小型化鏡頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種小型化鏡頭，包含有由一物側(cè)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(fù)屈光力的凸凹透鏡，且其凸面朝向該物側(cè)，而凹面朝向該成像面；該第二鏡片，具有正屈光力，且朝向該物側(cè)的鏡面為凸面；該第三鏡片為具有正屈光力的雙凸透鏡者；該第四鏡片為具有負(fù)屈光力的雙凹透鏡者；該第五鏡片朝向該物側(cè)的鏡面為凸面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】小型化鏡頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明應(yīng)用于光學(xué)鏡頭，特別是指一種小型化鏡頭。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，由于移動(dòng)裝置的蓬勃發(fā)展，連帶促進(jìn)了數(shù)字相機(jī)模塊的市場(chǎng)需求。為了提 供移動(dòng)裝置的方便性與可移植性，市場(chǎng)普遍希望在維持質(zhì)量的情況下，朝小型化、輕量化發(fā) 展。而小型化輕量化的利因，也帶動(dòng)其它應(yīng)用市場(chǎng)的需求，例如：汽車(chē)產(chǎn)業(yè)、游戲機(jī)產(chǎn)業(yè)、家 電產(chǎn)業(yè)等，都開(kāi)始利用小型化影像擷取裝置，創(chuàng)造更多便利的功能。
[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（Charge coupled Device，CCD)與互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide 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(chǎng)上移動(dòng)裝置感 光組件的主流。此外，由于半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)步，使得畫(huà)素大小已可大幅降低，此利因可 讓感光組件提供更高畫(huà)素的影像，但也因縮小畫(huà)素面積，使得入光量減少，勢(shì)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(lái)這些影像設(shè)備的小型化，上述影像擷取裝置以及應(yīng)用在上述影像設(shè)備 上的鏡頭的體積，也被大幅地縮小。另外，由于影像擷取裝置的畫(huà)素（pixel)愈來(lái)愈高，用 以配合這些影像擷取裝置使用的鏡頭，也要能夠具有更高的光學(xué)效能，才能使這些影像擷 取裝置達(dá)成高分辨率和高對(duì)比的展現(xiàn)。因此，小型化和高光學(xué)效能，是影像設(shè)備的鏡頭不可 缺兩項(xiàng)要件。
[0005] 除此之外，目前影像設(shè)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(wèn)題，而容易影響其影像質(zhì)量。另外，在降低成本的考慮下，市場(chǎng)多以塑料取代 玻璃，但塑料材質(zhì)對(duì)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(zhì)量不 穩(wěn)定的缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，主要目的在于提供一種小型化鏡頭，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(duì)廣角系統(tǒng)常有的畸變與色差問(wèn)題，且在低成本 考慮下，同時(shí)也能降低其溫度的敏感度。
[0007] 緣以達(dá)成上述目的，本發(fā)明所提供小型化鏡頭包含有由一物側(cè)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(fù)屈光力的凸凹透鏡，且其凸面朝向該物側(cè)，而凹面朝向該成 像面；該第二鏡片，具有正屈光力，且朝向該物側(cè)的鏡面為凸面；該第三鏡片為具有正屈光 力的雙凸透鏡；該第四鏡片為具有負(fù)屈光力的雙凹透鏡；該第五鏡片朝向該物側(cè)的鏡面為 凸面。
[0008] 由此，透過(guò)上述的光學(xué)設(shè)計(jì)，便可使得該小型化鏡頭具有體積小、廣角、光學(xué)畸變 小以及高光學(xué)效能的效果。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0010] 圖2A為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0011] 圖2B為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0012] 圖2C為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的橫向色差圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0014] 圖4A為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0015] 圖4B為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0016] 圖4C為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的橫向色差圖； [0017] 圖5為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0018] 圖6A為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0019] 圖6B為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0020] 圖6C為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的橫向色差圖；
[0021] 圖7為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0022] 圖8A為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0023] 圖8B為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0024] 圖8C為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的橫向色差圖；
[0025] 圖9為本發(fā)明第五較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0026] 圖10A為本發(fā)明第五較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0027] 圖10B為本發(fā)明第五較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0028] 圖10C為本發(fā)明第五較佳實(shí)施例的橫向色差圖；
