TWI810643B - 取像鏡頭 - Google Patents

取像鏡頭 Download PDF

Info

Publication number
TWI810643B
TWI810643B TW110132702A TW110132702A TWI810643B TW I810643 B TWI810643 B TW I810643B TW 110132702 A TW110132702 A TW 110132702A TW 110132702 A TW110132702 A TW 110132702A TW I810643 B TWI810643 B TW I810643B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lens
imaging lens
imaging
object side
optical axis
Prior art date
Application number
TW110132702A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202311798A (zh
Inventor
賴慶隆
Original Assignee
光芒光學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 光芒光學股份有限公司 filed Critical 光芒光學股份有限公司
Priority to TW110132702A priority Critical patent/TWI810643B/zh
Priority to CN202211008840.3A priority patent/CN115755347A/zh
Priority to US17/900,871 priority patent/US20230081121A1/en
Publication of TW202311798A publication Critical patent/TW202311798A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI810643B publication Critical patent/TWI810643B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0035—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having three lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
    • G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
    • G02B9/16—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - + all the components being simple
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
  • Cameras In General (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

一種取像鏡頭，從物側到像側沿著光軸依序包括光圈、第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡。第一透鏡為玻璃非球面透鏡且具備正屈光度。第二透鏡為塑膠非球面透鏡。第三透鏡為塑膠非球面透鏡。取像鏡頭對波長940 nm的光線的透光率大於85%。且視場角小於90度。

Description

取像鏡頭
本發明是有關於一種光學元件，且特別是一種光學取像鏡頭。
駕駛者監控系統（Driver Monitoring System; DMS）是一種汽車安全系統，用以監控駕駛者的注意力，並且可以與碰撞預防系統共同運作。隨著近年自動駕駛技術廣泛受到關注，美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)也將自動駕駛車定義為5種不同的發展階段。其中，第三階段表示「有條件自動駕駛化」，也就是「存在著監控駕駛人的潛在需要，以確保從自動駕駛轉換到手動駕駛時，駕駛人隨時準備好接管車輛」。而許多汽車製造商近期也將符合第三階段的自動駕駛功能列入產品開發排程。
在利用DMS對駕駛員的駕駛行為及臉部表情做檢測時，需要選擇合適的光源。為了降低環境光的干擾，光源的強度需要高於環境光，但是強光會對人眼產生干擾，因此光源最好使用不可見光，所以近紅外光成為DMS系統最好的選擇，DMS系統中的鏡頭需要在近紅外光波段有良好的成像能力，以確保在夜間、逆光等複雜光照環境下可以發揮功能。
本發明提供一種取像鏡頭，適用於駕駛員監控系統、安控、人臉辨識領域。且鏡頭小型化，能有效地降低製造成本，同時能滿足近紅外光波段的成像品質和溫度飄移需求。
根據本發明的一觀點，提供一種取像鏡頭，從物側到像側沿著光軸依序包括光圈、第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡。第一透鏡為玻璃非球面透鏡。第二透鏡為塑膠非球面透鏡。第三透鏡為塑膠非球面透鏡。第一透鏡的直徑小於第二透鏡的直徑，且第二透鏡的直徑小於第三透鏡的直徑。取像鏡頭對波長940 nm的光線的透光率大於85%，且取像鏡頭的視場角小於90度。取像鏡頭滿足條件式D1/LT ＜ 0.62，LT是取像鏡頭最外側兩透鏡的外表面在光軸上的距離，D1是第一透鏡於取像鏡頭開口的外露區的直徑。
根據本發明的另一觀點，提供一種取像鏡頭，包括光圈、第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡。第一透鏡為玻璃非球面透鏡，屈光度為正且設置於光軸上。第二透鏡及第三透鏡為二個非球面透鏡，設置於光軸上。光圈設置於光軸上，且位於取像鏡頭的所有透鏡的最外側。取像鏡頭最外側兩透鏡的外表面在光軸上的距離小於4.2 mm，且取像鏡頭的視場角小於90度。取像鏡頭對波長940 nm的光線的透光率大於85%。取像鏡頭滿足條件式0.67 ＜ EFL1 / EFL ＜ 1.11，ELF1是第一透鏡的有效焦距，而ELF是取像鏡頭的有效焦距。
