CN107621688B

CN107621688B - 小型化五片式广角镜头

Info

Publication number: CN107621688B
Application number: CN201610553242.2A
Authority: CN
Inventors: 陈思颖
Original assignee: Kinko Optical Co ltd
Current assignee: Kinko Optical Co ltd
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: CN107621688A

Abstract

一种小型化五片式广角镜头，由物侧至像侧依序包括一第一镜片、一第二镜片、一光圈、一第三镜片、一第四镜片及一第五镜片，第一镜片具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面，第二镜片具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面，第三镜片具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面，第四镜片具有负屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面，第五镜片具有正屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面。藉此，实现小型化及广角的目的。

Description

小型化五片式广角镜头

技术领域

本发明是关于一种光学系统，特别是关于一种具有小型化特性的五片式广角镜头。

背景技术

广角镜头是指焦距较短、视角较大的镜头，其特点是具有较长的景深，可容纳景物的范围较广，并且可以增加画面的空间纵深感。

但是，一般广角镜头容易产生系统长度较长的问题。为了改善前述问题，申请人尝试对广角镜头进行改良，使其兼具有小型化的特性。

发明内容

本发明之主要目的在于提供一种具有小型化及广角特性的五片式镜头。

为了达成上述及其他目的，本发明提供一种小型化五片式广角镜头，由物侧至像侧依序包括一第一镜片、一第二镜片、一光圈、一第三镜片、一第四镜片及一第五镜片，第一镜片具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面，第二镜片具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面，第三镜片具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面，第四镜片具有负屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面，第五镜片具有正屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面。

为了达成上述及其他目的，本发明还提供一种小型化五片式广角镜头，由物侧至像侧依序包括一第一镜片、一第二镜片、一光圈、一第三镜片、一第四镜片及一第五镜片，第一镜片具有负屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为正值，第二镜片具有正屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为负值，第三镜片具有正屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为负值，第四镜片具有负屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为正值，第五镜片具有正屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为正值。

为了达成上述及其他目的，本发明还提供一种小型化五片式广角镜头，由物侧至像侧依序包括一第一镜片、一第二镜片、一光圈、一第三镜片、一第四镜片及一第五镜片，第一镜片具有负屈光力，其物侧面曲率半径为正值且大于其像侧面曲率半径，第二镜片具有正屈光力，其物侧面曲率半径为正值且大于其像侧面曲率半径，第三镜片具有正屈光力，其物侧面曲率半径为正值且大于其像侧面曲率半径，第四镜片具有负屈光力，其物侧面曲率半径为负值且大于其像侧面曲率半径，第五镜片具有正屈光力，其物侧面曲率半径及像侧面曲率半径均为正值。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：vd3-vd4>25；其中vd3为第三镜片的色散系数，vd4为第四镜片的色散系数，藉此改善横向色差。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：100<FOV<160；其中FOV为该小型化五片式广角镜头的视角，藉此撷取较大范围的影像。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：TTL/F<2.4；其中TTL为该小型化五片式广角镜头的系统全长，F为该小型化五片式广角镜头的系统焦距值，且更佳者是满足下列关系式：1.6<TTL/F<2.4，藉此有助于缩短系统长度，并提升可移植性，俾利应用于消费性产品上。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：FNO<2.8；其中FNO为该小型化五片式广角镜头的光圈值，且更佳者是满足下列关系式：1.8<FNO<2.8，藉此有助于增加系统的聚光能力，改善低光环境下的影像质量。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：∣R2/R3∣<0.4；其中R2为第一镜片像侧面的曲率半径，R3为第二镜片物侧面的曲率半径，藉此有助于提高整体亮度。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：0.1<D34；其中D34为该第三、第四镜片在一光轴上的间距，藉此可降低光斑生成的机率。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：0.6<F3/F<0.9；其中F3为第三镜片的焦距值，F为该小型化五片式广角镜头的焦距值，藉此缩短系统全长。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：|F1/F|>1；其中F1为第一镜片的焦距值，F为该小型化五片式广角镜头的焦距值，藉此使系统较易具有广角特性。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：D12/IMGH>0.1；其中D12为第一、第二镜片在一光轴上的间距，IMGH为该小型化五片式广角镜头的最大像高，藉此有助于改善场曲现象。

