TW202034013A

TW202034013A - 光學成像鏡頭

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Publication number: TW202034013A
Application number: TW108109888A
Authority: TW
Inventors: 張加欣; 殷焱煊; 賴永楓
Original assignee: 大陸商玉晶光電（廈門）有限公司
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-09-16
Also published as: TWI681206B; US20200285025A1; US11347027B2; CN110174746A

Abstract

一種光學成像鏡頭，由物側至像側沿光軸依序包含第一透鏡到第五透鏡，各透鏡都分別具有物側面以及像側面，第一透鏡的像側面的光軸區域為凹面、第四透鏡的像側面的圓周區域為凹面、第五透鏡的物側面的光軸區域為凸面、第五透鏡的像側面的圓周區域為凸面。EFL定義為光學成像鏡頭的系統焦距、且TTL定義為第一透鏡的物側面到成像面在光軸上的距離，而滿足1.1≦EFL/TTL≦1.6。

Description

光學成像鏡頭

本發明大致上關於一種光學成像鏡頭。具體而言，本發明特別是針對一種主要用於拍攝影像及錄影等攝影電子裝置之光學成像鏡頭，並可以具備有攝遠的功能。

近年來，攝影電子裝置的普及，使得大眾應用攝影裝置的需求越來越多元。除了要求成像品質良好以外，鏡頭長度短以及攝遠功能也越來越受到重視。

因此，為了滿足現代人對於光學鏡頭的應用需求，如何製造出成像品質良好、鏡頭長度短、且具備攝遠功能的光學成像鏡頭，一直都是本領域中設計的發展目標。

於是，本發明的各實施例提出一種能縮減光學成像鏡頭之系統長度、確保成像品質、具備攝遠功能、具備良好光學性能以及技術上可行的五片式光學成像鏡頭。本發明五片式光學成像鏡頭從物側至像側，在光軸上依序安排有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡，都分別具有朝向物側且使成像光線通過的物側面，以及朝向像側且使成像光線通過的像側面。

在本發明的一實施例中，第一透鏡的像側面的光軸區域為凹面、第四透鏡的像側面的圓周區域為凹面、第五透鏡的物側面的光軸區域為凸面、第五透鏡的像側面的圓周區域為凸面。其中，光學成像鏡頭中具有屈光率的透鏡只有上述五片。另外，EFL定義為光學成像鏡頭的系統焦距，TTL定義為第一透鏡的物側面到成像面在光軸上的距離，且光學成像鏡頭滿足條件式1.1≦EFL/TTL≦1.6。

在本發明的光學成像鏡頭中，實施例還可以選擇性地滿足以下條件： 1. 本發明的光學成像鏡頭可以為定焦鏡頭； 2. ALT/（T1+G34）≦3.300； 3. （T1+G12）/（T4+T5）≧2.000； 4. T1/（G23+G34+G45）≧2.500； 5. ALT/（G12+T3）≦2.300； 6. AAG/（T3+G34）≦2.000； 7. BFL/（G12+G45）≦5.500； 8. （T1+G34）/T2≧4.700； 9. TL/（T1+G23）≧2.900； 10. BFL/（T4+T5）≧5.200； 11. EFL/（T1+T3+T5）≦5.300； 12. （G12+T2）/T4≧3.200； 13. EFL/AAG≧5.700； 14. TTL/（T1+G12）≦5.500； 15. （T1+T3）/T2≧6.500； 16. T3/（G34+G45）≧2.000； 17. T1/（G23+G34）≧2.500； 18. ALT/（G45+T5）≧5.200； 19. （G12+G23）/G34≧2.600。

其中，T1定義為第一透鏡在光軸上的厚度、T2定義為第二透鏡在光軸上的厚度、T3定義為第三透鏡在光軸上的厚度、T4定義為第四透鏡在光軸上的厚度、T5定義為第五透鏡在光軸上的厚度、G12定義為第一透鏡到第二透鏡間在光軸上的空氣間隙、G23定義為第二透鏡到第三透鏡間在光軸上的空氣間隙、G34定義為第三透鏡到第四透鏡間在光軸上的空氣間隙、G45定義為第四透鏡到第五透鏡在光軸上的空氣間隙、ALT定義為第一透鏡到第五透鏡在光軸上的五個透鏡之厚度總和、TL定義為第一透鏡的物側面到第五透鏡的像側面在光軸上的距離、BFL定義為第五透鏡的像側面至成像面在光軸上的距離、AAG定義為第一透鏡到第五透鏡在光軸上的四個空氣間隙總和。

