TWI459024B - 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭 - Google Patents

可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭 Download PDF

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Description

可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭(二)
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，手機和數位相機的普及使得包含光學成像鏡頭、鏡筒及影像感測器等之攝影模組蓬勃發展，手機和數位相機的薄型輕巧化也讓攝影模組的小型化需求愈來愈高，隨著感光耦合元件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，簡稱CMOS)之技術進步和尺寸縮小，裝戴在攝影模組中的光學成像鏡頭也需要縮小體積，但光學成像鏡頭之良好光學性能也是必要顧及之處。
以台灣專利公告號M3369459為五片式鏡頭，其所揭露之第一實施例中，從第一透鏡物側面至成像平面在光軸上之距離為10.2 mm。
台灣專利公開號201224571為五片式鏡頭，其所揭露之第一實施例中，從第一透鏡物側面至成像平面在光軸上之距離為5.204 mm。
美國專利公開號20100253829為五片式鏡頭，其所揭露之 第一實施例中，從第一透鏡物側面至成像平面在光軸上之距離為9.6527 mm。
以上專利所揭露之成像鏡頭，鏡頭長度較長，不符合手機漸趨小型化之需求。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、屈光性及/或參數之比值的條件式等特性，而在維持良好光學性能並維持系統性能之條件下，縮短系統總長。
依據本發明，提供一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一光圈、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，每一透鏡具有一朝向物側的物側面及一朝向像側的像側面。第一透鏡具有正的屈光率，其像側面包括一位於光軸附近區域的凸面部，第三透鏡之物側面包括一位於圓周附近區域的凹面部，第四透鏡具有正的屈光率，且其物側面為凹面，第五透鏡為塑膠鏡片，且其像側面包括一位於光軸附近區域的凹面部。此光學成像鏡頭還滿足以下條件式： 其中，CT5為第五透鏡在光軸上的厚度，AC45為第四透鏡與第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度，且具有屈光率的透鏡 總共只有五片。
其次，本發明可選擇性地控制部分參數之比值滿足條件式，如： 控制CT5及第三透鏡與第四透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度(以AC34表示)滿足 或者是控制CT5與第一透鏡到第五透鏡之間在光軸上的所有空氣間隙寬度的總和(以AAG表示)滿足 或者是控制CT5與第四透鏡在光軸上的厚度(以CT4表示)及AAG滿足 或者是控制CT5與第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度(以AC12表示)滿足 或者是控制CT5及第二透鏡在光軸上的厚度(以CT2表示)滿足 或者是控制CT4與CT5及AC34滿足 或者是控制CT2與AAG滿足 或者是控制CT5與第三透鏡在光軸上的厚度(以CT3表示)滿足 或者是控制AC12與AC45滿足 前述所列之示例性限定條件式亦可任意選擇性地合併施用於本發明之實施態樣中，並不限於此。
在實施本發明時，除了上述條件式之外，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。例如：將第五透鏡之像側面設計為更包括一位於圓周附近區域的凸面部、或將第二透鏡之物側面設計為更包括一位於光軸附近區域的凸面部等。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。
本發明可依據前述之各種光學成像鏡頭，提供一種可攜式電子裝置，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、一模組基座單元及一影像感測器。鏡筒俾供設置光學成像鏡頭，模組基座單元俾供設置鏡筒，影像感測器是設置於光學成像鏡頭的像側。
依據本發明之一實施態樣，前述模組基座單元可包括但不限定於一自動對焦模組。此自動對焦模組舉例來說，可包括一鏡座及一鏡頭後座，其鏡座是與鏡筒外側相貼合且沿一軸線設置，其鏡頭後座是沿軸線並環繞著鏡座外側設置，鏡座帶著鏡筒及設置於鏡筒內的光學成像鏡頭沿軸線前後移動，以控制光學成像鏡頭的移動對焦。本發明之模組基座單元可選擇性地額外包括一位於鏡頭後座和影像感測器之間的影像感測器基座，且影像感測器基座和鏡頭後座相貼合。
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、屈光性及/或參數之比值的條件式等設計，以維持良好光學性能，並有效縮短系統總長。
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沿一光軸依序設置之一光圈、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所構成，總共只有五片具有屈光率的透鏡。透過設計各透鏡之細部特徵、屈光性及/或參數之比值的條件式之間的關係，而可提供良好之光學性能，並縮短系統總長。各透鏡之細部特徵如下：第一透鏡具有正的屈光率，其像側面包括一位於光軸附近區域的凸面部，第三透鏡之物側面包括一位於圓周附近區域的凹面部，第四透鏡具有正的屈光率，且其物側面為凹面，第五透鏡為塑膠鏡片，且其像側面包括一位於光軸附近區域的凹面部。光學成像鏡頭還滿足以下條件式： 其中，CT5為第五透鏡在光軸上的厚度，AC45為第四透鏡與第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度。
