TWI787082B - 光學成像透鏡組、成像裝置及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光學成像透鏡組,由物側至像側依序包含:負屈折力之第一透鏡,其物側面為凸面、像側面為凹面;負屈折力之第二透鏡,其物側面為凹面、像側面為凸面; 光圈;正屈折力之第三透鏡,其物側面為凸面、像側面為凸面;負屈折力之第四透鏡;及正屈折力之第五透鏡,其像側面為凸面;其中,所述光學成像透鏡組之透鏡總數為五片;當此光學成像透鏡組滿足特定條件時,能同時滿足大光圈、擴大視場角及高成像品質的需求。
Description
本發明係有關於一種光學成像透鏡組及成像裝置,特別是有關適用於車用攝影電子裝置或監控攝影系統之光學成像透鏡組、成像裝置及電子裝置。
近年來,由於數位化電子產品的普及,包括數位相機、筆記型電腦、手機、平板等,帶動了光學鏡頭模組的蓬勃發展。隨著半導體製程技術不斷地精進,使得影像感測元件的畫素可以達到更微小的尺寸,性能顯著地提升,因此,具備高成像品質的光學鏡頭已成為電子攝像裝置中不可或缺的一環。
在數位攝影裝置中,為了配置攝影鏡片後方的光學元件如低通濾波器(Low Pass Filter)或濾光元件(Color Filter)等,攝像鏡頭通常需要具備較長的後焦距以容納前述光學元件。已知反遠距(Retrofocus)攝像鏡頭具有長後焦距的特色,以美國專利第6,940,662號為例,其包含第一鏡群、光圈及第二鏡群;第一鏡群包含具有負屈折力之第一透鏡及具有正屈折力之第二透鏡,第二鏡群包含具有負屈折力之第三透鏡、具有正屈折力之第四透鏡及具有正屈折力之第五透鏡。其中,所述專利之第一透鏡包含凸面之物側面、凹面之像側面、第二透鏡包含凸面之物側面及凸面之像側面,而第三透鏡具有凹面之物側面及凹面之像側面,第四透鏡具有凹面之物側面及凸面之像側面,及第五透鏡具有凸面之物側面及凸面之像側面。雖然在此架構下,可以在不影響光學成像品質的前提下,提供較長的後焦距,但是卻無法達到大口徑比的需求。
是以,為解決上述問題,本發明提供一種光學成像透鏡組,由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、光圈、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡。其中,第一透鏡具有負屈折力,其物側面為凸面、像側面為凹面;第二透鏡具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面; 第三透鏡具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面;第四透鏡,具有負屈折力;第五透鏡,具有正屈折力,其像側面為凸面;所述光學成像透鏡組之透鏡總數為五片;其中,第一透鏡的焦距為f1,第二透鏡的焦距為f2,第四透鏡的色散係數為Vd4,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:0.8<f2/f1<7;及 1.3<Vd4/EFL<3。
根據本發明之一實施例,所述光學成像透鏡組之第三透鏡的焦距為f3,第二透鏡與第三透鏡的組合焦距f23,係滿足以下關係式:0.7<f23/f3 <1.2。
本發明又提供一種光學成像透鏡組,由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、光圈、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡。其中,第一透鏡具有負屈折力,其物側面為凸面、像側面為凹面;第二透鏡具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面;第三透鏡具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面;第四透鏡具有負屈折力;第五透鏡具有正屈折力,其像側面為凸面,第五透鏡的像側面為非球面;其中,光學成像透鏡組之透鏡總數為五片;其中,第三透鏡的焦距為f3,第二透鏡與第三透鏡的組合焦距f23,係滿足以下關係式:0.7<f23/f3 <1.2。
根據本發明之一實施例,第一透鏡及第二透鏡的組合焦距為f12,第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡的組合焦距為f345,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:-2<f12/f345<0。
根據本發明之一實施例,第一透鏡像側面至第二透鏡物側面在光軸上的距離為AT12,第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上的距離為AT34,第四透鏡像側面至第五透鏡物側面在光軸上的距離為AT45,係滿足以下關係式:0.4<(AT34+AT45)/AT12<1.4。
根據本發明之一實施例,第一透鏡像側面的曲率半徑為R2,第二透鏡物側面的曲率半徑為R3,係滿足以下關係式:-4.8<R3/R2< -2.7。
根據本發明之一實施例,第一透鏡的焦距為f1,第三透鏡的焦距為f3,係滿足以下關係式:-3.2<f1/f3< -2.0。
根據本發明之一實施例,第一透鏡物側面的曲率半徑為R1、像側面的曲率半徑為R2,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:4.5<EFL/R1+EFL/R2<8.5。
根據本發明之一實施例,其中, 第三透鏡的色散係數為Vd3,第四透鏡的色散係數為Vd4,第五透鏡的色散係數為Vd5,係滿足以下關係式:Vd3+Vd5>100;及Vd4<30。
根據本發明之一實施例,第四透鏡在光軸上的厚度為CT4,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:0.02<CT4/EFL<0.14。
本發明進一步提供一種成像裝置,其包含如前述之光學成像透鏡組,及一影像感測元件,其中,影像感測元件係設置於所述光學成像透鏡組之成像面。
本發明更提供一種電子裝置,其包含如前述之成像裝置。
在以下實施例中,光學成像透鏡組之各透鏡可為玻璃或塑膠材質,而不以實施例所列舉之材質為限。當透鏡材質為玻璃時,透鏡表面可透過研磨方式或模造的方式進行加工;此外,由於玻璃材質本身耐溫度變化及高硬度特性,可以減輕環境變化對光學成像透鏡組的影響,進而延長光學成像透鏡組的使用壽命。當透鏡材質為塑膠時,則有利於減輕光學成像透鏡組的重量,及降低生產成本。
在本發明之實施例中,每一個透鏡皆包含朝向被攝物之一物側面,及朝向成像面之一像側面。每一個透鏡的表面形狀係依據所述表面靠近光軸區域(近軸處)的形狀加以定義,例如描述一個透鏡之物側面為凸面時,係表示該透鏡在靠近光軸區域的物側面為凸面,亦即,雖然在實施例中描述該透鏡表面為凸面,而該表面在遠離光軸區域(離軸處)可能是凸面或凹面。每一個透鏡近軸處的形狀係以該面之曲率半徑為正值或負值加以判斷,例如,若一個透鏡之物側面曲率半徑為正值時,則該物側面為凸面;反之,若其曲率半徑為負值,則該物側面為凹面。就一個透鏡之像側面而言,若其曲率半徑為正值,則該像側面為凹面;反之,若其曲率半徑為負值,則該像側面為凸面。
在本發明之實施例中,每一透鏡的物側面及像側面可以是球面或非球面表面。在透鏡上使用非球面表面有助於修正如球面像差等光學成像透鏡組的成像像差,減少光學透鏡元件的使用數量。然而,使用非球面透鏡會使整體光學成像透鏡組的成本提高。雖然在本發明之實施例中,有些光學透鏡的表面係使用球面表面,但仍可以視需要將其設計為非球面表面;或者,有些光學透鏡的表面係使用非球面表面,但仍可以視需要將其設計為球面表面。
在本發明之實施例中,光學成像透鏡組之總長TTL(Total Track Length)定義為此光學成像透鏡組之第一透鏡的物側面至成像面在光軸上之距離。此光學成像透鏡組之成像高度稱為最大像高ImgH(Image Height);當成像面上設置一影像感測元件時,最大像高ImgH代表影像感測元件的有效感測區域對角線長度之一半。在以下實施例中,所有透鏡的曲率半徑、透鏡厚度、透鏡之間的距離、透鏡組總長TTL、最大像高ImgH和焦距(Focal Length)的單位皆以公厘(mm)加以表示。
本發明提供一種光學成像透鏡組, 由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、光圈、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡。其中,第一透鏡具有負屈折力,其物側面為凸面、像側面為凹面;第二透鏡具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面;第三透鏡具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面;第四透鏡具有負屈折力;第五透鏡具有正屈折力,其像側面為凸面;其中,所述光學成像透鏡組之透鏡總數為五片。
第一透鏡具有負屈折力,其物側面為凸面、像側面為凹面,有助擴大成像視角,提高光學成像透鏡組的收光範圍。第二透鏡亦具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面。藉由將光學成像透鏡組前端的負屈折力分配至第一透鏡及第二透鏡,有助於降低成像像差。
第三透鏡具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面。第三透鏡係作為主要調節光路的元件,可用以匯聚光線。
第四透鏡具有負屈折力,第五透鏡具有正屈折力,其像側面為凸面。第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡構成正、負及正屈折力的透鏡組合,有助於修正場曲像差及球面像差。
