TWI521229B

TWI521229B - 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置

Info

Publication number: TWI521229B
Application number: TW103113749A
Authority: TW
Inventors: 陳思翰; 林家正; 葉龍
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2016-02-11
Also published as: CN104122657A; US20150260950A1; CN104122657B; TW201441656A

Description

光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置

本發明大致上關於一種光學成像鏡頭，與包含此光學成像鏡頭之電子裝置。具體而言，本發明特別是指一種具有較短鏡頭長度之光學成像鏡頭，及應用此光學成像鏡頭之電子裝置。

近年來，行動電話之薄型化已成為設計趨勢，而此一趨勢連帶影響了相關光學成像鏡頭的發展，如何能夠有效縮減光學鏡頭之系統長度，同時仍能夠維持足夠之光學性能，一直是業界努力之研發方向。

US8199416、US8351135號專利都揭露一種四片式之光學成像鏡頭，其第二透鏡之屈光率為正，第三透鏡之屈光率均為負，此種設計容易導致整體長度過長，難以符合小型化之設計趨勢。

因此，如何能夠有效縮減光學鏡頭之系統長度，同時仍能夠維持足夠之光學性能，一直是業界亟待解決之課題。

於是，本發明可以提供一種輕量化、縮短鏡頭長度、低製造成本、擴大半視場角並能提供高解析度與高成像品質的光學成像鏡頭。本發明四片式成像鏡頭從物側至像側，在光軸上依序安排有第一透鏡、光圈、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。

本發明提供一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡，其物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部以及一位於圓周附近區域的凸面部、一光圈、一具有負屈光率的第二透鏡、一具有正屈光率的第三透鏡，其物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部，其像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，以及一第四透鏡，其物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部，其像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，以及一位於圓周附近區域的凸面部。其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有上述第一透鏡~第四透鏡共四片。

本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上空氣間隙的寬度為AG12、第二透鏡與第三透鏡之間在光軸上空氣間隙的寬度為AG23、第三透鏡與第四透鏡之間在光軸上空氣間隙的寬度為AG34，所以第一透鏡到第四透鏡之間在光軸上之三個空氣間隙之總合為AAG。

本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡在光軸上的中心厚度為T1、第二透鏡在光軸上的中心厚度為T2、第三透鏡在光軸上的中心厚度為T3、第四透鏡在光軸上的中心厚度為T4，所以第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡在光軸上的中心厚度總合為ALT。另外，第四透鏡的像側面至一成像面在光軸上的長度為BFL。

本發明光學成像鏡頭中，滿足BFL/AAG2.0之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足(AG12+AG34)/T21之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足1.6T4/T2之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足1.3AAG/T1之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足T3/T41.2之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足T3/AAG0.95之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足(AG12+AG34)/T21之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足AAG/T41.7之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足3.45ALT/T1之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足(AG12+AG34)/T21之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足ALT/T43.8之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足2.7AAG/T2之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足T3/T41.2之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足7.0ALT/(AG12+AG34)之關係。

本發明光學成像鏡頭中，滿足3.0AAG/(AG12+AG34)之關係。

進一步地，本發明又提供一種應用前述的光學成像鏡頭之電子裝置。本發明的電子裝置，包含機殼、以及安裝在機殼內的影像模組。影像模組包括：符合前述技術特徵的光學成像鏡頭、用於供光學成像鏡頭設置的鏡筒、用於供鏡筒設置的模組後座單元、用於供該模組後座單元設置的一基板，以及設置於該基板且位於該光學成像鏡頭之一像側的一影像感測器。

