CN104142557A - 光学成像镜头与电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是与一种光学成像镜头与具有光学成像镜头的电子装置相关。本发明的光学成像镜头仅包括四片透镜，从物侧至像侧沿光轴依序包括光圈、第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜。第一透镜具有正屈光率，且其的物侧面是一凸面，第二透镜具有负屈光率，其像侧面具有一在外圆周附近区域的凸面部，第三透镜具有正屈光率，其物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部，其像侧面具有一在光轴附近区域的凸面部，第四透镜的像侧面具有一在光轴附近区域的凹面部且在外圆周附近区域的凸面部。本发明的电子装置包括：一模块后座单元、一镜筒及一上述光学成像镜头安装于镜筒内。本发明用于光学数码摄像、摄影。

Description

光学成像镜头与电子装置
技术领域
本发明是与一种光学成像镜头与具有光学成像镜头的电子装置相关，且尤其是与应用四片式透镜的光学成像镜头与具有光学成像镜头的可携式电子装置相关。
背景技术
近年来，内建有数字相机用以拍摄数字影像的手机发展地日益蓬勃，且因便携设备薄型轻巧化的需求，让其中的镜片***也愈趋小型化。因此，光学成像镜头也需要缩小长度，但同时仍需具备良好光学性能。
在美国专利公开号2011/0299178中，所揭露的光学成像镜头为四片式透镜结构，其中所设计的第一透镜具有负屈光率，且其物侧面与像侧面皆是凹的，而第二透镜具有正屈光率，且其物侧面与像侧面皆是凸的，镜头长度达到18至19mm，不利于手机和数字相机等携带型电子产品的薄型化设计。
在美国专利公开号2011/0242683、美国专利号8270097及8379326中，所揭露的光学成像镜头为四片式透镜结构，其中所设计的第一、第二透镜都具有负屈光率，且其间的空气间隙在光轴上的宽度相当的宽，因此无法有效缩短镜头长度。
发明内容
本发明的实施例提供一种光学成像镜头，仅包括四片具有屈光率的透镜，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，每一透镜都具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧像侧面。第一透镜具有正屈光率，且其物侧面是一凸面，第二透镜具有负屈光率，其像侧面具有一在外圆周附近区域的凸面部，第三透镜具有正屈光率，其物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部，且在圆周附近区域也是凹的，其像侧面具有一在光轴附近区域的凸面部，第四透镜的像侧面具有一在光轴附近区域的凹面部且在外圆周附近区域的凸面部。光学成像镜头还满足3.5≤ALT/AAG的条件式，ALT为第一至第四透镜在光轴上的四片镜片厚度总和，AAG为第一至第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙宽度总和。
在一实施例中，光学成像镜头还满足BFL/AG23≤7.6的条件式，BFL为光学成像镜头的一后焦距，即第四透镜的像侧面至一成像面在光轴上的距离。
本发明的实施例亦提供一种内建有数字相机的可携式电子装置，包括：一模块后座单元、一镜筒安装于模块后座单元内及一光学成像镜头安装于镜筒内。光学成像模块仅包括四片具有屈光率的透镜，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一光圈、第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，每一透镜都具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面。第一透镜具有正屈光率，且其物侧面是一凸面，第二透镜具有负屈光率，其像侧面具有一在外圆周附近区域的凸面部，第三透镜具有正屈光率，其物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部，其像侧面具有一在光轴附近区域的凸面部，第四透镜的像侧面具有一在光轴附近区域的凹面部且在外圆周附近区域的凸面部。可携式电子装置还满足3.5≤ALT/AAG及BFL/AG23≤7.5的条件式，ALT为第一至第四透镜在光轴上的四片镜片厚度总和，AAG为第一至第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙宽度总和，BFL为光学成像模块的一后焦距，即第四透镜的像侧面至一成像面在光轴上的距离。
可携式电子装置可额外包括装设在一基板上的一影像传感器。在一实施例中，相对于影像传感器，镜筒可在光轴的方向上进行纵向地移动。换句话说，BFL会依据镜筒相对于影像传感器的位置而改变。当BFL和AG23满足FL/AG23≤7.6的条件式时，可提供轻薄的装置结构。
附图说明
图1是依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图。
图2是依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图。
图3是依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图。