所述光學成像透鏡組之第一透鏡的焦距為f1,第二透鏡的焦距為f2,係滿足以下關係式:
0.8<f2/f1<7;(1)
藉由滿足關係式(1)的條件,可以控制第一透鏡與第二透鏡之間負屈折力的比例,有助於逐步修正入射光線的行進方向,使光線的行進路線更靠近光軸,以降低成像像差。
進一步地,所述光學成像透鏡組之第四透鏡的色散係數為Vd4,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:
1.3<Vd4/EFL<3;(2)
藉由滿足關係式(2)的條件,有利於控制光學成像透鏡組的有效焦距,以及使具有負屈折力之第四透鏡選用較低色散係數的透鏡材料,以降低成像像差。
所述光學成像透鏡組之第三透鏡的焦距為f3,第二透鏡與第三透鏡的組合焦距f23,係滿足以下關係式:
0.7<f23/f3 <1.2;(3)
藉由滿足關係式(3)的條件,有利於控制第二透鏡及第三透鏡之組合焦距f23,與第三透鏡之焦距f3之間的比例。若f23/f3低於關係式(3)的下限值,易使光學成像透鏡組的後焦距變短,降低成像品質;若f23/f3高於關係式(3)的上限值,則易造成光學成像透鏡組的總長度增加,不利於小型化。
所述光學成像透鏡組之第一透鏡及第二透鏡的組合焦距為f12,第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡的組合焦距為f345,係滿足以下關係式:
-2<f12/f345<0;(4)
藉由滿足關係式(4)的條件,有助於控制光學成像透鏡組後端透鏡組鏡片的光學有效直徑大小。
所述光學成像透鏡組之第一透鏡像側面至第二透鏡物側面在光軸上的距離為AT12,第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上的距離為AT34,第四透鏡像側面至第五透鏡物側面在光軸上的距離為AT45,係滿足以下關係式:
0.4< (AT34+AT45)/AT12<1.4;(5)
藉由滿足關係式(5)的條件,可以控制第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡之間在光軸上維持適當的間距,有助於修正光學成像像差。
所述光學成像透鏡組之第一透鏡像側面的曲率半徑為R2,第二透鏡物側面的曲率半徑為R3,係滿足以下關係式:
-4.8<R3/R2< -2.7;(6)
藉由滿足關係式(6)的條件,有助於第二透鏡的物側面接收來自第一透鏡的發散光線,以及控制光學成像透鏡組的體積大小。
所述光學成像透鏡組之第一透鏡的焦距為f1,第三透鏡的焦距為f3,係滿足以下關係式:
-3.2<f1/f3< -2.0;(7)
藉由滿足關係式(7)的條件,有助於控制第一透鏡之焦距f1與第三透鏡之焦距f3二者之間的比例。
所述光學成像透鏡組之第一透鏡物側面的曲率半徑為R1、像側面的曲率半徑為R2,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:
4.5<EFL/R1+EFL/R2<8.5;(8)
藉由滿足關係式(8)的條件,有助於使光學成像透鏡組具有適當的成像視角(FOV)。
所述光學成像透鏡組之第三透鏡的色散係數為Vd3,第四透鏡的色散係數為Vd4,第五透鏡的色散係數為Vd5,係滿足以下關係式:
Vd3+Vd5>100;(9)及
Vd4<30;(10)
藉由滿足關係式(9)及(10)的條件,有利於修正光學成像透鏡組的色像差。
所述光學成像透鏡組之第四透鏡在光軸上的厚度為CT4,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:
0.02<CT4/EFL<0.14;(11)
藉由滿足關係式(11)的條件,可以控制第四透鏡在光軸上的厚度,使第四透鏡形成一薄凹透鏡,有助於修正成像像差。
第一實施例
參見圖1A及圖1B, 圖1A為本發明第一實施例之光學成像透鏡組之示意圖。圖1B由左至右依序為本發明第一實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖1A所示,第一實施例之光學成像透鏡組10由物側至像側依序包含第一透鏡11、第二透鏡12、光圈ST、第三透鏡13、第四透鏡14及第五透鏡15。此光學成像透鏡組10更可包含濾光元件16及成像面17。在成像面17上更可設置一影像感測元件100,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡11具有負屈折力,其物側面11a為凸面、像側面11b為凹面,且其物側面11a及像側面11b皆為非球面,且物側面11a及像側面11b各具有至少一個反曲點。第一透鏡11之材質為塑膠。
第二透鏡12 具有負屈折力,其物側面12a為凹面、像側面12b為凸面,且其物側面12a及像側面12b皆為非球面。第二透鏡12之材質為塑膠。
第三透鏡13具有正屈折力,其物側面13a為凸面、像側面13b為凸面,且物側面13a及像側面13b皆為非球面。第三透鏡13之材質為玻璃。
第四透鏡14具有負屈折力,其物側面14a為凹面,其像側面14b為凸面,且其物側面14a及像側面14b皆為球面。第四透鏡14之材質為玻璃。
第五透鏡15具有正屈折力,其物側面15a於近軸處為凹面、離軸處為凸面,其像側面15b在近軸處為凸面、離軸處為凹面,且其物側面15a及像側面15b皆為非球面,且物側面15a及像側面15b各具有至少一個反曲點。第五透鏡15之材質為塑膠。
濾光元件16設置於第五透鏡15與成像面17之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件16之二表面16a、16b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件(Image Sensor)100例如是電荷耦合元件影像感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體感測元件(CMOS Image Sensor)。
上述各個非球面之曲線方程式表示如下:
其中,X:非球面上距離光軸為Y的點與非球面於光軸上之切面間的距離;
Y:非球面上的點與光軸間之垂直距離;
R:透鏡於近光軸處的曲率半徑;
K:錐面係數;以及
Ai:第i階非球面係數。
請參見下方表一,其為本發明第一實施例之光學成像透鏡組10的詳細光學數據。其中,第一透鏡11之物側面11a標示為表面11a、像側面11b標示為表面11b,其他各透鏡表面則依此類推。表中距離欄位的數值代表該表面至下一表面在光軸I上的距離,例如第一透鏡11之物側面11a至像側面11b之距離為 0.662 mm,代表第一透鏡11在光軸上的厚度為 0.662 mm。第一透鏡11之像側面11b至第二透鏡12之物側面12a之距離為 6.181 mm。其它可依此類推,以下不再重述。
第一實施例中,光學成像透鏡組10之有效焦距為EFL,光圈值(F-number)為Fno,整體光學成像透鏡組10最大視角之一半為HFOV(Half Field of View),第一透鏡11之物側面11a至成像面17在光軸 I 上之距離為總長TTL,其數值如下:EFL= 9.83 mm,Fno= 2.26,TTL= 35.36 mm,HFOV= 32.93 度。以下各實施例的表格係對應至各實施例之光學成像透鏡組,各表格的定義係與本實施例相同,故在以下實施例中不再加以贅述。
表一
第一實施例 | ||||||||
EFL= 9.83 mm, Fno = 2.26, HFOV = 32.93 deg | ||||||||
表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
被攝物 | 無限 | 無限 | ||||||
第一透鏡 | 11a | 非球面 | 2.977 | 0.662 | 1.541 | 56.1 | -24.55 | 塑膠 |
11b | 非球面 | 2.242 | 6.181 | |||||
第二透鏡 | 12a | 非球面 | -6.998 | 4.059 | 1.538 | 56.0 | -36.25 | 塑膠 |
12b | 非球面 | -13.126 | 2.639 | |||||
光圈 | ST | 平面 | 無限 | 0.000 | ||||
第三透鏡 | 13a | 非球面 | 10.872 | 2.300 | 1.645 | 58.0 | 8.65 | 玻璃 |
13b | 非球面 | -10.498 | 1.357 | |||||
第四透鏡 | 14a | 球面 | -14.538 | 0.800 | 1.932 | 18.9 | -20.71 | 玻璃 |
14b | 球面 | -60.572 | 1.905 | |||||
第五透鏡 | 15a | 非球面 | -52.777 | 2.732 | 1.527 | 56.3 | 30.00 | 塑膠 |
15b | 非球面 | -12.379 | 1.207 | |||||
濾光元件 | 16a | 平面 | 無限 | 0.900 | 1.517 | 64.2 | 玻璃 | |
16b | 平面 | 無限 | 10.619 | |||||
成像面 | 17 | 平面 | 無限 | |||||
參考波長:555 nm |
請參見下方表二,其為本發明第一實施例之第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第五透鏡各表面的非球面係數。其中,K為非球面曲線方程式中的錐面係數,A
2至A
16則代表各表面第2階至第16階非球面係數。例如第一透鏡11之物側面11a之錐面係數K為 -0.994。其它可依此類推,以下不再重述。此外,以下各實施例的表格係對應至各實施例之光學成像透鏡組,各表格的定義係與本實施例相同,故在以下實施例中不再加以贅述。
