CN103257430B - 光学镜头 - Google Patents

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CN103257430B CN201210126691.0A CN201210126691A CN103257430B CN 103257430 B CN103257430 B CN 103257430B CN 201210126691 A CN201210126691 A CN 201210126691A CN 103257430 B CN103257430 B CN 103257430B
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Abstract

本发明关于一种光学镜头,由物侧至像侧依序包括:一第一透镜,其物侧面为凸面;一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面;一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面;及一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;其中,该光学镜头中包括有四片具屈折力透镜。通过上述配置,可有效压制周边光线入射于感测元件上的角度,进而提高系统的感光灵敏度,且可使系统获得充足的后焦距,有利于放置其他光学元件(如滤光元件等),更适合用于红外线等成像系统。

Description

光学镜头
技术领域
本发明是有关于一种光学镜头,特别是关于一种可应用于红外线或是可见光波段的电子产品的小型化光学镜头设计。
背景技术
近几年来,摄像镜头的应用范围越来越广泛,特别是在电脑网络相机、车用镜头、安全影像监控及电子娱乐等产业。一般摄影镜头的感光元件不外乎是感光耦合元件(ChargeCoupled Device,CCD)或互补型金属氧化物半导体元件(Complementary Metal-OxideSemiconductor Sensor,CMOS Sensor)两种。随着半导体制造工艺技术的精进,感光元件的像素尺寸缩小,带动小型化摄影镜头逐渐往高像素领域发展,对于成像品质的要求也日益增加。
现有的高解像力摄影镜头,如美国专利第7,365,920号所示,多采用前置光圈且为四片式的透镜组,其中第一透镜及第二透镜常以二枚玻璃球面镜互相粘合而成为双合透镜(Doublet),用以消除色差。然而这类透镜组常具有以下缺点:其一,过多的球面镜配置使得系统自由度不足,导致系统的光学总长度不易缩短,其二,玻璃镜片粘合的制造工艺不易,造成制造上的困难。
此外,如美国专利第7,848,032号所示的四片式透镜组,虽然不含双合透镜而得以避免前述缺点,但该透镜组并未对红外线波段(750nm~1200nm)来优化设计。考量到透镜组同时须于侦测红外线的应用领域需求越来越广泛的现况,常用的仅设计用于接收可见光的四片式透镜已无法满足需求。
据此,领域中需要一种适用于便携式电子产品上,具有优异成像品质和感光灵敏性的多用途的小型化镜头组,其除了可应用于一般可见光范围,于夜间或是光线较不充足的场合也可侦测到更多红外线,以补捉高画质红外线影像。
发明内容
本发明提供一种光学镜头,由物侧至像侧依序包括:一第一透镜,其物侧面为凸面;一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面;一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面;及一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;其中,该光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;其中,该第四透镜的焦距为f4,该光学镜头的焦距为f,该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23,该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:-1.25<f4/f<-0.30;及0<(T23+T34)/CT3<0.85。
另一方面,本发明提供一种光学镜头,由物侧至像侧依序包括:一第一透镜,其物侧面为凸面;一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面;一具正屈折力的第三透镜;及一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;其中,该光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;其中,该光学镜头的焦距为f,该第一透镜的焦距为f1,该第四透镜的焦距为f4,该第二透镜与该第三透镜的于光轴上间的距离为T23,该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:-0.70<f/f1<0.90;-1.25<f4/f<-0.30;及0<(T23+T34)/CT3<0.85。
再一方面,本发明提供一种光学镜头,由物侧至像侧依序包括:一第一透镜,其物侧面为凸面;一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面;一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面;及一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;其中,该第四透镜的物侧面于近轴处为凹面,当远离近轴处时转为凸面;其中,该光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;其中,该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23,该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,该光学镜头的后焦距为BFL,满足下列关系式:0<(T23+T34)/CT3<0.85;及1.45<BFL/CT3<3.5。
通过上述配置,可有效压制周边光线入射于感测元件上的角度,进而提高系统的感光灵敏度,且可使系统获得充足的后焦距,有利于放置其他光学元件(如滤光元件等),更适合用于红外线等成像系统。
本发明的光学镜头中,当该第一透镜具正屈折力,可提供系统所需的正屈折力,有助于缩短系统的总长度。该第二透镜具负屈折力时,可有效对具正屈折力的第一透镜所产生的像差做补正。当该第三透镜具正屈折力时,仍可有效提供系统充足的后焦距,以利放置其他光学元件(如,各式滤光元件),而使该光学镜头更适合用于红外线等成像系统。当该第四透镜具负屈折力,可与该第三透镜形成一正、一负的望远(Telephoto)结构,有利于避免系统的后焦距过长,达到降低光学总长度的效果。
本发明的光学镜头中,该第一透镜可为一双凸透镜,或一物侧面为凸面而像侧面为凹面的新月形透镜;当该第一透镜为一双凸透镜时,可有效加强该第一透镜的屈折力,进而缩短系统总长度;当该第一透镜为一凸凹的新月形透镜时,则对于修正系统的像散(Astigmatism)较为有利。当该第二透镜的物侧面为凹面且像侧面为凸面时,有利于修正系统的像散。当该第三透镜为一双凸透镜时,可有效加强该第三透镜的屈折力配置,达到缩短系统总长度的目的且同时可降低系统敏感度。当第四透镜的物侧面为凹面且像侧面为凸面时,可有压制周边光线入射于感光元件上的角度,提高系统的感光灵敏度并修正系统的像散。此外,当该第四透镜的物侧面于近轴处为凹面,而该物测面当远离近轴处时转为凸面时,同样能具有压制离轴视场的光线入射于感光元件上的角度的效果,而可增加系统的感光灵敏度。
