TW202125023A - 廣角鏡頭（二十八） - Google Patents

Abstract

一種廣角鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。第一透鏡為彎月型透鏡具有負屈光力。第二透鏡為彎月型透鏡具有正屈光力。第三透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有正屈光力。第五透鏡具有負屈光力。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡沿著一光軸從一物側至一像側依序排列。廣角鏡頭滿足以下條件：3<TTL/BFL<3.5；其中，TTL為第一透鏡之一物側面至一成像面於光軸上之一間距，BFL為第五透鏡之一像側面至成像面於光軸上之一間距。

Description

廣角鏡頭(二十八)

本發明係有關於一種廣角鏡頭。

現今的廣角鏡頭之發展趨勢，除了不斷朝向小型化、大視場發展外，隨著不同的應用需求，還需具備高解析度及抗環境溫度變化的特性，習知的廣角鏡頭已經無法滿足現今的需求，需要有另一種新架構的廣角鏡頭，才能同時滿足小型化、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廣角鏡頭，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。

本發明之廣角鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。第一透鏡為彎月型透鏡具有負屈光力。第二透鏡為彎月型透鏡具有正屈光力。第三透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有正屈光力。第五透鏡具有負屈光力。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡沿著一光軸從一物側至一像側依序排列。廣角鏡頭滿足以下條件：3<TTL/BFL<3.5；其中，TTL為第一透鏡之一物側面至一成 像面於光軸上之一間距，BFL為第五透鏡之一像側面至成像面於光軸上之一間距。

其中第一透鏡包括一凸面朝向物側及一凹面朝向像側，第二透鏡包括一凹面朝向物側及一凸面朝向像側，第三透鏡包括一凸面朝向物側及另一凸面朝向像側，第四透鏡包括一凸面朝向物側及另一凸面朝向像側，第五透鏡包括一凹面朝向物側及另一凹面朝向像側。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：-3<f₂/f₁<-1；其中，f₁為第一透鏡之一有效焦距，f₂為第二透鏡之一有效焦距。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：1<f₂/f₄<3；其中，f₂為第二透鏡之一有效焦距，f₄為第四透鏡之一有效焦距。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：0.5<f₁/f₅<1.5；其中，f₁為第一透鏡之一有效焦距，f₅為第五透鏡之一有效焦距。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：3<R₁₁/R₁₂<5；-11<R₃₁/R₃₂<-3；其中，R₁₁為第一透鏡之一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，R₃₁為第三透鏡之一物側面之一曲率半徑，R₃₂為第三透鏡之一像側面之一曲率半徑。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：20<TTL/T₁<21.5；其中，T₁為第一透鏡於光軸上之一厚度。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：8<TTL/T₃<10；其中，T₃為第三透鏡於光軸上之一厚度。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：10<TTL/T₄<13；其中，T₄為第四透鏡於光軸上之一厚度。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：72.08<TTL/AT₃₄<114.31；106.3<TTL/AT₄₅<115.7；其中，AT₃₄為第三透鏡至第四透鏡於光軸上之一空氣間距，AT₄₅為第四透鏡至第五透鏡於光軸上之一空氣間距。

