CN113495344B - 成像镜头 - Google Patents

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Abstract

一种成像镜头包括第一透镜、第二透镜及第三透镜。第一透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向像侧。第二透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向像侧。第三透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧。第一透镜、第二透镜及第三透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。成像镜头满足以下条件：3.5≤R21/f≤8；其中，R21为第二透镜的物侧面的曲率半径，f为成像镜头的有效焦距。

Description

成像镜头
技术领域
本发明有关于一种成像镜头。
背景技术
现今的成像镜头虽然具备小型化、较大视场及较大光圈特性，但是因为入射光线角度较大，导致成像镜头的***亮度较暗，不利于夜间环境应用。所以需要有另一种新架构的成像镜头，既能具有较高***亮度又能达到小型化、大视场及大光圈，可满足夜间环境应用的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种成像镜头，其镜头总长度较短、视场较大、光圈值较小、***亮度较亮，但是仍具有良好的光学性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种成像镜头包括第一透镜、第二透镜及第三透镜。第一透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向像侧。第二透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向像侧。第三透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧。第一透镜、第二透镜及第三透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。成像镜头满足以下条件：3.5≤R21/f≤8；其中，R21为第二透镜的物侧面的曲率半径，f为成像镜头的有效焦距。
本发明的另一成像镜头包括第一透镜、第二透镜及第三透镜。第一透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向像侧。第二透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向像侧。第三透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧。第一透镜、第二透镜及第三透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。成像镜头满足以下条件：24度/mm≤HFOV/f3≤35度/mm；其中，HFOV为成像镜头的半视场，f3为第三透镜的有效焦距。
其中第一透镜可更包括一凸面朝向物侧，第二透镜可更包括另一凸面朝向物侧，第三透镜可更包括另一凸面朝向像侧。
本发明的成像镜头可更包括光圈，设置于第二透镜与第三透镜之间。
其中成像镜头满足以下条件：14≤R11/f≤20.5；其中，R11为第一透镜的物侧面的曲率半径，f为成像镜头的有效焦距。
其中成像镜头满足以下条件：8.4mm≤R11/(f2/f3)≤14.5mm；其中，R11为第一透镜的物侧面的曲率半径，f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距。
其中成像镜头满足以下条件：2.4≤R11/R21≤3.9；其中，R11为第一透镜的物侧面的曲率半径，R21为第二透镜的物侧面的曲率半径。
其中第一透镜、第二透镜及第三透镜中至少有一透镜为非球面透镜。
实施本发明的成像镜头，具有以下有益效果：其镜头总长度较短、视场较大、光圈值较小、***亮度较亮，但是仍具有良好的光学性能。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附图式做详细说明。
图1是依据本发明的成像镜头的第一实施例的透镜配置与光路示意图。
图2A是依据本发明的成像镜头的第一实施例的纵向像差(LongitudinalAberration)图。
图2B是依据本发明的成像镜头的第一实施例的场曲(Field Curvature)图。
图2C是依据本发明的成像镜头的第一实施例的畸变(Distortion)图。
图3是依据本发明的成像镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。
图4A是依据本发明的成像镜头的第二实施例的纵向像差图。
图4B是依据本发明的成像镜头的第二实施例的场曲图。
图4C是依据本发明的成像镜头的第二实施例的畸变图。
图5是依据本发明的成像镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。
图6A是依据本发明的成像镜头的第三实施例的纵向像差图。
图6B是依据本发明的成像镜头的第三实施例的场曲图。
图6C是依据本发明的成像镜头的第三实施例的畸变图。
具体实施方式
本发明提供一种成像镜头，包括：第一透镜具有负屈光力，此第一透镜包括一凹面朝向像侧；第二透镜具有正屈光力，此第二透镜包括一凸面朝向像侧；及第三透镜，具有正屈光力，此第三透镜包括一凸面朝向物侧；其中第一透镜、第二透镜及第三透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列；其中成像镜头满足以下条件：3.5≤R21/f≤8；其中，R21为第二透镜的物侧面的曲率半径，f为成像镜头的有效焦距。
本发明提供另一种成像镜头，包括：第一透镜具有负屈光力，此第一透镜包括一凹面朝向像侧；第二透镜具有正屈光力，此第二透镜包括一凸面朝向像侧；及第三透镜，具有正屈光力，此第三透镜包括一凸面朝向物侧；其中第一透镜、第二透镜及第三透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列；其中成像镜头满足以下条件：24度/mm≤HFOV/f3≤35度/mm；其中，HFOV为成像镜头的半视场，f3为第三透镜的有效焦距。
请参阅底下表一、表二、表四、表五、表七及表八，其中表一、表四及表七分别为依据本发明的成像镜头的第一实施例至第三实施例的各透镜的相关参数表，表二、表五及表八分别为表一、表四及表七中非球面透镜的非球面表面的相关参数表。
图1、3、5分别为本发明的成像镜头的第一、二、三实施例的透镜配置与光路示意图，其中第一透镜L11、L21、L31为弯月型透镜具有负屈光力，其物侧面S11、S21、S31为凸面，可有效加大最大半视场(Half Field of View，HFOV)，像侧面S12、S22、S32为凹面，物侧面S11、S21、S31与像侧面S12、S22、S32皆为非球面表面。
第二透镜L12、L22、L32为双凸透镜具有正屈光力，其物侧面S13、S23、S33为凸面，可将光线角度进一步缩小，以避免主光线角度(Chief ray angle,CRA)过大，像侧面S14、S24、S34为凸面，物侧面S13、S23、S33与像侧面S14、S24、S34皆为非球面表面。
第三透镜L13、L23、L33为双凸透镜具有正屈光力，其物侧面S16、S26、S36为凸面，像侧面S17、S27、S37为凸面，可缩小最大半视场入射至成像面的角度，物侧面S16、S26、S36与像侧面S17、S27、S37皆为非球面表面。
另外，成像镜头1、2、3至少满足底下其中一条件：
3.5≤R21/f≤8 (1)
24度/mm≤HFOV/f3≤35度/mm (2)
14≤R11/f≤20.5 (3)
8.4mm≤R11/(f2/f3)≤14.5mm (4)
2.4≤R11/R21≤3.9 (5)
