TWI321664B - Optical lens assembly for taking image - Google Patents

Description

l32l664 - . . 九、發明說明： • 【發明所屬之技術領域】

" 本發明係一攝影光學鏡組，特別是指一種應用於PC CAMERA 的小型化攝影光學鏡組。 【先前技術】 最近幾年來’隨著電子攜帶設備如PC CAMERA、手機相機的 ^ 興起，小型化攝影鏡頭的需求曰漸提高，而一般攝影鏡頭的感光 元件不外乎是CMOS或CCD兩種，由於半導體製程技術的進步，使 知感光元件的晝素面積縮小，小型化攝影鏡頭逐漸往高書素領域 發展’因此，對成像品質的要求也日益增加。 . 習見的PC CAMERA鏡頭，多採用前群負透鏡、後群正透鏡的 配置，即所謂的Inverse Telephoto的結構，藉以獲得廣視角的 • 特性，而為了㈣縮小光線人射在感光元件上的角度，需加強後 群的屈折力，-般該後群可採用兩片平凸透鏡且兩面凸面相鄰的 配置，即所謂的RAMSDAN(蘭絲登)結構，前群產生負折射、後群產 生正折射為—般inverse teleph〇tQ，此處之習用案例特指

Averse telephoto中的麵测（蘭絲登)結構，但此結構存在下 述缺點： β光線在後群第二透鏡前表面的入射角過大，相對使得敏感度 提升，光線在該處容將散，使得系統較為不穩定。 5 丄义1664 【發明内容】 為獲得良㈣雜品質’並在驗鏡__前提下維持足 :白勺後焦距’同時能增大光學鏡組的視場角，本發明提供一種由 二枚透鏡構成之全新的光學鏡組，其要旨如下： —種攝影光學鏡組，由三枚呈屈彳 ,,.w 仪/、屈折力的透鏡所構成，由物側至 像側依序為： —具負屈折力的第一透鏡； —具正屈折力的第二透鏡； —具正屈折力的第三透鏡； 其中，該攝影光學鏡組的光圈設置 '孑弟一透鏡之後，且至少 有兩枚透鏡上設置有非球面。 大光攝影光學鏡組中’具負屈折力的第-透鏡其功用為擴 =正：#角，具正屈折力第二透鏡主要提供光學鏡組的屈 折力邮正光學鏡財產生的像差，具正麵力的第三透 如同補正透鏡，其功能為更進—步修 ’兄 差。 八止先學鏡組所產生的各項像 p . = _影光學鏡組的出射輸Η _υ通雜像面，，光線將哺近垂直 光元件上，此即為像側的Telecentn 辦入射在感 、 此特性對於時下固態 1321664 就元刺感絲力是極為重要的，將使得感光元件_光敏感度 -提高，減少光學鏡組產生暗角的可能性。此外，在廣角光學系卜 特別需要對歪曲（Distort職）以及倍率色收差（Chr〇matic