1‧‧‧光學成像鏡頭

2‧‧‧物側

3‧‧‧像側

4‧‧‧光軸

10‧‧‧第一透鏡

11‧‧‧第一物側面

12‧‧‧第一像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凸面部

16B‧‧‧凸面部

16C‧‧‧凹面部

16D‧‧‧凹面部

17‧‧‧凸面部

17B‧‧‧凸面部

17C‧‧‧凸面部

17D‧‧‧凸面部

18B‧‧‧凸面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧第二物側面

22‧‧‧第二像側面

23‧‧‧凹面部

23A‧‧‧凹面部

23B‧‧‧凹面部

23C‧‧‧凹面部

23D‧‧‧凸面部

24‧‧‧凹面部

24A‧‧‧凸面部

24B‧‧‧凸面部

24C‧‧‧凸面部

24D‧‧‧凸面部

26‧‧‧凹面部

27‧‧‧凹面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧第三物側面

32‧‧‧第三像側面

33‧‧‧凹面部

34‧‧‧凹面部

36‧‧‧凸面部

37‧‧‧凸面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧第四物側面

42‧‧‧第四像側面

43‧‧‧凹面部

44‧‧‧凸面部

46‧‧‧凹面部

47‧‧‧凸面部

70‧‧‧影像感測器

71‧‧‧成像面

72‧‧‧濾光片

80‧‧‧光圈

100‧‧‧可攜式電子裝置

110‧‧‧機殼

120‧‧‧影像模組

130‧‧‧鏡筒

140‧‧‧模組後座單元

141‧‧‧鏡頭後座

142‧‧‧第一座體

143‧‧‧第二座體

144‧‧‧線圈

145‧‧‧磁性元件

146‧‧‧影像感測器後座

172‧‧‧基板

200‧‧‧可攜式電子裝置

I‧‧‧光軸

A~C‧‧‧區域

E‧‧‧延伸部

Lc‧‧‧主光線

Lm‧‧‧邊緣光線

T1~T4‧‧‧透鏡中心厚度

第1圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第一實施例之示意圖。

第2A圖繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。

第2B圖繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。

第2C圖繪示第一實施例在子午方向的像散像差。

第2D圖繪示第一實施例的畸變像差。

第3圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第二實施例之示意圖。

第4A圖繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。

第4B圖繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。

第4C圖繪示第二實施例在子午方向的像散像差。

第4D圖繪示第二實施例的畸變像差。

第5圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第三實施例之示意圖。

第6A圖繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。

第6B圖繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。

第6C圖繪示第三實施例在子午方向的像散像差。

第6D圖繪示第三實施例的畸變像差。

第7圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第四實施例之示意圖。

第8A圖繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。

第8B圖繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。

第8C圖繪示第四實施例在子午方向的像散像差。

第8D圖繪示第四實施例的畸變像差。

第9圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第五實施例之示意圖。

第10A圖繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。

第10B圖繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。

第10C圖繪示第五實施例在子午方向的像散像差。

第10D圖繪示第五實施例的畸變像差。

第11圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第六實施例之示意圖。

第12A圖繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。

第12B圖繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。

第12C圖繪示第六實施例在子午方向的像散像差。

第12D圖繪示第六實施例的畸變像差。

第13圖繪示本發明光學成像鏡頭曲率形狀之示意圖。

第14圖繪示應用本發明四片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝置的第一較佳實施例之示意圖。

第15圖繪示應用本發明四片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝置的第二較佳實施例之示意圖。

