定焦取像镜头的制作方法

定焦取像镜头
1.本技术要求以申请日为2022年3月1日的中国台湾专利申请(申请号：111107232)作为优先权。本技术引用上述中国台湾专利申请的全文。
技术领域
2.本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种定焦取像镜头。


背景技术：

3.光学镜头可分为投影镜头与取像镜头，其中投影镜头将显示元件所产生的影像投影至屏幕上或人眼的视网膜上，而取像镜头则将外界的景物成像于影像传感器上。
4.在取像镜头中，又可分为定焦取像镜头与变焦取像镜头。变焦取像镜头常用于相机中，以供使用者调整视场角，以获得想要的取像范围与放大倍率。广角定焦取像镜头则可用于车载镜头、安全监控镜头或运动相机(action camera)，或可应用于日夜环境领域。
5.传统广角镜头难以兼具广视角与大光圈下的成像品质，且难以兼顾蓝光(波长例如为420纳米)与红光(波长例如为850纳米)以上低色差要求。此外，一般消费性镜头材料在极端温度及恶劣环境下，无法提供驾驶员可靠的性能和清晰的视野。


技术实现要素：

6.本发明提供一种定焦取像镜头，其能够兼具广视角、高成像品质、日夜共焦及低色差。
7.本发明的一实施例提出一种定焦取像镜头，包括一第一透镜群、一第二透镜群及一光圈。第一透镜群自定焦取像镜头的物侧至定焦取像镜头的像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，且第一透镜、第二透镜及第三透镜的屈光度均为负。第二透镜群设于第一透镜群与定焦取像镜头的像侧之间，且包含四片具屈光度的透镜，此四片透镜中包括一胶合透镜。光圈设于第一透镜群及第二透镜群间。定焦镜头满足以下条件：(1)可使波长555nm光线聚焦面与波长850nm光线聚焦面的距离差小于20微米；以及(2)0.61《d1/lt《0.97，其中，d1为第一透镜最外侧面的镜片外径，lt为定焦取像镜头两边最外侧透镜表面于光轴上的距离。
8.本发明的一实施例提出一种定焦取像镜头，包括一第一透镜群、一第二透镜群及一光圈。第一透镜群自定焦取像镜头的放大侧至定焦取像镜头的缩小侧依序设置一具有负屈光度的第一透镜、一具有屈光度的第二透镜及一具有负屈光度的第三透镜。第二透镜群设于第一透镜群与缩小侧之间，第二透镜群包括至少一胶合透镜。光圈设于第一透镜群及第二透镜群间，第二透镜群最接近缩小侧的透镜表面为凹面。定焦取像镜头实质为一实质日夜共焦之镜头，且符合下列条件：0.06《efl/lt《0.08，其中，efl为定焦取像镜头的光学有效焦距，lt为第一透镜群与第二透镜群两边最外侧的透镜表面于光轴上的距离。
9.在本发明的实施例的定焦取像镜头中，波长555nm光线聚焦面与波长850nm光线聚焦面的距离差小于20微米，或者定焦取像镜头实质具有日夜共焦特性，且定焦取像镜头具
有上述特征。因此，本发明的实施例的定焦取像镜头能够兼具广视角、高成像品质、日夜共焦及低色差。
10.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
11.图1为本发明的第一实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
12.图2a至图2d为图1的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
13.图3为本发明的第二实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
14.图4a至图4d为图3的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
15.图5为本发明的第三实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
16.图6a至图6d为图5的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
17.图7为本发明的第四实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
18.图8a至图8d为图7的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
19.图9为本发明的第五实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
20.图10a至图10d为图9的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
21.图11a至图11f分别为图9的定焦取像镜头于可见光(420纳米至650纳米)、红光(650纳米)、绿光(550纳米)、蓝光(420纳米)、红外光(850纳米)及红外光(940纳米)下在空间频率为120线对数/毫米上的离焦调制转换函数的曲线图。
22.图12为本发明的第六实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
23.图13a至图13d为图12的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
24.图14为本发明的第七实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
25.图15a至图15d为图14的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
26.图16为本发明的第八实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。
27.图17a至图17d为图16的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。
