专利名称：四片式镜头组的制作方法
技术领域：
本发明是一种装置在便携式摄影器具内的镜头组，适合装载于具高画素CCD的数字相机和计算机用相机等器材的画像读取，能确保较强的负向屈折能力，另确保便携式摄影器具所要求的后焦距(BACK FOCUS)及全长，故本发明确实是一种符合市场要求的高品质四片式镜头组。
背景技术：
由于摄影镜头在现代的运用范围愈来愈广泛，特别是市面上的行动电话产品、掌上计算机PC、MP3等产品更已经将摄影功能作为必须效果之一。
目前一般行动电话之中都会组入固体摄像素子与摄影镜头(例如CCD Senser或CMOS Sensor)，但随着固体摄像素子与摄影镜头的小型化及高性能表现需求，产品之中的四片式镜头组也相对被要求小型化、提高性能；故四片式镜头组的开发随着摄影手机普及而逐渐急迫，具有高效能四片式镜头组的手机更成为生产厂商在竞争时最重要的销售卖点，因此，如何开发出更符合使用者需求的四片式镜头组已经成为业界研发时的重点。
在一开始于行动电话搭载有摄影机能时，CCD摄影镜头的画素顶多也有11万～30万的程度、CCD的SIZE也小到1/7～1/4英时。这种较低的光学性能要求，摄影镜头透镜镜片构成从1枚到2枚左右的透镜枚数也足够了。同时，一边保持配合行动电话厚度的光学系全长、一边确保希望的后焦距(BACK FOCUS)是比较容易能达成。
然而，近来行动电话内藏的CCD的画素也年年高涨，变成到达Mega-pixel画素，为了摄影镜头的光学性能随之提升，用以往的1～2片的镜片构成的话，是无法达到所要求的性能的。因此，高效能镜头等镜片片数需要由4枚镜片来构成，也无法一边守住预期的光学系全长，也无法确保后焦距(BACK FOCUS)，还有就是无法配置红外线cut filter等光学零件。
例如日本专利特开2003-255222号公报内容，都是4枚镜片构成的摄影镜头组，也是用于数字相机最适宜的光学系，不过，若使用1/4英寸以下的小型CCD镜头来定标准比较的话，因为后焦距(BACK FOCUS)变短，不适用于高水平的摄影镜头组若是为了确保后焦距(BACK FOCUS)而加大CCD镜头尺寸时，其光学系全长会变长，在一般行动电话内较小的限制空间中，习用的配置无法做到品质与空间的双重要求。
为了能够有效解决前述相关议题，本申请发明人基于过去在光学镜片领域所累积的研发技术与经验，从高水平、小型商品化的市场需求角度下手，终于发展出可以同时确保后焦距(BACK FOCUS)及镜头光学系全长的四片式镜头组。
发明内容
本发明第一目的是提供一种可以确保后焦距的四片式镜头组，本发明从物体侧开始依照光圈、第1镜片、第2镜片、第3镜片、第4镜片的顺序所配置，其第1镜片为双凸形状的镜片，第2镜片呈双凹形状或为平凹形状的负透镜，藉此，第2镜片能确保较强的负屈折，并确保便携式摄影器具所要求的后焦距(BACK FOCUS)。
本发明第二目的是提供可以抑制摄影镜头组的全长、确保后焦距(BACK FOCUS)的四片式镜头组，本发明利用第1镜片和第2镜片彼此连接，二者连接面是把凹面朝向物侧，加上第2镜片以凹面朝向像面(或是平面)，两透镜片能用高折射率的材料来形成，更适宜于高画素的画像读取的摄影镜头组，且在确保后焦距(BACKFOCUS)的同时也能抑制摄影镜头组的全长。
为达成上述发明目的所采用的技术方案如下一种四片式镜头组，其从物体侧开始依照光圈、第1镜片、第2镜片、第3镜片、第4镜片的顺序所配置，其第1镜片为双凸形状的镜片，第2镜片呈双凹形状或为平凹形状的负透镜，第2镜片的物侧面跟第1镜片的像侧面相接合，第3透镜是至少一折射面作为非球面形状，将凸面朝向像侧的正透镜，第4镜片是至少一折射面作为非球面形状，将凸面朝向物侧的正透镜。
镜片全系的合成焦点距离为f、第3镜片和第4镜片的合成焦点距离为f34时，满足0.3＜f/f34＜0.65条件式。
