CN106970456B

CN106970456B - 光学镜片组

Info

Publication number: CN106970456B
Application number: CN201710046954.XA
Authority: CN
Inventors: 陈锋; 谢振锋; 殷焱煊
Original assignee: YUJING PHOTOELECTRIC (XIAMEN) CO Ltd
Current assignee: YUJING PHOTOELECTRIC (XIAMEN) CO Ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: CN106970456A; TW201734541A; US10107990B2; TWI614546B; US20180210176A1

Abstract

本发明公开一种光学镜片组，包含有第一透镜至第五透镜共五片透镜，以及光圈位于第一透镜与第二透镜之间。第一透镜具有负屈光率，第一透镜的物侧面具有在圆周附近区域的一凸面部，第三透镜的像侧面具有在圆周附近区域的一凹面部或第三透镜的像侧面具有在圆周附近区域的一凹面部，且该第三透镜的该像侧面具有在圆周附近区域的一凹面部，第四透镜的物侧面具有在圆周附近区域的一凹面部，第五透镜的物侧面以及像侧面都为非球面。此光学镜片组满足以下条件：(G12+T2)/T1≤2.9，及(T1+T5+G23)/T2≤1.9。所述光学镜片组具有缩减系统长度、确保成像质量、加强物体成像的清晰度、具备良好光学性能以及技术上可行的特点。

Description

光学镜片组

技术领域

本发明涉及光学镜片领域，尤其涉及一种光学镜片组。

背景技术

消费性电子产品的规格日新月异，追求轻薄短小的脚步也未曾放慢，因此光学镜头等电子产品的关键零组件在规格上也必须持续提升，以符合消费者的需求。而光学镜头最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。其中，就成像质量而言，随着影像感测技术之进步，消费者对于成像质量等的要求也将更加提高，因此在光学镜头设计领域中，除了追求镜头薄型化，同时也必须兼顾镜头成像质量及性能。以往之发明所得成像的球差与像差太大，已无法满足现代使用者的需求。

有鉴于手机拍摄的规格要求日益提升，在维持镜头长度的限制下以扩大视场角，成为镜头设计的主要课题。此外不仅要考虑镜头长度，在增加视场角的同时，维持纵向球差不致放大也是一项同时考虑的因素。

因此，微型化镜头的技术难度明显高出传统镜头，故如何制作出符合消费性电子产品需求的光学镜头，并持续提升其成像质量，长久以来一直是本领域产、官、学界所持续精进的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学镜片组。具体而言，特别是指一种主要用于拍摄影像及录像之光学镜片组，并可以应用于可携式电子产品中，例如：移动电话、相机、平板计算机、或是个人数字助理(Personal DigitalAssistant,PDA)中。

为实现上述目的，本发明提供一种缩减光学镜片组之系统长度、确保成像质量、加强物体成像的清晰度、具备良好光学性能以及技术上可行的五片式光学镜片组。本发明五片式光学镜片组从物侧至像侧，在光轴上依序安排有第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜，都分别具有朝向物侧的物侧面以及朝向像侧的像侧面。

第一透镜具有负屈光率，且第一透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凸面部。第三透镜的像侧面具有在圆周附近区域的凹面部。第四透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凹面部。第五透镜的物侧面以及像侧面都为非球面。另外，T1定义为第一透镜在光轴上的中心厚度，T2定义为第二透镜在光轴上的中心厚度，T5定义为第五透镜在光轴上的中心厚度，G12为第一透镜与第二透镜在该光轴上的空气间隙，G23为第二透镜与第三透镜在该光轴上的空气间隙，并且此光学镜片组满足以下条件：(G12+T2)/T1≤2.9，以及(T1+T5+G23)/T2≤1.9。

本发明还提供一种能缩减光学镜片组之系统长度、确保成像质量、加强物体成像的清晰度、且具备良好光学性能以及技术上可行的五片式光学镜片组。本发明五片式光学镜片组从物侧至像侧，在光轴上依序安排有第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜，都分别具有朝向物侧的物侧面以及朝向像侧的像侧面。

第一透镜具有负屈光率。第三透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凹面部，且第三透镜的像侧面具有在圆周附近区域的凹面部。第四透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凹面部。第五透镜的物侧面以及像侧面都为非球面。其中，T1定义为第一透镜在光轴上的中心厚度，T2定义为第二透镜在光轴上的中心厚度，T5定义为第五透镜在光轴上的中心厚度，G12为第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隙，G23为第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隙，并且此光学镜片组满足以下条件：(G12+T2)/T1≤2.9，以及(T1+T5+G23)/T2≤1.9。

