TWI503565B - 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 - Google Patents

光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 Download PDF

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TWI503565B
TWI503565B TW102138795A TW102138795A TWI503565B TW I503565 B TWI503565 B TW I503565B TW 102138795 A TW102138795 A TW 102138795A TW 102138795 A TW102138795 A TW 102138795A TW I503565 B TWI503565 B TW I503565B
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樊大正
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    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
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    • G—PHYSICS
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Description

光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置
本發明大致上關於一種光學成像鏡頭，與包含此光學成像鏡頭之電子裝置。具體而言，本發明特別是指一種縮減系統長度之光學成像鏡頭，及應用此光學成像鏡頭之電子裝置。
近年來，行動通訊裝置和數位相機的普及，使得攝影模組(包含光學成像鏡頭、座體(holder)及感測器(sensor)等)蓬勃發展，行動通訊裝置和數位相機的薄型輕巧化，也讓攝影模組(camera module)的小型化需求愈來愈高。隨著感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,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。目前已知有五片式透鏡結構之光學成像鏡頭。
例如，美國專利US2007236811揭示一種五片式光學鏡頭，其畸變(distortion)接近5%，可見此光學鏡頭的設計對於畸變的抑制能力不佳，又此光學鏡頭長度長達12公厘(mm)，如此過大的鏡頭無法適用於厚度只有10公厘的電子裝置。
另外，美國專利US2007229984又揭示另一種五片式光學鏡頭，雖然已能將成像品質提升，亦小幅度縮短其鏡頭長度至8公厘，但是仍然無法符合消費性電子產品的規格需求，不利於手機和數位相機等攜帶型電子產品的薄型化設計。
因此如何能夠有效縮減光學鏡頭之系統長度，同時仍能夠維持足夠之光學性能，一直是業界亟待解決之課題。
於是，本發明可以提供一種輕量化、低製造成本、長度縮短、並能提供高解析度與高成像品質的光學成像鏡頭。本發明五片式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。第一透鏡與第二透鏡均具有正屈光率。第三透鏡朝向像側的像側面，在其光軸附近區域具有凸面部。第四透鏡朝向像側的像側面，在其光軸附近區域具有凸面部。第五透鏡由塑膠製成、朝向像側的像側面在其光軸附近區域具有凹面部、在其圓周附近區域具有凸面部。此光學成像鏡頭總共只有上述五片具有屈光率的透鏡。第一、第二、第三、第四、第五透鏡分別都具有朝向物側的物側面及朝向像側的像側面。
本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡朝向物側的第一物側面直至位於像側的成像面在光軸上的距離為Ltt ，第一透鏡到第五透鏡在光軸上的四個空氣間隙總合為Gaa ，而滿足Ltt /Gaa ≦7.5。
本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡在光軸上的一中心厚度為T1 ，而滿足Ltt /T1 ≦13.0。
本發明光學成像鏡頭中，第四透鏡具有朝向物側的物側面，物側面在其光軸附近區域具有凸面部。
本發明光學成像鏡頭中，第二透鏡在光軸上的中心厚度為T2 ，而滿足Ltt /T2 ≦12.0。
本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡到第五透鏡在光軸上的四個空氣間隙總合為Gaa ，第三透鏡在光軸上的中心厚度為T3 ，而滿足Gaa /T3 ≦5.0。
本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡與第二透鏡在光軸上間的空氣間隙為G12 ，而滿足Ltt /G12 ≦25.0。
本發明光學成像鏡頭中，滿足Ltt /T1 ≦13.0。
本發明光學成像鏡頭中，第二透鏡具有朝向像側的像側面，像側面在其光軸附近區域具有凸面部。
本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡具有朝向像側的像側面，像側面在其光軸附近區域具有凹面部。