镜片全系的合成焦点距离为f、第2镜片的像侧曲率半径为R22时、满足0.0≤f/R22＜0.75的条件式。
镜片全系的合成焦点距离为f、第4镜片的像侧曲率半径为R42的时候，满足2.0＜f/R42＜3.7的条件式。
镜片全系的合成焦点距离为f、第4镜片的像侧曲率半径为R42的时候，满足2.0＜f/R42＜3.7的条件式。
该四片式镜头组内藏于携带机器内。
该四片式镜头组内藏于携带机器内。
该四片式镜头组内藏于携带机器内。
本发明的有益效果在于1.本发明提供的一种可以确保后焦距的四片式镜头组，本发明从物体侧开始依照光圈、第1镜片、第2镜片、第3镜片、第4镜片的顺序所配置，其第1镜片为双凸形状的镜片，第2镜片呈双凹形状或为平凹形状的负透镜，以此，第2镜片能确保较强的负屈折，并确保便携式摄影器具所要求的后焦距(BACK FOCUS)；2.本发明提供的一种可以抑制摄影镜头组的全长、确保后焦距(BACK FOCUS)的四片式镜头组，本发明利用第1镜片和第2镜片彼此连接，二者连接面是把凹面朝向物侧，加上第2镜片以凹面朝向像面(或是平面)，两透镜片能用高折射率的材料来形成，更适宜于高画素的画像读取的摄影镜头组，且在确保后焦距(BACKFOCUS)的同时也能抑制摄影镜头组的全长。
图1A是实施例1的镜片构成示意1B是实施例1的收差图·光学系特性数据资料示意2A是实施例2的镜片构成示意2B是实施例2的收差图·光学系特性数据资料示意3A是实施例3的镜片构成示意3B是实施例3的收差图·光学系特性数据资料示意4A是实施例4的镜片构成示意4B是实施例4的收差图·光学系特性数据资料示意5A是实施例5的镜片构成示意5B是实施例5的收差图·光学系特性数据资料示意6A是实施例6的镜片构成示意6B是实施例6的收差图·光学系特性数据资料示意7A是实施例7的镜片构成示意7B是实施例7的收差图·光学系特性数据资料示意8是实施例1～实施例3的非球面系数示意9是实施例4～实施例5的非球面系数示意10是实施例6～实施例7的非球面系数示意图符号说明1光圈L1第1镜片L2第2镜片L3第3镜片L4第4镜片2平行平面玻璃3结像面具体实施方式
有关本发明为达成上述目的、所采用的技术，手段及其它功效，兹列举数个较佳实施例并配合图式详细说明如后，相信本发明的目的、特征及其它优点，当可由之得一深入而具体的了解。
请参阅各图所示的四片式镜头组各实施例的不同数值变化，本发明各个实施例的数值变化皆属实验所得，既使运用不同数值、相同结构的产品仍应属于本发明的保护范畴，在此先行述明。
接着使用图面及编号来说明有关本发明的摄影镜头组的各个合适实施例。于图1～图7的A图是从实施例1到实施例7的镜片构成图(图1A～图7A)，于图1～图7的B图代表收差图及光学系特性数据(图1B～图7B)。图8～图10则是表示各实施例的镜片的非球面数据图。
如图1A～图7A所示，本发明相关各实施例的摄影镜头组皆是由以下四片镜片所构成。
从物侧按顺序说明构成摄影镜头组的零件依序如下光圈1、第1镜片L1、第2镜片L2、第3镜片L3、第4镜片L4、平行平面玻璃2及结像面3，对应光圈1方向为物侧，而其相对方向则为像侧；其中该第1镜片L1，是双凸形状的正镜片，且第1镜片L1由高曲折率的材料所形成；该第2镜片L2，其物侧面跟第1镜片L1的像侧面相接合，第2镜片L2为双凹形状的负镜片或平凹形状的负镜片(物侧为凹)；本发明仅有实施例2的为平凹的负镜片(除此之外的的实施例则为双凹的负镜片)，另第2镜片L2也是由高屈折率的材料所形成；该第3镜片L3，其至少1个折射面作为非球面形状，且第3镜片L3为凸面朝向像侧的正凸凹透镜；该第4镜片L4，其至少1个折射面作为非球面形状，且第4镜片L4为凸面朝向物侧的正凸凹透镜镜片；该第3镜片L3和第4镜片L4是由塑料成形所形成，并且两者皆由低折射率的材料所制成；此外，实施例1～7的第3镜片L3和第4镜片L4皆是两面都由非球面形状所形成；以上所述，即为本发明关键技术结构。
