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TWI449945B - 拾像光學鏡頭 - Google Patents

拾像光學鏡頭 Download PDF

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Publication number
TWI449945B
TWI449945B TW100124481A TW100124481A TWI449945B TW I449945 B TWI449945 B TW I449945B TW 100124481 A TW100124481 A TW 100124481A TW 100124481 A TW100124481 A TW 100124481A TW I449945 B TWI449945 B TW I449945B
Authority
TW
Taiwan
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lens
optical
optical surface
side optical
image side
Prior art date
Application number
TW100124481A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201303351A (zh
Inventor
Tsung Han Tsai
Ming Ta Chou
Original Assignee
Largan Precision Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Largan Precision Co filed Critical Largan Precision Co
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Priority to CN201110428921.4A priority patent/CN102879886B/zh
Priority to CN201410348928.9A priority patent/CN104090348B/zh
Priority to CN201120532130.1U priority patent/CN202362524U/zh
Priority to US13/399,426 priority patent/US8743478B2/en
Publication of TW201303351A publication Critical patent/TW201303351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI449945B publication Critical patent/TWI449945B/zh

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses

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Description

拾像光學鏡頭
本發明係關於一種拾像光學鏡頭，特別是關於一種由五枚透鏡所構成的成像品質良好的拾像光學鏡頭，以應用於電子產品上。
在數位相機(Digital Still Camera)、行動電話鏡頭(Mobile Phone Camera)小型電子設備上常裝設有拾像光學鏡頭，用以對物體進行攝像，拾像光學鏡頭發展的主要趨勢為朝向小型化、低成本，但同時也希望能達到具有良好的像差修正能力，具高解析度、高成像品質的拾像光學鏡頭。
在小型電子產品的拾像光學鏡頭，習知上有二鏡片式、三鏡片式、四鏡片式及五鏡片式以上之不同設計，然而以成像品質考量，四鏡片式及五鏡片式拾像光學鏡頭在像差修正、光學傳遞函數MTF(Modulation Transfer Function)性能上較具優勢。在各種小型化的五鏡片式固定焦距的拾像光學鏡頭設計中，習知技術係以不同的正或負屈光度組合；如美國公開號US7,663,813係採用一組疊合的透鏡，由於兩片黏合之玻璃透鏡，於成本製造上較為昂貴，且於大量生產時非常不利於成本控制；或如美國專利US7,480,105使用負屈折力的第一透鏡與正屈折力的第二透鏡相互搭配，對於光學系統總長之縮短不易，難減少系統總長以符合小型化的需求。
為此，本發明提出更實用性的設計，在縮短拾像光學鏡頭同時，利用五個透鏡的屈折力、凸面與凹面的組合，除在高品質的成像能力下，且容易量產以降低成本，以應用於電子產品上。
本發明主要目的為提供一種拾像光學鏡頭，其沿著光軸由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；第二透鏡具有負屈折力；第三透鏡具有屈折力；第四透鏡具有正屈折力，由塑膠材質所製成，其物側光學面與像側光學面皆為凸面，且至少一光學面為非球面；第五透鏡具有負屈折力，由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點，並滿足下列關係式：
-1.0 < R7 /R8 < 0　 　　　(1)
其中，R7 為第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R8 為第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑。
另一方面，本發明提供一種拾像光學鏡頭，如前所述，其中，第二透鏡之像側光學面可為凹面；除滿足式(1)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：
0 < f/f4 < 1.0　　　　　　(2)
0 < (R3 +R4 )/(R3 -R4 ) < 1.8　 (3)
1.2 < f/f1 < 1.8　　　　　　 (4)
0.2 < CT4 /CT5 <1.4　　　　　 (5)
其中，f為拾像光學鏡頭之焦距，f1 為第一透鏡之焦距，f4 為第四透鏡之焦距，R3 為第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4 為第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，CT4 為第四透鏡在光軸上的厚度，CT5 為第五透鏡在光軸上的厚度。
再一方面，本發明提供一種拾像光學鏡頭，如前所述，其中，第二透鏡之像側光學面可為凹面；除滿足式(1)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：