具体实施方式
28.图1为本发明的第一实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请先参照图1，本实施例的定焦取像镜头100包括一第一透镜群g1、一第二透镜群g2及一光圈110。第一透镜群g1自定焦取像镜头100的物侧b1(即放大侧)至焦取像镜头100的像侧b2(即缩小侧)依序包含第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3及第四透镜l4，且第一透镜l1、第二透镜l2及第三透镜l3的屈光度均为负。在本实施例中，第四透镜l4的屈光度为正。此外，在本实施例中，第三透镜l3与第四透镜l4形成胶合透镜c1，而胶合透镜c1例如为双胶合透镜。
29.第二透镜群g2配置于第一透镜群g1与像侧b2之间，且第二透镜群g2包含四片具屈光度的透镜。此四片透镜中包括一胶合透镜c2。在本实施例中，此四片具屈光度的透镜为从物侧b1往像侧b2依序排列的一第五透镜l5、一第六透镜l6、一第七透镜l7及一第八透镜l8。第五透镜l5、第六透镜l6、第七透镜l7及第八透镜l8的屈光度依序为正、负、正及正，而第六透镜l6与第七透镜l7形成胶合透镜c2，例如为双胶合透镜。在本实施例中，第二透镜群g2最
接近缩小侧(即像侧b2)的透镜表面(即第八透镜l8朝向像侧b2的表面s15)为凹面。
30.光圈110设于第一透镜群g1及第二透镜群g2间。定焦取像镜头100为一实质日夜共焦之镜头，且满足以下条件的至少其中之一：
31.(1)可使波长555nm光线聚焦面与波长850nm光线聚焦面的距离差小于20微米；
32.(2)0.61《d1/lt《0.97，其中，d1为第一透镜l1最外侧面(即表面s1)的镜片外径，lt为定焦取像镜头100两边最外侧透镜表面于光轴a上的距离(在本实施例中即为表面s1至表面s15于光轴a上的距离)，在一实施例中0.63《d1/lt《0.95，在另一实施例中0.65《d1/lt《0.93；以及
33.(3)0.06《efl/lt《0.08，其中，efl为定焦取像镜头100的光学有效焦距，lt为第一透镜群g1与第二透镜群g2两边最外侧的透镜表面于光轴a上的距离(在本实施例中即为表面s1至表面s15于光轴a上的距离)，在一实施例中0.063《efl/lt《0.078，在另一实施例中0.065《efl/lt《0.076。
34.在本实施例的定焦取像镜头100中，波长555nm光线聚焦面与波长850nm光线聚焦面的距离差小于20微米，或者定焦取像镜头100实质具有日夜共焦特性，且定焦取像镜头100具有上述包括胶合透镜的特征。因此，本实施例的定焦取像镜头100能够兼具广视角、高成像品质、日夜共焦及低色差。
35.在本实施例中，定焦取像镜头100中的所有透镜的材料均为玻璃，也就是说，第一至第八透镜l1至l8的材料均为玻璃。如此一来，可确保定焦取像镜头100在恶劣环境、高温及低温下，维持稳定的影像品质。因此，定焦取像镜头100适用于自动驾驶或辅助驾驶汽车之高级辅助驾驶系统(advanced driver assistance system)，取像后的影像可供机器分析使用。另外，在本实施例中，定焦取像镜头100的水平视场角可达到190度以上。定焦取像镜头100的适用波长涵盖范围可从420纳米至850纳米。定焦取像镜头100在420纳米至650纳米的横向色差(lateral color)小于3微米，且在850纳米的横向色差小于9微米，也就是定焦取像镜头100具有低横向色差。另外，定焦取像镜头100亦具有在420纳米至850纳米的低轴向色差(axial color aberration)，且定焦取像镜头100的单色光中央场曲(center field curvature)小于10微米。
36.定焦取像镜头100可包括至少一非球面透镜。在本实施例中，第二透镜l2、第四透镜l4及第五透镜l5为非球面透镜，例如为玻璃模造透镜。此外，第一透镜l1、第三透镜l3、第六透镜l6、第七透镜l7及第八透镜l8为球面透镜，且为玻璃透镜。
37.在本实施例中，第一透镜l1为凸面朝向物侧b1的负弯月形透镜(negative meniscus lens)，第二透镜l2为凸面朝向物侧b1的负弯月形透镜，第三透镜l3为双凹透镜(biconcave lens)，第四透镜l4为双凸透镜(biconvex lens)，第五透镜l5为双凸透镜，第六透镜l6为双凹透镜，第七透镜l7为双凸透镜，而第八透镜l8为凸面朝向物侧b1的正弯月形透镜(positive meniscus lens)。
38.以下表一列出本实施例的定焦取像镜头100的各光学元件的表面的参数：
39.(表一)
[0040][0041][0042]
在表一中，间距是指该列的表面至下一列的表面在光轴a上的距离，举例而言，s1那一列的间距为1.381毫米是代表表面s1至表面s2在光轴a上的距离为1.381毫米。表面s1与s2为第一透镜l1的两相对表面，表面s3与s4为第二透镜l2的两相对表面，表面s5为第三
透镜l3的朝向物侧b1的表面，表面s6为第三透镜l3与第四透镜l4相连的表面，且表面s7为第四透镜l4的朝向像侧b2的表面。表面s8为光圈110的所在位置，其中光圈110例如是由孔径光阑(aperture stop)所形成。表面s9与s10为第五透镜l5的两相对表面。表面s11为第六透镜l6的朝向物侧b1的表面，表面s12为第六透镜l6与第七透镜l7相连的表面，且表面s13为第七透镜l7的朝向像侧b2的表面。表面s14与s15为第八透镜l8的两相对表面。表面s16与s17为红外线截止滤光片(infrared cut-off filter)120的两相对表面。表面s18与s19为玻璃盖(cover glass)130的两相对表面。表面s20为影像传感器140的感测面，也就是定焦取像镜头100的成像面。在本实施例中，影像传感器140例如为互补式金氧半导体(complementary metal oxide semiconductor, cmos)影像传感器、电荷耦合元件(charge coupled device,ccd)或其他适当的影像传感器。
