TWI803950B - 取像鏡頭 - Google Patents

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Abstract

一種取像鏡頭，包括第一透鏡組與第二透鏡組。第一透鏡組與第二透鏡組分別包括三片具有屈光度的透鏡。第一透鏡組的透鏡中包括二片非球面透鏡，且包括玻璃透鏡，且第一透鏡組朝向物側的最外側透鏡表面為球面。第二透鏡組的透鏡中包括一片非球面透鏡，且包括玻璃透鏡，且第二透鏡組中包括膠合面。取像鏡頭的通光孔徑最小處設於第一透鏡組及第二透鏡組之間。

Description

取像鏡頭
本發明是有關於一種光學鏡頭，且特別是有關於一種取像鏡頭。
近年來，具有攝影功能的電子產品可被應用在各種領域中，例如：使用在安全監控、車載攝影系統、運動攝影機（action camera）等。在此等情境下，可兼顧廣視角、小型化及高成像品質的光學取像鏡頭即為所需。
然而，傳統的廣角鏡頭因鏡片形狀、鏡片材質的限制，使鏡頭體積不易縮小，也難以兼具廣視角與大光圈下的成像品質。
本發明提供一種取像鏡頭，可滿足廣視角、高成像品質、小型化的需求。
本發明實施例的一種取像鏡頭，包括第一透鏡組與第二透鏡組。第一透鏡組與第二透鏡組分別包括三片具有屈光度的透鏡。第一透鏡組的透鏡中包括二片非球面透鏡，且包括玻璃透鏡，且第一透鏡組朝向物側的最外側透鏡表面為球面。第二透鏡組的透鏡中包括一片非球面透鏡，且包括玻璃透鏡，且第二透鏡組中包括膠合面。取像鏡頭的通光孔徑最小處設於第一透鏡組及第二透鏡組之間。且取像鏡頭滿足以下條件：0.15＜EFL/LT＜0.25且0.5＜D1/LT＜1.5。其中，EFL為取像鏡頭的光學有效焦距，LT為第一透鏡組與第二透鏡組兩邊最外側的透鏡表面於光軸上的距離，D1為第一透鏡組朝向物側的最外側透鏡的最外側面的通光孔徑。
本發明實施例的一種取像鏡頭，包括自取像鏡頭的物側至像側依序排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡及第六透鏡，以及設於第三透鏡與第四透鏡之間的最小通光孔徑。第一透鏡為玻璃透鏡，且第四透鏡、第五透鏡及第六透鏡中，至少一者為玻璃透鏡。取像鏡頭中自像側數來的第二片透鏡為負透鏡、自像側數來的第三片透鏡為正透鏡，且該自像側A2數來的第二片透鏡與該自像側A2數來的第三片透鏡的間距小於0.3毫米。同時，取像鏡頭滿足以下條件：0.5＜D1/LT＜1.5。其中，LT為取像鏡頭最外側兩透鏡表面於光軸上的距離，D1為第一透鏡的最外側面的通光孔徑。
基於上述，本發明的實施例的取像鏡頭，藉由符合上述的元件特性及配置條件，可在廣視角與大光圈下的條件下，仍提供良好的成像品質，並且，也能兼顧小型化的需求。
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為本發明的第一實施例的取像鏡頭的示意圖。圖2A至圖2D為第一實施例的取像鏡頭的各項像差圖。請先參照圖1，取像鏡頭10，包括自取像鏡頭10的物側A1至像側A2依序排列的第一透鏡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F及平板CG，以及設於第三透鏡3與第四透鏡4之間的最小通光孔徑0。最小通光孔徑0例如為光圈等遮光元件。在一些實施例中，最小通光孔徑0也可以不是獨立的光學元件，而是以鏡筒的內徑作為最小通光孔徑0。待拍攝物所發出的光可進入取像鏡頭10，並依序經由第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、最小通光孔徑0、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7、濾光片F及平板CG，在成像面IP形成影像。物側A1是朝向待拍攝物的一側，而像側A2是朝向成像面IP的一側。
在本實施例中，取像鏡頭10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F及平板CG都各自具有一朝向物側A1且使成像光線通過的物側面12、22、32、42、52、62、72、FS1、CGS1及一朝向像側A2且使成像光線通過的像側面14、24、34、44、54、64、74、FS2、CGS2。
詳細而言，第一透鏡1為玻璃鏡片且為球面透鏡。第一透鏡1具有負屈光度且為凸凹透鏡，其中第一透鏡1的物側面12為凸面，像側面14為凹面。第一透鏡1的物側面12與像側面14皆為球面（spheric surface），但本發明不以此為限。
第二透鏡2為塑膠鏡片且為非球面透鏡。第二透鏡2具有負屈光度。第二透鏡2的物側面22與像側面24皆為非球面（aspheric surface），但本發明不以此為限。
第三透鏡3為塑膠鏡片且為非球面透鏡。第三透鏡3具有正屈光度。第三透鏡3的物側面32與像側面34皆為非球面，但本發明不以此為限。
第四透鏡4為玻璃鏡片且為非球面透鏡。第四透鏡4具有正屈光度。第四透鏡4的物側面42與像側面44皆為非球面，但本發明不以此為限。在本實施例中，第四透鏡4為玻璃模製透鏡，但本發明不以此為限。
