TWI614546B - 光學鏡片組 - Google Patents

Abstract

一種光學鏡片組，包含有第一透鏡至第五透鏡共五片透鏡，以及光圈位於第一透鏡與第二透鏡之間。第一透鏡具有負屈光率，第一透鏡的物側面具有在圓周附近區域的一凸面部，第三透鏡的像側面具有在圓周附近區域的一凹面部，第四透鏡的物側面具有在圓周附近區域的一凹面部，第五透鏡的物側面以及像側面都為非球面。另外， T1、T2與T5分別定義為第一透鏡、第二透鏡與第五透鏡在該光軸上的中心厚度，G12為第一透鏡與第二透鏡在光軸上的空氣間隙，G23為第二透鏡與第三透鏡在光軸上的空氣間隙，並且此光學鏡片組滿足以下條件：(G12+T2)/T1≤2.9，以及(T1+T5+G23)/T2≤1.9。

Description

光學鏡片組

本發明大致上關於一種光學鏡片組。具體而言，本發明特別是指一種主要用於拍攝影像及錄影之光學鏡片組，並可以應用於可攜式電子產品中，例如：行動電話、相機、平板電腦、或是個人數位助理（Personal Digital Assistant, PDA）中。

消費性電子產品的規格日新月異，追求輕薄短小的腳步也未曾放慢，因此光學鏡頭等電子產品的關鍵零組件在規格上也必須持續提升，以符合消費者的需求。而光學鏡頭最重要的特性不外乎就是成像品質與體積。其中，就成像品質而言，隨著影像感測技術之進步，消費者對於成像品質等的要求也將更加提高，因此在光學鏡頭設計領域中，除了追求鏡頭薄型化，同時也必須兼顧鏡頭成像品質及性能。以往之發明所得成像的球差與像差太大，已無法滿足現代使用者的需求。

有鑑於手機拍攝的規格要求日益提升，在維持鏡頭長度的限制下以擴大視場角，成為鏡頭設計的主要課題。此外不僅要考慮鏡頭長度，在增加視場角的同時，維持縱向球差不致放大也是一項同時考慮的因素。

因此，微型化鏡頭的技術難度明顯高出傳統鏡頭，故如何製作出符合消費性電子產品需求的光學鏡頭，並持續提升其成像品質，長久以來一直是本領域產、官、學界所持續精進的目標。

本發明的一實施例，提出一種縮減光學鏡片組之系統長度、確保成像品質、加強物體成像的清晰度、具備良好光學性能以及技術上可行的五片式光學鏡片組。本發明五片式光學鏡片組從物側至像側，在光軸上依序安排有第一透鏡、光圈、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡，都分別具有朝向物側的物側面以及朝向像側的像側面。

第一透鏡具有負屈光率，且第一透鏡的物側面具有在圓周附近區域的凸面部。第三透鏡的像側面具有在圓周附近區域的凹面部。第四透鏡的物側面具有在圓周附近區域的凹面部。第五透鏡的物側面以及像側面都為非球面。另外， T1定義為第一透鏡在光軸上的中心厚度，T2定義為第二透鏡在光軸上的中心厚度，T5定義為第五透鏡在光軸上的中心厚度，G12為第一透鏡與第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，G23為第二透鏡與第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，並且此光學鏡片組滿足以下條件：(G12+T2)/T1≤2.9，以及(T1+T5+G23)/T2≤1.9

本發明的一實施例，提出另一種能縮減光學鏡片組之系統長度、確保成像品質、加強物體成像的清晰度、且具備良好光學性能以及技術上可行的五片式光學鏡片組。本發明五片式光學鏡片組從物側至像側，在光軸上依序安排有第一透鏡、光圈、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡，都分別具有朝向物側的物側面以及朝向像側的像側面。

第一透鏡具有負屈光率。第三透鏡的物側面具有在圓周附近區域的凹面部，且第三透鏡的像側面具有在圓周附近區域的凹面部。第四透鏡的物側面具有在圓周附近區域的凹面部。第五透鏡的物側面以及像側面都為非球面。其中， T1定義為第一透鏡在光軸上的中心厚度，T2定義為第二透鏡在光軸上的中心厚度，T5定義為第五透鏡在光軸上的中心厚度，G12為第一透鏡與第二透鏡在光軸上的空氣間隙，G23為第二透鏡與第三透鏡在光軸上的空氣間隙，並且此光學鏡片組滿足以下條件：(G12+T2)/T1 ≤ 2.9，以及(T1+T5+G23)/T2 ≤ 1.9。

在本發明光學鏡片組中，第一透鏡的阿貝數(Abbe number)定義為υ1，且此光學鏡片組滿足以下條件：υ1≥45。

在本發明光學鏡片組中，G34為第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T1+G34)/G12≤4.2。

在本發明光學鏡片組中 T4定義為第四透鏡在該光軸上的中心厚度，G34為第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+G34)/G12≤5.5。