Aberrafof Μ卿lflcatl〇n)做修正，其方法為將光圈置於系統 光屈折力的平衡處’而本㈣之攝影絲鏡_細置於第一透之 後，其目的為欲在Telecentric及廣視場角的特性中取得平衡，而 若將光圈置於第-透鏡與第二透鏡之間，則更為理想。 隨著照相手機铜小魏的㈣，以及_需涵蓋廣泛的視場 角，使得光學鏡組的焦距變得很短，在這種情況下，鏡片的曲率半 徑以及鏡片的大小皆變得很小，以傳統玻璃研磨的方法將難以雜 出上述的鏡片’因此’在鏡片上採用塑膠材質，藉由射出成型的方 式製作鏡片’可以用較低廉的成本生產高精密度的鏡片；並於鏡面 上設置非球面，非球面可以容易製作成球面以外的形狀，獲得較多 鲁的控制變數，用以消減像差，進而縮減鏡片使用的數目。 在本發明攝影光學鏡組中，第一透鏡的焦距為Η，整體攝影 光學鏡組的焦距為f，其滿足下記關係式： 正 衫 lf/fl| < 1.2 負屈折力的第-透鏡其功用為擴大光學鏡組的視場角，但若 |f/fl|超出上述之上限值，則光學鏡組的高階像差將過大、 來說，使|f/fl|滿足下記關係則更為理想： 夕 0.6〈丨"fll < 0.8。 在本《明攝影光學鏡組中，第二透鏡的焦距為f2，整體攝影 光學鏡組的f、距為f，其滿足下記關係式： !· 2 < f/f2 < 3. 〇 若f/f2小於上述之下限值，則光學鏡組的總高度將過大，此 與攝影光學鏡則、型化的目標減f，喊㈣大於上述之上限 值，則將產生過多的高階像差。 在本發明攝影光學鏡組中，第三透鏡的焦距為f3，整體攝影 光學鏡組的焦距為f，其滿足下記關係式： 〇 < f/f3 < 0.8 使f/f3介於上述的範圍，則光學鏡組將維持適切的後焦距， 並月b有效修正系統產生的像散及歪曲。進一步來 說’使f/f3滿足下記關係則更為理想： "< f/f3 < 0.3。 在本發明攝影光學鏡組中，第一透鏡的前表面曲率半徑為 Rll，第一透鏡的後表面曲率半徑為R12，兩者滿足下記關係式： < (R11+R12)/(R11-R12) < 2.0 若（R11+R12)/(R11-R12)超出上述之上限值，則rii較大，光 學鏡組的總高度將過大，若（R11+R12)/(R11-R12)低於上述之下限 值’則R11較小，光學鏡組的視場角將過小。 在本發明攝影光學鏡組中，影光學鏡_成像高度為· 正體攝影絲鏡組焦距為f，f—透鏡後表面的有 角度為聰2,滿足下記關係式： 置鏡面

ImgH/f > 0.45 ANG12 > 40 [deg.] 錄^度财向絲為『雜射雜缝向軸傾斜則定 ‘、、、…田周邊有效控角度向物側傾斜則定義為負』，上述關 可使光學鏡峰持較廣泛的視場角。 ’$ 在本發明攝影光學鏡組中， R22 ’整體攝影光學鏡組焦距為f |R22/f| <05 第二透鏡的後表面曲率半徑為 ，兩者滿足下記關係式： 取2 < 1 [mm] 上述關係可財效驗光學鏡_總高度。 透鏡的折射率為N1，

