TWI732667B - 五片式紅外單波長鏡片組 - Google Patents

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TWI732667B
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黃靖昀
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Abstract

本發明為一種五片式紅外單波長鏡片組，由物側至像側依序包含：第一透鏡，具有負屈折力；光圈；第二透鏡，具有正屈折力；第三透鏡，具有負屈折力；第四透鏡，具有正屈折力；以及第五透鏡，具有負屈折力；其中該第三透鏡的物側表面曲率半徑為R5，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，並滿足下列條件：5＜R5/CT3＜35。據此，具有提升畫角、大光圈、短鏡頭長度、小歪曲功效。

Description

五片式紅外單波長鏡片組
本發明係與鏡片組有關，特別是指一種應用於電子產品上的小型化五片式紅外單波長鏡片組。
現今數位影像技術不斷創新、變化，特別是在數位相機與行動電話等的數位載體皆朝小型化發展，而使感光元件如CCD或CMOS亦被要求更小型化，在紅外線聚焦鏡片應用，除了運用於攝影領域中，近年來亦大量轉用於遊戲機之紅外線接收與感應領域，且為使其遊戲機感應使用者之範圍更寬廣，目前接收紅外線波長的鏡片組，多半以畫角較大之廣角鏡片組為主流。
其中，申請人先前亦提出多件有關紅外線波長接收的鏡片組，唯目前遊戲機係以更具立體、真實及臨場感之3D遊戲為主，故就目前或申請人先前的鏡片組，皆以2D之平面遊戲偵測為訴求，以致於無法滿足3D遊戲側重之縱深感應功效。
再者，有關遊戲機專用之紅外線接收、感應鏡片組，為追求低廉而採用塑膠鏡片，一來材質透光性較差是影響遊戲機縱深偵測精度不足關鍵要素之一，二來塑膠鏡片容易於環境溫度過熱或過冷，以致鏡片組之焦距改變而無法精確對焦偵測，如上所述，乃目前紅外線波長接收的鏡片組無法滿足3D遊戲縱深距離精確感應之兩大技術課題。
有鑑於此，如何提供一種精確縱深距離偵測、接收，以及防止鏡片組焦距改變影響縱深偵測效果，遂為紅外線波長接收的鏡片組目前急欲克服之技術瓶頸。
本發明之目的在於提供一種五片式紅外單波長鏡片組，尤指一種提升畫角、大光圈、短鏡頭長度、小歪曲的五片式紅外單波長鏡片組。
為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種五片式紅外單波長鏡片組，包含一光圈和一由五片透鏡所組成的光學組，由物側至像側依序為：
一第一透鏡，具有負屈折力，該第一透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第一透鏡的像側表面近光軸處為凹面，該第一透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面；一光圈；一第二透鏡，具有正屈折力，該第二透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第二透鏡的像側表面近光軸處為凸面，該第二透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面；一第三透鏡，具有負屈折力，該第三透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第三透鏡的像側表面近光軸處為凹面，該第三透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面；一第四透鏡，具有正屈折力，該第四透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第四透鏡的像側表面近光軸處為凸面；以及一第五透鏡，具有負屈折力，該第五透鏡的物側表面近光軸處為凹面，該第五透鏡的像側表面近光軸處為凹面，該第五透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面；
其中該第三透鏡的物側表面曲率半徑為R5，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，並滿足下列條件：5＜R5/CT3＜35。藉此，當R5/CT3滿足前述條件，可平衡第三透鏡物側表面曲率與厚度間的關係。
較佳地，其中該第一透鏡的物側表面至第五透鏡的像側表面於光軸上的距離為TD，該第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，並滿足下列條件：2.5＜TD/T12＜7。藉此，有利於縮短光學總長度，以達到鏡頭的微型化，並同時維持良好組裝良率。
較佳地，其中該第一透鏡的物側表面曲率半徑為R1，該五片式紅外單波長鏡片組的整體焦距為f，並滿足下列條件：-0.7＜R1/f＜4.3。藉此，以取得較大的成像區域，提升產品應用範圍。
較佳地，其中該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，並滿足下列條件：1.2＜f12/CT1＜9.2。藉此，能有效利用鏡頭內部空間以達到鏡頭微型化。
較佳地，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，並滿足下列條件：0.25＜ CT1/CT2＜0.95。藉此，可使第一透鏡與第二透鏡相互配合以減少像差產生。
較佳地，其中該第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3，該第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，並滿足下列條件：0.6＜R3/T12＜8.6。藉此能縮短鏡面間距以達到鏡頭微型化。
較佳地，其中該第三透鏡的像側表面曲率半徑為R6，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：-0.55＜R6/f3＜-0.35。藉此，有助於高階像差及像散的修正。
較佳地，其中該第四透鏡的物側表面曲率半徑為R7，該第三透鏡與第四透鏡的合成焦距為f34，並滿足下列條件：0.3＜R7/f34＜1.3。藉此，以利鏡片的成形性。
較佳地，其中該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，並滿足下列條件：14＜CT4/T45＜59。藉此，可調整透鏡厚度與透鏡間距，以減少製造性公差對於成像品質的影響。
較佳地，其中該第四透鏡的物側表面曲率半徑為R7，該第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，並滿足下列條件：10＜R7/T34＜33。藉此，可控制第四透鏡物側表面面形與第三透鏡及第四透鏡間的間隔距離，有助於在微型化與組裝良率間取得適當的平衡。
較佳地，其中該第五透鏡的物側表面曲率半徑為R9，該第一透鏡的像側表面曲率半徑為R2，並滿足下列條件：6＜|R9/R2|＜84。藉此，有效降低該五片式紅外單波長鏡片組的球差與像散。
較佳地，其中該第五透鏡的焦距為f5，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：2.3＜f5/f3＜11.5。藉此，系統的屈折力分配較為合適，有利於修正系統像差以提高系統成像品質。
