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TWI480577B - 廣角鏡頭 - Google Patents

廣角鏡頭 Download PDF

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TWI480577B
TWI480577B TW102113416A TW102113416A TWI480577B TW I480577 B TWI480577 B TW I480577B TW 102113416 A TW102113416 A TW 102113416A TW 102113416 A TW102113416 A TW 102113416A TW I480577 B TWI480577 B TW I480577B
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wide
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angle lens
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Po Yu Chen
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Sintai Optical Shenzhen Co Ltd
Asia Optical Co Inc
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    • 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
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    • G—PHYSICS
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Description

廣角鏡頭
本發明係有關於一種鏡頭，特別是有關於一種廣角鏡頭。
目前習知技術的廣角鏡頭，大多採用前群透鏡為負屈光力、後群透鏡為正屈光力之架構，藉此提高廣角鏡頭之視角。但是此類廣角鏡頭之像差、影像解析度及環境溫度變化對光學性能之影響等問題尚有許多改善空間。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種廣角鏡頭，具有較大光圈、較大視角及具備小型化，但是仍具有良好的光學性能，影像解析度也能滿足要求，且能降低環境溫度變化對光學性能的影響。
本發明之廣角鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包括一具有負屈光力的第一透鏡、一具有負屈光力的第二透鏡、一具有正屈光力的第三透鏡、一具有正屈光力的第四透鏡及一具有負屈光力的第五透鏡。第一透鏡之像側面為凹面。第二透鏡為雙凹透鏡。第三透鏡為雙凸透鏡。第四透鏡為雙凸透鏡。第五透鏡之物側面為凹面。
其中廣角鏡頭滿足以下條件：3.15<|TTL/BFL|<3.65；其中，TTL為廣角鏡頭之鏡頭總長度，BFL為廣角鏡頭之後焦距。
其中第一透鏡滿足以下條件：2.4<|f1 /f|<2.95；其中，f1 為第一透鏡之有效焦距，f為廣角鏡頭之有效焦距。
其中第二透鏡滿足以下條件：1.2<|f2 /f|<1.7；其中，f2 為第二透鏡之有效焦距，f為廣角鏡頭之有效焦距。
其中第三透鏡滿足以下條件：0.95<|f3 /f|<1.6；其中，f3 為第三透鏡之有效焦距，f為廣角鏡頭之有效焦距。
其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透 鏡之每一透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
其中第三透鏡至少一面為球面表面或兩個面皆為球面表面。
其中第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡及第五透鏡係由塑膠材質製成。
其中第三透鏡係由玻璃材質製成。
本發明之廣角鏡頭可更包括一光圈，設置於第三透鏡與第四透鏡之間。
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。
10‧‧‧廣角鏡頭
11‧‧‧影像感測器
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
ST‧‧‧光圈
OF‧‧‧濾光片
CG‧‧‧保護玻璃
IMA‧‧‧成像面
OA‧‧‧光軸
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8‧‧‧面
S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面
SS‧‧‧感測面
第1圖係依據本發明之廣角鏡頭之一實施例的透鏡配置示意圖。
第2A圖係第1圖之廣角鏡頭之縱向像差圖。
第2B圖係第1圖之廣角鏡頭之場曲圖。
第2C圖係第1圖之廣角鏡頭之畸變圖。
第2D圖係第1圖之廣角鏡頭之橫向色差圖。
第2E圖係第1圖之廣角鏡頭之調變轉換函數圖。
第2F圖係第1圖之廣角鏡頭在溫度等於10℃時之離焦調變轉換函數圖。
第2G圖係第1圖之廣角鏡頭在溫度等於35℃時之離焦調變轉換函數圖。
第2H圖係第1圖之廣角鏡頭在溫度等於60℃時之離焦調變轉換函數圖。
請參閱第1圖，第1圖係依據本發明之廣角鏡頭之一實施例的透鏡配置示意圖。廣角鏡頭10沿著光軸OA從物側至像側依序包括一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一第三透鏡L3、一光圈ST、一第四透鏡L4、一第五透鏡L5及一濾光片OF。一影像感測器11置於濾光片OF與像側之間，其感測面SS位於成像面IMA處。第一透鏡L1係由塑膠材質製成具有負屈光力，其像側面S2為凹面且物側面S1與像側面S2皆為非球面表面。第二透鏡L2係由塑膠材質製成具有負屈光力，為雙凹透鏡且其物側面S3與像側面S4皆為非球面表面。第三透鏡L3係由玻璃材質製成具有正屈光力，為雙凸透鏡且其物側面S5與像側面S6皆為非球面表面。第四透鏡L4係由塑膠材質製成具有正屈光力，為雙凸透鏡且其物側面S8與像側面S9皆為非球面表面。第五透鏡L5係由塑膠材質製成具有負屈光力，其物側面S10為凹面且物側面S10與像側面S11皆為非球面表面。濾光片OF為平板玻璃，其物側面S12與像側面S13皆為平面。影像感測器11包含一保護玻璃CG及一感測元件(未圖示)，保護玻璃CG係用來保護感測元件之感測面SS免於刮傷或避免灰塵附著，保護玻璃CG之兩個面S14、S15皆為平面。
另外，為使本發明之廣角鏡頭能保持良好的光學性能，實施例中的廣角鏡頭10需滿足底下四條件：3.15<|TTL/BFL|<3.65 (1)
2.4<|f1 /f|<2.95 (2)
1.2<|f2 /f|<1.7 (3)
0.95<|f3 /f|<1.6 (4)
其中，TTL為廣角鏡頭10之鏡頭總長度，BFL為廣角鏡頭10之後焦距，f為廣角鏡頭10之有效焦距，f1 為第一透鏡L1之有效焦距，f2 為第二透鏡L2之有效焦距，f3 為第三透鏡L3之有效焦距。
利用上述透鏡與光圈ST之設計，使得廣角鏡頭10能有效的縮減鏡頭總長度、修正像差、有效的提升鏡頭解析度及降低環境溫度變化對光學性能的影響。
