TWI588525B

TWI588525B - 光學鏡片組

Info

Publication number: TWI588525B
Application number: TW105100012A
Authority: TW
Inventors: 許聖偉; 唐子健
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2017-06-21
Also published as: TW201627714A

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具有較短鏡頭長度之光學鏡片組，而主要用於拍攝影像及錄影，並應用於手持式電子產品，例如：行動電話、相機、平板電腦、車用攝影裝置、或是個人數位助理（Personal Digital Assistant, PDA）中。

近年來，手機和數位相機的普及使得攝影模組（包含光學鏡片組、座體及影像感應器等）蓬勃發展，手機和數位相機的薄型輕巧化也讓攝影模組的小型化需求愈來愈高，隨著感光耦合元件（Charge Coupled Device, CCD）或互補性氧化金屬半導體元件（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）之技術進步和尺寸縮小，裝載在攝影模組中的光學鏡片組也需要縮小體積，但光學鏡片組之良好光學性能也是必要顧及之處。

可攜式電子產品的規格日新月異，其關鍵零組件-光學鏡片組也更加多樣化發展，應用不只僅限於拍攝影像與錄影，還加上環境監視、行車紀錄攝影等，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。因此光學鏡片組的設計不僅需求好的成像品質、較小的鏡頭空間，對於因應行車與光線不足的環境，視場角與光圈大小的提升也是須考量之課題。因此極需要開發一種成像品質良好且鏡頭長度縮短的鏡頭。

光學鏡片組設計並非單純將成像品質佳的鏡頭等比例縮小就能製作出兼具成像品質與微型化的光學鏡片組，設計過程牽涉到材料特性，還必須考量到製作、組裝良率等生產面的實際問題。所以微型化鏡頭的技術難度明顯高出傳統鏡頭，因此如何製作出符合行車與光線不足環境的攝像鏡頭，並持續提升其成像品質並縮小攝像鏡頭的長度，一直是業界持續精進的目標。

於是，本發明提出一種縮減光學鏡頭之系統長度、維持足夠之光學性能、以及擴大視場角的六片式光學鏡片組。本發明六片式光學鏡片組從物側至像側，在光軸上依序安排有光圈、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及第六透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及第六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。本光學鏡片組只有此六片具有屈光率的透鏡。

本發明在第一方面所提供之光學鏡片組，第一透鏡具有屈光率，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面。第二透鏡具有屈光率，其像側面具有位於圓周附近區域的凹面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面。第三透鏡的物側面具有位於圓周附近區域的凹面部，其像側面具有位於光軸附近區域的凸面部。第四透鏡的像側面具有位於光軸附近區域的凸面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面。第五透鏡具有正屈光率，其物側面具有位於光軸附近區域的凸面部，其物側面及其像側面皆為非球面。第六透鏡的物側面具有位於光軸附近區域的凸面部與位於圓周附近區域的凸面部，其物側面及其像側面皆為非球面。第一透鏡在光軸上的中心厚度為T₁ 、第二透鏡在光軸上的中心厚度為T₂ 、第三透鏡在光軸上的中心厚度為T₃ 、第四透鏡在光軸上的中心厚度為T₄ 、第六透鏡在光軸上的中心厚度為T₆ ，而滿足(T₁ +T₂ +T₃ +T₄ )/T₆ ≦4.0。

在本發明光學鏡片組中，又滿足(T₃ +T₆ )/T₁ ≦1.9。

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 ，而滿足(T₃ +T₆ )/T₅ ≦2.1。

在本發明光學鏡片組中，G₁₂ 為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₃ +T₆ )/G₁₂ ≦8.0。

在本發明光學鏡片組中，G₃₄ 為第三透鏡到第四透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足(T₃ +T₆ )/G₃₄ ≦2.8。

在本發明光學鏡片組中，G₅₆ 為第五透鏡到第六透鏡在光軸上的空氣間隙，而滿足(T₃ +T₆ )/G₅₆ ≦3.3。

在本發明光學鏡片組中，G₁₂ 為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙寬度、G₂₃ 為第二透鏡到第三透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₃ +T₆ )/(G₁₂ +G₂₃ )≦1.8。

