專利名稱：：小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)一種小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭，尤指一種針對小型相機或手機等使用CCD(電荷藕合裝置)或CMOS(互補型金屬氧化物半導體)等影像感測器的鏡頭，而提供一種由正屈光度與負屈光度透鏡構(gòu)成的短后焦、全長短且低成本的光學取像鏡頭。
背景技術(shù)：
：在電子產(chǎn)品中如數(shù)碼相機(DigitalStillCamera)、電腦相機(PCcamera)、網(wǎng)絡(luò)相機(Networkcamera)、移動電話(手機)、個人數(shù)字助理(PDA)等裝置常已具備取像鏡頭；而為了攜帶方便及符合人性化的需求，取像鏡頭不僅需要具有良好的成像品質(zhì)，同時也需要有較小的體積(或總長度)與較低的成本，以符合使用者的需求。應(yīng)用于小型電子產(chǎn)品的取像鏡頭，現(xiàn)有上有二鏡片式、三鏡片式、四鏡片式及五鏡片式以上等不同設(shè)計，然而以成本考量，二鏡片式使用的透鏡較少，其成本較具優(yōu)勢?，F(xiàn)有的二鏡片式光學取像鏡頭已具有多種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，但其間的差異處或技術(shù)特征則是決定于以下各種因素的變化或組合該二透鏡之間對應(yīng)配合的形狀設(shè)計不同，如第一、二透鏡分另ll為新月型(meniscussh即e)透鏡、雙凸(bi-convex)、雙凹(bi-concave);或該二透鏡之間對應(yīng)配合的凸面/凹面方向不同；或該二透鏡之間對應(yīng)配合的屈光度(refractivepower)正、負不同；或該二鏡片組/鏡片之間的相關(guān)光學數(shù)據(jù)如fj取像鏡頭系統(tǒng)的有效焦距)、di(各光學面i間距離)、Ri(各光學面i曲率半徑)等所滿足的條件不同；由上可知，就二鏡片式的光學取像鏡頭的設(shè)計而論，現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)計光學取像鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域：
，是針對各種不同光學目的的應(yīng)用而產(chǎn)生不同的變化或組合，而因其所使用透鏡的形狀、組合、作用或功效不同，即可視為具有新穎性(novelty)及進步性(inventivest印)。近年為應(yīng)用于小型相機、照像手機、PDA等產(chǎn)品，其取像鏡頭要求小型化、焦距短、像差調(diào)整良好，在各種小型化的二透鏡取像鏡頭設(shè)計中，以正屈光度的第一透鏡、正屈光度的第二透鏡或其他組合的設(shè)計，最可能達到小型化的需求，如美國專利US2005/0073753、US2004/0160680、US7，110，190、US7，088，528、US2004/0160680;歐洲專利EP1793252、EP1302801;日本專利JP2007-156031、JP2006_154517、JP2006-189586;臺灣專利T麗320680、TWI232325;中國專利CN101046544等。然而，這些專利所揭露的光學取像鏡頭，其鏡頭總長仍應(yīng)進一步再縮小；對于使用者需求的短后焦設(shè)計，如美國專利US2006/0221467、日本專利JP2005121685、JP2006154517是使用正-負屈光度的組合；美國專利US20030/0197956使用負-正屈光度的組合；美國專利US5，835，288使用雙凹及雙凸透鏡的組合、日本專利JP20040281830使用正或負-正屈光度的組合；或如日本專利公開號JP2003215446、JP2004-177976、歐洲專利EP1793252與EP1793254、美國專利US6，876，500、US2004/0160680、US7，088，528、臺灣專利TWI266074等使用正-正屈光度的組合，使鏡頭總長度降低。在各種不同縮短鏡頭總長的設(shè)計中，仍以短后焦最為直接有效，但直接縮短后焦距將造成調(diào)焦困難的結(jié)果。為此，本發(fā)明提出更實用性的設(shè)計，在縮短后焦距同時，利用縮短鏡片間空氣間距以補足調(diào)焦困難并降低成像畸變，以簡便地應(yīng)用于小型相機、照像手機等電子產(chǎn)品上。