小型化镜头的制作方法
【专利摘要】本发明是一种小型化镜头，包含有由一物侧至一成像面且沿一光轴依序排列的一第一镜片、一第二镜片、一光圈、一第三镜片、一第四镜片以及一第五镜片；其中，该第一镜片为具有负屈光力的凸凹透镜，且其凸面朝向该物侧，而凹面朝向该成像面；该第二镜片，具有正屈光力，且朝向该物侧的镜面为凸面；该第三镜片为具有正屈光力的双凸透镜者；该第四镜片为具有负屈光力的双凹透镜者；该第五镜片朝向该物侧的镜面为凸面。
【专利说明】小型化镜头
【技术领域】
[0001] 本发明应用于光学镜头，特别是指一种小型化镜头。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于移动装置的蓬勃发展，连带促进了数字相机模块的市场需求。为了提 供移动装置的方便性与可移植性，市场普遍希望在维持质量的情况下，朝小型化、轻量化发 展。而小型化轻量化的利因，也带动其它应用市场的需求，例如：汽车产业、游戏机产业、家 电产业等，都开始利用小型化影像撷取装置，创造更多便利的功能。
[0003] 目前，一般摄像模块的感光组件，主要可分为感光耦合组件（Charge coupled Device，CCD)与互补性氧化金属半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)，其中因 CMOS具备低成本、低耗电性与高整合性，让CMOS逐渐成为市场上移动装置感 光组件的主流。此外，由于半导体制程技术的进步，使得画素大小已可大幅降低，此利因可 让感光组件提供更高画素的影像，但也因缩小画素面积，使得入光量减少，势必需要透镜系 统提供更高亮度以降低噪声影响。
[0004] 随着近年来这些影像设备的小型化，上述影像撷取装置以及应用在上述影像设备 上的镜头的体积，也被大幅地缩小。另外，由于影像撷取装置的画素（pixel)愈来愈高，用 以配合这些影像撷取装置使用的镜头，也要能够具有更高的光学效能，才能使这些影像撷 取装置达成高分辨率和高对比的展现。因此，小型化和高光学效能，是影像设备的镜头不可 缺两项要件。
[0005] 除此之外，目前影像设备所采用的小型化镜头，渐趋往广角发展，但广角系统常有 畸变及色差问题，而容易影响其影像质量。另外，在降低成本的考虑下，市场多以塑料取代 玻璃，但塑料材质对于温度变化较为敏感，而使得其成像容易受温度影响，而有影像质量不 稳定的缺点。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，主要目的在于提供一种小型化镜头，是由五片透镜所组成，除可提供小 型化与高光量的需求外，亦能有效地改善对广角系统常有的畸变与色差问题，且在低成本 考虑下，同时也能降低其温度的敏感度。
[0007] 缘以达成上述目的，本发明所提供小型化镜头包含有由一物侧至一成像面且沿一 光轴依序排列的一第一镜片、一第二镜片、一光圈、一第三镜片、一第四镜片以及一第五镜 片；其中，该第一镜片为具有负屈光力的凸凹透镜，且其凸面朝向该物侧，而凹面朝向该成 像面；该第二镜片，具有正屈光力，且朝向该物侧的镜面为凸面；该第三镜片为具有正屈光 力的双凸透镜；该第四镜片为具有负屈光力的双凹透镜；该第五镜片朝向该物侧的镜面为 凸面。
[0008] 由此，透过上述的光学设计，便可使得该小型化镜头具有体积小、广角、光学畸变 小以及高光学效能的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为本发明第一较佳实施例的镜片图；
[0010] 图2A为本发明第一较佳实施例的场曲图；
[0011] 图2B为本发明第一较佳实施例的畸变图；
[0012] 图2C为本发明第一较佳实施例的横向色差图；
[0013] 图3为本发明第二较佳实施例的镜片图；
[0014] 图4A为本发明第二较佳实施例的场曲图；
[0015] 图4B为本发明第二较佳实施例的畸变图；
[0016] 图4C为本发明第二较佳实施例的横向色差图； [0017] 图5为本发明第三较佳实施例的镜片图；
[0018] 图6A为本发明第三较佳实施例的场曲图；
[0019] 图6B为本发明第三较佳实施例的畸变图；
[0020] 图6C为本发明第三较佳实施例的横向色差图；
[0021] 图7为本发明第四较佳实施例的镜片图；
[0022] 图8A为本发明第四较佳实施例的场曲图；
[0023] 图8B为本发明第四较佳实施例的畸变图；
[0024] 图8C为本发明第四较佳实施例的横向色差图；
[0025] 图9为本发明第五较佳实施例的镜片图；
[0026] 图10A为本发明第五较佳实施例的场曲图；
[0027] 图10B为本发明第五较佳实施例的畸变图；
[0028] 图10C为本发明第五较佳实施例的横向色差图；
[0029] 图11为本发明第六较佳实施例的镜片图；
[0030] 图12A为本发明第六较佳实施例的场曲图；
[0031] 图12B为本发明第六较佳实施例的畸变图；
[0032] 图12C为本发明第六较佳实施例的横向色差图
[0033] 图13为本发明第七较佳实施例的镜片图；
[0034] 图14A为本发明第七较佳实施例的场曲图；
[0035] 图14B为本发明第七较佳实施例的畸变图；
[0036] 图14C为本发明第七较佳实施例的横向色差图；
[0037] 图15为本发明第八较佳实施例的镜片图；
[0038] 图16A为本发明第八较佳实施例的场曲图；
[0039] 图16B为本发明第八较佳实施例的畸变图；
[0040] 图16C为本发明第八较佳实施例的横向色差图；
[0041] 图17为本发明第九较佳实施例的镜片图；
[0042] 图18A为本发明第九较佳实施例的场曲图；
