TW201321830A - 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭，其中光學成像鏡頭從物側至像側依序包括五透鏡，透過控制各透鏡的凹凸曲面排列及／或屈光性之特性，而在維持良好光學性能，並維持系統性能之條件下，縮短鏡頭長度。

Description

可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭
本發明乃是與一種可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭相關，且尤其是與應用五片式透鏡之可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭相關。
近年來，行動電話之小型化、薄型化已成為設計趨勢，而此一趨勢連帶影響了相關光學成像鏡頭的發展。如何能夠有效縮減光學鏡頭之系統長度，同時仍能夠維持足夠之光學性能，一直是業界努力之研發方向。
美國專利號US7,480,105、US7,639,432、US7,486,449以及US7,684,127都個別揭露了一種五片透鏡所組成之光學鏡頭，然而，該'105案前三片透鏡之屈光率分別為負正負，而'432案、'449案以及'127案則分別為負正正、負負正以及負負正。然而，這樣的配置並無法獲得良好之光學特性，而且此四案之鏡頭系統長度落在10~18mm左右之長度，而無法使裝置整體達到薄型輕巧化的效果。
美國專利公開號US2011/0013069、US2011/0249346及美國專利號US8,000,030也揭露了由五片透鏡所組成之光學鏡頭，其前三片透鏡之屈光率配置為較佳之正負負。但由於各透鏡之整體配置並無法兼顧改善像差以及縮短鏡頭的長度，因此 在考量成像品質之前提下，該光學成像鏡頭總長並無法有效縮短。舉例而言，部分鏡頭之系統總長度仍高達6.0mm左右，仍有待改進。
有鑑於此，目前亟需有效縮減光學鏡頭之系統長度，並同時維持良好光學性能。
本發明之一目的係在提供一種可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭，透過控制各透鏡的凹凸曲面排列及/或屈光性之特性，而在維持良好光學性能並維持系統性能之條件下，縮短鏡頭長度。
依據本發明，提供一種光學成像鏡頭，從物側至像側依序包括：一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、及一第五透鏡。第一透鏡具有正屈光率，包括一朝向物側的物側面，此物側面為一凸面。第二透鏡具有負屈光率，第三透鏡具有負屈光率。第五透鏡包括一朝向物側的物側面及一朝向像側的像側面，此物側面包括一位於光軸附近區域的凹面部，而此像側面包括一位於圓周附近區域的凸面部。在此光學成像鏡頭中，整體具有屈光率的鏡片僅只有五片透鏡。
依據本發明之一實施態樣，可額外控制其他參數之差值或比值的關聯性，如：可選擇性地控制第一透鏡與第五透鏡之間在光軸上之四個空氣間隙總合(以AAG表示)、第五透鏡在 光軸上的中心厚度(以CT5表示)滿足以下關係式： 或者是第二透鏡與第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙(以AGL23表示)及第四透鏡與第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙(以AGL45表示)滿足以下關係式： 或者是光學成像鏡頭的有效焦距(Effective focal length)(以EFL表示)及此五片透鏡在光軸上的厚度總和(以ALT表示) 或者是第四透鏡在光軸上的中心厚度(以CT4表示)及光學成像鏡頭的後焦距(Back focal length)(以BFL表示)滿足以下關係式： 或者是ALT及BFL滿足以下關係式： 或者是CT4與AGL23滿足以下關係式： 前述所列之示例性限定關係式亦可選擇性地合併施用於 本發明之實施態樣中，並不限於此。
依據本發明之一實施態樣，可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結構，以加強對系統性能及/或解析度的控制，如：針對第四透鏡，設計出一朝向物側的物側面，使此物側面包括一位於圓周附近區域的凹面部；或者是針對第二透鏡，設計出一朝向物側的物側面，使此物側面包括一位於圓周附近區域的凸面部，然不限於此。
本發明可依據前述之各種光學成像鏡頭，提供一種電子裝置，包括：一機殼及一影像模組安裝於該機殼內。影像模組包括依據本發明之任一光學成像鏡頭、一鏡筒、一模組後座單元及一影像感測器。鏡筒俾供設置光學成像鏡頭，模組後座單元俾供設置鏡筒，基板俾供設置模組後座單元，影像感測器是設置於基板且位於光學成像鏡頭的像側。
依據本發明之一實施態樣，前述模組後座單元可包括但不限定於一座體俾供設置鏡筒且會沿著光學成像鏡頭之光軸方向移動。
由上述中可以得知，本發明之可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭，透過控制各透鏡的凹凸曲面排列及/或屈光性之設計，以維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
為進一步說明各實施例，本發明乃提供有圖式。此些圖式乃為本發明揭露內容之一部分，其主要係用以說明實施例，並可配合說明書之相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域具有通常知識者應能理解其他可能的實施方式以及本發明之優點。圖中的元件並未按比例繪製，而類似的元件符號通常用來表示類似的元件。
