專利名稱：攝影鏡片組的制作方法
技術領域：
本發明是一種攝影鏡片組，其是運用一開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片配置而成者，并讓本發明的偏芯敏感度有效減輕，且具有良好的收差補正效果。
背景技術：
由于攝影鏡頭在現代的運用范圍愈來愈廣泛，特別是市面上的行動電話產品更已經必備有攝影功能。目前一般行動電話之中都會組入固體攝像素子與攝影鏡片(例如CCD Senser或CMOS Sensor)，但隨著固體攝像素子與攝影鏡片的小型化及高性能表現需求，產品之中的攝影鏡片組也相對被要求小型化、提高性能；故攝影鏡片組的開發隨著攝影手機普及而逐漸急迫，具有高效能攝影鏡片組的手機更成為生產廠商在競爭時最重要的銷售賣點，因此，如何開發出更符合使用者需求的攝影鏡片組已經成為業界研發時的重點。
例如日本特開2004-4566號專利文獻的習用產品，其記載了運用3片小型化鏡片組合的攝影鏡片組，且從物體側起依序是1.開式光圈；2.具正屈折力的兩曲面形狀第一鏡片；3.具負屈折力的第二鏡片，其對應物體側向著凹面；4.對應物體側向著凸面(meniscus屈折形狀)的第三鏡片；上述現有產品配置上的問題在于當第一鏡片為兩曲面形狀時，第一鏡片的能力(POWER)過強；同時，負屈折力第二鏡片(負LENS)必須進行該第一鏡片過強能力的收差補正，因此第二鏡片的能力(POWER)也必須要強，而各鏡片能力(POWER)逐一變強的話，該攝影鏡片組整體的偏芯敏感度就會變高，并影響攝影鏡片組的工作效果。
為了能夠有效解決前述相關議題，本發明創作人基于過去在光學鏡片領域所累積的研發技術與經驗，從小型商品化的市場需求角度下手，終于發展出可以有效減輕偏芯敏感度的攝影鏡片組，其結構特征如下一種攝影鏡片組，包含有開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片，且由對應物體端依序排列配置，其改良在于該第一鏡片，是物體側向著凸面的平凸鏡片或正屈折鏡片；該第二鏡片，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應成像側向著凸面的負屈折鏡片；該第三鏡片，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應物體側向著凸面的正屈折鏡片。
發明內容
本發明的第一目的是提供一種可以有效減輕偏芯敏感度的攝影鏡片組，本發明是依序配置開式光圈、第一鏡片、第二鏡片與第三鏡片，而利用第一鏡片、第二鏡片與第三鏡片結構改良抑制其能力，并讓本發明的偏芯敏感度有效減輕，且具有良好的收差補正效果。
有關本發明為達成上述目的所采用的技術方案如下一種攝影鏡片組，包含有開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片，且由對應物體端依序排列配置，其改良在于該第一鏡片，是物體側向著凸面的平凸鏡片或正屈折鏡片；該第二鏡片，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應成像側向著凸面的負屈折鏡片；該第三鏡片，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應物體側向著凸面的正屈折鏡片。
該第一鏡片的焦距為f1、第三鏡片的焦距為f3時，其滿足0.9＜f3/f1＜2.7的條件式。
全系列鏡片的合成焦距為f，第二鏡片的厚度為d2時，滿足5.0＜f/d2＜11.0的條件式。
該第三鏡片的物體側的曲率半徑為R31、第三鏡片的成像側的曲率半徑為R32時，滿足1.0＜R32/R31＜7.0的條件式。
