CN103969791B - 光学成像镜头及应用此镜头的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学成像镜头及应用此镜头的电子装置。一种光学成像镜头，第一透镜物侧面为凸面、像侧面在圆周附近区域有凸面部。第二透镜物侧面在圆周附近区域有凹面部。第三透镜物侧面在光轴附近区域有凹面部，像侧面在光轴附近区域有凸面部。第四透镜的物侧面在光轴附近区域有凸面部，像侧面在光轴附近区域有凹面部以及在圆周附近区域有凸面部。G₁₂为第一与第二透镜沿光轴之空气间隙宽度，G₂₃为第二与第三透镜沿光轴之空气间隙宽度，满足0.5≤G₁₂/G₂₃≤3.0。本发明电子装置，包含机壳以及影像模块，影像模块包括上述的光学成像镜头、镜筒、模块后座单元、基板、以及影像传感器。本发明具备良好光学性能、整体长度有效缩短。

Description

光学成像镜头及应用此镜头的电子装置

技术领域

本发明大致上关于一种光学成像镜头，与包含此光学成像镜头的电子装置。具体而言，本发明特别是指一种缩减系统长度的光学成像镜头，及应用此光学成像镜头的电子装置。

背景技术

近年来，行动通讯装置和数字相机的普及，使得摄影模块（包含光学成像镜头、座体（holder）及传感器（sensor）等）蓬勃发展，行动通讯装置和数字相机的薄型轻巧化，也让摄影模块（cameramodule）的小型化需求愈来愈高。随着感光耦合组件（ChargeCoupledDevice,CCD）或互补性氧化金属半导体组件（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,CMOS）的技术进步和尺寸缩小，装戴在摄影模块中的光学成像镜头也需要缩小体积，但光学成像镜头的良好光学性能也是必要顾及之处。

目前已知有五片式透镜结构的光学成像镜头，例如，美国专利US2011/0299178号揭露一种由四片透镜所组成的光学成像镜头，其第一透镜具有负屈光率且物侧面及像侧面均为凹面，而第二透镜具有正屈光率且物侧面及像侧面均为凸面，此种设计的系统总长度高达18～19毫米（mm），并无法达到小型化以及兼顾光学性能的效果。

另外，美国专利US2011/0242683、US8270097、US8379326也都揭露一种四片式的光学成像镜头，其第一、第二透镜的屈光率均为负，而且第一、第二透镜间还存在着相当大的空气间隙，也无法使系统长度有效地缩短。

因此，能够如何有效缩减光学镜头的系统长度，同时又仍能够维持足够的光学性能，一直是业界亟待解决的课题。

发明内容

于是，本发明可以提供一种轻量化、低制造成本、长度缩短、并能提供高分辨率与高成像质量的光学成像镜头。本发明四片式成像镜头从物侧至像侧，在光轴上依序安排有光圈、第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜，其中的每一透镜都具有屈光率，而光学成像镜头中具备屈光率的透镜总共只有四片。

第一透镜具有正屈光率、朝向物侧的物侧面与朝向像侧的像侧面，此物侧面为凸面，而像侧面在其圆周附近区域具有凸面部。第二透镜具有负屈光率与朝向物侧的物侧面，此物侧面在其圆周附近区域具有凹面部。第三透镜具有正屈光率、朝向物侧的物侧面与朝向像侧的像侧面，物侧面在其光轴附近区域具有凹面部，像侧面在其光轴附近区域具有凸面部。第四透镜具有朝向物侧的物侧面与朝向像侧的像侧面，物侧面在其光轴附近区域具有凸面部，像侧面在其光轴附近区域具有凹面部以及在其圆周附近区域具有凸面部。

另外，第一透镜与第二透镜之间在光轴上空气间隙的厚度为G₁₂、第二透镜与第三透镜之间在光轴上空气间隙的厚度为G₂₃、第三透镜与第四透镜之间在光轴上空气间隙的厚度为G₃₄、第一透镜到第四透镜之间在光轴上的三个空气间隙的总合为G_aa，第一透镜在光轴上的中心厚度为T₁、第二透镜在光轴上的中心厚度为T₂、第三透镜在光轴上的中心厚度为T₃、第四透镜在光轴上的中心厚度为T₄、第一透镜、第二透镜、第三透镜与第四透镜在光轴上的中心厚度总合为T_all，第四透镜的像侧面至成像面的长度称为后焦长度（backfocallength）BFL，而使得0.5≤（G₁₂/G₂₃）≤3.0。

