專利名稱：鏡頭模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鏡頭模塊，且特別是涉及一種使用四片透鏡所組成的鏡頭模塊。
背景技術(shù)：
隨著科技進步，微型投影鏡頭(Projection Lens)逐漸成為市場的主流之一。一般來說，微型投影機的重要特色是光源由傳統(tǒng)的高壓汞燈(UHP)改成環(huán)保省電的LED燈，然而在體積縮小的同時又希望能保有高亮度，這表示投影鏡頭需有較小的數(shù)值孔徑(Fnumber)，意即需使用大光圈鏡頭。在伴隨著孔徑變大的同時，透鏡頭內(nèi)的鏡片的尺寸也會相對變大，由此，成像畫面的像差會急遽地增加，因此在光學(xué)設(shè)計上的困難度便會大大地提升。目前來說，現(xiàn)有技術(shù)多是使用非球面鏡片來矯正像差，或是增加鏡片的數(shù)量來克服上述問題，但是如此作法會與減少制造成本的目的相互違背。此外，使用過多的非球面鏡片很可能會提高公差敏感度，而鏡片數(shù)量過多則會使得整個系統(tǒng)無法滿足緊湊性(Compact)，難以真正使整體光學(xué)的尺寸縮小。中國臺灣專利公開號第201003115號公開了一種投影鏡頭，該投影鏡頭由放大端至縮小端依次包括具有負光焦度的第一透鏡、具有正光焦度的第二透鏡、具有負光焦度的第三透鏡及具有正光焦度的第四透鏡。投影鏡頭滿足3. 7 < TT/f < 4與BFL/f > 1. 41，其中TT為投影鏡頭的總長；BFL為投影鏡頭的后焦距；f為投影鏡頭的有效焦距。中國臺灣專利公告號第1258597號公開了一種投影裝置，其包含第一光學(xué)群組、光圈、第二光學(xué)群組。第一光學(xué)群組具有第一透鏡及第二透鏡。第一透鏡為彎形負透鏡，且其凸面朝向像端，第二透鏡為平凸透鏡，其平面朝向物端。第二光學(xué)群具有第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡。第三透鏡為雙凹透鏡，第四透鏡為彎形正透鏡。另外，光學(xué)群組滿足0.75< fl/f2 < 0. 95，其中Π、f2為第一光學(xué)群組及第二光學(xué)群組的有效焦距。中國臺灣專利公告號第1315410號公開了一種定焦鏡頭，其包括第一透鏡群以及第二透鏡群。第一透鏡群具有正屈光度，且第一透鏡群是由自物側(cè)至像側(cè)依次排列的第一透鏡和第二透鏡所組成。其中，第一透鏡是具有負屈光度且凸面朝向第二透鏡的彎月型透鏡，而第二透鏡是具有正屈光度的雙凸透鏡。此外，第二透鏡群具有正屈光度，且配置于第一透鏡群與像側(cè)之間。第二透鏡群是由自物側(cè)至像側(cè)依次排列的第三透鏡、第四透鏡與第五透鏡所組成。第三透鏡是具有負屈光度的雙凹透鏡，第四透鏡是具有正屈光度且凸面朝向第五透鏡的彎月型透鏡，而第五透鏡是具有正屈光度的雙凸透鏡。美國專利公告號第6124978號公開了一種投影鏡頭，其包括凸面朝向放大端的正彎月型的第一透鏡、凸面朝向放大端的負彎月型的第二透鏡、兩表面的屈光度不同的雙凹型的第三負透鏡、兩表面的屈光度不同的雙凸型的第四正透鏡L4。美國專利公告號第7075622號公開了一種投影鏡頭，該投影鏡頭包含6個透鏡。第一透鏡具有負屈光度；第二透鏡具有正屈光度；第三透鏡具有負屈光度；第四透鏡為復(fù)合透鏡具有正屈光度；第五透鏡具有正屈光度。投影鏡頭滿足0. 3 < L23/L2-4 < 0. 5，L23為第二透鏡后表面至第三透鏡前表面的距離；L2-4為第二透鏡前表面至第四透鏡后表面的距離。美國專利公開號第20020196564號公開了一種廣角鏡頭，該廣角鏡頭由四片透鏡組成。廣角鏡頭包含凹面朝向物側(cè)并具負屈光度的第一透鏡、具正屈光度的第二透鏡、具負屈光度的第三透鏡以及具正屈光度的第四透鏡。第二透鏡的至少一個表面為非球面，而第三透鏡的凹面朝向物側(cè)或像側(cè)，且第四透鏡的凸面朝向像側(cè)且至少包含一個非球面。廣角鏡頭至少滿足下列其中之一的公式-2. 0 < f/fl < -0. 5 ；0. 5 < f/f2 < 2. 0 ;0. 5 < f/f4< 2.0，其中f表示有效焦距。美國專利公告號第7679832號公開了一種鏡頭系統(tǒng)，其包含具負屈光度的第一透鏡、具正屈光度的第二透鏡、具負屈光度的第三透鏡組以及具正屈光度的第三透鏡。鏡頭系統(tǒng)滿足0. 3 < I fl/f2-4 I < 1. 0，其中f 1表示第一透鏡的焦距，f2-4表示第二透鏡、第三透鏡組、第四透鏡的有效焦距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鏡頭模塊，其使用四片透鏡即可呈現(xiàn)較佳的光學(xué)表現(xiàn)(如高解像力)，且同時具有低成本與尺寸較小的優(yōu)點。