CN202548425U - 成像光学镜片组 - Google Patents

Abstract

一种成像光学镜片组，其由物面侧至像面侧依次包含第一镜片，该第一镜片具有正屈折力，其物面侧的表面设为凸面且至少具有一非球面；光圈；第二镜片，该第二镜片具有负屈折力，两个表面均设为凹面且至少具有一非球面；第三镜片，该第三镜片具有正屈折力，其物面侧的表面设为凹面而像面侧的表面设为凸面，并具有两个非球面；第四镜片，该第四镜片具有负屈折力，其物面侧的表面设为凸面而像面侧的表面设为凹面，且两表面均设为反曲的非球面；并使系统满足关系式：|1/slope S8|＞0.9；-0.2＜SAG_S8/SD_S8＜0.1；其中slope S8、SAG S8与SD S8分别为第四镜片靠像面侧一面外缘的斜率值、深度值以及距离光轴的垂直高度。

Description

成像光学镜片组

技术领域

本实用新型涉及光学镜头领域，特别是指应用于小型摄像装置的四片式光学镜片组。 

背景技术

随着消费性电子产业的不断成长，现今市场对于小型摄影模块的需求也日益增加。特别是在照相手机，平板电脑以及笔记本电脑的摄影镜头等应用，光学镜头几乎已成为市场主流配备。然而，随着各种电子产品走向轻、薄、容易携带的趋势，连带使摄影模块的体积亦须进一步减小，以安装于日益薄型化的载体之中。除此之外，消费者对于光学镜头的画素以及成像质量亦是选购的重要考虑因素之一。 

为了提升成像的质量，采用多镜片组成的镜头组已成为趋势。然而镜片的表面会反射部分入射的光线，因此当强光照入镜头组之后，由各枚镜片所反射的光线在镜头组内多重反射后便会在成像区形成眩光以及鬼影。虽然可以通过表面镀膜的方式降低镜片的反射率，然而当入射杂光能量太高时仍无法完全避免鬼影及眩光的发生。 

有鉴于以上缺点，目前现有的摄影模块中的成像光学镜片组实有必要加以改良。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种四片式镜片组的设计，导入非球面镜片的设计来降低镜片之间的反射光，并藉以消除或是减少成像时所产生的鬼影。 

为了达成上述目的，本实用新型的成像光学镜片组，其从物面侧至像面侧依序设有： 

一第一镜片，该第一镜片具有正屈折力，其靠近物面侧的表面设为凸面 且至少有一面设为非球面； 

一光圈； 

一第二镜片，该第二镜片具有负屈折力，其两个表面均设为凹面，且至少有一面设为非球面； 

一第三镜片，该第三镜片具有正屈折力，其靠近物面侧的表面设为凹面，而靠近像面侧的表面设为凸面，且两面均设为非球面； 

一第四镜片，该第四镜片具有负屈折力，其靠近物面侧的表面设为凸面，而靠近像面侧的表面设为凹面，且两表面均设为反曲的非球面； 

而且，为了减少因上述第四镜片反射入射光所产生的鬼影，上述成像光学镜片组满足以下关系式： 

|1/slope_S8|＞0.9 

-0.2＜SAG_S8/SD_S8＜0.1 

其中slope_S8为系统中第四镜片靠像面侧一面最外缘(约80％至100％有效径区域)的斜率、SD_S8为第四镜片靠像面侧一面外缘约80％至100％有效径区域中，镜片表面距离光轴的高度，而SAG_S8为第四镜片靠像面侧一面相对应于上述SD_S8的深度值。 

在一较佳实施例中，上述成像光学镜片组进一步满足以下关系式，藉以可让各个透镜之间的焦距平衡优化，提高系统性能。 

1.5＜f/BFL＜5 

-2.5＜f₂/f＜-0.7 

R₃/f＜0 

其中，f为整个系统的总焦距，BFL为系统中最接近成像面的镜片靠像面侧表面的最高点与成像面之间的距离，f₂为第二镜片的焦距，而R₃为第二镜片靠物面侧一面的曲率半径。 

而且，较佳的，上述系统更进一步满足以下关系式。 

V₂＜32 

-0.8＜SAG_S6/SD_S6＜-0.2 

|1/slope_S6|＞0.5 

其中，V₂为第二镜片的阿贝数，SD_S6为第三镜片靠像面侧一面外缘约80％至100％有效径区域中，镜片表面距离光轴的高度，而SAG_S6为第三 镜片靠像面侧一面相对应于上述SD_S6的深度值。Slope_S6为系统中第四镜片靠像面侧一面外缘约80％至100％有效径区域的斜率。 

