TWI745918B - 成像鏡頭（四十三） - Google Patents

Abstract

一種成像鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。第一透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向一像側。第二透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向像側。第三透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向一物側。第一透鏡、第二透鏡及第三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：3.5

R₂₁/f

8；其中，R₂₁為第二透鏡之一物側面之一曲率半徑，f為成像鏡頭之一有效焦距。

Description

成像鏡頭(四十三)

本發明係有關於一種成像鏡頭。

現今的成像鏡頭雖然具備小型化、較大視場及較大光圈特性，但是因為入射光線角度較大，導致成像鏡頭的週邊亮度較暗，不利於夜間環境應用。所以需要有另一種新架構的成像鏡頭，既能具有較高週邊亮度又能達到小型化、大視場及大光圈，可滿足夜間環境應用的需求。

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、視場較大、光圈值較小、週邊亮度較亮，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、一第二透鏡及一第三透鏡。第一透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向一像側。第二透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向像側。第三透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向一物側。第一透鏡、第二透鏡及第三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：3.5

R₂₁/f

8；其中，R₂₁為第二透鏡之一物側面之一曲率半徑，f為成像鏡頭之一有效焦距。

本發明之另一成像鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡及一 第三透鏡。第一透鏡具有負屈光力且包括一凹面朝向一像側。第二透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向像側。第三透鏡具有正屈光力且包括一凸面朝向一物側。第一透鏡、第二透鏡及第三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：24度/mm

HFOV/f₃

35度/mm；其中，HFOV為成像鏡頭之一半視場，f₃為第三透鏡之一有效焦距。

其中第一透鏡可更包括一凸面朝向物側，第二透鏡可更包括另一凸面朝向物側，第三透鏡可更包括另一凸面朝向像側。

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。

其中成像鏡頭滿足以下條件：14

R₁₁/f

20.5；其中，R₁₁為第一透鏡之一物側面之一曲率半徑，f為成像鏡頭之一有效焦距。

其中成像鏡頭滿足以下條件：8.4mm

R₁₁/(f₂/f₃)

14.5mm；其中，R₁₁為第一透鏡之一物側面之一曲率半徑，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：2.4

R₁₁/R₂₁

3.9；其中，R₁₁為第一透鏡之一物側面之一曲率半徑，R₂₁為第二透鏡之一物側面之一曲率半徑。

其中第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡中至少有一透鏡為非球面透鏡。

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

ST1、ST2、ST3:光圈

L13、L23、L33:第三透鏡

OF1、OF2、OF3:濾光片

IMA1、IMA2、IMA3:成像面

OA1、OA2、OA3:光軸

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:濾光片物側面

S19、S29、S39: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。

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；一第二透鏡具有正屈光力，此第二透鏡包括一凸面朝向像側；及一第三透鏡具有正屈光力，此第三透鏡包 括一凸面朝向一物側；其中第一透鏡、第二透鏡及第三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：3.5

R₂₁/f

8；其中，R₂₁為第二透鏡之一物側面之一曲率半徑，f為成像鏡頭之一有效焦距。

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，此第一透鏡包括一凹面朝向一像側；一第二透鏡具有正屈光力，此第二透鏡包括一凸面朝向像側；及一第三透鏡具有正屈光力，此第三透鏡包括一凸面朝向一物側；其中第一透鏡、第二透鏡及第三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：24度/mm

HFOV/f₃

35度/mm；其中，HFOV為成像鏡頭之一半視場，f₃為第三透鏡之一有效焦距。

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為彎月型透鏡具有負屈光力，其物側面S11、S21、S31為凸面，可有效加大最大半視場(Half Field of View,HFOV)，像側面S12、S22、S32為凹面，物側面S11、S21、S31與像側面S12、S22、S32皆為非球面表面。

第二透鏡L12、L22、L32為雙凸透鏡具有正屈光力，其物側面S13、S23、S33為凸面，可將光線角度進一步縮小，以避免主光線角度(Chief Ray Angle,CRA)過大，像側面S14、S24、S34為凸面，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，其物側面S16、S26、S36為凸面，像側面S17、S27、S37為凸面，可縮小最大半視場光線入射至成像面的角度，物側面S16、S26、S36與像側面S17、S27、S37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：

