TWI802148B - 成像鏡頭 - Google Patents

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張景昇
邱偉庭
林盈秀
曾建雄
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Abstract

一種成像鏡頭，包括5到9片具有屈光度的透鏡，自鏡頭的放大側至縮小側依序排列有第一、第二、第三以及第四透鏡，第一及第三透鏡是玻璃透鏡，第一透鏡的厚度與直徑的比值大於0.04，最靠近縮小側的兩片透鏡中的至少一者是非球面鏡，其中成像鏡頭的最小透光孔徑（光圈）設置於第二透鏡以及第四透鏡之間，成像鏡頭的主光線與成像面的法線的夾角小於5°，成像鏡頭滿足條件式FOV＜90°，Fno≦1.6，0.2＜EFL/LT＜0.35，FOV為全視場角，Fno為光圈值，EFL為有效焦距，且LT為該鏡頭最外側兩片透鏡的外表面的距離，對於波長為940 nm且空間頻率為40 lp/mm（線對數/毫米）的光，成像鏡頭的調製傳遞函數大於30%。

Description

成像鏡頭
本發明是有關於一種光學元件，且特別是一種成像鏡頭。
近年來，成像鏡頭不斷演進。提供一個輕薄短小且成像品質良好的成像鏡頭一直都是成像鏡頭設計的發展目標。除此之外，小的光圈值可增加通光量，大的像高則可增加像素尺寸。
除了要求光圈值小，更要考量透鏡材質所具有的成本及耐溫問題。以玻璃作為透鏡的材質，會有成本較高的問題。塑膠透鏡則有不耐高溫的問題。有鑑於此，如何在追求鏡頭輕薄短小的前提下設計出具有大的像高、小的光圈值、較低成本且耐高溫的成像鏡頭也是研發的重點。
本發明提供一種成像鏡頭，具有大的像高、小的光圈值、像差小、耐高溫且成本較低。
根據本發明一實施例，提供一種成像鏡頭，包括5到9片具有屈光度的透鏡，自成像鏡頭的放大側至縮小側依序排列有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡，第一透鏡及第三透鏡是玻璃透鏡，第一透鏡的厚度與直徑的比值大於0.04，最靠近縮小側的兩片透鏡中的至少一者是非球面鏡，其中成像鏡頭的最小透光孔徑（光圈）設置於第二透鏡以及第四透鏡之間，成像鏡頭的主光線與成像面的法線的夾角小於5°，成像鏡頭滿足條件式FOV＜90°，Fno≦1.6，0.2＜EFL/LT＜0.35，FOV為全視場角，Fno為光圈值，EFL為有效焦距，且LT為鏡頭最外側兩片透鏡的外表面的距離，對於波長為940 nm且空間頻率為40 lp/mm（線對數/毫米）的光，成像鏡頭的調製傳遞函數大於30%。
根據本發明一實施例，提供一種成像鏡頭，包括7到9片具有屈光度的透鏡，且這些透鏡皆為玻璃透鏡，最靠近成像鏡頭的放大側的第一透鏡的厚度與直徑的比值大於0.04，其中成像鏡頭的主光線與成像面的法線的夾角小於5°，成像鏡頭滿足條件式FOV＜90°，Fno≦1.6，0.2＜EFL/LT＜0.35，FOV為全視場角，Fno為光圈值，EFL為有效焦距，且LT為鏡頭最外側兩片透鏡的外表面的距離，對於波長為940 nm且空間頻率為40 lp/mm（線對數/毫米）的光，成像鏡頭的調製傳遞函數大於30%。
基於上述，本發明實施例提供的成像鏡頭滿足條件Fno≦1.6，具有大光圈。並包括有玻璃透鏡，得以耐高溫。且成像鏡頭像差小。
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。
圖1為本發明之第一實施例之成像鏡頭的示意圖，而圖2A至圖2D為第一實施例之成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖1，本發明的第一實施例之成像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿成像鏡頭1000的一光軸I依序包括第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1及第三透鏡3為玻璃透鏡，第二透鏡2、第四透鏡4及第五透鏡5為塑膠透鏡。當由一待拍攝物所發出的光線進入成像鏡頭1000，並依序經過第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、濾光片9及蓋玻璃10之後，會在成像面100（image plane）形成影像。濾光片9例如為紅外線通過濾光片（infrared pass filter），其可以讓具有適當波長的光線通過，而濾除想要濾除的波段。濾光片9設置於第五透鏡5及蓋玻璃10之間。補充說明的是，物側A1是朝向待拍攝物的一側，也稱為放大側。而像側A2是朝向成像面100的一側，也稱為縮小側。
在本實施例中，成像鏡頭1000的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、濾光片9及蓋玻璃10都各自具有朝向物側A1且使成像光線通過之物側面15、25、35、45、55、95、105及朝向像側A2且使成像光線通過之像側面16、26、36、46、56、96、106。在本實施例中，光圈0設置於第三透鏡3與第四透鏡4之間，光圈0亦是鏡筒的最小透光孔徑。
第一透鏡1具有負屈光率（refracting power）。第一透鏡1的物側面15與像側面16皆為球面（spherical surface）。第二透鏡2具有正屈光率。第二透鏡2的物側面25與像側面26皆為非球面（aspheric surface）。第三透鏡3具有正屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為球面。第四透鏡4具有正屈光率。第四透鏡4的物側面45與像側面46皆為非球面。第五透鏡5具有正屈光率。第五透鏡5的物側面55與像側面56皆為非球面。
第一實施例的其他詳細光學數據如下表一所示，且第一實施例的成像鏡頭1000的有效焦距（Effective Focal Length, EFL）為14.3毫米（millimeter, mm），全視場角（field of view, FOV）為67°，鏡頭總長為55毫米，光圈值（F-number, Fno）為1.47，最大像高為8.3毫米，鏡頭單體總長為46.9毫米，其中鏡頭總長是指由第一透鏡1的物側面15到成像面100在光軸I上的距離，鏡頭單體總長是指由第一透鏡1的物側面15到第五透鏡5的像側面56在光軸I上的距離。應當說明的是，表一所示的物側面15的曲率半徑所指為第一透鏡1的物側面15在光軸區域的曲率半徑，像側面16的曲率半徑所指為第一透鏡1的像側面16在光軸區域的曲率半徑，依此類推。物側面15的間距（如表一所示為1.11 mm）所指為物側面15與下一個表面（此例中為像側面16）在光軸I上的間距，即第一透鏡1在光軸I上的厚度為1.11 mm，像側面16的間距（如表一所示為7.09 mm）所指為像側面16與物側面25在光軸I上的間距，即第一透鏡1與第二透鏡2在光軸I上的間隙為7.09 mm，依此類推。
表一：
第一實施例
有效焦距 = 14.3 mm，全視場角 = 67°，鏡頭總長 = 55 mm，光圈值 = 1.47， 最大像高 = 8.3 mm，鏡頭單體總長 = 46.9 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數
物體   無限大 無限大    
第一透鏡1 物側面15 -59.19 1.11 1.52 64
  像側面16 14.32 7.09    
第二透鏡2 物側面25 -29.16 5.11 1.64 24
  像側面26 -22.70 0.20    
第三透鏡3 物側面35 19.24 4.80 1.88 41
  像側面36 -139.18 4.06    
光圈0   無限大 8.13    
