专利名称：摄像镜头、照相机模块以及便携式信息设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像镜头、照相机模块以及便携式信息设备，上述摄像镜头、照相机模 块、以及便携式信息设备具了在被摄体侧形成有凸面的第1透镜，以及配置在上述第1透镜 的像面侧的第2透镜。
背景技术：
近年，关于数码相机以及数字视频单元等中装载的摄像模块，相继开发出了多种 以固体摄像元件作为摄像元件来使用的摄像模块。在此，举例来说，固体摄像元件可以由 CCD (Charge Coupled Device 电荷耦合器件)以及 CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor :互补金属氧化半导体)等构成。通过使用固体摄像元件，能够实现摄像模 块的小型化以及薄型化(Low Profile)。近年，特别是以便携式信息终端和便携式电话为典型例的便携式终端得到了迅速 普及。对于装载在该便携式终端上的摄像模块，期待其具有高分辨率的小型、薄型摄像镜 头。在专利文献1中，公开了一例具有高分辨率的小型、薄型摄像镜头(即，所谓的望 远型摄像镜头)。该摄像镜头通过使用具有正折射性的第1透镜和具有负折射性的第2透 而构成。对于在专利文献1中公开的摄像镜头，因为其总长度相比整个摄像镜头的焦距较 短，所以可以实现小型化和薄型化。并且，专利文献1中公开的摄像镜头是通过第1以及第 2透镜的共同作用来对慧形像差、像散、以及像场弯曲等各种像差进行补正的，所以能够提 高分辨率。因此，通过在专利文献1中公开的技术，可以实现具有良好光学特性的小型摄像^头。在专利文献2中，公开了另一例具有高分辨率的小型、薄型摄像镜头。该摄像镜头 通过使用具有正折射性的第1透镜和具有负折射性的第2透镜这两枚透镜而构成。关于高分辨率的小型、薄型摄像镜头的其他例子，例如有，通过使用具有正折射性 的第1透镜和具有负折射性的第2透镜这两枚透镜而构成的摄像镜头(参照专利文献4 7以及专利文献9 11)。此外，在专利文献3中公开了一种能够保持高分辨率且能够被简单制造的照相机 用广角镜头。专利文献3中公开的镜头通过使用具有正或负的折射性的第1透镜和具有正折射 性第2透镜这两枚镜头而构成。并且，在专利文献3公开的镜头中，通过使构成像面的成像 膜弯曲来改善球面像差和像场弯曲的影响。专利文献1 11中公开的各种技术是通过使第1及第2透镜各自的物体侧和像 面侧的各面形成为包含有凹面和/或凸面的形状，来实现小型、薄型摄像镜头的。专利文献1 日本国专利申请公开公报，“特开2008-309999号公报”;2008年12月 25日公开。
专利文献2 20日公开。专利文献3 17日公开。专利文献4 9日公开。
专利文献5 专利文献6 专利文献7 专利文献8 专利文献9
日本国专利申请公开公报，“特开2004-145183号公报” ；2004年5月 日本国专利申请公开公报，“特开平8-334684号公报”；1996年12月 日本国专利申请公开公报，“特开2002-296496号公报”;2002年10月 日本国专利授权公告，“特许第3717482号公报”；2004年9月2日公 日本国专利授权公告，“特许第4074203号公报”；2004年9月2日公 日本国专利授权公告，“特许第3717483号公报”；2004年9月9日公 日本国专利授权公告，“特许第3717487号公报”;2004年1月8日公 日本国专利申请公开公报，“特开2005-107254号公报” ；2005年4月
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21日公开。专利文献10 日本国专利申请公开公报，“特开2005-107368号公报”;2005年4月 21日公开。专利文献11 日本国专利申请公开公报，“特开2005-107369号公报”;2005年4月 21日公开。随着对具有多个透镜的摄像镜头进行小型化和薄型化，制造也变得较为困难。也 就是说，在小型化和薄型化的光学系统中，对构成该光学系统的各透镜的厚度不均以及偏 心，要求严格控制制造公差(tolerance)。在此，“偏心”是指，构成光学系统的各透镜在其 两个面间所产生的光轴错位或一方透镜相对另一方透镜的错位等这些光学系统光轴在其 法线方向上的位移所产生的各种错位。