TWI431317B

TWI431317B - 鏡頭模組和攝像裝置

Info

Publication number: TWI431317B
Application number: TW100146540A
Authority: TW
Inventors: Kuo Chuan Wang; Sheng Tang Lai
Original assignee: Young Optics Inc
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2014-03-21
Also published as: TW201323923A; US20150177424A1; US9001430B2; US20170160525A1; US9606268B2; US20200096748A1; US20130155314A1; US11215802B2

Description

鏡頭模組和攝像裝置

本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種鏡頭模組和攝像裝置。

隨著夜間及昏暗環境下的監控需求日漸普及，具有日夜監視功能之攝影機被廣泛地運用。一般而言，習知的攝影機利用濾光片來切換日夜監視之模式。詳言之，當待攝物於亮度充足之環境下，濾光片會被放下而阻擋紅外線進入感光元件。另一方面，當待攝物於亮度不充足之環境下，攝影機之紅外線光源會開啟，而發出紅外線以照射待攝物。此時，濾光片會停止動作，而使被待攝物所反射之紅外線可傳遞至感光元件而成像。

然而，在實際應用上，通常在白天所擷取之影像是清晰的，但在夜間時(即紅外線模式下)所擷取之影像卻是模糊的；這是由於可見光波長與紅外光波長之差異過大所造成的。詳言之，此問題是由於可見光波長及紅外光波長通過攝影機之鏡頭模組後，兩者之焦平面相距甚遠而造成的，礙於成本考量，市場上供監視用之攝影機多無自動對焦之功能。在此情況下，要如何設計攝影機之鏡頭模組而使攝影機在日間及夜間皆可獲取品質良好之影像，實為研發者所即欲解決的問題之一。

美國專利第7417802號揭露了包括第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群及第五透鏡群之鏡頭模組，其中第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群及第五透鏡群之屈光度依序為正值、負值、正值、正值及正值。美國專利第7369313號揭露了一種用於攝影機之變焦鏡頭。此變焦鏡頭包括具有正屈光度之第一透鏡群、負屈光度之第二透鏡群、正屈光度之第三透鏡群、正屈光度之第四透鏡群及正屈光度之第五透鏡群，其中第四透鏡群及第五透鏡群皆具有非球面透鏡。此外，美國專利第7227693號、第6738196、第6870689號以及第6989940號揭露了多種投影鏡頭。美國專利第5299064號、第5414562、第5548445號以及第5659426號揭露了包括多個透鏡群的鏡頭。

本發明提供一種鏡頭模組，其具有高成像品質。

本發明提供一種攝像裝置，其具有良好日夜共焦的攝像品質。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種鏡頭模組。鏡頭模組位於物側與影像側之間且用以擷取來自物側的物體光束。鏡頭模組配置於物體光束的傳遞路徑上，且由物側往影像側依序包括：第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群及第五透鏡群。第一透鏡群具有正屈光度，並包括具有正屈光度之第一透鏡及具有負屈光度之第二透鏡。第二透鏡群具有負屈光度並包括具有正屈光度之第三透鏡以及具有負屈光度之第四透鏡。第三透鏡群具有正屈光度並包括具有正屈光度之第五透鏡以及具有負屈光度之第六透鏡。第四透鏡群具有正屈光度並包括具有正屈光度之第七透鏡及具有負屈光度之第八透鏡。第五透鏡群具有正屈光度並包括具有正屈光度之第九透鏡及具有負屈光度之第十透鏡；其中，第一透鏡群、第三透鏡群及第五透鏡群為固定群。第二透鏡群及第四透鏡群為可移動群。第三透鏡群中之任一透鏡為球面透鏡。

本發明的另一實施例提出一種攝像裝置。攝像裝置包括：上述的鏡頭模組、感光元件。感光元件配置於物體光束的傳遞路徑上且在該攝像裝置中為影像側。鏡頭模組位於感光元件與物側之間。

上述的攝像裝置更包括發光元件，用以朝向物側發出照明光束，照明光束具有第一波長範圍，照明光束被設置於物側的一物體反射後轉換為物體光束。當物側的照度小於預設值時，發光元件開啟而朝向物側發出具有第一波長範圍的照明光束，其中照明光束的第一波長範圍與紅外光的波長範圍相同。

上述的攝像裝置更包括濾光元件，用以阻擋具有第一波長範圍的照明光束，當物側的照度大於預設值時，濾光元件移動至物體光束的傳遞路徑上，而當物側的照度小於預設值時，濾光元件離開物體光束的傳遞路徑上。

