TWI439754B - 結像系統鏡頭組 - Google Patents

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Description

結像系統鏡頭組
本發明係關於一種結像系統鏡頭組，特別是關於一種應用於小型化電子產品的結像系統鏡頭組。
最近幾年來，隨著具有攝影功能之可攜式電子產品的興起，小型化攝影鏡頭的需求日漸提高，而一般攝影鏡頭的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)兩種，且隨著半導體製程技術的精進，使得感光元件的畫素尺寸縮小，小型化攝影鏡頭逐漸往高畫素領域發展，因此，對成像品質的要求也日益增加。
傳統搭載於可攜式電子產品上的小型化攝影鏡頭，如美國專利第8,179,470號所示，多採用四片式透鏡結構為主，但由於智慧型手機(Smart Phone)與PDA(Personal Digital Assistant)等高規格行動裝置的盛行，帶動小型化攝影鏡頭在畫素與成像品質上的迅速攀升，習知的四片式攝影鏡頭將無法滿足更高階的光學鏡組。
近來雖有五片式透鏡結構設計，如美國專利第8,000,030號所示，其第二透鏡與第三透鏡的物側面未能設置具有足夠強度的曲率，因此對於整體像散修正效果有限，進而影響鏡頭解析能力。此外，該透鏡組因處理周邊 視場入射光線的能力不佳，而使成像周邊容易產生暗角，造成鏡頭相對照度(Relative Illumination)偏低，進而影響成像品質。
因此，領域中需要一種適用於可攜式電子產品，且成像品質優異的結像系統鏡頭組；尤其是，當第二透鏡與第三透鏡滿足特定曲率強弱的平衡配置時，有助於互相補正像散以提昇鏡頭解像能力，同時可減緩周邊視場入射於成像面的角度提高鏡頭相對照度。
本發明提供一種結像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側面於近光軸處為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第四透鏡，其物側面於近光軸處為凹面且其像側面於近光軸處為凸面；及一具屈折力的第五透鏡，其像側面於近光軸處為凹面而遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，且其物側面及其像側面皆為非球面；其中，該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.2；及-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.3。
另一方面，本發明提供一種結像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側面於 近光軸處為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具屈折力的第四透鏡，其物側面於近光軸處為凹面且其像側面於近光軸處為凸面；及一具屈折力的第五透鏡，其像側面於近光軸處為凹面而遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，且其物側面及像側面皆為非球面；其中，該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.2；-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.3；0<|f/f4|<0.8；及-1.0f/f5<0.50。
再一方面，本發明提供一種結像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側面於近光軸處為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第四透鏡，其物側面於近光軸處為凹面且其像側面於近光軸處為凸面；及一具屈折力的第五透鏡，其物側面於近光軸處為凸面，其像側面於近光軸處為凹面而遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，且其物側面及像側面皆為非球面；其中，該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<0.6；及-3.5<(R5+R6)/(R5-R6) <-0.6。
當(R3+R4)/(R3-R4)滿足上述條件時，該第二透鏡的曲度有助於減緩來自周邊視場之光線入射於成像面的角度，進而提高前述結像系統鏡頭組的相對照度，且該第二透鏡與該第三透鏡可相互補正像散，而提升解像能力。
當(R5+R6)/(R5-R6)滿足上述條件時，該第三透鏡的曲度有助於減緩來自周邊視場之光線入射於成像面的角度，進而提高前述結像系統鏡頭組的相對照度。此外，該第二透鏡與該第三透鏡可相互補正像散，而提升解像能力。
當|f/f4|滿足上述條件時，可於縮短後焦距與減少敏感度間取得平衡，有助於達到小型化與高製作良率。
當f/f5滿足上述條件時，可平衡屈折力配置及修正像差，有助提高解析力與成像品質。
本發明提供一種結像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。
該第一透鏡具正屈折力，係提供系統主要的屈折力，有助於縮短系統的總長度。該第一透鏡物側面為凸面時，可有效加強正屈折力配置，進而縮短光學總長度。
當該第二透鏡具負屈折力時，有助於補正第一透鏡所產生的像差。當該第二透鏡的物側面為凹面時，有助於調整負屈折力以加強像差修正能力。此外，當該第二透鏡的 像側面於近光軸處為凸面，其周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向的面形變化時，可有效地壓制離軸視場光線入射於感光元件上的角度，以增加影像感光元件之接收效率，並可進一步修正離軸視場的像差。
當該第三透鏡具正屈折力時，可降低系統敏感度。當該第三透鏡的物側面為凸面時，可加強降低敏感度效果，以提高製作良率。
當該第四透鏡具負屈折力時，可與第三透鏡形成一正、一負的望遠(Telephoto)結構，可有效縮短總長度。當該第四透鏡為一凹凸之新月形透鏡時，可有效修正系統的像散。
當該第五透鏡為一凸凹之新月形透鏡時，可有效修正系統非點收差(Astigmatic)。此外，當該第五透鏡的像側面於近光軸處為凹面而遠離該近光軸處則存在一由凹面轉凸面之變化時，可有效地壓制離軸視場光線入射於感光元件上的角度，以增加影像感光元件之接收效率，並可進一步修正離軸視場的像差。
前述配置可提高本發明之結像系統鏡頭組的相對照度，且顯著地提高解析能力與成像品質。
該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，當結像系統鏡頭組滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<0.6時，該第二透鏡的曲度有助於減緩來自周邊視場之光線入射於成像面的角度，進而提高前述結像系統鏡頭組的相對照度，且該第二透鏡與該第三透鏡可相互補正像散，而提升解像能力；較佳地， 係可滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.2。更佳地，係可滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.5。更佳地，係可滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-1.0。
該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，當前述結像系統鏡頭組滿足下列關係式：-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.3時，該第三透鏡的曲度有助於減緩來自周邊視場之光線入射於成像面的角度，進而提高前述結像系統鏡頭組的相對照度。此外，該第二透鏡與該第三透鏡可相互補正像散，而提升解像能力；較佳地，係滿足下列關係式：-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.6。
該第四透鏡的物側面的曲率半徑為R7，該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，當其滿足下列關係式：|(R7-R8)/(R7+R8)|<0.3時，可有效修正系統的像散。