根據本發明的再一觀點，提供一種取像鏡頭，從物側到像側沿著光軸依序包括光圈、第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡。這些透鏡都是非球面透鏡，且第一透鏡為玻璃非球面透鏡。取像鏡頭對波長940 nm的光線的透光率大於85%；且取像鏡頭的視場角小於90度。取像鏡頭滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3，CT3為第三透鏡之中心厚度，ET3為第三透鏡之邊緣厚度。
基於上述，本發明實施例提供的取像鏡頭是使用三片非球面透鏡，且其中一片為玻璃透鏡。實現鏡頭的小型化，有效地降低製造成本，同時能滿足近紅外光波段的成像品質和溫度飄移需求。
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。
請先參照圖1，本發明的第一實施例之取像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿取像鏡頭1000的光軸I依序包括光圈0、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1為玻璃非球面透鏡，第二透鏡2及第三透鏡3為塑膠非球面透鏡。當由一待拍攝物所發出的光線進入取像鏡頭1000，並依序經過光圈0、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、濾光片9及蓋玻璃10之後，會在成像面100（image plane）形成影像。光圈0被設置以決定入射光束的大小，藉此可具有良好的成像品質。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設置於第三透鏡3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，第一透鏡1也可以是玻璃膜造非球面透鏡。
在本實施例中，取像鏡頭1000的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、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、95、105及朝向像側A2且使成像光線通過之像側面16、26、36、96、106。
第一透鏡1具有正屈光率（refracting power）。第一透鏡1的物側面15與像側面16皆為非球面（aspheric 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。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，且第一實施例的取像鏡頭1000的有效焦距（Effective Focal Length, EFL）為4.1毫米（millimeter, mm），全視場角（field of view, FOV）為55°，取像鏡頭1000在光軸I上的鏡頭總長TTL為5.5毫米，光圈值（F-number, Fno）為2.1，最大像高為2.264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。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0.84 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0.84 mm，像側面16的間距（如表一所示為1.74 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1.74 mm，依此類推。對於物側面15，直徑指第一透鏡1於取像鏡頭1000開口的外露區的直徑，大致等於光學有效徑。對於物側面25及35以及像側面16、26、36，直徑指所對應的透鏡整片的直徑（包括承靠部）。
表一：
第一實施例
有效焦距 = 4.1 mm，全視場角 = 55°，鏡頭總長 = 5.5 mm，光圈值 = 2.1， 最大像高 = 2.264 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 直徑的一半 (mm)
物體   無限大 750      
光圈0   無限大 0.00     0.96
第一透鏡1 物側面15 1.85 0.84 1.50 82 1.15
  像側面16 11.64 1.74     1.14
第二透鏡2 物側面25 -0.74 0.50 1.64 23.5 1.17
  像側面26 -0.87 0.10     1.36
第三透鏡3 物側面35 2.56 0.99 1.64 23.5 2.14
  像側面36 2.24 0.27     2.28
濾光片9 物側面95 無限大 0.21 1.52 64 3.00
  像側面96 無限大 0.40     3.00
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.40 1.52 64 3.00
  像側面106 無限大 0.05     3.00
  成像面100 無限大 0.00     2.27
根據圖1及表一，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的凹凸透鏡，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的凸凹透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為凸面朝物側A1的凸凹透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凹面且具有反曲點。第三透鏡3之中心厚度CT3為0.99毫米，邊緣厚度ET3為0.50毫米，滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3。
在本實施例中，取像鏡頭1000對波長940 nm的光線的透光率大於85%。第一透鏡1的物側面15及第三透鏡3的像側面36在光軸I上的距離LT為4.17毫米，第一透鏡1的物側面15的有效徑D1為2.3毫米，且取像鏡頭1000最靠近像側A2的像側面36的有效徑DL為4.56毫米。取像鏡頭1000滿足條件式D1/DL ＜ 0.6以及D1/LT ＜ 0.6。根據本發明一實施例，第一透鏡1可以是黑色的。
