成像镜头和相机模块的制作方法
【专利摘要】根据本发明的一个示例性实施例的成像镜头包括：从物体侧依序为具有正（+）折射力并且可移动的第一镜头；具有负（-）折射力的第二镜头；具有正（+）折射力的第三镜头；具有正（+）折射力的第四镜头；以及具有负（-）折射力的第五镜头，其中，满足0.5<f1/fz1、f1/fz2、f1/fz3<1.5的条件表达式，这里fz1、fz2、fz3分别是在变焦位置1、2和3处的成像镜头的焦距，以及f1是在变焦位置1、2和3处的第一镜头的焦距。
【专利说明】成像镜头和相机模块
【技术领域】
[0001]根据本发明的示例性实施例的教导通常涉及一种成像镜头和相机模块。
【背景技术】
[0002]近来，在手机用(phone-purpose)相机模块、数码相机(DSC)、便携式摄像机(camcorder)和PC相机(与个人电脑连接的成像设备)的领域的研究工作方兴未艾,这些都与图像提取系统相关联。使得与这样的图像提取系统相关的相机模块获得图像的最重要元件之一是产生图像的镜头。
[0003]之前已有尝试采用5块镜头构造高分辨率的成像镜头。5块中的每一块由具有正(+ )折射力的镜头和具有负(_)折射力的镜头组成。但是这种构架的成像模块不能表现出令人满意的光学特性和像差特性。因此，需要新力度(power)结构的高分辨率成像镜头。
【发明内容】
[0004]技术问题
[0005]因此，本发明的实施例会涉及一种成像镜头和相机模块，充分消除由于现有技术的限制和缺点带来的一个或多个上述缺点/问题，并且本发明的目标是提供一种成像镜头和相机模块。
[0006]本发明要解决的技术问题不限于上述技术问题，从下面的描述中本领域技术人员将清楚地理解到目前还未提及的其它技术问题。
[0007]技术手段
[0008]根据本发明的一个示例性实施例的成像镜头包括:从物体侧依序为
[0009]具有正(+ )折射力并且可移动的第一镜头；
[0010]具有负(_)折射力的第二镜头；
[0011]具有正(+ )折射力的第三镜头；
[0012]具有正(+ )折射力的第四镜头；以及
[0013]具有负(_)折射力的第五镜头，其中，在第一、第二、第三、第四和第五镜头的阿贝系数分别是V1、V2、V3、V4和V5的情况下，满足20〈V2、V3〈30和50〈V1、V4、V5〈60的条件表达式。
[0014]优选地，但不是必然地，满足0.l〈dl〈0.4和1.15〈d3〈0.54的表达式，这里dl是第一镜头中心与第二镜头中心之间在变焦位置I处的空气间距，以及d3是第一镜头中心与第二镜头中心之间在变焦位置3处的空气间距。
[0015]优选地，但不是必然地，满足4.7< E T<5.9,0.5〈 E T/fzl、E T/fz2、E T/fz3〈l.5的条件表达式，这里E T是从第一镜头的物体侧表面至成像表面的距离。
[0016]优选地，但不是必然地，满足1.6〈N2、N3〈1.7和1.5〈N1、N4、N5〈1.6的条件表达式，这里N1、N2、N3、N4和N5分别是第一、第二、第三、第四和第五镜头的折射率。
[0017]优选地,但不是必然地,满足0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5的条件表达式,这里fzl、fz2和fz3分别是在变焦位置1、2和3处成像镜头的焦距，以及H是在变焦位置1、2和3处第一镜头的焦距。
[0018]优选地，但不是必然地，满足2.0<F/#<3.0的条件表达式，这里F/#是F-系数。
[0019]优选地，但不是必然地，所述第一镜头在物体侧表面处呈凸面形。
[0020]优选地，但不是必然地，所述第二镜头在上侧表面处呈凹面形。
[0021]优选地，但不是必然地，所述第三镜头在物体侧表面处呈凸起地形成的弯月(meniscus)形。
[0022]优选地，但不是必然地，所述第四镜头呈弯月形。
[0023]优选地，但不是必然地，所述第三、第四和第五镜头的所有表面具有至少一个或多个拐点(inflection point)。
[0024]根据本发明的一个不例性实施例的一种相机模块，该相机模块包括:致动器(actuator),安装有第一镜头并且在自动对焦期间移动所述第一镜头；以及镜筒，安装有第二、第三、第四和第五镜头，其中所述第一镜头具有正(+ )折射力，所述第二镜头具有负(-)折射力，所述第三镜头具有正(+ )折射力，所述第四镜头具有正(+ )折射力，所述第五镜头具有负(_)折射力。