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、3‧‧‧廣角鏡頭

L11、L21、L31‧‧‧第一透鏡

L12、L22、L32‧‧‧第二透鏡

ST1、ST2、ST3‧‧‧光圈

L13、L23、L33‧‧‧第三透鏡

L14、L24、L34‧‧‧第四透鏡

L15、L25、L35‧‧‧第五透鏡

OF1、OF2、OF3‧‧‧濾光片

CG1、CG2、CG3‧‧‧保護玻璃

IMA1、IMA2、IMA3‧‧‧成像面

OA1、OA2、OA3‧‧‧光軸

S11、S21、S31‧‧‧第一透鏡物側面

S12、S22、S32‧‧‧第一透鏡像側面

S13、S23、S33‧‧‧第二透鏡物側面

S14、S24、S34‧‧‧第二透鏡像側面

S15、S25、S35‧‧‧光圈面

S16、S26、S36‧‧‧第三透鏡物側面

S17、S27、S37‧‧‧第三透鏡像側面

S18、S28、S38‧‧‧第四透鏡物側面

S19、S29、S39‧‧‧第四透鏡像側面

S110、S210、S310‧‧‧第五透鏡物側面

S111、S211、S311‧‧‧第五透鏡像側面

S112、S212、S312‧‧‧濾光片物側面

S113、S213、S313‧‧‧濾光片像側面

S114、S214、S314‧‧‧保護玻璃物側面

S115、S215、S315‧‧‧保護玻璃像側面

第1圖係依據本發明之廣角鏡頭之第一實施例的透鏡配置與光路示意圖。

第2A圖係依據本發明之廣角鏡頭之第一實施例的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。

第2B圖係依據本發明之廣角鏡頭之第一實施例的場曲(Field Curvature)圖。

第2C圖係依據本發明之廣角鏡頭之第一實施例的畸變(Distortion)圖。

第2D圖係依據本發明之廣角鏡頭之第一實施例，當溫度分別等於-10℃、20℃、70℃時的離焦調變轉換函數(Through Focus Modulation Transfer Function)圖。

第3圖係依據本發明之廣角鏡頭之第二實施例的透鏡配置與光路示意圖。

第4A圖係依據本發明之廣角鏡頭之第二實施例的縱向像差圖。

第4B圖係依據本發明之廣角鏡頭之第二實施例的場曲圖。

第4C圖係依據本發明之廣角鏡頭之第二實施例的畸變圖。

第4D圖係依據本發明之廣角鏡頭之第二實施例，當溫度分別等於-10℃、20℃、70℃時的離焦調變轉換函數圖。

第5圖係依據本發明之廣角鏡頭之第三實施例的透鏡配置與光路示意圖。

第6A圖係依據本發明之廣角鏡頭之第三實施例的縱向像差圖。

第6B圖係依據本發明之廣角鏡頭之第三實施例的場曲圖。

第6C圖係依據本發明之廣角鏡頭之第三實施例的畸變圖。

第6D圖係依據本發明之廣角鏡頭之第三實施例，當溫度分別等於-10℃、20℃、70℃時的離焦調變轉換函數圖。

本發明提供一種廣角鏡頭，包括：一第一透鏡具有負屈光力，此第一透鏡為彎月型透鏡；一第二透鏡具有正屈光力，此第二透鏡為彎月型透鏡；一第三透鏡具有正屈光力；一第四透鏡具有正屈光力；及一第五透鏡具有負屈光力；其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡沿著一光軸從一物側至一像側依序排列；其中廣角鏡頭滿足以下條件：3<TTL/BFL<3.5；其中，TTL為第一透鏡之一物側面至一成像面於光軸上之一間距，BFL為第五透鏡之一像側面至成像面於光軸上之一間距。

請參閱底下表一、表二、表四、表五、表七及表八，其中表一、表四及表七分别為依據本發明之廣角鏡頭之第一實施例至第三實施例的各透鏡之相關參數表，表二、表五及表八分别為表一、表四及表七中非球面透鏡之非球面表面之相關參數表。

第1、3、5圖分別為本發明之廣角鏡頭之第一、二、三實施例的透鏡配置與光路示意圖，其中第一透鏡L11、L21、L31為彎月型透鏡具有負屈光力，由玻璃材質製成，其物側面S11、S21、S31為凸面，像側面S12、S22、S32為凹面，物側面S11、S21、S31與像側面S12、S22、S32皆為球面表面。

第二透鏡L12、L22、L32為彎月型透鏡具有正屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S13、S23、S33為凹面，像側面S14、S24、S34為凸面，物側面S13、S23、S33與像側面S14、S24、S34皆為非球面表面。

第三透鏡L13、L23、L33為雙凸透鏡具有正屈光力，由玻璃材質製成，其物側面S16、S26、S36為凸面，像側面S17、S27、S37為凸面，物側面S16、S26、S36與像側面S17、S27、S37皆為球面表面。

第四透鏡L14、L24、L34為雙凸透鏡具有正屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S18、S28、S38為凸面，像側面S19、S29、S39為凸面，物側面S18、S28、S38與像側面S19、S29、S39皆為非球面表面。

