CN107462969A - 光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学镜头，包括由一方向依序设置的第一透镜群、光圈与第二透镜群，以及光学镜头符合下列条件：1.25<(IH/EFL)<2.7及20<tan(IH/SL)<45，其中EFL为光学镜头有效焦距，IH为在光学镜头有效焦距上一成像平面的成像高度，SL为光圈到成像平面沿光学镜头光轴的直线距离。通过实施本发明，可提供一种能兼顾145度广角、小型化、高解像力、大光圈(F2.4)、色差极小(小于1微米)，且能提供较低的制造成本、可被应用在1/3″13MP sensor及较佳的成像品质的光学镜头设计。

Description

光学镜头
技术领域
本发明有关于一种光学镜头，且特别有关于一种体积小且成像品质佳的光学镜头。
背景技术
摄像装置，例如手持式通信系统、数字相机、数字摄影机或运动摄影机，主要结合镜头模块和影像感测器，用以汇聚光束并将其转换为影像的电子信号，以便于后续的储存、处理及传输。近年来运动摄影机有越来越蓬勃发展的趋势，加上使用者对于极限运动摄录影性能越来越高，要满足这样需求的镜头，大致上需要具备高解像、小型化、大光圈特点。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，同时符合前述需求。
发明内容
本发明的其他目的和优点可以从本发明实施例所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
本发明的一实施例提出一种光学镜头，包括由一方向依序设置的第一透镜群与第二透镜群，设于第一透镜群与第二透镜群之间的光圈，以及光学镜头符合下列条件：
1.25<(IH/EFL)<2.7及20<tan(IH/SL)<45，其中EFL为光学镜头有效焦距，IH为在光学镜头有效焦距上一成像平面的成像高度，SL为光圈到成像平面沿光学镜头光轴的直线距离。
通过本发明实施例的设计，可提供一种能兼顾145度广角、小型化、高解像力、大光圈(F2.4)、色差极小(小于1微米)，且能提供较低的制造成本、可被应用在1/3″13MP sensor及较佳的成像品质的光学镜头设计。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为依本发明一实施例的光学镜头10a的示意图；
图2和图3分别为图1光学镜头10a的光学传递函数(MTF)模拟数据图和畸变(distortion)曲线图；
图4为依本发明另一实施例的光学镜头10b的示意图；
图5和图6分别为图4光学镜头10b的光学传递函数(MTF)模拟数据图和畸变(distortion)曲线图；
图7为依本发明另一实施例的光学镜头10c的示意图；
图8和图9分别为图7光学镜头10c的光学传递函数(MTF)模拟数据图和畸变(distortion)曲线图；
图10为依本发明另一实施例的光学镜头10d的示意图；
图11和图12分别为图10光学镜头10d的光学传递函数(MTF)模拟数据图和畸变(distortion)曲线图；
图13为依本发明另一实施例的光学镜头10e的示意图；
图14和图15分别为图13光学镜头10e的光学传递函数(MTF)模拟数据图和畸变(distortion)曲线图；
图16为依本发明另一实施例的光学镜头10f的示意图；
图17和图18分别为图16光学镜头10f的光学传递函数(MTF)模拟数据图和畸变(distortion)曲线图。
附图标记
10a-10f 光学镜头
12 光轴
14 光圈
16 红外线滤镜
18 成像平面
19 玻璃盖
20 第一透镜群
30 第二透镜群
L1-L8 透镜
S1-S19 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，在以下配合参考图式的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，仅是参考附加图式的方向。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为显示依本发明一实施例的光学镜头10a的示意图。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。本发明所有实施例的光学镜头，可应用于具有影像投影或撷取功能的一装置上。其中装置可以是手持式通信系统、车用摄像镜头、监视系统、数字相机、数字摄影机或投影机，但不用以限定本发明。光学镜头10a设置于放大侧(图1的左侧；例如为物侧)与缩小侧(图1的右侧；例如为像侧)之间。如图1所示，光学镜头10a包含位于放大侧与缩小侧之间的第一透镜群20、位于第一透镜群20与缩小侧之间的第二透镜群30以及位于第一透镜群20与第二透镜群30之间的一光圈14。