TWI617830B - 成像鏡頭 - Google Patents

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Duk Keun Kwon
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Ｌｇ伊諾特股份有限公司
Lg Innotek Co., Ltd.
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Abstract

本發明關於一種成像鏡頭，該成像鏡頭包括：依序從一物體側起：一第一透鏡，具有正屈光力(+)，且中凸形成在一物體側面；一第二透鏡，具有正屈光力(+)，且中凹地形成在一物體側面；以及一第三透鏡，具有負屈光力(-)，其中該成像鏡頭符合1.6

Description

成像鏡頭
本發明係主張關於2011年09月30日申請之韓國專利案號No.10-2011-0099868之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明之技術係關於一成像鏡頭。
關於一取像系統，近年來對於使用攝影模組的手機、數位相機(Digital Still Camera,DSCs)、攝錄影機(camcorders)、個人電腦之攝影機(成像鏡頭附著在個人電腦)等等有許多的深入研究。對於影像取像系統之攝影模組中用來取得影像之最重要的元件是產生影像的成像鏡頭。
據此，本發明之實施例係關於一成像鏡頭，其大致上可以排除一或多個因習知之限制與不利條件所造成的上述缺點/問題，以及本發明之目的係為了提供一成像鏡頭以實現具有高解析度和廣角的一小型(compact)成像鏡頭。
本發明所欲解決之技術問題並不限於上列所述者，且包括任何其他對於熟悉此項技術者而言為顯而易見之尚未提及的技術問題。
在本發明中，係提供一成像鏡頭，該成像鏡頭包括，依序從一物體側：一第一透鏡，具有正屈光力(+)，且中凸地(convexly)形成在一物體側面；一第二透鏡具有正屈光力(+)，且中凹地(concavely)形成在一物體側面；以及一第三透鏡，具有負屈光力(-)，其中該成像鏡頭符合1.6ND3<1.7的條件表示式，其中，ND3係為該第三透鏡之折射率。
較佳地，但非必要，該第一透鏡在兩側具有凸面形狀。
較佳地，但非必要，該第三透鏡具有凹凸形狀，中央凸起地形成在一物體側面。
較佳地，但非必要，該第二透鏡之屈光力係大於該第一以及該第三透鏡之屈光力。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合0.8<f1/f<1.5之條件表示式，其中f係為該成像鏡頭之一全焦距(焦長)，以及f1係為該第一透鏡之焦距。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合0.8<f2/f<1.5之條件表示式，其中f係為該成像鏡頭之一全焦距(焦長)，以及f2係為該第一透鏡之焦距。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合f2/f1<1.0之條件表示式，其中f1係為該第一透鏡之一全焦距(焦長)，以及f2係為該第二透鏡之一焦距。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合0.7<tan θ<0.85之條件表示式，其中最大成像高度的半視場角(half field angle)係為θ。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合0.8<OAL/((FLD)x 2)<1.2之條件表示式，其中OAL係為一成像系統之全長，以及FLD係為該成像系統之一最大成像高度。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合1.5<ND<1.6之條件表示式，其中ND係為該第一和第二透鏡之一折射率。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合50<Vd<60之條件表示式，其中Vd係為該第一和第二透鏡之一阿貝係數。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合20<Vd3<30之一條件表示式，其中Vd3係為該第三透鏡之一阿貝係數。
較佳地，但非必要，一孔徑(光闌(diaphragm))位於在該第一與第二透鏡之間。
較佳地，但非必要，該第三透鏡係由塑膠材料製成。
較佳地，但非必要，該第一、第二和第三透鏡之至少一面係為非球面。
