TW201303350A - 五片式成像鏡片組 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種五片式成像鏡片組，包括有一固定光欄和一光學組，該光學組包含第一、第二、第三、第四、第五鏡片，其排列方式從物側至像側之順序為：第一鏡片，具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面，且至少有一面為非球面；第二鏡片，具有負屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面，且至少有一面為非球面；第三鏡片，具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凸面，且其至少有一面為非球面；第四鏡片，具有負屈光力朝向物側為凹面，且至少有一面為非球面；第五鏡片，朝向物側在靠近光軸附近為凸面，且至少有一面為非球面。本發明加入了第五鏡片，有著比4片鏡面更高的解像力。

Description

五片式成像鏡片組

本發明係涉及光學鏡頭領域，尤指一種可裝置於小型取像裝置內之具五片式成像鏡片組。

隨著數位相機走向輕、薄、短、小之趨勢，連帶使得光學鏡頭亦需進一步提昇其輕薄化，方能順利安裝於狹窄空間之薄型化載體。

當然光學鏡頭除了需具備輕、薄、短、小之基本硬體訴求優勢外，光學鏡頭之成像品質更是消費者是否購買該商品之關鍵依據，換言之，裝設在現行輕薄化3C載體內之光學鏡頭清昕度、銳利度、飽和度等高畫質特性，方能迎合目前之消費市場。

職是，發明人前幾年遂針對高畫素、高畫質光學鏡頭提出創新之四片式光學鏡片組，該款設計因為有優異之高畫質呈現，除深受消費者喜愛之外，亦同時獲得美國與台灣智慧財產局分別賜准US7710666號及TWI330723號專利在案。

從而發明人並不以此成就而自滿，反倒以上述之四片式光學鏡片組為基礎，期能研發出更優異、更高畫質之光學鏡頭，藉此推昇光學產業整體技術為已志，經發明人多年來苦心創作下，終於開發出更高成像品質之五片式成像鏡片組，相信能滿足更多之消費大眾。

本發明目的之一，係提供一種可更進一步改善球面像差以獲得高畫質特性之五片式成像鏡片組。

本發明目的之二，利用第一鏡片面向像側為凹面、第四鏡片面向物側為凹面，並結合物側為凸面之非球面第五鏡片，大幅降低系統誤差感度影響，而獲得高良率之高畫質五片式成像鏡片組。

為達上揭目的，本發明遂提出一種成像鏡片組，係包含有一固定光欄和一光學組，該光學組包含第一、第二、第三、第四及第五鏡片，其排列方式從物側至像側之順序為：該第一鏡片，具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面，且其至少有一面為非球面；該光欄；該第二鏡片，具有負屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面，且其至少有一面為非球面；該第三鏡片，具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凸面，且其至少有一面為非球面；該第四鏡片，具有朝向物側為凹面，且其至少有一面為非球面；該第五鏡片，朝向物側在靠近光軸附近為凸面，且其至少有一面為非球面。

至於，上述成像鏡片組之結構設計，茲請配合相關圖示及後述之實施例說明。

本發明採用有關合適的實施例並以圖式作為說明，圖1係本發明第一實施例之鏡片組成圖，而實施例之收差圖為圖1A，請參閱圖1A所示，本發明各實施例的數值變化皆屬設計所得，既使運用不同數值、相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇，在此先行述明。

請參閱圖1、圖2、圖3及圖4，四實施例所示之五片式成像鏡片組，本發明係一種五片式成像鏡片組，用以裝置於輕薄短小的數位載體上，於實施例中，該成像鏡片組係沿著光軸，從物側A開始依序包含有一固定光欄1和一光學組，該光學組包含第一、第二、第三、第四及第五鏡片L1、L2、L3、L4、L5，其排列方式從物側至像側之順序為：第一鏡片、光欄、第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片、第五鏡片。

其中，第一鏡片具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面，且至少有一面為非球面；第二鏡片具有負屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面，且至少有一面為非球面；第三鏡片具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凸面，且其至少有一面為非球面；該第四鏡片具有負屈光力朝向物側為凹面，且至少有一面為非球面；該第五鏡片朝向物側在靠近光軸附近為凸面，且至少有一面為非球面。

前述本發明系統即是由五枚鏡片構成之光學組，而位於第五鏡片L5後方之平面平板玻璃2，具有濾紅外線之功效；另於像側B處配置之感光元件，則可依實際需求選擇CCD或CMOS等。

本發明成像鏡片組之特點為鏡片是由塑膠材質所成形，因此能降低材料使用與管理上的成本，亦因使用塑膠材料可使鏡片容易導以非球面結構呈現，利用透鏡為非球面鏡片，達成解像力較高並進而減少成像所需之鏡片片數而能達到良好品質的成像鏡片組。

另外，本發明之收差圖以非點收差、歪曲收差和球面收差，如圖1A、2A、3A、4A所示，無論何種收差圖皆是關於d線的數據資料，而非點收差是關於S像面(SAGITAL)的數據資料跟關於T像面(TANGENTIAL)數據資料，並將之做示意表現；且由收差圖可清楚獲知，本發明之收差補正都是完整模擬設計所得，在使用上已沒有任何問題。

