专利名称：摄像透镜、摄像装置及便携终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用CCD (Charge Coupled Device)型影像传感、CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型影像传感等固体摄像元件的摄像装置的摄像透镜以及摄像装置及便携终端。
背景技术：
小型且非常薄型的摄像装置被用于手机和PDA (Personal Digital Assistant)等小型薄型的电子器械中。作为这种摄像装置中使用的摄像元件已知有CCD型影像传感和 CMOS型影像传感等固体摄像元件。近年来，摄像元件的高像素化不断进展，图像分辨率和性能越来越高。用来在这些摄像元件上形成被摄物体像的摄像透镜被要求小型化，以适应于摄像元件的小型化，这种要求有年年提高的倾向。
作为这种内藏于便携终端的摄像装置(下面又称为“照相模块”)中使用的摄像透镜，已知有3个塑料透镜结构的类型和1个玻璃透镜2个塑料透镜之3个结构的光学系统 (例如参照专利文献1)。
有一种在几英寸的玻璃基板上用复型法同时大量成形透镜要素、然后切开形成了多个上述透镜要素的玻璃基板(透镜晶片)大量产生透镜的手法被提案。用上述制法制成的透镜被称之为晶片规模透镜。采用这种晶片规模透镜的3个结构的摄像透镜已有公开 (例如，请参照专利文献2、专利文献3)。
先行技术文献 专利文献 专利文献1 特开2006-301403号公报 专利文献2 特许第3976782号公报 专利文献3 特许第4022246号公报
发明内容
发明欲解决的课题 上述在玻璃基板上成形树脂透镜要素制造透镜时，考虑加工性和成本，优选形成透镜要素的玻璃基板(下面称为基板部)为平行平板。然而是平行平板的话，贴在上面的透镜要素(下面称为透镜部)的一面不持折射力，也就是说，只能使透镜部的单面持有焦强，所以，为了不改变透镜有效径而得到强的折射力，必须减小与空气接触的透镜部的面的曲率半径。但是曲率半径变小的话，透镜部的周围与中央部的厚度差增大，透镜部的成形变得困难，存在问题。
另外，用上述复型法进行制造时，是在基板部上固定模具，将UV固化型树脂注入腔内，从外部照射紫外线使UV固化型树脂固化，由此容易地形成非球面形状的透镜部。该手法中，不极其减薄树脂部的厚度的话，紫外线的透过不良，UV固化型树脂不易固化，存在问题。
对此，有提案在基板上固定模具，向腔内注入热固化型树脂，加热模具使热固化型树脂固化形成透镜部，但此时热固化型树脂是从接触模具的面逐步固化，所以，透镜部厚的情况时，离模具远的部位固化迟，有折射率不均勻的可能性。
如上所述，在透镜部采用UV固化型树脂、热固化型树脂等能量固化型树脂时，从透镜部外侧向内部，由于能量传递的原因，随着透镜部增厚，导致不能一直固化到内部、还有固化后出现不均勻的材料特性之不良情况的可能性上升。因此，上述不管哪一种情况，在透镜部厚度厚的形状时，都导致不合适的特性，所以透镜部的曲率半径因此受到限制，存在问题。
而3个结构的光学系统中，为了既进行诸像差的修正又达成全长的小型化，是应用如上述专利文献1中所记载的所谓摄远型的透镜结构，即由从物体侧起依次、具有正的折射力凸面向着物体侧的凹凸形状的第1透镜、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负的折射力的第3透镜构成的透镜结构。
但是，为了使第2透镜持有正的折射力，必须给出像侧凸面强的曲率，但由于存在上述透镜部曲率半径限制的问题，所以难以使第2透镜持有正的折射力。
因此，专利文献2、专利文献3中记载的3个结构的光学系统，是由具有正的折射力的第1透镜、具有负的折射力的第2透镜、具有正的折射力的第3透镜构成的所谓三个一组型的不适合于全长小型化的结构。
本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种虽然是采用了晶片规模透镜的3个结构的光学系统但解消透镜部曲率半径的限制，量产性良好、低成本、小型，性能良好的摄像透镜，以及采用了该摄像透镜的小型高性能的摄像装置和便携终端。
用来解决课题的手段 第1项中记载的摄像透镜，是在固体摄像元件的光电变换部上成被摄物体像的摄像透镜，其特征在于，从物体侧起依次具有具有正折射力的第1透镜、具有正折射力的第2 透镜、具有负折射力的第3透镜，所述第1透镜备有为平行平板的基板部和在所述基板部的物体侧面及像侧面的至少一面上用折射率不同于所述基板部的材料形成的透镜部，所述第 2透镜是单透镜，满足以下条件式 1 < f2/f < 20 (1)， 其中， f2 所述第2透镜的焦点距离 f 摄像透镜整个系统的焦点距离。
