TWI382214B - 取像鏡頭 - Google Patents

Description

取像鏡頭

本發明涉及一種取像鏡頭。

廣角鏡頭是焦距較短，視野角度較大之鏡頭。普通廣角鏡頭之視野角度為60~84度，超廣角鏡頭視野角度為94~118度。為實現視野角度較大之拍攝，需要對鏡頭進行特殊設計，現在一般是增加鏡頭中鏡片之個數或者使用其他昂貴材料之鏡片。在某些攝像需求下，對視野角度要求不高，只要求達到普通廣角之視野角度，在這種情況下則無須增加鏡頭中鏡片之個數或者使用其他昂貴材料之鏡片。

有鑒於此，有必要提供一種簡易之可實現較大視野之取像鏡頭。

一種取像鏡頭，其從物端到像端依次包括第一透鏡及第二透鏡。所述第一透鏡具有負光焦度，所述第二透鏡具有正光焦度型。所述第一透鏡及第二透鏡滿足以下條件式：R1F/R1R>1.2且R2F/R2R>3.28

其中，R1F為第一透鏡靠近物面之曲率半徑，R1R為第一透鏡靠近像面之曲率半徑，R2F為第二透鏡靠近物面之曲率半徑，R2R為第二透鏡靠近像面之曲率半徑。

相對于現有技術，滿足上述條件之取像鏡頭，利用兩片 透鏡即可提供60~84度之較大視野角度。

以下將結合附圖對本發明作進一步之詳細說明。

請參閱圖1，為本發明實施方式示意圖。包括取像鏡頭100及影像感測器30。所述取像鏡頭100由物端至像端依次包括：一個第一透鏡10，光圈40及一個第二透鏡20。取像時，光線是先經過第一透鏡10後，再經過光圈40及第二透鏡20而成像於影像感測器30之感測面31上，獲得清晰成像。其中影像感測器30可為CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)。

所述第一透鏡10為新月型，具有負光焦度且凹面在像端，其包括朝向物端之物端表面11及朝向像端之像端表面12。

所述第二透鏡20為新月型，具有正光焦度且凹面在物端，其包括朝向物端之物端表面21及朝向像端之像端表面22。

本實施方式採用類雙高斯結構，第一片透鏡10為負光焦度，第二片透鏡20為正光焦度，用以消除場曲。光圈40位於第一片透鏡10與第二片透鏡20中間，將系統分為兩部分，讓進入系統之光線能更加對稱，且減小入射各面之光線入射角，有助消除畸變，有效平衡像差。

本實施方式取像鏡頭100之第一透鏡10與第二透鏡20分別 滿足以下條件式R1F/R1R>1.2且R2F/R2R>3.28 (1)

A1<A2且A1<30 (2)

其中，R1F為第一透鏡10之物端表面11之曲率半徑，R1R為第一透鏡10之像端表面12之曲率半徑，R2F為第二透鏡20之物端表面21之曲率半徑，R2R為第二透鏡20之像端表面22之曲率半徑，A1為第一透鏡之阿貝數，A2為第二透鏡之阿貝數。

條件式(1)控制視野角度，若需維持較大視野角度，兩比值必須大於(1)中所示數值；條件式(2)控制倍率色差，需維持較佳之色差表現，則A1值必須小於(2)中所示值。

為更好消除像差，所述第一透鏡10及第二透鏡20之表面均為非球面，並滿足非球面之面型公式：

其中，z是以垂直於光軸且經過透鏡光學中心之平面為參考面，垂直方向上距離光軸為h處沿光軸方向之位移值，c是曲率半徑，h為鏡片高度，K為圓錐定數(Coin Constant)，Ai為i次之非球面係數(i-th order Aspherical Coefficient)。

為進一步降低成本，第一透鏡10及第二透鏡均採用塑膠鏡片。

以下列舉二較佳實施方式，並分別說明：

第一實施方式

下列表(一)中分別列有由物端依序編號之光學面號碼(Surface #)、在光軸上各光學面之曲率半徑、從物端到像端光軸上各面與後一光學表面之間距(即透鏡厚度)、與鏡片材質之折射率和阿貝數。