較佳地，其中該五片式紅外單波長鏡片組的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，並滿足下列條件：0.07＜ f/|f5|＜0.4。藉此，以確保鏡片組具有足夠屈折力，達到短鏡頭長度的目的。
較佳地，其中該第一透鏡的像側表面曲率半徑為R2，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，並滿足下列條件：1＜R2/CT1＜3.5。藉此，第一透鏡之像側表面曲率可加強其廣角特性，提供較大的視角。
較佳地，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，並滿足下列條件：0.7＜f2/f12＜1.5。藉此，可有利於獲得廣泛的畫角(視場角)及有效修正像面彎曲。
＜第一實施例＞
請參照圖1A及圖1B，其中圖1A繪示依照本發明第一實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖，圖1B由左至右依序為第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。由圖1A可知，五片式紅外單波長鏡片組係包含有一光圈100和一光學組，該光學組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、第五透鏡150、紅外線帶通元件170、以及成像面180，其中該五片式紅外單波長鏡片組中具屈折力的透鏡為五片。該光圈100設置在該第一透鏡110與第二透鏡120之間。
該第一透鏡110具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面111近光軸190處為凸面，其像側表面112近光軸190處為凹面，且該物側表面111及像側表面112皆為非球面。
該第二透鏡120具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面121近光軸190處為凸面，其像側表面122近光軸190處為凸面，且該物側表面121及像側表面122皆為非球面。
該第三透鏡130具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面131近光軸190處為凸面，其像側表面132近光軸190處為凹面，且該物側表面131及像側表面132皆為非球面。
該第四透鏡140具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面141近光軸190處為凸面，其像側表面142近光軸190處為凸面。
該第五透鏡150具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面151近光軸190處為凹面，其像側表面152近光軸190處為凹面，且該物側表面151及像側表面152皆為非球面。
該紅外線帶通元件170為玻璃材質，其設置於該第五透鏡150及成像面180間且不影響該五片式紅外單波長鏡片組的焦距。
上述各透鏡的非球面的曲線方程式表示如下：
Figure 02_image001
其中z為沿光軸190方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；c是透鏡表面靠近光軸190的曲率，並為曲率半徑(R)的倒數(c=1/R)，R為透鏡表面靠近光軸190的曲率半徑，h是透鏡表面距離光軸190的垂直距離，k為圓錐係數（conic constant），而A、B、C、D、E、F、G、……為高階非球面係數。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，五片式紅外單波長鏡片組的焦距為f，五片式紅外單波長鏡片組的光圈值(f-number)為Fno，五片式紅外單波長鏡片組中最大視場角(畫角)為FOV，其數值如下：f= 3.03(公厘)；Fno= 2.0；以及FOV= 89.88(度)。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第三透鏡130的物側表面131曲率半徑為R5，該第三透鏡130於光軸190上的厚度為CT3，並滿足下列條件：R5/CT3 =34.57。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第一透鏡110的物側表面111至第五透鏡150的像側表面152於光軸190上的距離為TD，該第一透鏡110與第二透鏡120於光軸190上的間隔距離為T12，並滿足下列條件：TD/T12=2.96。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第一透鏡110的物側表面111曲率半徑為R1，該五片式紅外單波長鏡片組的整體焦距為f，並滿足下列條件：R1/f=4.16。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第一透鏡110與第二透鏡120的合成焦距為f12，該第一透鏡110於光軸190上的厚度為CT1，並滿足下列條件：f12/CT1=1.40。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第一透鏡110於光軸190上的厚度為CT1，該第二透鏡120於光軸190上的厚度為CT2，並滿足下列條件： CT1/CT2=0.92。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第二透鏡120的物側表面121曲率半徑為R3，該第一透鏡110與第二透鏡120於光軸190上的間隔距離為T12，並滿足下列條件：R3/T12=1.16。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第三透鏡130的像側表面131曲率半徑為R6，該第三透鏡130的焦距為f3，並滿足下列條件：R6/f3=-0.53。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第四透鏡140的物側表面141曲率半徑為R7，該第三透鏡130與第四透鏡140的合成焦距為f34，並滿足下列條件：R7/f34=1.11。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第四透鏡140於光軸190上的厚度為CT4，該第四透鏡140與第五透鏡150於光軸190上的間隔距離為T45，並滿足下列條件：CT4/T45=25.45。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第四透鏡140的物側表面141曲率半徑為R7，該第三透鏡130與第四透鏡140於光軸190上的間隔距離為T34，並滿足下列條件：R7/T34=23.99。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第五透鏡150的物側表面151曲率半徑為R9，該第一透鏡110的像側表面112曲率半徑為R2，並滿足下列條件：|R9/R2|=9.08。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第五透鏡150的焦距為f5，該第三透鏡130的焦距為f3，並滿足下列條件：f5/f3=2.51。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該五片式紅外單波長鏡片組的整體焦距為f，該第五透鏡150的焦距為f5，並滿足下列條件： f/|f5|=0.22。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第一透鏡110的像側表面112曲率半徑為R2，該第一透鏡110於光軸190上的厚度為CT1，並滿足下列條件：R2/CT1=1.01。
