TWI407141B - 取像鏡頭 - Google Patents

Description

取像鏡頭

本發明涉及成像技術，特別涉及一種取像鏡頭。

隨著科技的不斷發展，電子產品不斷地朝向輕薄短小以及多功能的方向發展，而電子產品中，如數碼相機、電腦等已具備取像裝置之外，甚至移動電話或個人數位輔助器(PDA)等裝置也具有加上取像裝置的需求；而為了攜帶方便及符合人性化的需求，取像裝置不僅需要具有良好的成像品質，同時也需要較低的成本，以有效提升該取像裝置的應用性。

由於傳統的球面研磨玻璃透鏡的材質選擇性較多，且玻璃材質的透鏡對於修正色差較為有利，已廣為業界所使用，但球面研磨玻璃透鏡應用在數值孔徑(F Number)較小以及視角(Wide-angle)較大的情況時，球差等像差的修正較困難。而為了改善上述傳統的球面研磨玻璃透鏡的缺點，目前的取像裝置已有使用非球面塑膠透鏡或使用非球面模造玻璃片，以獲得較佳的成像品質，惟，目前上述的光學取像裝置的結構一般需要利用較多透鏡組合才能獲得較佳的光學特性，從而導致整個光學取像裝置長度過大，使取像裝置無法具有較小體積及較低成本，不易滿足電子產品輕薄短小的要求。

有鑒於此，有必要提供一種尺寸小的取像鏡頭。

一種取像鏡頭，其包括複數透鏡，所述複數透鏡從物側到像側依次為負光焦度的第一透鏡、具有正光焦度的第二透鏡、具有負光焦度的第三透鏡、具有正光焦度的第四透鏡、具有負光焦度的第五透鏡以及具有正光焦度的第六透鏡。每一所述透鏡均包括一個朝向物側的物側面以及一個朝向像側的像側面，其中該取像鏡頭滿足條件式：ND1=1.81，VD1=40.73，ND2=2，VD2=19.32，ND3=1.58，VD3=59.46，ND4=1.83，VD4=42.71，ND5=1.70，VD5=30.05，ND6=1.77，VD6=49.60，其中，ND為透鏡的折射率，VD為透鏡的色散係數。

相較先前技術，本發明的取像鏡頭通過條件式限制了整個取像透鏡的厚度以及彎曲度，從而減小了取像鏡頭整體長度。

10‧‧‧取像鏡頭

110‧‧‧第一透鏡

120‧‧‧第二透鏡

130‧‧‧第三透鏡

140‧‧‧第四透鏡

150‧‧‧第五透鏡

160‧‧‧第六透鏡

170‧‧‧玻璃蓋板

180‧‧‧成像面

190‧‧‧光闌

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

S3‧‧‧第三表面

S4‧‧‧第四表面

S5‧‧‧第五表面

S6‧‧‧第六表面

S7‧‧‧第七表面

S8‧‧‧第八表面

S9‧‧‧第九表面

S10‧‧‧第十表面

S11‧‧‧第十一表面

S12‧‧‧第十二表面

圖1係本發明取像鏡頭的光學結構示意圖；圖2係圖1中取像鏡頭在近焦端時的縱象差曲線圖；圖3係圖1中取像鏡頭在近焦端時的橫向色差曲線圖；圖4係圖1中取像鏡頭在近焦端時的場曲曲線圖；圖5係圖1中取像鏡頭在近焦端時的畸變曲線圖；圖6係圖1中取像鏡頭在遠焦端時的縱象差曲線圖；圖7係圖1中取像鏡頭在遠焦端時的橫向色差曲線圖； 圖8係圖1中取像鏡頭在遠焦端時的場曲曲線圖；圖9係圖1中取像鏡頭在遠焦端時的畸變曲線圖。

請參閱圖1為本發明較佳實施方式的取像鏡頭10的結構示意圖。該取像鏡頭10從物側到像側依次包括具有負光焦度的第一透鏡110、具有正光焦度的第二透鏡120、具有負光焦度的第三透鏡130、具有正光焦度的第四透鏡140、具有負光焦度的第五透鏡150以及具有正光焦度的第六透鏡160。

所述第一透鏡110面對物側的物側面為第一表面S1，面對像側的像側面為第二表面S2。所述第一表面S1呈朝向物側略微凸起的球面，第二表面S2呈相對於像側凹陷的非球面。

