TWI582460B - 光學成像鏡頭及可攜式電子裝置 - Google Patents

Description

光學成像鏡頭及可攜式電子裝置

本發明是有關於一種光學鏡頭及電子裝置，且特別是有關於一種光學成像鏡頭及可攜式電子裝置。

近年來，手機和數位相機等攜帶型電子產品的普及使得影像模組相關技術蓬勃發展，此影像模組主要包含光學成像鏡頭、模組後座單元（module holder unit）與感測器（sensor）等元件，而手機和數位相機的薄型輕巧化趨勢也讓影像模組的小型化需求愈來愈高。隨著電荷耦合元件（charge coupled device, CCD）與互補式金屬氧化物半導體元件（complementary metal oxide semiconductor, CMOS）之技術進步和尺寸縮小化，裝載在影像模組中的光學成像鏡頭也需要相應地縮短長度。但是，為了避免攝影效果與品質下降，在縮短光學成像鏡頭的長度時仍然要兼顧良好的光學性能。光學成像鏡頭最重要的特性不外乎就是成像品質與體積。

可攜式電子產品（例如手機、相機、平板電腦、個人數位助理、車用攝影裝置等）的規格日新月異，其關鍵零組件─光學鏡片組也更加多樣化發展，應用不只僅限於拍攝影像與錄影，還加上環境監視、行車紀錄攝影等，且隨著影像感測技術之進步，消費者對於成像品質等的要求也更加提高。因此，光學鏡片組的設計不僅需求好的成像品質、較小的鏡頭空間，對於因應行車與光線不足的環境，視場角與光圈大小的提升也是須考量之課題。

然而，光學成像鏡頭設計並非單純將成像品質佳的鏡頭等比例縮小就能製作出兼具成像品質與微型化的光學成像鏡頭，設計過程牽涉到材料特性，還必須考量到組裝良率等生產線上的實際問題。

微型化鏡頭的製作技術難度明顯高出傳統鏡頭，因此如何製作出符合消費性電子產品需求的光學成像鏡頭，並持續提升其成像品質，長久以來一直是本領域產、官、學界所熱切追求的。

此外，以三片式透鏡結構而言，以往之光學成像鏡頭，其第一片透鏡的物側面至成像面在光軸上的距離大，將不利手機和數位相機的薄型化。

本發明提供一種光學成像鏡頭，其在縮短鏡頭系統長度的條件下，仍能保有良好的光學性能。

本發明的一實施例提出一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，且第一透鏡至第三透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面。第一透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部。第二透鏡具有負屈光率，且第二透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部。光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有三片，且光學成像鏡頭符合：2×ν1≦ν2+ν3，其中ν1為第一透鏡的色散係數，ν2為第二透鏡的色散係數，且ν3為第三透鏡的色散係數。

本發明的一實施例提出一種可攜式電子裝置，包括一機殼及一影像模組。影像模組安裝於機殼內，並包括上述光學成像鏡頭、一鏡筒、一模組後座單元及一影像感測器。鏡筒供光學成像鏡頭設置，模組後座單元供鏡筒設置，且影像感測器設置於光學成像鏡頭的像側。

基於上述，本發明的實施例的光學成像鏡頭及可攜式電子裝置的有益效果在於：藉由上述透鏡的物側面或像側面的凹凸形狀設計與排列，使光學成像鏡頭在縮短系統長度的條件下，仍具備能夠有效克服像差的光學性能，並提供良好的成像品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率（或負屈光率）」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光率為正（或為負）。該像側面、物側面定義為成像光線通過的範圍，其中成像光線包括了主光線（chief ray）Lc及邊緣光線（marginal ray）Lm，如圖1所示，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，光線通過光軸上的區域為光軸附近區域A，邊緣光線通過的區域為圓周附近區域C，此外，該透鏡還包含一延伸部E(即圓周附近區域C徑向上向外的區域)，用以供該透鏡組裝於一光學成像鏡頭內，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部分的延伸部。更詳細的說，判定面形或光軸附近區域、圓周附近區域、或多個區域的範圍的方法如下：

1.請參照圖1，其係一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區域的範圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸的一交點，而一轉換點是位於該透鏡表面上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有複數個轉換點，則依序為第一轉換點，第二轉換點，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠的轉換點為第N轉換點。中心點和第一轉換點之間的範圍為光軸附近區域，第N轉換點徑向上向外的區域為圓周附近區域，中間可依各轉換點區分不同的區域。此外，有效半徑為邊緣光線Lm與透鏡表面交點到光軸I上的垂直距離。

