TWI578018B

TWI578018B - Three-piece lens module

Info

Publication number: TWI578018B
Application number: TW104126556A
Authority: TW
Inventors: Yi-Zhi Lin; Yi-Fang Chen
Original assignee: Kinko Optical Co Limited
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2017-04-11
Also published as: TW201706662A

Description

三片式鏡頭模組

本發明為有關一種鏡頭模組，尤指一種三片式鏡頭模組。

隨著具有拍照與錄影功能的電子產品如手機、平板等朝著薄型輕巧化的方向發展，使設置於其上的小型化鏡頭模組的需求與日俱增，且鏡頭模組的感光元件如感光耦合元件(Charge Coupled Device, CCD)或互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)亦隨著半導體製程技術的進步而使畫素(pixel)越來越高，為了提升成像品質，鏡頭模組亦須具備光學效能良好的透鏡組。

習知的小型化鏡頭模組如中華民國專利公告第I410670號之「取像光學透鏡系統」，由物側至像側依序包含一第一透鏡、一光圈、一具正屈折力的第二透鏡以及一具負屈折力的第三透鏡，該第一透鏡之物側表面為凸面及像側表面為凹面，該第二透鏡之物側表面及像側表面皆為非球面，該第三透鏡之物側表面及像側表面皆為非球面，且該第三透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面設置有至少一個反曲點，其中，整體取像光學透鏡系統的焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，該第一透鏡的物側表面曲率半徑為R1，該第一透鏡的像側表面曲率半徑為R2，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第二透鏡L2與該第三透鏡於光軸上的距離為T23，並滿足下述關係式，而可以有效縮小透鏡組體積、降低光學系統的敏感度。

然而，隨著整體鏡頭模組的長度的縮短，光線通過透鏡曲面的折射角亦會增加，而容易形成像差使成像品質下降，因此，如何減少像差的產生以提升成像品質，實為一重要的課題。

本發明的主要目的，在於解決系統像差大而使成像品質下降的問題。

為達上述目的，本發明提供一種三片式鏡頭模組，由物側至像側依序為一具正屈光力的第一透鏡、一具負屈光力的第二透鏡以及一具負屈光力的第三透鏡，該第一透鏡之物側面為凸面，該第二透鏡之物側面為凸面，該第三透鏡之像側面接近光軸處為凸面。

為達上述目的，本發明又提供一種三片式鏡頭模組，由物側至像側依序為一具正屈光力的第一透鏡、一具負屈光力的第二透鏡、一光圈以及一具負屈光力的第三透鏡，該第一透鏡之物側面為凸面，該第二透鏡之物側面為凸面，該第三透鏡之像側面為凹面。

綜上所述，藉由該第一透鏡的正屈光力、該第二透鏡的負屈光力以及該第三透鏡的負屈光力相互搭配，可使系統平衡，並降低像差的產生，提高成像品質。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱「圖1」至「圖4C」所示，為本發明的第一實施例與第二實施例，由物側至像側依序為一具正屈光力的第一透鏡L1、一具負屈光力的第二透鏡L2以及一具負屈光力的第三透鏡L3，該第一透鏡L1之物側面為凸面，該第二透鏡L2之物側面為凸面，該第三透鏡L3之像側面接近光軸處為凸面。其中，該第二透鏡L2之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡L2之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6，該第二透鏡L2與該第三透鏡L3滿足以下關係式： 0＜|(R4/R5)-(R3/R6)|＜2 因此，可以有效地修正像差，提高成像品質。

此外，該第三透鏡L3更滿足以下關係式： 0＜|R5/R6|＜0.7 而可有效的修正光線入射至一成像面20的角度，以符合感光元件所需求的角度。

再者，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為f、該第三透鏡L3之焦距為f3，本發明滿足以下關係式： -1.5＜f/f3＜0 而使本發明之後焦長BFL介於一適當距離內。

而該第二透鏡L2之焦距為f2、該第三透鏡L3之焦距為f3，該第二透鏡L2與該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0.5＜f2/f3＜2 使經過該光圈S之光線的轉折角度較小，可有效的降低系統敏感度。

續參閱「圖1」所示，為本發明第一實施例的光學系統示意圖，由物側至像側依序為一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一光圈S、一第三透鏡L3、一濾光片10以及一成像面20，該第一透鏡L1具有正屈光力，可以提供系統所需的正屈光力，並縮短整體系統的長度，而該第一透鏡L1之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第二透鏡L2具有負屈光力，使經過該第一透鏡光線可以平順的進入該光圈S，以降低系統敏感度，而該第二透鏡L2之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第三透鏡L3具有負屈光力，可以與該光圈S前的正屈光力搭配，產生系統的平衡，以降低像差的產生，進而提高成像品質，而該第三透鏡L3之物側面為凹面、像側面接近光軸處為凸面。

