CN105445909B

CN105445909B - 光学镜头

Info

Publication number: CN105445909B
Application number: CN201410436387.5A
Authority: CN
Inventors: 黄怀毅
Original assignee: Ability Enterprise Co Ltd
Current assignee: Ability Enterprise Co Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: CN108594403A; CN105445909A

Abstract

本发明揭露一种光学镜头，自物侧至像侧依序包括：一具有负屈光度的第一透镜、一具有负屈光度的第二透镜，一具有正屈光度的第三透镜、一具有正屈光度的第四透镜，及一具有负屈光度的第五透镜，其中第二透镜具有阿贝数vd2，第五透镜具有折射率nd5，且vd2及nd5满足以下条件：20<vd2<30，nd5>1.9。

Description

光学镜头

技术领域

本发明涉及一种光学镜头，且特别涉及一种广角且成像品质佳的光学镜头。

背景技术

现有的摄像系统主要包括了光学镜头和影像感测模块。其中，光学镜头可将光束汇聚在影像感测模块上，而影像感测模块将汇聚的光束转换为影像的电子信号，以便于后续再对影像进行储存、处理及传输。

摄像系统的光学镜头通常是由数片镜片构成，为了增加市场上的竞争优势，广角、高画质及降低成本一直是产品开发所欲追求的目标。

因此，亟需提出一种新的光学镜头，在降低制造成本的前提下，同时实现光学镜头广角与提升成像品质的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学镜头。在提供良好的成像品质的前提下，同时可实现广角的光学镜头。

根据本发明内容的一实施例，提出一种光学镜头。光学镜头自物侧至像侧依序包括：一具有负屈光度的第一透镜、一具有负屈光度的第二透镜，一具有正屈光度的第三透镜、一具有正屈光度的第四透镜，及一具有负屈光度的第五透镜，其中第二透镜具有阿贝数vd2，第五透镜具有折射率nd5，且vd2及nd5满足以下条件：20<vd2<30，nd5>1.9。

根据本发明内容的另一实施例，提出一种光学镜头。光学镜头自物侧至像侧依序包括：一具有负屈光度的第一透镜、一具有负屈光度的第二透镜，一具有正屈光度的第三透镜、一具有正屈光度的第四透镜，及一具有负屈光度的第五透镜，其中第三透镜的厚度大于3毫米(mm)，第二透镜具有阿贝数vd2，且10<vd2<50。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头；

图2绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头的场曲(field curvature)曲线图；

图3绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头的畸变(distortion)曲线图；

图4绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头的横向色差(lateral color)曲线图；

图5绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头的相对亮度(relativeillumination)曲线图；

图6绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头的调变转换函数(modulus ofthe OTF)曲线图；

图7绘示根据本发明内容的另一实施例的光学镜头；

图8绘示根据本发明内容的另一实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图9绘示根据本发明内容的另一实施例的光学镜头的畸变曲线图；

图10绘示根据本发明内容的另一实施例的光学镜头的横向色差曲线图；

图11绘示根据本发明内容的另一实施例的光学镜头的相对亮度曲线图；

图12绘示根据本发明内容的另一实施例的光学镜头的调变转换函数曲线图。

具体实施方式

以下将详述本发明内容的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包括在本发明的范围内，并以之后的权利要求范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，除非有特别说明。

图1绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL1。为显现本实施例的特征，仅显示与本实施例有关的结构，其余结构予以省略。本实施例的光学镜头OL1可以是一具有广角水平大于180度的广角镜头，其可应用于手持式通讯系统、数码相机、数码摄影机、汽机车、监视器或运动装置上。此外，本实施例的光学镜头OL1也可以是一定焦镜头。

如图1所示，本实施例的光学镜头OL1自物侧(object side)至像侧(image-forming side)依序主要包括：一具有负屈光度的第一透镜L1、一具有负屈光度的第二透镜L2，一具有正屈光度的第三透镜L3、一具有正屈光度的第四透镜L4，及一具有负屈光度的第五透镜L5。