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系統總長，舉例來說：具有正的屈光率的第一透鏡可增加聚光能力，將光圈置於第一透鏡之前並搭配第一透鏡 的正屈光率，可有效縮短光學成像鏡頭的系統長度，且可以壓低感測元件(sensor)邊緣處的成像光線的主光線角度(chief ray angle)，達成趨近平行光輸入，如此可降低影像失真。第三透鏡之物側面設計具有一圓周附近區域的凹面部，與第四透鏡之物側面為凹面之設計配合，可有利修正第一透鏡產生的像差，以提升成像邊緣部分的成像品質。第五透鏡的像側面設計為包括一光軸附近區域的凹面部，如此可使成像光線均勻的成像於成像平面上，以補正成像邊緣處的像差。為使鏡頭長度縮短，而將第四透鏡與第五透鏡之間的空氣間隙寬度縮小，且由於第五透鏡之光學有效徑最大，厚度不能做得太薄，否則不利於透鏡製作，因此當滿足條件式(1)時，會使CT5與AC45落在合適的範圍內，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。因此，共同搭配前述細部設計，本發明可達到提高系統之成像品質的效果。
其次，在本發明之一實施例中，可選擇性地額外控制參數之比值滿足其他條件式，如：
控制CT5及第三透鏡與第四透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度(以AC34表示)滿足 或者是控制CT5與第一透鏡到第五透鏡之間在光軸上的所有空氣間隙寬度的總和(以AAG表示)滿足 或者是控制CT5與第四透鏡在光軸上的厚度(以CT4表示)及AAG滿足 或者是控制CT5與第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度(以AC12表示)滿足 或者是控制CT5及第二透鏡在光軸上的厚度(以CT2表示)滿足 或者是控制CT4與CT5及AC34滿足 或者是控制CT2與AAG滿足 或者是控制CT5與第三透鏡在光軸上的厚度(以CT3表示)滿足 或者是控制AC12與AC45滿足 前述所列之示例性限定關係亦可任意選擇性地合併施用於本發明之實施態樣中，並不限於此。
關於條件式(2)之設計，乃是為使鏡頭長度縮短而將AC34縮短，且由於第五透鏡的光學有效徑較大，使得第五透鏡的厚度可製作的較厚。因此若滿足條件式(2)，則可使CT5與AC34落在合適的範圍，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
關於條件式(3)之設計，乃是為使鏡頭長度縮短，因此將各空氣間隙縮短，且由於第五透鏡的光學有效徑較大，因此第五透鏡薄型化的程序受到較大的限制，因此厚度會稍厚。因此當滿足條件式(3)時，則可使AAG與CT5落在合適的範圍，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
關於條件式(4)之設計，乃是為使鏡頭長度縮短，因此將各空氣間隙縮短，且由於第四透鏡的屈光率為正又第五透鏡之光學有效徑較大，因此第四透鏡及第五透鏡薄型化的程序受到較大的限制，厚度會稍厚。因此，當滿足條件式(4)時，會使CT4、CT5與AAG落在合適的長度範圍內而使鏡頭長度縮短，若進一步滿足條件式(4')的話，可使空氣間隙縮短的比例更大，更 佳地，可更侷限值以滿足。
關於條件式(5)之設計，乃是為使鏡頭長度縮短而將AC12縮短，且由於第五透鏡的光學有效徑較大，使得第五透鏡的厚度可製作的較厚，因此若滿足條件式(5)，則可使CT5與AC12落在合適的範圍，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
關於條件式(6)之設計，乃是由於第五透鏡之光學有效徑較大，使得其厚度較第二透鏡厚，因此當滿足條件式(6)時，會使CT2與CT5落在合適的範圍內，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
關於條件式(7)之設計，乃是由於第四透鏡與第五透鏡具有較大的光學有效徑，因此若厚度做得太薄，將不利於透鏡之製作。因此當滿足條件式(7)時，可使CT4、CT5與AC34落在合適的範圍內，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
關於條件式(8)之設計，乃是由於縮短鏡頭長度的過程中，會將各空氣間隙變小，而本發明中由於AAG縮短的比例較大，因此當滿足條件式(8)時，會使CT2與AAG落在合適的範 圍內，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
關於條件式(9)之設計，乃是由於第五透鏡之光學有效徑較大，使其厚度較第三透鏡厚。因此當滿足此條件式時，會使CT3與CT5落在合適的範圍內且使CT5厚度不至於太厚，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
關於條件式(10)之設計，乃是由於第一透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，配合第二透鏡之物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，以及第一透鏡像側面與第二透鏡物側面的光學有效徑相近之特性，使得AC12與AC45相比，AC12縮短的幅度會比較小。因此當滿足條件式(10)時，可使AC12、AC45落在合適的範圍內，而使鏡頭長度縮短，較佳地，可進一步滿足。
在實施本發明時，除了上述條件式之外，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。例如：將第五透鏡之像側面設計為更包括一位於圓周附近區域的凸面部、或將第二透鏡之物側面設計為更包括一位於光軸附近區域的凸面部等。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，縮短系統總長，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具有一位在光軸附近區域的凸面部1121及一位在圓周附近區域的凸面部1122。