本實施例之詳細數值如表一所示：表一 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> 表面 </td><td> </td><td> 曲率半徑(mm) </td><td> 間隔(mm) </td><td> 折射率 </td><td> 色散係數 </td><td> 焦距 (mm) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 物體 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 第一透鏡 </td><td> 1.215 </td><td> 0.993 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> 2.672 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 6.294 </td><td> 0.2138 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 第二透鏡 </td><td> 4.81 </td><td> 0.1922 </td><td> 1.635 </td><td> 23.911 </td><td> -5.135 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 1.89 </td><td> 0.156 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 光圈 </td><td> Infinity </td><td> 1.329 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 第三透鏡 </td><td> -1.8 </td><td> 0.3 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> -6.021 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> -4.39 </td><td> 0.578 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 濾光片 </td><td> Infinity </td><td> 0.21 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 9 </td><td> </td><td> </td><td> 0.034 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 成像面 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr></TBODY></TABLE>

其中，表面1為該第一透鏡L1之物側面，表面2為該第一透鏡L1之像側面，表面3為該第二透鏡L2之物側面，表面4為該第二透鏡L2之像側面，表面6為該第三透鏡L3之物側面，表面7為該第三透鏡L3之像側面，本發明之各實施例皆同，便不再於後多加贅述。

而表面1之間隔為該第一透鏡L1之物側面至該第一透鏡L1之像側面的距離；表面2之間隔為該第一透鏡L1之像側面至該第二透鏡L2之物側面的距離；表面3之間隔為該第二透鏡L2之物側面至該第二透鏡L2之像側面的距離，以此類推，至表面9之間隔為該濾光片10之像側面至該成像面20的距離。於各實施例中，間隔的定義亦相同，便不再於後多加贅述。

此外，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為4.409 mm，光圈值Fno為2.2，該三片式鏡頭模組之整體長度TTL為4.006 mm，而成像高度IMGH為1.45 mm。

本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3滿足下述關係式： 0＜|(R4/R5)-(R3/R6)|＜2 而可有效地修正像差，提高成像品質，且其值越小，修正像差的效果越好。其中，該第二透鏡L2之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡L2之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6。於本實施例中，|(R4/R5)-(R3/R6)|=0.0456，因此符合條件，而具有修正像差之效。

本發明之該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0＜|R5/R6|＜0.7 因此，可以有效的修正光線入射至該成像面20的角度，以符合感光元件所需求的角度。其中，該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6，而於本實施例中，|R5/R6|=0.41，因此，該第三透鏡L3可以有效的修正光線入射的角度。

此外，本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0.5＜f2/f3＜2 使經過該光圈S之光線的轉折角度較小，可有效的降低系統敏感度，若f2/f3＞2，會使系統的平衡變差，使系統敏感度提高，並降低良率。其中，該第二透鏡L2之焦距為f2、該第三透鏡L3之焦距為f3，於本實施例中，f2/f3=0.853，因此，可降低系統敏感度。

再者，本發明更滿足以下關係式： -1.5＜f/f3＜0 而使後焦長BFL介於一適當距離內，若f/f3＞0，則後焦長BFL會過短，使該濾光片10等元件無法放置；反之，若f/f3＜-1.5，則會增加後焦長BFL的距離，使整體系統長度過長。其中，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為f、該第三透鏡L3之焦距為f3，於本實施例中，f/f3=-0.732，故本發明之後焦長BFL介於一適當距離內。

續搭配參閱「圖2A」至「圖2C」所示，分別為本發明第一實施例的橫向光扇圖、場曲圖以及畸變圖，而本發明之實施例中，皆設定測試入射光為810 nm ，並設定該濾光片10於本實施例中可以濾除可見光，而僅讓不可見之紅外光通過，最後，會成像於該成像面20上，由於測試入射光之波長對於人類來說是一種不可見光，即使對人眼近距離照射也不會有不適感，加上紅外光對於物體也有良好的反射作用，可以將虹膜內的紋理清晰的反射出來，因而本發明可應用於虹膜辨識系統，且虹膜辨識為非侵入式的生物辨識系統，隨著技術的成熟，未來可應用於各種數位產品之上，例如手機、平板等，且因每個人的虹膜皆不同，因此可以增加使用上的安全性。除此之外，由於本發明僅需三片透鏡便可達成成像及虹膜辨識的能力，因此在模組體積上更為輕巧，可輕易的適用組裝於現今之可攜電子裝置上，符合使用所需。由「圖2A」可看出，本實施例於不同影像高度所產生的像差值介於40微米至-40微米之間，並由「圖2B」可以看出子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.04 mm至0.06 mm之間，而由「圖2C」可以看出本實施例所產生的畸變小於0.8 %。因此，本實施例之像差、場曲、畸變皆可被有效的修正，而具有較佳的成像品質。