第五透鏡5為塑膠鏡片且為非球面透鏡。第五透鏡5具有正屈光度。第五透鏡5的物側面52與像側面54皆為非球面，但本發明不以此為限。
第六透鏡6為塑膠鏡片且為非球面透鏡。第六透鏡6具有負屈光度。第六透鏡6的物側面62與像側面64皆為非球面，但本發明不以此為限。
第五透鏡5及第六透鏡6在第五透鏡的像側面54和第六透鏡6的物側面62上接合形成膠合透鏡。在本實施例中，第五透鏡5及第六透鏡6的膠合面為非球面表面，且第五透鏡5及第六透鏡6形成塑膠膠合透鏡。
第七透鏡7為塑膠鏡片且為非球面透鏡。第七透鏡7具有正屈光度。第七透鏡7的物側面72與像側面74皆為非球面，但本發明不以此為限。
濾光片F設置於第七透鏡7與成像面IP之間，濾光片9可以讓具有適當波長的光線（例如紅外線或可見光）通過並阻擋其他波長的光線，但本發明不限於此。
平板CG可以為任何適合的透光材質的平板。平板CG可調整投影裝置的長度，也可提供保護作用。
在本實施例中，取像鏡頭10中具屈光度的透鏡數量實質上為七。本發明第一實施例的取像鏡頭10的光學有效焦距（Effective Focal Length，EFL）為1.94毫米（millimeter，mm），第二透鏡組G2的光學有效焦距（EFL2）為3.19毫米（millimeter，mm），光圈數（F-number，F#）為2，視場角（field of view，FOV）為178度，系統總長（TTL）為13毫米，最大像高為3.3173毫米。其中，系統總長為第一透鏡1物側面12至取像鏡頭10的成像面IP在光軸I上的距離。
第一實施例的取像鏡頭10的其他詳細光學數據如下表1所示。其中，「間距/厚度」欄列出各表面之間的距離，該距離表示各透鏡或光學元件在光軸I上的厚度，或是各透鏡或平板與下一光學元件的表面之間在光軸I上的距離。舉例來說，在列「12」中，「間距/厚度」表示第一透鏡1在光軸I上的厚度，而在列「14」中，「間距/厚度」表示第一透鏡1與第二透鏡2之間在光軸I上的距離，以此類推。「半徑」欄則列出光學元件的各表面的半徑。舉例來說，在列「12」中，「半徑」表示第一透鏡1的物側面12的通光孔徑的一半；而在列「14」中，「半徑」表示第一透鏡1的像側面14的通光孔徑的一半，以此類推。本文中所述的「通光孔徑」是指鏡片的光學面上光線可以通過的直徑大小。在「型態」欄中，標記了透鏡表面為「非球面」表面或「球面」表面。此外，在「備註」欄中，除註記對應的光學元件或透鏡表面之外，也標記了透鏡材質以及其他特徵。
表1
第一實施例
表面 編號 曲率 半徑 (mm) 間距/ 厚度 (mm) 折射率 阿貝數 半徑 (mm) 型態 備註
12 8.47 0.500 1.75 52 4.35 球面 第一透鏡1 (玻璃)
14 2.76 0.964 2.56 球面
22 1.58 0.550 1.54 56 2.37 非球面 第二透鏡2 (塑膠)
24 0.81 1.243 1.51 非球面
32 3.00 0.843 1.66 20 1.30 非球面 第三透鏡3 (塑膠)
34 8.22 0.422 0.96 非球面
無限大 0.167 0.94 最小孔徑0
42 55.03 1.116 1.50 81 1.01 非球面 第四透鏡4 (玻璃)
44 -3.30 0.145 1.24 非球面
52 12.12 1.527 1.54 56 1.42 非球面 第五透鏡5 (塑膠) 物側面
54 -1.77 0.008 1.50 56 1.64 非球面 第五透鏡5 (塑膠) 像側面/ 膠
62 -1.77 0.515 1.66 20 1.65 非球面 第六透鏡6 (塑膠)
64 -15.95 0.540 2.18 非球面
72 2.65 1.660 1.54 56 3.01 非球面 第七透鏡7 (塑膠)
74 -35.98 1.145 3.14 非球面
FS1 無限大 0.210 1.52 64 5.00   濾光片F
FS2 無限大 1.000 5.00
CGS1 無限大 0.400 1.52 64 5.00 平板CG
CGS2 無限大 0.045 5.00
IP 無限大 0 成像面IP
在本實施例中，第二透鏡2的物側面22、第三透鏡3的物側面32、第四透鏡4的物側面42、第五透鏡5的物側面52、第六透鏡6的物側面62、第七透鏡7的物側面72，以及第二透鏡2的像側面24、第三透鏡3的像側面34、第四透鏡4的像側面44、第五透鏡5的像側面54、第六透鏡6的像側面64、第七透鏡7的像側面74均是非球面，而這些非球面是依下列公式定義：
Figure 02_image001
……(1) 其中： R：透鏡表面近光軸I處的曲率半徑； Y：非球面曲面上的點與光軸I的垂直距離； Z：非球面之深度（非球面上距離光軸I為Y的點，其與相切於非球面光軸I上頂點之切面，兩者間的垂直距離）； K：錐面係數（conic constant）； a 2i：第2i階非球面係數。
本實施例上述的各非球面表面在公式(1)中的錐面係數以及各項非球面係數如表2中所示。其中，表2中欄位編號22表示其為第二透鏡2的物側面22的錐面係數以及非球面係數，其它欄位依此類推。在本發明的各實施例中，各非球面表面在公式(1)中的第2階非球面係數（a 2）皆為0。
