TWM532034U - 小型化五片式成像鏡頭 - Google Patents

Description

小型化五片式成像鏡頭

本創作是關於一種光學系統，特別是關於一種具有小型化特性的五片式成像鏡頭。

五片式成像鏡頭是光學系統中常見的結構，此類鏡頭早期是以全球面的玻璃鏡片製造，而有無法有效縮短鏡頭尺寸的缺點。目前，由於非球面鏡片的製造技術已提升許多，因此非球面鏡片已廣泛應用於此類鏡頭，其有助於縮小鏡頭尺寸，並希望能藉此修正系統像差，實現小尺寸、高解像力的效果，而如何將這些特點加以實現，則是值得本領域人士思量的課題。

本創作之主要目的在於提供一種具有小型化及高解像力特性的五片式成像鏡頭。

為了達成上述及其他目的，本創作提供一種小型化五片式成像鏡頭，其由物側至像側依序包括一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片及一第五鏡片。第一鏡片具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面。第二鏡片具有正屈光力。第三鏡片具有負屈光力，其物側面及像側面均為凹面。第四鏡片具有正屈光力，其物側面及像側面均為凸面。第五鏡片具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面。其中，小型化五片式成像鏡頭還滿足下列關係式：5.8≤(F1∙F2)/F3≤8.5；其中F2為該第二鏡片的焦距值，F3為該第三鏡片的焦距值。藉此，除兼顧小型化及高解像力特性之外，還能進一步使系統具有較低的像差。

為了達成上述及其他目的，本創作還提供一種小型化五片式成像鏡頭，其由物側至像側依序包括一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片及一第五鏡片。第一鏡片具有負屈光力，其物側面曲率半徑為正值，且其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑。第二鏡片具有正屈光力，其物側面的曲率半徑與像側面的曲率半徑的乘積為負值。第三鏡片具有負屈光力，其物側面的曲率半徑小於像側面的曲率半徑，且其物側面的曲率半徑為負值。第四鏡片具有正屈光力，其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑，且其像側面的曲率半徑為負值。第五鏡片具有負屈光力，其物側面曲率半徑為正值，且其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑。其中，小型化五片式成像鏡頭還滿足下列關係式：5.8≤(F1∙F2)/F3≤8.5；其中F2為該第二鏡片的焦距值，F3為該第三鏡片的焦距值。藉此，除兼顧小型化及高解像力特性之外，還能進一步使系統具有較低的像差。

前述小型化五片式成像鏡頭中，第二鏡片的物側面及像側面均可為凸面。

前述小型化五片式成像鏡頭更可滿足下列關係式：1.8≤R1/F≤3；其中R1為第一鏡片物側面的曲率半徑，藉此修正第一鏡片可能產生的像差。

前述小型化五片式成像鏡頭更可滿足下列關係式：-5.7≤(F3∙F4)/F≤-4；其中F3為該第三鏡片的焦距值，藉此使系統具有較低的製造敏感度。

前述小型化五片式成像鏡頭更可滿足下列關係式：-9＜(F1∙F4)/F＜-5.5；其中F1為該第一鏡片的焦距值，F4為該第四鏡片的焦距值，F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值，藉此修正畸變。

前述小型化五片式成像鏡頭更可滿足下列關係式：2.5≤vd1-vd2≤6.5；其中vd1為第一鏡片的色散係數，vd2為第二鏡片的色散係數，藉此修正系統的色差。

前述小型化五片式成像鏡頭中，第一、第二鏡片可為玻璃鏡片且雙面均為球面，第三至第五鏡片可為塑膠鏡片且雙面均為非球面。

前述小型化五片式成像鏡頭更可滿足下列關係式：0.55＜R2/F＜0.65 、 0.9＜R3/F＜1.25 、 -1.5＜R4/F＜-1.2 、 -5.2＜R5/F＜-1.8 、1＜R6/F＜1.7 、 1.4＜R7/F＜1.95 、 -0.5＜R8/F＜-0.4 、 0.5＜R9/F＜0.7 、 0.2＜R10/F＜0.4 、-0.75＜F/F1＜-0.5、0.8＜F/F2＜1.05、-0.9＜F/F3＜-0.6、1.2＜F/F4＜1.45、 -0.9＜F/F5＜-0.4 、 2.4＜ALT/Gaa＜4；其中R2為該第一鏡片像側面的曲率半徑，R3為該第二鏡片物側面的曲率半徑，R4為該第二鏡片像側面的曲率半徑，R5為該第三鏡片物側面的曲率半徑，R6為該第三鏡片像側面的曲率半徑，R7為該第四鏡片物側面的曲率半徑，R8為該第四鏡片像側面的曲率半徑，R9為該第五鏡片物側面的曲率半徑，R10為該第五鏡片像側面的曲率半徑，F2為該第二鏡片的焦距值，F3為該第三鏡片的焦距值，F5為該第五鏡片的焦距值，ALT為該第一至第五鏡片在一光軸上的厚度總和，Gaa為該第一至第五鏡片在該光軸上的間隙長度總和。藉此使該小型化五片式成像鏡頭具有小型化及高解像力的特性。

