成像鏡頭和相機模塊的制作方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的成像鏡頭包括：從物體側依序為具有正（+）折射力并且可移動的第一鏡頭；具有負（-）折射力的第二鏡頭；具有正（+）折射力的第三鏡頭；具有正（+）折射力的第四鏡頭；以及具有負（-）折射力的第五鏡頭，其中，滿足0.5<f1/fz1、f1/fz2、f1/fz3<1.5的條件表達式，這里fz1、fz2、fz3分別是在變焦位置1、2和3處的成像鏡頭的焦距，以及f1是在變焦位置1、2和3處的第一鏡頭的焦距。
【專利說明】成像鏡頭和相機模塊
【技術領域】
[0001]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的教導通常涉及一種成像鏡頭和相機模塊。
【背景技術】
[0002]近來，在手機用(phone-purpose)相機模塊、數(shù)碼相機(DSC)、便攜式攝像機(camcorder)和PC相機(與個人電腦連接的成像設備)的領域的研究工作方興未艾,這些都與圖像提取系統(tǒng)相關聯(lián)。使得與這樣的圖像提取系統(tǒng)相關的相機模塊獲得圖像的最重要元件之一是產生圖像的鏡頭。
[0003]之前已有嘗試采用5塊鏡頭構造高分辨率的成像鏡頭。5塊中的每一塊由具有正(+ )折射力的鏡頭和具有負(_)折射力的鏡頭組成。但是這種構架的成像模塊不能表現(xiàn)出令人滿意的光學特性和像差特性。因此，需要新力度(power)結構的高分辨率成像鏡頭。

【發(fā)明內容】

[0004]技術問題
[0005]因此，本發(fā)明的實施例會涉及一種成像鏡頭和相機模塊，充分消除由于現(xiàn)有技術的限制和缺點帶來的一個或多個上述缺點/問題，并且本發(fā)明的目標是提供一種成像鏡頭和相機模塊。
[0006]本發(fā)明要解決的技術問題不限于上述技術問題，從下面的描述中本領域技術人員將清楚地理解到目前還未提及的其它技術問題。
[0007]技術手段
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的成像鏡頭包括:從物體側依序為
[0009]具有正(+ )折射力并且可移動的第一鏡頭；
[0010]具有負(_)折射力的第二鏡頭；
[0011]具有正(+ )折射力的第三鏡頭；
[0012]具有正(+ )折射力的第四鏡頭；以及
[0013]具有負(_)折射力的第五鏡頭，其中，在第一、第二、第三、第四和第五鏡頭的阿貝系數(shù)分別是V1、V2、V3、V4和V5的情況下，滿足20〈V2、V3〈30和50〈V1、V4、V5〈60的條件表達式。
[0014]優(yōu)選地，但不是必然地，滿足0.l〈dl〈0.4和1.15〈d3〈0.54的表達式，這里dl是第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間在變焦位置I處的空氣間距，以及d3是第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間在變焦位置3處的空氣間距。
[0015]優(yōu)選地，但不是必然地，滿足4.7< E T<5.9,0.5〈 E T/fzl、E T/fz2、E T/fz3〈l.5的條件表達式，這里E T是從第一鏡頭的物體側表面至成像表面的距離。
[0016]優(yōu)選地，但不是必然地，滿足1.6〈N2、N3〈1.7和1.5〈N1、N4、N5〈1.6的條件表達式，這里N1、N2、N3、N4和N5分別是第一、第二、第三、第四和第五鏡頭的折射率。
[0017]優(yōu)選地,但不是必然地,滿足0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5的條件表達式,這里fzl、fz2和fz3分別是在變焦位置1、2和3處成像鏡頭的焦距，以及H是在變焦位置1、2和3處第一鏡頭的焦距。
[0018]優(yōu)選地，但不是必然地，滿足2.0<F/#<3.0的條件表達式，這里F/#是F-系數(shù)。
[0019]優(yōu)選地，但不是必然地，所述第一鏡頭在物體側表面處呈凸面形。
[0020]優(yōu)選地，但不是必然地，所述第二鏡頭在上側表面處呈凹面形。
[0021]優(yōu)選地，但不是必然地，所述第三鏡頭在物體側表面處呈凸起地形成的彎月(meniscus)形。
[0022]優(yōu)選地，但不是必然地，所述第四鏡頭呈彎月形。
[0023]優(yōu)選地，但不是必然地，所述第三、第四和第五鏡頭的所有表面具有至少一個或多個拐點(inflection point)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個不例性實施例的一種相機模塊，該相機模塊包括:致動器(actuator),安裝有第一鏡頭并且在自動對焦期間移動所述第一鏡頭；以及鏡筒，安裝有第二、第三、第四和第五鏡頭，其中所述第一鏡頭具有正(+ )折射力，所述第二鏡頭具有負(-)折射力，所述第三鏡頭具有正(+ )折射力，所述第四鏡頭具有正(+ )折射力，所述第五鏡頭具有負(_)折射力。