此外，該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之材質可以為塑膠或玻璃，採用塑膠材質具有降低生產成本的優勢，而玻璃則具有耐高溫、耐磨損以及穿透率較高等優點，於本實施例中，該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之材質皆為塑膠，但亦可將該第一透鏡L1的材質邊更為玻璃，如此一來，可以使顯示效果更好，並可縮小整體系統之長度，此外，更可以將該第一透鏡L1的材質配置為玻璃、該第二透鏡L2的材質配置為塑膠、該第三透鏡L3之材質配置為玻璃，但不以此為限。且本發明之各實施例皆同，便不再於後多加贅述。

當該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之材質為塑膠時，滿足以下非球面方程式： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0003"><TBODY><tr><td width="100" height="18"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="471" he="57" file="02_image011.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>其中，Z為光軸方向之偏移量，c為曲率半徑的倒數，h為光線距光軸的垂直高度，k為錐面係數，A為第四階非球面係數，B為第六階非球面係數，C為第八階非球面係數，D為第十階非球面係數，E為第十二階非球面係數，F為第十四階非球面係數，G為第十六階非球面係數。

而本實施例中該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之各非球面參數如表二所示：表二 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0004"><TBODY><tr><td> </td><td> 表面1 </td><td> 表面2 </td><td> 表面3 </td><td> 表面4 </td><td> 表面6 </td><td> 表面7 </td></tr><tr><td> A </td><td> -0.021183359 </td><td> 0.13182034 </td><td> 0.33828648 </td><td> 0.31382442 </td><td> -0.22582327 </td><td> -0.30675387 </td></tr><tr><td> B </td><td> 0.060384671 </td><td> 0.10818902 </td><td> 0.041920596 </td><td> 0.27715544 </td><td> -0.20757522 </td><td> 0.15856285 </td></tr><tr><td> C </td><td> -0.084035949 </td><td> -0.33144029 </td><td> -0.88828148 </td><td> -0.75312587 </td><td> 1.3379573 </td><td> -0.10140323 </td></tr><tr><td> D </td><td> 0.019741835 </td><td> -0.012748183 </td><td> -0.15866327 </td><td> -5.1968511 </td><td> -1.4652513 </td><td> 0.062969995 </td></tr><tr><td> E </td><td> 0.039581044 </td><td> 0.17219753 </td><td> -1.7302901 </td><td> 1.4693803 </td><td> -1.1989412 </td><td> 0.050419271 </td></tr><tr><td> F </td><td> -0.0057688984 </td><td> -0.16818484 </td><td> 1.4512504 </td><td> 19.767302 </td><td> 0.09015581 </td><td> -0.48005592 </td></tr><tr><td> G </td><td> -0.017058042 </td><td> 0.12086489 </td><td> 4.3242706 </td><td> -12.479561 </td><td> 1.9980564 </td><td> 0.33651045 </td></tr></TBODY></TABLE>

續參閱「圖3」所示，為本發明第二實施例的光學系統示意圖，由物側至像側依序為一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一光圈S、一第三透鏡L3、一濾光片10以及一成像面20，該第一透鏡L1具有正屈光力，可以提供系統所需的正屈光力，並縮短整體系統的長度，而該第一透鏡L1之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第二透鏡L2具有負屈光力，使經過該第一透鏡光線可以平順的進入該光圈S，以降低系統敏感度，而該第二透鏡L2之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第三透鏡L3具有負屈光力，可以與該光圈S前的正屈光力搭配，產生系統的平衡，以降低像差的產生，進而提高成像品質，而該第三透鏡L3之物側面為凹面、像側面接近光軸處為凸面。

本實施例之詳細數值如表三所示：表三 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0005"><TBODY><tr><td> 表面 </td><td> </td><td> 曲率半徑(mm) </td><td> 間隔(mm) </td><td> 折射率 </td><td> 色散係數 </td><td> 焦距 (mm) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 物體 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 第一透鏡 </td><td> 1.123 </td><td> 0.874 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> 2.491 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 5.62 </td><td> 0.086 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 第二透鏡 </td><td> 3.72 </td><td> 0.204 </td><td> 1.639 </td><td> 23.529 </td><td> -5.178 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 1.69 </td><td> 0.15 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 光圈 </td><td> Infinity </td><td> 1.162 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 第三透鏡 </td><td> -3.5 </td><td> 0.326 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> -6.677 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> -520 </td><td> 0.784 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 濾光片 </td><td> Infinity </td><td> 0.21 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 9 </td><td> </td><td> </td><td> 0.0076 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 成像面 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr></TBODY></TABLE>

此外，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為4.05 mm，光圈值Fno為2.2，該三片式鏡頭模組之整體長度TTL為3.8 mm，而成像高度IMGH為1.45 mm。

本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3滿足下述關係式： 0＜|(R4/R5)-(R3/R6)|＜2 而可有效地修正像差，提高成像品質，且其值越小，修正像差的效果越好。其中，該第二透鏡L2之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡L2之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6。於本實施例中，|(R4/R5)-(R3/R6)|=0.475，因此符合條件，而具有修正像差之效。