在本發明光學鏡片組中，G₂₃ 為第二透鏡到第三透鏡之間空氣間隙寬度、G₅₆ 為第五透鏡到第六透鏡在光軸上的空氣間隙，而滿足(T₃ +T₆ )/(G₂₃ +G₅₆ )≦1.4。

在本發明光學鏡片組中，又滿足(T₃ +T₆ )/T₂ ≦3.8。

在本發明光學鏡片組中，G₁₂ 為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₄ +T₆ )/G₁₂ ≦5.5。

本發明在第二方面所提供之光學鏡片組，第一透鏡具有屈光率，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面。第二透鏡具有屈光率，其像側面具有位於圓周附近區域的凹面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面。第三透鏡的物側面具有位於圓周附近區域的凹面部，其像側面具有位於光軸附近區域的凸面部。第四透鏡的像側面具有位於光軸附近區域的凸面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面。第五透鏡，具有正屈光率，其物側面具有位於光軸附近區域的凸面部，其像側面具有位於光軸附近區域的凹面部，其物側面及其像側面皆為非球面。第六透鏡的物側面具有位於圓周附近區域的凸面部，其物側面及其像側面皆為非球面。第一透鏡在光軸上的中心厚度為T₁ 、第二透鏡在光軸上的中心厚度為T₂ 、第三透鏡在光軸上的中心厚度為T₃ 、第四透鏡在光軸上的中心厚度為T₄ 、第六透鏡在光軸上的中心厚度為T₆ ，而滿足(T₁ +T₂ +T₃ +T₄ )/T₆ ≦4.0。

在本發明光學鏡片組中，又滿足(T₃ +T₆ )/T₁ ≦1.9。

在本發明光學鏡片組中，G₂₃ 為第二透鏡到第三透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₄ +T₆ )/G₂₃ ≦1.8。

在本發明光學鏡片組中，G₃₄ 為第三透鏡到第四透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足(T₄ +T₆ )/G₃₄ ≦1.8。

在本發明光學鏡片組中，G₅₆ 為第五透鏡到第六透鏡在光軸上的空氣間隙，而滿足(T₄ +T₆ )/G₅₆ ≦2.5。

在本發明光學鏡片組中，G₁₂ 為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₃ /G₁₂ ≦2.9。

在本發明光學鏡片組中，G₁₂ 為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₄ /G₁₂ ≦2.6。

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 、G₁₂ 為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₅ /G₁₂ ≦3.6。

在本發明光學鏡片組中，G₁₂ 為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₆ /G₁₂ ≦2.7。

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、第六透鏡60、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、第六透鏡60都可以是由透明的塑膠材質所製成，但本發明不以此為限。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、第六透鏡60等這六片透鏡而已。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、第六透鏡60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），設於第六透鏡60的朝向像側的一面62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；第六透鏡60具有第六物側面61與第六像側面62。

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 、第六透鏡60具有第六透鏡厚度T₆ 。所以，在光軸4上光學鏡片組1中透鏡的中心厚度總合稱為ALT。亦即，ALT =T₁ + T₂ + T₃ + T₄ + T₅ + T₆ 。

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 、第五透鏡50到第六透鏡60之間空氣間隙寬度稱為G₅₆ 。所以，第一透鏡10到第六透鏡60之間位於光軸4上各透鏡間之五個空氣間隙寬度之總合即稱為AAG。亦即，AAG = G₁₂ +G₂₃ +G₃₄ + G₄₅ +G₅₆ 。

另外，第一透鏡10的物側面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，第六透鏡60的第六像側面62至成像面71在光軸4上的長度為BFL。

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；f6為第六透鏡60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；n6為第六透鏡60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；υ5為第五透鏡50的阿貝係數；及υ6為第六透鏡60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3.413公厘。

第一實施例之光學鏡片組系統1主要由六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凸面部17。第一透鏡之物側面11及像側面12其中至少一者為非球面。

第二透鏡20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凹面部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其中至少一者為非球面。

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凸面部33以及位於圓周附近區域的凹面部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以及在圓周附近的凸面部37。第三透鏡30之物側面31及像側面32其中至少一者為非球面。

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凸面部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其中至少一者為非球面。