其中，R11为第一实施例至第三实施例中，第一透镜L11、L21、L31的物侧面S11、S21、S31的曲率半径，R21为第一实施例至第三实施例中，第二透镜L12、L22、L32的物侧面S13、S23、S33的曲率半径，f为第一实施例至第三实施例中，成像镜头1、2、3的有效焦距，f2为第一实施例至第三实施例中，第二透镜L12、L22、L32的有效焦距，f3为第一实施例至第三实施例中，第三透镜L13、L23、L33的有效焦距，HFOV为第一实施例至第三实施例中，成像镜头1、2、3的半视场。使得成像镜头1、2、3能有效的缩短镜头总长度、有效的增加视场、有效的减少重量、有效的提升***亮度、有效的修正像差。
当满足条件(1)、(2)：3.5≤R21/f≤8、24度/mm≤HFOV/f3≤35度/mm时，可提升第三透镜的量产性，且随着半视场变大而R21会缩小，所以R21具有将最大半视场光线收束的能力。
当满足条件(3)：14≤R11/f≤20.5时，可提升第一透镜的加工良率。
当满足条件(4)、(5)：8.4mm≤R11/(f2/f3)≤14.5mm、2.4≤R11/R21≤3.9时，藉由R11与(f2/f3)及R21的良好平衡，可提升成像镜头的***亮度、可缩小成像镜头的畸变、可改善大光圈所引起的球差以提升成像质量。
当光圈位于第二透镜与第三透镜之间时，能有效加大光圈口径，使得成像镜头能有效的缩短镜头总长度、能有效的增加视场、进而提升影像周边亮度并降低像差。
现详细说明本发明的成像镜头的第一实施例。请参阅图1，成像镜头1沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括第一透镜L11、第二透镜L12、光圈ST1、第三透镜L13及滤光片OF1。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA1上。根据【具体实施方式】第一至六段落，其中：
滤光片OF1其物侧面S18与像侧面S19皆为平面；
利用上述透镜、光圈ST1及至少满足条件(1)至条件(5)其中一条件的设计，使得成像镜头1能有效的缩短镜头总长度、有效的增加视场、有效的减少重量、有效的提升***亮度、有效的修正像差。
表一为图1中成像镜头1的各透镜的相关参数表。
表一
Figure BDA0002440277950000051
表一中非球面透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10
其中：
c：曲率；
h：透镜表面任一点至光轴之垂直距离；
k：圆锥系数；
A～D：非球面系数。
表二为表一中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～D为非球面系数。
表二
Figure BDA0002440277950000061
表三为第一实施例的成像镜头1的相关参数值及其对应条件(1)至条件(5)的计算值，由表三可知，第一实施例的成像镜头1皆能满足条件(1)至条件(5)的要求。
表三
HFOV 74.90度
R21/f 7.40 HFOV/f3 32.14度/mm R11/f 18.60
R11/(f2/f3) 11.26mm R11/R21 2.51
另外，第一实施例的成像镜头1的光学性能也可达到要求。
由图2A可看出，第一实施例的成像镜头1其纵向像差介于-0.015mm至0.025mm之间。由图2B可看出，第一实施例的成像镜头1其场曲介于-0.07mm至0.07mm之间。由图2C可看出，第一实施例的成像镜头1其畸变介于-60％至0％之间。
显见第一实施例的成像镜头1的纵向像差、场曲、畸变都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图3，图3是依据本发明的成像镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。成像镜头2沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括第一透镜L21、第二透镜L22、光圈ST2、第三透镜L23及滤光片OF2。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA2上。根据【具体实施方式】第一至六段落，其中：
滤光片OF2其物侧面S28与像侧面S29皆为平面；
利用上述透镜、光圈ST2及至少满足条件(1)至条件(5)其中一条件的设计，使得成像镜头2能有效的缩短镜头总长度、有效的增加视场、有效的减少重量、有效的提升***亮度、有效的修正像差。
表四为图3中成像镜头2的各透镜的相关参数表。
表四
Figure BDA0002440277950000071
表四中非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义，与第一实施例中表一的非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义相同，在此皆不加以赘述。
表五为表四中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～D为非球面系数。
表五
Figure BDA0002440277950000072
表六为第二实施例的成像镜头2的相关参数值及其对应条件(1)至条件(5)的计算值，由表六可知，第二实施例的成像镜头2皆能满足条件(1)至条件(5)的要求。
表六
HFOV 63.00度
R21/f 4.08 HFOV/f3 26.37度/mm R11/f 15.50
R11/(f2/f3) 9.26mm R11/R21 3.80
另外，第二实施例的成像镜头2的光学性能也可达到要求。
由图4A可看出，第二实施例的成像镜头2其纵向像差介于-0.02mm至0.025mm之间。由图4B可看出，第二实施例的成像镜头2其场曲介于-0.08mm至0.03mm之间。由图4C可看出，第二实施例的成像镜头2其畸变介于-30％至0％之间。
显见第二实施例的成像镜头2的纵向像差、场曲、畸变都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图5，图5是依据本发明的成像镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。成像镜头3沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括第一透镜L31、第二透镜L32、光圈ST3、第三透镜L33及滤光片OF3。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA3上。根据【具体实施方式】第一至六段落，其中：
滤光片OF3其物侧面S38与像侧面S39皆为平面；
利用上述透镜、光圈ST3及至少满足条件(1)至条件(5)其中一条件的设计，使得成像镜头3能有效的缩短镜头总长度、有效的增加视场、有效的减少重量、有效的提升***亮度、有效的修正像差。
表七为图5中成像镜头3的各透镜的相关参数表。
表七
Figure BDA0002440277950000081
表七中非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义，与第一实施例中表一的非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义相同，在此皆不加以赘述。
表八为表七中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～D为非球面系数。
表八
Figure BDA0002440277950000091
表九为第三实施例的成像镜头3的相关参数值及其对应条件(1)至条件(5)的计算值，由表九可知，第三实施例的成像镜头3皆能满足条件(1)至条件(5)的要求。
表九
HFOV 65.00度
R21/f 5.57 HFOV/f3 25.48度/mm R11/f 19.15
R11/(f2/f3) 13.23mm R11/R21 3.43
另外，第三实施例的成像镜头3的光学性能也可达到要求。
由图6A可看出，第三实施例的成像镜头3其纵向像差介于-0.015mm至0.02mm之间。由图6B可看出，第三实施例的成像镜头3其场曲介于-0.07mm至0.07mm之间。由图6C可看出，第三实施例的成像镜头3其畸变介于-36％至0％之间。
显见第三实施例的成像镜头3的纵向像差、场曲、畸变都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，但其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (6)