本說明書之光學系統包含至少一透鏡，接收入射光學系統之平行於光軸至相對光軸呈半視角（HFOV）角度內的成像光線。成像光線通過光學系統於成像面上成像。所言之「一透鏡具有正屈光率（或負屈光率）」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之近軸屈光率為正（或為負）。所言之「透鏡之物側面（或像側面）」定義為成像光線通過透鏡表面的特定範圍。成像光線包括至少兩類光線：主光線（chief ray）Lc及邊緣光線（marginal ray）Lm（如圖1所示）。透鏡之物側面（或像側面）可依不同位置區分為不同區域，包含光軸區域、圓周區域、或在部分實施例中的一個或多個中繼區域，該些區域的說明將於下方詳細闡述。

圖1為透鏡100的徑向剖視圖。定義透鏡100表面上的二參考點：中心點及轉換點。透鏡表面的中心點為該表面與光軸I的一交點。如圖1所例示，第一中心點CP1位於透鏡100的物側面110，第二中心點CP2位於透鏡100的像側面120。轉換點是位於透鏡表面上的一點，且該點的切線與光軸I垂直。定義透鏡表面之光學邊界OB為通過該透鏡表面徑向最外側的邊緣光線Lm與該透鏡表面相交的一點。所有的轉換點皆位於光軸I與透鏡表面之光學邊界OB之間。除此之外，若單一透鏡表面有複數個轉換點，則該些轉換點由徑向向外的方向依序自第一轉換點開始命名。例如，第一轉換點TP1（最靠近光軸I）、第二轉換點TP2（如圖4所示）及第N轉換點（距離光軸I最遠）。

定義從中心點至第一轉換點TP1的範圍為光軸區域，其中，該光軸區域包含中心點。定義距離光軸I最遠的第N轉換點徑向向外至光學邊界OB的區域為圓周區域。在部分實施例中，可另包含介於光軸區域與圓周區域之間的中繼區域，中繼區域的數量取決於轉換點的數量。

當平行光軸I之光線通過一區域後，若光線朝光軸I偏折且與光軸I的交點位在透鏡像側A2，則該區域為凸面。當平行光軸I之光線通過一區域後，若光線的延伸線與光軸I的交點位在透鏡物側A1，則該區域為凹面。

除此之外，參見圖1，透鏡100還可包含一由光學邊界OB徑向向外延伸的組裝部130。組裝部130一般來說用以供該透鏡100組裝於光學系統之一相對應元件（圖未示）。成像光線並不會到達該組裝部130。組裝部130之結構與形狀僅為說明本發明之示例，不以此限制本發明的範圍。下列討論之透鏡的組裝部130可能會在圖式中被部分或全部省略。

參見圖2，定義中心點CP與第一轉換點TP1之間為光軸區域Z1。定義第一轉換點TP1與透鏡表面的光學邊界OB之間為圓周區域Z2。如圖2所示，平行光線211在通過光軸區域Z1後與光軸I在透鏡200的像側A2相交，即平行光線211通過光軸區域Z1的焦點位於透鏡200像側A2的R點。由於光線與光軸I相交於透鏡200像側A2，故光軸區域Z1為凸面。反之，平行光線212在通過圓周區域Z2後發散。如圖2所示，平行光線212通過圓周區域Z2後的延伸線EL與光軸I在透鏡200的物側A1相交，即平行光線212通過圓周區域Z2的焦點位於透鏡200物側A1的M點。由於光線的延伸線EL與光軸I相交於透鏡200物側A1，故圓周區域Z2為凹面。於圖2所示的透鏡200中，第一轉換點TP1是光軸區域與圓周區域的分界，即第一轉換點TP1為凸面轉凹面的分界點。

另一方面，光軸區域的面形凹凸判斷還可依該領域中通常知識者的判斷方式，即藉由近軸的曲率半徑（簡寫為R值）的正負號來判斷透鏡之光軸區域面形的凹凸。R值可常見被使用於光學設計軟體中，例如Zemax或CodeV。R值亦常見於光學設計軟體的透鏡資料表（lens data sheet）中。以物側面來說，當R值為正時，判定為物側面的光軸區域為凸面；當R值為負時，判定物側面的光軸區域為凹面。反之，以像側面來說，當R值為正時，判定像側面的光軸區域為凹面；當R值為負時，判定像側面的光軸區域為凸面。此方法判定的結果與前述藉由光線／光線延伸線與光軸的交點判定方式的結果一致，光線／光線延伸線與光軸交點的判定方式即為以一平行光軸之光線的焦點位於透鏡之物側或像側來判斷面形凹凸。本說明書所描述之「一區域為凸面（或凹面）」、「一區域為凸（或凹）」或「一凸面（或凹面）區域」可被替換使用。

