專利名稱：二鏡片光學(xué)取像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)一種二鏡片光學(xué)取像鏡頭，尤指一種針對(duì)小型相機(jī)或手機(jī)等， 使用CCD(電荷耦合裝置)或CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)等影像感測(cè)器的鏡頭，而提 供一種由二個(gè)透鏡構(gòu)成之長(zhǎng)后焦且低成本的光學(xué)取像鏡頭。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品不斷地朝向輕薄短小以及多功能的方向發(fā)展，而電子 產(chǎn)品中如數(shù)位相機(jī)(Digital Still Camera)、電腦相機(jī)(PC camera)、網(wǎng)路相機(jī)(Network camera)、行動(dòng)電話(手機(jī))等已具備取像裝置(鏡頭)之外，甚至個(gè)人數(shù)位輔助器(PDA) 等裝置也有加上取像裝置(鏡頭)的需求。而為了攜帶方便及符合人性化的需求，取像裝 置不僅需要具有良好的成像品質(zhì)，同時(shí)也需要有較小的體積與較低的成本。由于狹小的視 場(chǎng)角(field angle)造成拍攝的像幅太小，而視角大的取像鏡頭可改善電子產(chǎn)品的拍攝品 質(zhì)，可符合使用者的需求。應(yīng)用于小型電子產(chǎn)品的取像鏡頭，現(xiàn)有技術(shù)上有二鏡片式、三鏡片式、四鏡片式及 五鏡片式以上的不同設(shè)計(jì)，然而以成本考量，二鏡片式使用的透鏡較少，其成本較具優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的二鏡片式光學(xué)取像鏡頭已具有多種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但其間的差異處或 技術(shù)特征則決定于以下各種因素的變化或組合而已該二透鏡之間對(duì)應(yīng)配合的形狀設(shè) 計(jì)不同，如第一、二透鏡分別為新月型(meniscus shape)透鏡、雙凸(bi-convex)、雙凹 (bi-concave)；或該二透鏡之間對(duì)應(yīng)配合的凸面/凹面方向不同；或該二透鏡之間對(duì)應(yīng)配 合的屈光度(refractive power)正、負(fù)不同；或該二鏡片組/鏡片之間的相關(guān)光學(xué)數(shù)據(jù)如 fs (取像鏡頭系統(tǒng)的有效焦距)、di (各光學(xué)面i間距離)、Ri (各光學(xué)面i曲率半徑)等，滿 足不同的條件；由上可知，就二鏡片式的光學(xué)取像鏡頭的設(shè)計(jì)而論，現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)計(jì)光學(xué)取 像鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)各種不同光學(xué)目的的應(yīng)用而產(chǎn)生不同的變化或組合，而因其所使用 透鏡的形狀、組合、作用或功效不同，即可視為具有新穎性(novelty)及進(jìn)步性(inventive step)ο近年為應(yīng)用于小型相機(jī)、照像手機(jī)、PDA等產(chǎn)品，其取像鏡頭要求小型化、焦距短、 像差調(diào)整良好。在各種小型化的二透鏡取像鏡頭設(shè)計(jì)中，以正屈光度的第一透鏡、正屈光 度的第二透鏡或其他組合的設(shè)計(jì)，最可能達(dá)到小型化的需求，如美國(guó)專利US2005/0073753、 US2004/0160680、US7, 110，190、US7, 088，528、US2004/0160680 ；歐洲專利 EP1793252、 EP1302801 ；曰本專禾 Ij JP2007-15603U JP2006-154517, JP2006-189586 ；中國(guó)臺(tái)灣省專利 TWM320680.TWI232325 ；中國(guó)專利 CN101046M4 等。然而，這些專利所揭露的光學(xué)取像鏡頭，其鏡頭體積仍應(yīng)進(jìn)一步再縮小。對(duì)于 使用者需求的較大的視場(chǎng)角設(shè)計(jì)，如美國(guó)專利US2008/0030875使用正-負(fù)屈光度的組 合、US20030/0197956使用負(fù)-正屈光度的組合、US5, 835，288使用雙凹及雙凸透鏡的組 合、日本專利JP08-334684、JP2005-107368使用正或負(fù)-正屈光度的組合，使視場(chǎng)角可加 大；或如日本專利公開(kāi)號(hào)JP2004-177976、歐洲專利EP1793252與EP1793254、美國(guó)專利US6, 876，500、US2004/0160680、US7, 088，528、中國(guó)臺(tái)灣省專利 TWI266074 等使用正-正屈
