TWI667492B - 廣角成像鏡頭 - Google Patents

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TWI667492B TW107130462A TW107130462A TWI667492B TW I667492 B TWI667492 B TW I667492B TW 107130462 A TW107130462 A TW 107130462A TW 107130462 A TW107130462 A TW 107130462A TW I667492 B TWI667492 B TW I667492B
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Senyun Precision Optical Corporation
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Abstract

一種廣角成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一光圈、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。第一透鏡至第五透鏡的屈光度依序為負、正、正、負、正。第一透鏡的物側面的光軸附近區域為凹面，第一透鏡的像側面為凹面。第二透鏡的物側面為凸面。第三透鏡的物側面為凸面。第三透鏡的像側面為凸面。第四透鏡的物側面為凹面。第四透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部。第五透鏡的像側面為凸面。

Description

廣角成像鏡頭
本發明是有關於一種光學成像鏡頭，且特別是有關於一種廣角成像鏡頭。
近年來，手機以及數位相機的普及使得攝影模組蓬勃發展，對於拍攝影像及錄影之廣角成像鏡頭而言，都希望設計的輕薄短小。但是，在現階段的廣角成像鏡頭中通常具有較長的鏡頭長度(Total Track Length, TTL)，不利於鏡頭的薄型化。有鑑於上述之問題，如何設計一種具有成像品質良好、較短的鏡頭長度並且具有廣視角的成像鏡頭一直是本領域的技術人員努力的方向。
本發明提供一種廣角成像鏡頭，其具有廣視角、較短的鏡頭長度及良好的光學品質。
本發明的一實施例提出一種廣角成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一光圈、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。第一透鏡至第五透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面，且具有屈光度的透鏡只有上述五片透鏡。第一透鏡具有負屈光度。第一透鏡的物側面的光軸附近區域為凹面，第一透鏡的像側面為凹面。第二透鏡具有正屈光度。第二透鏡的物側面為凸面。第三透鏡具有正屈光度。第三透鏡的物側面為凸面。第三透鏡的像側面為凸面。第四透鏡具有負屈光度。第四透鏡的物側面為凹面。第四透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部。第五透鏡具有正屈光度，且第五透鏡的像側面為凸面。
在本發明的一實施例中，上述的廣角成像鏡頭符合：-0.8≤EFL/R1＜0，其中EFL為廣角成像鏡頭的有效焦距，而R1為第一透鏡的物側面的曲率半徑。
在本發明的一實施例中，上述的廣角成像鏡頭符合：0.8≤|EFL/f1|≤1.2，其中EFL為廣角成像鏡頭的有效焦距，f1為第一透鏡的焦距，且|EFL/f1|為EFL/f1的絕對值。
在本發明的一實施例中，上述的廣角成像鏡頭符合：-3.0≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.9，其中R3為第二透鏡的物側面的曲率半徑，且R4為第二透鏡的像側面的曲率半徑。
在本發明的一實施例中，上述的廣角成像鏡頭的視場角的範圍落在130度至150度的範圍內。
在本發明的一實施例中，在具有屈光度的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡中，第二透鏡的折射率大於等於其他具有屈光度的透鏡的折射率，且第二透鏡的阿貝數小於等於其他具有屈光度的透鏡的阿貝數。
在本發明的一實施例中，第一透鏡的物側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部。第二透鏡的像側面為凸面。第四透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凸面部。第五透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部及一位於圓周附近區域的凹面部。
在本發明的一實施例中，第一透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部。第二透鏡的像側面為凸面。第四透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凸面部。第五透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部及一位於圓周附近區域的凹面部。
