TWI582456B - 光學成像鏡頭 - Google Patents

Description

光學成像鏡頭

本發明是有關於一種光學鏡頭，且特別是有關於一種光學成像鏡頭。

近年來，手機和數位相機等攜帶型電子產品的普及使得影像模組相關技術蓬勃發展，此影像模組主要包含光學成像鏡頭、模組後座單元（module holder unit）與感測器（sensor）等元件，而手機和數位相機的薄型輕巧化趨勢也讓影像模組的小型化需求愈來愈高。隨著電荷耦合元件（charge coupled device, CCD）與互補式金屬氧化物半導體元件（complementary metal oxide semiconductor, CMOS）之技術進步和尺寸縮小化，裝載在影像模組中的光學成像鏡頭也需要相應地縮短長度。但是，為了避免攝影效果與品質下降，在縮短光學成像鏡頭的長度時仍然要兼顧良好的光學性能。光學成像鏡頭最重要的特性不外乎就是成像品質與體積。

可攜式電子產品的規格日新月異，其關鍵零組件─光學鏡片組也更加多樣化發展，應用不只僅限於拍攝影像與錄影，還加上環境監視、行車紀錄攝影等，且隨著影像感測技術之進步，消費者對於成像品質等的要求也更加提高。因此，光學鏡片組的設計不僅需求好的成像品質、較小的鏡頭空間，對於因應行車與光線不足的環境，視場角與光圈大小的提升也是須考量之課題。

然而，光學成像鏡頭設計並非單純將成像品質佳的鏡頭等比例縮小就能製作出兼具成像品質與微型化的光學成像鏡頭，設計過程牽涉到材料特性，還必須考量到組裝良率等生產線上的實際問題。

微型化鏡頭的製作技術難度明顯高出傳統鏡頭，因此如何製作出符合消費性電子產品需求的光學成像鏡頭，並持續提升其成像品質，長久以來一直是本領域產、官、學界所熱切追求的。

本發明提供一種光學成像鏡頭，其在縮短鏡頭系統長度的條件下，仍能保有良好的光學性能。

本發明的一實施例提出一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡，且第一透鏡至第五透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面。第一透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，且第一透鏡的物側面與像側面的至少其中之一為非球面。第二透鏡具有負屈光率，第二透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，且第二透鏡的物側面與像側面的至少其中之一為非球面。第三透鏡具有正屈光率，第三透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，且第三透鏡的物側面與像側面的至少其中之一為非球面。第四透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，第四透鏡的物側面與像側面的至少其中之一為非球面。第五透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，且第五透鏡的物側面與像側面皆為非球面。光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有五片，且光學成像鏡頭符合：

其中，TTL為第一透鏡的物側面到光學成像鏡頭的成像面在光軸上的距離，EFL為光學成像鏡頭的系統焦距，且F/#為光學成像鏡頭的光圈值。

在本發明的一實施例中，第三透鏡的物側面至第五透鏡的物側面在光軸上的距離除以第五透鏡在光軸上的厚度所得到的比值小於等於2.25。

在本發明的一實施例中，第二透鏡的物側面至第五透鏡的物側面在光軸上的距離除以第五透鏡在光軸上的厚度所得到的比值小於等於3.00。

在本發明的一實施例中，第二透鏡的物側面至第四透鏡的物側面在光軸上的距離除以第五透鏡在光軸上的厚度所得到的比值小於等於1.90。

基於上述，本發明的實施例的光學成像鏡頭的有益效果在於：藉由上述透鏡的物側面或像側面的凹凸形狀設計與排列，使光學成像鏡頭在縮短系統長度的條件下，仍具備能夠有效克服像差的光學性能，並提供良好的成像品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率（或負屈光率）」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光率為正（或為負）。該像側面、物側面定義為成像光線通過的範圍，其中成像光線包括了主光線（chief ray）Lc及邊緣光線（marginal ray）Lm，如圖1所示，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，光線通過光軸上的區域為光軸附近區域A，邊緣光線通過的區域為圓周附近區域C，此外，該透鏡還包含一延伸部E(即圓周附近區域C徑向上向外的區域)，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部分的延伸部。更詳細的說，判定面形或光軸附近區域、圓周附近區域、或多個區域的範圍的方法如下：

