TWI720172B - 光學鏡頭 - Google Patents

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Abstract

一種光學鏡頭，包括一第一透鏡群以及一第二透鏡群。第一透鏡群排列於一放大側及一縮小側之間。第一透鏡群包括一最靠近放大側的透鏡。透鏡的屈光度為負，且透鏡的至少一面為一非球面表面。第二透鏡群排列於第一透鏡群與縮小側之間。第一透鏡群與第二透鏡群間的距離小於0.7毫米。光學鏡頭符合0.53 ＜EFL/IH＜ 0.7、FOV≧150度、及F≦2.8等條件，其中EFL為一有效焦距、IH 為在縮小側成像面上的像高、FOV為一最大視場、以及F為光圈值。

Description

光學鏡頭
本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種光學鏡頭。
近年來隨科技的進展，各式各樣的影像擷取的需求愈來愈大。舉例來說，對於具有寬視場之鏡頭如超廣角（Wide Field of View、FOV）鏡頭（Super wide-angle lenses）或魚眼鏡頭（Fisheye lenses）的需求愈來愈大，例如是應用在車載鏡頭和安控攝影機的產品。然而，隨著視場的逐漸加大，光學像差也快速地產生，使得鏡頭的光學設計更加困難。為了矯正光學像差，在相關技藝中通常會增加透鏡數或加入非球面透鏡。如此，透鏡的加工製作變得更加困難，且鏡頭的成本也隨之增加。 因此，如何研製一具備寬視場（FOV）、微型化、低成本、高解像、大光圈、短鏡頭總長（Total Track Length, TTL）等特性的鏡頭且能提供良好的光學品質，對於該領域的技術人員而言為一重大的課題。
本發明關於一種具有寬視場角度、大光圈、短鏡頭總長，且能提供良好光學品質的光學鏡頭。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
本發明的一實施例提供一光學鏡頭包括第一透鏡群及第二透鏡群。第一透鏡群排列在放大側與縮小側之間。第一透鏡群至少包括依序從放大側排列至縮小側的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。第一透鏡為一雙凹透鏡，且第一透鏡的至少一面為非球面表面。第二透鏡群排列在第一透鏡群與縮小側之間。第二透鏡群至少包括依序從放大側排列至縮小側的第五透鏡、第六透鏡及第七透鏡。光學鏡頭符合0.53 ＜EFL/IH＜ 0.7的條件，其中EFL為光學鏡頭的一有效焦距，IH 為在縮小側之光學鏡頭的一成像面上的一像高。
本發明的另一實施例提一光學鏡頭包括一第一透鏡群及一第二透鏡群。第一透鏡群排列在一放大側與一縮小側之間。第一透鏡群包括一最靠近放大側的第一透鏡。第一透鏡的屈光度為負，且第一透鏡的至少一面為一非球面表面。第二透鏡群排列在第一透鏡群與縮小側之間。第一透鏡群與第二透鏡群之間的一距離小於0.7毫米。光學鏡頭符合FOV≧150度以及F≦2.8等條件，其中FOV為光學鏡頭的一最大視場角、且F為光圈值。
基於上述，在本發明的實施例中，光學鏡頭的設計符合預定的條件與標準，所以光學鏡頭具備視場角度、大光圈、短鏡頭全長等特性，而且能提供良好的光學品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖1是依照本發明的一實施例的一種光學鏡頭的示意圖。參考圖1所示，本實施例的光學鏡頭100位在放大側(物側)OS 與縮小側(像側)IS之間。光學鏡頭100包括第一透鏡群110、第二透鏡群120、紅外光濾片130及玻璃蓋140。第一透鏡群110排列在放大側OS與第二透鏡群120之間。第二透鏡群120排列在第一透鏡群110與縮小側IS之間，光圈S排列在第一透鏡群110與第二透鏡群120之間，且第一透鏡群110與第二透鏡群120沿著光學鏡頭100的一光軸A排列。在本實施例中，第一透鏡群110與第二透鏡群120之間位在光學鏡頭之光軸上的一距離小於0.7毫米。
