廣角鏡頭的制作方法

本發明有關于一種廣角鏡頭。

背景技術：

數字相機與手機不斷的往高畫素與輕量化發展，使得小型化與具有高分辨率的廣角鏡頭需求大增。現有的三片透鏡組成的成像鏡頭大都采用一片低阿貝系數(Abbe Number)透鏡與兩片高阿貝系數(Abbe Number)透鏡組合，其中最靠近像側的透鏡具有低阿貝系數(Abbe Number)，另外兩片透鏡具有高阿貝系數(Abbe Number)，再搭配前置光圈，以達到鏡頭小型化與提高分辨率的目的。但是，上述的現有成像鏡頭其視角較小，當溫度達到攝氏60度時其分辨率會變差，當被攝物與鏡頭距離拉近到300mm時其分辨率也會變差，所以需要有另一種架構的鏡頭設計，才能提升上述成像鏡頭的特性以滿足現今的需求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中的成像鏡頭視角較小且分辨率差的缺陷，提供一種廣角鏡頭，其鏡頭總長度短小、視角較大，但是仍具有良好的光學性能。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是，提供一種廣角鏡頭沿著光軸從物側至像側依序包括第一透鏡、第二透鏡、光圈及第三透鏡。第一透鏡為雙凹透鏡具有負屈光力。第二透鏡為凸凹透鏡具有正屈光力，此第二透鏡的凸面朝向物側凹面朝向像側。第三透鏡具有正屈光力且包括凸面朝向像側。廣角鏡頭滿足以下條件：2.9＜D_L1/D_L2＜3.1；其中，D_L1為第一透鏡的有效直徑，D_L2為第二透鏡的有效直徑。第一透鏡的物側面于靠近光軸處呈凹面，此凹面愈遠離光軸時，此凹面的屈光力愈弱。

其中第三透鏡可更包括凸面朝向物側。

其中第一透鏡的物側面包括二反曲點。

其中第一透鏡及第三透鏡的阿貝系數(Abbe Number)大于第二透鏡的阿貝系數(Abbe Number)。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：1.48mm＜TLT＜1.50mm；其中，TLT為廣角鏡頭中所有具屈光力的透鏡于光軸上的厚度的總和。

其中廣角鏡頭滿足以下條件：Vd₁>40，Vd₂<40，Vd₃>40；其中，Vd₁為第一透鏡的阿貝系數(Abbe Number)，Vd₂為第二透鏡的阿貝系數(Abbe Number)，Vd₃為第三透鏡的阿貝系數(Abbe Number)。

其中第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡滿足以下條件：-3＜f/f₂+f/f₃-f/f₁＜7；其中，f為廣角鏡頭的有效焦距，f₁為第一透鏡的有效焦距，f₂為第二透鏡的有效焦距，f₃為第三透鏡的有效焦距。

其中第二透鏡及第三透鏡滿足以下條件：2＜Vd₃-Vd₂＜74；其中，Vd₂為第二透鏡的阿貝系數(Abbe Number)，Vd₃為第三透鏡的阿貝系數(Abbe Number)。

其中第三透鏡由玻璃材質制成。

其中第一透鏡及第二透鏡由塑料材質制成。

其中第一透鏡至少有一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面，第二透鏡至少有一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面，第三透鏡至少有一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。

實施本發明的廣角鏡頭，具有以下有益效果：其鏡頭總長度短小、視角較大，但是仍具有良好的光學性能，當溫度達到攝氏60度或拍攝距離為30mm時，鏡頭分辨率也能滿足要求。