前述小型化五片式广角镜头中，第一、第二、第四、第五镜片可为塑料镜片且双面均可为非球面，第三镜片则可为塑料材质或玻璃材质；若第三镜片为塑料材质，则其双面均可为非球面，此时小型化五片式广角镜头之重量较轻且成本较低；若第三镜片为玻璃材质，此时可有效改善温度变化造成的离焦现象，且其双面亦可为非球面。

前述小型化五片式广角镜头更可满足下列关系式：0.4<R1/F<0.7、0.2<R2/F<0.35、0.9<R3/F<3.7、-1.4<R4/F<-1、0.6<R5/F<1.6、-0.8<R6/F<-0.6、-0.2<R7/F<-0.3、-0.6<R8/F<-0.4、0.5<R9/F<0.8、0.5<R10/F<1.1、-0.9<F/F1<-0.7、0.6<F/F2<1.1、1.2<F/F3<1.5、-1.2<F/F4<-0.8、0.1<F/F5<0.4、3.5<ALT/Gaa<4.9；其中R1为该第一镜片物侧面的曲率半径，R2为该第一镜片像侧面的曲率半径，R3为该第二镜片物侧面的曲率半径，R4为该第二镜片像侧面的曲率半径，R5为该第三镜片物侧面的曲率半径，R6为该第三镜片像侧面的曲率半径，R7为该第四镜片物侧面的曲率半径，R8为该第四镜片像侧面的曲率半径，R9为该第五镜片物侧面的曲率半径，R10为该第五镜片像侧面的曲率半径，F1为该第一镜片的焦距值，F2为该第二镜片的焦距值，F3为该第三镜片的焦距值，F4为该第四镜片的焦距值，F5为该第五镜片的焦距值，ALT为该第一至第五镜片在一光轴上的厚度总和，Gaa为该第一至第五镜片在该光轴上的间隙长度总和。藉此使该小型化五片式广角镜头具有小型化及广角的特性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的示意图。

图1A为本发明第一实施例的横向色差图。

图1B为本发明第一实施例的F-theta畸变图。

图2为本发明第二实施例的示意图。

图2A为本发明第二实施例的横向色差图。

图2B为本发明第二实施例的F-theta畸变图。

图3为本发明第三实施例的示意图。

图3A为本发明第三实施例的横向色差图。

图3B为本发明第三实施例的F-theta畸变图。

图4为本发明第四实施例的示意图。

图4A为本发明第四实施例的横向色差图。

图4B为本发明第四实施例的F-theta畸变图。

符号说明

第一镜片10 第二镜片20

第三镜片30 第四镜片40

第五镜片50 平板镜片60

物侧A 像侧B

光圈ST 光轴L

具体实施方式

请参考第1图，所绘示者为本发明的第一实施例，该小型化五片式广角镜头(下称小型化镜头)在光轴L上由物侧A至像侧B依序包括一第一镜片10、一第二镜片20、一光圈ST、一第三镜片30、一第四镜片40及一第五镜片50，于像侧B处设有CCD、CMOS或其他感光组件(未绘示)，于感光组件与第五镜片50之间可设有滤光片及/或保护玻璃等平板镜片60，平板镜片60的数量可依需求增减或不设置。

本实施例中，第一镜片10具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面，且其物侧面的曲率半径大于像侧面的曲率半径，物侧面曲率半径与像侧面曲率半径的乘积为正值，塑料制成的第一镜片10的物侧面及像侧面均可为非球面，藉此使该小型化镜头具有广角特性，并改善歪曲现象。本文中，当一曲面的曲面圆心较该曲面本身更靠近像侧时，则该曲面之曲率半径为正值；反之，当一曲面的曲面圆心较该曲面本身更靠近物侧时，则该曲面之曲率半径为负值。

第二镜片20具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面，此时其物侧面曲率半径与像侧面曲率半径的乘积为负值，其物侧面曲率半径为正值且大于像侧面曲率半径，塑料制成的第二镜片20的物侧面及像侧面均可为非球面。藉此，第二镜片20可用于改善第一镜片10所产生的色差。

