TWI825646B

TWI825646B - 成像鏡頭（六十七）

Info

Publication number: TWI825646B
Application number: TW111112237A
Authority: TW
Inventors: 施柏源
Original assignee: 大陸商信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-12-11
Also published as: TW202338426A

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。此第一透鏡具有正屈光力，此第二透鏡具有負屈光力，且包括一凸面朝向一像側，此第三透鏡具有負屈光力，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。成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：2<f/D1<3.5；-3<f3/f<-1；0.5mm<D1+D3<2.4mm；0.7<f1/D1<2；其中，f為成像鏡頭之一有效焦距，D1為第一透鏡之一最大光學有效直徑，D3為第三透鏡之一最大光學有效直徑，f1為第一透鏡之一有效焦距，f3為第三透鏡之一有效焦距。

Description

成像鏡頭(六十七)

本發明係有關於一種成像鏡頭。

現今成像鏡頭之發展趨勢，除了不斷朝向微小化發展外，隨著不同的應用需求，還需具備大視場、高解析度及抗環境溫度變化的特性，習知的成像鏡頭已經無法滿足現今的需求，尤其應用於醫療或微型攝影方面，需要有另一種新架構的成像鏡頭，才能同時滿足微小化、大視場、高解析度及抗環境溫度變化的需求。

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、解析度較高、抗環境溫度變化，但是仍具有良好的光學性能。

本發明提供一種成像鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。此第一透鏡具有正屈光力，此第二透鏡具有負屈光力，且包括一凸面朝向一像側，此第三透鏡具有負屈光力，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。成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：2<f/D1<3.5；-3<f3/f<-1；0.5mm<D1+D3<2.4mm；0.7<f1/D1<2；其中，f為成像鏡頭之一有效焦距，D1為第一透鏡之一最大光學有效直徑，D3為第三透鏡之一最大光學有效直徑，f1為第一透鏡之一有效焦距，f3為第三透鏡之一有效焦距。當本發明之成像鏡頭滿足上述特徵及條件且不需其他額外的特徵或條件，即可達成本發明之成像鏡頭之基本功能。

其中第一透鏡包括一凸面朝向像側。

其中第一透鏡為雙凸透鏡，第二透鏡為彎月型透鏡，第三透鏡為彎月型透鏡。

其中第一透鏡可更包括一凸面朝向物側，第二透鏡可更包括一凹面朝向物側，第三透鏡可更包括一凹面朝向像側。

其中第一透鏡為彎月型透鏡，第二透鏡為彎月型透鏡，第三透鏡為彎月型透鏡。

其中第一透鏡可更包括一凹面朝向物側，第二透鏡可更包括一凹面朝向物側，第三透鏡可更包括一凹面朝向像側。

本發明之成像鏡頭可更包括一光圈設置於物側與第一透鏡之間，其中成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：80<f/SL<160；0<SL/TTL<0.008；其中，f為成像鏡頭之有效焦距，SL為光圈至第一透鏡之一物側面於光軸上之一間距，TTL為第一透鏡之物側面至一成像面於光軸上之一間距。

其中成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：0.4<BFL/TTL<0.5；0.8<(R11-R12)/(R11+R12)<1.7；-3<R11/R22<7；其中，BFL為第三透鏡之一像側面至一成像面於光軸上之一間距，TTL為第一透鏡之一物側面至成像面於光軸上之一間距，R11為第一透鏡之物側面之一曲率半徑， R12為第一透鏡之一像側面之一曲率半徑，R22為第二透鏡之一像側面之一曲率半徑。

本發明之成像鏡頭可更包括一電子感光元件設置於第三透鏡與像側之間，其中電子感光元件包括一感測面，成像鏡頭滿足以下條件：0.3<D3/IH<0.6；其中，D3為第三透鏡之最大光學有效直徑，IH為感測面有效畫素範圍內之一對角線長度。