1.一种成像镜头，其特征在于，沿着光轴具有屈光力的透镜有三枚，依序为：
第一透镜具有负屈光力，该第一透镜包括一凸面朝向物侧、一凹面朝向像侧；
第二透镜具有正屈光力，该第二透镜包括一凸面朝向物侧、一凸面朝向该像侧；以及
第三透镜具有正屈光力，该第三透镜包括一凸面朝向物侧、一凸面朝向像侧；
该第一透镜、该第二透镜以及该第三透镜沿着光轴从该物侧至该像侧依序排列；
该成像镜头满足以下条件：
3.5≤R21/f≤8；
2.6≤R11/R21≤3.9；
其中，R21为该第二透镜的物侧面的曲率半径，f为该成像镜头的有效焦距，R11为该第一透镜的物侧面的曲率半径。
2.一种成像镜头，其特征在于，沿着光轴具有屈光力的透镜有三枚，依序为：
第一透镜具有负屈光力，该第一透镜包括一凸面朝向物侧、一凹面朝向像侧；
第二透镜具有正屈光力，该第二透镜包括一凸面朝向物侧、一凸面朝向该像侧；以及
第三透镜具有正屈光力，该第三透镜包括一凸面朝向物侧、一凸面朝向像侧；
该第一透镜、该第二透镜以及该第三透镜沿着光轴从该物侧至该像侧依序排列；
该成像镜头满足以下条件：
14度/mm≤HFOV/f3≤20.5度/mm；
2.6≤R11/R21≤3.9；
其中，HFOV为该成像镜头的半视场，f3为该第三透镜的有效焦距，R11为该第一透镜的物侧面的曲率半径，R21为该第二透镜的物侧面的曲率半径。
3.如权利要求1至2中任一项所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜以及该第三透镜中至少有一透镜为非球面透镜。
4.如权利要求1至2中任一项所述的成像镜头，其特征在于，该成像镜头满足以下条件：
14≤R11/f≤20.5；
其中，R11为该第一透镜的物侧面的曲率半径，f为该成像镜头的有效焦距。
5.如权利要求1至2中任一项所述的成像镜头，其特征在于，该成像镜头满足以下条件：
8.4mm≤R11/(f2/f3)≤14.5mm；
其中，R11为该第一透镜的物侧面的曲率半径，f2为该第二透镜的有效焦距，f3为该第三透镜的有效焦距。
6.如权利要求1至2中任一项所述的成像镜头，其特征在于，更包括光圈设置于该第二透镜与该第三透镜之间。
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