CN104865679A - 成像镜头 - Google Patents

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Abstract

一种成像镜头沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜。第二透镜为双凹透镜，第三透镜为双凸透镜由玻璃材质制成，第四透镜包括凹面，此凹面朝向物侧。

Description

成像镜头
技术领域
本发明有关于一种成像镜头。
背景技术
目前已知的镜头为了解决热效应(Thermal Performance)问题，大都采用全玻璃透镜的设计。全部采用玻璃透镜的镜头虽然可以解决热效应问题，但是却无法降低生产成本，也不容易组装生产。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的成像镜头无法兼顾解决热效应问题和降低成本的缺陷，提供一种成像镜头，可解决热效应问题同时降低成本。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种成像镜头，沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜。第二透镜为双凹透镜，第三透镜为双凸透镜由玻璃材质制成，第四透镜包括凹面，此凹面朝向物侧。
其中第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的每一透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
本发明的成像镜头可更包括光圈，设置于物侧与第一透镜之间。
本发明的成像镜头可更包括第五透镜，设置于物侧与第一透镜之间。
其中第五透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
本发明的成像镜头可更包括光圈，设置于第五透镜与第二透镜之间。
本发明的成像镜头可更包括第六透镜，设置于第五透镜与第一透镜之间。
其中第五透镜及第六透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
其中第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜至少一透镜由塑料材质制成。
本发明的成像镜头可更包括光圈，设置于第六透镜与第二透镜之间。
实施本发明的成像镜头，具有以下有益效果：其中所使用的透镜材质的组合为大部份的塑料透镜加上少部份的玻璃透镜，不仅可解决热效应问题，也能降低生产成本、方便组装生产，但是仍具有良好的光学性能，影像分辨率也能满足要求。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
图1是依据本发明的成像镜头的第一实施例的透镜配置与光路示意图。
图2A是图1的成像镜头的场曲图。
图2B是图1的成像镜头的畸变图。
图2C是图1的成像镜头的调变转换函数图。
图2D是图1的成像镜头在温度等于20℃时的离焦调变转换函数图。
图2E是图1的成像镜头在温度等于50℃时的离焦调变转换函数图。
图3是依据本发明的成像镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。
图4A是图3的成像镜头的场曲图。
图4B是图3的成像镜头的畸变图。
图4C是图3的成像镜头的调变转换函数图。
图4D是图3的成像镜头在温度等于20℃时的离焦调变转换函数图。
图4E是图3的成像镜头在温度等于50℃时的离焦调变转换函数图。
图5是依据本发明的成像镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。
图6A是图5的成像镜头的场曲图。
图6B是图5的成像镜头的畸变图。
图6C是图5的成像镜头的调变转换函数图。
图6D是图5的成像镜头在温度等于20℃时的离焦调变转换函数图。
图6E是图5的成像镜头在温度等于50℃时的离焦调变转换函数图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是依据本发明的成像镜头的第一实施例的透镜配置与光路示意图。成像镜头1沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括光圈ST1、第一透镜L11、第二透镜L12、第三透镜L13、第四透镜L14及滤光片OF1。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA1上。第一透镜L11为双凸透镜由塑料材质制成，其物侧面S12与像侧面S13皆为非球面表面。第二透镜L12为双凹透镜由塑料材质制成，其物侧面S14与像侧面S15皆为非球面表面。第三透镜L13为双凸透镜由玻璃材质制成，其物侧面S16与像侧面S17皆为非球面表面。第四透镜L14由塑料材质制成，其物侧面S18为凹面，像侧面S19为凹面，物侧面S18与像侧面S19皆为非球面表面。滤光片OF1其物侧面S110与像侧面S111皆为平面。
利用上述透镜与光圈ST1的设计，使得成像镜头1能有效的解决热效应问题、修正像差，保持良好的光学性能，影像分辨率也能满足要求。
表一为图1中成像镜头1的各透镜的相关参数表，表一数据显示第一实施例的成像镜头1的有效焦距等于4.1mm、光圈值等于1.3、视角等于120°。
表一
表一中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16
其中：
c：曲率；
h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；