表一為第1圖中廣角鏡頭10之各透鏡之相關參數表，表一資料顯示本實施例之廣角鏡頭10之有效焦距等於2.435 mm、光圈值等於2.0、視角等於85.9°、鏡頭總長度等於11.187 mm。
表一中各個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)c2 h2 ]1/2 }+Ah4 +Bh6 +Ch8 +Dh10
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~D：非球面係數。
表二為表一中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~D為非球面係數。
本實施例之廣角鏡頭10其鏡頭總長度TTL=11.187 mm、後焦距BFL=3.296 mm、廣角鏡頭10之有效焦距f=2.435 mm、第一透鏡L1之 有效焦距f1 =-6.483 mm、第二透鏡L2之有效焦距f2 =-3.555 mm、第三透鏡L3之有效焦距f3 =3.018 mm，由上述資料可得到|TTL/BFL|=3.394、|f1 /f|=2.662、|f2 /f|=1.460、|f3 /f|=1.239，皆能滿足上述條件(1)至條件(4)之要求。
另外，本實施例之廣角鏡頭10的光學性能也可達到要求，這可從第2A至第2H圖看出。第2A圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第2B圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10的場曲(Field Curvature)圖。第2C圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10的畸變(Distortion)圖。第2D圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10的橫向色差(Lateral Color)圖。第2E圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。第2F圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10於10℃時的離焦調變轉換函數(Through Focus Modulation Transfer Function)圖。第2G圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10於35℃時的離焦調變轉換函數(Through Focus Modulation Transfer Function)圖。第2H圖所示的，是本實施例之廣角鏡頭10於60℃時的離焦調變轉換函數(Through Focus Modulation Transfer Function)圖。
由第2A圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線所產生的縱向像差值介於-0.010 mm至0.036 mm之間。由第2B圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.03 mm至0.03 mm之間。由第2C圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線所產生的畸變介於-0.6%至1.2%之間。由第2D圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-3.0 μm至3.5 μm之間。由第2E圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線，分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向、視場高度介於0 mm至2.2640 mm、空間頻率介於0 lp/mm至166 lp/mm之調變轉換函數值介於0.15至1.0之間。由第2F圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10，於溫度等於10℃時，對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線，分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向、視 場高度介於0 mm至2.2640 mm、空間頻率等於83 lp/mm時，當焦點偏移介於-0.024 mm至0.017 mm之間其調變轉換函數值皆大於0.2。由第2G圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10，，於溫度等於35℃時，對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線，分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向、視場高度介於0 mm至2.2640 mm、空間頻率等於83 lp/mm時，當焦點偏移介於-0.025 mm至0.015 mm之間其調變轉換函數值皆大於0.2。由第2H圖可看出，本實施例之廣角鏡頭10，，於溫度等於60℃時，對波長範圍介於0.466 μm至0.643 μm之光線，分別於子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向、視場高度介於0 mm至2.2640 mm、空間頻率等於83 lp/mm時，當焦點偏移介於-0.026 mm至0.013 mm之間其調變轉換函數值皆大於0.2。顯見本實施例之廣角鏡頭10之縱向像差、場曲、畸變、橫向色差都能被有效修正，影像解析度也能滿足要求，環境溫度變化對焦深之影響不大，當環境溫度改變時也不易失焦，從而得到較佳的光學性能。
在上述實施例中，第三透鏡L3之物側面S5與像側面S6皆為非球面表面，然而可以了解到，若第三透鏡L3之物側面S5與像側面S6皆改為球面表面，亦應屬本發明之範疇。
在上述實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5皆由塑膠材質製成，然而可以了解到，第一、二、四、五透鏡若部分或全部改為玻璃材質，亦應屬本發明之範疇。
在上述實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5皆由塑膠材質製成，第三透鏡L3由玻璃材質製成，然而可以了解到，若第三透鏡L3改為塑膠材質，第一、二、四、五透鏡若部分或全部改為玻璃材質，亦應屬本發明之範疇。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧廣角鏡頭
11‧‧‧影像感測器
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
ST‧‧‧光圈
OF‧‧‧濾光片
CG‧‧‧保護玻璃
IMA‧‧‧成像面
OA‧‧‧光軸
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8‧‧‧面
S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面
SS‧‧‧感測面

