TWI437311B - 影像拾取鏡組 - Google Patents

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TWI437311B
TWI437311B TW100112244A TW100112244A TWI437311B TW I437311 B TWI437311 B TW I437311B TW 100112244 A TW100112244 A TW 100112244A TW 100112244 A TW100112244 A TW 100112244A TW I437311 B TWI437311 B TW I437311B
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Hsin Hsuan Huang
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Largan Precision Co
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
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Description

影像拾取鏡組
本發明係關於一種影像拾取鏡組；特別是關於一種由五個透鏡構成高解析度使用目的的影像拾取鏡組，以應用於電子產品上。
在數位相機(Digital Still Camera)、行動電話鏡頭(mobile phone camera)小型電子設備上常裝設有影像拾取鏡組，用以對物體進行攝像，影像拾取鏡組發展的主要趨勢為朝向小型化、低成本，但同時也希望能達到具有良好的像差修正能力，具高解析度、高成像品質的影像拾取鏡組。
在小型電子產品的影像拾取鏡組，習知上有二鏡片式、三鏡片式、四鏡片式及五鏡片式以上之不同設計，然而以成像品質考量，四鏡片式及五鏡片式影像拾取鏡組在像差修正、光學傳遞函數MTF(modulation transfer function)性能上較具優勢；其中，又以五鏡片式相較四鏡片式的解析度更高，適用於高品質、高畫素(pixel)要求的電子產品。
在各種小型化的五鏡片式固定焦距的影像拾取鏡組設計中，習知技術係以不同的正或負屈光度組合，或是採用二組疊合(cemented doublet)的透鏡，以縮短光學系統的全長，又或是使用屈折力相異的第四透鏡與第五透鏡，以構成光學系統；如美國 公開號US2004/0196571、US2003/0117722係採用一組疊合的透鏡，以縮短光學系統的全長。然，上述之習知技術其全長往往過長以致於不適合小型電子設備使用。
在小型數位相機、網路相機、行動電話鏡頭等產品，其影像拾取鏡組要求小型化、焦距短、像差調整良好；在五鏡片式的各種不同設計的固定焦距影像拾取鏡組中，且具有反曲點的第四透鏡或第五透鏡，如美國專利US7,826,151、US2010/0254029、US2010/0253829等分別使用具有反曲點的第四透鏡與第五透鏡以朝向更短的全長為設計。這些習知的技術中，主要採用具有反曲點的第五透鏡以修正像差或成像畸變，但因第五透鏡曲率變化過大，不利於製造；且在這些習知的技術中，主要採用較強屈折力的第四透鏡，以縮短影像拾取鏡組全長，致第五透鏡的像差難以修正以達到需求。為此，本發明提出更實用性的設計，在縮短影像拾取鏡組同時，利用五個透鏡的屈折力、凸面與凹面的組合，及使第四透鏡與第五透鏡使用相同的負屈折力，或使第四透鏡為較弱的正屈折力，藉此提高成像品質，可應用於高解析度需求之小型的電子產品上。
本發明主要目的為提供一種影像拾取鏡組，沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；第二透鏡具有負屈折力，其物側光學面為凸面、其像側光學面為凹面；第三透鏡具有正屈折力，其第三透鏡之像側光學面為凸面；具有屈折力之第四透鏡，其物側光學面及像側光學面皆為非 球面；具有屈折力之第五透鏡，其物側光學面為凹面，其物側光學面及像側光學面皆為非球面，並滿足下列關係式：0.7<f/f1<2.5 (1)
-2.5<f/f2<-0.7 (2)
0.8<f/f3<2.5 (3)
0.1<(R5+R6)/(R5-R6)<1.5 (4)
其中，f為影像拾取鏡組之焦距，f1為第一透鏡之焦距，f2為第二透鏡之焦距，f3為第三透鏡之焦距，第三透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R5，第三透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R6。
另一方面，本發明提供一種影像拾取鏡組，如前所述，可另設有一光圈，其中，第五透鏡可具有負屈折力，其像側光學面可為凸面，除滿足式(1)、(2)、(3)及(4)外，並進一步滿足下列關係式之一或其組合：0.05<(R3-R4)/(R3+R4)<0.8 (5)
-0.7<f/f4<0.5 (6)
0.5<Sd/Td<0.8 (7)
-0.2<R1/R2<0.2 (8)
0.3<T34/T45<1.3 (9)
進一步地，1.3<f/f3<1.9 (10)
-0.7<R9/f<-0.3 (11)
其中，R1為第一透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R2為第一透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，R3為第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4為第二透鏡之像側光學面在近軸 上的曲率半徑，R9為第五透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，f為影像拾取鏡組之焦距，f3為第三透鏡之焦距，f4為第四透鏡之焦距，T34為第三透鏡之像側光學面至第四透鏡之物側光學面的距離，T45為第四透鏡之像側光學面至第五透鏡之物側光學面的距離，Td為在光軸上由第一透鏡之物側光學面至第五透鏡之像側光學面的距離，Sd為在光軸上，光圈至第五透鏡之像側光學面的距離。
再一方面，本發明提供一種影像拾取鏡組，進一步可設置一成像面，沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；第二透鏡具有負屈折力，其物側光學面為凸面、其像側光學面為凹面；第三透鏡具有正屈折力，其像側光學面為凸面；具有屈折力之第四透鏡，其物側光學面可為凸面、其像側光學面可為凹面，其物側光學面及像側光學面皆為非球面；第五透鏡可具有負屈折力，其物側光學面為凹面、其像側光學面可為凸面，其物側光學面及像側光學面皆為非球面；除滿足式(1)、(2)、(3)、(4)及(5)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：-0.4<R1/R2<0.4 (12)
25<v1-v2<42 (13)
進一步地，0.2<(R3-R4)/(R3+R4)<0.5 (14)
25<v3-v4<42 (15)
-0.4<f/f4<0.2 (16)