2. 如圖2所示，該區域的形狀凹凸係以平行通過該區域的光線(或光線延伸線)與光軸的交點在像側或物側來決定(光線焦點判定方式)。舉例言之，當光線通過該區域後，光線會朝像側聚焦，與光軸的焦點會位在像側，例如圖2中R點，則該區域為凸面部。反之，若光線通過該某區域後，光線會發散，其延伸線與光軸的焦點在物側，例如圖2中M點，則該區域為凹面部，所以中心點到第一轉換點間為凸面部，第一轉換點徑向上向外的區域為凹面部；由圖2可知，該轉換點即是凸面部轉凹面部的分界點，因此可定義該區域與徑向上相鄰該區域的內側的區域，係以該轉換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸附近區域的面形判斷可依該領域中通常知識者的判斷方式，以R值(指近軸的曲率半徑，通常指光學軟體中的透鏡資料庫(lens data)上的R值)正負判斷凹凸。以物側面來說，當R值為正時，判定為凸面部，當R值為負時，判定為凹面部；以像側面來說，當R值為正時，判定為凹面部，當R值為負時，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點判定方式相同。

3.若該透鏡表面上無轉換點，該光軸附近區域定義為有效半徑的0~50%，圓周附近區域定義為有效半徑的50~100%。

圖3範例一的透鏡像側表面在有效半徑上僅具有第一轉換點，則第一區為光軸附近區域，第二區為圓周附近區域。此透鏡像側面的R值為正，故判斷光軸附近區域具有一凹面部；圓周附近區域的面形和徑向上緊鄰該區域的內側區域不同。即，圓周附近區域和光軸附近區域的面形不同；該圓周附近區域係具有一凸面部。

圖4範例二的透鏡物側表面在有效半徑上具有第一及第二轉換點，則第一區為光軸附近區域，第三區為圓周附近區域。此透鏡物側面的R值為正，故判斷光軸附近區域為凸面部；第一轉換點與第二轉換點間的區域(第二區)具有一凹面部，圓周附近區域(第三區)具有一凸面部。

圖5範例三的透鏡物側表面在有效半徑上無轉換點，此時以有效半徑0%~50%為光軸附近區域，50%~100%為圓周附近區域。由於光軸附近區域的R值為正，故此物側面在光軸附近區域具有一凸面部；而圓周附近區域與光軸附近區域間無轉換點，故圓周附近區域具有一凸面部。

圖6為本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的示意圖，而圖7A至圖7D為第一實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖6，本發明的第一實施例之光學成像鏡頭10從物側至像側沿成像鏡頭10的一光軸I依序包含一光圈2、一第一透鏡3、一第二透鏡4、一第三透鏡5及一濾光片9。當由一待拍攝物所發出的光線進入光學成像鏡頭10，並經由光圈2、第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5及濾光片9之後，會在一成像面100（image plane）形成一影像。濾光片9例如為紅外線截止片（IR cut filter），用於防止光線中的部分波段的紅外線透射至成像面100而影響成像品質。補充說明的是，物側是朝向待拍攝物的一側，而像側是朝向成像面100的一側。

第一透鏡3、第二透鏡4、第三透鏡5及濾光片9都各自具有一朝向物側且使成像光線通過之物側面31、41、51、91及一朝向像側且使成像光線通過之像側面32、42、52、92。

此外，為了滿足產品輕量化的需求，第一透鏡3至第三透鏡5皆為具備屈光率且都是塑膠材質所製成，但第一透鏡3至第三透鏡5的材質仍不以此為限制。

第一透鏡3具有正屈光率。第一透鏡3的物側面31為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部311及一位於圓周附近區域的凸面部312。第一透鏡3的像側面32具有一位於光軸I附近區域的凹面部321及一位於圓周附近區域的凸面部322。在本實施例中，第一透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面。

第二透鏡4具有負屈光率。第二透鏡4的物側面41為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部411及一位於圓周附近區域的凹面部412。第二透鏡4的像側面42具有一在光軸I附近區域的凸面部421及一位於圓周附近區域的凹面部422。在本實施例中，第二透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面。

