TWI838886B

TWI838886B - 廣角鏡頭（四十四）

Info

Publication number: TWI838886B
Application number: TW111136768A
Authority: TW
Inventors: 戴瑜玟
Original assignee: 大陸商信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-04-11
Also published as: TW202414026A

Abstract

一種廣角鏡頭包括一第一透鏡以及一第二透鏡。第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡包括一凹面朝向一物側。第二透鏡具有正屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向該物側。該第一透鏡以及該第二透鏡沿著一光軸從該物側至一像側依序排列。其中該廣角鏡頭滿足以下其中至少一條件：-0.69

(R21+R22)/(R21-R22)

-0.32；1.13

｜f/R21｜+｜f/R22｜

1.44；0.97

f/IH

Description

廣角鏡頭(四十四)

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，除了不斷朝向大視場發展外，隨著不同的應用需求，還需具備小型化及高解析度的特性，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，才能同時滿足大視場、小型化及高解析度的需求。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種廣角鏡頭，其視場較大、鏡頭總長度較短、解析度較高，但是仍具有良好的光學性能。

本發明提供一種廣角鏡頭包括一第一透鏡以及一第二透鏡。第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡包括一凹面朝向一物側。第二透鏡具有正屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向該物側。該第一透鏡以及該第二透鏡沿著一光軸從該物側至一像側依序排列。其中該廣角鏡頭滿足以下其中至少一條件：-0.69

(R21+R22)/(R21-R22)

-0.32；1.13

｜f/R21｜+｜f/R22｜

1.44；0.97

f/IH

1.01；其中，f為該廣角鏡頭之一有效焦距，R21為該第二透鏡之一物側面之一曲率半徑，R22為該第二透鏡之一像側面之一曲率半徑，IH為該廣角鏡頭之一像高。當本發明之廣角鏡頭滿足上述特徵且不需其他額外的特徵，即可達成本發明之廣角鏡頭之基本功能。

其中該第二透鏡為雙凸透鏡，且可更包括另一凸面朝向該像側。

其中該第二透鏡為非球面透鏡。

其中該第二透鏡由塑膠材質製成。

其中該第一透鏡為雙凹透鏡，且可更包括另一凹面朝向該像側。

其中該第一透鏡為非球面透鏡。

其中該第一透鏡由塑膠材質製成。

本發明之廣角鏡頭可更包括一光圈，設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間。

其中該第一透鏡與該第二透鏡之間包括一空氣間隔。

其中該廣角鏡頭滿足以下其中至少一條件：3.8

TTL/T1

7.5；2

D11/D12

2.8；0.3

R22/R11

3.4；-8.8

(R11+R12)×(R21+R22)/(T1×T2)

5.4；0.75mm

(R11+R12)×(R21+R22)/(f1+f2)

135.41mm；0.36

f/TAG

0.68；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，T1為該第一透鏡之該物側面至該第一透鏡之一像側面於該光軸上之一間距，T2為該第二透鏡之該物側面至該第二透鏡之該像側面於該光軸上之一間距，D11為該第一透鏡之該物側面之一光學有效直徑，D12為該第一透鏡之該像側面之一光學有效直徑，R11為該第一透鏡之該物側面之一曲率半徑，R12為該第一透鏡之該像側面之一曲率半徑，R21為該第二透鏡之該物側面之該曲率半徑，R22為該第二透鏡之該像側面之該曲率半徑，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，f為該廣角鏡頭之該有效焦距，TAG為該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上之一空氣間隔總和。

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

ST1、ST2、ST3:光圈

L12、L22、L32:第二透鏡

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:光圈面

S14、S24、S34:第二透鏡物側面

S15、S25、S35:第二透鏡像側面

S16、S26、S36:濾光片物側面

S17、S27、S37:濾光片像側面

S18、S28、S38:保護玻璃物側面

S19、S29、S39: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2、3、4圖分別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、場曲(Field Curvature)圖、畸變(Distortion)圖。

第5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6、7、8圖分別係依據本發明之廣角鏡頭之第二實施例的縱向像差圖、場曲圖、畸變圖。

第9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10、11、12圖分別係依據本發明之廣角鏡頭之第三實施例的縱向像差圖、場曲圖、畸變圖。

本發明提供一種廣角鏡頭，包括：一第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡包括一凹面朝向一物側；以及一第二透鏡具有正屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向該物側；其中該第一透鏡以及該第二透鏡沿著一光軸從該物側至一像側依序排列；其中該廣角鏡頭滿足以下其中至少一條件：-0.69

(R21+R22)/(R21-R22)

-0.32；1.13

｜f/R21｜+｜f/R22｜

1.44；0.97

f/IH

1.01；其中，f為該廣角鏡頭之一有效焦距，R21為該第二透鏡之一物側面之一曲率半徑，R22為該第二透鏡之一像側面之一曲率半徑，IH為該廣角鏡頭之一像高。當本發明之廣角鏡頭滿足上述特徵，為本發明之一較佳實施例。

