專利名稱：薄型化攝像透鏡組的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種透鏡組，尤其涉及一種薄型化攝像透鏡組。
背景技術：
最近幾年來，隨著照相手機的興起，攝影鏡頭的長度逐漸縮小，而一般數字相機的感光組件不外乎是CMOS或CCD兩種，由于半導體制程技術的進步，感光組件的畫素大小由早期的7.4um減少至目前的1.75um，這使得薄型化攝像透鏡組的需求更為殷切。
現有技術的手機鏡頭，為考慮像差的補正，多采用三枚式透鏡結構，其中最普遍的為正負正Triplet型式，但是，當鏡頭的長度由5mm縮小至3mm以下時，光學系統體積縮小，使得欲將三枚透鏡置入此空間變得困難，而透鏡厚度也必須縮小，使得以塑料射出成型制作的透鏡其材質的均勻度不良。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種能夠有效縮小鏡組體積，更能同時獲得較高的解像力的薄型化攝像透鏡組。
為解決上述技術問題，本發明提供一種由二枚透鏡配合光圈構成的攝像透鏡組，包括 一薄型化攝像透鏡組，由二片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序為 具正屈折力的第一透鏡，其前表面為凸面，后表面為凹面，且其前表面、后表面皆為非球面； 具負屈折力的第二透鏡，其前表面、后表面皆為凹面，其前表面、后表面皆為非球面，且其后表面設置有反曲點； 其中，該薄型化攝像透鏡組的光圈設置于該第一透鏡之前，用于控制薄型化攝像透鏡組的亮度。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，系統的屈折力主要由具有正屈折力的第一透鏡提供，具有負屈折力的第二透鏡的作用，如補正透鏡，其功能為平衡及修正系統所產生的各項像差。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，具有正屈折力的第一透鏡，其前表面為凸面，后表面為凹面，具有負屈折力的第二透鏡，其前表面、后表面皆為凹面，由于以上的配置，可以有效提高成像質量。
由第一透鏡提供強大的正屈折力，并且將光圈置于薄型化攝像透鏡組的物體側，將使得薄型化攝像透鏡組的出射瞳(Exit Pupil)遠離成像面，因此，光線將以接近垂直入射的方式入射在感光組件上，即為像側的Telecentric特性，此特性對于當前固態感光組件的感光能力是極為重要的，將使得感光組件的感光敏感度提高，減少薄型化攝像透鏡組會產生暗角的可能性。而在第二透鏡后表面設置有反曲點，將更有效地壓制離軸視場的光線入射于感光組件上的角度。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，透鏡的材質可為玻璃或塑料，但由于鏡面上設置非球面，非球面可以容易制作成球面以外的形狀，獲得較多的控制變量，用以消減像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低薄型化攝像透鏡組的總長度。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的焦距為f1，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，兩者滿足下記關系式 0.8＜f/f1＜1.5； 若f/f1小于上述關系式之下限值，則薄型化攝像透鏡組的屈折力不足，使得光學總長度過長，而且對于壓制光線入射感光組件上的角度較為困難。若f/f1大于上述關系式之上限值，則系統的高階像差將過大。進一步來說，使f/f1滿足如下關系則較為理想 1.0＜f/f1＜1.2。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，兩者滿足下記關系式 -0.55＜f/f2＜-0.05； 若f/f2小于上述關系式之下限值，則薄型化攝像透鏡組的總長度將過長，此與薄型化攝像透鏡組小型化的目標相違背。若f/f2大于上述關系式之上限值，則薄型化攝像透鏡組的色差將難以修正。進一步來說，使f/f2滿足下記關系則較為理想 -0.35＜f/f2＜-0.05； 更進一步來說，使f/f2滿足下記關系則較為理想 -0.3＜f/f2＜-0.2。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，入射瞳(Entrance Pupil)開口直徑為EPD，滿足下記關系式 f/EPD＜3.6； 前述關系可以有效增強薄型化攝像透鏡組的亮度，并加快系統取像時的反應時間。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的前表面曲率半徑為R1，第一透鏡的后表面曲率半徑為R2，兩者滿足下記關系 0.4＜R1/R2＜0.7； 當R1/R2低于上述關系式之下限值，薄型化攝像透鏡組產生的像散(Astigmatism)將難以修正，另一方面，當R1/R2高于上述關系式之上限值，對于薄型化攝像透鏡組中的球差(Spherical Aberration)的修正較為困難。