在本實施例中，第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3的物側面15、25、35及像側面16、26、36共計六個面均是非球面，而這些非球面是依下列公式定義： ...(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； a2i：第2i階非球面係數。
本實施例在上述非球面在公式(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15表示其為第一透鏡1的物側面15的非球面係數，其它欄位依此類推。
表二：
面 R K a 4 a 6
15 1.85 -0.41 1.36E-02 -1.34E-02
16 11.64 0.00 -1.37E-03 3.74E-02
25 -0.74 -0.64 -6.89E-02 1.19E-01
26 -0.87 -0.63 -1.97E-01 6.65E-01
35 2.56 -38.46 2.13E-02 -2.01E-02
36 2.24 -17.35 -7.00E-02 1.14E-02
面 a 8 a 10 a 12 a 14
15 1.48E-02 4.41E-03 -1.37E-02 5.30E-03
16 -9.96E-02 1.37E-01 -9.60E-02 2.62E-02
25 -6.38E-01 1.76E+00 -1.48E+00 4.24E-01
26 -1.20E+00 1.24E+00 -5.86E-01 1.05E-01
35 1.62E-02 -5.89E-03 1.02E-03 -7.00E-05
36 7.01E-03 -2.96E-03 4.23E-04 -2.31E-05
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則分別說明第一實施例當其波長為890 nm、940 nm及990 nm時在成像面100上有關子午（Tangential）方向的場曲（Field Curvature）像差及弧矢（Sagittal）方向的場曲像差，圖2D則說明第一實施例當其波長為890 nm、940 nm及990 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±0.06毫米（mm）的範圍內，故本第一實施例對於相同波長確實具備良好的球差表現。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，色像差表現良好。
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±0.09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±7%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使用三片非球面透鏡，且其中一片為玻璃透鏡，實現成像鏡頭的小型化，同時滿足近紅外光波段的成像品質，以及溫度飄移需求。
為了充分說明本發明的各種實施態樣，將在下文描述本發明的其他實施例。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖3為本發明之第二實施例之取像鏡頭的示意圖，而圖4A至圖4D為第二實施例之取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取像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿取像鏡頭1000的光軸I依序包括光圈0、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1為玻璃非球面透鏡，第二透鏡2及第三透鏡3為塑膠非球面透鏡。在本發明一實施例中，第一透鏡1可以是玻璃模造非球面透鏡。
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皆為非球面。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皆為非球面。
第二實施例的其他詳細光學數據如下表三所示，且第二實施例的取像鏡頭1000的有效焦距為4.1毫米，全視場角為54°，取像鏡頭1000在光軸I上的鏡頭總長TTL為5.5毫米，光圈值為2.1，最大像高為2.264毫米。
表三：
第二實施例
有效焦距 = 4.1 mm，全視場角 = 54°，鏡頭總長 = 5.5 mm，光圈值 = 2.1， 最大像高 = 2.264 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 直徑的一半 (mm)
物體   無限大 751      
光圈0   無限大 -0.32     0.95
第一透鏡1 物側面15 1.54 0.75 1.50 82 1.00
  像側面16 4.45 1.69     0.91
第二透鏡2 物側面25 -0.75 0.57 1.64 23.5 1.11
  像側面26 -1.08 0.10     1.31
第三透鏡3 物側面35 1.71 1.06 1.64 23.5 2.11
  像側面36 2.35 0.28     2.27
濾光片9 物側面95 無限大 0.21 1.52 64 3.00
  像側面96 無限大 0.40     3.00
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.40 1.52 64 3.00
  像側面106 無限大 0.05     3.00
  成像面100 無限大 0.00     2.27
根據圖3及表三，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的凹凸透鏡，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的凸凹透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為凸面朝物側A1的凹凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凹面且具有反曲點。第三透鏡3之中心厚度CT3為1.06毫米，邊緣厚度ET3為0.50毫米，滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3。
