光学成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明为关于一种光学成像系统，特别是关于一种于小型且薄型的电子机器中所 内建的光学成像系统。
【背景技术】
[0002] 近年来移动电话或数字相机等，内建有小型光学成像系统的小型且薄型的电子机 器（以下称之为小型电子机器）日渐增加。小型电子机器由于受限于用于配置镜头的空间 与深度，因此多为使用定焦镜头。定焦镜头因镜头全长可以抑制在5毫米左右，因此能够轻 易的内建于小型电子机器之中，另一方面，变焦镜头当放大倍率于3倍左右时，镜头全长达 到20厘米左右。因此有将包含有变焦镜头的光学成像系统予以内建于小型电子机器中为 困难的情形。因此，为了将含有变焦镜头的光学成像系统内建于空间与深度皆受限的小型 电子机器，则有以菱镜或平面镜将光路曲折90度。
[0003] 如专利文献1中，提出以菱镜将光路曲折90度以减少深度的光学成像系统。于此 专利文献1的提案中，为使用将两端面予以制为凹面的菱镜。借此将菱镜前侧面制为凹面， 而可抑制来自菱镜前侧面的入射光的光线高度度，以减少菱镜深度。
[0004] 专利文献2中，提出透镜前方配置凹透镜的光学成像系统。此提案与专利文献1 相同，为借由在菱镜前方配置凹透镜，能抑制来自菱镜前方的入射光的光线高度，以减少菱 镜深度。
[0005] 专利文献3中，提出于收纳时使菱镜旋转45度以减少收纳时的深度。又，专利文 献4中，提出于菱镜的前侧面或前方未设置凹面或是凹透镜的光学成像系统。
[0006] [现有技术文献]
[0007] [专利文献]
[0008] [专利文献1]日本特开2003-43354号公报
[0009] [专利文献2]日本特开2004-37966号公报
[0010] [专利文献3]日本特开2007-86141号公报
[0011] [专利文献4]日本特开2007-155948号公报
【发明内容】
[0012] 鉴于以上所述，于小型电子机器中所内建的光学成像系统由于收纳空间或深度有 限，多使用菱镜或平面镜将光路曲折90度。又因小型电子机器为薄型，有将对于中心轴的 光线高度予以压低的必要。
[0013] 为解决这些课题，如前述专利文献1或专利文献2,有将菱镜入射面及/或射出面 形成为凹透镜，或是有在菱镜前方配置凹透镜。但是，专利文献1或专利文献2的发明中， 因前侧面制为凹面的菱镜或是配置于菱镜前方的凹透镜的厚度的关系，而有即使将对于光 学成像系统中心轴的光线高度缩小，也难以将光学成像系统收纳于小型电子机器中镜头的 收纳空间中的问题。以专利文献2为例，于菱镜前方配置凹透镜时，按照申请人的调查，对 于对角线长5. 69毫米的成像组件，凹透镜的厚度为1. 2毫米，菱镜的厚度为4. 0毫米，合计 厚度达5. 2毫米。因这类的光学系统外侧进一步需要镜头外框等机械构件，将含有这些机 械构件的光学成像系统收纳于小型电子机器的收纳空间中相当困难。
[0014] 为解决此问题，前述专利文献3中，提出收纳时将菱镜旋转45度，以减少收纳时深 度。但是，专利文献3的发明具有在为了摄影而旋转菱镜时的位置决定上的高精确度要求 的问题。
[0015] 前述专利文献4中，提出菱镜的前侧面或前方未设置有凹面或是凹透镜的光学成 像系统。但此光学成像系统具有广角下的视角范围狭窄的问题，无法满足现在的市场需求。
[0016] 而就不于菱镜加入屈亮度，或是不于菱镜前方设置凹透镜，而抑制菱镜大小的方 法而言，则可考虑于菱镜附近设置光圈。但是若于菱镜附近设置光圈，又会新产生后群的透 镜直径变大的问题。
[0017] 本发明的目的在于提供一种具有调整倍率功能的光学成像系统，为透过光学系统 全体抑制V端（成像组件的短方向的端点）光束的光线高度，以减少朝被摄影物体方向的 厚度。
[0018] 本发明的光学成像系统，为具有可倍率调整的倍率调整功能的一光学成像系统。 该光学成像系统为在一被摄影物体侧具有可曲折光轴的一光轴曲折机构。又该光学成像系 统于该光轴曲折机构后方依序至少具有：一第一群，具有生成是为实像的一中间像的一正 屈光率、一第二群，具有使轴外光束的方向朝中心轴侧曲折的一正屈光率、以及一第三群， 具有使该中间像于一成像组件中成像的一正屈光率。