0.13<BFL/TTL<0.25 (17)
其中，R1為第一透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R2為第一透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，R3為第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4為第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，f為影像拾取鏡組之焦距，f4為第四透鏡之焦距，v1為第一透鏡之色散係數，v2為第二透鏡之色散係數，v3為第三透鏡之色散係數，v4為第四透鏡之色散係數，BFL為在光軸上第五透鏡之像側光學面至成像面的距離，TTL為在光軸上第一透鏡之物側光學面至成像面的距離。
本發明另一個主要目的為提供一種影像拾取鏡組，沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；第二透鏡具有負屈折力，其物側光學面為凸面、像側光學面為凹面；具有屈折力之第三透鏡，其像側光學面為凸面；具有屈折力之第四透鏡，其物側光學面及像側光學面皆為非球面；具有屈折力之第五透鏡，其物側光學面為凹面、其像側光學面為凸面，其物側光學面及像側光學面皆為非球面，並滿足下列關係式：0.7<f/f1<2.5 (1)
-0.7<f/f4<0.5 (6)
其中，f為影像拾取鏡組之焦距，f1為第一透鏡之焦距，f4為第四透鏡之焦距。
另一方面，本發明提供一種影像拾取鏡組，如前所述，除滿足式(1)及(6)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：-0.4<R1/R2<0.4 (12)
0.1<(R5+R6)/(R5-R6)<1.5 (4)
-0.7<R9/f<-0.3 (11)
其中，R1為第一透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R2為第一透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，R5為第三透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R6為第三透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，R9為第五透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，f為影像拾取鏡組之焦距。
再一方面，本發明提供一種影像拾取鏡組，如前所述，進一步可設置一光圈，其中，第三透鏡可具有正屈折力；第四透鏡之物側光學面可為凸面、其像側光學面可為凹面，第五透鏡可具有負屈折力；除滿足式(1)、(6)、(12)外，並進一步滿足下列關係式之一或其組合：-2.5<f/f2<-0.7 (2)
0.5<Sd/Td<0.8 (7)
0.2<(R3-R4)/(R3+R4)<0.5 (14)
1.3<f/f3<1.9 (10)
其中，R3為第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4為第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，f為影像拾取鏡組之焦距，f2為第二透鏡之焦距，f3為第三透鏡之焦距，Td為在光軸上由第一透鏡之物側光學面至第五透鏡之像側光學面的距離，Sd為在光軸上，光圈至第五透鏡之像側光學面的距離。
本發明藉由上述的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與第五透鏡，在光軸上以適當的間距組合配置，可在較大的場視角下，具有良好的像差修正與具有優勢的光學傳遞函數 MTF(modulation transfer function)。
本發明影像拾取鏡組中，第一透鏡具正屈折力，提供第一透鏡與第二透鏡組合所需的部分屈折力，有助於縮短第一透鏡與第二透鏡組合的總長度；該第五透鏡具負屈折力，可有效對具正屈折力之透鏡所產生的像差做補正、修正系統的佩茲伐和數(Petzval Sum)，使周邊像面變得更平，且同時有利於修正系統的色差；第三透鏡採用正屈折力的透鏡，可有效對該第一透鏡與該第二透鏡所產生的像差做補正，使整體影像拾取鏡組像差與畸變能符合高解析度的要求。
又本發明影像拾取鏡組中，可設置一光圈，該光圈可配置在第二透鏡與第三透鏡之間，用以阻擋第一透鏡與第二透鏡在透鏡周邊較大的視場畸變影像，以提高成像品質。
本發明影像拾取鏡組中，採用正屈折力的第四透鏡與負屈折力的第五透鏡搭配，可縮短後焦長，使本發明影像拾取鏡組之總長較短；若採用負屈折力的第四透鏡與負屈折力的第五透鏡搭配，則可利於像差之修正功能。
100、200、300、400、500、600、700‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610、710‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711‧‧‧第一透鏡之物側光學面
112、212、312、412、512、612、712‧‧‧第一透鏡之像側光學面
120、220、320、420、520、620、720‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721‧‧‧第二透鏡之物側光學面
122、222、322、422、522、622、722‧‧‧第二透鏡之像側光學面
130、230、330、430、530、630、730‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731‧‧‧第三透鏡之物側光學面
132、232、332、432、532、632、732‧‧‧第三透鏡之像側光學面
140、240、340、440、540、640、740‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741‧‧‧第四透鏡之物側光學面
142、242、342、442、542、642、742‧‧‧第四透鏡之像側光學面
150、250、350、450、550、650、750‧‧‧第五透鏡
151、251、351、451、551、651、751‧‧‧第五透鏡之物側光學面
152、252、352、452、552、652、752‧‧‧第五透鏡之像側光學面
160、260、360、460、560、660、760‧‧‧紅外線濾除濾光片
170、270、370、470、570、670、770‧‧‧成像面
180、280、380、480、580、680、780‧‧‧影像感測元件
f‧‧‧影像拾取鏡組之焦距
f1‧‧‧第一透鏡之焦距
f2‧‧‧第二透鏡之焦距
f3‧‧‧第三透鏡之焦距
f4‧‧‧第四透鏡之焦距
R1‧‧‧第一透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑
R2‧‧‧第一透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑
R3‧‧‧第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑
R4‧‧‧第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑
R5‧‧‧第三透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑
R6‧‧‧第三透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑
R9‧‧‧第五透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑
T34‧‧‧在光軸上第三透鏡之像側光學面至第四透鏡之物側光學面的距離
T45‧‧‧在光軸上第四透鏡之像側光學面至第五透鏡之物側光學面的距離
v1‧‧‧第一透鏡之色散係數
v2‧‧‧第二透鏡之色散係數
v3‧‧‧第三透鏡之色散係數
v4‧‧‧第四透鏡之色散係數
Sd‧‧‧在光軸上光圈至第五透鏡之像側光學面的距離
Td‧‧‧在光軸上由第一透鏡之物側光學面至第五透鏡之像側光學面的距離
BFL‧‧‧在光軸上第五透鏡之像側光學面至成像面的距離
TTL‧‧‧光軸上第一透鏡之物側光學面至成像面的距離
Fno‧‧‧光圈值
HFOV‧‧‧最大場視角的一半
第1A圖係本發明第一實施例的影像拾取鏡組示意圖；第1B圖係本發明第一實施例之像差曲線圖；第2A圖係本發明第二實施例的影像拾取鏡組示意圖；第2B圖係本發明第二實施例之像差曲線圖；第3A圖係本發明第三實施例的影像拾取鏡組示意圖；第3B圖係本發明第三實施例之像差曲線圖； 第4A圖係本發明第四實施例的影像拾取鏡組示意圖；第4B圖係本發明第四實施例之像差曲線圖；第5A圖係本發明第五實施例的影像拾取鏡組示意圖；第5B圖係本發明第五實施例之像差曲線圖；第6A圖係本發明第六實施例的影像拾取鏡組示意圖；第6B圖係本發明第六實施例之像差曲線圖；第7A圖係本發明第七實施例的影像拾取鏡組示意圖；以及第7B圖係本發明第七實施例之像差曲線圖。
本發明提供一種影像拾取鏡組，請參閱第1A圖，影像拾取鏡組沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡(110)、第二透鏡(120)、第三透鏡(130)、第四透鏡(140)及第五透鏡(150)；其中，第一透鏡(110)具有正屈折力，其物側光學面(111)為凸面；第二透鏡(120)為具負屈折力，其物側光學面(121)為凸面、其像側光學面(122)為凹面；第三透鏡(130)為具正屈折力，其像側光學面(132)為凸面；第四透鏡(140)具屈折力，其物側光學面(141)及像側光學面(142)皆為非球面；第五透鏡(150)具屈折力，其物側光學面(151)為凹面，其物側光學面(151)及像側光學面(152)皆為非球面；影像拾取鏡組另包含一光圈(100)與一紅外線濾除濾光片(160)，該光圈(100)可設置於第二透鏡(120)與第三透鏡(130)之間為中置光圈；紅外線濾除濾光片(160)設置於第五透鏡(150)與成像面(170)之間，通常為平板光學材料製成，不影響本發明影像拾取鏡組的焦距；影像拾取鏡組並可包含一影像感測元件(180)，設置於成像面(170)上，可將被攝物成像。第一透鏡 (110)、第二透鏡(120)、第三透鏡(130)、第四透鏡(140)及第五透鏡(150)之非球面光學面，其非球面之方程式(Aspherical Surface Formula)為式(18)所構成，
X：非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之切面的相對高度；Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；K：錐面係數；以及Ai：第i階非球面係數。
在本發明影像拾取鏡組中，第一透鏡(110)、第二透鏡(120)、第三透鏡(130)、第四透鏡(140)、第五透鏡(150)的材質可為玻璃或塑膠，光學面可設置球面或非球面，若使用非球面的光學面，則可藉由光學面的曲率半徑改變其屈折力，用以消減像差，進而縮減影像拾取鏡組透鏡使用的數目，可以有效降低影像拾取鏡組的總長度。由此，本發明之影像拾取鏡組藉由前述之第一透鏡(110)、第二透鏡(120)、第三透鏡(130)、第四透鏡(140)及第五透鏡(150)配置，滿足關係式：式(1)、式(2)、式(3)及式(4)。
當滿足式(1)、式(2)、式(3)時，即在影像拾取鏡組之焦距f、第一透鏡(110)之焦距f1、第二透鏡(120)之焦距f2、第三透鏡(130)之焦距f3間適當調配屈折力，使影像拾取鏡組之焦距f與第一透鏡(110)之焦距f1、第二透鏡(120)之焦距f2、第三透鏡(130)之焦距f3比值約為0.7至2.5之間，以控制影像拾取鏡組的敏感度，並 且可以進一步修正高階像差；再者，當第三透鏡(130)的曲率滿足式(4)時，可限制第三透鏡(130)的面型變化不致於過大，有助於系統像差的補正。
又本發明影像拾取鏡組中，當限制第一透鏡(110)之物側光學面(111)在近軸上的曲率半徑R1與像側光學面(112)在近軸上的曲率半徑R2比值(式(8)或式(12))時，可藉由適當曲率的變化提供系統所需之正屈折力，有利於縮短光學透鏡組的光學總長度，且同時有效的修正系統像散；當滿足式(11)，由於第五透鏡(150)之物側光學面(151)為凹面，若關係式比值過大時，即表示負屈折力相對較弱，繼而使消像差能力減弱，若關係式比值過小，即表示負屈折力相對較強，增加後焦長繼而無法有效縮短總長，故當限制此關係式於適當之範圍，可同時具有效修正像差與縮短總長之效果。當滿足式(13)或(15)時，使第一透鏡(110)的色散係數(Abbe number)v1與第二透鏡(120)的色散係數(Abbe number)v2的差值不至於過小，可以有效修正第一透鏡(110)與第二透鏡(120)產生的色差，並可增加第二透鏡(120)的色差補償能力；同樣地，滿足式(15)時，配置適當的第三透鏡(130)與第四透鏡(140)色散係數，可以有效修正影像拾取鏡組的色差。
當限制第二透鏡(120)之物側光學面(121)之曲率半徑R3與第二透鏡(120)之像側光學面(122)之曲率半徑R4(式(5)、式(14))時，可調配第二透鏡(120)兩側光學面的曲度，可增加像差補償能力外，也具有使第二透鏡(120)面型變化得以限制，有利於製造；同樣地，當滿足式(9)、式(7)時，可限制第一透鏡(110)至第五透鏡(150)的距離，以縮短影像拾取鏡組的長度；當滿足式(17) 時，可使後焦距縮短，進一步減少影像拾取鏡組的長度。
本發明影像拾取鏡組將藉由以下具體實施例配合圖式予以詳細說明。
<第一實施例>
