专利名称：光学成像镜头与电子装置的制作方法
技术领域：
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的电子装置。具体而言，本发明特别是指一种五片式光学成像镜头及应用此五片式光学成像镜头的电子装置。
背景技术：
近年来，移动电话和数字相机的普及使得各种携带型电子产品的摄影模块，例如光学成像镜头或是影像传感器…等等，蓬勃发展，移动电话和数字相机的薄型轻巧化也让摄影模块的小型化需求愈来愈高。随着感光稱合组件(ChargeCoupl ed Device, CCD)或是互补性氧化金属半导体组件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)的技术日益进步和尺寸渐趋缩小，装载在摄影模块中的光学成像镜头也需要随之缩小体积以迎合此等趋势。但是，光学成像镜头良好与必要的光学性能，例如系统像差，而且制造时的制造成本、制造难易度，也都是需要 顾及之处。目前的发展趋势是研发长度更短且维持良好光学质量的光学成像镜头。例如，以美国专利公开号2011/0176049、2011/0316969及美国专利公告号7480105来看，均为五片式透镜结构，其中第一透镜的屈光率为负。另外，以美国专利公开号2010/0254029、日本专利公开号2008-281760、中国台湾地区专利公告号M369459及1268360来看，其均为五片式透镜结构，其第五透镜的厚度较厚。还有，以美国专利公开号2012/0069455、2012/0087019、2012/0087020、日本专利公开号 2010-224521、2010_152042、2010-026434及中国台湾地区专利公开号201215942、201213926等技术方案来看，其均为五片式透镜结构，但是各透镜间的空气间隙总合设计过大。其中，日本专利公开号2008-281760所揭示的镜头长度还在16毫米(mm)以上。此等尺寸不利于移动电话和数字相机等携带型电子产品的薄型化设计。
发明内容
因此，本发明提供一种轻量化、低制造成本、长度缩短，并能提供高分辨率与高成像质量的五片式光学成像镜头。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、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。本发明五片式成像镜头中的第一透镜具有正的屈光率，以及朝向像侧的第一像侧面。第一像侧面在其圆周附近区域具有凸面部。本发明五片式成像镜头中的第二透镜具有朝向物侧的第二物侧面。第二物侧面在其圆周附近区域具有凸面部。本发明五片式成像镜头中的第三透镜具有朝向物侧的第三物侧面。第三物侧面具有在其圆周附近区域的凹面部。本发明五片式成像镜头中的第四透镜具有朝向物侧、且为凹面的第四物侧面。本发明五片式成像镜头中的第五透镜由塑料材质所制成，并具有朝向像侧的第五像侧面。第五像侧面具有在光轴附近区域的凹面部。本发明五片式成像镜头之中，具有屈光率的透镜只有五片。当第二透镜与第三透镜之间在光轴上空气间隙的厚度为G23，而且第三透镜与第四透镜之间在光轴上空气间隙的厚度为G34时，满足1.40 ^ G23/G34的关系。其中，当第一透镜到第五透镜之间于光轴上的四个空气间隙的总合为Gaa，且第五透镜在光轴上的中心厚度为T5时，又满足0.50 ^ T5/Gaa的关系。其中，当第一透镜、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Tal，且第一透镜朝向物侧的第一物侧面直至位于像侧的成像面在光轴上的距离为Ltt，又满足0.55 ^ Tal/Ltt的关系。其中，当第三透镜在光轴上的中心厚度为T3，又满足2 ^ T5/T3的关系。其中，当第四透镜在光轴上的中心厚度为T4，又满足0.53 ^ T4/Gaa的关系。另外，又满足2 ^ 1'4/%的关系、2.8兰1^/6时的关系、或是2.85 ^ T4/G34的关系。本发明五片式光学成像镜头的有益效果在于:第一像侧面具有在圆周附近区域的凸面部，有助系统聚光；第二物侧面具有在圆周附近区域的凸面部、第三物侧面具有在圆周附近区域的凹面部、第四透镜具有朝向物侧的凹面、第五像侧面具有在光轴附近区域的凹面部，有助于修正系统像差，其中，若是至少有一透镜采用塑料材质制成，例如第五透镜，则使得光学成像镜头具有重量轻与制造成本低而较便宜的优势。