其中，R₁₁為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31之物側面S11、S21、S31之一曲率半徑，R₂₁為第一實施例至第三實施例中，第二透鏡L12、L22、L32之物側面S13、S23、S33之一曲率半徑，f為第一實施例至第三實施例中，成像鏡頭1、2、3之一有效焦距，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，HFOV為第一實施例至第三實施例中，成像鏡頭1、2、3之一半視場。使得成像鏡頭1、2、3能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加視場、有效的減少重量、有效的提升週邊亮度、有效的修正像差。

當滿足條件(1)、(2)：3.5

R₂₁/f

8、24度/mm

HFOV/f₃

35度/mm時，可提升第三透鏡的量產性，且隨著半 視場變大而R₂₁會縮小，所以R₂₁具有將最大半視場光線收束的能力。

當滿足條件(3)：14

R₁₁/f

20.5時，可提升第一透鏡的加工良率。

當滿足條件(4)、(5)：8.4mm

R₁₁/(f₂/f₃)

14.5mm、2.4

R₁₁/R₂₁

3.9時，藉由R₁₁與(f₂/f₃)及R₂₁的良好平衡，可提升成像鏡頭的週邊亮度、可縮小成像鏡頭的畸變、可改善大光圈所引起的球差以提升成像品質。

當光圈位於第二透鏡與第三透鏡之間時，能有效加大光圈口徑，使得成像鏡頭能有效的縮短鏡頭總長度、能有效的增加視場、進而提升影像週邊亮度並降低像差。

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】第一至六段落，其中：

濾光片OF1其物側面S18與像側面S19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、有效的增加視場、有效的減少重量、有效的提升週邊亮度、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

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~D：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~D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其縱向像差介於-0.015mm至0.025mm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-0.07mm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-60%至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，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】第一至六段落，其中：

濾光片OF2其物側面S28與像側面S29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、有效的增加視場、有效的減少重量、有效的提升週邊亮度、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~D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其縱向像差介於-0.02mm至0.025mm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-0.08mm至0.03mm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-30%至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，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】第一至六段落，其中：

濾光片OF3其物側面S38與像側面S39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、有效的增加視場、有效的減少重量、有效的提升週邊亮度、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~D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其縱向像差介於-0.015mm至0.02mm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-0.07mm至0.07mm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-36%至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，從而得到較佳的光學性能。

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

ST1:光圈

L13:第三透鏡

OF1:濾光片

IMA1:成像面

OA1:光軸

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:濾光片物側面

S19:濾光片像側面

Claims (8)

1. 一種成像鏡頭，包括：

   一第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡包括一凹面朝向一像側；

   一第二透鏡具有正屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向該像側；以及

   一第三透鏡具有正屈光力，該第三透鏡包括一凸面朝向一物側；

   該第一透鏡、該第二透鏡以及該第三透鏡沿著一光軸從該物側至該像側依序排列；

   該成像鏡頭滿足以下條件：

   3.5

   

   R₂₁/f

   

   8；

   其中，R₂₁為該第二透鏡之一物側面之一曲率半徑，f為該成像鏡頭之一有效焦距。
2. 一種成像鏡頭，包括：

   一第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡包括一凹面朝向一像側；

   一第二透鏡具有正屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向該像側；以及

   一第三透鏡具有正屈光力，該第三透鏡包括一凸面朝向一物側；

   該第一透鏡、該第二透鏡以及該第三透鏡沿著一光軸從該物側至該像側依序排列；

   該成像鏡頭滿足以下條件：

   14度/mm

   

   HFOV/f₃

   

   20.5度/mm；

   其中，HFOV為該成像鏡頭之一半視場，f₃為該第三透鏡之一有效焦距。
3. 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物側；以及

   該第三透鏡更包括另一凸面朝向該像側。
4. 如申請專利範圍第3項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡以及該第三透鏡中至少有一透鏡為非球面透鏡。
5. 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，其中該成像鏡頭滿足以下條件：

   14

   

   R₁₁/f

   

   20.5；

   其中，R₁₁為該第一透鏡之一物側面之一曲率半徑，f為該成像鏡頭之一有效焦距。
6. 如申請專利範圍第5項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件：

   2.6

   

   R₁₁/R₂₁

   

   3.9；

   其中，R₁₁為該第一透鏡之一物側面之一曲率半徑，R₂₁為該第二透鏡之一物側面之一曲率半徑。
7. 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，其中該成像鏡頭滿足以下條件：

   8.4mm

   

   R₁₁/(f₂/f₃)

   

   14.5mm；

   其中，R₁₁為該第一透鏡之一物側面之一曲率半徑，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。
8. 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。

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