TW201341840A - 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 - Google Patents

光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 Download PDF

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劉沁瑋
袁正超
曹來書
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玉晶光電股份有限公司
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
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Abstract

一種光學成像鏡頭，沿光軸由物側至像側依序為第一透鏡至第五透鏡。第一透鏡的像側面具有位於圓周附近區域的凸面部、第二透鏡的物側面具有位於光軸附近區域的凸面部、第三透鏡的物側面具有位於光軸附近區域的凹面部、第四透鏡具有正屈光率、第五透鏡的像側面具有位於光軸附近區域的凹面部。此等透鏡之搭配方式可有效縮短鏡頭之總長度，同時具備良好之光學性能。

Description

光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置
本發明大致上關於一種光學成像鏡頭，與包含此光學成像鏡頭之電子裝置。具體而言，本發明特別是指一種五片式光學成像鏡頭，及應用此五片式光學成像鏡頭之電子裝置。
近年來，行動電話和數位相機的普及，使得各種攜帶型電子產品的攝影模組，例如光學成像鏡頭或是影像感測器…等等，蓬勃發展。行動電話之小型化、薄型化已成為設計趨勢，而此一趨勢又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。
隨著感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或是互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide semiconductor,CMOS)之技術日益進步和尺寸漸趨縮小，裝載在攝影模組中的光學成像鏡頭也需要隨之縮小體積以迎合此等趨勢。但是，光學成像鏡頭良好與必要之光學性能，例如系統像差，而且製造時的製造成本、製造難易度，也都是需要顧及之處。目前的發展趨勢是研發長度更短、且維持良好光學品質的光學成像鏡頭。
首先，US8289628、US8248713以及US20120194922都揭露了一種由五片透鏡所組成之光學成像鏡頭。在此設計中，第一透鏡像側面以及第二透鏡之物側面均為整面凹面，導致第一、第二透 鏡之間存在相當大之間隙，導致整體鏡頭長度高達10~18公厘，且其成像效果較不佳。
另外，US6999246、US7903349以及US20100328730也揭露了一種由五片透鏡所組成之光學成像鏡頭。此等設計之第五透鏡為整面凸面，也不易兼顧成像品質以及整體長度。
因此，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，一直是業界亟待解決之課題與待改善問題。
於是，本發明可以提供一種輕量化、低製造成本、長度縮短，並能提供高解析度與高成像品質的五片式光學成像鏡頭。本發明五片式成像鏡頭從物側至像側，在光軸上依序安排有光圈、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡。
本發明五片式光學成像鏡頭中之第一透鏡，具有朝向像側的第一像側面。第一像側面在其圓周附近區域具有凸面部。本發明五片式光學成像鏡頭中之第二透鏡，具有朝向物側的第二物側面，第二物側面在其光軸附近區域具有凸面部。本發明五片式光學成像鏡頭中之第三透鏡，具有朝向物側的第三物側面，第三物側面具有在其光軸附近區域的凹面部。本發明五片式光學成像鏡頭中之第四透鏡，具有正屈光率。本發明五片式光學成像鏡頭中之第五透鏡，由塑膠材質所製成，並具有朝向像側的第五像側面，第五像側面具有在其光軸附近區域的凹面部。
本發明五片式光學成像鏡頭中，第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上空氣間隙的厚度為G12、第二透鏡與第三透鏡之間在光軸上空氣間隙的厚度為G23、第三透鏡與第四透鏡之間在光軸上空氣間隙的厚度為G34、第四透鏡與第五透鏡之間在光軸上空氣間隙的 厚度為G45、所以第一透鏡到第五透鏡之間在光軸上之四個空氣間隙之總合為Gaa。
本發明五片式光學成像鏡頭中，第一透鏡在光軸上的中心厚度為T1、第二透鏡在光軸上的中心厚度為T2、第四透鏡在光軸上的中心厚度為T4、第五透鏡在光軸上的中心厚度為T5，所以第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與第五透鏡在光軸上的中心厚度總合為Tal。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足Tal/G12 45之關係。
本發明五片式成像鏡頭之中，第五透鏡還具有朝向物側的第五物側面，第五物側面具有在其光軸附近區域的凹面部。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足T4/G34 1.9之關係。
