TW201346373A - 五鏡片式光學取像鏡頭及其攝像裝置 - Google Patents
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Abstract
一種五鏡片式光學取像鏡頭及其攝像裝置，該鏡頭中，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈光度，其物側面與像側面均為凸面；一孔徑光闌；一第二透鏡，具有負屈光度，其凸面朝向物側且凹面朝向像側；一第三透鏡，具有正屈光度，其物側面與像側面均為凸面；一第四透鏡，具有正屈光度，其凹面朝向物側且凸面朝向像側；及一第五透鏡，具有負屈光度，其物側面與像側面均為非球面且分別具有至少一個反曲點，其物側面的近軸處為一凸面，而像側面的近軸處為一凹面。其中，光學取像鏡頭需滿足特定條件，以達到全長短且視角廣的效果。
Description
本發明係有關一種光學取像鏡頭及其攝像裝置，尤指一種針對小型電子裝置而提供一種由五個透鏡構成之全長短且視角廣的光學取像鏡頭及其攝像裝置。
隨著科技的進步，電子產品不斷地朝向輕薄短小以及多功能的方向發展，而電子產品中如：數位相機(Digital Still Camera)、電腦相機(PC camera)、網路相機(Network camera)、行動電話(手機)等常配備有取像裝置(鏡頭)之外，甚至個人數位輔助器(PDA)等可攜式電子裝置也有加上取像裝置(鏡頭)的需求。於現今取像裝置的改良中，為了攜帶方便及符合人性化的需求，業者在製作取像裝置時不僅需要具有良好的成像品質，同時亦需要考量如何將其體積(長度)與成本降低。
於習知技術中，關於應用於小型電子產品的取像鏡頭，有二鏡片式、三鏡片式、四鏡片式及五鏡片式以上之不同設計，然而以成像品質考量，多鏡片式光學鏡頭在像差修正、光學傳遞函數MTF(modulation transfer function)性能上較具優勢，可使用於高畫素(pixel)要求的電子產品。為了改良五鏡片式光學取像鏡頭，如縮小系統長度、增加像差修正效果、降低製作成本等，在習知的五鏡片式的光學取像鏡頭之結構設計之間的差異處或技術特徵，往往決定於以下各種因素的變化或組合：五個透鏡之間對應配合之形狀設計不同，如新月型(meniscus shape)、雙凸(bi-convex)、雙凹(bi-concave)等不同形狀透鏡，以達不同正負屈光度(positive or negative refractive power)效果；或五透鏡之間對應配合之凸面/凹面方向不同，以調整光線入射與出射的角度；或使五透鏡之間對應配合之屈光度(正/負)組合不同，以適當分配光束降低鬼影；或提出具有最佳範圍的五透鏡之間的相關光學數據，如fs(取像鏡頭系統之有效焦距)、di(各光學面i間距離)、Ri(各光學面i曲率半徑)等，藉由分別滿足不同的條件，以改善成像品質、調整系統長度或其他特殊功能與目的。例如，日本專利JPA2007-298572、JPA2010-152042、JPA 2010-107606、JPA 2009-294527、JPA 2000-241701、美國專利US2010254029、US8035723、世界專利WO2011129319、中國專利CN102317834、CN102047165、CN101819315等。其中，多篇前案皆提出其取像裝置的第五透鏡之像側光學面具有至少一反曲點，使得第五透鏡的像側光學面上近光軸為凹面，向透鏡邊緣轉成凸面，以縮短鏡頭長度及修正像差。
由上可知，就五鏡片式之光學取像鏡頭的設計而論，該等習知技術在設計光學取像鏡頭技術領域，係針對各種不同光學目的之應用，而產生不同的變化或組合，因其使用透鏡形狀、組合、作用或功效不同，即可視為具有新穎性(novelty)或進步性(inventive step)。
近年為應用於較高階的小型相機、照像手機、PDA等產品，具有較短鏡長、且像差修正良好、符合高畫素且低成本的取像鏡頭，為使用者迫切的需求。然而，習知技術所揭露之光學取像鏡頭，其鏡頭長仍應可再進一步縮小，且其視角亦可再增為更廣。為有效縮小系統長度與提高視角，本發明遂提出更實用性的設計，以應用於高階的小型相機、照像手機等可攜式電子產品中。
本發明主要目的在於提供一種五鏡片式光學取像鏡頭，以適用於各電子裝置中，藉由本發明所提出的五鏡片式光學取像鏡頭的各鏡片的面形結構與光學參數的最佳化範圍之組合，可在維持高成像品質的情況下有效地縮短系統長度並提升鏡頭視角，以提供需配備有高階成像品質的小型(薄型)可攜式裝置(例如手機等)使用。另外，更提出了一種具備本發明之五鏡片式光學取像鏡頭的攝像裝置，藉此提供一種小型且高性能的攝像裝置。
根據本發明之目的，提出一種五鏡片式光學取像鏡頭，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡、孔徑光闌、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與第五透鏡。第一透鏡具有正屈光度，其物側光學面與像側光學面均為凸面。第二透鏡具有負屈光度，其凸面朝向物側且凹面朝向像側。第三透鏡具有正屈光度，其物側光學面與像側光學面均為凸面。第四透鏡具有正屈光度，其凹面朝向物側且凸面朝向像側。第五透鏡具有負屈光度，其物側光學面與像側光學面均為非球面且分別具有至少一個反曲點，其物側光學面的近軸處為凸面，而像側光學面的近軸處為凹面。本發明的五鏡片式光學取像鏡頭至少滿足下列式(1)至式(3)的條件：
