结像系统镜组的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种结像系统镜组，由物侧至像侧依序包含：一具正屈折力的第一透镜；一具正屈折力的第二透镜，其物侧面为凸面；一具负屈折力的第三透镜；一具正屈折力的第四透镜，其像侧面为凸面；及一具负屈折力的第五透镜，其像侧面为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其物侧面及像侧面中至少一表面设有至少一反曲点。在本发明结像系统镜组中，第一透镜与第二透镜同时为具正屈折力的透镜，可有助分配系统所需的正屈折力，有效减缓像差产生，降低制造敏感度，以提高制造良率。
【专利说明】结像系统镜组
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种结像系统镜组，特别是关于一种应用于可携式电子产品的结像系 统镜组。
【背景技术】
[0002] 随着个人电子产品逐渐轻薄化，电子产品内部各零组件被要求具有更小的尺寸。 摄影镜头的尺寸在这个趋势下同样面临着小型化的要求。除了小型化的要求之外，因为半 导体制程技术的进步使得感光元件的像素面积缩小，摄影镜头逐渐往高像素领域发展，因 此，对成像品质的要求也日益增加。
[0003] 传统搭载于可携式电子产品上的小型化摄影镜头，如美国专利第8, 169, 528号所 示，多采用四片式透镜结构为主，但由于智慧型手机（Smart Phone)与平板电脑（Tablet PC)等高规格移动装置的盛行，带动摄影镜头在像素与成像品质上的迅速攀升，公知的四片 式摄影镜头已无法满足更高阶的摄影需求。近来虽有五片式透镜结构的镜头，如美国专利 第8, 189, 273号所揭露的五片式透镜组，但该系统所需的屈折力，并未良好配置在各镜片， 并可能产生过高的像差，并且对于制程上的变异较为敏感，在像素与成像品质提升的要求 下，将导致整体良率的下降。
[0004] 因此，领域中需要一种屈折力配置良好的系统镜组架构，一方面能满足镜头模组 的小型化规格，一方面能满足高像素与高成像品质的需求，同时该系统镜组在制造上需具 备良好的稳定度，对于制造上的变异不致过于敏感，以提高良率。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题是提供一种结像系统镜组，用于解决现有领域中系统镜组 架构的屈折力配置不够完善的问题。
[0006] 本发明的技术解决方案是：
[0007] 本发明提供一种结像系统镜组，由物侧至像侧依序包含：一具正屈折力的第一透 镜；一具正屈折力的第二透镜，其物侧面为凸面；一具负屈折力的第三透镜；一具正屈折力 的第四透镜，其像侧面为凸面；及一具负屈折力的第五透镜，其像侧面为凹面，其物侧面及 像侧面皆为非球面，且其物侧面及像侧面中至少一表面设有至少一反曲点；其中，该结像系 统镜组具有屈折力的透镜为5片；其中，该第二透镜与该第三透镜于光轴上的间隔距离为 T23,该第二透镜于光轴上的厚度为CT2,该第二透镜的焦距为f2,该第二透镜物侧面的曲 率半径为R3,该第五透镜物侧面的曲率半径为R9,该第五透镜像侧面的曲率半径为R10,满 足下列关系式：
[0008] 0. 75 < T23/CT2 < 3. 0 ；
[0009] 2. 0 < f2/R3 < 15. 0 ;及
[0010] 0 < (R9+R10)/(R9-R10)。
[0011] 本发明又提供一种结像系统镜组，由物侧至像侧依序包含：一具正屈折力的第一 透镜，其物侧面为凸面；一具正屈折力的第二透镜，其物侧面为凸面；一具负屈折力的第三 透镜；一具正屈折力的第四透镜，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；及一具负屈折力的第 五透镜，其像侧面为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其物侧面及像侧面中至少一表 面设有至少一反曲点；其中，该结像系统镜组具有屈折力的透镜为5片；其中，该第二透镜 与该第三透镜于光轴上的间隔距离为T23,该第二透镜于光轴上的厚度为CT2,该第二透镜 的焦距为f2,该第二透镜物侧面的曲率半径为R3,满足下列关系式：
