TWI454726B - 成像鏡頭 - Google Patents

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TWI454726B TW101136164A TW101136164A TWI454726B TW I454726 B TWI454726 B TW I454726B TW 101136164 A TW101136164 A TW 101136164A TW 101136164 A TW101136164 A TW 101136164A TW I454726 B TWI454726 B TW I454726B
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Sintai Optical Shenzhen Co Ltd
Asia Optical Co Inc
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Description

成像鏡頭
本發明係有關於一種成像鏡頭。
一般畫素較低的相機，通常只需要一到兩片透鏡組成的鏡頭模組即可滿足成像解析度品質之要求。至於兩百萬畫素以上的相機，則需由四片透鏡組成的鏡頭模組才能滿足成像解析度品質之要求。近年來，人們對畫素之要求大幅提高，八百萬畫素及其以上的相機已經逐漸成為市場主流，另一方面，數位相機與手機的小型化與輕量化發展，使得小型化的鏡頭模組需求大增。習知的四片透鏡組成的鏡頭模組已無法滿足現今的需求，需要有另一種新架構的鏡頭模組，才能同時滿足高畫素、小型化以及輕量化的需求。
有鑑於此，本發明為了解決上述問題而提供一種成像鏡頭，其具有較小光圈值(F-number)、鏡頭總長(Total Track)短小以及重量輕等特性，且仍擁有良好的光學性能。
本發明之成像鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡以及一第五透鏡。第一透鏡具有正屈光力，其凸面朝向物側。第二透鏡具有負屈光力，呈新月型，其凸面朝向物側。第三透鏡具有正屈光力，其凸面朝向像側。第四透鏡具有正屈光力，其凸面朝向像側。第五透鏡具有負屈光力，為雙凹透鏡。
其中成像鏡頭滿足以下條件：Dbf /D>0.22
0.55<ImaH/D<0.75
其中，Dbf 為成像鏡頭之後焦距，D為第一透鏡之物側面至成像面於光軸上之距離，ImaH為像高之一半，f為成像鏡頭之有效焦距，D34 為第一透鏡之像側面與第二透鏡之物側面的間距，D56 為第二透鏡之像側面 與第三透鏡之物側面的間距，D78 為第三透鏡之像側面與第四透鏡之物側面的間距，D910 為第四透鏡之像側面與第五透鏡之物側面的間距，f1 為第一透鏡之有效焦距，f3 為第三透鏡之有效焦距，f4 為第四透鏡之有效焦距。
其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡係由塑膠材質或玻璃材質所製成。
其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡之每一透鏡至少一面為非球面表面。
其中第三透鏡之中心較邊緣為平坦，且厚度變化較小。
其中第五透鏡至少一面為反曲面。
本發明之成像鏡頭可更包括一濾光片，設置於第五透鏡與像側之間。
本發明之成像鏡頭可更包括一光圈，設置於物側與第一透鏡之間。
為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
請參閱第1圖，第1圖係依據本發明之成像鏡頭之一實施例的透鏡配置示意圖。成像鏡頭1沿著光軸 OA從物側至像側依序包括一光圈ST、一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一第三透鏡L3、一第四透鏡L4、一第五透鏡L5以及一濾光片OF。光圈ST設置於物側與第一透鏡L1之間。在本實施例中，第一透鏡L1係由塑膠材質所製成，其凸面S2朝向物側，兩個面S2與S3皆為非球面表面，為一具有正屈光力之透鏡。第二透鏡L2係由塑膠材質所製成，其凸面S4朝向物側，兩個面S4與S5皆為非球面表面，為一具有負屈光力之新月型透鏡。第三透鏡L3係由塑膠材質所製成，其凸面S7朝向像側，其兩個面S6、S7皆為非球面表面，為一具有正屈光力之透鏡，第三透鏡L3之中心週圍呈平坦狀厚度變化小，其邊緣呈彎曲狀厚度變化大可修正邊緣光線提升影像邊緣之解析度。第四透鏡L4係由塑膠材質所製成，其凸面S9朝向像側，其兩個面S8、S9皆為非球面表面，為一具有正屈光力之透鏡，第四透鏡L4之形狀可減小成像鏡頭1之主光線角(Chief Ray Angle)且提高影像邊緣之解析度。第五透鏡L5係由塑膠材質所製成，其兩個凹面S10與S11皆為非球面表面且皆為反曲面。濾光片OF係由玻璃材質所製成，其兩個面S12、S13皆為平面。
另外，為使本實施例之成像鏡頭1能保持良好的光學性能，成像鏡頭1需滿足底下七個條件： Dbf /D>0.22 (1)
0.55<ImaH/D<0.75 (2)
