TWM486776U - 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設備(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(subject)的光學影像的定焦攝像透鏡(fixed-focus imaging lens)，且是關於一種攝像裝置，諸如，數位靜態攝影機(digital still camera)、具有攝影機之行動電話、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。

近來，隨著個人電腦在家庭中變得風行，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行動電話、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使用攝像元件，諸如，CCD以及CMOS。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需求。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需求。舉例而言，存在對對應於5百萬像素以上的高解析度的效能的需求，且較佳是對對應於8百萬像素以上的高解析度的效能的需求。

為了滿足此等需求，可考慮攝像透鏡由五個或六個透鏡構成，此情形為數目相對多的透鏡。舉例而言，中國實用新型專利第201903684號(專利文獻1)以及中國實用新型專利第202141850號(專利文獻2)提出由五個透鏡所構成的攝像透鏡。揭露於專利文獻1及2的攝像透鏡實質上由自物側起按次序的五個透鏡所組成：具有正折射能力(refractive power)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，對於在厚度已減小的裝置(諸如，行動電話、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需求愈來愈多地增加。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所拍攝的影像。

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所組成：第一透鏡，具有正折射能力，且具有凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀；第二透鏡，具有負折射能力，且具有凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀；第三透鏡，具有負折射能力，且其凹面朝向物側；第四透鏡，具有正折射能力，且具有凸面朝向像側的彎月形透鏡形狀；以及第五透鏡，具有雙凹面形狀，且具有非球面形狀，此非球面形狀具有至少一極值點於像側表面上，其中滿足於以下條件式(1)及(2)：-2.127<f/f5<0 (1)，以及-0.573<f/f3<-0.172 (2)，其中f為整個系統的焦距，f5為第五透鏡的焦距，以及f3為第三透鏡的焦距。

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“實質上由五個透鏡所組成”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(cover glass)，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，考慮透鏡的表面形狀以及折射能力的參考記號在近軸區域中。

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具有具至少一極值點的非球面形狀，第三透鏡的像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點位於第三透鏡的像側表面與光軸的交叉點的物側，且第三透鏡的物側表面與具有最大視角的主光線間的交叉點位於第三透鏡的物側表面與光軸的交叉點的物側。

理想的是，本新型創作的攝像透鏡更包括配置於所述第二透鏡的物側表面的物側的孔徑光闌。

理想的是，本新型創作的攝像透鏡滿足以下任何條件式(1-1)至(4)。需注意的是，作為一個理想模式，可滿足條件式(1-1)至(4)中任一或其隨意之組合。

-2.06<f/f5<-0.56 (1-1)

-2.01<f/f5<-1.12 (1-2)

-0.419<f/f3<-0.182 (2-1)

-0.27<f/f3<-0.19 (2-2)

0<f/f4<3 (3)

0.7<f/f4<2.5 (3-1)

1.4<f/f4<2.1 (3-2)

| f2 |<| f3 | (4)

於此，f為整個系統的焦距，f2為第二透鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距，以及f5為第五透鏡的焦距。

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，且特定言之，適當地形成第五透鏡的形狀。因此，有可能達成具有在自中心視角至周邊視角之範圍中的高解析度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，有可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~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~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(curvature of field))，區塊C繪示畸變，且區塊D繪示橫向色像差；圖6為說明根據本新型創作的實例2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7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8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9為說明攝像裝置的圖，此攝像裝置為包含根據本新型創 作的攝像透鏡的行動電話終端機；以及圖10為說明攝像裝置的圖，此攝像裝置為包含根據本新型創作的攝像透鏡的智慧型手機。

下文將參看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4繪示對應於根據稍後將描述的第二至第四實施例的攝像透鏡的第二至第四組態實例的截面。第二至第四組態實例對應於稍後將描述的第二至第四數值實例(表3至表8)的透鏡組態。在圖1至圖4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4中繪示的組態實例。另外，圖1至圖4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、具有攝影機的行動電話、智慧型手機、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9為說明行動電話終端機(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包含根據本實施例的攝像透鏡L以及攝像元件100(參看圖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10為說明智慧型手機(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，其包含根據本實施例的攝像透鏡L以及攝像元件100(參看圖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。