在本實施例中，取像鏡頭1000對波長940 nm的光線的透光率大於85%。第一透鏡1的物側面15及第三透鏡3的像側面36在光軸I上的距離LT為4.16毫米，第一透鏡1的物側面15的有效徑D1為2.0毫米，且取像鏡頭1000最靠近像側A2的像側面36的有效徑DL為4.54毫米。取像鏡頭1000滿足條件式D1/DL ＜ 0.6以及D1/LT ＜ 0.6。
本實施例中的各項非球面係數如下表四所示。
表四：
面 R K a 4 a 6
15 1.54 0.59 2.29E-02 -1.61E-01
16 4.45 0.00 1.77E-02 3.14E-01
25 -0.75 -0.61 1.53E-01 -4.09E-01
26 -1.08 -0.45 -2.73E-01 6.20E-01
35 1.71 -12.72 -7.26E-02 5.15E-02
36 2.35 -3.62 -1.52E-01 4.51E-02
面 a 8 a 10 a 12 a 14
15 4.79E-01 -7.19E-01 5.43E-01 -1.59E-01
16 -1.11E+00 2.44E+00 -2.63E+00 1.19E+00
25 2.68E-01 8.42E-01 -1.00E+00 3.40E-01
26 -9.69E-01 9.39E-01 -4.27E-01 7.51E-02
35 -1.26E-02 6.68E-04 2.08E-04 -2.78E-05
36 1.52E-03 -3.11E-03 5.60E-04 -3.37E-05
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則分別說明第二實施例在成像面100上有關子午方向的場曲像差及弧矢方向的場曲像差，圖4D則說明第二實施例在成像面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±0.09毫米的範圍內，故本第二實施例對於相同波長確實具備良好的球差表現。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，色像差表現良好。
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±0.09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±8%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，使用三片非球面透鏡，且其中一片為玻璃透鏡，實現成像鏡頭的小型化，同時滿足近紅外光波段的成像品質，以及溫度飄移需求。
圖5為本發明之第三實施例之取像鏡頭的示意圖，而圖6A至圖6D為第三實施例之取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取像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿取像鏡頭1000的光軸I依序包括光圈0、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1為玻璃非球面透鏡，第二透鏡2及第三透鏡3為塑膠非球面透鏡。
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皆為非球面。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皆為非球面。
第三實施例的其他詳細光學數據如下表五所示，且第三實施例的取像鏡頭1000的有效焦距為4.2毫米，全視場角為54°，取像鏡頭1000在光軸I上的鏡頭總長TTL為5.5毫米，光圈值為2.1，最大像高為2.264毫米。
表五：
第三實施例
有效焦距 = 4.2 mm，全視場角 = 54°，鏡頭總長 = 5.5 mm，光圈值 = 2.1， 最大像高 = 2.264 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 直徑的一半 (mm)
物體   無限大 751      
光圈0   無限大 0.00     0.97
第一透鏡1 物側面15 1.56 -0.33 1.59 61 1.00
  像側面16 3.22 0.78     0.88
第二透鏡2 物側面25 -0.78 1.59 1.64 23.5 1.10
  像側面26 -1.12 0.57     1.30
第三透鏡3 物側面35 1.86 0.10 1.64 23.5 2.10
  像側面36 2.79 1.12     2.27
濾光片9 物側面95 無限大 0.29 1.52 64 3.00
  像側面96 無限大 0.40     3.00
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.40 1.52 64 3.00
  像側面106 無限大 0.05     3.00
  成像面100 無限大 0.00     2.27
根據圖5及表五，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的凹凸透鏡，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的凸凹透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為凸面朝物側A1的凹凸透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凹面且具有反曲點。第三透鏡3之中心厚度CT3為1.12毫米，邊緣厚度ET3為0.51毫米，滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3。
在本實施例中，取像鏡頭1000對波長940 nm的光線的透光率大於85%。第一透鏡1的物側面15及第三透鏡3的像側面36在光軸I上的距離LT為4.16毫米，第一透鏡1的物側面15的有效徑D1為2.0毫米，且取像鏡頭1000最靠近像側A2的像側面36的有效徑DL為4.54毫米。取像鏡頭1000滿足條件式D1/DL ＜ 0.6以及D1/LT ＜ 0.6。
本實施例中的各項非球面係數如下表六所示。
表六：
面 R K a 4 a 6
