TWI652504B - 六片式廣角鏡頭 - Google Patents

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一種六片式廣角鏡頭，由物側至像側依序包括：一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片、一光圈、一第四鏡片、一第五鏡片及一第六鏡片。第一鏡片具有負屈光力，第二鏡片具有負屈光力，第三鏡片具有正屈光力，第四鏡片具有正屈光力，第五鏡片具有負屈光力，第六鏡片具有正屈光力，且滿足下列關係式：6＜TTL/f＜10，V2-V3＞25，其中TTL為系統長度，f為系統焦距值，V2為第二鏡片的色散係數，V3為第三鏡片的色散係數。藉此，六片式廣角鏡頭既符合小型化趨勢，又不至於過度壓縮長度而犧牲解像品質，且第二、第三鏡片的色散係數的彼此搭配能夠有效修正前鏡群的色差。

Description

六片式廣角鏡頭
本發明是關於一種光學成像系統，特別是關於一種具有廣角特性的六片式成像鏡頭。
廣角鏡頭是指焦距較短、視角較大的鏡頭，其特點是具有較長的景深，可容納景物的範圍較廣，並且可以增加畫面的空間感。
另一方面，為了滿足市場需求，如何使廣角鏡頭能夠兼具小型化、良好的解像品質及較小的色差，實是值得本領域技術人員思量的。
本發明的其中一項目的在於提供兼具小型化、良好解像品質及較小色差的廣角鏡頭。
為了達成上述及其他目的，本發明提供一種六片式廣角鏡頭，由物側至像側依序包括：一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片、一光圈、一第四鏡片、一第五鏡片及一第六鏡片。第一鏡片具有負屈光力且其物側面為凸面。第二鏡片具有負屈光力且其物側面為凸面而像側面為凹面。第三鏡片具有正屈光力且其像側面為凹面。第四鏡片具有正屈光力。第五鏡片具有負屈光力且其像側面為凹面。第六鏡片具有正屈光力且其物側面及像側面均為凸面。其中，六片式廣角鏡頭更滿足下列關係式：6＜TTL/f＜10，V2-V3＞25，其中TTL為六片式廣角鏡頭的系統長度，f為六片式廣角鏡頭的系統焦距值，V2為第二鏡片的色散係數，V3為第三鏡片的色散係數。藉由上述設計，六片式廣角鏡頭既符合小型化趨勢，又不至於過度壓縮長度而犧牲解像品質，且第二、第三鏡片的色散係數的彼此搭配能夠有效修正前鏡群的色差。
為了達成上述及其他目的，本發明還提供一種六片式廣角鏡頭，由物側至像側依序包括：一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片、一光圈、一第四鏡片、一第五鏡片及一第六鏡片。第一鏡片具有負屈光力且其物側面的曲率半徑為正值並大於其像側面的曲率半徑。第二鏡片具有負屈光力且其物側面的曲率半徑為正值並大於其像側面的曲率半徑。第三鏡片具有正屈光力且其像側面的曲率半徑為正值並大於其物側面的曲率半徑。第四鏡片具有正屈光力且其物側面的曲率半徑與其像側面的曲率半徑的乘積為負值。第五鏡片具有負屈光力且其物側面的曲率半徑與其像側面的曲率半徑的乘積為負值。第六鏡片具有正屈光力且其像側面的曲率半徑為負值並小於其物側面的曲率半徑。其中，六片式廣角鏡頭更滿足下列關係式：6＜TTL/f＜10，V2-V3＞25，其中TTL為六片式廣角鏡頭的系統長度，f為六片式廣角鏡頭的系統焦距值，V2為第二鏡片的色散係數，V3為第三鏡片的色散係數。藉由上述設計，六片式廣角鏡頭既符合小型化趨勢，又不至於過度壓縮長度而犧牲解像品質，且第二、第三鏡片的色散係數的彼此搭配能夠有效修正前鏡群的色差。
前述六片式廣角鏡頭更可滿足下列關係式：2＜f3/f4+f2/f5＜5，其中f2為第二鏡片的焦距值，f3為第三鏡片的焦距值，f4為第四鏡片的焦距值，f5為第五鏡片的焦距值。藉由適當的焦距分配，可使六片式廣角鏡頭在不同溫度下，仍保持良好的解像品質。
前述六片式廣角鏡頭更可滿足下列關係式：1＜BFL/f＜2.5，其中BFL為六片式廣角鏡頭的後焦距。藉此，六片式廣角鏡頭在較寬的溫度範圍中，仍可保有足夠的後焦空間進行對焦，以獲得良好的解像品質。
前述六片式廣角鏡頭更可滿足下列關係式：-9＜V1-V2≦0，其中V1為第一鏡片的色散係數。藉此有效修正因大視角所衍生的色差。
前述六片式廣角鏡頭的第三鏡片可為玻璃鏡片，藉此進一步確保在較寬的溫度範圍中維持良好的解像品質。
前述六片式小型化廣角鏡頭更可滿足下列關係式：18＜R1/f＜22，1＜R2/f＜1.9，-0.4＜f/f1＜-0.3，1＜R3/f＜2.2，0.55＜R4/f＜0.9，-0.5＜f/f2＜-0.3，1＜R5/f＜2，2.8＜R6/f＜3.8，0.2 ＜f/f3＜0.6，1.5＜R7/f＜2.7，-2＜R8/f＜-1，0.4＜f/f4＜0.7，-13＜R9/f＜-5，0.6＜R10/f＜1.2，-1.2＜f/f5＜-0.5，0.6＜R11/f＜1.2，-1.3＜R12/f＜-1，0.5＜f/f6＜1，其中R1為第一鏡片物側面的曲率半徑，R2為第一鏡片像側面的曲率半徑， R3為第二鏡片物側面的曲率半徑，R4為第二鏡片像側面的曲率半徑，R5為第三鏡片物側面的曲率半徑，R6為第三鏡片像側面的曲率半徑，R7為第四鏡片物側面的曲率半徑，R8為第四鏡片像側面的曲率半徑，R9為第五鏡片物側面的曲率半徑，R10為第五鏡片像側面的曲率半徑，R11為第六鏡片物側面的曲率半徑，R12為第六鏡片像側面的曲率半徑，f1為第一鏡片的焦距值，f2為第二鏡片的焦距值，f3為第三鏡片的焦距值，f4為第四鏡片的焦距值，f5為第五鏡片的焦距值，f6為第六鏡片的焦距值。