表2
錐面 係數 第4階 非球面係數 第6階 非球面係數 第8階 非球面係數 第10階 非球面係數 第12階 非球面係數 第14階 非球面係數 第16階 非球面係數
22 -2.07 -4.92E-03 -7.26E-03 3.69E-03 -1.14E-03 2.14E-04 -2.13E-05 8.54E-07
24 -0.93 -3.38E-02 -2.44E-03 -2.68E-03 1.53E-02 -1.23E-02 3.95E-03 -4.84E-04
32 2.78 1.86E-02 8.52E-03 4.60E-03 -5.40E-03 3.26E-03 -7.04E-04 0.00E+00
34 40.06 4.53E-02 3.67E-02 -2.85E-02 3.54E-02 -8.24E-03 0.00E+00 0.00E+00
42 0.00 3.32E-02 2.46E-03 1.56E-03 -1.72E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
44 -7.13 -1.27E-02 -9.74E-03 -2.31E-04 2.87E-03 -1.47E-03 -4.47E-04 2.69E-04
52 -13.34 1.08E-02 -1.37E-02 1.62E-03 4.60E-03 -4.56E-03 1.77E-03 -2.98E-04
54 -1.03 6.29E-02 -1.72E-01 2.16E-01 -1.51E-01 5.90E-02 -1.29E-02 1.23E-03
62 -1.03 6.29E-02 -1.72E-01 2.16E-01 -1.51E-01 5.90E-02 -1.29E-02 1.23E-03
64 45.76 -1.84E-02 -1.61E-03 7.43E-03 -4.15E-03 1.08E-03 -1.40E-04 7.31E-06
72 -5.50 3.24E-03 -2.65E-03 1.02E-03 -2.54E-04 3.31E-05 -2.06E-06 4.75E-08
74 -0.01 1.26E-02 -4.70E-03 1.01E-03 -1.72E-04 1.70E-05 -7.66E-07 1.01E-08
據上所述，本實施例的取像鏡頭10符合以下條件：第一透鏡1為玻璃透鏡，且第四透鏡4、第五透鏡5及第六透鏡6中，至少一者為玻璃透鏡；在本實施例中，第四透鏡4為玻璃透鏡；第五透鏡5及第六透鏡6為塑膠透鏡，但在其他的實施例中，第五透鏡5及第六透鏡6也可玻璃透鏡。取像鏡頭10中自像側A2數來的第二片透鏡（第六透鏡6）為負透鏡、自像側A2數來的第三片透鏡（第五透鏡5）為正透鏡，且該自像側A2數來的第二片透鏡與該自像側A2數來的第三片透鏡的間距小於0.3毫米。第四透鏡4為玻璃模製透鏡，且為非球面透鏡。此外，取像鏡頭10中，最接近的凹面及凸面（第五透鏡的像側面54和第六透鏡6的物側面62）間的距離小於0.3毫米。此外，取像鏡頭10包括至少五個非球面透鏡。詳細來說，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及第七透鏡7為非球面透鏡。取像鏡頭10的全視場角落在170度至190度的範圍。
本實施例的取像鏡頭10可具有以下優點：第一透鏡1為玻璃透鏡；因此，可提供較高硬度，且提升抗磨特性。此外，亦可提高本實施例的取像鏡頭10的透光性，以提升成像品質。第四透鏡4、第五透鏡5及第六透鏡6中，至少一者為玻璃透鏡；其中，由於玻璃透鏡的熱膨脹係數特性，第四透鏡4使用玻璃透鏡可補償熱飄移，可確保本實施例的取像鏡頭10成像品質；而第五透鏡5及第六透鏡6選用塑膠透鏡，可降低本實施例的取像鏡頭10的製造成本，其中對第五透鏡5及第六透鏡6選用相同材質為較佳。取像鏡頭10中自像側A2數來的第二片透鏡為負透鏡、自像側A2數來的第三片透鏡為正透鏡；此種搭配可降低本實施例的取像鏡頭10的色差；此外，將自像側A2數來的第一片透鏡至第三片透鏡的屈光度依序設置為正、負、正，可提升本實施例的取像鏡頭10在紅外波段的共焦效果。自像側A2數來的第二片透鏡與該自像側A2數來的第三片透鏡的間距小於0.3毫米，可降低本實施例的取像鏡頭10的色差。第四透鏡4為玻璃模製透鏡，且為非球面透鏡，可降低本實施例的取像鏡頭10的製作難度。此外，取像鏡頭10包括至少五個非球面透鏡，可提升本實施例的取像鏡頭10的解析性能。
在本實施例中，取像鏡頭10還可滿足以下條件： 0.5＜D1/LT＜1.5； 8毫米≦D1≦11毫米； 9毫米≦LT≦15毫米； 1.6毫米＜EFL＜2.1毫米 4毫米≦DL≦8毫米； 0.4＜DL/LT＜0.8；以及 1＜D1/DL＜2。
在上述的條件式中： D1為第一透鏡1的最外側面的通光孔徑； LT為取像鏡頭10最外側兩透鏡表面（即第一透鏡1的物側面12至第七透鏡7的物側面72）於光軸I上的距離； EFL為取像鏡頭10的光學有效焦距；以及 DL為取像鏡頭10中最靠近像側A2的透鏡（即第七透鏡7）的最外側面的通光孔徑。