[0043]
在上述表面中，表面s3、s4、s7、s9及s10为非球面，其可用以下非球面公式来表达：
[0044][0045]
在上述式(1)中，r为透镜表面近光轴a处的曲率半径；y为非球面曲面上的点与光轴a的垂直距离；z为非球面之深度(非球面上距离光轴a为y的点，其与相切于非球面光轴a上顶点之切面，两者间的垂直距离)；k为锥面系数(conic constant)；a
2i
：第2i阶非球面系数。以下表二列出本实施例的定焦取像镜头100的表面s3、s4、s7、s9及s10的非球面参数：
[0046]
(表二)
[0047]
表面ka4a6a8s30.00-8.87e-041.65e-061.12e-07s4-0.92-8.23e-05-2.76e-055.45e-07s70.004.29e-04-9.48e-071.27e-08s90.00-1.81e-03-3.12e-044.87e-05s100.003.43e-04-1.05e-041.71e-05表面a
10a12a14a16
s3-1.81e-097.90e-120.00e+000.00e+00s4-3.51e-101.68e-130.00e+000.00e+00s70.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s9-2.25e-050.00e+000.00e+000.00e+00s10-3.49e-060.00e+000.00e+000.00e+00
[0048]
在本实施例中，表面s3、s4、s7、s9及s10的非球面系数a2皆为0。
[0049]
在本实施例中，上述至少一非球面透镜包括第一透镜群g1中第二远离光圈110的透镜(即从物侧b1数过来的第二片透镜，也就是第二透镜l2)、第一透镜群g1中最靠近光圈110的透镜(在本实施例中例如为第四透镜l4)或所述第二透镜群gb2中最靠近光圈110的透镜(在本实施例中例如为第五透镜l5)。此外，定焦取像镜头100的光圈值是落在2.05至2.20的范围内，较佳可落在1.6至2.10的范围内，在一实施例中，可落在1.8至2.2的范围内。本实施例的定焦取像镜头100的光圈值例如为2.1。
[0050]
在本实施例中，第一透镜群g1与第二透镜群g2在光轴a上的间距(在本实施例中例
如为表面s7至表面s9在光轴a上的距离)与lt(即上述第一透镜群g1与第二透镜群g2两边最外侧的透镜表面于光轴a上的距离)的比值是落在0.08至0.31的范围内。此外，在本实施例中，第一透镜群g1与第二透镜群g2在光轴a上的间距与第一透镜群g1最靠近和最远离光圈110的两个表面(在本实施例中例如为表面s1与表面s7)在光轴a上的距离的比值是落在0.13至0.67的范围内。在本实施例中，定焦取像镜头100的第一透镜群g1中中心厚度最厚的镜片(在本实施例中为第四透镜l4)在光轴a上的厚度与第一透镜群g1在光轴a上的长度(在本实施例中即为表面s1至表面s7在光轴a上的距离)的比值是落在0.12至0.40的范围内，较佳为落在0.20至0.30的范围内。定焦取像镜头100可符合7.52《ttl/ih《9.07，在一实施例中可符合7.52《ttl/ih《9.87，其中ttl为第一透镜群g1最远离光圈110的透镜表面(在本实施例中即表面s1)至定焦取像镜头100的一成像面(在本实施例中即表面s20)在光轴a上的距离，且ih为定焦取像镜头100的像高。在本实施例中，ih/ttl等于0.13，而ttl/ih约为7.69。定焦取像镜头100具有屈光度的透镜数量可为8至10个，而在本实施例中例如为8个。
[0051]
图2a至图2d为图1的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图2a为定焦取像镜头100的纵向球差图，图2b为定焦取像镜头100的弧矢方向的像散场曲图，图2c为定焦取像镜头100的子午方向的像散场曲图，而图2d为定焦取像镜头100的畸变图，而这些图是以波长为850纳米(nanometer,nm)、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图2a至图2d可知，定焦取像镜头100的成像品质良好。
[0052]
图3为本发明的第二实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请参照图3，本发明的第二实施例的定焦取像镜头100a与图1的定焦取像镜头100类似，两者的差异在于：各元件的光学数据以及各元件之间的间距等参数不完全相同。以下就两者不同之处为简要说明。在本实施例中，第八透镜l8的屈光度为负，且第八透镜l8为凸面朝向物侧b1的负弯月形透镜。此外，在本实施例中，上述至少一非球面透镜包括第二透镜群g2中最远离光圈110的透镜(在本实施例中例如为第八透镜l8)。在本实施例中，第四透镜l4、第五透镜l5及第八透镜l8为非球面透镜，例如为玻璃模造透镜。此外，第一至第三透镜l1～l3、第六透镜l6及第七透镜l7为球面透镜，例如为玻璃透镜。在本实施例中，第一至第八透镜l1～l8的屈光度为负、负、负、正、正、负、正及负。
[0053]
以下表三列出本实施例的定焦取像镜头100a的各光学元件的表面的参数：
[0054]
(表三)
[0055][0056][0057]
在上述表面中，表面s7、s9、s10、s14及s15为非球面，其可用以上述非球面公式(即式(1))来表达。以下表四列出本实施例的定焦取像镜头100a的表面s7、s9、s10、s14及s15的非球面参数：
[0058]
(表四)
[0059]
