专利名称：滤光片、摄像镜头、摄像装置及便携终端设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于便携终端设备等的摄像装置的摄像镜头，更详细地，涉及通 过与成像透镜的光轴同轴地配设而取得切趾效果或周边光量校正效果的滤光片。
背景技术：
一般，摄像镜头的性能由在焦点面的成像性能来评价。因此，一直以来关于以成像 性能的提高为目的的像差校正的提案被多次进行。然而，在使用于摄像机的摄像镜头中，不 仅是成像性能，散焦图像(前模糊或后模糊)的色相(見λ方)也非常重要。例如，在将 人物配设在图像中心的肖像照片或近距离拍摄的花的照片等中，重要的被摄体以外的部分 (例如，成为背景的部分)的散焦图像的色相会较大地左右照片图像的印象。其中，在使用 拍摄倍率为1/4 1/2左右的微距镜的近距离被摄体的拍摄中，主要的被摄体以外的背景 大多成为散焦图像，所以散焦图像的色相变得尤其重要。对该散焦图像的色相公知有各种色相，但通常而言，在散焦图像中，原来的物体形 状容易理解、且颜色的浑浊较少、整体上轻度模糊的柔和的氛围的散焦图像被设定为良好 的。作为以改善散焦图像的色相的状态作为目的的透镜系统，如专利文献1、2所述， 公知有具备取得切趾效果的切趾滤光片的摄像镜头。所谓切趾(apodization)效果是随着 从光轴中心沿光轴垂直方向远离而使透射率逐渐减少从而改变散焦图像的强度分布，由此 将散焦图像的色相改善成如上述的良好的色相。而且，与切趾滤光片相反，也公知有随着从光轴中心沿光轴垂直方向远离而使透 射率逐渐增加从而在成像面中的中心部分和周边部分的光量均勻化的周边光量校正滤光 片。专利文献1 日本专利公开2006-145831号公报专利文献2 日本专利公开11-231209号公报在切趾滤光片或周边光量校正滤光片中，随着从光轴中心沿光轴垂直方向远离而 使光的透射率减少或增加时，若不按照预定的规则使透射率正确地变化，则不能有效地体 现切趾效果或周边光量校正效果。实现切趾滤光片或周边光量校正滤光片时，通过将遮光性的点或同心圆在透光性 基板上印刷或涂覆被实现。在这种滤光片中，通过使点或同心圆的配置密度局部地变化而 使光的透射率变化，但在以往的滤光片中，因点或同心圆的配置图案的问题或印刷或涂层 的精度问题等，难以使透射率正确地变化。这种问题在便携终端设备等小型摄像装置所使 用的滤光片时尤为明显。
发明内容本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种通过对滤光片的光的透 射率变化特性进行正确的控制可有效地体现切趾效果或周边光量校正效果的滤光片、摄像镜头、摄像装置及便携终端设备。本发明的滤光片是通过与成像透镜的光轴同轴地配设而取得切趾效果或周边光 量校正效果的滤光片，其特征在于，将具有遮光性的点按照蜂窝式配置以从中心朝向周边 至少一部分成为高斯分布状的点密度的方式设置，并且将上述点的大小设为d时，满足下 述条件式(1)。0. 003mm ^ d ^ 0. OlOmm (1)在此，对蜂窝式配置的定义进行说明。图12是蜂窝式配置的说明图。在本发明中，“蜂窝式配置”是指将某点配置位置(点的中心位置)作为基准时，从 该基准位置等间隔且按每60°设置邻接的点配置位置的形态，如图12所示，若假设将正六 角形无间隙地配设成蜂窝状，则各正六角形的中心c成为点配置位置。而且，在每个点配置 位置决定点的有无。而且，在随着从光轴中心沿光轴垂直方向远离且按照预定的规则使透射率正确变 化的方面，最优选点设成正六角形，但是尤其在印刷时，难以印刷如满足条件式(1)的微小 的大小的正六角形。因此，作为容易实现的形状优选设为圆形。当然，作为点的形状，不限 于正六角形或圆形，也可以设为其他形状。