1.7 < v1 /v2 < 3.0　　　　 (6)
0 < R4 /f < 1.5　　　　　　 (7)
0.2 < CT2 /CT3 < 0.8　 　　(8)
其中，v1 為第一透鏡之色散係數，v2 為第二透鏡之色散係數，R4 為第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，f為拾像光學鏡頭之焦距，CT2 為第二透鏡在光軸上的厚度，CT3 為第三透鏡在光軸上的厚度。
又一方面，本發明提供一種拾像光學鏡頭，如前所述，其中，第四透鏡之物側光學面與像側光學面中，至少一光學面設有至少一反曲點；除滿足式(1)外並進一步滿足下列關係式：
-0.5 < R7 /R8 < 0　 　　　(9)
其中，R7 為第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R8 為第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑。
本發明另一個主要目的為提供一種拾像光學鏡頭，其沿著光軸由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；第二透鏡具有負屈折力，其像側光學面為凹面；第三透鏡具有屈折力，其物側光學面為凹面；第四透鏡具有正屈折力，由塑膠材質所製成，其物側光學面與像側光學面皆為凸面，且至少一光學面為非球面；第五透鏡具有負屈折力，由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點，並滿足下列關係式：
0 < f/f4 < 1.0　　　　　　　 (2)
0.2 < CT4 /CT5 < 1.4　　　　 (5)
其中，f為拾像光學鏡頭之焦距，f4 為第四透鏡之焦距，CT4 為第四透鏡在光軸上的厚度，CT5 為第五透鏡在光軸上的厚度。
另一方面，本發明提供一種拾像光學鏡頭，如前所述，其中，第三透鏡之像側光學面為凸面；除滿足式(2)及式(5)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：
1.2 < f/f1 < 1.8　　　　　　 (4)
1.7 < v1 /v2 < 3.0　　　　　　 (6)
-0.7 < f/R8 < 0　　　　　　 (10)
-0.5 < R7 /R8 < 0　　　　　　 (9)
0 < (R3 +R4 )/(R3 -R4 ) < 1.8　　 (11)
其中，f為拾像光學鏡頭之焦距，f1 為第一透鏡之焦距，v1 為第一透鏡之色散係數，v2 為第二透鏡之色散係數， R3 為第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4 為第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，R7 為第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R8 為第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑。
本發明又一個主要目的為提供一種拾像光學鏡頭，其沿著光軸由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；第二透鏡具有負屈折力，其像側光學面為凹面；第三透鏡具有屈折力，其物側光學面為凹面，其像側光學面為凸面；第四透鏡具有正屈折力，由塑膠材質所製成，其物側光學面與像側光學面皆為凸面，且至少一光學面為非球面；第五透鏡具有負屈折力，由塑膠材質所製成，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點，並滿足下列關係式：
0 < f/f4 < 1.0　　　　　　　 (2)
0 < R4 /f < 1.5　　　　　 　(7)
-0.7 < f/R8 < 0　　　　　　 (10)
其中，f為拾像光學鏡頭之焦距，f4 為第四透鏡之焦距，R4 為第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，R8 為第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑。
另一方面，本發明提供一種拾像光學鏡頭，如前所述，其中，拾像光學鏡頭除滿足式(2)、式(7)及式(10)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：
1.7 < v1 /v2 < 3.0　　　　　　 (6)
0.2 < CT4 /CT5 < 1.4　　 　　(5)
1.2 < f/f1 < 1.8　　　　　　 (4)
0.2 < CT2 /CT3 < 0.8　　　　 (8)
其中，v1 為第一透鏡之色散係數，v2 為第二透鏡之色散係數，f為拾像光學鏡頭之焦距，f1 為第一透鏡之焦距，CT2 為第二透鏡在光軸上的厚度，CT3 為第三透鏡在光軸上的厚度，CT4 為第四透鏡在光軸上的厚度，CT5 為第五透鏡在光軸上的厚度。
本發明拾像光學鏡頭中，由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與第五透鏡所組成；第一透鏡具正屈折力，提供系統所需的大部份屈折力，第二透鏡具負屈折力，可有效對具正屈折力之透鏡所產生的像差做補正、修正系統的佩茲伐和數(Petzval Sum)，使周邊像面變得更平。當第二透鏡之像側光學面為凹面時，可適當依面形調整第二透鏡之負屈折力強度，對於修正系統像差有良好功效。若當第三透鏡為物側光學面為凹面且像側光學面為凸面的新月形透鏡時，可有助於修正像散，且若像側光學面之周邊位置的曲率比中心位置的曲率強，係有利於壓制系統周邊光線入射於感光元件上的角度，有助於提升影像感測元件之感光的靈敏性。再者，藉由第四透鏡的正屈折力與具負屈折力的第五透鏡互補配置，可產生望遠效果，亦有利於縮短後焦以減少總長。此外，若第四透鏡之像側光學面為凸面時，有助於修正拾像光學鏡頭的像散與高階像差。當第五透鏡之像側光學面為凹面時，可使拾像光學鏡頭的主點(Principal Point)遠離成像面，有利於縮短拾像光學鏡頭之總長度，以促進系統的小型化。此種配置於拾像光學鏡頭中，可使在相同的全長下影像感測元件可獲得更大的有效畫素範圍。
若在第五透鏡設置有反曲點，可導引射出第五透鏡邊緣的影像光線的角度，使離軸視場的影像光線的角度導引至影像感測元件，由影像感測元件所接收。再者，藉由第四透鏡與第五透鏡可由塑膠材料所製成，有利於製造及降低成本。
