鏡中的1個。透鏡的配置例在后面敘述。

攝像元件2利用倒裝芯片接合料9從層疊基板4的背面連接到層疊基板4。倒裝芯片接合料9能夠將攝像元件2與層疊基板4電連接,可以列舉凸起(bump)等。

安裝部件10配置于上表面6,經由層疊基板4和倒裝芯片接合料9與攝像元件2電連接。安裝部件10在攝像裝置中包括用于實現自動對焦功能的電子部件等。

在此,根據圖1(a)可知,在透鏡元件1中,像側面L2的外形尺寸SL2比物側面L1的外形尺寸SL1小。

另外,透鏡元件1還具有與像側面L2的邊緣12鄰接設置的臺階部13。臺階部13從凸緣部14向透鏡元件1的光軸La方向突出,最靠像面側的端部15位于比像側面L2靠物體側的位置。凸緣部14包括相對于像側面L2,物側面L1向光軸La的法線方向Ln突出的部分。

而且,臺階部13載置于上表面6。由此,像側面L2配置于比上表面6靠像面側(元件收納部的內側)的位置,并且物側面L1配置于比上表面6靠物體側的位置。換言之,像側面L2配置于層疊基板4的內側。由此,凸緣部14與上表面6分離,在其分離的空間16配置安裝部件10。

如圖1(b)所示,俯視層疊基板4時,開口部5和上表面6的外形的形狀為矩形。

如圖1(c)所示,從像面側看透鏡元件1時,像側面L2的外形的形狀為矩形。但是,像側面L2的外形的形狀并不限定于矩形,也可以為可視作矩形的矩形以外的形狀。作為這樣的矩形以外的一例,可以列舉圓角長方形。即,像側面L2的外形的形狀只要為大致矩形即可。根據受光部3的形狀確定像側面L2的外形尺寸。另外,臺階部13以包圍像側面L2的方式設置。

另一方面,根據圖1(c),物側面L1的外形的形狀為圓形。但是,物側面L1的外形的形狀并不限定于圓形,能夠根據設計適當選擇。

主要部分100中,能夠使開口部5的尺寸比物側面L1的外形尺寸小。由此,能夠實現層疊基板4的外形的小型化。其結果是,能夠實現攝像裝置的小型化。

另外,主要部分100根據圖1(a)可知,能夠將像側面L2配置于比上表面6靠像面側。由此,能夠抑制像側面L2與攝像元件2(更具體地是受光部3)的間隔變大。其結果是,能夠得到期望的像差校正效果,能夠實現分辨率優秀的攝像裝置。

即,主要部分100中,像側面L2配置于受光部3的附近。由此,能夠減小與透鏡元件1自身的制造誤差、關于透鏡元件1安裝的各種精度相對應的光學特性的變動程度。一般來說,透鏡元件1越接近像面,該變動的程度越小。

另外,透鏡元件1中,根據受光部3的形狀確定像側面L2的外形尺寸。由此,能夠以抑制像側面L2的外形尺寸不必要地變大,并且能夠使受光部3適當地受光的方式構成主要部分100。

另外,透鏡元件1中,物側面L1的外形的形狀為圓形。由此,能夠容易制造透鏡元件1。即,關于物側面L1,能夠應用使用模具的注塑成型或熱固化成型等,而且模具的加工也容易。例如,通過一邊使芯銷旋轉一邊用刀頭(bite)進行切削(由于是公知的技術所以省略詳情),即使具有非球面形狀,物側面L1的成型也容易。另外,關于像側面L2,由于不需要設置透鏡面,所以當然也容易成型。

另外,像側面L2為大致平面,所以成型時容易從模具上卸下。利用這些特點,如果在像側面L2形成使光的反射率減小的微小的凹凸,則不對像側面L2進行涂層就能夠抑制光的反射。由此,能夠防止進行涂層時污垢附著于該涂層部分,所以能夠抑制異物映入到攝像圖像中(像側面L2越接近受光部3,映入越顯著)。

另外,主要部分100中,凸緣部14與上表面6分離,在空間16配置安裝部件10。換言之,能夠將安裝部件10配置于比物側面L1的邊緣靠內側的位置。通過將安裝部件10配置于比物側面L1的邊緣靠內側的位置,能夠進一步使層疊基板4的外形小型化。

[實施方式2]

圖3是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。圖3中,為了使圖示簡潔,僅重點表示與圖1所示的主要部分100不同的結構和與其關聯的結構。

圖3所示的主要部分200與主要部分100相比下述結構不同。

即,主要部分200中省略了紅外線截止玻璃7。由此,能夠簡化攝像裝置的結構。另外,能夠縮短攝像裝置的光學系統的光學全長,所以能夠實現攝像裝置的薄型化。

為了省略紅外線截止玻璃7所需要的結構是,對物側面L1和像側面L2的至少一者實施用于遮蔽紅外線的加工(即,形成遮蔽形狀)的結構。通過使用熱固化性的材料來作為透鏡元件1的材料,能夠容易地實施該加工。這是因為,熱固化性的材料的耐熱性優秀,能夠通過高溫蒸鍍來實施該加工。

而且,通過省略紅外線截止玻璃7,能夠在上表面6的上方擴大用于配置安裝部件10的空間(圖3中,省略了安裝部件10的圖示)。

另外,圖3所示的透鏡元件1不具有臺階部13。隨之,主要部分200中,凸緣部14與上表面6緊貼,不存在空間16。

[實施方式3]

圖4是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。圖4中,為了使圖示簡潔,僅重點表示與圖1所示的主要部分100不同的結構和與其關聯的結構。

圖4所示的主要部分300與主要部分100相比下述結構不同。

即,主要部分300在透鏡元件1具有突出部17。

突出部17在從像側面L2沿光軸La的方向延伸,換言之,從物體側向像面側延伸。而且,突出部17的端部18與攝像元件2的受光部3的周圍抵接。

主要部分300中,從像側面L2在沿著光軸La的方向上延伸的突出部17的端部18,與攝像元件2抵接。由此,能夠確定像側面L2相對于攝像元件2的位置,能夠控制像側面L2與攝像元件2的間隔。能夠根據突出部17的長度容易地使該間隔變化。

另外,圖4所示的透鏡元件1不具有臺階部13。

[透鏡元件的側面的遮光]

各實施方式的攝像裝置中,優選透鏡元件1的側面被遮光(即,具有遮光側面)。在此,透鏡元件1嚴密地說具有位于凸緣部14的側面和不位于凸緣部14的側面的至少2個側面。另外,關于各側面,可以一部分遮光,也可以全部遮光。因此,可以說多個側面的至少一個優選至少一部分被遮光。

由此,能夠防止鬼影耀光(ghost flare)等雜散光。

[透鏡的配置例]

圖5是表示攝像裝置的透鏡的配置例的圖。

圖5所示的透鏡的配置例中,從物體側向像面側依次配置有孔徑光闌M0、第一透鏡M1、第二透鏡M2、第三透鏡M3、第四透鏡M4、透鏡8、紅外線截止玻璃7和透鏡元件1。

第一透鏡M1具有正的光焦度,其朝向物體側的面為凸形狀。

第二透鏡M2具有負的光焦度,是朝向物體側的面為凸形狀,朝向像面側的面為凹形狀的所謂彎月透鏡。

第三透鏡M3具有正的光焦度,其朝向像面側的面為凸形狀。

第四透鏡M4具有負的光焦度,是朝向物體側的面為凹形狀,朝向像面側的面為凸形狀的所謂彎月透鏡。

透鏡8具有正的光焦度,其朝向物體側的面和朝向像面側的面雙方具有拐點。拐點是在某一個透鏡面內凹形狀和凸形狀切換的點。

以下有時將第一透鏡M1、第二透鏡M2、第三透鏡M3和第四透鏡M4分別稱為透鏡M1~M4。

[透鏡元件的變形例]

圖6是表示透鏡元件的變形例的俯視圖。

圖6表示對圖1(c)所示的透鏡元件1進行了注塑成型時的澆口切斷(gate cutting)的狀態。其中,為了圖示方便,省略了與本變形例沒有特別關聯的臺階部13的圖示。切斷的部位為澆口切斷部19。

另外,即使物側面L1的外形的形狀不為圓形,也存在不會影響將光適當地引導到像側面L2的整個面的情況。即,物側面L1的外形的形狀和尺寸只要最低限度地包含與像側面L2的外形的形狀和尺寸匹配的大致矩形就足夠了。

[實施方式4]

圖7是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。圖7中,為了使圖示簡潔,僅重點表示與圖1所示的主要部分100不同的結構和與其關聯的結構。

圖7所示的主要部分400與主要部分100相比下述結構不同。

即,主要部分400中,攝像元件2和層疊基板4’的電連接通過使用接合線20的引線接合方式來實現。

圖7所示的透鏡元件1不具有臺階部13。

圖7所示的層疊基板4’為平板狀,不是收納攝像元件2的部件(不是元件收納部)。層疊基板4’的其他結構與層疊基板4的結構相同。

另一方面,主要部分400包括傳感器罩(元件收納部)21。

傳感器罩21收納攝像元件2,在受光部3的上方形成有開口部22以將光適當地引導到受光部3。傳感器罩21具有從傳感器罩21的內側面向透鏡元件1的中心方向突出的凸緣承接部23,透鏡元件1的凸緣部14載置于凸緣承接部23的上表面(元件收納部的上表面)24。其結果是,像側面L2配置于比上表面24靠像面側的位置,并且物側面L1配置于比上表面24靠物體側的位置。

接合線20是用于通過公知的引線接合方式將攝像元件2與層疊基板4’電連接的導線。

攝像元件2的與受光部3相反側的面,通過粘接劑25粘接固定于層疊基板4’。

根據上述結構,能夠將實施方式1的技術思想應用于引線接合方式。

[實施方式5]

圖8中,(a)是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖,(b)是追加層疊基板的俯視圖。圖8中,為了使圖示簡潔,僅重點表示與圖1所示的主要部分100不同的結構和與其關聯的結構。

圖8所示的主要部分500與主要部分100相比下述結構不同。

即,主要部分500中,在層疊基板4載置有追加層疊基板26。

追加層疊基板26,在受光部3的上方形成有開口部27以將光適當地引導到受光部3。另外,追加層疊基板26具有規定的配線圖案。追加層疊基板26與透鏡元件1的位于凸緣部14的側面28鄰接設置。

如上所述,如圖1(b)所示,俯視層疊基板4時,開口部5和上表面6的外形的形狀為矩形。

另一方面,如圖8(b)所示,俯視追加層疊基板26時,追加層疊基板26的上表面29的外形的形狀,與上表面6的外形的形狀同樣為矩形。另一方面,如圖8(b)所示,俯視追加層疊基板26時,開口部27的外形的形狀為圓形。

而且,透鏡元件1在像側面L2一側嵌入到開口部5,或者構成開口部5的層疊基板4的內側面與透鏡元件1的側面粘接。透鏡元件1在物側面L1一側嵌入到開口部27,或者構成開口部27的追加層疊基板26的內側面與透鏡元件1的側面粘接。

在主要部分500設置有安裝部件10(參照圖1)的情況下,安裝部件10例如配置于上表面29。

另外,圖8所示的透鏡元件1不具有臺階部13。隨之,主要部分500中,凸緣部14與上表面6緊貼,不存在空間16。

主要部分500可以說設置有與像側面L2和物側面L1的外形的形狀分別匹配的開口部5和27。

[實施方式6]

圖9中,(a)是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖,(b)是安裝基板的俯視圖,(c)是本實施方式的從物體側看透鏡元件的圖。

圖9(a)所述的主要部分600包括:透鏡元件1、攝像元件2、安裝基板4”、紅外線截止玻璃7、透鏡(構成前級透鏡部的透鏡)8、接合線20、傳感器罩(元件收納部)21、透鏡筒30、和周邊構造體31。從物體側向像面側依次配置有透鏡8、紅外線截止玻璃7、透鏡元件1、攝像元件2。