表面ka4a6a8s70.003.05e-04-1.60e-063.83e-08s90.00-1.49e-03-2.70e-043.21e-05s100.004.08e-03-3.91e-043.74e-05s140.50-3.24e-04-1.62e-042.77e-06s15-0.67-1.99e-04-2.19e-043.85e-06表面a
10a12a14a16
s70.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s9-6.17e-060.00e+000.00e+000.00e+00s10-2.46e-060.00e+000.00e+000.00e+00s14-1.19e-070.00e+000.00e+000.00e+00s15-5.32e-090.00e+000.00e+000.00e+00
[0060]
在本实施例中，表面s7、s9、s10、s14及s15的非球面系数a2皆为0。
[0061]
图4a至图4d为图3的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图4a为定焦取像镜头100a的纵向球差图，图4b为定焦取像镜头100a的弧矢方向的像散场曲图，图4c为定焦取像镜头100a的子午方向的像散场曲图，而图4d为定焦取像镜头100a的畸变图，而这些图是以波长为850纳米、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图4a至图4d可知，定焦取像镜头100a的成像品质良好。
[0062]
图5为本发明的第三实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请参照图5，本发明的第三实施例的定焦取像镜头100b与图3的定焦取像镜头100a类似，两者的差异在于：各元件的光学数据以及各元件之间的间距等参数不完全相同。以下就两者不同之处为简要说明。在本实施例的定焦取像镜头100b中，第四透镜l4为球面透镜，且第三透镜l3与第二透镜l4分别为两片没有胶合在一起的透镜。此外，在本实施例中，第五透镜l5与第八透镜l8为非球面透镜，且为玻璃模造透镜，而第一至第四透镜l1～l4、第六透镜l6及第七透镜l7为球面透镜，且为玻璃透镜。在本实施例中，第一至第八透镜l1～l8的屈光度为负、负、负、正、正、负、正及负。
[0063]
以下表五列出本实施例的定焦取像镜头100b的各光学元件的表面的参数：
[0064]
(表五)
[0065][0066][0067]
在表五中，表面s5与s6为第三透镜l3的两相对表面，而表面s7与s8为第四透镜l4的两相对表面。
[0068]
在上述表面中，表面s10、s11、s15及s16为非球面，其可用以上述非球面公式(即式(1))来表达。以下表六列出本实施例的定焦取像镜头100b的表面s10、s11、s15及s16的非球面参数：
[0069]
(表六)
[0070][0071][0072]
在本实施例中，表面s10、s11、s15及s16的非球面系数a2皆为0。
[0073]
图6a至图6d为图5的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图6a为定焦取像镜头100b的纵向球差图，图6b为定焦取像镜头100b的弧矢方向的像散场曲图，图6c为定焦取像镜头100b的子午方向的像散场曲图，而图6d为定焦取像镜头100b的畸变图，而这些图是以波长为850纳米、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图6a至图6d可知，定焦取像镜头100b的成像品质良好。
[0074]
图7为本发明的第四实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请参照图7，本发明的第四实施例的定焦取像镜头100c与图5的第三实施例的定焦取像镜头100b类似，两者的差异在于：透镜的片数、各元件的光学数据以及各元件之间的间距等参数不完全相同。以下就两者不同之处为简要说明。相较于第三实施例的定焦取像镜头100b的第一透镜群g1是具有四个透镜，即第一至第四透镜l1～l4，第四实施例的定焦取像镜头100c的第一透镜群g1具有五个透镜，也就是多了第五透镜l5。在本实施例中，第五透镜l5的屈光度为正，且第五透镜l5为凸面朝向物侧b1的正弯月形透镜。
[0075]
在本实施例中，定焦取像镜头100c具有屈光度的透镜的数量为9个，第一透镜群g1具有屈光度的透镜的数量为5个，且第二透镜群g2具有屈光度的透镜的数量为4个。此外，在本实施例中，第一透镜群g1的五个透镜(即第一至第五透镜l1～l5)由远离光圈110的一侧至靠近光圈110的一侧的屈光度依序为负、负、负、正及正，第二透镜群g2的四个透镜(即第六至第九透镜l6～l9)由靠近光圈110的一侧至远离光圈110的一侧的屈光度依序为正、负、正及正。
[0076]
在本实施例中，第六透镜l6为双凸透镜，第七透镜l7为双凹透镜，第八透镜l8为双凸透镜，且第九透镜l9为凸面朝向物侧b1的正弯月形透镜，其中第七透镜l7与第八透镜l8形成双胶合透镜。在本实施例中，第六透镜l6与第九透镜l9为非球面透镜，且为玻璃模造透镜，而第一至第五透镜l1至l5、第七透镜l7及第八透镜l8为球面透镜，且为玻璃透镜。
[0077]
以下表七列出本实施例的定焦取像镜头100c的各光学元件的表面的参数：
[0078]
(表七)
[0079]
[0080][0081]
在表七中，表面s9与s10为第五透镜l5的两相对表面。
[0082]
在上述表面中，表面s12、s13、s17及s18为非球面，其可用以上述非球面公式(即式(1))来表达。以下表八列出本实施例的定焦取像镜头100c的表面s12、s13、s17及s18的非球面参数：
[0083]
(表八)
[0084]
表面ka4a6a8s12-0.22-9.61e-05-2.66e-054.37e-06s13-2.240.00e+000.00e+000.00e+00s17-2.692.80e-03-1.37e-046.92e-07s18-2.032.67e-03-1.15e-04-8.22e-07表面a