在本發明的一實施例中，上述鏡頭模組的第二透鏡群的焦距為f2，鏡頭模組於廣角端的焦距為fW，鏡頭模組於望遠端的焦距為fT，而鏡頭模組滿足下列關係式：

在本發明的一實施例中，上述鏡頭模組的第四透鏡群的焦距為f4，第五透鏡群的焦距為f5，而鏡頭模組滿足下列關係式：

在本發明的一實施例中，上述鏡頭模組的第一透鏡群的第一透鏡位於第一透鏡群的第二透鏡與第二透鏡群之間，第一透鏡與第二透鏡連接而形成一膠合透鏡。

在本發明的一實施例中，上述鏡頭模組的第一透鏡的阿貝數為V1，該第二透鏡的阿貝數為V2，其中V1以及V2滿足下列關係式：

V1>70且V2<35。

在本發明的一實施例中，上述鏡頭模組的第三透鏡群包括一膠合透鏡，膠合透鏡包括第五透鏡，其中第五透鏡的阿貝數為V3，而V3滿足下列關係式：

V3>70。

在本發明的一實施例中，上述第四透鏡群和第五透鏡群分別包括至少一非球面透鏡。

在本發明的一實施例中，上述第一透鏡群更包括一具有正屈光度的第十一透鏡，位於第一透鏡群的第一透鏡與第二透鏡群之間。

在本發明的一實施例中，上述第二透鏡群更包括一具有負屈光度的第十二透鏡，位於第四透鏡與第一透鏡群之間。

在本發明的一實施例中，上述第三透鏡群的第五透鏡位於第三透鏡群的第六透鏡與第二透鏡群之間。

在本發明的一實施例中，上述第三透鏡群更包括一具有負屈光度第十三透鏡，位於第五透鏡與第二透鏡群之間，上述第三透鏡群的膠合透鏡是由第五透鏡、第六透鏡與第十三透鏡所形成。

在本發明的一實施例中，上述三透鏡群更包括一具有正屈光度的第十四透鏡，位於第十三透鏡與第二透鏡群之間。

在本發明的一實施例中，上述第三透鏡群的膠合透鏡是由該第五透鏡與該第六透鏡所形成。

在本發明的一實施例中，上述第四透鏡群的第七透鏡位於第四透鏡群的第八透鏡與第三透鏡群之間，第七透鏡為上述第四透鏡群的非球面透鏡。

在本發明的一實施例中，上述第四透鏡群更包括一具有正屈光度的第十五透鏡，位於第八透鏡與第五透鏡群之間。

在本發明的一實施例中，上述第五透鏡群的第九透鏡位於第五透鏡群的該第十透鏡與第四透鏡群之間，第九透鏡為上述第五透鏡群的非球面透鏡，且第九透鏡及第十透鏡形成一膠合透鏡。

在本發明的一實施例中，上述鏡頭模組更包括一孔徑光欄，位於第二透鏡群與第三透鏡群之間

基於上述，在本發明的鏡頭模組及攝像裝置中，利用五個透鏡群中各透鏡群皆包括至少一正透鏡及至少一負透鏡、五個透鏡群之屈光度依序為正值、負值、正值、正值、正值、以及第三透鏡群之任一透鏡為球面透鏡的設計，本發明之鏡頭模組及攝像裝置除了可具有高變倍比、高解析度之特性外，更可在物體光束波長範圍不同的情況達到良好的攝像效果。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

第一實施例

圖1A及圖1B分別為本發明第一實施例的攝像裝置在不同變焦倍率下的光學結構示意圖。特別是，圖1A繪示攝像裝置處於廣角端(wide-end)時的光學結構，而圖1B繪示攝像裝置處於望遠端(tele-end)時的光學結構。請參照圖1A及圖1B，本實施例的攝像裝置1000是用以擷取來自物側的物體光束L。本實施例的攝像裝置1000包括鏡頭模組100及感光元件200。鏡頭模組100及感光元件200皆位於物體光束L傳遞路徑上。鏡頭模組100位於感光元件200與物側之間。在本實施例中，感光元件200例如是電荷耦合元件(charge coupled device，CCD)。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，感光元件200亦可為其他類型的感光元件，例如互補式金氧半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Device，CMOS Device)或傳統底片。

