TW201925844A - 成像鏡頭(二十一) - Google Patents

成像鏡頭(二十一) Download PDF

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張錫齡
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一種成像鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡、一第六透鏡及一第七透鏡。第一透鏡具有負屈光力且包括一凸面朝向物側及一凹面朝向像側。第二透鏡具有屈光力。第三透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有屈光力且包括一凸面朝向像側。第五透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力。第六透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側。第七透鏡具有屈光力且為彎月型透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡及第七透鏡沿著一光軸從物側至像側依序排列。

Description

成像鏡頭(二十一)
本發明係有關於一種成像鏡頭。
現今的成像鏡頭之發展趨勢,除了不斷朝向小型化與高解析度發展外,隨著不同的應用需求,還需具備抗環境溫度變化的能力,習知的成像鏡頭已經無法滿足現今的需求,需要有另一種新架構的成像鏡頭,才能同時滿足小型化、高解析度及抗環境溫度變化的需求。
有鑑於此,本發明之主要目的在於提供一種成像鏡頭,其鏡頭總長度短小、解析度較高、抗環境溫度變化,但是仍具有良好的光學性能。
本發明之成像鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡、一第六透鏡及一第七透鏡。第一透鏡具有負屈光力且包括一凸面朝向物側及一凹面朝向像側。第二透鏡具有屈光力。第三透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有屈光力且包括一凸面朝向像側。第五透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力。第六透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側。第七透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向物側。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡及第七透鏡沿著一光軸從物側至像側依序排列。
其中第二透鏡屈光力為正,更包括一凹面朝向物側以及一凸面朝向像側,第四透鏡屈光力為負,更包括一凹面朝向物側,該第七透鏡屈光力為正,更包括一凹面朝向該像側。
其中第二透鏡屈光力為負,更包括一凸面朝向物側以及一凹面朝向像側,第四透鏡屈光力為正,更包括一凸面朝向物側,該第七透鏡屈光力為正,更包括一凹面朝向該物側。
本發明之成像鏡頭可更包括一第八透鏡設置於第五透鏡與像側之間,此第八透鏡為彎月型透鏡。
其中第八透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側及一凸面朝向像側。
其中成像鏡頭滿足以下條件:0<f1×f6<215;其中,f1為第一透鏡之一有效焦距(以毫米為單位),f6為第六透鏡之一有效焦距(以毫米為單位)。
其中成像鏡頭滿足以下條件:20<f3×f5<30;其中,f3為第三透鏡之一有效焦距(以毫米為單位),f5為第五透鏡之一有效焦距(以毫米為單位)。
其中成像鏡頭滿足以下條件:-95<f5×f6<0;其中,f5為第五透鏡之一有效焦距(以毫米為單位),f6為第六透鏡之一有效焦距(以毫米為單位)。
其中成像鏡頭滿足以下條件:-45<f1+f6<5;其中,f1為第一透鏡之一有效焦距(以毫米為單位),f6為第六透鏡之一有效焦距(以毫米為單位)。
其中成像鏡頭滿足以下條件:-15.5<f6-f4<-9.1;其中,f4為第四透鏡之一有效焦距(以毫米為單位),f6為第六透鏡之一有效焦距(以毫米為單位)。
其中成像鏡頭滿足以下條件:34<Vd5-Vd6<66;其中,Vd5為第五透鏡之一阿貝係數,Vd6為第六透鏡之一阿貝係數。
其中成像鏡頭滿足以下條件:2.5<Vd5/Vd6<4.5;其中,Vd5為第五透鏡之一阿貝係數,Vd6為第六透鏡之一阿貝係數。
其中第五透鏡及第六透鏡膠合。
本發明之成像鏡頭可更包括一光圈設置於第二透鏡與第四透鏡之間。
本發明之成像鏡頭的另一實施例中,包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡、一第六透鏡及一第七透鏡。第一透鏡具有負屈光力且包括一凸面朝向物側及一凹面朝向像側。第二透鏡具有屈光力。第三透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有屈光力且包括一凸面朝向像側。第五透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力。第六透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側。第七透鏡具有屈光力且為彎月型透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡及第七透鏡沿著一光軸從物側至像側依序排列。
為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
1、2‧‧‧成像鏡頭
L11、L21‧‧‧第一透鏡
L12、L22‧‧‧第二透鏡
L13、L23‧‧‧第三透鏡
L14、L24‧‧‧第四透鏡
L15、L25‧‧‧第五透鏡
L16、L26‧‧‧第六透鏡
L17、L27‧‧‧第七透鏡
L28‧‧‧第八透鏡
ST1、ST2‧‧‧光圈
OF1、OF2‧‧‧濾光片
OA1、OA2‧‧‧光軸
IMA1、IMA2‧‧‧成像面