在本发明光学镜片组中，第一透镜的阿贝数(Abbe number)定义为υ1，且此光学镜片组满足以下条件：υ1≥45。

在本发明光学镜片组中，G34为第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T1+G34)/G12≤4.2。

在本发明光学镜片组中T4定义为第四透镜在该光轴上的中心厚度，G34为第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+G34)/G12≤5.5。

在本发明光学镜片组中，T3定义为第三透镜在光轴上的中心厚度，T4定义为第四透镜在光轴上的中心厚度，G34为第三透镜与第四透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T3+T4+G34)/G12≤6.9。

在本发明光学镜片组中，T4定义为第四透镜在光轴上的中心厚度，G34为第三透镜与第四透镜在该光轴上的空气间隙，G45为第四透镜与第五透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+G34+G45)/G12≤7。

在本发明光学镜片组中，EFL定义为光学镜片组的系统焦距，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/T2≤3.1。

在本发明光学镜片组中，EFL定义为光学镜片组的系统焦距，T4定义为第四透镜在光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/T4≤4.5。

在本发明光学镜片组中，EFL定义为光学镜片组的系统焦距，G34为第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/(G12+G34)≤4.8。

在本发明光学镜片组中，其中EFL定义为光学镜片组的系统焦距，AAG定义为第一透镜到第五透镜在光轴上的四个空气间隙总和，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/AAG≤3.1。

在本发明光学镜片组中，其中第五透镜的阿贝数(Abbe number)定义为υ5，且此光学镜片组满足以下条件：υ5≥45。

在本发明光学镜片组中，此光学镜片组更满足以下条件：(T1+T5)/G12≤5。

在本发明光学镜片组中，T4定义为第四透镜在光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+T5)/G12≤5.4。

在本发明光学镜片组中，T3定义为该第三透镜在该光轴上的中心厚度，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：(T3+T4+T5)/G12≤7.7。

在本发明光学镜片组中，T4定义为第四透镜在光轴上的中心厚度，G45为第四透镜与第五透镜在光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+T5+G45)/G12≤7。

在本发明光学镜片组中，EFL定义为光学镜片组的系统焦距，T3定义为第三透镜在光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/T3≤8.8。

在本发明光学镜片组中，EFL定义为光学镜片组的系统焦距，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/T5≤7。

在本发明光学镜片组中，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，G45为第四透镜与第五透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T2+G23+T4+G45)/T5≤5。

在本发明光学镜片组中，TTL定义为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的长度，ALT定义为第一透镜到第五透镜在光轴上的五个透镜之中心厚度总和，且此光学镜片组满足以下条件：TTL/ALT≤2。