該第二透鏡的色散係數為V2，該第一透鏡的色散係數為V1，當其滿足下列關係式：0.30<V2/V1<0.60時，有助於系統色差的修正。
該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡物側面上的臨界點與光軸之垂直距離為Yc31，其中，該臨界點並非位於光軸上。當其滿足下列關係式：0.2<CT3/Yc31<1.0時，有利於利於透鏡的製作與成型，且可壓制離軸視場光線入射於感光元件上的角度，以進一步修正離軸視場的像差。
該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡的焦距為 f4，該第五透鏡的焦距為f5，該第三透鏡的焦距為f3，當其滿足下列關係式：0<(|f/f4|+|f/f5|)/(f/f3)<1.0時，有助降低系統敏感度與修正像差。
當前述結像系統鏡頭組滿足下列關係式：0<|f/f4|<0.8時，可於縮短後焦距與減少敏感度間取得平衡，有助於達到小型化與高製作良率。
當前述結像系統鏡頭組滿足下列關係式：-1.0f/f5<0.50時，可平衡屈折力配置及修正像差，有助提高解析力與成像品質。
本發明之結像系統鏡頭組中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該結像系統鏡頭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，可於鏡面上設置非球面，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之結像系統鏡頭組的總長度。
本發明之結像系統鏡頭組中，可至少設置一光闌，如孔徑光闌(Aperture Stop)、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。
本發明結像系統鏡頭組中，光圈配置可為前置或中置，前置光圈可使結像系統鏡頭組的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(Telecentric)效果，可增加影像感測元件如CCD或CMOS接收影像的效率；中置光圈則有助於擴大系統的視場角，使結像系統鏡頭組具有廣角鏡頭之優勢。
本發明之結像系統鏡頭組中，若描述一透鏡的表面為凸面，則表示該透鏡表面於近光軸處為凸面；若描述一透鏡的表面為凹面，則表示該透鏡表面於近光軸處為凹面。透鏡表面上的臨界點(Critical Point)即為垂直於光軸的切面與該透鏡表面相切的切點。
請參閱第十一圖。於圖式實施例中，該第二透鏡(1120)的像側面(1122)於近光軸(1101)處為凸面，其周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向(1102)的面形變化。
請參閱第十二圖。於圖式實施例中，第三透鏡(1230)物側面(1231)上的臨界點(1202)與光軸(1201)之垂直距離為Yc31，其中，該臨界點(1202)並非位於光軸(1201)。
本發明之結像系統鏡頭組更可視需求應用於移動對焦與變焦之光學系統中，並兼具優良像差修正與良好成像品質之特色可多方面應用於3D(三維)影像擷取、數位相機、行動裝置、數位平板等電子影像系統中。
本發明之結像系統鏡頭組將藉由以下具體實施例配合所附圖式予以詳細說明。
《第一實施例》
本發明第一實施例請參閱第一A圖，第一實施例之像差曲線請參閱第一B圖。第一實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(110)，其物側面(111)於近光軸處為凸面及像側面(112)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(110)的物側面(111)及像側面(112)皆為非球 面(ASP)；一具負屈折力的第二透鏡(120)，其物側面(121)於近光軸處為凹面及像側面(122)於近光軸處為凸面，且該像側面(122)周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向的面形變化，其材質為塑膠，該第二透鏡(120)的物側面(121)及像側面(122)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(130)，其物側面(131)於近光軸處為凸面及像側面(132)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(130)的物側面(131)及像側面(132)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(140)，其物側面(141)於近光軸處為凹面及像側面(142)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(140)的物側面(141)及像側面(142)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(150)，其物側面(151)於近光軸處為凸面及像側面(152)於近光軸處為凹面，且該像側面(152)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(150)的物側面(151)及像側面(152)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(100)，置於一被攝物與該第一透鏡(110)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(160)置於該第五透鏡(150)的像側面(152)與一成像面(170)之間；該濾光元件(160)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第一實施例詳細的光學數據如表一所示，其非球面數 據如表二所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
上述之非球面曲線的方程式表示如下：
其中：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距離；Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；R：曲率半徑；k：錐面係數；Ai：第i階非球面係數。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，結像系統鏡頭組的焦距為f，其數值為：f=3.04(毫米)。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，結像系統鏡頭組的光圈值為Fno，其數值為：Fno=2.30。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，結像系統鏡頭組中最大視角的一半為HFOV，其數值為：HFOV=36.6(度)。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，該第二透鏡(120)的色散係數為V2，該第一透鏡(110)的色散係數為V1，其關係式為：V2/V1=0.42。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，該第三透鏡(130)於 光軸上的厚度為CT3，第三透鏡(130)物側面(131)上的臨界點與光軸之垂直距離為Yc31，其中，該臨界點並非位於光軸上，其關係式為：CT3/Yc31=0.52。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，該第二透鏡(120)的物側面(121)的曲率半徑為R3，該第二透鏡(120)的像側面(122)的曲率半徑為R4，其關係式為：(R3+R4)/(R3-R4)=-2.24。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，該第三透鏡(130)的物側面(131)的曲率半徑為R5，該第三透鏡(130)的像側面(132)的曲率半徑為R6，其關係式為：(R5+R6)/(R5-R6)=-0.90。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，該第四透鏡(140)的物側面(141)的曲率半徑為R7，該第四透鏡(140)的像側面(142)的曲率半徑為R8，其關係式為：|(R7-R8)/(R7+R8)|=0.09。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡(140)的焦距為f4，其關係式為：|f/f4|=0.11。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，結像系統鏡頭組的焦距為f，該第五透鏡(150)的焦距為f5，其關係式為：f/f5=-0.31。
