TWM484709U - 攝像透鏡及包含攝像透鏡的攝像裝置 - Google Patents

Description

攝像透鏡及包含攝像透鏡的攝像裝置

本新型創作是關於一種在諸如電荷耦合元件(charge coupled device；CCD)以及互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)的攝像元件上形成被攝物的光學影像的固定焦點攝像透鏡，且是關於一種攝像裝置，諸如，數位靜態攝影機、具有攝影機之手機、行動資訊終端機(PDA：個人數位助理)、智慧型電話、平板電腦終端機以及行動遊戲機，其上安裝有攝像透鏡以執行攝影術。

近來，隨著個人電腦在家庭中變得普及，能夠將關於拍攝的場景、人物以及其類似者的影像資訊輸入至個人電腦中的數位靜態攝影機已迅速地散播開來。另外，裝設了用於輸入影像的攝影機模組的手機、智慧型電話或平板電腦終端機已日益增加。具有攝像功能的此等裝置，可採用諸如CCD以及CMOS的攝像元件。近來，因為攝像元件已小型化，所以亦存在使攝像裝置的整體以及安裝於其上的攝像透鏡小型化的要求。另外，由於攝像元 件中包含的像素的數目亦已增加，因此存在增強攝像透鏡的解析度以及效能的要求。舉例而言，存在對5百萬像素以上，甚至是較佳對8百萬像素以上的高解析度的對應效能的要求。

為了滿足此等要求，可考慮攝像透鏡由五個或六個透鏡構成，此情形的透鏡數目相對較多。舉例而言，美國專利申請公開案第20120127359號(專利文獻1)以及韓國專利第10-0959687號(專利文獻2)提議一種由五個透鏡構成的攝像透鏡。專利文獻1以及2中揭露的攝像透鏡實質上由自物側起按次序的五個透鏡組成：具有正折射能力的第一透鏡、具有負折射能力的第二透鏡、具有負折射能力的第三透鏡、具有正折射能力的第四透鏡以及具有負折射能力的第五透鏡。

詳言之，對於在厚度已縮短的裝置(諸如，手機、智慧型電話或平板電腦終端機)中使用的攝像透鏡，對縮短透鏡的總長度的要求愈來愈高。因此，有必要進一步縮短在專利文獻1以及2中揭露的攝像透鏡的總長度。

本新型創作已鑒於上文提及的情況來進行，且其目標為提供一種能夠達成在自中心視角至周邊視角的範圍中的高攝像效能同時達成其總長度的縮短的攝像透鏡。本新型創作的另一目標為提供一種攝像裝置，其能夠經由安裝於其上的攝像透鏡獲得具有高解析度的拍攝影像。

本新型創作的攝像透鏡為一種攝像透鏡，其實質上由自物側起按次序的五個透鏡組成： 第一透鏡，其具有雙凸面形狀；第二透鏡，其具有負折射能力；第三透鏡；第四透鏡，其具有正折射能力；以及第五透鏡，其具有負折射能力且具有非球面形狀的物側表面以及像側表面，其中滿足以下條件式(1)至(3)：0<f/f45<0.146 (1)，0.927<f/f4<5 (2)，以及0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1.34 (3)，其中f為整個系統的焦距，f45為第四透鏡以及第五透鏡的複合焦距，f4為第四透鏡的焦距，R5f為第五透鏡的物側表面的近軸曲率半徑，以及R5r為第五透鏡的像側表面的近軸曲率半徑。

根據本新型創作的攝像透鏡，在總體上由五個透鏡構成的攝像透鏡中，第一至第五透鏡的每一透鏡元件的組態經最佳化。因此，有可能達成具有高解析度效能同時縮短其總長度的透鏡系統。

在本新型創作的攝像透鏡中，表述“實質上由五個透鏡組成”意謂本新型創作的攝像透鏡不僅可包含五個透鏡，而且可包含實質上不具有折射能力的透鏡、光學元件(諸如，光闌以及覆蓋玻璃，其並非透鏡)、機構零件(諸如，透鏡凸緣、透鏡鏡筒、攝像元件以及手震模糊校正機構)以及其類似者。當透鏡包含非 球面表面時，前述透鏡的表面形狀以及折射能力的參考記號視為位於近軸區域中。

在本新型創作的攝像透鏡中，藉由使用且滿足以下理想的組態，有可能使其光學效能更好。

在本新型創作的攝像透鏡中，理想的是第三透鏡的像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點定位於第三透鏡的像側表面與光軸的交叉點的物側上，且第三透鏡的物側表面與具有最大視角的主光線的交叉點定位於第三透鏡的物側表面與光軸的交叉點的物側上。