在本發明光學鏡片組中， T3定義為第三透鏡在光軸上的中心厚度，T4定義為第四透鏡在光軸上的中心厚度，G34為第三透鏡與第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T3+T4+G34)/G12≤6.9。

在本發明光學鏡片組中，T4定義為第四透鏡在光軸上的中心厚度，G34為第三透鏡與第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，G45為第四透鏡與第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+G34+G45)/G12≤7。

在本發明光學鏡片組中，EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T2≤3.1。

在本發明光學鏡片組中，EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，T4定義為第四透鏡在光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T4≤4.5。

在本發明光學鏡片組中，EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，G34為第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/(G12+G34)≤4.8。

在本發明光學鏡片組中，其中EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，AAG定義為第一透鏡到第五透鏡在光軸上的四個空氣間隙總和，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/AAG ≤3.1。

在本發明光學鏡片組中，其中第五透鏡的阿貝數(Abbe number)定義為υ5，且此光學鏡片組滿足以下條件：υ5≥45。

在本發明光學鏡片組中，此光學鏡片組更滿足以下條件：(T1+T5)/G12≤5。

在本發明光學鏡片組中，T4定義為第四透鏡在光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+T5)/G12≤5.4。

在本發明光學鏡片組中，T3定義為該第三透鏡在該光軸上的中心厚度，T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T3+T4+T5)/G12≤7.7。

在本發明光學鏡片組中，T4定義為第四透鏡在光軸上的中心厚度，G45為第四透鏡與第五透鏡在光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+T5+G45)/G12≤7。

在本發明光學鏡片組中，EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，T3定義為第三透鏡在光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T3≤8.8。

在本發明光學鏡片組中，EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T5≤7。

在本發明光學鏡片組中，T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，G45為第四透鏡與第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T2+G23+T4+G45)/T5≤5。

在本發明光學鏡片組中，TTL定義為第一透鏡的物側面至成像面在光軸上的長度，ALT定義為第一透鏡到第五透鏡在光軸上的五個透鏡之中心厚度總和，且此光學鏡片組滿足以下條件：TTL/ALT ≤2。

在開始詳細描述本發明之前，首先要說明的是，在本發明圖式中，類似的元件是以相同的編號來表示。其中，本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率（或負屈光率）」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光率為正（或為負）。該像側面、物側面定義為成像光線通過的範圍，其中成像光線包括了主光線（chief ray）Lc及邊緣光線（marginal ray）Lm，如圖1所示，I為光軸且此一透鏡是以該光軸I為對稱軸徑向地相互對稱，光線通過光軸上的區域為光軸附近區域A，邊緣光線通過的區域為圓周附近區域C，此外，該透鏡還包含一延伸部E（即圓周附近區域C徑向上向外的區域），用以供該透鏡組裝於一光學鏡片組內，理想的成像光線並不會通過該延伸部E，但該延伸部E之結構與形狀並不限於此，以下之實施例為求圖式簡潔均省略了部分的延伸部。更詳細的說，判定面形或光軸附近區域、圓周附近區域、或多個區域的範圍的方法如下：

請參照圖1，其係一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區域的範圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸的一交點，而一轉換點是位於該透鏡表面上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有複數個轉換點，則依序為第一轉換點，第二轉換點，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠的轉換點為第N轉換點。中心點和第一轉換點之間的範圍為光軸附近區域，第N轉換點徑向上向外的區域為圓周附近區域，中間可依各轉換點區分不同的區域。此外，有效半徑為邊緣光線Lm與透鏡表面交點到光軸I上的垂直距離。

如圖2所示，該區域的形狀凹凸係以平行通過該區域的光線（或光線延伸線）與光軸的交點在像側或物側來決定（光線焦點判定方式）。舉例言之，當光線通過該區域後，光線會朝像側聚焦，與光軸的焦點會位在像側，例如圖2中R點，則該區域為凸面部。反之，若光線通過該某區域後，光線會發散，其延伸線與光軸的焦點在物側，例如圖2中M點，則該區域為凹面部，所以中心點到第一轉換點間為凸面部，第一轉換點徑向上向外的區域為凹面部；由圖2可知，該轉換點即是凸面部轉凹面部的分界點，因此可定義該區域與徑向上相鄰該區域的內側的區域，係以該轉換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸附近區域的面形判斷可依該領域中通常知識者的判斷方式，以R值（指近軸的曲率半徑，通常指光學軟體中的透鏡資料庫（lens data）上的R值）正負判斷凹凸。以物側面來說，當R值為正時，判定為凸面部，當R值為負時，判定為凹面部；以像側面來說，當R值為正時，判定為凹面部，當R值為負時，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點判定方式相同。若該透鏡表面上無轉換點，該光軸附近區域定義為有效半徑的0~50%，圓周附近區域定義為有效半徑的50~100%。

圖3範例一的透鏡像側表面在有效半徑上僅具有第一轉換點，則第一區為光軸附近區域，第二區為圓周附近區域。此透鏡像側面的R值為正，故判斷光軸附近區域具有一凹面部；圓周附近區域的面形和徑向上緊鄰該區域的內側區域不同。即，圓周附近區域和光軸附近區域的面形不同；該圓周附近區域係具有一凸面部。

