CN106814442B - 光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学镜头，包括第一透镜群及第二透镜群。第一透镜群位于放大侧与缩小侧之间。第一透镜群具有负屈亮度，包括第一透镜。第一透镜为塑料非球面、新月型透镜，具有负屈亮度和朝向放大侧的凸面。第二透镜群位于第一透镜群与缩小侧之间。第二透镜群具有正屈亮度，包括第二透镜、具有负屈亮度的第三透镜以及第四透镜。第二透镜、第三透镜以及第四透镜两两彼此之间具有空气间隔。光学镜头当中至少三个透镜的阿贝数大于20，至少一个透镜的材质为玻璃，至少一个透镜为球面透镜。本发明的光学镜头在成本低廉、小型化、薄型化、高解像力、大光圈、低畸变及日夜共焦的情况下，提供良好光学质量。

Description

光学镜头
技术领域
本发明涉及一种光学组件，尤其涉及一种光学镜头。
背景技术
随着现代视频技术的进步，数字摄影机(digital video camera,DVC)及数字相机(digital camera,DC)等影像装置已被普遍地使用，并被广泛地应用于各领域中。这些影像装置中的核心组件之一为镜头，其用以将影像清晰地成像于屏幕或是电荷耦合组件(Charge Coupled Device,CCD)上。此外，近年来智能家庭监视用摄影机有越来越蓬勃发展的趋势，人们对于薄型化及光学性能的要求也越来越高。要满足这样需求的镜头，大致上需要具备便宜、小型化、薄型化、高解像力、大光圈、低畸变、日夜共焦等特点。
因此，如何在较低的成本下制作一个具备上述特点并且可提供良好光学质量的镜头，是目前本领域的技术人员的重要课题之一。
发明内容
本发明提供一种光学镜头，其制作成本低廉，且可提供良好光学质量。
本发明的光学镜头包括第一透镜群、第二透镜群以及光圈。第一透镜群位于放大侧与缩小侧之间。第一透镜群具有负屈亮度，包括第一透镜。第一透镜为塑料非球面、新月型透镜，具有负屈亮度和朝向放大侧的凸面。第二透镜群位于第一透镜群与缩小侧之间。第二透镜群具有正屈亮度，包括第二透镜、具有负屈亮度的第三透镜以及第四透镜。第二透镜、第三透镜以及第四透镜两两彼此之间具有空气间隔。光圈位于第一透镜群与第二透镜群之间。光学镜头符合2<L/D<4的条件，其中L为光学镜头的总长，D为影像传感器的对角线的长度。光学镜头当中至少三个透镜的阿贝数大于20，至少一个透镜的材质为玻璃，至少一个透镜为球面透镜。
基于上述，在本发明的范例实施例中，光学镜头的设计符合默认的条件标准，即成本低廉、小型化、薄型化、高解像力、大光圈、低畸变及日夜共焦的情况下，提供良好光学质量。
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，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明的一实施例的光学镜头的概要示意图；
图1B、图1C及图1D为图1A的光学镜头的成像光学仿真数据图；
图2A是本发明的另一实施例的光学镜头的概要示意图；
图2B、图2C及图2D为图2A的光学镜头的成像光学仿真数据图；
图3A是本发明的另一实施例的光学镜头的概要示意图；
图3B、图3C及图3D为图3A的光学镜头的成像光学仿真数据图；
图4A是本发明的另一实施例的光学镜头的概要示意图；
图4B、图4C及图4D为图4A的光学镜头的成像光学仿真数据图。
附图标记：
100、200、300、400：光学镜头
110、210、310、410：第一透镜群
112、212、312、412：第一透镜
114、214、314、414：第五透镜
120、220、320、420：第二透镜群
122、222、322、422：第二透镜
124、224、324、424：第三透镜
126、226、326、426：第四透镜
130、230、330、430：玻璃盖
140、240、340、440：成像平面
A：光轴
OS、IS：放大侧、缩小侧
S：光圈
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12：透镜表面
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1A是本发明的一实施例的光学镜头的概要示意图。请参照图1A，本实施例的光学镜头100位于放大侧(物侧)OS与缩小侧(像侧)IS之间。光学镜头100包括具有负屈亮度的第一透镜群110、具有正屈亮度的第二透镜群120以及光圈S(Stop)。第一透镜群110位于放大侧OS与光圈S之间。第二透镜群120位于光圈S与缩小侧IS之间。在本实施例中，第一透镜群110包括从放大侧OS至缩小侧IS第一透镜(L1)112、第五透镜(L5)114，其屈亮度依序为负、正。第二透镜群包括从放大侧OS至缩小侧IS第二透镜(L2)122、第三透镜(L3)124以及第四透镜(L4)126，其屈亮度依序为正、负、正。
