专利名称：成像光学镜片组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学镜头领域，特别是指应用于小型摄像装置的两片式成像光学镜片组。
背景技术：
随着消费性电子产业的不断成长，现今市场对于小型摄影模块的需求也日益增力口。特别是在照相手机，平板电脑以及笔记本电脑的摄影镜头等应用，光学镜头几乎已成为市场主流配备。然而，随着各种电子产品走向轻、薄、容易携带的趋势；连带使摄影模块必须走向小型化及低成本。小型化意指系统本身的总长度(由第一片镜片至感光组件的距离)需要缩短，而低成本则需简化制造的程序或使用镜片的总数。然而除此之外，消费者对于光学镜头的画素以及成像质量亦是选购的重要考虑因素之一。为了满足以上条件，实有必要对目前现有的摄影模块中的成像光学镜片组加以改良。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种两片式镜片组的设计，导入非球面镜片的设计来降低成像时的色散与像差，以提升成像的质量。为了达成上述目的，本实用新型的成像光学镜片组，从物面侧至像面侧依序设有—第一镜片，该第一镜片设为两面均为非球面的正弯月形透镜，并使凸面朝向物面侧；一光圈；以及一第二镜片，所述第二镜片设为两面均为非球面的负弯月形透镜；上述成像光学镜片组满足以下关系式使镜片组小型化-15 < fl*f2 < -9其中，Π为系统中第一镜片的焦点距离，f2为第二镜片的焦点距离。而且，上述成像光学镜片组满足以下关系式I. 35 < N1 < I. 57I. 60 < N2 < I. 65V1 ^ 50V2 < 30其中N1为系统中第一镜片的折射率、N2为第二镜片的折射率、V1为第一镜片的阿贝数、V2为第二镜片的阿贝数。在一较佳实施例中，上述成像光学镜片组进一步满足以下关系式，以让各个透镜之间的焦距平衡优化，提高系统性能。O. 65 < fjf < O. 85-3. 7 < fjf < -2. 4[0020]O. 2 < R/f < 0. 4-I. 3 < R4/f < -I. 0其中，为第一镜片的焦点距离、f为整个系统的焦点距离、f2为第二镜片的焦点距离、R1为第一镜片朝向物面侧一面的曲率半径、R4为第二镜片朝向像面侧一面的曲率半径。而且，较佳的，上述系统更进一步满足以下关系式。TTL/ImgC ^ O. 9TTL/f < I. 2其中，TTL为第一片镜片朝物面侧表面上最高点至感光组件成像面的距离、ImgC 为感光组件有效画素对角线长、f为整个系统的焦点距离。综上所述，本实用新型的成像光学镜片组采用两片镜片的结构，从物面侧到成像面侧依次包括一正弯月形且凸面朝向物面侧的第一镜片，一光圈和一负弯月型且凹面弯向物面侧的第二镜片，并且该第一镜片和第二镜片的两面均设为非球面，在满足一定的条件式下可有效缩短两片型镜头系统结构的总长。并且该系统可在最大视角约为60度的情况下，实现畸变在2%以内，有效补偿各种像差、色差，从而提高在广角下的成像质量，并可实现低成本量产。
图I是本实用新型成像光学镜片组的构成示意图。图2A是仿真不同位置入射光的成像示意图。图2B是本实用新型的球面像差，像散以及畸变曲线。图3是第一较佳实施例的镜片构成示意图。图4是第一较佳实施例的球面像差，像散以及畸变曲线。图5是第二较佳实施例的镜片构成示意图。图6是第二较佳实施例的球面像差，像散以及畸变曲线。图7是第三较佳实施例的镜片构成示意图。图8是第三较佳实施例的球面像差，像散以及畸变曲线图。其中，附图标记说明如下第一镜片10光圈20第二镜片30物面侧40像面侧50镜片表面S1、S2、S3、S4、S具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下举例并配合图式详予说明。现请参阅图I，本实用新型所示的成像光学镜片组从物面侧40至像面侧50依序设有—第一镜片10，该第一镜片10具有正屈折力，其朝向物面侧40的表面设为凸面而朝向像面侧50的表面设为凹面，且镜片的两面均设为非球面；一光圈20 ;以及一第二镜片30，该第二镜片30具有负屈折力，其朝向物面侧40的表面设为凹面而朝向像面侧50的表面设为凸面，第二镜片30的两面同样均设为非球面。上述成像光学镜片组满足以下关系式使镜片组小型化-15 < f\*f2 < -9其中，为系统中第一镜片10的焦点距离，f2为第二镜片30的焦点距离。