专利名称：镜头组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镜头组，尤指一种适用于手机等数位影像产品上的微小型镜头组。
背景技术：
随着多媒体技术的不断发展，数码相机、掌上电脑、照相手机等数位影像产品正在逐渐进入大众消费领域，为实现影像摄取功能，这些产品都配置有影像传感器，如电荷耦合元件(CCD，Charge-Coupled Device)或互补式金属氧化物半导体元件(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)，而与影像传感器相配置的拍摄镜头则必须具有良好的光学性能以确保其影像品质。
现有的应用于数位影像产品上的镜头组的镜片组合方式可参阅美国专利第6,124,984号所揭示的内容，其变焦镜头是由具有负屈光度的透镜组、具有正屈光度的透镜组及具有正屈光度的透镜组组成，当需要变焦时，移动第一透镜组与第二透镜组，使得第一、第二透镜组之间的距离缩小，而第二、第三透镜组之间的距离则增加，以实现可变倍率的功能。
另一现有镜片组合方式可参阅美国专利第5,434,710号的内容，其变焦镜头也是由具有负、正及正屈光度的三个透镜组组成，当镜头从广角端到望远端的变倍过程中，移动第二、第三透镜组，并使得第一、第二及第三透镜组之间的距离均缩小。
还有一现有镜片组合方式可参阅美国专利公开第2003012567A1号的内容，其变焦镜头也是由具有负、正及正屈光度的三个透镜组组成，其主要是通过移动第一、第二透镜组来改变两者之间的间隔进行变焦。
但是，在近年来，随着数位影像产品的日趋微型化，镜头结构也变得越来越紧凑，为保证镜头仍能够在传感器上准确成像、具有可变倍率及更高的光学性能等，还需要对现有变焦镜头的镜片组合方式进行改良，以符合更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、光学性能优良的镜头组。
依据本发明的上述目的，本发明提供一种镜头组，从物方至像方依次包括有具有负屈光度的第一透镜组、具有正屈光度的第二透镜组及具有正屈光度的第三透镜组，其中第一透镜组是由若干个镜片组成，其中一个镜片是由树脂材料制成，且该树脂材料的阿贝系数大于55；第二透镜组具有一胶合透镜，且在胶合透镜的物方侧与像方侧均覆盖有一非球面树脂层，其中位于胶合透镜的像方侧的非球面树脂层的物方侧的曲率半径与该非球面树脂层的像方侧的曲率半径的比值是在0.8与1.1之间；及第三透镜组具有一个由树脂材料制成的正透镜，且该树脂材料的阿贝系数大于55；在变倍过程中，第一透镜组会维持不动，且从广角端往望远端变化时，第二透镜组是朝远离成像面的方向移动，而第三透镜组是朝靠近成像面的方向移动，从而使得第一、第二透镜组之间的距离缩小，而第二、第三透镜组之间的距离增大。
邻近于上述第二透镜组的物方侧还设置有一光阑，且该光阑可以随着第二透镜组一起移动。
上述第一透镜组具有一接近物方侧的负透镜及一接近像方侧的正透镜，且负透镜是由树脂材料制成。
上述第二透镜组的胶合透镜是由一正透镜及一负透镜胶合而成的。
在上述第三透镜组与成像面之间还设置有一玻璃平板。
上述第一透镜组的物方侧表面到该镜头组的成像面的总长度与数位影像产品的传感器的对角线长度的比值是小于2.9。
相较于现有技术，本发明镜头组具有负、正及正透镜组，在变倍过程中，第一透镜组将维持不动，且从广角端往望远端变化时，第二透镜组会一起朝远离成像面的方向移动，第三透镜组则会朝靠近成像面的方向移动，从而使得第一、第二透镜组之间的距离缩小，而第二、第三透镜组之间的距离增大，这样可以实现变倍功能，且因该镜头组还满足多个设计条件，从而使其具有结构紧凑、光学性能优良的特点，并尤其适合应用于照相手机、薄型相机等数位影像产品的成像系统中。
图1A是本发明镜头组处于广角位置时的各构件的位置关系示意图。
图1B是本发明镜头组处于中间位置时的各构件的位置关系示意图。
图1C是本发明镜头组处于望远位置时的各构件的位置关系示意图。