本發明光學成像鏡頭中，第五透鏡具有朝向物側的物側面，物側面在其光軸附近區域具有凸面部。
本發明光學成像鏡頭中，而滿足Ltt /T1 ≦13.0。
本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與第五透鏡在光軸上的中心厚度總合為Tall ，第四透鏡在光軸上的一中心厚度為T4 ，而滿足Tall /T4 ≦5.2。
本發明光學成像鏡頭中，滿足Ltt /G12 ≦25.0。
本發明光學成像鏡頭中，滿足Ltt /Tall ≦2.0。
本發明光學成像鏡頭中，第二透鏡與第三透鏡在光軸上間的空氣間隙為G23 ，而滿足Tall /G23 ≦21.0。
本發明光學成像鏡頭中，滿足Tall /G12 ≦17.5。
本發明光學成像鏡頭中，第二透鏡在光軸上的中心厚度為T2 ，而滿足Ltt /T2 ≦12.0。
本發明光學成像鏡頭中，第五透鏡在光軸上的中心厚度為T5 ，而滿足Ltt /T5 ≦13.0。
本發明又提供一種電子裝置，其包含機殼以及影像模組。影像模組安裝在機殼內，又包括如前所述的光學成像鏡頭、用於供光學成像鏡頭設置的鏡筒、用於供鏡筒設置的模組後座單元、用於供模組後座單元設置之基板、以及設置於光學成像鏡頭之像側的影像感測器。
1‧‧‧光學成像鏡頭
2‧‧‧物側
3‧‧‧像側
4‧‧‧光軸
10‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧物側面
12‧‧‧像側面
13‧‧‧凸面部
14‧‧‧凹面部
16‧‧‧凹面部
17‧‧‧凸面部
E‧‧‧延伸部
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧物側面
22‧‧‧像側面
23‧‧‧凸面部
23’‧‧‧凹面部
24‧‧‧凹面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
36‧‧‧凸面部
37‧‧‧凸面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
43‧‧‧凸面部
43’‧‧‧凹面部
44‧‧‧凹面部
45‧‧‧凸面部
46‧‧‧凸面部
47‧‧‧凸面部
50‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧物側面
52‧‧‧像側面
53‧‧‧凸面部
54‧‧‧凹面部
56‧‧‧凹面部
57‧‧‧凸面部
60‧‧‧濾光片
70‧‧‧影像感測器
71‧‧‧成像面
80‧‧‧光圈
100‧‧‧可攜式電子裝置
110‧‧‧機殼
120‧‧‧影像模組
130‧‧‧鏡筒
140‧‧‧模組後座單元
141‧‧‧鏡頭後座
142‧‧‧第一座體
143‧‧‧第二座體
144‧‧‧線圈
145‧‧‧磁性元件
146‧‧‧影像感測器後座
172‧‧‧基板
200‧‧‧可攜式電子裝置
I-I’‧‧‧軸線
第1圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第一實施例之示意圖。
第2A圖繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。
第2B圖繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。
第2C圖繪示第一實施例在子午方向的像散像差。
第2D圖繪示第一實施例的畸變像差。
第3圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第二實施例之示意圖。
第4A圖繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。
第4B圖繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。
第4C圖繪示第二實施例在子午方向的像散像差。
第4D圖繪示第二實施例的畸變像差。
第5圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第三實施例之示意圖。
第6A圖繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。
第6B圖繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。
第6C圖繪示第三實施例在子午方向的像散像差。
第6D圖繪示第三實施例的畸變像差。
第7圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第四實施例之示意圖。
第8A圖繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。
第8B圖繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。
第8C圖繪示第四實施例在子午方向的像散像差。
第8D圖繪示第四實施例的畸變像差。
第9圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第五實施例之示意圖。
第10A圖繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。
第10B圖繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。
