专利名称：图像拾取透镜,图像拾取装置和便携式终端设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像拾取透镜，例如是CCD型图像传感器或CMOS型图像传感器的固态图像拾取元件的光学系统，涉及一种具有图像拾取透镜的图像拾取装置，和一种具有图像拾取装置的便携式终端设备。
背景技术：
近年，由于使用固态图像拾取元件，例如CCD(电荷耦合装置)型图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器的图像拾取装置的性能提高和小型化，具有图像拾取装置的便携式终端设备的个人计算机被广泛使用。
同时，由于小型化和在便携式终端设备和个人计算机中的功能增加而引起的元件像素的紧密排列，图像拾取装置的小型化就迫切地要求安装在图像拾取装置上的图像拾取透镜的进一步小型化。
近年，由于三透镜结构具有比单透镜结构和双透镜结构要高的性能，由从物体侧开始依次安排的具有正折射率的第一透镜，具有负折射率的第二透镜和具有正折射率的第三透镜组成的三合透镜结构被用作小尺寸图像拾取装置的图像拾取透镜。日本公开特审专利申请(Tokukai)No.2001-75006中公开了这种三合型图像拾取透镜。
不过，在申请No.2001-75006中公开的图像拾取透镜中，虽然各种型式的像差得到好的校正，同时保持宽的视角，但是该图像拾取透镜不适于沿光轴缩短总透镜长度(即，从孔阑到图像一侧上焦点的距离)。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种由多个透镜组成的，小型化的图像拾取透镜，提供一种图像拾取装置和一种便携式终端设备。
为了实现上述目的，按照本发明第一方面，图像拾取透镜包括四个透镜，它们的安排次序是从物体侧开始，第一透镜，第二透镜，第三透镜和第四透镜。
其中第一透镜具有正折射率并具有一个朝向物体侧的凸面，第二透镜具有正折射率，第三透镜具有负折射率并具有一个朝向物体侧的弯月形的凹面，第四透镜具有正或负折射率并且具有一个朝向物体侧的弯月形的凸面。
在上述结构中，四个透镜安排的次序是第一，第二，第三和第四透镜。在使用中，第一透镜安排在物体侧，第四透镜安排在图像侧。在这种使用条件下，分别具有比较强折射率的正透镜群和负透镜按照从物体侧开始的次序安排，第一透镜的凸表面朝向物体侧。因此，总透镜长度被缩短。这里，总透镜长度是指光轴上从第一透镜的物体侧表面到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离。不过，具有最靠近物体侧的孔阑的图像拾取透镜中，总透镜长度是指光轴上从孔阑的图像拾取透镜中，总透镜长度是指光轴上从孔阑到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离。这种总透镜长度的定义，在本说明书和权利要求书中是有效的。
同时，弯月形的第三透镜的凹表面朝向物体侧，弯月形的第四透镜的凸表面朝向物体侧。因此，在第三透镜和第四透镜之间形成具有正折射率的空气透镜。因此，总透镜长度可以被进一步缩短，远心特性在图像屏幕的周边中可以被保持。
这里，第四透镜具有上述凸表面的形状和取向并具有正或负折射率。以后“正或负折射率”是指可允许正折射率和负折射率的任何一个。
最好是，下面的条件公式(1)，(2)和(3)被满足L/2Y＜1.60(1)0.40＜f12/f＜0.70 (2)25＜{(v1+v2)/2}-v3(3)其中L表示光轴上从第一透镜的物体侧表面到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离，2Y表示有效图像屏幕上对角线的长度，f12表示第一透镜和第二透镜的组合焦点长度，f表示整个图像拾取透镜的焦点长度，v1表示第一透镜的Abbe数，v2表示第二透镜的Abbe数，v3表示第三透镜的Abbe数。
条件公式(1)-(3)表示获得像差被很好校正的小型化图像拾取透镜的条件。这里，条件公式(1)的L表示在光轴上从第一透镜的物体侧表面到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离。“图像侧焦点”表示当平行于光轴的平行光射入到图像拾取透镜上时所获得的图像点。同时，当平面平行板形光学元件，例如一个低通滤光器被安排在最接近图像侧的图像拾取透镜的表面和图像侧焦点之间的空间中时，距离L被转化成空气中的距离L，该空气中的距离L满足公式(1)。
条件公式(1)表示实现总透镜长度缩短的条件。当L/2Y低于条件公式(1)的上限时，总透镜长度要被缩短。
同时，关于适当地设置第一透镜和第二透镜的组合焦点长度的条件公式(2)，当f12/f被设置得高于下限的时候，第一透镜和第二透镜的组合正折射率不被过分增大，可抑制高阶球差和彗差两者的产生。同时，当f12/f被设置得低于上限的时候，可以适当地获得第一透镜和第二透镜的组合正折射率，总透镜长度可以被缩短。
同时，关于对具有正折射率的第一和第二透镜和具有负折射率的第三透镜中的色差进行校正的条件公式(3)，当{(v1+v2)/2)-v3被设置成高于下限时，轴向色差和横向色差可以被校正。
最好是，孔阑被安排在最接近物体侧。因为孔阑被安排得最接近物体侧，出射光瞳的位置可以偏离图像表面。因此，从透镜的最后表面射出的光通量的主光线，以接近直角的角度入射到固态图像拾取元件上。即，固态图像拾取元件的图像拾取透镜所要求的图像侧远心特性可以被很好地获得，图像屏幕周边中的荫影现象可以被减少。
最好是，图像拾取透镜满足下面的条件公式，(4)，(5)和(6)L′/2Y＜1.60 (4)0.40＜f12/f＜0.70(5)25＜{(v1+v2)/2}-v3 (6)其中L′表示在光轴上从孔阑到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离，2Y表示有效图像屏幕上对角线的长度，f12表示第一透镜和第二透镜的组合焦点长度，f表示整个图像拾取透镜的焦点长度，v1表示第一透镜的Abbe数，v2表示第二透镜的Abbe数，v3表示第三透镜的Abbe数。
