CN105445904B - 便携式电子装置与其光学成像镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可携式电子装置与其光学成像镜头，其中光学成像镜头从物侧至像侧依序包括光圈、第一、第二、第三、第四、第五透镜。本发明透过控制各透镜的凹凸曲面排列，并以至少一关系式控制相关参数，而在维持良好光学性能之条件下，缩短镜头长度。该可携式电子装置包括上述光学成像镜头；一镜筒，一模块后座单元，及一影像传感器，本发明透过控制各透镜的凹凸曲面排列，并以至少一个关系式控制相关参数，维持足够之光学性能。

Description

便携式电子装置与其光学成像镜头

技术领域

发明乃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之便携式电子装置与其光学成像镜头相关。

背景技术

消费性电子产品的规格日新月异，追求轻薄短小的脚步也未曾放慢，因此光学镜头等电子产品的关键零组件在规格上也必须持续提升，以符合消费者的需求，其中光学镜头最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。

光学镜头设计并非单纯将成像质量佳的镜头等比例缩小就能制作出兼具成像质量与微型化的光学镜头，设计过程牵涉到材料特性，还必须考量到组装良率等生产面的实际问题。综上所述，微型化镜头的技术难度明显高出传统镜头，因此如何制作出符合消费性电子产品需求的光学镜头，并持续提升其成像质量，长久以来一直是本领域产、官、学界所热切追求的目标。

发明内容

本发明之一目的系在提供一种便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，维持足够之光学性能，且同时缩减光学透镜的系统长度。

依据本发明，提供一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一光圈、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜，每一透镜都具有屈光率，而且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。

为了便于表示本发明所指的参数，在本说明书及图示中定义：T1代表第一透镜在光轴上的厚度、G12代表第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度、光圈到下一个相邻透镜物侧面在光轴上的距离为TA(负号表示该距离方向朝向物侧)，T2代表第二透镜在光轴上的厚度、G23代表第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度、T3代表第三透镜在光轴上的厚度、G34代表第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隙宽度、T4代表第四透镜在光轴上的厚度、G45代表第四透镜与第五透镜之间在光轴上的空气间隙宽度、T5代表第五透镜在光轴上的厚度、G5F代表第五透镜之像侧面至红外线滤光片之物侧面在光轴上的距离、TF代表红外线滤光片在光轴上的厚度、GFP代表红外线滤光片像侧面至成像面在光轴上的距离、f1代表第一透镜的焦距、f2代表第二透镜的焦距、f3代表第三透镜的焦距、f4代表第四透镜的焦距、f5代表第五透镜的焦距、n1代表第一透镜的折射率、n2代表第二透镜的折射率、n3代表第三透镜的折射率、n4代表第四透镜的折射率、n5代表第五透镜的折射率、V1代表第一透镜的阿贝数、V2代表第二透镜的阿贝数、V3代表第三透镜的阿贝数、V4代表第四透镜的阿贝数、V5代表第五透镜的阿贝数、EFL代表光学成像镜头的有效焦距、TTL代表第一透镜之物侧面至一成像面在光轴上的距离、ALT代表第一透镜至第五透镜在光轴上的五片透镜厚度总和(即T1、T2、T3、T4、T5之和)、AAG代表第一透镜至第五透镜之间在光轴上的四个空气间隙宽度总和(即G12、G23、G34、G45之和)、BFL代表光学成像镜头的后焦距，即第五透镜之像侧面至成像面在光轴上的距离(即G5F、TF、GFP之和)。

依据本发明所提供的光学成像镜头，该第一透镜的像侧面具有一在圆周附近区域的凸面部，该第二透镜具有负屈光率，该第二透镜的物侧面具有一在光轴附近区域的凸面部以及一在圆周附近区域的凸面部，该第二透镜的像侧面具有一位在圆周附近区域的凹面部，该第三透镜的物侧面具有一在光轴附近区域的凸面部以及一在圆周附近区域的凹面部，该第三透镜的像侧面具有一在圆周附近区域的凸面部，该第四透镜具有正屈光率，该第四透镜的物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部以及一在圆周附近区域的凹面部，该第四透镜之像侧面具有一在圆周附近区域的凸面部，该光学成像镜头只有上述五片具有屈光率的透镜。

