广视角成像镜头组的制作方法

本发明涉及一种透镜组合，特别是涉及一种广视角成像镜头组。

背景技术：

可携式电子产品的规格日新月异，其关键零组件成像镜头也更加多样化发展，应用不只仅限于拍摄影像与录影，还加上环境监视、行车纪录摄影等，且随着影像感测技术的进步，消费者对于成像质量等的要求也更加提高。因此成像镜头的设计不仅需求好的成像质量、较小的镜头空间，对于因应动态与光线不足的环境，视场角与光圈大小的提升也是须考量的课题。

成像镜头设计并非单纯将成像质量佳的镜头等比例缩小就能制作出兼具成像质量与微型化的成像镜头，设计过程牵涉到材料特性，还必须考量到制作、组装良率等生产面的实际问题。

所以微型化镜头的技术难度明显高出现有镜头，因此如何制作出较广视场角的微型化成像镜头，并持续提升其成像质量，一直是业界持续精进的目标。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能有效校正系统像差，且同时达到广视场角的广视角成像镜头组。

本发明的广视角成像镜头组，从物侧至像侧沿一条光轴依序包含一个具负屈折力的第一透镜、一个孔径光栏、一个具正屈折力的第二透镜、一个具正屈折力的第三透镜，及一个具负屈折力的第四透镜，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜分别包括一个朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一个朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。

该第一透镜的该像侧面为凹向像侧的凹面。该第二透镜的该像侧面为凸向像侧的凸面。该第三透镜的该像侧面为凸向像侧的凸面，该第三透镜的该物侧面及该像侧面其中至少一者为非球面。该第四透镜的该物侧面为凹向物侧的非球面凹面，该第四透镜的该像侧面为凸向像侧的凸面，该第四透镜的该物侧面及该像侧面皆为非球面。

其中，该广视角成像镜头组满足0.84<|f1|/f<2.28、0.52<f2/f<1.26、0.49<f3/f<1.12、0.32<|f4|/f<0.70、fov>100°及ttl/imagh<2.80，f1为该第一透镜的焦距，f2为该第二透镜的焦距，f3为该第三透镜的焦距，f4为该第四透镜的焦距，f为该广视角成像镜头组的系统总焦距，fov为该广视角成像镜头组的系统总视场角，ttl为该广视角成像镜头组的系统长度，imagh为该广视角成像镜头组的最大像高。

本发明的广视角成像镜头组还满足v1<40，v1为该第一透镜的阿贝数。

本发明的广视角成像镜头组还满足v4<40，v4为该第四透镜的阿贝数。

本发明的有益效果在于：通过该第一透镜具负屈折力及其像侧面为凹面、位于该第一透镜及该第二透镜间的该孔径光栏、该第二透镜具正屈折力及其像侧面为凸面、该第三透镜具有正屈折力及其像侧面为凸面、该第三透镜的该物侧面及该像侧面其中至少一者为非球面、该第四透镜的具有负屈折力及其像侧面为凸面，以及该第四透镜的该物侧面及该像侧面皆为非球面的透镜屈折力及元件结构配置，且该广视角成像镜头组的各项光学参数间的关系式满足上述条件式时，本发明广视角成像镜头组能有效校正系统像差，同时达到具有较广系统总视场角的目的。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本发明广视角成像镜头组的一个第一实施例的透镜配置示意图；

图2是该第一实施例的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图3是一个表格图，说明该第一实施例的各透镜的光学数据；

图4是一个表格图，说明该第一实施例的各透镜的锥面系数及非球面系数；

图5是本发明广视角成像镜头组的一个第二实施例的透镜配置示意图；

图6是该第二实施例的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图7是一个表格图，说明该第二实施例的各透镜的光学数据；

图8是一个表格图，说明该第二实施例的各透镜的锥面系数及非球面系数；

图9是本发明广视角成像镜头组的一个第三实施例的透镜配置示意图；

图10是该第三实施例的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图11是一个表格图，说明该第三实施例的各透镜的光学数据；

图12是一个表格图，说明该第三实施例的各透镜的锥面系数及非球面系数；

图13是本发明广视角成像镜头组的一个第四实施例的透镜配置示意图；

图14是该第四实施例的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图15是一个表格图，说明该第四实施例的各透镜的光学数据；

图16是一个表格图，说明该第四实施例的各透镜的锥面系数及非球面系数；

图17是一个表格图，说明本发明广视角成像镜头组的该第一实施例至该第四实施例的光学参数。

具体实施方式

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1与图2，本发明广视角成像镜头组的一个第一实施例，从物侧至像侧沿一条光轴i依序包含一个第一透镜1、一个孔径光栏10、一个第二透镜2、一个第三透镜3、一个第四透镜4，及一个滤光片5。当由一个位于物侧的物体所发出或反射的光线进入该广视角成像镜头组，并经由该第一透镜1、该孔径光栏10、该第二透镜2、该第三透镜3、该第四透镜4，及该滤光片5后，会在一个位于像侧的成像面100(imageplane)形成一个影像。此外，为了满足产品轻量化的需求，该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3及该第四透镜4皆为塑胶材质所制成，但该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3及该第四透镜4的材质仍不以此为限制。