復，參照本發明圖1B、圖2B、圖3B、圖4B，以及圖1C、圖2C、圖3C、圖4C所示，係本發明第一、第二、第三及第四實施例之非球面數據資料，最上方數據係本發明光學組各鏡片諸元之代號：F.No.～該F值於光學設計時，代表亮度參數，其中F值愈小表示光亮度愈高。

畫角～2ω。

焦點距離～f；f為光學組之合成焦點距離(mm)，下方2、3、5、6、7、8、9、10、11、12是物體側起依序的透鏡面號數表示；面號數2、3為第一鏡片L1的R1、R2二面，面號數5、6為第二鏡片L2的R1、R2二面，面號數7、8為第三鏡片L3的R1、R2二面，9、10為第四鏡片L4的R1、R2二面，11、12為第五鏡片L5的R1、R2二面，13、14為平面平板玻璃2的二面。

本發明為求能更進一步提昇發明人先前發明之四片式成像鏡片組之成像品質，除了沿用第一鏡片L1朝向像側B為凹面、第四鏡片L4在物側A面則為凹面特殊專利設計外，更結合第五鏡片L5之物側為凸面之新穎設計，以滿足五片式成像鏡片組之薄型化特性外，更能有效仰制像差，藉此大幅提昇光學鏡頭之成像品質，讓畫質更顯優異化功效。當然，本發明除了上述第一、第四、第五鏡片之相互搭配之外，達到最佳成像品質關鍵，更需同時滿足以下條件：首先，因第一鏡片L1為一朝向像側B為凹面，而第二鏡片L2朝向像側B為凹面，使得必須先控制第一鏡片L1與第二鏡片L2之焦距值：

0.25<|f1|/|f2|<0.9；

其中f1為第一鏡片的焦距值，f2為第二鏡片的焦距值。

接著，必須控制第二、第三鏡片L2、L3間之焦距值，才能與第一、第二鏡片L1、L2之焦距相互配合：

0.9<|f2|/|f3|<2.2；

其中f2為第二鏡片的焦距值，f3為第三鏡片的焦距值。

再者，亦需控制第三鏡片之焦距值與第四鏡片的焦距值比率：

0.6<|f3|/|f4|<1.9；

其中f3為第三鏡片的焦距值，f4為第四鏡片的焦距。

再者，亦需控制第四鏡片之焦距值與第五鏡片的焦距值比率：

|f4|/|f5|<0.5；

其中f4為第四鏡片的焦距值，f5為第五鏡片的焦距。

另外，使得為求達到高品質成像，而必須控制其折射率：N2>1.57，V2<40；

其中N2為第二鏡片的折射率，V2為第二鏡片的阿貝係數(Abbe number)。

此外，亦需控制第二、第三、第四、第五鏡片之合成的焦距值與第一鏡片的焦距值比：

0.1<|f1|/|f2345|<1.2；

其中f1為第一鏡片的焦距值，f2345為第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片及第五鏡片合成的焦距值。

再者，亦需控制第三、第四、第五鏡片之合成的焦距值與第一、第二鏡片之合成的焦距值比：

|f12|/|f345|<0.5；

其中f12為第一鏡片及第二鏡片合成的焦距值，f345為第三鏡片、第四鏡片及第五鏡片合成的焦距。

再者，亦需控制第三、第四、第五鏡片之合成的焦距值與第一、第二鏡片之合成的焦距值比：

0.5<|f123|/|f45|<1.5；

其中f123為第一鏡片、第二鏡片及第三鏡片合成的焦距值，f45為第四鏡片及第五鏡片合成的焦距。

另外，為求達到高品質成像，而必須控制第一鏡片的第一面到成像面之間的距離：

0.4<|f/TL|<1.4；

其中TL為第一鏡片的第一面到成像面之間距離，f為整個鏡片組的焦距值；參照圖5，係本發明之四種實施例的焦距比數據資料。

滿足上述光學式，則可令五片式成像鏡片組，符合高畫素輸出需求，鏡頭之解像能力亦較先前之四片式成像鏡片組有顯著性之提昇，反之，若小於或超出上述光學式之數據值範圍，則會導致五片式成像鏡片組之性能、解像力低，以及良率不足等問題。

此外，本發明光學組之各鏡片，因兩面皆可為非球面形狀，該非球面的面型須滿足下列公式：

其中z為沿光軸方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；k為錐常度量；c為曲率半徑的倒數；A、B、C、D、E、G、......為高階非球面係數。

