TWI806947B

TWI806947B - 光學鏡頭

Info

Publication number: TWI806947B
Application number: TW107146528A
Authority: TW
Inventors: 陳嘉鴻
Original assignee: 佳能企業股份有限公司
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2023-07-01
Also published as: TW202024712A; US20200201001A1; US11768354B2

Abstract

一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一具有屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有正屈光度的第四透鏡及一具有屈光度的第五透鏡。第一透鏡的物側表面為一凹面或一平面；第一透鏡及第二透鏡總體呈現負屈光度；第五透鏡的物側表面及/或像側表面上，自其中心點至遠離光軸的徑向方向，屈光率的變化趨勢相同。

Description

光學鏡頭

本發明是有關於一種光學鏡頭，且特別是有關於一種體積小且成像品質佳的光學鏡頭。

近年來，隨著攝像裝置的應用愈來愈廣泛，對於小型化光學鏡頭的需求也日漸增高。不僅如此，市場上對於光學鏡頭的成像品質要求也愈來愈高。為了增加市場上的競爭優勢，微型化、高畫質及降低成本一直是產品開發者所欲追求的目標。

因此，亟需提出一種新的光學鏡頭，在降低製造成本的前提下，同時實現光學鏡頭的小型化與提升光學鏡頭的成像品質之目的。

本發明係有關於一種光學鏡頭。在降低製造成本的前提下，同時實現光學鏡頭小型化與提升光學鏡頭的成像品質。

本發明提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有正屈光度的第四透鏡以及一具有負屈光度的第五透鏡。第一透鏡的物側表面是一凹面或是一平面。第一透鏡及第二透鏡總體呈現負屈光度。

本發明另提出一種光學鏡頭。光學鏡頭具有一光軸，且自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有正屈光度的第四透鏡以及一第五透鏡。第二透鏡為凸凹透鏡。第五透鏡具有一物側表面及一像側表面，自該物側表面及/或該像側表面的中心點至遠離該光軸的徑向方向，屈光率的變化趨勢相同。

本發明再提出一種光學鏡頭。光學鏡頭具有一光軸，且自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一具有正屈光度的第四透鏡以及一第五透鏡。第一透鏡及第二透鏡總體呈現負屈光度。第五透鏡的物側表面及/或像側表面上，沿著中心點至遠離該光軸的徑向方向，屈光率的變化趨勢相同。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

OL1、OL2:光學鏡頭

L1:第一透鏡

L2:第二透鏡

L3:第三透鏡

L4:第四透鏡

L5:第五透鏡

OA:光軸

S1、S3、S5、S7、S9、S11、S13:物側表面

S2、S4、S6、S8、S10、S12、S14:像側表面

TTL:距離

Y’:成像高度

St:光圈

Ft:濾光片

C:保護片

I:成像面

X:第一方向

第1圖繪示本發明一實施例之光學鏡頭。

第2圖繪示本發明另一實施例之光學鏡頭。

第3A圖列示本發明第1圖之光學鏡頭的各透鏡參數之一實施例。

第3B圖列示本發明第1圖之光學鏡頭之一實施例的非球面透鏡的非球面數學式係數。

第4A圖列示本發明第2圖之光學鏡頭的各透鏡參數之一實施例。

第4B圖列示本發明第2圖之光學鏡頭之一實施例的非球面透鏡的非球面數學式係數。

第5圖繪示列示本發明第3A圖及第4A圖之光學鏡頭的具體參數表現。

以下將詳述本發明的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸或數量，除非有特別說明。

第1圖繪示本發明一實施例之光學鏡頭OL1，第2圖繪示本發明另一實施例之光學鏡頭OL2。為顯現實施例的特徵，僅顯示與本發明實施例有關的結構，其餘結構予以省略。光學鏡頭OL1、OL2可應用於具有影像投影或影像擷取功能的一裝置上，裝置包含但不限於是手持式電腦系統、手持式通訊系統、空拍機、運動型攝像鏡頭、車用攝像鏡頭、監視系統、數位相機、數位攝影機或投影機。

請參照第1圖及第2圖，光學鏡頭OL1、OL2自物側(object side)至像側(image-forming side)依序可包含一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一第三透鏡L3、一第四透鏡L4及一第五透鏡L5。其中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可沿著排列於一光軸OA排列。

