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TWI694276B - 光學鏡頭 - Google Patents

光學鏡頭 Download PDF

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TWI694276B
TWI694276B TW106137642A TW106137642A TWI694276B TW I694276 B TWI694276 B TW I694276B TW 106137642 A TW106137642 A TW 106137642A TW 106137642 A TW106137642 A TW 106137642A TW I694276 B TWI694276 B TW I694276B
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林佳妏
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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

一種光學鏡頭，其具有一光軸，所述光學鏡頭包括從物側朝向像側沿著所述光軸依次排列的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件以及像平面，所述光學鏡頭滿足如下關係式：0.05<(D/TTL)<0.15；2ω>150°；其中，D為光學系統的光圈直徑，TTL為所述第一透鏡元件朝向物側一側表面到像平面之間的水準距離，ω為半視場角。

Description

光學鏡頭
本發明涉及一種鏡頭，特別涉及一種光學鏡頭。
近年來，隨著可攜式電子產品飛速發展，大多電子產品，例如手機，相機，監控等均內置相機而實現攝像功能。如此，使得光學鏡頭在電子產品的應用越來越廣泛。
在相機中，攝像頭通過獲取可見光而捕捉到物體並最終使得物體在底片或者螢幕上成像。一般來說，所述攝像頭中鏡頭的視場角越大，能夠拍攝到的物體越多，從而使得廣角鏡頭得到了更廣泛的應用。
習知地，廣角鏡頭的投影法包括立體投影法(Stereographic)：y=2F*tan(θ/2)、等距投影法(Equidistant)：y=F*θ、等距圓柱投影法(Equisolid angle)：y=2F*sin(θ/2)以及正交投影法(Orthographic)：y=F*sinθ。其中，F為廣角鏡頭的焦距，θ為半視場角，y為θ對應的像高。然而，目前對於大多數的廣角鏡頭存在尺寸相對較大且的成像品質欠佳的問題。
有鑑於此，本發明提供一種尺寸較小、成像品質較高的光學鏡頭。
一種光學鏡頭，其具有一光軸，所述光學鏡頭包括從物側朝向像側沿著所述光軸依次排列的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件以及像平面，所述第一透鏡元件具有第一表面及第二表面，所述第二透鏡元件具有第三表面和第四表面，所述第三透鏡元件具有第五表面和第六表面，所述第四透鏡元件具有第七表面和第八表面，所述第五透鏡元件具有第九表面和第十表面，所述第六透鏡元件具有第十一表面和第十二表面，還包括一位於所述光軸上且設置於所述第二透鏡元件和所述第三透鏡元件之間的光圈，所述光學鏡頭滿足如下關係式：0.05<(D/TTL)<0.15； 2ω>150°；其中，D為光學系統的光圈直徑。TTL為所述第一透鏡元件的第一表面到像平面之間的水準距離。ω為半視場角。
進一步地，還包括位於所述第六透鏡元件與所述像平面之間且間隔設置的濾光片，所述濾光片具有一前表面以及與所述前表面相對的後表面。
進一步地，所述第一表面為朝向物側方向凸伸的凸曲面，所述第二表面中部為朝向物方的凹曲面，所述第二表面周緣呈平面，所述第三表面為朝向物方的凹曲面，所述第四表面為朝向像方的凸曲面，所述第五表面為朝向物方的凸曲面，所述第六表面為朝向像方的凸曲面，所述第七表面為為朝向物方的凸曲面，所述第八表面朝向像方的凸曲面，所述第九表面邊緣為平面，所述第九表面中部朝向物方的凹曲面，所述第十表面為朝向像方的凹曲面，所述第十一表面為朝向物方的凸曲面，所述第十二表面中部為朝向像方的凸曲面。
進一步地，所述第一透鏡元件、第五透鏡元件具有負屈光度，所述第二透鏡元件、所述第三透鏡元件、所述第四透鏡元件、第六透鏡元件具有正屈光度。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：1.8<|f3/F|<2.1；2.3<|f4/F|<2.7；1.3<|f5/F|<1.5；1.8<|f6/F|<2.1，其中，F為光學鏡頭的焦距，f3為第三透鏡元件的焦距，f4為第四透鏡元件的焦距，f5為第五透鏡元件的焦距，f6為第六透鏡元件的焦距。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：-3<SF1<-1；15<SF2<17，其中，SFi=(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i=1,2，C1i為第i透鏡元件靠近物側面一側的表面曲率，C2i為第i透鏡元件靠近像側面的一側表面曲率。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：Y1/T1<4；其中，Y1為第一透鏡元件的第一表面的有效半徑，T1為第一透鏡元件的第一表面中心到第二表面的中心距離。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：Y2/Z1>1；其中，Y2為第一透鏡元件的第二表面的有效半徑，Z1為第一透鏡元件的第二表面上光線的中心視場到最大視場且與光軸平行之距離。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：T2/MIC>1，其中，T2為所述光圈到像平面的水準距離，MIC為光學鏡頭的最大成像圓的直徑。