第16圖表示第一實施例詳細的光學數據

第17圖表示第一實施例詳細的非球面數據。

第18圖表示第二實施例詳細的光學數據。

第19圖表示第二實施例詳細的非球面數據。

第20圖表示第三實施例詳細的光學數據。

第21圖表示第三實施例詳細的非球面數據。

第22圖表示第四實施例詳細的光學數據。

第23圖表示第四實施例詳細的非球面數據。

第24圖表示第五實施例詳細的光學數據。

第25圖表示第五實施例詳細的非球面數據。

第26圖表示第六實施例詳細的光學數據。

第27圖表示第六實施例詳細的非球面數據。

第28圖表示各實施例之重要參數。

在開始詳細描述本發明之前，首先要說明的是，在本發明圖式中，類似的元件是以相同的編號來表示。其中，本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率(或負屈光率)」，是指所述透鏡在光軸附近區域具有正屈光率(或負屈光率)而言。「一透鏡的物側面(或像側面)具有位於某區域的凸面部(或凹面部)」，是指該區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域，朝平行於光軸的方向更為「向外凸起」(或「向內凹陷」)而言。以第13圖為例，其中I為光軸且此一透鏡是以該光軸I為對稱軸徑向地相互對稱，該透鏡之物側面於A區域具有凸面部、B區域具有凹面部而C區域具有凸面部，原因在於A區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域(即B區域)，朝平行於光軸的方向更為向外凸起，B區域則相較於C區域更為向內凹陷，而C區域相較於E區域也同理地更為向外凸起。「圓周附近區域」，是指位於透鏡上僅供成像光線通過之曲面之圓周附近區域，亦即圖中之C區域，其中，成像光線包括了主光線Lc(chief ray)及邊緣光線Lm(marginal ray)。「光軸附近區域」是指該僅供成像光線通過之曲面之光軸附近區域，亦即第13圖中之A區域。此外，各透鏡還包含一延伸部E，用以供該透鏡組裝於光學成像鏡頭內，理想的成像光線並不會通過該延伸部E，但該延伸部E之結構與形狀並不限於此，以下之實施例為求圖式簡潔均省略了延伸部。

如第1圖所示，本發明光學成像鏡頭1，從放置物體(圖未示)的物側2至成像的像側3，沿著光軸(optical axis)4，依序包含有第一透鏡10、一光圈80、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40，濾光片72及成像面(image plane)71。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30與第四透鏡40都可以是由透明的塑膠材質所製成，但本發明不以此為限。在本發明光學成像鏡頭1中，具有屈光率的鏡片總共只有四片。光軸4為整個光學成像鏡頭1的光軸，所以每個透鏡的光軸和光學成像鏡頭1的光軸都是相同的。

此外，光學成像鏡頭1還包含光圈(aperture stop)80，而設置於適當之位置。在第1圖中，光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間。當由位於物側2之待拍攝物(圖未示)所發出的光線(圖未示)進入本發明光學成像鏡頭1時，即會經由第一透鏡10、光圈80、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40與濾光片72之後，會在像側3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。

在本發明各實施例中，選擇性設置的濾光片72還可以是具各種合適功能之濾鏡，可濾除特定波長的光線，例如紅外線等，置於第四透鏡40與成像面71之間。濾光片72的材質為玻璃。

本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，都分別具有朝向物側2的物側面，與朝向像側3的像側面。另外，本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，亦都具有接近光軸4的光軸附近區域、與遠離光軸4的圓周附近區域。例如，第一透鏡10具有第一物側面11與第一像側面12；第二透鏡20具有第二物側面21與第二像側面22；第三透鏡30具有第三物側面31與第三像側面32；第四透鏡40具有第四物側面41與第四像側面42。

本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，還都分別具有位在光軸4上的中心厚度T。例如，第一透鏡10具有第一透鏡厚度T1、第二透鏡20具有第二透鏡厚度T2、第三透鏡30具有第三透鏡厚度T3、第四透鏡40具有第四透鏡厚度T4。所以，在光軸4上光學成像鏡頭1中透鏡的中心厚度總合稱為ALT。亦即，ALT=T1+T2+T3+T4。

另外，本發明光學成像鏡頭1中在各個透鏡之間又具有位在光軸4上的空氣間隙(air gap)。例如，第一透鏡10到第二透鏡20之間空氣間隙寬度AG12、第二透鏡20到第三透鏡30之間空氣間隙寬度AG23、第三透鏡30到第四透鏡40之間空氣間隙寬度AG34。所以，第一透鏡10到第四透鏡40之間位於光軸4上各透鏡間之三個空氣間隙寬度之總合即稱為AAG。亦即，AAG=AG12+AG23+AG34。

另外，第四透鏡40的第四像側面42至成像面71在光軸4上的長度為BFL。

第一實施例

請參閱第1圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第一實施例。第一實施例在成像面71上的縱向球差(longitudinal spherical aberration)請參考第2A圖、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)請參考第2B圖、子午(tangential)方向的像散像差請參考第2C圖、以及畸變像差(distortion aberration)請參考第2D圖。所有實施例中各球差圖之Y軸代表視場，其最高點均為1.0，此實施例中各像散圖及畸變圖之Y軸代表像高，系統像高為2.856mm。

第一實施例之光學成像鏡頭系統1主要由四枚以塑膠材質製成又具有屈光率之透鏡、濾光片72、光圈80、與成像面71所構成。光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間。濾光片72可以防止特定波長的光線(例如紅外線)投射至成像面而影響成像品質。