根据本实用新型的成像光学镜片组，借着调整第四镜片靠像面侧一面的边缘斜率，以及深度值，减少杂光入射第四镜片时的入射角度以及能量强度，进而能减少鬼影以及眩光的发生，让小尺寸的成像光学镜片系统能够在视角大于70度的情况下，也能实现畸变在2％以内，有效补偿像差、色差、鬼影，从而提高镜片系统的成像质量，并减低生产成本。 

附图说明

图1是本实用新型成像光学镜片组的构成示意图。 

图2A是现有的成像光学镜片组的反射光强度示意图。 

图2B是本实用新型的反射光强度示意图。 

图3是第一较佳实施例的镜片构成示意图。 

图4是第一较佳实施例的球面像差，像散以及畸变曲线。 

图5是第二较佳实施例的镜片构成示意图。 

图6是第二较佳实施例的球面像差，像散以及畸变曲线。 

图7是第三较佳实施例的镜片构成示意图。 

图8是第三较佳实施例的球面像差，像散以及畸变曲线。 

图9是第四较佳实施例的镜片构成示意图。 

图10是第四较佳实施例的球面像差，像散以及畸变曲线。 

其中，附图标记说明如下： 

第一镜片10光圈20 

第二镜片30第三镜片40 

第四镜片50成像面60 

物面侧61像面侧62 

镜片表面：S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S 10 

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下举例并配合图式详予说明。 

现请参阅图1，本实用新型所示的成像光学镜片组，其从物面侧61至像面侧62依序具备有： 

一第一镜片10，该第一镜片10具有正屈折力，其靠近物面侧61的表面设为凸面且至少有一面设为非球面； 

一光圈20； 

一第二镜片30，该第二镜片30具有负屈折力，其两个表面均设为凹面，且至少有一面设为非球面； 

一第三镜片40，该第三镜片40具有正屈折力，其靠近物面侧61的表面设为凹面，而靠近像面侧62的表面设为凸面，且两面均设为非球面； 

一第四镜片50，该第四镜片50具有负屈折力，其靠近物面侧61的表面设为凸面，而靠近像面侧62的表面设为凹面，且两表面均设为反曲的非球面； 

而且，为了减少上述第四镜片50因反射所产生的鬼影，上述成像光学镜片组满足以下关系式： 

|1/slope_S8|＞0.9 

-0.2＜SAG_S8/SD_S8＜0.1 

其中slope_S8为系统中第四镜片50靠像面侧62一面最外缘(约80％至100％有效径区域)的斜率，SD_S8为第四镜片靠像面侧一面外缘约80％至100％有效径区域中，镜片表面距离光轴的高度，而SAG_S8为第四镜片靠像面侧一面相对应于上述SD_S8的深度值。 

通过限制第四镜片50外围区域的斜率以及深度值与距离光轴的垂直高度的比例，可减少杂光入射第四镜片50的角度，并因而减少杂光反射的强度，减少鬼影以及眩光的发生。 

在一较佳实施例中，上述成像光学镜片组进一步满足以下关系式。藉以让各个透镜之间的焦距平衡优化，提高系统性能。 

1.5＜f/BFL＜5 

-2.5＜f₂/f＜-0.7 

R₃/f＜0 

其中，f为整个系统的总焦距，BFL(或称后焦长)为光学系统中最接近成像面60的镜片50靠像面侧表面的最高点与成像面60之间的距离，f₂为第 二镜片30的焦距，而R₃为第二镜片30靠物面侧61一面的曲率半径。 

而且，较佳的，上述系统更进一步满足以下关系式。 

V₂＜32 

-0.8＜SAG_S6/SD_S6＜-0.2 

|1/slope_S6|＞0.5 

其中，SD_S6为第三镜片40靠像面侧62一面离轴的高度(约80％至100％有效径区域)，而SAG_S6为第三镜片40靠像面侧62一面相对应于SD_S6的深度值，而slope_S6为系统中第三镜片40靠像面侧62一面最外缘(约80％至100％有效径区域)的斜率。 