本發明五片式成像鏡頭之中，第五透鏡之第五物側面還具有在其圓周附近區域的凹面部。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足T1/T2 2.35之關係。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足G34/G45 1.4之關係。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足T4/T5 1.9或是T4/T5 1.8之關係。
本發明五片式成像鏡頭之中，第三透鏡具有負屈光率。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足Gaa/G34 5.3之關係。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足T4/G34 1.9之關係。
本發明五片式成像鏡頭之中，第三透鏡具有負屈光率。
本發明五片式成像鏡頭之中，滿足1.0G23/G34 2.0之關係。
本發明五片式光學成像鏡頭的有益效果在於：1)第四透鏡之屈光率為正，可提供透鏡組整體所需之正屈光率，2)第一透鏡像側面圓周附近區域之凸面部、第二透鏡物側面光軸附近區域之凸面 部、第三透鏡物側面光軸附近之凹面部、以及第五透鏡光軸附近區域之凹面部，則可共同搭配達到提高成像品質的效果。
進一步地，本發明還提供一種應用前述的五片式光學成像鏡頭之電子裝置。本發明的電子裝置，包含機殼及安裝在機殼內的影像模組。影像模組包括：符合前述技術特徵的光學成像鏡頭、用於供光學成像鏡頭設置的鏡筒、用於供鏡筒設置的模組後座單元、用於供模組後座單元設置的基板、以及設置於基板且位於光學成像鏡頭之像側的影像感測器。
在本發明的電子裝置中，模組後座單元又包括一座體，用以供鏡筒設置並得以沿著光軸方向移動。
1‧‧‧五片式光學成像鏡頭
2‧‧‧物側
3‧‧‧像側
4‧‧‧光軸
10‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧第一物側面
12‧‧‧第一像側面
13‧‧‧凹面部
14‧‧‧凸面部
15‧‧‧延伸部
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧第二物側面
22‧‧‧第二像側面
23‧‧‧凸面部
24‧‧‧凸面部
25‧‧‧凹面部
26‧‧‧凸面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧第三物側面
32‧‧‧第三像側面
33‧‧‧凹面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧第四物側面
42‧‧‧第四像側面
50‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧第五物側面
52‧‧‧第五像側面
53‧‧‧凹面部
54‧‧‧凸面部
55‧‧‧凹面部
60‧‧‧濾光片
70‧‧‧影像感測器
71‧‧‧成像面
80‧‧‧光圈
100‧‧‧可攜式電子裝置
110‧‧‧機殼
120‧‧‧影像模組
130‧‧‧鏡筒
140‧‧‧模組後座單元
141‧‧‧鏡頭後座
142‧‧‧第一座體
143‧‧‧第二座體
144‧‧‧線圈
145‧‧‧磁性元件
146‧‧‧影像感測器後座
172‧‧‧基板
200‧‧‧可攜式電子裝置
I-I’‧‧‧軸線
第1圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第一實施例之示意圖。
第2A圖繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。
第2B圖繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。
第2C圖繪示第一實施例在子午方向的像散像差。
第2D圖繪示第一實施例的畸變像差。
第3圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第二實施例之示意圖。
第4A圖繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。
第4B圖繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。
第4C圖繪示第二實施例在子午方向的像散像差。
第4D圖繪示第二實施例的畸變像差。
第5圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第三實施例之示意圖。
第6A圖繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。
第6B圖繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。
第6C圖繪示第三實施例在子午方向的像散像差。
第6D圖繪示第三實施例的畸變像差。
第7圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第四實施例之示意圖。
第8A圖繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。
第8B圖繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。
第8C圖繪示第四實施例在子午方向的像散像差。
第8D圖繪示第四實施例的畸變像差。
第9圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第五實施例之示意圖。
第10A圖繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。