此外，上述成像光学透镜组还满足以下关系式I. 35 < N1 < I. 57I. 60 < N2 < I. 65V1 ^ 50V2 < 30其中N1为系统中第一镜片10的折射率、N2为第二镜片30的折射率、V1为第一镜片10的阿贝数、V2为第二镜片30的阿贝数。本实用新型是由两片透镜所组成的镜头组，光圈20被设置于第一镜片10与第二镜片30之间以控制离轴像差，且第一镜片10与第二镜片30均设为两面非球面的弯月形透镜。为了让各个透镜之间的焦距平衡优化，而提高系统性能，上述成像光学镜片组进一步满足以下关系式O. 65 < fjf < O. 85-3. 7 < f2/f < -2. 4O. 2 < R/f < O. 4-I. 3 < R4/f < -I. O其中，为第一镜片10的焦点距离、f为整个系统的焦点距离、f2为第二镜片30的焦点距离、R1为第一镜片10朝向物面侧40 —面的曲率半径、R4为第二镜片30朝向像面侧50 —面的曲率半径。若是fVf的比值低于下限值，则第一镜片10的正屈折力过大会导致像差补正困难。若f/f的比值高出上限值，则第一镜片10的正屈折力过小，将使整体光学系统的全长增加。若是f2/f的比值高出上限值，则第二镜片30的负屈折力过大，此时为了补偿色散，便须增加第一镜片10的正屈折力以进行平衡，则第一镜片10与第二镜片30组装的精确度必须提升。若f2/f的比值低于下限值，则第二镜片30的负屈折力过小，将无法很好的补偿色散。而且，较佳的，上述系统更进一步满足以下关系式TTL/ImgC ^ O. 9TTL/f < I. 2其中，TTL为第一片镜片朝向物面侧40的面上最高点至感光组件成像面的距离、ImgC为感光组件有效画素对角线长。当TTL/f以及TTL/ImgC的比值高出上限值时，则整体系统不易达成小型化的目标。再请参阅图2A与图2B，如图所示，由以上的配置使本实用新型的解像力、球面像差、像散以及畸变量都被控制于优良的范围之内。现请参阅图3，在本图所示的第一较佳实施例中，F值为2. 8，最大视角为60. 3，其中第一镜片10的折射率设为I. 544，阿贝数设为56，第一镜片10焦距与系统焦距的比值为O. 76，第一镜片10朝向物面侧40 —面的曲率半径与系统焦距的比值为2. 27 ;而第二镜片30的折射率设为I. 608，阿贝数设为26. 6，第二镜片30焦距与系统焦距的比值为-3. 65，第二镜片30朝向像面侧50 —面的曲率半径与系统焦距的比值为-2. 12。且TTL/ImgC为O. 88，TTL/f 为 I. 14。其中各镜片的曲率半径与空气间隔如下表
_表面序号曲率半径空气间隔_ -SI. 0.6256 — 0.6178
—STOP . I.1636 — O. 3130—S3. -1.4850 — 0.9537
~ S4. -2. 5905 — O. 04
—S5INFINITY O. 3 —且第一镜片10与第二镜片30中的非球面是以下方程序所构成Z=............................................—.....................................................* AtA4 T AiHi + iEfte +*A.,-frz -bτ At6ft16
I + V (I - (I + k)c:h:)-----其中，c是镜片曲率，h是镜片面上与光轴的垂直距离，k为圆锥系数(conicconstant)，A4, A6, A8, A10, A12, A14, A16分别是四、六、八、十、十二、十四及十六阶的非球面系
数。圆锥系数与各阶非球面系数的值如下表
JftIfIf KA1 A4AfAlfA12A Au
号
SI -6.3103002,9_08Ε+Μ -9J1512E+002.25807Ε+01 [5.84186Ε401 -4.25417E-H)2 7J9220E+02 Ο.ΟΟβΟβΕ+ΟΟ
STOP 5.1070266.51002E4II -1.45l47E^)i2})5 >ΜΕΗ)2 |-1.54475E-K)3 -L43393E^02 I.S5276E+04 Ο. Ε+ Ο
S3 2.166900-1.36M7E+00 1.44407E-r01-23B52E+02 [2.Q5 <M)HO - .5244 E*03 -2.73095E-03 5.44744E+04
