CN109581637A - 成像镜头 - Google Patents

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Abstract

一种成像镜头，其从物侧至像侧在光轴上依序包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。第一透镜为具正屈光度的弯月型透镜，第一透镜的物侧表面为凸面，像侧表面为凹面；第二透镜为具正屈光度的凸透镜；第三透镜为具负屈光度的透镜；第四透镜为具负屈光度的透镜：第五透镜为具正屈光度的透镜，第五透镜的物侧表面为凸面。该成像镜头具有焦距长及微型化的特点。

Description

成像镜头
技术领域
本发明是关于一种成像镜头，特别有关一种具有长焦距及镜头总长短的成像镜头。
背景技术
目前市面上配置有成像镜头的电子产品多以广视角及近物距特性的诉求为主，若要清楚地拍摄远处细微的影像，这类镜头的光学设计无法满足这样的需求。能够达到远距拍摄的成像镜头一般采用多群变焦设计并搭载球面透镜，这样的结构使得镜头体积过于庞大而不利于微型化。因此，现有的光学系统已无法满足一般消费者追求功能性与便利性的拍摄需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种成像镜头，其具有焦距长、镜头总长短的特性，且拥有良好的光学性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种成像镜头，其从物侧至像侧在光轴上依序包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。该第一透镜为具正屈光度的弯月型透镜，该第一透镜的物侧表面为凸面，像侧表面为凹面；该第二透镜为具正屈光度的凸透镜；该第三透镜为具负屈光度的透镜；该第四透镜为具负屈光度的透镜：该第五透镜为具正屈光度的透镜，该第五透镜的物侧表面为凸面。
其中该成像镜头满足以下条件式：
其中TTL为该成像镜头总长(以毫米为单位)，EFL为该成像镜头的有效焦距(以毫米为单位)。
其中该成像镜头进一步满足以下条件式：
其中TTL为该成像镜头总长(以毫米为单位)，BFL为该第五透镜的像侧表面至成像面于光轴上的距离(以毫米为单位)。
其中该成像镜头进一步满足以下条件式：
其中f1为该第一透镜的焦距(以毫米为单位)，EFL为该成像镜头的有效焦距(以毫米为单位)。
其中该成像镜头进一步满足以下条件式：
其中ν1为该第一透镜的阿贝系数(Abbe number)，ν5为该第五透镜的阿贝系数。
其中该第二透镜的物侧表面为凸面，该第四透镜的像侧表面为凸面，该第五透镜的像侧表面为凸面。
其中该第二透镜的像侧表面为凹面，该第四透镜的像侧表面为凹面，该第五透镜的像侧表面为凹面。
其中该第三透镜的像侧表面和该第四透镜的物侧表面为相对向的凹面。
其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜的每一透镜至少一面为非球面表面。
该成像镜头更包含：滤光片，设置于该第五透镜和成像平面之间。
该成像镜头更包含：光圈，设置于该物侧与该第二透镜之间。
本发明成像镜头的另一实施例中，其从物侧至像侧在光轴上依序包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。该第一透镜为具正屈光度的弯月型透镜；该第二透镜为具正屈光度的透镜，该第二透镜的物侧表面为凸面；该第三透镜为具负屈光度的透镜且物侧表面为凹面；该第四透镜为具负屈光度的弯月型透镜：该第五透镜为具正屈光度的透镜，该第五透镜的物侧表面为凸面，其中该成像镜头满足以下条件式：其中TTL为该成像镜头总长(以毫米为单位)，EFL为该成像镜头的有效焦距(以毫米为单位)。
本发明成像镜头的另一实施例中，其从物侧至像侧在光轴上依序包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。该第一透镜为具正屈光度的弯月型透镜；该第二透镜为具正屈光度的透镜，该第二透镜的物侧表面为凸面；该第三透镜为具负屈光度的透镜且物侧表面为凹面；该第四透镜为具负屈光度的弯月型透镜：该第五透镜为具正屈光度的透镜，该第五透镜的物侧表面为凸面，其中该成像镜头满足以下条件式：其中f1为该第一透镜的焦距(以毫米为单位)，EFL为该成像镜头的有效焦距(以毫米为单位)。