在本新型創作的攝像透鏡中，理想的是第五透鏡具有凸面朝向物側的彎月形透鏡形狀，且其物側表面以及像側表面中的每一者具有非球面形狀，所述非球面形狀具有至少一極值點。

理想的是，本新型創作的攝像透鏡更包含配置於第二透鏡的物側表面的物側上的孔徑光闌。

理想的是，本新型創作的攝像透鏡滿足以下條件式(1-1)至(4)中的任一者。應注意，作為理想的模式，條件式(1-1)至(4)中的任一者可被滿足，或其任意組合可被滿足。

0.03<f/f45<0.144 (1-1)

0.06<f/f45<0.142 (1-2)

0.983<f/f4<3.4 (2-1)

1.03<f/f4<1.8 (2-2)

0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1.15 (3-1)

0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1 (3-2)

-0.07<f/f3<0 (4)，其中 f為整個系統的焦距，f45為第四透鏡以及第五透鏡的複合焦距，f4為第四透鏡的焦距，以及f3為第三透鏡的焦距。

本新型創作的攝像裝置包含本新型創作的攝像透鏡。

根據本新型創作的攝像透鏡，在總體上由五個透鏡構成的攝像透鏡中，每一透鏡元件的組態經最佳化，且具體而言，第四透鏡以及第五透鏡的形狀被適當地形成。因此，能達成具有在自中心視角至周邊視角之範圍中的高攝像效能同時縮短其總長度的透鏡系統。

另外，根據本新型創作的攝像裝置，輸出信號為基於由本新型創作的具有高攝像效能的攝像透鏡形成的光學影像的攝像信號。因此，能獲得具有高解析度的所拍攝的影像。

1‧‧‧攝像裝置

2‧‧‧軸上光線

3‧‧‧最大視角下的光線

100‧‧‧攝像元件

501‧‧‧攝像裝置

541‧‧‧攝影機單元

CG‧‧‧光學構件

D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13‧‧‧軸上表面間距

L‧‧‧攝像透鏡

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

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13‧‧‧曲率半徑

R14‧‧‧影像平面

St‧‧‧孔徑光闌

Z1‧‧‧光軸

圖1為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例1的攝像透鏡的第一組態實例的透鏡截面圖。

圖2為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例2的攝像透鏡的第二組態實例的透鏡截面圖。

圖3為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例3的攝像透鏡的第三組態實例的透鏡截面圖。

圖4為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例4的攝像透鏡的第四組態實例的透鏡截面圖。

圖5為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例5的攝像透鏡的第五組態實例的透鏡截面圖。

圖6為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例6的攝像透鏡的第六組態實例的透鏡截面圖。

圖7為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例7的攝像透鏡的第七組態實例的透鏡截面圖。

圖8為說明根據本新型創作的實施例且對應於實例8的攝像透鏡的第八組態實例的透鏡截面圖。

圖9為說明根據本新型創作的實例1的攝像透鏡的各種像差的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖10為說明根據本新型創作的實例2的攝像透鏡的各種差的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖11為說明根據本新型創作的實例3的攝像透鏡的各種像差的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖12為說明根據本新型創作的實例4的攝像透鏡的各種像差的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖13為說明根據本新型創作的實例5的攝像透鏡的各種像差的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖14為說明根據本新型創作的實例6的攝像透鏡的各種像差 的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖15為說明根據本新型創作的實例7的攝像透鏡的各種像差的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖16為說明根據本新型創作的實例8的攝像透鏡的各種像差的像差圖，其中區塊A繪示球面像差，區塊B繪示像散(像場彎曲)，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差。

圖17為說明為包含根據本新型創作的攝像透鏡的手機的攝像裝置的圖。

圖18為說明為包含根據本新型創作的攝像透鏡的智慧型電話的攝像裝置的示意圖。

下文將參照隨附圖式詳細描述本新型創作的實施例。

圖1繪示根據本新型創作的第一實施例的攝像透鏡的第一組態實例。所述組態實例對應於稍後將描述的第一數值實例(表1以及表2)的透鏡組態。同樣地，圖2至圖8繪示對應於根據稍後將描述的第二至第八實施例的攝像透鏡的第二至第八組態實例的截面。第二至第八組態實例對應於稍後將描述的第二至第八數值實例(表3至表16)的透鏡組態。在圖1至圖8中，參考記號Ri表示第i個表面的曲率半徑，其中數字i為當將最靠近物側的透鏡元件的表面視為第一表面時隨著其更靠近像側(攝像側)依序增大的序號。參考記號Di表示在光軸Z1上的在第i個表面與第 (i+1)個表面之間的軸上表面間距。由於各別組態實例在組態上基本上類似，因此以下描述將基於圖1中所繪示的攝像透鏡的第一組態實例來給出，且亦將在必要時描述圖2至圖8中繪示的組態實例。另外，圖1至圖8亦繪示來自無限距離處的物件點的軸上光線2以及最大視角下的光線3的光學路徑。