表二
第一實施例之非球面係數 | ||||
表面 | 11a | 11b | 12a | 12b |
K | -9.94E-01 | -7.98E-01 | -7.47E-01 | -3.10E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -9.63E-04 | -2.00E-03 | 4.08E-04 | -5.55E-05 |
A 6 | -7.25E-05 | -1.35E-04 | -1.73E-05 | -4.69E-06 |
A 8 | 1.96E-06 | 1.08E-06 | 2.07E-07 | 8.72E-08 |
A 10 | -1.35E-08 | -4.63E-08 | -1.66E-08 | 8.00E-09 |
A 12 | -3.43E-10 | -1.22E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 14 | -6.29E-12 | -1.29E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 16 | 3.15E-13 | -5.85E-12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
表面 | 13a | 13b | 15a | 15b |
K | -7.59E-01 | -3.03E+00 | 3.09E+01 | -5.74E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -1.26E-05 | 7.96E-05 | 9.65E-04 | 5.91E-04 |
A 6 | -2.79E-06 | -7.50E-06 | -1.09E-05 | 5.57E-06 |
A 8 | 7.11E-09 | 5.88E-08 | 1.10E-07 | 1.60E-07 |
A 10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.59E-09 | -7.25E-09 |
A 12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 1.35E-12 | -1.48E-10 |
A 14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.21E-12 | 3.64E-13 |
A 16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.68E-13 | 1.93E-13 |
第一實施例中,所述第一透鏡11的焦距f1與第二透鏡12的焦距f2之間的關係式為 f2/f1=1.48。
第一實施例中,所述第四透鏡14的色散係數Vd4與所述光學成像透鏡組10的有效焦距EFL之關係式為 Vd4/EFL=1.92。
第一實施例中,第二透鏡12及第三透鏡13的組合焦距f23,與第三透鏡13的焦距f3之間的關係式為f23/f3=0.95。
第一實施例中,第一透鏡11及第二透鏡12的組合焦距f12,與第三透鏡13、第四透鏡14及第五透鏡15的組合焦距f345之間的關係式為f12/f345=
-1.33。
第一實施例中,第三透鏡13像側面13b至第四透鏡14物側面14a在光軸上的距離AT34、第四透鏡14像側面14b至第五透鏡15物側面15a在光軸I上的距離AT45,與第一透鏡11像側面11b至第二透鏡12物側面12a在光軸I上的距離AT12之間的關係式為(AT34+AT45)/AT12=0.53。
第一實施例中,第一透鏡11像側面11b的曲率半徑R2,與第二透鏡12物側面12a的曲率半徑R3之間的關係式為R3/R2= -3.12。
第一實施例中,第一透鏡11的焦距f1與第三透鏡13的焦距f3之間的關係式為f1/f3= -2.84。
第一實施例中,第一透鏡11物側面11a的曲率半徑R1及像側面11b的曲率半徑R2,與整體光學成像透鏡組10的有效焦距EFL之間的關係式為EFL/R1+EFL/R2=7.68。
第一實施例中,第四透鏡14在光軸I上的厚度CT4與整體光學成像透鏡組10的有效焦距EFL之間的關係式為CT4/EFL=0.08。
第一實施例中,第三透鏡13的色散係數Vd3與第五透鏡15的色散係數Vd5之和,及第四透鏡14的色散係數Vd4的數值分別為Vd3+Vd5=114.3,Vd4=18.9。
第一實施例中,第一透鏡11在光軸I上的厚度CT1與整體光學成像透鏡組10的有效焦距EFL之間的關係式為CT1/EFL=0.07。
第一實施例中,第三透鏡13物側面13a的曲率半徑R5、像側面13b的曲率半徑R6,二者之間的關係式為(R5+R6)/(R6-R5)= -0.02。
由上述關係式的數值可知,第一實施例之光學成像透鏡組10滿足關係式(1)至(11)的要求。
參見圖1B,圖中由左至右分別為光學成像透鏡組10之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm及650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.03mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.02mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.03mm以內;而畸變像差可以控制在12%以內。如圖1B所示,本實施例之光學成像透鏡組10已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第二實施例
參見圖2A及圖2B, 圖2A為本發明第二實施例之光學成像透鏡組之示意圖。圖2B由左至右依序為本發明第二實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖2A所示,第二實施例之光學成像透鏡組20由物側至像側依序包含第一透鏡21、第二透鏡22、光圈ST、第三透鏡23、第四透鏡24及第五透鏡25。此光學成像透鏡組20更可包含濾光元件26及成像面27。在成像面27上更可設置一影像感測元件200,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡21具有負屈折力,其物側面21a為凸面、像側面21b為凹面,且其物側面21a及像側面21b皆為非球面,且物側面21a及像側面21b各具有至少一個反曲點。第一透鏡21之材質為塑膠。
第二透鏡22 具有負屈折力,其物側面22a為凹面、像側面22b為凸面,且其物側面22a及像側面22b皆為非球面。第二透鏡22之材質為塑膠。
第三透鏡23具有正屈折力,其物側面23a為凸面、像側面23b為凸面,且物側面23a及像側面23b皆為非球面。第三透鏡23之材質為玻璃。
第四透鏡24具有負屈折力,其物側面24a為凹面,其像側面24b為凹面,且其物側面24a及像側面24b皆為球面。第四透鏡24之材質為玻璃。
第五透鏡25具有正屈折力,其物側面25a為凸面,其像側面25b於近軸處為凸面、離軸處為凹面,且其物側面25a及像側面25b皆為非球面,像側面25b具有至少一個反曲點。第五透鏡25之材質為塑膠。
濾光元件26設置於第五透鏡25與成像面27之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件26之二表面26a、26b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件(Image Sensor)200例如是電荷耦合元件影像感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體感測元件(CMOS Image Sensor)。
第二實施例之光學成像透鏡組20之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表三及表四。在第二實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表三
表四
第二實施例 | ||||||||
EFL= 9.73 mm, Fno = 2.04, HFOV = 36.1 deg | ||||||||
表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
被攝物 | 無限 | 無限 | ||||||
第一透鏡 | 21a | 非球面 | 3.205 | 0.759 | 1.541 | 56.1 | -20.50 | 塑膠 |
21b | 非球面 | 2.279 | 5.291 | |||||
第二透鏡 | 22a | 非球面 | -7.720 | 2.227 | 1.538 | 56.0 | -39.72 | 塑膠 |
22b | 非球面 | -13.303 | 2.427 | |||||
光圈 | ST | 平面 | 無限 | 0.898 | ||||
第三透鏡 | 23a | 非球面 | 10.862 | 2.112 | 1.696 | 53.3 | 7.87 | 玻璃 |
23b | 非球面 | -10.176 | 1.949 | |||||
第四透鏡 | 24a | 球面 | -106.324 | 0.517 | 1.932 | 18.9 | -13.90 | 玻璃 |
24b | 球面 | 14.784 | 3.324 | |||||
第五透鏡 | 25a | 非球面 | 59.467 | 2.391 | 1.533 | 56.3 | 18.26 | 塑膠 |