本发明更可选择性地控制上述参数，以分别满足以下的条件式：

|V2-V3|≦20 条件式(1)；

EFL/T3≦13.6 条件式(2)；

T1/G45≧2.4 条件式(3)；

(T1+T3)/G34≦4.65 条件式(4)；

ALT/T4≦3.9 条件式(5)；

G23/G45≦6.5 条件式(6)；

EFL/(T1+T5)≦3.7 条件式(7)；

ALT/(G23+G45)≦5.9 条件式(8)；

ALT/(T1+T4)≦1.8 条件式(9)；

T5/T2≦2.8 条件式(10)；

(T1+T2)/T3≧2.7 条件式(11)；

(G23+G45)/T5≧0.8 条件式(12)；

T5/G23≦1.7 条件式(13)；

T1/T2≧2.0 条件式(14)；

AAG/(G12+G45)≦5.3 条件式(15)；

(T3+T5)/G34≦3.7 条件式(16)。

前述所列之示例性限定条件式，亦可任意选择性地合并施用于本发明之实施态样中，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，以加强对系统性能及/或分辨率的控制。须注意的是，此些细节需在无冲突之情况之下，选择性地合并施用于本发明之其他实施例当中，并不限于此。

本发明可依据前述之各种光学成像镜头，提供一种便携式电子装置，其包括一机壳以及一影像模块，影像模块安装于该机壳内。影像模块包括依据本发明之任一光学成像镜头、一用于供该光学成像镜头设置的镜筒、一用于供该镜筒设置之模块后座单元、一用于供该模块后座单元设置之基板、以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。

由上述中可以得知，本发明之便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，可维持良好的光学性能，并同时有效地缩短镜头的长度。

附图说明

图1是本发明之一实施例之透镜剖面结构示意图。

图2是透镜面形与光线焦点的关系示意图。

图3是范例一的透镜面形与有效半径的关系图。

图4是范例二的透镜面形与有效半径的关系图。

图5是范例三的透镜面形与有效半径的关系图。

图6是依据本发明之第一实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图。

图7是依据本发明之第一实施例之光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图8是依据本发明之第一实施例光学成像镜头之各透镜之详细光学数据。

图9是依据本发明之第一实施例之光学成像镜头之非球面数据。

图10是依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图。

图11是依据本发明之第二实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图12是依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之各透镜之详细光学数据。

图13是依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之非球面数据。

图14是依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图。

图15是依据本发明之第三实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图16是依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之各透镜之详细光学数据。

图17是依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之非球面数据。

图18是依据本发明之第四实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图。

图19是依据本发明之第四实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图20是依据本发明之第四实施例之光学成像镜头之各透镜之详细光学数据。

图21是依据本发明之第四实施例之光学成像镜头之非球面数据。

图22是依据本发明之第五实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图。

图23是依据本发明之第五实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图24是依据本发明之第五实施例之光学成像镜头之各透镜之详细光学数据。

图25是依据本发明之第五实施例之光学成像镜头之非球面数据。

图26是依据本发明之第六实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图。

图27是依据本发明之第六实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图28是依据本发明之第六实施例之光学成像镜头之各透镜之详细光学数据。

图29是依据本发明之第六实施例之光学成像镜头之非球面数据。

图30是依据本发明之第七实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图。

图31是依据本发明之第七实施例之光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图32是依据本发明之第七实施例光学成像镜头之各透镜之详细光学数据。

图33是依据本发明之第七实施例之光学成像镜头之非球面数据。

图34是依据本发明之以上七个实施例的ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值的比较表。

图35是依据本发明之一实施例之便携式电子装置之一结构示意图。

图36是依据本发明之另一实施例之便携式电子装置之一结构示意图。

【符号说明】

1,2,3,4,5,6,7,8 光学成像镜头

20 摄像装置

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 光圈

110,210,310,410,510,610,710 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,物侧面

