小型化鏡頭的制作方法
【專利摘要】一種小型化鏡頭，含有由一物側至一成像面且沿一光軸依序排列的一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片以及一第五鏡片。其中，該第一鏡片為具有負屈光力的凸凹透鏡者，且其凸面朝向該物側，而凹面朝向該成像面，且其兩面皆為非球面表面；該第二鏡片朝向該物側的表面為凸面，且其兩面皆為非球面表面；該第三鏡片為具有正屈光力的雙凸透鏡者；該第四鏡片為具有正屈光力的雙凸透鏡者；該第五鏡片為具有負屈光力，且朝向該物側的表面為凹面者。
【專利說明】小型化鏡頭
【技術領域】
[0001]本發(fā)明與光學鏡頭有關，更詳細地是指一種小型化鏡頭。
【背景技術】
[0002]近年來，由于行動裝置的蓬勃發(fā)展，連帶促進了數(shù)字相機模塊的市場需求。為了提供行動裝置的方便性與可移植性，市場普遍希望在維持質量的情況下，朝小型化、輕量化發(fā)展。
[0003]目前，一般攝像模塊的感光組件，主要可分為感光耦合組件(ChargecoupledDevice, CCD)與互補性金屬氧化半導體(Complementary MetalOxide Semiconductor,CMOS)，其中因CMOS具備低成本、低耗電性與高整合性，讓CMOS逐漸成為市場上行動裝置感光組件的主流。此外，由于半導體工藝技術的進步，使得像素大小已可大幅降低，此利因可讓感光組件提供更高像素的影像，但也因縮小像素面積，使得入光量減少，勢必需要透鏡系統(tǒng)提供更高亮度以降低噪聲影響。
[0004]隨著近年來這些影像設備的小型化，上述影像捕獲設備以及應用在上述影像設備上的鏡頭的體積，也被大幅地縮小。另外，由于影像捕獲設備的像素(Pixel)愈來愈高，用以配合這些影像捕獲設備使用的鏡頭，也要能夠具有更高的光學效能，才能使這些影像捕獲設備達成高分辨率和高對比度的展現(xiàn)。因此，小型化和高光學效能，是影像設備的鏡頭不可缺兩項要件。
[0005]除此之外，目前影像設備所采用的小型化鏡頭，漸趨往廣角發(fā)展，但廣角系統(tǒng)常有畸變及色差問題，而容易影響其影像質量。另外，在降低成本的考慮下，市場多以塑料取代玻璃，但塑料材質對于溫度變化較為敏感，而使得其成像容易受溫度影響，而有影像質量不穩(wěn)定的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種小型化鏡頭，以有效地改善對廣角系統(tǒng)常有的畸變與色差問題，且在低成本考慮下，同時也能降低其溫度的敏感度。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的小型化鏡頭，包含有由一物側至一成像面且沿一光軸依序排列:
[0008]一第一鏡片，為具有負屈光力的凸凹透鏡者，且其凸面朝向該物側，而凹面朝向該成像面，且其兩面皆為非球面表面；
[0009]一第二鏡片，其朝向該物側的表面為凸面，且其兩面皆為非球面表面；
[0010]一光圈；
[0011]一第三鏡片，為具有正屈光力的雙凸透鏡；
[0012]一第四鏡片，為具有正屈光力的雙凸透鏡；以及
[0013]一第五鏡片，為具有負屈光力，且朝向該物側的表面為凹面。
[0014]所述的小型化鏡頭，滿足有下列條件:[0015]0.1 < f/TTL < 0.2 ；
[0016]其中，f為該小型化鏡頭的系統(tǒng)焦距；TTL為該小型化鏡頭的系統(tǒng)總長。
[0017]所述的小型化鏡頭，滿足有下列條件:
[0018]0.5 < f/f3 < 2 ；
[0019]其中，f為該小型化鏡頭的系統(tǒng)焦距；f3為該第三鏡片的焦距。
[0020]所述的小型化鏡頭，滿足有下列條件:
[0021]Vd4-Vd5 > 20 ；
[0022]其中，vd4為該第四鏡片的色散系數(shù)；vd5為該第五鏡片的色散系數(shù)。
[0023]所述的小型化鏡頭，其中，該第二鏡片具有正屈光力。
[0024]所述的小型化鏡頭，其中，該第二鏡片具有負屈光力。
[0025]所述的小型化鏡頭，其中，該第二鏡片為凸凹透鏡。
[0026]所述的小型化鏡頭，其中，該第一鏡片與該第二鏡片是以塑料材料制成。