25b | 非球面 | -11.476 | 0.890 | |||||
濾光元件 | 26a | 平面 | 無限 | 0.900 | 1.517 | 64.2 | 玻璃 | |
26b | 平面 | 無限 | 8.857 | |||||
成像面 | 27 | 平面 | 無限 | |||||
參考波長:555 nm |
第二實施例之非球面係數 | ||||
表面 | 21a | 21b | 22a | 22b |
K | -1.01E+00 | -8.02E-01 | -1.39E+00 | -7.67E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -1.15E-03 | -1.88E-03 | 3.52E-04 | -2.03E-04 |
A 6 | -7.00E-05 | -1.27E-04 | -2.57E-05 | -1.25E-05 |
A 8 | 1.97E-06 | 1.08E-06 | 2.38E-07 | 1.29E-08 |
A 10 | -1.34E-08 | -4.54E-08 | -2.38E-08 | 4.23E-09 |
A 12 | -3.40E-10 | -1.74E-11 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 14 | -6.23E-12 | -1.18E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 16 | 3.11E-13 | -4.85E-12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
表面 | 23a | 23b | 25a | 25b |
K | -1.04E+00 | -3.15E+00 | 8.98E+00 | -6.30E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -2.20E-05 | 1.51E-04 | 9.90E-04 | 5.73E-04 |
A 6 | -2.36E-06 | -5.84E-06 | -9.18E-06 | 7.39E-06 |
A 8 | 1.67E-08 | 5.26E-08 | 1.17E-07 | 1.67E-07 |
A 10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.33E-09 | -6.65E-09 |
A 12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 1.84E-11 | -1.18E-10 |
A 14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 8.10E-13 | 1.63E-12 |
A 16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 7.35E-14 | 2.33E-13 |
在第二實施例中,光學成像透鏡組20之各關係式的數值列於表五。由表五可知,第二實施例之光學成像透鏡組20滿足關係式(1)至(11)的要求。
表五
關係式 | 數值 |
f2/f1 | 1.94 |
Vd4/EFL | 1.94 |
f23/f3 | 1.00 |
f12/f345 | -1.26 |
(AT34+AT45)/AT12 | 1.00 |
R3/R2 | -3.39 |
f1/f3 | -2.60 |
EFL/R1+EFL/R2 | 7.30 |
CT4/EFL | 0.05 |
Vd3+Vd5 | 109.6 |
Vd4 | 18.9 |
CT1/EFL | 0.08 |
(R5+R6)/(R6-R5) | -0.03 |
參見圖2B,圖中由左至右分別為光學成像透鏡組20之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm及650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.08mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.05mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.06mm以內;而畸變像差可以控制在12%以內。如圖2B所示,本實施例之光學成像透鏡組20已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第三實施例
參見圖3A及圖3B, 圖3A為本發明第三實施例之光學成像透鏡組之示意圖。圖3B由左至右依序為本發明第三實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖3A所示,第三實施例之光學成像透鏡組30由物側至像側依序包含第一透鏡31、第二透鏡32、光圈ST、第三透鏡33、第四透鏡34及第五透鏡35。此光學成像透鏡組30更可包含濾光元件36及成像面37。在成像面37上更可設置一影像感測元件300,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡31具有負屈折力,其物側面31a為凸面、像側面31b為凹面,且其物側面31a及像側面31b皆為非球面,物側面31a具有至少一個反曲點。第一透鏡31之材質為塑膠。
第二透鏡32 具有負屈折力,其物側面32a為凹面、像側面32b為凸面,且其物側面32a及像側面32b皆為非球面。第二透鏡32之材質為塑膠。
第三透鏡33具有正屈折力,其物側面33a為凸面、像側面33b為凸面,且物側面33a及像側面33b皆為非球面。第三透鏡33之材質為玻璃。
第四透鏡34具有負屈折力,其物側面34a為凹面,其像側面34b為凹面,且其物側面34a及像側面34b皆為球面。第四透鏡34之材質為玻璃。
第五透鏡35具有正屈折力,其物側面35a為凸面,像側面35b於近軸處為凸面、離軸處為凹面,且其物側面35a及像側面35b皆為非球面,像側面35b具有至少一個反曲點。第五透鏡35之材質為塑膠。
濾光元件36設置於第五透鏡35與成像面37之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件36之二表面36a、36b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件(Image Sensor)300例如是電荷耦合元件影像感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體感測元件(CMOS Image Sensor)。
第三實施例之光學成像透鏡組30之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表六及表七。在第三實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表六
表七
第三實施例 | ||||||||
EFL= 10.22 mm, Fno = 2.16, HFOV = 35.6 deg | ||||||||
表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
被攝物 | 無限 | 無限 | ||||||
第一透鏡 | 31a | 非球面 | 3.110 | 0.681 | 1.539 | 55.9 | -22.64 | 塑膠 |
31b | 非球面 | 2.288 | 6.301 | |||||
第二透鏡 | 32a | 非球面 | -10.456 | 1.232 | 1.539 | 55.9 | -22.04 | 塑膠 |
32b | 非球面 | -90.579 | 2.649 | |||||
光圈 | ST | 平面 | 無限 | 0.723 | ||||
第三透鏡 | 33a | 非球面 | 10.271 | 2.500 | 1.696 | 53.2 | 7.73 | 玻璃 |
33b | 非球面 | -10.163 | 2.360 | |||||
第四透鏡 | 34a | 球面 | -32.191 | 0.560 | 1.932 | 18.9 | -13.69 | 玻璃 |
34b | 球面 | 21.305 | 2.253 | |||||
第五透鏡 | 35a | 非球面 | 27.835 | 1.800 | 1.538 | 56.0 | 16.93 | 塑膠 |
35b | 非球面 | -13.238 | 3.394 | |||||
濾光元件 | 36a | 平面 | 無限 | 0.900 | 1.517 | 64.2 | 玻璃 | |
36b | 平面 | 無限 | 8.140 | |||||
成像面 | 37 | 平面 | 無限 | |||||
參考波長:555 nm |
第三實施例之非球面係數 | ||||
表面 | 31a | 31b | 32a | 32b |
K | -9.55E-01 | -7.85E-01 | -4.14E-01 | 4.14E+02 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -1.11E-03 | -1.73E-03 | 2.97E-04 | -1.08E-04 |
A 6 | -6.70E-05 | -1.23E-04 | -2.98E-05 | -2.57E-05 |
A 8 | 1.80E-06 | 1.24E-06 | 5.26E-07 | 5.85E-07 |
A 10 | -1.34E-08 | -4.36E-08 | -1.79E-08 | 2.22E-09 |