条件公式(4)-(6)表示获得像差被很好较正的小型化图像拾取透镜的条件。这里，条件公式(4)的L′表示在光轴上从孔阑到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离。“图像侧焦点”表示当平行于光轴的平行光线入射到图像拾取透镜上的时候所获得的图像点。同时，当平面平行板形光学元件，例如低通滤光器被安排在最靠近图像侧的图像拾取透镜的表面和图像侧焦点之间的空间中时，距离L′被转化成空气中的距离L′，该空气中的距离L′满足公式(4)。
条件公式(4)表示实现总透镜长度缩短的条件。当L′/2Y低于条件公式(4)的上限时，总透镜长度将被缩短。
同时，关于适当设置第一透镜和第二透镜的组合焦点长度的条件公式(5)，当f12/f被设置得高于下限的时候，第一透镜和第二透镜的组合正折射率不被过分地增大，高阶球差和彗差两者的产生可以被抑制。同时，当f12/f被设置得低于上限的时候，适当地获得第一透镜和第二透镜的组合正折射率，总透镜长度可以被缩短。
同时，关于对具有正折射率的第一和第二透镜和具有负折射率的第三透镜中的色差进行校正的条件公式(6)，当{(v1+v2)/2}-v3设置得高于下限时，轴向色差和横向色差可以被校正。
当孔阑被安排在最靠近物体侧的时候，总透镜长度可被设置成从孔阑到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离，并且最好根据总透镜长度进行计算。
最好是，下面的条件公式(7)和(8)被满足-0.40＜R5/((N3-1)·f)＜-0.20(7)0.30＜fa/f＜0.50(8)其中，f表示总图像拾取透镜的焦点长度，R5表示第三透镜面对的物体侧表面的曲率半径，N3表示在d-线上第三透镜的折射率，fa表示由第三透镜的图像侧表面和第四透镜的物体侧表面形成的空气透镜的焦点长度。
当第三透镜物体侧表面的负折射率被适当设定的时候，条件公式(7)表示校正图像表面的曲率和平整图像表面的条件。这里，第三透镜物体侧表面的焦点长度通过曲率半径R5和第三透镜的折射率N3的表达式R5/(N3-1)表示。条件公式(7)表示第三透镜物体侧表面的焦点长度与整个图像拾取透镜的焦点长度的比。
当R5/((N3-1)·f)低于条件公式(7)的上限的时候，第三透镜物体侧表面的负折射率不被过分增大，过大的球差和离轴光束的彗差闪耀可以被抑制。当R5/((N3-1)·f)高于下限的时候，第三透镜物体侧表面的负折射率被保持。因此，正Petzval′s总和是低的，除了图像表面的曲率校正以外轴向色差和横向色差可以被很好地校正。
条件公式8表示设置第三透镜的图像侧表面和第四透镜的物体侧表面之间形成的空气透镜的正折射率的条件。空气透镜的焦距fa可以按照下式计算fa＝R6·R7/{R7·(1-N3)+R6·(N4-1)-D6·(1-N3)·(N4-1)}，其中N3表示在d-线上第三透镜的折射率，N4表示在d-线上第四透镜的折射率，R6表示第三透镜的图像侧表面的曲率半径，R7表示第四透镜的物体侧表面的曲率半径，D6表示在第三和第四透镜之间光轴上的空气空间的间隔。
当条件公式(8)被满足的时候，图像表面的曲率和变形可以被校正，图像侧光束的远心特性可以被保持。
最好是，代替条件公式(8)，满足下面的条件公式(9)-0.40＜R5/((N3-1)·f)＜-0.25(9)最好是第四透镜的图像侧表面满足下面的条件公式(10)X-X0＜0 (10)对于在公式(11)中表示的非球面的位移值XX=h2/R81+1-(1+K8)h2/R82+ΣAihi---(11)]]>和公式(12)中表示的非球面表面的旋转二次表面分量的位移值X0X0=h2/R81+1-(1+K8)h2/R82---(12)]]>在h满足hmax×0.5＜h＜hmax的范围中，第四透镜的图像侧表面的顶点被设定为原点，光轴的方向设定为X轴，h表示垂直于光轴的任意方向中的高度，Ai表示第四透镜的图像侧表面的非球面表面的第i阶系数hmax表示最大有效半径，R8表示第四透镜图像侧表面的曲率半径，K8表示第四透镜图像侧表面的二次曲线常数。
这里，图像侧表面的顶点表示该表面与光轴的交点。
通常，使用相互组合的一组透镜。当总透镜长度被缩短的时候，后焦距也被缩短。因此，难于获得图像侧上的光束的远心特性。在本发明中，在透镜的各表面之中，第四透镜的，最接近图像侧的图像侧表面是非球面形状的，满足式(10)，(11)和(12)。因此，高视角的光束的远心特性可以被保持。
最好是，第一透镜由玻璃材料制成，第二，第三和第四透镜由塑料材料制成。
术语“由塑料材料制成”包括，在以塑料材料作为主要材料的基片的表面上进行涂覆处理，以便达到抗反射或提高表面硬度的目的。这种规定可从下面的描述中得到。
通过注塑成型制成的塑料透镜被用作构成图像拾取透镜的透镜，小型轻质的图像拾取透镜可以以低成本获得。不过，塑料材料的折射率在很大程度上随温度变化。因此，假定塑料透镜被用于图像拾取透镜的所有透镜，就会出现这样的问题，整个图像拾取透镜的图像点的位置随温度而变化。
本发明使用了许多塑料透镜，并补偿了由于温度变化而引起的整个图像拾取透镜的图像点的位置变化。即，第一正透镜是由玻璃材料制成的，其折射率几乎不随温度变化，第二，第三和第四透镜是由塑料材料制成的。第二透镜具有较强的正折射能力，第三透镜具有比较强的负折射能力。因此，第二透镜对于随温度而变化的图像点位置的影响和第三透镜的影响抵消，由于温度变化引起的整个图像拾取透镜的图像点的位置变化被抑制到较低程度。
最好是，下面的条件公式(13)被满足|f/f234|＜0.7(13)其中f234表示第二，第三和第四透镜的组合焦距，f表示整个图像拾取透镜的焦距。
条件公式(13)规定了由塑料材料制成的各透镜的组合焦距。因为温度变化引起的塑料透镜的图像点的位置变化取决于透镜的折射程度，所以由塑料材料制成的第一，第二和第三透镜的组合焦距被设置成一个大的值，以将透镜的折射能力值总和抑制到一个低值。因此，由于温度变化引起的图像点的位置变化可以被抑制到一个低的程度。
最好是，塑料材料的饱和吸水率不大于0.7％。