本發明之光學成像鏡頭，乃是由從物側至像側依序設置之一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、及一第五透鏡所構成，整體具有屈光率的鏡片僅只有五片透鏡。透過設計各透鏡之細部特徵，而可提供良好之光學性能，並縮短鏡頭長度，各透鏡之細部特徵如下：第一透鏡具有正屈光率，包括一朝向物側的物側面，此物側面為一凸面。第二透鏡具有負屈光率，第三透鏡具有負屈光率。第五透鏡包括一朝向物側的物側面及一朝向像側的像側面，此物側面包括一位於光軸附近區域的凹面部，而此像側面包括一位於圓周附近區域的凸面部。
在此設計的前述各鏡片之特性主要是考量光學成像鏡頭的光學特性與鏡頭長度，舉例來說：第一透鏡具有正屈光率，可提供光學成像鏡頭整體所需之正屈光率。第二透鏡與第三透鏡皆具有負屈光率，有助於改善第一透鏡所產生之像差，並可共同搭配第五透鏡物側面於光軸附近區域之凹面部、以及像側面於圓周附近之凸面部，來達到改善像差的效果。另外，如能 進一步地，將第二透鏡物側面圓周附近區域設計為具有凸面部，或是將第四透鏡物側面圓周附近區域設計具有凹面部，也可同樣達到改善像差的效果。
在本發明之一實施例中，亦可額外控制其他沿光軸上的鏡片厚度及/或沿光軸上的鏡片厚度與空氣間隔總和之關聯性，如：可選擇性地控制第一透鏡與第五透鏡之間在光軸上之四個空氣間隙總合(以AAG表示)、第五透鏡在光軸上的中心厚度(以CT5表示)滿足以下關係式： 或者是第二透鏡與第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙(以AGL23表示)及第四透鏡與第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙(以AGL45表示)滿足以下關係式： 或者是光學成像鏡頭的有效焦距(Effective focal length)(以EFL表示)及此五片透鏡在光軸上的厚度總和(以ALT表示) 或者是第四透鏡在光軸上的中心厚度(以CT4表示)及光學成像鏡頭的後焦距(Back focal length)(以BFL表示)滿足以下關係式： 或者是ALT及BFL滿足以下關係式： 或者是CT4與AGL23滿足以下關係式： 前述所列之示例性限定關係亦可選擇性地合併施用於本發明之實施態樣中，並不限於此。
AAG/CT5值較佳是大於或等於3以滿足前述關係式(1)，當第五透鏡於光軸附近之厚度夠薄(即CT5夠小)，而且像側面於圓周附近區域具有凸面部時，其在光軸附近及圓周附近之屈光力將明顯不同，如此可使成像光線儘可能地聚焦於同一平面上，有助於改善成像品質。在光學成像鏡頭輕薄短小之設計趨勢下，AAG及CT5雖將一併地縮小，然而當CT5的縮小幅度較AAG更為顯著(即AAG較大)時，例如AAG/CT5大於或等於3時，其改善成像品質的效果相當明顯，此外，建議控制AAG/CT5值在3~10之間。
AGL23-AGL45值建議是大於或等於0(mm)，亦即第二透鏡與第三透鏡之間的間距大於第四透鏡與第五透鏡之間的間距。由於第二透鏡之負屈光率是用以發散成像光線，因此第二透鏡與第三透鏡之間如果具備足夠之間距距離，可使成像光線在發散至適當程度後，再進入第三透鏡，有助於提高成像品 質。縮短第四透鏡與第五透鏡之間的間距可有助於縮短系統總長，因此AGL23-AGL45建議應大於0(mm)，然而AGL23與AGL45之差值亦不宜過大，較佳是介於0~0.4(mm)以滿足前述關係式(2)。
EFL/ALT值建議是大於或等於1.5，乃是因EFL之縮短可使成像光線在更短的距離內聚焦，有助於縮短系統之長度，但EFL會隨著鏡片之總厚度(即ALT)而改變。在光學成像鏡頭輕薄短小之設計趨勢下，當EFL/ALT大於1.5時，EFL及ALT可得到良好的搭配，較佳是將EFL/ALT值控制為介於1.8~5.0或是1.9~5.0之間，以滿足前述關係式(3)或前述關係式(3')。
CT4/BFL值建議是小於或等於0.7以滿足前述關係式(4)，乃是由於CT4之縮小可有助於縮短光學成像鏡頭總長度，而BFL之數值控制可有助於保留紅外線濾光片之空間，故較佳地使CT4/BFL滿足前述關係式(4')，更佳地使其介於0.1~0.5之間。
ALT/BFL值建議是小於或等於2.0以滿足前述關係式(5)，乃是因ALT之減小有助於縮短鏡頭總長度，符合光學成像鏡頭輕薄短小的設計趨勢。然而，在第五透鏡與成像面之間(兩者沿光軸之間距即為BFL)，在某些實施態樣中，需保留用以容納紅外線濾光片之足夠空間，但本發明不限於此。因此，當ALT/BFL大於2.0時，可能是由於ALT過大或是BFL過小所導致，將無法符合設計之趨勢，故較佳是使ALT/BFL 值滿足前述關係式(5')，或更佳地，使ALT/BFL值介於0.2~1.5之間。
CT4/AGL23建議是小於或是等於3.0以滿足前述關係式(6)，此乃由於CT4之縮小會有助於縮短鏡頭總長度，而AGL23之數值控制可使成像光線在擴張至適當程度再進入第三透鏡。較佳可使CT4/AGL23值介於0.5~3.0之間。
在實施本發明時，除了上述關聯性之外，亦可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結構及/或屈光性，以加強對系統性能及/或解析度的控制，如以下多個實施例。須注意的是，在此所列之示例性細部結構及/或屈光性等特性亦可在無衝突之情況之下，選擇性地合併施用於本發明之其他實施例當中，並不限於此。