圖3至圖5提供了在各個情況下判斷透鏡區域的面形及區域分界的範例，包含前述之光軸區域、圓周區域及中繼區域。

圖3為透鏡300的徑向剖視圖。參見圖3，透鏡300的像側面320在光學邊界OB內僅存在一個轉換點TP1。透鏡300的像側面320的光軸區域Z1及圓周區域Z2如圖3所示。此像側面320的R值為正（即R＞0），因此，光軸區域Z1為凹面。

一般來說，以轉換點為界的各個區域面形會與相鄰的區域面形相反，因此，可用轉換點來界定面形的轉變，即自轉換點由凹面轉凸面或由凸面轉凹面。於圖3中，由於光軸區域Z1為凹面，面形於轉換點TP1轉變，故圓周區域Z2為凸面。

圖4為透鏡400的徑向剖視圖。參見圖4，透鏡400的物側面410存在一第一轉換點TP1及一第二轉換點TP2。定義光軸I與第一轉換點TP1之間為物側面410的光軸區域Z1。此物側面410的R值為正（即R＞0），因此，光軸區域Z1為凸面。

定義第二轉換點TP2與透鏡400的物側面410的光學邊界OB之間為圓周區域Z2，該物側面410的該圓周區域Z2亦為凸面。除此之外，定義第一轉換點TP1與第二轉換點TP2之間為中繼區域Z3，該物側面410的該中繼區域Z3為凹面。再次參見圖4，物側面410由光軸I徑向向外依序包含光軸I與第一轉換點TP1之間的光軸區域Z1、位於第一轉換點TP1與第二轉換點TP2之間的中繼區域Z3，及第二轉換點TP2與透鏡400的物側面410的光學邊界OB之間的圓周區域Z2。由於光軸區域Z1為凸面，面形自第一轉換點TP1轉變為凹，故中繼區域Z3為凹面，又面形自第二轉換點TP2再轉變為凸，故圓周區域Z2為凸面。

圖5為透鏡500的徑向剖視圖。透鏡500的物側面510無轉換點。對於無轉換點的透鏡表面，例如透鏡500的物側面510，定義自光軸I起算至透鏡表面光學邊界OB之間距離的0~50%為光軸區域，自光軸I起算至透鏡表面光學邊界OB之間距離的50~100%為圓周區域。參見圖5所示之透鏡500，定義光軸I至自光軸I起算到透鏡500表面光學邊界OB之間距離的50%為物側面510的光軸區域Z1。此物側面510的R值為正（即R＞0），因此，光軸區域Z1為凸面。由於透鏡500的物側面510無轉換點，因此物側面510的圓周區域Z2亦為凸面。透鏡500更可具有組裝部（圖未示）自圓周區域Z2徑向向外延伸。

如圖6所示，本發明光學成像鏡頭1，從放置物體（圖未示）的物側A1至成像的像側A2，沿著光軸（optical axis）I，主要由五片透鏡所構成，依序包含有第一透鏡10、光圈80、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50以及成像面（image plane）91。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40以及第五透鏡50都可以是由透明的塑膠材質所製成，但本發明不以此為限。各鏡片都有適當的屈光率。在本發明光學成像鏡頭1中，具有屈光率的鏡片總共只有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40以及第五透鏡50這五片透鏡。光軸I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的光軸都是相同的。

此外，本光學成像鏡頭1還包含光圈（aperture stop）80，設置於適當之位置。在圖6中，光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間。當由位於物側A1之待拍攝物（圖未示）所發出的光線（圖未示）進入本發明光學成像鏡頭1時，即會依序經由第一透鏡10、光圈80、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50與濾光片90之後，會在像側A2的成像面91上聚焦而形成清晰的影像。在本發明各實施例中，濾光片90是設於第五透鏡50與成像面91之間，其可以是具有各種合適功能之濾鏡，例如: 紅外線濾光片（infrared cut-off filter）。