第五透鏡50具有正屈光率，物側2的第五物側面51具有位於光軸附近區域的凸面部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凹面部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。

第六透鏡60具有負屈光率，朝向物側2的第六物側面61具有位於光軸附近區域的凸面部63以及位於圓周附近區域的凸面部64，朝向像側3的第六像側面62具有位於光軸附近區域的凹面部66以及位於圓周附近區域的凸面部67。另外，第六物側面61與第六像側面62均為非球面。濾光片70位於第六透鏡60的第六像側面62以及成像面71之間。

在本發明光學鏡片組1中，從第一透鏡10到第六透鏡60中，所有物側面11/21/31/41/51/61與像側面12/22/32/42/52/62共計十二個曲面。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（F）、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Fno為2.0497，系統像高為3.413公厘，HFOV為37.4916 度。

本發明第一實施例的系統長度已有效縮短，仍能有效克服色像差並提供較佳的成像品質，故本案第一實施例能在維持良好光學性能之條件下，達到縮短鏡頭長度之效果。

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。特別是：1.第二實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例短。2.第二實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

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。系統像高為3.413公厘，Fno為2.0497，HFOV為37.4916度。

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：第一透鏡10的第一像側面12具有位於圓周附近區域的凹面部17’。特別是：1.第三實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例短。2.第三實施例的成像品質優於第一實施例。3.第三實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

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，系統像高為3.413公厘，Fno為2.0497，HFOV為37.4916度。

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：第一透鏡10的第一像側面12具有位於圓周附近區域的凹面部17’。特別是：第四實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

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，系統像高為3.413公厘，Fno為2.0497，HFOV為37.4916度。

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。特別是：1.第五實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例短。2.第五實施例的成像品質優於第一實施例。3.第五實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

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，系統像高為3.413公厘，Fno為2.0497，HFOV為37.4916 度。

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：第一透鏡10的第一像側面12具有位於圓周附近區域的凹面部17’。特別是：第六實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

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，系統像高為3.413公厘，Fno為2.0497，HFOV為37.4916 度。

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。特別是：1.第七實施例的成像品質優於第一實施例。2.第七實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

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，系統像高為3.413公厘，Fno為2.0497，HFOV為37.4916度。

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：第一透鏡10的第一像側面12具有位於圓周附近區域的凹面部17’。特別是：第八實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

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，系統像高為3.413公厘，Fno為2.0497，HFOV為37.4916 度。

另外，各實施例之重要參數則整理於圖40中。其中G6F代表第六透鏡60到濾光片70之間在光軸4上的間隙寬度、TF代表濾光片70在光軸4上的厚度、GFP代表濾光片70到成像面71之間在光軸4上的間隙寬度、BFL為第六透鏡60的第六像側面62到成像面71在光軸4上的距離、即BFL=G6F+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. 具有屈光率的第一透鏡搭配具有屈光率的第二透鏡與其像側圓周區域為凹面，易於修正第一透鏡產生的像差。第三透鏡物側圓周區域為凹面且像側光軸區域為凸面，與第四透鏡像側光軸區域為凸面有利於修正前二鏡片產生的像差。第五透鏡的正屈光率，物側光軸區域為凸面且像側光軸區域為凹面，則有利於微調前四鏡片修正後的像差。第六透鏡物側光軸區域為凸面且物側圓周區域為凸面，則有利於修正前五鏡片的像差。

2. 第一透鏡至第四透鏡的物側面或是像側面其中之至少一面為非球面，易於協助修正光學鏡片組整體的彗差（comatic aberration）、像散（astigmatism）、場曲（field curvature）、畸變（distortion）與離軸色差（off-axis chromatic aberration）…等等。第五透鏡與第六透鏡之物側面及像側面皆為非球面，有利於修正主要的彗差、像散、場曲、畸變與離軸色差。光圈位置因為必須考量很多透鏡面形、透鏡厚度及透鏡間空氣間隙等多組參數的配合，而在此設計前述各鏡片之特性又須考量光學鏡片組的光學特性與鏡頭長度。舉例來說：第一透鏡具有屈光率可有效增加聚光能力，搭配光圈位置設置在第一透鏡之物側面之前，有助於增加可用光圈與降低光圈值，因此光圈的位置設計有其特別意義。