本发明所提供的光学镜头适用于便携式电子产品上,具有优异成像品质和感光灵敏性的多用途的小型化镜头组,其除了可应用于一般可见光范围,于夜间或是光线较不充足的场合也可侦测到更多红外线,以补捉高画质红外线影像。
附图说明
图1A是本发明第一实施例的光学系统示意图。
图1B是本发明第一实施例的像差曲线图。
图2A是本发明第二实施例的光学系统示意图。
图2B是本发明第二实施例的像差曲线图。
图3A是本发明第三实施例的光学系统示意图。
图3B是本发明第三实施例的像差曲线图。
图4A是本发明第四实施例的光学系统示意图。
图4B是本发明第四实施例的像差曲线图。
图5A是本发明第五实施例的光学系统示意图。
图5B是本发明第五实施例的像差曲线图。
图6A是本发明第六实施例的光学系统示意图。
图6B是本发明第六实施例的像差曲线图。
图7A是本发明第七实施例的光学系统示意图。
图7B是本发明第七实施例的像差曲线图。
图8A是本发明第八实施例的光学系统示意图。
图8B是本发明第八实施例的像差曲线图。
图9A是本发明第九实施例的光学系统示意图。
图9B是本发明第九实施例的像差曲线图。
图10A是本发明第十实施例的光学系统示意图。
图10B是本发明第十实施例的像差曲线图。
图11是示意本发明第四透镜的物侧面为凹面,但该物侧面于远离近轴处时转为凸面的特征。
附图标号:
光圈100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、
第一透镜110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010
物侧面111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011
像侧面112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012
第二透镜120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020
物侧面121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021
像侧面122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022
第三透镜130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030
物侧面131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031
像侧面132、232、332、432、532、632、732、832、932、1032
第四透镜140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040、1140
物侧面141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041、1141
像侧面142、242、342、442、542、642、742、842、942、1042、1142
滤光元件150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050
保护玻璃160、260、360、760、860、1060
影像感测元件170、270、370、470、570、670、770、870、970、1070
成像面171、271、371、471、571、671、771、871、971、1071
光学镜头的焦距为f
光学镜头的后焦距为BFL
第一透镜的焦距为f1
第四透镜的焦距为f4
第三透镜和第四透镜的组合焦距为f34
第一透镜的色散系数为V1
第二透镜的色散系数为V2
第三透镜于光轴上的厚度为CT3
第二透镜与第三透镜之间于光轴上的距离为T23
第三透镜与第四透镜之间于光轴上的距离为T34
第三透镜的物侧面的曲率半径为R5
第四透镜的物侧面的曲率半径为R7
光圈至第五透镜像侧面于光轴上的距离为SD
第一透镜物侧面至第五透镜像侧面于光轴上的距离为TD
光学镜头的最大视角为FOV
光学镜头的最大视角的一半为HFOV
光学镜头的主光线入射角度为CRA
近轴处1101
远离近轴处1102
具体实施方式
本发明提供一种光学镜头,由物侧至像侧依序包括:一第一透镜,其物侧面为凸面;一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面;一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面;及一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;其中,该光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;其中,该第四透镜的焦距为f4,该光学镜头的焦距为f,该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23,该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:-1.25<f4/f<-0.30;及0<(T23+T34)/CT3<0.85。
当前述光学镜头满足下列关系式:-1.25<f4/f<-0.30时,该第四透镜可有效修正该第三透镜所产生的高阶像差,以提升系统成像品质,且具负屈折力的第四透镜可与具正屈折力的第三透镜形成一正、一负的望远结构,有利于缩短后焦距降低光学总长。
当前述光学镜头满足下列关系式:0<(T23+T34)/CT3<0.85时,该第三透镜的厚度,与其前后透镜之间距的比例较为合适,于控制适当第三透镜厚度与整体镜组全长不会过长的前提下,有利于透镜的组装与制造;较佳地,满足下列关系式:0<(T23+T34)/CT3<0.40。
本发明前述光学镜头中,该第三透镜与该第四透镜的组合焦距为f34,该光学镜头的焦距为f,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:0.2<f34/f<2.0时,具正屈折力的第三透镜可与具负屈折力的第四透镜形成一正、一负的望远结构,有利于缩短后焦距降低光学总长,并且第三透镜与第四透镜的组合焦距可有效分配系统的正屈折力。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头进一步设有一光圈,该光圈至该第四透镜的像侧面于光轴上的距离为SD,该第一透镜的物侧面至该第四透镜的像侧面于光轴上的距离为TD,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:0.50<SD/TD<0.93时,有利于该光学透镜组在远心特性与广视场角特性中取得平衡。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的最大视角为FOV,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:25度<FOV<80度时,可确保系统具有足够的视场,同时可避免视场过大时所产生影像扭曲过大,失真过大的缺点。