A 12 | -3.38E-10 | 2.18E-11 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 14 | -6.01E-12 | -1.23E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 16 | 3.35E-13 | -6.10E-12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
表面 | 33a | 33b | 35a | 35b |
K | -1.21E+00 | -3.17E+00 | -5.20E+01 | -3.62E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -2.26E-05 | 1.34E-04 | 1.04E-03 | 6.86E-04 |
A 6 | -2.33E-06 | -4.18E-06 | -1.23E-05 | 4.00E-07 |
A 8 | 1.16E-07 | 1.00E-07 | 1.52E-07 | 2.98E-07 |
A 10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.12E-09 | -5.75E-09 |
A 12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 3.97E-11 | -1.10E-10 |
A 14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 1.62E-12 | 1.61E-12 |
A 16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 8.53E-14 | 2.33E-13 |
在第三實施例中,光學成像透鏡組30之各關係式的數值列於表八。由表八可知,第三實施例之光學成像透鏡組30滿足關係式(1)至(11)的要求。
表八
關係式 | 數值 |
f2/f1 | 0.97 |
Vd4/EFL | 1.85 |
f23/f3 | 1.14 |
f12/f345 | -1.07 |
(AT34+AT45)/AT12 | 0.73 |
R3/R2 | -4.57 |
f1/f3 | -2.93 |
EFL/R1+EFL/R2 | 7.75 |
CT4/EFL | 0.05 |
Vd3+Vd5 | 109.2 |
Vd4 | 18.9 |
CT1/EFL | 0.07 |
(R5+R6)/(R6-R5) | -0.01 |
參見圖3B,圖中由左至右分別為光學成像透鏡組30之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm及650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.07mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.03mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.06mm以內;而畸變像差可以控制在15%以內。如圖3B所示,本實施例之光學成像透鏡組30已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第四實施例
參見圖4A及圖4B, 圖4A為本發明第四實施例之光學成像透鏡組之示意圖。圖4B由左至右依序為本發明第四實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖4A所示,第四實施例之光學成像透鏡組40由物側至像側依序包含第一透鏡41、第二透鏡42、光圈ST、第三透鏡43、第四透鏡44及第五透鏡45。此光學成像透鏡組40更可包含濾光元件46及成像面47。在成像面47上更可設置一影像感測元件400,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡41具有負屈折力,其物側面41a為凸面、像側面41b為凹面,且其物側面41a及像側面41b皆為非球面,且物側面41a及像側面41b各具有至少一個反曲點。第一透鏡41之材質為塑膠。
第二透鏡42 具有負屈折力,其物側面42a為凹面、像側面42b為凸面,且其物側面42a及像側面42b皆為非球面。第二透鏡42之材質為塑膠。
第三透鏡43具有正屈折力,其物側面43a為凸面、像側面43b為凸面,且物側面43a及像側面43b皆為非球面。第三透鏡43之材質為玻璃。
第四透鏡44具有負屈折力,其物側面44a為凸面,其像側面44b為凹面,且其物側面44a及像側面44b皆為球面。第四透鏡44之材質為玻璃。
第五透鏡45具有正屈折力,其物側面45a為凸面,像側面45b於近軸處為凸面、離軸處為凹面,且其物側面45a及像側面45b皆為非球面,且像側面45b具有至少一個反曲點。第五透鏡45之材質為塑膠。
濾光元件46設置於第五透鏡45與成像面47之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件46之二表面46a、46b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件(Image Sensor)400例如是電荷耦合元件影像感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體感測元件(CMOS Image Sensor)。
第四實施例之光學成像透鏡組40之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表九及表十。在第四實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表九
表十
第四實施例 | ||||||||
EFL= 12.10 mm, Fno = 2.17, HFOV = 32.0 deg | ||||||||
表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
被攝物 | 無限 | 無限 | ||||||
第一透鏡 | 41a | 非球面 | 4.999 | 1.684 | 1.536 | 56.1 | -19.08 | 塑膠 |
41b | 非球面 | 2.964 | 3.971 | |||||
第二透鏡 | 42a | 非球面 | -8.656 | 2.995 | 1.536 | 56.1 | -94.83 | 塑膠 |
42b | 非球面 | -11.691 | 0.381 | |||||
光圈 | ST | 平面 | 無限 | 0.090 | ||||
第三透鏡 | 43a | 非球面 | 8.566 | 2.811 | 1.696 | 53.2 | 7.76 | 玻璃 |
43b | 非球面 | -12.659 | 1.280 | |||||
第四透鏡 | 44a | 球面 | 18.317 | 0.400 | 1.932 | 18.9 | -14.02 | 玻璃 |
44b | 球面 | 7.544 | 3.725 | |||||
第五透鏡 | 45a | 非球面 | 34.851 | 1.750 | 1.539 | 55.9 | 22.76 | 塑膠 |
45b | 非球面 | -18.602 | 1.735 | |||||
濾光元件 | 46a | 平面 | 無限 | 0.900 | 1.517 | 64.2 | 玻璃 | |
46b | 平面 | 無限 | 8.058 | |||||
成像面 | 47 | 平面 | 無限 | |||||
參考波長:555 nm |
第四實施例之非球面係數 | ||||
表面 | 41a | 41b | 42a | 42b |
K | -8.39E-01 | -6.19E-01 | -9.94E-01 | -6.16E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -1.21E-03 | -2.50E-03 | 5.93E-04 | -5.81E-04 |
A 6 | -7.27E-05 | -1.39E-04 | -1.14E-05 | -1.84E-06 |
A 8 | 1.96E-06 | 1.05E-06 | 2.50E-07 | 8.96E-08 |
A 10 | -1.37E-08 | -4.45E-08 | -1.85E-08 | 7.24E-09 |
A 12 | -3.44E-10 | 7.80E-11 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 14 | -5.74E-12 | -1.18E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 16 | 3.57E-13 | -5.40E-12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
表面 | 43a | 43b | 45a | 45b |
K | -2.69E+00 | -7.65E+00 | -1.00E+01 | -2.56E+01 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | 9.89E-05 | 5.32E-05 | 1.11E-03 | 3.92E-04 |
A 6 | -2.55E-06 | -7.84E-06 | -8.55E-06 | 8.90E-06 |
A 8 | -1.31E-09 | 6.25E-08 | 1.15E-07 | 1.68E-07 |
