TWM482071U - 取像鏡頭 - Google Patents

Description

取像鏡頭

本新型創作是有關於一種光學鏡頭，且特別是有關於一種取像鏡頭。

隨著電子科技與製造技術的不斷演進與改良，具人性化、功能性佳的資訊電子產品亦一直推陳出新。電腦、手機、數位相機等電子產品已經是現代人必備的工具，尤其是隨著數位相機與手機或電腦等資訊電子產品的結合，更滿足了人們可以隨時隨地紀錄生活點滴的需求。

然而，由於目前電子產品的設計是朝向輕、薄、短、小的趨勢邁進，因此安裝在電子產品中的取像鏡頭如何兼顧小型化、平價並且可同時具備攝像品質與廣視角需求的考量，已成為相關領域技術發展的重要課題之一。

本新型創作提供一種取像鏡頭，其具有小型化與廣角的優點。

本新型創作的取像鏡頭包括從一物側往一像側依序排列的一孔徑光闌、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡以及一第四透鏡。第一透鏡具有正的屈折力，並包括一朝向物側的第一表面與一朝向像側的第二表面，其中第一表面為凸面。第二透鏡具有負的屈折力，並包括一朝向物側的第三表面與一朝向像側的第四表面，其中第四表面為凹面。第三透鏡具有正的屈折力，並包括一朝向物側的第五表面與一朝向像側的第六表面，其中第六表面為凸面。第四透鏡具有負的屈折力，並包括一朝向物側的第七表面與一朝向像側的第八表面，其中第八表面為凹面。取像鏡頭符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08，f為取像鏡頭的有效焦距，f3為第三透鏡的焦距，r5為第五表面相對於像側的曲率半徑，r6為第六表面相對於像側的曲率半徑，d2為第三表面至第四表面在取像鏡頭的光軸上的距離。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二表面為凸面。

在本新型創作的一實施例中，上述的第三表面為凸面。

在本新型創作的一實施例中，上述的第三表面為凹面。

在本新型創作的一實施例中，上述的第五表面為凹面。

在本新型創作的一實施例中，上述的第七表面為凸面。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面、第七表面以及第八表面為非球面。

在本新型創作的一實施例中，上述的第七表面以及第八 表面皆具有至少一反曲點。

在本新型創作的一實施例中，上述的取像鏡頭更包括一紅外線截止片，配置於第四透鏡與像側之間。

基於上述，藉由上述各透鏡的鏡片面形結構與關係式，取像鏡頭可獲得較廣的視角，並且在縮小系統全長的條件下仍獲得良好成像品質，而可避免鏡頭的視場角過窄從而導致系統全長加大而不適用於小型(或薄型)化的電子裝置中，同時亦可避免鏡頭的視場角過寬而難以補償像散和畸變。