1.請參照圖1，其係一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區域的範圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸的一交點，而一轉換點是位於該透鏡表面上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有複數個轉換點，則依序為第一轉換點，第二轉換點，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠的轉換點為第N轉換點。中心點和第一轉換點之間的範圍為光軸附近區域，第N轉換點徑向上向外的區域為圓周附近區域，中間可依各轉換點區分不同的區域。此外，有效半徑為邊緣光線Lm與透鏡表面交點到光軸I上的垂直距離。

2. 如圖2所示，該區域的形狀凹凸係以平行通過該區域的光線(或光線延伸線)與光軸的交點在像側或物側來決定(光線焦點判定方式)。舉例言之，當光線通過該區域後，光線會朝像側聚焦，與光軸的焦點會位在像側，例如圖2中R點，則該區域為凸面部。反之，若光線通過該某區域後，光線會發散，其延伸線與光軸的焦點在物側，例如圖2中M點，則該區域為凹面部，所以中心點到第一轉換點間為凸面部，第一轉換點徑向上向外的區域為凹面部；由圖2可知，該轉換點即是凸面部轉凹面部的分界點，因此可定義該區域與徑向上相鄰該區域的內側的區域，係以該轉換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸附近區域的面形判斷可依該領域中通常知識者的判斷方式，以R值(指近軸的曲率半徑，通常指光學軟體中的透鏡資料庫(lens data)上的R值)正負判斷凹凸。以物側面來說，當R值為正時，判定為凸面部，當R值為負時，判定為凹面部；以像側面來說，當R值為正時，判定為凹面部，當R值為負時，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點判定方式相同。

3.若該透鏡表面上無轉換點，該光軸附近區域定義為有效半徑的0~50%，圓周附近區域定義為有效半徑的50~100%。

圖3範例一的透鏡像側表面在有效半徑上僅具有第一轉換點，則第一區為光軸附近區域，第二區為圓周附近區域。此透鏡像側面的R值為正，故判斷光軸附近區域具有一凹面部；圓周附近區域的面形和徑向上緊鄰該區域的內側區域不同。即，圓周附近區域和光軸附近區域的面形不同；該圓周附近區域係具有一凸面部。

圖4範例二的透鏡物側表面在有效半徑上具有第一及第二轉換點，則第一區為光軸附近區域，第三區為圓周附近區域。此透鏡物側面的R值為正，故判斷光軸附近區域為凸面部；第一轉換點與第二轉換點間的區域(第二區)具有一凹面部，圓周附近區域(第三區)具有一凸面部。

圖5範例三的透鏡物側表面在有效半徑上無轉換點，此時以有效半徑0%~50%為光軸附近區域，50%~100%為圓周附近區域。由於光軸附近區域的R值為正，故此物側面在光軸附近區域具有一凸面部；而圓周附近區域與光軸附近區域間無轉換點，故圓周附近區域具有一凸面部。

圖6為本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的示意圖，而圖7A至圖7D為第一實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖6，本發明的第一實施例之光學成像鏡頭10從物側至像側沿成像鏡頭10的一光軸I依序包含一光圈2、一第一透鏡3、一第二透鏡4、一第三透鏡5、一第四透鏡6、一第五透鏡7及一濾光片9。當由一待拍攝物所發出的光線進入光學成像鏡頭10，並經由光圈2、第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5、第四透鏡6、第五透鏡7及濾光片9之後，會在一成像面100（image plane）形成一影像。濾光片9為紅外線截止片（IR cut filter），用於防止光線中的紅外線透射至成像面100而影響成像品質。補充說明的是，物側是朝向待拍攝物的一側，而像側是朝向成像面100的一側。

第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5、第四透鏡6、第五透鏡7及濾光片9都各自具有一朝向物側且使成像光線通過之物側面31、41、51、61、71、91及一朝向像側且使成像光線通過之像側面32、42、52、62、72、92。