附图说明

图1是本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。

图2是本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。

图3是本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。

图4是本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。

图5是本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。

第6是本发明五片式光学镜片组的第一实施例之示意图。

图7A是第一实施例在成像面上的纵向球差图。

图7B是第一实施例在弧矢方向的像散像差图。

图7C是第一实施例在子午方向的像散像差图。

图7D是第一实施例的畸变像差图。

图8是本发明五片式光学镜片组的第二实施例之示意图。

图9A是第二实施例在成像面上的纵向球差图。

图9B是第二实施例在弧矢方向的像散像差图。

图9C是第二实施例在子午方向的像散像差图。

图9D是第二实施例的畸变像差图。

图10是本发明五片式光学镜片组的第三实施例之示意图。

图11A是第三实施例在成像面上的纵向球差图。

图11B是第三实施例在弧矢方向的像散像差图。

图11C是第三实施例在子午方向的像散像差图。

图11D是第三实施例的畸变像差图。

图12是本发明五片式光学镜片组的第四实施例之示意图。

图13A是第四实施例在成像面上的纵向球差图。

图13B是第四实施例在弧矢方向的像散像差图。

图13C是第四实施例在子午方向的像散像差图。

图13D是第四实施例的畸变像差图。

图14是本发明五片式光学镜片组的第五实施例之示意图。

图15A是第五实施例在成像面上的纵向球差图。

图15B是第五实施例在弧矢方向的像散像差图。

图15C是第五实施例在子午方向的像散像差图。

图15D是第五实施例的畸变像差图。

图16是本发明五片式光学镜片组的第六实施例之示意图。

图17A是第六实施例在成像面上的纵向球差图。

图17B是第六实施例在弧矢方向的像散像差图。

图17C是第六实施例在子午方向的像散像差图。

图17D是第六实施例的畸变像差图。

图18是本发明五片式光学镜片组的第七实施例之示意图。

图19A是第七实施例在成像面上的纵向球差图。

图19B是第七实施例在弧矢方向的像散像差图。

图19C是第七实施例在子午方向的像散像差图。

图19D是第七实施例的畸变像差图。

图20是本发明五片式光学镜片组的第八实施例之示意图。

图21A是第八实施例在成像面上的纵向球差图。

图21B是第八实施例在弧矢方向的像散像差图。

图21C是第八实施例在子午方向的像散像差图。

图21D是第八实施例的畸变像差图。

图22是本发明五片式光学镜片组的第九实施例之示意图。

图23A是第九实施例在成像面上的纵向球差图。

图23B是第九实施例在弧矢方向的像散像差图。

图23C是第九实施例在子午方向的像散像差图。

图23D是第九实施例的畸变像差图。

图24是第一实施例详细的光学数据表格图。

图25是第一实施例详细的非球面数据表格图。

图26是第二实施例详细的光学数据表格图。

图27是第二实施例详细的非球面数据表格图。

图28是第三实施例详细的光学数据表格图。

图29是第三实施例详细的非球面数据表格图。

图30是第四实施例详细的光学数据表格图。

图31是第四实施例详细的非球面数据表格图。

图32是第五实施例详细的光学数据表格图。

图33是第五实施例详细的非球面数据表格图。

图34是第六实施例详细的光学数据表格图。

图35是第六实施例详细的非球面数据表格图。

图36是第七实施例详细的光学数据表格图。

图37是第七实施例详细的非球面数据表格图。

图38是第八实施例详细的光学数据表格图。

图39是第八实施例详细的非球面数据表格图。

图40是第九实施例详细的光学数据表格图。

图41是第九实施例详细的非球面数据表格图。

图42是各实施例之重要参数表格图。

图43是各实施例之重要参数表格图。

具体实施方式

在开始详细描述本发明之前，首先要说明的是，在本发明图式中，类似的组件是以相同的编号来表示。

附图中的数字符号说明：1光学镜片组；2物侧；3像侧；4光轴；10第一透镜；11物侧面；12像侧面；13凸面部；14凸面部；16凹面部；17凹面部；20第二透镜；21物侧面；22像侧面；23凸面部；24凸面部；26凸面部；27凸面部；30第三透镜；31物侧面；32像侧面；33凹面部；34凹面部；36凹面部；37凹面部；40第四透镜；41物侧面；42像侧面；43凹面部；44凹面部；46凸面部；47凸面部；47A凹面部；47C凹面部；47E凹面部；50第五透镜；51物侧面；52像侧面；53凸面部；54凹面部；54A凸面部；54B凸面部；54D凸面部；54E凸面部；56凹面部；57凸面部；57A凹面部；70滤光片；71成像面；80光圈；T1～T5各透镜中心厚度；I光轴；A～C区域；E延伸部；Lc主光线；Lm边缘光线。

其中，本篇说明书所言之「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来之光轴上的屈光率为正(或为负)。该像侧面、物侧面定义为成像光线通过的范围，其中成像光线包括了主光线(chiefray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm，如图1所示，I为光轴且此一透镜是以该光轴I为对称轴径向地相互对称，光线通过光轴上的区域为光轴附近区域A，边缘光线通过的区域为圆周附近区域C，此外，该透镜还包含一延伸部E(即圆周附近区域C径向上向外的区域)，用以供该透镜组装于一光学镜片组内，理想的成像光线并不会通过该延伸部E，但该延伸部E之结构与形状并不限于此，以下之实施例为求图式简洁均省略了部分的延伸部。更详细的说，判定面形或光轴附近区域、圆周附近区域、或多个区域的范围的方法如下：

请参照图1，其系一透镜径向上的剖视图。以该剖视图观之，在判断前述区域的范围时，定义一中心点为该透镜表面上与光轴的一交点，而一转换点是位于该透镜表面上的一点，且通过该点的一切线与光轴垂直。如果径向上向外有复数个转换点，则依序为第一转换点，第二转换点，而有效半效径上距光轴径向上最远的转换点为第N转换点。中心点和第一转换点之间的范围为光轴附近区域，第N转换点径向上向外的区域为圆周附近区域，中间可依各转换点区分不同的区域。此外，有效半径为边缘光线Lm与透镜表面交点到光轴I上的垂直距离。

如图2所示，该区域的形状凹凸系以平行通过该区域的光线(或光线延伸线)与光轴的交点在像侧或物侧来决定(光线焦点判定方式)。举例言之，当光线通过该区域后，光线会朝像侧聚焦，与光轴的焦点会位在像侧，例如图2中R点，则该区域为凸面部。反之，若光线通过该某区域后，光线会发散，其延伸线与光轴的焦点在物侧，例如图2中M点，则该区域为凹面部，所以中心点到第一转换点间为凸面部，第一转换点径向上向外的区域为凹面部；由图2可知，该转换点即是凸面部转凹面部的分界点，因此可定义该区域与径向上相邻该区域的内侧的区域，系以该转换点为分界具有不同的面形。另外，若是光轴附近区域的面形判断可依该领域中通常知识者的判断方式，以R值(指近轴的曲率半径，通常指光学软件中的透镜数据库(lens data)上的R值)正负判断凹凸。以物侧面来说，当R值为正时，判定为凸面部，当R值为负时，判定为凹面部；以像侧面来说，当R值为正时，判定为凹面部，当R值为负时，判定为凸面部，此方法判定出的凹凸和光线焦点判定方式相同。若该透镜表面上无转换点，该光轴附近区域定义为有效半径的0～50％，圆周附近区域定义为有效半径的50～100％。