在本實施例中，第一透鏡群110包括依序從放大側OS排列至縮小側IS的一第一透鏡(L1)112、一第二透鏡(L2)114、一第三透鏡(L3)116及一第四透鏡(L4)118，且各透鏡的屈光度分別為負、負、正、及正。第一透鏡112為第一透鏡群110中最靠近放大側OS的一透鏡。第二透鏡群120包括依序從放大側OS排列至縮小側IS的一第五透鏡(L5)122、一第六透鏡(L6)124及一第七透鏡(L7)126，且各透鏡的屈光度分別為負、正及正。在本實施例中，第一透鏡112、第二透鏡114、第三透鏡116及第七透鏡126為塑膠透鏡，而第四透鏡118、第五透鏡122及第六透鏡124為玻璃透鏡。
在本實施例中，第一透鏡112、第二透鏡114、第三透鏡116及第七透鏡126為非球面透鏡。第一透鏡112為雙凹透鏡，且該第一透鏡112的至少一面為非球面表面。在本實施例中，第一透鏡112的兩個面S1、S2為非球面表面。第一透鏡112朝向放大側OS的面S1具有反曲特性。如圖1所示，第一透鏡112的面S1為具有至少一反曲點的非球面表面，而反曲現象，例如是在曲率等於零時發生。在本實施例中，第二透鏡114朝向放大側的一面S3為凸面。第三透鏡116為一凹凸透鏡。第五透鏡122與第六透鏡124構成一膠合透鏡以平衡光學鏡頭100包含軸向色彩及橫向色彩的色像差（Chromatic Aberration），但膠合透鏡的所安排的目的並非用以限制本發明。
在本實施例中，玻璃蓋140及影像感測器可設置在縮小側IS，且影像感測器的成像面標記為150。玻璃蓋140排列在第二透鏡群120與成像面150之間。紅外光濾片130可設置在第七透鏡126與玻璃蓋140之間。光學鏡頭100在成像面150生成影像。
圖1的光學鏡頭100中之各透鏡的具體數據列在以下的表1之中。
表1
Figure 106111616-A0304-0001
在表1中，間隙指的是在鄰近的面之間沿著光軸A的一直線距離。例如，面S1的一間隙指的是在面S1與面S2之間沿著光軸A的一直線距離。表1紀錄了各個透鏡的厚度、折射率及阿貝數，而且一備註欄紀錄相對應的透鏡。此外，在表1中，面S1與面S2為第一透鏡112的兩面、面S3與面S4為第二透鏡114的兩面等等。在本實施例中，面S1到S6、面S12與面S13為非球面，可被以下的方程式(4)表述：
Figure 02_image001
(4)
在方程式(4)中， Z為光軸A方向的偏移量（Sag），c為一密切球面（osculating sphere）之半徑的倒數，即接近光軸A之曲率半徑的倒數(例如是面S1到面S6、面S12到面S13的曲率半徑)。K為一圓錐係數（conic constant），r為一非球面高度，即一透鏡中心到一透鏡邊緣的高度。A2、A4、A6、A8、A10、及A12…等為非球面係數（aspheric coefficient），且在本實施例中，圓錐係數K 與非球面係數A2皆為零。面S1到面S6與面S12到S13的參數值列於下表2。
表2
Figure 106111616-A0304-0002
在本實施例中，光學鏡頭100符合以下條件(1)至條件(7)中的至少一者： 0.53 ＜EFL/IH＜ 0.7 (1) 0.45 ＜EFL/BFL＜ 0.7 (2) 0.15 ＜BFL/TTL＜ 0.26 (3) TTL＜ 17 毫米 (4) FOV≧150 度 (5) F≦2.8 (6) CRA＜12度 (7)
其中FOV為光學鏡頭100的視場或一最大視場、TTL為光學鏡頭100的鏡頭總長，鏡頭總長為第一透鏡112的面S1與光學鏡頭位在縮小側IS的成像面150之間沿著光軸A的一距離、IH 為光學鏡頭100位在縮小側之成像面150上的一像高、F為光圈值（F-number）、EFL為光學鏡頭100的有效焦距、BFL（Back Focal Length）為光學鏡頭100的後焦距，後焦距為第七透鏡126的面S13與光學鏡頭100位在縮小側IS的成像面150之間沿著光軸A的一距離，且CRA為光學鏡頭100一主光線角度。通過此種方式，符合前述條件(1)至條件(7)中至少一者的光學鏡頭100可具有良好的光學成像品質與良好的光學特性。
