TWM529179U - 光學取像結構 - Google Patents

Description

光學取像結構

本創作涉及一種光學鏡頭之結構，尤指一種經過輕薄化設計，而用於可攜式裝置的光學取像結構。

由於電池技術的精進與組裝技術的日益成熟，各種精密的電子零件能緊密地組裝於可攜式裝置的內部，讓可攜式裝置得以朝向輕薄化的方向發展；而近來所掀起的紀錄與分享日常生活經驗風潮，讓消費者希望能得到或分享更為鮮明的影像，因此可攜式裝置上所裝載之光學取像結構的成像表現，已成為消費者選擇產品的重要依據之一；

然而，成像在理論與現實上的差距需要藉由設置多個不同種類的透鏡來彌補；但是，隨著消費者對於光學取像結構之成像品質的期望日漸提高，光學取像結構輕薄化的發展趕不上可攜式裝置之厚度的縮減，因此近來常出現有光學取像結構凸出可攜式裝置之外殼的設計，凸出的光學取像結構除了在外觀上較不容易獲得消費者的青睞之外，為了避免光學取像結構遭到磨損或者是與其他物品產生碰撞，而使得成像品質不如預期或者是造成精密設計的光學取像結構發生故障的機率升高，製作廠商為凸出的光學取像結構增加了許多防刮與防撞的設計，造成了可攜式裝置之設計與製作成本的提高；

由上述可知，如何改良光學取像結構的設計，在成像品質、結構尺寸與生產成本三者之間取得平衡，已是光學相關產業需要解決的重要課題之一。

為了改良現有光學取像結構的設計，使光學取像結構能持續地朝輕薄化的方向發展。本創作提供一種光學取像結構，其多個透鏡之光學倍率的安排能縮短透鏡之間的間距及抑制像差的產生，可在避免過度增加鏡片數目的前提下，滿足消費者對於成像品質的期望，本創作透過調配多個透鏡的光學倍率來避免光學路徑總長的增加，達到光學取像結構輕薄化的目的。

本創作解決技術問題所提出的光學取像結構，其包括： 　　沿著一光軸而依序地由物側排列至像側的一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡； 　　　　該第一透鏡具有正光學倍率、凸狀的一第一物側表面及凹狀的一第一像側表面，該第一像側表面於靠近該第一透鏡的邊緣處設有一反曲點； 　　　　該第二透鏡具有負光學倍率、凸狀的一第二物側表面及凹狀的一第二像側表面； 　　　　該第三透鏡具有正光學倍率、凸狀的一第三物側表面及凸狀的一第三像側表面，該第三物側表面於靠近該第三透鏡的邊緣處設有一反曲點； 　　　　該第四透鏡具有正光學倍率、凹狀的一第四物側表面及凸狀的一第四像側表面；以及 　　　　該第五透鏡具有一光學倍率、一第五物側表面及一第五像側表面，該第五物側表面包括有一物側凹部，該物側凹部位於該第五物側表面與該光軸的交會處，該第五像側表面包括有一像側凹部及一像側反曲點，該像側凹部位於該第五像側表面與該光軸的交會處，該像側反曲點介於該像側凹部與該第五透鏡的邊緣之間。

所述之光學取像結構，其具有一有效焦距F，所述的第一透鏡具有一第一透鏡焦距f1，該光學取像結構滿足以下條件：0.85＜F/f1＜1.2。

所述之光學取像結構，其中所述之第一透鏡與所述第二透鏡具有一綜合焦距f12，所述第三透鏡、所述第四透鏡與所述第五透鏡具有一綜合焦距f345，該光學取像結構滿足以下條件：0.5＜|F/f12|＜0.7；0.2＜|F/f345|＜0.5

所述之光學取像結構，其中所述之第一透鏡具有一像側曲率半徑R12，所述第二透鏡具有一物側曲率半徑R21，該光學取像結構滿足條件：0.85＜|R12/R21|＜1.2。

所述之光學取像結構，其中所述之第一透鏡具有一第一折射率N1及一色散係數V1，所述第二透鏡具有一第二折射率N2及一色散係數V2，該光學取像結構滿足條件：0.03＜|N1-N2|＜0.2；26＜V1-V2＜40。

所述之光學取像結構，其中所述之第二透鏡與所述的第三透鏡於所述光軸處相隔一距離T23，該第三透鏡與所述的第四透鏡於該光軸處相隔一距離T34，該第四透鏡與所述的第五透鏡於該光軸處相隔一距離T45，所述的第一物側表面與所述的第五像側表面相隔一距離T15，該光學取像結構滿足條件：0.21＜(T23+T34+T45)/T15＜0.52。

本創作的技術手段可獲得的功效增進在於：本創作之光學取像結構的多個透鏡的光學倍率調配，改良了現有光學取像結構的設計，使光學取像結構能在避免過度增加鏡片數目與滿足消費者對於成像品質期望的前提下，持續地朝輕薄化的方向發展。

