光学成像镜头的制作方法

文档序号:11176097阅读:1006来源:国知局
光学成像镜头的制造方法与工艺

本发明涉及光学组件领域,尤其涉及一种光学成像镜头。



背景技术:

消费性电子产品的规格日新月异(例如手机、相机、平板计算机、个人数字助理、车用摄影装置等),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。光学镜头最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。随着电荷耦合组件(chargecoupleddevice,ccd)或互补式金氧半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,cmos)感测组件之技术进步和尺寸缩小,装戴在摄影模块中的光学成像镜头也需要缩小体积,但光学成像镜头之良好光学性能也是必要顾及之处。

然而,光学镜头设计并非单纯将成像质量佳的镜头等比例缩小就能制作出兼具成像质量与微型化的光学镜头,设计过程不仅牵涉到材料特性,还必须考虑到制作、组装良率等生产面的实际问题。以习知的六片式透镜结构而言,其最靠近物侧的透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离均较大,不利手机和数字相机的薄型化,因此极需要开发成像质量良好且镜头长度缩短的镜头。



技术实现要素:

本发明提供一种光学成像镜头,其在缩短镜头系统长度的条件下,仍能具有良好的成像质量。

本发明的一实施例提出一种光学成像镜头,从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜,其中第一透镜至第六透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。第一透镜的材质为塑料,且第二透镜的材质为塑料。第三透镜具有正屈光率,且第三透镜的像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部,第四透镜具有负屈光率,且第四透镜的物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。第五透镜的物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部,第五透镜的像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部,且第六透镜的材质为塑料。光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述六片。光学成像镜头符合:gmaxf/gmaxt≦2.5,其中gmaxf为第一透镜至第六透镜在光轴上的五个空气间隙的第一大值,且gmaxt为第一透镜至第六透镜在光轴上的五个空气间隙的第三大值。

进一步的,其中该光学成像镜头更符合:t1/t2≦4.5,其中t1为该第一透镜在该光轴上的厚度,且t2为该第二透镜在该光轴上的厚度。

进一步的,其中该光学成像镜头更符合:efl/ttl≧0.95,其中efl为该光学成像镜头的系统焦距,且ttl为该第一透镜的该物侧面到该光学成像镜头的一成像面在该光轴上的距离。

进一步的,其中该光学成像镜头更符合:efl/alt≧1.6,其中alt为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜及该第六透镜在该光轴上的厚度的总和。

进一步的,其中该光学成像镜头更符合:alt/aag≦2.7,其中aag为该第一透镜至该第六透镜在该光轴上的该五个空气间隙的总和。

进一步的,其中该光学成像镜头更符合:(g12+g45)/t4≦4.0,其中g12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙,g45为该第四透镜到该第五透镜在该光轴上的空气间隙,且t4为该第四透镜在该光轴上的厚度。

进一步的,其中该光学成像镜头更符合:t6/(g23+g56)≦5.0,其中t6为该第六透镜在该光轴上的厚度,g23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙,且g56为该第五透镜到该第六透镜在该光轴上的空气间隙。

进一步的,其中该光学成像镜头更符合:alt/(g23+g34)≦5.6,其中g34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙。

进一步的,其中该光学成像镜头符合:ttl/bfl≦8.0,其中bfl为该第六透镜的该像侧面到该成像面在该光轴上的距离。

进一步的,其中该光学成像镜头符合:(g34+g45+g56)/(t4+t5)≧2.0,其中t5为该第五透镜在该光轴上的厚度。

本发明的一实施例提出一种光学成像镜头,从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜,其中第一透镜至第六透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。第一透镜的材质为塑料,且第一透镜的像侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部,且第二透镜的材质为塑料。第三透镜具有正屈光率,且第三透镜的像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部,第四透镜具有负屈光率,且第四透镜的物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。第五透镜具有负屈光率,第五透镜的物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部,且第六透镜的材质为塑料。光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述六片。光学成像镜头符合:gmaxf/gmaxt≦2.5,其中gmaxf为第一透镜至第六透镜在光轴上的五个空气间隙的第一大值,且gmaxt为第一透镜至第六透镜在光轴上的五个空气间隙的第三大值。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:t1/t2≦4.5,其中t1为该第一透镜在该光轴上的厚度,且t2为该第二透镜在该光轴上的厚度。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:efl/ttl≧0.95,其中efl为该光学成像镜头的系统焦距,且ttl为该第一透镜的该物侧面到该光学成像镜头的一成像面在该光轴上的距离。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:(t5+t6)/t4≧3.5,其中t5为该第五透镜在该光轴上的厚度,t6为该第六透镜在该光轴上的厚度,且t4为该第四透镜在该光轴上的厚度。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:(g45+g56)/t2≦6.0,其中g45为该第四透镜到该第五透镜在该光轴上的空气间隙,g56为该第五透镜到该第六透镜在该光轴上的空气间隙。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:efl/(t3+t4)≧6.9,其中t3为该第三透镜在该光轴上的厚度。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:aag/t2≦9.0,其中agg为该第一透镜至该第六透镜在该光轴上的该五个空气间隙的总和。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:(g56+t6)/t1≧1.5。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:(g34+g45)/g56≦5.5,其中g34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙。

