CN103631000B - 可携式电子装置与其光学成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种可携式电子装置与其光学成像镜头。一种光學成像鏡頭從物側至像側依序包括一第一透鏡、一光圈、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。该第一透镜之该物侧面为一凸面;该第二透镜具有正屈光率;及该第五透镜之该像侧面包括一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部;其中,该光学成像镜头总共只有该五片具有屈光率的透镜,并且满足下列条件式:T2/AG23≦2.5,T2为该第二透镜在光轴上的厚度,AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。一种可携式电子装置,包括一机壳及一安装在该机壳内的影像模块,该影像模块包括上述的光学成像镜头、一镜筒、一模块基座单元及一影像传感器。本发明的镜头在缩短长度下仍有良好的光学性能。

Description

可携式电子装置与其光学成像镜头
技术领域
本发明是与一种可携式电子装置与其光学成像镜头相关,且尤其是与应用五片式透镜的可携式电子装置与其光学成像镜头相关。
背景技术
近年来,移动电话的小型化、薄型化已成为设计趋势,而此一趋势连带影响了相关光学成像镜头的发展;如何能够有效缩减光学镜头的系统长度,同时仍能够维持足够的光学性能,一直是业界努力的研发方向。
US7502181、US7826151以及US8422145都揭露了一种由五片透镜所组成的光学镜头,然而这些专利的光圈是设于第一透镜之前,且第一透镜及第二透镜的屈光率为正负配置,此种光学设计的半视角(HFOV;half of field of view)仅约32~33度,无法满足日益严苛的使用者需求,且该等光学设计的系统长度分别为6.5~8.0mm,也无法满足移动电话薄型化的设计需求。
因此如何能够有效缩减光学镜头的系统长度,同时仍能够维持足够的光学性能,一直是业界亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可携式电子装置与其光学成像镜头,透过控制各透镜的凹凸曲面排列及/或屈光率配置等特性,并控制参数满足至少一与第二透镜在光轴上的厚度相关的条件式,而在维持良好光学性能并维持系统性能的条件下,缩短系统长度。
一种光学成像镜头,从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜,每一透镜具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面,且每一透镜具有屈光率。第一透镜的物侧面为一凸面,第二透镜具有正屈光率,且第五透镜的该像侧面包括一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部。光学成像镜头并满足至少一与第二透镜在光轴上的厚度相关的条件式,如下列条件式的任一:
T2/AG23≦2.5 条件式(1),
T2/T3≦1.2 条件式(2),或
T2/AG12≦5.3 条件式(3),
T2为第二透镜在光轴上的厚度,T3为第三透镜在光轴上的厚度,AG12为第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度,AG23为第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
第二透镜提供了光学成像镜头整体所需的正屈光率,一般中心厚度通常较厚,而设计者如能朝向薄型化的方式来设计,应可更效地达到缩短镜头整体长度的效果,且可使其厚度与两侧之间隙值,包含AG12及AG23,获得良好的配置。
其次,本发明可选择性地控制部分参数的比值满足其他条件式,如:
控制T3与第四透镜在光轴上的厚度(以T4表示)满足
T4/T3≦1.8 条件式(4);
或者是控制第一透镜至该第五透镜在光轴上的五片镜片厚度总和(以ALT表示)与第一透镜与该第五透镜之间四个空气间隙在光轴上的宽度总和(以AAG表示)满足
ALT/AAG≦3.5 条件式(5);
或者是控制AG23及第五透镜在光轴上的厚度(以T5表示)满足
T5/AG23≦2.0 条件式(6);
或者是控制T4与AG23满足
T4/AG23≦4.0 条件式(7);
或者是控制AG23与ALT满足
ALT/AG23≦10.0 条件式(8);
或者是控制AAG、第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隙宽度(以AG34表示)与第四透镜与第五透镜之间在光轴上的空气间隙宽度(以AG45表示)满足
4.5≦AAG/(AG34+AG45) 条件式(9);
或者是控制AG12与第一透镜在光轴上的厚度(以T1表示)满足
T1/AG12≦2.8 条件式(10);或
0.4≦T1/AG12≦2.8 条件式(10');
或者是控制T4与AG12满足
T4/AG12≦2.0 条件式(11);
或者是控制T3与ALT满足
3.5≦ALT/T3≦6.0 条件式(12);
或者是控制T4与T5满足
0.8≦T5/T4 条件式(13);
或者是控制AAG与T4满足
1.7≦AAG/T4 条件式(14)。
前述所列的示例性限定条件式亦可任意选择性地合并施用于本发明的实施例中,并不限于此。
在实施本发明时,除了上述条件式之外,亦可针对单一透镜或广泛性地针对多个透镜额外设计出其他更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构及/或屈光率的限定条件,以加强对系统性能及/或分辨率的控制。举例来说,第二透镜的物侧面可额外形成一位于圆周附近区域的凹面部、第三透镜的物侧面可额外形成一位于光轴附近区域的凹面部、第四透镜的物侧面可额外形成一位于光轴附近区域的凸面部、及/或第五透镜可具有正屈光率等。须注意的是,此些细部结构及/或屈光率等特性需在无冲突的情况之下,选择性地合并施用于本发明的其他实施例当中。
本发明可依据前述的各种光学成像镜头,提供一种可携式电子装置,包括:一机壳及一影像模块安装于该机壳内。影像模块包括依据本发明的任一光学成像镜头、一镜筒、一模块后座单元、一基板及一影像传感器。镜筒以供给设置光学成像镜头,模块后座单元以供给设置镜筒,基板以供给设置模块后座单元,影像传感器是设置于基板并位于光学成像镜头的像侧。
由上述中可以得知,本发明的可携式电子装置与其光学成像镜头,透过控制各透镜的凹凸曲面排列及/或屈光率等设计,并控制参数满足至少一与第二透镜在光轴上的厚度相关的条件式,以维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
附图说明
图1显示依据本发明的一实施例的一透镜的剖面结构示意图。
图2显示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图3显示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图4显示依据本发明的第一实施例光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图5显示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图6显示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图7显示依据本发明的第二实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图8显示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图9显示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图10显示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图11显示依据本发明的第三实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图12显示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。图13显示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图14显示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图15显示依据本发明的第四实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图16显示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图17显示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图18显示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图19显示依据本发明的第五实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图20显示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图21显示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图22显示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图23显示依据本发明的第六实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图24显示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图25显示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图26显示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