第一透鏡10具有正屈光率。朝向物側2的第一物側面11為一凸面，具有一位於光軸附近區域的凸面部13以及一位於圓周附近區域的凸面部14，朝向像側3的第一像側面12為一凸面，具有一位於光軸附近區域的凸面部16以及一圓周附近區域的凸面部17。

第二透鏡20具有負屈光率。朝向物側2的第二物側面21為一凹面，具有一位於光軸附近區域的凹面部23以及一圓周附近的凹面部24，朝向像側3的第二像側面22為一凹面，具有一位於光軸附近區域的凹面部26以及一位於圓周附近區域的凹面部27。

第三透鏡30具有正屈光率，朝向物側2的第三物側面31為一凹面，具有一位於光軸附近區域的凹面部33以及一位於圓周附近區域的凹面部34，而朝向像側3的第三像側面32為一凸面，具有一位於光軸附近區域的凸面部36以及一在圓周附近的凸面部37。

第四透鏡40具有負屈光率，朝向物側2的第四物側面41，具有一位於光軸附近區域的凹面部43以及一在圓周附近的凸面部44，朝向像側3的第四像側面42，具有一位於光軸附近區域的凹面部46以及一位於圓周附近區域的凸面部47。濾光片72位於第四透鏡40以及成像面71之間。

在本發明光學成像鏡頭1中，從第一透鏡10到第四透鏡40中，所有物側面11/21/31/41與像側面12/22/32/42共計八個曲面，均為非球面。此等非球面係經由下列公式所定義：

其中：R表示透鏡表面之曲率半徑；Z表示非球面之深度(非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之切面，兩者間的垂直距離)；Y表示非球面曲面上的點與光軸的垂直距離；K為錐面係數(conic constant)；a2i為第2i階非球面係數。

第一實施例成像透鏡系統的光學數據如第16圖所示，非球面數據如第17圖所示。在以下實施例之光學透鏡系統中，整體光學透鏡系統的光圈值(f-number)為Fno，半視角(Half Field of View，簡稱HFOV)為整體光學透鏡系統中最大視角(Field of View)的一半，又曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)。光學成像鏡頭長度(第一透鏡10之物側面11至該成像面71的距離)為4.555公厘，而系統像高為2.856公厘，HFOV為37.36度。第一實施例中各重要參數間的關係列舉如下： ALT=2.170

AAG=1.037

BFL=1.348

BFL/AAG=1.300

AG12+34/T2=1.000

T3/AAG=0.647

T3/T4=1.000

T4/T2=2.486

AAG/T1=1.860

AAG/T4=1.545

ALT/T1=3.893

ALT/T4=3.233

AAG/T2=3.841

ALT/AG12+34=8.037

AAG/AG12+34=3.841

第二實施例

請參閱第3圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第二實施例。第二實施例在成像面71上的縱向球差請參考第4A圖、弧矢方向的像散像差請參考第4B圖、子午方向的像散像差請參考第4C圖、畸變像差請參考第4D圖。第二實施例和第一實施例類似，不同處在於透鏡之參數，如曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等等不同。第二實施例詳細的光學數據如第18圖所示，非球面數據如第19圖所示。光學成像鏡頭長度4.934公厘，而系統像高為2.856公厘，HFOV為34.57度。其各重要參數間的關係為：ALT=2.343

AAG=1.275

BFL=1.316

BFL/AAG=1.032

AG12+34/T2=0.969

T3/AAG=0.561

T3/T4=0.907

T4/T2=2.457

AAG/T1=2.458

AAG/T4=1.617

ALT/T1=4.518

ALT/T4=2.972

AAG/T2=3.973

ALT/AG12+34=7.539

AAG/AG12+34=4.102

第三實施例

請參閱第5圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第三實施例。第三實施例在成像面71上的縱向球差請參考第6A圖、弧矢方向的像散像差請參考第6B圖、子午方向的像散像差請參考第6C圖、畸變像差請參考第6D圖。第三實施例和第一實施例類似，不同處在於透鏡之參數，如曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等等不同，以及第三實施例中，第二透鏡20的第二物側面21具有一位於光軸附近區域的凹面部23A以及一位於圓周附近區域的凸面部24A第三實施例詳細的光學數據如第20圖所示，非球面數據如第21圖所示，光學成像鏡頭長度4.914公厘，而系統像高為2.856公厘，HFOV為34.17度。其各重要參數間的關係為：ALT=2.449