本發明之另一方面，提供一成像鏡頭，該成像鏡頭包括，依序從一物體側起：一第一透鏡，具有正屈光力(+)，且中凸地形成在一物體 側面；一第二透鏡，具有正屈光力(+)，且中凹地形成在一物體側面；以及一第三透鏡，具有負屈光力(-)，其中該成像鏡頭符合0.7<tan θ<0.85之一條件表示式，其中θ係為最大成像高度之半視場角。
較佳地，但非必要，該第一透鏡在兩側具有凸面形狀。
較佳地，但非必要，其中該成像鏡頭符合1.6ND3<1.7之條件表示式，其中ND3係為該第三透鏡之一折射率。
本發明之又另一方面，提供有一成像鏡頭，該成像鏡頭包括，依序從一物體側起：一第一透鏡，具有正屈光力(+)，且中凸地形成在一物體側面；一第二透鏡，具有正屈光力(+)，且中凹地形成在一物體側面；以及一第三透鏡，具有負屈光力(-)，其中該成像鏡頭符合0.8<OAL/((FLD)x2)<1.2之條件表示式，其中OAL係為一成像系統之一全長，以及FLD係為該成像系統之一最大成像高度。
較佳地，但非必要，該成像鏡頭符合1.6ND3<1.7之條件表示式，其中ND3係為該第三透鏡之一折射率。
依據本發明之成像鏡頭具有之效益在於一第一透鏡的兩側具有凸面形狀，以及一第三透鏡由具有高折射率之塑膠材料製成，使能實現一廣角、小型以及具有一新屈光力結構之高解析度的成像鏡頭。
10‧‧‧第一透鏡
20‧‧‧第二透鏡
30‧‧‧第三透鏡
40‧‧‧濾波器
50‧‧‧光感測器
S1、S3、S5、S7‧‧‧物體側面
S2、S4、S6、S8‧‧‧成像側面
圖1係根據本發明繪示一攝影模組鏡頭的結構圖。
圖2a以及2b係根據本發明之一實施例之測量彗星像差示意圖。
圖3係根據本發明之一實施例繪示一像差示意圖。
以下，本發明之範例實施例將配合以下附圖詳細說明。
在本發明的描述中，藉由一般技藝人員在本領域中關於已知結構以及功能之非必要描述，本領域中已知的構造或過程的詳細描述可以被省略，以避免模糊本發明的價值。據此，使用於申請書及專利申請範圍 的特定名稱或文字之意思不應被限制於字面上的或是一般使用認知，但應被解釋為或可為不同於符合使用者或操作者的目的，以及使用習慣。因此，特定名稱或文字之定義應基於涵蓋說明書的內容。
現在，根據本發明之範例實施例之成像鏡頭將參考附圖詳細說明之。
圖1係根據本發明繪示一攝影模組鏡頭的結構圖。
形成有複數個透鏡之成像鏡頭隨著光軸(zo)排列，此處，各個透鏡的厚度、尺寸、形狀與圖1的描述相當，而球面形狀或非球面形狀僅為範例，但非顯而易見限制於此形狀。
參考圖1，根據本發明之一攝影鏡頭模組包括，依序從一物體側起為：一第一透鏡(10)、一第二透鏡(20)、一第三透鏡(30)、一濾波器(40)以及一光感測器(光接收元件50)。
對應於一目標物之成像資訊的光藉由通過該第一透鏡(10)、該第二透鏡(20)、該第三透鏡(30)、以及該濾波器(40)而入射在該光感測器(50)上。
好處是，將該第一透鏡(10)製造成在兩側具有凸面形狀，以及該第三透鏡由具有1.6或高於1.6的高折射率的塑膠材料所製成，得以實現一廣角、小型且高解析度的成像鏡頭(具有一新的屈光結構)。
以下，各透鏡之結構的描述，“物體側面”意指以一光軸來說，面對一物體側的透鏡的表面，“成像側面”意指以該光軸來說，面對一成像面的透鏡的表面，以及“成像側面”意指以一光軸來說，該透鏡面的擷取面。
於本說明書中，所謂的“成像”基本上係指一成像鏡頭自一在範圍中之目標物接收光並輸出一其影像(影像訊號及影像資訊)之過程。然而，若該成像鏡頭係以一預設週期重複地產生在該範圍中之所指的目標物的影像，則所謂的“成像”係指儲存自藉由該成像鏡頭而產生的影像的一特定影像於一存儲單元之過程。換句話說，就特定觀點來看，“成像”可表示成像鏡頭獲取在範圍中之目標物內容的影像和該影像在一特定時機下經量測之狀態的過程。
該第一透鏡(10)具有正屈光力(+)，以及中凸地形成在一物體側面(S1)。另外，該第一透鏡(10)可僅中凸地形成在一物體側面(S1)，或可在兩側具有凸面形狀，其中該物體側面(S1)以及成像側面(S2)係中凸地形成。
該第二透鏡(20)具有正屈光力，並且中凹地形成在一物體側面(S3)。另外，在該第一和第二透鏡(10、20)之間可具有一分隔的開口。此外，該第三透鏡(30)具有負折射力(-)，並且具有一凹凸形狀，中央凸起地形成在一物體側面(S5)。另外，第二透鏡(20)的屈光力係大於該第一和第三透鏡(10、30)的屈光力。又，該第一、第二、以及第三透鏡(10、20、30)之至少一面係為非球面。
針對資訊，圖1的'S2'係為該第一透鏡(10)之一成像側面，'S4'係為該第二透鏡(20)之一成像側面，‘S6’係為該第三透鏡(30)之一成像側面，而'S7'和'S8'係分別為該濾波器(40)之物體側面以及成像側面。