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要目的乃在于提供一種小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭，在縮短后焦距同時，利用縮短鏡片間空氣間距以補足調(diào)焦困難并降低成像畸變，以簡便地應(yīng)用于小型相機、照像手機等電子產(chǎn)品上。本發(fā)明的小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭，其沿著光軸排列由物側(cè)(objectside)至像側(cè)(imageside)依序包含一孔徑光闌(aperturestop);—正屈光度的第一透鏡(afirstlensofpositiverefractivepower)為一新月型透鏡且物偵価為凸面，且二光學面均為非球面；一具有負屈光度的第二透鏡(asecondlensofnegativerefractivepower)為一新月型透鏡且像側(cè)面為凸面，且二光學面均為非球面；一紅外線濾光片及一影像感測器；又該光學取像鏡頭滿足以下條件0.252+，+、0.4(1)0.25《0.4(2)-0.3《——0.01(3)闊-4'"^IK1.5w其中，fs為光學取像鏡頭的有效焦距(effectivefocallength)，^為第一透鏡的焦距長，f2為第二透鏡的焦距長，bf為本取像鏡頭系統(tǒng)之后焦距，TL為光軸上孔徑光闌至成像面的距離，4為光軸上第一透鏡像側(cè)面至第二透鏡物側(cè)面的距離，山為光軸上第二透鏡像側(cè)面至紅外線濾光片物側(cè)面的距離，d6為光軸上紅外線濾光片像側(cè)面至影像感測器的成像面的距離，！^為第一透鏡的像側(cè)面近軸的曲率半徑，&為第二透鏡的物側(cè)面近軸的曲率半徑。再者，該短后焦二鏡片光學取像鏡頭的第一透鏡及第二透鏡可為玻璃或塑膠所制成。藉此，該二鏡片的組合可達成具有短之后焦距，進一步減少鏡頭的長度，并可使用相同材料制成以降低制作成本，藉以提升取像鏡頭的應(yīng)用性。圖1是本發(fā)明的光學結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第一實施例的場曲(fieldcurvature)圖；圖4是本發(fā)明第一實施例的成像畸變(distortion)圖；圖5是本發(fā)明第一實施例(在半徑0.6086mm時)的縱向像差圖；圖6是本發(fā)明第二實施例的場曲圖；圖7是本發(fā)明第二實施例的成像畸變4圖8是本發(fā)明第二實施例(在半徑0.5588mm時)的縱向像差圖；圖9是本發(fā)明第三實施例的場曲圖；圖10是本發(fā)明第三實施例的成像畸變圖；圖11是本發(fā)明第三實施例(在半徑0.4996mm時)的縱向像差圖。附圖標記說明1-光學取像鏡頭；ll-第一透鏡；Rl-(第一透鏡)物側(cè)面；R2-(第一透鏡)像側(cè)面；S-孔徑光闌；12-第二透鏡；R3-(第二透鏡)物側(cè)面；R4-(第二透鏡)像側(cè)面；13-紅外線濾光片；14-影像感測器；dl-光軸上第一透鏡物側(cè)面至像側(cè)面的距離；d2-光軸上第一透鏡像側(cè)面至第二透鏡物側(cè)面的距離；d3-光軸上第二透鏡物側(cè)面至像側(cè)面的距離；d4-光軸上第二透鏡像側(cè)面至紅外線濾光片物側(cè)面的距離；d5-光軸上紅外線濾光片物側(cè)面至像側(cè)面的距離；d6-光軸上紅外線濾光片像側(cè)面至影像感測器的距離。具體實施例方式為使本發(fā)明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例并配合下列圖示，將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征詳述如后參照圖1所示，其是本發(fā)明的二鏡片光學取像鏡頭1結(jié)構(gòu)示意圖，其沿著光軸Z排列由物側(cè)(objectside)至像側(cè)(imageside)依序包含一孔徑光闌S、一第一透鏡11、一第二透鏡12、一紅外線濾光片(IRcut-offfilter)13及一影像感測器(imagesensingchip)14;取像時，待攝物(object)的光線是先經(jīng)過第一透鏡11及第二透鏡12后，再經(jīng)過紅外線濾光片13而成像于影像感測器14的成像面(image)上。該第一透鏡11為一新月型透鏡，其物側(cè)面Rl為凸面而像側(cè)面R2為凹面，具有正屈光度，可利用玻璃或塑膠材質(zhì)制成，又其物側(cè)面Rl及像側(cè)面R2均為非球面。