TW202102890A - 光學鏡頭及其製造方法 - Google Patents

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龔家楨
賴秋蓉
王國權
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光芒光學股份有限公司
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Abstract

一種光學鏡頭，包括自一方向依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組，其中第一透鏡組包含第一透鏡與第二透鏡，第二透鏡組包含第三透鏡和膠合透鏡，且第二透鏡或第三透鏡為塑膠非球面透鏡。光學鏡頭符合下列條件：具有屈光度的透鏡片數小於8片，至多包含3片非球面透鏡，D1為第一透鏡的鏡片外徑，IM為光學鏡頭在可見光焦平面的影像高度(Image circle)，0.9 > D1/IM > 1.6。

Description

光學鏡頭及其製造方法
本發明關於一種光學鏡頭及其製造方法。
近年來隨科技的進展，鏡頭的種類日漸多元，應用於智慧家居、門禁、安控、車輛和運動攝影機上的取像鏡頭是一種常見的鏡頭。目前對於小型化及光學性能的要求也越來越高，要滿足這樣需求的鏡頭，大致上需要具低成本、高解析度、大光圈、廣視角、低熱飄移量、日夜共焦、短總長、長背焦和小型化等特點。因此，目前需要一種兼顧小型化、廣視角、低熱飄移量、日夜共焦、短總長、長背焦，且能提供較低的製造成本及較佳的成像品質的光學取像鏡頭設計。
本發明的其他目的和優點可以從本發明實施例所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
本發明之一實施例提出一種光學鏡頭，包括自一方向依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組，其中第一透鏡組包含第一透鏡與第二透鏡，第二透鏡組包含第三透鏡和膠合透鏡，且第二透鏡或第三透鏡為塑膠非球面透鏡。光學鏡頭符合下列條件：具有屈光度的透鏡片數小於8片，至多包含3片非球面透鏡，D1為第一透鏡的鏡片外徑，IM為光學鏡頭在可見光焦平面的影像高度(Image circle)，0.9 > D1/IM > 1.6。
本發明之一實施例提出一種光學鏡頭，包括由一方向依序設置第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡，以及設於第二透鏡與第五透鏡之間的光圈，其中第二透鏡或第三透鏡為非球面透鏡。光學鏡頭符合下列條件：具有屈光度的透鏡片數小於8片，至多包含3片非球面透鏡和膠合透鏡，D1為第一透鏡的鏡片外徑，OAL為光學鏡頭兩端最外側表面在光軸上的距離，0.5 > D1/OAL > 1.1。
本發明之一實施例提出一種光學鏡頭，包括由一方向依序設置第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡，以及設於第二透鏡與第五透鏡之間的光圈，其中第二透鏡或第三透鏡為塑膠非球面透鏡。光學鏡頭符合下列條件：具有屈光度的透鏡片數小於8片，至多包含3片非球面透鏡和膠合透鏡，OAL為光學鏡頭兩端最外側表面在光軸上的距離，IM為光學鏡頭在可見光焦平面的影像高度(Image circle)，FOV為光學鏡頭的視場角，F#為光學鏡頭的光圈值，1.4 > OAL/IM > 1.9，FOV大於等於150，F#小於等於2.4。
藉由本發明實施例的設計，可提供一種能兼顧可使光學鏡頭兼具良好的光學成像品質、低熱飄移量、日夜共焦、短總長、長背焦與廣視角的特性，且能提供較低的製造成本及較佳的成像品質的取像鏡頭設計。再者，本發明實施例光學鏡頭5~7片鏡片、光學鏡頭兩端最外側表面在光軸上的距離(OAL)小於11 mm，因此能夠提供具大光圈、高解析度、小型化、低熱飄移量、日夜共焦、短總長、長背焦與廣視角等特點，且能提供較低的製造成本及較佳的成像品質的光學鏡頭設計。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。
有關本發明前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的多個實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。另外，下列實施例中所使用的用語「第一」、「第二」是為了辨識相同或相似的元件而使用，且方向用語例如「前」、「後」等，僅是參考附加圖式的方向，並非用以限定所述元件。
本發明所謂的光學元件，係指元件具有部份或全部可反射或穿透的材質所構成，通常包含玻璃或塑膠所組成。例如是透鏡、稜鏡或是光圈。
當鏡頭應用在取像系統中時，影像放大側係指在光路上靠近被拍攝物所處的一側，影像縮小側則係指在光路上較靠近感光元件的一側。
一透鏡的物側面(或像側面)具有位於某區域的凸面部(或凹面部)，是指該區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域，朝平行於光軸的方向更為「向外凸起」(或「向內凹陷」)而言。