k：圆锥系数；
A～G：非球面系数。
表二为表一中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(Conic Constant)、A～G为非球面系数。
表二
另外，第一实施例的成像镜头1的光学性能与热效应也可达到要求，这可从图2A至2E看出。图2A所示的，是第一实施例的成像镜头1的场曲(FieldCurvature)图。图2B所示的，是第一实施例的成像镜头1的畸变(Distortion)图。图2C所示的，是第一实施例的成像镜头1的调变转换函数(Modulation TransferFunction)图。图2D所示的，是第一实施例的成像镜头1在温度等于20℃时的离焦调变转换函数(Through Focus Modulation Transfer Function)图。图2E所示的，是第一实施例的成像镜头1在温度等于50℃时的离焦调变转换函数(ThroughFocus Modulation Transfer Function)图。
由图2A可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为0.850μm的光线所产生的子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向场曲介于-0.045㎜至0.050㎜之间。由图2B可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为0.850μm的光线所产生的畸变介于0.0％至2.5％之间。由图2C可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为0.850μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向，视场高度分别为0.0000mm、0.6300mm、2.5200mm、3.1500mm，空间频率介于0lp/mm至45lp/mm的调变转换函数值介于0.60至1.0之间。由图2D可看出，第一实施例的成像镜头1，于温度等于20℃时，对波长为0.850μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向、视场高度等于0.0000mm、空间频率等于45lp/mm时，于焦点偏移等于0mm时的调变转换函数值最大。由图2E可看出，第一实施例的成像镜头1，于温度等于50℃时，对波长为0.850μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向、视场高度等于0.0000mm、空间频率等于45lp/mm时，于焦点偏移大约等于0.0033mm时的调变转换函数值最大。由图2D与图2E可得到，当温度由20℃升温至50℃时第一实施例的成像镜头1的焦点偏移量大约为0.11μm/℃。显见本实施例的成像镜头1的场曲、畸变都能被有效修正，影像分辨率、热效应也都能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图3，图3是依据本发明的成像镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。成像镜头2沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括第五透镜L25、光圈ST2、第一透镜L21、第二透镜L22、第三透镜L23、第四透镜L24及滤光片OF2。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA2上。第五透镜L25为凸凹透镜由塑料材质制成，其物侧面S21为凸面像侧面S22为凹面，物侧面S21与像侧面S22皆为非球面表面。第一透镜L21为双凸透镜由塑料材质制成，其物侧面S24与像侧面S25皆为非球面表面。第二透镜L22为双凹透镜由塑料材质制成，其物侧面S26与像侧面S27皆为非球面表面。第三透镜L23为双凸透镜由玻璃材质制成，其物侧面S28与像侧面S29皆为非球面表面。第四透镜L24由塑料材质制成，其物侧面S210为凹面，像侧面S211为凹面，物侧面S210与像侧面S211皆为非球面表面。滤光片OF2其物侧面S212与像侧面S213皆为平面。
利用上述透镜与光圈ST2的设计，使得成像镜头2能有效的解决热效应问题、修正像差，保持良好的光学性能，影像分辨率也能满足要求。
表三为图3中成像镜头2的各透镜的相关参数表，表三数据显示第二实施例的成像镜头2的有效焦距等于1.34mm、光圈值等于1.6、视角等于144°。
表三
表三中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16
其中：
c：曲率；
h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；
k：圆锥系数；
A～G：非球面系数。
表四为表三中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(Conic Constant)、A～G为非球面系数。
表四
另外，第二实施例的成像镜头2的光学性能与热效应也可达到要求，这可从图4A至4E看出。图4A所示的，是第二实施例的成像镜头2的场曲(FieldCurvature)图。图4B所示的，是第二实施例的成像镜头2的畸变(Distortion)图。图4C所示的，是第二实施例的成像镜头2的调变转换函数(Modulation TransferFunction)图。图4D所示的，是第二实施例的成像镜头2在温度等于20℃时的离焦调变转换函数(Through Focus Modulation Transfer Function)图。图4E所示的，是第二实施例的成像镜头2在温度等于50℃时的离焦调变转换函数(ThroughFocus Modulation Transfer Function)图。
