CN102830486A - 微型镜头模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微型镜头模块，其包括一第一透镜群以及一第二透镜群。第一透镜群配置于一物侧与一像侧之间，其中第一透镜群中最靠近物侧的表面为一第一非球面，其曲率半径为r1。第一透镜群中最靠近像侧的表面为一第二非球面，其曲率半径为r2。第二透镜群配置于第一透镜群与像侧之间，其中第二透镜群中最靠近第一透镜群的表面为一第三非球面，其曲率半径为r3。第二透镜群中最靠近像侧的表面为一第四非球面。所述微型镜头模块符合0.6毫米＞r1＞0.4毫米，且0.3＜r1/r2＜0.6。

Description

微型镜头模块

技术领域

本发明涉及一种镜头模块，且特别是涉及一种微型镜头模块。

背景技术

随着科技的进步，各种可携式电子产品如手机及个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)、笔记型电脑(notebook PC)、平板电脑(tablet PC)等，通常配备有微型照相镜头，以让使用者可记录生活中的浮光掠影。在性能持续提升以及价格不断下降的情况下，照相功能已成为可携式电子产品一种普遍而基本的功能。

一般而言，微型照相镜头通常必须具备高成像品质及微小化的体积，以因应市场需求。目前市面上的微型照相镜头依据其像素的需求而有不同的结构设计。举例而言，目前微型化的镜头通常包括1～5个光学元件，且具有不同的结构设计。另一方面，镜头制造方式的不同也会使得其设计方式有所不同。目前镜头的制造方式通常可分为塑胶射出的非球面透镜、玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜及复合透镜。具备该等种类透镜的微型照相镜头，其光学元件的结构设计多为独立光圈及红外线滤光层(IR-CUT film)。然而，为了具备高成像品质及微小化体积，提供一个包括复合式光学元件的微型照相镜头有其必要性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型镜头模块，可获得理想的成像品质且具有微小化的体积。

本发明提供一种微型镜头模块，包括一第一透镜群以及一第二透镜群。第一透镜群配置于一物侧与一像侧之间，其中第一透镜群中最靠近物侧的表面为一第一非球面，其曲率半径为r1。第一透镜群中最靠近像侧的表面为一第二非球面，其曲率半径为r2。第二透镜群配置于第一透镜群与像侧之间，其中第二透镜群中最靠近第一透镜群的表面为一第三非球面，其曲率半径为r3。第二透镜群中最靠近像侧的表面为一第四非球面。所述微型镜头模块符合0.6毫米(millimeter，mm)＞r1＞0.4mm，且0.3＜r1/r2＜0.6。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群包括从物侧往像侧依序排列的一第一透镜及一第二透镜。第一透镜为微型镜头模块中最靠近物侧的透镜。第一透镜的朝向物侧的表面为第一非球面。第二透镜为第一透镜群中最靠近像侧的透镜。第二透镜的朝向像侧的表面为第二非球面。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜及第二透镜的折射率为Nd、阿贝数为Vd。第一透镜及第二透镜符合1.65＞Nd＞1.48且55＞Vd＞25。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜及第二透镜的厚度分别为d1、d2。第一透镜符合d1＜0.16mm，且第二透镜符合0.025mm＜d2＜0.05mm。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群还包括一透光平板。

在本发明的一实施例中，上述的透光平板的折射率为Nd、阿贝数为Vd。透光平板符合1.7＞Nd＞1.5且65＞Vd＞45。

在本发明的一实施例中，上述的透光平板的厚度为d3，透光平板符合0.25mm＜d3＜0.4mm。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群还包括一孔径光栏。

在本发明的一实施例中，上述的孔径光栏配置于透光平板朝向物侧的表面上。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群还选择性地包括一红外线滤光层(infrared filter)。

在本发明的一实施例中，上述的第二透镜群包括从物侧往像侧依序排列的一第三透镜及一第四透镜。第三透镜为微型镜头模块中最靠近第一透镜群的透镜。第三透镜的朝向第一透镜群的表面为第三非球面。第四透镜为第二透镜群中最靠近像侧的透镜。第四透镜的朝向像侧的表面为第四非球面。

在本发明的一实施例中，上述的第三透镜及第四透镜的折射率为Nd、阿贝数为Vd。第三透镜及第四透镜符合1.65＞Nd＞1.48且55＞Vd＞25。

在本发明的一实施例中，上述的第三透镜及第四透镜的厚度分别为d4、d5。第三透镜符合0.025mm＜d4＜0.05mm，且第四透镜符合0.2mm＜d5＜0.3mm。