所述第二透鏡120面對物側的物側面為第三表面S3，面對像側的像側面為第四表面S4。所述第三表面S3呈朝向物側凸出的非球面，第四表面S4呈相對於像側凹陷的非球面。所述第一透鏡110及第二透鏡構成了具有負光焦度的第一鏡群G1。

所述第三透鏡130面對物側的物側面為第五表面S5，面對像側的像側面為第六表面S6。所述第五表面S5呈朝向物側凸出的非球面，第六表面S6呈朝向像側凸出的非球面。

所述第四透鏡140面對物側的物側面為第七表面S7，面對像側的像側面為第八表面S8。所述第七表面S7呈朝向物側凸起的球面，第八表面S8朝向像側凸出的球面。

所述第五透鏡150面對物側的物側面為第九表面S9，面對像側的 像側面為第十表面S10。所述第九表面S9呈相對物側凹陷的的球面，第十表面S10呈相對像側凹陷的球面。其中，第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150相互膠合，構成了具有正光焦度的第二鏡群G2。

所述第六透鏡160面對物側的物側面為第十一表面S11，面對像側的像側面為第十二表面S12。所述第十一表面S11呈朝向物側凸出的球面，第十二表面S12呈朝向像側凸出的球面。所述第六透鏡160構成了第三鏡群G3。

所述第二鏡群G2，可在所述第一鏡群G1及第三鏡群G3之間移動，從而可改變該取像鏡頭10的焦距。而改變所述第三鏡群G3的位置可使取像鏡頭10對被拍攝物進行對焦從而清晰成像。

為得到減小整個取像鏡頭10的長度，取像鏡頭10滿足條件式：

(1)ND2>1.8

(2)VD2<25

其中，ND2為第二透鏡120的折射率，VD2為第二透鏡120的色散係數。上述條件對第二透鏡120的光學特性進行了限制，從而得到具有較低像差及色散的取像鏡頭10，同時可減小透鏡的厚度。優選地，所述第二透鏡120的折射率ND2為2，色散係數VD2為19.32。

較優地，取像鏡頭10滿足條件式：

(3)18<VD1-VD2<25

其中，VD1s為第一透鏡的色散係數。上述條件對第一透鏡110與第二透鏡120之間的色散係數差值進行限制，從而增加第一透鏡110與第二透鏡120之間色散的協調性，從而第一鏡群G1整體色散控制在較低水準。優選地所述第一透鏡110與第二透鏡120之間的色散係數的差值為21.4

(4)ND3>1.5

(5)VD3>55

ND3為第三透鏡130的折射率，VD3為第三透鏡130的色散係數。上述條件對第三透鏡130的光學特性進行了限制，從而得到具有較低像差。同時可使第三透鏡130厚度減小，從而有效的減小整個取像鏡頭10的尺寸。優選地，所述第三透鏡130的折射率ND3為1.58313，色散係數ND3為59.46。

此外，為了有效的校正取像鏡頭10的像差，該取像鏡頭10還包括一個設置於第二透鏡120及第三透鏡130之間，也即第一鏡群G1與第二鏡群G2之間的光闌(aperture stop)190。所述光闌190的光瞳值可以變化。優先地，所述光闌190的光瞳可以在3.5mm到4.15mm之間變化。

取像鏡頭10成像時，光線自物側入射，依次經第一至六透鏡110~160並成像於成像面180上。在該成像面180處設置光感測組件如CCD或者CMOS等便可獲取經由取像鏡頭10透射的光線並將其獲得的光線轉化為電子影像信號。為了保護設置在成像面180處的光感測組件，在所述第六透鏡160與所述成像面180之間還設置 有玻璃蓋板170。該玻璃蓋板170包括一個物側表面S13以及一個像側表面S14。

以下結合附表進一步說明取像鏡頭10。R為對應表面的曲率半徑，D為對應表面到後一個表面(往像側方向)的軸上距離(兩個表面截得光軸的長度)，Nd為對應透鏡對d光的折射率，Vd為d光在對應透鏡的阿貝數。

實施方式一

實施方式一的取像鏡頭10滿足表1所列的條件。

其中S2~S6為非球面，其非球面係數表列如下：

其中，非球面的面型可用以下公式表示：

其中，X表示以光軸為零點，Y為變數的函數特性曲線。C是曲率半徑，Y為透鏡邊緣偏離光軸的距離，K為圓錐定數(Coin Constant)，a、b、c、d、e、f為非球面透鏡係數。