85°≧2ω≧60° ……式(1)
其中，L3R1為第三透鏡的物側光學面之曲率半徑；L3R2為第三透鏡的像側光學面之曲率半徑；L4R1為第四透鏡的物側光學面之曲率半徑；Nd3為第三透鏡的折射率；Nd4為第四透鏡的折射率；D7為光軸上第三透鏡的像側光學面至第四透鏡的物側光學面的距離；2ω為取像鏡頭的最大場視角。
藉由上述的鏡片面形結構與式(1)，以限制本發明的取像鏡頭的最大場視角，從而在縮小系統全長的條件下仍獲得良好成像品質。其中，當2ω低於60°時，鏡頭的場視角將變窄同時系統焦距變長，從而導致系統全長加大而不適用於小型(薄型)化的電子裝置中；而當2ω高於85°時，鏡頭的場視角將變得過寬而難以補償像散和畸變。
藉由式(2)，可適當地限制第三透鏡與第四透鏡間形成的空氣透鏡的焦距，從而改良像平面的修正及透鏡加工性的條件。由於在負焦距中，此值愈大其發散曲折能力愈大，當式(2)的值大於等於-6時，因為能維持第三透鏡與第四透鏡間形成的空氣透鏡具有足夠的負折射力，而能控制系統的珀茲伐總和(Petzval sum)不過大而維持像平面的平坦性。另一方面，當式(2)的值小於等於-3.8時，能使第三透鏡與第四透鏡間形成的空氣透鏡的負折射力不致過大，亦即控制第三透鏡的像側光學面與第四透鏡的物側光學面的曲率半徑的絕對值不會過小，以提高透鏡的加工性。
式(3)則表示了第三透鏡之物側光學面與像側光學面的彎曲形狀，藉此，以修正球差與降低像散並可在縮短全長的條件下獲得良好的成像品質。
較佳地，本發明的五鏡片式光學取像鏡頭的第三透鏡之物側光學面可具有至少一反曲點，且該至少一反曲點的其中之一係符合式(4)的條件：
其中，H_為沿著垂直於光軸的方向，第三透鏡的物側光學面之其中一反曲點至光軸之距離；而Ht為第三透鏡的物側光學面之最大光學有效點沿著垂直於光軸的方向至光軸的距離。
進一步地，本發明的五鏡片式光學取像鏡頭的第三透鏡之物側光學面除了具有符合式(4)條件的反曲點之外，更具有一第二反曲點，該第二反曲點係符合式(5)的條件：
其中，H2P為第三透鏡的物側光學面之第二反曲點沿著垂直於光軸的方向至光軸之距離；Ht為第三透鏡的物側光學面之最大光學有效點沿著垂直於光軸的方向至光軸的距離。
藉由於第三透鏡的物側光學面設置反曲點，使第三透鏡的物側光學面上具有與近軸處的凸面相接的凹面，以改變光束的屈折方向而修正像差。進一步地，更可利用式(4)或式(4)與式(5)的組合來限制反曲點的位置，從而得到較佳的成像品質。
進一步地，本發明的五鏡片式光學取像鏡頭可選擇性地符合式(6)至式(11)的其中之一或其組合：
-3.3≦f23/f≦-2.6 ……式(7)
0.5≦f/f345＜1 ……式(9)
TTL≦5 mm ……式(11)
其中，D2為光軸上自第一透鏡的像側光學面至孔徑光闌的距離；D3為光軸上自孔徑光闌至第二透鏡的物側光學面的距離；D5為光軸上自第二透鏡的像側光學面至第三透鏡的物側光學面的距離；D7為光軸上自第三透鏡的像側光學面至第四透鏡的物側光學面的距離；D9為光軸上自第四透鏡的像側光學面至第五透鏡的物側光學面的距離；f為鏡頭的系統焦距；fB為鏡頭的系統後焦距；f23為第二透鏡與第三透鏡的合成焦距；L5R1為第五透鏡的物側光學面之曲率半徑；L4R2為第四透鏡的像側光學面之曲率半徑；Nd4為第四透鏡的折射率；Nd5為第五透鏡的折射率；f345為第三透鏡至第五透鏡的合成焦距；TTL為光軸上自第一透鏡的物側光學面至取像鏡頭的成像面的距離。
其中，藉由式(6)可進一步地在維持成像品質的條件下，有效地降低各透鏡間的空氣間隔，進而使鏡頭系統的全長更短。藉由式(7)可進一步地控制第二透鏡與第三透鏡的合成焦距與系統焦距的比例，從而使第二透鏡配合第三透鏡提供適當的負屈折力以發散來自第一透鏡的聚焦光束並修正像差。藉由式(8)可適當地限制第四透鏡與第五透鏡間形成的空氣透鏡的焦距，從而改良像平面的修正及透鏡加工性的條件。當式(8)的值大於等於1時，既可維持第四透鏡與第五透鏡間形成的空氣透鏡具有足夠的正折射力以將成像聚焦於感光元件上，亦能控制系統的珀茲伐總和(Petzval sum)不過大而維持像平面的平坦性。另一方面，當式(8)的值小於等於1.5時，能使第四透鏡與第五透鏡間形成的空氣透鏡的正折射力不致過大，亦即控制第四透鏡的像側光學面與第五透鏡的物側光學面的曲率半徑的絕對值不會過小，以提高透鏡的加工性。
藉由式(9)，可進一步地控制系統焦距與第三至第五透鏡的合成焦距的比例，從而使第三透鏡至第五透鏡的設置合成地提供適當的正屈折力以聚焦光束並修正像差。藉由式(10)，可進一步地限定鏡頭系統的後焦距與焦距的比值，使鏡頭系統具有足夠的後焦距以供容納其他光學元件(例如紅外線濾光片或表玻璃等)。藉由式(11)，可進一步地提供具有較小系統全長的鏡頭，以利裝設在小型或薄型化的電子裝置中。
較佳地，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的物側光學面與像側光學面可皆為非球面。從廣義上來說，除了球面和平面以外的表面都可以稱為非球面，包括非對稱性的空間曲面(或稱自由曲面)。藉此，以減小系統的尺寸和重量與提高成像品質。
根據本發明之另一目的，提出一種攝像裝置，其包括前述之五鏡片式光學取像鏡頭與光電轉換元件。
為使本發明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例並配合下列圖示，將本發明之結構及技術特徵詳述如後。