在本發明的一實施例中，第一透鏡的物側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部。第二透鏡的像側面為凸面。第四透鏡的像側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部。第五透鏡的物側面為凸面。
在本發明的一實施例中，第一透鏡的物側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部。第二透鏡的像側面為凹面。第四透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凸面部。第五透鏡的物側面為凹面。
基於上述，本發明的實施例的廣角成像鏡頭的有益效果在於：藉由上述透鏡的物側面或像側面的凹凸形狀設計與排列以及上述透鏡的屈光度組合，可使廣角成像鏡頭能夠達到廣視角的效果、較短的鏡頭長度，且具有良好的成像品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本說明書中，「透鏡具有正屈光力（或負屈光力）」是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光力為正（或為負）。在成像鏡片組中，每一透鏡以光軸為對稱軸徑向地相互對稱。每一透鏡具有物側面及相對於物側面的像側面。物側面及像側面定義為透鏡被成像光線通過的表面，其中成像光線包括了主光線（chief ray）及邊緣光線（marginal ray）。物側面（或像側面）具有光軸附近區域以及連接且環繞光軸附近區域的圓周附近區域。光軸附近區域為成像光線通過光軸上的區域。圓周附近區域為被邊緣光線通過的區域。
「透鏡的一表面（物側面或像側面）在光軸附近區域（或圓周附近區域）為凸面或凹面」可以是以平行通過該區域的光線(或光線延伸線)與光軸的交點在像側或物側來決定(光線焦點判定方式)。舉例言之，當光線通過該區域後，光線會朝像側聚焦，與光軸的焦點會位在像側，則該區域為凸面部。反之，若光線通過該某區域後，光線會發散，其延伸線與光軸的焦點在物側。所述表面在光軸附近區域的面形判斷可以依據本領域中的技術人員的判斷方式，也就是以R值（指近軸的曲率半徑）的正負來判斷凹凸。以物側面來說，當R值為正時，判定物側面在光軸附近區域為凸面，亦即物側面在光軸附近區域具有凸面部；當R值為負時，判定物側面在光軸附近區域為凹面，亦即物側面在光軸附近區域具有凹面部。以像側面來說，當R值為正時，判定像側面在光軸附近區域為凹面，亦即像側面在光軸附近區域具有凹面部；當R值為負時，判定像側面在光軸附近區域為凸面，亦即像側面在光軸附近區域具有凸面部。
透鏡的一表面（物側面或像側面）可具有一個以上的凸面部、一個以上的凹面部或上述兩者的組合。當所述表面具有凸面部以及凹面部時，所述表面具有反曲點。反曲點即凸面部與凹面部之間的轉換點。也就是說，所述表面在反曲點由凸轉凹，或由凹轉凸。另一方面，當所述表面僅具有凸面部或僅具有凹面部時，所述表面不具有反曲點。
請參照圖1，本發明的第一實施例的廣角成像鏡頭10從物側至像側沿光軸I依序包括第一透鏡1、第二透鏡2、光圈0、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5及濾光片9。物側是朝向待拍攝物的一側，而像側是朝向成像面(Image Plane)100的一側。由待拍攝物所發出的光線進入廣角成像鏡頭10之後，會依序通過第一透鏡1、第二透鏡2、光圈0、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5及濾光片9，然後在成像面100形成影像。濾光片9例如為紅外線截止片(IR cut filter)，用於防止光線中的部分波段的紅外線透射至成像面100而影響成像品質，但本發明並不以此為限。
第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5以及濾光片9各自包括朝向物側且使成像光線通過的物側面11、21、31、41、51、91及朝向像側且使成像光線通過的像側面12、22、32、42、52、92。
第一透鏡1具有負屈光度。第一透鏡1的物側面11為凹面，且具有一位於光軸附近區域的凹面部112及一位於圓周附近區域的凹面部114。第一透鏡1的像側面12為凹面，且具有一位於光軸附近區域的凹面部122及一位於圓周附近區域的凹面部124。
第二透鏡2具有正屈光度。第二透鏡2的物側面21為凸面，且具有一位於光軸附近區域的凸面部211及一位於圓周附近區域的凸面部213。第二透鏡2的像側面22為凸面，且具有一位於光軸附近區域的凸面部221及一位於圓周附近區域的凸面部223。
光圈0設置於第二透鏡2與第三透鏡3之間。
第三透鏡3具有正屈光度。第三透鏡3的物側面31為凸面，且具有一位於光軸附近區域的凸面部311及一位於圓周附近區域的凸面部313。第三透鏡3的像側面32為凸面，且具有一位於光軸附近區域的凸面部321及一位於圓周附近區域的凸面部323。
第四透鏡4具有負屈光度。第四透鏡4的物側面41為凹面，且具有一位於光軸附近區域的凹面部412及一位於圓周附近區域的凹面部414。第四透鏡4的像側面42具有一位於光軸附近區域的凹面部422及一位於圓周附近區域的凸面部423。
第五透鏡5具有正屈光度。第五透鏡5的物側面51具有一位於光軸附近區域的凸面部511及一位於圓周附近區域的凹面部514。第五透鏡5的像側面52為凸面，且具有一位於光軸附近區域的凸面部521及一位於圓周附近區域的凸面部523。
