TWI674433B

TWI674433B - 光學鏡頭

Info

Publication number: TWI674433B
Application number: TW105114749A
Authority: TW
Inventors: 陳榮耀; 張裕民; 吳思漢
Original assignee: 佳能企業股份有限公司
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2019-10-11
Also published as: US20160341935A1; TW201641988A; US9971126B2

Abstract

本發明揭露一種光學鏡頭，光學鏡頭具有一光軸，光學鏡頭自物側至像側依序包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，第六透鏡之像側表面具有一反曲點，反曲點至光軸的距離為h13，第六透鏡之半徑為H13，且｜h13/H13｜≦0.55。

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，由於即時攝影、動態攝影等需求量提高，也因為智慧型手機以及平板電腦的技術不斷進步，各種行動裝置對於光學影像品質要求提升。並且，因為行動裝置的輕薄化設計，人們對光學系統的需求亦不斷提高，在追求小型化的同時，對其拍攝出來的影像品質亦逐漸提出更高的要求。

傳統搭載於可攜式電子產品上的光學攝影系統，通常是由數片鏡片構成，但由於智慧型手機等高規格行動裝置的盛行，使得使用者對於光學攝影系統的畫素與其成像品質的要求也迅速攀升，加上感光元件的尺寸亦向上提升，因此傳統的光學系統已無法滿足現有趨勢。

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，同時實現光學鏡頭小型化與提升成像品質的目的。

本發明係有關於一種光學鏡頭，可同時實現光學鏡頭的小型化與成像品質的提升。

根據本發明之一實施例，係提出一種光學鏡頭。光學鏡頭具有一光軸，光學鏡頭自物側至像側依序包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，第六透鏡之像側表面具有一反曲點，此反曲點至光軸的距離為h13，第六透鏡之半徑為H13，且｜h13/H13｜≦0.55。

根據本發明之另一實施例，係提出一種光學鏡頭。光學鏡頭具有一光軸，光學鏡頭自物側至像側依序包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，第六透鏡之像側表面具有一反曲點，第六透鏡之像側表面與光軸之交點至反曲點投影至光軸之位置的一延伸長度為δ13，於光軸上之第六透鏡之像側表面與一成像面之間的距離為BF，且｜δ13/BF｜≦1.0。

根據本發明之再一實施例，係提出一種光學鏡頭。光學鏡頭自物側至像側依序包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，其中第六透鏡的一中心厚度為T6，且T6≦0.55毫米(mm)。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

C‧‧‧保護片

BF、D34、h13‧‧‧距離

H13‧‧‧半徑

I‧‧‧成像面

IF‧‧‧反曲點

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

L6‧‧‧第六透鏡

OA‧‧‧光軸

OL1、OL2‧‧‧光學鏡頭

S1~S4、S5~S14‧‧‧表面

St(S)‧‧‧光闌

T、S‧‧‧曲線

T41、T6‧‧‧中心厚度

T42‧‧‧邊緣厚度

δ13‧‧‧延伸長度

第1圖繪示本發明之一實施例之光學鏡頭。

第2A圖繪示本發明之一實施例之光學鏡頭的畸變(distortion)曲線圖。

第2B圖繪示本發明之一實施例之光學鏡頭的場曲(field curvature)曲線圖。

第3圖繪示本發明之另一實施例之光學鏡頭。

第4A圖繪示本發明之另一實施例之光學鏡頭的畸變曲線圖。

第4B圖繪示本發明之另一實施例之光學鏡頭的場曲曲線圖。

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、等效變化都包括在本案的範圍內，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圖繪示本發明之一實施例之光學鏡頭OL1。為顯現本實施例的特徵，僅顯示與本實施例有關的結構，其餘結構予以省略。光學鏡頭OL1，可以是廣角鏡頭，其可應用於具有影像投影或擷取功能的一裝置上，包括但不限於，手持式通訊系統、車用攝像鏡頭、監視系統、數位相機、數位攝影機或投影機。

如第1圖所示，光學鏡頭OL1自物側(object side)至像側(image-forming side)依序至少包括一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一第三透鏡L3、一第四透鏡L4、一第五透鏡L5及一第六透鏡L6。其中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6可排列於一光軸OA上。

於一實施例中，在光軸OA上，第一透鏡L1可具有屈光度，例如是負屈光度；第二透鏡L2可具有屈光度，例如是正屈光度；第三透鏡L3可具有屈光度，例如是正屈光度；第四透鏡L4可具有屈光度，例如是負屈光度；第五透鏡L5可具有屈光度，例如是正屈光度；以及，第六透鏡L6具有屈光度，例如是負屈光度或正屈光度。

