TWI722771B - 成像鏡頭(四十二) - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係有關於一種成像鏡頭。
現今的成像鏡頭之發展趨勢,除了不斷朝向小型化發展外,隨著不同的應用需求,還需具備高解析度的特性,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及高解析度的需求。
有鑑於此,本發明之主要目的在於提供一種成像鏡頭,其鏡頭總長度較短、解析度較高,但是仍具有良好的光學性能。
本發明之成像鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。第一透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向一像側。第二透鏡具有屈光力且包括一凸面朝向一物側。第三透鏡具有屈光力且包括一凸面朝向像側。第四透鏡具有屈光力。第五透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向像側。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡沿著一光軸從物側至像側依序排列。成像鏡頭滿足以下條件:0.8|f1|/f1.5;其中,f1為第一透鏡之一有效焦距,f為成像鏡頭之一有效焦距。
本發明之成像鏡頭可更包括一第六透鏡設置於第一透鏡與第二透鏡之間,此第六透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側及另一凹面朝向像側。
其中第一透鏡可更包括一凸面朝向物側,第二透鏡具有正屈光力且可更包括另一凸面朝向像側,第三透鏡具有正屈光力且可更包括另一凸面朝向物側,第四透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側及另一凹面朝向像側,第五透鏡可更包括另一凸面朝向物側。
本發明之成像鏡頭可更包括一光圈設置於第二透鏡與第三透鏡之間。
其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡及第六透鏡為非球面塑膠透鏡。
本發明之成像鏡頭可更包括一反射鏡設置於第五透鏡與像側之間。
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、3、4‧‧‧成像鏡頭
L11、L21、L31、L41‧‧‧第一透鏡
L16、L26、L36‧‧‧第六透鏡
L12、L22、L32、L42‧‧‧第二透鏡
ST1、ST2、ST3、ST4‧‧‧光圈
L13、L23、L33、L43‧‧‧第三透鏡
L14、L24、L34、L44‧‧‧第四透鏡
L15、L25、L35、L45‧‧‧第五透鏡
OF1、OF2、OF3、OF4‧‧‧濾光片
IMA1、IMA2、IMA3、IMA4‧‧‧成像面
OA1、OA2、OA3、OA4‧‧‧光軸
S11、S21、S31、S41‧‧‧第一透鏡物側面
S12、S22、S32、S42‧‧‧第一透鏡像側面
S13、S23、S33‧‧‧第六透鏡物側面
S14、S24、S34:第六透鏡像側面
S15、S25、S35、S43:第二透鏡物側面
S16、S26、S36、S44:第二透鏡像側面
S17、S27、S37、S45:光圈面
S18、S28、S38、S46:第三透鏡物側面
S19、S29、S39、S47:第三透鏡像側面
S110、S210、S310、S48:第四透鏡物側面
S111、S211、S311、S49:第四透鏡像側面
S112、S212、S312、S410:第五透鏡物側面
S113、S213、S313、S411:第五透鏡像側面
S114、S214、S314、S412:濾光片物側面
S115、S215、S315、S413:濾光片像側面
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圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的場曲(Field Curvature)圖。
第2B圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的畸變(Distortion)圖。
第2C圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的光點(Spot)圖。
第2D圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的離焦調變轉換函數(Through Focus Modulation Transfer Function)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圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的場曲圖。
第4B圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的畸變圖。
第4C圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的光點圖。