图2A至2D是第一实施例的镜头组处于广角位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图3A至3D是第一实施例的镜头组处于中间位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图4A至4D是第一实施例的镜头组处于望远位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图5A至5D是第二实施例的镜头组处于广角位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图6A至6D是第二实施例的镜头组处于中间位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图7A至7D是第二实施例的镜头组处于望远位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图8A至8D是第三实施例的镜头组处于广角位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图9A至9D是第三实施例的镜头组处于中间位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
图10A至10D是第三实施例的镜头组处于望远位置时的球面像差及轴上色差、像散及畸变像差、彗星像差及MTF-像高曲线示意图。
具体实施方式
请参图1A所示，本发明镜头组10包括有三个透镜组，从物方至像方依次为具有负屈光度的第一透镜组G1、具有正屈光度的第二透镜组G2及具有正屈光度的第三透镜组G3，其中第一透镜组G1包括有一负透镜11及一正透镜12，且负透镜11是由树脂材料制成；第二透镜组G2是一由正透镜13与负透镜14胶合而成的胶合透镜，用来减少光损失及缓和公差，而且在该胶合透镜的物方侧(光入射侧)与像方侧(光出射侧)均被一非球面树脂层131与141覆盖，其中位于胶合透镜的物方侧的非球面树脂层131是用来补正球面像差，而位于胶合透镜的像方侧的非球面树脂层141是用来补正像散及慧星像差；第三透镜组G3是一由树脂材料制成的正透镜15，采用树脂材料可以减轻镜头组10的总重量，且在自动对焦及进行伸缩动作时可减少耗电量，从而更适合应用于照相手机上。在本发明镜头组10的光轴上还设置有一光阑16，其位置邻近于第二透镜组G2的物方侧(即第二透镜组G2的正透镜13的左侧)，并可随第二透镜组G2一起移动。还有一玻璃平板17是设置于成像面18的前方，可以提供滤光或抗反射等作用。
请参图1A至1C所示，在变倍过程中，第一透镜组G1是维持不动，且从广角端往望远端变化时，第二透镜组G2及光阑16会一起朝远离成像面18的方向移动，而第三透镜组G3则会朝靠近成像面18的方向移动，从而使得第一、第二透镜组之间的距离缩小，而第二、第三透镜组之间的距离增大。
同时，本发明镜头组10还满足以下几个条件(1)1.1＞r9/r10＞0.8(2)v1及v11＞55，且为树脂材料(3)第一透镜组G1在变倍过程中，维持不动。
(4)第二透镜组G2由胶合透镜构成，且两侧为非球面树脂层。
(5)TT/SD＜2.9其中r9为第9面(即非球面树脂层141的物方侧)的曲率半径、r10为第10面(即非球面树脂层141的像方侧)的曲率半径，v1为第1面(即第一透镜组G1的负透镜11)材料的阿贝系数、v11为第11面(即第三透镜组G3的正透镜15)材料的阿贝系数，TT为由镜头第1面(即第一透镜组G1的负透镜11的物方侧)到成像面18的总长度，SD为传感器(例如CCD或CMOS)的对角线长度。
在上述条件(1)中，若r9/r10低于其下限时，广角端呈外向性彗星像差，且望远端T方向像散补正不足；若r9/r10超过其上限时，望远端T方向像散补正过剩，且树脂外缘变厚，加工的困难度将会提高。
在上述条件(2)中，若v1及v11低于其下限时，轴上及倍率色像差补正困难；而镜片使用树脂材料，可以减轻镜头重量，且在自动对焦及进行伸缩动作时有利于减少耗电量，更适合在手机产品中使用。
在上述条件(3)中指出第一透镜组G1在变倍过程中会维持不动，可以使得安装该镜头组10的镜筒(未图示)结构简化，并还可以增加镜头组10在使用过程中的安全性，该结构设计尤其适合应用于手机产品上。
本发明镜头组10还需满足上述条件(4)，这样第二透镜组G2能够以较稳定的玻璃镜片负担全系统中屈光能力最大的部分，且可以胶合的方式缓和公差。在第二透镜组G2的接近光阑16的其中一侧面上被覆以非球面树脂层131，主要用来补正球面像差；在第二透镜组G2的接近第三透镜组G3的另一侧面上也被覆以非球面树脂层141，主要用来在补正像散及彗星像差。
在上述条件(5)中，若TT/SD超过其上限时，整个镜头组10的尺寸会变大，不利于小型化。
满足上述五个条件的镜头组具有可变倍率、优良的光学性能及结构紧凑的特点，且尤其适合应用于照相手机、薄型相机等数位影像产品的成像系统中。
