一种光学成像镜头及应用此镜头之电子装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及光学成像镜头及应用此镜头之电子装置。光学成像镜头，包含包含一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，其中该第一透镜像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第二透镜物侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部，该像侧面具有一位于圆周附近的凹面部，该第三透镜物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部，该第四透镜物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部，该像侧面具有一位于光轴附近的凹面部，且该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述第一透镜～第四透镜共五片。本发明提供了一种轻量化、缩短镜头长度、低制造成本、扩大半视场角并能提供高分辨率与高成像质量的光学成像镜头。
【专利说明】一种光学成像镜头及应用此镜头之电子装置
【技术领域】
[0001]本发明大致上关于一种光学成像镜头，与包含此光学成像镜头之电子装置。具体 而言，本发明特别是指一种具有较短镜头长度之光学成像镜头，及应用此光学成像镜头之 电子装置。
【背景技术】
[0002] 消费性电子产品的规格日新月异，追求轻薄短小的脚步也未曾放慢，因此光学镜 头等电子产品的关键零组件在规格上也必须持续提升，以符合消费者的需求。而光学镜头 最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。
[0003] 美国专利US2007236811为一种五片式光学镜头，其成像质量不佳，由于该设计对 于畸变（Distortion)的抑制能力不佳；且镜头长度长达12腕，如此体积过大的镜头无法适 用于追求轻薄短小而动辄厚度只有10mm薄的电子装置。
[0004] 美国专利US2〇07229984为一种五片式光学镜头，虽然已能将成像质量提升，亦小 幅度缩短其镜头长度至Smm，因此其体积仍然无法符合消费性电子产品的规格需求。
[0005] 综上所述，如何制作出符合消费性电子产品需求的光学镜头，并持续提升其成像 质量，长久以来一直是本领域所热切追求的目标。
【发明内容】
[0006] 于是，本发明可以提供一种轻量化、缩短镜头长度、低制造成本、扩大半视场角并 能提供高分辨率与高成像质量的光学成像镜头。本发明五片式成像镜头从物侧至像侧，在 光轴上依序安排有第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜。
[0007] 本发明提供一种光学成像镜头，包含一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透 镜、一第四透镜与一第五透镜，其中该第一透镜物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部， 该第二透镜像侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部，该第三透镜像侧面具有一位于光轴 附近区域的凸面部，该第四透镜物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部，该第五透镜物 侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，且该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述第 一透镜?第五透镜共五片。
[0008] 本发明光学成像镜头中，第一透镜与第二透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为 G12、第二透镜与第三透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为G23、第三透镜与第四透镜之 间在光轴上空气间隙的宽度为G34,第四透镜与第五透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为 G45,所以第一透镜到第五透镜之间在光轴上之四个空气间隙之总合为Gaa。
[0009] 本发明光学成像镜头中，第一透镜在光轴上的中心厚度为τι、第二透镜在光轴上 的中心厚度为T2、第三透镜在光轴上的中心厚度为T3、第四透镜在光轴上的中心厚度为 T4、第五透镜在光轴上的中心厚度为T5,所以第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第 五透镜在光轴上的中心厚度总合为ALT。另外，第一透镜的物侧面至一成像面在光轴上的长 度为TTL。第五透镜的像侧面至该成像面在光轴上的长度为BFL。
[0010] 本发明光学成像镜头中，满足TTL/G34 S 12.0之关系。