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡的前表面曲率半徑為R3，第二透鏡的后表面曲率半徑為R4，兩者滿足如下關系 -2.5＜R3/R4＜-0.1； 當R3/R4低于上述關系式的下限值，第二透鏡前表面的曲率變得相對較小，薄型化攝像透鏡組產生的色差將難以修正，另一方面，當R3/R4高于上述關系式之上限值時，第二透鏡前表面的曲率變得相對較大，薄型化攝像透鏡組的光學總長度將過長。若使R3/R4滿足下記關系，則較為理想 -0.5＜R3/R4＜-0.1。
薄型化攝像透鏡組中，具正屈折力的第一透鏡，其折射率為N1，滿足如下關系 1.53＜N1＜1.56； 上述關系可使薄型化攝像透鏡組獲得良好的光學質量。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的色散系數(Abbe Number)為V1，第二透鏡的色散系數(Abbe Number)為V2，兩者滿足如下關系 |V1-V2|＜10； 前述關系可以有效修正系統產生的像散與慧差(Coma)，提高薄型化攝像透鏡組的解像力。若欲更進一步修正系統的色差(ChromaticAberration)則V2須滿足如下關系 V2＜32。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡的中心厚度為CT2，滿足如下關系 CT2＜1.8[mm]； 上述關系有利于降低薄型化攝像透鏡組的總長度。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡與該第二透鏡的鏡間距為T12，滿足如下關系式 0.2＜T12/f＜0.32； 上述關系有利于修正薄型化攝像透鏡組的高階像差，同時可以維持薄型化攝像透鏡組小型化的特性。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡后表面有效徑位置的鏡面角度為ANG22，滿足下記關系式 ANG22＜-50[deg]； 其鏡面角度的方向定義為當周邊有效徑位置的鏡面角度向像側傾斜則定義為正、當周邊有效徑位置的鏡面角度向物側傾斜則定義為負。
前述關系可以有效縮小光線入射感光組件的角度，并且可以增強薄型化攝像透鏡組修正軸外像差的能力。
在本發明薄型化攝像透鏡組中，該薄型化攝像透鏡組之被攝物成像于電子感光組件，且薄型化攝像透鏡組的光學總長度為TL，薄型化攝像透鏡組的成像高度為ImgH，滿足下記關系 TL/ImgH＜1.9； 上述關系可以維持薄型化攝像透鏡組小型化的特性。
本發明的薄型化攝像透鏡組，透鏡結構及排列方式可以有效縮小鏡組體積，更能同時獲得較高的解像力。
圖1是實施例1光學系統示意圖； 圖2是實施例1的像差曲線圖； 圖3是實施例2光學系統示意圖； 圖4是實施例2的像差曲線圖； 圖5是實施例3光學系統示意圖； 圖6是實施例3的像差曲線圖。
其中，第一透鏡為10；前表面為11；后表面為12；第二透鏡為20；前表面為21；后表面為22；薄型化攝像透鏡組的光圈為30；紅外線濾除濾光片為40；感光組件保護玻璃為50；成像面為60；第一透鏡焦距為f1；第二透鏡焦距為f2；整體薄型化攝像透鏡組焦距為f；入射瞳開口直徑為EPD；第一透鏡前表面曲率半徑為R1；第一透鏡后表面曲率半徑為R2；第二透鏡前表面曲率半徑為R3；第二透鏡后表面曲率半徑為R4；第一透鏡折射率為N1；第一透鏡色散系數為V1；第二透鏡色散系數為V2；第二透鏡的中心厚度為CT2；第一透鏡與第二透鏡之間的鏡間距為T12；第二透鏡后表面有效徑位置的鏡面角度為ANG22；整體薄型化攝像透鏡組的光學總長度為TL；整體薄型化攝像透鏡組的成像高度為ImgH。
具體實施例方式 下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
實施例1 本發明實施例1如圖1所示，實施例1的像差曲線如圖2所示。實施例1的薄型化攝像透鏡組主要構造由二枚具屈折力的透鏡所構成，由物側至像側依序為 一具正屈折力的第一透鏡10，其前表面11為凸面，后表面12為凹面，其材質為塑料，其前表面11、后表面12皆為非球面； 一具負屈折力的第二透鏡20，其前表面21、后表面22皆為凹面，其材質為塑料，其前表面21、后表面22皆為非球面，且后表面22設置有反曲點； 一光圈30，位于第一透鏡10之前，用于控制薄型化攝像透鏡組的亮度； 另包含有一紅外線濾除濾光片40(IR Filter)，置于第二透鏡20之后，其不影響系統的焦距； 另包含有一感光組件保護玻璃50(Sensor Cover Glass)，置于紅外線濾除濾光片40之后，其不影響系統的焦距； 一成像面60，置于感光組件保護玻璃50之后。