现请参阅图2A与图2B，如图中所示，一般现有的四镜片的光学系统在第四镜片50上会发生强烈的二次反射。由图2A中可知反射光的辐射照度峰值出现在坐标原点附近，且高达0.233w/mm²。而由图2B中可以发现，本实用新型借着调整第四镜片50有效径外缘的斜率，使反射光的强度大幅降低至0.0056w/mm²，且峰值发生位置亦朝边缘处移动。 

再请参阅图3，于本图所示的第一较佳实施例中，光圈20的F值设为2.8，视角不小于69.8度。系统焦距与后焦长的比值设为2.93，第二镜片30的焦距与系统焦距的比值设为-1.8，第二镜片30靠近物面侧61一面的曲率半径与系统焦距的比值设为-3.25，各个镜片的曲率半径，空气间隔以及折射率与阿贝数表列如下： 

surface#	曲率半径	空气间隔	折射率	阿贝数
					S1	1.333	0.548	1.5311	55.7
stop	-13.002	0.122
					S3	-7.860	0.300	1.5850	30.0
S4	2.870	0.578
					S5	-2.674	0.756	1.5311	55.7
S6	-0.889	0.340
					S7	4.937	0.309	1.5311	55.7
S8	0.902	0.317
					S9	inf	0.145	1.5170	64.1
S10	inf	0.626

[0069] 此外，第一镜片10到第四镜片50中的非球面表面满足以下方程式： 

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{(1-(1+k)c^2{h}^2)}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}+A_{14}{h}^{14}+A_{16}{h}^{16}$

其中，c是镜片曲率，h是镜片表面距离光轴的垂直距离，k为圆锥系数(conic constant)，而A₄，A₆，A₈，A₁₀，A₁₂，A₁₄，A₁₆分别是四、六、八、十、十二、十四及十六阶的非球面系数。圆锥系数与各阶非球面系数的值如下表： 

	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8
									K	0.263172896	44.183848	8.37983061	6.500392	4.415418	-0.6269	-548.876	-6.78898
A4	-0.01826639	0.1328105	0.225072968	0.204311	0.026654	0.211797	-0.25521	-0.16788
									A6	0.150211125	-0.255441	-0.59195815	-0.31559	-0.11672	-0.13091	0.178244	0.101497
A8	-0.52964429	-0.073539	-0.08624223	0.030196	0.251058	0.023192	-0.05599	-0.04387
									A10	0.74411106	0.23053	1.019177128	0.480382	-0.14097	0.081456	0.008815	0.011782
A12	-0.00047794	-0.943381	-1.70669472	-0.41675	0.050258	-0.01776	-0.00056	-0.00178
									A14	-0.97917112	0.3153944	0.343494783	0.089191	0	-0.00467	0	0.000115
A16	0.183496007	-2.31E-05	-1.99E-05	0	0	0	0	0

因此在第一较佳实施例中，第三镜片40于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG_S6/SD_S6)落于-0.5至-0.3的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope_S6|)落于1.25至3.39之间，第四镜片50于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG_S8/SD_S8)落于-0.05至0.04的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope_S8|)落于1.4至2.9之间。 

再请参阅图4，如图中所示，在第一较佳实施例中的球面像差、像散差以及畸变量数值都被控制于优良的范围之内。由此可知本实用新型不但能有效消除鬼影并具有良好的成像质量。 

再请参阅图5，于本图所示的第二较佳实施例中，光圈20的F值设为2.8，视角不小于74.6度。系统焦距与后焦长的比值设为2.88，第二镜片30 的焦距与系统焦距的比值设为-1.64，第二镜片30靠近物面侧61一面的曲率半径与系统焦距的比值设为-3.15，第二镜片30的阿贝数设为30，而各个镜片的曲率半径，空气间隔以及折射率与阿贝数分别表列如下： 

surface#	曲率半径	空气间隔	折射率	阿贝数
					S1	1.302	0.556	1.5311	55.7
stop	22.824	0.101
					S3	-9.670	0.285	1.5850	30.0
S4	4.340	0.551
					S5	-2.081	0.811	1.5441	56.0
S6	-0.803	0.281
					S7	2.646	0.335	1.5311	55.7
S8	0.737	0.317
					S9	inf	0.145	1.517	64.1
S10	inf	0.604

此外，第一镜片10到第四镜片50中的非球面是以下方程序所构成： 

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{(1-(1+k)c^2{h}^2)}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}+A_{14}{h}^{14}+A_{16}{h}^{16}$