根據本新型創作的實施例的攝像透鏡L適合於在使用諸如CCD以及CMOS的攝像元件的各種攝像裝置中使用。尤其是，攝像透鏡L適合於在相對小型行動終端機裝置(諸如，數位靜態攝影機、具有攝影機的手機、智慧型電話、平板電腦終端機以及PDA)中使用。攝像透鏡L沿著光軸Z1包含第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4以及第五透鏡L5(自物側起按此次序)。

圖17為說明手機(其為根據本新型創作的實施例的攝像裝置1)的示意圖。根據本新型創作的實施例的攝像裝置1包含根據本新型創作實施例的攝像透鏡L以及攝像元件100(參照圖1)，諸如，CCD，其基於由攝像透鏡L形成的光學影像輸出攝像信號。攝像元件100配置於攝像透鏡L的影像形成表面(影像平面R14)處。

圖18為說明智慧型電話(其為根據本新型創作的實施例的攝像裝置501)的示意圖。根據本新型創作的實施例的攝像裝置501包含攝影機單元541，其包含根據本新型創作實施例的攝像透鏡L以及攝像元件100(參照圖1)，諸如，CCD，其基於由攝像透鏡L形成的光學影像輸出攝像信號。攝像元件100配置於攝像透鏡L的影像形成表面(影像平面R14)處。

可對應於其上安裝了攝像透鏡的攝影機的組態，將各種光學構件CG配置於第五透鏡L5與攝像元件100之間。舉例而言，可配置平板型光學構件，諸如，用於保護攝像表面的覆蓋玻璃以及紅外線截止濾光片。在此狀況下，舉例而言，已塗覆具有濾光器(諸如，紅外線截止濾光器以及ND濾光器)的效應的塗層的平板型覆蓋玻璃或具有相同效應的材料可用作光學構件CG。

或者，可藉由將塗層塗覆至第五透鏡L5而不使用光學構件CG來對第五透鏡L5給予類似於光學構件CG的效應。藉此，有可能減少組件的數目，以及縮短總長度。

另外，理想的是，攝像透鏡L包含配置於第二透鏡L2的物側表面的物側的孔徑光闌St。由於孔徑光闌St以此方式配置於第二透鏡L2的物側表面的物側(尤其在攝像區的周邊部分中)，因此能防止穿過光學系統且入射至攝像表面(攝像元件)上的光線的入射角變大。為了進一步增強此效應，更理想的是，將孔徑光闌St配置於第一透鏡L1的物側表面的物側。此處，表述“配置於第二透鏡L2的物側表面的物側”意謂孔徑光闌在光軸方向上的位置與在軸上邊緣光線與第二透鏡L2的物側表面的交叉點相同或位於交叉點的物側。同樣地，表述“配置於第一透鏡L1的物側表面的物側”意謂孔徑光闌在光軸方向上的位置與在軸上邊緣光線與第一透鏡L1的物側表面的交叉點相同或位於交叉點的物側。

此外，當孔徑光闌St在光軸方向上配置於第一透鏡L1的物側表面的物側時，理想的是將孔徑光闌St配置於第一透鏡L1的表面的頂點的像側。當以此方式將孔徑光闌St配置於第一透鏡L1 的表面的頂點的像側時，能縮短包含孔徑光闌St的攝像透鏡的總長度。根據第一至第八實施例(參照圖1至圖8)的攝像透鏡為孔徑光闌St配置於第一透鏡L1的物側表面的物側以及孔徑光闌St配置於第一透鏡L1的表面的頂點的像側的組態實例。然而，本新型創作不限於所述實施例，且孔徑光闌St可配置於第一透鏡L1的表面的頂點的物側。與孔徑光闌St配置於第一透鏡L1的表面的頂點的像側的狀況相比較，孔徑光闌St配置於第一透鏡L1的表面的頂點的物側的配置就確保周邊的光量而言稍微不利。然而，所述配置可以更佳的是，防止穿過光學系統且入射至攝像表面(攝像元件)上的光線的入射角在攝像區的周邊部分中變大。應注意，本文中所繪示的孔徑光闌St未必表示其大小或形狀，而是繪示其在光軸Z1上的位置。

在攝像透鏡L中，第一透鏡L1在光軸附近具有正折射能力，且在光軸附近具有雙凸面形狀。藉由在光軸附近按雙凸面形狀形成第一透鏡L1，能良好地校正球面像差，同時縮短總長度。另外，如第一至第八實施例中所繪示，藉由按非球面形狀形成第一透鏡L1，有可能適當地校正球面像差。