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、整體長度有效縮短、拍攝角度大、光圈值降低、且技術上可行之光學鏡片組。同時，可協助控制透鏡或是空氣間隙之厚度，使其維持適當之比例，以避免任一透鏡厚度過大而不利於鏡頭整體之薄型化，或是避免任一透鏡厚度過小而不利於鏡頭整體之組裝及製造。不同參數之比例有較佳之範圍，例如：

1. 當滿足(T₁ +T₂ +T₃ +T₄ )/T₆ ≦4.0，有助於增加第六透鏡的厚度以利於修正前四鏡片所產生的像差，此外限制第六透鏡厚度不至過薄以提升良率。較佳地，當滿足2.6≦(T₁ +T₂ +T₃ +T₄ )/T₆ ≦4.0，使得前四片的厚度不至過小而降低製造上的良率，或第六透鏡過厚增加整體鏡頭長度。

2. 當滿足(T₃ +T₆ )/T₁ ≦1.9，有助於增加第一透鏡的厚度，使得厚度不至過薄，以利於在光圈後收聚光線。較佳地，當滿足0.8≦(T₃ +T₆ )/T₁ ≦1.9，使得第三透鏡與第六透鏡的厚度不至過小而降低了製造上的良率，或是使得第一透鏡過厚而增加整體鏡頭長度。

3. 當滿足(T₃ +T₆ )/T₅ ≦2.1，有助於增加第五透鏡的厚度，使得其厚度不至過薄，以利於修正前四枚透鏡所產生的像差。較佳地，當滿足0.8≦(T₃ +T₆ )/T₅ ≦2.1，使得第三透鏡與第六透鏡的厚度不至過小而降低製造上的良率，或使得第五透鏡過厚而增加整體鏡頭長度。

4. 當滿足(T₃ +T₆ )/T₂ ≦3.8，有助於限制第二透鏡厚度不至過薄以提升良率。較佳地，當滿足2.3≦(T₃ +T₆ )/T₂ ≦3.8，使得第三透鏡與第六透鏡的厚度不至過小而降低製造上的良率，或第二透鏡過厚使負屈光率降低。

5. 對於參數群(T₃ +T₆ )/G₁₂ ≦8.0、(T₃ +T₆ )/G₃₄ ≦2.8、(T₃ +T₆ )/G₅₆ ≦3.3、(T₃ +T₆ )/(G₁₂ +G₂₃ )≦1.8、(T₃ +T₆ )/(G₂₃ +G₅₆ )≦1.4、(T₄ +T₆ )/G₁₂ ≦5.5、(T₄ +T₆ )/G₂₃ ≦1.8、(T₄ +T₆ )/G₃₄ ≦1.8、(T₄ +T₆ )/G₅₆ ≦2.5、T₃ /G₁₂ ≦2.9、T₄ /G₁₂ ≦2.6、T₅ /G₁₂ ≦3.6、T₆ /G₁₂ ≦2.7等的比例，其較佳地限制為3.0≦(T₃ +T₆ )/G₁₂ ≦8.0、1.6≦(T₃ +T₆ )/G₃₄ ≦2.8、1.8≦(T₃ +T₆ )/G₅₆ ≦3.3、0.9≦(T₃ +T₆ )/(G₁₂ +G₂₃ )≦1.8、0.7≦(T₃ +T₆ )/(G₂₃ +G₅₆ )≦1.4、1.2≦(T₄ +T₆ )/G₁₂ ≦5.5、1.0≦(T₄ +T₆ )/G₂₃ ≦1.8、0.6≦(T₄ +T₆ )/G₃₄ ≦1.8、1.15≦(T₄ +T₆ )/G₅₆ ≦2.5、2.35≦T₃ /G₁₂ ≦2.9、0.5≦T₄ /G₁₂ ≦2.6、1.7≦T₅ /G₁₂ ≦3.6、0.6≦T₆ /G₁₂ ≦2.7，目的為使各透鏡的厚度與間隙維持在一適當範圍內，避免任一參數過大而不利於本發明光學鏡片組1整體之薄型化。或是，避免任一參數過小而影響鏡頭組裝，或是提高了製造上之困難度。