本發明第一實施例的影像拾取鏡組示意圖請參閱第1A圖，第一實施例之像差曲線請參閱第1B圖。第一實施例之影像拾取鏡組主要由五片透鏡、光圈(100)及紅外線濾除濾光片(160)所構成的影像拾取鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有正屈折力之第一透鏡(110)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(111)為凸面、其像側光學面(112)為凹面，其物側光學面(111)及像側光學面(112)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(120)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(121)為凸面、其像側光學面(122)為凹面，其物側光學面(121)及像側光學面(122)皆為非球面；一光圈(100)；一具正屈折力的第三透鏡(130)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(131)為凸面、其像側光學面(132)為凸面，其物側光學面(131)與像側光學面(132)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(140)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(141)為凸面、其像側光學面(142)為凹面，其物側光學面(141)與像側光學面(142)皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(150)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(151)為凹面、其像側光學面(152)為凸面，其物側光學面(151)與像側光學面(152)皆為非球面；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(160)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；以及一影像感測元件(180)設置於成像面(170)上；經由該五片透鏡、光圈(100)及紅外線濾除濾光片 (160)之組合，可將被攝物在影像感測元件(180)上成像。
本實施例的光學數據如上表一所示，其中，第一透鏡(110)至第五透鏡(150)之物側光學面與像側光學面均使用式(18)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表二所示。
表二、本實施例的非球面係數
參見表一及第1B圖，本實施例影像拾取鏡組中，影像拾取鏡組的焦距為f=4.78(毫米)，構成的整體影像拾取鏡組的光圈值(f-number)Fno=2.90，最大場視角的一半HFOV=32.5。；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表三，相關符號如前所述，此不再贅述：
由表一之光學數據及由第1B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之 影像拾取鏡組之本實施例，在球差(longitudinal spherical abbreation)、像散(astigmatic field curving)與歪曲(distortion)有良好的補償效果。
<第二實施例>
本發明第二實施例的影像拾取鏡組示意圖請參閱第2A圖，第二實施例之像差曲線請參閱第2B圖。第二實施例之影像拾取鏡組主要由五片透鏡、光圈(200)及紅外線濾除濾光片(260)所構成的影像拾取鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有正屈折力之第一透鏡(210)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(211)為凸面、其像側光學面(212)為凹面，其物側光學面(211)及像側光學面(212)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(220)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(221)為凸面、其像側光學面(222)為凹面，其物側光學面(221)及像側光學面(222)皆為非球面；一光圈(200)；一具正屈折力的第三透鏡(230)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(231)為凸面、其像側光學面(232)為凸面，其物側光學面(231)與像側光學面(232)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(240)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(241)為凸面、其像側光學面(242)為凹面，其物側光學面(241)與像側光學面(242)皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(250)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(251)為凹面、其像側光學面(252)為凸面，其物側光學面(251)與像側光學面(252)皆為非球面；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(260)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；以及一影像感測元件(280)設置於成像面(270)上；經由該五片透鏡、光圈(200)及紅外線濾除濾光片 (260)之組合，可將被攝物在影像感測元件(280)上成像。
本實施例的光學數據如上表四所示，其中，第一透鏡(210)至第五透鏡(250)之物側光學面與像側光學面均使用式(18)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表五所示。
表五、本實施例的非球面係數
參見表四及第2B圖，本實施例影像拾取鏡組中，影像拾取鏡組的焦距為f=5.66(毫米)，構成的整體影像拾取鏡組的光圈值(f-number)Fno=3.00，最大場視角的一半HFOV=34.0°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表六，相關符號如前所述，此不再贅述：
由表四之光學數據及由第2B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之 影像拾取鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第三實施例>