第二透鏡L2在光軸附近具有負折射能力。因此，有可能良好地校正在光線穿過第一透鏡L1時造成的球面像差及軸上色像差。另外，如第一至第八實施例中所繪示，理想的是，第二透鏡L2在光軸附近的凹面朝向像側。在此狀況下，有可能適當地縮短總長度。如第三實施例中所繪示，第二透鏡L2可具有彎月形透鏡形狀，其在光軸附近的凹面朝向像側。在此狀況下，可將第二透鏡L2的後側主點的位置設定為靠近物側，且因此有可能更適當 地縮短總長度。此外，如第一、第二以及第四至第八實施例中所繪示，第二透鏡L2可在光軸附近具有雙凹面形狀。

第三透鏡L3可在光軸附近具有負折射能力或正折射能力，只要透鏡能夠按良好的平衡校正在光線穿過第一透鏡L1以及第二透鏡L2時發生的各種像差即可。第一至第四以及第六至第八實施例為第三透鏡L3經形成以在光軸附近具有負折射能力的組態實例。第五實施例為第三透鏡L3經形成以在光軸附近具有正折射能力的組態實例。藉由使第三透鏡L3在光軸附近具有正折射能力，有可能適當地校正球面像差。

另外，理想的是，將第三透鏡L3的焦距的絕對值|f3|設定為第一透鏡L1至第五透鏡L5的焦距的絕對值|f1|至|f5|當中的最大值。在此狀況下，有可能更適當地減少第三透鏡L3的表面的形狀的改變對整個系統的焦距的效應，且因此可靈活地設計第三透鏡L3以具有適合於校正各種像差的表面的形狀。

此外，如第一實施例中所繪示，第三透鏡L3可在光軸附近具有雙凹面形狀。如第二以及第三實施例中所繪示，第三透鏡L3可具有在光軸附近的凸面朝向像側的彎月形透鏡形狀。且如第四至第八實施例中所繪示，第三透鏡L3可具有在光軸附近的凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀。當第三透鏡L3具有在光軸附近的凹面朝向像側的彎月形透鏡的形狀時，可更適當地將第三透鏡L3的後側主點的位置設定為靠近物側，且因此有可能適當地縮短總長度。

此外，關於第三透鏡L3的表面，理想的是，第三透鏡L3的像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點定位於第三透鏡 L3的像側表面與光軸的交叉點的物側上，且第三透鏡L3的物側表面與具有最大視角的主光線的交叉點定位於第三透鏡L3的物側表面與光軸的交叉點的物側上。在此狀況下，有可能適當地校正球面像差以及像散，且有可能在自中心視角至周邊視角的範圍中達成高解析度效能。

如第一以及第四至第八實施例中所繪示，當第三透鏡L3經形成以在光軸附近的凹面朝向像側時，藉由使第三透鏡L3的像側表面具有具至少一極值點的非球面形狀，可將第三透鏡L3的像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點定位於第三透鏡L3的像側表面與光軸的交叉點的物側上，且第三透鏡L3的像側表面的極值點可在第三透鏡L3的徑向方向上配置於第三透鏡L3的像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點的內部上的任意位置處。

如第四至第八實施例中所繪示，當第三透鏡L3經形成以在光軸附近的凸面朝向物側時，藉由使第三透鏡L3的物側表面具有具至少一極值點的非球面形狀，可將第三透鏡L3的物側表面與具有最大視角的主光線的交叉點定位於第三透鏡L3的物側表面與光軸的交叉點的物側上，且第三透鏡L3的物側表面的極值點可在第三透鏡L3的徑向方向上配置於第三透鏡L3的物側表面與具有最大視角的主光線的交叉點的內部上的任意位置處。

在根據第一至第四以及第六至第八實施例的攝像透鏡中，第一透鏡L1在光軸附近具有正折射能力，且第二透鏡L2以及第三透鏡L3在光軸附近具有負折射能力。因此，可使由第一透鏡L1至第三透鏡L3構成的透鏡群組(下文被稱作第一透鏡群組)具有攝遠型組態。在所述組態中，具有正折射能力的第一透鏡L1 配置於物側上，且具有負折射能力的第二透鏡L2以及第三透鏡L3配置於像側上。因此，可將由第一透鏡L1至第三透鏡L3構成的第一透鏡群組的後側主點的位置設定為靠近物側，且因此有可能適當地縮短總長度。

如第一至第八實施例中所繪示，理想的是，第四透鏡L4具有在光軸附近的凸面朝向像側的彎月形透鏡形狀。藉此，與第四透鏡L4在光軸附近的凹面朝向物側的狀況相比較，有可能縮短光入射至第四透鏡L4的物側表面上的入射角，且有可能抑制各種像差的發生。因此，有可能適當地校正傾向於由總長度之縮短造成的畸變(畸變像差)、橫向色像差以及像散。

第五透鏡L5在光軸附近具有負折射能力。如上所述，藉由使第四透鏡L4在光軸附近具有正折射能力且使第五透鏡L5在光軸附近具有負折射能力，可使由第四透鏡L4以及第五透鏡L5形成的透鏡群組(下文被稱作第二透鏡群組)具有攝遠型組態。因此，可將第二透鏡群組的後側主點的位置設定為靠近物側，且因此有可能適當地縮短總長度。