非球面係數表列如下：

該第一實施方式之取像鏡頭100中，可實現77.5度之大視野。其球差、場曲及畸變分別如圖2到圖4所示。圖2中，分別針對f線(波長值435.8 nm)，d線(波長值587.6 nm)，c線(波長值656.3 nm)而觀察到之球差值。總體而言，第一實施方式之取像鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生之球差值在(-0.10mm,0.10mm)範圍內。圖3中之S(子午場曲值)和T(弧矢場曲值)均控制在(-0.10mm,0.10mm)範圍內。圖4中之畸變率控制在(-5%,0%)範圍內。由此可見，取像鏡頭100之像差、場曲、畸變都能被很好之校正。

第二實施方式

下列表(三)中分別列有由物端依序編號之光學面號碼(Surface #)、在光軸上各光學面之曲率半徑、從物端到像端光軸上各面與後一光學表面之間距(即透鏡厚度)、與鏡片材質之折射率和阿貝數。

非球面係數表列如下：

該第二實施方式中之取像鏡頭100中，可實現78.7度大視野。其球差、場曲及畸變分別如圖5到圖7所示。圖5中，分別針對f線(波長值435.8nm)，d線(波長值587.6nm)，c線(波長值656.3nm)而觀察到之球差值。總體而言，第二實施方式之取像鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生之球差值在(-0.02mm,0.02mm) 範圍內。圖6中之S(子午場曲值)和T(弧矢場曲值)均控制在(-0.10mm,0.10mm)範圍內。圖7中之畸變率控制在(-5%,0%)範圍內。由此可見，取像鏡頭100之像差、場曲、畸變都能被很好之校正。

所述取像鏡頭從物端到像端依次包括一個負光焦度之第一透鏡及一個正光焦度之第二透鏡，在滿足一定之條件下可提供60~84度之較大之視野角度並可較好之控制倍率色差。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，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‧‧‧取像鏡頭

10‧‧‧第一透鏡

20‧‧‧第二透鏡

30‧‧‧影像感測器

40‧‧‧光圈

11，21‧‧‧物端表面

12，22‧‧‧像端表面

31‧‧‧感測面

圖1係本發明取像鏡頭之光學結構示意圖；圖2係本發明取像鏡頭之第一實施方式之球差特性曲線圖；圖3係本發明取像鏡頭之第一實施方式之場曲特性曲線圖；圖4係本發明取像鏡頭之第一實施方式之畸變特性曲線圖；圖5係本發明取像鏡頭之第二實施方式之球差特性曲線圖； 圖6係本發明取像鏡頭之第二實施方式之場曲特性曲線圖；圖7係本發明取像鏡頭之第二實施方式之畸變特性曲線圖。

100‧‧‧取像鏡頭

10‧‧‧第一透鏡

20‧‧‧第二透鏡

30‧‧‧影像感測器

40‧‧‧光圈

11，21‧‧‧物端表面

12，22‧‧‧像端表面

31‧‧‧感測面

Claims (6)

1. 一種取像鏡頭，其從物端到像端依次包括第一透鏡及第二透鏡，所述第一透鏡具有負光焦度，所述第二透鏡具有正光焦度，其改進在於：所述第一透鏡及所述第二透鏡滿足以下條件式：1.24<R1F/R1R<1.25且3.28<R2F/R2R<3.38；其中，R1F為所述第一透鏡靠近物端表面之曲率半徑，R1R為所述第一透鏡靠近像端表面之曲率半徑，R2F為所述第二透鏡靠近物端表面之曲率半徑，R2R為所述第二透鏡靠近像端表面之曲率半徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中：所述第一透鏡及所述第二透鏡還滿足以下條件式：A1<A2且A1<30其中，A1為所述第一透鏡之阿貝數，A2為所述第二透鏡之阿貝數。
3. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中：所述取像鏡頭還包括一光圈，所述光圈位於所述第一透鏡與所述第二透鏡之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中：所述第一透鏡為新月型且凹面在像端，所述第二透鏡為新月型且凹面在物端。
5. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中：所述第一透鏡及所述第二透鏡表面均為非球面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中：所述第一透鏡及所述第二透鏡均為塑膠鏡片。