[0012] 0. 75 < T23/CT2 < 3. 0 ；
[0013] 2. 0 < f2/R3〇
[0014] 当T23/CT2满足上述条件时，有利于透镜的组装，并提升射出成型时的成型性。
[0015] 当f2/R3满足上述条件时，有助于降低系统敏感度，可有效地提高生产良率。
[0016] 当（R9+R10V(R9-R10)满足上述条件时，有助于减少结像系统镜组的像散。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1A本发明第一实施例的光学系统不意图；
[0018] 图1B本发明第一实施例的像差曲线图；
[0019] 图2A本发明第二实施例的光学系统示意图；
[0020] 图2B本发明第二实施例的像差曲线图；
[0021] 图3A本发明第三实施例的光学系统示意图；
[0022] 图3B本发明第三实施例的像差曲线图；
[0023] 图4A本发明第四实施例的光学系统示意图；
[0024] 图4B本发明第四实施例的像差曲线图；
[0025] 图5A本发明第五实施例的光学系统示意图；
[0026] 图5B本发明第五实施例的像差曲线图；
[0027] 图6A本发明第六实施例的光学系统示意图；
[0028] 图6B本发明第六实施例的像差曲线图；
[0029] 图7A本发明第七实施例的光学系统示意图；
[0030] 图7B本发明第七实施例的像差曲线图。
[0031] 主要元件标号说明：
[0032] 光圈 100、200、300、400、500、600、700
[0033] 第一透镜 110、210、310、410、510、610、710
[0034] 物侧面 111、211、311、411、511、611、711
[0035] 像侧面 112、212、312、412、512、612、712
[0036] 第二透镜 120、220、320、420、520、620、720
[0037] 物侧面 121、221、321、421、521、621、721
[0038] 像侧面 122、222、322、422、522、622、722
[0039] 第三透镜 130、230、330、430、530、630、730
[0040] 物侧面 131、231、331、431、531、631、731
[0041] 像侧面 132、322、332、432、532、632、732
[0042] 第四透镜 140、240、340、440、540、640、740
[0043] 物侧面 141、241、341、441、541、641、741
[0044] 像侧面 142、422、342、442、542、642、742
[0045] 第五透镜 150、250、350、450、550、650、750
[0046] 物侧面 151、251、351、451、551、651、751
[0047] 像侧面 152、522、352、452、552、652、752
[0048] 红外线滤除滤光元件 160、260、360、460、560、660、760
[0049] 成像面 170、270、370、470、570、670、770
[0050] 结像系统镜组的焦距为f
[0051] 第一透镜的焦距为Π
[0052] 第二透镜的焦距为f2
[0053] 第三透镜的焦距为f3
[0054] 第四透镜的焦距为f4
[0055] 第二透镜与第三透镜的组合焦距为f23
[0056] 结像系统镜组的光圈值为Fno
[0057] 第二透镜的色散系数为V2
[0058] 第三透镜的色散系数为V3
[0059] 第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离为T23
[0060] 第二透镜于光轴上的厚度为CT2
[0061] 第二透镜物侧面的曲率半径为R3
[0062] 第三透镜物侧面的曲率半径为R5
[0063] 第三透镜像侧面的曲率半径为R6
[0064] 第五透镜物侧面的曲率半径为R9
[0065] 第五透镜像侧面的曲率半径为R10
【具体实施方式】
[0066] 本发明提供一种结像系统镜组，由物侧至像侧依序包含具屈折力的第一透镜、第 二透镜、第三透镜、第四透镜、及第五透镜。