本發明所述光學鏡頭實現減小光學鏡頭的整體尺寸的同時提高成像品質。
10:第一透鏡元件
101:第一表面
102:第二表面
20:第二透鏡元件
201:第三表面
202:第四表面
30:第三透鏡元件
301:第五表面
302:第六表面
40:第四透鏡元件
401:第七表面
402:第八表面
50:第五透鏡元件
501:第九表面
502:第十表面
60:第六透鏡元件
601:第十一表面
602:第十二表面
70:濾光片
80:像平面
100:光學鏡頭
110:光軸
120:光圈
圖1所示為本發明所述光學鏡頭的結構示意圖。
圖2所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光成像球差分佈特性區曲線圖。
圖3所示分別本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光的成像場曲特性曲線圖。
圖4所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光畸變特性曲線圖。
圖5-7所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像的球差特性曲線圖、場曲特性曲線圖以及畸變特性曲線圖。
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
如圖1所示，本發明實施方式中所述光學鏡頭100包括從物側朝向像側方向依次排列設置的第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及第六透鏡元件60、濾光片70以及像平面80。
所述光學鏡頭100具有一光軸110。所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件60均關於所述光軸110對稱設置。
所述第一透鏡元件10具有負屈光度，其具有第一表面101及第二表面102。所述第一表面101為朝向物側方向凸伸的凸曲面。所述第二表面102中部為朝向物方的凹曲面，所述第二表面102周緣呈平面。
所述第二透鏡元件20具有正屈光度。所述第二透鏡元件20具有第三表面201和第四表面202。所述第三表面201為朝向物方的凹曲面。所述第四表面202為朝向像方的凸曲面。
所述第三透鏡元件30具有正屈光度。所述第三透鏡元件30具有第五表面301和第六表面302。所述第五表面301為朝向物方的凸曲面。所述第六表面302為朝向像方的凸曲面。
所述第二透鏡元件20和第三透鏡元件30之間還設置有一光圈120。所述光圈120位於所述光軸110上且靠近所述第三透鏡元件30的第五表面301設置。
第四透鏡元件40具有正屈光度。所述第四透鏡元件40具有第七表面401和第八表面402。所述第七表面401為朝向物方的凸曲面。所述第八表面402為朝向像方的凸曲面。
所述第五透鏡元件50具有負屈光度。所述第五透鏡元件50具有第九表面501和第十表面502。所述第九表面501邊緣為平面，所述第九表面501中部為朝向物方的凹曲面。所述第十表面502為朝向所述像方的凹曲面。
第六透鏡元件60具有正屈光度。所述第六透鏡元件60具有第十一表面601和第十二表面602。所述第十一表面601為朝向物方的凸曲面。所述第十二表面602中部朝向像方的凸曲面。
所述濾光片70用於過濾經過所述第六透鏡元件60的光線中的紅外光，從而而避免物體在所述像平面80的成像品質。所述濾光片70具有前表面71和與所述前表面相對的後表面72。
所述像平面80用於成像。
在本發明中，所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件60的第一表面101、第二表面102、第三表面201、第四表面202、第五表面301、第六表面302、第七表面401、第八表面402、第九表面501、第十表面502、第十一表面601、第十二表面602均滿足如下非球面公式：
Figure 106137642-A0305-02-0009-1
其中，以非球面與光軸所交錯的點做參考點，z是對應到h的數值下與參考點的距離，c是曲率半徑的倒數，h為非球面上距離光軸的長度，K為圓錐定數(Conic Constant)，Ai為i次的非球面係數(i-th order Aspherical Coefficient)。Σ A i h i表示對Aihi累加，i為自然數。
進一步地，本發明所述光學鏡頭滿足如下關係： 0.05<(D/TTL)<0.15 (1)
2ω>150° (2)
1.8<|f3/F|<2.1 (3)
2.3<|f4/F|<2.7 (4)
1.3<|f5/F|<1.5 (5)
1.8<|f6/F|<2.1 (6)
-3<SF1<-1 (7)
15<SF2<17 (8)
Y1/T1<4 (9)
Y2/Z1>1 (10)
T2/MIC>1 (11)
其中，D為光學系統的光圈直徑。TTL為所述第一透鏡元件10的第一表面101到像平面80之間沿著光軸110方向的水準距離。ω為半視場角。F為光學鏡頭的焦距。f3為第三透鏡元件30的焦距。f4為第四透鏡元件40的焦距。f5為第五透鏡元件50的焦距。f6為第六透鏡元件60的焦距。SFi=(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i=1,2，C1i為第i透鏡元件靠近物側面一側的表面曲率。C2i為第i透鏡元件靠近像側面的一側表面曲率。Y1為第一透鏡元件10的第一表面101的有效半徑。T1為第一透鏡元件10的第一表面101中心到第二表面102的中心距離。Y2為第一透鏡元件10的第二表面102的有效半徑。Z1為第一透鏡元件10的第二表面102上非球面與光軸110的交點到最大有效徑且與 光軸平行之距離。T2為所述光圈120到像平面80的水準距離。MIC為光學鏡頭的最大成像圓的直徑。
其中，通過滿足上述關係式(1)-(2)，限制了所述光圈120的大小與光學鏡頭總長度，確保在大收光角度下，所述光學鏡頭總長能夠根據所述光圈120的大小盡可能的縮短。