此外，為了滿足產品輕量化的需求，第一透鏡3至第五透鏡7皆為具備屈光率且都是塑膠材質所製成，但第一透鏡3至第五透鏡7的材質仍不以此為限制。

第一透鏡3具有正屈光率。第一透鏡3的物側面31具有一位於光軸I附近區域的凸面部311及一位於圓周附近區域的凹面部312。第一透鏡3的像側面32為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部321及一位於圓周附近區域的凸面部322。第一透鏡3的物側面31與像側面32的至少其中之一為非球面。

第二透鏡4具有負屈光率。第二透鏡4的物側面41具有一位於光軸I附近區域的凸面部411及一位於圓周附近區域的凹面部412。第二透鏡4的像側面42具有一在光軸I附近區域的凹面部421及一位於圓周附近區域的凸面部422。第二透鏡4的物側面41與像側面42的至少其中之一為非球面。

第三透鏡5具有正屈光率。第三透鏡5的物側面51具有一位於光軸I附近區域的凸面部511及一位於圓周附近區域的凹面部512。第三透鏡5的像側面52具有一位於光軸I附近區域的凹面部521及一位於圓周附近區域的凸面部522。第三透鏡5的物側面51與像側面52的至少其中之一為非球面。

第四透鏡6具有正屈光率。第四透鏡6的物側面61為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部611及一位於圓周附近區域的凹面部612。第四透鏡6的像側面62具有一位於光軸I附近區域的凸面部621及一位於圓周附近區域的凹面部622。第四透鏡6的物側面61與像側面62的至少其中之一為非球面。

第五透鏡7具有負屈光率。第五透鏡7的物側面71具有一位於光軸I附近區域的凸面部711及一位於圓周附近區域的凹面部712。第五透鏡7的像側面72具有一位於光軸I附近區域的凹面部721及一位於圓周附近區域的凸面部722。第五透鏡7的物側面71與像側面72皆為非球面。

在本實施例中，這些物側面31、41、51、61及71與這些像側面32、42、52、62及72皆為非球面。

在本第一實施例中，只有上述透鏡具有屈光率，且具有屈光率的透鏡只有五片。

第一實施例的其他詳細光學數據如圖8所示，且第一實施例的整體系統焦距（effective focal length, EFL)為2.834 mm，半視角（half field of view, HFOV）為39.741∘，光圈值（f-number, Fno）為1.8，其系統長度為4.429 mm，像高為2.4 mm。其中，系統長度是指由第一透鏡3的物側面31到成像面100在光軸I上的距離。

此外，在本實施例中，第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5、第四透鏡6及第五透鏡7的物側面31、41、51、61、71及像側面32、42、52、62、72共計十個面均是非球面，而這些非球面是依下列公式定義： -----------(1) 其中： Y：非球面曲線上的點與光軸I的距離； Z：非球面之深度(非球面上距離光軸I為Y的點，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:透鏡表面近光軸I處的曲率半徑； K：錐面係數(conic constant)；：第i階非球面係數。

第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數如圖9所示。其中，圖9中欄位編號31表示其為第一透鏡3的物側面31的非球面係數，其它欄位依此類推。