在本實施例的廣角成像鏡頭10中，具有屈光力的透鏡只有上述五片。並且，於本實施例中，第一透鏡1至第五透鏡5可由塑膠材質製成，以滿足輕量化的需求，但不以此為限制。於另一例中，第一透鏡1至第五透鏡5可由玻璃材質製成。再一例中，第一透鏡1至第五透鏡5中的至少一者可由玻璃材質製成，而其餘的透鏡則由塑膠材質製成。
第一實施例的其他詳細光學數據如表一所示。在表一中，第一透鏡1的物側面11所對應的間距（mm）為0.200代表第一透鏡1的物側面11到第一透鏡1的像側面12在光軸I上的距離（即為第一透鏡1在光軸I上的厚度）為0.200 mm。第一透鏡1的像側面12所對應的間距（mm）為0.193代表第一透鏡1的像側面12到第二透鏡2的物側面21在光軸I上的距離為0.193 mm。間距（mm）的其它欄位可依此類推，下文便不再重述。
第一實施例
元件名稱 表面 曲率半徑 (mm) 間距(mm) 折射率 阿貝數 焦距(mm)
物體 無限大 無限大
第一透鏡1 物側面11 -5.143 0.200 1.545 55.9 -0.4536
像側面12 0.263 0.193
第二透鏡2 物側面21 1.044 0.525 1.651 21.5 1.4846
像側面22 -10.445 0.050
光圈0 無限大 0.050
第三透鏡3 物側面31 0.487 0.226 1.545 55.9 0.4837
像側面32 -0.481 0.050
第四透鏡4 物側面41 -1.026 0.200 1.651 21.5 -0.6331
像側面42 0.742 0.102
第五透鏡5 物側面51 1.030 0.233 1.545 55.9 0.7367
像側面52 -0.606 0.100
濾光片9 物側面91 無限大 0.150 1.516 64.1
像側面92 無限大 0.249
成像面100 無限大
表一
在本實施例中，第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4及第五透鏡5的物側面11、21、31、41、51及像側面12、22、32、42、52共計十個面均是非球面，而這些非球面是依公式(1)定義： (1)
在公式(1)中，Y為非球面曲線上的點與光軸I的距離。Z為非球面之深度。R為透鏡表面近光軸I處的曲率半徑。K為錐面係數（conic constant）。 為第i階非球面係數。
第一透鏡1的物側面11到第五透鏡5的像側面52在公式(1)中的各項非球面係數如表二所示。其中，表二中欄位編號11表示其為第一透鏡1的物側面11的非球面係數，其它欄位可依此類推。
表面 K A4 A6 A8
11 -1.0368E+01 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
12 -1.4762E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
21 -1.2380E+00 -1.9191E+00 3.9464E+00 0.0000E+00
22 -9.7840E+01 2.6251E+00 -2.9890E+01 3.6413E+03
31 1.1854E+00 9.2423E-01 -1.1588E+02 7.1875E+03
32 3.3551E+00 -1.5233E+01 4.5599E+02 -6.7467E+03
41 -3.9546E+00 -3.8215E+01 5.0400E+02 -4.1404E+03
42 -3.2674E+01 -1.2981E+01 1.3391E+02 -3.2228E+01
51 6.6145E+00 -3.5008E+00 -1.7801E+01 -2.2627E+01
52 -1.5460E+00 5.9154E+00 1.5793E+01 -7.1609E+02
面 A10 A12 A14 A16
11 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
21 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
22 -6.3245E+04 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
31 -2.4305E+05 2.7701E+06 0.0000E+00 0.0000E+00
32 6.2146E+04 1.9606E+05 0.0000E+00 0.0000E+00
41 -5.7346E+04 6.8114E+05 0.0000E+00 0.0000E+00
42 -8.5608E+03 5.5614E+04 0.0000E+00 0.0000E+00
51 3.0995E+03 -3.2514E+04 7.5712E+04 0.0000E+00
52 5.4886E+03 -2.0078E+04 2.8502E+04 0.0000E+00
表二
第一實施例的廣角成像鏡頭10中各重要參數間的關係如表三所示。
有效焦距(EFL) 0.40毫米(mm)
半視場角(HFOV) 71.0度
鏡頭全長(TTL) 2.328毫米(mm)
光圈值(f-number) 5.00
EFL/R1 -0.08
|EFL/f1| 0.88
(R3+R4)/(R3-R4) -0.82