本發明提供一種拾像光學鏡頭，請參閱第1A圖，其沿著光軸由物側至像側依序包含：第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150；其中，第一透鏡110具有正屈折力，其物側光學面111為凸面；第二透鏡120具有負屈折力；第三透鏡130具有屈折力；第四透鏡140具有正屈折力，由塑膠材質所製成，其物側光學面141為凸面，其像側光學面142為凸面，其物側光學面141與像側光學面142中至少一光學面為非球面；第五透鏡150具有負屈折力，由塑膠材質所製成，其像側光學面152為凹面，其物側光學面151與像側光學面152中至少一光學面為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點。拾像光學鏡頭另包含一光圈100與一紅外線濾除濾光片160，光圈100設置於被攝物與第一透鏡110之間為前置光圈。紅外線濾除濾光片160設置於第五透鏡150與成像面170之間，通常為平板光學材料製成，不影響本發明拾像光學鏡頭的焦距。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150之非球面光學面，其非球面之方程式（Aspherical Surface Formula）為式(12)所構成，
(12)
其中，
X：非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之切面的相對高度；
Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；
R：光學面在近軸上的曲率半徑；
K：錐面係數；以及
Ai ：第i階非球面係數。
在本發明拾像光學鏡頭中，第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130的光學面可設置為非球面，此時可藉由光學面的曲率半徑改變其屈折力，用以消減像差，進而縮減拾像光學鏡頭透鏡使用的數目，以有效降低拾像光學鏡頭的總長度。由此，本發明之拾像光學鏡頭藉由前述之第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150配置，以滿足關係式(1)。
本發明之拾像光學鏡頭中，主要的正屈折力係由第一透鏡110及第四透鏡140所提供，當限制第四透鏡140之物側光學面141之曲率半徑R7 與像側光學面142之曲率半徑 R8 的比值(式(1))時，可限制第四透鏡140之物側光學面141與像側光學面142的面形變化，除有利於第四透鏡140的像差修正及球差補正外，在滿足式(2)情況下，調整適宜之第四透鏡140屈折力，可與第五透鏡150之屈折力互補，產生遠心特性可有利於縮短後焦以減少總長，可達到鏡頭小型化之目的。
當滿足式(10)時，可使第四透鏡140的像側光學面142在近軸上的曲率半徑R8 大於拾像光學鏡頭的焦距f，可有利於限制第四透鏡140的正屈折力，以較容易補償近軸的像差。當限制第一透鏡110之焦距f1 與拾像光學鏡頭之焦距f的比值(式(4))時，為適當調配第一透鏡110的正屈折力，可調整系統焦距長度，以適當縮短總長。當滿足式(7)時，由於第二透鏡120之像側光學面122為凹面，可使第二透鏡120的像側光學面122在近軸上的曲率半徑R4 小於拾像光學鏡頭的焦距f，有利於增加第二透鏡120的屈折力，以較容易補償近軸的像差，若關係式比值過大時，即表示負屈折力相對較弱，繼而使消色差能力減弱，若關係式比值過小，即表示負屈折力相對較強，繼而無法有效縮短總長，故當限制此關係式於適當之範圍，可同時具有效修正像差與縮短總長之效果，並有助於第一透鏡110與第二透鏡120的屈折力配置。
當限制第二透鏡120之物側光學面121之曲率半徑R3 與像側光學面122之曲率半徑R4 時(式(3)及式(11))，可限制第二透鏡120之面形變化，可有利於具負屈折力第二透鏡120之修正像差功能。再者，第四透鏡140之像側光學面142為凸面，當限制其物側光學面141與像側光學面142之曲率半徑的比值(式(9))時，有助於調配第四透鏡140具有適當的屈折力，可降低系統對於誤差之敏感度，且利於製造以提高良率與節省生產成本。
當滿足式(6)時，使第一透鏡110之色散係數（Abbe number）v1 與第二透鏡120之色散係數（Abbe number）v2 的差值於適當範圍，可以有效修正第一透鏡110與第二透鏡120產生的色差。當限制式(5)或式(8)時，可適當調整第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150的厚度，有利於降低影像拾取光學系統的全長，且使其厚度不至於過薄，可有利於製程上之良率提升。
本發明拾像光學鏡頭將藉由以下具體實施例配合圖式予以詳細說明。
<第一實施例>
本發明第一實施例的拾像光學鏡頭示意圖請參閱第1A圖，第一實施例之像差曲線請參閱第1B圖。第一實施例之拾像光學鏡頭主要由五片透鏡、光圈100及紅外線濾除濾光片160所構成的拾像光學鏡頭。在光軸上由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡110，為塑膠材質所製成，其物側光學面111為凸面且其像側光學面112為凸面，其物側光學面111及像側光學面112皆為非球面；一光圈100；一具負屈折力的第二透鏡120，為塑膠材質所製成，其物側光學面121為凹面且其像側光學面122為凹面，其物側光學面121及像側光學面122皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡130，為塑膠材質所製成，其物側光學面131為凹面且其像側光學面132為凸面，其物側光學面131與像側光學面132皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡140，為塑膠材質所製成，其物側光學面141為凸面且其像側光學面142為凸面，其物側光學面141與像側光學面142皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡150，為塑膠材質所製成，其物側光學面151為凸面且其像側光學面152為凹面，其物側光學面151與像側光學面152皆為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；以及一平板玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)160，其用以調整成像的光線波長區段；經由五片透鏡、光圈100及紅外線濾除濾光片160之組合，可將被攝物在一成像面170上成像。
表一、本實施例的光學數據


