光学影像拾取系统镜头组及取像装置制造方法
【专利摘要】本发明揭露一种光学影像拾取系统镜头组及取像装置，光学影像拾取系统镜头由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜。第一透镜具有正屈折力，其物侧表面为凸面。第二透镜具有负屈折力，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凸面。第三透镜具有屈折力。第四透镜具有屈折力，其物侧表面为凸面。第五透镜具有正屈折力，其像侧表面为凸面。第六透镜具有屈折力，其像侧表面为凹面且其离轴处具有至少一凸面，且其两表面皆为非球面。光学影像拾取系统镜头组中具有屈折力的透镜为六片。当满足特定条件时，有助于组装并降低其公差敏感度。
【专利说明】光学影像拾取系统镜头组及取像装置
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种光学影像拾取系统镜头组，且特别是有关于一种应用于电子 产品上的小型化光学影像拾取系统镜头组。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着具有摄影功能的可携式电子产品的兴起，光学系统的需求日渐提高。 一般光学系统的感光元件不外乎是感光稱合元件（Charge CoupledDevice，CCD)或互补性 氧化金属半导体兀件（Complementary Metal-OxideSemiconductor Sensor, CMOS Sensor) 两种，且随着半导体制程技术的精进，使得感光元件的像素尺寸缩小，光学系统逐渐往高像 素领域发展，因此对成像品质的要求也日益增加。
[0003] 传统搭载于可携式电子产品上的光学系统多采用四片或五片式透镜结构为主，但 由于智能手机（Smart Phone)与平板电脑（Tablet PC)等高规格移动装置的盛行，带动光 学系统在像素与成像品质上的迅速攀升，已知的光学系统将无法满足更高阶的摄影系统。
[0004] 目前虽有进一步发展六片式光学系统，但因其中的第一透镜与第二透镜的镜片形 状容易造成镜片间的间距过小而产生组装上的问题，不适合搭载于空间限制严格的小型化 电子装置，且第二透镜屈折力的不当配置，往往造成较大公差敏感度，而导致成像品质不 佳。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种光学影像拾取系统镜头组及取像装置，其第一透镜及第二透镜的 镜片形状分布恰当，可避免因透镜间的间隔距离过小导致不易组装的缺点，更适用于空间 限制严格的小型化透镜组。另外，通过适当的屈折力配置，可使光学影像拾取系统镜头组的 主屈折力更加平均，以有效降低公差敏感度。
[0006] 依据本发明提供一种光学影像拾取系统镜头组，由物侧至像侧依序包含第一透 镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜。第一透镜具有正屈折力，其物 侧表面近光轴处为凸面。第二透镜具有负屈折力，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面 近光轴处为凸面。第三透镜具有屈折力。第四透镜具有屈折力，其物侧表面近光轴处为凸 面。第五透镜具有正屈折力，其像侧表面近光轴处为凸面。第六透镜具有屈折力，其像侧表 面近光轴处为凹面，且其像侧表面离轴处具有至少一凸面，且其物侧表面及像侧表面皆为 非球面。光学影像拾取系统镜头组中具有屈折力的透镜为六片，光学影像拾取系统镜头组 的焦距为f，第四透镜物侧表面的曲率半径为R7,第二透镜物侧表面的曲率半径为R3,第二 透镜像侧表面的曲率半径为R4,其满足下列条件：
[0007] 0· 60〈f/R7 ;以及
[0008] (R3+R4) AR3_R4)〈_ 1 · 0。
[0009] 依据本发明另提供一种取像装置，其包含前述的光学影像拾取系统镜头组以及电 子感光元件，其中电子感光元件连接于光学影像拾取系统镜头组。
[0010] 当f/R7满足上述条件时，可有效降低像散与球差。
[0011] 当（R3+R4V(R3-R4)满足上述条件时，可避免因透镜间距过小导致组装上的干 涉，更适用于空间限制严格的小型化镜头组。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1绘示依照本发明第一实施例的一种光学影像拾取系统镜头组的示意图；
[0013] 图2由左至右依序为第一实施例的光学影像拾取系统镜头组的球差、像散及歪曲 曲线图；
[0014] 图3绘示依照本发明第二实施例的一种光学影像拾取系统镜头组的示意图；
[0015] 图4由左至右依序为第二实施例的光学影像拾取系统镜头组的球差、像散及歪曲 曲线图；
[0016] 图5绘示依照本发明第三实施例的一种光学影像拾取系统镜头组的示意图； [0017]图6由左至右依序为第三实施例的光学影像拾取系统镜头组的球差、像散及歪曲 曲线图；