在本发明的一实施例中，上述的第二透镜群还包括一透光平板。

在本发明的一实施例中，上述的透光平板的折射率为Nd、阿贝数为Vd。透光平板符合1.7＞Nd＞1.5且65＞Vd＞45。

在本发明的一实施例中，上述的透光平板的厚度为d6，透光平板符合0.25mm＜d6＜0.4mm。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群的有效焦距为f₁，第一透镜群符合1mm＜f₁＜1.6mm。

在本发明的一实施例中，上述的微型镜头模块的有效焦距为f，第一透镜群的有效焦距为f₁。微型镜头模块符合0.9＜f/f₁＜1.3。

在本发明的一实施例中，上述的第二非球面至第三非球面的距离为d7，且0.25mm＜d7＜0.4mm。

基于上述，在本发明的范例实施例中，第一透镜群包括孔径光栏及红外线滤光层，其选择性地与第一透镜群中的透镜或透光平板形成复合式的光学元件，除可获得理想的成像品质之外，更具有微小化的体积。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明一实施例的微型镜头模块的结构示意图；

图1B及图1C为图1A的微型镜头模块的成像光学模拟数据图；

图2A为本发明另一实施例的微型镜头模块的结构示意图；

图2B及图2C为图2A的微型镜头模块的成像光学模拟数据图。

主要元件符号说明

60：影像感测器

70：保护盖

100、200：微型镜头模块

110、210：第一透镜群

112、212：第一透镜

114、214、124、224：透光平板

116、216：第二透镜

120、220：第二透镜群

122、222：第三透镜

126、226：第四透镜

S1～S10：表面

A：光轴

d1、d2、d4、d5：透镜的厚度

d3、d6：透光平板的厚度

d7：第二非球面至第三非球面的距离

具体实施方式

图1A为本发明一实施例的微型镜头模块的结构示意图。请参照图1A，在本实施例中，微型镜头模块100包括一第一透镜群110及一第二透镜群120。第一透镜群110配置于一物侧与一像侧之间。第一透镜群110中最靠近物侧的表面S1为一第一非球面，其曲率半径为r1。第一透镜群110中最靠近像侧的表面S4为一第二非球面，其曲率半径为r2。第二透镜群120配置于第一透镜群110与像侧之间。第二透镜群120中最靠近第一透镜群110的表面S5为一第三非球面，其曲率半径为r3。第二透镜群120中最靠近像侧的表面S8为一第四非球面。为了确保光学成像品质，本实施例的微型镜头模块100符合下列条件：0.6mm＞r1＞0.4mm；以及0.3＜r1/r2＜0.6。

另外，在本实施例中，微型镜头模块100的有效焦距为f，第一透镜群110的有效焦距为f₁。为了确保光学成像品质，第一透镜群110符合下列条件：1mm＜f₁＜1.6mm；以及微型镜头模块100符合下列条件：0.9＜f/f₁＜1.3。

具体而言，第一透镜群110配置于物侧与第二透镜群120之间，并包括由物侧往像侧依序排列的一第一透镜112、一透光平板114及一第二透镜116。其中，本实施例的孔径光栏(未绘示)例如是配置于透光平板114的朝向物侧的表面上。在本实施例中，第一透镜群110更可选择性地包括一红外线滤光层(未绘示)，其例如是以涂布(coating)的方式配置在透光平板114的任一表面上。也就是说，本实施例的孔径光栏及红外线滤光层选择性地与第一透镜群110中的透镜或透光平板114形成复合式的光学元件，除可获得理想的成像品质之外，更可有效缩小微型镜头模块的体积。

详细而言，在本实施例中，第一透镜112为一平凸透镜，其凸面S1朝向物侧，平面S2朝向像侧并与透光平板114的平面贴合，以形成该孔径光栏。第二透镜116为一平凹透镜，其平面S3朝向物侧并与透光平板114的平面贴合，凹面S4朝向像侧。第一透镜112、第二透镜116及透光平板114的折射率分别为Nd、阿贝数分别为Vd。为了确保光学成像品质，第一透镜112及第二透镜116符合下列条件：1.65＞Nd＞1.48；以及55＞Vd＞25。透光平板114符合下列条件：1.7＞Nd＞1.5；以及65＞Vd＞45。

此外，第一透镜112、第二透镜116及透光平板114的厚度分别为d1、d2、d3。为了有效缩小微型镜头模块100的体积，第一透镜112符合下列条件：d1＜0.16mm。第二透镜116符合下列条件：0.025mm＜d2＜0.05mm。透光平板114符合下列条件：0.25mm＜d3＜0.4mm。在此，透镜或透光平板的厚度是指透镜或透光平板其两表面间于光轴A上的直线距离。