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:成像鏡頭

ST1、ST2:光圈

L11、L21:第一透鏡

L12、L22:第二透鏡

L13、L23:第三透鏡

CG1、CG2:保護玻璃

IMA1、IMA2:成像面

SS1、SS2:感測面

OA1、OA2:光軸

S11、S21:光圈面

S12、S22:第一透鏡物側面

S13、S23:第一透鏡像側面

S14、S24:第二透鏡物側面

S15、S25:第二透鏡像側面

S16、S26:第三透鏡物側面

S17、S27:第三透鏡像側面

S18、S28:保護玻璃物側面

S19、S29:保護玻璃像側面

11、21:電子感光元件

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示意圖。

第2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3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4圖係依據本發明之成像鏡頭之第一實施例的畸變(Distortion)圖。

第5圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的透鏡配置示意圖。

第6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7圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的場曲圖。

第8圖係依據本發明之成像鏡頭之第二實施例的畸變圖。

本發明提供一種成像鏡頭，包括：一第一透鏡具有正屈光力；一第二透鏡具有負屈光力，此第二透鏡包括一凸面朝向一像側；一第三透鏡具有負屈光力，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；其中成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：2<f/D1<3.5；-3<f3/f<-1；0.5mm<D1+D3<2.4mm；0.7<f1/D1<2；其中，f為成像鏡頭之一有效焦距，D1為第一透鏡之一最大光學有效直徑，D3為第三透鏡之一最大光學有效直徑，f1為第一透鏡之一有效焦距，f3為第三透鏡之一有效焦距。

請參閱底下表一、表二、表四及表五，其中表一及表四分別為依據本發明之成像鏡頭之第一實施例至第二實施例的各透鏡之相關參數表，表二及表五分別為表一及表四中非球面透鏡之非球面表面之相關參數表。

第1、5圖分別為本發明之成像鏡頭之第一、二實施例的透鏡配置示意圖。其中第一透鏡L11、L21具有正屈光力，由塑膠材質製成，其像側面S13、S23為凸面，物側面S12、S22與像側面S13、S23皆為非球面表面。

第二透鏡L12、L22為彎月型具有負屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S14、S24為凹面，像側面S15、S25為凸面，物側面S14、S24與像側面S15、S25皆為非球面表面。

第三透鏡L13、L23為彎月型透鏡具有負屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S16、S26為凸面，像側面S17、S27為凹面，物側面S16、S26與像側面S17、S27皆為非球面表面。

另外，成像鏡頭1、2至少滿足底下其中一條件：0.4<BFL/TTL<0.5； (1) 0.8<(R11-R12)/(R11+R12)<1.7； (2) -3<f3/f<-1； (3) -3<R11/R22<7； (4) 0.5mm<D1+D3<2.4mm； (5) 0.3<D3/IH<0.6； (6) 0<SL/TTL<0.008； (7) 0.7<f1/D1<2； (8) 80<f/SL<160； (9) 2<f/D1<3.5； (10)其中，BFL為第一實施例至第二實施例中，第三透鏡L13、L23之像側面S17、S27至成像面IMA1、IMA2於光軸OA1、OA2上之一間距，TTL為第一實施例至第二實施例中，第一透鏡L11、L21之物側面S12、S22至成像面IMA1、IMA2於光軸OA1、OA2上之一間距，SL為第一實施例至第二實施例中，光圈ST1、ST2至第一透鏡L11、L21之物側面S12、S22於光軸OA1、OA2上之一間距，R11為第一實施例至第二實施例中，第一透鏡L11、L21之物側面S12、S22之一曲率半徑，R12為第一實施例至第二實施例中，第一透鏡L11、L21之像側面S13、S23之一曲率半徑，R22為第一實施例至第二實施例中，第二透鏡L12、L22之像側面S15、S25之一曲率半徑，f1為第一實施例至第二實施例中，第一透鏡L11、L21之一有效焦距，f3為第一實施例至第二實施例中，第三透鏡L13、L23之一有效焦距，f為第一實施例至第二實施例中，成像鏡頭1、2之一有效焦距，D1為第一實施例至第二實施例中，第一透鏡L11、L21之一最大光學有效直徑，D3為第一實施例至第二實施例中，第三透鏡L13、L23之一最大光學有效直徑，IH為第一實施例至第二實施例中，感測面SS1、SS2有效畫素範圍內之一對角線長度。使得成像鏡頭1、2能有效的縮短鏡頭總長度、有效的縮短鏡頭高度、有效的提升視場、有效的抗環境溫度變化、有效的提升解析度、有效的修正像差、有效的修正色差。

