阅读说明：本技术 镜头及其制造方法 (Lens and manufacturing method thereof ) 是由 赖庆隆 郑泓祐 于 2018-07-26 设计创作，主要内容包括：一种镜头,包含具屈光度的7片到11片透镜或鏡片。光圈和镜头成像面的一侧之间包含球面透镜和非球面透镜,光圈和远离镜头成像面的另一侧之间至少包含两片透镜。EFL为镜头的有效焦距。LT为最远离镜头成像面的透镜表面到最靠近镜头成像面的透镜表面,在镜头光轴上的长度,其中镜头满足下列条件：3mm<EFL<4mm,0.1<(EFL/LT)<0.2。(A lens comprising from 7 to 11 lenses or glasses with diopters. The diaphragm and one side of the lens imaging surface at least comprise two lenses. EFL is the effective focal length of the lens. LT is a length on the optical axis of the lens from a lens surface farthest from a lens imaging plane to a lens surface closest to the lens imaging plane, wherein the lens satisfies the following condition: 3mm < EFL <4mm, 0.1< (EFL/LT) < 0.2.)

镜头及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种镜头及其制造方法。

背景技术

近年来随科技的进展，镜头的种类日渐多元，应用于车辆上的车载镜头是一种常见的镜头。目前对于薄型化及光学性能的要求也越来越高，要满足这样需求的镜头，大致上需要具低成本、高解析度、大光圈、广视角、大靶面和轻量化等特点。因此，目前需要一种兼顾轻量化，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的取像镜头设计。

“先前技术”段落只是用来帮助了解本

发明内容

，因此在“先前技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中具有通常知识者所知道的习知技术。在“先前技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中具有通常知识者所知晓或认知。

发明内容

本发明的其他目的和优点可以从本发明实施例所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

本发明提供了一种镜头，包含具屈光度的7片到11片透镜或鏡片。光圈和镜头成像面的一侧之间包含球面透镜和非球面透镜，光圈和远离镜头成像面的另一侧之间至少包含两片透镜。DL为镜头最靠近镜头成像面的具有屈光度透镜表面，于镜头光轴两端最外侧的两边缘转折点，于垂直光轴方向上的距离。LT为最远离镜头成像面的透镜表面到最靠近镜头成像面的透镜表面，在镜头光轴上的长度。其中镜头满足下列条件：6mm<DL<20mm，0.38<(DL/LT)<0.6。藉由包含非球面透镜，且镜头的透镜或鏡片数介于7片至11片，达到轻量化、较低的制造成本、广视角、大靶面及较佳的成像品质的取像镜头设计。

本发明另提供了一种镜头，包含具屈光度的7片到11片透镜或鏡片。光圈和镜头成像面的一侧之间包含球面透镜和非球面透镜，光圈和远离镜头成像面的另一侧之间至少包含两片透镜。EFL为镜头有效焦距。LT为最远离镜头成像面的透镜表面到最靠近镜头成像面的透镜表面，在镜头光轴上的长度。其中镜头满足下列条件：3mm<EFL<4mm，0.1<(EFL/LT)<0.2。藉由包含球面透镜和非球面透镜，且镜头的透镜或鏡片数介于7片至11片，达到轻量化、较低的制造成本、广视角、大靶面及较佳的成像品质的取像镜头设计。

本发明另提供了一种镜头制造方法，包含：提供镜筒；将球面透镜和非球面透镜置入并固定于镜筒内的一侧；以及将至少包含两片透镜置入并固定于镜筒内的另一侧，其中镜头具屈光度的透镜数为大于6且小于12。DL为镜头最靠近镜头成像面的具有屈光度的透镜表面，于镜头的光轴两端最外侧的两边缘转折点，于垂直光轴方向上的距离。LT为镜头最远离镜头成像面的透镜表面，到镜头最靠近镜头成像面的透镜表面，在镜头的光轴上的长度。镜头满足下列条件：6mm<DL<20mm，0.38<(DL/LT)<0.6。

本发明的镜头及镜头的制造方法，不仅同时提供光学镜头良好的光学成像品质与轻量化的特性，还提供较低的制造成本及较佳的成像品质的取像镜头设计。再者，本发明藉由光学镜头7片至11片透镜或镜片、镜头到传感器(Sensor)的距离(TTL)小于30mm的设计，能够提供具大光圈、高解析度、轻量化、广视角和大靶面等特点，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的光学镜头设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的镜头10a的示意图；