如图1A所示，在本实施例中，第一透镜112为微型镜头模块100中最靠近物侧的透镜。第一透镜112的朝向物侧的表面S1为该第一非球面。第二透镜116为第一透镜群110中最靠近像侧的透镜。第二透镜116的朝向像侧的表面S4为该第二非球面。

另一方面，第二透镜群120配置于第一透镜群110与像侧之间，并包括由物侧往像侧依序排列的一第三透镜122、一透光平板124及一第四透镜126。第三透镜122为一平凹透镜，其凹面S5朝向物侧，平面S6朝向像侧并与透光平板124的平面贴合。第四透镜126为一平凸透镜，其平面S7朝向物侧并与透光平板124的平面贴合，凸面S8朝向像侧。在本实施例中，第三透镜122、第四透镜126及透光平板124的折射率分别为Nd、阿贝数分别为Vd。为了确保光学成像品质，第三透镜122及第四透镜126符合下列条件：1.65＞Nd＞1.48；以及55＞Vd＞25。透光平板124符合下列条件：1.7＞Nd＞1.5；以及65＞Vd＞45。

此外，第三透镜122、第四透镜126及透光平板124的厚度分别为d4、d5、d6。为了有效缩小微型镜头模块100的体积，第三透镜122符合下列条件：0.025mm＜d4＜0.05mm。第四透镜126符合下列条件：0.2mm＜d5＜0.3mm。透光平板124符合下列条件：0.25mm＜d6＜0.4mm。在此，透镜或透光平板的厚度是指透镜或透光平板其两表面间于光轴A上的直线距离。此外，在本实施例中，第二非球面S4至第三非球面S5的距离为d7，其符合下列条件：0.25mm＜d7＜0.4mm。在此，两非球面的距离是指其于光轴A上的直线距离。

如图1A所示，在本实施例中，第三透镜122为微型镜头模块100中最靠近第一透镜群110的透镜。第三透镜122的朝向第一透镜群110的表面S5为该第三非球面。第四透镜126为第二透镜群120中最靠近像侧的透镜。第四透镜126的朝向像侧的表面S8为该第四非球面。

在本实施例中，微型镜头模块100更包括一保护盖70，配置于第二透镜群120与像侧之间，用以保护位于表面S10与像侧之间的影像感测器60。保护盖70具有两表面S9、S10，其中表面S9朝向物侧，表面S10朝向像侧。在本实施例中，保护盖70的材质为透光材质，例如玻璃、透明树酯等，而影像感测器60可为电荷耦合元件(charge coupled device，CCD)、互补式金氧半导体感测元件(complementary metal-oxide-semiconductor sensor，CMOSsensor)等。

以下内容将例示微型镜头模块100的一实施例。需注意的是，下述及表一、表二中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

(表一)

在表一中，间距是指两相邻表面间于光轴A上的直线距离，举例来说，表面S3的间距，即表面S3至表面S4间于光轴A上的直线距离。备注栏中各光学元件所对应的间距、折射率与阿贝数请参照同列中各间距、折射率与阿贝数对应的数值。此外，在表一中，表面S1、S2为第一透镜112的两表面，表面S3、S4为第二透镜116的两表面，表面S5、S6为第三透镜122的两表面，表面S7、S8为第四透镜126的两表面，而表面S9、S10为保护盖70的两表面，其中表面S10那列(row)中所填的间距为表面S10到影像感测器60的间距。

有关于各表面的曲率半径、间距等参数值，请参照表一，在此不再重述。

上述的表面S1、S4、S5、S8为偶次项非球面，而其可用下列公式表示：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+a_3{r}^6+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}$

${+\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

式中，Z为光轴A方向的偏移量(sag)，c是密切球面(osculating sphere)的半径的倒数，也就是接近光轴A处的曲率半径(如表一内S1、S4、S5、S8的曲率半径)的倒数。k是二次曲面系数(conic)，r是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，而α₁～α₈为非球面系数(aspheric coefficient)，在本实施例中系数α₁为0。表二所列出的是表面S1、S4、S5、S8的参数值。

(表二)

非球面参数	二次曲面系数k	系数α2	系数α3	系数α4
					S1	-21.1568	17.35588	-335.06644	4674.8458
S4	11.02326	0.07634673	-9.3853115	482.35541
					S5	0	-2.6700512	-10.762533	490.36406
S8	0	-0.4685337	0.33931121	-1.2672644
					非球面参数	系数α5	系数α6	系数α7	系数α8
S1	-24877.173	-250047.89	4246116.2	-16811132
					S4	-9249.0774	55891.681	411591.02	-4451492.1
S5	-10875.2	40700.291	668866.93	-5483350.1
					S8	-7.844273	25.160946	-23.810649	-0.1955645

