光学取像镜组的制作方法

专利名称：光学取像镜组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学取像镜组，特别是关于一种应用于可携式电子产品上的小型化光学取像镜组。
背景技术：
近年来，随着小型化摄影镜头的蓬勃发展，微型取像模块的需求日渐提高，而一般摄影镜头的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补性金属氧化物半导体兀件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor, CMOS Sensor) 两种，且随着半导体制造工艺技术的精进，使得感光元件的像素尺寸缩小，再加上现今电子产品以功能佳且轻薄短小的外型为发展趋势，因此，具备良好成像品质的小型化光学取像镜组俨然成为目前市场上的主流。传统应用于微型化摄影镜头的光学系统多采用三片式透镜结构为主，透镜系统从物侧至像侧依序为一具正屈折力的第一透镜、一具负屈折力的第二透镜及一具正屈折力的第三透镜，构成所谓的Triplet型式，如美国专利第7，145，736号所示。但当感光元件的像素面积逐渐缩小，且系统对成像品质的要求不断提高的情况下，现有的三片式透镜组将无法满足更高阶的摄影镜头模块。美国专利第7，365，920号揭露了一种四片式透镜组，但其中第一透镜及第二透镜是以二片玻璃球面镜互相粘合而成为双合透镜(Doublet)，用以消除色差，但此方法有其缺点，其一，过多的玻璃球面镜配置使得系统自由度不足，造成系统的光学总长度不易缩短； 其二，玻璃镜片粘合的制造工艺不易，造成制造上的困难。有鉴于此，急需一种制造工艺简易且具备良好成像品质的光学取像镜组。

发明内容
本发明提供一种光学取像镜组，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凸面及像侧表面为凹面； 一第三透镜，其像侧表面为凸面，且该第三透镜的像侧表面中在有效径内镜片周边部分倾向像侧面；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面；一第一光栏，设置于被摄物与该第一透镜之间；及一第二光栏，设置于该第二透镜与该第四透镜之间；其中，该光学取像镜组另设置有一电子感光元件供被摄物成像；整体光学取像镜组的焦距为f，该第一透镜的焦距为Π，该第三透镜的焦距为f3，该第一透镜的色散系数为VI，该第二透镜的色散系数为V2，该第二光栏至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该第二光栏其遮光位置孔径大小的一半为YS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至该第二光栏在光轴上的距离为DS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至像侧方向相邻透镜的像侧表面在光轴上的距离为DL，该第一透镜与该第二透镜在光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜在光轴上的厚度为CT2，整体光学取像镜组的焦距为f，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为 ImgH，满足下列关系式(ImgH-0. 7LS)/ImgH < YS/ImgH < 0. 78 ；0. 1 < DS/DL<0. 7 ；0. 63 < f3/fl < 2. 45 ；V1-V2 > 25. 6 ；0. 15 < T12/CT2 < 1. 95 ；及 0. 67 < f3/f
<3. 33。另一方面，本发明提供一种光学取像镜组，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凸面及像侧表面为凹面；一具正屈折力的第三透镜，其像侧表面为凸面，且该第三透镜的像侧表面设置有至少一个反曲点；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面；一第一光栏，设置于被摄物与该第一透镜之间；及一第二光栏，设置于该第二透镜与该第三透镜之间；其中，该光学取像镜组另设置有一电子感光元件供被摄物成像；整体光学取像镜组的焦距为f，该第一透镜的焦距为Π，该第三透镜的焦距为f3，该第一透镜的色散系数为VI，该第二透镜的色散系数为V2，该第二光栏至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该第二光栏其遮光位置孔径大小的一半为YS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至该第二光栏在光轴上的距离为DS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至像侧方向相邻透镜的像侧表面在光轴上的距离为DL，该第一透镜与该第二透镜在光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜在光轴上的厚度为CT2，整体光学取像镜组的焦距为f，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为 ImgH，满足下列关系式(ImgH-0. 7LS)/ImgH < YS/ImgH < 0. 78 ；0. 1 < DS/ DL < 0. 7 ；0. 63 < f3/fl < 2. 45 ；V1-V2 > 25. 6 ；0. 15 < T12/CT2 < 1. 95 ；0. 67 < f3/f