圖4範例二的透鏡物側表面在有效半徑上具有第一及第二轉換點，則第一區為光軸附近區域，第三區為圓周附近區域。此透鏡物側面的R值為正，故判斷光軸附近區域為凸面部；第一轉換點與第二轉換點間的區域（第二區）具有一凹面部，圓周附近區域（第三區）具有一凸面部。

圖5範例三的透鏡物側表面在有效半徑上無轉換點，此時以有效半徑0%~50%為光軸附近區域，50%~100%為圓周附近區域。由於光軸附近區域的R值為正，故此物側面在光軸附近區域具有一凸面部；而圓周附近區域與光軸附近區域間無轉換點，故圓周附近區域具有一凸面部。

如圖6所示，本發明光學鏡片組1，從放置物體（圖未示）的物側2至成像的像側3，沿著光軸（optical axis）4，依序包含有第一透鏡10、光圈80、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50、濾光片70及成像面（image plane）71。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40以及第五透鏡50都可以是由透明的塑膠材質所製成，但本發明不以此為限。各鏡片都有適當的屈光率。在本發明光學鏡片組1中，具有屈光率的鏡片總共只有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40與第五透鏡50等這五片透鏡而已。光軸4為整個光學鏡片組1的光軸，所以每個透鏡的光軸和光學鏡片組1的光軸都是相同的。

此外，本光學鏡片組1還包含光圈（aperture stop）80，而設置於適當之位置。在圖6中，光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間。當由位於物側2之待拍攝物（圖未示）所發出的光線（圖未示）進入本發明光學鏡片組1時，即會依序經由第一透鏡10、光圈80、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50與濾光片70之後，會在像側3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。在本發明各實施例中，選擇性設置的濾光片70是設於第五透鏡50朝向像側的一面52與成像面71之間，其可以是具有各種合適功能之濾鏡，而可濾除特定波長的光線（例如紅外線）。

本發明光學鏡片組1中之各個透鏡，都分別具有朝向物側2的物側面，與朝向像側3的像側面。另外，本發明光學鏡片組1中之各個透鏡，亦都具有接近光軸4的光軸附近區域、與遠離光軸4的圓周附近區域。例如，第一透鏡10具有物側面11與像側面12；第二透鏡20具有物側面21與像側面22；第三透鏡30具有物側面31與像側面32；第四透鏡40具有物側面41與像側面42；第五透鏡50具有物側面51與像側面52。各物側面與像側面又有接近光軸4的光軸附近區域以及遠離光軸4的圓周附近區域。

本發明光學鏡片組1中之各個透鏡，還都分別具有位在光軸4上的中心厚度T。例如，第一透鏡10具有第一透鏡厚度T1、第二透鏡20具有第二透鏡厚度T2、第三透鏡30具有第三透鏡厚度T3、第四透鏡40具有第四透鏡厚度T4、第五透鏡50具有第五透鏡厚度T5。所以，在光軸4上光學鏡片組1中透鏡的中心厚度總和稱為ALT。也就是，ALT =T1+ T2+ T3+ T4+ T5。

另外，本發明光學鏡片組1中，在各個透鏡之間又具有位在光軸4上的空氣間隙（air gap）。例如，第一透鏡10到第二透鏡20之間的空氣間隙寬度稱為G12、第二透鏡20到第三透鏡30之間的空氣間隙寬度稱為G23、第三透鏡30到第四透鏡40之間的空氣間隙寬度稱為G34、第四透鏡40到第五透鏡50之間的空氣間隙寬度稱為G45。所以，在第一透鏡10到第五透鏡50之間，位於光軸4上各透鏡間的四個空氣間隙寬度之總和即稱為AAG。亦即，AAG = G12+G23+G34+G45。

另外，第一透鏡10的物側面11至成像面71在光軸上的長度為TTL。光學鏡片組的系統焦距為EFL，第五透鏡50的像側面52至成像面71在光軸4上的長度為BFL、TL為第一透鏡10的物側面11至第五透鏡50的像側面52在光軸4上的長度。G5F代表第五透鏡50到濾光片70之間在光軸4上的間隙寬度、TF代表濾光片70在光軸4上的厚度、GFP代表濾光片70到成像面71之間在光軸4上的間隙寬度、BFL為第五透鏡50的像側面52到成像面71在光軸4上的距離、即BFL=G5F+TF+GFP。