為了說明本發明確實可在提供良好的光學性能的同時，縮短鏡頭長度，以下提供多個實施例以及其詳細的光學數據。首先請一併參考第1圖至第5圖，其中第1圖顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖，第2圖顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖，第3圖依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之一透鏡之另一剖面結構示意圖，第4圖顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據，第5圖顯示依據本發明之第一實施例光學成像鏡頭之各鏡片之非 球面數據。如第1圖中所示，本實施例之光學成像鏡頭1從物側A1至像側A2依序包括置於物體側與一第一透鏡110之間之一光圈(Aperture Stop)100、一第一透鏡110、一第二透鏡120、一第三透鏡130、一第四透鏡140及一第五透鏡150。一濾光件160及一影像感測器的一成像面170皆設置於光學成像鏡頭1的像側A2。濾光件160在此示例性地為一紅外線濾光片(IR Cut Filter)，設於第五透鏡150與成像面170之間，濾光件160將經過光學成像鏡頭1的光過濾掉特定波段的波長，如：過濾掉紅外線波段，可使人眼看不到的紅外線波段的波長不會成像於成像面170上。
光學成像鏡頭1之各透鏡之細部結構如下：
第一透鏡110具有正屈光率，其係為塑膠材質所構成，並具有一朝向物側A1的物側面111及一朝向像側A2的像側面112。物側面111為一凸面，而像側面112為一凹面。
第二透鏡120具有負屈光率，其係為塑膠材質所構成，並具有一朝向物側A1的物側面121及一朝向像側A2的像側面122。物側面121為一凸面，而像側面122為一凹面。物側面121並具有一位在圓周附近區域的凸面部1212。
第三透鏡130具有負屈光率，其係為塑膠材質所構成，並具有一朝向物側A1的物側面131及一朝向像側A2的像側面132。物側面131為一凹面，而像側面132為一凸面。
第四透鏡140具有正屈光率，其係為塑膠材質所構成，並 具有一朝向物側A1的物側面141及具有一朝向像側A2的像側面142。物側面141為一凹面，而像側面142為一凸面。物側面141並具有一位在圓周附近區域的凹面部1412。
第五透鏡150具有負屈光率，其係為塑膠材質所構成，並具有一朝向物側A1的物側面151，及一朝向像側A2的像側面152。物側面151為一凹面，而像側面152具有一位在光軸附近區域的凹面部1521及一位在圓周附近區域的凸面部1522。
在本實施例中，係設計透鏡、濾光件160、及影像感測器的成像面170之間皆存在空氣間隔，如：第一透鏡110與第二透鏡120之間存在空氣間隔d1、第二透鏡120與第三透鏡130之間存在空氣間隔d2、第三透鏡130與第四透鏡140之間存在空氣間隔d3、第四透鏡140與第五透鏡150之間存在空氣間隔d4、第五透鏡150與濾光件160之間存在空氣間隔d5、及濾光件160與影像感測器的成像面170之間存在空氣間隔d6，然而在其他實施例中，亦可不具有前述其中任一空氣間隔，如：將兩相對透鏡的表面輪廓設計為彼此相應，而可彼此貼合，以消除其間之空氣間隔。由此可知，空氣間隔d1、d2、d3、d4之總和即為AAG。
關於本實施例之光學成像鏡頭1中的各透鏡之各光學特性及各空氣間隔之厚度，請參考第4圖，其中AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23 的值分別為：AAG/CT5=3.104，確實滿足關係式(1)；AGL23-AGL45=0.250(mm)，確實滿足關係式(2)；EFL/ALT=2.006，確實滿足關係式(3)、(3')；CT4/BFL=0.414，確實滿足關係式(4)、(4')；ALT/BFL=1.369，確實滿足關係式(5)、(5')；CT4/AGL23=1.268，確實滿足關係式(6)；從第一透鏡物側凸面111至成像面170之厚度為4.876(mm)，確實縮短光學成像鏡頭1之鏡頭長度。
在此須注意的是，在本發明中，為了簡明顯示各透鏡之結構，僅顯示成像光線通過的部分，舉例來說，以第一透鏡110為例，如第1圖所示，包括物側面111及像側面112。然而，在實施本實施例之各透鏡時，可選擇性地額外包括一固定部，以供該等透鏡設置於該光學成像鏡頭內。同樣以第一透鏡110為例，請參考第3圖，其顯示第一透鏡110還包括一固定部，在此示例為由物側凸面及像側凸面往外延伸之一延伸部113，以供第一透鏡110組裝於光學成像鏡頭1內，理想的光線不會通過延伸部113，該固定部之結構與外形無須限制於此。
第一透鏡110的物側面111及像側面112、第二透鏡120的物側面121及像側面122、第三透鏡130的物側面131及像側面132、第四透鏡140的物側面141及像側面142、及第五透鏡150的物側面151及像側面152，共計十個非球面皆是依 下列非球面曲線公式定義： 其中：R表示透鏡表面之曲率半徑；Z表示非球面之深度(非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之切面，兩者間的垂直距離)；Y表示非球面曲面上的點與光軸的垂直距離；K為錐面係數(Conic Constant)；ai為第i階非球面係數。
各個非球面之參數詳細數據請一併參考第5圖。
另一方面，從第2圖當中可以看出，本實施例之光學成像鏡頭1在縱向球差(longitudinal spherical aberration)(a)、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration)(b)、子午(tangential)方向的像散像差(c)、或畸變像差(distortion aberration)(d)的表現都十分良好。因此，由上述中可以得知，本實施例之光學成像鏡頭1確實可維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