為讓本新型創作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。

100、300、400、600‧‧‧取像鏡頭

110‧‧‧孔徑光闌

120‧‧‧第一透鏡

130、430‧‧‧第二透鏡

140‧‧‧第三透鏡

150‧‧‧第四透鏡

160‧‧‧紅外線截止片

170‧‧‧影像感測元件

S101‧‧‧第一表面

S102‧‧‧第二表面

S103、S403‧‧‧第三表面

S104、S404‧‧‧第四表面

S105‧‧‧第五表面

S106‧‧‧第六表面

S107‧‧‧第七表面

S108‧‧‧第八表面

S109‧‧‧第九表面

S110‧‧‧第十表面

SI‧‧‧成像表面

O‧‧‧光軸

d2‧‧‧距離

圖1是本新型創作一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。

圖2A至圖2B是圖1的取像鏡頭的光學模擬數據圖。

圖3A是本新型創作另一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。

圖3B至圖3C是圖3A的取像鏡頭的光學模擬數據圖。

圖4是本新型創作另一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。

圖5A至圖5B是圖4的取像鏡頭的光學模擬數據圖。

圖6是本新型創作又一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。

圖7A至圖7B、圖8A至圖8B、圖9A至圖9B以及圖10A至圖10B分別是圖6的取像鏡頭的不同實施例的光學模擬數據圖。

圖1是本新型創作一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。 圖2A至圖2B是圖1的取像鏡頭的光學模擬數據圖。請參照圖1，在本實施例中，取像鏡頭100包括從一物側往一像側依序排列的一孔徑光闌110、一第一透鏡120、一第二透鏡130、一第三透鏡140以及一第四透鏡150。具體而言，在本實施例中，第一透鏡120具有正的屈折力，並包括一朝向物側的第一表面S101與一朝向像側的第二表面S102，其中第一表面S101為凸面，而第二表面S102為凸面。換言之，第一透鏡120為雙凸透鏡。第二透鏡130具有負的屈折力，並包括一朝向物側的第三表面S103與一朝向像側的第四表面S104，其中第三表面S103為凹面，而第四表面S104為凹面。換言之，第二透鏡130為雙凹透鏡。第三透鏡140具有正的屈折力，並包括一朝向物側的第五表面S105與一朝向像側的第六表面S106，其中第五表面S105為凹面，而第六表面S106為凸面。換言之，第三透鏡140為凹凸透鏡。第四透鏡150具有負的屈折力，並包括一朝向物側的第七表面S107與一朝向像側的第八表面S108，其中第七表面S107為凸面，而第八表面S108為凹面。 更詳細而言，如圖1所示，在本實施例中，第七表面S107以及第八表面S108皆具有至少一反曲點。換言之，前述第七表面S107為凸面之處與第八表面S108為凹面之處指的是第七表面S107與第八表面S108近取像鏡頭100的光軸O處(即近軸區(paraxial region))的表面。

此外，在本實施例中，第一表面S101、第二表面S102、第三表面S103、第四表面S104、第五表面S105、第六表面S106、 第七表面S107以及第八表面S108為非球面，以有效地修正像差而提供較佳的成像品質，並且進一步地使取像鏡頭100的全長縮小化。

進一步而言，在本實施例中，取像鏡頭100符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08，f為取像鏡頭100的有效焦距，f3為第三透鏡140的焦距，r5為第五表面S105相對於像側的曲率半徑，r6為第六表面S106相對於像側的曲率半徑，d2為第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離。在此，各曲率半徑的正負是依各表面的中央相對於像側的彎曲方向來決定的。舉例而言，當表面的中央朝向像側彎曲時，則曲率半徑為負，當表面的中央朝向遠離像側的方向彎曲時，則曲率半徑為正。 換言之，如圖1所示，在本實施例中，曲率半徑r5、r6的值皆為負。如此，藉由上述各透鏡的鏡片面形結構與關係式，取像鏡頭100可獲得較廣的視角，並且在縮小系統全長的條件下仍獲得良好成像品質。

此外，在本實施例中，取像鏡頭100用於成像時，像側可設置紅外線截止片160(IR Cut Filter)以及影像感測元件170，紅外線截止片160配置於第四透鏡150與像側之間，並包括一朝向物側的第九表面S109與一朝向像側的第十表面S110，而表面SI即為影像感測元件170的成像表面。

以下內容將舉出取像鏡頭100的一實施例，然而，下文中所列舉的數據資料並非用以限定本新型創作，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本新型創作之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本新型創作的範疇內。

請參考圖1、圖2A至圖2B所示，其分別係本新型創作 取像鏡頭100的光路與結構示意圖與像差示意圖。圖2A為利用波長為545奈米的光所作的像散場曲圖，其橫軸為與焦面相差的距離，而縱軸為像高，單位為毫米。圖2B為利用波長為545奈米的光所作的畸變圖，其橫軸為多少百分比的畸變，而縱軸為為像高，單位為毫米。

在表一中，曲率半徑是指每一表面的曲率半徑，間距是指兩相鄰表面間的距離。舉例來說，表面S101的間距，即表面S101至表面S102在光軸O上的距離。此外，Ndi是指各透鏡的折 射率、νdi是指各透鏡的阿貝數(Abbe’s number)。

承上述，表面S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108為非球面，而非球面的公式如下： 其中，Z為光軸O方向的偏移量。R是密切球面(osculating sphere)的半徑，也就是接近光軸O處的曲率半徑(如表格內S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108的曲率半徑)。K為圓錐常數(conic constant)。H是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度，從公式中可得知，不同的H會對應出不同的Z值。A、B、C、D、E、F為非球面係數(aspheric coefficient)。表面S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108的非球面係數及K值如表二所示：

