专利名称：摄影用光学镜片组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摄影用光学镜片组；特别是涉及一种由五个透镜构成全长短且像差修正良好的光学镜头组，以应用于电子产品的摄像目的。
背景技术：
藉由科技的进步，现在的数位相机使用的光学系统、网络相机使用的镜头或移动电话镜头，主要的发展趋势为朝向小型化、低成本的光学镜头组外，同时也希望能实现具有良好的像差修正能力，具高分辨率、高成像质量的光学镜头组。在小型电子产品的摄影用光学镜片组，公知的有二镜片式、三镜片式、四镜片式及五镜片式以上的不同设计，然而以成像质量考虑，四镜片式及五镜片式光学镜头组在像差修正、光学传递函数MTF (Modulation Transfer Function)性能上较具优势；其中，又以五镜片式相较四镜片式的分辨率更高，适用于高质量、高像素(Pixel)要求的电子产品。在小型数位相机、网络相机、移动电话镜头等产品，其光学镜片组要求小型化、焦距短、像差调整良好；在五镜片式的各种不同设计的固定焦距取像用光学镜片组中，公知技术以不同的正或负屈光度组合，如日本专利公开号JP2006-293042、JP2005-015521 ;美国专利US7, 826, 151、US2010/0254029、US2010/0253829等分别使用具有反曲点的第五透镜以朝向更短的全长为设计；或如以屈折力相异的第四镜片与第五镜片，如台湾专利 TWI329755、TW201038966、TWM332199 ;美国专利 US7, 710，665、US7, 502，181 等；这些设计虽可趋向于良好的像差修正，但在使光学镜头组小型化的过程中，具有光学传递函数MTF性能难以提升的缺点。这些公知的技术中，采用具有反曲点的第五透镜以修正像差或成像畸变，但在负屈折力透镜(如第二透镜与第四透镜)担负起屈折力的分配，却造成丧失幅度或景深不足的问题。为此，本发明提出更实用性的设计，在缩短光学镜头组同时，利用五个透镜的正负屈折力配置，凸面与凹面的组合，除有效缩短光学镜头组的总长度外，进一步可提高成像质量，可应用于小型的电子产品上。
发明内容
本发明主要目的之一为提供一种摄影用光学镜片组，由物侧至像侧依序包括沿着光轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；其中，第一透镜具有正屈折力，其物侧光学面为凸面；其中，第二透镜具有负屈折力；其中，第三透镜具有正屈折力；其中，第四透镜具有正屈折力，其为新月型透镜，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面；其中，第五透镜具有正屈折力，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面至少一光学面为非球面，且其像侧光学面设置有至少一个反曲点；所述的摄影用光学镜片组满足下列关系式O. 7 < f/fi < 2. O(I)O. 8 < ClVCT2 < 2. 80(2)其中，f为摄影用光学镜片组的焦距，为第一透镜的焦距，CT1为第一透镜在光轴上的厚度，CT2为第二透镜在光轴上的厚度。另一方面，本发明提供一种摄影用光学镜片组，如上所述；第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜组合；除满足式(I)及式(2)外，进一步满足下列关系式之-O. 5 < R4/R3 < O. 5(4)O. 07 < (CT2+CT3) /f < O. 18 (5)f/f31 +1 f/f41 +1 f/f51 < 0. 65 (6)其中，R3为第二透镜的物侧光学面的曲率半径，R4为第二透镜的像侧光学面的曲率半径，CT2第二透镜在光轴上的厚度，CT3第三透镜在光轴上的厚度，f为摄影用光学镜片组的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。再一方面，本发明提供一种摄影用光学镜片组，由物侧至像侧依序包含沿着光轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；其中，第一透镜具有正屈折力，其物侧光学面为凸面，可由玻璃材料制成；其中，第二透镜具有负屈折力，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；其中，第三透镜具有正屈折力；其中，新月型的第四透镜具有正屈折力，其物侧光学面为凹面、其像侧光学面为凸面，其物侧光学面与像侧光学面至少一光学面为非球面；其中，第五透镜具有正屈折力，可为塑料材料所制成，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面至少一光学面为非球面，且其像侧光学面设置有至少一个反曲点；藉由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜在光轴上以特定空气间距排列，可使被摄物在成像面成像；对于不同的应用目的，除满足式
