TWI498622B

TWI498622B - Optical lens

Info

Publication number: TWI498622B
Application number: TW101140351A
Authority: TW
Inventors: 李柏徹
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2015-09-01
Also published as: US8953262B2; TW201317660A; US20140218597A1

Description

光學鏡頭

本發明是有關於一種光學鏡頭及應用該光學鏡頭的成像系統，特別是指一種具有五個透鏡單元的光學鏡頭及應用該光學鏡頭的成像系統。

近年來，許多電子產品都配備了光學鏡頭及影像感測器，以提供照相及錄影的功能，為了增進可攜帶性及影像品質且同時減少電子產品的尺寸及重量，目前已有不同的透鏡組合搭配具有感光耦合元件(CCD)或是互補性金屬氧化物半導體元件(CMOS)的影像感測器使用，對於小型化且能提供高品質的光學鏡頭及成像系統之需求便因而產生。光學鏡頭要達成小型化，是由系統中每一透鏡單元的光學有效徑(clear aperture diameters或是clear aperture)決定，在以下的說明中，將簡稱為透鏡單元的直徑(diameter)。

在美國專利U.S.8,072,695中，揭露了一種包含五個透鏡單元的光學鏡頭，每一透鏡單元皆有不同形狀，藉由特殊的組合以達成預定的光學特性。然而，為了達成某項光學特性，某些其他光學上的品質就被犧牲了，因此，市場上仍然在尋找具有更好光學性能的光學鏡頭。

因此，本發明之目的，即在提供具有良好光學特性的光學鏡頭及其成像系統。

於是，本發明之光學鏡頭，包含依序從物側至像側排列的一第一透鏡單元、一第二透鏡單元、一第三透鏡單元、一第四透鏡單元，及一第五透鏡單元。每一透鏡單元具有一面向物側的物側面，及一面向像側的像側面。該第一透鏡單元的阿貝數(abbe number)大於該第二透鏡單元的阿貝數且相對差值大於20，即vd1-vd2>20，vd1為該第一透鏡單元的阿貝數，vd2為該第二透鏡單元的阿貝數。該第二透鏡單元的阿貝數相對於該第三透鏡單元的阿貝數的差的絕對值介於0至5之間，即0|vd3-vd2|5，vd3為該第三透鏡單元的阿貝數。該第三透鏡單元的阿貝數小於該第四透鏡單元的阿貝數且相對差值大於20，即vd4-vd3>20，vd4為該第四透鏡單元的阿貝數。該第四透鏡單元的阿貝數相對於該第五透鏡單元的阿貝數的差的絕對值介於0至5之間，即0|vd4-vd5|5，vd5為該第五透鏡單元的阿貝數。該等透鏡單元的物側面及像側面都可以覆蓋一抗反射膜。

本發明另一種光學鏡頭，包含依序從物側至像側排列的一光圈、一第一透鏡單元、一第二透鏡單元、一第三透鏡單元、一第四透鏡單元，及一第五透鏡單元。其中，每一透鏡單元具有一面向物側的物側面，及一面向像側的像側面，該物側面的光學有效徑為物側直徑，該像側面的光學有效徑為像側直徑，任一透鏡單元的物側直徑小於或等於像側直徑。其中，該光圈具有一供來自物側的光通過的圓形開孔，該圓形開孔的直徑小於或等於該第一透鏡單元的物側直徑，且該第一透鏡的阿貝數大於該第二透鏡的阿貝數且相對差值至少大於20，該等透鏡單元的物側面及像側面都可以覆蓋一抗反射膜。