该第一透镜1具有负屈折力且包括一个朝向物侧且使成像光线通过的物侧面11及一个朝向像侧且使成像光线通过的像侧面12。该第一透镜1的该物侧面11为凸向物侧的凸面，该第一透镜1的该像侧面12为凹向像侧的凹面。该第一透镜1的焦距为-3.1560mm，该第一透镜1的阿贝数(abbenumber)为30.5。

该第二透镜2具有正屈折力且包括一个朝向物侧且使成像光线通过的物侧面21及一个朝向像侧且使成像光线通过的像侧面22。该第二透镜2的该物侧面21为凸向物侧的凸面，该第二透镜2的该像侧面22为凸向像侧的凸面。该第二透镜2的焦距为2.0790mm，该第二透镜2的阿贝数为56。

该第三透镜3具有正屈折力且包括一个朝向物侧且使成像光线通过的物侧面31及一个朝向像侧且使成像光线通过的像侧面32。该第三透镜3的该物侧面31为凸向物侧的凸面，该第三透镜3的该像侧面32为凸向像侧的凸面。该第三透镜3的焦距为2.0590mm，该第三透镜3的阿贝数为56。

该第四透镜4具有负屈折力且包括一个朝向物侧且使成像光线通过的物侧面41及一个朝向像侧且使成像光线通过的像侧面42。该第四透镜4的该物侧面41为凹向物侧的凹面，该第四透镜4的该像侧面42为凸向像侧的凸面。该第四透镜4的焦距为-1.4330mm，该第四透镜4的阿贝数为21。

该滤光片5不具有屈折力且包括一个朝向物侧且使成像光线通过的物侧面51及一个朝向像侧且使成像光线通过的像侧面52。该滤光片5为红外线滤光片(ircutfilter)，用于防止影像光线中的红外线透射至该成像面100而影响成像质量，但不以此为限。

在本实施例中，只有上述透镜具有屈折力。该第一实施例的其他详细光学数据如图3所示，且该第一实施例的该广视角成像镜头组的系统总焦距(effectivefocallength，简称efl)为2.6626mm，系统总视场角(fieldofview，简称fov)为140°，系统长度为4.97mm，该广视角成像镜头组的成像最大像高为2.5mm，该孔径光栏10的光圈值(fno)为2.8。其中，该广视角成像镜头组的系统长度是指由该第一透镜1的该物侧面11到该成像面100在光轴i上间的距离。

该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3，及该第四透镜4的物侧面11、21、31、41及像侧面12、22、32、42，共计八个面均是非球面，而非球面是依下列公式定义：

其中：

y：非球面曲线上的点与光轴i的距离；

z：非球面的深度(非球面上距离光轴i为y的点，与相切于非球面光轴i上顶点的切面，两者间的垂直距离)；

r:透镜表面的曲率半径；

k：锥面系数(conicconstant)；

a2i：第2i阶非球面系数。

该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3，及该第四镜4的物侧面11、21、31、41及像侧面12、22、32、42在公式(1)中的锥面系数及各项非球面系数如图4所示。

参阅图2，(a)的图式说明该第一实施例的纵向球差(longitudinalsphericalaberration)，(b)与(c)的图式则分别说明该第一实施例在该成像面100上有关弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatismaberration)，及子午(tangential)方向的像散像差，(d)的图式则说明该第一实施例在该成像面100上的畸变像差(distortionaberration)。本第一实施例的纵向球差图式图2(a)中，每一种波长所成的曲线皆很靠近并向中间靠近，说明每一种波长不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一个波长的曲线的偏斜幅度能看出，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在-0.040mm至0mm范围内，所以本实施例确实明显改善相同波长的球差，此外，三种代表波长彼此间的距离也相当接近，代表不同波长光线的成像位置已相当集中，因而使色像差也获得明显改善。

在图2(b)与2(c)的两个像散像差图式中，显示弧矢方向的像散像差在整个视场范围内的焦距变化量落在-0.040mm至0mm范围内，及子午方向的像散像差在整个视场范围内的焦距变化量落在-0.025mm至0mm范围内，说明本第一实施例的光学系统能有效校正像差。而图2(d)的畸变像差图式则显示本第一实施例的畸变像差维持在-60％至0％的范围内，说明本第一实施例的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求，所以本第一实施例能在扩大系统总视场角的条件下，维持良好光学性能。

参阅图5，为本发明广视角成像镜头组的一个第二实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、锥面系数、各项非球面系数及元件间的间距参数或多或少有些不同。

该第一透镜1的焦距为-3.6110mm，该第一透镜1的阿贝数为30.5，该第二透镜2的焦距为2.1230mm，该第二透镜2的阿贝数为56，该第三透镜3的焦距为2.0490mm，该第三透镜3的阿贝数为56，该第四透镜4的焦距为-1.2640mm，该第四透镜4的阿贝数为22.4。

该第二实施例的其他详细光学及元件间的间距参数数据如图7所示，且该第二实施例的该广视角成像镜头组的系统总焦距为2.5256mm，系统总视场角为130°，系统长度为5.0mm，该广视角成像镜头组的成像最大像高为2.3mm，该孔径光栏10的光圈值(fno)为2.8。