Claims (9)

  1. 一種廣角鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包括：一第一透鏡，該第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡之像側面為凹面；一第二透鏡，該第二透鏡具有負屈光力，該第二透鏡為雙凹透鏡；一第三透鏡，該第三透鏡具有正屈光力，該第三透鏡為雙凸透鏡；一第四透鏡，該第四透鏡具有正屈光力，該第四透鏡為雙凸透鏡；以及一第五透鏡，該第五透鏡具有負屈光力，該第五透鏡之物側面為凹面；其中該廣角鏡頭滿足以下條件：3.15<|TTL/BFL|<3.65其中，TTL為該廣角鏡頭之鏡頭總長度，BFL為該廣角鏡頭之後焦距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第一透鏡滿足以下條件：2.4<|f1 /f|<2.95其中，f1 為該第一透鏡之有效焦距，f為該廣角鏡頭之有效焦距。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第二透鏡滿足以下條件：1.2<|f2 /f|<1.7 其中，f2 為該第二透鏡之有效焦距，f為該廣角鏡頭之有效焦距。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第三透鏡滿足以下條件：0.95<|f3 /f|<1.6其中，f3 為該第三透鏡之有效焦距，f為該廣角鏡頭之有效焦距。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡之每一透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第三透鏡至少一面為球面表面或兩個面皆為球面表面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡係由塑膠材質製成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第三透鏡係由玻璃材質製成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其更包括一光圈，設置於該第三透鏡與該第四透鏡之間。
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