第四透鏡4 物側面45 -8.65 8.50 1.64 24
  像側面46 -10.17 0.10    
第五透鏡5 物側面55 16.50 7.77 1.64 24
  像側面56 41.86 4.18    
濾光片9 物側面95 無限大 0.40 1.52 64
  像側面96 無限大 3.00    
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.50 1.52 64
  像側面106 無限大 0.05    
  成像面100 無限大 0.00    
根據表一，第一透鏡1為雙凹透鏡，其物側面15為凹面，像側面16為凹面。第二透鏡2為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為雙凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凸面。第四透鏡4為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面45為凹面，像側面46為凸面。第五透鏡5為凸面朝向物側A1的非球面透鏡，其物側面55為凸面，像側面56為凹面。
在本實施例中，第一透鏡1的厚度與直徑的比值大於0.035，較佳為大於0.04，厚度指第一透鏡1光學中心的厚度，即在光軸I上的厚度，直徑指第一透鏡1光學中心兩側的轉折點之間的距離，即圖1中的P點及Q點之間的距離，例如第一透鏡1的物側面15的直徑即為物側面15的曲面從光學中心往兩側透鏡邊緣延伸而發生轉折的兩處之間的距離。以本實施例為例，第一透鏡的厚度為1.11毫米，直徑為26.10毫米。成像鏡頭1000的主光線與成像面100的法線的夾角小於5°。最大像高為8.3 mm。各視場的圓錐角大於30度。對於波長為940 nm且空間頻率為40 lp/mm（線對數/毫米）的光，成像鏡頭1000的調製傳遞函數大於30%。
此外，在本實施例中，第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5的物側面25、45、55及像側面26、46、56共計六個面均是非球面，而這些非球面是依下列公式定義：
Figure 02_image001
...(1) Y：非球面曲線上的點與光軸的距離； Z：非球面深度，即非球面上距離光軸為Y的點，與相切於非球面光軸上頂點之切面，兩者間的垂直距離； R：透鏡表面之曲率半徑； K：圓錐係數； a 2i：第2i階非球面係數。
上述的非球面第二透鏡2、第四透鏡4以及第五透鏡5中的每一個皆可以兩片球面透鏡來代替，鏡頭的透鏡片數介於5到8片，以避免非球面透鏡可能造成的較高成本的問題。上述非球面在公式(1)中的各項非球面係數如下表二所示。其中，表二中欄位編號25表示其為第二透鏡2的物側面25的非球面係數，其它欄位依此類推。在本實施例中，上述非球面的第12階非球面係數a 12及第14階非球面係數a 14皆為零。
表二：
面 R K a 4 a 6
25 -29.15882296 -0.886909116 -2.94619E-05 -1.73218E-07
26 -22.7042 -1.16826 -2.9E-05 -9.8E-08
45 -8.64894 -0.504626 -5.12E-05 1.93E-07
46 -10.1677 -1.04882 3.88E-05 -4.3E-07
55 16.501213 -0.775734 2.584E-05 -1.73E-07
56 41.85627 -59.6228 -8.6E-05 5.62E-07
面 a 8 a 10 a 12 a 14
25 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
26 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
45 2.86E-08 -1.82E-10 0.00E+00 0.00E+00
46 6.8E-09 -6.8E-12 0.00E+00 0.00E+00
55 2.03E-09 -7.44E-12 0.00E+00 0.00E+00
56 -1.3E-09 -2.9E-12 0.00E+00 0.00E+00
再配合參閱圖2A至圖2D，圖2A說明第一實施例的縱向球差（Longitudinal Spherical Aberration)，圖2B與圖2C的圖式則分別說明第一實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面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為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上的畸變像差（Distortion Aberration）。在本第一實施例的縱向球差圖式圖2A中，由每一種代表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±0.05毫米（mm）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，三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.08毫米內，說明本第一實施例的光學系統能有效消除像差。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±13%的範圍內，說明本第一實施例的畸變像差具備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成像鏡頭，在鏡頭總長為55毫米、光圈值為1.47、最大像高為8.3毫米且部分透鏡為塑膠透鏡的條件下，仍能提供良好的成像品質。
在本實施例中，成像鏡頭1000的F-theta畸變小於±1.15%。各視場光線的圓錐角（Cone angle）大於30°。成像鏡頭1000不具備膠合透鏡。
圖3為本發明之第二實施例之成像鏡頭的示意圖，而圖4A至圖4D為第二實施例之成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖3，本發明的第二實施例之成像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿成像鏡頭1000的一光軸I依序包括第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1及第三透鏡3為玻璃透鏡，第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5及第六透鏡6為塑膠透鏡。當由一待拍攝物所發出的光線進入成像鏡頭1000，並依序經過第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、濾光片9及蓋玻璃10之後，會在成像面100形成影像。濾光片9例如為紅外線通過濾光片。濾光片9設置於第六透鏡6及蓋玻璃10之間。
在本實施例中，成像鏡頭1000的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、濾光片9及蓋玻璃10都各自具有朝向物側A1且使成像光線通過之物側面15、25、35、45、55、65、95、105及朝向像側A2且使成像光線通過之像側面16、26、36、46、56、66、96、106。在本實施例中，光圈0設置於第三透鏡3與第四透鏡4之間。