图4是依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图。
图5是依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图。
图6A、6B、6C、6D分别是依据本发明的第一实施例光学成像镜头的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差与畸变像差图的示意图。
图7A、7B、7C、7D分别是依据本发明的第二实施例光学成像镜头的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差与畸变像差图的示意图。
图8A、8B、8C、8D分别是依据本发明的第三实施例光学成像镜头的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差与畸变像差图的示意图。
图9A、9B、9C、9D分别是依据本发明的第四实施例光学成像镜头的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差与畸变像差图的示意图。
图10A、10B、10C、10D分别是依据本发明的第五实施例光学成像镜头的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差与畸变像差图的示意图。
图11是依据本发明的一实施例的内建有光学成像模块的可携式电子装置的一剖面结构示意图。
图12是依据本发明的另一实施例的内建有光学成像模块的可携式电子装置的一剖面结构示意图。
图13是用以说明本发明使用的字词的一示例性透镜的剖面结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。此些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要系用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域具有通常知识者应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
本篇说明书所言的「一透镜具有正屈光率（或负屈光率）」，是指所述透镜位于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）包括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。
图13是用以说明本发明使用的字词的一示例性透镜的剖面结构示意图。以图13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」是指位于透镜上成像光线通过的区域的位于圆周附近区域，亦即图中的C区域，其中，成像光线包括了主光线（chief ray）Lc及边缘光线（marginal ray）Lm。「光轴附近区域」是指该成像光线通过的曲面的光轴附近区域，亦即图中的A区域。「外圆周附近区域」是指位于透镜上仅供成像光线通过的曲面的位于圆周附近区域，亦即图中的C或D区域。此外，该透镜还包含一延伸部E，用以供该透镜组装于一镜筒内，成像光线可能会通过该延伸部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部分的延伸部。
本发明的实施例提供一种光学成像镜头，其可广泛地应用于可携式或穿戴式装置中，如：手机、数字相机、数字摄像机、平板计算机等及其他于其中装设CCD或CMOS影像传感器的装置。
图1是依据本发明的第一实施例的光学成像镜头100的四片式透镜的剖面结构示意图。光学成像镜头1从物侧A1至像侧A2沿着光轴依序包括一光圈（aperture stop）AS、一第一透镜L1、一第二透镜L2、一第三透镜L3及一第四透镜L4。
第一透镜L1具有正屈光率、一凸的物侧面及一在光轴附近区域为凸的像侧面。第二透镜L2具有负屈光率、一凹的物侧面、一光轴附近区域为凹且在外圆周附近区域为凸的像侧面。第三透镜L3具有正屈光率、一凹的、且在外圆周附近区域为凹的物侧面及一在光轴附近区域为凸的像侧面。第四透镜L4具有负屈光率、一在光轴附近区域为凸且在外圆周附近区域为凹的物侧面及一在光轴附近区域为凹且在外圆周附近区域为凸的像侧面。此四片透镜的物侧面与像侧面皆为非球面。在此以R1、R2分别表示第一透镜L1的物侧面与像侧面、以R3、R4分别表示第二透镜L2的物侧面与像侧面、以R5、R6分别表示第三透镜L3的物侧面与像侧面且以R7、R8分别表示第四透镜L4的物侧面与像侧面。
光学成像镜头100可包括一红外线滤光片（IR cut filter）设于第四透镜与一成像面之间，依据本发明的一实施例，滤光件可将入射光中的红外线波段过滤掉。
在图1到图5中，T1表示第一透镜L1的厚度，T2表示第二透镜L2的厚度，T3表示第三透镜L3的厚度，T4表示第四透镜L4的厚度。在本篇说明书中，AG12表示第一、第二透镜之间的空气间隙，AG23表示第二、第三透镜之间的空气间隙，AG34表示第三、第四透镜之间的空气间隙。BFL代表光学成像镜头的后焦距，即第四透镜的像侧面至成像面在光轴上的距离。
在其后段落中，ALT代表第一至第四透镜在光轴上的四片镜片厚度总和，AAG表示第一至第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙宽度总和。