本實施例的攝像裝置1000可進一步包括發光元件300及濾光元件400。發光元件300是用以朝向物側發出具有第一波長範圍的照明光束(未繪示)。濾光元件400是用以阻擋具有第一波長範圍的光束，並使具有其他波長範圍的光束通過。本實施例的攝像裝置1000透過發光元件300及濾光元件400可具有日夜監視的功能。舉例說明如下述。

在本實施例中，當物側的照度大於一預設值時(例如物側的照度大於一般夜間的照度時)，發光元件300可呈關閉狀態，而濾光元件400可移動到物體光束L的傳遞路徑上(例如鏡頭模組100與感光元件200之間)。如此一來，來自物側的物體光束L便會通過濾光元件400，而濾光元件400可濾除物體光束L中具有第一波長範圍的部分光束，進而使感光元件200所擷取的影像不易發生色偏的問題。另一方面，當物側的照度小於一預設值時(例如物側的照度小於一般日間的照度時)，發光元件300可呈開啟狀態而朝向位於物測的物體發出具有第一波長範圍的照明光束。同時間，濾光元件400會移動而離開物體光束L的傳遞路徑上。這樣一來，具有第一波長範圍的照明光束被設置於物側的物體反射後會轉換為物體光束L，而具有第一波長範圍的物體光束L便可透過鏡頭模組100傳遞至感光元件200。換言之，感光元件200在物側照度低的情況下仍可擷取到位於物側的物體的影像。

在本實施例中，照明光束的第一波長範圍與可見光(visible light)之波長範圍不同。換言之，照明光束的第一波長範圍並非400奈米至700奈米。舉例而言，照明光束的第一波長範圍可與紅外光(Infrared radiation)的波長範圍相同。換言之，照明光束的第一波長範圍可介於770奈米至1毫米之間。但，本發明不以上述為限。

透過本實施例的鏡頭模組200，本實施例的攝像裝置1000在物體光束L波長範圍不同的情況皆可獲得品質良好的影像。以下配合圖式，詳細說明本實施例的鏡頭模組200的結構。圖2A及圖2B分別示出圖1A、圖1B中的攝像裝置的鏡頭模組的光學結構示意圖。其中，圖2A繪示鏡頭模組處於廣角端時的光學結構，而圖2B繪示鏡頭模組處於望遠端時的光學結構。

請參照圖1A-1B及圖2A-2B，本實施例的鏡頭模組100配置於影像側及物側之間，且用以擷取來自物側的物體光束L。在攝像裝置1000中，影像側對應為感光元件200。鏡頭模組100包括由物側往影像側依序包括第一透鏡群110、第二透鏡群120、第三透鏡群130、第四透鏡群140以及第五透鏡群150。第一透鏡群110、第二透鏡群120、第三透鏡群130、第四透鏡群140以及第五透鏡群150皆位於物體光束L的傳遞路徑上，即皆設置於鏡頭模組的一光軸X上。第一透鏡群110、第二透鏡群120、第三透鏡群130、第四透鏡群140以及第五透鏡群150皆包括至少一個具有正屈光度(positive refractive power)的透鏡以及至少一個具有負屈光度(negative refractive power)的透鏡。第一透鏡群110、第三透鏡群130以及第五透鏡群150為固定群，分別固定於光軸X上，而第二透鏡群120以及第四透鏡群140為可移動群，分別可沿著光軸X移動。

本實施例的第一透鏡群110具有正屈光度。第一透鏡群110包括具有正屈光度的第一透鏡112以及具有負屈光度第二透鏡114。在本實施例中，第一透鏡112可位於第二透鏡114與第二透鏡群120之間。第一透鏡112可為雙凸透鏡。第二透鏡114可為凹面朝向影像側的凸凹透鏡。本實施例的第一透鏡群110包括一膠合透鏡。此膠合透鏡可由第一透鏡112與第二透鏡114連接而形成。此外，第一透鏡群110可進一步包括第十一透鏡116。第十一透鏡116可位於第一透鏡112與第二透鏡群120之間。第十一透鏡116具有正屈光度。第十一透鏡116可為凹面朝向影像側的凹凸透鏡。

本實施例的第二透鏡群120具有負屈光度。第二透鏡群120包括具有正屈光度的第三透鏡122以及具有負屈光度的第四透鏡124。第三透鏡122可位於第三透鏡群130與第四透鏡124之間。在本實施例中，第三透鏡122可與第四透鏡124連接成一膠合透鏡。第三透鏡122可為朝向物側凸起的平凸透鏡。第四透鏡124可為雙凹透鏡。此外，本實施例的第二透鏡群120可進一步包括第十二透鏡126。第十二透鏡126可位於第四透鏡124與第一透鏡群110之間。第十二透鏡126具有負屈光度。第十二透鏡可為凹面朝向影像側的凸凹透鏡。