于一具体实施例中，第二透镜L2具有阿贝数vd2，且vd2满足vd2<50的条件，但不以此为限。

于另一实施例中，第二透镜L2的阿贝数vd2可满足10<vd2<50；而再一实施例中，第二透镜L2的阿贝数vd2则实质上满足20<vd2<30。

此外，第二透镜L2还具有折射率nd2。于一具体实施例中，nd2可满足nd2>1.6的条件；于另一实施例中，nd2还可满足2.2>nd2>1.6。

再者，于再一具体实施例中，第三透镜L3具有折射率nd3，且nd3可满足nd3>1.8的条件。于另一实施例中，nd3还可满足2.2>nd2>1.8。

进一步地，于一实施例中，第三透镜L3的厚度可大于3毫米(millimeter，mm)。于另一实施例中，第三透镜L3的厚度可介于3毫米与6毫米之间。

再者，于再一实施例中，第五透镜L5具有折射率nd5，且nd5可满足nd5>1.9的条件。于另一实施例中，nd5还可满足2.2>nd2>1.9。

另一方面，于又一实施例中，第五透镜L5可采用高色散(dispersion)材料制作而成。具体而言，第五透镜L5还具有阿贝数vd5，且vd5可满足15<vd5<25的条件。

如图1所示，具体而言，光学镜头OL1更可包括一光阑St及一滤光片F。光阑St可设置于第二透镜L2和第三透镜L3之间，有助于限制光束的光通量；滤光片F可设置于第五透镜L5及成像面I之间，有助于滤除光束中的噪声，其中滤光片F可以是一红外光滤光片(IRFilter)。此外，于成像面I上设置一具有光电转换功能的影像撷取单元，其可接收穿过滤光片F的光束，并将光信号转换为电信号。且在成像面I与滤光片F之间，尚有平板玻璃C作为影像撷取单元的保护玻璃(cover glass)。

再者，光学镜头OL1也可满足TTL<16毫米的条件。其中，TTL是自第一透镜L1的物侧至一成像面I的距离。具体而言，TTL是自第一透镜L1的第一表面的顶点至一成像面I的距离。其中，第一表面等同于表一及表三的表面代号S1。

此外，光学镜头OL1也可满足TTL/Y’<6.1的条件。其中，Y’是光学镜头OL1的影像半高。

并且，光学镜头OL1也可满足Y’/FL>1.12的条件。其中，FL是光学镜头OL1的焦长(focal length)。

另一方面，光学镜头OL1还可满足FOV＝(2×ω)≧135°(degree)的条件。其中，ω是对应Y’最大值，即maxY’，时的视场半角(half field of view)。一具体实施例中，210°≧FOV＝(2×ω)≧135°。

更进一步，光学镜头OL1也可满足Fno<2.4的条件。其中，Fno是光学镜头OL1的光圈系数。一具体实施例中，光学镜头OL1的光圈系数可满足1.8<Fno<2.4。

再者，于另一实施例中，光学镜头OL1的光圈系采用固定孔径的设计。

于一实施例中，光学镜头OL1的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5中的至少一者可为一非球面透镜及/或一自由曲面透镜。其中，非球面透镜具有至少一表面是非球面，自由曲面透镜的至少一表面是自由曲面。

于本实施例中，第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可为球面透镜，第二透镜L2可为非球面透镜且具有至少一非球面表面。具体而言，第二透镜L2的非球面表面可满足下列数学式：

其中Z为在光轴OA方向的座标值，以光传输方向为正方向，A4、A6、A8及A10为非球面系数，K为二次曲面常数，C＝1/R，R为曲率半径，Y为正交于光轴OA方向的座标值，以上方为正方向。此外，非球面透镜的非球面数学式的各项参数或系数的值可分别设定，以决定非球面透镜的焦距。

于另一实施例中，第二透镜L2可为自由曲面透镜，其中自由曲面透镜具有至少一自由曲面表面。具体而言，第二透镜L2可为自由曲面透镜或非球面透镜。或者，第二透镜L2可同时具有一非球面表面及一自由曲面表面，而不以此为限。