本發明另一種光學鏡頭，包含依序從物側至像側並沿一光軸排列的一第一透鏡單元、一第二透鏡單元、一第三透鏡單元、一第四透鏡單元、一第五透鏡單元，及一設置在一影像感測器和該第五透鏡單元間的濾光鏡。其中，每一透鏡單元具有一面向物側的物側面，及一面向像側的像側面，該濾光鏡具有一面向物側的物側面。該第一、第二透鏡單元在光軸上的氣隙為0.070mm，該第二、第三透鏡單元在光軸上的氣隙為0.288mm，該第三、第四透鏡單元在光軸上的氣隙為0.260mm，該第四、第五透鏡單元在光軸上的氣隙為0.131mm。該第五透鏡單元與該濾光鏡在光軸上的氣隙為0.441mm。該第一透鏡單元沿該光軸的厚度為0.490mm，該第二透鏡單元沿該光軸的厚度為0.270mm，該第三透鏡單元沿該光軸的厚度為0.465mm，該第四透鏡單元沿該光軸的厚度為0.400mm，該第五透鏡單元沿該光軸的厚度為0.350mm，該濾光鏡沿該光軸的厚度為0.300mm。該等透鏡單元的物側面及像側面都可以覆蓋一抗反射膜。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的詳細說明中，將可清楚的呈現。

光學鏡頭在此處用來描述一具有多數透鏡單元、一光圈，及一濾光鏡等元件的完整光學裝置。透鏡單元在此處的定義為透光材質製成的單體，可折射光線且具有分別位於該單體相反兩側的物側面及像側面。直徑的定義是指光學有效徑(clear aperture diameter or clear aperture)，焦距(focal length)代表該光學鏡頭的光學中心沿光軸到一成像面上焦點的距離，而總光程長度(total track length)代表從第一個透鏡單元的物側面直到成像平面在光軸上的距離。

參閱圖1及圖2，垂度(sag)定義為透鏡單元表面之任一點與一垂直於光軸的平面之間的最短距離，垂度可以在距光軸不同徑向高度的點測量，例如以透鏡單元的光學有效徑上離光軸最遠處至光軸的徑向距離為100%，垂度sag(25)表示距離光軸25%長度的點的垂度，垂度sag(50)表示距離光軸50%長度的點的垂度，垂度sag(75)表示距離光軸75%長度的點的垂度，以此類推，垂度(N)表示距離光軸N%長度的表面的垂度，N為0到100間的任一數值。因為透鏡單元是旋轉對稱於光軸，而透鏡單元的下半部與其上半部為鏡向對稱。每一透鏡單元的不同物側面及像側面的形狀可以使得垂度為正值、零或負值。圖1及圖2列舉兩個各具有不同垂度的透鏡單元，且圖1及圖2的垂度是正值。

參閱圖3，一光學鏡頭200包含依序從一物側至一像側排列的一保護鏡2、一第一透鏡單元3、一第二透鏡單元4、一第三透鏡單元5、一第四透鏡單元6、一第五透鏡單元7及一濾光鏡8。該保護鏡2及該等透鏡單元3、4、5、6、7分別包括一面向物側的物側面21、31、41、51、61、71 ，及一面向像側的像側面22、32、42、52、62、72。在其它實施態樣中，還包含一光圈1設置於該保護鏡2的物側面21之前。來自物側的光將依序穿過該光圈1、該保護鏡2、該等透鏡單元3、4、5、6、7，及該濾光鏡8，並在一成像平面9上成像。該成像平面可為一影像感測器9的感測面，該影像感測器9置於像側，用以接收穿過該濾光鏡8的光線。

該光圈1是由不透光材料製成，且具有一圓形開孔11，供來自物側的光線通過。該圓形開孔11的直徑小於該第一透鏡單元3的物側面31的物側直徑，於本較佳實施例中，該圓形開孔11的直徑為1.360mm，該第一透鏡單元物側面31的物側直徑為1.377mm。該光圈1也可設置於該保護鏡2及該第一透鏡單元3之間。

每一透鏡單元是由透光材質例如玻璃或塑膠材料製成，其可用於聚光或散光，光的折射程度是由兩表面(即物側面與像側面)的形狀及材料折射率而定。每一透鏡單元的表面形狀可用一組垂度的數值來定義，該組垂度值可以表格形式儲存於電腦的資料庫中，以用來製作透鏡。

該濾光鏡8包括一面向物側的物側面81，及一面向像側的像側面82。該濾光鏡8為一紅外線濾光鏡，用於濾除波長0.8μm以上的光。該等透鏡單元3、4、5、6、7的折射率皆在1.5以上，且在部份實施態樣中，該等物側面31、41、51、61、71及像側面32、42、52、62、72分別覆蓋一抗反射層(anti-reflective coating)30、40、50、60、70。

