TWI724539B

TWI724539B - 成像鏡頭（三十八）

Info

Publication number: TWI724539B
Application number: TW108132768A
Authority: TW
Inventors: 王立楷
Original assignee: 大陸商信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-04-11
Also published as: TW202111372A

Abstract

一種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。第二透鏡具有正屈光力。第三透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有負屈光力且包括一凸面朝向一物側及一凹面朝向一像側。第五透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側。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。

Description

成像鏡頭(三十八)

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，除了不斷朝向高解析度發展外，還需具備低成本的特性，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，才能同時滿足高解析度及低成本的需求。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種成像鏡頭，其解析度較高、成本較低，但是仍具有良好的光學性能。

本發明提供一種成像鏡頭，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。第二透鏡具有正屈光力。第三透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有負屈光力且包括一凸面朝向一物側及一凹面朝向一像側。第五透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向物側。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。

本發明提供另一種成像鏡頭，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。第二透鏡具有正屈光力。第三透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有負屈光力且包括一凸面朝向一物側及一凹面朝向一像側。第五透鏡具有負屈光力且包括一凸面朝向一像側。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。

其中第一透鏡包括一凸面朝向物側及一凹面朝向像側，第二透鏡包括一凸面朝向物側及一凹面朝向像側，第三透鏡包括一凸面朝向物側及另一凸面朝向像側。

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。

其中第一透鏡及第三透鏡為球面透鏡由玻璃材質製成，第二透鏡、第四透鏡及第五透鏡為非球面透鏡由塑膠材質製成。

其中成像鏡頭滿足以下條件：3<f₂/f₃<4；其中，f₂為第二透鏡之一有效焦距，f₃為第三透鏡之一有效焦距。

其中成像鏡頭滿足以下條件：4.8<|f₄/f₃|<5.7；其中，f₃為第三透鏡之一有效焦距，f₄為第四透鏡之一有效焦距。

其中成像鏡頭滿足以下條件：5.2<|f₅/f₃|<6.5；其中，f₃為第三透鏡之一有效焦距，f₅為第五透鏡之一有效焦距。

其中成像鏡頭滿足以下條件：3.7<R₃₁/R₁₂<6.1；其中，R₁₂為第一透鏡之一像側面之一曲率半徑，R₃₁為第三透鏡之一物側面之一曲率半徑。

其中成像鏡頭滿足以下條件：-3.5<R₃₁/R₃₂<-1.9；其中，R₃₁為第三透鏡之一物側面之一曲率半徑，R₃₂為第三透鏡之一像側面之一曲率半徑。

其中成像鏡頭滿足以下條件：-14.8<R₅₂/R₄₂<-10.7；其中，R₄₂為第四透鏡之一像側面之一曲率半徑，R₅₂為第五透鏡之一像側面之一曲率半徑。

條件-3.5<R₃₁/R₃₂<-1.9，可助於強化第三透鏡修正像差能力。條件3<f₂/f₃<4，可具有最佳修正像差條件。條件4.8<|f₄/f₃|<5.7，可助於降低敏感度。

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‧‧‧成像鏡頭

L11、L21、L31‧‧‧第一透鏡

L12、L22、L32‧‧‧第二透鏡

L13、L23、L33‧‧‧第三透鏡

L14、L24、L34‧‧‧第四透鏡

L15、L25、L35‧‧‧第五透鏡

ST1、ST2、ST3‧‧‧光圈

OA1、OA2、OA3‧‧‧光軸

OF1、OF2、OF3‧‧‧濾光片

CG1、CG2、CG3‧‧‧保護玻璃

IMA1、IMA2、IMA3‧‧‧成像面

S11、S21、S31‧‧‧第一透鏡物側面

S12、S22、S32‧‧‧第一透鏡像側面

S13、S23、S33‧‧‧第二透鏡物側面

S14、S24、S34‧‧‧第二透鏡像側面

S15、S25、S35‧‧‧光圈面

S16、S26、S36‧‧‧第三透鏡物側面

S17、S27、S37‧‧‧第三透鏡像側面

S18、S28、S38‧‧‧第四透鏡物側面

S19、S29、S39‧‧‧第四透鏡像側面

S110、S210、S310‧‧‧第五透鏡物側面

S111、S211、S311‧‧‧第五透鏡像側面

S112、S212、S312‧‧‧濾光片物側面

S113、S213、S313‧‧‧濾光片像側面

S114、S214、S314‧‧‧保護玻璃物側面

S115、S215、S315‧‧‧保護玻璃像側面

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縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。