此外，本实施例中，第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可采用玻璃材料所制成的玻璃透镜，而第二透镜L2的材质可采用塑胶材料所制成的塑胶透镜，其中，塑胶材质可包括，但不局限于，聚碳酸脂(polycarbonate)、环烯烃共聚物(例如APEL)，以及聚酯树脂(例如OKP4或OKP4HT)等，或为包括前述三者的至少一者的混合材料，但不以此为限，于另一实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可均采用玻璃透镜。

如图1所示，第一透镜L1是为凸面朝物侧的凸凹透镜，第二透镜L2是为凸面朝物侧的凸凹透镜，第三透镜L3是为双凸透镜，第四透镜L4是为双凸透镜，第五透镜L5是为凸面朝像侧的凹凸透镜。

实施例中，如图1所示，第四透镜L4和第五透镜L5可以胶合成一胶合透镜。

于一些实施例中，如图1所示，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可分别沿着光学镜头OL1的光轴OA移动。

表一列出根据本发明内容如图1的光学镜头OL1的一实施例的详细数据，其包括各透镜的曲率半径、厚度、折射率、色散系数等。其中镜片的表面代号是从物侧至像侧依序编排，例如：「S1」代表第一透镜L1朝物侧的表面，「S2」代表第一透镜L1朝像侧的表面、「S」代表光阑表面、「S12」及「S13」分别代表滤光片F的物侧表面及像侧表面，而平板玻璃C的物侧及像侧表面分别是「S14」及「S15」等等。另外，「厚度」代表该表面与相邻于像侧一表面的距离，例如，表面S1的「厚度」为表面S1与表面S2的距离，表面S2的「厚度」为表面S2与表面S3的距离。

表一

透镜代号

表面代号

曲率半径(mm)

厚度(mm)

折射率nd

色散系数vd

L1	S1	14.2470	1.200	1.73	54.7
							S2	2.1033	1.100
L2	S3	3.3522	1.608	1.63	23.4
							S4	2.4726	0.544
	S	∞	0.100
						L3	S6	11.3807	3.975	1.88	40.8
	S7	-3.5974	0.080
						L4	S8	5.9336	1.570	1.76	52.3
	S9	-3.4956	0.000
						L5	S10	-3.4956	1.067	2.0	19.3
	S11	-25.9650	0.50
						F	S12	∞	0.01
	S13	∞	0.300	1.52	64.2
						C	S14	∞	2.000
	S15	∞	0.400	1.52	64.2
						I	S16	∞	0.045
	IMG	∞	0.000

另外，上述实施例中的第二透镜L2的两个表面，亦即表面代号为「S3」和「S4」者，其非球面数学式中的各项系数如表二所示。

表二

	K	A4	A6	A8	A10
						S3	0	-2.6192748E-04	7.1600248E-05	-3.1777018E-05	-4.3788000E-05
S4	0	9.0668609E-03	1.2372975E-04	-1.4888306E-03	7.3356400E-04

图2绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL1的场曲(field curvature)曲线图。其中，曲线T、S分别显示光学镜头OL1对于正切光束(Tangential Rays)与弧矢光束(Sagittal Rays)的像差。图中显示波长为486nm、588nm及656nm的光束的正切场曲值与弧矢场曲值均控制在良好的范围内。

图3绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL1的畸变(distortion)曲线图。图中显示波长为486nm、588nm及656nm的光束的畸变率均控制在(-120％,+0％)范围内。

图4绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL1的横向色差(lateral color)曲线图，其中显示色差可控制在(-1.2μm,3.1μm)范围内。

图5绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL1的相对亮度(relativeillumination)曲线图，图6绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL1的调变转换函数(modulus of the OTF)曲线图。

