TWI641862B

TWI641862B - 光學成像鏡頭

Info

Publication number: TWI641862B
Application number: TW106119388A
Authority: TW
Inventors: 張嘉元; 林海; 董傳博
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2018-11-21
Also published as: US20180348483A1; TW201805681A; US10386608B2; CN107229106B; CN107229106A

Abstract

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、一第五透鏡及一第六透鏡，其中第一透鏡至第六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。第一透鏡的材質為塑膠，且第二透鏡的材質為塑膠。第三透鏡具有正屈光率，且第三透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，第四透鏡具有負屈光率，且第四透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部。第五透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，且第六透鏡的材質為塑膠。

Description

光學成像鏡頭

本發明是有關於一種光學元件，且特別是有關於一種光學成像鏡頭。

消費性電子產品的規格日新月異（例如手機、相機、平板電腦、個人數位助理、車用攝影裝置等），追求輕薄短小的腳步也未曾放慢，因此光學鏡頭等電子產品的關鍵零組件在規格上也必須持續提升，以符合消費者的需求。光學鏡頭最重要的特性不外乎就是成像品質與體積。隨著電荷耦合元件（charge coupled device, CCD）或互補式金氧半導體（complementary metal oxide semiconductor, CMOS）感測元件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。

然而，光學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鏡頭，設計過程不僅牽涉到材料特性，還必須考量到製作、組裝良率等生產面的實際問題。以習知的六片式透鏡結構而言，其最靠近物側的透鏡的物側面至成像面在光軸上的距離均較大，不利手機和數位相機的薄型化，因此極需要開發成像品質良好且鏡頭長度縮短的鏡頭。

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，仍能具有良好的成像品質。

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、一第五透鏡及一第六透鏡，其中第一透鏡至第六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。第一透鏡的材質為塑膠，且第二透鏡的材質為塑膠。第三透鏡具有正屈光率，且第三透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，第四透鏡具有負屈光率，且第四透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部。第五透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，第五透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，且第六透鏡的材質為塑膠。光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有上述六片。光學成像鏡頭符合：GmaxF/GmaxT≦2.5，其中GmaxF為第一透鏡至第六透鏡在光軸上的五個空氣間隙的第一大值，且GmaxT為第一透鏡至第六透鏡在光軸上的五個空氣間隙的第三大值。

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、一第五透鏡及一第六透鏡，其中第一透鏡至第六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。第一透鏡的材質為塑膠，且第一透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凹面部，且第二透鏡的材質為塑膠。第三透鏡具有正屈光率，且第三透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，第四透鏡具有負屈光率，且第四透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部。第五透鏡具有負屈光率，第五透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，且第六透鏡的材質為塑膠。光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有上述六片。光學成像鏡頭符合：GmaxF/GmaxT≦2.5，其中GmaxF為第一透鏡至第六透鏡在光軸上的五個空氣間隙的第一大值，且GmaxT為第一透鏡至第六透鏡在光軸上的五個空氣間隙的第三大值。

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：藉由上述透鏡的屈光率及面形設計，以及藉由上述透鏡間的空氣間隙符合上述條件式的設計，光學成像鏡頭可在有效縮短鏡頭長度的同時確保成像品質及達成望遠的功效。

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從物側至像側沿光學成像鏡頭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、一第六透鏡8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、一第五透鏡7、一第六透鏡8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例如為紅外線截止片（IR cut-off 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。

在本實施例中，光學成像鏡頭10的第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5、第四透鏡6、第五透鏡7、第六透鏡8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、81、91及一朝向像側且使成像光線通過之像側面32、42、52、62、72、82、92。在本實施例中，光圈2置於第一透鏡3的物側面31。

此外，為了滿足產品輕量化的需求，第一透鏡3至第六透鏡8皆為具備屈光率且都是塑膠材質所製成，但第一透鏡3至第六透鏡8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為一凸面，且具有一位於光軸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。第一透鏡3的像側面32為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部322及一位於圓周附近區域的凹面部324。在本實施例中，第一透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面（aspheric surface）。