另請一併參考第6圖至第9圖，其中第6圖顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖，第7圖顯示依據本發明之第二實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖，第8圖顯示依據本發明之第二實 施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據，第9圖顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之非球面數據。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為2，例如第一透鏡物側面為211，第一透鏡像側面為212，其它組件標號在此不再贅述。如第6圖中所示，本實施例之光學成像鏡頭2從物側A1至像側A2依序包括置於物體側與一第一透鏡210之間之一光圈200、一第一透鏡210、一第二透鏡220、一第三透鏡230、一第四透鏡240及一第五透鏡250。
第二實施例之屈光率以及表面凹凸配置均與第一實施例相同，僅曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度不同。關於本實施例之光學成像鏡頭2的各透鏡之各光學特性及各空氣間隔之厚度，請參考第8圖，其中AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23的值分別為：AAG/CT5=3.441，確實滿足關係式(1)；AGL23-AGL45=0.050(mm)，確實滿足關係式(2)；EFL/ALT=1.936，確實滿足關係式(3)、(3')；CT4/BFL=0.439，確實滿足關係式(4)、(4')；ALT/BFL=1.408，確實滿足關係式(5)、(5')；CT4/AGL23=1.778，確實滿足關係式(6)；從第一透鏡物側凸面211至成像面270之厚度為4.673(mm)，確實縮短光學成像鏡頭2之鏡頭長度。
另一方面，從第7圖當中可以看出，本實施例之光學成像鏡頭2在縱向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸變像差(d)的表現都十分良好。因此，由上述中可以得知，本實施例之光學成像鏡頭2確實可維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
另請一併參考第10圖至第13圖，其中第10圖顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖，第11圖顯示依據本發明之第三實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖，第12圖顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據，第13圖顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之非球面數據。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為3，例如第一透鏡物側面為311，第一透鏡像側面為312，其它組件標號在此不再贅述。如第10圖中所示，本實施例之光學成像鏡頭3從物側A1至像側A2依序包括置於物體側與一第一透鏡310之間之一光圈300、一第一透鏡310、一第二透鏡320、一第三透鏡330、一第四透鏡340及一第五透鏡350。
第三實施例和第一實施例之主要差別為第三實施例之第一透鏡310之像側面312包括一位於光軸附近區域之凸面部3121及一位於圓周附近區域之凹面部3122，且第三實施例知各鏡片之鏡片中心厚度與各空氣間隔之距離或多或少與第一 實施例有些不同。關於本實施例之光學成像鏡頭3的各透鏡之各光學特性及各空氣間隔之厚度，請參考第12圖，其中AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23的值分別為：AAG/CT5=3.100，確實滿足關係式(1)；AGL23-AGL45=0.320(mm)，確實滿足關係式(2)；EFL/ALT=1.994，確實滿足關係式(3)、(3')；CT4/BFL=0.427，確實滿足關係式(4)、(4')；ALT/BFL=1.423，確實滿足關係式(5)、(5')；CT4/AGL23=1.132，確實滿足關係式(6)；從第一透鏡物側凸面311至成像面370之厚度為4.908(mm)，確實縮短光學成像鏡頭3之鏡頭長度。
另一方面，從第11圖當中可以看出，本實施例之光學成像鏡頭3在縱向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸變像差(d)的表現都十分良好。因此，由上述中可以得知，本實施例之光學成像鏡頭3確實可維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
另請一併參考第14圖至第17圖，其中第14圖顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖，第15圖顯示依據本發明之第四實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖，第16圖顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據，第17圖顯示 依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之非球面數據。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為4，例如第一透鏡物側面為411，第一透鏡像側面為412，其它組件標號在此不再贅述。如第14圖中所示，本實施例之光學成像鏡頭4從物側A1至像側A2依序包括置於物體側與一第一透鏡410之間之一光圈400、一第一透鏡410、一第二透鏡420、一第三透鏡430、一第四透鏡440及一第五透鏡450。