請參考第1圖，所繪示者為本創作的第一實施例，該小型化五片式成像鏡頭（下稱五片式鏡頭）在光軸L上由物側A至像側B依序包括一第一鏡片10、一第二鏡片20、一光圈ST、一第三鏡片30、一第四鏡片40及一第五鏡片50，於像側B處設有CCD、CMOS或其他感光元件（未繪示），於感光元件與第五鏡片50之間可設有濾光片及/或保護玻璃等平板鏡片60，平板鏡片60的數量可依需求增減或不設置。

本實施例中，第一鏡片10具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面，且其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑，玻璃製成的第一鏡片10的物側面及像側面均可為球面，藉此增加本系統的視角。本文中，當一曲面的曲面圓心較該曲面本身更靠近像側時，則該曲面之曲率半徑為正值；反之，當一曲面的曲面圓心較該曲面本身更靠近物側時，則該曲面之曲率半徑為負值。

第二鏡片20具有正屈光力，其物側面及像側面均為凸面，此時其物側面的曲率半徑與像側面的曲率半徑的乘積為負值，玻璃製成的第二鏡片20的物側面及像側面均可為球面。藉此，第二鏡片20可提供系統主要的屈光力。

第三鏡片30具有負屈光力，其物側面及像側面均為凹面，亦即其物側面的曲率半徑小於像側面的曲率半徑，塑膠製成的第三鏡片30的物側面及像側面均可為非球面，藉此有效降低橫向色差。

第四鏡片40具有正屈光力，其物側面及像側面均為凸面而為一雙凸鏡片，亦即其物側面的曲率半徑為正值且大於像側面的曲率半徑，塑膠製成的第四鏡片40的物側面及像側面均可為非球面。藉此，第四鏡片40可用以降低系統像散。

第五鏡片50具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面，亦即其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑，塑膠製成的第五鏡片50的物側面及像側面均可為非球面，且第五鏡片50物側面及像側面中具有至少一反曲點，藉此有效降低系統場曲。

本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表一所示：

表一

本實施例中，第三至第五鏡片30、40、50的物側面及像側面均為非球面，其面型滿足下列非球面公式：

其中c=1/r，r為表面曲率半徑，h為光線在此表面的高度，k為錐面係數，B為第四階係數，C為第六階係數，D為第八階係數，E為第十階係數，F為第十二階係數，G為第十四階係數。第一實施例各非球面之參數如下表二所示：

表二

基於前述設計，本實施例的系統焦距值F為5.015 mm，系統長度為16.5 mm，第一鏡片焦距值為-9.06 mm，第二鏡片焦距值為-5.81 mm，第三鏡片焦距值為-7.19 mm，第四鏡片焦距值為3.55 mm，第五鏡片焦距值為-6.31 mm。

此時，五片式鏡頭各項關係式的數值如下表三所示：

表三

如此一來，五片式鏡頭具有小型化、高解像力且畸變較小的特性，其場曲及畸變圖如第1A圖所示，最大場曲值不超過0.6 mm，最大畸變量均約在±1％或更小，其不同像高處的橫向色差圖如第1B圖所示，可見在不同像高處均有良好的色差表現。

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，本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表四所示：

表四

本實施例中，第三至第五鏡片30、40、50的物側面及像側面均為非球面，其面型滿足上列非球面公式，且第二實施例各非球面之參數如下表五所示：

表五

基於前述設計，本實施例的系統焦距值F為5.05 mm，系統長度為16.5 mm，第一鏡片焦距值為-8.89 mm，第二鏡片焦距值為5.86 mm，第三鏡片焦距值為-7.63 mm，第四鏡片焦距值為3.67 mm，第五鏡片焦距值為-6.76 mm。