图3范例一的透镜像侧表面在有效半径上仅具有第一转换点，则第一区为光轴附近区域，第二区为圆周附近区域。此透镜像侧面的R值为正，故判断光轴附近区域具有一凹面部；圆周附近区域的面形和径向上紧邻该区域的内侧区域不同。即，圆周附近区域和光轴附近区域的面形不同；该圆周附近区域系具有一凸面部。

图4范例二的透镜物侧表面在有效半径上具有第一及第二转换点，则第一区为光轴附近区域，第三区为圆周附近区域。此透镜物侧面的R值为正，故判断光轴附近区域为凸面部；第一转换点与第二转换点间的区域(第二区)具有一凹面部，圆周附近区域(第三区)具有一凸面部。

图5范例三的透镜物侧表面在有效半径上无转换点，此时以有效半径0％～50％为光轴附近区域，50％～100％为圆周附近区域。由于光轴附近区域的R值为正，故此物侧面在光轴附近区域具有一凸面部；而圆周附近区域与光轴附近区域间无转换点，故圆周附近区域具有一凸面部。

如图6所示，本发明光学镜片组1，从放置物体(图未示)的物侧2至成像的像侧3，沿着光轴(optical axis)4，依序包含有第一透镜10、光圈80、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50、滤光片70及成像面(image plane)71。一般说来，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40以及第五透镜50都可以是由透明的塑料材质所制成，但本发明不以此为限。各镜片都有适当的屈光率。在本发明光学镜片组1中，具有屈光率的镜片总共只有第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40与第五透镜50等这五片透镜而已。光轴4为整个光学镜片组1的光轴，所以每个透镜的光轴和光学镜片组1的光轴都是相同的。

此外，本光学镜片组1还包含光圈(aperture stop)80，而设置于适当之位置。在图6中，光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。当由位于物侧2之待拍摄物(图未示)所发出的光线(图未示)进入本发明光学镜片组1时，即会依序经由第一透镜10、光圈80、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50与滤光片70之后，会在像侧3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。在本发明各实施例中，选择性设置的滤光片70是设于第五透镜50朝向像侧的一面52与成像面71之间，其可以是具有各种合适功能之滤镜，而可滤除特定波长的光线(例如红外线)。

本发明光学镜片组1中之各个透镜，都分别具有朝向物侧2的物侧面，与朝向像侧3的像侧面。另外，本发明光学镜片组1中之各个透镜，亦都具有接近光轴4的光轴附近区域、与远离光轴4的圆周附近区域。例如，第一透镜10具有物侧面11与像侧面12；第二透镜20具有物侧面21与像侧面22；第三透镜30具有物侧面31与像侧面32；第四透镜40具有物侧面41与像侧面42；第五透镜50具有物侧面51与像侧面52。各物侧面与像侧面又有接近光轴4的光轴附近区域以及远离光轴4的圆周附近区域。

本发明光学镜片组1中之各个透镜，还都分别具有位在光轴4上的中心厚度T。例如，第一透镜10具有第一透镜厚度T1、第二透镜20具有第二透镜厚度T2、第三透镜30具有第三透镜厚度T3、第四透镜40具有第四透镜厚度T4、第五透镜50具有第五透镜厚度T5。所以，在光轴4上光学镜片组1中透镜的中心厚度总和称为ALT。也就是，ALT＝T1+T2+T3+T4+T5。

另外，本发明光学镜片组1中，在各个透镜之间又具有位在光轴4上的空气间隙(air gap)。例如，第一透镜10到第二透镜20之间的空气间隙宽度称为G12、第二透镜20到第三透镜30之间的空气间隙宽度称为G23、第三透镜30到第四透镜40之间的空气间隙宽度称为G34、第四透镜40到第五透镜50之间的空气间隙宽度称为G45。所以，在第一透镜10到第五透镜50之间，位于光轴4上各透镜间的四个空气间隙宽度之总和即称为AAG。亦即，AAG＝G12+G23+G34+G45。