第四實施例之屈光率以及表面凹凸配置均與第三實施例相同，僅曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度不同。關於本實施例之光學成像鏡頭4的各透鏡之各光學特性及各空氣間隔之厚度，請參考第16圖，其中AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23的值分別為：AAG/CT5=4.098，確實滿足關係式(1)；AGL23-AGL45=0.182(mm)，確實滿足關係式(2)；EFL/ALT=2.054，確實滿足關係式(3)、(3')；CT4/BFL=0.423，確實滿足關係式(4)、(4')；ALT/BFL=1.338，確實滿足關係式(5)、(5')；CT4/AGL23=1.351，確實滿足關係式(6)；從第一透鏡物側凸面411至成像面470之厚度為4.854(mm)，確實縮短光學成像鏡頭4之鏡頭長度。
另一方面，從第15圖當中可以看出，本實施例之光學成 像鏡頭4在縱向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸變像差(d)的表現都十分良好。因此，由上述中可以得知，本實施例之光學成像鏡頭4確實可維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
另請一併參考第18圖至第21圖，其中第18圖顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖，第19圖顯示依據本發明之第五實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖，第20圖顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據，第21圖顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之非球面數據。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為5，例如第一透鏡物側面為511，第一透鏡像側面為512，其它組件標號在此不再贅述。如第18圖中所示，本實施例之光學成像鏡頭5從物側A1至像側A2依序包括置於物體側與一第一透鏡510之間之一光圈500、一第一透鏡510、一第二透鏡520、一第三透鏡530、一第四透鏡540及一第五透鏡550。
第五實施例之屈光率以及表面凹凸配置均與第三實施例相同，僅曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度不同。關於本實施例之光學成像鏡頭5的各透鏡之各光學特性及各空氣間隔之厚度，請參考第20圖，其中AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23的值分別為： AAG/CT5=4.084，確實滿足關係式(1)；AGL23-AGL45=0.182(mm)，確實滿足關係式(2)；EFL/ALT=2.053，確實滿足關係式(3)、(3')；CT4/BFL=0.423，確實滿足關係式(4)、(4')；ALT/BFL=1.339，確實滿足關係式(5)、(5')；CT4/AGL23=1.352，確實滿足關係式(6)；從第一透鏡物側凸面511至成像面570之厚度為4.853(mm)，確實縮短光學成像鏡頭5之鏡頭長度。
另一方面，從第19圖當中可以看出，本實施例之光學成像鏡頭5在縱向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸變像差(d)的表現都十分良好。因此，由上述中可以得知，本實施例之光學成像鏡頭5確實可維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
另請一併參考第22圖至第25圖，其中第22圖顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖，第23圖顯示依據本發明之第六實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖，第24圖顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據，第25圖顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之非球面數據。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為6，例如第一透鏡物側面為611，第一透鏡像面為612，其它組件標號在此不再贅述。 如第22圖中所示，本實施例之光學成像鏡頭6從物側A1至像側A2依序包括置於物體側與一第一透鏡610之間之一光圈600、一第一透鏡610、一第二透鏡620、一第三透鏡630、一第四透鏡640及一第五透鏡650。
第六實施例之屈光率以及表面凹凸配置均與第三實施例相同，僅曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度不同。關於本實施例之光學成像鏡頭6的各透鏡之各光學特性及各空氣間隔之厚度，請參考第24圖，其中AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23的值分別為：AAG/CT5=3.415，確實滿足關係式(1)；AGL23-AGL45=0.201(mm)，確實滿足關係式(2)；EFL/ALT=2.050，確實滿足關係式(3)、(3')；CT4/BFL=0.397，確實滿足關係式(4)、(4')；ALT/BFL=1.297，確實滿足關係式(5)、(5')；CT4/AGL23=1.374，確實滿足關係式(6)；從第一透鏡物側凸面611至成像面670之厚度為4.926(mm)，確實縮短光學成像鏡頭6之鏡頭長度。