第二透鏡4具有負屈光率。第二透鏡4的物側面41為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部411及一位於圓周附近區域的凸面部413。第二透鏡4的像側面42為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部422及一位於圓周附近區域的凹面部424。在本實施例中，第二透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面。

第三透鏡5具有正屈光率。第三透鏡5的物側面51為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部511及一位於圓周附近區域的凸面部513。第三透鏡5的像側面52為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部522及一位於圓周附近區域的凹面部524。在本實施例中，第三透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面。

第四透鏡6具有負屈光率。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612及一位於圓周附近區域的凹面部614。第四透鏡6的像側面62為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部621及一位於圓周附近區域的凸面部623。在本實施例中，第四透鏡6的物側面61與像側面62皆為非球面。

第五透鏡7具有負屈光率。第五透鏡7的物側面71為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部712及一位於圓周附近區域的凹面部714。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722及一位於圓周附近區域的凸面部723。在本實施例中，第五透鏡7的物側面71與像側面72皆為擴展非球面（extended asphere surface）。

第六透鏡8具有正屈光率。第六透鏡8的物側面81具有一位於光軸I附近區域的凸面部811及一位於圓周附近區域的凹面部814。第六透鏡8的像側面82具有一位於光軸I附近區域的凹面部822及一位於圓周附近區域的凸面部823。在本實施例中，第六透鏡8的物側面81與像側面82皆為擴展非球面。

在本實施例中，光學成像鏡頭10具有屈光率的透鏡只有上述六片。

第一實施例的其他詳細光學數據如圖8所示，且第一實施例的光學成像鏡頭10的整體系統焦距（effective focal length, EFL)為4.752 毫米（millimiter, mm），半視場角（half field of view, HFOV）為24.239∘，光圈值（f-number, Fno）為2.45，其系統長度為4.615 mm，像高為2.297 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、第五透鏡7以及第六透鏡8的物側面31、41、51、61、71、81及像側面32、42、52、62、72、82共計十二個面均是非球面，其中物側面31、41、51、61與像側面32、42、52、62為一般的偶次非球面（even asphere surface），而物側面71、81與像側面72、82是擴展非球面，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2i階非球面係數； R_N ：歸一化半徑（normalization radius），當R_N =1時，公式(1)所定義的非球面為一般偶次非球面，而當R_N ≠1時，公式(1)所定義的非球面為擴展非球面。

