TWI770504B

TWI770504B - 成像鏡頭

Info

Publication number: TWI770504B
Application number: TW109115941A
Authority: TW
Inventors: 黃國顏; 宋明哲; 劉興晨
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-07-11
Also published as: CN113093364A; TW202127087A; US20210208369A1

Abstract

一種成像鏡頭，從物側到成像面依次包括：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡及成像面，第一透鏡包括第一表面和第二表面，第二透鏡包括第三表面及第四表面，第三透鏡包括第五表面及第六表面，第四透鏡包括第七表面及第八表面，第五透鏡包括第九表面及第十表面，成像鏡頭滿足：(R3+R4)/(R3-R4)=0.42；(R5+R6)/(R5-R6)=-36.70；R7/R8=12.77；及(T2+T3)/T4=3.68。第三表面、第四表面、第五表面、第六表面、第七表面及第八表面的曲率半徑依次為R3，R4，R5，R6，R7及R8，第四表面、第六表面及第八表面至成像面的光軸距離依次為T2，T3及T4。

Description

成像鏡頭

本發明涉及一種成像技術，尤其涉及一種成像鏡頭。

近幾年來，隨著具有攝影功能之可攜式電子產品的興起，市場上對於小型化攝影鏡頭的需求日漸提高。一般攝影鏡頭的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)兩種。隨著半導體制程技術的精進，感光元件的畫素尺寸縮小，帶動小型化攝影鏡頭逐漸往高畫素領域發展，對於成像品質的要求也日益增加。

習知搭載於可攜式電子產品的鏡頭模組有二鏡片、三鏡片、四鏡片及五鏡片以上之不同設計，慣用的五鏡片式影像拾取鏡組系通常採用不同的正或負光焦度組合，或是採用二組迭合(cemented doublet)的透鏡。但是這類五鏡片式影像拾取鏡組往往具有全長過長的缺點，以致於不適合小型電子設備使用。

因此，有必要提供一種能解決上述問題的成像鏡頭。

一種成像鏡頭，其從物側到成像面依次包括：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡及一成像面，所述第一透鏡從物側至依次像側包括第一表面和第二表面，所述第二透鏡從物側至像側依次包括第三表面及第四表面，所述第三透鏡從物側至像側依次包括第五表面及第六表面，所述第四透鏡從物側至像側依次包括第七表面及第八表面，所述第五透鏡從物側至像側依次包括第九表面及第十表面，以及設置於所述第一透鏡物側的光闌，所述成像鏡頭滿足以下第一組條件式或者第二組條件式：第一組條件式為：(R3+R4)/(R3-R4)=0.42；(R5+R6)/(R5-R6)=-36.7；R7/R8=12.77；及(T2+T3)/T4=3.68。其中，所述第三表面的曲率半徑為R3，所述第四表面的曲率半徑為R4，所述第五表面的曲率半徑為R5，所述第六表面的曲率半徑為R6，所述第七表面的曲率半徑為R7，所述第八表面的曲率半徑為R8，所述第四表面至成像面的光軸距離為T2，所述第六表面至成像面的光軸距離為T3，所述第八表面至成像面的光軸距離為T4。其中，所述成像鏡頭的入瞳孔徑為EPD，所述第一透鏡的物側面至所述成像面於光軸上的距離為TTL。

在一個優選實施方式中，所述成像鏡頭還包括一濾光片，所述濾光片設置在所述第五透鏡與所述成像面之間。

在一個優選實施方式中，所述成像鏡頭還滿足：(V1-V3)/V4=0.67；及V4/V3=2.75，其中，所述第一透鏡的色散常數為V1，所述第三透鏡的色散常數為V3，所述第四透鏡的色散常數為V4。

在一個優選實施方式中，所述第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面、第七表面、第八表面、第九表面、第十表面均為非球面。

在一個優選實施方式中，所述第五透鏡的所述第十表面為凹面，且所述第五透鏡的第九表面及第十表面中至少一表面設置有至少一反曲點。

與現有技術相比，本發明提供的成像鏡頭，藉由控制第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的之間曲率半徑關係以及上述三個透鏡各自的成像面與光軸之間的距離關係能控制所述成像鏡頭的全長，實現成像鏡頭的小型化；或者是藉由控制第二透鏡與第三透鏡的之間曲率半徑關係及入瞳孔徑與所述成像鏡頭的總長度之間的關係來控制所述成像鏡頭的尺寸，使所述成像鏡頭滿足小型化需求。