而且，“点的大小d”是指在点的形状为圆形时意味着其直径，在点的形状为圆形 以外时意味着在平行地夹着该形状的状态下最宽部位的宽度。在本发明的滤光片中，将蜂窝式配置中的邻接间隔设为D时，优选满足下述条件 式⑵。0. 9d < D < 1. Id (2)而且，周边也可以设为点密度较高，此时，从中心起预定半径rl内未配置点，将滤 光片的有效半径设为ra时，优选满足下述条件式(3)。0. IOra < rl < 0. 15ra (3)而且，周边也可以设为点密度较低，此时，从滤光片的有效半径起预定半径r2内 未配置点，将滤光片的有效半径设为ra时，优选满足下述条件式(4)。0. IOra < r2 < 0. 15ra (4)而且，滤光片也可以在具有透光性的基板上印刷点，也可以由仅在点的区域可取 得遮光性的透射型液晶板构成。本发明的第1摄像镜头的特征在于，具备上述滤光片及成像透镜。而且，本发明的第2摄像镜头的特征在于，具备通过在具有透光性的基板上印刷 点而成的滤光片、成像透镜、以及在成像透镜的光轴同轴的位置与从通过成像透镜的光束 偏移的位置之间使滤光片移动的移动机构。而且，本发明的第3摄像镜头的特征在于，具备由仅在点的区域可取得遮光性的 透射型液晶板构成的滤光片、成像透镜、以及将透射型液晶板的点的区域在取得遮光性的 状态和未取得遮光性的状态进行切换的控制机构。本发明的摄像装置的其特征在于，具备上述摄像镜头。本发明的便携终端设备的其特征在于，具备上述摄像镜头。本发明的滤光片通过与成像透镜的光轴同轴地配设而取得切趾效果或周边光量 校正效果，将具有遮光性的点按照蜂窝式配置以从中心朝向周边至少一部分成为高斯分布状的点密度的方式设置，并且将上述点的大小设为d时，满足下述条件式(1)。由此，通过使遮光性的点的配置密度局部地变化而使一部分透射率变化时，由于 在所希望的特性上可以使透射率正确地变化，因此在上述的滤光片中，能够有效地体现切 趾效果或周边光量校正效果。0. 003mm ^ d ^ 0. OlOmm (1)在此，若超过条件式(1)的上限，则在光量变化中容易产生斑，无法使透射率正确 地变化。而且，若低于条件式(1)的下限，则相对于光的波长而点变得过小而无法遮蔽光， 因此无法实现切趾滤光片或周边光量校正滤光片。而且，通过构成为将蜂窝式配置中的邻接间隔设为D时，满足下述条件式(2)，从 而能够实现良好的特性的滤光片。0. 9d < D < 1. Id (2)在此，若超过条件式(2)的上限，则点间的间隔过大而无法遮蔽光，因此无法实现 切趾滤光片或周边光量校正滤光片。而且，若低于条件式(2)的下限，则在光量变化中容易 产生斑，无法使透射率正确地变化。而且，通过将点设为圆形，可容易地实现滤光片。而且，若周边设为点密度较高，则可以实现切趾滤光片。此时，若点的密度变低而 使点散布，则发生由滤光片效果散布的点被看成粉尘状的负面影响，因此，通过构成为从中 心起预定半径rl内未配置点，将滤光片的有效半径设为ra时，满足下述条件式(3)，从而能 够实现上述负面影响较少的滤光片。0. IOra < rl < 0. 15ra (3)在此，若超过条件式(3)的上限，则光量变化区域变窄，因此作为滤光片难以获得 有效的效果。而且，若低于条件式(3)的下限，则由于点的散布的发生频率变高，因此容易 产生上述负面影响。而且，若周边设为点密度较低，则可以实现周边光量校正滤光片。此时，若点的密 度变低而使点散布，则发生由滤光片效果散布的点被看成粉尘状的负面影响，因此，通过构 成为从滤光片的有效半径起预定半径r2内未配置点，将滤光片的有效半径设为ra时，满足 下述条件式(4)，从而能够实现上述负面影响较少的滤光片。0. IOra < r2 < 0. 15ra (4)在此，若超过条件式(4)的上限，则光量变化区域变窄，因此作为滤光片难以获得 有效的效果。而且，若低于条件式(4)的下限，则由于点的散布的发生频率变高，所以容易 产生上述负面影响。