本實施例的光學數據如上表一所示，其中，第一透鏡110至第五透鏡150之物側光學面與像側光學面均使用式(12)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表二所示：
表二、本實施例的非球面係數


參見表一及第1B圖，本實施例拾像光學鏡頭中，拾像光學鏡頭之焦距f=4.30(毫米)，構成整體的光圈值(f-number)Fno=2.60，最大場視角的一半HFOV=32.5°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表三，相關符號如前所述，此不再贅述：
表三、本實施例滿足相關關係式之數據


由表一之光學數據及由第1B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之拾像光學鏡頭之本實施例，在球差(longitudinal spherical aberration)、像散(astigmatic field curving)與歪曲(distortion)有良好的補償效果。
<第二實施例>
本發明第二實施例的拾像光學鏡頭示意圖請參閱第2A圖，第二實施例之像差曲線請參閱第2B圖。第二實施例之拾像光學鏡頭主要由五片透鏡、光圈200及紅外線濾除濾光片260所構成的拾像光學鏡頭。在光軸上由物側至像側依序包含：一光圈200；一具正屈折力的第一透鏡210，為塑膠材質所製成，其物側光學面211為凸面且其像側光學面212為凹面，其物側光學面211及像側光學面212皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡220，為塑膠材質所製成，其物側光學面221為凸面且其像側光學面222為凹面，其物側光學面221及像側光學面222皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡230，為塑膠材質所製成，其物側光學面231為凹面且其像側光學面232為凸面，其物側光學面231與像側光學面232皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡240，為塑膠材質所製成，其物側光學面241為凸面且其像側光學面242為凸面，其物側光學面241與像側光學面242皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡250，為塑膠材質所製成，其物側光學面251為凸面且其像側光學面252為凹面，其物側光學面251與像側光學面252皆為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；以及一平板玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片260，其用以調整成像的光線波長區段；經由五片透鏡、光圈200及紅外線濾除濾光片260之組合，可將被攝物在一成像面270上成像。
表四、本實施例的光學數據


本實施例的光學數據如上表四所示，其中，第一透鏡210至第五透鏡250之物側光學面與像側光學面均使用式(12)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表五所示：
表五、本實施例的非球面係數


