TWI453456B

TWI453456B - 三片式成像鏡片組

Info

Publication number: TWI453456B
Application number: TW100144989A
Authority: TW
Inventors: Chun Sheng Lee
Original assignee: Newmax Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2014-09-21
Also published as: TW201323919A

Description

三片式成像鏡片組

本發明係與光學鏡頭有關，特別是指一種三片式成像鏡片組。

最近幾年來，隨著手機相機的興起，小型化攝影鏡頭的需求日漸提高，而一般攝影鏡頭的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)兩種，由於半導體製程技術的進步，使得感光元件的畫素面積縮小，小型化攝影鏡頭逐漸往高畫素領域發展，因此，對成像品質的要求也日益增加。

習見的手機鏡頭，如USP 7,262,925揭露多採用三枚式鏡片結構，其從物側至像側依序為一具正屈折力的第一透鏡，一具負屈折力的第二透鏡及一具正屈折力的第三透鏡。然而其第三透鏡為正透鏡，使得其主點(Principal Point)接近系統的像側，因此其後焦距(Back Focal Length)將較長，造成系統必須配合加大，以致於無法滿足更小型化的光學系統，同時降低影像週邊的成像品質。

有鑑於此，急需一種滿足小型化同時可提昇影像週邊的成像品質的成像鏡片組。

本發明之目的在於提供一種三片式成像鏡片組，其主要在縮小體積的同時，亦能兼具可有效使影像週邊像面變平，以提昇影像週邊的成像品質(即周邊減光)。

本發明提供一種三片式成像鏡片組，其要旨如下：由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一鏡片，其物側表面為凸面，且該第一鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一光欄；一具正屈折力的第二鏡片，其物側表面為凹面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一具負屈折力的第三鏡片，其像側表面為凹面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；該三片式成像鏡片組中該第三鏡片的折射率為N3，該第三鏡片的阿貝係數為V3，滿足下列關係式：N3＞1.57；V3＜40。

本發明三片式成像鏡片組中，該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片的焦距為f2，兩者滿足下列關係式：1.4＜|f1|/|f2|＜3.5。當|f1|/|f2|滿足前述關係式，則可令該成像鏡片組在具備大畫角，同時解像能力顯著提昇，反之，若超出上述光學式之數據值範圍，則會導致廣角成像鏡片組之性能、解像力低，以及良率不足等問題。

本發明三片式成像鏡片組中，該第二鏡片的焦距為f2，該第三鏡片的焦距為f3，兩者滿足下列關係式：0.3＜|f2|/|f3|＜1.0。當|f2|/|f3|滿足前述關係式，則可令該成像鏡片組在具備大畫角，同時解像能力顯著提昇，反之，若超出上述光學式之數據值範圍，則會導致廣角成像鏡片組之性能、解像力低，以及良率不足等問題。

本發明三片式成像鏡片組中，該第一鏡片與第二鏡片的合成焦距為f12，該第三鏡片的焦距為f3，兩者滿足下列關係式：0.3＜|f12|/|f3|＜1.0。當|f12|/|f3|滿足前述關係式，則達到在縮小體積的同時，亦能兼具可有效使影像週邊像面變平，以提昇影像週邊的成像品質(即周邊減光)的目的，而且鏡片排列方式與配置具有光學全長較短，可供紅外線濾除濾光片具有足夠空間配置。

本發明三片式成像鏡片組中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片與第二鏡片的合成焦距為f12，兩者滿足下列關係式：0.5＜|f12|/|f|＜1.1。當|f12|/|f|滿足前述關係式，則提供選擇最適宜的屈折力配置，並具有更小型輕便之特點，而且鏡片排列方式與配置具有光學全長較短，可供紅外線濾除濾光片具有足夠空間配置。

本發明三片式成像鏡片組中，該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦距為f23，兩者滿足下列關係式：0.3＜|f1|/|f23|＜1.8。當|f1|/|f23|滿足前述關係式，則可令該成像鏡片組在具備大畫角，同時解像能力顯著提昇，反之，若超出上述光學式之數據值範圍，則會導致廣角成像鏡片組之性能、解像力低，以及良率不足等問題。