該濾波器(40)可為選自由一紅外線濾波器以及一蓋玻璃(cover glass)之任一光學濾波器。該濾波器(40)，若裝配有紅外線濾波器，則阻斷自外部光發射的輻射熱傳送至該光偵測器(70)。另外，該紅外線濾波器傳送可見光以及反射紅外線光，以輸出它至外部。
該光感測器(70)係一影像感測器，舉例來說，電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)，或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)等等。
因為該後面描述的條件表示式和實施例係為增加一交互影像之較佳實施例，對於習知技藝來說，顯而易見的是，本發明非必要包括以下條件。舉例來說，僅藉由滿足後面描述的條件表示式之一些條件，本發明之該透鏡結構(架構)可具有一增加交互影像。
[條件表示式1]0.8<f1/f<1.5
[條件表示式2]0.8<f2/f<1.5
[條件表示式3]f2/f1<1.0
[條件表示式4]0.7<tan θ<0.85
[條件表示式5]0.8<OAL/((FLD)x 2)<1.2
[條件表示式6]1.5<ND<1.6
[條件表示式7]1.6ND3<1.7
[條件表示式8]50<Vd<60
[條件表示式9]20<Vd3<30
其中，f：該成像鏡頭之一全焦距(焦長)
f1：該第一透鏡之一焦距
f2：該第二透鏡之一焦距
θ：最大影像高度之半視場角
OAL：一成像系統之一全長(自該第一透鏡之物體側面至一成像面之距離)
FLD：該成像系統之一最大成像高度
ND：該第一以及第二透鏡之一折射率
ND3：該第三透鏡之一折射率
Vd：該第一以及第二透鏡之一阿貝數
Vd3：該第三透鏡之一阿貝數
條件表示式1和3說明該第一和第二透鏡之屈光力(10、30)。依據條件表示式1、2和3，該第一、第二、以及第三透鏡(10、20、30)各具有一適當的球面像差之補償以及適當的色像差之屈光力。
條件表示式6和7指定該第一和第三透鏡(10、30)之折射率，條件表示式8和9指定第一和第三透鏡(10、30)之阿貝係數。各透鏡之阿貝係數規格代表對於較好的色像差補償之條件。
以下，將描述本發明之作用和影響所提及之一特定範例實施 例。於一後面範例實施例中之所提到的非球面係由一已知方程式1而得到，並且`E和它所使用於二次曲線常數K和非球面係數A、B、C、D、E、F之後續數字是10的冪次。舉例來說，E+01代表10.sup.1，和E-02代表10.sup.-2。
其中，z：自透鏡的頂點至一光軸方向之距離。
c：一透鏡之基本曲率。
Y：對於垂直於一光軸方向之距離。
K：曲線常數。
A、B、C、D、E、F：非球面係數。
[範例實施例]
以下表1顯示一配合前面提及條件表示式的範例實施例。
參考表1，注意f1/f為1.237，其符合條件表示式1，f2/f為1.058，其符合條件表示式2，以及f2/f1為0.85，其符合條件表示式3。
以下表2顯示一範例實施例，該範例實施例是比表1的範例實施例更詳細的描述。
於上表2和下表3中，標記＊進一步表示該表面數附近為非球面。以下表3和4係為分別顯示於表2之範例實施例中之各透鏡之非球面係數之值。
圖2a和2b，如測量到的彗星像圖，係根據本發明之一實施例之測量彗星像差示意圖，其中基於一視場高度之各波長之正切像差(tangential aberration)與弧矢像差(sagittal aberration)被測量。如圖2a、圖2b之測量值所繪示，在顯示的像差圖中，當曲線(curves)靠近X軸(從正軸到負軸)時，彗星像差校正函數是好的。顯示在像差圖之圖2a和2ba之測量範例中，因為幾乎所有視場的影像值出現在靠近X軸，說明該彗星像差校正函數完全證實是一極好圖形。
圖3係根據本發明之一實施例繪示一像差示意圖。也就是說，圖3係測量縱向球面像差(longitudinal spherical aberration)、像散場曲(astigmatic field curves)和畸變(distoriotn)(依序左側開始)。於圖3中，一Y軸意指一影像之大小，以及一X軸意指焦距(單位：mm)以及畸變度(單位：%)。於圖3中，當曲線(curves)靠近Y軸時，可解釋為一像差校正功能是良好。在顯示像差圖中，因為幾乎所有視場的影像值出現在靠近Y軸，說明球面像差、像散場曲和畸變完全證實是一極好圖形。
也就是說，縱向球面像差之範圍係為-0.021 mm至+0.0125 mm，像散場曲之範圍係為-0.013 mm至+0.014 mm，以及畸變的範圍係為-1.89 mm至+0.53 mm，以使依據本發明之成像鏡頭能夠校正球差、像散場曲和畸變的特點，因此依據本發明之成像鏡頭具有一優良鏡頭特性。