本發明之該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0＜|R5/R6|＜0.7 因此，可以有效的修正光線入射至該成像面20的角度，以符合感光元件所需求的角度。其中，該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6，而於本實施例中，|R5/R6|=0.0067，因此，該第三透鏡L3可以有效的修正光線入射的角度。

此外，本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0.5＜f2/f3＜2 使經過該光圈S之光線的轉折角度較小，可有效的降低系統敏感度，若f2/f3＞2，會使系統的平衡變差，使系統敏感度提高，並降低良率。其中，該第二透鏡L2之焦距為f2、該第三透鏡L3之焦距為f3，於本實施例中，f2/f3=0.775，因此，可降低系統敏感度。

再者，本發明更滿足以下關係式： -1.5＜f/f3＜0 而使後焦長BFL介於一適當距離內，若f/f3＞0，則後焦長BFL會過短，使該濾光片10等元件無法放置；反之，若f/f3＜-1.5，則會增加後焦長BFL的距離，使整體系統長度過長。其中，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為f、該第三透鏡之焦距為f3，於本實施例中，f/f3=-0.607，故本發明之後焦長BFL介於一適當距離內。

續搭配參閱「圖4A」至「圖4C」所示，分別為本發明第二實施例的橫向光扇圖、場曲圖以及畸變圖，同樣的，於本實施例中，測試入射光同樣為810 nm。由「圖4A」可看出，本實施例於不同影像高度所產生的像差值介於30微米至-30微米之間，並由「圖4B」可以看出子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.038 mm至0.06 mm之間，而由「圖4C」可以看出本實施例所產生的畸變小於1 %。因此，本實施例之像差、場曲、畸變皆可被有效的修正，而具有較佳的成像品質。

當該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之材質為塑膠時，滿足以下非球面方程式： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0006"><TBODY><tr><td width="117" height="18"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="471" he="57" file="02_image011.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>其中，Z為光軸方向之偏移量，c為曲率半徑的倒數，h為光線距光軸的垂直高度，k為錐面係數，A為第四階非球面係數，B為第六階非球面係數，C為第八階非球面係數，D為第十階非球面係數，E為第十二階非球面係數，F為第十四階非球面係數，G為第十六階非球面係數。

而本實施例中該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之各非球面參數如表四所示：表四 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0007"><TBODY><tr><td> </td><td> 表面1 </td><td> 表面2 </td><td> 表面3 </td><td> 表面4 </td><td> 表面6 </td><td> 表面7 </td></tr><tr><td> A </td><td> -0.029763153 </td><td> 0.20087053 </td><td> 0.32627766 </td><td> 0.23304442 </td><td> -0.71630934 </td><td> -0.38373753 </td></tr><tr><td> B </td><td> 0.067966057 </td><td> 0.13185692 </td><td> 0.098246229 </td><td> -0.023218864 </td><td> 0.36733301 </td><td> 0.20531658 </td></tr><tr><td> C </td><td> -0.11505348 </td><td> -0.66333474 </td><td> -1.0655269 </td><td> 0.45836967 </td><td> 1.1476158 </td><td> -0.12807726 </td></tr><tr><td> D </td><td> 0.038223559 </td><td> -0.10147371 </td><td> 0.56004949 </td><td> -4.8571575 </td><td> -3.0836286 </td><td> -0.095361765 </td></tr><tr><td> E </td><td> 0.068677542 </td><td> 0.44095119 </td><td> -2.6459405 </td><td> -0.83755334 </td><td> -1.0350462 </td><td> 0.26983425 </td></tr><tr><td> F </td><td> -0.036960162 </td><td> 0.20053153 </td><td> 1.3682444 </td><td> 10.722918 </td><td> 3.7787862 </td><td> -0.54835349 </td></tr><tr><td> G </td><td> -0.026834989 </td><td> -0.11525993 </td><td> 4.746207 </td><td> -4.5108027 </td><td> -0.15703131 </td><td> 0.34178675 </td></tr></TBODY></TABLE>

請參閱「圖5」至「圖8C」所示，為本發明的第三實施例與第四實施例，由物側至像側依序為一具正屈光力的第一透鏡L1、一具負屈光力的第二透鏡L2、一光圈S以及一具負屈光力的第三透鏡L3，該第一透鏡L1之物側面為凸面，該第二透鏡L2之物側面為凸面，該第三透鏡L3之像側面為凹面。其中，該第二透鏡L2之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡L2之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6，該第二透鏡L2與該第三透鏡L3滿足以下關係式： 0＜|(R4/R5)-(R3/R6)|＜2 因此，可以有效地修正像差，提高成像品質。