另外，再定義：f1為第一透鏡10的焦距；f2為第二透鏡20的焦距；f3為第三透鏡30的焦距；f4為第四透鏡40的焦距；f5為第五透鏡50的焦距；n1為第一透鏡10的折射率；n2為第二透鏡20的折射率；n3為第三透鏡30的折射率；n4為第四透鏡40的折射率；n5為第五透鏡50的折射率；υ1為第一透鏡10的阿貝係數（Abbe number）；υ2為第二透鏡20的阿貝係數；υ3為第三透鏡30的阿貝係數；υ4為第四透鏡10的阿貝係數；υ5為第五透鏡50的阿貝係數，Tmin為該第一透鏡到該第五透鏡中在該光軸上最薄的單片厚度，Tmax為該第一透鏡到該第五透鏡中在該光軸上最厚的單片厚度，Gmax為該第一透鏡到該第五透鏡間最大的空氣間隙。

第一實施例

請參閱圖6，例示本發明光學鏡片組1的第一實施例。第一實施例在成像面71上的縱向球差（longitudinal spherical aberration）請參考圖7A、弧矢（sagittal）方向的像散像差（astigmatic field aberration）請參考圖7B、子午（tangential）方向的像散像差請參考圖7C、以及畸變像差（distortion aberration）請參考圖7D。所有實施例中各球差圖之Y軸代表視場，其最高點均為1.0，實施例中各像散圖及畸變圖之Y軸代表像高，系統像高為1.946公厘。

第一實施例之光學鏡片組系統1主要由五枚具有屈光率之透鏡、光圈80、濾光片70、與成像面71所構成。光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間。濾光片70可以防止特定波長的光線（例如紅外線）投射至成像面而影響成像品質。

第一透鏡10具有負屈光率。朝向物側2的物側面11具有位於光軸附近區域的凸面部13以及位於圓周附近區域的凸面部14，朝向像側3的像側面12具有位於光軸附近區域的凹面部16以及位於圓周附近區域的凹面部17。第一透鏡之物側面11及像側面12均為非球面。

第二透鏡20具有正屈光率。朝向物側2的物側面21具有位於光軸附近區域的凸面部23以及位於圓周附近區域的凸面部24，朝向像側3的像側面22具有位於光軸附近區域的凸面部26以及位於圓周附近區域的凸面部27。第二透鏡20之物側面21及像側面22均為非球面。

第三透鏡30具有負屈光率，朝向物側2的物側面31具有位於光軸附近區域的凹面部33以及位於圓周附近區域的凹面部34，而朝向像側3的像側面32具有位於光軸附近區域的凹面部36以及在圓周附近區域的凹面部37。第三透鏡30之物側面31及像側面32均為非球面。

第四透鏡40具有正屈光率，朝向物側2的物側面41具有位於光軸附近區域的凹面部43以及位於圓周附近區域的凹面部44，而朝向像側3的像側面42具有位於光軸附近區域的凸面部46以及在圓周附近區域的凸面部47。第四透鏡40之物側面41及像側面42均為非球面。

第五透鏡50具有負屈光率，朝向物側2的物側面51具有位於光軸附近區域的凸面部53以及位在圓周附近區域的凹面部54，朝向像側3的第五像側面52具有位於光軸附近區域的凹面部56以及位於圓周附近區域的凸面部57。另外，第五透鏡50之物側面51與第五像側面52均為非球面。濾光片90位於第七透鏡70的像側面72以及成像面71之間。

在本發明光學鏡片組1中，從第一透鏡10到第五透鏡50中，所有的物側面11/21/31/41/51/與像側面12/22/32/42/52共計十個曲面。若為非球面，則此等非球面係經由下列公式所定義：

其中：

R表示透鏡表面之曲率半徑；

Z表示非球面之深度（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，兩者間的垂直距離）；

Y表示非球面曲面上的點與光軸的垂直距離；

K為圓錐係數（conic constant）；

a_i 為第i階非球面係數。

第一實施例光學透鏡系統的光學數據如圖24所示，非球面數據如圖25所示。在以下實施例之光學透鏡系統中，整體光學透鏡系統的光圈值（f-number）為Fno、系統焦距為（EFL）、半視角（Half Field of View，簡稱HFOV）為整體光學透鏡系統中最大視角（Field of View）的一半，又曲率半徑、厚度及焦距的單位均為公厘（mm）。而TTL為3.931公厘，Fno為2.252，系統像高為1.946公厘，HFOV為65.0度。

第二實施例

請參閱圖8，例示本發明光學鏡片組1的第二實施例。請注意，從第二實施例開始，為簡化並清楚表達圖式，僅在圖上特別標示各透鏡與第一實施例不同之面型，而其餘與第一實施例的透鏡相同的面型，例如凹面部或是凸面部則不另外標示。第二實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖9A、弧矢方向的像散像差請參考圖9B、子午方向的像散像差請參考圖9C、畸變像差請參考圖9D。第二實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第四透鏡40朝向像側3的像側面42具有位於圓周附近區域的凹面部47A，第五透鏡具有正屈光率，第五透鏡50朝向物側2的物側面51具有位於圓周附近區域的凸面部54A，第五透鏡50朝向像側3的像側面52具有位於圓周附近區域的凹面部57A。