參閱圖4，該等透鏡單元3、4、5、6、7之間的距離、每一透鏡單元的直徑對厚度的比值、相鄰兩透鏡單元間的氣隙對總光程長度的比值是達成優良光學品質的關鍵。氣隙是用於讓入射光線適當聚焦。該光學鏡頭還包含多數分別設置於該等透鏡單元3、4、5、6、7、該濾光鏡8及該成像平面9之間的氣隙s1、氣隙s2、氣隙s3、氣隙s4、氣隙s5及氣隙s6。s1是該第一、第二透鏡單元3、4間的氣隙，s2是該第二、第三透鏡單元4、5間的氣隙，s3是該第三、第四透鏡單元5、6間的氣隙，s4是該第四、第五透鏡單元6、7間的氣隙，s5是該第五透鏡單元7與該濾光鏡8的氣隙，s6是該濾光鏡8與位於影像感測器9上的一成像平面的氣隙。如果該濾光鏡8與該成像平面的氣隙s6的長度大於0.4mm，對特定的主光線角度(chief ray angle,CRA)而言，可能會使該影像感測器(圖未示)因為光線遺漏而產生不精準的影像。在部份實施態樣中，主光線角度小於31度。

沿著光軸，從該第一透鏡單元3的物側面31到像側面32的長度稱為該第一透鏡單元3的厚度t1，從該第二透鏡單元4的物側面41到像側面42的長度稱為該第二透鏡單元4的厚度t2，從該第三透鏡單元5的物側面51到像側面52的長度稱為該第三透鏡單元5的厚度t3，從該第四透鏡單元6的物側面61到像側面62的長度稱為該第四透鏡單元6的厚度t4，從該第五透鏡單元7的物側面71到像側面72的長度稱為該第五透鏡單元7的厚度t5，每一透鏡單元皆包括一環繞著其周圍且向遠離光軸方向延伸的凸緣( flange)，用於與一鏡筒(圖未示)相接。該第一透鏡單元3的物側面31具有一物側直徑d1，該第一透鏡單元3的像側面32具有一像側直徑d2。該等直徑用於劃分該第一透鏡單元3表面能夠影響光學品質的區域，因此通常不涵蓋凸緣。同樣地，該第二透鏡單元4的物側面41具有一物側直徑d3，該第二透鏡單元4的像側面42具有一像側直徑d4。該第三透鏡單元5的物側面51具有一物側直徑d5，該第三透鏡單元5的像側面52具有一像側直徑d6。該第四透鏡單元6的物側面61具有一物側直徑d7，該第四透鏡單元6的像側面62具有一像側直徑d8。該第五透鏡單元7的物側面71具有一物側直徑d9，該第五透鏡單元7的像側面72具有一像側直徑d10。

圖5為本較佳實施例的參數，該第一透鏡單元3沿著光軸的厚度為0.490mm。該第二透鏡單元4沿著光軸的厚度為0.270mm。該第三透鏡單元5沿著光軸的厚度為0.465mm。該第四透鏡單元6沿著光軸的厚度為0.400mm。該第五透鏡單元7沿著光軸的厚度為0.350mm。該第一、第二透鏡單元3、4在光軸上的氣隙為0.070mm。該第二、第三透鏡單元4、5在光軸上的氣隙為0.288mm。該第三、第四透鏡單元5、6在光軸上的氣隙為0.260mm。該第四、第五透鏡單元6、7在光軸上的氣隙為0.131mm。在本較佳實施例中，該濾光片8設置於該第五透鏡單元7與該影像感測器9的感測面之間，且其沿著光軸的厚度為0.300mm。該濾光片8與該第五透鏡單元7在光軸上的氣隙為 0.441mm，該濾光片8與該影像感測器9在光軸上的氣隙在0.300mm至0.400mm。