300:成像鏡頭

10:光闌

L1:第一透鏡

L2:第二透鏡

L3:第三透鏡

L4:第四透鏡

L5:第五透鏡

S1:第一表面

S2:第二表面

S3:第三表面

S4:第四表面

S5:第五表面

S6:第六表面

S7:第七表面

S8:第八表面

S9:第九表面

S10:第十表面

20:濾光片

30:成像面

圖1為本發明提供的成像鏡頭的結構示意圖。

圖2為本發明提供的成像鏡頭的場曲特性曲線圖。

圖3為本發明提供的成像鏡頭的畸變特性曲線圖。

圖4為本發明提供的成像鏡頭的調製傳遞函數特性曲線圖。

為了更好地理解本申請，將參考附圖對本申請的各個方面做出更詳細的說明。應理解，這些詳細說明只是對本申請的示例性實施方式的描述，而非以任何方式限制本申請的範圍。在說明書全文中，相同的附圖標號指代相同的元件。表述“和/或”包括相關聯的所列項目中的一個或多個的任何和全部組合。

應注意，在本說明書中，第一、第二、第三等的表述僅用於將一個特徵與另一個特徵區分開來，而不表示對特徵的任何限制。因此，在不背離本申請的教導的情況下，下文中討論的第一透鏡也可被稱作第二透鏡或第三透鏡。

在附圖中，為了便於說明，已稍微誇大了透鏡的厚度、尺寸和形狀，但應理解各部件的尺寸不由附圖限制，而是可在一定的範圍內適當調整。具體來講，附圖中所示的球面或非球面的形狀藉由示例的方式示出。即，球面或非球面的形狀不限於附圖中示出的球面或非球面的形狀。附圖僅為示例而並非嚴格按比例繪製。

此外，近軸區域是指光軸附近的區域。第一透鏡是最靠近物體的透鏡而第五透鏡是最靠近感光元件的透鏡。在本文中，每個透鏡中最靠近物體的表面稱為物側面，每個透鏡中最靠近成像面的表面稱為像側面。

還應理解的是，用語“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，當在本說明書中使用時表示存在所陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組合。此外，當諸如“...中的至少一個”的表述出現在所列特徵的清單之後時，修飾整個所列特徵，而不是修飾清單中的單獨元件。此外，當描述本申請的實施方式時，使用“可以/可”表示“本申請的一個或多個實施方式”。並且，用語“示例性的”旨在指代示例或舉例說明。

除非另外限定，否則本文中使用的所有用語(包括技術用語和科學用語)均具有與本發明所屬領域普通技術人員的通常理解相同的含義。還應理解的是，用語(例如在常用詞典中定義的用語)應被解釋為具有與它們在相關技術的上下文中的含義一致的含義，並且將不被以理想化或過度正式意義解釋，除非本文中明確如此限定。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下麵將參考附圖並結合實施例來詳細說明本申請。

以下對本申請的特徵、原理和其他方面進行詳細描述。

請參閱圖1，本發明提供的一種成像鏡頭300。所述成像鏡頭300可以用於手機、筆記型電腦、桌上型電腦、遊戲機和LCD電視等的攝像頭，或者是任何需要用到光學鏡頭的產品上。

所述成像鏡頭300從物側至成像面依次包括：一光闌10、一個具有正光焦度的第一透鏡L1、一個具有負光焦度的第二透鏡L2、一個具有負光焦度的第三透鏡L3、一個具有正光焦度的第四透鏡L4、一個具有負光焦度的第五透鏡L5、一濾光片20及一成像面30。

所述光闌10位於第一透鏡L2與所述第三透鏡L3之間，所述成像鏡頭300的整體結構相對於所述光闌10對稱，能有效地降低慧差(coma)的影響；所述光闌10能限制經過物體的光線進入第三透鏡L3的光通量，並讓經過第三透鏡L3後的光錐更加對稱，使成像鏡頭300的彗差得以修正。

