TWI834695B - 光學鏡頭 - Google Patents

Abstract

一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二透鏡、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負屈光度的第五透鏡。

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：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二 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。

本發明另提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二透鏡、一具有正屈光度的第三透鏡、一第四透鏡以及一具有負屈光度的第五透鏡。第四透鏡具有朝像側凹入的物側表面。

本發明再提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包含：一具有負屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二透鏡、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屈光度第五透鏡。第四透鏡與第五透鏡之間具有一距離。

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、OL3: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:物側表面

S2、S4、S6、S8、S10、S12:像側表面

I:成像面

H、h、TTL:距離

IF:反曲點

St:光圈

Cp:保護片

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3圖繪示本發明再一實施例之光學鏡頭。

第4A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4B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5A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5B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6A圖列示本發明第3圖之光學鏡頭的各透鏡參數之一實施例。

第6B圖列示本發明第3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7圖繪示列示本發明第4A圖、第5A圖及第6A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，第3圖繪示本發明再一實施例之光學鏡頭OL3。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、OL3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、第2圖及第3圖，光學鏡頭OL1、OL2、OL3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可具有負屈光度；第二透鏡L2可具有正屈光度；第三透鏡L3可具有正屈光度；第四透鏡L4可具有屈光度，例如是正屈光度；第五透鏡L5可具有屈光度，例如是負屈光度。

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、OL3之焦距(focal length)為EFL，且光學鏡頭OL1、OL2、OL3可滿足以下條件之至少一 者：1.5

TTL/EFL、2

TTL/EFL、2.5

TTL/EFL、TTL/EFL

3、TTL/EFL

3.5、及TTL/EFL

4。

一些實施例，第二透鏡L2的焦距為F2，第三透鏡L3的焦距為F3，第四透鏡L4的焦距為F4，且光學鏡頭OL1、OL2、OL3可滿足以下條件之至少一者：F3

F2、F4

F2、F4

F3

F2、及F3

F4

F2。

一些實施例，第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5的組合焦距為F345，且光學鏡頭OL1、OL2、OL3可滿足以下條件之至少一者：0.2

|F2/F345|、0.25

|F2/F345|、0.3

|F2/F345|、0.35

|F2/F345|、|F2/F345|

0.6、|F2/F345|

0.7、及|F2/F345|

0.8。

一些實施例，第四透鏡L4與第五透鏡L5之間具有一距離。

一些實施例，第一透鏡L1的物側表面S1之一曲率半徑為R1，第一透鏡L1的像側表面S2之一曲率半徑為R2，且光學鏡頭OL1、OL2、OL3可滿足以下條件之至少一者：0.01

|R2/R1|、0.015

|R2/R1|、|R2/R1|

0.15、及|R2/R1|

0.2。

一些實施例，第二透鏡L2的物側表面S3之一曲率半徑為R3，第二透鏡L2的像側表面S4之一曲率半徑為R4，且光學鏡頭OL1、OL2、OL3可滿足以下條件之至少一者：0<|R3/R4|、0.005

|R3/R4|、0.01

|R3/R4|、|R3/R4|

0.025、及|R3/R4|

0.03。

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，A2、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。

一些實施例，第一透鏡L1至第五透鏡L5之至少一者可以是球面透鏡或非球面透鏡。一具體實施例，第一透鏡L1及第二透鏡L2為球面透鏡，第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5為非球面透鏡。舉例而言，第一透鏡L1及第二透鏡L2可為物側表面S1、S3及像側表面S2、S4皆為球面表面的球面透鏡，而第三透 鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可為物側表面S5、S7、S9及像側表面S6、S8、S10皆為非球面表面的非球面透鏡。

再者，一些實施例中，光學鏡頭OL1、OL2、OL3的第五透鏡L5是一非球面透鏡，且其像側表面S10是一非球面表面，第五透鏡L5的像側表面S10具有一反曲點IF。其中，反曲點IF至光軸OA的距離為h，包含但不限於是反曲點IF至光軸OA的最短距離或垂直距離；第五透鏡L5的像側表面S10的外緣至光軸OA的距離為H，包含但不限於是第五透鏡L5的半徑、外徑至光軸OA的最短距離或垂直距離，且光學鏡頭OL1、OL2、OL3可滿足以下條件之至少一者：0.3

h/H、0.4

h/H、0.5

h/H、h/H

0.62、h/H

0.7、h/H

0.75、及h/H

0.8。

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及第二透鏡L2之至少一者可以是玻璃透鏡；另一些實施例，第三透鏡L3、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及第二透鏡L2均為玻璃透鏡，第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5均為塑膠透鏡，但不用以限制本發明。

同時參照第1圖、第2圖和第3圖，一些實施例，第一透鏡L1的物側表面S1可以是趨近於平面、而朝像側凹入的凹面，其具有負屈光率，或可以是趨近於平面、而朝物側凸出的凸面，其具有正屈光率；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。

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可以是趨近於平面、而朝物側凹入的凹面，其具有正屈光率，或可以是趨近於平面、而朝像側凸出的凸面，其具有負屈光率。第二透鏡L2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凸凹透鏡或雙凸透鏡、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。

第三透鏡L3的物側表面S5可以是朝像側凹入的凹面，其具有負屈光率；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、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可以是朝像側凹入的凹面，其具有負屈光率；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可採用具有屈光度的透鏡，包含但不限於具有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。