[0027]所述的小型化鏡頭，其中，該第三鏡片至少一表面為非球面表面。
[0028]所述的小型化鏡頭，其中，該第三鏡片是以玻璃材料制成。
[0029]所述的小型化鏡頭，其中，該第三鏡片是以塑料材料制成。
[0030]所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片至少一表面為非球面表面。
[0031]所述的小型化鏡頭，其中，該第五鏡片為一雙凹透鏡。
[0032]所述的小型化鏡頭，其中，該第五鏡片為一凸凹透鏡。
[0033]所述的小型化鏡頭，其中，該第五鏡片至少一表面為非球面表面。
[0034]所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片朝向該成像面的表面與該第五鏡片朝向該物側的表面膠黏。
[0035]所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片與該第五鏡片是以玻璃材料制成。
[0036]所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片與該第五鏡片是以塑料材料制成。
[0037]本發(fā)明提供的小型化鏡頭，除可提供小型化與高光量的需求外，亦能有效地改善對廣角系統(tǒng)常有的畸變與色差問題，且在低成本考慮下，同時也能降低其溫度的敏感度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明第一較佳實施例的鏡片圖；
[0039]圖2A(1)_圖2A(3)為本發(fā)明第一較佳實施例的場曲圖；
[0040]圖2B為本發(fā)明第一較佳實施例的畸變圖；
[0041]圖2C為本發(fā)明第一較佳實施例的橫向色差圖；
[0042]圖3為本發(fā)明第二較佳實施例的鏡片圖；
[0043]圖4A(1)_圖4A(3)為本發(fā)明第二較佳實施例的場曲圖；
[0044]圖4B為本發(fā)明第二較佳實施例的畸變圖；
[0045]圖4C為本發(fā)明第二較佳實施例的橫向色差圖；
[0046]圖5為本發(fā)明第三較佳實施例的鏡片圖；
[0047]圖6A(1)_圖6A(3)為本發(fā)明第三較佳實施例的場曲圖；
[0048]圖6B為本發(fā)明第三較佳實施例的畸變圖；
[0049]圖6C為本發(fā)明第三較佳實施例的橫向色差圖。[0050]附圖中主要組件符號說明:
[0051]I小型化鏡頭
[0052]LI第一鏡片，L2第二鏡片，L3第三鏡片，L4第四鏡片，L5第五鏡片，ST光圈，Z光軸，CF濾光片，Im成像面，SI?S13面；
[0053]2小型化鏡頭
[0054]LI第一鏡片，L2第二鏡片，L3第三鏡片，L4第四鏡片，L5第五鏡片，ST光圈，Z光軸，CF濾光片，Im成像面，SI?S13面；
[0055]3小型化鏡頭
[0056]LI第一鏡片，L2第二鏡片，L3第三鏡片，L4第四鏡片，L5第五鏡片，ST光圈，Z光軸，CF濾光片，Im成像面，SI?S13面。
【具體實施方式】
[0057]本發(fā)明提供的小型化鏡頭，是由五片透鏡所組成，除可提供小型化與高光量的需求外，亦能有效地改善對廣角系統(tǒng)常有的畸變與色差問題，且在低成本考慮下，同時也能降低其溫度的敏感度。
[0058]本發(fā)明所提供的小型化鏡頭，包含有由一物側至一成像面且沿一光軸依序排列的一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片以及一第五鏡片。其中，該第一鏡片為具有負屈光力的凸凹透鏡者，且其凸面朝向該物側，而凹面朝向該成像面，且其兩面皆為非球面表面；該第二鏡片朝向該物側的表面為凸面，且其兩面皆為非球面表面；該第三鏡片為具有正屈光力的雙凸透鏡；該第四鏡片為具有正屈光力的雙凸透鏡；該第五鏡片為具有負屈光力，且朝向該物側的表面為凹面。
[0059]由此，通過上述的光學設計，便可使得該小型化鏡頭具有體積小、有廣角、光學畸變小以及高光學效能的效果。
[0060]為能更清楚地說明本發(fā)明，舉較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