[0018] 图7绘示依照本发明第四实施例的一种光学影像拾取系统镜头组的示意图； [0019]图8由左至右依序为第四实施例的光学影像拾取系统镜头组的球差、像散及歪曲 曲线图；
[0020] 图9绘示依照本发明第五实施例的一种光学影像拾取系统镜头组的示意图；
[0021] 图10由左至右依序为第五实施例的光学影像拾取系统镜头组的球差、像散及歪 曲曲线图；
[0022] 图11绘示依照本发明第六实施例的一种光学影像拾取系统镜头组的示意图；
[0023] 图12由左至右依序为第六实施例的光学影像拾取系统镜头组的球差、像散及歪 曲曲线图；以及
[0024] 图13绘示依照图1光学影像拾取系统镜头组中第五透镜像侧表面参数Sag52的 示意图。
[0025] 【符号说明】
[0026] 光圈：100、200、300、400、500、600
[0027] 第一透镜：110、210、310、410、510、610
[0028] 物侧表面：111、211、311、411、511、611
[0029] 像侧表面：112、212、312、412、512、612
[0030] 第二透镜：120、220、320、420、520、620
[0031] 物侧表面：121、221、321、421、521、621
[0032] 像侧表面：122、222、322、422、522、622
[0033] 第三透镜：13〇、23〇、33〇、43〇、 53〇、63〇
[0034] 物侧表面：131、231、331、431、531、631
[0035] 像侧表面：132、232、332、432、532、632
[0036] 第四透镜：140、240、340、440、540、640
[0037] 物侧表面：141、241、341、441、541、641
[0038] 像侧表面：142、242、342、442、542、642
[0039] 第五透镜：150、250、350、450、550、650
[0040] 物侧表面：151、251、351、451、551、651
[0041] 像侧表面：152、252、352、452、552、652
[0042] 第六透镜：160、260、360、460、560、660
[0043] 物侧表面：161、261、361、461、561、661
[0044] 像侧表面：162、262、362、462、 562、662
[0045] 成像面：17〇、27〇、37〇、47〇、 57〇、67〇
[0046] 红外线滤除滤光片：180、280、380、480、580、680
[0047] 电子感光元件：190、290、390、490、590、690
[0048] f :光学影像拾取系统镜头组的焦距
[0049] Fno :光学影像拾取系统镜头组的光圈值
[0050] HF0V :光学影像拾取系统镜头组中最大视角的一半
[0051] VI :第一透镜的色散系数
[0052] V2 :第二透镜的色散系数
[0053] V3 :第三透镜的色散系数
[0054] T34 :第三透镜与第四透镜于光轴上的间隔距离
[0055] T45 :第四透镜与第五透镜于光轴上的间隔距离
[0056] CT5 :第五透镜于光轴上的厚度
[0057] CT6 :第六透镜于光轴上的厚度
[0058] Sag52 :第五透镜像侧表面在光轴上的交点至第五透镜像侧表面的最大有效径位 置于光轴的水平位移距离
[0059] R3 :第二透镜物侧表面的曲率半径
[0060] R4 :第二透镜像侧表面的曲率半径
[0061] R7 :第四透镜物侧表面的曲率半径
[0062] f3 :第三透镜的焦距
[0063] f4:第四透镜的焦距
[0064] f5 :第五透镜的焦距
[0065] f6 :第六透镜的焦距
[0066] TL :第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离
[0067] ImgH :电子感光元件有效感测区域对角线长的一半
【具体实施方式】
[0068] 本发明提供一种光学影像拾取系统镜头组，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第 二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜，其为六枚具有屈折力的透镜。光学影 像拾取系统镜头组可还包含光圈及电子感光元件，光圈可设置于被摄物与第二透镜间，电 子感光元件可设置于成像面。
[0069] 第一透镜具有正屈折力，其物侧表面近光轴处为凸面。借此，可适当调整第一透镜 的正屈折力强度，有助于缩短光学影像拾取系统镜头组的总长度。
[0070] 第二透镜具有负屈折力，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸 面。借此，可使光学影像拾取系统镜头组的主屈折力更加平均，以有效降低公差敏感度。
