TWI608246B - 攝像鏡頭 - Google Patents

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Description

攝像鏡頭
本發明係主張關於2011年12月13日申請之韓國專利案號No.10-2011-0133870之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明之示例實施例係有關一種攝像鏡頭。
許多用於一手機之攝影模組(mobile phone-purpose camera module)、一數位相機(digital still camera，DSC)、一攝錄影機(camcorder)、及一個人電腦相機(PC camera)即一種連接於一個人電腦上之攝像裝置，其所附一影像擷取系統的研究正蓬勃發展。其中，一攝影模組之最重要的元件其中之一係為用以獲取影像之影像擷取系統之一攝像鏡頭，其係可產生一影像。
最近，一光學鏡頭系統係由三片或四片鏡片所構成，以實現小尺寸及低成本。
舉例而言，習知技術：韓國專利案號No.2005-0014108係提出一種使用四片鏡片之小型光學系統，足以被裝設於一小尺寸資訊終端。
然而，儘管四鏡片系統(4-piece lens system)於價格方面可佔有優勢，但在某些情況下，具有前述結構之一攝像鏡頭卻無法滿足光學特性(optical properties)或者像差(aberration)特性，故而需要一種具有高功率結構(high power structure)之高解析度(high resolution)的攝像鏡頭。
據此，本發明實施例可關於一種攝像鏡頭，其係能夠實質地避免前述習知技藝因限制與缺陷而產生之缺點/問題，且本發明係在於提供一種實現一高解析度之一超輕薄尺寸攝像鏡頭。
本發明之一方面係提供一種攝像鏡頭，其係自一物體側(object side)依序包括：一第一透鏡，具有一正(+)折射力(positive refractive power)；一第二透鏡，具有一負(-)折射力(negative refractive power)；一第三透鏡具有一正(+)折射力；以及一第四透鏡，具有一負(-)折射力，且自一透鏡中心(lens center)至一透鏡周圍(lens ambience)具有一負(-)折射力。
較佳地，但非必要，該第一透鏡係具有一凹凸透鏡形狀(meniscus shape)於一物側表面(object side surface)。
較佳地，但非必要，該第二透鏡之兩側係具有一凹陷形狀(concave shape)。
較佳地，但非必要，該第三透鏡係具有一凸起形狀(convex shape)於一像側表面(image side surface)。
較佳地，但非必要，該第四透鏡係自一光軸(optical axis)至一物側表面具有一凹凸透鏡形狀。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式(conditional expression)：f3C/f3L>0；其中，該第三透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f3C，而該第三透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f3L。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f4C/f4L>0；其中，該第四透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f4C，而該第四透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f4L。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：1<∣f3/f4∣<1.3；其中，該第三透鏡之一焦距(focal distance)為f3，而該第四透鏡之一焦距為f4。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0.5<∣f4/f∣<1.0；其中，該攝像鏡頭之一總焦距(entire focus distance)為f，而該第四透鏡之一焦距為f4。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0.7<R7/f<1.2；其中，該攝像鏡頭之一總焦距為f，而該第四透鏡之一物側表面之一曲率半徑(radius of curvature)為R7。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0< R8/f<0.5；其中，該攝像鏡頭之一總焦距為f，而該第四透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R8。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：1<(R7+R8)/(R7-R8)<3；其中，該第四透鏡之一物側表面之一曲率半徑為R7，而該第四透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R8。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係進一步包括：一孔徑光闌(aperture stop)，位於該第一透鏡之一物側表面。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：TL/f<1.25；其中，該孔徑光闌與一像側表面間之一距離為TL，而該攝像鏡頭之一總焦距為f。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：(R1+R2)/(R1-R2)<0；其中，該第一透鏡之一物側表面之一曲率半徑為R1，而該第一透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R2。
