光学成像镜头及应用此镜头的电子装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及光学成像镜头。本发明提出一种光学成像镜头，包含一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜以及一第五透镜，其中该第一透镜具有正屈光率，其物侧面具有一位于该光轴附近区域的凸面部，与一位于圆周附近区域的凸面部，该第二透镜具有负屈光率，其物侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部，该第三透镜具有正屈光率，其物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部，该第四透镜具有正屈光率，其物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部，其像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第五透镜的像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部，以及一位于圆周附近区域的凸面部。以及，提出一种应用此镜头的电子装置。本发明用于图像捕捉记录。
【专利说明】光学成像镜头及应用此镜头的电子装置
【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的电子装置。具体 而言，本发明特别是指一种具有较短镜头长度的光学成像镜头，及应用此光学成像镜头的 电子装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，移动电话的小型化、薄型化已成为设计趋势，而此一趋势连带影响了相关 光学成像镜头的发展；如何能够有效缩减光学镜头的系统长度，同时仍能够维持足够的光 学性能，一直是业界努力的研发方向。
[0003] 美国专利 US7480105、US7639432、US7486449 以及 US7684127 都揭露了一种由五片 透镜所组成的光学镜头，然而，其中US7480105案及US7639432案前二片透镜的屈光率分别 为负正配置，而US7486449以及US7684127案则分别为负负配置，然而，这样的配置并无法 获得良好的光学特性，而且此四案的镜头系统长度分别为10?18mm，而无法使装置整体达 到薄型轻巧化的效果。
[0004] 因此如何能够有效扩大视场角、缩减光学镜头的系统长度，同时仍能够维持足够 的光学性能，一直是业界亟待解决的课题。
【发明内容】
[0005] 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。
[0006] 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，其中该第一透镜具有正屈光率，物侧面为一凸面，并具有一 位于光轴附近区域的凸面部，以及一位于圆周附近区域的凸面部；该第二透镜具有负屈光 率，物侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部；该第三透镜具有正屈光率，物侧面具有一位 于圆周附近区域的凹面部；该第四透镜具有正屈光率，物侧面具有一位于圆周附近区域的 凹面部，像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部；该第五透镜具有负屈光率，像侧面具有 一位于光轴附近区域的凹面部，以及一位于圆周附近区域的凸面部，且该光学成像镜头具 有屈光率的透镜只有上述第一透镜至第五透镜共五片。
[0007] 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 AG12、第二透镜与第三透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为AG23、第三透镜与第四透镜之 间在光轴上空气间隙的宽度为AG34,第四透镜与第五透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为 AG45,所以第一透镜到第五透镜之间在光轴上的四个空气间隙的总合为Gaa。
[0008] 本发明光学成像镜头中，第一透镜在光轴上的中心厚度为T1、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。
[0009] 本发明光学成像镜头中，满足AAG/T3 < 3. 0的关系。
[0010] 本发明光学成像镜头中，满足BFL/T1 < 3· 3的关系。
[0011] 本发明光学成像镜头中，满足MG/T5 < 2. 5的关系。
[0012] 本发明光学成像镜头中，满足1. 5彡TV(AG12+AG45)的关系。
[0013] 本发明光学成像镜头中，满足4. 5彡BFL7(AG12+AG45)的关系。
[0014] 本发明光学成像镜头中，满足〇· 9彡T2AAG12+AG45)的关系。
[0015] 本发明光学成像镜头中，满足BFL/T2彡6. 6的关系。
[0016] 本发明光学成像镜头中，满足1. 〇彡T1/T4的关系。
[0017] 本发明光学成像镜头中，满足〇· 65 < T2/AG23的关系。
[0018] 本发明光学成像镜头中，满足AAG/T1彡2. 2的关系。
[0019] 本发明光学成像镜头中，满足2. 0彡IV(AG12+AG45)的关系。
[0020] 本发明光学成像镜头中，满足〇· 8彡T5/AG34的关系。
[0021] 本发明光学成像镜头中，满足1. 5彡T1/AG23的关系。
[0022] 本发明光学成像镜头中，满足0· 9彡TV(AG12+AG45)的关系。
[0023] 本发明光学成像镜头中，满足0· 9 < T5/T4的关系。
[0024] 本发明光学成像镜头中，满足1· 4彡ALT/BFL的关系。
[0025] 本发明光学成像镜头中，满足〇· 75彡T3/T4的关系。
[0026]进一步地，本发明又提供一种应用前述的光学成像镜头的电子装置。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I旲块包括：付合iu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的一像侧的一影像 传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1是绘示本发明五片式光学成像镜头的第一实施例的示意图。
[0028] 图2的A部分是绘示第一实施例在成像面上的纵向球差。
[0029]图2的B部分是绘示第一实施例在弧矢方向的像散像差。
[0030]图2的C部分是绘示第一实施例在子午方向的像散像差。
[0031] 图2的D部分是绘示第一实施例的畸变像差。
[0032]图3是绘示本发明五片式光学成像镜头的第二实施例的示意图。
[0033] 图4的A部分是绘示第二实施例在成像面上的纵向球差。
[0034] 图4的B部分是绘示第二实施例在弧矢方向的像散像差。
[0035]图4的C部分是绘示第二实施例在子午方向的像散像差。
[0036] 图4的D部分是绘示第二实施例的畸变像差。
[0037]图5是绘示本发明五片式光学成像镜头的第三实施例的示意图。
[0038]图6的A部分是绘示第三实施例在成像面上的纵向球差。
[0039]图6的B部分是绘示第三实施例在弧矢方向的像散像差。
[0040]图6的c部分是绘示第三实施例在子午方向的像散像差。
[0041]图6的D部分是绘示第三实施例的畸变像差。
[0042] 图7是绘不本发明五片式光学成像镜头的第四实施例的示意图。
[0043] 图8的A部分是绘示第四实施例在成像面上的纵向球差。
[0044] 图8的B部分是绘示第四实施例在弧矢方向的像散像差。
[0045]图8的C部分是绘示第四实施例在子午方向的像散像差。
[0046]图8的D部分是绘示第四实施例的畸变像差。
