光学成像镜头及便携式电子装置的制造方法

光学成像镜头及便携式电子装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包括第一、二及三透镜，各透镜都具有一物侧面及一像侧面。第一透镜的像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部，且具有一位于圆周附近区域的凸面部。第二透镜的像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，且具有一位于圆周附近区域的凹面部。第三透镜具有负屈光率，且第三透镜的物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部。本发明还公开一种便携式电子装置，该电子装置包括上述光学成像镜头。本发明用于摄影成像，并提供良好的成像质量。
【专利说明】
光学成像镜头及便携式电子装置
技术领域
[0001] 本发明是有关于一种光学镜头及电子装置，且特别是有关于一种光学成像镜头及 便携式电子装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，手机和数码相机等携带型电子产品的普及使得影像模块相关技术蓬勃发 展，此影像模块主要包含光学成像镜头、模块后座单元(module holder unit)与传感器 (sensor)等元件，而手机和数码相机的薄型轻巧化趋势也让影像模块的小型化需求愈来愈 高。随着电荷親合元件（charge coupled device，CCD)与互补式金属氧化物半导体元件 (complementary metal oxide semiconductor,CMOS)之技术进步和尺寸缩小化，装载在影 像模块中的光学成像镜头也需要相应地缩短长度。但是，为了避免摄影效果与质量下降，在 缩短光学成像镜头的长度时仍然要兼顾良好的光学性能。光学成像镜头最重要的特性不外 乎就是成像质量与体积。
[0003] 便携式电子产品（例如手机、相机、平板计算机、个人数位助理、车用摄影装置等） 的规格日新月异，其关键零组件一光学镜片组也更加多样化发展，应用不只仅限于拍摄影 像与录像，还加上环境监视、行车纪录摄影等，且随着影像感测技术之进步，消费者对于成 像质量等的要求也更加提高。因此，光学镜片组的设计不仅需求好的成像质量、较小的镜头 空间，对于因应行车与光线不足的环境，视场角与光圈大小的提升也是须考量之课题。
[0004] 然而，光学成像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成像镜头，设计过程牵涉到材料特性，还必须考量到组装良率 等生产线上的实际问题。
[0005] 微型化镜头的制作技术难度明显高出传统镜头，因此如何制作出符合消费性电子 产品需求的光学成像镜头，并持续提升其成像质量，长久以来一直是本领域各界所热切追 求的。
[0006] 此外，以三片式透镜结构而言，以往之光学成像镜头，其第一片透镜的物侧面至成 像面在光轴上的距离大，将不利手机和数码相机的薄型化。

【发明内容】

[0007] 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，仍能保有良好 的光学性能。
[0008] 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、一第二透镜及一第三透镜，且第一透镜至第三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。第一透镜的像侧面具有一位 于光轴附近区域的凹面部，且具有一位于圆周附近区域的凸面部。第二透镜的像侧面具有 一位于光轴附近区域的凸面部，且具有一位于圆周附近区域的凹面部。第三透镜具有负屈 光率，且第三透镜的物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部。光学成像镜头具有屈光率 的透镜只有三片，且光学成像镜头符合:Gaa/G2 S 2及EFL/ (T2+G2) S 3.4，其中Gaa为第一透 镜至第三透镜在光轴上的二个空气间隙的总和，G2为第二透镜到第三透镜在光轴上的空气 间隙，EFL为光学成像镜头的系统焦距，且T2为第二透镜在光轴上的厚度。
[0009] 本发明的一实施例提出一种电子装置，包括一机壳及一影像模块。影像模块安装 于机壳内，并包括上述光学成像镜头、一镜筒、一模块后座单元及一影像传感器。镜筒供光 学成像镜头设置，模块后座单元供镜筒设置，且影像传感器设置于光学成像镜头的像侧。
[0010] 基于上述，本发明的实施例的光学成像镜头及电子装置的有益效果在于:藉由上 述透镜的物侧面或像侧面的凹凸形状设计与排列，使光学成像镜头在缩短系统长度的条件 下，仍具备能够有效克服像差的光学性能，并提供良好的成像质量。
[0011] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附说明 书附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0012] 图1是一示意图，说明一透镜的面型结构。
[0013] 图2是一示意图，说明一透镜的面型凹凸结构及光线焦点。
[0014] 图3是一示意图，说明一范例一的透镜的面型结构。
[0015] 图4是一示意图，说明一范例二的透镜的面型结构。
[0016] 图5是一示意图，说明一范例三的透镜的面型结构。
[0017] 图6为本发明之第一实施例之光学成像镜头的示意图。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 图10为本发明的第二实施例的光学成像镜头的示意图。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025]图14为本发明的第三实施例的光学成像镜头的示意图。
[0026]图15A至图lf5D为第三实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
[0027]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。
[0028]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。
[0029] 图18为本发明的第四实施例的光学成像镜头的示意图。
[0030] 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。
[0031]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。