为了将小型化和薄型化的摄像镜头应用于使用有固体摄像元件的摄像模块，要求 将构成该摄像镜头的各透镜的厚度不均和偏心等这些误差控制在大约1. 5 μ m 2 μ m的范 围内。由于需要满足该严格的要求，因此制造较为困难。制造变得困难就会导致产生下述 问题就摄像镜头来说，要满足所提出的要求，所需的制造成本就会增大；由于易发生较大 的制造不均，所以较难保持期望的分辨率。专利文献1 2以及4 11公开的各种摄像镜头也无一例外的存在制造困难的 问题。因此，专利文献1 2以及411公开的各种摄像镜头也会产生下述问题要满足所提 出的要求，所需的制造成本就会增大；由于易发生较大的制造不均，所以较难保持期望的分辨率。一般来说，摄像镜头越是小型化和薄型化，MTF (Modulation Transfer Function 调制传递函数)的变化便随上述偏心的量而越大。因此，摄像镜头越是小型化和薄型化，就 越是要求制造出偏心量更接近于0 μ m的镜头，所以制造难度就越大。专利文献3公开的镜头能够保持高分辨率，并能容易地制造出来。然而，因为采用 的是使构成像面的成像膜弯曲的构成方式，所以很难应用于使用有CCD或CMOS型摄像元件的摄像模块，即很难应用于使用有固体摄像元件的摄像模块。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够被应用于具有固体摄像元件的摄 像模块，并能削减制造成本且容易保持期望分辨率的摄像镜头、照相机模块以及便携式信 息设备。本发明的摄像镜头具备在被摄体侧形成有凸面的第1透镜和在上述第1透镜的像 面侧配置的第2透镜，上述第2透镜拥有朝向上述被摄体侧的面，上述面具有凸形的中央部 和在上述中央部周围形成的凹形的周边部。该摄像镜头的特征在于当设dl为上述第1透 镜的中心厚度，设dl2为上述第1透镜与上述第2透镜之间的间隔，设d为光学系统总长时， 满足关系式 0. 35 < (dl/d) < 0. 5 以及 0. 07 < (dl2/d) < 0. 3。根据上述特征，在第2透镜的朝向被摄体侧的面之中，中央部分向被摄体侧凸出， 同时，其周边部分向像面侧凹陷。根据该结构，从第2透镜的中央部分附近通过的光线在从 被摄体侧向像面侧的方向(一般来说，是沿摄像镜头的光轴方向)上，能够在更靠近被摄体 侧的地方进行成像，同时，从第2透镜的周边部分附近通过的光线在该同一方向上，能够在 更靠近像面侧的地方进行成像。因此，本发明的摄像镜头能够对应第2透镜中朝向被摄体 侧的凸起程度和朝向像面侧的凹陷程度，对像场弯曲等各种像差进行校正。而且，根据上述 结构，第2透镜能够与第1透镜同样地作为正折射性或负折射性的透镜来使用。由此，能够 减少第1透镜和第2透镜间的非对称性。于是，当发生偏心以及第1和第2透镜各自的厚 度不均跟等误差时，本发明的摄像镜头能够降低该误差造成的不良影响，所以能够实质性 地扩大该误差的容许范围。而且，本摄像镜头通过满足上述关系式0.35 < (dl/d)，能够缓和第1透镜中的朝 向被摄体侧和朝向像面侧的各面的形状变化。也就是说，上述各面在从被摄体侧向像面侧 的方向上的凸出程度和凹陷程度能够得以减小。还能扩大上述各面在该同一方向上的彼此 间的间隔。通过满足上述关系式0.07 < (dl2/d)，使射入第2透镜的每一像高(Image Height)的对应光束呈相互分散状态，从而能够容易地在更靠近像面侧的地方进行畸变、像 散的校正。综上所述，当发生偏心以及第1和第2透镜各自的厚度偏差等误差时，满足上述关 系式的本发明的摄像镜头能够降低该误差造成的不良影响，所以能够实质性地扩大所能降 低该误差不良影响的容许范围。由此可知，本发明的摄像镜头在被施以小型化以及薄型化时，由于不再需要对偏 心以及第1和第2透镜各自的厚度不均等进行严格要求，所以满足所要求的摄像镜头的制 造就变得较为简单。因此，本摄像镜头能够削减为满足要求而进行制造时的所要成本，而且 由于不易导致制造不均，所以能够容易地保持期待的分辨率。当dl/d的值在0. 35以下时，由于第1透镜的厚度变薄，要取得较大的折射力，便 需要增大第1透镜中朝向被摄体侧的面的形状变化，也就是说，需要增大凸面的凸出程度， 而这并不是优良的方案。因此，为了获得本摄像镜头的效果，需要使dl/d的值满足上述关 系式 0. 35 < (dl/d)。