由图4A可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为0.400μm、0.555μm、0.750μm的光线所产生的子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向场曲介于-0.06㎜至0.12㎜之间。由图4B可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为0.400μm、0.555μm、0.750μm的光线所产生的畸变介于-1.4％至0.0％之间。由图4C可看出，第二实施例的成像镜头2对波长范围介于0.400μm至0.750μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向，视场高度分别为0.0000mm、0.1200mm、0.8400mm、1.2000mm，空间频率介于0lp/mm至160lp/mm的调变转换函数值介于0.28至1.0之间。由图4D可看出，第二实施例的成像镜头2，于温度等于20℃时，对波长范围介于0.400μm至0.750μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向、视场高度等于0.0000mm、空间频率等于80lp/mm时，于焦点偏移等于0mm时的调变转换函数值最大。由图4E可看出，第二实施例的成像镜头2，于温度等于50℃时，对波长范围介于0.400μm至0.750μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向、视场高度等于0.0000mm、空间频率等于80lp/mm时，于焦点偏移大约等于0.003mm时的调变转换函数值最大。由图4D与图4E可得到，当温度由20℃升温至50℃时第二实施例的成像镜头2的焦点偏移量大约为0.1μm/℃。显见本实施例的成像镜头2的场曲、畸变都能被有效修正，影像分辨率、热效应也都能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图5，图5是依据本发明的成像镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。成像镜头3沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括第五透镜L35、第六透镜L36、光圈ST3、第一透镜L31、第二透镜L32、第三透镜L33、第四透镜L34及滤光片OF3。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA3上。第五透镜L35为凸凹透镜由塑料材质制成，其物侧面S31为凸面像侧面S32为凹面，物侧面S31与像侧面S32皆为非球面表面。第六透镜L36由塑料材质制成，其物侧面S33为凸面，像侧面S34为凸面(看似平面)，物侧面S33与像侧面S34皆为非球面表面。第一透镜L31为双凸透镜由塑料材质制成，其物侧面S36与像侧面S37皆为非球面表面。第二透镜L32为双凹透镜由塑料材质制成，其物侧面S38与像侧面S39皆为非球面表面。第三透镜L33为双凸透镜由玻璃材质制成，其物侧面S310与像侧面S311皆为球面表面。第四透镜L34由塑料材质制成，其物侧面S312为凹面，像侧面S313为凹面(看似平面)，物侧面S312与像侧面S313皆为非球面表面。滤光片OF3其物侧面S314与像侧面S315皆为平面。
利用上述透镜与光圈ST3的设计，使得成像镜头3能有效的解决热效应问题、修正像差，保持良好的光学性能，影像分辨率也能满足要求。
表五为图5中成像镜头3的各透镜的相关参数表，表五数据显示第三实施例的成像镜头3的有效焦距等于2.777mm、光圈值等于2.0、视角等于168°。
表五
表五中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16
其中：
c：曲率；
h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；
k：圆锥系数；
A～G：非球面系数。
表六为表五中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(Conic Constant)、A～G为非球面系数。
表六
另外，第三实施例的成像镜头3的光学性能与热效应也可达到要求，这可从图6A至6E看出。图6A所示的，是第三实施例的成像镜头3的场曲(FieldCurvature)图。图6B所示的，是第三实施例的成像镜头3的畸变(Distortion)图。图6C所示的，是第三实施例的成像镜头3的调变转换函数(Modulation TransferFunction)图。图6D所示的，是第三实施例的成像镜头3在温度等于20℃时的离焦调变转换函数(Through Focus Modulation Transfer Function)图。图6E所示的，是第三实施例的成像镜头3在温度等于50℃时的离焦调变转换函数(ThroughFocus Modulation Transfer Function)图。