[0071] 第三透镜具有屈折力，其物侧表面近光轴处可为凸面，其像侧表面近光轴处可为 凹面，且其像侧表面由近光轴处至离轴处可存在由凹面转凸面的变化，或者其像侧表面由 近光轴处至离轴处可存在由凹面转凸面再转凹面的变化。借此，可有效修正像散与离轴视 场的像差。
[0072] 第四透镜具有屈折力，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处可为凹 面。借此，可加强像散修正。
[0073] 第五透镜具有正屈折力，其物侧表面近光轴处可为凹面，其像侧表面近光轴处为 凸面。借此，可有效减少光学影像拾取系统镜头组的敏感度。
[0074] 第六透镜可具有负屈折力，其像侧表面近光轴处为凹面，且其像侧表面离轴处具 有至少一凸面。借此，可使光学影像拾取系统镜头组的主点（PrincipalPoint)远离成像 面，有利于缩短其后焦距以维持小型化，并可有效地压制离轴视场光线入射的角度，使电子 感光元件的响应效率提升。
[0075] 光学影像拾取系统镜头组的焦距为f，第四透镜物侧表面的曲率半径为R7,其满 足下列条件：〇. 60〈f/R7。借此，可有效降低像散与球差。较佳地，可满足下列条件：0. 6〈f/ R7〈2. 0。
[0076] 第二透镜物侧表面的曲率半径为R3,第二透镜像侧表面的曲率半径为R4,其 满足下列条件：(R3+R4) AR3-R4)〈-1. 0。借此，可避免因透镜间距过小导致组装上的干 涉，更适用于空间限制严格的小型化镜头组。较佳地，可满足下列条件：-5. 0〈(R3+R4)/ (R3-R4)〈-l. 0。
[0077] 第五透镜的焦距为f5,第六透镜的焦距为f6,其满足下列条件：-1. 0〈f6/ f5〈-0. 5。借此，可平衡屈折力配置，有利于缩短后焦距以维持其小型化。
[0078] 第三透镜与第四透镜于光轴上的间隔距离为T34,第四透镜与第五透镜于光轴上 的间隔距离为T45,其满足下列条件：0. 05〈T34/T45〈0. 35。借此，有利于透镜的组装，以提 高制作合格率。
[0079] 第五透镜像侧表面在光轴上的交点至第五透镜像侧表面的最大有效径位置 于光轴的水平位移距离为Sag52,第五透镜于光轴上的厚度为CT5,其满足下列条件： 1. 0〈 | Sag52 | /CT5。借此，可使透镜的形状不会过于弯曲，除有利于透镜的制作与成型外，更 有助于使光学影像拾取系统镜头组的配置更为紧密。
[0080] 第三透镜的焦距为f3,第四透镜的焦距为f4,其满足下列条件：-0. 6〈f4/f3〈0. 3。 借此，有助于降低敏感度与修正像差。
[0081] 第五透镜于光轴上的厚度为CT5,第六透镜于光轴上的厚度为CT6,其满足下列条 件：0. 5〈CT5/CT6〈1. 2。借此，有助于镜片的成型性与均质性。
[0082] 第一透镜的色散系数为VI，第二透镜的色散系数为V2,第三透镜的色散系数为 V3,其满足下列条件：0. 6〈 (V2+V3)/Vl〈l. 2。借此，有助于光学影像拾取系统镜头组色差的 修正。
[0083] 电子感光元件有效感测区域对角线长的一半为ImgH，第一透镜物侧表面至成像面 于光轴上的距离为TL，其满足下列条件：TL/ImgH〈2. 0。借此，可维持其小型化，以搭载于轻 薄可携式的电子产品上。
[0084] 本发明提供的光学影像拾取系统镜头组中，第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四 透镜中至少有两透镜的至少一表面具有至少一反曲点。
[0085] 本发明提供的光学影像拾取系统镜头组中，透镜的材质可为塑胶或玻璃，当透镜 材质为塑胶，可以有效降低生产成本，另当透镜的材质为玻璃，则可以增加光学影像拾取系 统镜头组屈折力配置的自由度。此外，光学影像拾取系统镜头组中第一透镜至第六透镜的 物侧表面及像侧表面可皆为非球面，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较多的 控制变数，用以消减像差，进而缩减透镜使用的数目，因此可以有效降低本发明光学影像拾 取系统镜头组的总长度。
[0086] 本发明的光学影像拾取系统镜头组中，光圈配置可为前置光圈或中置光圈，其中 前置光圈意即光圈设置于被摄物与第一透镜间，中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成 像面间。若光圈为前置光圈，可使光学影像拾取系统镜头组的出射瞳（Exit Pupil)与成像 面产生较长的距离，使其具有远心（Telecentric)效果，并可增加电子感光元件的C⑶或 CMOS接收影像的效率；若为中置光圈，有助于扩大系统的视场角，使光学影像拾取系统镜 头组具有广角镜头的优势。
[0087] 另外，本发明的光学影像拾取系统镜头组中，依需求可设置至少一光阑，以减少杂 散光，有助于提升影像品质。
