CN107589517A - 成像镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成像镜头，包括自放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜。第二透镜与第三透镜组成第一复合透镜，第四透镜与第五透镜组成第二复合透镜，而第六透镜与第七透镜组成第三复合透镜。此成像镜头具有尺寸小、成像质量佳的优点。

Description

成像镜头

技术领域

本发明涉及一种光学元件，尤其涉及一种成像镜头。

背景技术

影像撷取装置(例如相机)主要是借由成像镜头及影像感测元件来撷取物侧的影像，其中成像镜头可用以将来自物侧的光束聚焦于影像感测元件上，而影像感测元件用以感测影像，因此成像质量往往与成像镜头及影像感测元件的性能息息相关。

好的影像感测元件需搭配质量良好的成像镜头才能充分展现影像感测元件的性能。良好的成像镜头一般需具有低畸变像差(distortion aberration)、高解析度(resolution)等优点，且在设计时，对于成像镜头的尺寸及成本也需要衡量。因此，如何在兼顾尺寸及成本等因素的条件下设计出具有良好成像质量的成像镜头，实为设计者的一大难题。

发明内容

本发明提出一种成像镜头，其具有尺寸小、成本低且成像质量良好的优点。

为达上述优点，本发明提供一种成像镜头，其包括自放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜。第二透镜与第三透镜组成第一复合透镜，第四透镜与第五透镜组成第二复合透镜，而第六透镜与第七透镜组成第三复合透镜。

在本发明一实施例中，上述的第一透镜具有正屈光度(refractive power)，第二透镜具有正屈光度，第三透镜具有负屈光度或正屈光度，第四透镜具有负屈光度，第五透镜具有正屈光度，第六透镜具有负屈光度，第七透镜具有正屈光度，第八透镜具有正屈光度。

在本发明一实施例中，上述的第一透镜为双凸透镜或是凸向放大侧的弯月型透镜或平凸透镜。

在本发明一实施例中，上述的第二透镜的面向放大侧的表面为凸曲面，第三透镜的面向缩小侧的表面为凹曲面，而第二透镜与第三透镜的接合面为平面或是凸向放大侧或缩小侧的曲面。

在本发明一实施例中，上述的第四透镜的面向放大侧的表面为凹曲面，第五透镜的面向缩小侧的表面为凸曲面，而第四透镜与第五透镜的接合面为凸向放大侧的曲面。

在本发明一实施例中，上述的第六透镜的面向放大侧的表面为凹曲面，第七透镜的面向缩小侧的表面为凸曲面，而第六透镜与第七透镜的接合面为平面或是凸向放大侧或缩小侧的曲面。

在本发明一实施例中，上述的第八透镜为双凸透镜(biconvex lens)、弯月型透镜(meniscus shaped lens)或平凸透镜(plano-convex lens)。

在本发明一实施例中，上述的成像镜头还包括孔径光阑(aperture stop)，配置于第三透镜与第四透镜之间。

在本发明一实施例中，上述的成像镜头还包括第九透镜，配置于下列位置其中之一：第五透镜与第六透镜之间、第一透镜与放大侧之间、第一透镜与第二透镜之间、第七透镜与第八透镜之间、第八透镜与缩小侧之间、第三透镜与孔径光阑之间、孔径光阑与第四透镜之间。

在本发明一实施例中，上述的第九透镜配置于第五透镜与第六透镜之间，且第九透镜为具正屈光度的弯月型透镜或双凸透镜。

在本发明一实施例中，当第九透镜配置于第一透镜与放大侧之间或第一透镜与第二透镜之间时，第九透镜的材料包括冕玻璃(crown glass)、轻冕玻璃或氟冕玻璃；当第九透镜配置于第七透镜与第八透镜之间或第八透镜与缩小侧之间时，第九透镜的材料包括镧系玻璃、重镧系玻璃或重火石玻璃(dense flint glass)；当第九透镜配置于第五透镜与第六透镜之间时，第九透镜的材料包括镧系玻璃或重镧系玻璃。