图2为镜头10a的球差、像散以及光学畸变的曲线图；

图3为镜头10a的可见光频谱调制转换特征图；

图4为本发明一实施例的镜头10b的示意图；

图5为镜头10b的球差、像散以及光学畸变的曲线图；

图6为镜头10b的可见光频谱调制转换特征图；

图7为本发明一实施例的镜头10c的示意图；

图8为镜头10c的球差、像散以及光学畸变的曲线图；

图9为镜头10c的可见光频谱调制转换特征图；

图10A为镜头10a的设计值与不同投影法比较结果图；

图10B为镜头10b的设计值与不同投影法比较结果图；以及

图10C为镜头10c的设计值与不同投影法比较结果图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。另外，下列实施例中所使用的用语“第一”、“第二”是为了辨识相同或相似的元件而使用，幷非用以限定该元件。

本发明所谓的光学元件，是指元件具有部份或全部可反射或穿透的材质所构成，通常包含玻璃或塑胶所组成。例如是透镜、棱镜或是光圈。

当镜头应用在取像系统中时，影像放大侧是指在光路上靠近被拍摄物所处的一侧，影像缩小侧则是指在光路上较靠近感光元件的一侧。

图1是本发明第一实施例的镜头架构示意图。请参照图1，在本实施例中，镜头10a有一镜筒(未绘示)，镜筒里由第一侧(影像放大侧OS)往第二侧(影像缩小侧IS)排列包含了第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光圈14及第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4构成具有负屈光度的第一透镜组(例如为前组)20，第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8构成具有正屈光度的第二透镜组(例如为后组)30。再者，影像缩小侧IS可设置滤光片16、玻璃盖18以及影像传感器(图中未显示)，镜头10a的可见光有效焦距上成像面标示为19，滤光片16和玻璃盖18位于第二透镜组30与可见光有效焦距上成像面19之间。于本实施例中，第一透镜L1至第八透镜L8屈光度分别为负、负、正、负、正、负、正、正，且第二透镜和第八透镜为非球面玻璃透镜。在一实施例中，非球面玻璃透镜可以用非球面塑胶透镜取代。另外，两透镜或鏡片相邻的两面有大致相同(曲率半径差异小于0.005mm)或完全相同(实质相同)的曲率半径且形成结合透镜、胶合透镜、双合透镜(doublet)或三合透镜(triplet)，例如本实施例的第五透镜L5及第六透镜L6构成结合透镜，但本发明实施例并不以此为限制。本发明各具体实施例的影像放大侧OS均分别设于各图的左侧，而影像缩小侧IS均设于各图的右侧，将不予重复说明之。

本发明所指光圈14是指一孔径光阑(Aperture Stop)，光圈为一独立元件或是整合于其他光学元件上。于本实施例中，光圈是利用机构件挡去周边光线并保留中间部份透光的方式来达到类似的效果，而前述所谓的机构件可以是可调整的。所谓可调整，是指机构件的位置、形状或是透明度的调整。或是，光圈也可以在透镜表面涂布不透明的吸光材料，并使其保留中央部份透光以达限制光路的效果。

各透镜或鏡片定义有表面直径。举例而言，如图1所示，表面直径是指具有光学屈光度的透镜表面于光轴12两端最外侧的边缘转折点P、Q于垂直光轴12方向上的距离(例如表面直径D)。再者，于本实施例中，表面S1的直径约为14.94mm，表面S16的直径为9.22mm。

镜头10a的透镜或鏡片设计参数、外形及非球面系数分别如表一及表二所示，于本发明设计实例中，非球面多项式可用下列公式表示：

上述的公式(1)中，Z为光轴方向的偏移量(sag)，c是密切球面(osculatingsphere)的半径的倒数，也就是接近光轴处的曲率半径的倒数，k是二次曲面系数(conic)，r是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度。表二的A-I分别代表非球面多项式的4、6、8、10、12、14、16、18、20阶项系数值。然而，下文中所列举的资料并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者在参照本发明后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。

表一

表二

	S3*	S4*	S15*	S16*
					k	46.70	0.46	22.85	-15.93
A	1.05E-02	1.04E-02	-4.45E-03	-3.41E-04
					B	-1.74E-03	-1.58E-03	-4.74E-05	-2.31E-04
C	2.15E-04	1.66E-05	-6.13E-05	1.61E-05
					D	-1.96E-05	4.14E-05	1.37E-05	-7.73E-07
E	1.24E-06	-9.56E-06	-1.64E-06	1.78E-08
					F	-5.33E-08	1.10E-06	9.67E-08	-2.04E-11
G	1.47E-09	-7.24E-08	-2.16E-09	-3.70E-12
					H	-2.33E-11	2.61E-09	0	0
I	1.62E-13	-4.00E-11	0	0