[0088] 本发明光学影像拾取系统镜头组中，就以具有屈折力的透镜而言，若透镜表面为 凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面且 未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面于近光轴处为凹面。
[0089] 本发明的光学影像拾取系统镜头组更可视需求应用于移动对焦的光学系统中，并 兼具优良像差修正与良好成像品质的特色，可多方面应用于3D (三维）影像撷取、数字相 机、移动装置、数字平板等电子影像系统中。
[0090] 本发明更提供一取像装置，其包含前述的光学影像拾取系统镜头组以及一电子感 光元件，其连接于光学影像拾取系统镜头组。借此，取像装置可具有良好的成像品质。
[0091] 根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合附图予以详细说明。
[0092] 〈第一实施例〉
[0093] 请参照图1及图2,其中图1绘示依照本发明第一实施例的一种光学影像拾取系统 镜头组的示意图，图2由左至右依序为第一实施例的光学影像拾取系统镜头组的球差、像 散及歪曲曲线图。由图1可知，光学影像拾取系统镜头组由物侧至像侧依序包含光圈100、 第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、红 外线滤除滤光片180、成像面170以及电子感光元件190,其中光学影像拾取系统镜头组具 有六枚具有屈折力的透镜。
[0094] 第一透镜110具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面111近光轴处为凸面，其 像侧表面112近光轴处为凹面，并皆为非球面，且其物侧表面111与像侧表面112皆具有反 曲点。
[0095] 第二透镜120具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面121近光轴处为凹面，其 像侧表面122近光轴处为凸面，并皆为非球面，且其物侧表面121与像侧表面122皆具有反 曲点。
[0096] 第三透镜130具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面131近光轴处为凸面，其 像侧表面132近光轴处为凹面，并皆为非球面，其像侧表面132由近光轴处至离轴处存在凹 面转凸面再转凹面的变化，且其物侧表面131与像侧表面132皆具有反曲点。
[0097] 第四透镜140具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面141近光轴处为凸面，其 像侧表面142近光轴处为凹面，并皆为非球面，且其物侧表面141与像侧表面142皆具有反 曲点。
[0098] 第五透镜150具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面151近光轴处为凹面，其 像侧表面152近光轴处为凸面，并皆为非球面。
[0099] 第六透镜160具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面161近光轴处为凹面，其 像侧表面162近光轴处为凹面，并皆为非球面，且其像侧表面162于离轴处具有一凸面。
[0100] 红外线滤除滤光片180为玻璃材质，其设置于第六透镜160及成像面170间且不 影响光学影像拾取系统镜头组的焦距。
[0101] 上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：
[0102]
【权利要求】
1. 一种光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，由物侧至像侧依序包含： 一第一透镜，具有正屈折力，其物侧表面近光轴处为凸面； 一第二透镜，具有负屈折力，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸 面； 一第三透镜，具有屈折力； 一第四透镜，具有屈折力，其物侧表面近光轴处为凸面； 一第五透镜，具有正屈折力，其像侧表面近光轴处为凸面； 一第六透镜，具有屈折力，其像侧表面近光轴处为凹面，且其像侧表面离轴处具有至少 一凸面，且其物侧表面及像侧表面皆为非球面； 其中该光学影像拾取系统镜头组中具有屈折力的透镜为六片，该光学影像拾取系统镜 头组的焦距为f，该第四透镜物侧表面的曲率半径为R7,该第二透镜物侧表面的曲率半径 为R3,该第二透镜像侧表面的曲率半径为R4,其满足下列条件： 0. 60〈f/R7 ;以及 (R3+R4V(R3-R4)〈-1. 0。
2. 根据权利要求1所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第六透镜具有负 屈折力。
