TW201608272A

TW201608272A - 光學鏡頭

Info

Publication number: TW201608272A
Application number: TW103129505A
Authority: TW
Inventors: Huai-Yi Huang
Original assignee: Ability Entpr Co Ltd
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-03-01
Also published as: US10295800B2; TWI631366B; US20160062078A1

Abstract

本揭露內容之實施例揭露一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有負屈光度的第二透鏡，一具有正屈光度的第三透鏡、一具有正屈光度的第四透鏡，及一具有負屈光度的第五透鏡，其中第二透鏡具有阿貝數vd2，第五透鏡具有折射率nd5，且vd2及nd5滿足以下條件：20<vd2<30，nd5>1.9。

Description

光學鏡頭

本揭露內容是有關於一種光學鏡頭，且特別是有關於一種廣角且成像品質佳的光學鏡頭。

現有的攝像系統主要包括了光學鏡頭和影像感測模組。其中，光學鏡頭可將光束匯聚在影像感測模組上，而影像感測模組將匯聚的光束轉換為影像的電子訊號，以便於後續再對影像進行儲存、處理及傳輸。

攝像系統的光學鏡頭通常是由數片鏡片構成，為了增加市場上的競爭優勢，廣角、高畫質及降低成本一直是產品開發所欲追求的目標。

因此，亟需提出一種新的光學鏡頭，在降低製造成本的前提下，同時實現光學鏡頭廣角與提升成像品質的目的。

本揭露內容係有關於一種光學鏡頭。在提供良好的成像品質的前提下，同時可實現廣角的光學鏡頭。

根據本揭露內容之一實施例，係提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有負屈光度的第二透鏡，一具有正屈光度的第三透鏡、一具有正屈光度的第四透鏡，及一具有負屈光度的第五透鏡，其中第二透鏡具有阿貝數vd2，第五透鏡具有折射率nd5，且vd2及nd5滿足以下條件：20<vd2<30，nd5>1.9。

根據本揭露內容之另一實施例，係提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有負屈光度的第二透鏡，一具有正屈光度的第三透鏡、一具有正屈光度的第四透鏡，及一具有負屈光度的第五透鏡，其中第三透鏡的厚度大於3毫米(mm)，第二透鏡具有阿貝數vd2，且10<vd2<50。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

C‧‧‧平板玻璃

F‧‧‧濾光片

I‧‧‧成像面

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

IMG、S1~S4、S6~S16‧‧‧表面

OA‧‧‧光軸

OL1、OL2‧‧‧光學鏡頭

S、T‧‧‧曲線

St‧‧‧光闌

TTL‧‧‧總鏡頭長度

第1圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭。

第2圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭的場曲(field curvature)曲線圖。

第3圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭的畸變(distortion)曲線圖。

第4圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭的橫向色差(lateral color)曲線圖。

第5圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭的相對亮度(relative illumination)曲線圖。

第6圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭的調變轉換函數(modulus of the OTF)曲線圖。

第7圖繪示根據本揭露內容之另一實施例之光學鏡頭。

第8圖繪示根據本揭露內容之另一實施例之光學鏡頭的場曲曲線圖。

第9圖繪示根據本揭露內容之另一實施例之光學鏡頭的畸變曲線圖。

第10圖繪示根據本揭露內容之另一實施例之光學鏡頭的橫向色差曲線圖。

第11圖繪示根據本揭露內容之另一實施例之光學鏡頭的相對亮度曲線圖。

第12圖繪示根據本揭露內容之另一實施例之光學鏡頭的調變轉換函數曲線圖。

以下將詳述本揭露內容的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸或數量，除非有特別說明。

第1圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL1。為顯現本實施例的特徵，僅顯示與本實施例有關的結構，其餘結構予以省略。本實施例的光學鏡頭OL1可以是一具有廣角水平大於180度的廣角鏡頭，其可應用於手持式通訊系統、數位相機、數位攝影機、汽機車、監視器或運動裝置上。此外，本實施例的光學鏡頭OL1也可以是一定焦鏡頭。

如第1圖所示，本實施例的光學鏡頭OL1自物側(object side)至像側(image-forming side)依序主要包含：一具有負屈光度的第一透鏡L1、一具有負屈光度的第二透鏡L2，一具有正屈光度的第三透鏡L3、一具有正屈光度的第四透鏡L4，及一具有負屈光度的第五透鏡L5。