因为塑料材料的饱和吸水率比玻璃材料的大，由于湿度的迅速变化，被吸收的水的不均匀分布会出现在塑料透镜中。因此，塑料透镜的折射率不能均匀设置，不能获得最好的图像形成性能。在本发明中，各透镜是由低饱和吸水率的塑料材料制成的，所以由湿度变化引起的性能变劣可以减小。
按照本发明的第二个方面，图像拾取透镜是由四个透镜组成的，它们从物体侧开始依次是第一透镜，第二透镜，第三透镜和第四透镜。
其中第一透镜具有正折射能力，具有一面朝物体侧的凸表面，从第二，第三和第四透镜选择的一个透镜或两个透镜具有正折射能力，从第一，第二，第三和第四透镜选择的至少一个正折射能力的透镜是由玻璃材料制成的。
正折射能力的其它透镜和从第一，第二，第三和第四透镜选出的一个负折射能力的透镜是由塑料材料制成的，第四透镜的图像侧表面满足下面的条件公式(14)X-X0＜0(14)非球面表面的位移值X用公式(15)表示X=h2/R81+1-(1+K8)h2/R82+ΣAihi---(15)]]>非球面表面的旋转二次表面分量的位移值X0用公式(16)表示X0=h2/R81+1-(1+K8)h2/R82---(16)]]>在h满足hmax×0.5＜h＜hmax的范围中，第四透镜面对的图像侧表面的顶点被设为原点，光轴的方向被设为X-轴，h表示垂直于光轴的任意方向中的高度，Ai表示第四透镜图像侧表面的非球面表面的第i阶系数，hmax表示最大有效半径，R8表示第四透镜图像侧表面的曲率半径，K8表示第四透镜图像侧表面的二次曲线常数。
这里，图像侧表面的顶点表示该表面与光轴的交点。
在上述结构中，四个透镜的安排次序是，第一，第二，第三和第四透镜。在使用中，第一透镜安排在物体侧，第四透镜安排在图像侧。在这种使用条件下，设置具有面向图像侧的凸表面的，最靠近物体侧的第一正透镜。因此，和具有负折射能力的第一透镜的结构比较，该结构有利于缩短总透镜长度。
同时，在本发明的结构中，从第一，第二，第三和第四透镜选择的透镜是由塑料材料制成的。如上所述，虽然塑料透镜有利于做成低成本的小型轻质的图像拾取透镜，但是塑料透镜有一个缺点，由于温度变化引起的透镜折射率的大变化会使该透镜的图像点位置产生大的变化。
因此，本发明的结构使用多个塑料透镜，补偿由于温度变化而引起的整个图像拾取透镜的图像点的位置变化。在本发明中，一个正透镜是由玻璃材料制成的，它的折射率几乎不随温度变化，包括至少一个正透镜和至少一个负透镜的两个透镜是由塑料材料制成的。因此，大的正折射能力可以被分配到玻璃透镜和塑料透镜上。同时，因为塑料透镜包括强折射能力的正透镜和负透镜，由于温度变化而引起的正透镜对于图像点的位置变化的影响和负透镜的影响相抵消，由于温度变化引起的整个图像拾取透镜的图像点的位置变化可被抑制到低的程度。
同时，在本发明的结构中，第四透镜的图像侧表面形成为以非球面表面形状，它满足公式(14)，(15)和(16)。因此，高视角的光束的远心特性可以被保持。
最好是，除具有正折射能力的，由玻璃材料制成的透镜以外的透镜是由塑料材料制成的。
在上述结构中，只有一个具有正折射能力的透镜是由玻璃材料制成的，其它三个透镜是由塑料材料制成的。因此，使用多个塑料透镜，从而塑料材料制成的透镜的优点可被有效地获得。
最好是，第一透镜是由玻璃材料制成的。
在上述结构中，最靠近物体侧安排的，最容易因外部原因而损坏的第一透镜不是由容易损坏的塑料材料制成的，而是由玻璃材料制成的。因此，第一透镜的裂纹的产生可以被减少，第一透镜保护了由塑料材料制成的其它透镜。
最好是，满足下面的条件公式(17)|f/f234|＜0.7(17)这里f234表示第二，第三和第四透镜的组合焦距，f表示整个图像拾取透镜的焦距。
如公式9，条件公式(13)规定了由塑料材料制成的各透镜的组合焦距。因此，由塑料材料制成的第二，第三和第四透镜的组合焦距按照条件公式(13)被设置到一个高值，以便使透镜的折射率值的总和被抑制到一个低值，并且由温度变化引起的图像点的位置变化被抑制到一个低的程度。
最好是，塑料材料的饱和吸水率不大于0.7％。
使用具有低饱和吸水率的塑料作为透镜材料。因此，不管湿度的变化如何，塑料透镜的性能不会变劣。
最好是，满足下面的条件公式(18)，(19)和(20)L/2Y＜1.60(18)0.40＜f12/f＜0.70 (19)25＜vP-vN (20)这里L表示在光轴上从第一透镜物体侧表面到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离，2Y表示有效图像屏幕上对角线的长度，f12表示第一透镜和第二透镜的组合焦距，f表示整个图像拾取透镜的焦距，vP表示具有最强正折射能力的Abbe数，vN表示具有最强负折射能力的透镜的Abbe数。
条件公式(18)，(19)和(20)表示获得像差被很好校正的小型化图像拾取透镜的条件。
和公式(1)相同，条件公式(18)表示实现总透镜长度缩短的条件。
同时，和公式(2)相同，条件公式(19)表示适当设置第一透镜和第二透镜的组合焦距的条件。当f12/f被设置得高于下限的时候，高阶球差和彗差两者的产生可以被抑制。同时，当f12/f被设置得低于上限的时候，总透镜长度可以被缩短。
同时，条件公式(20)表示规定具有最强正折射能力的正透镜的Abbe数和具有最强负折射能力的负透镜的Abbe数以最好地校正色差的条件。当vP-vN被设置得高于下限的时候，轴向色差和横向色差可以被均衡校正。
最好是，第二透镜具有正折射能力，第三透镜具有负折射能力。
在上述结构中，因为具有较强折射能力的正透镜和负透镜是从物体侧开始安排的，总的透镜长度容易被缩短。
按照本发明的第三方面，图像拾取装置包括一个具有光电转换单元的固态图像拾取元件；一个在固态图像拾取元件的光电转换装置中形成物体图像的图像拾取透镜；一个固定固态图像拾取元件的基片，该基片包括一个外部接线端，通过它电信号可以被发送或被接收；一个由遮光物质制成的外壳，它包括一个进入物体侧的入射光的孔，其中固态图像拾取元件，图像拾取透镜，基片和外壳相互组合。
在图像拾取透镜光轴方向图像拾取装置的长度不大于15mm，图像拾取透镜包括四个透镜，它们按照从物体侧开始的次序安排，并且最靠近物体侧的透镜具有正折射能力。
“入射光的开孔”不限于空间形成装置，例如一个孔，它是指形成一个区域的装置，通过这个区域进入物体侧的入射光，可以被发射。这种规定对于后面描述的本发明的第四方面用效。