1.40 ^ G23/G34的关系，可在镜头缩短的过程中得到较佳的配置；(λ 5 ^ T5/Gaa的关系，会使第五透镜制作的容易度增加，而Gaa缩小有助于镜头缩短；0.53 ^ T4/Gaa的关系，会使第四透镜制作的容易度增加，而Gaa缩小有助于镜头缩短；0.55 ^ Tal/Ltt，表示镜头整体长度缩短的比例要比透镜在光轴上总厚度缩短的比例为大；2.8 =使得透镜厚度与空气间隙总合得到较佳的配置；考虑制作的容易度，2 ^ T4/T3较佳的使1~3缩短的比例较T4大；考虑制作的容易度，2 ^ Τ5/Τ3，较佳的使T3缩短的比例较1~5大；2.85 ^ T4/G34可在镜头缩短的过程中得到较佳的配置。 进一步地，本发明还提供一种应用前述的五片式光学成像镜头的电子装置。本发明的电子装置，包含机壳及安装在机壳内的影像模块。影像模块包括:符合前述关系的光学成像镜头、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、以及设置于光学成像镜头像侧的影像传感器。模块后座单元具有镜头后座，镜头后座具有与镜筒外侧相贴合且沿轴线设置的第一座体，以及沿轴线并环绕着第一座体外侧设置的第二座体，使得第一座体可带着镜筒，与设置于镜筒内的光学成像镜头沿轴线移动。模块后座单元又具有位于第二座体和影像传感器之间的影像传感器后座，且影像传感器后座和第二座体相贴合。
图1表不本发明五片式光学成像镜头的第一实施例。图2A表示第一实施例在成像面上的纵向球差。图2B表示第一实施例在弧矢方向的像散像差。图2C表示第一实施例在子午方向的像散像差。图2D表示第一实施例的畸变像差。图3表示本发明五片式光学成像镜头的第二实施例。图4A表示第二实施例在成像面上的纵向球差。
图4B表示第二实施例在弧矢方向的像散像差。图4C表示第二实施例在子午方向的像散像差。图4D表示第二实施例的畸变像差。图5表示本发明五片式光学成像镜头的第三实施例。图6A表示第三实施例在成像面上的纵向球差。图6B表示第三实施例在弧矢方向的像散像差。图6C表示第三实施例在子午方向的像散像差。图6D表示第三实施例的畸变像差。图7表示本发明五片式光学成像镜头的第四实施例。图8A表示第四实施例在成像面上的纵向球差。图8B表示第四实施例在弧矢方向的像散像差。图8C表示第四实施例在子午方向的像散像差。图8D表示第四实施例的畸变像差。图9表不本发明五片式光学成像镜头的第五实施例。图1OA表不第五实施例在成像面上的纵向球差。图1OB表示第五实施例在弧矢方向的像散像差。图1OC表示第五实施例在子午方向的像散像差。图1OD表示第五实施例的畸变像差。图11表不本发明五片式光学成像镜头的第六实施例。图12A表示第六实施例在成像面上的纵向球差。图12B表示第六实施例在弧矢方向的像散像差。图12C表示第六实施例在子午方向的像散像差。图12D表示第六实施例的畸变像差。图13表不本发明五片式光学成像镜头的第七实施例。图14A表示第七实施例在成像面上的纵向球差。图14B表示第七实施例在弧矢方向的像散像差。图14C表示第七实施例在子午方向的像散像差。图14D表示第七实施例的畸变像差。图15表示本发明五片式光学成像镜头中，成像光线可通过的最大范围即为光学有效径。图16表示本发明五片式光学成像镜头中透镜还包括固定部。图17表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。图18表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二较佳实施例。图19表示第一实施例详细的光学数据。图20表示第一实施例详细的非球面数据。图21表示第二实施例详细的光学数据。图22表示第二实施例详细的非球面数据。
图23表示第三实施例详细的光学数据。图24表示第三实施例详细的非球面数据。图25表示第四实施例详细的光学数据。图26表示第四实施例详细的非球面数据。图27表示第五实施例详细的光学数据。图28表示第五实施例详细的非球面数据。图29表示第六实施例详细的光学数据。图30表示第六实施例详细的非球面数据。图31表示第七实施例详细的光学数据。图32表示第七实施例详细的非球面数据。图33表示各实施例的重要参数。主要组件符号说明I五片式光学成像镜头2 物侧3 像侧4 光轴10第一透镜11第一物侧面12第一像侧面15延伸部20第二透镜21第二物侧面22第二像侧面30第三透镜31第三物侧面32第三像侧面33第三光轴附近区域34第三圆周附近区域35凸面部40第四透镜41第四物侧面42第四像侧面50第五透镜51第五物侧面52第五像侧面53第五光轴附近区域54第五圆周附近区域55凹面部 60滤光片