再者，缩小侧可设置红外线滤镜(IR filter lens)16以及影像感测器，其成像平面标示为18，且红外线滤镜16位于第二透镜群30与成像平面18之间。第一透镜群20包含沿光学镜头10a的光轴12从放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5，且第二透镜群30包含沿光学镜头10a的光轴12从放大侧至缩小侧依序排列的第六透镜L6及第七透镜L7，第一透镜L1至第七透镜L7的屈光度分别为负、负、正、正、正、负、负。于本实施例中，第四透镜L4及第七透镜L7为非球面透镜，第一透镜L1及第三透镜L3为新月形透镜，第二透镜L2及第六透镜L6为双凹透镜且第五透镜L5为双凸透镜。另外，第五透镜L5及第六透镜L6形成胶合透镜，光圈14位于胶合透镜的胶合面S10上。值得注意的是，第五透镜L5及第六透镜L6相邻的两面有相同的曲率半径，而且胶合透镜的相邻两面可利用不同的方式贴合，例如以光学胶涂布在相邻两面间胶合、以机构件将相邻两面压合等方式。光学镜头10a的透镜设计参数、外形、非球面系数分别如表一、表二所示，于本发明如下的各个设计实例中，非球面多项式可用下列公式表示：
上述的公式(1)中，Z为光轴方向的偏移量(sag)，c是密切球面(osculating sphere)的半径的倒数，也就是接近光轴处的曲率半径的倒数，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。表二的A-D分别代表非球面多项式(1)的4阶项、6阶项、8阶项、10阶项系数值。
<表一>
S1的间距为表面S1到S2在光轴12的直线距离，S2的间距为表面S2到S3在光轴12的直线距离，其余以此类推。
有效焦距(EFL)＝2.19mm；
光圈值(F-Number)＝2.4；
最大视场角(Max.field of view,FOV)＝145度；
镜头总长(total track length,TTL,S1到有效焦距上的成像平面在光轴12的直线距离)＝23.16mm。
<表二>
K A B C D
S7 0 -8.953E-004 -4.732E-005 -2.319E-006 -8.735E-008
S8 0 5.822E-004 -6.414E-005 9.045E-006 0.000E+000
S12 0 -2.324E-002 4.638E-004 -2.262E-005 -1.892E-004
S13 0 -1.968E-002 1.437E-003 -2.827E-004 1.550E-006
图4为显示依本发明另一实施例的光学镜头10b的示意图。光学镜头10b与光学镜头10a主要的不同点在于：(1)多出玻璃盖19位于红外线滤镜16与成像平面18之间，(2)第一透镜群20包含第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4，(3)第二透镜群30包含第五透镜L5、第六透镜L6及第七透镜L7，(4)第一透镜L1至第七透镜L7的屈光度分别为负、负、正、正、负、正、负，(5)第五透镜L5为新月形透镜，第三透镜L3及第六透镜L6为双凸透镜，(6)光圈不位于胶合透镜的胶合面上，而位于第四透镜L4与第五透镜L5之间。光学镜头10b的透镜设计参数、外形、非球面系数分别如表三、表四所示。
<表三>
有效焦距(EFL)＝2.15mm；
光圈值(F-Number)＝2.4；
最大视场角(Max.field of view,FOV)＝145度；
镜头总长(total track length,TTL)＝23.90mm。
<表四>
K A B C D
S7 0 -5.966E-004 -5.519E-005 7.480E-007 0
S8 0 5.117E-003 -3.475E-004 7.847E-005 0
S13 0 -1.771E-002 2.646E-003 -9.134E-004 0
S14 0 -1.239E-002 1.155E-003 -2.138E-004 0
图7为显示依本发明另一实施例的光学镜头10c的示意图。光学镜头10c与光学镜头10a主要的不同点在于：(1)第一透镜群20包含第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4，(2)第二透镜群30包含第五透镜L5、第六透镜L6及第七透镜L7，(3)光圈不位于胶合透镜的胶合面上，而位于第五透镜L5面向放大侧的表面S9上。光学镜头10c的透镜设计参数、外形、非球面系数分别如表五、表六所示。
在本实施例中，第七透镜L7的表面具有一反曲点，而在本发明另一实施例中，第七透镜L7的表面也可不具有反曲点，本发明实施例并不以此为限制。