本發明三片式成像鏡片組中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦距為f23，兩者滿足下列關係式：1.0＜|f23|/|f|＜2.5。當|f23|/|f|滿足前述關係式，則可令該成像鏡片組在具備大畫角，同時解像能力顯著提昇，反之，若超出上述光學式之數據值範圍，則會導致廣角成像鏡片組之性能、解像力低，以及良率不足等問題。

本發明三片式成像鏡片組中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片的物側表面到成像面之間的距離為TL，兩者滿足下列關係式：0.4＜|f/TL|＜0.8。當|f/TL|滿足前述關係式，則可具有光學全長較短，達到更小型輕便之特點。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉四較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

本發明第一實施例所提供的一種三片成像鏡片組，請參閱第1A、1B圖，該第1A圖為本發明第一實施例之三片式成像鏡片組配置示意圖，第1B圖為本發明第一實施例像差曲線圖，第一實施例從物側A到像側B包含：一具正屈折力的第一鏡片110，其材質為塑膠，該第一鏡片110的物側表面111為凸面、該像側表面112為凹面，該第一鏡片110的物側表面111與像側表面112皆設為非球面。

一光欄120。

一具負屈折力的第二鏡片130，其材質為塑膠，該第二鏡片130的物側表面131為凹面、該像側表面132為凸面，該第二鏡片130的物側表面131與像側表面132皆設為非球面。

一具正屈折力的第三鏡片140，其材質為塑膠，該第三鏡片140的物側表面141為凸面、該像側表面142為凹面，該第三鏡片140的物側表面141與像側表面142皆設為非球面。

一紅外線濾除濾光片(IR-filter)150，其設於該第三鏡片140像側表面142與一成像面160之間，該紅外線濾除濾光片150的材質為玻璃且不影響該三片式成像鏡片組的焦距。

上述之非球面曲線的方程式表示如下：

其中z為沿光軸170方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；k為錐常度量；c為曲率半徑的倒數；A、B、C、D、E、G、......為高階非球面係數。

第一實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：f=1.64。

第一實施例中，該三片式成像鏡片組的整體光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.4。

第一實施例中，該三片式成像鏡片組的畫角為2ω，其關係式為：2ω=83。

第一實施例中，該第三鏡片140的折射率為N3，該第三鏡片140的阿貝係數為V3，其關係式為：N3=1.634；V3=23.8。

第一實施例中，該第一鏡片110的焦距為f1，該第二鏡片130的焦距為f2，其關係式為：|f1|/|f2|=1.976。

第一實施例中，該第二鏡片130的焦距為f2，該第三鏡片140的焦距為f3，其關係式為：|f2|/|f3|=0.586。

第一實施例中，該第一鏡片110與第二鏡片130的合成焦距為f12，該第三鏡片140的焦距為f3，其關係式為：|f12|/|f3|=0.569。

第一實施例中，該第一鏡片110的焦距為f1，該第二鏡片130與第三鏡片140的合成焦距為f23，其關係式為：|f1|/|f23|=1.032。

第一實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片110與第二鏡片130的合成焦距為f12，其關係式為：|f12|/|f|=0.81。

第一實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第二鏡片130與第三鏡片140的合成焦距為f23，其關係式為：|f23|/|f|=1.597。

第一實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片110的物側表面111到成像面160之間距離為TL，其關係式為：|f|/|TL|=0.596。

第一實施例詳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公厘(mm)，且表一、二中所載之表面1、2分別為該第一鏡片110的物、象側表面111、112，表面4、5分別為該第二鏡片130的物、象側表面131、132，表面6、7分別為該第三鏡片140的物、象側表面141、142。

本發明第二實施例所提供的一種三片式成像鏡片組，請參閱第2A、2B圖，該第2A圖為本發明第二實施例之三片式成像鏡片組配置示意圖，第2B圖為本發明第二實施例像差曲線圖，第二實施例從物側A到像側B包含：一具正屈折力的第一鏡片210，其材質為塑膠，該第一鏡片210的物側表面211為凸面、該像側表面212為凹面，該第一鏡片210的物側表面211與像側表面212皆設為非球面。

一光欄220。

一具負屈折力的第二鏡片230，其材質為塑膠，該第二鏡片230的物側表面231為凹面、該像側表面232為凸面，該第二鏡片230的物側表面231與像側表面232皆設為非球面。