本发明光学成像镜头中，又满足（T₃/T₄）≤1.65。

本发明光学成像镜头中，又满足5.6≤（BFL/G₂₃）。

本发明光学成像镜头中，又满足（T₄/G₂₃）≤7。

本发明光学成像镜头中，又满足2.6≤（BFL/T₄）。

本发明光学成像镜头中，又满足（T_all/G₂₃）≤9.5。

本发明光学成像镜头中，又满足（T₃/G_aa）≤1.2。

本发明光学成像镜头中，又满足（BFL/G₃₄）≤18。

本发明光学成像镜头中，又满足5.6≤（BFL/G₁₂）。

本发明光学成像镜头中，又满足1.1≤（T₃/T₁）。

本发明光学成像镜头中，又满足（T₁/T₄）≤1.45。

本发明光学成像镜头中，又满足1.6≤（T₁/T₂）。

本发明光学成像镜头中，又满足（T₂/G₁₂）≤1.78。

本发明又提供一种电子装置，其包含机壳以及影像模块。影像模块安装在机壳内，又包括如前所述的光学成像镜头、用于供光学成像镜头设置的镜筒、用于供镜筒设置的模块后座单元、用于供模块后座单元设置的基板、以及设置于光学成像镜头的像侧的影像传感器。

本发明通过技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：

1.第一透镜的正屈光率可提供镜头整体所需的屈光率，而第二透镜的负屈光率则具有修正像差的效果，第三透镜的正屈光率可协助分担此一镜头整体所需的正屈光率，降低设计以及制造上的困难度；另外，将光圈置于第一透镜之前，可增加镜头整体聚光能力，缩短镜头长度。

2.第一透镜物侧面为凸面可协助收集成光像光线（imagelight），第一透镜像侧面圆周附近区域的凸面部、第二透镜物侧面圆周附近区域的凹面部、第三透镜物侧面光轴附近区域的凹面部、第三透镜像侧面光轴附近区域的凸面部、第四透镜物侧面光轴附近区域的凸面部、以及像侧面光轴附近区域的凹面部及圆周附近的凸面部，则可相互搭配地达到提高成像质量的效果。