第一實施例之結像系統鏡頭組中，結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡(140)的焦距為f4，該第五透鏡(150)的焦距為f5，該第三透鏡(130)的焦距為f3，其關係式為：(|f/f4|+|f/f5|)/(f/f3)=0.48。
《第二實施例》
本發明第二實施例請參閱第二A圖，第二實施例之像差曲線請參閱第二B圖。第二實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(210)，其物側面(211)於近光軸處為凸面及像側面(212)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第一透鏡(210)的物側面(211)及像側面(212)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(220)，其物側面(221)於近光軸處為凹面及像側面(222)於近光軸處為凸面，且該像側面(222)周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向的面形變化，其材質為塑膠，該第二透鏡(220)的物側面(221)及像側面(222)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(230)，其物側面(231)於近光軸處為凸面及像側面(232)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第三透鏡(230)的物側面(231)及像側面(232)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(240)，其物側面(241)於近光軸處為凹面及像側面(242)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(240)的物側面(241)及像側面(242)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(250)，其物側面(251)於近光軸處為凸面及像側面(252)於近光軸處為凹面，且該像側面(252)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材 質為塑膠，該第五透鏡(250)的物側面(251)及像側面(252)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(200)，其係一孔徑光闌，置於一被攝物與該第一透鏡(210)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(260)置於該第五透鏡(250)的像側面(252)與一成像面(270)之間；該濾光元件(260)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第二實施例詳細的光學數據如表三所示，其非球面數據如表四所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第二實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表五中所列。
《第三實施例》
本發明第三實施例請參閱第三A圖，第三實施例之像 差曲線請參閱第三B圖。第三實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(310)，其物側面(311)於近光軸處為凸面及像側面(312)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(310)的物側面(311)及像側面(312)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(320)，其物側面(321)於近光軸處為凹面及像側面(322)於近光軸處為凸面，且該像側面(322)周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向的面形變化，其材質為塑膠，該第二透鏡(320)的物側面(321)及像側面(322)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(330)，其物側面(331)於近光軸處為凸面及像側面(332)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第三透鏡(330)的物側面(331)及像側面(332)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(340)，其物側面(341)於近光軸處為凹面及像側面(342)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(340)的物側面(341)及像側面(342)皆為非球面；及一具正屈折力的第五透鏡(350)，其物側面(351)於近光軸處為凸面及像側面(352)於近光軸處為凹面，且該像側面(352)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(350)的物側面(351)及像側面(352)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(300)，其係 一孔徑光闌，置於一被攝物與該第一透鏡(310)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(360)置於該第五透鏡(350)的像側面(352)與一成像面(370)之間；該濾光元件(360)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第三實施例詳細的光學數據如表六所示，其非球面數據如表七所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第三實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表八中所列。
《第四實施例》
本發明第四實施例請參閱第四A圖，第四實施例之像差曲線請參閱第四B圖。第四實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(410)，其物側面(411)於近光 軸處為凸面及像側面(412)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(410)的物側面(411)及像側面(412)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(420)，其物側面(421)於近光軸處為凹面及像側面(422)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(420)的物側面(421)及像側面(422)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(430)，其物側面(431)於近光軸處為凸面及像側面(432)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(430)的物側面(431)及像側面(432)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(440)，其物側面(441)於近光軸處為凹面及像側面(442)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(440)的物側面(441)及像側面(442)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(450)，其物側面(451)於近光軸處為凸面及像側面(452)於近光軸處為凹面，且該像側面(452)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(450)的物側面(451)及像側面(452)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(400)，其係一孔徑光闌，置於一被攝物與該第一透鏡(410)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(460)置於該第五透鏡(450)的像側面(452)與一成像面(470)之間；該濾光元件(460)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦 距。
