CN103424846A

CN103424846A - 摄像用光学透镜组及其摄像装置

Info

Publication number: CN103424846A
Application number: CN2012101571735A
Authority: CN
Inventors: 郭瑞雄
Original assignee: Altek Corp
Current assignee: Altek Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明揭露一种摄像用光学透镜组及其摄像装置。摄像用光学透镜组，其沿着光轴排列依序包含：棱镜、第一镜群、第二镜群、第三镜群及第四镜群。棱镜为全反射式的镜片。第一镜群具有负光焦度，其包含至少一个负光焦度的透镜。第二镜群具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。第三镜群具有正光焦度，其包含至少一个正光焦度的透镜及至少一个负光焦度的透镜。第四镜群具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。藉此，本发明除具有良好的像差修正，还可应用于摄像使用的薄型镜头模块。

Description

摄像用光学透镜组及其摄像装置

技术领域

本发明是有关于一种摄像用光学透镜组及其摄像装置，特别是关于一种由一个棱镜及四群透镜构成的摄像用光学透镜组及其摄像装置，以应用于薄型摄像系统上。

背景技术

在数字相机(Digital Still Camera)、行动电话镜头(Mobile PhoneCamera)、网络相机(Web Camera)等小型电子设备上常装设有潜望式的摄像用光学透镜组，且其大多为可变焦式，以用于对被摄物进行摄像，而摄像用光学透镜组的发展，主要趋势为朝向薄型化及低成本，但同时亦期许能达到具有良好的像差修正能力、具高分辨率、高成像质量的摄像用光学透镜组。

在习知的摄像用光学透镜组中，最常采用在用以反射的棱镜前，额外设置一片像侧为凹面的透镜或物侧为凸面的新月型透镜，以期提供最多的聚光能力，但也因此因额外设置的透镜的厚度关系，造成了整体的体积不易变薄，且额外设置一个透镜，亦即为产品增加了成本项目，故也产生成本增加的缺点。再者，为提供更多的聚光能力于凹面的光学面处的曲率可能变化过大，因此也使得制造较不易，进而更进一步的增加了成本。为克服习知技术的缺点，应有更佳的设计以对像差进行良好的补偿，且可限制摄像用光学透镜组的全长，以应用于薄型摄像装置使用。为此，本发明提出更实用性的设计，利用四个群组的透镜的光焦度、凸面与凹面的组合，除在高质量的成像能力下，且可降低成本，以应用于薄型摄像装置上。

综观前述问题，本发明的发明人思索并设计一种摄像用光学透镜组及其摄像装置，以针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。

发明内容

有鉴于上述习知技艺的问题，本发明的目的就是在于提供一种摄像用光学透镜组及其摄像装置，以解决习知技术的成本提高或薄型化不易的问题。

根据本发明的目的，提出一种摄像用光学透镜组，其沿着光轴排列依序包含：棱镜、第一镜群、第二镜群、第三镜群及第四镜群。棱镜为全反射式的棱镜。第一镜群具有负光焦度，其包含至少一个负光焦度的透镜。第二镜群具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。第三镜群具有正光焦度，其包含至少一个正光焦度的透镜及至少一个负光焦度的透镜。第四镜群具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。其中第二镜群的焦距为f₂，第三镜群的焦距为f₃，摄像用光学透镜组满足下列关系式：

0.4<f₃/f₂<0.7。

较佳地，棱镜可为最靠近被摄物的镜片，且其具有入射光学面、反射面及出射光学面，且所述反射面可经由全反射镀膜的方式设置为镜面。

较佳地，沿着光轴排列第一镜群具有第一透镜，第二镜群具有第二透镜，第三镜群具有第三透镜、第四透镜及第五透镜，第四镜群具有第六透镜。

较佳地，第一透镜为负光焦度；第三透镜为正光焦度；第六透镜为负光焦度。

较佳地，第二透镜的第一光学面及第二光学面为非球面；第三透镜的第一光学面为非球面。

根据本发明的目的，再提出一种摄像装置，其沿着光轴排列依序包含：棱镜、第一镜群、第二镜群、第三镜群、第四镜群及影像感测组件。棱镜为全反射式的棱镜。第一镜群具有负光焦度，其包含至少一个负光焦度的透镜。第二镜群具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。第三镜群具有正光焦度，其包含至少一个正光焦度的透镜及至少一个负光焦度的透镜。第四镜群具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。影像感测组件设置于摄像装置的成像面上，以将被摄物成像。其中第二镜群的焦距为f₂，第三镜群的焦距为f₃，摄像用光学透镜组满足下列关系式：

