TWI459029B - 五片式成像鏡片組 - Google Patents

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五片式成像鏡片組
本發明係與成像鏡片組有關，特別是指一種五片式成像鏡片組。
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(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)兩種，由於半導體製程技術的進步，使得感光元件的畫素面積縮小，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。
然而，運用在生醫、行車記錄器、攝影機或其他電子產品的攝影鏡頭，其高畫素及大光圈的要求不需過於嚴苛，反而是畫角及生產良率等需求才是業者需要進一步解決的問題所在，而目前的傳統搭載於前述領域中的電子產品上的攝影鏡頭，多採用四片式透鏡結構為主，皆具有畫角不足及生產良率過低等缺陷。
是以，如何開發出一種成像鏡片組，其可解決上述缺陷，即是本發明研發的動機。
本發明之目的在於提供一種五片式成像鏡片組，主要達到具備大畫角和提高生產良率的目的。
緣是，為了達成前述目的，依據本發明提供一種五片式成像鏡片組，由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第一鏡片，其物側表面為凸面；一具負屈折力的第二鏡片，其像側表面為凹面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一具正屈折力的第三鏡片，其物側表面為凸面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一光欄；一具正屈折力的第四鏡片，其像側表面為凸面，且該第四鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一具負屈折力的第五鏡片，其物側表面為凹面，且該第五鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面。
本發明五片式成像鏡片組，該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片的焦距為f2，兩者滿足下列關係式：2.5<|f1|/|f2|<6。當|f1|/|f2|滿足前述關係式，則可令該五片式成像鏡片組更具備大畫角和高生產良率，反之，若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不佳，以及良率不足等問題。
本發明五片式成像鏡片組，該第二鏡片的焦距為f2，該第三鏡片的焦距為f3，兩者滿足下列關係式：0.3<|f2|/|f3|<1。當|f2|/|f3|滿足前述關係式，則可令該五片式成像鏡片組更具備大畫角和高生產良率，反之，若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不佳，以及良率不足等問題。
本發明五片式成像鏡片組，該第三鏡片的焦距為f3，該第四鏡片的焦距為f4，兩者滿足下列關係式：1.0<|f3|/|f4|<3.0。當|f3|/|f4|滿足前述關係式，則可令該五片式成像鏡片組更具備大畫角和高生產良率，反之，若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不佳、解像力低，以及良率不足等問題。
本發明五片式成像鏡片組，該第四鏡片的焦距為f4，該第五鏡片的焦距為f5，兩者滿足下列關係式：|f4|/|f5|<0.7。當|f4|/|f5|滿足前述關係式，則可令該五片式成像鏡片組更具備大畫角和高生產良率，反之，若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不佳，以及良率不足等問題。
本發明五片式成像鏡片組，該第一鏡片、該第二鏡片、該第三鏡片的合成焦距為f123，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，兩者滿足下列關係式：1<|f123|/|f|<3。當|f123|/|f|滿足前述關係式，則可令該五片式成像鏡片組更具備大畫角和高生產良率，反之，若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不佳以及良率不足等問題。
本發明五片式成像鏡片組，該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片、該第三鏡片的合成焦距為f23，兩者滿足下列關係式：0.5<|f1|/|f23|<2.3。當|f1|/|f23|滿足前述關係式， 則可令該五片式成像鏡片組更具備大畫角和高生產良率，反之，若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不佳以及良率不足等問題。
本發明五片式成像鏡片組，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片的物側表面到成像面之間的距離為TL，兩者滿足下列關係式：|f/TL|<0.4。當|f/TL|<0.4滿足前述關係式，則可令該五片式成像鏡片組更具備大畫角和高生產良率，反之，若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不佳以及良率不足等問題。