該第二透鏡12為一新月型透鏡，其物側(cè)面R3為凹面而像側(cè)面R4為凸面，具有負屈光度，可利用玻璃或塑膠材質(zhì)制成，又其物側(cè)面R3及像側(cè)面R4均為非球面。該孔徑光闌(aperturestop)S是屬于一種前置光圈，其是貼設(shè)于第一透鏡11的物側(cè)面Rl上；該紅外線濾光片(IRcut-offfilter)13可為一鏡片，或利用鍍膜技術(shù)形成一具有紅外線濾光功能的薄膜；該影像感測器(imagesensingchip)14包含CCD(電荷藕合裝置)或CMOS(互補型金屬氧化物半導體)。又本發(fā)明二鏡片光學取像鏡頭1在第一透鏡11及第二透鏡12的光學面曲率半徑、非球面曲面及透鏡厚度(dl及d3)與空氣間距((12、(14及(16)光學組合后，構(gòu)成的鏡頭具有短的后焦距，其進一步可縮短鏡頭的總長度與后焦距于一個較小的范圍內(nèi)，即滿足式(2)。第一透鏡11及第二透鏡12的光學面為非球面，其非球面的方程式(AsphericalSurfaceFormula)為式(5)Z=——,"二+#4+4A6+為/z8+々10+々12+O141+(l+f)c2》2)、"其中c是曲率，h為鏡片高度，K為圓錐系數(shù)(ConicConstant)、A4、A6、A8、A10、A12、A14分別四、六、八、十、十二、十四階的非球面系數(shù)(NthOrderAsphericalCoefficient)。藉上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的二鏡片光學取像鏡頭1之后焦距能有效縮小，使鏡頭長度減小，即滿足式(1)式(4)。茲列舉較佳實施例，并分別說明如下〈第一實施例>請參考圖2、3、4、5所示，其分別是本發(fā)明光學取像鏡頭l第一實施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖與場曲(fieldcurvature)、成像畸變(distortion)及在半徑(radius)0.6086mm時的縱向像差(verticalaberration)圖。下列表(一)中分別列有由物側(cè)至像側(cè)依序編號的光學面號碼(surfacenumber)、在光軸上各光學面的曲率半徑R(單位mm)(theradiusofcurvatureR)、光軸上各面之間距d(單位mm)(theon-axissurfacespacing)，各透鏡的折射率(Nd)及各透鏡的阿貝數(shù)(Abbe'snumber)vd。表(一)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>氺asphericalsurface在表(一)中，光學面(Surface)有標注*者為非球面光學面，Surf1、Surf2分別表示第一透鏡11的物側(cè)面Rl與像側(cè)面R2，Surf3、Surf4分別表示第二透鏡12的物側(cè)面R3與像側(cè)面R4，fs為取像鏡頭的有效焦距。下列表(二)列有各光學面的非球面式(5)的各項系數(shù)表(二)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本實施例中，第一透鏡11與第二透鏡12是利用相同的玻璃材質(zhì)制成，其折射率Nd為1.587、阿貝數(shù)Vd為60.0;紅外線濾光片13是使用折射率Nd為1.517、阿貝數(shù)vd為64.17的玻璃材質(zhì)制成。本實施例光學取像鏡頭1的有效焦距fs為3.408mm，第一透鏡11的焦距^為2.7879mm、第二透鏡12的焦距f2為-15.418mm;在光軸上，由第一透鏡11的物側(cè)面Rl到影像感測器15的成像面的距離TL(總長度)為3.763mm;即，<3811;4—。.畫復(fù)=0.350;^^4一3.6101可以滿足條件式(1)式(4)。由上述表(一)、表(二)及圖35的場曲(fieldcurvature)、成像畸變(distortion)及在半徑(radius)0.6086mm時的縱向像差(verticalaberration)圖所示，藉此可證明本發(fā)明的二鏡片光學取像鏡頭可有效修正像差，使光學取像鏡頭1具有高解析度及短后焦效果，能有效縮小鏡頭長度，而提升本發(fā)明的應(yīng)用性。圖3、6、9所表示的場曲曲線圖中，橫坐標表示焦距，單位為毫米；縱坐標表示像高，曲線T、S分別對應(yīng)切向和徑向，從圖中可見對于不同的焦距偏移下，以光軸的不同像高所產(chǎn)生的場曲變化情形。