一些實施例，第一透鏡L1及第二透鏡L2總體可呈現負屈光度；另一些實施例，第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5總體可呈現正屈光度。其中，第一透鏡L1及第二透鏡L2可定義為一第一透鏡群，第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可定義為一第二透鏡群，但不用以限定本發明。

一些實施例，第一透鏡L1及第二透鏡L2可分別具有屈光度，例如分別是負屈光度或正屈光度；第三透鏡L3可具有正屈光度；第四透鏡L4可具有正屈光度；第五透鏡L5可具有屈光度，例如是正屈光度或負屈光度。

一些具體實施例，第一透鏡L1具有負屈光度；另一些具體實施例，第二透鏡L2及第五透鏡L5皆具有負屈光度；再一具體實施例，第二透鏡L2具有正屈光度，第五透鏡L5具有負屈光度。

一些實施例，第一透鏡L1之物側表面S1至一成像面I的距離為TTL，光學鏡頭OL1、OL2之焦長(focal length)為f，且光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：2

TTL/f、2.5

TTL/f、2.8

TTL/f、TTL/f

3.33、TTL/f

3.5及TTL/f

4。

一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2之成像高度(half image sensor height)為Y’，且光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：0.5

f/Y’、0.7

f/Y’、0.91

f/Y’、f/Y’

1.09、f/Y’

1.3及f/Y’

1.5。

一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2之視角為FOV，且光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：90°

FOV、100°

FOV、FOV

150°、FOV

175°及FOV

180°。

一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2之光圈值為Fno，且光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：0<(Fno×TTL)/(FOV×Y’)、0.03

(Fno×TTL)/(FOV×Y’)、0.04

(Fno×TTL)/(FOV×Y’)、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)

0.06、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)

0.1、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)

0.2及(Fno×TTL)/(FOV×Y’)

0.3。

一些實施例，第四透鏡L4的物側表面S7之一曲率半徑為R7、像側表面S8之一曲率半徑為R8，且光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：1

|(R7-R8)/(R7+R8)|、1.4

|(R7-R8)/(R7+R8)|、|(R7-R8)/(R7+R8)|

1.65及|(R7-R8)/(R7+R8)|

2。

進一步地，於一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2還可滿足以下條件之至少一者：1

(R7-R8)/(R7+R8)、1.4

(R7-R8)/(R7+R8)、(R7-R8)/(R7+R8)

1.65及(R7-R8)/(R7+R8)

2。

一些實施例，第五透鏡L5的物側表面S9之一曲率半徑為R9、像側表面S10之一曲率半徑為R10，且光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：0

|(R9-R10)/(R9+R10)|、0.1

|(R9-R10)/(R9+R10)|、0.14

|(R9-R10)/(R9+R10)|、|(R9-R10)/(R9+R10)|

0.2、|(R9-R10)/(R9+R10)|

0.6及|(R9-R10)/(R9+R10)|

1。

進一步地，於一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2還可滿足以下條件之至少一者：-1

(R9-R10)/(R9+R10)、-0.6

(R9-R10)/(R9+R10)、-0.2

(R9-R10)/(R9+R10)、(R9-R10)/(R9+R10)

-0.14、(R9-R10)/(R9+R10)

-0.1及(R9-R10)/(R9+R10)

0。

一些實施例，第一透鏡L1具有折射率N1和阿貝數V1，第二透鏡L2具有折射率N2和阿貝數V2，第三透鏡L3具有折射率N3和阿貝數V3，第四透鏡L4具有折射率N4和阿貝數V4，第五透鏡L5具有折射率N5和阿貝數V5，且光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：N3>N1、N1>N2、N1>N4、N1>N5、V1>V3、V2>V3、V4>V3及V5>V3。

進一步地，於一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：N3-N1

0.05、N1-N2

0.05、N1-N4

0.05、N1-N5

0.05、V1-V3

5、V2-V3

5、V4-V3

5及V5-V3

5。

再者，於一些具體實施例，光學鏡頭OL1、OL2可滿足以下條件之至少一者：N2=N4、N2=N5、N4=N5、V2=V4、V2=V5及V4=V5。

一些實施例，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可分別為球面透鏡、自由曲面透鏡或非球面透鏡。

具體而言，每一自由曲面透鏡具有至少一自由曲面表面，意即自由曲面透鏡的物側表面及/或像側表面是自由曲面表面；而每一非球面透鏡具有至少一非球面表面，意即非球面透鏡的物側表面及/或像側表面是非球面表面。且各非球面表面可滿足下列數學式：