S1的间距为表面S1到S2在光轴12的距离，S2的间距为表面S2到S3在光轴12的距离，S20间距为表面S20到可见光有效焦距上成像面19在光轴12的距离。

表中表面有出现的“*”系指该表面为非球面表面，而若未标示即为球面之意。

曲率半径是指曲率的倒数。曲率半径为正时，透镜表面的球心在透镜的影像缩小侧方向。曲率半径为负时，透镜表面的球心在透镜的影像放大侧方向。而各透镜的凸凹可见上表。

本发明的光圈值是以F/#来代表，如上表所标示者。本发明镜头应用在投影系统时，成像面是光阀表面。而当镜头应用在取像系统中时，成像面则系指感光元件表面。

当镜头应用在取像系统中时，影像高度IMH系指在成像面的影像对角线(imagecircle)长度的1/2，如上表所标示者。

本发明中，镜头的总长是以LT来表示，如上表所标示者。更明确的说，本实施例的总长是指镜头10a最接近影像放大侧的光学表面S1与最接近影像缩小侧的光学表面S16之间，沿光轴12量测的距离。镜头的镜头总长(LT)小于25mm。本发明中，镜头到成像面19的总长是以TTL来表示，如上表所标示者。更明确的说，本实施例镜头到成像面19的总长是指镜头10a最接近影像放大侧的光学表面S1与镜头成像面19之间，沿光轴12量测的距离。

于本实施例中，全视场角(FOV)是指最接近影像放大端的光学表面S1的收光角度，亦即以对角线量测所得的视野(field of view)，如上表所标示者。本发明实施例中，130度<FOV<150度。

图2至图3为本实施例镜头10a的成像光学模拟数据图。图2由左至右依序为球差、像散及光学畸变曲线图。图3为镜头10a的光学成像系统的调制转换函数特性图(Modulation Transfer Function；MTF)，用来测试与评估系统成像的反差对比度及锐利度。调制转换函数特性图的垂直座标轴表示对比转移率(数值从0到1)，水平座标轴则表示空间频率(cycles/mm；lp/mm；line pairs per mm)。完美的成像系统理论上能100％呈现被摄物体的线条对比，然而实际的成像系统，其垂直轴的对比转移率数值小于1。此外，一般而言成像的边缘区域会比中心区域较难得到精细的还原度。图2至图3模拟数据图所显示出的图形均在标准的范围内，由此可验证本实施例的镜头10a确实能够兼具良好的光学成像品质的特性。

本发明一实施例的镜头包含两透镜组，前组例如可使用两个负屈光度(Power)透镜，其中有一非球面透镜，达到广角收光能力，但其并不限定。镜头的光圈值约大于等于2.6。后组包含结合透镜(胶合透镜、双合透镜)及非球面透镜以修正像差和色差，双合透镜的两个透镜间沿光轴的最小距离小于0.05mm。双合透镜(doublet lens)例如可为三合透镜(triplet lens)取代而不限定。双合透镜、胶合透镜、结合透镜、三合透镜都包含曲率半径实质相同或相近的对应邻近表面。镜头具屈光度的透镜或鏡片总片数为7片至11片，且镜头具有至少阿贝数大于60的三片透镜，其中前组或后组中的胶合透镜至少包含一片阿贝数大于60的透镜。

于一实施例中，镜头的透镜表面可符合6mm<DL<20mm，于另一实施例可符合6.5mm<DL<19mm，于又一实施例可符合7mm<DL<18mm，其中DL为最靠近镜头成像面的透镜表面直径，藉以让进入镜头的影像光收敛到接近影像传感器的大小，以在有限空间中取得较佳的光学效果。

于一实施例中，镜头可符合0.38<(DL/LT)<0.6，于另一实施例可符合0.38<(DL/LT)<0.58，于又一实施例可符合0.38<(DL/LT)<0.56，藉以提供影像传感器对应镜头总长的较佳设计范围，其中DL为最靠近镜头成像面的透镜表面直径，LT为镜头最接近影像放大侧的光学表面与最接近影像缩小侧的光学表面之间，沿光轴量测的距离。于一实施例中，镜头可符合1.1<(D1/DL)<1.7，于另一实施例可符合1.15<(D1/DL)<1.67，于又一实施例可符合1.2<(D1/DL)<1.65，其中D1为最远离镜头成像面的透镜表面直径。

于一实施例中，镜头可符合3mm<EFL<4mm且0.1<(EFL/LT)<0.2，于另一实施例可符合3mm<EFL<4mm且0.11<(EFL/LT)<0.19，于又一实施例可符合3mm<EFL<4mm且0.12<(EFL/LT)<0.18，藉以提供镜头有效焦距对应镜头总长的较佳设计范围，其中EFL为镜头有效焦距，LT为镜头最接近影像放大侧的光学表面与最接近影像缩小侧的光学表面之间，沿光轴量测的距离。