參照圖1所示，其係本發明之攝像裝置2的結構示意圖，攝像裝置2包括本發明之五鏡片式光學取像鏡頭1、影像感測器21、由遮光部件構成以作為鏡筒的框體22及與影像感測器21電性連接的電路板23。於一些實施例中，攝像裝置2還可具有例如表玻璃或紅外線濾光片等的光學元件，其中表玻璃可選擇性地設置在光學取像鏡頭1之物側或光學取像鏡頭1與影像感測器21之間，可用以保護光學取像鏡頭1或影像感測器21，而紅外線濾光片可設置在光學取像鏡頭1與影像感測器21之間。於五鏡片式光學取像鏡頭1中，包括：沿著光軸Z由物側(object side)至像側(image side)依序排列的一第一透鏡11、一孔徑光闌S、一第二透鏡12、一第三透鏡13、一第四透鏡14及一第五透鏡15。透鏡與透鏡或透鏡與光闌S間可具有如圖1中的間隔片17，使透鏡與透鏡或透鏡與光闌S間具有一預定間距，然而，使透鏡與透鏡或透鏡與光闌S間具有預定間距的機構設計不為所限。圖1中，攝像裝置2包括一紅外線濾光片16設置於光學取像鏡頭1與影像感測器21之間。亦即，於取像時，物(object)之光線是先經過第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14、第五透鏡15後，再經過紅外線濾光片16而成像於影像感測器21之成像面I上。
第一透鏡11為具有正屈光度的雙凸型透鏡，亦即，其物側光學面L1R1的曲率半徑為正，且其像側光學面L1R2的曲率半徑為負。於較佳的實施例中，第一透鏡的像側光學面L1R2的曲率半徑的絕對值可大於其物側光學面L1R1的曲率半徑，藉此，使球差的修正效果更好並有利於縮短光學取像鏡頭1的全長。
第二透鏡12為具有負屈光度的新月型透鏡，其凸面朝向物側且凹面朝向像側，亦即，第二透鏡12的物側光學面L2R1與像側光學面L2R2的曲率均為正。於較佳的實施例中，第二透鏡12可由折射率介於1.6至2.1的玻璃或塑膠材質所製成，又其物側光學面L2R1及像側光學面L2R2均為非球面，以有效地修正像差而提供較佳的成像品質，並且進一步地使鏡頭1的全長縮小化。再者，本發明將孔徑光闌S設置於第一透鏡11與第二透鏡12之間，如此一來，即使減小了第一透鏡11的物側光學面L1R1的曲率半徑以利於鏡頭1全長的縮短時，通過第一透鏡11物側光學面L1R1的遠軸光束的折射角將得以控制而可優化成像品質。
第三透鏡13為具有正屈光度的雙凸型透鏡，亦即，其物側光學面L3R1的曲率為正，且其像側光學面L3R2的曲率為負。如此一來，具有正屈光度的第一透鏡11、具有負屈光度的第二透鏡12與具有正屈光度的第三透鏡13即成為所謂的三合(Triplet)類型的鏡頭結構，因此本發明的第一透鏡11至第三透鏡13可提供良好的像差修正。為修正球差與降低像散並可在縮短全長的條件下獲得良好的成像品質，第三透鏡13須符合式(3)的條件，藉此定義其物側光學面L3R1與像側光學面L3R2的彎曲形狀，以適當地收斂來自第二透鏡12的光束並射至第四透鏡14。
於較佳的實施例中，第三透鏡13的物側光學面L3R1可具有至少一反曲點，且為求更佳的成像品質，所述的至少一反曲點的其中之一係符合式(4)的條件。如圖2所示，第三透鏡13的物側光學面L3R1為非球面，其自透鏡中心向透鏡邊緣之光學有效區域內具有一反曲點Pi，從而形成中央凸起而邊緣下凹的光學面。其中，將沿著垂直於光軸的方向，自反曲點Pi至光軸的距離，記為H-；而第三透鏡13的物側光學面L3R1之最大光學有效點沿著垂直於光軸的方向至光軸的距離(簡稱為光學有效半徑)，記為Ht。進一步地，為更有效的修正場曲，第三透鏡13的物側光學面L3R1可具有二個反曲點，且其中一反曲點符合式(4)，而第二反曲點則符合式(5)，亦即，使第三透鏡13的物側光學面L3R1自光軸至邊緣依序為凸-凹-凸的曲面，以提供不同離軸高度的光束適當的屈折力而修正像差。
於較佳的實施例中，第二透鏡12與第三透鏡13的合成焦距f23與系統焦距f的比例可藉由式(7)而進一步地優化，從而使第二透鏡12配合第三透鏡13提供適當的負屈折力以發散來自第一透鏡11的聚焦光束並修正像差。
第四透鏡14為具有正屈光度的新月型透鏡，其凹面朝向物側且凸面朝向像側，亦即，第四透鏡14的物側光學面L4R1與像側光學面L4R2的曲率均為負。為控制系統的珀茲伐總和(Petzval sum)不過大而維持像平面的平坦性、使第三透鏡與第四透鏡間形成的空氣透鏡具有適當的負折射力，並避免控制第三透鏡的像側光學面與第四透鏡的物側光學面的曲率半徑的絕對值過小所導致的透鏡加工困難，第三透鏡13與第四透鏡14須符合式(2)的條件，以獲得成像品質良好且容易加工的透鏡。
第五透鏡15為具有負屈光度的非球面透鏡，其物側光學面與像側光學面分別具有至少一個反曲點，其物側光學面的近軸處為凸面，而像側光學面的近軸處為凹面。於較佳的實施例中，為適當地限制第四透鏡與第五透鏡間形成的空氣透鏡的焦距，從而改良像平面的修正及透鏡加工性的條件，第四透鏡14與第五透鏡15可進一步滿足式(8)的條件。藉此，使第四透鏡14與第五透鏡15間所形成的空氣透鏡具有足夠的正折射力以將成像聚焦於影像感測器21上，並使系統的珀茲伐總和(Petzval sum)較小而維持像平面的平坦性。另一方面，更可藉式(8)以提高透鏡的加工性。於另一些較佳的實施例中，第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15的合成焦距可符合式(9)的條件，從而使第三透鏡13至第五透鏡15組合地提供了適當的正屈折力以聚焦光束並修正像差。