在另一觀點中，本實施例的取像鏡頭10包括第一透鏡組G1與第二透鏡組G2。第一透鏡組G1與第二透鏡組G2分別包括三片具有屈光度的透鏡。詳細來說，第一透鏡組G1包括第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3等三片具有屈光度的透鏡，第二透鏡組G2包括第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6、第七透鏡7等四片具有屈光度的透鏡。取像鏡頭10的通光孔徑最小處0設於第一透鏡組G1及第二透鏡組G2之間。
據上所述，本實施例的取像鏡頭10還可符合以下條件：第一透鏡組G1的透鏡中包括二片非球面透鏡（即第二透鏡2、第三透鏡3）且包括玻璃透鏡（第一透鏡1），且第一透鏡組G1朝向物側A1的最外側透鏡表面（即第一透鏡1的物側面12）為球面；第二透鏡組G2的透鏡中包括一片非球面透鏡（第四透鏡4至第七透鏡7皆為非球面透鏡），且包括玻璃透鏡（第四透鏡4），且第二透鏡組G2中包括膠合面（第五透鏡的像側面54和第六透鏡6的物側面62）。第二透鏡組G2的屈光度為正。
此外，在本實施例中，取像鏡頭10還可滿足以下條件： 0.15＜EFL/LT＜0.25；且 0.5＜D1/LT＜1.5。 8毫米≦D1≦11毫米； 9毫米≦LT≦15毫米； 1.6毫米＜EFL＜2.1毫米； 4毫米≦DL≦8毫米； 0.4＜DL/LT＜0.8；以及 1＜D1/DL＜2。
在上述的條件式中： EFL為取像鏡頭10的光學有效焦距； LT為第一透鏡組G1與第二透鏡組G2兩邊最外側的透鏡表面（即第一透鏡1的物側面12至第七透鏡7的物側面72）於光軸I上的距離； D1為第一透鏡組G1朝向物側A1的最外側透鏡（即第一透鏡1）的最外側面的通光孔徑；以及 DL為取像鏡頭10中最靠近像側A2的透鏡（即第七透鏡7）的最外側面的通光孔徑。
本實施例的取像鏡頭10的相關光學數值詳列於後附的表9中。
請再參閱圖2A至圖2D。圖2A的圖式說明第一實施例當其波長為450 nm、555 nm、650 nm及850 nm時的縱向球差（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450 nm、555 nm、650 nm及850 nm時在成像面IP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450 nm、555 nm、650 nm及850 nm時在成像面IP上的畸變像差（Distortion Aberration）。
在圖2A的縱向球差圖式中，代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.05毫米（mm）內。在圖2B及圖2C的場曲像差圖式中，代表波長在整個像高範圍內的場曲像差落在±0.12毫米（mm）內。由此可見，本實施例在視場角（FOV）為178度、光圈數（F#）為2的廣視角與大光圈的條件下，且將系統總長（TTL）控制在13毫米的情況下，仍可提供良好的成像品質。
圖3為本發明的第二實施例的取像鏡頭的示意圖。圖4A至圖4D為第二實施例的取像鏡頭的各項像差圖。請先參照圖3。本實施例的取像鏡頭10與第一實施例大致相似，兩者的差異在於：第五透鏡5及第六透鏡6為非膠合透鏡且第五透鏡5及第六透鏡6間的間距小於0.3毫米；因此，本實施例的取像鏡頭10可提供較佳的成像品質。此外，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的各光學數據及各元件的間距等參數不完全相同。
本發明第二實施例的取像鏡頭10的光學有效焦距（EFL）為1.9毫米，第二透鏡組G2的光學有效焦距（EFL2）為2.88毫米（millimeter，mm），光圈數（F#）為2.0，視場角（FOV）為185度，系統總長（TTL）為13毫米，最大像高為3.3173毫米。本發明第二實施例的取像鏡頭10的其他詳細光學數據如下表3所示。
表3
第二實施例
表面 編號 曲率 半徑 (mm) 間距/ 厚度 (mm) 折射率 阿貝數 半徑 (mm) 型態 備註
12 8.38 0.500 1.75 52 4.66 球面 第一透鏡1 (玻璃)
14 2.98 1.606 2.77 球面
22 3.08 0.558 1.54 56 2.53 非球面 第二透鏡2 (塑膠)
24 1.01 0.521 1.48 非球面
32 2.37 0.944 1.66 20 1.42 非球面 第三透鏡3 (塑膠)
34 5.35 0.436 1.00 非球面
無限大 0.196 0.86   最小孔徑0
42 41.03 1.355 1.50 81 1.11 非球面 第四透鏡4 (玻璃)
44 -2.19 0.100 1.48 非球面
52 13.82 1.408 1.54 56 1.78 非球面 第五透鏡5 (塑膠)
54 -3.63 0.255 1.93 非球面
62 -1.18 0.495 1.66 20 1.92 非球面 第六透鏡6 (塑膠)
