CN111123472B - 光学镜头 - Google Patents

Abstract

一种光学镜头，自物侧至像侧依序包含：一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜以及一第五透镜。第一透镜具有正屈光度，第二透镜具有正屈光度或负屈光度，第三透镜具有负屈光度或正屈光度，第四透镜具有正屈光度，以及第五透镜具有负屈光度或正屈光度。

Description

光学镜头

技术领域

本发明涉及一种光学镜头，且特别涉及一种体积小且成像品质佳的光学镜头。

背景技术

近年来，随着摄像装置的应用愈来愈广泛，对于小型化光学镜头的需求也日渐增高。不仅如此，市场上对于光学镜头的成像品质要求也愈来愈高。为了增加市场上的竞争优势，微型化、高画质及降低成本一直是产品开发者所欲追求的目标。

因此，亟需提出一种新的光学镜头，在降低制造成本的前提下，同时实现光学镜头的小型化与提升光学镜头的成像品质之目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学镜头。在降低制造成本的前提下，同时实现光学镜头小型化与提升光学镜头的成像品质。

根据本发明提出一种光学镜头。光学镜头自物侧至像侧依序包含：一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜以及一第五透镜。第一透镜具有正屈光度。第二透镜具有屈光度。第三透镜具有屈光度。第四透镜具有正屈光度。第五透镜具有正屈光度。光学镜头满足以下条件的至少一者：(1)第二透镜及第三透镜的任一者具有正屈光度，另一者具有负屈光度；及(2)第三透镜及第五透镜具有正屈光度，或者第三透镜及第五透镜具有负屈光度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示本发明一实施例的光学镜头；

图2绘示本发明另一实施例的光学镜头；

图3A列示本发明图1的光学镜头的各透镜参数的一实施例；

图3B列示本发明图1的光学镜头的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数；

图4A列示本发明图2的光学镜头的各透镜参数的一实施例；

图4B列示本发明图2的光学镜头的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数；

图5绘示列示本发明图3A及图4A的光学镜头的具体参数表现。

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本案的范围内，并以之后的权利要求范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，除非有特别说明。

图1绘示本发明一实施例的光学镜头OL1，图2绘示本发明另一实施例的光学镜头OL2。为显现实施例的特征，仅显示与本发明实施例有关的结构，其余结构予以省略。光学镜头OL1、OL2可应用于具有影像投影或影像撷取功能的一装置上，装置包含但不限于是手持式电脑系统、手持式通讯系统、空拍机、运动型摄像镜头、车用摄像镜头、监视系统、数码相机、数码摄影机或投影机。

请参照图1及图2，光学镜头OL1、OL2自物侧(object side)至像侧(image-formingside)可依序包含一第一透镜L1、一第二透镜L2、一第三透镜L3、一第四透镜L4及一第五透镜L5。且第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可沿光轴OA排列。

具体而言，第一透镜L1可具有正屈光度；第二透镜L2可具有屈光度，例如正屈光度或负屈光度；第三透镜L3可具有屈光度，例如正屈光度或负屈光度；第四透镜L4可具有正屈光度；第五透镜L5可具有屈光度，例如正屈光度或负屈光度。

一实施例，第二透镜L2及第三透镜L3的任一者可具有正屈光度、另一者可具有负屈光度；另一实施例，第三透镜L3及第五透镜L5具有相同的屈光能力。即，第三透镜L3及第五透镜L5皆具有正屈光度，或者第三透镜L3及第五透镜L5皆具有负屈光度；再一实施例，第二透镜L2具有正屈光度，第三透镜L3及第五透镜L5皆具有负屈光度；又一实施例，第二透镜L2具有负屈光度，第三透镜L3及第五透镜L5皆具有正屈光度。

一具体实施例，第一透镜L1具有正屈光度、第二透镜L2具有正屈光度、第三透镜L3具有负屈光度、第四透镜L4具有正屈光度，以及第五透镜L5具有负屈光度；另一具体实施例，第一透镜L1具有正屈光度、第二透镜L2具有负屈光度、第三透镜L3具有正屈光度、第四透镜L4具有正屈光度，以及第五透镜L5具有正屈光度。

于一些实施例中，第一透镜L1的物侧表面S1的一曲率半径是R1，第一透镜L1的像侧表面S2的一曲率半径是R2，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：-1≤(R1-R2)/(R1+R2)、-0.8≤(R1-R2)/(R1+R2)、(R1-R2)/(R1+R2)≤0及(R1-R2)/(R1+R2)≤0.5。

于一些实施例中，第二透镜L2的物侧表面S3的一曲率半径是R3，第二透镜L2的像侧表面S4的一曲率半径是R4，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：-0.5≤(R3-R4)/(R3+R4)、0≤(R3-R4)/(R3+R4)、(R3-R4)/(R3+R4)≤0.5、(R3-R4)/(R3+R4)≤0.8及(R3-R4)/(R3+R4)≤1。