在表三中分別列出取像鏡頭100的一些重要參數值，包括系統的有效焦距、最大視場角2ω、後焦距BFL、系統全長TTL、以及像高ImgH。此外，在本實施例中，取像鏡頭100的系統的有 效焦距f與第三透鏡140的焦距f3的比值為1.07，第五表面S105相對於像側的曲率半徑r5與第六表面S106相對於像側的曲率半徑r6的比值為1.95，以及第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離d2與系統的有效焦距f的比值為0.11，而符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08。

如此，藉由上述各透鏡的鏡片面形結構與關係式，取像鏡頭100可獲得較廣的視角，並且在縮小系統全長的條件下仍獲得良好成像品質，以避免鏡頭的視場角過窄，從而導致系統全長加大而不適用於小型(薄型)化的電子裝置中，同時亦可避免鏡頭的視場角過寬而難以補償像散和畸變。

圖3A是本新型創作另一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。圖3B至圖3C是圖3A的取像鏡頭的光學模擬數據圖。本實施例的取像鏡頭300與圖1的取像鏡頭100類似，而兩者的差異僅有數據上的差異，請參見下述表格。以下內容將舉出取像鏡頭300的一實施例，然而，下文中所列舉的數據資料並非用以限定本新型創作，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本新型創作之 後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本新型創作的範疇內。

請參考圖3A至圖3C所示，其分別係本新型創作取像鏡 頭300的光路與結構示意圖與像差示意圖。圖3A至圖3B的繪製方式分別與圖2A至圖2B相同，於此便不再贅述。取像鏡頭300的各項數值載於下列〈表四〉、〈表五〉及〈表六〉中。其中，各數值的符號說明及應用的非球面公式分別與表(一)、〈表二〉及〈表三〉相同，於此便不再贅述。

如表六所示，在本實施例中，取像鏡頭300的系統的有效焦距f與第三透鏡140的焦距f3的比值為1.35，第五表面S105相對於像側的曲率半徑r5與第六表面S106相對於像側的曲率半徑r6的比值為2.24，以及第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離d2與系統的有效焦距f的比值為0.10，而符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08。

如此，藉由上述各透鏡的鏡片面形結構與關係式，取像鏡頭300可獲得較廣的視角，並且在縮小系統全長的條件下仍獲得良好成像品質，以避免鏡頭的視場角過窄，從而導致系統全長加大而不適用於小型(薄型)化的電子裝置中，同時亦可避免鏡頭的視場角過寬而難以補償像散和畸變。

圖4是本新型創作另一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。請參照圖4，本實施例的取像鏡頭400與圖1的取像鏡頭100類似，而兩者的差異，如下所述。在本實施例中，第三表面S403為凸面，而第四表面S404為凹面。換言之，第二透鏡430為凸凹透鏡。

具體而言，在本實施例中，由於取像鏡頭400的各透鏡與取像鏡頭100的各透鏡具有類似鏡片面形結構與符合相同的關係式，因此，取像鏡頭400亦可獲得較廣的視角，並且在縮小系統全長的條件下仍獲得良好成像品質，進而達到與取像鏡頭100類似的功能與優點，在此就不予贅述。

以下內容將舉出取像鏡頭400的一實施例，其中取像鏡頭400的各項數值載於下列〈表七〉、〈表八〉及〈表九〉中。其中，各數值的符號說明及應用的非球面公式分別與表(一)、〈表二〉及〈表三〉相同，於此便不再贅述。然而，下文中所列舉的數據資料並非用以限定本新型創作，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本新型創作之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本新型創作的範疇內。

此外，如表九所示，在本實施例中，取像鏡頭400的系統的有效焦距f與第三透鏡140的焦距f3的比值為1.04，第五表面S105相對於像側的曲率半徑r5與第六表面S106相對於像側的曲率半徑r6的比值為1.60，以及第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離d2與系統的有效焦距f的比值為0.081，而符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08。