为了得到小型且良好修正了像差的摄像透镜，本发明的基本结构由从物体侧起依次具有正折射力的第1透镜、具有正折射力的第2透镜、具有负折射力的第3透镜构成。通过从物体侧起依次由第1透镜、第2透镜合成形成正的折射力，第3透镜具有负的折射力， 可以实现所谓摄远型的透镜结构，可以实现有利于摄像透镜全长小型化的结构。
有关像差修正，因为由第1透镜和第2透镜分担正的折射力，所以能够抑制球面像差和彗形像差的发生。
另外，因为在第1透镜使用在为平行平板的基板部单面或两面形成了具有正或负焦强透镜部的透镜，所以，可以通过复型法同时大量成形第1透镜，然后切开，由此大量生产第1透镜，这样，能够使组装了本发明摄像透镜的摄像装置的低成本化和量产性两立。
5 并且，通过在第2透镜使用单透镜，能够解消透镜部的厚度限制，所以，容易使第2 透镜持有正的折射力，可以使摄像透镜整个系统为摄远型的透镜结构，所以摄像透镜全长能够小型化。
条件式(1)规定所述第2透镜的焦点距离。通过满足条件式(1)的上限，第2透镜能够得到适当正的折射率，所以通过由第1透镜和第2透镜分担正的折射力，能够确切地修正球面像差和彗形像差。而通过满足条件式(1)的下限，第2透镜的折射力不过分太大， 能够抑制第1透镜和第2透镜的合成主点位置向像侧移动，抑制摄像透镜全长的增长。
进一步优选满足以下条件式(1’ ) 3 < f2/f < 15 (1，)。
第2项中记载的摄像透镜，是第1项中记载的发明，其特征在于，所述第2透镜是凸面向着像侧的凹凸形状，满足以下条件式 0. 90 < r3/r4 < 2. 40 (2)， 其中， r3 所述第2透镜物体侧面的近轴曲率半径 r4 所述第2透镜像侧面的近轴曲率半径。
条件式( 规定第2透镜物体侧面的近轴曲率半径和像侧面的近轴曲率半径。通过满足条件式(2)的上限，第2透镜具有凸面向着像侧的强的凹凸形状，周边光线穿过离开光轴的部位，所以是容易修正摄像透镜整个系统的倍率色像差和畸变的结构。而通过满足条件式( 的下限，物体侧面的负的折射力弱，像侧面的正的折射力强，所以，能够使第2透镜持有正的折射力。
优选进一步满足以下条件式(2’ ) 0. 9 < r3/r4 <1.5 (2，)。
第3项中记载的摄像透镜，是第1或2项中记载的发明，其特征在于，所述第1透镜物体侧面的透镜部和像侧面的透镜部用不同的材料形成，所述第1透镜物体侧面的透镜部是凸面向着物体侧的平凸透镜，所述第1透镜像侧面的透镜部是凹面向着像侧的平凹透镜，满足以下条件式 10 < vl-v2 < 70 (3)， 其中， Vl 所述第1透镜物体侧面透镜部的d线的阿贝数 v2 所述第1透镜像侧面透镜部的d线的阿贝数。
一般来说，由具有正折射力的第1透镜、具有正折射力的第2透镜、具有负折射力的第3透镜构成的所谓摄远型的透镜结构因为具有负的折射力的透镜只有在最像侧的第3 透镜，所以，大多是轴上色像差修正不足，但是，通过第1透镜部物体侧面的透镜部具有正的折射力、第1透镜部像侧面的透镜部具有负的折射力、并满足条件式(3)，构成色散小的正透镜和色散大的负透镜的组合，所以能够承担修正轴上色像差和倍率色像差等色像差， 因此能够实现更高性能的摄像透镜。
优选进一步满足以下条件式(3’ ) 10 < vl-v2 < 40 (3，)。
第4项中记载的摄像透镜，是第1至3项的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述第2透镜由能量固化型树脂构成。
作为低成本大量实装摄像装置的方法，近年来，有一种技术被提案对事先嵌铸了焊锡的基板载置IC芯片其他电子部件和光学元件，就此进行回流处理(加热处理)使焊锡熔融，从而在基板上同时实装电子部件和光学元件，通过用能量固化性树脂材料构成第2 透镜，能够适应回流处理，因此能够提高摄像装置的量产性。
这里的能量固化型树脂材料包括热固化树脂材料和光固化树脂材料的任何一种， 可以采用例如像信越化学工业(株)产生的硅树脂KER系列各种那样的热固化型树脂及UV 固化型树脂。
由于需要透镜厚，所以，第2透镜的固化型树脂材料尤其优选由热固化型树脂构成。
另外，通过在用树脂材料构成的透镜部中分撒30纳米以下的无机微粒，能够提供即使温度变化也能够降低性能劣化和像点位置变动、而且光透过率不降低、具有不受环境变化影响的优异光学性能的摄像透镜。
一般来说，在透明树脂材料中混合微粒子的话会产生光散射而透过率降低，所以难以用作光学材料，但是，通过使微粒子的大小小于透过光束的波长，则能够实现实质上不产生散射。
