CN106970457A - 光学镜片组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光学镜片组包括从物侧至像侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。只有第一透镜至第五透镜具有屈光率，其中光学镜片组符合：3.1≦ALT/AAG，其中ALT为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜在光轴上的厚度的总和，且AAG为第一透镜至第五透镜在光轴上的四个空气间隙的总和。本发明用于光学摄影成像，使光学镜片组在缩短系统长度的条件下，仍具备能够有效克服像差的光学性能，并提供良好的成像质量。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光学镜头，且特别是有关于一种光学镜片组。
背景技术
近年来，手机和数码相机等携带型电子产品的普及使得影像模块相关技术蓬勃发展，此影像模块主要包含光学镜片组、模块后座单元(module holder unit)与传感器(sensor)等元件，而手机和数码相机的薄型轻巧化趋势也让影像模块的小型化需求愈来愈高。随着电荷耦合元件(charge coupled device,CCD)与互补式金属氧化物半导体元件(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)之技术进步和尺寸缩小化，装载在影像模块中的光学镜片组也需要相应地缩短系统长度。但是，为了避免摄影效果与质量下降，在缩短光学镜片组的系统长度时仍然要兼顾良好的光学性能。光学镜片组最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。
便携式电子产品的规格日新月异，其关键零组件─光学镜片组也更加多样化发展，应用不只仅限于拍摄影像与录像，还加上环境监视、行车纪录摄影等，且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更加提高。因此，光学镜片组的设计不仅需求好的成像质量及较小的镜头空间，对于因应行车与光线不足的环境，视场角与光圈大小的提升也是需考量之课题。
然而，光学镜片组设计并非单纯将成像质量佳的镜头等比例缩小就能制作出兼具成像质量与微型化的光学镜片组，设计过程牵涉到材料特性，还必须考量到组装良率等生产线上的实际问题。
微型化镜头的制作技术难度明显高出传统镜头，因此如何制作出符合消费性电子产品需求的光学镜片组，并持续提升其成像质量，长久以来一直是本领域各界所热切追求的。。
发明内容
本发明提供一种光学镜片组，其在缩短系统长度的条件下，仍保有良好的光学性能。
本发明的一实施例提出一种光学镜片组，其包括从物侧至像侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。第一透镜至第五透镜各自包括朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。第一透镜的像侧面具有位于圆周附近区域的凹面部。第二透镜具有负屈光率。第二透镜的物侧面具有位于圆周附近区域的凸面部，且第二透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜的物侧面具有位于圆周附近区域的凹面部，且第三透镜的像侧面具有位于圆周附近区域的凸面部。第四透镜具有正屈光率。第四透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凸面部。第五透镜的物侧面具有位于光轴附近区域的凸面部，且第五透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。只有第一透镜至第五透镜具有屈光率。光学镜片组符合：3.1≦ALT/AAG，其中ALT为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜在光轴上的厚度的总和，且AAG为第一透镜至第五透镜在光轴上的四个空气间隙的总和。
本发明的一实施例提出一种光学镜片组，其包括从物侧至像侧沿光轴依序排列的光圈、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。第一透镜至第五透镜各自包括朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。第一透镜的像侧面具有位于圆周附近区域的凹面部。第二透镜具有负屈光率。第二透镜的物侧面具有位于圆周附近区域的凸面部，且第二透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜具有正屈光率。第三透镜的物侧面具有位于圆周附近区域的凹面部，且第三透镜的像侧面具有位于圆周附近区域的凸面部。第四透镜具有正屈光率。第四透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凸面部。第五透镜的物侧面具有位于光轴附近区域的凸面部，且第五透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。只有第一透镜至第五透镜具有屈光率。光学镜片组符合：2.8≦ALT/AAG，其中ALT为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜在光轴上的厚度的总和，且AAG为第一透镜至第五透镜在光轴上的四个空气间隙的总和。
基于上述，本发明的实施例的光学镜片组的有益效果在于：藉由上述透镜的物侧面或像侧面的凹凸形状设计与排列，使光学镜片组在缩短系统长度的条件下，仍具备能够有效克服像差的光学性能，并提供良好的成像质量。
附图说明
图1是一示意图，说明一透镜的面型结构。
图2是一示意图，说明一透镜的面型凹凸结构及光线焦点。
图3是一示意图，说明一范例一的透镜的面型结构。
图4是一示意图，说明一范例二的透镜的面型结构。
图5是一示意图，说明一范例三的透镜的面型结构。
图6是本发明的第一实施例之光学镜片组的示意图。