图27显示依据本发明的第七实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图28显示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图29显示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图30显示依据本发明的第八实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图31显示依据本发明的第八实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图32显示依据本发明的第八实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图33显示依据本发明的第八实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图34显示依据本发明的第九实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图35显示依据本发明的第九实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图36显示依据本发明的第九实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图37显示依据本发明的第九实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图38显示依据本发明的第十实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图39显示依据本发明的第十实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图40显示依据本发明的第十实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图41显示依据本发明的第十实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图42显示依据本发明的第十一实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图。
图43显示依据本发明的第十一实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。
图44显示依据本发明的第十一实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。
图45显示依据本发明的第十一实施例的光学成像镜头的非球面数据。
图46所显示的依据本发明的以上十一个实施例的ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值的比较表。
图47显示依据本发明的一实施例的可携式电子装置的一结构示意图。
图48显示依据本发明的另一实施例的可携式电子装置的一结构示意图。
【主要组件符号说明】
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 光学成像镜头
20,20' 可携式电子装置
21 机壳
22 影像模块
23 镜筒
24 模块后座单元
100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100 光圈
110,210,310,410,510,610,710,810,910,1010,1110 第一透镜
111,121,131,141,151,161,211,221,231,241,251,261,311,321,331,341,351,361,411,421,431,441,451,461,511,521,531,541,551,561,611,621,631,641,651,661,711,721,731,741,751,761,811,821,831,841,851,861,911,921,931,941,951,961,1011,1021,1031,1041,1051,1061,1111,1121,1131,1141,1151,1161 物侧面
112,122,132,142,152,162,212,222,232,242,252,262,312,322,332,342,352,362,412,422,432,442,452,462,512,522,532,542,552,562,612,622,632,642,652,662,712,722,732,742,752,762,812,822,832,842,852,862,912,922,932,942,952,962,1012,1022,1032,1042,1052,1062,1112,1122,1132,1142,1152,1162 像侧面
120,220,320,420,520,620,720,820,920,1020,1120 第二透镜
130,230,330,430,530,630,730,830,930,1030,1130 第三透镜
140,240,340,440,540,640,740,840,940,1040,1140 第四透镜
150,250,350,450,550,650,750,850,950,1050,1150 第五透镜
160,260,360,460,560,660,760,860,960,1060,1160 滤光件
170,270,370,470,570,670,770,870,970,1070,1170 成像面
171 影像传感器
172 基板
2401 镜头后座
2402 第一座体单元
2403 第二座体单元
2404 线圈
2405 磁性组件
2406 影像传感器后座
1211,1321,1411,1511,2211,2321,2411,2511,3211,3321,3411,3511,4211,4321,4411,4511,5211,5321,5411,5511,6321,6511,7321,7411,7511,8411,8511,9411,9511,10211,10321,10411,10511,11211,11321,11411,11511 位于光轴附近区域的凸面部
1212,1412,1512,2212,2412,2512,3212,3412,3512,4212,4412,4512,5212,5412,5512,6512,7412,7512,8321,8412,8512,9321,9412,10212,10412,10512,11212,11412,11512 位于圆周附近区域的凹面部
1311,1421,1521,2311,2421,2521,3311,3421,3521,4311,4421,4521,5311,5421,5521,6311,6411,6421,6521,7421,7521,8211,8311,8421,8521,9211,9311,9421,9521,10311,10421,10521,11311,11421,11521位于光轴附近区域的凹面部
1422,1522,2422,2522,3422,3522,4422,4522,5422,5522,6422,6522,7211,7311,7422,7522,8422,8522,9422,9512,9522,10422,10522,11422,11522 位于圆周附近区域的凸面部
9513 位于光轴附近区域及圆周附近区域之间的凹面部
d1,d2,d3,d4,d5,d6 空气间隙
A1 物侧
A2 像侧
I 光轴
I-I' 轴线
A,B,C,E 区域
具体实施方式
为进一步说明各实施例,本发明乃提供有图式。此些图式乃为本发明揭露内容的一部分,其主要系用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域具有通常知识者应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
本篇说明书所言的“一透镜具有正屈光率(或负屈光率)”,是指所述透镜位于光轴附近区域具有正屈光率(或负屈光率)而言。“一透镜的物侧面(或像侧面)包括位于某区域的凸面部(或凹面部)”,是指该区域相较于径向上紧邻该区域的外侧区域,朝平行于光轴的方向更为“向外凸起”(或“向内凹陷”)而言。以图1为例,其中I为光轴且此一透镜是以该光轴I为对称轴径向地相互对称,该透镜的物侧面于A区域具有凸面部、B区域具有凹面部而C区域具有凸面部,原因在于A区域相较于径向上紧邻该区域的外侧区域(即B区域),朝平行于光轴的方向更为向外凸起,B区域则相较于C区域更为向内凹陷,而C区域相较于E区域也同理地更为向外凸起。「位于圆周附近区域」,是指位于透镜上仅供成像光线通过的曲面的位于圆周附近区域,亦即图中的C区域,其中,成像光线包括了主光线(chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm。「位于光轴附近区域」是指该仅供成像光线通过的曲面的光轴附近区域,亦即图中的A区域。此外,该透镜还包含一延伸部E,用以供该透镜组装于一光学成像镜头内,理想的成像光线并不会通过该延伸部E,但该延伸部E的结构与形状并不限于此,以下的实施例为求图式简洁均省略了部分的延伸部。
本发明的光学成像镜头,乃是由从物侧至像侧沿一光轴依序设置的一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜所构成,每一透镜具有一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面,且每一透镜具有屈光率。本发明的光学成像镜头总共只有此五片具有屈光率的透镜,透过设计各透镜的细部特征及/或屈光率配置,并至少满足下列任一与第二透镜在光轴上的厚度相关的条件式,而可提供良好的光学性能,并缩短镜头长度:
T2/AG23≦2.5 条件式(1),
T2/T3≦1.2 条件式(2),或
T2/AG12≦5.3 条件式(3),
