TWI679464B - 超廣角鏡頭 - Google Patents

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Abstract

一種超廣角鏡頭，包括依序由物側至像側排列的第一鏡群、光欄以及第二鏡群，光欄設置於第一鏡群和第二鏡群之間，第一鏡群具有正光焦度，其包括具有負光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、具有負光焦度的第三透鏡以及具有正光焦度的第四透鏡，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡依序由物側至像側排列，第二鏡群具有正光焦度，其包括具有正光焦度的第五透鏡、具有負光焦度的第六透鏡、具有正光焦度的第七透鏡以及具有正光焦度的第八透鏡，第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和第八透鏡依序由物側至像側排列。

Description

超廣角鏡頭
本發明涉及鏡頭，尤其涉及一種超廣角鏡頭。
在現有技術中，光線入射角度大於或等於180°的鏡頭即可稱為魚眼鏡頭或超廣角鏡頭。超廣角鏡頭應用在汽車及安控系統的比例逐年升高，甚至逐步擴及消費性市場。市場上對於超廣角鏡頭的需求日益增加，且市場競爭愈來愈激烈。現有技術中的超廣角鏡頭通常采全玻璃式的架構，解析度低，成本高。因此，如何解決超廣角鏡頭的解析度低、製造成本高是目前面臨的問題。
有鑑於此，有必要本發明提供一種超廣角鏡頭，以解決現有的超廣角鏡頭解析度低、製造成本高的技術問題。
本發明一較佳實施方式提供了一種超廣角透鏡，包括依序由物側至像側排列的第一鏡群、光欄以及第二鏡群，所述光欄設置於所述第一鏡群和所述第二鏡群之間，所述第一鏡群具有正光焦度，其包括具有負光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、具有負光焦度的第三透鏡以及具有正光焦度的第四透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡和所述第四透鏡依序由物側至像側排列，所述第二鏡群具有正光焦度，其包括具有正光焦度的第五透鏡、具有負光焦度的第六透鏡、具有正光焦度的第七透鏡以及具有正光焦度的第八透鏡，所述第五透鏡、所述第六透鏡、所述第七透鏡和所述第八透鏡依序由物側至像側排列。
本發明所提供的超廣角鏡頭通過在第一鏡群設置4個透鏡，在第二鏡群G2設置4個透鏡，第一鏡群G1的4個透鏡的光焦度依次為負、負、負、正，第二鏡群G2的四個透鏡的光焦度依次為正、負、正、正，從而使得所述超廣角鏡頭的解析度高、製造成本低。
100‧‧‧超廣角鏡頭
G1‧‧‧第一鏡群
G2‧‧‧第二鏡群
ST‧‧‧光欄
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
L6‧‧‧第六透鏡
L7‧‧‧第七透鏡
L8‧‧‧第八透鏡
S1‧‧‧第一曲面
S2‧‧‧第二曲面
S3‧‧‧第三曲面
S4‧‧‧第四曲面
S5‧‧‧第五曲面
S6‧‧‧第六曲面
S7‧‧‧第七曲面
S8‧‧‧第八曲面
P1‧‧‧平面
S9‧‧‧第九曲面
S10‧‧‧第十曲面
S11‧‧‧第十一曲面
S12‧‧‧第十二曲面
S13‧‧‧第十三曲面
S14‧‧‧第十四曲面
S15‧‧‧第十五曲面
S16‧‧‧第十六曲面
P2‧‧‧成像面
圖1為本發明一較佳實施方式所提供的超廣角鏡頭的示意圖。
圖2為圖1所示的超廣角鏡頭在波長為587nm時縱向球差圖，其中，縱軸為相對視場數值。
圖3為圖1所示的超廣角鏡頭在波長為587nm時的場曲圖，其中，縱軸為相對視場數值。
圖4為圖1所示的超廣角鏡頭在波長為587nm時的畸變圖(f*tanθ)，其中，縱軸為相對視場數值。
下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。
基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。
本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。
圖1示意出本發明一較佳實施方式提供的一種超廣角鏡頭100，其可應用於安控系統以及手機、筆記型電腦、遊戲機、運動攝影機等電子裝置中。所述超廣角鏡頭100包括一第一鏡群G1、一光欄ST和一第二鏡群G2。所述第一鏡群G1、光欄ST和第二鏡群G2依序由物側至像側排列。所述光欄ST設置於所述第一鏡群G1和第二鏡群G2之間。
所述第一鏡群G1具有正光焦度。所述第一鏡群G1包括第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3和第四透鏡L4。所述第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3和第四透鏡L4依序由物側至像側排列。
所述第一透鏡L1具有負光焦度。在本實施方式中，所述第一透鏡L1為凸凹透鏡。即，所述第一透鏡L1包括相對設置的第一曲面S1和第二曲面S2，第一曲面S1為凸曲面，朝向物側。第二曲面S2為凹曲面，朝向像側。所述第一透鏡L1的材質為玻璃。
所述第二透鏡L2具有負光焦度。在本實施方式中，所述第二透鏡L2為凸凹透鏡。即，所述第二透鏡L2包括相對設置的第三曲面S3和第四曲面S4，第三曲面S3為凸曲面，朝向物側。第四曲面S4為凹曲面，朝向像側。所述第二透鏡L1的材質為玻璃。
