TWI642965B

TWI642965B - 光學成像鏡頭（一）

Info

Publication number: TWI642965B
Application number: TW106115185A
Authority: TW
Inventors: 張加欣; 李鳳; 潘慧峰
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-12-01
Also published as: CN107300750A; CN107300750B; TW201809782A; US20180314037A1; US10502930B2

Abstract

本發明提供一種光學成像鏡頭。該光學成像鏡頭從物側至像側依序包括第一、第二、第三、第四、及第五透鏡。透過設計五片透鏡表面的凹凸配置，使得光學成像鏡頭的整體長度被縮短時，同時可兼顧成像品質與光學性能。

Description

光學成像鏡頭(一)

本發明涉及一種光學成像鏡頭，尤指一種五片式的光學成像鏡頭。

消費性電子產品的規格日新月異，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為成像品質與體積，另外，提升視場角度及擴大光圈的特色也日趨重要。隨著影像感測技術之進步，消費者對於成像品質的要求也將更加提高，因此除了追求薄型化，同時也必須兼顧鏡頭成像品質及性能。

然而，並非只要將光學鏡頭尺寸縮小就能使光學鏡頭兼具成像品質與薄型化，設計過程不但牽涉到材料特性，還須考量到製作、組裝良率的問題。因此，如何製作出符合消費者需求的光學鏡頭，並持續提升成像品質，一直是本領域技術人員所持續精進的目標。

本發明提供一種光學成像鏡頭，其透過五片透鏡表面的凹凸配置，以增加光學成像鏡頭的進光量以及達到薄型化。

在本發明說明書揭示內容中，使用以下表格列出的參數，但不侷限於只使用這些參數：

依據本發明一實施例的光學成像鏡頭，該光學成像鏡頭從一物側至一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，且每一透鏡具有一朝向該物側且使成像光線通過的物側面以及一朝向該像側且使成像光線通過的像側面，其中：該第一透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第二透鏡具有負屈光率且該第二透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；該第三透鏡具有正屈光率且該第三透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部以及該三透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；該第四透鏡具有正屈光率且該第四透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；該第五透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；以及只有該第一透鏡至該第五透鏡具有屈光率。

依據本發明一實施例的光學成像鏡頭，該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，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；該第一透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第二透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第三透鏡具有正屈光率且該第三透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第三透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；該第四透鏡具有正屈光率以及該第四透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；該第五透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部以及一位於圓周附近區域的凸面部；以及只有該第一透鏡至該第五透鏡具有屈光率。

依據本發明一實施例的光學成像鏡頭，該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，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；該第一透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第二透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第二透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；該第四透鏡具有正屈光率；該第五透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；只有該第一至第五透鏡具有屈光率且該光學成像鏡頭符合以下條件式：TTL/BFL≦3.900條件式(1)；以及TL/G12≦10.000條件式(2)。

本發明的光學成像鏡頭的實施例，可選擇地滿足下列任一條件式：(T2+G23+T3)/T1≦2.100 條件式(3)；AAG/T3≦1.800 條件式(4)；(T4+G45+T5)/T4≦2.300 條件式(5)；EFL/T1≦6.800 條件式(6)； ALT/T5≦10.000 條件式(7)；TL/G34≦10.000 條件式(8)；(T2+G23+T3)/T3≦1.900 條件式(9)；AAG/G34≦3.300 條件式(10)；(T4+G45+T5)/T1≦2.700 條件式(11)；EFL/T4≦5.900 條件式(12)；ALT/T1≦5.200 條件式(13)；TL/BFL≦6.400 條件式(14)；(T2+G23+T3)/G34≦2.500 條件式(15)；AAG/T1≦2.600 條件式(16)；TTL/T4≦8.300 條件式(17)；G12/T2≦1.800 條件式(18)；以及T5/G12≦2.300 條件式(19)。

1,2,3,4,5,6‧‧‧光學成像鏡頭

100,200,300,400,500,600‧‧‧光圈

110,210,310,410,510,610‧‧‧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‧‧‧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‧‧‧像側面