本實施例第三透鏡群130具有正屈光度。第三透鏡群130包括具有正屈光度的第五透鏡132以及具有負屈光度的第六透鏡134。第五透鏡132可位於第六透鏡134與第二透鏡群120之間。第五透鏡可為雙凸透鏡。第六透鏡可為凹面朝向物側的平凹透鏡。本實施例的第三透鏡群130可進一步包括位於第五透鏡132與第二透鏡群120之間的第十三透鏡136。第十三透鏡具有負屈光度。第十三透鏡可為凹面朝向影像側的凸凹透鏡。在本實施例中，第五透鏡132、第六透鏡134與第十三透鏡136可形成一膠合透鏡。另外，本實施例的第三透鏡群130更包括於第十三透鏡136與第二透鏡群120之間的第十四透鏡138。第十四透鏡138具有正屈光度。第十四透鏡138可為凹面朝向影像側的凹凸透鏡。

值得注意的是，本實施例的第三透鏡群130不包括非球面鏡。詳言之，第三透鏡群130中任一透鏡之表面皆不滿足下列非球面方程式：

上式中，Z為光軸方向之偏移量(sag.)，c是密切球面(osculating sphere)的半徑之倒數，K是二次曲面係數(conic)。y是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度，而A、B、C、D為非球面係數(aspheric coefficient)。在本實施例中，第三透鏡群130中的任一透鏡皆為球面透鏡。

本實施例的第四透鏡群140具有正屈光度。第四透鏡群140包括具有正屈光度的第七透鏡142以及具有負屈光度的第八透鏡144。第七透鏡142可位於第八透鏡144與第三透鏡群130之間。第七透鏡142可為雙凸透鏡。第八透鏡144可為雙凹透鏡。值得注意的是，在本實施例中，第四透鏡群140包括至少一非球面透鏡。詳言之，第七透鏡142可為非球面透鏡。由於非球面透鏡能修正經過透鏡邊緣的光線，故本實施例的第四透鏡群140中的非球面透鏡可使得鏡頭模組100所產生像差的程度有效地縮小，進而提高攝像裝置1000的攝像品質。

本實施例的第五透鏡群150具有正屈光度。第五透鏡群具有正屈光度的第九透鏡152以及具有負屈光度的第十透鏡154。第九透鏡152可位於第十透鏡154與第四透鏡群140之間。第九透鏡152可為凹面朝向物側的凹凸透鏡。第十透鏡154可為凹面朝向物側的凸凹透鏡。值得注意的是，在本實施例中，第五透鏡群150包括至少一非球面透鏡。詳言之，第九透鏡152可為非球面透鏡。由於非球面透鏡能修正經過透鏡邊緣的光線，故本實施例的第五透鏡群150中的非球面透鏡可使得鏡頭模組100所產生像差的程度有效地縮小，進而提高攝像裝置1000所擷取的影像品質。此外，第九透鏡152可與第十透鏡154連接成一膠合透鏡，此膠合透鏡可為非球面透鏡。

本實施例之鏡頭模組100可進一步包括位於物體光束L傳遞路徑上的孔徑光欄(Aperture Stop，A.S.)160。孔徑光欄160可濾掉部分遠離光軸X的光線，進而使本實施例的鏡頭模組100的光學特性佳。在本實施例中，孔徑光欄160可位於第二透鏡群120與第三透鏡群130之間。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，孔徑光欄160亦可位於其他適當位置。此外，本實施例的鏡頭模組100更包括透光保護蓋170。透光保護蓋170可設於第五透鏡群150與元件200之間。透光保護蓋170是用以保護感光元件200。

如圖1A-1B及圖2A-2B所示，第二透鏡群120與第一透鏡群110之距離D1變長時，即第二透鏡群120沿著光軸X朝第一透鏡群130靠近，攝像裝置1000及鏡頭模組100可由廣角端轉換為望遠端。第二透鏡群120的焦距為f2。鏡頭模組100於廣角端的焦距為fW。鏡頭模組100於望遠端的焦距為fT。在本實施例中，f2、fW以及fT可滿足下列關係式(1)：