[0047]图9是绘示本发明五片式光学成像镜头的第五实施例的示意图。
[0048]图10的A部分是绘示第五实施例在成像面上的纵向球差。
[0049]图10的B部分是绘示第五实施例在弧矢方向的像散像差。
[00S0]图10的C部分是绘示第五实施例在子午方向的像散像差。
[0051]图10的D部分是绘示第五实施例的畸变像差。
[0052]图11是绘示本发明五片式光学成像镜头的第六实施例的示意图。
[0053]图12的A部分是绘示第六实施例在成像面上的纵向球差。
[0054]图12的B部分是绘示第六实施例在弧矢方向的像散像差。
[0055]图12的C部分是绘示第六实施例在子午方向的像散像差。
[0056]图12的D部分是绘示第六实施例的畸变像差。
[0057]图13是绘示本发明五片式光学成像镜头的第七实施例的示意图。
[0058] 图Μ的A部分是绘示第七实施例在成像面上的纵向球差。
[0059] 图14的B部分是绘示第七实施例在弧矢方向的像散像差。
[0060]图14的C部分是绘示第七实施例在子午方向的像散像差。
[0061] 图14的D部分是绘示第七实施例的畸变像差。
[0062]图15是绘示本发明光学成像镜头曲率形状的示意图。
[0063]图16是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 例的示意图。
[0064]图17是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二较佳实施 例的示意图。
[0065]图1S表示第一实施例详细的光学数据 [0066]图19表示第一实施例详细的非球面数据。
[0067]图20表示第二实施例详细的光学数据。
[0068]图21表示第二实施例详细的非球面数据。
[0069]图22表示第三实施例详细的光学数据。
[007°]图23表示第三实施例详细的非球面数据。
[0071]图24表示第四实施例详细的光学数据。
[0072]图25表示第四实施例详细的非球面数据。
[0073]图26表示第五实施例详细的光学数据。
[0074]图27表示第五实施例详细的非球面数据。
[0075]图28表示第六实施例详细的光学数据。
[0076]图29表示第六实施例详细的非球面数据。
[0077] 图30表示第七实施例详细的光学数据。
[0078] 图31表示第七实施例详细的非球面数据。
[0079] 图32表示各实施例的重要参数。
【具体实施方式】
[0080] 在开始详细描述本发明之前，首先要说明的是，在本发明附图中，类似的组件是以 相同的编号来表示。其中，本篇说明书所言的「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，该透镜的物侧面于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 成像光线通过的曲面的圆周附近区域，亦即图中的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 的曲面的光轴附近区域，亦即图15中的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的结构 与形状并不限于此，以下的实施例为求附图简洁均省略了延伸部。
[0081] 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3〇、第四透镜40与第五透镜 5〇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丨的光轴 都是相同的。
[0082] 此外，光学成像镜头1还包含光圈（aperture stop)80,而设置于适当的位置。在 图1中，光圈8〇是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。当由位于物侧2的待拍摄物 (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8〇、第二透镜20、第三透镜3〇、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。
[0083]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的滤镜， 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。
[0084]本发明光学成像镜头1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1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1〇具有第一物侧面 n与第一像侧 面I2 ;第二透镜2〇具有第二物侧面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。
[0085] 本发明光学成像镜头1中的各个透镜，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3〇具有第三透镜厚度?、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
[0086]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10到第二透镜2〇之间空气间隙宽度AG12、第二透镜 2〇到第三透镜 3〇之间空气间隙宽度AG23、第三透镜30到第四透镜40之间空气间隙宽 度AGM、第四透镜40到第五透镜50之间空气间隙宽度AG45。所以，第一透镜10到第 五透镜50之间位于光轴4上各透镜间的四个空气间隙宽度的总合即称为AAG。亦即， AAG=AG12+AG23+AG34+AG45 〇
[0087]另外，第一透镜10的第一物侧面11至成像面Η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50的第五像侧面52至成像面71在光轴4上 的长度为BFL。
[0088] 第一实施例
[0089]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 2 的 A部分、弧矢（sagittal) 方向的像散像差（astigmatic field aberration)请参考图2的B部分、子午（tangential) 方向的像散像差请参考图2的C部分、以及畸变像差（distortion aberration)请参考图2 的D部分。所有实施例中各球差图的Y轴代表视场，其最高点均为丨.〇,此实施例中各像散 图及畸变图的Y轴代表像高，系统像高为3. 0mm。
[0090]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、一第二透镜3〇、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。
[0091]该第一透镜1〇具有正屈光率。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为一 凸面，具有一位于光轴附近区域的凸面部16以及一圆周附近区域的凸面部 17。
[0092]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。
[0093]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 域的凸面部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。
[0094]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为一凸面，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。 ?
