CN107728287B - 广角镜头 - Google Patents

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Abstract

一种广角镜头，其由物侧至像侧依序包括一第一镜片、一第二镜片、一第三镜片、一第四镜片及一第五镜片。第一、第二、第四镜片均具有负屈光力，且三者的物侧面为均凸面且像侧面均为凹面。第三镜片具有正屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面。第五镜片具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面。广角镜头还满足下列关系式：8.5<TTL/F<11.25，藉此可使镜头同时兼具广角及小型化的特性。

Description

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广角特性的五片式成像镜头。
背景技术
超广角镜头是指能摄取比广角镜头更宽广景象的镜头，其视角非常广阔，景深较长，因此经常被用于表现辽阔的透视效果。
但是，超广角镜头容易有色差大的问题，镜头长度通常也较长。因此，如何改善这些问题，实系值得本领域人士思量的。
发明内容
本发明之主要目的在于提供一种具有广角、低色差且全长较短的广角镜头。
为了达成上述及其他目的，本发明提供一种广角镜头，其由物侧至像侧依序包括一第一镜片、一第二镜片、一第三镜片、一第四镜片及一第五镜片。第一、第二、第四镜片均具有负屈光力，且三者的物侧面为均凸面且像侧面均为凹面。第三镜片具有正屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面。第五镜片具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面。广角镜头还满足下列关系式：8.5<TTL/F<11.25；其中TTL为该广角镜头的系统长度，F为该广角镜头的系统焦距值。藉此可使镜头同时兼具广角及小型化的特性。
为了达成上述及其他目的，本发明还提供一种广角镜头，其由物侧至像侧依序包括一第一镜片、一第二镜片、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，其物侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径。第二镜片具有负屈光力，其像侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径。第三镜片具有正屈光力，其物侧面的曲率半径为负值，且其物侧面的曲率半径小于其像侧面的曲率半径。第四镜片具有负屈光力，其像侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径。第五镜片具有正屈光力，其物侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径。广角镜头还满足下列关系式：(V1+V2)/2-V3>15；其中V1为该第一镜片的色散系数，V2为该第二镜片的色散系数，V3为该第三镜片的色散系数。藉此，可以使广角镜头具有较佳的色差补偿效果。较佳者更可满足下列关系式：35>(V1+V2)/2-V3>30。
前述广角镜头中，更可包括一光圈位于第三、第四镜片之间，藉此平衡广角镜头屈光力的配置。
前述广角镜头更可满足下列关系式：
-1.8<F4/F5<-1.2；其中F4为该第四镜片的焦距值，F5为该第五镜片的焦距值，藉此进一步改善色差。
前述广角镜头更可满足下列关系式：
0.3<sagR4/R4<0.7，其中R4为该第四镜片像侧面的曲率半径，sagR4为该第二镜片像侧面在一光轴处的表面与一平贴于该第二镜片像侧面最大有效径处上的假想平面的轴向间距，藉此使第四镜片更容易制作。
前述广角镜头更可满足下列关系式：0.85<(F/F3+F/F5)<1.25；其中F3为该第三镜片的焦距值，F5为该第五镜片的焦距值，F为该广角镜头的系统焦距值，藉此更易达成小型化的效果。较佳者更可满足下列关系式：0.92<(F/F3+F/F5)<1.20。
前述广角镜头中，第一镜片可为玻璃材质，使广角镜头较能避免外力伤害镜头表面，此时第一镜片的双面可均为球面或非球面；第一镜片至第五镜片也可均为塑料镜片且双面均为球面或非球面，藉此有助于降低成本及总重量。
前述广角镜头更可满足下列关系式：8≦R1/F≦11、1≦R2/F≦3、6≦R3/F≦13、1≦R4/F≦2、-9.6≦R5/F≦-3.0、-2.1≦R6/F≦-1.3、3≦R7/F≦12、0≦R8/F≦2、0≦R9/F≦2、-1.7≦R10/F≦-1.55、-0.35≦F/F1≦-0.1、-0.45≦F/F2≦-0.2、0.2≦F/F3≦0.45、-0.65≦F/F4≦-0.4、0.55≦F/F5≦0.85、1.1≦ALT/Gaa≦1.9、0.8<(F3+F4)/F<1.5；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该光轴上的厚度总和，Gaa为该第一至第五镜片在该光轴上的间隙长度总和。藉此使该广角镜头具有广角、低色差且小型化等特性。
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第二镜片的放大示意图。
图1B为本发明第一实施例的横向色差图。
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。
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
