TWI440885B - 取像鏡頭 - Google Patents

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TWI440885B TW100130590A TW100130590A TWI440885B TW I440885 B TWI440885 B TW I440885B TW 100130590 A TW100130590 A TW 100130590A TW 100130590 A TW100130590 A TW 100130590A TW I440885 B TWI440885 B TW I440885B
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
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Description

取像鏡頭
本發明涉及一種光學技術，尤其涉及一種取像鏡頭。
隨著科技之不斷發展，電子產品不斷地朝向輕薄短小以及多功能之方向發展，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）等裝置也有加上取像裝置之需求；而為了攜帶方便及符合人性化之需求，取像裝置不僅需要具有良好之成像品質，同時也需要較小與較低之成本，同時能有效提升該取像裝置之應用性。
而由於傳統之球面研磨玻璃透鏡之材質選擇性較多，且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）較大之情況時，球差等像差之修正較困難。而為了改善上述傳統之球面研磨玻璃透鏡之缺點，目前之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，以獲得較佳之成像品質，但係上述之光學取像裝置之結構，鏡頭長度過大，使取像裝置無法具有較小體積或較低成本，不易滿足電子產品輕薄短小之要求。
有鑒於此，有必要提供一種成像品質好且利於小型化之取像鏡頭。
一種取像鏡頭，從物側至像側依次包括：一具有正光焦度之第一透鏡、一具有正光焦度之第二透鏡、一具有負光焦度之第三透鏡及一成像面，所述第一透鏡從物側至像側包括靠近物側之第一表面以及靠近像側之第二表面，所述第二透鏡從物側至像側包括靠近物側之第三表面以及靠近像側之第四表面，該取像鏡頭滿足以下條件式：
(1)0.26<R1/F1<0.35及（2）-0.65<R2/F2<-0.35；
其中，R1為第一表面之曲率半徑，R2為第四表面之曲率半徑，F1為第一透鏡之焦距，F2為第二透鏡之焦距。
滿足上述條件之取像鏡頭，成像品質好且利於小型化。
下面將結合附圖，對本發明實施方式作進一步之詳細說明。
請參閱圖1，其為本發明第一實施方式所提供之取像鏡頭100a。該取像鏡頭100a從物側至像側(近成像面)依次包括：一具有正光焦度之第一透鏡L1、一光闌10、一具有正光焦度之第二透鏡L2、一具有負光焦度之第三透鏡L3、一濾光片20、及一成像面30。
所述第一透鏡L1從物側至像側包括靠近物側之第一表面S1以及靠近像側之第二表面S2。該第一表面S1係向物體一側凸出而第二表面S2則向第一透鏡L1內部凹陷，且第一、第二表面S1、S2均係非球面。所述第一透鏡L1由PC (Polycarbonate)樹脂材料製成。
所述第二透鏡L2從物側至像側包括靠近物側之第三表面S3以及靠近像側之第四表面S4。該第三表面S3靠近光軸附近係向第二透鏡L2內部凹陷而第三表面S3遠離光軸之非光學部係向物側凸出，第四表面S4係向像側凸出。所述第三、第四表面S3、S4均係非球面。所述第二透鏡L2由APEL(透明樹脂)材料製成。
所述取像鏡頭100a在靠近所述第一透鏡L1與第二透鏡L2之間設置有光闌10(Aperture stop)，以保證取像鏡頭100a之整體結構相對於光闌10對稱，有效地降低慧差(coma)之影響；同時限制經過第一透鏡L1之光線進入第二透鏡L2之光通量，並讓經過第二透鏡L2後之光錐更加對稱，使取像鏡頭100a之彗差得以修正。
所述第三透鏡L3從物側至像側包括靠近物側之第五表面S5以及靠近像側之第六表面S6。該第五表面S5靠近光軸附近係向物體一側凸出而第六表面S6靠近光軸附近則向第三透鏡L3內部凹陷。所述第五、第六表面S5、S6均係非球面。所述第三透鏡L3由PC (Polycarbonate)樹脂材料製成。