其中，Dbf 為成像鏡頭1之後焦距，D為第一透鏡L1之物側面S2至成像面IMA於光軸OA之距離，ImaH為像高之一半，f為成像鏡頭1之有效焦距，D34 為第一透鏡L1之像側面S3與第二透鏡L2之物側面S4的間距，D56 為第二透鏡L2之像側面S5與第三透鏡L3之物側面S6的間距，D78 為第三透鏡L3之像側面S7與第四透鏡L4之物側面S8的間距，D910 為第四透鏡L4之像側面S9與第五透鏡L5之物側面S10的間距，f1 為第一透鏡L1之有效焦距，f3 為第三透鏡L3之有效焦距，f4 為第四透鏡L4之有效焦距。
利用上述透鏡與光圈ST之設計以及透鏡使用塑膠材質製成，使得成像鏡頭1具有較小光圈值 (F-number)、鏡頭總長(Total Track)短小以及重量輕等特性，且仍擁有良好的光學性能。
表一為第1圖中成像鏡頭1之各透鏡之相關參數表，表一資料顯示本實施例之成像鏡頭1之有效焦距等於3.7882 mm、光圈值等於2.0、視角等於73.45°、鏡頭總長等於4.5999 mm。
表一中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：c：曲率； h：透鏡表面任一點至光軸之垂直距離；k：圓錐係數；A~G：非球面係數。
表二為表一中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數。
本實施例之成像鏡頭1其後焦距Dbf =1.02816 mm、第一透鏡L1之物側面S2至成像面IMA於光軸OA之距離D=4.5999 mm、像高之一半ImaH=2.8560 mm、成像鏡頭1之有效焦距f=3.7882 mm、第一透鏡L1之像側面S3與第二透鏡L2之物側面S4的間隔D34 =0.0830 mm、第二透鏡L2之像側面S5與第三透鏡L3之物側面S6的間隔D56 =0.5447 mm、第三透鏡L3 之像側面S7與第四透鏡L4之物側面S8的間隔D78 =0.5638 mm、第四透鏡L4之像側面S9與第五透鏡L5之物側面S10的間隔D910 =0.3426 mm、第一透鏡L1之有效焦距f1 =2.6918 mm、第三透鏡L3之有效焦距f3 =16.9161 mm、第四透鏡L4之有效焦距f4 =2.1794 mm。由上述資料可得到Dbf /D=0.2235、ImaH/D=0.6209、 ，皆能滿足上述條件(1)至條件(7)之要求。
另外，本實施例之成像鏡頭1的光學性能也可達到要求，這可從第2圖至第6圖看出。第2圖所示的，是本實施例之成像鏡頭1的場曲(Field Curvature)圖。第3圖所示的，是本實施例之成像鏡頭1的畸變(Distortion)圖。第4圖所示的，是本實施例之成像鏡頭1的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第5圖所示的，是本實施例之成像鏡頭1的橫向色差(Lateral Color)圖。第6圖所示的，是本實施例之成像鏡頭1的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
由第2圖可看出，本實施例之成像鏡頭1對波長等於0.555 μm之光線，所產生的子午(Tangential)方向場曲與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.002 mm至0.035 mm之間。由第3圖可看出，本實施例之成像鏡頭1對波長 等於0.555 μm之光線，所產生的畸變小於正負1.6%。由第4圖可看出，本實施例之成像鏡頭1對波長範圍介於0.470 μm至0.650 μm之光線所產生的縱向像差值介於-0.012 mm至0.016 mm之間。由第5圖可看出，本實施例之成像鏡頭1對波長範圍介於0.470μm至0.650 μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-1μm至1μm之間。由第6圖可看出，本實施例之成像鏡頭1對波長範圍介於0.470μm至0.650μm之光線，分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向、視場高度介於0 mm至2.856 mm、空間頻率介於0 lp/mm至360 lp/mm之調變轉換函數值介於1.0至0.07之間。顯見本實施例之成像鏡頭1之場曲、畸變、縱向像差以及橫向色差都能被有效修正，影像解析度也能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。
在上述實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5皆由塑膠材質製成，然而可以了解到，第一、二、三、四、五透鏡若部分或全部改為玻璃材質，亦應屬本發明之範疇。
在上述實施例中，第一透鏡L1之兩個面S2與S3、第二透鏡L2之兩個面S4與S5、第三透鏡L3之兩個面S6與S7、第四透鏡L4之兩個面S8與S9、第五透鏡L5之兩個面S10與S11皆為非球面表面，然而可以了 解到，第一、二、三、四、五透鏡若全部改為至少一面為非球面表面，亦應屬本發明之範疇。