120,220,320,420,520,620‧‧‧第二透鏡

130,230,330,430,530,630‧‧‧第三透鏡

140,240,340,440,540,640‧‧‧第四透鏡

150,250,350,450,550,650‧‧‧第五透鏡

160,260,360,460,560,660‧‧‧濾光件

170,270,370,470,570,670‧‧‧成像面

1111,1311,1321,1511,6411‧‧‧光軸附近區域的凸面部

1112,1122,1222,1322,1412,1422,1522,5512,6512‧‧‧圓周附近區域的凸面部

1121,1211,1221,1411,1521,6311,6511‧‧‧光軸附近區域的凹面部

1212,1312,1512,3322,4322,5222,5322,6122,6222,6422‧‧‧圓周附近區域的凹面部

A1‧‧‧物側

A2‧‧‧像側

I‧‧‧光軸

A,C‧‧‧區域

E‧‧‧延伸部

Lc‧‧‧主光線

Lm‧‧‧邊緣光線

為了更清楚理解本發明說明書中的實施例，請結合參照以下圖式：圖1繪示本發明之一實施例之透鏡剖面結構示意圖。

圖2繪示透鏡面形與光線焦點的關係示意圖。

圖3繪示範例一的透鏡面形與有效半徑的關係圖。

圖4繪示範例二的透鏡面形與有效半徑的關係圖。

圖5繪示範例三的透鏡面形與有效半徑的關係圖。

圖6繪示本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖。

圖7繪示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。

圖8繪示本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之詳細光學數據。

圖9繪示本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。

圖10繪示本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖。

圖11繪示本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。

圖12繪示本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之詳細光學數據。

圖13繪示本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。

圖14繪示本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖。

圖15繪示本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。

圖16繪示本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之詳細光學數據。

圖17繪示本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。

圖18繪示本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖。

圖19繪示本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。

圖20繪示本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之詳細光學數據。

圖21繪示本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。

圖22繪示本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖。

圖23繪示本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。

圖24繪示本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之詳細光學數據。

圖25繪示本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。

圖26繪示本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖。

圖27繪示本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖示意圖。

圖28繪示本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之詳細光學數據。

圖29繪示本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之非球面數據。

圖30繪示上述本發明六個實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G45、T5、G5F、TF、GFP、AAG、ALT、BFL、TTL、TL、EFL、TTL/BFL、TL/G12、TTL/T4、TL/BFL、EFL/T4、(T4+G45+T5)/T4、G12/T2、T5/G12、ALT/T5、TL/G34、AAG/T1、AAG/T3、AAG/G34、EFL/T1、(T2+G23+T3)/T1、(T2+G23+T3)/T3、(T2+G23+T3)/G34、(T4+G45+T5)/T1、ALT/T1之數值比較表。

為了更完整地理解說明書內容及其優點，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，該延伸部E係沿著區域C之徑向方向向外延伸，即是透鏡的有效半徑的外側。延伸部E用以供透鏡組裝於一光學成像鏡頭內。在正常情況下，因為這些成像光線僅通過透鏡的有效半徑，所以這些成像光線不會通過延伸部E。前述的延伸部E之結構與形狀並不限於這些範例，透鏡之結構與形狀不應侷限於這些範例。以下實施例為求圖式簡潔均省略部分的透鏡的延伸部。

用來判斷透鏡表面的形狀與結構的準則會列於說明書中，這些準則主要是不數種情況下判斷這些區域的邊界，其包含判定光軸附近區域、透鏡表面的圓周附近區域、以及其他形式的透鏡表面，例如具有多個區域的透鏡。

圖1繪示一透鏡在徑向方向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區域的範圍時，首先應定義出兩個參考點，其包含一中心點以及一轉換點。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。再者，如果單一表面上顯示有複數個轉換點，則沿著徑向方向依序命名這些轉換點。例如，第一轉換點(最靠近光軸)、第二轉換點以及第N轉換點(在有效半徑的範圍內，距光軸最遠的轉換點)。透鏡表面上的中心點和第一轉換點之間的範圍定義為光軸附近區域，第N轉換點在徑向上向外的區域定義為圓周附近區域(但仍然在有效半徑的範圍內)。在本發明的實施例中，光軸附近區域與圓周附近區域之間還存在其他區域；區域的數量由轉換點的個數決定。此外，有效半徑為邊緣光線Lm與透鏡表面之交點到光軸I上的垂直距離。