通過滿足上述關係式(3)-(6)，確定了第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及第六透鏡元件60的屈光度相近，從而減小偏心公差。
通過滿足上述關係式(7)-(8)，限制了第一透鏡元件10的第一表面101為朝向物側方向凸伸的凸曲面，所述第二透鏡元件20的第三表面201以及第四表面202均朝向像側方向凸伸，從而提高光學鏡頭的大角度視場的解析度。
通過滿足上述關係式(9)-(10)，進一步地限制第一透鏡元件10的大小、厚度及斜度，從而降低所述第一透鏡元件10的成型難度。
通過滿足關係式(11)，進一步地限制了所述光圈120的總長，降低所述光學鏡頭的組裝難度。
本案所述光學鏡頭同時滿足上述關係式(1)-(11)可以保證具備大視角及大光圈的基礎上，具有良好的成像品質。
本發明所述光學鏡頭將通過不同實施例進一步闡述如下：
實施例一：
如下表1-5分別表示了本發明第一實施例中所述光學鏡頭的部分參數。表1中，其中，R表示相應表面的曲率半徑，T代表相鄰的二表面在光軸110上的間隔距離，Nd表示每個表面的折射率，Vd表示阿貝數，K表示圓錐定數。
通過將表1-5中的數值均滿足上述公式(a)，可以獲得本發明第一實施例中所述光學鏡頭中所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件60對應的第一表面101、第二表面102、第三表面201、第四表面202、第五表面301、第六表面302、第七表面401、第八表面402、第九表面501、第十表面502、第十一表面601、第十二表面602的非球面狀。
Figure 106137642-A0305-02-0012-2
Figure 106137642-A0305-02-0013-3
Figure 106137642-A0305-02-0013-4
Figure 106137642-A0305-02-0014-5
Figure 106137642-A0305-02-0014-6
Figure 106137642-A0305-02-0014-7
Figure 106137642-A0305-02-0014-8
進一步地，附圖2所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光(波長400-700納米)成像球差特性區曲線圖。由附圖2可知，本發明第一 實施例中所述光學鏡頭對可見光的光成像的縱向球差被控制在0-0.04毫米之間。
進一步地，附圖3所示分別本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光的成像場曲特性曲線圖。其中，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature)特性曲線由附圖3可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在0mm~0.04mm範圍內。
進一步地，附圖4所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光的畸變特性曲線圖。由此可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭的畸變量被控制在-80%以內。
第二實施例
如下表5-10分別表示了本發明第二實施例中所述光學鏡頭的部分參數。表1中，其中，R表示相應表面的曲率半徑，T代表相鄰的二表面在光軸110上的間隔距離，Nd表示每個表面的折射率，Vd表示阿貝數，K表示圓錐定數。
表6-10中的數值同樣滿足上述公式(a)，從而可以獲得本發明第二實施例中所述光學鏡頭100中所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件60對應的第一表面101、第二表面102、第三表面201、第四表面202、第五表 面301、第六表面302、第七表面401、第八表面402、第九表面501、第十表面502、第十一表面601、第十二表面602的非球面狀。
Figure 106137642-A0305-02-0016-9
Figure 106137642-A0305-02-0017-10
Figure 106137642-A0305-02-0017-11
表九
Figure 106137642-A0305-02-0018-12
Figure 106137642-A0305-02-0018-13
進一步地，參附圖5-7所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光的成像的球差特性曲線圖、場曲特性曲線圖以及畸變特性曲線圖。
由附圖5可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像產生的縱向球差值控制在-0.02mm-0.02mm範圍內。
由附圖6可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.04mm~0.02mm範圍內。
由附圖7可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭100的畸變量被控制在-100%以內。
綜上所述，本發明實施方式中所述光學鏡頭100均通過上述關係式(1)-(9)實現減小光學鏡頭的整體尺寸的同時提高成像品質。
可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明的權利要求的保護範圍。
10:第一透鏡元件
101:第一表面
102:第二表面
20:第二透鏡元件
201:第三表面
202:第四表面
30:第三透鏡元件
301:第五表面
302:第六表面
40:第四透鏡元件
401:第七表面
402:第八表面
50:第五透鏡元件
501:第九表面
502:第十表面
60:第六透鏡元件
601:第十一表面
602:第十二表面
70:濾光片
80:像平面
100:光學鏡頭
110:光軸
120:光圈