圖1是本發明實施例的鏡頭10a架構示意圖。請參照圖1，在本實施例中，鏡頭10a有一鏡筒(未繪示)，鏡筒裡由第一側(影像放大側OS)往第二側(影像縮小側IS)排列包含了第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、光圈14、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6。第一透鏡L1、第二透鏡L2和第三透鏡L3構成具有負屈光度的第一透鏡組(例如為前組)20，第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6構成具有正屈光度的第二透鏡組(例如為後組)30。再者，影像縮小側IS可設置濾光片16、玻璃蓋18以及影像感測器(圖中未顯示)，鏡頭10a的可見光有效焦距(EFL)上成像面(可見光焦平面)標示為19，濾光片16和玻璃蓋18位於第二透鏡組30與可見光有效焦距上成像面19之間。於本實施例中，第一透鏡L1至第六透鏡L6屈光度分別為負、負、正、正、負、正，且第二、第三和第六透鏡為非球面塑膠透鏡。在一實施例中，非球面塑膠透鏡可以用非球面玻璃透鏡取代。另外，兩透鏡相鄰的兩面有大致相同(曲率半徑差異小於0.005mm)或完全相同(實質相同)的曲率半徑且形成結合透鏡、膠合透鏡、雙合透鏡(doublet)或三合透鏡(triplet)，例如本實施例的第四透鏡L4及第五透鏡L5可構成膠合透鏡，但本發明實施例並不以此為限制。本發明各具體實施例之影像放大側OS均分別設於各圖之左側，而影像縮小側IS均設於各圖之右側，將不予重覆說明之。
本發明所指光圈14是指一孔徑光欄(Aperture Stop)，光圈為一獨立元件或是整合於其他光學元件上。於本實施例中，光圈是利用機構件擋去周邊光線並保留中間部份透光的方式來達到類似的效果，而前述所謂的機構件可以是可調整的。所謂可調整，是指機構件的位置、形狀或是透明度的調整。或是，光圈也可以在透鏡表面塗佈不透明的吸光材料，並使其保留中央部份透光以達限制光路的效果。
各透鏡係定義有鏡片直徑。舉例而言，如圖6所示，鏡片直徑是指該於光軸12兩端的鏡面轉折點P、Q於垂直光軸12方向上的距離(例如鏡片直徑D)。再者，於本實施例中，鏡片L1的直徑(D1)為9.60mm，鏡片L6的直徑(DL)為5.71mm。
球面透鏡是指透鏡前面和後面的表面都分別是球形表面的一部份，而球形表面的曲率是固定的。非球面透鏡則是指透鏡前後表面中，至少一表面的曲率半徑會隨著中心軸而變化，可以用來修正像差。光學鏡頭10a的透鏡設計參數、外形及非球面係數分別如表一及表二所示，於本發明如下的各個設計實例中，非球面多項式可用下列公式表示：
Figure 02_image001
(1) 上述的公式(1)中，Z為光軸方向之偏移量（sag），c是密切球面（osculating sphere）的半徑之倒數，也就是接近光軸處的曲率半徑的倒數，k是二次曲面係數（conic），r是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度。表二的A-D分別代表非球面多項式的 4階項、6階項、8階項、10階項係數值。然而，下文中所列舉的資料並非用以限定本發明，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明的範疇內。
表一
F/#= 2.0；EFL=1.97(mm)；TTL=13.0(mm) OAL=10.2(mm)；FOV=184度；D1/OAL=0.94 D1/IM=1.45；IM=6.61(mm)
表面 曲率半徑 (mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 元件
S1 9.149 0.500 1.804 46.503 L1(凸凹)
S2 2.763 1.177 　 　
S3* 4.344 0.603 1.546 56.090 L2(非球面)
S4* 1.559 1.714 　 　
S5* 3.363 0.636 1.656 21.490 L3(非球面)
S6* 14.149 0.335 　 　
S7 INF. 0.582 　 　 光圈14
S8 5.024 1.770 1.804 46.503 L4(雙凸)
S9 -2.400 0.420 1.986 16.484 L5(凸凹)
S10 -8.262 0.708 　 　
S11* 4.806 1.754 1.536 56.070 L6(非球面)
S12* -21.908 1.140 　 　
S13 INF. 0.210 1.517 64.167 濾光片16
S14 INF. 1.000 　 　
S15 INF. 0.400 1.517 64.167 玻璃蓋18
S16 INF. 0.050 　 　  
S17         成像面19
S1的間距為表面S1到S2在光軸12的距離，S2的間距為表面S2到S3在光軸12的距離，S16間距為表面16到成像面19在光軸12的距離。
