TWI662291B - 光學鏡頭 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種光學鏡頭，其自物側至像側依序包含一具有正屈光度的第一透鏡群及一具有負屈光度的第二透鏡群。第一透鏡群包含一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。第二透鏡群包含一第四透鏡、一第五透鏡及一第六透鏡。第一透鏡是塑膠透鏡，第四透鏡是凸凹透鏡，第六透鏡是非球面透鏡。

Description

光學鏡頭
本發明提出一種光學鏡頭，且特別是有關於一種體積小且成像品質佳的光學鏡頭。
近年來，隨著具有攝影功能之可攜式電子產品的興起，人們對光學系統的需求不斷提高，在追求小型化的同時，對其拍攝出來的影像品質亦逐漸提出更高的要求。
傳統搭載於可攜式電子產品上的光學攝影系統，通常是由數片鏡片構成，但由於智慧型手機等高規格行動裝置的盛行，使得使用者對於光學攝影系統的畫素與其成像品質的要求也迅速攀升，加上感光元件的尺寸亦向上提升，因此傳統的光學系統已無法滿足現有趨勢。
因此，亟需提出一種新的光學鏡頭，在降低製造成本的前提下，同時實現光學鏡頭小型化與提升成像品質的目的。
有鑑於此，本發明提出了小型化且成像品質佳的光學鏡頭。
本發明提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有屈光度的第四透鏡、一具有屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，其中第四透鏡係一凸凹透鏡。
本發明提出另一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有屈光度的第四透鏡、一具有屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，其中第一透鏡是一塑膠透鏡。
本發明提出更一種光學鏡頭。光學鏡頭具有一光軸，光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有屈光度的第四透鏡、一具有屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，其中第六透鏡之像側表面具有一反曲點，反曲點至光軸的距離是h6，第六透鏡之半徑是H6，且h6/H6<0.9。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
OL1‧‧‧光學鏡頭
G1‧‧‧第一透鏡群
G2‧‧‧第二透鏡群
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
L6‧‧‧第六透鏡
OA‧‧‧光軸
S1、S3、S5、S7、S9、S11、S13、S15‧‧‧物側表面
S2、S4、S6、S8、S10、S12、S14、S16‧‧‧像側表面
h6‧‧‧距離
H6‧‧‧半徑
I‧‧‧成像面
IF‧‧‧反曲點
St‧‧‧光闌
S‧‧‧光闌位置
F‧‧‧濾光片
C‧‧‧保護片
第1圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭。
第2A圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭的場曲曲線圖。
第2B圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭的畸變曲線圖。
以下將詳述本發明的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內。為了能更詳盡地說明本發明，說明書提供了許多特定細節；然而，本發明可在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示，且圖式僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸或數量。
第1圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭OL1。為顯現本實施例的特徵，僅顯示與本實施例有關的結構，其餘結構予以省略。本實施例的光學鏡頭OL1，可以是一定焦鏡頭，可應用於具有影像投影或擷取功能的一裝置上，例如，手持式通訊系統、車用攝像鏡頭、監視系統、數位相機、數位攝影機或投影機。
如第1圖所示，本實施例中，光學鏡頭OL1自物側(object side)至像側(image-forming side)依序至少包含一第一透鏡群G1及一第二透鏡群G2。第一透鏡群G1自物側至像側依序至少包含一第一透鏡L1、一第二透鏡L2及一第三透鏡L3。第二透鏡群G2自物側至像側依序至少包含一第四透鏡L4、一第五透鏡 L5及一第六透鏡L6。