轴向间距sagR4
具体实施方式
请参考图1，所绘示者为本发明的第一实施例，该广角镜头在光轴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、一第三镜片30、一光圈ST、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，其物侧面的曲率半径为正值且大于像侧面的曲率半径，塑料制成的第一镜片10的物侧面及像侧面均可为非球面。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具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面，其像侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径，塑料制成的第二镜片20的物侧面及像侧面均可为非球面，藉以改善畸变的表现。另外，如图1A所示，前文所提到的sagR4是指，第二镜片20像侧面在光轴上的表面与一平贴于第二镜片20像侧面最大有效径处上的假想平面之间的轴向间距，该假想平面垂直于光轴。
第三镜片30具有正屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面，其物侧面曲率半径为负值且小于其像侧面的曲率半径，塑料制成的第三镜片30的物侧面及像侧面均可为非球面。由于第一、第二镜片10、20均具有负屈光力，且第三镜片30的物侧面亦为凹面，因此使的本发明的广角镜头更容易实现超广角特性，甚或可实现鱼眼镜头的特性。另外，带有正屈光力的第三镜片30则有助于改善场曲表现及因第一、第二镜片10、20所生的色差，并有助于系统小型化。
第四镜片40具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面，其像侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于像侧面的曲率半径，塑料制成的第四镜片40的物侧面及像侧面均可为非球面。此外，设于第三、第四镜片30、40之间的光圈ST有助于平衡系统屈光力的配置。
第五镜片50具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面，其物侧面的曲率半径为正值且大于像侧面的曲率半径，塑料制成的第五镜片50的物侧面及像侧面均可为非球面，且带有正屈光力的第五镜片50亦有助于系统小型化。本实施例中，第四、第五镜片40、50两者胶合，即第四镜片40像侧面与第五镜片50物侧面以黏胶黏合，藉此可改善色差。此外，第四、第五镜片40、50的色散系数还可满足下列条件，以更进一步改善色差：V5-V4>25；其中V4为第四镜片的色散系数，V5为第五镜片的色散系数。
本实施例的广角镜头的设计参数如下表一所示：
表一
Figure BDA0001077174440000051
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：
Figure BDA0001077174440000052
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，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
物侧面1 像侧面2 物侧面3 像侧面4 物侧面5
k 0 0 0 -5.94E-01 0
B 1.64E-04 -8.44E-04 -6.76E-03 -7.56E-03 -3.21E-02
C -2.03E-05 -4.26E-05 1.40E-03 3.72E-03 -1.38E-03
D 7.52E-07 9.37E-05 -2.35E-04 -7.58E-03 3.09E-03
E -8.57E-09 -9.12E-06 2.24E-05 6.67E-03 -4.58E-03
F 0 0 -7.07E-07 -8.59E-04 1.04E-03
G 0 0 0 -2.74E-04 0
H 0 0 0 0 0
像侧面6 物侧面8 像侧面9 物侧面10 像侧面11
k -3.86 0 0 0 -1.88
B -3.10E-02 1.25E-01 4.02E-01 4.02E-01 -1.70E-02
C 1.63E-03 -1.71E-01 -6.82E-01 -6.82E-01 -1.53E-03
D 0 1.48E-01 4.08E-01 4.08E-01 1.27E-02
E 0 -7.83E-02 -1.22E-01 -1.22E-01 -1.01E-02
F 0 2.09E-02 -6.69E-03 -6.69E-03 3.69E-03
G 0 0 0 0 7.45E-04
H 0 0 0 0 0
基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为1.08mm，系统长度为11.81mm，第一镜片焦距值为-7.97mm，第二镜片焦距值为-2.77mm，第三镜片焦距值为3.10mm，第四镜片焦距值为-2.23mm，第五镜片焦距值为1.66mm，最大视角达211°。
此时，广角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
TTL/F 10.98 R6/F -1.52
F4/F5 -1.34 R7/F 11.98
sagR4/R4 0.62 R8/F 1.18
(V1+V2)/2-V3 32.46 R9/F 1.18