[0011] 本发明光学成像镜头中，满足8·0含TTL/T4 g 12_0之关系。
[0012] 本发明光学成像镜头中，满足Gaa/T2 3 2. 9之关系。
[0013] 本发明光学成像镜头中，满足2. 6兰Gaa/GM兰4· 8之关系。
[0014] 本发明光学成像镜头中，满足八1^八4含5.9之关系。
[0015] 本发明光学成像镜头中，满足TTL/ALT兰1.7之关系。
[0016] 本发明光学成像镜头中，满足BFL/T4爸1.4之关系。
[0017]本发明光学成像镜头中，其中该第五透镜的物侧面更包括一位于圆周附近区域的 凹面部。
[0018] 本发明光学成像镜头中，满足G34/T2 g 1. 5之关系。
[0019] 本发明光学成像镜头中，满足ALT/BFL兰2. 1之关系。
[0020] 本发明光学成像镜头中，满足TTL/Gaa兰5. 3之关系。
[0021] 本发明光学成像镜头中，满足14. 6兰TTL/T2兰22. 0之关系。
[0022] 本发明光学成像镜头中，满足BFL/T2兰4. 0之关系。
[0023] 本发明光学成像镜头中，满足BFL/G34兰2. 9之关系。
[0024] 本发明光学成像镜头中，满足ALT/G23兰5. 7之关系。
[0025] 本发明光学成像镜头中，其中该第五透镜的物侧面更包括一位于圆周区域附近的 凹面部。
[0026] 进一步地，本发明又提供一种应用前述的光学成像镜头之电子装置。本发明的电 子装置，包含机壳、以及安装在机壳内的影像模块。影像模块包括：符合前述技术特征的光 学成像镜头、用于供光学成像镜头设置的镜筒、用于供镜筒设置的模块后座单元、用于供该 模块后座单元设置的一基板，以及设置于该基板且位于该光学成像镜头之一像侧的一影像 传感器。
[0027] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0028] 在本发明的架构之下，符合上述条件式能较佳地使本发明镜头长度缩短、可用光 圈增大、视场角增加、成像质量提升，或制造良率提升而改善先前技术的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1绘示本发明五片式光学成像镜头的第一实施例之示意图。
[0030] 图2A绘示第一实施例在成像面上的纵向球差。
[0031] 图2B绘示第一实施例在弧矢方向的像散像差。
[0032] 图2C绘示第一实施例在子午方向的像散像差。
[0033] 图2D绘示第一实施例的畸变像差。
[0034] 图3绘示本发明五片式光学成像镜头的第二实施例之示意图。
[0035] 图4A绘示第二实施例在成像面上的纵向球差。
[0036] 图4B绘示第二实施例在弧矢方向的像散像差。
[0037] 图4C绘示第二实施例在子午方向的像散像差。
[0038] 图4D绘示第二实施例的畸变像差。
[0039] 图5绘示本发明五片式光学成像镜头的第三实施例之不意图。
[0040]图6A绘示第三实施例在成像面上的纵向球差。
[0041]图6B绘示第三实施例在弧矢方向的像散像差。
[0042]图(3C绘示第三实施例在子午方向的像散像差。
[0043]图6D绘示第三实施例的畸变像差。
[0044]图7绘示本发明五片式光学成像镜头的第四实施例之示意图。
[0045]图8A绘示第四实施例在成像面上的纵向球差。
[0046]图8B绘示第四实施例在弧矢方向的像散像差。
[0047]图8C绘示第四实施例在子午方向的像散像差。
[0048] 图8D绘示第四实施例的畸变像差。
[0049]图9绘示本发明五片式光学成像镜头的第五实施例之示意图。
[0050]图l〇A绘示第五实施例在成像面上的纵向球差。
[0051] 图10B绘示第五实施例在弧矢方向的像散像差。
[0052] 图10C绘示第五实施例在子午方向的像散像差。
[0053] 图10D绘示第五实施例的畸变像差。
[0054] 图11绘示本发明五片式光学成像镜头的第六实施例之示意图。
[0055] 图12A绘示第六实施例在成像面上的纵向球差。
[0056]图1?绘示第六实施例在弧矢方向的像散像差。
[0057]图12C绘示第六实施例在子午方向的像散像差。
[0058] 图1邪绘示第六实施例的畸变像差。
[0059]图Π 绘示本发明五片式光学成像镜头的第七实施例之示意图。
[0060] 图14A绘示第七实施例在成像面上的纵向球差。
[0061]图14B绘示第七实施例在弧矢方向的像散像差。
[0062]图14C绘示第七实施例在子午方向的像散像差。
[0063] 图14D绘示第七实施例的畸变像差。
[0064]图I5绘示本发明光学成像镜头曲率形状之示意图。
[0065]图I6绘示应用本发明五片式光学成像镜头的可携式电子装置的第一较佳实施例 之示意图。
[0066]图I7绘不应用本发明五片式光学成像镜头的可携式电子装置的第二较佳实施例 之示意图。
[0067]图18表不第一实施例详细的光学数据 [0068]图19表不第一实施例详细的非球面数据。
[0069]图20表示第二实施例详细的光学数据。
[0070]图21表示第二实施例详细的非球面数据。
[0071]图22表示第三实施例详细的光学数据。
[0072]图23表示第三实施例详细的非球面数据。