本發明五片式成像鏡片組，該第一鏡片的材質為塑膠，該第一鏡片的像側表面為凹面，且該第一鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第二鏡片的材質為塑膠，該第二鏡片的物側表面為凸面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第三鏡片的材質為塑膠，該第三鏡片的像側表面為凹面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第四鏡片的材質為塑膠，該第四鏡片的物側表面為凸面，且該第四鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第五鏡片的材質為塑膠，該第五鏡片的像側表面為凸面，且該第五鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面。
本發明五片式成像鏡片組，該第一鏡片的材質為玻璃，該第一鏡片的像側表面為凹面，且該第一鏡片的物側表面與像側表面皆為球面；該第二鏡片的材質為塑膠，該第二鏡片的 物側表面為凹面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第三鏡片的材質為塑膠，該第三鏡片的像側表面為凹面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第四鏡片的材質為塑膠，該第四鏡片的物側表面為凸面，且該第四鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第五鏡片的材質為塑膠，該第五鏡片的像側表面為凸面，且該第五鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面。
有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉二較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。
 《第一實施例》
本發明第一實施例所提供的一種五片式成像鏡片組，請參閱第1A、1B圖，該第1A圖為本發明第一實施例之五片式成像鏡片組配置示意圖，第1B圖為本發明第一實施例像差曲線圖，第一實施例從物側到像側依序包含：一具負屈折力的第一鏡片110，其材質為塑膠，該第一鏡片110的物側表面111為凸面、該像側表面112為凹面，該第一鏡片110的物側表面111與像側表面112皆設為非球面。
一具負屈折力的第二鏡片120，其材質為塑膠，該第二鏡片120的物側表面121為凸面、該像側表面122為凹面，該第二鏡片120的物側表面121與像側表面122皆設為非球面。
一具正屈折力的第三鏡片130，其材質為塑膠，該第三鏡 片130的物側表面131為凸面、該像側表面132為凹面，該第三鏡片130的物側表面131與像側表面132皆設為非球面。
一光欄100。
一具正屈折力的第四鏡片140，其材質為塑膠，該第四鏡片140的物側表面141為凸面、該像側表面142為凸面，該第四鏡片140的物側表面141與像側表面142皆設為非球面。
一具負屈折力第五鏡片150，其材質為塑膠，該第五鏡片150的物側表面151為凹面、該像側表面152為凸面，該第五鏡片150的物側表面151與像側表面152皆設為非球面。
一紅外線濾除濾光片(IR-filter)160，其設於該第五鏡片150像側表面152與一成像面170之間，該紅外線濾除濾光片160的材質為玻璃且不影響該五片式成像鏡片組的焦距。
上述之非球面曲線的方程式表示如下：
其中z為沿光軸180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。
第一實施例中，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：f=0.61。
第一實施例中，該五片式成像鏡片組的整體光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.8。
第一實施例中，該五片式成像鏡片組的畫角為2ω，其關 係式為：2ω=141°。
第一實施例中，該第一鏡片110的焦距為f1，該第二鏡片120的焦距為f2，其關係式為：|f1|/|f2|=5.0064。
第一實施例中，該第二鏡片120的焦距為f2，該第三鏡片130的焦距為f3，其關係式為：|f2|/|f3|=0.571。
第一實施例中，該第三鏡片130的焦距為f3，該第四鏡片140的焦距為f4，其關係式為：|f3|/|f4|=2.4828。
第一實施例中，該第四鏡片140的焦距為f4，該第五鏡片150的焦距為f5，其關係式為：|f4|/|f5|=0.519。
第一實施例中，該第一鏡片110、該第二鏡片120、該第三鏡片130的合成焦距為f123，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：|f123|/|f|=1.907。
第一實施例中，該第一鏡片110的焦距為f1，該第二鏡片120、該第三鏡片130的合成焦距為f23，其關係式為：|f1|/|f23|=1.8115。
第一實施例中，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片110的物側表面111到成像面170之間的距離為TL，其關係式為：|f/TL|=0.1427。
第一實施例詳細的結構數據如同第1C圖中表一所示，其非球面數據如同第1D圖中表二所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)，且表一、二中所載之表面1、2分別為該第一鏡片110的物、像側表面111、112，表面3、4 分別為該第二鏡片120的物、像側表面121、122，表面5、6分別為該第三鏡片130的物、像側表面131、132，表面8、9分別為該第四鏡片140的物、像側表面141、142，表面10、11分別為該第五鏡片150的物、像側表面151、152。
《第二實施例》
本發明第二實施例所提供的一種五片式成像鏡片組，請參閱第2A、2B圖，該第2A圖為本發明第二實施例之五片式成像鏡片組配置示意圖，第2B圖為本發明第二實施例像差曲線圖，第二實施例從物側到像側依序包含：一具負屈折力的第一鏡片210，其材質為玻璃，該第一鏡片210的物側表面211為凸面、該像側表面212為凹面，該第一鏡片210的物側表面211與像側表面212皆設為球面。
