TW201715267A

TW201715267A - 廣角鏡頭

Info

Publication number: TW201715267A
Application number: TW104135943A
Authority: TW
Inventors: 王光儒; 許德倫; 邢正宏
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-01
Also published as: US20170123191A1

Abstract

一種廣角鏡頭，其從物側到像側依次包括：具有負光焦度的第一鏡片、具有正光焦度的第二鏡片及像平面；該廣角鏡頭滿足條件式：5<TTL/f<7;-1.9<f1/f<-1.0;1.0<f2/f<2.0。其中，TTL, f, f1, f2分別為從該第一鏡片物側面到該像平面之間距離、該廣角鏡頭的焦距、該第一鏡片的焦距及該第二鏡片的焦距。

Description

廣角鏡頭

本發明涉及成像技術，特別涉及一種廣角鏡頭。

廣角鏡頭視場角大，景深大，具有很強的空間表現能力，被廣泛應用於監控攝像機、偵察相機及可視電話攝像頭等成像系統。近來，手機等可擕式電子裝置也開始採用廣角鏡頭作為成像鏡頭，以提高近景拍攝效果，實現取證(記錄文字、圖像等書面證據)功能。此類廣角鏡頭需符合條件：1) 視場角大，需達100°以上；2) 解析度高，以配合高圖元的影像感測器提高成像效果。

惟，廣角鏡頭的設計總存在以下的矛盾：視場角大，將產生較大的像差，特別係場曲(field curvature)，導致廣角鏡頭解析度降低。

有鑒於此，有必要提供一種高解析度的廣角鏡頭。

一種廣角鏡頭，其從物側到像側依次包括：具有負光焦度的第一鏡片、具有正光焦度的第二鏡片及像平面；該廣角鏡頭滿足條件式：

5<TTL/f<7;

-1.9<f1/f<-1.0;

1.0<f2/f<2.0;

其中，TTL, f, f1, f2分別為該第一鏡片物側面開始到該像平面的距離、該廣角鏡頭之焦距、該第一鏡片之焦距及該第二鏡片之焦距。

條件式(1)用於限定廣角鏡頭的整體長度，維持廣角鏡頭外觀的小型化。條件式(2)及(3)分別用於限定第一鏡片的光焦度相對於廣角鏡頭長度方向中的比例，第二鏡片的光焦度相對於廣角鏡頭長度方向中的比例，降低廣角鏡頭的像差，確保廣角鏡頭具有足夠寬廣的視角。若不符合前述兩式，該廣角鏡頭將產生嚴重的像差，成像品質劣化。

圖1為本發明實施例的廣角鏡頭的系統構成示意圖。

圖2為本發明實施例1的廣角鏡頭的場曲特性曲線圖。

圖3為本發明實施例1的廣角鏡頭的畸變(distortion)特性曲線圖。

圖4為本發明實施例1的廣角鏡頭的球差(spherical aberration)特性曲線圖。

圖5為本發明實施例2的廣角鏡頭的場曲特性曲線圖。

圖6為本發明實施例2的廣角鏡頭的畸變特性曲線圖。

圖7為本發明實施例2的廣角鏡頭的球差特性曲線圖。

下面將結合附圖，對本發明實施例作進一步之詳細說明。

請參閱圖1(示意圖，鏡片具體參數請參具體實施例)，本發明實施例的廣角鏡頭100從物側到像側依次包括具有負光焦度的第一鏡片10、光闌20、具有正光焦度的第二鏡片30、紅外帶通濾光片40、保護玻璃50及像平面60。

第一鏡片10於像側面靠近光軸處形成有凹面12。所述凹面12的形狀為彎月型曲面，且凹面12關於第一鏡片10的光軸對稱。第一鏡片10的物側面及像側面均為非球面。

光闌20設置於第二鏡片30的像側面上，且關於第二鏡片30的光軸對稱。光闌20使進入廣角鏡頭100的光錐更加對稱，並使光錐的中心與光闌20中心重合，從而有利於修正畸變及彗差(coma)。

第二鏡片30的像側面方向為凸面，第二鏡片30的物側面及像側面均為非球面。在廣角鏡頭100中，第二鏡片30的光軸與第一鏡片10的光軸重合。

紅外帶通濾光片40用於阻擋除紅外波段之外的所有波段的光線藉由。即，紅外帶通濾光片40只允許紅外光線藉由。

保護玻璃50用於保護像平面60。防止像平面60被污染。

廣角鏡頭100成像時，光線自物側入射廣角鏡頭100，依次經第一鏡片10、第二鏡片30、紅外帶通濾光片40及保護玻璃50後彙聚(成像)於成像平面60。設置影像感測器(圖未示)感測面於像平面60便可組成成像系統。

為得到高解析度的廣角鏡頭100，廣角鏡頭100滿足條件式：

(1) 5<TTL/f<7;

(2) 1.9<f1/f<-1.0;