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A1且使成像光線通過的物側面，與朝向像側A2且使成像光線通過的像側面。另外，本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，亦都分別具有光軸區域與圓周區域。例如，第一透鏡10具有物側面11與像側面12；第二透鏡20具有物側面21與像側面22；第三透鏡30具有物側面31與像側面32；第四透鏡40具有物側面41與像側面42；第五透鏡50具有物側面51與像側面52。各物側面與像側面又分別有光軸區域以及圓周區域。

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I上的厚度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、第五透鏡50具有第五透鏡厚度T5。所以，本發明光學成像鏡頭1中各透鏡的厚度在光軸I上的總和稱為ALT。也就是，ALT =T1+ T2+ T3+ T4+ T5。

另外，在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I上的空氣間隙（air gap）。例如，第一透鏡10到第二透鏡20的空氣間隙稱為G12、第二透鏡20到第三透鏡30的空氣間隙稱為G23、第三透鏡30到第四透鏡40的空氣間隙稱為G34、第四透鏡40到第五透鏡50的空氣間隙稱為G45。所以，從第一透鏡10到第五透鏡50，位於光軸I上各透鏡間的四個空氣間隙之總和即稱為AAG。亦即，AAG = G12+G23+G34+G45。

另外，第一透鏡10的物側面11至成像面91在光軸I上的距離，為光學成像鏡頭1的系統長度TTL。光學成像鏡頭1的系統焦距為EFL、第一透鏡10的物側面11至第五透鏡50的像側面52在光軸I上的距離為TL。

當安排濾光片90介於第五透鏡50和成像面91之間時，G5F代表第五透鏡50到濾光片90在光軸I上的空氣間隙、TF代表濾光片90在光軸I上的厚度、GFP代表濾光片90到成像面91在光軸I上的空氣間隙、BFL為光學成像鏡頭 1的後焦距，即第五透鏡50的像側面52到成像面91在光軸I上的距離，即BFL=G5F+TF+GFP。

另外，再定義：f1為第一透鏡10的焦距；f2為第二透鏡20的焦距；f3為第三透鏡30的焦距；f4為第四透鏡40的焦距；f5為第五透鏡50的焦距；n1為第一透鏡10的折射率；n2為第二透鏡20的折射率；n3為第三透鏡30的折射率；n4為第四透鏡40的折射率；n5為第五透鏡50的折射率；υ1為第一透鏡10的阿貝係數；υ2為第二透鏡20的阿貝係數；υ3為第三透鏡30的阿貝係數；υ4為第四透鏡40的阿貝係數；υ5為第五透鏡50的阿貝係數。

第一實施例

請參閱圖6，例示本發明光學成像鏡頭1的第一實施例。第一實施例在成像面91上的縱向球差（longitudinal spherical aberration）請參考圖7A、弧矢（sagittal）方向的場曲（field curvature）像差請參考圖7B、子午（tangential）方向的場曲像差請參考圖7C、以及畸變像差（distortion aberration）請參考圖7D。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，實施例中各像差圖及畸變圖之Y軸代表像高，第一實施例的系統像高（Image Height，ImagH）為2.805公厘。

第一實施例之光學成像鏡頭1主要由五枚具有屈光率之透鏡、光圈80、與成像面91所構成。第一實施例之光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間。

第一透鏡10具有正屈光率。第一透鏡10的物側面11的光軸區域13為凸面以及其圓周區域14為凸面，第一透鏡10的像側面12的光軸區域16為凹面以及其圓周區域17為凹面。第一透鏡10之物側面11及像側面12均為非球面，但不以此為限。

第二透鏡20具有負屈光率。第二透鏡20的物側面21的光軸區域23為凸面以及其圓周區域24為凸面，第二透鏡20的像側面22的光軸區域26為凹面以及其圓周區域27為凹面。第二透鏡20之物側面21及像側面22均為非球面，但不以此為限。

第三透鏡30具有正屈光率，第三透鏡30的物側面31的光軸區域33為凸面以及其圓周區域34為凸面，第三透鏡30的像側面32的光軸區域36為凹面以及其圓周區域37為凹面。第三透鏡30之物側面31及像側面32均為非球面，但不以此為限。

第四透鏡40具有負屈光率，第四透鏡40的物側面41的光軸區域43為凹面以及其圓周區域44為凹面，第四透鏡40的像側面42的光軸區域46為凹面以及其圓周區域47為凹面。第四透鏡40之物側面41及像側面42均為非球面，但不以此為限。