該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式。
該攝影鏡片組包含有開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、平行平面片與結像面，且由對應物體端依序排列配置。
該第三鏡片的物體側的曲率半徑為R31、第三鏡片的成像側的曲率半徑為R32時，滿足1.0＜R32/R31＜7.0的條件式。
全系列鏡片的合成焦距為f，第二鏡片的厚度為d2時，滿足5.0＜f/d2＜11.0的條件式。
該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式。
該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式。
該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式；該第一鏡片的焦距為f1、第三鏡片的焦距為f3時，其滿足0.9＜f3/f1＜2.7的條件式；全系列鏡片的合成焦距為f，第二鏡片的厚度為d2時，滿足5.0＜f/d2＜11.0的條件式；該第三鏡片的物體側的曲率半徑為R31、第三鏡片的成像側的曲率半徑為R32時，滿足1.0＜R32/R31＜7.0的條件式。
該第一鏡片、第二鏡片或第三鏡片是采塑料鏡片(plastic)制作，藉以讓非球面形狀容易生產制造。
該平行平面片具有紅外線(Cut Filter)或CCD的Caver Glass之類的機能。
一種攝影鏡片組，配置有二片平行平面片，二片平行平面片分別具有紅外線(Cut Filter)或CCD的Caver Glass的機能。
該結像面配置有固體攝像素子。
該結像面的固體攝像素子的CMOS Sensor是chip on board構成，藉該薄樹脂的膜可以保護CMOS Sensor。
本發明的有益效果在于本創新結構設計是運用一開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片配置而成者，而利用第一鏡片、第二鏡片與第三鏡片結構改良抑制其能力，并讓本發明的偏芯敏感度有效減輕，且具有良好的收差補正效果，以符合市場要求的高質量攝影鏡片組。
圖1A是本發明實施例1的鏡片構成示意圖。
圖1B是本發明實施例1的收差圖、光學特性數據圖。
圖2A是本發明實施例2的鏡片構成示意圖。
圖2B是本發明實施例2的收差圖、光學特性數據圖。
圖3A是本發明實施例3的鏡片構成示意圖。
圖3B是本發明實施例3的收差圖、光學特性數據圖。
圖4A是本發明實施例4的鏡片構成示意圖。
圖4B是本發明實施例4的收差圖、光學特性數據圖。
圖5A是本發明實施例5的鏡片構成示意圖。
圖5B是本發明實施例5的收差圖、光學特性數據圖。
圖6A是本發明實施例6的鏡片構成示意圖。
圖6B是本發明實施例6的收差圖、光學特性數據圖。
圖7A是本發明實施例7的鏡片構成示意圖。
圖7B是本發明實施例7的收差圖、光學特性數據圖。
圖8A是本發明實施例8的鏡片構成示意圖。
圖8B是本發明實施例8的收差圖、光學特性數據圖。
圖9A是本發明實施例9的鏡片構成示意圖。
圖9B是本發明實施例9的收差圖、光學特性數據圖。
圖10A是本發明實施例10的鏡片構成示意圖。
圖10B是本發明實施例10的收差圖、光學特性數據圖。
圖11A是本發明實施例11的鏡片構成示意圖。
圖11B是本發明實施例11的收差圖、光學特性數據圖。
圖12A是本發明實施例12的鏡片構成示意圖。
圖12B是本發明實施例12的收差圖、光學特性數據圖。
圖13是實施例1～實施例3非球面系數示意圖。
圖14是實施例4～實施例6非球面系數示意圖。
圖15是實施例7～實施例9非球面系數示意圖。