第三镜片30具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面，亦即其物侧面的曲率半径为正值且大于像侧面的曲率半径，其物侧面曲率半径与像侧面曲率半径的乘积为负值，玻璃制成的第三镜片30的物侧面及像侧面均可为非球面，藉此有效改善温度变化所造成的离焦现象。

第四镜片40具有负屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面，亦即其物侧面的曲率半径为负值且大于像侧面的曲率半径，且其物侧面曲率半径与像侧面曲率半径的乘积为正值，塑料制成的第四镜片40的物侧面及像侧面均可为非球面。第四镜片40像侧面为凸面的设计有助于缩短系统全长，且其像侧面可具有反曲点而用以改善横向色差。

第五镜片50具有正屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面，亦即其物侧面的曲率半径为正值且小于像侧面的曲率半径，其物侧面曲率半径与像侧面曲率半径的乘积为正值，塑料制成的第五镜片50的物侧面及像侧面均可为非球面，且第五镜片50物侧面及像侧面中具有至少一反曲点，藉此改善主光线角度(chief ray angle)，并有助于缩短系统全长。

本实施例的小型化镜头的设计参数如下表一所示：

表一

本实施例中，第一至第五镜片10、20、30、40、50的物侧面及像侧面均为非球面，其面型满足下列非球面公式：

其中c＝1/r，r为表面曲率半径，h为光线在此表面的高度，k为锥面系数，A为第二阶系数，B为第四阶系数，C为第六阶系数，D为第八阶系数，E为第十阶系数，F为第十二阶系数，G为第十四阶系数，H为第十六阶系数。第一实施例各非球面之参数如下表二所示：

表二

基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为2.8mm，系统长度为6mm，第一镜片焦距值为-3.439mm，第二镜片焦距值为2.924mm，第三镜片焦距值为1.976mm，第四镜片焦距值为-2.395mm，第五镜片焦距值为8.522mm，最大像高处的视场角达131度，光圈值为2.4。

此时，小型化镜头各项关系式的数值如下表三所示：

表三

关系式	数值	关系式	数值
				vd3-vd4	25.767	R6/F	-0.72
TTL/F	2.14	R7/F	-0.25
				∣R2/R3∣	0.3181	R8/F	-0.58
F3/F	0.7057	R9/F	0.72
				\|F1/F\|	1.2282	R10/F	1.03
D12/IMGH	0.1951	F/F1	-0.81
				R1/F	0.60	F/F2	0.96
R2/F	0.30	F/F3	1.42
				R3/F	0.94	F/F4	-1.17
R4/F	-1.36	F/F5	0.33
				R5/F	1.53	ALT/Gaa	4.45

如此一来，该镜头具有小型化及广角的特性，其横向色差图如第1A图所示，最大横向色差不超过2.5μm，其F-theta畸变图如第1B图所示，最大F-theta畸变不大于±5.2％。

请参考第2图，所绘示者为本发明的第二实施例，其镜片配置与第一实施例相似，惟第三镜片改以塑料材质制成，藉此降低制造成本并减轻重量。本实施例的小型化镜头的设计参数如下表四所示：

表四

本实施例中，第一至第五镜片10、20、30、40、50的物侧面及像侧面均为非球面，其面型满足上列非球面公式，且第二实施例各非球面之参数如下表五所示：

表五

基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为2.7mm，系统长度为6mm，第一镜片焦距值为-3.131mm，第二镜片焦距值为2.694mm，第三镜片焦距值为2.201mm，第四镜片焦距值为-2.738mm，第五镜片焦距值为11.807mm，最大像高处的视场角达140度，光圈值为2.4。

此时，小型化镜头各项关系式的数值如下表六所示：

表六

关系式	数值	关系式	数值
				vd3-vd4	32.384	R6/F	-0.68
TTL/F	2.22	R7/F	-0.26
				∣R2/R3∣	0.3043	R8/F	-0.53
F3/F	0.8152	R9/F	0.70
				\|F1/F\|	1.1596	R10/F	0.80
D12/IMGH	0.2498	F/F1	-0.86
				R1/F	0.63	F/F2	1.00
R2/F	0.30	F/F3	1.23
				R3/F	0.97	F/F4	-0.99
R4/F	-1.16	F/F5	0.23
				R5/F	1.09	ALT/Gaa	3.53