于一些实施例中，第三透镜L3的物侧表面S5的一曲率半径是R5，第三透镜L3的像侧表面S6的一曲率半径是R6，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：-1.5≤(R5-R6)/(R5+R6)、-1≤(R5-R6)/(R5+R6)、(R5-R6)/(R5+R6)≤-0.5、(R5-R6)/(R5+R6)≤0及(R5-R6)/(R5+R6)≤0.5。

于一些实施例中，第四透镜L4的物侧表面S7的一曲率半径是R7，第四透镜L4的像侧表面S8的一曲率半径是R8，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：-1≤(R7-R8)/(R7+R8)、-0.5≤(R7-R8)/(R7+R8)、(R7-R8)/(R7+R8)≤0、(R7-R8)/(R7+R8)≤0.35及(R7-R8)/(R7+R8)≤0.5。

第五透镜L5的物侧表面S9的一曲率半径是R9，第五透镜L5的像侧表面S10的一曲率半径是R10，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：-1≤(R9-R10)/(R9+R10)、-0.8≤(R9-R10)/(R9+R10)、-0.5≤(R9-R10)/(R9+R10)、-0.3≤(R9-R10)/(R9+R10)、(R9-R10)/(R9+R10)≤0及(R9-R10)/(R9+R10)≤0.5。

第一透镜L1具有一中心厚度T1，中心厚度T1例如是第一透镜L1在光轴OA方向上的长度。于一些实施例中，第一透镜L1的中心厚度T1可大于第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5的任一者的中心厚度。进一步地，于一些实施例中，第一透镜L1可满足以下条件的至少一者：0.85毫米(mm)≤T1、1毫米≤T1、1.2毫米≤T1、T1≤1.35毫米、T1≤1.5毫米及T1≤2毫米。

于一些实施例中，第一透镜L1的物侧表面S1至一成像面I的距离为TTL，光学镜头OL1、OL2的焦长(focal length)为f，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：1≤TTL/f、1.3≤TTL/f、1.5≤TTL/f、TTL/f≤1.6、TTL/f≤1.8、TTL/f≤2、TTL/f≤2.3及TTL/f≤2.5。

于一些实施例中，光学镜头OL1、OL2的成像高度(half image sensor height)为Y’，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：1≤f/Y’、1.2≤f/Y’、1.4≤f/Y’、1.6≤f/Y’、f/Y’≤1.7、f/Y’≤2、f/Y’≤2.3及f/Y’≤2.5。

于一些实施例中，光学镜头OL1、OL2的视角为FOV，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：30°≤FOV、40°≤FOV、FOV≤70°及FOV≤85°。

于一些实施例中，光学镜头OL1、OL2更可包含一光圈St及/或保护片C。此外，于成像面I上还可设置一影像撷取单元(未绘示)，其可对穿透光学镜头OL1、OL2的光束进行光电转换。其中，光圈St可设置于第一透镜L1的物侧、第一透镜L1至第五透镜L5之间的任一间隙，或者设置于第五透镜L5与成像面I之间；保护片C可设置于第五透镜L5及成像面I之间。于一具体实施例中，光圈St设置于第一透镜L1的物侧表面S1之前，意即，光圈St相较于第一透镜L1更为靠近物侧，但不以此为限。

于一些实施例中，光学镜头OL1、OL2的光圈值为Fno，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：0≤(Fno×TTL)/(FOV×Y’)、0.05≤(Fno×TTL)/(FOV×Y’)、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.1、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.15、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.2、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.25及(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.3。

于一些实施例中，第一透镜L1具有折射率N1、阿贝数V1，第二透镜L2具有折射率N2、阿贝数V2，第三透镜L3具有折射率N3、阿贝数V3，第四透镜L4具有折射率N4、阿贝数V4，第五透镜L5具有折射率N5、阿贝数V5，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：N1>N4、N1>N5、N4>N2、N4>N3、N5>N2、N5>N3、V2>V1、V3>V1、V1>V4及V1>V5。

进一步地，于一些实施例中，光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：N1-N4≥0.05、N1-N5≥0.05、N4-N2≥0.05、N4-N3≥0.05、N5-N2≥0.05、N5-N3≥0.05、V2-V1≥5、V3-V1≥5、V1-V4≥5及V1-V5≥5。

在一些实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可分别为一球面透镜、一自由曲面透镜或一非球面透镜。

具体而言，每一自由曲面透镜具有至少一自由曲面表面，意即自由曲面透镜的物侧表面及/或像侧表面是自由曲面表面；而每一非球面透镜具有至少一非球面表面，意即非球面透镜的物侧表面及/或像侧表面是非球面表面。且各非球面表面可满足下列数学式：