另外，第一實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。 其中， T1為第一透鏡3在光軸I上的厚度； T2為第二透鏡4在光軸I上的厚度； T3為第三透鏡5在光軸I上的厚度； T4為第四透鏡6在光軸I上的厚度； T5為第五透鏡7在光軸I上的厚度； G12為第一透鏡3與第二透鏡4之間在光軸I上的空氣間隙； G23為第二透鏡4與第三透鏡5之間在光軸I上的空氣間隙； G34為第三透鏡5與第四透鏡6之間在光軸I上的空氣間隙； G45為第四透鏡6與第五透鏡7之間在光軸I上的空氣間隙； AAG為第一透鏡3至第五透鏡7在光軸I上的四個空氣間隙的總和，即G12、G23、G34與G45之和； ALT為第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5、第四透鏡6及第五透鏡7在光軸I上的厚度的總和，即T1、T2、T3、T4與T5之和； TTL為第一透鏡3的物側面31到成像面100在光軸I上的距離； BFL為第五透鏡7的像側面72到成像面100在光軸I上的距離；及 EFL為光學成像鏡頭10的系統焦距。 另外，再定義： G5F為第五透鏡7與濾光片9之間在光軸I上的空氣間隙； TF為濾光片9在光軸I上的厚度； GFP為濾光片9與成像面100之間在光軸I上的空氣間隙； f1為第一透鏡3的焦距； f2為第二透鏡4的焦距； f3為第三透鏡5的焦距； f4為第四透鏡6的焦距； f5為第五透鏡7的焦距； n1為第一透鏡3的折射率； n2為第二透鏡4的折射率； n3為第三透鏡5的折射率； n4為第四透鏡6的折射率； n5為第五透鏡7的折射率； υ1為第一透鏡3的阿貝係數（Abbe number），阿貝係數也可稱為色散係數； υ2為第二透鏡4的阿貝係數； υ3為第三透鏡5的阿貝係數； υ4為第四透鏡6的阿貝係數；及 υ5為第五透鏡7的阿貝係數。

再配合參閱圖7A至圖7D，圖7A的圖式說明第一實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)，圖7B與圖7C的圖式則分別說明第一實施例在成像面100上有關弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration)及子午(tangential)方向的像散像差，圖7D的圖式則說明第一實施例在成像面100上的畸變像差(distortion aberration)。本第一實施例的縱向球差圖示圖7A中，每一種波長所成的曲線皆很靠近並向中間靠近，說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一波長的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±0.016 mm範圍內，故本實施例確實明顯改善相同波長的球差，此外，三種代表波長彼此間的距離也相當接近，代表不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差也獲得明顯改善。

在圖7B與圖7C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變化量落在±0.045 mm內，說明本第一實施例的光學系統能有效消除像差。而圖7D的畸變像差圖式則顯示本第一實施例的畸變像差維持在±2.5%的範圍內，說明本第一實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求，據此說明本第一實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至4.429 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質，故本第一實施例能在維持良好光學性能之條件下，縮短鏡頭長度以及擴大拍攝角度，以實現薄型化並增加視場角的產品設計。

圖10為本發明的第二實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖11A至圖11D為第二實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖10，本發明光學成像鏡頭10的一第二實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7間的參數或多或少有些不同，以及第二透鏡4的像側面42具有一位於光軸I附近區域的凹面部421、一位於圓周附近區域的凹面部423及一位於凹面部421與凹面部423之間的凸面部424。第三透鏡5的物側面51具有一位於光軸I附近區域的凸面部511、一位於圓周附近區域的凸面部513及一位於凸面部511與凸面部513之間的凹面部514。第四透鏡6的物側面61具有一位於光軸I附近區域的凹面部611及一位於圓周附近區域的凸面部613。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖10中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖12所示，且第二實施例的整體系統焦距為2.970 mm，半視角(HFOV)為38.727∘，光圈值(Fno)為1.8，系統長度則為4.639 mm。

如圖13所示，則為第二實施例的第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第二實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。

再配合參閱圖11A至圖11D，由圖11A的縱向球差、圖11B及圖11C的像散像差以及圖11D的畸變像差圖式可看出本第二實施例也能維持良好光學性能。

經由上述說明可得知，第二實施例相較於第一實施例的優點在於：第二實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖14為本發明的第三實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖15A至圖15D為第三實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖14，本發明光學成像鏡頭10的一第三實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7間的參數或多或少有些不同。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖14中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖16所示，且第三實施例的整體系統焦距為2.866 mm，半視角(HFOV)為39.466∘，光圈值(Fno)為1.8，系統長度則為4.375 mm。

如圖17所示，則為第三實施例的第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第三實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。