第三透鏡5具有負屈光率。第三透鏡5的物側面51具有一位於光軸I附近區域的凸面部511及一位於圓周附近區域的凹面部512。第三透鏡5的像側面52具有一位於光軸I附近區域的凹面部521及一位於圓周附近區域的凸面部522。在本實施例中，第三透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面。

在本第一實施例中，只有上述透鏡具有屈光率，且具有屈光率的透鏡只有三片。

第一實施例的其他詳細光學數據如圖8所示，且第一實施例的整體系統焦距（effective focal length, EFL)為2.857 mm，半視角（half field of view, HFOV）為28.250∘，光圈值（f-number, Fno）為2.2，其系統長度為3.436 mm，像高為1.542 mm。其中，系統長度是指由第一透鏡3的物側面31到成像面100在光軸I上的距離。

此外，在本實施例中，第一透鏡3、第二透鏡4及第三透鏡5的物側面31、41、51及像側面32、42、52共計六個面均是非球面，而這些非球面是依下列公式定義： -----------(1) 其中： Y：非球面曲線上的點與光軸I的距離； Z：非球面之深度(非球面上距離光軸I為Y的點，與相切於非球面光軸I上頂點之切面，兩者間的垂直距離)； Ｒ:透鏡表面近光軸I處的曲率半徑； K：錐面係數(conic constant)；：第i階非球面係數。

第一透鏡3的物側面31到第三透鏡5的像側面52在公式(1)中的各項非球面係數如圖9所示。其中，圖9中欄位編號31表示其為第一透鏡3的物側面31的非球面係數，其它欄位依此類推。

另外，第一實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖22所示。 其中， T1為第一透鏡3在光軸I上的厚度； T2為第二透鏡4在光軸I上的厚度； T3為第三透鏡5在光軸I上的厚度； TF為濾光片9在光軸I上的厚度； G1為第一透鏡3的像側面32至第二透鏡4的物側面41在光軸I上的距離； G2為第二透鏡4的像側面42至第三透鏡5的物側面51在光軸I上的距離； G3F為第三透鏡5的像側面52至濾光片9的物側面91在光軸I上的距離； GFP為濾光片9的像側面92至成像面100在光軸I上的距離； Gaa為第一透鏡3至第三透鏡5在光軸I上的二個空氣間隙的總和，即G1與G2之和； ALT為第一透鏡3、第二透鏡4及第三透鏡5在光軸I上的厚度的總和，即T1、T2與T3之和； TTL為第一透鏡3的物側面31到成像面100在光軸I上的距離； TL為第一透鏡3的物側面31至第三透鏡5的像側面52在光軸I上的距離； BFL為第三透鏡5的像側面52到成像面100在光軸I上的距離； EFL為光學成像鏡頭10的系統焦距；以及 TA為光圈2到下一個相鄰透鏡的物側面（在本實施例中例如是第一透鏡3的物側面31）在光軸I上的距離。 另外，再定義： GFP為濾光片9與成像面100之間在光軸I上的空氣間隙； f1為第一透鏡3的焦距； f2為第二透鏡4的焦距； f3為第三透鏡5的焦距； n1為第一透鏡3的折射率； n2為第二透鏡4的折射率； n3為第三透鏡5的折射率； ν1為第一透鏡3的阿貝係數（Abbe number），阿貝係數也可稱為色散係數； ν2為第二透鏡4的阿貝係數；以及 ν3為第三透鏡5的阿貝係數。

再配合參閱圖7A至圖7D，圖7A的圖式說明第一實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)，圖7B與圖7C的圖式則分別說明第一實施例在成像面100上有關弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration)及子午(tangential)方向的像散像差，圖7D的圖式則說明第一實施例在成像面100上的畸變像差(distortion aberration)。本第一實施例的縱向球差圖示圖7A中，每一種波長所成的曲線皆很靠近並向中間靠近，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，由每一波長的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±0.025 mm範圍內，故本實施例確實明顯改善相同波長的球差，此外，三種代表波長彼此間的距離也相當接近，代表不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差也獲得明顯改善。

在圖7B與圖7C的二個像散像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.027 mm內，說明本第一實施例的光學系統能有效消除像差。而圖7D的畸變像差圖式則顯示本第一實施例的畸變像差維持在±2.5%的範圍內，說明本第一實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求，據此說明本第一實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至3.436 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質，故本第一實施例能在維持良好光學性能之條件下，縮短鏡頭長度以及擴大拍攝角度，以實現薄型化並增加視場角的產品設計。