>表二>
　 S3 S4 S5 S6 S11 S12
K -8.22E-01 -2.40E-01 3.21E-01 0 -2.45E+01 0
A 9.64E-03 1.47E-02 7.10E-03 7.65E-03 1.49E-02 8.68E-03
B -2.39E-03 -3.61E-03 1.04E-02 6.62E-03 -9.65E-03 -2.79E-03
C 1.04E-04 -2.18E-04 -5.63E-03 -3.67E-03 1.90E-03 1.12E-04
D 4.30E-06 -2.78E-04 3.09E-03 4.08E-03 -2.47E-04 -4.53E-06
表中表面有出現的＊係指該表面為非球面表面，而若未標示即為球面之意。
曲率半徑是指曲率的倒數。曲率半徑為正時，透鏡表面的球心在透鏡的影像縮小側方向。曲率半徑為負時，透鏡表面的球心在透鏡的影像放大側方向。而各透鏡之凸凹可見上表。
本發明的光圈值係以F/#來代表，如上表所標示者。本發明鏡頭應用在投影系統時，成像面是光閥表面。而當鏡頭應用在取像系統中時，成像面則係指感光元件表面。本發明實施例中，F/#小於等於2.4。
當鏡頭應用在取像系統中時，影像高度IM係指在成像面的影像對角線(image circle)長度，如上表所標示者。
本發明中，鏡頭的總長係以OAL來表示，如上表所標示者。更明確的說，本實施例的總長是指鏡頭10a最接近影像放大側的光學表面S1與最接近影像縮小側的光學表面S12之間，沿光軸12量測的距離。鏡頭的鏡頭總長(OAL)小於11mm。本發明中，鏡頭到成像面19的總長係以TTL來表示，如上表所標示者。更明確的說，本實施例鏡頭到成像面19的總長是指鏡頭10a最接近影像放大側的光學表面S1與鏡頭成像面19之間，沿光軸12量測的距離。鏡頭到成像面19的總長(TTL)小於14mm。
於本實施例中，全視場角FOV是指最接近影像放大端的光學表面S1的收光角度，亦即以對角線量測所得之視野 (field of view)，如上表所標示者。本發明實施例中，FOV大於等於150度。
本發明一實施例之鏡頭包含兩透鏡組，前組例如可使用兩個負屈光度(Power)透鏡，其中有一非球面透鏡，達到廣角收光能力，但其並不限定。鏡頭的光圈數值約大於等於2.0。後組包含結合透鏡(膠合透鏡、雙合透鏡)及非球面透鏡以修正像差和色差，雙合透鏡的兩個透鏡間沿光軸的最小距離小於等於0.01mm。雙合透鏡(doublet lens)例如可為三合透鏡(triplet lens)取代而不限定。雙合透鏡、膠合透鏡、結合透鏡、三合透鏡都包含曲率半徑實質相同或相近的對應鄰近表面。鏡頭具屈光度的透鏡總片數為5~7片，且鏡頭具有至少阿貝數大於50的兩片透鏡，其中後組中的膠合透鏡至少包含一片阿貝數大於45的透鏡，至少包含一片阿貝數小於20的透鏡。本發明實施例使用之塑膠鏡片dn/dt > -80E-06，其中dn為塑膠鏡片之折射率變化量且dt為塑膠鏡片之溫度變化量，本發明實施例透過玻璃與塑膠鏡片dn/dt的搭配，達成光學鏡頭熱飄移(相對於25度的焦平面)位移量小於等於10um。本發明實施例光學鏡頭適用於至少-40到80度的工作溫度範圍。光學鏡頭亦適用日夜共焦系統，即可見光主波長550nm與紅外線850nm的焦平面位移量小於等於10um。
於一實施例中，鏡頭的透鏡表面可符合0.5>D1/OAL>1.1，於另一實施例可符合0.55>D1/OAL>1.05，於又另一實施例可符合0.6>D1/OAL>1.0，其中D1為最靠近鏡頭放大側的鏡片L1的鏡片直徑，OAL 為鏡頭最接近影像放大側的光學表面與最接近影像縮小側的光學表面之間，沿光軸量測的距離，藉以讓進入鏡頭的影像光收斂到接近影像感測器的大小，以在有限空間中取得較佳的光學效果。
於一實施例中，鏡頭可符合0.9>D1/IM>1.6，於另一實施例可符合0.95>D1/IM>1.55，於又另一實施例可符合1.0>D1/IM>1.5，藉以提供影像感測器對應鏡頭外徑的較佳設計範圍，其中D1為最靠近鏡頭放大側的鏡片L1的鏡片直徑， IM為光學鏡頭在可見光焦平面的影像高度(Image circle)。
於一實施例中，鏡頭可符合1.4>OAL/IM>1.9，於另一實施例可符合1.45>OAL/IM>1.85，於又另一實施例可符合1.5>OAL/IM>1.8，藉以提供影像感測器對應鏡頭總長的較佳設計範圍，其中OAL 為鏡頭最接近影像放大側的光學表面與最接近影像縮小側的光學表面之間，沿光軸量測的距離， IM為光學鏡頭在可見光焦平面的影像高度(Image circle)。
以下將說明本發明的鏡頭的第二實施例的設計。圖6是本發明第二實施例的鏡頭10b架構示意圖。第一透鏡L1、第二透鏡L2、光圈14、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6。第一透鏡L1和第二透鏡L2構成具有負屈光度的第一透鏡組(例如為前組)20，第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6構成具有正屈光度的第二透鏡組(例如為後組)30。於本實施例中，鏡頭10b的第一透鏡L1至第六透鏡L6的屈光度分別為負、負、正、正、負、負，且第二、第三和第六透鏡為非球面塑膠透鏡。在一實施例中，非球面塑膠透鏡可以用非球面玻璃透鏡取代。本實施例的第四透鏡L4及第五透鏡L5可構成膠合透鏡。再者，於本實施例中，表面S1的直徑(D1)為8.70mm，表面S12的直徑(DL)為6.15mm。光學鏡頭10b的透鏡及其周邊元件的設計參數如表三所示。