第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組中，該第二透鏡120的焦距為f2，該第一透鏡110與第二透鏡120的合成焦距為f12，並滿足下列條件：f2/f12=1.65。
再配合參照下列表1及表2。
表1
第一實施例
f(焦距) =3.03 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.0, FOV(畫角) = 89.88 deg.(度)
表面   曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距
0 被攝物 無限 2000        
1 第一透鏡 12.636 (ASP) 1.905 塑膠 1.53 55.6 -4.61
2   1.933 (ASP) 4.067        
3 光圈 無限 -0.124        
4 第二透鏡 4.562 (ASP) 2.070 塑膠 1.53 55.6 3.41
5   -2.504 (ASP) 0.132        
6 第三透鏡 23.115 (ASP) 0.669 塑膠 1.64 22.5 -5.62
7   3.000 (ASP) 0.500        
8 第四透鏡 11.990   1.764 玻璃 1.73 54.7 4.50
9   -4.153   0.069        
10 第五透鏡 -17.552 (ASP) 0.614 塑膠 1.64 22.5 -14.06
11   17.696 (ASP) 0.700        
12 紅外線帶通元件 無限 0.700 玻璃 1.52 64.2  
13   無限 2.440        
14 成像面 無限 無限        
表 2
非球面係數
平面 1 2 4 5 6
K: 2.7104E+00 2.6145E-01 2.4609E+00 -2.7430E-01 9.5151E+01
A: 3.8389E-03 -4.0575E-02 -4.8620E-03 3.6062E-02 -1.0230E-02
B: -4.6257E-04 3.5028E-01 -1.4106E-02 -2.4537E-02 -3.8757E-03
C: 3.4013E-05 -1.1237E+00 1.5167E-02 1.0070E-02 3.7599E-03
D: -1.9104E-06 1.3840E+00 -1.1249E-02 -2.8050E-03 -1.9180E-03
E: 6.5708E-08 -1.0441E+00 4.0195E-03 3.4475E-04 5.8016E-04
F: -1.1351E-09 4.1759E-01 -5.9561E-04 1.1437E-05 -9.1556E-05
G: 5.6384E-12 -5.6927E-02 -1.3421E-06 -5.7186E-06 5.2247E-06
平面 7 8 9 10 11
K: -4.4062E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 5.5550E+01 2.6471E+01
A: -3.2282E-02 0.0000E+00 0.0000E+00 -3.2934E-02 -2.3550E-02
B: 1.9400E-02 0.0000E+00 0.0000E+00 5.0953E-03 5.3714E-03
C: -5.8483E-03 0.0000E+00 0.0000E+00 -1.3160E-04 -3.3150E-04
D: 7.9259E-04 0.0000E+00 0.0000E+00 6.4294E-05 -4.1645E-05
E: 2.1559E-04 0.0000E+00 0.0000E+00 -1.4588E-06 2.4127E-05
F: -8.8885E-05 0.0000E+00 0.0000E+00 -3.3103E-06 -4.4268E-06
G: 8.0457E-06 0.0000E+00 0.0000E+00 3.2974E-07 2.4438E-07
表1為圖1A第一實施例詳細的結構數據，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，且表面0-14依序表示由物側至像側的表面。表2為第一實施例中的非球面數據，其中，k表非球面曲線方程式中的錐面係數，A、B、C、D、E、F、G、……為高階非球面係數。此外，以下各實施例表格乃對應各實施例的示意圖與像差曲線圖，表格中數據的定義皆與第一實施例的表1、及表2的定義相同，在此不加贅述。
＜第二實施例＞
請參照圖2A及圖2B，其中圖2A繪示依照本發明第二實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖，圖2B由左至右依序為第二實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。由圖2A可知，五片式紅外單波長鏡片組係包含有一光圈200和一光學組，該光學組由物側至像側依序包含第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、第四透鏡240、第五透鏡250、紅外線帶通元件270、以及成像面280，其中該五片式紅外單波長鏡片組中具屈折力的透鏡為五片。該光圈200設置在該第一透鏡210與第二透鏡220之間。
該第一透鏡210具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面211近光軸290處為凸面，其像側表面212近光軸290處為凹面，且該物側表面211及像側表面212皆為非球面。
該第二透鏡220具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面221近光軸290處為凸面，其像側表面222近光軸290處為凸面，且該物側表面221及像側表面222皆為非球面。
該第三透鏡230具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面231近光軸290處為凸面，其像側表面232近光軸290處為凹面，且該物側表面231及像側表面232皆為非球面。
該第四透鏡240具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面241近光軸290處為凸面，其像側表面242近光軸290處為凸面。