本发明的成像镜头具有长焦距的特性，在具备望远功能的同时，能够减少像差，提升解像力，亦能有效控制镜头总长，满足微型化的需求。
附图说明
图1显示依据本发明第一实施例的一种成像镜头的示意图。
图2A至2E分别依序为第一实施例的纵向像差、横向色差、场曲、畸变、及调制转换函数图。
图3显示依据本发明第二实施例的一种成像镜头的示意图。
图4A至4E分别依序为第二实施例的纵向像差、横向色差、场曲、畸变、及调制转换函数图。
图5显示依据本发明第三实施例的一种成像镜头的示意图。
图6A至6E分别依序为第三实施例的纵向像差、横向色差、场曲、畸变、及调制转换函数图。
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
本发明提供的成像镜头具有微型及长焦距的特性，可应用于各种配备镜头的取像装置，诸如个人信息终端(如手机、智能型手机和平板计算机等)、穿戴式装置、监视设备、IPCAM、行车记录器以及倒车显影设备等。
本发明的成像镜头的基本结构显示于图1(对应于第一实施例)、图3(对应于第二实施例)及图5(对应于第三实施例)。如图1、3及5所示，该成像镜头沿着光轴OA从物侧至像侧依序包含第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5，透镜总数为五片，此外还包含位于物侧与第一透镜L1之间的光圈ST以及位于第五透镜L5和成像平面IMA之间的滤光片OF。
第一透镜L1为具有正屈光度的弯月型透镜，其物侧表面S2近光轴处为凸面，其像侧表面S3近光轴处为凹面，第一透镜L1的物侧表面S2的曲率大于像侧表面S3的曲率，藉此缩短该成像镜头的总长度。两个面S2与S3可皆为非球面表面，可以修正其像差。
第二透镜L2为具有正屈光度的凸透镜，其物侧表面S4近光轴处为凸面，像侧表面S5可略为凸起或凹下，或呈平面。第二透镜L2的物侧表面S4在中心向物端凸起，凸起的程度沿两侧递减，在远离光轴的两端，凸起的程度又微幅增加。第二透镜L2的两个面S4及S5可皆为非球面表面。
第三透镜L3为具有负屈光度的透镜，其像侧表面S7近光轴处为凹面，物侧表面S6的曲率相对较小，第三透镜L3的至少一面为非球面表面。
第四透镜L4为具有负屈光度的透镜，其物侧表面S8近光轴处为凹面，像侧表面S9的曲率相对较小，第四透镜L4的至少一面为非球面表面。第三透镜L3的像侧表面S7和第四透镜L4的物侧表面S8为相对向的凹面。
第五透镜L5为具有正屈光度的透镜，其物侧表面S10及像侧表面S11可皆为非球面。第五透镜L5的物侧表面S10近光轴处可为凸面，像侧表面S11近光轴处可为凸面或凹面。
该成像镜头的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可皆由塑料材质制成，且各透镜的物侧表面和像侧表面可皆为非球面表面。
本发明的成像镜头的长度满足下列数学式(1)：
其中TTL为该成像镜头总长，即第一透镜L1的物侧表面S2至成像平面IMA于光轴上的距离，EFL为该成像镜头的有效焦距。藉此，可有效控制该成像镜头的总长度，维持其小型化。
进一步地，本发明的成像镜头也满足下列数学式(2)：
其中BFL为第五透镜L5的像侧面S11至成像面IMA于光轴OA上的间距。
再者，为使本发明的成像镜头能够保持良好的光学性能，该成像镜头满足以下条件(3)。
其中f1为第一透镜L1的焦距。也就是说，第一透镜L1的焦距与该成像镜头的有效焦距EFL的比值的绝对值介于0.55至0.65之间。
该成像镜头可进一步满足如下条件(4)，以进一步维持光学性能。
其中ν1为第一透镜L1的阿贝系数(Abbe number)，ν5为第五透镜的阿贝系数。
当该成像镜头至少满足上述条件式(1)～(4)其中一条件时，能有效的缩减镜头总长并修正像差，镜头的解像力也能有效的提升。
本发明的成像镜头具有长焦距的特性，在具备望远功能的同时，能够减少像差，提升解像力，亦能有效控制镜头总长，满足微型化的需求。
以下将举三个具体实施例，对本发明的成像镜头作进一步详细说明，请参阅图1、图3及图5，其分别对应本发明第一实施例、第二实施例和第三实施例的镜头组成。
非球面透镜的形状可以下式表示：
其中D代表非球面透镜在离透镜中心轴的相对高度时的矢(Sag)量，C表示近轴曲率半径倒数，H表示非球面透镜在离透镜中心轴的相对高度，K表示非球面透镜的圆锥常数(Conic Constant)，而E4～E16四阶以上的偶数阶的非球面修正系数。