可基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器。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或其類似者而不使用光學構件CG來對第五透鏡L5或其類似者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。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相同於軸上邊緣光線與第二透鏡L2的物側表面的交叉點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相同於軸上邊緣光線與第一透鏡L1的物側表面的交叉點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，有可能縮短包含孔徑光闌St的攝像透鏡的總長度。根據第一至第四實施例(參看圖1至圖4)的攝像透鏡為孔徑光闌St配置於第一透鏡L1的物側表面的物側且孔徑光闌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保證周邊的光量而言稍微不利。然而，所述配置可以更令人滿意的方式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，且具有在光軸附近凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀。藉由按在光軸附近凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀來形成第一透鏡L1，可將第一透鏡L1的後側主點(rear side principal point)的位置設定為靠近物側，且因此，有可能適當地縮短總長度。另外，如在第一至第四實施例中所繪示，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於光軸附近具有負折射能力，第二透鏡L2具有於光軸附近凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀。因此，其有可能令人滿意地校正在光線穿過第一透鏡L1時造成的球面像差及縱向色像差。此外，藉由形成於光軸附近凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀之第二透鏡L2，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。

第三透鏡L3於光軸附近具有負折射能力。因此，其可能 令人滿意地校正球面像差以及縱向色像差。此外，第三透鏡L3的凹面朝向物側，因此，其可能令人滿意地校正球面像差，同時防止像散發生時。另外，第三透鏡L3於光軸附近具有雙凹面形狀。再者，理想的是，如第一至第四實施例所示，第三透鏡L3焦距的絕對值| f3 |設定至第一透鏡L1至第五透鏡的焦距的絕對值| 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f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，如圖1至圖4所示，理想的是，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，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位於第三透鏡L3的像側表面與光軸的交叉點的物側，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位於第三透鏡L3的物側表面與光軸的交叉點的物側。在此情況下，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。另外，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側的任意位置處。

應注意的是，在本描述中，“極值點”意謂當藉由(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處的位置的函數為fx(r)。本描述的各別 實施例的所有極值點為其切平面垂直於光軸的極值點。

另外，在攝像透鏡中，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，可使得由第一透鏡L1至第三透鏡L3形成的透鏡群組(下文被稱作第一透鏡群組)具有攝遠型組態(telephoto type configuration)。在所述組態中，具有正折射能力的第一透鏡L1配置於物側，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。因此，可將由第一透鏡L1至第三透鏡L3形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。

第四透鏡L4在光軸附近具有正折射能力。另外，如在第一至第四實施例中所示出，第四透鏡L4具有在光軸附近凸面朝向像側的彎月形透鏡形狀。藉此，與第四透鏡L4在光軸附近凹面朝向像側的狀況相比較，有可能減小光入射至第四透鏡L4的物側表面上的入射角，且有可能抑制各種像差的出現。因此，有可能適當地校正傾向於由總長度的減小造成的畸變(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。

第五透鏡L5於光軸附近具有雙凹面形狀。此外，如第一至第四實施例所示，第五透鏡L5為具有於光軸附近凹面朝向像側的非球面形狀，且於像側表面上具有至少一極值點。藉由使第五透鏡L5具有於光軸附近凹面朝向像側的非球面形狀，且於像側表面上具有至少一極值點，有可能令人滿意地校正像場彎曲，且在自中心視角至周邊視角的範圍中達成高解析度效能，同時抑制在正方向上的畸變的出現。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側的任意位置處。

另外，藉由使第五透鏡L5的凹面朝向像側且使第五透鏡L5的像側表面具有具至少一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。此處，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。

依據攝像透鏡L，所有五個透鏡被組態為分成包含第一至第三透鏡L1至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，且如以上所述，第一透鏡群組及第二透鏡群組分別組態為遠攝型。因此，有可能適當地達成總長度的縮短。

專利文獻1或專利文獻2中揭露的透鏡系統亦實質上由自物側起按次序的以下各者所組成：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第一透鏡群組以及包含第四透鏡以及第五透鏡的第二透鏡群組構成。然而，於專利文獻1或專利文獻2所揭露的透鏡系統中，第五透鏡的負折射能力過強，因此，為使折射能力達平衡，需藉由確保第四透鏡的中央厚度而使第四透鏡的折射能力強。為此理由，由第四透鏡以及第五透鏡所構成的第二透鏡群組的軸上長度(on-axis length)沒有充分縮短。因此，有縮短其總長度的新需求。