当dl2/d的值在0. 07以下时，由于第1透镜与第2透镜之间的间隔变窄，第1透 镜与第2透镜的像差校正量会混合在一起，从而导致很难实现良好的像差校正。或者，即使 实现了良好的像差补正，结果还是要对透镜之间的轴错位偏差要求很严格的值，从而造成 制造上的困难。当dl/d的值在0. 5以上时，则很难对横向像差进行补正，或者导致对公差更加敏 感。具体来说，从第1透镜的物体侧的面通过的光束呈聚光状态，于是该面上的对横向像差 的校正效果会减弱，导致不能充分进行像差校正。此时，如果减弱第1透镜的折射性，从第 1透镜的物体侧的面通过的光束便不呈聚光状态，从而能够在该面上对横向像差进行校正， 然而为了确保有效像圆(有效的成像区域)，需要利用该面来使光线急剧偏折，结果是将导 致对偏心等的公差更加敏感。当dl2/d的值在0.3以上时，则很难对像场弯曲以及像散进行校正。也就是说， 由于第2透镜的物体面与像面之间的间隔相对于总长度短太多，所以很难充分进行像差校 正。本发明的照相机模块的特征在于具有本发明的摄像镜头和用以接收上述摄像镜 头所形成的像的表示光的电子摄像元件。通过上述结构，能够实现低价、小型、高性能的数码相机。本发明的便携式信息设备的其特征在于具有本发明的摄像镜头，用以接收上述 摄像镜头所形成的像的表示光的电子摄像元件，以及对上述电子摄像元件所拍摄的图像进 行存储的存储器。通过上述结构，能够实现低价、小型、高性能的便携式信息设备。(发明效果)1当设dl为上述第1透镜的中心厚度，设dl2为上述第1透镜与上述第2透镜之间 的间隔，设d为光学系统总长时，由于满足关系式0. 35 < (dl/d) < 0. 5以及0. 07 < (dl2/ d) < 0. 3，所以能够应用于具备了固体摄像元件的摄像模块，并能提供一种能够削减制造 成本且保持期望分辨率的摄像镜头、照相机模块以及便携式信息设备。
图1是表示实施方式1的摄像镜头的构成图。图2是记载有上述摄像镜头中各透镜的非球面式、材料、形状等数据的图。图3是记载有上述摄像镜头的规格以及各种光学特性的图。图4是表示上述摄像镜头的MTF/空间频率特性的座标图。图5是表示上述摄像镜头的MTF/离焦特性的座标图。图6是表示上述摄像镜头的像散和畸变的座标图。图7是表示上述摄像镜头的球面像差的座标图。图8是表示与上述摄像镜头中设置的第1透镜的镜面间光轴错位相对应的MTF变 化的坐标图。图9是表示与上述摄像镜头中设置的第1透镜与第2透镜间的光轴错位相对应的 MTF变化的坐标图。图10是表示使用有上述摄像镜头的无调焦结构照相机模块的引线键合型构造的剖面图。图11中(a) (d)是用以说明制造引线键合型的上述无调焦结构照相机模块时 的晶圆级透镜工序的剖面图。图12是表示晶圆上玻璃设置型的上述无调焦结构照相机模块的结构的剖面图。图13中(a)和(b)是用以说明制造晶圆上玻璃设置型的上述无调焦结构照相机 模块时的晶圆级透镜工序的剖面图。图14中(a) (c)是用以说明制造引线键合型的无调焦结构照相机模块时的现 有的注塑工序的剖面图。图15是记载有实施方式2的摄像镜头中各透镜的非球面式、材料、形状等数据的 图。图16是记载有上述摄像镜头的规格以及各种光学特性的图。图17是表示上述摄像镜头内的布局的模式图。图18是表示上述摄像镜头的MTF/空间频率特性的座标图。图19是表示上述摄像镜头的MTF/离焦特性的座标图。图20是记载有实施方式3的摄像镜头中各透镜的非球面式、材料、形状等数据的 图。图21是记载有上述摄像镜头中各透镜的规格以及各种光学特性的图。图22是表示上述摄像镜头内的布局的模式图。图23是表示上述摄像镜头的MTF/空间频率特性的座标图。图M是表示上述摄像镜头的MTF/离焦特性的座标图。(标号说明)1摄像镜头2透镜(第1透镜)3透镜(第2透镜)4被摄体5像面6凸面7891011121314dldl2d2k
中央部 周边部 孔径光阑 防护玻璃罩 电子摄像元件 基板 外框 中心厚度 间隔
光学系统总长 阵列形模具
2 、3 透镜阵列
IOa孔径光阑阵列
Ila防护玻璃罩阵列
12a电子摄像元件阵列
13a基板阵列
92k模具
