TW201632940A

TW201632940A - 光學鏡頭

Info

Publication number: TW201632940A
Application number: TW104107565A
Authority: TW
Inventors: 陳榮耀; 張裕民; 吳思漢
Original assignee: 佳能企業股份有限公司
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2016-09-16
Also published as: US20160266351A1

Abstract

本發明提出一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡群以及一具有負屈光度的第二透鏡群。第一透鏡群自物側至像側依序包含一具有屈光度的第一透鏡及一具有屈光度的第二透鏡。第二透鏡群自物側至像側依序包含一具有屈光度的第三透鏡及一具有屈光度的第四透鏡，其中第四透鏡的物側表面係為凹面。

Description

光學鏡頭

本發明提出一種光學鏡頭，且特別是有關於一種體積小且成像品質佳的光學鏡頭。

近年來，由於智慧型手機以及手持平板電腦的技術日新月異，各種行動裝置對於其攝像裝置的光學影像品質要求提升；且因為行動裝置的輕薄化設計，攝像裝置的光學鏡頭之厚度也需要隨之變薄。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，微型化、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，同時實現光學鏡頭小型化與提升成像品質的目的。

本發明係有關於一種光學鏡頭。在降低製造成本的前提下，同時實現光學鏡頭小型化與提升成像品質。

本發明提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡群以及一具有負屈光度的第二透鏡群。第一透鏡群自物側至像側依序包含一具有屈光度的第一透鏡及一具有屈光度的第二透鏡。第二透鏡群自物側至像側依序包含一具有屈光度的第三透鏡及一具有屈光度的第四透鏡，其中第四透鏡係為凹透鏡。

本發明另提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡及一第四透鏡，第一透鏡具有正屈光度，第二透鏡及第三透鏡具有屈光度，第四透鏡的物側表面為朝像側之凹面。

本發明又提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡及一第四透鏡，第一透鏡具有正屈光度，第二透鏡具有屈光度，第三透鏡為一凹凸透鏡，第四透鏡為一凹透鏡。

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：

D23‧‧‧距離

D4‧‧‧厚度

F‧‧‧濾光片

G1‧‧‧第一透鏡群

G2‧‧‧第二透鏡群

h8‧‧‧第一距離

H8‧‧‧第二距離

I‧‧‧成像面

IF‧‧‧反曲點

L1‧‧‧第一透鏡

L2‧‧‧第二透鏡

L3‧‧‧第三透鏡

L4‧‧‧第四透鏡

OA‧‧‧光軸

OL1、OL2‧‧‧光學鏡頭

S、T‧‧‧曲線

S1~S11‧‧‧表面

St‧‧‧光闌

δ8‧‧‧延伸長度

第1圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭。

第2A圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭的場曲(field curvature)曲線圖。

第2B圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭的畸變(distortion)曲線圖。

第3圖繪示根據本發明之另一實施例之光學鏡頭。

第4A圖繪示根據本發明之另一實施例之光學鏡頭的場曲曲線圖。

第4B圖繪示根據本發明之另一實施例之光學鏡頭的畸變曲線圖。

以下將詳述本發明的各實施例，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圖繪示根據本發明之第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，可以是一定焦鏡頭，可應用於具有影像投影或擷取功能的一裝置上，例如，手持式通訊系統、車用攝像鏡頭、監視系統、數位相機、數位攝影機或投影機。

如第1圖所示，本實施例中，光學鏡頭OL1自物側(object side)至像側(image-forming side)依序主要包含：一具有正屈光度的第一透鏡群G1以及一具有負屈光度的第二透鏡群G2。第一透鏡群G1自物側至像側依序包含一具有屈光度的第一透鏡L1及一具有屈光度的第二透鏡L2。第二透鏡群G2自物側至像側依序包含一具有屈光度的第三透鏡L3及一具有屈光度的第四透鏡L4，其中第四透鏡L4的物側表面係為凹面。

