TWI681228B

TWI681228B - 小型化五片式鏡頭

Info

Publication number: TWI681228B
Application number: TW108107396A
Authority: TW
Inventors: 林逸智
Original assignee: 今國光學工業股份有限公司
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-01-01
Also published as: TW202034006A

Abstract

本發明提供一種小型化五片式鏡頭，由物側至像側依序包括：一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片及一第五鏡片。第二鏡片具有正屈光力，其像側面為凹面。第三鏡片具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面。第四鏡片的像側面為凸面。第五鏡片具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面。其中，小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：(R4/F2)+(R5/F3) ＜0，其中R4為第二鏡片像側面的曲率半徑， R5為第三鏡片物側面的曲率半徑，F2為第二鏡片的焦距，F3為第三鏡片的焦距，藉此降低製造敏感度。

Description

小型化五片式鏡頭

本發明是關於一種光學系統，特別是關於一種具有小型化特性的五片式鏡頭。

五片式成像鏡頭是光學系統中常見的結構，此類鏡頭早期是以全球面的玻璃鏡片製造，而有無法有效縮短鏡頭尺寸的缺點。目前，由於非球面鏡片的製造技術已提升許多，因此非球面鏡片已廣泛應用於此類鏡頭，其有助於縮小鏡頭尺寸，並希望能藉此修正系統像差，實現小尺寸、高解像力的效果，而如何將這些特點加以實現，則是值得本領域人士思量的課題。

本發明之主要目的在於提供一種小型化的五片式鏡頭，同時降低製造敏感度。

為了達成上述及其他目的，本發明提供一種小型化五片式鏡頭，由物側至像側依序包括：一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片及一第五鏡片。第二鏡片具有正屈光力，其像側面為凹面。第三鏡片具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面。第四鏡片的像側面為凸面。第五鏡片具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面。其中，小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：(R4/F2)+(R5/F3) ＜0，其中R4為第二鏡片像側面的曲率半徑， R5為第三鏡片物側面的曲率半徑，F2為第二鏡片的焦距，F3為第三鏡片的焦距，藉此降低製造敏感度。

為了達成上述及其他目的，本發明還提供一種小型化五片式鏡頭，由物側至像側依序包括：一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片及一第五鏡片。第一鏡片物側面的曲率半徑大於其像側面的曲率半徑。第二鏡片具有正屈光力，其物側面的曲率半徑小於其像側面的曲率半徑。第三鏡片具有負屈光力，其物側面的曲率半徑大於其像側面的曲率半徑。第四鏡片物側面的曲率半徑大於其像側面的曲率半徑，且其物側面的曲率半徑為正值。第五鏡片具有負屈光力，其物側面的曲率半徑大於其像側面的曲率半徑。其中，小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：(R4/F2)+(R5/F3) ＜0，其中R4為第二鏡片像側面的曲率半徑，藉此降低製造敏感度。

前述小型化五片式鏡頭中，第三鏡片物側面的曲率半徑可為正值。

前述小型化五片式鏡頭中，第四鏡片物側面的曲率半徑與其像側面曲率半徑的乘積為負值。

前述小型化五片式鏡頭中，第五鏡片物側面的曲率半徑為正值。

為了達成上述及其他目的，本發明還提供一種小型化五片式鏡頭，由物側至像側依序包括：一第一鏡片、一第二鏡片、一光圈、一第三鏡片、一第四鏡片及一第五鏡片。第一鏡片具有負屈光力，且滿足下列關係式：R1/F＜4，其中R1為第一鏡片物側面的曲率半徑，F為小型化五片式鏡頭的系統焦距。第二鏡片具有正屈光力，且滿足下列關係式：R4/F＜5。第三鏡片具有負屈光力，其物側面曲率半徑與其像側面曲率半徑的乘積為正值。第四鏡片物側面曲率半徑與其像側面曲率半徑的乘積為負值。第五鏡片具有負屈光力，其物側面曲率半徑與其像側面曲率半徑的乘積為正值。其中，小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：(R4/F2)+(R5/F3) ＜0，藉此降低製造敏感度。

前述小型化五片式鏡頭更可滿足下列關係式：R7*R8/F＞-2；其中R7為第四鏡片物側面的曲率半徑，R8為第四鏡片像側面的曲率半徑，藉此修正系統球差。

前述小型化五片式鏡頭更可滿足下列關係式：R9*R10/F＜1；其中R9為第五鏡片物側面的曲率半徑，R10為第五鏡片像側面的曲率半徑，藉此修正系統離軸像差。

前述小型化五片式鏡頭更可滿足下列關係式：R2*R3/T2＞5；其中R2為該第一鏡片像側面的曲率半徑，R3為該第二鏡片物側面的曲率半徑，T2為該第二鏡片的軸上厚度，藉此修正離軸像差。