表三
F/#= 2.0；EFL=2.39(mm)；TTL=12.99(mm) OAL=9.99(mm)；FOV=182度；D1/OAL=0.87 D1/IM=1.32；IM=6.60(mm)
表面 曲率半徑 (mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 元件
S1 10.050 0.500 1.593 67 L1(凸凹)
S2 3.704 1.286 　 　
S3* -3.545 0.619 1.531 57.08 L2(非球面)
S4* 4.668 0.877 　 　
S5 INF. 0.540 　 　 光圈14
S6* 23.886 1.223 1.533 55.75 L3(非球面)
S7* -3.717 0.143 　 　  
S8 4.895 2.807 1.696 55.46 L4(雙凸)
S9 -2.670 0.500 1.986 16.48 L5(凸凹)
S10 -4.736 0.300 　 　
S11* 8.944 1.197 1.666 20.42 L6(非球面)
S12* 8.295 1.026 　 　
S13 INF. 0.21 1.517 64.17 濾光片16
S14 INF. 1.304 　 　
S15 INF. 0.4 1.517 64.17 玻璃蓋18
S16 INF. 0.05      
S17         成像面19
S1的間距為表面S1到S2在光軸12的距離，S2的間距為表面S2到S3在光軸12的距離，S16間距為表面16到成像面19在光軸12的距離。
表四列出本發明的第二實施例中，鏡頭的非球面透鏡表面的各階非球面係數及二次曲面係數值。
>表四>
　 S3 S4 S6 S7 S11 S12
K 0 0 0 0 0 0
A 1.51E-01 1.97E-01 1.93E-02 -4.64E-03 -1.51E-02 -4.76E-03
B -7.91E-02 1.71E-02 5.65E-03 6.00E-03 -1.49E-03 -7.44E-04
C 3.30E-02 -1.70E-01 -1.71E-03 -4.68E-03 2.47E-06 -3.10E-04
D -9.02E-03 2.58E-01 -3.16E-04 3.28E-03 -1.11E-04 7.31E-05
E 1.37E-03 -1.51E-01 6.29E-04 -1.03E-03 1.43E-05 -6.54E-06
F -8.85E-05 3.40E-02 -1.57E-04 1.56E-04 -1.81E-08 2.20E-07
以下將說明本發明的鏡頭的第三實施例的設計。圖11是本發明第三實施例的鏡頭10c架構示意圖。第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、光圈14、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6。第一透鏡L1、第二透鏡L2和第三透鏡L3構成具有負屈光度的第一透鏡組(例如為前組)20，第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6構成具有正屈光度的第二透鏡組(例如為後組)30。於本實施例中，鏡頭10c的第一透鏡L1至第六透鏡L6的屈光度分別為負、負、正、負、正、正，且第二、第三和第六透鏡為非球面塑膠透鏡。在一實施例中，非球面塑膠透鏡可以用非球面玻璃透鏡取代。本實施例的第四透鏡L4及第五透鏡L5可構成膠合透鏡。再者，於本實施例中，表面S1的直徑(D1)6.95mm，表面S12的直徑(DL)為6.13mm。鏡頭10c中的透鏡及其周邊元件的設計參數如表五所示。
表五
F/#= 2.0；EFL=2.49(mm)；TTL=12.20(mm) OAL=10.20(mm)；FOV=164度；D1/OAL=0.68 D1/IM=1.05；IM=6.60(mm)
表面 曲率半徑 (mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 元件
S1 6.079 0.400 1.697 55.532 L1(凸凹)
S2 2.000 1.725 　 　
S3* -2.472 0.400 1.546 56.090 L2(非球面)
S4* 7.051 0.314 　 　
S5* 2.551 1.203 1.667 20.360 L3(非球面)
S6* -17.172 0.100 　 　
S7 INF. 0.100 　 　 光圈14
S8 14.709 0.400 1.946 17.984 L4(凸凹)