(3) 1.0<f2/f<2.0。

其中，TTL, f, f1, f2分別為從第一鏡片10物側面到像平面60之間的距離、廣角鏡頭100的焦距、第一鏡片10的焦距及該第二鏡片的焦距。

條件式(1)用於限定廣角鏡頭100的整體長度，可以維持廣角鏡頭100外觀的小型化。若不符合條件式(1)，廣角鏡頭100可能呈現過大的體積。

條件式(2)用於限定第一鏡片10的光焦度相對於廣角鏡頭100長度方向中的比例，可以降低廣角鏡頭100的球差，確保廣角鏡頭100具有足夠寬廣的視角。

條件式(3)用於限定第二鏡片30的光焦度相對於廣角鏡頭100長度方向中的比例，可以降低廣角鏡頭100的像差，如球差與慧差等。

廣角鏡頭100的兩個鏡片“負-正”的光焦度分配利於修正像差。條件式(2)及(3)用於限定第一鏡片10及第二鏡片30兩者光焦度相對於廣角鏡頭100長度方向中的比例，消除了球差,慧差及像散等像差，大大地提升了成像品質。若不符合條件式(2)或(3)，廣角鏡頭100將產生嚴重的像差，成像品質劣化。

具體地，實施例的第一鏡片10及第二鏡片30採用玻璃球面鏡片。如此，即可保證廣角鏡頭100的成像品質，又可降低廣角鏡頭100的鏡片成本。

以下結合附表進一步說明廣角鏡頭100。其中，L為光闌20的半徑，2ω為廣角鏡頭100的視場角。R為對應表面的曲率半徑，D為對應表面到後一個表面(像側)的軸上距離(兩個表面截得光軸的長度)，Nd為對應鏡片對d光(波長為850奈米)的折射率，Vd為d光在對應鏡片的阿貝數。

實施例1

實施例1的廣角鏡頭100滿足表1-2所列的條件，且L=0.113mm，2ω=123°。

實施例1的廣角鏡頭100的場曲特性曲線、畸變的特性曲線及球差特性曲線分別如圖2、圖3及圖4所示。圖2中，曲線t及s為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線(下同)。可見，子午場曲值及弧矢場曲值被控制在-0.05mm~0.05mm之間。圖3中，曲線為畸變特性曲線(下同)。可見，畸變量被控制在-20%~20%之間。圖4中，曲線為光(波長為850奈米，下同)經廣角鏡頭100產生的球差特性曲線(下同)。可見，實施例1的廣角鏡頭100對850奈米紅外光產生的球差被控制在-0.05mm~0.05mm之間。綜前，可得到高成像品質的廣角鏡頭100(2ω>123°)。

實施例2

實施例2的廣角鏡頭100滿足表3-4所列的條件，且L=0.118mm，2ω=121.4°。

實施例2的廣角鏡頭100的場曲特性曲線及畸變的特性曲線及球差特性曲線分別如圖5、圖6及圖7所示。圖5中，子午場曲值及弧矢場曲值被控制在-0.05mm~0.05mm之間。圖6中，畸變量被控制在-20%~20%之間。圖7中，850nm紅外光產生的球差被控制在-0.01mm~0.01mm之間。綜前，可得到高成像品質的廣角鏡頭100(2ω>121.4°)。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧廣角鏡頭：

10‧‧‧第一鏡片：

12‧‧‧凹面：

20‧‧‧光闌：

30‧‧‧第二鏡片：

40‧‧‧紅外帶通濾光片：

50‧‧‧保護玻璃：

60‧‧‧像平面：

無

100‧‧‧廣角鏡頭

10‧‧‧第一鏡片

12‧‧‧凹面

20‧‧‧光闌

30‧‧‧第二鏡片

40‧‧‧紅外帶通濾光片

50‧‧‧保護玻璃

60‧‧‧像平面

Claims

一種廣角鏡頭，其從物側到像側依次包括：具有負光焦度的第一鏡片、具有正光焦度的第二鏡片及像平面；其中，該廣角鏡頭滿足條件式：
5<TTL/f<7;
-1.9<f1/f<-1.0;
1.0<f2/f<2.0;
其中，TTL, f, f1, f2分別為從該第一鏡片物側面到該像平面之間距離、該廣角鏡頭的焦距、該第一鏡片的焦距及該第二鏡片的焦距。
如請求項1所述之廣角鏡頭，其中，該第一鏡片在像側方向靠近該第一鏡片光軸處形成關於該第一鏡片光軸對稱的彎月型凹面。
如請求項1所述之廣角鏡頭，其中，該第二鏡片的像側面為凸凹面。
如請求項1所述之廣角鏡頭，其中，該第一鏡片及該第二鏡片採用非球面鏡片。
如請求項1所述之廣角鏡頭，其中，該廣角鏡頭進一步包括一個設置於該第二鏡片物側面上的光闌，該光闌關於該第二鏡片的光軸對稱。
如請求項1所述之廣角鏡頭，其中，該廣角鏡頭進一步包括一個設置於該第二鏡片與該像平面之間的紅外帶通濾光片及保護玻璃，該紅外帶通濾光片及該保護玻璃從像側到物側依次排列。
如請求項1所述之廣角鏡頭，其中，該第一鏡片及第二鏡片採用玻璃鏡片。