CN203299444U - 薄型广角五片式成像镜头组 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种薄型广角五片式成像镜头组，包含一固定光栏和一光学组，光学组包含第一、第二、第三、第四及第五镜片，从物侧至像侧的排列顺序为：具有正屈光力且朝向像侧为凹面的第一镜片；具有正屈光力且朝向像侧为凸面的第二镜片；具有负屈光力且朝向物侧为凹面的镜片的第三镜片；具有正屈光力且朝向物侧在靠近光轴附近为凹面而朝向像侧在靠近光轴附近为凸面的第四镜片；具有朝向物侧为波浪状且在靠近光轴附近为凸面而朝向像侧为波浪状且在靠近光轴附近为凹面的第五镜片；固定光栏可置于物方到第三镜片间，第一、第二及第三镜片至少有一面为非球面，第四及第五镜片其两面都为非球面，实用新型成像镜头组可得到较短的高度以及较佳的光学像差。

Description

薄型广角五片式成像镜头组

技术领域

本实用新型是有关于薄型广角五片式成像镜头组，特别是藉由各透镜之间的曲率、间距及光学参数所达成具有较短的高度以及高解像力的透镜结构。

背景技术

现有技术的透镜结构是使用于智慧型手机、平板电脑、行动电话、笔记型电脑以及摄像头(webcam)等电子产品中的显像镜头组。随着此类电子产品不断地发展为更轻、薄、短、小且同时又必须具有更高的效能，前述显像镜头组中的影像感测器，如CCD是电荷耦合元件或是CMOS互补金属氧化物导体等，不断朝向高画素，这类透镜结构也因而不断地朝紧密化且更高解像力的方向发展。

因此本实用新型是依据这类显像镜头组的发展需要，针对多片式透镜结构，尤其是至少包括五片透镜的透镜结构的成像镜头结构进行创作。

实用新型内容

本实用新型有鉴于透镜结构体积大及效能不足的问题，乃完成本实用新型的薄型广角五片式成像镜头组。

为解决上述问题，本实用新型提供一种薄型广角五片式成像镜头组，其包含一固定光栏和一光学组，光学组包含第一、第二、第三、第四及第五镜片，而其排列方式从物侧至像侧的顺序为：第一镜片，具有正屈光力且朝向像侧为凹面，其至少有一面为非球面；第二镜片，具有正屈光力且朝向像侧为凸面，其至少有一面为非球面；第三镜片，具有负屈光力且朝向物侧为凹面的镜片，其至少有一面为非球面；第四镜片，具有正屈光力且朝向物侧在靠近光轴附近为凹面，朝向像侧在靠近光轴附近为凸面，其两面都为非球面；第五镜片具有朝向物侧为波浪状且在靠近光轴附近为凸面，而朝向像侧为波浪状且在靠近光轴附近为凹面，其两面都为非球面；固定光栏位置可能置于物方到第三镜片间。

作为优选，所述的薄型广角五片式成像镜头组，满足以下条件：0.3<f/TL<0.8，其中TL为第一镜片到成像面之间距离，f为整个成像镜头组的焦距值。

作为优选，所述的薄型广角五片式成像镜头组，满足以下条件：0.7<TL/Dg<1.3，其中TL为第一镜片物侧顶点到成像面之间距离，Dg为该电子感光元件之有效像数区域对角线长。

作为优选，所述的薄型广角五片式成像镜头组，其中所述非球面的面型满足下列公式：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{{1+[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{0.5}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}{+\mathrm{Gh}}^{14}+..........$

其中z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值；k为锥常度量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D、E、G、……为高阶非球面系数。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：经由各透镜之间的曲率、间距及光学参数，使成像镜头组达成具较短的高度以及高解像力的透镜结构。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的薄型广角五片式成像镜头组的光学结构图。