T2为第二透镜在光轴上的厚度,T3为第三透镜在光轴上的厚度,AG12为第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度,AG23为第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。在本发明中,光学成像镜头总共只有五片具有屈光率的透镜。更进一步详细地说,各透镜的细部特征如下:第一透镜的物侧面为一凸面;第二透镜具有正屈光率;及第五透镜的像侧面包括一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部。
在此设计的前述各镜片的特性主要是考虑光学成像镜头的光学特性与镜头长度,举例来说:第二透镜的正屈光率可提供透镜整体所需的屈光率;光圈置于第一与第二透镜之间,可达到扩大视场角及改善像差的效果;第五透镜像侧面于光轴附近区域设置凹面部以及于圆周附近区域设置凸面部,可有效改善场曲(field curvature aberration),且可使成像光线以更趋近于垂直的角度进入成像面,若再搭配第五透镜的正屈光率,则可分配第二透镜的正屈光率,降低制造上的敏感度。上述技术特征若搭配第二透镜物侧面圆周附近区域的凹面部、第三透镜物侧面光轴附近区域的凹面部、第三透镜像侧面光轴附近区域的凸面部、或是第四透镜物侧面光轴附近区域的凸面部,可更为提升成像质量。
其次,本发明可选择性地控制部分参数的比值满足其他条件式,如:
控制T3与第四透镜在光轴上的厚度(以T4表示)满足
T4/T3≦1.8 条件式(4);
或者是控制第一透镜至该第五透镜在光轴上的五片镜片厚度总和(以ALT表示)与第一透镜与该第五透镜之间四个空气间隙在光轴上的宽度总和(以AAG表示)满足
ALT/AAG≦3.5 条件式(5);
或者是控制AG23及第五透镜在光轴上的厚度(以T5表示)满足
T5/AG23≦2.0 条件式(6);
或者是控制T4与AG23满足
T4/AG23≦4.0 条件式(7);
或者是控制AG23与ALT满足
ALT/AG23≦10.0 条件式(8);
或者是控制AAG、第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隙宽度(以AG34表示)与第四透镜与第五透镜之间在光轴上的空气间隙宽度(以AG45表示)满足
4.5≦AAG/(AG34+AG45) 条件式(9);
或者是控制AG12与第一透镜在光轴上的厚度(以T1表示)满足
T1/AG12≦2.8 条件式(10);或
0.4≦T1/AG12≦2.8 条件式(10');
或者是控制T4与AG12满足
T4/AG12≦2.0 条件式(11);
或者是控制T3与ALT满足
3.5≦ALT/T3≦6.0 条件式(12);
或者是控制T4与T5满足
0.8≦T5/T4 条件式(13);
或者是控制AAG与T4满足
1.7≦AAG/T4 条件式(14)。
前述所列的示例性限定条件式亦可任意选择性地合并施用于本发明的实施例中,并不限于此。
在条件式(1)、(2)、(3)中,分别限制与第二透镜厚度相关的参数范围于一定范围内的原因是考虑到第二透镜提供系统主要的正屈光率,通常具备较厚的中心厚度,因此如能有效缩短(即T2趋小),将有助于缩短镜头长度。然而,尚有其他在光学成像镜头中要缩短较不易达到或有光学特性上考虑非为首要缩短对象的参数,因此本发明以其至少一比值的限制范围作为控制光学成像镜头镜头缩短与维持光学特性于一定程度的控制条件,藉此在有效缩短光学成像镜头的镜头长度的同时,亦维持其良好光学性能。
以条件式(1)为例,除上述T2趋小的考虑之外,T2/AG23值的设计乃是着眼于第二、第三透镜之间的空气间隙(即AG23)扩大,可使成像光线聚集至适当程度后再进入第三透镜,有助于成像品质的提高。因此,T2/AG23值应朝趋小的方式来被设计,在此建议控制T2/AG23值小于或等于2.5以满足条件式(1),较佳地,T2/AG23值可更进一步受一下限限制,如:0.6≦T2/AG23≦2.5。
以条件式(2)为例,除上述T2趋小的考虑之外,T2/T3值的设计乃是着眼于T2如上所述应朝趋小方向设计,而T3则应维持一定的厚度,故T2/T3值应朝趋小的方式被设计。因此在此建议控制T2/T3值小于或等于1.2以满足条件式(2),较佳地,T2/T3值可更进一步受一下限限制,如:0.5≦T2/T3≦1.2。
以条件式(3)为例,除上述T2趋小的考虑之外,T2/AG12值的设计乃是着眼于AG12则应维持一定之间隙宽度以容纳光圈,故T2/AG12应朝趋小的方式被设计。因此在此建议控制T2/AG12值为小于或等于5.3以满足条件式(3),较佳地,T2/AG12值可进一步受一下限限制,如:0.5≦T2/AG12≦5.3。
此外,对于条件式(4)~(14)的设计考虑分述如下:
在条件式(4)中,T4/T3值的设计乃是着眼于第四透镜的中心厚度如可朝薄型化的方向来设计(即T4趋小),而第三透镜维持一定的厚度,会使两透镜之间维持适当的厚度配置。因此在此建议控制T4/T3值为小于或等于1.8以满足条件式(4),较佳地,T4/T3值可进一步受一下限限制,如:0.2≦T4/T3≦1.8。
在条件式(5)中,ALT/AAG值的设计乃是着眼于ALT/AAG如能控制在小于或等于3.5的范围内,可有效防止各透镜过厚而导致镜头过长。因此在此建议控制ALT/AAG值为小于或等于3.5以满足条件式(5),较佳地,ALT/AAG值可进一步受一下限限制,如:1.2≦ALT/AAG≦3.5。
在条件式(6)中,T5/AG23值的设计乃是着眼于AG23如上述应趋大,故T5/AG23值应朝趋小的方式被设计。因此在此建议控制T5/AG23值为小于或等于2.0以满足条件式(6),较佳地,T5/AG23值可进一步受一下限限制,如:0.7≦T5/AG23≦2.0。
在条件式(7)、(8)中,T4/AG23与ALT/AG23值的设计乃是着眼于AG23既因前述说明乃是应往趋大方向设计,故T4/AG23与ALT/AG23值皆应朝趋小的方式被设计。因此在此建议控制T4/AG23值为小于或等于4.0以满足条件式(7),且以介于0.4~4.0的范围之间为较佳;并建议控制ALT/AG23值为小于或等于10.0以满足条件式(8),且以介于3.0~10.0的范围之间为较佳。
在条件式(9)中,AAG/(AG34+AG45)值的设计乃是着眼于虽然各空气间隙的缩小均有助于镜头的薄型化,然而,由于第一、第二透镜之间需维持一定的间隙以及容纳光圈(即AG12无法有效缩小),而第二、第三透镜之间如上所述也应维持一定的间隙值,使得AG34及AG45值在各空气间隙中,属比较不受限制、可以缩得更小的参数,使得AAG/(AG34+45)值应朝趋大的方式来设计。因此在此建议控制AAG/(AG34+AG45)值大于或等于4.5以满足条件式(9),较佳地,AAG/(AG34+AG45)值可进一步受一上限限制,如:4.5≦AAG/(AG34+AG45)≦11.0。
在条件式(10)、(11)中,T1/AG12与T4/AG12值的设计乃是着眼于AG12既因前述说明乃是应维持一定的间隙值以便容纳光圈,而T1、T4则可朝趋小的方式来设计以便缩小镜头长度,因此故T1/AG12与T4/AG12值皆应朝趋小的方式被设计。因此在此建议控制T4/AG23为小于或等于2.8,且以介于0.4~2.8的范围之间为较佳;并建议控制T4/AG12值为小于或等于2.0,且以介于0.4~2.0的范围之间为较佳。
在条件式(12)中,ALT/T3值的设计乃是着眼于控制此参数值介于3.5~6.0之间,可使得T3维持较佳的厚度配置。
在条件式(13)中,T5/T4值的设计乃是着眼于第五透镜因其光学有效径通常大于第四透镜,使得第五透镜的薄型化较第四透镜更为困难。为了控制此特性,T5/T4值应朝趋大的方式来设计,在此建议控制T5/T4为大于或等于0.8,并以落在0.8~3.0的范围之间较佳。
在条件式(14)中,AAG/T4值的设计乃是着眼于AAG为各空气间隙的宽度总和,如果过小可能会影响组装。因此在此建议控制AAG/T4值大于或等于1.7,并以落在1.7~5.0的范围之间较佳。
在实施本发明时,除了上述条件式之外,亦可针对单一透镜或广泛性地针对多个透镜额外设计出其他更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构及/或屈光率的限定条件,以加强对系统性能及/或分辨率的控制。举例来说,第二透镜的物侧面可额外形成一位于圆周附近区域的凹面部、第三透镜的物侧面可额外形成一位于光轴附近区域的凹面部、第三透镜的像侧面可额外形成一位于光轴附近区域的凸面部、第四透镜的物侧面可额外形成一位于光轴附近区域的凸面部、及/或第五透镜可具有正屈光率等,然本发明并不限于此。须注意的是,此些细部结构及/或屈光率等特性需在无冲突的情况之下,选择性地合并施用于本发明的其他实施例当中。
为了说明本发明确实可在提供良好的光学性能的同时,缩短镜头长度,以下提供多个实施例以及其详细的光学数据。首先请一并参考图2至图5,其中图2显示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图3显示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图4显示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图5显示依据本发明的第一实施例光学成像镜头的各镜片的非球面数据。如图2中所示,本实施例的光学成像镜头1从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜110、一光圈(aperture stop)100、一第二透镜120、一第三透镜130、一第四透镜140及一第五透镜150。一滤光件160及一影像传感器的一成像面170皆设置于光学成像镜头1的像侧A2。滤光件160在此示例性地为一红外线滤光片(IR cut filter),设于第五透镜150与成像面170之间,滤光件160将经过光学成像镜头1的光过滤掉特定波段的波长,如:过滤掉红外线波段,可使人眼看不到的红外线波段的波长不会成像于成像面170上。
光学成像镜头1的各透镜在此示例性地以塑料材质所构成,形成细部结构如下:
第一透镜110具有正屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面111及一朝向像侧A2的像侧面112。物侧面111为一凸面,而像侧面112为一凹面。