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。
如前述所述，依據本發明之範例實施例之成像鏡頭具有一產業利用性在於一第一透鏡具有凸面形狀在兩側，以及一第三透鏡由具有高折射率之塑膠材料製成，以實現具有一新屈光力結構的廣角、小型且高解析之成像鏡頭。
10‧‧‧第一透鏡
20‧‧‧第二透鏡
30‧‧‧第三透鏡
40‧‧‧濾波器
50‧‧‧光感測器
S1、S3、S5、S7‧‧‧物體側面
S2、S4、S6、S8‧‧‧成像側面

Claims (13)

  1. 一種成像鏡頭，包括：依序從一物體側起：一第一透鏡，具有正屈光力(+)，且中凸形成在一物體側面及一成像側面；一第二透鏡，具有正屈光力(+)，且中凹地形成在一物體側面；以及一第三透鏡，具有負屈光力(-)，其中該第一透鏡的該物體側面凸出形成於該成像鏡頭的一光軸上，其中該第一透鏡的該成像側面凸出形成於該成像鏡頭的該光軸上，其中該第二透鏡的該物體側面凹入形成於該成像鏡頭的該光軸上，其中該第二透鏡的一成像側面凸出形成於該成像鏡頭的該光軸上，其中該第三透鏡的一物體側面凸出形成於該成像鏡頭的該光軸上，其中該第三透鏡的一成像側面凹入形成於該成像鏡頭的該光軸上，其中該成像鏡頭符合1.5<ND<1.53之一條件表示式，其中ND係為該第一和該第二透鏡之一折射率，其中該第一透鏡的該折射率小於該第二透鏡的該折射率，其中該第三透鏡的一物體側面中凸形成在成像鏡頭的一光軸，其中該成像鏡頭符合1.6ND3<1.7的一條件表示式，其中，ND3係為該第三透鏡之一折射率，其中該成像鏡頭符合20<Vd3<30之一條件表示式，其中Vd3係為該第三透鏡之一阿貝係數，以及其中該第一透鏡的該成像側面與該第二透鏡的該物體側面之間的一第一距離大於該第二透鏡的一成像側面與在該光軸上的第三透鏡的該物體側面之間一第二距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡具有一凹凸形 狀，中央凸起地形成在一物體側面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡之屈光力係大於該第一以及該第三透鏡之屈光力。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭符合0.8<f1/f<1.5之一條件表示式，其中f係為該成像鏡頭之一全焦距(焦長)，以及f1係為該第一透鏡之一焦距。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭符合0.8<f2/f<1.5之條件表示式，其中f係為該成像鏡頭之一全焦距(焦長)，以及f2係為該第一透鏡之一焦距。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭符合f2/f1<1.0之一條件表示式，其中f1係為該第一透鏡之一焦距(焦長)，以及f2係為該第二透鏡之一焦距。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭符合0.7<tan θ<0.85之一條件表示式，其中θ係為最大成像高度的半視場角。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭符合0.8<OAL/((FLD) x 2)<1.2之一條件表示式，其中OAL係為一成像系統之一全長，以及FLD係為該成像系統之一最大影像高度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭符合1.5<ND<1.6之一條件表示式，其中ND係為該第一和該第二透鏡之一折射率。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭符合50<Vd<60之一條件表示式，其中Vd係為該第一以及該第二透鏡之一阿貝係數。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中一孔徑(光闌)位於在該第一與 該第二透鏡之間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡係由塑膠材料製成。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之成像鏡頭，其中該第一、該第二、和該第三透鏡之至少一面係為非球面。
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