图7的A至D部分是第一实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。
图8是本发明的第一实施例之光学镜片组的详细光学数据。
图9是本发明的第一实施例之光学镜片组的非球面参数。
图10是本发明的第二实施例的光学镜片组的示意图。
图11的A至D部分是第二实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。
图12是本发明的第二实施例之光学镜片组的详细光学数据。
图13是本发明的第二实施例之光学镜片组的非球面参数。
图14是本发明的第三实施例的光学镜片组的示意图。
图15的A至D部分是第三实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。
图16是本发明的第三实施例之光学镜片组的详细光学数据。
图17是本发明的第三实施例之光学镜片组的非球面参数。
图18是本发明的第四实施例的光学镜片组的示意图。
图19的A至D部分是第四实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。
图20是本发明的第四实施例之光学镜片组的详细光学数据。
图21是本发明的第四实施例之光学镜片组的非球面参数。
图22是本发明的第五实施例的光学镜片组的示意图。
图23的A至D部分是第五实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。
图24是本发明的第五实施例之光学镜片组的详细光学数据。
图25是本发明的第五实施例之光学镜片组的非球面参数。
图26是本发明的第六实施例的光学镜片组的示意图。
图27的A至D部分是第六实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。
图28是本发明的第六实施例之光学镜片组的详细光学数据。
图29是本发明的第六实施例之光学镜片组的非球面参数。
图30是本发明的第七实施例的光学镜片组的示意图。
图31的A至D部分是第七实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。
图32是本发明的第七实施例之光学镜片组的详细光学数据。
图33是本发明的第七实施例之光学镜片组的非球面参数。
图34是本发明的第一至第七实施例之光学镜片组的各重要参数及其关系式的数值。
具体实施方式
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(chief ray)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成像镜头内，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，以下之实施例为求附图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：
1.请参照图1，其是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。
2.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。
3.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。
图6是本发明的第一实施例之光学镜片组的示意图，而图7的A至D部分是第一实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。请参照图6，本发明的第一实施例的光学镜片组10包括从物侧至像侧沿光学镜片组10的光轴I依序排列的光圈2、第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、第五透镜7及滤光片9。当由待拍摄物体所发出的光线进入光学镜片组10，光线通过光圈2、第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、第五透镜7及滤光片9，以在成像面100(image plane)形成影像。滤光片9例如为红外线截止片(IR cut filter)，用于防止光线中的部分波段的红外线传递至成像面100而影响成像质量。补充说明的是，物侧是朝向待拍摄物体的一侧，而像侧是朝向成像面100的一侧。
第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、第五透镜7及滤光片9都各自具有朝向物侧且使成像光线通过之物侧面31、41、51、61、71、91及朝向像侧且使成像光线通过之像侧面32、42、52、62、72、92。
此外，为了满足产品轻量化的需求，第一透镜3至第五透镜7皆具有屈光率且都是塑料材质所制成，但第一透镜3至第五透镜7的材质不以此为限制。
第一透镜3具有正屈光率。第一透镜3的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部311及位于圆周附近区域的凸面部313。第一透镜3的像侧面32具有位于光轴附近区域的凹面部321及位于圆周附近区域的凹面部323。
第二透镜4具有负屈光率。第二透镜4的物侧面41具有位于光轴附近区域的凸面部411及位于圆周附近区域的凸面部413。第二透镜4的像侧面42具有位于光轴附近区域的凹面部421及位于圆周附近区域的凹面部423。
第三透镜5具有正屈光率。第三透镜5的物侧面51具有位于光轴附近区域的凸面部511及位于圆周附近区域的凹面部513。第三透镜5的像侧面52具有位于光轴附近区域的凹面部521及位于圆周附近区域的凸面部523。
第四透镜6具有正屈光率。第四透镜6的物侧面61具有位于光轴附近区域的凹面部611及位于圆周附近区域的凹面部613。第四透镜6的像侧面62具有位于光轴附近区域的凸面部621及位于圆周附近区域的凹面部623。
第五透镜7具有负屈光率。第五透镜7的物侧面71具有位于光轴附近区域的凸面部711及位于圆周附近区域的凹面部713。第五透镜7的像侧面72具有位于光轴附近区域的凹面部721及位于圆周附近区域的凸面部723。