而且，通过将滤光片设为在具有遮光性的基板上印刷了点或者设为由仅在上述点 的区域可取得遮光性的透射型液晶板构成的滤光片，可容易地实现滤光片。本发明的第1摄像镜头具备上述滤光片及成像透镜，所以如上述，可有效地体现 切趾效果或周边光量校正效果。而且，本发明的第2摄像镜头具备通过在具有透光性的基板上印刷点而成的滤 光片、成像透镜、以及在成像透镜的光轴同轴的位置与从通过成像透镜的光束偏移的位置 之间使滤光片移动的移动机构，本发明的第3摄像镜头具备由仅在点的区域可取得遮光 性的透射型液晶板构成的滤光片、成像透镜、以及将透射型液晶板的点的区域在取得遮光性的状态和未取得遮光性的状态进行切换的控制机构。拍摄环境较暗时，若使用切趾滤光片或周边光量校正滤光片等滤光片，则难以获 得拍摄充分的光量，但是通过设成这种形态，可根据拍摄环境对滤光片的使用/未使用进 行切换，因此可以进行根据拍摄环境的最佳的拍摄。本发明的摄像装置及便携终端设备具备上述摄像镜头，所以如上所述，可有效地 体现切趾效果或周边光量校正效果。
图1是本发明的第1实施方式所涉及的摄像镜头的结构图。图2是表示上述摄像镜头的切趾滤光片的一例的图。图3是表示上述摄像镜头的切趾滤光片的其他例子的图。图4是表示上述摄像镜头的切趾滤光片的结构的图。图5是本发明的实施例1所涉及的摄像镜头的球面像差图。图6是本发明的实施例1所涉及的摄像镜头的像面弯曲图及歪曲像差图。图7是本发明的实施例1所涉及的摄像镜头的OTF特性图(无切趾滤光片)。图8是本发明的实施例1所涉及的摄像镜头的OTF特性图(有切趾滤光片)。图9是表示上述摄像镜头的周边光量校正滤光片的结构的图。图10是本发明的第3实施方式所涉及的摄像镜头的结构图。图11是表示作为具备上述摄像镜头的便携终端设备的手机的图。图12是蜂窝式配置的说明图。图中1、2-摄像镜头，5-摄像元件，10、20-切趾滤光片，11-移动机构，21-控制机 构，510-手机。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是本发明的第1实施 方式所涉及的摄像镜头的结构图，图2是表示上述摄像镜头的切趾滤光片的一例的图，图3 是表示上述摄像镜头的切趾滤光片的其他例子的图，图4是表示上述摄像镜头的切趾滤光 片的结构的图。摄像镜头1沿着光轴Z从物侧依次配设如下部件而成具有正的光焦度的第1透 镜Li、具有负的光焦度的第2透镜L2、具有正的光焦度的第3透镜L3、具有正的光焦度的第 4透镜L4，在光阑位置所配设的切趾滤光片10。另外，在图1中，考虑摄像镜头1应用于摄像装置的情况，也图示有在包括摄像镜 头1的成像位置的像面所配置的摄像元件5 (Sim)。摄像元件5将摄像镜头1所形成的光学 像转换成电信号，例如由CCD图像传感器等构成。而且，应用于摄像装置时，根据装配镜头的摄像机侧的结构，优选在第4透镜L4与 像面之间配置保护玻璃或低通滤光片或红外截止滤光片等，在图1中示出配置设想这些的 平行平板状的光学部件PP例子。例如，摄像镜头1使用于车载摄像机且作为夜间的视觉辅 助用暗视摄像机用时，也可以在第4透镜L4与像面之间插入如截止从紫外光至蓝色光的滤 光片。
6[0065]另外，代替在第4透镜L4与像面之间配置低通滤光片或如截止特定的波带的各种 滤光片等，也可以在各透镜之间配置这些各种滤光片。或者也可以在摄像镜头1所具有的 任意一个透镜的透镜面施加具有与各种滤光片相同作用的涂层。切趾滤光片10通过随着从光轴中心沿光轴垂直方向远离而使透射率逐渐减少， 从而改变散焦图像的强度分布，由此将散焦图像的色相改善成良好的色相，如图2所示，将 具有遮光性的点按照蜂窝式配置以从中心朝向周边至少一部分成为高斯分布状的点密度 的方式设置，并且将点的大小设为d时，满足下述条件式(1)。