光度的組合。上述這些光學(xué)鏡頭，有個(gè)共同的特性，即后焦距皆很短。后焦距短的缺點(diǎn)為當(dāng)不斷 縮小電子產(chǎn)品的尺寸時(shí)，鏡頭尺寸也會(huì)跟著縮小，因此后焦距也會(huì)等比例縮短。在光學(xué)鏡頭 中，尚設(shè)置有紅外線濾光片及玻璃二個(gè)物件。這二個(gè)物件具有固定的厚度，當(dāng)光學(xué)鏡頭縮小 時(shí)，等比例縮短的后焦距便無(wú)法放置紅外線濾光片及玻璃。為使具有較長(zhǎng)后焦的設(shè)計(jì)，為使用者迫切的需求。為此，本實(shí)用新型提出更實(shí)用性 的設(shè)計(jì)，以簡(jiǎn)便地應(yīng)用于小型相機(jī)、照像手機(jī)等電子產(chǎn)品上。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要目的在于提供一種二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其沿著光軸排列由物側(cè) (object side)至像側(cè)(image side)依序包含一孔徑光闌(aperture stop)；一正屈光度 的第一透鏡(a first lens of positive refractive power)為一雙凸(biconvex)透鏡； 一具有負(fù)屈光度的第二透鏡，為一新月型透鏡且物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面。該二鏡片光學(xué)取像鏡頭進(jìn)一步可滿足以下條件0. 42 彡 BFL/TL 彡 0. 57(1)其中，BFL為所述二鏡片光學(xué)取像鏡頭的后焦距，TL為該孔徑光闌至成像面的距
1 O另，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的第一透鏡進(jìn)一步可滿足以下條件1. 48 ^ Ndl ^ 1. 61(2)53. 00 ^ vdl ^ 62. 00(3)其中，I為該第一透鏡的折射率、Vdl為該第一透鏡的阿貝數(shù)。另，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的第二透鏡進(jìn)一步可滿足以下條件1. 58 ^ Nd2 ^ 1. 71(4)27. 00 ^ vd2 ^ 29. 00(5)其中，^12為該第二透鏡的折射率，vd2為該第二透鏡的阿貝數(shù)。另，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的該第一透鏡的物側(cè)面自透鏡中心向透鏡邊緣的光學(xué) 有效區(qū)域內(nèi)具有至少一個(gè)反曲點(diǎn)，其反曲點(diǎn)位置滿足下列條件95%^ H+/Ht ^ 99%(6)其中，H+為該第一透鏡物側(cè)面的反曲點(diǎn)以垂直于光軸與光軸交點(diǎn)的長(zhǎng)度，Ht為該 第一透鏡物側(cè)面最大光學(xué)有效點(diǎn)以垂直于光軸與光軸交點(diǎn)的長(zhǎng)度。另，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭進(jìn)一步可滿足以下條件0. 44 彡 fjf 彡 0. 60(7)其中，f為該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的有效焦距，以及為該第一透鏡的有效焦距。另，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭進(jìn)一步可滿足以下條件-5. 20 彡 f2/f 彡-1. 00(8)其中，f為該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的有效焦距，及f2為該第二透鏡的有效焦距。再者，該第一透鏡及第二透鏡可為塑膠所制成。藉此，本實(shí)用新型可達(dá)長(zhǎng)后焦效果，擴(kuò)增小型相機(jī)、手機(jī)的應(yīng)用性。
圖1是本實(shí)用新型的二鏡片光學(xué)取像鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例第一透鏡的物側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖4A、4B分別是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的成像的場(chǎng)曲與成像的畸變圖。圖5是本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖6A、6B分別是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的成像的場(chǎng)曲與成像的畸變圖。圖7是本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖8A、8B分別是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的成像的場(chǎng)曲與成像的畸變圖。