根据本发明的实施例，为了缩短光学成像镜头的镜头长度，需要缩短透镜厚度及透镜间的空气间隙。然而，缩减透镜总厚度、同时还维持适当的光学特性是相当困难的。因此，在此设计第一透镜具有正屈光率、第二透镜具有负屈光率而第三透镜具有正屈光率以增加第一透镜的屈光率。更甚，亦设计较小的第一透镜的厚度T1及所有空气间隙宽度总和。由于要将所有镜片厚度总和设计为一较小的数值是不容易的事情，在此设计第一镜片的厚度为较小。依据本发明的实施例，为了使光学成像镜头的镜头长度更为缩短且同时具有良好的光学特性，必须满足下列条件式：
3.5≤ALT/AAG                      （1）
T1/T2≤2.1；         0.92≤T3/T1        （2）
BFL/AG23≤7.6；      BFL/T4≤2.5     （3）
T1/AG23≤5.0；       T2/AG23≤2.7     （4）
1.8≤T2/AG12；       2.3≤T4/AG12       （5）
0.7≤T2/AAG；        0.92≤T4/AAG    （6）
2.2≤AAG/AG12                   （7）
表格1A是依据本发明的第一实施例的光学成像镜头100的各镜片的详细镜片数据。
表格1A
在第一实施例中，光学成像镜头100的EFL是1.621mm，半视角（HFOV）是44.040度。光学成像镜头100从第一透镜L1物侧面至成像面的镜头长度是2.403mm，Fno是2.8，像高为1.542mm。
此四片透镜的非球面（表面编号3至12）皆是依下列非球面曲线公式定义：
Z ( Y ) = Y 2 R / ( 1 + 1 - ( 1 + K ) Y 2 R 2 ) + Σ i = 1 n a i × Y i
其中Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离，Z(Y)表示非球面的深度（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的切面，两者间的垂直距离），R表示透镜表面的曲率半径，K为锥面系数(Conic Constant)，而ai为第i阶非球面系数。
表格1B表示第一实施例的四片透镜中各个非球面的参数详细数据。
表格1B
第一实施例 第一透镜 第二透镜
K 3.249009 -16.68651 -5.528903 69.76691
a4 -0.5818411 -1.8862657 -2.6704888 -1.0904255
a6 -1.6343688 -0.0185467 -5.7105057 2.2881351
a8 -0.7169601 -2.7145548 63.633397 -1.4306356
a10 -110.34372 -42.783843 -156.0634 -3.2025706
a12 255.68671 243.06961 327.62239 -5.8117222
a14 -229.65499 16.479543
a16
第一实施例 第三透镜 第四透镜
K -2.26129 -2.083758 -28.17636 -4.681284
a4 0.42526598 -0.438515 -0.1491464 -0.3020748
a6 2.3264556 0.74134114 -0.7833529 0.1473268
a8 -8.3539117 1.7624083 1.0857346 -0.0429649
a10 -0.3770881 -0.0025285 -0.2780973 -0.0156355
a12 37.801181 3.2109413 -0.5070843 -0.0038599
a14 -49.943519 -6.3047945 0.39762749 0.01701589
a16 -0.0715208 -0.0069882
第一实施例的参数分别是下列数值：
ALT=1.275
AAG=0.364
BFL=0.764
ALT/AAG=3.502  （满足条件式（1））
T1/T2=1.591  （满足条件式（2））
BFL/AG23=6.352  （满足条件式（3））
T1/AG23=2.883  （满足条件式（4））
T2/AG12=1.518
BFL/T4=2.277  （满足条件式（3））
T4/AG12=2.337  （满足条件式（5））
T3/T1=1.080  （满足条件式（2））
T2/AAG=0.599
AAG/AG12=2.536  （满足条件式（7））
T2/AG23=1.812  （满足条件式（4））
T4/AAG=0.912  （满足条件式（6））
图6A、6B、6C、6D分别表示第一实施例的纵向球差(longitudinal sphericalaberration）、弧矢(sagittal）方向的像散像差(astigmatism aberration）、子午(tangential）方向的像散像差及畸变像差(distortion aberration）。如图6A中所示，对于波长为470nm（以B标示）、555nm（以G标示）及650nm（以R标示），其纵向球差是控制在成像点的±0.1mm以内。如图6B和图6C所示，对于该R、G、B波长的光，弧矢方向（以R(s)、G(s)、B(s)标示）与子午方向（以R(t)、G(t)、B(t)标示）的像散像差的变化量是落在±0.02mm内。如图6D中所示，对于该R、G、B三种波长的光，畸变像差则是维持在±2.0%的范围内。