该切趾滤光片10通过在透光 性基板上印刷遮光性的点来实现。0. 003mm ≤ d ≤0. OlOmm (1)在此，若超过条件式(1)的上限，则在光量变化中容易产生斑，无法使透射率正确 地变化。而且，若低于条件式(1)的下限，则相对于光的波长而点变得过小从而无法遮蔽 光，因此无法实现切趾滤光片或周边光量校正滤光片。另外，点的配置图案除了图2所示的配置图案以外，只要透射率的变化成为希望 的特性，就可以为任意模式，例如，也可以设为图3所示的模式。而且，在随着从光轴中心沿光轴垂直方向远离按照预定的规则使透射率正确地变 化的方面，最优选点设为正六角形，但是尤其在印刷等时，难以印刷如满足条件式(1)的微 小的大小的正六角形。因此，作为容易实现的形状优选设为圆形。当然，作为点的形状不限 于正六角形或圆形，也可以设为其他形状。通过设成如上述的形态，通过使遮光性的点的配置密度局部地变化而使局部的透 射率变化时，可以在希望的特性上使透射率正确地变化，因此在上述滤光片中，可有效地体 现切趾效果。上述摄像镜头1优选构成为将蜂窝式配置中的邻接间隔设为D时，满足下述条件 式(2)。由此，能够实现良好的特性的滤光片。0. 9d < D < 1. Id (2)在此，若超过条件式(2)的上限，则点间的间隔过大而无法遮蔽光，因此无法实现 切趾滤光片或周边光量校正滤光片。而且，若低于条件式(2)的下限，则在光量变化中容易 产生斑且无法使透射率正确地变化。而且，若点的密度变低而使点散布，则发生由滤光片效果散布的点被看成粉尘状 的负面影响，因此如图4所示，优选构成为从中心起预定半径rl内未配置点，将滤光片的有 效半径设为ra时，满足下述条件式(3)。由此，能够实现上述负面影响较少的滤光片。0. IOra < rl < 0. 15ra (3)在此，若超过条件式(3)的上限，则光量变化区域变窄，因此作为滤光片难以获得 有效的效果。而且，若低于条件式(3)的下限，则点的散布的发生频率变高，因此容易产生 上述负面影响。而且，拍摄环境较暗时，若使用切趾滤光片，则难以获得拍摄充分的光量，所以通 过在摄像镜头1的光轴Z同轴的位置与从通过摄像镜头1的光束偏移的位置之间设置使切 趾滤光片10移动的移动机构11，从而可以根据拍摄环境对滤光片的使用/未使用进行切 换，因此可以进行根据拍摄环境的适当的拍摄。另外，对于切趾滤光片10的移动，手动/电 动皆可，其机构可以采用以往周知的机构。[0079]另外，第1透镜Ll为最靠近物侧的透镜，因此例如在车载用摄像机等严格的环境 中使用时，优选使用耐抗由风雨引起的表面劣化、由直射日光引起的温度变化，而且耐抗油 脂、洗涤剂等化学药品的材质，即，耐水性、耐候性、耐酸性、耐药品性等高的材质。而且，作 为第1透镜Ll的材质优选使用坚固且不易破裂的材质，具体地优选使用玻璃或透明的陶 瓷。陶瓷与通常的玻璃相比具有强度高且耐热性高的性质。摄像镜头1例如应用于车载用摄像机时，要求可以在从寒冷地区的外气到热带地 方的夏季的车内的宽的温度范围使用。因此，优选所有的透镜的材质为玻璃。具体地，优选 可以在-40°C 125°C的宽的温度范围使用。而且，为了廉价制作透镜，优选所有的透镜为 球面透镜，但是光学性能优先于成本时，也可以使用非球面透镜。其次，对本发明所涉及的摄像镜头1的具体的数值实施例进行说明。<实施例1>将实施例1所涉及的摄像镜头1的透镜数据及各种数据示于表1。另外，透镜结构 图与上述图1相同。在表1的透镜数据中，面号码表示将最靠近物侧的构成要素的面作为 第1个而随着朝向像侧依次增加的第i个(i = 1、2、3、…)面号码。另外，在表1的透镜 数据中也包括附设有孔径光阑位置及光学部件PP。表1的曲率半径i表示第i个(i = 1、2、3、…)面的曲率半径，面间隔i表示第 i个(i = 1、2、3、···)面与第i+Ι个面在光轴Z上的面间隔。