第二透镜120具有正屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面121及一朝向像侧A2的像侧面122。物侧面121包括一位于光轴附近区域的凸面部1211及一位于圆周附近区域的凹面部1212。像侧面122为一凸面。
第三透镜130具有正屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面131及一朝向像侧A2的像侧面132。物侧面131为一凹面,并包括一位于光轴附近区域的凹面部1311。像侧面132为一凸面,并包括一位于光轴附近区域的凸面部1321。
第四透镜140具有负屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面141及具有一朝向像侧A2的像侧面142。物侧面141包括一位于光轴附近区域的凸面部1411及一位于圆周附近区域的凹面部1412。像侧面142包括一位于光轴附近区域的凹面部1421及一位于圆周附近区域的凸面部1422。
第五透镜150具有正屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面151及一朝向像侧A2的像侧面152。物侧面151包括一位于光轴附近区域的凸面部1511及一位于圆周附近区域的凹面部1512。像侧面152包括一位于光轴附近区域的凹面部1521及一位于圆周附近区域的凸面部1522。
在本实施例中,系设计各透镜110、120、130、140、150、滤光件160及影像传感器的成像面170之间皆存在空气间隙,如:第一透镜110与第二透镜120之间存在空气间隙d1、第二透镜120与第三透镜130之间存在空气间隙d2、第三透镜130与第四透镜140之间存在空气间隙d3、第四透镜140与第五透镜150之间存在空气间隙d4、第五透镜150与滤光件160之间存在空气间隙d5、及滤光件160与影像传感器的成像面170之间存在空气间隙d6,然而在其他实施例中,亦可不具有前述其中任一空气间隙,如:将两相对透镜的表面轮廓设计为彼此相应,而可彼此贴合,以消除其间的空气间隙。由此可知,第一透镜110与第二透镜120之间的空气间隙d1即为AG12、第二透镜120与第三透镜130之间的空气间隙d2即为AG23、第三透镜130与第四透镜140之间的空气间隙d3即为AG34、而第四透镜140与第五透镜150之间的空气间隙d4即为AG45,且d1、d2、d3、d4的和即为AAG。
关于本实施例的光学成像镜头1中的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图4,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.279(mm);
AAG=0.732(mm);
T2/AG23=2.471;
T4/T3=1.757;
ALT/AAG=2.116;
T2/T3=2.224;
T5/AG23=1.074;
T2/AG12=1.846;
T4/AG23=1.953;
ALT/AG23=8.397;
AAG/(AG34+AG45)=7.561;
T1/AG12=1.335;
T4/AG12=1.459;
ALT/T3=7.555;
T5/T4=0.550;
AAG/T4=1.380。
从第一透镜物侧面111至成像面170在光轴上的厚度为4.034(mm),确实缩短光学成像镜头1的镜头长度。
须注意的是,本实施例的光学成像镜头1在将其镜头长度缩短至约4mm的同时仍可提供高达46.912度的半视角(HFOV),如此可针对薄型化的产品提供优良的成像质量。
第一透镜110的物侧面111及像侧面112、第二透镜120的物侧面121及像侧面122、第三透镜130的物侧面131及像侧面132、第四透镜140的物侧面141及像侧面142、第五透镜150的物侧面151及像侧面152,共计十个非球面皆是依下列非球面曲线公式定义:
Z ( Y ) = Y 2 R / ( 1 + 1 - ( 1 + K ) Y 2 R 2 ) + Σ i = 1 n a i × Y i
其中:
R表示透镜表面的曲率半径;
Z表示非球面的深度(非球面上距离光轴为Y的点,其与相切于非球面光轴上顶点的切面,两者间的垂直距离);
Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离;
K为锥面系数(Conic Constant);
ai为第i阶非球面系数。
各个非球面的参数详细数据请一并参考图5。
另一方面,从图3当中可以看出,在本实施例的纵向球差(longitudinalspherical aberration)(a)中,由每一曲线的偏斜幅度可看出不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.02(mm)以内,故本第一较佳实施例确实明显改善不同波长的球差。其次,由于每一种波长所成的曲线彼此的举离皆很靠近,代表不同波长光线的成像位置已相当集中,因而使色像差获得明显改善。
在弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration)(b)、子午(tangential)方向的像散像差(c)的二个像散像差图示中,三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.1(mm)内,说明第一较佳实施例的光学成像镜头1能有效消除像差。
畸变像差(distortion aberration)(d)则显示光学成像镜头1的畸变像差维持在±2%的范围内,说明光学成像镜头1的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求,据此说明本第一较佳实施例的光学成像镜头1相较于现有光学镜头,在系统长度已缩短至4.034(mm)、半视角(HFOV)约47度的条件下,仍能有效克服色像差并提供较佳的成像质量,故本第一较佳实施例能在维持良好光学性能的条件下,缩短镜头长度以实现更加薄型化的产品设计。
因此,本实施例的光学成像镜头1在纵向球差、弧矢方向的像散像差、子午方向的像散像差、或畸变像差的表现都十分良好。由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头1确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图6至图9,其中图6显示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图7显示依据本发明的第二实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图8显示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图9显示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为2,例如第三透镜物侧面为231,第三透镜像侧面为232,其它组件标号在此不再赘述。如图6中所示,本实施例的光学成像镜头2从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜210、一光圈200、一第二透镜220、一第三透镜230、一第四透镜240及一第五透镜250。
第二实施例的第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240及第五透镜250的屈光率正、负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面211、221、231、241、251、及朝向像侧A2的像侧面212、222、232、242、252的各透镜表面的凹凸配置均与第一实施例类似,唯第二实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度及第一透镜210屈光率的正负配置与第一实施例不同。详细地说,第一透镜210具有负屈光率。关于本实施例的光学成像镜头2的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图8,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.312(mm);
AAG=0.696(mm);
T2/AG23=2.202;
T4/T3=0.430;
ALT/AAG=3.324;
T2/T3=0.911;
T5/AG23=1.977;
T2/AG12=1.693;
T4/AG23=1.039;
ALT/AG23=9.242;
AAG/(AG34+AG45)=5.796;
T1/AG12=1.234;
T4/AG12=0.799;
ALT/T3=3.823;
T5/T4=1.903;
AAG/T4=2.675。
从第一透镜物侧面211至成像面270在光轴上的厚度为4.063(mm),确实缩短光学成像镜头2的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头2提供高达47.498度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图7当中可以看出,本实施例的光学成像镜头2在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头2确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图10至图13,其中图10显示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图11显示依据本发明的第三实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图12显示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图13显示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为3,例如第三透镜物侧面为331,第三透镜像侧面为332,其它组件标号在此不再赘述。如图10中所示,本实施例的光学成像镜头3从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜310、一光圈300、一第二透镜320、一第三透镜330、一第四透镜340及一第五透镜350。