[0029] 圖11為本發(fā)明第六較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0030] 圖12A為本發(fā)明第六較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0031] 圖12B為本發(fā)明第六較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0032] 圖12C為本發(fā)明第六較佳實(shí)施例的橫向色差圖
[0033] 圖13為本發(fā)明第七較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0034] 圖14A為本發(fā)明第七較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0035] 圖14B為本發(fā)明第七較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0036] 圖14C為本發(fā)明第七較佳實(shí)施例的橫向色差圖；
[0037] 圖15為本發(fā)明第八較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0038] 圖16A為本發(fā)明第八較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0039] 圖16B為本發(fā)明第八較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0040] 圖16C為本發(fā)明第八較佳實(shí)施例的橫向色差圖；
[0041] 圖17為本發(fā)明第九較佳實(shí)施例的鏡片圖；
[0042] 圖18A為本發(fā)明第九較佳實(shí)施例的場(chǎng)曲圖；
[0043] 圖18B為本發(fā)明第九較佳實(shí)施例的畸變圖；
[0044] 圖18C為本發(fā)明第九較佳實(shí)施例的橫向色差圖。
[0045] 【符號(hào)說(shuō)明】
[0046] 1?9小型化鏡頭
[0047] L1第一鏡片 L2第二鏡片 L3第三鏡片
[0048] L4第四鏡片 L5第五鏡片
[0049] ST光圈 Z光軸 CF濾光片
[0050] Im成像面
[0051] S1 ?S13 鏡面

【具體實(shí)施方式】
[0052] 為能更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，茲舉較佳實(shí)施例并配合圖示詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0053] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的小型化鏡頭1包含有沿一光軸Z且由一物側(cè) 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(shè)置有一濾光片（Optical Filter)CF，以濾除掉不必要的噪聲光，而可達(dá)到提升光學(xué) 效能的目的。其中：
[0054] 該第一鏡片L1為具有負(fù)屈光力且以塑料材料制成的凸凹透鏡，且其凸面S1朝向 該物側(cè)，而凹面S2朝向該成像面Im，用以使該小型化鏡頭1具有廣角的光學(xué)特性。另外，該 第一鏡片L1的兩面SI、S2皆為非球面表面，而非球面的設(shè)計(jì)目的，在于可有效地修正該小 型化鏡頭1于廣角光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)容易出現(xiàn)的畸變問(wèn)題。
[0055] 該第二鏡片L2為具有正屈光力且以玻璃材料制成的雙凸透鏡，且其兩面S3、S4皆 為球面表面。上述該第二鏡片L2的結(jié)構(gòu)目的在于輔助該第一鏡片L1修正該小型化鏡頭1 的畸變問(wèn)題，且凸面S3朝向該物側(cè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的在于修正該第一鏡片L1產(chǎn)生的球差與 場(chǎng)曲，并降低該鏡片L2的制造感度。再者，第二鏡片L2的玻璃材料設(shè)定，可降低系統(tǒng)對(duì)溫 度變化的敏感度，令光學(xué)性能不隨溫度變化衰減。
[0056] 該光圈ST設(shè)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(xiàn)進(jìn)入該小型化鏡頭1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，用以縮短該成像面Im與該這些鏡片L1?L5之間的距離，進(jìn)而有效地達(dá)到小型化的 目的。另外，除上述目的外，該光圈ST設(shè)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1于該光圈ST前后的鏡片排列呈現(xiàn)較為對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)，降低制造時(shí)的敏感度。
[0057] 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。
[0058] 該第四鏡片L4為具有負(fù)屈光力且以塑料材料制成的雙凹透鏡，且其兩面S8、S9皆 為非球面表面。上述該第三鏡片L3與該第四鏡片L4的屈光力設(shè)計(jì)的目的，在于利用前正 屈光力鏡片、后接負(fù)屈光力鏡片的組合特性，可使系統(tǒng)總長(zhǎng)較短于前負(fù)屈光力后接正屈光 力組合的光學(xué)設(shè)計(jì)，而達(dá)到小型化的目的。
[0059] 該第五鏡片L5為具有正屈光力且以塑料材料制成的凸凹透鏡，其凸面S10朝向該 物側(cè)，而凹面S11朝向該成像面Im，且其兩面S10、S11皆為非球面表面。上述該第五鏡片 L5的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，在于可有效地修正該小型化鏡頭1可能出現(xiàn)的彗星像差以及像散的 問(wèn)題，且可有效地調(diào)整光線(xiàn)入射至該成像面Im的角度，進(jìn)而提升該小型化鏡頭1的光學(xué)效 能。
[0060] 另外，除上述該這些鏡片L1?L5的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，該小型化鏡頭1更滿(mǎn)足有下列條 件：
[0061] (1)0. 1 < f/TTL < 0. 3 ；
[0062] (2)0. 8 < |f3/f4| < 1. 25 ；
[0063] (3)Vd3-Vd4 > 20 ；
[0064] 其中，f為該小型化鏡頭1的系統(tǒng)焦距；TTL為該小型化鏡頭1的系統(tǒng)總長(zhǎng)；f3為 該第三鏡片L3的焦距；f4為該第四鏡片L4的焦距；Vd3為該第三鏡片L3的阿貝系數(shù)；Vd4 為該第四鏡片L4的阿貝系數(shù)。