第五透鏡L15、L25、L35為雙凹透鏡具有負屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S110、S210、S310為凹面，像側面S111、S211、S311為凹面，物側面S110、S210、S310與像側面S111、S211、S311皆為非球面表面。

另外，廣角鏡頭1、2、3至少滿足底下其中一條件：

3<TTL/BFL<3.5 (1)

-3<f₂/f₁<-1 (2)

1<f₂/f₄<3 (3)

0.5<f₁/f₅<1.5 (4)

3<R₁₁/R₁₂<5 (5)

-11<R₃₁/R₃₂<-3 (6)

20<TTL/T₁<21.5 (7)

8<TTL/T₃<10 (8)

10<TTL/T₄<13 (9)

72.08<TTL/AT₃₄<114.31 (10)

106.3<TTL/AT₄₅<115.7 (11)

其中，TTL為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31之物側面S11、S21、S31分別至成像面IMA1、IMA2、IMA3於光軸OA1、OA2、OA3上之一間距，BFL為第一實施例至第三實施例中，第五透鏡L15、L25、L35之像側面S111、S211、S311分別至成像面IMA1、IMA2、IMA3於光軸OA1、OA2、OA3上之一間距，f₁為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31之一有效焦距，f₂為第一實施例至第三實施例中，第二透鏡L12、L22、L32之一有效焦距，f₄為第一實施例至第三實施例中，第四透鏡L14、L24、L34之一有效焦距，f₅為第一實施例至第三實施例中，第五透鏡L15、L25、L35之一有效焦距，R₁₁為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31之物側面S11、S21、S31之一曲率半徑，R₁₂為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31之像側面S12、S22、S32之一曲率半徑，R₃₁為第一實施例至第三實施例中，第三透鏡L13、L23、L33之物側面S16、S26、S36之一曲率半徑，R₃₂為第一實施例至第三實施例中，第三 透鏡L13、L23、L33之像側面S17、S27、S37之一曲率半徑，T₁為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31於光軸OA1、OA2、OA3上之一厚度，T₃為第一實施例至第三實施例中，第三透鏡L13、L23、L33於光軸OA1、OA2、OA3上之一厚度，T₄為第一實施例至第三實施例中，第四透鏡L14、L24、L34於光軸OA1、OA2、OA3上之一厚度，AT₃₄為第一實施例至第三實施例中，第三透鏡L13、L23、L33分別至第四透鏡L14、L24、L34於光軸OA1、OA2、OA3上之一空氣間距，AT₄₅為第一實施例至第三實施例中，第四透鏡L14、L24、L34分別至第五透鏡L15、L25、L35於光軸OA1、OA2、OA3上之一空氣間距。使得廣角鏡頭1、2、3能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加視場、有效的增加解析度、有效的抗環境溫度變化、有效的修正像差。

現詳細說明本發明之廣角鏡頭之第一實施例。請參閱第1圖，廣角鏡頭1沿著一光軸OA1從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L11、一第二透鏡L12、一光圈ST1、一第三透鏡L13、一第四透鏡L14、一第五透鏡L15、一濾光片OF1及一保護玻璃CG1。成像時，來自物側之光線最後成像於一成像面IMA1上。根據【實施方式】第一至七段落，其中：

濾光片OF1其物側面S112與像側面S113皆為平面；

保護玻璃CG1其物側面S114與像側面S115皆為平面；

利用上述透鏡、光圈ST1及至少滿足條件(1)至條件(11)其中一條件之設計，使得廣角鏡頭1能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加視場、有效的增加解析度、有效的抗環境溫度變化、有效的修正像差。

表一為第1圖中廣角鏡頭1之各透鏡之相關參數表。

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

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~E：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，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~E為非球面係數。

表三為第一實施例之廣角鏡頭1之相關參數值及其對應條件(1)至條件(11)之計算值，由表三可知，第一實施例之廣角鏡頭1皆能滿足條件(1)至條件(11)之要求。

另外，第一實施例之廣角鏡頭1的光學性能也可達到要求。

由第2A圖可看出，第一實施例之廣角鏡頭1其縱向像差介於-0.02mm至0.02mm之間。

由第2B圖可看出，第一實施例之廣角鏡頭1其場曲介於-0.02mm至0.08mm之間。

由第2C圖可看出，第一實施例之廣角鏡頭1其畸變介於-1%至1%之間。

由第2D圖可看出，第一實施例之廣角鏡頭1，於溫度分別等於-10℃、20℃、70℃時，當焦點偏移介於-0.03mm至0.03mm之間，其調變轉換函數值介於0.0至0.83之間。