[0025]優(yōu)選地，但不是必然地，所述相機模塊還包括固定所述鏡筒的支架。
[0026]有益效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明的成像鏡頭和相機模塊具有的有益效果是通過從5塊成像鏡頭中移動一塊鏡頭(也就是第一鏡頭)而能夠構造緊湊和高分辨率的成像鏡頭系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊的結構的模擬剖視圖。
[0029]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊的另外的結構的模擬剖視圖。
[0030]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊的成像鏡頭的原理概念的視圖。
[0031]圖4a、圖4b和圖4c是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例在第一、第二、和第三變焦位置(zoom positions)測量的慧形像差(coma aberrations)的曲線圖。
[0032]圖5a、圖5b和圖5c是不出根據(jù)本發(fā)明的不例性實施例在第一、第二、和第三變焦位置測量的像差(aberrations)的曲線圖。
[0033]圖6a、圖6b和圖6c是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例在第一、第二、和第三變焦位置處空間頻率的調制傳遞函數(shù)(MTF)特性的曲線圖。
[0034]圖7a、圖7b和圖7c是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例在第一、第二、和第三變焦位置處散焦(defocusing)位置的調制傳遞函數(shù)(MTF)特性的曲線圖。
【具體實施方式】
[0035]下面的描述不旨在將本發(fā)明限制為這里公開的形式。因此，與下面的教導相當?shù)淖兓妥冃?，以及相關技術的技能技巧在本發(fā)明的范圍之內。這里描述的實施例進一步旨在解釋實踐本發(fā)明的已知模式并且使其它本領域技術人員能夠以這種或其它實施例利用本發(fā)明，并且以本發(fā)明的特別的應用或使用需要的各種變型利用本發(fā)明。[0036]通過參考附圖的圖1至圖7會最好地理解公開的實施例及優(yōu)點。相似的附圖標記用于各附圖的相似或相應的部分。根據(jù)下面圖形的研究和詳細描述，公開的實施例的其它特征和優(yōu)點對于本領域技術人員將會或將變得明顯。目的是所有這樣的額外特征和優(yōu)點被包括在公開的實施例的范圍被并且被附圖保護。進一步地，示出的圖形僅是示例性的，并且不旨在對實施不同的實施例時的環(huán)境、架構或工藝主張或暗示任何限制。因此，描述的方案旨在包括所有落入在本發(fā)明的范圍和新穎思想之內的所有這樣的變更、改進和變型。
[0037]將理解的是當在本說明書中使用術語“包括”和/或“包含”時，說明存在已闡明的特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除其存在或額外有一個或多個其他的特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或組件。即在說明書和/或權利要求中使用的術語“包括” “包含” “具有” “有” “附有”或其變化與術語“包含”以相似的方式表示非窮舉的內容。
[0038]此外，“示例性”僅是指表示舉例而不是最優(yōu)。還可以被理解為，這里描述的特征、層和/或元件相對于彼此具有特定的尺寸和/或方向是示意性的，目的是清楚和容易理解，實際的尺寸和/或方向與示出的有很大不同。即，在附圖中為清楚起見，層、區(qū)域和/或其他元件的尺寸和/或相對尺寸可以被放大或縮小。全文中相似的附圖標記表示相似的元件，省略互相重復的解釋?，F(xiàn)在，將參考附圖詳細描述本發(fā)明。
[0039]諸如“因此” “然后” “接下來” “所以”等的詞語不旨在限制工藝的順序，這些詞語僅用于在方法的描述中引導讀者。
[0040]將理解的是，當指出一個元件與另一元件“連接”或“耦合”時，其可以直接與另一元件連接或耦合或者存在介于其間的元件。相反，當指出一個元件與另一元件“直接連接”或“直接耦合”時，不存在介于其間的元件。
[0041]將理解的是，盡管這里會使用術語第一、第二等描述不同的元件，這些元件不應該受限于這些術語。這些術語僅用于將一個元件與另一個元件區(qū)分開。例如，在不偏離本公開的教導時，第一區(qū)域/層可以被命名為第二區(qū)域/層，并且相似地，第二區(qū)域/層可以被命名為第一區(qū)域/層。