[0025]优选地，但不是必然地，所述相机模块还包括固定所述镜筒的支架。
[0026]有益效果
[0027]根据本发明的成像镜头和相机模块具有的有益效果是通过从5块成像镜头中移动一块镜头(也就是第一镜头)而能够构造紧凑和高分辨率的成像镜头系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示出根据本发明的示例性实施例的相机模块的结构的模拟剖视图。
[0029]图2是示出根据本发明的示例性实施例的相机模块的另外的结构的模拟剖视图。
[0030]图3是示出根据本发明的示例性实施例的相机模块的成像镜头的原理概念的视图。
[0031]图4a、图4b和图4c是示出根据本发明的示例性实施例在第一、第二、和第三变焦位置(zoom positions)测量的慧形像差(coma aberrations)的曲线图。
[0032]图5a、图5b和图5c是不出根据本发明的不例性实施例在第一、第二、和第三变焦位置测量的像差(aberrations)的曲线图。
[0033]图6a、图6b和图6c是示出根据本发明的示例性实施例在第一、第二、和第三变焦位置处空间频率的调制传递函数(MTF)特性的曲线图。
[0034]图7a、图7b和图7c是示出根据本发明的示例性实施例在第一、第二、和第三变焦位置处散焦(defocusing)位置的调制传递函数(MTF)特性的曲线图。
【具体实施方式】
[0035]下面的描述不旨在将本发明限制为这里公开的形式。因此，与下面的教导相当的变化和变型，以及相关技术的技能技巧在本发明的范围之内。这里描述的实施例进一步旨在解释实践本发明的已知模式并且使其它本领域技术人员能够以这种或其它实施例利用本发明，并且以本发明的特别的应用或使用需要的各种变型利用本发明。[0036]通过参考附图的图1至图7会最好地理解公开的实施例及优点。相似的附图标记用于各附图的相似或相应的部分。根据下面图形的研究和详细描述，公开的实施例的其它特征和优点对于本领域技术人员将会或将变得明显。目的是所有这样的额外特征和优点被包括在公开的实施例的范围被并且被附图保护。进一步地，示出的图形仅是示例性的，并且不旨在对实施不同的实施例时的环境、架构或工艺主张或暗示任何限制。因此，描述的方案旨在包括所有落入在本发明的范围和新颖思想之内的所有这样的变更、改进和变型。
[0037]将理解的是当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，说明存在已阐明的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除其存在或额外有一个或多个其他的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件。即在说明书和/或权利要求中使用的术语“包括” “包含” “具有” “有” “附有”或其变化与术语“包含”以相似的方式表示非穷举的内容。
[0038]此外，“示例性”仅是指表示举例而不是最优。还可以被理解为，这里描述的特征、层和/或元件相对于彼此具有特定的尺寸和/或方向是示意性的，目的是清楚和容易理解，实际的尺寸和/或方向与示出的有很大不同。即，在附图中为清楚起见，层、区域和/或其他元件的尺寸和/或相对尺寸可以被放大或缩小。全文中相似的附图标记表示相似的元件，省略互相重复的解释。现在，将参考附图详细描述本发明。
[0039]诸如“因此” “然后” “接下来” “所以”等的词语不旨在限制工艺的顺序，这些词语仅用于在方法的描述中引导读者。
[0040]将理解的是，当指出一个元件与另一元件“连接”或“耦合”时，其可以直接与另一元件连接或耦合或者存在介于其间的元件。相反，当指出一个元件与另一元件“直接连接”或“直接耦合”时，不存在介于其间的元件。
[0041]将理解的是，尽管这里会使用术语第一、第二等描述不同的元件，这些元件不应该受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不偏离本公开的教导时，第一区域/层可以被命名为第二区域/层，并且相似地，第二区域/层可以被命名为第一区域/层。