其中，Z為在光軸OA方向的座標值，以光傳輸方向為正方向，A4、A6、A8、A10及A12為非球面係數，K為二次曲面常數，C=1/R，R為曲率半徑，Y為正交於光軸OA方向的座標值，以遠離光軸OA的方向為正方向。此外，每一非球面表面數學式的各項參數或係數的值可分別設定，以決定非球面表面之各位置點的焦距。

一實施例，第一透鏡L1及第三透鏡L3之至少一者可以是球面透鏡；另一實施例，第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5之至少一者可以是非球面透鏡。一具體實施例，第一透鏡L1及第三透鏡L3均為球面透鏡，第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5均為非球面透鏡。

一些實施例，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可分別採用由玻璃材料所製成的玻璃透鏡或由塑膠材料所製成的塑膠透鏡。其中，塑膠透鏡的材料可包含，但不限於，聚碳酸脂(polycarbonate)、環烯烴共聚物(例如APEL)，以及聚酯樹脂(例如OKP4或OKP4HT)等，或可以是包含了前述三者之至少一者的混合及/或化合材料。

舉例而言，一些實施例，第一透鏡L1及第三透鏡L3之至少一者可以是玻璃透鏡；另一些實施例，第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5之至少一者可以是塑膠透鏡。一具體實施例，第一透鏡L1及第三透鏡L3均為玻璃透鏡，第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5均為塑膠透鏡。再者，於一些具體實施例，第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5是採用相同材料所製成的透鏡。

同時參照第1圖和第2圖，一些實施例，第一透鏡L1的物側表面S1可以是平面或者是朝像側凹入的凹面，其具有無限大的屈光率或者為負屈光率；第一透鏡L1的像側表面S2可以是朝物側凹入的凹面，其具有正屈光率。第一透鏡L1可採用具有負屈光度的透鏡，包含但不限於具有負屈光度的雙凹透鏡或平凹透鏡、玻璃透鏡或塑膠透鏡，以及球面透鏡或非球面透鏡之任一者或其組合。

第二透鏡L2的物側表面S3可以是朝物側凸出的凸面，其具有正屈光率；像側表面S4可以是朝物側凹入的凹面，其具有正屈光率。第二透鏡L2可採用具有屈光度的透鏡，包含但不限於具有負屈光度或正屈光度的凸凹透鏡、玻璃透鏡或塑膠透鏡，以及球面透鏡或非球面透鏡之任一者或其組合。

進一步地，一些實施例，第二透鏡L2的物側表面S3及像側表面S4之至少一者可以是不具有反曲點的非球面表面。具體而言，沿著物側表面S3的中心點至遠離光軸OA的徑向方向，屈光率的變化趨勢相同。亦即，物側表面S3自中心點順著第一方向X上的任兩點的切線可皆為正斜率，而自中心點逆著第一方向X(即順著-X方向)上的任兩點的切線可皆為負斜率；以及/或者，同理，在像側表面S4上，沿著中心點至遠離光軸OA的徑向方向，屈光率的變化趨勢相同。亦即，自像側表面S4的中心點順著第一方向X上的任兩點的切線斜率可皆為正斜率，而自中心點逆著第一方向X(即順著-X方向)上的任兩點的切線可皆為負斜率。

第三透鏡L3的物側表面S5可以是平面或者是朝像側凹入的凹面，其具有無限大的屈光率或者為負屈光率；像側表面S6可以是朝像側凸出的凸面，其具有負屈光率。第三透鏡L3可採用具有正屈光度的透鏡，包括但不限於具有正屈光度的凹凸透鏡或平凹透鏡、玻璃透鏡或塑膠透鏡，以及球面透鏡或非球面透鏡之任一者或其組合。

第四透鏡L4的物側表面S7可以是朝物側凸出的凸面，其具有正屈光率；像側表面S8可以是朝像側凸出的凸面，其具有負屈光率。第四透鏡L4可採用具有正屈光度的透鏡，包含但不限於具有正屈光度的雙凸透鏡、玻璃透鏡或塑膠透鏡，以及球面透鏡或非球面透鏡之任一者或其組合。