CG1、CG2‧‧‧保護玻璃
S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17‧‧‧面
S18、S19、S110、S111、S112、S113‧‧‧面
S114、S115、S116、S117、S118‧‧‧面
S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27‧‧‧面
S28、S29、S210、S211、S212、S213‧‧‧面
S214、S215、S216、S217、S218‧‧‧面
S219、S220‧‧‧面
第1圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的透鏡配置與光路示意圖。
第2A圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的場曲(Field Curvature)圖。
第2B圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的畸變(Distortion)圖。
第2C圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第3圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的透鏡配置與光路示意圖。
第4A圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的場曲(Field Curvature)圖。
第4B圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的畸變(Distortion)圖。
第4C圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
請參閱第1圖,第1圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的透鏡配置與光路示意圖。成像鏡頭1沿著一光軸OA1從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L11、一第二透鏡L12、一光圈ST1、一第三透鏡L13、一第四透鏡L14、一第五透鏡L15、一第六透鏡L16、一第七透鏡L17、一濾光片OF1及一保護玻璃CG1。成像時,來自物側之光線最後成像於一成像面IMA1上。
第一透鏡L11為彎月型透鏡具有負屈光力由玻璃材質製 成,其物側面S11為凸面,像側面S12為凹面,物側面S11與像側面S12皆為非球面表面。
第二透鏡L12為彎月型透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S13為凹面,像側面S14為凸面,物側面S13與像側面S14皆為非球面表面。
第三透鏡L13為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S16為凸面,像側面S17為凸面,物側面S16與像側面S17皆為非球面表面。
第四透鏡L14為彎月型透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成,其物側面S18為凹面,像側面S19為凸面,物側面S18與像側面S19皆為球面表面。
第五透鏡L15為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S110為凸面,像側面S111為凸面,物側面S110為非球面表面,像側面S111為球面表面。
第六透鏡L16為彎月型透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成,其物側面S111為凹面,像側面S112為凸面,物側面S111為球面表面,像側面S112為非球面表面。
上述第五透鏡L15及第六透鏡L16膠合。
第七透鏡L17為彎月型透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S113為凸面,像側面S114為凹面,物側面S113與像側面S114皆為非球面表面。
濾光片OF1其物側面S115與像側面S116皆為平面。
保護玻璃CG1其物側面S117與像側面S118皆為平面
另外,第一實施例中的成像鏡頭1至少滿足底下其中一條件:0<f11×f16<215 (1)
20<f13×f15<30 (2)
-95<f15×f16<0 (3)
-45<f11+f16<5 (4)
-15.5<f16-f14<-9.1 (5)
34<Vd15-Vd16<66 (6)
2.5<Vd15/Vd16<4.5 (7)
其中,f11為第一透鏡L11之一有效焦距,f13為第三透鏡L13之一有效焦距,f14為第四透鏡L14之一有效焦距,f15為第五透鏡L15之一有效焦距,f16為第六透鏡L16之一有效焦距,Vd15為第五透鏡L15之一阿貝係數,Vd16為第六透鏡L16之一阿貝係數。
利用上述透鏡、光圈ST1及至少滿足條件(1)至條件(7)其中一條件之設計,使得成像鏡頭1能有效的縮短鏡頭總長度、修正像差、提升解析度、抗環境溫度變化。
若條件(3)f15×f16的數值大於0,則使修正像差的功能欠佳。因此,f15×f16的數值至少須小於0,所以最佳效果範圍為-95<f15×f16<0,符合該範圍則具有最佳修正像差條件且有助於降低敏感度。
表一為第1圖中成像鏡頭1之各透鏡之相關參數表,表 一資料顯示,第一實施例之成像鏡頭1之有效焦距等於5.588mm、光圈值等於2.0、鏡頭總長度等於18.0mm、視場等於84.6度。
表一中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到:z=ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12
其中:c:曲率;h:透鏡表面任一點至光軸之垂直距離;k:圓錐係數;A~E:非球面係數。
表二為表一中各個透鏡之非球面表面之相關參數表,其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~E為非球面係數。