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是否聚集或分散來決定。舉例言之，當平行發射的光線通過某一區域時，光線會轉向且光線(或其延伸線)最終將與光軸交會。該區域之形狀凹凸可藉由光線或其延伸線與光軸的交會處(意即焦點)在物側或像側來決定。舉例來說，當光線通過某一區域後與光軸交會於透鏡的像側，意即光線的焦點在像側(參見圖2的R點)，則光線通過的該區域具凸面部。反之，若光線通過某區域後，光線會發散，光線的延伸線與光軸交會於物側，意即光線的焦點在物側(參見圖2的M點)，則該區域具有凹面。因此，如圖2所示，中心點到第一轉換點之間的區域具有凸面，第一轉換點徑向上向外的區域具有凹面，因此第一轉換點即是凸面轉凹面的分界點。可選擇地，還可藉由參考R值的正負來決定光軸附近區域的面形為凸面或凹面，而R值指透鏡表面的近軸的曲率半徑。R值被使用於常見的光學設計軟體(例如Zemax與CodeV)。R值通常顯示於軟體的透鏡數據表(lens data sheet)。以物側面來說，當R值為正時，判定該物側面為凸面，當R值為負時，判定該物側面為凹面；反之，以像側面來說，當R值為正時，判定該像側面為凹面，當R值為負時，判定該像側面為凸面，此方法判定透鏡面型的結果，和前述藉由判斷光線焦點的位置在物側或像側的方式相同。

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%，至於圓周附近區域則定義為有效半徑的50~100%。

參閱圖3的第一範例，其中透鏡的像側面在有效半徑上具有一個轉換點(稱為第一轉換點)，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光軸附近區域的面形不同，則該圓周附近區域係具有一凸面部。

參閱圖4的第二範例，其中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，而圓周附近區域(第三區)具有一凸面部。此外，第一轉換點與第二轉換點之間還具有第二區，而該第二區具有一凹面部。

參閱圖5的第三範例，其中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。

為了說明本發明確實可在提供良好的光學性能的同時，提供寬廣的拍攝角度，以下提供多個實施例以及其詳細的光學數據。首先請一併參考圖6至圖9，其中圖6繪示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖，圖7繪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，圖8繪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，圖9繪示依據本發明之第一實施例光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

如圖6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(圖未顯示)的一成像面170皆設置於光學成像鏡頭1的像側A2。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150及濾光件160分別包含朝向物側A1的物側面111/121/131/141/151/161以及朝向像側A2的像側面112/122/132/142/152/162。在本實施例中，濾光件160為紅外線濾光片(IR cut filter)且設於第五透鏡150與成像面170之間。濾光件160將經過光學成像鏡頭1且具有特定波長的光線加以吸收。舉例來說，紅外光將被濾光件160所吸收，而人眼無法看到的紅外光將不會成像於成像面170。

在本實施例中，光學成像鏡頭1的每個透鏡的細部結構可參照圖式。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150可例如為塑膠材質。

在第一實施例中，第一透鏡110具有正屈光率。物側面111包括一位於光軸附近區域的凸面部1111及一位於第一透鏡110之圓周附近區域的凸面部1112。像側面112包括一位於光軸附近區域的凹面部1121及一位於第一透鏡110之圓周附近區域的凸面部1122。

第二透鏡120具有負屈光率。物側面121包括一位於光軸附近區域的凹面部1211及一位於第二透鏡120之圓周附近區域的凹面部1212。像側面122包括一位於光軸附近區域的凹面部1221及一位於第二透鏡120之圓周附近區域的凸面部1222。

第三透鏡130具有正屈光率。物側面131包括一位於光軸附近區域的凸面部1311以及一位於第三透鏡130之圓周附近區域的凹面部1312。像側面132包括一位於光軸附近區域的凸面部1321及一位於第三透鏡130之圓周附近區域的凸面部1322。

第四透鏡140具有正屈光率。物側面141包括一位於光軸附近區域的凹面部1411及一位於第四透鏡140之圓周附近區域的凸面部1412。像側面142包括一位於光軸附近區域的凸面部1421及一位於第四透鏡140之圓周附近區域的凸面部1422。

第五透鏡150具有負屈光率。物側面151包括一位於光軸附近區域的凸面部1511及一位於第五透鏡150的圓周附近區域的凹面部1512。像側面152包括一位於光軸附近區域的凹面部1521及一位於第五透鏡150的圓周附近區域的凸面部1522。

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、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：

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)；R表示透鏡表面之曲率半徑；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)；a _i為第i階非球面係數。