图2是本实用新型的实施例的薄型广角五片式成像镜头组的非点像差示意图。

图3是本实用新型的实施例的薄型广角五片式成像镜头组的歪曲像差示意图。

图4是本实用新型的实施例的薄型广角五片式成像镜头组的球面像差示意图。

主要附图标记说明

10  第一镜片

11  第一面

12  第二面

20  固定光栏

30  第二镜片

31  第三面

32  第四面

40  第三镜片

41  第五面

42  第六面

50  第四镜片

51  第七面

52  第八面

60  第五镜片

61  第九面

62  第十面

70  过滤元件

71  第十一面

72  第十二面

80  图像传感器

81  平面保护镜片

810 第十三面

811 第十四面

82  影像感测器

具体实施方式

有关本实用新型的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为对本实用新型实施的限制。

本实用新型的构成具体而言，是提供一种成像镜头组结构，特别是藉由各透镜之间的曲率、间距及光学参数所达成的具有较短的高度以及高解像力的透镜结构。

请参阅图1所示的本实用新型的薄型广角五片式成像镜头组的光学结构图，该薄型广角五片式成像镜头组包含有一固定光栏20和一光学组，光学组包含第一镜片10、第二镜片30、第三镜片40、第四镜片50及第五镜片60，而其排列方式从物侧至像侧的顺序为：具有正屈光力且朝向像侧为凹面并至少有一面为非球面的第一镜片10；具有正屈光力且朝向像侧为凸面并至少有一面为非球面的第二镜片30；具有负屈光力且朝向物侧为凹面的镜片并至少有一面为非球面的第三镜片40；具有正屈光力且朝向物侧在靠近光轴附近为凹面并朝向像侧在靠近光轴附近为凸面且两面都为非球面的第四镜片50；具有朝向物侧为波浪状且在靠近光轴附近为凸面并朝向像侧为波浪状且在靠近光轴附近为凹面且两面都为非球面的第五镜片60；固定光栏20位置可能置于物方到第三镜片40间；过滤特定波长的光线的一过滤元件70，该过滤元件70可以是一红外线截止过滤元件，用于可见光成像，或一可见光截止过滤元件，用以过滤可见光，而通过的光线的波长为780至1050nm，应用于不可见光的红外线光成像；以及用以接收通过前述过滤元件红外线不可见光的成像，传换成为数位信号的一图像传感器80(成像面)，该图像传感器80包括一平面保护透镜81与一影像感测器82，该影像感测器82可以是电荷耦合元件（ChargeCoupled Device，CCD）或互补式金属氧化物半导体（Comp lementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS）。

所述的薄型广角五片式成像镜头组，满足以下条件：0.3<f/TL<0.8，其中TL为第一镜片物侧顶点到成像面之间距离，f为整个成像镜头组的焦距值。

所述的薄型广角五片式成像镜头组，满足以下条件：0.7<TL/Dg<1.3，其中TL为第一镜片物侧顶点到成像面之间距离，Dg为该电子感光元件的有效像数区域对角线长。

该第一镜片10包含有面对被摄物体的第一面11及面对成像面的第二面12，所述第一面11是相对于被摄物体呈凸面构形的凸面，第二面12是相对于成像面呈凹陷构形的凹面。该第二镜片30包含有面对被摄物体的第三面31及面对成像面的第四面32，所述第三面31是相对于被摄物体呈凸面构形的凸面，第四面32是相对于成像面呈凸面构形的凸面。该第三镜片40包含有面对被摄物体的第五面41及面对成像面的第六面42，所述第五面41是相对于被摄物体呈凹陷构形的凹面，第六面42是相对于成像面呈凸面构形的凸面。该第四镜片50包含有面对被摄物体的第七面51及面对成像面的第八面52，所述第七面51是相对于被摄物体呈凹陷构形的凹面，第八面52是相对于成像面呈凸面构形的凸面。该第五镜片60包含有面对被摄物体的第九面61及面对成像面的第十面62，所述第九面61是相对于被摄物体呈凸面构形的凸面，第十面62是相对于成像面呈凹陷构形的凹面。且前述第一、二及三镜片10、30、40至少有一面为非球面，而第四及第五镜片50、60其两面皆为非球面，藉此全面矫正球差及像差，并具有低公差敏感度的特性。

所述的薄型广角五片式成像镜头组，其中所述非球面的面型满足下列公式：

其中z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值；k为锥常度量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D、E、G、……为高阶非球面系数。

实施上，本实用新型的薄型广角五片式成像镜头组中，该固定光栏20设于物方到第三镜片40间取得所要的入射光束，且第一镜片10、第二镜片30及第四镜片50为正屈光力镜片，而第三镜片40为负屈光力镜片，其第一镜片10为凸向被摄物体的第一面11用以超广角汇聚外在的入射光束，从而使光束在第一镜片10的第二面12上，藉此可充分发挥非球面的功能，矫正像差及减低公差敏感度，也使得本装置具有超广角度，取像角度可达85°以上。再由第二镜片30上相对于被摄物体呈凸面构形的凸面的第三面31进行阔束，第四面32是相对于成像面呈凸面构形的正屈光力镜片，而第五镜片60经过凹向成像面的第九面61发散，从而使光束在第十面62上可分布较大的面积。也就是说，入射光束经过第三面31的阔束，从而使光束在第九面62上可分布较大的面积，而该第二镜片30的类半月形构造可充分发挥非球面的功能，矫正像差及减低公差敏感度。

采用非球面设计除了可矫正球差及像差外还有助于缩短镜头光学系统的总长，且第一、二、三、四及五镜片10、30、40、50、60均可采用塑胶材质，有利于消除像差及减轻镜头重量，整个光学系统是以五个塑胶透镜构成，适合大量生产，且其公差敏感度低，加上景深够大，组合公差是小于光学聚焦的可用的焦深范围，应用时不需进行调焦的动作，易于制造组装，符合大规模量产的要求。