S9 2.175 1.481 1.804 46.570 L5(雙凸)
S10 -3.532 2.813 　 　
S11* 5.026 1.264 1.546 56.090 L6(非球面)
S12* 11.106 0.616 　 　
S13 INF. 0.210 1.517 64.167 濾光片16
S14 INF. 0.728 　 　
S15 INF. 0.400 1.517 64.167 玻璃蓋18
S16 INF. 0.046 　 　  
S17         成像面19
表六列出本發明的第三實施例中，鏡頭的非球面透鏡表面的各階非球面係數及二次曲面係數值。
>表六>
　 S3 S4 S5 S6 S11 S12
K -9.81 19.90 0 0 0 0
A 9.32E-03 6.47E-02 -1.15E-02 1.02E-02 -3.26E-03 3.21E-03
B -1.16E-02 -3.60E-02 9.10E-03 5.03E-03 -1.49E-03 -2.06E-03
C 5.05E-03 1.54E-02 -2.87E-03 -2.42E-03 1.59E-04 1.44E-04
D -1.12E-03 -2.67E-03 1.11E-03 2.06E-03 -1.73E-05 -7.04E-06
E 1.04E-04 0 0 0 0 0
S1的間距為表面S1到S2在光軸12的距離，S2的間距為表面S2到S3在光軸12的距離，S16間距為表面S16到可見光有效焦距上成像面19在光軸12的距離。
以下將說明本發明的鏡頭的第四實施例的設計。圖16是本發明第四實施例的鏡頭10d架構示意圖。第一透鏡L1、第二透鏡L2、光圈14、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6。第一透鏡L1和第二透鏡L2構成具有負屈光度的第一透鏡組(例如為前組)20，第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6構成具有正屈光度的第二透鏡組(例如為後組)30。於本實施例中，鏡頭10d的第一透鏡L1至第六透鏡L6的屈光度分別為負、正、正、正、負、正，且第二和第六透鏡為非球面塑膠透鏡。在一實施例中，非球面塑膠透鏡可以用非球面玻璃透鏡取代。本實施例的第四透鏡L4及第五透鏡L5可構成膠合透鏡。再者，於本實施例中，表面S1的直徑(D1)為8.10mm，表面S12的直徑(DL)為5.81mm。光學鏡頭10d的透鏡及其周邊元件的設計參數如表七所示。
表七
F/#= 2.0；EFL=2.26(mm)；TTL=13.00(mm) OAL=10.34(mm)；FOV=182度；D1/OAL=0.78 D1/IM=1.23；IM=6.60(mm)
表面 曲率半徑 (mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 元件
S1 8.783 1.683 1.911 35.037 L1(凸凹)
S2 1.445 1.057 　 　
S3* -22.342 0.403 1.667 20.360 L2(非球面)
S4* -9.961 0.250 　 　
S5 INF. 0.250 　 　 光圈14
S6 -9.186 1.728 1.749 35.283 L3(凹凸)
S7 -2.126 0.100 　 　  
S8 5.873 2.216 1.550 75.496 L4(雙凸)
S9 -3.056 0.500 1.986 16.484 L5(凸凹)
S10 24.323 0.100 　 　
S11* 5.604 2.049 1.513 57.080 L6(非球面)
S12* -4.262 0.148 　 　
S13 INF. 0.210 1.517 64.167 濾光片16
S14 INF. 1.852 　 　
S15 INF. 0.400 1.517 64.167 玻璃蓋18
S16 INF. 0.055 　 　  
S17         成像面19
S1的間距為表面S1到S2在光軸12的距離，S2的間距為表面S2到S3在光軸12的距離，S16間距為表面16到成像面19在光軸12的距離。
表八列出本發明的第四實施例中，鏡頭的非球面透鏡表面的各階非球面係數及二次曲面係數值。膠合透鏡具有阿貝數小於20的一片透鏡。
>表八>
　 S3 S4 S11 S12
K 0 0 0 0
A 9.29E-03 3.42E-02 -6.46E-03 3.52E-03
B 4.81E-02 9.62E-02 2.96E-03 2.36E-03
C -1.03E-01 -2.51E-01 -1.12E-03 -6.86E-04
D 1.39E-01 3.96E-01 2.45E-04 1.13E-04
E -9.09E-02 -2.97E-01 -2.76E-05 -9.59E-06
F 2.27E-02 9.02E-02 1.15E-06 2.79E-07