表三 第一實施例的廣角成像鏡頭10的有效焦距(Effective Focal Length, EFL)為0.40毫米。半視場角(Half Angle of View,HFOV)為71.0度。鏡頭全長(Total Track Length, TTL)為第一透鏡1的物側面11至成像面100在光軸I上的距離，其為2.328毫米。光圈值(f-number)為5.00。EFL/R1為-0.08，其中R1為第一透鏡1的物側面11的曲率半徑。|EFL/f1|為0.88，其中f1為第一透鏡1的焦距。(R3+R4)/(R3-R4)為-0.82，其中R3為第二透鏡2的物側面21的曲率半徑，R4為第二透鏡2的像側面22的曲率半徑。
請配合參照圖2A至圖2D，圖2A的圖式說明第一實施例當其波長656奈米、587奈米及486奈米在成像面100上的縱向球差(Longitudinal Spherical Aberration)。圖2B與圖2C的圖式分別說明第一實施例當其波長587奈米在成像面100上有關弧矢(Sagittal)方向的場曲(Field Curvature)像差及子午(Tangential)方向的場曲像差。圖2D的圖式則說明第一實施例當其波長在587奈米時在成像面100上的畸變像差(Distortion Aberration)。
請再參照圖2A，每一種波長所成的曲線皆很靠近並向中間靠近，說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一波長的曲線的偏斜幅度可看出，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.01毫米的範圍內，故本第一實施例確實明顯改善相同波長的球差，此外，三種代表波長彼此間的距離也相當接近，代表不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差也獲得明顯改善。
在圖2B與圖2C的二個場曲像差圖式中，代表波長587奈米在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01毫米的範圍內，說明第一實施例能夠有效消除像差。而圖2D的畸變像差圖式則顯示本第一實施例的畸變像差維持在±50%的範圍內，說明本第一實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求，據此說明本第一實施例相較於現有光學鏡頭，在鏡頭全長已縮短至2.328毫米左右的條件下，仍能提供良好的成像品質。
圖3為本發明的第二實施例的一種廣角成像鏡頭的示意圖。圖4A至圖4D為第二實施例的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖3，本發明廣角成像鏡頭10的一第二實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學數據、非球面係數及這些透鏡1、2、3、4及5間的參數或多或少有些不同。此外，第一透鏡1的物側面11具有一位於光軸附近區域的凹面部112及一位於圓周附近區域的凸面部113。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖3中省略部分與第一實施例凹凸相似的光軸附近區域與圓周附近區域的標號。
第二實施例的其他的詳細光學數據如下方表四所示。第二實施例的第一透鏡1的物側面11到第五透鏡5的像側面52在公式（1）中的各項非球面係數如表五所示：
第二實施例
元件名稱 表面 曲率半徑 (mm) 間距(mm) 折射率 阿貝數 焦距(mm)
物體 無限大 無限大
第一透鏡1 物側面11 -0.533 0.220 1.545 55.9 -0.4696
像側面12 0.564 0.159
第二透鏡2 物側面21 9.809 0.435 1.651 21.5 1.8147
像側面22 -1.319 0.050
光圈0 無限大 0.065
第三透鏡3 物側面31 0.751 0.317 1.545 55.9 0.5899
像側面32 -0.478 0.050
第四透鏡4 物側面41 -0.672 0.220 1.651 21.5 -0.4592
像側面42 0.608 0.050
第五透鏡5 物側面51 0.492 0.485 1.545 55.9 0.5587
像側面52 -0.522 0.100
濾光片9 物側面91 無限大 0.150 1.516 64.1
像側面92 無限大 0.350
成像面100 無限大
表四
表面 K A4 A6 A8
11 -1.6947E+01 1.2823E+00 -3.3119E+00 3.1385E+00
12 2.4432E+00 4.8012E-01 2.9574E+01 0.0000E+00
21 5.6530E+01 -4.3623E+00 8.1300E+01 -4.9949E+02
22 -2.3080E+01 -3.7925E+00 9.0788E+01 -6.2050E+03
31 4.1783E+00 -3.7100E+00 -2.1961E+02 7.2770E+03
32 -3.6667E+00 -3.0030E+00 -6.1651E+02 8.6998E+03
41 6.3321E+00 -1.1510E+00 -3.7726E+02 4.7780E+02
42 -3.0926E+01 2.1012E+00 -1.9495E+02 2.9850E+03
51 8.8206E-02 -5.6890E+00 2.1178E+00 -2.1988E+02
52 -1.1123E+01 -6.7840E-01 4.7378E+01 -6.7124E+02