再配合參閱圖15A至圖15D，由圖15A的縱向球差、圖15B及圖15C的像散像差以及圖15D的畸變像差圖式可看出本第三實施例也能維持良好光學性能。

經由上述說明可得知，第三實施例相較於第一實施例的優點在於：第三實施例的系統長度較第一實施例的系統長度短，且第三實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖18為本發明的第四實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖19A至圖19D為第四實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖18，本發明光學成像鏡頭10的一第四實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7間的參數或多或少有些不同。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖18中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖20所示，且第四實施例的整體系統焦距為3.12 mm，半視角(HFOV)為38∘，光圈值(Fno)為1.8，系統長度則為4.750 mm。

如圖21所示，則為第四實施例的第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第四實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。

再配合參閱圖19A至圖19D，由圖19A的縱向球差、圖19B及圖19C的像散像差以及圖19D的畸變像差圖式可看出本第四實施例也能維持良好光學性能。

經由上述說明可得知，第四實施例相較於第一實施例的優點在於：第四實施例的畸變像差較第一實施例的畸變像差小，且第四實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖22為本發明的第五實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖23A至圖23D為第五實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖22，本發明光學成像鏡頭10的一第五實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7間的參數或多或少有些不同。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖22中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖24所示，且第五實施例的整體系統焦距為2.938 mm，半視角(HFOV)為38.775∘，光圈值(Fno)為1.8，系統長度則為4.422 mm。

如圖25所示，則為第五實施例的第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第五實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。

再配合參閱圖23A至圖23D，由圖23A的縱向球差、圖23B及圖23C的像散像差以及圖23D的畸變像差圖式可看出本第五實施例也能維持良好光學性能。

經由上述說明可得知，第五實施例相較於第一實施例的優點在於：第五實施例的系統長度較第一實施例的系統長度短，且第五實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖26為本發明的第六實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖27A至圖27D為第六實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖26，本發明光學成像鏡頭10的一第六實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7間的參數或多或少有些不同，以及第一透鏡3的物側面31為一凸面，第一透鏡3的物側面31具有一位於光軸I附近區域的凸面部311及一位於圓周附近區域的凸面部313。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖26中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖28所示，且第六實施例的整體系統焦距為3.087 mm，半視角(HFOV)為38∘，光圈值(Fno)為1.8，系統長度則為4.693 mm。

如圖29所示，則為第六實施例的第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第六實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。

再配合參閱圖27A至圖27D，由圖27A的縱向球差、圖27B及圖27C的像散像差以及圖27D的畸變像差圖式可看出本第六實施例也能維持良好光學性能。

經由上述說明可得知，第六實施例相較於第一實施例的優點在於：第六實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖30為本發明的第七實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖31A至圖31D為第七實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖30，本發明光學成像鏡頭10的一第七實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7間的參數或多或少有些不同，以及第四透鏡6的物側面61具有一位於光軸I附近區域的凹面部611及一位於圓周附近區域的凸面部613。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖30中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖32所示，且第七實施例的整體系統焦距為2.932 mm，半視角(HFOV)為38.812∘，光圈值(Fno)為1.8，系統長度則為4.413 mm。

如圖33所示，則為第七實施例的第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第七實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。

再配合參閱圖31A至圖31D，由圖31A的縱向球差、圖31B及圖31C的像散像差以及圖31D的畸變像差圖式可看出本第七實施例也能維持良好光學性能。

經由上述說明可得知，第七實施例相較於第一實施例的優點在於：第七實施例的系統長度比第一實施例的系統長度短，第七實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖34為本發明的第八實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖35A至圖35D為第八實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖34，本發明光學成像鏡頭10的一第八實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7間的參數或多或少有些不同，以及第一透鏡3的物側面31為一凸面，第一透鏡3的物側面31具有一位於光軸I附近區域的凸面部311及一位於圓周附近區域的凸面部313。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖26中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖36所示，且第八實施例的整體系統焦距為2.773 mm，半視角(HFOV)為40.239∘，光圈值(Fno)為1.595，系統長度則為4.360 mm。

如圖37所示，則為第八實施例的第一透鏡3的物側面31到第五透鏡7的像側面72在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第八實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖38所示。