此外，还需说明的是本发明镜头组10的第一透镜组G1的负透镜11、第二透镜组G2的两个非球面树脂层131与141，及第三透镜组G3的正透镜均采用了非球面的形状，其非球面公式表示如下z=ch21+[1-(k+1)c2h2]1/2+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12]]>其中z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值；k为锥度常数；c＝1/r，r表示曲率半径；h表示镜片高度；A表示第四阶的非球面系数(4th Order Aspherical Coefficient)；B表示第六阶的非球面系数(6th Order Aspherical Coefficient)；C表示第八阶的非球面系数(8th OrderAspherical Coefficient)；D表示第十阶的非球面系数(10th Order AsphericalCoefficient)；E表示第十二阶的非球面系数(12th Order AsphericalCoefficient)。
本发明镜头组10在具体实施时的第一数值实施例如下表所示
其中非球面系数的具体数值为面编号1(第一透镜组G1的负透镜11的物方侧)K＝0 A＝-0.0039928456 B＝0.00063219424 C＝-5.6047532e-005D＝3.3235853e-006 E＝-9.7084348e-008面编号2(第一透镜组G1的负透镜11的像方侧)K＝-2.473162 A＝-0.00028261674 B＝0.00066712928 C＝-0.0001182458D＝1.9500137e-005 E＝-1.278296e-006面编号6(第二透镜组G2的非球面树脂层131的物方侧)K＝-0.9086523 A＝-0.003327378 B＝-0.00040571117 C＝-0.00077856289D＝0.00013029151 E＝-1.9428396e-005面编号10(第二透镜组G2的非球面树脂层141的像方侧)K＝-1.788942 A＝0.024238061 B＝0.0032090703 C＝-0.0024265882D＝0.0011932072 E＝-0.00028832461面编号11(第三透镜组G3的正透镜15的物方侧)K＝0 A＝-0.0017950792 B＝-0.00046020759 C＝0.00021989113D＝-4.0382498e-005 E＝2.2301507e-006面编号12(第三透镜组G3的正透镜15的像方侧)K＝0.4019908 A＝0.0049266766 B＝-0.0016073299 C＝0.00046772124D＝-5.7868441e-005 E＝2.6128195e-006上述实施例具体表明了从第一透镜组G1的物方侧至玻璃平板17的像方侧的各镜片表面的设计参数，其中r9/r10＝2.695/2.803＝0.96，该数值是处于0.8至1.1之间；第一透镜组G1的负透镜11的材料的阿贝系数(v1)等于56.4，而第三透镜组G3的正透镜15的材料的阿贝系数(v11)等于56.4，两系数均大于55；及TT/SD＝15.98/5.7＝2.8＜2.9。依照上述实施例进行设计，本发明镜头组10的各种像差可以得到有效校正，其光学表现如图2A至2D、图3A至3D、图4A至4D所示，其中在图2D、图3D及图4D中的横轴均代表视场半径(像高)，纵轴均代表MTF百分数值，而图中所示的S1与T1曲线、S2与T2曲线、S3与T3曲线分别是指在空间频率(Spatial frequency)为60.0CY/MM、120.0CY/MM、180.0CY/MM时所得到的径向值(S)与切向值(T)。
本发明镜头组10在具体实施时的第二数值实施例如下表所示