15 1.56 0.51 2.00E-02 -1.10E-01
16 3.22 0.00 2.89E-02 3.05E-01
25 -0.78 -0.58 1.77E-01 -5.00E-01
26 -1.12 -0.40 -2.38E-01 5.17E-01
35 1.86 -13.28 -8.71E-02 6.78E-02
36 2.79 -3.63 -1.48E-01 4.52E-02
面 a 8 a 10 a 12 a 14
15 3.31E-01 -4.86E-01 3.61E-01 -1.02E-01
16 -1.14E+00 2.72E+00 -3.13E+00 1.50E+00
25 5.13E-01 4.55E-01 -7.11E-01 2.60E-01
26 -8.04E-01 7.95E-01 -3.66E-01 6.54E-02
35 -2.12E-02 3.03E-03 -1.23E-04 -9.01E-06
36 4.01E-04 -2.80E-03 5.31E-04 -3.28E-05
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則分別說明第三實施例在成像面100上有關子午方向的場曲像差及弧矢方向的場曲像差，圖6D則說明第三實施例在成像面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±0.095毫米的範圍內，故本第三實施例對於相同波長確實具備良好的球差表現。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，色像差表現良好。
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±0.095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±7%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，使用三片非球面透鏡，且其中一片為玻璃透鏡，實現成像鏡頭的小型化，同時滿足近紅外光波段的成像品質，以及溫度飄移需求。
圖7為本發明之第四實施例之取像鏡頭的示意圖，而圖8A至圖8D為第四實施例之取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取像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿取像鏡頭1000的光軸I依序包括光圈0、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1為玻璃非球面透鏡，第二透鏡2及第三透鏡3為塑膠非球面透鏡。
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皆為非球面。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具有負屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為非球面。
第四實施例的其他詳細光學數據如下表七所示，且第四實施例的取像鏡頭1000的有效焦距為4.2毫米，全視場角為55°，取像鏡頭1000在光軸I上的鏡頭總長TTL為5.5毫米，光圈值為2.1，最大像高為2.264毫米。
表七：
第四實施例
有效焦距 = 4.1 mm，全視場角 = 55°，鏡頭總長 = 5.5 mm，光圈值 = 2.1， 最大像高 = 2.264 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 直徑的一半 (mm)
物體   無限大 751      
光圈0   無限大 -0.11     0.97
第一透鏡1 物側面15 1.69 0.87 1.50 82 1.10
  像側面16 11.85 1.50     1.09
第二透鏡2 物側面25 -0.72 0.62 1.64 23.5 1.07
  像側面26 -0.85 0.10     1.32
第三透鏡3 物側面35 4.23 1.09 1.64 23.5 2.10
  像側面36 2.80 0.27     2.28
濾光片9 物側面95 無限大 0.29 1.52 64 3.00
  像側面96 無限大 0.40     3.00
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.40 1.52 64 3.00
  像側面106 無限大 0.05     3.00
  成像面100 無限大 0.00     2.27
根據圖7及表七，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的凹凸透鏡，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的凸凹透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為凸面朝物側A1的凸凹透鏡，其物側面35為凸面，像側面36為凹面且具有反曲點。第三透鏡3之中心厚度CT3為1.09毫米，邊緣厚度ET3為0.50毫米，滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3。
在本實施例中，取像鏡頭1000對波長940 nm的光線的透光率大於85%。第一透鏡1的物側面15及第三透鏡3的像側面36在光軸I上的距離LT為4.18毫米，第一透鏡1的物側面15的有效徑D1為2.2毫米，且取像鏡頭1000最靠近像側A2的像側面36的有效徑DL為4.56毫米。取像鏡頭1000滿足條件式D1/DL ＜ 0.6以及D1/LT ＜ 0.6。
本實施例中的各項非球面係數如下表八所示。
表八：
面 R K a 4 a 6
15 1.69 -0.46 1.47E-02 -2.15E-02
16 11.85 0.00 -5.14E-03 4.05E-02
25 -0.72 -0.62 -2.03E-02 1.25E-01
26 -0.85 -0.65 7.68E-03 2.30E-01
35 4.23 -55.91 1.61E-02 -1.77E-02
36 2.80 -46.17 -5.11E-02 -1.10E-02
面 a 8 a 10 a 12 a 14