再配合參閱圖35A至圖35D，由圖35A的縱向球差、圖35B及圖35C的像散像差以及圖35D的畸變像差圖式可看出本第八實施例也能維持良好光學性能。

經由上述說明可得知，第八實施例相較於第一實施例的優點在於：第八實施例的系統長度比第一實施例的系統長度短，第八實施例之光圈值比第一實施例的光圈值小，亦即第八實施例的光圈較第一實施例的光圈大，第八實施例的半視角比第一實施例的半視角大，且第八實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

再配合參閱圖38，為上述八個實施例的各項光學參數的表格圖，當本發明的實施例的光學成像鏡頭10中的各項光學參數間的關係式符合下列條件式的至少其中之一時，會有較佳的光學性能表現：

一、當符合條件式時，有助於增加入光孔徑的同時而不增加鏡頭長度，易於大光圈鏡頭的設計。較佳地為符合。

二、當符合第三透鏡5的物側面51至第五透鏡7的物側面71在光軸I上的距離除以第五透鏡7在光軸I上的厚度（即T5）所得到的比值小於等於2.25、第二透鏡4的物側面41至第五透鏡7的物側面71在光軸I上的距離除以第五透鏡7在光軸I上的厚度（即T5）所得到的比值小於等於3.00、或第二透鏡4的物側面41至第四透鏡6的物側面61在光軸I上的距離除以第五透鏡7在光軸I上的厚度（即T5）所得到的比值小於等於1.90時，有助於增加第五透鏡7的厚度以利於修正前四片透鏡所產生的像差，此外限制第五透鏡7厚度不至過薄以提升良率。較佳地，當符合第三透鏡5的物側面51至第五透鏡7的物側面71在光軸I上的距離除以第五透鏡7在光軸I上的厚度（即T5）所得到的比值小於等於2.25且大於等於1.20、第二透鏡4的物側面41至第五透鏡7的物側面71在光軸I上的距離除以第五透鏡7在光軸I上的厚度（即T5）所得到的比值小於等於3.00且大於等於2.00、或第二透鏡4的物側面41至第四透鏡6的物側面61在光軸I上的距離除以第五透鏡7在光軸I上的厚度（即T5）所得到的比值小於等於1.90且大於1.30時，使得前四片透鏡的厚度與間距不至過小以降低製造上的良率。

三、對於符合EFL/(G12+G45)≦27.00，藉著限制焦距與第一透鏡3與最後透鏡（即第五透鏡7）相鄰之間距的關係，使得G12與G45不至過小，有利於降低彗差和像面彎曲。較佳地為符合6.00≦EFL/(G12+G45)≦27.00。

四、對於符合(T2+G23)/(G12+G45)≦2.90、(T2+T3+T4)/(G12+G45)≦7.50、(T2+G23+T3)/(G12+G45) ≦8.00、(T2+AAG)/(G12+G45)≦8.00、(T2+AAG)/T1≦1.60、(T2+G23+T3)/T1≦1.50、(T2+T3+T4)/T1≦1.70、ALT/(T1+G12)≦3.60、ALT/T4≦5.10、AAG/T4≦1.70、ALT/T1≦4.00、ALT/(T4+G45)≦4.80、AAG/(T4+G45)≦1.60，其較佳地限制為0.70≦(T2+G23)/(G12+G45)≦2.90、2.00≦(T2+T3+T4)/(G12+G45)≦7.50、1.40≦(T2+G23+T3)/(G12+G45)≦8.00、2.20≦(T2+AAG)/(G12+G45)≦8.00、0.80≦(T2+AAG)/T1≦1.60、0.60≦(T2+G23+T3)/T1≦1.50、1.10≦(T2+T3+T4)/T1≦1.70、2.55≦ALT/(T1+G12)≦3.60、2.50≦ALT/T4≦5.10、0.50≦AAG/T4≦1.70、2.70≦ALT/T1≦4.00、2.10≦ALT/(T4+G45)≦4.80、0.50≦AAG/(T4+G45)≦1.60，其可使各透鏡的厚度維持一適當值，避免任一參數過大而不利於光學成像鏡頭10整體之薄型化，或是避免任一參數過小而影響組裝或是提高製造上之困難度。