續參閱「圖5」所示，為本發明第三實施例的光學系統示意圖，由物側至像側依序為一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一光圈S、一第三透鏡L3、一濾光片10以及一成像面20，該第一透鏡L1具有正屈光力，可以提供系統所需的正屈光力，並縮短整體系統的長度，而該第一透鏡L1之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第二透鏡L2具有負屈光力，使經過該第一透鏡光線可以平順的進入該光圈S，以降低系統敏感度，而該第二透鏡L2之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第三透鏡L3具有負屈光力，可以與該光圈S前的正屈光力搭配，產生系統的平衡，以降低像差的產生，進而提高成像品質，而該第三透鏡L3之物側面與像側面皆為凹面。

本實施例之詳細數值如表五所示：表五 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0008"><TBODY><tr><td> 表面 </td><td> </td><td> 曲率半徑(mm) </td><td> 間隔(mm) </td><td> 折射率 </td><td> 色散係數 </td><td> 焦距 (mm) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 物體 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 第一透鏡 </td><td> 1.15 </td><td> 0.591 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> 2.632 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 5.49 </td><td> 0.039 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 第二透鏡 </td><td> 5.644 </td><td> 0.424 </td><td> 1.639 </td><td> 23.529 </td><td> -6.511 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 2.29 </td><td> 0.262 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 光圈 </td><td> Infinity </td><td> 1.324 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 第三透鏡 </td><td> -3.33 </td><td> 0.218 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> -4.208 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> 6.82 </td><td> 0.774 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 濾光片 </td><td> Infinity </td><td> 0.21 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 9 </td><td> </td><td> </td><td> 0.0143 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 成像面 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr></TBODY></TABLE>

此外，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為4.352 mm，光圈值Fno為2.2，該三片式鏡頭模組之整體長度TTL為3.856 mm，而成像高度IMGH為1.45 mm。

本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3滿足下述關係式： 0＜|(R4/R5)-(R3/R6)|＜2 而可有效地修正像差，提高成像品質，且其值越小，修正像差的效果越好。其中，該第二透鏡L2之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡L2之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6。於本實施例中，|(R4/R5)-(R3/R6)|=1.515，因此符合條件，而具有修正像差之效。

本發明之該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0＜|R5/R6|＜0.7 因此，可以有效的修正光線入射至該成像面20的角度，以符合感光元件所需求的角度。其中，該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6，而於本實施例中，|R5/R6|=0.488因此，該第三透鏡L3可以有效的修正光線入射的角度。

此外，本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0.5＜f2/f3＜2 使經過該光圈S之光線的轉折角度較小，可有效的降低系統敏感度，若f2/f3＞2，會使系統的平衡變差，使系統敏感度提高，並降低良率。其中，該第二透鏡L2之焦距為f2、該第三透鏡L3之焦距為f3，於本實施例中，f2/f3=1.547，因此，可降低系統敏感度。

再者，本發明更滿足以下關係式： -1.5＜f/f3＜0 而使後焦長BFL介於一適當距離內，若f/f3＞0，則後焦長BFL會過短，使該濾光片10等元件無法放置；反之，若f/f3＜-1.5，則會增加後焦長BFL的距離，使整體系統長度過長。其中，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為f、該第三透鏡之焦距為f3，於本實施例中，f/f3=-1.034，故本發明之後焦長BFL介於一適當距離內。

續搭配參閱「圖6A」至「圖6C」所示，分別為本發明第三實施例的橫向光扇圖、場曲圖以及畸變圖，於本實施例中，測試的入射光亦為810 nm 。由「圖6A」可看出，本實施例於不同影像高度所產生的像差值介於30微米至-30微米之間，並由「圖6B」可以看出子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於0.01 mm至0.05 mm之間，而由「圖6C」可以看出本實施例所產生的畸變小於0.2 %。因此，本實施例之像差、場曲、畸變皆可被有效的修正，而具有較佳的成像品質。

當該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之材質為塑膠時，滿足以下非球面方程式： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0009"><TBODY><tr><td width="101" height="18"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="471" he="57" file="02_image011.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>其中，Z為光軸方向之偏移量，c為曲率半徑的倒數，h為光線距光軸的垂直高度，k為錐面係數，A為第四階非球面係數，B為第六階非球面係數，C為第八階非球面係數，D為第十階非球面係數，E為第十二階非球面係數，F為第十四階非球面係數，G為第十六階非球面係數。