<3. 33。本发明通过上述的镜组配置方式，可有效缩短镜头总长度、降低系统敏感度，且能获得良好成像品质。本发明光学取像镜组中，该第一透镜具正屈折力，提供系统的正屈折力，有助于缩短该光学取像镜组的总长度；该第二透镜具负屈折力，可有效对具正屈折力的第一透镜所产生的像差做补正，同时可有利于修正系统的色差；该第三透镜具正屈折力可有效分配该第一透镜的屈折力，以降低系统的敏感度；该第四透镜具负屈折力，可使光学取像镜组的主点(Principal Point)远离成像面，有利于缩短系统的光学总长度，以维持镜头的小型化。该第一光栏置于该被摄物与该第一透镜之间可利于系统的远心特性，并可缩短整体光学取像镜组的光学总长度。本发明光学取像镜组中，该第一透镜的物侧表面为凸面，可有效加强该第一透镜的屈折力配置，进而使得该光学成像镜组的光学总长度变得更短。该第二透镜的物侧表面为凸面及像侧表面为凹面，有助于修正该第一透镜所产生的像差，且可有效控制该第二透镜的屈折力，进而降低系统的敏感度。该第三透镜的像侧表面为凸面，可有效加强该第三透镜的正屈折力，使系统屈折力的配置较平均。该第四透镜的像侧表面为凹面，则可使光学系统的主点远离成像面，有利于缩短系统的光学总长度，以维持镜头的小型化。


此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中图IA为本发明第一实施例的光学系统示意图。图IB为本发明第一实施例第三透镜的有效径边缘处的放大图。图IC为本发明第一实施例的像差曲线图。
图2A为本发明第二实施例的光学系统示意图。图2B为本发明第二实施例第三透镜的有效径边缘处的放大图。图2C为本发明第二实施例的像差曲线图。图3A为本发明第三实施例的光学系统示意图。图3B为本发明第三实施例第三透镜的有效径边缘处的放大图。图3C为本发明第三实施例的像差曲线图。图4为表一，为本发明第一实施例的光学数据。图5A 图5B分别为表二 A和表二 B，为本发明第一实施例的非球面数据。图6为表三，为本发明第二实施例的光学数据。图7A 图7B分别为表四A和表四B，为本发明第二实施例的非球面数据。图8为表五，为本发明第三实施例的光学数据。图9A 图9B分别为表六A和表六B，为本发明第三实施例的非球面数据。图10为表七，为本发明第一至第三实施例相关关系式的数值数据。图11为本发明第一至第三实施例中，第三透镜像侧表面的有效径与镜面夹角的关系示意图。图12为描述LS、YS、DS、DL所代表的距离与相对位置的示意图。附图编号孔径光栏100、2OO、3OO第一透镜110、210、310物侧表面111、211、311像侧表面112、212、312第二透镜120、220、320物侧表面121、221、321像侧表面122、222、322第三透镜130、230、330物侧表面131、231、331像侧表面132、232、332红外线滤除滤光片150、250、350成像面160、260、360第二光栏170、270、370第三光栏 38O有效径边缘处190、290、390整体摄影用光学镜头的焦距为f第一透镜的焦距为Π第三透镜的焦距为f3第一透镜的色散系数为Vl第二透镜的色散系数为V2第一透镜的物侧表面曲率半径为Rl第一透镜的像侧表面曲率半径为R2
第二透镜的物侧表面曲率半径为R3第二透镜的像侧表面曲率半径为R4第二透镜在光轴上的厚度为CT2第一透镜与第二透镜在光轴上的距离为T12第二光栏至成像面在光轴上的距离为LS第二光栏其遮光位置孔径大小的一半为YS第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至第二光栏在光轴上的距离为DS第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至像侧方向相邻透镜的像侧表面在光轴上的距离为DL第一透镜的物侧表面至电子感光元件在光轴上的距离为TTL电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为^gH
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。本发明提供一种光学取像镜组，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凸面及像侧表面为凹面； 一第三透镜，其像侧表面为凸面，且该第三透镜的像侧表面中在有效径内镜片周边部分倾向像侧面；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面；一第一光栏，设置于被摄物与该第一透镜之间；及一第二光栏，设置于该第二透镜与该第四透镜之间；其中，该光学取像镜组另设置有一电子感光元件供被摄物成像；整体光学取像镜组的焦距为f，该第一透镜的焦距为Π，该第三透镜的焦距为f3，该第一透镜的色散系数为VI，该第二透镜的色散系数为V2，该第二光栏至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该第二光栏其遮光位置孔径大小的一半为YS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至该第二光栏在光轴上的距离为DS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至像侧方向相邻透镜的像侧表面在光轴上的距离为DL，该第一透镜与该第二透镜在光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜在光轴上的厚度为CT2，整体光学取像镜组的焦距为f，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为 ImgH，满足下列关系式(ImgH-0. 7LS)/ImgH < YS/ImgH < 0. 78 ；0. 1 < DS/DL
<0. 7 ；0. 63 < f3/fl < 2. 45 ；V1-V2 > 25. 6 ；0. 15 < T12/CT2 < 1. 95 ；及 0. 67 < f3/f