第四實施例詳細的光學數據如表九所示，其非球面數據如表十所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第四實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十一中所列。
《第五實施例》
本發明第五實施例請參閱第五A圖，第五實施例之像差曲線請參閱第五B圖。第五實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(510)，其物側面(511)於近光軸處為凸面及像側面(512)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第一透鏡(510)的物側面(511)及像側面(512)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(520)，其物側面(521)於近光 軸處為凹面及像側面(522)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第二透鏡(520)的物側面(521)及像側面(522)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(530)，其物側面(531)於近光軸處為凸面及像側面(532)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(530)的物側面(531)及像側面(532)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(540)，其物側面(541)於近光軸處為凹面及像側面(542)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(540)的物側面(541)及像側面(542)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(550)，其物側面(551)於近光軸處為凸面及像側面(552)於近光軸處為凹面，且該像側面(552)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(550)的物側面(551)及像側面(552)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(500)，其係一孔徑光闌，置於一被攝物與該第一透鏡(510)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(560)置於該第五透鏡(550)的像側面(552)與一成像面(570)之間；該濾光元件(560)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第五實施例詳細的光學數據如表十二所示，其非球面數據如表十三所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第五實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十四中所列。
《第六實施例》
本發明第六實施例請參閱第六A圖，第六實施例之像差曲線請參閱第六B圖。第六實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(610)，其物側面(611)於近光軸處為凸面及像側面(612)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第一透鏡(610)的物側面(611)及像側面(612)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(620)，其物側面(621)於近光軸處為凹面及像側面(622)於近光軸處為凸面，且該像側面(622)周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向的面形變化，其材質為塑膠，該第二透鏡(620)的物側面(621)及像側面(622)皆為非球面； 一具正屈折力的第三透鏡(630)，其物側面(631)於近光軸處為凸面及像側面(632)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第三透鏡(630)的物側面(631)及像側面(632)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(640)，其物側面(641)於近光軸處為凹面及像側面(642)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(640)的物側面(641)及像側面(642)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(650)，其物側面(651)於近光軸處為凸面及像側面(652)於近光軸處為凹面，且該像側面(652)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(650)的物側面(651)及像側面(652)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(600)，其係一孔徑光闌，置於一被攝物與該第一透鏡(610)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(660)置於該第五透鏡(650)的像側面(652)與一成像面(670)之間；該濾光元件(660)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第六實施例詳細的光學數據如表十五所示，其非球面數據如表十六所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第六實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十七中所列。
《第七實施例》