第10B圖繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。
第10C圖繪示第五實施例在子午方向的像散像差。
第10D圖繪示第五實施例的畸變像差。
第11圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第六實施例之示意圖。
第12A圖繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。
第12B圖繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。
第12C圖繪示第六實施例在子午方向的像散像差。
第12D圖繪示第六實施例的畸變像差。
第13圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第七實施例之示意圖。
第14A圖繪示第七實施例在成像面上的縱向球差。
第14B圖繪示第七實施例在弧矢方向的像散像差。
第14C圖繪示第七實施例在子午方向的像散像差。
第14D圖繪示第七實施例的畸變像差。
第15圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第八實施例之示意圖。
第16A圖繪示第八實施例在成像面上的縱向球差。
第16B圖繪示第八實施例在弧矢方向的像散像差。
第16C圖繪示第八實施例在子午方向的像散像差。
第16D圖繪示第八實施例的畸變像差。
第17圖繪示本發明光學成像鏡頭曲率形狀之示意圖。
第18圖繪示應用本發明五片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝置的第一較佳實施例之示意圖。
第19圖繪示應用本發明五片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝置的第二較佳實施例之示意圖。
第20圖表示第一實施例詳細的光學數據。
第21圖表示第一實施例詳細的非球面數據。
第22圖表示第二實施例詳細的光學數據。
第23圖表示第二實施例詳細的非球面數據。
第24圖表示第三實施例詳細的光學數據。
第25圖表示第三實施例詳細的非球面數據。
第26圖表示第四實施例詳細的光學數據。
第27圖表示第四實施例詳細的非球面數據。
第28圖表示第五實施例詳細的光學數據。
第29圖表示第五實施例詳細的非球面數據。
第30圖表示第六實施例詳細的光學數據。
第31圖表示第六實施例詳細的非球面數據。
第32圖表示第七實施例詳細的光學數據。
第33圖表示第七實施例詳細的非球面數據。
第34圖表示第八實施例詳細的光學數據。
第35圖表示第八實施例詳細的非球面數據。
第36圖表示各實施例之重要參數。
在開始詳細描述本發明之前，首先要說明的是，在本發明 圖式中，類似的元件是以相同的編號來表示。其中，本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率(或負屈光率)」，是指所述透鏡在光軸附近區域具有正屈光率(或負屈光率)而言。「一透鏡的物側面(或像側面)具有位於某區域的凸面部(或凹面部)」，是指該區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域，朝平行於光軸的方向更為「向外凸起」(或「向內凹陷」)而言。以圖17為例，其中I為光軸且此一透鏡是以該光軸I為對稱軸徑向地相互對稱，該透鏡之物側面於A區域具有凸面部、B區域具有凹面部而C區域具有凸面部，原因在於A區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域(即B區域)，朝平行於光軸的方向更為向外凸起，B區域則相較於C區域更為向內凹陷，而C區域相較於E區域也同理地更為向外凸起。「圓周附近區域」，是指位於透鏡上僅供成像光線通過之曲面之圓周附近區域，亦即圖中之C區域，其中，成像光線包括了主光線Lc(chief ray)及邊緣光線Lm(marginal ray)。「光軸附近區域」是指該僅供成像光線通過之曲面之光軸附近區域，亦即圖17中之A區域。此外，該透鏡還包含一延伸部E，用以供該透鏡組裝於一光學成像鏡頭內，理想的成像光線並不會通過該延伸部E，但該延伸部E之結構與形狀並不限於此，以下之實施例為求圖式簡潔均省略了延伸部。
如第1圖所示，本發明五片式光學成像鏡頭1，從放置物體(圖未示)的物側2至成像的像側3，沿著光軸4(optical axis)，依序包含有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50，濾光片60及成像面71(image plane)。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40與第五透鏡50都可以是由透明的塑膠材質所製成，而具有適當之屈光率，但本發明不以此為限。在本發明五片式光學成像鏡頭1中，具有屈光率的 鏡片只有五片。光軸為整個光學成像鏡頭1的光軸，所以每個透鏡的光軸和光學成像鏡頭1的光軸是相同的。
此外，光學成像鏡頭1還包含光圈80(aperture stop)，而設置於適當之位置。在第1圖中，光圈80是設置在第一透鏡10前，但本發明不以此為限。當由位於物側2之待拍攝物(圖未示)所發出或反射的光線(圖未示)進入本發明光學成像鏡頭1時，即會經由光圈80、第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50與濾光片60之後，會在像側3的成像面71上形成清晰銳利的影像。
在本發明各實施例中，選擇性設置的濾光片60還可以是具各種合適功能之濾鏡，例如濾光片60可以是紅外線濾除濾光片(IR filter)，置於第五透鏡50與成像面71之間。濾光片60的材質為玻璃，且不影響本發明光學透鏡系統的焦距。
