TWM530408U

TWM530408U - 五片式大光圈廣角鏡頭

Info

Publication number: TWM530408U
Application number: TW105208410U
Authority: TW
Inventors: Yi-Fang Chen
Original assignee: Kinko Optical Co Ltd
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2016-10-11

Description

五片式大光圈廣角鏡頭

本創作係關於一種光學鏡頭，特別係關於一種具有小型化、大光圈及廣角特性的五片式鏡頭。

因應行動裝置搭載相機模組的普及，薄形化及高畫素相機模組成為各家廠商追求的目標，為保有薄形化及高畫素特徵，感光元件需在有限面積內將像素縮小以達成高畫素需求，但小像素卻衍生感光能力不佳的缺點，必需加大光圈來彌補；另外，以往行動裝置搭載相機模組僅為功能性考量，鏡頭組僅以3至4片透鏡組成，如今，為追求性能，感光元件動輒千萬畫素，因此鏡頭組需要包含4片以上的透鏡才可符合需求，但6片透鏡又無法有效縮小體積。

有鑑於此，本創作之主要目的在於提供一種具有大光圈特性的小型化鏡頭，不但體積小，且具有高光學效能及高光通量特性，並可維持良好色差。

為達上述目的，本創作提供一種五片式大光圈廣角鏡頭，由物側至像側沿一光軸依序包括一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片、一第四鏡片、以及一第五鏡片，另外還有一光圈；該第一鏡片具有正屈光力，其物側面曲率半徑為R1，像側面曲率半徑為R2，其中R1>0；該第二鏡片具有負屈光力，其物側面曲率半徑為R3，像側面曲率半徑為R4，其中R3>R4>0；該第三鏡片具有正屈光力，其物側面曲率半徑為R5，像側面曲率半徑為R6，其中R5>0；該第四鏡片具有正屈光力，其物側面曲率半徑為R7，像側面曲率半徑為R8，其中R7<R8<0；該第五鏡片之光軸區域具有負屈光力，周圍區域具有正屈光力，該光軸區域與該周圍區域係以一反曲點連線為界，該光軸區域之物側面曲率半徑為R9，像側面曲率半徑為R10，其中R9<0<R10；該光圈位於該第一鏡片的物側或該第一、二鏡片之間；且該鏡頭更滿足2.5<R7/R8<6之條件式。

藉由上述設計，本創作的鏡頭可兼具小型化、大光圈以及廣角特性。

1‧‧‧五片式大光圈廣角鏡頭

10‧‧‧第一鏡片

20‧‧‧第二鏡片

30‧‧‧第三鏡片

40‧‧‧第四鏡片

50‧‧‧第五鏡片

52‧‧‧光軸區域

54‧‧‧周圍區域

56‧‧‧反曲點連線

60‧‧‧平板鏡片

70‧‧‧感光元件

L‧‧‧光軸

A‧‧‧物側

B‧‧‧像側

ST‧‧‧光圈

第1圖係本創作第一實施例的示意圖；第1A圖為本創作第一實施例的橫向色差圖；第1B圖為本創作第一實施例的軸上色差圖；第1C圖為本創作第一實施例的畸變圖；第2圖為本創作第二實施例的示意圖；第2A圖為本創作第二實施例的橫向色差圖；第2B圖為本創作第二實施例的軸上色差圖；第2C圖為本創作第二實施例的畸變圖；第3圖為本創作第三實施例的示意圖；第3A圖為本創作第三實施例的橫向色差圖；第3B圖為本創作第三實施例的軸上色差圖；第3C圖為本創作第三實施例的畸變圖。

請參考第1圖，所繪示者為本創作的第一實施例，該五片式大光圈廣角鏡頭1在光軸L上由物側A至像側B依序包括一第一鏡片10、一光圈ST(aperture stop)、一第二鏡片20、一第三鏡片30、一第四鏡片40、以及一第五鏡片50，該五鏡片10,20,30,40,50為具有屈光力的透鏡組合，於像側B處設有CCD、CMOS或其他感光元件70，於該感光元件70與該第五鏡片50之間可設有濾光片及/或保護玻璃等平板鏡片60，該平板鏡片60之數量可依需求增減或不設置。