在第一实施例中，只有上述透镜(第一透镜3至第五透镜7)具有屈光率，且具有屈光率的透镜只有五片。换句话说，在第一实施例中，第四透镜6是倒数第二片透镜，且第五透镜7是倒数第一片透镜。
第一实施例的其他详细光学数据如图8所示，其中光圈2的厚度为负值代表在光轴I上的第一透镜3的物侧面31比光圈2更接近物体。在第一实施例中，整个系统的有效焦距(Effective Focal Length,EFL)为2.873mm，半视角(Half Field Of View,HFOV)为37.002°，系统长度(TTL)为3.386mm，光圈值(f-number,F/#)为2.441，像高为2.191mm。上述系统长度是指第一透镜3的物侧面31到成像面100在光轴I上的距离。
在本实施例中，第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7的物侧面31、41、51、61、71及像侧面32、42、52、62、72共计十个面均是非球面，而这些非球面是依下列公式定义：
其中，
Y为非球面曲线上的点与光轴I的距离；
Z为非球面之深度(非球面上距离光轴I为Y的点，与相切于非球面光轴I上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
R为透镜表面近光轴I处的曲率半径；
K为锥面系数(conic constant)；以及
ai为第i阶非球面系数。
第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在公式(1)中的各项非球面系数如图9所示。其中，图9中栏位编号31表示其为第一透镜3的物侧面31的非球面系数，其它栏位依此类推。
此外，第一实施例之光学镜片组10中各重要参数间的关系如图34所示。
其中，
T1为第一透镜3在光轴I上的厚度；
G1为第一透镜3到第二透镜4在光轴I上的空气间隙，亦即第一透镜3的像侧面32到第二透镜4的物侧面41在光轴I上的距离；
T2为第二透镜4在光轴I上的厚度；
G2为第二透镜4到第三透镜5在光轴I上的空气间隙，亦即第二透镜4的像侧面42到第三透镜5的物侧面51在光轴I上的距离；
T3为第三透镜5在光轴I上的厚度；
G3为第三透镜5到第四透镜6在光轴I上的空气间隙，亦即第三透镜5的像侧面52到第四透镜6的物侧面61在光轴I上的距离；
T4为第四透镜6在光轴I上的厚度；
G4为第四透镜6到第五透镜7在光轴I上的空气间隙，亦即第四透镜6的像侧面62到第五透镜7的物侧面11在光轴I上的距离；
T5为第五透镜7在光轴I上的厚度；
G5为第五透镜7到滤光片9在光轴I上的空气间隙，亦即第五透镜7的像侧面72到滤光片9的物侧面91在光轴I上的距离；
TF为滤光片9在光轴I上的厚度；
GFP为滤光片9到成像面100在光轴I上的距离，亦即滤光片9的像侧面92到成像面100在光轴I上的距离；
TL为第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在光轴I上的距离；
ALT为第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7在光轴I上的厚度的总和，即T1、T2、T3、T4与T5的总和；
AAG为第一透镜3至第五透镜7在光轴I上的四个空气间隙的总和，亦即G1、G2、G3与G4的总和；
TTL为第一透镜3的物侧面31到成像面100在光轴I上的距离；
BFL为第五透镜7的像侧面72到成像面100在光轴I上的距离；以及
EFL为光学镜片组10的有效焦距。
另外，再定义：
f1为第一透镜3的焦距；
f2为第二透镜4的焦距；
f3为第三透镜5的焦距；
f4为第四透镜6的焦距；
f5为第五透镜7的焦距；
n1为第一透镜3的折射率；
n2为第二透镜4的折射率；
n3为第三透镜5的折射率；
n4为第四透镜6的折射率；
n5为第五透镜7的折射率；
υ1为第一透镜3的阿贝系数(Abbe number)，阿贝系数也可称为色散系数；
υ2为第二透镜4的阿贝系数；
υ3为第三透镜5的阿贝系数；
υ4为第四透镜6的阿贝系数；以及
υ5为第五透镜7的阿贝系数。
请参照图7的A至D部分。图7A的附图说明第一实施例在光瞳半径为0.5525mm时的纵向球差(longitudinal spherical aberration)。在图7A的纵向球差图示中，每一种波长所成的曲线皆很靠近并向中间靠近，说明每一种波长不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一波长的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控制在±0.12mm范围内，故本实施例确实明显改善相同波长的球差，此外，三种代表波长彼此间的距离也相当接近，代表不同波长光线的成像位置已相当集中，因而使色像差也获得明显改善。
图7B与图7C的附图则分别说明第一实施例在成像面100上有关弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration)及子午(tangential)方向的像散像差。在图7B与图7C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.12mm内，说明第一实施例的光学系统能有效消除像差。
图7D的附图则说明第一实施例在成像面100上的畸变像差(distortionaberration)。在图7D的畸变像差附图中，畸变像差维持在±7％的范围内，说明第一实施例的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求。
由上述，相较于现有的光学镜头，第一实施例在总长度(亦即系统长度)已缩短至3.386mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
具体地，第一透镜3的像侧面32具有位于圆周附近区域的凹面部323，第二透镜4的像侧面42具有位于光轴附近区域的凹面部421，以及第五透镜7的像侧面72具有位于光轴附近区域的凹面部721可帮助汇聚光线。
