TWI451122B - Take the camera - Google Patents

Description

取像鏡頭

本發明係與鏡頭有關，更詳而言之是指一種取像鏡頭。

近年來，隨著科技的進步，如顯微鏡或掃描器等影像擷取裝置，為方便人們使用而逐漸趨向小型化與輕量化發展，此將使得上述影像擷取裝置所用之取像鏡頭的體積也因此被大幅縮小。另外，除了小型化與輕量化外，也要能夠具有更高的光學效能，才能使達成高解析度和高對比之展現。因此，小型化和高光學效能，是取像鏡頭不可缺兩項要件。

然而，目前影像擷取裝置所採用的取像鏡頭，為達到高光學效能之目的，不外乎使用了多片鏡片，更甚者多達十多片，而無法有效達到小型化之目的。另外，亦有為使取像鏡頭達到小型化之目的，而僅使用五片以下鏡片，卻使得其光學效能無法有效提升。綜合以上所述可得知，已知之取像鏡頭仍未甄完善，且尚有待改進之處。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種取像鏡頭，不僅可達到小型化之目的，同時具有高光學之效能。

緣以達成上述目的，本發明所提供之取像鏡頭包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列之一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片、一第四鏡片以及一第五鏡片。其中，該第一鏡片為具有負屈光力之雙凹透鏡，且至少一面為非球面表面；該第二鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡；該第三鏡片為具有負屈光力之雙凹透鏡；該第四鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡，且至少一面為非球面表面；該第五鏡片為具有負屈光力且凸面朝向該像側之新月型透鏡。

藉此，利用上述光學設計達到小型化以及高光學效能之目的。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。

請參閱圖1，為本發明第一較佳實施例之取像鏡頭1的鏡片配置圖。圖2為圖1所示實施例之光路圖。配合圖1及圖2，以下將詳細說明本實施例之取像鏡頭1。

該取像鏡頭1包含有沿一光軸Z且由物側至像側依序排列之一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一第三鏡片L3、一光圈ST、一第四鏡片L4以及一第五鏡片L5。另外，在該第五鏡片L5與像側之間更設有一濾光片CF(Color Filter)，係一平板玻璃，其功效屬習知技藝，於此容不再贅述。其中：該第一鏡片L1係由塑膠材質製成。該第一鏡片L1為具有負屈光力之雙凹透鏡，且兩個凹面R1、R2皆為非球面表面。

該第二鏡片L2係由玻璃材質製成。該第二鏡片L2為具有正屈光力之雙凸透鏡。

該第三鏡片L3係由玻璃材質製成。該第三鏡片L3為具有負屈光力之雙凹透鏡，且該第三鏡片L3與該第二鏡片L2膠合構成一複合透鏡L2-3。

該第四鏡片L4係由塑膠材質製成。該第四鏡片L4為具有正屈光力之雙凸透鏡，且其兩個凸面R8、R9為非球面表面。

該第五鏡片L5係由玻璃材質製成。該第五鏡片L5為具有負屈光力且凸面R11朝向像側之新月型透鏡。

藉此，利用該第一鏡片L1之負屈光力與非球面表面設計，以及該第四鏡片L4之正屈光力與非球面表面設計達到有效縮短該取像鏡頭1總長以及增大其可視角(Field of View angle，FOV)之目的。

為達上述目的並有效提升該取像鏡頭1之光學效能，本發明較佳實施例之取像鏡頭1的焦距F(Focus Length)、數值孔徑FNO(F-number)、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表一所示：

本實施例的各個鏡片中，該等非球面表面R1、R2、R8及R9之表面凹陷度z由下列公式所得到：

其中：

z：非球面表面之凹陷度；

c：曲率半徑之倒數；

h：表面之孔徑半徑；

k：圓錐係數；

A～G：表面之孔徑半徑h的各階係數。

在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數k(conic constant)及表面孔徑半徑h的各階係數A～G如表二所示：

藉由上述的鏡片及光圈ST配置，使得本實施例之取像鏡頭1在成像品質上也可達到要求，這可從圖3A至圖3E看出。圖3A所示的，是本實施例之取像鏡頭1的場曲圖；圖3B所示的，是本實施例之取像鏡頭1的畸變圖；圖3C所示的，是本實施例之取像鏡頭1的光扇圖；圖3D所示的，是本實施例之取像鏡頭1的離焦調制傳遞函數圖(Through Focus MTF)；圖3E所示的，是本實施例之取像鏡頭1的空間頻率調制傳遞函數圖(Spatial Frequency MTF)。

由圖3A可看出，本實施例之最大場曲不超過0.08 mm和-0.12 mm；由圖3B可看出，本實施例之畸變量不超過0.6%；由圖3C以及圖3D可看出，本實施例無論在哪個視場位置都具有良好的解析度；由圖3E可看出，本實施例在48 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在60%以上，顯見本實施例之取像鏡頭1的解析度及其光學效能是符合標準的。

以上所述的，為本發明第一實施例的取像鏡頭1；依據本發明的技術，以下配合圖4及圖5說明本發明第二實施例之取像鏡頭2。

該取像鏡頭2包含有沿一光軸Z且由物側至像側依序排列之一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一第三鏡片L3、一光圈ST、一第四鏡片L4以及一第五鏡片L5。另外，在該第五鏡片L5與像側之間同樣設有一濾光片CF(Color Filter)。其中：該第一鏡片L1係由塑膠材質製成。該第一鏡片L1為具有負屈光力之雙凹透鏡，且兩個凹面R1、R2皆為非球面表面。