更具體而言，在本實施例的光學鏡頭100中，光圈值（F-number）為2.0、最大視場FOV為160.2度，且鏡頭總長TTL為15.8毫米。有效焦距EFL為1.8毫米，成像面上的像高為3.09毫米，且有效焦距與成像面上之像高的一比值為EFL/IH，等於0.583。有效焦距與後焦距的一比值為EFL/BFL 等於，0.504。主光線（CRA）的角度為7.79度。
應當指出的是，前述實施例中構件的標號及一部分內容也在以下的實施例中使用，其中相同的標號表示相同或相似的構件，且省略技術內容中相同的描述。已省略之部分的描述可參考前述實施例的內容，且描述的細節不在下列實施例中複述。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種光學鏡頭的示意圖。參考圖1與圖5所示，本實施例的光學鏡頭200與光學鏡頭100的主要差別在於第二透鏡214朝向放大側OS的一面S3為一凹面。
圖5的光學鏡頭200中之各透鏡的具體數據列在以下的表3之中。
表3
Figure 106111616-A0304-0003
表3裡各種光學參數與數據的解釋可參考前述表1的相關敘述。在本實施例中，面S1到面S6、面S12及面S13為非球面表面，可被前述的方程式(4)表述。以下的表4列出面S1到面S6與面S12到S13的參數值。在本實施例中，非球面係數A2為零。
表4
Figure 106111616-A0304-0004
根據前面的敘述，在本實施例的光學鏡頭200中，光圈值（F-number）為2.0、最大視場FOV為150度，且鏡頭總長TTL為16.5毫米。有效焦距EFL為1.94毫米，成像面上的像高為2.84毫米，且有效焦距與成像面上之像高的一比值為EFL/IH ，等於0.683。有效焦距與後焦距的一比值為EFL/BFL =0.544。主光線的角度為7.79度。
圖2至圖4是圖1之光學鏡頭的成像光學模擬數據圖且圖6至圖8是圖5之光學鏡頭的成像光學模擬數據圖，其中圖2與圖6為橫向光線扇形色差圖，在圖2及圖6中X軸表示光線通過光圈S的位置且Y軸表示光線投射在成像面(例如是成像面150或成像面250)的位置。採用色光中波長650（奈米（nm））的紅光、波長550（奈米（nm））的綠光，以及波長470（奈米（nm））的藍光作為參照波段以完成模擬。圖3與圖7為透過波長650（奈米（nm））的紅光、波長550（奈米（nm））的綠光，以及波長470（奈米（nm））的藍光所模擬出的點狀圖。圖4與圖8分別以圖示闡述場曲率，圖4與圖8中的場曲率為透過波長650（奈米（nm））的紅光、波長550（奈米（nm））的綠光，以及波長470（奈米（nm））的藍光而模擬出來。由於前述圖式中的圖表全部位於一標準範圍內，本實施例的光學鏡頭100及光學鏡頭200在具備寬廣視場、微型化、薄型外觀、高解像、短鏡頭總長、大光圈、低失真等條件下，可提供良好的光學品質。
綜上所述，在本發明的實施例中，光學鏡頭的設計符合預定的條件與標準，所以實施例中的光學鏡頭在具備寬廣視場、微型化、薄型外觀、高解像、短鏡頭總長、大光圈、低失真等條件下，可提供良好的光學品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故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。
100、200‧‧‧光學鏡頭 110‧‧‧第一透鏡群 112、212‧‧‧第一透鏡 114、214‧‧‧第二透鏡 116、216‧‧‧第三透鏡 118、218‧‧‧第四透鏡 120、220‧‧‧第二透鏡群 122、222‧‧‧第五透鏡 124、224‧‧‧第六透鏡 126、226‧‧‧第七透鏡 130、230‧‧‧紅外光濾片 140、240‧‧‧玻璃蓋 150、250‧‧‧成像面 A‧‧‧光軸 D‧‧‧距離 S‧‧‧光圈 S1~S16‧‧‧面 OS‧‧‧放大側 IS‧‧‧縮小側
圖1是依照本發明的一實施例的一種光學鏡頭的示意圖。 圖2至圖4是圖1之光學鏡頭的成像光學模擬數據圖。 圖5是依照本發明的另一實施例的一種光學鏡頭的示意圖。 圖6至圖8是圖5之光學鏡頭的成像光學模擬數據圖。
100‧‧‧光學鏡頭
110‧‧‧第一透鏡群
112‧‧‧第一透鏡
