CN103064169B - 取像镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种取像镜头，包含有沿光轴且由物侧至像侧依序排列的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片以及第五镜片。其中，该第一镜片为具有负屈光力的双凹透镜；该第一镜片由塑料材质制成，且至少一面为非球面表面；该第二镜片为具有正屈光力的双凸透镜；该第二镜片由玻璃材质制成；该第三镜片为具有负屈光力的双凹透镜；该第三镜片由玻璃材质制成；该第四镜片为具有正屈光力的双凸透镜；该第四镜片由塑料材质制成，且至少一面为非球面表面；该第五镜片为具有负屈光力且凸面朝向像侧的新月型透镜；该第五镜片由玻璃材质制成。

Description

取像镜头

技术领域

本发明与镜头有关，更详而言之是指一种取像镜头。

背景技术

近年来，随着科技的进步，如显微镜或扫描仪等影像撷取装置，为方便人们使用而逐渐趋向小型化与轻量化发展，此将使得上述影像撷取装置所用的取像镜头的体积也因此被大幅缩小。另外，除了小型化与轻量化外，也要能够具有更高的光学效能，才能使达成高分辨率和高对比的展现。因此，小型化和高光学效能，是取像镜头不可缺两项要件。

然而，目前影像撷取装置所采用的取像镜头，为达到高光学效能的目的，不外乎使用了多片镜片，更甚者多达十多片，而无法有效达到小型化的目的。另外，亦有为使取像镜头达到小型化的目的，而仅使用五片以下镜片，却使得其光学效能无法有效提升。综合以上所述可得知，已知的取像镜头仍未甄完善，且尚有待改进之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的取像镜头无法兼顾小型化与高光学效能的缺陷，提供一种取像镜头，不仅可达到小型化的目的，同时具有高光学的效能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种取像镜头，包含有沿光轴且由物侧至像侧依序排列的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片以及第五镜片。其中，该第一镜片为具有负屈光力的双凹透镜，且至少一面为非球面表面；该第二镜片为具有正屈光力的双凸透镜；该第三镜片为具有负屈光力的双凹透镜；该第四镜片为具有正屈光力的双凸透镜，且至少一面为非球面表面；该第五镜片为具有负屈光力且凸面朝向该像侧的新月型透镜。

藉此，利用上述光学设计达到小型化以及高光学效能的目的。

附图说明

图1为本发明第一较佳实施例的镜片配置图；

图2为本发明第一较佳实施例的光路图；

图3A为本发明第一较佳实施例的场曲图；

图3B为本发明第一较佳实施例的畸变图；

图3C为本发明第一较佳实施例的光扇图；

图3D为本发明第一较佳实施例的离焦调制传递函数图；

图3E为本发明第一较佳实施例的空间频率调制传递函数图；

图4为本发明第二较佳实施例的镜片配置图；

图5为本发明第二较佳实施例的光路图；

图6A为本发明第二较佳实施例的场曲图；

图6B为本发明第二较佳实施例的畸变图；

图6C为本发明第二较佳实施例的光扇图；

图6D为本发明第二较佳实施例的离焦调制传递函数图；

图6E为本发明第二较佳实施例的空间频率调制传递函数图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合附图详细说明如后。

请参阅图1，为本发明第一较佳实施例的取像镜头1的镜片配置图。图2为图1所示实施例的光路图。配合图1及图2，以下将详细说明本实施例的取像镜头1。

该取像镜头1包含有沿光轴Z且由物侧至像侧依序排列的第一镜片L1、第二镜片L2、第三镜片L3、光圈ST、第四镜片L4以及第五镜片L5。另外，在该第五镜片L5与像侧之间更设有滤光片CF(Color Filter)，是平板玻璃，其功效属现有技术，于此容不再赘述。其中：

该第一镜片L1由塑料材质制成。该第一镜片L1为具有负屈光力的双凹透镜，且两个凹面R1、R2皆为非球面表面。

该第二镜片L2由玻璃材质制成。该第二镜片L2为具有正屈光力的双凸透镜。

该第三镜片L3由玻璃材质制成。该第三镜片L3为具有负屈光力的双凹透镜，且该第三镜片L3与该第二镜片L2胶合构成复合透镜L2-3。

该第四镜片L4由塑料材质制成。该第四镜片L4为具有正屈光力的双凸透镜，且其两个凸面R8、R9为非球面表面。

该第五镜片L5由玻璃材质制成。该第五镜片L5为具有负屈光力且凸面R11朝向像侧的新月型透镜。

藉此，利用该第一镜片L1的负屈光力与非球面表面设计，以及该第四镜片L4的正屈光力与非球面表面设计达到有效缩短该取像镜头1总长以及增大其可视角(Field ofView angle，FOV)的目的。

为达上述目的并有效提升该取像镜头1的光学效能，本发明较佳实施例的取像镜头1的焦距F(Focus Length)、数值孔径FNO(F-number)、各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R(radius of curvature)、各镜片于光轴Z上的厚度T(thickness)、各镜片的折射率Nd(refractive index)及各镜片的阿贝系数Vd(Abbe number)，如表一所示：

表一

本实施例的各个镜片中，这些非球面表面R1、R2、R8及R9的表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}{+\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Fh}}^{14}+{\mathrm{Gh}}^{16}$