[0073]图24表示第四实施例详细的光学数据。
[0074]图25表示第四实施例详细的非球面数据。
[0075]图26表示第五实施例详细的光学数据。
[0076]图27表示第五实施例详细的非球面数据。
[0077] 图28表示第六实施例详细的光学数据。
[0078] 图29表示第六实施例详细的非球面数据。
[0079] 图30表示第七实施例详细的光学数据。
[0080] 图31表示第七实施例详细的非球面数据。
[0081] 图32表示各实施例之重要参数。
[0082] 【符号说明】
[0083] 1光学成像镜头 2物侧
[0084] 3像侧 4光轴
[0085] 10第一透镜 11第一物侧面
[0086] I2第一像侧面 I3凸面部
[0087] 14凸面部 16凹面部
[0088] 16B凸面部 16C凸面部
[0089] 16D凸面部 16E凸面部
[0090] 16F凸面部 17凸面部
[0091] 20第二透镜 21第二物侧面
[0092] 22第二像侧面 23凸面部
[0093] 24凸面部 26凹面部
[0094] 27凹面部 30第三透镜
[0095] 31第三物侧面 32第三像侧面
[0096] 33凹面部 33D凹面部
[0097] 33E凹面部 33F凹面部
[0098] 34凹面部 34D凹面部
[0099] 34F凹面部 36凸面部
[0100] 37凸面部 40第四透镜
[0101] 41第四物侧面 42第四像侧面
[0102] 43凹面部 44凹面部
[0103] 46凸面部 47凸面部
[0104] 50第五透镜 51第五物侧面
[0105] 52第五像侧面 53凸面部
[0106] 54凹面部 54A凸面部
[0107] 54B凸面部 54C凸面部
[0108] 56凹面部 57凸面部
[0109] 70影像传感器 71成像面
[0110] 72滤光片 80光圈
[0111] 1〇〇可携式电子装置 110机壳
[0112] 120影像模块 130镜筒
[0113] 140模块后座单元 141镜头后座
[0114] 142第一座体 143第二座体
[0115] 144线圈 145磁性组件
[0116] 146影像传感器后座 172基板
[0117] 200可携式电子装置 I光轴
[0118] A?C区域 E延伸部
[0119] Lc主光线 Lm边缘光线
[0120] T1?T5透镜中心厚度
【具体实施方式】 t〇121] 在开始详细描述本发明之前，首先要说明的是，在本发明图式中，类似的组件是以 相同的编号来表示。其中，本篇说明书所言之"一透镜具有正屈光率(或负屈光率)"，是指所 述透镜在光轴附近区域具有正屈光率(或负屈光率）而言。"一透镜的物侧面(或像侧面）具 有位于某区域的凸面部(或凹面部)"，是指该区域相较于径向上紧邻该区域的外侧区域，朝 平行于光轴的方向更为"向外凸起"（或"向内凹陷"）而言。以图15为例，其中I为光轴且 此一透镜是以该光轴I为对称轴径向地相互对称，该透镜之物侧面于A区域具有凸面部、B 区域具有凹面部而C区域具有凸面部，原因在于A区域相较于径向上紧邻该区域的外侧区 域(即B区域)，朝平行于光轴的方向更为向外凸起，B区域则相较于C区域更为向内凹陷，而 C区域相较于E区域也同理地更为向外凸起。"圆周附近区域"，是指位于透镜上仅供成像光 线通过之曲面之圆周附近区域，亦即图中之C区域，其中，成像光线包括了主光线Lc(chief ray)及边缘光线Lm (marginal ray)。"光轴附近区域"是指该仅供成像光线通过之曲面之 光轴附近区域,亦即图15中之A区域。此外，各透镜还包含一延伸部E，用以供该透镜组装 于光学成像镜头内，理想的成像光线并不会通过该延伸部E，但该延伸部E之结构与形状并 不限于此，以下之实施例为求图式简洁均省略了延伸部。
[0122] 如图1所示，本发明光学成像镜头1，从放置物体(图未示)的物侧2至成像的像侧 3,沿着光轴（optical axis) 4,依序包含有第一透镜10、一光圈80、第二透镜20、第三透镜 30、第四透镜40、一第五透镜50,滤光片72及成像面（image plane)71。一般说来，第一透 镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40与第五透镜50都可以是由透明的塑料材质 所制成，但本发明不以此为限。在本发明光学成像镜头1中，具有屈光率的镜片总共只有五 片。光轴4为整个光学成像镜头1的光轴，所以每个透镜的光轴和光学成像镜头1的光轴 都是相同的。
[0123] 此外，光学成像镜头1还包含光圈（aperture stop)8〇,而设置于适当之位置。在 图1中，光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。当由位于物侧2之待拍摄物 (图未示）所发出的光线（图未示）进入本发明光学成像镜头1时，即会经由第一透镜10、光 圈80、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50与滤光片72之后，会在像侧3 的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。
