TWI476438B - 微型鏡頭模組 - Google Patents

Description

微型鏡頭模組

本發明是有關於一種鏡頭模組，且特別是有關於一種微型鏡頭模組。

隨著科技的進步，各種可攜式電子產品如手機及個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等，通常配備有微型照相鏡頭，以讓使用者可記錄生活中的浮光掠影。因此，在性能持續提升以及價格不斷下降的情況下，照相功能已成為可攜式電子產品一種普遍而基本的功能。

此外，隨著光學技術的發展，影像感測元件，諸如感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或者互補式金屬氧化半導體影像感測元件(CMOS Image Sensor)等，其尺寸也越來越小，連帶使得可攜式電子產品所搭配的鏡頭亦須隨之縮小尺寸，以符合可攜式的需求。

以目前技術而言，由一群透鏡所組成的成像鏡頭是一種可達到理想成像品質，同時又可兼顧鏡頭體積很常用的形式。

本發明提供一種微型鏡頭模組，可提供良好的成像品質、低廉的製造成本及微小化的體積。

本發明提供一種微型鏡頭模組，其包括一第一透鏡、一第二透鏡及一孔徑光欄。第一透鏡配置於一物側與一像側之間，其中第一透鏡之朝向物側的一第一表面為一非球面，其曲率半徑為R1。第二透鏡配置於第一透鏡與像側之間，其中第二透鏡之朝向像側的一第二表面為一非球面，其曲率半徑為R2。孔徑光欄配置於第一透鏡與第二透鏡之間，其中第一表面至孔徑光欄的距離為d1，而第二表面至孔徑光欄的距離為d2。在此，微型鏡頭模組符合6>d2/d1>2.5及-2.5<R1/R2<1.5。

在本發明之一實施例中，上述之微型鏡頭模組之有效焦距為f，所述微型鏡頭模組符合0.8<f<1.6。

在本發明之一實施例中，上述之第一表面為一凸面。第一透鏡為一凸面朝向物側的平凸透鏡。

在本發明之一實施例中，上述之第二表面為一凸面。第二透鏡為一凸面朝向像側的平凸透鏡。

在本發明之一實施例中，上述之第一透鏡及第二透鏡之材料折射率為n_d ，其中1.62>n_d >1.48。

在本發明之一實施例中，上述之微型鏡頭模組更包括一光偵測器。所述微型鏡頭模組的組成由物側至像側依序為第一透鏡、孔徑光欄、第二透鏡及光偵測器。

在本發明之一實施例中，上述之微型鏡頭模組更包括一透光元件。第一透鏡及第二透鏡分別承靠於透光元件之相對兩側。

基於上述，在本發明之範例實施例中，在上述微型鏡頭模組的架構下，其可提供良好的成像品質、低廉的製造成本及微小化的體積。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明之一實施例之微型鏡頭模組的結構示意圖。請參照圖1，本實施例之微型鏡頭模組100配置於一物側與一像側之間，且包括從物側往像側依序排列之一第一透鏡110、一孔徑光欄120、一透光元件130、及一第二透鏡140。在本實施例中，第一透鏡110及第二透鏡120的屈光度皆為正。

詳細來說，第一透鏡110配置於物側與像側之間，其朝向物側的表面S1為一非球面，且其曲率半徑為R1。第二透鏡140配置於第一透鏡110與像側之間，其朝向像側的表面S4亦為一非球面，且其曲率半徑為R2。此外，孔徑光欄120則配置於第一透鏡110與第二透鏡140之間。在本實施例中，第一透鏡110之表面S1至孔徑光欄120的距離定義為d1，而第二透鏡140之表面S4至孔徑光欄的距離定義為d2。在此，第一透鏡110及第二透鏡140分別承靠於例如是玻璃的透光元件130之相對兩側。具體而言，在本實施例中，第一透鏡110為一凸面朝向物側的平凸透鏡；而第二透鏡140為一凸面朝向像側的平凸透鏡。另外，在本實施例中，第一透鏡110及第二透鏡140之材料折射率為n_d ，其滿足下列條件：1.62>n_d >1.48。

一般而言，像側可設置一光偵測器60，在本實施例中，光偵測器60例如為電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)或互補式金氧半導體感測元件(complementary metal-oxide-semiconductor sensor,CMOS sensor)。此外，微型鏡頭模組100可將來自於物側的影像光束成像於光偵測器60上。為了確保光學成像品質，在本實施例中，微型鏡頭模組100滿足下列兩個條件：