本发明前述光学镜头中,该第一透镜的色散系数为V1,该第二透镜的色散系数为V2,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:|V1-V2|<15,以选择具适当色散系数的材质来制造镜片时,不仅可节省用料成本,且具有效修正系统色差的功效存在。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的焦距为f,该第一透镜的焦距为f1,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:-0.70<f/f1<0.90时,该第一透镜的屈折力较为合适,当第一透镜具正屈折力,有助于缩短系统总长度,当第一透镜具负屈折力,可利于扩大该系统的视场角;更佳地,满足下列关系式:-0.65<f/f1<0.65。
本发明前述光学镜头中,该第四透镜的物侧面的曲率半径为R7,该光学镜头的焦距为f,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:-0.7<R7/f<0时,可调整适当第四透镜物侧面的曲率半径,而加强修正系统所产生的高阶像差。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的后焦距为BFL,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:1.45<BFL/CT3<3.5时,可确保系统具有足够的后焦距以供放置其他所需元件。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的主光线入射角度为CRA,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:0<tan(CRA)<0.4时,可限制光线入射于感光元件的角度,有助于增加系统的感光灵敏度。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头较佳地可于波长750nm~1200nm的波段中使用,使得该光学镜头适合于红外线波段的应用。
另一方面,本发明提供一种光学镜头,由物侧至像侧依序包括:一第一透镜,其物侧面为凸面;一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面;一具正屈折力的第三透镜;及一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;其中,该光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;其中,该光学镜头的焦距为f,该第一透镜的焦距为f1,该第四透镜的焦距为f4,该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23,该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:-0.70<f/f1<0.90;-1.25<f4/f<-0.30;及0<(T23+T34)/CT3<0.85。
当前述光学镜头满足下列关系式:-0.70<f/f1<0.90时,该第一透镜的屈折力较为合适,当第一透镜具正屈折力,有助于缩短系统总长度,当第一透镜具负屈折力,可利于扩大该系统的视场角。
当前述光学镜头满足下列关系式:-1.25<f4/f<-0.30时,该第四透镜可有效修正该第三透镜所产生的高阶像差,以提升系统成像品质,且具负屈折力的第四透镜可与具正屈折力的第三透镜形成一正、一负的望远结构,有利于缩短后焦距降低光学总长。
当前述光学镜头满足下列关系式:0<(T23+T34)/CT3<0.85时,该第三透镜的厚度,与其前后透镜之间距的比例较为合适,于控制适当第三透镜厚度与整体镜组全长不会过长的前提下,有利于透镜的组装与制造。
本发明前述光学镜头中,该第三透镜与该第四透镜的组合焦距为f34,该光学镜头的焦距为f,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:0.2<f34/f<2.0时,具正屈折力的第三透镜可与具负屈折力的第四透镜形成一正、一负的望远结构,有利于缩短后焦距降低光学总长,并且第三透镜与第四透镜的组合焦距可有效分配系统的正屈折力。
本发明前述光学镜头中,该第三透镜的物侧面的曲率半径为R5,该光学镜头的焦距为f,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:0<R5/f<0.7时,该第三透镜物侧面的曲率较为适合,进而调整适当第三透镜屈折力,更可使系统获得充足的后焦距,有利于镜头后端至成像面间放置其他光学元件(如滤光元件等),更适合用于红外线等成像系统。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的后焦距为BFL,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:1.45<BFL/CT3<3.5时,可确保系统具有足够的后焦距以供放置其他所需元件。
本发明前述光学镜头中,该第一透镜的色散系数为V1,该第二透镜的色散系数为V2,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:|V1-V2|<15度,以选择具适当色散系数的材质来制造镜片时,不仅可节省用料成本,且具有效修正系统色差的功效存在。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的最大视角为FOV,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:25度<FOV<80度时,可确保系统具有足够的视场,同时可避免视场过大时所产生影像扭曲过大,失真过大的缺点。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头较佳地可于波长750nm~1200nm的波段中使用,使得该光学镜头适合于红外线波段的应用。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的主光线入射角度为CRA,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:0<tan(CRA)<0.4时,可限制光线入射于感光元件的角度,有助于增加系统的感光灵敏度。
再一方面,本发明提供一种光学镜头,由物侧至像侧依序包括:一第一透镜,其物侧面为凸面;一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面;一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面;及一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;其中,该第四透镜的物侧面于近轴处为凹面,当远离近轴处时转为凸面;其中,该光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;其中,该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23,该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34,该第三透镜于光轴上的厚度为CT3,该光学镜头的后焦距为BFL,满足下列关系式:0<(T23+T34)/CT3<0.85;及1.45<BFL/CT3<3.5。