圖9是本實(shí)用新型的第一透鏡另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖IlAUlB分別是本實(shí)用新型第四實(shí)施例的成像的場(chǎng)曲與成像的畸變圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-光學(xué)取像鏡頭；11-第一透鏡；Rl-(第一透鏡)物側(cè)面；R2_(第 一透鏡)像側(cè)面；S-孔徑光闌；12-第二透鏡；R3-(第二透鏡)物側(cè)面；R4-(第二透鏡) 像側(cè)面；13-紅外線濾光片；14-影像感測(cè)器；dl-光軸上第一透鏡物側(cè)面至像側(cè)面距離； d2-光軸上第一透鏡像側(cè)面至第二透鏡物側(cè)面距離；d3-光軸上第二透鏡物側(cè)面至像側(cè)面 距離；d4-光軸上第二透鏡像側(cè)面至紅外線濾光片物側(cè)面距離；d5-光軸上紅外線濾光片物 側(cè)面至像側(cè)面距離；d6-光軸上紅外線濾光片像側(cè)面至影像感測(cè)器距離。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型更加明確詳實(shí)，茲列舉較佳實(shí)施例并配合下列圖示，將本實(shí)用新 型的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征詳述如后參照?qǐng)D1所示，其是本實(shí)用新型的二鏡片光學(xué)取像鏡頭1結(jié)構(gòu)示意圖，其沿著光 軸Z排列由物側(cè)(object side)至像側(cè)(image side)依序包含一孔徑光闌S、一第一透 鏡11、一第二透鏡12、一紅外線濾光片(IR cut-off filter) 13及一影像感測(cè)器(image sensing chip) 14 ；取像時(shí)，待攝物(object)的光線是先經(jīng)過(guò)第一透鏡11及第二透鏡 12后，再經(jīng)過(guò)紅外線濾光片13而成像于影像感測(cè)器(image sensing chip) 14的成像面 (image)上。該第一透鏡11為一雙凸型透鏡其是物側(cè)面Rl及像側(cè)面R2均為凸面的透鏡，具有 正屈光度。第一透鏡11可利用折射率(Nd)大于1. 5的塑膠材質(zhì)制成，又其物側(cè)面Rl及像 側(cè)面R2均為非球面。該第二透鏡12為一新月型透鏡其是物側(cè)面R3為凹面而像側(cè)面R4為凸面的非球 面透鏡，具有負(fù)屈光度。該第二透鏡12可利用折射率(Nd)大于1. 6的塑膠材質(zhì)制成，又其 物側(cè)面R3及像側(cè)面R4皆為非球面。該孔徑光闌(aperture stop) S是屬于一種前置光圈，其可貼設(shè)于第一透鏡11的 物側(cè)面Rl上；該紅外線濾光片(IR cut-off filter) 13可為一鏡片，或利用鍍膜技術(shù)形成 一具有紅外線濾光功能的薄膜；該影像感測(cè)器(image sensing chip) 14包含CXD (電荷耦 合裝置)或CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)。[0049]取像時(shí)，待攝物(object)的光線是先經(jīng)過(guò)第一透鏡11及第二透鏡12后，再經(jīng) 過(guò)紅外線濾光片13而成像于影像感測(cè)器14上。又本實(shí)用新型二鏡片光學(xué)取像鏡頭1在 第一透鏡11及第二透鏡12的光學(xué)面曲率半徑、非球面曲面及透鏡厚度(dl及們)與空氣 間距(d2及d4)光學(xué)組合后，可使后焦距較長(zhǎng)。其非球面的方程式(Aspherical Surface Formula)為式(9)
rh2
Z =——.=+ A4h4 + A6H6 + Ash& + A10h10 + Ax2Hxl
\ + 4^-{\ + K)c2h2)(9) 其中，c是曲率，h為鏡片高度，K為圓錐系數(shù)(Conic Constant)、A4、A6、A8、A10、 A12分別四、六、八、十、十二階的非球面系數(shù)(Nth Order Aspherical Coefficient)。藉上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型二鏡片光學(xué)取像鏡頭1能具有較長(zhǎng)的后焦距，且也可滿 足式(1) (8)任一式；再者，本實(shí)用新型二鏡片光學(xué)取像鏡頭1，可進(jìn)一步有效修正像差 及降低主光線角度。參閱圖2，其為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的第一透鏡的物側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖。第一 透鏡11的物側(cè)面Rl也可制作成為自透鏡中心向透鏡邊緣的光學(xué)有效區(qū)域(effective diameter range)內(nèi)具有至少一個(gè)反曲點(diǎn)(inflection point)，使該第一透鏡11由正屈光 度漸變轉(zhuǎn)成負(fù)屈光度，其斷面形成中央凸而兩邊下凹如M字型，也就是在波浪狀像側(cè)面Rl 上其中央?yún)^(qū)的凸面是向外逐漸變化弧度(曲率)而在外圍區(qū)轉(zhuǎn)變成凹面，因此在凹凸弧面 轉(zhuǎn)變之間形成一反曲點(diǎn)。當(dāng)以任一切線經(jīng)過(guò)反曲點(diǎn)并與光軸以垂直交叉，自反曲點(diǎn)至光軸 距離為正屈光度范圍的透鏡高度，記為扎，即為反曲點(diǎn)以垂直于光軸與光軸交點(diǎn)的長(zhǎng)度；第 一透鏡11的最大光學(xué)有效點(diǎn)以垂直于光軸與光軸的垂直距離，記為Ht ；H+與Ht的比值為正 屈光度變換至負(fù)屈光度的范圍大小，為能有良好的成像效果，此范圍應(yīng)大于50%為較佳，且 要能達(dá)成廣角的效果，其范圍應(yīng)大于75%為較佳。