在本發明中，所述第一透鏡L1具正光焦度，可提供成像鏡頭300所需的主要光焦度，有助於縮短所述成像鏡頭300的總長度。

所述第二透鏡L2具負光焦度，用於對具正光焦度的所述第一透鏡L1所產生的像差做補正，且同時有利於修正所述成像鏡頭300的色差。

所述第三透鏡L3具負光焦度，用於配合第二透鏡L2進行像差的補正，且可修正成像鏡頭300的色差，降低成像鏡頭300的敏感度。

所述第四透鏡L4具正光焦度，且所述第五透鏡L5具負光焦度，如此，則形成一正、一負的望遠(Telephoto)結構，將有利於縮短系統的後焦距，以降低其光學總長度。

所述第一透鏡L1至第五透鏡L5包括的表面中向物側凸出/凹陷或者向相側凸出/凹陷可以用表2中的曲率半徑的正負來判斷。奇數面為正則相對於物體一側凸出；偶數面為正則相對於成像面一側凹陷。奇數面為負則相對於物體一側凹陷；偶數面為負則相對於成像面一側凸出。

本發明成像鏡頭300中，所述第二透鏡L2的所述第三表面S3為凹面；所述第四表面S4為凸面；所述第四透鏡L4的第七表面S7為凹面，第八表面S8為凸面，可利於修正所處成像鏡頭300的像散。

所述第五透鏡L5的所述第十表面S10為凹面，且所述第五透鏡L5的第九表面S9及第十表面S10中至少一表面設置有至少一反曲點。

所述第五透鏡L5的所述第十表面S10為凹面，是為了使成像鏡頭300的主點遠離成像面30，有利於縮短系統的光學總長度，以促進系統的小型化。

所述第五透鏡L5之物側面及像側面(第九表面S9及第十表面S10)中至少一表面設置有至少一反曲點時，將可有效地壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，並且可以進一步修正離軸視場的像差。

所述第一表面S1、第二表面S2、第三表面S3、第四表面S4、第五表面S5、第六表面S6、第七表面S7、第八表面S8、第九表面S9、第十表面S10均為非球面。

所述成像鏡頭300還包括一光闌10。所述光闌10位於所述成像鏡頭300的第一透鏡L1的物側。

所述成像鏡頭300還包括一濾光片20。濾光片20可用於校正色彩偏差。

本實施方式中，光線自所述光闌10入射至所述第一透鏡L1、第二透鏡L2、所述第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及濾光片20後成像於所述成像面30。可以理解，可藉由設置影像感測器(圖未示)，如電荷耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)，於所述成像面30處以組成一成像系統。

所述成像鏡頭300滿足以下第一組條件式或者第二組條件式：第一組條件式為：(1)(R3+R4)/(R3-R4)=0.42；(2)(R5+R6)/(R5-R6)=-36.70；(3)R7/R8=12.77；及(4)(T2+T3)/T4=3.68；其中，所述第三表面S3的曲率半徑為R3，所述第四表面S4的曲率半徑為R4，所述第五表面S5的曲率半徑為R5，所述第六表面S6的曲率半徑為R6，所述第七表面S7的曲率半徑為R7，所述第八表面S6的曲率半徑為R8，所述第二透鏡L2的像表面(第四表面)至成像面30的光軸距離為T2，所述第三透鏡L3的像表面(第六表面)至成像面30的光軸距離為T3，所述第四透鏡L4的像表面(第八表面)至成像面30的光軸距離為T4。

其中，以上條件式(1)、(2)、(3)，分別是修正第二透鏡L2、第三透鏡L3及第四透鏡L4的像差，也即同時滿足條件式(1)、(2)、(3)能有效地減小所述成像鏡頭300的像差。

第(4)條件式用於限定所述成像鏡頭300的整體長度，維持所述成像鏡頭300的小型化的特點。

對於滿足第一組條件式下的成像鏡頭還滿足：(5)2.5毫米<T1<4.0毫米，其中，T1為所述第一透鏡L1的所述第二表面S2至所述成像面30在光軸上的距離。(6)0.5毫米<T5<1.2毫米，其中，T5為所述第五透鏡L5的所述第十表面S10至所述成像面30在光軸上的距離。

條件式(5)(6)為進一步限定所述第一透鏡L1及第五透鏡L5的像側面分別與成像面30在光軸上的距離，使使成像鏡頭300的相差較小的情況下使各透鏡排列的更加緊湊，以控制所述成像鏡頭300的整體長度。