[0043] 图18B为本发明第九较佳实施例的畸变图；
[0044] 图18C为本发明第九较佳实施例的横向色差图。
[0045] 【符号说明】
[0046] 1?9小型化镜头
[0047] L1第一镜片 L2第二镜片 L3第三镜片
[0048] L4第四镜片 L5第五镜片
[0049] ST光圈 Z光轴 CF滤光片
[0050] Im成像面
[0051] S1 ?S13 镜面
【具体实施方式】
[0052] 为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合图示详细说明如后。
[0053] 请参阅图1，本发明第一较佳实施例的小型化镜头1包含有沿一光轴Z且由一物侧 至一成像面Im依序排列的一第一镜片L1、一第二镜片L2、一光圈ST、一第三镜片L3、一第 四镜片L4以及一第五镜片L5。另外，依使用上的需求，该第五镜片L5与该成像面Im之间 还可设置有一滤光片（Optical Filter)CF，以滤除掉不必要的噪声光，而可达到提升光学 效能的目的。其中：
[0054] 该第一镜片L1为具有负屈光力且以塑料材料制成的凸凹透镜，且其凸面S1朝向 该物侧，而凹面S2朝向该成像面Im，用以使该小型化镜头1具有广角的光学特性。另外，该 第一镜片L1的两面SI、S2皆为非球面表面，而非球面的设计目的，在于可有效地修正该小 型化镜头1于广角光学设计时容易出现的畸变问题。
[0055] 该第二镜片L2为具有正屈光力且以玻璃材料制成的双凸透镜，且其两面S3、S4皆 为球面表面。上述该第二镜片L2的结构目的在于辅助该第一镜片L1修正该小型化镜头1 的畸变问题，且凸面S3朝向该物侧的结构设计目的在于修正该第一镜片L1产生的球差与 场曲，并降低该镜片L2的制造感度。再者，第二镜片L2的玻璃材料设定，可降低系统对温 度变化的敏感度，令光学性能不随温度变化衰减。
[0056] 该光圈ST设于该第二镜片L2与该第三镜片L3之间的目的在于可有效地减少光 线进入该小型化镜头1后，投射于该成像面Im上的角度，而可有效地提升该成像面Im的入 光量，用以缩短该成像面Im与该这些镜片L1?L5之间的距离，进而有效地达到小型化的 目的。另外，除上述目的外，该光圈ST设于该第二镜片L2与该第三镜片L3之间，亦可使该 小型化镜头1于该光圈ST前后的镜片排列呈现较为对称的设计，降低制造时的敏感度。
[0057] 该第三镜片L3为具有正屈光力且以塑料材料制成的双凸透镜，且其两面S6、S7皆 为非球面表面。
[0058] 该第四镜片L4为具有负屈光力且以塑料材料制成的双凹透镜，且其两面S8、S9皆 为非球面表面。上述该第三镜片L3与该第四镜片L4的屈光力设计的目的，在于利用前正 屈光力镜片、后接负屈光力镜片的组合特性，可使系统总长较短于前负屈光力后接正屈光 力组合的光学设计，而达到小型化的目的。
[0059] 该第五镜片L5为具有正屈光力且以塑料材料制成的凸凹透镜，其凸面S10朝向该 物侧，而凹面S11朝向该成像面Im，且其两面S10、S11皆为非球面表面。上述该第五镜片 L5的结构设计的目的，在于可有效地修正该小型化镜头1可能出现的彗星像差以及像散的 问题，且可有效地调整光线入射至该成像面Im的角度，进而提升该小型化镜头1的光学效 能。
[0060] 另外，除上述该这些镜片L1?L5的结构设计外，该小型化镜头1更满足有下列条 件：
[0061] (1)0. 1 < f/TTL < 0. 3 ；
[0062] (2)0. 8 < |f3/f4| < 1. 25 ；
[0063] (3)Vd3-Vd4 > 20 ；
[0064] 其中，f为该小型化镜头1的系统焦距；TTL为该小型化镜头1的系统总长；f3为 该第三镜片L3的焦距；f4为该第四镜片L4的焦距；Vd3为该第三镜片L3的阿贝系数；Vd4 为该第四镜片L4的阿贝系数。
[0065] 由此，透过上述第1项的设计，而可使得该小型化镜头1能具有广角且短系统总长 的优点。而第2项与第3项在于透过该第三镜片L3与该第四镜片L4的焦距以及色散系数 的搭配，而可有效地消除该小型化镜头1的色差，进而提升该小型化镜头1的成像质量。 [0066] 为达上述目的并有效提升该小型化镜头1的光学效能，本发明第一较佳实施例的 小型化镜头1的系统焦距f、系统总长TTL、各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R、各 镜面与下一镜面（或成像面Im)于光轴Z上的距离D、各镜片的折射率Nd、各镜片的阿贝系 数Vd、与各镜片的焦距Π ?f5,如表一所示：
[0067]表一 |-〇〇6gj Γ -λ.Μ mm Til. 15. OHimn ~?~--ΤΡ"^] j --?ι?ιο?) 1 ΙΚμ?β) [ Ntl~ \d 备 Hi S1 I 9 1 1.8:1 I I. 53 :? 第-IS片 1.1 ^-j L7 j L54 - Π = 4. ISinin ^^I 1 L60 第二镜片 1.2 ^ j ^23 I 0. 51 f2 δ, 3Irani -j ~ J 009^ 光丨1] ST. ^j *12 j 2JM1.53 &Γ 第二镜片 U
[0069] ^^I L7^I 〇T〇2^ f3 - 2. 48iiiiii -?-?-[--- S8 I 2...1 I 0.64 1.64 24 第四镜片 L4 ^I 106I 054f1 --2.97miu S1° [ 2.6 j 1.05 j 1. 5：,Γ .? 第-h:镜片 L5 sn [ 3. 1 j 0. 3& j - f.5 17, δωω 如 j °° J 0. 7 j J-t CF S13 丨 °° j (1.78 j 1 -