[0032] 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。
[0033] 图22为本发明的第五实施例的光学成像镜头的示意图。
[0034] 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。
[0035]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。
[0036] 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。
[0037] 图26为本发明的第六实施例的光学成像镜头的示意图。
[0038]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。
[0039]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。
[0040] 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。
[0041] 图30为本发明的第七实施例的光学成像镜头的示意图。
[0042]图31A至图31D为第七实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
[0043] 图32是本发明之第七实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
[0044] 图33是本发明之第七实施例之光学成像镜头的非球面参数。
[0045] 图34是本发明之第一至第七实施例之光学成像镜头的各重要参数及其关系式的 数值。
[0046] 图35是一剖视示意图，说明本发明电子装置的一第一实施例。
[0047] 图36是一剖视示意图，说明本发明电子装置的一第二实施例。
【具体实施方式】
[0048]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（chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm，如图1 所示，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 附图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：
[0049] 1.请参照图1，其是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。
[0050] 2.如图2所示，该区域的形状凹凸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Μ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，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（lens data)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。
[0051] 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%。
[0052]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；该圆周附近区域具有一凸面部。
[0053]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。
[0054]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。
[0055]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及滤光片9之后，会在一成像面100 (image plane)形成一影像。滤光片9例如为红外线截止片（IR cut filter)，用于防止光线中的部 分波段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。
[0056]第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5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、91及一朝向像侧且使成像光线通过之像侧面32、42、52、92。 [0057]此外，为了满足产品轻量化的需求，第一透镜3至第三透镜5皆为具备屈光率且都 是塑胶材质所制成，但第一透镜3至第三透镜5的材质仍不以此为限制。
[0058] 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312。第一透镜3的像侧面32具有一位 于光轴I附近区域的凹面部321及一位于圆周附近区域的凸面部322。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。
[0059] 第二透镜4具有负屈光率。第二透镜4的物侧面41为一凹面，且具有一位于光轴I附 近区域的凹面部411及一位于圆周附近区域的凹面部412。第二透镜4的像侧面42具有一在 光轴I附近区域的凸面部421及一位于圆周附近区域的凹面部422。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。
[0060]第三透镜5具有负屈光率。第三透镜5的物侧面51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凹面部512。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521及一位于圆周附近区域的凸面部522。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。
[0061 ]在本第一实施例中，只有上述透镜具有屈光率，且具有屈光率的透镜只有三片。 [0062]第一实施例的其他详细光学数据如图8所示，且第一实施例的整体系统焦距 (effective focal length,EFL)为2.990mm，半视角（half field of view,HF0V)为 26.758°，光圈值(卜_1^1?11〇)为2.2，其系统长度为3.611臟，像高为1.542臟。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。