較佳地，但非必要，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0<(R3+R4)/(R3-R4)<1；其中，該第二透鏡之一物側表面之一曲率半徑為R3，而該第二透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R4。
較佳地，但非必要，一孔徑光闌與一像側表面間之一距離係小於4mm。
本發明之另一方面係提供一種攝像鏡頭，其係自一物體側依序包括：一第一可動透鏡，具有一正(+)折射力；一第二透鏡，具有一負(-)折射力；一第三透鏡，具有一正(+)折射力；以及一第四透鏡，具有一負(-)折射力。其中，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f3C/f3L>0，其中該第三透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f3C，而該第三透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f3L。
較佳地，但非必要，該第四透鏡係自一光軸至一物側表面具有一凹凸透鏡形狀。
本發明之又一方面係提供一種攝像鏡頭，其係自一物體側依序包括：一第一可動透鏡，具有一正(+)折射力；一第二透鏡，具有一負(-)折射力；一第三透鏡，具有一正(+)折射力；以及一第四透鏡，具有一負(-)折射力。其中，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f4C/f4L>0，其中該 第四透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f4C，而該第四透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f4L。
根據本發明之攝像鏡頭係具有功效優點在於：其係以四鏡片結構來實現一高解析度之超輕薄攝像鏡頭。
10‧‧‧第一透鏡
20‧‧‧第二透鏡
30‧‧‧第三透鏡
40‧‧‧第四透鏡
50‧‧‧濾光器
S1‧‧‧第一透鏡之物側表面
S2‧‧‧第一透鏡之像側表面
S3‧‧‧第二透鏡之物側表面
S4‧‧‧第二透鏡之像側表面
S5‧‧‧第三透鏡之物側表面
S6‧‧‧第三透鏡之像側表面
S7‧‧‧第四透鏡之物側表面
S8‧‧‧第四透鏡之像側表面
S9‧‧‧濾光器之物側表面
S10‧‧‧濾光器之像側表面
圖1係根據本發明一示例實施例，繪示有一攝影鏡頭模組之一結構圖；圖2a、2b係根據本發明一示例實施例，繪示有隨一第三透鏡之鏡片高度而變動之折射率圖表；圖3a、3b係根據本發明一示例實施例，繪示有隨一第四透鏡之鏡片高度而變動之折射率圖表；圖4a、4b係根據本發明一示例實施例，繪示有一測量彗差(measured coma aberration)之圖表；以及圖5a、5b、5c係根據本發明一示例實施例，繪示有像差之圖表。
在下文中，將配合圖式，詳細說明本發明之實驗實施例。
圖1係根據本發明一示例實施例，繪示有一攝影鏡頭模組之一結構圖；圖2a、2b係根據本發明一示例實施例，繪示有隨一第三透鏡之鏡片而變動之折射率圖表；圖3a、3b係根據本發明一示例實施例，繪示有隨一第四透鏡之鏡片高度而變動之折射率圖表。
根據本發明一示例實施例，該由複數透鏡形成之攝像鏡頭係排列於一光軸附近，為了便於說明，在圖1中所繪示之各透鏡之厚度、大小、及形狀均被誇大，且呈現之一球面形狀(spherical shape)或一非球面形狀(aspheric shape)僅係為一示例實施例，而非用以限制此形狀。
參閱圖1，根據本發明一示例實施例之一攝影鏡頭模組係自一物側依序包括：一第一透鏡10；一第二透鏡20；一第三透鏡30；一第四透鏡40；一濾光器50(filter)；以及一光檢測器(photo-detector)(未圖示)。
對應於一目標物之影像資訊之光係經由第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、及濾光器50入射於該光檢測器。
在下文中，當說明各透鏡之結構時，「物側表面」係指一透鏡對應於一光軸、面對一物體側之一表面；而「像側表面」係指一透鏡對應於一光軸、面對一取像面(capturing surface)之一表面。
第一透鏡10係具有一正(+)折射力，且係具有一凹凸透鏡形狀於一物側表面。第二透鏡20係具有一負(-)折射力，且具有一凹陷形狀於其兩側。又，第三透鏡30係具有一正(+)折射力，且係具有一凸起形狀於一像側表面。
亦即，如圖2a所示，光係匯聚於第三透鏡30，且第三透鏡30係具有一正(+)折射力，如圖2b所示。
第四透鏡40之一透鏡中心係具有一負(-)折射力，且自一光軸至一物側表面具有一凹凸透鏡形狀；另，其自該透鏡中心一路至透鏡周圍係具有一負(-)折射力。也就是說，如圖3a所示，光在第四透鏡40發散，且第四透鏡40係具有一負(-)折射力，如圖3b所示。
據此，根據本發明之攝像鏡頭可以四鏡片結構來實現一高解析度之超輕薄攝像鏡頭。
圖1中S1、S2係分別為第一透鏡10之一物側表面及一像側表面；S3、S4係分別為第二透鏡20之一物側表面及一像側表面；S5、S6係分別為第三透鏡30之一物側表面及一像側表面；S7、S8係分別為第四透鏡40之一物側表面及一像側表面；且S9、S10係分別為濾光器50之一物側表面及一像側表面。
濾光器50可為選自由一紅外線濾光器(infrared filter)及一蓋玻璃(cover glass)其中任一種光學濾光器。當使用紅外線濾光器時，濾光器50係可避免自一外部光發出之輻射熱(radiant heat)傳導至該光檢測器。又，該紅外線濾光器係傳輸可見光，並將紅外線反射、輸出至外界。該光檢測器係為一影像感測器(image sensor)，例如電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或者互補金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等等。
因為以下將述之條件表示式及實驗實施例係為增強交互作用之較佳實施例，所以，對熟習此項技術者而言，顯而易見的，本發明並不必然包括下述條件。舉例來說，即使僅滿足部分下述條件表示式，本發明之鏡頭結構或架構仍可具有一增強交互作用。