然而，有鑑於光學系統設計的不可預測性，在本發明的實施例的架構之下，符合上述條件式能較佳地使本發明鏡頭長度縮短、可用光圈增大、視場角增加、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。

前述所列之示例性限定關係式，亦可任意選擇性地合併不等數量施用於本發明之實施態樣中，並不限於此。在實施本發明時，除了前述關係式之外，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，以加強對系統性能及／或解析度的控制，舉例來說，第二透鏡4的像側面42上可選擇性地額外形成有一位於光軸I附近區域的凸面部及一位於圓周附近區域的凹面部。須注意的是，此些細節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。

綜上所述，本發明的實施例的光學成像鏡頭10可獲致下述的功效及優點：

一、第一透鏡3的像側面32的光軸I附近區域具有凸面部321，有利於光線聚焦。搭配第二透鏡4具有負屈光率且其物側面41的光軸I附近區域具有凸面部411，易於修正第一透鏡3產生的主要像差。

二、第三透鏡5具有正屈光率且其像側面52的光軸I附近區域具有凹面部521，其與第四透鏡6的物側面61的光軸I附近區域所具有的凹面部611有利於修正前二片片透鏡所產生的主要像差。

三、第五透鏡7的物側面71的光軸I附近區域具有凸面部711則有利於微調對於前四片透鏡修正後的像差。

四、光圈2位置因為必須考量很多透鏡面形、透鏡厚度及透鏡間空氣間隙等參數的配合，而在此設計的前述各透鏡之特性又須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3的像側面32的光軸I附近區域具有凸面部321之特徵可有效增加聚光能力，搭配光圈2位置設置在第一透鏡3之物側面31，有助於增加可用光圈，即降低光圈值（f-number, F/#），因此光圈2位置的設計有特別意義。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光學成像鏡頭
2‧‧‧光圈
3‧‧‧第一透鏡
31、41、51、61、71、91‧‧‧物側面
311、313、321、322、411、422、424、511、513、522、613、621、711、722‧‧‧凸面部
312、412、421、423、512、514、521、611、612、622、712、721‧‧‧凹面部
32、42、52、62、72、92‧‧‧像側面
4‧‧‧第二透鏡
5‧‧‧第三透鏡
6‧‧‧第四透鏡
7‧‧‧第五透鏡
9‧‧‧濾光片
100‧‧‧成像面
A‧‧‧光軸附近區域
C‧‧‧圓周附近區域
E‧‧‧延伸部
I‧‧‧光軸
Lc‧‧‧主光線
Lm‧‧‧邊緣光線
M、R‧‧‧點

圖1是一示意圖，說明一透鏡的面型結構。 圖2是一示意圖，說明一透鏡的面型凹凸結構及光線焦點。 圖3是一示意圖，說明一範例一的透鏡的面型結構。 圖4是一示意圖，說明一範例二的透鏡的面型結構。 圖5是一示意圖，說明一範例三的透鏡的面型結構。 圖6為本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的示意圖。 圖7A至圖7D為第一實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖8示出本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖9示出本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖10為本發明的第二實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖11A至圖11D為第二實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖12示出本發明之第二實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖13示出本發明之第二實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖14為本發明的第三實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖15A至圖15D為第三實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖16示出本發明之第三實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖17示出本發明之第三實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖18為本發明的第四實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖19A至圖19D為第四實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖20示出本發明之第四實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖21示出本發明之第四實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖22為本發明的第五實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖23A至圖23D為第五實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖24示出本發明之第五實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖25示出本發明之第五實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖26為本發明的第六實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖27A至圖27D為第六實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖28示出本發明之第六實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖29示出本發明之第六實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖30為本發明的第七實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖31A至圖31D為第七實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖32示出本發明之第七實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖33示出本發明之第七實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖34為本發明的第八實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖35A至圖35D為第八實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖36示出本發明之第八實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖37示出本發明之第八實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖38示出本發明之第一至第八實施例之光學成像鏡頭的各重要參數及其關係式的數值。