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。
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具有一在光軸附近區域的凸面部1311及圓周附近區域的凹面部1312，而像側面132具有一在光軸附近區域的凹面部1321、一圓周附近區域的凹面部1322、及一位於光軸附近區域及圓周附近區域之間的凸面部1323。
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。
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具有一位於光軸附近區域的凸面部1511及圓周附近區域的凹面部1512，而像側面152具有一位於光軸附近區域的凹面部1521及一位於圓周附近區域的凸面部1522。
在本實施例中，係設計各透鏡110、120、130、140、150、 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，第一透鏡至第五透鏡之間的空氣間隔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、、、、、、、、、及的值分別為：，確實滿足條件式(1)；，確實滿足條件式(2)；，確實滿足條件式(3)；，確實滿足條件式(4)、(4')；，確實滿足條件式(5)；，確實滿足條件式(6)；，確實滿足條件式(7)；，確實滿足條件式(8)；，確實滿足條件式(9)；，確實滿足條件式(10)；從第一透鏡物側面111至成像面170在光軸上之厚度為4.858(mm)，確實縮短光學成像鏡頭1之系統總長。
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，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)；a2i 為第2i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，在本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)(a)中，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控制在±0.02 mm，故本實施例確實明顯改善不同波長的球差。
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)的二個像散像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距偏差量落在±0.02 mm內，說明本實施例的光學成像鏡頭1能有效消除像差。
畸變像差(distortion aberration)(d)顯示本第一較佳實施例的畸變像差維持在±5%的範圍內，說明本實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求，據此說明本實施例之光學成像鏡頭1在系統長度已縮短至4.858 mm的條件下，仍能有效克服色像差並提供較佳的成像品質，故本實施例能在維持良好光學性能之條件下，縮短系統總長以實現更加薄型化的產品設計。
因此，本實施例之光學成像鏡頭1在縱向球差、弧矢方向的像散像差、子午方向的像散像差、或畸變像差的表現都十分良好。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，並有效縮短系統總長。
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，例如第三透鏡物側面為231，第三透鏡像側面為232，其它元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。
第二實施例與第一實施例主要的差異在於第二實施例將第三透鏡230之屈光率配置為正，其餘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、、、、、、、、、及的值分別為：，確實滿足條件式(1)；，確實滿足條件式(2)；，確實滿足條件式(3)；，確實滿足條件式(4)、(4')；，確實滿足條件式(5)；，確實滿足條件式(6)；，確實滿足條件式(7)；，確實滿足條件式(8)；，確實滿足條件式(9)；，確實滿足條件式(10)；從第一透鏡物側面211至成像面260在光軸上之厚度為4.948(mm)，確實縮短光學成像鏡頭2之系統總長。
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，並有效縮短系統總長。
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，例如第三透鏡物側面為331，第三透鏡像側面為332，其它元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、、、、、、、、、 及的值分別為：，確實滿足條件式(1)；，確實滿足條件式(2)；，確實滿足條件式(3)；，確實滿足條件式(4)、(4')；，確實滿足條件式(5)；，確實滿足條件式(6)；，確實滿足條件式(7)；，確實滿足條件式(8)；，確實滿足條件式(9)；，確實滿足條件式(10)；從第一透鏡物側面311至成像面360在光軸上之厚度為4.664(mm)，確實縮短光學成像鏡頭3之系統總長。
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，並有效縮短系統總長。
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，例如第三透鏡物側面為431，第三透鏡像側面為432，其它元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。