圖9(a)所示的透鏡元件1不具有臺階部13。

圖9(a)和(b)所示的安裝基板4”為平板狀,不是收納攝像元件2的部件(不是元件收納部)。

圖9(a)所示的傳感器罩21具有從傳感器罩21的內側面向透鏡元件1的中心方向突出的凸緣承接部23,透鏡元件1的凸緣部14載置于凸緣承接部23的上表面24。其結果是,像側面L2配置于比上表面24靠像面側的位置。

透鏡8如圖9(a)所示,配置于比透鏡元件1靠物體側的位置,但在其兩個透鏡面上具有作為凹形狀與凸形狀的邊界的拐點32。即,透鏡8的各透鏡面以拐點32為界切換凹形狀和凸形狀。也可以僅在透鏡8的一個透鏡面具有拐點32。

攝像元件2的上表面與接合線20的最高點(最靠物體側的位置)的沿光軸La方向的距離,雖然有0.1~0.2mm、0.3mm等,但大致小于0.15mm。

透鏡筒30收納以透鏡8為代表的配置于比透鏡元件1靠物體側的各透鏡(前級透鏡部)。舉具體例,在攝像裝置的透鏡結構為圖5所示的結構的情況下,透鏡M1~M4和透鏡8被收納于透鏡筒30。

周邊構造體31設置于透鏡筒30的周圍。雖然圖9(a)中沒有詳細圖示,周邊構造體31包括攝像裝置的殼體和移動機構。移動機構是通過使透鏡筒30移動來使配置于比透鏡元件1靠物體側的各透鏡移動的各種機構。作為移動機構,可以列舉使透鏡筒30在光軸La方向移動的自動對焦機構、使透鏡筒30在法線方向Ln移動的抖動校正機構等。

主要部分600中,能夠使傳感器罩21的開口部22的尺寸比物側面L1的外形尺寸小。由此,能夠實現傳感器罩21的外形的小型化。其結果是,能夠實現攝像裝置的小型化。

另外,主要部分600根據圖9(a)可知,能夠將像側面L2配置于比上表面24靠像面側的位置。由此,能夠抑制像側面L2與攝像元件2(更具體地是受光部3)的間隔變大。其結果是,能夠得到期望的像差校正效果,能夠實現分辨率優秀的攝像裝置。

另外,如上所述,攝像元件2的上表面與接合線20的最高點(最靠物體側的位置)的沿光軸La方向的距離,大致小于0.15mm。考慮這一點,為了避免接合線20碰到正上方的透鏡元件1部分(圖9(a)中為凸緣部14),應使凸緣部14與像側面L2的沿光軸La方向的分離距離Z1為0.15mm以上。由此,能夠抑制接合線20的變形和引線接合的不良。

另外,主要部分600中,透鏡元件1載置于傳感器罩21。具體來說,凸緣部14載置于凸緣承接部23。另外,傳感器罩21在像側面L2的周圍具有突出部33。突出部33在光軸La方向上向像面側延伸。而且,突出部33的端面在光軸La方向上抵接到攝像元件2的上表面。通過該抵接來規定像側面L2與攝像元件2的間隔。由此,能夠以簡單的結構高精度地進行像側面L2的定位。

另外,優選在像側面L2具有通過納米壓印形成的凹凸。

通常,為了得到明亮的像和抑制雜散光的產生,對透鏡元件1實施使用了氧化物薄膜的防反射處理(所謂AR涂層)。該防反射處理中,在氧化物薄膜成膜時,在氧化物薄膜附著有異物常常成為問題。特別是由于像側面L2配置于受光部3的附近,所以當異物附著于像側面L2時,該異物在廣范圍將受光部3遮光,攝像裝置有可能產生黑斑、紋痕等。

已知通過形成接近波長的數量級的凹凸,能夠得到防反射效果,該技術例如應用于液晶面板的表面的防反射處理中。通過在像側面L2設置通過納米壓印形成的凹凸,不需要使用氧化物薄膜的防反射處理。其結果是,能夠降低異物附著的風險,同時得到良好的防反射效果。

圖10是將在攝像裝置中設置有圖9(a)和(c)所示的透鏡元件1的例子與在攝像裝置中設置有圓筒形狀的透鏡101的通常例進行對比的圖。為了方便圖示,圖10中省略了透鏡8和從它到物體側的結構的圖示。

在攝像裝置設置有圓筒形狀的透鏡101的情況的攝像元件102的尺寸,與在攝像裝置設置有透鏡元件1的情況的攝像元件2的尺寸相比,在法線方向Ln上變大為距離X1的大約2倍。這是因為,為了避免接合線120碰到圓筒形狀的透鏡101,需要將接合線120設置于比圓筒形狀的透鏡101充分靠外側的位置。其結果是,在攝像裝置設置有圓筒形狀的透鏡101的情況,與在攝像裝置設置有透鏡元件1的情況相比,引起攝像裝置的大型化。

另外,透鏡元件1中,根據受光部3的形狀確定像側面L2的外形尺寸。由此,能夠以抑制像側面L2的外形尺寸不必要地變大,并且能夠使受光部3適當地受光的方式構成主要部分600。

圖11中,(a)是將紅外線截止玻璃7、物側面L1、像側面L2和受光部3的位置關系表示于安裝基板4”的上表面的圖,(b)和(c)是表示物側面L1的外形的形狀的變形例的圖。

為了在受光部3適當地進行受光,外形的大小優選為紅外線截止玻璃7(最大)、物側面L1、像側面L2、受光部3(最小)的順序。

物側面L1的外形在圖9(c)中為圓形,但并不限定于此。即,物側面L1的外形可以如圖11(b)所示,為用與圖9(c)中的圓形內接的1條線將該圓形切斷而得到的形狀(所謂D形切斷),也可以如圖11(c)所示,為用同樣的4條線將該圓形切斷而得到的形狀(即四邊形切斷)。而且,雖然未圖示,也可以為用同樣的2條線將該圓形切斷而得到的形狀(所謂I形切斷)。像這樣,物側面L1的外形的形狀為用與該圓形內接的至少1條線將該圓形切斷而得到的形狀即可。

由此,能夠比較容易制造透鏡元件1。即,關于物側面L1,能夠應用使用模具的注塑成型或熱固化成型等,而且模具的加工也容易。另外,關于像側面L2,由于為大致平面,因此當然也容易成型。

圖12中,(a)是表示圖9(c)所示的透鏡元件1的進行成型的工序的圖,(b)是表示圖11(c)所示的透鏡元件1的進行成型的工序的圖,(c)是對通過(b)的成型得到的元件進行切斷的工序的圖,(d)是表示圖11(c)所示的透鏡元件1的完成品的立體圖。

根據圖12(a)所示的工序,利用具有與圖9(c)所示的透鏡元件1的兩面相反的形狀的模具34夾住樹脂35(熱可塑性樹脂、熱固化性樹脂等),能夠制造該透鏡元件1(注塑成型)。

根據圖12(b)和(c)所示的工序,利用具有與圓筒形狀的透鏡101(參照圖10)的兩面相反的形狀的模具34夾住樹脂35(圖12(b))。接著,將由此得到的樹脂被成型物36,如上所述用與外形(圓形)內接的4條線進行切斷(圖12(c))。由此,能夠制造圖11(c)所示的透鏡元件1。

圖13(a)和(b)是表示進行與圖12(b)和(c)不同的圖11(c)所示的透鏡元件1的成型的工序的圖。

模具34為了將像側面L2轉印到樹脂35,形成有底部為大致平面的凹陷部。另一方面,成型模具37替代具有該凹陷部的模具,具有例如由玻璃構成的平板。

通過用成型模具37制造圖11(c)所示的透鏡元件1,能夠將該透鏡元件1呈矩陣狀地多個一起制造。即,在上述平板設置基材38,在基材38上供給樹脂35,在成型模具37的與該平板相反側的模具呈矩陣狀地設置與物側面L1相反的形狀,對樹脂35進行利用成型模具37的轉印。

通過使用基材38,制造厚度不等比(厚度偏斜比)大的透鏡元件1變得容易。另外,在上述平板為玻璃的情況下,能夠越過該平板對樹脂35照射光,所以樹脂35能夠使用紫外線固化性樹脂。通過將透鏡元件1呈矩陣狀地多個一起制造,能夠實現生產率的提高,但是也可以使用成型模具37中的一個透鏡元件1的模具來逐個制造透鏡元件1。

[實施方式7]

圖14中,(a)是表示本實施方式的攝像裝置的結構的剖視圖,(b)是表示本實施方式的另一攝像裝置的結構的剖視圖。

圖14(a)所示的攝像裝置601包括主要部分600(參照圖9(a))。另外,攝像裝置殼體39、線圈40、磁鐵41和板簧42分別對應于主要部分600的周邊構造體31。另外,攝像裝置601包括孔徑光闌M0和透鏡M1~M4。另外,圖14(a)、(b)和圖5中,透鏡M1的朝向像面側的面的形狀彼此不同(圖5中為凸形狀,圖14(a)和(b)中為凹形狀)。但是,透鏡M1的朝向像面側的面的形狀并沒有特別限定,可以為任意形狀。透鏡M3的朝向物體側的面(圖5中為凸形狀,圖14(a)和(b)為凹形狀)也同樣。

透鏡M1~M4與透鏡8一起收納于透鏡筒30。

線圈40設置于透鏡筒30的外壁。磁鐵41設置于攝像裝置殼體39的內壁。板簧42將透鏡筒30的外壁與攝像裝置殼體39連結,設置在多處以能夠支承透鏡筒30。

當對線圈40供給電流時,流過線圈40的電流與從磁鐵41產生的磁場作用,由此產生使線圈40移動的推力。其結果是,透鏡筒30追隨線圈40的移動方向移動。通過這樣的方式,能夠將自動對焦機構(使線圈40在光軸La方向移動)和抖動校正機構(使線圈40在法線方向Ln移動)作為移動機構實現。

物側面L1與受光部3充分接近。因此,能夠使透鏡8與物側面L1的距離充分大,能夠使透鏡8與透鏡元件1的相對位置偏差造成的攝像裝置601的對比度的變化變小。隨之,能夠使配置于比透鏡元件1靠物體側的各透鏡M1~M4和8之間產生的各種位置偏差造成的該對比度的變化變小。另外,孔徑光闌M0越朝向像面側,光學部件的尺寸越大。通過采用不將攝像裝置601所具有的透鏡中尺寸最大的透鏡元件1收納于透鏡筒30的結構,能夠減輕作為移動機構的移動對象的收納于透鏡筒30的各透鏡的總重量,所以能夠提高移動機構的性能。

圖14(b)所示的攝像裝置601,從圖14(a)所示的攝像裝置601中省略了透鏡筒30。即,圖14(b)所示的攝像裝置601不具有收納配置于比透鏡元件1靠物體側的各透鏡的透鏡筒30。圖14(b)的主要部分600’從主要部分600中省略了透鏡筒30。

配置于比透鏡元件1靠物體側的各透鏡M1~M4和8彼此貼著,構成前級透鏡組43。線圈40設置于前級透鏡組43的側壁。磁鐵41設置于攝像裝置殼體39的內壁。板簧42將前級透鏡組43的側壁與攝像裝置殼體39連結,設置在多處以能夠支承前級透鏡組43。

圖14(b)所示的攝像裝置601中省略了透鏡筒30,因此從移動機構的移動對象中排除了透鏡筒30,能夠實現移動機構的移動對象的進一步輕量化。

對移動機構中使前級透鏡組43移動并固定透鏡元件1,即,不將透鏡元件1包含于移動機構的移動對象中而帶來的效果進行詳細說明。

在利用攝像裝置601進行微距攝影(近拍)的情況下,與無限遠的物體11的攝像時相對地,使前級透鏡組43向物體側移動。此時,通過使前級透鏡組43與透鏡元件1的間隔變大,能夠縮小F值(焦距比數,F-number)。