本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，都分別具有朝向物側2的物側面，與朝向像側3的像側面。另外，本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，亦都具有接近光軸4的光軸附近區域與遠離光軸4的圓周附近區域。例如，第一透鏡10具有第一物側面11與第一像側面12；第二透鏡20具有第二物側面21與第二像側面22；第三透鏡30具有第三物側面31與第三像側面32；第四透鏡40具有第四物側面41與第四像側面42；第五透鏡50具有第五物側面51與第五像側面52。
本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，還都分別具有位在 光軸4上的中心厚度T。例如，第一透鏡10具有第一透鏡厚度T1、第二透鏡20具有第二透鏡厚度T2、第三透鏡30具有第三透鏡厚度T3、第四透鏡40具有第四透鏡厚度T4，而第五透鏡50具有第五透鏡厚度T5。所以，在光軸4上光學成像鏡頭1中透鏡的中心厚度總合稱為Tal。亦即，Tal=T1+T2+T3+T4+T5。
另外，本發明光學成像鏡頭1中在各個透鏡之間又具有位在光軸4上的空氣間隙(air gap)G。例如，第一透鏡10到第二透鏡20之間空氣間隙G12、第二透鏡20到第三透鏡30之間空氣間隙G23、第三透鏡30到第四透鏡40之間空氣間隙G34、第四透鏡40到第五透鏡50之間空氣間隙G45。所以，第一透鏡10到第五透鏡50之間位於光軸4上各透鏡間之四個空氣間隙之總合即稱為Gaa。亦即，Gaa=G12+G23+G34+G45。
第一實施例
請參閱第1圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第一實施例。第一實施例在成像面71上的縱向球差(longitudinal spherical aberration)請參考第2A圖、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)請參考第2B圖、子午(tangential)方向的像散像差請參考第2C圖、以及畸變像差(distortion aberration)請參考第2D圖。所有實施例中各球差圖之Y軸代表視場，其最高點均為1.0，所有實施例中各像散圖及畸變圖之Y軸代表像高，而像高一律為3.085mm。
第一實施例之光學成像鏡頭系統1主要由五枚以塑膠材質製成又具有屈光率之透鏡10~50、濾光片60、光圈80、與成像面 71所構成。光圈80是設置在第一透鏡10之前，即第一透鏡10之物側2。濾光片60可以是紅外線濾光片，用來防止光線中之紅外線投射至成像面而影響成像品質。
第一透鏡10具有正屈光率。朝向物側2的第一物側面11為凸面，第一像側面12具有一位於光軸附近區域的凹面部13，以及位於圓周附近區域的凸面部14。另外，第一透鏡10之第一物側面11及第一像側面12皆為非球面(aspheric surface)。
第二透鏡20具有負屈光率。第二物側面21具有位於光軸附近區域的凸面部23以及位於圓周附近區域的凹面部24，而朝向像側3的第二像側面22為凹面。另外，第二透鏡之第二物側面21以及第二像側面22皆為非球面。
第三透鏡30具有負屈光率、朝向物側2的第三物側面31以及朝向像側3的第三像側面32。第三物側面31是凹面，並具有位於光軸附近區域的凹面部33。第三像側面32為凸面。另外，第三透鏡30之第三物側面31以及第三像側面32皆為非球面。
第四透鏡40具有正屈光率。朝向物側2的第四物側面41為凹面、而朝向像側3的第四像側面42為凸面。另外，第四透鏡40之第四物側面41及第四像側面42皆為非球面。
第五透鏡50具有負屈光率、朝向物側2的第五物側面51以及朝向像側3的第五像側面52。第五物側面51為凹面。第五像側面52具有在光軸附近區域的凹面部53及圓周附近區域的凸面部 54。另外，第五透鏡50之第五物側面51及第五像側面52皆為非球面。濾光片60可以是紅外線濾除濾光片，其位於第五透鏡50以及成像面71之間。
觀察第一實施例的縱向球差圖可以知道，每一種波長所成的曲線皆很靠近，說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像面附近，由每一曲線的偏離幅度可看出不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.02公厘以內，故第一實施例確實明顯改善不同波長的球差。此外，三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，代表不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差獲得明顯改善。
在第一實施例的弧矢與子午方向的二個像散像差圖中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距落在±0.05公厘以內，且弧矢方向的焦距更控制在±0.03公厘的更小範圍內，說明第一實施例的光學成像鏡頭能有效消除像差。此外，三種代表波長彼此間的距離已相當接近，代表軸上的色散也有明顯的改善。而畸變像差圖則顯示第一實施例的畸變像差維持在±1%的範圍內，說明第一實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求。據此說明的第一實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至5.2公厘以下的條件下，仍能有效克服色像差並提供較佳的成像品質，故例示性的第一實施例能在維持良好光學性能之條件下，又能縮短鏡頭長度以實現更加薄型化的產品設計。