以下將說明本發明的鏡頭的第五實施例的設計。圖21是本發明第五實施例的鏡頭10e架構示意圖。第一透鏡L1、第二透鏡L2、光圈14、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6。第一透鏡L1和第二透鏡L2構成具有負屈光度的第一透鏡組(例如為前組)20，第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6構成具有正屈光度的第二透鏡組(例如為後組)30。於本實施例中，鏡頭10e的第一透鏡L1至第六透鏡L6的屈光度分別為負、負、正、正、正、負，且第二和第四透鏡為非球面塑膠透鏡。在一實施例中，非球面塑膠透鏡可以用非球面玻璃透鏡取代。本實施例的第五透鏡L5及第六透鏡L6可構成膠合透鏡。再者，於本實施例中，表面S1的直徑(D1)為7.08mm，表面S12的直徑(DL)為5.99mm。光學鏡頭10e的透鏡及其周邊元件的設計參數如表九所示。
表九
F/#= 2.0；EFL=2.30(mm)；TTL=13.00(mm) OAL=10.47(mm)；FOV=182度；D1/OAL=0.68 D1/IM=1.07；IM=6.60(mm)
表面 曲率半徑 (mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 元件
S1 5.343 0.567 1.697 55.460 L1(凸凹)
S2 1.800 1.225 　 　
S3* -5.095 0.629 1.667 20.360 L2(非球面)
S4* -16.447 0.355 　 　
S5 INF. 0.073 　 　 光圈14
S6 -19.786 2.238 1.618 63.396 L3(凹凸)
S7 -2.640 0.572 　 　  
S8* -7.276 1.574 1.533 55.750 L4(非球面)
S9* -2.960 0.050 　 　
S10 4.785 2.685 1.550 75.496 L5(雙凸)
S11 -4.785 0.500 2.104 17.018 L6(凸凹)
S12 INF. 1.873 　 　
S13 INF. 0.210 1.517 64.167 濾光片16
S14 INF. 0.046 　 　
S15 INF. 0.400 1.517 64.167 玻璃蓋18
S16 INF. 0.004 　 　  
S17         成像面19
S1的間距為表面S1到S2在光軸12的距離，S2的間距為表面S2到S3在光軸12的距離，S16間距為表面16到成像面19在光軸12的距離。
表十列出本發明的第五實施例中，鏡頭的非球面透鏡表面的各階非球面係數及二次曲面係數值。光學透鏡具有至少阿貝數大於50的一片塑膠透鏡。
>表十>
　 S3 S4 S8 S9
K 0 0 0 -4.19513
A 3.85E-02 6.49E-02 -1.65E-03 -1.78E-02
B -6.97E-03 -1.52E-02 3.46E-04 2.16E-03
C 1.48E-03 1.17E-02 -3.91E-05 -2.76E-04
D -1.52E-04 0.00E+00 7.59E-06 1.78E-05
以下將說明本發明的鏡頭的第六實施例的設計。圖26是本發明第六實施例的鏡頭10f架構示意圖。第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、光圈14、第五透鏡L5、第六透鏡L6和第七透鏡L7。第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3和第四透鏡L4構成具有正屈光度的第一透鏡組(例如為前組)20，第五透鏡L5、第六透鏡L6和第七透鏡L7構成具有正屈光度的第二透鏡組(例如為後組)30。於本實施例中，鏡頭10f的第一透鏡L1至第七透鏡L7的屈光度分別為負、負、負、正、正、負、負，第二和第七透鏡為非球面塑膠透鏡，且第四透鏡為玻璃模造透鏡。在一實施例中，非球面塑膠透鏡可以用非球面玻璃透鏡取代。本實施例的第五透鏡L5及第六透鏡L6可構成膠合透鏡。再者，於本實施例中，表面S1的直徑(D1)9.15mm，表面S14的直徑(DL)為5.97mm。鏡頭10f中的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十一所示。
表十一
F/#= 2.0；EFL=1.94(mm)；TTL=12.21(mm) OAL=10.59(mm)；FOV=212度；D1/OAL=0.86 D1/IM=1.48；IM=6.18(mm)
表面 曲率半徑 (mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 元件
S1 6.428 0.606 1.883 40.765 L1(凸凹)
S2 2.435 1.201 　 　
S3* 8.833 0.500 1.5329 55.75 L2(非球面)
S4* 2.899 1.001 　 　
S5 -2.769 1.052 1.9229 20.880 L3(凸凹)
S6 -5.220 0.050 　 　
S7* 3.738 0.820 1.8048 40.73 L4(玻璃模造)
S8* -5.915 0.050 　 　