所述濾光片20從物側至像側包括靠近物側之第七表面S7以及靠近像側之第八表面S8。
本實施方式之取像鏡頭100a可應用於照相機或攝像機。所述取像鏡頭100a滿足以下條件式：
(1)0.26<R1/F1<0.35及（2）-0.65<R2/F2<-0.35；
其中R1為第一表面S1之曲率半徑，R2為第四表面S4之曲率半徑，F1為第一透鏡L1之焦距，F2為第二透鏡L2之焦距。
滿足條件式(1)與（2）可保證廣角取像鏡頭100a與球差慧差之間之平衡。滿足上述條件式(1)與（2）之取像鏡頭100a，擁有廣視角拍攝範圍之條件，且該取像鏡頭100a在此條件下仍保證最終獲取較好之圖像品質。
優選地，取像鏡頭100a還滿足以下條件：
(3)0.45<F2/F<0.75及(4)Y1/X1<1.45。
其中，其中F為取像鏡頭100a之總焦距，Y1為第四表面S4曲面縱向高度，X1為第四表面S4之曲面橫向高度。
滿足條件式(3)與（4）可保證在廣視角拍攝範圍條件下取像鏡頭100a之成像品質。
優選地，取像鏡頭100a還滿足以下條件：
（5）Vd2>47且Vd3<35。
其中，Vd2為第二透鏡L2之阿貝數，Vd3為第三透鏡L3之阿貝數。
滿足條件式（5）可以更好之消除取像鏡頭100a之色差。
以透鏡表面中心為原點，光軸為x軸，透鏡表面之非球面面型運算式為：
其中，c為鏡面表面中心之曲率，為從光軸到透鏡表面之高度，k係二次曲面係數，為第i階之非球面面型係數。藉由將表1至表4（請參閱下文）之資料代入上述運算式，可獲知透鏡表面之非球面形狀。
本實施方式中，取像鏡頭100a之各光學元件滿足表1及表2之條件，其中i表示從物側開始之第i個透鏡表面；ri表示從物側開始之第i個透鏡表面之曲率半徑；Di表示從物側開始之第i個透鏡表面至第i+1個透鏡表面間之軸向距離；ni表示從物側開始之第i個透鏡表面之折射率；vi表示從物側開始之第i個透鏡表面之阿貝數；ki表示從物側開始之第i個透鏡表面之二次曲率。
表 1
表 2
所述取像鏡頭100a之像差、場曲、畸變及色差分別如圖2及圖4所示。圖2中分別針對f線(波長值486納米(nm))，d線(波長值587 nm)，c線(波長值656 nm)而觀察到之像差值曲線，產生之像差值控制在(-0.05mm,0.05mm)範圍內。圖3中，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線(下同)。可見，子午場曲值和弧矢場曲值被控制在(-0.1mm,0.1mm)範圍內。而圖4中可見，曲線dis為畸變特性曲線(下同)，畸變量被控制在(-2%,2%)範圍內，可利用影像方式補正。
第二實施方式
請參閱圖5，第二實施方式中之取像鏡頭100b與第一實施方式之取像鏡頭100a結構基本相同，其區別在於：第二實施方式之取像鏡頭100b之各光學元件滿足表3及表4之條件。
表 3
表 4
所述取像鏡頭100b之像差、場曲、畸變及色差分別如圖6至圖8所示。圖6中分別針對f線(波長值486納米(nm))，d線(波長值587 nm)，c線(波長值656 nm)而觀察到之像差值曲線，產生之像差值控制在(-0.05mm,0.05mm)範圍內。圖7中，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線(下同)。可見，子午場曲值和弧矢場曲值被控制在(-0.1mm,0.1mm)範圍內。而圖8中可見，曲線dis為畸變特性曲線(下同)，畸變量被控制在(-2%,2%)範圍內，可利用影像方式補正。
第三實施方式
請參閱圖9，第三實施方式中之取像鏡頭100c與第一、第二實施方式之取像鏡頭100a、100b結構基本相同，其區別在於：第三實施方式之取像鏡頭100c之各光學元件滿足表5及表6之條件。
表 5
表 6
所述取像鏡頭100c之像差、場曲、畸變及色差分別如圖9至圖11所示。圖10中分別針對f線(波長值486納米(nm))，d線(波長值587 nm)，c線(波長值656 nm)而觀察到之像差值曲線，產生之像差值控制在(-0.05mm,0.05mm)範圍內。圖11中，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線(下同)。可見，子午場曲值和弧矢場曲值被控制在(-0.1mm,0.1mm)範圍內。而圖12中可見，曲線dis為畸變特性曲線(下同)，畸變量被控制在(-2%,2%)範圍內，可利用影像方式補正。