3. 根据权利要求2所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第二透镜物侧表 面的曲率半径为R3,该第二透镜像侧表面的曲率半径为R4,其满足下列条件： -5. 0〈（R3+R4V(R3-R4)〈-1. 0。
4. 根据权利要求3所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，还包含： 一光圈，设置于一被摄物与该第二透镜间，且该第一透镜至该第六透镜的物侧表面及 像侧表面皆为非球面。
5. 根据权利要求3所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第五透镜的焦距 为f5,该第六透镜的焦距为f6,其满足下列条件： -1. 0<f6/f5<-0.5〇
6. 根据权利要求3所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第五透镜物侧表 面近光轴处为凹面。
7. 根据权利要求3所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第三透镜与该第 四透镜于光轴上的间隔距离为T34,该第四透镜与该第五透镜于光轴上的间隔距离为T45， 其满足下列条件： 0.05〈T34/T45〈0. 35。
8. 根据权利要求3所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第五透镜像侧 表面在光轴上的交点至该第五透镜像侧表面的最大有效径位置于光轴的水平位移距离为 Sag52,该第五透镜于光轴上的厚度为CT5,其满足下列条件： 1.0〈|Sag52|/CT5。
9. 根据权利要求1所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第三透镜物侧表 面近光轴处为凸面。
10. 根据权利要求9所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第三透镜的焦距 为f3,该第四透镜的焦距为f4,其满足下列条件： -0·6〈f4/f3〈0. 3。
11. 根据权利要求9所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该光学影像拾取系 统镜头组的焦距为f，该第四透镜物侧表面的曲率半径为R7,其满足下列条件： 0· 6〈f/R7〈2. 0。
12. 根据权利要求9所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第三透镜像侧表 面近光轴处为凹面，且其像侧表面由近光轴处至离轴处存在由凹面转凸面的变化。
13. 根据权利要求12所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第五透镜于光 轴上的厚度为CT5,该第六透镜于光轴上的厚度为CT6,其满足下列条件： 0·5〈CT5/CT6〈1. 2。
14. 根据权利要求12所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第四透镜像侧 表面近光轴处为凹面。
15. 根据权利要求1所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第一透镜的色散 系数为VI，该第二透镜的色散系数为V2,该第三透镜的色散系数为V3,其满足下列条件： 0. 6<(V2+V3)/V1<1. 2〇
16. 根据权利要求15所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，还包含： 一电子感光元件，其设置于一成像面，其中该电子感光元件有效感测区域对角线长的 一半为ImgH，该第一透镜物侧表面至该成像面于光轴上的距离为TL，其满足下列条件： TL/ImgH〈2. 0。
17. 根据权利要求1所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第三透镜像侧 表面近光轴处为凹面，且其像侧表面由近光轴处至离轴处存在由凹面转凸面再转凹面的变 化。
18. 根据权利要求1所述的光学影像拾取系统镜头组，其特征在于，该第一透镜、该第 二透镜、该第三透镜与该第四透镜中至少有两透镜的至少一表面具有至少一反曲点。
19. 一种取像装置，其特征在于，包含： 如权利要求1所述的光学影像拾取系统镜头组；以及 一电子感光元件，连接于该光学影像拾取系统镜头组。
【文档编号】G02B13/18GK104280863SQ201310339608
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】蔡宗翰, 陈纬彧 申请人:大立光电股份有限公司