以下将说明本发明的镜头的第二实施例的设计。图4是本发明第二实施例的镜头10b架构示意图。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5构成具有负屈光度的第一透镜组(例如为前组)20，第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9构成具有正屈光度的第二透镜组(例如为后组)30。于本实施例中，镜头10b的第一透镜L1至第九透镜L9的屈光度分别为负、负、正、负、正、正、负、正、正，全部透镜均为玻璃透镜，且第二透镜和第九透镜为非球面透镜，于本实施例中，非球面透镜由玻璃模造所制成。在一实施例中，非球面玻璃透镜可以用非球面塑胶透镜取代。本实施例的第四透镜L4及第五透镜L5、第六透镜L6及第七透镜L7分别构成结合透镜，但本发明实施例并不以此为限制。再者，于本实施例中，表面S1的直径为14.51mm，表面S17的直径为9.69mm。镜头10b中的透镜或鏡片及其周边元件的设计参数如表三所示。

表三

表四列出本发明的第二实施例中，镜头的非球面透镜表面的各阶非球面系数及二次曲面系数值。

表四

S1的间距为表面S1到S2在光轴12的距离，S2的间距为表面S2到S3在光轴12的距离，S21间距为表面S21到可见光有效焦距上成像面19在光轴12的距离。镜头具有至少阿贝数大于60的三片透镜。镜头后组具有至少阿贝数大于60的二片透镜。

图5至图6为本实施例镜头10b的成像光学模拟数据图。图5由左至右依序为球差、像散及光学畸变曲线图。图6为镜头10b的光学成像系统的调制转换函数特性图。图5至图6模拟数据图所显示出的图形均在标准的范围内，由此可验证本实施例的镜头10b确实能够兼具良好的光学成像品质的特性。

以下将说明本发明的镜头的第三实施例的设计。图7是本发明第三实施例的镜头10c架构示意图。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5构成具有正屈光度的第一透镜组(例如为前组)20，第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8构成具有正屈光度的第二透镜组(例如为后组)30。于本实施例中，镜头10c的第一透镜L1至第八透镜L8的屈光度分别为负、负、正、负、正、负、正、负，全部透镜或鏡片均为玻璃透镜，且第二透镜和第八透镜为非球面透镜，于本实施例中，非球面透镜由玻璃模造所制成。在一实施例中，非球面玻璃透镜可以用非球面塑胶透镜取代。本实施例的第六透镜L6及第七透镜L7构成结合透镜，但本发明实施例并不以此为限制。再者，于本实施例中，表面S1的直径为12.53mm，表面S16的直径为9.79mm。镜头10c中的透镜或鏡片及其周边元件的设计参数如表五所示。

表五

表六列出本发明的第三实施例中，镜头的非球面透镜表面的各阶非球面系数及二次曲面系数值。

表六

S1的间距为表面S1到S2在光轴12的距离，S2的间距为表面S2到S3在光轴12的距离，S20间距为表面S20到可见光有效焦距上成像面19在光轴12的距离。镜头前组具有至少阿贝数大于60的二片透镜。

图8至图9为本实施例镜头10c的成像光学模拟数据图。图8由左至右依序为球差、像散及光学畸变曲线图。图9为镜头10c的光学成像系统的调制转换函数特性图。图8至图9模拟数据图所显示出的图形均在标准的范围内，由此可验证本实施例的镜头10c确实能够兼具良好的光学成像品质的特性。

请分别参酌图10A至图10C，分别绘述了利用本发明实施例的镜头10a、10b、10c之设计值与不同投影法比较结果图。而实施例镜头10a、10b、10c的半视场角数值(HFOV)、像高(IMH)的数值、全视场角数值(FOV)表亦一并提供参考如下的表七至表九所述。下表的IMH为各实施例中影像对角线值(Image Circle)的一半的绝对大小，而表格最下方的值为其最大影像对角线像高的一半之数值(IMHMAX)。HFOV则为IMH相对应光学镜头的半视场角的值，最下方的值为其最大值。而FOV则为HFOV相对应光学镜头的全视场角的值，最下方的值为其最大值。由表七到表九可知，本发明实施例可满足在FOV约110度，IMH约4.32mm，且FOV约28度，IMH小于1.92mm。

表七

表八

表九

藉由本发明实施例的设计，可提供一种能兼顾可使光学镜头兼具良好的光学成像品质与轻量化的特性，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的取像镜头设计。再者，本发明实施例光学镜头7片至11片透鏡或镜片、镜头到传感器(Sensor)的距离(TTL)小于约30mm的设计，因此能够提供具大光圈、高解析度、轻量化、广视角和大靶面等特点，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的光学镜头设计。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。