另外，第一透镜10的物侧面11至成像面71在光轴上的长度为TTL。光学镜片组的系统焦距为EFL，第五透镜50的像侧面52至成像面71在光轴4上的长度为BFL、TL为第一透镜10的物侧面11至第五透镜50的像侧面52在光轴4上的长度。G5F代表第五透镜50到滤光片70之间在光轴4上的间隙宽度、TF代表滤光片70在光轴4上的厚度、GFP代表滤光片70到成像面71之间在光轴4上的间隙宽度、BFL为第五透镜50的像侧面52到成像面71在光轴4上的距离、即BFL＝G5F+TF+GFP。

另外，再定义：f1为第一透镜10的焦距；f2为第二透镜20的焦距；f3为第三透镜30的焦距；f4为第四透镜40的焦距；f5为第五透镜50的焦距；n1为第一透镜10的折射率；n2为第二透镜20的折射率；n3为第三透镜30的折射率；n4为第四透镜40的折射率；n5为第五透镜50的折射率；υ1为第一透镜10的阿贝系数(Abbe number)；υ2为第二透镜20的阿贝系数；υ3为第三透镜30的阿贝系数；υ4为第四透镜10的阿贝系数；υ5为第五透镜50的阿贝系数，Tmin为该第一透镜到该第五透镜中在该光轴上最薄的单片厚度，Tmax为该第一透镜到该第五透镜中在该光轴上最厚的单片厚度，Gmax为该第一透镜到该第五透镜间最大的空气间隙。

实施例1

请参阅图6，例示本发明光学镜片组1的第一实施例。第一实施例在成像面71上的纵向球差(longitudinal spherical aberration)请参考图7A、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)请参考图7B、子午(tangential)方向的像散像差请参考图7C、以及畸变像差(distortion aberration)请参考图7D。所有实施例中各球差图之Y轴代表视场，其最高点均为1.0，实施例中各像散图及畸变图之Y轴代表像高，系统像高为1.946毫米。

第一实施例之光学镜片组系统1主要由五枚具有屈光率之透镜、光圈80、滤光片70、与成像面71所构成。光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。滤光片70可以防止特定波长的光线(例如红外线)投射至成像面而影响成像质量。

第一透镜10具有负屈光率。朝向物侧2的物侧面11具有位于光轴附近区域的凸面部13以及位于圆周附近区域的凸面部14，朝向像侧3的像侧面12具有位于光轴附近区域的凹面部16以及位于圆周附近区域的凹面部17。第一透镜之物侧面11及像侧面12均为非球面。

第二透镜20具有正屈光率。朝向物侧2的物侧面21具有位于光轴附近区域的凸面部23以及位于圆周附近区域的凸面部24，朝向像侧3的像侧面22具有位于光轴附近区域的凸面部26以及位于圆周附近区域的凸面部27。第二透镜20之物侧面21及像侧面22均为非球面。

第三透镜30具有负屈光率，朝向物侧2的物侧面31具有位于光轴附近区域的凹面部33以及位于圆周附近区域的凹面部34，而朝向像侧3的像侧面32具有位于光轴附近区域的凹面部36以及在圆周附近区域的凹面部37。第三透镜30之物侧面31及像侧面32均为非球面。

第四透镜40具有正屈光率，朝向物侧2的物侧面41具有位于光轴附近区域的凹面部43以及位于圆周附近区域的凹面部44，而朝向像侧3的像侧面42具有位于光轴附近区域的凸面部46以及在圆周附近区域的凸面部47。第四透镜40之物侧面41及像侧面42均为非球面。

第五透镜50具有负屈光率，朝向物侧2的物侧面51具有位于光轴附近区域的凸面部53以及位在圆周附近区域的凹面部54，朝向像侧3的第五像侧面52具有位于光轴附近区域的凹面部56以及位于圆周附近区域的凸面部57。另外，第五透镜50之物侧面51与第五像侧面52均为非球面。滤光片90位于第七透镜70的像侧面72以及成像面71之间。

在本发明光学镜片组1中，从第一透镜10到第五透镜50中，所有的物侧面11/21/31/41/51/与像侧面12/22/32/42/52共计十个曲面。若为非球面，则此等非球面系经由下列公式所定义：

其中：

R表示透镜表面之曲率半径；

Z表示非球面之深度(非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；

Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离；

K为圆锥系数(conic constant)；

a_i为第i阶非球面系数。

第一实施例光学透镜系统的光学数据如图24所示，非球面数据如图25所示。在以下实施例之光学透镜系统中，整体光学透镜系统的光圈值(f-number)为Fno、系统焦距为(EFL)、半视角(HalfField ofView，简称HFOV)为整体光学透镜系统中最大视角(FieldofView)的一半，又曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米(mm)。而TTL为3.931毫米，Fno为2.252，系统像高为1.946毫米，HFOV为65.0度。