參見表四及第2B圖，本實施例拾像光學鏡頭中，拾像光學鏡頭之焦距f=4.05(毫米)，構成整體的光圈值Fno=2.60，最大場視角的一半HFOV=34.3°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表六，相關符號如前所述，此不再贅述：
表六、本實施例滿足相關關係式之數據


由表四之光學數據及由第2B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之拾像光學鏡頭之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第三實施例>
本發明第三實施例的拾像光學鏡頭示意圖請參閱第3A圖，第三實施例之像差曲線請參閱第3B圖。第三實施例之拾像光學鏡頭主要由五片透鏡、光圈300及紅外線濾除濾光片360所構成的拾像光學鏡頭。在光軸上由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡310，為塑膠材質所製成，其物側光學面311為凸面且其像側光學面312為凸面，其物側光學面311及像側光學面312皆為非球面；一光圈300；一具負屈折力的第二透鏡320，為塑膠材質所製成，其物側光學面321為凹面且其像側光學面322為凹面，其物側光學面321及像側光學面322皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡330，為塑膠材質所製成，其物側光學面331為凹面且其像側光學面332為凸面，其物側光學面331與像側光學面332皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡340，為塑膠材質所製成，其物側光學面341為凸面且其像側光學面342為凸面，其物側光學面341與像側光學面342皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡350，為塑膠材質所製成，其物側光學面351為凹面且其像側光學面352為凹面，其物側光學面351與像側光學面352皆為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；以及一平板玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片360，其用以調整成像的光線波長區段；經由五片透鏡、光圈300及紅外線濾除濾光片360之組合，可將被攝物在一成像面370上成像。
表七、本實施例的光學數據


本實施例的光學數據如上表七所示，其中，第一透鏡310至第五透鏡350之物側光學面與像側光學面均使用式(12)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表八所示：
表八、本實施例的非球面係數


參見表七及第3B圖，本實施例拾像光學鏡頭中，拾像光學鏡頭之焦距f=4.71(毫米)，構成整體的光圈值Fno=3.50，最大場視角的一半HFOV=28.0°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表九，相關符號如前所述，此不再贅述：
表九、本實施例滿足相關關係式之數據


由表七之光學數據及由第3B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之拾像光學鏡頭之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第四實施例>
本發明第四實施例的拾像光學鏡頭示意圖請參閱第4A圖，第四實施例之像差曲線請參閱第4B圖。第四實施例之拾像光學鏡頭主要由五片透鏡、光圈400及紅外線濾除濾光片460所構成的拾像光學鏡頭。在光軸上由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡410，為塑膠材質所製成，其物側光學面411為凸面且其像側光學面412為凹面，其物側光學面411及像側光學面412皆為非球面；一光圈400；一具負屈折力的第二透鏡420，為塑膠材質所製成，其物側光學面421為凸面且其像側光學面422為凹面，其物側光學面421及像側光學面422皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡430，為塑膠材質所製成，其物側光學面431為凹面且其像側光學面432為凸面，其物側光學面431與像側光學面432皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡440，為塑膠材質所製成，其物側光學面441為凸面且其像側光學面442為凸面，其物側光學面441與像側光學面442皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡450，為塑膠材質所製成，其物側光學面451為凹面且其像側光學面452為凹面，其物側光學面451與像側光學面452皆為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；以及一平板玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片460，其用以調整成像的光線波長區段；經由五片透鏡、光圈400及紅外線濾除濾光片460之組合，可將被攝物在一成像面470上成像。
表十、本實施例的光學數據


本實施例的光學數據如上表十所示，其中，第一透鏡410至第五透鏡450之物側光學面與像側光學面均使用式(12)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十一所示：
表十一、本實施例的非球面係數


參見表十及第4B圖，本實施例拾像光學鏡頭中，拾像光學鏡頭之焦距f=4.53(毫米)，構成整體的光圈值Fno=3.22，最大場視角的一半HFOV=29.2°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十二，相關符號如前所述，此不再贅述：
表十二、本實施例滿足相關關係式之數據