[0095]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。
[0096]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。这些非球面是经由 下列公式所定义：
【权利要求】
1. 一种光学成像镜头，由一物侧至一像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一光圈、一第 二透镜、一第三透镜、一第四透镜、以及一第五透镜，每一透镜都具有屈光率，且各透镜都分 别包含一有朝向该物侧的物侧面，以及一朝向该像侧的像侧面，其中： 该第一透镜具有正屈光率，其物侧面为一凸面，并具有一位于该光轴附近区域的凸面 部，以及一位于圆周附近区域的凸面部； 该第二透镜具有负屈光率，其物侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部； 该第三透镜具有正屈光率，其物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部； 该第四透镜具有正屈光率，其物侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部，其像侧面具 有一位于光轴附近区域的凸面部；以及 该第五透镜的像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部，以及一位于圆周附近区域的 凸面部； 此外，该光学成像镜头只具备上述第一透镜至第五透镜共五片具有屈光率的镜片，且 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MG，该第三透镜在该 光轴上的中心厚度为Τ3,并满足MG/T3 < 3. 0的条件。
2. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第五透镜的像侧面至一成像面 在该光轴上的长度为BFL，该第一透镜在该光轴上的中心厚度为Τ1，并满足BFL/T1彡3. 3 的条件。
3·如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于，该第五透镜在该光轴上的中心厚 度为Τ5,并满足AAG/T5 < 2. 5的条件。
4. 如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于，该第五透镜在该光轴上的中心厚 度为Τ5,该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的间隙宽度为AG12,该第四透镜与该第五 透镜之间在光轴上的间隙宽度为AG45,并满足1. 5彡T5AAG12+AG45)的条件。
5. 如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜之间在 光轴上的间隙宽度为AG12,该第四透镜与该第五透镜之间在光轴上的间隙宽度为 AG45,并 满足 4. 5 彡 BFIV(AG12+AG45)的条件。 6_如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，如权利要求1所述的光学成像镜 头，其特征在于，该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2,该第一透镜与该第二透镜之间在 光轴上的间隙宽度为AG12,该第四透镜与该第五透镜之间在光轴上的间隙宽度为 AG45,并 满足0· 9彡T2AAG12+AG45)的条件。
7. 如权利要求6所述的光学成像镜头，其特征在于，该第五透镜的像侧面至一成像面 在该光轴上的长度为BFL，并满足BFL/T2彡6. 6的条件。
8. 如权利要求6所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜在该光轴上的中心厚 度为T1，该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4,并满足1. 0彡T1/T4的条件。
9·如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第二透镜与该第三透镜之间在 光轴上的间隙宽度为AG23,该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2,并满足0.65彡T2/ AG23的条件。
10·如权利要求9所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜在该光轴上的中心厚 度为T1，并满足AAG/T1 < 2. 2的条件。
11·如权利要求9所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜在该光轴上的中心厚 度为T1，该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的间隙宽度为AG12,该第四透镜与该第五 透镜之间在光轴上的间隙宽度为AG45,并满足2. 0彡TlAAG12+AG45)的条件。
12. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第五透镜在该光轴上的中心厚 度为T5,该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的间隙宽度为AG34,并满足0. 8彡T5/AG34 的条件。
13. 如权利要求12所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜在该光轴上的中心 厚度为T1，该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的间隙宽度为AG23,并满足1. 5彡T1/ AG23的条件。
14. 如权利要求13所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜之间 在光轴上的间隙宽度为AG12,该第四透镜与该第五透镜之间在光轴上的间隙宽度为AG45， 并满足〇· 9彡T3AAG12+AG45)的条件。 15_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,该第五透镜在该光轴上的中心厚度为T5,并满足〇· 9彡T5/T4的条件。 I6·如权利要求15所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜至该第五透镜在该 光轴上的所有透镜的中心厚度总和为ALT，该第五透镜的像侧面至一成像面在该光轴上的 长度为BFL，并满足1. 4彡ALT/BFL的条件。
17. 如权利要求15所述的光学成像镜头，其特征在于，更满足〇. 75 < T3/T4的条件。
18. -种电子装置，包含： 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Π 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一基板；以及 设置于该基板且位于该光学成像镜头的一像侧的一影像传感器。
【文档编号】G02B13/00GK104142558SQ201410153384
【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, 陈锋, 公金辉 申请人:玉晶光电(厦门)有限公司