10a12a14a16
s12-1.37e-070.00e+000.00e+000.00e+00s130.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s17-4.83e-08-5.54e-090.00e+000.00e+00s18-4.02e-071.28e-080.00e+000.00e+00
[0085]
在本实施例中，表面s12、s13、s17及s18的非球面系数a2皆为0。
[0086]
图8a至图8d为图7的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图8a为定焦取像镜头100c的纵向球差图，图8b为定焦取像镜头100c的弧矢方向的像散场曲图，图8c为定焦取像镜头100c的子午方向的像散场曲图，而图8d为定焦取像镜头100c的畸变图，而这些图是以波长为850纳米、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图8a至图8d可知，定焦取像镜头100c的成像品质良好。
[0087]
图9为本发明的第五实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请参照图9，本发明的第五实施例的定焦取像镜头100d与图7的第四实施例的定焦取像镜头100c类似，两者的差异在于：各元件的光学数据以及各元件之间的间距等参数不完全相同。以下就两者不同之处为简要说明。在本实施例的定焦取像镜头100d中，第五透镜l5为凸面朝向物侧b1的平凸透镜。此外，第二透镜群g2的胶合透镜为三胶合透镜。第一透镜群g1具有五个透镜，第三远离与第四远离光圈110的透镜(即第三透镜l3与第四透镜l4)形成双胶合透镜。具体而言，第三透镜l3与第四透镜l4形成双胶合透镜(即胶合透镜c1)，而第六透镜l6、第七透镜l7及第八透镜l8形成三胶合透镜(即胶合透镜c2)。此外，在本实施例中，第九透镜l9为非球面透镜，且为玻璃模造透镜，而第一至第八透镜l1～l8为球面透镜，且为玻璃透镜。在本实施例中，第一至第九透镜l1～l9的屈光度为负、负、负、正、正、正、负、正及正。
[0088]
在本实施例中，三胶合透镜(即胶合透镜c2)在光轴a上的总厚度与lt的比值是落在0.06至0.28的范围内，其中lt为定焦取像镜头100d两边最外侧透镜表面于光轴a上的距离(在本实施例中即为表面s1至表面s16于光轴a上的距离)，在一实施例中比值是落在0.062至0.278的范围内，在另一实施例中比值是落在0.064至0.276的范围内。
[0089]
本实施例的定焦取像镜头100d可适用于420纳米至940纳米的光，也就是日夜共焦中的长波长可延伸至940纳米仍可清楚对焦。
[0090]
以下表九列出本实施例的定焦取像镜头100d的各光学元件的表面的参数：
[0091]
(表九)
[0092][0093][0094]
在表九中，表面s5为第三透镜l3的朝向物侧b1的表面，表面s6为第三透镜l3与第
四透镜l4相连的表面，而表面s7为第四透镜l4的朝向像侧b2的表面。表面s11为第六透镜l6的朝向物侧b1的表面，表面s12为第六透镜l6与第七透镜l7相连的表面，表面s13为第七透镜l7与第八透镜l8相连的表面，而表面s14为第八透镜l8的朝向像侧b2的表面。
[0095]
在上述表面中，表面s15及s16为非球面，其可用以上述非球面公式(即式(1))来表达。以下表十列出本实施例的定焦取像镜头100d的表面s15及s16的非球面参数：
[0096]
(表十)
[0097][0098][0099]
在本实施例中，表面s15及s16的非球面系数a2皆为0。
[0100]
图10a至图10d为图9的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图10a为定焦取像镜头100d的纵向球差图，图10b为定焦取像镜头100d的弧矢方向的像散场曲图，图10c为定焦取像镜头100d的子午方向的像散场曲图，而图10d为定焦取像镜头100d的畸变图，而这些图是以波长为850纳米、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图10a至图10d可知，定焦取像镜头100d的成像品质良好。
[0101]
图11a至图11f分别为图9的定焦取像镜头于可见光(420纳米至650纳米)、红光(650纳米)、绿光(550纳米)、蓝光(420纳米)、红外光(850纳米)及红外光(940纳米)下在空间频率为120线对数/毫米(line pairs/millimeter)上的离焦调制转换函数(through focus modulation transfer function,through focus mtf)的曲线图。请参照图11a至图11f，在这些图中，“f1:绕射极限”代表在绕射极限下的离焦调制转换函数曲线，“f1:0度”代表在视场角为0度处的离焦调制转换函数曲线，“f2:子午55度”代表在视场角为55度处的子午方向光线的离焦调制转换函数曲线，“f2:弧矢55度”代表在视场角为55度处的弧矢方向光线的离焦调制转换函数曲线，“f3:子午105度”代表在视场角为105度处的子午方向光线的离焦调制转换函数曲线，而“f3:弧矢105度”代表在视场角为105度处的弧矢方向光线的离焦调制转换函数曲线。在本实施例中，定焦取像镜头100d在空间频率为120线对数/毫米上且在波长为420纳米至850纳米下的调制转换函数大于40％，如此可以确保在各波长下都能提供清晰的成像，其例如能够良好地应用于诸如自动驾驶的非人眼监控系统。此外，在一实施例中，定焦取像镜头100d在空间频率为120线对数/毫米上且在波长为420纳米至940纳米下的调制转换函数大于40％。
[0102]