[0063]此外，在本实施例中，第一透镜3、第二透镜4及第三透镜5的物侧面31、41、51及像 侧面32、42、52共计六个面均是非球面，而这些非球面是依下列公式定义：
[0065]其中：
[0066] Y:非球面曲线上的点与光轴I的距离；
[0067] 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）；
[0068] R:透镜表面近光轴I处的曲率半径；
[0069] K:维面系数（conic constant);
[0070] a1:第i阶非球面系数。
[0071] 第一透镜3的物侧面31到第三透镜5的像侧面52在公式（1)中的各项非球面系数如 图9所示。其中，图9中栏位编号31表示其为第一透镜3的物侧面31的非球面系数，其它栏位 依此类推。
[0072] 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34所示。
[0073] 其中，
[0074] T1为第一透镜3在光轴I上的厚度；
[0075] T2为第二透镜4在光轴I上的厚度；
[0076] T3为第三透镜5在光轴I上的厚度；
[0077] TF为滤光片9在光轴I上的厚度；
[0078] G1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；
[0079] G2为第二透镜4的像侧面42至第三透镜5的物侧面51在光轴I上的距离；
[0080] G3F为第三透镜5的像侧面52至滤光片9的物侧面91在光轴I上的距离；
[0081] GFP为滤光片9的像侧面92至成像面100在光轴I上的距离；
[0082] Gaa为第一透镜3至第三透镜5在光轴I上的二个空气间隙的总和，即G1与G2之和； [0083] ALT为第一透镜3、第二透镜4及第三透镜5在光轴I上的厚度的总和，即T1、T2与T3 之和；
[0084] 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；
[0085] TL为第一透镜3的物侧面31至第三透镜5的像侧面52在光轴I上的距离；
[0086] BFL为第三透镜5的像侧面52到成像面100在光轴I上的距离；
[0087] EFL为光学成像镜头10的系统焦距；以及
[0088] ΤΑ为光圈2到下一个相邻透镜的物侧面(在本实施例中例如是第一透镜3的物侧面 31)在光轴I上的距离。
[0089] 另外，再定义：
[0090] GFP为滤光片9与成像面100之间在光轴I上的空气间隙；
[0091] Π 为第一透镜3的焦距；
[0092] f 2为第二透镜4的焦距；
[0093] f 3为第三透镜5的焦距；
[0094] nl为第一透镜3的折射率；
[0095] n2为第二透镜4的折射率；
[0096] n3为第三透镜5的折射率；
[0097] υ?为第一透镜3的阿贝系数(Abbe number)，阿贝系数也可称为色散系数；
[0098] υ2为第二透镜4的阿贝系数；以及 [0099] υ3为第三透镜5的阿贝系数。
[0100] 再配合参阅图7Α至图7D，图7Α的【附图说明】第一实施例的纵向球差（longitudinal spherical aberration)，图7B与图7C的附图则分别说明第一实施例在成像面100上有关弧 矢（sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration)及子午（tangential)方向的像 散像差，图7D的附图则说明第一实施例在成像面1 00上的畸变像差（d i s tor t i on aberration)。本第一实施例的纵向球差图示图7A中，每一种波长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±0.〇lmm范围内，故本实施 例确实明显改善相同波长的球差，此外，三种代表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。
[0101]在图7B与图7C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变 化量落在±〇.〇15mm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 附图则显示本第一实施例的畸变像差维持在± 2.5 %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3.611_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，缩短镜头长度以及扩大拍摄角度，以实现薄型化并增加视场角 的产品设计。
[0102] 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，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5间 的参数或多或少有些不同，以及第二透镜4具有正屈光率，第二透镜4的物侧面41具有一位 于光轴I附近区域的凸面部413及一位于圆周附近区域的凹面部412。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同的凹面部与凸面部的标号。
[0103] 光学成像镜头10详细的光学数据如图12所示，且第二实施例的整体系统焦距为 2.990mm，半视角（HF0V)为26.570°，光圈值（Fno)为2.6,系统长度为3.604mm，像高则为 1.542mm〇
[0104] 如图13所示，则为第二实施例的第一透镜3的物侧面31到第三透镜5的像侧面52在 公式(1)中的各项非球面系数。
[0105] 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34所示。
[0106] 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±0.025mm范围内。在图11B与图11C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范 围内的焦距变化量落在±0.06mm内。而图11D的畸变像差附图则显示本第二实施例的畸变 像差维持在± 2.5%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3.604_左右的条件下，仍能提供较佳的成像质量。
[0107] 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:第二实施例的 系统长度比第一实施例的系统长度短，且第二实施例比第一实施例易于制造，因此良率较 尚。