第2B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2C圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的畸變(Distortion)圖。

第2D圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的相對照度(Relative Illumination)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縱向像差圖。

第4B圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的場曲圖。

第4C圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的畸變圖。

第4D圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的相對照度圖。

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縱向像差圖。

第6B圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的場曲圖。

第6C圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的畸變圖。

第6D圖係依據本發明之成像鏡頭之第三實施例的相對照度圖。

本發明提供一種成像鏡頭，包括：一第一透鏡具有負屈光力；一第二透鏡具有正屈光力；一第三透鏡具有正屈光力；一第四透鏡具有負屈光力，此第四透鏡包括一凸面朝向一物側及一凹面朝向一像側；及一第五透鏡具有負屈光力，此第五透鏡包括一凹面朝向物側；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。

本發明提供另一種成像鏡頭，包括：一第一透鏡具有負屈光力；一第二透鏡具有正屈光力；一第三透鏡具有正屈光力；一第四透鏡具有負屈光力，此第四透鏡包括一凸面朝向一物側及一凹面朝向一像側；及一第五透鏡具有負屈光力，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。

請參閱底下表一、表二、表四、表五、表七及表八，其中表一、表四及表七分别為依據本發明之成像鏡頭之第一實施例至第三實施例的各透鏡之相關參數表，表二、表五及表八分别為表一、表四及表七中非球面透鏡之非球面表面之相關參數表。

第1、3、5圖分別為本發明之成像鏡頭之第一、二、三實施例的透鏡配置與光路示意圖，其中第一透鏡L11、L21、L31為彎月型透具有負屈光力，由玻璃材質製成，其物側面S11、S21、S31為凸面，像側面S12、S22、S32為凹面，物側面S11、S21、S31與像側面S12、S22、S32皆為球面表面。

第二透鏡L12、L22、L32為彎月型透鏡具有正屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S13、S23、S33為凸面，像側面S14、S24、S34為凹面，物側面S13、S23、S33與像側面S14、S24、S34皆為非球面表面。

第三透鏡L13、L23、L33為雙凸透鏡具有正屈光力，由玻璃材質製成，其物側面S16、S26、S36為凸面，像側面S17、S27、S37為凸面，物側面S16、S26、S36與像側面S17、S27、S37皆為球面表面。

第四透鏡L14、L24、L34為彎月型透鏡具有負屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S18、S28、S38為凸面，像側面S19、S29、S39為凹面，物側面S18、S28、S38與像側面S19、S29、S39皆為非球面表面。

第五透鏡L15、L25、L35為彎月型透鏡具有負屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S110、S210、S310為凹面，像側面S111、S211、S311為凸面，物側面S110、S210、S310與像側面S111、S211、S311皆為非球面表面。

另外，成像鏡頭1、2、3至少滿足底下其中一條件：3<f₂/f₃<4 (1)

4.8<|f₄/f₃|<5.7 (2)

5.2<|f₅/f₃|<6.5 (3)

3.7<R₃₁/R₁₂<6.1 (4)

-3.5<R₃₁/R₃₂<-1.9 (5)

-14.8<R₅₂/R₄₂<-10.7 (6)

其中，f₂為第一實施例至第三實施例中，第二透鏡L12、L22、L32之一有效焦距，f₃為第一實施例至第三實施例中，第三透鏡L13、L23、L33之一有效焦距，f₄為第一實施例至第三實施例中，第四透鏡L14、L24、L34之一有效焦距，f₅為第一實施例至第三實施例中，第五透鏡L15、L25、L35之一有效焦距，R₁₂為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31之像側面S12、S22、S32之一曲率半徑，R₃₁為第一實施例至第三實施例中，第三透鏡L13、L23、L33之物側面S16、S26、S36之一曲率半徑，R₃₂為第一實施例至第三實施例中，第三透鏡L13、L23、L33之像側面S17、S27、S37之一曲率半徑，R₄₂為第一實施例至第三實施例中，第四透鏡L14、L24、L34之像側面S19、S29、S39之一曲率半徑，R₅₂為第一實施例至第三實施例中，第五透鏡L15、L25、L35之像側面S111、S211、S311之一曲率半徑。使得成像鏡頭1、2、3能有效的修正像差、有效的提升解析度。