第四透镜6的像侧面62具有位于光轴附近区域的凸面部621以及第五透镜7的物侧面71具有位于光轴附近区域的凸面部711可达到修正整体像差的效果。第二透镜4的物侧面41具有位于圆周附近区域的凸面部413，第三透镜5的物侧面51具有位于圆周附近区域的凹面部513，以及第三透镜5的像侧面52具有位于圆周附近区域的凸面部523可有效修正物体局部成像之像差。
第二透镜4具有负屈光率适于消除第一透镜3产生的像差。
第四透镜6具有正屈光率有助于对各像差进行主要的修正。
选择性地，光圈2设置于第一透镜3的物侧可以有效缩短系统长度，且第三透镜5具有正屈光率可达到提高成像质量的效果。
通过上述设计之相互搭配可有效缩短系统长度、并同时确保成像质量，且加强物体整体及局部成像的清晰度。
藉由缩短透镜厚度以及透镜间的空气间隙，以缩短系统长度。然而，考量到透镜组装过程的难易度以及成像质量，透镜厚度及透镜间的空气间隙需要适当地设计。藉由满足以下条件式的至少一者，光学镜片组10能达到较佳的配置：
3.1≦ALT/AAG，较佳地3.1≦ALT/AAG≦5.5，最佳地2.8≦ALT/AAG≦5.5；
ALT/BFL≦3，较佳地1.4≦ALT/BFL≦3；
(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4，较佳地1.2≦(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4；
BFL/(T1+T2)≦1.6，较佳地1.0≦BFL/(T1+T2)≦1.6；
AAG/(G2+G3)≦1.4，较佳地1.1≦AAG/(G2+G3)≦1.4；
(T1+T4+T5)/BFL≦1.4，较佳地0.9≦(T1+T4+T5)/BFL≦1.4；
ALT/(T1+T2)≦3.1，较佳地2.6≦ALT/(T1+T2)≦3.1；
AAG/(G1+G4)≦6.1，较佳地2.5≦AAG/(G1+G4)≦6.1；以及
(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2，较佳地1.5≦(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2。
为了使光学元件参数与系统长度比值维持适当值，以避免参数过小而不利于生产制造，或是避免参数过大而使得系统长度过长，光学镜片组10可满足以下条件式的至少一者：
EFL/TL≦1.2，较佳地0.8≦EFL/TL≦1.2；
TTL/TL≦1.5，较佳地1.2≦TTL/TL≦1.5；
TTL/(T3+T4)≦6.5，较佳地3.5≦TTL/(T3+T4)≦6.5；
TL/BFL≦4.1，较佳地1.9≦TL/BFL≦4.1；
TTL/BFL≦3.6，较佳地2.9≦TTL/BFL≦3.6；以及
TL/(T3+T4)≦4.8，较佳地2.5≦TL/(T3+T4)≦4.8。
缩短EFL有助于视埸角的扩大，所以将EFL趋小设计，当满足以下条件式的至少一者时，可在薄化光学镜片组10的厚度的同时扩大视场角：
EFL/(G1+G4)≦30，较佳地8.6≦EFL/(G1+G4)≦30；
EFL/(T1+T2)≦4.8，较佳地3.2≦EFL/(T1+T2)≦4.8；以及
EFL/TL≦1.2，较佳地1.0≦EFL/TL≦1.2。
对于上述具有上限值的条件式，如ALT/BFL≦3，(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4，BFL/(T1+T2)≦1.6，AAG/(G2+G3)≦1.4，(T1+T4+T5)/BFL≦1.4，ALT/(T1+T2)≦3.1，AAG/(G1+G4)≦6.1，(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2，EFL/TL≦1.2，TTL/TL≦1.5，TTL/(T3+T4)≦6.5，TL/BFL≦4.1，TTL/BFL≦3.6，TL/(T3+T4)≦4.8，EFL/(G1+G4)≦30，EFL/(T1+T2)≦4.8，以及EFL/TL≦1.2，当分母不变时，可藉由缩小分子来达到缩减光学镜片组10的体积的功效。若能进一步符合下列条件式的至少一者，还能够产生较为优良的成像质量：1.4≦ALT/BFL≦3，1.2≦(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4，1.0≦BFL/(T1+T2)≦1.6，1.1≦AAG/(G2+G3)≦1.4，0.9≦(T1+T4+T5)/BFL≦1.4，2.6≦ALT/(T1+T2)≦3.1，2.5≦AAG/(G1+G4)≦6.1，1.5≦(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2，0.8≦EFL/TL≦1.2，1.2≦TTL/TL≦1.5，3.5≦TTL/(T3+T4)≦6.5，1.9≦TL/BFL≦4.1，2.9≦TTL/BFL≦3.6，2.5≦TL/(T3+T4)≦4.8，8.6≦EFL/(G1+G4)≦30，3.2≦EFL/(T1+T2)≦4.8，以及1.0≦EFL/TL≦1.2。
如果光学镜片组10能满足具有下限值的条件式，如3.1≦ALT/AAG，光学镜片组10可具有较佳的配置，且能在维持适当良率的前提之下产生良好的成像质量。若能符合下列条件式，光学镜片组10能进一步维持较适当的体积：3.1≦ALT/AAG≦5.5，较佳地2.8≦ALT/AAG≦5.5。
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系统长度缩短、可用光圈增大、视场角增大、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。
前述所列之示例性限定条件式，亦可任意且选择性地合并不等数量施用于本发明之实施例中，但不以此为限。在实施本发明时，除了前述关系式之外，亦可针对单一透镜或广泛性地针对多个透镜额外设计出其他更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构，以加强对系统性能及/或分辨率的控制。补充说明的是，此些细节可在无冲突之情况之下，选择性地合并施用于本发明之其他实施例当中。