M_-6.2X2JB6-i,37l3SE4H .6.92WE-0II.84643E4Q0 |-2J 93f E~(KI L95796E+00 -1.310K2E-01 ·4,η2700Ε-01再请参阅图4，如图中所示，在此一较佳实施例中的球面像差、像散以及畸变量数值都被控制于优良的范围之内。由此可知本实用新型具有良好的成像质量。现请参阅图5，在本图所示的第二较佳实施例中，F值为2. 8，最大视角为60. 8有效焦距为2. 323，其中第一镜片10的折射率设为I. 544，阿贝数设为56，第一镜片10焦距与系统焦距的比值为0. 73，第一镜片10朝向物面侧40 —面曲率半径与系统焦距的比值为0. 27 ;而第二镜片30的折射率设为I. 632，阿贝数设为23，第二镜片30焦距与系统焦距的比值为-2. 91，第二镜片30朝向像面侧50 —面的曲率半径与系统焦距的比值为-I. 13。且TTL/ImgC 为 0. 88，TTL/f 为 I. 13。其中各镜片的曲率半径与空气间隔如下表
_表面序号曲率半径空气间隔_
-SI0.6271 0.6137 —-STOP1.26190.2954 —
—S3. -I. 3947 —0.9950
—S4. -2. 6342 —0. 04
—S5INFINITY0. 3 —且第一镜片10与第二镜片30中的非球面是以下方程序所构成Z=-zzzzzlzzz-zzzzz:. -r ·44Ir * , * r Atks + A + A -hiZ 4- A^hu *A,6fc16,
I + V C1 - +***其中，c是镜片曲率，h是镜片面上与光轴的垂直距离，k为圆锥系数(conic constant)，A4, A6, A8, A10, A12, A14, A16分别是四、六、八、十、十二、十四及十六阶的非球面系
数。圆锥系数与各阶非球面系数的值如下表
表圓序 ICA4A6AsAwA12AuA16
SI -6.MS7422.90575H-KH)2ΛΜ4^￥^ 6,0^2K2F.-r01-4,Η>.152Ε-02 6,84400R-H)2 O.OftOOOF-OOSTOP 4.9903716.13Κ37Ε4Π -L42453E删2.45396EHI2 -1.4lKm4EH)34.43395E-HI2 1.85276￡4· 4 . ΗΚΗ)Ε^Η)S3 5.79 )47 -1·08299Ει Ι0 LmmE 01-2.19434Εi02 1.91549Εα)3^.52447Ε-03 -2.73095Ε-03 5.44744Ε-04_S4 -2^.656917-2.28623Ε-01 SMMWMU^2 i￡H,l01J9806E補O -1.39228Ε-0Ι -3.Ι2463Ε-01再请参阅图6，如图中所示，在此一较佳实施例中的球面像差、像散以及畸变量数值都被控制于优良的范围之内。由此可知本实用新型具有良好的成像质量。现请参阅图7，在本图所示的第三较佳实施例中，F值为2. 8，最大视角为59. 4，有效焦距为2. 358，其中第一镜片10的折射率设为I. 531，阿贝数设为50，第一镜片10焦距与系统焦距的比值为0. 71，第一镜片10朝向物面侧40 —面的曲率半径与系统焦距的比值为0. 26 ;而第二镜片30的折射率设为I. 608，阿贝数设为26. 6，第二镜片30焦距与系统焦距的比值为-2. 47，第二镜片30朝向像面侧50 —面的曲率半径与系统焦距的比值为-I. 09。且 TTL/ImgC 为 0. 90，TTL/f 为 I. 14。其中各镜片的曲率半径与空气间隔如下表
_表面序号曲率半径空气间隔_
~SI. 0.6211 —0.6003
-STOP. I.3600 —0.2992
—S3. -1.2644 —1.0304
—S4. -2.5631 —0.04
—S5INFINITYO. 3 —且第一镜片10与第二镜片30中的非球面满足以下方程式
S-kP^"42 = 丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨？丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨:丨++ +鳥A愚4* zlg/s容4*-t- hm*十十其中，c是镜片曲率，h是镜片面上与光轴的垂直距离，k为圆锥系数(conicconstant)，A4, A6, A8, A10, A12, A14, A16分别是四、六、八、十、十二、十四及十六阶的非球面系