在本發明攝影光學鏡組中，第一 鏡的折射率為N2，滿足下記關係式： N1 > 1.55 1. 53 < N2 < 1. 6 ，並且可以找到適 上述關係可以使光學鏡組獲得適切的屈折力 1321664 合的光學轉材f與絲鏡組匹配。 在本發明攝影光學鏡組中，第二透鏡的 number)為V2，滿足下記關係： ’丁、數（Abbe V2 > 50 上述關係可以有效修正光學鏡組產生的色差 組的解像力。 知呵攝衫光學鏡 【實施方式】 本發明第-實施例請參閱第！圖，第—實 閱第2圖。第—實施例之攝# 1之像錢線請參 透鏡所構成，由物側至像側依序為： 勺 —具負騎力的第-透鏡（1〇)，其材f為塑膠，且其前 (1 1 )、後表面（1 2 )皆為非球面； 、 一具正屈折力的第二透鏡（2 m ◦)’其材質為塑膠’且其前表 面（2 1)、後表面（2 2)皆為非球面； —再者為-具正屈折力的第三透鏡（3 〇 )，其材質為塑腺，且 其雨表面（31)、後表面（32)皆為非球面； 。玄攝衫光學鏡組之光圈（4 〇 )，位於第一透鏡（丄〇）與第二 透鏡（2 0 )之間，用於控縣學鏡組的亮度； 、— 紅外線濾除濾光>} (5 0)，置於第三透鏡（3 Q)之後，发 不影響光學鏡組的焦距； 、 1321664 一感光元件保護玻璃（6 η)/ , ^ ϋ)置於紅外線濾除濾光片（5 〇) 之後’其不影響光學鏡組的焦距； - -成像面（7 0)，位於感光元件保護賴（6〇)之後。 前述非球面曲線的方程式表示如下： X(Y)=(Y/R)/(1+ sqrt (l-(l+k)*(Y/R)2))+A4*Y4+A6*Y6+ 其中： ^ X:鏡片的截面距離 Y:非球面曲線上的點距離光軸的高度 k :錐面係數 A4、As、……：4階、6階、···...的非球面係數。 第-實施例攝影光學鏡組中，第一透鏡的焦距為fl，第二透 鏡的焦距為f2，第三透鏡的焦距為f3，整體攝影光學鏡组的焦距 •為 f，其關係為：丨 f/fll=〇. 70、f/f2=1.83、f/f3=0. 24。 第一貫施例攝景>光學鏡組中，第一透鏡的前表面曲率半徑為 R11，第一透鏡的後表面曲率半徑為R12 ’其關係為： (R11+R12)/(R11-R12) =1.74 。 第-實施例攝影光學鏡組巾’第二透鏡的後表面曲率半徑為 R22，整體攝景夕光學鏡組焦距為f，其關係為卜〇 ， 1321664 • R22=-0. 79612 [mm]。 第-實施例攝影光學鏡組中，攝影光學鏡組的成像高度為 ImgH，整體攝影光學鏡組焦距為f，其關係為：ImgH/ 第-實施纖影絲敎巾，第—透鏡·面的有效後位置， 鏡面角度為ANG12，腦2=57·2 [deg.]，其鏡面角度的方工向定義 • 為『當周邊有效徑角度向像側傾斜則定義為正、當周邊有效徑角 度向物側傾斜則定義為負』。 第-實施顺影光學鏡組巾，第—透鏡的折射率為犯，

Nl = l. 583，第二透鏡的折射率為N2 , N2=l. 543。 第一實施例攝影光學鏡組令，第二透鏡的色散係數為V2， • V2=60. 3。 第一貫施例洋細的結構數據如同表一所示，其非球面數據如同 表二所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為咖，HF〇v定義 為隶大視角的一半。 本發明第二實施例請參閱第3圖，第二實施例之像差曲線請參 閱第4圖。第二實施例之攝影光學鏡組主要構造由三牧具屈折力的 12 1321664 透鏡所構成，由物側至像側依序為： 一具負屈折力的第一透鐘Π η、# 具正屈折力的第二透鏡（ s r 9 . )，其材質為塑膠，且其前f 面（21)、後表面（22)皆為非球面； ^表 具正麟力的第三透鏡（3q)，其 其則表面（3D、後表面（32)皆為非球面； /且

