CN201222114Y - 五镜片式光学取像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种五镜片式光学取像镜头(FIVE ELEMENT OPTICAL IMAGING LENS)，其沿着光轴由物侧至像侧依序包含：一负屈光率(简称为负)第一透镜群，其由物侧至像侧依序包含一负第一透镜与一负第二透镜，且第一、二透镜的光学面至少有一面为非球面；与一正第二透镜群，其由物侧至像侧依序包含一正第三透镜、一正第四透镜与一负第五透镜，且所述的正第四透镜的像侧面与正第五透镜的物侧面胶合；以提升取像镜头的应用性与使用效果，尤其适用在车用安全监控系统中以作为行车记录装置(EDR)如数字影像录放机(DVR)的影像撷取镜头，以增进EDR的使用效率。

Description

五镜片式光学取像镜头

技术领域

本实用新型涉及的是一种五镜片式光学取像镜头，尤指针对车用安全监控系统中所使用的行车记录装置(EDR，Event Data Recorder)而提供一种由五片透镜构成并具有大广角角度、小光圈值(Fno)、高分辨率、小镜头总长度的薄型光学取像镜头。

背景技术

取像镜头主要是利用一片或数片透镜或数个透镜群以构成一光学通路，再选择配合一影像感测组件如CCD(光电耦合影像感测组件，Charge CoupledDevice)或CMOS(互补式金氧半导体，Complementary Metal-OxideSemiconductor)并以同一光轴(optical axis)依序排列构成，使成为一单镜片式(single lens element)、二镜片式(two lens groups or lens elements)、三镜片式(threelens groups or lens elements)、或多镜片式(multi-lens groups or lens elements)等不同结构型态的取像镜头；取像时，物的光线是先经过各透镜或透镜群而成像在影像感测组件上，再通过影像感测组件转换成信号而传输至相关的支持设备；又一般在影像感测组件的前会另设一红外线滤光片(IR cut-off filter)，也可在影像感测组件的前一透镜的像侧面上设一层镀膜以代为(取代)所述的红外线滤光片。又上述的取像镜头已广泛使用在目前市面上各种安全监控系统中如车用安全监控系统，以作为行车记录装置(EDR，Event Data Recorder)如车用数字影像录放机(DVR，Digital Video Recorder)的影像撷取镜头；然，现有应用在监控系统尤其是行车记录装置(EDR)的取像镜头，一般都具有下列缺点：其广角角度一般不大，致影响影像撷取的视角与范围；光圈值(Fno)较大，致影响影像撷取的亮度与分辨率，尤其应用在夜间时影像质量相对不佳；又总长度(或高度)与相配合应用的感测组件的尺寸无法有效缩小，致镜头体积无法降低，制作成本也无法减少，相对影响取像镜头的使用效果与应用性或产品竞争力，故现有应用在监控系统的取像镜头，尤其是行车记录装置(EDR)的取像镜头，尚有改善的空间，而本实用新型即是针对上述现有应用在监控系统的取像镜头的缺点与使用上的需要性而改良设计。

发明内容

本实用新型主要目的在于提供一种五镜片式光学取像镜头(FIVEELEMENT OPTICAL IMAGING LENS)，其沿着光轴由物侧至像侧依序包含：一负屈光率(简称为负)第一透镜群，其由物侧至像侧依序包含一负第一透镜、一负第二透镜；与一正屈光率(简称为正)第二透镜群，其由物侧至像侧依序包含一正第三透镜、一正第四透镜与一负第五透镜；其中，所述的第一、二透镜的光学面至少有一面为非球面，且所述的正第四透镜的像侧面与正第五透镜的物侧面是胶合在一起。其是满足以下光学条件：

2R2＞R4＞R2；

2|F12|＜|F34|；与

Vd1＞Vd2，Vd4＞Vd5；

其中，R2、R4分别为负第一透镜与负第二透镜的像侧面的曲率半径，F12、F34分别为负第一透镜与负第二透镜的有效焦距，Vd1、Vd2、Vd4、Vd5分别为第一至第五透镜的阿贝数(Abbe’s  number)；如此，使所述的取像镜头能有效缩小镜头总长度，并可应用在1/4”(四分的一英寸)或还小尺寸的CCD(光电耦合影像感测组件，Charge Coupled Device)或CMOS(互补式金氧半导体，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)感测组件上，相对减小取像镜头的体积并提升取像镜头的应用性。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于，提供一种五镜片式光学取像镜头，其中所述的取像镜头可设一中置光圈，使其孔径光阑(stop)设在第一透镜群与第二透镜群之间，包括设在第二透镜的像侧面上或第三透镜的物侧面上或上述二光学面之间，以提升取像镜头的使用效率；