进一步,其中该光学成像镜头更符合:ttl/(g23+g45)≧6.0,其中g23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙。

基于上述,本发明的实施例的光学成像镜头的有益效果在于:藉由上述透镜的屈光率及面形设计,以及藉由上述透镜间的空气间隙符合上述条件式的设计,光学成像镜头可在有效缩短镜头长度的同时确保成像质量及达成望远的功效。

附图说明

图1是一示意图,说明一透镜的面形结构。

图2是一示意图,说明一透镜的面形凹凸结构及光线焦点。

图3是一示意图,说明一范例一的透镜的面形结构。

图4是一示意图,说明一范例二的透镜的面形结构。

图5是一示意图,说明一范例三的透镜的面形结构。

图6是本发明之第一实施例之光学成像镜头的示意图。

图7a是第一实施例之光学成像镜头的纵向球差图示图。

图7b是第一实施例之光学成像镜头的有关弧矢方向的场曲像差图示图。

图7c是第一实施例之光学成像镜头的有关子午方向的场曲像差图示图。

图7d是第一实施例之光学成像镜头的畸变像差图示图。

图8是本发明之第一实施例之光学成像镜头的详细光学数据。

图9是本发明之第一实施例之光学成像镜头的非球面参数。

图10是本发明的第二实施例的光学成像镜头的示意图。

图11a是第二实施例之光学成像镜头的纵向球差图示图。

图11b是第二实施例之光学成像镜头的有关弧矢方向的场曲像差图示图。

图11c是第二实施例之光学成像镜头的有关子午方向的场曲像差图示图。

图11d是第二实施例之光学成像镜头的畸变像差图示图。

图12是本发明之第二实施例之光学成像镜头的详细光学数据。

图13是本发明之第二实施例之光学成像镜头的非球面参数。

图14是本发明的第三实施例的光学成像镜头的示意图。

图15a是第三实施例之光学成像镜头的纵向球差图示图。

图15b是第三实施例之光学成像镜头的有关弧矢方向的场曲像差图示图。

图15c是第三实施例之光学成像镜头的有关子午方向的场曲像差图示图。

图15d是第三实施例之光学成像镜头的畸变像差图示图。

图16是本发明之第三实施例之光学成像镜头的详细光学数据。

图17是本发明之第三实施例之光学成像镜头的非球面参数。

图18是本发明的第四实施例的光学成像镜头的示意图。

图19a是第四实施例之光学成像镜头的纵向球差图示图。

图19b是第四实施例之光学成像镜头的有关弧矢方向的场曲像差图示图。

图19c是第四实施例之光学成像镜头的有关子午方向的场曲像差图示图。

图19d是第四实施例之光学成像镜头的畸变像差图示图。

图20是本发明之第四实施例之光学成像镜头的详细光学数据。

图21是本发明之第四实施例之光学成像镜头的非球面参数。

图22是本发明的第五实施例的光学成像镜头的示意图。

图23a是第五实施例之光学成像镜头的纵向球差图示图。

图23b是第五实施例之光学成像镜头的有关弧矢方向的场曲像差图示图。

图23c是第五实施例之光学成像镜头的有关子午方向的场曲像差图示图。

图23d是第五实施例之光学成像镜头的畸变像差图示图。

图24是本发明之第五实施例之光学成像镜头的详细光学数据。

图25是本发明之第五实施例之光学成像镜头的非球面参数。

图26是本发明的第六实施例的光学成像镜头的示意图。

图27a是第六实施例之光学成像镜头的纵向球差图示图。

图27b是第六实施例之光学成像镜头的有关弧矢方向的场曲像差图示图。

图27c是第六实施例之光学成像镜头的有关子午方向的场曲像差图示图。

图27d是第六实施例之光学成像镜头的畸变像差图示图。

图28是本发明之第六实施例之光学成像镜头的详细光学数据。

图29是本发明之第六实施例之光学成像镜头的非球面参数。

图30是本发明之第一至第六实施例之光学成像镜头的各重要参数及其关系式的数值。

具体实施方式

本篇说明书所言之「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」,是指所述透镜以高斯光学理论计算出来之光轴上的屈光率为正(或为负)。该像侧面、物侧面定义为成像光线通过的范围,其中成像光线包括了主光线(chiefray)lc及边缘光线(marginalray)lm,如图1所示。