使前級透鏡組43的焦距為f1、透鏡元件1的焦距為f2、透鏡8與透鏡元件1的間隔(主平面間距離)為d。此時,前級透鏡組43和透鏡元件1的合成焦距f由下述數學式(a)得出。

1/f=1/f1+1/f2-d/(f1×f2) …(a)

在此,透鏡元件1中,物側面L1為凹面,像側面L2為大致平面,所以具有負的光焦度(即,f2<0)。另一方面,由于前級透鏡組43和透鏡元件1整體構成成像透鏡,因此前級透鏡組43具有正的光焦度(即,f1>0)。微距攝影時,由于間隔d變大,因此合成焦距f變小。

另一方面,使F值為F,通過合成焦距f和孔徑光闌M0的開口徑D,由下述數學式(b)得出。

F=f/D …(b)

在開口徑D為一定的情況下,F值F與合成焦距f成比例。

根據上述可知,在使前級透鏡組43移動并固定透鏡元件1的攝像裝置601中,能夠減小F值,得到明亮的像。

圖15中,(a)是表示圖9(a)所示的透鏡元件1和模具的剖視圖,(b)是表示入射到圖(a)所示的透鏡元件1的光的路線的圖,(c)是表示透鏡元件1的變形例和模具的剖視圖,(d)是表示入射到(c)所示的透鏡元件1的光的路線的圖。

圖9(a)所示的透鏡元件1,從像側面L2的邊緣延伸的透鏡元件1的側面部分44,與光軸La大致平行。在這種情況下,如圖15(a)所示,當用具有與像側面L2相反的形狀的模具(下)45進行成型時,因成型完成的透鏡元件1與模具(下)45之間的阻力而使成型完成的透鏡元件1難以從模具(下)45脫離。其結果是,不論模具(下)45是固定的還是可動的,都有可能在透鏡元件1發生翹曲或變形。另外,如圖15(b)所示,在雜散光46從物側面L1入射到透鏡元件1的情況下,當雜散光46相對于光軸La的入射角度變小時,雜散光46在側面部分44反射,導致雜散光46有可能被受光部3接收。

為了降低這些可能性,如圖15(c)和(d)所示,優選使側面部分44相對于光軸La傾斜。在這種情況下,如圖15(c)所示,當用具有與像側面L2相反的形狀的模具(下)45進行成型時,成型完成的透鏡元件1變得容易從模具(下)45脫離。其結果是,能夠降低在透鏡元件1發生翹曲或變形的風險。另外,如圖15(d)所示,在雜散光46從物側面L1入射到透鏡元件1的情況下,即使雜散光46相對于光軸La的入射角度變小,雜散光46在側面部分44不反射而透過透鏡元件1,所以能夠減少雜散光46被受光部3接收的可能性。

如上所述,透鏡元件1優選具有與像側面L2的邊緣鄰接的側面部分44(傾斜)。由此,能夠高精度地制造透鏡元件1。

另外,側面部分44的傾斜角度優選相對于光軸La為40°以上。

[實施方式8]

圖16是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖16所示的主要部分700相比主要部分600,替代安裝基板4”和傳感器罩21,設置具有規定的配線圖案的倒裝芯片基板(元件收納部)47。另外,攝像元件2不利用接合線20來與安裝基板4”電連接,而利用凸起48與倒裝芯片基板47電連接。

根據上述結構,也能夠得到與主要部分600同樣的效果。

另外,主要部分600中應使凸緣部14與像側面L2的分離距離Z1為0.15mm以上,但主要部分700中并不一定需要這樣。

[實施方式9]

圖17是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖17所示的主要部分800相比主要部分600,在光軸La方向上像側面L2與攝像元件2接觸。

圖18(a)和(b)是表示像側面L2與攝像元件2接觸的結構的一例的剖視圖。

如圖18(a)所示,可以采用像側面L2與受光部3直接接觸的結構,也可以如圖18(b)的左側所示,采用在受光部3設置微透鏡組49,使像側面L2與微透鏡組49直接接觸的結構。在圖18(b)的右側作為參考表示了,在受光部3設置有微透鏡組49,將像側面L2與微透鏡組49分離的結構。

由此,能夠使物側面L1更靠像面側,所以能夠進一步實現攝像裝置的薄型化。

另外,在像側面L2與攝像元件2接觸的情況下,即使縮小主光線向透鏡元件1的入射角度,也能夠使光適當地在受光部3成像,所以能夠實現周邊光量比優秀的攝像裝置。周邊光量比是基于由受光部3接收的光量,像的中心以外的光量相對于像的中心的光量的比率。主光線以外的光也同樣。其結果是,攝像裝置的焦點深度變廣,能夠實現能夠應對廣泛的物體距離的攝像裝置。

圖19中,(a)是說明像側面L2與攝像元件2沒有接觸時的主光線的路線的圖,(b)是說明像側面L2與攝像元件2接觸時的主光線的路線的圖。圖20是將圖19(a)時和圖19(b)時的散焦MTF進行比較的曲線圖。

將圖19(a)和(b)進行比較,圖19(b)相比圖19(a),通過透鏡元件1的光線50的擴散較小。因此,圖19(b)能夠將來自更遠的物體11的光適當地引導到受光部3。換言之,如圖20所示,沒有空氣51(圖19(b)的情況)相比有空氣51(圖19(a)的情況),焦點位移量(橫軸)的變化對應的MTF(縱軸)的降低量較小。

而且,能夠抑制空氣51的存在導致的雜散光的產生,所以也能夠期待攝像裝置的畫質提高。

[實施方式10]

圖21(a)和(b)是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖21(a)所示的主要部分900相比主要部分600,在像側面L2形成有突出部52。圖21(b)所示的主要部分900相比主要部分700,在像側面L2形成有突出部52。

突出部52在光軸La方向上向像面側突出。而且,通過突出部52的端部與攝像元件2抵接,來規定像側面L2與攝像元件2的間隔。

由此,能夠以簡單的結構高精度地進行像側面L2的定位。

[實施方式11]

圖22是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖22所示的主要部分1000相比主要部分700,透鏡元件1包括臺階部13。臺階部13載置于倒裝芯片基板47的上表面53。

另外,主要部分1000中,利用臺階部13,凸緣部14與上表面53分離,在該分離的空間54配置安裝部件10。換言之,能夠將安裝部件10配置于比物側面L1的邊緣靠內側的位置。通過將安裝部件10配置于比物側面L1的邊緣靠內側的位置,能夠使倒裝芯片基板47的外形進一步小型化。

[實施方式12]

圖23是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖23所示的主要部分1100與圖21(a)所示的主要部分900相比,下述的點不同。

即,傳感器罩21具有用于從像面側粘接透鏡元件1的元件粘接部55。元件粘接部55,沿法線方向Ln向透鏡元件1的中心方向延伸,沿法線方向Ln的元件粘接部55的開口部56的尺寸小于透鏡元件1的外形尺寸(參照圖24)。

另外,此時,主要部分1100的透鏡元件1從像面側進入傳感器罩21。因此,主要部分1100中,具有讓透鏡元件1從像面側進入傳感器罩21那樣的、傳感器罩21的內部結構。在此,傳感器罩21,除元件粘接部55以外,沿法線方向Ln的傳感器罩21的開口的尺寸為透鏡元件1的外形尺寸以上。

換言之,主要部分1100中,傳感器罩21具有在光軸La方向開口的、比物側面L1的外形尺寸小的開口部56,物側面L1配置于比開口部56靠像面側的位置。由此,雜散光被元件粘接部55遮蔽。因此,能夠抑制雜散光向透鏡元件1的侵入。

另外,也可以為具有倒裝芯片基板47的方式,即在圖21(b)所示的主要部分900設置元件粘接部55。

另外,也可以在紅外線截止玻璃7形成遮光掩模。

[實施方式13]

圖25(a)~(d)是表示本實施方式的攝像裝置的主要部分的結構的剖視圖。

圖25(a)所示的主要部分1200相比主要部分600,省掉了紅外線截止玻璃7。圖25(b)所示的主要部分1200相比主要部分700,省掉了紅外線截止玻璃7。

另外,也可以替代紅外線截止玻璃7設置防異物混入用的膜。圖25(c)和(d)所示的主要部分1300分別相比(a)和(b)所示的主要部分1200,設置有膜57。

為了省掉紅外線截止玻璃7,透鏡元件1需要包含吸收紅外線的材料。作為吸收紅外線的材料,可以列舉銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)或有機硼化合物。通過使透鏡元件1含有這些材料,透鏡元件1能夠遮蔽紅外線。其結果是,能夠實現良好畫質的攝像裝置。

另外,通過省掉紅外線截止玻璃7,薄型化和像差校正變得容易。這是因為一般來說,如果在光學系統中設置相對折射率為1以上的部件,則光學系統的全長增大。

[應用例1]

圖26是表示透鏡元件1的第一應用例的剖視圖。

透鏡元件1可以在物側面L1具有拐點58。根據透鏡元件1的設計考慮優選在物側面L1具有拐點58的情況,但在上述的各實施方式中,也能夠毫無問題地應用于這樣的透鏡元件1。

[應用例2]

圖27(a)是表示透鏡元件1的第二應用例中的一例的俯視圖和剖視圖。圖27(b)是表示透鏡元件1的第二應用例中的另一例的俯視圖。

在透鏡元件1設置有突出部52的情況下,突出部52可以形成于像側面L2的外周整體,也可以僅形成于像側面L2的外周的一部分(不形成于像側面L2的外周整體)。圖27中將突出部52僅形成于像側面L2的外周的一部分的例子的俯視圖、AA剖視圖和BB剖視圖表示在(a)中,將突出部52形成于像側面L2的外周整體的例子的俯視圖表示在(b)中。

如圖27(a)所示,突出部52僅形成于像側面L2的外周的一部分,由此,在需要在像側面L2與攝像元件2(特別是受光部3)之間設置一定的間隔的情況下很方便。即,在設置有接合線20的情況下,如果不設置該一定的間隔,則存在接合線20接觸到透鏡元件1的可能性,只要在該可能性高的部位不設置突出部52,就能夠抑制該情況的發生。

另一方面,如圖27(b)所示,突出部52形成于像側面L2的外周整體,由此,能夠利用像側面L2和突出部52包圍受光部3,所以能夠減少異物附著到受光部3的風險。

[應用例3]

圖28是表示通過注塑成型制造的透鏡元件1的一例的俯視圖。

當通過注塑成型制造透鏡元件1時,在物側面L1的端部形成有澆口59。

圖29是表示透鏡元件1的第三應用例的俯視圖和剖視圖。

圖29所示的透鏡元件1中,像側面L2的端部處于與物側面L1的端部相同的位置。物側面L1的外形為圓形,而像側面L2的外形為大致矩形,因此像側面L2的一部分從物側面L1伸出。

從物側面L1伸出的像側面L2的一部分,例如作為通過注塑成型制造透鏡元件1時的澆口59發揮功能。

像這樣,為了有利于透鏡元件1的制造,可以使像側面L2為相對于光軸La非對稱的形狀。

[發明概要2]

在攝像裝置中,利用將朝向物體側的面(物側面)為凹面且朝向像面側的面(像側面)為平面的平凹透鏡配置于攝像元件的附近的結構,能夠有效地校正像差。

通過將上述結構與5個透鏡組合,能夠確保F值為1.6左右,同時實現攝像裝置的薄型化。

[攝像透鏡的基本結構]

參照圖30對攝像透鏡的基本結構進行說明。

圖30是表示后述的實施方式14的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖30所示的攝像透鏡100V,從物體側向像面側依次配置有孔徑光闌L0V、第一透鏡L1V、第二透鏡L2V、第三透鏡L3V、第四透鏡L4V、前級透鏡L5V、紅外線截止玻璃CGV、后級透鏡LOCV。