64 -3.53 0.100 2.31 非球面
72 1.63 1.725 1.54 56 2.94 非球面 第七透鏡7 (塑膠)
74 123.09 1.145 3.10 非球面
FS1 無限大 0.210 1.52 64 5.00   濾光片F
FS2 無限大 1.000 5.00
CGS1 無限大 0.400 1.52 64 5.00 平板CG
CGS2 無限大 0.045 5.00
IP 無限大 0 成像面IP
本實施例的各非球面表面在上述的公式(1)中的錐面係數以及各項非球面係數如表4中所示。
表4
錐面 係數 第4階 非球面係數 第6階 非球面係數 第8階 非球面係數 第10階 非球面係數 第12階 非球面係數 第14階 非球面係數 第16階 非球面係數
22 -2.75 -6.85E-02 3.29E-02 -9.51E-03 1.74E-03 -1.97E-04 1.23E-05 -3.26E-07
24 -0.81 -1.08E-01 1.77E-03 7.17E-02 -7.26E-02 3.82E-02 -1.03E-02 1.11E-03
32 0.59 7.15E-03 -1.59E-02 3.34E-02 -2.36E-02 1.00E-02 -1.65E-03 0.00E+00
34 16.20 3.87E-02 1.26E-02 1.79E-03 1.11E-02 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
42 0.00 1.31E-02 6.65E-03 7.79E-04 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
44 -6.31 -6.39E-02 2.58E-02 -4.51E-03 -6.36E-03 3.44E-03 -3.95E-04 0.00E+00
52 8.71 -2.89E-03 3.37E-03 9.90E-04 -2.10E-03 6.46E-04 -6.21E-05 0.00E+00
54 -1.25 -3.47E-02 -4.85E-02 6.75E-02 -3.55E-02 9.33E-03 -1.22E-03 6.44E-05
62 -5.45 -4.62E-02 -5.18E-03 3.53E-02 -2.54E-02 7.96E-03 -1.18E-03 6.67E-05
64 -17.15 -4.97E-03 2.49E-02 -1.54E-02 4.46E-03 -6.96E-04 5.66E-05 -1.90E-06
72 -8.28 1.02E-02 -3.09E-03 8.34E-04 -1.59E-04 1.68E-05 -9.25E-07 1.99E-08
74 -0.16 -6.25E-03 1.96E-03 -3.51E-05 -5.27E-05 6.55E-06 -2.81E-07 2.53E-09
本實施例的取像鏡頭10的相關光學數值詳列於後附的表9中。
請參照圖4A至圖4D。在圖4A的縱向球差圖式中，代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.05毫米（mm）內。在圖4B及圖4C的場曲像差圖式中，代表波長在整個像高範圍內的場曲像差落在±0.08毫米（mm）內。由此可見，本實施例在視場角（FOV）為185度、光圈數（F#）為2.0的廣視角與大光圈的條件下，且將系統總長（TTL）控制在13毫米的情況下，仍可提供良好的成像品質。
圖5為本發明的第三實施例的取像鏡頭的示意圖。圖6A至圖6D為第三實施例的取像鏡頭的各項像差圖。請先參照圖5。本實施例的取像鏡頭10與第一實施例大致相似，兩者的差異在於：第五透鏡5為玻璃鏡片且為球面透鏡，第六透鏡6為玻璃鏡片且為球面透鏡，第四透鏡4為一般球面玻璃透鏡；因此，本實施例的取像鏡頭10可容忍較高的製造公差。此外，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的各光學數據及各元件的間距等參數不完全相同。
本發明第三實施例的取像鏡頭10的光學有效焦距（EFL）為1.8毫米，第二透鏡組G2的光學有效焦距（EFL2）為3.13毫米（millimeter，mm），光圈數（F#）為2.2，視場角（FOV）為180度，系統總長（TTL）為13毫米，最大像高為3.1毫米。本發明第三實施例的取像鏡頭10的其他詳細光學數據如下表5所示。
表5
第三實施例
表面 編號 曲率 半徑 (mm) 間距/ 厚度 (mm) 折射率 阿貝數 半徑 (mm) 型態 備註
12 6.78 0.710 1.75 52 4.35 球面 第一透鏡1 (玻璃)
14 2.77 1.319 2.55 球面
22 5.18 0.500 1.54 56 2.13 非球面 第二透鏡2 (塑膠)
24 1.37 1.041 1.25 非球面
32 15.24 0.550 1.64 24 1.07 非球面 第三透鏡3 (塑膠)
34 -6.33 0.100 0.92 非球面
無限大 0.252 0.79   最小孔徑0