面 A10 A12 A14 A16
11 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
21 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
22 1.3689E+05 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
31 -1.7019E+05 2.7701E+06 0.0000E+00 0.0000E+00
32 -4.0065E+04 1.9606E+05 0.0000E+00 0.0000E+00
41 2.4774E+04 6.8114E+05 0.0000E+00 0.0000E+00
42 -2.0934E+04 5.5614E+04 0.0000E+00 0.0000E+00
51 4.8334E+03 -3.3808E+04 7.5794E+04 0.0000E+00
52 4.3153E+03 -1.3462E+04 1.6636E+04 0.0000E+00
表五
第二實施例的廣角成像鏡頭10中各重要參數間的關係如表六所示。
有效焦距(EFL) 0.38毫米(mm)
半視場角(HFOV) 70.0度
鏡頭全長(TTL) 2.650毫米(mm)
光圈值(f-number) 4.50
EFL/R1 -0.71
|EFL/f1| 0.81
(R3+R4)/(R3-R4) 0.76
表六
本第二實施例的縱向球差圖示圖4A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.025毫米的範圍內。在圖4B與圖4C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.025毫米內。而圖4D的畸變像差圖式則顯示本第二實施例的畸變像差維持在±40%的範圍內。據此可知，本第二實施例的廣角成像鏡頭10在鏡頭全長已縮短至2.650毫米左右的條件下，可具有良好的光學成像品質。
圖5為本發明的第三實施例的一種廣角成像鏡頭的示意圖。圖6A至圖6D為第三實施例的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖5，本發明廣角成像鏡頭10的一第三實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學數據、非球面係數及這些透鏡1、2、3、4及5間的參數或多或少有些不同。此外，第四透鏡4的像側面42為凹面，且具有一位於光軸附近區域的凹面部422及一位於圓周附近區域的凹面部424。第五透鏡5的物側面51為凸面，且具有一位於光軸附近區域的凸面部511及一位於圓周附近區域的凸面部513。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖5中省略部分與第一實施例凹凸相似的光軸附近區域與圓周附近區域的標號。
第三實施例的其他的詳細光學數據如下方表七所示。第三實施例的第一透鏡1的物側面11到第五透鏡5的像側面52在公式（1）中的各項非球面係數如表八所示。
第三實施例
元件名稱 表面 曲率半徑 (mm) 間距(mm) 折射率 阿貝數 焦距(mm)
物體 無限大 無限大
第一透鏡1 物側面11 -0.699 0.220 1.545 55.9 -0.4759
像側面12 0.458 0.165
第二透鏡2 物側面21 33.158 0.440 1.651 21.5 2.5159
像側面22 -1.714 0.050
光圈0 無限大 0.050
第三透鏡3 物側面31 0.435 0.306 1.545 55.9 0.4985
像側面32 -0.544 0.050
第四透鏡4 物側面41 -0.852 0.220 1.651 21.5 -0.6371
像側面42 0.890 0.050
第五透鏡5 物側面51 4.720 0.287 1.545 55.9 1.0087
像側面52 -0.609 0.146
濾光片9 物側面91 無限大 0.150 1.516 64.1
像側面92 無限大 0.350
成像面100 無限大
表七
表面 K A4 A6 A8
11 -2.4926E+01 1.0600E+00 -3.9206E+00 4.2914E+00
12 -7.0793E+00 1.7890E+01 -2.1040E+02 4.4030E+03
21 -2.4769E+01 -2.1266E+00 9.4321E+01 -2.0433E+03
22 -9.9000E+01 -3.2360E+00 -4.8262E+01 7.2036E+03
31 1.8031E+00 -4.5529E+00 -4.0490E+00 -3.4634E+03
32 -2.3016E+01 -3.5130E+01 1.0050E+03 -2.7008E+04
41 3.0715E+00 -3.2676E+01 6.4060E+02 -1.1517E+04
42 -5.3079E+01 -4.7811E+00 -9.0150E+00 1.2669E+03
51 3.1449E+01 4.8277E+00 -1.8937E+02 2.7085E+03
52 -8.8901E+00 2.1751E+00 1.2258E-01 -3.3814E+02
面 A10 A12 A14 A16
11 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