理想的是，第五透鏡L5具有在光軸附近的凸面朝向物側的彎月形透鏡形狀，且其物側表面以及像側表面中的每一者具有非球面形狀，所述非球面形狀具有至少一極值點。因此，可易於將第五透鏡L5的後側主點的位置設定為進一步靠近物側，且因此有可能適當地縮短總長度。由於第四透鏡L4在光軸附近的凸面朝向像側且第五透鏡L5的凹面朝向物側，因此有可能使第四透鏡L4與第五透鏡L5之間的間距小於在第五透鏡L5的凸面朝向物側的狀況下的間距。因此，所述情形在縮短總長度中為有利的。

另外，第五透鏡L5的像側表面以及物側表面經形成為非球面形。此外，如第一至第八實施例中所繪示，第五透鏡L5具有在光軸附近的凹面朝向像側的非球面形狀，且在像側表面上具有至少一極值點。藉由使第五透鏡L5具有在光軸附近朝向像側的凹面的非球面形狀且在像側表面上具有至少一極值點，有可能良好地校正像場彎曲，同時抑制在正方向上的畸變(畸變像差)的發生，且因此有可能在自中心視角至周邊視角的範圍中達成高解析度效能。第五透鏡L5的像側表面的極值點可在第五透鏡L5的徑向方向上配置於第五透鏡L5的像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點的內部上的任意位置處。為了進一步增強效應，如第一至第八實施例中所繪示，理想的是，第五透鏡L5的物側表面亦形成為具有極值點的非球面表面。

應注意，在本新型創作描述中，“極值點”意謂在藉由(r,fx(r))表示透鏡表面上的點時函數fx(r)處於最大值或最小值的點。此處，在垂直於光軸的方向上距光軸的距離為r(r>0)，且表示在光軸方向上在距離r處之位置的函數為fx(r)。本新型創作描述的各別實施例的所有極值點為切平面垂直於光軸所處之極值點。

另外，藉由使第五透鏡L5的凹面朝向像側且使第五透鏡L5的像側表面具有具極值點的非球面形狀(尤其在攝像區的周邊部分中)，有可能防止穿過光學系統且入射至攝像表面(攝像元件)上的光線的入射角變大。應注意，本文中描述的攝像區的周邊部分意謂在徑向方向上在高度的約60%之外。因此，高度為具有最大視角的主光線與表面的交叉點距光軸的高度。

根據攝像透鏡L，在總體上由五個透鏡構成的攝像透鏡中，第一透鏡L1至第五透鏡L5的每一透鏡元件的組態經最佳化。因此，有可能達成具有高解析度效能同時縮短其總長度的透鏡系統。

根據攝像透鏡L，所有五個透鏡經組態以劃分成包含第一透鏡L1至第三透鏡L3的第一透鏡群組以及包含第四透鏡L4以及第五透鏡L5的第二透鏡群組，且如上所述，第一透鏡群組以及第二透鏡群組分別組態為攝遠型。因此，有可能適當地達成總長度的縮短。

在攝像透鏡L中，為了增強其效能，理想的是，第一透鏡L1至第五透鏡L5中的每一透鏡的至少一表面形成為非球面表面。

另外，理想的是，構成攝像透鏡L的透鏡L1至L5中的每一者不形成為膠合透鏡，而形成為單一透鏡。原因在於：與透鏡L1至L5中的任一者形成為膠合透鏡的狀況相比較，由於非球面表面的數目增加，因此在每一透鏡的設計中的自由度增強了，且有可能適當地達成其總長度的縮短。

另外，舉例而言，如在根據第一至第八實施例的攝像透鏡中，當攝像透鏡L中的第一透鏡L1至第五透鏡L5的每一透鏡組態經設定使得總視角等於或大於60度時，可適當地將攝像透鏡L應用於常常在特寫鏡頭中使用的手機以及其類似者。

接下來，將詳細描述如上文所繪示般組態的攝像透鏡L的條件式的效應以及優勢。應注意，攝像透鏡L滿足稍後將描述的條件式(1)、(2)以及(3)。另外，關於除稍後將描述的條件 式(1)、(2)以及(3)以外的條件式(條件式(1-1)至(4))，理想的是，攝像透鏡L滿足條件式中的任一者或任意組合。理想的是，根據攝像透鏡L所需之因素來適當選擇欲滿足的條件式。

首先，整個系統的焦距f以及第四透鏡L4以及第五透鏡L5的複合焦距f45滿足以下條件式(1)。

0<f/f45<0.146 (1)