第五透鏡50具有正屈光率，第五透鏡50的物側面51的光軸區域53為凸面以及其圓周區域54為凸面，第五透鏡50的像側面52的光軸區域56為凸面以及其圓周區域57為凸面。第五透鏡50之物側面51及像側面52均為非球面，但不以此為限。

在本發明光學成像鏡頭1中，從第一透鏡10到第五透鏡50中，所有的物側面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，但不以此為限。若為非球面，則此等非球面係經由下列公式所定義：

其中：

Y表示非球面曲面上的點與光軸I的垂直距離；

Z表示非球面之深度（非球面上距離光軸I為Y的點，其與相切於非球面光軸I上頂點之切面，兩者間的垂直距離）；

R表示透鏡表面近光軸I處之曲率半徑；

K為錐面係數（conic constant）；

a_2i 為第2i階非球面係數。

第一實施例光學成像鏡頭系統的光學數據如圖18所示，非球面數據如圖19所示。在以下實施例之光學成像鏡頭系統中，整體光學成像鏡頭的光圈值（f-number）為Fno、系統焦距為（EFL）、半視角（Half Field of View，簡稱HFOV）為整體光學成像鏡頭中最大視角（Field of View）的一半，其中，光學成像鏡頭的像高、曲率半徑、厚度及焦距的單位均為公厘（mm）。本實施例中，TTL=12.895公厘；EFL=14.307公厘；HFOV=10.878度；像高=2.805公厘；Fno=3.482。

第二實施例

請參閱圖8，例示本發明光學成像鏡頭1的第二實施例。請注意，從第二實施例開始，為簡化並清楚表達圖式，僅在圖上特別標示各透鏡與第一實施例不同面型的光軸區域與圓周區域，而其餘與第一實施例的透鏡相同的面型的光軸區域與圓周區域，例如凹面或是凸面則不另外標示。第二實施例在成像面91上的縱向球差請參考圖9A、弧矢方向的場曲像差請參考圖9B、子午方向的場曲像差請參考圖9C、畸變像差請參考圖9D。第二實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外，本實施例中，第三透鏡30的像側面32的光軸區域36為凸面以及其圓周區域37為凸面，第五透鏡50的像側面52的光軸區域56為凹面。

第二實施例詳細的光學數據如圖20所示，非球面數據如圖21所示。本實施例中，TTL=12.865公厘；EFL=14.292公厘；HFOV=10.878度；像高=2.805公厘；Fno=3.770。特別是：第二實施例的系統長度TTL比第一實施例的系統長度TTL短。

第三實施例

請參閱圖10，例示本發明光學成像鏡頭1的第三實施例。第三實施例在成像面91上的縱向球差請參考圖11A、弧矢方向的場曲像差請參考圖11B、子午方向的場曲像差請參考圖11C、畸變像差請參考圖11D。第三實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外，本實施例中，第二透鏡20的物側面21的光軸區域23為凹面以及其圓周區域24為凹面，第三透鏡30的像側面32的光軸區域36為凸面。

第三實施例詳細的光學數據如圖22所示，非球面數據如圖23所示，本實施例中，TTL=13.174公厘；EFL=14.518公厘；HFOV=10.878度；像高=2.800公厘；Fno=4.218。特別是：第三實施例的畸變像差小於第一實施例的畸變像差。

第四實施例

請參閱圖12，例示本發明光學成像鏡頭1的第四實施例。第四實施例在成像面91上的縱向球差請參考圖13A、弧矢方向的場曲像差請參考圖13B、子午方向的場曲像差請參考圖13C、畸變像差請參考圖13D。第四實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外，本實施例中，第二透鏡20的物側面21的光軸區域23為凹面以及其圓周區域24為凹面，第三透鏡30的像側面32的光軸區域36為凸面以及其圓周區域37為凸面。

第四實施例詳細的光學數據如圖24所示，非球面數據如圖25所示。本實施例中，TTL=12.514公厘；EFL=14.501公厘；HFOV=10.878度；像高=2.801公厘；Fno=3.670。特別是：1. 第四實施例的系統長度TTL比第一實施例的系統長度TTL短；2. 第四實施例弧矢方向的場曲像差小於第一實施例弧矢方向的場曲像差；3.第四實施例的畸變像差小於第一實施例的畸變像差。

第五實施例

請參閱圖14，例示本發明光學成像鏡頭1的第五實施例。第五實施例在成像面91上的縱向球差請參考圖15A、弧矢方向的場曲像差請參考圖15B、子午方向的場曲像差請參考圖15C、畸變像差請參考圖15D。第五實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外，本實施例中，第二透鏡20的物側面21的圓周區域24為凹面。