本發明第三實施例的影像拾取鏡組示意圖請參閱第3A圖，第三實施例之像差曲線請參閱第3B圖。第三實施例之影像拾取鏡組主要由五片透鏡、光圈(300)及紅外線濾除濾光片(360)所構成的影像拾取鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有正屈折力之第一透鏡(310)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(311)為凸面、其像側光學面(312)為凸面，其物側光學面(311)及像側光學面(312)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(320)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(321)為凸面、其像側光學面(322)為凹面，其物側光學面(321)及像側光學面(322)皆為非球面；一光圈(300)；一具正屈折力的第三透鏡(330)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(331)為凹面、其像側光學面(332)為凸面，其物側光學面(331)與像側光學面(332)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(340)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(341)為凸面、其像側光學面(342)為凹面，其物側光學面(341)與像側光學面(342)皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(350)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(351)為凹面、其像側光學面(352)為凸面，其物側光學面(351)與像側光學面(352)皆為非球面；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(360)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；以及一影像感測元件(380)設置於成像面(370)上；經由該五片透鏡、光圈(300)及紅外線濾除濾光片(360)之組合，可將被攝物在影像感測元件(380)上成像。
本實施例的光學數據如上表七所示，其中，第一透鏡(310)至第五透鏡(350)之物側光學面與像側光學面均使用式(18)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表八所示。
表八、本實施例的非球面係數
參見表七及第3B圖，本實施例影像拾取鏡組中，影像拾取鏡組的焦距為f=4.78(毫米)，構成的整體影像拾取鏡組的光圈值(f-number)Fno=2.90，最大場視角的一半HFOV=31.5°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表九，相關符號如前所述，此不再贅述：
由表七之光學數據及由第3B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之 影像拾取鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第四實施例>
本發明第四實施例的影像拾取鏡組示意圖請參閱第4A圖，第四實施例之像差曲線請參閱第4B圖。第四實施例之影像拾取鏡組主要由五片透鏡、光圈(400)及紅外線濾除濾光片(460)所構成的影像拾取鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有正屈折力之第一透鏡(410)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(411)為凸面、其像側光學面(412)為凸面，其物側光學面(411)及像側光學面(412)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(420)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(421)為凸面、其像側光學面(422)為凹面，其物側光學面(421)及像側光學面(422)皆為非球面；一光圈(400)；一具正屈折力的第三透鏡(430)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(431)為凸面、其像側光學面(432)為凸面，其物側光學面(431)與像側光學面(432)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(440)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(441)為凸面、其像側光學面(442)為凹面，其物側光學面(441)與像側光學面(442)皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(450)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(451)為凹面、其像側光學面(452)為凸面，其物側光學面(451)與像側光學面(452)皆為非球面；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(460)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；以及一影像感測元件(480)設置於成像面(470)上；經由該五片透鏡、光圈(400)及紅外線濾除濾光片(460)之組合，可將被攝物在影像感測元件(480)上成像。
本實施例的光學數據如上表十所示，其中，第一透鏡(410)至第五透鏡(450)之物側光學面與像側光學面均使用式(18)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十一所示。
表十一、本實施例的非球面係數
參見表十及第4B圖，本實施例影像拾取鏡組中，影像拾取鏡組的焦距為f=4.95(毫米)，構成的整體影像拾取鏡組的光圈值(f-number)Fno=2.90，最大場視角的一半HFOV=30.0。；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十二，相關符號如前所述，此不再贅述：
由表十之光學數據及由第4B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之 影像拾取鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第五實施例>
