五片式大光圈广角镜头的制作方法

本实用新型涉及一种光学镜头，特别涉及一种具有小型化、大光圈及广角特性的五片式镜头。
背景技术：
：因应移动装置搭载相机模块的普及，薄形化及高像素相机模块成为各家厂商追求的目标，为保有薄形化及高像素特征，感光元件需在有限面积内将像素缩小以达成高像素需求，但小像素却衍生感光能力不佳的缺点，必需加大光圈来弥补；另外，以往移动装置搭载相机模块仅为功能性考量，镜头组仅以3至4片透镜组成，如今，为追求性能，感光元件动辄千万像素，因此镜头组需要包含4片以上的透镜才可符合需求，但6片透镜又无法有效缩小体积。技术实现要素：有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种具有大光圈特性的小型化镜头，不但体积小，且具有高光学效能及高光通量特性，并可维持良好色差。为达上述目的，本实用新型提供一种五片式大光圈广角镜头，由物侧至像侧沿一光轴依序包括：一第一镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径为R1，像侧面曲率半径为R2，其中R1>0；一第二镜片，具有负屈光力，其物侧面曲率半径为R3，像侧面曲率半径为R4，其中R3>R4>0；一第三镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径为R5，像侧面曲率半径为R6，其中R5>0；一第四镜片，具有正屈光力，其物侧面曲率半径为R7，像侧面曲率半径为R8，其中R7<R8<0；一第五镜片，其光轴区域具有负屈光力，周围区域具有正屈光力，该光轴区域与该周围区域以一反曲点连线为界，该光轴区域的物侧面曲率半径为R9，像侧面曲率半径为R10，其中R9<0<R10；以及一光圈，位于该第一镜片的物侧或该第一、二镜片之间；且满足2.5<R7/R8<6的条件式。上述的五片式大光圈广角镜头，其中满足2.8<R7/R8<5.7的条件式。上述的五片式大光圈广角镜头，其中满足10<f/D23<15.5的条件式，其中f为该五片式大光圈广角镜头的系统焦距值，D23为该第二、三镜片在光轴上的距离。上述的五片式大光圈广角镜头，其中满足11<f/D23<15的条件式。上述的五片式大光圈广角镜头，其中更满足f/D12>45的条件式，其中f为该五片式大光圈广角镜头的系统焦距值，D12为该第一、二镜片在光轴上的距离。上述的五片式大光圈广角镜头，其中更满足以下条件式：其中f3为该第三镜片的焦距，f4为该第四镜片的焦距。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R1/f为0.401～0.470，R2/f为-153.326～1.827，其中f为该五片式大光圈广角镜头的系统焦距值。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R3/f为1.118～1.256，R4/f为0.408～0.544，其中f为该五片式大光圈广角镜头的系统焦距值。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R5/f为1.653～3.240，R6/f为-5.509～-2.528，其中f为该五片式大光圈广角镜头的系统焦距值。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R7/f为-2.655～-0.833，R8/f为-0.477～-0.284，其中f为该五片式大光圈广角镜头的系统焦距值。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R9/f为-1.056～-0.471，R10/f为0.433～1.019，其中f为该五片式大光圈广角镜头的系统焦距值。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R2>0。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R2<0。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R6>0。上述的五片式大光圈广角镜头，其中R6<0。藉由上述设计，本实用新型的镜头可兼具小型化、大光圈以及广角特性。以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。附图说明图1本实用新型第一实施例的示意图；图1A为本实用新型第一实施例的横向色差图；图1B为本实用新型第一实施例的轴上色差图；图1C为本实用新型第一实施例的畸变图；图2为本实用新型第二实施例的示意图；图2A为本实用新型第二实施例的横向色差图；图2B为本实用新型第二实施例的轴上色差图；图2C为本实用新型第二实施例的畸变图；图3为本实用新型第三实施例的示意图；图3A为本实用新型第三实施例的横向色差图；图3B为本实用新型第三实施例的轴上色差图；图3C为本实用新型第三实施例的畸变图。