在本發明五片式光學成像鏡頭1中，從第一透鏡10到第五透鏡50的所有物側面11/21/31/41/51與像側面12/22/32/42/52共計十個曲面，均為非球面。此等非球面係經由下列公式所定義：
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)；a2i為第2i階非球面係數。
第一實施例成像透鏡系統的光學數據如第20圖所示，非球面數據如第21圖所示。在以下實施例之光學透鏡系統中，整體光學透鏡系統的光圈值(f-number)為Fno，半視角(Half Field of View，簡稱HFOV)為整體光學透鏡系統中最大視角(Field of View)的一半，又曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)。光學成像鏡頭長度為5.145公厘。第一實施例中各重要參數間的關係例舉如下：Tal=2.564
Gaa=1.169
Tal/G12=44.685(符合小於45.0之條件)
G34/G45=1.340(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.786(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=3.918(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.738(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.979(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=0.807(符合小於1.8之條件)
第二實施例
請參閱第3圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第二實施例。第二實施例在成像面71上的縱向球差請參考第4A圖、弧矢方向的像散像差請參考第4B圖、子午方向的像散像差請參考第4C圖、畸變像差請參考第4D圖。第二實施例中各透鏡表面之凹凸形狀均與第一實施例大致上類似，不同處僅在於透鏡之參數不同。第二實施例詳細的光學數據如第22圖所示，非球面數據如第23圖所示。光學成像鏡頭長度5.101公厘，其各重要參數間的關係為：Tal=2.472
Gaa=1.225
Tal/G12=43.074(符合小於45.0之條件)
G34/G45=1.292(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.600(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=3.513(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.604(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.574(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=0.953(符合小於1.8之條件)
第三實施例
請參閱第5圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第三實施例。第三實施例在成像面71上的縱向球差請參考第6A圖、弧矢方向的像散像差請參考第6B圖、子午方向的像散像差請參考第6C圖、畸變像差請參考第6D圖。第三實施例和第一實施例類似，不同之處在於，第二透鏡20的第二物側面21具有一位於光軸附近區域的凸面部23、一位於圓周附近區域的凸面部26，及一介於光軸附近區域及圓周附近區域之間的凹面部25。第三實施例詳細的光學數據如第24圖所示，非球面數據如第25圖所示，光學成像鏡頭長 度5.15公厘，其各重要參數間的關係為：Tal=2.631
Gaa=1.207
Tal/G12=32.738(符合小於45.0之條件)
G34/G45=1.386(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.880(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=3.596(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.619(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.635(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=0.906(符合小於1.8之條件)
第四實施例
請參閱第7圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第四實施例。第四實施例在成像面71上的縱向球差請參考第8A圖、弧矢方向的像散像差請參考第8B圖、子午方向的像散像差請參考第8C圖、畸變像差請參考第8D圖。第四實施例和第三實施例類似，其不同點在於第四實施例之第三透鏡具有正屈光率。第四實施例詳細的光學數據如第26圖所示，非球面數據如第27圖所示，光學成像鏡頭長度5.122公厘，其各重要參數間的關係為：Tal=2.667
Gaa=1.140
Tal/G12=33.185(符合小於45.0之條件)