此時，五片式鏡頭各項關係式的數值如下表六所示：

表六

如此一來，五片式鏡頭具有小型化、高解像力且畸變較小的特性，其場曲及畸變圖如第2A圖所示，最大場曲值不超過0.6 mm，最大畸變量均約在±1％或更小，其不同像高處的橫向色差圖如第2B圖所示，可見在不同像高處均有良好的色差表現。

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，本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表七所示：

表七

本實施例中，第三至第五鏡片30、40、50的物側面及像側面均為非球面，其面型滿足上列非球面公式，且第三實施例各非球面之參數如下表八所示：

表八

基於前述設計，本實施例的系統焦距值F為5.03 mm，系統長度為16.77 mm，第一鏡片焦距值為-8.31 mm，第二鏡片焦距值為5.39 mm，第三鏡片焦距值為-6.54 mm，第四鏡片焦距值為4 mm，第五鏡片焦距值為-8.43 mm。

此時，五片式鏡頭各項關係式的數值如下表九所示：

表九

如此一來，五片式鏡頭具有小型化、高解像力且畸變較小的特性，其場曲及畸變圖如第3A圖所示，最大場曲值不超過0.4 mm，最大畸變量均約在±1.5％或更小，其不同像高處的橫向色差圖如第3B圖所示，可見在不同像高處均有良好的色差表現。

請參考第4圖，所繪示者為本創作的第四實施例，其鏡片配置與第一實施例相似，本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表十所示：

表十

本實施例中，第三至第五鏡片30、40、50的物側面及像側面均為非球面，其面型滿足上列非球面公式，且第四實施例各非球面之參數如下表十一所示：

表十一

基於前述設計，本實施例的系統焦距值F為5.13 mm，系統長度為17.17 mm，第一鏡片焦距值為-10.06 mm，第二鏡片焦距值為5.77 mm，第三鏡片焦距值為-6.91 mm，第四鏡片焦距值為4 mm，第五鏡片焦距值為-8.34 mm。

此時，五片式鏡頭各項關係式的數值如下表十二所示：

表十二

如此一來，五片式鏡頭具有小型化、高解像力且畸變較小的特性，其場曲及畸變圖如第4A圖所示，最大場曲值不超過0.8 mm，最大畸變量均約在±1.5％或更小，其不同像高處的橫向色差圖如第4B圖所示，可見在不同像高處均有良好的色差表現。

請參考第5圖，所繪示者為本創作的第五實施例，其鏡片配置與第一實施例相似，本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表十三所示：

表十三

本實施例中，第三至第五鏡片30、40、50的物側面及像側面均為非球面，其面型滿足上列非球面公式，且第五實施例各非球面之參數如下表十四所示：

表十四

基於前述設計，本實施例的系統焦距值F為5.11 mm，系統長度為16.85 mm，第一鏡片焦距值為-7.32 mm，第二鏡片焦距值為5.18 mm，第三鏡片焦距值為-6.39 mm，第四鏡片焦距值為4.13 mm，第五鏡片焦距值為-10.08 mm。

此時，五片式鏡頭各項關係式的數值如下表十五所示：

表十五

如此一來，五片式鏡頭具有小型化、高解像力且畸變較小的特性，其場曲及畸變圖如第4A圖所示，最大場曲值不超過0.6 mm，最大畸變量均約在±1.5％或更小，其不同像高處的橫向色差圖如第4B圖所示，可見在不同像高處均有良好的色差表現。

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
60‧‧‧平板鏡片
A‧‧‧物側
B‧‧‧像側
ST‧‧‧光圈
L‧‧‧光軸

第1圖為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場曲及畸變圖。

第1B圖為本創作第一實施例在不同像高處的橫向色差圖。

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場曲及畸變圖。

第2B圖為本創作第二實施例在不同像高處的橫向色差圖。

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場曲及畸變圖。

第3B圖為本創作第三實施例在不同像高處的橫向色差圖。

第4圖為本創作第四實施例的示意圖。

第4A圖為本創作第四實施例的場曲及畸變圖。

第4B圖為本創作第四實施例在不同像高處的橫向色差圖。

第5圖為本創作第五實施例的示意圖。

第5A圖為本創作第五實施例的場曲及畸變圖。

第5B圖為本創作第五實施例在不同像高處的橫向色差圖。

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

60‧‧‧平板鏡片

A‧‧‧物側

B‧‧‧像側

ST‧‧‧光圈

L‧‧‧光軸

Claims (18)

