专利名称：二镜片光学取像镜头的制作方法
技术领域：
本发明有关一种二镜片光学取像镜头，尤指一种针对小型相机或手机等，使用 CCD(电荷耦合装置)或CMOS (互补型金属氧化物半导体)等影像感测器的镜头，而提供一种由二个透镜构成之长后焦且低成本的光学取像镜头。
背景技术：
随着科技的进步，电子产品不断地朝向轻薄短小以及多功能的方向发展，而电子产品中如数位相机(Digital Still Camera)、电脑相机(PC camera)、网络相机(Network camera)、移动电话(手机)等已具备取像装置(镜头)之外，甚至个人数字辅助器(PDA) 等装置也有加上取像装置(镜头)的需求。而为了携带方便及符合人性化的需求，取像装置不仅需要具有良好的成像品质，同时也需要有较小的体积与较低的成本。由于狭小的视场角(field angle)造成拍摄的像幅太小，而视角大的取像镜头可改善电子产品的拍摄品质，可符合使用者的需求。应用于小型电子产品的取像镜头，现有技术上有二镜片式、三镜片式、四镜片式及五镜片式以上的不同设计，然而以成本考量，二镜片式使用的透镜较少，其成本较具优势。现有的二镜片式光学取像镜头已具有多种不同的结构设计，但其间的差异处或技术特征则决定于以下各种因素的变化或组合而已该二透镜之间对应配合的形状设计不同，如第一、二透镜分别为新月型(meniscus shape)透镜、双凸(bi-convex)、双凹 (bi-concave)；或该二透镜之间对应配合的凸面/凹面方向不同；或该二透镜之间对应配合的屈光度(refractive power)正、负不同；或该二镜片组/镜片之间的相关光学数据如 fs (取像镜头系统的有效焦距)、di (各光学面i间距离)、Ri (各光学面i曲率半径)等，满足不同的条件；由上可知，就二镜片式的光学取像镜头的设计而论，现有技术在设计光学取像镜头技术领域，针对各种不同光学目的的应用而产生不同的变化或组合，而因其所使用透镜的形状、组合、作用或功效不同，即可视为具有新颖性(novelty)及进步性(inventive step)ο近年为应用于小型相机、照像手机、PDA等产品，其取像镜头要求小型化、焦距短、 像差调整良好。在各种小型化的二透镜取像镜头设计中，以正屈光度的第一透镜、正屈光度的第二透镜或其他组合的设计，最可能达到小型化的需求，如美国专利US2005/0073753、 US2004/0160680、US7, 110，190、US7, 088，528、US2004/0160680 ；欧洲专利 EP1793252、 EP1302801 ；日本专禾Ij JP2007-15603U JP2006-154517, JP2006-189586 ；中国台湾专利 TWM320680.TWI232325 ；中国专利 CN101046M4 等。然而，这些专利所揭露的光学取像镜头，其镜头体积仍应进一步再缩小。对于使用者需求的较大的视场角设计，如美国专利US2008/0030875使用正-负屈光度的组合、US20030/0197956使用负-正屈光度的组合、US5, 835，288使用双凹及双凸透镜的组合、日本专利JP08-334684、JP2005-107368使用正或负-正屈光度的组合，使视场角可加大；或如日本专利公开号JP2004-177976、欧洲专利EP1793252与EP1793254、美国专利US6, 876，500、US2004/0160680、US7, 088, 528、中国台湾专利 TWU66074 等使用正-正屈光
度的组合。上述这些光学镜头，有个共同的特性，即后焦距皆很短。后焦距短的缺点为当不断缩小电子产品的尺寸时，镜头尺寸也会跟着缩小，因此后焦距也会等比例缩短。在光学镜头中，尚设置有红外线滤光片及玻璃二个物件。这二个物件具有固定的厚度，当光学镜头缩小时，等比例缩短的后焦距便无法放置红外线滤光片及玻璃。为使具有较长后焦的设计，为使用者迫切的需求。为此，本发明提出更实用性的设计，以简便地应用于小型相机、照像手机等电子产品上。
发明内容