前述非球面曲線的方程式表示如下 X(Y)＝(Y2/R)/(1+sqrt(1-(1+k)*(Y/R)2))+A4*Y4+A6*Y6+… 其中 X透鏡的截面距離 Y非球面曲線上的點距離光軸的高度 k錐面系數 A4、A6、……4階、6階、……的非球面系數。
實施例1薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，入射瞳開口直徑為EPD，其關系為f/f1＝1.11、f/f2＝-0.24、f/EPD＝2.85。
實施例1薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的前表面曲率半徑為R1，第一透鏡的后表面曲率半徑為R2，第二透鏡的前表面曲率半徑為R3，第二透鏡的后表面曲率半徑為R4，其關系為R1/R2＝0.52、R3/R4＝-0.24。
實施例1薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的折射率為N1，其關系為N1＝1.543。
實施例1薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的色散系數(Abbe Number)為V1，第二透鏡的色散系數為V2，其關系為|V1-V2|＝0、V2＝60.3。
實施例1薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡的中心厚度為CT2，第一透鏡與第二透鏡之間的鏡間距為T12，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，其關系為CT2＝1.385[mm]、T12/f＝0.24。
實施例1薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡后表面的有效徑位置的鏡面角度為ANG22，其關系為ANG22＝-70.4[deg.]。
鏡面角度的方向定義為『當周邊有效徑角度向像側傾斜則定義為正、當周邊有效徑角度向物側傾斜則定義為負』。
實施例1薄型化攝像透鏡組中，薄型化攝像透鏡組的光學總長為TL，薄型化攝像透鏡組的成像高度為ImgH，其關系為TL/ImgH＝1.81。
實施例1詳細的結構數據如同表一所示，其非球面數據如同表二所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
表一和表二為對應實施例1的薄型化攝像透鏡組實施例的不同數值變化表。
表一
表二
實施例2 本發明實施例2請參閱圖3，實施例2的像差曲線請參閱圖4。實施例2的薄型化攝像透鏡組主要構造由二枚具屈折力的透鏡所構成，由物側至像側依序為 一具正屈折力的第一透鏡10，其前表面11為凸面，后表面12為凹面，其材質為塑料，其前表面11、后表面12皆為非球面； 一具負屈折力的第二透鏡20，其前表面21、后表面22皆為凹面，其材質為塑料，其前表面21、后表面22皆為非球面，且后表面22設置有反曲點； 一光圈30，位于第一透鏡10之前，用于控制薄型化攝像透鏡組的亮度； 另包含有一紅外線濾除濾光片40(IR Filter)，置于第二透鏡20之后，其不影響系統的焦距； 另包含有一感光組件保護玻璃50(Sensor Cover Glass)，置于紅外線濾除濾光片40之后，其不影響系統的焦距； 一成像面60，置于感光組件保護玻璃50之后。
實施例2非球面曲線方程式的表示如同實施例1的形式。
實施例2薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，入射瞳開口直徑為EPD，其關系為f/f1＝1.07、f/f2＝-0.21、f/EPD＝2.87。
實施例2薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的前表面曲率半徑為R1，第一透鏡的后表面曲率半徑為R2，第二透鏡的前表面曲率半徑為R3，第二透鏡的后表面曲率半徑為R4，其關系為R1/R2＝0.59、R3/R4＝-2.24。
實施例2薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的折射率為N1，其關系為N1＝1.543。
實施例2薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的色散系數(Abbe Number)為V1，第二透鏡的色散系數為V2，其關系為|V1-V2|＝0、V2＝60.3。
實施例2薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡的中心厚度為CT2，第一透鏡與第二透鏡之間的鏡間距為T12，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，其關系為CT2＝1.188[mm]、T12/f＝0.28。