第一透鏡1具有負屈光率。第一透鏡1的物側面15與像側面16皆為球面。第二透鏡2具有正屈光率。第二透鏡2的物側面25與像側面26皆為非球面。第三透鏡3具有正屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為球面。第四透鏡4具有負屈光率。第四透鏡4的物側面45與像側面46皆為非球面。第五透鏡5具有負屈光率。第五透鏡5的物側面55與像側面56皆為非球面。第六透鏡6具有正屈光率。第六透鏡6的物側面65與像側面66皆為非球面。
第二實施例的其他詳細光學數據如下表三所示。
表三：
第二實施例
有效焦距 = 14.3 mm，全視場角 = 68°，鏡頭總長 = 55 mm，光圈值 = 1.31， 最大像高 = 8.3 mm，鏡頭單體總長 = 47.2 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數
物體   無限大 無限大    
第一透鏡1 物側面15 -37.46 0.99 1.52 64
  像側面16 15.67 5.53 　 　
第二透鏡2 物側面25 -40.38 8.53 1.64 24
  像側面26 -23.26 0.44 　 　
第三透鏡3 物側面35 30.64 4.30 1.88 41
  像側面36 -43.88 1.21 　 　
光圈0   無限大 0.10 　 　
第四透鏡4 物側面45 13.91 3.00 1.64 24
  像側面46 10.74 10.00 　 　
第五透鏡5 物側面55 -5.34 3.00 1.64 24
  像側面56 -9.14 0.10 　 　
第六透鏡6 物側面65 12.08 10.00 1.64 24
  像側面66 -30.26 3.86 　 　
濾光片9 物側面95 無限大 0.40 1.52 64
  像側面96 無限大 3.00 　 　
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.50 1.52 64
  像側面106 無限大 0.05 　 　
  成像面100 無限大 0.00 　 　
根據表三，第一透鏡1為雙凹透鏡，其物側面15為凹面，像側面16為凹面。第二透鏡2為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為雙凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凸面。第四透鏡4為凸面朝向物側A1的非球面透鏡，其物側面45為凸面，像側面46為凹面。第五透鏡5為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面55為凹面，像側面56為凸面。第六透鏡6為非球面透鏡，其物側面65為凸面，像側面66為凸面。
第一透鏡1的厚度與直徑的比值大於0.035，較佳為大於0.04，以本實施例為例，厚度指第一透鏡1在光軸I上的光學中心的厚度，直徑指第一透鏡1光學中心兩側的轉折點之間的距離，第一透鏡的厚度為0.99毫米，直徑為23.54毫米。此外，在本實施例中，第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6的物側面25、45、55、65及像側面26、46、56、66共計八個面均是非球面，而這些非球面是依上述公式(1)定義。
上述的非球面第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6中可以選擇其中三個，每一個皆可以兩片球面透鏡來代替，使得鏡頭的透鏡片數介於6到9片，以避免非球面透鏡可能造成的較高成本的問題。上述非球面在公式(1)中的各項非球面係數如下表四圖8所示。其中，表四中欄位編號25表示其為第二透鏡2的物側面25的非球面係數，其它欄位依此類推。在本實施例中，上述非球面的第12階非球面係數a 12及第14階非球面係數a 14皆為零。
表四：
面 R K a 4 a 6
25 -40.38 12.31 -4.69E-05 -1.44E-07
26 -23.26 -4.52 -6.01E-05 -3.23E-09
45 13.91 0.00E+00 2.20E-06 0.00E+00
46 10.74 0.00E+00 -1.93E-05 0.00E+00
55 -5.34 -2.70 -2.96E-04 7.87E-06
56 -9.14 -4.17 -1.33E-04 4.95E-06
65 12.08 -6.92 1.36E-04 -4.74E-07
66 -30.26 0.00E+00 1.47E-05 8.60E-07
面 a 8 a 10 a 12 a 14
25 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
26 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
45 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
46 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
55 -1.06E-07 5.40E-10 0.00E+00 0.00E+00
56 -5.41E-08 2.10E-10 0.00E+00 0.00E+00
65 2.07E-09 -3.75E-12 0.00E+00 0.00E+00
66 -3.76E-09 1.92E-12 0.00E+00 0.00E+00
再配合參閱圖4A至圖4D，圖4A說明第二實施例的縱向球差，圖4B與圖4C的圖式則分別說明第二實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上有關弧矢方向的場曲像差及子午方向的場曲像差，圖4D的圖式則說明第二實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上的畸變像差。在本第二實施例的縱向球差圖式圖4A中，由每一種代表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±0.03毫米的範圍內，故本第二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4B與圖4C的二個場曲像差圖式中，三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.06毫米內，說明本第二實施例的光學系統能有效消除像差。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±14%的範圍內，說明本第二實施例的畸變像差具備光學系統的成像品質要求，據此說明本第二實施例相較於現有成像鏡頭，在鏡頭總長為55毫米、光圈值為1.31、最大像高為8.3毫米且部分透鏡為塑膠透鏡的條件下，仍能提供良好的成像品質。
圖5為本發明之第三實施例之成像鏡頭的示意圖，而圖6A至圖6D為第三實施例之成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖5，本發明的第三實施例之成像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿成像鏡頭1000的一光軸I依序包括第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1及第三透鏡3為玻璃透鏡，第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5及第六透鏡6為塑膠透鏡。當由一待拍攝物所發出的光線進入成像鏡頭1000，並依序經過第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、濾光片9及蓋玻璃10之後，會在成像面100形成影像。濾光片9例如為紅外線通過濾光片。濾光片9設置於第六透鏡6及蓋玻璃10之間。