[0042]这里采用的术语仅用于描述特定的实施例不旨在限制整个发明的概念。除非文中另有明确指示，这里使用的单数形式“一个” “一”和“这个”旨在还包括复数形式。
[0043]现在，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的成像镜头和相机模块。
[0044]图1是示出根据本发明的示例性实施例的相机模块的结构的模拟横截面视图。图2是示出根据本发明的示例性实施例的相机模块的另外的结构的模拟横截面视图。
[0045]首先，根据本发明的示例性实施例的相机模块包括5块镜头，其中第一镜头(10)在自动对焦期间被移动，被定位在致动器(200)处，并且第二至第五镜头(20、30、40、50)安装在镜筒(210)处。
[0046]这样，在相机模块的自动对焦操作中移动第一镜头(10)以改变如图1中示出的第一和第二镜头(10、20)之间的距离(d)。此外，如图2所示，根据本发明的示例性实施例的相机模块还可以包括固定镜筒(210)的支架(holder) 210。
[0047]相机模块和成像镜头是这样，对致动器(200)施加电能以向上或向下线性移动第一镜头，并且改变第一和第二镜头(10、20)之间的距离(d)以调整焦点，由此通过从5块成像镜头中移动一块镜头(也就是第一镜头)实现高分辨率和紧凑的成像镜头系统。[0048]可以自由设计致动器(200)的操作和组成件的布局，如此，对于本领域技术人员来说，显然所述操作和布局不限于本发明的附图和解释。
[0049]图3是示出根据本发明的示例性实施例的相机模块的成像镜头的原理概念的视图。
[0050]根据本发明的示例性实施例的相机模块包括成像镜头，所述成像镜头包括5块镜头，由围绕光轴(ZO)的第一至第五镜头(10、20、30、40、50 )组成，其中为了描述对镜头的厚度、尺寸和形状予以夸张，并且仅呈现出球形或非球形以作为一个实施例，但显然不限于这种形状。
[0051]参考图3，根据本发明的示例性实施例的相机模块镜头具有这样的布局结构，从物体侧依次为第一镜头(10)、第二镜头(20)、第三镜头(30)、第四镜头(40)、第五镜头(50)、滤色镜(60)和光探测器(70)。
[0052]与对象的图像信息对应的光经过第一镜头(10 )、第二镜头(20 )、第三镜头(30 )、第四镜头(40)、第五镜头(50)和滤色镜(60)，并且入射在光探测器(70)上。第一镜头(10)、第二镜头(20)、第三镜头(30)、第四镜头(40)和第五镜头(50)是本发明的成像镜头，并且本发明在第一镜头(10)的物体侧形成有光圈(aperture),由此能够在修正像差并实现清晰图像的同时有利于减少光斑(flare)。
[0053]下文中，在每个镜头的结构的描述中，“物体侧表面”是指相对光轴而面对物体侧的透镜的表面，“成像侧表面”是指相对光轴而面对成像侧的透镜的表面，并且“上侧表面”是指相对于光轴而面对拍摄表面的透镜的表面。
[0054]在说明书中，“成像”基本上可以指的是成像镜头接收来自场内对象的光并且输出表示同一对象的图像(图像信号和图像数据)的过程。但是如果成像镜头以预定的周期重复产生表示场内对象的图像，“成像”可以指将来自成像镜头产生的图像中的特定图像存储在存储单元中的过程。换句话说，从某一出发点，“成像”可以指成像镜头以特定期望时机获取图像的过程，该图像表示场内对象的内容并且在经受测量处理的状态下具有该内容。
[0055]第一镜头(10)具有正(+ )折射力，并且在物体侧表面呈凸面形。第二镜头(20)具有负(_)折射力，并且在上侧表面呈凸面形。第三镜头(30)和第四镜头(40)具有正(+ )折射力，并且第五镜头(50)具有负(-)折射力。如图3所示，第三镜头(30)在物体侧表面
[55]呈凸起地形成的弯月形。第四镜头(40)呈弯月形。
[0056]第一、第二、第三、第四和第五镜头(10、20、30、40、50)在一个或两个表面处具有非球形表面。第二镜头(20)的所有前表面具有拐点(inflection point)，并且第三、第四和第五镜头(30、40、50)的所有表面具有一个或多个拐点。
