TW201335618A - 成像鏡頭 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種成像鏡頭，其從物側到成像面依次包括：一具有正光焦度的第一透鏡、一具有負光焦度的第二透鏡、一具有正光焦度的第三透鏡、一具有正光焦度的第四透鏡、一具有負光焦度的第五透鏡及一成像面。所述成像鏡頭滿足以下條件：D/TTL＞0.94；其中，D為成像面上最大成像圓直徑；TTL為整個成像鏡頭的長度。

Description

成像鏡頭
本發明涉及一種成像技術，尤其涉及一種成像鏡頭。
隨著智慧型手機的日亦普及，消費者開始渴望，手機除了功能性齊全以外，並需能具備輕薄短小的特點，以便能方便攜帶。因此，手機的輕薄短小限制了放置照相機模組的空間，進而需要“低長度”和“出光面有效直徑小”的成像鏡頭，以確保照相機模組的總體積可以達到最小。
目前用於手機上之一百參拾萬圖元（13M）以上的照相機模組的成像鏡頭，大多會使用自動對焦馬達（Auto Focus Actuator）來帶動成像鏡頭移動，讓拍攝的照片從遠景端（無窮大）到近景端（100mm）的都能夠清楚，這是因為消費者希望手機能拍攝到好的風景照（遠景端），且又能拍攝到好的人物照和大頭照（中景端），甚至能做名片辨識用（近景端，通常名片辨識的距離約為100mm），因此，就需要“遠近景成像品質兼顧”的成像鏡頭。
有鑒於此，有必要提供一種具有長度小高解析度、低色差的成像鏡頭。
一種成像鏡頭，其從物側到成像面依次包括：一具有正光焦度的第一透鏡、一具有負光焦度的第二透鏡、一具有正光焦度的第三透鏡、一具有正光焦度的第四透鏡、一具有負光焦度的第五透鏡及一成像面。所述成像鏡頭滿足以下條件：D/TTL>0.94；其中，D為成像面上最大成像圓直徑；TTL為整個成像鏡頭的長度。
與先前技術相比，滿足上述條件的成像鏡頭，具有長度小高解析度、低色差的成像品質。
下面將結合附圖與實施例對本技術方案作進一步詳細說明。
請參閱圖1，本發明提供的一種成像鏡頭100，其從物側至成像面依次包括：一個具有正光焦度的第一透鏡L1、一個具有負光焦度的第二透鏡L2、一個具有正光焦度的第三透鏡L3、一個具有正光焦度的第四透鏡L4、一個具有負光焦度的第五透鏡L5、一濾光片10及一成像面20。
所述第一透鏡L1從物側至像側依次包括一面向物側凸出的第一表面S1和一向所述成像面20凸出的第二表面S2。
所述第二透鏡L2從物側至像側依次包括一面向物體一側凸出的第三表面S3及一向所述第二透鏡L2內部凹陷的第四表面S4。
所述第三透鏡L3從物側至像側依次包括一面向物體一側凸出的第五表面S5及向所述成像面20一側凸出的第六表面S6。
所述第四透鏡L4從物側至像側依次包括一向所述第四透鏡L4內部凹陷的第七表面S7及一向所述成像面20一側凸出的第八表面S8。
所述第五透鏡L5從物側至像側依次包括一向所述第五透鏡L5內部凹陷的第九表面S9及一向所述第五透鏡L5內部凹陷的第十表面S10。
所述濾光片10從物側至像側依次包括靠近物側之第十一表面S11以及靠近所述成像面20的第十二表面S12。所述濾光片10用於濾除經過第五透鏡L5的光線中的紅外光線。
所述成像鏡頭100還包括一光闌30。所述光闌30位於所述第一透鏡L1與第二透鏡L2之間，以保證成像鏡頭100的整體結構相對於光闌30對稱，有效地降低慧差(coma)的影響；同時限制經過第一透鏡L1的光線進入第二透鏡L2的光通量，並讓經過第二透鏡L2後的光錐更加對稱，使成像鏡頭100的彗差得以修正。
本實施方式中，光線自物側入射至第一透鏡L1後，並依次再經過所述光闌30、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5、及濾光片10後成像于所述成像面20。可以理解，可通過設置影像感測器(圖未示)，如電荷耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)，于所述成像面20處以組成一成像系統。
所述成像鏡頭100滿足以下條件式：
(1)D/TTL>0.94；
其中，D為所述成像面20上的最大成像圓直徑；TTL為整個成像鏡頭100的長度。
本發明所提供的成像鏡頭100條件式中，條件式(1)限制了成像鏡頭100的總長。
所述成像鏡頭100可進一步滿足以下條件式：
(2)D/L>1.21；
其中L為第十表面S10的出光面的有效直徑。
條件式（2），限制了所述成像鏡頭100的出光面有效直徑，使所述成像鏡頭100的總直徑可以小於最大成像圓直徑，並且達到最小。
所述成像鏡頭100可進一步滿足以下條件式：
(3) Z/Y>0；
其中，Z為所述第八表面S8的曲面橫向高度與所述第四透鏡L4的中心厚度之差，Y為所述第八表面S8的曲面縱向高度。
條件式（3），保證所述第四透鏡L4易於射出成型，使得由單邊澆口注入的塑膠可以容易到達對向一側，進而讓所述成像鏡頭100的偏芯敏感度變小。
所述成像鏡頭100可進一步滿足以下條件式：
（4）R31/F3>R11/F1>0；
（5）R12/F1<R32/F3<0；