图10为本发明的第二实施例的光学镜片组的示意图，而图11A至图11D为第二实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。请参照图10，本发明光学镜片组10的一第二实施例与第一实施例大致相似。主要差异在于：各光学数据、非球面系数及这些透镜(第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7)间的参数或多或少有些不同。此外，第五透镜7的物侧面71具有位于圆周附近区域的凸面部714。
第二实施例之光学镜片组10详细的光学数据如图12所示，且整个系统的有效焦距(EFL)为2.020mm，半视角(HFOV)为37.500°，系统长度(TTL)为2.797mm，光圈值(F/#)为2.278，像高为1.633mm。
图13示出第二实施例的第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第二实施例之光学镜片组10中各重要参数间的关系如图34所示。
图11A的附图说明在光瞳半径为0.4680mm时的纵向球差，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.07mm范围内。在图11B与图11C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.07mm内。在图11D的畸变像差附图中，畸变像差维持在±5％的范围内。据此说明第二实施例相较于现有光学镜头，在系统长度已缩短至2.797mm左右的条件下，仍能提供较佳的成像质量。
经由上述说明可得知，第二实施例相较于第一实施例的优点在于：较大的HFOV，较短的TTL(系统长度)，较小的F/#(较大的光圈)，纵向球差、像散像差以及畸变像差可做到更小，且第二实施例的光学镜片组10比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图14是本发明的第三实施例的光学镜片组的示意图，而图15的A至D部分是第三实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。请参照图14，本发明光学镜片组10的一第三实施例与第一实施例大致相似。主要差异在于：各光学数据、非球面系数及这些透镜(第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7)间的参数或多或少有些不同。
第三实施例之光学镜片组10详细的光学数据如图16所示，且整个系统的有效焦距(EFL)为2.838mm，半视角(HFOV)为37.495°，系统长度(TTL)为3.524mm，光圈值(F/#)为2.643，像高为2.305mm。
图17示出第三实施例的第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第三实施例之光学镜片组10中各重要参数间的关系如图34所示。
图15A的附图说明在光瞳半径为0.5355mm时的纵向球差，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.016mm范围内。在图15B与图15C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.045mm内。在图15D的畸变像差附图中，畸变像差维持在±6.5％的范围内。
经由上述说明可得知，第三实施例相较于第一实施例的优点在于：较大的HFOV，纵向球差、像散像差以及畸变像差可做到更小，且第三实施例的光学镜片组10比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图18是本发明的第四实施例的光学镜片组的示意图，而图19的A至D部分是第四实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。请参照图18，本发明光学镜片组10的一第四实施例与第一实施例大致相似。主要差异在于：各光学数据、非球面系数及这些透镜(第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7)间的参数或多或少有些不同。
第四实施例之光学镜片组10详细的光学数据如图20所示，且整个系统的有效焦距(EFL)为2.676mm，半视角(HFOV)为37.499°，系统长度(TTL)为3.427mm，光圈值(F/#)为2.623，像高为2.189mm。
图21示出第四实施例的第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第四实施例之光学镜片组10中各重要参数间的关系如图34所示。
图19A的附图说明在光瞳半径为0.5050mm时的纵向球差，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.03mm范围内。在图19B与图19C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.04mm内。在图19D的畸变像差附图中，畸变像差维持在±8％的范围内。
经由上述说明可得知，第四实施例相较于第一实施例的优点在于：较大的HFOV，纵向球差以及像散像差可做到更小，且第四实施例的光学镜片组10比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图22是本发明的第五实施例的光学镜片组的示意图，而图23的A至D部分是第五实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。请参照图22，本发明光学镜片组10的一第五实施例与第一实施例大致相似。主要差异在于：各光学数据、非球面系数及这些透镜(第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7)间的参数或多或少有些不同。此外，第四透镜6的像侧面62具有位于圆周附近区域的凸面部624。