另外，图中的平行平面玻璃2附有着红外线CUT FILTER的机能；另于结像面3上可以设有预设的画像读取手段(例如CCD等配置)。
請參閱圖1B～圖7B，逐一説明本發明各實施例镜片諸元件·收差资料；在圖的最上方作為影響鏡片的各種因素显示有焦点距离、F NUMBER、画角等等；在下方的表中的数据符号说明于下S、1、2···9～是从物侧依顺序表示面的编号(但S是表示光圈)，因为第1镜片L1和第2镜片L2是相接合等二组件，故第2面是双方共通的面；第8面和第9面，因为是平行平面玻璃的两侧面，不管是哪一个都是会变为∞。
r～表示着在近轴上的曲率半径(mm)。
d～表示面间隔(mm)的数据。
nd～表示各镜片及平行平面玻璃的折射率。
vd～表示各镜片及平行平面玻璃的阿比系数(abbe)。
f～表示透镜镜片全系的合成焦点距离。
f34～表示为第3镜片L3跟第4镜片L4的合成焦点距离。
R22～表示为第2镜片L2的像侧曲率半径。
R42～表示为第4镜片L4的像侧曲率半径。
收差图是包括了、球面收差、非点收差、歪曲收差。不论是哪一个收差图都是关于d线的数据资料，而非点收差是关于S像面(SAGITAL)的数据资料跟关于M像面(MEERIDIONAL)数据资料，并将两者都做示意表现。
以下特别说明图8～图10的非球面形状。非球面形状是以A、B、C、D、E、F、G为非球面系数，从光轴的高H位置及光轴方向的变位X作为面顶点基准、本发明技术会在下列算式中成立。
X＝(1/R)H2/[1+{1-(1+K)(H/R)2}1/2]+AH4+BH6+CH8+DH10+EH12+FH14+GH16R为近轴曲率半径。
K为圆锥系数。
E非球面系数后方加注的-03等等的标记是10-3的意思。
有关于本发明的摄影镜头组，有关f，f34，R22，R42的数据范围可作下述设定(1)0.3＜f/f34＜0.65如f/f34≤0.3，由第1镜片和第2镜片相组成的接合镜片的POWER负担会变的过大，在球面收差或画面收差的补正上会变困难。如果f/f34≥0.65，第3镜片和第4镜片是用塑料材料形成时，温度变化时的焦点位置的移动会变大。
(2)0.0≤f/R22＜0.75如是f/R22＜0，因为第2镜片的负的POWER会变小，则无法确保充分的BACKFOCUS。如是f/R22≥0.75，曲率半径R22会变小，为了确保跟第3镜片物体侧的面的碰撞高度，第3镜片的轴上空气间隔需留大一点的空间，因此小型化将会变困难。因此，在只有限定的配置空间的行动电话内部做组装是很困难的。
(3)2.0＜f/R42＜3.7当f/R42≥2.0，镜片周边部分(变曲点附近/弯曲部)的形状差会变大，从画面中心到周边部分的性能低下也会变大。如果f/R42≥3.7、周边部的下垂量会变大、到结像面的FLANGE BACKING(指从安装镜片的凸缘面到后侧焦点的距离)会变短。结果就是变得不能确保是否有可让I R FILTER和COVER GIASS可插入的空间。
此外，实施例1～7的实际数据如表1。
表1
即使看各实施例的数据资料也可明白、第1镜片L1和第2镜片L2是使用高折射率的材料。第3镜片L3和第4镜片L4用一般的低折射率的材料即可。故在此第1、第2镜片较希望的折射率的范围变成如下所示第1镜片···1.85＞nd＞1.65第2镜片···1.85＞nd＞1.75。
选择前述范围的折射率，能确保光学性能的同时也可抑制光学系全长的长度；十分适合内藏于行动电话里的光学系，也因为镜片的尺寸也变小了，所以即使使用一般高价材料的高折射率的材料，对本发明成本的影响也很少。即使如此，在成本的角度来看，使用上述范围的高折射率的材料了也没有多大的问题。