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光學鏡片組長度縮短、可用光圈增大、視場角增加、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。前述所列之例示性限定關係式，亦可任意選擇性地合併不等數量而施用於本發明之實施態樣中，並不限於此。

本發明之光學鏡片組1，還可應用於電子裝置中，例如應用於行動電話或是行車紀綠器。請參閱圖22，其為應用前述光學鏡片組1的電子裝置100的第一較佳實施例。電子裝置100包含機殼110，及安裝在機殼110內的影像模組120。圖22僅以行動電話為例，說明電子裝置100，但電子裝置100的型式不以此為限。

如圖22中所示，影像模組120包括如前所述的光學鏡片組1。圖22例示前述第一實施例之光學鏡片組1。此外，電子裝置100另包含用於供光學鏡片組1設置的鏡筒130、用於供鏡筒130設置的模組後座單元（module housing unit）140，用於供模組後座單元140設置的基板172，及設置於基板172、且位於光學鏡片組1的像側3的影像感測器72。光學鏡片組1中之影像感測器72可以是電子感光元件，例如感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件。成像面71是形成於影像感測器72。

本發明所使用的影像感測器72是採用板上連接式晶片封裝（Chip on Board, COB）的封裝方式而直接連接在基板172上。這和傳統晶片尺寸封裝之封裝方式的差別在於，板上連接式晶片封裝不需使用保護玻璃。因此，在光學鏡片組1中並不需要在影像感測器72之前設置保護玻璃，然本發明並不以此為限。

須注意的是，本實施例雖顯示濾光片70，然而在其他實施例中亦可省略濾光片70之結構，所以濾光片70並非必要。且機殼110、鏡筒130、及/或模組後座單元140可為單一元件或多個元件組裝而成，但無須限定於此。其次，本實施例所使用的影像感測器72是採用板上連接式晶片封裝的封裝方式而直接連接在基板172上，然本發明並不以此為限。

具有屈光率的六片透鏡10、20、30、40、50、60例示性地是以於兩透鏡之間分別存在有空氣間隔的方式設置於鏡筒130內。模組後座單元140具有鏡頭後座141，及設置於鏡頭後座141與影像感測器72之間的影像感測器後座146，然在其它的實施態樣中，不一定存在有影像感測器後座146。鏡筒130是和鏡頭後座141沿軸線I-I'同軸設置，且鏡筒130設置於鏡頭後座141的內側。

另請參閱圖23，為應用前述光學鏡片組1的可攜式電子裝置200的第二較佳實施例。第二較佳實施例的可攜式電子裝置200與第一較佳實施例的可攜式電子裝置100的主要差別在於：鏡頭後座141具有第一座體142、第二座體143、線圈144及磁性元件145。第一座體142供鏡筒130設置並與鏡筒130外側相貼合且沿軸線I-I'設置、第二座體143沿軸線I-I'並環繞著第一座體142之外側設置。線圈144設置在第一座體142的外側與第二座體143的內側之間。磁性元件145設置在線圈144的外側與第二座體143的內側之間。