第四實施例與第一實施例的主要差別在於第三透鏡430之物側面431設計為具有一位於光軸附近區域的凹面部4311、第五透鏡450之物側面451設計為具有一位於光軸附近區域的凸面部4511、一位於圓周附近區域的凸面部4512、及一位於光軸附近區域及圓周附近區域之間的凹面部4513之外，其餘均與第一實施例相同。其次，第四實施例之曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度亦與第一實施例不同。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、、、、、、、、、 及的值分別為：，確實滿足條件式(1)；，確實滿足條件式(2)；，確實滿足條件式(3)；，確實滿足條件式(4)、(4')；，確實滿足條件式(5)；，確實滿足條件式(6)；，確實滿足條件式(7)；；，確實滿足條件式(9)；，確實滿足條件式(10)；從第一透鏡物側面411至成像面460在光軸上之厚度為4.774(mm)，確實縮短光學成像鏡頭4之系統總長。
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，並有效縮短系統總長。
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，例如第三透鏡物側面為531，第三透鏡像側面為532，其它元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大致與第一實施例相同，唯主要的差異在於第三透鏡530之屈光率為正，且第五實施例之曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度亦與第一實施例不同。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、、、、、、、、、及的值分別為：，確實滿足條件式(1)；，確實滿足條件式(2)；，確實滿足條件式(3)；，確實滿足條件式(4)、(4')；，確實滿足條件式(5)；，確實滿足條件式(6)；，確實滿足條件式(7)；；，確實滿足條件式(9)；，確實滿足條件式(10)；從第一透鏡物側面511至成像面560在光軸上之厚度為4.762(mm)，確實縮短光學成像鏡頭5之系統總長。
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，並有效縮短系統總長。
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，例如第三透鏡物側面為631，第三透鏡像側面為632，其它元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大致與第一實施例相同，唯主要的差異在於第三透鏡630之屈光率為正，且第六實施例之曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度亦與第一實施例不同。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、、、、、、、、、及的值分別為：，確實滿足條件式(1)；，確實滿足條件式(2)；，確實滿足條件式(3)；，確實滿足條件式(4)；，確實滿足條件式(5)；，確實滿足條件式(6)；；；，確實滿足條件式(9)；，確實滿足條件式(10)；從第一透鏡物側面611至成像面660在光軸上之厚度為4.521(mm)，確實縮短光學成像鏡頭6之系統總長。
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，並有效縮短系統總長。
另請一併參考第26圖至第29圖，其中第26圖顯示依據本發明之第七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27圖顯示依據本發明之第七實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖，第28圖顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據，第29圖顯示依據本發明之第七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7，例如第三透鏡物側面為731，第三透鏡像側面為732，其它元件標號在此不再贅述。如第26圖中所示，本實施例之光學成像鏡頭7從物側A1至像側A2依序包括置於物體側與一第一透鏡710之間之一光圈700、一第一透鏡710、一第二透鏡720、一第三透鏡730、一第四透鏡740及一第五透鏡750。
第七實施例之屈光率以及表面凹凸配置大致與第一實施例相同，唯主要的差別在於第三透鏡730之屈光率為正，且第三透鏡730之像側面732設計為具有一位於圓周附近區域的凸面部7322，且第七實施例之曲率半徑、透鏡厚度以及各空氣間隙寬度亦與第一實施例不同。關於本實施例之光學成像鏡頭7的各透鏡之各光學特性及各空氣間隔之厚度，請參考第28圖，其中、、、、、、、、、及的值分別為：，確實滿足條件式(1)；，確實滿足條件式(2)；，確實滿足條件式(3)；，確實滿足條件式(4)；，確實滿足條件式(5)；，確實滿足條件式(6)；；；，確實滿足條件式(9)；，確實滿足條件式(10)；從第一透鏡物側面711至成像面760在光軸上之厚度為4.700(mm)，確實縮短光學成像鏡頭7之系統總長。
另一方面，從第27圖當中可以看出，本實施例之光學成像鏡頭7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7確實可維持良好光學性能，並有效縮短系統總長。
另請參考第30圖所顯示的以上七個實施例的AAG、、、、、、、、、、及值，可看出本發明之光學成像鏡頭確實可滿足前述條件式(1)、條件式(2)、條件式(3)、條件式(4)及/或(5')、條件式(5)、條件式(6)、條件式(7)、 條件式(8)、條件式(9)、及/或條件式(10)。