在本发明一实施例中，上述的第一透镜的材料包括火石玻璃或重火石玻璃；第二透镜与第三透镜其中之一的材料包括冕玻璃，第二透镜与第三透镜其中另一的材料包括重火石玻璃；第四透镜与第五透镜其中之一的材料包括火石玻璃，第四透镜与第五透镜其中另一的材料包括冕玻璃；第六透镜与第七透镜的材料包括火石玻璃；第八透镜的材料包括镧系玻璃、重镧系玻璃或重火石玻璃。

在本发明一实施例中，上述的成像镜头的全视场角(full field of view)介于10度至50度之间。

在本发明的成像镜头中，由于最少只需八片透镜，所以能具有低成本的优势。而且，借由其中六片透镜组成三个复合透镜，能使成像镜头的总长度得以缩减。因此，本发明的成像镜头能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种成像镜头的示意图。

图2A是图1的成像镜头的一实施例的像散与场曲图。

图2B是图1的成像镜头的一实施例的畸变图。

图2C是图1的成像镜头的一实施例的调制传递函数(Modulation TransferFunction，MTF)图。

图3是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。

图4A是图3的成像镜头的一实施例的像散与场曲图。

图4B是图3的成像镜头的一实施例的畸变图。

图4C是图3的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。

图5是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。

图6A是图5的成像镜头的一实施例的像散与场曲图。

图6B是图5的成像镜头的一实施例的畸变图。

图6C是图5的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。

图7是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。

图8A是图7的成像镜头的一实施例的像散与场曲图。

图8B是图7的成像镜头的一实施例的畸变图。

图8C是图7的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。

图9是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。

图10A是图9的成像镜头的一实施例的像散与场曲图。

图10B是图9的成像镜头的一实施例的畸变图。

图10C是图9的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。

具体实施方式

本发明各实施例的成像镜头可具有中焦距或中长焦距，其视场角例如是介于5－40度，但不以此为限。此成像镜头可应用于静态或动态影像撷取装置中，包括摄影机、照相机、监控装置、机器视觉装置等，但不以此为限。举例来说，成像镜头也可应用于投影装置中。以下将详细说明本发明的成像镜头的数个实施例。

图1是本发明一实施例的一种成像镜头的示意图。请参照图1，此成像镜头100可做为定焦镜头，其包括自放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5、第六透镜G6、第七透镜G7以及第八透镜G8。第二透镜G2与第三透镜G3组成第一复合透镜C1，第四透镜G4与第五透镜G5组成第二复合透镜C2，而第六透镜G6与第七透镜G7组成第三复合透镜C3。当成像镜头100应用于影像撷取装置中时，设置于缩小侧的元件P例如是影像撷取装置的影像感测元件，而成像镜头100用以将放大侧的物体成像于影像感测元件。当成像镜头100应用于投影装置中时，设置于缩小侧的元件P例如是投影装置的光阀(light valve)，而成像镜头100用以将来自光阀的影像光束投影至位于放大侧的屏幕上。

上述的第一透镜G1例如具有正屈光度，第二透镜G2例如具有正屈光度，第三透镜G3例如具有负屈光度，第四透镜G4例如具有负屈光度，第五透镜G5例如具有正屈光度，第六透镜G6例如具有负屈光度，第七透镜G7例如具有正屈光度，第八透镜G8例如具有正屈光度。

第一透镜G1例如为凸向放大侧的弯月型透镜，亦即第一透镜G1的面向放大侧的表面S1为凸曲面，而面向缩小侧的表面S2为凹曲面，但第一透镜G1不限于弯月型透镜。举例来说，第一透镜G1也可以是平凸透镜或双凸透镜。此外，第一透镜G1的材料可选用具有高折射率及高色散的材料，例如火石玻璃或重火石玻璃等。

