CN107272153A - 光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学镜头，包括一第一透镜群以及一第二透镜群。第一透镜群排列于一放大侧及一缩小侧之间。第一透镜群包括一最靠近放大侧的透镜。透镜的屈光度为负，且透镜的至少一面为一非球面表面。第二透镜群排列于第一透镜群与缩小侧之间。第一透镜群与第二透镜群间的距离小于0.7毫米。光学镜头符合0.53<EFL/IH<0.7、FOV≧150度、及F≦2.8等条件，其中EFL为一有效焦距、IH为在缩小侧成像面上的像高、FOV为一最大视场、以及F为光圈值。

Description

光学镜头
技术领域
本发明涉及一种光学装置，尤其涉及一种光学镜头。
背景技术
近年来随科技的进展，各式各样的影像获取的需求愈来愈大。举例来说，对于具有宽视场的镜头如超广角(Wide Field of View、FOV)镜头(Super wide-angle lenses)或鱼眼镜头(Fisheye lenses)的需求愈来愈大，例如是应用在车载镜头和安控摄影机的产品。然而，随着视场的逐渐加大，光学像差也快速地产生，使得镜头的光学设计更加困难。为了矫正光学像差，在相关技艺中通常会增加透镜数或加入非球面透镜。如此，透镜的加工制作变得更加困难，且镜头的成本也随的增加。因此，如何研制一具备宽视场(FOV)、微型化、低成本、高解像、大光圈、短镜头总长(Total Track Length,TTL)等特性的镜头且能提供良好的光学品质，对于该领域的技术人员而言为一重大的课题。
发明内容
本发明关于一种具有宽视场角度、大光圈、短镜头总长，且能提供良好光学品质的光学镜头。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭示的技术特征中得到进一步的了解。
本发明的一实施例提供一光学镜头包括第一透镜群及第二透镜群。第一透镜群排列在放大侧与缩小侧之间。第一透镜群至少包括依序从放大侧排列至缩小侧的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜。第一透镜为一双凹透镜，且第一透镜的至少一面为非球面表面。第二透镜群排列在第一透镜群与缩小侧之间。第二透镜群至少包括依序从放大侧排列至缩小侧的第五透镜、第六透镜及第七透镜。光学镜头符合0.53<EFL/IH<0.7的条件，其中EFL为光学镜头的一有效焦距，IH为在缩小侧的光学镜头的一成像面上的一像高。
本发明的另一实施例提一光学镜头包括一第一透镜群及一第二透镜群。第一透镜群排列在一放大侧与一缩小侧之间。第一透镜群包括一最靠近放大侧的第一透镜。第一透镜的屈光度为负，且第一透镜的至少一面为一非球面表面。第二透镜群排列在第一透镜群与缩小侧之间。第一透镜群与第二透镜群之间的一距离小于0.7毫米。光学镜头符合FOV≧150度以及F≦2.8等条件，其中FOV为光学镜头的一最大视场角、且F为光圈值。
基于上述，在本发明的实施例中，光学镜头的设计符合预定的条件与标准，所以光学镜头具备视场角度、大光圈、短镜头全长等特性，而且能提供良好的光学品质。
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1是依照本发明的一实施例的一种光学镜头的示意图；
图2至图4是图1的光学镜头的成像光学模拟数据图；
图5是依照本发明的另一实施例的一种光学镜头的示意图；
图6至图8是图5的光学镜头的成像光学模拟数据图。
附图标记说明：
100、200：光学镜头
110、210：第一透镜群
112、212：第一透镜
114、214：第二透镜
116、216：第三透镜
118、218：第四透镜
120、220：第二透镜群
122、222：第五透镜
124、224：第六透镜
126、226：第七透镜
130、230：红外光滤片
140、240：玻璃盖
150、250：成像面
A：光轴
D：距离
S：光圈
S1～S16：面
OS：放大侧
IS：缩小侧
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一较佳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、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是依照本发明的一实施例的一种光学镜头的示意图。参考图1所示，本实施例的光学镜头100位在放大侧(物侧)OS与缩小侧(像侧)IS之间。光学镜头100包括第一透镜群110、第二透镜群120、红外光滤片130及玻璃盖140。第一透镜群110排列在放大侧OS与第二透镜群120之间。第二透镜群120排列在第一透镜群110与缩小侧IS之间，光圈S排列在第一透镜群110与第二透镜群120之间，且第一透镜群110与第二透镜群120沿着光学镜头100的一光轴A排列。在本实施例中，第一透镜群110与第二透镜群120之间位在光学镜头的光轴上的一距离D小于0.7毫米。