综上所述，本发明藉由所述透镜的设计与相互搭配，而能产生优异的成像质量。

此外，透过以上各参数的数值控制，可协助设计者设计出具备良好光学性能、整体长度有效缩短、且技术上可行的光学成像镜头。

附图说明

图1绘示本发明光学成像镜头的第一实施例的示意图。

图2A绘示第一实施例在成像面上的纵向球差。

图2B绘示第一实施例在弧矢方向的像散像差。

图2C绘示第一实施例在子午方向的像散像差。

图2D绘示第一实施例的畸变像差。

图3绘示本发明光学成像镜头的第二实施例的示意图。

图4A绘示第二实施例在成像面上的纵向球差。

图4B绘示第二实施例在弧矢方向的像散像差。

图4C绘示第二实施例在子午方向的像散像差。

图4D绘示第二实施例的畸变像差。

图5绘示本发明光学成像镜头的第三实施例的示意图。

图6A绘示第三实施例在成像面上的纵向球差。

图6B绘示第三实施例在弧矢方向的像散像差。

图6C绘示第三实施例在子午方向的像散像差。

图6D绘示第三实施例的畸变像差。

图7绘示本发明光学成像镜头的第四实施例的示意图。

图8A绘示第四实施例在成像面上的纵向球差。

图8B绘示第四实施例在弧矢方向的像散像差。

图8C绘示第四实施例在子午方向的像散像差。

图8D绘示第四实施例的畸变像差。

图9绘示本发明光学成像镜头的第五实施例的示意图。

图10A绘示第五实施例在成像面上的纵向球差。

图10B绘示第五实施例在弧矢方向的像散像差。

图10C绘示第五实施例在子午方向的像散像差。

图10D绘示第五实施例的畸变像差。

图11绘示本发明光学成像镜头的第六实施例的示意图。

图12A绘示第六实施例在成像面上的纵向球差。

图12B绘示第六实施例在弧矢方向的像散像差。

图12C绘示第六实施例在子午方向的像散像差。

图12D绘示第六实施例的畸变像差。

图13绘示本发明光学成像镜头的第七实施例的示意图。

图14A绘示第七实施例在成像面上的纵向球差。

图14B绘示第七实施例在弧矢方向的像散像差。

图14C绘示第七实施例在子午方向的像散像差。

图14D绘示第七实施例的畸变像差。

图15绘示本发明光学成像镜头的第八实施例的示意图。

图16A绘示第八实施例在成像面上的纵向球差。

图16B绘示第八实施例在弧矢方向的像散像差。

图16C绘示第八实施例在子午方向的像散像差。

图16D绘示第八实施例的畸变像差。

图17绘示本发明光学成像镜头的第九实施例的示意图。

图18A绘示第九实施例在成像面上的纵向球差。

图18B绘示第九实施例在弧矢方向的像散像差。

图18C绘示第九实施例在子午方向的像散像差。

图18D绘示第九实施例的畸变像差。

图19绘示本发明光学成像镜头曲率形状的示意图。

图20绘示应用本发明光学成像镜头的可携式电子装置的第一较佳实施例的示意图。

图21绘示应用本发明光学成像镜头的可携式电子装置的第二较佳实施例的示意图。

图22表示第一实施例详细的光学数据。

图23表示第一实施例详细的非球面数据。

图24表示第二实施例详细的光学数据。

图25表示第二实施例详细的非球面数据。

图26表示第三实施例详细的光学数据。

图27表示第三实施例详细的非球面数据。

图28表示第四实施例详细的光学数据。

图29表示第四实施例详细的非球面数据。

图30表示第五实施例详细的光学数据。

图31表示第五实施例详细的非球面数据。

图32表示第六实施例详细的光学数据。

图33表示第六实施例详细的非球面数据。

图34表示第七实施例详细的光学数据。

图35表示第七实施例详细的非球面数据。

图36表示第八实施例详细的光学数据。

图37表示第八实施例详细的非球面数据。

图38表示第九实施例详细的光学数据。

图39表示第九实施例详细的非球面数据。

图40表示各实施例的重要参数。

【符号说明】

1光学成像镜头

2物侧

3像侧

4光轴

10第一透镜

11物侧面

12像侧面

16凹面部

17凸面部

E延伸部

20第二透镜

21物侧面

22像侧面

24凹面部

26凸面部

26’凹面部

27凹面部

27’凸面部

28凸面部

30第三透镜

31物侧面

32像侧面

33凹面部

34凸面部

34’凹面部

36凸面部

37凹面部

37’凸面部

40第四透镜

41物侧面

42像侧面

43凸面部

44凹面部

44’凸面部

45凹面部

46凹面部

47凸面部

60滤光片

70影像传感器

71成像面

80光圈

100可携式电子装置

110机壳

120影像模块

130镜筒

140模块后座单元

141镜头后座

142第一座体

143第二座体

144线圈

145磁性组件

146影像传感器后座

172基板

200可携式电子装置

I-I’轴线

具体实施方式

在开始详细描述本发明之前，首先要说明的是，在本发明图式中，类似的组件是以相同的编号来表示。其中，本篇说明书所言的“一透镜具有正屈光率（或负屈光率）“，是指所述透镜在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）具有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。以图19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”，是指位于透镜上仅供成像光线通过的曲面的圆周附近区域，亦即图中的C区域，其中，成像光线包括了主光线Lc（chiefray）及边缘光线Lm（marginalray）。“光轴附近区域”是指该仅供成像光线通过的曲面的光轴附近区域，亦即图19中的A区域。此外，各透镜还包含一延伸部E，用以供该透镜组装于光学成像镜头内，理想的成像光线并不会通过该延伸部E，但该延伸部E的结构与形状并不限于此，以下的实施例为求图式简洁均省略了延伸部。

如图1所示，本发明光学成像镜头1，从放置物体（图未示）的物侧2至成像的像侧3，沿着光轴4（opticalaxis），依序包含有第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、滤光片60及成像面71（imageplane）。一般说来，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30与第四透镜40都可以是由透明的塑料材质所制成，但本发明不以此为限。在本发明光学成像镜头1中，具有屈光率的镜片总共只有四片。光轴4为整个光学成像镜头1的光轴，所以每个透镜的光轴和光学成像镜头1的光轴都是相同的。

此外，光学成像镜头1还包含光圈80（aperturestop），而设置于适当的位置。在图1中，光圈80是设置在第一透镜10之前，物侧2与第一透镜10之间。当由位于物侧2的待拍摄物（图未示）所发出的光线（图未示）进入本发明光学成像镜头1时，即会经由光圈80、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40与滤光片60之后，会在像侧3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。

在本发明各实施例中，选择性设置的滤光片60还可以是具各种合适功能的滤镜，例如滤光片60可以是红外线滤除滤光片（IRcutfilter），置于第四透镜40与成像面71之间。

本发明光学成像镜头1中的各个透镜，都分别具有朝向物侧2的物侧面，与朝向像侧3的像侧面。例如，第一透镜10具有一物侧面11与一像侧面12；第二透镜20具有一物侧面21与一像侧面22；第三透镜30具有一物侧面31与一像侧面32；第四透镜40具有一物侧面41与一像侧面42。另外，本发明光学成像镜头1中各个透镜的物侧面或像侧面，都具有接近光轴4的光轴附近区域、与远离光轴4的圆周附近区域。