第二透镜G2的面向放大侧的表面S3例如为凸曲面，第三透镜G3的面向缩小侧的表面S5例如为凹曲面，而第二透镜G2与第三透镜G3的接合面S4例如为平面。在其他实施例中，接合面S4也可以是凸向放大侧或缩小侧的曲面。此外，第二透镜G2与第三透镜G3其中之一的材料例如包括冕玻璃，第二透镜G2与第三透镜G3其中另一的材料例如包括重火石玻璃。举例来说，第二透镜G2的材料例如是冕玻璃，第三透镜G3的材料例如是重火石玻璃。在另一实施例中，第二透镜G2的材料例如是重火石玻璃，第三透镜G3的材料例如是冕玻璃。

第四透镜G4的面向放大侧的表面S6例如为凹曲面，第五透镜G5的面向缩小侧的表面S8例如为凸曲面，而第四透镜G4与第五透镜G5的接合面S7例如为凸向放大侧的曲面。此外，第四透镜G4与第五透镜G5的材料可选用折射率接近但色散系数较大的两种材料，用以消除色散。具体而言，第四透镜G4与第五透镜G5其中之一的材料例如包括火石玻璃，第四透镜G4与第五透镜G5其中另一的材料例如包括冕玻璃。举例来说，第四透镜G4的材料为火石玻璃，第五透镜G5的材料为冕玻璃。在另一实施例中，第四透镜G4的材料为冕玻璃，第五透镜G5的材料为火石玻璃。

第六透镜G6的面向放大侧的表面S9例如为凹曲面，第七透镜G7的面向缩小侧的表面S11例如为凸曲面，而第六透镜G6与第七透镜G7的接合面S10例如为凸向放大侧的曲面。在其他实施例中，接合面S10也可以是平面或是凸向缩小侧的曲面。此外，一般而言，火石玻璃的折射率介于1.63－2.1，而第六透镜G6与第七透镜G7的材料可选用色散系数接近但折射率差较大的一组火石玻璃，用以消除像差。在一实施例中，第六透镜G6与第七透镜G7的折射率的差值的绝对值例如是大于0.15。

第八透镜G8例如为双凸透镜，亦即第八透镜G8的面向放大侧的表面S12及面向缩小侧的表面S13例如都是凸曲面。在其他实施例中，第八透镜G8也可以是平凸透镜或弯月型透镜，其凸曲面可以凸向放大侧或缩小侧。第八透镜G8的材料例如是选用高折射率材料，例如可选用低色散的镧系玻璃或重镧系玻璃。在其他实施例中，第八透镜G8的材料也可选用重火石玻璃。

本实施例的成像镜头100例如还包括孔径光阑SA，配置于第三透镜G3与第四透镜G4之间。此外，本实施例的成像镜头100的全视场角例如是介于10度至50度之间，但不以此为限。在一实施例中，全视场角可设计成介于10度至15度之间。

本实施例的成像镜头100只需八片透镜，所以能具有低成本的优势。而且，借由其中六片透镜组成三个复合透镜，能使成像镜头100的总长度得以缩减。因此，本实施例的成像镜头100能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

表一将举出成像镜头100的各参数的一实施例。需注意的是，表一中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域的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更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

表一

表一中所指间距为两相邻表面于成像镜头100的光轴150上的直线距离。举例来说，表面S1的间距，即为表面S1与表面S2于光轴150上的直线距离，表面S13的间距为表面S13与元件P于光轴150上的直线距离。曲率半径为正值的表面代表该表面朝放大侧弯曲，曲率半径为负值的表面，代表该表面朝缩小侧弯曲。

图2A是图1的成像镜头的一实施例的像散与场曲图，图2B是图1的成像镜头的一实施例的畸变图，而图2C是图1的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。如图2A至图2C所示，本实施例的成像镜头100能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