實施例中，第一透鏡群G1具有正屈光度，第二透鏡群G2具有負屈光度。
於實施例中，光學鏡頭OL1可滿足0.65≦F123/EFL及/或F123/EFL≦0.90的條件。其中，F123是第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡的有效焦距，或是第一透鏡群G1的焦距；EFL是光學鏡頭OL1的有效焦距。進一步地，光學鏡頭OL1可滿足0.70≦F123/EFL及/或F123/EFL≦0.85的條件。
於一實施例中，光學鏡頭OL1亦可滿足TTL≦20毫米(millimeter,mm)的條件。其中，TTL是第一透鏡L1之物側表面S1與成像面I之間的距離。具體而言，TTL是自第一透鏡L1之物側表面S1與光學鏡頭OL1之一光軸OA交會的頂點至一成像面I的距離。進一步地，光學鏡頭OL1可滿足10mm≦TTL、10mm≦TTL≦20mm或TTL≦18mm的條件。
於實施例中，光學鏡頭OL1可滿足0.65≦EFL/TTL及/或EFL/TTL≦0.80的條件。
於一實施例中，光學鏡頭OL1亦可滿足1.0≦Fno及/或Fno≦2.5的條件。其中，Fno是光學鏡頭OL1之光圈係數。進一步地，光學鏡頭OL1可滿足1.3≦Fno、1.5≦Fno、Fno≦2.0及/或Fno≦2.3的條件。
於實施例中，光學鏡頭OL1可滿足nd1≦1.65的條件。其中，nd1是第一透鏡L1的折射率。進一步地，光學鏡頭OL1可滿足1.40≦nd1或1.40≦nd1≦1.65的條件。
於實施例中，光學鏡頭OL1亦可滿足35≦vd1的條 件。其中，vd1是第一透鏡L1的阿貝數。進一步地，光學鏡頭OL1可滿足45≦vd1、vd1≦70、35≦vd1≦70或45≦vd1≦70的條件。
於實施例中，光學鏡頭OL1亦可滿足V4≦30的條件。其中，V4是第四透鏡L4的阿貝數。
於實施例中，光學鏡頭OL1還可滿足｜V5-V6｜≦1.0的條件。其中，V5是第五透鏡L5的阿貝數，V6是第六透鏡L6的阿貝數。進一步地，光學鏡頭OL1可滿足｜V5-V6｜≦0.85或｜V5-V6｜≦0.75。
實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6的屈光度可以是正負交錯地設置。
舉例而言，第一透鏡L1可具有正屈光度，第二透鏡L2可具有負屈光度，第三透鏡L3可具有正屈光度，第四透鏡L4可具有負屈光度，第五透鏡L5可具有正屈光度，第六透鏡L6可具有負屈光度，但不用以限制本發明。
於一實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6之至少一者可為自由曲面透鏡或非球面透鏡。
具體而言，每一自由曲面透鏡具有至少一自由曲面表面，意即自由曲面透鏡的物側表面及/或像側表面是自由曲面表面；而每一非球面透鏡具有至少一非球面表面，意即非球面透鏡的物側表面及/或像側表面是非球面表面。且各非球面表面可滿足下列數學式：
其中，Z為在光軸OA方向的座標值，以光傳輸方向為正方向；A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16為非球面係數；K為二次曲面常數；C=1/R，R為曲率半徑；Y為正交於光軸OA方向的座標值，以遠離光軸OA的方向為正方向。此外，每一非球面表面之數學式的各項參數或係數的值可分別設定，以決定各非球面表面上之各位置的焦距。
此外，實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6之至少一者可以是採用塑膠材料所製成的塑膠透鏡；於另一實施例中，第一透鏡L1可以是塑膠透鏡，而第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6之任一者可以是塑膠透鏡，或是採用玻璃材料所製成的玻璃透鏡。其中，塑膠材質可包含，但不侷限於，聚碳酸脂(polycarbonate)、環烯烴共聚物(例如APEL)，以及聚酯樹脂(例如OKP4或O KP4HT)等，或為包括前述三者之至少一者的混合材料。
實施例中，第一透鏡L1的物側表面S1及/或像側表面S2可為非球面，且第一透鏡L1可採用塑膠透鏡。如第1圖所示，第一透鏡L1的物側表面S1可以是呈朝物側凸出的凸面、像側表面S2可以是呈朝物側凹入的凹面，物側表面S1及像側表面S2皆具有正屈光率，且第一透鏡L1具有正屈光度。進一步地，第一透鏡L1可以是一正屈光度透鏡、一凸凹透鏡、一非球面透鏡及/或一塑膠透鏡。