第五实施例之光学镜片组10详细的光学数据如图24所示，且整个系统的有效焦距(EFL)为2.727mm，半视角(HFOV)为36.001°，系统长度(TTL)为3.439mm，光圈值(F/#)为2.586，像高为2.130mm。
图25示出第五实施例的第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第五实施例之光学镜片组10中各重要参数间的关系如图34所示。
图23A的附图说明在光瞳半径为0.5245mm时的纵向球差，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.023mm范围内。在图23B与图23C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.04mm内。在图23D的畸变像差附图中，畸变像差维持在±8.5％的范围内。
经由上述说明可得知，第五实施例相较于第一实施例的优点在于：纵向球差以及像散像差可做到更小，且第五实施例的光学镜片组10比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图26是本发明的第六实施例的光学镜片组的示意图，而图27的A至D部分是第六实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。请参照图26，本发明光学镜片组10的一第六实施例与第一实施例大致相似。主要差异在于：各光学数据、非球面系数及这些透镜(第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7)间的参数或多或少有些不同。此外，第四透镜6的像侧面62具有位于圆周附近区域的凸面部624。
第六实施例之光学镜片组10详细的光学数据如图28所示，且整个系统的有效焦距(EFL)为3.169mm，半视角(HFOV)为36.002°，系统长度(TTL)为3.723mm，光圈值(F/#)为2.459，像高为2.087mm。
图29示出第六实施例的第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第六实施例之光学镜片组10中各重要参数间的关系如图34所示。
图27A的附图说明在光瞳半径为0.5980mm时的纵向球差，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.16mm范围内。在图27B与图27C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.16mm内。在图27D的畸变像差附图中，畸变像差维持在±4.5％的范围内。
经由上述说明可得知，第六实施例相较于第一实施例的优点在于：畸变像差可做到更小，且第六实施例的光学镜片组10比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图30是本发明的第七实施例的光学镜片组的示意图，而图31的A至D部分是第七实施例之光学镜片组的纵向球差与各项像差图。请参照图30，本发明光学镜片组10的一第七实施例与第一实施例大致相似。主要差异在于：各光学数据、非球面系数及这些透镜(第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及第五透镜7)间的参数或多或少有些不同。
第七实施例之光学镜片组10详细的光学数据如图32所示，且整个系统的有效焦距(EFL)为2.799mm，半视角(HFOV)为37.496°，系统长度(TTL)为3.401mm，光圈值(F/#)为2.653，像高为2.345mm。
图33示出第七实施例的第一透镜3的物侧面31到第五透镜7的像侧面72在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第七实施例之光学镜片组10中各重要参数间的关系如图34所示。
图31A的附图说明在光瞳半径为0.5281mm时的纵向球差，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.015mm范围内。在图31B与图31C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.08mm内。在图31D的畸变像差附图中，畸变像差维持在±9.5％的范围内。
经由上述说明可得知，第七实施例相较于第一实施例的优点在于：较大的HFOV，纵向球差以及像散像差可做到更小，且第七实施例的光学镜片组10比第一实施例易于制造，因此良率较高。
综上所述，本发明的实施例的光学镜片组可获致下述的功效及优点：
一、第一透镜的像侧面具有位于圆周附近区域的凹面部，第二透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部，以及第五透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部可帮助汇聚光线。
二、第四透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凸面部以及第五透镜的物侧面具有位于光轴附近区域的凸面部可达到修正整体像差的效果。第二透镜的物侧面具有位于圆周附近区域的凸面部，第三透镜的物侧面具有位于圆周附近区域的凹面部，以及第三透镜的像侧面具有位于圆周附近区域的凸面部可有效修正物体局部成像之像差。
三、第二透镜具有负屈光率适于消除第一透镜产生的像差。
四、第四透镜具有正屈光率有助于对各像差进行主要的修正。
五、选择性地，光圈设置于第一透镜的物侧可以有效缩短系统长度，且第三透镜具有正屈光率可达到提高成像质量的效果。
六、藉由满足以下条件式的至少一者，光学镜片组能达到较佳的配置：
3.1≦ALT/AAG，较佳地3.1≦ALT/AAG≦5.5，最佳地2.8≦ALT/AAG≦5.5；
ALT/BFL≦3，较佳地1.4≦ALT/BFL≦3；
(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4，较佳地1.2≦(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4；