該第五透鏡250具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面251近光軸290處為凹面，其像側表面252近光軸290處為凹面，且該物側表面251及像側表面252皆為非球面。
該紅外線帶通元件270為玻璃材質，其設置於該第五透鏡250及成像面280間且不影響該五片式紅外單波長鏡片組的焦距。
再配合參照下列表3、以及表4。
表3
第二實施例
f(焦距) =4.35 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.1, FOV(畫角) = 76.71 deg.(度)
表面   曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距
0 被攝物 無限 2000        
1 第一透鏡 2.213 (ASP) 0.735 塑膠 1.53 55.6 -6.93
2   1.220 (ASP) 3.176        
3 光圈 無限 -0.062        
4 第二透鏡 5.198 (ASP) 1.472 塑膠 1.53 55.6 3.25
5   -2.312 (ASP) 0.151        
6 第三透鏡 11.671 (ASP) 0.887 塑膠 1.64 22.5 -3.93
7   1.965 (ASP) 0.350        
8 第四透鏡 7.050   1.687 玻璃 1.73 54.7 3.88
9   -4.152   0.040        
10 第五透鏡 -19.718 (ASP) 0.610 塑膠 1.64 22.5 -13.33
11   14.493 (ASP) 0.873        
12 紅外線帶通元件 無限 0.700 玻璃 1.52 64.2  
13   無限 2.350        
14 成像面 無限 無限        
表4
非球面係數
平面 1 2 4 5 6
K: -5.5824E-01 -7.8883E-01 5.0117E+00 -6.8544E-01 3.2919E+01
A: -9.2834E-03 7.5723E-04 1.1268E-03 4.4654E-02 -1.2536E-02
B: -9.0986E-04 4.3990E-05 -1.5610E-02 -2.4191E-02 -3.3253E-03
C: 6.4154E-05 -5.9174E-04 1.6454E-02 9.6840E-03 3.5342E-03
D: -3.9624E-06 4.5262E-04 -1.1033E-02 -2.8098E-03 -1.9882E-03
E: -1.0785E-07 -6.2510E-05 3.8599E-03 3.6090E-04 5.8915E-04
F: 2.0235E-08 -5.3664E-06 -6.6538E-04 1.6336E-05 -8.8271E-05
G: -3.1521E-09 2.4525E-06 3.7018E-05 -8.3100E-06 4.7717E-06
平面 7 8 9 10 11
K: -3.7430E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 4.4191E+01 7.9456E+00
A: -3.0277E-02 0.0000E+00 0.0000E+00 -3.7034E-02 -2.4001E-02
B: 1.8064E-02 0.0000E+00 0.0000E+00 3.5902E-03 4.3152E-03
C: -6.1945E-03 0.0000E+00 0.0000E+00 -3.6190E-04 -1.7107E-04
D: 7.8379E-04 0.0000E+00 0.0000E+00 1.1134E-04 -3.8276E-05
E: 2.1886E-04 0.0000E+00 0.0000E+00 2.8361E-06 2.2343E-05
F: -8.4886E-05 0.0000E+00 0.0000E+00 -3.5154E-06 -4.2263E-06
G: 8.0818E-06 0.0000E+00 0.0000E+00 2.0937E-07 2.5103E-07
第二實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表3、以及表4可推算出下列數據：
第二實施例
f[mm] 4.35 R6/f3 -0.50
Fno 2.1 R7/f34 0.43
FOV[deg.] 76.71 CT4/T45 42.64
R5/CT3 13.15 R7/T34 20.17
TD/T12 2.90 |R9/R2| 16.16
R1/f 0.51 f5/f3 3.39
f12/CT1 4.57 f/|f5| 0.33
CT1/CT2 0.50 R2/CT1 1.66
R3/T12 1.67 f2/CT2 2.21
＜第三實施例＞
請參照圖3A及圖3B，其中圖3A繪示依照本發明第三實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖，圖3B由左至右依序為第三實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。由圖3A可知，五片式紅外單波長鏡片組係包含有一光圈300和一光學組，該光學組由物側至像側依序包含第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、第五透鏡350、紅外線帶通元件370、以及成像面380，其中該五片式紅外單波長鏡片組中具屈折力的透鏡為五片。該光圈300設置在該第一透鏡310與第二透鏡320之間。
該第一透鏡310具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面311近光軸390處為凸面，其像側表面312近光軸390處為凹面，且該物側表面311及像側表面312皆為非球面。
該第二透鏡320具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面321近光軸390處為凸面，其像側表面322近光軸390處為凸面，且該物側表面321及像側表面322皆為非球面。
該第三透鏡330具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面331近光軸390處為凸面，其像側表面332近光軸390處為凹面，且該物側表面331及像側表面332皆為非球面。
該第四透鏡340具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面341近光軸390處為凸面，其像側表面342近光軸390處為凸面。
該第五透鏡350具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面351近光軸390處為凹面，其像側表面352近光軸390處為凹面，且該物側表面351及像側表面352皆為非球面。
該紅外線帶通元件370為玻璃材質，其設置於該第五透鏡350及成像面380間且不影響該五片式紅外單波長鏡片組的焦距。
再配合參照下列表5、以及表6。
表五
第三實施例