<3. 33。当前述光学取像镜组满足下列关系式(ImgH-0. 7LS) /ImgH < YS/ImgH < 0. 78，可控制光栏的孔径大小，以利于去除该光学取像镜组外围不必要的光线，进而提升系统成像品质，且不至于造成系统相对照度过低。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 1 < DS/DL <0.7,可有效控制该第二光栏与其相邻透镜间的相对位置与距离，以利于镜组的组装。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 63 < f3/f 1 <2. 45,可有效分配该光学取像镜组中屈折力的配置，以避免系统像差过度增大。当前述光学取像镜组满足下列关系式V1_V2 >25.6,有利于光学取像镜组中色差的修正。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 15 < T12/CT2 < 1.95,有利于修正该光学取像镜组的高阶像差，且可使系统的镜组配置较为平衡。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 67 < f3/f<3. 33，可有效分配系统所需的屈折力，以控制系统总长度，且不至于使透镜屈折力过大，进而降低系统敏感度。本发明前述光学取像镜组中，该第三透镜的像侧表面中在有效径内镜片周边部份倾向像侧面，其有助于修正系统周边光线所造成的像差，以提升周边的解像力。本发明前述光学取像镜组中，较佳地，该第一光栏为一孔径光栏，可利于系统的远心特性，并可缩短整体光学取像镜组的光学总长度。本发明前述光学取像镜组中，较佳地，该第二透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点，以加强周边光线的修正。本发明前述光学取像镜组中，较佳地，该第四透镜的材质为塑胶，该第四透镜的物侧表面及像侧表面至少一表面为非球面，且该第四透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点。本发明前述光学取像镜组中，该第二透镜的物侧表面曲率半径为R3，该第二透镜的像侧表面曲率半径为R4，较佳地，满足下列关系式1. 5 < R3/R4 < 2. 5。当R3/R4满足上述关系式时，可有利于修正系统的像散。本发明前述光学取像镜组中，该第一透镜的物侧表面曲率半径为R1，该第一透镜的像侧表面曲率半径为R2，较佳地，满足下列关系式_1 < R1/R2 < 0。当R1/R2满足上述关系式时，有助于系统球差(Spherical Aberration)的补正。本发明前述光学取像镜组中，该第一透镜的焦距为Π，整体光学取像镜组的焦距为f，较佳地，满足下列关系式1. 05 < fl/f < 1. 18。当fl/f满足上述关系式时，可使该第一透镜的屈折力配置较为平衡，可有效控制系统的总长度，维持小型化的特性，并且可同时避免高阶球差(High Order Spherical Aberration)的过度增大，进而提升成像品质。本发明前述光学取像镜组中，该第一透镜的物侧表面至该电子感光元件在光轴上的距离为TTL，而该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，较佳地，满足下列关系式TTL/ImgH < 2. 0。当TTL/ImgH满足上述关系式时，有利于维持该光学取像镜组的小型化，以搭载于轻薄可携式的电子产品上。另一方面，本发明提供一种光学取像镜组，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凸面及像侧表面为凹面；一具正屈折力的第三透镜，其像侧表面为凸面，且该第三透镜的像侧表面设置有至少一个反曲点；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面；一第一光栏，设置于被摄物与该第一透镜之间；及一第二光栏，设置于该第二透镜与该第三透镜之间；其中，该光学取像镜组另设置有一电子感光元件供被摄物成像；整体光学取像镜组的焦距为f，该第一透镜的焦距为Π，该第三透镜的焦距为f3，该第一透镜的色散系数为VI，该第二透镜的色散系数为V2，该第二光栏至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该第二光栏其遮光位置孔径大小的一半为YS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至该第二光栏在光轴上的距离为DS，该第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至像侧方向相邻透镜的像侧表面在光轴上的距离为DL，该第一透镜与该第二透镜在光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜在光轴上的厚度为CT2，整体光学取像镜组的焦距为f，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为 ImgH，满足下列关系式(ImgH-0. 7LS)/ImgH < YS/ImgH < 0. 78 ；0. 1 < DS/DL
<0. 7 ；0. 63 < f3/fl < 2. 45 ；V1-V2 > 25. 6 ；0. 15 < T12/CT2 < 1. 95 ；及 0. 67 < f3/f