数。圆锥系数与各阶非球面系数的值如下表表蘭序 KA|AiA|AwAl:AhΑι§
O:
号
SI -6.070780 2.W046E+00 ·9.25264Ε-Κ)0 2.21123E+016.07801E+01-4.28447E+02 7.16657E+02 O.OOOOOE+OO
STOP 4.X9I249 6.6730.^-()1 -1.5I7S3E+01 ；.H53(WE-02-l.5I424E-H)3-1.43.W3E>02i.8527(>EtW (U)(KH)OEHiO
538.293(47 -9.73075E-0i I-2S695EH 1 -2.35441EU)22.0II49E 3-7,5244~E^<>3-2J3095E <)3 5.44 44E< 4
54-16.014X83 -1.7I179E- ] - ,.60!55Ε-01 1.91 95Ε-(M)-2, C E+0ii1.H9894E+W)-1.35783E-OI -3.02163E-OI再请参阅图8，如图中所示，在此一较佳实施例中的球面像差、像散以及畸变量数 值都被控制于优良的范围之内。由此可知本实用新型具有良好的成像质量。综上所述，本实用新型与现有技术的区别在采用两片镜片的结构，从物面侧到成像面侧依次包括一正弯月形且凸面朝向物面侧的第一镜片，一光圈和一负弯月型且凹面弯向物面侧的第二镜片，并且该第一镜片和第二镜片的两面均设为非球面，在满足一定的条件式下可有效缩短两片型镜头系统结构的总长。并且该系统可在最大视角约为60度的情况下，实现畸变在2%以内，有效补偿各种像差、色差，从而提高在广角下的成像质量，并可实现低成本量产。
权利要求1.一种成像光学镜片组，其特征在于由物面侧至像面侧依次包含一第一镜片，该第一镜片设为两面均为非球面的正弯月形透镜，并使凸面朝向物面侧；一光圈；以及一第二镜片，所述第二镜片设为两面均为非球面的负弯月形透镜，并满足以下关系式-15 < f\*f2< -9，其中为第一镜片的焦点距离、f2为第二镜片的焦点距离。
2.如权利要求I所述的成像光学镜片组，其特征在于上述成像光学镜片组满足以下关系式I. 35 < N1 < I. 57I. 60 < N2 < I. 65 其中N1为系统中第一镜片的折射率、N2为第二镜片的折射率。
3.如权利要求I所述的成像光学镜片组，其特征在于上述成像光学镜片组满足以下关系式V1 ^ 50V2 < 30 其中V1为第一镜片的阿贝数、V2为第二镜片的阿贝数。
4.如权利要求I所述的成像光学镜片组，其特征在于上述成像光学镜片组满足以下关系式O. 65 < fjf < O. 85-3. 7 < f2/f < -2. 4 其中为第一镜片的焦点距离、f为整个系统的焦点距离、f2为第二镜片的焦点距离。
5.如权利要求I所述的成像光学镜片组，其特征在于上述成像光学镜片组满足以下关系式O. 2 < Vf < O. 4-I. 3 < R4/f < -I. O 其中f为整个系统的焦点距离、R1为第一镜片朝物面侧一面的曲率半径、R4为第二镜片朝向像面侧一面的曲率半径。
6.如权利要求I所述的成像光学镜片组，其特征在于上述成像光学镜片组满足以下关系式TTL/ImgC ^ O. 9TTL/f < I. 2 其中TTL为第一片镜片朝物面侧表面上最高点至感光组件成像面的距离、ImgC为感光组件有效画素对角线长、f为整个系统的焦点距离。
专利摘要一种成像光学镜片组，由物面侧至像面侧依次包含第一镜片，该第一镜片设为两面均为非球面的正弯月形透镜，并使凸面朝向物面侧；光圈；以及第二镜片，所述第二镜片设为两面均为非球面的负弯月形透镜，且凹面朝向物面侧；并使整体光学系统满足以下关系式-15＜f1*f2＜-9，其中，f1为系统中第一镜片的焦点距离，f2为第二镜片的焦点距离。
文档编号G02B13/00GK202649585SQ20122019069
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者张世远, 钟凤招, 李鸿文 申请人:光燿光电(苏州)有限公司, 光燿科技股份有限公司