本发明主要目的乃在于提供一种二镜片光学取像镜头，其沿着光轴排列由物侧 (object side)至像侧(image side)依序包含一孔径光阑(aperture stop)；一正屈光度的第一透镜(a first lens of positive refractive power)为一双凸(biconvex)透镜； 一具有负屈光度的第二透镜，为一新月型透镜且物侧面为凹面，像侧面为凸面。该二镜片光学取像镜头进一步可满足以下条件0. 42 彡 BFL/TL 彡 0. 57(1)其中，BFL为所述二镜片光学取像镜头的后焦距，TL为孔径光阑至成像面的距离。另，该二镜片光学取像镜头的第一透镜进一步可满足以下条件1. 48 ^ Ndl ^ 1. 61(2)53. 00 ^ vdl ^ 62. 00(3)其中，I为该第一透镜的折射率，Vdl为该第一透镜的阿贝数。另，该二镜片光学取像镜头的第二透镜进一步可满足以下条件1. 58 ^ Nd2 ^ 1. 71(4)27. 00 ^ vd2 ^ 29. 00(5)其中，^12为该第二透镜的折射率、vd2为该第二透镜的阿贝数。另，该二镜片光学取像镜头的该第一透镜的物侧面自透镜中心向透镜边缘的光学有效区域内具有至少一个反曲点，其反曲点位置满足下列条件95%^ H+/Ht ^ 99%(6)其中，H+为该第一透镜物侧面的反曲点以垂直于光轴与光轴交点的长度，Ht为该第一透镜物侧面最大光学有效点以垂直于光轴与光轴交点的长度。另，该二镜片光学取像镜头进一步可满足以下条件0. 44 彡 fjf 彡 0. 60(7)其中，f为该二镜片光学取像镜头的有效焦距，以及为该第一透镜的有效焦距。另，该二镜片光学取像镜头进一步可满足以下条件-5. 20 彡 f2/f 彡-1. 00(8)其中，f为该二镜片光学取像镜头的有效焦距，及f2为该第二透镜的有效焦距。再者，该第一透镜及第二透镜可为塑胶所制成。藉此，本发明可达长后焦效果，扩增小型相机、手机的应用性。
图1是本发明的二镜片光学取像镜头结构示意图；图2是本发明一实施例第一透镜的物侧面的结构示意图；图3是本发明的第一实施例的光路结构示意图；图4A、4B是本发明第一实施例的成像的场曲与成像的畸变图；图5是本发明的第二实施例的光路结构示意图；图6A、6B是本发明第二实施例的成像的场曲与成像的畸变图；图7是本发明的第三实施例的光路结构示意图；图8A、8B是本发明第三实施例的成像的场曲与成像的畸变图；图9是本发明的第一透镜另一结构示意图；图10是本发明的第四实施例的光路结构示意图；图IlAUlB是本发明第四实施例的成像的场曲与成像的畸变图。附图标记说明1-光学取像镜头；11-第一透镜；Rl-(第一透镜)物侧面；R2_(第一透镜)像侧面；S-孔径光阑；12-第二透镜；R3-(第二透镜)物侧面；R4-(第二透镜) 像侧面；13-红外线滤光片；14-影像感测器；dl-光轴上第一透镜物侧面至像侧面距离； d2-光轴上第一透镜像侧面至第二透镜物侧面距离；d3-光轴上第二透镜物侧面至像侧面距离；d4-光轴上第二透镜像侧面至红外线滤光片物侧面距离；d5-光轴上红外线滤光片物侧面至像侧面距离；d6-光轴上红外线滤光片像侧面至影像感测器距离；d6-光轴上红外线滤光片像侧面至影像感测器距离。
具体实施例方式为使本发明更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合下列图示，将本发明的结构及技术特征详述如后参照图1所示，其是本发明的二镜片光学取像镜头1结构示意图，其沿着光轴Z排列由物侧(object side)至像侧(image side)依序包含一孔径光阑S、一第一透镜11、 一第二透镜12、一红外线滤光片(IR cut-off filter) 13及一影像感测器(image sensing chip) 14;取像时，待摄物(object)的光线是先经过第一透镜11及第二透镜12后，再经过红外线滤光片13而成像于影像感测器(image sensing chip) 14的成像面(image)上。该第一透镜11为一双凸型透镜其是物侧面Rl及像侧面R2均为凸面的透镜，具有正屈光度。第一透镜11可利用折射率(Nd)大于1. 5的塑胶材质制成，又其物侧面Rl及像侧面R2均为非球面。该第二透镜12为一新月型透镜其是物侧面R3为凹面而像侧面R4为凸面的非球面透镜，具有负屈光度。该第二透镜12可利用折射率(Nd)大于1. 6的塑胶材质制成，又其物侧面R3及像侧面R4皆为非球面。