各個非球面之參數詳細數據請一併參考圖9。

圖7(a)繪示本實施例的三種代表波長(470nm,555nm,650nm)的縱向球差的示意圖，其中橫軸定義為焦距，縱軸定義為視場。圖7(b)繪示本實施例的三種代表波長(470nm,555nm,650nm)的弧矢(Sagittal)方向的像散像差的示意圖，橫軸定義為焦距，縱軸定義為像高。圖7(c)繪示本實施例的三種代表波長(470nm,555nm,650nm)的子午(Tangential)方向的像散像差的示意圖，其中橫軸定義為焦距，而縱軸定義為像高。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點附近。從圖7(a)中每一曲線的縱向偏差，可看出不同高度的離軸光線的成像點之偏差控制在±0.035mm。因此，本實施例確實明顯改善不同波長的縱向球差，此外，參閱圖7(b)，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距落在±0.04mm的範圍。參閱圖7(c)，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距落在±0.06mm的範圍內。參閱圖7(d)的橫軸，畸變像差維持在±2.5%的範圍內。

關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G45、T5、G5F、TF、GFP、AAG、ALT、BFL、TTL、TL、EFL、TTL/BFL、TL/G12、TTL/T4、TL/BFL、EFL/T4、(T4+G45+T5)/T4、G12/T2、T5/G12、ALT/T5、TL/G34、AAG/T1、AAG/T3、AAG/G34、EFL/T1、(T2+G23+T3)/T1、(T2+G23+T3)/T3、(T2+G23+T3)/G34、(T4+G45+T5)/T1、ALT/T1之值，請參考圖30。

第一透鏡110之物側面111至成像面170在光軸上之長度(TTL)大約9.147mm，Fno大約2.390，HFOV(半視場角)大約14.90度，其中當Fno越小時，使得光圈尺寸以及進光量越大。依據上述這些參數值，可使得光學成像鏡頭的體積薄型化，同時維持較佳的進光量。

另請一併參考圖10至圖13，其中圖10繪示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖，圖11繪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，圖12繪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，圖13繪示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。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。

如圖10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。

物側面211、221、231、241、251及像側面212、222、232、242、252之表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似。此外，第二實施例的各透鏡表面的曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數、及有效焦距的光學參數也與第一實施例不同。

在此為了更清楚繪示本實施例之圖面，透鏡表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。關於本實施例之光學成像鏡頭2的各透鏡之光學特性，請參考圖12。

從圖11(a)中每一曲線的縱向偏差，可看出不同高度的離軸光線的成像點之偏差控制在±0.04mm。參閱圖11(b)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.05mm的範圍。參閱圖11(c)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.06mm的範圍內。參閱圖11(d)的橫軸，光學成像鏡頭2的畸變像差維持在±2%的範圍內。

相較於第一實施例，本實施例的Fno值較小、HFOV較大、成像品質較優(比較縱向球差、像散相差、或畸變相差)、以及製造較容易因此良率較高。

另請一併參考圖14至圖17，其中圖14繪示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖，圖15繪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，圖16繪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，圖17繪示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。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。

如圖14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。

物側面311、321、331、341、351及像側面312、322、342、352之表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯像側面332的表面凹凸配置與第一實施例不同。此外，第三實施例的各透鏡表面的曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數、及有效焦距的光學參數也與第一實施例不同。具體而言，第三透鏡330的像側面332包含一位於圓周附近區域的凹面部3322。

在此為了更清楚繪示本實施例之圖面，透鏡表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。關於本實施例之光學成像鏡頭3的各透鏡之光學特性，請參考圖16。

從圖15(a)中每一曲線的縱向偏差，可看出不同高度的離軸光線的成像點之偏差控制在±0.03mm。參閱圖15(b)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.03mm的範圍。參閱圖15(c)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.1mm的範圍內。參閱圖15(d)的橫軸，光學成像鏡頭3的畸變像差維持在±2.5%的範圍內。

相較於第一實施例，本實施例的TTL較小、Fno較小、HFOV較大、成像品質較佳、以及製造較容易因此良率較高。

另請一併參考圖18至圖21，其中圖18繪示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖，圖19繪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，圖20繪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，圖21繪示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。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。

如圖18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。

物側面411、421、431、441、451及像側面412、422、442、452之表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯像側面432的表面凹凸配置不同。此外第四實施例的各透鏡表面的曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數、及有效焦距的光學參數也與第一實施例不同。具體而言，第三透鏡430的像側面432包含一位於圓周附近區域的凹面部4322。