112,122,132,142,152,212,222,232,242,252,312,322,332,342,352,412,422,432,442,452,512,522,532,542,552,612,622,632,642,652,712,722,732,742,752 像侧面

120,220,320,420,520,620,720 第二透镜

130,230,330,430,530,630,730 第三透镜

140,240,340,440,540,640,740 第四透镜

150,250,350,450,550,650,750 第五透镜

160,260,360,460,560,660,760 滤光件

170,270,370,470,570,670,770 成像面

171 影像传感器

172 基板

1111,1121,1211,1311,1511位于光轴附近区域的凸面部

1112,1122,1212,1322,1422,1522位于圆周附近区域的凸面部

1221,1321,1411,1521位于光轴附近区域的凹面部

1222,1312,1412,1512位于圆周附近区域的凹面部

d1,d2,d3,d4,d5,d6 空气间隙

A1 物侧

A2 像侧

I 光轴

I-I' 轴线

A,C,E 区域

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明乃提供有附图。这些附图乃为本发明揭露内容之一部分，其主要系用以说明实施例，并可配合说明书之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之优点。图中的元件并未按比例绘制，而类似的元件符号通常用来表示类似的元件。

本篇说明书所言之“一透镜具有正屈光率(或负屈光率)”，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来之光轴上的屈光率为正(或为负)。该像侧面、物侧面定义为成像光线通过的范围，其中成像光线包括了主光线(chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm，如图1所示，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，光线通过光轴上的区域为光轴附近区域A，边缘光线通过的区域为圆周附近区域C，此外，该透镜还包含一延伸部E(即圆周附近区域C径向上向外的区域)，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之结构与形状并不限于此，以下之实施例为求图式简洁均省略了部分的延伸部。更详细的说，判定面形或光轴附近区域、圆周附近区域、或多个区域的范围的方法如下：

如图1所示，其系一透镜径向上的剖视图。以该剖视图观之，在判断前述区域的范围时，定义一中心点为该透镜表面上与光轴的一交点，而一转换点是位于该透镜表面上的一点，且通过该点的一切线与光轴垂直。如果径向上向外有复数个转换点，则依序为第一转换点，第二转换点，而有效半效径上距光轴径向上最远的转换点为第N转换点。中心点和第一转换点之间的范围为光轴附近区域，第N转换点径向上向外的区域为圆周附近区域，中间可依各转换点区分不同的区域。此外，有效半径为边缘光线Lm与透镜表面交点到光轴I上的垂直距离。

如图2所示，该区域的形状凹凸系以平行通过该区域的光线(或光线延伸线)与光轴的交点在像侧或物侧来决定(光线焦点判定方式)。举例言之，当光线通过该区域后，光线会朝像侧聚焦，与光轴的焦点会位在像侧，例如图2中R点，则该区域为凸面部。反之，若光线通过该某区域后，光线会发散，其延伸线与光轴的焦点在物侧，例如图2中M点，则该区域为凹面部，所以中心点到第一转换点间为凸面部，第一转换点径向上向外的区域为凹面部；由图2可知，该转换点即是凸面部转凹面部的分界点，因此可定义该区域与径向上相邻该区域的内侧的区域，系以该转换点为分界具有不同的面形。另外，若是光轴附近区域的面形判断可依该领域中通常知识者的判断方式，以R值(指近轴的曲率半径，通常指光学软件中的透镜数据库(lens data)上的R值)正负判断凹凸。以物侧面来说，当R值为正时，判定为凸面部，当R值为负时，判定为凹面部；以像侧面来说，当R值为正时，判定为凹面部，当R值为负时，判定为凸面部，此方法判定出的凹凸和光线焦点判定方式相同。

若该透镜表面上无转换点，该光轴附近区域定义为有效半径的0～50％，圆周附近区域定义为有效半径的50～100％。

图3为第一范例的透镜像侧表面在有效半径上仅具有第一转换点，则第一区为光轴附近区域，第二区为圆周附近区域。此透镜像侧面的R值为正，故判断光轴附近区域具有一凹面部；圆周附近区域的面形和径向上紧邻该区域的内侧区域不同。即，圆周附近区域和光轴附近区域的面形不同；该圆周附近区域系具有一凸面部。