在本实施例中，第一透镜112朝向放大侧OS的镜面S1为凸面。第二透镜122朝向放大侧OS的镜面S5为平面。第五透镜114为双凸透镜。在本实施例中，第一透镜、第五透镜、第三透镜以及第四透镜是非球面透镜。第一透镜、第五透镜、第三透镜以及第四透镜当中至少三个透镜是塑料透镜。例如，第一透镜、第五透镜、第三透镜以及第四透镜是塑料透镜，第二透镜122是玻璃透镜。第一透镜、第五透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜当中至少三个透镜的阿贝数(Abbe Number)大于20。
在本实施例中，光学镜头100符合以下条件(1)至(4)：
2<L/D<4 (1)
F<2.5 (2)
L<20毫米 (3)
0毫米≤t<0.02毫米 (4)
其中，L为光学镜头100的总长，即光轴A上第一透镜112的镜面S1至影像传感器的成像平面140的距离，D为影像传感器的成像平面140的对角线的长度，F为光圈数，t为光学镜头100相对于可见光以及近红外光的焦距偏移量。光学镜头100相对于可见光有一焦距，光学镜头100相对于近红外光有另一焦距，两者的距离即光学镜头100相对于可见光以及近红外光的焦距偏移量。如此一来，符合上述条件的光学镜头100，可确保其光学成像质量，并具有良好的光学特性。在本实施例中，光学镜头100相对于可见光以及近红外光的焦距偏移量小，可称之为日夜共焦。
此外，在本实施例中，缩小侧IS可设置玻璃盖130以及影像传感器，其成像平面标示为140。玻璃盖130位于第二透镜群120与成像平面140之间。玻璃盖130具有两表面S11与S12，光学镜头100则形成影像于成像平面140上。
以下内容将举出图1A所显示的光学镜头100中关于各个透镜具体的数据。
(表一)
Figure GDA0002978000460000041
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S1的间距，即表面S1至表面S2间于光轴A上的直线距离。表一中记载的是各透镜所对应的厚度、折射率与阿贝数，备注栏记载的是对应的各透镜。此外，在表一中，表面S1、S2为第一透镜112的两表面，表面S3、S4为第五透镜114的两表面，表面S5、S6为第二透镜122的两表面，表面S7、S8为第三透镜124的两表面，表面S9、S10为第四透镜126的两表面。
在本实施例中，S1、S2、S3、S4、S7、S8、S9、S10为非球面，其可用下列公式(1)表示：
Figure GDA0002978000460000051
上述的公式中，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至S4以及S7至S10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A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16...为非球面系数(aspheric coefficient)，在本实施例中系数A2为0。下表二列出的是光学镜头100中表面S1至S4以及S7至S10的参数值。
(表二)
Figure GDA0002978000460000052
Figure GDA0002978000460000061
根据上述，在本实施例的光学镜头100中，相对可见光的有效焦距(EFL)＝2.345毫米，相对850纳米的近红外光的有效焦距(EFL)＝2.35毫米，光圈值(F-Number,Fno)＝2.1，视场角(field of view,FOV)＝90.5度，成像高度IH＝2.264毫米，镜头总长(total tracklength,TTL)＝15.86毫米。
图1B至图1D为图1A的光学镜头100的成像光学仿真数据图。请参照图1B至图1D，其中图1B为光学镜头100相对不同光波长的焦距偏移量。图1C及图1D分别显示场曲(fieldcurvature)与畸变(distortion)的图形，且是以波长为555nm的光所模拟出来的。
下述实施例沿用前述实施例的组件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的组件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2A是本发明的另一实施例的光学镜头的概要示意图。请参照图1A及图2A，本实施例的光学镜头200类似于图1A实施例的光学镜头100两者之间主要的差异例如在于第二透镜222朝向放大侧OS的镜面S5为凸面，第五透镜214朝向放大侧OS的镜面S3为凸面，以及朝向缩小侧IS的镜面S4为凹面。