請參閱第31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設置的模組基座單元(module housing unit)24、一供該模組基座單元設置之基板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/或模組基座單元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。
模組基座單元24包括一用以供鏡筒23設置的鏡座2401及一鏡頭後座2406。鏡座2401與鏡筒23外側相貼合且鏡筒23是和鏡座2401沿一軸線I-I'同軸設置，且鏡頭後座2406是沿軸線I-I'並環繞著鏡座2401外側設置。鏡座2401可帶著鏡筒23及設置於鏡筒23內的光學成像鏡頭1沿該軸線I-I'前後移動，以控制光學成像鏡頭1的移動對焦。
由於光學成像鏡頭1之長度僅4.858(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32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：鏡座2401具有一第一鏡座單元2402、一第二鏡座單元2403、一線圈2404及一磁性元件2405。第一鏡座單元2402與鏡筒23外側相貼合且沿一軸線I-I'設置、第二鏡座單元2403沿軸線I-I'並環繞著第一鏡座單元2402外側設置。線圈2404 設置在第一鏡座單元2402外側與第二鏡座單元2403內側之間。磁性元件2405設置在線圈2404外側與第二鏡座單元2403內側之間。
第一鏡座單元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I-I'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4.858(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，透過控制五片透鏡厚度總和對第一透鏡與第二透鏡間沿光軸上的空氣間隔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，並有效縮短系統總長。
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。
1,2,3,4,5,6,7‧‧‧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‧‧‧模組基座單元
100,200,300,400,500,600,700‧‧‧光圈
110,210,310,410,510,610,710‧‧‧第一透鏡
111,121,131,141,151,161,211,221,231,241,251,261,311,321,331,341,351,361,411,421,431,441,451,461,511,521,531,541,551,561,611,621,631,641,651,661,711,721,731,741,751,761‧‧‧物側面
112,122,132,142,152,162,212,222,232,242,252,262,312,322,332,342,352,362,412,422,432,442,452,462,512,522,532,542,552,562,612,622,632,642,652,662,712,722,732,742,752,762‧‧‧像側面
113‧‧‧延伸部
120,220,320,420,520,620,720‧‧‧第二透鏡
130,230,330,430,530,630,730‧‧‧第三透鏡
140,240,340,440,540,640,740‧‧‧第四透鏡
150,250,350,450,550,650,750‧‧‧第五透鏡
160,260,360,460,560,660,760‧‧‧濾光件
170,270,370,470,570,670,770‧‧‧成像面
171‧‧‧影像感測器
172‧‧‧基板
2401‧‧‧鏡座
2402‧‧‧第一鏡座單元
2403‧‧‧第二鏡座單元
2404‧‧‧線圈
2405‧‧‧磁性元件
2406‧‧‧鏡頭後座
1121,1311,1511,2121,2311,2511,3121,3311,3511,4121,4511,5121,5311,5511,6121,6311,6511,7121,7311,7511‧‧‧光軸附近區域凸面部
1122,1522,2122,2522,3122,3522,4122,4512,4522,5122,5522,6122,6522,7122,7312,7322,7522‧‧‧圓周附近區域凸面部
1312,1322,1512,2312,2322,2512,3312,3322,3512,4312,4322,5312,5322,5512,6312,6322,6512,7512‧‧‧圓周附近區域凹面部
1321,1521,2321,2521,3321,3521,4311,4321,4521,5321,5521,6321,6521,7321,7521‧‧‧光軸附近區域凹面部
1323,2323,3323,4323,5323,6323‧‧‧光軸附近區域及圓周附近區域之間的凸面部
4513‧‧‧光軸附近區域及圓周附近區域之間的凹面部
d1,d2,d3,d4,d5,d6‧‧‧空氣間隔
A1‧‧‧物側
A2‧‧‧像側
I-I'‧‧‧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圖顯示依據本發明之第七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27圖顯示依據本發明之第七實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。
第28圖顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之各鏡片之詳細光學數據。
第29圖顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。