15 4.65E-02 -4.13E-02 1.14E-02 1.06E-03
16 -1.53E-01 2.49E-01 -2.07E-01 6.56E-02
25 -5.33E-01 1.91E+00 -2.01E+00 7.12E-01
26 -4.83E-01 6.22E-01 -3.33E-01 6.57E-02
35 1.72E-02 -6.89E-03 1.27E-03 -9.13E-05
36 1.86E-02 -6.09E-03 8.46E-04 -4.57E-05
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則分別說明第四實施例在成像面100上有關子午方向的場曲像差及弧矢方向的場曲像差，圖8D則說明第四實施例在成像面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±0.05毫米的範圍內，故本第四實施例對於相同波長確實具備良好的球差表現。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，色像差表現良好。
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±7%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，使用三片非球面透鏡，且其中一片為玻璃透鏡，實現成像鏡頭的小型化，同時滿足近紅外光波段的成像品質，以及溫度飄移需求。
圖9為本發明之第五實施例之取像鏡頭的示意圖，而圖10A至圖10D為第五實施例之取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取像鏡頭1000從物側A1至像側A2沿取像鏡頭1000的光軸I依序包括光圈0、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、濾光片9及蓋玻璃10，其中，第一透鏡1為玻璃非球面透鏡，第二透鏡2及第三透鏡3為塑膠非球面透鏡。
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皆為非球面。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具有負屈光率。第三透鏡3的物側面35與像側面36皆為非球面。
第五實施例的其他詳細光學數據如下表九所示，且第五實施例的取像鏡頭1000的有效焦距為4.3毫米，全視場角為55°，取像鏡頭1000在光軸I上的鏡頭總長TTL為5.5毫米，光圈值為2.1，最大像高為2.264毫米。
表九：
第五實施例
有效焦距 = 4.3 mm，全視場角 = 55°，鏡頭總長 = 5.5 mm，光圈值 = 2.1， 最大像高 = 2.264 mm
元件 面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 阿貝數 直徑的一半 (mm)
物體   無限大 751      
光圈0   無限大 -0.31     1.00
第一透鏡1 物側面15 1.57 0.68 1.59 61 1.07
  像側面16 4.64 1.41     0.99
第二透鏡2 物側面25 -0.88 0.90 1.64 23.5 0.97
  像側面26 -1.15 0.10     1.36
第三透鏡3 物側面35 2.81 0.94 1.64 23.5 2.18
  像側面36 2.40 0.23     2.29
濾光片9 物側面95 無限大 0.21 1.52 64 3.00
  像側面96 無限大 0.59     3.00
蓋玻璃 10 物側面105 無限大 0.40 1.52 64 3.00
  像側面106 無限大 0.05     3.00
  成像面100 無限大 0.00     2.27
根據圖9及表九，第一透鏡1為凸面朝向物側A1的凹凸透鏡，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的凸凹透鏡，其物側面25為凹面，像側面26為凸面。第三透鏡3為凸面朝物側A1的凸凹透鏡，其物側面35為凸面且具有反曲點，像側面36為凹面且具有反曲點。第三透鏡3之中心厚度CT3為0.94毫米，邊緣厚度ET3為0.32毫米，滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3。
在本實施例中，取像鏡頭1000對波長940 nm的光線的透光率大於85%。第一透鏡1的物側面15及第三透鏡3的像側面36在光軸I上的距離LT為4.03毫米，第一透鏡1的物側面15的有效徑D1為2.14毫米，且取像鏡頭1000最靠近像側A2的像側面36的有效徑DL為4.58毫米。取像鏡頭1000滿足條件式D1/DL ＜ 0.6以及D1/LT ＜ 0.6。
本實施例中的各項非球面係數如下表十所示。
表十：
面 R K a 4 a 6
15 1.57 0.26 6.44E-03 -2.31E-02
16 4.64 0.00 1.10E-02 1.07E-01
25 -0.88 -0.46 1.11E-01 -1.05E+00
26 -1.15 -0.47 -3.04E-01 7.83E-01
35 2.81 -3.09 -4.21E-01 5.03E-01
36 2.40 -0.62 -3.30E-01 2.16E-01
面 a 8 a 10 a 12 a 14
15 5.10E-02 -3.81E-02 5.76E-03 6.46E-03
16 -3.54E-01 6.87E-01 -6.42E-01 2.44E-01
25 2.70E+00 -2.98E+00 1.64E+00 -3.78E-01
26 -1.37E+00 1.74E+00 -1.36E+00 6.36E-01
35 -3.27E-01 1.36E-01 -3.69E-02 6.28E-03
36 -9.86E-02 3.42E-02 -8.59E-03 1.40E-03
面 a 16 a 18  
15 0.00 0.00  
16 0.00 0.00  
25 0.00 0.00  
26 -1.66E-01 1.88E-02  
35 -0.000610192 2.57E-05  
36 -0.00012989 5.10E-06  