第五透鏡L5的物側表面S9可以是朝像側凹入的凹面，其具有負屈光率；像側表面S10可以是朝像側凸出的凸面，其具有負屈光率。第五透鏡L5可採用具有屈光度的透鏡，包含但不限於具有負屈光度或正屈光度的凹凸透鏡、玻璃透鏡或塑膠透鏡，以及球面透鏡或非球面透鏡之任一者或其組合。

進一步地，一些實施例，第五透鏡L5的物側表面S9及像側表面S10之至少一者可以是不具有反曲點的非球面表面。具體而言，在物側表面S9上，沿著中心點至遠離光軸OA的徑向方向，屈光率的變化趨勢相同。即，物側表面S9自中心點順著第一方向X上的任兩點的切線斜率可皆為負斜率，而自中心點逆著第一方向X(即順著-X方向)上的任兩點的切線可皆為正斜率；以及/或者，同理，在像側表面S10上，沿著中心點至遠離光軸OA的徑向方向，屈光率的變化趨勢相同。即，自像側表面S4的中心點順著第一方向X上的任兩點的切線斜率可皆為負斜率，而自中心點逆著第一方向X(即順著-X方向)上的任兩點的切線可皆為正斜率。

一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2更可包含光圈St；另一些實施例，於成像面I上還可設置影像擷取單元(未繪示)，其可對穿透光學鏡頭OL1、OL2的光束進行光電轉換。其中，光圈St可設置於第一透鏡L1的物側、可設置於第一透鏡L1至第五透鏡L5中任兩透鏡之間的任一間隙，或可設置於第五透鏡L5與成像面I之間。一具體實施例，光圈St設置於第一透鏡L1與第二透鏡L2之間；另一具體實施例，光圈St設置於第二透鏡L2與第三透鏡L3之間，但不以此為限。

再者，光學鏡頭OL1、OL2還可包含濾光片Ft及/或保護片C。一些實施例，濾光片Ft可設置於第五透鏡L5與成像面I之間。一些具體實施例，濾光片Ft可以是一紅外濾光片(IR Filter)；另一些實施例，保護片C可設置於濾光片Ft與成像面I之間，且保護片C上還可形成一濾光膜(未繪示)；再一些實施例，可只採用整合了保護影像擷取單元及濾除紅外光束的功能的保護片C。

第3A圖列示本發明第1圖之光學鏡頭OL1的各透鏡參數之一實施例，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及阿貝數(色散係數)等。其中鏡片的表面代號是從物側至像側依序編排，例如：「St」代表光圈St，「S1」代表第一透鏡L1的物側表面S1，「S2」代表第一透鏡L1的像側表面S2...，「S11」及「S12」分別代表濾光片Ft的物側表面S11及像側表面S12，「S13」及「S14」分別代表保護片C的物側表面S13及像側表面S14等等。另外，「厚度」代表該表面與相鄰於像側一表面的距離，例如，物側表面S1的「厚度」為第一透鏡L1的物側表面S1與第一透鏡L1的像側表面S2之間的距離；像側表面S2的「厚度」為第一透鏡L1的像側表面S2與第二透鏡L2的物側表面S3之間的距離。

第3B圖列示本發明第1圖之光學鏡頭OL1之一實施例的非球面透鏡的非球面數學式係數。若光學鏡頭OL1的第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5的物側表面S3、S7、S9及像側表面S4、S8、S10各自為非球面表面，則各非球面數學式的各項係數可如第3B圖所示。

第4A圖列示本發明第2圖之光學鏡頭OL2的各透鏡參數之一實施例，其所代表的定義與意含大致與第3A圖相同。

第4B圖列示本發明第2圖之光學鏡頭OL2之一實施例的非球面透鏡的非球面數學式係數。若光學鏡頭OL2的第二透鏡L2、第四透鏡L4及第五透鏡L5的物側表面S3、S7、S9及像側表面S4、S8、S10各自為非球面表面，則各非球面數學式的各項係數可如第4B圖所示。

第5圖繪示列示本發明第3A圖及第4A圖之光學鏡頭OL1、OL2的具體參數表現，包含焦長f、第一透鏡L1之物側表面S1至成像面I的距離TTL、光圈值Fno、成像高度Y’、視角FOV、物側表面S7、S9及像側表面S8、S10的曲率半徑R7至R10、及上述參數間的關係式之值。

由上述的實施例可知，在降低製造成本的前提下，光學鏡頭OL1、OL2可兼具小型化及成像品質佳的特性。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

OL1:光學鏡頭