42 -4.49 1.100 1.91 35 0.87 球面 第四透鏡4 (玻璃)
44 -2.30 0.224 1.16 球面
52 -18.25 1.411 1.75 52 1.24 球面 第五透鏡5 (玻璃) 物側面
54/ 62 -2.23 0.400 1.99 16 1.51 球面 第五透鏡5 (玻璃) 像側面/ 第六透鏡6 (玻璃) 物側面
64 -7.42 0.861     1.81 球面 第六透鏡6 (玻璃) 像側面
72 7.02 1.733 1.54 56 2.68 非球面 第七透鏡7 (塑膠)
74 -4.56 1.057 2.87 非球面
FS1 無限大 0.300 1.52 64 5.00   濾光片F
FS2 無限大 1.000 5.00
CGS1 無限大 0.400 1.52 64 5.00 平板CG
CGS2 無限大 0.045 5.00
IP 無限大 0.000 成像面IP
本實施例的各非球面表面在上述的公式(1)中的錐面係數以及各項非球面係數如表6中所示。
表6
錐面 係數 第4階 非球面係數 第6階 非球面係數 第8階 非球面係數 第10階 非球面係數 第12階 非球面係數 第14階 非球面係數 第16階 非球面係數
22 0.00 3.06E-02 -9.10E-03 -1.05E-03 1.19E-03 -2.61E-04 1.90E-05 0.00E+00
24 0.00 7.57E-02 -1.24E-01 3.13E-01 -4.53E-01 3.18E-01 -8.63E-02 0.00E+00
32 0.00 -7.87E-03 -1.80E-02 2.05E-02 -2.08E-02 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
34 0.00 -8.73E-04 2.53E-04 -7.71E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
72 0.00 1.20E-04 2.52E-03 -1.30E-03 3.62E-04 -5.98E-05 5.43E-06 -2.16E-07
74 0.00 1.14E-02 6.95E-04 -1.67E-04 -2.57E-05 1.06E-05 -1.22E-06 4.43E-08
本實施例的取像鏡頭10的相關光學數值詳列於後附的表9中。
請參照圖6A至圖6D。在圖6A的縱向球差圖式中，代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.05毫米（mm）內。在圖6B及圖6C的場曲像差圖式中，代表波長在整個像高範圍內的場曲像差落在±0.1毫米（mm）內。由此可見，本實施例在視場角（FOV）為180度、光圈數（F#）為2.2的廣視角與大光圈的條件下，且將系統總長（TTL）控制在13毫米的情況下，仍可提供良好的成像品質。
圖7為本發明的第四實施例的取像鏡頭的示意圖。圖8A至圖8D為第四實施例的取像鏡頭的各項像差圖。請先參照圖7。本實施例的取像鏡頭10與第一實施例大致相似，兩者的差異在於：取像鏡頭10中具屈光度的透鏡數量實質上為六片，第四透鏡4為一般球面玻璃透鏡，第五透鏡5為玻璃鏡片且為球面透鏡；因此，可降低本實施例的取像鏡頭10的製造成本。第四透鏡4及第五透鏡5在第四透鏡4的像側面44和第五透鏡5的物側面52上接合形成膠合透鏡。第二透鏡組G2包括第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6等三片具有屈光度的透鏡。此外，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的各光學數據及各元件的間距等參數不完全相同。
本發明第四實施例的取像鏡頭10的光學有效焦距（EFL）為1.9毫米，第二透鏡組G2的光學有效焦距（EFL2）為3.57毫米（millimeter，mm），光圈數（F#）為2，視場角（FOV）為180度，系統總長（TTL）為13毫米，最大像高為3.3173毫米。本發明第四實施例的取像鏡頭10的其他詳細光學數據如下表7所示。
表7
第四實施例
表面 編號 曲率 半徑 (mm) 間距/ 厚度 (mm) 折射率 阿貝數 半徑 (mm) 型態 備註
12 10.08 0.431 1.75 52 4.31 球面 第一透鏡1 (玻璃)
14 2.78 1.115 2.56 球面
22 7.26 0.543 1.54 56 2.34 非球面 第二透鏡2 (塑膠)
24 1.83 1.505 1.57 非球面
32 2.87 0.759 1.64 24 1.25 非球面 第三透鏡3 (塑膠)
34 15.94 0.255 1.04 非球面
無限大 0.561 1.02   最小孔徑0
42 無限大 1.840 1.75 52 1.40 球面 第四透鏡4 (玻璃) 物側面
44/ 52 -1.92 0.400 1.99 16 1.70 球面 第四透鏡4 (玻璃) 像側面/ 第五透鏡5 (玻璃) 物側面