在本实施例中，第一透镜群110包括依序从放大侧OS排列至缩小侧IS的一第一透镜(L1)112、一第二透镜(L2)114、一第三透镜(L3)116及一第四透镜(L4)118，且各透镜的屈光度分别为负、负、正、及正。第一透镜112为第一透镜群110中最靠近放大侧OS的一透镜。第二透镜群120包括依序从放大侧OS排列至缩小侧IS的一第五透镜(L5)122、一第六透镜(L6)124及一第七透镜(L7)126，且各透镜的屈光度分别为负、正及正。在本实施例中，第一透镜112、第二透镜114、第三透镜116及第七透镜126为塑胶透镜，而第四透镜118、第五透镜122及第六透镜124为玻璃透镜。
在本实施例中，第一透镜112、第二透镜114、第三透镜116及第七透镜126为非球面透镜。第一透镜112为双凹透镜，且该第一透镜112的至少一面为非球面表面。在本实施例中，第一透镜112的两个面S1、S2为非球面表面。第一透镜112朝向放大侧OS的面S1具有反曲特性。如图1所示，第一透镜112的面S1为具有至少一反曲点的非球面表面，而反曲现象，例如是在曲率等于零时发生。在本实施例中，第二透镜114朝向放大侧的一面S3为凸面。第三透镜116为一凹凸透镜。第五透镜122与第六透镜124构成一胶合透镜以平衡光学镜头100包含轴向色彩及横向色彩的色像差(Chromatic Aberration)，但胶合透镜的所安排的目的并非用以限制本发明。
在本实施例中，玻璃盖140及影像感测器可设置在缩小侧IS，且影像感测器的成像面标记为150。玻璃盖140排列在第二透镜群120与成像面150之间。红外光滤片130可设置在第七透镜126与玻璃盖140之间。光学镜头100在成像面150生成影像。
图1的光学镜头100中的各透镜的具体数据列在以下的表1之中。
表1
在表1中，间隙指的是在邻近的面之间沿着光轴A的一直线距离。例如，面S1的一间隙指的是在面S1与面S2之间沿着光轴A的一直线距离。表1纪录了各个透镜的厚度、折射率及阿贝数，而且一备注栏纪录相对应的透镜。此外，在表1中，面S1与面S2为第一透镜112的两面、面S3与面S4为第二透镜114的两面等等。在本实施例中，面S1到S6、面S12与面S13为非球面，可被以下的方程式(4)表述：
在方程式(4)中，Z为光轴A方向的偏移量(Sag)，c为一密切球面(osculatingsphere)的半径的倒数，即接近光轴A的曲率半径的倒数(例如是面S1到面S6、面S12到面S13的曲率半径)。K为一圆锥系数(conic constant)，r为一非球面高度，即一透镜中心到一透镜边缘的高度。A2、A4、A6、A8、A10、及A12…等为非球面系数(aspheric coefficient)，且在本实施例中，圆锥系数K与非球面系数A2都为零。面S1到面S6与面S12到S13的参数值列于下表2。
表2
A4 A6 A8 A10 A12
S1 4.8636E-03 -1.8355E-04 4.4088E-06 -5.7877E-08 3.3790E-10
S2 -9.8072E-03 1.5879E-03 -3.0966E-05 -5.7476E-06 0
S3 6.3618E-03 -2.0731E-03 1.9281E-04 -6.1805E-06 0
S4 4.2738E-02 -1.3721E-02 8.3572E-04 3.8572E-05 0
S5 7.1455E-03 -4.4218E-03 6.5133E-04 -8.8262E-05 0
S6 -5.6176E-04 1.4672E-03 -1.0803E-03 3.9596E-05 0
S12 -1.9814E-04 -1.4252E-04 1.1859E-05 -2.3742E-07 0
S13 5.4287E-03 -5.2974E-04 2.5065E-05 -4.2085E-08 0
在本实施例中，光学镜头100符合以下条件(1)至条件(7)中的至少一个：
0.53<EFL/IH<0.7 (1)
0.45<EFL/BFL<0.7 (2)
0.15<BFL/TTL<0.26 (3)
TTL<17毫米 (4)
FOV≧150度 (5)
F≦2.8 (6)
CRA<12度 (7)