第10C圖繪示第五實施例在子午方向的像散像差。
第10D圖繪示第五實施例的畸變像差。
第11圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第六實施例之示意圖。
第12A圖繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。
第12B圖繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。
第12C圖繪示第六實施例在子午方向的像散像差。
第12D圖繪示第六實施例的畸變像差。
第13圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第七實施例之示意圖。
第14A圖繪示第七實施例在成像面上的縱向球差。
第14B圖繪示第七實施例在弧矢方向的像散像差。
第14C圖繪示第七實施例在子午方向的像散像差。
第14D圖繪示第七實施例的畸變像差。
第15圖繪示本發明五片式光學成像鏡頭的第八實施例之示意圖。
第16A圖繪示第八實施例在成像面上的縱向球差。
第16B圖繪示第八實施例在弧矢方向的像散像差。
第16C圖繪示第八實施例在子午方向的像散像差。
第16D圖繪示第八實施例的畸變像差。
第17圖繪示本發明光學成像鏡頭曲率形狀之示意圖。
第18圖繪示應用本發明五片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝 置的第一較佳實施例之示意圖。
第19圖繪示應用本發明五片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝置的第二較佳實施例之示意圖。
第20圖表示第一實施例詳細的光學數據。
第21圖表示第一實施例詳細的非球面數據。
第22圖表示第二實施例詳細的光學數據。
第23圖表示第二實施例詳細的非球面數據。
第24圖表示第三實施例詳細的光學數據。
第25圖表示第三實施例詳細的非球面數據。
第26圖表示第四實施例詳細的光學數據。
第27圖表示第四實施例詳細的非球面數據。
第28圖表示第五實施例詳細的光學數據。
第29圖表示第五實施例詳細的非球面數據。
第30圖表示第六實施例詳細的光學數據。
第31圖表示第六實施例詳細的非球面數據。
第32圖表示第七實施例詳細的光學數據。
第33圖表示第七實施例詳細的非球面數據。
第34圖表示第八實施例詳細的光學數據。
第35圖表示第八實施例詳細的非球面數據。
第36圖表示各實施例之重要參數。
在開始詳細描述本發明之前，首先要說明的是，在本發明圖式中，類似的元件是以相同的編號來表示。其中，本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率(或負屈光率)」，是指所述透鏡在光軸附近區域具有正屈光率(或負屈光率)而言。「一透鏡的物側面(或 像側面)具有位於某區域的凸面部(或凹面部)」，是指該區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域，朝平行於光軸的方向更為「向外凸起」(或「向內凹陷」)而言。以圖17為例，其中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，該透鏡之物側面於A區域具有凸面部、B區域具有凹面部而C區域具有凸面部，原因在於A區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域(即B區域)，朝平行於光軸的方向更為向外凸起，B區域則相較於C區域更為向內凹陷，而C區域相較於E區域也同理地更為向外凸起。「圓周附近區域」，是指位於透鏡上僅供成像光線通過之曲面之圓周附近區域，亦即圖中之C區域，其中，成像光線包括了主光線Lc(chief ray)及邊緣光線Lm(marginal ray)。「光軸附近區域」是指該僅供成像光線通過之曲面之光軸附近區域，亦即圖17中之A區域。此外，各透鏡還包含一延伸部E，用以供該透鏡組裝於光學成像鏡頭內，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延伸部。
如第1圖所示，本發明光學成像鏡頭1，從放置物體(圖未示)的物側2至成像的像側3，沿著光軸4(optical axis)，依序包含有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、第五透鏡50，濾光片60及成像面71(image plane)。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40都可以是由透明的塑膠材質所製成，但本發明不以此為限，第五透鏡50則一定是由透明的塑膠材質所製成。在本發明光學成像鏡頭1中，具有屈光率的鏡片總共只有五片。光軸4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，光學成像鏡頭1還包含光圈80(aperture stop)，而設置於適當之位置。在第1圖中，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2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60之後，會在像側3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。