第四透鏡群的焦距為f4，而第五透鏡群的焦距為f5。在本實施例中，f4以及f5可滿足下列關係式(2)：

本實施例的第一透鏡112的阿貝數為V1，而第二透鏡114的阿貝數為V2，其中V1以及V2可滿足下列關係式(3)：

V1>70且V2<35---(3)

在本實施例中，第三透鏡群130包括由第五透鏡132、第六透鏡134與第十三透鏡136連接而成的膠合透鏡，其中第五透鏡132的阿貝數為V3，而V3滿足下列關係式(4)：

V3>70---(4)

當f2、fW以及fT滿足關係式(1)、f4以及f5滿足關係式(2)、V1以及V2滿足關係式(3)、或V3滿足關係式(4)時，攝像裝置1000可在物體光束L波長範圍不同的情況下擷取到品質良好的影像。

以下內容將舉出鏡頭模組100的一實施例。需注意的是，下述的表一中所列的數據資料並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明之範疇內。

在下表一中，曲率半徑(mm)係指對應表面的曲率半徑，間距(mm)係指兩相鄰表面間於光軸X上的直線距離。舉例來說，表面S1的間距，即表面S1至表面S2間的距離，備註欄中各透鏡與各光學元件所對應的厚度、折射率與阿貝數請參照同列中各間距、折射率與阿貝數對應的數值。S1為第二透鏡114的朝向物側的表面，而S2為第二透鏡114與第一透鏡112相連的表面。S3為第一透鏡112朝向影像側的表面。S4、S5為第十一透鏡116分別朝向物側及影像側的兩表面。上述三個透鏡組成第一透鏡群110。

接著，S6為第十二透鏡126的朝向物側的表面，而S7為第十二透鏡126朝向第四透鏡124的表面。S8為第四透鏡124朝向第十二透鏡126的表面。S9為第四透鏡124與第三透鏡122相連的表面。表面S10為第三透鏡122朝向影像側的表面。上述三個透鏡組成第二透鏡群120。

S11為孔徑光闌160的表面。S12、S13為第十四透鏡138分別朝向物側及影像側的兩表面，其中S13可為與第十三透鏡136連接的表面。S14為第十三透鏡136與第五透鏡132連接的表面。表面S15為第五透鏡132與第六透鏡134連接的表面。S17為第六透鏡134朝向影像側的表面。上述四個透鏡組成第三透鏡群130。

S18為第七透鏡142朝向物側的表面，而S19為第七透鏡142朝向第八透鏡144的表面。S20為第八透鏡144朝向第七透鏡142的表面。S21為第八透鏡144朝向影像側的表面。上述二個透鏡組成第四透鏡群140。

S22為第九透鏡152朝向物側的表面，而S23為第九透鏡152與第十透鏡154相連的表面。S24為第十透鏡154朝向影像側的表面。S25、S26為透明保護蓋170的兩表面。上述二個透鏡可組成第五透鏡群150。有關於各表面的曲率半徑、間距等參數值，請參照表一如下，於此便不再重述。

值得注意的是，上述的第七透鏡142、第九透鏡152為非球面透鏡。更進一步地說，表面S18、S19、S22可為非球面，而非球面公式如下：

式中，Z為光軸方向之偏移量(sag.)，c是密切球面的半徑之倒數，也就是接近光軸X處的曲率半徑的倒數。K是二次曲面係數(conic)。y是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度，而A、B、C、D為非球面係數(aspheric coefficient)。下表二所列出的是表面S18、S19、S22的參數值。

下表三分別列出鏡頭模組100於廣角端及望遠端時的一些重要參數值D1、D2、D3、D4。其中，D1為第一透鏡群110與第二透鏡群120間的可變距離。D2為第二透鏡群120與第三透鏡群130間的可變距離。D3為第三透鏡群130與第四透鏡群140間的可變距離。D5為第四透鏡群140與第五透鏡群150間的可變距離。在本實施例中，D1、D2、D3、D4為可調變(adjustable)的。舉例而言，當D1為0.55毫米、D2為25.93毫米、D3為12.56毫米、而D4為1.66毫米時，鏡頭模組100可處於廣角端。此時，鏡頭模組100於廣角端的焦距可為5.4毫米，而鏡頭模組100的F數值(F-number)例如為1.6。當D1為24.58毫米、D2為1.9毫米、D3為5.15毫米、而D4為9.07毫米時，鏡頭模組100可處於望遠端。鏡頭模組100於望遠端的焦距可為51.4毫米，而鏡頭模組100的F數值例如為2.5。