一具負屈折力的第二鏡片220，其材質為塑膠，該第二鏡片220的物側表面221為凹面、該像側表面222為凹面，該第二鏡片220的物側表面221與像側表面222皆設為非球面。
一具正屈折力的第三鏡片230，其材質為塑膠，該第三鏡片230的物側表面231為凸面、該像側表面232為凹面，該第三鏡片230的物側表面231與像側表面232皆設為非球面。
一光欄200。
一具正屈折力的第四鏡片240，其材質為塑膠，該第四鏡片240的物側表面241為凸面、該像側表面242為凸面，該第四鏡片240的物側表面241與像側表面242皆設為非球面。
一具負屈折力第五鏡片250，其材質為塑膠，該第五鏡片250的物側表面251為凹面、該像側表面252為凸面，該第五鏡片250的物側表面251與像側表面252皆設為非球面。
一紅外線濾除濾光片(IRfilter)260，其設於該第五鏡片250像側表面252與一成像面270之間，該紅外線濾除濾光片260的材質為玻璃且不影響該五片式成像鏡片組的焦距。
一保護玻璃(Cover Glass)290，其設於該紅外線濾除濾光片260與該成像面270之間，令該保護玻璃290的材質為玻璃且不影響該廣視角光學系統的焦距，該保護玻璃290係用以保護感測元件(圖上未示)。
上述之非球面曲線的方程式表示如下：
其中z為沿光軸280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。
第二實施例中，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：f=1.34。
第二實施例中，該五片式成像鏡片組的整體光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.4。
第二實施例中，該五片式成像鏡片組的畫角為2ω，其關係式為：2ω=160°。
第二實施例中，該第一鏡片210的焦距為f1，該第二鏡 片220的焦距為f2，其關係式為：|f1|/|f2|=3.553。
第二實施例中，該第二鏡片220的焦距為f2，該第三鏡片230的焦距為f3，其關係式為：|f2|/|f3|=0.727。
第二實施例中，該第三鏡片230的焦距為f3，該第四鏡片240的焦距為f4，其關係式為：|f3|/|f4|=1.6495。
第二實施例中，該第四鏡片240的焦距為f4，該第五鏡片250的焦距為f5，其關係式為：|f4|/|f5|=0.146。
第二實施例中，該第一鏡片210、該第二鏡片220、該第三鏡片230的合成焦距為f123，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，其關係式為：|f123|/|f|=1.852。
第二實施例中，該第一鏡片210的焦距為f1，該第二鏡片220、該第三鏡片230的合成焦距為f23，其關係式為：|f1|/|f23|=1.0783。
第二實施例中，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片210的物側表面211到成像面270之間的距離為TL，其關係式為：|f/TL|=0.0865。
第二實施例詳細的結構數據如同第2C圖中表三所示，其非球面數據如同第2D圖中表四所示，其中，曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)，且表三、四中所載之表面1、2分別為該第一鏡片210的物、像側表面211、212，表面3、4分別為該第二鏡片220的物、像側表面221、222，表面5、6分別為該第三鏡片230的物、像側表面231、232，表面8、9 分別為該第四鏡片240的物、像側表面241、242，表面10、11分別為該第五鏡片250的物、像側表面251、252。
值得說明的是，第1C圖中的表一、第1D圖中的表二、第2C圖中的表三、第2D圖中的表四為本發明的五片式成像鏡片組各實施例的不同數值變化表，然本發明各實施例的數值變化皆屬實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍屬於本發明的保護範疇。第3圖中的表五為各實施例中各關係式的對應表。
本發明五片式成像鏡片組中，各鏡片的材質可為玻璃或塑膠，若各鏡片的材質為玻璃，則可以增加該五片式成像鏡片組屈折力配置的自由度，若各鏡片材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。
本發明五片式成像鏡片組中，若鏡片表面係為凸面，則表示該鏡片表面於近光軸處為凸面；若鏡片表面係為凹面，則表示該鏡片表面於近光軸處為凹面。
100、200‧‧‧光欄
110、210‧‧‧第一鏡片
111、211‧‧‧第一鏡片的物側表面
112、212‧‧‧第一鏡片的像側表面
120、220‧‧‧第二鏡片
121、221‧‧‧第二鏡片的物側表面
122、222‧‧‧第二鏡片的像側表面
130、230‧‧‧第三鏡片
131、231‧‧‧第三鏡片的物側表面
132、232‧‧‧第三鏡片的像側表面
140、240‧‧‧第四鏡片
141、241‧‧‧第四鏡片的物側表面
142、242‧‧‧第四鏡片的像側表面
150、250‧‧‧第五鏡片
151、251‧‧‧第五鏡片的物側表面
152、252‧‧‧第五鏡片的像側表面
160、260‧‧‧紅外線濾除濾光片(IR Filter)
170、270‧‧‧成像面
180、280‧‧‧光軸
290‧‧‧保護玻璃
f‧‧‧整體合成焦距為
Fno‧‧‧整體光圈值為
2ω‧‧‧畫角為
f1‧‧‧第一鏡片的焦距為
f2‧‧‧第二鏡片的焦距為
f3‧‧‧第三鏡片的焦距為
f4‧‧‧第四鏡片的焦距為
f5‧‧‧第五鏡片的焦距為
f23‧‧‧第二鏡片及第三鏡片的合成焦距為
