TW201732364A

TW201732364A - 光學鏡片組

Info

Publication number: TW201732364A
Application number: TW105129025A
Authority: TW
Inventors: 陳鋒; 陳白娜; 殷焱煊
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2017-09-16
Also published as: US10324273B2; CN106526792B; US20180059371A1; CN106526792A; TWI614522B

Abstract

一種光學鏡片組，第一透鏡的像側面具有在圓周附近區域的凹面部，第二透鏡的材質為塑膠，第三透鏡的物側面具有在光軸附近區域的凹面部，其像側面具有在圓周附近區域的凹面部。第四透鏡的物側面具有在光軸附近區域的凹面部。第五透鏡的物側面具有在圓周附近區域的凹面部，其像側面具有在光軸附近區域的凸面部。

Description

光學鏡片組

本發明大致上關於一種光學鏡片組。具體而言，本發明特別是指一種用於拍攝影像及錄影之光學鏡片組，並應用於可攜式電子產品，例如：行動電話、相機、平板電腦、或是個人數位助理（Personal Digital Assistant, PDA）等之中。

可攜式電子產品的規格日新月異，其關鍵零組件-光學成像鏡頭也更加多樣化發展，應用不只僅限於拍攝影像與錄影，還加上望遠攝像的需求，且隨著影像感測技術之進步，消費者對於成像品質等的要求也更加提高。

鏡頭之焦距愈長，望遠放大的倍率也就愈大，因此望遠鏡頭長度不易縮短。在縮短鏡頭長度與增加放大倍率兩相衝突的設計概念，再加上維持成像品質，在光學成像鏡頭的設計上是很困難選擇的問題。

於是，本發明提出一種縮減光學鏡頭之系統長度以及維持足夠之光學性能的五片式光學鏡片組。本發明五片式光學鏡片組從物側至像側，在光軸上依序安排有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡都分別具有朝向物側的物側面以及朝向像側的像側面。

第一透鏡的第一像側面具有在圓周附近區域的凹面部，第二透鏡的材質為塑膠，第三透鏡的第三物側面具有在光軸附近區域的凹面部，其第三像側面具有在圓周附近區域的凹面部。第四透鏡的第四物側面具有在光軸附近區域的凹面部。第五透鏡的第五物側面具有在圓周附近區域的凹面部，其第五像側面具有在光軸附近區域的凸面部。

在本發明光學鏡片組中，第一透鏡的第一物側面至成像面在光軸上的長度為TTL、第二透鏡在光軸上的中心厚度為T₂ ，並且滿足10.50≦TTL / T₂ ≦22.80。

在本發明光學鏡片組中，ALT為第一透鏡到第五透鏡在光軸上的五個透鏡之中心厚度總和、第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G₁₂ 、第四透鏡與第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G₄₅ ，並且滿足5.50≦ALT / （G₁₂ +G₄₅ ）。

在本發明光學鏡片組中，又滿足6.50≦ALT / T₂ 。

在本發明光學鏡片組中，第二透鏡與第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G₂₃ ，並且滿足4.20≦TTL / （G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）。

在本發明光學鏡片組中，第四透鏡在光軸上的中心厚度為T₄ ，並且滿足ALT / T₄ ≦8.60。

在本發明光學鏡片組中，又滿足4.20≦TTL / （G₂₃ +G₄₅ ）≦8.50。

在本發明光學鏡片組中，光學鏡頭系統有效焦距為EFL，並且滿足EFL / （G₁₂ +G₂₃ ）≦12.70。

在本發明光學鏡片組中，第五透鏡在光軸上的中心厚度為T₅ ，並且滿足TTL / （T₄ +T₅ ）≦6.50。

在本發明光學鏡片組中，又滿足EFL / （G₂₃ +G₄₅ ）≦8.6。

在本發明光學鏡片組中，第三透鏡在光軸上的中心厚度為T₃ ，並且滿足4.20≦ALT / （T₂ +T₃ ）。

在本發明光學鏡片組中，第一透鏡在光軸上的中心厚度為T₁ ，並且滿足2.80≦（T₁ +T₄ ） / T₂ ≦4.50。

在本發明光學鏡片組中，又滿足EFL / （G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）≦10.50。

在本發明光學鏡片組中，第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隙為G₃₄ ，並且滿足1.3≦ALT/G₃₄ 。

