[发明专利]镜头光学单元和成像器件

说明书

技术领域

本技术涉及镜头光学单元和成像器件。更具体地说，本技术涉及具体地适用于采用固态图像传感器作为小型高性能成像单元的数码相机、摄像机、监控相机等的镜头光学单元和成像器件。

背景技术

最近几年，诸如数码相机的成像器件的市场显著成长，并且用户对数码相机等的要求更加多样。此外，最近几年，对拍摄镜头的亮度和增大有效地实现低噪拍摄和高动态范围的成像元件的尺寸的要求日益增加，更不用说对提高图像质量、减小尺寸和减小厚度的要求。

众所周知，当成像元件的尺寸增大时，镜头光学单元相应增大。具体地说，在采用固态图像传感器作为成像单元的数码相机的镜头光学单元中，入射到成像面上的光线的角度的可接受水平低，并且为了使光线尽可能垂直地入射，需要接近远心（telecentric）光学单元的光学设计。因此，难以实现非常小的光学单元。

此外，为了在从捕获图像或视频的中心到边缘的范围的整个屏幕中实现高分辨率，需要适当地校正成像面上形成的光学图像的场曲率。然而，为了实现此，需要将用于校正场曲率的会聚透镜（collecting lens）添加到光学单元。因此，这显著限制了光学单元的尺寸减小。特别是在焦深度浅的F数的亮透镜（bright lens）中，该限制很大，并且难以减小尺寸。

作为用于执行场曲率校正的成像器件，已经通常了具有曲面的图像面转换元件布置在固态图像传感器的物侧的成像器件（参见第2010-109096号日本未决专利申请（JP-A））。

发明内容

然而，在JP-A No.2010-109096公开的镜头光学单元中，图像面转换元件配置为执行场曲率校正，但是可不关于曲面形状进行具体设计，因此，不可能执行充分的场曲率校正。

此外，在JP-A No.2010-109096公开的镜头光学单元中，由于图像面转换元件布置在固态图像传感器的物侧，所以总光学长度变长，因此，难以减小尺寸。

为了解决上述问题做出了本技术，并且希望提供通过执行尺寸减小和充分的场曲率校正来实现高光学性能的镜头光学单元和成像器件。

根据本公开实施例，提供了镜头光学单元，包括布置在固态图像传感器的物侧的至少一个透镜。固态图像传感器的成像面具有使光轴方向上的下陷量随距光轴的距离增大而增大的非平面形状，并且满足条件表达式（1）：（1）ρ×Sag>0，其中ρ表示光学单元的Petzval曲率，被表示为：r_k表示从物侧开始的第k个透镜面的曲率半径，n_k表示入射到从物侧开始的第k个透镜面之前介质的折射率，n’_k表示从物侧开始的第k透镜面发出之后介质的折射率，以及Sag表示与成像面的光轴之外的给定点相关的光轴方向上的下陷量（图像侧方向是正）。

因此，在镜头光学单元中，可以将成像面与在其获得光学图像的最佳分辨率的图像面匹配。

在上述镜头光学单元中，优选地满足条件表达式（2）。

（2）ρ<0。

当满足条件表达式（2）时，Petzval曲率具有负符号。

在上述镜头光学单元中，优选地，固态图像传感器的成像面的非平面形状是关于光轴旋转对称的曲面形状。

固态图像传感器的成像面的非平面形状是关于光轴旋转对称的曲面形状，且因此，可以以旋转对称的形状形成配置镜头光学单元的每个透镜的透镜面形状。

在上述镜头光学单元中，优选地，在整个变焦区域内在无限远处拍摄的状态下具有最大视场角的主光线入射到成像面的角度满足条件表达式（3）：θ_max<45°，其中θ_max表示具有最大视场角的主光线入射到成像面的角度（垂直入射被设置为0°）。

在整个变焦区域内在无限远处拍摄的状态下具有最大视场角的主光线入射到成像面上的角度满足条件表达式（3），入射到固态图像传感器上的光束的角度减小。

在上述镜头光学单元中，优选地，固态图像传感器的整个成像面具有相同曲率的球形形状。

由于固态图像传感器的整个成像面具有相同曲率的球形形状，所以成像面的形状可以简化。

在上述镜头光学单元中，优选地，固态图像传感器的成像面和光学单元的焦距满足下面的条件表达式（4）：-5.0<R_img/f_inf＜-1.0，其中R_img表示固态图像传感器的成像面的曲率半径，而f_inf表示聚焦在无限远处时光学单元的焦距。