茲列舉較佳實(shí)施例，并分別說(shuō)明如下<第一實(shí)施例>請(qǐng)參考圖3、圖4A、圖4B所示，其分別是本實(shí)用新型二鏡片光學(xué)取像鏡頭1第一實(shí) 施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖、成像的場(chǎng)曲(field curvature)與成像的畸變(distortion)圖。下列表(一)中分別列有由物側(cè)至像側(cè)依序編號(hào)的光學(xué)面號(hào)碼(surface number)、在光軸上各光學(xué)面的曲率半徑R (單位mm) (the radius of curvature R)、光軸 上各面的間距d(單位mm) (the on-axis surface spacing)，各透鏡的折射率 、各透鏡的 阿貝數(shù)(Abbe，s number)vdo表(一)
權(quán)利要求1.一種二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，其沿著光軸排列由物側(cè)至像側(cè)依序包含一孔徑光闌；一第一透鏡，具有正屈光度，其為一雙凸透鏡；及一第二透鏡，具有負(fù)屈光度，其為一新月型透鏡，其物側(cè)面為凹面，該第二透鏡像側(cè)面 為凸面。
2.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭，滿 足以下條件0.42 ≤BFL/TL ≤ 0. 57 ；其中，BFL為所述二鏡片光學(xué)取像鏡頭的后焦距，TL為孔徑光闌至成像面的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的 該第一透鏡，滿足以下條件1.48 ≤ Ndl ≤ 1. 61 ；53. 00 ≤ Vdl ≤ 62. 00 ；其中，I為該第一透鏡的折射率，Vdl為該第一透鏡的阿貝數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的 該第二透鏡，滿足以下條件1. 58 ≤ Nd2 ≤ 1. 71 ；27. 00 ≤ vd2 ≤ 29. 00 ；其中，Nd2為該第二透鏡的折射率、vd2為該第二透鏡的阿貝數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該第一透鏡的物側(cè)面自透 鏡中心向透鏡邊緣的光學(xué)有效區(qū)域內(nèi)具有至少一個(gè)反曲點(diǎn)，該反曲點(diǎn)位置滿足下列條件95%≤ H+/Ht ≤ 99% ；其中，H+為該第一透鏡物側(cè)面的反曲點(diǎn)以垂直于光軸與光軸交點(diǎn)的長(zhǎng)度，Ht為該第一 透鏡物側(cè)面最大光學(xué)有效點(diǎn)以垂直于光軸與光軸交點(diǎn)的長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭滿 足以下條件0. 44 ≤ fjf≤ 0. 60 ；其中，f為該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的有效焦距，f為該第一透鏡的有效焦距。
7.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該二鏡片光學(xué)取像鏡頭滿 足以下條件-5. 20 ≤ f2/f ≤ -1. 00 ；其中，f為該二鏡片光學(xué)取像鏡頭的有效焦距，f2為該第二透鏡的有效焦距。
8.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該第一透鏡的像側(cè)面及物 側(cè)面為非球面。
9.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該第二透鏡的像側(cè)面及物 側(cè)面為非球面。
10.如權(quán)利要求1所述的二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其特征在于，該第一透鏡與第二透鏡是 以塑膠材質(zhì)制成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種二鏡片光學(xué)取像鏡頭，其沿著光軸排列由物側(cè)(object side)至像側(cè)(image side)依序包含一孔徑光闌(aperture stop)；一具有正屈光度的第一透鏡(a first lens of positive refractive power)為一雙凸透鏡；一具有負(fù)屈光度的第二透鏡，為一新月型透鏡且物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面。
文檔編號(hào)G02B13/18GK201852985SQ20102061151
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者徐三偉, 施柏源 申請(qǐng)人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司