以下内容将举出图2A所显示的光学镜头200中关于各个透镜具体的数据。
(表三)
Figure GDA0002978000460000062
Figure GDA0002978000460000071
表三中各光学参数及数据的解读方式可参照表一说明，在此不在赘述。在本实施例中，S1、S2、S3、S4、S7、S8、S9、S10为非球面，其可用上述公式(1)来表示。下表四列出的是光学镜头200中表面S1至S4以及S7至S10的参数值。
(表四)
Figure GDA0002978000460000072
Figure GDA0002978000460000081
根据上述，在本实施例的光学镜头200中，相对可见光的有效焦距2.353毫米，相对850纳米的近红外光的有效焦距2.364毫米，光圈值2.0，视场角90度，成像高度2.264毫米，镜头总长15.9毫米。
图2B至图2D为图2A的光学镜头200的成像光学仿真数据图。请参照图2B至图2D，其中图2B为光学镜头200相对不同光波长的焦距偏移量。图2C及图2D分别显示场曲与畸变的图形，且是以波长为555纳米的光所模拟出来的。。
图3A是本发明的另一实施例的光学镜头的概要示意图。请参照图2A及图3A，本实施例的光学镜头300类似于图2A实施例的光学镜头200。
以下内容将举出图3A所显示的光学镜头300中关于各个透镜具体的数据。
(表五)
Figure GDA0002978000460000082
Figure GDA0002978000460000091
表五中各光学参数及数据的解读方式可参照表一说明，在此不在赘述。在本实施例中，S1、S2、S3、S4、S7、S8、S9、S10为非球面，其可用上述公式(1)来表示。下表六列出的是光学镜头300中表面S1至S4以及S7至S10的参数值。
(表六)
Figure GDA0002978000460000092
根据上述，在本实施例的光学镜头300中，相对可见光的有效焦距2.375毫米，相对850纳米的近红外光的有效焦距2.385毫米，光圈值2.0，视场角90度，成像高度2.264毫米，镜头总长15.9毫米。
图3B至图3D为图3A的光学镜头300的成像光学仿真数据图。请参照图3B至图3D，其中图3B为光学镜头300相对不同光波长的焦距偏移量。图3C及图3D分别显示场曲与畸变的图形，且是以波长为555纳米的光所模拟出来的。
图4A是本发明的另一实施例的光学镜头的概要示意图。请参照图3A及图4A，本实施例的光学镜头400类似于图3A实施例的光学镜头300两者之间主要的差异例如在于第一透镜412朝向放大侧OS的镜面S1为凹面。
以下内容将举出图4A所显示的光学镜头400中关于各个透镜具体的数据。需注意的是，表一至表八所列的数据并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定做适当的改动，其仍应属于本发明的范畴内。
(表七)
Figure GDA0002978000460000101
表七中各光学参数及数据数据的解读方式可参照表一说明，在此不在赘述。在本实施例中，S1、S2、S3、S4、S7、S8、S9、S10为非球面，其可用上述公式(1)来表示。下表八列出的是光学镜头400中表面S1至S4以及S7至S10的参数值。
(表八)
Figure GDA0002978000460000111
根据上述，在本实施例的光学镜头400中，相对可见光的有效焦距2.33毫米，相对850纳米的近红外光的有效焦距2.342毫米，光圈值2.0，视场角90度，成像高度2.264毫米，镜头总长15.88毫米。
图4B至图4D为图4A的光学镜头400的成像光学仿真数据图。请参照图4B至图4D，其中图4B为光学镜头400相对不同光波长的焦距偏移量。图4C及图4D分别显示场曲与畸变的图形，且是以波长为555纳米的光所模拟出来的。由于本发明四个实施例的图1B至图1D、图2B至图2D、图3B至图3D和图4B至图4D所显示出的图形均在标准的范围内，因此本发明范例实施例的光学镜头100、200、300、400都可在成本低廉、小型化、薄型化、高解像力、大光圈、低畸变及日夜共焦的情况下，提供良好的成像质量。
综上所述，在本发明的范例实施例中，光学镜头的设计符合默认的条件标准，因此本发明的范例实施例的光学镜头可在成本低廉、小型化、薄型化、高解像力、大光圈、低畸变及日夜共焦的情况下，提供良好的成像质量。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求界定范围为准。