藉由滿足以上條件運算式(5)、(6)、(7)，可以增加成像鏡頭300的進光量，確保所述成像鏡頭300的全長不至於過長，並維持小型化的特點。也即，所述成像鏡頭300滿足上述第二組條件式，也可實現成像鏡頭300的小型化的特點。

所述成像鏡頭300在分別滿足第一組條件式或者第二組條件式的情況下還滿足：(10)(V1-V3)/V4=0.67；及(11)V4/V3=2.75，其中，所述第一透鏡L1的色散常數為V1，所述第三透鏡L3的色散常數為V3，所述第四透鏡L4的色散常數為V4。

不同的折射率材料的鏡片色散係數也不同，折射率越高色散係數越低，利用各個鏡片屬性的不同進行合理搭配後，光線到像面後的色散範圍較小，使得光學系統或鏡頭的成像更清楚，品質更高。

本發明藉由合理分配各透鏡的光焦度、面型、各透鏡的中心厚度以及各透鏡之間的軸上間距等，可有效地縮小鏡頭的體積、降低鏡頭的敏感度並提高鏡頭的可加工性，使得光學成像鏡片組更有利於生產加工並且可適用於可擕式電子產品。藉由上述配置的光學成像鏡片組還可具有超薄、長焦距、窄視角以產生優良成像品質。

其中，所述第一表面S1、第二表面S2、第三表面S3、第四表面S4、第五表面S5、第六表面S6、第七表面S7、第八表面S8均是非球面，並滿足非球面的面型公式：

其中，Z是沿光軸方向在高度為h的位置以表面頂點作參考距光軸的位移值，c是曲率半徑，h為透鏡高度，K為圓錐常數(Coin Constant)，A4為4次非球面係數，A6為6次非球面係數，A8為8次非球面係數，A10為10次非球面係數，A12為12次非球面係數，A14為14次非球面係數，A16為16次非球面係數，A18為18次非球面係數，A20為20次非球面係數，A22為22次非球面係數。

本發明所提供的成像鏡頭300的各光學元件滿足表1至表3的條件。

表1

表3

如上述表2及表3所示，(R3+R4)/(R3-R4)=0.42；(R5+R6)/(R5-R6)=-36.70；R7/R8=12.77；(T2+T3)/T4=3.68；(V1-V3)/V4=0.67；及V4/V3=2.75。圖1為成像鏡頭300的結構圖。成像鏡頭300的場曲、畸變分別如圖2至圖3所示。如圖2所示，曲線T及S分別為子午場曲特性曲線及弧矢場曲特性曲線。由圖3可看出所述成像鏡頭300的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.20mm~0.20mm範圍內。

進一步地，圖3所示的曲線為成像鏡頭300的畸變特性曲線，由圖7可知，所述成像鏡頭300的光學畸變量被控制在-3.00%~3.00%的範圍內。

圖4為所述成像鏡頭300的光學調製傳遞函數MTF圖。MTF表示鏡頭解像力。其中，橫坐標表示從左至右，代表成像平面圓心到邊緣的半徑尺寸位置。最左邊為零，為鏡頭中心，最右邊是像場半徑最邊緣，視鏡頭像場大小而定，尺寸單位是毫米。

在圖4中，MTF曲線較平直。平直性說明鏡頭邊緣和中心部分的成像均勻性，MTF曲線越平直越好。曲線S、曲線T分別表示弧矢方向及子午方向分別在三種不同頻率下的傳遞函數。由圖4可見，曲線S、曲線T分別表示弧矢方向及子午方向分別在三種不同頻率下的傳遞函數的MTF值>0.30，代表成像鏡頭解析能力較好。

綜上所述，本發明提供的成像鏡頭300，可以藉由控制第二透鏡L2、第三透鏡L3及第四透鏡L4的之間曲率半徑關係以及上述三個透鏡各自的成像面與光軸之間的距離關係能控制所述成像鏡頭的全長，實現成像鏡頭的小型化；或者是藉由控制第二透鏡與第三透鏡的之間曲率半徑關係及入瞳孔徑與所述成像鏡頭的總長度之間的關係來控制所述成像鏡頭的尺寸，使所述成像鏡頭滿足小型化需求。

另外，本領域技術人員還可以在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

300:像鏡頭