[0061]請參閱圖1，本發(fā)明第一較佳實施例的小型化鏡頭I包含有沿一光軸Z且由一物側至一成像面Im依序排列的一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一光圈ST、一第三鏡片L3、一第四鏡片L4以及一第五鏡片L5。另外，依使用上的需求，該第五鏡片L5與該成像面Im之間還可設置有一濾光片(Color Filter)CF，以濾除掉不必要的噪聲光，而可達到提升光學效能的目的。其中:
[0062]該第一鏡片LI為具有負屈光力且以塑料材料制成的凸凹透鏡，且其凸面SI朝向該物側，而凹面S2朝向該成像面Im，以使該小型化鏡頭I具有廣角的光學特性。另外，該第一鏡片LI的兩面S1、S2皆為非球面表面，而非球面的設計目的，在于可有效地修正該小型化鏡頭I于廣角光學設計時容易出現(xiàn)的畸變問題。
[0063]該第二鏡片L2為具有正屈光力且以塑料材料制成的凸凹透鏡，且其凸面S3朝向該物側，而凹面S4朝向該成像面，且其兩面S3、S4皆為非球面表面。上述該第二鏡片L2的結構設計的目的，在于輔助該第一鏡片LI修正該小型化鏡頭I的畸變問題，且同時亦可修正該第一鏡片LI產(chǎn)生的像差。
[0064]該光圈ST設于該第二鏡片L2與該第三鏡片L3之間的目的在于可有效地減少光線進入該小型化鏡頭I后，投射于該成像面Im上的角度，而可有效地提升該成像面Im的入光量，以縮短該成像面Im與該些鏡片LI~L5之間的距離，進而有效地達到小型化的目的。另外，除上述目之外，該光圈ST設于該第二鏡片L2與該第三鏡片L3之間，亦可使該小型化鏡頭I于該光圈ST前后的鏡片排列呈現(xiàn)較為對稱的設計，而可降低制造時的敏感度。
[0065]該第三鏡片L3為具有正屈光力且以塑料材料制成的雙凸透鏡，且其兩面S6、S7皆為非球面表面。上述該第三鏡片L3的結構設計的目的，在于提供該小型化鏡頭I的整個光學系統(tǒng)主要的屈光力。
[0066]該第四鏡片L4為具有正屈光力且以玻璃材料制成的雙凸透鏡，且其兩面S8、S9皆為球面表面。上述該第四鏡片L4的結構設計的目的，在于利用其正屈光力的光學特性與其它鏡片LI~L3、L5搭配，而可有效地縮短該小型化鏡頭I的系統(tǒng)總長，進而達到小型化的目的。
[0067]該第五鏡片L5為具有負屈光力且以玻璃材料制成的雙凹透鏡，且其兩面S10、S11皆為球面表面。另外，該第五鏡片L5朝向該物側的表面SlO與該第四鏡片L4朝向該成像面Im的表面S9膠黏，而呈無間隙的設計。上述該第五鏡片L5的結構設計的目的，在于利用其負屈光力的光學特性與該第四鏡片L4的正屈光力的光學特性搭配，而可有效地修正該小型化鏡頭I可能出現(xiàn)的色差問題，進而提升該小型化鏡頭I的光學效能。
[0068]另外，除上述該些鏡片LI~L5的結構設計外，該小型化鏡頭I還滿足有下列條件:
[0069]1)0.1 < f/TTL < 0.2 ；
[0070]2)0.5 < f/f3 < 2 ；
[0071]3) vd4-vd5 > 20 ；
[0072]其中，f為該小型化鏡頭I的系統(tǒng)焦距；TTL為該小型化鏡頭I的系統(tǒng)總長；f3為該第三鏡片L3的焦距；vd4為該第四鏡片L4的色散系數(shù)；vd5為該第五鏡片L5的色散系數(shù)。
[0073]由此，通過上述第I項的設計，而可使得該小型化鏡頭I能具有廣角且短系統(tǒng)總長的優(yōu)點。第2項的設計在于通過該第三鏡片L3控制該小型化鏡頭I的整個光學系統(tǒng)主要的屈光力。而第3項的設計在于通過該第四鏡片L4與該第五鏡片L5的色散系數(shù)的搭配，而可有效地消除該小型化鏡頭I的像差，進而提升該小型化鏡頭I的成像質量。
[0074]為達上述目的并有效提升該小型化鏡頭I的光學效能，本發(fā)明第一較佳實施例的小型化鏡頭I的系統(tǒng)焦距f、系統(tǒng)總長TTL、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R、各鏡面與下一鏡面(或成像面Im)于光軸Z上的距離D、各鏡片的折射率Nd、各鏡片的阿貝系數(shù)VcU與各鏡片的焦距~f5，如表一所示。