(I)及式(2)关系式外，进一步可分别满足下列关系式之一或其组合f/f31 +1 f/f41 +1 f/f51 < 0. 90(3)0. 65 < Td/f < 0. 95(7)-13. 5 < f5/f2 < -4. 0(8)0.01 < (R9-R10) / (R9+R10) < 0. 07(9)28 < v「v2 < 40(10)0 < f/f3 < 0. 24(11)其中，f为摄影用光学镜片组的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距， f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，Td为由第一透镜的物侧光学面至第五透镜的像侧光学面在光轴上的距离，R9为第五透镜的物侧光学面的曲率半径，R10为第五透镜的像侧光学面的曲率半径，Vl为第一透镜的色散系数(阿贝数，Abbe number)，V2为第二透镜的色散系数。本发明另一个主要目的在于提供一种摄影用光学镜片组，由物侧至像侧依序包含沿着光轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；其中第一透镜具有正屈折力，其物侧光学面为凸面；第二透镜具有负屈折力；第三透镜具有正屈折力；第四透镜具有正屈折力，其为新月型透镜，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面；第五透镜具有正屈折力，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面，且其像侧光学面设置有至少一个反曲点；所述的摄影用光学镜片组满足下列关系式I f/f31 + I f/f41 + I f/f51 < O. 90(3)
-O. 9 < R4/R3 < O. 9(12)其中，f为摄影用光学镜片组的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距， f5为第五透镜的焦距，R3为第二透镜的物侧光学面的曲率半径，R4为第二透镜的像侧光学面的曲率半径。另一方面，提供一种摄影用光学镜片组，其中第一透镜具有正屈折力，其物侧光学面为凸面；第二透镜具有负屈折力，其像侧面为凹面；第三透镜具有正屈折力；第四透镜具有正屈折力，其为新月型透镜，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凸面，其物侧光学面与像侧光学面中至少一光学面为非球面；第五透镜具有正屈折力，由塑料所制成，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面中至少一光学面为非球面， 且其像侧光学面设置有至少一个反曲点；所述的摄影用光学镜片组除满足式(3)及式(12) 外，进一步可满足下列关系式之一或其组合28 < V1-V2 < 40(10)较佳地I f/f31 +1 f/f41 +1 f/f51 < O. 65 (6)较佳地-O.5 < R4/R3 < O. 5(4)-13. 5 < f5/f2 < -4. 0(8)0.01 < (R9-R10) / (R9+R10) < 0. 07(9)0. 07 < (CT2+CT3) /f < 0. 18(5)其中，V1为第一透镜的色散系数，V2为第二透镜的色散系数，f为摄影用光学镜片组的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，R9为第五透镜的物侧光学面的曲率半径，R10为第五透镜的像侧光学面的曲率半径，CT2为第二透镜在光轴上的厚度，CT3为第三透镜在光轴上的厚度。再一方面，提供一种摄影用光学镜片组，由物侧至像侧依序包含沿着光轴排列的 第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；其中第一透镜具有正屈折力，由玻璃材质所制成，其物侧光学面为凸面；第二透镜具有负屈折力，其像侧光学面为凹面；第三透镜具有正屈折力；第四透镜具有正屈折力，新月型的第四透镜其物侧光学面为凹面、其像侧光学面为凸面，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面；第五透镜具有正屈折力，由塑料材料所制成，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面，且其像侧光学面设置有至少一个反曲点；除满足式(3)及式(12)外，进一步满足下列关系式O < f/f3 < O. 24(11)其中，f为摄影用光学镜片组的焦距，f3为第三透镜的焦距。本发明藉由上述的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜，在光轴上以适当的间距组合配置，可获得良好的像差修正与具有优势的光学传递函数 MTF(Modulation Transfer Function),并可有效缩短光学镜头组镜头的全长，以应用于小型电子设备中摄像用的光学镜片组。本发明的摄影用光学镜片组中，具有正屈折力的第一透镜与具有负屈折力第二透镜组合，提供所需的的屈折力外，并先进行像差补偿；再由具有正屈折力的第三透镜与第四透镜，其屈折力增加，则可缩短后焦长度，使摄影用光学镜片组之总长较短并调合光学传递函数；再由第五透镜与第四透镜间较短的间距，以修正第四透镜之影像的像差与色差，以提高整体摄影用光学镜片组的解像力，使能符合高分辨率的要求。本发明的摄影用光学镜片组中，正屈折力的第一透镜与负屈折力第二透镜组合， 正屈折力的第三透镜、第四透镜与第五透镜的组合，可有效减少摄影用光学镜片组的全长。本发明摄影用光学镜片组中，藉由第一透镜可为玻璃材料所制成，可使第一透镜焦距较短，增加第一透镜的屈折力，有利于成像与像差的减少。本发明摄影用光学镜片组中，藉由第五透镜可为塑料材料所制成，有利于制造及降低成本。