藉由具有正屈光度的雙凸透鏡(即第一透鏡11)、具有負屈光度的物側凸像側凹之第二透鏡12、具有正屈光度的雙凸透鏡(即第三透鏡13)、具有正屈光度的物側凹像側凸之第四透鏡14與具有負屈光度與兩側皆有反曲點的非球面透鏡(即第五透鏡15)，並至少符合式(1)至(3)的條件，使本發明的光學取像鏡頭1在縮小系統全長的條件下，仍能具有較廣的視角並獲得良好的成像品質。
另外，於較佳的實施例中，光學取像鏡頭1更可藉由式(6)以進一步地在維持成像品質的條件下，有效地降低各透鏡間的空氣間隔，進而使鏡頭系統的全長更短。又，於另一些較佳的實施例中，光學取像鏡頭1更可藉由式(11)，以進一步地提供具有較小系統全長的鏡頭，以利裝設在小型或薄型化的電子裝置中。
於較佳的實施例中，第一透鏡11、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15可藉由折射率低於1.63的玻璃或塑膠材質所製成，又可使各透鏡的物側光學面及像側光學面均為非球面，以有效地修正像差而提供較佳的成像品質，並且進一步地縮小光學取像鏡頭1之全長。
紅外線濾光片(IR cut-off filter)16可為一鏡片，或利用鍍膜技術形成一具有紅外線濾光功能之薄膜並貼附於表玻璃上。於較佳的實施例中，光學取像鏡頭1更可藉由式(10)，以限定鏡頭系統的後焦距與焦距的比值，使鏡頭系統具有足夠的後焦距以供容納其他光學元件(例如紅外線濾光片或表玻璃等)。影像感測器21可為CCD(電荷藕合裝置)或CMOS(互補型金屬氧化物半導體)，其用以將影像轉變成電子信號。
於本發明的各實施例中，係採用下列式(11)的非球面方程式(aspherical surface formula)來表示非球面的形狀：
其中，Z(h)為鏡片之光學面上任一點以光軸方向至鏡片中心點切平面的距離(SAG值)，c是非球面頂點的曲率，h為鏡片之光學面上任一點沿垂直光軸的方向至光軸的距離，K為圓錐係數(conic constant)、A4、A6、A8、A10、A12、A14分別四、六、八、十、十二、十四階的非球面修正係數(Nth Order Aspherical Coefficient)。需注意的是，這裡所列的非球面方程式僅為非球面形狀表現的一種方式，任何可表示軸對稱的非球面方程式應當皆可利用以製作出本發明之光學取像鏡頭1中的任一透鏡之非球面光學面，而不應當為此所限。
為說明根據本發明的主要技術特徵所衍生的各實施例，以下將列出共7種態樣的光學取像鏡頭1，然而本發明的光學取像鏡頭1的尺寸、各項係數及各組成的數據皆應不為所限。另外，於各實施例中，各光學面於光軸上的曲率半徑Ri、光軸上各面之間距Di、光學取像鏡頭1之系統全長(TTL)、各焦距的單位皆為mm。各實施例中，各面編號後附有[*]的面為具有非球面形狀的光學面。
請參考圖3及圖4所示，其分別係本發明光學取像鏡頭1的第一實施例之光路與結構示意圖與像差示意圖。於像差示意圖中包括(a)成像之球面像差(spherical aberration)、(b)場曲(field curvature)與(c)成像之畸變(distortion)圖，而實線表示矢形像面，虛線表示子午像面。
下列表(一)中分別列有光學取像鏡頭1中由物側至像側依序編號之光學面編號(i)、各光學面於光軸上的曲率半徑Ri、光軸上各面之間距Di，各透鏡之折射率Ndi、各透鏡之阿貝數(Abbe’s number)νdi、光學取像鏡頭1的系統焦距f、最大場視角2ω、後焦距fB、系統全長TTL、第二透鏡與第三透鏡的合成焦距f23與第三透鏡至第五透鏡的合成焦距f345。
下列表(二)列有各光學面之非球面式(11)之各項係數，其中E表示10的冪乘數：
於本實施例中，最大場視角2ω為73.1°，符合式(1)；系統全長TTL為4.88 mm，符合式(11)。第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15皆由光學塑料所製成；而紅外線濾光片16係使用玻璃材質製成。第三透鏡13的物側光學面L3R1無反曲點，而第五透鏡15的物側光學面L5R1與像側光學面L5R2均各有一反曲點。其中，第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T為1.94 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的物側光學面L5R1之反曲點至光軸之距離H10i除以第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T的結果為0.272。第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T為2.41 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的像側光學面L5R2之反曲點至光軸之距離H11i除以第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T的結果為0.568。
於本實施例中，光學取像鏡頭1係符合式(1)~(3)與式(6)~(11)的條件，而各式的結果如下列表(三)所示。
請參考圖5及圖6所示，其分別係本發明光學取像鏡頭1的第二實施例之光路與結構示意圖與像差示意圖。於像差示意圖中包括(a)成像之球面像差(spherical aberration)、(b)場曲(field curvature)與(c)成像之畸變(distortion)圖，而實線表示矢形像面，虛線表示子午像面。第二實施例之光學取像鏡頭1的各項數值載於下列表(四)中。其中，各數值的符號說明與表(一)相同，於此便不再贅述。