於一實施例中，光學鏡頭OL1可滿足50≦V1的條件。其中，V1是第一透鏡L1的阿貝數。進一步地，於另一實施例中，光學鏡頭OL1更可滿足50≦V1≦70的條件。

於一實施例中，光學鏡頭OL1可滿足V2≦45的條件。其中，V2是第二透鏡L2的阿貝數。

於一實施例中，光學鏡頭OL1可滿足40≦｜F12+F34-D34｜及/或｜F12+F34-D34｜≦55的條件。其中，F12是第一透鏡L1和第二透鏡L2的綜合焦距，F34是第三透鏡L3 和第四透鏡L4的綜合焦距，D34是第三透鏡L3之像側表面S6至第四透鏡L4的物側表面S7的距離。

於一實施例中，光學鏡頭OL1可滿足0.9≦｜F3/F4｜的條件。其中，F3是第三透鏡L3的焦距，F4是第四透鏡L4的焦距。進一步地，於另一實施例中，光學鏡頭OL1更可滿足0.95≦｜F3/F4｜及/或｜F3/F4｜≦1.2的條件。

於一實施例中，光學鏡頭OL1可滿足C4≦3.0的條件。其中，T42/T41=C4，而T41是第四透鏡L4的中心厚度，或是第四透鏡L4在光軸OA方向上的長度；T42是第四透鏡L4外徑邊緣的邊緣厚度。進一步地，於另一實施例中，光學鏡頭OL1更可滿足1.5≦C4≦3.0的條件。

於一實施例中，光學鏡頭OL1的第六透鏡L6可滿足T6≦0.55毫米(millimeter,mm)。其中，T6可以是第六透鏡L6的一中心厚度，或是第六透鏡L6在光軸OA上的一厚度。進一步地，於另一實施例中，第六透鏡L6更可滿足0.35毫米≦T6≦0.55毫米。

於一實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6可分別為球面透鏡、非球面透鏡及/或自由曲面透鏡，而不以此為限。

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，A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16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。

於另一實施例中，第二透鏡L2可為球面透鏡，而第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6之至少一者可為非球面透鏡或自由曲面透鏡。

於再一實施例中，第二透鏡L2為球面透鏡，而第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6均為非球面透鏡。舉例而言，第二透鏡L2可為物側表面及像側表面皆為球面表面的球面透鏡，而第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6可為物側表面及像側表面皆為非球面表面的非球面透鏡。

再者，於一實施例中，光學鏡頭OL1的第六透鏡L6是一非球面透鏡，且其像側表面S12是一非球面表面，且第六透鏡L6的像側表面S12包括至少一反曲點IF。其中，第六透鏡L6之反曲點IF至光軸OA的距離是h13，而第六透鏡L6之半徑是H13，且光學鏡頭OL1可滿足｜h13/H13｜≦0.55的條件。進一步地，於另一實施例中，光學鏡頭OL1更可滿足0.3≦｜h13/H13｜≦0.55的條件。

於另一實施例中，h13可以是第六透鏡L6之反曲點IF至光軸OA的最短距離或垂直距離；而半徑H13可以是第六透鏡L6的有效口徑，或是第六透鏡L6的外徑至光軸OA的距離，例如是最短距離或垂直距離。

再一實施例中，第六透鏡L6之像側表面S12與光軸OA之交點至反曲點IF投影至光軸OA之位置的一延伸長度為δ13；且，在光軸OA方向上，第六透鏡L6之像側表面S12至成像面I之間的距離為BF。由此，光學鏡頭OL1可滿足｜δ13/BF｜≦1.0的條件。進一步地，於另一實施例中，光學鏡頭OL1亦可滿足0.4≦｜δ13/BF｜及/或｜δ13/BF｜≦0.7的條件。

此外，於一實施例中，第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6可分別採用玻璃材料所製成的一玻璃透鏡，或塑膠材料所製成的一塑膠透鏡。

舉例而言，第二透鏡L2可採用玻璃透鏡，而第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6之至少一者可採用塑膠透鏡；或者，第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6均可採用塑膠透鏡，而不用以限定本發明。其中，塑膠透鏡的材質可包含，但不侷限於，聚碳酸脂(polycarbonate)、環烯烴共聚物(例如是APEL)，以及聚酯樹脂(例如是OKP4或OKP4HT)等，或為包括前述三者之至少一者的混合材料。