該第一透鏡單元3的物側直徑d1及像側直徑d2分別為1.377mm、1.393mm。該第二透鏡單元4的物側直徑d3及像側直徑d4分別為1.388mm、1.390mm。該第三透鏡單元5的物側直徑d5及像側直徑d6分別為1.494mm、1.906mm。該第四透鏡單元6的物側直徑d7及像側直徑d8分別為2.078mm、2.431mm。該第五透鏡單元7的物側直徑d9及像側直徑d10分別為2.870mm、3.402mm。該等透鏡單元3、4、5、6、7的物側直徑及像側直徑的製造公差在±0.2μm到±0.6μm以下，依據透鏡屈光率不同而有不同的公差，該等透鏡單元3、4、5、6、7的傾斜度在±0.1度以下。

光學鏡頭的特性和每兩相鄰的透鏡單元的物側直徑的比值相關，在本較佳實施例中，各比值如下：d1/d3=0.992 (1a)

d3/d5=0.929 (1b)

d5/d7=0.719 (1c)

d7/d9=0.724 (1d)

另外，光學鏡頭的特性也和該等透鏡單元3、4、5、6、7的沿著光軸的厚度的比值相關，在本較佳實施例中，各比值如下：t1/t2=1.810

t3/t4=1.162

t4/t5=1.143

較佳地，該等透鏡單元3、4、5、6、7在光軸上之間的氣隙的比值滿足下列條件：0<s2/s1<5 (2a)

0<s4/s3<0.7 (2b)

0<s3/s2<1 (2c)

參閱圖4，該等透鏡單元3、4、5、6、7環繞著該光軸對稱，光學鏡頭300的光學特性由每個透鏡單元的物側面及像側面的形狀決定，而該等物側面及像側面的形狀可由距離該光軸不同高度的垂度來定義。

圖6至圖20分別列出該等透鏡單元3、4、5、6、7的垂度，單位為mm。其中，規一化(Normalized)透鏡高度代表距離光軸的規一化距離，即透鏡表面上的點到光軸的徑向距離，0%代表位於光軸上，100%代表位於透鏡單元的光學有效徑離光軸最遠處，50%則位於中間位置。因為各透鏡單元環繞著該光軸對稱，因此以不同規一化透鏡高度的垂度即可表示透鏡單元表面的形狀。利用圖6至圖20即足夠以一般數值控制的機台製造該等透鏡單元3、4、5、6、7。所製造的垂度公差為±0.2到±0.6μm以下，依據透鏡屈光率不同而有不同的公差。值得注意的是，製造時還使用了一斜率函數以保證表面的斜度變化不會形成階梯狀。

圖6至圖7為該第一透鏡單元3的資料，最小垂度及最大垂度代表該第一透鏡單元3物側面31及像側面32最小及最大的垂度，製造時需保持在此區間內，sag3表示該第一透鏡單元3物側面31的垂度，sag4表示該第一透鏡單元3像側面32的垂度(圖中的數值單位為mm)。

圖8至圖9為該第二透鏡單元4的資料，最小垂度及最大垂度代表該第二透鏡單元4物側面41及像側面42最小及最大的垂度，製造時需保持在此區間內。sag5表示該第二透鏡單元4物側面41的垂度，sag6表示該第二透鏡單元4像側面42的垂度(圖中的數值單位為mm)。

圖10至圖12為該第三透鏡單元5的資料，最小垂度及最大垂度代表該第三透鏡單元5物側面51及像側面52最小及最大的垂度，製造時需保持在此區間內。sag7表示該第三透鏡單元5物側面51的垂度，sag8表示該第三透鏡單元5像側面52的垂度(圖中的數值單位為mm)。

圖13至圖15為該第四透鏡單元6的資料，最小垂度及最大垂度代表該第四透鏡單元6物側面61及像側面62最小及最大的垂度，製造時需保持在此區間內。sag9表示該第四透鏡單元6物側面61的垂度，sag10表示該第四透鏡單元6像側面62的垂度(圖中的數值單位為mm)。

圖16至圖20為該第五透鏡單元7的資料，最小垂度及最大垂度代表該第五透鏡單元物側面71及像側面72最小及最大的垂度，製造時需保持在此區間內。sag11表示該第五透鏡單元物側面71的垂度，sag12表示該第五透鏡單元7像側面72的垂度(圖中的數值單位為mm)。