关于实施例1～7之中，d(面间隔)的数据总和为镜头组光学系全长(但是，平行平面玻璃的部份改为空气换算距离来计算)来考量，则会像表2一样
表2
从这表2也明白，本发明镜头的确适宜作为手机内藏的大小尺寸。
另外，关于BACK FOCUS从图1A-图7A的构成图中也可明白，本发明各实施例都能充分地确保。其结果就是，本发明适用于高画素CCD的摄影镜头组，在确保BACK FOCUS的同时也能抑制控制如以往的光学系全长。譬如，适合作为以小型且对应高画素的像素的摄影镜头组，特别是作为内藏于行动电话里的摄影镜头组也是很适宜。
综上所述，本发明的创新结构设计是从物体侧开始依照光圈、第1镜片、第2镜片、第3镜片、第4镜片的顺序所配置，其第1镜片为双凸形状的镜片，第2镜片呈双凹形状或为平凹形状的负透镜，第2镜片的物侧面跟第1镜片的像侧面相接合，第3透镜是至少一折射面作为非球面形状，将凸面朝向像侧的正透镜，第4镜片是至少一折射面作为非球面形状，将凸面朝向物侧的正透镜；以此，适宜于高画素的画像读取的摄影镜头组，且在确保后焦距(BACK FOCUS)的同时也能抑制摄影镜头组的全长。
权利要求
1.一种四片式镜头组，从物体侧开始依照光圈、第1镜片、第2镜片、第3镜片、第4镜片的顺序配置；其特征在于第1镜片，为双凸形状的镜片；第2镜片，为双凹形状或平凹形状的负镜片，且第2镜片第2镜片物体侧面跟第1镜片的像侧面相接合；第3透镜，至少1个折射面作为非球面形状，将凸面朝向像侧的正凸凹透镜镜片；以及第4镜片，至少1个折射面作为非球面形状，将凸面朝向物体侧的正凸凹透镜镜片为特征的镜片。
2.根据权利要求1所述的一种四片式镜头组，其特征在于镜片全系的合成焦点距离为f、第3镜片和第4镜片的合成焦点距离为f34时，满足0.3＜f/f34＜0.65条件式。
3.根据权利要求1或2所述的一种四片式镜头组，其特征在于镜片全系的合成焦点距离为f、第2镜片的像侧曲率半径为R22时、满足0.0≤f/R22＜0.75的条件式。
4.根据权利要求1或2所述的一种四片式镜头组，其特征在于镜片全系的合成焦点距离为f、第4镜片的像侧曲率半径为R42的时候，满足2.0＜f/R42＜3.7的条件式。
5.根据权利要求3所述的一种四片式镜头组，其特征在于镜片全系的合成焦点距离为f、第4镜片的像侧曲率半径为R42的时候，满足2.0＜f/R42＜3.7的条件式。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种四片式镜头组，其特征在于该四片式镜头组内藏于携带机器内。
7.根据权利要求3所述的一种四片式镜头组，其特征在于该四片式镜头组内藏于携带机器内。
8.根据权利要求4所述的一种四片式镜头组，其特征在于该四片式镜头组内藏于携带机器内。
全文摘要
本发明是一种四片式镜头组，其从物体侧开始依照光圈、第1镜片、第2镜片、第3镜片、第4镜片的顺序所配置，其第1镜片为双凸形状的镜片，第2镜片呈双凹形状或为平凹形状的负透镜，第2镜片的物侧面跟第1镜片的像侧面相接合，第3透镜是至少一折射面作为非球面形状，将凸面朝向像侧的正透镜，第4镜片是至少一折射面作为非球面形状，将凸面朝向物侧的正透镜；以此，第2镜片能确保较强的负屈折能力，并确保便携式摄影器具所要求的后焦距(BACK FOCUS)；而第1镜片和第2镜片作为连接透镜时，二者连接面是把凹面朝向物侧，加上第2镜片以凹面朝向像面(或是平面)，两透镜片能用高折射率的材料来形成，更适宜于高画素的画像读取的摄影镜头组，且在确保后焦距(BACK FOCUS)的同时也能抑制摄影镜头组的全长，故本发明确实是一种符合市场要求的高品质四片式镜头组。
文档编号G02B13/18GK1979245SQ20051012616
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者野田小百合 申请人:大立光电股份有限公司