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所公開的技術(shù)特征中得到進一步的了解。為達上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本發(fā)明的實施例提出一種鏡頭模塊，其中鏡頭模塊由四片透鏡組成。鏡頭模塊包括第一透鏡群與第二透鏡群。第一透鏡群包括具有負屈光度的第一透鏡。第一透鏡具有面向放大側(cè)的第一表面與面向縮小側(cè)的第二表面，其中第一表面與第二表面的至少其中之一為非球表面。第二透鏡群配置于第一透鏡與縮小側(cè)之間，且第二透鏡群包括從放大側(cè)至縮小側(cè)依次排列的第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡。第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的屈光度依次為正、負、正，且第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的至少其中之二各包括非球表面。另外，第三透鏡的有效焦距為f3且折射率為Nd3，而第四透鏡的有效焦距為f4，且鏡頭模塊符合0.45 < f3/(f4XNd3) <1.2。在本發(fā)明的實施例中，第二透鏡的有效焦距為f2，鏡頭模塊的后焦距長度為BFL，且鏡頭模塊符合0. 5 < BFL/f2 < 1. 3。在本發(fā)明的實施例中，鏡頭模塊還包括孔徑光闌，其中孔徑光闌配置于第二透鏡與第三透鏡之間。在本發(fā)明的實施例中，第一表面與第二表面的至少其中之一為凹面。在本發(fā)明的實施例中，第一透鏡為新月透鏡或雙凹透鏡。在本發(fā)明的實施例中，第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的至少其中之二為非球面透鏡。在本發(fā)明的實施例中，第二透鏡包括雙凸透鏡。在本發(fā)明的實施例中，第三透鏡包括雙凹透鏡。在本發(fā)明的實施例中，第四透鏡包括雙凸透鏡。在本發(fā)明的實施例中，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的材質(zhì)包括玻璃或塑料。在本發(fā)明的實施例中，第一透鏡群用以相對于鏡頭模塊移動而為對焦群，第二透鏡群用以相對于鏡頭模塊固定不動而為固定群。在本發(fā)明的實施例中，第一透鏡群與第二透鏡群用以同時相對于鏡頭模塊移動而為對焦群，且第一透鏡群與第二透鏡群同時相對于鏡頭模塊移動時用以改變鏡頭模塊的后焦距長度。本發(fā)明的實施例具有以下至少其中一個優(yōu)點。由于鏡頭模塊滿足0.45 < |f3/(f4XNd3) I < 1.2，因此便可使用四片透鏡，而仍能呈現(xiàn)出較佳的光學(xué)成像質(zhì)量，如改善鏡頭模塊于成像時可能產(chǎn)生的色差。另外，由于鏡頭模塊使用四片透鏡便可呈現(xiàn)出較佳的光學(xué)成像質(zhì)量，因此鏡頭模塊便可同時具有低成本與尺寸小(如小型化)的優(yōu)點。為讓本發(fā)明上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。


圖1為本發(fā)明一實施例的鏡頭模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A至圖2D以及圖3分別為圖1的鏡頭模塊的成像光學(xué)仿真數(shù)據(jù)圖；圖4為本發(fā)明另一實施例的鏡頭模塊結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖5A至圖5D以及圖6分別為圖4的鏡頭模塊的成像光學(xué)仿真數(shù)據(jù)圖。主要元件符號說明60:影像處理元件70 玻璃蓋100,200 鏡頭模塊110、210:第一透鏡120,220 第二透鏡130、230 第三透鏡140、240:第四透鏡150 孔徑光闌BFL 后焦距長度LGl 第一透鏡群LG2:第二透鏡群Sl S9 表面
具體實施例方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下參照附圖的優(yōu)選實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。圖1為本發(fā)明一實施例的鏡頭模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，本實施例的鏡頭模塊100基本上由四片透鏡組成，在不影響鏡頭模塊100的光學(xué)表現(xiàn)下，鏡頭模塊100本身亦可具有支撐與固定這些透鏡的固定機構(gòu)以及移動這些透鏡的移動機構(gòu)，以使鏡頭模塊100可進行對焦之類的成像表現(xiàn)，其中本實施例的重點在于使用四片透鏡便可使鏡頭模塊100呈現(xiàn)較佳的成像質(zhì)量，因此本實施例并不特別說明這些固定機構(gòu)與移動機構(gòu)。