<3. 33。当前述光学取像镜组满足下列关系式(ImgH-0. 7LS)/ImgH < YS/ImgH < 0. 78，可控制光栏的孔径大小，以利于去除该光学取像镜组外围不必要的光线，进而提升系统成像品质，且不至于造成系统相对照度过低。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 10 < DS/DL < 0. 70,可有效控制该第二光栏与其相邻透镜间的相对位置与距离，以利于镜组的组装。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 63 < f3/f 1 <2. 45,可有效分配该光学取像镜组中屈折力的配置，以避免系统像差过度增大。当前述光学取像镜组满足下列关系式V1_V2 >25.6,有利于光学取像镜组中色差的修正。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 15 < T12/CT2 < 1. 95，有利于修正光学取像镜组的高阶像差，且可使系统的镜组配置较为平衡；较佳地，满足下列关系式0. 15
<T12/CT2 < 0. 80。当前述光学取像镜组满足下列关系式0. 67 < f3/f < 3. 33，可有效分配系统所需的屈折力，以控制系统总长度，且不至于使透镜屈折力过大，进而降低系统敏感度。本发明前述光学取像镜组中，较佳地，该第一光栏为一孔径光栏。本发明前述光学取像镜组中，较佳地，该第二透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点，且该第四透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点。本发明前述光学取像镜组中，该第二透镜的物侧表面曲率半径为R3，该第二透镜的像侧表面曲率半径为R4，较佳地，满足下列关系式1. 5 < R3/R4 < 2. 5。当R3/R4满足上述关系式时，可有利于修正系统的像散。本发明前述光学取像镜组中，整体光学取像镜组的焦距为f，该第一透镜的焦距为 Π，较佳地，满足下列关系式1. 05 < fl/f < 1. 18。当f/Π满足上述关系式时，可使该第一透镜的屈折力配置较为平衡，可有效控制系统的总长度，维持小型化的特性，并且可同时避免高阶球差的过度增大，进而提升成像品质。本发明光学取像镜组中，透镜的材质可为玻璃或塑胶，若透镜的材质为玻璃，则可以增加系统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，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光学取像镜组的总长度。本发明光学取像镜组中，若透镜表面为凸面，则表示该透镜表面在近轴处为凸面； 若透镜表面为凹面，则表示该透镜表面在近轴处为凹面。光栏(Stop)为设置在镜头中的一种遮光元件，该遮光元件具有内孔，可用以限制入射光线范围，其包含可用以决定镜头入光量的孔径光栏(Aperture stop)以及用以修正边缘光线的光栏。光栏的位置为该光栏元件中的最小孔径的位置。本发明光学取像镜组中，光栏为一遮光元件置于镜组内，其可遮去系统部分光线，以提升系统的聚焦能力，且不至于造成系统相对照度过低。光栏的位置在实际物品中为该光栏元件中具最小孔径且实际影响光路的位置。请参考图12，进一步描述LS、YS、DS、DL 所代表的距离与相对位置。光栏1200为一有厚度的实际物品，光栏1200的位置为该光栏 1200中具最小孔径且实际影响光路的位置，即1201处。LS为该光栏1200至电子感光元件 1230在光轴上的距离。YS为该光栏1200的孔径大小的一半，即1201处至光轴的距离。DS 为该光栏1200的物侧方向的相邻透镜1210的物侧表面1211与该光栏1200在光轴上的距离。DL为该光栏1200物侧方向的相邻透镜1210的物侧表面1211与该光栏1200的像侧方向的相邻透镜1220的像侧表面1222在光轴上的距离。本发明光学取像镜组将通过以下具体实施例配合附图予以详细说明。第一实施例本发明第一实施例的光学系统示意图请参阅图1A，第一实施例的像差曲线请参阅图1C。第一实施例的光学取像镜组主要由四枚透镜构成，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜110，其物侧表面111为凸面及像侧表面112为凸面，其材质为玻璃，该第一透镜110的物侧表面111与像侧表面112皆为非球面；一具负屈折力的第二透镜120，其物侧表面121为凸面及像侧表面122为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜120的物侧表面121与像侧表面122皆为非球面，并且该第二透镜 120的物侧表面121设置有至少一个反曲点；一具正屈折力的第三透镜130，其物侧表面131为凹面及像侧表面132为凸面，其材质为塑胶，该第三透镜130的物侧表面131与像侧表面132皆为非球面，该第三透镜130 的像侧表面132中在有效径内镜片周边部分倾向像侧面(如图IB所示并参下文)；一具负屈折力的第四透镜140，其物侧表面141为凸面及像侧表面142为凹面，其材质为塑胶，该第四透镜140的物侧表面141与像侧表面142皆为非球面，并且该第四透镜 140的物侧表面141及像侧表面142上皆设置有至少一个反曲点；一孔径光栏100设置于被摄物与该第一透镜110之间；及一第二光栏170设置于该第二透镜120与该第三透镜130之间；另包含有一红外线滤除滤光片(IR Filter) 150置于该第四透镜140的像侧表面 142与一成像面160之间；该红外线滤除滤光片150的材质为玻璃且其不影响本发明光学取像镜组的焦距，该光学取像镜组另设置一电子感光元件在该成像面160处供被摄物成像于其上。上述的非球面曲线的方程式表示如下X(Y)=(Y2/R)/(l+sqrt(l-(l+k)*(Y/R)2))+ Σ (Α0 * (Γ )其中X 非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上顶点的切面的相对高度；Y 非球面曲线上的点与光轴的距离；k:锥面系数；Ai:第i阶非球面系数。