可携式电子装置与其光学成像镜头的制作方法_3

文档序号:8921635阅读:来源:国知局
设计的不可预测性,在本发明的架构之下,符合上述的关系式时, 能较佳地使本发明的镜头长度缩短、可用光圈增大(即光圈值缩小)、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。
[0124] 在实施本发明时,除了上述关系式之外,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。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,并不限于此。
[0125] 为了说明本发明确实可在提供良好的光学性能的同时,缩短镜头长度,以下提供 多个实施例以及其详细的光学数据。首先请一并参考图6至图9,其中图6显示依据本发明 之第一实施例之光学成像镜头之五片式透镜之剖面结构示意图,图7显示依据本发明之第 一实施例之光学成像镜头之纵向球差与各项像差图标意图,图8显示依据本发明之第一实 施例之光学成像镜头之详细光学数据,其中f即是有效焦距EFL,图9显示依据本发明之第 一实施例光学成像镜头之各透镜之非球面数据。
[0126] 如图6所示,本实施例之光学成像镜头1从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈 (aperture stop) 100、一第一透镜110、一第二透镜120、一第三透镜130、一第四透镜140及 一第五透镜150。一滤光件160及一影像传感器的一成像面170皆设置于光学成像镜头1 的像侧A2。在本实施例中,滤光件160为红外线滤光片(IR cut filter)且设于第五透镜 150与成像面170之间,滤光件160将经过光学成像镜头1的光过滤掉特定波段的波长,例 如过滤掉红外线波段,可使得人眼看不到的红外线波段的波长不会成像于成像面170上。
[0127] 光学成像镜头1之第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第 五透镜150在此示例性地以塑料材质所构成,且形成细部结构如下:第一透镜110具有正屈 光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面111及一朝向像侧A2的像侧面112。物侧面111为 一凸面,且包括一位于光轴附近区域的凸面部1111及一位于圆周附近区域的凸面部1112。 像侧面112为一凸面,且包括一位于光轴附近区域的凸面部1121及一位于圆周附近区域的 凸面部1122。第一透镜110的物侧面111与像侧面112皆为非球面。
[0128] 第二透镜120具有负屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面121及一朝向像侧A2 的像侧面122。物侧面121为一凹面,且包括一位于光轴附近区域的凹面部1211及一位于 圆周附近区域的凹面部1212。像侧面122为一凹面,且包括一位于光轴附近区域的凹面部 1221及一位于圆周附近区域的凹面部1222。第二透镜120的物侧面121与像侧面122皆 为非球面。
[0129] 第三透镜130具有正屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面131及一朝向像侧A2 的像侧面132。物侧面131为一凹面,且包括一位于光轴附近区域的凹面部1311以及一位 于圆周附近区域的凹面部1312。像侧面132为一凸面,且包括一位于光轴附近区域的凸面 部1321及一位于圆周附近区域的凸面部1322。第三透镜130的物侧面131与像侧面132 皆为非球面。
[0130] 第四透镜140具有负屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面141及具有一朝向像 侧A2的像侧面142。物侧面141包括一位于光轴附近区域的凸面部1411以及一位于圆周 附近区域的凹面部1412。像侧面142包括一位于光轴附近区域的凹面部1421及一位于圆 周附近区域的凸面部1422。第四透镜140的物侧面141与像侧面142皆为非球面。
[0131] 第五透镜150具有负屈光率,并具有一朝向物侧A1的物侧面151及具有一朝向像 侧A2的像侧面152。物侧面151包括一位于光轴附近区域的凹面部1511以及一位于圆周 附近区域的凸面部1512。像侧面152包括一位于光轴附近区域的凸面部1521、一位于圆周 附近区域的凸面部1522及一位于光轴附近区域与圆周附近区域之间的凹面部1523,藉此 提升光学成像镜头1之光学质量。第五透镜150的物侧面151与像侧面152皆为非球面。
[0132] 在本实施例中,系设计各透镜110、120、130、140、150、滤光件160及影像传感器 的成像面170之间皆存在空气间隙,如:第一透镜110与第二透镜120之间存在空气间隙 dl、第二透镜120与第三透镜130之间存在空气间隙d2、第三透镜130与第四透镜140之间 存在空气间隙d3、第四透镜140与第五透镜150之间存在空气间隙d4、第五透镜150与滤 光件160之间存在空气间隙d5及滤光件160与影像传感器的成像面170之间存在空气间 隙d6,然而在其他实施例中,亦可不具有前述其中任一空气间隙,如:将两相对透镜的表面 轮廓设计为彼此相应,而可彼此贴合,以消除其间之空气间隙。由此可知,空气间隙dl即为 G12、空气间隙d2即为G23、空气间隙d3即为G34,空气间隙d4即为G45,空气间隙dl、d2、 d3、d4的和即为Gaa。
[0133] 关于本实施例之光学成像镜头1中的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度, 请参考图 8,关于 CTl、G12、CT2、G23、CT3、G34、CT4、G45、CT5、AG5IR、CTIR、AGIRImage、BFL、 ALT、Gaa、TTL、ALT/G45、CT2/CT4、CT3/CT5、CT1/CT4、ALT/CT4、CT3/CT1、Gaa/G45、CT1/G23、 CT3/CT4、CT1/G45、ALT/CT2、ALT/G23、CT3/CT2 及 ALT/Gaa 之值,请参考图 50。本实施例之 光学成像镜头1中,从第一透镜物侧面111至成像面170在光轴上之长度为4. 535mm,像高 为 2. 856mm〇
