TWI454785B - 取像鏡頭 - Google Patents

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TWI454785B TW100139679A TW100139679A TWI454785B TW I454785 B TWI454785 B TW I454785B TW 100139679 A TW100139679 A TW 100139679A TW 100139679 A TW100139679 A TW 100139679A TW I454785 B TWI454785 B TW I454785B
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Description

取像鏡頭
本發明涉及一種成像技術，尤其涉及一種取像鏡頭。
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鏡片的材質選擇性較多，且玻璃材質的鏡片對於修正色差較為有利，已廣為業界所使用，但球面研磨玻璃鏡片對像差的修正較困難。而為了改善上述傳統的球面研磨玻璃鏡片的缺點，目前的取像裝置已有使用非球面塑膠鏡片以獲得較佳的成像品質，但是由多片非球面塑膠鏡片組成的取像鏡頭色差和整體解析能力以很難得以提升。
有鑑於此，有必要提供一種具有低色差和高解析能力的取像鏡頭。
一種取像鏡頭，其從物側到像側依次包括均為非球面透鏡的第一、第二、第三、第四及第五透鏡，其中，所述第一透鏡為負光焦 度，所述第二透鏡為正光焦度，所述第三透鏡為負光焦度，所述第四透鏡為正光焦度；所述取像鏡頭滿足以下條件：0.9<F2/F<1.4；其中，F2為第二鏡片至第四鏡片的有效焦距，F為整個取像鏡頭的有效焦距。
相較於先前技術，本發明所提供的取像鏡頭中，條件式0.9<F2/F<1.4保證了取像鏡頭能對球差進行充分的補正且不會造成慧差過大，有效保證了取像鏡頭的成像效果。
100、100a‧‧‧取像鏡頭
10‧‧‧第一透鏡
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
St‧‧‧光闌
20‧‧‧第二透鏡
S3‧‧‧第三表面
S4‧‧‧第四表面
30‧‧‧第三透鏡
S5‧‧‧第五表面
S6‧‧‧第六表面
40‧‧‧第四透鏡
S7‧‧‧第七表面
S8‧‧‧第八表面
50‧‧‧第五透鏡
S9‧‧‧第九表面
S10‧‧‧第十表面
60‧‧‧濾光片
62‧‧‧前表面
64‧‧‧後表面
101‧‧‧成像面
圖1為本發明第一實施方式提供的取像鏡頭的結構示意圖。
圖2為本發明第一實施例提供的取像鏡頭的像差特性曲線圖。
圖3為本發明第一實施例提供的取像鏡頭的場曲特性曲線圖。
圖4為本發明第一實施例提供的取像鏡頭的畸變特性曲線圖。
圖5為本發明第二實施方式提供的取像鏡頭的結構示意圖。
圖6為本發明第二實施例提供的取像鏡頭的像差特性曲線圖。
圖7為本發明第二實施例提供的取像鏡頭的場曲特性曲線圖。
圖8為本發明第二實施例提供的取像鏡頭的畸變特性曲線圖。
下面將結合附圖與實施例對本技術方案作進一步詳細說明。
請參閱圖1，本發明第一實施提供的一種取像鏡頭100，其從物側至像側依次包括均為非球面透鏡的第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40及第五透鏡50，其中，所述第一透鏡10為負光焦度，所述第二透鏡20為正光焦度，所述第三透鏡30為負光 焦度，所述第四透鏡40為正光焦度，所述第五透鏡50為負光焦度。所述第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40及第五透鏡50均為塑膠鏡片。
所述第一透鏡10包括一面向物側的第一表面S1和一面向像側的第二表面S2。所述第二透鏡20包括一面向物側的第三表面S3和一面向像側的第四表面S4。所述第三透鏡30包括一面向物側的第五表面S5和一面向像側的第六表面S6。所述第四透鏡40包括一面向物側的第七表面S7和一面向像側的第八表面S8。所述第五透鏡50包括一面向物側的第九表面S9和一面向像側的第十表面S10。
所述取像鏡頭100還包括一光闌St及一濾光片60，所述光闌St位於第一鏡片10和第二鏡片20之間，所述濾光片40位於第五鏡片50的物側。所述光闌20用於控制通過第二透鏡20的光通量。所述濾光片60用於濾除經過第五透鏡50的光線中的紅外光線，其包括一朝向物側的前表面62和一朝向像側的後表面64。
本實施例中，光線自物側入射至第一透鏡10，並依次經光闌St、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50及濾光片60後成像于成像面101。可以理解，可通過設置影像感測器(圖未示)，如電荷耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)，于成像面60處以組成一成像系統。
所述取像鏡頭100滿足以下條件式：(1)0.9<F2/F<1.4；其中，F2為第二鏡片至第四鏡片的有效焦距，F為整個取像鏡頭的有效焦距。條件式(1)，保證了取像鏡頭100能對球差進行充分 的補正且不會造成慧差過大。
所述取像鏡頭100可進一步滿足以下條件式：(2)-0.3<F/f5<0.3；其中，f5為第五鏡片的有效焦距。條件式(2)，進一步保證了取像鏡頭100的投射成像面的角度，以及低畸變和小慧差。
所述取像鏡頭100可進一步滿足以下條件式：(3)50<Vd1<60；(4)50<Vd2<60；(5)22<Vd3<28；(6)50<Vd4<60；(7)50<Vd5<60；其中，Vd1為第一透鏡10的阿貝數，Vd2為第二透鏡20的阿貝數，Vd3為第三透鏡30的阿貝數，Vd4為第四透鏡40的阿貝數，Vd5為第五透鏡50的阿貝數。條件式(3)~(10)，使得取像鏡頭100的色差能更好的消除。
其中，所述第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四鏡片40及第五鏡片50之表面均為非球面，並滿足非球面之面型公式：
其中，z是沿光軸方向在高度為h之位置以表面頂點作參考距光軸 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)。
第一實施例
通過將表1及表2(請參閱下文)的資料代入上述非球面公式，可獲得本發明第一實施例的取像鏡頭100中各透鏡表面的非球面形狀。下列各表中分別列有由物端到像端依序排列的光學表面，其中，約定R為各透鏡的光學表面的曲率半徑，D為對應的光學表面到後一光學表面的軸上距離(兩個光學表面截得光軸的長度)，Nd為對應透鏡組對d光(波長為587納米)的折射率，Vd為d光在對應透鏡組的阿貝數(Abbe number)，k為二次曲面係數。
本發明第一實施例所提供的取像鏡頭100的各光學元件滿足表1及表2的條件。
表1
表2
本實施方式中，F2/F=1.00；F/f5=-0.25；V1=56.8；V2=56.8；V3=26.6；V4=56.8；V5=56.8。
本實施例所提供的取像鏡頭100的球差、場曲以及畸變分別如圖2至圖4所示。具體地，圖2至圖4所示的六條曲線分別為針對a光線(波長為470納米(nm))，b光線(波長為510nm)，c光線(波長為555nm)，d光線(波長為610nm)，e光線(波長為650nm)，f光線(波長為588nm)而觀察到的像差值曲線。如圖2所示，所述取像鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生的像差值控制在-0.2mm~0.2mm範圍內。如圖3所示，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。由圖3可看出該取像鏡頭100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.20mm~0.20mm範圍內。進一步地，圖4所示的曲線為取像鏡頭100的畸變特性曲線，由圖4可知，該取像鏡頭100的光學畸變量被控制在-2.00%~2.00%的範圍內。
第二實施例
請參閱圖5，本發明第二實施提供的一種取像鏡頭100a。所述第 二實施方式提供的取像鏡頭100a與第一實施方式提供的取像鏡頭100的區別在於：所述第五鏡片50為正光焦度。
通過將表3及表4(請參閱下文)的資料代入上述非球面公式，可獲得本發明第二實施例的取像鏡頭100a中各透鏡表面的非球面形狀。下列各表中分別列有由物端到像端依序排列的光學表面，其中，約定R為各透鏡的光學表面的曲率半徑，D為對應的光學表面到後一光學表面的軸上距離(兩個光學表面截得光軸的長度)，Nd為對應透鏡組對d光(波長為587納米)的折射率，Vd為d光在對應透鏡組的阿貝數(Abbe number)，k為二次曲面係數。
本發明第二實施例所提供的取像鏡頭100a的各光學元件滿足表3及表4的條件。
表3
表4
本實施方式中，F2/F=1.30；F/f5=0.27；V1=55.8；V2=55.8；V3=23.2；V4=55.8；V5=55.8。
本實施例所提供的取像鏡頭100a的球差、場曲以及畸變分別如圖6至圖8所示。具體地，圖6至圖8所示的六條曲線分別為針對a光線(波長為470納米(nm))，b光線(波長為510nm)，c光線(波長為555nm)，d光線(波長為610nm)，e光線(波長為650nm)，f光線(波長為588nm)而觀察到的像差值曲線。如圖6所示，所述取像鏡頭100a對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生的像差值控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。如圖7所示，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。由圖7可看出該取像鏡 頭100a的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.20mm~0.20mm範圍內。進一步地，圖8所示的曲線為取像鏡頭100a的畸變特性曲線，由圖8可知，該取像鏡頭100a的光學畸變量被控制在-2.00%~2.00%的範圍內。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。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
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
St‧‧‧光闌
20‧‧‧第二透鏡
S3‧‧‧第三表面
S4‧‧‧第四表面
30‧‧‧第三透鏡
S5‧‧‧第五表面
S6‧‧‧第六表面
40‧‧‧第四透鏡
S7‧‧‧第七表面
S8‧‧‧第八表面
50‧‧‧第五透鏡
S9‧‧‧第九表面
S10‧‧‧第十表面
60‧‧‧濾光片
62‧‧‧前表面
64‧‧‧後表面
101‧‧‧成像面