图4为第二范例的透镜物侧表面在有效半径上具有第一及第二转换点，则第一区为光轴附近区域，第三区为圆周附近区域。此透镜物侧面的R值为正，故判断光轴附近区域为凸面部；第一转换点与第二转换点间的区域(第二区)具有一凹面部，圆周附近区域(第三区)具有一凸面部。

图5为第三范例的透镜物侧表面在有效半径上无转换点，此时以有效半径0％～50％为光轴附近区域，50％～100％为圆周附近区域。由于光轴附近区域的R值为正，故此物侧面在光轴附近区域具有一凸面部；而圆周附近区域与光轴附近区域间无转换点，故圆周附近区域具有一凸面部。

当本发明光学成像镜头满足下列任一条件式，能达到缩短镜头体积的功效：|V2-V3|≦20,EFL/T3≦13.60,T1/G45≦11.6,(T1+T3)/G34≦4.65,ALT/T4≦3.90,G23/G45≦6.50,EFL/(T1+T5)≦3.70,ALT/(G23+G45)≦5.9,ALT/(T1+T4)≦1.8,T5/T2≦2.8,(T1+T2)/T3≦3.5,(G23+G45)/T5≦1.8,T5/G23≦1.7,T1/T2≦2.8,AAG/(G12+G45)≦5.3,(T3+T5)/G34≦3.70。

当本发明光学成像镜头满足下列任一条件式，除了能缩短镜头体积之外，还能够产生较为优良的成像质量：0≦|V2-V3|≦20,10.4≦EFL/T3≦13.60,2.4≦T1/G45≦11.6,3.6≦(T1+T3)/G34≦4.65,2.8≦ALT/T4≦3.90,1.2≦G23/G45≦6.50,2.9≦EFL/(T1+T5)≦3.70,4.0≦ALT/(G23+G45)≦5.9,1.6≦ALT/(T1+T4)≦1.8,1.2≦T5/T2≦2.8,2.7≦(T1+T2)/T3≦3.5,0.8≦(G23+G45)/T5≦1.8,1.0≦T5/G23≦1.7,2.0≦T1/T2≦2.8,2.7≦AAG/(G12+G45)≦5.3,2.9≦(T3+T5)/G34≦3.70。

有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的架构之下，若符合上述的条件式，能够使本发明镜头长度缩短、可用光圈增大、视场角增加、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。

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，以加强对系统性能及/或分辨率的控制。须注意的是，此些细节需在无冲突之情况之下，选择性地合并施用于本发明之其他实施例当中，并不限于此。

为了说明本发明确实可在提供良好的光学性能的同时，提供宽广的拍摄角度，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6至图9，其中图6显示依据本发明之第一实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图，图7显示依据本发明之第一实施例之光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图，图8显示依据本发明之第一实施例之光学成像镜头之详细光学数据，其中f即是有效焦距EFL，图9显示依据本发明之第一实施例光学成像镜头之各透镜之非球面数据。

如图6所示，本实施例之光学成像镜头1从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈(aperture stop)100、一第一透镜110、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。在本实施例中，滤光件160为红外线滤光片(IR cut filter)且设于第五透镜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，例如过滤掉红外线波段，可使得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之第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第五透镜150在此示例性地以塑料材质所构成，且形成细部结构如下：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，且包括一位于光轴附近区域的凸面部1111及一位于圆周附近区域的凸面部1112。像侧面112为一凸面，且包括一位于光轴附近区域的凸面部1121及一位于圆周附近区域的凸面部1122。第一透镜110的物侧面111与像侧面112皆为非球面。

第二透镜120具有负屈光率，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为一凸面，且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凸面部1212。像侧面122为一凹面且包括一位于光轴附近区域的凹面部1221及一位于圆周附近区域的凹面部1222。第二透镜120的物侧面121与像侧面122皆为非球面。