如此一来，该镜头具有小型化及广角的特性，其横向色差图如第2A图所示，最大横向色差不超过2.5μm，其F-theta畸变图如第2B图所示，最大F-theta畸变不大于±8.5％。

请参考第3图，所绘示者为本发明的第三实施例，其镜片配置与第一实施例相似，惟第三镜片改以塑料材质制成，本实施例的小型化镜头的设计参数如下表七所示：

表七

本实施例中，第一至第五镜片10、20、30、40、50的物侧面及像侧面均为非球面，其面型满足上列非球面公式，且第三实施例各非球面之参数如下表八所示：

表八

基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为2.9mm，系统长度为6mm，第一镜片焦距值为-3.502mm，第二镜片焦距值为4.555mm，第三镜片焦距值为1.959mm，第四镜片焦距值为-3.245mm，第五镜片焦距值为15.403mm，最大像高处的视场角达130度，光圈值为2.2。

此时，小型化镜头各项关系式的数值如下表九所示：

表九

关系式	数值	关系式	数值
				vd3-vd4	32.384	R6/F	-0.65
TTL/F	2.07	R7/F	-0.26
				∣R2/R3∣	0.072	R8/F	-0.47
F3/F	0.6755	R9/F	0.56
				\|F1/F\|	1.2076	R10/F	0.59
D12/IMGH	0.1738	F/F1	-0.83
				R1/F	0.49	F/F2	0.64
R2/F	0.26	F/F3	1.48
				R3/F	3.63	F/F4	-0.89
R4/F	-1.10	F/F5	0.19
				R5/F	0.66	ALT/Gaa	4.84

如此一来，该镜头具有小型化及广角的特性，其横向色差图如第3A图所示，最大横向色差不超过3.5μm，其F-theta畸变图如第3B图所示，最大F-theta畸变不大于±7.5％。

请参考第4图，所绘示者为本发明的第四实施例，其镜片配置与第一实施例相似，本实施例的小型化镜头的设计参数如下表十所示：

表十

本实施例中，第一至第五镜片10、20、30、40、50的物侧面及像侧面均为非球面，其面型满足上列非球面公式，且第四实施例各非球面之参数如下表十一所示：

表十一

基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为2.8mm，系统长度为5.45mm，第一镜片焦距值为-3.737mm，第二镜片焦距值为2.955mm，第三镜片焦距值为1.965mm，第四镜片焦距值为-2.686mm，第五镜片焦距值为11.838mm，最大像高处的视场角达131度，光圈值为2.4。

此时，小型化镜头各项关系式的数值如下表十二所示：

表十二

关系式	数值	关系式	数值
				vd3-vd4	29.294	R6/F	-0.70
TTL/F	1.95	R7/F	-0.25
				∣R2/R3∣	0.2534	R8/F	-0.55
F3/F	0.7018	R9/F	0.65
				\|F1/F\|	1.3346	R10/F	0.74
D12/IMGH	0.1367	F/F1	-0.75
				R1/F	0.56	F/F2	0.95
R2/F	0.29	F/F3	1.42
				R3/F	1.15	F/F4	-1.04
R4/F	-1.10	F/F5	0.24
				R5/F	1.35	ALT/Gaa	4.89

如此一来，该镜头具有小型化及广角的特性，其横向色差图如第4A图所示，最大横向色差不超过2μm，其F-theta畸变图如第4B图所示，最大F-theta畸变不大于±4.9％。

Claims

1.一种小型化五片式广角镜头，由物侧至像侧依序包括：

一第一镜片，具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面；

一第二镜片，具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面；

一光圈；

一第三镜片，具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面；

一第四镜片，具有负屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面；以及

一第五镜片，具有正屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面；

其中该小型化五片式广角镜头更满足下列关系式：|F1/F| > 1；其中F1为第一镜片的焦距值，F为该小型化五片式广角镜头的焦距值。

2.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：vd3-vd4>25；其中vd3为第三镜片的色散系数，vd4为第四镜片的色散系数。