由图2～图6可看出，本实施例的光学镜头OL1的场曲、畸变、横向色差、相对亮度及调变转换函数均能获得良好校正。

图7绘示根据本发明内容的另一实施例的光学镜头OL2。本实施例的光学镜头OL2的结构，与图1所示的实施例的光学镜头OL1大致相同，主要差异处在于构成第二透镜L2的材质及特性不同，以及各透镜的曲率半径、厚度、折射率、色散系数等的差异。以下以实例说明不同处，相同处可沿用先前说明，不再赘述。

于本实施例中，光学镜头OL2的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可均为球面透镜。

另一方面，光学镜头OL2的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可均为玻璃材料所制成的玻璃透镜。

表三列出根据本发明内容如第7图的光学镜头OL2的一实施例的详细数据，其包括各透镜的曲率半径、厚度、折射率、色散系数等。其中各个代号与前述实施例相同，于此不再赘述。

表三

透镜代号	表面代号	曲率半径(mm)	厚度(mm)	折射率nd	色散系数vd
						L1	S1	19.651	2.15	1.755	52.3
	S2	1.965	0.91
						L2	S3	3.439	1.74	1.73	28.46
	S4	2.278	0.33
							S	∞	0.0.3
L3	S6	6.599	4.45	1.88	40.8

S7	-3.536	0.1
					L4	S8	4.84	1.88	1.62	60.3
S9	-3.862	0
					L5	S10	-3.862	0.45	2.10	17.01
S11	-12.77	0.303
					F	S12	∞	0.30
S13	∞	0.30	1.52	64.2
					C	S14	∞	2.00
S15	∞	0.40	1.52	64.2
					I	S16	∞	0.05
IMG	∞	0.000

图8绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL2的场曲曲线图。其中，曲线T、S分别显示光学镜头OL2对于正切光束与弧矢光束的像差。图中显示波长为486nm、588nm及656nm的光束的正切场曲值与弧矢场曲值均控制在良好的范围内。

图9绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL2的畸变曲线图。图中显示波长为486nm、588nm及656nm的光束的畸变率均控制在(-120％,+0％)范围内。

图10绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL2的横向色差曲线图，其中显示色差可控制在(-0.9μm,2.3μm)范围内。

图11绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL2的相对亮度曲线图，图12绘示根据本发明内容的一实施例的光学镜头OL2的调变转换函数曲线图。

由图8～图12可看出，本实施例的光学镜头OL2的场曲、畸变、横向色差、相对亮度及调变转换函数均能获得良好校正。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种光学镜头，其特征在于，自物侧至像侧依序包括：一具有负屈光度的第一透镜、一具有负屈光度的第二透镜，一具有正屈光度的第三透镜、一具有正屈光度的第四透镜及一具有负屈光度的第五透镜，其中该第二透镜具有阿贝数vd2，该第三透镜具有折射率nd3，该第五透镜具有折射率nd5，vd2、nd3及nd5分别满足以下条件：

20<vd2<30、nd3>1.8及nd5>1.9。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头还满足以下至少一个条件：

该第三透镜的厚度大于3毫米；

Y’/FL>1.12及/或TTL/Y’<6.1，其中Y’为该光学镜头的影像半高、FL为该光学镜头的焦长，以及TTL是自该第一透镜的物侧至一成像面的距离；以及

该第五透镜具有阿贝数vd5，15<vd5<25。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第二透镜具有折射率nd2，且nd2>1.6。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第二透镜为一球面透镜或一非球面透镜。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第三透镜为一双凸透镜或一球面透镜。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第四透镜和该第五透镜胶合成一胶合透镜。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头还满足以下条件：TTL<16毫米，其中TTL自该第一透镜的物侧至一成像面的距离。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头还满足以下条件：Fno<2.4，其中Fno是该光学镜头的光圈系数。

9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头还满足以下条件：

(2×ω)≧135°，

其中，ω是Y’为最大值时的视场半角，而Y’是该光学镜头的影像半高。

10.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头还包括一光阑，设置于该第二透镜和该第三透镜之间。

11.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜是玻璃透镜，该第二透镜是一塑料透镜或一玻璃透镜。