實施例中，第二透鏡L2的物側表面S3及/或像側表面S4可為非球面，且第二透鏡L2可採用塑膠透鏡或玻璃透鏡。如第1圖所示，第二透鏡L2的物側表面S3可以是呈朝物側凸出的凸面、像側表面S4可以是呈朝物側凹入的凹面，物側表面S3及像側表面S4皆具有正屈光率，且第二透鏡L2具有負屈光度。進一步地，第二透鏡L2可以是一負屈光度透鏡、一凸凹透鏡及/或一非球面透鏡，且可以是一塑膠透鏡或一玻璃透鏡。
實施例中，第三透鏡L3的物側表面S5及/或像側表面S6可為非球面，且第三透鏡L3可採用塑膠透鏡或玻璃透鏡。如第1圖所示，第三透鏡L3的物側表面S5可以是呈朝物側凸出的凸面、像側表面S6可以是呈朝像側凸出的凸面，物側表面S5具有正屈光率、像側表面S6具有負屈光率，且第三透鏡L3具有正屈光度。進一步地，第三透鏡L3可以是一正屈光度透鏡、一雙凸透鏡及/或一非球面透鏡，且可以是一塑膠透鏡或一玻璃透鏡。
實施例中，第四透鏡L4的物側表面S7及/或像側表面S8可為非球面，且第四透鏡L4可採用塑膠透鏡或玻璃透鏡。如第1圖所示，第四透鏡L4的物側表面S7可以是呈朝物側凸出的凸面、像側表面S8可以是呈朝物側凹入的凹面，物側表面S7及像側表面S8皆具有正屈光率，且第四透鏡L4具有負屈光度。進一步地，第四透鏡L4可以是一負屈光度透鏡、一凸凹透鏡及/或一非球面透鏡，且可以是一塑膠透鏡或一玻璃透鏡。
實施例中，第五透鏡L5的物側表面S9及/或像側表面S12可為非球面，且第五透鏡L5可採用塑膠透鏡或玻璃透鏡。 如第1圖所示，第五透鏡L5的物側表面S9可以是呈朝物側凹入的凹面、像側表面S10可以是呈朝像側凸出的凸面，物側表面S9及像側表面S6皆具有負屈光率，且第五透鏡L5具有正屈光度。進一步地，第五透鏡L5可以是一正屈光度透鏡、一凹凸透鏡及/或一非球面透鏡，且可以是一塑膠透鏡或一玻璃透鏡。
再參照第1圖，第五透鏡L5的物側表面S9存在至少一反曲點IF9(inflection point)，且第五透鏡L5的像側表面S10存在至少一反曲點IF10。
實施例中，第六透鏡L6的物側表面S11及/或像側表面S12可為非球面，且第六透鏡L6可採用塑膠透鏡或玻璃透鏡。如第1圖所示，第六透鏡L6的物側表面S11大抵可呈朝像側彎曲的凹面，且在物側表面S11的中心區域可呈朝物側凸出狀；第六透鏡L6的像側表面S12大抵可呈朝物側彎曲的凸狀，並在像側表面S12的中心區域可呈朝物側凹入狀。其中，物側表面S11及像側表面S12在光軸OA處皆具有正屈光率，且第六透鏡L6具有負屈光度。進一步地，第六透鏡L6以是一負屈光度透鏡及/或一非球面透鏡，且可以是一塑膠透鏡或一玻璃透鏡。
如第1圖所示，第六透鏡L6之像側表面S12具有一反曲點IF12，第六透鏡L6之反曲點IF12至光軸OA的距離值是h6；第六透鏡L6之半徑是H6。其中，光學鏡頭OL1也可滿足h6/H6<1.0或h6/H6≦0.9的條件。進一步地，光學鏡頭OL1可滿足h6/H6≦0.85或h6/H6≦0.70。
於另一實施例中，h6可以是第六透鏡L6之反曲點IF12至光軸OA的最短距離，而H6可以是第六透鏡L6的外徑至 光軸OA的最短距離。
於另一實施例中，第一距離h6也可以定義為第六透鏡L6之像側表面S12上，最接近成像面I的位置；於再一實施例中，第二距離H6也可以定義為第六透鏡L6的有效口徑，而第一距離h6也可以定義為第六透鏡L6對光束之有效口徑。
再如第1圖所示，光學鏡頭OL1更可包含光闌St及濾光片F。光闌St可設置於第一透鏡L1之物側，亦可設置於光學鏡頭OL1中的任二透鏡L1~L6之間，或設置於第六透鏡L6與成像面I之間；濾光片F可設置於第六透鏡L6及成像面I之間，其中濾光片F可以是一紅外濾光片(IR Filter)。再者，於成像面I上可設置一光電轉換單元或一影像擷取單元，其可感測穿透光學鏡頭OL1的光束。此外，光學鏡頭OL1更可包含一保護片C，其可設置於成像面I與濾光片F之間；於另一實施例中，濾光片F可同時具有保護作用，而省略保護片C。然而，光學鏡頭OL1並不以前述實施例之設置方式為限。
表一列示光學鏡頭OL1之一實施例，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、半徑、折射率、阿貝數等，然不用以限定本發明。其中，鏡片的表面代號是從物側至像側依序編排，例如：「S」代表光闌位置、「S1」代表第一透鏡L1的物側表面S1，「S2」代表第一透鏡L1的像側表面S2、「S13」及「S14」分別代表濾光片F的物側表面及像側表面、「S15」及「S16」分別代表平板玻璃C的物側表面及像側表面等等。另外，「厚度」代表該表面與相鄰於像側之一表面的距離，例如，物側表面S1的「厚度」為物側表面S1與像側表面S2的距離。