f123‧‧‧第一鏡片、第二鏡片及第三鏡片的合成焦距為
TL‧‧‧第一鏡片的物側表面到成像面之間的距離為
第1A圖係本發明第一實施例之光學示意圖。
第1B圖係本發明第一實施例球面、歪曲收差線圖、及像面彎曲圖。
第1C圖係表一，為第一實施例光學數據。
第1D圖係表二，為第一實施例非球面數據。
第2A圖係本發明第二實施例之光學示意圖。
第2B圖係本發明第二實施例球面、歪曲收差線圖、及像面彎曲圖。
第2C圖係表三，為第二實施例光學數據。
第2D圖係表四，為第二實施例非球面數據。
第3圖係表五，為本發明相關關係式的數值資料。
100‧‧‧光欄
110‧‧‧第一鏡片
111‧‧‧第一鏡片的物側表面
112‧‧‧第一鏡片的像側表面
120‧‧‧第二鏡片
121‧‧‧第二鏡片的物側表面
122‧‧‧第二鏡片的像側表面
130‧‧‧第三鏡片
131‧‧‧第三鏡片的物側表面
132‧‧‧第三鏡片的像側表面
140‧‧‧第四鏡片
141‧‧‧第四鏡片的物側表面
142‧‧‧第四鏡片的像側表面
150‧‧‧第五鏡片
151‧‧‧第五鏡片的物側表面
152‧‧‧第五鏡片的像側表面
160‧‧‧紅外線濾除濾光片(IR Filter)
170‧‧‧成像面
180‧‧‧光軸

Claims (9)

  1. 一種五片式成像鏡片組，由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第一鏡片，其物側表面為凸面；一具負屈折力的第二鏡片，其像側表面為凹面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一具正屈折力的第三鏡片，其物側表面為凸面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一光欄；一具正屈折力的第四鏡片，其像側表面為凸面，且該第四鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；一具負屈折力的第五鏡片，其物側表面為凹面，且該第五鏡片的物側表面與像側表面至少一面為非球面；其中該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片、該第三鏡片的合成焦距為f23，兩者滿足下列關係式：0.5<|f1|/|f23|<2.3。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該第一鏡片的焦距為f1，該第二鏡片的焦距為f2，兩者滿足下列關係式：2.5<|f1|/|f2|<6。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該第二鏡片的焦距為f2，該第三鏡片的焦距為f3，兩者滿足下列關係式：0.3<|f2|/|f3|<1。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該 第三鏡片的焦距為f3，該第四鏡片的焦距為f4，兩者滿足下列關係式：1.0<|f3|/|f4|<3.0。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該第四鏡片的焦距為f4，該第五鏡片的焦距為f5，兩者滿足下列關係式：|f4|/|f5|<0.7。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該第一鏡片、該第二鏡片、該第三鏡片的合成焦距為f123，該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，兩者滿足下列關係式：1<|f123|/|f|<3。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該五片式成像鏡片組的整體合成焦距為f，該第一鏡片的物側表面到成像面之間的距離為TL，兩者滿足下列關係式：|f/TL|<0.4。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該第一鏡片的材質為塑膠，該第一鏡片的像側表面為凹面，且該第一鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第二鏡片的材質為塑膠，該第二鏡片的物側表面為凸面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第三鏡片的材質為塑膠，該第三鏡片的像側表面為凹面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第四鏡片的材質為塑膠，該第四鏡片的物側表面為凸面，且該第四鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第五鏡片的材質為塑膠，該第五鏡片 的像側表面為凸面，且該第五鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之五片式成像鏡片組，其中該第一鏡片的材質為玻璃，該第一鏡片的像側表面為凹面，且該第一鏡片的物側表面與像側表面皆為球面；該第二鏡片的材質為塑膠，該第二鏡片的物側表面為凹面，且該第二鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第三鏡片的材質為塑膠，該第三鏡片的像側表面為凹面，且該第三鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第四鏡片的材質為塑膠，該第四鏡片的物側表面為凸面，且該第四鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面；該第五鏡片的材質為塑膠，該第五鏡片的像側表面為凸面，且該第五鏡片的物側表面與像側表面皆為非球面。
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