本發明第五實施例的影像拾取鏡組示意圖請參閱第5A圖，第五實施例之像差曲線請參閱第5B圖。第五實施例之影像拾取鏡組主要由五片透鏡、光圈(500)及紅外線濾除濾光片(560)所構成的影像拾取鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有正屈折力之第一透鏡(510)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(511)為凸面、其像側光學面(512)為凸面，其物側光學面(511)及像側光學面(512)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(520)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(521)為凸面、其像側光學面(522)為凹面，其物側光學面(521)及像側光學面(522)皆為非球面；一光圈(500)；一具正屈折力的第三透鏡(530)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(531)為凸面、其像側光學面(532)為凸面，其物側光學面(531)與像側光學面(532)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(540)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(541)為凹面、其像側光學面(542)為凹面，其物側光學面(541)與像側光學面(542)皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(550)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(551)為凹面、其像側光學面(552)為凸面，其物側光學面(551)與像側光學面(552)皆為非球面；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(560)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；以及一影像感測元件(580)設置於成像面(570)上；經由該五片透鏡、光圈(500)及紅外線濾除濾光片(560)之組合，可將被攝物在影像感測元件(580)上成像。
本實施例的光學數據如上表十三所示，其中，第一透鏡(510)至第五透鏡(550)之物側光學面與像側光學面均使用式(18)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十四所示。
表十四、本實施例的非球面係數
參見表十三及第5B圖，本實施例影像拾取鏡組中，影像拾取鏡組的焦距為f=5.08(毫米)，構成的整體影像拾取鏡組的光圈值(f-number)Fno=3.00，最大場視角的一半HFOV=27.5°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十五，相關符號如前所述，此不再贅述：
由表十三之光學數據及由第5B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明 之影像拾取鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第六實施例>
本發明第六實施例的影像拾取鏡組示意圖請參閱第6A圖，第六實施例之像差曲線請參閱第6B圖。第六實施例之影像拾取鏡組主要由五片透鏡、光圈(600)及紅外線濾除濾光片(660)所構成的影像拾取鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有正屈折力之第一透鏡(610)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(611)為凸面、其像側光學面(612)為凹面，其物側光學面(611)及像側光學面(612)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(620)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(621)為凸面、其像側光學面(622)為凹面，其物側光學面(621)及像側光學面(622)皆為非球面；一光圈(600)；一具正屈折力的第三透鏡(630)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(631)為凸面、其像側光學面(632)為凸面，其物側光學面(631)與像側光學面(632)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(640)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(641)為凸面、其像側光學面(642)為凹面，其物側光學面(641)與像側光學面(642)皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(650)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(651)為凹面、其像側光學面(652)為凸面，其物側光學面(651)與像側光學面(652)皆為非球面；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(660)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；以及一影像感測元件(680)設置於成像面(670)上；經由該五片透鏡、光圈(600)及紅外線濾除濾光片(660)之組合，可將被攝物在影像感測元件(680)上成像。
本實施例的光學數據如上表十六所示，其中，第一透鏡(610)至第五透鏡(650)之物側光學面與像側光學面均使用式(18)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十七所示。
表十七、本實施例的非球面係數
參見表十六及第6B圖，本實施例影像拾取鏡組中，影像拾取鏡組的焦距為f=5.46(毫米)，構成的整體影像拾取鏡組的光圈值(f-number)Fno=3.00，最大場視角的一半HFOV=36.4°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十八，相關符號如前所述，此不再贅述：
由表十六之光學數據及由第6B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明 之影像拾取鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第七實施例>