其中所述的取像镜头的第一透镜与第二透镜可利用塑料镜片或模造玻璃镜片构成，以提升取像镜头的使用效率；以构成一具有大广角角度如至少大于110度、小光圈值(Fno)、高亮度、高分辨率的五镜片式光学取像镜头，以提升取像镜头的应用性与使用效果。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的光学结构图；

图2是本实用新型第一实施例的散射场曲图(Astigmatic field curvature)；

图3是本实用新型第一实施例的畸变图(distortion)；

图4：是本实用新型第一实施例六个不同像对(linepair)10LP/mm(sagittal)、10LP/mm(tangential)、45LP/mm(sagittal)、45LP/mm(tangential)、90LP/mm(sagittal)、90LP/mm(tangential)在横轴像高为0至2.24mm的对应分辨率图(纵轴为分辨率MTF)；

图5是本实用新型第二实施例的光学结构图；

图6是本实用新型第二实施例的散射场曲图(Astigmatic field curvature)；

图7是本实用新型第二实施例的畸变图(distortion)；

图8是本实用新型第二实施例六个不同像对(linepair)10LP/mm(sagittal)、10LP/mm(tangential)、45LP/mm(sagittal)、45LP/mm(tangential)、90LP/mm(sagittal)、90LP/mm(tangential)在横轴像高为0至2.24mm的对应分辨率图(纵轴为分辨率MTF)；

图9是本实用新型第三实施例的光学结构图；

图10是本实用新型第三实施例的散射场曲图(Astigmatic field curvature)；

图11是本实用新型第三实施例的畸变图(distortion)；

图12是本实用新型第三实施例六个不同像对(linepair)10LP/mm(sagittal)、10LP/mm(tangential)、45LP/mm(sagittal)、45LP/mm(tangential)、90LP/mm(sagittal)、90LP/mm(tangential)在横轴像高为0至2.24mm的对应分辨率图(纵轴为分辨率MTF)；

图13是本实用新型第四实施例的光学结构图；

图14是本实用新型第四实施例的散射场曲图(Astigmatic field curvature)；

图15是本实用新型第四实施例的畸变图(distortion)；

图16是本实用新型第四实施例的六个不同像对(linepair)10LP/mm(sagittal)、10LP/mm(tangential)、45LP/mm(sagittal)、45LP/mm(tangential)、90LP/mm(sagittal)、90LP/mm(tangential)在横轴像高为0至2.24mm的对应分辨率图(纵轴为分辨率MTF)；

图17是本实用新型第五实施例的光学结构图；

图18A是本实用新型第五实施例的散射场曲图(Astigmatic field curvature)和图18B本实用新型第五实施例的畸变图(distortion)；

图19是本实用新型第五实施例的六个不同像对(linepair)10LP/mm(sagittal)、10LP/mm(tangential)、45LP/mm(sagittal)、45LP/mm(tangential)、90LP/mm(sagittal)、90LP/mm(tangential)在横轴像高为0至2.24mm的对应分辨率图(纵轴为分辨率MTF)。

附图标记说明：1-取像镜头；2-第一透镜群；L1-第一透镜；S1-物侧面；S2-像侧面；L2-第二透镜；S3-物侧面；S4-像侧面；3-第二透镜群；L3-第三透镜；S5-物侧面；S6-像侧面；L4-第四透镜；S7-物侧面；S8-像侧面；L5-第五透镜；S8-物侧面；S9-像侧面；4-孔径光阑(stop)；5-红外线滤光片；S10-物侧面；S11-像侧面；6-影像感测组件。

具体实施方式

为使本实用新型还加明确详实，兹列举较佳实施例并配合下列图示，将本实用新型的结构与技术特征详述如后：

参照图1所示，其是本实用新型第一实施例的结构示意图，本实用新型五镜片式光学取像镜头1，其沿着光轴X由物侧至像侧依序包含：一负屈光率(简称为负)第一透镜群2，其由物侧至像侧依序包含一负第一透镜L1、一负第二透镜L2；与一正屈光率(简称为正)第二透镜群3，其由物侧至像侧依序包含一正第三透镜L3、一正第四透镜L4与一负第五透镜L5；一红外线滤光片(IRcut-off filter)5；与一影像感测组件(image sensing chip)6，并以同一光轴(opticalaxis)X依序排列构成如图1所示；其中，所述的负第一透镜群1中的第一、二透镜L1、L2的光学面(S1、S2、S3、S4)中至少有一面为非球面；又所述的正第二透镜群2中的正第四透镜的像侧面S8是与正第五透镜的物侧面(S8)胶合；取像时，由物发出的光线是依序经过第一至第五透镜L1～L5后，再经过所述的红外线滤光片5而成像在影像感测组件(image sensing chip)6上。

又本实用新型五透镜式光学取像镜头1满足以下条件：

2R2＞R4＞R2；                    式(1)