其中，Z为在光轴OA方向的座标值，以光传输方向为正方向，A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16为非球面系数，K为二次曲面常数，C＝1/R，R为曲率半径，Y为正交于光轴OA方向的座标值，以远离光轴OA的方向为正方向。此外，每一非球面表面数学式的各项参数或系数的值可分别设定，以决定非球面表面的各位置点的焦距。

于一具体实施例中，第一透镜L1可以是球面透镜，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5的至少一者可以是非球面透镜，但不用以限制本发明。

于再一具体实施例中，第一透镜L1为球面透镜，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5均为非球面透镜。举例而言，第一透镜L1可为物侧表面S1及像侧表面S2皆为球面表面的球面透镜，而第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可为物侧表面S3、S5、S7、S9及像侧表面S4、S6、S8、S10皆为非球面表面的非球面透镜。

再者，于一实施例中，光学镜头OL1、OL2的第五透镜L5是一非球面透镜，且其像侧表面S10是一非球面表面，第五透镜L5的像侧表面S10具有一反曲点IF。其中，反曲点IF至光轴OA的距离为h，包含但不限于是反曲点IF至光轴OA的最短距离或垂直距离；第五透镜L5的外径至光轴OA的距离为H，包含但不限于是第五透镜L5的半径、外径至光轴OA的最短距离或垂直距离；第五透镜L5的像侧表面S10与光轴OA具有一交点P1，反曲点IF投影至光轴OA的位置P2与交点P1的距离为d，且光学镜头OL1、OL2可满足以下条件的至少一者：0.4≤h/H、0.6≤h/H、h/H≤0.9、5≤H/d、10≤H/d、H/d≤16、H/d≤20、H/d≤25及H/d≤30。

在一些实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5可分别采用由玻璃材料所制成的一玻璃透镜或由塑胶材料所制成的一塑胶透镜。其中，塑胶透镜的材料可包含，但不限于，聚碳酸脂(polycarbonate)、环烯烃共聚物(例如APEL)，以及聚酯树脂(例如OKP4或OKP4HT)等，或可以是包含了前述三者的至少一者的混合及/或化合材料。

举例而言，第一透镜L1可以是玻璃透镜，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5的至少一者可以是塑胶透镜，但不用以限制本发明。

如图1及图2所示，第一透镜L1的物侧表面S1可以是朝物侧凸出的凸面，其具有正屈光率；像侧表面S2可以是朝物侧凹入的凹面，其具有正屈光率。进一步地，第一透镜L1可采用具有正屈光度的透镜，包含但不限于具有正屈光度的凸凹透镜、玻璃或塑胶透镜，以及球面或非球面透镜的任一者或组合。

第二透镜L2及第三透镜L3的物侧表面S3、S5皆可以是朝物侧凸出的凸面，其具有正屈光率；像侧表面S4、S6皆可以是朝物侧凹入的凹面，其具有正屈光率。进一步地，第二透镜L2及第三透镜L3可各自采用具有正屈光度或负屈光度的透镜，包含但不限于具有正屈光度或负屈光度的凸凹透镜、玻璃或塑胶透镜，以及球面或非球面透镜的任一者或组合。

第四透镜L4的物侧表面S7可以是朝像侧凹入的凹面，其具有负屈光率；像侧表面S8可以是朝像侧凸出的凸面，其具有负屈光率。进一步地，第四透镜L4可采用具有正屈光度的透镜，包含但不限于具有正屈光度的凹凸透镜、玻璃或塑胶透镜，以及球面或非球面透镜的任一者或组合。

第五透镜L5的物侧表面S9在远离光轴OA处可朝像侧凹入，且在接近光轴OA处可呈朝物侧凸出的凸面，其在光轴OA处具有正屈光率；像侧表面S10在远离光轴OA处可朝像侧凸出，且在接近光轴OA处可呈朝物侧凹入的凹面，其在光轴OA处具有正屈光率。进一步地，第五透镜L5可采用具有负屈光度或正屈光度的透镜，包含但不限于具有负屈光度或正屈光度、且在第五透镜L5的物侧表面S9及像侧表面S10的中央位置分别为凸面及凹面的凸凹玻璃非球面透镜或凸凹塑胶非球面透镜。

图3A列示本发明第1图的光学镜头OL1的各透镜参数的一实施例，其包含各透镜的曲率半径、厚度、折射率及阿贝数(色散系数)等。其中镜片的表面代号是从物侧至像侧依序编排，例如：「St」代表光圈St，「S1」代表第一透镜L1的物侧表面S1，「S2」代表第一透镜L1的像侧表面S2…，「S11」及「S12」分别代表保护片C的物侧表面S11及像侧表面S12等等。另外，「厚度」代表该表面与相邻于像侧一表面的距离，例如，物侧表面S1的「厚度」为第一透镜L1的物侧表面S1与第一透镜L1的像侧表面S2之间的距离；像侧表面S2的「厚度」为第一透镜L1的像侧表面S2与第二透镜L2的物侧表面S3之间的距离。