而本實施例中該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之各非球面參數如表六所示：表六 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0010"><TBODY><tr><td> </td><td> 表面1 </td><td> 表面2 </td><td> 表面3 </td><td> 表面4 </td><td> 表面6 </td><td> 表面7 </td></tr><tr><td> A </td><td> -0.028193497 </td><td> 0.20143319 </td><td> 0.30604038 </td><td> 0.15789927 </td><td> -0.57040227 </td><td> -0.6789638 </td></tr><tr><td> B </td><td> 0.023375202 </td><td> 0.18601202 </td><td> 0.2068474 </td><td> -0.008748337 </td><td> -0.45793148 </td><td> 0.34509667 </td></tr><tr><td> C </td><td> -0.079553148 </td><td> -0.26604856 </td><td> -0.31858621 </td><td> 0.7614448 </td><td> 1.3545709 </td><td> -0.02213281 </td></tr><tr><td> D </td><td> 0.015917242 </td><td> 0.026657191 </td><td> 0.67436991 </td><td> -1.0657996 </td><td> -0.19816612 </td><td> -0.20793072 </td></tr><tr><td> E </td><td> 0.028164085 </td><td> 0.13747267 </td><td> -0.72311426 </td><td> 0.59898989 </td><td> -2.2652551 </td><td> 0.0052449982 </td></tr><tr><td> F </td><td> -0.010981705 </td><td> -0.15538097 </td><td> 0.43443012 </td><td> -1.0824769 </td><td> -1.6138101 </td><td> 0.00033738697 </td></tr><tr><td> G </td><td> -0.0094102732 </td><td> -0.049007333 </td><td> -0.076876232 </td><td> 6.0010247 </td><td> 4.2932795 </td><td> 0.06545898 </td></tr></TBODY></TABLE>

續參閱「圖7」所示，為本發明第四實施例的光學系統示意圖，由物側至像側依序為一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一光圈S、一第三透鏡L3、一濾光片10以及一成像面20，該第一透鏡L1具有正屈光力，可以提供系統所需的正屈光力，並縮短整體系統的長度，而該第一透鏡L1之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第二透鏡L2具有負屈光力，使經過該第一透鏡L1光線可以平順的進入該光圈S，以降低系統敏感度，而該第二透鏡L2之物側面與像側面分別為凸面與凹面；該第三透鏡L3具有負屈光力，可以與該光圈S前的正屈光力搭配，產生系統的平衡，以降低像差的產生，進而提高成像品質，而該第三透鏡L3之物側面與像側面皆為凹面。

本實施例之詳細數值如表七所示：表七 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0011"><TBODY><tr><td> 表面 </td><td> </td><td> 曲率半徑(mm) </td><td> 間隔(mm) </td><td> 折射率 </td><td> 色散係數 </td><td> 焦距 (mm) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 物體 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 第一透鏡 </td><td> 1.125 </td><td> 0.679 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> 2.513 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 5.926 </td><td> 0.058 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 第二透鏡 </td><td> 5.721 </td><td> 0.363 </td><td> 1.639 </td><td> 23.529 </td><td> -5.783 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 2.15 </td><td> 0.158 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 光圈 </td><td> Infinity </td><td> 1.306 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 第三透鏡 </td><td> -4.674 </td><td> 0.271 </td><td> 1.535 </td><td> 56.072 </td><td> -5.555 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> 7.99 </td><td> 0.666 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 濾光片 </td><td> Infinity </td><td> 0.21 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 9 </td><td> </td><td> </td><td> 0.0186 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 成像面 </td><td> Infinity </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr></TBODY></TABLE>

此外，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為3.97 mm，光圈值Fno為2.2，該三片式鏡頭模組之整體長度TTL為3.73 mm，而成像高度IMGH為1.45 mm。

本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3滿足下述關係式： 0＜|(R4/R5)-(R3/R6)|＜2 而可有效地修正像差，提高成像品質，且其值越小，修正像差的效果越好。其中，該第二透鏡L2之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡L2之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6。於本實施例中，|(R4/R5)-(R3/R6)|=1.176，因此符合條件，而具有修正像差之效。

本發明之該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0＜|R5/R6|＜0.7 因此，可以有效的修正光線入射至該成像面20的角度，以符合感光元件所需求的角度。其中，該第三透鏡L3之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡L3之像側面的曲率半徑為R6，而於本實施例中，|R5/R6|=0.585因此，該第三透鏡L3可以有效的修正光線入射的角度。

此外，本發明之該第二透鏡L2與該第三透鏡L3亦滿足以下關係式： 0.5＜f2/f3＜2 使經過該光圈S之光線的轉折角度較小，可有效的降低系統敏感度，若f2/f3＞2，會使系統的平衡變差，使系統敏感度提高，並降低良率。其中，該第二透鏡L2之焦距為f2、該第三透鏡L3之焦距為f3，於本實施例中，f2/f3=1.041，因此，可降低系統敏感度。

再者，本發明更滿足以下關係式： -1.5＜f/f3＜0 而使後焦長BFL介於一適當距離內，若f/f3＞0，則後焦長BFL會過短，使該濾光片10等元件無法放置；反之，若f/f3＜-1.5，則會增加後焦長BFL的距離，使整體系統長度過長。其中，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為f、該第三透鏡之焦距為f3，於本實施例中，f/f3=-0.715，故本發明之後焦長BFL介於一適當距離內。

續搭配參閱「圖8A」及「圖8C」所示，分別為本發明第四實施例的橫向光扇圖、場曲圖以及畸變圖，此實施例中，測試入射光同樣為810 nm 。由「圖8A」可看出，本實施例於不同影像高度所產生的像差值介於20微米至-20微米之間，並由「圖8B」可以看出子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.02 mm至0.025 mm之間，而由「圖8C」可以看出本實施例所產生的畸變小於0.38 %。因此，本實施例之像差、場曲、畸變皆可被有效的修正，而具有較佳的成像品質。