2|f12|＜|f34|                    式(2)；与

Vd1＞Vd2，Vd4＞Vd5；             式(3)

其中，R2、R4分别为负第一透镜L1与负第二透镜L2的像侧面S2、S4的曲率半径，f12、f34分别为负第一透镜L1与负第二透镜L2的焦距，Vd1、Vd2、Vd4、Vd5分别为为第一至第五透镜L1、L2、L3、L4、L5的阿贝数(Abbe’snumber)。

本实用新型光学取像镜头1可设一中置光圈，使其孔径光阑(stop)4设在第一透镜群2与第二透镜群3之间，包括设在第二透镜L2的像侧面S4上或第三透镜L3的物侧面S5上或上述像侧面S4与物侧面S5二光学面之间。

本实用新型光学取像镜头1也利用在影像感测组件6的前一透镜的像侧面上，即第五透镜L5的像侧面S9上，设一层镀膜，以代为(取代)所述的红外线滤光片(IR cut-off filter)5。

本实用新型光学取像镜头1的第一透镜群2中的第一透镜L1与第二透镜L2可选择利用塑料镜片或模造玻璃镜片构成，而第二透镜群3中的第三透镜L3、第四透镜L4与第五透镜L5则是利用玻璃镜片构成。

以监控系统的取像镜头的技术领域而言，尤其是车用安全监控系统中作为行车记录装置(EDR，Event Data Recorder)如数字影像录放机(DVR，DigitalVideo Recorder)的影像撷取镜头，本实用新型的取像镜头1与现有取像镜头比较，本实用新型取像镜头1具有大广角角度如广角角度至少大于110度，小光圈值(Fno)，高亮度与高分辨率的优点，且可有效缩小镜头总长度(TTL)如镜头总长度小于12mm(毫米)，使本实用新型取像镜头1可应用在1/4”(四分的一英寸)或还小尺寸的CCD(光电耦合影像感测组件，Charge Coupled Device)或CMOS(互补式金氧半导体，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)的影像感测组件上，以提升本实用新型取像镜头1的应用性与使用效果，使本实用新型取像镜头1尤其适用在车用安全监控系统中以作为行车记录装置(EDR)如数字影像录放机(DVR)的影像撷取镜头，以增进EDR的使用效率。

兹列举较佳实施例并说明如下，其中，各实施例所示表(1)中分别列有：由物侧至像侧依序编号的光学面(surface)，在光轴上各光学面的曲率半径(Radius，单位：mm)(其中，第四透镜L4的像侧面S8等同在第五透镜L5的物侧面S8)，在光轴上各光学面之间之间距(Distance，单位：mm)，各透镜的折射率(Nd)，各透镜的阿贝数(Vd)，各透镜的焦距(如F12代表第一透镜L1的焦距，F789代表第四、五透镜胶L4、L5合后的焦距)，各透镜群的焦距(如Fg1代表第一透镜群2的焦距，Fg2代表第二透镜群3的焦距)与本创人车取像镜头1的系统有效焦距EFL(f)；又各实施例的表(2)中列有第一透镜L1或第二透镜L2的光学面中设计为非球面的各项是数(Coefficients)，其中，各非球面的构成是使用下列公式：

$\mathrm{The\; form\; of\; conic\; and\; asphere\; surfaces\; is\; as\; follows}:$

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\mathrm{SQRT}[1-(1+k)c^2{h}^2]}+A{h}^4+B{h}^6+C{h}^8+D{h}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+F{h}^{14}+G{h}^{16}+H{h}^{18}+J{h}^{20}$

其中，z为sag值，c是曲率，h为镜片高度，K为圆锥是数(Conic Constant)，A、B、C、D、E、F、J分别为4、6、8、10、12、14、16、18、20阶的非球面是数(4^th～20^th Order Aspherical Coefficient)

<第一实施例>

参考图1-4，其分别是本实用新型第一实施例的光学结构图、散射场曲图(Astigmatic field curvature)、畸变图(distortion)与六个不同像对(line pair)在横轴像高为0至2.24mm、纵轴为分辨率(MTF，modulation transfer function)的对应图。

表(1)

表(2)

由表(1)可知，本实施例的取像镜头满足上述式(一)、式(二)与式(三)等条件，而其镜头总长度(TTL)为8mm(毫米)，广角角度(wide angle)为140度；又本实施例的第一、二透镜L1、L2是利用塑料镜片构成，而第三、四、五透镜L3、L4、L5是利用玻璃镜片构成。

<第二实施例>

参考图5-8，其分别是本实用新型第二实施例的光学结构图、散射场曲图、畸变图与六个不同像对于横轴像高为0至2.24mm、纵轴为分辨率(MTF)的对应图。

表(1)

表(2)