附图中的数字符号说明10:光学成像镜头;100:成像面;2:光圈;3:第一透镜;31、41、51、61、71、81、91:物侧面;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:像侧面;4:第二透镜;5:第三透镜;6:第四透镜;7:第五透镜;8:第六透镜;9:滤光片;a:光轴附近区域;c:圆周附近区域;e:延伸部;i:光轴;lc:主光线;lm:边缘光线;m、r:点。

图1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,光线通过光轴上的区域为光轴附近区域a,边缘光线通过的区域为圆周附近区域c,此外,该透镜还包含一延伸部e(即圆周附近区域c径向上向外的区域),用以供该透镜组装于一光学成像镜头内,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部分的延伸部。更详细的说,判定面形或光轴附近区域、圆周附近区域、或多个区域的范围的方法如下:

1.请参照图1,其系一透镜径向上的剖视图。以该剖视图观之,在判断前述区域的范围时,定义一中心点为该透镜表面上与光轴的一交点,而一转换点是位于该透镜表面上的一点,且通过该点的一切线与光轴垂直。如果径向上向外有复数个转换点,则依序为第一转换点,第二转换点,而有效半效径上距光轴径向上最远的转换点为第n转换点。中心点和第一转换点之间的范围为光轴附近区域,第n转换点径向上向外的区域为圆周附近区域,中间可依各转换点区分不同的区域。此外,有效半径为边缘光线lm与透镜表面交点到光轴i上的垂直距离。

2.如图2所示,该区域的形状凹凸系以平行通过该区域的光线(或光线延伸线)与光轴的交点在像侧或物侧来决定(光线焦点判定方式)。举例言之,当光线通过该区域后,光线会朝像侧聚焦,与光轴的焦点会位在像侧,例如图2中r点,则该区域为凸面部。反之,若光线通过该某区域后,光线会发散,其延伸线与光轴的焦点在物侧,例如图2中m点,则该区域为凹面部,所以中心点到第一转换点间为凸面部,第一转换点径向上向外的区域为凹面部;由图2可知,该转换点即是凸面部转凹面部的分界点,因此可定义该区域与径向上相邻该区域的内侧的区域,系以该转换点为分界具有不同的面形。另外,若是光轴附近区域的面形判断可依该领域中通常知识者的判断方式,以r值(指近轴的曲率半径,通常指光学软件中的透镜数据库(lensdata)上的r值)正负判断凹凸。以物侧面来说,当r值为正时,判定为凸面部,当r值为负时,判定为凹面部;以像侧面来说,当r值为正时,判定为凹面部,当r值为负时,判定为凸面部,此方法判定出的凹凸和光线焦点判定方式相同。

3.若该透镜表面上无转换点,该光轴附近区域定义为有效半径的0~50%,圆周附近区域定义为有效半径的50~100%。

图3范例一的透镜像侧表面在有效半径上仅具有第一转换点,则第一区为光轴附近区域,第二区为圆周附近区域。此透镜像侧面的r值为正,故判断光轴附近区域具有一凹面部;圆周附近区域的面形和径向上紧邻该区域的内侧区域不同。即,圆周附近区域和光轴附近区域的面形不同;该圆周附近区域系具有一凸面部。

图4范例二的透镜物侧表面在有效半径上具有第一及第二转换点,则第一区为光轴附近区域,第三区为圆周附近区域。此透镜物侧面的r值为正,故判断光轴附近区域为凸面部;第一转换点与第二转换点间的区域(第二区)具有一凹面部,圆周附近区域(第三区)具有一凸面部。

图5范例三的透镜物侧表面在有效半径上无转换点,此时以有效半径0%~50%为光轴附近区域,50%~100%为圆周附近区域。由于光轴附近区域的r值为正,故此物侧面在光轴附近区域具有一凸面部;而圆周附近区域与光轴附近区域间无转换点,故圆周附近区域具有一凸面部。

图6为本发明之第一实施例之光学成像镜头的示意图,而图7a至图7d为第一实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图6,本发明的第一实施例之光学成像镜头10从物侧至像侧沿光学成像镜头10的一光轴i依序包含一光圈2、一第一透镜3、一第二透镜4、一第三透镜5、一第四透镜6、一第五透镜7、一第六透镜8及一滤光片9。当由一待拍摄物所发出的光线进入光学成像镜头10,并经由光圈2、第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、一第五透镜7、一第六透镜8及滤光片9之后,会在一成像面100(imageplane)形成一影像。滤光片9例如为红外线截止片(ircut-offfilter),用于防止光线中的红外线透射至成像面100而影响成像质量。补充说明的是,物侧是朝向待拍摄物的一侧,而像侧是朝向成像面100的一侧。