圖3A至圖3D為圖1A至圖2B的攝像裝置的成像光學模擬數據圖。請參照圖3A，圖3A為鏡頭模組100處於廣角端且物體光束L為可見光時的調制傳遞函數曲線圖(modulation transfer function,MTF)，其橫軸為焦點偏移，而縱軸為光學轉移函數的模數(modulus of the optical transfer function,modulus of the OTF)。請參照圖3B，圖3B為鏡頭模組100處於廣角端且物體光束L為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。請參照圖3C，圖3C為鏡頭模組100處於望遠端且物體光束L為可見光時的調制傳遞函數曲線圖。請參照圖3D，圖3D為鏡頭模組100處於望遠端且物體光束L為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖4A至圖4D為圖1A至圖2B的攝像裝置的成像光學模擬數據圖。請參照圖4A，圖4A為鏡頭模組100處於廣角端且物體光束L為可見光時的光扇圖。請參照圖4B，圖4B為鏡頭模組100處於廣角端且物體光束L為紅外光時的光扇圖。請參照圖4C，圖4C為鏡頭模組100處於望遠端且物體光束L為可見光時的光扇圖。請參照圖4D，圖4D為鏡頭模組100處於望遠端且物體光束L為紅外光時的光扇圖。

圖5A至圖5B為圖1A至圖2B的攝像裝置的成像光學模擬數據圖。在圖5A中，由左而右依序為鏡頭模組100處於廣角端的場曲(field curvature)及畸變(distortion)圖形。在圖5B中，由左而右依序為鏡頭模組100處於望遠端的場曲(field curvature)及畸變(distortion)圖形。圖6A及圖6B分別繪示出鏡頭模組100處於廣角端及望遠端之橫向色差圖。由於圖3A至圖6B所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例的攝像裝置1000可具有高變倍比、高解析度之特性外，更可在物體光束L波長範圍不同的情況達到良好的成像效果。

第二實施例

圖7A及圖7B分別為本發明第二實施例的攝像裝置在不同變焦倍率下的光學結構示意圖。特別是，圖7A繪示攝像裝置處於廣角端時的光學結構，而圖7B繪示攝像裝置處於望遠端時的光學結構。請參照圖7A及圖7B，本實施例的攝像裝置1000A與第一實施例的攝像裝置1000類似，因此相同的元件以相同之標號表示。本實施例的攝像裝置1000A與第一實施例的攝像裝置1000的差別在於：本實施例的鏡頭模組100A與第一實施例的鏡頭模組100有所不同。詳言之，本實施例的第二透鏡群120A、第三透鏡群130A以及第四透鏡群140A分別與第一實施例的第二透鏡群120、第三透鏡群130以及第四透鏡群140不同。以下就此相異處做說明，兩者相同之處便不再重述。

圖8A及圖8B分別示出圖7A、圖7B中的攝像裝置的鏡頭模組的光學結構示意圖。其中，圖8A繪示鏡頭模組處於廣角端時的光學結構，而圖8B繪示鏡頭模組處於望遠端時的光學結構。請參照圖7A-7B及圖8A-8B，本實施例的第二透鏡群120A與第一實施例的第二透鏡群120略有差異。進一步地說，本實施例的第三透鏡122A及第十二透鏡126A分別與第一實施例的第三透鏡122及第十二透鏡126不同。詳言之，第三透鏡122A可為凹面朝向影像側的凹凸透鏡，而第十二透鏡126A可為雙凹透鏡。

本實施例的第三透鏡群130A與第一實施例的第三透鏡群130不同。詳言之，本實施例的第三透鏡群130不包括第一實施例的第十三透鏡136及第十四透鏡138，而膠合透鏡是由第五透鏡132與第六透鏡134連接而成。

本實施例的第四透鏡群140A與第一實施例的第四透鏡群140不同。詳言之，本實施例的第四透鏡群140A可進一步包括第十五透鏡146。第十五透鏡146可位於第八透鏡144與第五透鏡群150之間。在本實施例中，第十五透鏡146具有正屈光度。第十五透鏡146可為凹面朝向影像側的凹凸透鏡。

以下內容將舉出鏡頭模組100A的一實施例。需注意的是，下述的表四中所列的數據資料並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明之範疇內。