其中，R11為所述第一透鏡L1的第一表面S1的曲率半徑；R12為所述第一透鏡L1的第二表面S2的曲率半徑；R31為所述第三透鏡L3的第五表面S5的曲率半徑；R32為所述第三透鏡L3的第六表面S6的曲率半徑；F1為所述第一透鏡L1的焦距；F3為所述第三透鏡L3的焦距。
條件式（4）和（5），使得成像鏡頭100具有良好的收差補正效果。
所述成像鏡頭100可進一步滿足以下條件式：
(6) R51/F5<R52/F5<0；
其中，R51為所述第五透鏡L5的第九表面S9的曲率半徑；R52為所述第五透鏡L5的第十表面S10的曲率半徑；F5為所述第五透鏡L5的焦距。
條件式（6），使得成像鏡頭100的偏芯敏感度變小。
其中，所述第一表面S1、第二表面S2、第三表面S3、第四表面S4、第五表面S5、第六表面S6、第七表面S7、第八表面S8、第九表面S9和第十表面S10均是非球面，並滿足非球面的面型公式：
其中，z是沿光軸方向在高度為h的位置以表面頂點作參考距光軸的位移值，c是曲率半徑，h為透鏡高度，K為圓錐定數（Coin Constant），Ai為i次的非球面係數(i-th order Aspherical Coefficient）。
通過將表1、表2、表3（請參閱下文）的資料代入上述運算式，可獲得本發明第一實施方式的成像鏡頭100中各透鏡表面的非球面形狀。另外，通過將表5、表6、表7的資料代入上述運算式，可獲知本發明第二實施方式的成像鏡頭100中各透鏡表面的非球面形狀。
下列各表中分別列有由物端到像端依序排列的光學表面，其中，i表示從物側開始的第i個透鏡表面；約定F/No為成像鏡頭100的光圈數；2ω為成像鏡頭100的視場角；ri表示從物側開始的第i個透鏡表面的曲率半徑；Di表示從物側開始的第i個透鏡表面至第i+1個透鏡表面間的軸向距離；ni表示從物側開始的第i個透鏡表面的折射率；vi表示從物側開始的第i個透鏡表面的阿貝數；ki表示從物側開始的第i個透鏡表面的二次曲率。
第一實施方式
本發明第一實施方式所提供的成像鏡頭100的各光學元件滿足表1至表3的條件。
表1
表2
表3
表4
本實施方式中，D=5.867mm；TTL=5.48mm；Z=0.137mm；Y=1.45mm; L=4.47mm；F1=3.32mm；F3=7.99mm；F5=-2.57mm。
在遠景端，第一實施方式的成像鏡頭100的球差、場曲、畸變、MTF分別如圖2至圖5所示。具體地，圖2所示的五條曲線分別為針對F線(波長為486納米(nm))，d線(波長為588nm)，C線(波長為654nm)，e線(波長為546)，g線(波長為436nm)，而觀察到的像差值曲線。由該五條曲線可看出第一實施方式的成像鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生的像差值控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。如圖3所示，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線。由圖3可看出該成像鏡頭100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。進一步地，圖4所示的曲線為成像鏡頭100的畸變特性曲線，由圖4可知，該成像鏡頭100的光學畸變量被控制在-2.00%~2.00%的範圍內。如圖5所示，在1/2頻（Nyquist frequency）條件下（本實施方式的1/2頻(半頻)為224lp/mm），中心視場的MTF>55%(如曲線mc所示)，0.8視場的MTF>40%(如曲線mp所示)，其餘介於中心視場和0.8視場之間視場的MTF，則介於40%~55%之間(如曲線mt所示)。
在近景端，第一實施方式的成像鏡頭100的球差、場曲、畸變、MTF分別如圖6至圖9所示。具體地，圖6所示的五條曲線分別為針對F線(波長為486納米(nm))，d線(波長為588nm)，C線(波長為654nm)，e線(波長為546)，g線(波長為436nm)，而觀察到的像差值曲線。由該五條曲線可看出第一實施方式的成像鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生的像差值控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。如圖7所示，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線。由圖3可看出該成像鏡頭100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。進一步地，圖8所示的曲線為成像鏡頭100的畸變特性曲線，由圖8可知，該成像鏡頭100的光學畸變量被控制在-2.00%~2.00%的範圍內。如圖9所示，在1/2頻（Nyquist frequency）條件下（本實施方式的1/2頻(半頻)為224lp/mm），中心視場的MTF>42%(如曲線mc所示)，0.8視場的MTF>14%(如曲線mp所示)，其餘介於中心視場和0.8視場之間視場的MTF，則介於14%~42%之間(如曲線mt所示)。
第二實施方式