[0108] 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1?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，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5间 的参数或多或少有些不同，以及第二透镜4具有正屈光率。在此需注意的是，为了清楚地显 不图面，图14中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0109] 光学成像镜头10详细的光学数据如图16所示，且第三实施例的整体系统焦距为 2.990mm，半视角（HF0V)为26.473°，光圈值（Fno)为2.2,系统长度为3.543mm，像高则为 1.542mm〇
[0110] 如图17所示，则为第三实施例的第一透镜3的物侧面31到第三透镜5的像侧面52在 公式(1)中的各项非球面系数。
[0111] 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34所示。
[0112] 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±0.015mm范围内。在图15B与图15C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范 围内的焦距变化量落在±0.04mm内。而图15D的畸变像差附图则显示本第三实施例的畸变 像差维持在±2%的范围内。据此说明本第三实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩短 至3.543_左右的条件下，畸变像差可做到更小。
[0113]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 系统长度较第一实施例的系统长度短，且第三实施例比第一实施例易于制造，因此良率较 尚。
[0114] 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，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5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18中省略与第一实施 例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0115] 光学成像镜头10详细的光学数据如图20所示，且第四实施例的整体系统焦距为 2 · 990mm，半视角（HF0V)为27.065°，光圈值（Fno)为2.4,系统长度为3.564mm，像高则为 1·542mm〇
[0116] 如图21所示，则为第四实施例的第一透镜3的物侧面31到第三透镜5的像侧面52在 公式(1)中的各项非球面系数。
[0117]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34所示。
[0118]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±0.01mm范围内。在图19B与图19C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范 围内的焦距变化量落在±0.025mm内。而图19D的畸变像差附图则显示本第四实施例的畸变 像差维持在± 1.5%的范围内。据此说明本第四实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩 短至3.564_左右的条件下，畸变像差可做到更小。
[0119] 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 半视角较第一实施例的半视角大，第四实施例的系统长度较第一实施例的系统长度短，且 第四实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
[0120] 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，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5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22中省略与第一实施 例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0121]光学成像镜头10详细的光学数据如图24所示，且第五实施例的整体系统焦距为 2.990mm，半视角（HF0V)为26.707°，光圈值（Fno)为2.5,系统长度为3.508mm，像高则为 1.542mm〇
[0122] 如图25所示，则为第五实施例的第一透镜3的物侧面31到第三透镜5的像侧面52在 公式(1)中的各项非球面系数。
[0123] 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34所示。
[0124] 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±0.03mm范围内。在图23B与图23C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范 围内的焦距变化量落在±0.02mm内。而图23D的畸变像差附图则显示本第五实施例的畸变 像差维持在±2%的范围内。据此说明本第五实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩短 至3.508_左右的条件下，畸变像差可做到更小。
[0125] 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 系统长度较第一实施例的系统长度短，第五实施例的影像的畸变较第一实施例的影像的畸 变小，且第五实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
[0126] 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，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5间 的参数或多或少有些不同，以及第二透镜4具有正屈光率。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。