圖16是實施例10～實施例11非球面系數示意圖。
圖17是實施例12非球面系數示意圖。
附表1、附表2 本發明各實施例的實際數值。
主要組件符號說明開式光圈1平行平面片2結像面3第一鏡片L1第二鏡片L2第三鏡片L具體實施方式
有關本發明為達成上述目的、所采用的技術，手段及其它功效，茲列舉數個較佳實施例并配合圖式詳細說明如后，相信本發明的目的、特征及其它優點，當可由之得一深入而具體的了解；請參閱各圖所示的不同數值變化的攝影鏡片組實施例，本發明各個實施例的數值變化皆屬實驗所得，既使使用不同數值、相同結構的產品仍應屬于本發明的保護范疇，在此先行述明；本發明攝影鏡片組包含有開式光圈1、第一鏡片L1、第二鏡片L2、第三鏡片L3、平行平面鏡片2(Glass)與結像面3(開式光圈、結像面在圖中僅繪出示意線)，且由對應物體端依序排列配置；本發明攝影鏡片組即是前述結構組件構成的光學系統，其主要結構說明如下一開式光圈1，位于對應物體的最外端；一第一鏡片L1，是物體側向著凸面的平凸鏡片(Len)或正屈折鏡片(MeniscusLen)，第7至12圖中實施例七～十二的第一鏡片L1是使用平凸鏡片(Len)，而其它各圖中的實施例的第一鏡片L1是使用正屈折鏡片(Meniscus Len)，本發明的第一鏡片L1較習用的兩凸鏡片具有增大的能力抑制效果；一第二鏡片L2，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應成像側向著凸面的負屈折鏡片(Meniscus Len)，圖1至12中實施例一～十二的第二鏡片L2是兩面都為非球面形狀的實施例；一第三鏡片L3，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應物體側向著凸面的正屈折鏡片(Meniscus Len)，圖1至12中實施例一～十二的第三鏡片L3是兩面都為非球面形狀的實施例；一平行平面鏡片2(Glass)，有消除紅外線的機能(IR Cut Filter)。成像面3配置了CCD等的固體攝像素子，且圖7、8、9、11中實施例七、八、九、十一都配置有二片平行平面片2，二平行平面片2分別具有消除紅外線(IR Cut Filter)與CCD的Caver Glass機能；一結像面3，配置有CCD等固體攝像素子；當結像面3的固體攝像素子的CMOSSensor是chip on board構成時，因為該薄樹脂的膜可以保護CMOS Sensor，所以此種實施例不需要加裝去除紅外線慮鏡(IR Cut Filter)；以上所述，即為本發明各相關組件的相互關系位置及其概述。
為求清楚說明本發明的各種實施，以下說明各實施例的鏡片諸元、數值變化與收差方式，并且先行針對本發明圖1A～圖12B所示的各鏡片諸元代號進行明示f，代表焦點距離；F，代表焦點比數(fnumber)；ω，代表畫角；而圖表中的1、2、3、4....8(部份圖表有9、10)所示指從物體側開始依序排列的面番號，例如第一鏡片L1的前后二面編號為1、2；R，代表近軸上的曲率半徑(mm)，例如圖1B中第7面與第8面表示平行平面鏡片2的二面，無論那一面都是無限曲率半徑∞；d，代表面間隔(厚度)，尺寸是表示數值(mm)；nd，代表屈折率，表示第一鏡片L1、第二鏡片L2、第三鏡片L3及平行平面鏡片2的屈折率；vd，代表逆分散率，表示第一鏡片L1、第二鏡片L2、第三鏡片L3及平行平面鏡片2的逆分散率；因此表中的f1是第一鏡片L1的焦點距離、f3是第三鏡片L3的焦點距離；f則代表全系的焦點距離，f23是第二鏡片L2及第三鏡片L3的合成焦點距離，d2是第二鏡片L2的厚度，R31代表第三鏡片L3物體側的曲率半徑，R32代表第三鏡片L3成像側的曲率半徑。