本發明第二實施方式所提供的成像鏡頭100的各光學元件滿足表5、表6、表7以及表8的條件。
表5
表6
表7
表8
本實施方式中，D=5.867mm；TTL=5.66mm；Z=0.121mm；Y=1.44mm; L=4.42mm；F1=3.55mm；F3=7.78mm；F5=-2.63mm。
在遠景端，所述成像鏡頭100的球差、場曲、畸變、MTF分別如圖10至圖13所示。具體地，圖10所示的五條曲線分別為針對F線(波長為486納米(nm))，d線(波長為588nm)，C線(波長為654nm)，e線(波長為546)，g線(波長為436nm)，而觀察到的像差值曲線。由該五條曲線可看出第二實施方式的成像鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生的像差值控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。如圖11所示，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線。由圖11可看出該成像鏡頭100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。進一步地，圖12所示的曲線為成像鏡頭100的畸變特性曲線，由圖12可知，該第二實施方式的成像鏡頭100的光學畸變量被控制在-2.00%~2.00%的範圍內。如圖13所示，在1/2頻（Nyquist frequency）條件下（本實施方式的1/2頻(半頻)為224lp/mm），中心視場的MTF>55%(如曲線mc所示)，0.8視場的MTF>40%(如曲線mp所示)，其餘介於中心視場和0.8視場之間視場的MTF，則介於40%~55%之間(如曲線mt所示)。
在近景端，第二實施方式的所述成像鏡頭100的球差、場曲、畸變、MTF分別如圖14至圖17所示。具體地，圖14所示的五條曲線分別為針對F線(波長為486納米(nm))，d線(波長為588nm)，C線(波長為654nm)，e線(波長為546)，g線(波長為436nm)，而觀察到的像差值曲線。由該五條曲線可看出第一實施方式的成像鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生的像差值控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。如圖15所示，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線。由圖15可看出該成像鏡頭100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。進一步地，圖16所示的曲線為第二實施方式的成像鏡頭100的畸變特性曲線，由圖16可知，第二實施方式的成像鏡頭100的光學畸變量被控制在-2.00%~2.00%的範圍內。如圖17所示，在1/2頻（Nyquist frequency）條件下（本實施方式的1/2頻(半頻)為224lp/mm），中心視場的MTF>42%(如曲線mc所示)，0.8視場的MTF>14%(如曲線mp所示)，其餘介於中心視場和0.8視場之間視場的MTF，則介於14%~42%之間(如曲線mt所示)。
滿足上述條件的成像鏡頭100，具有長度小高解析度、低色差的成像品質。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．成像鏡頭
L1．．．第一透鏡
L2．．．第二透鏡
L3．．．第三透鏡
L4．．．第四透鏡
L5．．．第五透鏡
S1．．．第一表面
S2．．．第二表面
S3．．．第三表面
S4．．．第四表面
S5．．．第五表面
S6．．．第六表面
S7．．．第七表面
S8．．．第八表面
S9．．．第九表面
S10．．．第十表面
10．．．濾光片
S11．．．第十一表面
S12．．．第十二表面
20．．．成像面
30．．．光闌
圖1為本發明提供的成像鏡頭的結構示意圖。
圖2為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的球面像差特性曲線圖。
圖3為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的場曲特性曲線圖。
圖4為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的畸變特性曲線圖。
圖5為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的調製傳遞函數特性曲線圖。
圖6為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在近景端的球面像差特性曲線圖。
圖7為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在近景端的場曲特性曲線圖。
圖8為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在近景端的畸變特性曲線圖。