所述第三透鏡L3具有負光焦度。在本實施方式中，所述第三透鏡L3為凸凹透鏡。即，所述第三透鏡L3包括相對設置的第五曲面S5和第六曲面S6，第五曲面S5為凸曲面，朝向物側。第六曲面S6為凹曲面，朝向像側。所述第三透鏡L3的材質為玻璃。
所述第四透鏡L4具有正光焦度。在本實施方式中，所述第四透鏡L4為凹凸透鏡。即，所述第四透鏡L4包括相對設置的第七曲面S7和第八曲面S8，第七曲面S7為凹曲面，朝向物側。第八曲面S8為凸曲面，朝向像側。所述第七曲面S7和第八曲面S8均為非球面。所述第四透鏡L4的材質為塑膠。
所述光欄ST包括一平面P1。
所述第二鏡群G2具有正光焦度。所述第二鏡群G2包括第五透鏡L5、第六透鏡L6、第七透鏡L7和第八透鏡L8。所述第五透鏡L5、第六透鏡L6、第七透鏡L7和第八透鏡L8依序由物側至像側排列。
所述第五透鏡L5具有正光焦度。在本實施方式中，所述第五透鏡L5為雙凸透鏡。即，所述第五透鏡L5包括相對設置的第九曲面S9和第十曲面S10，第九曲面S9為凸曲面，朝向物側。第十曲面S10為凸曲面，朝向物側。所述第九曲面S9和第十曲面S10均為非球面。所述第五透鏡L5的材質為玻璃。
所述第六透鏡L6具有負光焦度。在本實施方式中，所述第六透鏡L6為雙凹透鏡。即，所述第六透鏡L6包括相對設置的第十一曲面S11和第十二曲面S12，第十一曲面S11為凹曲面，朝向物側。第十二曲面S12為凹曲面，朝向像側。所述第十一曲面S11和第十二曲面S12均為非球面。所述第六透鏡L6的材質為塑膠。
所述第七透鏡L7具有正光焦度。在本實施方式中，所述第七透鏡L7為雙凸透鏡。即，所述第七透鏡L7包括相對設置的第十三曲面S13和第十四曲面S14，第十三曲面S13為凸曲面，朝向物側。第十四曲面S14為凸曲面，朝向像 側。第十三曲面S13和第十四曲面S14均為非球面。所述第七透鏡L7的材質為塑膠。
所述第八透鏡L8具有正光焦度。在本實施方式中，所述第八透鏡L8為凹凸透鏡。即，所述第八透鏡L8包括相對設置的第十五曲面S15和第十六曲面S16，第十五曲面S15為凹曲面，朝向物側。第十六曲面S16為凸曲面，朝向像側。所述第十五曲面S15和第十六曲面S16均為非球面。所述第八透鏡L8的材質為塑膠。
所述超廣角鏡頭100通過在第一鏡群G1設置4個透鏡，在第二鏡群G2設置4個透鏡，同時第一鏡群G1的4個透鏡的光焦度依次為負、負、負、正，第二鏡群G2的四個透鏡的光焦度依次為正、負、正、正，從而使得所述超廣角鏡頭100的解析度高、製造成本低。
更進一步的，所述超廣角鏡頭100滿足如下公式：0<(IHR-IHI)/IHI<0.5；-3.4<SF1<-1.4；-3.4<SF2<-1.4；Y8/T4<1；Cbst14<0，Cbst24<0；以及所述第二鏡群G2中至少有一個曲面為非球面。
其中，IHR為最大像高，IHI=ω*f，ω為入射角度，其單位為弧度，f為系統焦距。如果(IHR-IHI)/IHI超出以上公式的上限，則畫面中心壓縮過於嚴重，畫面中心品質低；如果(IHR-IHI)/IHI超出以上公式的下限，則畫面邊緣壓縮過於嚴重，畫面邊緣品質低。
SFi=(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i=1，2，C1i為第i透鏡靠物側的曲面的曲率，C2i為第i透鏡靠像側的曲面的曲率，SFi為形狀因數。如果SF1或SF2超出以上公式上限，則透鏡的大角度視場解析度下降，同時大角度入射視場也不容易入射到成像面；如果SF1或SF2超出以上公式下限，則透鏡的製造性不佳，同時成本上升。
Y8為在最大入射角時第八曲面S8的有效直徑，也即最大入射角時第四透鏡L4朝向像側的曲面的有效直徑，T4為第七曲面S7到第八曲面S8的中心厚度，也即所述第四透鏡L4的厚度。如果Y8/T4超出以上公式範圍，則透鏡製造性不佳，同時成本上升。
Cbst14為第四透鏡L4的朝向物側的曲面即第七曲面S7的最佳擬合曲率，其擬合範圍為從0至最大有效半徑，Cbst24為第四透鏡L4的朝向像側的曲面即第八曲面S8的最佳擬合曲率，其擬合範圍為從0至最大有效半徑。Cbst14和Cbst24落在以上公式範圍內有助於所述超廣角鏡頭100處於大光圈時保持良好的性能。
所述第二鏡群G2中至少有一個曲面為非球面，也即第九曲面S9至第十六曲面S16中的至少一個曲面為非球面，可以提高光學影像品質。
所述超廣角鏡頭100滿足以上公式，從而使其具有超廣視角，解析度高，製造成本低，同時在大光圈時，能保持良好的成像品質。
在本實施方式中，上述公式中各參數如表1所示。
在本實施方式中，所述超廣角鏡頭100的波長為587nm時縱向球差圖如圖2所示。
在本實施方式中，所述超廣角鏡頭100的波長為587nm時的場曲圖如圖3所示。
在本實施方式中，所述超廣角鏡頭100的波長為587nm時的畸變圖(f*tanθ)如圖4所示。
在本實施方式中，所述超廣角鏡頭100的各個透鏡的曲面的曲率半徑R、各曲面間在光軸上的距離d、各個透鏡的折射率Nd以及各個透鏡的阿貝係數Vd如表2所示：
所述超廣角鏡頭100的非球面公式定義如下：
Figure TWI679464B_D0003
其中，Z為非球面表面的凹陷度，R為曲率半徑，h為曲面的離軸半高，K為圓錐係數，A、B、C、D、E、F、G為非球面的各階係數。
在本實施方式中，所述非球面的各階係數如表3和表4所示。
在本實施方式中，所述超廣角鏡頭100的有效焦距EFL、數值孔徑F/NO、以及可視角FOV(2
Figure TWI679464B_D0006
)如表5所示。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