(i) 6>d2/d1>2.5；以及

(ii) -2.5<R1/R2<1.5

其中，d1為表面S1至孔徑光欄120的距離，d2為孔徑光欄120至表面S4的距離，R1為表面S1的曲率半徑，而R2為表面S4的曲率半徑。另外，為了使微型鏡頭模組100具有良好的光學特性，若微型鏡頭模組100之有效焦距為f，則微型鏡頭模組100滿足下列條件：0.8<f<1.6。此外，在本實施例中，微型鏡頭模組100的光學總長為2.495毫米，而數值孔徑(F/#)為3。

以下內容將例示微型鏡頭模組100之一實施例。需注意的是，下述之表一及表二中所列的數據資料並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明之範疇內。

在表一中，間距是指兩相鄰表面間於光軸A上之直線距離，舉例來說，表面S3之間距，即表面S3至表面S4間於光軸A上之直線距離。備註欄中各透鏡所對應之厚度、折射率與阿貝數請參照同列中各間距、折射率與阿貝數對應之數值。此外，在表一中，表面S1、S2為第一透鏡110的兩表面，而表面S3、S4為第二透鏡140之兩表面。表面S2、S3為透光元件130的兩表面，且表面S5、S6為一用於光偵測器60之玻璃蓋(cover glass)70的兩表面，其中表面S6的那列(row)中所填的間距為表面S6到光偵測器60的間距。

有關於各表面之曲率半徑、間距等參數值，請參照表一，在此不再重述。

上述之表面S1、S4為偶次項非球面，而其可用下列公式表示：

式中，Z為光軸A方向之偏移量(sag)，c是密切球面(osculating sphere)的半徑之倒數，也就是接近光軸A處的曲率半徑(如表一內S1、S4的曲率半徑)的倒數。k是二次曲面係數(conic)，r是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度，而α₁ ~α₈ 為非球面係數(aspheric coefficient)，在本實施例中係數α₁ 為0。表二所列出的是表面S1、S4的參數值。

圖2A及圖2B為圖1之微型鏡頭模組100的成像光學模擬數據圖。請參照圖2A及圖2B，其中圖2A中由左至右依序為場曲(field curvature)與畸變(distortion)的圖形，且是以波長為460 nm的光所模擬出來的。此外，圖2B為影像之橫向光線扇形圖(transverse ray fan plot)，且是以波長為460 nm的光所作的模擬數據圖。由於圖2A及圖2B所顯示出的圖形均在標準的範圍內，因此本實施例之微型鏡頭模組100可在具有微小化的體積之情況下，仍維持良好的成像品質。

圖3為本發明之另一實施例之微型鏡頭模組的結構示意圖。請參照圖3，本實施例之微型鏡頭模組100’類似於微型鏡頭模組100，惟兩者之間最主要的差異例如在於第一透鏡110’係實質上直接承靠在第二透鏡140’之表面S2。換句話說，在本實施例中，第一透鏡110’與第二透鏡140’之間並未配置一透光元件。此外，在本實施例中，微型鏡頭模組100’的光學總長為1.268毫米，而數值孔徑(F/#)為3。

須特別說明的是，在本實施例中，第二透鏡朝向像側之非球面為表面S3，且其曲率半徑為R2。此外，第二透鏡140之表面S3至孔徑光欄的距離定義為d2。

也就是說，在本發明之範例實施例中，距離d1的定義係指第一透鏡之非球面與孔徑光欄的距離，而距離d2的定義係指第二透鏡之非球面與孔徑光欄的距離。

以下內容將例示微型鏡頭模組100’之一實施例。需注意的是，下述之表三及表四中所列的數據資料並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明之範疇內。

在表三中，間距是指兩相鄰表面間於光軸A上之直線距離，舉例來說，表面S2之間距，即表面S2至表面S3間於光軸A上之直線距離。備註欄中各透鏡所對應之厚度、折射率與阿貝數請參照同列中各間距、折射率與阿貝數對應之數值。此外，在表一中，表面S1、S2為第一透鏡110’的兩表面，而表面S2、S3為第二透鏡140’之兩表面。表面S4、S5為一用於光偵測器60之玻璃蓋(cover glass)70的兩表面，其中表面S5的那列(row)中所填的間距為表面S5到光偵測器60的間距。