==學敎规4 Q)，㈣，⑽與第二 透’兄（2 Q )之間，用於控制光學鏡組的亮度； 旦=工外線濾除濾光片（5 0)，置於第三透鏡（3〇)之後，发 不影響光學鏡組的焦距； /、 一感光元件保護玻璃（60)，置於紅外線齡濾光片（ 之後’其不影響光學鏡組的焦距； -成像面（70)，位於感光元件保護玻璃（6〇)之後。 如 第二實施例攝影光學鏡組中，非球面曲線方程式的表示方式 同第一實的型式。 第二實施例攝影光學鏡組中，第一透鏡的焦距為fl，第_透 鏡的焦距為f2，第三透鏡的焦距為f3，整體攝影光學鏡組的焦距 為 f，其關係為：丨 f/fl h〇. 71、f/f2=l. 95、f/f3=〇. 25。 13 1321664 第二實施例攝影光學鏡組中，第—透鏡的前表面曲率半徑為 R11，第-透鏡的後表面曲率半㈣R12，其關一 (R11+R12)/(RU-R12) =1·76。 ' 第二實施例攝影辟鏡組中，第二透鏡的後表面曲率半經為 R22 ’整體攝影光學鏡組焦距為f，其關係為：丨微八㈣.％， R22=-0. 79590 [mm] 〇 •’ 第二實施纖影光學鏡財，攝影光學鏡_成像高度為 ImgH ’整體攝影光學鏡組的焦距為f，其關係$ ^。 第二實施例攝影光學鏡財，第—透鏡後表面的有效徑仅置， 鏡面角度為ANG12 ’觸2=54. 9 [細]，鏡面角度舰2的方向 定義如同第一實施例的型式。 第二實施例攝影光學鏡組中，第一透鏡的折射率為叽， N1二1. 583，第二透鏡的折射率為N2，N2=l. 543。 第二實施例攝影光學鏡、組中，第二透鏡的色散係數為Μ， V2=60·3 。 第二實施例詳細的結構數據如同表三所示，其非球面數據如同 14 1321664 表四所不其中’曲率半徑、厚度及焦距的單位為 為表大視角的一半。 數值H = 至表四所示為攝影光學鏡組實施例的不同 it ΐ，各個實施例的數值變化皆屬實驗所得，即使 2用不_，品_於本 為各個實施例對應本發·財程式«料。 表 式可列方 能增大光學鏡組的視場角;所 不但具有如上所述 胃被公開使用， 是故Μ ρ Α更具有不可輕忽_加功效， 接7明的新賴性』以及『進步性』都已符 Γ出發咖彻’爾予輸早日陶利，實感: 15 1321664 【圖式簡單說明】 第1圖 第一實施例光學鏡組示意圖。 第2圖 第一實施例之像差曲線圖。 第3圖 第二實施例光學鏡組示意圖。 第4圖 第二實施例之像差曲線圖。 【表】 表一第一實施例結構數據。 表二第一實施例非球面數據。 表三第二實施例結構數據。 表四第二實施例非球面數據。 表五本發明相關方程式的數值資料。 【主要元件符號說明】 第一透鏡（10) 前表面（11) 後表面（12) 第二透鏡（2 0) 前表面（21) 後表面（2 2) 第三透鏡（30) 前表面（31) 後表面（3 2) 攝影光學鏡組之光圈（4 0) 紅外線濾、除濾、光片（IR Filter) ( 5 0 ) 感光元件保護玻璃（Sensor Cover Glass) ( 6 0 ) 16 1321664 成像面（7 0) 第一透鏡焦距Π 第二透鏡焦距f2 第三透鏡焦距f3 整體攝影光學鏡組焦距f 第一透鏡前表面曲率半徑Rl 1 第一透鏡後表面曲率半徑R12 φ 第二透鏡後表面曲率半徑R22 攝影光學鏡組的成像高度ImgH 第一透鏡後表面有效徑位置之鏡面角度ANG12 第一透鏡的折射率N1 第二透鏡的折射率N2 第二透鏡的色散係數V2 17

Claims (1)