具体实施例方式根据图1 图24，对本发明的摄像镜头的实施方式做如下说明。(实施方式1)(实施方式1的摄像镜头1的结构)图1是表示实施方式1的摄像镜头1的结构图。摄像镜头1具有透镜2。在透镜 2中，在被摄体4侧形成有凸面6，并在像面5侧形成有凹面，且具有中心厚度dl。在透镜2 的被摄体4侧，设有孔径光阑(Aperture Stop) 10。在透镜2的像面5 —侧，设置有透镜3，透镜3与透镜2之间具有间隔dl2。透镜 3具有朝向被摄体4 一侧的面7，该面7具有凸形的中央部8和形成在该中央部8周围的凹 形的周边部9。在透镜3与像面5之间设有防护玻璃罩11。在防护玻璃罩11的像面5侧，电子摄 像元件12与像面5相接配置。若设摄像镜头1的光学系总长为d，则摄像镜头1满足式(1)和式( 所示的关系。0. 35 < (dl/d) < 0. 5 式(1)0. 07 < (dl2/d) < 0. 3 式 O)摄像镜头1通过满足上述0. 35 < (dl/d)，能够缓和透镜2的朝向被摄体4侧的凸 面6的形状变化，以及缓和朝向像面5侧的凹面的形状变化。也就是说，能够减小该些面在 从被摄体4侧向像面5侧的方向上的凸出程度和凹陷程度。而且，还能够扩大在该同一方 向上的各面彼此间的间隔。通过满足上述0. 07 < (dl2/d)的关系，可使射入透镜3的每一像高的对应光束呈 相互分散状态，从而能够容易地在更靠近像面5侧的地方进行畸变、像散的校正。当dl/d的值在0. 35以下时，由于透镜2的厚度变薄，要取得较大的折射性，便需 要增大透镜2中朝向被摄体4侧的凸面6的形状变化，也就是说，需要增大凸面6的凸出程 度，但这并不是优良的方案。因此，为了获得摄像镜头1的效果，需要使dl/d的值满足上述 0. 35 < (dl/d)的关系。当dl2/d的值在0. 07以下时，由于透镜2与透镜3之间的间隔变窄，透镜2与透 镜3的像差校正量会混合在一起，从而导致很难实现良好的像差校正。或者，即使实现了良 好的像差补正，结果还是要对透镜2和透镜3之间的轴错位偏差要求很严格的值，从而产生 制造困难的问题。当dl/d的值在0. 5以上时，则很难对横向像差进行校正，或者导致对公差更加敏 感。具体来说，从透镜2的物体面通过的光束呈聚光状态，于是该面上的对横向像差的校正效果会减弱，导致不能充分进行像差校正。此时，如果减弱透镜2的折射性，从透镜2的物 体面通过的光束便不呈聚光状态，从而能够在该面上对横向像差进行校正，然而为了确保 有效像圆，需要利用该面来使光线急剧偏折，结果是将导致对偏心等的公差更加敏感。当dl2/d的值在0.3以上时，则很难对像场弯曲以及像散进行校正。也就是说，由 于透镜3的物体面与像面之间的间隔相对于总长度短太多，所以很难充分进行像差校正。优选透镜2和透镜3的材料的阿贝数大于40。材料的选择范围若较广，且使用廉价 的材料，便能够削减制造成本，且能够应用不受材料限制的各种制造工序。例如，透镜2及 透镜3的材料可以由热可塑性塑料构成，可以使用日本^ON公司生产的E48R(Nd为1.531、 vd 为 56)、330R(Nd 为 1. 509、vd 为 56)、或 480R(Nd 为 1. 525、vd 为 56)。散射性较低(阿 贝数较高)的材料虽然对于摄像镜头来说是有用的，但研发较为困难。如上述例所示，关于 注塑(Injection Molding)法中所用的热可塑性材料，研发出了阿贝数为56左右的材料。 在本发明的实施方式中，将举出应用有阿贝数为46的材料的设计例。优选摄像镜头的F数小于3。通过将F数缩小到小于3，能够增大摄像镜头1的受 光量，并且色谱像差可得到良好的校正，因此能够得到较高的分辨率。F数是一种表示光学 系统的亮度的量。摄像镜头1的F数表示的是摄像镜头1的等价焦距除以摄像镜头1的入 射光瞳直径的值。优选电子摄像元件12由像素大小在2. 5 μ m以下的CMOS摄像元件或CXD摄像元 件构成。根据该构成，通过用像素间距在2. 5μπι以下的固体摄像元件来构成传感器，能够 实现一种可充分发挥高清晰摄像元件的性能的摄像模块。优选构成电子摄像元件12的CMOS摄像元件或CXD摄像元件的像素数在30万以 上。通过设置适用于摄像镜头的分辨性能的传感器，可以得到具有良好分辨性能的数码相 机模块。该优选结构特别适用于VGA级的传感器。优选电子摄像元件12与防护玻璃罩11之间的间隔在0. 195mm以上。上述结构能够适用于使用有固体摄像元件的移动通信装置用数码相机模块中所 被广泛利用的引线键合结构和晶圆上透镜设置结构这两方。当防护玻璃罩11与电子摄像 元件12之间的间隔小于0. 195mm时，会与在传感器和基板间进行电气连接的引线发生相互 干扰，所以无法适用于引线键合方式的模块结构。优选透镜2与透镜3由耐热材料构成。由此，可以提供一种能够实现回流(ref low) 安装的低安装成本的照相机模块。因为耐热材料有利于使公差的范围增大，所以回流的热 历史带给透镜组装状态的变化的容许范围较大，且能够适用于负荷较大的工序。(实施方式1的摄像镜头的设计规格及光学特性)图2是记载有构成摄像镜头1的各透镜的非球面式、材料、形状等数据的图。图2 中“要素”一栏中的“Li”表示的是图1的透镜2，“L2”表示的是透镜3。“CG”表示防护玻