表三為條件(1)至條件(7)中各參數值及條件(1)至條件(7)之計算值,由表三可知,第一實施例之成像鏡頭1皆能滿足條件(1)至條件(7)之要求。
另外,第一實施例之成像鏡頭1的光學性能也可達到要求,這可從第2A至第2C圖看出。第2A圖所示的,是第一實施例之成像鏡頭1的場曲(Field Curvature)圖。第2B圖所示的,是第一實施例之成像鏡頭1的畸變(Distortion)圖。第2C圖所示的,是第一實施例之成像鏡頭1的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
由第2A圖可看出,第一實施例之成像鏡頭1對波長為0.420μm、0.460μm、0.510μm、0.550μm、0.610μm、0.650μm之光線,於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向之場曲介於-0.08mm至0.02mm之間。
由第2B圖(圖中的6條線幾乎重合,以致於看起來幾乎只有一條線)可看出,第一實施例之成像鏡頭1對波長為0.420μm、0.460μm、0.510μm、0.550μm、0.610μm、0.650μm之光線所產生的畸變介於-7%至0.5%之間。
由第2C圖可看出,第一實施例之成像鏡頭1對波長範圍介於0.420μm至0.650μm之光線,分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向,視場高度分別為0.0000mm、0.3928mm、0.7857mm、1.5713mm、1.9642mm、2.7498mm、3.1426mm、3.9283mm,空間頻率介於0lp/mm至160lp/mm,其調變轉換函數值介於0.46至1.0之間。
顯見第一實施例之成像鏡頭1之場曲、畸變都能被有效修正,鏡頭解析度也能滿足要求,從而得到較佳的光學性能。
請參閱第3圖,第3圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實 施例的透鏡配置與光路示意圖。成像鏡頭2沿著一光軸OA2從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L21、一第二透鏡L22、一第三透鏡L23、一光圈ST2、一第四透鏡L24、一第五透鏡L25、一第六透鏡L26、一第七透鏡L27、一第八透鏡L28、一濾光片OF2及一保護玻璃CG2。成像時,來自物側之光線最後成像於一成像面IMA2上。
第一透鏡L21為彎月型透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成,其物側面S21為凸面,像側面S22為凹面,物側面S21與像側面S22皆為球面表面。
第二透鏡L22為彎月型透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成,其物側面S23為凸面,像側面S24為凹面,物側面S23與像側面S24皆為非球面表面。
第三透鏡L23為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S25為凸面,像側面S26為凸面,物側面S25與像側面S26皆為非球面表面。
第四透鏡L24為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S28為凸面,像側面S29為凸面,物側面S28與像側面S29皆為非球面表面。
第五透鏡L25為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S210為凸面,像側面S211為凸面,物側面S210與像側面S211皆為球面表面。
第六透鏡L26為雙凹透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成,其物側面S211為凹面,像側面S212為凹面,物側面S211與像側面S212皆 為球面表面。
上述第五透鏡L25及第六透鏡L26膠合。
第七透鏡L27為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成,其物側面S213為凸面,像側面S214為凸面,物側面S213與像側面S214皆為非球面表面。
第八透鏡L28為彎月型透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成,其物側面S215為凹面,像側面S216為凸面,物側面S215與像側面S216皆為非球面表面。
濾光片OF2其物側面S217與像側面S218皆為平面。
保護玻璃CG2其物側面S219與像側面S220皆為平面
另外,第二實施例中的成像鏡頭2至少滿足底下其中一條件:0<f21×f26<215 (8)
20<f23×f25<30 (9)
-95<f25×f26<0 (10)
-45<f21+f26<5 (11)
-15.5<f26-f24<-9.1 (12)
34<Vd25-Vd26<66 (13)
2.5<Vd25/Vd26<4.5 (14)
上述f21、f23、f24、f25、f26、Vd25及Vd26之定義與第一實施例中f11、f13、f14、f15、f16、Vd15及Vd16之定義相同,在此皆不加以贅述。
利用上述透鏡、光圈ST2及至少滿足條件(8)至條件(14)其中 一條件之設計,使得成像鏡頭2能有效的縮短鏡頭總長度、修正像差、提升解析度、抗環境溫度變化。
若條件(13)Vd25-Vd26的數值小於34,則使消色差的功能欠佳。因此,Vd25-Vd26的數值至少須大於34,所以最佳效果範圍為34<Vd25-Vd26<66,符合該範圍則具有最佳消色差條件。
表四為第3圖中成像鏡頭2之各透鏡之相關參數表,表四資料顯示,第二實施例之成像鏡頭2之有效焦距等於4.294mm、光圈值等於2.0、鏡頭總長度等於18.725mm、視場等於86度。
表四中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到:z=ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16