当前述光学镜头满足下列关系式:0<(T23+T34)/CT3<0.85时,该第三透镜的厚度,与其前后透镜之间距的比例较为合适,该第三透镜的厚度,与其前后透镜之间距的比例较为合适,于控制适当第三透镜厚度与整体镜组全长不会过长的前提下,有利于透镜的组装与制造。
当前述光学镜头满足下列关系式:1.45<BFL/CT3<3.5时,可确保系统具有足够的后焦距以供放置其他所需元件。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的焦距为f,该第一透镜的焦距为f1,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:-0.70<f/f1<0.90时,该第一透镜的屈折力较为合适,当第一透镜具正屈折力,有助于缩短系统总长度,当第一透镜具负屈折力,可利于扩大该系统的视场角。
本发明前述光学镜头中,该第四透镜的焦距为f4,该光学镜头的焦距为f,较佳地,+当前述光学镜头满足下列关系式:-1.25<f4/f<-0.30时,该第四透镜可有效修正该第三透镜所产生的高阶像差,以提升系统成像品质,且具负屈折力的第四透镜可与具正屈折力的第三透镜形成一正、一负的望远结构,有利于缩短后焦距降低光学总长。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头的主光线入射角度为CRA,较佳地,当前述光学镜头满足下列关系式:0<tan(CRA)<0.4时,可限制光线入射于感光元件的角度,有助于增加系统的感光灵敏度。
本发明前述光学镜头中,该光学镜头较佳地可于波长750nm~1200nm的波段中使用,使得该光学镜头适合于红外线波段的应用。
本发明的光学镜头中,透镜的材质可为玻璃或塑胶,若透镜的材质为玻璃,则可以增加该光学镜头屈折力配置的自由度,若透镜材质为塑胶,则可以有效降低生产成本。此外,可于镜面上设置非球面,非球面可以容易制作成球面以外的形状,获得较多的控制变数,用以消减像差,进而缩减透镜使用的数目,因此可以有效降低本发明的光学镜头的总长度。
本发明的光学镜头中,可至少设置一光阑,如耀光光阑(Glare Stop)或视场光阑(FieldStop)等,以减少杂散光,有助于提升影像品质。
本发明光学镜头中,光圈配置可为前置或中置,前置光圈可使光学镜头的出射瞳(exitpupil)与成像面产生较长的距离,使之具有远心(telecentric)效果,并可增加影像感测元件如CCD或CMOS接收影像的效率;中置光圈则有助于扩大系统的视场角,使光学镜头具有广角镜头的优势。
本发明的光学镜头中,若透镜表面为凸面,则表示该透镜表面于近轴处为凸面;若透镜表面为凹面,则表示该透镜表面于近轴处为凹面。请参考图11,该第四透镜1140的物侧面1141为凹面且像侧面1142为凸面。如前所述,该物侧面1141为凹面,则表示物侧面1141于近轴处1101为凹面,但值得注意的是,图11中所示的实施态样中,该第四透镜1140的物侧面1141于远离近轴处1102则转为凸面。
本发明的光学镜头将通过以下具体实施例配合所附附图予以详细说明。
第一实施例:
本发明第一实施例请参阅图1A,第一实施例的像差曲线请参阅图1B。第一实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜110,其物侧面111为凸面及像侧面112为凹面,其材质为塑胶,该第一透镜110的物侧面111及像侧面112皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜120,其物侧面121为凹面及像侧面122为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜120的物侧面121及像侧面122皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜130,其物侧面131为凸面及像侧面132为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜130的物侧面131及像侧面132皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜140,其物侧面141为凹面及像侧面142为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜140的物侧面141及像侧面142皆为非球面;其中,该第四透镜140的物侧面141于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈100置于该第一透镜110与该第二透镜120之间;
另包括有一滤光元件(filter)150置于该第四透镜140的像侧面142与一保护玻璃160之间;该滤光元件150是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片(IR pass-filter),其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件170于一成像面171上。
第一实施例详细的光学数据如表一所示,其非球面数据如表二所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
上述的非球面曲线的方程式表示如下:
X ( Y ) = ( Y 2 / R ) / ( 2 + sqrt ( 1 - ( 1 + k ) * ( Y / R ) 2 ) ) + Σ i ( Ai ) * ( Y i )
其中:
X:非球面上距离光轴为Y的点,其与相切于非球面光轴上顶点的切面的相对距离;
Y:非球面曲线上的点与光轴的距离;
R:曲率半径;
k:锥面系数;
Ai:第i阶非球面系数。
第一实施例的光学镜头中,光学镜头的焦距为f,其关系式为:f=6.94(毫米)。
第一实施例的光学镜头中,光学镜头的光圈值为Fno,其关系式为:Fno=2.80。
第一实施例的光学镜头中,光学镜头中最大视角的为FOV,其关系式为:FOV=44.2(度)。
第一实施例的光学镜头中,该第一透镜110的色散系数为V1,该第二透镜120的色散系数为V2,其关系式为:|V1-V2|=0.0。
第一实施例的光学镜头中,该第二透镜120的像侧面122与该第三透镜130的物侧面131之间于光轴上的距离为T23,该第三透镜130的像侧面132与该第四透镜140的物侧面141之间于光轴上的距离为T34,该第三透镜130于光轴上的厚度为CT3,其关系式为:(T23+T34)/CT3=0.08。
第一实施例的光学镜头中,该第三透镜130的物侧面131的曲率半径为R5,光学镜头的焦距为f,其关系式为:R5/f=0.37。
第一实施例的光学镜头中,该第四透镜140的物侧面141的曲率半径为R7,光学镜头的焦距为f,其关系式为:R7/f=-0.20。
第一实施例的光学镜头中,光学镜头的焦距为f,该第一透镜110的焦距为f1,其关系式为:f/f1=0.14。
第一实施例的光学镜头中,该第四透镜140的焦距为f4,光学镜头的焦距为f,其关系式为:f4/f=-0.64。