第三实施例的第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340及第五透镜350的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面311、321、331、341、351、及朝向像侧A2的像侧面312、322、332、342、352等透镜表面的凹凸配置均与第二实施例类似,唯第三实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度及空气间隙宽度与第二实施例不同。关于本实施例的光学成像镜头3的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图12,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.328(mm);
AAG=0.699(mm);
T2/AG23=2.008;
T4/T3=0.356;
ALT/AAG=3.331;
T2/T3=0.654;
T5/AG23=2.010;
T2/AG12=1.254;
T4/AG23=1.094;
ALT/AG23=9.964;
AAG/(AG34+AG45)=7.672;
T1/AG12=1.111;
T4/AG12=0.683;
ALT/T3=3.243;
T5/T4=1.837;
AAG/T4=2.734。
从第一透镜物侧面311至成像面370在光轴上的厚度为4.083(mm),确实缩短光学成像镜头3的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头3提供高达48.038度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图11当中可以看出,本实施例的光学成像镜头3在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头3确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图14至图17,其中图14显示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图15显示依据本发明的第四实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图16显示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图17显示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为4,例如第三透镜物侧面为431,第三透镜像侧面为432,其它组件标号在此不再赘述。如图14中所示,本实施例的光学成像镜头4从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜410、一光圈400、一第二透镜420、一第三透镜430、一第四透镜440及一第五透镜450。
第四实施例的第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、第四透镜440及第五透镜450的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面411、421、431、441、451、及朝向像侧A2的像侧面412、422、432、442、452等透镜表面的凹凸配置均与第一实施例类似,唯第四实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度及空气间隙宽度与第一实施例不同。关于本实施例的光学成像镜头4的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图16,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.369(mm);
AAG=0.501(mm);
T2/AG23=2.881;
T4/T3=1.369;
ALT/AAG=4.724;
T2/T3=2.298;
T5/AG23=1.142;
T2/AG12=5.026;
T4/AG23=1.716;
ALT/AG23=9.011;
AAG/(AG34+AG45)=5.702;
T1/AG12=3.522;
T4/AG12=2.994;
ALT/T3=7.189;
T5/T4=0.666;
AAG/T4=1.112。
从第一透镜物侧面411至成像面470在光轴上的厚度为3.860(mm),确实缩短光学成像镜头4的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头4提供高达46.869度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图15当中可以看出,本实施例的光学成像镜头4在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头4确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图18至图21,其中图18显示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图19显示依据本发明的第五实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图20显示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图21显示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为5,例如第三透镜物侧面为531,第三透镜像侧面为532,其它组件标号在此不再赘述。如图18中所示,本实施例的光学成像镜头5从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜510、一光圈500、一第二透镜520、一第三透镜530、一第四透镜540及一第五透镜550。
第五实施例的第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530、第四透镜540及第五透镜550的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面511、521、531、541、551及朝向像侧A2的像侧面512、522、532、542、552的透镜表面的凹凸配置均与第二实施例类似,唯第五实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度及空气间隙宽度与第二实施例不同。关于本实施例的光学成像镜头5的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图20,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.215(mm);
AAG=0.815(mm);
T2/AG23=1.896;
T4/T3=0.497;
ALT/AAG=2.718;
T2/T3=1.084;
T5/AG23=1.449;
T2/AG12=1.647;
T4/AG23=0.869;
ALT/AG23=7.424;
AAG/(AG34+AG45)=4.710;
T1/AG12=1.268;
T4/AG12=0.755;
ALT/T3=4.243;
T5/T4=1.667;
AAG/T4=3.143。
从第一透镜物侧面511至成像面570在光轴上的厚度为4.085(mm),确实缩短光学成像镜头5的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头5提供高达46.952度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图19当中可以看出,本实施例的光学成像镜头5在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头5确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图22至图25,其中图22显示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图23显示依据本发明的第六实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图24显示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图25显示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为6,例如第三透镜物侧面为631,第三透镜像侧面为632,其它组件标号在此不再赘述。如图22中所示,本实施例的光学成像镜头6从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜610、一光圈600、一第二透镜620、一第三透镜630、一第四透镜640及一第五透镜650。
第六实施例的第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630、第四透镜640及第五透镜650的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面611、631、651及朝向像侧A2的像侧面612、622、632、642、652的透镜表面的凹凸配置均与第二实施例类似,唯第六实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度及物侧面621、641的表面凹凸配置与第二实施例不同。详细地说,第二透镜620的物侧面621是一凸面,且第四透镜640的物侧面641包括一位于光轴附近区域的凹面部6411。关于本实施例的光学成像镜头6的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图24,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.058(mm);