第二實施例詳細的光學數據如圖26所示，非球面數據如圖27所示。TTL為3.996公厘，系統像高為2.055公厘，Fno為2.255，HFOV為66.0度。特別是：1. 第二實施例的HFOV大於第一實施例，2.第二實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

第三實施例

請參閱圖10，例示本發明光學鏡片組1的第三實施例。第三實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖11A、弧矢方向的像散像差請參考圖11B、子午方向的像散像差請參考圖11C、畸變像差請參考圖11D。第三實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第五透鏡50朝向物側2的物側面51具有位於圓周附近區域的凸面部54B。

第三實施例詳細的光學數據如圖28所示，非球面數據如圖29所示，TTL為 4.316公厘，系統像高為1.946公厘，Fno為2.234，HFOV為 66.0度。特別是：1. 第三實施例的Fno較第一實施例小，2. 第三實施例的HFOV大於第一實施例，3.第三實施例的成像品質優於第一實施例，4.第三實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

第四實施例

請參閱圖12，例示本發明光學鏡片組1的第四實施例。第四實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖13A、弧矢方向的像散像差請參考圖13B、子午方向的像散像差請參考圖13C、畸變像差請參考圖13D。第四實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第五透鏡具有正屈光率。

第四實施例詳細的光學數據如圖30所示，非球面數據如圖31所示，TTL為3.786公厘，系統像高為2.00公厘，Fno為2.191，HFOV為66.0度。特別是： 1. 第四實施例的系統長度較第一實施例短，2.第四實施例的Fno較第一實施例小，3. 第四實施例的HFOV大於第一實施例，4.第四實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

第五實施例

請參閱圖14，例示本發明光學鏡片組1的第五實施例。第五實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖15A、弧矢方向的像散像差請參考圖15B、子午方向的像散像差請參考圖15C、畸變像差請參考圖15D。第五實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第五透鏡具有正屈光率。

第五實施例詳細的光學數據如圖32所示，非球面數據如圖33所示，TTL為4.102公厘，系統像高為2.003公厘，Fno為2.274，HFOV為66.0度。特別是：1. 第五實施例的HFOV大於第一實施例，2.第五實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。

第六實施例

請參閱圖16，例示本發明光學鏡片組1的第六實施例。第六實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖17A、弧矢方向的像散像差請參考圖17B、子午方向的像散像差請參考圖17C、畸變像差請參考圖17D。第六實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第四透鏡40朝向像側3的像側面42具有位於圓周附近區域的凹面部47C，第五透鏡具有正屈光率。

第六實施例詳細的光學數據如圖34所示，非球面數據如圖35所示，TTL為4.060公厘，系統像高為2.002公厘，Fno為2.229，HFOV為66.0度。特別是：1. 第六實施例的Fno較第一實施例小，2. 第六實施例的HFOV比第一實施例大，3.第六實施例的成像品質優於第一實施例，4.第六實施例比第一實施例容易於製造因此良率較高。

第七實施例

請參閱圖18，例示本發明光學鏡片組1的第七實施例。第七實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖19A、弧矢方向的像散像差請參考圖19B、子午方向的像散像差請參考圖19C、畸變像差請參考圖19D。第七實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第五透鏡具有正屈光率，第五透鏡50朝向物側2的物側面51具有位於圓周附近區域的凸面部54D。

第七實施例詳細的光學數據如圖36所示，非球面數據如圖37所示，TTL為3.753公厘，系統像高為1.881公厘，Fno為2.217，HFOV為66.0度。特別是：1.第七實施例的系統長度較第一實施例短，2. 第七實施例的Fno較第一實施例小，3. 第七實施例的HFOV比第一實施例大，4.第七實施例比第一實施例容易於製造因此良率較高。

第八實施例

請參閱圖20，例示本發明光學鏡片組1的第八實施例。第八實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖21A、弧矢方向的像散像差請參考圖21B、子午方向的像散像差請參考圖21C、畸變像差請參考圖21D。第八實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第五透鏡具有正屈光率。

第八實施例詳細的光學數據如圖38所示，非球面數據如圖39所示，TTL為4.230公厘，系統像高為1.984公厘，Fno為2.249，HFOV為66.0度。特別是：1. 第八實施例的Fno較第一實施例小，2. 第八實施例的HFOV比第一實施例大，3.第八實施例的成像品質優於第一實施例，4.第八實施例比第一實施例容易於製造因此良率較高。

第九實施例

請參閱圖22，例示本發明光學鏡片組1的第九實施例。第九實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖23A、弧矢方向的像散像差請參考圖23B、子午方向的像散像差請參考圖23C、畸變像差請參考圖23D。第九實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外本實施例中，第四透鏡40朝向像側3的像側面42具有位於圓周附近區域的凹面部47E，第五透鏡具有正屈光率，第五透鏡50朝向物側2的物側面51具有位於圓周附近區域的凸面部54E。