图1B及图1C为图1A的微型镜头模块100的成像光学模拟数据图。请参照图1B，其中图1B中由左至右依序为场曲(field curvature)与畸变(distortion)的图形。此外，图1C为影像的横向光线扇形图(transverse ray fanplot)。由图1B及图1C所显示出的图形可知本实施例的微型镜头模块100可在具有微小化的体积的情况下，表现出良好的成像品质。

图2A为本发明另一实施例的微型镜头模块200的结构示意图。请参照图2A，本实施例的微型镜头模块200与图1A的微型镜头模块100类似，以下就两者相异之处做说明，相同之处就不再重述。

在本实施例中，微型镜头模块200包括一第一透镜群210及一第二透镜群220。第一透镜群210配置于一物侧与一像侧之间。第一透镜群210中最靠近物侧的表面S1为一第一非球面，其曲率半径为r1。第一透镜群210中最靠近像侧的表面S4为一第二非球面，其曲率半径为r2。第二透镜群220配置于第一透镜群210与像侧之间。第二透镜群220中最靠近第一透镜群210的表面S5为一第三非球面，其曲率半径为r3。第二透镜群220中最靠近像侧的表面为一第四非球面。为了确保光学成像品质，本实施例的微型镜头模块200符合下列条件：0.6mm＞r1＞0.4mm；以及0.3＜r1/r2＜0.6。

如图2A所示，在本实施例中，第一透镜212为微型镜头模块200中最靠近物侧的透镜。第一透镜212的朝向物侧的表面S1为该第一非球面。第二透镜216为第一透镜群210中最靠近像侧的透镜。第二透镜216的朝向像侧的表面S4为该第二非球面。第三透镜222为微型镜头模块200中最靠近第一透镜群210的透镜。第三透镜222的朝向第一透镜群210的表面S5为该第三非球面。第四透镜226为第二透镜群220中最靠近像侧的透镜。第四透镜的朝向像侧的表面S8为该第四非球面。

以下内容将例示微型镜头模块200的一实施例。需注意的是，下述及表三、表四中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

(表三)

在表三中，间距是指两相邻表面间于光轴A上的直线距离，举例来说，表面S3的间距，即表面S3至表面S4间于光轴A上的直线距离。备注栏中各光学元件所对应的间距、折射率与阿贝数请参照同列中各间距、折射率与阿贝数对应的数值。此外，在表三中，表面S1、S2为第一透镜212的两表面，表面S3、S4为第二透镜216的两表面，表面S5、S6为第三透镜222的两表面，表面S7、S8为第四透镜226的两表面，而表面S9、S10为保护盖70的两表面，其中表面S10那列(row)中所填的间距为表面S10到影像感测器60的间距。

有关于各表面的曲率半径、间距等参数值，请参照表三，在此不再重述。

上述的表面S1、S4、S5、S8为偶次项非球面，而其可用下列公式表示：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+a_3{r}^6+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}$

${+\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

式中，Z为光轴A方向的偏移量(sag)，c是密切球面(osculating sphere)的半径的倒数，也就是接近光轴A处的曲率半径(如表三内S1、S4、S5、S8的曲率半径)的倒数。k是二次曲面系数(conic)，r是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，而α₁～α₈为非球面系数(aspheric coefficient)，在本实施例中系数α₁为0。表四所列出的是表面S1、S4、S5、S8的参数值。

(表四)

非球面参数	二次曲面系数k	系数α2	系数α3	系数α4
					S1	-33.2054	13.781097	-267.64343	3606.7456
S4	-22.919	1.098778	48.820729	-1109.5538
					S5	0	0.14350126	-94.201136	3154.4947
S8	0	-0.0658990	-0.5448229	-1.7673738
					非球面参数	系数α5	系数α6	系数α7	系数α8
S1	-16975.777	-221169.4	3318861.3	-12498261
					S4	3518.5051	219853.6	-3158354.3	13332453
S5	-64739.23	751635.48	-4562309.4	11136760
					S8	8.7451921	-17.309237	11.285346	-0.1633849

图2B及图2C为图2A的微型镜头模块200的成像光学模拟数据图。请参照图2B，其中图2B中由左至右依序为场曲(field curvature)与畸变(distortion)的图形。此外，图2C为影像的横向光线扇形图(transverse ray fanplot)。由图2B及图2C所显示出的图形可知本实施例的微型镜头模块200可在具有微小化的体积的情况下，表现出良好的成像品质。