圖1B～圖12B是各實施例的球面收差、非點收差、歪曲收差的圖示；不論是那一張圖都有關于d線的數據，而非點收差有Sagittal箭形像面S與Meridional子午像面(M)的數據。
本發明的功效關鍵在于本發明是以三片獨特鏡片構成的攝影鏡片組，主要運用在攜帶式機器上(例如照相行動電話中內建的光學系)，其光學系功效是運用第一鏡片L1、第二鏡片L2及第三鏡片L3而構成，與習用日本特開2004-4566號專利文獻的鏡片比較可知，習用的第一鏡片為兩凸式鏡片，反觀本發明的第一鏡片L1是在物體側向著凸面的平凸鏡片(Len)或正屈折鏡片(Meniscus Len)，隨著本發明的第一鏡片L1結構配置可以抑制其本身能力，也可以一并抑制第二鏡片L2的能力；此外，本發明的第二鏡片L2及第三鏡片L3都至少一面為屈折面非球面形狀，因此，第二鏡片L2及第三鏡片L3的屈折面非球面形狀能抑制本身的能力，也可以產生收差補正的效果；本發明通過前述二個功能的相互搭配，可以有效讓偏芯敏感度降低，更可以增進攝影鏡片組光學系的收差補正效果，確實是一種符合市場要求的高質量攝影鏡片組。
另請參閱本發明各圖的B圖式(收差圖)，從收差圖的數據分析可知，本發明的收差補正都能確實完成，本發明改良特征在實用上確具產業利用性；此外，本發明的第一鏡片L1、第二鏡片L2、第三鏡片L3是使用塑料(plastic)制作較佳，因其鏡片中一面的非球面形狀會較容易生產制造。
對本發明而言，第一鏡片L1的焦距f1與第三鏡片L3的焦距f3若能滿足 的條件式，則實施效果較好當 時，第一鏡片L1與第三鏡片L3的能力分配較不適切，容易造成收差補正困難的問題，還有， 時，第一鏡片L1的能力會變大，造成偏芯敏感度偏高。
對于本發明來說，全系列鏡片的合成焦距為f，第二鏡片L2的厚度為d2時，若滿足 的條件式較佳 時，攝像素子過大，鏡片過厚，超出全長長度； 時，攝像素子過小，鏡片過薄，制造困難；因此，本發明能調整構成數據適應幅度較寬的攝像素子的大小。
本發明第三鏡片L3的物體側的曲率半徑為R31，第三鏡片L3的成像側的曲率半徑為R32，若是滿足 的條件式較佳 時，外圍的彎陷量(sag)變大，到結像面3的背凸(FlangeBack)變短； 時，中心部與外圍部的鏡片厚度誤差大，假使是使用塑料鏡片(plastic)時，隨著溫度變化、成形誤差會造成制造分布過大的問題。
另要說明的是，本發明第二鏡片L2與第三鏡片L3的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，若能滿足 的條件式較佳 時，若第二鏡片L2與第三鏡片L3使用塑料鏡片(plastic)，則隨著溫度變化產生的焦點位置的移動也會變大。
請一并參閱各圖所示；本發明各實施例具有鏡片構成圖(圖1A～圖12A)與光學特性數據及收差圖(圖1B～圖12B)。至于圖13～圖17則是本發明各實施例的非球面資料表示圖。而本發明各實施例的實際數值則請參閱附表1及附表2，關于實施例1-12，其d(面間隔)的DATA總合以光學全長(但要求平行平面鏡片2的部份，d改為間隙換算距離得之)時，就如附表2所示，其中可以了解行動電話較適宜的內建大小值。
在圖13～圖17的非球面資料表示圖中，非球面形狀以ABCDEFG為非球面形狀系數，以從光軸開始的高H的位置、在光軸方向的變位X為面頂點的基準表示時X＝(1/R)H2/〔1+〔1-(1+K)(H/R)2〕1/2〕+AH4+BH6+CH8+DH10+EH12+FH14+GH16其中R為近軸曲率半徑K為圓錐形系數(Conical)非球面系數E-03代表10-3。
通過前述數據說明可知，本發明f1、f3、d2、R31、R32及F23相關的數值范圍，若采以下設定較佳(1). 時，鏡片能力不適切，收差補正困難； 時，鏡片能力變大，偏芯敏感度偏高。
(2).