0.4<f₃/f₂<0.7。

较佳地，棱镜可为最靠近被摄物的镜片，且其具有入射光学面、反射面及出射光学面，且反射面可经由全反射镀膜的方式设置为镜面。

承上所述，依本发明的摄像用光学透镜组及其摄像装置，其可具有一个或多个下述优点：

(1)此摄像用光学透镜组及其摄像装置可藉由使用全反射式的棱镜以对被摄物的影像光线进行反射，藉此可有效地达成摄像用光学透镜组及其摄像装置的小型化。

(2)此摄像用光学透镜组及其摄像装置可藉由棱镜、第一镜群、第二镜群、第三镜群及第四镜群，在光轴上以适当的间距配置，藉此可具有良好的像差修正与具有优势的光学传递函数MTF(modulation transfer function)，并可有效的缩短摄像用光学透镜组或摄像装置的镜头的全长。

附图说明

图1为本发明的摄像用光学透镜组的示意图。

图2为本发明的摄像装置的第一示意图。

图3为本发明的摄像装置的第二示意图。

图4为本发明的摄像装置的第三示意图。

图5为本发明的摄像装置的第四示意图。

图6为本发明的摄像用光学透镜组的像散曲线图。

图7为本发明的摄像用光学透镜组的歪曲曲线图。

图8为本发明的摄像用光学透镜组的纵向色差曲线图。

图9为本发明的摄像用光学透镜组的横向色差曲线图。

【主要附图标记说明】

1：摄像用光学透镜组

10：棱镜

101：入射面

102：反射面

103：出射面

20：第一镜群

201：第一透镜

2011：第一透镜的第一光学面

2012：第一透镜的第二光学面

30：第二镜群

301：第二透镜

3011：第二透镜的第一光学面

3012：第二透镜的第二光学面

40：第三镜群

401：第三透镜

4011：第三透镜的第一光学面

4012：第三透镜的第二光学面

402：第四透镜

4021：第四透镜的第一光学面

4022：第四透镜的第二光学面

403：第五透镜

4031：第五透镜的第一光学面

4032：第五透镜的第二光学面

50：第四镜群

501：第六透镜

5011：第六透镜的第一光学面

5012：第六透镜的第二光学面

60：光圈

70：滤光片

71：第一滤光片

72：第二滤光片

80：成像面

9：摄像装置

91：影像感测组件

92：变焦钮

f：焦距值

f₂：第二镜群的焦距

f₃：第三镜群的焦距

Fno：光圈值

具体实施方式

为利于了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。

请参阅图1，其为本发明的摄像用光学透镜组的示意图。如图所示，本发明提供一种摄像用光学透镜组1，其适用于数字相机的变焦摄像镜头，特别是可适用于一种潜望式的变焦摄像镜头。摄像用光学透镜组1沿着光轴列依序包含了棱镜10、第一镜群20、第二镜群30、第三镜群40及第四镜群50。第一镜群20具有负光焦度，其包含至少一个负光焦度的透镜。第二镜群30具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。第三镜群40具有正光焦度，其包含至少一个正光焦度的透镜及至少一个负光焦度的透镜。第四镜群50具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜。当第二镜群30与第三镜群40于光轴上进行轴向位移时，可使摄像用光学透镜组1产生变焦。

摄像用光学透镜组1满足关系式：0.4<f₃/f₂<0.7。其中f₂为第二镜群30的焦距，于本实施例中f₂为13.25，但不以此为限；f₃为第三镜群40的焦距，于本实施例中f₃为5.87，但不以此为限。当第二镜群30的焦距f₂与第三镜群40的焦距f₃满足关系式时，可使第二镜群30与第三镜群40在设计上，可于特定的条件范围内取得平衡，有助于适当地调配第二镜群30与第三镜群40的光焦度配置，并可提供整体摄像用光学透镜组1所需的合适的光焦度，以进一步地修正像差。