具有上述结构的图像拾取装置满足小型化和重量轻的要求，并被用于安装在小尺寸便携式电子设备上。在这个装置中，最靠近物体侧的透镜是正透镜，并采用有利于缩短总透镜长度的结构。该图像拾取透镜包括四个透镜缩短了沿光轴方向整个图像拾取装置的长度。
“沿光轴方向图像拾取装置的长度不大于15mm”是指沿光轴方向具有所有上述元件的图像拾取装置的总长度。例如，当外壳被安排在基片的前表面，电子元件安排在基片的后表面上时，从物体侧外壳的端部到从基片的后表面伸出的电子元件的端部的距离不大于15mm。这种规定对于本发明的第四部分是有效的。
最好是，多个透镜被安排在图像拾取透镜中以校正各种型式的像差，改善固态图像拾取元件的远心特性，提高所形成的图像的质量。不过，安装在小尺寸电子设备上的图像拾取装置的透镜数量一般最多为三个。因为本发明的图像拾取装置使用四个透镜，因此，本发明的结构有利于提高图像质量。
同时，当图像拾取装置被小型化的时候，要求构成图像拾取透镜的各透镜小型化，每个透镜的曲率半径必需变小。不过，由于曲率半径变小保持透镜制造精度的难度增大。在本发明中，因为图像拾取透镜包括四个透镜，折射能力被分配到各个透镜上，对于降低每个透镜的曲率半径的要求程度可能减小。因此，透镜的制造精度可以保持得很好，图像拾取装置的结构有利于提高图像质量。
同时，为了减轻整个图像拾取装置的重量，最好是每个图像拾取透镜的透镜都是由塑料材料制成的代替玻璃材料，并增加塑料透镜的数目。
不过，由温度变化引起的塑料材料的折射率的变化较大。因此，当图像拾取透镜的所有透镜都由塑料材料制成时，就出现一个问题，整个图像拾取透镜的图像点的位置随温度变化。这种图像点的位置变化在图像拾取装置(所谓泛焦型图像拾取装置)中产生一个问题，具有紧密安排的像素的固态图像拾取元件被安装在该装置上而不具有自动聚焦机构。因为在具有高密度像素的固态图像拾取元件中的像素间距小，与像素间距成正比的聚焦深度变小，图像点的位置变化的容许宽度变窄。同时，泛焦型图像拾取装置在离开该装置数十厘米的距离的物体上聚焦，按照场景深，形成离开该装置无穷远到最短接近零的距离的物体的图像。因此，隔开无穷远距离或很短距离的物体的图像比起隔开参考距离的物体稍稍模糊。当图像点的位置由于温度变化而变化的时候，就产生一个问题，隔开无穷远距离或非常短距离的物体的图像的质量极度变劣。
为了解决这个问题，最好是至少一个透镜设置成玻璃透镜，包括至少一个正透镜和至少一个负透镜的两个或多个透镜被设置成塑料透镜。由此，塑料透镜的折射能力的值的总和可被抑制到一个低值同时保持整个图像拾取透镜的正折射能力，由于温度变化而引起的正透镜对于图像点的位置变化的影响可以和负透镜的影响抵消。为了获得上述图像拾取透镜结构，当考虑设计自由度时，三合透镜结构是不合适的，需要具有4合透镜结构的图像拾取透镜。这里，假设图像拾取透镜具有5个透镜(五合透镜结构)或更多，大尺寸的图像拾取单元不可避免地被获得。因此，5透镜或更多透镜的结构是不合适的。
按照本发明的第四方面，图像拾取装置包括一个具有光电转换单元的图像拾取透镜；一个上述的图像拾取透镜，用于在固态图像拾取元件的光电转换单元中形成物体的图像；一个用于固定固态图像拾取元件的基片，基片包括外部接线端，通过它电信号被发送或接收；和一个由遮光物质制成的外壳，它包括一个入射光进入物体侧的开孔，
其中固态图像拾取元件，图像拾取透镜，基片和外壳相互组合，并且沿图像拾取透镜光轴方向图像拾取装置的长度不大于15mm。
在上述结构中，每个上述的图像拾取透镜被安装在图像拾取装置上。因此，具有小型，轻质和高图像质量的效果的图像拾取装置便成为现实。
按照本发明的第5个方面，便携式终端设备包括上述的图像拾取装置。
在上述结构中，上述的图像拾取装置被安装在便携式终端设备上。因此，具有小型，轻质和高图像质量效果的便携式终端设备便成为现实。
从下面给出的详细描述和仅以图例方式给出的附图，本发明将被充分理解，图例不打算作为本发明的限制。其中，图1是本发明的实施例的图像拾取装置的透视图；图2是沿图像拾取装置的透镜光轴的截面截取的截面视图；图3A是采用图像拾取装置的便携电话机的的前视图，图3B是采用图像拾取装置的便携电话的后视图；图4是图3A和3B所示便携电话机的控制方块图；图5是根据本发明例1和例2的小尺寸图像拾取透镜的典型的截面视图；图6A至6E是根据例1的各种型式象差的视图，图6A是球差，图6B是像散，图6C是畸变，图6D和6E是经向彗差；图7A至7E是例2的各种型式像差的视图，图7A是球差，图7B是像散，图7C是畸变，图7D和7E是经向彗差；图8是本发明第三例的小尺寸图像拾取透镜的典型的截面视图；图9A到9E是例3的各种型式像差的视图，图9A是球差，图9B是像散，图9C是畸变，图9D和9E是经向彗差；图10是本发明例4的小尺寸图像拾取透镜的典型的截面视图；和图11A至11E是例4的各种型式像差的视图，图11A是球差，图11B是像散，图11C是畸变，图11D和11E是经向彗差。
具体实施例方式
下面参照图1和2对本发明的实施例进行解释。图1是实施例的图像拾取装置50的透视图，图2是沿图像拾取装置50的图像拾取系统的光轴截取的截面视图。
图像拾取装置50包括一个具有光电转换单元51a的CMOS型图像传感器51，它起一个固态图像拾取元件的作用，一个图像拾取光学系统10，用于在图像传感器51的光电转换单元51a上形成物体的图像，一个固定图像传感器51的基板52，它包括一个外部接线端54，它从图像传感器51接收电信号或发送电信号到图像传感器51，一个由遮光物质做成的外壳53，它起一个透镜镜筒作用，它包括一个入射光进入物体侧的开孔。图像拾取装置50的这些构成元件相互组合。
在图像传感器51中，安排有光电转换单元51a，它具有在光接收侧上的平面的中心部分中以两维形式安排的像素(光电转换元件)，信号处理电路51b安排在光电转换单元51a的周围。信号处理电路51b包括一个驱动电路单元，用于一个接一个地驱动像素从每个像素获得信号电荷，一个A/D转换单元，把每个信号电荷转换成数字信号，和一个信号处理单元，用于从数字信号产生图像输出信号。同时，大量的缓冲垫(未示出)被安排在光接收侧上的图像传感器51的平面周围附近，每个缓冲垫通过一根导线W与基板52相连接。图像传感器51把光电转换单元51a的每个信号电荷转化成一个图像信号，例如是一个数字YUV信号并通过电线W把图像信号输出到基板52上的指定电路。这里，Y表示亮度信号，U(＝R-Y)表示色差信号，表示红色和亮度信号的差，和V(＝B-Y)表示色差信号，表示兰色和亮度信号的差。