本发明光学成像镜头1中的各个透镜，还都分别具有位在光轴4上的中心厚度T。例如，第一透镜10具有厚度T₁、第二透镜20具有厚度T₂、第三透镜30具有厚度T₃，而第四透镜40具有厚度T₄。所以，在光轴4上光学成像镜头1中透镜的中心厚度总合称为T_all。亦即，T_all=T₁+T₂+T₃+T₄。

另外，本发明光学成像镜头1中在各个透镜之间又具有位在光轴4上的空气间隙（airgap）G。例如，第一透镜10到第二透镜20之间空气间隙G₁₂、第二透镜20到第三透镜30之间空气间隙G₂₃、第三透镜30到第四透镜40之间空气间隙G₃₄。所以，第一透镜10到第四透镜40之间位于光轴4上各透镜间的三个空气间隙的总合即称为G_aa。亦即，G_aa=G₁₂+G₂₃+G₃₄。还有，第四透镜40的像侧面42至成像面71在光轴上的长度，则称为后焦长度（backfocallength）BFL。

第一实施例

请参阅图1，例示本发明光学成像镜头1的第一实施例。第一实施例在成像面71上的纵向球差（longitudinalsphericalaberration）请参考图2A、弧矢（sagittal）方向的像散像差（astigmaticfieldaberration）请参考图2B、子午（tangential）方向的像散像差请参考图2C、以及畸变像差（distortionaberration）请参考图2D。所有实施例中各球差图的Y轴代表视场，其最高点均为1.0，此实施例中各像散图及畸变图的Y轴代表像高,。

第一实施例的光学成像镜头系统1主要由四枚以塑料材质制成又具有屈光率的透镜10～40、滤光片60、光圈80、与成像面71所构成。光圈80是设置在物侧2与第一透镜10之间。滤光片60可以是红外线滤光片，用来防止光线中的红外线投射至成像面而影响成像质量。

第一透镜10具有正屈光率。物侧面11为凸面，像侧面12亦为凸面，而在其圆周附近区域具有凸面部17。另外，第一透镜10的物侧面11及像侧面12皆为非球面（asphericsurface）。

第二透镜20具有负屈光率。物侧面21为凹面，其具有圆周附近区域的凹面部24，像侧面22亦为凹面。另外，第二透镜20之物侧面21以及像侧面22皆为非球面。

第三透镜30具有正屈光率。物侧面31具有位于光轴附近区域的凹面部33，以及位于圆周附近区域的凸面部34，像侧面32具有位于光轴附近区域的凸面部36，以及位于圆周附近区域的凹面部37。另外，第三透镜30的物侧面31以及像侧面32皆为非球面。

第四透镜40具有负屈光率。物侧面41具有在光轴附近区域的凸面部43、与圆周附近区域的凹面部44。像侧面42具有在光轴附近区域的凹面部46及圆周附近区域的凸面部47。另外，第四透镜40的物侧面41及像侧面42皆为非球面。滤光片60可以是红外线滤光片，其位于第四透镜40以及成像面71之间。

在本发明光学成像镜头1中，从第一透镜10到第四透镜40的所有物侧面11/21/31/41与像侧面12/22/32/42共计八个曲面，均为非球面。此等非球面系经由下列公式所定义：

$Z\left(Y\right)=\frac{Y^2}{R}/(1+\sqrt{1-(1+K)\frac{Y^2}{R^2}})+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{2i}\×Y^{2i}$

其中：

R表示透镜表面的曲率半径；

Z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）；

Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离；

K为锥面系数（conicconstant）；

a2i为第2i阶非球面系数。

第一实施例成像透镜系统的光学数据如图22所示；非球面数据如图23所示。在以下实施例的光学透镜系统中，整体光学透镜系统的光圈值（f-number）为Fno，半视场角（HalfFieldofView,简称HFOV）为整体光学透镜系统中最大视场角（FieldofView）的一半，又曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，EFL为光学成像镜头的系统焦距。光学成像镜头长度为3.325毫米（第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离），而系统像高为2.270毫米。第一实施例中各重要参数间的关系列举如下：

T_all=1.547

G_aa=0.512

BFL=1.267

（G₁₂/G₂₃）=0.736(满足介于0.5～3.0的条件)

（T₃/T₄）=1.363(满足小于1.65的条件)

（BFL/G₂₃）=5.650(满足大于5.6的条件)

（T₄/G₂₃）=1.672(满足小于7.0的条件)

（T₃/G_aa）=0.998(满足小于1.2的条件)

（BFL/T₄）=3.379(满足大于2.6的条件)

（T_all/G₂₃）=6.901(满足小于9.5的条件)

（BFL/G₃₄）=10.319(满足小于18.0的条件)