[0067] 该第一透镜具正屈折力，可提供系统所需的正屈折力，有助于缩短系统的总长度。 该第一透镜物侧面可为凸面，其像侧面可为凹面，可适当调整光学总长度。该第一透镜像侧 面设有至少一反曲点，可有效修正离轴视场的像差。
[0068] 该第二透镜具正屈折力，可避免系统中单一透镜屈折力过大，可有效减缓球差产 生并降低制造敏感度，以提高良率；该第二透镜物侧面为凸面，其像侧面可为凹面，有助于 修正像散。
[0069] 该第三透镜具负屈折力，有助于补正第一透镜与第二透镜所产生的像差。该第三 透镜物侧面可为凹面，有助于加强像差修正能力。
[0070] 该第四透镜具正屈折力，有助于减少球差产生；该第四透镜物侧面可为凹面，其像 侧面为凸面，可加强像散修正能力。
[0071] 该第五透镜具负屈折力，可以有效修正系统的佩兹伐和数，使像面更平坦；该第五 透镜物侧面可为凸面，其像侧面为凹面，可使主点（Principal Point)远离成像面，有助于 缩短后焦长以维持镜头的小型化，且其物侧面及像侧面中至少一表面设有至少一反曲点， 可压制离轴视场的光线入射于感光元件上的角度，以增加影像感光元件的接收效率，进一 步可修正离轴视场的像差。
[0072] 该第二透镜与该第三透镜于光轴上的间隔距离为T23。该第二透镜于光轴上的厚 度为CT2。当结像系统镜组满足下列关系式：0. 75 < T23/CT2 < 3. 0时，有利于透镜的组 装，并提升射出成型时的成型性。较佳地，满足下列关系式：〇. 75 < T23/CT2 < 1. 5。
[0073] 该第二透镜的焦距为f2。该第二透镜物侧面的曲率半径为R3。当结像系统镜组 满足下列关系式：2. 0 < f2/R3时，有助于降低系统敏感度，可有效地提高生产良率。较佳 地，满足下列关系式：2. 0 < f2/R3 < 15. 0。更佳地，满足下列关系式：2. 0 < f2/R3 < 5. 0。
[0074] 该第五透镜物侧面的曲率半径为R9。该第五透镜像侧面的曲率半径为R10。当 结像系统镜组满足下列关系式：〇< (R9+R10V(R9-R10)时，有助于减少结像系统镜组的像 散。较佳地，满足下列关系式：〇· 8 < (R9+R10V(R9-R10) < 5. 0。
[0075] 该第二透镜的色散系数为V2。该第三透镜的色散系数为V3。当结像系统镜组满 足下列关系式：1. 5 < V2/V3 < 3. 0时，可有效修正系统色差。
[0076] 该第一透镜的焦距为Π 。该第二透镜的焦距为f2。该第三透镜的焦距为f3。该 第四透镜的焦距为€4。当结像系统镜组满足下列关系式：0.75<江4/^1) +江4/^2) + 44/ f3| < 1.5时，该结像系统镜组所需的屈折力平均分布到各镜片上，以降低该镜组对镜片曲 率半径、中心厚度等制造变异的敏感度，可有效的提高生产良率。
[0077] 该第三透镜物侧面的曲率半径为R5。该第三透镜像侧面的曲率半径为R6。当结 像系统镜组满足下列关系式：-2. 5 < (R5+R6V(R5-R6) < 0. 5时，有助于减少像差。
[0078] 该第二透镜的焦距为f2。该第一透镜的焦距为Π 。当结像系统镜组满足下列关 系式：0< f2/fl < 0. 90时，该第二透镜与该第一透镜的屈折力配置较为平衡，能有效修正 系统的球差，进面提升系统的解像力。
[0079] 该结像系统镜组的焦距为f。该第二透镜与该第三透镜的组合焦距为f23。当结 像系统镜组满足下列关系式：〇 < f/f23 < 0. 5时，有助于降低像差的产生。
[0080] 该第三透镜的焦距为f3。该第二透镜的焦距为f2。当结像系统镜组满足下列关 系式：-1. 50 < f3/f2 < -0. 70时，有助于降低球差与像散的产生。
[0081] 该结像系统镜组的焦距为f。该第二透镜的焦距为f2。当结像系统镜组满足下列 关系式：0. 5 < f/f2 < 1. 0时，有助于降低制造敏感度。
[0082] 本发明的结像系统镜组中，透镜的材质可为玻璃或塑胶，若透镜的材质为玻璃，则 可以增加该结像系统镜组屈折力配置的自由度，若透镜材质为塑胶，则可以有效降低生产 成本。此外，可于镜面上设置非球面（ASP)，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较 多的控制变数，用以消减像差，进而缩减透镜使用的数目，因此可以有效降低本发明的结像 系统镜组的总长度。