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則分別說明第五實施例在成像面100上有關子午方向的場曲像差及弧矢方向的場曲像差，圖10D則說明第五實施例在成像面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±0.09毫米的範圍內，故本第五實施例對於相同波長確實具備良好的球差表現。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，色像差表現良好。
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±0.09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±5%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，使用三片非球面透鏡，且其中一片為玻璃透鏡，實現成像鏡頭的小型化，同時滿足近紅外光波段的成像品質，以及溫度飄移需求。
綜上所述，本發明實施例提供的取像鏡頭是使用三片非球面透鏡，且其中一片為玻璃透鏡。實現鏡頭的小型化，有效地降低製造成本，並在縱向球差與各項像差方面表現良好，滿足近紅外光波段的成像品質和溫度飄移需求。
0:光圈 1、2、3:透鏡 9:濾光片 10:蓋玻璃 15、25、35、95、105:物側面 16、26、36、96、106:像側面 100:成像面 1000:成像鏡頭 A1:物側 A2:像側 I:光軸
圖1為本發明之第一實施例之取像鏡頭的示意圖。 圖2A至圖2D為第一實施例之取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取像鏡頭的示意圖。 圖4A至圖4D為第二實施例之取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取像鏡頭的示意圖。 圖6A至圖6D為第三實施例之取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取像鏡頭的示意圖。 圖8A至圖8D為第四實施例之取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取像鏡頭的示意圖。 圖10A至圖10D為第五實施例之取像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。
0:光圈
1、2、3:透鏡
9:濾光片
10:蓋玻璃
15、25、35、95、105:物側面
16、26、36、96、106:像側面
100:成像面
1000:成像鏡頭
A1:物側
A2:像側
I:光軸

Claims (10)

  1. 一種取像鏡頭，從一物側到一像側沿著一光軸依序包括： 一光圈； 一第一透鏡，為玻璃非球面透鏡； 一第二透鏡，為塑膠非球面透鏡；以及 一第三透鏡，為塑膠非球面透鏡， 其中該第一透鏡的直徑小於該第二透鏡的直徑，且該第二透鏡的直徑小於該第三透鏡的直徑； 該取像鏡頭對波長940 nm的光線的透光率大於85%，且該取像鏡頭的視場角小於90度；以及 該取像鏡頭滿足條件式D1/LT ＜ 0.62，LT是該取像鏡頭最外側兩透鏡的外表面在該光軸上的距離，D1是該第一透鏡於該取像鏡頭開口的一外露區的直徑。
  2. 一種取像鏡頭，包括： 一第一透鏡，為玻璃非球面透鏡，屈光度為正且設置於一光軸上； 一第二透鏡及一第三透鏡，為二個非球面透鏡，設置於該光軸上；以及 一光圈，設置於該光軸上，且位於該取像鏡頭的所有透鏡的最外側， 其中該取像鏡頭最外側兩透鏡的外表面在該光軸上的距離小於4.2 mm，且該取像鏡頭的視場角小於90度； 該取像鏡頭對波長940 nm的光線的透光率大於85%；以及 該取像鏡頭滿足條件式0.67 ＜ EFL1 / EFL ＜ 1.11，ELF1是該第一透鏡的有效焦距，而ELF是該取像鏡頭的有效焦距。
  3. 一種取像鏡頭，從一物側到一像側沿著一光軸依序包括： 一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡， 其中該些透鏡都是非球面透鏡，且該第一透鏡為玻璃非球面透鏡； 該取像鏡頭對波長940 nm的光線的透光率大於85%；且該取像鏡頭的視場角小於90度；以及 該取像鏡頭滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3，CT3為該第三透鏡之中心厚度，ET3為該第三透鏡之邊緣厚度。
  4. 如請求項1或3中任一項所述的取像鏡頭，其中該第一透鏡的屈光度為正，且該第二透鏡以及該第三透鏡的屈光度分別為正及正、負及正、或正及負。
  5. 如請求項1或2中任一項所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭滿足條件式1.5 ＜ CT3/ET3 ＜ 3，CT3為該第三透鏡之中心厚度，ET3為該第三透鏡之邊緣厚度。
  6. 如請求項1至3中任一項所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭滿足條件式D1/DL ＜ 0.6，D1為該第一透鏡靠近該物側的一物側面的有效徑，DL為該取像鏡頭最靠近該像側的一表面的有效徑。
  7. 如請求項1至3中任一項所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭滿足條件式D1/LT ＜ 0.6，D1為該第一透鏡靠近該物側的一物側面的有效徑；LT是該取像鏡頭最外側兩透鏡的外表面在該光軸上的距離。
  8. 如請求項1至3中任一項所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭滿足條件式DL/LT ＜ 1.2，DL為該取像鏡頭最靠近該像側的一表面的有效徑；LT是該取像鏡頭最外側兩透鏡的外表面在該光軸上的距離。
  9. 如請求項1至3中任一項所述的取像鏡頭，其中該取像鏡頭的TTL為5.5毫米，全視場角落在53度至56度的範圍內，IH落在2.25至2.27的範圍內，其中TTL為該第一透鏡靠近該物側的一物側面到一成像面在該光軸上的距離，IH為該取像鏡頭的最大像高。
  10. 如請求項1至3中任一項所述的取像鏡頭，其中該第一透鏡的顏色為黑色。
TW110132702A 2021-09-02 2021-09-02 取像鏡頭 TWI810643B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110132702A TWI810643B (zh) 2021-09-02 2021-09-02 取像鏡頭