图IA是本发明第一实施例的光学镜片组示意图IB是本发明第一实施例的像差曲线图2A是本发明第二实施例的光学镜片组示意图2B是本发明第二实施例的像差曲线图3A是本发明第三实施例的光学镜片组示意图3B是本发明第三实施例的像差曲线图4A是本发明第四实施例的光学镜片组示意图4B是本发明第四实施例的像差曲线图5A是本发明第五实施例的光学镜片组示意图5B是本发明第五实施例的像差曲线图6A是本发明第六实施例的光学镜片组示意图6B是本发明第六实施例的像差曲线图7A是本发明第七实施例的光学镜片组示意图7B是本发明第七实施例的像差曲线图8A是本发明第八实施例的光学镜片组示意图8B是本发明第八实施例的像差曲线图9是表一，为本发明第一实施例的光学数据；
图10是表二，为本发明第一实施例的非球面数据；
图11是表三，为本发明第二实施例的光学数据；
图12是表四，为本发明第二实施例的非球面数据；
图13是表五，为本发明第三实施例的光学数据；
图14是表六，为本发明第三实施例的非球面数据；
图15是表七，为本发明第四实施例的光学数据；
图16是表八，为本发明第四实施例的非球面数据；
图17是表九，为本发明第五实施例的光学数据；
图18是表十，为本发明第五实施例的非球面数据；
图19是表十一，为本发明第六实施例的光学数据；
图20是表十二，为本发明第六实施例的非球面数据
图21是表十三，为本发明第七实施例的光学数据；
图22是表十四，为本发明第七实施例的非球面数据0072
0073
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0080 0081 0082
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0100 0101 0102
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0108
0109
0110
图23是表十五，为本发明第八实施例的光学数据；
图24是表十六，为本发明第八实施例的非球面数据；
图25是表十七，为本发明第一至第八实施例的相关关系式数据资料。
主要组件符号说明
100、200、300、400、500、600、700、800
110、210、310、410、510、610、710、810
111、211、311、411、511、611、711、811
112、212、312、412、512、612、712、812
120、220、320、420、520、620、720、820
121、221、321、421、521、621、721、821
122、222、322、422、522、622、722、822
130、230、330、430、530、630、730、830
131、231、331、431、531、631、731、831
132、232、332、432、532、632、732、832
140、240、340、440、540、640、740、840
141、241、341、441、541、641、741、841
142、242、342、442、542、642、742、842
150、250、350、450、550、650、750、850
151、251、351、451、551、651、751、851
152、252、352、452、552、652、752、852 160、260、360、460、560、660、760、860 170、270、370、470、570、670、770、870 180、280、380、480、580、680、780、880 CT1 :第一透镜在光轴上的厚度；
CT2 :第二透镜在光轴上的厚度；
CT3 :第三透镜在光轴上的厚度； f:摄影用光学镜片组的焦距； fi:第一透镜的焦距； f2:第二透镜的焦距； f3:第三透镜的焦距； f4:第四透镜的焦距； f5:第五透镜的焦距；
R3 :第二透镜的物侧光学面的曲率半径；
R4 :第二透镜的像侧光学面的曲率半径；
R9 :第五透镜的物侧光学面的曲率半径；
R10 :第五透镜的像侧光学面的曲率半径；
Td:由第一透镜的物侧光学面至第五透镜的像侧光学面在光轴上的距离； V1 :第一透镜的色散系数；
V2 :第二透镜的色散系数；
9
光圈；
第一透镜；
第一透镜的物侧光学面； 第一透镜的像侧光学面； 第二透镜；
第二透镜的物侧光学面； 第二透镜的像侧光学面； 第三透镜；
第三透镜的物侧光学面； 第三透镜的像侧光学面； 第四透镜；
第四透镜的物侧光学面； 第四透镜的像侧光学面； 第五透镜；
第五透镜的物侧光学面； 第五透镜的像侧光学面； 红外线滤除滤光片；
成像面；
影像感测组件；
Fno:光圈值；以及HFOV :最大视角的一半。