附圖說明

為使本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例并配合附圖做詳細說明。

圖1是依據本發明的廣角鏡頭的第一實施例的透鏡配置與光路示意圖。

圖2A是圖1的廣角鏡頭的場曲圖。

圖2B是圖1的廣角鏡頭的畸變圖。

圖2C是圖1的廣角鏡頭的調變轉換函數圖。

圖3是依據本發明的廣角鏡頭的第二實施例的透鏡配置與光路示意圖。

圖4A是圖3的廣角鏡頭的場曲圖。

圖4B是圖3的廣角鏡頭的畸變圖。

圖4C是圖3的廣角鏡頭的調變轉換函數圖。

具體實施方式

請參閱圖1，圖1是依據本發明的廣角鏡頭的第一實施例的透鏡配置與光路示意圖。廣角鏡頭1沿著光軸OA1從物側至像側依序包括第一透鏡L11、第二透鏡L12、光圈ST1、第三透鏡L13及濾光片OF1。成像時，來自物側的光線最后成像于成像面IMA1上。第一透鏡L11具有負屈光力由塑料材質制成，其物側面S11為凹面像側面S12為凹面，物側面S11與像側面S12皆為非球面表面且物側面S11具有兩個反曲點，第一透鏡L11的物側面S11于靠近光軸OA1處呈凹面，此凹面愈遠離光軸時，此凹面的屈光力愈弱。第二透鏡L12具有正屈光力由塑料材質制成，其物側面S13為凸面像側面S14為凹面，物側面S13與像側面S14皆為非球面表面。第三透鏡L13具有正屈光力由玻璃材質制成，其物側面S16為凸面像側面S17為凸面，物側面S16與像側面S17皆為非球面表面。濾光片OF1的物側面S18與像側面S19皆為平面。在第一實施例中，第一透鏡L11及第三透鏡L13的阿貝系數大于第二透鏡L12的阿貝系數。

另外，為使本發明的廣角鏡頭能保持良好的光學性能，第一實施例中的廣角鏡頭1需滿足底下七條件：

2.9＜D1_L11/D1_L12＜3.1 (1)

1.48mm＜TLT1＜1.50mm (2)

Vd1₁>40 (3)

Vd1₂<40 (4)

Vd1₃>40 (5)

-3＜f1/f1₂+f1/f1₃-f1/f1₁＜7 (6)

2＜Vd1₃-Vd1₂＜74 (7)

其中，D1_L11為第一透鏡L11的有效直徑，D1_L12為第二透鏡L12的有效直徑，上述第一透鏡L11的有效直徑D1_L11是指從第一透鏡L11的一邊緣通過第一透鏡L11的中心點至另一邊緣的直線長度，第二透鏡L12的有效直徑D1_L12是指從第二透鏡L12的一邊緣通過第二透鏡L12的中心點至另一邊緣的直線長度，TLT1為廣角鏡頭1中所有具屈光力的透鏡于光軸OA1上的厚度的總和，Vd1₁為第一透鏡L11的阿貝系數(Abbe Number)，Vd1₂為第二透鏡L12的阿貝系數(Abbe Number)，Vd1₃為第三透鏡L13的阿貝系數(Abbe Number)，f1為廣角鏡頭1的有效焦距，f1₁為第一透鏡L11的有效焦距，f1₂為第二透鏡L12的有效焦距，f1₃為第三透鏡L13的有效焦距。

利用上述透鏡與光圈ST1的設計，使得廣角鏡頭1能有效的縮短鏡頭總長度、增大視角、有效的修正像差、在溫度達到攝氏60度時鏡頭分辨率也能滿足要求。

表一為圖1中廣角鏡頭1的各透鏡的相關參數表，表一數據顯示第一實施例的廣角鏡頭1的有效焦距等于0.8074mm、光圈值等于2.2、鏡頭總長度等于3.26mm、視角等于120°、第一透鏡L11的有效直徑等于1.53mm、第二透鏡L12的有效直徑等于0.52mm、工作環境溫度等于攝氏60度、被攝物1與廣角鏡頭1的距離等于2000mm。