顯見第一實施例之廣角鏡頭1之縱向像差、場曲、畸變都能被有效修正，鏡頭解析度、焦深也都能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。

請參閱第3圖，第3圖係依據本發明之廣角鏡頭之第二實施例的透鏡配置與光路示意圖。廣角鏡頭2沿著一光軸OA2從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L21、一第二透鏡L22、一光圈ST2、一第三透鏡L23、一第四透鏡L24、一第五透鏡L25、一濾光片OF2及一保護玻璃CG2。成像時，來自物側之光線最後成像於一成像面IMA2上。根據【實施方式】第一至七段落，其中：

濾光片OF2其物側面S212與像側面S213皆為平面；

保護玻璃CG2其物側面S214與像側面S215皆為平面；

利用上述透鏡、光圈ST2及至少滿足條件(1)至條件(11)其中一條件之設計，使得廣角鏡頭2能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加視場、有效的增加解析度、有效的抗環境溫度變化、有效的修正像差。

表四為第3圖中廣角鏡頭2之各透鏡之相關參數表。

表四中非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義，與第一實施例中表一之非球面透鏡之非球面表面凹陷度z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，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~E為非球面係數。

表六為第二實施例之廣角鏡頭2之相關參數值及其對應條件(1)至條件(11)之計算值，由表六可知，第二實施例之廣角鏡頭2皆能滿足條件(1)至條件(11)之要求。

另外，第二實施例之廣角鏡頭2的光學性能也可達到要求。

由第4A圖可看出，第二實施例之廣角鏡頭2其縱向像差介於-0.02mm至0.03mm之間。

由第4B圖可看出，第二實施例之廣角鏡頭2其場曲介於-0.08mm至0.06mm之間。

由第4C圖可看出，第二實施例之廣角鏡頭2其畸變介於0%至1%之間。

由第4D圖可看出，第二實施例之廣角鏡頭2，於溫度分別等於-10℃、20℃、70℃時，當焦點偏移介於-0.03mm至0.03mm之間，其調變轉換函數值介於0.0至0.82之間。

顯見第二實施例之廣角鏡頭2之縱向像差、場曲、畸變都能被有效修正，鏡頭解析度、焦深也都能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。

請參閱第5圖，第5圖係依據本發明之廣角鏡頭之第三實施例的透鏡配置與光路示意圖。廣角鏡頭3沿著一光軸OA3從一物側至一像側依序包括一第一透鏡L31、一第二透鏡L32、一光圈ST3、一第三透鏡L33、一第四透鏡L34、一第五透鏡L35、一濾光片OF3及一保護玻璃CG3。成像時，來自物側之光線最後成像於一成像面IMA3上。根據【實施方式】第一至七段落，其中：

濾光片OF3其物側面S312與像側面S313皆為平面；

保護玻璃CG3其物側面S314與像側面S315皆為平面；

利用上述透鏡、光圈ST3及至少滿足條件(1)至條件(11)其中一條件之設計，使得廣角鏡頭3能有效的縮短鏡頭總長度、有效的增加 視場、有效的增加解析度、有效的抗環境溫度變化、有效的修正像差。

表七為第5圖中廣角鏡頭3之各透鏡之相關參數表。

表七中非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義，與第一實施例中表一之非球面透鏡之非球面表面凹陷度z之定義相同，在此皆不加以贅述。

表八為表七中非球面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~E為非球面係數。

表九為第三實施例之廣角鏡頭3之相關參數值及其對應條件(1)至條件(11)之計算值，由表九可知，第三實施例之廣角鏡頭3皆能滿足條件(1)至條件(11)之要求。

另外，第三實施例之廣角鏡頭3的光學性能也可達到要求。

由第6A圖可看出，第三實施例之廣角鏡頭3其縱向像差介於-0.02mm至0.02mm之間。

由第6B圖可看出，第三實施例之廣角鏡頭3其場曲介於-0.04mm至0.08mm之間。

由第6C圖可看出，第三實施例之廣角鏡頭3其畸變介於0%至5.1%之間。

由第6D圖可看出，第三實施例之廣角鏡頭3，於溫度分別等於-10℃、20℃、70℃時，當焦點偏移介於-0.03mm至0.03mm之間，其調變轉換函數值介於0.0至0.82之間。