图2是依据本发明的第二实施例的光学成像镜头200的四片式透镜的剖面结构示意图。光学成像镜头200具有与光学成像镜头100类似的结构，唯其中各透镜的屈光率、各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度、非球面系数、焦距及其他相关的参数不同。
表格2A是依据本发明的第二实施例的光学成像镜头200的各镜片的详细镜片数据。
表格2A
表格2B表示第二实施例的四片透镜中各个非球面的参数详细数据。
表格2B
第二实施例 第一透镜 第二透镜
K 5.514859 -27.33684 -28.78689 17.099
a4 -0.4600464 -1.8230339 -2.755632 -1.1008667
a6 -2.2329962 0.46165991 -7.0736825 2.3797149
a8 -1.8090949 3.2097383 69.674748 -2.4588886
a10 3.651516 -43.328161 -176.87544 -2.9750847
a12 -105.74068 93.703525 139.94043 1.5157087
a14 92.435433 -3.5274544
a16
第二实施例 第一透镜 第二透镜
K -1.932214 -2.292031 -45.11372 -5.140042
a4 0.32414394 -0.5400588 0.00424805 -0.1607812
a6 2.3427579 0.61280851 -0.7003597 0.02420576
a8 -8.1832998 1.6453655 1.0387991 0.03272486
a10 -0.5285891 -0.397518 -0.2913351 -0.0188131
a12 33.277843 3.3529506 -0.5842419 -0.0060405
a14 -45.994252 -5.7450954 0.58162755 0.0060579
a16 -0.1637088 -0.0011698
图7A、7B、7C、7D分别表示第二实施例的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差和畸变像差。如图7A中所示，对于波长为470nm（以B标示）、555nm（以G标示）及650nm（以R标示），其纵向球差是控制在成像点的±0.1mm以内。如图7B和图7C所示，对于该R、G、B波长的光，弧矢方向（以R(s)、G(s)、B(s)标示）与子午方向（以R(t)、G(t)、B(t)标示）的像散像差的变化量是落在±0.02mm内。如图7D中所示，对于该R、G、B三种波长的光，畸变像差则是维持在±2.0%的范围内。
第二实施例的参数分别是下列数值：
ALT=1.597
AAG=0.227
BFL=0.705
ALT/AAG=7.027  （满足条件式（1））
T1/T2=2.052  （满足条件式（2））
BFL/AG23=7.528  （满足条件式（3））
T1/AG23=4.992  （满足条件式（4））
T2/AG12=2.019  （满足条件式（5））
BFL/T4=1.583  （满足条件式（3））
T4/AG12=3.947  （满足条件式（5））
T3/T1=0.974  （满足条件式（2））
T2/AAG=1.003  （满足条件式（6））
AAG/AG12=2.013  （满足条件式（7））
T2/AG23=2.432  （满足条件式（4））
T4/AAG=1.961  （满足条件式（6））
图3是依据本发明的第三实施例的光学成像镜头300的四片式透镜的剖面结构示意图。光学成像镜头300具有与光学成像镜头100类似的结构，唯其中各透镜的屈光率、各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度、非球面系数、焦距及其他相关的参数不同。
表格3A是依据本发明的第三实施例的光学成像镜头300的各镜片的详细镜片数据。
表格3A
表格3B表示第三实施例的四片透镜中各个非球面的参数详细数据。
表格3B
第三实施例 第一透镜 第二透镜
K 4.821358 -5.64879 -98.47038 -56.86428
a4 -0.4584414 -1.894999 -3.0244506 -1.0954353
a6 -1.0939246 0.25145577 -6.2752571 2.1482236
a8 -1.2852649 10.350041 75.707548 -2.449299
a10 35.598503 -31.292604 -163.96806 -1.6244962
a12 -481.0974 65.334856 100.65393 3.667175
a14 55.878045 -3.8247845
a16
第三实施例 第三透镜 第四透镜
K 0.4479983 -2.362208 -16.75703 -4.546716
a4 0.27375441 -0.5633454 0.03353973 -0.1899035
a6 2.3809405 0.59171087 -0.7393983 0.03767426
a8 -8.233521 1.687559 1.0256643 0.03315515
a10 -0.0983489 -0.4016484 -0.2920906 -0.0236595
a12 35.056293 2.9664167 -0.5854672 -0.0065405