在本發明光學鏡片組中，又滿足8.50≦EFL/T₅ ≦11.80。

在本發明光學鏡片組中，又滿足3.70≦EFL/G₃₄ ≦12.50。

在本發明光學鏡片組中，又滿足4.00≦TTL/（T₁ +T₂ ）。

在本發明光學鏡片組中，又滿足3.20≦TTL / （G₁₂ +G₃₄ ）。

在本發明光學鏡片組中，又滿足9.50≦EFL/（T₂ +T₄ ）。

在開始詳細描述本發明之前，首先要說明的是，在本發明圖式中，類似的元件是以相同的編號來表示。其中，本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率（或負屈光率）」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光率為正（或為負）。該像側面、物側面定義為成像光線通過的範圍，其中成像光線包括了主光線（chief ray）Lc及邊緣光線（marginal ray）Lm，如圖1所示，I為光軸且此一透鏡是以該光軸I為對稱軸徑向地相互對稱，光線通過光軸上的區域為光軸附近區域A，邊緣光線通過的區域為圓周附近區域C，此外，該透鏡還包含一延伸部E（即圓周附近區域C徑向上向外的區域），用以供該透鏡組裝於一光學鏡片組內，理想的成像光線並不會通過該延伸部E，但該延伸部E之結構與形狀並不限於此，以下之實施例為求圖式簡潔均省略了部分的延伸部。更詳細的說，判定面形或光軸附近區域、圓周附近區域、或多個區域的範圍的方法如下：

請參照圖1，其係一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區域的範圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸的一交點，而一轉換點是位於該透鏡表面上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有複數個轉換點，則依序為第一轉換點，第二轉換點，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠的轉換點為第N轉換點。中心點和第一轉換點之間的範圍為光軸附近區域，第N轉換點徑向上向外的區域為圓周附近區域，中間可依各轉換點區分不同的區域。此外，有效半徑為邊緣光線Lm與透鏡表面交點到光軸I上的垂直距離。

如圖2所示，該區域的形狀凹凸係以平行通過該區域的光線（或光線延伸線）與光軸的交點在像側或物側來決定（光線焦點判定方式）。舉例言之，當光線通過該區域後，光線會朝像側聚焦，與光軸的焦點會位在像側，例如圖2中R點，則該區域為凸面部。反之，若光線通過該某區域後，光線會發散，其延伸線與光軸的焦點在物側，例如圖2中M點，則該區域為凹面部，所以中心點到第一轉換點間為凸面部，第一轉換點徑向上向外的區域為凹面部；由圖2可知，該轉換點即是凸面部轉凹面部的分界點，因此可定義該區域與徑向上相鄰該區域的內側的區域，係以該轉換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸附近區域的面形判斷可依該領域中通常知識者的判斷方式，以R值（指近軸的曲率半徑，通常指光學軟體中的透鏡資料庫（lens data）上的R值）正負判斷凹凸。以物側面來說，當R值為正時，判定為凸面部，當R值為負時，判定為凹面部；以像側面來說，當R值為正時，判定為凹面部，當R值為負時，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點判定方式相同。若該透鏡表面上無轉換點，該光軸附近區域定義為有效半徑的0~50%，圓周附近區域定義為有效半徑的50~100%。

圖3範例一的透鏡像側表面在有效半徑上僅具有第一轉換點，則第一區為光軸附近區域，第二區為圓周附近區域。此透鏡像側面的R值為正，故判斷光軸附近區域具有一凹面部；圓周附近區域的面形和徑向上緊鄰該區域的內側區域不同。即，圓周附近區域和光軸附近區域的面形不同；該圓周附近區域係具有一凸面部。

圖4範例二的透鏡物側表面在有效半徑上具有第一及第二轉換點，則第一區為光軸附近區域，第三區為圓周附近區域。此透鏡物側面的R值為正，故判斷光軸附近區域為凸面部；第一轉換點與第二轉換點間的區域（第二區）具有一凹面部，圓周附近區域（第三區）具有一凸面部。

圖5範例三的透鏡物側表面在有效半徑上無轉換點，此時以有效半徑0%~50%為光軸附近區域，50%~100%為圓周附近區域。由於光軸附近區域的R值為正，故此物側面在光軸附近區域具有一凸面部；而圓周附近區域與光軸附近區域間無轉換點，故圓周附近區域具有一凸面部。

如圖6所示，本發明光學鏡片組1，從放置物體（圖未示）的物側2至成像的像側3，沿著光軸（optical axis）4，依序包含有光圈80、第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50、濾光片70及成像面（image plane）71。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50都可以是由透明的塑膠材質所製成，但本發明不以此為限。各鏡片都有適當的屈光率。在本發明光學鏡片組1中，具有屈光率的鏡片總共只有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50等這五片透鏡而已。光軸4為整個光學鏡片組1的光軸，所以每個透鏡的光軸和光學鏡片組1的光軸都是相同的。

此外，光學鏡片組1還包含光圈（aperture stop）80，而設置於適當之位置。在圖6中，光圈80是設置在物側2與第一透鏡10之間。當由位於物側2之待拍攝物（圖未示）所發出的光線（圖未示）進入本發明光學鏡片組1時，即會經由光圈80、第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50與濾光片70之後，會在像側3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。在本發明各實施例中，選擇性設置的濾光片70還可以是具各種合適功能之濾鏡，可濾除特定波長的光線（例如紅外線），設於第五透鏡50的朝向像側的一面52與成像面71之間。