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、一濾光片OF1及一保護玻璃CG1。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：濾光片OF1其物側面S112與像側面S113皆為平面；保護玻璃CG1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(6)其中一條件之設計，使得成像鏡頭1能有效的修正像差、有效的提升解析度。

若條件(5)R₃₁/R₃₂的值大於-1.9，則使第三透鏡L13的修正像差能力下降，且無法有效控制第三透鏡L13的形狀。因此，R₃₁/R₃₂的值至少須小於-1.9，所以最佳效果範圍為-3.5<R₃₁/R₃₂<-1.9，符合該範圍則可有效控制第三透鏡L13形狀，同時約束第三透鏡L13之屈光力強度，並強化第三透鏡L13修正像差能力。

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

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~E：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~E為非球面係數。

表三為第一實施例之成像鏡頭1對應條件(1)至條件(6)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(6)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，這可從第2A至第2D圖看出。第2A圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的縱向像差圖。第2B圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的場曲圖。第2C圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的畸變圖。第2D圖所示的，是第一實施例之成像鏡頭1的相對照度圖。

由第2A圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1其縱向像差介於-0.01mm至0.03mm之間。由第2B圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1其場曲介於-0.02mm至0.07mm之間。由第2C圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1其畸變介於-6%至2%之間。由第2D圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1其相對照度介於0.8至1.0之間。

顯見第一實施例之成像鏡頭1之縱向像差、場曲、畸變都能被有效修正，相對照度也能滿足要求，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、一濾光片OF2及一保護玻璃CG2。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OF2其物側面S212與像側面S213皆為平面；保護玻璃CG2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(6)其中一條件之設計，使得成像鏡頭2能有效的修正像差、有效的提升解析度。

若條件(1)f₂/f₃的數值大於4，則使修正像差的功能欠佳。因此，f₂/f₃的數值至少須小於4，所以最佳效果範圍為3<f₂/f₃<4，符合該範圍則具有最佳修正像差條件且有助於降低敏感度。

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~E為非球面係數。

表六為第二實施例之成像鏡頭2對應條件(1)至條件(6)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(6)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，這可從第4A至第4D圖看出。第4A圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的縱向像差圖。第4B圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的場曲圖。第4C圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的畸變圖。第4D圖所示的，是第二實施例之成像鏡頭2的相對照度圖。

由第4A圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2其縱向像差介於-0.01mm至0.04mm之間。由第4B圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2其場曲介於-0.02mm至0.09mm之間。由第4C圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2其畸變介於-5%至1%之間。由第4D圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2其相對照度介於0.8至1.0之間。

顯見第二實施例之成像鏡頭2之縱向像差、場曲、畸變都能被有效修正，相對照度也能滿足要求，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、一濾光片OF3及一保護玻璃CG3。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：濾光片OF3其物側面S312與像側面S313皆為平面；保護玻璃CG3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(6)其中一條件之設計，使得成像鏡頭3能有效的修正像差、有效的提升解析度。

若條件(2)|f₄/f₃|的數值小於4.8，則使修正像差的功能欠佳。因此，|f₄/f₃|的數值至少須大於4.8，所以最佳效果範圍為4.8<|f₄/f₃|<5.7，符合該範圍則具有最佳修正像差條件且有助於降低敏感度。

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~E為非球面係數。

表九為第三實施例之成像鏡頭3對應條件(1)至條件(6)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(6)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，這可從第6A至第6D圖看出。第6A圖所示的，是第三實施例之成像鏡頭3的縱向像差圖。第6B圖所示的，是第三實施例之成像鏡頭3的場曲圖。第6C圖所示的，是第三實施例之成像鏡頭3的畸變圖。第6D圖所示的，是第三實施例之成像鏡頭3的相對照度圖。