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包括一位于光轴附近区域的凸面部1311以及一位于圆周附近区域的凹面部1312。像侧面132包括一位于光轴附近区域的凹面部1321及一位于圆周附近区域的凸面部1322。第三透镜130的物侧面131与像侧面132皆为非球面。

第四透镜140具有正屈光率，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为一凹面且包括一位于光轴附近区域的凹面部1411以及一位于圆周附近区域的凹面部1412。像侧面142为一凸面且包括一位于光轴附近区域的凸面部1421及一位于圆周附近区域的凸面部1422。第四透镜140的物侧面141与像侧面142皆为非球面。

第五透镜150具有负屈光率，并具有一朝向物侧A1的物侧面151及具有一朝向像侧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以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以及一位于圆周附近区域的凸面部1522。第五透镜150的物侧面151与像侧面152皆为非球面。

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，以消除其间之空气间隙。由此可知，空气间隙d1即为G12、空气间隙d2即为G23、空气间隙d3即为G34，空气间隙d4即为G45，空气间隙d1、d2、d3、d4的和即为AAG。

关于本实施例之光学成像镜头1中的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度，请参考图8，关于ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，请参考图34。

本实施例之光学成像镜头1中，从第一透镜物侧面111至成像面170在光轴上之长度为3.987mm，像高为2.52mm。

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：

Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离；

Z表示非球面之深度(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之切面，两者间的垂直距离)；

R表示透镜表面之曲率半径；

K为锥面系数(Conic Constant)；

为第i阶非球面系数。

各个非球面之参数详细数据请一并参考图9。

图7(a)绘示本实施例的纵向球差的示意图，横轴为焦距，纵轴为视场。图7(b)绘示本实施例的弧矢方向的像散像差的示意图，图7(c)绘示本实施例的子午方向的像散像差的示意图，横轴为焦距，纵轴为像高。图7(d)绘示本实施例的畸变像差的示意图，横轴为百分比，纵轴为像高。

三种代表波长(470nm,555nm,650nm)在不同高度的离轴光线皆集中于的成像点附近，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±0.02mm，明显改善不同波长的球差，弧矢方向的像散像差在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.02mm内，子午方向的像散像差落在±0.08mm内，而畸变像差维持于±1.6％内。

参考图10至图13，图10显示依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图，图11显示依据本发明之第二实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图，图12显示依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之详细光学数据，图13显示依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。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元件，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，其它元件标号在此不再赘述。如图10中所示，本实施例之光学成像镜头2从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈200、一第一透镜210、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。

第二实施例之朝向物侧A1的物侧面211、221、231、241、251以及朝向像侧A2的像侧面212、222、232、242、252之凹凸配置以及各透镜的屈光率大致上与第一实施例类似，唯第二实施例的各透镜之曲率半径、厚度、非球面系数、或有效焦距等光学参数与第一实施例不同。在此为了更清楚显示图面，以下每个实施例的透镜表面凹凸配置的特征，仅标示与第一实施例不同之处，省略相同处的标号。关于本实施例之光学成像镜头2的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度，请参考图12，关于ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，请参考图34。

本实施例之光学成像镜头2中，从第一透镜物侧面211至成像面270在光轴上之厚度为3.987mm，像高为2.52mm。

从图11(a)的纵向球差中，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±0.02mm以内。从图11(b)的弧矢方向的像散像差中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.02mm内。从图11(c)的子午方向的像散像差中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.08mm内。图11(d)显示光学成像镜头2的畸变像差维持在±1.6％的范围内。

第二实施例与第一实施例相比较，较易于制造因此良率较高。

参考图14至图17，其中图14显示依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图，图15显示依据本发明之第三实施例光学成像镜头之各项像差图示意图，图16显示依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之详细光学数据，图17显示依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。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元件，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，其它元件标号在此不再赘述。如图18中所示，本实施例之光学成像镜头3从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈300、一第一透镜310、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。

第三实施例之朝向物侧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以及各透镜之屈光率大致上与第一实施例类似，唯第三实施例的各透镜之曲率半径、厚度、非球面系数、或有效焦距等光学参数与第一实施例不同。在此为了更清楚显示图面，表面凹凸配置的特征仅标示与第一实施例不同之处，而省略相同之处的标号。关于本实施例之光学成像镜头3的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度，请参考图16。关于ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，请参考图34。