AAG=0.890

BFL=1.575

BFL/AAG=1.770

AG12+34/T2=0.526

T3/AAG=0.949

T3/T4=1.200

T4/T2=2.377

AAG/T1=1.475

AAG/T4=1.264

ALT/T1=4.059

ALT/T4=3.477

AAG/T2=3.003

ALT/AG12+34=15.716

AAG/AG12+34=5.711

第四實施例

請參閱第7圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第四實施例。第四實施例在成像面71上的縱向球差請參考第8A圖、弧矢方向的像散像差請參考第8B圖、子午方向的像散像差請參考第8C圖、畸變像差請參考第8D圖。第四實施例中各透鏡表面之凹凸形狀均與第一實施例大致上類似，不同處在於透鏡之參數，如曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等等不同，以及第四實施例中，第一透鏡10的第一像側面12具有一位於光軸附近區域的凸面部16B、位於圓周附近區域的一凸面部17B，以及位於光軸附近區域與圓周附近區域之間的一凹面部18B，第二透鏡20的第二物側面21具有一位於光軸附近區域的凹面部23B，以及一位於圓周附近區域的凸面部24B。第四實施例詳細的光學數據如第22圖所示，非球面數據如第23圖所示，光學成像鏡頭長度5.199公厘，而系統像高為2.856公厘，HFOV為31.99度。其各重要參數間的關係為：ALT=2.462

AAG=0.916

BFL=1.821

BFL/AAG=1.989

AG12+34/T2=0.454

T3/AAG=0.949

T3/T4=1.198

T4/T2=2.672

AAG/T1=1.539

AAG/T4=1.261

ALT/T1=4.138

ALT/T4=3.392

AAG/T2=3.371

ALT/AG12+34=19.957

AAG/AG12+34=7.423

第五實施例

請參閱第9圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第五實施例。第五實施例在成像面71上的縱向球差請參考第10A圖、弧矢方向的像散像差請參考第10B圖、子午方向的像散像差請參考第10C圖、畸變像差請參考第10D圖。第五實施例和第一實施例類似，不同處在於透鏡之參數，如曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等等不同，以及第五實施例中，第一透鏡10的第一像側面12具有一位於光軸附近區域的凹面部16C，以及一位於圓周附近區域的凸面部17C，第二透鏡20之第二物側面21具有一位於光軸附近區域的凹面部23C及一圓周附近區域的凸面部24C。第五實施例詳細的光學數據如第24圖所示，非球面數據如第25圖所示，光學成像鏡頭長度4.510公厘，而系統像高為2.856mm，HFOV為37.36度。其各重要參數間的關係為： ALT=2.502

AAG=0.759

BFL=1.249

BFL/AAG=1.645

AG12+34/T2=1.000

T3/AAG=1.737

T3/T4=3.384

T4/T2=1.650

AAG/T1=1.362

AAG/T4=1.949

ALT/T1=4.489

ALT/T4=6.421

AAG/T2=3.216

ALT/AG12+34=10.594

AAG/AG12+34=3.215

第六實施例

請參閱第11圖，例示本發明光學成像鏡頭1的第六實施例。第六實施例在成像面71上的縱向球差請參考第12A圖、弧矢方向的像散像差請參考第12B圖、子午方向的像散像差請參考第12C圖、畸變像差請參考第12D圖。第六實施例與第一實施例類似，不同處在於透鏡之參數，如曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等等不同，以及第六實施例中，第一透鏡10的第一像側面12具有一位於光軸附近區域的凹面部16D，及一位於圓周附近區域的凸面部17D，第二透鏡20的第二物側面21具有一位於光軸附近區域的凸面部23D，以及一位於圓周附近區域的凸面部24D。第六實施例詳細的光學數據如第26圖所示，非球面數據如第27圖所示，光學成像鏡頭長度4.868公厘，而系統像高為2.856mm，HFOV為36.00度。其各重要參數間的關係為： ALT=2.664