[0075]本實施例的各個透鏡中，該些非球面表面S1、S2、S3、S4、S6、&S7的表面凹陷度z由下列公式所得到:
[0076]
【權利要求】
1.一種小型化鏡頭，包含有由一物側至一成像面且沿一光軸依序排列: 一第一鏡片，為具有負屈光力的凸凹透鏡者，且其凸面朝向該物側，而凹面朝向該成像面，且其兩面皆為非球面表面； 一第二鏡片，其朝向該物側的表面為凸面，且其兩面皆為非球面表面； 一光圈； 一第三鏡片，為具有正屈光力的雙凸透鏡； 一第四鏡片，為具有正屈光力的雙凸透鏡；以及 一第五鏡片，為具有負屈光力，且朝向該物側的表面為凹面。
2.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，滿足有下列條件:
0.1 < f/TTL < 0.2 ； 其中，f為該小型化鏡頭的系統(tǒng)焦距；TTL為該小型化鏡頭的系統(tǒng)總長。
3.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，滿足有下列條件:
0.5 < f/f3 < 2 ； 其中，f為該小型化鏡頭的系統(tǒng)焦距；f3為該第三鏡片的焦距。
4.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，滿足有下列條件: vd4_vd5 > 20 ； 其中，Vd4為該第四鏡片的色散系數(shù)；vd5為該第五鏡片的色散系數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第二鏡片具有正屈光力。
6.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第二鏡片具有負屈光力。
7.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第二鏡片為凸凹透鏡。
8.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第一鏡片與該第二鏡片是以塑料材料制成。
9.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第三鏡片至少一表面為非球面表面。
10.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第三鏡片是以玻璃材料制成。
11.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第三鏡片是以塑料材料制成。
12.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片至少一表面為非球面表面。
13.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第五鏡片為一雙凹透鏡。
14.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第五鏡片為一凸凹透鏡。
15.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第五鏡片至少一表面為非球面表面。
16.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片朝向該成像面的表面與該第五鏡片朝向該物側的表面膠黏。
17.根據(jù)權利要求16所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片與該第五鏡片是以玻璃材料制成。
18.根據(jù)權利要求1所述的小型化鏡頭，其中，該第四鏡片與該第五鏡片是以塑料材料制成。
【文檔編號】G02B13/18GK103926674SQ201310011443
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月11日 優(yōu)先權日:2013年1月11日
【發(fā)明者】陳思穎, 陳義方 申請人:今國光學工業(yè)股份有限公司