一具正屈折力的第三鏡片240，其材質為塑膠，該第三鏡片240的物側表面241為凸面、該像側表面242為凹面，該第三鏡片240的物側表面241與像側表面242皆設為非球面。

一紅外線濾除濾光片(IR-filter)250，其設於該第三鏡片240像側表面242與一成像面260之間，該紅外線濾除濾光片250的材質為玻璃且不影響該三片式成像鏡片組的焦距。

上述之非球面曲線的方程式表示如下：

其中z為沿光軸270方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；k為錐常度量；c為曲率半徑的倒數；A、B、C、D、E、G、......為高階非球面係數。

第二實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：f=1.53。

第二實施例中，該三片式成像鏡片組的整體光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.0。

第二實施例中，該三片式成像鏡片組的畫角為2ω，其關係式為：2ω=79°。

第二實施例中，該第三鏡片240的折射率為N3，該第三鏡片240的阿貝係數為V3，其關係式為：N3=1.632；V3=23。

第二實施例中，該第一鏡片210的焦距為f1，該第二鏡片230的焦距為f2，其關係式為：|f1|/|f2|=1.802。

第二實施例中，該第二鏡片230的焦距為f2，該第三鏡片240的焦距為f3，其關係式為：|f2|/|f3|=0.724。

第二實施例中，該第一鏡片210與第二鏡片230的合成焦距為f12，該第三鏡片240的焦距為f3，其關係式為：|f12|/|f3|=0.709。

第二實施例中，該第二鏡片230與第三鏡片240的合成焦距為f23，該第一鏡片210的焦距為f1，其關係式為：f1|/|f23|=0.634。

第二實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片210與第二鏡片230的合成焦距為f12，其關係式為：|f12|/|f|=0.745。

第二實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第二鏡片230與第三鏡片240的合成焦距為f23，其關係式為：|f23|/|f|=2.163。

第二實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片210的物側表面211到成像面260之間距離為TL，其關係式為：|f|/|TL|=0.652。

第二實施例詳細的結構數據如同表三所示，其非球面數據如同表四所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)。且表三、四中所載之表面1、2分別為該第一鏡片210的物、象側表面211、212，表面4、5分別為該第二鏡片230的物、象側表面231、232，表面6、7分別為該第三鏡片240的物、象側表面241、242。

本發明第三實施例所提供的一種三片式成像鏡片組，請參閱第3A、3B圖，該第3A圖為本發明第三實施例之三片式成像鏡片組配置示意圖，第3B圖為本發明第三實施例像差曲線圖，第三實施例從物側A到像側B包含：一具正屈折力的第一鏡片310，其材質為塑膠，該第一鏡片310的物側表面311為凸面、該像側表面312為凹面，該第一鏡片310的物側表面311與像側表面312皆設為非球面。

一光欄320。

一具負屈折力的第二鏡片330，其材質為塑膠，該第二鏡片330的物側表面331為凹面、該像側表面332為凸面，該第二鏡片330的物側表面331與像側表面332皆設為非球面。

一具正屈折力的第三鏡片340，其材質為塑膠，該第三鏡片340的物側表面341為凸面、該像側表面342為凹面，該第三鏡片340的物側表面341與像側表面342皆設為非球面。

一紅外線濾除濾光片(IR-filter)350，其設於該第三鏡片340像側表面342與一成像面360之間，該紅外線濾除濾光片350的材質為玻璃且不影響該三片式成像鏡片組的焦距。

一保護玻璃(Cover Glass)380，其設於該紅外線濾除濾光片350與該成像面360之間，令該保護玻璃380的材質為玻璃且不影響該三片式成像鏡片組的焦距，該保護玻璃380係用以保護感測元件(圖上未示)。

上述之非球面曲線的方程式表示如下：

其中z為沿光軸370方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；k為錐常度量；c為曲率半徑的倒數；A、B、C、D、E、G、......為高階非球面係數。