有關於各表面之曲率半徑、間距等參數值，請參照表一，在此不再重述。

上述之表面S1、S3為偶次項非球面，而其可用下列公式表示：

式中，Z為光軸A方向之偏移量(sag)，c是密切球面(osculating sphere)的半徑之倒數，也就是接近光軸A處的曲率半徑(如表一內S1、S3的曲率半徑)的倒數。k是二次曲面係數(conic)，r是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度，而α₁ ~α₈ 為非球面係數(aspheric coefficient)，在本實施例中係數α₁ 為0。表二所列出的是表面S1、S3的參數值。

圖4A及圖4B為圖3之微型鏡頭模組100’的成像光學模擬數據圖。請參照圖4A及圖4B，其中圖4A中由左至右依序為場曲(field curvature)與畸變(distortion)的圖形，且是以波長為460 nm的光所模擬出來的。此外，圖4B為影像之橫向光線扇形圖(transverse ray fan plot)，且是以波長為460 nm的光所作的模擬數據圖。由於圖4A及圖4B所顯示出的圖形均在標準的範圍內，因此本實施例之微型鏡頭模組100可在具有微小化的體積之情況下，仍維持良好的成像品質。

綜上所述，在本發明之範例實施例中，在上述微型鏡頭模組的架構下，其可提供良好的成像品質、低廉的製造成本及微小化的體積。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

60．．．光偵測器

70．．．玻璃蓋

100、100’．．．微型鏡頭模組

110、110’．．．第一透鏡

120、120’．．．孔徑光欄

130．．．透光元件

140、140’．．．第二透鏡

S1~S6．．．表面

A．．．光軸

d1、d2．．．距離

圖1為本發明之一實施例之微型鏡頭模組的結構示意圖。

圖2A及圖2B為圖1之微型鏡頭模組的成像光學模擬數據圖。

圖3為本發明之另一實施例之微型鏡頭模組的結構示意圖。

圖4A及圖4B為圖3之微型鏡頭模組的成像光學模擬數據圖。

60．．．光偵測器

70．．．玻璃蓋

100．．．微型鏡頭模組

110．．．第一透鏡

120．．．孔徑光欄

130．．．透光元件

140．．．第二透鏡

S1~S6．．．表面

A．．．光軸

d1、d2．．．距離

Claims (7)

1. 一種微型鏡頭模組，包括：一第一透鏡，配置於一物側與一像側之間，其中該第一透鏡之朝向該物側的一第一表面為一非球面，該第一表面的曲率半徑為R1；一第二透鏡，配置於該第一透鏡與該像側之間，其中該第二透鏡之朝向該像側的一第二表面為一非球面，該第二表面的曲率半徑為R2；以及一孔徑光欄，配置於該第一透鏡與該第二透鏡之間，其中該第一表面至該孔徑光欄的距離為d1，而該第二表面至該孔徑光欄的距離為d2，其中該微型鏡頭模組符合6>d2/d1>2.5及-2.5<R1/R2<1.5，其中該第一表面和該第二表面為偶次項非球面，而其可用下列公式表示： 式中，Z為該微型鏡頭模組的一光軸方向之偏移量(sag)，c是密切球面(osculating sphere)的半徑之倒數，k是二次曲面係數(conic)，r是非球面高度，α₁ ~α₈ 為非球面係數(aspheric coefficient)，係數α₁ 為0。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微型鏡頭模組，其中該微型鏡頭模組之有效焦距為f，該微型鏡頭模組符合0.8<f<1.6。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微型鏡頭模組，其中該第一表面為一凸面，該第一透鏡為一該凸面朝向該物側的平凸透鏡。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微型鏡頭模組，其中該第二表面為一凸面，該第二透鏡為一該凸面朝向該像側的平凸透鏡。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微型鏡頭模組，其中該第一透鏡及該第二透鏡之材料折射率為n_d ，1.62>n_d >1.48。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微型鏡頭模組，更包括一光偵測器，該微型鏡頭模組的組成由該物側至該像側依序為該第一透鏡、該孔徑光欄、該第二透鏡及該光偵測器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微型鏡頭模組，更包括一透光元件，該第一透鏡及該第二透鏡分別承靠於該透光元件之相對兩側。