(F3+F4)/F 0.82 R10/F -1.60
ALT/Gaa 1.79 F/F1 -0.13
R1/F 10.79 F/F2 -0.39
R2/F 2.86 F/F3 0.35
R3/F 9.75 F/F4 -0.48
R4/F 1.20 F/F5 0.65
R5/F -4.40 F/F3+F/F5 0.99
如此一来，广角镜头具有广角、低色差且小型化的特性，其横向色差图如图1B所示，可见其不同视角的最大横向色差均小于8μm。
请参考图2，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，但第一镜片为玻璃材质且双面均为球面。本实施例的广角镜头的设计参数如下表四所示：
表四
Figure BDA0001077174440000071
本实施例中，第二至第五镜片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
Figure BDA0001077174440000072
Figure BDA0001077174440000081
基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为1.08mm，系统长度为11.80mm，第一镜片焦距值为-5.60mm，第二镜片焦距值为-4.12mm，第三镜片焦距值为3.92mm，第四镜片焦距值为-2.50mm，第五镜片焦距值为1.65mm，最大视角达225°。
此时，广角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
TTL/F 10.94 R6/F -1.69
F4/F5 -1.51 R7/F 6.35
sagR4/R4 0.40 R8/F 1.20
(V1+V2)/2-V3 34.96 R9/F 1.20
(F3+F4)/F 1.32 R10/F -1.60
ALT/Gaa 1.85 F/F1 -0.19
R1/F 10.75 F/F2 -0.26
R2/F 2.71 F/F3 0.28
R3/F 9.37 F/F4 -0.43
R4/F 1.67 F/F5 0.65
R5/F -3.09 F/F3+F/F5 0.93
如此一来，广角镜头具有广角、低色差且小型化的特性，其横向色差图如图2A所示，可见其不同视角的最大横向色差均小于5μm。
请参考图3，所绘示者为本发明的第三实施例，其镜片配置与第二实施例相似，本实施例的广角镜头的设计参数如下表七所示：
表七
Figure BDA0001077174440000082
Figure BDA0001077174440000091
本实施例中，第二至第五镜片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
物侧面3 像侧面4 物侧面5 像侧面6
k 0 -1.09E-01 0 0
B 3.94E-02 6.04E-02 4.51E-03 1.71E-02
C -1.22E-02 -7.97E-03 -2.79E-03 -5.72E-03
D 1.66E-03 -1.11E-02 -1.21E-03 9.08E-05
E -1.26E-04 3.81E-03 2.34E-04 4.40E-04
F 5.33E-06 -7.16E-04 2.00E-05 -1.33E-04
G -9.41E-08 5.04E-05 0 1.17E-05
H 0 0 0 0
像侧面8 物侧面9 像侧面10 物侧面11
k 0 0 0 0
B 2.73E-02 1.19E-01 1.19E-01 1.60E-02
C -3.10E-02 -2.02E-01 -2.02E-01 -9.95E-03
D 1.10E-02 1.59E-01 1.59E-01 2.89E-02
E -4.19E-04 -2.15E-01 -2.15E-01 -3.53E-02
F -1.98E-03 1.40E-01 1.40E-01 2.39E-02
G 0 -4.07E-02 -4.07E-02 -7.29E-03
H 0 0 0 1.24E-03
基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为1.32mm，系统长度为11.99mm，第一镜片焦距值为-4.34mm，第二镜片焦距值为-4.14mm，第三镜片焦距值为4.99mm，第四镜片焦距值为-3.08mm，第五镜片焦距值为1.76mm，最大视角达150°。
此时，广角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
TTL/F 9.11 R6/F -2.07
F4/F5 -1.75 R7/F 3.16
sagR4/R4 0.62 R8/F 0.98
(V1+V2)/2-V3 32.45 R9/F 0.98
(F3+F4)/F 1.46 R10/F -1.61
ALT/Gaa 1.13 F/F1 -0.30
R1/F 9.12 F/F2 -0.32
R2/F 1.95 F/F3 0.26
R3/F 6.84 F/F4 -0.43
R4/F 1.31 F/F5 0.75
R5/F -9.52 F/F3+F/F5 1.01
如此一来，广角镜头具有广角、低色差且小型化的特性，其横向色差图如图3A所示，可见其不同视角的最大横向色差均小于3μm。
请参考图4，所绘示者为本发明的第四实施例，其镜片配置与第二实施例相似，本实施例的广角镜头的设计参数如下表十所示：
表十
Figure BDA0001077174440000101