^^罩ο图2中“材料”一栏所示的“Nd”是指构成各透镜的各种材料相对d线(波长为 587. 6nm)的折射率，“vd”是各种材料相对d线的阿贝数。“中心厚度”是指从对应面的中心 起，向像面侧，到下一个面的中心为止的光轴上距离。“有效半径”是透镜上能够控制光束范 围的圆区域的半径。“非球面系数”是指，代表非球面的非球面式、即图2所示非球面式中的 系数Ai (i是4以上的偶数)。
根据图2所示各透镜的非球面式、材料、形状等所构成的摄像镜头1的(dl/d)的 值为 0. 39，(dl2/d)的值为 0. 14。图3是记载有摄像镜头1的规格以及各种光学特性的图。MTF(Modulation Transfer Function 调制传递函数)是通过以下与波长相对应的权数来计算的。艮口，404. 66nm 对应 0. 13 ；435. 84nm 对应 0. 49 ；486. 1327nm 对应 1. 57 ；546. 07nm 对应 3. 12 ；587. 5618nm 对应 3. 18 ；656. 2725nm 对应 1. 51。另外，所采用的物距为500mm。(实施方式1的摄像镜头的效果)图4是表示摄像镜头1的MTF/空间频率特性的座标图。横轴表示空间频率，纵轴 表示MTF。实施方式1的摄像镜头1相对空间频率具有很高的MTF特性。图5是表示摄像镜头1的MTF/离焦特性的座标图。横轴表示焦点偏移量，纵轴表 示MTF。通过实施方式1的摄像镜头1，能够获得实现最佳像面位置的离焦特性。图6是表示摄像镜头1的像散和畸变的座标图。图6的左侧座标图是表示像散的 坐标图，右侧的坐标图是表示畸变的坐标图。横轴表示像面5的位移，各纵轴分别表示像散 和畸变的大小。如图6所示，通过本实施方式的摄像镜头1，能够对像散和畸变进行良好的 校正。图7是表示摄像镜头1的球面像差的座标图。横轴表示像面5的位移，纵轴表示 球面像差的大小。如图7所示，通过本实施方式的摄像镜头1，能够对球面像差进行良好的 校正。图8是表示与摄像镜头中1设置的透镜2的镜面间光轴错位相对应的MTF变化的 坐标图。横轴表示误差量(光轴错位量)，纵轴表示MTF。实线表示弧矢面的MTF变化，虚 线表示子午面的MTF变化。图9是表示与摄像镜头1中设置的透镜2与透镜3间的光轴错位相对应的MTF变 化的坐标图。横轴表示误差量(光轴错位量)，纵轴表示MTF。与图8相同，实线表示弧矢 面的MTF变化，虚线表示子午面的MTF变化。(具有实施方式1的摄像镜头的无调焦结构照相机模块)图10是表示引线键合型的无调焦结构照相机模块15的构成的剖面图，该照相机 模块15中使用有摄像镜头1。引线键合型的照相机模块15具有摄像镜头1。在摄像镜头1 中设有透镜2和透镜3。照相机模块15具有基板13。在基板13上设有电子摄像元件12。 电子摄像元件12和基板13通过引线键合而相连接。在透镜3和电子摄像元件12之间设 有防护玻璃罩11。在基板13上设置有覆盖了透镜2、透镜3、防护玻璃罩11、以及电子摄像 元件12的外框14。如此构成的照相机模块15呈无镜筒(透镜镜筒)结构。图11中(a) (d)是用以说明制造引线键合型的无调焦结构照相机模块15时的 晶圆级透镜工序的剖面图。首先，如图11的(a)所示，通过阵列状模具业模制透镜阵列 2a。通过其他阵列状模具模制透镜阵列3a。然后，如图11的(b)所示，将透镜阵列加和透镜阵列3a粘合。然后，切断透镜阵列加和透镜阵列3a，如图11的(c)所示，形成在透镜2 上粘有透镜3的透镜单元。然后，如图11的(d)所示，将该透镜单元和防护玻璃罩11嵌入 外框(保持器)14，并将外框14装载在设有电子摄像元件12的基板13上，从而完成照相机 模块15。图12是表示晶圆上玻璃设置型的无调焦结构照相机模块16的结构的剖面图，该 照相机模块16中使用有摄像镜头1。晶圆上玻璃设置型的照相机模块16具有摄像镜头1。 在摄像镜头1上设有透镜2、透镜3、以及孔径光阑10。照相机模块16具有玻璃基板17。形 成覆盖玻璃基板17的电子摄像元件12。在电子摄像元件12与透镜3之间设有防护玻璃罩 11。