另一方面，從第23圖當中可以看出，本實施例之光學成像鏡頭6在縱向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸變像差(d)的表現都十分良好。因此，由上述中可以得知，本實施例之光學成像鏡頭6確實可維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
另請參考第26圖所顯示的以上六個實施例的AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23值，可看出本發明之光學成像鏡頭確實可滿足前述關係式(1)、(2)、(3)/(3')、(4)/(4')、(5)/(5')、(6)。
請參閱第27圖，為應用前述光學成像鏡頭的可攜式電子裝置20的一第一較佳實施例，可攜式電子裝置20包含一機殼21及一安裝在機殼21內的影像模組22。在此僅是以手機為例說明可攜式電子裝置20，但可攜式電子裝置20的型式不以此為限。
如圖中所示，影像模組22包括一如前所述的五片式光學成像鏡頭，如在此示例性地選用前述第一實施例之五片式光學成像鏡頭1、一用於供五片式光學成像鏡頭1設置的鏡筒23、一用於供鏡筒23設置的模組後座單元(module housing unit)24、一供該模組後座單元設置之基板172及一設置於五片式光學成像鏡頭1像側的影像感測器171。成像面170是形成於影像感測器171。
須注意的是，本實施例雖顯示濾光件160，然而在其他實施例中亦可省略濾光件160之結構，並不以濾光件160之必要為限，且機殼21、鏡筒23、及/或模組後座單元24可為單一元件或多個元件組裝而成，無須限定於此；其次，乃是本實施例所使用的影像感測器171是採用板上連接式晶片封裝(Chip on Board,COB)的封裝方式直接連接在基板172上，和傳統晶 片尺寸封裝(Chip Scale Package,CSP)之封裝方式的差別在於板上連接式晶片封裝不需使用保護玻璃(cover glass)，因此在光學成像鏡頭1中並不需要在影像感測器171之前設置保護玻璃，然本發明並不以此為限。
整體具有屈光率的五片式透鏡110、120、130、140、150示例性地是以相對兩透鏡之間分別存在一空氣間隔的方式設置於鏡筒23內。
模組後座單元24包括一用以供鏡筒23設置的座體2401。鏡筒23是和座體2401沿一軸線II'同軸設置，且鏡筒23設置於座體2401內側。
由於光學成像鏡頭1之長度僅4.876(mm)，因此可將可攜式電子裝置20之尺寸設計地更為輕薄短小，且仍然能夠提供良好的光學性能與成像品質。藉此，使本實施例除了具有減少機殼原料用量的經濟效益外，還能滿足輕薄短小的產品設計趨勢與消費需求。
另請參閱第28圖，為應用前述光學成像鏡頭1的可攜式電子裝置20'的一第二較佳實施例，第二較佳實施例的可攜式電子裝置20'與第一較佳實施例的可攜式電子裝置20的主要差別在於：座體2401具有一第一座體單元2402、一第二座體單元2403、一線圈2404及一磁性元件2405。在此之座體2401除可供設置23鏡筒之外，亦會沿著光學成像鏡頭1之光軸方向移動，細部說明如下：第一座體單元2402與鏡筒23外側相 貼合且沿一軸線II'設置、第二座體單元2403沿軸線II'並環繞著第一座體單元2402外側設置。線圈2404設置在第一座體單元2402外側與第二座體單元2403內側之間。磁性元件2405設置在線圈2404外側與第二座體單元2403內側之間。
第一座體單元2402可帶著鏡筒23及設置在鏡筒23內的光學成像鏡頭1沿軸線II'移動。可攜式電子裝置20'的第二實施例的其他元件結構則與第一實施例的可攜式電子裝置20類似，在此不再贅述。
類似地，由於光學成像鏡頭1之長度僅4.876(mm)，因此可將可攜式電子裝置20'之尺寸設計地更為輕薄短小，且仍然能夠提供良好的光學性能與成像品質。藉此，使本實施例除了具有減少機殼原料用量的經濟效益外，還能滿足輕薄短小的產品設計趨勢與消費需求。
由上述中可以得知，本發明之可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭，透過控制至少一鏡片中心厚度對五片透鏡之間的所有沿光軸上的空氣間隔之總和的比值在一預定範圍中，且合併各透鏡的細部結構及/或屈光性之設計，以維持良好光學性能，並有效縮短鏡頭長度。
以上敍述依據本發明多個不同實施例，其中各項特徵可以單一或不同結合方式實施。因此，本發明實施方式之揭露為闡明本發明原則之具體實施例，應不拘限本發明於所揭示的實施例。進一步言之，先前敍述及其附圖僅為本發明示範之用，並 不受其限囿。其他元件之變化或組合皆可能，且不悖于本發明之精神與範圍。
1,2,3,4,5,6‧‧‧光學成像鏡頭
20,20'‧‧‧可攜式電子裝置
21‧‧‧機殼
22‧‧‧影像模組
23‧‧‧鏡筒
24‧‧‧模組後座單元
100,200,300,400,500,600‧‧‧光圈
110,210,310,410,510,610‧‧‧第一透鏡
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‧‧‧物側面
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‧‧‧像側面
113‧‧‧延伸部
120,220,320,420,520,620‧‧‧第二透鏡
130,230,330,430,530,630‧‧‧第三透鏡
140,240,340,440,540,640‧‧‧第四透鏡
150,250,350,450,550,650‧‧‧第五透鏡
160,260,360,460,560,660‧‧‧濾光件
170,270,370,470,570,670‧‧‧成像面
171‧‧‧影像感測器
172‧‧‧基板
2401‧‧‧座體
2402‧‧‧第一座體單元