請參考第1圖，所繪示者為本發明的第一實施例，該六片式廣角鏡頭（下稱六片式鏡頭）在光軸L上由物側A至像側B依序包括一第一鏡片10、一第二鏡片20、一第三鏡片30、一光圈ST、一第四鏡片40、一第五鏡片50及一第六鏡片60，於像側B處設有CCD、CMOS或其他感光元件（未繪示），於感光元件與第六鏡片60之間可設有濾光片及/或保護玻璃等平板鏡片70，平板鏡片70的數量可依需求增減或不設置。其中，較光圈ST靠近物側A的第一、第二、第三鏡片10、20、30為前鏡群，反之較光圈ST靠近像側B的第四、第五、第六鏡片40、50、60為後鏡群，最後一片具有屈光力的鏡片（即第六鏡片）與位於像側B的感光元件之間的軸上間距為後焦距BFL。
本實施例中，第一鏡片10具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面，其物側面及像側面的曲率半徑皆為正值，且物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑。本文中，當一曲面的曲面圓心較該曲面本身更靠近像側時，則該曲面之曲率半徑為正值；反之，當一曲面的曲面圓心較該曲面本身更靠近物側時，則該曲面之曲率半徑為負值。本文中，除非另為說明，否則所述「物側面」及「像側面」的凹、凸面型均是指該表面在光軸L處的面型。
第二鏡片20具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面，其物側面及像側面的曲率半徑皆為正值，且物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑。
第三鏡片30具有正屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面，其物側面及像側面的曲率半徑皆為正值，且像側面的曲率半徑大於物側面的曲率半徑。玻璃製成的第三鏡片30可以確保六片式鏡頭在較寬的溫度範圍中，維持良好的解像品質。
第四鏡片40具有正屈光力，其物側面及像側面皆為凸面，其物側面的曲率半徑為正值且像側面的曲率半徑為負值，因此其物側面與像側面的曲率半徑的乘積為負值。
第五鏡片50具有負屈光力，其物側面及像側面均為凹面，其物側面的曲率半徑為負值且像側面的曲率半徑為正值，因此其物側面與像側面的曲率半徑的乘積為負值。
第六鏡片60具有正屈光力，其物側面及像側面皆為凸面，其物側面的曲率半徑為正值且像側面的曲率半徑為負值，因此其像側面的曲率半徑小於物側面的曲率半徑。
除第三鏡片為玻璃鏡片外，第一、第二、第四、第五及第六鏡片均為塑膠鏡片的設計，使本實施例的六片式鏡頭可以實現較低的成本及輕量化的目的。在其他可能的實施方式中，第一至第六鏡片可皆為塑膠鏡片，或者，第一至第六鏡片也可為玻璃鏡片與塑膠鏡片的任意組和。
本實施例的六片式鏡頭的設計參數如下表一所示：
表一 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 鏡片 </td><td> 面 </td><td> 曲率半徑(mm) </td><td> 距離 (mm) </td><td> 折射率 (Nd) </td><td> 色散係數 (Vd) </td><td> 焦距 (mm) </td></tr><tr><td> 第一鏡片 </td><td> 物側面1 </td><td> 39.33 </td><td> 1.12 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> -6 </td></tr><tr><td> 像側面2 </td><td> 3.01 </td><td> 0.98 </td></tr><tr><td> 第二鏡片 </td><td> 物側面3 </td><td> 3.58 </td><td> 0.65 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> -4.64 </td></tr><tr><td> 像側面4 </td><td> 1.37 </td><td> 1.23 </td></tr><tr><td> 第三鏡片 </td><td> 物側面5 </td><td> 3.20 </td><td> 1.36 </td><td> 1.81 </td><td> 25.5 </td><td> 6.35 </td></tr><tr><td> 像側面6 </td><td> 6.27 </td><td> 1.11 </td></tr><tr><td> 光圈 </td><td> </td><td> ∞ </td><td> 0.29 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 第四鏡片 </td><td> 物側面7 </td><td> 3.72 </td><td> 1.64 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> 3.59 </td></tr><tr><td> 像側面8 </td><td> -3.34 </td><td> 0.04 </td></tr><tr><td> 第五鏡片 </td><td> 物側面9 </td><td> -21.48 </td><td> 0.86 </td><td> 1.64 </td><td> 23.5 </td><td> -2.54 </td></tr><tr><td> 像側面10 </td><td> 1.80 </td><td> 0.13 </td></tr><tr><td> 第六鏡片 </td><td> 物側面11 </td><td> 1.92 </td><td> 3.73 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> 2.78 </td></tr><tr><td> 像側面12 </td><td> -2.13 </td><td> 1.90 </td></tr><tr><td> 濾光片/ 保護玻璃 </td><td> 物側面13 </td><td> ∞ </td><td> 0.90 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 像側面14 </td><td> ∞ </td><td> 0.05 </td></tr></TBODY></TABLE>
基於前述設計，本實施例的系統焦距值f為1.92 mm，系統長度為16 mm，最大視角達132.6∘。
此時，六片式鏡頭各項關係式的數值如下表二所示：
表二 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 關係式 </td><td> 數值 </td><td> 關係式 </td><td> 數值 </td></tr><tr><td> TTL/f </td><td> 8.33 </td><td> R8/f </td><td> -1.74 </td></tr><tr><td> V2-V3 </td><td> 30.5 </td><td> R9/f </td><td> -11.19 </td></tr><tr><td> f3/f4+f2/f5 </td><td> 3.6 </td><td> R10/f </td><td> 0.94 </td></tr><tr><td> BFL/f </td><td> 1.49 </td><td> R11/f </td><td> 1.00 </td></tr><tr><td> V1-V2 </td><td> 0 </td><td> R12/f </td><td> -1.11 </td></tr><tr><td> R1/f </td><td> 20.49 </td><td> f/f1 </td><td> -0.32 </td></tr><tr><td> R2/f </td><td> 1.57 </td><td> f/F2 </td><td> -0.41 </td></tr><tr><td> R3/f </td><td> 1.87 </td><td> f/f3 </td><td> 0.30 </td></tr><tr><td> R4/f </td><td> 0.71 </td><td> f/f4 </td><td> 0.53 </td></tr><tr><td> R5/f </td><td> 1.67 </td><td> f/f5 </td><td> -0.76 </td></tr><tr><td> R6/f </td><td> 3.27 </td><td> f/f6 </td><td> 0.69 </td></tr><tr><td> R7/f </td><td> 1.94 </td><td> </td><td> </td></tr></TBODY></TABLE>
如此一來，本實施例可實現小型化目的，又不至於犧牲解像品質，並能修正色差，在較寬的溫度範圍中均能保有良好的解像品質，其橫向色差圖如第1F圖所示，最大橫向色差小於±2 μm，為十分優異的色差表現，其不同像高處的橫向光扇圖如第1A至1E圖所示，可見本實施例修正色差的表現非常優異。
請參考第2圖，所繪示者為本發明的第二實施例，其鏡片配置與第一實施例相似，本實施例的六片式鏡頭的設計參數如下表三所示：
表三 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 鏡片 </td><td> 面 </td><td> 曲率半徑(mm) </td><td> 距離 (mm) </td><td> 折射率 (Nd) </td><td> 色散係數 (Vd) </td><td> 焦距 (mm) </td></tr><tr><td> 第一鏡片 </td><td> 物側面1 </td><td> 44.70 </td><td> 1.65 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> -6.3 </td></tr><tr><td> 像側面2 </td><td> 3.08 </td><td> 1.78 </td></tr><tr><td> 第二鏡片 </td><td> 物側面3 </td><td> 3.31 </td><td> 0.57 