條件式(1)定義整個系統的焦距f對第四透鏡L4以及第五透鏡L5的複合焦距f45的比率的理想數值範圍。藉由確保第四透鏡L4以及第五透鏡L5的正複合折射能力使得f/f45大於條件式(1)的下限，尤其在中等視角下，有可能更適當地防止穿過光學系統且入射至影像形成表面(攝像元件)上的光線的入射角變大。此外，有可能適當地校正畸變(畸變像差)以及橫向色像差。另外，藉由維持第四透鏡L4以及第五透鏡L5的正複合折射能力使得f/f45小於條件式(1)的上限，所述情形在縮短總長度中有利。為了進一步增強效應，更理想的是，滿足條件式(1-1)，且甚至更理想的是，滿足條件式(1-2)。

0.03<f/f45<0.144 (1-1)

0.06<f/f45<0.142 (1-2)

第四透鏡L4的焦距f4以及整個系統的焦距f滿足以下條件式(2)。

0.927<f/f4<5 (2)

條件式(2)定義整個系統的焦距f對第四透鏡L4的焦距f4的比率的理想的數值範圍。藉由確保第四透鏡L4的正折射能力使得f/f4大於條件式(2)的下限，第四透鏡L4的正折射能 力相對於整個系統的折射能力而言變得不會過弱，且因此，尤其在中等視角下，有可能更適當地防止穿過光學系統且入射至攝像表面(攝像元件)上的光線的入射角變大。此外，有可能適當地校正畸變(畸變像差)以及橫向色像差。藉由維持第四透鏡L4的正折射能力使得f/f4小於條件式(2)的上限，第四透鏡L4的正折射能力相對於整個系統的折射能力而言變得不會過強，且因此，有可能適當地校正球面像差以及像散。為了進一步增強效應，更理想的是，滿足條件式(2-1)，且甚至更理想的是，滿足條件式(2-2)。

0.983<f/f4<3.4 (2-1)

1.03<f/f4<1.8 (2-2)

另外，第五透鏡L5的物側表面的近軸曲率半徑R5f以及第五透鏡L5的像側表面的近軸曲率半徑R5r滿足以下條件式(3)。

0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1.34 (3)

條件式(3)定義第五透鏡L5的物側表面的近軸曲率半徑R5f以及第五透鏡L5的像側表面的近軸曲率半徑R5r的理想的數值範圍。藉由設定第五透鏡L5的物側表面的近軸曲率半徑R5f以及第五透鏡L5的像側表面的近軸曲率半徑R5r使得(R5f-R5r)/(R5f+R5r)大於條件式(3)的下限，有可能適當地校正像散。藉由設定第五透鏡L5的物側表面的近軸曲率半徑R5f以及第五透鏡L5的像側表面的近軸曲率半徑R5r使得(R5f-R5r)/(R5f+R5r)小於條件式(3)的上限，有可能適當地校正像場彎曲同時縮短總長度。為了進一步增強效應，理想的是，滿足條件式(3-1)，且更理想的是滿足條件式(3-2)。

0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1.15 (3-1)

0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1 (3-2)

另外，理想的是，整個系統的焦距f以及第三透鏡L3的焦距f3滿足條件式(4)。

-0.07<f/f3<0 (4)

條件式(4)定義整個系統的焦距f對第三透鏡L3的焦距f3的比率的理想的數值範圍。藉由維持歸因於第三透鏡L3產生的負折射能力使得f/f3大於條件式(4)的下限，第三透鏡L3的負折射能力不會變得過強，且所述情形在縮短總長度中有利。藉由維持歸因於第三透鏡L3產生的負折射能力使得f/f3小於條件式(4)的上限，有可能良好地校正球面像差。

如上所述，根據本新型創作的實施例的攝像透鏡，在總體上由五個透鏡構成的攝像透鏡中，每一透鏡元件的組態經最佳化。因此，有可能達成具有高解析度效能同時縮短其總長度的透鏡系統。

如在上文提及的攝像透鏡中，專利文獻1或專利文獻2中所揭露的透鏡系統亦實質上由自物側起按次序的以下各者組成：第一透鏡，其具有正折射能力；第二透鏡，其具有負折射能力；第三透鏡，其具有負折射能力；第四透鏡，其具有正折射能力；以及第五透鏡，其具有負折射能力，且透鏡系統由包含第一透鏡至第三透鏡的攝遠型第一透鏡群組以及包含第四透鏡以及第五透鏡的攝遠型第二透鏡群組構成。然而，在專利文獻1或專利文獻2中所揭露的透鏡系統中，第五透鏡的負折射能力過強，且因此，為了達成折射能力的平衡，藉由確保第四透鏡的中心厚度 使第四透鏡具有強折射能力。為此，由第四透鏡以及第五透鏡構成的第二透鏡群組的軸上長度未充分縮短。舉例而言，假定在光軸上自第一透鏡的物側表面至影像平面的距離為L(攝像透鏡的總長度)且整個系統的焦距為f，則比率L/f在專利文獻1中為約1.25至1.73，且在專利文獻2中為約1.20至1.22。