所述取像鏡頭100a、100b、100c可縮短變焦行程，並使其光學總長得以縮小，實現系統小型化，且其色差易於補償，得到良好之成像品質。
另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做之變化，都應包括在本發明所要求保護之範圍之內。
100a、100b、100c．．．取像鏡頭
L1．．．第一透鏡
L2．．．第二透鏡
10．．．光闌
20．．．濾光片
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
30．．．成像面
圖1為本發明第一實施方式提供之取像鏡頭之結構示意圖；
圖2為圖1中之取像鏡頭之球差圖；
圖3為圖1中之取像鏡頭之場曲圖；
圖4為圖1中之取像鏡頭之畸變圖；
圖5為本發明第二實施方式提供之取像鏡頭之結構示意圖；
圖6為圖5中之取像鏡頭之球差圖；
圖7為圖5中之取像鏡頭之場曲圖；
圖8為圖5中之取像鏡頭之畸變圖；
圖9為本發明第三實施方式提供之取像鏡頭之結構示意圖；
圖10為圖9中之取像鏡頭之球差圖；
圖11為圖9中之取像鏡頭之場曲圖；
圖12為圖9中之取像鏡頭之畸變圖。
100a．．．取像鏡頭
L1．．．第一透鏡
L2．．．第二透鏡
10．．．光闌
20．．．濾光片
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
30．．．成像面

Claims (10)

  1. 一種取像鏡頭，從物側至像側依次包括：一具有正光焦度之第一透鏡、一具有正光焦度之第二透鏡、一具有負光焦度之第三透鏡及一成像面，所述第一透鏡從物側至像側包括靠近物側之第一表面以及靠近像側之第二表面，所述第二透鏡從物側至像側包括靠近物側之第三表面以及靠近像側之第四表面，該取像鏡頭滿足以下條件式：
    (1)0.26<R1/F1<0.35及（2）-0.65<R2/F2<-0.35；
    其中，R1為第一表面之曲率半徑，R2為第四表面之曲率半徑，F1為第一透鏡之焦距，F2為第二透鏡之焦距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，所述取像鏡頭在靠近所述第一透鏡與第二透鏡之間設置有一光闌。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，該取像透鏡係統滿足下列條件：
    (3)0.45<F2/F<0.75及(4)Y1/X1<1.45；
    其中，其中F為取像鏡頭之總焦距，Y1為第四表面曲面縱向高度，X1為第四表面之曲面橫向高度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，該取像透鏡係統滿足下列條件：
    （5）Vd2>47且Vd3<35；
    其中，Vd2為第二透鏡之阿貝數，Vd3為第三透鏡之阿貝數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，該第一表面係向物體一側凸出而第二表面則向第一透鏡內部凹陷。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，所述第一、第二表面均係非球面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，所述第三表面靠近光軸附近係向第二透鏡內部凹陷而第三表面遠離光軸之非光學部係向物側凸出，第四表面係向像側凸出，所述第三、第四表面均係非球面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，所述第三透鏡從物側至像側包括靠近物側之第五表面以及靠近像側之第六表面，該第五表面靠近光軸附近係向物體一側凸出而第六表面靠近光軸附近則向第三透鏡內部凹陷。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之取像鏡頭，其中，所述第五、第六表面均係非球面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之取像鏡頭，其中，所述取像鏡頭在所述第三透鏡及所述成像面之間設置有一濾光片。
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