第三實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：f=1.82。

第三實施例中，該三片式成像鏡片組的整體光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.4。

第三實施例中，該三片式成像鏡片組的畫角為2ω，其關係式為：2ω=82°。

第三實施例中，該第三鏡片340的折射率為N3，該第三鏡片340的阿貝係數為V3，其關係式為：N3=1.612；V3=26。

第三實施例中，該第一鏡片310的焦距為f1，該第二鏡片330的焦距為f2，其關係式為：|f1|/|f2|=1.963。

第三實施例中，該第二鏡片330的焦距為f2，該第三鏡片340的焦距為f3，其關係式為：|f2|/|f3|=0.753。

第三實施例中，該第一鏡片310與第二鏡片330的合成焦距為f12，該第三鏡片340的焦距為f3，其關係式為：|f12|/|f3|=0.73。

第三實施例中，該第二鏡片330與第三鏡片340的合成焦距為f23，該第一鏡片310的焦距為f1，其關係式為：|f1|/|f23|=0.672。

第三實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片310與第二鏡片330的合成焦距為f12，其關係式為：|f12|/|f|=0.714。

第三實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第二鏡片330與第三鏡片340的合成焦距為f23，其關係式為：|f23|/|f|=2.152。

第三實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片310的物側表面311到成像面360之間距離為TL，其關係式為：|f|/|TL|=0.654。

第三實施例詳細的結構數據如同表五所示，其非球面數據如同表六所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)。且表五、六中所載之表面1、2分別為該第一鏡片310的物、象側表面311、312，表面4、5分別為該第二鏡片330的物、象側表面331、332，表面6、7分別為該第三鏡片340的物、象側表面341、342。

本發明第四實施例所提供的一種三片成像鏡片組，請參閱第4A、4B圖，該第4A圖為本發明第四實施例之三片式成像鏡片組配置示意圖，第4B圖為本發明第四實施例像差曲線圖，第四實施例從物側A到像側B包含：一具正屈折力的第一鏡片410，其材質為塑膠，該第一鏡片410的物側表面411為凸面、該像側表面412為凹面，該第一鏡片410的物側表面411與像側表面412皆設為非球面。

一光欄420。

一具負屈折力的第二鏡片430，其材質為塑膠，該第二鏡片430的物側表面431為凹面、該像側表面432為凸面，該第二鏡片430的物側表面431與像側表面432皆設為非球面。

一具正屈折力的第三鏡片440，其材質為塑膠，該第三鏡片440的物側表面441為凸面、該像側表面442為凹面，該第三鏡片440的物側表面441與像側表面442皆設為非球面。

一紅外線濾除濾光片(IR-filter)450，其設於該第三鏡片440像側表面442與一成像面460之間，該紅外線濾除濾光片450的材質為玻璃且不影響該三片式成像鏡片組的焦距。

上述之非球面曲線的方程式表示如下：

其中z為沿光軸470方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；k為錐常度量；c為曲率半徑的倒數；A、B、C、D、E、G、......為高階非球面係數。

第四實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：f=1.67。

第四實施例中，該三片式成像鏡片組的整體光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.4。

第四實施例中，該三片式成像鏡片組的畫角為2ω，其關係式為：2ω=81。

第四實施例中，該第三鏡片440的折射率為N3，該第三鏡片440的阿貝係數為V3，其關係式為：N3=1.607；V3=27。

第四實施例中，該第一鏡片410的焦距為f1，該第二鏡片430的焦距為f2，其關係式為：|f1|/|f2|=3.089。

第四實施例中，該第二鏡片430的焦距為f2，該第三鏡片440的焦距為f3，其關係式為：|f2|/|f3|=0.551。

第四實施例中，該第一鏡片410與第二鏡片430的合成焦距為f12，該第三鏡片440的焦距為f3，其關係式為：|f12|/|f3|=0.572。

第四實施例中，該第一鏡片410的焦距為f1，該第二鏡片430與第三鏡片440的合成焦距為f23，其關係式為：|f1|/|f23|=1.527。

第四實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片410與第二鏡片430的合成焦距為f12，其關係式為：|f12|/|f|=0.68。

第四實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第二鏡片430與第三鏡片440的合成焦距為f23，其關係式為：|f23|/|f|=1.324。

第四實施例中，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片410的物側表面411到成像面460之間距離為TL，其關係式為：|f|/|TL|=0.569。

第四實施例詳細的結構數據如同表七所示，其非球面數據如同表八所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)，且表七、八中所載之表面1、2分別為該第一鏡片410的物、象側表面411、412，表面4、5分別為該第二鏡片430的物、象側表面431、432，表面6、7分別為該第三鏡片440的物、象側表面441、442。