本發明第七實施例的影像拾取鏡組示意圖請參閱第7A圖，第七實施例之像差曲線請參閱第7B圖。第七實施例之影像拾取鏡組主要由五片透鏡、光圈(700)及紅外線濾除濾光片(760)所構成的影像拾取鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有正屈折力之第一透鏡(710)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(711)為凸面、其像側光學面(712)為凸面，其物側光學面(711)及像側光學面(712)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(720)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(721)為凸面、其像側光學面(722)為凹面，其物側光學面(721)及像側光學面(722)皆為非球面；一光圈(700)；一具正屈折力的第三透鏡(730)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(731)為凹面、其像側光學面(732)為凸面，其物側光學面(731)與像側光學面(732)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(740)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(741)為凹面、其像側光學面(742)為凸面，其物側光學面(741)與像側光學面(742)皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(750)，為塑膠材質所製成，其物側光學面(751)為凹面、其像側光學面(752)為凸面，其物側光學面(751)與像側光學面(752)皆為非球面；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(760)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；以及一影像感測元件(780)設置於成像面(770)上；經由該五片透鏡、光圈(700)及紅外線濾除濾光片(760)之組合，可將被攝物在影像感測元件(780)上成像。
本實施例的光學數據如上表十九所示，其中，第一透鏡(710)至第五透鏡(750)之物側光學面與像側光學面均使用式(18)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表二十所示。
表二十、本實施例的非球面係數
參見表十九及第7B圖，本實施例影像拾取鏡組中，影像拾取鏡組的焦距為f=5.34(毫米)，構成的整體影像拾取鏡組的光圈值(f-number)Fno=3.00，最大場視角的一半HFOV=25.7°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表二十一，相關符號如前所述，此不再贅述：
由表十九之光學數據及由第7B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明 之影像拾取鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
本發明影像拾取鏡組中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該影像拾取鏡組屈折力配置的自由度，若透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。此外，可於透鏡光學面上設置非球面，可以容易製作成球面以外的形狀，獲得較多的控制變數，用以消減像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低本發明影像拾取鏡組的總長度。
本發明影像拾取鏡組中，若透鏡表面係為凸面，則表示該透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面，則表示該透鏡表面於近軸處為凹面。
本發明影像拾取鏡組中，可設置有至少一孔徑光闌，如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
表一至表二十一所示為本發明影像拾取鏡組實施例的不同數值變化表，然本發明各個實施例的數值變化皆屬具體實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇，故以上的說明所描述及圖式中所說明僅做為例示性，非用以限制本發明的申請專利範園。
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧第一透鏡之物側光學面
112‧‧‧第一透鏡之像側光學面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧第二透鏡之物側光學面
122‧‧‧第二透鏡之像側光學面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧第三透鏡之物側光學面
132‧‧‧第三透鏡之像側光學面
140‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧第四透鏡之物側光學面
142‧‧‧第四透鏡之像側光學面
150‧‧‧第五透鏡
151‧‧‧第五透鏡之物側光學面
152‧‧‧第五透鏡之像側光學面
160‧‧‧紅外線濾除濾光片
170‧‧‧成像面
180‧‧‧影像感測元件

Claims (22)

  1. 一種影像拾取鏡組，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：一具有正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側光學面為凸面、其像側光學面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其像側光學面為凸面；一具屈折力的第四透鏡，其物側光學面與像側光學面皆為非球面；以及一具屈折力的第五透鏡，其物側光學面為凹面，其物側光學面及像側光學面皆非球面；其中，該影像拾取鏡組之焦距為f，該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，該第三透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R5，該第三透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：0.7<f/f1<2.5 -2.5<f/f2<-0.7 0.8<f/f3<2.5 -0.7<f/f4<0.5 0.1<(R5+R6)/(R5-R6)<1.5。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像拾取鏡組，其中，該第五透鏡具有負屈折力。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像拾取鏡組，其中，該第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3，該第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：0.05<(R3-R4)/(R3+R4)<0.8。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像拾取鏡組，另包含一光圈，其設置於該第二透鏡與該第三透鏡之間，其中，在光軸上由該第一透鏡之物側光學面至該第五透鏡之像側光學面之距離為Td，在光軸上，該光圈至該第五透鏡之像側光學面的距離為Sd，係滿足下列關係式：0.5<Sd/Td<0.8。