第一座體142可帶著鏡筒130及設置在鏡筒130內的光學鏡片組1沿軸線I-I'，即圖6之光軸4移動。影像感測器後座146則與第二座體143相貼合。濾光片70，則是設置在影像感測器後座146。第二實施例可攜式電子裝置200的其他元件結構則與第一實施例的可攜式電子裝置100類似，故在此不再贅述。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‧‧‧物側面
12‧‧‧像側面
13‧‧‧凸面部
14‧‧‧凸面部
16‧‧‧凹面部
17‧‧‧凸面部
17’ ‧‧‧凹面部
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧物側面
22‧‧‧像側面
23‧‧‧凸面部
24‧‧‧凹面部
26‧‧‧凹面部
27‧‧‧凹面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
33‧‧‧凸面部
34‧‧‧凹面部
36‧‧‧凸面部
37‧‧‧凸面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
43‧‧‧凹面部
44‧‧‧凹面部
46‧‧‧凸面部
47‧‧‧凸面部
50‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧物側面
52‧‧‧像側面
53‧‧‧凸面部
54‧‧‧凹面部
56‧‧‧凹面部
57‧‧‧凸面部
60‧‧‧第六透鏡
61‧‧‧物側面
62‧‧‧像側面
63‧‧‧凸面部
64‧‧‧凸面部
66‧‧‧凹面部
67‧‧‧凸面部
70‧‧‧濾光片
71‧‧‧成像面
72‧‧‧影像感測器
80‧‧‧光圈
T₁~T₆‧‧‧各透鏡中心厚度
100‧‧‧可攜式電子裝置
110‧‧‧機殼
120‧‧‧影像模組
130‧‧‧鏡筒
140‧‧‧模組後座單元
141‧‧‧鏡頭後座
142‧‧‧第一座體
143‧‧‧第二座體
144‧‧‧線圈
145‧‧‧磁性元件
146‧‧‧影像感測器後座
172‧‧‧基板
200‧‧‧可攜式電子裝置
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圖繪示本發明六片式光學鏡片組的第一實施例之示意圖。圖7A繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。圖7B繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。圖7C繪示第一實施例在子午方向的像散像差。圖7D繪示第一實施例的畸變像差。圖8繪示本發明六片式光學鏡片組的第二實施例之示意圖。圖9A繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。圖9B繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。圖9C繪示第二實施例在子午方向的像散像差。圖9D繪示第二實施例的畸變像差。圖10繪示本發明六片式光學鏡片組的第三實施例之示意圖。圖11A繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。圖11B繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。圖11C繪示第三實施例在子午方向的像散像差。圖11D繪示第三實施例的畸變像差。圖12繪示本發明六片式光學鏡片組的第四實施例之示意圖。圖13A繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。圖13B繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。圖13C繪示第四實施例在子午方向的像散像差。圖13D繪示第四實施例的畸變像差。圖14繪示本發明六片式光學鏡片組的第五實施例之示意圖。圖15A繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。圖15B繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。圖15C繪示第五實施例在子午方向的像散像差。圖15D繪示第五實施例的畸變像差。圖16繪示本發明六片式光學鏡片組的第六實施例之示意圖。圖17A繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。圖17B繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。圖17C繪示第六實施例在子午方向的像散像差。圖17D繪示第六實施例的畸變像差。圖18繪示本發明六片式光學鏡片組的第七實施例之示意圖。圖19A繪示第七實施例在成像面上的縱向球差。圖19B繪示第七實施例在弧矢方向的像散像差。圖19C繪示第七實施例在子午方向的像散像差。圖19D繪示第七實施例的畸變像差。圖20繪示本發明六片式光學鏡片組的第八實施例之示意圖。圖21A繪示第八實施例在成像面上的縱向球差。圖21B繪示第八實施例在弧矢方向的像散像差。圖21C繪示第八實施例在子午方向的像散像差。圖21D繪示第八實施例的畸變像差。圖22繪示應用本發明六片式光學鏡片組的可攜式電子裝置的第一較佳實施例之示意圖。圖23繪示應用本發明六片式光學鏡片組的可攜式電子裝置的第二較佳實施例之示意圖。圖24表示第一實施例詳細的光學數據。圖25表示第一實施例詳細的非球面數據。圖26表示第二實施例詳細的光學數據。圖27表示第二實施例詳細的非球面數據。圖28表示第三實施例詳細的光學數據。圖29表示第三實施例詳細的非球面數據。圖30表示第四實施例詳細的光學數據。圖31表示第四實施例詳細的非球面數據。圖32表示第五實施例詳細的光學數據。圖33表示第五實施例詳細的非球面數據。圖34表示第六實施例詳細的光學數據。圖35表示第六實施例詳細的非球面數據。圖36表示第七實施例詳細的光學數據。圖37表示第七實施例詳細的非球面數據。圖38表示第八實施例詳細的光學數據。圖39表示第八實施例詳細的非球面數據。圖40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‧‧‧物側面