图12为本发明的第六实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请参照图12，本发明的第六实施例的定焦取像镜头100e与图1的定焦取像镜头100类似，两者的差异在于：各元件的光学数据以及各元件之间的间距等参数不完全相同。以下就两者不同之处为简要说明。在本实施例的定焦取像镜头100e中，第三透镜l3为凸面朝向像侧b2的负弯月形透镜，第四透镜l4为凸面朝向物侧b1的正弯月形透镜，其中第三透镜l3与第四透镜l4为分开的两个
透镜。第五透镜l5、第六透镜l6及第七透镜l7形成三胶合透镜。
[0103]
在本实施例中，在定焦取像镜头100e中，使用塑胶材料的透镜的数量至多为3片。此外，在本实施例中，上述使用塑胶材料的透镜位于第一透镜群g1，但不为第一透镜群g1中最远离光圈的透镜(即最靠近物侧b1的透镜，也就是第一透镜l1)。第一透镜l1并非塑胶材料。具体而言，在本实施例中，第二透镜l2与第四透镜l4为塑胶透镜，且为非球面透镜。此外，第八透镜l8为玻璃模造透镜，也是非球面透镜。另外，第一透镜l1、第三透镜l3、第五透镜l5、第六透镜l6及第七透镜l7为球面透镜，且为玻璃透镜。在本实施例中，第一至第九透镜l1～l9的屈光度为负、负、负、正、正、正、负、正及正。
[0104]
以下表十一列出本实施例的定焦取像镜头100e的各光学元件的表面的参数：
[0105]
(表十一)
[0106]
[0107][0108]
在表十一中，表面s5与s6为第三透镜l3的两相对表面，而表面s7与s8为第四透镜l4的两相对表面。表面s10为第五透镜l5的朝向物侧b1的表面，表面s11为第五透镜l5与第六透镜l6相连的表面，表面s12为第六透镜l6与第七透镜l7相连的表面，且表面s13为第七透镜l7的朝向像侧b2的表面。
[0109]
在上述表面中，表面s3、s4、s7、s8、s14及s15为非球面，其可用以上述非球面公式(即式(1))来表达。以下表十二列出本实施例的定焦取像镜头100e的表面s3、s4、s7、s8、s14及s15的非球面参数：
[0110]
(表十二)
[0111][0112][0113]
在本实施例中，表面s3、s4、s7、s8、s14及s15的非球面系数a2皆为0。
[0114]
图13a至图13d为图12的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图13a为定焦
取像镜头100e的纵向球差图，图13b为定焦取像镜头100e的弧矢方向的像散场曲图，图13c为定焦取像镜头100e的子午方向的像散场曲图，而图13d为定焦取像镜头100e的畸变图，而这些图是以波长为850纳米、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图13a至图13d可知，定焦取像镜头100e的成像品质良好。
[0115]
图14为本发明的第七实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请参照图14，本发明的第七实施例的定焦取像镜头100f与图12的定焦取像镜头100e类似，两者的差异在于：透镜的片数、各元件的光学数据以及各元件之间的间距等参数不完全相同。以下就两者不同之处为简要说明。在本实施例的定焦取像镜头100f中，是以第三透镜l3与第四透镜l4来取代图12的定焦取像镜头100e中的第三透镜l3。在本实施例中，上述非球面透镜包括第一透镜群g1中第三远离光圈110的透镜(即第三透镜l3)。具体而言，在本实施例中，第二透镜l2、第三透镜l3及第五透镜l5皆为塑胶透镜，且皆为非球面透镜。此外，第九透镜l9为玻璃模造透镜，且为非球面透镜。另外，第一透镜l1、第四透镜l4及第六至第八透镜l6～l8为球面透镜，且为玻璃透镜。
[0116]
另外，第三透镜l3的屈光度为负，且为凸面朝向像侧b2的负弯月形透镜。第四透镜l4的屈光度为正，且为凸面朝向像侧b2的正弯月形透镜。在本实施例中，第一至第九透镜l1～l9的屈光度为负、负、负、正、正、正、负、正及正。
[0117]
以下表十三列出本实施例的定焦取像镜头100f的各光学元件的表面的参数：
[0118]
(表十三)
[0119]
[0120][0121]
在表十三中，表面s5与s6为第三透镜l3的两相对表面，表面s7与s8为第四透镜l4的两相对表面，而表面s9与s10为第五透镜l5的两相对表面。表面s12为第六透镜l6的朝向物侧b1的表面，表面s13为第六透镜l6与第七透镜l7相连的表面，表面s14为第七透镜l7与第八透镜l8相连的表面，且表面s15为第八透镜l8的朝向像侧b2的表面，其中第六透镜l6、第七透镜l7及第八透镜l8形成三胶合透镜。
[0122]
在上述表面中，表面s3、s4、s5、s6、s9、s10、s16及s17为非球面，其可用以上述非球面公式(即式(1))来表达。以下表十四列出本实施例的定焦取像镜头100f的表面s3、s4、s5、s6、s9、s10、s16及s17的非球面参数：
[0123]
(表十四)
[0124]
表面ka4a6a8s30.006.51e-054.48e-072.73e-09s40.00-4.66e-04-1.64e-056.84e-07s50.00-1.12e-041.56e-05-5.13e-08s60.002.21e-04-2.61e-067.70e-08s90.002.39e-044.20e-061.90e-08s100.000.006.82e-06-3.58e-07s16-3.414.30e-04-4.55e-051.13e-06s171.067.62e-06-8.26e-052.06e-06表面a
10a12a14a16
