CN100573221C

CN100573221C - 成像透镜组

Info

Publication number: CN100573221C
Application number: CNB2006101672961A
Authority: CN
Inventors: 黄有执; 汤相岐
Original assignee: Largan Precision Co Ltd
Current assignee: Largan Precision Co Ltd
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: CN101201444A

Abstract

本发明涉及一种成像透镜组，特别是指一种应用于照相手机的小型化成像透镜组。该成像透镜组，由三枚具屈折力的透镜所构成，由物侧至像侧依次为：一具正屈折力的第一透镜，其前表面为凸面、后表面为凹面，且其前表面设置有非球面；一具负屈折力的塑料第二透镜，其前表面为凹面、后表面为凸面，且其前表面、后表面均设置有非球面；一具正屈折力的塑料第三透镜，其前表面为凸面、后表面为凹面，且其前表面、后表面均设置有非球面；其中，该成像透镜组的光圈设置在所述的第一透镜与所述的第二透镜之间；该成像透镜组中，第一透镜的焦距为f1，整体成像透镜组的焦距为f，两者满足下述关系式：f/f1＜0.9；应用本发明的透镜结构及排列方式可以有效地缩小镜组体积、降低成像透镜组的敏感度，更能同时获得较高的解像力。

Description

成像透镜组

技术领域

本发明涉及一种成像透镜组，特别涉及一种应用于照相手机的小型化成像透镜组。

背景技术

最近几年来，随着手机相机的兴起，小型化摄影镜头的需求日渐提高，而一般摄影镜头的感光组件只有CMOS或CCD两种，由于半导体制程技术的进步，使得感光组件的画素面积缩小，小型化摄影镜头逐渐往高画素领域发展，因此，对成像质量的要求也日益增加。

常见的手机镜头，大多采用三枚式镜片结构，该镜片结构从物侧至像侧依次为一具正屈折力的第一透镜，一具负屈折力的第二透镜及一具正屈折力的第三透镜，构成所谓的Triplet型式。而为了修正像差，一般会采用前置光圈的形式，但前置光圈的配置会使得杂散光增多，同时成像透镜组的敏感度也较大。

发明内容

为了获得良好的影像质量并有效降低成像透镜组的敏感度，本发明的目的在于提供一种由三枚透镜构成的全新的成像透镜组，为实现上述目的，所采用的技术方案为：

一成像透镜组，由三枚具屈折力的透镜所构成，由物侧至像侧依次为：

一具正屈折力的第一透镜，其前表面为凸面、后表面为凹面，且其前表面设置有非球面；

一具负屈折力的塑料第二透镜，其前表面为凹面、后表面为凸面，且其前表面、后表面均设置有非球面；

一具正屈折力的塑料第三透镜，其前表面为凸面、后表面为凹面，且其前表面、后表面均设置有非球面；

其中，上述成像透镜组的光圈设置在所述的第一透镜与所述的第二透镜之间，用于控制成像透镜组的亮度。

在本发明成像透镜组中，具正屈折力的第一透镜，其前表面为凸面，后表面为凹面，具负屈折力的第二透镜，其前表面为凹面，后表面为凸面，而具正屈折力的第三透镜，其前表面为凸面，后表面为凹面。采用本发明所述的配置，可以有效修正成像透镜组的像差，从而获得良好的成像质量。

采用本发明所述的具正屈折力的第一透镜，以及将光圈置于接近成像透镜组的物体侧，将使得成像透镜组的出射瞳(Exit Pupil)远离成像面，因此，光线将以接近垂直入射的方式入射在感光组件上，即像侧的Telecentric特性，此特性对于现今固态感光组件的感光能力是极为重要的，可使感光组件的感光敏感度提高，减少成像透镜组产生暗角的可能性。而在第三透镜上设置反曲点，将更有效地压制离轴视场的光线入射于感光组件上的角度。此外，在广角成像透镜组中，特别需要对歪曲(Distortion)以及倍率色收差(Chromatic Aberration of Magnification)做修正，其方法是将光圈置于系统光屈折力的平衡处，而本发明的成像透镜组将光圈置于第一透镜与第二透镜之间，其目的是为了在Telecentric及广视场角的特性中取得平衡。此外，所述的光圈设置位置将有效减低光线在各镜片上的折角，因此可以降低成像透镜组的敏感度。