在本实施例中,光学成像镜头10的第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、第五透镜7、第六透镜8及滤光片9都各自具有一朝向物侧且使成像光线通过之物侧面31、41、51、61、71、81、91及一朝向像侧且使成像光线通过之像侧面32、42、52、62、72、82、92。在本实施例中,光圈2置于第一透镜3的物侧面31。

此外,为了满足产品轻量化的需求,第一透镜3至第六透镜8皆为具备屈光率且都是塑料材质所制成,但第一透镜3至第六透镜8的材质仍不以此为限制。

第一透镜3具有正屈光率。第一透镜3的物侧面31为一凸面,且具有一位于光轴i附近区域的凸面部311及一位于圆周附近区域的凸面部313。第一透镜3的像侧面32为一凹面,且具有一位于光轴i附近区域的凹面部322及一位于圆周附近区域的凹面部324。在本实施例中,第一透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面(asphericsurface)。

第二透镜4具有负屈光率。第二透镜4的物侧面41为一凸面,且具有一位于光轴i附近区域的凸面部411及一位于圆周附近区域的凸面部413。第二透镜4的像侧面42为一凹面,且具有一位于光轴i附近区域的凹面部422及一位于圆周附近区域的凹面部424。在本实施例中,第二透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面。

第三透镜5具有正屈光率。第三透镜5的物侧面51为一凸面,且具有一位于光轴i附近区域的凸面部511及一位于圆周附近区域的凸面部513。第三透镜5的像侧面52为一凹面,且具有一位于光轴i附近区域的凹面部522及一位于圆周附近区域的凹面部524。在本实施例中,第三透镜5的物侧面51与像侧面52皆为非球面。

第四透镜6具有负屈光率。第四透镜6的物侧面61为一凹面,且具有一位于光轴i附近区域的凹面部612及一位于圆周附近区域的凹面部614。第四透镜6的像侧面62为一凸面,且具有一位于光轴i附近区域的凸面部621及一位于圆周附近区域的凸面部623。在本实施例中,第四透镜6的物侧面61与像侧面62皆为非球面。

第五透镜7具有负屈光率。第五透镜7的物侧面71为一凹面,且具有一位于光轴i附近区域的凹面部712及一位于圆周附近区域的凹面部714。第五透镜7的像侧面72具有一位于光轴i附近区域的凹面部722及一位于圆周附近区域的凸面部723。在本实施例中,第五透镜7的物侧面71与像侧面72皆为扩展非球面(extendedaspheresurface)。

第六透镜8具有正屈光率。第六透镜8的物侧面81具有一位于光轴i附近区域的凸面部811及一位于圆周附近区域的凹面部814。第六透镜8的像侧面82具有一位于光轴i附近区域的凹面部822及一位于圆周附近区域的凸面部823。在本实施例中,第六透镜8的物侧面81与像侧面82皆为扩展非球面。

在本实施例中,光学成像镜头10具有屈光率的透镜只有上述六片。

第一实施例的其他详细光学数据如图8所示,且第一实施例的光学成像镜头10的整体系统焦距(effectivefocallength,efl)为4.752毫米(millimiter,mm),半视场角(halffieldofview,hfov)为24.239°,光圈值(f-number,fno)为2.45,其系统长度为4.615mm,像高为2.297mm。其中,系统长度是指由第一透镜3的物侧面31到成像面100在光轴i上的距离。

此外,在本实施例中,第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、第五透镜7以及第六透镜8的物侧面31、41、51、61、71、81及像侧面32、42、52、62、72、82共计十二个面均是非球面,其中物侧面31、41、51、61与像侧面32、42、52、62为一般的偶次非球面(evenaspheresurface),而物侧面71、81与像侧面72、82是扩展非球面,而这些非球面是依下列公式定义:

其中:

y:非球面曲线上的点与光轴i的距离;

z:非球面之深度(非球面上距离光轴i为y的点,与相切于非球面光轴i上顶点之切面,两者间的垂直距离);

r:透镜表面近光轴i处的曲率半径;

k:锥面系数(conicconstant);

a2i:第2i阶非球面系数;

rn:归一化半径(normalizationradius),当rn=1时,公式(1)所定义的非球面为一般偶次非球面,而当rn≠1时,公式(1)所定义的非球面为扩展非球面。

第一透镜3的物侧面31到第六透镜8的像侧面82在公式(1)中的各项非球面系数如图9所示。其中,图9中字段编号31表示其为第一透镜3的物侧面31的非球面系数,其它字段依此类推。