如此构成的照相机模块16呈无保持器(外框)结构。图13中(a)和(b)是用以说明制造晶圆上玻璃设置型的无调焦结构照相机模块 16时的晶圆级透镜工序的剖面图。首先，如参照图11的(a)所说明的那样，通过阵列状模 具模制透镜阵列加和3a。然后，如图13的(a)所示，将透镜阵列加和3a粘合，在透镜阵列加上粘贴孔径光阑阵列10a。然 后，在透镜阵列3a下粘贴防护玻璃罩阵列11a。在防护玻璃罩阵列Ila下粘贴玻璃基板阵 列17a和电子摄像元件阵列12a。然后，如图13的(b)所示，切断孔径光阑阵列10a、透镜 阵列加和3a、防护玻璃罩阵列11a、电子摄像元件阵列12a以及玻璃基板阵列17a，从而完 成照相机模块16。图14中(a) (c)是用以说明制造引线键合型的无调焦结构照相机模块时的现 有的注塑工序的剖面图。首先，如图14的(a)所示，通过模具9 模制透镜2，然后如图14 的(b)所示，从模具92k中取出模制完成的透镜2，并切割出透镜2。用与透镜2相同的方 法制成透镜3。然后，如图14的(c)所示，将透镜2粘合至透镜3以形成透镜单元，将该透 镜单元和防护玻璃罩11嵌入外框(保持器)14，然后将外框14装载到设有电子摄像元件 12的基板13上，从而完成照相机模块15。关于图11和图13所示的晶圆级透镜工序，从摄像模块的制造时间以及其他综合 见解来看，其比图14所示的注塑工序有利。在实行晶圆级透镜工序时，需要抑制由热引起 的在透镜阵列加和3a上产生的塑性变形。针对该需要，优选用即使受热也不易变形的耐 热性非常好的热硬化性树脂材料或紫外线硬化性树脂材料来构成透镜2和透镜3。(实施方式2)(实施方式2的摄像镜头的设计规格及光学特性)图15是记载有实施方式2的摄像镜头中各透镜的非球面式、材料、形状等数据的 图。实施方式2的摄像镜头的基本结构与图1所示的摄像镜头1相同。与实施方式1中所述的图2相同，“要素”一栏的“Li”表示的是图1所示的透镜2， “L2”表示的是透镜3。“CG”表示防护玻璃罩。“材料”一栏所示的“Nd”是指构成各透镜的 各种材料相对d线(波长为587.6nm)的折射率，“vd”是各种材料相对d线的阿贝数。“中 心厚度”是指从对应面的中心起，向像面侧，到下一个面的中心为止的光轴上距离。“有效半 径”是透镜上能够控制光束范围的圆区域的半径。“非球面系数”是指，代表非球面的非球 面式、即图2所示非球面式中的系数Ai (i是4以上的偶数)。根据图15所示的各透镜的非球面式、材料、形状等所构成的摄像镜头1的(dl/d) 的值为0. 40，(dl2/d)的值为0. 08。
图16是记载有实施方式2的摄像镜头的规格以及各种光学特性的图。与实施方 式1中所述的图3相同，MTF(调制传递函数)是通过以下与波长相对应的权数来计算的。 即404. 66nm 对应 0. 13 ；435. 84nm 对应 0. 49 ；486. 1327nm 对应 1. 57 ；546. 07nm 对应 3. 12 ；587. 5618nm 对应 3. 18 ；656. 2725nm 对应 1. 51。另外，所采用的物距为500mm。图17是表示实施方式2的摄像镜头内的布局的图，表示了经由透镜2、透镜3、以 及防护玻璃罩11在像面5上成像的光的路径。实施方式2的摄像镜头也与图1所示的实 施方式1的摄像镜头相同，具有在被摄体侧形成有凸面的透镜2和在透镜2的像面5侧配 置的透镜3。透镜3具有朝向被摄体侧的面，该面具有凸形的中央部以及形成在该中央部周 围的凹形的周边部。(实施方式2的摄像镜头的效果)图18是表示实施方式2的摄像镜头的MTF/空间频率特性的座标图。横轴表示空 间频率，纵轴表示MTF。实施方式2的摄像镜头对于空间频率具有很高的MTF特性。图19是表示实施方式2的摄像镜头的MTF/离焦特性的座标图。横轴表示焦点偏 移量，纵轴表示MTF。通过实施方式2的摄像镜头，能够获得实现最佳像面位置的离焦特性。(实施方式3)(实施方式3的摄像镜头的设计规格及光学特性)图20是记载有实施方式3的摄像镜头中各透镜的非球面式、材料、形状等数据的 图。实施方式3的摄像镜头的基本结构与图1所示的摄像镜头1相同。与实施方式1中所述的图2相同，“要素”一栏的“Li”表示的是图1所示的透镜2， “L2”表示的是透镜3。“CG”表示防护玻璃罩。“材料”一栏所示的“Nd”是指构成各透镜的 各种材料相对d线(波长为587.6nm)的折射率，“vd”是各种材料相对d线的阿贝数。