[0127] 光学成像镜头10详细的光学数据如图28所示，且第六实施例的整体系统焦距为 2.990mm，半视角（HF0V)为26.719°，光圈值（Fno)为2.5,系统长度为3.491mm，像高则为 1.542mm〇
[0128] 如图29所示，则为第六实施例的第一透镜3的物侧面31到第三透镜5的像侧面52在 公式(1)中的各项非球面系数。
[0129] 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34所示。
[0130] 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± 0.04mm范围内。在图27B与图27C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范 围内的焦距变化量落在±Ο . 04mm内。而图27D的畸变像差附图则显示本第六实施例的畸变 像差维持在±2%的范围内。据此说明本第六实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩短 至3.491_左右的条件下，仍能提供较佳的成像质量。
[0131] 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 系统长度比第一实施例的系统长度短，第六实施例的影像的畸变比第一实施例的影像的畸 变小，且第六实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
[0132] 图30为本发明的第七实施例的光学成像镜头的示意图，而图31A至图31D为第七实 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30,本发明光学成像镜头10的 一第七实施例，其与第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5间 的参数或多或少有些不同，以及第二透镜4具有正屈光率。在此需注意的是，为了清楚地显 不图面，图30中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0133] 光学成像镜头10详细的光学数据如图32所示，且第七实施例的整体系统焦距为 2.990mm，半视角（HF0V)为26.395°，光圈值（Fno)为2.2,系统长度为3.593mm，像高则为 1.542mm〇
[0134] 如图33所示，则为第七实施例的第一透镜3的物侧面31到第三透镜5的像侧面52在 公式(1)中的各项非球面系数。
[0135] 另外，第七实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34所示。
[0136] 本第七实施例的纵向球差图示图31A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制 在±0.04mm范围内。在图31B与图31C的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范 围内的焦距变化量落在±0.06mm内。而图31D的畸变像差附图则显示本第七实施例的畸变 像差维持在± 2.5%的范围内。据此说明本第七实施例相较于现有光学镜头，在系统长度已 缩短至3.593_左右的条件下，仍能提供较佳的成像质量。
[0137] 经由上述说明可得知，第七实施例相较于第一实施例的优点在于:第七实施例的 系统长度比第一实施例的系统长度短，第七实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
[0138] 再配合参阅图34,为上述七个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：
[0139] -、为了达成缩短透镜系统长度，本发明的实施例适当的缩短透镜厚度和透镜间 的空气间隙，但考量到透镜组装过程的难易度以及必须兼顾成像质量的前提下，透镜厚度 及透镜间的空气间隙彼此需互相调配，故在满足以下条件式的数值限定之下，光学成像系 统能达到较佳的配置：
[0140] Gaa/G2 S 2 · 00，较佳为 1 · 00 SGaa/G2 S 2 · 00;
[0141] BFL/T2S3.70 4^iSl.00SBFL/T2S3.70;
[0142] (Tl+T3)/Gaagl.35 4^iSl.35S(Tl+T3)/Gaa$3.00;
[0143] BFL/T1 S 2 · 00，较佳为 0 · 50 S BFL/T1 S 2 · 00;
[0144] (丁2+61)/62^1.40，较佳为1.40$(丁2+61)/62$3.00;
[0145] T3/G2 g 1 · 25，较佳为 1 · 25 S T3/G2 S 2 · 50;
[0146] (Tl+T3)/G2g2.70 4^iS2.70S(Tl+T3)/G2S5.50;
[0147] T2/G2 g 1 · 00，较佳为 1 · 00 S T2/G2 S 2 · 00;
[0148] TL/Gaa g 3 · 20，较佳为 3 · 20 S TL/Gaa S 4 · 50;
[0149] (Tl+T3)/Glg2.70 4^iS2.70S(Tl+T3)/GlS9.50;
[0150] ALT/Gaa g 2 · 20，较佳为 2 · 20 S ALT/Gaa S 3 · 50;
[0151] TL/T2 S 6 · 00，较佳为 3 · 50 S TL/T2 S 6 · 00;
[0152] Tl/G2gl.30 4^iSl.30STl/G2S3.00;
[0153] (Gl+Tl)/T2S2.20 4^iSl.00S(Gl+Tl)/T2S2.20;
[0154] (T2+T1) /Gaa g 1 · 55，较佳为 1 · 55 S (T2+T1) /Gaa S 2 · 50;
[0155] (丁2+1'1)/62^2.5，较佳为2.50$(丁2+11)/62$5.00之间。
[0156] 二、缩短成像镜头10整体的系统焦距有助于视埸角的扩大，所以将成像镜头10整 体的系统焦距趋小设计，若满足以下条件式，在光学系统厚度薄化的过程中，也有可帮助扩 大视场角度：
[0157] EFL/(T2+G2) S 3 · 40，较佳为2 · 50 S EFL/(T2+G2) S 3 · 40。
[0158]三、在满足以下条件式之下，可有效加强物体局部成像的清晰度，并可有效修正物 体局部成像之像差：