第一透鏡L1V具有朝向物體側的面s1V和朝向像面側的面s2V。第二透鏡L2V具有朝向物體側的面s3V和朝向像面側的面s4V。第三透鏡L3V具有朝向物體側的面s5V和朝向像面側的面s6V。第四透鏡L4V具有朝向物體側的面s7V和朝向像面側的面s8V。前級透鏡L5V具有朝向物體側的面s9V和朝向像面側的面s10V。紅外線截止玻璃CGV具有朝向物體側的面s11V和朝向像面側的面s12V。后級透鏡LOCV具有朝向物體側的面s13V和朝向像面側的面s14V。另外,使由孔徑光闌L0V規定的面為s0V,像面為s15V。

孔徑光闌L0V限制入射到面s1V的光的量。

第一透鏡L1V具有正的光焦度。另外,面s1V為凸形狀。

第一透鏡L1V優選由低色散的材料構成。

第二透鏡L2V具有負的光焦度。第二透鏡L2V為所謂彎月透鏡(一面為凸面、相反面為凹面的透鏡),面s3V為凸面。

第二透鏡L2V優選由高色散的材料構成。

第三透鏡L3V具有正的光焦度。另外,面s6V為凸形狀。

第三透鏡L3V優選由低色散的材料構成。

第四透鏡L4V具有負的光焦度。第四透鏡L4V為所謂彎月透鏡,面s7V為凹面。

前級透鏡L5V具有正的光焦度。另外,面s9V中,中央部分c9V為凸形狀,配置成包圍中央部分c9V的周邊部分p9V為凹形狀。另外,面s10V中,中央部分c10V為凹形狀,配置成包圍中央部分c10V的周邊部分p10V為凸形狀。

面s9V和s10V都能夠解釋為是具有拐點的面。

拐點是在同一透鏡面內,凸形狀與凹形狀切換的邊界。通過使透鏡面具有拐點,能夠對透鏡面的周邊部分的各種像差進行適當的校正,另外,能夠容易確保像側遠心(telecentricity)性。

紅外線截止玻璃CGV具有保護像面免受紅外線影響、抑制波紋的功能。

后級透鏡LOCV的面s13V整體看的話是凹形狀,但從透鏡面的中心ct13V向透鏡面的邊緣ed13V依次區分為后級物側中央區域c13V、后級物側中間區域m13V和后級物側周邊區域p13V。

后級物側中央區域c13V是包括中心ct13V的面s13V的中央部分。另外,后級物側中央區域c13V中,越從中心ct13V離開,透鏡面的向物體側的形狀變化量越大。

形狀變化量是表示相對于從透鏡面的中心向邊緣去的單位距離(其中,是光軸的法線方向的長度),透鏡面的凹凸的高度(光軸方向的位置)的變化量的量。

后級物側中間區域m13V是位于后級物側中央區域c13V與后級物側周邊區域p13V之間的、面s13V的中間部分。另外,后級物側中間區域m13V中,越從中心ct13V離開,上述形狀變化量越小。

后級物側周邊區域p13V是包括邊緣ed13V的面s13V的周邊部分。

而且,從中心ct13V至后級物側中央區域c13V與后級物側中間區域m13V的邊界的距離,為從中心ct13V至邊緣ed13V的距離的3成以上。另外,這些距離都是沿攝像透鏡100V的光軸LaV的法線方向LnV的距離。

其中,面s13V可以具有拐點。

面s14V為大致平面。即,面s14V并不限定于平面,只要是使光透射、或者帶來的光學特性(光焦度、偏芯等)的變化能夠在攝像裝置的光學系統中忽略的程度地充分小的面即可。作為這樣的面的一例,可以列舉形成有使光的反射率減小的微小的(例如nm級的)凹凸的面、稍微彎曲的面。

圖31是說明攝像透鏡100V的面s13V的形狀變化量的曲線圖。

圖31所示的曲線圖中,橫軸用比率表示透鏡面內的位置,以中心ct13V的位置為“0.0”,以邊緣ed13V的位置為“1.0”。圖31所示的曲線圖中,縱軸表示形狀變化量,此處作為一例,表示透鏡面的凹凸的高度(光軸方向的位置)相對于向法線方向LnV的位移5.6μm的變化量。其中,向法線方向LnV的位移5.6μm相當于面s13V的有效徑的大約1/500,可以認為在該值更小(例如,同1/1000、同1/50000)的情況下也能得到大致相同的曲線圖。

根據圖31,面s13V中,從位置0.0至形狀變化量顯示極大值的位置(不到位置0.4:形狀變化量為大約1.5μm)的范圍,相當于后級物側中央區域c13V。根據圖31可知,在后級物側中央區域c13V中,比率越大,換言之離中心ct13V越遠,形狀變化量越大。

根據圖31,面s13V中,從上述形狀變化量顯示極大值的位置至形狀變化量顯示極小值的位置(不到位置0.8:形狀變化量為大約-0.3μm)的范圍,相當于后級物側中間區域m13V。根據圖31可知,在后級物側中間區域m13V,比率越大,形狀變化量越小。

另外,從后級物側中間區域m13V至位置1.0的范圍,相當于后級物側周邊區域p13V。

另外此處,上述形狀變化量顯示極大值的位置為后級物側中央區域c13V與后級物側中間區域m13V的邊界,所以從中心ct13V至該邊界的距離,為從中心ct13V至邊緣ed13V的距離的4成不到。

在此,使像面s15V與面s14V的間隔(攝像透鏡的光軸方向的分離距離)為CAV,攝像透鏡100V的光學全長為OTLV時,攝像透鏡100V滿足數學式(1)。

CAV/OTLV<0.15 …(1)

其中,光學全長為光學系統整體的光軸方向的長度。

一般來說,為了有效地進行利用后級透鏡LOCV的各種像差的校正,優選使面s14V與像面s15V充分接近。通過滿足數學式(1),能夠使面s14V與像面s15V充分接近。

另外,由于從后級透鏡LOCV向像面s15V的光的入射角度小,所以能夠抑制周邊光量比降低,能夠實現F值為1.6左右的像明亮的光學系統。通常,根據周邊光量比,對輸出時的陰影(shading)特性進行數字校正。與校正相應地,針對靈敏度的動態量程變窄,因此能夠通過抑制周邊光量比的降低來得到靈敏度大的特性。

而且,替代兩面為非球面的透鏡使用后級透鏡LOCV時,能防止透鏡的兩面間的偏芯導致的分辨率的降低,并且能夠使后級透鏡LOCV單獨接近像面s15V。因此,能夠抑制攝像透鏡100V的制造公差引起的光學特性的偏差。換言之,能夠容易地制造攝像透鏡100V。

另外,當使攝像透鏡100V的焦距為fV,前級透鏡L5V的焦距為f5V,后級透鏡LOCV的焦距為fcV時,優選滿足數學式(2)和(3)。

3.4<f5V/fV<5.2 …(2)

-1.7<fcV/fV<-1.1 …(3)

當f5V/fV為5.2以上時,雖然有利于攝像透鏡100V的薄型化,但是結構上有可能難以裝載后級透鏡LOCV。另一方面,當f5V/fV為3.4以下時,前級透鏡L5V從像面s15V離開,有可能使各種像差的校正變得不充分。

當fcV/fV為-1.1以上時,有可能難以良好地校正畸變和像面彎曲并且使向像面s15V去的光的入射角度變小。另一方面,當fcV/fV為-1.7以下時,有可能導致攝像透鏡100V的大型化。

另外,像面s15V與面s10V的中心ct10V的間隔(攝像透鏡的光軸方向的分離距離),優選為0.8mm以上。

由此,能夠使前級透鏡L5V的透鏡徑變小,由此能夠實現AF(自動對焦)機構等周邊設備的小型化。因此,在攝像裝置單位能夠實現大幅的小型化。另外,像面s15V與中心ct10V的間隔越大,光線的直徑越大。其結果是,能夠降低存在于前級透鏡L5V的附近的異物映入到攝像圖像的可能性。由于后級透鏡LOCV對像面彎曲的校正產生大的影響,所以即使前級透鏡L5V從像面s15V稍微離開,也能夠足夠良好地校正像面彎曲。

而且,在構成包括攝像透鏡的攝像裝置的情況下,成為在像面s15V配置攝像元件(后述的包括攝像透鏡2V和攝像元件3V的攝像裝置1V,參照圖68)。

而且,當使上述攝像元件的對角的傳感器尺寸為SDV時,滿足數學式(4)。

0.7<OTLV/SDV<1.0 …(4)

當OTLV/SDV為1.0以上時,視角變窄,會發生不用后級透鏡LOCV就能良好地校正各種像差的情況。因此,OTLV/SDV為1.0以上不能說是鑒于本發明的技術思想的最佳選擇。當OTLV/SDV為0.7以下時,視角過大,有可能需要重新考慮用于校正各種像差的條件。

通過第二透鏡L2V應用高色散材料(阿貝數為30以下),使色像差校正變得良好,通過第四透鏡L4V應用高折射率材料(折射率為1.6以上),具有使光學全長變短的效果。

[關于各實施方式14~22的攝像透鏡的各種特性的說明的注釋]

對各實施方式14~22的攝像透鏡的各種特性進行說明,在說明之前,先在下面做些注釋。

表示透鏡數據的表中所用的術語的定義列舉在下面。

“要素”列,表示對光學特性有貢獻的部件,列舉L0V(孔徑光闌L0V)、L1V(第一透鏡L1V)、L2V(第二透鏡L2V)、L3V(第三透鏡L3V)、L4V(第四透鏡L4V)、L5V(前級透鏡L5V)、CGV(紅外線截止玻璃CGV)、LOCV(后級透鏡LOCV)和像面。

“νd”列表示各部件的阿貝數,“Nd”列表示各部件的折射率。

阿貝數是表示折射度與色散之比的光學介質的常數。是使不同波長的光向不同方向折射的程度,高阿貝數的介質對于不同波長的光線的折射的程度導致的色散少。

“面”列,表示面s1V~面s14V和像面s15V。

“曲率”列,表示面s1V~面s14V和像面s15V的曲率。曲率是曲率半徑的倒數。

“中心厚度”列,表示從面s1V~面s14V的任一個的中心至其下一個(像面s15V側)的面的中心的、光軸LaV方向上的距離。

“半徑”列,表示面s1V~面s14V和像面s15V的、能夠限制光束的范圍的圓區域的半徑。

“非球面系數”列,將構成非球面的非球面式(參照圖32)的、i次非球面系數Ai(i為4以上的偶數)表示為A4至A16。該非球面式中,Z為光軸LaV方向的坐標,x為法線方向LnV的坐標,R為曲率半徑(曲率的倒數),K為Conic(二次曲線)系數。

“(常數a)E(+常數B)”的標記表示(常數a)×10(+常數B)乘方。同樣,“(常數a)E(-常數B)”的標記表示(常數a)×10(-常數B)乘方。

光學特性在下述的條件(A)~(C)下測定。

(A)攝像元件的對角的傳感器尺寸……5.867mm

(B)攝像元件的像素間距……1.12μm

(C)構成模擬光源的各波長和它們的混合比例……450nm:550nm(主波長):650nm=0.16:1:0.56

表示像散的曲線圖中,橫軸為光線向法線方向LnV的偏差(-0.10mm~+0.10mm),縱軸是像高(從下往上像高0成~10成)。

像高為距離像的中心的高度。在用距離表示像高的情況下,以像的中心為0mm。在用比例表示像高的情況下,以像的中心為0成,以最大像高為10成。

在表示像散的曲線圖中,S的后綴表示弧矢像面的特性,T的后綴表示切向像面的特性。

表示畸變的曲線圖中,橫軸為光線向法線方向LnV的偏差(-2%~+2%),縱軸是像高(從下往上像高0成~10成)。

表示球面像差的曲線圖中,橫軸為光線向法線方向LnV的偏差(-0.1mm~+0.1mm),縱軸是像高(從下往上像高0成~10成)。

表示橫向像差的曲線圖中,橫軸Px為弧矢剖面的位置(-20μm~+20μm),橫軸Py是切向剖面的位置(-20μm~+20μm),縱軸ex是弧矢方向的位置(-20μm~+20μm),縱軸ey為切向方向的位置(-20μm~+20μm)。另外,光線數為100個。而且,曲線圖中,IMA的值與像高的比例的對應關系如下所述。