本实施例之光学成像镜头3中，从第一透镜物侧面311至成像面370在光轴上之厚度为3.988mm，像高为2.52mm。

从图15(a)当中可以看出，在本实施例的纵向球差中，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±0.018mm以内。从图15(b)的弧矢方向的像散像差中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.02mm内。从图15(c)的子午方向的像散像差中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.08mm内。图15(d)显示光学成像镜头3的畸变像差维持在±1.6％的范围内。

第三实施例与第一实施例相比较，半视场角较大，成像点偏差较小，制造上更为容易因此良率较高。

另请一并参考图18至图21，其中图18显示依据本发明之第四实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图，图19显示依据本发明之第四实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图，图20显示依据本发明之第四实施例之光学成像镜头之详细光学数据，图21显示依据本发明之第四实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。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元件，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，其它元件标号在此不再赘述。如图18中所示，本实施例之光学成像镜头4从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈400、一第一透镜410、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。

第四实施例之朝向物侧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以及各透镜之屈光率大致上与第一实施例类似，唯第四实施例的各透镜之曲率半径、厚度、非球面系数或有效焦距等光学参数与第一实施例不同。在此为了更清楚显示图面，表面凹凸配置的特征仅标示与第一实施例不同之处，而省略相同之处的标号。关于本实施例之光学成像镜头4的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度，请参考图20，关于ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，请参考图34。

须注意的是，在本实施例之光学成像镜头4中，从第一透镜物侧面411至成像面470在光轴上之厚度为3.988mm，像高为2.52mm。

从图19(a)可以看出纵向球差，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±0.02mm以内。从图19(b)可看出弧矢方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.03mm内，从图19(c)可看出子午方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.05mm内。从图19(d)可看出光学成像镜头4的畸变像差维持在±2％的范围内。

第四实施例与第一实施例相比较，Fno值较小因此光圈较大，子午方向的像散像差较小，以及较易于制造因此良率较高。

另请一并参考图22至图25，其中图22显示依据本发明之第五实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图，图23显示依据本发明之第五实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图，图24显示依据本发明之第五实施例之光学成像镜头之详细光学数据，图25显示依据本发明之第五实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。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元件，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，其它元件标号在此不再赘述。如图22中所示，本实施例之光学成像镜头5从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈500、一第一透镜510、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。

第五实施例之朝向物侧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大致上与第一实施例类似，唯第五实施例的各透镜之曲率半径、透镜厚度、非球面系数、或有效焦距等相关光学参数与第一实施例不同，以及第三透镜530具有负屈光率。在此为了更清楚显示图面，表面凹凸配置的特征仅标示与第一实施例不同之处，而省略相同之处的标号。关于本实施例之光学成像镜头5的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度，请参考图24，关于ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，请参考图34。

本实施例之光学成像镜头5中，从第一透镜物侧面511至成像面570在光轴上之厚度为3.988mm，像高为2.52mm。

从图23(a)当中可以看出本实施例的纵向球差，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±0.03mm以内。从图23(b)当中可以看出本实施例的弧矢方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.02mm内。从图23(c)当中可以看出在子午方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.1mm内。从图23(d)当中可以看出光学成像镜头5的畸变像差维持在±2％的范围内。

第五实施例与第一实施例相比较，Fno值较小因此光圈较大，半视场角较大，较易于制造因此良率较高。

另请一并参考图26至图29，其中图26显示依据本发明之第六实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图，图27显示依据本发明之第六实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图，图28显示依据本发明之第六实施例之光学成像镜头之详细光学数据，图29显示依据本发明之第六实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。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元件，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，其它元件标号在此不再赘述。如图26中所示，本实施例之光学成像镜头6从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈600、一第一透镜610、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。