a14 -42.323936 -4.947681 0.57654107 0.00664025
a16 -0.1568822 -0.0012984
图8A、8B、8C、8D分别表示第三实施例的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差和畸变像差。如图8A中所示，对于波长为470nm（以G标示）、555nm（以B标示）及650nm（以R标示），其纵向球差是控制在成像点的±0.1mm以内。如图8B和8C所示，对于该R、G、B波长的光，弧矢方向（以R(s)、G(s)、B(s)标示）与子午方向（以R(t)、G(t)、B(t)标示）的像散像差的变化量是落在±0.04mm内。如图8D中所示，对于该R、G、B四种波长的光，畸变像差则是维持在±1.6%的范围内。
图4是依据本发明的第四实施例的光学成像镜头400的四片式透镜的剖面结构示意图。光学成像镜头400具有与光学成像镜头100类似的结构，唯其中各透镜的屈光率、各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度、非球面系数、焦距及其他相关的参数不同。
表格4A是依据本发明的第四实施例的光学成像镜头400的各镜片的详细镜片数据。
表格4A
表格4B表示第四实施例的四片透镜中各个非球面的参数详细数据。
表格4B
第四实施例 第一透镜 第二透镜
K 5.022443 -0.2555256 5.011933 -5.54225
a4 -0.4889516 -1.8086249 -2.9686286 -1.073465
a6 -1.7830461 1.1098339 -6.2337172 1.3213397
a8 -6.3824629 -14.794417 37.556305 -1.2548216
a10 87.112099 -15.401151 -163.45972 -3.432586
a12 -753.05999 239.28402 755.82049 -0.2927667
a14 -733.56505 6.2080774
a16
第四实施例 第三透镜 第四透镜
K -1.025545 -2.029915 -52.06046 -4.770441
a4 0.40618137 -0.516706 -0.0131272 -0.2398313
a6 2.0904094 0.23140279 -0.708259 0.08450666
a8 -8.5977996 1.6428847 1.0497033 0.00916863
a10 0.62974013 0.18975359 -0.3956326 -0.0206617
a12 35.193837 4.1134448 -0.593459 -0.0049918
a14 -44.054981 -6.7721877 0.64586687 0.00634921
a16 -0.1766432 -0.001385
图9A、9B、9C、9D分别表示第四实施例的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差和畸变像差。如图9A中所示，对于波长为470nm（以G标示）、555nm（以B标示）及650nm（以R标示），其纵向球差是控制在成像点的±0.01mm以内。如图9B和9C所示，对于该R、G、B波长的光，弧矢方向（以R(s)、G(s)、B(s)标示）与子午方向（以R(t)、G(t)、B(t)标示）的像散像差的变化量是落在±0.05mm内。如图9D中所示，对于该R、G、B五种波长的光，畸变像差则是维持在±2.0%的范围内。
图5是依据本发明的第五实施例的光学成像镜头500的四片式透镜的剖面结构示意图。光学成像镜头500具有与光学成像镜头100类似的结构，唯其中各透镜的屈光率、各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、空气间隙宽度、非球面系数、焦距及其他相关的参数不同。
表格5A是依据本发明的第五实施例的光学成像镜头500的各镜片的详细镜片数据。
表格5A
表格5B表示第五实施例的四片透镜中各个非球面的参数详细数据。
表格5B
第五实施例 第一透镜 第二透镜
K 3.93969 3.973878 -4.879377 -1.206852
a4 -0.4724231 -2.0376713 -3.0768166 -1.0997262
a6 -0.2947361 0.94667829 -6.8950118 1.8351821
a8 -14.555797 0.15757821 64.442685 -2.5922012
a10 -8.3959428 -57.736358 -180.43922 -2.9443156
a12 102.03064 125.86379 146.941 1.1150261
a14 131.14992 -3.6107358
a16
第五实施例 第三透镜 第四透镜
K -0.2512571 -2.189627 -25.33486 -4.383682
a4 0.34787181 -0.5226429 0.05078803 -0.2212357
a6 2.3728528 0.6803764 -0.7547448 0.0665891
a8 -8.2995448 1.6413234 1.0224126 0.02167388
A10 -0.1748616 -0.4750618 -0.3028135 -0.023666