s38.10e-120.00e+000.00e+000.00e+00s4-5.02e-080.00e+000.00e+000.00e+00s50.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s60.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s90.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s100.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s16-1.23e-073.42e-090.00e+000.00e+00s17-1.30e-075.01e-090.00e+000.00e+00
[0125]
在本实施例中，表面s3、s4、s5、s6、s9、s10、s16及s17的非球面系数a2皆为0。
[0126]
图15a至图15d为图14的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图15a为定焦取像镜头100f的纵向球差图，图15b为定焦取像镜头100f的弧矢方向的像散场曲图，图15c为定焦取像镜头100f的子午方向的像散场曲图，而图15d为定焦取像镜头100f的畸变图，而这些图是以波长为850纳米、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图15a至图15d可知，定焦取像镜头100f的成像品质良好。
[0127]
图16为本发明的第八实施例的定焦取像镜头的剖面示意图。请参照图16，本发明的第八实施例的定焦取像镜头100g与图14的定焦取像镜头100f类似，两者的差异在于：透镜的片数、各元件的光学数据以及各元件之间的间距等参数不完全相同。以下就两者不同之处为简要说明。在本实施例的定焦取像镜头100g中，第三透镜l3与第四透镜l4形成胶合透镜c1，即双胶合透镜。此外，第九透镜l9为双凸透镜。第二透镜群g2更包括第十透镜l10，配置于第九透镜l9与像侧b2之间。第十透镜l10的屈光度为负，且第十透镜l10例如为双凹透镜。在本实施例中，第一至第十透镜l1～l10皆为球面透镜，且皆为玻璃透镜。在本实施例中，第一至第十透镜l1～l10的屈光度为负、负、负、正、正、正、负、正、正及负。在本实施例中，第三远离光圈110的透镜(即第三透镜l3)的朝向光圈110的表面(即表面s6)为凸面。
[0128]
以下表十五列出本实施例的定焦取像镜头100g的各光学元件的表面的参数：
[0129]
(表十五)
[0130][0131][0132]
在表十五中，表面s5为第三透镜l3的朝向物侧b1的表面，与s6为第三透镜l3与第四透镜l4相连的表面，而表面s7为第四透镜l4的朝向像侧b2的表面。表面s17与s18为第十透镜l10的两相对表面。
[0133]
图17a至图17d为图16的定焦取像镜头的光学成像品质曲线图。其中，图17a为定焦取像镜头100g的纵向球差图，图17b为定焦取像镜头100g的弧矢方向的像散场曲图，图17c
为定焦取像镜头100g的子午方向的像散场曲图，而图17d为定焦取像镜头100g的畸变图，而这些图是以波长为850纳米、555纳米及420纳米的成像光线来模拟的。由图17a至图17d可知，定焦取像镜头100g的成像品质良好。
[0134]
以下表十六及表十七为上述第一至第八实施例的定焦取像镜头100及100a～100g的光学参数整理表：
[0135]
(表十六)
[0136][0137][0138]
(表十七)
[0139][0140][0141]
在表十六与表十七中，efl为定焦取像镜头100、100a～100g的有效焦距；f/#为定焦取像镜头100、100a～100g的光圈值(f-number)；fov为定焦取像镜头100、100a～100g的视场角，其单位为度；ttl为定焦取像镜头100、100a～100g中最靠近物侧b1的透镜表面(即表面s1)至成像面(即影像传感器140的感测面)在光轴a上的距离；bfl为定焦取像镜头100、100a～100g的后焦距(back focal length)，也就是定焦取像镜头100、100a～100g中最靠近像侧b2的透镜表面至成像面在光轴a上的距离；ih为定焦取像镜头100、100a～100g的像高；d1为定焦取像镜头100、100a～100g中最靠近物侧b1的透镜表面(即表面s1)的直径，也就是第一透镜l1最外侧面的镜片外径；dl为定焦取像镜头100、100a～100g中最靠近像侧b2的透镜表面的直径；lt为定焦取像镜头100、
[0142]
100a～100g两边最外侧透镜表面于光轴a上的距离，也就是定焦取像镜头100、100a～100g中最靠近物侧b1的透镜表面(即表面s1)至最靠近像侧b2的透镜表面在光轴a上的距离。最大值那一列的数值为其上方第一至第八实施例的所有数值中的最大值；最小值那一列的数值为其上方第一至第八实施例的所有数值的中的最小值；ave+7σ那一列的数值
为其上方第一至第八实施例的所有数值的平均值加上7个标准差的数值；ave-7σ那一列的数值为其上方第一至第八实施例的所有数值的平均值减去7个标准差的数值。
[0143]
综上所述，在本发明的实施例的定焦取像镜头中，波长555nm光线聚焦面与波长850nm光线聚焦面的距离差小于20微米，或者定焦取像镜头实质具有日夜共焦特性，且定焦取像镜头具有上述特征。因此，本发明的实施例的定焦取像镜头能够兼具广视角、高成像品质、日夜共焦及低色差。
[0144]
就减少透镜数量而言，以图9所揭示具有9枚透镜的第五实施例为例，对于镜头设计技术领域中的技术人员而言，为了缩减体积与减少制造成本，当可将其中的三胶合透镜(如胶合透镜c2)，改为双胶合透镜。或者，第一透镜l1与第二透镜l2，则可用一片更大屈光度的绝对值的透镜取代，可省略第二透镜l2，而提高第一透镜l1的屈光度的绝对值，即可得到以8枚透镜组成的镜头，满足本发明的需求。
[0145]
就增加透镜数量而言，为了便于生产与提高解析度，对于镜头设计技术领域中的技术人员，可因为一片曲率高且厚度大的透镜，由于生产不易，可拆为二片取代之；对于非球面透镜，则可用2至3枚的球面透镜取代；对于消像差，提高解析度，也可将一片拆解为双胶合或三胶合透镜。