在下表四中，曲率半徑(mm)係指對應表面的曲率半徑，間距(mm)係指兩相鄰表面間於光軸X上的直線距離。舉例來說，表面S1的間距，即表面S1至表面S2間的距離，備註欄中各透鏡與各光學元件所對應的厚度、折射率與阿貝數請參照同列中各間距、折射率與阿貝數對應的數值。S1為第二透鏡114的朝向物側的表面，而S2為第二透鏡114與第一透鏡112相連的表面。S3為第一透鏡112朝向影像側的表面。S4及S5為第十一透鏡116分別朝向物側及影像側的兩表面。上述三個透鏡組成第一透鏡群110。

接著，S6為第十二透鏡126A朝向物側的表面，而S7為第十二透鏡126A朝向第四透鏡124的表面。S8為第四透鏡124朝向第十二透鏡126A的表面。S9為第四透鏡124與第三透鏡122A相連的表面。表面S10為第三透鏡122A朝向影像側的表面。上述三個透鏡組成第二透鏡群120A。

S11為孔徑光闌160的表面。S12、S13為第五透鏡132分別朝向物側及影像側的兩表面，其中S13為與第六透鏡134連接的表面。S14為第六透鏡134朝向影像側的表面。上述二個透鏡組成第三透鏡群130A。

S15、S16為第七透鏡142分別朝向物側及影像側的兩表面。S17、S18為第八透鏡144分別朝向物側及影像側的兩表面。S19、S20為第十五透鏡146分別朝向物側及影像側的兩表面。上述三個透鏡組成第四透鏡群140A。

S21為第九透鏡152朝向物側的表面，而S22為第九透鏡152與第十透鏡154相連的表面。S23為第十透鏡154朝向影像側的表面。上述二個透鏡組成第五透鏡群150。有關於各表面的曲率半徑、間距等參數值，請參照表四，於此便不再重述。

值得注意的是，上述的第七透鏡142、第九透鏡152為非球面透鏡。更進一步地說，表面S15、S16、S21可為非球面，而非球面公式如下：

式中，Z為光軸方向的偏移量(sag.)，c是密切球面(osculating sphere)的半徑的倒數，也就是接近光軸X處的曲率半徑的倒數。K是二次曲面係數(conic)。y是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度，而A、B、C、D為非球面係數(aspheric coefficient)。下表五所列出的是表面S15、S16、S21的參數值。

下表六分別列出鏡頭模組100A於廣角端及望遠端時的一些重要參數值D1、D2、D3、D4。其中，D1為第一透鏡群110與第二透鏡群120A間的可變距離。D2為第二透鏡群120A與第三透鏡群130A間的可變距離。D3為第三透鏡群130A與第四透鏡群140A間的可變距離。D5為第四透鏡群140A與第五透鏡群150間的可變距離。在本實施例中，D1、D2、D3、D4為可調變(adjustable)的。舉例而言，當D1為11.54毫米，D2為25.79毫米，D3為7.49毫米，D4為1.23毫米時，鏡頭模組100A可處於廣角端。此時，鏡頭模組100A於廣角端的焦距可為5.3毫米，而鏡頭模組100的F數值(F-number)例如為1.7。另一方面，當D1為27.04毫米，D2為0.28毫米，D3為3.54毫米，D4為5.18毫米時，鏡頭模組100A可處於望遠端。此時，鏡頭模組100A於望遠端的焦距可為50.5毫米，而鏡頭模組100A的F數值例如為2.1。

圖9A至圖9D為圖7A至圖8B的攝像裝置的成像光學模擬數據圖。請參照圖9A，圖9A為鏡頭模組100A處於廣角端且物體光束L為可見光時的調制傳遞函數曲線圖，其橫軸為焦點偏移，而縱軸為光學轉移函數的模數。請參照圖9B，圖9B為鏡頭模組100A處於廣角端且物體光束L為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。請參照圖9C，圖9C為鏡頭模組100A處於望遠端且物體光束L為可見光時的調制傳遞函數曲線圖。請參照圖9D，圖9D為鏡頭模組100A處於望遠端且物體光束L為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖10A至圖10D為圖7A至圖8B的攝像裝置的成像光學模擬數據圖。請參照圖10A，圖10A為鏡頭模組100A處於廣角端且物體光束L為可見光時的光扇圖。請參照圖10B，圖10B為鏡頭模組100A處於廣角端且物體光束L為紅外光時的光扇圖。請參照圖10C，圖10C為鏡頭模組100處於望遠端且物體光束L為可見光時的光扇圖。請參照圖10D，圖10D為鏡頭模組100處於望遠端且物體光束L為紅外光時的光扇圖。