此外，請再參照第1圖。第一透鏡L1的物側表面S1可以是朝物側凸出的凸面，其具有正屈光率；像側表面S2可以是朝物側凹入的凹面，其具有正屈光率。進一步地，第一透鏡L1可採用具有負屈光度的透鏡，包括但不限於具有負屈光度的凸凹透鏡，且物側表面S1及像側表面S2可皆為非球面表面。

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可以是朝像側凸出的凸面，其具有負屈光率。進一步地，第二透鏡L2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雙凸透鏡，且物側表面S3及像側表面S4可皆為球面表面。

第三透鏡L3的物側表面S5可以是朝物側凸出的凸面，其具有正屈光率；像側表面S6可以是朝像側凸出的凸面，其具有負屈光率。進一步地，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雙凸透鏡，且物側表面S5及像側表面S6可皆為非球面表面。

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可以是朝物側凹入的凹面，其具有正屈光率。進一步地，第四透鏡L4可採用具有負屈光度的透鏡，包括但不限於具有負屈光度的雙凹透鏡，且物側表面S7及像側表面S8可皆為非球面表面。

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可以是朝像側凸出的凸面，其具有負屈光率。進一步地，第五透鏡L5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雙凸透鏡，且物側表面S9及像側表面S10可皆為非球面表面。

第六透鏡L6的物側表面S11為朝向像側凹入的凹面，其具有負屈光率；像側表面S12大致呈朝向像側凸出的凸面狀，且在接近光軸OA處為朝向物側凹入的凹面，其在光軸OA處具有正屈光率。進一步地，第六透鏡L6可採用具有兩側的中央位置皆為凹面的雙凹透鏡，且物側表面S11和像側表面S12可皆為非球面表面。

再者，如第1圖所示，光學鏡頭OL1更可包括一光闌St及一保護片C。此外，於成像面I上還可設置一影像擷取單元(未繪示)，其可對穿透光學鏡頭OL1的光束進行光電轉換。光闌St可設置於光學鏡頭OL1中的任二透鏡L1~L6之間、第一透鏡L1的物側，或第六透鏡L6與成像面I之間，例如設置於第二透鏡L2和第三透鏡L3之間，但不以此為限；另外，保護片C可設置於第六透鏡L6及成像面I之間。

另一方面，保護片C上還可形成一濾光膜(未繪示)，其可濾除紅外線光束。或者，光學鏡頭OL1更可包括濾光片(未繪示)，其可設置於第六透鏡L6與保護片C之間。此外，於另一實施例中，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C。

表一列出光學鏡頭OL1之一實施方式，其包括各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、材質、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：「S」代表光闌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...「S13」及「S14」分別代表保護片C的物側表面S13及像側表面S14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。

此外，若光學鏡頭OL1的第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6的物側表面S1、S5、S7、S9、S11及像側表面S2、S6、S8、S10、S12為非球面表面，則各非球面數學式的各項係數如表二所示。

第2A圖繪示本發明之一實施例之光學鏡頭OL1的畸變(distortion)曲線圖。其中，光束之畸變率控制在良好的範圍內。

第2B圖繪示本發明之一實施例之光學鏡頭OL1的場曲(field curvature)曲線圖，曲線T、S分別顯示光學鏡頭OL1對於正切光束(Tangential Rays)與弧矢光束(Sagittal Rays)的色像差。其中，光束之正切場曲值與弧矢場曲值均控制在良好的範圍內。

第3圖繪示本發明之另一實施例之光學鏡頭OL2。光學鏡頭OL2的結構與光學鏡頭OL1大致相同，主要差異處在於各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、色散係數等之差異。

表三列出光學鏡頭OL2之一實施方式，其包括各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、材質、阿貝數(色散係數)等。

此外，若光學鏡頭OL2的第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6的物側表面S1、S5、S7、S9、S11及像側表面S2、S6、S8、S10、S12為非球面表面，則各非球面數學式的各項係數如表四所示。

第4A圖繪示根據本發明之另一實施例之光學鏡頭OL2的畸變曲線圖。其中，光束之畸變率控制在良好的範圍內。

第4B圖繪示根據本發明之另一實施例之光學鏡頭OL2的場曲曲線圖，曲線T、S分別顯示光學鏡頭OL2對於正切光束與弧矢光束的色像差。其中，光束之正切場曲值與弧矢場曲值均控制在良好的範圍內。

此外，表五列示光學鏡頭OL1、OL2之實施例的光學資料。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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。