第一透鏡3的物側面31到第六透鏡8的像側面82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30所示。其中， EFL為光學成像鏡頭10的系統焦距； HFOV為光學成像鏡頭10的半視場角； Fno為光學成像鏡頭10的光圈值； 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； T6為第六透鏡8在光軸I上的厚度； G12為第一透鏡3的像側面32至第二透鏡4的物側面41在光軸I上的距離，即第一透鏡3到第二透鏡4在光軸I上的空氣間隙； G23為第二透鏡4的像側面42到第三透鏡5的物側面51在光軸I上的距離，即第二透鏡4到第三透鏡5在光軸I上的空氣間隙； G34為第三透鏡5的像側面52到第四透鏡6的物側面61在光軸I上的距離，即第三透鏡5到第四透鏡6在光軸I上的空氣間隙； G45為第四透鏡6的像側面62到第五透鏡7的物側面71在光軸I上的距離，即第四透鏡6到第五透鏡7在光軸I上的空氣間隙； G56為第五透鏡7的像側面72到第六透鏡8的物側面81在光軸I上的距離，即第五透鏡7到第六透鏡8在光軸I上的空氣間隙； G6F為第六透鏡8的像側面82到濾光片9的物側面91在光軸I上的距離，即第六透鏡8到濾光片9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的像側面92到成像面100在光軸I上的距離，即濾光片9到成像面100在光軸I上的空氣間隙； 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為第六透鏡8的像側面82到成像面100在光軸I上的距離； AAG為第一透鏡3至第六透鏡8在光軸I上的五個空氣間的總和，即G12、G23、G34、G45及G56之和； ALT為第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5、第四透鏡6、第五透鏡7及第六透鏡8在光軸I上的厚度的總和，即T1、T2、T3、T4、T5及T6之和； TL為第一透鏡3的物側面31到第六透鏡8的像側面82在光軸I上的距離； GmaxF為第一透鏡3至第六透鏡8在光軸I上的五個空氣間隙的第一大值，即G12、G23、G34、G45及G56中的第一大值； GmaxT為第一透鏡3至第六透鏡8在光軸I上的五個空氣間隙的第三大值，即G12、G23、G34、G45及G56中的第三大值。另外，再定義： 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； f6為第六透鏡8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； n6為第六透鏡8的折射率； ν1為第一透鏡3的阿貝係數； ν2為第二透鏡4的阿貝係數； ν3為第三透鏡5的阿貝係數； ν4為第四透鏡6的阿貝係數； ν5為第五透鏡7的阿貝係數；及 ν6為第六透鏡8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)方向的場曲(field curvature)像差及子午(tangential)方向的場曲像差，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是在光瞳半徑（pupil radius）為0.9698 mm時所模擬的。另外，本第一實施例的縱向球差圖示圖7A中，每一種波長（即如圖所示的650奈米（nanometer, nm）、555 nm及470 nm的波長的每一種）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±7.8微米（micrometer, μm）範圍內，故本實施例確實明顯改善相同波長的球差，此外，紅、綠、藍三種代表波長（即如圖所示的650 nm、555 nm及470 nm的三種波長）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的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±60微米內，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±9.1%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4.615 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，以實現薄型化的產品設計。

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，而兩者的差異在於各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7、8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10中省略部分與第一實施例相似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，且第二實施例的光學成像鏡頭10的整體系統焦距為4.707 mm，半視場角(HFOV)為24.312∘，光圈值(Fno)為2.45，系統長度為4.624 mm，像高則為2.297 mm。此外，在本實施例中，第一透鏡3至第六透鏡8的材質皆為塑膠。

如圖13所示，則為第二實施例的第一透鏡3的物側面31到第六透鏡8的像側面82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30所示。

本第二實施例的縱向球差圖示圖11A是在光瞳半徑為0.9605 mm時所模擬的。本第二實施例的縱向球差圖示圖11A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±8.5微米的範圍內。在圖11B與圖11C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±70微米內。而圖11D的畸變像差圖式則顯示本第二實施例的畸變像差維持在±11%的範圍內。據此說明本第二實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至4.624 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質。

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：由於各透鏡在光軸I附近區域與圓周附近區域的厚度差異較小，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，而兩者的主要差異在於各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7、8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中省略部分與第一實施例相似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，且第三實施例的光學成像鏡頭10的整體系統焦距為5.460 mm，半視場角(HFOV)為22.111∘，光圈值(Fno)為2.45，系統長度為5.503 mm，像高則為2.297 mm。此外，在本實施例中，第一透鏡3至第六透鏡8的材質皆為塑膠。

如圖17所示，則為第三實施例的第一透鏡3的物側面31到第六透鏡8的像側面82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30所示。

本第三實施例的縱向球差圖示圖15A是在光瞳半徑為1.1142 mm時所模擬的。本第三實施例的縱向球差圖示圖15A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±8.9微米的範圍內。在圖15B與圖15C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±28微米內。而圖15D的畸變像差圖式則顯示本第三實施例的畸變像差維持在±4.5%的範圍內。據此說明本第三實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至5.503 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質。

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：第三實施例的半視場角小於第一實施例的半視場角，因此更利於望遠；第三實施例的場曲像差小於第一實施例的場曲像差，第三實施例的畸變像差小於第一實施例的畸變像差。此外，由於各透鏡在光軸I附近區域與圓周附近區域的厚度差異較小，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，而兩者的差異如下所述：兩實施例的各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7、8間的參數或多或少有些不同。此外，在第四實施例中，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624。第六透鏡8的像側面82為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部821及一位於圓周附近區域的凸面部823。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖18中省略部分與第一實施例相似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，且第四實施例的光學成像鏡頭10的整體系統焦距為5.404 mm，半視場角(HFOV)為22.752∘，光圈值(Fno)為2.45，系統長度為4.898 mm，像高則為2.297 mm。此外，在本實施例中，第一透鏡3至第六透鏡8的材質皆為塑膠。