IMA:0.0000mm……像的中心(像高0成)

IMA:0.5867mm……像高2成

IMA:1.1734mm……像高4成

IMA:1.7601mm……像高6成

IMA:2.3468mm……像高8成

IMA:2.9335mm……最大像高(像高10成)

在表示MTF(Modulation Transfer Function:調制傳遞函數)相對于像高的特性的曲線圖中,橫軸為像高(0mm~2.934mm),縱軸為MTF(0~1.0)。另外,該曲線圖中,S1、S2和S3都是弧矢像面的特性,表示空間頻率分別為尼奎斯特頻率/4、尼奎斯特頻率/2、和尼奎斯特頻率時的特性。另外,該曲線圖中,T1、T2和T3都是切向像面的特性,表示空間頻率分別為尼奎斯特頻率/4、尼奎斯特頻率/2、和尼奎斯特頻率時的特性。

上述尼奎斯特頻率是與攝像元件的尼奎斯特頻率對應的值,是根據該攝像元件的像素間距計算的能夠析像(分辨)的空間頻率的值。具體來說,該攝像元件的尼奎斯特頻率Nyq.(單位:cyc/mm),通過下式來計算。

Nyq.=1/(攝像元件的像素間距)/2

在攝像元件的像素間距為1.12μm的情況下,尼奎斯特頻率為大約446.42857cyc/mm,所以作為其近似值的尼奎斯特頻率=446.00cyc/mm測定光學特性。

[實施方式14]

圖30所示的攝像透鏡100V可以說是代表性的設計。攝像透鏡100V能得到明亮的像(F值為1.60),且是薄型的。

攝像透鏡100V的結構,如圖30所示。

圖32是表示攝像透鏡100V的透鏡數據的表。

圖33是表示攝像透鏡100V的像散和畸變的曲線圖。

圖34是表示攝像透鏡100V的球面像差的曲線圖。

圖35是表示攝像透鏡100V的橫向像差的曲線圖。

根據圖33~圖35可知,攝像透鏡100V中,像差被良好地校正。

圖36是表示攝像透鏡100V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖36,除了最大像高(2.934mm)附近的特性T3以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡100V的分辨率高。

[實施方式15]

圖37是表示實施方式15的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖37所示的攝像透鏡200V,基本結構與攝像透鏡100V相同,可以說是將攝像透鏡100V進一步薄型化的設計(對進一步的薄型化的詳情在后面敘述)。

圖38是表示攝像透鏡200V的透鏡數據的表。

圖39是表示攝像透鏡200V的像散和畸變的曲線圖。

圖40是表示攝像透鏡200V的球面像差的曲線圖。

圖41是表示攝像透鏡200V的橫向像差的曲線圖。

根據圖39~圖41可知,攝像透鏡200V中,像差被良好地校正。

圖42是表示攝像透鏡200V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖42,除了最大像高附近的特性T3和特性S3的一部分以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡200V的分辨率高。

[實施方式16]

圖43是表示實施方式16的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖43所示的攝像透鏡300V,基本結構與攝像透鏡100V相同,是由一般的塑料材料構成后級透鏡LOCV的例子。

圖44是表示攝像透鏡300V的透鏡數據的表。

根據圖44,攝像透鏡300V的后級透鏡LOCV中,阿貝數為1.614,折射率為25.6,與攝像透鏡100V的后級透鏡LOCV的這兩個值(阿貝數為1.544、折射率為55.9)不同。

圖45是表示攝像透鏡300V的像散和畸變的曲線圖。

圖46是表示攝像透鏡300V的球面像差的曲線圖。

圖47是表示攝像透鏡300V的橫向像差的曲線圖。

根據圖45~圖47可知,攝像透鏡300V中,像差被良好地校正。

圖48是表示攝像透鏡300V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖48,除了最大像高附近的特性T3以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡300V的分辨率高。

[實施方式17]

圖49是表示實施方式17的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖49所示攝像透鏡400V,是從基本結構與攝像透鏡100V相同的攝像透鏡中省掉了紅外線截止玻璃CGV的例子。通過對面s13V和/或面s14V實施用于遮蔽紅外線的加工,能夠省掉紅外線截止玻璃CGV。通過作為后級透鏡LOCV的材料使用熱固化性的材料,能夠容易地實施該加工。這是因為,熱固化性的材料的耐熱性優秀,能夠通過高溫蒸鍍實施該加工。

圖50是表示攝像透鏡400V的透鏡數據的表。

圖51是表示攝像透鏡400V的像散和畸變的曲線圖。

圖52是表示攝像透鏡400V的球面像差的曲線圖。

圖53是表示攝像透鏡400V的橫向像差的曲線圖。

根據圖51~圖53可知,攝像透鏡400V中,像差被良好地校正。

圖54是表示攝像透鏡400V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖54,除了最大像高附近的特性T3以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡400V的分辨率高。

[實施方式18]

圖55是表示實施方式18的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖55所示的攝像透鏡500V,基本結構與攝像透鏡100V相同,是將F值從1.60進一步縮小的例子(對F值小的詳情在后面敘述)。

圖56是表示攝像透鏡500V的透鏡數據的表。

圖57是表示攝像透鏡500V的像散和畸變的曲線圖。

圖58是表示攝像透鏡500V的球面像差的曲線圖。

圖59是表示攝像透鏡500V的橫向像差的曲線圖。

根據圖57~圖59可知,攝像透鏡500V中,像差被良好地校正。

圖60是表示攝像透鏡500V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖60,除了最大像高附近的特性T3和特性S3的一部分以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡500V的分辨率高。

[實施方式19]

圖61是表示實施方式19的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖61所示的攝像透鏡600V是現有的攝像透鏡的一例。攝像透鏡600V中,透鏡為6個,F值為1.80左右。為了使說明簡潔,對攝像透鏡600V的各部件附加與攝像透鏡100V的各部件相同的符號。

圖62是表示攝像透鏡600V的透鏡數據的表。

圖63是表示攝像透鏡600V的像散和畸變的曲線圖。

圖64是表示攝像透鏡600V的球面像差的曲線圖。

圖65是表示攝像透鏡600V的橫向像差的曲線圖。

根據圖63~圖65可知,攝像透鏡600V中,像差被良好地校正。

圖66是表示攝像透鏡600V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖66,除了最大像高附近的特性T3以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡600V的分辨率高。

[實施方式20]

圖69是表示實施方式20的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖69所示攝像透鏡700V,薄型且F值低,是從基本結構與攝像透鏡100V相同的攝像透鏡中省掉了紅外線截止玻璃CGV的例子。

圖70是表示攝像透鏡700V的透鏡數據的表。

圖71是表示攝像透鏡700V的像散和畸變的曲線圖。

圖72是表示攝像透鏡700V的球面像差的曲線圖。

圖73是表示攝像透鏡700V的橫向像差的曲線圖。

根據圖71~圖73可知,攝像透鏡700V中,像差被良好地校正。

圖74是表示攝像透鏡700V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖74,除了最大像高附近的特性T3、特性S3和T2的一部分以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡700V的分辨率高。

[實施方式21]

圖75是表示實施方式21的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖75所示的攝像透鏡800V,薄型且F值低,是基本結構與攝像透鏡100V相同的例子。

圖76是表示攝像透鏡800V的透鏡數據的表。

圖77是表示攝像透鏡800V的像散和畸變的曲線圖。

圖78是表示攝像透鏡800V的球面像差的曲線圖。

圖79是表示攝像透鏡800V的橫向像差的曲線圖。

根據圖77~圖79可知,攝像透鏡800V中,像差被良好地校正。

圖80是表示攝像透鏡800V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖80,除了最大像高附近的特性T3、特性S3和T2的一部分以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡800V的分辨率高。

[實施方式22]

圖81是表示實施方式22的攝像透鏡的結構的剖視圖。

圖81所示的攝像透鏡900V,薄型且F值低,是基本結構與攝像透鏡100V相同的例子。另外,攝像透鏡900V中,第二透鏡L2V和第四透鏡L4V使用高色散材料,且使面s14V與像面s15V的間隔比攝像透鏡800V大。

圖82是表示攝像透鏡900V的透鏡數據的表。

圖83是表示攝像透鏡900V的像散和畸變的曲線圖。

圖84是表示攝像透鏡900V的球面像差的曲線圖。

圖85是表示攝像透鏡900V的橫向像差的曲線圖。

根據圖83~圖85可知,攝像透鏡900V中,像差被良好地校正。

圖86是表示攝像透鏡900V的像高對應的MTF特性的曲線圖。

根據圖86,除了最大像高附近的特性T3、特性S3、T2、S2和T1的一部分以外,確保了0.2以上的MTF。根據這些可知,攝像透鏡900V的分辨率高。

攝像透鏡900V中,將與攝像透鏡700V和800V相比折射率高的材料應用于第四透鏡L4V,不論是否增大面s14V與像面s15V的間隔,都能夠得到薄型且良好的特性。

[攝像透鏡間的比較]

圖67是進行各實施方式14~22的攝像透鏡的比較的表。

光學特性在下述的條件(A)、(B)和(D)下測定。

(A)攝像元件的對角的傳感器尺寸……5.867mm

(B)攝像元件的像素間距……1.12μm

(D)構成模擬光源的波長……550nm

“F值”行中表示了攝像透鏡的F值。攝像透鏡100V、攝像透鏡200V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V的F值為1.60。另一方面,攝像透鏡500V的F值為1.54,比1.60小。另外,攝像透鏡600V的F值為1.80。

“視角(對角)/deg”行中表示了攝像透鏡的視角(對角方向)。

“焦距/mm”行中表示了焦距。特別是,fV是攝像透鏡整體的焦距,f5V是前級透鏡L5V的焦距,fcV是后級透鏡LOCV的焦距。

“OTLV/mm”行中表示了攝像透鏡的光學全長。攝像透鏡100V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡500V和攝像透鏡600V的光學全長都為5mm以上。另一方面,攝像透鏡200V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V的光學全長為4mm左右,實現了薄型化。

“CAV/mm”行中表示了像面s15V與面s14V的間隔。

參照“CAV/OTLV”行可知,攝像透鏡100V、攝像透鏡200V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡500V、攝像透鏡600V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V都滿足數學式(1)。

“FBV/mm”行中表示了像面s15V與面s10V的中心ct10V的間隔。可知,攝像透鏡100V、攝像透鏡200V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡500V、攝像透鏡600V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V全都為0.8mm以上。

“CGV厚度/mm”行中表示了紅外線截止玻璃CGV的厚度。另外,如上所述,攝像透鏡400V和700V不具有紅外線截止玻璃CGV,所以圖67中表示為“無”。

“f5V/fV”行中表示上述數學式(2)中所用的f5V/fV的值。可知,攝像透鏡100V、攝像透鏡200V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡500V、攝像透鏡600V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V全都滿足數學式(2)。

“fcV/fV”行中表示上述數學式(3)中所用的fcV/fV的值。可知,攝像透鏡100V、攝像透鏡200V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡500V、攝像透鏡600V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V全都滿足數學式(3)。

“OTLV/SDV”行中表示上述數學式(4)中所用的OTLV/SDV的值。可知,攝像透鏡100V、攝像透鏡200V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡500V、攝像透鏡600V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V全都滿足數學式(4)。

[關于攝像裝置]

圖68是表示包括各實施方式14~22的攝像透鏡和攝像元件的攝像裝置的概略結構的剖視圖。

圖68所示的攝像裝置1V包括攝像透鏡2V和攝像元件3V。

攝像透鏡2V可以為攝像透鏡100V、攝像透鏡200V、攝像透鏡300V、攝像透鏡400V、攝像透鏡500V、攝像透鏡600V、攝像透鏡700V、攝像透鏡800V和攝像透鏡900V中的任一個。