Claims

一種光學鏡頭，具有一光軸，該光學鏡頭包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，該第六透鏡之像側表面具有一反曲點，該反曲點至該光軸的距離為h13，該第六透鏡之半徑為H13，且｜h13/H13｜≦0.55。
一種光學鏡頭，具有一光軸，該光學鏡頭包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，該第六透鏡之像側表面具有一反曲點，該第六透鏡之像側表面與該光軸之交點至該反曲點投影至該光軸之位置的一延伸長度為δ13，於該光軸上之該第六透鏡之像側表面與一成像面之間的距離為BF，｜δ13/BF｜≦1.0，且該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：50≦V1；V2≦45；40≦｜F12+F34-D34｜；｜F12+F34-D34｜≦55；及0.9≦｜F3/F4｜；其中該第一透鏡具有阿貝數V1，該第二透鏡具有阿貝數V2，該第一透鏡和該第二透鏡具有綜合焦距F12，該第三透鏡和該第四透鏡具有綜合焦距F34，該第三透鏡之像側表面至該第四透鏡的物側表面的距離為D34，該第三透鏡具有焦距F3，該第四透鏡具有焦距F4。
如申請專利範圍第1或2項所述之光學鏡頭，其中該第六透鏡的一中心厚度為T6，且T6≦0.55毫米。
如申請專利範圍第2項所述之光學鏡頭，其中該第六透鏡之像側表面具有一反曲點，該反曲點至該光軸的距離為h13，該第六透鏡之半徑為H13，且｜h13/H13｜≦0.55。
一種光學鏡頭，自物側至像側依序包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，其中該第六透鏡的一中心厚度為T6，T6≦0.55毫米，且該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：50≦V1；V2≦45；40≦｜F12+F34-D34｜；｜F12+F34-D34｜≦55；及0.9≦｜F3/F4｜；其中該第一透鏡具有阿貝數V1，該第二透鏡具有阿貝數V2，該第一透鏡和該第二透鏡具有綜合焦距F12，該第三透鏡和該第四透鏡具有綜合焦距F34，該第三透鏡之像側表面至該第四透鏡的物側表面的距離為D34，該第三透鏡具有焦距F3，該第四透鏡具有焦距F4。
一種光學鏡頭，具有一光軸，該光學鏡頭包括：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、一具有負屈光度的第四透鏡、一具有正屈光度的第五透鏡及一具有屈光度的第六透鏡，該第一透鏡的物側表面朝物側凸出，該第六透鏡之像側表面具有一反曲點，且該光學鏡頭滿足以下條件之至少一者：該反曲點至該光軸的距離為h13，該第六透鏡之半徑為H13，｜h13/H13｜≦0.55；該第六透鏡之像側表面與該光軸之交點至該反曲點投影至該光軸之位置的一延伸長度為δ 13，於該光軸上之該第六透鏡之像側表面與一成像面之間的距離為BF，｜δ 13/BF｜≦1.0；及該第六透鏡的一中心厚度為T6，T6≦0.55毫米。
如申請專利範圍第1或6項所述之光學鏡頭，其中該第一透鏡具有阿貝數V1，該第二透鏡具有阿貝數V2，且50≦V1及/或V2≦45。
如申請專利範圍第1或6項所述之光學鏡頭，其中該第一透鏡和該第二透鏡具有綜合焦距F12，該第三透鏡和該第四透鏡具有綜合焦距F34，該第三透鏡之像側表面至該第四透鏡的物側表面的距離為D34，且40≦｜F12+F34-D34｜及/或｜F12+F34-D34｜≦55。
如申請專利範圍第1或6項所述之光學鏡頭，其中該第三透鏡具有焦距F3，該第四透鏡具有焦距F4，且0.9≦｜F3/F4｜。
如申請專利範圍第1、2、5或6項所述之光學鏡頭，其中該第四透鏡具有一中心厚度T41，該第四透鏡具有一邊緣厚度T42，T42/T41=C4，且C4≦3.0。
如申請專利範圍第1、2、5或6項所述之光學鏡頭，其中該第二透鏡為球面透鏡，該第一透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡之至少一者為非球面透鏡。
如申請專利範圍第1、2、5或6項所述之光學鏡頭，其中該第二透鏡為玻璃透鏡，該第一透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡之至少一者為塑膠透鏡。
如申請專利範圍第1、2、5或6項所述之光學鏡頭，其中該第一透鏡為一凸凹透鏡、該第二透鏡為一雙凸透鏡、該第三透鏡為一雙凸透鏡、該第四透鏡為一雙凹透鏡、該第五透鏡為一雙凸透鏡或該第六透鏡為一雙凹透鏡。