TWI522645B - 成像鏡頭 - Google Patents

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TWI522645B
TWI522645B TW104100032A TW104100032A TWI522645B TW I522645 B TWI522645 B TW I522645B TW 104100032 A TW104100032 A TW 104100032A TW 104100032 A TW104100032 A TW 104100032A TW I522645 B TWI522645 B TW I522645B
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信泰光學（深圳）有限公司
亞太光電股份有限公司
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Description

成像鏡頭
本發明係有關於一種成像鏡頭。
目前手機鏡頭為了達到小型化、輕量化，其鏡頭中所使用的透鏡都採用塑膠材質製成。但是，使用全塑膠透鏡的鏡頭其溫度效應較大，成像品質容易受到環境溫度影響。習知的成像鏡頭已經無法滿足現今的需求，需要有另一種新架構的成像鏡頭，才能同時滿足小型化、輕量化、低溫度效應等需求。
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、溫度效應較低，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、一第二透鏡及一第三透鏡。第一透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力。第二透鏡具有負屈光力。第三透鏡具有正屈光力。第一透鏡及第二透鏡膠合成一膠合透鏡，此膠合透鏡具有正屈光力。
其中第二透鏡為雙凹透鏡。
其中第三透鏡為凸凹透鏡，第三透鏡之凸面朝向物側凹面朝向像側。
其中第一透鏡及第二透鏡滿足以下條件： 1.2965f12/f1.3368；其中，f12為第一透鏡及第二透鏡之組合有效焦距，f為成像鏡頭之有效焦距。
其中第一透鏡及第二透鏡滿足以下條件：1.0308f12/TTL1.0459；其中，f12為第一透鏡及第二透鏡之組合有效焦距，TTL為第一透鏡之物側面至成像面於光軸上之距離。
其中第一透鏡滿足以下條件：0.5844f1/f0.6067；其中，f1為第一透鏡之有效焦距，f為成像鏡頭之有效焦距。
其中第二透鏡滿足以下條件：-0.7226f2/f-0.7052；其中，f2為第二透鏡之有效焦距，f為成像鏡頭之有效焦距。
其中第三透鏡滿足以下條件：4.1071f3/f5.1124；其中，f3為第三透鏡之有效焦距，f為成像鏡頭之有效焦距。
其中成像鏡頭滿足以下條件：0.7824f/TTL0.7945；其中，f為成像鏡頭之有效焦距，TTL為第一透鏡之物側面至成像面於光軸上之距離。
其中第一透鏡及第二透鏡係由玻璃材質製成，第三透鏡係由塑膠材質製成。
其中第一透鏡之物側面及像側面至少有一面為非球面表面，第二透鏡之物側面及像側面至少有一面為非球面表面，第三透鏡之物側面及像側面皆為非球面表面。
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。
1、2‧‧‧成像鏡頭
L1G、L2G‧‧‧膠合透鏡
L11、L21‧‧‧第一透鏡
L12、L22‧‧‧第二透鏡
L13、L23‧‧‧第三透鏡
ST1、ST2‧‧‧光圈
OF1、OF2‧‧‧濾光片
OA1、OA2‧‧‧光軸
IMA1、IMA2‧‧‧成像面
S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面
S16、S17、S18、S19‧‧‧面
S21、S22、S23、S24、S25‧‧‧面
S26、S27、S28、S29‧‧‧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與光路示意圖。
第2A圖係第1圖之成像鏡頭之縱向像差圖。
第2B圖係第1圖之成像鏡頭之場曲圖。
第2C圖係第1圖之成像鏡頭之畸變圖。
第2D圖係第1圖之成像鏡頭之橫向色差圖。
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與光路示意圖。
第4A圖係第3圖之成像鏡頭之縱向像差圖。
第4B圖係第3圖之成像鏡頭之場曲圖。
第4C圖係第3圖之成像鏡頭之畸變圖。
第4D圖係第3圖之成像鏡頭之橫向色差圖。
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與光路示意圖。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及一濾光片OF1。成像時，來自物側之光線最後成像於一成像面IMA1上。第一透鏡L11為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成，其物側面S12為非球面表面，像側面S13為球面表面。第二透鏡L12為雙凹透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成，其物側面S14為球面表面，像側面S15為非球面表面。第一透鏡L11與第二透鏡L12膠合成一膠合透鏡L1G，膠合透鏡L1G具有正屈光力。第三透鏡L13為凸凹透鏡具有正屈光力由塑膠材質製成，其物 側面S16為凸面，像側面S17為凹面，物側面S16與像側面S17皆為非球面表面。濾光片OF1其物側面S18與像側面S19皆為平面。
另外，為使本發明之成像鏡頭能保持良好的光學性能，第一實施例中的成像鏡頭1需滿足底下六條件：
其中，f112為第一透鏡L11及第二透鏡L12之組合有效焦距，f1為成像鏡頭1之有效焦距，TTL1為第一透鏡L11之物側面S12至成像面IMA1於光軸OA1上之距離，f11為第一透鏡L11之有效焦距，f12為第二透鏡L12之有效焦距，f13為第三透鏡L13之有效焦距。