當滿足條件(1)：0.4<BFL/TTL<0.5時，可有效縮短鏡頭高度。當滿足條件(2)：0.8<(R11-R12)/(R11+R12)<1.7時，可有效控制視場及有效修正像差。當滿足條件(3)：-3<f3/f<-1時，可有效修正像差及有效提升解析度。當滿足條件(4)：-3<R11/R22<7時，可有效修正畸變。當滿足條件(5)：0.5mm<D1+D3<2.4mm或條件(6)：0.3<D3/IH<0.6時，可有效縮小鏡頭體積。當滿足條件(7)：0<SL/TTL<0.008時，可有效縮短鏡頭高度。

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光圈ST1、一第一透鏡L11、一第二透鏡L12、一第三透鏡L13及一電子感光元件11。電子感光元件11包括一保護玻璃CG1及一感測面SS1。成像時，來自物側之光線最後成像於感測面SS1上，感測面SS1與成像鏡頭1之一成像面IMA1重合。根據【實施方式】第一至五段落，其中：第一透鏡L11為雙凸透鏡，其物側面S12為凸面；保護玻璃CG1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(10)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、有效的縮短鏡頭高度、有效的提升視場、有效的抗環境溫度變化、有效的提升解析度、有效的修正像差、有效的修正色差。

表一為第1圖中成像鏡頭1之各透鏡之相關參數表。當符合表一中各透鏡的屈光力、表面形狀及滿足條件(1)~(10)，為本發明之一較佳實施例。

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+Eh¹²+Fh¹⁴+Gh¹⁶；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~G：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。

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(10)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(10)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2圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1其縱向像差介於-0.03mm至0.01mm之間。由第3圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1其場曲介於-0.03mm至0.04mm之間。由第4圖可看出，第一實施例之成像鏡頭1其畸變介於-15%至1.5%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。

現詳細說明本發明之成像鏡頭之第二實施例。請參閱第5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光圈ST2、一第一透鏡L21、一第二透鏡L22、一第三透鏡L23及一電子感光元件21。電子感光元件21包括一保護玻璃CG2及一感測面SS2。成像時，來自物側之光線最後成像於感測面SS2上，感測面SS2與成像鏡頭2之一成像面IMA2重合。根據【實施方式】第一至五段落，其中：第一透鏡L21為彎月型透鏡，其物側面S22為凹面；保護玻璃CG2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(10)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、有效的縮短鏡頭高度、有效的提升視場、有效的抗環境溫度變化、有效的提升解析度、有效的修正像差、有效的修正色差。

表四為第5圖中成像鏡頭2之各透鏡之相關參數表。當符合表四中各透鏡的屈光力、表面形狀及滿足條件(1)~(10)，為本發明之一較佳實施例。

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。

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(10)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(10)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6圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2其縱向像差介於-0.04mm至0.04mm之間。由第7圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2其場曲介於-0.02mm至0.09mm之間。由第8圖可看出，第二實施例之成像鏡頭2其畸變介於-15%至3.5%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。