70影像传感器71成像面80 光圈100可携式电子装置110 机壳120影像 模块130 镜筒140模块后座单元141镜头后座142 第一座体143 第二座体144 线圈145磁性组件146影像传感器后座172 基板200可携式电子装置1-Γ 轴线
具体实施例方式在开始详细描述本发明之前，首先要说明的是，在本说明书附图中，类似的组件是以相同的编号来表示。如图1所示，本发明五片式光学成像镜头1，从放置物体的物侧2至像侧3沿着光轴(optical axis) 4,依序包含有第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50,滤光片60及成像面71( image plane)。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，而具有适当的屈光率，但本发明不以此为限。光轴为整个光学成像镜头I的光轴，每个透镜的光轴和光学成像镜头I的光轴是相同的。此外,光学成像镜头I还包含光圈80(aperture stop),而设置于适当的位置。在图1中，光圈80是设置在第一透镜10前，第一透镜10与物侧2之间，但本发明不以此为限。当由位于物侧2的待拍摄物(图未示)所发出或反射的光线(图未示)进入本发明光学成像镜头I时，即会经由光圈80、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50与滤光片60之后，会在像侧3的成像面71上形成清晰锐利的影像。在本实施例中，选择性设置的滤光片60可以是具各种合适功能的滤镜，例如滤光片60可以是红外线滤除滤光片(IR filter)，置于第五透镜50与成像面71之间。滤光片60的材质为玻璃，且不影响本发明光学透镜系统的焦距。另外，滤光片60也可以不必要设置，而仅通过在第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50的表层镀具有相应滤光功能的膜层来实现同等的滤光功倉泛。本发明光学成像镜头I中的各个透镜，都分别具有朝向物侧2的物侧面，与朝向像侧3的像侧面。另外，本发明光学成像镜头I中的各个透镜，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、第一像侧面12、第一光轴附近区域与第一圆周附近区域；第二透镜20具有第二物侧面21、第二像侧面22、第二光轴附近区域与第二圆周附近区域；第三透镜30具有第三物侧面31、第三像侧面32、第三光轴附近区域与第三圆周附近区域；第四透镜40具有第四物侧面41、第四像侧面42、第四光轴附近区域与第四圆周附近区域；第五透镜50具有第五物侧面51、第五像侧面52、第五光轴附近区域与第五圆周附近区域。本发明光学成像镜头I中的各个透镜，还都分别具有位在光轴4上的中心厚度T。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,而第五透镜50具有第五透镜厚度T5。所以，在光轴4上光学成像镜头I中透镜的中心厚度总合称为Tal。亦即，WWVT5t5另外，本发明光学成像镜头I中在各个透镜之间又具有位在光轴4上的空气间隙(air gap)G，即位在光轴4上前一透镜的像侧面与后一透镜的物侧面的间隔距离。例如，第一透镜10到第二透镜20之间空气间隙G12、第二透镜20到第三透镜30之间空气间隙G23、第三透镜30到第四透镜40之间空气间隙G34、第四透镜40到第五透镜50之间空气间隙G450所以，第一透镜10到第五透镜50之间于光轴4上各透镜间的四个空气间隙的总合即称为Gaa0亦即，Gaa=G12+G23+G34+G45。还有，从第一透镜10朝向物侧2的第一物侧面11直至位于像侧3的成像面71，在光轴4上的距离称为Ltt。第一实施例请参阅图1，例示本发明五片式光学成像镜头I的第一实施例。本发明五片式光学成像镜头I的第一实施例请参考图1，第一实施例在成像面71上的纵向球差(longitudinalspherical aberration)请参考图 2A、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic fieldaberration)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。