顯見第三實施例之廣角鏡頭3之縱向像差、場曲、畸變都能被有效修正，鏡頭解析度、焦深也都能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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‧‧‧廣角鏡頭

L11‧‧‧第一透鏡

L12‧‧‧第二透鏡

ST1‧‧‧光圈

L13‧‧‧第三透鏡

L14‧‧‧第四透鏡

L15‧‧‧第五透鏡

OF1‧‧‧濾光片

CG1‧‧‧保護玻璃

IMA1‧‧‧成像面

OA1‧‧‧光軸

S11‧‧‧第一透鏡物側面

S12‧‧‧第一透鏡像側面

S13‧‧‧第二透鏡物側面

S14‧‧‧第二透鏡像側面

S15‧‧‧光圈面

S16‧‧‧第三透鏡物側面

S17‧‧‧第三透鏡像側面

S18‧‧‧第四透鏡物側面

S19‧‧‧第四透鏡像側面

S110‧‧‧第五透鏡物側面

S111‧‧‧第五透鏡像側面

S112‧‧‧濾光片物側面

S113‧‧‧濾光片像側面

S114‧‧‧保護玻璃物側面

S115‧‧‧保護玻璃像側面

Claims (10)

1. 一種廣角鏡頭，包括：

   一第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡為彎月型透鏡；

   一第二透鏡具有正屈光力，該第二透鏡為彎月型透鏡；

   一第三透鏡具有正屈光力；

   一第四透鏡具有正屈光力；以及

   一第五透鏡具有負屈光力；

   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沿著一光軸從一物側至一像側依序排列；

   其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   3<TTL/BFL<3.5；

   其中，TTL為該第一透鏡之一物側面至一成像面於該光軸上之一間距， BFL為該第五透鏡之一像側面至該成像面於該光軸上之一間距。
2. 如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中：

   該第一透鏡包括一凸面朝向該物側以及一凹面朝向該像側；

   該第二透鏡包括一凹面朝向該物側以及一凸面朝向該像側；

   該第三透鏡包括一凸面朝向該物側以及另一凸面朝向該像側；

   該第四透鏡包括一凸面朝向該物側以及另一凸面朝向該像側；以及

   該第五透鏡包括一凹面朝向該物側以及另一凹面朝向該像側。
3. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   -3<f₂/f₁<-1；

   其中，f₁為該第一透鏡之一有效焦距，f₂為該第二透鏡之一有效焦距。
4. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   1<f₂/f₄<3；

   其中，f₂為該第二透鏡之一有效焦距，f₄為該第四透鏡之一有效焦距。
5. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   0.5<f₁/f₅<1.5；

   其中，f₁為該第一透鏡之一有效焦距，f₅為該第五透鏡之一有效焦距。
6. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   3<R₁₁/R₁₂<5；

   -11<R₃₁/R₃₂<-3；

   其中，R₁₁為該第一透鏡之一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，R₃₁為該第三透鏡之一物側面之一曲率半徑，R₃₂為該第三透鏡之一像側面之一曲率半徑。
7. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   20<TTL/T₁<21.5；

   其中，T₁為該第一透鏡於該光軸上之一厚度。
8. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   8<TTL/T₃<10；

   其中，T₃為該第三透鏡於該光軸上之一厚度。
9. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

   10<TTL/T₄<13；

   其中，T₄為該第四透鏡於該光軸上之一厚度。
10. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該廣角鏡頭滿足以下條件：

    72.08<TTL/AT₃₄<114.31；

    106.3<TTL/AT₄₅<115.7；

    其中，AT₃₄為該第三透鏡至該第四透鏡於該光軸上之一空氣間距，AT₄₅為該第四透鏡至該第五透鏡於該光軸上之一空氣間距。

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