[0019] 借由本发明，能提供一种具有调整倍率功能的光学成像系统，透过光学系统全体 抑制V端光束的光线高度以减少朝被摄影物体方向的厚度。
[0020] 附图简要说明
[0021] 图1(a)为显示关于本发明的实施例的成像组件的示意图，图1(b)为显示光学成 像系统中于与光轴垂直的任意面的光束的示意图。
[0022] 图2(a)为关于本发明的第一实施例的光学成像系统于广角端时的近轴关系图， 图2(b)为中等倍率时的近轴关系图，图2(c)为望远程时的近轴关系图。
[0023] 图3(a)为关于本发明的第二实施例的光学成像系统于广角端时的近轴关系图， 图3(b)为中等倍率时的近轴关系图，图3(c)为望远程时的近轴关系图。
[0024] 图4(a)为关于本发明的第三实施例的光学成像系统于广角端时的近轴关系图， 图4(b)为中等倍率时的近轴关系图，图4(c)为显示望远程时的近轴关系图。
[0025] 图5(a)为关于本发明的第四实施例的光学成像系统于广角端时的近轴关系图， 图5(b)为中等倍率时的近轴关系图，图5(c)为望远程时的近轴关系图。
[0026] 图6(a)为关于本发明的第五实施例的光学成像系统于广角端时的近轴关系图， 图6(b)为中等倍率时的近轴关系图，图6(c)为望远程时的近轴关系图。
[0027] 图7(a)为关于本发明实施例1的光学成像系统的广角端时的剖面图，图7(b)为 中等倍率时的剖面图，图7(c)为望远程时的剖面图。
[0028] 图8(a)为关于本发明实施例2的光学成像系统的广角端时的剖面图，图8(b)为 中等倍率时的剖面图，图8(c)为望远程时的剖面图。
[0029] 图9(a)为关于本发明实施例3的光学成像系统的广角端时的剖面图，图9(b)为 中等倍率时的剖面图，图9(c)为望远程时的剖面图。
[0030] 图10(a)为关于本发明实施例4的光学成像系统的广角端时的剖面图，图10(b) 为中等倍率时的剖面图，图10(c)为望远程时的剖面图。
[0031] 图11(a)为关于本发明实施例5的光学成像系统的广角端时的剖面图，图11(b) 为中等倍率时的剖面图，图11(c)为望远程时的剖面图。
[0032] 图12(a)为关于本发明实施例6的光学成像系统的广角端时的剖面图，图12(b) 为中等倍率时的剖面图，图12(c)为望远程时的剖面图。
[0033] 图13(a)为关于本发明实施例7的光学成像系统的广角端时的剖面图，图13(b) 为中等倍率时的剖面图，图13(c)为望远程时的剖面图。
[0034] 图14(a)为关于本发明实施例8的光学成像系统的广角端时的剖面图，图14(b) 为中等倍率时的剖面图，图14(c)为望远程时的剖面图。
[0035] 实施方式
[0036] 以下基于图式详细说明本发明实施例。如图1(a)所示，成像组件50为纵向V(短 方向）与横向H(长方向）的长度比为3 :4的形状，V方向端称为V端。V端一词为有表示 V方向端边整体的情况，及表示V方向端边中点的情况，今后的叙述中将使用后者的意义。 图1(b)中，显示画面四角与上下V端的光束。如其所示，光学面的有效范围并非轴对称。 镜头不为轴对称成形，借由以相当于该成像组件50的V方向的方向的上下切割而能够将上 下方向的长度抑制为较小。如图1(b)所示，因光束上下方向的界限具有在画面四角与上下 的V端几乎不改变的性质，镜头上下方向的长度由V端光束上下方向的光线高度决定而无 误。另外该成像组件50的V方向与H方向的长度比在高分辨率（High Definition)下为 9:16。即V:H不限定为3:4或9:16。
[0037] 于小型电子机器中内建的光学成像系统中，为缩小光学系统朝被摄影体方向的深 度，有时会使被摄影体方向与该成像组件50的V方向一致，即以菱镜或平面镜将光束曲折 90度。使被摄影体方向与该成像组件50的V方向一致时，决定光学系统朝被摄影体方向的 深度的有相对于一对应于V端的光束之中轴的光线高度。此处本发明之特征在于借由压低 对应V端光束中轴的光线高度，而使光学成像系统的被摄影体方向的厚度变薄。以下详加 叙述关于此光学成像系统。