下列表(五)列有各光學面之非球面式(11)之各項係數：
於本實施例中，最大場視角2ω為73.1°，符合式(1)；系統全長TTL為4.89 mm，符合式(11)。第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15皆由光學塑料所製成；而紅外線濾光片16係使用玻璃材質製成。第三透鏡13的物側光學面L3R1之最大光學有效點沿著垂直於光軸的方向至光軸的距離Ht為0.95 mm，且第三透鏡13的物側光學面L3R1具有一反曲點。第五透鏡15的物側光學面L5R1與像側光學面L5R2均各有一反曲點。其中，第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T為1.93 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的物側光學面L5R1之反曲點至光軸之距離H10i除以第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T的結果為0.222。第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T為2.38 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的像側光學面L5R2之反曲點至光軸之距離H11i除以第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T的結果為0.575。
於本實施例中，光學取像鏡頭1係符合式(1)~(4)與式(6)~(11)的條件，而下列表(六)則列有各條件式的運算結果。
請參考圖7及圖8所示，其分別係本發明光學取像鏡頭1的第三實施例之光路與結構示意圖與像差示意圖。於像差示意圖中包括(a)成像之球面像差(spherical aberration)、(b)場曲(field curvature)與(c)成像之畸變(distortion)圖，而實線表示矢形像面，虛線表示子午像面。
第三實施例之光學取像鏡頭1的各項數值載於下列表(七)中。其中，各數值的符號說明與表(一)相同，於此便不再贅述。
下列表(八)列有各光學面之非球面式(11)之各項係數：
於本實施例中，最大場視角2ω為73.8°，符合式(1)；系統全長TTL為4.78 mm，符合式(11)。第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15皆由光學塑料所製成；而紅外線濾光片16係使用玻璃材質製成。第三透鏡13的物側光學面L3R1之最大光學有效點沿著垂直於光軸的方向至光軸的距離Ht為0.9 mm，且第三透鏡13的物側光學面L3R1具有一反曲點。第五透鏡15的物側光學面L5R1與像側光學面L5R2均各有一反曲點。其中，第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T為1.85 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的物側光學面L5R1之反曲點至光軸之距離H10i除以第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T的結果為0.224。第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T為2.31 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的像側光學面L5R2之反曲點至光軸之距離H11i除以第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T的結果為0.583。
於本實施例中，光學取像鏡頭1係符合式(1)~(4)與式(6)~(11)的條件，而下列表(九)則列有本實施例中各條件式的運算結果。
請參考圖9及圖10所示，其分別係本發明光學取像鏡頭1的第四實施例之光路與結構示意圖與像差示意圖。於像差示意圖中包括(a)成像之球面像差(spherical aberration)、(b)場曲(field curvature)與(c)成像之畸變(distortion)圖，而實線表示矢形像面，虛線表示子午像面。
第四實施例之光學取像鏡頭1的各項數值載於下列表(十)中。其中，各數值的符號說明與表(一)相同，於此便不再贅述。
下列表(十一)列有各光學面之非球面式(11)之各項係數：
於本實施例中，最大場視角2ω為73.8°，符合式(1)；系統全長TTL為4.79 mm，符合式(11)。第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15皆由光學塑料所製成；而紅外線濾光片16係使用玻璃材質製成。第三透鏡13的物側光學面L3R1無反曲點。第五透鏡15的物側光學面L5R1與像側光學面L5R2均各有一反曲點。其中，第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T為1.92 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的物側光學面L5R1之反曲點至光軸之距離H10i除以第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T的結果為0.267。第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T為2.36 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的像側光學面L5R2之反曲點至光軸之距離H11i除以第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T的結果為0.596。