其中，c是镜片曲率，h是镜片表面距离光轴的垂直距离，k为圆锥系数(conic constant)，A₄，A₆，A₈，A₁₀，A₁₂，A₁₄，A₁₆分别是四、六、八、十、十二、十四及十六阶的非球面系数。而圆锥系数与各阶非球面系数的值如下表： 

因此在第二较佳实施例中，第三镜片40于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG_S6/SD_S6)落于-0.7至-0.3的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope_S6|)落于0.7至0.87之间，第四镜片50于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG_S8/SD_S8)落于0.038至0.085的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope_S8|)落于3.0至4.7之间。 

再请参阅图6，如图中所示，在此第二较佳实施例中的球面像差、像散差以及畸变量数值都被控制于优良的范围之内。由此可知本实用新型不但能有效消除鬼影并具有良好的成像质量。 

再请参阅图7，于本图所示的第三较佳实施例中，光圈20的F值设为2.8，视角不小于69.4度。系统焦距与后焦长的比值设为3.16，第二镜片30的焦距与系统焦距的比值设为-1.03，第二镜片30靠近物面侧61一面的曲率半径与系统焦距的比值设为-1.76，第二镜片30的阿贝数设为30，而各个镜片的曲率半径，空气间隔以及折射率与阿贝数分别表列如下： 

此外，第一镜片10到第四镜片50中的非球面是以下方程序所构成： 

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{(1-(1+k)c^2{h}^2)}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}+A_{14}{h}^{14}+A_{16}{h}^{16}$

其中，c是镜片曲率，h是镜片表面距离光轴的垂直距离，k为圆锥系数(conic constant)，A₄，A₆，A₈，A₁₀，A₁₂，A₁₄，A₁₆分别是四、六、八、十、十二、十四及十六阶的非球面系数。而圆锥系数与各阶非球面系数的值如下表： 

	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8
									K	0.22743	44.18385	8.379831	6.965543	5.5 16663	-0.63826	-548.876	-6.38422
A4	-0.01791	0.123003	0.224932	0.204973	0.059669	0.208636	-0.2545 1	-0.16767
									A6	0.134343	-0.2706	-0.5873	-0.31038	-0.1241	-0.11389	0.17893	0.102314
A8	-0.55369	-0.08292	-0.0501 3	0.042117	0.255956	0.027409	-0.0559	-0.04401
									A10	0.725151	0.257535	1.072621	0.471061	-0.13852	0.079728	0.0088 12	0.01 1746
A12	-0.01278	-0.83143	-1.72492	-0.44929	0.036777	-0.01988	-0.00057	-0.00179
									A14	-1.04528	0.28179	0.185556	0.20535	0	-0.00577	0	0.000117
A16	-0.13327	-7.01E-01	1.16E+00	0	0	0	0	0

因此在第三较佳实施例中，第三镜片40于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG S6/SD S6)落于-0.4至-0.27的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope S6|)落于50.7至1.7之间，第四镜片50于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG S8/SD S8)落于-0.062至0.04的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope S8|)落于1.35至2.7之间。 

再请参阅图8，如图中所示，在此第三较佳实施例中的球面像差、像散差以及畸变量数值都被控制于优良的范围之内。由此可知本实用新型不但能 有效消除鬼影并具有良好的成像质量。 

再请参阅图9，于本图所示的第四较佳实施例中，光圈20的F值设为2.8，视角不小于70.8度。系统焦距与后焦长的比值设为2.89，第二镜片30的焦距与系统焦距的比值设为-1.09，第二镜片30靠近物面侧61一面的曲率半径与系统焦距的比值设为-2.75，第二镜片30的阿贝数设为30，而各个镜片的曲率半径，空气间隔以及折射率与阿贝数分别表列如下： 

surface#	曲率半径	空气间隔	折射率	阿贝数
					S1	1.329	0.566	1.5311	55.7
stop	-16.521	0.113
					S3	-9.158	0.300	1.5850	30.0
S4	2.836	0.554
					S5	-2.517	0.750	1.5311	55.7
S6	-0.866	0.277
					S7	3.952	0.340	1.5311	55.7
S8	0.872	0.317
					S9	inf	0.145	1.5170	64.1
S10	inf	0.688

此外，第一镜片10到第四镜片50中的非球面是以下方程序所构成： 

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{(1-(1+k)c^2{h}^2)}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}+A_{14}{h}^{14}+A_{16}{h}^{16}$