AAG=1.239(mm);
T2/AG23=0.906;
T4/T3=0.428;
ALT/AAG=1.661;
T2/T3=0.728;
T5/AG23=0.890;
T2/AG12=0.707;
T4/AG23=0.532;
ALT/AG23=4.215;
AAG/(AG34+AG45)=9.913;
T1/AG12=0.500;
T4/AG12=0.415;
ALT/T3=3.386;
T5/T4=1.672;
AAG/T4=4.766。
从第一透镜物侧面611至成像面670在光轴上的厚度为4.450(mm),确实缩短光学成像镜头6的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头6提供高达45.964度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图23当中可以看出,本实施例的光学成像镜头6在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头6确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图26至图29,其中图26显示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图27显示依据本发明的第七实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图28显示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图29显示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为7,例如第三透镜物侧面为731,第三透镜像侧面为732,其它组件标号在此不再赘述。如图26中所示,本实施例的光学成像镜头7从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜710、一光圈700、一第二透镜720、一第三透镜730、一第四透镜740及一第五透镜750。
第七实施例的第一透镜710、第二透镜720、第三透镜730、第四透镜740及第五透镜750的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面711、741、751及朝向像侧A2的像侧面712、722、732、742、752的透镜表面的凹凸配置均与第二实施例类似,唯第七实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度及物侧面721、731的表面凹凸配置与第二实施例不同。详细地说,第二透镜720的物侧面721为一凸面,并包括一位于圆周附近区域的凸面部7211,第三透镜730的物侧面731包括一位于圆周附近区域的凸面部7311。关于本实施例的光学成像镜头7的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图28,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.367(mm);
AAG=0.841(mm);
T2/AG23=1.014;
T4/T3=0.445;
ALT/AAG=2.815;
T2/T3=0.799;
T5/AG23=0.818;
T2/AG12=1.821;
T4/AG23=0.566;
ALT/AG23=5.149;
AAG/(AG34+AG45)=6.727;
T1/AG12=2.660;
T4/AG12=1.015;
ALT/T3=4.056;
T5/T4=1.446;
AAG/T4=3.234。
从第一透镜物侧面711至成像面770在光轴上的厚度为4.309(mm),确实缩短光学成像镜头7的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头7提供高达45.905度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图28当中可以看出,本实施例的光学成像镜头8在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头8确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图30至图33,其中图30显示依据本发明的第八实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图31显示依据本发明的第八实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图32显示依据本发明的第八实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图33显示依据本发明的第八实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为8,例如第三透镜物侧面为831,第三透镜像侧面为832,其它组件标号在此不再赘述。如图30中所示,本实施例的光学成像镜头8从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜810、一光圈800、一第二透镜820、一第三透镜830、一第四透镜840及一第五透镜850。
第八实施例的第一透镜810、第二透镜820、第三透镜830、第四透镜840及第五透镜850的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面811、831、841、851及朝向像侧A2的像侧面812、822、842、852的透镜表面的凹凸配置均与第一实施例类似,唯第八实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度及物侧面821和像侧面832的表面凹凸配置与第一实施例不同。详细地说,第二透镜820的物侧面821包括一位于光轴附近区域的凹面部8211,第三透镜830的像侧面832包括一位于圆周附近区域的凹面部8321。关于本实施例的光学成像镜头8的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图32,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.222(mm);
AAG=0.728(mm);
T2/AG23=1.598;
T4/T3=0.852;
ALT/AAG=3.053;
T2/T3=1.225;
T5/AG23=0.823;
T2/AG12=2.547;
T4/AG23=1.112;
ALT/AG23=5.978;
AAG/(AG34+AG45)=5.925;
T1/AG12=1.817;
T4/AG12=1.772;
ALT/T3=4.583;
T5/T4=0.741;
AAG/T4=1.761。
从第一透镜物侧面811至成像面880在光轴上的厚度为4.009(mm),确实缩短光学成像镜头8的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头8提供高达45.919度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图31当中可以看出,本实施例的光学成像镜头8在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头8确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图34至图37,其中图34显示依据本发明的第九实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图35显示依据本发明的第九实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图36显示依据本发明的第九实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图37显示依据本发明的第九实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为9,例如第三透镜物侧面为931,第三透镜像侧面为932,其它组件标号在此不再赘述。如图34中所示,本实施例的光学成像镜头9从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜910、一光圈900、一第二透镜920、一第三透镜930、一第四透镜940及一第五透镜950。
第九实施例的第二透镜920、第三透镜930、第四透镜940及第五透镜950的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面911、921、931、941及朝向像侧A2的像侧面912、922、932、942、952的透镜表面的凹凸配置均与第八实施例类似,唯第九实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度、第一透镜910的屈光率正负配置及物侧面951的表面凹凸配置与第八实施例不同。详细地说,第一透镜910具有负屈光率,第五透镜950的物侧面951包括一位于光轴附近区域的凸面部9511、一位于圆周附近区域的凸面部9512及一位于光轴附近区域与圆周附近区域之间的凹面部9513。关于本实施例的光学成像镜头9的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图36,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.245(mm);