12‧‧‧像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凹面部

17‧‧‧凸面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧物側面

22‧‧‧像側面

23‧‧‧凸面部

24‧‧‧凹面部

26‧‧‧凹面部

27‧‧‧凹面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧物側面

32‧‧‧像側面

33‧‧‧凸面部

34‧‧‧凹面部

36‧‧‧凸面部

37‧‧‧凸面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧物側面

42‧‧‧像側面

43‧‧‧凹面部

44‧‧‧凹面部

46‧‧‧凸面部

47‧‧‧凸面部

50‧‧‧第五透鏡

51‧‧‧物側面

52‧‧‧像側面

53‧‧‧凸面部

54‧‧‧凹面部

56‧‧‧凹面部

57‧‧‧凸面部

60‧‧‧第六透鏡

61‧‧‧物側面

62‧‧‧像側面

63‧‧‧凸面部

64‧‧‧凸面部

66‧‧‧凹面部

67‧‧‧凸面部

70‧‧‧濾光片

71‧‧‧成像面

72‧‧‧影像感測器

80‧‧‧光圈

T₁~T₆‧‧‧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光圈、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡以及一第六透鏡，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，具有屈光率，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面；該第二透鏡，具有屈光率，其像側面具有位於一圓周附近區域的一凹面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面；該第三透鏡，其物側面具有位於一圓周附近區域的一凹面部，其像側面具有位於該光軸附近區域的一凸面部；該第四透鏡，其像側面具有位於該光軸附近區域的一凸面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面；該第五透鏡，具有正屈光率，其物側面具有位於該光軸附近區域的一凸面部，其物側面及其像側面皆為非球面；以及該第六透鏡，其物側面具有位於該光軸附近區域的一凸面部與位於一圓周附近區域的一凸面部，其物側面及其像側面皆為非球面；其中，該光學鏡片組只有六片透鏡，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、第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T₃、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、該第六透鏡在該光軸上的中心厚度為T₆，而滿足(T₁+T₂+T₃+T₄)/T₆≦4.0與(T₃+T₆)/T₅≦2.1。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中(T₃+T₆)/T₁≦1.9。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₃+T₆)/G₁₂≦8.0。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中G₃₄為該第三透鏡到該第四透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足(T₃+T₆)/G₃₄≦2.8。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中G₅₆為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙，而滿足(T₃+T₆)/G₅₆≦3.3。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙寬度、G₂₃為該第二透鏡到該第三透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₃+T₆)/(G₁₂+G₂₃)≦1.8。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中G₂₃為該第二透鏡到該第三透鏡之間空氣間隙寬度、G₅₆為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙，而滿足(T₃+T₆)/(G₂₃+G₅₆)≦1.4。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中(T₃+T₆)/T₂≦3.8。
如請求項1所述之光學鏡片組，其中G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₄+T₆)/G₁₂≦5.5。
一種光學鏡片組，從一物側至一像側沿一光軸依序包含一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡以及一第六透鏡，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，具有屈光率，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面；該第二透鏡，具有屈光率，其像側面具有位於一圓周附近區域的一凹面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面；該第三透鏡，其物側面具有位於一圓周附近區域的一凹面部，其像側面具有位於該光軸附近區域的一凸面部；該第四透鏡其像側面具有位於該光軸附近區域的一凸面部，其物側面及其像側面至少其中一者為非球面；該第五透鏡，具有正屈光率，其物側面具有位於該光軸附近區域的一凸面部，其像側面具有位於該光軸附近區域的一凹面部，其物側面及其像側面皆為非球面；以及該第六透鏡，其物側面具有位於一圓周附近區域的一凸面部，其物側面及其像側面皆為非球面；其中，該光學鏡片組只有六片透鏡，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、第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T₃、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、該第六透鏡在該光軸上的中心厚度為T₆，而滿足(T₁+T₂+T₃+T₄)/T₆≦4.0與(T₃+T₆)/T₅≦2.1。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中(T₃+T₆)/T₁≦1.9。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中G₂₃為該第二透鏡到該第三透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足(T₄+T₆)/G₂₃≦1.8。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中G₃₄為該第三透鏡到該第四透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足(T₄+T₆)/G₃₄≦1.8。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中G₅₆為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙，而滿足(T₄+T₆)/G₅₆≦2.5。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₃/G₁₂≦2.9。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₄/G₁₂≦2.6。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中該第五透鏡在該光軸上的中心厚度為T₅、G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₅/G₁₂≦3.6。
如請求項10所述之光學鏡片組，其中G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙寬度，而滿足T₆/G₁₂≦2.7。