攝像元件3V配置于攝像透鏡2V的像面s15V。

攝像元件3V是接收通過了攝像透鏡2V的光的元件,可以列舉CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合元件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物半導體)等。

[附記事項]

以上說明的攝像透鏡都為透鏡6個的例子,但透鏡也可以為5個。其中,在透鏡為5個的情況下,也至少需要維持前級透鏡L5V和后級透鏡LOCV的結構。

[攝像透鏡1W的基本結構]

圖87是表示本實施方式的攝像透鏡1W的概略結構的說明圖。如該圖所示,攝像透鏡1W包括:由第一透鏡11W、第二透鏡12W、第三透鏡13W和第四透鏡14W構成的上部透鏡15W;IR截止玻璃(保護玻璃)16W;和下部透鏡17W,這些各部件從物體側(被攝體側、圖87的左側)向像面18W側(圖87的右側)以該順序配置。另外,在第一透鏡11W的物體側的面的附近設置有孔徑光闌10W。

第一透鏡11W,物體側為凸面(凸形狀),具有正的折射率(正的冪)。

第二透鏡12W由彎月透鏡(一個面為凸面、另一個面為凹面的透鏡)構成,以物體側為凸面的方式配置。

第三透鏡13W,像面18W側為凸面,具有正的折射率。

第四透鏡14W具有正的折射率,且像面18W側的形狀為具有拐點的形狀。

孔徑光闌10W設置成包圍第一透鏡11W的物體側的面的有效口徑的周圍,限制入射到攝像透鏡1W的光的光線束的直徑以使得入射到攝像透鏡1W的光適當地通過各透鏡。

IR截止玻璃(紅外線截止玻璃)16W配置于下部透鏡17W與第四透鏡14W之間,遮蔽從物體側入射的光中的紅外波長區域的光,由此,保護攝像元件(圖像傳感器,未圖示)的像面(受光面)18W不受紅外線影響,并且抑制波紋。另外,也可以IR截止玻璃16W兼具保護下部透鏡17W的表面免受物理損傷的功能。

下部透鏡17W為物體側為凹面,像面18W側為平面的透鏡。另外,下部透鏡17W的物體側的面,其透鏡中心部為凹形狀,具有負的折射率,隨著從透鏡中心向透鏡有效直徑端去,負的折射率的程度變弱。另外,下部透鏡17W的物體側的面的形狀為具有拐點的形狀。即,下部透鏡17W的物體側的面,在透鏡中心部附近為凹形狀,在周緣部附近為凸形狀或與像面側的面大致平行的平面形狀。另外,下部透鏡17W可以為與IR截止玻璃16W形成為一體的透鏡在芯片上(LOC;lens on chip)。

另外,通過作為下部透鏡17W使用像面18W側為平面的透鏡,能夠減輕透鏡面間的偏芯誤差的影響,所以相比用兩面非球面的透鏡進行像差校正的情況能夠提高像差校正效果。另外,通過使用像面18W為平面的下部透鏡17W,能夠使下部透鏡17W與上部透鏡15W的設計條件獨立地接近像面18W,所以對制造誤差的影響小,能夠實現制造容易的結構。

圖88是表示下部透鏡17W的物體側的面的形狀變化的一例的曲線圖,橫軸是用透鏡上的位置與從透鏡中心至透鏡有效直徑端的距離之比表示的值(以透鏡中心為0,透鏡有效直徑端為1時的各位置的值),縱軸表示光軸方向(下部透鏡17W的像面18W的法線方向)相對于透鏡中心的形狀變化量。

如圖88所示,本實施方式中,下部透鏡17W的物體側的面的形狀,隨著從透鏡中心向透鏡有效直徑端側去,到規定距離XW(圖88的例子中透鏡中心與透鏡有效直徑端的距離為47%的位置)為止,相對于透鏡中心的向物體側去的形狀變化量增加,當超過規定距離XW時,相對于透鏡中心的向物體側去的形狀變化量減少。

通過以這樣的方式設定下部透鏡17W的物體側的面的形狀,能夠用物體側為凹面、像面18W側為平面的透鏡來使像差校正性能提高,并且使相對于攝像元件(圖像傳感器)的受光面(像面18W)的光的入射角度變大來抑制周邊光量比的降低。

另外,上述規定距離XW優選設定為透鏡中心與透鏡有效直徑端的距離的30%以上。即,當使透鏡中心與透鏡有效直徑端的距離為LW時,上述規定距離XW優選滿足XW/LW≥0.3的關系。由此,能夠將周邊光量比保持在實用上不產生問題的范圍。

另外,本實施方式的攝像裝置包括:由上述結構構成的攝像透鏡1W;和用像面18W接收通過了攝像透鏡1W的光,將該光轉換為電信號的攝像元件(未圖示)。另外,上述攝像元件的結構并沒有特別限定,能夠使用現有技術中公知的攝像元件。

另外,上述攝像透鏡1W(或上述裝置),在上述結構的基礎上,也可以包括用于執行AF(自動對焦)的機構。

[攝像透鏡1W的光學特性]

接著,將為了調查攝像透鏡1W的光學特性而進行的模擬結果表示在下面。該模擬中,對圖89所示的實施方式23~27的攝像透鏡1W和比較例1的攝像透鏡調查了其光學特性。

另外,對上述各實施方式23~27和比較例1進行的模擬中,數值計算的應用波長為550nm。另外,上述各實施方式23~27的攝像透鏡1W使光在攝像元件(圖像傳感器)的大致矩形形狀的受光面(傳感器面)上成像,上述攝像元件的受光面的尺寸做成對角線長DW為5.867mm,像素間距為1.12μm。

[實施方式23]

圖90是實施方式23的攝像透鏡1W的設計數據。另外,圖91是關于實施方式23的攝像透鏡1W的像散、畸變像差、球面像差、橫向像差和MTF(Modulation Transfer Function)的模擬結果。

如圖91所示,根據圖90所示的設計條件,能夠實現具有F值1.8的明亮度,且各像差(像散、畸變像差、球面像差、橫向像差和MTF)被良好地校正了的攝像透鏡。具體來說,能夠使像散為±0.1mm以下、畸變像差為±2%以下、球面像差為±0.11mm以下、橫向像差為±20μm以下。

[實施方式24]

圖92是實施方式24的攝像透鏡1W的設計數據。另外,圖93是關于實施方式24的攝像透鏡1W的像散、畸變像差、球面像差、橫向像差和MTF的模擬結果。其中,實施方式24中第四透鏡14W使用低色散材料。

如圖93所示,根據圖92所示的設計條件,能夠實現具有F值1.8的明亮度,且與實施方式23同樣,能夠得到各像差被良好地校正了的攝像透鏡。

[實施方式25]

圖94是實施方式25的攝像透鏡1W的設計數據。另外,圖95是關于實施方式25的攝像透鏡1W的像散、畸變像差、球面像差、橫向像差和MTF的模擬結果。其中,實施方式25中,IR截止玻璃16W和下部透鏡17W形成為一體。

如圖95所示,根據圖94所示的設計條件,能夠實現具有F值1.8的明亮度,且與實施方式23同樣,能夠得到各像差被良好地校正了的攝像透鏡。

[實施方式26]

圖96是實施方式26的攝像透鏡1W的設計數據。另外,圖97是關于實施方式26的攝像透鏡1W的像散、畸變像差、球面像差、橫向像差和MTF的模擬結果。

如圖97所示,根據圖96所示的設計條件,能夠實現具有F值1.94的明亮度,且與實施方式23同樣,能夠得到各像差被良好地校正了的攝像透鏡。

[實施方式27]

圖98是實施方式27的攝像透鏡1W的設計數據。另外,圖99是關于實施方式27的攝像透鏡1W的像散、畸變像差、球面像差、橫向像差和MTF的模擬結果。

如圖99所示,根據圖98所示的設計條件,能夠實現具有F值1.8的明亮度,且與實施方式23同樣,能夠得到各像差被良好地校正了的攝像透鏡。

〔比較例1〕

圖100是比較例1的攝像透鏡的設計數據。比較例1中,作為下部透鏡17W使用物體側的面為不具有拐點的凹形狀、像面側的面為平面的透鏡。另外,圖101是關于比較例1的攝像透鏡的像散、畸變像差、球面像差、橫向像差和MTF的模擬結果。

如圖101所示,在圖100所示的設計條件的情況下,下部透鏡17W的焦距的絕對值|fcW|變得非常大。

另外,優選將下部透鏡的接近距離dW(下部透鏡17W與像面18W的距離)與光學全長OTLW之比dW/OTLW設定為小于0.15(dW/OTLW<0.15)。通過將上述比dW/OTLW設定在上述范圍內,能夠利用下部透鏡17W有效地校正像面彎曲。

另外,優選將光學全長OTLW與受光元件的受光面的對角線長DW之比OTLW/DW設定在0.7<OTLW/DW<0.9的范圍。通過將上述比OTLW/DW設定在上述范圍內,能夠利用攝像透鏡1W實現薄型化(小型化)。

另外,當第四透鏡14W的焦距f4W與光學系統整體(攝像透鏡1W整體)的焦距fW之比f4W/fW過小時難以實現薄型化,過大時下部透鏡17W的貢獻變小無法得到充分的像差校正效果。因此,為了在實現攝像透鏡1W的薄型化的同時提高像差校正性能,優選將上述比f4W/fW設定為-5.7<f4W/fW<-2.9。

另外,當下部透鏡17W的焦距fcW與光學系統整體的焦距fW之比fcW/fW過小時透鏡尺寸變大,過大時會導致像面彎曲校正性能降低和光對攝像元件的受光面的入射角度增大。因此,為了實現攝像透鏡1W的小型化、像面彎曲校正性能的提高和光對攝像元件的受光面的入射角度的降低,優選將上述比fcW/fW設定為-1.8<fcW/fW<-1.2。

另外,優選將上部透鏡15W的焦距FBW設定為FBW>0.8mm。通過將上部透鏡15W的焦距FBW設定在上述范圍,能夠縮小透鏡徑,能夠將包括AF(自動對焦)等機構系統在內的攝像透鏡1W的結構小型化。另外,能夠使離像面18W越遠光線徑越大,能夠減輕上部透鏡15W中的異物污垢等映入的影響。

[其他結構例]

圖102是表示攝像透鏡1W的另一結構例的概略的剖視圖。為了使說明簡潔,圖102中只表示了攝像透鏡1W的結構中的上部透鏡15W和下部透鏡17W。

攝像透鏡1W優選上部透鏡15W具有正的光焦度,下部透鏡17W具有負的光焦度。由此,如圖102所示,能夠進一步縮短光學全長OTLW。

圖103(a)~(c)是表示下部透鏡17W的結構例的概略的剖視圖。

下部透鏡17W可以在物體側的面具有衍射圖案。圖103(a)中表示了下部透鏡17W的物體側的面由衍射圖案構成的結構,圖103(b)表示了下部透鏡17W的物體側的面由凹形狀的非球面透鏡形狀和衍射圖案組合而成的結構。

而且,在將下部透鏡17W以從像面18W(或攝像元件)離開的方式配置的情況下,可以使下部透鏡17W的像面側的面為菲涅爾透鏡形狀。由此,能夠適當地調整主光線對攝像元件的入射角度。

[總結]

本發明的方式1的透鏡元件包括:朝向物體側,為非球面且凹面的物側面;和朝向像面側,為大致平面的像側面,上述像側面的外形的形狀為大致矩形。

根據上述結構,能夠使攝像裝置的元件收納部的開口部的尺寸比物側面的外形尺寸小。由此,能夠實現元件收納部的外形的小型化。其結果是,能夠實現攝像裝置的小型化。

另外,根據上述結構,能夠將像側面配置在比元件收納部的上表面靠像面側的位置。由此,能夠抑制像側面與攝像元件(更具體地是受光部)的間隔變大。其結果是,能夠得到期望的像差校正效果,能夠實現分辨率優秀的攝像裝置。