於一具體實施例中，第二透鏡L2具有阿貝數vd2，且vd2滿足vd2<50的條件，但不以此為限。

於另一實施例中，第二透鏡L2的阿貝數vd2可滿足10<vd2<50；而再一實施例中，第二透鏡L2的阿貝數vd2則實質上滿足20<vd2<30。

此外，第二透鏡L2還具有折射率nd2。於一具體實施例中，nd2可滿足nd2>1.6的條件；於另一實施例中，nd2還可滿足2.2>nd2>1.6。

再者，於再一具體實施例中，第三透鏡L3具有折射率nd3，且nd3可滿足nd3>1.8的條件。於另一實施例中，nd3還可滿足2.2>nd2>1.8。

進一步地，於一實施例中，第三透鏡L3的厚度可大於3毫米(millimeter，mm)。於另一實施例中，第三透鏡L3的厚度可介於3毫米與6毫米之間。

再者，於再一實施例中，第五透鏡L5具有折射率nd5，且nd5可滿足nd5>1.9的條件。於另一實施例中，nd5還可滿足2.2>nd2>1.9。

另一方面，於又一實施例中，第五透鏡L5可採用高色散(dispersion)材料製作而成。具體而言，第五透鏡L5還具有阿貝數vd5，且vd5可滿足15<vd5<25的條件。

如第1圖所示，具體而言，光學鏡頭OL1更可包含一光闌St及一濾光片F。光闌St可設置於第二透鏡L2和第三透鏡L3之間，有助於限制光束的光通量；濾光片F可設置於第五透鏡L5及成像面I之間，有助於濾除光束中的雜訊，其中濾光片F可以是一紅外光濾光片(IR Filter)。此外，於成像面I上設置一具有光電轉換功能的影像擷取單元，其可接收穿過濾光片F的光束，並將光訊號轉換為電訊號。且在成像面I與濾光片F之間，尚有平板玻璃C作為影像擷取單元的保護玻璃(cover glass)。

再者，光學鏡頭OL1也可滿足TTL<16毫米的條件。其中，TTL是自第一透鏡L1之物側至一成像面I的距離。具體而言，TTL是自第一透鏡L1之第一表面的頂點至一成像面I的距離。其中，第一表面等同於表一及表三之表面代號S1。

此外，光學鏡頭OL1也可滿足TTL/Y’<6.1的條件。其中，Y’是光學鏡頭OL1之影像半高。

並且，光學鏡頭OL1也可滿足Y’/FL>1.12的條件。其中，FL是光學鏡頭OL1的焦長(focal length)。

另一方面，光學鏡頭OL1還可滿足FOV=(2×ω) ≧135°(degree)的條件。其中，ω是對應Y’最大值，即maxY’，時的視場半角(half field of view)。一具體實施例中，210°≧FOV=(2×ω)≧135°。

更進一步，光學鏡頭OL1也可滿足Fno<2.4的條件。其中，Fno是光學鏡頭OL1之光圈係數。一具體實施例中，光學鏡頭OL1的光圈係數可滿足1.8<Fno<2.4。

再者，於另一實施例中，光學鏡頭OL1的光圈係採用固定孔徑之設計。

於一實施例中，光學鏡頭OL1的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5中的至少一者可為一非球面透鏡及/或一自由曲面透鏡。其中，非球面透鏡具有至少一表面是非球面，自由曲面透鏡的至少一表面是自由曲面。

於本實施例中，第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可為球面透鏡，第二透鏡L2可為非球面透鏡且具有至少一非球面表面。具體而言，第二透鏡L2的非球面表面可滿足下列數學式：

其中Z為在光軸OA方向的座標值，以光傳輸方向為正方向，A4、A6、A8及A10為非球面係數，K為二次曲面常數，C=1/R，R為曲率半徑，Y為正交於光軸OA方向的座標值，以上方為正方向。此外，非球面透鏡的非球面數學式的各項參數或係數的值可分別設定，以決定非球面透鏡的焦距。

於另一實施例中，第二透鏡L2可為自由曲面透鏡，其中自由曲面透鏡具有至少一自由曲面表面。具體而言，第二透鏡L2可為自由曲面透鏡或非球面透鏡。或者，第二透鏡L2可同時具有一非球面表面及一自由曲面表面，而不以此為限。