1. 一種小型化五片式成像鏡頭，由物側至像側依序包括： 一第一鏡片，具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面； 一第二鏡片，具有正屈光力； 一光圈； 一第三鏡片，具有負屈光力，其物側面及像側面均為凹面； 一第四鏡片，具有正屈光力，其物側面及像側面均為凸面；以及 一第五鏡片，具有負屈光力，其物側面為凸面且像側面為凹面； 其中，該小型化五片式成像鏡頭更滿足下列關係式： 5.8≤(F1∙F2)/F3≤8.5； 其中F1為該第一鏡片的焦距值，F2為該第二鏡片的焦距值，F3為該第三鏡片的焦距值。
2. 一種小型化五片式成像鏡頭，由物側至像側依序包括： 一第一鏡片，具有負屈光力，且其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑，且其物側面及像側面的曲率半徑均為正值； 一第二鏡片，具有正屈光力，其物側面的曲率半徑與像側面的曲率半徑的乘積為負值； 一光圈； 一第三鏡片，具有負屈光力，其物側面的曲率半徑小於像側面的曲率半徑，且其物側面的曲率半徑為負值； 一第四鏡片，具有正屈光力，其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑，且其像側面的曲率半徑為負值；以及一第五鏡片，具有負屈光力，且其物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑，且其物側面及像側面的曲率半徑均為正值；其中，該小型化五片式成像鏡頭更滿足下列關係式：5.8(F1．F2)/F38.5；其中F1為該第一鏡片的焦距值，F2為該第二鏡片的焦距值，F3為該第三鏡片的焦距值。
3. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，其中第二鏡片的物側面及像側面均為凸面。
4. 如請求項2所述的小型化五片式成像鏡頭，其中第四鏡片的物側面曲率半徑為正值。
5. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：-5.7(F3．F4)/F-4；其中F4為該第四鏡片的焦距值，F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值。
6. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：-9<(F1．F4)/F<-5.5；其中F4為該第四鏡片的焦距值，F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值。
7. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：2.5vd1-vd26.5；其中vd1為第一鏡片的色散係數，vd2為第二鏡片的色散係數。
8. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，其中該第一鏡片為一玻璃鏡片，且該第一鏡片的物側面及像側面均為球面。
9. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，其中該第二鏡片為一玻璃鏡片，且該第二鏡片的物側面及像側面均為球面。
10. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，其中該第三鏡片為一塑膠鏡片，且該第三鏡片的物側面及像側面均為非球面。
11. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，其中該第四鏡片為一塑膠鏡片，且該第四鏡片的物側面及像側面均為非球面。
12. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，其中該第五鏡片為一塑膠鏡片，且該第五鏡片的物側面及像側面均為非球面。
13. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：0.17＜R1/F＜3.0；0.55＜R2/F＜0.65；-0.75＜F/F1＜-0.5；其中R1為該第一鏡片物側面的曲率半徑，R2為該第一鏡片像側面的曲率半徑， F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值。
14. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：0.9＜R3/F＜1.25；-1.5＜R4/F＜-1.2；0.8＜F/F2＜1.05；其中R3為該第二鏡片物側面的曲率半徑，R4為該第二鏡片像側面的曲率半徑， F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值。
15. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：-5.2＜R5/F＜-1.8；1＜R6/F＜1.7；-0.9＜F/F3＜-0.6；其中R5為該第三鏡片物側面的曲率半徑，R6為該第三鏡片像側面的曲率半徑， F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值。
16. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：1.4＜R7/F＜1.95；-4＜R8/F＜-0.5；1.2＜F/F4＜1.45；其中R7為該第四鏡片物側面的曲率半徑，R8為該第四鏡片像側面的曲率半徑，F4為該第四鏡片的焦距值，F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值。
17. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：0.5＜R9/F＜0.7；0.2＜R10/F＜0.4；-0.9＜F/F5＜-0.4；其中R9為該第五鏡片物側面的曲率半徑，R10為該第五鏡片像側面的曲率半徑，F5為該第五鏡片的焦距值，F為該小型化五片式成像鏡頭的系統焦距值。
18. 如請求項1或2所述的小型化五片式成像鏡頭，更滿足下列關係式：2.4＜ALT/Gaa＜4；其中ALT為該第一至第五鏡片在一光軸上的厚度總和，Gaa為該第一至第五鏡片在該光軸上的間隙長度總和。