[0042]這里采用的術語僅用于描述特定的實施例不旨在限制整個發(fā)明的概念。除非文中另有明確指示，這里使用的單數(shù)形式“一個” “一”和“這個”旨在還包括復數(shù)形式。
[0043]現(xiàn)在，將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的成像鏡頭和相機模塊。
[0044]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊的結構的模擬橫截面視圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊的另外的結構的模擬橫截面視圖。
[0045]首先，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊包括5塊鏡頭，其中第一鏡頭(10)在自動對焦期間被移動，被定位在致動器(200)處，并且第二至第五鏡頭(20、30、40、50)安裝在鏡筒(210)處。
[0046]這樣，在相機模塊的自動對焦操作中移動第一鏡頭(10)以改變如圖1中示出的第一和第二鏡頭(10、20)之間的距離(d)。此外，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊還可以包括固定鏡筒(210)的支架(holder) 210。
[0047]相機模塊和成像鏡頭是這樣，對致動器(200)施加電能以向上或向下線性移動第一鏡頭，并且改變第一和第二鏡頭(10、20)之間的距離(d)以調整焦點，由此通過從5塊成像鏡頭中移動一塊鏡頭(也就是第一鏡頭)實現(xiàn)高分辨率和緊湊的成像鏡頭系統(tǒng)。[0048]可以自由設計致動器(200)的操作和組成件的布局，如此，對于本領域技術人員來說，顯然所述操作和布局不限于本發(fā)明的附圖和解釋。
[0049]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊的成像鏡頭的原理概念的視圖。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊包括成像鏡頭，所述成像鏡頭包括5塊鏡頭，由圍繞光軸(ZO)的第一至第五鏡頭(10、20、30、40、50 )組成，其中為了描述對鏡頭的厚度、尺寸和形狀予以夸張，并且僅呈現(xiàn)出球形或非球形以作為一個實施例，但顯然不限于這種形狀。
[0051]參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的相機模塊鏡頭具有這樣的布局結構，從物體側依次為第一鏡頭(10)、第二鏡頭(20)、第三鏡頭(30)、第四鏡頭(40)、第五鏡頭(50)、濾色鏡(60)和光探測器(70)。
[0052]與對象的圖像信息對應的光經過第一鏡頭(10 )、第二鏡頭(20 )、第三鏡頭(30 )、第四鏡頭(40)、第五鏡頭(50)和濾色鏡(60)，并且入射在光探測器(70)上。第一鏡頭(10)、第二鏡頭(20)、第三鏡頭(30)、第四鏡頭(40)和第五鏡頭(50)是本發(fā)明的成像鏡頭，并且本發(fā)明在第一鏡頭(10)的物體側形成有光圈(aperture),由此能夠在修正像差并實現(xiàn)清晰圖像的同時有利于減少光斑(flare)。
[0053]下文中，在每個鏡頭的結構的描述中，“物體側表面”是指相對光軸而面對物體側的透鏡的表面，“成像側表面”是指相對光軸而面對成像側的透鏡的表面，并且“上側表面”是指相對于光軸而面對拍攝表面的透鏡的表面。
[0054]在說明書中，“成像”基本上可以指的是成像鏡頭接收來自場內對象的光并且輸出表示同一對象的圖像(圖像信號和圖像數(shù)據(jù))的過程。但是如果成像鏡頭以預定的周期重復產生表示場內對象的圖像，“成像”可以指將來自成像鏡頭產生的圖像中的特定圖像存儲在存儲單元中的過程。換句話說，從某一出發(fā)點，“成像”可以指成像鏡頭以特定期望時機獲取圖像的過程，該圖像表示場內對象的內容并且在經受測量處理的狀態(tài)下具有該內容。
[0055]第一鏡頭(10)具有正(+ )折射力，并且在物體側表面呈凸面形。第二鏡頭(20)具有負(_)折射力，并且在上側表面呈凸面形。第三鏡頭(30)和第四鏡頭(40)具有正(+ )折射力，并且第五鏡頭(50)具有負(-)折射力。如圖3所示，第三鏡頭(30)在物體側表面
[55]呈凸起地形成的彎月形。第四鏡頭(40)呈彎月形。
[0056]第一、第二、第三、第四和第五鏡頭(10、20、30、40、50)在一個或兩個表面處具有非球形表面。第二鏡頭(20)的所有前表面具有拐點(inflection point)，并且第三、第四和第五鏡頭(30、40、50)的所有表面具有一個或多個拐點。