本实施例中，第二至第五镜片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
物侧面3 像侧面4 物侧面5 像侧面6
k 0 -3.60E-01 0 -4.31
B 8.33E-04 2.01E-02 -4.18E-02 -4.30E-02
C -9.27E-04 -3.75E-02 7.16E-03 -5.90E-04
D 1.01E-04 1.00E-01 -1.23E-02 0
E 1.22E-11 -1.14E-01 3.40E-06 0
F -6.50E-13 6.57E-02 -1.57E-06 0
G 0 -1.57E-02 2.87E-07 0
H 0 0 0 0
像侧面8 物侧面9 像侧面10 物侧面11
k 0 0 0 -2.25
B 2.34E-01 6.90E-01 6.90E-01 -2.91E-02
C -3.98E-01 -1.96 -1.96 6.63E-02
D 4.34E-01 2.51 2.51 -1.67E-01
E -2.21E-01 -3.08 -3.08 3.10E-01
F 1.13E-05 3.15 3.15 -2.72E-01
G 0 -2.47 -2.47 1.09E-01
H 0 7.88E-01 7.88E-01 0
基于前述设计，本实施例的系统焦距值F为1.07mm，系统长度为10.03mm，第一镜片焦距值为-5.65mm，第二镜片焦距值为-2.70mm，第三镜片焦距值为2.69mm，第四镜片焦距值为-1.73mm，第五镜片焦距值为1.38mm，最大视角达210°。
此时，广角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
TTL/F 9.36 R6/F -1.32
F4/F5 -1.26 R7/F 10.99
sagR4/R4 0.59 R8/F 0.94
(V1+V2)/2-V3 31.8 R9/F 0.94
(F3+F4)/F 0.90 R10/F -1.65
ALT/Gaa 1.45 F/F1 -0.19
R1/F 8.13 F/F2 -0.40
R2/F 2.53 F/F3 0.40
R3/F 12.48 F/F4 -0.62
R4/F 1.22 F/F5 0.78
R5/F -4.53 F/F3+F/F5 1.17
如此一来，广角镜头具有广角、低色差且小型化的特性，其横向色差图如图4A所示，可见其不同视角的最大横向色差均小于6μm。

Claims (9)

1.一种广角镜头，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，具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面；
一第三镜片，具有正屈光力，其物侧面为凹面且像侧面为凸面；
一第四镜片，具有负屈光力，其物侧面为凸面且像侧面为凹面；以及
一第五镜片，具有正屈光力，其物侧面及像侧面均为凸面；
其中，该广角镜头更满足下列关系式：
8.5<TTL/F<11.25；其中TTL为该广角镜头的系统长度，F为该广角镜头的系统焦距值；
其中，该广角镜头更满足下列关系式：
-1.8<F4/F5<-1.2；其中F4为该第四镜片的焦距值，F5为该第五镜片的焦距值。
2.一种广角镜头，由物侧至像侧依序包括：
一第一镜片，具有负屈光力，其物侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径；
一第二镜片，具有负屈光力，其像侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径；
一第三镜片，具有正屈光力，其物侧面的曲率半径为负值，且其物侧面的曲率半径小于其像侧面的曲率半径；
一第四镜片，具有负屈光力，其像侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径；以及
一第五镜片，具有正屈光力，其物侧面的曲率半径为正值，且其物侧面的曲率半径大于其像侧面的曲率半径；
其中，该广角镜头更满足下列关系式：
(V1+V2)/2-V3>15；其中V1为该第一镜片的色散系数，V2为该第二镜片的色散系数，V3为该第三镜片的色散系数；
其中，该广角镜头更满足下列关系式：
-1.8<F4/F5<-1.2；其中F4为该第四镜片的焦距值，F5为该第五镜片的焦距值。
3.如权利要求1或2所述的广角镜头，其中第一镜片为玻璃材质且其物侧面及像侧面均为非球面。
4.如权利要求1或2所述的广角镜头，其中第一镜片为玻璃材质且其物侧面及像侧面均为球面。
5.如权利要求1或2所述的广角镜头，更包括一光圈位于该第三、第四镜片之间。
6.如权利要求1或2所述的广角镜头，更满足下列关系式：
0.3<sagR4/R4<0.7，其中R4为该第四镜片像侧面的曲率半径，sagR4为该第二镜片像侧面在一光轴处的表面与一平贴于该第二镜片像侧面最大有效径处上的假想平面的轴向间距。
7.如权利要求1或2所述的广角镜头，更满足下列关系式：
0.85<(F/F3+F/F5)<1.25；其中F3为该第三镜片的焦距值，F5为该第五镜片的焦距值，F为该广角镜头的系统焦距值。
8.如权利要求1所述的广角镜头，更满足下列关系式：
(V1+V2)/2-V3>15；其中V1为该第一镜片的色散系数，V2为该第二镜片的色散系数，V3为该第三镜片的色散系数。
9.如权利要求2所述的广角镜头，更满足下列关系式：
8.5<TTL/F<11.25；其中TTL为该广角镜头的系统长度，F为该广角镜头的系统焦距值。
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