由第6A圖可看出，第三實施例之成像鏡頭3其縱向像差介於-0.01mm至0.04mm之間。由第6B圖可看出，第三實施例之成像鏡頭3其場曲介於-0.02mm至0.10mm之間。由第6C圖可看出，第三實施例之成像鏡頭3其畸變介於-5%至1%之間。由第6D圖可看出，第三實施例之成像鏡頭3其相對照度介於0.8至1.0之間。

顯見第三實施例之成像鏡頭3之縱向像差、場曲、畸變都能被有效修正，相對照度也能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。

本發明符合的條件以-3.5<R₃₁/R₃₂<-1.9、3<f₂/f₃<4、4.8<|f₄/f₃|<5.7為中心，本發明實施例的數值也落入其餘條件的範圍內。條件-3.5<R₃₁/R₃₂<-1.9，可助於強化第三透鏡修正像差能力。條件3<f₂/f₃<4，可具有最佳修正像差條件。條件4.8<|f₄/f₃|<5.7，可助於降低敏感度。

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。

1‧‧‧成像鏡頭

L11‧‧‧第一透鏡

L12‧‧‧第二透鏡

L13‧‧‧第三透鏡

L14‧‧‧第四透鏡

L15‧‧‧第五透鏡

ST1‧‧‧光圈

OA1‧‧‧光軸

OF1‧‧‧濾光片

CG1‧‧‧保護玻璃

IMA1‧‧‧成像面

S11‧‧‧第一透鏡物側面

S12‧‧‧第一透鏡像側面

S13‧‧‧第二透鏡物側面

S14‧‧‧第二透鏡像側面

S15‧‧‧光圈面

S16‧‧‧第三透鏡物側面

S17‧‧‧第三透鏡像側面

S18‧‧‧第四透鏡物側面

S19‧‧‧第四透鏡像側面

S110‧‧‧第五透鏡物側面

S111‧‧‧第五透鏡像側面

S112‧‧‧濾光片物側面

S113‧‧‧濾光片像側面

S114‧‧‧保護玻璃物側面

S115‧‧‧保護玻璃像側面

Claims

一種成像鏡頭，包括：一第一透鏡具有負屈光力；一第二透鏡具有正屈光力；一第三透鏡具有正屈光力；一第四透鏡具有負屈光力，該第四透鏡包括一凸面朝向一物側以及一凹面朝向一像側；以及一第五透鏡具有負屈光力，該第五透鏡包括一凹面朝向該物側；其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡沿著一光軸從該物側至該像側依序排列。
一種成像鏡頭，包括：一第一透鏡具有負屈光力；一第二透鏡具有正屈光力；一第三透鏡具有正屈光力；一第四透鏡具有負屈光力，該第四透鏡包括一凸面朝向一物側以及一凹面朝向一像側；以及一第五透鏡具有負屈光力，該第五透鏡包括一凸面朝向該像側；其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡沿著一光軸從該物側至該像側依序排列。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡包括一凸面朝向該物側以及一凹面朝向該像側。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡包括一凸面朝向該物側以及一凹面朝向該像側。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡包括一凸面朝向該物側以及另一凸面朝向該像側。
如申請專利範圍第1項至第2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2項中任一請求項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡以及該第三透鏡由玻璃材質製成，其中該成像鏡頭至少滿足以下任一條件：3<f₂/f₃<4；4.8<|f₄/f₃|<5.7；5.2<|f₅/f₃|<6.5；其中，f₂為該第二透鏡之一有效焦距，f₃為該第三透鏡之一有效焦距，f₄為該第四透鏡之一有效焦距，f₅為該第五透鏡之一有效焦距。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡為非球面透鏡，其中該成像鏡頭滿足以下條件：-14.8<R₅₂/R₄₂<-10.7；其中，R₄₂為該第四透鏡之一像側面之一曲率半徑，R₅₂為該第五透鏡之一像側面之一曲率半徑。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡以及該第三透鏡為球面透鏡，該第二透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡由塑膠材質製成。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭至少滿足以下任一條件：3.7<R₃₁/R₁₂<6.1；-3.5<R₃₁/R₃₂<-1.9；其中，R₁₂為該第一透鏡之一像側面之一曲率半徑，R₃₁為該第三透鏡之一物側面之一曲率半徑，R₃₂為該第三透鏡之一像側面之一曲率半徑。