本篇說明書所言之「正屈光力(或負屈光力)」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光力為正(或為負)。光軸附近的區域為光軸區域，光軸區域周圍的區域為周圍區域，該光軸區域與該周圍區域係以一反曲點連線為界，所述反曲點連線是指鏡片徑向上彎曲方向轉換之點的連線，此外，部分透鏡還包含一延伸部位於該周圍區域的外周，用以供該透鏡組裝於一鏡頭內，理想的成像光線並不會通過該延伸部。另外，光軸區域的面形可依該領域中通常知識來判斷，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，當R值為負時，判定為凹面；以像側面來說，當R值為正時，判定為凹面，當R值為負時，判定為凸面。

本實施例中，該第一鏡片10具有正屈光力，其物側面曲率半徑R1為1.691，像側面曲率半徑R2為-15.235，該第一鏡片10的物側面為凸面，該第一鏡片10的像側面為凸面，該第一鏡片10提供該五片式大光圈廣角鏡頭1主要屈光力；於其他可能的實施例中，R1可以有其他變化，惟R1必須大於0(R1>0)，此外，R2除了可小於0亦可以大於0(R2<0或R2>0)。

該光圈ST位於該第一、第二鏡片10,20之間，可在製造方便性與影像入射光量間取得平衡。

該第二鏡片20具有負屈光力，其物側面曲率半徑R3為4.113，像側面曲率半徑R4為1.469，該第二鏡片20的物側面為凸面，該第二鏡片20的像側面為凹面，該第二鏡片20的色散係數小於30，可有效減少廣角鏡頭容易發生的色差問題；於其他可能的實施例中，R3與R4可以有其他變化，惟R3必須大於R4，而R4必須大於0(R3>R4>0)。

該第三鏡片30具有正屈光力，其物側面曲率半徑R5為5.952，像側面曲率半徑R6為-10.470，該第三鏡片30的物側面為凸面，該第三鏡片30的像側面為凸面，該第三鏡片30可增加入光量，達到大光圈的效果；於其他可能的實施例中，R5可以有其他變化，惟R5必須大於0(R5>0)，此外，R6除了可小於0亦可以大於0(R6<0或R6>0)。

該第四鏡片40具有正屈光力，其物側面曲率半徑R7為-2.998，像側面曲率半徑R8為-1.022，R7/R8為2.934，該第四鏡片40的物側面為凹面，該第四鏡片40的像側面為凸面，該第四鏡片40可有效修正像散與場曲，可保持高入光量的同時縮短鏡頭全長並維持影像品質；於其他可能的實施例中，R7與R8可以有其他變化，惟R7必須小於R8，而R8必須小於0(R7<R8<0)，且必須滿足2.5<R7/R8<6之條件式，若滿足2.8<R7/R8<5.7之條件式尤佳，上述二條件式可得較短的鏡頭全長並維持良好色差。

該第五鏡片50中央具有一光軸區域52，該光軸區域52周邊則有一周圍區域54，該光軸區域52具有負屈光力，該周圍區域54具有正屈光力，該光軸區域52與該周圍區域54係以一反曲點連線56為界，該光軸區域52之物側面曲率半徑R9為-3.800，像側面曲率半徑R10為1.558，該第五鏡片50可有效修正大光圈造成的像差，正屈光力更可縮短鏡頭全長；於其他可能的實施例中，R9與R10可以有其他變化，惟R9必須小於0，而R10必須大於0(R9<0<R10)。

第一實施例的五片式大光圈廣角鏡頭1的設計參數如下表一所示：

其中，距離一欄中0.657mm是指第一鏡片物側面1的頂點與像側面2的頂點的距離，0.004mm是指像側面2至光圈ST的距離，0.028mm是指該光圈ST與該第二鏡片10物側面3頂點的距離，餘此類推；曲率半徑則是指光軸與物側面或像側面交點處的曲率半徑，第一實施例中，第一至第五鏡片10,20,30,40,50的物側面及像側面均為非球面，且其面型滿足下列公式：

其中z為非球面的深度(即非球面上距離光軸為h之點，與垂直光軸且經過非球面頂點的切面，兩者間的距離)，c=1/r，r為表面曲率半徑，h為非球面上的點與光軸的距離，k為錐面係數，A為第四階係數，B為第六階係數，C為第八階係數，D為第十階係數，E為第十二階係數，F為第十四階係數，G為第十六階係數。第一實施例各非球面之參數如下表二所示：

基於前述設計，本實施例之五片式大光圈廣角鏡頭1的系統焦距值f為3.6mm，系統長度TTL(Total Track Length)為4.48mm，最大像高處的視場角(FOV,Field Of View)達76.6度，光圈值(f-number)達2。