在此為了更清楚繪示本實施例之圖面，透鏡表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。關於本實施例之光學成像鏡頭4的各透鏡之光學特性，請參考圖20。

從圖19(a)中每一曲線的縱向偏差，可看出不同高度的離軸光線的成像點之偏差控制在±0.45mm。參閱圖19(b)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.05mm的範圍。參閱圖19(c)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.1mm的範圍內。參閱圖19(d)的橫軸，光學成像鏡頭4的畸變像差維持在±2.5%的範圍內。

關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G45、T5、G5F、TF、GFP、AAG、ALT、BFL、TTL、TL、EFL、TTL/BFL、TL/G12、TTL/T4、TL/BFL、EFL/T4、(T4+G45+T5)/T4、G12/T2、T5/G12、ALT/T5、TL/G34、 AAG/T1、AAG/T3、AAG/G34、EFL/T1、(T2+G23+T3)/T1、(T2+G23+T3)/T3、(T2+G23+T3)/G34、(T4+G45+T5)/T1、ALT/T1之值，請參考圖30。

相較於第一實施例，本實施例的TTL較小、Fno較小、HFOV較大、以及製造較容易因此良率較高。

另請一併參考圖22至圖25，其中圖22繪示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖，圖23繪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，圖24繪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，圖25繪示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。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。

如圖22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。

物側面511、521、531、541及像側面512、542、552之表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯物側面551以及像側面522、532之表面的凹凸配置不同。此外第五實施例的各透鏡表面的曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數、及有效焦距的光學參數也與第一實施例不同。具體而言，第五透鏡550的物側面551包含一位於位於圓周附近區域的凸面部5512，第二透鏡520的像側面522包含一位於圓周附近區域的凹面部5222，以及第三透鏡530的像側面532包含一位於圓周附近區域的凹面部5322。

在此為了更清楚繪示本實施例之圖面，透鏡表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。關於本實施例之光學成像鏡頭5的各透鏡之光學特性，請參考圖24。

從圖23(a)中每一曲線的縱向偏差，可看出不同高度的離軸光線的成像點之偏差控制在±0.03mm。參閱圖23(b)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.03mm的範圍。參閱圖23(c)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.035mm的範圍內。參閱圖23(d)的橫軸，光學成像鏡頭5的畸變像差維持在±5%的範圍內。

相較於第一實施例，本實施例的成像品質較優、以及製造較容易因此良率較高。

另請一併參考圖26至圖29，其中圖26繪示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之透鏡剖面結構示意圖，圖27繪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，圖28繪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，圖29繪示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。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。

如圖26所示，本實施例之光學成像鏡頭6從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡610、一光圈600、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。

物側面611、621及像側面632、652之表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯光圈600的配置位置不同、物側面631、641、651 以及像側面612、622、642之表面的凹凸配置不同。此外，第六實施例的各透鏡表面的曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數、及有效焦距的光學參數也與第一實施例不同。具體而言，光圈600配置於第一透鏡610與第二透鏡620之間，第三透鏡630的物側面631包括一位於光軸附近區域的凹面部6311，第四透鏡640的物側面641包含一位於光軸附近區域的凸面部6411，第五透鏡650的物側面651包含一位於光軸附近區域的凹面部6511以及一位於圓周附近區域的凸面部6512，第一透鏡610的像側面612包含一位於圓周附近區域的凹面部6122，第二透鏡620的像側面622包含一位於圓周附近區域的凹面部6222，第四透鏡640的像側面642包含一位於圓周附近區域的凹面部6422。

在此為了更清楚繪示本實施例之圖面，透鏡表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。關於本實施例之光學成像鏡頭6的各透鏡之光學特性，請參考圖28。

從圖27(a)中每一曲線的縱向偏差，可看出不同高度的離軸光線的成像點之偏差控制在±0.025mm。參閱圖27(b)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.04mm的範圍。參閱圖27(c)，三種代表波長(470nm,555nm,650nm)在整個視場範圍內的焦距落在±0.05mm的範圍內。參閱圖27(d)的橫軸，光學成像鏡頭6的畸變像差維持在±1%的範圍內。