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> -5.35 </td></tr><tr><td> 像側面4 </td><td> 1.44 </td><td> 1.44 </td></tr><tr><td> 第三鏡片 </td><td> 物側面5 </td><td> 3.01 </td><td> 1.42 </td><td> 1.81 </td><td> 25.5 </td><td> 5.4 </td></tr><tr><td> 像側面6 </td><td> 7.63 </td><td> 0.81 </td></tr><tr><td> 光圈 </td><td> </td><td> ∞ </td><td> 0.28 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 第四鏡片 </td><td> 物側面7 </td><td> 5.07 </td><td> 1.61 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> 4.31 </td></tr><tr><td> 像側面8 </td><td> -3.73 </td><td> 0.03 </td></tr><tr><td> 第五鏡片 </td><td> 物側面9 </td><td> -15.54 </td><td> 0.84 </td><td> 1.64 </td><td> 23.5 </td><td> -2.4 </td></tr><tr><td> 像側面10 </td><td> 1.75 </td><td> 0.14 </td></tr><tr><td> 第六鏡片 </td><td> 物側面11 </td><td> 1.79 </td><td> 3.25 </td><td> 1.53 </td><td> 56 </td><td> 2.68 </td></tr><tr><td> 像側面12 </td><td> -2.61 </td><td> 2.12 </td></tr><tr><td> 濾光片/ 保護玻璃 </td><td> 物側面13 </td><td> ∞ </td><td> 0.61 </td><td> </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 像側面14 </td><td> ∞ </td><td> 0.46 </td></tr></TBODY></TABLE>
基於前述設計，本實施例的系統焦距值f為2.24 mm，系統長度為17 mm，最大視角達130∘。
此時，六片式鏡頭各項關係式的數值如下表四所示：
表四 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 關係式 </td><td> 數值 </td><td> 關係式 </td><td> 數值 </td></tr><tr><td> TTL/f </td><td> 7.59 </td><td> R8/f </td><td> -1.67 </td></tr><tr><td> V2-V3 </td><td> 30.5 </td><td> R9/f </td><td> -6.93 </td></tr><tr><td> f3/f4+f2/f5 </td><td> 3.48 </td><td> R10/f </td><td> 0.78 </td></tr><tr><td> BFL/f </td><td> 1.42 </td><td> R11/f </td><td> 0.80 </td></tr><tr><td> V1-V2 </td><td> 0 </td><td> R12/f </td><td> -1.17 </td></tr><tr><td> R1/f </td><td> 19.95 </td><td> f/f1 </td><td> -0.36 </td></tr><tr><td> R2/f </td><td> 1.38 </td><td> f/F2 </td><td> -0.42 </td></tr><tr><td> R3/f </td><td> 1.48 </td><td> f/f3 </td><td> 0.41 </td></tr><tr><td> R4/f </td><td> 0.64 </td><td> f/f4 </td><td> 0.52 </td></tr><tr><td> R5/f </td><td> 1.34 </td><td> f/f5 </td><td> -0.93 </td></tr><tr><td> R6/f </td><td> 3.41 </td><td> f/f6 </td><td> 0.84 </td></tr><tr><td> R7/f </td><td> 2.26 </td><td> </td><td> </td></tr></TBODY></TABLE>
如此一來，本實施例可實現小型化目的，又不至於犧牲解像品質，並能修正色差，在較寬的溫度範圍中均能保有良好的解像品質，其橫向色差圖如第2F圖所示，最大橫向色差小於±3.5 μm，為十分優異的色差表現，其不同像高處的橫向光扇圖如第2A至2E圖所示，可見本實施例修正色差的表現非常優異。
10‧‧‧第一鏡片