该第二实施例的该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3，及该第四透镜4的物侧面11、21、31、41及像侧面12、22、32、42在公式(1)中的锥面系数及各项非球面系数如图8所示。

参阅图6，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差图式能看出本第二实施例也能维持良好光学性能。

参阅图9，为本发明该广视角成像镜头组的一个第三实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、锥面系数、各项非球面系数及元件间的间距参数或多或少有些不同。

该第一透镜1的焦距为-4.0530mm，该第一透镜1的阿贝数为30.5，该第二透镜2的焦距为1.9680mm，该第二透镜2的阿贝数为56，该第三透镜3的焦距为2.2760mm，该第三透镜3的阿贝数为56，该第四透镜4的焦距为-1.4220mm，该第四透镜4的阿贝数为23。

该第三实施例的其他详细光学及元件间的间距参数数据如图11所示，且该第三实施例的该广视角成像镜头组的系统总焦距为2.6411mm，系统总视场角为120°，系统长度为4.67mm，该广视角成像镜头组的成像最大像高为2.3mm，该孔径光栏10的光圈值(fno)为2.8。

该第三实施例的该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3，及该第四透镜4的物侧面11、21、31、41及像侧面12、22、32、42在公式(1)中的锥面系数及各项非球面系数如图12所示。

参阅图10，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差图式能看出本第三实施例也能维持良好光学性能。

参阅图13，为本发明广视角成像镜头组的一个第四实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、锥面系数、各项非球面系数及元件间的间距参数或多或少有些不同。

该第一透镜1的焦距为-3.2130mm，该第一透镜1的阿贝数为30.5，该第二透镜2的焦距为2.0920mm，该第二透镜2的阿贝数为56，该第三透镜3的焦距为2.0340mm，该第三透镜3的阿贝数为56，该第四透镜4的焦距为-1.4370，该第四透镜4的阿贝数为23。

该第四实施例的其他详细光学及元件间的间距参数数据如图15所示，且该第四实施例的该广视角成像镜头组的系统总焦距为2.6656mm，系统总视场角为140°，系统长度为4.97mm，该广视角成像镜头组的成像最大像高为2.5mm，该孔径光栏10的光圈值(fno)为2.8。

该第四实施例的该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3，及该第四透镜4的物侧面11、21、31、41及像侧面12、22、32、42在公式(1)中的锥面系数及各项非球面系数如图16所示。

参阅图14，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差图式可看出本第四实施例也能维持良好光学性能。

参阅图17，为上述四个实施例的各项光学参数的表格图，本发明广视角成像镜头组通过该第一透镜1具负屈折力及其像侧面12为凹面、位于该第一透镜1及该第二透镜2间的该孔径光栏10、该第二透镜2具正屈折力及其像侧面22为凸面、该第三透镜3具有正屈折力及其像侧面32为凸面、该第三透镜3的该物侧面31及该像侧面32其中至少一者为非球面、该第四透镜4的具有负屈折力及其像侧面42为凸面，以及该第四透镜4的该物侧面41及该像侧面42皆为非球面的透镜屈折力及元件结构配置，且该广视角成像镜头组的各项光学参数间的关系式满足下列条件式时，本发明广视角成像镜头组能有效校正系统像差，同时达到具有较广系统总视场角的目的：0.84<|f1|/f<2.28、0.52<f2/f<1.26、0.49<f3/f<1.12、0.32<|f4|/f<0.7及ttl/imagh<2.80，其中，f1为该第一透镜1的焦距，f2为该第二透镜2的焦距，f3为该第三透镜3的焦距，f为该广视角成像镜头组的系统总焦距，ttl为该广视角成像镜头组的系统长度，imagh为该广视角成像镜头组的最大像高。

当|f1|/f小于上述端点值时，该广视角成像镜头组的像差越大，特别是场曲与像散越严重。当|f1|/f大于上述端点值时，曲折光线角度越小，系统总视场角fov不容易做大。当f2/f小于上述端点值时，该广视角成像镜头组的像差越大，特别是场曲与像散越严重。当f2/f大于上述端点值时，该广视角成像镜头组的系统长度ttl则越长。当f3/f小于上述端点值时，该广视角成像镜头组的像差越大，特别是场曲与像散越严重。当f3/f大于上述端点值时，该广视角成像镜头组的系统长度ttl则越长。当|f4|/f小于上述端点值时，该广视角成像镜头组的像差越大，特别是横向色差越严重。当|f4|/f大于上述端点值时，该广视角成像镜头组的像差越大，特别是畸变越严重。

此外，通过该第一透镜1及该第四透镜4皆具负屈折力及皆具有高色散(低阿贝数)，也就是该第一透镜1及该四透镜4两者的阿贝数满足下列条件式时，本发明广视角成像镜头组能有效校正系统色差：v1<40及v4<40，其中，v1为该第一透镜1的阿贝数，v4为该第四透镜4的阿贝数，当v1或v4大于上述端点值时，该广视角成像镜头组的系统色差会校正不足。

经由上述说明可知，本发明广视角成像镜头组确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。