第九實施例詳細的光學數據如圖40所示，非球面數據如圖41所示，TTL為4.245公厘，系統像高為1.908公厘，Fno為2.249，HFOV為66.0度。特別是：1. 第九實施例的Fno較第一實施例小，2. 第九實施例的HFOV比第一實施例大，3.第九實施例的成像品質優於第一實施例，4.第九實施例比第一實施例容易於製造因此良率較高。

另外，各實施例之重要參數則分別整理於圖42與圖43中。

申請人發現，本案的透鏡配置，具有以下的特徵，以及可以達成的對應功效：

1. 第一透鏡10具有負屈光率，搭配光圈位置在第一透鏡與第二透鏡之間，有利於增加視場角。第一透鏡10的物側面11位於圓周附近區域具有一凸面部14，另外第三透鏡30的物側面31位於圓周附近區域具有一凹面部34，有利於收聚大視場角光線。

2.第三透鏡30的像側面32位於圓周附近區域具有一凹面部37，再搭配第四透鏡40的物側面41位於圓周附近區域具有一凹面部44，有利於修正前三鏡片產生之像差。

3.第五透鏡物側面及像側面皆為非球面，易於修正高階像差。

4. 透過上述設計之相互搭配，可有效縮短鏡頭長度，並同時確保成像品質，且加強物體成像的清晰度。

此外，透過以下各參數之數值控制，可協助設計者設計出具備良好光學性能且技術上可行之光學鏡片組。故在滿足以下條件式的數值限定之下，光學成像系統能達到較佳的配置：

a) 當鏡頭滿足(G12+T2)/T1≤2.9條件式，避免具有負屈光率的第一透鏡太薄而增加製造難度，較佳的範圍為1.3≤(G12+T2)/T1≤2.9，避免鏡片過厚而降低第一透鏡的負屈光率。

b) 當鏡頭滿足(T1+T5+G23)/T2≤1.9條件式，避免第二透鏡太薄而增加影響光線收聚，較佳的範圍為1.1≤(T1+T5+G23)/T2≤1.9，避免鏡片過厚而增加鏡頭長度。

c) 當滿足υ1≥45條件式時，有利於選擇阿貝係數45~65材料的透鏡，以降低第一透鏡產生的色像差。當滿足υ5≥45條件式時，有利於選擇阿貝係數45~65材料的透鏡，以降低第五透鏡產生的色像差，並協助調整整個鏡頭的色像差。

d) 滿足以下條件式，使系統焦距與光學各參數維持一適當值，避免任一參數過大而不利於該目鏡光學系統整體之像差的修正，或是避免任一參數過小而影響組裝或是提高製造上之困難度：

EFL/T2≤3.1，較佳的範圍為2≤EFL/T2≤3.1；

EFL/T4≤4.5，較佳的範圍為1.5≤EFL/T4≤4.5；

EFL/(G12+G34)≤4.8，較佳的範圍為1.5≤EFL/(G12+G34)≤4.8；

EFL/AAG≤3.1，較佳的範圍為1.1≤EFL/AAG≤3.1；

EFL/T3≤8.8，較佳的範圍為4≤EFL/T3≤8.8；

EFL/T5≤7，較佳的範圍為2.4≤EFL/T5≤7。

e) 滿足以下條件式，使各透鏡的厚度與間隔維持一適當值，避免任一參數過大而不利於該光學成像鏡頭整體之薄型化，或是避免任一參數過小而影響組裝或是提高製造上之困難度：

(G12+T2)/T1≤2.9，較佳的範圍為1.3≤(G12+T2)/T1≤2.9；

(T1+T5+G23)/T2≤1.9，較佳的範圍為1.1≤(T1+T5+G23)/T2≤1.9；

(T1+G34)/G12≤4.2，較佳的範圍為1.1≤(T1+G34)/G12≤4.2；

(T4+G34)/G12≤5.5，較佳的範圍為1.3≤(T4+G34)/G12≤5.5；

(T3+T4+G34)/G12≤6.9，較佳的範圍為1.8≤(T3+T4+G34)/G12≤6.9；

(T4+G34+G45)/G12≤7，較佳的範圍為1.4≤(T4+G34+G45)/G12≤7；

(T1+T5)/G12≤5，較佳的範圍為1.1≤(T1+T5)/G12≤5；

(T4+T5)/G12≤5.4，較佳的範圍為1.4≤(T4+T5)/G12≤5.4；

(T3+T4+T5)/G12≤7.7，較佳的範圍為1.8≤(T3+T4+T5)/G12≤7.7；

(T4+T5+G45)/G12≤7，較佳的範圍為1.5≤(T4+T5+G45)/G12≤7；

(T2+G23+T4+G45)/T5≤5，較佳的範圍為1.25≤(T2+G23+T4+G45)/T5≤5；

TTL/ALT≤2，較佳的範圍為1.35≤TTL/ALT≤2。

透過本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變皆符合使用規範。另外，紅、綠、藍三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一曲線的偏斜幅度可看出不同高度的離軸光線的成像點偏差皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進一步參閱成像品質數據，紅、綠、藍三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明在各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力，故透過上述可知本發明具備良好光學性能。