圖4、7、10所表示的成像畸變曲線圖中，橫坐標表示扭曲率的百分比；縱坐標表示以光軸的不同像高，從圖中可見對于不同的像高時，其扭曲率變化的情形。圖5、8、11所表示的像差曲線圖中，縱坐標為縱向像差，橫坐標為焦距，單位為毫米。從圖中可見，對于不同的焦距偏移下，其球面像差的變化情形?！吹诙嵤├?gt;請參考圖2、6、7、8所示，其分別是本發(fā)明光學取像鏡頭l第二實施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖與場曲、成像畸變及在半徑0.5588mm時的縱向像差圖。下列表(三)中分別列有由物側(cè)至像側(cè)依序編號的光學面號碼、在光軸上各光學面的曲率半徑R、光軸上各面之間距d，各透鏡的折射率(Nd)以及各透鏡的阿貝數(shù)Vd。表(三)fs=3.129<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>氺asphericalsurface下列表(四)列有各光學面的非球面式(5)的各項系數(shù)表(四)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本實施例中，第一透鏡11與第二透鏡12是利用相同的玻璃材質(zhì)制成，其折射率&為1.587、阿貝數(shù)Vd為60.0;紅外線濾光片13是使用其折射率Nd為1.517、阿貝數(shù)Vd為64.17的玻璃材質(zhì)制成。本實施例光學取像鏡頭1的有效焦距fs為3.129mm，而第一透鏡11的焦距^為2.7719mm、第二透鏡12的焦距f2為-130.8mm;在光軸上，由第一透鏡11的物側(cè)面Rl到影像感測器15的成像面的距離TL(總長度)為3.5959mm;即，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>可以滿足條件式(l)式(4)。由上述表(三)、表(四)及圖68的場曲、成像畸變及縱向像差圖所示，藉此可證明本發(fā)明的二鏡片光學取像鏡頭可有效修正像差，使光學取像鏡頭1具有高解析度及短后焦效果，能有效縮小鏡頭長度，而提升本發(fā)明的應(yīng)用性?！吹谌龑嵤├?gt;請參考圖2、9、10、11所示，其分別是本發(fā)明光學取像鏡頭1第三實施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖與場曲、成像畸變及在半徑0.4996mm時的縱向像差圖。下列表(五)中分別列有由物側(cè)至像側(cè)依序編號的光學面號碼、在光軸上各光學面的曲率半徑R、光軸上各面之間距d，各透鏡的折射率(Nd)、各透鏡的阿貝數(shù)vd。表(五)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>氺3sphericalsurface下列表(六)列有各光學面的非球面式(5)的各項系數(shù)表(六)KA4A6A8A10A12A14*R11.6398E-01-1.2320E-018.7112E-01-3.7158E+002.6497E+002.7326E+002.0840E+016.0971E+002.6171E-01-1.6968E+001.1420E+01-4.2238E+00-1.1136E+022.2379E+02*R3-3.1297E+02-2.7133E-01-1.7717E+007.9263E+00-9.4245E+00-4.5828E+011.4460E+028.5842E+01-4.8528E-02-1.0180E-017.5329E-02-2.6834E-02-1.0559E-04陽3.譲E-04本實施例中，第一透鏡11與第二透鏡12是利用相同的玻璃材質(zhì)制成，其折射率&為1.580、阿貝數(shù)Vd為58.9;紅外線濾光片13是使用其折射率Nd為1.517、阿貝數(shù)vd為64.17的玻璃材質(zhì)制成。本實施例光學取像鏡頭1的有效焦距fs為2.878mm，而第一透鏡11的焦距^為2.4924mm、第二透鏡12的焦距f2為-11.1504mm;在光軸上，由第一透鏡11的物側(cè)面Rl到影像感測器15的成像面的距離TL為3.3509mm;即，^+，+《=。.2898;會=—。.2235復(fù)=0.3551;^1^—L9593力/27Z(及2+及3)可以滿足條件式(1)式(4)。由上述表(五)、表(六)及圖911的場曲、成像畸變及縱向像差圖所示，藉此可證明本發(fā)明的二鏡片光學取像鏡頭可有效修正像差，使光學取像鏡頭1具有高解析度及短后焦效果，能有效縮小鏡頭長度，而提升本發(fā)明的應(yīng)用性。