本實施例的鏡頭模塊100包括第一透鏡群LGl與第二透鏡群LG2，如圖1所示。第一透鏡群LGl包括具有負屈光度的第一透鏡110。第一透鏡110具有面向放大側(cè)的第一表面Sl與面向縮小側(cè)的第二表面S2，其中第一表面Sl與第二表面S2至少其中之一為非球表面。具體而言，第一表面Sl與第二表面S2的至少其中之一采用非球表面的設(shè)計時，其可用以消除鏡頭模塊100的光軸以外的像差，例如是改善彗差(Coma)或像散(Astigmatism)之類的像差，其中特別的是，對于畸變(Distortion)的像差的改善更為顯著。在本實施例中，第一透鏡110可為凹面朝向放大側(cè)與縮小側(cè)的雙凹透鏡，同時具有負屈光度，也就是說，第一表面Sl與第二表面S2可分別為一凹面，如圖1所示。另外，第二透鏡群LG2配置于第一透鏡110與縮小側(cè)之間，且第二透鏡群LG2包括從放大側(cè)至縮小側(cè)依次排列的第二透鏡120、第三透鏡130與第四透鏡140，如圖1所示。第二透鏡120、第三透鏡130以及第四透鏡140的屈光度依次為正、負、正。在本實施例中，第二透鏡120可為凸面朝向放大側(cè)與縮小側(cè)的雙凸透鏡，并同時具有正屈光度，第三透鏡130可為凹面朝向放大側(cè)與縮小側(cè)的雙凹透鏡，并同時具有負屈光度，而第四透鏡140可為凸面朝向放大側(cè)與縮小側(cè)的雙凸透鏡，如圖1所示。另外，本實施例的鏡頭模塊100還可包括孔徑光闌150，其中孔徑光闌150配置于第二透鏡120與第三透鏡130之間，如圖1所示。在本實施例中，孔徑光闌150可用來限制成像光束的口徑的大小，從而可影響像的照度、清晰程度及景深。為了使鏡頭模塊100在使用四片透鏡的架構(gòu)下能呈現(xiàn)較佳的光學(xué)成像質(zhì)量，因此第二透鏡120、第三透鏡130以及第四透鏡140至少其中之二各包括非球表面，也就是說，第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140至少其二各為一非球面透鏡。舉例而言，第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140的透鏡表面S3、S4、S5、S6、S7、S8皆可采用非球面的設(shè)計，意即第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140皆為非球面透鏡；又或者，第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140其中的任意兩個透鏡的表面可采用非球面的設(shè)計，而另一透鏡則可采用球面透鏡的設(shè)計，意即第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140其中之二可采用非球面透鏡的設(shè)計，而另一透鏡則可采用球面透鏡的設(shè)計。在本實施例中，第四透鏡14可用來配合第三透鏡130以矯正光線在通過第三透鏡130后所可能產(chǎn)生的色差問題，也就是說適當(dāng)?shù)剡x用第四透鏡140可有效地改善鏡頭模塊100在成像時所產(chǎn)生的色差(chromatic aberration)的問題。以上關(guān)于第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140采用非球面透鏡的數(shù)量根據(jù)使用者的需求而定，上述僅為舉例說明。另外，上述第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140的形狀僅為舉例說明，在其它實施例中，透鏡110、120、130、140亦可有不同于上述的形狀，視實際的狀況而定。在本實施例中，若上述的透鏡110、120、130、140采用非球面的設(shè)計，則其材質(zhì)可以是選擇玻璃材質(zhì)，但也可以是選擇塑料透鏡的材質(zhì)，如此則可有效地可達到節(jié)省成本的目的。在本實施例中，本實施例的鏡頭模塊100將四片透鏡110、120、130、140分成兩群，其中第一透鏡群LGl由第一透鏡110所組成，而第二透鏡群LG2則是由第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140所組成。在本實施例中，若欲使鏡頭模塊100進行對焦成像時，可通過改變兩透鏡群LG1、LG2之間的間距來進行對焦(focus)，或者是，同時移動透鏡群LG1、LG2，改變鏡頭模塊100的后焦距長度BFL以進行對焦。