圖30列出以上六個實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G45、T5、G5F、TF、GFP、AAG、ALT、BFL、TTL、TL、EFL、TTL/BFL、TL/G12、TTL/T4、TL/BFL、EFL/T4、(T4+G45+T5)/T4、G12/T2、T5/G12、ALT/T5、TL/G34、AAG/T1、AAG/T3、AAG/G34、EFL/T1、(T2+G23+T3)/T1、(T2+G23+T3)/T3、(T2+G23+T3)/G34、(T4+G45+T5)/T1、ALT/T1之值，可看出本發明之光學成像鏡頭確實可滿足前述條件式(1)至(19)。

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。

該第一透鏡之像側面的光軸附近區域為凹面、該第二透鏡之像側面的光軸附近區域為凹面、以及該第五透鏡之像側面的光軸附近區域為凹面的配置可幫助聚集成像光線。該第四透鏡之物側面的圓周附近區域為凸面可幫助聚集成像光線，由於光學成像鏡頭在薄型化的過程中，大角度的光線入射至第四透鏡與第五透鏡時可能偏離光學有效徑而無法抵達成像面，該第四透鏡之物側面的圓周附近區域為凸面能有效改善此種問題。該第二透鏡之物側面的光軸附近區域為凹面、該第三透鏡之像側面的光軸附近區域為凸面、以及該第五透鏡之像側面的圓周附近區域為凸面的配置，可修正整體像差。該第二透鏡具有負屈光率可消除第一透鏡產生的像差。該第三透鏡具有正屈光率及該第四透鏡具有正屈光率，有助於修正各像差。透過上述配置，可有效縮短光學成像鏡頭之長度、同時確保成像品質，且加強成像品質。

為了縮短光學成像鏡頭之長度，本發明可適當地縮短透鏡厚度以及透鏡之間的間隙，但考量到組裝困難度以及兼顧成像品質，透鏡厚度及透鏡間的空氣間隙彼此需互相調配，故在滿足以下條件式的數值限定之下，光學成像系統能達到較佳的配置：(T4+G45+T5)/T4≦2.300，較佳的範圍為1.200≦(T4+G45+T5)/T4≦2.300；G12/T2≦1.800，較佳的範圍為0.600≦G12/T2≦1.800； T5/G12≦2.300，較佳的範圍為0.200≦T5/G12≦2.300；ALT/T5≦10.000，較佳的範圍為3.300≦ALT/T5≦10.000；AAG/T1≦2.600，較佳的範圍為1.400≦AAG/T1≦2.600；AAG/T3≦1.800，較佳的範圍為1.200≦AAG/T3≦1.800；AAG/G34≦3.300，較佳的範圍為1.800≦AAG/G34≦3.300；(T2+G23+T3)/T1≦2.100，較佳的範圍為1.300≦(T2+G23+T3)/T1≦2.100；(T2+G23+T3)/T3≦1.900，較佳的範圍為1.500≦(T2+G23+T3)/T3≦1.900；(T2+G23+T3)/G34≦2.500，較佳的範圍為2.000≦(T2+G23+T3)/G34≦2.500；(T4+G45+T5)/T1≦2.700，較佳的範圍為1.800≦(T4+G45+T5)/T1≦2.700；ALT/T1≦5.200，較佳的範圍為4.200≦ALT/T1≦5.200。

為了使光學元件參數與鏡頭長度比值維持一適當值，避免光學參數過小不利於生產製造，或是避免光學參數過大而使得光學成像鏡頭之長度過長，故在滿足以下條件式的數值限定之下，能達到較佳的配置：TTL/BFL≦3.900，較佳的範圍為2.800≦TTL/BFL≦3.900；TL/G12≦10.000，較佳的範圍為4.300≦TL/G12≦10.000；TTL/T4≦8.300，較佳的範圍為5.000≦TTL/T4≦8.300；TL/BFL≦6.400，較佳的範圍為2.000≦TL/BFL≦6.400；TL/G34≦10.000，較佳的範圍為8.100≦TL/G34≦10.000。

縮短EFL有助於視埸角的擴大，所以將EFL趨小設計，故在滿足以下條件式的數值限定之下，在光學系統厚度薄化的過程中，也可幫助擴大視場角度：EFL/T4≦5.900，較佳的範圍為0.400≦EFL/T4≦5.900； EFL/T1≦6.800，較佳的範圍為0.800≦EFL/T1≦6.800。