其中棱镜10具有入射面101、反射面102及出射面103，而反射面102为镜面，其可利用全反射镀膜的制程方式，以使反射面102设置为镜面。当被摄物的影像光线经由入射面101进入摄像用光学透镜组1时，可被反射面102全反射地转向往出射面103出射，并依序经由第一镜群20、第二镜群30、第三镜群40、第四镜群50、光圈60及滤光片70，而于成像面80上成像。其中棱镜10可为直角三角形状的棱镜，而反射面102可设置于其斜边上。

再者，本实施例中，第一镜群20采用负光焦度可增大场视角，而第一镜群20与正光焦度的第二镜群30组合后，可增大成像的放大倍率，以提高其解像力；第三镜群40及第四镜群50采用正光焦度，可有效地对第一镜群20与第二镜群30所产生的像差进行补偿，使其像差与歪曲能符合分辨率的要求。

顺带一提的是，摄像用光学透镜组1另可包含光圈60与至少一个滤光片70。光圈60可设置于第二镜群30与第三镜群40之间；滤光片70可将特定波长的光线滤除，其较佳地可为红外线滤除滤光片，其可设置于第四镜群50与成像面80之间，通常为平板光学材料制成，而不影响摄像用光学透镜组1的焦距。

请一并参阅图2至图5，于本实施例中，其类似的部分于此不再赘述。如图所示，摄像装置9包含由摄像用光学透镜组1所组成的摄像镜头及影像感测组件91。摄像用光学透镜组1主要由棱镜10、第一镜群20、第二镜群30、第三镜群40、第四镜群50、光圈60、滤光片70所构成。棱镜10设置于光轴上最靠近物侧。第一镜群20具有第一透镜201，其为负光焦度的透镜，且第一透镜201的第一光学面2011及第二光学面2012为凹面。第二镜群30具有第二透镜301，其为正光焦度。第二透镜301的第一光学面3011为凸面，其第二光学面3012为凹面，且第一光学面3011及第二光学面3012皆为非球面。第三镜群40在光轴上其依序具有第三透镜401、第四透镜402及第五透镜403。其中第三透镜401为具正光焦度的透镜，其第一光学面4011为非球面式的凸面，其第二光学面4012为凸面。第四透镜402为具正光焦度的透镜，其第一光学面4021为凸面，其第二光学面4022为凹面。第五透镜403为具负光焦度的透镜，其第一光学面4031为凸面，其第二光学面4032为凹面。第四镜群50具有第六透镜501，其为正光焦度。第六透镜501的第一光学面5011为凹面，其第二光学面5012为凸面。于本实施例中，滤光片70可包含第一滤光片71及第二滤光片72，其为玻璃材质制成的平板玻璃，用以调整成像的光线波长区段。其中影像感测组件91可设置于摄像用光学透镜组1的成像面80上，以使得被摄物的影像光线经由所述四群镜群、光圈60、滤光片70的组合，而成像于影像感测组件91上。

请进一步一并参阅下表一，其为本实施例的光学数据。当使用者压按变焦钮92（如广角或远望）后，变焦驱动模块被驱动，以移动第二镜群30与第三镜群40，进而改变第二镜群30与第三镜群40的相对距离或二者与第一镜群20或第四镜群50间的相对距离，以达成变焦目的。于本实施例中，以二次变焦为例。当焦距值为f=4.1（初始焦段）时，第二镜群30与第一镜群20在光轴上的距离为2.857，而第三镜群40分别与第二镜群30及第四镜群40在光轴上的距离为5.832、3.306；此时，可构成的整体光圈值(f-number)Fno=3.7。又当焦距值为f=7.06（第一次变焦）时，第二镜群30与第一镜群20在光轴上的距离为1.259，而第三镜群40分别与第二镜群30及第四镜群40在光轴上的距离为4.686、6.058；此时，可构成的整体光圈值Fno=5.4。再当焦距值为f=11.8（第二次变焦）时，第二镜群30与第一镜群20在光轴上的距离为1.459，而第三镜群40分别与第二镜群30及第四镜群40在光轴上的距离为1.431、9.237；此时，可构成的整体光圈值Fno=7.3。

表一、本实施例的光学数据

f=4.3～7.06～11.8mm,Fno=3.7～5.4～7.3

注：ASP为非球面;

f＝4.3时，A为2.857、B为5.832、C为3.306；

f＝7.06时，A为1.259、B为4.686、C为6.058；

f＝11.8时，A为1.459、B为1.431、C为9.237。

其中，非球面的光学面可使用的非球面方程式（AsphericalSurface Formula）所构成，其非球面系数如下表二所示，而关于非球面方程式为本技术领域所属技术人员所熟知，于此便不在赘述。