由表十之光學數據及由第4B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之拾像光學鏡頭之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第五實施例>
本發明第五實施例的拾像光學鏡頭示意圖請參閱第5A圖，第五實施例之像差曲線請參閱第5B圖。第五實施例之拾像光學鏡頭主要由五片透鏡、光圈500及紅外線濾除濾光片560所構成的拾像光學鏡頭。在光軸上由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡510，為塑膠材質所製成，其物側光學面511為凸面且其像側光學面512為凸面，其物側光學面511及像側光學面512皆為非球面；一光圈500；一具負屈折力的第二透鏡520，為塑膠材質所製成，其物側光學面521為凸面且其像側光學面522為凹面，其物側光學面521及像側光學面522皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡530，為塑膠材質所製成，其物側光學面531為凹面且其像側光學面532為凸面，其物側光學面531與像側光學面532皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡540，為塑膠材質所製成，其物側光學面541為凸面且其像側光學面542為凸面，其物側光學面541與像側光學面542皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡550，為塑膠材質所製成，其物側光學面551為凹面且其像側光學面552為凹面，其物側光學面551與像側光學面552皆為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；以及一平板玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片560，其用以調整成像的光線波長區段；經由五片透鏡、光圈500及紅外線濾除濾光片560之組合，可將被攝物在一成像面570上成像。
表十三、本實施例的光學數據


本實施例的光學數據如上表十三所示，其中，第一透鏡510至第五透鏡550之物側光學面與像側光學面均使用式(12)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十四所示：
表十四、本實施例的非球面係數


參見表十三及第5B圖，本實施例拾像光學鏡頭中，拾像光學鏡頭之焦距f=4.48(毫米)，構成整體的光圈值Fno=3.22，最大場視角的一半HFOV=28.7°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十五，相關符號如前所述，此不再贅述：
表十五、本實施例滿足相關關係式之數據


由表十三之光學數據及由第5B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之拾像光學鏡頭之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第六實施例>
本發明第六實施例的拾像光學鏡頭示意圖請參閱第6A圖，第六實施例之像差曲線請參閱第6B圖。第六實施例之拾像光學鏡頭主要由五片透鏡、光圈600及紅外線濾除濾光片660所構成的拾像光學鏡頭。在光軸上由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡610，為塑膠材質所製成，其物側光學面611為凸面且其像側光學面612為凸面，其物側光學面611及像側光學面612皆為非球面；一光圈600；一具負屈折力的第二透鏡620，為塑膠材質所製成，其物側光學面621為凸面且其像側光學面622為凹面，其物側光學面621及像側光學面622皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡630，為塑膠材質所製成，其物側光學面631為凹面且其像側光學面632為凸面，其物側光學面631與像側光學面632皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡640，為塑膠材質所製成，其物側光學面641為凸面且其像側光學面642為凸面，其物側光學面641與像側光學面642皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡650，為塑膠材質所製成，其物側光學面651為凸面且其像側光學面652為凹面，其物側光學面651與像側光學面652皆為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；以及一平板玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片660，其用以調整成像的光線波長區段；經由五片透鏡、光圈600及紅外線濾除濾光片660之組合，可將被攝物在一成像面670上成像。
表十六、本實施例的光學數據


本實施例的光學數據如上表十六所示，其中，第一透鏡610至第五透鏡650之物側光學面與像側光學面均使用式(12)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十七所示：
表十七、本實施例的非球面係數


參見表十六及第6B圖，本實施例拾像光學鏡頭中，拾像光學鏡頭之焦距f=4.45(毫米)，構成整體的光圈值Fno=3.22，最大場視角的一半HFOV=28.7°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十八，相關符號如前所述，此不再贅述：
表十八、本實施例滿足相關關係式之數據