G34/G45=1.385(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.883(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=3.519(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.641(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.549(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=0.879(符合小於1.8之條件)
第五實施例
請參閱第9圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第五實施例。第五實施例在成像面71上的縱向球差請參考第10A圖、弧矢方向的像散像差請參考第10B圖、子午方向的像散像差請參考第10C圖、畸變像差請參考第10D圖。第五實施例中各透鏡表面之凹凸形狀均與第一實施例大致上類似，不同處僅在於透鏡之參數不同。第五實施例詳細的光學數據如第28圖所示，非球面數據如第29圖所示，光學成像鏡頭長度5.101公厘，其各重要參數間的關係為：Tal=2.476
Gaa=1.218
Tal/G12=43.145(符合小於45.0之條件)
G34/G45=1.395(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.600(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=3.490(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.650(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.609(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=0.947(符合小於1.8之條件)
第六實施例
請參閱第11圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第六實施例。第六實施例在成像面71上的縱向球差請參考第12A圖、弧矢方向的像散像差請參考第12B圖、子午方向的像散像差請參考 第12C圖、畸變像差請參考第12D圖。第六實施例中各透鏡表面之凹凸形狀均與第一實施例大致上類似，不同處僅在於透鏡之參數不同。第六實施例詳細的光學數據如第30圖所示，非球面數據如第31圖所示，光學成像鏡頭長度5.127公厘，其各重要參數間的關係為：Tal=2.565
Gaa=1.197
Tal/G12=44.705(符合小於45.0之條件)
G34/G45=0.552(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.850(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=5.000(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.623(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.948(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=0.718(符合小於1.8之條件)
第七實施例
請參閱第13圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第七實施例。第七實施例在成像面71上的縱向球差請參考第14A圖、弧矢方向的像散像差請參考第14B圖、子午方向的像散像差請參考第14C圖、畸變像差請參考第14D圖。第七實施例和第一實施例類似，不同處在於第二透鏡20之第二物側面21為整面凸面。第七實施例詳細的光學數據如第32圖所示，非球面數據如第33圖所示，光學成像鏡頭長度5.017公厘，其各重要參數間的關係為：Tal=2.147
Gaa=1.467
Tal/G12=37.420(符合小於45.0之條件)
G34/G45=1.392(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.237(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=3.019(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.700(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.183(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=1.628(符合小於1.8之條件)
第八實施例
請參閱第15圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第八實施例。第八實施例在成像面71上的縱向球差請參考第16A圖、弧矢方向的像散像差請參考第16B圖、子午方向的像散像差請參考第16C圖、畸變像差請參考第16D圖。第八實施例和第一實施例類似，不同處在於第二透鏡20之第二物側面21為整面凸面。第八實施例詳細的光學數據如第34圖所示，非球面數據如第35圖所示，光學成像鏡頭長度5.038公厘，其各重要參數間的關係為：Tal=2.239
Gaa=1.383
Tal/G12=39.018(符合小於45.0之條件)
G34/G45=1.200(符合小於1.4之條件)
T4/G34=1.600(符合小於1.9之條件)
Gaa/G34=3.500(符合小於5.3之條件)