2403‧‧‧第二座體單元
2404‧‧‧線圈
2405‧‧‧磁性元件
1212,1522,2212,2522,3212,3522,4212,4522,5212,5522,6212,6522‧‧‧圓周附近區域凸面部
1412,2412,3412,3122,4412,4122,5412,5122,6412,6122‧‧‧圓周附近區域凹面部
1521,2521,3521,4521,5521,6521‧‧‧光軸附近區域凹面部
3121,4121,5121,6121‧‧‧光軸附近區域凸面部
d1,d2,d3,d4,d5,d6‧‧‧空氣間隔
A1‧‧‧物側
A2‧‧‧像側
II'‧‧‧軸線
第1圖顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖。
第2圖顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。
第3圖顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之一透鏡之另一剖面結構示意圖。
第4圖顯示依據本發明之第一實施例光學成像鏡頭之各鏡片之詳細光學數據。
第5圖顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。
第6圖顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖。
第7圖顯示依據本發明之第二實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。
第8圖顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之詳細光學數據。
第9圖顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。
第10圖顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖。
第11圖顯示依據本發明之第三實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。
第12圖顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之詳細光學數據。
第13圖顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。
第14圖顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖。
第15圖顯示依據本發明之第四實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。
第16圖顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之詳細光學數據。
第17圖顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。
第18圖顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖。
第19圖顯示依據本發明之第五實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。
第20圖顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之詳細光學數據。
第21圖顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。
第22圖顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之五片式透鏡之剖面結構示意圖。
第23圖顯示依據本發明之第六實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。
第24圖顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之詳細光學數據。
第25圖顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。
第26圖所顯示的依據本發明之以上六個實施例的AAG/CT5、AGL23-AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL及CT4/AGL23值之比較表。
第27圖顯示依據本發明之一實施例之可攜式電子裝置之一結構示意圖。
第28圖顯示依據本發明之另一實施例之可攜式電子裝置之一結構示意圖。
1‧‧‧光學成像鏡頭
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111,121,131,141,151,161‧‧‧物側面
112,122,132,142,152,162‧‧‧像側面
120‧‧‧第二透鏡
130‧‧‧第三透鏡
140‧‧‧第四透鏡
150‧‧‧第五透鏡
160‧‧‧濾光件
170‧‧‧成像面
1212,1522‧‧‧圓周附近區域凸面部
1412‧‧‧圓周附近區域凹面部
1521‧‧‧光軸附近區域凹面部
d1,d2,d3,d4,d5,d6‧‧‧空氣間隔
A1‧‧‧物側
A2‧‧‧像側
II'‧‧‧軸線

Claims (20)