[0124] 在本发明各实施例中，选择性设置的滤光片72还可以是具各种合适功能之滤镜， 可滤除特定波长的光线，例如红外线等，置于第五透镜50与成像面71之间。滤光片72的 材质为玻璃。
[0125] 本发明光学成像镜头1中之各个透镜,都分别具有朝向物侧2的物侧面，与朝向像 侦U 3的像侧面。另外，本发明光学成像镜头1中之各个透镜，亦都具有接近光轴4的光轴附 近区域、与远离光轴4的圆周附近区域。例如，第一透镜10具有第一物侧面11与第一像侧 面12 ;第二透镜20具有第二物侧面21与第二像侧面22 ;第三透镜30具有第三物侧面31 与第三像侧面32 ;第四透镜40具有第四物侧面41与第四像侧面42 ;第五透镜50具有第五 物侧面51与第五像侧面52。
[0126] 本发明光学成像镜头1中之各个透镜，还都分别具有位在光轴4上的中心厚 度。例如，第一透镜10具有第一透镜厚度T1、第二透镜20具有第二透镜厚度T2、第三透 镜30具有第三透镜厚度T3、第四透镜40具有第四透镜厚度T4、第五透镜50具有第五透 镜厚度T 5。所以，在光轴4上光学成像镜头1中透镜的中心厚度总合称为ALT。亦即， ALT=Tl+T2+T3+T4+T5〇
[0127]另外，本发明光学成像镜头1中在各个透镜之间又具有位在光轴4上的空气间隙 (air gap)。例如，第一透镜1〇到第二透镜20之间空气间隙宽度G12、第二透镜20到第三 透镜30之间空气间隙宽度G23、第三透镜30到第四透镜40之间空气间隙宽度G34、第四透 镜40到第五透镜50之间空气间隙宽度G45。所以，第一透镜10到第五透镜50之间位于光 轴4上各透镜间之四个空气间隙宽度之总合即称为Gaa。亦即，Gaa=G12+G23+G34+G45。 [0 128]另外，第一透镜10的第一物侧面11至成像面71在光轴4上的长度，也就是整个 光学成像镜头的系统总长度为TTL。第五透镜 5〇的第五像侧面52至成像面71在光轴4上 的长度为BFL。
[0129] 第一实施例
[0130] 请参阅图1，例示本发明光学成像镜头1的第一实施例。第一实施例在成像面71 上的纵向球差（longitudinal spherical aberration)请参考图 2A、弧矢（sagittal)方向 的像散像差（astigmatic field aberration)请参考图2B、子午（tangential)方向的像散 像差请参考图2C、以及畸变像差（distortion aberration)请参考图2D。所有实施例中各 球差图之Y轴代表视场，其最高点均为1. 0,此实施例中各像散图及畸变图之γ轴代表像高， 系统像闻为3. 00mm。
[0131]本发明光学成像镜头1的第一实施例依序包含一第一透镜10、一光圈80、一第二 透镜20、一第三透镜30、一第四透镜40、一第五透镜50、一滤光片72。在本较佳实施例中， 光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。滤光片72可以防止特定波长的光线 (例如红外线）投射至成像面而影响成像质量。
[0132]该第一透镜10具有正屈光率。朝向物侧2的第一物侧面11，具有一位于光轴附近 区域的凸面部13以及一位于圆周附近区域的凸面部14,朝向像侧3的第一像侧面12,具有 一位于光轴附近区域的凹面部16以及一圆周附近区域的凸面部 17。
[0133]第二透镜2〇具有负屈光率。朝向物侧2的第二物侧面21，具有一位于光轴附近区 域的凸面部23以及一圆周附近的凸面部24,朝向像侧3的第二像侧面22，具有一位于光轴 附近区域的凹面部26以及一位于圆周附近区域的凹面部27。 、
[0134]第三透镜30具有正屈光率，朝向物侧2的第三物侧面31，具有一位于光轴附近区 域的凹面部33以及一位于圆周附近区域的凹面部34,而朝向像侧3的第三像侧面32,具有 一位于光轴附近区域的凸面部36以及一在圆周附近的凸面部 37。 、 ^
[0135]第四透镜40具有正屈光率，朝向物侧2的第四物侧面41，具有一位于光轴附近区 域的凹面部43以及一在圆周附近的凹面部44,朝向像侧3的第四像侧面42,具有一位于光 轴附近区域的凸面部46以及一位于圆周附近区域的凸面部 47。 、
[0136] 第五透镜50具有负屈光率，朝向物侧2的第五物侧面51，具有一位于光轴附近区 域的凸面部53以及一在圆周附近的凹面部54,朝向像侧3的第五像侧面52,具有一位于光 轴附近区域的凹面部56以及一位于圆周附近区域的凸面部57。滤光片72位于第五透镜 50以及成像面71之间。
[0137] 在本发明光学成像镜头1中，从第一透镜10到第五透镜50中，所有物侧面 11/21/31/41/51与像侧面12/22/32/42/52共计十个曲面，均为非球面。此等非球面系经由 下列公式所定义：
【权利要求】