圖10為本發明的第二實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖11A至圖11D為第二實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖10，本發明光學成像鏡頭10的一第二實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5間的參數或多或少有些不同。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖10中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖12所示，且第二實施例的整體系統焦距為2.902 mm，半視角(HFOV)為27.887∘，光圈值(Fno)為2.2，系統長度為3.408 mm，像高則為1.542 mm。

如圖13所示，則為第二實施例的第一透鏡3的物側面31到第三透鏡5的像側面52在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第二實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖22所示。

本第二實施例的縱向球差圖示圖11A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.027 mm範圍內。在圖11B與圖11C的二個像散像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.04 mm內。而圖11D的畸變像差圖式則顯示本第二實施例的畸變像差維持在±2.5%的範圍內。據此說明本第二實施例相較於第一實施例，在系統長度已縮短至3.408 mm左右的條件下，仍能提供良好的成像品質。

經由上述說明可得知，第二實施例相較於第一實施例的優點在於：第二實施例的系統長度比第一實施例的系統長度短，且第二實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖14為本發明的第三實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖15A至圖15D為第三實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖14，本發明光學成像鏡頭10的一第三實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5間的參數或多或少有些不同，以及第三透鏡5具有正屈光率。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖14中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖16所示，且第三實施例的整體系統焦距為2.983 mm，半視角(HFOV)為26.706∘，光圈值(Fno)為2.5，系統長度為3.699 mm，像高則為1.542 mm。

如圖17所示，則為第三實施例的第一透鏡3的物側面31到第三透鏡5的像側面52在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第三實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖22所示。

本第三實施例的縱向球差圖示圖15A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.025 mm範圍內。在圖15B與圖15C的二個像散像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.04 mm內。而圖15D的畸變像差圖式則顯示本第三實施例的畸變像差維持在±2.5%的範圍內。據此說明本第三實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至3.699 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質。

經由上述說明可得知，第三實施例相較於第一實施例的優點在於：第三實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

圖18為本發明的第四實施例的光學成像鏡頭的示意圖，而圖19A至圖19D為第四實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖18，本發明光學成像鏡頭10的一第四實施例，其與第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及這些透鏡3、4、5間的參數或多或少有些不同。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖18中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。

光學成像鏡頭10詳細的光學數據如圖20所示，且第四實施例的整體系統焦距為2.889 mm，半視角(HFOV)為27.759∘，光圈值(Fno)為2.6，系統長度為3.551 mm，像高則為1.574 mm。

如圖21所示，則為第四實施例的第一透鏡3的物側面31到第三透鏡5的像側面52在公式(1)中的各項非球面係數。

另外，第四實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖22所示。

本第四實施例的縱向球差圖示圖19A中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.025 mm範圍內。在圖19B與圖19C的二個像散像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.06 mm內。而圖19D的畸變像差圖式則顯示本第四實施例的畸變像差維持在±2%的範圍內。據此說明本第四實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至3.564 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質。

經由上述說明可得知，第四實施例相較於第一實施例的優點在於：第四實施例的像散像差較第一實施例的像散像差小，第四實施例的畸變像差較第一實施例的畸變像差小，且第四實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。

再配合參閱圖22，為上述四個實施例的各項光學參數的表格圖，當本發明的實施例的光學成像鏡頭10中的各項光學參數間的關係式符合下列條件式的至少其中之一時，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：

一、為了達成縮短透鏡系統長度，本發明的實施例適當的縮短透鏡厚度和透鏡間的空氣間隙，但考量到透鏡組裝過程的難易度以及必須兼顧成像品質的前提下，透鏡厚度及透鏡間的空氣間隙彼此需互相調配，故在滿足以下條件式的數值限定之下，光學成像系統能達到較佳的配置：               (G1+T1)/BFL≦1.3，較佳為0.500≦(G1+T1)/BFL≦1.300；               (T2+G1)/BFL≦1.1，較佳為0.500≦(T2+G1)/BFL≦1.100；               BFL/T1≦2.6，較佳為0.700≦BFL/T1≦2.600；               (T2+G2)/T2≦1.7，較佳為1.100≦(T2+G2)/T2≦1.700；               (T2+G1)/G2≦3.7，較佳為2.100≦(T2+G1)/G2≦3.700；               (T1+G2)/T1≦1.5，較佳為1.100≦(T1+G2)/T1≦1.500；               (G1+T1)/G2≦4.1，較佳為2.300≦(G1+T1)/G2≦4.100；               (T2+G2)/T1≦1.4，較佳為0.900≦(T2+G2)/T1≦1.400；               ALT/G2≦7.5，較佳為4.000≦ALT/G2≦7.500；               (T2+T3)/G2≦4.7，較佳為2.600≦(T2+T3)/G2≦4.700；               (T1+T3)/T1≦1.9，較佳為1.700≦(T1+T3)/T1≦1.900；               (T1+G2)/G2≦3.7，較佳為2.300≦(T1+G2)/G2≦3.700。