實施例2薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡后表面的有效徑位置的鏡面角度為ANG22，其關系為ANG22＝-63.7[deg.]。
鏡面角度的方向定義為『當周邊有效徑角度向像側傾斜則定義為正、當周邊有效徑角度向物側傾斜則定義為負』。
實施例2薄型化攝像透鏡組中，薄型化攝像透鏡組的光學總長為TL，薄型化攝像透鏡組的成像高度為ImgH，其關系為TL/ImgH＝1.82。
實施例2詳細的結構數據如同表三所示，其非球面數據如同表四所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
表三和表四為對應實施例2的薄型化攝像透鏡組實施例的不同數值變化表。
表三
表四
實施例3 本發明實施例3請參閱圖5，實施例3的像差曲線請參閱圖6。實施例3的薄型化攝像透鏡組主要構造由二枚具屈折力的透鏡所構成，由物側至像側依序為 一具正屈折力的第一透鏡10，其前表面11為凸面，后表面12為凹面，其材質為塑料，其前表面11、后表面12皆為非球面； 一具負屈折力的第二透鏡20，其前表面21、后表面22皆為凹面，其材質為塑料，其前表面21、后表面22皆為非球面，且后表面22設置有反曲點； 一光圈30，位于第一透鏡10之前，用于控制薄型化攝像透鏡組的亮度； 另包含有一紅外線濾除濾光片40(IR Filter)，置于第二透鏡20之后，其不影響系統的焦距； 另包含有一感光組件保護玻璃50(Sensor Cover Glass)，置于紅外線濾除濾光片40之后，其不影響系統的焦距； 一成像面60，置于感光組件保護玻璃50之后。
實施例3非球面曲線方程式的表示如同實施例1的形式。
實施例3薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，入射瞳開口直徑為EPD，其關系為f/f1＝1.12、f/f2＝-0.28、f/EPD＝2.85。
實施例3薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的前表面曲率半徑為R1，第一透鏡的后表面曲率半徑為R2，第二透鏡的前表面曲率半徑為R3，第二透鏡的后表面曲率半徑為R4，其關系為R1/R2＝0.51、R3/R4＝-0.37。
實施例3薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的折射率為N1，其關系為N1＝1.543。
實施例3薄型化攝像透鏡組中，第一透鏡的色散系數(Abbe Number)為V1，第二透鏡的色散系數為V2，其關系為|V1-V2|＝30.1、V2＝30.2。
實施例3薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡的中心厚度為CT2，第一透鏡與第二透鏡之間的鏡間距為T12，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，其關系為CT2＝1.348[mm]、T12/f＝0.25。
實施例3薄型化攝像透鏡組中，第二透鏡后表面的有效徑位置的鏡面角度為ANG22，其關系為ANG22＝-69.1[deg.]。
鏡面角度的方向定義為『當周邊有效徑角度向像側傾斜則定義為正、當周邊有效徑角度向物側傾斜則定義為負』。
實施例3薄型化攝像透鏡組中，薄型化攝像透鏡組的光學總長為TL，薄型化攝像透鏡組的成像高度為ImgH，其關系為TL/ImgH＝1.81。
實施例3詳細的結構數據如同表五所示，其非球面數據如同表六所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
表五和表六為對應實施例3的薄型化攝像透鏡組實施例的不同數值變化表。
表五
表六
表一至表六所示為薄型化攝像透鏡組實施例的不同數值變化表，本發明各個實施例的數值變化皆屬實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬于本發明的保護范疇。表七為各個實施例對應本發明相關方程式的數值資料。
表七
權利要求
1、一種薄型化攝像透鏡組，其特征在于包括二片具屈折力的透鏡及一光圈，由物側至像側，依序為
具正屈折力的第一透鏡，其前表面為凸面，后表面為凹面，且其前表面、后表面皆為非球面；
具負屈折力的第二透鏡，其前表面、后表面皆為凹面，其前表面、后表面皆為非球面，且其后表面設置有反曲點；以及一光圈設置于所述第一透鏡之前；
所述第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，入射瞳開口直徑為EPD，滿足下列關系式
-0.55＜f/f2＜-0.05
f/EPD＜3.6。
2、如權利要求1所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第一透鏡的材質為塑料。
3、如權利要求1或2所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第二透鏡的材質為塑料。