時，攝像素子過大，鏡片過厚，超出長度； 時，攝像素子過小，鏡片過薄，制造困難。
(3). 時，外圍的彎陷量(sag)變大，到結像面的背凸(Flange Back)變短； 時，中心部與外圍部的鏡片厚度誤差大，假使是使用塑料鏡片(plastic)時，隨著溫度變化、成形誤差會造成制造分布過大的問題。
(4). 時，使用塑料鏡片(plastic)會隨著溫度變化產生的焦點位置的移動也會變大。
綜上所述，本創新結構設計是運用一開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片配置而成者，而利用第一鏡片、第二鏡片與第三鏡片結構改良抑制其能力。
附表一
附表二
權利要求
1.一種攝影鏡片組，包含有開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片，且由對應物體端依序排列配置，其改良在于該第一鏡片，是物體側向著凸面的平凸鏡片或正屈折鏡片；該第二鏡片，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應成像側向著凸面的負屈折鏡片；該第三鏡片，至少一面為屈折面非球面形狀，其是對應物體側向著凸面的正屈折鏡片。
2.根據權利要求1所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第一鏡片的焦距為f1、第三鏡片的焦距為f3時，其滿足0.9＜f3/f1＜2.7的條件式。
3.根據權利要求1所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，全系列鏡片的合成焦距為f，第二鏡片的厚度為d2時，滿足5.0＜f/d2＜11.0的條件式。
4.根據權利要求1所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第三鏡片的物體側的曲率半徑為R31、第三鏡片的成像側的曲率半徑為R32時，滿足1.0＜R32/R31＜7.0的條件式。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式。
6.根據權利要求1所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該攝影鏡片組包含有開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、平行平面片與結像面，且由對應物體端依序排列配置。
7.根據權利要求2或3所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第三鏡片的物體測的曲率半徑為R31、第三鏡片的成像側的曲率半徑為R32時，滿足1.0＜R32/R31＜7.0的條件式。
8.根據權利要求2或4所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，全系列鏡片的合成焦距為f，第二鏡片的厚度為d2時，滿足5.0＜f/d2＜11.0的條件式。
9.根據權利要求7所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式。
10.根據權利要求8所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式。
11.根據權利要求1所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第二鏡片與第三鏡片的合成焦點距離f23，鏡片全系列的合成焦點距離為f，滿足f＜|f23|＜0.4的條件式；該第一鏡片的焦距為f1、第三鏡片的焦距為f3時，其滿足0.9＜f3/f1＜2.7的條件式；全系列鏡片的合成焦距為f，第二鏡片的厚度為d2時，滿足5.0＜f/d2＜11.0的條件式；該第三鏡片的物體側的曲率半徑為R31、第三鏡片的成像側的曲率半徑為R32時，滿足1.0＜R32/R31＜7.0的條件式。
12.根據權利要求1所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該第一鏡片、第二鏡片或第三鏡片是采塑料鏡片(plastic)制作，藉以讓非球面形狀容易生產制造。
13.根據權利要求6所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該平行平面片具有紅外線(Cut Filter)或CCD的Caver Glass之類的機能。
14.根據權利要求6所述的一種攝影鏡片組，配置有二片平行平面片，二片平行平面片分別具有紅外線(Cut Filter)或CCD的Caver Glass的機能。
15.根據權利要求6所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該結像面配置有固體攝像素子。
16.根據權利要求15所述的一種攝影鏡片組，其特征在于，該結像面的固體攝像素子的CMOS Sensor是chip on board構成，通過該薄樹脂的膜可以保護CMOSSensor。
全文摘要
本發明是一種攝影鏡片組，其是運用一開式光圈、第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片配置而成者，而利用第一鏡片、第二鏡片與第三鏡片結構改良抑制其能力，并讓本發明的偏芯敏感度有效減輕，且具有良好的收差補正效果，所以本發明確實是一種符合市場要求的高質量攝影鏡片組。
文檔編號G02B1/04GK1790086SQ200410098580
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月14日 優先權日2004年12月14日
發明者野田小百合 申請人:大立光電股份有限公司