如此，藉由上述各透鏡的鏡片面形結構與關係式，取像鏡頭400可獲得較廣的視角，並且在縮小系統全長的條件下仍獲得良好成像品質，以避免鏡頭的視場角過窄，從而導致系統全長加大而不適用於小型(薄型)化的電子裝置中，同時亦可避免鏡頭的視場角過寬而難以補償像散和畸變。

圖5A至圖5B是圖4的取像鏡頭的光學模擬數據圖。更詳細而言，圖5A為利用波長為405奈米、436奈米、486奈米、546奈米、588奈米及656奈米的光所作的像散場曲(Field Curvature) 圖，其橫軸為與焦面相差的距離，而縱軸為視角，其為從0到最大的視場角，在本實施例中，最大的視場角例如為35.981度。此外，在圖5A的像散場曲圖形中，S代表弧矢(sagittal)方向的數據，而T代表子午(tangential)方向的數據。圖5B為利用波長為405奈米、436奈米、486奈米、546奈米、588奈米及656奈米的光所作的畸變(Distortion)圖，其橫軸為多少百分比的畸變，而縱軸為為視角，其為從0到最大的視場角，在本實施例中，最大的視場角例如為35.981度。如圖5A至圖5B所示，取像鏡頭100在像散場曲及畸變方面上，皆有良好的成像品質。因此，本實施例的取像鏡頭400可在維持良好成像品質的前提下，達到小型化與廣角的優點。

圖6是本新型創作另一實施例的一種取像鏡頭的示意圖。圖7A至圖7B、圖8A至圖8B、圖9A至圖9B以及圖10A至圖10B分別是圖6的取像鏡頭的不同實施例的光學模擬數據圖。請參照圖6，本實施例的取像鏡頭600與圖4的取像鏡頭400類似，而兩者的差異僅有數據上的差異，請參見下述表格。以下內容將舉出取像鏡頭600的數個實施例，然而，下文中所列舉的數據資料並非用以限定本新型創作，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本新型創作之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本新型創作的範疇內。

<第一實施例>

請參考圖6、圖7A至圖7B所示，其分別係本新型創作取像鏡頭600的第一實施例的光路與結構示意圖與像差示意圖。圖7A為利用波長為545奈米的光所作的像散場曲圖，其橫軸為與 焦面相差的距離，而縱軸為像高，單位為毫米。圖7B為利用波長為545奈米的光所作的畸變圖，其橫軸為多少百分比的畸變，而縱軸為為像高，單位為毫米。

第一實施例的取像鏡頭600的各項數值載於下列〈表十〉、〈表十一〉及〈表十二〉中。其中，各數值的符號說明與應用的非球面公式分別與表(一)、〈表二〉及〈表三〉相同，於此便不再贅述。

如表十二所示，在本實施例中，取像鏡頭600的系統的有效焦距f與第三透鏡140的焦距f3的比值為1.11，第五表面S105相對於像側的曲率半徑r5與第六表面S106相對於像側的曲率半徑r6的比值為1.71，以及第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離d2與系統的有效焦距f的比值為0.081，而符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08。

<第二實施例>

請參考圖6、圖8A至圖8B所示，其分別係本新型創作 取像鏡頭600的第二實施例的光路與結構示意圖與像差示意圖。圖8A至圖8B的繪製方式分別與圖7A至圖7B相同，於此便不再贅述。

第二實施例的取像鏡頭600的各項數值載於下列〈表十三〉、〈表十四〉及〈表十五〉中。其中，各數值的符號說明與應用的非球面公式分別與表(一)、〈表二〉及〈表三〉相同，於此便不再贅述。

此外，如表十五所示，在本實施例中，取像鏡頭600的系統的有效焦距f與第三透鏡140的焦距f3的比值為1.121，第五表面S105相對於像側的曲率半徑r5與第六表面S106相對於像側的曲率半徑r6的比值為1.71，以及第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離d2與系統的有效焦距f的比值為0.082，而符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08。

<第三實施例>

請參考圖6、圖9A至圖9B所示，其分別係本新型創作 取像鏡頭600的第三實施例的光路與結構示意圖與像差示意圖。圖9A至圖9B的繪製方式分別與圖7A至圖7B相同，於此便不再贅述。