BFL/(T1+T2)≦1.6，较佳地1.0≦BFL/(T1+T2)≦1.6；
AAG/(G2+G3)≦1.4，较佳地1.1≦AAG/(G2+G3)≦1.4；
(T1+T4+T5)/BFL≦1.4，较佳地0.9≦(T1+T4+T5)/BFL≦1.4；
ALT/(T1+T2)≦3.1，较佳地2.6≦ALT/(T1+T2)≦3.1；
AAG/(G1+G4)≦6.1，较佳地2.5≦AAG/(G1+G4)≦6.1；以及
(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2，较佳地1.5≦(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2。
七、当光学镜片组满足以下条件式的至少一者时，可避免参数过小而不利于生产制造，或是避免参数过大而使得系统长度过长：
EFL/TL≦1.2，较佳地0.8≦EFL/TL≦1.2；
TTL/TL≦1.5，较佳地1.2≦TTL/TL≦1.5；
TTL/(T3+T4)≦6.5，较佳地3.5≦TTL/(T3+T4)≦6.5；
TL/BFL≦4.1，较佳地1.9≦TL/BFL≦4.1；
TTL/BFL≦3.6，较佳地2.9≦TTL/BFL≦3.6；以及
TL/(T3+T4)≦4.8，较佳地2.5≦TL/(T3+T4)≦4.8。
八、当满足以下条件式的至少一者时，可在薄化光学镜片组的厚度的同时扩大视场角：
EFL/(G1+G4)≦30，较佳地8.6≦EFL/(G1+G4)≦30；
EFL/(T1+T2)≦4.8，较佳地3.2≦EFL/(T1+T2)≦4.8；以及
EFL/TL≦1.2，较佳地1.0≦EFL/TL≦1.2。
九、当满足以下条件式的至少一者时，可达到缩减光学镜片组的体积的功效：ALT/BFL≦3，(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4，BFL/(T1+T2)≦1.6，AAG/(G2+G3)≦1.4，(T1+T4+T5)/BFL≦1.4，ALT/(T1+T2)≦3.1，AAG/(G1+G4)≦6.1，(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2，EFL/TL≦1.2，TTL/TL≦1.5，TTL/(T3+T4)≦6.5，TL/BFL≦4.1，TTL/BFL≦3.6，TL/(T3+T4)≦4.8，EFL/(G1+G4)≦30，EFL/(T1+T2)≦4.8，以及EFL/TL≦1.2。
十、当满足以下条件式的至少一者时，能够产生较为优良的成像质量：1.4≦ALT/BFL≦3，1.2≦(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4，1.0≦BFL/(T1+T2)≦1.6，1.1≦AAG/(G2+G3)≦1.4，0.9≦(T1+T4+T5)/BFL≦1.4，2.6≦ALT/(T1+T2)≦3.1，2.5≦AAG/(G1+G4)≦6.1，1.5≦(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2，0.8≦EFL/TL≦1.2，1.2≦TTL/TL≦1.5，3.5≦TTL/(T3+T4)≦6.5，1.9≦TL/BFL≦4.1，2.9≦TTL/BFL≦3.6，2.5≦TL/(T3+T4)≦4.8，8.6≦EFL/(G1+G4)≦30，3.2≦EFL/(T1+T2)≦4.8，以及1.0≦EFL/TL≦1.2。
十一、当光学镜片组满足3.1≦ALT/AAG，光学镜片组可具有较佳的配置，且能在维持适当良率的前提之下产生良好的成像质量。
十二、若能进一步符合下列条件式，光学镜片组能进一步维持适当的体积：3.1≦ALT/AAG≦5.5，较佳地2.8≦ALT/AAG≦5.5。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (18)
1.一种光学镜片组，包括从物侧至像侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜，且所述第一透镜至所述第五透镜各自包括朝向所述物侧且使成像光线通过的物侧面及朝向所述像侧且使所述成像光线通过的像侧面；
所述第一透镜的所述像侧面具有位于圆周附近区域的凹面部；
所述第二透镜具有负屈光率，所述第二透镜的所述物侧面具有位于圆周附近区域的凸面部，且所述第二透镜的所述像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部；
所述第三透镜的所述物侧面具有位于圆周附近区域的凹面部，且所述第三透镜的所述像侧面具有位于圆周附近区域的凸面部；
所述第四透镜具有正屈光率，且所述第四透镜的所述像侧面具有位于光轴附近区域的凸面部；
所述第五透镜的所述物侧面具有位于光轴附近区域的凸面部，且所述第五透镜的所述像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部；且
只有所述第一透镜至所述第五透镜具有屈光率，其中所述光学镜片组符合：
3.1≦ALT/AAG，
其中ALT为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜及所述第五透镜在所述光轴上的厚度的总和，且AAG为所述第一透镜至所述第五透镜在所述光轴上的四个空气间隙的总和。
2.一种光学镜片组，包括从物侧至像侧沿光轴依序排列的光圈、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜，且所述第一透镜至所述第五透镜各自包括朝向所述物侧且使成像光线通过的物侧面及朝向所述像侧且使所述成像光线通过的像侧面；
所述第一透镜的所述像侧面具有位于圆周附近区域的凹面部；
所述第二透镜具有负屈光率，所述第二透镜的所述物侧面具有位于圆周附近区域的凸面部，且所述第二透镜的所述像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部；