综上所述，在本发明的范例实施例中，第一透镜群包括孔径光栏及红外线滤光层，其选择性地与第一透镜群中的透镜或透光平板形成复合式的光学元件，除可获得理想的成像品质之外，更具有微小化的体积。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (19)

1.一种微型镜头模块，包括：

第一透镜群，配置于一物侧与一像侧之间，其中该第一透镜群中最靠近该物侧的表面为一第一非球面，其曲率半径为r1，该第一透镜群中最靠近该像侧的表面为一第二非球面，其曲率半径为r2；以及

第二透镜群，配置于该第一透镜群与该像侧之间，其中该第二透镜群中最靠近该第一透镜群的表面为一第三非球面，其曲率半径为r3，该第二透镜群中最靠近该像侧的表面为一第四非球面，

其中，该微型镜头模块符合0.6毫米(millimeter，mm)＞r1＞0.4mm，且0.3＜r1/r2＜0.6。

2.如权利要求1所述的微型镜头模块，其中该第一透镜群包括从该物侧往该像侧依序排列的一第一透镜及一第二透镜，该第一透镜为该微型镜头模块中最靠近该物侧的透镜，该第一透镜的朝向该物侧的表面为该第一非球面，该第二透镜为该第一透镜群中最靠近该像侧的透镜，该第二透镜的朝向该像侧的表面为该第二非球面。

3.如权利要求2所述的微型镜头模块，其中该第一透镜及该第二透镜的折射率为Nd、阿贝数为Vd，该第一透镜及该第二透镜符合1.65＞Nd＞1.48且55＞Vd＞25。

4.如权利要求2所述的微型镜头模块，其中该第一透镜及该第二透镜的厚度分别为d1、d2，该第一透镜符合d1＜0.16mm，且该第二透镜符合0.025mm＜d2＜0.05mm。

5.如权利要求2所述的微型镜头模块，其中该第一透镜群还包括透光平板。

6.如权利要求5所述的微型镜头模块，其中该透光平板的折射率为Nd、阿贝数为Vd，该透光平板符合1.7＞Nd＞1.5且65＞Vd＞45。

7.如权利要求5所述的微型镜头模块，其中该透光平板的厚度为d3，该透光平板符合0.25mm＜d3＜0.4mm。

8.如权利要求5所述的微型镜头模块，其中该第一透镜群还包括孔径光栏。

9.如权利要求8所述的微型镜头模块，其中该孔径光栏配置于该透光平板朝向该物侧的表面上。

10.如权利要求2所述的微型镜头模块，其中该第一透镜群还选择性地包括红外线滤光层(infrared filter)。

11.如权利要求2所述的微型镜头模块，其中该第二透镜群包括从该物侧往该像侧依序排列的第三透镜及第四透镜，该第三透镜为该微型镜头模块中最靠近该第一透镜群的透镜，该第三透镜的朝向该第一透镜群的表面为该第三非球面，该第四透镜为该第二透镜群中最靠近该像侧的透镜，该第四透镜的朝向该像侧的表面为该第四非球面。

12.如权利要求11所述的微型镜头模块，其中该第三透镜及该第四透镜的折射率为Nd、阿贝数为Vd，该第三透镜及该第四透镜符合1.65＞Nd＞1.48且55＞Vd＞25。

13.如权利要求11所述的微型镜头模块，其中该第三透镜及该第四透镜的厚度分别为d4、d5，该第三透镜符合0.025mm＜d4＜0.05mm，且该第四透镜符合0.2mm＜d5＜0.3mm。

14.如权利要求11所述的微型镜头模块，其中该第二透镜群还包括透光平板。

15.如权利要求14所述的微型镜头模块，其中该透光平板的折射率为Nd、阿贝数为Vd，该透光平板符合1.7＞Nd＞1.5且65＞Vd＞45。

16.如权利要求14所述的微型镜头模块，其中该透光平板的厚度为d6，该透光平板符合0.25mm＜d6＜0.4mm。

17.如权利要求1所述的微型镜头模块，其中该第一透镜群的有效焦距为f₁，该第一透镜群符合1mm＜f₁＜1.6mm。

18.如权利要求1所述的微型镜头模块，其中该微型镜头模块的有效焦距为f，该第一透镜群的有效焦距为f₁，该微型镜头模块符合0.9＜f/f₁＜1.3。

19.如权利要求1所述的微型镜头模块，其中该第二非球面至该第三非球面的距离为d7，且0.25mm＜d7＜0.4mm。

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