第五透鏡L5的物側表面S9可以是朝物側凸出的凸面，其具有正屈光率；像側表面S10在遠離光軸OA處可朝像側凸出、且在接近光軸OA處可呈朝物側凹入的凹面，其在光軸OA處具有正屈光率。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。

一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2、OL3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、OL3的光束進行光電轉換。其中，光圈St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。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、OL3還可包含保護片Cp。一些具體實施例，保護片Cp可設置於第五透鏡L5及成像面I之間，且保護片Cp上還可形成一濾光膜(未繪示)。

一些實施例，光學鏡頭OL1、OL2、OL3更可包含濾光片(未繪示)，其可設置於第五透鏡L5與保護片Cp之間；另一實施例，保護影像擷取單元及濾除紅外光束的功能可同時整合於保護片Cp。

第4A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」分別代表保護片Cp的物側表面S11及像側表面S12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4B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的第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5的物側表面S5、S7、S9及像側表面S6、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5A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4A圖相同。

第5B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的第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5的物側表面S5、S7、S9及像側表面S6、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5B圖所示。

第6A圖列示本發明第3圖之光學鏡頭OL3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5A圖相同。

第6B圖列示本發明第3圖之光學鏡頭OL3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OL3的第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5的物側表面S5、S7、S9及像側表面S6、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6B圖所示。

第7圖繪示列示本發明第4A圖、第5A圖及第6A圖之光學鏡頭OL1、OL2、OL3的具體參數表現，包含光學鏡頭OL1、OL2、OL3之焦距EFL、光圈值Fno、第一透鏡L1之物側表面S1至成像面I的距離TTL、第一透鏡L1至第五透鏡L5的焦距F1至F5、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5的組合焦距F345、第五透鏡L5的反曲點IF至光軸OA的距離h、第五透鏡L5的像側表面S10外緣至光軸OA的距離H、物側表面S1、S3及像側表面S2、S4的曲率半徑R1至R4、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、OL3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

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:物側表面

S2、S4、S6、S8、S10、S12:像側表面

I:成像面

H、h、TTL:距離

IF:反曲點

St:光圈

Cp:保護片

Claims (8)

1. 一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有負屈光度；一第二透鏡，具有正屈光度，該第二透鏡的焦距為F2，該第二透鏡的物側表面之一曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側表面之一曲率半徑為R4；一第三透鏡，具有正屈光度，該第三透鏡的焦距為F3；一第四透鏡，具有正屈光度，該第四透鏡的焦距為F4；以及一第五透鏡，具有負屈光度；其中該第一透鏡的物側表面至一成像面的距離為TTL，該光學鏡頭之焦距為EFL，該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：1.5

   

   TTL/EFL

   

   4、F3

   

   F2、F4

   

   F3

   

   F2、F3

   

   F4、及0<|R3/R4|

   

   0.03。
2. 一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有負屈光度；一第二透鏡，具有正屈光度，該第二透鏡的焦距為F2，該第二透鏡的物側表面之一曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側表面之一曲率半徑為R4；一第三透鏡，具有正屈光度，該第三透鏡的焦距為F3；一第四透鏡，具有朝像側凹入的物側表面，該第四透鏡的焦距為F4；以及 一第五透鏡，具有負屈光度；其中該第一透鏡的物側表面至一成像面的距離為TTL，該光學鏡頭之焦距為EFL，該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：1.5

   

   TTL/EFL

   

   4、F3

   

   F2、F4

   

   F3

   

   F2、F3

   

   F4、及0<|R3/R4|

   

   0.03。
3. 一種光學鏡頭，自物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有負屈光度；一第二透鏡，具有正屈光度，該第二透鏡的焦距為F2，該第二透鏡的物側表面之一曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側表面之一曲率半徑為R4；一第三透鏡，具有正屈光度，該第三透鏡的焦距為F3；一第四透鏡，具有正屈光度，該第四透鏡的焦距為F4；以及一第五透鏡，具有屈光度，且該第四透鏡與該第五透鏡之間具有一距離；其中該第一透鏡的物側表面至一成像面的距離為TTL，該光學鏡頭之焦距為EFL，該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：1.5

   

   TTL/EFL

   

   4、F3

   

   F2、F4

   

   F3

   

   F2、F3

   

   F4、及0<|R3/R4|

   

   0.03。
4. 如請求項1~3中任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：F4

   

   F2、及F3

   

   F4

   

   F2。
5. 如請求項1~3中任一項所述之光學鏡頭，其中該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡的組合焦距為F345，且該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：0.2

   

   |F2/F345|、及|F2/F345|

   

   0.8。
6. 如請求項1~3中任一項所述之光學鏡頭，其中該第五透鏡的像側表面外緣至該光學鏡頭之一光軸的距離為H，該第五透鏡的像側表面具有一反曲點，該反曲點至該光軸的距離為h，且該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：0.3

   

   h/H、及h/H

   

   0.8。
7. 如請求項1~3中任一項所述之光學鏡頭，其中該第一透鏡的物側表面之一曲率半徑為R1，該第一透鏡的像側表面之一曲率半徑為R2，且該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：0.01

   

   |R2/R1|、及|R2/R1|

   

   0.2。
8. 如請求項1~3中任一項所述之光學鏡頭，其中該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：該第一透鏡具有朝物側凹入的像側表面、及該第二透鏡具有朝物側凸出的物側表面。

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