[0083] 本发明的结像系统镜组中，可至少设置一光阑，如孔径光阑（Aperture Stop)、耀 光光阑（Glare Stop)或视场光阑（Field Stop)等。
[0084] 本发明的结像系统镜组中，若描述一透镜的表面为凸面，则表示该透镜表面于近 光轴处为凸面；若描述一透镜的表面为凹面，则表不该透镜表面于近光轴处为凹面。
[0085] 本发明的结像系统镜组更可视需求应用于变焦的光学系统中，并兼具优良像差修 正与良好成像品质的特色可多方面应用于3D(三维）影像撷取、数码相机、移动装置、数码 平板等电子影像系统中。
[0086] 本发明的结像系统镜组将藉由以下具体实施例配合所附图式予以详细说明。
[0087] 第一实施例
[0088] 本发明第一实施例请参阅图1A，第一实施例的像差曲线请参阅图1B。第一实施例 的结像系统镜组主要由五片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：
[0089] 一具正屈折力的第一透镜110,其材质为塑胶，其物侧面111为凸面，其像侧面112 为凹面，其两面皆为非球面，且其像侧面112设有反曲点；
[0090] 一具正屈折力的第二透镜120,其材质为塑胶，其物侧面121为凸面，其像侧面122 为凹面，且其两面皆为非球面；
[0091] 一具负屈折力的第三透镜130,其材质为塑胶，其物侧面131为凹面，其像侧面132 为凸面，且其两面皆为非球面；
[0092] -具正屈折力的第四透镜140,其材质为塑胶，其物侧面141为凹面，其像侧面142 为凸面，且其两面皆为非球面；及
[0093] -具负屈折力的第五透镜150,其材质为塑胶，其物侧面151为凸面，其像侧面152 为凹面，其两面皆为非球面，且其物侧面151及像侧面152设有反曲点；
[0094] 其中，该结像系统镜组另设置有一光圈100,置于一被摄物与该第一透镜110间； 另包含有一红外线滤除滤光元件（IR-cut filter) 160置于该第五透镜150与一成像面170 间，其材质为玻璃且不影响焦距。
[0095] 第一实施例详细的光学数据如表一所示，其非球面数据如表二所示，其中曲率半 径、厚度及焦距的单位为mm，HF0V定义为最大视角的一半。
[0096]
【权利要求】
1. 一种结像系统镜组，其特征在于，由物侧至像侧依序包含： 一具正屈折力的第一透镜； 一具正屈折力的第二透镜，其物侧面为凸面； 一具负屈折力的第三透镜； 一具正屈折力的第四透镜，其像侧面为凸面；及 一具负屈折力的第五透镜，其像侧面为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其物侧 面及像侧面中至少一表面设有至少一反曲点； 其中，该结像系统镜组具有屈折力的透镜为5片； 其中，该第二透镜与该第三透镜于光轴上的间隔距离为T23,该第二透镜于光轴上的厚 度为CT2,该第二透镜的焦距为f2,该第二透镜物侧面的曲率半径为R3,该第五透镜物侧面 的曲率半径为R9,该第五透镜像侧面的曲率半径为R10,满足下列关系式： 0. 75 < T23/CT2 < 3. 0 ； 2. 0 < f2/R3 < 15. 0 ;及 0 < (R9+R10)/(R9-R10) 〇
2. 如权利要求1所述的结像系统镜组，其特征在于，该第一透镜的物侧面为凸面。
3. 如权利要求2所述的结像系统镜组，其特征在于，该第五透镜的物侧面为凸面。
4. 如权利要求3所述的结像系统镜组，其特征在于，该第三透镜的物侧面为凹面。
5. 如权利要求3所述的结像系统镜组，其特征在于，该第二透镜的焦距为f2,该第二透 镜物侧面的曲率半径为R3,满足下列关系式： 2. 0 < f2/R3 < 5. 0。
6. 如权利要求3所述的结像系统镜组，其特征在于，该第二透镜的色散系数为V2,该第 三透镜的色散系数为V3,满足下列关系式： 1. 5 < V2/V3 < 3. 0〇
7. 如权利要求2所述的结像系统镜组，其特征在于，该第二透镜的像侧面为凹面。
8. 如权利要求7所述的结像系统镜组，其特征在于，该第一透镜的焦距为Π ，该第二透 镜的焦距为f2,该第三透镜的焦距为f3,该第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式： 0. 75< (f4/fl) + (f4/f2) + |f4/f3| < 1. 5〇