綜上所述，本發明係運用塑膠鏡片及非球面鏡面製造成形第一鏡片L1、第二鏡片L2、第三鏡片L3及第四鏡片L4之外，較特別的是加入非球面之第五鏡片L5，並藉由限定各鏡片之間的最佳焦距比，和先前技藝的四片鏡片組相比，能更進一步提昇光學鏡頭之成像品質及更優異之解像力，且本發明之光圈更可達明亮之F2.8，以增加光學鏡頭之進光量，實有助於裝載於3C載體之薄型化及高亮度、高畫素需求，並兼具滿足簡易製造、高良率之各方面需求，乃屬一新穎並兼具實用、好用進步性之發明設計，遂向　鈞局提出發明專利申請，祈請惠予審查並早日賜准專利，至感德便。

A．．．物側

B．．．像側

1．．．光欄

2．．．平面平板玻璃

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

圖1為本發明之第一實施例之鏡片組成圖。

圖1A為本發明之第一實施例之收差圖。

圖1B為本發明之第一實施例之光學特性數據與非球面係數資料示意圖。

圖2為本發明之第二實施例之鏡片組成圖。

圖2A為本發明之第二實施例之收差圖。

圖2B為本發明之第二實施例之光學特性數據與非球面係數資料示意圖。

圖3為本發明之第三實施例之鏡片組成圖。

圖3A為本發明之第三實施例之收差圖。

圖3B為本發明之第三實施例之光學特性數據與非球面係數資料示意圖。

圖4為本發明之第四實施例之鏡片組成圖。

圖4A為本發明之第四實施例之收差圖。

圖4B為本發明之第四實施例之光學特性數據與非球面係數資料示意圖。

圖5為本發明四個實施例之焦距比數據圖。

A．．．物側

B．．．像側

1．．．光欄

2．．．平面平板玻璃

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

Claims (18)

1. 一種五片式成像鏡片組，係包含有一固定光欄和一光學組，該光學組包含第一、第二、第三、第四、第五鏡片，其排列方式從物側至像側之順序為：該第一鏡片，具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面；又其至少有一面為非球面；該光欄；該第二鏡片，具有負屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凹面；又其至少有一面為非球面；該第三鏡片，具有正屈光力彎月形透鏡且朝向像側為凸面；又其至少有一面為非球面；該第四鏡片，具有負屈光力朝向物側為凹面；又其至少有一面為非球面；該第五鏡片，朝向物側在靠近光軸附近為凸面；又其至少有一面為非球面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.25<|f1|/|f2|<0.9；其中f1為第一鏡片的焦距值，f2為第二鏡片的焦距值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.9<|f2|/|f3|<2.2；其中f2為第二鏡片的焦距值，f3為第三鏡片的焦距值。
4. 如申請專利範圍第2項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.9<|f2|/|f3|<2.2；其中f2為第二鏡片的焦距值，f3為第三鏡片的焦距值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.6<|f3|/|f4|<1.9；其中f3為第三鏡片的焦距值，f4為第四鏡片的焦距。
6. 如申請專利範圍第4項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.6<|f3|/|f4|<1.9；其中f3為第三鏡片的焦距值，f4為第四鏡片的焦距。
7. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：|f4|/|f5|<0.5；其中f4為第四鏡片的焦距值，f5為第五鏡片的焦距。
8. 如申請專利範圍第6項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：|f4|/|f5|<0.5；其中f4為第四鏡片的焦距值，f5為第五鏡片的焦距。
9. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：N2>1.57，V2<40；其中N2為第二鏡片的折射率，V2為第二鏡片的阿貝係數(Abbe number)。
10. 如申請專利範圍第8項所述之成像鏡片組，係滿足以下條件：N2>1.57，V2<40；其中N2為第二鏡片的折射率，V2為第二鏡片的阿貝係數(Abbe number)。
11. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.1<|f1|/|f2345|<1.2；其中f1為第一鏡片的焦距值，f2345為第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片及第五鏡片合成的焦距值。
12. 如申請專利範圍第10項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.1<|f1|/|f2345|<1.2；其中f1為第一鏡片的焦距值，f2345為第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片及第五鏡片合成的焦距值。
13. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：|f12|/|f345|<0.5；其中f12為第一鏡片及第二鏡片合成的焦距值，f345為第三鏡片、第四鏡片及第五鏡片合成的焦距。
14. 如申請專利範圍第12項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：|f12|/|f345|<0.5；其中f12為第一鏡片及第二鏡片合成的焦距值，f345為第三鏡片、第四鏡片及第五鏡片合成的焦距。
15. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.5<|f123|/|f45|<1.5；其中f123為第一鏡片、第二鏡片及第三鏡片合成的焦距值，f45為第四鏡片及第五鏡片合成的焦距。
16. 如申請專利範圍第14項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.5<|f123|/|f45|<1.5；其中f123為第一鏡片、第二鏡片及第三鏡片合成的焦距值，f45為第四鏡片及第五鏡片合成的焦距。
17. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.4<|f/TL|<1.4；其中TL為第一鏡片的第一面到成像面之間距離，f為整個鏡片組的焦距值。
18. 如申請專利範圍第16項所述之五片式成像鏡片組，係滿足以下條件：0.4<|f/TL|<1.4；其中TL為第一鏡片的第一面到成像面之間距離，f為整個鏡片組的焦距值。