該第四透鏡單元6物側面61在75%位置的垂度及在25%位置的垂度其比值符合下列情況： 7.0<sag9(75)/sag9(25)<14.0或較佳地8.0<sag9(75)/sag9(25)<12.5。

在本較佳實施例中，該第四透鏡單元6物側面61在25%位置的垂度絕對值最小值為19.9μm，在75%位置的垂度絕對值最大值為163.4μm。若sag9(75)/sag9(25)低於下限8.0，該第四透鏡單元6及該光學鏡頭300的屈光率會減小。若sag9(75)/sag9(25)超過上限12.5，該光學鏡頭300的光學成像品質會受影響。

除此之外，該第五透鏡單元7物側面71在100%位置的垂度sag11(100)的絕對值需大於320μm。該第五透鏡單元7像側面72在某一點會達到垂度絕對值的極大值，於本較佳實施例中，該極大值產生在100%的位置，即sag12(100)，實際上該絕對值極大值需大於260μm。如果未大於260μm，該光學鏡頭200(如圖3所示)的像散及像差可能會超過設定的規格。上述三段的條件、條件式(1a)~(1d)及條件式(2a)~(2c)使光學鏡頭可設計於一目標總光程長度內。

該等透鏡單元3、4、5、6、7可由塑膠或玻璃製造，且該第一透鏡單元3的阿貝數大於該第二透鏡單元4的阿貝數且相對差值大於20，即vd1-vd2>20，vd1為該第一透鏡單元3的阿貝數，vd2為該第二透鏡單元4的阿貝數。該第二透鏡單元4的阿貝數相對於該第三透鏡單元5的阿貝數的差的絕對值介於0至5之間，即0|vd3-vd2|5，vd3為該第三透鏡單元5的阿貝數。該第三透鏡單元5 的阿貝數小於該第四透鏡單元6的阿貝數且相對差值大於20，即vd4-vd3>20，vd4為該第四透鏡單元6的阿貝數。該第四透鏡單元6的阿貝數相對於該第五透鏡單元7的阿貝數的差的絕對值介於0至5之間，即0|vd4-vd5|5，vd5為該第五透鏡單元7的阿貝數。

在本較佳實施例中，該第一透鏡單元3的阿貝數是大於50，較佳地是大於55。該第二透鏡單元4及該第三透鏡單元5的阿貝數是介於20至28間，該第四透鏡單元6及該第五透鏡單元7的阿貝數是介於51至57間。較佳地，該等透鏡單元3、4、5、6、7的阿貝數分別為56.11、23.34、23.34、55.70、55.70，且滿足下列條件：該第一透鏡單元3的阿貝數大於該第二透鏡單元4的阿貝數且相對差值大於30，即30<vd1-vd2。該第二透鏡單元4的阿貝數相等於該第三透鏡單元5的阿貝數，即|vd3-vd2|=0。該第三透鏡單元5的阿貝數小於該第四透鏡單元6的阿貝數且相對差值大於30，即30<vd4-vd3。該第四透鏡單元6的阿貝數相等於該第五透鏡單元7的阿貝數即|vd4-vd5|=0。

介於該等透鏡單元3、4、5、6、7及該濾光鏡8之間的氣隙最佳化後可以減少像差。於本較佳實施例中，從該第一透鏡單元3及該濾光鏡8之間的氣隙s1、s2、s3、s4、s5長度總和相對於總光程長度(TTL)的比值小於0.4，即[(s1+s2+s3+s4+s5)/TTL]<0.4，如此可使該光學鏡頭將無限遠的光線聚焦於成像面上。如要使光學鏡頭更為小型化，該比值可小於0.35或更佳地0.3。

該等透鏡單元3、4、5、6、7之間的氣隙s1、s2、s3、s4長度總和相對於總光程長度的比值小於0.25，即[(s1+s2+s3+s4)/TTL]<0.25，可使得該光學鏡頭將10cm處的光線聚焦於成像面上。該第一透鏡單元3的物側面31至該第五透鏡單元7的像側面72之間的氣隙s1、s2、s3、s4長度總和為0.749mm。該等透鏡單元3、4、5、6、7之間的氣隙s1、s2、s3、s4長度總和相對於總光程長度的比值小於0.25，即[(s1+s2+s3+s4)/TTL]<0.25，或更佳地小於0.20。