（BFL/G₁₂）=7.674(满足大于5.6的条件)

（T₃/T₁）=1.157(满足大于1.1的条件)

（T₁/T₄）=1.178(满足小于1.45的条件)

（T₂/G₁₂）=1.330(满足小于1.78的条件)

（T₁/T₂）=2.012(满足大于1.6的条件)

第二实施例

请参阅图3，例示本发明光学成像镜头1的第二实施例。第二实施例在成像面71上的纵向球差请参考图4A、弧矢方向的像散像差请参考图4B、子午方向的像散像差请参考图4C、畸变像差请参考图4D。第二实施例中各透镜与第一实施例大致上类似，不同处仅在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第二实施例的第二透镜20像侧面22具有位于光轴附近区域的凸面部26，以及位于圆周附近区域的凹面部27。第二实施例详细的光学数据如图24所示，非球面数据如图25所示。光学成像镜头长度3.416毫米，而系统像高为2.27毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=1.539

G_aa=0.525

BFL=1.352

（G₁₂/G₂₃）=2.848

（T₃/T₄）=1.235

（BFL/G₂₃）=10.204

（T₄/G₂₃）=3.394

（T₃/G_aa）=1.058

（BFL/T₄）=3.006

（T_all/G₂₃）=11.611

（BFL/G₃₄）=90.331

（BFL/G₁₂）=3.582

（T₃/T₁）=1.564

（T₁/T₄）=0.790

（T₂/G₁₂）=0.472

（T₁/T₂）=1.995

第三实施例

请参阅图5，例示本发明光学成像镜头1的第三实施例。第三实施例在成像面71上的纵向球差请参考图6A、弧矢方向的像散像差请参考图6B、子午方向的像散像差请参考图6C、畸变像差请参考图6D。第三实施例中各透镜与第一实施例大致上类似，不同处在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第二透镜20像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26’，以及位于圆周附近区域的凸面部27’，第三透镜30物侧面31为凹面，并具有位于圆周附近区域的凹面部34’，第四透镜40的物侧面41为凸面，并具有位于圆周附近区域的凸面部44’。第三实施例详细的光学数据如图26所示，非球面数据如图27所示，光学成像镜头长度3.455毫米，而系统像高为2.270毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=1.686

G_aa=0.506

BFL=1.264

（G₁₂/G₂₃）=0.903

（T₃/T₄）=1.180

（BFL/G₂₃）=5.654

（T₄/G₂₃）=2.005

（T₃/G_aa）=1.045

（BFL/T₄）=2.820

（T_all/G₂₃）=7.545

（BFL/G₃₄）=15.680

（BFL/G₁₂）=6.263

（T₃/T₁）=1.128

（T₁/T₄）=1.046

（T₂/G₁₂）=1.194

（T₁/T₂）=1.945

第四实施例

请参阅图7，例示本发明光学成像镜头1的第四实施例。第四实施例在成像面71上的纵向球差请参考图8A、弧矢方向的像散像差请参考图8B、子午方向的像散像差请参考图8C、畸变像差请参考图8D。第四实施例中各透镜与第一实施例大致上类似，不同处在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第二透镜20像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26’，以及位于圆周附近区域的凸面部27’，第三透镜30物侧面31为凹面，并具有位于圆周附近区域的凹面部34’，第四透镜40的物侧面41具有位于光轴附近区域的凸面部43、位于圆周附近区域的另一凸面部44’以及位于光轴附近区域及圆周附近区域的凹面部45。第四实施例详细的光学数据如图28所示，非球面数据如图29所示，光学成像镜头长度3.401毫米，而系统像高为2.270毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=1.634

G_aa=0.507

BFL=1.260

（G₁₂/G₂₃）=1.820

（T₃/T₄）=1.553

（BFL/G₂₃）=9.423

（T₄/G₂₃）=2.705

（T₃/G_aa）=1.108

（BFL/T₄）=3.484

（T_all/G₂₃）=12.225

（BFL/G₃₄）=9.692

（BFL/G₁₂）=5.177

（T₃/T₁）=1.221

（T₁/T₄）=1.272

（T₂/G₁₂）=1.032

（T₁/T₂）=1.831

第五实施例

请参阅图9，例示本发明光学成像镜头1的第五实施例。第五实施例在成像面71上的纵向球差请参考图10A、弧矢方向的像散像差请参考图10B、子午方向的像散像差请参考图10C、畸变像差请参考图10D。第五实施例与第一实施例大致上类似，不同处在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第二透镜20像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26’、位于圆周附近区域的另一凹面部27，以及位于光轴附近区域与圆周附近区域之间的凸面部28。第五实施例详细的光学数据如图30所示，非球面数据如图31所示，光学成像镜头长度3.404毫米，而系统像高为2.270毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=1.711