第一实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为f =4. 70 (毫米)。第一实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组的光圈值(f-number)为Fno，其关系式为:Fno = 2. 40。第一实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组中最大视角的一半为HF0V，其关系式为=HFOV = 36. 3(度)。第一实施例光学取像镜组中，该第一透镜110的色散系数为Vl，该第二透镜120的色散系数为V2，其关系式为V1-V2 = 27. 7。第一实施例光学取像镜组中，该第一透镜110与该第二透镜120在光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜120在光轴上的厚度为CT2，其关系式为T12/CT2 = 0. 50。第一实施例光学取像镜组中，该第一透镜110的物侧表面曲率半径为Rl及像侧表面曲率半径为R2，其关系式为R1/R2 = -0. 09。第一实施例光学取像镜组中，该第二透镜120的物侧表面曲率半径为R3及像侧表面曲率半径为R4，其关系式为R3/R4 = 2. 02。第一实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组的焦距为f，该第一透镜110的焦距为fi，其关系式为:fi/f = 1. 10。第一实施例光学取像镜组中，该第三透镜130的焦距为f3，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为:f3/f = 0. 96。第一实施例光学取像镜组中，该第三透镜130的焦距为f3，该第一透镜110的焦距为Π，其关系式为:f3/fl = 0. 87。第一实施例光学取像镜组中，该第二光栏170至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为(ImgH-0. 7LS) / ImgH = 0. 20。第一实施例光学取像镜组中，第二光栏170其遮光位置孔径大小的一半为YS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为YS/ImgH = 0. 43。第一实施例光学取像镜组中，该第二透镜120的物侧表面121至该第二光栏170 在光轴上的距离为DS，该第二透镜120的物侧表面121至该第三透镜130的像侧表面132 在光轴上的距离为DL，其关系式为DS/DL = 0. 41。第一实施例光学取像镜组中，该第一透镜110的物侧表面111至该电子感光元件在光轴上的距离为TTL，而该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为=TTL/ImgH = 1. 76。第一实施例详细的光学数据如图4表一所示，其非球面数据如图5表二所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。第二实施例本发明第二实施例的光学系统示意图请参阅图2A，第二实施例的像差曲线请参阅图2C。第二实施例的光学取像镜组主要由四枚透镜构成，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜210，其物侧表面211为凸面及像侧表面212为凸面，其材质为塑胶，该第一透镜210的物侧表面211与像侧表面212皆为非球面；一具负屈折力的第二透镜220，其物侧表面221为凸面及像侧表面222为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜220的物侧表面221与像侧表面222皆为非球面，并且该第二透镜220的物侧表面221设置有至少一个反曲点；一具正屈折力的第三透镜230，其物侧表面231为凹面及像侧表面232为凸面，其材质为塑胶，该第三透镜230的物侧表面231与像侧表面232皆为非球面，且该第三透镜 230的像侧表面232设置有至少一个反曲点，该第三透镜230的像侧表面232中在有效径内镜片周边部分倾向像侧面(如图2B所示并参下文)；一具负屈折力的第四透镜240，其物侧表面241为凸面及像侧表面242为凹面，其材质为塑胶，该第四透镜240的物侧表面241与像侧表面242皆为非球面，并且该第四透镜 240的物侧表面241及像侧表面242上皆设置有至少一个反曲点；一孔径光栏200设置于被摄物与该第一透镜210之间；及一第二光栏270设置于该第三透镜230与该第四透镜240之间；另包含有一红外线滤除滤光片250置于该第四透镜240的像侧表面242与一成像面260之间；该红外线滤除滤光片250的材质为玻璃且其不影响本发明光学取像镜组的焦距，该光学取像镜组另设置一电子感光元件在该成像面260处供被摄物成像于其上。第二实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。第二实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为f = 4. 71(毫米)。第二实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组的光圈值为Fno，其关系式为 Fno = 2. 40。第二实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组中最大视角的一半为HF0V，其关系式为=HFOV = 36. 0(度)。第二实施例光学取像镜组中，该第一透镜210的色散系数为Vl，该第二透镜220的色散系数为V2，其关系式为V1-V2 = 29. 9。