由於從表1中可以看出，所述第二鏡群G2中的第三透鏡130及L150與第一鏡群G1中的第二透鏡120及第三鏡群G3中的第六透鏡160之間的距離D4及D10可變，從而實現取像鏡頭在遠焦以及近焦之間調節，在D4及D10變化的過程中整個鏡頭的焦距f，光圈值FNO，視場角ω均會發生變化，以下通過表3為例來說明在取像鏡頭10在近焦端Wide f=5.15mm，及遠焦端Tele f=19.6對應物距為無窮遠時的對應參數。

取像鏡頭10在近焦端以及遠焦端的縱向象差特性曲線、橫向色差特性曲線、場曲特性曲線及畸變特性曲線分別如圖2~9所示。圖2、3及圖6、7中，特性曲線a，a1，b，b1，c，c1分別代表波長為436奈米，546奈米及656奈米的光線在取像鏡頭分別處於遠焦端及近焦端時經過取像鏡頭10產生的縱象差特性曲線及橫向色差特性曲線。可見，無論在近焦端以還是遠焦端，所述取像鏡頭10對可見光(400-700奈米)產生的縱象差被控制在-0.25mm~0.25mm間，而橫向色差則被控制在-0.5~0.5um之間。

圖4及圖8中，a，a1，b，b1，c，c1分別代表波長為436奈米，546奈米及656奈米的光線在取像鏡頭分別處於遠焦端及近焦端時經過取像鏡頭10產生的子午場曲t(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲s(sagittal field curvature)特性曲線(下同)。可見，無論在近焦端以還是遠焦端，所述取像鏡頭10的子午場曲值及弧矢場曲值被控制在-0.1mm~0.1mm間。圖5及圖9中，特性曲線為畸變特性曲線(下同)。可見，鏡頭的最大畸變量控制在-10%~0%。由此可見，取像鏡頭10的縱象差、橫向色差、場曲及畸變均可被控制在較低的水準，從而提高了透鏡的成像品質。

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爰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。

10‧‧‧取像鏡頭

110‧‧‧第一透鏡

120‧‧‧第二透鏡

130‧‧‧第三透鏡

140‧‧‧第四透鏡

150‧‧‧第五透鏡

160‧‧‧第六透鏡

170‧‧‧玻璃蓋板

180‧‧‧成像面

190‧‧‧光闌

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

S3‧‧‧第三表面

S4‧‧‧第四表面

S5‧‧‧第五表面

S6‧‧‧第六表面

S7‧‧‧第七表面

S8‧‧‧第八表面

S9‧‧‧第九表面

S10‧‧‧第十表面

S11‧‧‧第十一表面

S12‧‧‧第十二表面

Claims (5)

1. 一種取像鏡頭，其包括複數透鏡，所述複數透鏡從物側到像側依次為負光焦度的第一透鏡、具有正光焦度的第二透鏡、具有負光焦度的第三透鏡、具有正光焦度的第四透鏡、具有負光焦度的第五透鏡以及具有正光焦度的第六透鏡，每一所述透鏡均包括一個朝向物側的物側面以及一個朝向像側的像側面，其中該取像鏡頭滿足條件式：ND1=1.81，VD1=40.73，ND2=2，VD2=19.32，ND3=1.58，VD3=59.46，ND4=1.83，VD4=42.71，ND5=1.70，VD5=30.05，ND6=1.77，VD6=49.60，其中，ND為透鏡的折射率，VD為透鏡的色散係數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，所述第一透鏡及第二透鏡構成了具有負光焦度的第一鏡群，所述第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡相互膠合構成了具有正光焦度的第二鏡群，所述第六透鏡為第三鏡群，第二鏡群可在第一鏡群與第三鏡群之間移動。
3. 如申請專利範圍第2所述之取像鏡頭，其中，該取像鏡頭進一步包括一個設置於該第一鏡群與第二鏡群之間的光瞳值可變的光闌。
4. 如申請專利範圍第2所述之取像鏡頭，其中，所述光瞳值落在3.5mm到4.15mm之間。
5. 如申請專利範圍第4所述之取像鏡頭，其中，所述第一透鏡的像 側面為球面且物側面為非球面，所述第二透鏡及第三透鏡的像側面及物側面均為非球面，所述第四透鏡、第五透鏡及第六透鏡的像側面及物側面均為球面。