  1. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側依序包括：一光圈；一具有正屈光率的第一透鏡，包括一朝向物側的物側面，該物側面為一凸面；一具有負屈光率的第二透鏡；一具有負屈光率的第三透鏡；一第四透鏡；及一第五透鏡，包括一朝向物側的物側面及一朝向像側的像側面，該物側面包括一位於光軸附近區域的凹面部，而該像側面包括一位於圓周附近區域的凸面部；其中，整體具有屈光率的鏡片僅只有五片透鏡。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡與該第五透鏡之間在光軸上之四個空氣間隙總合為AAG，該第五透鏡在光軸上的中心厚度為CT5，滿足以下關係式：
  3. 如申請專利範圍第2項之光學成像鏡頭，其中，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL23，該第四透鏡與該第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL45，滿足以下關係式：
  4. 如申請專利範圍第2項之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡包括一朝向物側的物側面，該物側面包括一位於圓周附近區域的凹面部。
  5. 如申請專利範圍第4項之光學成像鏡頭，其中，該第四透鏡在光軸上的中心厚度為CT4，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL23，該CT4與AGL23滿足以下關係式：
  6. 如申請專利範圍第2項之光學成像鏡頭，其中，該光學成像鏡頭的有效焦距(Effective focal length)為EFL，該等五片透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該EFL與ALT滿足以下關係式：
  7. 如申請專利範圍第6項之光學成像鏡頭，其中，該第四透鏡在光軸上的中心厚度為CT4，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL23，該CT4與AGL23滿足以下關係式：
  8. 如申請專利範圍第2項之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在光軸上的中心厚度為CT4，該光學成像鏡頭的後焦距(Back focal length)為BFL，該CT4與BFL滿足以下關係式：
  9. 如申請專利範圍第8項之光學成像鏡頭，該CT4與BFL更滿足以下關係式：
  10. 如申請專利範圍第2項之光學成像鏡頭，其中該等五片透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該光學成像鏡頭的後焦距為BFL，該ALT與BFL滿足以下關係式：
  11. 如申請專利範圍第10項之光學成像鏡頭，其中該ALT與BFL更滿足以下關係式：
  12. 如申請專利範圍第1項之光學成像鏡頭，其中，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL23，該第四 透鏡與該第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL45，滿足以下關係式：
  13. 如申請專利範圍第12項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡包括一朝向物側的物側面，該物側面包括一位於圓周附近區域的凸面部，且該光學成像鏡頭的有效焦距為EFL，該等五片透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該EFL與ALT滿足以下關係式：
  14. 如申請專利範圍第1項之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡包括一朝向物側的物側面，該物側面包括一位於圓周附近區域的凹面部。
  15. 如申請專利範圍第14項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡包括一朝向物側的物側面，該物側面包括一位於圓周附近區域的凸面部。
  16. 如申請專利範圍第15項之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在光軸上的中心厚度為CT4，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL23，該CT4與AGL23滿足以下關 係式：
  17. 如申請專利範圍第1項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡包括一朝向物側的物側面，該物側面包括一位於圓周附近區域的凸面部。
  18. 如申請專利範圍第17項之光學成像鏡頭，其中，該光學成像鏡頭的有效焦距為EFL，該等五片透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該EFL與ALT滿足以下關係式：EFL/ALT1.8；且該第四透鏡在光軸上的中心厚度為CT4，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為AGL23，該CT4與AGL23滿足以下關係式：
  19. 一種電子裝置，包括：一機殼；及一影像模組，安裝於該機殼內，包括：一如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述的光學成像鏡頭；一鏡筒，俾供設置該光學成像鏡頭； 一模組後座單元，俾供設置該鏡筒；一基板，俾供設置該模組後座單元；及一影像感測器，設置於該基板且位於該光學成像鏡頭的像側。
  20. 如申請專利範圍第19項之電子裝置，其中該模組後座單元包括一座體，俾供設置該鏡筒且會沿著該光學成像鏡頭之光軸方向移動。
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