其中非球面系数的具体数值为面编号1(第一透镜组G1的负透镜11的物方侧)K＝-4.491598 A＝-0.0046567269 B＝0.00074092207 C＝-6.4602051e-005D＝3.5735814e-006 E＝-9.5855388e-008面编号2(第一透镜组G1的负透镜11的像方侧)K＝-2.274072 A＝-0.001636635 B＝0.00074900688 C＝-9.4809881e-005D＝1.33261e-005 E＝-8.5589741e-007面编号6(第二透镜组G2的物方侧的非球面树脂层131)K＝-0.7558133 A＝-0.0030257652 B＝-0.00050574732 C＝-0.00052558507D＝0.00011274549 E＝-2.2536818e-005面编号10(第二透镜组G2的物方侧的非球面树脂层131)K＝0.02422049 A＝0.014719578 B＝0.0010096362 C＝-0.0004181737D＝0.00027961549 E＝-0.00012107857面编号11(第三透镜组G3的正透镜15的物方侧)K＝-1.609301 A＝-0.00089513868 B＝-0.00070606882 C＝0.00026448652
D＝-4.1410934e-005 E＝2.1905892e-006面编号12(第三透镜组G3的正透镜15的像方侧)K＝0.3139023 A＝0.0048895015 B＝-0.0015311343 C＝0.00040343957D＝-4.7542638e-005 E＝2.0639635e-006上述实施例具体表现了从第一透镜组G1的物方侧至玻璃平板17的像方侧的各镜片表面的设计参数，其中r9/r10＝2.415/2.867＝0.842，该数值是处于0.8至1.1之间；第一透镜组G1的负透镜11的材料的阿贝系数(v1)等于56.4，而第三透镜组G3的正透镜15的材料的阿贝系数(v11)等于56.4，两系数均大于55；及TT/SD＝16.01/5.7＝2.81＜2.9。依照上述实施例进行设计，本发明镜头组10的各种像差可以得到有效校正，其光学表现如图5A至5D、图6A至6D、图7A至7D所示，其中在图5D、图6D及图7D中的横轴均代表视场半径(像高)，纵轴均代表MTF百分数值，而图中所示的S1与T1曲线、S2与T2曲线、S3与T3曲线分别是指在空间频率(Spatial frequency)为60.0CY/MM、120.0CY/MM、180.0CY/MM时所得到的径向值(S)与切向值(T)。
本发明镜头组10在具体实施时的第三数值实施例如下表所示
其中非球面系数的具体数值为面编号1(第一透镜组G1的负透镜11的物方侧)
K＝0 A＝-0.0036493558 B＝0.00061254777 C＝-5.6002906e-005D＝3.2557195e-006 E＝-9.0771504e-008面编号2(第一透镜组G1的负透镜11的像方侧)K＝-2.0964 A＝0.00012917135 B＝0.00071191143 C＝-0.00011635957D＝1.8366904e-005 E＝-1.2054034e-006面编号6(第二透镜组G2的物方侧的非球面树脂层131)K＝-0.874241 A＝-0.0039232641 B＝-0.0007587636 C＝-0.00083108703D＝0.00011079914 E＝-2.7409939e-005面编号10(第二透镜组G2的物方侧的非球面树脂层131)K＝-1.734113 A＝0.021872116 B＝0.0027432303 C＝-0.0020945632D＝0.0010466037 E＝-0.00025407535面编号11(第三透镜组G3的正透镜15的物方侧)K＝0 A＝-0.0025880216 B＝-0.0003949004 C＝0.00022292411D＝-4.2700377e-005 E＝2.5490021e-006面编号12(第三透镜组G3的正透镜15的像方侧)K＝0.608113 A＝0.003960223 B＝-0.0015498673 C＝0.00046117825D＝-5.7583367e-005 E＝2.6952364e-006上述实施例具体提供了从第一透镜组G1的物方侧至玻璃平板17的像方侧的各镜片表面的设计参数，其中r9/r10＝3.121/3.007＝1.04，该数值是处于0.8至1.1之间；第一透镜组G1的负透镜11的材料的阿贝系数(v1)等于56.8，而第三透镜组G3的正透镜15的材料的阿贝系数(v11)等于56.8，两系数均大于55；及TT/SD＝16.2/5.7＝2.84＜2.9。依照上述实施例进行设计，本发明镜头组10的各种像差可以得到有效校正，其光学表现如图8A至8D、图9A至9D、图10A至10D所示，其中在图8D、图9D及图10D中的横轴均代表视场半径(像高)，纵轴均代表MTF百分数值，而图中所示的S1与T1曲线、S2与T2曲线、S3与T3曲线分别是指在空间频率(Spatial frequency)为60.0CY/MM、120.0CY/MM、180.0CY/MM时所得到的径向值(S)与切向值(T)。