在本發明各實施例中，選擇性設置的濾光片60還可以是具各種合適功能之濾鏡，例如濾光片60可以是紅外線濾除濾光片(IR cut filter)，置於第五透鏡50與成像面71之間。
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2的物側面，與朝向像側3的像側面。另外，本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，亦都具有接近光軸4的光軸附近區域、與遠離光軸4的圓周附近區域。例如，第一透鏡10具有一物側面11與一像側面12；第二透鏡20具有一物側面21與一像側面22；第三透鏡30具有一物側面31與一像側面32；第四透鏡40具有一物側面41與一像側面42；第五透鏡50具有一物側面51與一像側面52。
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4上的中心厚度T。例如，第一透鏡10具有厚度T1、 第二透鏡20具有厚度T2、 第三透鏡30具有厚度T3、 第四透鏡40具有厚度T4 ，而第五透鏡50具有厚度T5 。所以，在光軸4上光學成像鏡頭1中透鏡的中心厚度總合稱為Tall 。亦即，Tall =T1 +T2 +T3 +T4 +T5 。
另外，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4上的空氣間隙(air gap)G。例如，第一透鏡10到第二透鏡20之間空氣間隙G12、 第二透鏡20到第三透鏡30之間空氣間隙G23、 第三透鏡30到第四透鏡40之間空氣間隙G34、 第四透鏡40到第五透鏡50之間空氣間隙G45 。所以，第一透鏡10到第五透鏡50之間位於光軸4上各透鏡間之四個空氣間隙之總合即稱為Gaa 。亦即，Gaa =G12 +G23 +G34 +G45 。還有，從第一透鏡10朝向物側2的第一物側面11直至位於像側3的成像面71，在光軸4上的距離稱為系統長度Ltt 。
第一實施例
請參閱第1圖，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71上的縱向球差(longitudinal spherical aberration)請參考第2A圖、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)請參考第2B圖、子午(tangential)方向的像散像差請參考第2C圖、以及畸變像差(distortion aberration)請參考第2D圖。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，此實施例中各像散圖及畸變圖之Y軸代表像高。
第一實施例之光學成像鏡頭系統1主要由五枚以塑膠材質製成又具有屈光率之透鏡10~50、濾光片60、光圈80、與成像面71所構成。光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間。濾光片60可以是紅外線濾光片，用來防止光線中之紅外線投射至成像面而影響成像品質。
第一透鏡10具有正屈光率。物側面11為凸面，像側面12為凹面。另外，第一透鏡10之物側面11及像側面12皆為非球面(aspheric surface)。
第二透鏡20具有正屈光率。物側面21具有位於光軸附近的凸面部23及位於圓周附近區域的凹面部24，像側面22為凸面。另外，第二透鏡之物側面21以及像側面22皆為非球面。
第三透鏡30具有負屈光率。物側面31為凹面；像側面32具有位於光軸附近的凸面部36及位於圓周附近區域的凸面部37。另外，第三透鏡30之物側面31以及像側面32皆為非球面。
第四透鏡40具有正屈光率。物側面41具有在光軸附近區域具有凸面部43，以及在圓周附近區域的凹面部44。像側面42具有位於光軸附近的凸面部46及位於圓周附近區域的凸面部47。另外，第四透鏡40之物側面41及像側面42皆為非球面。
第五透鏡50具有負屈光率。物側面51具有在光軸附近區域的凸面部53、圓周附近區域的凹面部54。像側面52具有在光軸附近區域的凹面部56及圓周附近區域的凸面部57。另外，第五透鏡50之物側面51及像側面52皆為非球面。濾光片60可以是紅外線濾光片，其位於第五透鏡50以及成像面71之間。
在本發明光學成像鏡頭1中，從第一透鏡10到第五透鏡50的所有物側面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。此等非球面係經由下列公式所定義：
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。
第一實施例成像透鏡系統的光學數據如第20圖所示；非球面數據如第21圖所示。在以下實施例之光學透鏡系統中，整體光學透鏡系統的光圈值(f-number)為Fno，半視場角(Half Field of View,簡稱HFOV)為整體光學透鏡系統中最大視場角(Field of View)的一半，又曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘，F為光學成像鏡頭的系統焦距(即Efl )。光學成像鏡頭長度為4.231公厘(第一透鏡物側面至成像面在光軸上的距離)，而系統像高為2.268公厘。第一實施例中各重要參數間的關係例舉如下： Ltt /Tall =1.684