[0159] ul$35。
[0160] 四、本发明的实施例的光学成像镜头满足下列任一条件式时，表示当分母不变时， 分子的长度能相对缩短，而能达到缩减镜头体积的功效:Gaa/G2 S 2.00 ; BFL/T2 S 3.70 ; BFL/T1 S 2 · 00; TL/T2 S6 · 00; (Gl+Tl )/T2 S 2 · 20。若能进一步符合下列任一条件式时，还能 够产生较为优良的成像质量：1 · 〇〇 SGaa/G2 S 2 · 00; 1 · 00 S BFL/T2 S 3 · 70; 0 · 50 S BFL/T1 S 2.00;3.50STL/T2S6.00;1.00S(G1+T1)/T2S2.20。
[0161] 五、本发明光学成像镜头满足下列任一条件式时，表示其具有较佳的配置，能在维 持适当良率的前提之下产生良好的成像质量：（Tl+T3)/Gaagl.35;(T2+Gl)/G2^1.40;T3/ G2^1.25；(T1+T3)/G2^2.70；T2/G2^1.00； TL/Gaa ^ 3.20 ； (T1+T3) /G1 ^ 2.70 ； ALT/Gaa ^ 2.20;Tl/G2gl.30;(T2+Tl)/Gaagl.55;(T2+Tl)/G2g2.50。若能进一步符合下列任一条 件式时，则能进一步维持较适当的体积：1 · 35 S (Tl+T3)/GaaS3 · 00; 1 · 40 S (T2+G1 )/G2 S 3.00；1.25^T3/G2^2.50；2.70^(T1+T3)/G2^5.50；1.00^T2/G2^2.00；3.20^TL/Gaa ^4.50；2.70^(Tl+T3)/G1^9.50；2.20^ALT/Gaa^3.50；1.30^Tl/G2^3.00；1.55^(T2 +Tl)/GaaS2.50;2.50S(T2+Tl)/G2S5.00。
[0162] 然而，有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的实施例的架构之下，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 组装良率提升而改善先前技术的缺点。
[0163] 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：
[0164] -、本发明各实施例的纵向球差、像散像差、畸变皆符合使用规范。另外，860奈米、 850奈米、840奈米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，860奈米、850奈米、840奈米三种代表波长彼 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。本发明的 实施例的光学成像镜头10可作为对红外光成像的夜视镜头或是瞳孔识别镜头，且由上述说 明可知其对红外光有良好的成像效果。
[0165] 二、第三透镜5之负屈光率可用以消除像差。
[0166] 三、第一透镜3的像侧面32于光轴I附近区域之凹面部321及圆周附近区域的凸面 部322可帮助收集成像光线；而第二透镜4的像侧面42的光轴I附近区域为凸面部421，像侧 面42的圆周附近区域为凹面部422,及第三透镜5的物侧面51的圆周附近区域为凹面部512， 则可相互搭配达到修正像差的效果，其中第二透镜4之像侧面42的圆周附近区域为凹面部 422更可有效修正物体局部成像之像差。
[0167] 四、透过上述设计之相互搭配可有效缩短镜头长度并同时确保成像质量，且加强 物体局部成像的清晰度。
[0168] 参阅图35,为应用前述光学成像镜头10的电子装置1的一第一实施例，电子装置1 包含一机壳11，及一安装在机壳11内的影像模块12。在此仅是以手机为例说明电子装置1， 但电子装置1的型式不以此为限。
[0169] 影像模块12包括一如前所述的光学成像镜头10、一用于供光学成像镜头10设置的 镜筒21、一用于供镜筒21设置的模块后座单元120,及一设置于光学成像镜头10像侧的影像 传感器130。成像面100是形成于影像传感器130。
[0170] 模块后座单元120具有一镜头后座121，及一设置于镜头后座121与影像传感器130 之间的影像传感器后座122。其中，镜筒21是和镜头后座121沿一轴线Π 同轴设置，且镜筒21 设置于镜头后座121内侧。
[0171] 参阅图36,为应用前述光学成像镜头10的电子装置1的一第二实施例，第二实施例 与第一实施例的电子装置1的主要差别在于:模块后座单元120为音圈马达(VCM)型式。镜头 后座121具有一与镜筒21外侧相贴合且沿一轴线ΙΠ 设置的第一座体123、一沿轴线m并环绕 着第一座体123外侧设置的第二座体124、一设置在第一座体123外侧与第二座体124内侧之 间的线圈125,及一设置在线圈125外侧与第二座体124内侧之间的磁性元件126。
[0172] 镜头后座121的第一座体123可带着镜筒21及设置在镜筒21内的光学成像镜头10 沿轴线ΙΠ 移动。影像传感器后座122则与第二座体124相贴合。其中，滤光片9则是设置在影 像传感器后座122。电子装置1的第二实施例的其他元件结构则与第一实施例的电子装置1 类似，在此不再赘述。
[0173]藉由安装光学成像镜头10,由于光学成像镜头10的系统长度能有效缩短，使电子 装置1的第一实施例与第二实施例的厚度都能相对缩小进而制出更薄型化的产品，且仍然 能够提供良好的光学性能与成像质量，藉此，使本发明的实施例的电子装置1除了具有减少 机壳原料用量的经济效益外，还能满足轻薄短小的产品设计趋势与消费需求。
[0174]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明 白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对 本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 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、一第二透镜及一 第三透镜，且该第一透镜至该第三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； 该第一透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部，且具有一位于圆周附近区 域的凸面部； 该第二透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，且具有一位于圆周附近区 域的凹面部；以及 该第三透镜具有负屈光率，且该第三透镜的该物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面 部； 其中，该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有三片，且该光学成像镜头符合： Gaa/G2 S 2 · 00;以及EFL/ (T2+G2) S 3 · 40， 其中，Gaa为该第一透镜至该第三透镜在该光轴上的二个空气间隙的总和，G2为该第二 透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，EFL为该光学成像镜头的系统焦距，且T2为该第 二透镜在该光轴上的厚度。2. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:BFL/T2S 3.70，其中BFL为该第三透镜的该像侧面到该光学成像镜头的成像面在该光轴上的距离。3. 如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（T1+T3)/ Gaag 1.35,其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，且T3为该第三透镜在该光轴上的厚 度。4. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:BFL/T1S 2.00，其中BFL为该第三透镜的该像侧面到该光学成像镜头的成像面在该光轴上的距离，且 T1为该第一透镜在该光轴上的厚度。5. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（T2+G1)/ G2 g 1.40，其中G1为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙。6. 如权利要求5所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:T3/G2 g 1.25, 其中T3为该第三透镜在该光轴上的厚度。7. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（T1+T3)/ Gaag 1.35,其中Τ1为该第一透镜在该光轴上的厚度，且Τ3为该第三透镜在该光轴上的厚 度。8. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:T3/G2S 1.25, 其中T3为该第三透镜在该光轴上的厚度。9. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（T1+T3)/ G2S2.70,其中Τ1为该第一透镜在该光轴上的厚度，且Τ3为该第三透镜在该光轴上的厚度。10. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:T2/G2S 1.00ο11. 如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:TL/Gaa S3.20,其中TL为该第一透镜的该物侧面至该第三透镜的该像侧面在该光轴上的距离。12. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（T1+T3)/ Gl ^ 2.70，其中Τ1为该第一透镜在该光轴上的厚度，Τ3为该第三透镜在该光轴上的厚度，且 G1为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙。13. 如权利要求12所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:ALT/Gaa ^2.20,其中ALT为该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜在该光轴上的厚度的总和。14. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:TL/T2S 6.00,其中TL为该第一透镜的该物侧面至该第三透镜的该像侧面在该光轴上的距离。15. 如权利要求14所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:ALT/Gaa ^2.20,其中ALT为该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜在该光轴上的厚度的总和。16. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合:T1/G2S 1.30,其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度。17. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（G1+T1)/ T2S2.20,其中G1为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，且T1为该第一透镜 在该光轴上的厚度。18. 如权利要求17所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（T2+ Tl)/Gaagl.55〇19. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：（T2+T1)/ G2S2.50,其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度。20. -种电子装置，包括： 一机壳；以及 一影像模块，安装于该机壳内，并包括： 一如权利要求1至19中任一项所述的光学成像镜头； 一镜筒，供该光学成像镜头设置； 一模块后座单元，供该镜筒设置；以及 一影像传感器，设置于该光学成像镜头的像侧。
【文档编号】G02B13/00GK106094175SQ201610268305
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月27日 公开号201610268305.X, CN 106094175 A, CN 106094175A, CN 201610268305, CN-A-106094175, CN106094175 A, CN106094175A, CN201610268305, CN201610268305.X
【发明人】唐子健, 陈郁茗
【申请人】玉晶光电(厦门)有限公司