4、如權利要求3所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第一透鏡的焦距為f1，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，兩者滿足下列關系式
0.8＜f/f1＜1.5。
5、如權利要求4所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第一透鏡的焦距為f1，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，兩者滿足下列關系式
1.0＜f/f1＜1.2。
6、如權利要求3所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，兩者滿足下列關系式
-0.35＜f/f2＜-0.05。
7、如權利要求6所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，兩者滿足下列關系式
-0.3＜f/f2＜-0.2。
8、如權利要求3所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第一透鏡的前表面曲率半徑為R1，第一透鏡的后表面曲率半徑為R2，兩者滿足下列關系式
0.4＜R1/R2＜0.7。
9、如權利要求8所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第二透鏡的前表面曲率半徑為R3，第二透鏡的后表面曲率半徑為R4，兩者滿足下列關系式
-2.5＜R3/R4＜-0.1。
10、如權利要求9所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第二透鏡的前表面曲率半徑為R3，第二透鏡的后表面曲率半徑為R4，兩者滿足下列關系式
-0.5＜R3/R4＜-0.1。
11、如權利要求2所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第一透鏡的折射率為N1，滿足下列關系式
1.53＜N1＜1.56。
12、如權利要求3所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第一透鏡的色散系數為V1，所述第二透鏡的色散系數為V2，滿足下列關系式
|V1-V2|＜10。
13、如權利要求3所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第二透鏡的色散系數為V2，滿足下列關系式
V2＜32。
14、如權利要求6所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第二透鏡的中心厚度為CT2，滿足下列關系式
CT2＜1.8mm。
15、如權利要求1所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第一透鏡與所述第二透鏡之間的鏡間距為T12，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，兩者滿足下列關系式
0.2＜T12/f＜0.32。
16、如權利要求1所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述第二透鏡后表面的有效徑位置的鏡面角度為ANG22，滿足下列關系式
ANG22＜-50deg.。
17、如權利要求1所述的薄型化攝像透鏡組，其特征在于所述薄型化攝像透鏡組的被攝物成像于電子感光組件，且薄型化攝像透鏡組的光學總長為TL，薄型化攝像透鏡組的成像高度為ImgH，兩者滿足下列關系式TL/ImgH＜1.9。
全文摘要
本發明公開了一種薄型化攝像透鏡組，由二片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側，首先配置一具正屈折力的第一透鏡，其前表面為凸面，后表面為凹面，且其前表面、后表面皆為非球面；另外配置有一具負屈折力的第二透鏡，其前表面、后表面皆為凹面且皆為非球面，且其后表面設置有反曲點；其中，該薄型化攝像透鏡組的光圈設置于該第一透鏡之前，用于控制薄型化攝像透鏡組的亮度；該薄型化攝像透鏡組中，該第二透鏡的焦距為f2，整體薄型化攝像透鏡組的焦距為f，入射瞳開口直徑為EPD，滿足下列關系式-0.55＜f/f2＜-0.05f/EPD＜3.6；藉此結構、排列方式與配置可以有效縮小鏡組體積，更能同時獲得較高的解像力。
文檔編號G02B1/04GK101324695SQ20071012647
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月13日 優先權日2007年6月13日
發明者湯相岐 申請人:大立光電股份有限公司