具体实施例方式本发明提供一种摄影用光学镜片组，请参阅图1A，摄影用光学镜片组由物侧至像侧依序包括沿着光轴排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第五透镜150 ;其中，第一透镜110具有正屈折力，在近光轴处，其物侧光学面111为凸面， 其像侧光学面112可为凸面或凹面，其物侧光学面111及像侧光学面112可为非球面或球面所构成；其中，第二透镜120具负屈折力，在近光轴处，其物侧光学面121可为凸面或凹面，其像侧光学面122为凹面，其物侧光学面121及像侧光学面122可为非球面或球面所构成；其中，第三透镜130具有正屈折力，在近光轴处，可为新月形或双凸形的透镜，其物侧光学面131及其像侧光学面132可为非球面或球面所构成；其中，第四透镜140具有正屈折力，为新月形透镜，在近光轴处，其物侧光学面141可为凹面或凸面，其物侧光学面141及像侧光学面142可为非球面或球面所构成；其中，第五透镜150具有正屈折力，在近光轴处，其物侧光学面151为凸面，其像侧光学面152为凹面，其物侧光学面151与像侧光学面152可为非球面或球面所构成，其像侧光学面152设置有至少一个反曲点；摄影用光学镜片组还包含光圈100与红外线滤除滤光片160，光圈100设置于第一透镜110与第二透镜120之间，为中置光圈，或者可设置于第一透镜110与被摄物之间，为前置光圈；红外线滤除滤光片160设置于第五透镜150与成像面170之间，通常为平板光学材料制成，不影响本发明摄影用光学镜片组的焦距；摄影用光学镜片组并可包含影像感测组件180，设置于成像面170 上，可将被摄物成像。第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第五透镜 150的非球面光学面，其非球面的方程式(Aspherical Surface Formula)为式(13)
权利要求
1.一种摄影用光学镜片组，其特征在于，其由物侧至像侧依次包括沿着光轴排列的具有正屈折力的第一透镜，其物侧光学面为凸面；具有负屈折力的第二透镜；具有正屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，其为新月型透镜，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面；具有正屈折力的第五透镜，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面，其像侧光学面设置有至少一个反曲点；其中，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第一透镜的焦距为，所述第一透镜在光轴上的厚度为CT1，所述第二透镜在光轴上的厚度为CT2，满足下列关系式O. 7 < f/fi < 2. OO. 8 < CVCT2 < 2. 80。
2.如权利要求I所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第二透镜的像侧光学面为凹面，所述第五透镜由塑料材料制成。
3.如权利要求2所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式f/f3| + |f/f4| + |f/f5 < 0.90。
4.如权利要求3所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，在光轴上所述第一透镜的物侧光学面至所述第五透镜的像侧光学面的距离为Td，满足下列关系式O. 65 < Td/f < O. 95。
5.如权利要求3所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第二透镜的物侧光学面为凹面。
6.如权利要求3所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第二透镜的焦距为&，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式_13. 5〈 f 5/f 2〈 ~4. O ο
7.如权利要求3所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第五透镜的物侧光学面的曲率半径为R9，所述第五透镜的像侧光学面的曲率半径为Rltl，满足下列关系式O. 01 < (R9-R10) / (R9+R10) < O. 07。
8.如权利要求2所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第一透镜的色散系数为 V1，所述第二透镜的色散系数为V2，满足下列关系式28 < V1-V2 < 40。
9.如权利要求2所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第一透镜由玻璃材料制成。
10.如权利要求2所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第四透镜的物侧光学面为凹面、其像侧光学面为凸面。
11.如权利要求2所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式O < f/f3 < O. 24。
12.如权利要求I所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式f/f3| + |f/f4| + |f/f5 < 0.65。