第三實施例的取像鏡頭600的各項數值載於下列〈表十六〉、〈表十七〉及〈表十八〉中。其中，各數值的符號說明與應用的非球面公式分別與表(一)、〈表二〉及〈表三〉相同，於此便不再贅述。

此外，如表十八所示，在本實施例中，取像鏡頭600的系統的有效焦距f與第三透鏡140的焦距f3的比值為1.130，第五表面S105相對於像側的曲率半徑r5與第六表面S106相對於像側的曲率半徑r6的比值為1.698，以及第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離d2與系統的有效焦距f的比值為0.082，而符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08。

<第四實施例>

請參考圖6、圖10A至圖10B所示，其分別係本新型創 作取像鏡頭600的第四實施例的光路與結構示意圖與像差示意圖。圖10A至圖10B的繪製方式分別與圖7A至圖7B相同，於此便不再贅述。

第四實施例的取像鏡頭600的各項數值載於下列〈表十九〉、〈表二十〉及〈表二十一〉中。其中，各數值的符號說明與應用的非球面公式分別與表(一)、〈表二〉及〈表三〉相同，於此便不再贅述。

此外，如表二十一所示，在本實施例中，取像鏡頭600的系統的有效焦距f與第三透鏡140的焦距f3的比值為1.119，第五表面S105相對於像側的曲率半徑r5與第六表面S106相對於像側的曲率半徑r6的比值為1.70，以及第三表面S103至第四表面S104在光軸O上的距離d2與系統的有效焦距f的比值為0.083，而符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08。

綜上所述，本新型創作的取像鏡頭藉由上述各透鏡的鏡片面形結構與關係式，將可獲得較廣的視角，並且在縮小系統全 長的條件下仍獲得良好成像品質，而可避免鏡頭的視場角過窄從而導致系統全長加大而不適用於小型(薄型)化的電子裝置中，同時亦可避免鏡頭的視場角過寬而難以補償像散和畸變。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧取像鏡頭

110‧‧‧孔徑光闌

120‧‧‧第一透鏡

130‧‧‧第二透鏡

140‧‧‧第三透鏡

150‧‧‧第四透鏡

160‧‧‧紅外線截止片

170‧‧‧影像感測元件

S101‧‧‧第一表面

S102‧‧‧第二表面

S103‧‧‧第三表面

S104‧‧‧第四表面

S105‧‧‧第五表面

S106‧‧‧第六表面

S107‧‧‧第七表面

S108‧‧‧第八表面

S109‧‧‧第九表面

S110‧‧‧第十表面

SI‧‧‧成像表面

O‧‧‧光軸

d2‧‧‧距離

Claims (9)

1. 一種取像鏡頭，包括從一物側往一像側依序排列的：一孔徑光闌；一第一透鏡，具有正的屈折力，並包括一朝向該物側的第一表面與一朝向該像側的第二表面，其中該第一表面為凸面；一第二透鏡，具有負的屈折力，並包括一朝向該物側的第三表面與一朝向該像側的第四表面，其中該第四表面為凹面；一第三透鏡，具有正的屈折力，並包括一朝向該物側的第五表面與一朝向該像側的第六表面，其中該第六表面為凸面；以及一第四透鏡，具有負的屈折力，並包括一朝向該物側的第七表面與一朝向該像側的第八表面，其中該第八表面為凹面，且該取像鏡頭符合：1.5>f/f3>0.9，2.3>r5/r6>1，以及0.14>d2/f>0.08 f為該取像鏡頭的有效焦距，f3為該第三透鏡的焦距，r5為該第五表面相對於該像側的曲率半徑，r6為該第六表面相對於該像側的曲率半徑，d2為該第三表面至該第四表面在該取像鏡頭的光軸上的距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，其中該第二表面為凸面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，其中該第三表面為凸面。
4. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，其中該第三表面 為凹面。
5. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，其中該第五表面為凹面。
6. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，其中該第七表面為凸面。
7. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，其中該第一表面、該第二表面、該第三表面、該第四表面、該第五表面、該第六表面、該第七表面以及該第八表面為非球面。
8. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，其中該第七表面以及該第八表面皆具有至少一反曲點。
9. 如申請專利範圍第1項所述的取像鏡頭，更包括：一紅外線截止片，配置於該第四透鏡與該像側之間。