如圖21所示，則為第四實施例的第一透鏡3的物側面31到第六透鏡8的像側面82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30所示。

本第四實施例的縱向球差圖示圖19A是在光瞳半徑為1.1027 mm時所模擬的。本第四實施例的縱向球差圖示圖19A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±24微米的範圍內。在圖19B與圖19C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±35微米內。而圖19D的畸變像差圖式則顯示本第四實施例的畸變像差維持在±1.2%的範圍內。據此說明本第四實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至4.898 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質。

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：第四實施例的半視場角小於第一實施例的半視場角，因此更利於望遠；第四實施例的場曲像差小於第一實施例的場曲像差，第四實施例的畸變像差小於第一實施例的畸變像差。

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，而兩者的主差異如下所述：兩實施例的各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7、8間的參數或多或少有些不同。此外，在第五實施例中，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624。第六透鏡8的像側面82為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部821及一位於圓周附近區域的凸面部823。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖22中省略部分與第一實施例相似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，且第五實施例的光學成像鏡頭10的整體系統焦距為5.407 mm，半視場角(HFOV)為22.851∘，光圈值(Fno)為2.45，系統長度為5.041 mm，像高則為2.297 mm。此外，在本實施例中，第一透鏡3至第六透鏡8的材質皆為塑膠。

如圖25所示，則為第五實施例的第一透鏡3的物側面31到第六透鏡8的像側面82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30所示。

本第五實施例的縱向球差圖示圖23A是在光瞳半徑為1.1035 mm時所模擬的。本第五實施例的縱向球差圖示圖23A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±18.1微米的範圍內。在圖23B與圖23C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±50微米內。而圖23D的畸變像差圖式則顯示本第五實施例的畸變像差維持在±0.7%的範圍內。據此說明本第五實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至5.041 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質。

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：第五實施例的半視場角小於第一實施例的半視場角，因此更利於望遠；第五實施例的場曲像差小於第一實施例的場曲像差，第五實施例的畸變小於第一實施例的畸變。此外，由於各透鏡在光軸I附近區域與圓周附近區域的厚度差異較小，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，而兩者的主要差異如下所述。兩實施例的各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5、6、7、8間的參數或多或少有些不同。此外，在第六實施例中，第六透鏡8的像側面82為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部821及一位於圓周附近區域的凸面部823。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，且第六實施例的光學成像鏡頭10的整體系統焦距為5.437 mm，半視場角(HFOV)為22.744∘，光圈值(Fno)為2.45，系統長度為5.500 mm，像高則為2.297 mm。此外，在本實施例中，第一透鏡3至第六透鏡8的材質皆為塑膠。

如圖29所示，則為第六實施例的第一透鏡3的物側面31到第六透鏡8的像側面82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30所示。

本第六實施例的縱向球差圖示圖27A是在光瞳半徑為1.1097 mm時所模擬的。本第六實施例的縱向球差圖示圖27A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±25微米的範圍內。在圖27B與圖27C的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±70微米內。而圖27D的畸變像差圖式則顯示本第六實施例的畸變像差維持在±0.95%的範圍內。據此說明本第六實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至5.500 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質。

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：第六實施例的半視場角小於第一實施例的半視場角，因此更利於望遠；第六實施例的畸變像差小於第一實施例的畸變像差。

再配合參閱圖30。圖30為上述第一實施例至第六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，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：