[條件表示式1]f3C/f3L>0
[條件表示式2]f4C/f4L>0
[條件表示式3]1<∣f3/f4∣<1.3
[條件表示式4]0.5<∣f4/f∣<1.0
[條件表示式5]0.7<R7/f<1.2
[條件表示式6]0<R8/f<0.5
[條件表示式7]1<(R7+R8)/(R7-R8)<3
[條件表示式8]TL/f<1.25
[條件表示式9](R1+R2)/(R1-R2)<0
[條件表示式10]0<(R3+R4)/(R3-R4)<1
其中，f3C：該第三透鏡之透鏡中心之折射力
f3L：該第三透鏡之透鏡周圍之折射力
f4C：該第四透鏡之透鏡中心之折射力
f4L：該第四透鏡之透鏡周圍之折射力
f3：該第三透鏡之焦距
f4：該第四透鏡之焦距
f：該攝像鏡頭之一總焦距
R1：該第一透鏡之一物側表面之一曲率半徑
R2：該第一透鏡之一像側表面之一曲率半徑
R3：該第二透鏡之一物側表面之一曲率半徑
R4：該第二透鏡之一像側表面之一曲率半徑
R7：該第四透鏡之一物側表面之一曲率半徑
R8：該第四透鏡之一像側表面之一曲率半徑
TL：該孔徑光闌與一影像感測器的一像側表面間之一距離
此時，該孔徑光闌之位置係依序為：該孔徑光闌、該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡。亦即，該孔徑光闌係位於該第一透鏡之一物側表面。又，自該孔徑光闌至影像感測器的該像側表面間的距離可為小於4mm。
在下文中，將配合一特定示例實施例，說明本發明之執行與其效果。以下示例實施例將述之非球面係取自於一已知式1，而用於二次曲面常數k(Conic constant k)之`E及其之後的數`及非球面係數(aspheric coefficient)A、B、C、D、E、F係指10's power。例如，E+01係代表10.sup.1，而E-02係代表10.sup.-2。
其中，z：透鏡之頂點至一光軸方向之距離；c：一透鏡之基本曲率；Y：至與一光軸相垂直之一方向之距離；K：二次曲面常數；以及A、B、C、D、E、F：非球面係數。
[實驗實施例]
以下表1係顯示符合前述條件表示式之一示例實施例。
參閱表1，可以指出：f1/fzl係為0.73，符合條件表示式1；而∣f2/fzl∣係為0.95，符合條件表示式8。
以下表2係顯示較表1所示者更為詳細之一示例實施例。
上述表2中，進一步標示於表面數目旁之記號*係代表非球面。
《實施方式》
圖4a、4b係根據本發明一示例實施例，繪示有一測量彗差之圖表；其中係基於一像場高度(field height)測量各波長之切向像差(tangential aberration)及徑向像差(sagittal aberration)。在圖4a、4b中，當曲線自一正軸(positive axis)及一負軸(negative axis)接近X軸時，一彗差修正功能(coma aberration correcting function)良好。在圖4a、4b測量實例之像差圖表中，因為幾乎所有像場之影像值均靠近X軸，彗差修正功能係表現優越。
圖5a、5b、5c係根據本發明一示例實施例，繪示有像差之圖表；其中，由左至右依序繪示：縱向球面像差(longitudinal spherical aberration)、像散場曲線(astigmatic field curves)、及變形(distortion)。
在圖5a、5b、5c中，一Y軸係為一影像大小、而一X軸係 為焦距，單位為mm及變形度(distortion degree)，單位：%。在圖5a、5b、5c中，當曲線接近Y軸時，一像差修正功能(aberration correcting function)良好。在所示像差圖表中，因為幾乎所有像場之影像值均靠近Y軸，故球面像差、像散場曲線、及變形均表現優越。
亦即，縱向球面像差之一範圍係為-0.026 mm~+0.0125 mm；像散場曲線之一範圍係為-0.023~+0.015 mm；變形之一範圍係為-1.04 mm~+1.25 mm；根據本發明之攝像鏡頭得以據此對球面像差、像散場曲線、及變形進行修正，進而使根據本發明之攝像鏡頭具有優良透鏡特性(lens characteristics)。
上述關於本發明之說明係被提供以使熟悉此項技術者能夠製造或使用本發明。關於本發明之各種修改與變化對於熟悉此項技術者而言是顯而易見的，且本發明可被應用於各種其他修改及實施例，而沒有悖離本發明原理的精神及範疇內。因此，本發明使用許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，其並非用以限制本發明，而是能夠對本發明所揭示之原理及新穎功能之範疇作出最寬之主張。
《產業利用性》
綜上所述，根據本發明示例實施例之攝像鏡頭係具有產業利用性，其係可實現四鏡片結構之一高解析度之超輕薄攝像鏡頭。
10‧‧‧第一透鏡
20‧‧‧第二透鏡
30‧‧‧第三透鏡
40‧‧‧第四透鏡
50‧‧‧濾光器
S1‧‧‧第一透鏡之物側表面
S2‧‧‧第一透鏡之像側表面
S3‧‧‧第二透鏡之物側表面
S4‧‧‧第二透鏡之像側表面
S5‧‧‧第三透鏡之物側表面
S6‧‧‧第三透鏡之像側表面
S7‧‧‧第四透鏡之物側表面
S8‧‧‧第四透鏡之像側表面
S9‧‧‧濾光器之物側表面
S10‧‧‧濾光器之像側表面

Claims (13)