Claims (8)

  1. 一種光學鏡頭，其具有一光軸，所述光學鏡頭由從物側朝向像側沿著所述光軸依次排列的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件以及像平面組成，所述第一透鏡元件具有第一表面及第二表面，所述第二透鏡元件具有第三表面和第四表面，所述第三透鏡元件具有第五表面和第六表面，所述第四透鏡元件具有第七表面和第八表面，所述第五透鏡元件具有第九表面和第十表面，所述第六透鏡元件具有第十一表面和第十二表面，還包括一位於所述光軸上且設置於所述第二透鏡元件和所述第三透鏡元件之間的光圈，其改良在於：所述光學鏡頭滿足如下關係式：0.05<(D/TTL)<0.15；2ω>150°；1.8<|f3/F|<2.1；2.3<|f4/F|<2.7；1.3<|f5/F|<1.5；1.8<|f6/F|<2.1；其中，D為光學系統的光圈直徑，TTL為所述第一透鏡元件的第一表面到像平面之間的水準距離，ω為半視場角，F為光學鏡頭的焦距，f3為第三透鏡元 件的焦距，f4為第四透鏡元件的焦距，f5為第五透鏡元件的焦距，f6為第六透鏡元件的焦距。
  2. 如請求項1所述光學鏡頭，其中：還包括位於所述第六透鏡元件與所述像平面之間且間隔設置的濾光片，所述濾光片具有一前表面以及與所述前表面相對的後表面。
  3. 如請求項1所述光學鏡頭，其中：所述第一表面為朝向物側方向凸伸的凸曲面，所述第二表面中部為朝向物方的凹曲面，所述第二表面周緣呈平面，所述第三表面為朝向物方的凹曲面，所述第四表面為朝向像方的凸曲面，所述第五表面為朝向物方的凸曲面，所述第六表面為朝向像方的凸曲面，所述第七表面為為朝向物方的凸曲面，所述第八表面朝向像方的凸曲面，所述第九表面邊緣為平面，所述第九表面中部朝向物方的凹曲面，所述第十表面為朝向像方的凹曲面，所述第十一表面為朝向物方的凸曲面，所述第十二表面中部為朝向像方的凸曲面。
  4. 如請求項1所述光學鏡頭，其中：所述第一透鏡元件、第五透鏡元件具有負屈光度，所述第二透鏡元件、所述第三透鏡元件、所述第四透鏡元件、第六透鏡元件具有正屈光度。
  5. 如請求項2所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：-3<SF1<-1；15<SF2<17，其中，SFi=(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i=1,2，C1i為第i透鏡元件靠近物側面一側的表面曲率，C2i為第i透鏡元件靠近像側面的一側表面曲率。
  6. 如請求項2所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：Y1/T1<4；其中，Y1為第一透鏡元件的第一表面的有效半徑，T1為第一透鏡元件的第一表面中心到第二表面的中心距離。
  7. 如請求項2所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：Y2/Z1>1；其中，Y2為第一透鏡元件的第二表面的有效半徑，Z1為第一透鏡元件的第二表面上光線的中心視場到最大視場且與光軸平行之距離。
  8. 如請求項2所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：T2/MIC>1，其中，T2為所述光圈到像平面的水準距離，MIC為光學鏡頭的最大成像圓的直徑。
TW106137642A 2017-09-26 2017-10-31 光學鏡頭 TWI694276B (zh)

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