[0038] 关于本实施例的光学成像系统，为一种具有倍率调整功能（缩放功能）的光学系 统。该光学成像系统为于被摄影体侧的端部（前方）具有菱镜或平面镜等光轴曲折机构。 并且光学成像系统于光轴曲折机构后方至少具有一具有生成是为实像的一中间像的一正 屈光率的透镜群，一具有使轴外光束的方向朝中心轴侧（中心轴方向）曲折的一正屈光率 的透镜群，以及一具有使该中间像于一成像组件中成像的一正屈光率的透镜群。
[0039] 具备将轴外光束朝中轴方向曲折功能的正屈光率的透镜群被配置于中间像形成 的位置附近。亦即，在本实施例的光学成像系统中，中间像在自菱镜或平面镜射出的光束的 光线高度升高前形成，进一步借由在中间像形成位置附近将轴外光束朝中心轴方向曲折以 将光学系统整体的光线高度抑制在较低高度。
[0040] 又本实施例的光学成像系统为了生成中间像，为通过光圈中心的光线的主光线与 中心轴（光轴）在中间像前后的两个位置相交。因此光圈会配置于前述中间像前后的两个 位置中任一个。
[0041] 依照如此构成的本实施例中之光学成像系统，能够将V端的光线高度可抑制在低 高度。一般而言，只要所有面的光线高度等于或小于V方向的画面尺寸，便无法再令光学系 统更薄（使被摄影体方向的厚度更薄）。换句话说，这个情况下是以V方向的画面尺寸决定 光学系统的厚度，因此没有必要再降低光学系统中V端的光线高度。亦即，只要V端光线高 度能够抑制在低高度，便能不中断V端光束而切断透镜，可使整体光学系统更薄。
[0042] 如此依照本实施例中的光学成像系统，光轴曲折机构前方配置有较厚的凹透镜， 而不令作为光曲折机构的菱镜前侧面带有负的屈亮度，则能实现光学成像系统的薄型化。 也就是说，依照本实施例，因不使用较厚的凹透镜或增加厚度的光轴曲折机构（菱镜）而能 实现光学成像系统的薄型化或小型化，因而能提供可简单地内建于空间有限的小型电子机 器中的光学成像系统。
[0043] 又本实施例中的光学成像系统，因如同前述在光线高度升高前形成中间像，且使 轴外光束朝中心轴方向曲折，使V端的光线高度能够抑制在低高度。并借由将V端光线高 度抑制在低高度，而能够实现光学成像系统的薄型化。
[0044] 另外，虽然称为透镜群，但并非必定为多个透镜所构成，只要能实现前述各功能， 各群亦可由单一枚透镜所构成。又，实现前述三个功能的各透镜群作为倍率调整（缩放） 用移动群并非必定为独立的透镜群，具有生成中间像功能及使轴外光束朝轴方向曲折功能 的移动群等，亦可一个透镜群具有多个功能。又，亦可于前述透镜群的前方（被摄影体侧） 或后方（成像组件侧）配置固定的透镜群。光轴曲折机构的前方亦可进一步配置滤镜或防 护玻璃等较薄的光学构件。另外以下为以被摄影体为前方，成像组件侧为后方的情况进行 说明。
[0045] (第一实施例）
[0046] 图2为关于本发明的第一实施例的该光学成像系统1的近轴关系图，图2(a)为显 示广角端，（b)为中等倍率，（c)为望远程。另外以下图中，作为近轴光线，显示投射于该成 像组件50的中心（画面中心）的光束及一个V端的光束。
[0047] 如图2所示，第一实施例的该光学成像系统1前端具有作为光轴曲折机构的一菱 镜P，该菱镜P的后方具有由一光圈S与具正屈亮度的可动透镜群所构成的一第一群G1。又 该光学成像系统1于该第一群G1后方具有具正屈亮度的可动透镜群的一第二群G2,该第二 群G2后方具有具正屈亮度的可动透镜群的一第三群G3。该光学成像系统1进一步于该第 三群G3后方具有一红外线滤镜IRF，该红外线滤镜IRF的后方具有C⑶或CMOS等的一成像 组件50。另外，于图2中各群G1、G2、G3透镜群以一枚薄片透镜概要显示，于其他实施例的 图3至图6中亦同。这些示意图是用以显示各群屈亮度为正值，中间像的大略位置，各群为 可动或是固定以及各群之间的连动关系，并非为限定各群的屈亮度或各群的位置。
[0048] 该菱镜P