本發明光學鏡片組1中之各個透鏡，都分別具有朝向物側2的物側面，與朝向像側3的像側面。另外，本發明光學鏡片組1中之各個透鏡，亦都具有接近光軸4的光軸附近區域、與遠離光軸4的圓周附近區域。例如，第一透鏡10具有第一物側面11與第一像側面12；第二透鏡20具有第二物側面21與第二像側面22；第三透鏡30具有第三物側面31與第三像側面32；第四透鏡40具有第四物側面41與第四像側面42；第五透鏡50具有第五物側面51與第五像側面52。各物側面與像側面又有接近光軸4的光軸附近區域以及遠離光軸4的圓周附近區域。

本發明光學鏡片組1中之各個透鏡，還都分別具有位在光軸4上的中心厚度T。例如，第一透鏡10具有第一透鏡厚度T₁ 、第二透鏡20具有第二透鏡厚度T₂ 、第三透鏡30具有第三透鏡厚度T₃ 、第四透鏡40具有第四透鏡厚度T₄ 、第五透鏡50具有第五透鏡厚度T₅ 。所以，在光軸4上光學鏡片組1中透鏡的中心厚度總和稱為ALT。亦即，ALT =T₁ + T₂ + T₃ + T₄ + T₅ 。

另外，本發明光學鏡片組1中在各個透鏡之間又具有位在光軸4上的空氣間隙（air gap）。例如，第一透鏡10到第二透鏡20之間空氣間隙寬度稱為G₁₂ 、第二透鏡20到第三透鏡30之間空氣間隙寬度稱為G₂₃ 、第三透鏡30到第四透鏡40之間空氣間隙寬度稱為G₃₄ 、第四透鏡40到第五透鏡50之間空氣間隙寬度稱為G₄₅ 。所以，第一透鏡10到第五透鏡50之間位於光軸4上各透鏡間之四個空氣間隙寬度之總和即稱為AAG。亦即，AAG = G₁₂ +G₂₃ +G₃₄ + G₄₅ 。

另外，第一透鏡10的第一物側面11至成像面71在光軸上的長度為TTL。光學鏡片組的有效焦距為EFL。

另外，再定義： f1為第一透鏡10的焦距；f2為第二透鏡20的焦距；f3為第三透鏡30的焦距；f4為第四透鏡40的焦距；f5為第五透鏡50的焦距；n1為第一透鏡10的折射率；n2為第二透鏡20的折射率；n3為第三透鏡30的折射率；n4為第四透鏡40的折射率；n5為第五透鏡50的折射率；υ1為第一透鏡10的阿貝係數（Abbe number）；υ2為第二透鏡20的阿貝係數；υ3為第三透鏡30的阿貝係數；υ4為第四透鏡10的阿貝係數；及υ5為第五透鏡50的阿貝係數。

第一實施例

請參閱圖6，例示本發明光學鏡片組1的第一實施例。第一實施例在成像面71上的縱向球差（longitudinal spherical aberration）請參考圖7A、弧矢（sagittal）方向的像散像差（astigmatic field aberration）請參考圖7B、子午（tangential）方向的像散像差請參考圖7C、以及畸變像差（distortion aberration）請參考圖7D。所有實施例中各球差圖之Y軸代表視場，其最高點均為1.0，實施例中各像散圖及畸變圖之Y軸代表像高，系統像高為2.62公厘。

第一實施例之光學鏡片組系統1主要由五枚具有屈光率之透鏡、濾光片70、光圈80、與成像面71所構成。光圈80是設置在物側2與第一透鏡10之間。濾光片70可以防止特定波長的光線（例如紅外線）投射至成像面而影響成像品質。

第一透鏡10具有正屈光率。朝向物側2的第一物側面11具有位於光軸附近區域的凸面部13以及位於圓周附近區域的凸面部14，朝向像側3的第一像側面12具有位於光軸附近區域的凹面部16以及位於圓周附近區域的凹面部17。第一透鏡之物側面11及像側面12均為非球面。

第二透鏡20的材質為塑膠，具有負屈光率。朝向物側2的第二物側面21具有位於光軸附近區域的凸面部23以及位於圓周附近區域的凸面部24，朝向像側3的第二像側面22具有位於光軸附近區域的凹面部26以及位於圓周附近區域的凹面部27。第二透鏡20之物側面21及像側面22均為非球面。

第三透鏡30具有正屈光率，朝向物側2的第三物側面31具有位於光軸附近區域的凹面部33以及位於圓周附近區域的凸面部34，而朝向像側3的第三像側面32具有位於光軸附近區域的凸面部36以及在圓周附近的凹面部37。第三透鏡30之物側面31及像側面32均為非球面。