本發明的方式2的透鏡元件,在上述方式1中,根據接收通過了上述透鏡元件的光的受光部的形狀,確定上述像側面的外形尺寸。

根據上述結構,能夠以抑制像側面的外形尺寸不必要地變大,并且能夠使受光部適當地受光的方式構成攝像裝置。

本發明的方式3的透鏡元件,在上述方式1或2中,上述物側面的外形的形狀為圓形,或者由與該圓形內接的至少1條線切斷該圓形而得到的形狀。

根據上述結構,能夠比較容易制造透鏡元件。即,關于物側面,能夠應用使用了模具的注塑成型或熱固化成型等,而且模具的加工也容易。另外,關于像側面,由于為大致平面(不需要設置透鏡面),所以當然也容易成型。

本發明的方式4的透鏡元件,在上述方式1~3的任一方式中,具有與上述像側面的邊緣鄰接的傾斜(側面部分44)。

本發明的方式5的透鏡元件,在上述方式4中,上述傾斜的傾斜角度相對于上述透鏡元件的光軸為40°以上。

根據上述結構,當用具有與像側面相反的形狀的模具(下)進行成型時,成型完成的透鏡元件變得容易從模具(下)脫離。其結果是,能夠降低在透鏡元件發生翹曲或變形的可能性。另外,在雜散光從物側面入射到透鏡元件的情況下,即使雜散光相對于光軸的入射角度變小,雜散光在傾斜部位也不反射地透射透鏡元件,所以能夠減少雜散光被受光部接收的可能性。由此,能夠高精度地制造透鏡元件。

本發明的方式6的透鏡元件,在上述方式1~5的任一方式中,在上述像側面具有通過納米壓印形成的凹凸。

根據上述結構,通過在像側面設置通過納米壓印形成的凹凸,不需要使用氧化物薄膜的防反射處理。其結果是,能夠降低異物附著的可能性,同時得到良好的反射防止效果。

本發明的方式7的透鏡元件,在上述方式1~6的任一方式中,包含吸收紅外線的材料。

根據上述結構,透鏡元件能夠遮蔽紅外線。其結果是,能夠實現良好畫質的攝像裝置。另外,通過在攝像裝置中省掉紅外線截止玻璃,使得薄型化和像差校正變得容易。

本發明的方式8的攝像裝置包括:上述方式1~7中任一方式的透鏡元件;具有接收通過了上述透鏡元件的光的受光部的攝像元件;和收納上述攝像元件的元件收納部(層疊基板4、傳感器罩21、倒裝芯片基板47),利用上述元件收納部將上述透鏡元件支承在比上述像側面靠上述物體側的位置。

根據上述結構,能夠使元件收納部的開口部的尺寸比物側面的外形尺寸小。由此,能夠實現元件收納部的外形的小型化。其結果是,能夠實現攝像裝置的小型化。

另外,根據上述結構,能夠將像側面配置在比元件收納部的上表面靠像面側的位置。由此,能夠抑制像側面與攝像元件(更具體地是受光部)的間隔變大。其結果是,能夠得到期望的像差校正效果,能夠實現分辨率優秀的攝像裝置。

本發明的方式9的攝像裝置,在上述方式8中,上述攝像裝置包括:配置在比上述透鏡元件靠上述物體側的位置,由至少1個透鏡構成的前級透鏡部;和在固定了上述透鏡元件的狀態下使上述前級透鏡部移動的移動機構,構成上述前級透鏡部的透鏡中的最靠近上述透鏡元件的透鏡的至少1個透鏡面,具有作為凹形狀與凸形狀的邊界的拐點。

根據上述結構,能夠使移動機構的移動對象的總重量變輕,因此能夠提高移動機構的性能。另外,能夠縮小微距攝影時的F值。

本發明的方式10的攝像裝置,在上述方式9中,不具有收納上述前級透鏡部的透鏡筒。

根據上述結構,由于省略了透鏡筒,所以從移動機構的移動對象中排除了透鏡筒,能夠實現移動機構的移動對象的進一步輕量化。

本發明的方式11的攝像裝置,在上述方式8~10的任一個方式中,上述透鏡元件具有作為上述物側面相對于上述像側面向上述透鏡元件的光軸的法線方向突出的部分形成的凸緣部,上述凸緣部與上述像側面的沿著上述透鏡元件的光軸方向的分離距離為0.15mm以上。

攝像元件的上表面與接合線的最高點的沿光軸方向的距離為大約0.15mm。考慮這一點,為了避免接合線碰到正上方的透鏡元件部分,應使凸緣部與像側面的沿光軸方向的分離距離為0.15mm以上。由此,能夠抑制接合線的變形和引線接合的不良。

本發明的方式12的攝像裝置,在上述方式8~10的任一個方式中,上述元件收納部可以具有規定的配線圖案。

本發明的方式13的攝像裝置,在上述方式12中,上述透鏡元件具有作為上述物側面相對于上述像側面向上述透鏡元件的光軸的法線方向突出的部分形成的凸緣部,上述凸緣部與上述元件收納部在上述透鏡元件的光軸方向上分離。

根據上述結構,能夠將應配置于元件收納部的上表面的安裝部件配置于比物側面的邊緣靠內側的位置。通過將安裝部件配置于比物側面的邊緣靠內側的位置,能夠使元件收納部的外形進一步小型化。

本發明的方式14的攝像裝置,在上述方式8~13的任一個方式中,上述像側面與上述攝像元件在上述透鏡元件的光軸方向上接觸。

根據上述結構,能夠使物側面更靠像面側,所以能夠實現攝像裝置的進一步薄型化。

另外,在像側面與攝像元件接觸的情況下,即使縮小主光線向透鏡元件的入射角度,也能夠使光適當地在受光部成像,所以能夠實現周邊光量比優秀的攝像裝置。主光線以外的光也同樣。其結果是,攝像裝置的焦點深度變廣,能夠實現可應對廣泛的物體距離的攝像裝置。

而且,能夠抑制因在像側面與攝像元件之間存在空氣而導致的雜散光的產生,因此也能夠期待攝像裝置的畫質提高。

本發明的方式15的攝像裝置,在上述方式8~13的任一個方式中,在上述像側面形成有突出部,通過上述突出部的端部與上述攝像元件抵接,來規定上述像側面與上述攝像元件的間隔。

本發明的方式16的攝像裝置,在上述方式8~13的任一個方式中,上述透鏡元件放置于上述元件收納部,通過上述元件收納部與上述攝像元件在上述透鏡元件的光軸方向上抵接,來規定上述像側面與上述攝像元件的間隔。

根據上述兩個結構,能夠以簡單的結構高精度地進行像側面的定位。

本發明的方式17的攝像裝置,在上述方式8~16的任一個方式中,上述元件收納部具有在上述透鏡元件的光軸方向上開口的比上述物側面的外形尺寸小的開口部,上述物側面配置在比上述開口部靠上述像面側的位置。

根據上述結構,雜散光被元件粘接部遮蔽。因此,能夠抑制雜散光向透鏡元件的侵入。

[本發明的不同解釋]

本發明也能夠以下述方式解釋。

本發明的一個方式的透鏡元件包括:朝向物體側的為凹面的物側面;和朝向像面側的為大致平面的像側面,上述像側面的外形的形狀為大致矩形,上述像側面的外形尺寸比上述物側面的外形尺寸小。

根據上述結構,能夠使攝像裝置的元件收納部的開口部的尺寸比物側面的外形尺寸小。由此,能夠實現元件收納部的外形的小型化。其結果是,能夠實現攝像裝置的小型化。

另外,根據上述結構,能夠將像側面配置在比元件收納部的上表面靠像面側的位置。由此,能夠抑制像側面與攝像元件(更具體地是受光部)的間隔變大。其結果是,能夠得到期望的像差校正效果,能夠實現分辨率優秀的攝像裝置。

本發明的另一方式的透鏡元件,根據接收通過了透鏡元件的光的受光部的形狀,確定上述像側面的外形尺寸。

根據上述結構,能夠實現可抑制像側面的外形尺寸不必要地變大,并且能夠使受光部適當地受光的攝像裝置。

本發明的另一方式的透鏡元件,上述物側面的外形的形狀為圓形。

根據上述結構,能夠容易制造透鏡元件。即,關于物側面,能夠應用使用了模具的注塑成型或熱固化成型等,而且模具的加工也容易。另外,關于像側面,由于不需要設置透鏡面,因此當然也容易成型。

本發明的另一方式的透鏡元件,在上述物側面和上述像側面的至少一者形成有遮蔽紅外線的遮蔽形狀。

根據上述結構,能夠在攝像裝置中省掉紅外線截止玻璃。由此,能夠簡化攝像裝置的結構。另外,能夠縮短攝像裝置的光學系統的光學全長,因此能夠實現攝像裝置的薄型化。

本發明的另一方式的透鏡元件,在上述像側面形成有使光的反射率降低的微小的凹凸。

另外,像側面為大致平面,因此成型時容易從模具上卸下。利用這些特點,如果在像側面形成使光的反射率減小的微小的凹凸,則不對像側面進行涂層就能夠抑制光的反射。由此,能夠防止進行涂層時污垢附著于該涂層部分,因此能夠抑制異物映入到攝像圖像。

本發明的另一方式的透鏡元件,上述透鏡元件至少具有1個至少一部分被遮光的遮光側面。

根據上述結構,能夠防止鬼影耀光(ghost flare)等雜散光。

另外,本發明的另一方式的透鏡攝像裝置包括:上述任一方式的透鏡元件;具有接收通過了上述元件的光的受光部的攝像元件;和收納上述攝像元件的元件收納部(層疊基板4、傳感器罩21),上述像側面配置于上述元件收納部的內側。

根據上述結構,能夠使元件收納部的開口部的尺寸比物側面的外形尺寸小。由此,能夠實現元件收納部的外形的小型化。其結果是,能夠實現攝像裝置的小型化。

另外,根據上述結構,能夠將像側面配置在比元件收納部的上表面靠像面側的位置。由此,能夠抑制像側面與攝像元件(更具體地是受光部)的間隔變大。其結果是,能夠得到期望的像差校正效果,能夠實現分辨率優秀的攝像裝置。

另外,本發明的另一方式的攝像裝置,上述透鏡元件具有:與上述像側面的邊緣鄰接設置的臺階部;形成為上述物側面相對于上述像側面向上述透鏡元件的光軸的法線方向突出的部分的凸緣部,上述臺階部載置于上述元件收納部,上述凸緣部與上述元件收納部分離。

根據上述結構,能夠將應配置于元件收納部的上表面的安裝部件配置于比物側面的邊緣靠內側的位置。通過將安裝部件配置于比物側面的邊緣靠內側的位置,能夠使元件收納部的外形進一步小型化。

另外,本發明的另一方式的攝像裝置,具有從上述像側面向沿上述透鏡元件的光軸的方向延伸的突出部,上述突出部的端部與上述攝像元件抵接。

根據上述結構,能夠確定像側面相對于攝像元件的位置,能夠控制像側面與攝像元件的間隔。能夠根據突出部的長度容易地使該間隔變化。

本發明的不同的方式1的攝像透鏡,從物體側向像面側以前級透鏡、后級透鏡的順序配置有透鏡,

上述前級透鏡具有正的光焦度,其朝向物體側的面的中央部分為凸形狀,朝向物體側的面的周邊部分為凹形狀,朝向像面側的面的中央部分為凹形狀,朝向像面側的面的周邊部分為凸形狀,

上述后級透鏡的朝向物體側的面為凹形狀,上述后級透鏡具有:

后級物側中央區域,其為朝向物體側的面的中央部分,越遠離透鏡面的中心,向該透鏡面的物體側的形狀變化量越大;和

后級物側中間區域,其為朝向物體側的面的中間部分,越遠離透鏡面的中心,上述形狀變化量越小,

上述后級透鏡的朝向像面側的面為大致平面,

在上述后級透鏡的朝向物體側的面中,從透鏡面的中心至上述后級物側中央區域與上述后級物側中間區域的邊界的距離,為從透鏡面的中心至透鏡面的邊緣的距離的3成以上,

當使像面與上述后級透鏡的朝向像面側的面的間隔為CAV,攝像透鏡的光學全長為OTLV時,滿足數學式(1):