AAG=0.878(mm);
T2/AG23=1.241;
T4/T3=0.622;
ALT/AAG=2.557;
T2/T3=1.196;
T5/AG23=1.651;
T2/AG12=1.243;
T4/AG23=0.645;
ALT/AG23=5.809;
AAG/(AG34+AG45)=8.302;
T1/AG12=1.237;
T4/AG12=0.646;
ALT/T3=5.600;
T5/T4=2.560;
AAG/T4=3.523。
从第一透镜物侧面911至成像面990在光轴上的厚度为4.130(mm),确实缩短光学成像镜头9的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头9提供高达47.605度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图35当中可以看出,本实施例的光学成像镜头9在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头9确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图38至图41,其中图38显示依据本发明的第十实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图39显示依据本发明的第十实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图40显示依据本发明的第十实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图41显示依据本发明的第十实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为10,例如第三透镜物侧面为1031,第三透镜像侧面为1032,其它组件标号在此不再赘述。如图38中所示,本实施例的光学成像镜头10从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜1010、一光圈1000、一第二透镜1020、一第三透镜1030、一第四透镜1040及一第五透镜1050。
第十实施例的第一透镜1010、第二透镜1020、第三透镜1030、第四透镜1040及第五透镜1050的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面1011、1021、1031、1041、1051及朝向像侧A2的像侧面1012、1022、1032、1042、1052的透镜表面的凹凸配置均与第一实施例类似,唯第十实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度及空气间隙宽度与第一实施例不同。关于本实施例的光学成像镜头10的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图40,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.374(mm);
AAG=0.704(mm);
T2/AG23=2.338;
T4/T3=1.975;
ALT/AAG=3.371;
T2/T3=1.219;
T5/AG23=0.389;
T2/AG12=1.192;
T4/AG23=3.787;
ALT/AG23=11.305;
AAG/(AG34+AG45)=8.546;
T1/AG12=0.954;
T4/AG12=1.931;
ALT/T3=5.894;
T5/T4=0.367;
AAG/T4=0.886。
从第一透镜物侧面1011至成像面1070在光轴上的厚度为4.051(mm),确实缩短光学成像镜头10的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头10提供高达46.898度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图39当中可以看出,本实施例的光学成像镜头10在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头10确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请一并参考图42至图45,其中图42显示依据本发明的第十一实施例的光学成像镜头的五片式透镜的剖面结构示意图,图43显示依据本发明的第十一实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图,图44显示依据本发明的第十一实施例的光学成像镜头的详细光学数据,图45显示依据本发明的第十一实施例的光学成像镜头的各镜片的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为11,例如第三透镜物侧面为1131,第三透镜像侧面为1132,其它组件标号在此不再赘述。如图42中所示,本实施例的光学成像镜头11从物侧A1至像侧A2依序包括一第一透镜1110、一光圈1100、一第二透镜1120、一第三透镜1130、一第四透镜1140及一第五透镜1150。
第十一实施例的第一透镜1110、第二透镜1120、第三透镜1130、第四透镜1140及第五透镜1150的屈光率正负配置以及包括朝向物侧A1的物侧面1111、1121、1131、1141、1151及朝向像侧A2的像侧面1112、1122、1132、1142、1152的透镜表面的凹凸配置均与第二实施例类似,唯第十一实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度及空气间隙宽度与第二实施例不同。关于本实施例的光学成像镜头11的各透镜的各光学特性及各空气间隙的宽度,请参考图44,其中ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值分别为:
ALT=2.222(mm);
AAG=0.792(mm);
T2/AG23=2.107;
T4/T3=0.963;
ALT/AAG=2.806;
T2/T3=0.992;
T5/AG23=1.891;
T2/AG12=1.079;
T4/AG23=2.046;
ALT/AG23=9.866;
AAG/(AG34+AG45)=6.227;
T1/AG12=0.870;
T4/AG12=1.048;
ALT/T3=4.645;
T5/T4=0.924;
AAG/T4=1.719。
从第一透镜物侧面1111至成像面1170在光轴上的厚度为4.033(mm),确实缩短光学成像镜头11的镜头长度。同时,本实施例的光学成像镜头11提供高达47.634度的半视角(HFOV)。
另一方面,从图43当中可以看出,本实施例的光学成像镜头11在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此,由上述中可以得知,本实施例的光学成像镜头11确实可维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
另请参考图46所显示的以上十一个实施例的ALT、AAG、T2/AG23、T4/T3、ALT/AAG、T2/T3、T5/AG23、T2/AG12、T4/AG23、ALT/AG23、AAG/(AG34+AG45)、T1/AG12、T4/AG12、ALT/T3、T5/T4及AAG/T4值,可看出本发明的光学成像镜头确实可满足前述条件式(1)、条件式(2)、条件式(3)、条件式(4)、条件式(5)、条件式(6)、条件式(7)、条件式(8)、条件式(9)、条件式(10)/(10')、条件式(11)、条件式(12)、条件式(13)及/或条件式(14)。
请参阅图47,为应用前述光学成像镜头的可携式电子装置20的一第一较佳实施例,可携式电子装置20包含一机壳21及一安装在机壳21内的影像模块22。在此仅是以手机为例说明可携式电子装置20,但可携式电子装置20的型式不以此为限,举例来说,可携式电子装置20还可包括但不限于相机、平板计算机、个人数字助理(personal digitalassistant,简称PDA)等。
如图中(是指图47中吗?)所示,影像模块22包括一如前所述的光学成像镜头,如在此示例性地选用前述第一实施例的光学成像镜头1、一用于供光学成像镜头1设置的镜筒23、一用于供镜筒23设置的模块后座单元(module housing unit)24、一供该模块后座单元设置的基板172及一设置于光学成像镜头1像侧的影像传感器171。成像面170是形成于影像传感器171。
须注意的是,本实施例虽显示滤光件160,然而在其他实施例中亦可省略滤光件160的结构,并不以滤光件160的必要为限,且机壳21、镜筒23、及/或模块后座单元24可为单一组件或多个组件组装而成,无须限定于此;其次,乃是本实施例所使用的影像传感器171是采用板上连接式芯片封装(Chip on Board,COB)的封装方式直接连接在基板172上,和传统芯片尺寸封装(Chip Scale Package,CSP)的封装方式的差别在于板上连接式芯片封装不需使用保护玻璃(cover glass),因此在光学成像镜头1中并不需要在影像传感器171之前设置保护玻璃,然本发明并不以此为限。
整体具有屈光率的五片式透镜110、120、130、140、150示例性地是以相对两透镜之间分别存在一空气间隙的方式设置于镜筒23内。
模块后座单元24包括一用以供镜筒23设置的镜头后座2401及一影像传感器后座2406。镜筒23是和镜头后座2401沿一轴线I-I'同轴设置,且镜筒23设置于镜头后座2401内侧,影像传感器后座2406位于该镜头后座2401和该影像传感器171之间,且该影像传感器后座2406和该镜头后座2401相贴合,然在其它的实施例中,不一定存在影像传感器后座2406。
由于光学成像镜头1的长度仅4.034(mm),因此可将可携式电子装置20的尺寸设计地更为轻薄短小,且仍然能够提供良好的光学性能与成像质量。藉此,使本实施例除了具有减少机壳原料用量的经济效益外,还能满足轻薄短小的产品设计趋势与消费需求。