第4D圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的離焦調變轉換函數圖。
第5圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的透鏡配置與光路示意
圖。
第6A圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的場曲圖。
第6B圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的畸變圖。
第6C圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的光點圖。
第6D圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的離焦調變轉換函數圖。
第7圖係依據本發明之成像鏡頭之第四實施例的透鏡配置與光路示意圖。
第8A圖係依據本發明之成像鏡頭之第四實施例的場曲圖。
第8B圖係依據本發明之成像鏡頭之第四實施例的畸變圖。
第8C圖係依據本發明之成像鏡頭之第四實施例的光點圖。
第8D圖係依據本發明之成像鏡頭之第四實施例的離焦調變轉換函數圖。
本發明提供一種成像鏡頭,包括:一第一透鏡具有負屈光力,此第一透鏡包括一凹面朝向一像側;一第二透鏡具有屈光力,此第二透鏡包括一凸面朝向物側;一第三透鏡具有屈光力,此第三透鏡包括一凸面朝向像側;一第四透鏡具有屈光力;及一第五透鏡具有正屈光力,此第五透鏡包括一凸面朝向像側;其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡沿著一光軸從物側至像側依序排列;其中成像鏡頭滿足以下條件:0.8|f1|/f1.5;其中,f1為第一透鏡之一有效焦距,f為成像鏡頭之一有效焦距。
請參閱底下表一、表二、表四、表五、表七、表八、表十及表十一,其中表一、表四、表七及表十分別為依據本發明之成像鏡頭之第一實施例至第四實施例的各透鏡之相關參數表,表二、表五、表八及表十一分別為表一、表四、表七及表十中非球面透鏡之非球面表面之相關參數表。
第1、3、5、7圖分別為本發明之成像鏡頭之第一、二、三、四實施例的透鏡配置與光路示意圖,其中第一透鏡L11、L21、L31、L41為彎月型透鏡具有負屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S11、S21、S31、S41為凸面,像側面S12、S22、S32、S42為凹面,物側面S11、S21、S31、S41與像側面S12、S22、S32、S42皆為非球面表面。
第二透鏡L12、L22、L32、L42為雙凸透鏡具有正屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S15、S25、S35、S43為凸面,像側面S16、S26、S36、S44為凸面,物側面S15、S25、S35、S43與像側面S16、S26、S36、S44皆為非球面表面。
第三透鏡L13、L23、L33、L43為雙凸透鏡具有正屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S18、S28、S38、S46為凸面,像側面S19、S29、S39、S47為凸面,物側面S18、S28、S38、S46與像側面S19、S29、S39、S47皆為非球面表面。
第四透鏡L14、L24、L34、L44為雙凹透鏡具有負屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S110、S210、S310、S48為凹面,像側面S111、S211、S311、S49為凹面,物側面S110、S210、S310、S48與像側面S111、S211、S311、S49皆為非球面表面。
第五透鏡L15、L25、L35、L45為雙凸透鏡具有正屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S112、S212、S312、S410為凸面,像側面S113、S213、S313、S411為凸面,物側面S112、S212、S312、S410與像側面S113、S213、S313、S411皆為非球面表面。
另外,成像鏡頭1、2、3、4至少滿足底下其中一條件:
其中,BFL為第一實施例至第四實施例中,第五透鏡L15、L25、L35、L45之像側面S113、S213、S313、S411分別至成像面IMA1、IMA2、IMA3、IMA4於光軸OA1、OA2、OA3、OA4上之一間距,TTL為第一實施例至第四實施例中,第一透鏡L11、L21、L31、L41之物側面S11、S21、S31、S41分別至成像面IMA1、IMA2、IMA3、IMA4於光軸OA1、OA2、OA3、OA4上之一間距,IH為第一實施例至第四實施例中,成像鏡頭1、2、3、4分別於成像面IMA1、IMA2、IMA3、IMA4上之一成像高度之一半,f1為第一實施例至第四實施例中,第一透鏡L11、L21、L31、L41之一有效焦距,f5為第一實施例至第四實施例中,第五透鏡L15、L25、L35、L45之一有效焦距,f為第一實施例至第四實施例中,成像鏡頭1、2、3、4之一有效焦距。使得成像鏡頭1、2、3、4能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加解析度、有效的修正色差、有