实施例2

请参阅图8，例示本发明光学镜片组1的第二实施例。请注意，从第二实施例开始，为简化并清楚表达图式，仅在图上特别标示各透镜与第一实施例不同之面型，而其余与第一实施例的透镜相同的面型，例如凹面部或是凸面部则不另外标示。第二实施例在成像面71上的纵向球差请参考图9A、弧矢方向的像散像差请参考图9B、子午方向的像散像差请参考图9C、畸变像差请参考图9D。第二实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第四透镜40朝向像侧3的像侧面42具有位于圆周附近区域的凹面部47A，第五透镜具有正屈光率，第五透镜50朝向物侧2的物侧面51具有位于圆周附近区域的凸面部54A，第五透镜50朝向像侧3的像侧面52具有位于圆周附近区域的凹面部57A。

第二实施例详细的光学数据如图26所示，非球面数据如图27所示。TTL为3.996毫米，系统像高为2.055毫米，Fno为2.255，HFOV为66.0度。特别是：1.第二实施例的HFOV大于第一实施例，2.第二实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例3

请参阅图10，例示本发明光学镜片组1的第三实施例。第三实施例在成像面71上的纵向球差请参考图11A、弧矢方向的像散像差请参考图11B、子午方向的像散像差请参考图11C、畸变像差请参考图11D。第三实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第五透镜50朝向物侧2的物侧面51具有位于圆周附近区域的凸面部54B。

第三实施例详细的光学数据如图28所示，非球面数据如图29所示，TTL为4.316毫米，系统像高为1.946毫米，Fno为2.234，HFOV为66.0度。特别是：1.第三实施例的Fno较第一实施例小，2.第三实施例的HFOV大于第一实施例，3.第三实施例的成像质量优于第一实施例，4.第三实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例4

请参阅图12，例示本发明光学镜片组1的第四实施例。第四实施例在成像面71上的纵向球差请参考图13A、弧矢方向的像散像差请参考图13B、子午方向的像散像差请参考图13C、畸变像差请参考图13D。第四实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第五透镜具有正屈光率。

第四实施例详细的光学数据如图30所示，非球面数据如图31所示，TTL为3.786毫米，系统像高为2.00毫米，Fno为2.191，HFOV为66.0度。特别是：1.第四实施例的系统长度较第一实施例短，2.第四实施例的Fno较第一实施例小，3.第四实施例的HFOV大于第一实施例，4.第四实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例5

请参阅图14，例示本发明光学镜片组1的第五实施例。第五实施例在成像面71上的纵向球差请参考图15A、弧矢方向的像散像差请参考图15B、子午方向的像散像差请参考图15C、畸变像差请参考图15D。第五实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第五透镜具有正屈光率。

第五实施例详细的光学数据如图32所示，非球面数据如图33所示，TTL为4.102毫米，系统像高为2.003毫米，Fno为2.274，HFOV为66.0度。特别是：1.第五实施例的HFOV大于第一实施例，2.第五实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例6

请参阅图16，例示本发明光学镜片组1的第六实施例。第六实施例在成像面71上的纵向球差请参考图17A、弧矢方向的像散像差请参考图17B、子午方向的像散像差请参考图17C、畸变像差请参考图17D。第六实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第四透镜40朝向像侧3的像侧面42具有位于圆周附近区域的凹面部47C，第五透镜具有正屈光率。

第六实施例详细的光学数据如图34所示，非球面数据如图35所示，TTL为4.060毫米，系统像高为2.002毫米，Fno为2.229，HFOV为66.0度。特别是：1.第六实施例的Fno较第一实施例小，2.第六实施例的HFOV比第一实施例大，3.第六实施例的成像质量优于第一实施例，4.第六实施例比第一实施例容易于制造因此良率较高。

实施例7

请参阅图18，例示本发明光学镜片组1的第七实施例。第七实施例在成像面71上的纵向球差请参考图19A、弧矢方向的像散像差请参考图19B、子午方向的像散像差请参考图19C、畸变像差请参考图19D。第七实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第五透镜具有正屈光率，第五透镜50朝向物侧2的物侧面51具有位于圆周附近区域的凸面部54D。

第七实施例详细的光学数据如图36所示，非球面数据如图37所示，TTL为3.753毫米，系统像高为1.881毫米，Fno为2.217，HFOV为66.0度。特别是：1.第七实施例的系统长度较第一实施例短，2.第七实施例的Fno较第一实施例小，3.第七实施例的HFOV比第一实施例大，4.第七实施例比第一实施例容易于制造因此良率较高。