其中，該系統焦距值f(3.6mm)與該第二、三鏡片20,30在光軸上的距離D23(0.241mm)之比值為14.94，該系統焦距值f(3.6mm)與該第一、二鏡片10,20在光軸上的距離D12(0.032mm)之比值為112.50，該第三鏡片30之焦距f3(6.99mm)與該第四鏡片40之焦距f4(2.59mm)的比值絕對值為2.70；各鏡片的曲率半徑R1~R10與該系統焦距值f的比值如下表三所示；如此一來，該五片式大光圈廣角鏡頭1能具有大視角，並維持橫向色差(transverse chromatic aberration)之最大色差值不超過1.5μm，及軸上色差(axial chromatic aberration)之最大移焦量約為8.1μm，色差表現佳，其橫向色差圖如第1A圖所示，其軸上色差圖如1B圖所示，且更能有效修正大視角容易出現的畸變問題，如第1C圖所示的畸變圖，最大畸變量不超過1.2%。

請參考第2圖，所繪示者為本創作的第二實施例，其鏡片配置與第一實施例相似，惟該光圈ST係位於該第一鏡片10的物側，該第二實施例提供之五片式大光圈廣角鏡頭1的設計參數如下表四所示，其中R7/R8為3.975：

第二實施例中，第一至第五鏡片10,20,30,40,50之物側面及像側面均為非球面，且其面型滿足下列公式，各項參數的定義如前所述：

第二實施例各非球面之參數如下表五所示：

基於前述設計，本實施例的系統焦距f為3.53mm，系統長度TTL為3.93mm，最大像高處的視場角達78.4度，光圈值(f-number)達2。

其中，f/D23為12.74，f/D12為75.11，為3.59，各鏡片的曲率半徑R1~R10與該系統焦距值f的比值如下表六所示，可參考第2A圖所示之橫向色差圖，橫向色差之最大色差值不超過1.6μm，可參考第2B圖所示之軸上色差圖，軸上色差之最大移焦量約為33μm，可參考第2C圖所示之畸變圖，最大畸變量不超過0.9%。

請參考第3圖，所繪示者為本創作的第三實施例，其鏡片配置與第一實施例相似，惟該光圈ST係位於該第一鏡片10的物側，第三實施例提供之五片式大光圈廣角鏡頭1的設計參數如下表七所示，其中R7/R8為5.559：

第三實施例中，第一至第五鏡片10,20,30,40,50之物側面及像側面均為非球面，且其面型滿足下列公式：

第三實施例各非球面之參數如下表八所示：

基於前述設計，本實施例的系統焦距f為3.32mm，系統長度TTL為3.73mm，最大像高處的視場角達80.7度，光圈值(f-number)達2.2。

其中，f/D23為11.10，f/D12為80.98，為2.36，各鏡片的曲率半徑R1~R10與該系統焦距值f的比值如下表九所示，可參考第3A圖所示之橫向色差圖，橫向色差之最大色差值不超過1.7μm，可參考第3B圖所示之軸上色差圖，軸上色差之最大移焦量約為15μm，可參考第3C圖所示之畸變圖，最大畸變量不超過1.1%。

前述三個實施例僅為本創作所舉之例，基於本創作之精神，該五片式大光圈廣角鏡頭1的參數可加以改變，例如，各鏡片的曲率半徑R1~R10與該系統焦距值f的比值只要為落在下列範圍之間即可：R1/f為0.401~0.470，R2/f為-153.326~1.827，R3/f為1.118~1.256，R4/f為0.408~0.544，R5/f為1.653~3.240，R6/f為-5.509~-2.528，R7/f為-2.655~-0.833，R8/f為-0.477~-0.284，R9/f為-1.056~-0.471，R10/f為0.433~1.019；該系統焦距值f與該第二、三鏡片20,30在光軸上的距離D23之比值可以有其他變化，以滿足10<f/D23<15.5之條件式為佳，若滿足11<f/D23<15之條件式更佳；該系統焦距值f與該第一、二鏡片10,20在光軸上的距離D12之比值也可有其他變化，以滿足f/D12>45之條件式為佳；該第三鏡片30之焦距f3與該第四鏡片40之焦距f4的比值絕對值以小於8為佳，如此可得較短的光學總長並保有大光圈。

上述僅為本創作實施例的說明，不可用來限制本創作的專利範圍，舉凡未超脫本創作精神所作的簡易結構潤飾或變化，仍應屬於本創作申請專利範圍涵蓋的範疇。