12 -3.6871E+04 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
21 2.1433E+04 -1.3799E+05 0.0000E+00 0.0000E+00
22 -2.9754E+05 4.7360E+06 0.0000E+00 0.0000E+00
31 1.2342E+05 -2.6092E+06 0.0000E+00 0.0000E+00
32 3.8948E+05 -2.5128E+06 0.0000E+00 0.0000E+00
41 1.9665E+04 7.4688E+05 0.0000E+00 0.0000E+00
42 -1.3838E+04 5.7943E+04 0.0000E+00 0.0000E+00
51 -1.7758E+04 5.5526E+04 -5.5948E+04 0.0000E+00
52 3.9629E+03 -1.8524E+04 3.3060E+04 0.0000E+00
表八
第三實施例的廣角成像鏡頭10中各重要參數間的關係如表九所示。
有效焦距(EFL) 0.47毫米(mm)
半視場角(HFOV) 70.0度
鏡頭全長(TTL) 2.483毫米(mm)
光圈值(f-number) 4.40
EFL/R1 -0.67
|EFL/f1| 0.99
(R3+R4)/(R3-R4) 0.90
表九
本第三實施例的縱向球差圖示圖6A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.01毫米的範圍內。在圖6B與圖6C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01毫米內。而圖6D的畸變像差圖式則顯示本第三實施例的畸變像差維持在±50%的範圍內。據此可知，本第三實施例的廣角成像鏡頭10在鏡頭全長已縮短至2.483毫米左右的條件下，可具有良好的光學成像品質。
圖7為本發明的第四實施例的一種廣角成像鏡頭的示意圖。圖8A至圖8D為第四實施例的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖7，本發明廣角成像鏡頭10的一第四實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學數據、非球面係數及這些透鏡1、2、3、4及5間的參數或多或少有些不同。此外，第二透鏡2的像側面22為凹面，其具有一位於光軸附近區域的凹面部222及一位於圓周附近區域的凹面部224。第五透鏡5的物側面51為凹面，且具有一位於光軸附近區域的凹面部512及一位於圓周附近區域的凹面部514。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖7中省略部分與第一實施例凹凸相似的光軸附近區域與圓周附近區域的標號。
第四實施例的其他的詳細光學數據如下方表七所示。第四實施例的第一透鏡1的物側面11到第五透鏡5的像側面52在公式（1）中的各項非球面係數如表八所示。
第四實施例
元件名稱 表面 曲率半徑 (mm) 間距(mm) 折射率 阿貝數 焦距(mm)
物體 無限大 無限大
第一透鏡1 物側面11 -0.996 0.200 1.545 55.9 -0.3645
像側面12 0.266 0.157
第二透鏡2 物側面21 0.663 0.440 1.651 21.5 1.5973
像側面22 1.353 0.056
光圈0 無限大 0.010
第三透鏡3 物側面31 0.423 0.275 1.545 55.9 0.3901
像側面32 -0.329 0.050
第四透鏡4 物側面41 -0.547 0.200 1.651 21.5 -0.7905
像側面42 9.795 0.050
第五透鏡5 物側面51 -3.708 0.258 1.545 55.9 1.1674
像側面52 -0.556 0.102
濾光片9 物側面91 無限大 0.150 1.516 64.1
像側面92 無限大 0.350
成像面100 無限大
表七
表面 K A4 A6 A8
11 -9.9000E+01 4.3004E-01 -2.0093E+00 1.1862E+00
12 -1.1672E+00 -2.5559E+00 9.7652E+01 8.9671E+01
21 -3.2680E+01 4.6320E+00 -1.5628E+01 -2.0898E+02
22 4.0674E+01 3.2007E-01 -1.6251E+02 3.5683E+04
31 3.2996E+00 -5.0175E+00 8.1882E+01 -7.7727E+03
32 -9.7119E+00 -2.1234E+01 8.4775E+02 -2.2295E+04
41 -1.6901E+01 -1.2895E+01 5.1420E+02 -1.9108E+04
42 -9.9000E+01 -2.8205E+00 -9.9542E+01 4.4210E+03
51 8.5999E+01 1.3451E+01 -6.3835E+02 1.4257E+04
52 7.7560E-01 1.5730E+01 -1.8597E+02 1.2508E+03
面 A10 A12 A14 A16
11 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