效的修正像差。
條件式(1)用以確認後焦距長度、條件式(2)用以確認像高與鏡頭總長度的關係、條件式(3)用以確認第一透鏡的收光能力,條件式(4)用以確認後焦空間的大小、條件式(5)用以確認第一透鏡與第五透鏡的加工性。
以上條件式(1)至條件式(5)可使成像鏡頭具有良好的光學性能,其中條件式(1)與條件式(5)可更幫助成像鏡頭降低生產成本。
現詳細說明本發明之成像鏡頭之第一實施例。請參閱第1圖,成像鏡頭1沿著一光軸OA1從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L11、一第六透鏡L16、一第二透鏡L12、一光圈ST1、一第三透鏡L13、一第四透鏡L14、一第五透鏡L15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。根據【實施方式】第一至七段落,其中:
第六透鏡L16為雙凹透鏡具有負屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S13為凹面,像側面S14為凹面,物側面S13與像側面S14皆為非球面表面;
濾光片OF1其物側面S114與像側面S115皆為平面;
利用上述透鏡、光圈ST1及至少滿足條件(1)至條件(5)其中一條件之設計,使得成像鏡頭1能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加解析度、有效的修正色差、有效的修正像差。
表一為第1圖中成像鏡頭1之各透鏡之相關參數表。
表一中非球面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+Fh14+Gh16
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~G:非球面係數。
表二為表一中非球面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~G為非球面係數。
表三為第一實施例之成像鏡頭1之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表三可知,第一實施例之成像鏡頭1皆能滿足條件(1)至條件(5)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。
由第2A圖可看出,第一實施例之成像鏡頭1其場曲介於
-0.06mm至0.05mm之間。
由第2B圖可看出,第一實施例之成像鏡頭1其畸變介於-12%至0%之間。
由第2C圖可看出,第一實施例之成像鏡頭1,當像高為0.000mm時,其光點的均方根(Root Mean Square)半徑為1.082μm,光點的幾何(Geometrical)半徑為2.763μm,當像高為1.509mm時,其光點的均方根半徑為1.567μm,光點的幾何半徑為5.539μm,當像高為3.018mm時,其光點的均方根半徑為2.370μm,光點的幾何半徑為7.535μm。
由第2D圖可看出,第一實施例之成像鏡頭1,當焦點偏移介於-0.05mm至0.05mm之間,其調變轉換函數值介於0.0至0.76之間。
顯見第一實施例之成像鏡頭1之場曲、畸變都能被有效修正,鏡頭解析度、焦深也都能滿足要求,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沿著一光軸OA2從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L21、一第六透鏡L26、一第二透鏡L22、一光圈ST2、一第三透鏡L23、一第四透鏡L24、一第五透鏡L25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。根據【實施方式】第一至七段落,其中:
第六透鏡L26為雙凹透鏡具有負屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S23為凹面,像側面S24為凹面,物側面S23與像側面S24皆為非球面表面;
濾光片OF2其物側面S214與像側面S215皆為平面;
利用上述透鏡、光圈ST2及至少滿足條件(1)至條件(5)其中一條件之設計,使得成像鏡頭2能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加解析度、有效的修正色差、有效的修正像差。
表四為第3圖中成像鏡頭2之各透鏡之相關參數表。
表四中非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義,與第一實施例中表一之非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義相同,在此皆不加以贅述。
表五為表四中非球面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~G為非球面係數。
表六為第二實施例之成像鏡頭2之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表六可知,第二實施例之成像鏡頭2皆能滿足條件(1)至條件(5)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。