其中FOV为光学镜头100的视场或一最大视场、TTL为光学镜头100的镜头总长，镜头总长为第一透镜112的面S1与光学镜头位在缩小侧IS的成像面150之间沿着光轴A的一距离、IH为光学镜头100位在缩小侧的成像面150上的一像高、F为光圈值(F-number)、EFL为光学镜头100的有效焦距、BFL(Back Focal Length)为光学镜头100的后焦距，后焦距为第七透镜126的面S13与光学镜头100位在缩小侧IS的成像面150之间沿着光轴A的一距离，且CRA为光学镜头100一主光线角度。通过此种方式，符合前述条件(1)至条件(7)中至少一个的光学镜头100可具有良好的光学成像品质与良好的光学特性。
更具体而言，在本实施例的光学镜头100中，光圈值(F-number)为2.0、最大视场FOV为160.2度，且镜头总长TTL为15.8毫米。有效焦距EFL为1.8毫米，成像面上的像高为3.09毫米，且有效焦距与成像面上的像高的一比值为EFL/IH，等于0.583。有效焦距与后焦距的一比值为EFL/BFL等于，0.504。主光线(CRA)的角度为7.79度。
应当指出的是，前述实施例中构件的标号及一部分内容也在以下的实施例中使用，其中相同的标号表示相同或相似的构件，且省略技术内容中相同的描述。已省略的部分的描述可参考前述实施例的内容，且描述的细节不在下列实施例中复述。
图5是依照本发明的另一实施例的一种光学镜头的示意图。参考图1与图5所示，本实施例的光学镜头200与光学镜头100的主要差别在于第二透镜214朝向放大侧OS的一面S3为一凹面。
图5的光学镜头200中的各透镜的具体数据列在以下的表3之中。
表3
表3里各种光学参数与数据的解释可参考前述表1的相关叙述。在本实施例中，面S1到面S6、面S12及面S13为非球面表面，可被前述的方程式(4)表述。以下的表4列出面S1到面S6与面S12到S13的参数值。在本实施例中，非球面系数A2为零。
表4
k A4 A6 A8 A10 A12
S1 0 5.4698E-03 -1.7776E-04 4.3759E-06 -6.0374E-08 4.1562E-10
S2 0 -2.1379E-02 2.7285E-03 -1.2935E-04 5.4697E-07 1.3570E-10
S3 2.37061789 2.2603E-02 -3.5598E-03 3.0887E-04 -8.3077E-06 9.9753E-09
S4 21.10491474 1.0533E-01 -2.0386E-02 -1.6181E-04 3.1738E-04 -4.1357E-08
S5 3.152173374 4.3596E-02 -1.9481E-02 3.3988E-03 -4.8219E-04 4.9754E-07
S6 98.98992138 1.7986E-02 -4.3751E-03 1.6230E-03 -5.2264E-04 2.7538E-07
S12 -0.101293929 1.4683E-03 -1.0365E-03 1.4882E-04 -6.2329E-06 -4.5682E-09
S13 -98.98823176 6.0123E-03 -1.9094E-03 1.9656E-04 -6.4506E-06 7.6247E-10
根据前面的叙述，在本实施例的光学镜头200中，光圈值(F-number)为2.0、最大视场FOV为150度，且镜头总长TTL为16.5毫米。有效焦距EFL为1.94毫米，成像面上的像高为2.84毫米，且有效焦距与成像面上的像高的一比值为EFL/IH，等于0.683。有效焦距与后焦距的一比值为EFL/BFL＝0.544。主光线的角度为7.79度。
图2至图4是图1的光学镜头的成像光学模拟数据图且图6至图8是图5的光学镜头的成像光学模拟数据图，其中图2与图6为横向光线扇形色差图，在图2及图6中X轴表示光线通过光圈S的位置且Y轴表示光线投射在成像面(例如是成像面150或成像面250)的位置。采用色光中波长650(纳米(nm))的红光、波长550(纳米(nm))的绿光，以及波长470(纳米(nm))的蓝光作为参照波段以完成模拟。图3与图7为通过波长650(纳米(nm))的红光、波长550(纳米(nm))的绿光，以及波长470(纳米(nm))的蓝光所模拟出的点状图。图4与图8分别以图示阐述场曲率，图4与图8中的场曲率为通过波长650(纳米(nm))的红光、波长550(纳米(nm))的绿光，以及波长470(纳米(nm))的蓝光而模拟出来。由于前述附图中的图表全部位于一标准范围内，本实施例的光学镜头100及光学镜头200在具备宽广视场、微型化、薄型外观、高解像、短镜头总长、大光圈、低失真等条件下，可提供良好的光学品质。