A 10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.75E-09 | -6.39E-09 |
A 12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 4.35E-12 | -1.04E-10 |
A 14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 9.70E-13 | 1.72E-12 |
A 16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 1.05E-13 | 2.06E-13 |
在第四實施例中,光學成像透鏡組40之各關係式的數值列於表十一。由表十一可知,第四實施例之光學成像透鏡組40滿足關係式(1)至(11)的要求。
表十一
關係式 | 數值 |
f2/f1 | 4.97 |
Vd4/EFL | 1.56 |
f23/f3 | 0.95 |
f12/f345 | -1.61 |
(AT34+AT45)/AT12 | 1.26 |
R3/R2 | -2.92 |
f1/f3 | -2.46 |
EFL/R1+EFL/R2 | 6.50 |
CT4/EFL | 0.03 |
Vd3+Vd5 | 109.1 |
Vd4 | 18.9 |
CT1/EFL | 0.14 |
(R5+R6)/(R6-R5) | 0.19 |
參見圖4B,圖中由左至右分別為光學成像透鏡組40之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm及650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.06mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.08mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.05mm以內;而畸變像差可以控制在17%以內。如圖4B所示,本實施例之光學成像透鏡組40已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第五實施例
參見圖5A及圖5B, 圖5A為本發明第五實施例之光學成像透鏡組之示意圖。圖5B由左至右依序為本發明第五實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖5A所示,第五實施例之光學成像透鏡組50由物側至像側依序包含第一透鏡51、第二透鏡52、光圈ST、第三透鏡53、第四透鏡54及第五透鏡55。此光學成像透鏡組50更可包含濾光元件56及成像面57。在成像面57上更可設置一影像感測元件500,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡51具有負屈折力,其物側面51a為凸面、像側面51b為凹面,且其物側面51a及像側面51b皆為非球面,且物側面51a及像側面51b各具有至少一個反曲點。第一透鏡51之材質為塑膠。
第二透鏡52 具有負屈折力,其物側面52a為凹面、像側面52b為凸面,且其物側面52a及像側面52b皆為非球面。第二透鏡52之材質為塑膠。
第三透鏡53具有正屈折力,其物側面53a為凸面、像側面53b為凸面,且物側面53a及像側面53b皆為非球面。第三透鏡53之材質為玻璃。
第四透鏡54具有負屈折力,其物側面54a為凹面,其像側面54b為凹面,且其物側面54a及像側面54b皆為球面。第四透鏡54之材質為玻璃。
第五透鏡55具有正屈折力,其物側面55a為凸面,像側面55b於近軸處為凸面、離軸處為凹面,且其物側面55a及像側面55b皆為非球面,且像側面55b具有至少一個反曲點。第五透鏡55之材質為塑膠。
濾光元件56設置於第五透鏡55與成像面57之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件56之二表面56a、56b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件(Image Sensor)500例如是電荷耦合元件影像感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體感測元件(CMOS Image Sensor)。
第五實施例之光學成像透鏡組50之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表十二及表十三。在第五實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表十二
表十三
第五實施例 | ||||||||
EFL= 6.50 mm, Fno = 1.75, HFOV = 51.7 deg | ||||||||
表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
被攝物 | 無限 | 無限 | ||||||
第一透鏡 | 51a | 非球面 | 3.124 | 0.504 | 1.533 | 55.8 | -17.70 | 塑膠 |
51b | 非球面 | 2.215 | 5.710 | |||||
第二透鏡 | 52a | 非球面 | -7.226 | 5.229 | 1.538 | 56.0 | -112.68 | 塑膠 |
52b | 非球面 | -10.280 | 3.298 | |||||
光圈 | ST | 平面 | 無限 | 0.200 | ||||
第三透鏡 | 53a | 非球面 | 10.514 | 3.592 | 1.696 | 53.2 | 7.94 | 玻璃 |
53b | 非球面 | -10.006 | 1.676 | |||||
第四透鏡 | 54a | 球面 | -22.846 | 0.803 | 1.969 | 17.5 | -12.48 | 玻璃 |
54b | 球面 | 26.142 | 2.115 | |||||
第五透鏡 | 55a | 非球面 | 441.872 | 2.000 | 1.533 | 55.8 | 16.48 | 塑膠 |
55b | 非球面 | -8.948 | 0.500 | |||||
濾光元件 | 56a | 平面 | 無限 | 0.900 | 1.517 | 64.2 | 玻璃 | |
56b | 平面 | 無限 | 6.370 | |||||
成像面 | 57 | 平面 | 無限 | |||||
參考波長:555 nm |
第五實施例之非球面係數 | ||||
表面 | 51a | 51b | 52a | 52b |
K | -9.89E-01 | -8.29E-01 | -1.02E+00 | -1.15E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -8.65E-04 | -4.83E-04 | 2.20E-04 | 2.04E-04 |
A 6 | -7.24E-05 | -1.36E-04 | -1.65E-05 | -3.22E-06 |
A 8 | 1.97E-06 | 1.06E-06 | 2.56E-07 | 6.69E-08 |
A 10 | -1.34E-08 | -4.59E-08 | -2.03E-08 | 6.93E-09 |
A 12 | -3.37E-10 | -7.07E-11 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 14 | -6.01E-12 | -1.24E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 16 | 3.25E-13 | -5.42E-12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
表面 | 53a | 53b | 55a | 55b |
K | -7.80E-01 | -1.43E+00 | 1.94E+03 | -3.80E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | 6.67E-05 | 3.23E-04 | 1.18E-03 | 1.12E-03 |
A 6 | -2.45E-06 | -7.23E-06 | -1.05E-05 | 5.33E-06 |
A 8 | 5.15E-09 | 7.38E-08 | 9.23E-08 | 1.77E-07 |
A 10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.83E-09 | -6.56E-09 |
A 12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 3.52E-12 | -1.19E-10 |
A 14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 7.72E-13 | 1.16E-12 |
A 16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 8.23E-14 | 1.99E-13 |
在第五實施例中,光學成像透鏡組50之各關係式的數值列於表十四。由表十四可知,第五實施例之光學成像透鏡組50滿足關係式(1)至(11)的要求。
表十四
關係式 | 數值 |
f2/f1 | 6.37 |
Vd4/EFL | 2.69 |
f23/f3 | 0.82 |
f12/f345 | -1.69 |