當該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之材質為塑膠時，滿足以下非球面方程式： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0012"><TBODY><tr><td width="115" height="11"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="471" he="57" file="02_image011.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>其中，Z為光軸方向之偏移量，c為曲率半徑的倒數，h為光線距光軸的垂直高度，k為錐面係數，A為第四階非球面係數，B為第六階非球面係數，C為第八階非球面係數，D為第十階非球面係數，E為第十二階非球面係數，F為第十四階非球面係數，G為第十六階非球面係數。

而本實施例中該第一透鏡L1、該第二透鏡L2及該第三透鏡L3之各非球面參數如表八所示：表八 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0013"><TBODY><tr><td> </td><td> 表面1 </td><td> 表面2 </td><td> 表面3 </td><td> 表面4 </td><td> 表面6 </td><td> 表面7 </td></tr><tr><td> A </td><td> -0.025968872 </td><td> 0.23105034 </td><td> 0.34890797 </td><td> 0.2571283 </td><td> -0.59420646 </td><td> -0.63656196 </td></tr><tr><td> B </td><td> 0.054008205 </td><td> 0.21254492 </td><td> 0.21388401 </td><td> -0.039262943 </td><td> -0.35946721 </td><td> 0.38453675 </td></tr><tr><td> C </td><td> -0.12915238 </td><td> -0.56223835 </td><td> -0.79149462 </td><td> 0.92108898 </td><td> 1.940177 </td><td> -0.16656328 </td></tr><tr><td> D </td><td> 0.049047326 </td><td> -0.12148497 </td><td> 1.0453716 </td><td> -2.6451954 </td><td> -1.8696755 </td><td> -0.081563621 </td></tr><tr><td> E </td><td> 0.083502294 </td><td> 0.14385932 </td><td> -2.0325806 </td><td> 3.4510907 </td><td> -2.5447357 </td><td> 0.093251762 </td></tr><tr><td> F </td><td> -0.039082833 </td><td> -0.37811782 </td><td> 1.1817819 </td><td> 8.9068748 </td><td> 1.0256979 </td><td> -0.40445397 </td></tr><tr><td> G </td><td> -0.061789365 </td><td> 0.5495671 </td><td> 0.17743761 </td><td> -24.72086 </td><td> 2.8331094 </td><td> 0.31232931 </td></tr></TBODY></TABLE>

本發明之第一實施例、第二實施例與第三實施例、第四實施例於設計上的不同點在於第一實施例與第二實施例的該第三透鏡L3之像側面接近光軸處為凸面，而第三實施例與第四實施例的該第三透鏡L3之像側面為凹面，此外，本發明之各實施例的參數皆整理於表九之中：表九 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0014"><TBODY><tr><td> </td><td> 第一實施例 </td><td> 第二實施例 </td><td> 第三實施例 </td><td> 第四實施例 </td></tr><tr><td> f </td><td> 4.409 </td><td> 4.05 </td><td> 4.352 </td><td> 3.97 </td></tr><tr><td> Fno </td><td> 2.2 </td><td> 2.2 </td><td> 2.2 </td><td> 2.2 </td></tr><tr><td> TTL </td><td> 4.006 </td><td> 3.8 </td><td> 3.856 </td><td> 3.73 </td></tr><tr><td> IMGH </td><td> 1.45 </td><td> 1.45 </td><td> 1.45 </td><td> 1.45 </td></tr><tr><td> |(R4/R5)-(R3/R6)| </td><td> 0.0456 </td><td> 0.475 </td><td> 1.515 </td><td><img wi="45" he="22" file="02_image013.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr><tr><td> |R5/R6| </td><td> 0.41 </td><td> 0.0067 </td><td> 0.488 </td><td><img wi="45" he="22" file="02_image015.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr><tr><td><img wi="41" he="22" file="02_image017.jpg" img-format="jpg"></img></td><td> 0.853 </td><td> 0.775 </td><td> 1.547 </td><td><img wi="45" he="22" file="02_image019.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr><tr><td><img wi="31" he="22" file="02_image021.jpg" img-format="jpg"></img></td><td> -0.732 </td><td> -0.607 </td><td> -1.034 </td><td><img wi="59" he="22" file="02_image023.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>

綜上所述，本發明具有以下特點：

一、三片式的鏡組結構之體積小，利用鏡組調整方式可達到高成像品質的優點，可輕易的適用於可攜電子裝置之成像系統中，更可應用於虹膜系統，而配合可攜裝置達到安全辨識之目的。