為能詳細瞭解本創作的技術特徵及實用功效，並可依照創作內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：

如圖1及圖2所示的光學取像結構係包括：一光圈A、一第一透鏡10、一第二透鏡20、一第三透鏡30、一第四透鏡40、一第五透鏡50、一保護鏡P及一成像面I；其中，該第一透鏡10靠近該光圈A，該第一透鏡10、該第二透鏡20、該第三透鏡30、該第四透鏡40與該第五透鏡50沿著一光軸X而依序地由物側朝向該保護鏡P而排列至像側。

如圖1及圖2所示，該光圈A設於該第一透鏡10的邊緣，該第一透鏡10具有正光學倍率、凸狀的一第一物側表面101及凹狀的一第一像側表面102，該第一像側表面102於靠近該第一透鏡10的邊緣處設有一反曲點103。

如圖1及圖2所示，該第二透鏡20具有負光學倍率、凸狀的一第二物側表面201及凹狀的一第二像側表面202。

如圖1及圖2所示，該第三透鏡30具有正光學倍率、凸狀的一第三物側表面301及凸狀的一第三像側表面302，該第三物側表面301於靠近該第三透鏡30的邊緣處設有一反曲點303。

如圖1及圖2所示，該第四透鏡40具有正光學倍率、凹狀的一第四物側表面401及凸狀的一第四像側表面402。

如圖1及圖2所示，該第五透鏡50具有一光學倍率、一第五物側表面501及一第五像側表面502，該第五物側表面501包括有一物側凹部5011，該物側凹部5011位於該第五物側表面501與該光軸X的交會處，該第五像側表面502包括有一像側凹部5021及一像側反曲點5022，該像側凹部5021位於該第五像側表面502與該光軸X的交會處，該像側反曲點5022介於該像側凹部5021與該第五透鏡50的邊緣之間。

如圖1及圖2所示，該保護鏡P位於該第五透鏡50與該成像面I之間且係採用玻璃材質所製成。

此外，本創作的光學取像結構具有整體的一有效焦距F，該第一透鏡10具有一第一透鏡焦距f1；在本創作的較佳實施例中，F/f1=0.9952、滿足0.85＜F/f1＜1.2的條件，可讓本創作匯聚光線的程度，在光線經過該第一透鏡10時，即能獲得顯著的提升。

在本創作的較佳實施例中，該第一透鏡10與該第二透鏡20具有一綜合焦距f12，該第三透鏡30、該第四透鏡40與該第五透鏡50具有一綜合焦距f345；其中，|F/f12|=0.6125，而|F/f345|=0.2886，滿足0.5＜|F/f12|＜0.7與0.2＜|F/f345|＜0.5的條件，可使本創作平均該第一透鏡10和該第二透鏡20，該第三透鏡30、該第四透鏡40和該第五透鏡50兩透鏡組之光學倍率的分配、減少像差的產生。

在本創作的較佳實施例中，該第一透鏡10具有一像側曲率半徑R12，該第二透鏡20具有一物側曲率半徑R21；在本創作的較佳實施例中，|R12/R21|=0.9509、滿足0.85＜|R12/R21|＜1.2的條件，可平均該第一透鏡10與該第二透鏡20之光學倍率的分配、減少像差。

在本創作的較佳實施例中，該第一透鏡10具有一第一折射率N1及一第一色散係數V1，該第二透鏡20具有一第二折射率N2及一第二色散係數V2；其中，|N1-N2|=0.1014，而V1-V2=33.48滿足0.03＜|N1-N2|＜0.2與26＜V1-V2＜40的條件，可修正本創作之光學取像結構的色差。

在本創作的較佳實施例中，該第二透鏡20與該第三透鏡30於該光軸X處相隔一距離T23，該第三透鏡30與該第四透鏡40於該光軸X處相隔一距離T34，該第四透鏡40與該第五透鏡50於該光軸X處相隔一距離T45，該第一物側表面101與該第五像側表面502相隔一距離T15，(T23+T34+T45)/T15=0.3218滿足了0.21＜(T23+T34+T45)/T15＜0.52的條件，可平均地分配光學倍率以及最佳化各透鏡之間相隔的距離，達到減少像差與結構輕薄化的目的。

圖3係為與該光軸X相距不同距離之光線進入本創作的球面像差曲線圖，如圖3所示，本創作的聚焦範圍落在與焦點相距±0.03mm的範圍內，由此可知本創作具有良好的球面像差抑制表現；圖4係為光線入射角度為41度時之子午光線與弧矢光線的像散曲線圖，如圖4所示，本創作將像散抑制在±0.1mm的範圍內，因此能得到較佳的成像品質；圖5為光線入射角度為41度時，光線進入本創作的光學畸變曲線圖，如圖5所示，本創作將光學畸變控制在±3％之內，能有效地抑制成像變形的情況。