值得說明的是，表一至表八所示為本發明的三片式成像鏡片組各實施例的不同數值變化表，然本發明各實施例的數值變化皆屬實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍屬於本發明的保護範疇。表九為各實施例中各關係式的對應表。

本發明三片式成像鏡片組中，各鏡片的材質可為玻璃或塑膠，若各鏡片的材質為玻璃，則可以增加該三片式成像鏡片組屈折力配置的自由度，若各鏡片材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。

本發明三片式成像鏡片組中，若鏡片表面係為凸面，則表示該鏡片表面於近光軸處為凸面；若鏡片表面係為凹面，則表示該鏡片表面於近光軸處為凹面。

110、210、310、410‧‧‧第一鏡片

111、211、311、411‧‧‧物側表面

112、212、312、412‧‧‧像側表面

120、220、320、420‧‧‧光欄

130、230、330、430‧‧‧第二鏡片

131、231、331、431‧‧‧物側表面

132、232、332、432‧‧‧像側表面

140、240、340、440‧‧‧第三鏡片

141、241、341、441‧‧‧物側表面

142、242、342、442‧‧‧像側表面

150、250、350、450‧‧‧紅外線濾除濾光片(IR Filter)

160、260、360、460‧‧‧成像面

170、270、370、470‧‧‧光軸

380‧‧‧保護玻璃(Cover Glass)

第1A圖　係本發明第一實施例之光學示意圖。

第1B圖　係本發明第一實施例球面、非點及歪曲收差線圖。

第2A圖　係本發明第二實施例之光學示意圖。

第2B圖　係本發明第二實施例球面、非點及歪曲收差線圖。

第3A圖　係本發明第三實施例之光學示意圖。

第3B圖　係本發明第三實施例球面、非點及歪曲收差線圖。

第4A圖　係本發明第四實施例之光學示意圖。

第4B圖　係本發明第四實施例球面、非點及歪曲收差線圖。

【表簡單說明】

表一　第一實施例光學數據。

表二　第一實施例非球面數據。

表三　第二實施例光學數據。

表四第二實施例非球面數據。

表五第三實施例光學數據。

表六第三實施例非球面數據。

表七第四實施例光學數據。

表八第四實施例非球面數據。

表九本發明相關關係式的數值資料。

110．．．第一鏡片

111．．．物側表面

112．．．像側表面

120．．．光欄

130．．．第二鏡片

131．．．物側表面

132．．．像側表面

140．．．第三鏡片

141．．．物側表面

142．．．像側表面

150．．．紅外線濾除濾光片(IR Filter)

160．．．成像面

170．．．光軸

Claims

一種三片式成像鏡片組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一鏡片，其物側表面為凸面，且該第一鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一光欄；一具正屈折力的第二鏡片，其物側表面為凹面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一具負屈折力的第三鏡片，其像側表面為凹面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；該三片式成像鏡片組中該第三鏡片的折射率為N3，該第三鏡片的阿貝係數為V3，該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦距為f23，滿足下列關係式：1.634≧N3>1.57；V3<40；1.0<| f23 |/| f |<2.5。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片的焦距為f2，兩者滿足下列關係式：1.4<| f1 |/| f2 |<3.5。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該第二鏡片的焦距為f2，該第三鏡片的焦距為f3，兩者滿足下列關係式：0.3<| f2 |/| f3 |<1.0。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該第一鏡片與第二鏡片的合成焦距為f12，該第三鏡片的焦距為f3，兩者滿足下列關係式：0.3<| f12 |/| f3 |<1.0。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片與第二鏡片的合成焦距為f12，兩者滿足下列關係式：0.5<| f12 |/| f |<1.1。
如申請專利範圍第3項所述之三片式成像鏡片組，其中該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦距為f23，兩者滿足下列關係式：0.3<| f1 |/| f23 |<1.8。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該三片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片的物側表面到成像面之間的距離為TL，兩者滿足下列關係式：0.4<| f/TL |<0.8。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該第一鏡片的材質為塑膠，且該第一鏡片的像側表面為凹面，該第一鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該第二鏡片的材質為塑膠，且該第二鏡片的像側表面為凸面，該第二鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面。
如申請專利範圍第1項所述之三片式成像鏡片組，其中該第三鏡片的材質為塑膠，且該第三鏡片的物側表面為凸面，該第三鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面。