Ltt /Gaa =7.406
Ltt/ T1 =10.253
Ltt /G12 =24.703
Ltt /T2 =5.970
Ltt /T5 =11.995
Tall /G12 =14.672
Tall /G23 =10.585
Tall /T4 =3.137
Gaa /T3 =2.402
第二實施例
請參閱第3圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第二實施例。第二實施例在成像面71上的縱向球差請參考第4A圖、弧矢方向的像散像差請參考第4B圖、子午方向的像散像差請參考第4C圖、畸變像差請參考第4D圖。第二實施例中各透鏡與第一實施例大致上類似，不同處僅在於光學數據不同。第二實施例詳細的光學數據如第22圖所示，非球面數據如第23圖所示。光學成像鏡頭長度3.956公厘，而系統像高為2.268公厘。其各重要參數間的關係為： Ltt /Tall =1.654
Ltt /Gaa =7.391
Ltt/ T1 =8.998
Ltt /G12 =13.020
Ltt /T2 =6.531
Ltt /T5 =10.699
Tall /G12 =7.872
Tall /G23 =20.766
Tall /T4 =3.230
Gaa /T3 =2.266
第三實施例
請參閱第5圖，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71上的縱向球差請參考第6A圖、弧矢方向的像散像差請參考第6B圖、子午方向的像散像差請參考第6C圖、畸變像差請參考第6D圖。第三實施例中各透鏡與第一實施例 大致上類似，不同處僅在於光學數據不同。第三實施例詳細的光學數據如第24圖所示，非球面數據如第25圖所示，光學成像鏡頭長度3.91公厘，而系統像高為2.268公厘。其各重要參數間的關係為： Ltt /Tall =1.918
Ltt /Gaa =4.879
Ltt/ T1 =11.542
Ltt /G12 =8.697
Ltt /T2 =7.301
Ltt /T5 =14.310
Tall /G12 =4.534
Tall /G23 =9.325
Tall /T4 =3.038
Gaa /T3 =3.642
第四實施例
請參閱第7圖，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71上的縱向球差請參考第8A圖、弧矢方向的像散像差請參考第8B圖、子午方向的像散像差請參考第8C圖、畸變像差請參考第8D圖。第四實施例和第一實施例類似，其不同點在於第二透鏡20的物側面21位於光軸附近區域具有凹面部23’與位於圓周附近區域具有凹面部24。第四實施例詳細的光學數據如第26圖所示，非球面數據如第27圖所示，光學成像鏡頭長度3.787公厘，而系統像高為2.268公厘。其各重要參數間的關係為： Ltt /Tall =1.628
Ltt /Gaa =6.854
Ltt/ T1 =6.362
Ltt /G12 =15.210
Ltt /T2 =7.874
Ltt /T5 =10.164
Tall /G12 =9.345
Tall /G23 =12.028
Tall /T4 =3.522
Gaa /T3 =2.543
第五實施例
請參閱第9圖，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71上的縱向球差請參考第10A圖、弧矢方向的像散像差請參考第10B圖、子午方向的像散像差請參考第10C圖、畸變像差請參考第10D圖。第五實施例與第一實施例大致上類似，不同處在於光學數據不同。第五實施例詳細的光學數據如第28圖所示，非球面數據如第29圖所示，光學成像鏡頭長度3.899公厘，而系統像高為2.268公厘。其各重要參數間的關係為： Ltt /Tall =1.965
Ltt /Gaa =4.739
Ltt/ T1 =12.787
Ltt /G12 =9.199
Ltt /T2 =7.548
Ltt /T5 =17.756
Tall /G12 =4.682
Tall /G23 =6.641
Tall /T4 =2.743
Gaa /T3 =3.740
第六實施例
請參閱第11圖，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71上的縱向球差請參考第12A圖、弧矢 方向的像散像差請參考第12B圖、子午方向的像散像差請參考第12C圖、畸變像差請參考第12D圖。第六實施例與第一實施例大致上類似，不同處在於第一透鏡10的物側面11在光軸附近區域具有凸面部13與在圓周附近區域具有凹面部14，像側面12在光軸附近區域具有凹面部16與在圓周附近區域具有凸面部17。第六實施例詳細的光學數據如第30圖所示，非球面數據如第31圖所示，光學成像鏡頭長度3.951公厘，而系統像高為2.268公厘。其各重要參數間的關係為： Ltt /Tall =1.752
Ltt /Gaa =6.178
Ltt/ T1 =13.748
Ltt /G12 =24.413
Ltt /T2 =8.050
Ltt /T5 =4.880
Tall /G12 =13.931
Tall /G23 =6.131
Tall /T4 =5.045
Gaa /T3 =2.907
第七實施例