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、降低環境溫度對成像品質的影響。
表一為第1圖中成像鏡頭1之各透鏡之相關參數表，表一資料顯示第一實施例之成像鏡頭1之有效焦距等於1.116mm、光圈值等於2.8、視角等於61.0度。
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
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~E：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~E為非球面係數。
第一實施例之成像鏡頭1其第一透鏡L11及第二透鏡L12之組合有效焦距f112=1.447mm，成像鏡頭1之有效焦距f1=1.116mm，第一透鏡L11之物側面S12至成像面IMA1於光軸OA1上之距離TTL1=1.404mm，第一透鏡L11之有效焦距f11=0.652mm，第二透鏡L12之有效焦距f12=-0.787mm，第三透鏡L13之有效焦距f13=5.705mm。由上述資料可得到f112/f1=1.2965、f112/TTL1=1.0308、f11/f1=0.5844、f12/f1=-0.7052、f13/f1=5.1124、f1/TTL1=0.7945，皆能滿足上述條件(1)至條件(6)之要求。
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2D圖看出。第2A圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第2B圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的場曲(Field Curvature)圖。第2C圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的畸變(Distortion)圖。第2D圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的橫向色差(Lateral Color)圖。
由第2A圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1對波長為0.470μm、0.555μm、0.650μm之光線所產生的縱向像差值介於-0.0105mm至0.009mm之間。由第2B圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1對波長為0.470 μm、0.555μm、0.650μm之光線，於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向之場曲介於-0.06mm至0.00mm之間。由第2C圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1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2D圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1對波長為0.470μm、0.555μm、0.650μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-1.0μm至0.75μm之間。顯見第一實施例之成像鏡頭1之縱向像差、場曲、畸變、橫向色差都能被有效修正，鏡頭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與光路示意圖。成像鏡頭2沿著光軸OA2從物側至像側依序包括一光圈ST2、一第一透鏡L21、一第二透鏡L22、一第三透鏡L23及一濾光片OF2。成像時，來自物側之光線最後成像於一成像面IMA2上。第一透鏡L21為雙凸透鏡具有正屈光力由玻璃材質製成，其物側面S22為非球面表面，像側面S23為球面表面。第二透鏡L22為雙凹透鏡具有負屈光力由玻璃材質製成，其物側面S24為球面表面，像側面S25為非球面表面。第一透鏡L21與第二透鏡L22膠合成一膠合透鏡L2G，膠合透鏡L2G具有正屈光力。第三透鏡L23為凸凹透鏡具有正屈光力由塑膠材質製成，其物側面S26為凸面，像側面S27為凹面，物側面S26與像側面S27皆為非球面表面。濾光片OF2其物側面S28與像側面S29皆為平面。
另外，為使本發明之成像鏡頭能保持良好的光學性能，第二實施例中的成像鏡頭2需滿足底下六條件：
其中，f212為第一透鏡L21及第二透鏡L22之組合有效焦距，f2為成像鏡頭2之有效焦距，TTL2為第一透鏡L21之物側面S22至成像面IMA2於光軸OA2上之距離，f21為第一透鏡L21之有效焦距，f22為第二透鏡L22之有效焦距，f23為第三透鏡L23之有效焦距。
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、降低環境溫度對成像品質的影響。
表三為第3圖中成像鏡頭2之各透鏡之相關參數表，表三資料顯示第二實施例之成像鏡頭2之有效焦距等於1.117mm、光圈值等於2.4、視角等於61.0度。
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
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~E：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~E為非球面係數。