由表十六之光學數據及由第6B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之拾像光學鏡頭之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
本發明拾像光學鏡頭中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，可以增加拾像光學鏡頭屈折力配置的自由度，若透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本。
本發明拾像光學鏡頭中，若透鏡表面為凸面，表示透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面為凹面，表示透鏡表面於近軸處為凹面。
本發明拾像光學鏡頭中，可設置有至少一光闌，如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明拾像光學鏡頭中，光圈配置可為前置或中置，光圈若為前置光圈，可使拾像光學鏡頭的出射瞳(exit pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(telecentric)效果，並可增加影像感測元件如CCD或CMOS接收影像的效率；若為中置光圈，係有助於擴大系統的視場角，使拾像光學鏡頭具有廣角鏡頭之優勢。
表一至表十八所示為本發明拾像光學鏡頭實施例的不同數值變化表，然本發明各個實施例的數值變化皆屬具體實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇，故以上的說明所描述及圖式中所說明僅做為例示性，非用以限制本發明的申請專利範園。
100、200、300、400、500、600．．．光圈
110、210、310、410、510、610．．．第一透鏡
111、211、311、411、511、611．．．第一透鏡之物側光學面
112、212、312、412、512、612．．．第一透鏡之像側光學面
120、220、320、420、520、620．．．第二透鏡
121、221、321、421、521、621．．．第二透鏡之物側光學面
122、222、322、422、522、622．．．第二透鏡之像側光學面
130、230、330、430、530、630．．．第三透鏡
131、231、331、431、531、631．．．第三透鏡之物側光學面
132、232、332、432、532、632．．．第三透鏡之像側光學面
140、240、340、440、540、640．．．第四透鏡
141、241、341、441、541、641．．．第四透鏡之物側光學面
142、242、342、442、542、642．．．第四透鏡之像側光學面
150、250、350、450、550、650．．．第五透鏡
151、251、351、451、551、651．．．第五透鏡之物側光學面
152、252、352、452、552、652．．．第五透鏡之像側光學面
160、260、360、460、560、660．．．紅外線濾除濾光片
170、270、370、470、570、670．．．成像面
f．．．拾像光學鏡頭之焦距
f1 ．．．第一透鏡之焦距
f4 ．．．第四透鏡之焦距
R3 ．．．第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑
R4 ．．．第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑
R7 ．．．第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑
R8 ．．．第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑
CT2 ．．．第二透鏡在光軸上的厚度
CT3 ．．．第三透鏡在光軸上的厚度
CT4 ．．．第四透鏡在光軸上的厚度
CT5 ．．．第五透鏡在光軸上的厚度
v1 ．．．第一透鏡之色散係數
v2 ．．．第二透鏡之色散係數
Fno．．．光圈值
HFOV．．．最大場視角的一半
第1A圖係本發明第一實施例的拾像光學鏡頭示意圖；
第1B圖係本發明第一實施例之像差曲線圖；
第2A圖係本發明第二實施例的拾像光學鏡頭示意圖；
第2B圖係本發明第二實施例之像差曲線圖；
第3A圖係本發明第三實施例的拾像光學鏡頭示意圖；
第3B圖係本發明第三實施例之像差曲線圖；
第4A圖係本發明第四實施例的拾像光學鏡頭示意圖；
第4B圖係本發明第四實施例之像差曲線圖；
第5A圖係本發明第五實施例的拾像光學鏡頭示意圖；
第5B圖係本發明第五實施例之像差曲線圖；
第6A圖係本發明第六實施例的拾像光學鏡頭示意圖；以及
第6B圖係本發明第六實施例之像差曲線圖。
100．．．光圈
110．．．第一透鏡
111．．．第一透鏡之物側光學面
112．．．第一透鏡之像側光學面
120．．．第二透鏡
121．．．第二透鏡之物側光學面
122．．．第二透鏡之像側光學面
130．．．第三透鏡
131．．．第三透鏡之物側光學面
132．．．第三透鏡之像側光學面
140．．．第四透鏡
141．．．第四透鏡之物側光學面
142．．．第四透鏡之像側光學面
150．．．第五透鏡
151．．．第五透鏡之物側光學面
152．．．第五透鏡之像側光學面
160．．．紅外線濾除濾光片
170．．．成像面

Claims (23)