13.如权利要求I所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，第二透镜的物侧光学面的曲率半径为R3，第二透镜的像侧光学面的曲率半径为R4，满足下列关系式-O. 5〈 R4/R3 < O. 5。
14.如权利要求I所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第二透镜在光轴上的厚度为CT2，所述第三透镜在光轴上的厚度为CT3，满足下列关系式O. 07 < (CT2+CT3) /f < O. 18。
15.一种摄影用光学镜片组，其特征在于，其由物侧至像侧依次包括沿着光轴排列的具有正屈折力的第一透镜，其物侧光学面为凸面；具有负屈折力的第二透镜；具有正屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，其为新月型透镜，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面；具有正屈折力的第五透镜，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面中至少有一光学面为非球面，其像侧光学面设置有至少一个反曲点；其中，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，所述第二透镜的物侧光学面的曲率半径为R3，所述第二透镜的像侧光学面的曲率半径为R4，系满足下列关系式 f/f3| + |f/f4| + |f/f5 < 0.90_0. 9〈 R4/R3 < O. 9。
16.如权利要求15所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第二透镜的像侧光学面为凹面，所述第五透镜由塑料材料所制成。
17.如权利要求16所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第四透镜的物侧光学面为凹面、其像侧光学面为凸面。
18.如权利要求17所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第一透镜的色散系数为V1，所述第二透镜的色散系数为V2，满足下列关系式28 < V1-V2 < 40。
19.如权利要求18所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为U 满足下列关系式f/f3| + |f/f4| + |f/f5 < 0.65。
20.如权利要求18所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第二透镜的物侧光学面的曲率半径为R3，所述第二透镜的像侧光学面的曲率半径为R4，满足下列关系式-O. 5〈 R4/R3 < O. 5。
21.如权利要求18所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2， 所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式_13. 5〈 f 5/f 2〈 ~4. O ο
22.如权利要求18所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第五透镜的物侧光学面的曲率半径为R9,所述第五透镜的像侧光学面的曲率半径为Rltl,满足下列关系式O.01 < (R9-R10) / (R9+R10) < O. 07。
23.如权利要求18所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第二透镜在光轴上的厚度为CT2，所述第三透镜在光轴上的厚度为CT3，满足下列关系式O.07 < (CT2+CT3) /f < O. 18。
24.如权利要求17所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述第一透镜由玻璃材质制成。
25.如权利要求17所述的摄影用光学镜片组，其特征在于，所述摄影用光学镜片组的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式O < f/f3 < O. 24。
全文摘要
本发明公开了一种摄影用光学镜片组，其由物侧至像侧依次包括沿着光轴排列的具有正屈折力的第一透镜，其物侧光学面为凸面；具有负屈折力的第二透镜；具有正屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，为新月型透镜，其物侧与像侧中至少有一光学面为非球面；具有正屈折力的第五透镜，其物侧光学面为凸面、其像侧光学面为凹面，其物侧与像侧中至少有一光学面为非球面，其像侧光学面设置有至少一个反曲点；所述的摄影用光学镜片组满足特定的条件。藉此，本发明除具有良好的像差修正与光学传递函数外，还具有较短的摄影用光学镜片组总长，可应用于相机、手机相机等良好摄像目的的使用需求。
文档编号G02B13/00GK102608731SQ201110159748
公开日2012年7月25日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年1月20日
发明者周明达, 蔡宗翰 申请人:大立光电股份有限公司