前述廣角鏡頭的第一透鏡與第二透鏡間，可具有一空氣間隔，也就是說，廣角鏡頭可具有二片單一非膠合的透鏡。

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。在下列各實施例中，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+Fh¹⁴+Gh¹⁶，其中：c為曲率、h為透鏡表面任一點至光軸之垂直距離、k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數，而非球面係數以科學記號表示，例如2E-03表示2×10^-3。

第1、5、9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具有負屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S11、S21、S31為凹面，像側面S12、S22、S32為凹面，物側面S11、S21、S31與像側面S12、S22、S32皆為非球面表面。

第二透鏡L12、L22、L32具有正屈光力，由塑膠材質製成，其物側面S14、S24、S34為凸面，像側面S15、S25、S35為凸面，物側面S14、S24、S34與像側面S15、S25、S35皆為非球面表面。

另外，廣角鏡頭1、2、3滿足底下條件(1)至條件(9)其中至少一條件：

其中，f為第一實施例至第三實施例中，廣角鏡頭1、2、3之一有效焦距，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，IH為第一實施例至第三實施例中，廣角鏡頭1、2、3之一像高，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至成像面IMA1、IMA2、IMA3於光軸OA1、OA2、OA3上之一間距，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，R21為第一實施例至第三實施例中，第二透鏡L12、L22、L32之物側面S14、S24、S34之一曲率半徑，R22為第一實施例至第三實施例中，第二透鏡L12、L22、L32之像側面S15、S25、S35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之物側面S11、S21、S31至第一透鏡L11、L21、L31之像側面S12、S22、S32於光軸OA1、OA2、OA3上之一間距，T2為第一實施例至第三實施例中，第二透鏡L12、L22、L32之物側面S14、S24、S34至第二透鏡L12、L22、L32之像側面S15、S25、S35於光軸OA1、OA2、OA3上之一間距，D11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之一光學有效直徑，D12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之一光學有效直徑，TAG為第一實施例至第三實施例中，第一透鏡L11、L21、L31與第二透鏡L12、L22、L32之間於光軸OA1、OA2、OA3上之一空氣間隔總和。使得廣角鏡頭1、2、3能有效的縮短鏡頭總長度、有效的提升視場、有效的提升解析度、有效的修正像差。

當滿足條件(1)：3.8

TTL/T1

7.5，可有效避免第一透鏡的厚度過厚，有利於第一透鏡製作。當滿足條件(2)：2

D11/D12

2.8，可有效降低第一透鏡製造敏感度，以提升影像品質。當滿足條件(3)：0.3

R22/R11

3.4，可有效降低色差，以提升影像品質。當滿足條件(4)：-8.8

(R11+R12)×(R21+R22)/(T1×T2)

5.4，可有效改善橫向色差，以提升影像品質。當滿足條件(5)：0.75mm

(R11+R12)×(R21+R22)/(f1+f2)

135.41mm，可有效改善像散，有助於提升影像品質。當滿足條件(6)：-0.69

(R21+R22)/(R21-R22)

-0.32，可有效確保第二透鏡的形狀配置，以提供足夠的結構強度，且有助於提升製造良率及降低成本。當滿足條件(7)：1.13

｜f/R21｜+｜f/R22｜

1.44時，可有效確保第第二透鏡的形狀配置，有助於修正場曲，以提升成像品質。當滿足條件(8)：0.97

f/IH

1.01，可有效改善畸變，以提升影像品質。當滿足條件(9)：0.36

f/TAG

0.68，可有效縮短鏡頭總長度。

本發明之廣角鏡頭，由於其第一透鏡之物側面為非球面，可接收較大角度的入射光線，使其視場變大，當被攝物與鏡頭距離(物距)相對為近時，仍可得到良好的成像品質，當物距範圍介於無窮遠處至30公分可得到較佳的成像品質，當物距為60公分時可達到最佳的成像品質。

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、一光圈ST1、一第二透鏡L12、一濾光片OF1以及一保護玻璃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】第一至五段落，其中：濾光片OF1其物側面S16與像側面S17皆為平面；保護玻璃CG1其物側面S18與像側面S19皆為平面；利用上述透鏡、光圈ST1及滿足條件(1)至條件(9)其中至少一條件之設計，使得廣角鏡頭1能有效的縮短鏡頭總長度、有效的提升視場、有效的提升解析度、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。

表二為表一中非球面透鏡之非球面表面之相關參數表。

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(9)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(9)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2圖可看出，第一實施例之廣角鏡頭1其縱向像差介於-0.1mm至0.01 mm之間。由第3圖可看出，第一實施例之廣角鏡頭1其場曲介於-0.1mm至0.15mm之間。由第4圖可看出，第一實施例之廣角鏡頭1其畸變介於-35%至0%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，從而得到較佳的光學性能。