透過本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變像差皆符合使用規範。另外，紅、綠、藍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，紅、綠、藍三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明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具備良好光學性能。

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。

Claims

一種光學成像鏡頭，從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、一第四透鏡以及一第五透鏡，且每一透鏡具有一朝向該物側且使成像光線通過的物側面以及一朝向該像側且使成像光線通過的像側面，其中：該第一透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第二透鏡具有負屈光率，該第二透鏡之物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第三透鏡之物側面具有一位於圓周區域的凹面部；該第四透鏡具有正屈光率，該第四透鏡之物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；該第五透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；以及只有該第一至第五透鏡具有屈光率。
一種光學成像鏡頭，從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、一第四透鏡以及一第五透鏡，且每一透鏡具有一朝向該物側且使成像光線通過的物側面以及一朝向該像側且使成像光線通過的像側面，其中：該第一透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第二透鏡之物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第三透鏡之物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；該第四透鏡具有正屈光率，該第四透鏡之物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；該第五透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部以及一位於圓周附近區域的凸面部；以及只有該第一至第五透鏡具有屈光率。
一種光學成像鏡頭，從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、一第四透鏡以及一第五透鏡，且每一透鏡具有一朝向該物側且使成像光線通過的物側面以及一朝向該像側且使成像光線通過的像側面，其中：該第一透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第二透鏡之物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，該第二透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；該第四透鏡具有正屈光率；該第五透鏡之像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部；以及只有該第一至第五透鏡具有屈光率，TTL代表該第一透鏡之物側面至一成像面在該光軸上的距離，BFL代表該第五透鏡之像側面至該成像面在該光軸上的距離，TL代表該第一透鏡之物側面至該第五透鏡的像側面在該光軸上的距離，G12代表該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，該光學成像鏡頭符合下列條件式：TTL/BFL≦3.900及TL/G12≦10.000。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中T1代表該第一透鏡在該光軸上的厚度，T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，G23代表該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，該光學成像鏡頭滿足一條件式：(T2+G23+T3)/T1≦2.100。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中AAG代表從該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙總和，T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：AAG/T3≦1.800。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中T4代表第該四透鏡在該光軸上的厚度，T5代表該第五透鏡在該光軸上的厚度，G45代表該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：(T4+G45+T5)/T4≦2.300。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中EFL代表該光學成像鏡頭的有效焦距，T1代表該第一透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：EFL/T1≦6.800。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中ALT代表從該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的透鏡厚度總和，T5代表該第五透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：ALT/T5≦10.000。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中TL代表該第一透鏡之物側面至該第五透鏡的像側面在該光軸上的距離，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，該光學成像鏡頭滿足一條件式：TL/G34≦10.000。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，G23代表該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，該光學成像鏡頭滿足一條件式：(T2+G23+T3)/T3≦1.900。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中AAG代表從該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙總和，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，該光學成像鏡頭滿足一條件式：AAG/G34≦3.300。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中T1代表該第一透鏡在該光軸上的厚度，T4代表第該四透鏡在該光軸上的厚度，T5代表該第五透鏡在該光軸上的厚度，G45代表該第四透鏡與該第五透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：(T4+G45+T5)/T1≦2.700。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中EFL代表該光學成像鏡頭的有效焦距，T4代表第該四透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：EFL/T4≦5.900。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中ALT代表從該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的透鏡厚度總和，T1代表該第一透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：ALT/T1≦5.200。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中TL代表該第一透鏡之物側面至該第五透鏡的像側面在該光軸上的距離，BFL代表該第五透鏡之像側面至一成像面在該光軸上的距離，該光學成像鏡頭滿足一條件式：TL/BFL≦6.400。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，G23代表該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，該光學成像鏡頭滿足一條件式：(T2+G23+T3)/G34≦2.500。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中AAG代表從該第一透鏡至該第五透鏡在該光軸上的空氣間隙總和，T1代表該第一透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：AAG/T1≦2.600。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中TTL代表該第一透鏡之物側面至一成像面在該光軸上的距離，T4代表第該四透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：TTL/T4≦8.300。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中G12代表該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，該光學成像鏡頭滿足一條件式：G12/T2≦1.800。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光學成像鏡頭，其中T5代表該第五透鏡在該光軸上的厚度，G12代表該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙，該光學成像鏡頭滿足一條件式：T5/G12≦2.300。