更進一步，各透鏡單元3、4、5、6、7的平均直徑和其厚度有如下關係：2.0<d1avg/t1<3.0

4.0<d2avg/t2<6.0

2.0<d3avg/t3<5.0

4.0<d4avg/t4<7.0

7.0<d5avg/t5<11.0

其中d1avg、d2avg、d3avg、d4avg、d5avg分別為該第一、第二、第三、第四、第五透鏡單元3、4、5、6、7的平均直徑，平均直徑為一透鏡的物側直徑及像側直徑的平均值。另外，在本較佳實施例中，該第一透鏡單元3的平均直徑d1avg為1.385。該第二透鏡單元4的平均直徑d2avg為1.389。而在其它的實施態樣中，該第一透鏡單元3的平均直徑相等於該第二透鏡單元4的平均直徑。

圖21及圖22說明該光學鏡頭400於不同的操作狀態而具有不同的總光程長度。如圖21所示，該光學鏡頭400包含一透鏡單元排列組合410。該透鏡單元排列組合410包括第一、二、三、四、五透鏡單元3、4、5、6、7。該光學鏡頭400也可以包含一設置介於該透鏡單元排列組合410與該影像感測器9間的濾光鏡8。該等透鏡單元3、4、5、6、7及該濾光鏡8具有與圖3或圖4所示的該等透鏡單元3、4、5、6、7及該濾光鏡8相同的光學特性及光學成像品質。在部份的實施態樣中，該第一透鏡單元3與該第二透鏡單元4具有的相同大小的直徑、該第四透鏡單元6的直徑大於該第三透鏡單元5的直徑、該第五透鏡單元7的直徑大於該第四透鏡單元6的直徑，且該濾光鏡8的直徑大於該第五透鏡單元7的直徑。

在部份的實施例中，該透鏡單元排列組合410可包括一鏡筒10。該鏡筒10為圓筒狀，且具有多數形成於內表面且供該等透鏡單元3、4、5、6、7的突緣卡置的溝槽101。

參閱圖21及圖22，該透鏡單元排列組合410可沿著光軸移動而趨近或遠離該影像感測器9。在部份的實施態樣中，該透鏡單元排列組合410還可包括一濾光鏡8，且該等透鏡單元3、4、5、6、7與該濾光鏡8沿著光軸的氣隙保持定值，而該濾光鏡8與該影像感測器9沿著光軸的氣隙會隨著該透鏡單元排列組合410趨近或遠離該影像感測器9而隨之變化。在其他的實施態樣中，如圖21及圖22所示，該濾光鏡8是不屬於該透鏡單元排列組合410的一部分，故當該透鏡單元排列組合410趨近或遠離影像感測器9時，該濾光鏡8與該影像感測器9沿著光軸的氣隙則保持定值。在以下所述的內容中，該透鏡單元排列組合410可包括或不包括該濾光鏡8。舉例來說，在該透鏡單元排列組合410包括該濾光鏡8條件下，當該透鏡單元排列組合410趨近或遠離影像感測器9時，第五透鏡單元7與該濾光鏡8沿著光軸的氣隙則保持定值。也就是說，該濾光鏡8是與該等透鏡單元3、4、5、6、7一起間隔卡置於該鏡筒10。

由於該透鏡單元排列組合410對於位於不同距離處的物體的成像的焦距是不相同，故藉由分次地沿著光軸移動該透鏡單元排列組合410，使得不同距離的物體經由該透鏡單元排列組合410而聚焦成像於該影像感測器9的感測面上。舉例來說，在本較佳實施例中，該透鏡單元排列組合410將於無限遠處(或是一等效接近無限遠的距離，如10m)的物體成像的焦距(f _∞ )是小於將於近處(如10cm)的物體成像的焦距(f _macro )。因此，當欲將一位於無限遠處的物體對焦成像於該影像感測器9的感測面上時，該透鏡單元排列組合410需往該影像感測器9靠近進行對焦。當欲將一位於近處的物體對焦成像於該影像感測器9的感測面上時，該透鏡單元排列組合410需遠離該影像感測器9進行對焦。