[0065] 由此，透過(guò)上述第1項(xiàng)的設(shè)計(jì)，而可使得該小型化鏡頭1能具有廣角且短系統(tǒng)總長(zhǎng) 的優(yōu)點(diǎn)。而第2項(xiàng)與第3項(xiàng)在于透過(guò)該第三鏡片L3與該第四鏡片L4的焦距以及色散系數(shù) 的搭配，而可有效地消除該小型化鏡頭1的色差，進(jìn)而提升該小型化鏡頭1的成像質(zhì)量。 [0066] 為達(dá)上述目的并有效提升該小型化鏡頭1的光學(xué)效能，本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的 小型化鏡頭1的系統(tǒng)焦距f、系統(tǒng)總長(zhǎng)TTL、各個(gè)鏡片表面的光軸Z通過(guò)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)Vd、與各鏡片的焦距Π ?f5,如表一所示：
[0067]表一 |-〇〇6gj Γ -λ.Μ mm Til. 15. OHimn ~?~--ΤΡ"^] j --?ι?ιο?) 1 ΙΚμ?β) [ Ntl~ \d 備 Hi S1 I 9 1 1.8:1 I I. 53 :? 第-IS片 1.1 ^-j L7 j L54 - Π = 4. ISinin ^^I 1 L60 第二鏡片 1.2 ^ j ^23 I 0. 51 f2 δ, 3Irani -j ~ J 009^ 光丨1] ST. ^j *12 j 2JM1.53 &Γ 第二鏡片 U
[0069] ^^I L7^I 〇T〇2^ f3 - 2. 48iiiiii -?-?-[--- S8 I 2...1 I 0.64 1.64 24 第四鏡片 L4 ^I 106I 054f1 --2.97miu S1° [ 2.6 j 1.05 j 1. 5：,Γ .? 第-h:鏡片 L5 sn [ 3. 1 j 0. 3& j - f.5 17, δωω 如 j °° J 0. 7 j J-t CF S13 丨 °° j (1.78 j 1 -
[0070] 本實(shí)施例的各個(gè)透鏡中，該這些非球面表面SI、S2、S6、S7、S8、S9、S10、及Sll的 表面凹陷度z由下列公式所得到：
[0071 ] : =-"j............................................:__________二_______+ aj/ + axhh + n：4/?h + + a6hu + n：7/?14 + ? 十 yl - (1 + 々)C
[0072] 其中：
[0073] z :非球面表面的凹陷度；
[0074] c:曲率半徑的倒數(shù)；
[0075] h :表面的孔徑半徑；
[0076] k:圓錐系數(shù)；
[0077] α 2?α 8 :表面的孔徑半徑h的各階系數(shù)。
[0078] 在本實(shí)施例中，各個(gè)非球面表面的非球面系數(shù)k及各階系數(shù)α 2?α 8,如表二所 示：

【權(quán)利要求】
1. 一種小型化鏡頭，其特征在于包含有：由一物側(cè)至一成像面且沿一光軸依序排列 的： 一第一鏡片，為具有負(fù)屈光力的凸凹透鏡者，且其凸面朝向該物側(cè)，而凹面朝向該成像 面； 一第二鏡片，具有正屈光力，且朝向該物側(cè)的鏡面為凸面； 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，為具有負(fù)屈光力的雙凹透鏡；以及 一第五鏡片，朝向該物側(cè)的鏡面為凸面。
2. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第一鏡片至少一鏡面為非球面表面。
3. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第一鏡片是以塑料材料制成。
4. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第一鏡片是以玻璃材料制成。
5. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第二鏡片朝向該成像面的鏡面為凸 面。
6. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第二鏡片是以塑料材料制成，且至少 一鏡面為非球面表面。
7. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第二鏡片是以玻璃材料制成，且至少 一鏡面為非球面表面。
8. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第二鏡片是以玻璃材料制成，且至少 一鏡面為球面表面。
9. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第三鏡片是以塑料材料制成，且至少 一鏡面為非球面表面。
10. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第三鏡片是以玻璃材料制成，且至 少一鏡面為非球面表面。
11. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第三鏡片是以玻璃材料制成，且至 少一鏡面為球面表面。
12. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第四鏡片是以塑料材料制成，且至 少一鏡面為非球面表面。
13. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第四鏡片是以玻璃材料制成，且至 少一鏡面為非球面表面。
14. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第四鏡片是以玻璃材料制成，且至 少一鏡面為球面表面。
15. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第三鏡片朝向該成像面的鏡面與該 四鏡片朝向該物側(cè)的鏡面膠黏。
16. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第五鏡片為具有正屈光力的鏡片。
17. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第五鏡片為具有負(fù)屈光力的鏡片。
18. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第五鏡片為凸凹透鏡，且朝向該成 像面的鏡面為凹面。
19. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，該第五鏡片是以塑料材料制成，且至 少一鏡面為非球面表面。
20. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，還滿(mǎn)足下列條件： 0. 1 < f/TTL < 0. 3 ;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(zhǎng)。
21. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，還滿(mǎn)足下列條件： 0. 8 < |f3/f4| < 1. 25 ;其中，f3為該第三鏡片的焦距；f4為該第四鏡片的焦距。
22. 如權(quán)利要求所述的小型化鏡頭，其特征在于，還足下列條件： Vd3-Vd4 > 20 ;其中，Vd3為該第三鏡片的阿貝系數(shù)；Vd4為該第四鏡片的阿貝系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G02B1/04GK104122648SQ201310155758
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】陳思穎, 陳義方 申請(qǐng)人:今國(guó)光學(xué)工業(yè)股份有限公司