54 -4.07 0.100     2.13 球面 第五透鏡5 (玻璃) 像側面
62 9.45 1.563 1.54 56 2.59 非球面 第六透鏡6 (塑膠)
64 -4.76 2.276 2.74 非球面
FS1 無限大 0.210 1.52 64 5.00   濾光片F
FS2 無限大 1.000 5.00
CGS1 無限大 0.400 1.52 64 5.00 平板CG
CGS2 無限大 0.045 5.00
IP 無限大 0.000 成像面IP
本實施例的各非球面表面在上述的公式(1)中的錐面係數以及各項非球面係數如表8中所示。
表8
錐面 係數 第4階 非球面係數 第6階 非球面係數 第8階 非球面係數 第10階 非球面係數 第12階 非球面係數 第14階 非球面係數 第16階 非球面係數
22 0.00 5.56E-02 -1.72E-02 3.94E-03 -7.45E-04 8.23E-05 -3.70E-06 0.00E+00
24 0.00 8.78E-02 -1.59E-02 1.71E-03 5.01E-04 -7.20E-04 4.95E-05 0.00E+00
32 0.00 2.68E-02 -5.14E-04 1.45E-02 -1.03E-02 4.34E-03 -2.73E-04 0.00E+00
34 0.00 2.71E-02 2.53E-03 1.77E-02 -1.40E-02 8.58E-03 0.00E+00 0.00E+00
62 0.00 4.05E-04 -4.50E-05 1.97E-06 -5.34E-06 3.13E-07 -1.13E-09 0.00E+00
64 0.00 8.20E-03 -3.98E-04 9.42E-05 -1.94E-05 1.29E-06 -2.34E-08 0.00E+00
據上所述，本實施例的取像鏡頭10可符合以下條件：第一透鏡1為玻璃透鏡，且第四透鏡4、第五透鏡5及第六透鏡6中，至少一者為玻璃透鏡；取像鏡頭10中自像側A2數來的第二片透鏡（第五透鏡5）為負透鏡、自像側A2數來的第三片透鏡（第四透鏡4）為正透鏡，且該自像側A2數來的第二片透鏡與該自像側A2數來的第三片透鏡的間距小於0.3毫米；取像鏡頭10中，最接近的凹面及凸面間（第四透鏡4的像側面44和第五透鏡5的物側面52）的距離小於0.3毫米。
本實施例的取像鏡頭10還可符合以下條件：第二透鏡組G2的透鏡中包括一片非球面透鏡（第六透鏡6），且包括玻璃透鏡（第四透鏡4及第五透鏡5），且第二透鏡組G2中包括膠合面（第四透鏡4的像側面44和第五透鏡5的物側面52）。第二透鏡組G2的屈光度為正。
本實施例的取像鏡頭10也可滿足先前所列的諸條件式。其中，LT為取像鏡頭10最外側兩透鏡表面（即第一透鏡1的物側面12至第六透鏡6的物側面62）於光軸I上的距離（或為第一透鏡組G1與第二透鏡組G2兩邊最外側的透鏡表面（即第一透鏡1的物側面12至第六透鏡6的物側面62）於光軸I上的距離）；DL為取像鏡頭10中最靠近像側A2的透鏡（即第六透鏡6）的最外側面的通光孔徑。
本實施例的取像鏡頭10的相關光學數值詳列於後附的表9中。
請參照圖8A至圖8D。在圖8A的縱向球差圖式中，代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.05毫米（mm）內。在圖8B及圖8C的場曲像差圖式中，代表波長在整個像高範圍內的場曲像差落在±0.08毫米（mm）內。由此可見，本實施例在視場角（FOV）為180度、光圈數（F#）為2的廣視角與大光圈的條件下，且將系統總長（TTL）控制在13毫米的情況下，仍可提供良好的成像品質。
表9列出第一實施例至第四實施例的取像鏡頭10的相關光學數值。其中，列「EFL」、列「EFL2」、列「TTL」至列「LT」的各參數的單位為毫米（mm）。列「FOV」的單位為度。
表9
第一實施例 第二實施例 第三實施例 第四實施例
EFL 1.94 1.9 1.8 1.9
EFL2 3.19 2.88 3.13 3.57
F# 2 2.0 2.2 2
FOV 178 185 180 180
TTL 13 13 13 13
最大像高 3.3173 3.3173 3.1 3.3173
D1 8.71 9.3 8.7 8.6
DL 6.28 6.2 5.7 5.5
LT 10.2 10.2 10.2 9.1
DL/LT 0.6 0.6 0.6 0.6
EFL/LT 0.19 0.19 0.18 0.21
D1/LT 0.85 0.91 0.85 0.95
D1/DL 1.39 1.50 1.53 1.56
綜上所述，本發明實施例的取像鏡頭，藉由符合上述的元件特性及配置條件，可在廣視角與大光圈下的條件下，仍提供良好的成像品質，並且，也能兼顧小型化的需求。本發明實施例的取像鏡頭，可在光圈數達到2.0、視場角達到約180度且系統總長控制在13毫米之內的情況下，提供良好的成像品質。此外，本發明實施例的取像鏡頭，藉由適當地將玻璃與塑膠鏡片與球面及非球面表面搭配設置，使取像鏡頭在能夠耐受使用環境的較高溫度以及溫度變化的情況下，降低製造成本並兼顧影像品質。