Claims (10)

1.一种光学镜头，其特征在于，包括：
一第一透镜群，位于一放大侧与一缩小侧之间，具有负屈亮度，依序包括一第一透镜及第五透镜，以及所述第一透镜为塑料非球面、新月型透镜，具有负屈亮度和朝向所述放大侧的一凸面，所述第五透镜具有正屈亮度；
一第二透镜群，位于所述第一透镜群与所述缩小侧之间，具有正屈亮度，包括一第二透镜、具有负屈亮度的一第三透镜以及一第四透镜，所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜两两彼此之间具有空气间隔；以及
一光圈，位于所述第一透镜群与所述第二透镜群之间，
其中所述光学镜头符合2<L/D<4的条件，其中L为所述光学镜头的总长，D为一影像传感器的对角线的长度，以及所述光学镜头当中至少三个透镜的阿贝数大于20，至少一个透镜的材质为玻璃，至少一个透镜为球面透镜，
其中所述光学镜头符合0毫米≦t<0.02毫米的条件，其中t为所述光学镜头相对于可见光以及近红外光的焦距偏移量。
2.一种光学镜头，其特征在于，包括：
一第一透镜群，位于一放大侧与一缩小侧之间，依序包括一第一透镜及第五透镜，所述第五透镜具有正屈亮度；
一第二透镜群，位于所述第一透镜群与所述缩小侧之间；以及
一光圈，位于所述第一透镜群与所述第二透镜群之间，
其中所述光学镜头符合F<2.5、L<20毫米以及0毫米≦t<0.02毫米的条件，其中L为所述光学镜头的总长，F为光圈数，t为所述光学镜头相对于可见光以及近红外光的焦距偏移量，以及所述第一透镜群与第二透镜群各自包含至少具有一面为非球面的一透镜。
3.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜群具有负屈亮度；以及所述第二透镜群具有正屈亮度，包括一第二透镜、一第三透镜以及一第四透镜，所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜两两彼此之间具有空气间隔。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜群的所述第一透镜包含朝向所述放大侧为一凹面。
5.一种光学镜头，其特征在于，包括：
一第一透镜群，位于一放大侧与一缩小侧之间，依序包括一第一透镜及第五透镜，所述第五透镜具有正屈亮度；
一第二透镜群，位于所述第一透镜群与所述缩小侧之间；以及
一光圈，位于所述第一透镜群与所述第二透镜群之间，
其中所述光学镜头符合F<2.5、L<20毫米以及0毫米≤t<0.02毫米的条件，其中L为所述光学镜头的总长，F为光圈数，t为所述光学镜头相对于可见光以及近红外光的焦距偏移量，以及所述第一透镜群与第二透镜群各自包含至少材质为塑料的一透镜。
6.根据权利要求5所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜群具有负屈亮度，包括一第一透镜；以及所述第二透镜群具有正屈亮度，包括一第二透镜、一第三透镜以及一第四透镜，所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜两两彼此之间具有空气间隔。
7.根据权利要求1、3、6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜朝向所述放大侧为一凸面或一平面。
8.根据权利要求1、3、6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第五透镜为一双凸透镜或一具有朝向所述放大侧的一凸面和朝向所述缩小侧的一凹面的透镜。
9.根据权利要求8所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的屈亮度依序分别为负、正、负、正。
10.根据权利要求8所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足下列条件之一：(1)所述第一透镜、所述第五透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜当中至少三个透镜是塑料透镜；以及(2)所述第一透镜、所述第五透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜是非球面透镜。
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