二、縮短成像鏡頭10整體的系統焦距有助於視埸角的擴大，所以將成像鏡頭10整體的系統焦距趨小設計，若滿足以下條件式，在光學系統厚度薄化的過程中，也有可幫助擴大視場角度：               EFL/T2≦6.3，較佳為2.900≦EFL/T2≦6.300；               EFL/(T2+T1)≦2.8，較佳為1.200≦EFL/(T2+T1)≦2.800；               EFL/T1≦5.2，較佳為2.300≦EFL/T1≦5.200；               EFL/(T2+T3)≦2.7，較佳為1.300≦EFL/(T2+T3)≦2.700。

三、在滿足以下條件式之下，可使鏡頭的系統焦距與鏡頭長度比值維持一適當值，避免參數過小不利於將遠方物體攝像於鏡頭，或是避免參數過大而使得鏡頭長度過長：               1.1≦EFL/ALT，較佳為1.100≦EFL/ALT≦2.000；               0.9≦EFL/TL，較佳為0.900≦EFL/TL≦1.400。

四、在滿足以下條件式之下，可有效加強物體局部成像的清晰度，並可有效修正物體局部成像之像差：               2×ν1≦ν2+ν3。

五、本發明的實施例的光學成像鏡頭滿足下列任一條件式時，表示當分母不變時，分子的長度能相對縮短，而能達到縮減鏡頭體積的功效：(G1+T1)/BFL≦1.3；(T2+G1)/BFL≦1.1；BFL/T1≦2.6；(T2+G2)/T2≦1.7；(T2+G1)/G2≦3.7；(T1+G2)/T1≦1.5；(G1+T1)/G2≦4.1；(T2+G2)/T1≦1.4；ALT/G2≦7.5；(T2+T3)/G2≦4.7；(T1+T3)/T1≦1.9；(T1+G2)/G2≦3.7；EFL/T2≦6.3；EFL/(T2+T1)≦2.8；EFL/T1≦5.2；EFL/(T2+T3)≦2.7。若能進一步符合下列任一條件式時，還能夠產生較為優良的成像品質：0.500≦(G1+T1)/BFL≦1.300；0.500≦(T2+G1)/BFL≦1.100；0.700≦BFL/T1≦2.600；1.100≦(T2+G2)/T2≦1.700；2.100≦(T2+G1)/G2≦3.700；1.100≦(T1+G2)/T1≦1.500；2.300≦(G1+T1)/G2≦4.100；0.900≦(T2+G2)/T1≦1.400；4.000≦ALT/G2≦7.500；2.600≦(T2+T3)/G2≦4.700；1.700≦(T1+T3)/T1≦1.900；2.300≦(T1+G2)/G2≦3.700。

六、本發明光學成像鏡頭滿足下列任一條件式時，表示其具有較佳的配置，能在維持適當良率的前提之下產生良好的成像品質：1.1≦EFL/ALT；0.9≦EFL/TL。若能進一步符合下列任一條件式時，則能進一步維持較適當的體積：1.100≦EFL/ALT≦2.000；0.900≦EFL/TL≦1.400。

然而，有鑑於光學系統設計的不可預測性，在本發明的實施例的架構之下，符合上述條件式能較佳地使本發明鏡頭長度縮短、可用光圈增大、視場角增加、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。

綜上所述，本發明的實施例的光學成像鏡頭10可獲致下述的功效及優點：

一、本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變皆符合使用規範。另外，860奈米、850奈米、840奈米三種代表波長在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皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進一步參閱成像品質數據，860奈米、850奈米、840奈米三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明的實施例在各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力，故透過上述可知本發明的實施例具備良好光學性能。本發明的實施例的光學成像鏡頭10可作為對紅外光成像的夜視鏡頭或是瞳孔識別鏡頭，且由上述說明可知其對紅外光有良好的成像效果。