S9 INF. 1.255 　 　 光圈14
S10 6.921 1.852 1.6968 55.532 L5(雙凸)
S11 -1.842 0.508 2.1041 17.018 L6(凸凹)
S12 -4.099 0.433 　 　
S13* 5.472 1.266 1.5329 55.75 L7(非球面)
S14* 4.870 0.660 　 　
S15 INF. 0.21 1.517 64.167 濾光片16
S16 INF. 0.2 　 　  
S17 INF. 0.4 1.517 64.167 玻璃蓋18
S18 INF. 0.12 　 　  
S19         成像面19
表十二列出本發明的第六實施例中，鏡頭的非球面塑膠透鏡表面的各階非球面係數及二次曲面係數值。
>表十二>
　 S3 S4 S7 S8 S13 S14
K 1.18E+01 1.93E+00 1.56E-01 -5.66E+00 3.18E+00 -1.44E+00
A 0 0 2.39E-04 3.67E-03 -1.94E-02 -1.06E-02
B 0 0 -6.69E-04 -7.07E-04 -9.02E-04 -1.54E-03
C 0 0 9.09E-04 1.08E-03 -3.14E-05 9.88E-05
S1的間距為表面S1到S2在光軸12的距離，S2的間距為表面S2到S3在光軸12的距離，S18間距為表面S18到可見光有效焦距上成像面19在光軸12的距離。鏡頭具有至少阿貝數大於55的兩片透鏡。
圖2至圖5、圖7至圖10、圖12至圖15、圖17至圖20、圖22至圖25和圖27至圖30分別為依本發明實施例之鏡頭10a、10b、10c、10d、10e和10f的可見光扇形圖，紅外線扇形圖，成像面上影像高度位置的照明數值與成像面上光軸位置的照明數值的比值圖，以及場曲和畸變圖。圖2至圖5、圖7至圖10、圖12至圖15、圖17至圖20、圖22至圖25和圖27至圖30模擬數據圖所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例之鏡頭10a、10b、10c、10d、10e和10f確實能夠兼具良好的光學成像品質的特性。本實施例之鏡頭10a、10b、10c、10d、10e和10f，當可見光焦平面的影像高度(Image circle)在6.6的位置，其相對照度值大於等於40。
藉由本發明實施例的設計，可提供一種能兼顧可使光學鏡頭兼具良好的光學成像品質、低熱飄移量、日夜共焦、短總長、長背焦與廣視角的特性，且能提供較低的製造成本及較佳的成像品質的取像鏡頭設計。再者，本發明實施例光學鏡頭5~7片鏡片、光學鏡頭兩端最外側表面在光軸上的距離(OAL)小於11 mm，因此能夠提供具大光圈、高解析度、小型化、低熱飄移量、日夜共焦、短總長、長背焦與廣視角等特點，且能提供較低的製造成本及較佳的成像品質的光學鏡頭設計。
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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
10a、10b、10c、10d、10e、10f:光學鏡頭 12:光軸 14:光圈 16:濾光片 18:玻璃蓋 19:成像面 20:第一透鏡組 30:第二透鏡組 L1-L7:透鏡 S1-S19:表面 OS:放大側 IS:縮小側 P、Q:交點 D:鏡片直徑
圖1為依本發明一實施例之光學鏡頭10a的示意圖。
圖2至圖5分別為光學鏡頭10a的可見光扇形圖，紅外線扇形圖，成像面上影像高度位置的照明數值與成像面上光軸位置的照明數值的比值圖，以及場曲和畸變圖。
圖6為依本發明一實施例之光學鏡頭10b的示意圖。
圖7至圖10分別為光學鏡頭10b的可見光扇形圖，紅外線扇形圖，成像面上影像高度位置的照明數值與成像面上光軸位置的照明數值的比值圖，以及場曲和畸變圖。
圖11為依本發明一實施例之光學鏡頭10c的示意圖。
圖12至圖15分別為光學鏡頭10c的可見光扇形圖，紅外線扇形圖，成像面上影像高度位置的照明數值與成像面上光軸位置的照明數值的比值圖，以及場曲和畸變圖。
圖16為依本發明一實施例之光學鏡頭10d的示意圖。
圖17至圖20分別為光學鏡頭10d的可見光扇形圖，紅外線扇形圖，成像面上影像高度位置的照明數值與成像面上光軸位置的照明數值的比值圖，以及場曲和畸變圖。
圖21為依本發明一實施例之光學鏡頭10e的示意圖。
圖22至圖25分別為光學鏡頭10e的可見光扇形圖，紅外線扇形圖，成像面上影像高度位置的照明數值與成像面上光軸位置的照明數值的比值圖，以及場曲和畸變圖。
圖26為依本發明一實施例之光學鏡頭10f的示意圖。
圖27至圖30分別為光學鏡頭10f的可見光扇形圖，紅外線扇形圖，成像面上影像高度位置的照明數值與成像面上光軸位置的照明數值的比值圖，以及場曲和畸變圖。
無
10a:光學鏡頭
12:光軸
14:光圈
16:濾光片
18:玻璃蓋
19:成像面
20:第一透鏡組
30:第二透鏡組
L1-L6:透鏡
S1-S17:表面
OS:放大側
IS:縮小側

Claims (10)