由表(1)可知，本实施例的取像镜头满足上述式(一)、式(二)与式(三)等条件，而其镜头总长度(TTL)为10.5mm(毫米)，广角角度(wide angle)为150度。又本实施例的第一、二透镜L1、L2是利用塑料镜片构成，而第三、四、五透镜L3、L4、L5是利用玻璃镜片构成。

<第三实施例>

参考图9-12，其分别是本实用新型第三实施例的光学结构图、散射场曲图、畸变图与六个不同像对于横轴像高为0至2.24mm、纵轴为分辨率(MTF)的对应图。

表(1)

表(2)

由表(1)可知，本实施例的取像镜头满足上述式(一)、式(二)与式(三)等条件，而其镜头总长度(TTL)为9.2mm(毫米)，广角角度(wide angle)为175度；又本实施例的第一与二透镜L1、L2是利用模造玻璃镜片构成，而第三、四、五透镜L3、L4、L5是利用玻璃镜片构成。

<第四实施例>

参考图13-16，其分别是本实用新型第四实施例的光学结构图、散射场曲图、畸变图与六个不同像对于横轴像高为0至2.24mm、纵轴为分辨率(MTF)的对应图。

表(1)

表(2)

由表(1)可知，本实施例的取像镜头满足上述式(一)、式(二)与式(三)等条件，而其镜头总长度(TTL)为10.5mm(毫米)，广角角度(wide angle)为170度；又本实施例的第一、二透镜L1、L2是利用塑料镜片构成，而第三、四、五透镜L3、L4、L5是利用玻璃镜片构成。

<第五实施例>

参考图17-19，其分别是本实用新型第五实施例的光学结构图、散射场曲图、畸变图与六个不同像对于横轴像高为0至2.24mm、纵轴为分辨率(MTF，modulation transfer function)的对应图。表(1)

表(2)

由表(1)可知，本实施例的取像镜头满足上述式(一)、式(二)与式(三)等条件，而其镜头总长度(TTL)为12mm(毫米)，广角角度(wide angle)为110度。又本实施例的第一、二透镜L1、L2是利用塑料镜片构成，而第三、四、五透镜L3、L4、L5是利用玻璃镜片构成。

由上所述并同时参考图4、8、12、16所示，可知本实用新型第一至第五实施例的分辨率(MTF)均分布在80％左右，且广角角度分别为140度、150度、175度170度、110度，故本实用新型取像镜头确实可达成具有大广角角度(至少大于110度)与高分辨率的优点。

以上所述仅为本新型的较佳实施例，对本新型而言仅是说明性的，而非限制性的；本专业技术人员理解，在本新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变还，但都将落入本新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种五镜片式光学取像镜头，其特征在于：其沿着光轴排列且由物侧至像侧依序包含：

一负屈光率第一透镜群，其自物侧至像侧依序包含一负屈光率第一透镜、一负屈光率第二透镜；

一正屈光率第二透镜群，其自物侧至像侧依序包含一正屈光率第三透镜、一正屈光率第四透镜与一负屈光率第五透镜，且所述的正屈光率第四透镜的像侧面是与正屈光率第五透镜的物侧面胶合；

一红外线滤光片；与

一影像感测组件；

其中，满足以下条件：

2R2＞R4＞R2；

2|f12|＜|f34|；与

Vd1＞Vd2，Vd4＞Vd5；

其中，R2、R4分别为负屈光率第一透镜与负屈光率第二透镜的像侧面的曲率半径，F12、F34分别为负屈光率第一透镜与负屈光率第二透镜的焦距，Vd1、Vd2、Vd4、Vd5分别为第一至第五透镜的阿贝数。

2.根据权利要求1所述五镜片式光学取像镜头，其特征在于：所述的第一透镜的物侧面与像侧面至少有一面为非球面。

3.根据权利要求1所述五镜片式光学取像镜头，其特征在于：所述的第二透镜的物侧面与像侧面至少有一面为非球面。

4.根据权利要求1所述五镜片式光学取像镜头，其特征在于：其进一步设置一中置光圈，使其孔径光阑设在第一透镜群与第二透镜群之间。

5.根据权利要求4所述五镜片式光学取像镜头，其特征在于：所述的孔径光阑设在第二透镜的像侧面上或第三透镜的物侧面上或第二透镜的像侧面与第三透镜的物侧面之间。

6.根据权利要求1所述五镜片式光学取像镜头，其特征在于：所述的第一透镜由塑料镜片或模造玻璃镜片构成。

7.根据权利要求1所述五镜片式光学取像镜头，其特征在于：所述的第二透镜由塑料镜片或模造玻璃镜片构成。

8.根据权利要求1所述五镜片式光学取像镜头，其特征在于：所述的第三透镜为球面或非球面镜片。

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