虽然上述的第三透镜G3是以具有负屈光度为例，在另一实施例中，也可依不同的设计需求而将第三透镜设计成具有正屈光度。此外，在其他实施例中，成像镜头还可还包括一片或多片透镜。举例来说，成像镜头还可包括一片第九透镜(图未示)，第九透镜可配置于下列位置其中之一：第一透镜G1与放大侧之间、第一透镜G1与第二透镜G2之间、第七透镜G7与第八透镜G8之间、第八透镜G8与缩小侧之间、第三透镜G3与孔径光阑SA之间、孔径光阑SA与第四透镜G4之间、第五透镜G5与第六透镜G6之间。以下将另配合图式说明多种不同的实施例。

图3是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。请参照图3，本实施例的成像镜头100a与图1的成像镜头100相似，主要差异处在于成像镜头100a还包括第九透镜G9，配置于第一透镜G1与第二透镜G2之间。本实施例的第九透镜G9例如具有正屈光度，但在另一实施例中，第九透镜G9的可具有负屈光度。此外，在另一实施例中，第九透镜G9可配置于第一透镜G1与放大侧之间。另外，当第九透镜G9配置于第一透镜G1与放大侧之间或配置于第一透镜G1与第二透镜G2之间时，第九透镜G9的材料例如包括冕玻璃、轻冕玻璃或氟冕玻璃。

表二将举出成像镜头100a的各参数的一实施例。需注意的是，表二中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域的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更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

表二

图4A是图3的成像镜头的一实施例的像散与场曲图，图4B是图3的成像镜头的一实施例的畸变图，而图4C是图3的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。如图4A至图4C所示，本实施例的成像镜头100a能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

图5是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。请参照图5，本实施例的成像镜头100b与图1的成像镜头100相似，主要差异处在于成像镜头100b还包括第九透镜G9，配置于孔径光阑SA与第三透镜G3之间。本实施例的第九透镜G9例如具有正屈光度。在另一实施例中，第九透镜G9的可具有负屈光度。此外，在另一实施例中，第九透镜G9可配置于孔径光阑SA与第四透镜G4之间。

表三将举出成像镜头100b的各参数的一实施例。需注意的是，表三中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域的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更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

表三

图6A是图5的成像镜头的一实施例的像散与场曲图，图6B是图5的成像镜头的一实施例的畸变图，而图6C是图5的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。如图6A至图6C所示，本实施例的成像镜头100b能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

图7是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。请参照图7，本实施例的成像镜头100c与图1的成像镜头100相似，主要差异处在于成像镜头100c还包括第九透镜G9，配置于第八透镜G8与缩小侧之间。本实施例的第九透镜G9例如具有正屈光度，但在另一实施例中，第九透镜G9的可具有负屈光度。此外，在另一实施例中，第九透镜G9可配置于第七透镜G7与第八透镜G8之间。当第九透镜G9配置于第七透镜G7与第八透镜G8之间或配置于第八透镜G8与缩小侧之间时，第九透镜G9的材料包括镧系玻璃、重镧系玻璃或重火石玻璃。

表四将举出成像镜头100c的各参数的一实施例。需注意的是，表四中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域的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更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

表四

图8A是图7的成像镜头的一实施例的像散与场曲图，图8B是图7的成像镜头的一实施例的畸变图，而图8C是图7的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。如图8A至图8C所示，本实施例的成像镜头100c能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

图9是本发明另一实施例的一种成像镜头的示意图。请参照图9，本实施例的成像镜头100d与图1的成像镜头100相似，主要差异处在于成像镜头100d还包括第九透镜G9，配置于第五透镜G5与第六透镜G6之间，此第九透镜G9例如具正屈光度，而第九透镜G9可为弯月型透镜或双凸透镜。此第九透镜G9的材料包括镧系玻璃或重镧系玻璃，但不以此为限。

表五将举出成像镜头100d的各参数的一实施例。需注意的是，表五中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域的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更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

表五

图10A是图9的成像镜头的一实施例的像散与场曲图，图10B是图9的成像镜头的一实施例的畸变图，而图10C是图9的成像镜头的一实施例的调制传递函数图。如图10A至图10C所示，本实施例的成像镜头100d能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