f(焦距) =4.30 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.1, FOV(畫角) = 76.71 deg.(度)
表面   曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距
0 被攝物 無限 2000        
1 第一透鏡 3.207 (ASP) 0.455 塑膠 1.53 55.6 -4.98
2   1.374 (ASP) 1.554        
3 光圈 無限 0.036        
4 第二透鏡 7.467 (ASP) 1.683 塑膠 1.53 55.6 3.27
5   -2.072 (ASP) 0.029        
6 第三透鏡 8.748 (ASP) 1.081 塑膠 1.64 22.5 -4.46
7   2.010 (ASP) 0.273        
8 第四透鏡 8.786   1.615 玻璃 1.73 54.7 4.37
9   -4.518   0.110        
10 第五透鏡 -114.808 (ASP) 0.781 塑膠 1.64 22.5 -50.92
11   43.978 (ASP) 1.251        
12 紅外線帶通元件 無限 0.700 玻璃 1.52 64.2  
13   無限 2.350        
14 成像面 無限 無限        
表 6
非球面係數
平面 1 2 4 5 6
K: 4.7733E-01 -4.4302E-01 1.0497E+01 -5.7719E-01 1.5179E+01
A: -1.4453E-03 1.4125E-02 9.4637E-03 4.2927E-02 -1.8467E-02
B: -2.5932E-03 8.6994E-03 -1.4951E-02 -2.4226E-02 -2.1777E-03
C: -1.4082E-04 -9.4380E-03 1.5707E-02 9.4502E-03 2.6153E-03
D: 6.4989E-05 2.9290E-03 -1.0482E-02 -2.6687E-03 -1.7587E-03
E: 7.9280E-06 1.7388E-03 3.7524E-03 3.4672E-04 5.3034E-04
F: -4.3786E-06 -1.3928E-03 -6.8295E-04 1.1906E-05 -8.1041E-05
G: 3.3485E-07 2.9323E-04 4.8273E-05 -5.5666E-06 5.4968E-06
平面 7 8 9 10 11
K: -4.4400E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 -5.0271E+02 2.4151E+02
A: -3.5807E-02 0.0000E+00 0.0000E+00 -2.6327E-02 -8.9119E-03
B: 1.6064E-02 0.0000E+00 0.0000E+00 -1.0701E-03 -1.3679E-03
C: -5.5898E-03 0.0000E+00 0.0000E+00 -5.0863E-04 5.9375E-04
D: 6.2929E-04 0.0000E+00 0.0000E+00 1.1279E-04 -4.7910E-05
E: 1.9750E-04 0.0000E+00 0.0000E+00 1.5002E-05 1.6501E-05
F: -7.0713E-05 0.0000E+00 0.0000E+00 2.4131E-06 -3.7389E-06
G: 6.6981E-06 0.0000E+00 0.0000E+00 -6.3361E-07 3.0013E-07
第三實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表5、以及表6可推算出下列數據：
第三實施例
f[mm] 4.30 R6/f3 -0.45
Fno 2.1 R7/f34 0.36
FOV[deg.] 76.71 CT4/T45 14.67
R5/CT3 8.09 R7/T34 32.17
TD/T12 4.79 |R9/R2| 83.54
R1/f -0.64 f5/f3 11.41
f12/CT1 9.02 f/|f5| 0.08
CT1/CT2 0.27 R2/CT1 3.02
R3/T12 4.70 f2/CT2 1.94
＜第四實施例＞
請參照圖4A及圖4B，其中圖4A繪示依照本發明第四實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖，圖4B由左至右依序為第四實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。由圖4A可知，五片式紅外單波長鏡片組係包含有一光圈400和一光學組，該光學組由物側至像側依序包含第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440、第五透鏡450、紅外線帶通元件470、以及成像面480，其中該五片式紅外單波長鏡片組中具屈折力的透鏡為五片。該光圈400設置在該第一透鏡410與第二透鏡420之間。
該第一透鏡410具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面411近光軸490處為凸面，其像側表面412近光軸490處為凹面，且該物側表面411及像側表面412皆為非球面。
該第二透鏡420具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面421近光軸490處為凸面，其像側表面422近光軸490處為凸面，且該物側表面421及像側表面422皆為非球面。
該第三透鏡430具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面431近光軸490處為凸面，其像側表面432近光軸490處為凹面，且該物側表面431及像側表面432皆為非球面。
該第四透鏡440具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面441近光軸490處為凸面，其像側表面442近光軸490處為凸面，且該物側表面441及像側表面442皆為非球面。
該第五透鏡450具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面451近光軸490處為凹面，其像側表面452近光軸490處為凹面，且該物側表面441及像側表面442皆為非球面。
該紅外線帶通元件470為玻璃材質，其設置於該第五透鏡450及成像面480間且不影響該五片式紅外單波長鏡片組的焦距。
再配合參照下列表7、以及表8。
表7
第四實施例
f(焦距) =4.29 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.1, FOV(畫角) = 77.07 deg.(度)
表面   曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距
0 被攝物 無限 2000        
1 第一透鏡 6.834 (ASP) 0.785 塑膠 1.54 56.0 -4.86