  1. 一種攝像鏡頭，其係自一物側依序包括：一第一透鏡，具有一正(+)折射力且一凹凸透鏡形狀凸向於一物側表面；一第二透鏡，具有一負(-)折射力且兩側係具有一凹陷形狀；一第三透鏡，具有一正(+)折射力一凸起形狀於一像側表面；以及一第四透鏡，具有一負(-)折射力，且一凹凸透鏡形狀凸向於一物側表面；其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f3 C/f3 L>0；其中，該第三透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f3 C，而該第三透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f3 L，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f4 C/f4 L>0；其中，該第四透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f4 C，而該第四透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f4 L，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：1<｜f3/f4｜<1.3；其中，該第三透鏡之一焦距為f3，而該第四透鏡之一焦距為f4。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0.5<｜f4/f｜<1.0；其中，該攝像鏡頭之一總焦距為f，而該第四透鏡之一焦距為f4。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0.7<R7/f<1.2；其中，該攝像鏡頭之一總焦距為f，而該第四透鏡之一物側表面之一曲率半徑為R7。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0<R8/f<0.5；其中，該攝像鏡頭之一總焦距為f，而該第四透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R8。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：1<(R7+R8)/(R7-R8)<3；其中，該第四透鏡之一物側表面之一曲率半徑為R7，而該第四透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R8。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係進一步包括：一孔徑光闌，位於該第一透鏡之一物側表面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：TL/f<1.25；其中，該孔徑光闌與一影像感測器的一像側表面間之一距離為TL，而該攝像鏡頭之一總焦距為f。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：(R1+R2)/(R1-R2)<0；其中，該第一透鏡之一物側表面之一曲率半徑為R1，而該第一透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R2。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：0<(R3+R4)/(R3-R4)<1；其中，該第二透鏡之一物側表面之一曲率半徑為R3，而該第二透鏡之一像側表面之一曲率半徑為R4。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之攝像鏡頭，其中一孔徑光闌與一影像感測器的一像側表面間之一距離係小於4mm。
  11. 一種攝像鏡頭，其係自一物側依序包括：一第一可動透鏡，具有一正(+)折射力且一凹凸透鏡形狀凸向於一物側表面；一第二透鏡，具有一負(-)折射力且兩側係具有一凹陷形狀；一第三透鏡，具有一正(+)折射力且一凸起形狀於一像側表面；以及一第四透鏡，具有一負(-)折射力且一凹凸透鏡形狀凸向於一物側表面；其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f3 C/f3 L>0，其中該第三透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f3 C，而該第三透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f3 L，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f4 C/f4 L>0；其中，該第四透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f4 C，而該第四透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f4 L，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：1<｜f3/f4｜<1.3；其中，該第三透鏡之一焦距為f3，而該第四透鏡之一焦距為f4。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之攝像鏡頭，其中該第四透鏡係自一光軸至一物側表面具有一凹凸透鏡形狀。
  13. 一種攝影模組包括一攝像鏡頭，其中該攝像鏡頭係自一物側依序包括：一第一可動透鏡，具有一正(+)折射力且一凹凸透鏡形狀凸向於一物側表面；一第二透鏡，具有一負(-)折射力且兩側係具有一凹陷形狀；一第三透鏡，具有一正(+)折射力且一凸起形狀於一像側表面；以及一第四透 鏡，具有一負(-)折射力且一凹凸透鏡形狀凸向於一物側表面，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f3 C/f3 L>0，其中該第三透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f3 C，而該第三透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f3 L，其中，該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：f4 C/f4 L>0，其中該第四透鏡之一透鏡中心之一折射力係為f4 C，而該第四透鏡之透鏡周圍之一折射力係為f4 L，其中該攝像鏡頭係滿足一條件表示式：1<｜f3/f4｜<1.3；其中，該第三透鏡之一焦距為f3，而該第四透鏡之一焦距為f4。
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