卡置有該透鏡單元排列組合410的鏡筒10可在一有限的移動範圍內沿著光軸移動。當移動該透鏡單元排列組合410趨近該影像感測器9，而得到將無限遠處的光線聚焦的焦距(f _∞ )時，使得該光學鏡頭400具有較短的總光程長度。當移動該透鏡單元排列組合410遠離該影像感測器9，而得到將近處的光線聚焦的焦距(f _macro )時，使得該光學鏡頭400具有較長的總光程長度。因此，該透鏡單元排列組合410可位於一最接近於該影像感測器9的光學中心的最近位置。該透鏡單元排列組合410位於該最近位置時，使得該光學鏡頭400具有最短的總光程長度。最短的總光程長度可讓距離該光學鏡頭400的中心非常遠處(如無限遠處)的物體，透過光學鏡頭400聚焦成像於影像感測器9的感測面上。如圖21所示，最短的總光程標示為TTL _∞ 。

同樣地，該透鏡單元排列組合410可位於一離於該影像感測器9的光學中心最遠的最遠位置。該透鏡單元排列組合410位於該最近位置時，使得該光學鏡頭400具有最長的總光程長度。最長的總光程長度可讓距離光學鏡頭400的中心非常近處的物體，透過光學鏡頭400聚焦成像於該影像感測器9的感測面上。如圖22所示，最長的總光程標示為TTL _macro 。在本較佳實施例中，成像的物體距離於該影像感測器9的光學中心最短距離為10cm。

該光學鏡頭400可藉由調整該透鏡單元排列組合410與該影像感測器9的距離來得到不同的對焦距離。也就是說，該光學鏡頭400的對焦點可藉由將該透鏡單元排列組合410置於總光程長度是介於TTL _∞ 和TTL _macro 間的不同位置而變化。在本較佳實施例中，TTL _∞ 和TTL _macro 的比值是正比於f _∞ 和f _macro 的比值。f _∞ 為該光學鏡頭400將距離該影像感測器9的光學中心無限遠處的物體聚焦成像於該影像感測器9的感測面上的最短焦距。f _macro 為該光學鏡頭400將距離該影像感測器9的光學中心最近處(如10cm)的物體聚焦成像於該影像感測器9的感測面上的最長焦距。

在本較佳實施例中，標稱總光程長度為3.910mm，最短的總光程長度為3.852mm(在此為該光學鏡頭400將距離該影像感測器9無限遠處的物體，聚焦成像於該影像感測器9的感測面上時的總光程長度)，最長的總光程長度為3.965mm(在此為該光學鏡頭400將距離該影像感測器9十公分處的物體，聚焦成像於該影像感測器9的感測面上時的總光程長度)。最短的總光程長度(TTL _∞ )與最長的總光程長度(TTL _macro )的比值為等於或小於0.99，較佳地為等於或小於0.98，更佳地為介於0.965至0.975，以達到該光學鏡頭400的最佳地小型化。

圖23為一顯示光學鏡頭畸變(TV distortion)的示意圖，畸變使得理想上矩形的影像500變形，產生一內縮影像502或一外擴影像504。畸變程度可由下式描述：TV distortion(高度)=△h/h

TV distortion(寬度)=△w/w

其中h為影像500的長度，△h為該內縮影像502或該外擴影像504相對於影像500的長度變化量，w為影像500的寬度，△w為該內縮影像502或該外擴影像504相對於影像500的寬度變化量。在部份的實施態樣中，上述的光學鏡頭實現了光學鏡頭會具有達到特定像差及像散目標的性能，該光學鏡頭所產生的影像置於電視螢幕觀賞時其畸變程度小於1%。