請參閱第13圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第七實施例。第七實施例在成像面71上的縱向球差請參考第14A圖、弧矢方向的像散像差請參考第14B圖、子午方向的像散像差請參考第14C圖、畸變像差請參考第14D圖。第七實施例中各透鏡表面之凹凸形狀均與第一實施例大致上類似，不同處在於第四透鏡40在物側面41位於光軸附近區域具有凹面部43’、在圓周附近區域具有凹面部44、以及在光軸附近區與圓周附近區域之間的凸面部45。第七實 施例詳細的光學數據如第32圖所示，非球面數據如第33圖所示，光學成像鏡頭長度3.467公厘，而系統像高為2.268公厘。其各重要參數間的關係為： Ltt /Tall =1.874
Ltt /Gaa =5.103
Ltt/ T1 =8.525
Ltt /G12 =11.292
Ltt /T2 =10.715
Ltt /T5 =11.365
Tall /G12 =6.027
Tall /G23 =7.346
Tall /T4 =3.181
Gaa /T3 =2.909
第八實施例
請參閱第15圖，例示本發明五片式光學成像鏡頭1的第八實施例。第八實施例在成像面71上的縱向球差請參考第16A圖、弧矢方向的像散像差請參考第16B圖、子午方向的像散像差請參考第16C圖、畸變像差請參考第16D圖。第八實施例和第一實施例類似，不同處僅在於光學數據不同。第八實施例詳細的光學數據如第34圖所示，非球面數據如第35圖所示，光學成像鏡頭長度3.985公厘，而系統像高為2.268公厘。其各重要參數間的關係為： Ltt /Tall =1.604
Ltt /Gaa =8.801
Ltt/ T1 =11.025
Ltt /G12 =26.284
Ltt /T2 =6.224
Ltt /T5 =15.694
Tall /G12 =16.390
Tall /G23 =12.123
Tall /T4 =2.922
Gaa /T3 =1.195
另外，各實施例之重要參數則整理於第36圖中。
總結以上之各實施例，申請人將本發明之功效整理如下：
1. 本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變，分別低於±0.05公厘、±0.15公厘、±2%以內。由此可得知，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。
2. 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。
3. 另外，本發明各實施例的系統總長度皆小於4.5公厘，因此本發明確實能在維持良好光學性能之條件下，縮短鏡頭長度以達到微型化的目標。
綜上所述，本發明藉由所述透鏡的設計與相互搭配，而能產生優異的成像品質。
此外，依據以上之各實施例之各重要參數間的關係，透過以下各參數之數值控制，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。不同參數之比例有較佳之範圍，例如：
1. Ltt /Gaa ≦7.5。如果(Ltt /Gaa )小於7.5，則四個空氣間隙總 合Gaa 相對於總長Ltt 的可薄化的比例較小，考量光學特性和製造能力，滿足此關係式時有較佳配置。此關係式又可受下限限制，較佳為4.5≦Ltt /Gaa ≦7.5。
2. Ltt /T1 ≦13.0。因為第一透鏡具有提供屈光率的功能，所以厚度較厚，能縮短的比例較小。當(Ltt /T1 )小於13.0時，代表總長Ltt 縮短的幅度較大，以達到縮減整體鏡頭長度的目的，且在滿足此關係式時能產生較佳的光學品質。此關係式又可受下限限制，6.0≦Ltt/ T1 ≦13.0。
3. 當第四透鏡的物側面在光軸附近區域具有凸面部時，能較佳地接收由第三透鏡出射的光線，因此能有效提升成像品質。
4. Ltt /T2 ≦12.0。若(Ltt /T2 )小於12.0，也就是T2 相對於總長Ltt 的可薄化的比例較小，考量光學特性和製造能力，滿足此關係式時有較佳配置。此關係式又可受下限限制，5.0≦Ltt /T2 ≦12.0。
5. Gaa /T3 ≦5.0。在(Gaa /T3 )小於5.0時，表示T3 相對於Gaa 的可薄化的比例較小，考量光學特性和製造能力，滿足此關係式時有較佳配置。此關係式又可受下限限制，1.0≦Gaa /T3 ≦5.0。
6. Ltt /G12 ≦25.0。(Ltt /G12 )小於25.0時，表示G12 相對於總長Ltt 的可薄化的比例較小，因此第一透鏡與第二透鏡能維持較佳的間距以提升成像品質。較佳的，此關係式又可受下限限制，所以8.0≦Ltt /G12 ≦25.0。
7. Tall /T4 ≦5.2。當(Tall /T4 )小於5.2時，則表示T4 相對於透鏡厚度的總合Tall 可薄化的比例較小，考量光學特性和製造能力，滿足此關係式時有較佳配置。較佳的，此關係式又可受下限限制，2.5≦Tall /T4 ≦5.2。
8. 當第二透鏡的像側面位於光軸附近區域具有凸面部時，能對光路產生較佳的修正效果，進而能提升成像品質。
9. 當第一透鏡的像側面位於光軸附近區域具有凹面部時，能將光線較為貼合的導向第二透鏡，因此能提升成像品質。
10. 當第五透鏡的物側面位於光軸附近區域具有凸面部時，能產生較佳的像差修正效果，因此能有效提升成像品質。
11. Ltt /Tall ≦2.0。(Ltt /Tall )小於2.0時，表示透鏡厚度的總合Tall 相對於總長Ltt 的可薄化的比例較小，考量光學特性和製造能力，滿足此關係式時有較佳配置。較佳的，此關係式又可受下限限制，1.5≦Ltt /Tall ≦2.0。