  1. 一種拾像光學鏡頭，其沿著光軸由物側至像側依序包含：
    一具正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；
    一具負屈折力的第二透鏡；
    一具屈折力的第三透鏡；
    一具正屈折力的第四透鏡，由塑膠材質所製成，其物側光學面為凸面，其像側光學面為凸面，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面；
    一具負屈折力的第五透鏡，由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；
    其中，該第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R7 ，該第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R8 ，並滿足下列關係式：
    -1.0 < R7 /R8 < 0。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第二透鏡之像側光學面為凹面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之拾像光學鏡頭，其中，該拾像光學鏡頭之焦距為f，該第四透鏡之焦距為f4 ，並滿足下列關係式：
    0 < f/f4 < 1.0。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3 ，該第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4 ，並滿足下列關係式：
    0 < (R3 +R4 )/(R3 -R4 ) < 1.8。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之拾像光學鏡頭，其中，該拾像光學鏡頭之焦距為f，該第一透鏡之焦距為f1 ，並滿足下列關係式：
    1.2 < f/f1 < 1.8。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第四透鏡在光軸上的厚度為CT4 ，該第五透鏡在光軸上的厚度為CT5 ，並滿足下列關係式：
    0.2 < CT4 /CT5 < 1.4。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第一透鏡之色散係數為v1 ，該第二透鏡之色散係數為v2 ，並滿足下列關係式：
    1.7 < v1 /v2 < 3.0。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4 ，該拾像光學鏡頭之焦距為f，並滿足下列關係式：
    0 < R4 /f < 1.5。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第二透鏡在光軸上的厚度為CT2 ，該第三透鏡在光軸上的厚度為CT3 ，並滿足下列關係式：
    0.2 < CT2 /CT3 < 0.8。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R7 ，該第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R8 ，並滿足下列關係式：
    -0.5 < R7 /R8 < 0。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第四透鏡之物側光學面與像側光學面中，至少一光學面設有至少一反曲點。
  12. 一種拾像光學鏡頭，其沿著光軸由物側至像側依序包含：
    一具正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；
    一具負屈折力的第二透鏡，其像側光學面為凹面；
    一具屈折力的第三透鏡，其物側光學面為凹面；
    一具正屈折力的第四透鏡，由塑膠材質所製成，其物側光學面為凸面，其像側光學面為凸面，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面；
    一具負屈折力的第五透鏡，由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；
    其中，該拾像光學鏡頭之焦距為f，該第四透鏡之焦距為 f4 ，該第四透鏡在光軸上的厚度為CT4 ，該第五透鏡在光軸上的厚度為CT5 ，並滿足下列關係式：
    0 < f/f4 < 1.0
    0.2 < CT4 /CT5 < 1.4。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之拾像光學鏡頭，其中，該拾像光學鏡頭之焦距為f，該第一透鏡之焦距為f1 ，並滿足下列關係式：
    1.2 < f/f1 < 1.8。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第一透鏡之色散係數為v1 ，該第二透鏡之色散係數為v2 ，並滿足下列關係式：
    1.7 < v1 /v2 < 3.0。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學鏡頭，其中，該拾像光學鏡頭之焦距為f，該第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R8 ，並滿足下列關係式：
    -0.7 < f/R8 < 0。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R7 ，該第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R8 ，並滿足下列關係式：
    -0.5 < R7 /R8 < 0。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第二透鏡之物側光學面為R3 ，該第二透鏡之像側光學面為R4 ，並滿足下列關係式：
    0 < (R3 +R4 )/(R3 -R4 ) < 1.8。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第三透鏡之像側光學面為凸面。
  19. 一種拾像光學鏡頭，其沿著光軸由物側至像側依序包含：
    一具正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；
    一具負屈折力的第二透鏡，其像側光學面為凹面；
    一具屈折力的第三透鏡，其物側光學面為凹面，其像側光學面為凸面；
    一具正屈折力的第四透鏡，由塑膠材質所製成，其物側光學面為凸面，其像側光學面為凸面，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面；
    一具負屈折力的第五透鏡，由塑膠材質所製成，其物側光學面與像側光學面中至少一光學面為非球面，且至少一光學面設有至少一反曲點；
    其中，該拾像光學鏡頭之焦距為f，該第四透鏡之焦距為 f4 ，該第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4 ，該第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R8 ，並滿足下列關係式：
    0 < f/f4 < 1.0
    0 < R4 /f < 1.5
    -0.7 < f/R8 < 0。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第一透鏡之色散係數為v1 ，該第二透鏡之色散係數為v2 ，並滿足下列關係式：
    1.7 < v1 /v2 < 3.0。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第四透鏡在光軸上的厚度為CT4 ，該第五透鏡在光軸上的厚度為CT5 ，並滿足下列關係式：
    0.2 < CT4 /CT5 < 1.4。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之拾像光學鏡頭，其中，該拾像光學鏡頭之焦距為f，該第一透鏡之焦距為f1 ，並滿足下列關係式：
    1.2 < f/f1 < 1.8。
  23. 如申請申利範圍第19項所述之拾像光學鏡頭，其中，該第二透鏡在光軸上的厚度為CT2 ，該第三透鏡在光軸上的厚度為CT3 ，並滿足下列關係式：
    0.2 < CT2 /CT3 < 0.8。
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