與此對比，根據攝像透鏡L(如在條件式(1)以及(2)中所繪示)，由第四透鏡L4以及第五透鏡L5構成的第二透鏡群組的折射能力以及第四透鏡L4的折射能力經適當地設定為相對於整個透鏡的折射能力而言不會變得過強。因此，不必要增加第四透鏡L4的中心厚度來確保第四透鏡L4的折射能力，而有可能縮短第二透鏡群組在光軸方向上的長度。因此，有可能更適當地達成總長度的縮短。舉例而言，在第一至第八實施例中，上文所提及的L/f為約1.13至1.15。

藉由滿足適當的理想條件，有可能達成較高攝像效能。此外，根據實施例的攝像裝置，基於由根據實施例的高效能攝像透鏡形成的光學影像的攝像信號為輸出信號。因此，有可能獲得具有在自中心視角至周邊視角的範圍中的高解析度的拍攝影像。

接下來，將描述根據本新型創作的實施例的攝像透鏡的特定數值實例。在下文中，將共同描述多個數值實例。

稍後將給出的表1以及表2示出對應於圖1中繪示的攝像透鏡的組態的特定透鏡資料。具體言之，表1示出基本透鏡資料，且表2示出關於非球面表面的資料。在表1中示出的透鏡資料中，表面編號Si的欄示出在實例1的攝像透鏡中的第i個表面的表面編號。最靠近物側的透鏡元件的表面為第一表面(孔徑光 闌St為第一個)，且表面編號朝向像側依序增大。曲率半徑Ri的欄示出距物側的第i個表面的曲率半徑的值(毫米)以對應於圖1中的參考記號Ri。同樣地，軸上表面間距Di的欄示出在光軸上的自物側起的第i個表面Si與第(i+1)個表面Si+1之間的在光軸上的間距(毫米)。Ndj的欄示出針對d-線(587.56奈米)的自物側起的第j個光學元件的折射率的值。vdj的欄示出針對d-線的自物側起的第j個光學元件的阿貝數(Abbe Number)的值。

在根據實例1的攝像透鏡中，第一透鏡L1至第五透鏡L5中的每一者的兩個表面為非球面。在表1中示出的基本透鏡資料中，將此等非球面表面的曲率半徑表示為在光軸附近的曲率半徑(近軸曲率半徑)的數值。

表2示出根據實例1的攝像透鏡系統中的非球面表面資料。在表示為非球面表面資料的數值中，參考記號“E”意謂：在此之後的數值為具有底數為10的“指數”，且具有底數為10且藉由指數函數表達的此數值乘以在“E”之前的數值。舉例而言，此情形意謂“1.0E-02”為“1.0×10^-2 ”。

關於非球面表面資料，示出在藉由以下式(A)表示的非球面表面式中的係數Ai以及KA的值。具體言之，Z表示在距光軸的高度h處的非球面表面上的點至與非球面表面的頂點接觸的平面(所述平面垂直於光軸)的垂直長度(毫米)。

Z=C．h² /{1+(1-KA．C² ．h² )^1/2 }+ΣAi．hⁱ (A)

此處，Z為非球面表面的深度(毫米)，h為自光軸至透鏡表面的距離(高度)(毫米)， C為近軸曲率=1/R

(R：近軸曲率半徑)，Ai為第i階非球面表面係數(i為等於或大於3的整數)，以及KA為非球面表面係數。

如在根據上文提及的實例1的攝像透鏡中，表3至表16示出特定透鏡資料(如實例2至8)，其對應於在圖2至圖8中示出的攝像透鏡的組態。在根據實例1至8的攝像透鏡中，第一透鏡L1至第五透鏡L5中的每一者的兩個表面為非球面。

圖9，區塊A至區塊D分別繪示實例1的攝像透鏡中的球面像差、像散(像場彎曲)、畸變(畸變像差)以及橫向色像差(倍率色像差)。說明球面像差、像散(像場彎曲)以及畸變(畸變像差)的每一像差圖按參考波長形式繪示針對d-線(587.56奈米的波長)的像差。球面像差圖的圖以及橫向色像差圖的圖亦繪示針對F-線(486.1奈米的波長)以及C-線(656.27奈米的波長)的像差。球面像差的圖亦繪示針對g-線(435.83奈米的波長)的像差。在像散的圖中，實線指示在弧矢方向(S)上的像差，且虛線指示在切向方向(T)上的像差。