其中，附图标记1五片式大光圈广角镜头56反曲点连线10第一镜片60平板镜片20第二镜片70感光元件30第三镜片L光轴40第四镜片A物侧50第五镜片B像侧52光轴区域ST光圈54周围区域具体实施方式下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：请参考图1，所绘示者为本实用新型的第一实施例，该五片式大光圈广角镜头1在光轴L上由物侧A至像侧B依序包括一第一镜片10、一光圈ST(aperturestop)、一第二镜片20、一第三镜片30、一第四镜片40、以及一第五镜片50，该五镜片10,20,30,40,50为具有屈光力的透镜组合，于像侧B处设有CCD、CMOS或其他感光元件70，于该感光元件70与该第五镜片50之间可设有滤光片及/或保护玻璃等平板镜片60，该平板镜片60的数量可依需求增减或不设置。本篇说明书所言的「正屈光力(或负屈光力)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的光轴上的屈光力为正(或为负)。光轴附近的区域为光轴区域，光轴区域周围的区域为周围区域，该光轴区域与该周围区域是以一反曲点连线为界，所述反曲点连线是指镜片径向上弯曲方向转换的点的连线，此外，部分透镜还包含一延伸部位于该周围区域的外周，用以供该透镜组装于一镜头内，理想的成像光线并不会通过该延伸部。另外，光轴区域的面形可依该领域中通常知识来判断，以R值(指近轴的曲率半径，通常指光学软体中的透镜资料库(lensdata)上的R值)正负判断凹凸。以物侧面来说，当R值为正时，判定为凸面，当R值为负时，判定为凹面；以像侧面来说，当R值为正时，判定为凹面，当R值为负时，判定为凸面。本实施例中，该第一镜片10具有正屈光力，其物侧面曲率半径R1为1.691，像侧面曲率半径R2为-15.235，该第一镜片10的物侧面为凸面，该第一镜片10的像侧面为凸面，该第一镜片10提供该五片式大光圈广角镜头1主要屈光力；于其他可能的实施例中，R1可以有其他变化，惟R1必须大于0(R1>0)，此外，R2除了可小于0亦可以大于0(R2<0或R2>0)。该光圈ST位于该第一、第二镜片10,20之间，可在制造方便性与影像入射光量间取得平衡。该第二镜片20具有负屈光力，其物侧面曲率半径R3为4.113，像侧面曲率半径R4为1.469，该第二镜片20的物侧面为凸面，该第二镜片20的像侧面为凹面，该第二镜片20的色散系数小于30，可有效减少广角镜头容易发生的色差问题；于其他可能的实施例中，R3与R4可以有其他变化，惟R3必须大于R4，而R4必须大于0(R3>R4>0)。该第三镜片30具有正屈光力，其物侧面曲率半径R5为5.952，像侧面曲率半径R6为-10.470，该第三镜片30的物侧面为凸面，该第三镜片30的像侧面为凸面，该第三镜片30可增加入光量，达到大光圈的效果；于其他可能的实施例中，R5可以有其他变化，惟R5必须大于0(R5>0)，此外，R6除了可小于0亦可以大于0(R6<0或R6>0)。该第四镜片40具有正屈光力，其物侧面曲率半径R7为-2.998，像侧面曲率半径R8为-1.022，R7/R8为2.934，该第四镜片40的物侧面为凹面，该第四镜片40的像侧面为凸面，该第四镜片40可有效修正像散与场曲，可保持高入光量的同时缩短镜头全长并维持影像品质；于其他可能的实施例中，R7与R8可以有其他变化，惟R7必须小于R8，而R8必须小于0(R7<R8<0)，且必须满足2.5<R7/R8<6的条件式，若满足2.8<R7/R8<5.7的条件式尤佳，上述二条件式可得较短的镜头全长并维持良好色差。该第五镜片50中央具有一光轴区域52，该光轴区域52周边则有一周围区域54，该光轴区域52具有负屈光力，该周围区域54具有正屈光力，该光轴区域52与该周围区域54以一反曲点连线56为界，该光轴区域52的物侧面曲率半径R9为-3.800，像侧面曲率半径R10为1.558，该第五镜片50可有效修正大光圈造成的像差，正屈光力更可缩短镜头全长；于其他可能的实施例中，R9与R10可以有其他变化，惟R9必须小于0，而R10必须大于0(R9<0<R10)。第一实施例的五片式大光圈广角镜头1的设计参数如下表一所示：表一其中，距离一栏中0.657mm是指第一镜片物侧面1的顶点与像侧面2的顶点的距离，0.004mm是指像侧面2至光圈ST的距离，0.028mm是指该光圈ST与该第二镜片10物侧面3顶点的距离，余此类推；曲率半径则是指光轴与物侧面或像侧面交点处的曲率半径，第一实施例中，第一至第五镜片10,20,30,40,50的物侧面及像侧面均为非球面，且其面型满足下列公式：z=ch21+[1-(k+1)c2h2]12+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16]]>其中z为非球面的深度(即非球面上距离光轴为h的点，与垂直光轴且经过非球面顶点的切面，两者间的距离)，c＝1/r，r为表面曲率半径，h为非球面上的点与光轴的距离，k为锥面系数，A为第四阶系数，B为第六阶系数，C为第八阶系数，D为第十阶系数，E为第十二阶系数，F为第十四阶系数，G为第十六阶系数。第一实施例各非球面的参数如下表二所示：表二基于前述设计，本实施例的五片式大光圈广角镜头1的系统焦距值f为3.6mm，系统长度TTL(TotalTrackLength)为4.48mm，最大像高处的视场角(FOV,FieldOfView)达76.6度，光圈值(f-number)达2。