第四透鏡40具有負屈光率，朝向物側2的第四物側面41具有位於光軸附近區域的凹面部43以及位於圓周附近區域的凹面部44，而朝向像側3的第四像側面42具有位於光軸附近區域的凹面部46以及在圓周附近的凸面部47。第四透鏡40之物側面41及像側面42均為非球面。

第五透鏡50具有正屈光率，朝向物側2的第五物側面51具有位於光軸附近區域的凹面部53以及位在圓周附近的凹面部54，朝向像側3的第五像側面52具有位於光軸附近區域的凸面部56以及位於圓周附近區域的凸面部57。另外，第五物側面51與第五像側面52均為非球面。

在本發明光學鏡片組1中，從第一透鏡10到第五透鏡50中，所有物側面11/21/31/41/51與像側面12/22/32/42/52共計十個曲面。若為非球面，則此等非球面係經由下列公式所定義：

其中：

R表示透鏡表面之曲率半徑；

Z表示非球面之深度（非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之切面，兩者間的垂直距離）；

Y表示非球面曲面上的點與光軸的垂直距離；

K為圓錐係數（conic constant）；

a_i 為第i階非球面係數。

第一實施例光學透鏡系統的光學數據如圖24所示，非球面數據如圖25所示。在以下實施例之光學透鏡系統中，整體光學透鏡系統的光圈值（f-number）為Fno、有效焦距為（EFL）、半視角（Half Field of View，簡稱HFOV）為整體光學透鏡系統中最大視角（Field of View）的一半，又曲率半徑、厚度及焦距的單位均為公厘（mm）。而TTL為6.0187公厘，Fno為2.6614，系統像高為2.62公厘，HFOV為21.6855 度。

第二實施例

請參閱圖8，例示本發明光學鏡片組1的第二實施例。請注意，從第二實施例開始，為簡化並清楚表達圖式，僅在圖上特別標示各透鏡與第一實施例不同之面型，而其餘與第一實施例的透鏡相同的面型，例如凹面部或是凸面部則不另外標示。第二實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖9A、弧矢方向的像散像差請參考圖9B、子午方向的像散像差請參考圖9C、畸變像差請參考圖9D。第二實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第五透鏡50的第五物側面51具有位於光軸附近區域的凸面部53’。

第二實施例詳細的光學數據如圖26所示，非球面數據如圖27所示。TTL為6.1984公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為2.6014，HFOV為21.5504度。特別是：第二實施例的半視場角小於第一實施例。

第三實施例

請參閱圖10，例示本發明光學鏡片組1的第三實施例。第三實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖11A、弧矢方向的像散像差請參考圖11B、子午方向的像散像差請參考圖11C、畸變像差請參考圖11D。第三實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第五透鏡50的第五物側面51具有位於光軸附近區域的凸面部53’。

第三實施例詳細的光學數據如圖28所示，非球面數據如圖29所示，TTL為 6.1287公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為 2.6744，HFOV為21.4292度。特別是：1.第三實施例例的半視場角小於第一實施例。

第四實施例

請參閱圖12，例示本發明光學鏡片組1的第四實施例。第四實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖13A、弧矢方向的像散像差請參考圖13B、子午方向的像散像差請參考圖13C、畸變像差請參考圖13D。第四實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第五透鏡50的第五物側面51具有位於光軸附近區域的凸面部53’。

第四實施例詳細的光學數據如圖30所示，非球面數據如圖31所示，TTL為6.2344公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為2.6751，HFOV為21.5813度。特別是：第四實施例的半視場角比第一實施例小。

第五實施例

請參閱圖14，例示本發明光學鏡片組1的第五實施例。第五實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖15A、弧矢方向的像散像差請參考圖15B、子午方向的像散像差請參考圖15C、畸變像差請參考圖15D。第五實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第五透鏡50的第五物側面51具有位於光軸附近區域的凸面部53’。

第五實施例詳細的光學數據如圖32所示，非球面數據如圖33所示，TTL為 6.2285公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為2.6750，HFOV為 21.5801度。特別是：1.第五實施例的光圈比第一實施例大。3.第五實施例的半視場角比第一實施例小。

第六實施例

請參閱圖16，例示本發明光學鏡片組1的第六實施例。第六實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖17A、弧矢方向的像散像差請參考圖17B、子午方向的像散像差請參考圖17C、畸變像差請參考圖17D。第六實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第五透鏡50的第五物側面51具有位於光軸附近區域的凸面部53’。

第六實施例詳細的光學數據如圖34所示，非球面數據如圖35所示，TTL為6.1503公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為2.6030，HFOV為21.7730度。特別是：1.第六實施例的光圈比第一實施例大。