本發明第七實施例請參閱第七A圖，第七實施例之像差曲線請參閱第七B圖。第七實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(710)，其物側面(711)於近光軸處為凸面及像側面(712)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(710)的物側面(711)及像側面(712)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(720)，其物側面(721)於近光軸處為凹面及像側面(722)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(720)的物側面(721)及像側面(722)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(730)，其物側面(731)於近光軸處為凸面及像側面(732)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(730)的物側面(731)及像側面(732)皆為非球面； 一具負屈折力的第四透鏡(740)，其物側面(741)於近光軸處為凹面及像側面(742)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(740)的物側面(741)及像側面(742)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(750)，其物側面(751)於近光軸處為凸面及像側面(752)於近光軸處為凹面，且該像側面(752)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(750)的物側面(751)及像側面(752)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(700)，其係一孔徑光闌，置於一被攝物與該第一透鏡(710)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(760)置於該第五透鏡(750)的像側面(752)與一成像面(770)之間；該濾光元件(760)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第七實施例詳細的光學數據如表十八所示，其非球面數據如表十九所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第七實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十中所列。
《第八實施例》
本發明第八實施例請參閱第八A圖，第八實施例之像差曲線請參閱第八B圖。第八實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(810)，其物側面(811)於近光軸處為凸面及像側面(812)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(810)的物側面(811)及像側面(812)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(820)，其物側面(821)於近光軸處為凹面及像側面(822)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(820)的物側面(821)及像側面(822)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(830)，其物側面(831)於近光軸處為凸面及像側面(832)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(830)的物側面(831)及像側面(832)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(840)，其物側面(841)於近光軸處為凹面及像側面(842)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(840)的物側面(841)及像側面(842)皆為非球 面；及一具負屈折力的第五透鏡(850)，其物側面(851)於近光軸處為凸面及像側面(852)於近光軸處為凹面，且該像側面(852)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(850)的物側面(851)及像側面(852)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(800)，其係一孔徑光闌，置於一被攝物與該第一透鏡(810)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(860)置於該第五透鏡(850)的像側面(852)與一成像面(870)之間；該濾光元件(860)的材質為塑膠，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第八實施例詳細的光學數據如表二十一所示，其非球面數據如表二十二所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第八實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十三中所列。
《第九實施例》
本發明第九實施例請參閱第九A圖，第九實施例之像差曲線請參閱第九B圖。第九實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(910)，其物側面(911)於近光軸處為凸面及像側面(912)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(910)的物側面(911)及像側面(912)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(920)，其物側面(921)於近光軸處為凹面及像側面(922)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(920)的物側面(921)及像側面(922)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(930)，其物側面(931)於近光軸處為凸面及像側面(932)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第三透鏡(930)的物側面(931)及像側面(932)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(940)，其物側面(941)於近光軸處為凹面及像側面(942)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(940)的物側面(941)及像側面(942)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(950)，其物側面(951)於近光 軸處為凸面及像側面(952)於近光軸處為凹面，且該像側面(952)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(950)的物側面(951)及像側面(952)皆為非球面；其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(900)，其係一孔徑光闌，置該第一透鏡(910)與該第二透鏡(920)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(960)置於該第五透鏡(950)的像側面(952)與一成像面(970)之間；該濾光元件(960)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第九實施例詳細的光學數據如表二十四所示，其非球面數據如表二十五所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第九實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十六中所列。
《第十實施例》