一、本發明的實施例的光學成像鏡頭10可符合EFL/TTL≧0.95，如此可以有較佳的望遠效果，而較佳為符合0.95≦EFL/TTL≦1.5。

二、本發明的實施例的光學成像鏡頭10可符合GmaxF/GmaxT≦2.5，如此藉由適當調整透鏡間的空氣間隙，使得第一大與第三大空氣間隙的比值不至於過大，以達到同時降低雜散光的影響程度且縮短透鏡系統長度及望遠的功效。較佳為符合1.1≦GmaxF/GmaxT≦2.5。

三、為了達成縮短鏡頭系統長度及確保成像品質，將透鏡間的空氣間隙縮小或是透鏡厚度適度的縮短是本發明的實施例的手段之一，但又同時考量製作的難易程度，因此若符合以下條件式的至少其中之一的數值限定，能有較佳的配置：

T1/T2≦4.5，較佳為1.8≦T1/T2≦4.5；

EFL/ALT≧1.6，較佳為1.6≦EFL/ALT≦2.5；

ALT/AAG≦2.7，較佳為1.3≦ALT/AAG≦2.7；

(G12+G45)/T4≦4.0，較佳為1.5≦(G12+G45)/T4≦4.0；

T6/(G23+G56)≦5.0，較佳為1.0≦T6/(G23+G56)≦5.0；

ALT/(G23+G34)≦5.6，較佳為4.0≦ALT/(G23+G34)≦5.6；

TTL/BFL≦8.0，較佳為5.0≦TTL/BFL≦8.0；

(G34+G45+G56)/(T4+T5)≧2.0，較佳為2.0≦(G34+G45+G56)/(T4+T5)≦3.8；

(T5+T6)/T4≧3.5，較佳為3.5≦(T5+T6)/T4≦12.5；

(G45+G56)/T2≦6.0，較佳為1.0≦(G45+G56)/T2≦6.0；

EFL/(T3+T4)≧6.9，較佳為6.9≦EFL/(T3+T4)≦9.0；

AAG/T2≦9.0，較佳為2.8≦AAG/T2≦9.0；

(G56+T6)/T1≧1.5，較佳為1.5≦(G56+T6)/T1≦2.6；

(G34+G45)/G56≦5.5，較佳為1.0≦(G34+G45)/G56≦5.5；

TTL/(G23+G45)≧6.0，較佳為6.0≦TTL/(G23+G45)≦12.5。

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

此外，關於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，第二透鏡的像側面上可選擇性地額外形成有一位於光軸附近區域的凹面部或一位於圓周附近區域的凹面部。須注意的是，此些細節需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、本發明各實施例的縱向球差、場曲像差、畸變皆符合使用規範。另外，650奈米（紅光）、555奈米（綠光）、470奈米（藍光）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，650奈米、555奈米、470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。

二、第三透鏡5具有正屈光率搭配第三透鏡5的像側面52具有一位於光軸I附近區域的凹面部522可有效聚光。

三、設計第一透鏡3的像側面32具有一位於圓周附近區域的凹面部324及第四透鏡6具有負屈光率及第四透鏡6的物側面61具有一位於光軸I附近區域的凹面部612及第五透鏡7具有負屈光率，可以有效在維持良好系統長度之下修正像差，其中又以第五透鏡7的物側面71具有一位於光軸I附近區域的凹面部712及第五透鏡7的像側面72具有一位於光軸I附近區域的凹面部722的設計為較佳配置。

四、第一透鏡3、第二透鏡4及第六透鏡8的材質選用塑膠可以有效降低成本以及可減輕重量。

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。

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

100‧‧‧成像面

2‧‧‧光圈

3‧‧‧第一透鏡

31、41、51、61、71、81、91‧‧‧物側面

311、313、411、413、511、513、521、523、723、811、821、823‧‧‧凸面部

322、324、422、424、522、524、612、614、624、712、714、722、814、822‧‧‧凹面部

32、42、52、62、72、82、92‧‧‧像側面

4‧‧‧第二透鏡

5‧‧‧第三透鏡

6‧‧‧第四透鏡

7‧‧‧第五透鏡

8‧‧‧第六透鏡

9‧‧‧濾光片

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，說明一透鏡的面形結構。圖2是一示意圖，說明一透鏡的面形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形結構。圖4是一示意圖，說明一範例二的透鏡的面形結構。圖5是一示意圖，說明一範例三的透鏡的面形結構。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示出本發明之第一至第六實施例之光學成像鏡頭的各重要參數及其關係式的數值。