該第二鏡片L2係由玻璃材質製成。該第二鏡片L2為具有正屈光力之雙凸透鏡。

該第三鏡片L3係由玻璃材質製成。該第三鏡片L3為具有負屈光力之雙凹透鏡，且該第三鏡片L3與該第二鏡片L2膠合構成一複合透鏡L2-3。

該第四鏡片L4係由塑膠材質製成。該第四鏡片L4為具有正屈光力之雙凸透鏡，且其兩個凸面R8、R9為非球面表面。

該第五鏡片L5係由玻璃材質製成。該第五鏡片L5為具有負屈光力且凸面R11朝向像側之新月型透鏡。

藉此，本實施例同樣利用該第一鏡片L1負屈光力與非球面表面設計，以及該第四鏡片L4正屈光力與非球面表面設計達到有效縮短該取像鏡頭2總長以及增大其可視角(Field of View angle，FOV)之目的。

為達上述目的並有效提升該取像鏡頭2之光學效能，本發明較佳實施例之取像鏡頭2的焦距F(Focus Length)、數值孔徑FNO(F-number)、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表三所示：

本實施例的各個鏡片中，該等非球面表面R1、R2、R8及R9之表面凹陷度z由下列公式所得到：

其中：

z：非球面表面之凹陷度；

c：曲率半徑之倒數；

h：表面之孔徑半徑；

k：圓錐係數；

A～G：表面之孔徑半徑h的各階係數。

在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數k(conic constant)及表面孔徑半徑h的各階係數A～G如表四所示：

藉由上述的鏡片及光圈ST配置，使得本實施例之取像鏡頭2在成像品質上也可達到要求，這可從圖6A至圖6E看出。圖6A所示的，是本實施例之取像鏡頭2的場曲圖；圖6B所示的，是本實施例之取像鏡頭2的畸變圖；圖6C所示的，是本實施例之取像鏡頭2的光扇圖；圖6D所示的，是本實施例之取像鏡頭2的離焦調制傳遞函數圖(Through Focus MTF)；圖6E所示的，是本實施例之取像鏡頭2的空間頻率調制傳遞函數圖(Spatial Frequency MTF)。

由圖6A可看出，本實施例之最大場曲不超過0.08 mm和-0.12 mm；由圖6B可看出，本實施例之畸變量不超過0.2%；由圖6C以及圖6D可看出，本實施例無論在哪個視場位置都具有良好的解析度；由圖6E可看出，本實施例在48 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在60%以上，顯見本實施例之取像鏡頭2的解析度及其光學效能是符合標準的。

綜合以上所述可得知，本發明之取像鏡頭不僅可利用光學設計來縮短總長而達到小型化之目的，同時更僅利用少量鏡片即達到輕量化與高光學效能之效果。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及製作方法變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1．．．取像鏡頭

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

CF．．．濾光片

L2-3．．．複合透鏡

Z．．．光軸

ST．．．光圈

R1~R13．．．面

2．．．取像鏡頭

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

CF．．．濾光片

L2-3．．．複合透鏡

Z．．．光軸

ST．．．光圈

R1~R13．．．面

圖1為本發明第一較佳實施例之鏡片配置圖；

圖2為本發明第一較佳實施例之光路圖；

圖3A為本發明第一較佳實施例之場曲圖；

圖3B為本發明第一較佳實施例之畸變圖；

圖3C為本發明第一較佳實施例之光扇圖；

圖3D為本發明第一較佳實施例之離焦調制傳遞函數圖；

圖3E為本發明第一較佳實施例之空間頻率調制傳遞函數圖；

圖4為本發明第二較佳實施例之鏡片配置圖；

圖5為本發明第二較佳實施例之光路圖；

圖6A為本發明第二較佳實施例之場曲圖；

圖6B為本發明第二較佳實施例之畸變圖；

圖6C為本發明第二較佳實施例之光扇圖；

圖6D為本發明第二較佳實施例之離焦調制傳遞函數圖；

圖6E為本發明第二較佳實施例之空間頻率調制傳遞函數圖。

1．．．取像鏡頭

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

CF．．．濾光片

L2-3．．．複合透鏡

Z．．．光軸

ST．．．光圈

R1~R13．．．面

Claims (7)

1. 一種取像鏡頭，包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列之：一第一鏡片，為具有負屈光力之雙凹透鏡，且至少一面為非球面表面；一第二鏡片，為具有正屈光力之雙凸透鏡；一第三鏡片，為具有負屈光力之雙凹透鏡；一第四鏡片，為具有正屈光力之雙凸透鏡，且至少一面為非球面表面；以及一第五鏡片，為具有負屈光力且凸面朝向該像側之新月型透鏡。
2. 如請求項1所述之取像鏡頭，更包含有一光圈，係位於該第三鏡片與該第四鏡片之間。
3. 如請求項1所述之取像鏡頭，其中，該第一鏡片之兩面皆為非球面表面。
4. 如請求項1所述之取像鏡頭，其中，該第二鏡片與該第三鏡片膠合構成一複合鏡片。
5. 如請求項1所述之取像鏡頭，其中，該第四鏡片之兩面皆為非球面表面。
6. 如請求項1所述之取像鏡頭，其中，更包含有一濾光片，係位於該第五鏡片與該像側之間。
7. 如請求項1所述之取像鏡頭，其中，該第一鏡片係由塑膠材質製成，該第二鏡片係由玻璃材質製成，該第三鏡片係由玻璃材質製成，該第四鏡片係由塑膠材質製成，該第五鏡片係由玻璃材質製成。