由第4A圖可看出,第二實施例之成像鏡頭2其場曲介於
-0.06mm至0.04mm之間。
由第4B圖可看出,第二實施例之成像鏡頭2其畸變介於-13%至0%之間。
由第4C圖可看出,第二實施例之成像鏡頭2,當像高為0.000mm時,其光點的均方根半徑為1.126μm,光點的幾何半徑為2.701μm,當像高為1.509mm時,其光點的均方根半徑為1.327μm,光點的幾何半徑為4.898μm,當像高為3.018mm時,其光點的均方根半徑為2.613μm,光點的幾何半徑為7.727μm。
由第4D圖可看出,第二實施例之成像鏡頭2,當焦點偏移介於-0.05mm至0.05mm之間,其調變轉換函數值介於0.0至0.75之間。
顯見第二實施例之成像鏡頭2之場曲、畸變都能被有效修正,鏡頭解析度、焦深也都能滿足要求,從而得到較佳的光學性能。
請參閱第5圖,第5圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的透鏡配置與光路示意圖。成像鏡頭3沿著一光軸OA3從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L31、一第六透鏡L36、一第二透鏡L32、一光圈ST3、一第三透鏡L33、一第四透鏡L34、一第五透鏡L35及一濾光片OF3。成像時,來自物側之光線最後成像於一成像面IMA3上。根據【實施方式】第一至七段落,其中:
第六透鏡L36為雙凹透鏡具有負屈光力,由塑膠材質製成,其物側面S33為凹面,像側面S34為凹面,物側面S33與像側面S34皆為非球面表面;
濾光片OF3其物側面S314與像側面S315皆為平面;
利用上述透鏡、光圈ST3及至少滿足條件(1)至條件(5)其中一條件之設計,使得成像鏡頭3能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加解析度、有效的修正色差、有效的修正像差。
表七為第5圖中成像鏡頭3之各透鏡之相關參數表。
表七中非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義,與第一實施例中表一之非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義相同,在此皆不加以贅述。
表八為表七中非球面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~G為非球面係數。
表九為第三實施例之成像鏡頭3之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表九可知,第三實施例之成像鏡頭3皆能滿足條件(1)至條件(5)之要求。
另外,第三實施例之成像鏡頭3的光學性能也可達到要求。
由第6A圖可看出,第三實施例之成像鏡頭3其場曲介於
-0.06mm至0.04mm之間。
由第6B圖可看出,第三實施例之成像鏡頭3其畸變介於-13%至0%之間。
由第6C圖可看出,第三實施例之成像鏡頭3,當像高為0.000mm時,其光點的均方根半徑為1.037μm,光點的幾何半徑為2.675μm,當像高為1.509mm時,其光點的均方根半徑為1.991μm,光點的幾何半徑為7.342μm,當像高為3.018mm時,其光點的均方根半徑為3.880μm,光點的幾何半徑為17.837μm。
由第6D圖可看出,第三實施例之成像鏡頭3,當焦點偏移介於-0.05mm至0.05mm之間,其調變轉換函數值介於0.0至0.78之間。
顯見第三實施例之成像鏡頭3之場曲、畸變都能被有效修正,鏡頭解析度、焦深也都能滿足要求,從而得到較佳的光學性能。
請參閱第7圖,第7圖係依據本發明之成像鏡頭之第四實施例的透鏡配置與光路示意圖。成像鏡頭4沿著一光軸OA4從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L41、一第二透鏡L42、一光圈ST4、一第三透鏡L43、一第四透鏡L44、一第五透鏡L45及一濾光片OF4。成像時,來自物側之光線最後成像於一成像面IMA2上。根據【實施方式】第一至七段落,其中:
濾光片OF4其物側面S412與像側面S413皆為平面;
利用上述透鏡、光圈ST4及至少滿足條件(1)至條件(5)其中一條件之設計,使得成像鏡頭4能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加
解析度、有效的修正色差、有效的修正像差。
表十為第7圖中成像鏡頭4之各透鏡之相關參數表。
表十中非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義,與第一實施例中表一之非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義相同,在此皆不加以贅述。
表十一為表十中非球面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~G為非球面係數。
表十二為第四實施例之成像鏡頭4之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表十二可知,第四實施例之成像鏡頭4皆能滿足條件(1)至條件(5)之要求。
另外,第四實施例之成像鏡頭4的光學性能也可達到要求。