“中 心厚度”是指从对应面的中心起，向像面侧，到下一个面的中心为止的光轴上距离。“有效半 径”是透镜上能够控制光束范围的圆区域的半径。“非球面系数”是指代表非球面的非球面 式即、图2所示非球面式中的系数Ai (i是4以上的偶数)。根据图20所示各透镜的非球面式、材料、形状等所构成的摄像镜头1的(dl/d)的 值为 0. 40，(dl2/d)的值为 0. 08。图21是记载有实施方式3的摄像镜头中各透镜的规格以及各种光学特性的图。与 实施方式1中所述的图3相同，MTF(调制传递函数)是通过以下与波长相对应的权数来计 算的。即，404. 66nm 对应 0. 13 ；435. 84nm 对应 0. 49 ；486. 1327nm 对应 1. 57 ；546. 07nm 对应 3. 12 ；
587. 5618nm 对应 3. 18 ；656. 2725nm 对应 1. 51。另外，所采用的物距为500mm。图22是表示实施方式3的摄像镜头内的布局的图。图22表示了经由透镜2、透镜 3、以及防护玻璃罩11在像面5上成像的光路径。实施方式3的摄像镜头也与图1所示的 实施方式1的摄像镜头相同，具有在被摄体侧形成有凸面的透镜2和在透镜2的像面5侧 配置的透镜3。透镜3具有朝向被摄体侧的面，该面具有凸形的中央部以及形成在该中央部 周围的凹形的周边部。(实施方式3的摄像镜头的效果)图23是表示实施方式3的摄像镜头的MTF/空间频率特性的座标图。横轴表示空 间频率，纵轴表示MTF。实施方式3的摄像镜头对于空间频率具有很高的MTF特性。图M是表示实施方式3的摄像镜头的MTF/离焦特性的座标图。横轴表示焦点偏 移量，纵轴表示MTF。通过实施方式3的摄像镜头，能够获得实现最佳像面位置的离焦特性。通过图1所示的摄像镜头1和接收摄像镜头1所形成的像的表示光的电子摄像元 件12，以及存储电子摄像元件12所拍摄的图像的存储器(无图示)，能够构成便携式信息 设备。优选本实施方式的摄像镜头满足关系式0. 12 < (dl2/d)。根据上述结构，可以进一步缓和第1透镜和第2透镜间的偏心的制造公差。在本实施方式的摄像镜头中，优选上述第1透镜和上述第2透镜的材料的阿贝数 大于40。根据上述结构，材料的选择范围可得以扩大，并可使用廉价的材料，从而能够削减 制造成本，且能够应用不受材料限制的各种制造工序。优选本实施方式的摄像镜头的F数小于3。通过将F数缩小到小于3，能够增大本发明的摄像镜头的受光量，并且色谱像差可 得到良好的校正，因此能够得到较高的分辨率。优选本实施方式的摄像镜头通过晶圆级透镜工序制作。通过上述结构，本实施方式的摄像镜头具有范围很大的容许公差，所以可运用晶 圆级工序，从而能够低价制造出透镜模块。在本实施方式的摄像镜头中，优选在上述第1透镜的被摄体侧设置有孔径光阑。通过上述结构，能够调整光量来提供鲜明的像。在本实施方式的照相机模块中，优选上述电子摄像元件是像素大小为2. 5μπι以 下的CMOS摄像元件或CXD摄像元件。根据上述结构，通过使用像素间距在2. 5μπι以下的固体摄像元件来构成的传感 器，能够实现可充分发挥摄像元件的高分辨性能的摄像模块。在本实施方式的照相机模块中，优选上述CMOS摄像元件或CCD摄像元件的像素数 为30万以上。在上述结构中，具备了适用于摄像镜头的分辨性能的传感器，所以能够得到具有 良好分辨性能的数码相机模块。该结构特别适于VGA级的传感器。在本实施方式的照相机模块中，优选上述电子摄像元件和防护玻璃罩之间的间隔为0. 195mm以上。上述结构能够适用于使用有固体摄像元件的移动通信装置用数码相机模块中所 被广泛利用的引线键合结构和晶圆上透镜设置结构这两方。当防护玻璃罩与传感器之间的 间隔小于0. 195mm时，会与在传感器和基板间进行电气连接的引线发生相互干扰，所以无 法适用于弓I线键合方式的模块制造。。优选本实施方式的照相机模块具有无调焦结构。根据上述结构，本实施方式的透镜具有很好的公差敏感度，所以无需调整光轴方 向上的对应最佳像面位置的受光元件的位置。因此，在组装工序上，无需进行调焦便能够提 供不具有调焦结构的照相机模块，从而能够削减制造成本。在本实施方式的照相机模块中，优选上述摄像镜头的第1及第2透镜由耐热材料 构成。通过上述结构，可以提供一种能够实现回流安装的低安装成本的照相机模块。