另请参阅图48,为应用前述光学成像镜头1的可携式电子装置20'的一第二较佳实施例,第二较佳实施例的可携式电子装置20'与第一较佳实施例的可携式电子装置20的主要差别在于:镜头后座2401具有一第一座体单元2402、一第二座体单元2403、一线圈2404及一磁性组件2405。第一座体单元2402与镜筒23外侧相贴合且沿一轴线I-I'设置、第二座体单元2403沿轴线I-I'并环绕着第一座体单元2402外侧设置。线圈2404设置在第一座体单元2402外侧与第二座体单元2403内侧之间。磁性组件2405设置在线圈2404外侧与第二座体单元2403内侧之间。
第一座体单元2402可带着镜筒23及设置在镜筒23内的光学成像镜头1沿轴线I-I'移动。可携式电子装置20'的第二实施例的其他组件结构则与第一实施例的可携式电子装置20类似,在此不再赘述。
类似地,由于光学成像镜头1的长度仅4.034(mm),因此可将可携式电子装置20'的尺寸设计地更为轻薄短小,且仍然能够提供良好的光学性能与成像质量。藉此,使本实施例除了具有减少机壳原料用量的经济效益外,还能满足轻薄短小的产品设计趋势与消费需求。
由上述中可以得知,本发明的可携式电子装置与其光学成像镜头,透过控制五片透镜各透镜的细部结构及/或屈光率的设计,并控制参数满足至少一与第二透镜在光轴上的厚度相关的条件式,以维持良好光学性能,并有效缩短镜头长度。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。

Claims (23)

1.一种光学成像镜头,其特征在于:从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜,每一透镜具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面,且每一透镜具有屈光率,其中:
该第一透镜之该物侧面为一凸面;
该第二透镜具有正屈光率;
第三透镜具有正屈光率;
第四透镜的像侧面包括一位于光轴附近的凹面部,及
该第五透镜之该像侧面包括一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部;
其中,该光学成像镜头总共只有该五片具有屈光率的透镜,并且满足下列条件式:
T2/AG23≦2.5,
T2为该第二透镜在光轴上的厚度,AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
2.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足T4/T3≦1.8的条件式,T3为该第三透镜在光轴上的厚度,T4为该第四透镜在光轴上的厚度。
3.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该第四透镜的该物侧面更包括一位于光轴附近区域的凸面部,且该第五透镜具有正屈光率。
4.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足T2/T3≦1.2的条件式,且该第四透镜的该物侧面更包括一位于光轴附近区域的凸面部。
5.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足4.5≦AAG/(AG34+AG45)的条件式,AG34为该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的空气间隙宽度,AG45为该第四透镜与该第五透镜之间在光轴上的空气间隙宽度,AAG为该第一透镜与该第五透镜之间四个空气间隙在光轴上的宽度总和。
6.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足ALT/AAG≦3.5的条件式,ALT为该第一透镜至该第五透镜在光轴上的五片镜片厚度总和,AAG为该第一透镜与该第五透镜之间四个空气间隙在光轴上的宽度总和。
7.根据权利要求6所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足0.4≦T1/AG12≦2.8的条件式,T1为该第一透镜在光轴上的厚度,AG12为该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
8.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该第三透镜的该物侧面更包括一位于光轴附近区域的凹面部。
9.根据权利要求8所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足T4/AG12≦2.0的条件式,T4为该第四透镜在光轴上的厚度,AG12为该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
10.一种光学成像镜头,其特征在于:从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜,每一透镜具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面,且每一透镜具有屈光率,其中:
该第一透镜之该物侧面为一凸面;
该第二透镜具有正屈光率;
第四透镜的像侧面包括一位于光轴附近的凹面部;及
该第五透镜之该像侧面包括一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部;
其中,该光学成像镜头总共只有该五片具有屈光率的透镜,并且满足下列条件式:
T2/T3≦1.2,
T2为该第二透镜在光轴上的厚度,T3为该第三透镜在光轴上的厚度。
11.根据权利要求10所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足T5/AG23≦2.0的条件式,T5为该第五透镜在光轴上的厚度,AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
12.根据权利要求11所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足ALT/AAG≦3.5的条件式,ALT为该第一透镜至该第五透镜在光轴上的五片镜片厚度总和,AAG为该第一透镜与该第五透镜之间四个空气间隙在光轴上的宽度总和。
13.根据权利要求11所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足T2/AG12≦5.3,T2为该第二透镜在光轴上的厚度,AG12为该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
14.根据权利要求10所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该第三透镜的该像侧面更包括一位于光轴附近区域的凸面部。
15.根据权利要求14所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足3.5≦ALT/T3≦6.0的条件式,ALT为该第一透镜至该第五透镜在光轴上的五片镜片厚度总和。
16.一种光学成像镜头,其特征在于:从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜,每一透镜具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面,且每一透镜具有屈光率,其中:
该第一透镜之该物侧面为一凸面;
该第二透镜具有正屈光率;
第三透镜具有正屈光率;
第四透镜的像侧面包括一位于光轴附近的凹面部;及
该第五透镜之该像侧面包括一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部;
其中,该光学成像镜头总共只有该五片具有屈光率的透镜,并且满足下列条件式:
T2/AG12≦5.3,
T2为该第二透镜在光轴上的厚度,AG12为该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
17.根据权利要求16所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足T4/AG23≦4.0的条件式,T4为该第四透镜在光轴上的厚度,AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
18.根据权利要求17所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足T1/AG12≦2.8的条件式,T1为该第一透镜在光轴上的厚度,且该第二透镜的该物侧面更包括一位于圆周附近区域的凹面部。
19.根据权利要求16所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足ALT/AG23≦10.0,AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度,ALT为该第一透镜至该第五透镜在光轴上的五片镜片厚度总和。
20.根据权利要求19所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足0.8≦T5/T4,T4为该第四透镜在光轴上的厚度,T5为该第五透镜在光轴上的厚度。
21.根据权利要求19所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头还满足1.7≦AAG/T4的条件式,T4为该第四透镜在光轴上的厚度,AAG为该第一透镜与该第五透镜之间四个空气间隙在光轴上的宽度总和。
22.根据权利要求19所述的一种光学成像镜头,其特征在于:该第五透镜具有正屈光率。
23.一种可携式电子装置,其特征在于,包括:
一机壳;及一影像模块,安装于该机壳内,并包括一如权利要求1至22项中任一项所述的光学成像镜头;一用于供该光学成像镜头设置的镜筒,一用于供给该镜筒设置的模块后座单元,一用于供给该模块后座单元设置的基板,及一设置于该基板且位于该光学成像镜头的像侧的影像传感器。
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