[0146]
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。

技术特征：
1.一种定焦取像镜头，其特征在于，包括：一第一透镜群，自所述定焦取像镜头的物侧至所述定焦取像镜头的像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，且所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的屈光度均为负；一第二透镜群，设于所述第一透镜群与所述定焦取像镜头的所述像侧之间，且包含四片具屈光度的透镜，所述四片透镜中包括一胶合透镜；以及一光圈，设于所述第一透镜群及所述第二透镜群间；所述第二透镜群最接近所述像侧的透镜表面为凹面；且所述定焦取像镜头满足以下条件：(1)能使波长555nm光线聚焦面与波长850nm光线聚焦面的距离差，小于20微米；以及(2)0.61<d1/lt<0.97，其中，d1为所述第一透镜最外侧面的镜片外径，lt为所述定焦取像镜头两边最外侧透镜表面于光轴上的距离。2.一种定焦取像镜头，其特征在于，包括：一第一透镜群，自所述定焦取像镜头的放大侧至所述定焦取像镜头的缩小侧依序设置一具有负屈光度的第一透镜、一具有屈光度的第二透镜及一具有负屈光度的第三透镜；一第二透镜群，设于所述第一透镜群与所述缩小侧之间，所述第二透镜群包括至少一胶合透镜；以及一光圈，设于所述第一透镜群及所述第二透镜群间；所述第二透镜群最接近所述缩小侧的透镜表面为凹面；且所述定焦取像镜头为一日夜共焦之镜头，且符合下列条件：0.06<efl/lt<0.08，其中，efl为所述定焦取像镜头的光学有效焦距，lt为所述第一透镜群与所述第二透镜群两边最外侧的透镜表面于光轴上的距离。3.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述定焦取像镜头满足下列条件之一:(1)所有透镜的材料均为玻璃，(2)使用塑胶材料的透镜的数量至多为3片，(3)所述第一透镜并非塑胶材料，(4)所述定焦取像镜头包括一非球面透镜。4.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述定焦取像镜头包括一非球面透镜，所述非球面透镜为以下透镜之一：所述第一透镜群中第二远离或第三远离所述光圈的透镜、所述第二透镜群中最远离所述光圈的透镜、所述第一透镜群中最靠近所述光圈的透镜或所述第二透镜群中最靠近所述光圈的透镜。5.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述定焦取像镜头满足下列条件之一:(1)光圈值是落在1.8至2.2的范围内，(2)所述第二透镜群的所述胶合透镜为三胶合透镜。6.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述定焦取像镜头满足下列条件之一:(1)所述第二透镜群的所述胶合透镜为三胶合透镜，所述三胶合透镜在所述光轴上的总厚度与lt的比值介于0.06至0.28之间，(2)所述第一透镜群与所述第二透镜群在所述光轴上的间距与lt的比值介于0.08至0.31之间，(3)所述第一透镜群与所述第二透镜群在所述光轴上的间距与所述第一透镜群最靠近和最远离所述光圈的两个表面在所述光轴上的距离的比值介于0.13至0.67之间，(4)7.52<ttl/ih<9.87，其中ttl为所述第一透镜群最远离所述光圈的透镜表面至所述定焦取像镜头的一成像面在所述光轴上的距离，且ih为所
述定焦取像镜头的像高。7.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述定焦取像镜头满足下列条件之一:(1)所述第一透镜群具有五个透镜，第三远离与第四远离所述光圈的透镜形成双胶合透镜，(2)所述定焦取像镜头具有屈光度的透镜的数量为9个，所述第一透镜群具有屈光度的透镜的数量为5个，且所述第二透镜群具有屈光度的透镜的数量为4个，(3)所述定焦取像镜头具有屈光度的透镜数量为8至10个。8.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述第一透镜群具有五个透镜，第三远离与第四远离所述光圈的透镜形成双胶合透镜，所述第三远离光圈的透镜的朝向所述光圈的表面为凸面。9.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述第一透镜群具有五个透镜，所述五个透镜由远离所述光圈的一侧至靠近所述光圈的一侧的屈光度依序为负、负、负、正及正，所述第二透镜群具有四个透镜，所述四个透镜由靠近所述光圈的一侧至远离所述光圈的一侧的屈光度依序为正、负、正及正。10.如权利要求2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述定焦取像镜头使波长为555纳米的光线聚焦面与波长为850纳米的光线聚焦面的距离差小于20微米。11.如权利要求1或2所述的定焦取像镜头，其特征在于，所述定焦取像镜头在空间频率为120线对数/毫米上且在波长为420纳米至850纳米下的调制转换函数大于40％。

技术总结
本发明公开了一种定焦取像镜头，包括一第一透镜群、一第二透镜群及一光圈。第一透镜群自定焦取像镜头的物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，且第一透镜、第二透镜及第三透镜的屈光度均为负。第二透镜群包含四片具屈光度的透镜，此四片透镜中包括一胶合透镜。光圈设于第一透镜群及第二透镜群间。镜群间。镜群间。


技术研发人员：张景升
受保护的技术使用者：光芒光学股份有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/9/7