詳細來說，若欲通過改變兩透鏡群LG1、LG2之間的間距以使鏡頭模塊100進行對焦時，則第一透鏡群LGl用以相對于鏡頭模塊100移動而為對焦群，第二透鏡群LG2用以相對于鏡頭模塊100固定不動而為固定群。換句話說，移動第一透鏡群LGl，而無須移動第二透鏡群LG2便可使鏡頭模塊100進行對焦的動作。另外，若是欲通過同時移動透鏡群LG1、LG2來改變鏡頭模塊100的后焦距長度BFL,以使鏡頭模塊100進行對焦時，則第一透鏡群LGl與第二透鏡群LG2用以同時相對于鏡頭模塊100移動而為對焦群，其中第一透鏡群LGl與第二透鏡群LG2同時相對于鏡頭模塊100移動時用以改變鏡頭模塊100的后焦距長度BFL。換句話說，通過同時移動第一透鏡群LGl與第二透鏡群LG2，便可使鏡頭模塊100進行對焦的動作。在本實施例中，在縮小側(cè)可設(shè)置有影像處理元件60(imag印rocessing device)。在本實施例中，影像處理元件60例如是光閥(1 i ghtval ve)，而光閥例如為數(shù)字微鏡元件(digital micro-mirror device, DMD)、5iS；液晶面板(liquid-crystal-on-siliconpanel, LCOS panel) 5 I^t ζ ^ Ih M IS- (transmissive liquid crystal panel,transmissive IXD)。此外，在本實施例中，鏡頭模塊100用以將影像處理元件60所提供的影像成像于放大側(cè)。換言之，鏡頭模塊100應(yīng)用于投影裝置時可為一種投影鏡頭。在另一實施例中，鏡頭模塊100亦可以是用于一般相機上的鏡頭，意即鏡頭模塊100可將位于放大側(cè)的物體成像于位于縮小側(cè)的成像面上。進一步來說，為同時兼具小型化的尺寸(如采用四片透鏡)及具有較好的光學(xué)成像質(zhì)量。在小型化鏡頭模塊100的前提下，鏡頭模塊100滿足下列條件。0. 45 < I f3/(f4XNd3) I < 1. 2(條件一)其中f3為第三透鏡130的有效焦距，Nd3例如為第三透鏡130在黃綠光波長(如589nm)下的折射率(但不限于此)，且f4為第四透鏡140的有效焦距。詳細而言，在鏡頭模塊 100 中，若 f3/(f4XNd3) <0.45，或是，f3/(f4XNd3) > 1. 2，則鏡頭模塊 100 在成像時所產(chǎn)生的色差的問題便難以獲得有效地矯正；反之，本實施例的鏡頭模塊100若可滿足0.45 < f3/(f4XNd3) I < 1.2時，則鏡頭模塊100便可于采用四片透鏡110、120、130、140的情況下，仍可呈現(xiàn)出較佳的光學(xué)質(zhì)量與表現(xiàn)。換句話說，鏡頭模塊100可兼顧低成本與尺寸小(如小型化)的優(yōu)點外，并可提供較佳的光學(xué)成像質(zhì)量。另外，為了可使鏡頭模塊100呈現(xiàn)較佳的光學(xué)成像質(zhì)量，因此鏡頭模塊100還可視實際狀況滿足下列條件二0. 5 < BFL/f2 < 1. 3 (條件二 )其中f2為第二透鏡120的有效焦距，而BFL則為鏡頭模塊100的后焦距長度。若鏡頭模塊100滿足條件二時，則鏡頭模塊100在小型化的條件上可呈現(xiàn)出較佳的表現(xiàn)。舉例而言，在鏡頭模塊100中，若BFL/f2 > 1. 3時，則鏡頭模塊100的后焦距長度便會相對地變大，如此一來，鏡頭模塊100便無法有效地小型化，意即鏡頭模塊100的尺寸便無法有效地縮小；若BFL/f2 < 0. 5時，鏡頭模塊100的后焦距長度相對便會變得過小，如此一來，鏡頭模塊100若應(yīng)用于投影裝置時，便容易與投影裝置內(nèi)的照明系統(tǒng)產(chǎn)生機構(gòu)上的干涉與碰撞。換言之，本實施例的鏡頭模塊100若可滿足0.5 <BFL/f2< 1.3時，則鏡頭模塊100便可有效地縮小其整體尺寸，并同時提供較佳的光學(xué)成像質(zhì)量，意即是鏡頭模塊100可具有較小的體積，而用以應(yīng)用在尺寸日益縮小的光學(xué)產(chǎn)品上(如微型投影機、數(shù)字相機之類的
7光學(xué)產(chǎn)品)。補充說明一點，在設(shè)計鏡頭模塊100時，不限定鏡頭模塊100需同時滿足上述所列的條件，而是視光學(xué)成像質(zhì)量的需求，選擇性地滿足上述所列的條件。以下內(nèi)容將舉出鏡頭模塊100的實施例。需注意的是，下述表中所列的數(shù)據(jù)并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在參照本發(fā)明之后，當(dāng)可應(yīng)用本發(fā)明的原則對其參數(shù)或設(shè)定作適當(dāng)?shù)男薷?，惟其仍?yīng)屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。(表一)