(AT34+AT45)/AT12 | 0.66 |
R3/R2 | -3.26 |
f1/f3 | -2.23 |
EFL/R1+EFL/R2 | 5.01 |
CT4/EFL | 0.12 |
Vd3+Vd5 | 109.0 |
Vd4 | 17.5 |
CT1/EFL | 0.08 |
(R5+R6)/(R6-R5) | -0.02 |
參見圖5B,圖中由左至右分別為光學成像透鏡組50之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm及650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.05mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.06mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.1mm以內;而畸變像差可以控制在23%以內。如圖5B所示,本實施例之光學成像透鏡組50已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第六實施例
參見圖6A及圖6B, 圖6A為本發明第六實施例之光學成像透鏡組之示意圖。圖6B由左至右依序為本發明第六實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖6A所示,第六實施例之光學成像透鏡組60由物側至像側依序包含第一透鏡61、第二透鏡62、光圈ST、第三透鏡63、第四透鏡64及第五透鏡65。此光學成像透鏡組60更可包含濾光元件66及成像面67。在成像面67上更可設置一影像感測元件600,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡61具有負屈折力,其物側面61a為凸面、像側面61b為凹面,且其物側面61a及像側面61b皆為非球面,且物側面61a及像側面61b各具有至少一個反曲點。第一透鏡61之材質為玻璃。
第二透鏡62 具有負屈折力,其物側面62a為凹面、像側面62b為凸面,且其物側面62a及像側面62b皆為非球面。第二透鏡62之材質為玻璃。
第三透鏡63具有正屈折力,其物側面63a為凸面、像側面63b為凸面,且物側面63a及像側面63b皆為非球面。第三透鏡63之材質為玻璃。
第四透鏡64具有負屈折力,其物側面64a為凹面,其像側面64b為凹面,且其物側面64a及像側面64b皆為球面。第四透鏡64之材質為玻璃。
第五透鏡65具有正屈折力,其物側面65a為凸面,像側面65b於近軸處為凸面、離軸處為凹面,且其物側面65a及像側面65b皆為非球面,且像側面65b具有至少一個反曲點。第五透鏡65之材質為塑膠。
濾光元件66設置於第五透鏡65與成像面67之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件66之二表面66a、66b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件(Image Sensor)600例如是電荷耦合元件影像感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體感測元件(CMOS Image Sensor)。
第六實施例之光學成像透鏡組60之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表十五及表十六。在第六實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表十五
表十六
第六實施例 | ||||||||
EFL= 7.52 mm, Fno = 1.68, HFOV = 50 deg | ||||||||
表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
被攝物 | 無限 | 無限 | ||||||
第一透鏡 | 61a | 非球面 | 3.248 | 0.802 | 1.549 | 53.6 | -19.33 | 玻璃 |
61b | 非球面 | 2.270 | 5.143 | |||||
第二透鏡 | 62a | 非球面 | -7.076 | 4.700 | 1.542 | 59.5 | -85.22 | 玻璃 |
62b | 非球面 | -10.307 | 0.785 | |||||
光圈 | ST | 平面 | 無限 | 1.564 | ||||
第三透鏡 | 63a | 非球面 | 10.320 | 3.698 | 1.696 | 53.2 | 8.12 | 玻璃 |
63b | 非球面 | -10.641 | 1.629 | |||||
第四透鏡 | 64a | 球面 | -40.535 | 0.596 | 1.932 | 18.9 | -11.66 | 玻璃 |
64b | 球面 | 14.938 | 2.231 | |||||
第五透鏡 | 65a | 非球面 | 39.706 | 2.000 | 1.533 | 55.8 | 14.23 | 塑膠 |
65b | 非球面 | -9.206 | 0.570 | |||||
濾光元件 | 66a | 平面 | 無限 | 0.900 | 1.517 | 64.2 | 玻璃 | |
66b | 平面 | 無限 | 7.088 | |||||
成像面 | 67 | 平面 | 無限 | |||||
參考波長:555 nm |
第六實施例之非球面係數 | ||||
表面 | 61a | 61b | 62a | 62b |
K | -9.86E-01 | -8.13E-01 | -6.24E-01 | -2.50E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -1.11E-03 | -1.71E-03 | 2.92E-04 | -1.01E-04 |
A 6 | -7.22E-05 | -1.33E-04 | -1.67E-05 | -4.73E-06 |
A 8 | 1.98E-06 | 1.07E-06 | 2.12E-07 | 8.26E-08 |
A 10 | -1.31E-08 | -4.88E-08 | -2.31E-08 | 6.75E-09 |
A 12 | -3.33E-10 | -2.66E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 14 | -6.02E-12 | -1.24E-10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 16 | 3.24E-13 | -5.43E-12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
表面 | 63a | 63b | 65a | 65b |
K | -6.96E-01 | -3.77E+00 | 1.41E+01 | -4.27E+00 |
A 2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A 4 | -1.94E-05 | 1.31E-04 | 1.04E-03 | 6.90E-04 |
A 6 | -2.79E-06 | -7.54E-06 | -1.07E-05 | 5.51E-06 |
A 8 | 3.58E-10 | 6.37E-08 | 1.07E-07 | 1.73E-07 |
A 10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -1.83E-09 | -6.53E-09 |
A 12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 6.91E-12 | -1.22E-10 |
A 14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 7.76E-13 | 1.15E-12 |
A 16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 8.25E-14 | 1.99E-13 |
在第六實施例中,光學成像透鏡組60之各關係式的數值列於表十七。由表十七可知,第六實施例之光學成像透鏡組60滿足關係式(1)至(11)的要求。
表十七
關係式 | 數值 |
f2/f1 | 4.41 |
Vd4/EFL | 2.51 |
f23/f3 | 0.85 |
f12/f345 | -1.69 |
(AT34+AT45)/AT12 | 0.75 |
R3/R2 | -3.12 |
f1/f3 | -2.38 |
EFL/R1+EFL/R2 | 5.63 |
CT4/EFL | 0.08 |
Vd3+Vd5 | 109.0 |
Vd4 | 18.9 |
CT1/EFL | 0.11 |
(R5+R6)/(R6-R5) | 0.02 |
參見圖6B,圖中由左至右分別為光學成像透鏡組60之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm及650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.04mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.07mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.05mm以內;而畸變像差可以控制在30%以內。如圖6B所示,本實施例之光學成像透鏡組60已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第七實施例