相反地，依據如條件式(1)所示的攝像透鏡L，第五透鏡L5的折射能力適當地設定為相對於整體透鏡的折射能力而言不會過強。因此，無須為了確保第四透鏡L4的折射能力而增加第四透鏡L4的中央厚度，且有可能減少於光軸方向上第二透鏡群組的長度。因此，有可能進一步適當地達成總長度的縮短。此外，包含第四透鏡L4以及第五透鏡L5的第二透鏡群組的負折射能力適當地設定為相對於整體透鏡的折射能力而言不會過強。因此，並不一定要使第一透鏡群組具有比所需更強的正折射能力，因此，當 令人滿意地校正各種像差的同時，亦有可能適當地縮短總長度。

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，如在根據第一至第四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，可將攝像透鏡L適當地應用於常常在特寫鏡頭中使用的行動電話終端機以及其類似者。

接下來，將詳細描述如上所述般組態的攝像透鏡L的條件式的效應以及優勢。需注意的是，攝像透鏡L滿足將於之後說明的條件式(1)及(2)。此外，關於不包括條件式(1)及(2)的條件式(條件式(1-1)至(4))將於之後說明，理想的是攝像透鏡L滿足這些條件式中的任一者或其任意組合。理想的是依據攝像透鏡L必要的因素以適當選擇所要滿足的條件式。

首先，整個系統的焦距f以及第五透鏡L5的焦距f5滿足以下條件式(1)。

-2.127<f/f5<0 (1)

條件式(1)定義了整個系統的焦距f相對於第五透鏡L5的焦距f5的比值的理想的數值範圍。藉由維持使f/f5大於條件式(1)的下限的第五透鏡L5的負折射能力，使得第五透鏡L5的負折射能力相較於整個系統的折射能力而言不會變得過強，因此，尤其在中等視角下，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。此外，藉由確保使f/f5小於條件式(1)的上限的第五透鏡L5的負折射能力，使得第五透鏡L5的負折射能力相較於整個系統的折射能力而言不會過弱，因此，於縮短總長度的同時，有可能令人滿意地校正像場彎曲。為更進一步提升此效果，理想的是滿足條件式(1-1)，且更理想的是滿足條件式(1-2)。

-2.06<f/f5<-0.56 (1-1)

-2.01<f/f5<-1.12 (1-2)

另外，第三透鏡L3的焦距f3以及整個系統的焦距f滿足以下條件式(2)。

-0.573<f/f3<-0.172 (2)

條件式(2)定義了整個系統的焦距f相對於第三透鏡L3焦距f3比值的理想數值範圍。藉由維持使f/f3大於條件式(2)的下限的第三透鏡L3的負折射能力，使得第三透鏡L3的負折射能力相較於整個系統的折射能力而言不會過強，因此，此組態有利於縮短其總長度。此外，藉由確保使f/f3小於條件式(2)的上限的第三透鏡L3的負折射能力，使得第三透鏡L3的負折射能力相較於整 個系統的折射能力而言不會過弱，因此，有可能令人滿意地校正球面像差。為更進一步提升此效果，理想的是滿足條件式(2-1)，且更理想的是滿足條件式(2-2)。

-0.419<f/f3<-0.182 (2-1)

-0.27<f/f3<-0.19 (2-2)

理想的是，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(3)。

0<f/f4<3 (3)

條件式(3)定義了整個系統的焦距f相對於第四透鏡L4的焦距f4的比值的理想的數值範圍。藉由確保使f/f4大於條件式(3)的下限的第四透鏡L4的正折射能力，而使第四透鏡L4的正折射能力相較於整個系統的折射能力而言不會過弱，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。藉由維持使f/f4小於條件式(3)上限的第四透鏡L4正折射能力，而使第四透鏡L4的正折射能力相較於整個系統的折射能力而言不會過強，因此，有可能適當地校正球面像差以及像散。為更進一步提升此效果，理想的是滿足條件式(3-1)，且更理想的是滿足條件式(3-2)。

0.7<f/f4<2.5 (3-1)

1.4<f/f4<2.1 (3-2)

此外，理想的是第三透鏡L3的焦距f3以及第二透鏡L2 的焦距f2滿足以下條件式(4)。

| f2 |<| f3 | (4)

條件式(4)定義了第二透鏡L2的焦距f2相對於第三透鏡L3的焦距f3的比值的理想的數值範圍。藉由使第三透鏡L3的負折射能力弱於第二透鏡L2的負折射能力以滿足條件式(4)，有可能適當地減少第三透鏡L3的表面的形狀變化對整個系統的焦距的影響。此外，第三透鏡L3可彈性地設計成具有適於校正各種像差的表面的形狀。因此，藉由滿足條件式(4)，有可能於令人滿意地校正各種像差的同時，容易地達成總長度的縮短。