T1/T2=2.720(符合大於2.35之條件)
G23/G34=1.521(符合介於1.0~2.0間之條件)
T4/T5=1.650(符合小於1.8之條件)
另外，各實施例之重要參數則整理於第36圖中。
總結以上之各實施例，申請人發現：1.第四透鏡之屈光率為正，可提供透鏡組整體所需之正屈光率；2.第一透鏡像側面圓周附近區域之凸面部、第二透鏡物側面光軸附近區域之凸面部、第三透鏡物側面光軸附近之凹面部、以及第五透鏡光軸附近區域之凹面部，則可共同搭配達到提高成像品質的效果。
此外，依據以上之各實施例之各重要參數間的關係，透過以下各參數之數值控制，可協助設計者設計出具備良好光學性能、整體長度有效縮短、且技術上可行之光學成像鏡頭。不同參數之比例有較佳之範圍，例如：
1. Tal/G12建議應小於或等於45.0。Tal為第一至第五透鏡之厚度總合，Tal之縮小有助於鏡頭整體之薄型化，因此Tal/G12較佳應朝減小之方向來設計，建議以小於或等於45.0較佳，或者控制在15.0~45.0之間。
2. G34/G45建議應小於或等於1.4。在整體鏡頭薄型化之設計趨勢下，各透鏡間之空氣間隙均應儘可能地縮小，然而，部分位置的間隙受到相當大的薄型化限制。其中，第四、第五透鏡間應維持相當寬度之間隙，即G45夠大，如此才可使成像光線擴散至適當程度再進入第五透鏡，有助於壓低主光線角度(chief ray angle)以提高成像元件之取像靈敏度。至於G34則相對地不受限制，故縮小的程度應更甚於G45，因此G34/G45值建議不宜過大，以小於或等於1.4較佳，或者控制在0.5~1.4之間；
3. T4/G34建議應該小於或等於1.9。提供正屈光率之第四 透鏡通常厚度較厚，如能朝向薄型化之方式來設計，應可有效縮短系統總長度，因此T4/G34不宜過大，以小於或等於1.9較佳，或者控制在0.8~1.9之間。
4. Gaa/G34建議應該小於或等於5.3。Gaa及G34之縮小均有助於鏡頭整體之薄型化，為避免G34值過小而影響組裝，因此Gaa/G34不宜無限制地放大，建議以小於或等於5.3較佳，或者控制在2.0~5.3之間。
5. T1/T2建議應大於或等於2.35，使得第一透鏡及第二透鏡之厚度具備較佳的配置，或者控制在2.35~3.5之間。
6. G23/G34建議應介於1~2之間。由於第三透鏡物側面之中心區域為凹面，導致第二、第三透鏡間可朝較大間隙之方式來設計，因此G23/G34值應大於或等於1，此外，G23/G34值較佳地應被控制在1~2之間，以避免第二、第三透鏡之間隙過大而不利於薄型化，或是第三、第四透鏡之間隙過小而影響組裝。
7. T4/T5建議應小於或等於1.9。第四透鏡具有正屈光率，因而厚度較厚，建議將T4/T5值控制在小於或等於1.9，避免第四、第五透鏡之厚度差距過於懸殊，或是T5過小而不利於製作，或者控制在0.7~1.9之間。
本發明之光學成像鏡頭1，還可應用於可攜式電子裝置中。請參閱第18圖，其為應用前述光學成像鏡頭1的可攜式電子裝置100的第一較佳實施例。可攜式電子裝置100包含機殼110，及安裝在機殼110內的影像模組120。第18圖僅以行動電話為例，說明可攜式電子裝置100，但可攜式電子裝置100的型式不以此為限。
如第18圖中所示，影像模組120包括如前所述的五片式 光學成像鏡頭1。第18圖例示前述第一實施例之五片式光學成像鏡頭1。此外，可攜式電子裝置100另包含用於供五片式光學成像鏡頭1設置的鏡筒130、用於供鏡筒130設置的模組後座單元(module housing unit)140，用於供模組後座單元140設置的基板172，及設置於基板172、且位於五片式光學成像鏡頭1的像側3的影像感測器70。光學成像鏡頭1中之影像感測器70可以是電子感光元件，例如感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件。成像面71是形成於影像感測器70。
須注意的是，本實施例雖顯示濾光件60，然而在其他實施例中亦可省略濾光件60之結構，所以濾光件60並非必要。且機殼110、鏡筒130、及/或模組後座單元140可為單一元件或多個元件組裝而成，但無須限定於此。其次，本實施例所使用的影像感測器70是採用板上連接式晶片封裝(Chip on Board,COB)的封裝方式而直接連接在基板172上，然本發明並不以此為限。
具有屈光率的五片透鏡10、20、30、40、50例示性地是以於兩透鏡之間分別存在有空氣間隔的方式設置於鏡筒130內。模組後座單元140具有鏡頭後座141，及設置於鏡頭後座141與影像感測器70之間的影像感測器後座146，然在其它的實施態樣中，不一定存在有影像感測器後座146。鏡筒130是和鏡頭後座141沿軸線I-I'同軸設置，且鏡筒130設置於鏡頭後座141的內側。
由於本發明光學成像鏡頭1之長度可以僅為5公厘左右，因此容許將可攜式電子裝置100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，使本發明之各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19圖，為應用前述光學成像鏡頭1的可攜式電子裝置200的第二較佳實施例。第二較佳實施例的可攜式電子裝置200與第一較佳實施例的可攜式電子裝置100的主要差別在於：鏡頭後座141具有第一座體142、第二座體143、線圈144及磁性元件145。第一座體142供鏡筒130設置並與鏡筒130外側相貼合且沿軸線I-I'設置、第二座體143沿軸線I-I'並環繞著第一座體142之外側設置。線圈144設置在第一座體142的外側與第二座體143的內側之間。磁性元件145設置在線圈144的外側與第二座體143的內側之間。