固态图像拾取元件不限于CMOS型图像传感器，最好是，使用其它元件，例如CCD作为固态图像拾取元件。
基板52包括一个支持平板52a，它用于在其前表面上支撑图像传感器51和外壳53，包括一个柔软的基板52b，其一个端部被送到支持平板52a的后表面(与前表面相对的表面)。
支持平板52a具有大量的信号传输垫片，它们被安排在前和后表面上。每个垫片被连到前表面上的图像传感器51的导线W上，和被连到后表面上的柔软基板52b上。
如上所述，柔软基板52b一个端部，被连到支持平板52a，柔软基板52b连接支撑平板52a和一个外部电路(例如，具有图像拾取装置的主处理机的控制电路)，该连接是通过安排在其另一端中的外部接线端54进行的。因此，图像拾取装置50可以接收外部电路提供的电压或时钟信号以驱动图像传感器51。同时，图像拾取装置50可以输出数字YUV信号到外部电路。进而，柔软基板52b在其长度方向的中间部分具有柔性和变形性能，中部的变形给予外部接线端54对于支持平板52a的方向和安排一定的自由度。
下面，将描述外壳53和图像拾取光系统10。图像传感器51胶着在支持平板52a的前表面上，同时被安排在外壳53中，从而图像传感器51被固定到支持平板52a上。图像拾取光学系统10被安排和固定在外壳53中，或通过外壳53支撑。
如图2所示，图像拾取光学系统10包括一个IR(红外线)遮断滤波器24，用于防止红外线射入系统10，包括一图像拾取透镜，图像拾取透镜包括从物体侧开始安排在外壳53中，或由外壳53支撑的一个第一透镜L1，档板S，第二透镜L2，第三透镜L3和第四透镜L4。图像拾取光学系统10通过透镜L1，L2，L3和L4发射物体的图像并在图像传感器51的光电转换单元51a中产生图像。这里，在图2中，左边是物体侧，右边是图像侧，点划线表示透镜L1，L2，L3和L4的公共光轴L。
IR遮断滤波器24是由具有红外线吸收特性的物质制成的，它被胶着在外壳53的物体侧表面上。
同时，档板S具有确定整个图像拾取透镜的F数的功能。
外壳53包括一个直接固定到基板52的基座主体55，透镜支架56支撑第四透镜，透镜固定件57和透镜支架56一起固定和支撑所有透镜L1，L2，L3和L4。透镜固定件57，透镜支架56和基座主体55相互连接成一个圆柱形的整体，并安排它们的中心线在同一轴上。
在图像产生中，透镜固定件57，透镜支架56和基座主体55按照从物体侧开始的顺序安排，各自形成近乎圆柱体形状。基座主体55具有最大的内直径，透镜支架56放在基座主体55中。基座主体55在其内圆周表面上有一个内螺纹，透镜支架56的外圆周表面上有一个外螺纹。这些螺纹彼此啮合以便把基座主体55和透镜支架56连接。透镜支架56的内直径大于透镜固定件57的内直径，透镜固定件57放在透镜支架56内。透镜支架56的内圆周表面上有一个内螺纹，透镜固定件57的外圆周表面上有一个外螺纹。这些螺纹彼此啮合，把透镜支架56和透镜固定件57连在一起。
下面，描述透镜L1至L4。
在本申请人的日本专利申请No.2002-083880中，所有透镜都是塑料透镜，从而可获得透镜的高性能和批量生产。不过，塑料透镜的折射率随温度变化，从而出现图像点大的变化的问题。同时，具有小尺寸图像拾取透镜的小尺寸图像拾取装置通常按照泛焦方法进行工作，在这种方法中不使用透镜聚焦机械。因此，当使用具有高图像质量的固态图像拾取元件的时候，温度变化的影响不可忽略。
因此，在这个实施例中，透镜L1是由玻璃材料制成的，透镜L2至L4是由塑料材料制成的。透镜L1至L4将在下面详细描述。
近年，为了使图像拾取装置小型化而不改变固态图像拾取元件的像素数量，具有缩短像素间距的像素的小尺寸图像拾取装置和由缩短的像素间距确定的小图像屏幕尺寸的光接收单元(光电转换单元)已经被研制。在用于小图像屏幕尺寸的固态图像拾取元件的图像拾取透镜中，为了获得与正常图像屏幕尺寸相应的图像拾取透镜相同的视角，需要缩短图像拾取透镜的焦距。因此，每个透镜的曲率半径和外直径被大大缩短。结果，难于通过抛光形成玻璃透镜，透镜L2至L4的每一个通过注塑成型而由塑料制成。
同时，因为L2至L4的每一个是通过注塑成型形成的，每个透镜的周边上有一个凸台部分。第四透镜具有在各透镜之中具有最大的外直径的凸台部分一个凹部分形成物体侧凸台部分的平面上。第三透镜L3的凸台部分被紧紧地装配到第四透镜L4的凹部分中。这里，凹部分的形成，使得第四透镜的光轴与第三透镜L3的一致。
第三透镜L3具有一个凸台部分，其外直径大于第二透镜L2的外直径，一个凹部分形成在物体侧凸台部分的平面上。第二透镜L2的凸台部分紧紧地装配到第三透镜L3的凹部分中。这里，凹部分的形成使得第三透镜L3的光轴和第二透镜L2的光轴一致。
第二透镜L2具有一个凸台部分，其外直径大于第一透镜L1的外直径，一个凹部分形成在物体侧凸台部分的平面上。第一透镜L1紧紧地装配到第二透镜L2的凹部分中。这里凹部分形成，使第二透镜L2的光轴与第一透镜L1的光轴一致。
因此，当透镜L1至L4通过凸台部分堆积组装的时候，透镜L1至L4的光轴可以彼此一致。
同时，因为有可能在注塑成型过程中设定在轴向透镜L1至L4的每一个的凹部分和凸部分的位置精度，在光轴方向中每对透镜的间隔可以保持规定的精度。因此，光学系统10的组装精度可以提高。并且，透镜可以被容易地组装，生产率可以提高。
在上述透镜L1至L4的情况下，重新描述外壳53。