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之影像拾取鏡組，其中，該第一透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R1，該第一透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R2，係滿足下列關係式：-0.2<R1/R2<0.2。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之影像拾取鏡組，其中，該第五透鏡之像側光學面為凸面，在光軸上該第三透鏡之像側光學面至該第四透鏡之物側光學面的距離為T34，在光軸上該第四透鏡之像側光學面至該第五透鏡之物側光學面的距離為T45，係滿足下列關係式：0.3<T34/T45<1.3。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之影像拾取鏡組，其中，該影像拾取鏡組之焦距為f，該第三透鏡之焦距為f3，係進一步滿足下列關係式：1.3<f/f3<1.9。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之影像拾取鏡組，其中，該影像拾取 鏡組之焦距為f，該第五透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R9，係滿足下列關係式：-0.7<R9/f<-0.3。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之影像拾取鏡組，其中，該第一透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R1，該第一透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R2，係滿足下列關係式：-0.4<R1/R2<0.4。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之影像拾取鏡組，其中，該第一透鏡之色散係數為v1，該第二透鏡之色散係數為v2，係滿足下列關係式：25<v1-v2<42。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像拾取鏡組，其中，該第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3，該第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，係進一步滿足下列關係式：0.2<(R3-R4)/(R3+R4)<0.5。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之影像拾取鏡組，其中，該第四透鏡之物側光學面為凸面、其像側光學面為凹面；該第五透鏡之像側光學面為凸面；該第三透鏡之色散係數為v3，該第四透鏡之色散係數為v4，係滿足下列關係式：25<v3-v4<42。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之影像拾取鏡組，其中，該影像拾取鏡組之焦距為f，該第四透鏡之焦距為f4，係滿足下列關係式：-0.4<f/f4<0.2。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之影像拾取鏡組，可包含一成像面，其中，在光軸上該第五透鏡之像側光學面至該成像面的距離為 BFL，在光軸上該第一透鏡之物側光學面至該成像面的距離為TTL，係滿足下列關係式：0.13<BFL/TTL<0.25。
  15. 一種影像拾取鏡組，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：一具有正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側光學面為凸面、其像側光學面為凹面；一具屈折力的第三透鏡，其像側光學面為凸面；一具屈折力的第四透鏡，其物側光學面與像側光學面皆為非球面；以及一具屈折力的第五透鏡，其物側光學面為凹面、其像側光學面為凸面，其物側光學面及像側光學面皆為非球面；其中，該影像拾取鏡組之焦距為f，該第一透鏡之焦距為f1，該第四透鏡之焦距為f4，該第三透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R5，該第三透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：0.7<f/f1<2.5 -0.7<f/f4<0.5 0.1<(R5+R6)/(R5-R6)<1.5。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之影像拾取鏡組，其中，該第一透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R1，該第一透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R2，係滿足下列關係式：-0.4<R1/R2<0.4。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之影像拾取鏡組，其中，該影像拾取鏡組之焦距為f，該第五透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑 為R9，係滿足下列關係式：-0.7<R9/f<-0.3。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之影像拾取鏡組，其中，該第五透鏡具有負屈折力。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之影像拾取鏡組，另包含一光圈，其設置於該第二透鏡與該第三透鏡之間，其中，在光軸上由該第一透鏡之物側光學面至該第五透鏡之像側光學面之距離為Td，在光軸上，該光圈至該第五透鏡之像側光學面的距離為Sd，係滿足下列關係式：0.5<Sd/Td<0.8。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之影像拾取鏡組，其中，該第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3，該第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：0.2<(R3-R4)/(R3+R4)<0.5。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之影像拾取鏡組，其中，該影像拾取鏡組之焦距為f，該第三透鏡之焦距為f3，係滿足下列關係式：1.3<f/f3<1.9。
  22. 如申請專利範圍第18項所述之影像拾取鏡組，其中，該第三透鏡具有正屈折力；該第四透鏡之物側光學面為凸面、其像側光學面為凹面；該影像拾取鏡組之焦距為f，該第二透鏡之焦距為f2，係滿足下列關係式：-2.5<f/f2<-0.7。
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