G_aa=0.460

BFL=1.233

（G₁₂/G₂₃）=1.583

（T₃/T₄）=1.445

（BFL/G₂₃）=9.306

（T₄/G₂₃）=2.882

（T₃/G_aa）=1.200

（BFL/T₄）=3.229

（T_all/G₂₃）=12.908

（BFL/G₃₄）=10.488

（BFL/G₁₂）=5.881

（T₃/T₁）=1.139

（T₁/T₄）=1.268

（T₂/G₁₂）=1.395

（T₁/T₂）=1.656

第六实施例

请参阅图11，例示本发明光学成像镜头1的第六实施例。第六实施例在成像面71上的纵向球差请参考图12A、弧矢方向的像散像差请参考图12B、子午方向的像散像差请参考图12C、畸变像差请参考图12D。第六实施例与第一实施例大致上类似，不同处在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第一透镜10像侧面12具有位于光轴附近区域的凹面部16，第二透镜20的像侧面22具有光轴附近区域的凹面部26’以及位于圆周附近区域的凸面部27’；第三透镜30物侧面31为凹面，并具有位于圆周附近区域的凹面部34’，像侧面32为凸面，并具有位于圆周附近区域的凸面部37’。第六实施例详细的光学数据如图32所示，非球面数据如图33所示，光学成像镜头长度3.447毫米，而系统像高为2.270毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=1.361

G_aa=1.024

BFL=1.062

（G₁₂/G₂₃）=1.248

（T₃/T₄）=1.650

（BFL/G₂₃）=7.034

（T₄/G₂₃）=1.633

（T₃/G_aa）=0.397

（BFL/T₄）=4.307

（T_all/G₂₃）=9.013

（BFL/G₃₄）=1.551

（BFL/G₁₂）=5.636

（T₃/T₁）=0.891

（T₁/T₄）=1.851

（T₂/G₁₂）=1.331

（T₁/T₂）=1.820

第七实施例

请参阅图13，例示本发明光学成像镜头1的第七实施例。第七实施例在成像面71上的纵向球差请参考图14A、弧矢方向的像散像差请参考图14B、子午方向的像散像差请参考图14C、畸变像差请参考图14D。第七实施例中各透镜与第一实施例大致上类似，不同处在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第二透镜20像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26’、位于圆周附近区域的另一凹面部27，以及位于光轴附近区域与圆周附近区域之间的凸面部28。第七实施例详细的光学数据如图34所示，非球面数据如图35所示，光学成像镜头长度3.518毫米，而系统像高为2.270毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=2.098

G_aa=0.446

BFL=0.975

（G₁₂/G₂₃）=2.044

（T₃/T₄）=0.535

（BFL/G₂₃）=7.497

（T₄/G₂₃）=6.999

（T₃/G_aa）=1.091

（BFL/T₄）=1.071

（T_all/G₂₃）=16.139

（BFL/G₃₄）=19.492

（BFL/G₁₂）=3.668

（T₃/T₁）=0.945

（T₁/T₄）=0.566

（T₂/G₁₂）=0.705

（T₁/T₂）=2.747

第八实施例

请参阅图15，例示本发明光学成像镜头1的第八实施例。第八实施例在成像面71上的纵向球差请参考图16A、弧矢方向的像散像差请参考图16B、子午方向的像散像差请参考图16C、畸变像差请参考第图16D。第八实施例中各透镜与第一实施例大致上类似，不同处在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第二透镜20像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26’，以及位于圆周附近区域的凸面部27’，第三透镜30物侧面31为凹面，并具有位于圆周附近区域的凹面部34’，第四透镜40的物侧面41为凸面，并具有位于圆周附近区域的凸面部44’。第八实施例详细的光学数据如图36所示，非球面数据如图37所示，光学成像镜头长度3.475毫米，而系统像高为2.270毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=1.739

G_aa=0.476

BFL=1.260

（G₁₂/G₂₃）=0.726

（T₃/T₄）=1.214

（BFL/G₂₃）=5.478

（T₄/G₂₃）=1.874

（T₃/G_aa）=1.099

（BFL/T₄）=2.924

（T_all/G₂₃）=7.559

（BFL/G₃₄）=15.915

（BFL/G₁₂）=7.551

（T₃/T₁）=1.070

（T₁/T₄）=1.135

（T₂/G₁₂）=1.770

（T₁/T₂）=1.657

第九实施例

请参阅图17，例示本发明光学成像镜头1的第九实施例。第九实施例在成像面71上的纵向球差请参考图18A、弧矢方向的像散像差请参考图18B、子午方向的像散像差请参考图18C、畸变像差请参考图18D。第九实施例中各透镜与第一实施例大致上类似，不同处在于曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，以及：第二透镜20像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26’，以及位于圆周附近区域的凸面部27’，第三透镜30物侧面31为凹面，并具有位于圆周附近区域的凹面部34’，第四透镜40的物侧面41为凸面，并具有位于圆周附近区域的凸面部44’。第九实施例详细的光学数据如图38所示，非球面数据如图39所示，光学成像镜头长度3.466毫米，而系统像高为2.270毫米。其各重要参数间的关系为：