第七實施例

請參閱圖18，例示本發明光學鏡片組1的第七實施例。第七實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖19A、弧矢方向的像散像差請參考圖19B、子午方向的像散像差請參考圖19C、畸變像差請參考圖19D。第七實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第四透鏡40的第四物側面41具有位於圓周附近區域的凸面部44’與第四像側面42具有位於光軸附近區域的凸面部46’。

第七實施例詳細的光學數據如圖36所示，非球面數據如圖37所示，TTL為6.3808公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為 2.6051，HFOV為22.0796度。特別是：1.第七實施例的光圈比第一實施例大。

第八實施例

請參閱圖20，例示本發明光學鏡片組1的第八實施例。第八實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖21A、弧矢方向的像散像差請參考圖21B、子午方向的像散像差請參考圖21C、畸變像差請參考圖21D。第八實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第四透鏡40的第四像側面42具有位於光軸附近區域的凸面部46’。

第八實施例詳細的光學數據如圖38所示，非球面數據如圖39所示，TTL為5.9812公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為2.5925，HFOV為21.8230度。1.第八實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例短。2.第八實施例的光圈比第一實施例大。

第九實施例

請參閱圖22，例示本發明光學鏡片組1的第九實施例。第九實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖23A、弧矢方向的像散像差請參考圖23B、子午方向的像散像差請參考圖23C、畸變像差請參考圖23D。第九實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，以及第五透鏡50具有負屈光率與第四透鏡40的第四像側面42具有位於光軸附近區域的凸面部46’。

第九實施例詳細的光學數據如圖40所示，非球面數據如圖41所示，TTL為5.7772公厘，系統像高為2.62公厘，Fno為2.5818，HFOV為 22.3974度。1.第九實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例短。2第九實施例的光圈比第一實施例大。

另外，各實施例之重要參數則整理於圖42中。其中第五透鏡50的第五像側面52至成像面71在光軸4上的長度為BFL。G5F為第五透鏡50到濾光片70在光軸4上的空氣間隙。TF為濾光片71在光軸4上的厚度。GFP為濾光片70到成像面71在光軸4上的空氣間隙，即BFL=G5F+TF+GFP。