此外，本實施例中，第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可採用玻璃材料所製成的玻璃透鏡，而第二透鏡L2的材質可採用塑膠材料所製成的塑膠透鏡，其中，塑膠材質可包含，但不侷限於，聚碳酸脂(polycarbonate)、環烯烴共聚物(例如APEL)，以及聚酯樹脂(例如OKP4或OKP4HT)等，或為包括前述三者之至少一者的混合材料，但不以此為限，於另一實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可均採用玻璃透鏡。

如第1圖所示，第一透鏡L1係為凸面朝物側的凸凹透鏡，第二透鏡L2係為凸面朝物側的凸凹透鏡，第三透鏡L3係為雙凸透鏡，第四透鏡L4係為雙凸透鏡，第五透鏡L5係為凸面朝像側的凹凸透鏡。

實施例中，如第1圖所示，第四透鏡L4和第五透鏡L5可以膠合成一膠合透鏡。

於一些實施例中，如第1圖所示，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可分別沿著光學鏡頭OL1之光軸OA移動。

表一列出根據本揭露內容如第1圖之光學鏡頭OL1之一實施例的詳細資料，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、色散係數等。其中鏡片的表面代號是從物側至像側依序編排，例如：「S1」代表第一透鏡L1朝物側的表面，「S2」代表第一透鏡L1朝像側的表面、「S」代表光闌表面、「S12」及「S13」分別代表濾光片F的物側表面及像側表面，而平板玻璃C之物側及像側表面分別是「S14」及「S15」等等。另外，「厚度」代表該表面與相鄰於像側一表面的距離，例如，表面S1的「厚度」為表面S1與表面S2的距離，表面S2的「厚度」為表面S2與表面S3的距離。

另外，上述實施例中的第二透鏡L2的兩個表面，亦即表面代號為「S3」和「S4」者，其非球面數學式中的各項係數如表二所示。

第2圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL1的場曲(field curvature)曲線圖。其中，曲線T、S分別顯示光學鏡頭OL1對於正切光束(Tangential Rays)與弧矢光束(Sagittal Rays)的像差。圖中顯示波長為486nm、588nm及656nm的光束之正切場曲值與弧矢場曲值均控制在良好的範圍內。

第3圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL1的畸變(distortion)曲線圖。圖中顯示波長為486nm、588nm及656nm的光束之畸變率均控制在(-120%,+0%)範圍內。

第4圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL1的橫向色差(lateral color)曲線圖，其中顯示色差可控制在(-1.2μm,3.1μm)範圍內。

第5圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL1的相對亮度(relative illumination)曲線圖，第6圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL1的調變轉換函數(modulus of the OTF)曲線圖。

由第2圖~第6圖可看出，本實施例之光學鏡頭OL1的場曲、畸變、橫向色差、相對亮度及調變轉換函數均能獲得良好校正。

第7圖繪示根據本揭露內容之另一實施例之光學鏡頭OL2。本實施例的光學鏡頭OL2的結構，與第1圖所示的實施例之光學鏡頭OL1大致相同，主要差異處在於構成第二透鏡L2的材質及特性不同，以及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、色散係數等之差異。以下以實例說明不同處，相同處可沿用先前說明，不再贅述。

於本實施例中，光學鏡頭OL2的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可均為球面透鏡。

另一方面，光學鏡頭OL2的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可均為玻璃材料所製成的玻璃透鏡。

表三列出根據本揭露內容如第7圖之光學鏡頭OL2之一實施例的詳細資料，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、色散係數等。其中各個代號與前述實施例相同，於此不再贅述。

第8圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL2的場曲曲線圖。其中，曲線T、S分別顯示光學鏡頭OL2對於正切光束與弧矢光束的像差。圖中顯示波長為486nm、588nm及656nm的光束之正切場曲值與弧矢場曲值均控制在良好的範圍內。

第9圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL2的畸變曲線圖。圖中顯示波長為486nm、588nm及656nm的光束之畸變率均控制在(-120%,+0%)範圍內。

第10圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL2的橫向色差曲線圖，其中顯示色差可控制在(-0.9μm,2.3μm) 範圍內。

第11圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL2的相對亮度曲線圖，第12圖繪示根據本揭露內容之一實施例之光學鏡頭OL2的調變轉換函數曲線圖。

由第8圖~第12圖可看出，本實施例之光學鏡頭OL2的場曲、畸變、橫向色差、相對亮度及調變轉換函數均能獲得良好校正。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。