12. Tall /G23 ≦21.0。(Tall /G23 )小於21.0時，表示G23 相對於透鏡厚度的總合Tall 可薄化的比例較小，因此第二透鏡與第三透鏡能維持較佳的間距G23 以提升成像品質。較佳的，此關係式又可受下限限制，6.0≦Tall /G23 ≦21.0。
13. Tall /G12 ≦17.5。(Tall /G12 )小於17.5時，表示G12 相對於透鏡厚度的總合Tall 可薄化的比例較小，因此第一透鏡與第二透鏡能維持較佳的間距G12 以提升成像品質。較佳的，此關係式又可受下限限制，4.0≦Tall /G12 ≦17.5。
14. Ltt /T5 ≦13.0。(Ltt /T5 )小於13.0時，表示T5 相對於總長Ltt 可薄化的比例較小，考量光學特性和製造能力，滿足此關係式時有較佳配置。較佳的，此關係式又可受下限限制，4.5≦Ltt /T5 ≦13.0。
本發明之光學成像鏡頭1，還可應用於可攜式電子裝置中。請參閱第18圖，其為應用前述光學成像鏡頭1的可攜式電子裝置100的第一較佳實施例。可攜式電子裝置100包含機殼110，及安裝在機殼110內的影像模組120。第18圖僅以行動電話為例，說明可攜式電子裝置100，但可攜式電子裝置100的型式不以此為限。
如第18圖中所示，影像模組120包括如前所述的光學成像鏡頭1。第18圖例示前述第一實施例之光學成像鏡頭1。此外，可攜式電子裝置100另包含用於供光學成像鏡頭1設置的鏡筒130、用於供鏡筒130設置的模組後座單元(module housing unit)140，用於供模組後座單元140設置的基板172，及設置於基板172、且位於光學成像鏡頭1的像側3的影像感測器70。光學成像鏡頭1中之影像感測器70可以是電子感光元件，例如感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件。成像面71是形成於影像感測器70。
本發明所使用的影像感測器70是採用板上連接式晶片封裝的封裝方式而直接連接在基板172上。這和傳統晶片尺寸封裝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。因此，在光學成像鏡頭1中並不需要在影像感測器70之前設置保護玻璃，然本發明並不以此為限。
須注意的是，本實施例雖顯示濾光件60，然而在其他實施例中亦可省略濾光件60之結構，所以濾光件60並非必要。且機殼110、鏡筒130、及/或模組後座單元140可為單一元件或多個元件組裝而成，但無須限定於此。其次，本實施例所使用的影像感測器70是採用板上連接式晶片封裝(Chip on Board,COB)的封裝方式而直接連接在基板172上，然本發明並不以此為限。
具有屈光率的五片透鏡10、20、30、40、50例示性地是以於兩透鏡之間分別存在有空氣間隔的方式設置於鏡筒130內。模組後座單元140具有鏡頭後座141，及設置於鏡頭後座141與影像感測器70之間的影像感測器後座146，然在其它的實施態樣中，不 一定存在有影像感測器後座146。鏡筒130是和鏡頭後座141沿軸線I-I'同軸設置，且鏡筒130設置於鏡頭後座141的內側。
由於本發明光學成像鏡頭1之長度可以僅為4.5公厘左右，因此容許將可攜式電子裝置100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，使本發明之各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19圖，為應用前述光學成像鏡頭1的可攜式電子裝置200的第二較佳實施例。第二較佳實施例的可攜式電子裝置200與第一較佳實施例的可攜式電子裝置100的主要差別在於：鏡頭後座141具有第一座體142、第二座體143、線圈144及磁性元件145。第一座體142供鏡筒130設置並與鏡筒130外側相貼合且沿軸線I-I'設置、第二座體143沿軸線I-I'並環繞著第一座體142之外側設置。線圈144設置在第一座體142的外側與第二座體143的內側之間。磁性元件145設置在線圈144的外側與第二座體143的內側之間。
第一座體142可帶著鏡筒130及設置在鏡筒130內的光學成像鏡頭1沿軸線I-I'，即第一圖之光軸4移動。影像感測器後座146則與第二座體143相貼合。濾光件60，如紅外線濾光片，則是設置在影像感測器後座146。第二實施例可攜式電子裝置200的其他元件結構則與第一實施例的可攜式電子裝置100類似，故在此不再贅述。
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
2‧‧‧物側
3‧‧‧像側
4‧‧‧光軸
10‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧物側面
12‧‧‧像側面
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧物側面
22‧‧‧像側面
23‧‧‧凸面部
24‧‧‧凹面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
36‧‧‧凸面部
37‧‧‧凸面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
43‧‧‧凸面部
44‧‧‧凹面部
46‧‧‧凸面部
47‧‧‧凸面部
50‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧物側面