申請人發現，本案的透鏡配置，具有以下的特徵，以及可以達成的對應功效：

1. 本發明細緻地設計透鏡的光軸附近區域及圓周附近區域，其中第一透鏡像側面具有圓周附近區域的凹面部可以收復較大角度的光線；

2. 第三透鏡物側面具有在光軸附近區域的凹面部以及第三透鏡像側面具有在圓周附近區域的凹面部可以有效聚光；

3. 搭配第四透鏡物側面具有在光軸附近區域的凹面部可修正像差；

4. 再加上第五透鏡物側面具有在圓周附近區域的凹面部，以及第五透鏡像側面具有在光軸附近區域的凸面部的設計，以上設計彼此互相搭配可縮短鏡頭長度並同時確保成像品質。

此外，透過以下各參數之數值控制，可協助設計者設計出具備良好光學性能且技術上可行之光學鏡片組。不同參數之比例有較佳之範圍，例如：

1. 本發明光學成像鏡頭滿足下列任一條件式時，表示當分母不變時，分子的長度能相對縮短，而能達到縮減鏡頭體積的功效：

TTL / T₂ ≦22.80；

ALT / T₄ ≦8.60；

TTL / （G₂₃ +G₄₅ ）≦8.50；

EFL / （G₁₂ +G₂₃ ）≦12.70；

TTL / （T₄ +T₅ ）≦6.50；

EFL / （G₂₃ +G₄₅ ）≦8.6；

（T₁ +T₄ ） / T₂ ≦4.50；

EFL / （G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）≦10.50；

EFL/T₅ ≦11.80；

EFL/G₃₄ ≦12.50。

若能進一步符合下列任一條件式時，還能夠產生較為優良的成像品質：

10.50≦TTL / T₂ ≦22.80；

4.20≦TTL / （G₂₃ +G₄₅ ）≦8.50；

2.80≦（T₁ +T₄ ） / T₂ ≦4.50；

8.50≦EFL/T₅ ≦11.80；

3.70≦EFL/G₃₄ ≦12.50。

2. 本發明光學成像鏡頭滿足下列其中一條件式：

5.50≦ALT / （G₁₂ +G₄₅ ）；

6.50≦ALT / T₂ ；

4.20≦TTL / （G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）；

4.20≦ALT / （T₂ +T₃ ）；

1.3≦ALT/G₃₄ ；

4.00≦TTL/（T₁ +T₂ ）；

3.20≦TTL / （G₁₂ +G₃₄ ）；

9.50≦EFL/（T₂ +T₄ ）；

時，表示其具有較佳的配置，能在維持適當良率的前提之下產生良好的成像品質。

若能進一步符合下列任一條件式時，則能進一步維持較適當的體積：

5.50≦ALT / （G₁₂ +G₄₅ ）≦22.90；

6.50≦ALT / T₂ ≦9.50；

4.20≦TTL / （G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）≦8.0；

4.20≦ALT / （T₂ +T₃ ）≦4.60；

1.3≦ALT/G₃₄ ≦1.90；

4.00≦TTL/（T₁ +T₂ ）≦5.80；

3.20≦TTL / （G₁₂ +G₃₄ ）≦4.30；

9.50≦EFL/（T₂ +T₄ ）≦11.50。

3. 當鏡頭滿足：

TTL/T₂ ≦22.8；

ALT/T₄ ≦8.60；

TTL/（G₂₃ +G₄₅ ）≦8.50；

TTL/（T₄ +T₅ ）≦6.50；

（T₁ +T₄ ）/T₂ ≦4.50；

等條件式時，有利於縮短鏡頭長度而不致使遠方物體攝像能力過於降低；

較佳地限制為：

10.50≦TTL/T₂ ≦22.8；

5.60≦ALT/T₄ ≦8.60；

4.20≦TTL/（G₂₃ +G₄₅ ）≦8.50；

5.30≦TTL/（T₄ +T₅ ）≦6.50；

2.80≦（T₁ +T4）/T₂ ≦4.50；

避免過於增加鏡頭對於遠方物體的攝像能力的同時，使鏡頭長度過長。

4. 對於：

EFL/（G₁₂ +G₂₃ ）≦12.70；

EFL/（G₂₃ +G₄₅ ）≦8.60；

EFL/（G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）≦10.50；

EFL/T₅ ≦11.80；

EFL/G₃₄ ≦12.50；

藉著限制焦距與透鏡厚度與空氣間隙的關係，以提高望遠攝像能力的同時不至影響成像品質。

其較佳地限制為對於：

5.80≦EFL/（G₁₂ +G₂₃ ）≦12.70；

4.60≦EFL/（G₂₃ +G₄₅ ）≦8.60；

4.50≦EFL/（G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）≦10.50；

8.5≦EFL/T₅ ≦11.80；

3.70≦EFL/G₃₄ ≦12.50；

目的為使各透鏡的厚度與間隔維持一適當值，避免任一參數過大而不利於光學鏡片組整體之薄型化，或是避免任一參數過小而影響組裝或是提高製造上之困難度。

5. 對於：

5.5≦ALT/（G₁₂ +G₄₅ ）；

6.5≦ALT/T₂ ；

4.2≦TTL/（G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）；

4.2≦ALT/（T₂ +T₃ ）；

1.3≦ALT/G₃₄ ；

4.0≦TTL/（T₁ +T₂ ）；

3.20≦TTL/（G₁₂ +G₃₄ ）；

9.50≦EFL/（T₂ +T₄ ）；

其較佳地限制為：

5.5≦ALT/（G₁₂ +G₄₅ ）≦22.90；

6.5≦ALT/T₂ ≦9.50；

4.2≦TTL/（G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）≦8.0；

4.2≦ALT/（T₂ +T₃ ）≦4.60；

1.3≦ALT/G₃₄ ≦1.90；

4.0≦TTL/（T₁ +T₂ ）≦5.80；

3.20≦TTL/（G₁₂ +G₃₄ ）≦4.30；

9.50≦EFL/（T₂ +T₄ ）≦11.50，

目的為使各透鏡的厚度與間隔維持一適當值，避免任一參數過大而不利於光學成像鏡頭整體之小型化，或是避免任一參數過小而影響組裝或是提高製造上之困難度。

此外另可選擇實施例參數之任意組合關係增加鏡頭限制，以利於本發明相同架構的鏡頭設計。有鑑於光學系統設計的不可預測性，在本發明的架構之下，符合上述條件式能較佳地使本發明望遠鏡頭深度縮短、可用光圈增大、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。

前述所列之示例性限定關係式，亦可任意選擇性地合併不等數量施用於本發明之實施態樣中，並不限於此。在實施本發明時，除了前述關係式之外，亦可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結構，以加強對系統性能及／或解析度的控制，舉例來說，第一透鏡的物側面上可選擇性地額外形成有一位於光軸附近區域的凸面部。須注意的是，此些細節需在無衝突之情況之下，選擇性地合併施用於本發明之其他實施例當中。