二、第三透鏡5之負屈光率可用以消除像差。

三、第一透鏡3的像側面32於光軸I附近區域之凹面部321及圓周附近區域的凸面部322可幫助收集成像光線；而第二透鏡4的像側面42的光軸I附近區域為凸面部421，像側面42的圓周附近區域為凹面部422，及第三透鏡5的物側面51的圓周附近區域為凹面部512，則可相互搭配達到修正像差的效果，其中第二透鏡4之像側面42的圓周附近區域為凹面部422更可有效修正物體局部成像之像差。

四、透過上述設計之相互搭配可有效縮短鏡頭長度並同時確保成像品質，且加強物體局部成像的清晰度。

參閱圖35，為應用前述光學成像鏡頭10的可攜式電子裝置1的一第一實施例，可攜式電子裝置1包含一機殼11，及一安裝在機殼11內的影像模組12。在此僅是以手機為例說明可攜式電子裝置1，但可攜式電子裝置1的型式不以此為限。

影像模組12包括一如前所述的光學成像鏡頭10、一用於供光學成像鏡頭10設置的鏡筒21、一用於供鏡筒21設置的模組後座單元120，及一設置於光學成像鏡頭10像側的影像感測器130。成像面100是形成於影像感測器130。

模組後座單元120具有一鏡頭後座121，及一設置於鏡頭後座121與影像感測器130之間的影像感測器後座122。其中，鏡筒21是和鏡頭後座121沿一軸線Ⅱ同軸設置，且鏡筒21設置於鏡頭後座121內側。

參閱圖36，為應用前述光學成像鏡頭10的可攜式電子裝置1的一第二實施例，第二實施例與第一實施例的可攜式電子裝置1的主要差別在於：模組後座單元120為音圈馬達(VCM)型式。鏡頭後座121具有一與鏡筒21外側相貼合且沿一軸線Ⅲ設置的第一座體123、一沿軸線Ⅲ並環繞著第一座體123外側設置的第二座體124、一設置在第一座體123外側與第二座體124內側之間的線圈125，及一設置在線圈125外側與第二座體124內側之間的磁性元件126。

鏡頭後座121的第一座體123可帶著鏡筒21及設置在鏡筒21內的光學成像鏡頭10沿軸線Ⅲ移動。影像感測器後座122則與第二座體124相貼合。其中，濾光片9則是設置在影像感測器後座122。可攜式電子裝置1的第二實施例的其他元件結構則與第一實施例的可攜式電子裝置1類似，在此不再贅述。

藉由安裝光學成像鏡頭10，由於光學成像鏡頭10的系統長度能有效縮短，使可攜式電子裝置1的第一實施例與第二實施例的厚度都能相對縮小進而製出更薄型化的產品，且仍然能夠提供良好的光學性能與成像品質，藉此，使本發明的實施例的可攜式電子裝置1除了具有減少機殼原料用量的經濟效益外，還能滿足輕薄短小的產品設計趨勢與消費需求。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧可攜式電子裝置
10‧‧‧光學成像鏡頭
100‧‧‧成像面
11‧‧‧機殼
12‧‧‧影像模組
120‧‧‧模組後座單元
121‧‧‧鏡頭後座
122‧‧‧影像感測器後座
123‧‧‧第一座體
124‧‧‧第二座體
125‧‧‧線圈
126‧‧‧磁性元件
130‧‧‧影像感測器
2‧‧‧光圈
21‧‧‧鏡筒
3‧‧‧第一透鏡
31、41、51、91‧‧‧物側面
311、312、322、421、511、522‧‧‧凸面部
321、411、412、422、512、521‧‧‧凹面部
32、42、52、92‧‧‧像側面
4‧‧‧第二透鏡
5‧‧‧第三透鏡
9‧‧‧濾光片
A‧‧‧光軸附近區域
C‧‧‧圓周附近區域
E‧‧‧延伸部
I‧‧‧光軸
Ⅱ、Ⅲ‧‧‧軸線
Lc‧‧‧主光線
Lm‧‧‧邊緣光線
M、R‧‧‧點