圖9為本發明第一實施方式提供的成像鏡頭在近景端的調製傳遞函數特性曲線圖。
圖10為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的球面像差特性曲線圖。
圖11為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的場曲特性曲線圖。
圖12為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的畸變特性曲線圖。
圖13為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在遠景端的調製傳遞函數特性曲線圖。
圖14為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在近景端的球面像差特性曲線圖。
圖15為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在近景端的場曲特性曲線圖。
圖16為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在近景端的畸變特性曲線圖。
圖17為本發明第二實施方式提供的成像鏡頭在近景端的調製傳遞函數特性曲線圖。
100．．．成像鏡頭
L1．．．第一透鏡
L2．．．第二透鏡
L3．．．第三透鏡
L4．．．第四透鏡
L5．．．第五透鏡
S1．．．第一表面
S2．．．第二表面
S3．．．第三表面
S4．．．第四表面
S5．．．第五表面
S6．．．第六表面
S7．．．第七表面
S8．．．第八表面
S9．．．第九表面
S10．．．第十表面
10．．．濾光片
S11．．．第十一表面
S12．．．第十二表面
20．．．成像面
30．．．光闌

Claims (9)

  1. 一種成像鏡頭，其從物側到成像面依次包括：一具有正光焦度的第一透鏡、一具有負光焦度的第二透鏡、一具有正光焦度的第三透鏡、一具有正光焦度的第四透鏡、一具有負光焦度的第五透鏡及一成像面，所述成像鏡頭滿足以下條件：
    D/TTL>0.94；
    其中，D為成像面上最大成像圓直徑；TTL為整個成像鏡頭的長度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中：該第一透鏡從物側至依次像側包括一第一表面和第二表面，所述第二透鏡從物側至像側依次包括一第三表面及一第四表面，所述第三透鏡從物側至像側依次包括一第五表面及一第六表面，所述第四透鏡從物側至像側依次包括一第七表面及一第八表面，所述第五透鏡從物側至像側依次包括一第九表面及一第十表面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之成像鏡頭，其中：所述第一表面面向物側凸出，所述第二表面向所述成像面凸出，所述第三表面面向物體一側凸出，所述第四表面向所述第二透鏡內部凹陷，所述第五表面面向物體一側凸出，所述第六表面向所述成像面一側凸出，所述第七表面向所述第四透鏡內部凹陷，所述第八表面面向成像面一側凸出，所述第九表面向所述第五透鏡內部凹陷，所述第十表面向所述第五透鏡內部凹陷。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之成像鏡頭，其中：所述成像鏡頭還滿足：D/L>1.21；其中L為第十表面的出光面的有效直徑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成像鏡頭，其中：所述成像鏡頭還滿足：Z/Y>0；其中，Z為所述第八表面的曲面橫向高度與所述第四透鏡的中心厚度之差，Y為所述第八表面的曲面縱向高度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之成像鏡頭，其中：所述成像鏡頭還滿足：R31/F3>R11/F1>0；R12/F1<R32/F3<0；其中，R11為所述第一透鏡的第一表面的曲率半徑；為所述第一透鏡的第二表面的曲率半徑；R31為所述第三透鏡的第五表面的曲率半徑；R32為所述第三透鏡的第六表面的曲率半徑；F1為所述第一透鏡的焦距；F3為所述第三透鏡的焦距。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之成像鏡頭，其中：所述成像鏡頭還滿足：R51/F5<R52/F5<0；其中，R51為所述第五透鏡的第九表面的曲率半徑；R52為所述第五透鏡的第十表面的曲率半徑；F5為所述第五透鏡的焦距。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中：所述成像鏡頭還包括一光闌，所述光闌設置在所述第一透鏡與所述第二透鏡之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中：所述成像鏡頭還包括一濾光片，所述濾光片位於所述第五透鏡和成像面之間。
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