本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變皆符合使用規範。另外，紅、綠、藍三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一曲線的偏斜幅度可看出不同高度的離軸光線的成像點偏差皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進一步參閱成像品質數據，紅、綠、藍三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明在各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力。綜上所述，本發明藉由所述透鏡的設計與相互搭配，而能產生優異的成像品質。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧光學鏡片組
2‧‧‧物側
3‧‧‧像側
4‧‧‧光軸
10‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧第一物側面
12‧‧‧第一像側面
13‧‧‧凸面部
14‧‧‧凸面部
16‧‧‧凹面部
17‧‧‧凹面部
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧第二物側面
22‧‧‧第二像側面
23‧‧‧凸面部
24‧‧‧凸面部
26‧‧‧凹面部
27‧‧‧凹面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧第三物側面
32‧‧‧第三像側面
33‧‧‧凹面部
34‧‧‧凸面部
36‧‧‧凸面部
37‧‧‧凹面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧第四物側面
42‧‧‧第四像側面
43‧‧‧凹面部
44‧‧‧凹面部
44’‧‧‧凸面部
46‧‧‧凹面部
46’‧‧‧凸面部
47‧‧‧凸面部
50‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧第五物側面
52‧‧‧第五像側面
53‧‧‧凹面部
53’‧‧‧凸面部
54‧‧‧凹面部
56‧‧‧凸面部
57‧‧‧凸面部
70‧‧‧濾光片
71‧‧‧成像面
80‧‧‧光圈
T₁ ~T₅‧‧‧各透鏡中心厚度
I‧‧‧光軸
A~C‧‧‧區域
E‧‧‧延伸部
Lc‧‧‧主光線
Lm‧‧‧邊緣光線

圖1至圖5繪示本發明光學鏡片組判斷曲率形狀方法之示意圖。第6圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第一實施例之示意圖。第7A圖繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。第7B圖繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。第7C圖繪示第一實施例在子午方向的像散像差。第7D圖繪示第一實施例的畸變像差。第8圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第二實施例之示意圖。第9A圖繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。第9B圖繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。第9C圖繪示第二實施例在子午方向的像散像差。第9D圖繪示第二實施例的畸變像差。第10圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第三實施例之示意圖。第11A圖繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。第11B圖繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。第11C圖繪示第三實施例在子午方向的像散像差。第11D圖繪示第三實施例的畸變像差。第12圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第四實施例之示意圖。第13A圖繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。第13B圖繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。第13C圖繪示第四實施例在子午方向的像散像差。第13D圖繪示第四實施例的畸變像差。第14圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第五實施例之示意圖。第15A圖繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。第15B圖繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。第15C圖繪示第五實施例在子午方向的像散像差。第15D圖繪示第五實施例的畸變像差。第16圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第六實施例之示意圖。第17A圖繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。第17B圖繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。第17C圖繪示第六實施例在子午方向的像散像差。第17D圖繪示第六實施例的畸變像差。第18圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第七實施例之示意圖。第19A圖繪示第七實施例在成像面上的縱向球差。第19B圖繪示第七實施例在弧矢方向的像散像差。第19C圖繪示第七實施例在子午方向的像散像差。第19D圖繪示第七實施例的畸變像差。第20圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第八實施例之示意圖。第21A圖繪示第八實施例在成像面上的縱向球差。第21B圖繪示第八實施例在弧矢方向的像散像差。第21C圖繪示第八實施例在子午方向的像散像差。第21D圖繪示第八實施例的畸變像差。第22圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第九實施例之示意圖。第23A圖繪示第九實施例在成像面上的縱向球差。第23B圖繪示第九實施例在弧矢方向的像散像差。第23C圖繪示第九實施例在子午方向的像散像差。第23D圖繪示第九實施例的畸變像差。第24圖表示第一實施例詳細的光學數據。第25圖表示第一實施例詳細的非球面數據。第26圖表示第二實施例詳細的光學數據。第27圖表示第二實施例詳細的非球面數據。第28圖表示第三實施例詳細的光學數據。第29圖表示第三實施例詳細的非球面數據。第30圖表示第四實施例詳細的光學數據。第31圖表示第四實施例詳細的非球面數據。第32圖表示第五實施例詳細的光學數據。第33圖表示第五實施例詳細的非球面數據。第34圖表示第六實施例詳細的光學數據。第35圖表示第六實施例詳細的非球面數據。第36圖表示第七實施例詳細的光學數據。第37圖表示第七實施例詳細的非球面數據。第38圖表示第八實施例詳細的光學數據。第39圖表示第八實施例詳細的非球面數據。第40圖表示第九實施例詳細的光學數據。第41圖表示第九實施例詳細的非球面數據。第42圖表示各實施例之重要參數。