外壳53的透镜支架56具有一个在图像侧上伸出端部，以便形成具有底部的圆柱形形式的透镜支架56。底的中心部分有一个大的开孔，外部光穿过这个开孔。透镜固定件57具有一个在物体侧伸出的端部，以便形成具有底的圆柱形形式的透镜固定件57。底的中心部分有一个大的开孔，外部光线通过这个开孔。透镜支架56的内直径等于第四透镜L4的外直径。当第四透镜L4被装配到透镜支架56的时候，第四透镜L4可以这样安排，使得第四透镜L4的光轴与透镜支架56的中心线一致。此后，如上所述，当透镜固定件57在透镜L1至L4被堆积组装的情况下被安装到透镜支架56上的时候，堆积组装的透镜L1至L4的每一个被安装和支承到/在相邻透镜或透镜支架56的底面上，基座主体55，透镜支架56和透镜固定件57的中心线和透镜L1到L4的光轴与同一轴线一致。这里，外壳53被固定到基板52上，使得透镜支架56的中心线与图像传感器51的光电转换平面51a的中心一致。同时，外壳53在透镜支架56的内圆周表面上和内底部表面上支撑第四透镜L4，并仅在透镜固定件57的内底面上支撑第一透镜L1的周边。透镜固定件57的内圆周部分不与透镜L1至L4的每一个接触。
同时，因为基座主体55和透镜支架56的中心线与透镜L1至L4的光轴L一致，透镜L1至L4相对于图像传感器51的位置可被调整，同时旋转透镜支架56使聚焦条件达到最佳。这里，在调整透镜L1至L4的位置以后，基座主体55和透镜支架56通过粘合剂彼此固定。
同时，一个第一屏蔽罩21被安排在物体侧外壳53的端平面上，一个第二屏蔽罩22安排在第二透镜L2和第三透镜L3之间，一个第三屏蔽罩23被安排在第三透镜L3和第四透镜L4之间。每个屏蔽罩21至23具有一个圆形开孔，用于遮断无助于产生图像的不必要的光。
每个屏蔽罩21至23是由盘形遮光物质制成，在盘形物质的中心有一个规定内直径的圆孔。罩21至23的孔的中心线与透镜L1至L4的光轴L一致。
如上所述，第一屏蔽罩21安排在物体侧外壳53的端平面上。第二屏蔽罩22被安排在第三透镜L3的凹部分中并放置和支承在第二和第三透镜L2和L3之间。第三屏蔽罩23安排在第四透镜L4的凹处并放置和支承在第三和第四透镜L3和L4之间。
这里，第三和第四透镜L3和L4的每一个在凹部分中有一个空腔以便安排屏蔽罩22或23。当透镜L2至L4被紧紧地安装到外壳53上时，屏蔽罩22和23不影响透镜L2和L3之间的距离，也不影响透镜L3和L4之间的距离。
档板S和屏蔽罩21至23的相互作用防止进入物体侧的光射到透镜L1至L4的有效直径以外的区域，可以抑制叠影和闪烁的产生。
现在描述使用图像拾取装置50的一个例子。图3A和3B是一个例携式电话机100，它起一个便携式终端的作用，它装有图像拾取装置50，图4是便携式电话机100的控制方块图。
图像拾取装置50被安排在前面具有液晶显示器的便携式电话机100中，从而图像拾取光学系统10的外壳53的物体侧端面被安排在便携式电话机100的背侧。同时，图像拾取单元50被安排在液晶显示器的下面。
图像拾取装置50的外部接线端54被连接到便携式电话机100的控制单元101，并输出图像信号，例如亮度信号和色差信号到控制单元101。
如图4所示，便携式电话机100包括控制单元(CPU)101，用以执行对应于每种型式处理的程序，一个输入装置60，用于接收用键发出的数字，一个显示单元70，用于显示规定的数据和形成的图像，一个无线通信单元80，用以执行和外部服务器的各种型式的信息通信，一个存储单元(ROM)91，用于存储便携式电话机100的系统程序，各种处理程序和必要数据，例如终端ID，和一个暂时存储单元(RAM)92，作为工作区，用于暂时存储各种处理程序，和控制单元101执行或使用的数据，控制单元101处理的数据，在图像拾取单元50中获得的图像数据。
在控制单元101的控制下，从图像拾取装置50接收到的图像信号被存储在存储单元92中，被显示在显示单元70上和/或通过天线通信单元80作为图像信息被发送到外边。
例下面根据例1、2、3和4将具体说明图像拾取透镜。这里，图像拾取透镜的具体说明不限于这些例子。例中使用的符号表示如下。
f整个图像拾取透镜的焦距fB后焦距FF数2Y有效图像屏幕上对角线的长度(固态图像拾取元件的长方形光接收平面的对角线的长度)R折射表面的曲率半径D轴上折射表面之间的间隔Ndd-线上透镜材料的折射率vd透镜材料的Abbe数同时，在例中，非球面表面的形状用长方形坐标系数表示，表面的顶点定为原点，光轴方向取为X轴，下面公式中，R表示顶点处的非球面表面的曲率并径，K表示二次曲线常数，A4，A6，A8，A10和A12表示非球面表面的系数。
X=h2/R1+1-(1+K)h2/R2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12]]>其中h=Y2+Z2]]>被满足。
图5是本发明例1和2小尺寸图像拾取透镜的典型截面视图。
例1透镜数据示于表1，2和3中。
表1(例1)
表2非球面表面的系数
表3
在图5中，L1表示第一透镜，L2表示第二透镜，L3表示第三透镜，L4表示第四透镜，S表示一个档板。图6A至6E是例1的各种型式像差的视图，图6A是球差，图6B是象散，图6C是畸变，图6D和6E是经向彗差。
第一透镜L1是由玻璃材料制做的。第二透镜L2和第四透镜L4是聚烯烃制成的塑料透镜，透镜L2和L4的饱和吸水率分别不大于0.01％。同时，第三透镜L3是由聚碳酸酯制成的塑料透镜，透镜L3的饱和吸水率是0.4％。
随塑料材料的温度变化的折射率示于表4。由此，当温度从正常温度(20℃)增加+30℃的时候，后焦距的变化的度数(ΔfB)是+0.001mm。
表4
例2透镜数据示于表5，6和7表5(例2)
表6非球面的系数
表7
图7A至7E是例2的各种型式像差的视图，图7A是球差，图7B是像散，图7c是畸变，图7D和7E是经向彗差。
第一透镜L1是由玻璃材料制成的。第二透镜L2和第四透镜L4是由聚烯烃塑料透镜，它们的饱和吸水率分别不大于0.01％。第三透镜L3是由聚碳酸酯塑料透镜，透镜L3的饱和吸水率是0.4％。
随塑料的温度而变化的折射率示于表8中。由此，当温度从正常温度(20℃)被增加+30℃的时候，后焦距的变化的度(ΔfB)是+0.001mm。
表8
表3透镜数据示于表9，10和11中表9(例3)
表10非球面的系数
表11
图8是本发明例3的小尺寸图像拾取透镜的典型截面图。图9A至9E是例3的各种型式像差的视图。图9A是球差，图9B是像散，图9c是畸变，图9D和9E是经向彗差。
在例3中，孔档板S安排得最靠近物体侧，相当于红外线遮断滤波器的平面平行板安排在最接近图像侧。