而且，Ndj表示将最靠近物侧 的光学要素作为第1个而随着朝向像侧依次增加的第j个(j = 1、2、3、…)光学要素对d 线的折射率，vdj表示第j个光学要素对d线的阿贝数。在表1中，曲率半径及面间隔的单 位为mm，曲率半径中将朝物侧为凸时设为正、朝像侧为凸时设为负。在表1的透镜数据中，面号码2 9为非球面，作为非球面的曲率半径表示近轴的 曲率半径的数值。在表2的非球面数据中表示非球面的面号码和有关这些非球面的非球面 系数。非球面系数为由以下的数1表示的非球面式中的各系数k、n (η = 3以上的整数)的 值。[数1]
cr2νZ = -J====^- + Σ 0^iPi
l+Vl-(l+k)c2r2 i = 1其中，Z为非球面深度(mm)，h为从光轴到透镜面的距离(高度)(mm)，k为离心率，C为近轴曲率=1/R，Bn为第η次的非球面系数。[表 1]
权利要求一种滤光片，通过与成像透镜的光轴同轴地配设而取得切趾效果或周边光量校正效果，其特征在于，将具有遮光性的点按照蜂窝式配置以从中心朝向周边至少一部分成为高斯分布状的点密度的方式设置，并且将上述点的大小设为d时，满足下述条件式(1)0.003mm≤d≤0.010mm (1)。
2.如权利要求1所述的滤光片，其特征在于，将上述蜂窝式配置中的邻接间隔设为D时，满足下述条件式(2) 0. 9d < D < 1. Id (2)。
3.如权利要求1或2所述的滤光片，其特征在于， 上述点为圆形。
4.如权利要求1或2所述的滤光片，其特征在于， 在周边点密度较高。
5.如权利要求4所述的滤光片，其特征在于， 从中心起预定半径rl内未配置点，将上述滤光片的有效半径设为ra时，满足下述条件式(3) 0. IOra < rl < 0. 15ra (3)。
6.如权利要求1或2所述的滤光片，其特征在于， 在周边点密度较低。
7.如权利要求6所述的滤光片，其特征在于，从上述滤光片的有效半径位置起预定半径r2内未配置点， 将上述滤光片的有效半径设为ra时，满足下述条件式(4) 0. IOra < r2 < 0. 15ra (4)。
8.如权利要求1或2所述的滤光片，其特征在于， 在具有透光性的基板上印刷有上述点。
9.如权利要求1或2所述的滤光片，其特征在于，由仅在上述点的区域可取得遮光性的透射型液晶板构成。
10.一种摄像镜头，其特征在于，具备权利要求1至9中的任一项所述的滤光片、及成像透镜。
11.一种摄像镜头，其特征在于，具备权利要求8所述的滤光片、成像透镜、以及在该成像透镜的光轴同轴的位置与从通过 该成像透镜的光束偏移的位置之间使上述滤光片移动的移动机构。
12.—种摄像镜头，其特征在于，具备权利要求9所述的滤光片、成像透镜、以及将上述透射型液晶板的上述点的区域在取 得遮光性的状态和未取得遮光性的状态进行切换的控制机构。
13.一种摄像装置，其特征在于，具备如权利要求10至12中的任一项所述的摄像镜头。
14.一种便携终端设备，其特征在于，具备如权利要求10至12中的任一项所述的摄像镜头。
专利摘要本实用新型提供一种滤光片、摄像镜头、摄像装置及便携终端设备，其通过对滤光片的光的透射率变化特性进行正确的控制而使之有效地体现切趾效果或周边光量校正效果。在通过与成像透镜的光轴同轴地配设而取得切趾效果或周边光量校正效果的滤光片中，将具有遮光性的点按照蜂窝式配置以从中心朝向周边至少一部分成为高斯分布状的点密度的方式设置，并且将上述点的大小设为d时，满足下述条件式(1)0.003mm≤d≤0.010mm(1)。
文档编号G02B5/20GK201725050SQ20102021714
公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年4月6日
发明者筱原义和 申请人:富士能株式会社