在本實施例中，成像鏡頭1000的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、濾光片9及蓋玻璃10都各自具有朝向物側A1且使成像光線通過之物側面15、25、35、45、55、65、95、105及朝向像側A2且使成像光線通過之像側面16、26、36、46、56、66、96、106。在本實施例中，光圈0設置於第三透鏡3與第四透鏡4之間。
第一透鏡1具有負屈光率。第一透鏡1的物側面15與像側面16皆為球面。第二透鏡2具有負屈光率。第二透鏡2的物側面25與像側面26皆為非球面。第三透鏡3具有正屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為球面。第四透鏡4具有正屈光率。第四透鏡4的物側面45與像側面46皆為非球面。第五透鏡5具有正屈光率。第五透鏡5的物側面55與像側面56皆為非球面。第六透鏡6具有正屈光率。第六透鏡6的物側面65與像側面66皆為非球面。
第三實施例的其他詳細光學數據如下表五所示。
表五：
第三實施例
有效焦距 = 14.1 mm，全視場角 = 69°，鏡頭總長 = 55 mm，光圈值 = 1.45， 最大像高 = 8.5 mm，鏡頭單體總長 = 46.2 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數
物體   無限大 無限大    
第一透鏡1 物側面15 無限大 1.00 1.52 64
  像側面16 12.64 6.92    
第二透鏡2 物側面25 -12.69 4.34 1.64 24
  像側面26 -15.02 0.20    
第三透鏡3 物側面35 22.23 3.78 1.88 41
  像側面36 -90.00 0.93    
光圈0   無限大 13.06    
第四透鏡4 物側面45 -37.59 4.08 1.64 24
  像側面46 -21.26 1.71    
第五透鏡5 物側面55 -11.04 5.98 1.64 24
  像側面56 -10.94 0.10    
第六透鏡6 物側面65 9.38 4.14 1.64 24
  像側面66 10.66 6.84    
濾光片9 物側面95 無限大 0.40 1.52 64
  像側面96 無限大 1.00    
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.50 1.52 64
  像側面106 無限大 0.05    
  成像面100 無限大 0.00    
根據表五，第一透鏡1為平凹透鏡，其物側面15為平面，像側面16為凹面。第二透鏡2為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為雙凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凸面。第四透鏡4為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面45為凹面，像側面46為凸面。第五透鏡5為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面55為凹面，像側面56為凸面。第六透鏡6為非球面透鏡，物側面65為凸面，像側面66的光軸區域為凹面，像側面66的圓周區域為凸面。
第一透鏡1的厚度與直徑的比值大於0.035，較佳為大於0.04，厚度指第一透鏡1在光軸I上的光學中心的厚度，直徑指第一透鏡1光學中心兩側的轉折點之間的距離，以本實施例為例，第一透鏡的厚度為1.00毫米，直徑為22.53毫米。此外，在本實施例中，第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6的物側面25、45、55、65及像側面26、46、56、66共計八個面均是非球面，而這些非球面是依上述公式(1)定義。
上述的非球面第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6中可以選擇其中三個，每一個皆可以兩片球面透鏡來代替，使得鏡頭的透鏡片數介於6到9片，以避免非球面透鏡可能造成的較高成本的問題。上述非球面在公式(1)中的各項非球面係數如下表六圖12所示。其中，表六中欄位編號25表示其為第二透鏡2的物側面25的非球面係數，其它欄位依此類推。
表六：
面 R K a 4 a 6
25 -12.69 0.08 4.11E-06 0.00E+00
26 -15.02 -0.03 4.58E-07 0.00E+00
45 -37.59 0.00E+00 -2.60E-04 -5.26E-07
46 -21.26 0.00E+00 2.71E-05 5.91E-07
55 -11.04 -0.03 7.22E-04 -9.86E-06
56 -10.94 -0.19 2.02E-04 -2.55E-06
65 9.38 -2.55 7.92E-05 -9.68E-07
66 10.66 -0.19 -3.87E-04 6.00E-06
面 a 8 a 10 a 12 a 14
25 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
26 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
45 -2.67E-08 3.07E-10 -6.06E-13 -1.15E-14
46 -4.61E-08 7.68E-10 -5.28E-12 1.37E-14
55 1.34E-07 -1.20E-09 6.60E-12 -1.55E-14
56 3.69E-08 -2.91E-10 1.27E-12 -2.01E-15
65 -5.81E-09 4.05E-10 -6.07E-12 3.88E-14
66 -1.82E-07 3.31E-09 -3.69E-11 2.12E-13
面 a 16  
25 0.00E+00  
26 0.00E+00  
45 0.00E+00  
46 0.00E+00  
55 0.00E+00  
56 0.00E+00  
65 -1.06E-16  
66 -4.93E-16  
再配合參閱圖6A至圖6D，圖6A說明第三實施例的縱向球差，圖6B與圖6C的圖式則分別說明第三實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上有關弧矢方向的場曲像差及子午方向的場曲像差，圖6D的圖式則說明第三實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上的畸變像差。在本第三實施例的縱向球差圖式圖6A中，由每一種代表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±0.025毫米的範圍內，故本第三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6B與圖6C的二個場曲像差圖式中，三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.05毫米內，說明本第三實施例的光學系統能有效消除像差。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±13%的範圍內，說明本第三實施例的畸變像差具備光學系統的成像品質要求，據此說明本第三實施例相較於現有成像鏡頭，在鏡頭總長為55毫米、光圈值為1.45、最大像高為8.5毫米且部分透鏡為塑膠透鏡的條件下，仍能提供良好的成像品質。另外，在本實施例中，成像鏡頭1000的F-theta畸變小於±1%，說明其有良好的光學表現。