第五實施例詳細的光學數據如圖26所示，非球面數據如圖27所示，本實施例中，TTL=12.946公厘；EFL=14.393公厘；HFOV=10.878度；像高2.800公厘；Fno=3.375。特別是：1. 第五實施例的光圈值（Fno）為比第一實施例的光圈值（Fno）小；2. 第五實施例的縱向球差小於第一實施例的縱向球差；3.第五實施例弧矢方向的場曲像差小於第一實施例弧矢方向的場曲像差；4.第五實施例的畸變像差小於第一實施例的畸變像差。

第六實施例

請參閱圖16，例示本發明光學成像鏡頭1的第六實施例。第六實施例在成像面91上的縱向球差請參考圖17A、弧矢方向的場曲像差請參考圖17B、子午方向的場曲像差請參考圖17C、畸變像差請參考圖17D。第六實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別。此外，本實施例中，第一透鏡10的像側面12的圓周區域17為凸面，第二透鏡20的物側面21的圓周區域24為凹面，第三透鏡30的像側面32的圓周區域37為凸面，第五透鏡50的物側面51的圓周區域54為凹面，第五透鏡50的像側面52的光軸區域56為凹面。

第六實施例詳細的光學數據如圖28所示，非球面數據如圖29所示，本實施例中，TTL=11.730公厘；EFL=14.606公厘；HFOV=10.878度；像高=2.808公厘；Fno=3.358。特別是：1. 第六實施例的系統長度TTL比第一實施例的系統長度TTL短；2. 第六實施例的光圈值（Fno）為比第一實施例的光圈值（Fno）小；3. 第六實施例的畸變像差小於第一實施例的畸變像差。

另外，各實施例之重要參數則分別整理於圖30與圖31中。

本發明之各個實施例所揭露之光學參數的組合比例關係，所得的包含最大最小值以內的數值範圍皆可據以實施。

本發明各實施例，提供一個具備攝遠功能，且有良好成像品質的光學成像鏡頭。例如，滿足以下透鏡面形的凹凸設計可有效降低場曲及畸變率，具有優化光學成像鏡頭系統的成像品質的特徵，以及可以達成的對應功效：

1. 第一透鏡10的像側面12的光軸區域16為凹面、第四透鏡40的像側面42的圓周區域47為凹面、第五透鏡50的物側面51的光軸區域53為凸面、以及第五透鏡50的像側面52的圓周區域57為凸面。

2. 符合1.1≦EFL/TTL≦1.6，搭配上述透鏡面形設計，能使光學成像鏡頭1具備攝遠功能，且維持良好的成像品質。

3. 若於第一透鏡10之前置放一反射元件，能使光路轉折進而讓光學成像鏡頭1能應用的電子裝置更為多元。

4. 光學成像鏡頭1為定焦設計，搭配第一透鏡10的像側面12的光軸區域16為凹面，第四透鏡40的像側面42的圓周區域47為凹面，第五透鏡50的物側面51的光軸區域53為凸面，以及第五透鏡50的像側面52的圓周區域57為凸面，能擁有較佳的製造良率，以及光學成像品質也較容易維持及控制，且採用定焦設計有助於縮小光學成像鏡頭1的體積以符合可攜式電子裝置薄型化的需求。