第二實施例之成像鏡頭2其第一透鏡L21及第二透鏡L22之組合有效焦距f212=1.493mm，成像鏡頭2之有效焦距f2=1.117mm，第一透鏡L21之物側面S22至成像面IMA2於光軸OA2上之距離TTL2=1.427mm，第一透鏡L21之有效焦距f21=0.678mm，第二透鏡L22之有效焦距f22=-0.807mm，第三透鏡L23之有效焦距f23=4.588mm。由上述資料可得到f212/f2=1.3368、f212/TTL2=1.0459、f21/f2=0.6067、f22/f2=-0.7226、f23/f2=4.1071、f2/TTL2=0.7824，皆能滿足上述條件(7)至條件(12)之要求。
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4D圖看出。第4A圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第4B圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的場曲(Field Curvature)圖。第4C圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的畸變(Distortion)圖。第4D圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的橫向色差(Lateral Color)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之光線所產生的縱向像差值介於-0.0135mm至0.009mm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，於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向之場曲介於-0.08mm至0.00mm之間。由第4C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1.2%之間。由第4D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之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-1.0μm至0.75μm之間。顯見第二實施例之成像鏡頭2之縱向像差、場曲、畸變、橫向色差都能被有效修正，鏡頭解析度也能滿 足要求，從而得到較佳的光學性能。
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，任何於其所屬技術領域中具有通常知識者，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
L1G‧‧‧膠合透鏡
L11‧‧‧第一透鏡
L12‧‧‧第二透鏡
L13‧‧‧第三透鏡
ST1‧‧‧光圈
OF1‧‧‧濾光片
OA1‧‧‧光軸
IMA1‧‧‧成像面
S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面
S16、S17、S18、S19‧‧‧面

Claims (11)

  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，該第一透鏡為雙凸透鏡具有正屈光力；一第二透鏡，該第二透鏡為雙凹透鏡具有負屈光力；以及一第三透鏡，該第三透鏡具有正屈光力；其中該第一透鏡以及該第二透鏡膠合成一膠合透鏡，該膠合透鏡具有正屈光力；其中該第一透鏡以及該第二透鏡滿足以下條件：1.2965f12/f1.3368其中，f12為該第一透鏡以及該第二透鏡之組合有效焦距，f為該成像鏡頭之有效焦距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡為雙凹透鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡為凸凹透鏡，該第三透鏡之凸面朝向該物側凹面朝向該像側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡以及該第二透鏡滿足以下條件：1.0308f12/TTL1.0459其中，f12為該第一透鏡以及該第二透鏡之組合有效焦距，TTL為該第一透鏡之物側面至一成像面於該光軸上之距離。
  5. 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：0.5844f1/f0.6067 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。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡滿足以下條件：-0.7226f2/f-0.7052其中，f2為該第二透鏡之有效焦距，f為該成像鏡頭之有效焦距。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡滿足以下條件：4.1071f3/f5.1124其中，f3為該第三透鏡之有效焦距，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，其中該成像鏡頭滿足以下條件：0.7824f/TTL0.7945其中，f為該成像鏡頭之有效焦距，TTL為該第一透鏡之物側面至一成像面於該光軸上之距離。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡以及該第二透鏡係由玻璃材質製成，該第三透鏡係由塑膠材質製成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡之物側面以及像側面至少有一面為非球面表面，該第二透鏡之物側面以及像側面至少有一面為非球面表面，該第三透鏡之物側面以及像側面皆為非球面表面。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其更包括一光圈，設置於該物側與該第一透鏡之間。
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