[0134] 第一透镜110的物侧面111及像侧面112、第二透镜120的物侧面121及像侧面 122、第三透镜130的物侧面131及像侧面132、第四透镜140的物侧面141及像侧面142及 第五透镜150的物侧面151及像侧面152,共计十个非球面皆是依下列非球面曲线公式定 义:
[0136] Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离;Z表示非球面之深度(非球面上距离 光轴为Y的点,其与相切于非球面光轴上顶点之切面,两者间的垂直距离);R表示透镜表面 之曲率半径;K为锥面系数(Conic Constant)为第i阶非球面系数。各个非球面之参 数详细数据请一并参考图9。
[0137] 图7(a)绘示本实施例的纵向球差的示意图,横轴为焦距,纵轴为视场。图7(b)绘 示本实施例的弧矢方向的像散像差的示意图,图7(c)绘示本实施例的子午方向的像散像 差的示意图,横轴为焦距,纵轴为像高。图7(d)绘示本实施例的畸变像差的示意图,横轴 为百分比,纵轴为像高。三种代表波长(470nm,555nm,650nm)在不同高度的离轴光线皆集 中于的成像点附近,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控制在 ±0. 04mm,明显改善不同波长的球差,弧矢方向的像散像差在整个视场范围内的焦距变化 量落在±0. 07mm内,子午方向的像散像差落在±0. 1mm内,而畸变像差维持于±0. 8%内。
[0138] 参考图10至图13,图10显示依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之五片式 透镜之剖面结构示意图,图11显示依据本发明之第二实施例光学成像镜头之纵向球差与 各项像差图标意图,图12显示依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之详细光学数据, 图13显示依据本发明之第二实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。在本实施例 中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为2,例如第 三透镜物侧面为231,第三透镜像侧面为232,其它组件标号在此不再赘述。如图10中所示, 本实施例之光学成像镜头2从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈200、一第一透镜210、一 第二透镜220、一第三透镜230、一第四透镜240及一第五透镜250。
[0139] 第二实施例之朝向物侧A1的物侧面211、221、231、241、251及朝向像侧A2的像 侧面212、222、232、242、252之凹凸配置大致上与第一实施例类似,唯第二实施例的各曲 率半径、透镜厚度、非球面系数及后焦距等相关光学参数与第一实施例不同。在此为了更 清楚显示图面,以下每个实施例的透镜表面凹凸配置的特征,仅标示与第一实施例不同之 处,省略相同处的标号。关于本实施例之光学成像镜头2的各透镜之各光学特性及各空气 间隙之宽度,请参考图 12,关于 CT1、G12、CT2、G23、CT3、G34、CT4、G45、CT5、AG5IR、CTIR、 AGIRImage、BFL、ALT、Gaa、TTL、ALT/G45、CT2/CT4、CT3/CT5、CT1/CT4、ALT/CT4、CT3/CT1、 Gaa/G45、CT1/G23、CT3/CT4、CT1/G45、ALT/CT2、ALT/G23、CT3/CT2 及 ALT/Gaa 之值,请参考 图50。本实施例之光学成像镜头2中,从第一透镜物侧面211至成像面270在光轴上之长 度为 4. 537mm,像高为 2. 856mm。
[0140] 从图11(a)的纵向球差中,由每一曲线的偏斜幅度可看出不同高度的离轴光线的 成像点偏差控制在±0. 〇35mm以内。从图11(b)的弧矢方向的像散像差中,三种代表波长 在整个视场范围内的焦距变化量落在±0. 05mm内。从图11(c)的子午方向的像散像差中, 三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±〇. 〇8mm内。图11(d)显示光学成像 镜头2的畸变像差维持在±0. 7%的范围内。
[0141] 第二实施例与第一实施例相比较,纵向球差、弧矢方向的像散像差、子午方向的像 散像差及畸变像差皆较小,所以相较之下成像质量较优。
[0142] 参考图14至图17,其中图14显示依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之五 片式透镜之剖面结构示意图,图15显示依据本发明之第三实施例光学成像镜头之各项像 差图标意图,图16显示依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之详细光学数据,图17显 示依据本发明之第三实施例之光学成像镜头之各透镜之非球面数据。在本实施例中使用与 第一实施例类似的标号标示出相似的组件,唯在此使用的标号开头改为3,例如第三透镜物 侧面为331,第三透镜像侧面为332,其它组件标号在此不再赘述。如图18中所示,本实施 例之光学成像镜头3从物侧A1至像侧A2依序包括一光圈300、一第一透镜310、一第二透 镜320、一第三透镜330、一第四透镜340及一第五透镜350。
[0143] 第三实施例之朝向物侧A1的物侧面311、331、341、351及朝向像侧A2的像侧面 312、322、332、342、352等透镜表面的凹凸配置大致上与第一实施例类似,唯第三实施例的 各曲率半径、透镜厚度、非球面系数、后焦距等相关光学参数及物侧面321透镜表面的凹凸 配置与第一实施例不同,且第四透镜340的屈光率为正。在此为了更清楚显示图面,表面凹 凸配置的特征仅标示与第一实施例不同之处,而省略相同之处的标号,详细地说,透镜表面 凹凸配置的差异在于,第二透镜320的物侧面321在圆周附近区域形成一凸面部3212。关 于本实施例之光学成像镜头3的各透镜之各光学特性及各空气间隙之宽度,请参考图16。 关于 CT1、G12、CT2、G23、CT3、G34、CT4、G45、CT5、AG5IR、CTIR、AGIRImage、BFL、ALT、Gaa、 TTL
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