10:取像鏡頭 0:最小通光孔徑 1:第一透鏡 2:第二透鏡 3:第三透鏡 4:第四透鏡 5:第五透鏡 6:第六透鏡 7:第七透鏡 12、22、32、42、52、62、72、FS1、CGS1:物側面 14、24、34、44、54、64、74、FS2、CGS2:像側面 A1:物側 A2:像側 CG:平板 F:濾光片 G1:第一透鏡組 G2:第二透鏡組 I:光軸 IP:成像面
圖1為本發明的第一實施例的取像鏡頭的示意圖。 圖2A至圖2D為第一實施例的取像鏡頭的各項像差圖。 圖3為本發明的第二實施例的取像鏡頭的示意圖。 圖4A至圖4D為第二實施例的取像鏡頭的各項像差圖。 圖5為本發明的第三實施例的取像鏡頭的示意圖。 圖6A至圖6D為第三實施例的取像鏡頭的各項像差圖。 圖7為本發明的第四實施例的取像鏡頭的示意圖。 圖8A至圖8D為第四實施例的取像鏡頭的各項像差圖。
10:取像鏡頭 0:最小通光孔徑 1:第一透鏡 2:第二透鏡 3:第三透鏡 4:第四透鏡 5:第五透鏡 6:第六透鏡 7:第七透鏡 12、22、32、42、52、62、72、FS1、CGS1:物側面 14、24、34、44、54、64、74、FS2、CGS2:像側面 A1:物側 A2:像側 CG:平板 F:濾光片 G1:第一透鏡組 G2:第二透鏡組 I:光軸 IP:成像面

Claims (13)

  1. 一種取像鏡頭，包括：一第一透鏡組與一第二透鏡組，該第一透鏡組與該第二透鏡組分別包括三片具有屈光度的透鏡；該第一透鏡組的該些透鏡中包括二片非球面透鏡，且包括一玻璃透鏡，且該第一透鏡組朝向物側的最外側透鏡表面為一球面；該第二透鏡組的該些透鏡中包括一片非球面透鏡，且包括一玻璃透鏡，且該第二透鏡組中包括一膠合面；該取像鏡頭的通光孔徑最小處設於該第一透鏡組及該第二透鏡組之間；且該取像鏡頭滿足以下條件：0.15<EFL/LT<0.25且0.5<D1/LT<1.5；其中，EFL為該取像鏡頭的光學有效焦距，LT為該第一透鏡組與該第二透鏡組兩邊最外側的透鏡表面於光軸上的距離，D1為該第一透鏡組朝向該物側的最外側透鏡的最外側面的通光孔徑。
  2. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭滿足以下條件：8毫米≦D1≦11毫米；9毫米≦LT≦15毫米；以及1.6毫米<EFL<2.1毫米。
  3. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭滿足以下條件：4毫米≦DL≦8毫米；0.4<DL/LT<0.8；以及1<D1/DL<2；其中DL為該取像鏡頭中最靠近像側的透鏡的最外側面的通光孔徑。
  4. 如請求項1所述的取像鏡頭，其中該第二透鏡組的屈光度為正。
  5. 一種取像鏡頭，包括：自該取像鏡頭的物側至像側依序排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡及第六透鏡，以及一設於該第三透鏡與該第四透鏡之間的最小通光孔徑；該第一透鏡為玻璃透鏡，且該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡中，至少一者為玻璃透鏡；該取像鏡頭中自該像側數來的第二片透鏡為負透鏡、自該像側數來的第三片透鏡為正透鏡，且該自像側數來的第二片透鏡與該自像側數來的第三片透鏡的間距小於0.3毫米；同時，該取像鏡頭滿足以下條件：0.5<D1/LT<1.5；4毫米≦DL≦8毫米；0.4<DL/LT<0.8；以及1<D1/DL<2；其中，LT為該取像鏡頭最外側兩透鏡表面於光軸上的距離，D1為該第一透鏡的最外側面的通光孔徑，DL為該取像鏡頭中最靠近該像側的透鏡的最外側面的通光孔徑。
  6. 如請求項5所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭滿足以下條件：8毫米≦D1≦11毫米；9毫米≦LT≦15毫米；以及1.6毫米<EFL<2.1毫米，其中EFL為該取像鏡頭的光學有效焦距。
  7. 如請求項5所述的取像鏡頭，其中該第四透鏡為玻璃模製透鏡，且為非球面透鏡。
  8. 如請求項1或5所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭中具屈光度的透鏡數量實質上為七。
  9. 如請求項8所述的取像鏡頭，其中該第五透鏡及該第六透鏡形成膠合透鏡。
  10. 如請求項9所述的取像鏡頭，其中該第五透鏡及該第六透鏡的膠合面為非球面表面。
  11. 如請求項10所述的取像鏡頭，其中該第五透鏡及該第六透鏡形成塑膠膠合透鏡。
  12. 如請求項8所述的取像鏡頭，其中該第五透鏡及該第六透鏡為玻璃透鏡。
  13. 如請求項8所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭中具屈光度的該七片透鏡，自物側至像側屈光度依序為：負、負、正、正、正、負、正。
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