TWI518358B

TWI518358B - 成像鏡頭

Info

Publication number: TWI518358B
Application number: TW103112837A
Authority: TW
Inventors: 張錫齡; 陳建宏
Original assignee: 信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2016-01-21
Also published as: TW201539024A

Description

成像鏡頭

本發明係有關於一種成像鏡頭。

數位相機與手機不斷的往高畫素與輕量化發展，使得小型化與具有高解析度的成像鏡頭需求大增。習知的五片透鏡組成的成像鏡頭大都採用一片低色散率透鏡與四片高色散率透鏡組合，以達到成像鏡頭小型化與提高解析度之目的。唯，仍未臻完善尚有改進之處，需要有另一種架構的成像鏡頭，才能滿足現今的需求。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種成像鏡頭，其鏡頭總長度短小，但是仍具有良好的光學性能，鏡頭解析度也能滿足要求。

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、一第四透鏡及一第五透鏡。第一透鏡具有正屈光力，第二透鏡具有負屈光力，第三透鏡具有正屈光力，第四透鏡具有負屈光力，第五透鏡具有正屈光力。第一透鏡、第三透鏡及第五透鏡皆由相同材質製成，具有相同的阿貝係數。第一透鏡、第三透鏡及第五透鏡之阿貝係數大於第二透鏡及第四透鏡之阿貝係數。

其中第四透鏡為凹凸透鏡，第四透鏡之凹面朝向物側凸面朝向像側。

其中第二透鏡及第四透鏡皆由相同材質製成，具有相同的阿貝係數。

其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡之每一透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。

其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡係由塑膠材質製成。

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。

本發明之成像鏡頭可更包括一光圈，設置於第一透鏡與第二透鏡之間。

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。

1、2‧‧‧成像鏡頭

L11、L21‧‧‧第一透鏡

L12、L22‧‧‧第二透鏡

L13、L23‧‧‧第三透鏡

L14、L24‧‧‧第四透鏡

L15、L25‧‧‧第五透鏡

ST1、ST2‧‧‧光圈

OF1、OF2‧‧‧濾光片

IMA1、IMA2‧‧‧成像面

OA1、OA2‧‧‧光軸

S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17‧‧‧面

S18、S19、S110、S111、S112、S113‧‧‧面

S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27‧‧‧面

S28、S29、S210、S211、S212、S213‧‧‧面

第1圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的透鏡配置示意圖。

第2A圖係第1圖之成像鏡頭之場曲圖。

第2B圖係第1圖之成像鏡頭之畸變圖。

第2C圖係第1圖之成像鏡頭之調變轉換函數圖。

第3圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的透鏡配置示意圖。

第4A圖係第3圖之成像鏡頭之場曲圖。

第4B圖係第3圖之成像鏡頭之畸變圖。

第4C圖係第3圖之成像鏡頭之調變轉換函數圖。

請參閱第1圖，第1圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的透鏡配置示意圖。成像時，來自物側之光線最後成像於成像面IMA1上。成像鏡頭1沿著光軸OA1從物側至像側依序包括一光圈ST1、一第一透鏡L11、一第二透鏡L12、一第三透鏡L13、一第四透鏡L14、一第五透鏡L15及一濾光片OF1。第一透鏡L11具有正屈光力由塑膠材質製成，其物側面S12為凸面像側面S13為凹面，物側面S12與像側面S13皆為非球面表面。第二透鏡L12具有負屈光力由塑膠材質製成，其物側面S14為凸面像側面S15為凹面，物側面S14與像側面S15皆為非球面表面。第三透鏡L13具有正屈光力由塑膠材質製成，其物側面S16為凹面像側面S17為凸面，物側面S16與像側面S17皆為非球面表面。第四透鏡L14具有負屈光力由塑膠材質製成，其物側面S18為凹面像側面S19為凸面，物側面S18與像側面S19皆為非球面表面。第五透鏡L15具有正屈光力由塑膠材質製成，其物側面S110為凸面像側面S111為凹面，物側面S110與像側面S111皆為非球面表面。濾光片OF1之物側面S112與像側面S113皆為平面。在本實施例中，成像鏡頭1由三片高色散率透鏡與二片低色散率透鏡組成。第一透鏡L11、第三透鏡L13及第五透鏡L15為高色散率透鏡，由相同材質製成，具有相同的阿貝係數。第二透鏡L12及第四透鏡L14為低色散率透鏡，由相同材質製成，具有相同的阿貝係數。第一透鏡L11、第三透鏡L13及第五透鏡L15的阿貝係數大於第二透鏡L12及第四透鏡L14的阿貝係數。

利用上述透鏡與光圈ST1之設計，使得成像鏡頭1能有效的縮短鏡頭總長度、有效的修正像差、提升鏡頭解析度。

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3.96mm、光圈值等於2.2、視角等於72.6°。

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：z=ch²/{1+[1-(k+1)c²h²]^1/2}+Ah⁴+Bh⁶+Ch⁸+Dh¹⁰+Eh¹²+Fh¹⁴

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~F：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~F為非球面係數。

第一實施例之成像鏡頭1，其第一透鏡L11、第三透鏡L13及第五透鏡L15之阿貝係數等於56.1為高色散率透鏡，第二透鏡L12及第四透鏡L14之阿貝係數等於22.4為低色散率透鏡。

另外，第一實施例之成像鏡頭1的光學性能也可達到要求，這可從第2A至第2C圖看出。第2A圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的場曲(Field Curvature)圖。第2B圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的畸變(Distortion)圖。第2C圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭 1的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。