表一

表一中各個透鏡的非球面表面凹陷度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：曲率；

h：透鏡表面任一點至光軸的垂直距離；

k：圓錐系數；

A～G：非球面系數。

表二為表一中各個透鏡的非球面表面的相關參數表，其中k為圓錐系數(Conic Constant)、A～G為非球面系數。

表二

第一實施例的廣角鏡頭1，其第一透鏡L11的有效直徑D1_L11＝1.53mm， 第二透鏡L12的有效直徑D1_L12＝0.52mm，廣角鏡頭1中所有具屈光力的透鏡于光軸OA1上的厚度的總和TLT1＝1.488mm，第一透鏡L11的阿貝系數(Abbe Number)Vd1₁＝55.71，第二透鏡L12的阿貝系數(Abbe Number)Vd1₂＝23.9，第三透鏡L13的阿貝系數(Abbe Number)Vd1₃＝57.54，廣角鏡頭1的有效焦距f1＝0.8074mm，第一透鏡L11的有效焦距f1₁＝-1.0781mm，第二透鏡L12的有效焦距f1₂＝1.9537mm，第三透鏡L13的有效焦距f1₃＝0.889495mm，由上述數據可得到D1_L11/D1_L12＝2.94、TLT1＝1.488mm、Vd1₁＝55.71、Vd1₂＝23.9、Vd1₃＝57.54、f1/f1₂+f1/f1₃–f1/f1₁＝2.0698、Vd1₃-Vd1₂＝33.64皆能滿足上述條件(1)至條件(7)的要求。

另外，第一實施例的廣角鏡頭1的光學性能也可達到要求，這可從圖2A至圖2C看出。圖2A所示的，是第一實施例的廣角鏡頭1的場曲(Field Curvature)圖。圖2B所示的，是第一實施例的廣角鏡頭1的畸變(Distortion)圖。圖2C所示的，是第一實施例的廣角鏡頭1的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。

由圖2A可看出，第一實施例的廣角鏡頭1對波長為0.471μm、0.555μm、0.650μm的光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介于-0.05㎜至0.07㎜之間。由圖2B(圖中的三條線幾乎重合，以致于看起來只有一條線)可看出，第一實施例的廣角鏡頭1對波長為0.471μm、0.555μm、0.650μm的光線所產生的畸變介于-23％至0％之間。由圖2C可看出，第一實施例的廣角鏡頭1對波長范圍介于0.471μm至0.650μm的光線，分別于子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向，視場角度分別為0.000度、12.00度、24.00度、42.00度、60.00度，空間頻率介于0lp/mm至83lp/mm，其調變轉換函數值介于0.51至1.0之間。顯見第一實施例的廣角鏡頭1的場曲、畸變都能被有效修正，工作環境溫度等于攝氏60度時，鏡頭分辨率也能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。

請參閱圖3，圖3是依據本發明的廣角鏡頭的第二實施例的透鏡配置與光路示意圖。廣角鏡頭2沿著光軸OA2從物側至像側依序包括第一透鏡L21、第二透鏡L22、光圈ST2、第三透鏡L23及濾光片OF2。成像時，來自物側的光 線最后成像于成像面IMA2上。第一透鏡L21具有負屈光力由塑料材質制成，其物側面S21為凹面像側面S22為凹面，物側面S21與像側面S22皆為非球面表面且物側面S21具有兩個反曲點，第一透鏡L21的物側面S21于靠近光軸OA2處呈凹面，此凹面愈遠離光軸時，此凹面的屈光力愈弱。第二透鏡L22具有正屈光力由塑料材質制成，其物側面S23為凸面像側面S24為凹面，物側面S23與像側面S24皆為非球面表面。第三透鏡L23具有正屈光力由玻璃材質制成，其物側面S26為凸面像側面S27為凸面，物側面S26與像側面S27皆為非球面表面。濾光片OF2的物側面S28與像側面S29皆為平面。在第二實施例中，第一透鏡L21及第三透鏡L23的阿貝系數大于第二透鏡L22的阿貝系數。

另外，為使本發明的廣角鏡頭能保持良好的光學性能，第二實施例中的廣角鏡頭2需滿足底下七條件：

2.9＜D2_L21/D2_L22＜3.1 (8)

1.48mm＜TLT2＜1.50mm (9)

Vd2₁>40 (10)

Vd2₂<40 (11)

Vd2₃>40 (12)

-3＜f2/f2₂+f2/f2₃-f2/f2₁＜7 (13)

2＜Vd2₃-Vd2₂＜74 (14)