第二实施例光学取像镜组中，该第一透镜210与该第二透镜220在光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜220在光轴上的厚度为CT2，其关系式为T12/CT2 = 0. 30。第二实施例光学取像镜组中，该第一透镜210的物侧表面曲率半径为Rl及像侧表面曲率半径为R2，其关系式为R1/R2 = -0. 26。第二实施例光学取像镜组中，该第二透镜220的物侧表面曲率半径为R3与像侧表面曲率半径为R4，其关系式为R3/R4 = 2. 17。第二实施例光学取像镜组中，该第一透镜210的焦距为fl，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为:fl/f = 1. 06。第二实施例光学取像镜组中，该第三透镜230的焦距为f3，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为:f3/f = 0. 85。第二实施例光学取像镜组中，该第一透镜210的焦距为f 1，该第三透镜230的焦距为f3，其关系式为:f3/fl = 0. 81。第二实施例光学取像镜组中，该第二光栏270至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为(ImgH-0. 7LS) / ImgH = 0. 37。第二实施例光学取像镜组中，第二光栏270其遮光位置孔径大小的一半为YS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为YS/ImgH = 0. 60。
第二实施例光学取像镜组中，该第三透镜230的物侧表面231至该第二光栏270 在光轴上的距离为DS，该第三透镜230的物侧表面231至该第四透镜MO的像侧表面M2 在光轴上的距离为DL，其关系式为DS/DL = 0. 48。第二实施例光学取像镜组中，该第一透镜210的物侧表面211至该电子感光元件在光轴上的距离为TTL，而该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为LiigH，其关系式为=TTL/ImgH = 1. 90。第二实施例详细的光学数据如图6表三所示，其非球面数据如图7表四所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。第三实施例本发明第三实施例的光学系统示意图请参阅图3A，第三实施例的像差曲线请参阅图3C。第三实施例的光学取像镜组主要由四枚透镜构成，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜310，其物侧表面311为凸面及像侧表面312为凸面，其材质为玻璃，该第一透镜310的物侧表面311与像侧表面312皆为非球面；一具负屈折力的第二透镜320，其物侧表面321为凸面及像侧表面322为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜320的物侧表面321与像侧表面322皆为非球面，并且该第二透镜 320的物侧表面321设置有至少一个反曲点；一具正屈折力的第三透镜330，其物侧表面331为凹面及像侧表面332为凸面，其材质为塑胶，该第三透镜330的物侧表面331与像侧表面332皆为非球面，该第三透镜330 的像侧表面332中在有效径内镜片周边部分倾向像侧面(如图:3B所示及参下文)；一具负屈折力的第四透镜340，其物侧表面341为凸面及像侧表面342为凹面，其材质为塑胶，该第四透镜340的物侧表面341与像侧表面342皆为非球面，并且该第四透镜 340的物侧表面341及像侧表面342上皆设置有至少一个反曲点；一孔径光栏300设置于被摄物与该第一透镜310之间；一第二光栏370设置于该第二透镜320与该第三透镜330之间；及一第三光栏380设置于该第三透镜330与该第四透镜340之间；另包含有一红外线滤除滤光片350置于该第四透镜340的像侧表面342与一成像面360之间；该红外线滤除滤光片350的材质为玻璃且其不影响本发明光学取像镜组的焦距，该光学取像镜组另设置一电子感光元件于该成像面360处供被摄物成像于其上。第三实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。第三实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为f = 4. 61(毫米)。第三实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组的光圈值为而0，其关系式为 Fno = 2. 40。第三实施例光学取像镜组中，整体光学取像镜组中最大视角的一半为HF0V，其关系式为=HFOV = 35. 8(度)。第三实施例光学取像镜组中，该第一透镜310的色散系数为Vl，该第二透镜320的色散系数为V2，其关系式为V1-V2 = 27. 7。第三实施例光学取像镜组中，该第一透镜310与该第二透镜320在光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜320在光轴上的厚度为CT2，其关系式为T12/CT2 = 0. 45。