由第2A圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1對波長為0.436μm、0.546μm、0.656μm之光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.01mm至0.08mm之間。由第2B圖(圖中的3條線幾乎重合，以致於看起來只有一條線)可看出，第一實施例之成像鏡頭1對波長為0.436μm、0.546μm、0.656μm之光線所產生的畸變介於0.0%至2.0%之間。由第2C圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1對波長範圍介於0.436μm至0.656μm之光線，分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向，視場高度分別為0.0000mm、2.3368mm、2.9210mm，空間頻率介於0lp/mm至360lp/mm，其調變轉換函數值介於0.05至1.0之間。顯見第一實施例之成像鏡頭1之場曲、畸變都能被有效修正，影像解析度也能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。

請參閱第3圖，第3圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的透鏡配置示意圖。成像時，來自物側之光線最後成像於成像面IMA2上。成像鏡頭2沿著光軸OA2從物側至像側依序包括一第一透鏡L21、一光圈ST2、一第二透鏡L22、一第三透鏡L23、一第四透鏡L24、一第五透鏡L25及一濾光片OF2。第一透鏡L21具有正屈光力由塑膠材質製成，其物側面S21為凸面像側面S22為凹面，物側面S21與像側面S22皆為非球面表面。第二透鏡L22具有負屈光力由塑膠材質製成，其物側面S24為凸面像側面S25為凹面，物側面S24與像側面S25皆為非球面表面。第三透鏡L23具有正屈光力由塑膠材質製成，其物側面S26為凹面像側面S27為凸面，物側面S26與像側面S27皆為非球面表面。第四透鏡L24具有負屈光力由塑膠材質製成，其物側面S28為凹面像側面S29為凸面，物側面S28 與像側面S29皆為非球面表面。第五透鏡L25具有正屈光力由塑膠材質製成，其物側面S210為凸面像側面S211為凹面，物側面S210與像側面S211皆為非球面表面。濾光片OF2之物側面S212與像側面S213皆為平面。在本實施例中，成像鏡頭2由三片高色散率透鏡與二片低色散率透鏡組成。第一透鏡L21、第三透鏡L23及第五透鏡L25為高色散率透鏡，由相同材質製成，具有相同的阿貝係數。第二透鏡L22及第四透鏡L24為低色散率透鏡，由相同材質製成，具有相同的阿貝係數。第一透鏡L21、第三透鏡L23及第五透鏡L25的阿貝係數大於第二透鏡L22及第四透鏡L24的阿貝係數。

利用上述透鏡與光圈ST2之設計，使得成像鏡頭2能有效的縮短鏡頭總長度、有效的修正像差、提升鏡頭解析度。

表三為第3圖中成像鏡頭2之各透鏡之相關參數表，表三資料顯示本實施例之成像鏡頭2之有效焦距等於4.0mm、光圈值等於2.2、視角等於72°。

表三中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：z=ch²/{1+[1-(k+1)c²h²]^1/2}+Ah⁴+Bh⁶+Ch⁸+Dh¹⁰+Eh¹²+Fh¹⁴

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~F：非球面係數。

表四為表三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~F為非球面係數。

第二實施例之成像鏡頭2，其第一透鏡L21、第三透鏡L23及第五透鏡L25之阿貝係數等於56.1為高色散率透鏡，第二透鏡L22及第四透鏡L24之阿貝係數等於22.4為低色散率透鏡。

另外，第二實施例之成像鏡頭2的光學性能也可達到要求，這可從第4A至第4C圖看出。第4A圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的場曲(Field Curvature)圖。第4B圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的畸變(Distortion)圖。第4C圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。

由第4A圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2對波長為0.470μm、0.555μm、0.650μm之光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.06mm至0.12mm之間。由第4B圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2對波長為0.470μm、0.555μm、0.650μm之光線所產生的畸變介於0.0%至1.0%之間。由第4C圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2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，視場高度分別為0.0000mm、2.3368mm、2.9210mm，空間頻率介於0lp/mm至360lp/mm，其調變轉換函數值介於0.03至1.0之間。顯見第二實施例之成像鏡頭2之場曲、畸變都能被有效修正，影像解析度也能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。

上述實施例中，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡之物側面與像側面皆為非球面表面，然而可以了解到，若第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡之每一透鏡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

L11‧‧‧第一透鏡

L12‧‧‧第二透鏡

L13‧‧‧第三透鏡

L14‧‧‧第四透鏡

L15‧‧‧第五透鏡

ST1‧‧‧光圈

OF1‧‧‧濾光片

OA1‧‧‧光軸

IMA1‧‧‧成像面

S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面

S16、S17、S18、S19、S110‧‧‧面

S111、S112、S113‧‧‧面

Claims

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；一第二透鏡，該第二透鏡具有負屈光力；一第三透鏡，該第三透鏡具有正屈光力；一第四透鏡，該第四透鏡具有負屈光力；以及一第五透鏡，該第五透鏡具有正屈光力，該第五透鏡為凸凹透鏡，該第五透鏡之凸面朝向該物側凹面朝向該像側；其中該第一透鏡、該第三透鏡以及該第五透鏡皆由相同材質製成，具有相同的阿貝係數(Abbe Number)，該第一透鏡、該第三透鏡以及該第五透鏡之阿貝係數(Abbe Number)大於該第二透鏡以及該第四透鏡之阿貝係數(Abbe Number)。
如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第四透鏡為凹凸透鏡，該第四透鏡之凹面朝向該物側凸面朝向該像側。
如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡以及該第四透鏡皆由相同材質製成，具有相同的阿貝係數(Abbe Number)。
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或兩個面皆為非球面表面。
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製成。
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。
如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其更包括一光圈，設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間。