圖1是一示意圖，說明一透鏡的面型結構。 圖2是一示意圖，說明一透鏡的面型凹凸結構及光線焦點。 圖3是一示意圖，說明一範例一的透鏡的面型結構。 圖4是一示意圖，說明一範例二的透鏡的面型結構。 圖5是一示意圖，說明一範例三的透鏡的面型結構。 圖6為本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的示意圖。 圖7A至圖7D為第一實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖8示出本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖9示出本發明之第一實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖10為本發明的第二實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖11A至圖11D為第二實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖12示出本發明之第二實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖13示出本發明之第二實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖14為本發明的第三實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖15A至圖15D為第三實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖16示出本發明之第三實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖17示出本發明之第三實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖18為本發明的第四實施例的光學成像鏡頭的示意圖。 圖19A至圖19D為第四實施例之光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖。 圖20示出本發明之第四實施例之光學成像鏡頭的詳細光學數據。 圖21示出本發明之第四實施例之光學成像鏡頭的非球面參數。 圖22示出本發明之第一至第四實施例之光學成像鏡頭的各重要參數及其關係式的數值。 圖23是一剖視示意圖，說明本發明可攜式電子裝置的一第一實施例。 圖24是一剖視示意圖，說明本發明可攜式電子裝置的一第二實施例。

10‧‧‧光學成像鏡頭

100‧‧‧成像面

2‧‧‧光圈

3‧‧‧第一透鏡

31、41、51、91‧‧‧物側面

311、312、322、421、511、522‧‧‧凸面部

321、411、412、422、512、521‧‧‧凹面部

32、42、52、92‧‧‧像側面

4‧‧‧第二透鏡

5‧‧‧第三透鏡

9‧‧‧濾光片

I‧‧‧光軸

Claims (20)

1. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，且該第一透鏡至該第三透鏡各自包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面； 該第一透鏡的該像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；以及 該第二透鏡具有負屈光率，該第二透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部； 其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有三片，且該光學成像鏡頭符合：  2×ν1≦ν2+ν3， 其中，ν1為該第一透鏡的色散係數，ν2為該第二透鏡的色散係數，且ν3為該第三透鏡的色散係數。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/T2≦6.3，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，且T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。
3. 如申請專利範圍第2項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合： (G1+T1)/BFL≦1.3，其中G1為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，且BFL為該第三透鏡的該像側面到該光學成像鏡頭的成像面在該光軸上的距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/(T2+T1)≦2.8，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
5. 如申請專利範圍第4項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+G1)/BFL≦1.1，其中G1為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且BFL為該第三透鏡的該像側面到該光學成像鏡頭的成像面在該光軸上的距離。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合： BFL/T1≦2.6，其中BFL為該第三透鏡的該像側面到該光學成像鏡頭的成像面在該光軸上的距離，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
7. 如申請專利範圍第6項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：1.1≦EFL/ALT，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，且ALT為該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡在該光軸上的厚度的總和。
8. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/T1≦5.2，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
9. 如申請專利範圍第8項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：0.9≦EFL/TL，其中TL為該第一透鏡的該物側面至該第三透鏡的該像側面在該光軸上的距離。
10. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+G2)/T2≦1.7，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，且G2為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙。
11. 如申請專利範圍第10項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+G1)/G2≦3.7，其中G1為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙。
12. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T1+G2)/T1≦1.5，其中T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，且G2為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙。
13. 如申請專利範圍第12項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(G1+T1)/G2≦4.1，其中G1為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙。
14. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合： (T2+G2)/T1≦1.4，其中T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，G2為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。
15. 如申請專利範圍第14項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：ALT/G2≦7.5，其中ALT為該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡在該光軸上的厚度的總和。
16. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：EFL/(T2+T3)≦2.7，其中EFL為該光學成像鏡頭的系統焦距，T2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，且T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度。
17. 如申請專利範圍第16項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T2+T3)/G2≦4.7，其中G2為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙。
18. 如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T1+T3)/T1≦1.9，其中T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，且T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度。
19. 如申請專利範圍第18項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更符合：(T1+G2)/G2≦3.7，其中G2為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙。
20. 一種可攜式電子裝置，包括： 一機殼；以及 一影像模組，安裝於該機殼內，並包括：     一如申請專利範圍第1項至第19項中任一項所述的光學成像鏡頭；     一鏡筒，供該光學成像鏡頭設置；     一模組後座單元，供該鏡筒設置；以及     一影像感測器，設置於該光學成像鏡頭的像側。