本發明第十實施例請參閱第十A圖，第十實施例之像差曲線請參閱第十B圖。第十實施例之結像系統鏡頭組主要由五片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(1010)，其物側面(1011)於近光軸處為凸面及像側面(1012)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(1010)的物側面(1011)及像側面(1012)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(1020)，其物側面(1021)於近光軸處為凹面及像側面(1022)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(1020)的物側面(1021)及像側面(1022)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(1030)，其物側面(1031)於近光軸處為凸面及像側面(1032)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，該第三透鏡(1030)的物側面(1031)及像側面(1032)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(1040)，其物側面(1041)於近光軸處為凹面及像側面(1042)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(1040)的物側面(1041)及像側面(1042)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(1050)，其物側面(1051)於近光軸處為凸面及像側面(1052)於近光軸處為凹面，且該像側面(1052)於遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，其材質為塑膠，該第五透鏡(1050)的物側面(1051)及像側面(1052)皆為非球面； 其中，該結像系統鏡頭組另設置有一光圈(1000)，其係一孔徑光闌，置於該第一透鏡(1010)與該第二透鏡(1020)之間；另包含有一紅外線濾光元件(IR-cut filter)(1060)置於該第五透鏡(1050)的像側面(1052)與一成像面(1070)之間；該濾光元件(1060)的材質為玻璃，且其不影響本發明之結像系統鏡頭組的焦距。
第十實施例詳細的光學數據如表二十七所示，其非球面數據如表二十八所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第十實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十九中所列。
表一至表二十九所示為本發明之結像系統鏡頭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的及圖式僅做 為例示性，非用以限制本發明的申請專利範圍。
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011‧‧‧物側面
112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012‧‧‧像側面
120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020、1120‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021‧‧‧物側面
122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022、1122‧‧‧像側面
130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030、1230‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031、1231‧‧‧物側面
132、322、332、432、532、632、732、832、932、1032‧‧‧像側面
140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041‧‧‧物側面
142、422、342、442、542、642、742、842、942、1042‧‧‧像側面
150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050‧‧‧第五透鏡
151、251、351、451、551、651、751、851、951、1051‧‧‧物側面
152、522、352、452、552、652、752、852、952、1052‧‧‧像側面
160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060‧‧‧紅外線濾光元件
170、270、370、470、570、670、770、870、970、1070‧‧‧成像面
1101、1201‧‧‧光軸
1102‧‧‧像側方向
1202‧‧‧臨界點
f‧‧‧結像系統鏡頭組的焦距為
f3‧‧‧第三透鏡的焦距為
f4‧‧‧第四透鏡的焦距為
f5‧‧‧第五透鏡的焦距為
R3‧‧‧第二透鏡的物側面的曲率半徑為
R4‧‧‧第二透鏡的像側面的曲率半徑為
R5‧‧‧第三透鏡的物側面的曲率半徑為
R6‧‧‧第三透鏡的像側面的曲率半徑為
R7‧‧‧第四透鏡的物側面的曲率半徑為
R8‧‧‧第四透鏡的像側面的曲率半徑為
V1‧‧‧第一透鏡的色散係數為
V2‧‧‧第二透鏡的色散係數為
CT3‧‧‧第三透鏡於光軸上的厚度為
Yc31‧‧‧第三透鏡物側面上的臨界點與光軸之垂直距離為
第一A圖係本發明第一實施例的光學系統示意圖。
第一B圖係本發明第一實施例之像差曲線圖。
第二A圖係本發明第二實施例的光學系統示意圖。
第二B圖係本發明第二實施例之像差曲線圖。
第三A圖係本發明第三實施例的光學系統示意圖。
第三B圖係本發明第三實施例之像差曲線圖。
第四A圖係本發明第四實施例的光學系統示意圖。
第四B圖係本發明第四實施例之像差曲線圖。
第五A圖係本發明第五實施例的光學系統示意圖。
第五B圖係本發明第五實施例之像差曲線圖。
第六A圖係本發明第六實施例的光學系統示意圖。
第六B圖係本發明第六實施例之像差曲線圖。
第七A圖係本發明第七實施例的光學系統示意圖。
第七B圖係本發明第七實施例之像差曲線圖。
第八A圖係本發明第八實施例的光學系統示意圖。
第八B圖係本發明第八實施例之像差曲線圖。
第九A圖係本發明第九實施例的光學系統示意圖。
第九B圖係本發明第九實施例之像差曲線圖。
第十A圖係本發明第十實施例的光學系統示意圖。
第十B圖係本發明第十實施例之像差曲線圖。
第十一圖係描述本發明之第二透鏡的像側面的面形特徵。
第十二圖係描述本發明關係式Yc31所代表的距離。
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側面
112‧‧‧像側面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側面
122‧‧‧像側面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側面
132‧‧‧像側面
140‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧物側面
142‧‧‧像側面
150‧‧‧第五透鏡
151‧‧‧物側面
152‧‧‧像側面
160‧‧‧濾光元件
170‧‧‧成像面

Claims (21)

  1. 一種結像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側面於近光軸處為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第四透鏡，其物側面於近光軸處為凹面且其像側面於近光軸處為凸面；及一具屈折力的第五透鏡，其像側面於近光軸處為凹面而遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，且其物側面及其像側面皆為非球面；其中，該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.2；及-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.3。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之結像系統鏡頭組，其中該第四透鏡的物側面的曲率半徑為R7，該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，係滿足下列關係式：|(R7-R8)/(R7+R8)|<0.3。