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，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，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。
1‧‧‧成像鏡頭
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
ST‧‧‧光圈
OF‧‧‧濾光片
IMA‧‧‧成像面
OA‧‧‧光軸
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7‧‧‧面
S8、S9、S10、S11、S12、S13‧‧‧面
D34 、D56 、D78 、D910 ‧‧‧間距
第1圖係依據本發明之成像鏡頭之一實施例的透鏡配置示意圖。
第2圖係依據本發明之成像鏡頭之一實施例的場曲圖。
第3圖係依據本發明之成像鏡頭之一實施例的畸變圖。
第4圖係依據本發明之成像鏡頭之一實施例的縱向像差圖。
第5圖係依據本發明之成像鏡頭之一實施例的橫向色差圖。
第6圖係依據本發明之成像鏡頭之一實施例的調變轉換函數圖。
1‧‧‧成像鏡頭
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
ST‧‧‧光圈
OF‧‧‧濾光片
IMA‧‧‧成像面
OA‧‧‧光軸
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7‧‧‧面
S8、S9、S10、S11、S12、S13‧‧‧面
D34 、D56 、D78 、D910 ‧‧‧間距

Claims (14)

  1. 一種成像鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包括：一第一透鏡，該第一透鏡具有正屈光力，該第一透鏡之凸面朝向該物側；一第二透鏡，該第二透鏡為一具有負屈光力之新月型透鏡，該第二透鏡之凸面朝向該物側；一第三透鏡，該第三透鏡具有正屈光力，該第三透鏡之凸面朝向該像側；一第四透鏡，該第四透鏡具有正屈光力，該第四透鏡之凸面朝向該像側；以及一第五透鏡，該第五透鏡為一具有負屈光力之雙凹透鏡。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件：Dbf /D>0.22其中，Dbf 為該成像鏡頭之後焦距，D為該第一透鏡之物側面至成像面於該光軸上之距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件：0.55<ImaH/D<0.75其中，ImaH為像高之一半，D為該第一透鏡之物側 面至成像面於該光軸上之距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件： 其中，f為該成像鏡頭之有效焦距，D34 為該第一透鏡之像側面與該第二透鏡之物側面於該光軸上的間距。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件： 其中，D56 為該第二透鏡之像側面與該第三透鏡之物側面於該光軸上的間距，D78 為該第三透鏡之像側面與該第四透鏡之物側面於該光軸上的間距。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件： 其中，f為該成像鏡頭之有效焦距，D910 為該第四透鏡之像側面與該第五透鏡之物側面於該光軸上的間距。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡滿足以下條件： 其中，f1 為該第一透鏡之有效焦距，f為該成像鏡頭之有效焦距。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡以及該第四透鏡滿足以下條件： 其中，f3 為該第三透鏡之有效焦距，f4 為該第四透鏡之有效焦距。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡係由塑膠材質或玻璃材質所製成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡之每一透鏡至少一面為非球面表面。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡之中心曲率較邊緣曲率為小，且厚度變化較小。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第五透鏡至少一面為反曲面。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其更包括一濾光片，設置於該第五透鏡與該像側之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其更包括一光圈，設置於該物側與該第一透鏡之間。
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