Claims

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、一第五透鏡及一第六透鏡，其中該第一透鏡至該第六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；該第一透鏡的材質為塑膠；該第二透鏡的材質為塑膠；該第三透鏡具有正屈光率，且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；該第四透鏡具有負屈光率，且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；該第五透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第五透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；以及該第六透鏡的材質為塑膠；其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有上述六片，且該光學成像鏡頭符合：GmaxF/GmaxT≦2.5，其中GmaxF為該第一透鏡至該第六透鏡在該光軸上的五個空氣間隙的第一大值，且GmaxT為該第一透鏡至該第六透鏡在該光軸上的該五個空氣間隙的第三大值。
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：T1/T2≦4.5，其中T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，且T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。
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/TTL≧0.95，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，且TTL為該第一透鏡的該物側面到該光學成像鏡頭的一成像面在該光軸上的距離。
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/ALT≧1.6，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，且ALT為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡在該光軸上的厚度的總和。
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/AAG≦2.7，其中ALT為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡在該光軸上的厚度的總和，且AAG為該第一透鏡至該第六透鏡在該光軸上的該五個空氣間隙的總和。
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：(G12+G45)/T4≦4.0，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，G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度。
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：T6/(G23+G56)≦5.0，其中T6為該第六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，且G56為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙。
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/(G23+G34)≦5.6，其中ALT為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、該第五透鏡及該第六透鏡在該光軸上的厚度的總和，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G34為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙。
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符合：TTL/BFL≦8.0，其中TTL為該第一透鏡的該物側面到該光學成像鏡頭的一成像面在該光軸上的距離，且BFL為該第六透鏡的該像側面到該成像面在該光軸上的距離。
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符合：(G34+G45+G56)/(T4+T5)≧2.0，其中G34為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，G56為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙，T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度，且T5為該第五透鏡在該光軸上的厚度。
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、一第五透鏡及一第六透鏡，其中該第一透鏡至該第六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；該第一透鏡的材質為塑膠，且該第一透鏡的該像側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；該第二透鏡的材質為塑膠；該第三透鏡具有正屈光率，且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；該第四透鏡具有負屈光率，且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；該第五透鏡具有負屈光率，該第五透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；以及該第六透鏡的材質為塑膠；其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有上述六片，且該光學成像鏡頭符合：GmaxF/GmaxT≦2.5，其中GmaxF為該第一透鏡至該第六透鏡在該光軸上的五個空氣間隙的第一大值，且GmaxT為該第一透鏡至該第六透鏡在該光軸上的該五個空氣間隙的第三大值。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：T1/T2≦4.5，其中T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，且T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/TTL≧0.95，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，且TTL為該第一透鏡的該物側面到該光學成像鏡頭的一成像面在該光軸上的距離。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T5+T6)/T4≧3.5，其中T5為該第五透鏡在該光軸上的厚度，T6為該第六透鏡在該光軸上的厚度，且T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(G45+G56)/T2≦6.0，其中G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，G56為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙，且T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/(T3+T4)≧6.9，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，且T4為該第四透鏡在該光軸上的厚度。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：AAG/T2≦9.0，其中AGG為該第一透鏡至該第六透鏡在該光軸上的該五個空氣間隙的總和，且T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(G56+T6)/T1≧1.5，其中G56為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙，T6為該第六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。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(G34+G45)/G56≦5.5，其中G34為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，G45為該第四透鏡到該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G56為該第五透鏡到該第六透鏡在該光軸上的空氣間隙。
如申請專利範圍第11項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：TTL/(G23+G45)≧6.0，其中TTL為該第一透鏡的該物側面到該光學成像鏡頭的一成像面在該光軸上的距離，G23為該第二透鏡到該第三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。