第一实施例的光学镜头中,该第三透镜130与该第四透镜140的组合焦距为f34,光学镜头的焦距为f,其关系式为:f34/f=0.75。
第一实施例的光学镜头中,该光学镜头的后焦距为BFL,该第三透镜130于光轴上的厚度为CT3,其关系式为:BFL/CT3=2.30。
第一实施例的光学镜头中,该光圈100至该第四透镜140的像侧面142于光轴上的距离为SD,该第一透镜110的物侧面111至该第四透镜140的像侧面142于光轴上的距离为TD,其关系式为:SD/TD=0.68。
第一实施例的光学镜头中,该光学镜头的主光线入射角度为CRA,其关系式为:tan(CRA)=0.21。
第二实施例:
本发明第二实施例请参阅图2A,第二实施例的像差曲线请参阅图2B。第二实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具负屈折力的第一透镜210,其物侧面211为凸面及像侧面212为凹面,其材质为塑胶,该第一透镜210的物侧面211及像侧面212皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜220,其物侧面221为凹面及像侧面222为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜220的物侧面221及像侧面222皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜230,其物侧面231为凸面及像侧面232为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜230的物侧面231及像侧面232皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜240,其物侧面241为凹面及像侧面242为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜240的物侧面241及像侧面242皆为非球面;其中,该第四透镜240的物侧面241于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈200置于该第一透镜210与该第二透镜220之间;
另包括有一滤光元件250置于该第四透镜240的像侧面242与一保护玻璃260之间;该滤光元件250是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件270于一成像面271上。
第二实施例详细的光学数据如表三所示,其非球面数据如表四所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第二实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表五中所列;其中FOV的单位为度。
第三实施例:
本发明第三实施例请参阅图3A,第三实施例的像差曲线请参阅图3B。第三实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具负屈折力的第一透镜310,其物侧面311为凸面及像侧面312为凹面,其材质为塑胶,该第一透镜310的物侧面311及像侧面312皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜320,其物侧面321为凹面及像侧面322为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜320的物侧面321及像侧面322皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜330,其物侧面331为凸面及像侧面332为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜330的物侧面331及像侧面332皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜340,其物侧面341为凹面及像侧面342为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜340的物侧面341及像侧面342皆为非球面;其中,该第四透镜340的物侧面341于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈300置于该第一透镜310与该第二透镜320之间;
另包括有一滤光元件350置于该第四透镜340的像侧面342与一保护玻璃360之间;该滤光元件350是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件370于一成像面371上。
第三实施例详细的光学数据如表六所示,其非球面数据如表七所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第三实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表八中所列;其中FOV的单位为度。
第四实施例:
本发明第四实施例请参阅图4A,第四实施例的像差曲线请参阅图4B。第四实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜410,其物侧面411为凸面及像侧面412为凹面,其材质为塑胶,该第一透镜410的物侧面411及像侧面412皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜420,其物侧面421为凹面及像侧面422为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜420的物侧面421及像侧面422皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜430,其物侧面431为凸面及像侧面432为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜430的物侧面431及像侧面432皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜440,其物侧面441为凹面及像侧面442为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜440的物侧面441及像侧面442皆为非球面;其中,该第四透镜440的物侧面441于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈400置于该第一透镜410与该第二透镜420之间;
另包括有一滤光元件450置于该第四透镜440的像侧面442与一成像面471之间;该滤光元件450是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件470于该成像面471上。
第四实施例详细的光学数据如表九所示,其非球面数据如表十所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第四实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表十一中所列;其中FOV的单位为度。
第五实施例:
本发明第五实施例请参阅图5A,第五实施例的像差曲线请参阅图5B。第五实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜510,其物侧面511为凸面及像侧面512为凸面,其材质为塑胶,该第一透镜510的物侧面511及像侧面512皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜520,其物侧面521为凹面及像侧面522为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜520的物侧面521及像侧面522皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜530,其物侧面531为凸面及像侧面532为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜530的物侧面531及像侧面532皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜540,其物侧面541为凹面及像侧面542为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜540的物侧面541及像侧面542皆为非球面;其中,该第四透镜540的物侧面541于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈500置于该第一透镜510与该第二透镜520之间;
另包括有一滤光元件550置于该第四透镜540的像侧面542与一成像面571之间;该滤光元件550是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件570于该成像面571上。
第五实施例详细的光学数据如表十二所示,其非球面数据如表十三所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第五实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表十四中所列;其中FOV的单位为度。
第六实施例:
本发明第六实施例请参阅图6A,第六实施例的像差曲线请参阅图6B。第六实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜610,其物侧面611为凸面及像侧面612为凹面,其材质为塑胶,该第一透镜610的物侧面611及像侧面612皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜620,其物侧面621为凹面及像侧面622为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜620的物侧面621及像侧面622皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜630,其物侧面631为凸面及像侧面632为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜630的物侧面631及像侧面632皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜640,其物侧面641为凹面及像侧面642为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜640的物侧面641及像侧面642皆为非球面;其中,该第四透镜640的物侧面641于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈600置于该第一透镜610与该第二透镜620之间;
另包括有一滤光元件650置于该第四透镜640的像侧面642与一成像面671之间;该滤光元件650是一材质为玻璃的红外线滤除滤光片(IR cut-filter),其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件670于该成像面671上。
第六实施例详细的光学数据如表十五所示,其非球面数据如表十六所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第六实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表十七中所列;其中FOV的单位为度。
第七实施例:
本发明第七实施例请参阅图7A,第七实施例的像差曲线请参阅图7B。第七实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜710,其物侧面711为凸面及像侧面712为凹面,其材质为塑胶,该第一透镜710的物侧面711及像侧面712皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜720,其物侧面721为凹面及像侧面722为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜720的物侧面721及像侧面722皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜730,其物侧面731为凸面及像侧面732为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜730的物侧面731及像侧面732皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜740,其物侧面741为凹面及像侧面742为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜740的物侧面741及像侧面742皆为非球面;其中,该第四透镜740的物侧面741于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈700置于该第一透镜710与该第二透镜720之间;
另包括有一滤光元件750置于该第四透镜740的像侧面742与一保护玻璃760之间;该滤光元件750是一材质为玻璃的红外线过滤滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件770于一成像面771上。
第七实施例详细的光学数据如表十八所示,其非球面数据如表十九所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第七实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表二十中所列;其中FOV的单位为度。
第八实施例:
本发明第八实施例请参阅图8A,第八实施例的像差曲线请参阅图8B。第八实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜810,其物侧面811为凸面及像侧面812为凹面,其材质为塑胶,该第一透镜810的物侧面811及像侧面812皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜820,其物侧面821为凹面及像侧面822为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜820的物侧面821及像侧面822皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜830,其物侧面831为凸面及像侧面832为凸面,其材质为玻璃,该第三透镜830的物侧面831及像侧面832皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜840,其物侧面841为凹面及像侧面842为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜840的物侧面841及像侧面842皆为非球面;其中,该第四透镜840的物侧面841于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈800置于该第一透镜810与该第二透镜820之间;
另包括有一滤光元件850置于该第四透镜840的像侧面842与一保护玻璃860之间;该滤光元件850是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件870于一成像面871上。
第八实施例详细的光学数据如表二十一所示,其非球面数据如表二十二所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第八实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表二十三中所列;其中FOV的单位为度。
第九实施例:
本发明第九实施例请参阅图9A,第九实施例的像差曲线请参阅图9B。第九实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜910,其物侧面911为凸面及像侧面912为凸面,其材质为塑胶,该第一透镜910的物侧面911及像侧面912皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜920,其物侧面921为凹面及像侧面922为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜920的物侧面921及像侧面922皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜930,其物侧面931为凸面及像侧面932为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜930的物侧面931及像侧面932皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜940,其物侧面941为凹面及像侧面942为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜940的物侧面941及像侧面942皆为非球面;其中,该第四透镜940的物侧面941于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈900置于该第一透镜910与该第二透镜920之间;
另包括有一滤光元件950置于该第四透镜940的像侧面942与一成像面971之间;该滤光元件950是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件970于该成像面971上。
第九实施例详细的光学数据如表二十四所示,其非球面数据如表二十五所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第九实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表二十六中所列;其中FOV的单位为度。
第十实施例:
本发明第十实施例请参阅图10A,第十实施例的像差曲线请参阅图10B。第十实施例的光学镜头主要由四片透镜构成,由物侧至像侧依序包括:
一具正屈折力的第一透镜1010,其物侧面1011为凸面及像侧面1012为凸面,其材质为塑胶,该第一透镜1010的物侧面1011及像侧面1012皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜1020,其物侧面1021为凹面及像侧面1022为凸面,其材质为塑胶,该第二透镜1020的物侧面1021及像侧面1022皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜1030,其物侧面1031为凸面及像侧面1032为凸面,其材质为塑胶,该第三透镜1030的物侧面1031及像侧面1032皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜1040,其物侧面1041为凹面及像侧面1042为凸面,其材质为塑胶,该第四透镜1040的物侧面1041及像侧面1042皆为非球面;其中,该第四透镜1040的物侧面1041于近轴处为凹面,当远离近轴处时则转为凸面;
其中,该光学镜头另设置有一光圈1000置于该第一透镜1010与该第二透镜1020之间;
另包括有一滤光元件1050置于该第四透镜1040的像侧面1042与一保护玻璃1060之间;该滤光元件1050是一材质为玻璃的红外线穿透滤光片,其不影响本发明该光学镜头的焦距;另设置有一影像感测元件1070于一成像面1071上。
第十实施例详细的光学数据如表二十七所示,其非球面数据如表二十八所示,其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm,HFOV定义为最大视角的一半。
第十实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数是如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值是如表二十九中所列;其中HFOV的单位为度。
表一至表二十九所示为本发明的光学镜头实施例的不同数值变化表,然本发明各个实施例的数值变化皆属实验所得,即使使用不同数值,相同结构的产品仍应属于本发明的保护范畴,故以上的说明所描述的及附图仅做为例示性,非用以限制本发明的申请专利范围。

Claims (25)

1.一种光学镜头,其特征在于,所述光学镜头由物侧至像侧依序包括:
一第一透镜,其物侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,其材质为塑胶,且所述第四透镜的物侧面于近轴处为凹面,当远离近轴处时转为凸面;
其中,所述光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;
其中,所述第四透镜的焦距为f4,所述光学镜头的焦距为f,所述第二透镜与所述第三透镜之间于光轴上的距离为T23,所述第三透镜与所述第四透镜之间于光轴上的距离为T34,所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:
-1.25<f4/f<-0.30;及
0<(T23+T34)/CT3<0.85。
2.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第三透镜与所述第四透镜的组合焦距为f34,所述光学镜头的焦距为f,满足下列关系式:
0.2<f34/f<2.0。