另外,第一实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图30所示。

其中,

efl为光学成像镜头10的系统焦距;

hfov为光学成像镜头10的半视场角;

fno为光学成像镜头10的光圈值;

t1为第一透镜3在光轴i上的厚度;

t2为第二透镜4在光轴i上的厚度;

t3为第三透镜5在光轴i上的厚度;

t4为第四透镜6在光轴i上的厚度;

t5为第五透镜7在光轴i上的厚度;

t6为第六透镜8在光轴i上的厚度;

g12为第一透镜3的像侧面32至第二透镜4的物侧面41在光轴i上的距离,即第一透镜3到第二透镜4在光轴i上的空气间隙;

g23为第二透镜4的像侧面42到第三透镜5的物侧面51在光轴i上的距离,即第二透镜4到第三透镜5在光轴i上的空气间隙;

g34为第三透镜5的像侧面52到第四透镜6的物侧面61在光轴i上的距离,即第三透镜5到第四透镜6在光轴i上的空气间隙;

g45为第四透镜6的像侧面62到第五透镜7的物侧面71在光轴i上的距离,即第四透镜6到第五透镜7在光轴i上的空气间隙;

g56为第五透镜7的像侧面72到第六透镜8的物侧面81在光轴i上的距离,即第五透镜7到第六透镜8在光轴i上的空气间隙;

g6f为第六透镜8的像侧面82到滤光片9的物侧面91在光轴i上的距离,即第六透镜8到滤光片9在光轴i上的空气间隙;

tf为滤光片9在光轴i上的厚度;

gfp为滤光片9的像侧面92到成像面100在光轴i上的距离,即滤光片9到成像面100在光轴i上的空气间隙;

ttl为第一透镜3的物侧面31到成像面100在光轴i上的距离;

bfl为第六透镜8的像侧面82到成像面100在光轴i上的距离;

aag为第一透镜3至第六透镜8在光轴i上的五个空气间的总和,即g12、g23、g34、g45及g56之和;

alt为第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、第五透镜7及第六透镜8在光轴i上的厚度的总和,即t1、t2、t3、t4、t5及t6之和;

tl为第一透镜3的物侧面31到第六透镜8的像侧面82在光轴i上的距离;

gmaxf为第一透镜3至第六透镜8在光轴i上的五个空气间隙的第一大值,即g12、g23、g34、g45及g56中的第一大值;

gmaxt为第一透镜3至第六透镜8在光轴i上的五个空气间隙的第三大值,即g12、g23、g34、g45及g56中的第三大值。

另外,再定义:

f1为第一透镜3的焦距;

f2为第二透镜4的焦距;

f3为第三透镜5的焦距;

f4为第四透镜6的焦距;

f5为第五透镜7的焦距;

f6为第六透镜8的焦距;

n1为第一透镜3的折射率;

n2为第二透镜4的折射率;

n3为第三透镜5的折射率;

n4为第四透镜6的折射率;

n5为第五透镜7的折射率;

n6为第六透镜8的折射率;

ν1为第一透镜3的阿贝系数;

ν2为第二透镜4的阿贝系数;

ν3为第三透镜5的阿贝系数;

ν4为第四透镜6的阿贝系数;

ν5为第五透镜7的阿贝系数;及

ν6为第六透镜8的阿贝系数。

再配合参阅图7a至图7d,图7a的图式说明第一实施例的纵向球差(longitudinalsphericalaberration),图7b与图7c的图式则分别说明第一实施例在成像面100上有关弧矢(sagittal)方向的场曲(fieldcurvature)像差及子午(tangential)方向的场曲像差,图7d的图式则说明第一实施例在成像面100上的畸变像差(distortionaberration)。本第一实施例的纵向球差图示图7a是在光瞳半径(pupilradius)为0.9698mm时所模拟的。另外,本第一实施例的纵向球差图示图7a中,每一种波长(即如图所示的650纳米(nanometer,nm)、555nm及470nm的波长的每一种)所成的曲线皆很靠近并向中间靠近,说明每一种波长不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近,由每一波长的曲线的偏斜幅度可看出,不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±7.8微米(micrometer,μm)范围内,故本实施例确实明显改善相同波长的球差,此外,红、绿、蓝三种代表波长(即如图所示的650nm、555nm及470nm的三种波长)彼此间的距离也相当接近,代表不同波长光线的成像位置已相当集中,因而使色像差也获得明显改善。

在图7b与图7c的二个场曲像差图示中,三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±60微米内,说明本第一实施例的光学系统能有效消除像差。而图7d的畸变像差图式则显示本第一实施例的畸变像差维持在±9.1%的范围内,说明本第一实施例的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求,据此说明本第一实施例相较于现有光学镜头,在系统长度已缩短至4.615mm左右的条件下,仍能提供较佳的成像质量,故本第一实施例能在维持良好光学性能之条件下缩短镜头长度,以实现薄型化的产品设计。