以上所示僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明而言僅是說明性的，而非限制性的。本領(lǐng)域具通常知識技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進行許多改變、修改、甚至等效變更，但都將落入本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。9權(quán)利要求一種小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭，其特征在于，沿著光軸排列由物側(cè)至像側(cè)依序包含一孔徑光闌；一第一透鏡，具有正屈光度，其為一新月型透鏡，其凸面是面向物側(cè)，且二光學面均為非球面；一第二透鏡，具有負屈光度，其為一新月型透鏡，其凸面是面向像側(cè)，且二光學面均為非球面；一紅外線濾光片；及一影像感測器；其中，第一透鏡與第二透鏡是使用相同玻璃材料所制作；并滿足以下條件<mrow><mn>0.25</mn><mo>≤</mo><mfrac><mrow><msub><mi>d</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>d</mi><mn>4</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>d</mi><mn>6</mn></msub></mrow><msub><mi>f</mi><mi>s</mi></msub></mfrac><mo>≤</mo><mn>0.4</mn></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>0.3</mn><mo>≤</mo><mfrac><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>f</mi><mn>2</mn></msub></mfrac><mo>≤</mo><mo>-</mo><mn>0.01</mn></mrow><mrow><mn>0.25</mn><mo>≤</mo><mfrac><mi>bf</mi><mi>TL</mi></mfrac><mo>≤</mo><mn>0.4</mn></mrow>其中，fs為光學取像鏡頭的有效焦距，f1為第一透鏡的焦距長，f2為第二透鏡的焦距，bf為本取像鏡頭系統(tǒng)之后焦距，TL為孔徑光闌至成像面的距離，d2為光軸上第一透鏡像側(cè)面至第二透鏡物側(cè)面的距離，d4為光軸上第二透鏡像側(cè)面至紅外線濾光片物側(cè)面的距離，d6為光軸上紅外線濾光片像側(cè)面至影像感測器的成像面的距離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭，其特征在于，該取像鏡頭具有短后焦距，滿足下列條件<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，d2為光軸上第一透鏡像側(cè)面至第二透鏡物側(cè)面的距離、fs為光學取像鏡頭的有效焦距。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭，其特征在于，滿足以下條件(及2+及3)其中，R2為第一透鏡的像側(cè)面近軸的曲率半徑，R3為第二透鏡的物側(cè)面近軸的曲率半徑。全文摘要一種小型短后焦二鏡片光學取像鏡頭，其沿著光軸排列由物側(cè)至像側(cè)依序包含一孔徑光闌；一正屈光度新月形非球面的第一透鏡，且其凸面是面向物側(cè)而凹面是面向像側(cè)；一負屈光度新月形非球面的第二透鏡，且其凸面是面向像側(cè)而凹面是面向物側(cè)；及一紅外線濾光片；該光學取像鏡頭滿足以下條件其中，f1為第一透鏡的焦距長，f2為第二透鏡的焦距長，bf為本取像鏡頭系統(tǒng)之后焦距，TL(總長度)為孔徑光闌至成像面的距離；藉此，本發(fā)明可達短后焦效果，以有效縮短光學取像鏡頭的長度，以應(yīng)用于小型相機、手機更為薄形化的使用需求。文檔編號G02B13/18GK101726830SQ20081016745公開日2010年6月9日申請日期2008年10月13日優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日發(fā)明者吳建霖,徐三偉申請人:一品光學工業(yè)股份有限公司