1. U 月》v::; 十、申請專利範圍： .-· . 1.種攝影光學鏡組，由三枚具屈折力的透鏡所構成由物側至 像侧依序為： 一具負屈折力的第—透鏡； 具正屈折力的第二透鏡； 一具正屈折力的第三透鏡； 、該攝〜光學敎的光圈設置難第-透狀後，^第一透 第透鏡及第二透鏡中的任兩枚透鏡上設置有非球面，該第 透見的…、距為f2 ’整體攝影光學鏡組的焦距為f，兩者滿足下 記關係式： 1-2 < f/f2 < 3. 〇 〇 2. 如申請專利範圍第！項所述之攝影光學鏡組，其中，該第三透鏡 的材質為郷，且其前表面、後表面皆設置有非球面。 3. 如申請專利範圍第2項所述之攝影光學鏡組，其中，該第一透 鏡、第二透鏡及第三透鏡的材f為塑膠，聪鏡片上皆設置有非 4.如申請專利範圍第3項所述之攝影光學鏡組，其中，該第一透 鏡、第二透鏡及红透鏡的前表面及後表面皆設置有非球面。 5. 如申請專利範圍第1項所述之攝影光學系鏡組，其中，讀攝影、 學鏡組之光圈設置於該第一透鏡及第二透鏡之間。 成 6. 如申請專利範圍第1項所述之攝影光學鏡組，其中，該 的焦距為fl，該第三透鏡的焦距為f3，整體攝影光學鏡級的焦 距為f，滿足下記關係式： lf/fl| < 1.2 〇 < f/f3 < 0.8。 7·如申請專利範圍第1項所述之攝影光學鏡組，其中，該攝影光杈 鏡組的成像高度為ImgH ’整體攝影光學鏡組的焦距為f，謗第卞 透鏡後表面的有效徑位置’鏡面角度為ANG12，滿足下記關係义· ImgH/f > 0.45 * ANG12 > 40 [deg.]。 8. 如申請專利範圍第7項所述之攝影光學鏡組，其中，該第〜 的前表面曲率半徑為R11，第一透鏡的後表面曲率半徑為幻2， 兩者滿足下記關係式： 1.5 < (Rll+R12)/(Rn-R12) < 2.0。 9. 如申請專利範圍第8項所述之攝影光學鏡組’其中，該第二透鏡 的後表面曲率半徑為R22，整體攝影光學鏡組的焦距為f，兩者 1321664 滿足下記關係式： |R22/f| < 0.5。 10.如申請專利範圍第7項所述之攝影光學鏡組，其中，該第二透 鏡的折射率為N2，第二透鏡的色散係數為V2，滿足下記關係式： 1.53 < N2 < 1.6 V2 > 50 ° 11. 如申請專利範圍第10項所述之攝影光學鏡組，其中，該第一透 鏡的折射率為N1，滿足下記關係式： N1 > 1.55。 12. 如申請專利範圍第11項所述之攝影光學鏡組，其中，該第一透 鏡的焦距為fl，該第三透鏡的焦距為f3，整體攝影光學鏡組的 焦距為f，該第二透鏡的後表面曲率半徑為R22，滿足下記關係 式： 0.6 < |f/fl| <0.8 0.2 < f/f3 <0.3 R22 < 1 [mm] ° 20 1321664 十一、圖式 ;' Aspheric Coefficient 非球面係數 Surface # 表面 1 2 4 5 6 7 K = - -9.07099E-01 - -5.08201E-01 - -1.12459E+00 A4- • -5.21160E-04 4.96825E-01 -1.50601E-0I 1.98434E-02 1.58606E-01 -1.90327E-02 A6 = 1.78461E-03 7.77828E-01 -4.05584E-02 5.52466E-01 5.63126E-01 1.92100E-02 A8 = -5.L8023E-04 1.24805E+00 -7.43785E-01 -1.35823E-KJO -1.20772E-02 1.80596E-01 A10= 7.41240H-05 5.07108E+00 1.14642E+00 1.10492E+00 1.51556E-01 5.80370E-02 - -2.03344E-06 4.17264B-01 -1.00791E-02 - - A14= - -1.76854E+00 - - - 表2 1321664 十一、圖式 Μ ' 、-U Aspheric Coefficient 非球面係數 Surface # 表面 1 2 4 5 6 7 K = - -8.02095E-01 - -4.92432E-01 - -1.15940E+00 A4 = -4.99044E-04 4.98922E-01 -1.28846E-01 2.35415H-03 1.67401E-0I -1.53077E-02 A6 = 1.79458E-03 1.14472E+00 1.01232E-01 5.42696E-01 5.69381E-01 1.36591E-02 A8 = -5.24468E-04 -4.46Π0Ε-01 -3.98189E-01 -1.26943E+00 -1.30602E-02 1.69718E-01 A10= 7.57863E-05 1.31510E+01 7.73520E-01 1.32146E+00 1.63696E-01 5.31748E-02 A12= 1 - -2.39035E-06 4.17264E-01 -1.00794E-02 - - A14= - - -1.76854E+00 - - 表4