第一透镜L1是由玻璃材料制成。第二透镜L2和第四透镜L4是聚烯烃塑料透镜，透镜L2和L4的饱和吸水率不大于0.01％。同时，第三透镜L3是由聚碳酸酯塑料透镜，透镜L3的饱和吸水率是0.4％。
折射率随塑料材料的温度的变化示于表12中。由此，温度从正常温度(20℃)增加+30℃的时候，后焦距的变化度(ΔfB)是-0.001mm。
表12
例4透镜数据示于表13，14和15中。
表13(例4)
表14非球面的系数
表15
图10是本发明例4的小尺寸图像拾取透镜的典型的截面视图。图11A至11E是例4的各种型式像差的视图，图11A是球差，图11B是像散，图11c是畸变，图11D和11E是经向彗差。
在例3中，孔档板S安排得最靠近物体侧，并且相当于红外线遮断滤波器的平面平行板被安排。
第一透镜L1是由玻璃材料制成。第二透镜L2和第四透镜L4是由聚烯烃塑料透镜，透镜L2和L4的饱和吸水率分别不大于0.01％。同时，第三透镜L3是由聚碳酸酯塑料透镜，透镜L3的饱和吸水率是0.4％。
由塑料材料的温度引起的折射率Nd的变化示于表16中。因此，当温度从常温(20℃)增加+30℃的时候，后焦距的变化度(ΔfB)是+0.010mm。
表16
这里，计算由温度增加引起的后焦距的变化度(ΔfB)，而不考虑由于温度的增加引起的塑料透镜的热膨胀的影响。理由是由温度增加引起的图像点的位置变化主要是由塑料透镜的折射率的变化引起的。
在例1至4中在图像侧光束的远心特性保持的设计没有充分执行。远心特性是指，在主光线从最后的透镜表面射出去以后，对应于每个图像点的光束的主光线变成平行于光轴。换言之，远心特性是指，光学系统的出射光瞳的位置被充分设置得远离图像表面。当远心特性变坏的时候，光束倾斜入射到固态图像拾取元件上，减少图像屏幕的周边中孔径效率的荫蔽现象就会产生，图像屏幕的周边中的光量减少。不过，在现有技术中，荫蔽现象可以通过重新考虑滤波器的设计和固态图像拾取元件的微-透镜阵列而被减小。因此，例1至4的每一个是减少对远心特性的要求的进一步小型化的光学系统的一个设计例。
在本发明中，多个具有较强折射能力的正透镜和负透镜是按照从物体侧开始的顺序安排的，从而总透镜长度容易被缩短。同时，当第一透镜的凸表面朝向物体侧的时候，总透镜长度可以被缩短。
同时，关于像差校正，分别具有正折射能力的第一透镜和第二透镜的两个正透镜被安排得最靠近物体侧。因此，正折射能力可以被分配到第一和第二透镜，球差和彗差的产生可以被抑制。
同时，第三透镜的凹表面朝向物体侧，第三透镜被安排成具有弯月形的负透镜(即，具有负折射能力的透镜)。因此，球差，彗差和像散可以很好地被校正。进一步，第四透镜的凸表面朝向物体侧，第四透镜被制成弯月形。因此，在图像屏幕的周边上在图像侧光束的远心特性容易被保持。
同时，当通过满足条件公式(1)或(4)而使L/2Y或L′/2Y被设置成低于上限的时候，总透镜长度可以被缩短，透镜外直径可以通过倍数效应被缩短。因此，整个图像拾取装置可以小型化，轻质化。
同时，当通过满足条件公式(2)或(5)而使f12/f被设置得高于下限的时候，第一透镜和第二透镜的组合正折射能力被适当地抑制。因此，高阶球差和彗差的产生可被抑制到低的程度。进而，f12/f被设置得低于上限。因此，第一透镜和第二透镜的组合正折射能力被适当地获得，总透镜长度可以被缩短。
同时，当满足条件公式(3)或(6)式{(v1+v2)}-v3而被设置成高于下限时，轴向色差和横向色差可以被很好地平衡校正。
条件公式(1)至(3)和(4)至(6)表示获得像差被很好校正的小尺寸图像拾取透镜的条件。具体地说，条件公式(1)和(4)表示实现总透镜长度缩短的条件。当L/2Y或L′/2Y低于条件公式(1)或(4)的上限的时候，总透镜长度将被缩短。这里条件公式(1)的符号L表示光轴上从第一透镜物体侧表面到整个图像拾取透镜图像侧焦点的距离。条件公式(4)的符号L′表示光轴上从孔阑到整个图像拾取透镜的图像侧焦点的距离。这时，“图像侧焦点”表示当平行于光轴的平行光射入到图像拾取透镜上的时候所获得的图像点。
同时，当满足条件公式(7)或(9)R5/((N3-1)·f)而被设置得低于上限时，第三透镜物体侧表面的过量负折射能力可以避免。因此，过量球差和离轴光束彗差闪烁可以被抑制，好的图像质量可以被获得。再者，当R5/((N3-1)·f)被设置得高于条件公式(7)或(9)的下限的时候，第三透镜物体侧表面的负折射能力可以保持，正Petzval′s总和被降低。因此，图像表面的曲率，轴向色差和横向色差可被很好地校正。
同时，在第三透镜和第四透镜之间形成的空气透镜的正折射能力可根据条件公式(8)适当地设置。因此，图像表面的曲率和畸变的校正和图像侧光束远心特性的保持可以很好地平衡。
同时，安排得最靠近图像侧的，第四透镜的图像侧表面是非球面形的，满足条件公式(10)，高视角的光束的远心特性可以被保持。
同时，正的第一透镜是由玻璃材料制成，它的折射率几乎不随温度变化，第二，第三和第四透镜是由塑料材料制成的。第二透镜是正透镜，具有比较强的折射能力，第三透镜是具有比较强的折射能力的负透镜。因此，第二透镜对于由于温度变化图像点的位置的影响可以和第三透镜的影响抵消，温度变化引起的整个图像拾取透镜的图像点的位置变化可以被抑制到低的程度。
因此，塑料材料的影响被减小，由于塑料材料的效果，低成本的小型轻质的图像拾取透镜可以被获得。
同时，因为第一透镜被设置为玻璃透镜，就没有容易被划伤的塑料透镜暴露在外边。因此，图像拾取透镜的保养可以改善。
同时，第一透镜和第二透镜分别具有正折射能力，所要求的折射能力被分配到第一和第二透镜。因此，在每个透镜中不需要极低的曲率半径。从而，作为第一透镜的玻璃透镜的生产可以容易地进行，第一透镜的生产率可以提高。
同时，第二，第三和第四透镜是由塑料材料制成的。因此，透镜有效直径区域外安排的每个透镜的凸台部分的形状可以自由设计，而整体形成凸台部分和透镜。假设透镜和凸台部分容易相互装配，透镜的结构就可以被获得，从而使透镜的光轴彼此一致。进而，当透镜的结构被设置成使每个凸台确定对应透镜对的间隔时，就不需要隔板了。因此，可以减少图像拾取透镜的部件数，图像拾取透镜的生产率可以提高。
同时，因为透镜是由塑料材料制成的，每个透镜可以容易地以非球面形状形成，容易进行像差校正。