CAV/OTLV<0.15…(1)。

為了利用后級透鏡有效地進行各種像差的校正,優選使像面與后級透鏡的朝向像面側的面充分接近。通過滿足數學式(1),能夠使像面與后級透鏡的朝向像面側的面充分接近。

另外,由于從后級透鏡向像面的光的入射角度小,因此能夠抑制周邊光量比降低,能夠實現F值為1.6左右的像明亮的光學系統。

而且,替代兩面為非球面的透鏡使用后級透鏡時,能防止透鏡的兩面間的偏芯導致的分辨率的降低,并且能夠使后級透鏡單獨地接近像面。因此,能夠抑制攝像透鏡的制造公差引起的光學特性的偏差。換言之,能夠容易地制造攝像透鏡。

本發明的不同的方式2的攝像透鏡,在上述不同的方式1中,

當使上述攝像透鏡的焦距為fV,上述前級透鏡的焦距為f5V,上述后級透鏡的焦距為fcV時,滿足數學式(2)和(3):

3.4<f5V/fV<5.2…(2)

-1.7<fcV/fV<-1.1…(3)。

當f5V/fV為5.2以上時,雖然有利于攝像透鏡的薄型化,但是結構上有可能難以裝載后級透鏡。另一方面,當f5V/fV為3.4以下時,前級透鏡從像面離開,有可能使各種像差的校正變得不充分。

當fcV/fV為-1.1以上時,有可能難以良好地校正畸變和像面彎曲并且使向像面的光的入射角度變小。另一方面,當fcV/fV為-1.7以下時,有可能導致攝像透鏡的大型化。

本發明的不同的方式3的攝像透鏡,在上述不同的方式1或2中,

像面與上述前級透鏡的朝向像面側的面的中心的間隔為0.8mm以上。

根據上述結構,能夠使前級透鏡的透鏡徑變小,由此能夠實現AF機構等周邊設備的小型化。因此,攝像裝置單位能夠實現大幅的小型化。另外,上述間隔越大,光線的直徑越大。其結果是,能夠降低存在于前級透鏡的附近的異物映入到攝像圖像的可能性。由于后級透鏡對像面彎曲的校正產生大的影響,所以即使前級透鏡從像面稍微離開,也能夠足夠良好地校正像面彎曲。

本發明的不同的方式4的攝像裝置,包括:

上述不同的方式1~3中任一方式的攝像透鏡;和

配置于上述攝像透鏡的像面的攝像元件,

從物體側向像面側依次配置孔徑光闌、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、上述前級透鏡、上述后級透鏡,

上述第一透鏡具有正的光焦度,其朝向物體側的面為凸形狀,

上述第二透鏡為具有負的光焦度的彎月透鏡,其朝向物體側的面為凸形狀,

上述第三透鏡具有正的光焦度,其朝向像面側的面為凸形狀,

上述第四透鏡為具有負的光焦度的彎月透鏡,其朝向物體側的面為凹形狀,

當使上述攝像元件的對角的傳感器尺寸為SDV時,滿足數學式(4):

0.7<OTLV/SDV<1.0…(4)。

當OTLV/SDV為1.0以上時,視角變窄,會發生都用不到后級透鏡就能良好地校正各種像差的情況。因此,OTLV/SDV為1.0以上不能說是鑒于本發明的技術思想的最佳選擇。當OTLV/SDV為0.7以下時,視角過大,有可能需要重新考慮用于校正各種像差的條件。

本發明的不同的方式5的攝像裝置,在上述不同的方式4中,

上述第二透鏡的阿貝數為30以下,

上述第四透鏡的折射率為1.6以上。

通過使第二透鏡應用高色散材料(阿貝數為30以下),能夠使色像差校正變得良好,通過使第四透鏡應用高折射率材料(折射率為1.6以上),具有使光學全長變短的效果。

本發明的又一不同的方式1的攝像透鏡1W,為使物體的像在像面18W成像的攝像透鏡1W,其特征在于,包括:上部透鏡15W,其從物體側向像面18W側依次配置有物體側為凸的具有正的折射率的第一透鏡11W、物體側為凸的由彎月透鏡構成的第二透鏡12W、像面18W側為凸的具有正的折射率的第三透鏡13W和具有正的折射率且像面18W側的形狀為具有拐點的形狀的第四透鏡14W;和相對于上述上部透鏡15W配置于像面18W側,物體側為凹且像面18W側為大致平面的下部透鏡17W,上述下部透鏡17W的物體側的面的形狀為如下形狀:隨著從中心向有效直徑端側去,到被設定為透鏡中心與有效直徑端的距離的30%以上的規定距離XW為止,向物體側的形狀變化量增加,當超過上述規定距離XW時,向物體側的形狀變化量減少,上述下部透鏡17W與上述像面18W的距離dW小于該攝像透鏡1W的光學全長OTLW的0.15倍。

根據上述結構,通過使用像面18W側為大致平面的下部透鏡17W,能夠減輕各透鏡間的偏芯誤差的影響,因此,相比對上部透鏡15W追加兩面非球面的透鏡進行像差校正的情況,能夠提高像差校正效果。另外,通過使用像面18W為大致平面的下部透鏡17W,能夠與上部透鏡15W的設計條件獨立地使下部透鏡17W接近像面,所以對制造誤差的影響小,能夠實現制造容易且生產率高的結構。

另外,通過采用上部透鏡15W由4個透鏡構成的結構,能夠使攝像透鏡1W的結構薄型化(小型化)。

另外,通過使下部透鏡17W的物體側的面的形狀為如下形狀:隨著從中心向有效直徑端側去,到被設定為透鏡中心與有效直徑端的距離的30%以上的規定距離XW為止,向物體側的形狀變化量增加,當超過上述規定距離XW時,向物體側的形狀變化量減少,能夠增大光對像面18W的入射角度,從而抑制周邊光量比的降低。

另外,通過使下部透鏡17W與像面18W的距離小于攝像透鏡1W的光學全長OTLW的0.15倍,能夠利用下部透鏡17W有效校正像面彎曲。

即,根據上述結構,能夠提供一種能夠實現高生產率、小型化,且像差校正性能和周邊光量比高的攝像透鏡1W。

本發明的又一不同的方式2的攝像透鏡1W,在上述又一不同的方式1中,上述像面18W為攝像元件的受光面,且上述受光面具有對角線長為DW(mm)的大致矩形形狀,當使該攝像透鏡1W的光學全長為OTLW(mm),該攝像透鏡1W整體的焦距為fW(mm),上述第四透鏡14W的焦距為f4W(mm),上述下部透鏡17W的焦距為fcW(mm)時,滿足0.7<OTLW/DW<0.9,且-5.7<f4W/fW<-2.9,且-1.8<fcW/fW<-1.2的關系。

根據上述結構,通過將上述比OTLW/DW設定在0.7<OTLW/DW<0.9的范圍,能夠實現攝像透鏡1W的薄型化(小型化)。另外,通過將上述比f4W/fW設定為-5.7<f4W/fW<-2.9,能夠在實現攝像透鏡1W的薄型化的同時提高像差校正性能。通過將上述比fcW/fW設定為-1.8<fcW/fW<-1.2,能夠實現攝像透鏡1W的小型化、像面彎曲的校正性能的提高和光對像面18W的入射角度的降低。

另外,本發明的又一不同的方式3的攝像透鏡1W,從上述上部透鏡15W至上述像面18W的距離小于0.8mm。

根據上述結構,能夠減小透鏡徑,使攝像透鏡1W進一步小型化。另外,因為離像面18W越遠光線徑越大,所以能夠減小上部透鏡15W中的異物污垢映入的影響。

本發明的又一不同的方式4的攝像透鏡1W,在上述又一不同的方式1~3的任一方式中,在包圍上述第一透鏡11W的物體側的面的有效口徑的周圍的位置設置有孔徑光闌10W。

根據上述結構,能夠利用孔徑光闌10W限制入射到攝像透鏡1W的光的光線束的直徑,以使得入射到攝像透鏡1W的光適當地通過各透鏡。

本發明的又一不同的方式5的攝像裝置,其特征在于,包括:又一不同的方式1~4中任一方式的攝像透鏡1W;和接收通過了上述攝像透鏡1W的光,將該光轉換為電信號的攝像元件。

根據上述結構,能夠實現具有高生產率、小型化且像差校正性能和周邊光量比高的攝像透鏡1W的攝像裝置。

本發明并不限定于上述的各實施方式,能夠在權利要求所示的范圍內進行各種變更,將在不同實施方式中分別公開的技術手段適當組合而得到的實施方式也包含在本發明的技術范圍內。而且,通過將各實施方式中分別公開的技術手段組合,能夠形成新的技術特征。

產業上的可利用性

本發明能夠用于透鏡元件、攝像裝置和攝像透鏡。特別是,本發明能夠應用于攝像透鏡和攝像裝置,特別適合應用于移動設備等電子設備中裝載的攝像裝置。

附圖標記說明

1 透鏡元件

2 攝像元件

3 受光部

4 層疊基板(元件收納部)

4” 安裝基板

5 開口部

6 層疊基板的上表面

7 紅外線截止玻璃

8 透鏡

9 倒裝芯片接合料

10 安裝部件

11 物體

12 像側面的邊緣

13 臺階部

14 凸緣部

15 臺階部的端部

16 空間

17 突出部

18 突出部的端部

19 澆口切斷部

20 接合線

21 傳感器罩(元件收納部)

22 開口部

23 凸緣承接部

24 凸緣承接部的上表面(元件收納部的上表面)

25 粘接劑

26 追加層疊基板

27 開口部

28 透鏡元件的側面

29 追加層疊基板的上表面

30 透鏡筒

31 周邊構造體

32 拐點

33 突出部

34 模具

35 樹脂

36 樹脂被成型物

37 成型模具

38 基材

39 攝像裝置殼體

40 線圈

41 磁鐵

42 板簧

43 前級透鏡組

44 側面部分(傾斜)

45 模具(下)

46 雜散光

47 倒裝芯片基板(元件收納部)

48 凸起

49 微透鏡組

50 光線

51 空氣

52 突出部

53 倒裝芯片基板的上表面

54 空間

55 元件粘接部

56 開口部

57 膜

58 拐點

59 澆口

601 攝像裝置

L1 物側面

L2 像側面

La 光軸

Ln 法線方向

M0 孔徑光闌

M1 第一透鏡

M2 第二透鏡

M3 第三透鏡

M4 第四透鏡

SL1 物側面的外形尺寸

SL2 像側面的外形尺寸

Z1 分離距離

1V 攝像裝置

2V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V 攝像透鏡

3V 攝像元件

LOCV 后級透鏡

L1V 第一透鏡

L2V 第二透鏡

L3V 第三透鏡

L4V 第四透鏡

L5V 前級透鏡

c9V 中央部分

p9V 周邊部分

s9V 前級透鏡的朝向物體側的面

c10V 中央部分

p10V 周邊部分

s10V 前級透鏡的朝向像面側的面

ct10V 前級透鏡的朝向像面側的面的中心

c13V 后級物側中央區域

m13V 后級物側中間區域

s13V 后級透鏡的朝向物體側的面

ct13V 后級透鏡的朝向物體側的面的中心

ed13V 后級透鏡的朝向物體側的面的邊緣

s14V 后級透鏡的朝向像面側的面

s15V 像面

1W 攝像透鏡

11W 第一透鏡

12W 第二透鏡

13W 第三透鏡

14W 第四透鏡

15W 上部透鏡

16W IR 截止玻璃

17W 下部透鏡

18W 像面

DW 攝像元件的受光面對角線長

FBW 上部透鏡的焦距

OTLW 攝像透鏡的光學全長

dW 下部透鏡的接近距離

fW 攝像透鏡整體的焦距

f4W 第四透鏡的焦距

fcW 下部透鏡的焦距。

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