该孔径光阑(aperture stop) S属于一种前置光圈，其可贴设于第一透镜11的物侧面Rl上；该红外线滤光片(IR cut-off filter) 13可为一镜片，或利用镀膜技术形成一具有红外线滤光功能的薄膜；该影像感测器(image sensingchip) 14包含CXD (电荷耦合装置)或CMOS (互补型金属氧化物半导体)。取像时，待摄物(object)的光线是先经过第一透镜11及第二透镜12后，再经过红外线滤光片13而成像于影像感测器14上。又本发明二镜片光学取像镜头1在第一透镜 11及第二透镜12的光学面曲率半径、非球面曲面及透镜厚度(dl及们)与空气间距(d2及 d4)光学组合后，可使后焦距较长。其非球面的方程式(Aspherical Surface Formula)为式(9)
权利要求
1.一种二镜片光学取像镜头，其特征在于，其沿着光轴排列由物侧至像侧依序包含一孔径光阑；一第一透镜，具有正屈光度，其为一双凸透镜；及一第二透镜，具有负屈光度，其为一新月型透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。
2.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该二镜片光学取像镜头，满足以下条件0.42 彡 BFL/TL 彡 0. 57 ；其中，BFL为所述二镜片取像镜头的后焦距，TL为该孔径光阑至成像面的距离。
3.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该二镜片光学取像镜头的该第一透镜，满足以下条件1.48 彡 Ndl 彡 1. 6153. 00 彡 Vdl 彡 62. 00其中，I为该第一透镜的折射率、Vdl为该第一透镜的阿贝数。
4.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该二镜片光学取像镜头的该第二透镜，满足以下条件1. 58 彡 Nd2 彡 1. 71 ；27. 00 彡 vd2 彡 29. 00其中，Nd2为该第二透镜的折射率、vd2为该第二透镜的阿贝数。
5.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜的物侧面自透镜中心向透镜边缘的光学有效区域内具有至少一个反曲点，其反曲点位置满足下列条件95%^ H+/Ht 彡 99% ；其中，H+为该第一透镜物侧面的反曲点以垂直于光轴与光轴交点的长度，Ht为该第一透镜物侧面最大光学有效点以垂直于光轴与光轴交点的长度。
6.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该二镜片光学取像镜头满足以下条件0. 44 彡 fjf 彡 0. 60其中，f为该二镜片光学取像镜头的有效焦距，f为该第一透镜的有效焦距。
7.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该二镜片光学取像镜头满足以下条件-5. 20 彡 f2/f 彡-1. 00 ；其中，f为该二镜片光学取像镜头的有效焦距，f2为该第二透镜的有效焦距。
8.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜的像侧面及物侧面为非球面。
9.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该第二透镜的像侧面及物侧面为非球面。
10.如权利要求1所述的二镜片光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜以塑胶材质制成。
全文摘要
本发明提供了一种二镜片光学取像镜头，其沿着光轴排列由物侧(objectside)至像侧(image side)依序包含一孔径光阑(aperture stop)；一具有正屈光度的第一透镜(a first lens of positive refractive power)为一双凸透镜；一具有负屈光度的第二透镜，为一新月型透镜且物侧面为凹面，像侧面为凸面。
文档编号G02B13/18GK102466855SQ20101054832
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者徐三伟, 施柏源 申请人:一品光学工业股份有限公司