9. 如权利要求7所述的结像系统镜组，其特征在于，该第二透镜与该第三透镜于光轴 上的间隔距离为T23,该第二透镜于光轴上的厚度为CT2,满足下列关系式： 0· 75 < T23/CT2 < 1. 5。
10. 如权利要求7所述的结像系统镜组，其特征在于，该第三透镜物侧面的曲率半径为 R5,该第三透镜像侧面的曲率半径为R6,满足下列关系式： -2. 5 < (R5+R6) / (R5-R6) < 0. 5〇
11. 如权利要求2所述的结像系统镜组，其特征在于，该第二透镜的焦距为f2,该第一 透镜的焦距为Π ，满足下列关系式： 0. f2/fl < 0. 90。
12. 如权利要求11所述的结像系统镜组，其特征在于，该第五透镜物侧面的曲率半径 为R9,该第五透镜像侧面的曲率半径为R10,满足下列关系式： 0. 8 < (R9+R10)/(R9-R10) < 5. 0〇
13. 如权利要求11所述的结像系统镜组，其特征在于，该结像系统镜组的焦距为f，该 第二透镜与该第三透镜的组合焦距为f23,满足下列关系式： 0. f/f23 < 0. 5〇
14. 如权利要求11所述的结像系统镜组，其特征在于，该第一透镜的像侧面为凹面，且 其像侧面设有至少一反曲点。
15. 如权利要求2所述的结像系统镜组，其特征在于，该第三透镜的焦距为f3,该第二 透镜的焦距为f2,满足下列关系式： -1. 50 < f3/f2 < -0· 70。
16. -种结像系统镜组，其特征在于，由物侧至像侧依序包含： 一具正屈折力的第一透镜，其物侧面为凸面； 一具正屈折力的第二透镜，其物侧面为凸面； 一具负屈折力的第三透镜； 一具正屈折力的第四透镜，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；及 一具负屈折力的第五透镜，其像侧面为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其物侧 面及像侧面中至少一表面设有至少一反曲点； 其中，该结像系统镜组具有屈折力的透镜为5片； 其中，该第二透镜与该第三透镜于光轴上的间隔距离为T23,该第二透镜于光轴上的厚 度为CT2,该第二透镜的焦距为f2,该第二透镜物侧面的曲率半径为R3,满足下列关系式： 0. 75 < T23/CT2 < 3. 0 ； 2. 0 < f2/R3〇
17. 如权利要求16所述的结像系统镜组，其特征在于，该结像系统镜组的焦距为f，该 第二透镜与该第三透镜的组合焦距为f23,满足下列关系式： 0. f/f23 < 0. 5〇
18. 如权利要求16所述的结像系统镜组，其特征在于，该第二透镜的像侧面为凹面。
19. 如权利要求16所述的结像系统镜组，其特征在于，该结像系统镜组的焦距为f，该 第二透镜的焦距为f2,满足下列关系式： 0. 5 < f/f2 < 1. 0〇
20. 如权利要求16所述的结像系统镜组，其特征在于，该第三透镜物侧面的曲率半径 为R5,该第三透镜像侧面的曲率半径为R6,满足下列关系式： -2. 5 < (R5+R6)/(R5-R6) < 0.5〇
21. 如权利要求16所述的结像系统镜组，其特征在于，该第一透镜的像侧面为凹面，且 其像侧面设有至少一反曲点。
22. 如权利要求16所述的结像系统镜组，其特征在于，该第五透镜的物侧面为凸面。
23. 如权利要求22所述的结像系统镜组，其特征在于，该第一透镜的焦距为Π ，该第二 透镜的焦距为f2,该第三透镜的焦距为f3,该第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式： 0. 75< (f4/fl) + (f4/f2) + |f4/f3| < 1. 5〇
【文档编号】G02B13/18GK104101983SQ201310178368
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年5月15日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】薛钧哲, 蔡宗翰, 陈纬彧 申请人:大立光电股份有限公司