其中:c:曲率;h:透鏡表面任一點至光軸之垂直距離;k:圓錐係數;A~G:非球面係數。
表五為表四中各個透鏡之非球面表面之相關參數表,其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數。
表六為條件(8)至條件(14)中各參數值及條件(8)至條件(14)之計算值,由表六可知,第二實施例之成像鏡頭2皆能滿足條件(8)至條件(14)之要求。
另外,第二實施例之成像鏡頭2的光學性能也可達到要求,這可從第4A至第4C圖看出。第4A圖所示的,是第二實施例之成像鏡頭2的場曲(Field Curvature)圖。第4B圖所示的,是第二實施例之成像鏡頭2的畸變(Distortion)圖。第4C圖所示的,是第二實施例之成像鏡頭2的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
由第4A圖可看出,第二實施例之成像鏡頭2對波長為0.420μm、0.460μm、0.510μm、0.550μm、0.610μm、0.650μm之光線,於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向之場曲介於-0.025mm至0.09mm之間。
由第4B圖(圖中的6條線幾乎重合,以致於看起來幾乎只有一條線)可看出,第二實施例之成像鏡頭2對波長為0.420μm、0.460μm、0.510μm、0.550μm、0.610μm、0.650μm之光線所產生的畸變介於-11%至0%之間。
由第4C圖可看出,第二實施例之成像鏡頭2對波長範圍介於0.420μm至0.650μm之光線,分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向,視場角度分別為0.00度、5.40度、10.67度、20.70度、25.15度、33.13度、36.75度、43.40度,空間頻率介於0lp/mm至160lp/mm,其 調變轉換函數值介於0.47至1.0之間。
顯見第二實施例之成像鏡頭2之場曲、畸變都能被有效修正,鏡頭解析度也能滿足要求,從而得到較佳的光學性能。
本發明符合的公式以-95<f5×f6<0、34<Vd5-Vd6<66為中心,本發明實施例的數值也落入其餘公式的範圍內。公式-95<f5×f6<0,可使整體像差修正表現有助益。公式34<Vd25-Vd26<66,可使消色差表現較佳。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟悉此技藝者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作各種的更動與潤飾,因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種成像鏡頭,包括:一第一透鏡具有負屈光力,該第一透鏡包括一凸面朝向一物側以及一凹面朝向一像側;一第二透鏡具有屈光力;一第三透鏡具有正屈光力,該第三透鏡為雙凸透鏡;一第四透鏡具有屈光力,該第四透鏡包括一凸面朝向該像側;一第五透鏡具有正屈光力,該第五透鏡為雙凸透鏡;一第六透鏡具有負屈光力,該第六透鏡包括一凹面朝向該物側;以及一第七透鏡具有屈光力,該第七透鏡為彎月型透鏡;其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡、該第六透鏡以及該第七透鏡沿著一光軸從該物側至該像側依序排列。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第二透鏡屈光力為正,更包括一凹面朝向該物側以及一凸面朝向該像側,該第四透鏡屈光力為負,更包括一凹面朝向該物側,該第七透鏡屈光力為正,更包括一凹面朝向該像側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第二透鏡屈光力為負,更包括一凸面朝向該物側以及一凹面朝向該像側,該第四透鏡屈光力為正,更包括一凸面朝向該物側,該第七透鏡屈光力為正,更包括一凹面朝向該物側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭,其更包括一第八透鏡,設置於該第五透鏡與該像側之間,該第八透鏡為彎月型透鏡。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成像鏡頭,其中該第八透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向該物側以及一凸面朝向該像側。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之成像鏡頭,其中該成像鏡頭滿足以下條件:0<f1×f6<215;-45<f1+f6<5;其中,f1為該第一透鏡之一有效焦距,f6為該第六透鏡之一有效焦距。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之成像鏡頭,其中該成像鏡頭滿足以下條件:20<f3×f5<30;-95<f5×f6<0;其中,f3為該第三透鏡之一有效焦距,f5為該第五透鏡之一有效焦距,f6為該第六透鏡之一有效焦距。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之成像鏡頭,其中該成像鏡頭滿足以下條件:-15.5<f6-f4<-9.1;其中,f4為該第四透鏡之一有效焦距,f6為該第六透鏡之一有效焦距。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之成像鏡頭,其中該成像鏡頭滿足以下條件:34<Vd5-Vd6<66;2.5<Vd5/Vd6<4.5; 其中,Vd5為該第五透鏡之一阿貝係數,Vd6為該第六透鏡之一阿貝係數。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之成像鏡頭,其中更包括一光圈,設置於該第二透鏡與該第四透鏡之間,該第五透鏡以及該第六透鏡膠合。
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