第30圖所顯示的依據本發明之以上七個實施例的AAG、、、、、、、、、、及值之比較表。
第31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32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
1121,1311,1511‧‧‧光軸附近區域凸面部
1122,1522‧‧‧圓周附近區域凸面部
1312,1322,1512‧‧‧圓周附近區域凹面部
1321,1521‧‧‧光軸附近區域凹面部
1323‧‧‧光軸附近區域及圓周附近區域之間的凸面部
d1,d2,d3,d4,d5,d6‧‧‧空氣間隔
A1‧‧‧物側
A2‧‧‧像側

Claims (17)

  1. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一光圈、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，每一透鏡具有一朝向物側的物側面及一朝向像側的像側面，其中：該第一透鏡具有正的屈光率，其像側面包括一位於光軸附近區域的凸面部；該第三透鏡之該物側面包括一位於圓周附近區域的凹面部；該第四透鏡具有正的屈光率，且其物側面為凹面；該第五透鏡為塑膠鏡片，且其像側面包括一位於光軸附近區域的凹面部；且該光學成像鏡頭還滿足以下條件式： 其中，CT5為該第五透鏡在光軸上的厚度，AC45為該第四透鏡與該第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度，且具有屈光率的透鏡總共只有五片。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭還滿足的條件式，其中AC34為該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度。
  3. 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還滿足的條件式，CT2為該第二透鏡在光軸上的厚度。
  4. 如申請專利範圍第3項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭還滿足的條件式，AC12為該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度。
  5. 如申請專利範圍第4項之光學成像鏡頭，其中該第五透鏡之該像側面更包括一位於圓周附近區域的凸面部。
  6. 如申請專利範圍第2項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡之該物側面更包括一位於光軸附近區域的凸面部。
  7. 如申請專利範圍第6項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足的條件式，CT4為該第四透鏡在光軸上的厚度，AAG為該第一透鏡到該第五透鏡之間在光軸上的所有空氣間隙寬度的總和。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足的條件式，AAG為該第一透鏡到該第五透鏡之間在光軸上的所有空氣間隙寬度的總和。
  9. 如申請專利範圍第8項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足的條件式，CT4為該第四透鏡在光軸上的厚度，AC34為該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度。
  10. 如申請專利範圍第8項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足的條件式，其中CT3為該第三透鏡在光軸上的厚度。
  11. 如申請專利範圍第1項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足的條件式，CT4為該第四透鏡在光軸上的厚度，AAG為該第一透鏡到該第五透鏡之間在光軸上的所有空氣間隙寬度的總和。
  12. 如申請專利範圍第11項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡之該物側面更包括一位於光軸附近區域的凸面部。
  13. 如申請專利範圍第12項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足的條件式，CT2為該第二透鏡在光軸上的厚度。
  14. 如申請專利範圍第12項之光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足的條件式，AC12為該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度，AC45為該第四透鏡與該第五透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度。
  15. 一種可攜式電子裝置，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14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；一模組基座單元，俾供設置該鏡筒；及一影像感測器，設置於該光學成像鏡頭的像側。
  16. 如申請專利範圍第15項之可攜式電子裝置，其中該模組基座單元更包括一自動對焦模組，而該自動對焦模組包括一鏡 座及一鏡頭後座，該鏡座與鏡筒外側相貼合且沿一軸線設置，該鏡頭後座是沿該軸線並環繞著該鏡座外側設置，該鏡座帶著該鏡筒及設置於該鏡筒內的該光學成像鏡頭沿該軸線前後移動，以控制該光學成像鏡頭的移動對焦。
  17. 如申請專利範圍第16項之可攜式電子裝置，其中該模組基座單元更包括一位於該鏡頭後座和該影像感測器之間的影像感測器基座，且該影像感測器基座和該鏡頭後座相貼合。
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