[0057]作为参考，图1的’ S2’是第一镜头(10)的上侧表面，’ S3’是第二镜头(20)的物体侧表面，’ S5’和’ S6’分别是第三镜头(30)的物体侧表面和上侧表面，’ S7’和’ S8’分别是第四镜头(40)的物体侧表面和上侧表面，’S9’和’S10’分别是第五镜头(50)的物体侧表面和上侧表面。
[0058]此外，第一至第五镜头(10、20、30、40、50)的一个或多个镜头可以形成为球形形状。滤色镜(60)可以是选自红外滤色镜和覆盖玻璃中的任一光学滤色镜。滤色镜(60)如果采用红外滤色镜，其阻挡外部光发出的辐射热被传送至光探测器(70 )。此外，红外滤色镜传输可见光并且反射红外线以将红外线输出至外部。[0059]光探测器(70)例如是电荷耦合器件(CXD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等图像传感器。
[0060]第一镜头(10)、第二镜头(20)、第三镜头(30)、第四镜头(40)、第五镜头(50)分别采用非球面透镜(如示例性实施例稍后所述)，以合理地提高透镜的分辨率并且具有优越的像差特性的优点。
[0061]因为后述的条件表达式和示例性实施例是增强相互作用效果的优选实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不是必然地包括以下的条件。例如，仅通过满足后述的条件表达式的一些条件，本发明的镜头结构(构架)可以具有增强的相互作用效果。
[0062][条件表达式1]0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5
[0063][条件表达式2] 0.Kdl<0.4
[0064][条件表达式3] 1.15<d3<0.54
[0065][条件表达式4]4.7< E T<5.9,0.5〈 E T/fzl、E T/fz2、E T/fz3<l.5
[0066][条件表达式5] 1.6〈N2、N3〈l.7
[0067][条件表达式6]1.5〈N1、N4、N5〈1.6
[0068][条件表达式7] 20〈V2、V3〈30
[0069][条件表达式8] 50<V1、V4、V5<60
[0070][条件表达式9] 2.0<F/#<3.0
[0071]这里，fzl、fz2、fz3:在变焦位置1、2和3处成像镜头的焦距，
[0072]fl、f2、f3、f4、f5:第一至第五镜头的焦距
[0073]dl:在变焦位置I (无穷大)处第一镜头中心与第二镜头中心之间的空气间距(airclearance),
[0074]d3:在变焦位置3 (IOcm)处第一镜头中心与第二镜头中心之间的空气间距，
[0075]E T:从第一镜头的物体侧表面至成像表面的距离，
[0076]N1、N2、N3、N4、N5:第一至第五镜头的折射率，
[0077]V1、V2、V3、V4、V5:第一至第五镜头的阿贝系数(Abbe，s numbers),
[0078]F/#:F- 系数。
[0079]条件表达式I限定第一镜头(10)的折射力,根据条件表达式1，第一镜头(10)具有合适的球面像差补偿和合适的色差(chromatic aberration)折射力。条件表达式4限定整个光学系统的光轴方向的尺寸，并且是用于超小镜头的条件和用于合适像差补偿的条件。
[0080]条件表达式5和条件表达式6限定第一至第五镜头的折射率，条件表达式I和条件表达式9限定第一至第五镜头的阿贝系数。每个镜头的阿贝系数的限定是用于更好的色差补偿的条件。
[0081]在下文中，本公开文本的作用和效果将参考具体的示例性实施例而详细地描述。在后述的示例性实施例中提及的非球面从已知方程I获得，在二次常数(Conic constant)k和非球面系数A、B、C、D、E、F中采用的'E和其后的数字'表示10次方。例如，E+01是指 10\￡-02 是指 10_2。
[0082]< 方程 1>
【权利要求】
1.一种成像镜头，该成像镜头包括:从物体侧依序为 具有正(+)折射力并且可移动的第一镜头； 具有负(-)折射力的第二镜头； 具有正(+)折射力的第三镜头； 具有正(+)折射力的第四镜头；以及 具有负(-)折射力的第五镜头，其中，在第一、第二、第三、第四和第五镜头的阿贝系数分别是V1、V2、V3、V4和V5的情况下，满足20〈V2、V3〈30和50〈V1、V4、V5〈60的条件表达式。