114‧‧‧第二透鏡
116‧‧‧第三透鏡
118‧‧‧第四透鏡
120‧‧‧第二透鏡群
122‧‧‧第五透鏡
124‧‧‧第六透鏡
126‧‧‧第七透鏡
130‧‧‧紅外光濾片
140‧‧‧玻璃蓋
150‧‧‧成像面
A‧‧‧光軸
D‧‧‧距離
S‧‧‧光圈
S1~S16‧‧‧面
OS‧‧‧放大側
IS‧‧‧縮小側

Claims (10)

  1. 一種光學鏡頭，包括：一第一透鏡群，排列在一放大側與一縮小側之間且至少包括依序從該放大側排列至該縮小側的一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡及一第四透鏡，其中該第一透鏡為該第一透鏡群中最靠近該放大側的一透鏡，該第一透鏡為一雙凹透鏡，且該第一透鏡的至少一面為非球面表面，其中該第一透鏡設為有一反曲的非球面表面；以及一第二透鏡群，排列在該第一透鏡群與該縮小側之間且至少包括依序從該放大側排列至該縮小側的一第五透鏡、一第六透鏡及一第七透鏡；其中該光學鏡頭符合0.53<EFL/IH<0.7的一條件，EFL為該光學鏡頭的一有效焦距，IH為在該縮小側之該光學鏡頭的一成像面上的一像高，其中該第七透鏡在其光學表面上不設有反曲點，且該光學鏡頭包括具有屈光度的至少一球面透鏡。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學鏡頭，其中該第一透鏡朝向該放大側的一面具有一反曲特性，該第三透鏡為一雙凸透鏡或為一凹凸透鏡，且該第三透鏡的屈光度為正。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光學鏡頭，其中該光學鏡頭符合FOV≧150度或F≦2.8之條件的任一者，FOV為該光學鏡頭的視場角、F為光圈值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光學鏡頭，其中該第一透鏡群與該第二透鏡群之間位在該光學鏡頭之一光軸上的一距離小於0.7毫米。
  5. 一種光學鏡頭，包括：一第一透鏡群，包括從該鏡頭放大側排列至該縮小側的第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡及一第四透鏡，其中該第一透鏡朝向該放大側的一面，設為一有反曲的非球面表面；以及一第二透鏡群，排列在該第一透鏡群與該縮小側之間，包括從該放大側排列至該縮小側的一第五透鏡、一第六透鏡及一第七透鏡其中該光學鏡頭符合FOV≧150度以及F≦2.8之條件，FOV為該光學鏡頭的一最大視場角、F為光圈值。
  6. 如申請專利範圍第1或第5項所述的光學鏡頭之任一者，其中該光學鏡頭符合以下條件之任一者：(1)0.45<EFL/BFL<0.7，BFL為該光學鏡頭的一後焦距，EFL為該光學鏡頭的一有效焦距；(2)0.15<BFL/TTL<0.26，BFL為該光學鏡頭的一後焦距，且TTL為該光學鏡頭的一鏡頭總長；或(3)TTL<17毫米，TTL為該光學鏡頭的一鏡頭總長。
  7. 如申請專利範圍第1項或第5項所述的光學鏡頭之任一者，其中該光學鏡頭符合F=2.0的一條件，F為光圈值。
  8. 如申請專利範圍第1項或第5項所述的光學鏡頭，其中該光學鏡頭符合CRA<12度的一條件，CRA為該光學鏡頭的一主光線角度。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的光學鏡頭，其中該第三透鏡為一雙凸透鏡或為一凹凸透鏡。
  10. 如申請專利範圍第1或第9項所述的光學鏡頭之任一者，其中該光學鏡頭符合以下條件之任一者：(1)該第五透鏡與該第六透鏡構成一膠合透鏡；(2)該第一透鏡、該第二透鏡與該第五透鏡的屈光度為負，且該第三透鏡、該第四透鏡、該第六透鏡與該第七透鏡的屈光度為正；或(3)該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第七透鏡的材質為塑膠，且該第四透鏡、該第五透鏡與該第六透鏡的材質為玻璃。
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