圖7為本發明之第四實施例之成像鏡頭的示意圖，而圖8A至圖8D為第四實施例之成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖7，本發明的第四實施例之成像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿成像鏡頭1000的一光軸I依序包括第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1、第三透鏡3、第五透鏡5及第七透鏡7為玻璃透鏡，第二透鏡2、第四透鏡4及第六透鏡6為塑膠透鏡。當由一待拍攝物所發出的光線進入成像鏡頭1000，並依序經過第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光圈0、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、濾光片9及蓋玻璃10之後，會在成像面100形成影像。濾光片9例如為紅外線通過濾光片。濾光片9設置於第七透鏡7及蓋玻璃10之間。
在本實施例中，成像鏡頭1000的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、濾光片9及蓋玻璃10都各自具有朝向物側A1且使成像光線通過之物側面15、25、35、45、55、65、75、95、105及朝向像側A2且使成像光線通過之像側面16、26、36、46、56、66、76、96、106。在本實施例中，光圈0設置於第三透鏡3與第四透鏡4之間。
第一透鏡1具有負屈光率。第一透鏡1的物側面15與像側面16皆為球面。第二透鏡2具有負屈光率。第二透鏡2的物側面25與像側面26皆為非球面。第三透鏡3具有正屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為球面。第四透鏡4具有負屈光率。第四透鏡4的物側面45與像側面46皆為非球面。第五透鏡5具有負屈光率。第五透鏡5的物側面55與像側面56皆為球面。第六透鏡6具有正屈光率。第六透鏡6的物側面65與像側面66皆為非球面。第七透鏡7具有正屈光率。第七透鏡7的物側面75與像側面76皆為非球面。根據本發明一實施例，第七透鏡7是玻璃模造透鏡。
第四實施例的其他詳細光學數據如下表七所示。
表七:
第四實施例
有效焦距 = 14.2 mm，全視場角 = 66°，鏡頭總長 = 55.5 mm，光圈值 = 1.29，最大像高 = 8.2 mm，鏡頭單體總長 = 47.1 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數
物體   無限大 無限大    
第一透鏡1 物側面15 70.00 1.00 1.49 70
  像側面16 11.14 7.37    
第二透鏡2 物側面25 -13.76 5.09 1.64 24
  像側面26 -17.19 0.08    
第三透鏡3 物側面35 18.50 4.85 1.83 37
  像側面36 -83.73 0.28    
光圈0   無限大 1.36    
第四透鏡4 物側面45 14.42 3.33 1.64 24
  像側面46 10.40 8.28    
第五透鏡5 物側面55 -9.40 2.73 1.92 24
  像側面56 -13.96 0.10    
第六透鏡6 物側面65 149.76 5.97 1.64 24
  像側面66 -20.31 0.09    
第七透鏡7 物側面75 16.33 6.53 1.73 55
  像側面76 33.82 5.06    
濾光片9 物側面95 無限大 0.40 1.52 64
  像側面96 無限大 2.00    
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.50 1.52 64
  像側面106 無限大 0.50    
  成像面100 無限大 0.00    
根據表七，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的新月透鏡，其物側面15為凸面，像側面16為凹面。第二透鏡2為凸面朝向像側A2的非球面透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為雙凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凸面。第四透鏡4為凸面朝向物側A1的非球面透鏡，其物側面45為凸面，像側面46為凹面。第五透鏡5為凸面朝向像側A2的新月透鏡，其物側面55為凹面，像側面56為凸面。第六透鏡6為非球面透鏡，其物側面65為凸面，像側面66為凸面。第七透鏡7為凸面朝向物側A1的非球面透鏡，其物側面75為凸面，像側面76為凹面。
第一透鏡1的厚度與直徑的比值大於0.035，較佳為大於0.04，厚度指第一透鏡1在光軸I上的光學中心的厚度，直徑指第一透鏡1光學中心兩側的轉折點之間的距離，以本實施例為例，第一透鏡的厚度為1.00毫米，直徑為23.43毫米。此外，在本實施例中，第二透鏡2、第四透鏡4、第六透鏡6、第七透鏡7的物側面25、45、65、75及像側面26、46、66、76共計八個面均是非球面，而這些非球面是依上述公式(1)定義。
上述的非球面第二透鏡2、第四透鏡4、第六透鏡6、第七透鏡7中可以選擇其中兩個，每一個皆可以兩片球面透鏡來代替，使得鏡頭的透鏡片數介於7到9片，以避免非球面透鏡可能造成的較高成本的問題。上述非球面在公式(1)中的各項非球面係數如下表八所示。其中，表八中欄位編號25表示其為第二透鏡2的物側面25的非球面係數，其它欄位依此類推。在本實施例中，上述非球面的第14階非球面係數a 14皆為零。
表八：
面 R K a 4 a 6
25 -13.76 -0.15 3.97E-06 -1.31E-07
26 -17.19 -0.11 -1.72E-06 2.18E-09
45 14.42 0.02 -3.89E-05 1.33E-07
46 10.40 -0.31 2.18E-05 1.08E-08
65 149.76 97.88 4.69E-05 3.30E-07
66 -20.31 0.33 5.70E-05 3.16E-07
75 16.33 -0.06 0.00E+00 0.00E+00
76 33.82 2.04 0.00E+00 0.00E+00
面 a 8 a 10 a 12 a 14
25 1.34E-09 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
26 5.99E-10 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
45 -3.18E-09 1.31E-11 -3.16E-13 0.00E+00
46 2.57E-08 -5.06E-10 4.95E-12 0.00E+00
65 -3.13E-09 1.87E-11 -6.19E-14 0.00E+00
66 -6.47E-10 1.29E-11 -7.62E-14 0.00E+00
75 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
76 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