T_all=1.730

G_aa=0.476

BFL=1.260

（G₁₂/G₂₃）=0.779

（T₃/T₄）=1.257

（BFL/G₂₃）=5.637

（T₄/G₂₃）=1.929

（T₃/G_aa）=1.140

（BFL/T₄）=2.921

（T_all/G₂₃）=7.741

（BFL/G₃₄）=16.155

（BFL/G₁₂）=7.237

（T₃/T₁）=1.158

（T₁/T₄）=1.086

（T₂/G₁₂）=1.657

（T₁/T₂）=1.623

另外，各实施例的重要参数则整理于图40中。

总结以上的各实施例，申请人将本发明的功效整理如下：

1.第一透镜的正屈光率可提供镜头整体所需的屈光率，而第二透镜的负屈光率则具有修正像差的效果，第三透镜的正屈光率可协助分担此一镜头整体所需的正屈光率，降低设计以及制造上的困难度；另外，将光圈置于第一透镜之前，可增加镜头整体聚光能力，缩短镜头长度。

2.第一透镜物侧面为凸面可协助收集成光像光线（imagelight），第一透镜像侧面圆周附近区域的凸面部、第二透镜物侧面圆周附近区域的凹面部、第三透镜物侧面光轴附近区域的凹面部、第三透镜像侧面光轴附近区域的凸面部、第四透镜物侧面光轴附近区域的凸面部、以及像侧面光轴附近区域的凹面部及圆周附近的凸面部，则可相互搭配地达到提高成像质量的效果。

综上所述，本发明藉由所述透镜的设计与相互搭配，而能产生优异的成像质量。

此外，依据以上的各实施例的各重要参数间的关系，透过以下各参数的数值控制，可协助设计者设计出具备良好光学性能、整体长度有效缩短、且技术上可行的光学成像镜头。不同参数的比例有较佳的范围，例如：

1.G₁₂/G₂₃建议介于0.5至3.0之间：G₁₂及G₂₃分别为第一透镜与第二透镜沿光轴的空气间隙宽度，以及第二透镜与第三透镜之间的空气间隙宽度，两者的比值较佳介于0.5～3.0之间，否则任一间隙宽度过大可能影响镜头整体的薄型化，任一间隙过小可能提高镜片组装的困难度。

2.T₃/T₄建议应小于或等于1.65，T₃/T₁建议应大于或等于1.1，T₁/T₄建议应小于或等于1.45，T₁/T₂建议应大于1.6：T₁至T₄分别为第一至第四透镜的沿光轴的厚度值，为避免任一镜片过厚或过薄，各镜片之间也应该维持适当的比例，建议T₃/T₄较佳小于或等于1.65，并以介于0.5～1.65之间较佳，建议T₃/T₁较佳大于或等于1.1，并以介于1.1～2.0之间较佳，建议T₁/T₄较佳小于或等于1.45，并以介于0.5～1.45之间较佳，建议T₁/T₂较佳大于1.6，并以介于1.6～3.0之间较佳。

3.BFL/G₂₃建议大于或等于5.6、BFL/G₁₂建议大于或等于5.6、BFL/T₄建议应大于或等于2.6：BFL为此一成像镜头的后焦距，亦即第四透镜像侧面沿光轴至成像面的距离，BFL受限于产品规格或是红外线滤光片的厚度，其变动受到相当大的限制，至于G₁₂、G₂₃、T₄则可缩小，以达到镜头整体薄型化的目的，建议BFL/G₂₃较佳大于或等于5.6，并以介于5.6～11.0之间较佳，建议BFL/G₁₂较佳大于或等于5.6，并以介于5.6～9.0之间较佳，建议BFL/T₄较佳大于或等于2.6，并以介于2.6～5.0之间较佳。

4.BFL/G₃₄建议应小于或等于18.0：BFL如前所述变动受到限制，为避免G₃₄过小而影响组装，G₃₄应维持一适当值不宜过小，因此建议BFL/G₃₄较佳小于或等于18.0，并以介于8.0～18.0之间较佳。