10‧‧‧第一透鏡
101‧‧‧第一物側表面
102‧‧‧第一像側表面
103‧‧‧反曲點
20‧‧‧第二透鏡
201‧‧‧第二物側表面
202‧‧‧第二像側表面
30‧‧‧第三透鏡
301‧‧‧第三物側表面
302‧‧‧第三像側表面
303‧‧‧反曲點
40‧‧‧第四透鏡
401‧‧‧第四物側表面
402‧‧‧第四像側表面
50‧‧‧第五透鏡
501‧‧‧第五物側表面
5011‧‧‧物側凹部
502‧‧‧第五像側表面
5021‧‧‧像側凹部
5022‧‧‧像側反曲點
A‧‧‧光圈
I‧‧‧成像面
N1‧‧‧第一折射率
N2‧‧‧第二折射率
P‧‧‧保護鏡
R12‧‧‧像側曲率半徑
R21‧‧‧物側曲率半徑
T15、T23、T34、T45‧‧‧距離
V1‧‧‧第一色散係數
V2‧‧‧第二色散係數
X‧‧‧光軸

圖1係本創作較佳實施例之側視的示意圖。 圖2係本創作較佳實施例之光路徑示意圖。 圖3係本創作較佳實施例之球面像差曲線圖。 圖4係本創作較佳實施例之像散的曲線圖。 圖5係本創作較佳實施例之光學畸變的曲線圖。

10‧‧‧第一透鏡

101‧‧‧第一物側表面

102‧‧‧第一像側表面

103‧‧‧反曲點

20‧‧‧第二透鏡

201‧‧‧第二物側表面

202‧‧‧第二像側表面

30‧‧‧第三透鏡

301‧‧‧第三物側表面

302‧‧‧第三像側表面

303‧‧‧反曲點

40‧‧‧第四透鏡

401‧‧‧第四物側表面

402‧‧‧第四像側表面

50‧‧‧第五透鏡

501‧‧‧第五物側表面

5011‧‧‧物側凹部

502‧‧‧第五像側表面

5021‧‧‧像側凹部

5022‧‧‧像側反曲點

A‧‧‧光圈

I‧‧‧成像面

P‧‧‧保護鏡

X‧‧‧光軸

Claims (6)

1. 一種光學取像結構，其包括： 　　沿著一光軸而依序地由物側排列至像側的一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡； 　　　　該第一透鏡具有正光學倍率、凸狀的一第一物側表面及凹狀的一第一像側表面，該第一像側表面於靠近該第一透鏡的邊緣處設有一反曲點； 　　　　該第二透鏡具有負光學倍率、凸狀的一第二物側表面及凹狀的一第二像側表面； 　　　　該第三透鏡具有正光學倍率、凸狀的一第三物側表面及凸狀的一第三像側表面，該第三物側表面於靠近該第三透鏡的邊緣處設有一反曲點； 　　　　該第四透鏡具有正光學倍率、凹狀的一第四物側表面及凸狀的一第四像側表面；以及 　　　　該第五透鏡具有一光學倍率、一第五物側表面及一第五像側表面，該第五物側表面包括有一物側凹部，該物側凹部位於該第五物側表面與該光軸的交會處，該第五像側表面包括有一像側凹部及一像側反曲點，該像側凹部位於該第五像側表面與該光軸的交會處，該像側反曲點介於該像側凹部與該第五透鏡的邊緣之間。
2. 如請求項1所述之光學取像結構，其具有一有效焦距F，所述的第一透鏡具有一第一透鏡焦距f1，該光學取像結構滿足以下條件：0.85＜F/f1＜1.2。
3. 如請求項2所述之光學取像結構，其中所述的第一透鏡與所述第二透鏡具有一綜合焦距f12，所述第三透鏡、所述第四透鏡與所述第五透鏡具有一綜合焦距f345，該光學取像結構滿足以下條件：0.5＜|F/f12|＜0.7；0.2＜|F/f345|＜0.5。
4. 如請求項3所述之光學取像結構，其中所述的第一透鏡具有一像側曲率半徑R12，所述第二透鏡具有一物側曲率半徑R21，該光學取像結構滿足條件：0.85＜|R12/R21|＜1.2。
5. 如請求項4所述之光學取像結構，其中所述的第一透鏡具有一第一折射率N1及一色散係數V1，所述第二透鏡具有一第二折射率N2及一色散係數V2，該光學取像結構滿足條件：0.03＜|N1-N2|＜0.2；26＜V1-V2＜40。
6. 如請求項5所述之光學取像結構，其中所述的第二透鏡與所述的第三透鏡於所述光軸處相隔一距離T23，該第三透鏡與所述的第四透鏡於該光軸處相隔一距離T34，該第四透鏡與所述的第五透鏡於該光軸處相隔一距離T45，所述的第一物側表面與所述的第五像側表面相隔一距離T15，該光學取像結構滿足條件：0.21＜(T23+T34+T45)/T15＜0.52。