2.如权利要求1所述的成像镜头，其中满足0.l〈dl〈0.4和1.15〈d3〈0.54的表达式，这里dl是第一镜头中心与第二镜头中心之间在变焦位置I处的空气间距，以及d3是第一镜头中心与第二镜头中心之间在变焦位置3处的空气间距。
3.如权利要求1所述的成像镜头，其中满足4.7〈 E T<5.9,0.5< E T/fzUE T/fz2、E T/fz3<l.5的条件表达式，这里E T是从第一镜头的物体侧表面至成像表面的距离。
4.如权利要求1所述的成像镜头，其中满足1.6〈N2、N3<1.7和1.5〈N1、N4、N5<1.6的条件表达式，这里附、吧、吧、财和N5分别是第一、第二、第三、第四和第五镜头的折射率。
5.如权利要求1所述的成像镜头，其中满足0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5的条件表达式，这里fzl、fz2和fz3分别是在变焦位置1、2和3处的成像镜头的焦距，以及H是在变焦位置1、2和3处的第一镜头的焦距。
6.如权利要求1所述的成像镜头，其中满足2.0<F/#<3.0的条件表达式，这里F/#是F-系数。
7.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第一镜头在物体侧表面处呈凸面形。
8.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第二镜头在上侧表面处呈凹面形。
9.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第三镜头在物体侧表面处呈凸起地形成的弯月形。
10.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第四镜头呈弯月形。
11.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第三、第四和第五镜头的所所有表面具有至少一个或多个拐点。
12.—种相机模块,该相机模块包括: 致动器，安装有第一镜头并且在自动对焦期间移动所述第一镜头；以及镜筒，安装有第二、第三、第四和第五镜头，其中所述第一镜头具有正(+ )折射力，所述第二镜头具有负(-)折射力，所述第三镜头具有正(+ )折射力，所述第四镜头具有正(+ )折射力，以及所述第五镜头具有负(_)折射力。
13.如权利要求12所述的相机模块，还包括固定所述镜筒的支架。
14.如权利要求12所述的相机模块，其中满足20〈V2、V3〈30和50〈V1、V4、V5〈60的条件表达式，这里V1、V2、V3、V4和V5是第一、第二、第三、第四和第五镜头的阿贝系数。
15.如权利要求12所述的成像镜头，其中满足0.Kdl<0.4和1.15〈d3〈0.54的表达式，这里dl是第一镜头中心与第二镜头中心之间在变焦位置I处的空气间距，以及d3是第一镜头中心与第二镜头中心之间在变焦位置3处的空气间距。
16.如权利要求12所述的成像镜头，其中满足4.7〈 E T<5.9,0.5< E T/fzl、E T/fz2、E T/fz3<l.5的条件表达式，这里E T是从第一镜头的物体侧表面至成像表面的距离。
17.如权利要求12所述的成像镜头，其中满足1.6〈N2、N3<1.7和1.5〈N1、N4、N5<1.6的条件表达式，这里N1、N2、N3、N4和N5分别是第一、第二、第三、第四和第五镜头的折射率。
18.如权利要求12所述的成像镜头，其中满足0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5的条件表达式，这里fzl、fz2和fz3分别是在变焦位置1、2和3处的成像镜头的焦距，以及fl是在变焦位置1、2和3处的第一镜头的焦距。
19.如权利要求12所述的成像镜头，其中满足2.0<F/#<3.0的条件表达式，这里F/#是F-系数。
20.如权利要求12所述的成像镜头，其中所述第一镜头在物体侧表面处呈凸面形。
【文档编号】G02B7/09GK103688206SQ201280034560
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年7月2日 优先权日:2011年7月13日
【发明者】李京焕 申请人:Lg伊诺特有限公司