本發明第七實施例為一成像裝置,此成像裝置包含如前述第一至第六實施例之光學成像透鏡組,以及一影像感測元件;其中,影像感測元件例如是設置於光學成像透鏡組之成像面。影像感測元件例如是電荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)或互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)影像感測元件等。此成像裝置例如是車用攝影之相機模組、可攜式電子產品之相機模組,或監控攝影機之相機模組等。
第八實施例
請參照圖7,圖中係繪示本發明第八實施例之電子裝置1000的示意圖。如圖所示,電子裝置1000包含一成像裝置1010。成像裝置1010例如是前述第七實施例之成像裝置,可以由本發明之光學成像透鏡組及一影像感測元件所構成。此電子裝置1000例如是車用攝影裝置、監視攝影機或空拍攝影機等。
雖然本發明使用前述數個實施例加以說明,然而該些實施例並非用以限制本發明之範圍。對本發明所屬技術領域具有通常知識者而言,在不脫離本發明之精神與範圍內,仍可以參照本發明所揭露的實施例內容進行形式上和細節上的多種變化。是故,此處需明白的是,本發明係以下列申請專利範圍所界定者為準,任何在申請專利範圍內或其等效的範圍內所作的各種變化,仍應落入本發明之申請專利範圍之內。
10、20、30、40、50、60:光學成像透鏡組
11、21、31、41、51、61:第一透鏡
12、22、32、42、52、62:第二透鏡
13、23、33、43、53、63:第三透鏡
4、14、24、34、44、54、64:第四透鏡
15、25、35、45、55、65:第五透鏡
16、26、36、46、56、66:濾光元件
17、27、37、47、57、67:成像面
11a、21a、31a、41a、51a、61a:第一透鏡之物側面
11b、21b、31b、41b、51b、61b:第一透鏡之像側面
12a、22a、32a、42a、52a、62a:第二透鏡之物側面
12b、22b、32b、42b、52b、62b:第二透鏡之像側面
13a、23a、33a、43a、53a、63a:第三透鏡之物側面
13b、23b、33b、43b、53b、63b:第三透鏡之像側面
14a、24a、34a、44a、54a、64a:第四透鏡之物側面
14b、24b、34b、44b、54b、64b:第四透鏡之像側面
15a、25a、35a、45a、55a、65a:第五透鏡之物側面
15b、25b、35b、45b、55b、65b:第五透鏡之像側面
16a、16b、26a、26b、36a、36b、46a、46b、56a、56b、66a、66b:濾光元件之二表面
100、200、300、400、500、600:影像感測元件
1000:電子裝置
1010:成像裝置
I:光軸
ST:光圈
〔圖1A〕為本發明第一實施例之光學成像透鏡組示意圖;
〔圖1B〕由左至右依序為本發明第一實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖2A〕為本發明第二實施例之光學成像透鏡組示意圖;
〔圖2B〕由左至右依序為本發明第二實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖3A〕為本發明第三實施例之光學成像透鏡組示意圖;
〔圖3B〕由左至右依序為本發明第三實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖4A〕為本發明第四實施例之光學成像透鏡組示意圖;
〔圖4B〕由左至右依序為本發明第四實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖5A〕為本發明第五實施例之光學成像透鏡組示意圖;
〔圖5B〕由左至右依序為本發明第五實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖6A〕為本發明第六實施例之光學成像透鏡組示意圖;
〔圖6B〕由左至右依序為本發明第六實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;及
〔圖7〕為本發明第八實施例之電子裝置之示意圖。
10:光學成像透鏡組
11:第一透鏡
12:第二透鏡
13:第三透鏡
14:第四透鏡
15:第五透鏡
16:濾光元件
17:成像面
11a:第一透鏡之物側面
11b:第一透鏡之像側面
12a:第二透鏡之物側面
12b:第二透鏡之像側面
13a:第三透鏡之物側面
13b:第三透鏡之像側面
14a:第四透鏡之物側面
14b:第四透鏡之像側面
15a:第五透鏡之物側面
15b:第五透鏡之像側面
16a、16b:濾光元件之二表面
100:影像感測元件
I:光軸
ST:光圈
Claims (12)
- 一種光學成像透鏡組,由物側至像側依序包含:一第一透鏡,具有負屈折力,其物側面為凸面、像側面為凹面;一第二透鏡,具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面;一光圈;一第三透鏡,具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面;一第四透鏡,具有負屈折力;及一第五透鏡,具有正屈折力,其像側面為凸面;其中,該光學成像透鏡組之透鏡總數為五片;其中,該第三透鏡的焦距為f3,該第二透鏡與該第三透鏡的組合焦距f23,係滿足以下關係式:0.7<f23/f3<1.2。
- 如請求項1之光學成像透鏡組,其中,該第一透鏡的焦距為f1,該第二透鏡的焦距為f2,該第四透鏡的色散係數為Vd4,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:0.8<f2/f1<7;及1.3<Vd4/EFL<3。
- 一種光學成像透鏡組,由物側至像側依序包含:一第一透鏡,具有負屈折力,其物側面為凸面、像側面為凹面;一第二透鏡,具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面;一光圈;一第三透鏡,具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面;一第四透鏡,具有負屈折力;及一第五透鏡,具有正屈折力,其像側面為凸面,該第五透鏡的像側面為非球面;其中,該光學成像透鏡組之透鏡總數為五片;其中,該第三透鏡的焦距為f3,該第二透鏡與該第三透鏡的組合焦距f23,係滿足以下關係式:0.7<f23/f3<1.2。
- 如請求項1或3之光學成像透鏡組,其中,該第一透鏡及該第二透鏡的組合焦距為f12,該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡的組合焦距為f345,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:-2<f12/f345<0。
- 如請求項1或3之光學成像透鏡組,其中,該第一透鏡像側面至該第二透鏡物側面在光軸上的距離為AT12,該第三透鏡像側面至該第四透鏡物側面在光軸上的距離為AT34,該第四透鏡像側面至該第五透鏡物側面在光軸上的距離為AT45,係滿足以下關係式:0.4<(AT34+AT45)/AT12<1.4。
- 如請求項1或3之光學成像透鏡組,其中,該第一透鏡像側面的曲率半徑為R2,該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3,係滿足以下關係式:-4.8<R3/R2<-2.7。
- 如請求項1或3之光學成像透鏡組,其中,該第一透鏡的焦距為f1,該第三透鏡的焦距為f3,係滿足以下關係式:-3.2<f1/f3<-2.0。
- 如請求項1或3之光學成像透鏡組,其中,該第一透鏡物側面的曲率半徑為R1、像側面的曲率半徑為R2,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:4.5<EFL/R1+EFL/R2<8.5。
- 如請求項1或3之光學成像透鏡組,其中,該第三透鏡的色散係數為Vd3,該第四透鏡的色散係數為Vd4,該第五透鏡的色散係數為Vd5,係滿足以下關係式: Vd3+Vd5>100;及Vd4<30。
- 如請求項1或3之光學成像透鏡組,其中,該第四透鏡在光軸上的厚度為CT4,所述光學成像透鏡組的有效焦距為EFL,係滿足以下關係式:0.02<CT4/EFL<0.14。
- 一種成像裝置,其包含如請求項1或3之光學成像透鏡組,及一影像感測元件,其中,該影像感測元件係設置於該光學成像透鏡組之成像面。
- 一種電子裝置,其包含如請求項11之成像裝置。
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TW111105196A TWI787082B (zh) | 2022-02-14 | 2022-02-14 | 光學成像透鏡組、成像裝置及電子裝置 |
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TW201930950A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-08-01 | 光芒光學股份有限公司 | 鏡頭及其製造方法 |
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- 2022-02-14 TW TW111105196A patent/TWI787082B/zh active
Patent Citations (3)
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