現詳細說明本發明之廣角鏡頭之第二實施例。請參閱第5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、一光圈ST2、一第二透鏡L22、一濾光片OF2以及一保護玻璃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】第一至五段落，其中：濾光片OF2其物側面S26與像側面S27皆為平面；保護玻璃CG2其物側面S28與像側面S29皆為平面；利用上述透鏡、光圈ST2及滿足條件(1)至條件(9)其中至少一條件之設計，使得廣角鏡頭2能有效的縮短鏡頭總長度、有效的提升視場、有效的提升解析度、有效的修正像差。

表四為第5圖中廣角鏡頭2之各透鏡之相關參數表。

表五為表四中非球面透鏡之非球面表面之相關參數表。

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(9)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(9)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6圖可看出，第二實施例之廣角鏡頭2其縱向像差介於-0.1mm至0.0mm之間。由第7圖可看出，第二實施例之廣角鏡頭2其場曲介於-0.1mm至0.15mm之間。由第8圖可看出，第二實施例之廣角鏡頭2其畸變介於-35%至0%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，從而得到較佳的光學性能。

現詳細說明本發明之廣角鏡頭之第三實施例。請參閱第9 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、一光圈ST3、一第二透鏡L32、一濾光片OF3以及一保護玻璃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】第一至五段落，其中：濾光片OF3其物側面S36與像側面S37皆為平面；保護玻璃CG3其物側面S38與像側面S39皆為平面；利用上述透鏡、光圈ST3及滿足條件(1)至條件(9)其中至少一條件之設計，使得廣角鏡頭3能有效的縮短鏡頭總長度、有效的提升視場、有效的提升解析度、有效的修正像差。

表七為第9圖中廣角鏡頭3之各透鏡之相關參數表。

表八為表七中非球面透鏡之非球面表面之相關參數表。

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(9)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(9)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10圖可看出，第三實施例之廣角鏡頭3其縱向像差介於-0.1mm至0.0mm之間。由第11圖可看出，第三實施例之廣角鏡頭3其場曲介於-0.25mm至0.0mm之間。由第12圖可看出，第三實施例之廣角鏡頭3其畸變介於-35%至0%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，從而得到較佳的光學性能。

雖然本發明已以較佳實施方式揭露如上，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

ST1:光圈

L12:第二透鏡

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:光圈面

S14:第二透鏡物側面

S15:第二透鏡像側面

S16:濾光片物側面

S17:濾光片像側面

S18:保護玻璃物側面

S19:保護玻璃像側面

Claims

一種廣角鏡頭，包括：

一第一透鏡具有負屈光力，該第一透鏡包括一凹面朝向一物側；以及

一第二透鏡具有正屈光力，該第二透鏡包括一凸面朝向該物側；

其中該第一透鏡以及該第二透鏡沿著一光軸從該物側至一像側依序排列；

其中該廣角鏡頭滿足以下其中至少一條件：

-0.69
(R21+R22)/(R21-R22)
-0.32；

1.13
｜f/R21｜+｜f/R22｜
1.44；

0.97
f/IH
1.01；

其中，f為該廣角鏡頭之一有效焦距，R21為該第二透鏡之一物側面之一曲率半徑，R22為該第二透鏡之一像側面之一曲率半徑，IH為該廣角鏡頭之一像高。
如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第二透鏡為雙凸透鏡，且更包括另一凸面朝向該像側。
如申請專利範圍第2項所述之廣角鏡頭，其中該第二透鏡為非球面透鏡。
如申請專利範圍第2項所述之廣角鏡頭，其中該第二透鏡由塑膠材質製成。
如申請專利範圍第1項所述之廣角鏡頭，其中該第一透鏡為雙凹透鏡，且更包括另一凹面朝向該像側。
如申請專利範圍第5項所述之廣角鏡頭，其中該第一透鏡為非球面透鏡。
如申請專利範圍第5項所述之廣角鏡頭，其中該第一透鏡由塑膠材質製成。
如申請專利範圍第1項至第7項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其更包括一光圈，設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間。
如申請專利範圍第1項至第7項中任一請求項所述之廣角鏡頭，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間包括一空氣間隔。
如申請專利範圍第1項至第7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其中至少一條件：

3.8
TTL/T1
7.5；

2
D11/D12
2.8；

0.3
R22/R11
3.4；

-8.8
(R11+R12)×(R21+R22)/(T1×T2)
5.4；

0.75mm
(R11+R12)×(R21+R22)/(f1+f2)
135.41mm；

0.36
f/TAG
0.68；

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，T1為該第一透鏡之該物側面至該第一透鏡之一像側面於該光軸上之一間距，T2為該第二透鏡之該物側面至該第二透鏡之該像側面於該光軸上之一間距，D11為該第一透鏡之該物側面之一光學有效直徑，D12為該第一透鏡之該像側面之一光學有效直徑，R11為該第一透鏡之該物側面之一曲率半徑，R12為該第一透鏡之該像側面之一曲率半徑，R21為該第二透鏡之該物側面之該曲率半徑，R22為該第二透鏡之該像側面之該曲率半徑，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，f為該廣角鏡頭之該有效焦距，TAG為該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上之一空氣間隔總和。