實施例中，具有正屈光度的第一透鏡群G1搭配具有負屈光度的第二透鏡群G2。

更進一步，第四透鏡L4的物側表面S8係為朝像側彎曲的凹面，特別是靠近光軸OA處的物側表面S8為負屈光度。

於實施例中，光學鏡頭OL1可滿足以下條件：0.1<| F1/F2 |<0.5

其中，F1是第一透鏡L1的焦距，F2是第二透鏡L2的焦距。

再者，於實施例中，光學鏡頭OL1還可滿足以下條件：-0.12<1/(F12+F34-D23)<0

其中，F12係為第一透鏡群G1的焦距，F34係為第二透鏡群G2的焦距，自第一透鏡群G1之像側至第二透鏡群G2之物側之間具有一距離D23。具體而言，F12是第一透鏡L1及第二透鏡L2的整合焦距，F34是第三透鏡L3及第四透鏡L4的整合焦距；距離D23係自第二透鏡L2之像側表面S5至第三透鏡L3之物側表面S6的距離。其中，第二透鏡L2之像側表面S5可實質等同於本文之表一及表三中的表面代號S5，第三透鏡L3之物側表面S6可實質等同於本文之表一及表三中的表面代號S6。

如第1圖所示，第四透鏡L4之像側表面具有一反曲點IF，第四透鏡L4之反曲點IF至光軸OA的最短距離是一第一距離h8，第四透鏡L4之外徑至光軸OA的最短距離是一第二距離H8。

於實施例中，光學鏡頭OL1還可滿足以下條件：| h8/H8 |<0.4

具體而言，反曲點IF位於第四透鏡L4之像側表面S9上由鄰近光軸OA處到鏡片周邊處；第二距離H8可以是第四透鏡L4的光學有效口徑。其中，第四透鏡L4之像側表面S9可實質等同於以下表一及表三所列之表面代號S9。

再如第1圖所示，第四透鏡L4之像側表面S9與光軸OA之交點至反曲點IF投影至光軸OA之位置具有一延伸長度δ8；第四透鏡L4沿光軸OA具有一厚度D4，其中厚度D4亦可以是第四透鏡L4中心點的厚度。

於實施例中，光學鏡頭OL1還可滿足以下條件：| δ8/D4 |<0.22

具體而言，在實施例之光學鏡頭OL1中，第四透鏡L4之像側表面S9為非球面，對於第四透鏡L4之像側表面S9而言，自其外徑至光軸OA方向，第四透鏡L4之像側表面S9可先朝向光學鏡頭OL1的像側延伸、再反曲向物側延伸。因此，第四透鏡L4的反曲點IF實質上可說是第四透鏡L4之像側表面S9最接近成像面I的位置。

於實施例中，第一透鏡L1、二透鏡L2、第三透鏡L3及第四透鏡L4的屈光度以正負交錯的方式穿插排列。

舉例而言，第一透鏡L1具有正屈光度，第二透鏡 L2具有負屈光度，第三透鏡L3具有正屈光度，第四透鏡L4具有負屈光度。

於一實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3及第四透鏡L4之至少一者可為非球面透鏡或自由曲面透鏡，其中非球面透鏡具有至少一非球面表面，自由曲面透鏡具有至少一自由曲面表面。

於另一實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3及第四透鏡L4可均為非球面透鏡，而每一非球面透鏡具有至少一非球面表面，且各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、A10、A12及A14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，以遠離光軸OA的方向為正方向。此外，每一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，以決定各非球面透鏡表面上之位置的焦距。

此外，實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3及第四透鏡L4可均採用塑膠透鏡，其中，塑膠透鏡的材料可包含，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。

實施例中，第一透鏡L1的物側表面S1和像側表面S2可均為非球面。如第1圖所示，第一透鏡L1的物側表面S1 為朝向物側凸出的凸面、像側表面S2為朝向物側凹入的凹面，且物側表面S1及像側表面S2皆具有正屈光度。進一步地，第一透鏡L1可採用一凸凹透鏡。