有鑑於光學系統設計的不可預測性，在本發明的架構之下，符合上述條件式能較佳地使本發明鏡頭長度縮短、可用光圈加大、視場角擴大、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧光學鏡片組
2‧‧‧物側
3‧‧‧像側
4‧‧‧光軸
10‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧物側面
12‧‧‧像側面
13‧‧‧凸面部
14‧‧‧凸面部
16‧‧‧凹面部
17‧‧‧凹面部
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧物側面
22‧‧‧像側面
23‧‧‧凸面部
24‧‧‧凸面部
26‧‧‧凸面部
27‧‧‧凸面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
33‧‧‧凹面部
34‧‧‧凹面部
36‧‧‧凹面部
37‧‧‧凹面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
43‧‧‧凹面部
44‧‧‧凹面部
46‧‧‧凸面部
47‧‧‧凸面部
47A‧‧‧凹面部
47C‧‧‧凹面部
47E‧‧‧凹面部
50‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧物側面
52‧‧‧像側面
53‧‧‧凸面部
54‧‧‧凹面部
54A‧‧‧凸面部
54B‧‧‧凸面部
54D‧‧‧凸面部
54E‧‧‧凸面部
56‧‧‧凹面部
57‧‧‧凸面部
57A‧‧‧凹面部
70‧‧‧濾光片
71‧‧‧成像面
80‧‧‧光圈
T1~T5‧‧‧各透鏡中心厚度
I‧‧‧光軸
A~C‧‧‧區域
E‧‧‧延伸部
Lc‧‧‧主光線
Lm‧‧‧邊緣光線

圖1至圖5繪示本發明光學鏡片組判斷曲率形狀方法之示意圖。 第6圖繪示本發明五片式光學鏡片組的第一實施例之示意圖。 圖7A繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。 圖7B繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。 圖7C繪示第一實施例在子午方向的像散像差。 圖7D繪示第一實施例的畸變像差。 圖8繪示本發明五片式光學鏡片組的第二實施例之示意圖。 圖9A繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。 圖9B繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。 圖9C繪示第二實施例在子午方向的像散像差。 圖9D繪示第二實施例的畸變像差。 圖10繪示本發明五片式光學鏡片組的第三實施例之示意圖。 圖11A繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。 圖11B繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。 圖11C繪示第三實施例在子午方向的像散像差。 圖11D繪示第三實施例的畸變像差。 圖12繪示本發明五片式光學鏡片組的第四實施例之示意圖。 圖13A繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。 圖13B繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。 圖13C繪示第四實施例在子午方向的像散像差。 圖13D繪示第四實施例的畸變像差。 圖14繪示本發明五片式光學鏡片組的第五實施例之示意圖。 圖15A繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。 圖15B繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。 圖15C繪示第五實施例在子午方向的像散像差。 圖15D繪示第五實施例的畸變像差。 圖16繪示本發明五片式光學鏡片組的第六實施例之示意圖。 圖17A繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。 圖17B繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。 圖17C繪示第六實施例在子午方向的像散像差。 圖17D繪示第六實施例的畸變像差。 圖18繪示本發明五片式光學鏡片組的第七實施例之示意圖。 圖19A繪示第七實施例在成像面上的縱向球差。 圖19B繪示第七實施例在弧矢方向的像散像差。 圖19C繪示第七實施例在子午方向的像散像差。 圖19D繪示第七實施例的畸變像差。 圖20繪示本發明五片式光學鏡片組的第八實施例之示意圖。 圖21A繪示第八實施例在成像面上的縱向球差。 圖21B繪示第八實施例在弧矢方向的像散像差。 圖21C繪示第八實施例在子午方向的像散像差。 圖21D繪示第八實施例的畸變像差。 圖22繪示本發明五片式光學鏡片組的第九實施例之示意圖。 圖23A繪示第九實施例在成像面上的縱向球差。 圖23B繪示第九實施例在弧矢方向的像散像差。 圖23C繪示第九實施例在子午方向的像散像差。 圖23D繪示第九實施例的畸變像差。 圖24表示第一實施例詳細的光學數據。 圖25表示第一實施例詳細的非球面數據。 圖26表示第二實施例詳細的光學數據。 圖27表示第二實施例詳細的非球面數據。 圖28表示第三實施例詳細的光學數據。 圖29表示第三實施例詳細的非球面數據。 圖30表示第四實施例詳細的光學數據。 圖31表示第四實施例詳細的非球面數據。 圖32表示第五實施例詳細的光學數據。 圖33表示第五實施例詳細的非球面數據。 圖34表示第六實施例詳細的光學數據。 圖35表示第六實施例詳細的非球面數據。 圖36表示第七實施例詳細的光學數據。 圖37表示第七實施例詳細的非球面數據。 圖38表示第八實施例詳細的光學數據。 圖39表示第八實施例詳細的非球面數據。 圖40表示第九實施例詳細的光學數據。 圖41表示第九實施例詳細的非球面數據。 圖42表示各實施例之重要參數。 圖43表示各實施例之重要參數。