综上所述，在本发明的实施例中，光学镜头的设计符合预定的条件与标准，所以实施例中的光学镜头在具备宽广视场、微型化、薄型外观、高解像、短镜头总长、大光圈、低失真等条件下，可提供良好的光学品质。
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技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种光学镜头，其特征在于，包括：
第一透镜群，排列在一放大侧与一缩小侧之间且至少包括依序从所述放大侧排列至所述缩小侧的一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，其中所述第一透镜为所述第一透镜群中最靠近所述放大侧的一透镜，所述第一透镜为一双凹透镜，且所述第一透镜的至少一面为非球面表面；以及
第二透镜群，排列在所述第一透镜群与所述缩小侧之间且至少包括依序从所述放大侧排列至所述缩小侧的一第五透镜、一第六透镜及一第七透镜；
其中所述光学镜头符合0.53<EFL/IH<0.7的一条件，EFL为所述光学镜头的一有效焦距，IH为在所述缩小侧的所述光学镜头的一成像面上的一像高。
2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜朝向所述放大侧的一面具有一反曲特性，所述第三透镜为一双凸透镜或为一凹凸透镜，且所述第三透镜的屈光度为正。
3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头符合FOV≧150度或F≦2.8的条件的任一个，FOV为所述光学镜头的视场角、F为光圈值。
4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜群与所述第二透镜群之间位在所述光学镜头的一光轴上的一距离小于0.7毫米。
5.一种光学镜头，其特征在于，包括：
第一透镜群，排列在一放大侧与一缩小侧之间且包括一最靠近放大侧的第一透镜，其中所述第一透镜的屈光度为负，且所述第一透镜的至少一面为非球面表面；以及
第二透镜群，排列在所述第一透镜群与所述缩小侧之间，其中第一透镜群与第二透镜群之间在所述光学镜头的一光轴的一距离小于0.7毫米，
其中所述光学镜头符合FOV≧150度以及F≦2.8的条件，FOV为所述光学镜头的一最大视场角、F为光圈值。
6.根据权利要求1或5任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头符合以下条件的任一个：
(1)0.45<EFL/BFL<0.7，BFL为所述光学镜头的一后焦距；
(2)0.15<BFL/TTL<0.26，BFL为所述光学镜头的一后焦距，且TTL为所述光学镜头的一镜头总长；或
(3)TTL<17毫米，TTL为所述光学镜头的一镜头总长。
7.根据权利要求1或5任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头符合F＝2.0的一条件，F为光圈值。
8.根据权利要求1或5任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头符合CRA<12度的一条件，CRA为所述光学镜头的一主光线角度。
9.根据权利要求5所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜群包括从所述放大侧排列至所述缩小侧的所述第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，第二透镜群包括从所述放大侧排列至所述缩小侧的一第五透镜、一第六透镜及一第七透镜，其中所述第一透镜朝向所述放大侧的一面具有一反曲特性，且所述第三透镜为一双凸透镜或为一凹凸透镜。
10.根据权利要求1或9任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头符合以下条件的任一个：
(1)所述第五透镜与所述第六透镜构成一胶合透镜；
(2)所述第一透镜、所述第二透镜与所述第五透镜的屈光度为负，且所述第三透镜、所述第四透镜、所述第六透镜与所述第七透镜的屈光度为正；或(3)所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜与所述第七透镜的材质为塑胶，且所述第四透镜、所述第五透镜与所述第六透镜的材质为玻璃。
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