其中，D2_L21為第一透鏡L21的有效直徑，D2_L22為第二透鏡L22的有效直徑，上述第一透鏡L21的有效直徑D2_L21是指從第一透鏡L21的一邊緣通過第一透鏡L21的中心點至另一邊緣的直線長度，第二透鏡L22的有效直徑D2_L22是指從第二透鏡L22的一邊緣通過第二透鏡L22的中心點至另一邊緣的直線長度，TLT2為廣角鏡頭2中所有具屈光力的透鏡于光軸OA2上的厚度的總和，Vd2₁為第一透鏡L21的阿貝系數(Abbe Number)，Vd2₂為第二透鏡L22的阿貝系數(Abbe Number)，Vd2₃為第三透鏡L23的阿貝系數(Abbe Number)，f2為廣角鏡頭2的有效焦距，f2₁為第一透鏡L21的有效焦距，f2₂為第二透鏡L22的有效焦距，f2₃為第三透鏡L23的有效焦距。

利用上述透鏡與光圈ST2的設計，使得廣角鏡頭2能有效的縮短鏡頭 總長度、增大視角、有效的修正像差、在拍攝距離為300mm時鏡頭分辨率也能滿足要求。

表三為圖3中廣角鏡頭2的各透鏡的相關參數表，表三數據顯示第二實施例的廣角鏡頭2的有效焦距等于0.7067mm、光圈值等于2.2、鏡頭總長度等于3.27mm、視角等于120°、第一透鏡L21的有效直徑等于1.5mm、第二透鏡L22的有效直徑等于0.49mm、工作環境溫度等于攝氏40度、被攝物2與廣角鏡頭2的距離等于300mm。

表三

表三中各個透鏡的非球面表面凹陷度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：曲率；

h：透鏡表面任一點至光軸的垂直距離；

k：圓錐系數；

A～G：非球面系數。

表四為表三中各個透鏡的非球面表面的相關參數表，其中k為圓錐系數(Conic Constant)、A～G為非球面系數。

表四

第二實施例的廣角鏡頭2，其第一透鏡L21的有效直徑D2_L21＝1.5mm，第二透鏡L22的有效直徑D2_L22＝0.49mm，廣角鏡頭2中所有具屈光力的透鏡于光軸OA2上的厚度的總和TLT2＝1.491mm，第一透鏡L21的阿貝系數(Abbe Number)Vd2₁＝55.71，第二透鏡L22的阿貝系數(Abbe Number)Vd2₂＝23.9，第三透鏡L23的阿貝系數(Abbe Number)Vd2₃＝80，廣角鏡頭2的有效焦距f2＝0.7067mm，第一透鏡L21的有效焦距f2₁＝-1.2239mm，第二透鏡L22的有效焦距f2₂＝1.9537mm，第三透鏡L23的有效焦距f2₃＝0.8384mm，由上述數據可得到D2_L21/D2_L22＝3.06、TLT2＝1.491mm、Vd2₁＝55.71、Vd2₂＝23.9、Vd2₃＝80、f2/f2₂+f2/f2₃–f2/f2₁＝1.782、Vd2₃-Vd2₂＝56.1皆能滿足上述條件(8)至條件 (14)的要求。

另外，第二實施例的廣角鏡頭2的光學性能也可達到要求，這可從圖4A至圖4C看出。圖4A所示的，是第二實施例的廣角鏡頭2的場曲(Field Curvature)圖。圖4B所示的，是第二實施例的廣角鏡頭2的畸變(Distortion)圖。圖4C所示的，是第二實施例的廣角鏡頭2的調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。

由圖4A可看出，第二實施例的廣角鏡頭2對波長為0.471μm、0.555μm、0.650μm的光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介于-0.04㎜至0.07㎜之間。由圖4B(圖中的三條線幾乎重合，以致于看起來只有一條線)可看出，第二實施例的廣角鏡頭2對波長為0.471μm、0.555μm、0.650μm的光線所產生的畸變介于-24.5％至0％之間。由圖4C可看出，第二實施例的廣角鏡頭2對波長范圍介于0.471μm至0.650μm的光線，分別于子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向，視場角度分別為0.000度、12.00度、24.00度、42.00度、60.00度，空間頻率介于0lp/mm至83lp/mm，其調變轉換函數值介于0.6至1.0之間。顯見第二實施例的廣角鏡頭2的場曲、畸變都能被有效修正，被攝物2與廣角鏡頭2的距離等于300mm時，鏡頭分辨率也能滿足要求，從而得到較佳的光學性能。