5. 為了達成縮短光學成像鏡頭系統長度及確保成像品質，適當地將調整透鏡間的空氣間隙或是透鏡厚度，但又同時考量製作的難易程度，因此若滿足以下條件式之數值限定，能有較佳的配置： 1） ALT/（T1+G34）≦3.300，較佳的範圍1.700≦ALT/（T1+G34）≦3.300； 2）（T1+G12）/（T4+T5）≧2.000，較佳的範圍2.000≦（T1+G12）/（T4+T5）≦4.000； 3） T1/（G23+G34+G45）≧2.500，較佳的範圍2.500≦T1/（G23+G34+G45）≦4.000； 4） ALT/（G12+T3）≦2.300，較佳的範圍1.100≦ALT/（G12+T3）≦2.300； 5） AAG/（T3+G34）≦2.000，較佳的範圍0.400≦AAG/（T3+G34）≦2.000； 6） BFL/（G12+G45）≦5.500，較佳的範圍2.800≦BFL/（G12+G45）≦5.500； 7）（T1+G34）/T2≧4.700，較佳的範圍4.700≦（T1+G34）/T2≦10.600； 8） TL/（T1+G23）≧2.900，較佳的範圍2.900≦TL/（T1+G23）≦5.200； 9） BFL/（T4+T5）≧5.200，較佳的範圍5.200≦BFL/（T4+T5）≦7.300； 10） EFL/（T1+T3+T5）≦5.300，較佳的範圍3.100≦EFL/（T1+T3+T5）≦5.300； 11）（G12+T2）/T4≧3.200，較佳的範圍3.200≦（G12+T2）/T4≦6.900； 12） EFL/AAG≧5.700，較佳的範圍5.700≦EFL/AAG≦10.500； 13） TTL/（T1+G12）≦5.500，較佳的範圍3.500≦TTL/（T1+G12）≦5.500； 14）（T1+T3）/T2≧6.500，較佳的範圍6.500≦（T1+T3）/T2≦15.000； 15） T3/（G34+G45）≧2.000，較佳的範圍2.000≦T3/（G34+G45）≦7.000； 16） T1/（G23+G34）≧2.500，較佳的範圍2.500≦T1/（G23+G34）≦6.800； 17） ALT/（G45+T5）≧5.200，較佳的範圍5.200≦ALT/（G45+T5）≦7.300； 18）（G12+G23）/G34≧2.600，較佳的範圍2.600≦（G12+G23）/G34≦8.100。

本發明各實施例的470奈米、555奈米、650奈米三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一曲線的偏斜幅度可看出不同高度的離軸光線的成像點偏差皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進一步參閱成像品質數據，470奈米、555奈米、650奈米三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明的實施例在各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力，故透過上述可知本發明的實施例具備良好光學性能。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1:光學成像鏡頭 A1:物側 A2:像側 I:光軸 11、21、31、41、51:物側面 12、22、32、42、52:像側面 Z1、13、16、23、26、33、36、43、46、53、56:光軸區域 Z2、14、17、24、27、34、37、44、47、54、57:圓周區域 CP:中心點 CP1:第一中心點 CP2:第二中心點 OB:光學邊界 Lc:主光線 Lm:邊緣光線 TP1:第一轉換點 TP2:第二轉換點 Z3:中繼區域 EL:延伸線 M、R:相交點 10:第一透鏡 20:第二透鏡 30:第三透鏡 40:第四透鏡 50:第五透鏡 80:光圈 90:濾光片 91:成像面 100、200、300、400、500:透鏡 130:組裝部 211、212:平行光線 T1、T2、T3、T4、T5:各透鏡在光軸上的厚度

圖1至圖5繪示本發明光學成像鏡頭判斷曲率形狀方法之示意圖。圖6繪示本發明光學成像鏡頭的第一實施例之示意圖。圖7A繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。圖7B繪示第一實施例在弧矢方向的場曲像差。圖7C繪示第一實施例在子午方向的場曲像差。圖7D繪示第一實施例的畸變像差。圖8繪示本發明光學成像鏡頭的第二實施例之示意圖。圖9A繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。圖9B繪示第二實施例在弧矢方向的場曲像差。圖9C繪示第二實施例在子午方向的場曲像差。圖9D繪示第二實施例的畸變像差。圖10繪示本發明光學成像鏡頭的第三實施例之示意圖。圖11A繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。圖11B繪示第三實施例在弧矢方向的場曲像差。圖11C繪示第三實施例在子午方向的場曲像差。圖11D繪示第三實施例的畸變像差。圖12繪示本發明光學成像鏡頭的第四實施例之示意圖。圖13A繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。圖13B繪示第四實施例在弧矢方向的場曲像差。圖13C繪示第四實施例在子午方向的場曲像差。圖13D繪示第四實施例的畸變像差。圖14繪示本發明光學成像鏡頭的第五實施例之示意圖。圖15A繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。圖15B繪示第五實施例在弧矢方向的場曲像差。圖15C繪示第五實施例在子午方向的場曲像差。圖15D繪示第五實施例的畸變像差。圖16繪示本發明光學成像鏡頭的第六實施例之示意圖。圖17A繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。圖17B繪示第六實施例在弧矢方向的場曲像差。圖17C繪示第六實施例在子午方向的場曲像差。圖17D繪示第六實施例的畸變像差。圖18表示第一實施例詳細的光學數據。圖19表示第一實施例詳細的非球面數據。圖20表示第二實施例詳細的光學數據。圖21表示第二實施例詳細的非球面數據。圖22表示第三實施例詳細的光學數據。圖23表示第三實施例詳細的非球面數據。圖24表示第四實施例詳細的光學數據。圖25表示第四實施例詳細的非球面數據。圖26表示第五實施例詳細的光學數據。圖27表示第五實施例詳細的非球面數據。圖28表示第六實施例詳細的光學數據。圖29表示第六實施例詳細的非球面數據。圖30表示各實施例之重要參數。圖31表示各實施例之重要參數。