上述透镜的镜面是具有相互对应且调适的曲率半径、厚度/间隔、折射率以及阿贝数，使得本实用新型的薄型广角五片式成像镜头组可得到较短的高度以及较佳的光学像差。

基于前述本实用新型的技术内容，可依据下列数值实施例具体实施：

其中，过滤元件70的厚度为0.21mm；平面保护透镜81的厚度为0.4mm。

非球面二次曲面系数的具体数值如下所列：

第一面（11）(k=-66.67)：

A:-0.011018

B:-0.013406

C:-0.057920

D:-0.195842

E:0.120786

F:0.356078

G:0.221594

第二面（12）(k=-139.31)：

A:-0.068843

B:-0.240820

C:-0.167434

D:0.604409

E:12.533101

F:-10.704473

G:713.2325

第三面（31）(k=-131.33)：

A:1.041994

B:-10.519777

C:26.351436

D:200.61461

E:-1829.0086

F:4103.7497

G:0

第四面（32）(k=-1.18)：

A:-0.499085

B:0.322910

C:-1.706613

D:-6.403224

E:8.347122

F:38.266805

G:0

第五面（41）(k=-0.84)：

A:0.901708

B:1.872703

C:-4.402454

D:-23.256387

E:126.01697

F:-139.54582

G:0

第六面（42）(k=-0.77)：

A:0.525452

B:-0.170326

C:-1.248814

D:1.556535

E:1.395093

F:-2.124609

G:0

第七面（51）(k=-190.86)：

A:0.307895

B:-0.507978

C:0.243122

D:-0.340431

E:0.936497

F:-0.716260

G:0

第八面（52）(k=-1.34)：

A:0.194922

B:0.525207

C:-0.959551

D:0.398880

E:0.511625

F:-0.375928

G:0

第九面（61）(k=-7.44)：

A:-0.083541

B:-0.617236

C:0.828080

D:-0.302370

E:-0.200342

F:0.163200

G:-0.021798

第十面（62）(k=-0.71)：

A:-0.717229

B:0.365261

C:-0.103800

D:-0.008163

E:-0.006292

F:0.011075

G:-0.003042

依上述数值实施的薄型广角五片式成像镜头组的相关性能指数为：f=1.87mm；TL=3.59mm；f/TL=0.52；Dg=3.50mm；TL/Dg=1.03。

请再参阅图式，图2是本实用新型的实施例的薄型广角五片式成像镜头组的非点像差示意图。图3是本实用新型的实施例的薄型广角五片式成像镜头组的歪曲像差示意图。图4是本实用新型的实施例的薄型广角五片式成像镜头组的球面像差示意图。由上列示意图可看出所测得的非点像差、歪曲像差及球面像差均在标准范围且具有良好的光学性能，具有良好的成像品质。且本装置景深够大，组合公差是小于光学聚焦的焦深范围，应用时不需进行调焦的动作，比现有类似产品易于制造组立，符合大规模量产的要求。

本实用新型的薄型广角五片式成像镜头组是采用正、正、负、正等五片非球面镜片，与过滤特定波长的光线只通过所需波长的光线的一过滤元件70，该过滤元件70可以是一红外线截止过滤元件，用于可见光成像，或一可见光截止过滤元件70，应用于不可见光的红外线光成像。

藉由非球面的功能，矫正像差及减低公差敏感度，除了可矫正像差外还有助于缩短镜头光学系统的总长，也使的本装置具有超广角度，取像角度可达85°以上。而第一、二、三、四、五透镜片均可采用塑胶材质，有利于消除像差及减轻镜头重量，整个光学系统是以五个塑胶透镜，适合大量生产，且公差敏感度低，具有良好的成像品质，易于制造组立，符合大规模量产的要求。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型的保护范围，即凡依据本实用新型的权利要求书及说明书的内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种薄型广角五片式成像镜头组，其特征在于，包含有一固定光栏和一光学组，该光学组包含第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片及第五镜片，其排列方式从物侧至像侧的顺序为：

该第一镜片，具有正屈光力且朝向像侧为凹面；又；其至少有一面为非球面；

该第二镜片，具有正屈光力且朝向像侧为凸面；又；其至少有一面为非球面；

该第三镜片，具有负屈光力且朝向物侧为凹面的镜片；又；其至少有一面为非球面；

该第四镜片，具有正屈光力且朝向物侧在靠近光轴附近为凹面，朝向像侧在靠近光轴附近为凸面；又；其两面都为非球面；

该第五镜片具有朝向物侧为波浪状且在靠近光轴附近为凸面，朝向像侧为波浪状且在靠近光轴附近为凹面；又；其两面都为非球面；

该固定光栏位置能置于物方到第三镜片间。

2.如如权利要求1所述的薄型广角五片式成像镜头组，其特征在于，满足以下条件：0.3<f/TL<0.8，其中TL为第一镜片物侧顶点到成像面之间距离，f为整个镜头组的焦距值。

3.如如权利要求1所述的薄型广角五片式成像镜头组，其特征在于，满足以下条件：0.7<TL/Dg<1.3，其中TL为第一镜片物侧顶点到成像面之间距离，Dg为该电子感光元件的有效像数区域对角线长。

4.如如权利要求1所述的薄型广角五片式成像镜头组，其特征在于，所述非球面的面型满足下列公式：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{{1+[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{0.5}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}{+\mathrm{Gh}}^{14}+..........$

其中z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值；k为锥常度量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D、E、G、……为高阶非球面系数。

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