第一实施例：
请参阅图1及图2A至2E，其中图1显示依据本发明第一实施例的一种成像镜头的示意图，图2A至2E分别依序为第一实施例的纵向像差、横向色差、场曲、畸变、及调制转换函数图。于第一实施例中，成像镜头由物侧至像侧于光轴上依序包含第一透镜L1至第五透镜L5。第一透镜L1为弯月型透镜，其物侧表面S2近光轴处为凸面，其像侧表面S3近光轴处为凹面，具有正屈光度。第二透镜L2为凸透镜，其物侧表面S4近光轴处为凸面，像侧表面S5近光轴处为凸面，具有正屈光度。第三透镜L3的像侧表面S7和第四透镜L4的物侧表面S8为相对向的凹面，第三透镜L3的物侧表面S6为凹面，第4透镜的像侧表面S9为凸面，第三透镜L3和第四透镜L4皆具有负屈光度。第五透镜L5的物侧表面S10和像侧表面S11在近光轴处皆凸面，具有正屈光度。
表一为图1中成像镜头的各透镜的相关参数表，该成像镜头的有效焦距(EFL)为11.0mm，光圈值(F-number)为2.75，镜头总长度为9.0mm。
表一
表二为表一中各个透镜的非球面表面的相关参数表。
表二
本实施例的成像镜头的镜头总长为9.0mm，有效焦距为11.0mm，BFL为3.05mm，TTL/EFL为0.818mm，小于0.85，BFL/TTL为0.339mm，大于0.3，满足上述条件式(1)及(2)。第一透镜L1的有效焦距f1为6.368mm，f1/EFL的绝对值为0.579mm，介于0.55与0.65之间，满足上述条件式(3)。第一透镜L1的阿贝系数ν1为56.96，第五透镜L5的阿贝系数ν5为23.53，两者比值的绝对值为2.421，介于2.0与2.5之间，满足上述条件式(4)。
其中，若条件(1)TTL/EFL的数值大于1，则难以达到镜头小型化的目的。因此，TTL/EFL的数值至少须小于1，所以最佳效果范围为符合该范围则具有最佳镜头小型化的条件。
第二实施例：
请参阅图3及图4A至4E，其中图3显示依据本发明第二实施例的一种成像镜头的示意图，图4A至4E分别依序为第二实施例的纵向像差、横向色差、场曲、畸变、及调制转换函数图。于第二实施例中，成像镜头由物侧至像侧于光轴上依序包含第一透镜L1至第五透镜L5。第一透镜L1为弯月型透镜，其物侧表面S2近光轴处为凸面，其像侧表面S3近光轴处为凹面，具有正屈光度。第二透镜L2为凸透镜，其物侧表面S4近光轴处为凸面，像侧表面S5近光轴处为凸面，具有正屈光度。第三透镜L3的像侧表面S7和第四透镜L4的物侧表面S8为相对向的凹面，第三透镜L3的物侧表面S6为凹面，第4透镜的像侧表面S9为凸面，第三透镜L3和第四透镜L4皆具有负屈光度。第五透镜L5的物侧表面S10和像侧表面S11在近光轴处皆凸面，具有正屈光度。
表三为图3中成像镜头的各透镜的相关参数表，该成像镜头的有效焦距(EFL)为8.0mm，光圈值(F-number)为2.72，镜头总长度为6.534mm。
表三
表四为表三中各个透镜的非球面表面的相关参数表。
表四
本实施例的成像镜头的镜头总长为6.534mm，有效焦距为8.0mm，BFL为2.206mm，TTL/EFL为0.817mm，小于0.85，BFL/TTL为0.338mm，大于0.3，满足上述条件式(1)及(2)。第一透镜L1的有效焦距f1为4.633mm，f1/EFL的绝对值为0.579mm，介于0.55与0.65之间，满足上述条件式(3)。第一透镜L1的阿贝系数为ν1为56.96，第五透镜L5的阿贝系数ν5为23.53，两者比值的绝对值为2.421，介于2.0与2.5之间，满足上述条件式(4)。
其中，若条件(2)BFL/TTL的数值小于0.2，则难以维持镜头小型化的目的。因此，BFL/EFL的数值至少须大于0.2，所以最佳效果范围为符合该范围则具有最佳镜头小型化的条件。
第三实施例：
请参阅图5及图6A至6E，其中图5显示依据本发明第三实施例的一种成像镜头的示意图，图6A至6E分别依序为第三实施例的纵向像差、横向色差、场曲、畸变、及调制转换函数图。于第三实施例中，成像镜头由物侧至像侧于光轴上依序包含第一透镜L1至第五透镜L5。第一透镜L1为弯月型透镜，其物侧表面S2近光轴处为凸面，其像侧表面S3近光轴处为凹面，具有正屈光度。第二透镜L2为凸透镜，其物侧表面S4近光轴处为凸面，像侧表面S5近光轴处为凹面，具有正屈光度。第三透镜L3的像侧表面S7和第四透镜L4的物侧表面S8为相对向的凹面，第三透镜L3的物侧表面S6为凹面，第四透镜的像侧表面S9为凹面，第三透镜L3和第四透镜L4皆具有负屈光度。第五透镜L5的物侧表面S10在近光轴处为凸面，像侧表面S11在近光轴处为凹面，具有正屈光度。