52‧‧‧像側面
53‧‧‧凸面部
54‧‧‧凹面部
56‧‧‧凹面部
57‧‧‧凸面部
60‧‧‧濾光片
70‧‧‧影像感測器
71‧‧‧成像面
80‧‧‧光圈

Claims (16)

  1. 一種光學成像鏡頭，由一物側至一像側在一光軸上依序包含一第一透鏡、一光圈、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、以及一第五透鏡，每一透鏡都具有屈光率，其中：該第一透鏡具有正屈光率；該第二透鏡具有正屈光率；該第三透鏡具有朝向該像側的一像側面，該像側面在其光軸附近區域具有一凸面部；該第四透鏡具有朝向該像側的一像側面，該像側面在其光軸附近區域具有一凸面部；該第五透鏡具有朝向該像側的一像側面，該像側面在其光軸附近區域具有一凹面部、在其圓周附近區域具有一凸面部；其中，該光學成像鏡頭只有五片具備屈光率之透鏡，且該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡與該第五透鏡在該光軸上的中心厚度總合為Tall ，該第一透鏡與該第二透鏡在該光軸上間的一空氣間隙為G12 ，而滿足Tall /G12 ≦17.5，又該第一透鏡的物側面至成像面於光軸上的距離為Ltt ，該第二透鏡在該光軸上的一中心厚度為T2 ，而滿足Ltt /T2 ≦12.0。
  2. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡的物側面至成像面於光軸上的距離為Ltt ，該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙總合為Gaa ，而滿足Ltt /Gaa ≦7.5。
  3. 如請求項2所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在該光軸上的一中心厚度為T1 ，而滿足Ltt /T1 ≦13.0。
  4. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡具有朝向該物側的一物 側面，該物側面在該光軸附近區域具有一凸面部。
  5. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡到該第五透鏡在該光軸上的四個空氣間隙總合為Gaa ，該第三透鏡在該光軸上的一中心厚度為T3 ，而滿足Gaa /T3 ≦5.0。
  6. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡的物側面至成像面於光軸上的距離為Ltt ，該第一透鏡與該第二透鏡在該光軸上間的一空氣間隙為G12 ，而滿足Ltt /G12 ≦25.0。
  7. 如請求項6所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在該光軸上的一中心厚度為T1 ，滿足Ltt /T1 ≦13.0。
  8. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡具有朝向該像側的一像側面，該像側面在其光軸附近區域具有一凸面部。
  9. 如請求項8所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡具有朝向該像側的一像側面，該像側面在其光軸附近區域具有一凹面部。
  10. 如請求項9所述之光學成像鏡頭，其中該第五透鏡具有朝向該物側的一物側面，該物側面在其光軸附近區域具有一凸面部。
  11. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡的物側面至成像面於光軸上的距離為Ltt ，該第一透鏡在該光軸上的一中心厚度為T1 ，而滿足Ltt /T1 ≦13.0。
  12. 如請求項11所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第 三透鏡、該第四透鏡與該第五透鏡在該光軸上的中心厚度總合為Tall ，該第四透鏡在該光軸上的一中心厚度為T4 ，而滿足Tall /T4 ≦5.2。
  13. 如請求項6所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡與該第五透鏡在該光軸上的中心厚度總合為Tall ，而滿足Ltt /Tall ≦2.0。
  14. 如請求項13所述之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡與該第三透鏡在該光軸上間的一空氣間隙為G23 ，而滿足Tall /G23 ≦21.0。
  15. 如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第五透鏡在該光軸上的一中心厚度為T5 ，而滿足Ltt /T5 ≦13.0。
  16. 一種電子裝置，包含：一機殼；以及一影像模組，安裝在該機殼內，該影像模組包括：如請求項1至15中任一項所述的一光學成像鏡頭；用於供該光學成像鏡頭設置的一鏡筒(barrel)；用於供該鏡筒設置的一模組後座單元；用於供該模組後座單元設置之一基板；以及設置於該光學成像鏡頭之該像側的一影像感測器(sensor)。
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