第六实施例之朝向物侧A1的物侧面611、621、631、641、651以及朝向像侧A2的像侧面612、622、632、642、652的透镜表面的凹凸配置大致上与第一实施例类似，唯第六实施例的各透镜的曲率半径、厚度、非球面系数、或有效焦距等相关光学参数与第一实施例不同，以及第三透镜630具有负屈光率。在此为了更清楚显示图面，表面凹凸配置的特征仅标示与第一实施例不同之处，而省略相同之处的标号。关于本实施例之光学成像镜头6的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度，请参考图28，关于ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，请参考图34。

本实施例之光学成像镜头6中，从第一透镜物侧面611至成像面670在光轴上之厚度为3.987mm，像高为2.52mm。

从图27(a)当中可以看出本实施例的纵向球差，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±0.018mm以内。图27(b)的弧矢方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.04mm内。图27(c)的子午方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.08mm内。图27(d)显示光学成像镜头6的畸变像差维持在±2％的范围内。第六实施例与第一实施例相比较，离轴光线的成像点偏差较小，半视场角较大，较易于制造因此良率较高。

另请一并参考图30至图33，其中图30显示依据本发明之第七实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图，图31显示依据本发明之第七实施例光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图，图32显示依据本发明之第七实施例之光学成像镜头之详细光学数据，图33显示依据本发明之第七实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。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元件，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，其它元件标号在此不再赘述。如图30中所示，本实施例之光学成像镜头7从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈700、一第一透镜710、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。

第七实施例之朝向物侧A1的物侧面711、721、731、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大致上与第一实施例类似，唯第七实施例的各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、非球面系数、或有效焦距等光学参数与第一实施例不同。关于本实施例之光学成像镜头7的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度，请参考图32，关于ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，请参考图34。

本实施例之光学成像镜头7中，从第一透镜物侧面711至成像面770在光轴上之厚度为3.987mm，像高为2.52mm。

从图31(a)当中可以看出，本实施例的纵向球差中，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±0.018mm以内。从图31(b)当中可以看出弧矢方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.04mm内。从图31(c)当中可以看出子午方向的像散像差，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.08mm内。图31(d)显示光学成像镜头7的畸变像差维持在±2％的范围内。

第七实施例与第一实施例相比较，半视场角较大，离轴光线的成像点偏差较小，较易于制造因此良率较高。

图34统列出以上七个实施例的ALT,AAG,BFL,TTL,|V2-V3|,EFL/T3,T1/G45,(T1+T3)/G34,ALT/T4,G23/G45,EFL/(T1+T5),ALT/(G23+G45),ALT/(T1+T4),T5/T2,(T1+T2)/T3,(G23+G45)/T5,T5/G23,T1/T2,AAG/(G12+G45)以及(T3+T5)/G34之值，可看出本发明之光学成像镜头确实可满足前述条件式(1)～(16)。

请参阅图35，为应用前述光学成像镜头的便携式电子装置20的一第一较佳实施例，便携式电子装置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便携式电子装置20，但便携式电子装置20的型式不以此为限，举例来说，便携式电子装置20还可包括但不限于相机、平板计算机、个人数位助理(personal digitalassistant，简称PDA)等。

如图中所示，影像模块22内具有一焦距为固定不变之光学成像镜头，其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之光学成像镜头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 housingunit)24、一供该模块后座单元24设置之基板172及一设置于该基板172且位于光学成像镜头1的像侧的影像传感器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之结构，并不以滤光件160之必要为限，且机壳21、镜筒23、及/或模块后座单元24可为单一元件或多个元件组装而成，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)之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，然在其它的实施态样中，不一定存在影像传感器后座2406。

由于光学成像镜头1之长度仅3.987mm，因此可将便携式电子装置20之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36，为应用前述光学成像镜头1的便携式电子装置20'的一第二较佳实施例，第二较佳实施例的便携式电子装置20'与第一较佳实施例的便携式电子装置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及一磁性元件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。磁性元件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。便携式电子装置20'的第二实施例的其他元件结构则与第一实施例的便携式电子装置20类似，在此不再赘述。

类似地，由于光学成像镜头1之长度仅3.987mm，因此可将便携式电子装置20'之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。