图3B列示本发明图1的光学镜头OL1的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。若光学镜头OL1的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5的物侧表面S3、S5、S7、S9及像侧表面S4、S6、S8、S10为非球面表面，则各非球面数学式的各项系数可如图3B所示。

再如图2所示，光学镜头OL2大致与光学镜头OL1类似，并且各元件大致沿用相同的符号。其中，光学镜头OL2与光学镜头OL1的主要差异在于：光学镜头OL1的第二透镜L2具有正屈光度，第三透镜L3及第五透镜L5皆具有负屈光度；光学镜头OL2的第二透镜L2具有负屈光度，第三透镜L3及第五透镜L5皆具有正屈光度。

图4A列示本发明图2的光学镜头OL2的各透镜参数的一实施例，其所代表的定义与意含大致与图3A相同。

图4B列示本发明图2的光学镜头OL2的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。若光学镜头OL2的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5的物侧表面S3、S5、S7、S9及像侧表面S4、S6、S8、S10为非球面表面，则各非球面数学式的各项系数可如图4B所示。

图5绘示列示本发明图3A及图4A的光学镜头OL1、OL2的具体参数表现，包含焦长f、第一透镜L1的物侧表面S1至成像面I的距离TTL、光圈值Fno、成像高度Y’、视角FOV、第五透镜L5的外径至光轴OA的距离H、第五透镜L5的反曲点IF至光轴OA的距离h、第五透镜L5的像侧表面S10与光轴OA的交点至反曲点IF投影至光轴OA的位置的距离d、第一透镜L1至第五透镜L5的各透镜表面的曲率半径R1至R10、及上述参数间的关系式的值。

由上述的实施例可知，在降低制造成本的前提下，光学镜头OL1、OL2可兼具小型化及成像品质佳的特性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种光学镜头，具有一光轴，其特征在于，该光学镜头由五个具有屈光度的透镜所组成，自物侧至像侧依序包含：

一第一透镜，具有正屈光度；

一第二透镜，具有负屈光度；

一第三透镜，具有正屈光度；

一第四透镜，具有正屈光度；以及

一第五透镜，具有正屈光度，该第五透镜具有一像侧表面，该像侧表面的一反曲点至该光轴的距离为h，该第五透镜的一外径至该光轴的距离为H；该像侧表面与该光轴具有一交点，该反曲点投影至该光轴的位置与该交点的距离为d，且该光学镜头满足以下条件的至少一者：0.4≤h/H≤0.9及5≤H/d≤30；并且该第一透镜的物侧表面至一成像面的距离为TTL，该光学镜头的焦长为f、成像高度为Y’、视角为FOV、光圈值为Fno，该光学镜头满足以下条件的至少一者：1≤TTL/f≤2.5、1≤f/Y’≤2.5、0≤(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.3及30°≤FOV≤85°。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜具有一曲率半径为R1的物侧表面及具有一曲率半径R2的像侧表面，该第二透镜具有一曲率半径为R3的物侧表面及具有一曲率半径R4的像侧表面，该第三透镜具有一曲率半径为R5的物侧表面及具有一曲率半径R6的像侧表面，该第四透镜具有一曲率半径为R7的物侧表面及具有一曲率半径R8的像侧表面，该第五透镜具有一曲率半径为R9的物侧表面及具有一曲率半径R10的像侧表面，且该光学镜头满足以下条件的至少一者：-1≤(R1-R2)/(R1+R2)≤0.5、-0.5≤(R3-R4)/(R3+R4)≤1、-1.5≤(R5-R6)/(R5+R6)≤0.5、-1≤(R7-R8)/(R7+R8)≤0.5及-1≤(R9-R10)/(R9+R10)≤0.5。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜具有一中心厚度T1，且0.85毫米≤T1。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜具有折射率N1和阿贝数V1，该第二透镜具有折射率N2和阿贝数V2，该第三透镜具有折射率N3和阿贝数V3，该第四透镜具有折射率N4和阿贝数V4，该第五透镜具有折射率N5和阿贝数V5，且该光学镜头满足以下条件的至少一者：N1>N4、N1>N5、N4>N2、N4>N3、N5>N2、N5>N3、V2>V1、V3>V1、V1>V4及V1>V5。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜的物侧表面是朝该物侧凸出的凸面。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头满足以下条件的至少一者：该第一透镜是凸凹透镜、该第二透镜是凸凹透镜、该第三透镜是凸凹透镜、该第四透镜是凹凸透镜，以及该第五透镜是凸凹透镜。

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