AAG=0.871

BFL=1.333

BFL/AAG=1.531

AG12+34/T2=1.000

T3/AAG=0.950

T3/T4=0.800

T4/T2=4.157

AAG/T1=1.573

AAG/T4=0.842

ALT/T1=4.812

ALT/T4=2.576

AAG/T2=3.501

ALT/AG12+34=10.705

AAG/AG12+34=3.500

另外，各實施例之重要參數則整理於第28圖中。

綜上所述，申請人發現有以下特徵：

1、以第一較佳實施例為例，在第一較佳實施例的第2A圖之縱向球差圖式中，每一種波長所成的曲線皆很靠近，說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一曲線的偏斜幅度可看出不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.05mm，故本第一較佳實施例確實明顯改善不同波長的球差，此外，三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，代表不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差獲得明顯改善。

2、在第2B圖與第2C圖的二個像散像差圖式中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距落在±0.1mm內，說明第一較佳實施例的光學成像鏡頭能有效消除像差，此外，三種代表波長彼此間的距離已相當接近，代表軸上的色散也有明顯的改善。而第2D圖的畸變像差圖式則顯示第一較佳實施例的畸變像差維持在±0.5%的範圍內，說明本第一較佳實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求，據此說明本第一較佳實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至4.5mm左右，仍能有效克服色像差並提供較佳的成像品質，故本第一較佳實施例能在維持良好光學性能之條件下，達到縮短鏡頭長度之效果。

3、第三透鏡之正屈光率可提供鏡頭所需之屈光率，第二透鏡之負屈光率可修正鏡頭整體之像差；另，第一透鏡物側面於光軸附近區域之凸面部及圓周附近區域的凸面部可協助收集成光像光線，第三透鏡物側面圓周附近區域之凹面部、像側面光軸附近區域之凸面部、第四透鏡物側面圓周附近區域的凸面部，像側面光軸附近區域之凹面部以及圓周附近區域之凸面部，則可相互搭配地達到改善像差的效果。

4、此外，依據以上之各實施例之各重要參數間的關係，透過以下各參數之數值控制，可協助設計者設計出具備良好光學性能、整體長度有效縮短、且技術上可行之光學成像鏡頭。不同參數之比例有較佳之範圍，例如：

(4.1)BFL/AAG建議應小於或等於2.0、AAG/T1建議應大於等於1.3、AAG/T2建議應大於或等於2.7、AAG/T4建議應小於或等於1.7、AAG/(AG12+AG34)建議應大於3.0：AAG為第一透鏡至第四透鏡之間沿光軸之各個空氣間隙寬度之總和，亦即為AG12、AG23與AG34三者之總和，該等間隙值之縮小，其實都有助於縮短鏡頭整體長度而符合設計趨勢，但AG23為第二透鏡與第三透鏡之間的間隙寬度，由於第二透鏡具備負屈光率，此一AG23如能維持一適當之稍大值，有助於使成像光線擴展至適當程度後再進入第三透鏡，如此將有助於提高成像品質，因AG23應趨向稍大之方式來設計；此外，AG12、AG34之縮小程度相當有限，但是AG23趨大，導致AAG整體也會趨大，因此BFL/AAG應趨小，而AAG/T1、AAG/T2、AAG/T4及AAG/(AG12+AG34)則應趨大。因此，BFL/AAG建議應小於或等於2.0，並以介於0.8~2.0之間較佳，AAG/T1建議應大於等於1.3，並以介於1.3~3.0之間較佳，AAG/T2建議應大於或等於2.7，並以介於2.7~5.0之間較佳，AAG/T4建議應小於或等於1.7，並以介於0.7~1.7之間較佳，AAG/(AG12+AG34)建議應大於3.0，並以介於3.0~8.0之間較佳。

(4.2)(AG12+AG34)/T2建議應小於或等於1.0、ALT/(AG12+AG34)建議應大於或等於7.0：AG12、AG34如前述應趨小設計，導致(AG12+AG34)/T2也應趨小，ALT/(AG12+AG34)應趨大。因此，(AG12+AG34)/T2建議應小於或等於1.0，並以介於0.4~1.0之間較佳，ALT/(AG12+AG34)建議應大於或等於7.0，並以介於7.0~25.0之間較佳。