[0057]作為參考，圖1的’ S2’是第一鏡頭(10)的上側表面，’ S3’是第二鏡頭(20)的物體側表面，’ S5’和’ S6’分別是第三鏡頭(30)的物體側表面和上側表面，’ S7’和’ S8’分別是第四鏡頭(40)的物體側表面和上側表面，’S9’和’S10’分別是第五鏡頭(50)的物體側表面和上側表面。
[0058]此外，第一至第五鏡頭(10、20、30、40、50)的一個或多個鏡頭可以形成為球形形狀。濾色鏡(60)可以是選自紅外濾色鏡和覆蓋玻璃中的任一光學濾色鏡。濾色鏡(60)如果采用紅外濾色鏡，其阻擋外部光發(fā)出的輻射熱被傳送至光探測器(70 )。此外，紅外濾色鏡傳輸可見光并且反射紅外線以將紅外線輸出至外部。[0059]光探測器(70)例如是電荷耦合器件(CXD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)等圖像傳感器。
[0060]第一鏡頭(10)、第二鏡頭(20)、第三鏡頭(30)、第四鏡頭(40)、第五鏡頭(50)分別采用非球面透鏡(如示例性實施例稍后所述)，以合理地提高透鏡的分辨率并且具有優(yōu)越的像差特性的優(yōu)點。
[0061]因為后述的條件表達式和示例性實施例是增強相互作用效果的優(yōu)選實施例，對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不是必然地包括以下的條件。例如，僅通過滿足后述的條件表達式的一些條件，本發(fā)明的鏡頭結構(構架)可以具有增強的相互作用效果。
[0062][條件表達式1]0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5
[0063][條件表達式2] 0.Kdl<0.4
[0064][條件表達式3] 1.15<d3<0.54
[0065][條件表達式4]4.7< E T<5.9,0.5〈 E T/fzl、E T/fz2、E T/fz3<l.5
[0066][條件表達式5] 1.6〈N2、N3〈l.7
[0067][條件表達式6]1.5〈N1、N4、N5〈1.6
[0068][條件表達式7] 20〈V2、V3〈30
[0069][條件表達式8] 50<V1、V4、V5<60
[0070][條件表達式9] 2.0<F/#<3.0
[0071]這里，fzl、fz2、fz3:在變焦位置1、2和3處成像鏡頭的焦距，
[0072]fl、f2、f3、f4、f5:第一至第五鏡頭的焦距
[0073]dl:在變焦位置I (無窮大)處第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間的空氣間距(airclearance),
[0074]d3:在變焦位置3 (IOcm)處第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間的空氣間距，
[0075]E T:從第一鏡頭的物體側表面至成像表面的距離，
[0076]N1、N2、N3、N4、N5:第一至第五鏡頭的折射率，
[0077]V1、V2、V3、V4、V5:第一至第五鏡頭的阿貝系數(shù)(Abbe，s numbers),
[0078]F/#:F- 系數(shù)。
[0079]條件表達式I限定第一鏡頭(10)的折射力,根據(jù)條件表達式1，第一鏡頭(10)具有合適的球面像差補償和合適的色差(chromatic aberration)折射力。條件表達式4限定整個光學系統(tǒng)的光軸方向的尺寸，并且是用于超小鏡頭的條件和用于合適像差補償?shù)臈l件。
[0080]條件表達式5和條件表達式6限定第一至第五鏡頭的折射率，條件表達式I和條件表達式9限定第一至第五鏡頭的阿貝系數(shù)。每個鏡頭的阿貝系數(shù)的限定是用于更好的色差補償?shù)臈l件。
[0081]在下文中，本公開文本的作用和效果將參考具體的示例性實施例而詳細地描述。在后述的示例性實施例中提及的非球面從已知方程I獲得，在二次常數(shù)(Conic constant)k和非球面系數(shù)A、B、C、D、E、F中采用的'E和其后的數(shù)字'表示10次方。例如，E+01是指 10\￡-02 是指 10_2。
[0082]< 方程 1>
【權利要求】
1.一種成像鏡頭，該成像鏡頭包括:從物體側依序為 具有正(+)折射力并且可移動的第一鏡頭； 具有負(-)折射力的第二鏡頭； 具有正(+)折射力的第三鏡頭； 具有正(+)折射力的第四鏡頭；以及 具有負(-)折射力的第五鏡頭，其中，在第一、第二、第三、第四和第五鏡頭的阿貝系數(shù)分別是V1、V2、V3、V4和V5的情況下，滿足20〈V2、V3〈30和50〈V1、V4、V5〈60的條件表達式。