A12 34.374043 2.6251497 -0.5888657 -0.0075762
A14 -46.456986 -4.807407 0.57535571 0.00623134
A16 -0.1505329 -0.0010521
图10A、10B、10C、10D分别表示第五实施例的纵向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差和畸变像差。如图10A中所示，对于波长为470nm（以G标示）、555nm（以B标示）及650nm（以R标示），其纵向球差是控制在成像点的±0.01mm以内。图10B和10C所示，对于该R、G、B波长的光，弧矢方向（以s1、s2、s5标示）与子午方向（以t1、t2、t5标示）的像散像差的变化量是落在±0.05mm内。如图10D中所示，对于该R、G、B五种波长的光，畸变像差则是维持在±0.8%的范围内。
依据本发明的实施例的光学成像镜头100、200、300、400、及500皆具有下列光学特性与优点。第一及第三透镜具有正屈光率可提供光学成像镜头所需的正屈光率。相较于单一一片具有正屈光率的透镜，两片具有正屈光率的透镜可以分摊所需的正屈光率，可降低设计难度并提高制程中对误差的容忍力。第二透镜具有负屈光率可校正光学成像镜头的像差。
第一透镜的物侧面是一凸面，第二透镜的像侧面具有一在外圆周附近区域的凸面部，第三透镜的物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部且其像侧面具有一在光轴附近区域的凸面部，第四透镜的像侧面具有一在光轴附近区域的凹面部且在外圆周附近区域的凸面部。此些透镜的表面都是非球面，其的组合产生优异的成像质量。
透镜表面的凹凸起伏、透镜厚度、透镜间的空气间隙宽度和光圈的位置皆可有效地缩短光学成像镜头的镜头长度，同时加强其光学特性和制造简易度。依据本发明的实施例，满足下列条件式能更为缩短光学成像镜头的镜头长度并减轻其重量，同时还能提供良好的光学特性：ALT/AAG值大于或等于3.5（条件式（1））。无论是ALT或AAG，能减少任一数值都有助于光学成像镜头的微型化，然而透镜的厚度会受到制程能力的限制，而无法无限量地缩小，但空气间隙宽度的缩小并不会面临类似限制。因此，在此建议ALT/AAG值是大于或等于3.5，且较佳地ALT/AAG值是落在35到8.0之间。
T1/T2值小于或等于2.1、T3/T1值大于或等于0.92（条件式（2））。为了防止T1、T2、T3的任一值太大而影响光学镜头的镜头长度太小而导致太高的制作困难度，此三数值的任二数值的比值应受限于一范围内。在此建议T1/T2值是小于或等于2.1，且较佳地T1/T2值是落在1.0到2.1之间，T3/T1值是大于或等于0.92，且较佳地T1/T2值是落在0.92到1.5之间。
BFL/AG23值小于或等于7.6、BFL/T4值小于或等于2.5（条件式（3）），是因为考虑成像光线路径与透镜制造困难度。
T1/AG23值小于或等于5.0、T2/AG23值小于或等于2.7（条件式（4））。缩小第一、第二透镜的厚度可缩短光学成像镜头的镜头长度，而AG23受限于第三透镜物侧面上在光轴附近区域的凹面，而无法无限制地缩小。因此，在此建议T1/AG23值为小于或等于2.7，且较佳地是落在2.0到5.0之间，T2/AG23值为小于或等于5.0，且较佳地是落在1.5到2.5之间。
T2/AG12值大于或等于1.8、T4/AG12值大于或等于2.3（条件式（5））。如前所述，透镜的厚度会受到制程能力的限制，而无法无限量地缩小，但空气间隙宽度的缩小并不会面临类似限制。因此，T2/AG12和T4/AG12值会受一下限限制，在此设计T2/AG12值为大于或等于1.8，且较佳地是落在1.8到3.0之间，T4/AG12值为大于或等于2.3，且较佳地是落在2.3到4.5之间。
T2/AAG值大于或等于0.7、T4/AAG值大于或等于0.92（条件式（6））。如前所述，透镜的厚度会受到制程能力的限制，而无法无限量地缩小，但空气间隙宽度的缩小并不会面临类似限制。因此，T2/AAG和T4/AAG值会受一下限限制，在此建议T2/AAG值是大于或等于0.7，且较佳地是介于0.7到1.5之间。类似地，T4/AAG值建议是大于或等于0.95，并较佳地是介于0.92到2.0之间。
AAG/AG12值大于或等于2.2（条件式（7））。如此可保障空气间隙的配置是适当的，而可防止过宽的空气间隙宽度不利于缩减镜头长度或是过窄的空气间隙宽度不利于组装光学成像镜头。
表格6表示上述五个实施例的各个数值。
表格6
BFL/AG23 6.352 7.528 7.498 7.500 6.334
T1/AG23 2.883 4.992 4.164 4.144 3.485
T2/AG12 1.518 2.019 2.245 1.763 2.304
BFL/T4 2.277 1.583 2.450 2.023 2.465
T4/AG12 2.337 3.947 3.175 2.464 2.728
T3/T1 1.080 0.974 0.999 1.251 1.176
T2/AAG 0.599 1.003 0.957 0.726 0.803
AAG/AG12 2.536 2.013 2.345 2.430 2.871
T2/AG23 1.812 2.432 2.164 2.651 2.170
T4/AAG 0.921 1.961 1.354 1.014 0.950
如表格6中所示，每个实施例的该些数值皆是满足于上述条件式。