图10为本发明的第二实施例的光学成像镜头的示意图,而图11a至图11d为第二实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图10,本发明光学成像镜头10的一第二实施例,其与第一实施例大致相似,而两者的差异在于各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6、7、8间的参数或多或少有些不同。在此需注意的是,为了清楚地显示图面,图10中省略部分与第一实施例相似的凹面部与凸面部的标号。

光学成像镜头10详细的光学数据如图12所示,且第二实施例的光学成像镜头10的整体系统焦距为4.707mm,半视场角(hfov)为24.312°,光圈值(fno)为2.45,系统长度为4.624mm,像高则为2.297mm。此外,在本实施例中,第一透镜3至第六透镜8的材质皆为塑料。

如图13所示,则为第二实施例的第一透镜3的物侧面31到第六透镜8的像侧面82在公式(1)中的各项非球面系数。

另外,第二实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图30所示。

本第二实施例的纵向球差图示图11a是在光瞳半径为0.9605mm时所模拟的。本第二实施例的纵向球差图示图11a中,不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±8.5微米的范围内。在图11b与图11c的二个场曲像差图示中,三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±70微米内。而图11d的畸变像差图式则显示本第二实施例的畸变像差维持在±11%的范围内。据此说明本第二实施例相较于现有光学镜头,在系统长度已缩短至4.624mm左右的条件下,仍能提供较佳的成像质量。

经由上述说明可得知,第二实施例相较于第一实施例的优点在于:由于各透镜在光轴i附近区域与圆周附近区域的厚度差异较小,第二实施例比第一实施例易于制造,因此良率较高。

图14为本发明的第三实施例的光学成像镜头的示意图,而图15a至图15d为第三实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图14,本发明光学成像镜头10的一第三实施例,其与第一实施例大致相似,而两者的主要差异在于各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6、7、8间的参数或多或少有些不同。在此需注意的是,为了清楚地显示图面,图14中省略部分与第一实施例相似的凹面部与凸面部的标号。

光学成像镜头10详细的光学数据如图16所示,且第三实施例的光学成像镜头10的整体系统焦距为5.460mm,半视场角(hfov)为22.111°,光圈值(fno)为2.45,系统长度为5.503mm,像高则为2.297mm。此外,在本实施例中,第一透镜3至第六透镜8的材质皆为塑料。

如图17所示,则为第三实施例的第一透镜3的物侧面31到第六透镜8的像侧面82在公式(1)中的各项非球面系数。

另外,第三实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图30所示。

本第三实施例的纵向球差图示图15a是在光瞳半径为1.1142mm时所模拟的。本第三实施例的纵向球差图示图15a中,不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±8.9微米的范围内。在图15b与图15c的二个场曲像差图示中,三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±28微米内。而图15d的畸变像差图式则显示本第三实施例的畸变像差维持在±4.5%的范围内。据此说明本第三实施例相较于现有光学镜头,在系统长度已缩短至5.503mm左右的条件下,仍能提供较佳的成像质量。

经由上述说明可得知,第三实施例相较于第一实施例的优点在于:第三实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角,因此更利于望远;第三实施例的场曲像差小于第一实施例的场曲像差,第三实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。此外,由于各透镜在光轴i附近区域与圆周附近区域的厚度差异较小,第三实施例比第一实施例易于制造,因此良率较高。

图18为本发明的第四实施例的光学成像镜头的示意图,而图19a至图19d为第四实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图18,本发明光学成像镜头10的一第四实施例,其与第一实施例大致相似,而两者的差异如下所述:两实施例的各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6、7、8间的参数或多或少有些不同。此外,在第四实施例中,第四透镜6的像侧面62具有一位于光轴i附近区域的凸面部621及一位于圆周附近区域的凹面部624。第六透镜8的像侧面82为一凸面,且具有一位于光轴i附近区域的凸面部821及一位于圆周附近区域的凸面部823。在此需注意的是,为了清楚地显示图面,图18中省略部分与第一实施例相似的凹面部与凸面部的标号。

光学成像镜头10详细的光学数据如图20所示,且第四实施例的光学成像镜头10的整体系统焦距为5.404mm,半视场角(hfov)为22.752°,光圈值(fno)为2.45,系统长度为4.898mm,像高则为2.297mm。此外,在本实施例中,第一透镜3至第六透镜8的材质皆为塑料。