<表五>
有效焦距(EFL)＝2.2mm；
光圈值(F-Number)＝2.4；
最大视场角(Max.field of view,FOV)＝145度；
镜头总长(total track length,TTL)＝23.07mm。
<表六>
A-F分别代表非球面多项式(1)的4、6、8、10、12、14阶项系数值。
图10为显示依本发明另一实施例的光学镜头10d的示意图。光学镜头10d与光学镜头10a主要的不同点在于：(1)第三片为非球面透镜，(2)第四透镜L4及第五透镜L5形成胶合透镜，(3)光圈不位于胶合透镜的胶合面上，而位于第六透镜L6面向放大侧的表面S10上，(4)多出玻璃盖19位于红外线滤镜16与成像平面18之间，(5)第一透镜L1至第七透镜L7的屈光度分别为负、负、正、正、负、正、负，(6)第五透镜L5为双凹透镜，第四透镜L4及第六透镜L6为双凸透镜。光学镜头10d的透镜设计参数、外形、非球面系数分别如表七、表八所示。
<表七>
有效焦距(EFL)＝2.2mm；
光圈值(F-Number)＝2.4；
最大视场角(Max.field of view,FOV)＝145度；
镜头总长(total track length,TTL)＝22.53mm。
<表八>
A-F分别代表非球面多项式(1)的4、6、8、10、12、14阶项系数值。
图13为显示依本发明另一实施例的光学镜头10e的示意图。光学镜头10e与光学镜头10a主要的不同点在于：(1)第一透镜群20包含第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6，(2)第二透镜群30包含第七透镜L7及第八透镜L8，(3)第八透镜为非球面透镜，(4)光圈不位于胶合透镜的胶合面上，而位于第六透镜L6和第七透镜L7之间，(5)第一透镜L1至第八透镜L8的屈光度分别为负、负、正、正、正、负、正、负，(6)第六透镜L6为双凹透镜，第三透镜L3及第五透镜L5为双凸透镜。光学镜头10e的透镜设计参数、外形、非球面系数分别如表九、表十所示。
<表九>
有效焦距(EFL)＝2.3mm；
光圈值(F-Number)＝2.4；
最大视场角(Max.field of view,FOV)＝147.2度；
镜头总长(total track length,TTL)＝18.59mm。
<表十>
图16为显示依本发明另一实施例的光学镜头10f的示意图。光学镜头10f与光学镜头10a主要的不同点在于：(1)第二透镜群30包含第六透镜L6，(2)第三透镜及第六透镜为非球面透镜，(3)第四透镜L4及第五透镜L5形成胶合透镜，(4)光圈不位于胶合透镜的胶合面上，而位于第五透镜L5面向缩小侧的表面S9上，(5)第一透镜L1至第六透镜L6的屈光度分别为负、负、正、正、负、正，(6)第五透镜L5为双凹透镜，第四透镜L4为双凸透镜，(4)多出玻璃盖20位于红外线滤镜16与成像平面18之间。光学镜头10f的透镜设计参数、外形、非球面系数分别如表十一、表十二及表十三所示。
<表十一>
有效焦距(EFL)＝2.2mm；
光圈值(F-Number)＝2.3；
最大视场角(Max.field of view,FOV)＝147.2度；
镜头总长(total track length,TTL)＝15.52mm。
<表十二>
A-G分别代表非球面多项式(1)的4、6、8、10、12、14、16阶项系数值。
<表十三>
A1-A14分别代表非球面多项式(2)的1-14阶项系数值。
其中公式(2)中Z，c，k，r的定义与公式(1)相同。
表十四为光学镜头10a-10f的光学特性。
<表十四>
10a 10b 10c 10d 10e 10f
EFL 2.19 2.15 2.20 2.20 2.31 2.22
tan(IH/SL) 33.45 27.01 28.37 30.47 37.13 36.40
IH/EFL 1.36 1.36 1.36 1.33 1.29 1.35
fL12/EFL -1.32 -1.28 -1.17 -1.39 -1.18 -1.12
fasphere/EFL 2.88 2.46 2.69 3.29 2.44 1.75
SL/EFL 2.06 2.67 2.52 2.27 1.70 1.83
其中EFL、IH、SL、fL12、fasphere的定义如下所述。
本发明一实施例的光学镜头设计可满足下列条件：
0.9<|fL12/EFL|<1.5，其中EFL为光学镜头的有效焦距，fL12为第一透镜L1到第二透镜L2的有效焦距。
本发明一实施例的光学镜头设计可满足下列条件：
1.2<|fasphere/EFL|<4.0，其中EFL为光学镜头的有效焦距，fasphere为最靠近放大侧的非球面透镜的有效焦距。