实施例8

请参阅图20，例示本发明光学镜片组1的第八实施例。第八实施例在成像面71上的纵向球差请参考图21A、弧矢方向的像散像差请参考图21B、子午方向的像散像差请参考图21C、畸变像差请参考图21D。第八实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第五透镜具有正屈光率。

第八实施例详细的光学数据如图38所示，非球面数据如图39所示，TTL为4.230毫米，系统像高为1.984毫米，Fno为2.249，HFOV为66.0度。特别是：1.第八实施例的Fno较第一实施例小，2.第八实施例的HFOV比第一实施例大，3.第八实施例的成像质量优于第一实施例，4.第八实施例比第一实施例容易于制造因此良率较高。

实施例9

请参阅图22，例示本发明光学镜片组1的第九实施例。第九实施例在成像面71上的纵向球差请参考图23A、弧矢方向的像散像差请参考图23B、子午方向的像散像差请参考图23C、畸变像差请参考图23D。第九实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第四透镜40朝向像侧3的像侧面42具有位于圆周附近区域的凹面部47E，第五透镜具有正屈光率，第五透镜50朝向物侧2的物侧面51具有位于圆周附近区域的凸面部54E。

第九实施例详细的光学数据如图40所示，非球面数据如图41所示，TTL为4.245毫米，系统像高为1.908毫米，Fno为2.249，HFOV为66.0度。特别是：1.第九实施例的Fno较第一实施例小，2.第九实施例的HFOV比第一实施例大，3.第九实施例的成像质量优于第一实施例，4.第九实施例比第一实施例容易于制造因此良率较高。

另外，各实施例之重要参数则分别整理于图42与图43中。

申请人发现，本案的透镜配置，具有以下的特征，以及可以达成的对应功效：

1.第一透镜10具有负屈光率，搭配光圈位置在第一透镜与第二透镜之间，有利于增加视场角。第一透镜10的物侧面11位于圆周附近区域具有一凸面部14，另外第三透镜30的物侧面31位于圆周附近区域具有一凹面部34，有利于收聚大视场角光线。

2.第三透镜30的像侧面32位于圆周附近区域具有一凹面部37，再搭配第四透镜40的物侧面41位于圆周附近区域具有一凹面部44，有利于修正前三镜片产生之像差。

3.第五透镜物侧面及像侧面皆为非球面，易于修正高阶像差。

4.透过上述设计之相互搭配，可有效缩短镜头长度，并同时确保成像质量，且加强物体成像的清晰度。

此外，透过以下各参数之数值控制，可协助设计者设计出具备良好光学性能且技术上可行之光学镜片组。故在满足以下条件式的数值限定之下，光学成像系统能达到较佳的配置：

a)当镜头满足(G12+T2)/T1≤2.9条件式，避免具有负屈光率的第一透镜太薄而增加制造难度，较佳的范围为1.3≤(G12+T2)/T1≤2.9，避免镜片过厚而降低第一透镜的负屈光率。

b)当镜头满足(T1+T5+G23)/T2≤1.9条件式，避免第二透镜太薄而增加影响光线收聚，较佳的范围为1.1≤(T1+T5+G23)/T2≤1.9，避免镜片过厚而增加镜头长度。

c)当满足υ1≥45条件式时，有利于选择阿贝系数45～65材料的透镜，以降低第一透镜产生的色像差。当满足υ5≥45条件式时，有利于选择阿贝系数45～65材料的透镜，以降低第五透镜产生的色像差，并协助调整整个镜头的色像差。

d)满足以下条件式，使系统焦距与光学各参数维持一适当值，避免任一参数过大而不利于该目镜光学系统整体之像差的修正，或是避免任一参数过小而影响组装或是提高制造上之困难度：