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。

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，輸出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。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所拍攝的影像。

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那行示出在實例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那行示出自物側的第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那行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那行示出針對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。νdj那行示出針對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)的垂線長度(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的攝像透鏡的類似方法中，表3至表8示出(關於實例2至4)的特定透鏡資料，其對應於在圖2至圖4中繪示的攝像透鏡的組態。在根據實例1至4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5，區塊A至區塊D分別示出實例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)的每一像差圖示出對於以d-線(587.56奈米的波長)作為參考波長的像差。球面像差圖的圖以及橫向色像差圖的圖亦示出針對F-線(486.1奈米的波長)以及C-線(656.27奈米的波長)的像差。球面像差的圖亦示出針對g-線(435.83奈米的波長)的像差。在像散的圖中，實線是指在弧矢方向(S)上的像差，且虛線是指在切向方向(T)上的像差。

同樣地，圖6的區塊A至區塊D至圖8的區塊A至區塊D示出實例2至4的攝像透鏡的各種像差。

表9示出依據實例1至4的攝像透鏡中，對應於條件式(1)至(4)的各種數據及數值。於實例1至4中，d-線設為參考波長，且參考波長的數值示於表9中。

在表9中，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100的距離，2ω為全視角(total angle of view)，且Fno.為F數。Bf為空氣換算長度(air conversion length)，亦即是指藉由空氣換算光學構件CG的厚度而計算出的值。同樣地，L的後焦距部分使用空氣換算長度。如可自表9看出，所有實例1至4滿足條件式(1)至(4)。於表9中，整個系統的焦距f、第一至第五透鏡L1至L5的焦距f1至f5、後焦距Bf以及於光軸上自第一透鏡的物側表面至影像平面100的距離的單位皆為毫米(mm)。

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，且可具有不同的值。

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：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面的。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面的。

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~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~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按次序的五個透鏡所組成：第一透鏡，具有正折射能力，且具有凹面朝向像側的彎月形透鏡形狀；第二透鏡，具有負折射能力，且具有凹面朝向所述像側的彎月形透鏡形狀；第三透鏡，具有負折射能力，且其凹面朝向所述物側；第四透鏡，具有正折射能力，且具有凸面朝向所述像側的彎月形透鏡形狀；以及第五透鏡，具有雙凹面形狀，且具有非球面形狀，所述非球面形狀具有至少一極值點於像側表面上，其中滿足於以下條件式(1)及(2)：-2.127<f/f5<0 (1)，以及-0.573<f/f3<-0.172 (2)，其中f為整個系統的焦距，f5為所述第五透鏡的焦距，以及f3為所述第三透鏡的焦距。
2. 如申請專利範圍第1項所述的攝像透鏡，其中所述第三透鏡的像側表面具有具至少一極值點的非球面形狀，所述第三透鏡的所述像側表面與具有最大視角的主光線的交叉點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，且所述第三透 鏡的物側表面與具有最大視角的所述主光線間的交叉點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。
3. 如申請專利範圍第1項所述的攝像透鏡，其更滿足於以下條件式：-2.06<f/f5<-0.56 (1-1)。
4. 如申請專利範圍第3項所述的攝像透鏡，其更滿足於以下條件式：-2.01<f/f5<-1.12 (1-2)。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的攝像透鏡，其更滿足於以下條件式：-0.419<f/f3<-0.182 (2-1)。
6. 如申請專利範圍第5所項所述的攝像透鏡，其更滿足於以下條件式：-0.27<f/f3<-0.19 (2-2)。
7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的攝像透鏡，其更滿足於以下條件式：0<f/f4<3 (3)，其中f4為所述第四透鏡的焦距。
8. 如申請專利範圍第7所項所述的攝像透鏡，其更滿足於以下條件式：0.7<f/f4<2.5 (3-1)。
9. 如申請專利範圍第8所項所述的攝像透鏡，其更滿足於以 下條件式：1.4<f/f4<2.1 (3-2)。
10. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的攝像透鏡，其更滿足於以下條件式：| f2 |<| f3 | (4)，其中f2為所述第二透鏡的焦距，以及f3為所述第三透鏡的焦距。
11. 如申請專利範圍第1項至第4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的孔徑光闌。
12. 一種攝像裝置，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。