因 为耐热材料有利于使公差的范围增大，所以回流的热历史带给透镜组装状态的变化的容许 范围较大，且能够适于负荷较大的工序。优选本实施方式的照相机模块具有无镜筒结构。根据上述结构，由于不设置透镜镜筒，所以能够通过削减工序和削减构成部件来 实现低成本化。优选本实施方式的照相机模块具有无保持器结构。根据上述结构，由于不设置外框，所以能够通过削减工序和削减构成部件来实现 低成本化。本发明并不仅限于上述各种实施方式，可以根据权利要求所示的范围进行各种变 更，适当地组合不同实施方式中记述的技术手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术 范围之内。(工业上的利用可能性)本发明能够适用于摄像镜头、相机模组以及便携式信息设备，上述摄像镜头、相机 模组、以及便携式信息设备具备了在被摄体侧形成有凸面的第1透镜和在上述第1透镜的 像面侧配置的第2透镜。特别能够适用于使用有便携式装置中所装载的固体摄像元件的用 于被装载到数码相机上的摄像镜头。
权利要求
1.一种摄像镜头，具备在被摄体侧形成有凸面的第1透镜和在上述第1透镜的像面侧 配置的第2透镜，上述第2透镜拥有朝向上述被摄体侧的面，上述面具有凸形的中央部和在 上述中央部周围形成的凹形的周边部，该摄像镜头的特征在于当设dl为上述第1透镜的中心厚度，设dl2为上述第1透镜与上述第2透镜之间的间 隔，设d为光学系统总长时，满足关系式0. 35 < (dl/d) <0. 5以及0. 07 < (dl2/d) <0.3。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于 满足关系式0. 12 < (dl2/d)。
3.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于 上述第1透镜和上述第2透镜的材料的阿贝数大于40。
4.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于 该摄像镜头的F数小于3。
5.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于 该摄像镜头通过晶圆级透镜工序制作。
6.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于 在上述第1透镜的被摄体侧，设置有孔径光阑。
7.一种照相机模块，其特征在于具有权利要求1所述的摄像镜头，和用以接收上述摄像镜头所形成的像的表示光的电 子摄像元件。
8.根据权利要求7所述的照相机模块，其特征在于上述电子摄像元件是像素大小为2. 5 μ m以下的CMOS摄像元件或CXD摄像元件。
9.根据权利要求8所述的照相机模块，其特征在于上述CMOS摄像元件或CXD摄像元件的像素数为30万以上。
10.根据权利要求7所述的照相机模块，其特征在于上述电子摄像元件和防护玻璃罩之间的间隔为0. 195mm以上。
11.根据权利要求7所述的照相机模块，其特征在于 具有无调焦结构。
12.根据权利要求7所述的照相机模块，其特征在于 上述摄像镜头的第1及第2透镜由耐热材料构成。
13.根据权利要求7所述的照相机模块，其特征在于具有无镜筒结构。
14.根据权利要求7所述的照相机模块，其特征在于具有无保持器结构。
15.一种便携式信息设备，其特征在于 具有权利要求1所述的摄像镜头、用以接收上述摄像镜头所形成的像的表示光的电子摄像元件、 对上述电子摄像元件所拍摄的图像进行存储的存储器。
全文摘要
提供一种能够适用于使用有固体摄像元件的摄像模块，且能够削减制造成本并容易保持期望分辨率的摄像镜头。摄像镜头(1)具备在被摄体(4)侧形成有凸面(6)的透镜(2)和在透镜(2)的像面(5)侧配置的透镜(3)。透镜(3)拥有朝向被摄体(4)侧的面(7)。面(7)具有凸形的中央部(8)和在中央部(8)周围形成的凹形的周边部(9)。当设d1为透镜(2)的中心厚度，d12为透镜(2)与透镜(3)间的间隔，d为光学系统总长时，满足关系式0.35＜(d1/d)＜0.5以及0.07＜(d12/d)＜0.3。
文档编号G02B1/00GK102103249SQ20101055924
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月22日 优先权日2009年12月22日
发明者花户宏之, 重光学道 申请人:夏普株式会社