所述第三透镜具有正屈光率，所述第三透镜的所述物侧面具有位于圆周附近区域的凹面部，且所述第三透镜的所述像侧面具有位于圆周附近区域的凸面部；
所述第四透镜具有正屈光率，且所述第四透镜的所述像侧面具有位于光轴附近区域的凸面部；
所述第五透镜的所述物侧面具有位于光轴附近区域的凸面部，且所述第五透镜的所述像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部；且
只有所述第一透镜至所述第五透镜具有屈光率，其中所述光学镜片组符合：
2.8≦ALT/AAG，
其中ALT为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜及所述第五透镜在所述光轴上的厚度的总和，且AAG为所述第一透镜至所述第五透镜在所述光轴上的四个空气间隙的总和。
3.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：ALT/BFL≦3，其中BFL为所述第五透镜到成像面在所述光轴上的距离。
4.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：EFL/TL≦1.2，其中EFL为所述光学镜片组的有效焦距，且TL为所述第一透镜的所述物侧面到所述第五透镜的所述像侧面在所述光轴上的距离。
5.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：(T1+T4+T5)/(T3+T4)≦2.4，其中T1为所述第一透镜在所述光轴上的厚度，T3为所述第三透镜在所述光轴上的厚度，T4为所述第四透镜在所述光轴上的厚度，且T5为所述第五透镜在所述光轴上的厚度。
6.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：BFL/(T1+T2)≦1.6，其中BFL为所述第五透镜到成像面在所述光轴上的距离，T1为所述第一透镜在所述光轴上的厚度，且T2为所述第二透镜在所述光轴上的厚度。
7.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：EFL/(G1+G4)≦30，其中EFL为所述光学镜片组的有效焦距，G1为所述第一透镜到所述第二透镜在所述光轴上的空气间隙，且G4为所述第四透镜到所述第五透镜在所述光轴上的空气间隙。
8.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：AAG/(G2+G3)≦1.4，其中G2为所述第二透镜到所述第三透镜在所述光轴上的空气间隙，且G3为所述第三透镜到所述第四透镜在所述光轴上的空气间隙。
9.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：TTL/TL≦1.5，其中TTL为所述第一透镜的所述物侧面到成像面在所述光轴上的距离，且TL为所述第一透镜的所述物侧面到所述第五透镜的所述像侧面在所述光轴上的距离。
10.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：TTL/(T3+T4)≦6.5，其中TTL为所述第一透镜的所述物侧面到成像面在所述光轴上的距离，T3为所述第三透镜在所述光轴上的厚度，且T4为所述第四透镜在所述光轴上的厚度。
11.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：TL/BFL≦4.1，其中TL为所述第一透镜的所述物侧面到所述第五透镜的所述像侧面在所述光轴上的距离，且BFL为所述第五透镜到成像面在所述光轴上的距离。
12.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：(T1+T4+T5)/BFL≦1.4，其中T1为所述第一透镜在所述光轴上的厚度，T4为所述第四透镜在所述光轴上的厚度，T5为所述第五透镜在所述光轴上的厚度，且BFL为所述第五透镜到成像面在所述光轴上的距离。
13.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：ALT/(T1+T2)≦3.1，其中T1为所述第一透镜在所述光轴上的厚度，且T2为所述第二透镜在所述光轴上的厚度。
14.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：AAG/(G1+G4)≦6.1，其中G1为所述第一透镜到所述第二透镜在所述光轴上的空气间隙，且G4为所述第四透镜到所述第五透镜在所述光轴上的空气间隙。
15.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：EFL/(T1+T2)≦4.8，其中EFL为所述光学镜片组的有效焦距，T1为所述第一透镜在所述光轴上的厚度，且T2为所述第二透镜在所述光轴上的厚度。
16.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：(G2+G3)/(G1+G4)≦5.2，其中G1为所述第一透镜到所述第二透镜在所述光轴上的空气间隙，G2为所述第二透镜到所述第三透镜在所述光轴上的空气间隙，G3为所述第三透镜到所述第四透镜在所述光轴上的空气间隙，且G4为所述第四透镜到所述第五透镜在所述光轴上的空气间隙。
17.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：TTL/BFL≦3.6，其中TTL为所述第一透镜的所述物侧面到成像面在所述光轴上的距离，且BFL为所述第五透镜到所述成像面在所述光轴上的距离。
18.如权利要求1或2项所述的光学镜片组，其特征在于：所述光学镜片组更符合：TL/(T3+T4)≦4.8，其中TL为所述第一透镜的所述物侧面到所述第五透镜的所述像侧面在所述光轴上的距离，T3为所述第三透镜在所述光轴上的厚度，且T4为所述第四透镜在所述光轴上的厚度。
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