本发明的实施例亦提供一种内建有轻薄光学成像模块的可携式电子装置。图11是依据本发明的一实施例的内建有光学成像模块的可携式电子装置20。可携式电子装置20包含一机壳21及一安装在机壳21内的光学成像模块22。可携式电子装置20可为一手机、个人数字助理(personal digital assistant，简称PDA）或其类等。光学成像模块22包括一光学镜片***1、一镜筒23、一用于供镜筒23设置的模块后座单元（module housing unit）24、一基板162供安装模块后座单元24及装载于基板162一表面且朝向光学镜片***1的一影像传感器161。在一实施例中，光学镜片***1可包括诸如前面所述五个实施例的四片式光学成像镜头。
须注意的是，本实施例虽表示滤光件150，然而在其他实施例中亦可省略滤光件150的结构，并不以滤光件150的必要为限，且机壳21、镜筒23、及／或模块后座单元24可为单一组件或多个组件组装而成，无须限定于此；其次，是本实施例所使用的影像传感器161是采用板上连接式芯片封装（Chip on Board,COB）的封装方式直接连接在基板162上，和传统芯片尺寸封装（Chip ScalePackage,CSP）的封装方式的差别在于板上连接式芯片封装不需使用保护玻璃（cover glass），因此在光学镜片***1中并不需要在影像传感器161之前设置保护玻璃，然本发明并不以此为限。
在一实施例中，光学镜片***1包括具有屈光率的四片式透镜110、120、130、140，在此示例性地是以相对两透镜之间分别存在一空气间隙的方式设置于镜筒23内。光学镜片***1满足前述条件式（1）到（7）。
在一实施例中，模块后座单元24包括支撑镜筒23的一镜头后座2401及支撑影像传感器161的一影像传感器后座2406。镜筒23是和镜头后座2401沿一轴线I-I'同轴设置，且镜筒23是设置在镜头后座2401的内侧。
由于在本实施例的光学镜片***1中，镜头长度为2.5mm，如此可设置在轻薄的可携式电子装置20当中，并同时提供良好的光学特性。因此，本实施例不仅能减少组装材料而有抑制成本的效果，更能助于设计出轻薄的装置结构，以满足消费者的需求。
图12是依据本发明的另一实施例的内建有光学成像模块的可携式电子装置20'。可携式电子装置20'与第一较佳实施例的可携式电子装置20类似，因此在此对于同样的组件使用相同的标号标示。其间主要差别在于：可携式电子装置20'的镜头后座2401包括一第一座体单元2402、一第二座体单元2403、一线圈2404及一磁性组件2405。第一座体单元123是与镜筒23外侧表面相贴合且沿一轴线I-I'设置，第二座体单元2403具有朝向物侧的第一端及朝向像侧的第二端。线圈2404是设置在第一座体单元2402外侧表面与第二座体单元2403内侧表面之间。影像传感器后座2406连接第二座体单元2403的第二端。
第一座体单元2402可带着镜筒23及设置在镜筒23内的光学镜片***1沿着光轴来回地进行纵向移动。光学镜片***1包括四片具有屈光率的透镜110、120、130、140，此四片透镜110、120、130、140是以两两相对形成空气间隙的方式设置在镜筒23中。光学镜片***1满足前述条件式（1）至（7）。换句话说，介于第四透镜与成像面之间的距离（即BFL）随着镜筒23的移动而变化。
由于有效地缩短了光学镜片***1的长度到2.5mm，使得可携式电子装置的尺寸设计地更为轻薄短小，且仍然能够提供良好的光学性能与成像质量。因此，本发明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。
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。

Claims (18)

1.一种光学成像镜头，仅包括四片具有屈光率的透镜，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一光圈、第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，每一透镜都具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面，其中：
该第一透镜具有正屈光率，且其的该物侧面是一凸面；
该第二透镜具有负屈光率，且其的该像侧面具有一在外圆周附近区域的凸面部；该第三透镜具有正屈光率，其的该物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部，且其的该像侧面具有一在光轴附近区域的凸面部；
该第四透镜的该像侧面具有一在光轴附近区域的凹面部及一在外圆周附近区域的凸面部；及
该光学成像镜头还满足3.5≤ALT/AAG的条件式，ALT为该第一至该第四透镜在光轴上的四片镜片厚度总和，AAG为该第一至该第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙宽度总和。
2.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头还满足T1/AG23≤5.0的条件式，T1为该第一透镜在光轴上的厚度，AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
3.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头还满足BFL/AG23≤7.6的条件式，BFL为该光学成像镜头的一后焦距，即该第四透镜的该像侧面至一成像面在光轴上的距离。