圖11A至圖11B為圖7A至圖8B的攝像裝置的成像光學模擬數據圖。在圖11A中，由左而右依序為鏡頭模組100A處於廣角端的場曲(field curvature)及畸變(distortion)圖形。在圖11B中，由左而右依序為鏡頭模組100A處於望遠端的場曲及畸變圖形。圖12A及圖12B分別繪示出鏡頭模組100A處於廣角端及望遠端的橫向色差圖。由於圖9A至圖12B所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例的攝像裝置1000A亦可具有高變倍比、高解析度之特性外，更可在物體光束L波長範圍不同的情況達到良好的攝像效果。

綜上所述，在本發明一實施例的鏡頭模組及攝像裝置中，利用五個透鏡群中各透鏡群皆包括至少一正透鏡及至少一負透鏡、五個透鏡群的屈光度依序為正值、負值、正值、正值、正值、以及第三透鏡群的任一透鏡為球面透鏡的設計，本發明一實施例的攝像裝置及攝像鏡頭除了可具有高變倍比、高解析度的特性外，更可在物體光束波長範圍不同的情況達到良好的攝像效果，進而達到日夜共焦的良好成像功能。

惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露的全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明的權利範圍；以及在本說明書中提及的第一、第二、....，例如第一透鏡群、第二透鏡群，僅用以表示元件的名稱，並非用來限制元件數量上的上限或下限。

1000、1000A．．．攝像裝置

100．．．鏡頭模組

110．．．第一透鏡群

112．．．第一透鏡

114．．．第二透鏡

116．．．第十一透鏡

120、120A．．．第二透鏡群

122、122A．．．第三透鏡

124．．．第四透鏡

126、126A．．．第十二透鏡

130、130A．．．第三透鏡群

132．．．第五透鏡

134．．．第六透鏡

136．．．第十三透鏡

138．．．第十四透鏡

140、140A．．．第四透鏡群

142．．．第七透鏡

144．．．第八透鏡

146．．．第十五透鏡

150．．．第五透鏡群

152．．．第九透鏡

154．．．第十透鏡

160．．．孔徑光欄

170．．．透光保護蓋

200．．．感光元件

300．．．發光元件

400．．．濾光元件

D1~D4．．．距離

L．．．物體光束

S1~S26．．．表面

X．．．光軸

圖1A及圖1B分別為本發明第一實施例的攝像裝置在不同變焦倍率下的光學結構示意圖。

圖2A及圖2B分別示出圖1A、圖1B中的攝像裝置的鏡頭模組的光學結構示意圖。

圖3A為鏡頭模組處於廣角端且物體光束為可見光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖3B為鏡頭模組處於廣角端且物體光束為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖3C為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為可見光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖3D為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖4A為鏡頭模組處於廣角端且物體光束為可見光時的光扇圖。

圖4B為鏡頭模組處於廣角端且物體光束為紅外光時的光扇圖。

圖4C為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為可見光時的光扇圖。

圖4D為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為紅外光時的光扇圖。

圖5A示出為鏡頭模組處於廣角端的場曲及畸變圖形。

圖5B示出鏡頭模組處於望遠端的場曲及畸變圖形。

圖6A示出鏡頭模組處於廣角端之橫向色差圖。

圖6B示出鏡頭模組處於望遠端之橫向色差圖。

圖7A及圖7B分別為本發明第二實施例的攝像裝置在不同變焦倍率下的光學結構示意圖。

圖8A及圖8B分別示出圖7A、圖7B中之攝像裝置的鏡頭模組的光學結構示意圖。

圖9A為鏡頭模組處於廣角端且物體光束為可見光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖9B為鏡頭模組處於廣角端且物體光束為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖9C為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為可見光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖9D為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為紅外光時的調制傳遞函數曲線圖。

圖10A為鏡頭模組處於廣角端且物體光束為可見光時的光扇圖。

圖10B為鏡頭模組處於廣角端且物體光束L為紅外光時的光扇圖。

圖10C為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為可見光時的光扇圖。

圖10D為鏡頭模組處於望遠端且物體光束為紅外光時的光扇圖。

圖11A示出鏡頭模組處於廣角端的場曲及畸變圖形。

圖11B示出鏡頭模組處於望遠端的場曲及畸變圖形。

圖12A及圖12B分別示出鏡頭模組處於廣角端及望遠端之橫向色差圖。

1000．．．攝像裝置