前述小型化五片式鏡頭更可滿足下列關係式：V1-V2＞30；其中V1為第一鏡片的色散係數，V2為第二鏡片的色散係數，藉此修正前鏡群的色差。

前述小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：10＞∣V2-V3∣＞0；其中V3為第三鏡片的色散係數，藉此修正光圈前後鏡片的色差。

前述小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：20＞R3*R4/F2＞5；藉此修正球差。

前述小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：TTL/F＜4；其中，TTL為小型化五片式鏡頭的系統全長，藉此進一步實現小型化目的。

前述小型化五片式鏡頭更滿足下列關係式：D1/D2＜2；其中D1為第一鏡片物側面的有效直徑，D2為第一鏡片像側面的有效直徑，藉此修正畸變。

請參考第1圖，所繪示者為本發明的第一實施例，該小型化五片式鏡頭（下稱五片式鏡頭）在光軸L上由物側A至像側B依序包括一第一鏡片10、一第二鏡片20、一光圈ST、一第三鏡片30、一第四鏡片40及一第五鏡片50，於像側B處設有CCD、CMOS或其他感光元件（未繪示），於感光元件與第五鏡片50之間可設有濾光片及/或保護玻璃等平板鏡片60，平板鏡片60的數量可依需求增減或不設置。其中，較光圈ST靠近物側A的第一、第二鏡片10、20為前鏡群；與之相對地，較光圈ST靠近像側B的第三、第四、第五鏡片30、40、50為後鏡群。

首先需聲明的是，於本文中，當一曲面的曲面圓心較該曲面本身更靠近像側時，則該曲面之曲率半徑為正值；反之，當一曲面的曲面圓心較該曲面本身更靠近物側時，則該曲面之曲率半徑為負值。而除非另為說明，否則所述「物側面」及「像側面」的凹、凸面型及曲率半徑均係指該表面在光軸L處的面型及曲率半徑。

於本發明的第一實施例中，第一鏡片10具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面，其物側面及其像側面的曲率半徑均為正值，且物側面的曲率半徑大於像側面的曲率半徑。

第二鏡片20具有正屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面，其物側面及其像側面的曲率半徑均為正值，且其物側面的曲率半徑小於其像側面的曲率半徑。

第三鏡片30具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面，其物側面及其像側面的曲率半徑均為正值，因此其物側面曲率半徑與其像側面曲率半徑的乘積亦為正值，且其像側面曲率半徑大於物側面的曲率半徑。

第四鏡片40具有正屈光力，其物側面及其像側面均為凸面，其物側面的曲率半徑為正值，且其像側面的曲率半徑為負值，因此其物側面的曲率半徑大於其像側面的曲率半徑，且其物側面曲率半徑與其像側面曲率半徑的乘積為負值。

第五鏡片50具有負屈光力，其物側面為凸面且其像側面為凹面，其物側面及其像側面的曲率半徑均為正值，因此其物側面曲率半徑與其像側面曲率半徑的乘積亦為正值，且其物側面曲率半徑大於像側面的曲率半徑。於第一實施例中，第一鏡片10、第三鏡片30、第四鏡片40及第五鏡片50為塑膠鏡片；而第二鏡片20為玻璃鏡片。

本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表一所示，需先說明的是，物側面對應的距離值代表該鏡片在光軸上的厚度，像側面對應的距離值代表該鏡片與次一鏡片或次一光圈在光軸上的間距：

表一，第一實施例
系統焦距值F為3.02 mm，系統長度為10.9 mm，最大視角達91∘
鏡片	面	曲率半徑(mm)	距離	折射率	色散係數	焦距
(mm)	(Nd)	(Vd)	(mm)
第一鏡片	物側面1	6.18	0.49	1.53	56.00	-7..53
像側面2	2.40	0.86
第二鏡片	物側面3	4.46	1.32	1.62	22.20	10.40
像側面4	12.65	0.89
光圈		∞	0.35
第三鏡片	物側面5	9.55	0.47	1.66	20.40	-5.33
像側面6	2.54	0.04
第四鏡片	物側面7	3.00	3.00	1.53	56.00	2.09
像側面8	-1.16	0.07
第五鏡片	物側面9	1.66	0.49	1.66	20.40	-4.11
像側面10	0.91	1.12
平板鏡片	物側面11	∞	0.70	1.51	64.00
像側面12	∞	1.12

依據表一可得到下列表二關係式數值：

表二

關係式	數值	關係式	數值
(R4/F2)+(R5/F3)	-0.58	V1-V2	33.8
R1/F	2.05	∣V2-V3∣	1.8
R4/F	4.19	R3*R4/F2	5.43
R7*R8/F	-1.15	TTL/F	3.61
R9*R10/F	0.50	D1/D2	1.38
R2*R3/T2	12.50