再配合參閱圖8A至圖8D，圖8A說明第四實施例的縱向球差，圖8B與圖8C的圖式則分別說明第四實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上有關弧矢方向的場曲像差及子午方向的場曲像差，圖8D的圖式則說明第四實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上的畸變像差。在本第四實施例的縱向球差圖式圖8A中，由每一種代表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±0.06毫米的範圍內，故本第四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8B與圖8C的二個場曲像差圖式中，三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.08毫米內，說明本第四實施例的光學系統能有效消除像差。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±12%的範圍內，說明本第四實施例的畸變像差具備光學系統的成像品質要求，據此說明本第四實施例相較於現有成像鏡頭，在鏡頭總長為55.5毫米、光圈值為1.29、最大像高為8.2毫米且部分透鏡為塑膠透鏡的條件下，仍能提供良好的成像品質。另外，在本實施例中，成像鏡頭1000的F-theta畸變小於±0.22% ，說明其有良好的光學表現。
圖9為本發明之第五實施例之成像鏡頭的示意圖，而圖10A至圖10D為第五實施例之成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖9，本發明的第五實施例之成像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿成像鏡頭1000的一光軸I依序包括第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、光圈0、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8及濾光片9，其中，第一透鏡1至第八透鏡8皆為玻璃透鏡。當由一待拍攝物所發出的光線進入成像鏡頭1000，並依序經過第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、光圈0、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8及濾光片9之後，會在成像面100形成影像。濾光片9例如為紅外線通過濾光片。
在本實施例中，成像鏡頭1000的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8及濾光片9都各自具有朝向物側A1且使成像光線通過之物側面15、25、35、45、55、65、75、85、95及朝向像側A2且使成像光線通過之像側面16、26、36、46、56、66、76、86、96。在本實施例中，光圈0設置於第四透鏡4與第五透鏡5之間。
本實施例的成像鏡頭1000不具備膠合透鏡。第一透鏡1具有負屈光率。第一透鏡1的物側面15與像側面16皆為球面。第二透鏡2具有負屈光率。第二透鏡2的物側面25與像側面26皆為球面。第三透鏡3具有正屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為球面。第四透鏡4具有正屈光率。第四透鏡4的物側面45與像側面46皆為球面。第五透鏡5具有負屈光率。第五透鏡5的物側面55與像側面56皆為球面。第六透鏡6具有負屈光率。第六透鏡6的物側面65與像側面66皆為球面。第七透鏡7具有正屈光率。第七透鏡7的物側面75與像側面76皆為非球面。第八透鏡8具有正屈光率。第八透鏡8的物側面85與像側面86皆為球面。根據本發明一實施例，第七透鏡7是玻璃模造透鏡。
第五實施例的其他詳細光學數據如下表九所示。
表九：
第五實施例
有效焦距 = 14.1 mm，全視場角 = 66°，鏡頭總長 = 55 mm，光圈值 = 1.5， 最大像高 = 8.1 mm，鏡頭單體總長 = 47.8 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數
物體   無限大 無限大    
第一透鏡1 物側面15 20.19 1.20 1.52 64
  像側面16 10.45 8.85    
第二透鏡2 物側面25 -13.64 1.20 1.55 46
  像側面26 34.44 1.77    
第三透鏡3 物側面35 141.09 4.90 1.62 63
  像側面36 -17.83 0.10    
第四透鏡4 物側面45 21.12 4.96 1.62 63
  像側面46 -37.72 2.20    
光圈0   無限大 0.10    
第五透鏡5 物側面55 11.45 4.45 1.83 37
  像側面56 8.53 7.13    
第六透鏡6 物側面65 -8.96 1.20 1.81 25
  像側面66 -17.34 0.10    
第七透鏡7 物側面75 108.10 4.50 1.58 59
  像側面76 -15.35 0.10    
第八透鏡8 物側面85 16.69 5.00 1.77 50
  像側面86 48.48 1.23    
濾光片9 物側面95 無限大 0.50 1.52 64
  像側面96 無限大 5.50    
  成像面100 無限大 0.00    
根據表九，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的新月透鏡，其物側面15為凸面，像側面16為凹面。第二透鏡2為雙凹透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凹面。第三透鏡3為雙凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凸面。第四透鏡4為雙凸透鏡，其物側面45為凸面，像側面46為凹面。第五透鏡5為凸面朝向物側A1的新月透鏡，其物側面55為凸面，像側面56為凹面。第六透鏡6為凸面朝向像側A2的新月透鏡，其物側面65為凹面，像側面66為凸面。第七透鏡7為非球面透鏡，物側面75為凸面，像側面76的光軸區域為凸面，圓周區域為凹面。第八透鏡8為凸面朝向物側A1的新月透鏡，其物側面85為凸面，像側面86為凹面。
第一透鏡1的厚度與直徑的比值大於0.035，較佳為大於0.04，厚度指第一透鏡1在光軸I上的光學中心的厚度，直徑指第一透鏡1光學中心兩側的轉折點之間的距離，以本實施例為例，第一透鏡的厚度為1.20毫米，直徑為24.19毫米。此外，在本實施例中，第七透鏡7的物側面75及像側面76共計兩個面均是非球面，而這些非球面是依上述公式(1)定義。
上述的非球面第七透鏡7可以兩片球面透鏡來代替，使得鏡頭的透鏡片數介於8到9片，以避免非球面透鏡可能造成的較高成本的問題。上述非球面在公式(1)中的各項非球面係數如下表十所示。其中，表十中欄位編號75表示其為第七透鏡7的物側面75的非球面係數，欄位編號76表示其為第七透鏡7的像側面76的非球面係數。
表十：
面 R K a 4 a 6
75 0.01 0.00 1.25E-04 1.20E-06
76 -0.07 -0.72 1.06E-04 1.01E-06
面 a 8 a 10 a 12 a 14
75 -1.52E-08 1.10E-10 -2.52E-13 0.00E+00
76 6.67E-09 -4.18E-11 2.84E-14 0.00E+00