表二、本实施例的非球面系数

由表一的光学数据及由图6至图9的曲线图可知，藉由本发明在像散(field curving)、歪曲(distortion)、纵向色差(longitudinalspherical aberration)与横向色差(lateral color)有良好的补偿效果。

顺带一提的是，摄像用光学透镜组1的各透镜的材质可设置为玻璃或塑料；若透镜材质为塑料，则可以有效的降低生产成本；若透镜材质为玻璃，则可增加摄像用光学透镜组1的光焦度配置的自由度。此外，可于透镜的光学面上设置非球面，其可以容易制作成球面以外的形状，以获得较多的控制变数，用以消减像差，进而缩减透镜的使用数目，而有效的降低本发明摄像用光学透镜组1的总长度。本发明摄像用光学透镜组1中，还可设置有至少一个孔径光栏，如耀光光栏(Glare Stop)或视场光栏(Field Stop)等，以减少杂散光，有助于提升影像质量。

本发明摄像用光学透镜组1及其摄像装置中，若透镜表面为凸面，则表示所述透镜表面于近轴处为凸面；若透镜表面为凹面，则表示所述透镜表面于近轴处为凹面。

表一及表二所示为本发明的摄像镜片组及其摄像装置实施例的不同数值变化表，然本发明的数值变化皆属具体实验所得，即使使用不同数值，相同结构的产品仍应属于本发明的保护范畴，故以上的说明所描述及附图中所说明仅做为例示性，非用以限制本发明的申请专利范围。

Claims

1.一种摄像用光学透镜组，其特征在于：其沿着光轴排列依序包含：

棱镜，其为全反射式的棱镜；

第一镜群，其具有负光焦度，其包含至少一个负光焦度的透镜；

第二镜群，其具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜；

第三镜群，其具有正光焦度，其包含至少一个正光焦度的透镜及至少一个负光焦度的透镜；以及

第四镜群，其具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜；其中所述第二镜群的焦距为f₂，所述第三镜群的焦距为f₃，所述摄像用光学透镜组满足下列关系式：

0.4<f₃/f₂<0.7。

2.如权利要求1所述的摄像用光学透镜组，其特征在于：所述棱镜为最靠近被摄物的镜片，且其具有入射光学面、反射面及出射光学面，且所述反射面经由全反射镀膜的方式设置为镜面。

3.如权利要求1所述的摄像用光学透镜组，其特征在于：沿着光轴排列所述第一镜群具有第一透镜，所述第二镜群具有第二透镜，所述第三镜群具有第三透镜、第四透镜及第五透镜，所述第四镜群具有第六透镜。

4.如权利要求3所述的摄像用光学透镜组，其特征在于：所述第一透镜为负光焦度，所述第三透镜为正光焦度，所述第六透镜为负光焦度。

5.如权利要求3所述的摄像用光学透镜组，其特征在于：所述第二透镜的第一光学面及第二光学面为非球面，所述第三透镜的第一光学面为非球面。

6.一种摄像装置，其沿着光轴排列依序包含：

棱镜，其为全反射式的棱镜；

第三镜群，其具有正光焦度，其包含至少一个正光焦度的透镜及至少一个负光焦度的透镜；

第四镜群，其具有正光焦度，其包含至少一个光学面为非球面的透镜；以及

影像感测组件，设置于所述摄像装置的成像面上，以将被摄物成像；其中所述第二镜群的焦距为f₂，所述第三镜群的焦距为f₃，所述摄像用光学透镜组满足下列关系式：

0.4<f₃/f₂<0.7。

7.如权利要求6所述的摄像装置，其特征在于：所述棱镜为最靠近被摄物的镜片，且其具有入射光学面、反射面及出射光学面，且所述反射面经由全反射镀膜的方式设置为镜面。

8.如权利要求6所述的摄像装置，其特征在于：沿着光轴排列所述第一镜群具有第一透镜，所述第二镜群具有第二透镜，所述第三镜群具有第三透镜、第四透镜及第五透镜，所述第四镜群具有第六透镜。

9.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于：所述第一透镜为负光焦度，所述第三透镜为正光焦度，所述第六透镜为负光焦度。

10.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于：所述第二透镜的第一光学面及第二光学面为非球面，所述第三透镜的第一光学面为非球面。