在本實施例中，由於前鏡群中的第一鏡片10、第二鏡片20的適當搭配，能夠實現極小光學畸變（＜1%）的光學表現，且光圈值也能明顯提升，能夠滿足現今使用者的需求。

在第一實施例中，其橫向光扇圖如第1A所示，可見本實施例修正色差的表現非常優異。其場曲表現如第1B圖所示，最大場曲不超過±0.10 mm；其畸變比表現如第1C圖所示，最大畸變小於±1％，為極優異的畸變光學表現，顯見本實施例具有良好的成像效果。

請參考第2圖，所繪示者為本發明的第二實施例，其鏡片配置與第一實施例相似，本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表三所示：

表三，第二實施例
系統焦距值F為3.2 mm，系統長度為11.22 mm，最大視角達92∘
鏡片	面	曲率半徑(mm)	距離	折射率	色散係數	焦距
(mm)	(Nd)	(Vd)	(mm)
第一鏡片	物側面1	10.78	0.76	1.53	56.00	-5.48
像側面2	2.29	0.86
第二鏡片	物側面3	3.98	1.32	1.85	23.80	6.07
像側面4	13.92	0.89
光圈		∞	0.35
第三鏡片	物側面5	28.91	0.47	1.66	20.40	-4.87
像側面6	2.91	0.04
第四鏡片	物側面7	2.84	3.00	1.53	56.00	2.10
像側面8	-1.08	0.07
第五鏡片	物側面9	2.32	0.49	1.66	20.40	-3.21
像側面10	1.02	1.12
平板鏡片	物側面11	∞	0.70	1.51	64.00
像側面12	∞	1.17

依據表三可得到下列表四關係式數值：

表四

關係式	數值	關係式	數值
(R4/F2)+(R5/F3)	-3.64	V1-V2	32.2
R1/F	3.37	∣V2-V3∣	3.4
R4/F	4.35	R3*R4/F2	9.13
R7*R8/F	-0.96	TTL/F	3.51
R9*R10/F	0.74	D1/D2	1.46
R2*R3/T2	10.61

在第二實施例中，其橫向光扇圖如第2A所示，可見本實施例修正色差的表現非常優異。其場曲表現如第2B圖所示，最大場曲不超過±0.08 mm；其畸變比表現如第2C圖所示，最大畸變小於±1％，為極優異的畸變光學表現，顯見本實施例具有良好的成像效果。

請參考第3圖，所繪示者為本發明的第三實施例，其鏡片配置與第一實施例相似，本實施例的五片式鏡頭的設計參數如下表五所示：

表五，第三實施例
系統焦距值F為3.02 mm，系統長度為10.79 mm，最大視角達94∘
鏡片	面	曲率半徑(mm)	距離	折射率	色散係數	焦距
(mm)	(Nd)	(Vd)	(mm)
第一鏡片	物側面1	6.69	0.51	1.53	56.00	-7.49
像側面2	2.47	0.95
第二鏡片	物側面3	5.3	1.18	1.85	23.80	9.33
像側面4	14.25	0.91
光圈		∞	0.38
第三鏡片	物側面5	10.44	0.44	1.66	20.40	-5.01
像側面6	2.49	0.04
第四鏡片	物側面7	2.78	3.01	1.53	56.00	2.06
像側面8	-1.13	0.05
第五鏡片	物側面9	1.66	0.48	1.66	20.40	-3.83
像側面10	0.89	1.07
平板鏡片	物側面11	∞	0.7	1.51	64.00
像側面12	∞	1.07

依據表五可得到下列表六關係式數值：

表六

關係式	數值	關係式	數值
(R4/F2)+(R5/F3)	-0.56	V1-V2	32.2
R1/F	2.22	∣V2-V3∣	3.4
R4/F	4.72	R3*R4/F2	8.09
R7*R8/F	-1.04	TTL/F	3.57
R9*R10/F	0.49	D1/D2	1.31
R2*R3/T2	13.78

在第三實施例中，其場曲表現如第3A圖所示，最大場曲不超過±0.10 mm；其畸變比表現如第3B圖所示，最大畸變小於±1％，為極優異的畸變光學表現，顯見本實施例具有良好的成像效果。

10‧‧‧第一鏡片

20‧‧‧第二鏡片

30‧‧‧第三鏡片

40‧‧‧第四鏡片

50‧‧‧第五鏡片

60‧‧‧平板鏡片

A‧‧‧物側

B‧‧‧像側

ST‧‧‧光圈

L‧‧‧光軸

第1圖為本發明第一實施例的示意圖。

第1A圖為本發明第一實施例的橫向光扇圖，是以0.5460 µm波長光線為比較基準。

第1B圖為本發明第一實施例的場曲圖。

第1C圖為本發明第一實施例的畸變圖。

第2圖為本發明第二實施例的示意圖。

第2A圖為本發明第二實施例的橫向光扇圖，是以0.5460 µm波長光線為比較基準。

第2B圖為本發明第二實施例的場曲圖。

第2C圖為本發明第二實施例的畸變圖。

第3圖為本發明第三實施例的示意圖。

第3A圖為本發明第三實施例的場曲圖。

第3B圖為本發明第三實施例的畸變圖。