3.如权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,其设有一光圈,所述光圈至所述第四透镜像侧面于光轴上的距离为SD,所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上的距离为TD,满足下列关系式:
0.50<SD/TD<0.93。
4.如权利要求3所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜具正屈折力。
5.如权利要求3所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视角为FOV,满足下列关系式:
25度<FOV<80度。
6.如权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的色散系数为V1,所述第二透镜的色散系数为V2,满足下列关系式:
|V1-V2|<15。
7.如权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的焦距为f,所述第一透镜的焦距为f1,满足下列关系式:
-0.70<f/f1<0.90。
8.如权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜的物侧面的曲率半径为R7,所述光学镜头的焦距为f,满足下列关系式:
-0.7<R7/f<0。
9.如权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的后焦距为BFL,所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:
1.45<BFL/CT3<3.5。
10.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的焦距为f,所述第一透镜的焦距为f1,满足下列关系式:
-0.65<f/f1<0.65。
11.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的主光线入射角度为CRA,满足下列关系式:
0<tan(CRA)<0.4。
12.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第二透镜与所述第三透镜之间于光轴上的距离为T23,所述第三透镜与所述第四透镜之间于光轴上的距离为T34,所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:
0<(T23+T34)/CT3<0.40。
13.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,其是使用于波长750nm~1200nm的波段中。
14.一种光学镜头,其特征在于,所述光学镜头由物侧至像侧依序包括:
一第一透镜,其物侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;及
一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,其材质为塑胶,且所述第四透镜的物侧面于近轴处为凹面,当远离近轴处时转为 凸面;
其中,所述光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;
其中,所述光学镜头的焦距为f,所述第一透镜的焦距为f1,所述第四透镜的焦距为f4,所述第二透镜与所述第三透镜之间于光轴上的距离为T23,所述第三透镜与所述第四透镜之间于光轴上的距离为T34,所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:
-0.70<f/f1<0.90;
-1.25<f4/f<-0.30;及
0<(T23+T34)/CT3<0.85。
15.如权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述第三透镜的物侧面的曲率半径为R5,所述光学镜头的焦距为f,满足下列关系式:
0<R5/f<0.7。
16.如权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的后焦距为BFL,所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3,满足下列关系式:
1.45<BFL/CT3<3.5。
17.如权利要求16所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的色散系数为V1,所述第二透镜的色散系数为V2,满足下列关系式:
|V1-V2|<15。
18.如权利要求16所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视角为FOV,满足下列关系式:
25度<FOV<80度。
19.如权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,其是使用于波长750nm~1200nm的波段中。
20.如权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的主光线入射角度为CRA,满足下列关系式:
0<tan(CRA)<0.4。
21.一种光学镜头,其特征在于,所述光学镜头由物侧至像侧依序包括:
一第一透镜,其物侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;
一具负屈折力的第二透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面;
一具正屈折力的第三透镜,其物侧面为凸面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为 非球面;及
一具负屈折力的第四透镜,其物侧面为凹面且像侧面为凸面,其物侧面及像侧面皆为非球面,且其材质为塑胶;
其中,所述第四透镜的物侧面近轴处为凹面,当远离近轴处时转为凸面;
其中,所述光学镜头中包括有四片具屈折力透镜;
其中,所述第二透镜与所述第三透镜之间于光轴上的距离为T23,所述第三透镜与所述第四透镜之间于光轴上的距离为T34,所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3,所述光学镜头的后焦距为BFL,满足下列关系式:
0<(T23+T34)/CT3<0.85;及
1.45<BFL/CT3<3.5。
22.如权利要求21所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的焦距为f,所述第一透镜的焦距为f1,满足下列关系式:
-0.70<f/f1<0.90。
23.如权利要求21所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜的焦距为f4,所述光学镜头的焦距为f,满足下列关系式:
-1.25<f4/f<-0.30。
24.如权利要求21所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的主光线入射角度为CRA,满足下列关系式:
0<tan(CRA)<0.4。
25.如权利要求21所述的光学镜头,其特征在于,其是使用于波长750nm~1200nm的波段中。
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