第三实施例光学取像镜组中，该第一透镜310的物侧表面曲率半径为Rl及像侧表面曲率半径为R2，其关系式为R1/R2 = -0. 06。第三实施例光学取像镜组中，该第二透镜320的物侧表面曲率半径为R3与像侧表面曲率半径为R4，其关系式为R3/R4 = 2. 07。第三实施例光学取像镜组中，该第一透镜310的焦距为Π，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为:fi/f = 1. 11。第三实施例光学取像镜组中，该第三透镜330的焦距为f3，整体光学取像镜组的焦距为f，其关系式为:f3/f = 1. 81。第三实施例光学取像镜组中，该第三透镜330的焦距为f3，该第一透镜310的焦距为Π，其关系式为:f3/fl = 1. 63。第三实施例光学取像镜组中，该第二光栏370至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为(ImgH-0. 7LS) / ImgH = 0. 14。第三实施例光学取像镜组中，第二光栏370其遮光位置孔径大小的一半为YS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为YS/ImgH = 0. 43。第三实施例光学取像镜组中，该第二透镜320的物侧表面321至该第二光栏370 在光轴上的距离为DS，该第二透镜320的物侧表面321至该第三透镜330的像侧表面332 在光轴上的距离为DL，其关系式为DS/DL = 0. 42。第三实施例光学取像镜组中，该第三光栏380至该电子感光元件在光轴上的距离为LS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为(ImgH-0. 7LS) / ImgH = 0. 38。第三实施例光学取像镜组中，第三光栏380其遮光位置孔径大小的一半为YS，该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为YS/ImgH = 0. 60。第三实施例光学取像镜组中，该第三透镜330的物侧表面331至该第三光栏380 在光轴上的距离为DS，该第三透镜330的物侧表面321至该第四透镜340的像侧表面342 在光轴上的距离为DL，其关系式为DS/DL = 0. 45。第三实施例光学取像镜组中，该第一透镜310的物侧表面311至该电子感光元件在光轴上的距离为TTL，而该电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，其关系式为=TTL/ImgH = 1. 84。第三实施例详细的光学数据如图8表五所示，其非球面数据如图9表六所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。表一至表六(分别对应图4至图9)所示为本发明光学取像镜组实施例的不同数值变化表，然本发明各个实施例的数值变化皆属实验所得，即使使用不同数值，相同结构的产品仍应属于本发明的保护范畴，故以上的说明所描述的及附图仅做为例示性，非用以限制本发明的申请专利范围。表七(对应图10)为各个实施例对应本发明相关关系式的数值数据。图11为本发明第一至第三实施例中，第三透镜像侧表面的有效径与镜面夹角 (ANG32)的关系示意图。请同时参阅图1B、图2B及图3B，其分别为第一实施例至第三实施例中第三透镜(130、230、330)的有效径边缘处(190、290、390)的放大图。本发明前述光学取像镜组中，光线通过该第三透镜的像侧表面的最大范围位置为该第三透镜的像侧表面的有效径位置，一切平面与该第三透镜的像侧表面的有效径位置相切，一平面经过该第三透镜的像侧表面的有效径位置且垂直于光轴，该切平面与该平面所形成的角度为该第三透镜的像侧表面在有效径位置的镜面角度，该第三透镜的像侧表面在有效径位置的镜面角度为 ANG32，该平面与光轴的交点比该切平面与光轴的交点接近物侧则该ANG32为负值，该平面与光轴的交点比该切平面与光轴的交点远离物侧则该ANG32为正值。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种光学取像镜组，其特征在于，所述的光学取像镜组由物侧至像侧依序包含 一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凸面及像侧表面为凹面； 一第三透镜，其像侧表面为凸面，且所述第三透镜的像侧表面中在有效径内镜片周边部分倾向像侧面；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面； 一第一光栏，设置于被摄物与所述第一透镜之间；及一第二光栏，设置于所述第二透镜与所述第四透镜之间；其中，所述光学取像镜组另设置有一电子感光元件供被摄物成像；整体光学取像镜组的焦距为f，所述第一透镜的焦距为Π，所述第三透镜的焦距为f3，所述第一透镜的色散系数为VI，所述第二透镜的色散系数为V2，第二光栏至所述电子感光元件在光轴上的距离为 LS，第二光栏其遮光位置孔径大小的一半为YS，第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至所述第二光栏在光轴上的距离为DS，第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至像侧方向相邻透镜的像侧表面在光轴上的距离为DL，所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的间隔距离为T12，所述第二透镜在光轴上的厚度为CT2，整体光学取像镜组的焦距为f，所述电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足下列关系式 (ImgH-0. 7LS)/ImgH < YS/ImgH < 0. 78 ； 0. 1 < DS/DL < 0. 7 ； 0. 63 < f3/fl < 2. 45 ； V1-V2 > 25. 6 ； 0. 15 < T12/CT2 < 1. 95 ；及0.67 < f3/f < 3. 33。
2.如权利要求1所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第一光栏为一孔径光栏，所述第四透镜的物侧表面及像侧表面中至少一表面为非球面，且所述第四透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点。