本发明所提供的各实施例的光学成像镜头，其纵向球差、像散像差、畸变皆符合使用规范。另外，三种代表波长在不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，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皆获得控制而具有良好的球差、像差、畸变抑制能力。进一步参阅成像质量数据，三种代表波长彼此间的距离亦相当接近，显示本发明在各种状态下对不同波长光线的集中性佳而具有优良的色散抑制能力。综上所述，本发明藉由透镜的设计与相互搭配，能产生优异的成像质量。

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 (14)

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光圈、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜，每一透镜都具有屈光率，且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，其中：

该第一透镜之该像侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部；

该第二透镜具有负屈光率，该第二透镜之物侧面包括一位于光轴附近区域的凸面部以及位于圆周附近区域的凸面部，该第二透镜之像侧面包含一位于圆周附近区域的凹面部；

该第三透镜之该物侧面包括一位于光轴附近区域的凸面部以及一位于圆周附近区域的凹面部，该第三透镜之该像侧面包含一位于圆周附近区域的凸面部；

该第四透镜具有正屈光率，该第四透镜之该物侧面包括一位于该光轴附近区域的凹面部以及一位于圆周附近区域的凹面部，该第四透镜之像侧面包含一位于圆周附近区域的凸面部；

该第五透镜为塑料镜片；

该光学成像镜头只具备上述五片具有屈光率的透镜，其中V2代表该第二透镜的阿贝数，V3代表该第三透镜的阿贝数，EFL代表该光学成像镜头的有效焦距，T1代表该第一透镜在该光轴上的厚度，T2代表该第二透镜在该光轴上的厚度，T3代表该第三透镜在该光轴上的厚度，G45代表该第四透镜与该第五透镜之间在该光轴上的空气间隙宽度，该光学成像镜头满足|V2-V3|≦20,EFL/T3≦13.6,以及T1/G45≧2.4，(T1+T2)/T3≧2.7的条件式。

2.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中G34代表该第三透镜与该第四透镜之间在该光轴上的空气间隙宽度，满足(T1+T3)/G34≦4.65。

3.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中ALT代表第一透镜至第五透镜在光轴上的五片透镜厚度总和，T4代表该第四透镜在该光轴上的厚度，满足ALT/T4≦3.90。

4.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中，G23代表该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的空气间隙宽度，满足G23/G45≦6.5。

5.根据权利要求4所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中EFL代表该光学成像镜头的有效焦距，T5代表该第五透镜在该光轴上的厚度，满足EFL/(T1+T5)≦3.70。

6.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中ALT代表第一透镜至第五透镜在光轴上的五片透镜厚度总和，G23代表该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的空气间隙宽度，满足ALT/(G23+G45)≦5.9。

7.根据权利要求6所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中T4代表该第四透镜在该光轴上的厚度，满足ALT/(T1+T4)≦1.8。

8.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：T5代表该第五透镜在该光轴上的厚度，满足T5/T2≦2.8。

9.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中G23代表该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的空气间隙宽度，T5代表该第五透镜在该光轴上的厚度，满足(G23+G45)/T5≧0.8。

10.根据权利要求9所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该光学成像镜头满足T5/G23≦1.7。

11.根据权利要求10所述的一种光学成像镜头，其特征在于：满足T1/T2≧2.0。

12.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中AAG代表第一透镜至第五透镜之间在光轴上的四个空气间隙宽度总和，G12代表该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的空气间隙宽度，满足AAG/(G12+G45)≦5.3。

13.根据权利要求12所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中T5代表该第五透镜在该光轴上的厚度，G34代表该第三透镜与该第四透镜之间在该光轴上的空气间隙宽度，满足(T3+T5)/G34≦3.7。

14.一种便携式电子装置，包括：

一机壳；及

一影像模块，安装于该机壳内，包括：

一如权利要求第1项至第13项中任一项所述的光学成像镜头；

一镜筒，以供给设置该光学成像镜头；

一模块后座单元，以供给设置该镜筒；

一基板，用于供该模块后座单元设置；以及一影像传感器，设置于该基板且位于该光学成像镜头的像侧。