  1. 一光學鏡頭，包括： 一第一透鏡組與一第二透鏡組，該第一透鏡組與該第二透鏡組係由一方向依序設置，其中該第一透鏡組包含一第一透鏡與一第二透鏡，該第二透鏡組包含一第三透鏡和一膠合透鏡，且該第二透鏡或該第三透鏡為塑膠非球面透鏡；以及 一光圈，設於該第二透鏡與該膠合透鏡之間， 該光學鏡頭符合下列條件：具有屈光度的透鏡片數小於8片，該光學鏡頭至多包含3片非球面透鏡，D1為該第一透鏡的鏡片外徑，IM為該光學鏡頭在可見光焦平面的影像高度(Image circle)， 0.9 > D1/IM > 1.6 。
  2. 一種光學鏡頭，包括： 由一方向依序設置一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡和一第五透鏡，其中該第二透鏡或該第三透鏡為非球面透鏡；以及 一光圈，設於該第二透鏡與該第五透鏡之間， 該光學鏡頭符合下列條件：具有屈光度的透鏡片數小於8片，該光學鏡頭至多包含3片非球面透鏡和一膠合透鏡，D1為該第一透鏡的鏡片外徑，OAL為該光學鏡頭兩端最外側表面在光軸上的距離， 0.5 > D1/OAL > 1.1 。
  3. 一種光學鏡頭，包括： 由一方向依序設置一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡和一第五透鏡，其中該第二透鏡或該第三透鏡為塑膠非球面透鏡；以及 一光圈，設於該第二透鏡與該第五透鏡之間， 該光學鏡頭符合下列條件：具有屈光度的透鏡片數小於8片，該光學鏡頭至多包含3片非球面透鏡和一膠合透鏡，OAL為該光學鏡頭兩端最外側表面在光軸上的距離，IM為該光學鏡頭在可見光焦平面的影像高度(Image circle)，FOV為該光學鏡頭的視場角，F#為該光學鏡頭的光圈值， 1.4 > OAL/IM > 1.9，FOV大於等於150，F#小於等於2.4。
  4. 如申請專利範圍第1至2項任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足下列條件之一：(1)光圈值(F/#)小於等於2.4，(2)視場角(FOV)大於等於150。
  5. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足下列條件之一：(1)包含2片阿貝數大於55的透鏡，(2)膠合透鏡包含一片阿貝數小於20的透鏡，(3) 膠合透鏡包含一片阿貝數大於45的透鏡，(4)包含1片阿貝數大於50的塑膠透鏡。
  6. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭最遠離一成像面的透鏡的材料由玻璃所構成。
  7. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足下列條件之一：(1)該光學鏡頭的鏡頭總長(OAL)小於11mm，(2)該光學鏡頭最遠離一成像面的透鏡表面到成像面的總長(TTL)小於14mm，(3)當可見光焦平面的影像高度(Image circle)在6.6的位置，其相對照度值大於等於40。
  8. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足下列條件之一：(1)自影像放大側至影像縮小側依序為凸凹、非球面、非球面、雙凸、凸凹和非球面透鏡，(2)自影像放大側至影像縮小側依序為凸凹、非球面、非球面、凸凹、雙凸和非球面透鏡，(3)自影像放大側至影像縮小側依序為凸凹、非球面、凹凸、雙凸、凸凹和非球面透鏡，(4)自影像放大側至影像縮小側依序為凸凹、非球面、凹凸、非球面、雙凸、凸凹透鏡，(5)自影像放大側至影像縮小側依序為凸凹、非球面、凸凹、非球面、雙凸、凸凹和非球面透鏡。
  9. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足下列條件之一：(1)自影像放大側至影像縮小側的透鏡屈光度依序為負、負、正、正、負、正，(2)自影像放大側至影像縮小側的透鏡屈光度依序為負、負、正、正、負、負，(3)自影像放大側至影像縮小側的透鏡屈光度依序為負、負、正、負、正、正，(4)自影像放大側至影像縮小側的透鏡屈光度依序為負、正、正、正、負、正，(5)自影像放大側至影像縮小側的透鏡屈光度依序為負、負、正、正、正、負，(6)自影像放大側至影像縮小側的透鏡屈光度依序為負、負、負、正、正、負、負。
  10. 一種光學鏡頭製造方法，包含： 提供一鏡筒；以及 將一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡和一第五透鏡，置入並固定於該鏡筒內，其中該第二透鏡和該第三透鏡為非球面透鏡，該光學鏡頭具屈光度的透鏡數為小於8，該光學鏡頭至多包含3片非球面透鏡和一膠合透鏡，其中D1為該第一透鏡的鏡片外徑，OAL為該光學鏡頭兩端最外側表面在光軸上的距離，且該鏡頭滿足下列條件：一光圈，設於該第二透鏡與該第五透鏡之間，0.5 > D1/OAL > 1.1。
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