(4.3)T4/T2建議應大於或等於1.6、T3/T4建議應小於或等於1.2、ALT/T1建議應大於或等於3.45、ALT/T4建議應小於或等於3.8：T1、T2、T3、T4分別為第一至第四透鏡各個透鏡沿光軸之厚度，ALT則為各個透鏡之厚度總和，該等厚度值之間均應維持適當之比例，以避免任一透鏡過厚而導致鏡頭過長，以及避免任一參數過小而導致不易製作。因此，T4/T2建議應大於或等於1.6，並以介於1.6~5.0之間較佳，T3/T4建議應小於或等於1.2，並以介於0.6~1.2之間較佳，ALT/T1建議應大於或等於3.45，並以介於3.45~5.0之間較佳，ALT/T4建議應小於或等於3.8，並以介於2.0~3.8之間較佳。

(4.4)T3/AAG建議應小於或等於0.95，避免T3過大而影響整體長度，T3/AAG並以介於0.5~0.95之間較佳。

本發明之光學成像鏡頭1，還可應用於可攜式電子裝置中。請參閱第14圖，其為應用前述光學成像鏡頭1的電子裝置100的第一較佳實施例。電子裝置100包含機殼110，及安裝在機殼110內的影像模組120。第18圖僅以行動電話為例，說明電子裝置100，但電子裝置100的型式不以此為限。

如第14圖中所示，影像模組120包括如前所述的光學成像鏡頭1。第14圖例示前述第一實施例之光學成像鏡頭1。此外，電子裝置100另包含用於供光學成像鏡頭1設置的鏡筒130、用於供鏡筒130設置的模組後座單元(module housing unit)140，用於供模組後座單元140設置的基板172，及設置於基板172、且位於光學成像鏡頭1的像側3的影像感測器70。光學成像鏡頭1中之影像感測器70可以是電子感光元件，例如感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件。成像面71是形成於影像感測器70。

本發明所使用的影像感測器70是採用板上連接式晶片封裝的封裝方式而直接連接在基板172上。這和傳統晶片尺寸封裝之封裝方式的差別在於，板上連接式晶片封裝不需使用保護玻璃。因此，在光學成像鏡頭1中並不需要在影像感測器70之前設置保護玻璃，然本發明並不以此為限。

須注意的是，本實施例雖顯示濾光片72，然而在其他實施例中亦可省略濾光片72之結構，所以濾光片72並非必要。且機殼110、鏡筒130、及/或模組後座單元140可為單一元件或多個元件組裝而成，但無須限定於此。其次，本實施例所使用的影像感測器70是採用板上連接式晶片封裝(Chip on Board,COB)的封裝方式而直接連接在基板172上，然本發明並不以此為限。

具有屈光率的四片透鏡10、20、30、40例示性地是以於兩透鏡之間分別存在有空氣間隔的方式設置於鏡筒130內。模組後座單元140具有鏡頭後座141，及設置於鏡頭後座141與影像感測器70之間的影像感測器後座146，然在其它的實施態樣中，不一定存在有影像感測器後座146。鏡筒130是和鏡頭後座141沿軸線I-I'同軸設置，且鏡筒130設置於鏡頭後座141的內側。

另請參閱第15圖，為應用前述光學成像鏡頭1的可攜式電子裝置200的第二較佳實施例。第二較佳實施例的可攜式電子裝置200與第一較佳實施例的可攜式電子裝置100的主要差別在於：鏡頭後座141具有第一座體142、第二座體143、線圈144及磁性元件145。第一座體142供鏡筒130設置並與鏡筒130外側相貼合且沿軸線I-I'設置、第二座體143沿軸線I-I'並環繞著第一座體142之外側設置。線圈144設置在第一座體142的外側與第二座體143的內側之間。磁性元件145設置在線圈144的外側與第二座體143的內側之間。