其中：

z：非球面表面的凹陷度；

c：曲率半径的倒数；

h：表面的孔径半径；

k：圆锥系数；

A～G：表面的孔径半径h的各阶系数。

在本实施例中，各个非球面表面的圆锥系数k(conic constant)及表面孔径半径h的各阶系数A～G如表二所示：

表二

藉由上述的镜片及光圈ST配置，使得本实施例的取像镜头1在成像质量上也可达到要求，这可从图3A至图3E看出。图3A所示的，是本实施例的取像镜头1的场曲图；图3B所示的，是本实施例的取像镜头1的畸变图；图3C所示的，是本实施例的取像镜头1的光扇图；图3D所示的，是本实施例的取像镜头1的离焦调制传递函数图(Through Focus MTF)；图3E所示的，是本实施例的取像镜头1的空间频率调制传递函数图(Spatial FrequencyMTF)。

由图3A可看出，本实施例的最大场曲不超过0.08mm和-0.12mm；由图3B可看出，本实施例的畸变量不超过0.6％；由图3C以及图3D可看出，本实施例无论在哪个视场位置都具有良好的分辨率；由图3E可看出，本实施例在48lp/mm的时候，其调制光学传递函数值仍维持在60％以上，显见本实施例的取像镜头1的分辨率及其光学效能是符合标准的。

以上所述的，为本发明第一实施例的取像镜头1；依据本发明的技术，以下配合图4及图5说明本发明第二实施例的取像镜头2。

该取像镜头2包含有沿光轴Z且由物侧至像侧依序排列的第一镜片L1、第二镜片L2、第三镜片L3、光圈ST、第四镜片L4以及第五镜片L5。另外，在该第五镜片L5与像侧之间同样设有滤光片CF(Color Filter)。其中：

该第一镜片L1由塑料材质制成。该第一镜片L1为具有负屈光力的双凹透镜，且两个凹面R1、R2皆为非球面表面。

该第二镜片L2由玻璃材质制成。该第二镜片L2为具有正屈光力的双凸透镜。

该第三镜片L3由玻璃材质制成。该第三镜片L3为具有负屈光力的双凹透镜，且该第三镜片L3与该第二镜片L2胶合构成复合透镜L2-3。

该第四镜片L4由塑料材质制成。该第四镜片L4为具有正屈光力的双凸透镜，且其两个凸面R8、R9为非球面表面。

该第五镜片L5由玻璃材质制成。该第五镜片L5为具有负屈光力且凸面R11朝向像侧的新月型透镜。

藉此，本实施例同样利用该第一镜片L1负屈光力与非球面表面设计，以及该第四镜片L4正屈光力与非球面表面设计达到有效缩短该取像镜头2总长以及增大其可视角(Field ofView angle，FOV)的目的。

为达上述目的并有效提升该取像镜头2的光学效能，本发明较佳实施例的取像镜头2的焦距F(Focus Length)、数值孔径FNO(F-number)、各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R(radius of curvature)、各镜片于光轴Z上的厚度T(thickness)、各镜片的折射率Nd(refractive index)及各镜片的阿贝系数Vd(Abbe number)，如表三所示：

表三

本实施例的各个镜片中，这些非球面表面R1、R2、R8及R9的表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}{+\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Fh}}^{14}+{\mathrm{Gh}}^{16}$

其中：

z：非球面表面的凹陷度；

c：曲率半径的倒数；

h：表面的孔径半径；

k：圆锥系数；

A～G：表面的孔径半径h的各阶系数。

在本实施例中，各个非球面表面的圆锥系数k(conic constant)及表面孔径半径h的各阶系数A～G如表四所示：

表四

藉由上述的镜片及光圈ST配置，使得本实施例的取像镜头2在成像质量上也可达到要求，这可从图6A至图6E看出。图6A所示的，是本实施例的取像镜头2的场曲图；图6B所示的，是本实施例的取像镜头2的畸变图；图6C所示的，是本实施例的取像镜头2的光扇图；图6D所示的，是本实施例的取像镜头2的离焦调制传递函数图(Through Focus MTF)；图6E所示的，是本实施例的取像镜头2的空间频率调制传递函数图(Spatial FrequencyMTF)。

由图6A可看出，本实施例的最大场曲不超过0.08mm和-0.12mm；由图6B可看出，本实施例的畸变量不超过0.2％；由图6C以及图6D可看出，本实施例无论在哪个视场位置都具有良好的分辨率；由图6E可看出，本实施例在48lp/mm的时候，其调制光学传递函数值仍维持在60％以上，显见本实施例的取像镜头2的分辨率及其光学效能是符合标准的。

综合以上所述可得知，本发明的取像镜头不仅可利用光学设计来缩短总长而达到小型化的目的，同时更仅利用少量镜片即达到轻量化与高光学效能的效果。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及权利要求所为的等效结构及制作方法变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (7)

1.一种取像镜头，其特征在于，包含有沿光轴且由物侧至像侧依序排列的：

第一镜片，为具有负屈光力的双凹透镜，且至少一面为非球面表面；

第二镜片，为具有正屈光力的双凸透镜；

第三镜片，为具有负屈光力的双凹透镜；

第四镜片，为具有正屈光力的双凸透镜，且至少一面为非球面表面；以及

第五镜片，为具有负屈光力且凸面朝向该像侧的新月型透镜。

2.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，更包含有光圈，位于该第三镜片与该第四镜片之间。

3.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该第一镜片的两面皆为非球面表面。

4.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该第二镜片与该第三镜片胶合构成复合镜片。

5.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该第四镜片的两面皆为非球面表面。

6.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，更包含有滤光片，位于该第五镜片与该像侧之间。

7.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该第一镜片由塑料材质制成，该第二镜片由玻璃材质制成，该第三镜片由玻璃材质制成，该第四镜片由塑料材质制成，该第五镜片由玻璃材质制成。