2.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中滿足0.l〈dl〈0.4和1.15〈d3〈0.54的表達式，這里dl是第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間在變焦位置I處的空氣間距，以及d3是第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間在變焦位置3處的空氣間距。
3.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中滿足4.7〈 E T<5.9,0.5< E T/fzUE T/fz2、E T/fz3<l.5的條件表達式，這里E T是從第一鏡頭的物體側表面至成像表面的距離。
4.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中滿足1.6〈N2、N3<1.7和1.5〈N1、N4、N5<1.6的條件表達式，這里附、吧、吧、財和N5分別是第一、第二、第三、第四和第五鏡頭的折射率。
5.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中滿足0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5的條件表達式，這里fzl、fz2和fz3分別是在變焦位置1、2和3處的成像鏡頭的焦距，以及H是在變焦位置1、2和3處的第一鏡頭的焦距。
6.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中滿足2.0<F/#<3.0的條件表達式，這里F/#是F-系數(shù)。
7.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中所述第一鏡頭在物體側表面處呈凸面形。
8.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中所述第二鏡頭在上側表面處呈凹面形。
9.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中所述第三鏡頭在物體側表面處呈凸起地形成的彎月形。
10.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中所述第四鏡頭呈彎月形。
11.如權利要求1所述的成像鏡頭，其中所述第三、第四和第五鏡頭的所所有表面具有至少一個或多個拐點。
12.—種相機模塊,該相機模塊包括: 致動器，安裝有第一鏡頭并且在自動對焦期間移動所述第一鏡頭；以及鏡筒，安裝有第二、第三、第四和第五鏡頭，其中所述第一鏡頭具有正(+ )折射力，所述第二鏡頭具有負(-)折射力，所述第三鏡頭具有正(+ )折射力，所述第四鏡頭具有正(+ )折射力，以及所述第五鏡頭具有負(_)折射力。
13.如權利要求12所述的相機模塊，還包括固定所述鏡筒的支架。
14.如權利要求12所述的相機模塊，其中滿足20〈V2、V3〈30和50〈V1、V4、V5〈60的條件表達式，這里V1、V2、V3、V4和V5是第一、第二、第三、第四和第五鏡頭的阿貝系數(shù)。
15.如權利要求12所述的成像鏡頭，其中滿足0.Kdl<0.4和1.15〈d3〈0.54的表達式，這里dl是第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間在變焦位置I處的空氣間距，以及d3是第一鏡頭中心與第二鏡頭中心之間在變焦位置3處的空氣間距。
16.如權利要求12所述的成像鏡頭，其中滿足4.7〈 E T<5.9,0.5< E T/fzl、E T/fz2、E T/fz3<l.5的條件表達式，這里E T是從第一鏡頭的物體側表面至成像表面的距離。
17.如權利要求12所述的成像鏡頭，其中滿足1.6〈N2、N3<1.7和1.5〈N1、N4、N5<1.6的條件表達式，這里N1、N2、N3、N4和N5分別是第一、第二、第三、第四和第五鏡頭的折射率。
18.如權利要求12所述的成像鏡頭，其中滿足0.5〈fl/fzl、fl/fz2、fl/fz3<l.5的條件表達式，這里fzl、fz2和fz3分別是在變焦位置1、2和3處的成像鏡頭的焦距，以及fl是在變焦位置1、2和3處的第一鏡頭的焦距。
19.如權利要求12所述的成像鏡頭，其中滿足2.0<F/#<3.0的條件表達式，這里F/#是F-系數(shù)。
20.如權利要求12所述的成像鏡頭，其中所述第一鏡頭在物體側表面處呈凸面形。
【文檔編號】G02B7/09GK103688206SQ201280034560
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年7月2日 優(yōu)先權日:2011年7月13日
【發(fā)明者】李京煥 申請人:Lg伊諾特有限公司