實施例中，如第1圖所示，第二透鏡L2的物側表面S4係大致呈朝向像側凹入的凹面狀、像側表面S5大致呈朝向物側凹入的凹面狀，且像側表面S5在接近光軸OA處，亦即於其中心處為朝向像側凸出的凸面；第二透鏡L2的物側表面S4及像側表面S5在光軸OA處皆具有負屈光度。進一步地，第二透鏡L2的物側表面S4在遠離光軸OA處可朝像側凹曲，但不用以限定本發明。其中，第二透鏡L2的物側表面S4和像側表面S5可均為非球面。

實施例中，如第1圖所示，第三透鏡L3的物側表面S6為朝向像側凹入的凹面、像側表面S7為朝向像側凸出的凸面；第三透鏡L3的物側表面S6及像側表面S7在光軸OA處皆具有負屈光度。進一步地，第三透鏡L3可採用一凹凸透鏡。其中，第三透鏡L3的物側表面S6和像側表面S7可均為非球面。

實施例中，如第1圖所示，第四透鏡L4的物側表面S8為朝向像側凹入的凹面、像側表面S9大致呈朝向像側凸出的凸面狀，且在接近光軸OA處為朝向物側凹入的凹面；第四透鏡L4的物側表面S8在光軸OA處具有負屈光度、像側表面S9在光軸OA處具有正屈光度。進一步地，第四透鏡L4可採用一具有兩側的中央位置皆為凹面的凹透鏡。其中，第四透鏡L4的物側表面S8和像側表面S9可均為非球面。

再者，如第1圖所示，光學鏡頭OL1更包含光闌 St及濾光片F。光闌St可設置於第一透鏡L1之像側和第二透鏡L2之物側之間；濾光片F設置於第四透鏡L4及成像面I之間，其中濾光片F可以是一紅外濾光片。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，其可感測穿透光學鏡頭OL1的光束。此外，本實施例中，濾光片F尚可作為影像擷取單元的保護玻璃(cover glass)。另一方面，光闌St亦可以視需要第一透鏡L1之前、各透鏡之間或第四透鏡L4之後，並不以前述實施例之設置方式為限。

表一列示如第1圖所示之光學鏡頭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S1，「S2」代表第一透鏡L1朝像側的表面S2、「S3」代表光闌位置、「S10」及「S11」分別代表濾光片F朝物側的表面S10及朝像側的表面S11等等。另外，「厚度」代表該表面與相鄰於像側之一表面的距離，例如，表面S1的「厚度」為表面S1與表面S2的距離。

上述如第1圖所示之光學鏡頭OL1之實施例中的第一透鏡L1~第四透鏡L4的所有表面，亦即表面代號為「S1」、「S2」、「S4」、「S5」、「S6」、「S7」、「S8」及「S9」者，其非球面數學式中的各項係數如表二所示。

第2A圖繪示根據本發明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)的色像差。圖中顯示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2B圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭OL1的畸變(distortion)曲線圖。圖中顯示光束之畸變率控制在(0%,+4%)範圍內。

第3圖繪示根據本發明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，主要差異處在於各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、色散係數等之差異。相同處可沿用先前說明，不再贅述。

表三列示如第3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。

上述如第3圖所示之光學鏡頭OL2之實施例中的第一透鏡L1~第四透鏡L4的所有表面，亦即表面代號為「S1」、「S2」、「S4」、「S5」、「S6」、「S7」、「S8」及「S9」者，其非球面數學式中的各項係數如表四所示。

第4A圖繪示根據本發明之另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色像差。圖中顯示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4B圖繪示根據本發明之另一實施例之光學鏡頭OL2的畸變曲線圖。圖中顯示光束之畸變率控制在(0%,+3%)範圍內。

由第2A~2B圖及第4A~4B圖可知，本實施例的光學鏡頭OL1和OL2的場曲和畸變均能獲得良好校正。因此，根據本發明之實施例，光學鏡頭OL1和OL2能在降低成本、小型化的條件下，產生高解析度、低色像差之高品質的影像。

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。