第一座體142可帶著鏡筒130及設置在鏡筒130內的光學成像鏡頭1沿軸線I-I'，即第1圖之光軸4移動。影像感測器後座146則與第二座體143相貼合。濾光片72，則是設置在影像感測器後座146。第二實施例可攜式電子裝置200的其他元件結構則與第一實施例的可攜式電子裝置100類似，故在此不再贅述。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧光學成像鏡頭

2‧‧‧物側

3‧‧‧像側

4‧‧‧光軸

10‧‧‧第一透鏡

11‧‧‧第一物側面

12‧‧‧第一像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凸面部

17‧‧‧凸面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧第二物側面

22‧‧‧第二像側面

23‧‧‧凹面部

24‧‧‧凹面部

26‧‧‧凹面部

27‧‧‧凹面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧第三物側面

32‧‧‧第三像側面

33‧‧‧凹面部

34‧‧‧凹面部

36‧‧‧凸面部

37‧‧‧凸面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧第四物側面

42‧‧‧第四像側面

43‧‧‧凹面部

44‧‧‧凸面部

46‧‧‧凹面部

47‧‧‧凸面部

71‧‧‧成像面

72‧‧‧濾光片

80‧‧‧光圈

T1~T4‧‧‧透鏡中心厚度

Claims

一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一光圈、一第二透鏡、一第三透鏡、及一第四透鏡，且該第一透鏡至該第四透鏡都具有屈光率，並包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面，以及一朝向像側且使成像光線通過的像側面：該第一透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部以及一位於圓周附近區域的凸面部；該第二透鏡具有負屈光率；該第三透鏡具有正屈光率，其物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部，其像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；以及該第四透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凸面部，其像側面具有一位於光軸附近區域的凹面部，以及一位於圓周附近區域的凸面部；其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有上述第一透鏡~第四透鏡共四片。
如申請專利範圍第1項所述之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡的像側面至一成像面在光軸上的長度為BFL，該第一透鏡至該第四透鏡之間在光軸上三個空氣間隙的寬度總和為AAG，並滿足BFL/AAG2.0。
如申請專利範圍第2項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG12，該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG34，該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2，並滿足(AG12+AG34)/T21。
如申請專利範圍第3項所述之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4，並滿足1.6T4/T2。
如申請專利範圍第3項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1，並滿足1.3AAG/T1。
如申請專利範圍第2項所述之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3，該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4，並滿足T3/T41.2。
如申請專利範圍第1項所述之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3，該第一透鏡至該第四透鏡之間在光軸上三個空氣間隙的寬度總和為AAG，並滿足T3/AAG0.95。
如申請專利範圍第7項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG12，該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG34，該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2，並滿足(AG12+AG34)/T21。
如申請專利範圍第8項所述之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4，並滿足AAG/T41.7。
如申請專利範圍第8項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡至該第四透鏡在該光軸上的所有透鏡之中心厚度總和為ALT，該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1，並滿足3.45ALT/T1。
如申請專利範圍第1項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG12，該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG34，該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2，並滿足(AG12+AG34)/T21。
如申請專利範圍第11項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡至該第四透鏡在該光軸上的所有透鏡之中心厚度總和為ALT，該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4，並滿足ALT/T43.8。
如申請專利範圍第12項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡至該第四透鏡之間在光軸上三個空氣間隙的寬度總和為AAG，並滿足2.7AAG/T2。
如申請專利範圍第1項所述之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3，該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4，並滿足T3/T41.2。
如申請專利範圍第14項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡至該第四透鏡在該光軸上的所有透鏡之中心厚度總和為ALT，該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG12，該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的間隙寬度為AG34，並滿足7.0ALT/(AG12+AG34)。
如申請專利範圍第15項所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡至該第四透鏡之間在光軸上三個空氣間隙的寬度總和為AAG，並滿足3.0AAG/(AG12+AG34)。
一種電子裝置，包含：一機殼；及一影像模組，安裝在該機殼內，該影像模組包括：如請求項1至16中任一項所述的一光學成像鏡頭；用於供該光學成像鏡頭設置的一鏡筒；用於供該鏡筒設置的一模組後座單元；用於供該模組後座單元設置的一基板；以及設置於該基板且位於該光學成像鏡頭之一像側的一影像感測器。