Claims (14)

  1. 一種超廣角透鏡，包括依序由物側至像側排列的第一鏡群、光欄以及第二鏡群，所述光欄設置於所述第一鏡群和所述第二鏡群之間，其改良在於：所述第一鏡群具有正光焦度，其包括具有負光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、具有負光焦度的第三透鏡以及具有正光焦度的第四透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡和所述第四透鏡依序由物側至像側排列，所述第二鏡群具有正光焦度，其包括具有正光焦度的第五透鏡、具有負光焦度的第六透鏡、具有正光焦度的第七透鏡以及具有正光焦度的第八透鏡，所述第五透鏡、所述第六透鏡、所述第七透鏡和所述第八透鏡依序由物側至像側排列，其中，所述第八透鏡為凹凸透鏡，包括朝向物側的凹曲面和朝向像側的凸曲面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第一透鏡為凸凹透鏡，包括朝向物側的凸曲面和朝向像側的凹曲面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第二透鏡為凸凹透鏡，包括朝向物側的凸曲面和朝向像側的凹曲面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第三透鏡為凸凹透鏡，包括朝向物側的凸曲面和朝向像側的凹曲面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第四透鏡為凹凸透鏡，包括朝向物側的凹曲面和朝向像側的凸曲面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第五透鏡為雙凸透鏡，包括朝向物側的凸曲面和朝向像側的凸曲面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第六透鏡為雙凹透鏡，包括朝向物側的凹曲面和朝向像側的凹曲面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第七透鏡為雙凸透鏡，包括朝向物側的凸曲面和朝向像側的凸曲面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡和所述第五透鏡的材質為玻璃，所述第四透鏡、所述第六透鏡、所述第七透鏡和所述第八透鏡的材質為塑膠。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述超廣角鏡頭滿足如下公式：0<(IHR-IHI)/IHI<0.5；其中，IHR為最大像高，IHI=ω*f，ω為入射角度，其單位為弧度，f為系統焦距。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述超廣角鏡頭滿足如下公式：-3.4<SF1<-1.4；-3.4<SF2<-1.4；其中，SFi=(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i=1，2，C1i為第i透鏡靠物側的曲面的曲率，C2i為第i透鏡靠像側的曲面的曲率，SFi為形狀因數。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述超廣角鏡頭滿足如下公式：Y8/T4<1；其中，Y8為在最大入射角時所述第四透鏡朝向像側的曲面的有效直徑，T4為所述第四透鏡的厚度。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述超廣角鏡頭滿足如下公式：Cbst14<0，Cbst24<0；其中，Cbst14為所述第四透鏡的朝向物側的曲面的最佳擬合曲率，Cbst24為所述第四透鏡的朝向像側的曲面的最佳擬合曲率。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的超廣角透鏡，其中，所述第二鏡群中至少有一個曲面為非球面。
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