2   1.813 (ASP) 1.359        
3 光圈 無限 0.025        
4 第二透鏡 11.138 (ASP) 2.122 塑膠 1.54 56.0 3.23
5   -1.914 (ASP) 0.033        
6 第三透鏡 7.288 (ASP) 1.285 塑膠 1.64 22.5 -4.41
7   1.862 (ASP) 0.436        
8 第四透鏡 4.796 (ASP) 1.944 玻璃 1.69 53.2 4.00
9   -5.307 (ASP) 0.040        
10 第五透鏡 -16.725 (ASP) 0.558 塑膠 1.64 22.5 -17.01
11   29.332 (ASP) 1.085        
12 紅外線帶通元件 無限 0.300 玻璃 1.52 64.2  
13   無限 2.350        
14 成像面 無限 無限        
表 8
非球面係數
平面 1 2 4 5 6
K: 3.8004E+00 -7.5235E-02 2.0173E+01 -7.0524E-01 4.3796E+00
A: 1.7605E-02 4.4391E-02 8.9612E-03 3.7150E-02 -7.5640E-03
B: -4.6804E-03 5.3929E-03 -1.0051E-02 -1.9357E-02 -1.3425E-03
C: 3.9942E-04 -3.8366E-03 1.1991E-02 7.4354E-03 2.0917E-03
D: 3.6836E-05 7.6150E-04 -8.6366E-03 -2.0596E-03 -1.3933E-03
E: -3.0842E-05 1.4384E-03 3.2395E-03 3.0196E-04 4.1796E-04
F: 6.1779E-06 -9.2273E-04 -5.5060E-04 -1.0752E-05 -5.9360E-05
G: -4.3813E-07 1.9933E-04 2.9672E-05 -6.1090E-07 3.3298E-06
平面 7 8 9 10 11
K: -4.2584E+00 -5.8959E+00 -1.3007E-01 -1.8583E+02 1.5726E+02
A: -1.5752E-02 1.7611E-04 3.9361E-04 -1.8686E-02 -1.5700E-03
B: 1.3571E-02 2.2411E-03 -1.4468E-03 -8.5804E-05 -9.3068E-04
C: -4.1846E-03 -1.0030E-04 3.2237E-04 1.1579E-05 6.0150E-04
D: 4.1577E-04 -4.3496E-05 3.5032E-05 1.2675E-04 -8.5972E-05
E: 1.3853E-04 0.0000E+00 -1.0904E-05 -7.3809E-06 2.9712E-06
F: -5.0107E-05 0.0000E+00 0.0000E+00 -1.6901E-06 1.3616E-06
G: 4.9000E-06 0.0000E+00 0.0000E+00 9.3205E-08 -2.0003E-07
第四實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表7、以及表8可推算出下列數據：
第四實施例
f[mm] 4.29 R6/f3 -0.42
Fno 2.1 R7/f34 0.31
FOV[deg.] 77.07 CT4/T45 48.98
R5/CT3 5.67 R7/T34 11.00
TD/T12 6.21 |R9/R2| 9.23
R1/f 1.59 f5/f3 3.85
f12/CT1 4.90 f/|f5| 0.25
CT1/CT2 0.37 R2/CT1 2.31
R3/T12 8.05 f2/CT2 1.52
＜第五實施例＞
請參照圖5A及圖5B，其中圖5A繪示依照本發明第五實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖，圖5B由左至右依序為第五實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。由圖5A可知，五片式紅外單波長鏡片組係包含有一光圈500和一光學組，該光學組由物側至像側依序包含第一透鏡510、第二透鏡520、第三透鏡530、第四透鏡540、第五透鏡550、紅外線帶通元件570、以及成像面580，其中該五片式紅外單波長鏡片組中具屈折力的透鏡為五片。該光圈500設置在該第一透鏡510與第二透鏡520之間。
該第一透鏡510具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面511近光軸590處為凸面，其像側表面512近光軸590處為凹面，且該物側表面511及像側表面512皆為非球面。
該第二透鏡520具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面521近光軸590處為凸面，其像側表面522近光軸590處為凸面，且該物側表面521及像側表面522皆為非球面。
該第三透鏡530具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面531近光軸590處為凸面，其像側表面532近光軸590處為凹面，且該物側表面531及像側表面532皆為非球面。
該第四透鏡540具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面541近光軸590處為凸面，其像側表面542近光軸590處為凸面，且該物側表面541及像側表面542皆為非球面。
該第五透鏡550具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面551近光軸590處為凹面，其像側表面552近光軸590處為凹面，且該物側表面551及像側表面552皆為非球面。
該紅外線帶通元件570為玻璃材質，其設置於該第五透鏡550及成像面580間且不影響該五片式紅外單波長鏡片組的焦距。
再配合參照下列表9、以及表10。
表9
第五實施例
f(焦距) =4.29 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.1, FOV(畫角) = 77.12 deg.(度)
表面   曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距
0 被攝物 無限 2000        
1 第一透鏡 7.596 (ASP) 0.866 塑膠 1.54 56.0 -4.75
2   1.832 (ASP) 1.290        
3 光圈 無限 0.058        
4 第二透鏡 10.361 (ASP) 2.063 塑膠 1.54 56.0 3.20
5   -1.917 (ASP) 0.036        
6 第三透鏡 6.641 (ASP) 1.215 塑膠 1.64 22.5 -4.80
7   1.918 (ASP) 0.525        