1‧‧‧光學鏡片組

2‧‧‧物側

3‧‧‧像側

4‧‧‧光軸

10‧‧‧第一透鏡

11‧‧‧第一物側面

12‧‧‧第一像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凹面部

17‧‧‧凹面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧第二物側面

22‧‧‧第二像側面

23‧‧‧凸面部

24‧‧‧凸面部

26‧‧‧凹面部

27‧‧‧凹面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧第三物側面

32‧‧‧第三像側面

33‧‧‧凹面部

34‧‧‧凸面部

36‧‧‧凸面部

37‧‧‧凹面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧第四物側面

42‧‧‧第四像側面

43‧‧‧凹面部

44‧‧‧凹面部

46‧‧‧凹面部

47‧‧‧凸面部

50‧‧‧第五透鏡

51‧‧‧第五物側面

52‧‧‧第五像側面

53‧‧‧凹面部

54‧‧‧凹面部

56‧‧‧凸面部

57‧‧‧凸面部

70‧‧‧濾光片

71‧‧‧成像面

80‧‧‧光圈

T₁~T₅‧‧‧各透鏡中心厚度

Claims

一種光學鏡片組，從一物側至一像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、以及一第五透鏡，各透鏡分別具有朝向該物側的一物側面以及朝向該像側的一像側面，該光學鏡片組包含：該第一透鏡的像側面具有在圓周附近區域的一凹面部；該第二透鏡的材質為塑膠；該第三透鏡的第三物側面具有在光軸附近區域的一凹面部，其第三像側面具有在圓周附近區域的一凹面部；該第四透鏡的第四物側面具有在光軸附近區域的一凹面部；以及該第五透鏡的第五物側面具有在圓周附近區域的一凹面部，其第五像側面具有在光軸附近區域的一凸面部。
如請求項1之光學鏡片組，其中該第一透鏡的該第一物側面至一成像面在該光軸上的長度為TTL、該第二透鏡在該第二光軸上的中心厚度為T₂ ，並且滿足10.50≦TTL / T₂ ≦22.80。
如請求項2之光學鏡片組，其中ALT為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之中心厚度總和、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₁₂ 、該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₄₅ ，並且滿足5.50≦ALT / （G₁₂ +G₄₅ ）。
如請求項1之光學鏡片組，其中ALT為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之中心厚度總和、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T₂ ，並且滿足6.50≦ALT / T₂ 。
如請求項4之光學鏡片組，其中該第一透鏡的該第一物側面至一成像面在該光軸上的長度為TTL、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₁₂ 、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₂₃ 、該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₄₅ ，並且滿足4.20≦TTL / （G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）。
如請求項1之光學鏡片組，其中ALT為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之中心厚度總和、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄ ，並且滿足ALT / T₄ ≦8.60。
如請求項6之光學鏡片組，其中該第一透鏡的該第一物側面至一成像面在該光軸上的長度為TTL、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₂₃ 、該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₄₅ ，並且滿足4.20≦TTL / （G₂₃ +G₄₅ ）≦8.50。
如請求項1之光學鏡片組，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₁₂ 、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₂₃ ，並且滿足EFL / （G₁₂ +G₂₃ ）≦12.70。
如請求項8之光學鏡片組，其中該第一透鏡的該第一物側面至一成像面在該光軸上的長度為TTL、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄ 、該第五透鏡在該光軸上的中心厚度為T₅ ，並且滿足TTL / （T₄ +T₅ ）≦6.50。
如請求項1之光學鏡片組，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₂₃ 、該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₄₅ ，並且滿足EFL / （G₂₃ +G₄₅ ）≦8.6。
如請求項10之光學鏡片組，其中ALT為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之中心厚度總和、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T₂ 、該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T₃ ，並且滿足4.20≦ALT / （T₂ +T₃ ）。
如請求項1之光學鏡片組，其中該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T₁ 、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T₂ 、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄ ，並且滿足2.80≦（T₁ +T₄ ） / T₂ ≦4.50。
如請求項12之光學鏡片組，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₁₂ 、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₂₃ 、該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₄₅ ，並且滿足EFL / （G₁₂ +G₂₃ +G₄₅ ）≦10.50。
如請求項1之光學鏡片組，其中ALT為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之中心厚度總和、該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G₃₄ ，並且滿足1.3≦ALT/G₃₄ 。
如請求項14之光學鏡片組，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、該第五透鏡在該光軸上的中心厚度為T₅ ，並且滿足8.50≦EFL/T₅ ≦11.80。
如請求項1之光學鏡片組，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G₃₄ ，並且滿足3.70≦EFL/G₃₄ ≦12.50。
如請求項16之光學鏡片組，其中該第一透鏡的該第一物側面至一成像面在該光軸上的長度為TTL、該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T₁ 、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T₂ ，並且滿足4.00≦TTL/（T₁ +T₂ ）。
如請求項1之光學鏡片組，其中該第一透鏡的該第一物側面至一成像面在該光軸上的長度為TTL、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙為G₁₂ 、該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G₃₄ ，並且滿足3.20≦TTL / （G₁₂ +G₃₄ ）。
如請求項18之光學鏡片組，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T₂ 、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄ ，並且滿足9.50≦EFL/（T₂ +T₄ ）。