本发明一实施例的光学镜头设计可满足下列条件：
20度<CRA<40度，其中CRA为光学镜头的主光线入射至光学镜头的有效焦距上成像平面的最大入射角。
本发明一实施例的光学镜头设计可满足下列条件：
1.3<|SL/EFL|<3.5，其中EFL为光学镜头的有效焦距，SL为光圈到光学镜头有效焦距上的成像平面沿光学镜头光轴的直线距离。
本发明一实施例的光学镜头设计可满足下列条件：
1.25<(IH/EFL)<2.7，其中EFL为光学镜头的有效焦距，IH为在光学镜头有效焦距上的成像平面的成像高度。
本发明一实施例的光学镜头设计可满足下列条件：
20<tan(IH/SL)<45，其中IH为在光学镜头有效焦距上的成像平面的成像高度，SL为光圈到光学镜头有效焦距上的成像平面沿光学镜头光轴的直线距离。
图2、图5、图8、图11、图14和图17分别为光学镜头10a-10f的光学传递函数(MTF)模拟数据图，图3、图6、图9、图12、图15和图18分别为光学镜头10a-10f的畸变(distortion)曲线图。上述模拟数据图所显示出的解析度与变形量均在标准的范围内，由此可验证本发明实施例的光学镜头10a-10f确实能够达到良好的光学成像品质。
通过本发明实施例的设计，可提供一种能兼顾145度广角、小型化、高解像力、大光圈(F2.4)、色差极小(小于1微米)，且能提供较低的制造成本、可被应用在1/3″13MP sensor及较佳的成像品质的光学镜头设计。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的范围为准。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种光学镜头，其特征在于，所述的光学镜头包括：
一第一透镜群与一第二透镜群，所述第一透镜群与所述第二透镜群是由一方向依序设置；
一光圈，设于所述第一透镜群与所述第二透镜群之间；以及
所述光学镜头符合下列条件：
1.25<(IH/EFL)<2.7及20<tan(IH/SL)<45，
其中EFL为所述光学镜头的有效焦距，IH为在所述光学镜头的有效焦距上一成像平面的成像高度，SL为所述光圈到所述成像平面沿所述光学镜头的一光轴的直线距离。
2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜群包含一第一非球面透镜，所述第一非球面透镜比所述第二透镜群的其他透镜更远离所述第一透镜群。
3.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第一非球面透镜的一表面具有至少一反曲点。
4.一种光学镜头，其特征在于，所述的光学镜头包括：
一第一透镜群与一第二透镜群，所述第一透镜群与所述第二透镜群是由一方向依序设置，所述第二透镜群包含一第一非球面透镜和一第二非球面透镜；
一正屈光度透镜和一负屈光度透镜，位于所述第一非球面透镜与所述第二非球面透镜之间；以及
一光圈，设于所述第一非球面透镜和所述第二非球面透镜之间。
5.根据权利要求4所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头包含一胶合透镜，所述胶合透镜包含所述正屈光度透镜和所述负屈光度透镜。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头符合下列条件：
1.3<|SL/EFL|<3.5，
其中EFL为所述光学镜头的有效焦距，SL为所述光圈到所述光学镜头的有效焦距上一成像平面沿所述光学镜头的一光轴的直线距离。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头符合下列条件：
20度<CRA<40度，
其中CRA为所述光学镜头的主光线入射至所述光学镜头的有效焦距上一成像平面的最大入射角。
8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜群包含离所述第二透镜群最远的一第一透镜和一第二透镜，所述光学镜头符合下列条件：
0.9<|fL12/EFL|<1.5，
其中fL12为所述第一透镜到所述第二透镜的有效焦距。
9.根据权利要求4或5所述的光学镜头，其特征在于，所述第二非球面透镜比所述光学镜头的其他非球面透镜更远离一缩小侧，所述光学镜头符合下列条件：
1.2<|fasphere/EFL|<4.0，
其中fasphere为所述第二非球面透镜的有效焦距。
10.根据权利要求4或5所述的光学镜头，其特征在于，所述第二非球面透镜比所述光学镜头的其他非球面透镜更远离一缩小侧且所述第二非球面透镜具有正屈光度。
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