8 第四透鏡 5.543 (ASP) 2.026 玻璃 1.69 53.2 3.93
9   -4.446 (ASP) 0.035        
10 第五透鏡 -11.235 (ASP) 0.670 塑膠 1.64 22.5 -12.46
11   25.732 (ASP) 0.974        
12 紅外線帶通元件 無限 0.300 玻璃 1.52 64.2  
13   無限 2.350        
14 成像面 無限 無限        
表 10
非球面係數
平面 1 2 4 5 6
K: 4.7524E+00 -4.3877E-02 2.0351E+01 -6.6820E-01 4.4486E+00
A: 1.7757E-02 4.5892E-02 7.9620E-03 3.7782E-02 -7.6801E-03
B: -4.4838E-03 5.2528E-03 -1.0829E-02 -2.0206E-02 -1.4553E-03
C: 3.2464E-04 -3.6077E-03 1.2315E-02 7.5468E-03 2.0860E-03
D: 4.9390E-05 -4.3753E-04 -9.1609E-03 -2.1205E-03 -1.4266E-03
E: -2.8722E-05 1.5141E-03 3.4208E-03 3.1353E-04 4.2637E-04
F: 5.5068E-06 -4.1663E-04 -6.2165E-04 -1.2523E-05 -6.4046E-05
G: -4.0944E-07 2.1334E-06 4.2760E-05 -1.2861E-06 4.1444E-06
平面 7 8 9 10 11
K: -4.5942E+00 -8.3499E+00 7.8071E-01 -6.5537E+01 1.1668E+02
A: -1.4066E-02 -9.5683E-04 -2.6076E-03 -2.5300E-02 -4.3750E-03
B: 1.3935E-02 2.1021E-03 -8.7479E-04 1.5776E-04 -8.7066E-04
C: -4.3365E-03 -1.2226E-04 4.0890E-04 9.3293E-05 5.8880E-04
D: 4.1008E-04 -5.0384E-05 -4.1108E-05 1.3285E-04 -7.7744E-05
E: 1.4440E-04 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.4365E-06 2.8849E-06
F: -4.9883E-05 0.0000E+00 0.0000E+00 -2.4785E-06 7.9615E-07
G: 4.8962E-06 0.0000E+00 0.0000E+00 2.5995E-07 -1.2012E-07
第五實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表9、以及表10可推算出下列數據：
第五實施例
f[mm] 4.29 R6/f3 -0.40
Fno 2.1 R7/f34 0.52
FOV[deg.] 77.12 CT4/T45 58.62
R5/CT3 5.46 R7/T34 10.55
TD/T12 6.52 |R9/R2| 6.13
R1/f 1.77 f5/f3 2.60
f12/CT1 4.49 f/|f5| 0.34
CT1/CT2 0.42 R2/CT1 2.12
R3/T12 7.69 f2/CT2 1.55
本發明提供的五片式紅外單波長鏡片組，透鏡的材質可為塑膠或玻璃，當透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本，另當透鏡的材質為玻璃，則可以增加五片式紅外單波長鏡片組屈折力配置的自由度。此外，五片式紅外單波長鏡片組中透鏡的物側表面及像側表面可為非球面，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五片式紅外單波長鏡片組的總長度。
本發明提供的五片式紅外單波長鏡片組中，就以具有屈折力的透鏡而言，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凹面。
本發明提供的五片式紅外單波長鏡片組更可視需求應用於移動對焦的光學系統中，並兼具優良像差修正與良好成像品質的特色，可多方面應用於3D(三維)影像擷取、數位相機、行動裝置、數位平板或車用攝影等電子影像系統中。
綜上所述，上述各實施例及圖式僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋的範圍內。
100、200、300、400、500:光圈 110、210、310、410、510:第一透鏡 111、211、311、411、511:物側表面 112、212、312、412、512:像側表面 120、220、320、420、520:第二透鏡 121、221、321、421、521:物側表面 122、222、322、422、522:像側表面 130、230、330、430、530:第三透鏡 131、231、331、431、531:物側表面 132、232、332、432、532:像側表面 140、240、340、440、540:第四透鏡 141、241、341、441、541:物側表面 142、242、342、442、542:像側表面 150、250、350、450、550:第五透鏡 151、251、351、451、551:物側表面 152、252、352、452、552:像側表面 170、270、370、470、570:紅外線帶通元件 180、280、380、480、580:成像面 190、290、390、490、590:光軸 f:五片式紅外單波長鏡片組的焦距 Fno:五片式紅外單波長鏡片組的光圈值 FOV:五片式紅外單波長鏡片組中最大視場角 f2:第二透鏡的焦距 f3:第三透鏡的焦距 f5:第五透鏡的焦距 f12:第一透鏡與第二透鏡的合成焦距 f34:第三透鏡與第四透鏡的合成焦距 R1:第一透鏡的物側表面曲率半徑 R2:第一透鏡的像側表面曲率半徑 R3:第二透鏡的物側表面曲率半徑 R5:第三透鏡的物側表面曲率半徑 R6:第三透鏡的像側表面曲率半徑 R7:第四透鏡的物側表面曲率半徑 R9:第五透鏡的物側表面曲率半徑 T12:第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離 T34:第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離 T45:第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離 CT1:第一透鏡於光軸上的厚度 CT2:第二透鏡於光軸上的厚度 CT3:第三透鏡於光軸上的厚度 CT4:第四透鏡於光軸上的厚度 TD:第一透鏡的物側表面至第五透鏡的像側表面於光軸上的距離