权利要求
1.一种镜头组，可以应用于数位影像产品上，其从物方至像方依次包括有具有负屈光度的第一透镜组、具有正屈光度的第二透镜组及具有正屈光度的第三透镜组，其特征在于第一透镜组是由若干个镜片组成，其中一个镜片是由树脂材料制成，且该树脂材料的阿贝系数大于55；第二透镜组具有一胶合透镜，且在该胶合透镜的物方侧与像方侧均覆盖有一非球面树脂层，其中位于胶合透镜的像方侧的非球面树脂层的物方侧的曲率半径与该非球面树脂层的像方侧的曲率半径的比值是在0.8与1.1之间；第三透镜组具有一个由树脂材料制成的正透镜，且该树脂材料的阿贝系数大于55；在变倍过程中，第一透镜组会维持不动，且从广角端往望远端变化时，第二透镜组是朝远离成像面的方向移动，而第三透镜组是朝靠近成像面的方向移动，从而使得第一、第二透镜组之间的距离缩小，而第二、第三透镜组之间的距离增大。
2.如权利要求1所述的镜头组，其特征在于邻近于第二透镜组的物方侧还设置有一光阑，该光阑可以随着第二透镜组一起移动。
3.如权利要求1所述的镜头组，其特征在于第一透镜组具有一接近物方侧的负透镜及一接近像方侧的正透镜，且负透镜是由树脂材料制成。
4.如权利要求3所述的镜头组，其特征在于第二透镜组的胶合透镜是由玻璃材料制成。
5.如权利要求4所述的镜头组，其特征在于胶合透镜是由一正透镜及一负透镜胶合而成的。
6.如权利要求1或5所述的镜头组，其特征在于位于成像面与第三透镜组之间还设置有一玻璃平板。
7.如权利要求1所述的镜头组，其特征在于第一透镜组的物方侧表面到该镜头组的成像面的总长度与数位影像产品的传感器的对角线长度的比值是小于2.9。
8.一种镜头组，可以应用于数位影像产品上，其从物方至像方依次包括有具有负屈光度的第一透镜组、具有正屈光度的第二透镜组及具有正屈光度的第三透镜组，其特征在于第二透镜组是由一胶合透镜构成，且在该胶合透镜的物方侧与像方侧均覆盖有一非球面树脂层；在变倍过程中，第一透镜组会维持不动，且从广角端往望远端变化时，第二透镜组是朝远离成像面的方向移动，而第三透镜组是朝靠近成像面的方向移动，从而使得第一、第二透镜组之间的距离缩小，而第二、第三透镜组之间的距离增大。
9.如权利要求8所述的镜头组，其特征在于第一透镜组是由若干个镜片组成，其中一个镜片是由树脂材料制成，且该树脂材料的阿贝系数大于55。
10.如权利要求9所述的镜头组，其特征在于位于胶合透镜的像方侧的非球面树脂层的物方侧的曲率半径与该非球面树脂层的像方侧的曲率半径的比值是在0.8与1.1之间。
11.如权利要求10所述的镜头组，其特征在于第三透镜组是一个由树脂材料制成的正透镜，且该树脂材料的阿贝系数大于55。
12.如权利要求11所述的镜头组，其特征在于从第一透镜组的物方侧表面到该镜头组的成像面的总长度与数位影像产品的传感器的对角线长度的比值是小于2.9。
13.如权利要求8或12所述的镜头组，其特征在于邻近于第二透镜组的物方侧设置有一光阑，并且该光阑可以随着第二透镜组一起移动。
14.如权利要求13所述的镜头组，其特征在于第一透镜组具有一接近物方侧的负透镜及一接近像方侧的正透镜，且负透镜是由树脂材料制成。
15.如权利要求14所述的镜头组，其特征在于第二透镜组的胶合透镜是由玻璃材料制成。
16.如权利要求15所述的镜头组，其特征在于胶合透镜是由一正透镜及一负透镜胶合而成的。
17.如权利要求16所述的镜头组，其特征在于位于成像面与第三透镜组之间还设置有一玻璃平板。
全文摘要
本发明公开一种镜头组，从物方至像方依次包括有具有负屈光度的第一透镜组；具有正屈光度的第二透镜组，其具有一胶合透镜，且于该胶合透镜的物方侧与像方侧均覆盖有一非球面树脂层，其中位于胶合透镜的像方侧的非球面树脂层的物方侧的曲率半径与该非球面树脂层的像方侧的曲率半径的比值是在0.8与1.1之间；及具有正屈光度的第三透镜组；在变倍过程中，第一透镜组是维持不动，且从广角端往望远端变化时，第二透镜组是朝远离成像面的方向移动，而第三透镜组是朝靠近成像面的方向移动，从而使得第一、第二透镜组之间的距离缩小，而第二、第三透镜组之间的距离增大。
文档编号G02B1/04GK1885087SQ200510078498
公开日2006年12月27日 申请日期2005年6月20日 优先权日2005年6月20日
发明者李介仁 申请人:亚洲光学股份有限公司