1. 一种光学成像镜头，其特征在于：从一物侧至一像侧沿一光轴依序包含： 一第一透镜，其物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部； 一光圈； 一第二透镜，其像侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部； 一第三透镜，其像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部； 一第四透镜，其物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；以及 一第五透镜，其物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部； 其中，该光学成像镜头只有上述五片透镜具有屈光率，该第一透镜物侧面至一成像面 在该光轴上的长度为TTL，该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的间隙宽度为G34,该第 四透镜在该光轴上的中心厚度为Τ4,并满足TTL/G34兰12. 0,以及8. 0含TTL/T4兰12. 0 两条件。
2. 根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第一透镜至该第五 透镜之间在光轴上四个空气间隙的宽度总和为Gaa，该第二透镜在该光轴上的中心厚度为 T2,并满足Gaa/T2兰2. 9之条件。
3. 根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第二透镜与该第三 透镜之间在光轴上的间隙宽度为G23,并满足2. 6 S Gaa/G23 € 4. 8之条件。
4. 根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第一透镜至该第五 透镜在该光轴上的所有透镜之中心厚度总和为ALT，并满足ALT/T4 S 5.9。
5. 根据权利要求4所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中更满足TTL/ALT会1. 7 之条件。
6. 根据权利要求5所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第五透镜的物侧面 更包括一位于圆周附近区域的凹面部。
7. 根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第二透镜在该光轴 上的中心厚度为T2,并满足G34/T2兰1.5之条件。
8. 根据权利要求7所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第一透镜至该第五 透镜之间在光轴上四个空气间隙的宽度总和为Gaa，该第二透镜与该第三透镜之间在光轴 上的间隙宽度为G23,并满足2. 6兰Gaa/G23爸4· 8之条件。
9. 根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第五透镜的像侧面 至一成像面在该光轴上的长度为BFL，该第一透镜至该第五透镜在该光轴上的所有透镜之 中心厚度总和为ALT，并满足ALT/BFL爸2. 1。
10. 根据权利要求9所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第一透镜至该第五 透镜之间在光轴上四个空气间隙的宽度总和为Gaa,并满足TTL/Gaa = 5. 3之条件。
11. 根据权利要求1〇所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第二透镜在该光 轴上的中心厚度为T2,并满足14. 6 S TTL/T2 S 22. 0之条件。
12. 根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第五透镜的像侧 面至一成像面在该光轴上的长度为BFL，该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2,并满足 BFL/T2兰4. 0之条件。
13. 根据权利要求12所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中更满足BFL/ G34兰2. 9之条件。
14. 根据权利要求13所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第一透镜至该第 五透镜在该光轴上的所有透镜之中心厚度总和为 ALT，该第二透镜与该第三透镜之间在光 轴上的间隙宽度为G23,并满足ALT/G23芎5. 7之条件。
15. 根据权利要求14所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第五透镜的物侧 面更包括一位于圆周区域附近的凹面部。 ie. -种电子装置，其特征在于：一机壳；及一影像模块，安装在该机壳内，该影像模块 包括：如权利要求1至I5中任一项所述的一光学成像镜头;用于供该光学成像镜头设置的 一镜筒；用于供该镜筒设置的一模块后座单元；用于供该模块后座单元设置的?基板；以 及设置于该基板且位于该光学成像镜头之一像侧的一影像传感器。
【文档编号】G02B13/18GK104142561SQ201410152642
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】陈思翰, 叶龙, 林家正 申请人:玉晶光电(厦门)有限公司