於本實施例中，光學取像鏡頭1係符合式(1)~(3)與式(6)~(11)的條件，而下列表(十二)則列有本實施例中各條件式的運算結果。
請參考圖11及圖12所示，其分別係本發明光學取像鏡頭1的第五實施例之光路與結構示意圖與像差示意圖。於像差示意圖中包括(a)成像之球面像差(spherical aberration)、(b)場曲(field curvature)與(c)成像之畸變(distortion)圖，而實線表示矢形像面，虛線表示子午像面。
第五實施例之光學取像鏡頭1的各項數值載於下列表(十三)中。其中，各數值的符號說明與表(一)相同，於此便不再贅述。
下列表(十四)列有各光學面之非球面式(11)之各項係數：
表(十四)
於本實施例中，最大場視角2ω為73.8°，符合式(1)；系統全長TTL為4.83 mm，符合式(11)。第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15皆由光學塑料所製成；而紅外線濾光片16係使用玻璃材質製成。第三透鏡13的物側光學面L3R1無反曲點。第五透鏡15的物側光學面L5R1與像側光學面L5R2均各有一反曲點。其中，第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T為1.84 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的物側光學面L5R1之反曲點至光軸之距離H10i除以第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T的結果為0.277。第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T為2.29 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的像側光學面L5R2之反曲點至光軸之距離H11i除以第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T的結果為0.606。
於本實施例中，光學取像鏡頭1係符合式(1)~(3)與式(6)~(11)的條件，而下列表(十五)則列有本實施例中各條件式的運算結果。
請參考圖13及圖14所示，其分別係本發明光學取像鏡頭1的第六實施例之光路與結構示意圖與像差示意圖。於像差示意圖中包括(a)成像之球面像差(spherical aberration)、(b)場曲(field curvature)與(c)成像之畸變(distortion)圖，而實線表示矢形像面，虛線表示子午像面。
第六實施例之光學取像鏡頭1的各項數值載於下列表(十六)中。其中，各數值的符號說明與表(一)相同，於此便不再贅述。
下列表(十七)列有各光學面之非球面式(11)之各項係數：
於本實施例中，最大場視角2ω為73.8°，符合式(1)；系統全長TTL為4.81 mm，符合式(11)。第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15皆由光學塑料所製成；而紅外線濾光片16係使用玻璃材質製成。第三透鏡13的物側光學面L3R1無反曲點。第五透鏡15的物側光學面L5R1與像側光學面L5R2均各有一反曲點。其中，第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T為1.88 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的物側光學面L5R1之反曲點至光軸之距離H10i除以第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T的結果為0.2997。第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T為2.29 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的像側光學面L5R2之反曲點至光軸之距離H11i除以第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T的結果為0.601。
於本實施例中，光學取像鏡頭1係符合式(1)~(3)與式(7)~(11)的條件，而下列表(十八)則列有本實施例中各條件式的運算結果。
請參考圖15及圖16所示，其分別係本發明光學取像鏡頭1的第七實施例之光路與結構示意圖與像差示意圖。於像差示意圖中包括(a)成像之球面像差(spherical aberration)、(b)場曲(field curvature)與(c)成像之畸變(distortion)圖，而實線表示矢形像面，虛線表示子午像面。
第七實施例之光學取像鏡頭1的各項數值載於下列表(十九)中。其中，各數值的符號說明與表(一)相同，於此便不再贅述。