其中，c是镜片曲率，h是镜片表面距离光轴的垂直距离，k为圆锥系数(conic constant)，A₄，A₆，A₈，A₁₀，A₁₂，A₁₄，A₁₆分别是四、六、八、十、十二、十四及十六阶的非球面系数。而圆锥系数与各阶非球面系数的值如下表： 

因此在第四较佳实施例中，第三镜片40于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG_S6/SD_S6)落于-0.56至-0.31的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope_S6|)落于1.4至1.1之间，第四镜片50于像面侧一面80％至100％有效径区域范围内的深度值与距离光轴的垂直高度比值(SAG_S8/SD_S8)落于一0.062至0.04的范围内，斜率的倒数绝对值(|1/slope_S8|)落于1.4至2.7之间。 

再请参阅图10，如图中所示，在此第四较佳实施例中的球面像差、像散差以及畸变量数值都被控制于优良的范围之内。由此可知本实用新型不但能有效消除鬼影并具有良好的成像质量。 

综上所述，本实用新型与现有技术的区别在于将第四镜片靠像面侧一边的有效径边缘80％至100％处的斜率倒数绝对值限定在大于0.9的范围内，配合第四镜片深度值的特殊设置，可减少杂光入射第四镜片的入射角度以及能量强度，进而避免或减轻鬼影以及眩光的发生。从而让小尺寸的成像光学镜片系统能够在最大视角不小于70度的情况下，实现畸变在2％以内，有效补偿像差、色差、鬼影，提高镜片系统的成像质量，并减低生产成本的目标。 

Claims (7)

1.一种成像光学镜片组，其特征在于：由物面侧至像面侧依次包含：

一第一镜片，该第一镜片具有正屈折力，其靠近物面侧的表面设为凸面且至少有一面设为非球面；

一光圈；

一第二镜片，该第二镜片具有负屈折力，其两个表面均设为凹面，且至少有一面设为非球面；

一第三镜片，该第三镜片具有正屈折力，其靠近物面侧的表面设为凹面，而靠近像面侧的表面设为凸面，且两面均设为非球面；

一第四镜片，该第四镜片具有负屈折力，其靠近物面侧的表面设为凸面，而靠近像面侧的表面设为凹面，且两表面均设为反曲的非球面；

此外，上述成像光学镜片组满足以下关系式：

|1/slope_S8|＞0.9

-0.2＜SAG_S8/SD_S8＜0.1

其中slope_S8为第四镜片靠像面侧一面外缘80％至100％有效径区域的斜率值、SD_S8为第四镜片靠像面侧一面外缘80％至100％有效径区域中，镜片表面距离光轴的高度，而SAG_S8为第四镜片靠像面侧一面相对应于上述SD_S8的深度值。

2.如权利要求1所述的成像光学镜片组，其特征在于：上述光学成像镜片组满足以下关系式：

1.5＜f/BFL＜5

其中，f为整个系统的总焦距，BFL为第四镜片靠像面侧表面的最高点与成像面之间的距离。

3.如权利要求1所述的成像光学镜片组，其特征在于：上述成像光学镜片组满足以下关系式：

-2.5＜f₂/f＜-0.7

其中，f₂为第二镜片的焦距，f为整个系统的总焦距。

4.如权利要求1所述的成像光学镜片组，其特征在于：上述成像光学镜片组满足以下关系式： 

R₃/f＜0

其中，R₃为第二镜片靠物面侧一面的曲率半径，f为整个系统的总焦距。

5.如权利要求1所述的成像光学镜片组，其特征在于：上述成像光学镜片组满足以下关系式：

V₂＜32

其中，V₂为第二镜片的阿贝数。

6.如权利要求1所述的成像光学镜片组，其特征在于：上述成像光学镜片组满足以下关系式：

-0.8＜SAG_S6/SD_S6＜-0.2

其中，SD_S6为第三镜片靠像面侧一面外缘80％至100％有效径区域中，镜片表面距离光轴的高度，而SAG_S6为第三镜片靠像面侧一面相对应于上述SD_S6的深度值。

7.如权利要求1所述的成像光学镜片组，其特征在于：上述成像光学镜片组满足以下关系式：

|1/slope_S6|＞0.5

其中，slope_S6为系统中第四镜片靠像面侧一面外缘80％至100％有效径区域的斜率。 

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