圖24為一示意圖，說明一影像感測器602(例如CMOS)、一感測影像範圍600及一最大影像範圍604。該感測影像範圍600定義為一圍繞著該影像感測器602的圓形範圍。換句話說，該感測影像範圍600的直徑為該影像感測器602的對角線603。該最大影像範圍604定義為該光學鏡頭產生之影像範圍。在部份的實施態樣中，該感測影像範圍600相對於該最大影像範圍604的比值大於0.9。例如該影像感測器602的對角線長為4.536mm，代表該感測影像範圍600的直徑為4.536mm，而該最大影像範圍604的直徑為4.736mm。該透鏡系統的主光線角度小於31度，而對角線最高處的影像與中心影像的相對照度要大於40%。較佳地，該感測影像範圍600的直徑相對於總光程長度的比值大於或等於1.0，例如總光程長度可為3.100mm及該感測影像範圍600的直徑為4.534mm。

該影像感測器表面的照度依照該光學鏡頭的表現而定。一般而言，即使接收一平面光，該光學鏡頭也很難使光線均勻照射到該影像感測器上。以一定角度入射該光學鏡頭的光只有部份可以穿透，只有平行於光軸才可能完全穿透。因此，該影像感測器可能在中心接收的光比周圍多，可用相對照度衡量該光學鏡頭的特性。如果該影像感測器表面上的最大照度(例如中心點)為100%，相對照度隨著遠離中心點而減小。於本較佳實施例中，在該影像感測器周圍處可提供40%以上的相對照度。

在此需特別說明的是，圖1到圖4及圖21到24皆為示意的圖形，配合說明相關的名詞定義，非本較佳較實施例實際的實施態樣。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧光圈

10‧‧‧鏡筒

101‧‧‧溝槽

11‧‧‧圓形開孔

2‧‧‧保護鏡

200‧‧‧光學鏡頭

21‧‧‧物側面

3‧‧‧第一透鏡單元

300‧‧‧光學鏡頭

31‧‧‧物側面

32‧‧‧像側面

4‧‧‧第二透鏡單元

400‧‧‧光學鏡頭

41‧‧‧物側面

410‧‧‧透鏡單元排列組合

42‧‧‧像側面

5‧‧‧第三透鏡單元

500‧‧‧影像

502‧‧‧內縮影像

504‧‧‧外擴影像

51‧‧‧物側面

52‧‧‧像側面

6‧‧‧第四透鏡單元

600‧‧‧感測影像範圍

602‧‧‧影像感測器

603‧‧‧對角線

604‧‧‧最大影像範圍

61‧‧‧物側面

62‧‧‧像側面

7‧‧‧第五透鏡單元

71‧‧‧物側面

72‧‧‧像側面

8‧‧‧濾光鏡

81‧‧‧物側面

82‧‧‧像側面

9‧‧‧影像感測器

30、40、50、60、70‧‧‧抗反射層

s1~s6‧‧‧氣隙

t1~t6‧‧‧厚度

d1、d3、d5、d7、d9‧‧‧物側直徑

d2、d4、d6、d8、d10‧‧‧像側直徑

h‧‧‧長度

△h‧‧‧長度變化量

△w‧‧‧寬度變化量

圖1是一示意圖，說明本發明光學鏡頭所使用的名詞；圖2是一示意圖，說明該光學鏡頭所使用的名詞；圖3是一示意圖，說明該光學鏡頭架構圖；圖4是一示意圖，說明多個直徑、厚度及氣隙的定義；圖5為多個透鏡單元的參數表；圖6為一第一透鏡單元的垂度資料表；圖7為該第一透鏡單元的垂度資料表；圖8為一第二透鏡單元的垂度資料表；圖9為該第二透鏡單元的垂度資料表；圖10為一第三透鏡單元的垂度資料表；圖11為該第三透鏡單元的垂度資料表；圖12為該第三透鏡單元的垂度資料表；圖13為一第四透鏡單元的垂度資料表；圖14為該第四透鏡單元的垂度資料表；圖15為該第四透鏡單元的垂度資料表；圖16為一第五透鏡單元的垂度資料表；圖17是該第五透鏡單元的垂度資料表；圖18是該第五透鏡單元的垂度資料表；圖19是該第五透鏡單元的垂度資料表；圖20是該第五透鏡單元的垂度資料表；圖21是一示意圖，說明該光學鏡頭架構圖；圖22是一示意圖，說明該光學鏡頭架構圖；圖23是一示意圖，說明畸變的定義；及圖24是一示意圖，說明影像感測器、感測影像範圍及最大影像範圍的定義。