在本发明的成像镜头中，由于最少只需八片透镜，所以能具有低成本的优势。而且，借由其中六片透镜组成三个复合透镜，能使成像镜头的总长度得以缩减。因此，本发明的成像镜头能在兼顾成本及尺寸的条件下，具有良好的成像质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种成像镜头，其特征在于，包括自放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜，其中所述第二透镜与所述第三透镜组成第一复合透镜，所述第四透镜与所述第五透镜组成第二复合透镜，而所述第六透镜与所述第七透镜组成第三复合透镜。

2.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第一透镜具有正屈光度，所述第二透镜具有正屈光度，所述第三透镜具有负屈光度或正屈光度，所述第四透镜具有负屈光度，所述第五透镜具有正屈光度，所述第六透镜具有负屈光度，所述第七透镜具有正屈光度，所述第八透镜具有正屈光度。

3.如权利要求2所述的成像镜头，其特征在于，所述第一透镜为双凸透镜或是凸向所述放大侧的弯月型透镜或平凸透镜。

4.如权利要求2所述的成像镜头，其特征在于，所述第二透镜的面向所述放大侧的表面为凸曲面，所述第三透镜的面向所述缩小侧的表面为凹曲面，而所述第二透镜与所述第三透镜的接合面为平面或是凸向所述放大侧或所述缩小侧的曲面。

5.如权利要求2所述的成像镜头，其特征在于，所述第四透镜的面向所述放大侧的表面为凹曲面，所述第五透镜的面向所述缩小侧的表面为凸曲面，而所述第四透镜与所述第五透镜的接合面为凸向所述放大侧的曲面。

6.如权利要求2所述的成像镜头，其特征在于，所述第六透镜的面向所述放大侧的表面为凹曲面，所述第七透镜的面向所述缩小侧的表面为凸曲面，而所述第六透镜与所述第七透镜的接合面为平面或是凸向所述放大侧或所述缩小侧的曲面。

7.如权利要求2所述的成像镜头，其特征在于，所述第八透镜为双凸透镜、弯月型透镜或平凸透镜。

8.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头还包括孔径光阑，配置于所述第三透镜与所述第四透镜之间。

9.如权利要求8所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头还包括第九透镜，配置于下列位置其中之一：所述第五透镜与所述第六透镜之间、所述第一透镜与所述放大侧之间、所述第一透镜与所述第二透镜之间、所述第七透镜与所述第八透镜之间、所述第八透镜与所述缩小侧之间、所述第三透镜与所述孔径光阑之间、所述孔径光阑与所述第四透镜之间。

10.如权利要求9所述的成像镜头，其特征在于，所述第九透镜配置于所述第五透镜与所述第六透镜之间，且所述第九透镜为具正屈光度的弯月型透镜或双凸透镜。

11.如权利要求9所述的成像镜头，其特征在于：

当所述第九透镜配置于所述第一透镜与所述放大侧之间或所述第一透镜与所述第二透镜之间时，所述第九透镜的材料包括冕玻璃、轻冕玻璃或氟冕玻璃；

当所述第九透镜配置于所述第七透镜与所述第八透镜之间或所述第八透镜与所述缩小侧之间时，所述第九透镜的材料包括镧系玻璃、重镧系玻璃或重火石玻璃；

当所述第九透镜配置于所述第五透镜与所述第六透镜之间时，所述第九透镜的材料包括镧系玻璃或重镧系玻璃。

12.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：

所述第一透镜的材料包括火石玻璃或重火石玻璃；

所述第二透镜与所述第三透镜其中之一的材料包括冕玻璃，所述第二透镜与所述第三透镜其中另一的材料包括重火石玻璃；

所述第四透镜与所述第五透镜其中之一的材料包括火石玻璃，所述第四透镜与所述第五透镜其中另一的材料包括冕玻璃；

所述第六透镜与所述第七透镜的材料包括火石玻璃；

所述第八透镜的材料包括镧系玻璃、重镧系玻璃或重火石玻璃。

13.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头的全视场角介于10度至50度之间。