随着数字携带用装置镜头小型化的趋势，以及系统需涵盖广泛的视角，使得成像透镜组的焦距变得很短，在这种情况下，镜片的曲率半径以及镜片的大小均变得很小，以传统玻璃研磨的方法将难以制造出上述的镜片，因此，在镜片上采用塑料材质，采用射出成型的方式制作镜片，可以用较低廉的成本生产高精密度的镜片；并在镜面上设置非球面，非球面可以容易地制作成球面以外的形状，获得较多的控制变量，用以消减像差，从而缩减镜片使用的数目，因此可以有效降低成像透镜组的总长度。

在本发明成像透镜组中，第二透镜的色散系数(Abbe number)为V2，其满足下述关系：

V2＜40。

上述关系可以有效地修正系统产生的色差，提高成像透镜组的解像力。优选的，第二透镜的色散系数(Abbe number)V2满足下述关系：

V2＜28。

在本发明成像透镜组中，第一透镜的色散系数(Abbe number)为V1，第三透镜的色散系数(Abbe number)为V3，两者满足下述关系：

V1＞50

V3＞50；

上述关系可以有效地修正系统产生的色差。优选的，第一透镜的色散系数(Abbenumber)V1满足下述关系：

V1＞60。

在本发明成像透镜组中，第一透镜的折射率为N1，第二透镜的折射率为N2，两者满足下述关系：

N1＜1.6

N2＜1.65；

若第一透镜、第二透镜的折射率高于上述关系的上限值，则不容易找到适合的光学塑料材质与成像透镜组匹配。

在本发明成像透镜组中，第一透镜的焦距为f1，整体成像透镜组的焦距为f，两者满足下述关系式：

f/f1＜0.9

应用上述的关系可以提供成像透镜组足够的屈折力，并且可以有效地减少成像透镜组产生的像差。优选的，f/f1满足下述关系：

f/f1＜0.85

更优选的，f/f1满足下述关系：

f/f1＜0.7。

在本发明成像透镜组中，第二透镜的焦距为f2，整体成像透镜组的焦距为f，两者满足下述关系式：

0.3＜|f/f2|＜0.9

若|f/f2|小于上述关系式的下限值，则成像透镜组的色差将难以修正；若|f/f2|大于上述关系式的上限值，则成像透镜组的总长度将过长，则与成像透镜组小型化的目标相违背。

在本发明成像透镜组中，第三透镜的焦距为f3，整体成像透镜组的焦距为f，两者满足下述关系式：

f/f3＞0.8

第三透镜具有正屈折力，其功能为分配成像透镜组所需的屈折力，若f/f3小于上述关系式的下限值，则成像透镜组的后焦距(Back Focal Length)将过长。

在本发明成像透镜组中，第一透镜的前表面曲率半径为R1，第一透镜的后表面曲率半径为R2，两者满足下述关系：

0.1＜R1/R2＜0.8

一方面，当R1/R2低于上述关系的下限值，成像透镜组产生的像散(Astigmatism)将难以修正，另一方面，当R1/R2高于上述关系的上限值，对于成像透镜组中的球差(Spherical Aberration)的修正较为困难。优选的，R1/R2满足下述关系：

0.25＜R1/R2＜0.35。

在本发明成像透镜组中，第二透镜的前表面曲率半径为R3，第二透镜的后表面曲率半径为R4，两者满足下述关系：

0.45＜R3/R4＜0.6

一方面，当R3/R4低于上述关系的下限值，R3变得相对较小，将使得成像透镜组的总高过大，另一方面，当R3/R4高于上述关系的上限值时，R3变得相对较大，成像透镜组产生的色差将难以修正。

在本发明成像透镜组中，第三透镜的前表面曲率半径为R5，第三透镜的后表面曲率半径为R6，两者满足下述关系：

0.45＜R5/R6＜0.6

上述关系将有利于修正成像透镜组的高阶像差。

在本发明成像透镜组中，第一透镜的前表面曲率半径为R1，满足下述关系：

R1＜2[mm]

上述关系可使第一透镜获得足够的屈折力，从而可以缩短成像透镜组的总长度。

在本发明成像透镜组中，第三透镜后表面有效径位置的镜面角度为ANG32，满足下述关系式：

ANG32＜-10[deg]

其镜面角度的方向定义为『当周边有效径位置的镜面角度向像侧倾斜，则定义为正、当周边有效径位置的镜面角度向物侧倾斜，则定义为负』。

上述关系可以有效地缩小光线入射感光组件的角度，并且增强成像透镜组修正轴外像差的能力。

在本发明成像透镜组中，第二透镜的中心厚度为CT2，第一透镜的周边厚度为ET1，满足下述关系：

CT2＜0.4[mm]