1:光學成像鏡頭

A1:物側

A2:像側

I:光軸

11、21、31、41、51:物側面

12、22、32、42、52:像側面

13、16、23、26、33、36、43、46、53、56:光軸區域

14、17、24、27、34、37、44、47、54、57:圓周區域

10:第一透鏡

20:第二透鏡

30:第三透鏡

40:第四透鏡

50:第五透鏡

80:光圈

90:濾光片

91:成像面

T1、T2、T3、T4、T5:各透鏡在光軸上的厚度

Claims

一種光學成像鏡頭，由一物側至一像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡，各透鏡都分別具朝向該物側且使成像光線通過的一物側面，以及朝向該像側且使成像光線通過的一像側面，該光學成像鏡頭包含：該第一透鏡的該像側面的一光軸區域為凹面；該第四透鏡的該像側面的一圓周區域為凹面；該第五透鏡的該物側面的一光軸區域為凸面，該第五透鏡的該像側面的一圓周區域為凸面；該光學成像鏡頭中具有屈光率的透鏡只有上述五片；且該光學成像鏡頭滿足條件式：1.1≦EFL/TTL≦1.6，EFL定義為該光學成像鏡頭的系統焦距，TTL定義為該第一透鏡的該物側面到一成像面在該光軸上的距離。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，該光學成像鏡頭為定焦鏡頭。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中ALT定義為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之厚度總和、T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、G34定義為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：ALT/（T1+G34）≦3.300。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、T4定義為該第四透鏡在該光軸上的厚度、T5定義為該第五透鏡在該光軸上的厚度、G12定義為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：（T1+G12）/（T4+T5）≧2.000。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、G23定義為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙、G34定義為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙、G45定義為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：T1/（G23+G34+G45）≧2.500。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中ALT定義為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之厚度總和、T3定義為該第三透鏡在該光軸上的厚度、G12定義為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：ALT/（G12+T3）≦2.300。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中AAG定義該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙總和、T3定義為該第三透鏡在該光軸上的厚度、G34定義為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：AAG/（T3+G34）≦2.000。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中BFL定義為該第五透鏡的該像側面至該成像面在該光軸上的距離、G12定義為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙、G45定義為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：BFL/（G12+G45）≦5.500。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、T2定義為該第二透鏡在該光軸上的厚度、G34定義為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：（T1+G34）/T2≧4.700。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中TL定義為該第一透鏡的該物側面到該第五透鏡的該像側面在該光軸上的距離、T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、G23定義為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：TL/（T1+G23）≧2.900。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中BFL定義為該第五透鏡的該像側面至該成像面在該光軸上的距離、T4定義為該第四透鏡在該光軸上的厚度、T5定義為該第五透鏡在該光軸上的厚度，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：BFL/（T4+T5）≧5.200。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、T3定義為該第三透鏡在該光軸上的厚度、T5定義為該第五透鏡在該光軸上的厚度，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：EFL/（T1+T3+T5）≦5.300。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T2定義為該第二透鏡在該光軸上的厚度、T4定義為該第四透鏡在該光軸上的厚度、G12定義為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：（G12+T2）/T4≧3.200。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中AAG定義該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙總和，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：EFL/AAG≧5.700。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、G12定義為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：TTL/（T1+G12）≦5.500。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、T2定義為該第二透鏡在該光軸上的厚度、T3定義為該第三透鏡在該光軸上的厚度，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：（T1+T3）/T2≧6.500。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T3定義為該第三透鏡在該光軸上的厚度、G34定義為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙、G45定義為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：T3/（G34+G45）≧2.000。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T1定義為該第一透鏡在該光軸上的厚度、G23定義為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙、G34定義為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：T1/（G23+G34）≧2.500。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中ALT定義為該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的五個透鏡之厚度總和、T5定義為該第五透鏡在該光軸上的厚度、G45定義為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：ALT/（G45+T5）≧5.200。
如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G12定義為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙、G23定義為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙、G34定義為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，且該光學成像鏡頭滿足以下條件：（G12+G23）/G34≧2.600。