其中，该系统焦距值f(3.6mm)与该第二、三镜片20,30在光轴上的距离D23(0.241mm)的比值为14.94，该系统焦距值f(3.6mm)与该第一、二镜片10,20在光轴上的距离D12(0.032mm)的比值为112.50，该第三镜片30的焦距f3(6.99mm)与该第四镜片40的焦距f4(2.59mm)的比值绝对值为2.70；各镜片的曲率半径R1～R10与该系统焦距值f的比值如下表三所示；如此一来，该五片式大光圈广角镜头1能具有大视角，并维持横向色差(transversechromaticaberration)的最大色差值不超过1.5μm，及轴上色差(axialchromaticaberration)的最大移焦量约为8.1μm，色差表现佳，其横向色差图如图1A所示，其轴上色差图如图1B所示，且更能有效修正大视角容易出现的畸变问题，如图1C所示的畸变图，最大畸变量不超过1.2％。表三R1/fR2/fR3/fR4/fR5/fR6/fR7/fR8/fR9/fR10/f0.470-4.2321.1420.4081.653-2.908-0.833-0.284-1.0560.433请参考图2，所绘示者为本实用新型的第二实施例，其镜片配置与第一实施例相似，惟该光圈ST是位于该第一镜片10的物侧，该第二实施例提供的五片式大光圈广角镜头1的设计参数如下表四所示，其中R7/R8为3.975：表四第二实施例中，第一至第五镜片10,20,30,40,50的物侧面及像侧面均为非球面，且其面型满足下列公式，各项参数的定义如前所述：z=ch21+[1-(k+1)c2h2]12+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16]]>第二实施例各非球面的参数如下表五所示：表五基于前述设计，本实施例的系统焦距f为3.53mm，系统长度TTL为3.93mm，最大像高处的视场角达78.4度，光圈值(f-number)达2。其中，f/D23为12.74，f/D12为75.11，为3.59，各镜片的曲率半径R1～R10与该系统焦距值f的比值如下表六所示，可参考图2A所示的横向色差图，横向色差的最大色差值不超过1.6μm，可参考图2B所示的轴上色差图，轴上色差的最大移焦量约为33μm，可参考图2C所示的畸变图，最大畸变量不超过0.9％。表六R1/fR2/fR3/fR4/fR5/fR6/fR7/fR8/fR9/fR10/f0.4011.8271.1180.5443.240-2.528-1.249-0.314-0.5090.613请参考图3，所绘示者为本实用新型的第三实施例，其镜片配置与第一实施例相似，惟该光圈ST是位于该第一镜片10的物侧，第三实施例提供的五片式大光圈广角镜头1的设计参数如下表七所示，其中R7/R8为5.559：表七第三实施例中，第一至第五镜片10,20,30,40,50的物侧面及像侧面均为非球面，且其面型满足下列公式：z=ch21+[1-(k+1)c2h2]12+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16]]>第三实施例各非球面的参数如下表八所示：表八基于前述设计，本实施例的系统焦距f为3.32mm，系统长度TTL为3.73mm，最大像高处的视场角达80.7度，光圈值(f-number)达2.2。其中，f/D23为11.10，f/D12为80.98，为2.36，各镜片的曲率半径R1～R10与该系统焦距值f的比值如下表九所示，可参考图3A所示的横向色差图，横向色差的最大色差值不超过1.7μm，可参考图3B所示的轴上色差图，轴上色差的最大移焦量约为15μm，可参考图3C所示的畸变图，最大畸变量不超过1.1％。表九R1/fR2/fR3/fR4/fR5/fR6/fR7/fR8/fR9/fR10/f0.440-153.3261.2560.4811.772-5.509-2.655-0.477-0.4711.019前述三个实施例仅为本实用新型所举的例，基于本实用新型的精神，该五片式大光圈广角镜头1的参数可加以改变，例如，各镜片的曲率半径R1～R10与该系统焦距值f的比值只要为落在下列范围之间即可：R1/f为0.401～0.470，R2/f为-153.326～1.827，R3/f为1.118～1.256，R4/f为0.408～0.544，R5/f为1.653～3.240，R6/f为-5.509～-2.528，R7/f为-2.655～-0.833，R8/f为-0.477～-0.284，R9/f为-1.056～-0.471，R10/f为0.433～1.019；该系统焦距值f与该第二、三镜片20,30在光轴上的距离D23的比值可以有其他变化，以满足10<f/D23<15.5的条件式为佳，若满足11<f/D23<15的条件式更佳；该系统焦距值f与该第一、二镜片10,20在光轴上的距离D12的比值也可有其他变化，以满足f/D12>45的条件式为佳；该第三镜片30的焦距f3与该第四镜片40的焦距f4的比值绝对值以小于8为佳，如此可得较短的光学总长并保有大光圈。当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。当前第1页1 2 3