同时，各透镜被设置得满足条件公式(13)。因此，各塑料透镜的组合焦距可以被设置到一个大的值，以便抑制各透镜的折射能力的值的总和到一个低值，由于温度变化引起的图像点的位置变化可以被抑制到低的程度。
同时，具有不大于0.7％的饱和吸水率的塑料材料被使用。因此，由于湿度的快速变化引起的透镜的折射率的不均匀性可以被抑制，塑料透镜的效果可以被获得，同时保持较好的图像形成性能。
同时，具有凸表面的第一正透镜被安排得最靠近物体侧和面对物体侧。因此，总透镜长度与第一负透镜相比可以被缩短。
同时，一个具有正折射能力的正透镜被设置为玻璃透镜，另一个正透镜和一个负透镜被设置成塑料透镜。因此，大的正折射能力可以被分配到玻璃透镜和塑料透镜。进而，具有正折射能力的塑料透镜对于由于温度变化引起的，图像点的位置变化的影响和具有负折射能力的塑料透镜的影响相抵消。因此，由于塑料透镜，可实现透镜的小型化，轻质化和批量生产。
同时，在本发明中，第四透镜的图像侧表面是非球面形状。因此，高视角的光束的远心特性可以被保持。
在本发明中，从第一，第二，第三和第四透镜中选择的三个透镜是由塑料材料制成的。因此，由于透镜是塑料材料制成的，小型化，轻质，基于批量生产的低成本的效果和非球面表面容易形成的效果都可以被获得。
同时，第一透镜是由玻璃材料制成的。极易损坏的位置上的第一透镜中的裂缝的产生可以被减少。第一透镜保护由塑料材料制成的其他各透镜，并且第一透镜的保养可以被提高。
同时，各透镜设置得满足条件公式(17)。因此，各塑料透镜的组合焦距被设置成一个大的值，以便抑制透镜的折射能力的值的总和到一个低值，由温度变化引起的图像点的位置变化可被抑制到低的程度。
同时，具有不大于0.7％的饱和吸水率的塑料材料被使用。因此，由于湿度迅速变化引起的透镜的折射率的不均匀性可以被抑制，塑料透镜的优点可以被获得，同时保持最好的图像形成性能。
同时，按照条件公式(18)总透镜长度可以被缩短，整个图像拾取装置可以被小型化和轻质化。
同时，按照条件公式(19)总透镜长度可以被适当缩短同时把高阶球差和彗差抑制到一个低的程度。
同时，按照条件公式(20)，轴向色差和横向色差可以被好的平衡校正。
同时，多个具有较强折射能力的正透镜和负透镜按照从物体侧开始的次序安排，从而总透镜长度可以容易地被缩短。
同时，安排得最靠近物体侧的透镜具有正折射能力以便缩短沿光轴方向长度，并且图像拾取透镜包括四个透镜。
因为透镜的数目是四个，各种型式的像差校正，远心特性的提高和折射能力的分配可以容易地被获得，图像拾取装置有利于小型化，高的图像质量和轻便性可以被提供。
在本发明中，具有上述效果的图像拾取透镜被安排在图像拾取装置上。因此，可以提供具有小型化，轻便性和高图像质量的图像拾取装置。
在本发明中，上述的图像拾取装置安排在便携终端设备中。因此能够形成高图像质量的图像的小型轻便的便携式终端设备可以被提供。
包括说明书，权利要求书，附图和摘要的2002年7月18日申请的日本专利申请No.Tokugan 2002-209625的整个公开文件被全面引入作为参考。
权利要求
1.一种图像拾取装置，包括一个具有光电转换单元的固态图像拾取元件；一个图像拾取透镜，用于在固态图像拾取元件的光电转换单元中形成物体的图像；一个用于支承固态图像拾取元件的基片，基片包括一个外部接线端，通过它，电信号可以被发射或接收；和一个由遮光物质作成的外壳，它包括一个入射光进入物体侧的开孔，其中，固态图像拾取元件，图像拾取透镜，基片和外壳是彼此组合在一起的，在图像拾取透镜的光轴的方向上图像拾取装置的长度不大于15mm，图像拾取透镜包括四个透镜，从物体侧开始依次是第一透镜，第二透镜，第三透镜和第四透镜，第一透镜具有正折射能力，第四透镜是一个具有朝向物体侧的凸面的弯月形透镜。
2.一种图像拾取装置，包括一个具有光电转换单元的固态图像拾取元件；图像拾取透镜，用于在固态图像拾取元件的光电转换单元中形成物体的图像；一个用于固定固态图像拾取元件的基片，该基片包括一个外部接线端，通过它电信号被发送或接收；和一个由遮光物质制成的外壳，它包括一个入射光进入物体侧的开孔，其中固态图像拾取元件，图像拾取透镜，基片和外壳相互组合在一起；其中，所述的图像拾取透镜包括四个透镜，从物体侧开始依次是第一透镜，第二透镜，第三透镜和第四透镜，其中第一透镜具有正折射能力，并具有一个朝物体侧的凸表面，从第二，第三和第四透镜选出的一个透镜或两个透镜具有正折射能力，从第一，第二，第三和第四透镜中选择的至少一个正折射能力的透镜是由玻璃材料制成的，从第一，第二，第三和第四透镜选择的另一正折射能力的透镜和一个负折射能力的透镜是由塑料材料制成的，和第四透镜是一个具有朝向物体侧的凸面的弯月形透镜，第四透镜的图像侧表面满足下面的条件公式(14)X-XO＜0 (14)非球面表面的位移值X用公式(15)表示X=h2/R81+1-(1+K8)h2/R82+ΣAihi---(15)]]>非球面表面的旋转二次表面分量的位移值XO用公式(16)表示X0=h2/R81+1-(1+K8)h2/R82---(16)]]>在满足hmax×0.5＜h＜hmax的h的范围内，其中第四透镜图像侧表面的顶点被设置成原点，光轴的方向取X轴，h表示垂直于光轴的任意方向上的高度，Ai表示第四透镜图像侧表面的非球面表面的第i阶系数，hmax表示最大有效半径，R8表示第四透镜图像侧表面的曲率半径，K8表示第四透镜图像侧表面的二次曲线常数。
3.一种包括权利要求1的图像拾取装置的便携式终端设备。
全文摘要
一种图像拾取透镜，它具有四个透镜，从物体侧开始安排的次序是第一透镜，第二透镜，第三透镜和第四透镜。第一透镜具有正折射能力，具有面向物体侧的凸表面，第二透镜具有正折射能力，第三透镜具有负折射能力，并具有朝向物体侧的弯月形状的凹表面，第四个透镜具有正或负的折射能力，并具有朝向物体侧的弯月形状的凸表面。
文档编号G02B9/34GK1933551SQ20061011009
公开日2007年3月21日 申请日期2003年7月18日 优先权日2002年7月18日
发明者山口进 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社