3.如权利要求2所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第二透镜的物侧表面曲率半径为R3及像侧表面曲率半径为R4，满足下列关系式1.5 < R3/R4 < 2. 5。
4.如权利要求3所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第一透镜的物侧表面曲率半径为Rl与像侧表面曲率半径为R2，满足下列关系式-1 < R1/R2 < 0。
5.如权利要求3所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第一透镜的焦距为Π，整体光学取像镜组的焦距为f，满足下列关系式1. 05 < fl/f < 1. 18。
6.如权利要求1所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第一光栏为一孔径光栏，所述第二透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点。
7.如权利要求1所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第一光栏为一孔径光栏，所述第四透镜的材质为塑胶，且所述第四透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点。
8.如权利要求7所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第一透镜的物侧表面至所述电子感光元件在光轴上的距离为TTL，而所述电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足下列关系式TTL/ImgH < 2. 0。
9.一种光学取像镜组，其特征在于，所述的光学取像镜组由物侧至像侧依序包含 一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凸面及像侧表面为凹面； 一具正屈折力的第三透镜，其像侧表面为凸面，且所述第三透镜的像侧表面设置有至少一个反曲点；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面； 一第一光栏，设置于被摄物与所述第一透镜之间；及一第二光栏，设置于所述第二透镜与所述第三透镜之间；其中，所述光学取像镜组另设置有一电子感光元件供被摄物成像；整体光学取像镜组的焦距为f，所述第一透镜的焦距为Π，所述第三透镜的焦距为f3，所述第一透镜的色散系数为VI，所述第二透镜的色散系数为V2，所述第二光栏至所述电子感光元件在光轴上的距离为LS，所述第二光栏其遮光位置孔径大小的一半为YS，所述第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至所述第二光栏在光轴上的距离为DS，所述第二光栏其物侧方向相邻透镜的物侧表面至像侧方向相邻透镜的像侧表面在光轴上的距离为DL，所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的间隔距离为T12，所述第二透镜在光轴上的厚度为CT2，整体光学取像镜组的焦距为f，所述电子感光元件有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足下列关系式 (ImgH-0. 7LS)/ImgH < YS/ImgH < 0. 78 ； 0. 1 < DS/DL < 0. 7 ； 0. 63 < f3/fl < 2. 45 ； V1-V2 > 25. 6 ； 0. 15 < T12/CT2 < 1. 95 ；及 0. 67 < f3/f < 3. 33。
10.如权利要求9所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第一光栏为一孔径光栏，所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的间隔距离为T12，所述第二透镜在光轴上的厚度为 CT2，满足下列关系式0.15 < T12/CT2 < 0. 80。
11.如权利要求10所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第二透镜的物侧表面曲率半径为R3及像侧表面曲率半径为R4，满足下列关系式1.5 < R3/R4 < 2. 5。
12.如权利要求9所述的光学取像镜组，其特征在于，所述第二透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点，且所述第四透镜的物侧表面与像侧表面中至少一表面设置有至少一个反曲点，所述第一透镜的焦距为Π，整体光学取像镜组的焦距为f， 满足下列关系式1. 05 < fl/f < 1. 18。
全文摘要
本发明公开了一种光学取像镜组，由物侧至像侧依序包含一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凸面及像侧表面为凹面；一第三透镜，其像侧表面为凸面，且该第三透镜的像侧表面中在有效径内镜片周边部分倾向像侧面；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面；一第一光栏，设置于被摄物与该第一透镜之间；及一第二光栏，设置于该第二透镜与该第四透镜之间。通过上述的镜组配置方式，可有效缩短镜头的总长度、降低系统敏感度，且能获得良好的成像品质。
文档编号G02B13/22GK102466853SQ20101053939
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者黄歆璇 申请人:大立光电股份有限公司