下列表(二十)列有各光學面之非球面式(11)之各項係數：
於本實施例中，最大場視角2ω為73.06°，符合式(1)；系統全長TTL為4.91 mm，符合式(11)。第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14與第五透鏡15皆由光學塑料所製成；而紅外線濾光片16係使用玻璃材質製成。第三透鏡13的物側光學面L3R1之最大光學有效點沿著垂直於光軸的方向至光軸的距離Ht為0.95 mm，且第三透鏡13的物側光學面L3R1具有二反曲點。第五透鏡15的物側光學面L5R1與像側光學面L5R2均各有一反曲點。其中，第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T為1.81 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的物側光學面L5R1之反曲點至光軸之距離H10i除以第五透鏡15的物側光學面L5R1之光學有效半徑H10T的結果為0.208。第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T為2.29 mm；而沿著垂直於光軸的方向，第五透鏡15的像側光學面L5R2之反曲點至光軸之距離H11i除以第五透鏡15的像側光學面L5R2之光學有效半徑H11T的結果為0.588。
於本實施例中，光學取像鏡頭1係符合式(1)~(5)與式(7)~(10)的條件，而下列表(二十一)則列有本實施例中各條件式的運算結果。
以上的七個實施例的共同技術特徵為：本發明的五鏡片式光學取像鏡頭1包含：沿著光軸Z由物側至像側依序排列的第一透鏡11、孔徑光闌S、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14及第五透鏡15。第一透鏡11具有正屈光度，其物側光學面與像側光學面均為凸面；第二透鏡12具有負屈光度，其凸面朝向物側且凹面朝向像側；第三透鏡13具有正屈光度，其物側光學面與像側光學面均為凸面；第四透鏡14具有正屈光度，其凹面朝向物側且凸面朝向像側；第五透鏡15具有負屈光度，其物側光學面與像側光學面均為非球面且分別具有至少一個反曲點，其物側光學面的近軸處為一凸面，而像側光學面的近軸處為一凹面。其中，本發明的五鏡片式光學取像鏡頭1至少滿足式(1)至(3)的條件。根據以上所列的七個實施例與其像差示意圖，可得知根據本發明之五鏡片式光學取像鏡頭1，可在較短鏡頭全長的條件下，優選地，鏡頭全長小於5 mm，仍可具有較廣的視角與良好的成像品質，使得光學取像鏡頭1更有利於應用在小型的電子裝置中。
以上所示僅為本發明之優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的。本技術領域具通常知識人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變、修改、甚至等效變更，但都將落入本發明的權利範圍內。
1．．．光學取像鏡頭
2．．．攝像裝置
11．．．第一透鏡
S．．．光闌
12．．．第二透鏡
13．．．第三透鏡
14．．．第四透鏡
15．．．第五透鏡
16．．．紅外線濾光片
17．．．間隔片
21．．．影像感測器
22．．．框體
23．．．電路板
L1R1．．．第一透鏡物側光學面
L1R2．．．第一透鏡像側光學面
L2R1．．．第二透鏡物側光學面
L2R2．．．第二透鏡像側光學面
L3R1．．．第三透鏡物側光學面
L3R2．．．第三透鏡像側光學面
L4R1．．．第四透鏡物側光學面
L4R2．．．第四透鏡像側光學面
L5R1．．．第五透鏡物側光學面
L5R2．．．第五透鏡像側光學面
Pi．．．(第三透鏡)反曲點
Z．．．光軸
H-．．．沿著垂直於光軸的方向自反曲點Pi至光軸的距離
Ht．．．沿著垂直於光軸的方向最大光學有效點至光軸的距離(簡稱為光學有效半徑)
I．．．成像面
圖1係本發明之攝像裝置的結構剖面示意圖；
圖2係本發明之取像鏡頭的第三透鏡之物側光學面的光軸方向剖面示意圖；
圖3係本發明光學取像鏡頭的第一實施例之光路與光軸方向剖面示意圖；
圖4係本發明光學取像鏡頭的第一實施例之像差示意圖(成像之(a)球面像差、(b)場曲與(c)畸變圖)；
圖5係本發明光學取像鏡頭的第二實施例之光路與光軸方向剖面示意圖；
圖6係本發明光學取像鏡頭的第二實施例之像差示意圖(成像之(a)球面像差、(b)場曲與(c)畸變圖)；
圖7係本發明光學取像鏡頭的第三實施例之光路與光軸方向剖面示意圖；
圖8係本發明光學取像鏡頭的第三實施例之像差示意圖(成像之(a)球面像差、(b)場曲與(c)畸變圖)；
圖9係本發明光學取像鏡頭的第四實施例之光路與光軸方向剖面示意圖；
圖10係本發明光學取像鏡頭的第四實施例之像差示意圖(成像之(a)球面像差、(b)場曲與(c)畸變圖)；
圖11係本發明光學取像鏡頭的第五實施例之光路與光軸方向剖面示意圖；
圖12係本發明光學取像鏡頭的第五實施例之像差示意圖(成像之(a)球面像差、(b)場曲與(c)畸變圖)；
圖13係本發明光學取像鏡頭的第六實施例之光路與光軸方向剖面示意圖；
圖14係本發明光學取像鏡頭的第六實施例之像差示意圖(成像之(a)球面像差、(b)場曲與(c)畸變圖)；
圖15係本發明光學取像鏡頭的第七實施例之光路與光軸方向剖面示意圖；及
圖16係本發明光學取像鏡頭的第七實施例之像差示意圖(成像之(a)球面像差、(b)場曲與(c)畸變圖)。
1．．．光學取像鏡頭