4.如权利要求3所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头还满足T1/T2≤2.1的条件式，T2为该第二透镜在光轴上的厚度。
5.如权利要求4所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头还满足1.8≤T2/AG12的条件式，AG12为该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
6.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征是，该第三透镜的该物侧面具有一在外圆周附近区域的凹面部。
7.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征是，还满足T1/T2≤2.1的条件式，T2为该第二透镜在光轴上的厚度。
8.如权利要求7所述的光学成像镜头，其特征是，还满足BFL/T4≤2.5的条件式，T4为该第四透镜在光轴上的厚度，BFL为该光学成像镜头的一后焦距，即该第四透镜的该像侧面至一成像面在光轴上的距离。
9.如权利要求7所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足2.3≤T4/AG12的条件式，AG12为该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
10.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足BFL/AG23≤7.6的条件式，AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度，BFL为该光学成像镜头的一后焦距，即该第四透镜的该像侧面至一成像面在光轴上的距离。
11.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足0.92≤T3/T1的条件式，T1为该第一透镜在光轴上的厚度，T3为该第三透镜在光轴上的厚度。
12.如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足0.7≤T2/AAG的条件式，T2为该第二透镜在光轴上的厚度，AAG为该第一至该第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙宽度总和。
13.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足T1/T2≤2.1的条件式，T1为该第一透镜在光轴上的厚度，T2为该第二透镜在光轴上的厚度。
14.如权利要求13所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足2.2≤AAG/AG12的条件式，AG12为该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙宽度，AAG为该第一至该第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙宽度总和。
15.如权利要求14所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足T2/AG23≤2.7的条件式，AG23为该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙宽度。
16.如权利要求15所述的光学成像镜头，其特征是，该光学成像镜头更满足0.92≤T4/AAG的条件式，T4为该第四透镜在光轴上的厚度。
17.一种具有数字相机的电子装置，包括：
一模块后座单元；
一镜筒，安装于该模块后座单元内；及
一光学成像模块，安装于该镜筒内，该光学成像模块仅包括四片具有屈光率的透镜，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一光圈、第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，每一透镜都具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面，其中：
该第一透镜具有正屈光率，且其的该物侧面是一凸面；
该第二透镜具有负屈光率，且其的该像侧面具有一在外圆周附近区域的凸面部；该第三透镜具有正屈光率，其的该物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部，且其的该像侧面具有一在光轴附近区域的凸面部；
该第四透镜的该像侧面具有一在光轴附近区域的凹面部且在外圆周附近区域的凸面部；及
该光学成像镜头还满足3.5≤ALT/AAG的条件式，ALT为该第一至该第四透镜在光轴上的四片镜片厚度总和，AAG为该第一至该第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙宽度总和。
18.如权利要求17所述的具有数字相机的电子装置，其特征是，该镜筒可在该光轴的方向上进行纵向地移动。
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