由图6A可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为0.460μm、0.540μm、0.605μm的光线所产生的子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向场曲介于-0.040㎜至0.015㎜之间。由图6B可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为0.460μm、0.540μm、0.605μm的光线所产生的畸变介于-0.2％至1.4％之间。由图6C可看出，第三实施例的成像镜头3对波长范围介于0.460μm至0.605μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向，视场高度分别为0.0000mm、0.3046mm、1.8276mm、3.0460mm，空间频率介于0lp/mm至220lp/mm的调变转换函数值介于0.21至1.0之间。由图6D可看出，第三实施例的成像镜头3，于温度等于20℃时，对波长范围介于0.460μm至0.605μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向、视场高度等于0.0000mm、空间频率等于75lp/mm时，于焦点偏移等于0mm时的调变转换函数值最大。由图6E可看出，第三实施例的成像镜头3，于温度等于50℃时，对波长范围介于0.460μm至0.605μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向、视场高度等于0.0000mm、空间频率等于75lp/mm时，于焦点偏移大约等于0.0033mm时的调变转换函数值最大。由图6D与图6E可得到，当温度由20℃升温至50℃时第三实施例的成像镜头3的焦点偏移量大约为0.11μm/℃。显见本实施例的成像镜头3的场曲、畸变都能被有效修正，影像分辨率、热效应也都能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
上述第一实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的物侧面与像侧面皆为非球面表面，然而可以了解到，若第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜中的部份透镜或全部透镜改为至少一面为非球面表面，亦应属本发明的范畴。
上述第二实施例中，第五透镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的物侧面与像侧面皆为非球面表面，然而可以了解到，若第五透镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜中的部份透镜或全部透镜改为至少一面为非球面表面，亦应属本发明的范畴。
上述第二实施例中，光圈ST2设置于第五透镜L25与第一透镜L21之间，然而可以了解到，若光圈ST2设置于第一透镜L21与第二透镜L22之间，亦应属本发明的范畴。
上述第三实施例中，第六透镜、第五透镜、第一透镜、第二透镜及第四透镜的物侧面与像侧面皆为非球面表面，第三透镜的物侧面与像侧面皆为球面表面，然而可以了解到，若第六透镜、第五透镜、第一透镜、第二透镜及第四透镜中的部份透镜或全部透镜改为至少一面为非球面表面及/或第三透镜的物侧面与像侧面改为至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面，亦应属本发明的范畴。
上述第三实施例中，光圈ST3设置于第六透镜L36与第一透镜L31之间，然而可以了解到，若光圈ST3设置于第一透镜L31与第二透镜L32之间，亦应属本发明的范畴。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种成像镜头，其特征在于，沿着光轴从物侧至像侧依序包括：
第一透镜；
第二透镜，该第二透镜为双凹透镜；
第三透镜，该第三透镜为双凸透镜由玻璃材质制成；以及
第四透镜，该第四透镜包括凹面，该凹面朝向该物侧。
2.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜以及该第四透镜的每一透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
3.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，更包括光圈，设置于该物侧与该第一透镜之间。
4.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，更包括第五透镜，设置于该物侧与该第一透镜之间。
5.如权利要求4所述的成像镜头，其特征在于，该第五透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
6.如权利要求4所述的成像镜头，其特征在于，更包括光圈，设置于该第五透镜与该第二透镜之间。
7.如权利要求4所述的成像镜头，其特征在于，更包括第六透镜，设置于该第五透镜与该第一透镜之间。
8.如权利要求7所述的成像镜头，其特征在于，该第五透镜以及该第六透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
9.如权利要求7所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第四透镜、该第五透镜以及该第六透镜至少一透镜由塑料材质制成。
10.如权利要求7所述的成像镜头，其特征在于，更包括光圈，设置于该第六透镜与该第二透镜之间。
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