20‧‧‧第二鏡片
30‧‧‧第三鏡片
40‧‧‧第四鏡片
50‧‧‧第五鏡片
60‧‧‧第六鏡片
70‧‧‧平板鏡片
A‧‧‧物側
B‧‧‧像側
ST‧‧‧光圈
L‧‧‧光軸
第1圖為本發明第一實施例的示意圖。
第1A至1E圖為本發明第一實施例在不同像高處的橫向光扇圖，所示最大刻度為±50 μm。
第1F圖為本發明第一實施例的橫向色差圖。
第2圖為本發明第二實施例的示意圖。
第2A至2E圖為本發明第二實施例在不同像高處的橫向光扇圖，所示最大刻度為±50 μm。
第2F圖為本發明第二實施例的橫向色差圖。

Claims (12)

  1. 一種六片式廣角鏡頭，由物側至像側依序包括： 一第一鏡片，具有負屈光力，其物側面為凸面； 一第二鏡片，具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面； 一第三鏡片，具有正屈光力，其像側面為凹面； 一光圈； 一第四鏡片，具有正屈光力； 一第五鏡片，具有負屈光力，其像側面為凹面；以及 一第六鏡片，具有正屈光力，其物側面及像側面均為凸面； 其中，該六片式廣角鏡頭更滿足下列關係式： 6＜TTL/f＜10，其中TTL為該六片式廣角鏡頭的系統長度，f為該六片式廣角鏡頭的系統焦距值； V2-V3＞25，其中V2為該第二鏡片的色散係數，V3為該第三鏡片的色散係數。
  2. 一種六片式廣角鏡頭，由物側至像側依序包括： 一第一鏡片，具有負屈光力，其物側面的曲率半徑為正值且大於其像側面的曲率半徑； 一第二鏡片，具有負屈光力，其物側面的曲率半徑為正值且大於其像側面的曲率半徑； 一第三鏡片，具有正屈光力，其像側面的曲率半徑為正值且大於其物側面的曲率半徑； 一光圈； 一第四鏡片，具有正屈光力，其物側面的曲率半徑與其像側面的曲率半徑的乘積為負值； 一第五鏡片，具有負屈光力，其物側面的曲率半徑與其像側面的曲率半徑的乘積為負值；以及 一第六鏡片，具有正屈光力，其像側面的曲率半徑為負值且小於其物側面的曲率半徑； 其中，該六片式廣角鏡頭更滿足下列關係式： 6＜TTL/f＜10，其中TTL為該六片式廣角鏡頭的系統長度，f為該六片式廣角鏡頭的系統焦距值； V2-V3＞25，其中V2為該第二鏡片的色散係數，V3為該第三鏡片的色散係數。
  3. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式：2＜f3/f4+f2/f5＜5，其中f2為該第二鏡片的焦距值，f3為該第三鏡片的焦距值，f4為該第四鏡片的焦距值，f5為該第五鏡片的焦距值。
  4. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式：1＜BFL/f＜2.5，其中BFL為該六片式廣角鏡頭的後焦距。
  5. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式：-9＜V1-V2≦0，其中V1為該第一鏡片的色散係數。
  6. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，其中該第三鏡片為玻璃鏡片。
  7. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式：18＜R1/f＜22，1＜R2/f＜1.9，-0.4＜f/f1＜-0.3，其中R1為該第一鏡片物側面的曲率半徑，R2為該第一鏡片像側面的曲率半徑，f1為該第一鏡片的焦距值。
  8. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式： 1＜R3/f＜2.2，0.55＜R4/f＜0.9，-0.5＜f/f2＜-0.3，其中R3為該第二鏡片物側面的曲率半徑，R4為該第二鏡片像側面的曲率半徑，f2為該第二鏡片的焦距值。
  9. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式： 1＜R5/f＜2，2.8＜R6/f＜3.8，0.2 ＜f/f3＜0.6，其中R5為該第三鏡片物側面的曲率半徑，R6為該第三鏡片像側面的曲率半徑，f3為該第三鏡片的焦距值。
  10. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式： 1.5＜R7/f＜2.7，-2＜R8/f＜-1，0.4＜f/f4＜0.7，其中R7為該第四鏡片物側面的曲率半徑，R8為該第四鏡片像側面的曲率半徑，f4為該第四鏡片的焦距值。
  11. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式： -13＜R9/f＜-5，0.6＜R10/f＜1.2，-1.2＜f/f5＜-0.5，其中R9為該第五鏡片物側面的曲率半徑，R10為該第五鏡片像側面的曲率半徑，f5為該第五鏡片的焦距值。
  12. 如請求項1或2所述的六片式廣角鏡頭，更滿足下列關係式： 0.6＜R11/f＜1.2，-1.3＜R12/f＜-1，0.5＜f/f6＜1，其中R11為該第六鏡片物側面的曲率半徑，R12為該第六鏡片像側面的曲率半徑，f6為該第六鏡片的焦距值。
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