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之結像系統鏡頭組，其中該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第五透鏡的焦距為 f5，係滿足下列關係式：-1.0f/f5<0.50。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之結像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的色散係數為V2，該第一透鏡的色散係數為V1，係滿足下列關係式：0.30<V2/V1<0.60。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之結像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.5。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之結像系統鏡頭組，其中該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.6。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之結像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的像側面於近光軸處為凸面，其周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向的面形變化。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之結像系統鏡頭組，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡物側面上的臨界點與光軸之垂直距離為Yc31，其中，該臨界點並非位於光軸上，係滿足下列關係式：0.2<CT3/Yc31<1.0。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之結像系統鏡頭組，其中該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，該第三透鏡的焦距為f3，係 滿足下列關係式：0<(|f/f4|+|f/f5|)/(f/f3)<1.0。
  10. 一種結像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側面於近光軸處為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具屈折力的第四透鏡，其物側面於近光軸處為凹面且其像側面於近光軸處為凸面；及一具屈折力的第五透鏡，其像側面於近光軸處為凹面而遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，且其物側面及像側面皆為非球面；其中，該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.2；-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.3；0<|f/f4|<0.8；及-1.0f/f5<0.50。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之結像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的 像側面的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.5。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之結像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-1.0。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之結像系統鏡頭組，其中該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：0<(|f/f4|+|f/f5|)/(f/f3)<1.8。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之結像系統鏡頭組，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡物側面上的臨界點與光軸之垂直距離為Yc31，其中，該臨界點並非位於光軸上，係滿足下列關係式：0.2<CT3/Yc31<1.0。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之結像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的像側面於近光軸處為凸面，其周邊處表面具有一隨著離軸高度增加而往像側方向的面形變化。
  16. 一種結像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面於近光軸處為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側面於近光軸處為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側面於近光軸處為凸 面；一具負屈折力的第四透鏡，其物側面於近光軸處為凹面且其像側面於近光軸處為凸面；及一具屈折力的第五透鏡，其物側面於近光軸處為凸面，其像側面於近光軸處為凹面而遠離該近光軸處存在一由凹面轉凸面之變化，且其物側面及像側面皆為非球面；其中，該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，該第三透鏡的物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像側面的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：-3.5<(R3+R4)/(R3-R4)<0.6；及-3.5<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.6。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之結像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的色散係數為V2，該第一透鏡的色散係數為V1，係滿足下列關係式：0.30<V2/V1<0.60。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之結像系統鏡頭組，其中該第四透鏡的物側面的曲率半徑為R7，該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，係滿足下列關係式：|(R7-R8)/(R7+R8)|<0.3。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之結像系統鏡頭組，其中該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：0<(|f/f4|+|f/f5|)/(f/f3)<1.0。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之結像系統鏡頭組，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡物側面上的臨界點與光軸之垂直距離為Yc31，其中，該臨界點並非位於光軸上，係滿足下列關係式：0.2<CT3/Yc31<1.0。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之結像系統鏡頭組，其中該結像系統鏡頭組的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：0<|f/f4|<0.8；及-1.0f/f5<0.50。
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