ET1＜0.4[mm]；

周边厚度定义为：镜片前表面及后表面有效径位置间的距离投影于光轴上的长度。上述关系可以降低整体成像透镜组的高度，并且可以有效提升影像质量。当考虑塑料射出成型镜片具有良好的均匀度，第二透镜的中心厚度CT2需满足下述关系：

CT2＞0.25[mm]。

在本发明成像透镜组中，第二透镜与第三透镜之间的镜间距为T23，满足下述关系：

T23＜0.1[mm]

前述关系可以降低整体成像透镜组的总长度。

在本发明成像透镜组中，该成像透镜组之被摄物成像于电子感光组件，且成像透镜组的总长度为TL，成像透镜组的成像高度为ImgH，满足下述关系：

TL/ImgH＜2.5

上述关系可以维持成像透镜组小型化的特性。

本发明所述的一种成像透镜组，具有如下优点：

1、应用本发明产品成像透镜组的透镜结构及排列方式可以有效缩小镜组体积，降低成像透镜组的敏感度，更能同时获得较高的解像力；

2、本发明产品具有产业可利用性，不仅对已有的成像透镜组具有改进作用，更具有已有的成像透镜组所不具有的附加功能。

附图说明

图1为实施例1的成像透镜组示意图；

图2为实施例1的像差曲线图；

图3为实施例2的成像透镜组示意图；

图4为实施例2的像差曲线图。

具体实施方式

实施例1

如图1，本实施例的像差曲线如图2。该成像透镜组主要由三枚具屈折力的镜片所构成，由物侧至像侧依次为：

一具正屈折力的第一透镜10，其前表面11为凸面，后表面12为凹面，其材质为塑料，其前表面11、后表面12均为非球面；

一具负屈折力的第二透镜20，其前表面21为凹面，后表面22为凸面，其材质为塑料，且其前表面21、后表面22均为非球面；

还具有一具正屈折力的第三透镜30，其前表面31为凸面，后表面32为凹面，其材质为塑料，其前表面31、后表面32皆为非球面，且第三透镜30设置有反曲点；

一成像透镜组之光圈40，位于第一透镜10与第二透镜20之间，用于控制成像透镜组的亮度；

还包括有一红外线滤除滤光片50(IR Filter)，置于第三透镜30之后，其不影响系统的焦距；

还包括有一感光组件保护玻璃60(Sensor Cover Glass)，置于红外线滤除滤光片50之后，其不影响系统的焦距；

一成像面70，置于感光组件保护玻璃60之后。

前述非球面曲线的方程式表示如下：

X(Y)＝(Y²/R)/(1+sqrt(1-(1+k)*(Y/R)²))+A₄*Y⁴+A₆*Y⁶+...

其中：

X：镜片的截面距离

Y：非球面曲线上的点距离光轴的高度

k：锥面系数

A₄、A₆、......：4阶、6阶、......的非球面系数。

本实施例成像透镜组中，第一透镜的色散系数(Abbe Number)为V1，第二透镜的色散系数为V2，第三透镜的色散系数为V3，其关系为：V1＝60.3、V2＝26.6、V3＝60.3。

本实施例成像透镜组中，第一透镜的折射率为N1，第二透镜的折射率为N2，其关系为：N1＝1.543、N2＝1.606。

本实施例成像透镜组中，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，整体成像透镜组的焦距为f，其关系为：f/f1＝0.79、|f/f2|＝0.74、f/f3＝1.07。

本实施例成像透镜组中，第一透镜的前表面曲率半径为R1，第一透镜的后表面曲率半径为R2，第二透镜的前表面曲率半径为R3，第二透镜的后表面曲率半径为R4，第三透镜的前表面曲率半径为R5，第三透镜的后表面曲率半径为R6，其关系为：R1/R2＝0.31、R3/R4＝0.52、R5/R6＝0.54。

本实施例成像透镜组中，第一透镜的前表面曲率半径为R1，其关系为：R1＝1.50464[mm]。

本实施例成像透镜组中，第三透镜后表面的有效径位置的镜面角度为ANG32，其关系为：ANG32＝-11.8[deg.]。

镜面角度的方向定义为：当周边有效径角度向像侧倾斜，则定义为正；当周边有效径角度向物侧倾斜，则定义为负。

本实施例成像透镜组中，第一透镜的周边厚度为ET1，第二透镜的中心厚度为CT2，第二透镜与第三透镜之间的镜间距为T23，其关系为：ET1＝0.387[mm]、CT2＝0.392[mm]、T23＝0.096[mm]。