表五为图5中成像镜头的各透镜的相关参数表，该成像镜头的有效焦距(EFL)为11.0mm，光圈值(F-number)为2.70，镜头总长度为9.0mm。
表五
表六为表五中各个透镜的非球面表面的相关参数表。
表六
本实施例的成像镜头的镜头总长为9.0mm，有效焦距为11.0mm，BFL为3.092mm，TTL/EFL为0.818mm，小于0.85，BFL/TTL为0.344mm，大于0.3，满足上述条件式(1)及(2)。第一透镜L1的有效焦距f1为6.942mm，f1/EFL的绝对值为0.631mm，介于0.55与0.65之间，满足上述条件式(3)。第一透镜L1的阿贝系数ν1为55.95，第五透镜L5的阿贝系数ν5为23.97，两者比值的绝对值为2.334，介于2.0与2.5之间，满足上述条件式(4)。
其中，若条件(3)f1/EFL的绝对值大于1，则难以提供足够强的屈光度。因此，f1/EFL的绝对值至少须小于1，所以最佳效果范围为符合该范围则可提供足够强的屈光度。
其中，若条件(4)ν1/ν5的绝对值小于2，则使消色差的功能欠佳。因此，ν1/ν5的绝对值至少须大于2，所以最佳效果范围为符合该范围则具有最佳消色差条件。
本发明符合的公式以及为中心，本发明实施例的数值也落入其余公式的范围内。公式及可助于镜头达到小型化。公式可提供足够强的屈光度。公式可使消色差表现较佳。
虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种成像镜头，其特征在于，其从物侧至像侧在光轴上依序包含：
第一透镜，其为具正屈光度的弯月型透镜；
第二透镜，其为具正屈光度的透镜，该第二透镜的物侧表面为凸面；
第三透镜，其为具负屈光度的透镜，该第三透镜的物侧表面为凹面；
第四透镜，其为具负屈光度的弯月型透镜：以及
第五透镜，其为具正屈光度的透镜，该第五透镜的物侧表面为凸面；
其中该成像镜头满足以下条件式：
其中TTL为该成像镜头总长，EFL为该成像镜头的有效焦距。
2.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第二透镜的像侧表面为凸面，该第四透镜的像侧表面为凸面，该第五透镜的像侧表面为凸面。
3.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第二透镜的像侧表面为凹面，该第四透镜的像侧表面为凹面，该第五透镜的像侧表面为凹面。
4.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第三透镜的像侧表面和该第四透镜的物侧表面为相对向的凹面。
5.如权利要求2或3或4所述的成像镜头，其特征在于，该成像镜头进一步满足以下条件式：
其中f1为该第一透镜的焦距，EFL为该成像镜头的有效焦距。
6.如权利要求2或3或4所述的成像镜头，其特征在于，该成像镜头进一步满足以下条件式：
其中TTL为该成像镜头总长，BFL为该第五透镜的像侧表面至成像面于光轴上的距离。
7.如权利要求2或3或4所述的成像镜头，其特征在于，该成像镜头进一步满足以下条件式：
其中ν1为该第一透镜的阿贝系数，ν5为该第五透镜的阿贝系数。
8.如权利要求2或3或4所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜的每一透镜至少一面为非球面表面。
9.如权利要求2或3或4所述的成像镜头，更包含：
光圈，设置于该物侧与该第二透镜之间。
10.一种成像镜头，其特征在于，其从物侧至像侧在光轴上依序包含：
第一透镜，其为具正屈光度的弯月型透镜；
第二透镜，其为具正屈光度的透镜，该第二透镜的物侧表面为凸面；
第三透镜，其为具负屈光度的透镜，该第三透镜的物侧表面为凹面；
第四透镜，其为具负屈光度的弯月型透镜：以及
第五透镜，其为具正屈光度的透镜，该第五透镜的物侧表面为凸面；
其中该成像镜头满足以下条件式：
其中f1为该第一透镜的焦距，EFL为该成像镜头的有效焦距。
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