第一实施例的光学成像镜头系统主要由五枚以塑料材质制成又具有屈光率的透镜1(Γ50、光圈80、滤光片60、与成像面71所构成。光圈80是设置在第一透镜10之前，即第一透镜10与物侧2之间。第一透镜10具有正屈光率、朝向物侧2的第一物侧面11为凸面而朝向像侧3的第一像侧面12亦为凸面。另外，第一透镜10的第一物侧面11及第一像侧面12皆为非球面(aspheric surface)。第二透镜20具有负屈光率、朝向物侧2的第二物侧面21为凸面，而朝向像侧3的第二像侧面22为凹面，另外，第二透镜的第二物侧面21以及第二像侧面22皆为非球面。第三透镜30具有正屈光率、朝向物侧2的第三物侧面31以及朝向像侧3的第三像侧面32。第三物侧面31具有位于第三光轴附近区域33的凸面部以及第三圆周附近区域34的凹面部。第三像侧面32具有位于第三光轴附近区域33的凹面部、位于第三圆周附近区域34的凹面部、以及位于第三光轴附近区域33与第三圆周附近区域34之间的凸面部35。另外，第三透镜30的第三物侧面31以及第三像侧面32皆为非球面。第四透镜40具有正屈光率、朝向物侧2的第四物侧面41为凹面、而朝向像侧3的第四像侧面42为凸面。另外，第四透镜40的第四物侧面41及第四像侧面42皆为非球面。
第五透镜50具有负屈光率、朝向物侧2的第五物侧面51以及朝向像侧3的第五像侧面52。第五物侧面51具有在第五光轴附近区域53的凸面部及第五圆周附近区域54的凹面部。第五像侧面52具有在第五光轴附近区域53的凹面部及第五圆周附近区域54的凸面部。另外，第五透镜50的第五物侧面51及第五像侧面52皆为非球面。滤光片60可以是红外线滤除滤光片，其位于第五透镜50以及成像面71之间。在本发明五片式光学成像镜头I中，从第一透镜10到第五透镜50的所有物侧面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。此等非球面是经由依下列公式所定义:
权利要求
1.一种光学成像镜头，由一物侧至一像侧在一光轴上依序包含: 一第一透镜，该第一透镜具有正的屈光率，并具有朝向该像侧的一第一像侧面，该第一像侧面在其圆周附近区域具有一凸面部； 一第二透镜，该第二透镜具有朝向该物侧的一第二物侧面，该第二物侧面在其圆周附近区域具有一凸面部； 一第三透镜，该第三透镜具有朝向该物侧的一第三物侧面，该第三物侧面具有在其圆周附近区域的一凹面部； 一第四透镜，该第四透镜具有朝向该物侧的一第四物侧面，且该第四物侧面为一凹面；以及 一第五透镜，该第五透镜由塑料材质所制成，并具有朝向该像侧的一第五像侧面，该第五像侧面具有在该光轴附近区域的一凹面部； 其中，该光学成像镜头中具有屈光率的透镜只有五片、该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上空气间隙的厚度为G23、该第三透镜与该第四透镜之间在该光轴上空气间隙的厚度为 G34，并满足 1.40 ^ G23/G34。
2.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于:该第一透镜到该第五透镜之间于该光轴上的四个空气间隙的总合为Gaa，且该第五透镜在该光轴上的中心厚度为T5，并满足0.50 ^ T5/Gaa。
3.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于:该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的中心厚度总合为Tal，且该第一透镜朝向该物侧的一第一物侧面直至位 于该像侧的一成像面在该光轴上的距离为Ltt，并满足0.55 ^ Tal/Ltt °
4.如权利要求3所述的光学成像镜头，其特征在于:该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，并满足2含T5A30
5.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于:该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并满足0.53 ^ T4/Gaa。
6.如权利要求5所述的光学成像镜头,其特征在于:该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的中心厚度总合为Tal,且该第一透镜朝向该物侧的的一第一物侧面直至位于该像侧的一成像面在该光轴上的距离为Ltt，并满足0.55 = Tal/Ltt。
7.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于:该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并满足2 ^ T4A3O