另外，与玻璃材料相比树脂材料具有折射率低之缺点，但已得知，在母材树脂材料中分撒折射率高的无机粒子能够提高折射率。具体则是，通过在母材树脂材料中分撒30纳米以下、优选在母材树脂材料中分撒20纳米以下、更优选分撒15纳米以下的无机粒子，能够提供具有任意温度依存性的材料。
进一步得知，树脂材料是温度上升折射率降低，但是，若在母材树脂材料中分撒温度上升折射率上升的无机粒子则产生相互抵消它们的性质之作用，所以能够减小相对温度变化的折射率变化。相反得知，若在母材树脂材料中分撒温度上升折射率下降的无机粒子则能够增大相对温度变化的折射率变化。具体则是，在母材树脂材料中分撒30纳米以下、 优选在母材树脂材料中分撒20纳米以下、更优选分撒15纳米以下的无机粒子，由此能够提供具有任意温度依存性的材料。
例如，通过在丙烯类树脂中分撒氧化铝(Al2O3)、铌酸锂(LiNbO3)微粒子，能够得到高折射率的树脂材料，并且能够减小相对温度的折射率变化。
接下去，对折射率的温度变化A作详细说明。折射率的温度变化A根据洛伦兹洛伦茨公式，用温度t微分折射率n，由下式[数1]表示 [数1]
权利要求
1.一种摄像透镜，是在固体摄像元件的光电变换部上成被摄物体像的摄像透镜，其特征在于，从物体侧起依次具有具有正折射力的第1透镜、具有正折射力的第2透镜、具有负折射力的第3透镜，所述第1透镜备有为平行平板的基板部和在所述基板部的物体侧面及像侧面的至少一面上用折射率不同于所述基板部的材料形成的透镜部， 所述第2透镜是单透镜， 满足以下条件式 1 < f2/f < 20 (1)， 其中，f2 所述第2透镜的焦点距离 f 摄像透镜整个系统的焦点距离。
2.如权利要求1中记载的摄像透镜，其特征在于，所述第2透镜是凸面向着像侧的凹凸形状，满足以下条件式0. 90 < r3/r4 < 2. 40 (2)， 其中，r3 所述第2透镜物体侧面的近轴曲率半径 r4 所述第2透镜像侧面的近轴曲率半径。
3.如权利要求1或2中记载的摄像透镜，其特征在于，所述第1透镜物体侧面的透镜部和像侧面的透镜部用不同材料形成，所述第1透镜物体侧面的透镜部是凸面向着物体侧的平凸透镜，所述第1透镜像侧面的透镜部是凹面向着像侧的平凹透镜，满足以下条件式10 < vl-v2 < 70 (3)，其中，Vl 所述第1透镜物体侧面透镜部的d线的阿贝数 v2 所述第1透镜像侧面透镜部的d线的阿贝数。
4.如权利要求1至3的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述第2透镜由能量固化型树脂构成。
5.如权利要求1至4的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述第3透镜备有为平行平板的基板部和在所述基板部的物体侧面及像侧面的至少一面上形成的透镜部。
6.如权利要求1至4的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述第3透镜是单透镜。
7.如权利要求1至6的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述基板部由玻璃材料构成，所述透镜部由树脂材料构成。
8.如权利要求1至7的任何一项中记载的摄像透镜，其特征在于，所述透镜部由能量固化型树脂材料构成。
9.一种摄像装置，其特征在于，具有权利要求1至8项的任何一项中记载的摄像透镜；将由所述摄像透镜成的被摄物体的像变换为电信号的固体摄像元件。
10. 一种便携终端，其特征在于，具有权利要求9项中记载的摄像装置。
全文摘要
为了提供一种虽然是采用了晶片规模透镜的3个结构的光学系统但解消透镜部曲率半径的限制从而量产性好、低成本、小型、性能良好的摄像透镜以及采用了该摄像透镜的小型高性能的摄像装置及便携终端，使摄像透镜从物体侧起依次具有具有正折射力的第1透镜、具有正折射力的第2透镜、具有负折射力的第3透镜，第1透镜备有为平行平板的基板部和在基板部的物体侧面及像侧面的至少一面上用折射率不同于基板部的材料形成的透镜部，第2透镜是单透镜，满足以下条件式1＜f2/f＜20(1)，其中，f2所述第2透镜的焦点距离，f摄像透镜整个系统的焦点距离。
文档编号H04N5/225GK102197329SQ20098014170
公开日2011年9月21日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年10月24日
发明者尾崎雄一 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社