二、藉由該第一透鏡的正屈光力、該第二透鏡的負屈光力以及該第三透鏡的負屈光力相互搭配，可使系統平衡，並降低像差的產生，提高成像品質。

三、該第二透鏡與該第三透鏡滿足 0＜|(R4/R5)-(R3/R6)|＜2關係式，因此可以有效地修正像差，提高成像品質。

四、該第三透鏡滿足0＜|R5/R6|＜0.7 關係式，可以有效的修正光線入射至該成像面的角度，以符合感光元件所需求的角度。

五、該第二透鏡與該第三透鏡滿足0.5＜f2/f3＜2關係式，使經過該光圈之光線的轉折角度較小，可有效的降低系統敏感度。

六、滿足-1.5＜f/f3＜0 關係式，可以使後焦長的距離介於一適當距離內。

七、藉由該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡之材質採用塑膠，可以具有降低生產成本的優勢。

八、藉由第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡之材質採用而玻璃，而可具有耐高溫、耐磨損以及穿透率較高等優點。

因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

L1：第一透鏡 L2：第二透鏡 L3：第三透鏡 S：光圈 10：濾光片 20：成像面

圖1，為本發明第一實施例的光學系統示意圖。圖2A，為本發明第一實施例的橫向光扇圖。圖2B，為本發明第一實施例的場曲圖。圖2C，為本發明第一實施例的畸變圖。圖3，為本發明第二實施例的光學系統示意圖。圖4A，為本發明第二實施例的橫向光扇圖。圖4B，為本發明第二實施例的場曲圖。圖4C，為本發明第二實施例的畸變圖。圖5，為本發明第三實施例的光學系統示意圖。圖6A，為本發明第三實施例的橫向光扇圖。圖6B，為本發明第三實施例的場曲圖。圖6C，為本發明第三實施例的畸變圖。圖7，為本發明第四實施例的光學系統示意圖。圖8A，為本發明第四實施例的橫向光扇圖。圖8B，為本發明第四實施例的場曲圖。圖8C，為本發明第四實施例的畸變圖。

Claims

一種三片式鏡頭模組，由物側至像側依序為：一具正屈光力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈光力的第二透鏡，其物側面為凸面；以及一具負屈光力的第三透鏡，其像側面接近光軸處為凸面；其中，該第三透鏡之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡之像側面的曲率半徑為R6，該第三透鏡更滿足以下關係式：0<|R5/R6|<0.7。
如申請專利範圍第1項所述之三片式鏡頭模組，其中更包含有一設置於該第二透鏡與該第三透鏡之間的光圈。
如申請專利範圍第1項所述之三片式鏡頭模組，其中該第一透鏡的像側面為凹面。
如申請專利範圍第1項所述之三片式鏡頭模組，其中該第二透鏡的像側面為凹面。
如申請專利範圍第1項所述之三片式鏡頭模組，其中該第三透鏡的物側面為凹面。
如申請專利範圍第1項所述之三片式鏡頭模組，其中，該第二透鏡之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡之像側面的曲率半徑為R6，該第二透鏡與該第三透鏡更滿足以下關係式：0<|(R4/R5)-(R3/R6)|<2。
如申請專利範圍第1項所述之三片式鏡頭模組，其中，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為f、該第三透鏡之焦距為f3，更滿足以下關係式： -1.5<f/f3<0。
如申請專利範圍第1項所述之三片式鏡頭模組，其中，該第二透鏡之焦距為f2、該第三透鏡之焦距為f3，該第二透鏡與該第三透鏡更滿足以下關係式：0.5<f2/f3<2。
一種三片式鏡頭模組，由物側至像側依序為：一具正屈光力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈光力的第二透鏡，其物側面為凸面；一光圈；以及一具負屈光力的第三透鏡，其像側面為凹面；其中，該第三透鏡之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡之像側面的曲率半徑為R6，該第三透鏡更滿足以下關係式：0<|R5/R6|<0.7。
如申請專利範圍第9項所述之三片式鏡頭模組，其中該第一透鏡的像側面為凹面。
如申請專利範圍第9項所述之三片式鏡頭模組，其中該第二透鏡的像側面為凹面。
如申請專利範圍第9項所述之三片式鏡頭模組，其中該第三透鏡的物側面為凹面。
如申請專利範圍第9項所述之三片式鏡頭模組，其中，該第二透鏡之物側面的曲率半徑為R3、該第二透鏡之像側面的曲率半徑為R4、該第三透鏡之物側面的曲率半徑為R5、該第三透鏡之像側面的曲率半徑為R6，該第二透鏡與該第三透鏡更滿足以下關係式：0<|(R4/R5)-(R3/R6)|<2。
如申請專利範圍第9項所述之三片式鏡頭模組，其中，該三片式鏡頭模組之整體有效焦距為f、該第三透鏡之焦距為f3，更滿足以下關係式：-1.5<f/f3<0。
如申請專利範圍第9項所述之三片式鏡頭模組，其中，該第二透鏡之焦距為f2、該第三透鏡之焦距為f3，該第二透鏡與該第三透鏡更滿足以下關係式：0.5<f2/f3<2。