Claims (6)

  1. 一種取像鏡頭，其從物側到像側依次包括均為非球面透鏡的第一、第二、第三、第四及第五透鏡，其中，所述第一透鏡為負光焦度，所述第二透鏡為正光焦度，所述第三透鏡為負光焦度，所述第四透鏡為正光焦度；所述取像鏡頭滿足以下條件：1.3<F2/F<1.4；其中，F2為第二鏡片至第四鏡片的有效焦距，F為整個取像鏡頭的有效焦距。
  2. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中：所述取像鏡頭進一步滿足以下條件式：-0.3<F/f5<0.3；其中，f5為第五鏡片的有效焦距。
  3. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中：所述取像鏡頭進一步滿足以下條件式：50<Vd1<60；50<Vd2<60；22<Vd3<28；50<Vd4<60；50<Vd5<60；其中，Vd1為第一透鏡的阿貝數，Vd2為第二透鏡的阿貝數，Vd3為第三透鏡的阿貝數，Vd4為第四透鏡的阿貝數，Vd5為第五透鏡的阿貝數。
  4. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中：所述第一、第二、第三、第四及第五透鏡均為塑膠鏡片。
  5. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中：所述取像鏡頭還包括一光闌，所述光闌位於第一鏡片和第二鏡片之間，所述光闌用於控制通過第二透鏡的光通量。
  6. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中：所述取像鏡頭還包括一濾光片，所述濾光片位於第五鏡片的像側，所述濾光片用於濾除經過第五透鏡的光線中的紅外光線。
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