[0070] 本实施例的各个透镜中，该这些非球面表面SI、S2、S6、S7、S8、S9、S10、及Sll的 表面凹陷度z由下列公式所得到：
[0071 ] : =-"j............................................:__________二_______+ aj/ + axhh + n：4/?h + + a6hu + n：7/?14 + ? 十 yl - (1 + 々)C
[0072] 其中：
[0073] z :非球面表面的凹陷度；
[0074] c:曲率半径的倒数；
[0075] h :表面的孔径半径；
[0076] k:圆锥系数；
[0077] α 2?α 8 :表面的孔径半径h的各阶系数。
[0078] 在本实施例中，各个非球面表面的非球面系数k及各阶系数α 2?α 8,如表二所 示：
【权利要求】
1. 一种小型化镜头，其特征在于包含有：由一物侧至一成像面且沿一光轴依序排列 的： 一第一镜片，为具有负屈光力的凸凹透镜者，且其凸面朝向该物侧，而凹面朝向该成像 面； 一第二镜片，具有正屈光力，且朝向该物侧的镜面为凸面； 一光圈； 一第三镜片，为具有正屈光力的双凸透镜； 一第四镜片，为具有负屈光力的双凹透镜；以及 一第五镜片，朝向该物侧的镜面为凸面。
2. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第一镜片至少一镜面为非球面表面。
3. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第一镜片是以塑料材料制成。
4. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第一镜片是以玻璃材料制成。
5. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第二镜片朝向该成像面的镜面为凸 面。
6. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第二镜片是以塑料材料制成，且至少 一镜面为非球面表面。
7. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第二镜片是以玻璃材料制成，且至少 一镜面为非球面表面。
8. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第二镜片是以玻璃材料制成，且至少 一镜面为球面表面。
9. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第三镜片是以塑料材料制成，且至少 一镜面为非球面表面。
10. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第三镜片是以玻璃材料制成，且至 少一镜面为非球面表面。
11. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第三镜片是以玻璃材料制成，且至 少一镜面为球面表面。
12. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第四镜片是以塑料材料制成，且至 少一镜面为非球面表面。
13. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第四镜片是以玻璃材料制成，且至 少一镜面为非球面表面。
14. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第四镜片是以玻璃材料制成，且至 少一镜面为球面表面。
15. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第三镜片朝向该成像面的镜面与该 四镜片朝向该物侧的镜面胶黏。
16. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第五镜片为具有正屈光力的镜片。
17. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第五镜片为具有负屈光力的镜片。
18. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第五镜片为凸凹透镜，且朝向该成 像面的镜面为凹面。
19. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，该第五镜片是以塑料材料制成，且至 少一镜面为非球面表面。
20. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，还满足下列条件： 0. 1 < f/TTL < 0. 3 ;其中，f为该小型化镜头的系统焦距；TTL为该小型化镜头的系统 总长。
21. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，还满足下列条件： 0. 8 < |f3/f4| < 1. 25 ;其中，f3为该第三镜片的焦距；f4为该第四镜片的焦距。
22. 如权利要求所述的小型化镜头，其特征在于，还足下列条件： Vd3-Vd4 > 20 ;其中，Vd3为该第三镜片的阿贝系数；Vd4为该第四镜片的阿贝系数。
【文档编号】G02B1/04GK104122648SQ201310155758
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2013年4月28日
【发明者】陈思颖, 陈义方 申请人:今国光学工业股份有限公司