圖1A係本發明第一實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖。 圖1B由左至右依序為第一實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。 圖2A係本發明第二實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖。 圖2B由左至右依序為第二實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。 圖3A係本發明第三實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖。 圖3B由左至右依序為第三實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。 圖4A係本發明第四實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖。 圖4B由左至右依序為第四實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。 圖5A係本發明第五實施例之五片式紅外單波長鏡片組的示意圖。 圖5B由左至右依序為第五實施例的五片式紅外單波長鏡片組的像面彎曲及歪曲收差曲線圖。
100:光圈
110:第一透鏡
111:物側表面
112:像側表面
120:第二透鏡
121:物側表面
122:像側表面
130:第三透鏡
131:物側表面
132:像側表面
140:第四透鏡
141:物側表面
142:像側表面
150:第五透鏡
151:物側表面
152:像側表面
170:紅外線濾除濾光元件
180:成像面
190:光軸

Claims (15)

  1. 一種五片式紅外單波長鏡片組，包含一光圈和一由五片透鏡所組成的光學組，由物側至像側依序為： 一第一透鏡，具有負屈折力，該第一透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第一透鏡的像側表面近光軸處為凹面，該第一透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面； 一光圈； 一第二透鏡，具有正屈折力，該第二透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第二透鏡的像側表面近光軸處為凸面，該第二透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面； 一第三透鏡，具有負屈折力，該第三透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第三透鏡的像側表面近光軸處為凹面，該第三透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面； 一第四透鏡，具有正屈折力，該第四透鏡的物側表面近光軸處為凸面，該第四透鏡的像側表面近光軸處為凸面；以及 一第五透鏡，具有負屈折力，該第五透鏡的物側表面近光軸處為凹面，該第五透鏡的像側表面近光軸處為凹面，該第五透鏡的物側表面與像側表面至少一表面為非球面； 其中該第三透鏡的物側表面曲率半徑為R5，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，並滿足下列條件：5＜R5/CT3＜35。
  2. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第一透鏡的物側表面至第五透鏡的像側表面於光軸上的距離為TD，該第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，並滿足下列條件：2.5＜TD/T12＜7。
  3. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第一透鏡的物側表面曲率半徑為R1，該五片式紅外單波長鏡片組的整體焦距為f，並滿足下列條件：-0.7＜R1/f＜4.3。
  4. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，並滿足下列條件：1.2＜f12/CT1＜9.2。
  5. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，並滿足下列條件：0.25＜ CT1/CT2＜0.95。
  6. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3，該第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，並滿足下列條件：0.6＜R3/T12＜8.6。
  7. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第三透鏡的像側表面曲率半徑為R6，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：-0.55＜R6/f3＜-0.35。
  8. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第四透鏡的物側表面曲率半徑為R7，該第三透鏡與第四透鏡的合成焦距為f34，並滿足下列條件：0.3＜R7/f34＜1.3。
  9. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，並滿足下列條件：14＜CT4/T45＜59。
  10. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第四透鏡的物側表面曲率半徑為R7，該第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，並滿足下列條件：10＜R7/T34＜33。
  11. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第五透鏡的物側表面曲率半徑為R9，該第一透鏡的像側表面曲率半徑為R2，並滿足下列條件：6＜|R9/R2|＜84。
  12. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第五透鏡的焦距為f5，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：2.3＜f5/f3＜11.5。
  13. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該五片式紅外單波長鏡片組的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，並滿足下列條件：0.07＜ f/|f5|＜0.4。
  14. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第一透鏡的像側表面曲率半徑為R2，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，並滿足下列條件：1＜R2/CT1＜3.5。
  15. 如請求項1所述的五片式紅外單波長鏡片組，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，並滿足下列條件：0.7＜f2/f12＜1.5。
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