權(quán)利要求
1.一種鏡頭模塊，由四片透鏡組成，所述鏡頭模塊包括第一透鏡群，包括第一透鏡，具有負屈光度，并具有面向放大側(cè)的第一表面與面向縮小側(cè)的第二表面，所述第一表面與所述第二表面的至少其中之一為非球表面；以及第二透鏡群，配置于所述第一透鏡與所述縮小側(cè)之間，且所述第二透鏡群包括從所述放大側(cè)至所述縮小側(cè)依次排列的第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡，所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡的屈光度依次為正、負、正，且所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡的至少其中之二各包括非球表面；其中，所述第三透鏡的有效焦距為f3且折射率為Nd3,所述第四透鏡的有效焦距為f4，而所述鏡頭模塊符合下列公式0. 45 < f3/(f4XNd3) ι < 1. 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第二透鏡的有效焦距為f2，所述鏡頭模塊的后焦距長度為BFL，且所述鏡頭模塊符合0. 5 < BFL/f2 < 1. 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，還包括孔徑光闌，配置于所述第二透鏡與所述第三透鏡之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第一表面與所述第二表面的至少其中之一為凹面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鏡頭模塊，其中所述第一透鏡為新月透鏡或雙凹透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第二透鏡、所述第三透鏡及所述第四透鏡的至少其中之二各為非球面透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第二透鏡包括雙凸透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第三透鏡包括雙凹透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第四透鏡包括雙凸透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡及所述第四透鏡的材質(zhì)包括玻璃或塑料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第一透鏡群用以相對于所述鏡頭模塊移動而為對焦群，所述第二透鏡群用以相對于所述鏡頭模塊固定不動而為固定群。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第一透鏡群與所述第二透鏡群用以同時相對于所述鏡頭模塊移動而為對焦群，且所述第一透鏡群與所述第二透鏡群同時相對于所述鏡頭模塊移動時用以改變所述鏡頭模塊的后焦距長度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭模塊，其中所述第三透鏡的折射率Nd3為所述第三透鏡在黃綠光波長下的折射率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鏡頭模塊，由四片透鏡組成。鏡頭模塊包括第一透鏡群與第二透鏡群。第一透鏡群包括具有負屈光度的第一透鏡。第一透鏡具有面向放大側(cè)的第一表面與面向縮小側(cè)的第二表面，其中第一表面與第二表面的至少其中之一為非球表面。第二透鏡群配置于第一透鏡與縮小側(cè)之間，且第二透鏡群包括從放大側(cè)至縮小側(cè)依次排列的第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡。第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的屈光度依次為正、負、正，且第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的至少其中之二各包括非球表面。另外，第三透鏡的有效焦距為f3且折射率為Nd3，而第四透鏡的有效焦距為f4，且鏡頭模塊符合0.45＜|f3/(f4×Nd3)|＜1.2。
文檔編號G02B13/22GK102566014SQ201010600479
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者廖陳成 申請人:中強光電股份有限公司