12 -8.3965E+03 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
21 5.7819E+03 -5.3084E+04 0.0000E+00 0.0000E+00
22 -2.5561E+06 7.0932E+07 0.0000E+00 0.0000E+00
31 2.8162E+05 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
32 3.6267E+05 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
41 3.3218E+05 -1.5510E+06 0.0000E+00 0.0000E+00
42 -6.1367E+04 2.6939E+05 0.0000E+00 0.0000E+00
51 -1.6621E+05 1.0103E+06 -2.8394E+06 0.0000E+00
52 -8.3141E+01 -3.7712E+04 1.2816E+05 0.0000E+00
表八
第四實施例的廣角成像鏡頭10中各重要參數間的關係如表九所示。
有效焦距(EFL) 0.41毫米(mm)
半視場角(HFOV) 70.0度
鏡頭全長(TTL) 2.298毫米(mm)
光圈值(f-number) 4.40
EFL/R1 -0.41
|EFL/f1| 1.13
(R3+R4)/(R3-R4) -2.92
表九
本第四實施例的縱向球差圖示圖8A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.025毫米的範圍內。在圖8B與圖8C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.04毫米內。而圖8D的畸變像差圖式則顯示本第四實施例的畸變像差維持在±45%的範圍內。據此可知，本第四實施例的廣角成像鏡頭10在鏡頭全長已縮短至2.650毫米左右的條件下，可具有良好的光學成像品質。
在本發明的實施例的廣角成像鏡頭10可以獲致下述的功效及：
第一透鏡1例如是用以收光，並且將第一透鏡1的屈光度設計為負是用以收進大角度的光線。
第二透鏡2的折射率大於等於其他具有屈光度的透鏡(即第一透鏡1、第三透鏡3、第四透鏡4與第五透鏡5)的折射率，且第二透鏡2的阿貝數小於等於其他具有屈光度的透鏡的折射率，藉由這樣的設計可以有效地修正色差。
第三透鏡3將收進的成像光束聚焦成像，並搭配具有負屈光度的第四透鏡4及具有正屈光度的第五透鏡5可以有效地修正球差、色差及像場彎曲。
此外，有鑑於光學系統設計的不可預測性，在本發明的架構之下，符合下述條件式的其中至少一者能較佳地使系統的成像品質提升而改善先前技術的缺點。
在上述的實施例中，廣角成像鏡頭10滿足以下的條件：-0.8≤EFL/R1＜0。由於第一透鏡1相較於其他具有屈光度的透鏡(即第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4與第五透鏡5)需要較大的負屈折度，在此範圍內，第一透鏡1可以減少其物側面11的光學有效部外緣E f1至光學無效部外緣E i的厚度相對於其中心厚度的比值，並且能夠有效地減少角度θ的大小。其中，第一透鏡1的中心厚度係指第一透鏡1的物側面11至像側面12在光軸I上的距離。參考平面RP1為通過像側面12的光學有效部外緣E f2且與像側面12相切的平面，而參考平面RP2為靠近像側面12的光學無效部P n的延伸面。角度θ係指參考平面RP1與參考平面RP2的夾角。
在上述的實施例中，廣角成像鏡頭10滿足以下的條件：0.8≤|EFL/f1|≤1.2，|EFL/f1|為EFL/f1的絕對值。若|EFL/f1|低於下限值0.8時，則會衍生對大角度的光線收光能力不足的問題，而若|EFL/f1|高於上限值1.2時則會使得第一透鏡1在整個廣角成像鏡頭10的光屈折力的影響占比變大，而導致公差敏感的問題。若|EFL/f1|在上述的範圍內，則廣角成像鏡頭10可以避免上述問題。
在上述的實施例中，廣角成像鏡頭10滿足以下的條件：-3.0≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.8。在此範圍內，第二透鏡2的製造公差較不敏感。
在上述的實施例中，廣角成像鏡頭10的視場角(Angle of View)的範圍落在130度至150度的範圍內，其具有廣視場角的優勢。
基於上述，本發明的實施例的廣角成像鏡頭的有益效果在於：藉由上述透鏡的物側面或像側面的凹凸形狀設計與排列以及上述透鏡的屈光度組合，可使廣角成像鏡頭能夠達到廣視角的效果、較短的鏡頭長度，且具有良好的成像品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
0‧‧‧光圈
1‧‧‧第一透鏡
2‧‧‧第二透鏡
3‧‧‧第三透鏡
4‧‧‧第四透鏡
5‧‧‧第五透鏡
9‧‧‧濾光片
11、21、31、41、51、91‧‧‧物側面
12、22、32、42、52、92‧‧‧像側面
112、114、122、124、222、224、412、414、422、424、512、514‧‧‧凹面部
113、211、213、221、223、311、313、321、323、423、511、513、521、523‧‧‧凸面部
10‧‧‧廣角成像鏡頭
100‧‧‧成像面
Ef1、Ef2‧‧‧光學有效部外緣
Ei‧‧‧光學無效部外緣
I‧‧‧光軸