第一座體142可帶著鏡筒130及設置在鏡筒130內的光學成像鏡頭1沿軸線I-I'，即第一圖之光軸4移動。影像感測器後座146則與第二座體143相貼合。濾光件60，如紅外線濾光片，則是設置在影像感測器後座146。第二實施例可攜式電子裝置200的其他元件結構則與第一實施例的可攜式電子裝置100類似，在此不再贅述。
1‧‧‧五片式光學成像鏡頭
2‧‧‧物側
3‧‧‧像側
4‧‧‧光軸
10‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧第一物側面
12‧‧‧第一像側面
13‧‧‧凹面部
14‧‧‧凸面部
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧第二物側面
22‧‧‧第二像側面
23‧‧‧凸面部
24‧‧‧凹面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧第三物側面
32‧‧‧第三像側面
33‧‧‧凹面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧第四物側面
42‧‧‧第四像側面
50‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧第五物側面
52‧‧‧第五像側面
53‧‧‧凹面部
54‧‧‧凸面部
60‧‧‧濾光片
71‧‧‧成像面
80‧‧‧光圈

Claims (20)

  1. 一種光學成像鏡頭，由一物側至一像側在一光軸上依序包含：一光圈；一第一透鏡，其具有朝向該像側的一第一像側面，該第一像側面在其圓周附近區域具有一凸面部；一第二透鏡，其具有朝向該物側的一第二物側面，該第二物側面在其光軸附近區域具有一凸面部；一第三透鏡，其具有朝向該物側的一第三物側面，該第三物側面具有在其光軸附近區域的一凹面部；一第四透鏡，其具有正屈光率；以及一第五透鏡，由一塑膠材質所製成，並具有朝向該像側的一第五像側面，該第五像側面具有在其光軸附近區域的一凹面部；其中，該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上空氣間隙的厚度為G12、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上空氣間隙的厚度為G23、該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上空氣間隙的厚度為G34、該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上空氣間隙的厚度為G45、該第一透鏡到該第五透鏡之間在該光軸上之四個空氣間隙之總合為Gaa，且該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4、該第五透鏡在該光軸上的中心厚度為T5；該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡與該第五透鏡在該光軸上的中心厚度總合為Tal。
  2. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中Tal/G12 45。
  3. 如請求項2所述之光學成像鏡頭，其中該第五透鏡還具有朝向該物側的一第五物側面，該第五物側面具有在其光軸附近區域的一凹面部。
  4. 如請求項3所述之光學成像鏡頭，其中T4/G34 1.9。
  5. 如請求項4所述之光學成像鏡頭，其中該第五透鏡之該第五物側面還具有在其圓周附近區域的一凹面部。
  6. 如請求項5所述之光學成像鏡頭，其中T1/T2 2.35。
  7. 如請求項2所述之光學成像鏡頭，其中G34/G45 1.4。
  8. 如請求項7所述之光學成像鏡頭，其中T4/T5 1.9。
  9. 如請求項8所述之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡具有負屈光率。
  10. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中G34/G45 1.4。
  11. 如請求項10所述之光學成像鏡頭，其中Gaa/G34 5.3。
  12. 如請求項11所述之光學成像鏡頭，其中T4/G34 1.9。
  13. 如請求項12所述之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡具有負屈光率。
  14. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第五透鏡還具有朝向該物側的一第五物側面，該第五物側面具有在其光軸附近區域的一凹面部。
  15. 如請求項14所述之光學成像鏡頭，其中1.0G23/G34 2.0。
  16. 如請求項15所述之光學成像鏡頭，其中T4/T5 1.8。
  17. 如請求項16所述之光學成像鏡頭，其中Gaa/G34 5.3。
  18. 如請求項16所述之光學成像鏡頭，其中T1/T2 2.35。
  19. 一種電子裝置，包含：一機殼；及一影像模組，安裝在該機殼內，該影像模組包括：如請求項1至18中任一項所述的一光學成像鏡頭；用於供該光學成像鏡頭設置的一鏡筒；用於供該鏡筒設置的一模組後座單元；用於供該模組後座單元設置的一基板；以及設置於該基板且位於該光學成像鏡頭之一像側的一影像感測器。
  20. 如請求項19所述之電子裝置，其中該模組後座單元包括一座體，用以供該鏡筒設置並得以沿著該光軸移動。
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