1‧‧‧光學鏡片組

2‧‧‧物側

3‧‧‧像側

4‧‧‧光軸

10‧‧‧第一透鏡

11‧‧‧物側面

12‧‧‧像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凹面部

17‧‧‧凹面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧物側面

22‧‧‧像側面

23‧‧‧凸面部

24‧‧‧凸面部

26‧‧‧凸面部

27‧‧‧凸面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧物側面

32‧‧‧像側面

33‧‧‧凹面部

34‧‧‧凹面部

36‧‧‧凹面部

37‧‧‧凹面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧物側面

42‧‧‧像側面

43‧‧‧凹面部

44‧‧‧凹面部

46‧‧‧凸面部

47‧‧‧凸面部

50‧‧‧第五透鏡

51‧‧‧物側面

52‧‧‧像側面

53‧‧‧凸面部

54‧‧‧凹面部

56‧‧‧凹面部

57‧‧‧凸面部

70‧‧‧濾光片

71‧‧‧成像面

80‧‧‧光圈

T1~T5‧‧‧各透鏡中心厚度

Claims (20)

1. 一種光學鏡片組，從一物側至一像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一光圈、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡以及一第五透鏡，各透鏡分別具有朝向該物側的一物側面以及朝向該像側的一像側面； 該第一透鏡具有負屈光率，且該第一透鏡的該物側面具有在圓周附近區域的一凸面部； 該第三透鏡的該像側面具有在圓周附近區域的一凹面部； 該第四透鏡的該物側面具有在圓周附近區域的一凹面部； 該第五透鏡的該物側面以及該像側面都為非球面； 其中， T1定義為該第一透鏡在該光軸上的中心厚度，T2定義為該第二透鏡在該光軸上的中心厚度，T5定義為該第五透鏡在該光軸上的中心厚度，G12為該第一透鏡與該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，G23為該第二透鏡與該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，並且此光學鏡片組滿足以下條件：(G12+T2)/T1≤2.9，以及(T1+T5+G23)/T2≤1.9。
2. 一種光學鏡片組，從一物側至一像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一光圈、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡以及一第五透鏡，各透鏡分別具有朝向該物側的一物側面以及朝向該像側的一像側面； 該第一透鏡具有負屈光率； 該第三透鏡的該物側面具有在圓周附近區域的一凹面部，且該第三透鏡的該像側面具有在圓周附近區域的一凹面部； 該第四透鏡的該物側面具有在圓周附近區域的一凹面部； 該第五透鏡的該物側面以及該像側面都為非球面； 其中， T1定義為該第一透鏡在該光軸上的中心厚度，T2定義為該第二透鏡在該光軸上的中心厚度，T5定義為該第五透鏡在該光軸上的中心厚度，G12為該第一透鏡與該第二透鏡在光軸上的空氣間隙，G23為該第二透鏡與該第三透鏡在光軸上的空氣間隙，並且此光學鏡片組滿足以下條件：(G12+T2)/T1 ≤ 2.9，以及(T1+T5+G23)/T2 ≤ 1.9。
3. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中該第一透鏡的阿貝數(Abbe number)定義為υ1，且此光學鏡片組滿足以下條件：υ1≥45。
4. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中G34為該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T1+G34)/G12≤4.2。
5. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，G34為該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+G34)/G12≤5.5。
6. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中T3定義為該第三透鏡在該光軸上的中心厚度，T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，G34為該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T3+T4+G34)/G12≤6.9。
7. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，G34為該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，G45為該第四透鏡與該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+G34+G45)/G12≤7。
8. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T2≤3.1。
9. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T4≤4.5。
10. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，G34為該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/(G12+G34)≤4.8。
11. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，AAG定義為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙總和，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/AAG ≤3.1。
12. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中該第五透鏡的阿貝數(Abbe number)定義為υ5，且此光學鏡片組滿足以下條件：υ5≥45。
13. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中此光學鏡片組更滿足以下條件：(T1+T5)/G12≤5。
14. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+T5)/G12≤5.4。
15. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中T3定義為該第三透鏡在該光軸上的中心厚度，T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T3+T4+T5)/G12≤7.7。
16. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，G45為該第四透鏡與該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T4+T5+G45)/G12≤7。
17. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，T3定義為該第三透鏡在該光軸上的中心厚度，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T3≤8.8。
18. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中EFL定義為光學鏡片組的系統焦距，且此光學鏡片組滿足以下條件：EFL/T5≤7。
19. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中T4定義為該第四透鏡在該光軸上的中心厚度，G45為該第四透鏡與該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且此光學鏡片組滿足以下條件：(T2+G23+T4+G45)/T5≤5。
20. 如請求項1與請求項2中任一項的光學鏡片組，其中TTL定義為該第一透鏡的物側面至成像面在該光軸上的長度，ALT定義為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之中心厚度總和，且此光學鏡片組滿足以下條件：TTL/ALT ≤2。