8.如权利要求7所述的光学成像镜头，其特征在于:该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的中心厚度总合为Tal,且该第一透镜朝向该物侧的的一第一物侧面直至位于该像侧的一成像面在该光轴上的距离为Ltt，并满足0.55 = Tal/Ltt。
9.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于:该第一透镜到该第五透镜之间于该光轴上的四个空气间隙的总合为Gaa，该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并满足O- 53 ^ T4/Gaa。
10.如权利要求9所述的光学成像镜头，其特征在于:该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的中心厚度总合为Tal，且该第一透镜朝向该物侧的一第一物侧面直至位于该像侧的一成像面在该光轴上的距离为Ltt，并满足0.55 ^ Tal/Ltt °
11.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于:该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并满足2 ^ T4A3O
12.如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于:该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，该第五透镜在该光轴上的中心厚度为T5，并满足2 ^ T5A3O
13.如权利要求12所述的光学成像镜头，其特征在于:该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的中心厚度总合为Tal,该第一透镜到该第五透镜之间于该光轴上的四个空气间隙的总合为Gaa，并满足2.8 ^ Tal/Gaa。
14.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于:该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并满足2.85 ^ T4/G34。
15.如权利要求14所述的光学成像镜头,其特征在于:该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，该第五透镜在该光轴上的中心厚度为T5，并满足2 ^ T5A3O
16.一种电子装置，包含: 一机壳；以及 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15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；以及 设置于该光学成像镜头的一像侧的一影像传感器。
17.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于:该模块后座单元具有一镜头后座，该镜头后座具有与该镜筒外侧相贴合且沿一轴线设置的一第一座体，以及沿该轴线并环绕着该第一座体外侧设置的一第二座体，其中该第一座体可带着该镜筒，与设置于该镜筒内的该光学成像镜头沿该轴线移动。
18.如权利要求17所述的电子装置，其特征在于:该模块后座单元还具有位于该第二座体和该影像传感器之间的一影像传感器后座，且该影像传感器后座和该第二座体相贴合。
全文摘要
本发明关于一种光学成像镜头与包含此光学成相镜头的电子装置。一种光学成像镜头，由物侧至像侧依序为第一、第二、第三、第四及第五透镜。第一透镜具有正的屈光率，像侧面具有圆周附近区域的凸面部；第二透镜的物侧面具有圆周附近区域的凸面部；第三透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凹面部；第四透镜具有朝向物侧的凹面；塑料材料的第五透镜，像侧面具有光轴附近区域的凹面部。第二透镜到第三透镜间空气间隙G23与第三透镜到第四透镜间空气间隙G34的比值满足1.40≦G23/G34。一种电子装置，包含一机壳以及安装在该机壳内的一影像模块。该影像模块包括上述的一光学成像镜头、一镜筒、一模块后座单元以及一影像传感器。本发明可有效缩短镜头长度并维持系统性能。
文档编号G02B13/00GK103185954SQ20121058341
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者张国文, 许圣伟, 唐子健 申请人:玉晶光电(厦门)有限公司