CN202211008840.3A CN115755347A (zh) 2021-09-02 2022-08-22 取像镜头
US17/900,871 US20230081121A1 (en) 2021-09-02 2022-09-01 Imaging lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110132702A TWI810643B (zh) 2021-09-02 2021-09-02 取像鏡頭

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202311798A TW202311798A (zh) 2023-03-16
TWI810643B true TWI810643B (zh) 2023-08-01

Family

ID=85349197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110132702A TWI810643B (zh) 2021-09-02 2021-09-02 取像鏡頭

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230081121A1 (zh)
CN (1) CN115755347A (zh)
TW (1) TWI810643B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6667035B2 (ja) * 2018-08-03 2020-03-18 エーエーシーアコースティックテクノロジーズ（シンセン）カンパニーリミテッドＡＡＣ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ 投影レンズ
CN107656356B (zh) * 2016-07-26 2020-03-20 先进光电科技股份有限公司 光学成像系统
CN111781703A (zh) * 2020-07-20 2020-10-16 欧菲微电子技术有限公司 光学镜头、摄像模组以及终端
US20210124148A1 (en) * 2019-10-29 2021-04-29 Jiangxi Lianchuang Electronic Co., Ltd. Infrared optical imaging lens, camera module and driver monitor system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107656356B (zh) * 2016-07-26 2020-03-20 先进光电科技股份有限公司 光学成像系统
JP6667035B2 (ja) * 2018-08-03 2020-03-18 エーエーシーアコースティックテクノロジーズ（シンセン）カンパニーリミテッドＡＡＣ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ 投影レンズ
US20210124148A1 (en) * 2019-10-29 2021-04-29 Jiangxi Lianchuang Electronic Co., Ltd. Infrared optical imaging lens, camera module and driver monitor system
CN111781703A (zh) * 2020-07-20 2020-10-16 欧菲微电子技术有限公司 光学镜头、摄像模组以及终端

Also Published As

Publication number Publication date
US20230081121A1 (en) 2023-03-16
CN115755347A (zh) 2023-03-07
TW202311798A (zh) 2023-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109765679B (zh) 光学成像镜头及电子设备
US11442256B2 (en) Imaging optical lens assembly, imaging apparatus and electronic device
US10877244B1 (en) Optical photographing system and electronic device
CN107678147B (zh) 一种透镜系统、鱼眼镜头及图像采集装置
CN107193109B (zh) 光学成像系统
KR101671451B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
TWI487935B (zh) 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭
KR102290303B1 (ko) 광각 이미징 렌즈
TW202030515A (zh) 電子裝置
CN110488469B (zh) 一种光学镜头及电子设备
CN116149023B (zh) 光学镜头、摄像模组及电子设备
CN113484990B (zh) 光学镜头、摄像模组、电子设备及汽车
WO2021007930A1 (zh) 一种近距离成像用微型成像镜头
CN113433661A (zh) 光学镜头、摄像模组、电子设备及汽车
CN111948788A (zh) 光学镜组、镜头模组及电子设备
CN114114634B (zh) 光学系统、摄像模组和汽车
CN114488473A (zh) 光学系统、镜头模组和电子设备
CN113777751A (zh) 光学镜头、摄像模组及电子设备
CN109752828B (zh) 用于红外光成像的光学镜头及医疗设备
CN115079380B (zh) 光学系统、摄像模组和终端
CN114859523B (zh) 光学系统、取像模组、电子设备及载具
TWI810643B (zh) 取像鏡頭
CN113625430B (zh) 光学系统、取像模组、电子设备及载具
CN212540860U (zh) 光学镜组、镜头模组及电子设备
CN113960761A (zh) 光学镜头、摄像模组、电子设备及汽车