如图21所示,则为第四实施例的第一透镜3的物侧面31到第六透镜8的像侧面82在公式(1)中的各项非球面系数。

另外,第四实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图30所示。

本第四实施例的纵向球差图示图19a是在光瞳半径为1.1027mm时所模拟的。本第四实施例的纵向球差图示图19a中,不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±24微米的范围内。在图19b与图19c的二个场曲像差图示中,三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±35微米内。而图19d的畸变像差图式则显示本第四实施例的畸变像差维持在±1.2%的范围内。据此说明本第四实施例相较于现有光学镜头,在系统长度已缩短至4.898mm左右的条件下,仍能提供较佳的成像质量。

经由上述说明可得知,第四实施例相较于第一实施例的优点在于:第四实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角,因此更利于望远;第四实施例的场曲像差小于第一实施例的场曲像差,第四实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。

图22为本发明的第五实施例的光学成像镜头的示意图,而图23a至图23d为第五实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图22,本发明光学成像镜头10的一第五实施例,其与第一实施例大致相似,而两者的主差异如下所述:两实施例的各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6、7、8间的参数或多或少有些不同。此外,在第五实施例中,第四透镜6的像侧面62具有一位于光轴i附近区域的凸面部621及一位于圆周附近区域的凹面部624。第六透镜8的像侧面82为一凸面,且具有一位于光轴i附近区域的凸面部821及一位于圆周附近区域的凸面部823。在此需注意的是,为了清楚地显示图面,图22中省略部分与第一实施例相似的凹面部与凸面部的标号。

光学成像镜头10详细的光学数据如图24所示,且第五实施例的光学成像镜头10的整体系统焦距为5.407mm,半视场角(hfov)为22.851°,光圈值(fno)为2.45,系统长度为5.041mm,像高则为2.297mm。此外,在本实施例中,第一透镜3至第六透镜8的材质皆为塑料。

如图25所示,则为第五实施例的第一透镜3的物侧面31到第六透镜8的像侧面82在公式(1)中的各项非球面系数。

另外,第五实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图30所示。

本第五实施例的纵向球差图示图23a是在光瞳半径为1.1035mm时所模拟的。本第五实施例的纵向球差图示图23a中,不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±18.1微米的范围内。在图23b与图23c的二个场曲像差图示中,三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±50微米内。而图23d的畸变像差图式则显示本第五实施例的畸变像差维持在±0.7%的范围内。据此说明本第五实施例相较于现有光学镜头,在系统长度已缩短至5.041mm左右的条件下,仍能提供较佳的成像质量。

经由上述说明可得知,第五实施例相较于第一实施例的优点在于:第五实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角,因此更利于望远;第五实施例的场曲像差小于第一实施例的场曲像差,第五实施例的畸变小于第一实施例的畸变。此外,由于各透镜在光轴i附近区域与圆周附近区域的厚度差异较小,第五实施例比第一实施例易于制造,因此良率较高。

图26为本发明的第六实施例的光学成像镜头的示意图,而图27a至图27d为第六实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图26,本发明光学成像镜头10的一第六实施例,其与第一实施例大致相似,而两者的主要差异如下所述。两实施例的各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6、7、8间的参数或多或少有些不同。此外,在第六实施例中,第六透镜8的像侧面82为一凸面,且具有一位于光轴i附近区域的凸面部821及一位于圆周附近区域的凸面部823。在此需注意的是,为了清楚地显示图面,图26中省略部分与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。

光学成像镜头10详细的光学数据如图28所示,且第六实施例的光学成像镜头10的整体系统焦距为5.437mm,半视场角(hfov)为22.744°,光圈值(fno)为2.45,系统长度为5.500mm,像高则为2.297mm。此外,在本实施例中,第一透镜3至第六透镜8的材质皆为塑料。

如图29所示,则为第六实施例的第一透镜3的物侧面31到第六透镜8的像侧面82在公式(1)中的各项非球面系数。

另外,第六实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图30所示。

本第六实施例的纵向球差图示图27a是在光瞳半径为1.1097mm时所模拟的。本第六实施例的纵向球差图示图27a中,不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±25微米的范围内。在图27b与图27c的二个场曲像差图示中,三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±70微米内。而图27d的畸变像差图式则显示本第六实施例的畸变像差维持在±0.95%的范围内。据此说明本第六实施例相较于现有光学镜头,在系统长度已缩短至5.500mm左右的条件下,仍能提供较佳的成像质量。

经由上述说明可得知,第六实施例相较于第一实施例的优点在于:第六实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角,因此更利于望远;第六实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。

再配合参阅图30。图30为上述第一实施例至第六实施例的各项光学参数的表格图。

当本发明的实施例的光学成像镜头10中的各项光学参数间的关系式符合下列条件式的至少其中之一时,可协助设计者设计出具备良好光学性能、整体长度有效缩短且技术上可行之光学成像镜头:

一、本发明的实施例的光学成像镜头10可符合efl/ttl≧0.95,如此可以有较佳的望远效果,而较佳为符合0.95≦efl/ttl≦1.5。

二、本发明的实施例的光学成像镜头10可符合gmaxf/gmaxt≦2.5,如此藉由适当调整透镜间的空气间隙,使得第一大与第三大空气间隙的比值不至于过大,以达到同时降低杂散光的影响程度且缩短透镜系统长度及望远的功效。较佳为符合1.1≦gmaxf/gmaxt≦2.5。

三、为了达成缩短镜头系统长度及确保成像质量,将透镜间的空气间隙缩小或是透镜厚度适度的缩短是本发明的实施例的手段之一,但又同时考虑制作的难易程度,因此若符合以下条件式的至少其中之一的数值限定,能有较佳的配置:

t1/t2≦4.5,较佳为1.8≦t1/t2≦4.5;

efl/alt≧1.6,较佳为1.6≦efl/alt≦2.5;

alt/aag≦2.7,较佳为1.3≦alt/aag≦2.7;

(g12+g45)/t4≦4.0,较佳为1.5≦(g12+g45)/t4≦4.0;

t6/(g23+g56)≦5.0,较佳为1.0≦t6/(g23+g56)≦5.0;

alt/(g23+g34)≦5.6,较佳为4.0≦alt/(g23+g34)≦5.6;

ttl/bfl≦8.0,较佳为5.0≦ttl/bfl≦8.0;

(g34+g45+g56)/(t4+t5)≧2.0,较佳为2.0≦(g34+g45+g56)/(t4+t5)≦3.8;

(t5+t6)/t4≧3.5,较佳为3.5≦(t5+t6)/t4≦12.5;

(g45+g56)/t2≦6.0,较佳为1.0≦(g45+g56)/t2≦6.0;

efl/(t3+t4)≧6.9,较佳为6.9≦efl/(t3+t4)≦9.0;

aag/t2≦9.0,较佳为2.8≦aag/t2≦9.0;

(g56+t6)/t1≧1.5,较佳为1.5≦(g56+t6)/t1≦2.6;

(g34+g45)/g56≦5.5,较佳为1.0≦(g34+g45)/g56≦5.5;

ttl/(g23+g45)≧6.0,较佳为6.0≦ttl/(g23+g45)≦12.5。

有鉴于光学系统设计的不可预测性,在本发明的架构之下,符合上述条件式能较佳地使本发明的实施例的镜头长度缩短、可用光圈加大、具备望远特性、成像质量提升,或组装良率提升而改善先前技术的缺点。

此外,关于前述所列之示例性限定关系式,亦可任意选择性地合并不等数量施用于本发明之实施态样中,并不限于此。在实施本发明时,除了前述关系式之外,亦可针对单一透镜或广泛性地针对多个透镜额外设计出其他更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构,以加强对系统性能及/或分辨率的控制,举例来说,第二透镜的像侧面上可选择性地额外形成有一位于光轴附近区域的凹面部或一位于圆周附近区域的凹面部。须注意的是,此些细节需在无冲突之情况之下,选择性地合并施用于本发明之其他实施例当中。

综上所述,本发明的实施例的光学成像镜头10可获致下述的功效及优点:

一、本发明各实施例的纵向球差、场曲像差、畸变皆符合使用规范。另外,650纳米(红光)、555纳米(绿光)、470纳米(蓝光)三种代表波长在不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近,由每一曲线的偏斜幅度可看出不同高度的离轴光线的成像点偏差皆获得控制而具有良好的球差、像差、畸变抑制能力。进一步参阅成像质量数据,650纳米、555纳米、470纳米三种代表波长彼此间的距离亦相当接近,显示本发明的实施例在各种状态下对不同波长光线的集中性佳而具有优良的色散抑制能力,故透过上述可知本发明的实施例具备良好光学性能。

二、第三透镜5具有正屈光率搭配第三透镜5的像侧面52具有一位于光轴i附近区域的凹面部522可有效聚光。

三、设计第一透镜3的像侧面32具有一位于圆周附近区域的凹面部324及第四透镜6具有负屈光率及第四透镜6的物侧面61具有一位于光轴i附近区域的凹面部612及第五透镜7具有负屈光率,可以有效在维持良好系统长度之下修正像差,其中又以第五透镜7的物侧面71具有一位于光轴i附近区域的凹面部712及第五透镜7的像侧面72具有一位于光轴i附近区域的凹面部722的设计为较佳配置。

四、第一透镜3、第二透镜4及第六透镜8的材质选用塑料可以有效降低成本以及可减轻重量。

本发明之各个实施例所揭露之光学参数的组合比例关系所得的包含最大最小值以内的数值范围皆可据以实施。

虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

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