再配合參閱圖10A至圖10D，圖10A說明第五實施例的縱向球差，圖10B與圖10C的圖式則分別說明第五實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上有關弧矢方向的場曲像差及子午方向的場曲像差，圖10D的圖式則說明第五實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上的畸變像差。在本第五實施例的縱向球差圖式圖10A中，由每一種代表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±0.02毫米的範圍內，故本第五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10B與圖10C的二個場曲像差圖式中，三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.05毫米內，說明本第五實施例的光學系統能有效消除像差。而圖10D的畸變像差圖式則顯示本第五實施例的畸變像差維持在±12%的範圍內，說明本第五實施例的畸變像差具備光學系統的成像品質要求，據此說明本第五實施例相較於現有成像鏡頭，在鏡頭總長為55毫米、光圈值為1.5且最大像高為8.1毫米的條件下，仍能提供良好的成像品質。另外，在本實施例中，成像鏡頭1000的F-theta畸變小於±0.8% ，說明其有良好的光學表現。
在上述第一至第五實施例中，其分別設置了5片、6片、6片、7片及8片具有屈光度的透鏡，但是本發明不以此為限。在其他實施例中，可以設置9片具有屈光度的透鏡。
圖11為本發明之第六實施例之成像鏡頭的示意圖，而圖12A至圖12D為第六實施例之成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖11，本發明的第六實施例之成像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿成像鏡頭1000的一光軸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、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8及濾光片9，其中，第一透鏡1至第八透鏡8皆為玻璃透鏡。當由一待拍攝物所發出的光線進入成像鏡頭1000，並依序經過第一透鏡1、第二透鏡2、光圈0、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8及濾光片9之後，會在成像面100形成影像。濾光片9例如為紅外線通過濾光片。
在本實施例中，成像鏡頭1000的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8及濾光片9都各自具有朝向物側A1且使成像光線通過之物側面15、25、35、45、55、65、75、85、95及朝向像側A2且使成像光線通過之像側面16、26、36、46、56、66、76、86、96。在本實施例中，光圈0設置於第二透鏡2與第三透鏡3之間。
第一透鏡1具有正屈光率。第一透鏡1的物側面15與像側面16皆為球面。第二透鏡2具有負屈光率。第二透鏡2的物側面25與像側面26皆為球面。第三透鏡3具有正屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為球面。第四透鏡4具有正屈光率。第四透鏡4的物側面45與像側面46皆為球面。第五透鏡5具有負屈光率。第五透鏡5的物側面55與像側面56皆為球面。第六透鏡6具有正屈光率。第六透鏡6的物側面65與像側面66皆為球面。第七透鏡7具有正屈光率。第七透鏡7的物側面75與像側面76皆為球面。第八透鏡8具有正屈光率。第八透鏡8的物側面85與像側面86皆為球面。
第六實施例的其他詳細光學數據如下表十一所示。
表十一：
第六實施例
有效焦距 = 14.1 mm，全視場角 = 65°，鏡頭總長 = 55 mm，光圈值 = 1.5， 最大像高 = 8.1 mm，鏡頭單體總長 = 49.9 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數
物體   無限大 5.00E+04    
第一透鏡1 物側面15 16.19 5.36 1.99 16
  像側面16 38.70 1.02    
第二透鏡2 物側面25 30.32 0.80 1.70 30
  像側面26 7.48 6.13    
光圈0   無限大 2.28    
第三透鏡3 物側面35 224.91 2.41 2.00 29
  像側面36 -28.43 0.51    
第四透鏡4 物側面45 -19.57 6.91 1.69 53
第五透鏡5 物側面55 -18.68 1.10 1.52 64
  像側面56 58.09 2.19    
第六透鏡6 物側面65 -60.54 4.41 2.00 29
  像側面66 -19.93 0.10    
第七透鏡7 物側面75 36.68 5.26 2.00 29
  像側面76 -95.52 2.91    
第八透鏡8 物側面85 29.01 8.50 2.00 29
  像側面86 25.85 1.95    
濾光片9 物側面95 無限大 0.50 1.52 64
  像側面96 無限大 2.66    
  成像面100 無限大 0.00    
參照圖11及表十一，在本實施例中，第四透鏡4及第五透鏡5膠合為一個膠合透鏡，第四透鏡4及第五透鏡5之間的間隔小於等於0.01 mm。因此，在表十一中，第五透鏡5的物側面55的曲率半徑亦是第四透鏡4的像側面的曲率半徑。
根據表十一可以得知，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的新月透鏡，其物側面15為凸面，像側面16為凹面。第二透鏡2為凸面朝向物側A1的新月透鏡，其物側面25為凸面，像側面26為凹面。第三透鏡3為雙凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凸面。第四透鏡4為凸面朝向像側A2的新月透鏡，其物側面45為凹面，像側面46為凸面。第五透鏡5為雙凹透鏡，其物側面55為凹面，像側面56為凹面。第六透鏡6為凸面朝向像側A2的新月透鏡，其物側面65為凹面，像側面66為凸面。第七透鏡7為雙凸透鏡，其物側面75為凸面，像側面76為凸面。第八透鏡8為凸面朝向物側A1的新月透鏡，其物側面85為凸面，像側面86為凹面。
在本實施例中，第一透鏡1的厚度與直徑的比值大於0.04，厚度指第一透鏡1在光軸I上的光學中心的厚度，直徑指第一透鏡1光學中心兩側的轉折點之間的距離。以本實施例為例，第一透鏡的厚度為5.36毫米，直徑為26.27毫米。成像鏡頭1000的主光線與成像面100的法線的夾角小於5°。最大像高為8.3 mm。對於波長為940 nm且空間頻率為40 lp/mm（線對數/毫米）的光，成像鏡頭1000的調製傳遞函數大於30%。
再配合參閱圖12A至圖12D，圖12A說明第六實施例的縱向球差，圖12B與圖12C的圖式則分別說明第六實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上有關弧矢方向的場曲像差及子午方向的場曲像差，圖12D的圖式則說明第六實施例當其波長為960 nm、940 nm及920 nm時在成像面100上的畸變像差。在本第六實施例的縱向球差圖式圖12A中，由每一種代表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±0.08毫米的範圍內，故本第六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12B與圖12C的二個場曲像差圖式中，三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.08毫米內，說明本第六實施例的光學系統能有效消除像差。而圖12D的畸變像差圖式則顯示本第六實施例的畸變像差維持在±10%的範圍內，說明本第六實施例的畸變像差具備光學系統的成像品質要求，據此說明本第六實施例相較於現有成像鏡頭，在鏡頭總長為55毫米、光圈值為1.5、且最大像高為8.1毫米的條件下，仍能提供良好的成像品質。