周边厚度定义为：镜片前表面及后表面有效径位置间的距离投影于光轴上的长度。

本实施例成像透镜组中，成像透镜组的总长为TL，成像透镜组的成像高度为ImgH，其关系为：TL/ImgH＝2.37。

本实施例详细的结构数据见表一，其非球面数据见表二，其中，曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

实施例2

如图3，本实施例的像差曲线如图4。该成像透镜组主要由三枚具屈折力的镜片所构成，由物侧至像侧依次为：

一成像面70，置于感光组件保护玻璃60之后。

本实施例的非球面曲线的方程式表示与实施例1的方程式相同。

该成像透镜组中，第一透镜的色散系数(Abbe Number)为V1，第二透镜的色散系数为V2，第三透镜的色散系数为V3，其关系为：V1＝60.3、V2＝30.2、V3＝60.3。

该成像透镜组中，第一透镜的折射率为N1，第二透镜的折射率为N2，其关系为：N1＝1.543、N2＝1.583。

该成像透镜组中，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，整体成像透镜组的焦距为f，其关系为：f/f1＝0.69、|f/f2|＝0.71、f/f3＝1.16。

该成像透镜组中，第一透镜的前表面曲率半径为R1，第一透镜的后表面曲率半径为R2，第二透镜的前表面曲率半径为R3，第二透镜的后表面曲率半径为R4，第三透镜的前表面曲率半径为R5，第三透镜的后表面曲率半径为R6，其关系为：R1/R2＝0.29、R3/R4＝0.51、R5/R6＝0.53。

该成像透镜组中，第一透镜的前表面曲率半径为R1，其关系为：R1＝1.75452[mm]。

该成像透镜组中，第三透镜后表面的有效径位置的镜面角度为ANG32，其关系为：ANG32＝-11.7[deg.]。

有效径位置的镜面角度ANG32的方向定义与实施例1的方向定义相同。

该成像透镜组中，第一透镜的周边厚度为ET1，第二透镜的中心厚度为CT2，第二透镜与第三透镜之间的镜间距为T23，其关系为：ET1＝0.404[mm]、CT2＝0.395[mm]、T23＝0.078[mm]。

周边厚度的定义与实施例1的定义相同。

该成像透镜组中，成像透镜组的总长为TL，成像透镜组的成像高度为ImgH，其关系为：TL/ImgH＝2.49。

本实施例详细的结构数据见表三，其非球面数据见表四，其中，曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

表一至表四所示为成像透镜组实施例的不同数值变化表，本发明各个实施例的数值变化均属实验所得，即使使用不同的数值，相同结构的产品仍应属于本发明的保护范围。表五为各个实施例对应本发明相关方程式的数值资料。

表3

表4

表5

Claims

1.一种成像透镜组，由三枚具屈折力的透镜所构成，所述的透镜由物侧至像侧依次为：

一具正屈折力的塑胶第一透镜，其前表面为凸面、后表面为凹面，且其前表面、后表面均设置有非球面；

一具负屈折力的塑胶第二透镜，其前表面为凹面、后表面为凸面，且其前表面、后表面均设置有非球面；

一具正屈折力的塑胶第三透镜，其前表面为凸面、后表面为凹面，且其前表面、后表面均设置有非球面，又该第三透镜上还设置有反曲点；

以及还设有一光圈，设置于所述的第一透镜与所述的第二透镜之间，用于控制成像透镜组的亮度；

上述成像透镜组中，所述的第一透镜的焦距为f1，整体成像透镜组的焦距为f，满足下述关系式：

f/f1＜0.9

上述成像透镜组中，所述的第二透镜的色散系数为V2，满足下述关系式：

V2＜40

其特征在于：上述成像透镜组中，所述的第一透镜的前表面曲率半径为R1，第一透镜的后表面曲率半径为R2，两者满足下述关系式：

0.25＜R1/R2＜0.35。

2.一种成像透镜组，由三枚具屈折力的透镜所构成，所述的透镜由物侧至像侧依次为：

f/f1＜0.9

其特征在于：上述成像透镜组中，所述的第二透镜的色散系数为V2，满足下述关系式：

V2＜28。