EFL/T2≤3.1，较佳的范围为2≤EFL/T2≤3.1；

EFL/T4≤4.5，较佳的范围为1.5≤EFL/T4≤4.5；

EFL/(G12+G34)≤4.8，较佳的范围为1.5≤EFL/(G12+G34)≤4.8；

EFL/AAG≤3.1，较佳的范围为1.1≤EFL/AAG≤3.1；

EFL/T3≤8.8，较佳的范围为4≤EFL/T3≤8.8；

EFL/T5≤7，较佳的范围为2.4≤EFL/T5≤7。

e)满足以下条件式，使各透镜的厚度与间隔维持一适当值，避免任一参数过大而不利于该光学成像镜头整体之薄型化，或是避免任一参数过小而影响组装或是提高制造上之困难度：

(G12+T2)/T1≤2.9，较佳的范围为1.3≤(G12+T2)/T1≤2.9；

(T1+T5+G23)/T2≤1.9，较佳的范围为1.1≤(T1+T5+G23)/T2≤1.9；

(T1+G34)/G12≤4.2，较佳的范围为1.1≤(T1+G34)/G12≤4.2；

(T4+G34)/G12≤5.5，较佳的范围为1.3≤(T4+G34)/G12≤5.5；

(T3+T4+G34)/G12≤6.9，较佳的范围为1.8≤(T3+T4+G34)/G12≤6.9；

(T4+G34+G45)/G12≤7，较佳的范围为1.4≤(T4+G34+G45)/G12≤7；

(T1+T5)/G12≤5，较佳的范围为1.1≤(T1+T5)/G12≤5；

(T4+T5)/G12≤5.4，较佳的范围为1.4≤(T4+T5)/G12≤5.4；

(T3+T4+T5)/G12≤7.7，较佳的范围为1.8≤(T3+T4+T5)/G12≤7.7；

(T4+T5+G45)/G12≤7，较佳的范围为1.5≤(T4+T5+G45)/G12≤7；

(T2+G23+T4+G45)/T5≤5，较佳的范围为1.25≤(T2+G23+T4+G45)/T5≤5；

TTL/ALT≤2，较佳的范围为1.35≤TTL/ALT≤2。

透过本发明各实施例的纵向球差、像散像差、畸变皆符合使用规范。另外，红、绿、蓝三种代表波长在不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一曲线的偏斜幅度可看出不同高度的离轴光线的成像点偏差皆获得控制而具有良好的球差、像差、畸变抑制能力。进一步参阅成像质量数据，红、绿、蓝三种代表波长彼此间的距离亦相当接近，显示本发明在各种状态下对不同波长光线的集中性佳而具有优良的色散抑制能力，故透过上述可知本发明具备良好光学性能。

有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的架构之下，符合上述条件式能较佳地使本发明镜头长度缩短、可用光圈加大、视场角扩大、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims

1.一种光学镜片组，从一物侧至一像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜以及一第五透镜，各透镜分别具有朝向该物侧的一物侧面以及朝向该像侧的一像侧面；

该第一透镜具有负屈光率，且该第一透镜的该物侧面具有在圆周附近区域的一凸面部；

该第三透镜的该物侧面具有在圆周附近区域的一凹面部，该第三透镜的该像侧面具有在圆周附近区域的一凹面部；

该第四透镜的该物侧面具有在圆周附近区域的一凹面部；

该第五透镜的该物侧面以及该像侧面都为非球面；

该光学镜片组具有屈光率的透镜只有上述五片；

其中，T1定义为该第一透镜在该光轴上的中心厚度，T2定义为该第二透镜在该光轴上的中心厚度，T5定义为该第五透镜在该光轴上的中心厚度，G12为该第一透镜与该第二透镜在该光轴上的空气间隙，G23为该第二透镜与该第三透镜在该光轴上的空气间隙，EFL定义为该光学镜片组的系统焦距，并且此光学镜片组满足以下条件：(G12+T2)/T1≤2.9，EFL/T2≤3.1以及(T1+T5+G23)/T2≤1.9。

2.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，该第一透镜的阿贝数(Abbenumber)定义为υ1，且此光学镜片组满足以下条件：υ1≥45。

3.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T1+G34)/G12≤4.2。

4.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+G34)/G12≤5.5。

5.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T3定义为该第三透镜在该光轴上的中心厚度，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T3+T4+G34)/G12≤6.9。

6.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的空气间隙，G45为该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+G34+G45)/G12≤7。

7.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/T4≤4.5。

8.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/(G12+G34)≤4.8。

9.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，AAG定义为该第一透镜到该第五透镜在该光轴上的四个空气间隙总和，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/AAG≤3.1。

10.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，该第五透镜的阿贝数(Abbenumber)定义为υ5，且此光学镜片组满足以下条件：υ5≥45。

11.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，此光学镜片组更满足以下条件：(T1+T5)/G12≤5。

12.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+T5)/G12≤5.4。

13.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T3定义为该第三透镜在该光轴上的中心厚度，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：(T3+T4+T5)/G12≤7.7。

14.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，G45为该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T4+T5+G45)/G12≤7。

15.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T3定义为该第三透镜在该光轴上的中心厚度，且此光学镜片组满足以下条件：EFL/T3≤8.8。

16.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，此光学镜片组满足以下条件：EFL/T5≤7。

17.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，T4定义为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，G45为该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的空气间隙，且此光学镜片组满足以下条件：(T2+G23+T4+G45)/T5≤5。

18.根据权利要求1所述的光学镜片组，其特征在于，TTL定义为该第一透镜的物侧面至成像面在该光轴上的长度，ALT定义为该第一透镜到该第五透镜在该光轴上的五个透镜之中心厚度总和，且此光学镜片组满足以下条件：TTL/ALT≤2。