3.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：100<FOV<160；其中FOV为该小型化五片式广角镜头的视角。

4.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：TTL/F<2.4；其中TTL为该小型化五片式广角镜头的系统全长。

5.如权利要求4所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：1.6<TTL/F<2.4。

6.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：FNO<2.8；其中FNO为该小型化五片式广角镜头的光圈值。

7.如权利要求6所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：1.8<FNO<2.8。

8.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：∣R2/R3∣<0.4；其中R2为第一镜片像侧面的曲率半径，R3为第二镜片物侧面的曲率半径。

9.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：0.1<D34；其中D34为该第三、第四镜片在一光轴上的间距。

10.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：0.6<F3/F<0.9；其中F3为第三镜片的焦距值。

11.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：D12/IMGH>0.1；其中D12为第一、第二镜片在一光轴上的间距，IMGH为该小型化五片式广角镜头的最大像高。

12.如权利要求1所述的小型化五片式广角镜头，其中第五镜片的像侧面及物侧面均具有反曲点。

13.一种小型化五片式广角镜头，由物侧至像侧依序包括：

一第一镜片，具有负屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为正值；

一第二镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为负值；

一光圈；

一第三镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为负值；

一第四镜片，具有负屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为正值；以及

一第五镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径与其像侧面曲率半径的乘积为正值；

14.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：vd3-vd4>25；其中vd3为第三镜片的色散系数，vd4为第四镜片的色散系数。

15.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：100<FOV<160；其中FOV为该小型化五片式广角镜头的视角。

16.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：TTL/F<2.4；其中TTL为该小型化五片式广角镜头的系统全长。

17.如权利要求16所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：1.6<TTL/F<2.4。

18.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：FNO<2.8；其中FNO为该小型化五片式广角镜头的光圈值。

19.如权利要求18所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：1.8<FNO<2.8。

20.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：∣R2/R3∣<0.4；其中R2为第一镜片像侧面的曲率半径，R3为第二镜片物侧面的曲率半径。

21.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：0.1<D34；其中D34为该第三、第四镜片在一光轴上的间距。

22.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：0.6<F3/F<0.9；其中F3为第三镜片的焦距值。

23.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：D12/IMGH>0.1；其中D12为第一、第二镜片在一光轴上的间距，IMGH为该小型化五片式广角镜头的最大像高。

24.如权利要求13所述的小型化五片式广角镜头，其中第五镜片的像侧面及物侧面均具有反曲点。

25.一种小型化五片式广角镜头，由物侧至像侧依序包括：

一第一镜片，具有负屈光力，其物侧面曲率半径为正值且大于其像侧面曲率半径；

一第二镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径为正值且大于其像侧面曲率半径；

一光圈；

一第三镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径为正值且大于其像侧面曲率半径；

一第四镜片，具有负屈光力，其物侧面曲率半径为负值且大于其像侧面曲率半径；以及

一第五镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径及像侧面曲率半径均为正值；

26.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：vd3-vd4>25；其中vd3为第三镜片的色散系数，vd4为第四镜片的色散系数。

27.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：100<FOV<160；其中FOV为该小型化五片式广角镜头的视角。

28.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：TTL/F<2.4；其中TTL为该小型化五片式广角镜头的系统全长。

29.如权利要求28所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：1.6<TTL/F<2.4。

30.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：FNO<2.8；其中FNO为该小型化五片式广角镜头的光圈值。

31.如权利要求30所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：1.8<FNO<2.8。

32.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：∣R2/R3∣<0.4；其中R2为第一镜片像侧面的曲率半径，R3为第二镜片物侧面的曲率半径。

33.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：0.1<D34；其中D34为该第三、第四镜片在一光轴上的间距。

34.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：0.6<F3/F<0.9；其中F3为第三镜片的焦距值。

35.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，更满足下列关系式：D12/IMGH>0.1；其中D12为第一、第二镜片在一光轴上的间距，IMGH为该小型化五片式广角镜头的最大像高。

36.如权利要求25所述的小型化五片式广角镜头，其中第五镜片的像侧面及物侧面均具有反曲点。