由第8A圖可看出,第四實施例之成像鏡頭4其場曲介於-0.04mm至0.03mm之間。
由第8B圖可看出,第四實施例之成像鏡頭4其畸變介於-14%至0%之間。
由第8C圖可看出,第四實施例之成像鏡頭4,當像高為0.000mm時,其光點的均方根半徑為0.499μm,光點的幾何半徑為0.840
μm,當像高為1.512mm時,其光點的均方根半徑為1.483μm,光點的幾何半徑為4.682μm,當像高為3.025mm時,其光點的均方根半徑為4.840μm,光點的幾何半徑為17.559μm。
由第8D圖可看出,第四實施例之成像鏡頭4,當焦點偏移介於-0.05mm至0.05mm之間,其調變轉換函數值介於0.0至0.79之間。
顯見第四實施例之成像鏡頭4之場曲、畸變都能被有效修正,鏡頭解析度、焦深也都能滿足要求,從而得到較佳的光學性能。
第五實施例(圖未示)大致上與第一實施例相同,因此不再贅述,不同之處在於第五實施例的IH值為3.414mm,表十三為第五實施例之成像鏡頭之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表十三可知,第五實施例之成像鏡頭皆能滿足條件(1)至條件(5)之要求。
第六實施例(圖未示)大致上與第二實施例相同,因此不再贅述,不同之處在於第六實施例的IH值為3.414mm,表十四為第五實施例之成像鏡頭之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表十四可知,第六實施例之成像鏡頭皆能滿足條件(1)至條件(5)之要求。
第七實施例(圖未示)大致上與第三實施例相同,因此不再贅述,不同之處在於第七實施例的成像鏡頭於成像面上之一成像高度之一半的值為3.414mm,表十五為第七實施例之成像鏡頭之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表十五可知,第七實施例之成像鏡頭皆能滿足條件(1)至條件(5)之要求。
第八實施例(圖未示)大致上與第四實施例相同,因此不再贅述,不同之處在於第八實施例的成像鏡頭於成像面上之一成像高度之一半的值為3.414mm,表十六為第八實施例之成像鏡頭之相關參數值及其對應條件(1)至條件(5)之計算值,由表十六可知,第八實施例之成像鏡頭皆能滿足條件(1)至條件(5)之要求。
以上第一至第八實施例於實際應用上可在第五透鏡與濾光片間增設一反射鏡,使光路轉折以利設計機構時達到有效的空間利用。藉由上述第一至第八實施例的設計,搭配條件式(1)至條件式(5)之任一
條件式,使本發明的成像鏡頭不但可應用於遠距離拍攝亦可應用於近距離(例如:約5公分,但不限於此距離)的拍攝。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟悉此技藝者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作各種的更動與潤飾,因此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。
4‧‧‧成像鏡頭
L41‧‧‧第一透鏡
L42‧‧‧第二透鏡
ST4‧‧‧光圈
L43‧‧‧第三透鏡
L44‧‧‧第四透鏡
L45‧‧‧第五透鏡
OF4‧‧‧濾光片
IMA4‧‧‧成像面
OA4‧‧‧光軸
S41‧‧‧第一透鏡物側面
S42‧‧‧第一透鏡像側面
S43‧‧‧第二透鏡物側面
S44‧‧‧第二透鏡像側面
S45‧‧‧光圈面
S46‧‧‧第三透鏡物側面
S47‧‧‧第三透鏡像側面
S48‧‧‧第四透鏡物側面
S49‧‧‧第四透鏡像側面
S410‧‧‧第五透鏡物側面
S411‧‧‧第五透鏡像側面
S412‧‧‧濾光片物側面
S413‧‧‧濾光片像側面
Claims (10)
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一請求項所述之成像鏡頭,其更包括一第六透鏡設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間,該第六透鏡具有負屈光力,該第六透鏡包括一凹面朝向該物側以及另一凹面朝向該像側。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一請求項所述之成像鏡頭,其中:該第一透鏡更包括一凸面朝向該物側;該第二透鏡更包括另一凸面朝向該像側;該第三透鏡更包括另一凸面朝向該物側;該第四透鏡包括一凹面朝向該物側以及另一凹面朝向該像側;以及該第五透鏡更包括另一凸面朝向該物側。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一請求項所述之成像鏡頭,其更包括一光圈設置於該第二透鏡與該第三透鏡之間。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一請求項所述之成像鏡頭,其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡以及該第六透鏡為非球面塑膠透鏡。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一請求項所述之成像鏡頭,其更包括一反射鏡設置於該第五透鏡與該像側之間。
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