10‧‧‧光學成像鏡頭

2‧‧‧光圈

3‧‧‧第一透鏡

31、41、51、61、71、91‧‧‧物側面

311、321、322、411、422、511、522、621、711、722‧‧‧凸面部

312、412、421、512、521、611、612、622、712、721‧‧‧凹面部

32、42、52、62、72、92‧‧‧像側面

4‧‧‧第二透鏡

5‧‧‧第三透鏡

6‧‧‧第四透鏡

7‧‧‧第五透鏡

9‧‧‧濾光片

100‧‧‧成像面

I‧‧‧光軸

Claims (20)

1. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡，且該第一透鏡至該第五透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面； 該第一透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，且該第一透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第二透鏡具有負屈光率，該第二透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第二透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第三透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第四透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第四透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面；以及 該第五透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第五透鏡的該物側面與該像側面皆為非球面； 其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有五片，且該光學成像鏡頭符合：其中，TTL為該第一透鏡的該物側面到該光學成像鏡頭的成像面在該光軸上的距離，EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，F/#為該光學成像鏡頭的光圈值，且該第三透鏡的該物側面至該第五透鏡的該物側面在該光軸上的距離除以該第五透鏡在該光軸上的厚度所得到的比值小於等於2.25。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/(G12+G45) )≦27.00，其中G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+G23)/(G12+G45) ≦2.90，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+T3+T4)/(G12+G45) ≦7.50，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度，G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+G23+T3)/(G12+G45) ≦8.00，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+AAG)/(G12+G45) ≦8.00，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，AAG為該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙的總和，G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
7. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+AAG)/T1≦1.60，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，AAG為該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙的總和，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
8. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+G23+T3)/T1≦1.50，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
9. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+T3+T4)/T1≦1.70，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
10. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：ALT/(T1+G12) ≦3.60，其中ALT為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡在該光軸上的厚度的總和，T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，且G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙。
11. 如申請專利範圍第10項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：ALT/T4≦5.10，其中T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度。
12. 如申請專利範圍第10項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：AAG/T4≦1.70，其中AAG為該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙的總和，且T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度。
13. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：ALT/T1≦4.00，其中ALT為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡在該光軸上的厚度的總和，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
14. 如申請專利範圍第13項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：ALT/(T4+G45) ≦4.80，其中T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
15. 如申請專利範圍第13項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：AAG/(T4+G45) ≦1.60，其中AAG為該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙的總和，T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
16. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡，且該第一透鏡至該第五透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面； 該第一透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，且該第一透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第二透鏡具有負屈光率，該第二透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第二透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第三透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第四透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第四透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面；以及 該第五透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第五透鏡的該物側面與該像側面皆為非球面； 其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有五片，且該光學成像鏡頭符合：其中，TTL為該第一透鏡的該物側面到該光學成像鏡頭的成像面在該光軸上的距離，EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，F/#為該光學成像鏡頭的光圈值，且該第二透鏡的該物側面至該第五透鏡的該物側面在該光軸上的距離除以該第五透鏡在該光軸上的厚度所得到的比值小於等於3.00。
17. 如申請專利範圍第16項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/(G12+G45) ≦27.00，其中G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
18. 如申請專利範圍第16項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+G23)/(G12+G45) ≦2.90，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
19. 如申請專利範圍第16項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+T3+T4)/(G12+G45) ≦7.50，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度，G12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙。
20. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡，且該第一透鏡至該第五透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面； 該第一透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，且該第一透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第二透鏡具有負屈光率，該第二透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第二透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第三透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面； 該第四透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第四透鏡的該物側面與該像側面的至少其中之一為非球面；以及 該第五透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第五透鏡的該物側面與該像側面皆為非球面； 其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有五片，且該光學成像鏡頭符合：其中，TTL為該第一透鏡的該物側面到該光學成像鏡頭的成像面在該光軸上的距離，EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，F/#為該光學成像鏡頭的光圈值，且該第二透鏡的該物側面至該第四透鏡的該物側面在該光軸上的距離除以該第五透鏡在該光軸上的厚度所得到的比值小於等於1.90。