同樣地，圖9的區塊A至區塊D至圖16的區塊A至區塊D繪示實例2至8的攝像透鏡的各種像差。

表17共同示出根據本新型創作的實例1至8的條件式(1)以及(4)的值。在表17中，Fno.為F數，f為整個系統的焦距，Bf為光軸上自透鏡的最靠近像側的像側表面至影像平面的距離(Bf對應於後焦距)，L為光軸上自第一透鏡L1的物側表面至影像 平面的距離，且2ω為總視角。Bf為空氣換算長度，亦即，指示藉由空氣換算光學構件CG的厚度計算的值。同樣地，L的後焦距部分使用空氣換算長度。如可自表17看出，所有實例1至8滿足條件式(1)以及(4)。

應注意，各種表示出四捨五入至預定小數位的數值。關於數值的單位，“度”用於角度，且“毫米”用於長度。然而，彼等單位僅為實例，且可使用其他適當單位，此情形是由於光學系統甚至在按比例擴大或按比例縮小時仍具有相同的光學效能。

如可自上文提及的數值資料以及像差圖看出，在每一實例中，達成高攝像效能，同時縮短總長度。

本新型創作的攝像透鏡不限於上文提及的實施例以及實例，且可經修改至各種形式。舉例而言，透鏡元件的曲率半徑、軸上表面間距、折射率、阿貝數、非球面表面係數以及其類似者的值不限於在數值實例中示出的值，且可具有不同值。

另外，在所有實例中的每一者的描述中，前提為：使用具有固定焦點的攝像透鏡，但可能有可能採用焦點可調整的組態。舉例而言，可按以下方式組態攝像透鏡：使得藉由延伸整個透鏡系統或藉由在光軸上移動一些透鏡，有可能進行自動調焦。另外，本新型創作的攝像透鏡可經組態，使得在按光軸附近的彎月形透鏡形狀形成的每一透鏡中，具有在光軸附近的彎月形透鏡形狀的曲率半徑的大絕對值的表面經設定為平坦。換言之，按在光軸附近的彎月形透鏡形狀形成的透鏡可為平凸透鏡或平凹透鏡，其具有彎月形透鏡形狀的曲率半徑的大絕對值的表面為平坦的。

[表13]

2‧‧‧軸上光線

3‧‧‧最大視角下的光線

100‧‧‧攝像元件

CG‧‧‧光學構件

D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13‧‧‧軸上表面間距

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

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13‧‧‧曲率半徑

R14‧‧‧影像平面

St‧‧‧孔徑光闌

Z1‧‧‧光軸

Claims (12)

1. 一種攝像透鏡，其實質上由自物側起的按次序的五個透鏡組成：第一透鏡，其具有雙凸面形狀；第二透鏡，其具有負折射能力；第三透鏡；第四透鏡，其具有正折射能力；以及第五透鏡，其具有負折射能力且具有具非球面形狀的物側表面以及像側表面，其中滿足以下條件式(1)至(3)：0<f/f45<0.146 (1)，0.927<f/f4<5 (2)，以及0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1.34 (3)，其中f為整個系統的焦距，f45為所述第四透鏡以及所述第五透鏡的複合焦距，f4為所述第四透鏡的焦距，R5f為所述第五透鏡的所述物側表面的近軸曲率半徑，以及R5r為所述第五透鏡的所述像側表面的近軸曲率半徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述的攝像透鏡，其中進一步滿足以下條件式：0.03<f/f45<0.144 (1-1)。
3. 如申請專利範圍第1項所述的攝像透鏡，其中進一步滿足以下條件式：-0.07<f/f3<0 (4)，其中 f3為所述第三透鏡的焦距。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的攝像透鏡，其中進一步滿足以下條件式：0.06<f/f45<0.142 (1-2)。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的攝像透鏡，其中所述第三透鏡的像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點定位於所述第三透鏡的所述像側表面與光軸的交叉點的所述物側上，且所述第三透鏡的物側表面與具有所述最大視角的所述主光線的交叉點定位於所述第三透鏡的所述物側表面與所述光軸的交叉點的所述物側上。
6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的攝像透鏡，其中所述第五透鏡具有凸面朝向所述物側的彎月形透鏡形狀，且其所述物側表面以及所述像側表面中的每一者具有非球面形狀，所述非球面形狀具有至少一極值點。
7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的攝像透鏡，其中進一步滿足以下條件式：0.983<f/f4<3.4 (2-1)。
8. 如申請專利範圍第7項所述的攝像透鏡，其中進一步滿足以下條件式：1.03<f/f4<1.8 (2-2)。
9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的攝像透鏡，其中進一步滿足以下條件式：0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1.15 (3-1)。
10. 如申請專利範圍第9項所述的攝像透鏡，其中進一步滿 足以下條件式：0.2<(R5f-R5r)/(R5f+R5r)<1 (3-2)。
11. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的攝像透鏡，更包括配置於所述第二透鏡的物側表面的所述物側上的孔徑光闌。
12. 一種攝像裝置，其包括：如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的攝像透鏡。