雖然本發明已以較佳實施方式揭露如上，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

11:電子感光元件

ST1:光圈

L11:第一透鏡

L12:第二透鏡

L13:第三透鏡

CG1:保護玻璃

IMA1:成像面

SS1:感測面

OA1:光軸

S11:光圈面

S12:第一透鏡物側面

S13:第一透鏡像側面

S14:第二透鏡物側面

S15:第二透鏡像側面

S16:第三透鏡物側面

S17:第三透鏡像側面

S18:保護玻璃物側面

S19:保護玻璃像側面

Claims

一種成像鏡頭，包括：一光圈；一第一透鏡具有正屈光力；一第二透鏡具有負屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向一像側；一第三透鏡具有負屈光力，該第三透鏡包括一凸面朝向一物側；以及一電子感光元件；其中該光圈、該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該電子感光元件沿著一光軸從該物側至該像側依序排列；其中該電子感光元件包括一感測面；其中該成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：2<f/D1<3.5；0.5mm<D1+D3<2.4mm；0.7<f1/D1<2；80<f/SL<160；0<SL/TTL<0.008；0.4<BFL/TTL<0.5；0.8<(R11-R12)/(R11+R12)<1.7；0.3<D3/IH<0.6；其中，f為該成像鏡頭之一有效焦距，D1為該第一透鏡之一最大光學有效直徑，D3為該第三透鏡之一最大光學有效直徑，f1為該第一透鏡之一有效焦距，SL為該光圈至該第一透鏡之一物側面於該光軸上之一間距， TTL為該第一透鏡之該物側面至一成像面於該光軸上之一間距，BFL為該第三透鏡之一像側面至該成像面於該光軸上之一間距，R11為該第一透鏡之該物側面之一曲率半徑，R12為該第一透鏡之一像側面之一曲率半徑，IH為該感測面有效畫素範圍內之一對角線長度。
一種成像鏡頭，包括：一第一透鏡具有正屈光力，該第一透鏡為雙凸透鏡；一第二透鏡具有負屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向一像側；以及一第三透鏡具有負屈光力，該第三透鏡包括一凸面朝向一物側；其中該第一透鏡、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；其中該成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：2<f/D1<3.5；0.5mm<D1+D3<2.4mm；0.7<f1/D1<2；其中，f為該成像鏡頭之一有效焦距，D1為該第一透鏡之一最大光學有效直徑，D3為該第三透鏡之一最大光學有效直徑，f1為該第一透鏡之一有效焦距。
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，其中該第一透鏡包括一凸面朝向該像側。
如申請專利範圍第3項所述之成像鏡頭，其中：該第二透鏡為彎月型透鏡；以及該第三透鏡為彎月型透鏡。
如申請專利範圍第4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；該第二透鏡更包括一凹面朝向該物側；以及該第三透鏡更包括一凹面朝向該像側。
一種成像鏡頭，包括：一第一透鏡具有正屈光力，該第一透鏡包括一凹面朝向該物側；一第二透鏡具有負屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向一像側；以及一第三透鏡具有負屈光力，該第三透鏡包括一凸面朝向一物側；其中該第一透鏡、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；其中該成像鏡頭至少滿足以下其中一條件：2<f/D1<3.5；0.5mm<D1+D3<2.4mm；0.7<f1/D1<2；其中，D3為該第三透鏡之一最大光學有效直徑，D1為該第一透鏡之一最大光學有效直徑，f為該成像鏡頭之一有效焦距，f1為該第一透鏡之一有效焦距。
如申請專利範圍第6項所述之成像鏡頭，其中：該第一透鏡為彎月型透鏡；該第二透鏡為彎月型透鏡；以及該第三透鏡為彎月型透鏡。
如申請專利範圍第7項所述之成像鏡頭，其中：該第二透鏡更包括一凹面朝向該物側；以及該第三透鏡更包括一凹面朝向該像側。
如申請專利範圍第1項、第2項或第6項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件：-3<R11/R22<7；其中，R11為該第一透鏡之該物側面之一曲率半徑，R22為該第二透鏡之一像側面之一曲率半徑。
如申請專利範圍第1項、第2項或第6項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭滿足以下條件：-3<f3/f<-1；其中，f為該成像鏡頭之該有效焦距，f3為該第三透鏡之一有效焦距。