在本實施例中，成像鏡頭1000的F-theta畸變小於±1. 1%。各視場光線的圓錐角大於30°。
在上述第五及第六實施例中，設置了8片具有屈光度的透鏡，但是本發明不以此為限。在其他實施例中，可以設置7片具有屈光度的透鏡，例如將兩片球面透鏡以一片非球面透鏡取代，或設置9片具有屈光度的透鏡，例如將非球面透鏡以兩片球面透鏡取代。
綜上所述，本發明實施例提供的成像鏡頭滿足條件Fno≦1.6，具有大光圈。並包括有玻璃透鏡，得以耐高溫。成像鏡頭像差小。且成像鏡頭的主光線與成像面的法線的夾角小於5°。
0:光圈 1、2、3、4、5、6、7、8:透鏡 9:濾光片 10:蓋玻璃 15、25、35、45、55、65、75、85、95、105:物側面 16、26、36、46、56、66、76、86、96、106:像側面 100:成像面 1000:成像鏡頭 A1:物側 A2:像側 I:光軸 P、Q:點
圖1為本發明之第一實施例之成像鏡頭的示意圖。 圖2A至圖2D為圖1成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖3為本發明之第二實施例之成像鏡頭的示意圖。 圖4A至圖4D為圖3成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖5為本發明之第三實施例之成像鏡頭的示意圖。 圖6A至圖6D為圖5成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖7為本發明之第四實施例之成像鏡頭的示意圖。 圖8A至圖8D為圖7成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖9為本發明之第五實施例之成像鏡頭的示意圖。 圖10A至圖10D為圖9成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖11為本發明之第六實施例之成像鏡頭的示意圖。 圖12A至圖12D為圖11成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。
0:光圈
1、2、3、4、5:透鏡
9:濾光片
10:蓋玻璃
15、25、35、45、55、95、105:物側面
16、26、36、46、56、96、106:像側面
100:成像面
1000:成像鏡頭
A1:物側
A2:像側
I:光軸
P、Q:點

Claims (12)

  1. 一種成像鏡頭，包括：5到9片具有屈光度的透鏡，自該成像鏡頭的一放大側至一縮小側依序排列有一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡以及一第四透鏡，該第一透鏡及該第三透鏡是玻璃透鏡，該第一透鏡的厚度與直徑的比值大於0.04，最靠近該縮小側的兩片透鏡中的至少一者是非球面鏡，其中該成像鏡頭的最小透光孔徑設置於該第二透鏡以及該第四透鏡之間，該成像鏡頭的主光線與一成像面的法線的夾角小於5，該成像鏡頭滿足條件式FOV<90°，Fno≦1.6，0.2<EFL/LT<0.35，FOV為全視場角，Fno為光圈值，EFL為有效焦距，且LT為該成像鏡頭最外側兩片透鏡的外表面的距離，對於波長為940nm且空間頻率為40 lp/mm(線對數/毫米)的光，該成像鏡頭的調製傳遞函數大於30%。
  2. 如請求項1所述的成像鏡頭，該成像鏡頭至少滿足下列條件之一：(1)該第一透鏡的厚度大於0.95mm；(2)該第一透鏡到該成像面的總長度小於60mm；(3)該成像鏡頭的F-theta畸變小於1.5%；(4)該成像鏡頭包括玻塑混合透鏡；(5)各視場的圓錐角大於30度。
  3. 如請求項1所述的成像鏡頭，該成像鏡頭自該放大側至該縮小側依序排列的透鏡的屈光度的正負值至少滿足下列條件之一：(1)負正正正正；(2)負正正負負正；(3)負負正正正正； (4)負負正負負正正；(5)負負正正負負正正；(6)正負正正負正正正。
  4. 如請求項1所述的成像鏡頭，該成像鏡頭至少滿足下列條件之一：(1)13.8mm<EFL<14.5mm；(2)0.15<LT/ImgH<0.19，其中ImgH為最大像高(3)8.0mm<ImgH<8.5mm；(4)最靠近該放大側的透鏡的直徑以及最靠近該縮小側的透鏡的直徑的比值落在0.8至1.35的範圍內。
  5. 如請求項1所述的成像鏡頭，該成像鏡頭至少滿足下列條件之一：(1)FOV<70°；(2)包括至少一片玻璃模造透鏡；(3)無膠合透鏡；(4)包括至少一膠合透鏡，且該至少一膠合透鏡的間隔小於0.01mm。
  6. 如請求項1所述的成像鏡頭，該成像鏡頭自該放大側至該縮小側依序排列的透鏡至少滿足下列條件之一：(1)雙凹、非球面、雙凸、非球面和非球面透鏡；(2)雙凹、非球面、雙凸、非球面、非球面和非球面透鏡；(3)平凹、非球面、雙凸、非球面、非球面和非球面透鏡；(4)新月、非球面、雙凸、非球面、新月、非球面和非球面透鏡；(5)新月、雙凹、雙凸、雙凸、新月、新月、非球面和新月透鏡；(6)新月、新月、雙凸、新月、雙凹、新月、雙凸和新月透鏡。
  7. 一種成像鏡頭，包括：7到9片具有屈光度的透鏡，且該些透鏡皆為玻璃透鏡，最靠近該成像鏡頭放大側的一第一透鏡的厚度與直徑的比值大於 0.04，其中該成像鏡頭的主光線與一成像面的法線的夾角小於5°，該成像鏡頭滿足條件式FOV<90°，Fno≦1.6，0.2<EFL/LT<0.35，FOV為全視場角，Fno為光圈值，EFL為有效焦距，且LT為鏡頭最外側兩片透鏡的外表面的距離，對於波長為940nm且空間頻率為40 lp/mm(線對數/毫米)的光，該成像鏡頭的調製傳遞函數大於30%。
  8. 如請求項7所述的成像鏡頭，該成像鏡頭至少滿足下列條件之一：(1)該第一透鏡的厚度大於0.95mm；(2)該第一透鏡到該成像面的總長度小於60mm；(3)該成像鏡頭的F-theta畸變小於1.5%；(4)各視場的圓錐角大於30度。
  9. 如請求項7所述的成像鏡頭，該成像鏡頭自該放大側至該縮小側依序排列的透鏡的屈光度的正負值至少滿足下列條件之一：(1)負負正正負負正正；(2)正負正正負正正正。
  10. 如請求項7所述的成像鏡頭，該成像鏡頭至少滿足下列條件之一：(1)13.8mm<EFL<14.5mm；(2)0.15<LT/ImgH<0.19，其中ImgH為最大像高(3)8.0mm<ImgH<8.5mm；(4)最靠近該放大側的透鏡的直徑以及最靠近該縮小側的透鏡的直徑的比值落在0.8至1.35的範圍內。
  11. 如請求項7所述的成像鏡頭，該成像鏡頭至少滿足下列條件之一：(1)FOV<70°；(2)包括至少一片玻璃模造透 鏡；(3)無膠合透鏡；(4)包括至少一膠合透鏡，且該至少一膠合透鏡的間隔小於0.01mm。
  12. 如請求項7所述的成像鏡頭，該成像鏡頭自該放大側至該縮小側依序排列的透鏡至少滿足下列條件之一：(1)新月、雙凹、雙凸、雙凸、新月、新月、非球面和新月透鏡；(2)新月、新月、雙凸、新月、雙凹、新月、雙凸和新月透鏡。
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