RP1、RP2‧‧‧參考平面
Pn‧‧‧光學無效部
θ‧‧‧夾角
圖1為本發明的第一實施例的一種廣角成像鏡頭的示意圖。 圖2A至圖2D為第一實施例的縱向球差與各項像差圖。 圖3為本發明的第二實施例的一種廣角成像鏡頭的示意圖。 圖4A至圖4D為第二實施例的縱向球差與各項像差圖。 圖5為本發明的第三實施例的一種廣角成像鏡頭的示意圖。 圖6A至圖6D為第三實施例的縱向球差與各項像差圖。 圖7為本發明的第四實施例的一種廣角成像鏡頭的示意圖。 圖8A至圖8D為第四實施例的縱向球差與各項像差圖。

Claims (10)

  1. 一種廣角成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一光圈、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡，其中該第一透鏡至該第五透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面，且具有屈光度的透鏡只有上述五片透鏡； 該第一透鏡，具有負屈光度，且該第一透鏡的該物側面的光軸附近區域為凹面，該第一透鏡的該像側面為凹面； 該第二透鏡，具有正屈光度，且該第二透鏡的該物側面為凸面； 該第三透鏡，具有正屈光度，且該第三透鏡的該物側面為凸面，該第三透鏡的該像側面為凸面； 該第四透鏡，具有負屈光度，且該第四透鏡的該物側面為凹面，該第四透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；以及 該第五透鏡，具有正屈光度，且該第五透鏡的該像側面為凸面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中該廣角成像鏡頭符合：-0.8≤EFL/R1＜0，其中EFL為該廣角成像鏡頭的有效焦距，而R1為該第一透鏡的該物側面的曲率半徑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中該廣角成像鏡頭符合：0.8≤|EFL/f1|≤1.2，其中EFL為該廣角成像鏡頭的有效焦距，f1為該第一透鏡的焦距，且|EFL/f1|為EFL/f1的絕對值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中該廣角成像鏡頭符合：-3.0≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.9，其中R3為該第二透鏡的該物側面的曲率半徑，且R4為該第二透鏡的該像側面的曲率半徑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中該廣角成像鏡頭的視場角的範圍落在130度至150度的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中在具有屈光度的該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡中，該第二透鏡的折射率大於等於其他具有屈光度的透鏡的折射率，且該第二透鏡的阿貝數小於等於其他具有屈光度的透鏡的阿貝數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中， 該第一透鏡的該物側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部， 該第二透鏡的該像側面為凸面， 該第四透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凸面部， 該第五透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部及一位於圓周附近區域的凹面部。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中， 該第一透鏡的該物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部， 該第二透鏡的該像側面為凸面， 該第四透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凸面部， 該第五透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部及一位於圓周附近區域的凹面部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中， 該第一透鏡的該物側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部， 該第二透鏡的該像側面為凸面， 該第四透鏡的該像側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部， 該第五透鏡的該物側面為凸面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的廣角成像鏡頭，其中， 該第一透鏡的該物側面為凹面，且具有一位於圓周附近區域的凹面部， 該第二透鏡的該像側面為凹面， 該第四透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凸面部， 該第五透鏡的該物側面為凹面。
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