再者，若物側表面S1、S3、S5、S7、S9、S11及像側表面S2、S4、S6、S8、S10、S12之任一者為非球面，則其非球面數學式的各項係數可如表二所示，然不用以限定本發明。
第2A圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭OL1的場曲(field curvature)曲線圖。其中，曲線T、S分別顯示光學鏡頭OL1對於正切光束(Tangential Rays)與弧矢光束(Sagittal Rays)的色像差。圖中顯示光束之正切場曲值與弧矢場曲值均控制在良好的範圍內。
第2B圖繪示根據本發明之一實施例之光學鏡頭OL1的畸變(distortion)曲線圖。圖中顯示光束之畸變率控制在良好的範圍內。
由第2A~2B圖可知，本實施例的光學鏡頭OL1的場曲和畸變均能獲得良好校正。因此，根據本發明之實施例，光學鏡頭OL1能在降低成本、小型化的條件下，產生高解析度、低色像差之高品質的影像。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，且該第四透鏡具有阿貝數V4，且V4≦30。
  2. 一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有屈光度的第四透鏡、一具有屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，該第四透鏡是一凸凹透鏡，該第四透鏡具有阿貝數V4，且V4≦30。
  3. 一種光學鏡頭，具有一光軸，該光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有正屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有屈光度的第四透鏡、一具有屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，其中該第六透鏡之像側表面具有一反曲點，該反曲點至該光軸的距離是h6,該第六透鏡之半徑是H6，且h6/H6≦0.9。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之光學鏡頭，其中F123是該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡的有效焦距，EFL是該光學鏡頭的有效焦距，且0.65≦F123/EFL及/或F123/EFL≦0.90。
  5. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之光學鏡頭，其中TTL是該第一透鏡之一物側表面與一成像面之間的距離，且TTL≦20毫米。
  6. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之光學鏡頭，其中TTL是該第一透鏡之一物側表面與一成像面之間的距離，EFL是該光學鏡頭的有效焦距，且0.65≦EFL/TTL及/或EFL/TTL≦0.80。
  7. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之光學鏡頭，其中Fno是該光學鏡頭之光圈係數，且1.0≦Fno及/或Fno≦2.5。
  8. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之光學鏡頭，其中該第一透鏡具有折射率nd1及阿貝數vd1、該第五透鏡具有阿貝數V5，以及該第六透鏡具有阿貝數V6，且該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：nd1≦1.65；35≦vd1；及｜V5-V6｜≦1.0。
  9. 如申請專利範圍第2或3項之任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足以下至少一條件：該第二透鏡具有負屈光度、該第四透鏡具有負屈光度、該第五透鏡具有正屈光度或該第六透鏡具有負屈光度。
  10. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之光學鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡之至少一者是非球面透鏡，及/或該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡之至少一者是塑膠透鏡。
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