2．．．攝像裝置
11．．．第一透鏡
S．．．光闌
12．．．第二透鏡
13．．．第三透鏡
14．．．第四透鏡
15．．．第五透鏡
16．．．紅外線濾光片
17．．．間隔片
21．．．影像感測器
22．．．框體
23．．．電路板
Claims (11)
- 一種五鏡片式光學取像鏡頭，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈光度，其物側光學面與像側光學面均為凸面；一孔徑光闌；一第二透鏡，具有負屈光度，其凸面朝向物側且凹面朝向像側；一第三透鏡，具有正屈光度，其物側光學面與像側光學面均為凸面；一第四透鏡，具有正屈光度，其凹面朝向物側且凸面朝向像側；以及一第五透鏡，具有負屈光度，其物側光學面與像側光學面均為非球面且分別具有至少一個反曲點，其物側光學面的近軸處為一凸面，而像側光學面的近軸處為一凹面；其中，該五鏡片式光學取像鏡頭滿足下列條件：85°≧2ω≧60°；
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，其中該第三透鏡的物側光學面具有至少一反曲點，且該至少一反曲點的其中之一係滿足以下條件：
- 如申請專利範圍第2項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，其中該第三透鏡的物側光學面更具有一第二反曲點，且該第二反曲點係滿足以下條件：
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，更符合以下條件：
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，更符合以下條件：-3.3≦f23/f≦-2.6其中，f23為該第二透鏡與該第三透鏡的合成焦距；f為該光學取像鏡頭的系統焦距。
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，更符合以下條件：
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，更符合以下條件：0.5≦f/f345＜1其中，f345為該第三透鏡、該第四透鏡與該第五透鏡的合成焦距；f為該光學取像鏡頭的系統焦距。
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，更符合以下條件：
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，更符合以下條件：TTL≦5 mm；其中，TTL為光軸上自該第一透鏡的物側光學面至該五鏡片式光學取像鏡頭的成像面的距離。
- 如申請專利範圍第1項所述之五鏡片式光學取像鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡的物側光學面與像側光學面皆為非球面。
- 一種攝像裝置，其包括：一光電轉換元件，用以對被攝物進行光電轉換；以及如申請專利範圍第1項至第10項之任一項所述之五鏡片式光學取像鏡頭。
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| TW101116862A TW201346373A (zh) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | 五鏡片式光學取像鏡頭及其攝像裝置 |
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| TW101116862A TW201346373A (zh) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | 五鏡片式光學取像鏡頭及其攝像裝置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201346373A true TW201346373A (zh) | 2013-11-16 |
Family
ID=49990662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| TW101116862A TW201346373A (zh) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | 五鏡片式光學取像鏡頭及其攝像裝置 |
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|---|---|
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| EP3761098A4 (en) * | 2018-03-29 | 2021-09-29 | Ningbo Sunny Opotech Co., Ltd. | OPTICAL LENS, CAMERA MODULE AND RELATED ASSEMBLY METHOD |
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2012
- 2012-05-11 TW TW101116862A patent/TW201346373A/zh unknown
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