5.T₄/G₂₃建议较佳小于或等于7.0、T_all/G₂₃建议较佳小于或等于9.5、T₃/G_aa建议较佳小于或等于1.2、T₂/G₁₂建议较佳小于或等于1.78：G₁₂及G₂₃如前述缩较小以达到镜头整体薄型化的目的，而于两者缩小的过程中，相关的透镜厚度或是各透镜的厚度总和，例如T₂、T₃、T₄、T_all较佳也与上述间隙维持适当的比例关系，建议T₄/G₂₃较佳小于或等于7.0，并以介于1.0～7.0之间较佳，建议T_all/G₂₃较佳小于或等于9.5，并以介于5.0～9.5之间较佳，建议T₃/G_aa较佳小于或等于1.2，并以介于0.3～1.2之间较佳，建议T₂/G₁₂较佳小于或等于1.78，并以介于0.4～1.78之间较佳。

本发明的光学成像镜头1，还可应用于可携式电子装置中。请参阅图20，其为应用前述光学成像镜头1的可携式电子装置100的第一较佳实施例。可携式电子装置100包含机壳110，及安装在机壳110内的影像模块120。图20仅以移动电话为例，说明可携式电子装置100，但可携式电子装置100的型式不以此为限。

如图20中所示，影像模块120包括如前所述的光学成像镜头1。图20中例示前述第一实施例的光学成像镜头1。此外，可携式电子装置100另包含用于供光学成像镜头1设置的镜筒130、用于供镜筒130设置的模块后座单元（modulehousingunit）140，用于供模块后座单元140设置的基板172，及设置于基板172、且位于光学成像镜头1的像侧3的影像传感器70。光学成像镜头1中的影像传感器70可以是电子感光组件，例如感光耦合组件或互补性氧化金属半导体组件。成像面71是形成于影像传感器70。

本发明所使用的影像传感器70是采用板上连接式芯片封装的封装方式而直接连接在基板172上。这和传统芯片尺寸封装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。因此，在光学成像镜头1中并不需要在影像传感器70之前设置保护玻璃，然本发明并不以此为限。

须注意的是，本实施例虽显示滤光件60，然而在其他实施例中亦可省略滤光件60的结构，所以滤光件60并非必要。且机壳110、镜筒130、及/或模块后座单元140可为单一组件或多个组件组装而成，但无须限定于此。其次，本实施例所使用的影像传感器70是采用板上连接式芯片封装（ChiponBoard,COB）的封装方式而直接连接在基板172上，然本发明并不以此为限。

具有屈光率的四片透镜10、20、30、40例示性地是以于两透镜之间分别存在有空气间隔的方式设置于镜筒130内。模块后座单元140具有镜头后座141，及设置于镜头后座141与影像传感器70之间的影像传感器后座146，然在其它的实施态样中，不一定存在有影像传感器后座146。镜筒130是和镜头后座141沿轴线I-I'同轴设置，且镜筒130设置于镜头后座141的内侧。

由于本发明光学成像镜头1的长度可以仅为3.5毫米左右，因此容许将可携式电子装置100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。藉此，使本发明的各实施例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。

另请参阅图21，为应用前述光学成像镜头1的可携式电子装置200的第二较佳实施例。第二较佳实施例的可携式电子装置200与第一较佳实施例的可携式电子装置100的主要差别在于：镜头后座141具有第一座体142、第二座体143、线圈144及磁性组件145。第一座体142供镜筒130设置并与镜筒130外侧相贴合且沿轴线I-I'设置、第二座体143沿轴线I-I'并环绕着第一座体142之外侧设置。线圈144设置在第一座体142的外侧与第二座体143的内侧之间。磁性组件145设置在线圈144的外侧与第二座体143的内侧之间。

第一座体142可带着镜筒130及设置在镜筒130内的光学成像镜头1沿轴线I-I'，即第一图的光轴4移动。影像传感器后座146则与第二座体143相贴合。滤光件60，如红外线滤光片，则是设置在影像传感器后座146。第二实施例可携式电子装置200的其他组件结构则与第一实施例的可携式电子装置100类似，故在此不再赘述。

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 (15)

1.一种光学成像镜头，其特征在于：由一物侧至一像侧在一光轴上依序包含一光圈、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、以及一第四透镜，每一透镜都具有屈光率，其中：

该第一透镜具有正屈光率、朝向该物侧的一物侧面与朝向该像侧的一像侧面，该物侧面为一凸面，该像侧面在其圆周附近区域具有一凸面部；

该第二透镜具有负屈光率与朝向该物侧的一物侧面，该物侧面在其圆周附近区域具有一凹面部；

该第三透镜具有正屈光率、朝向该物侧的一物侧面与朝向该像侧的一像侧面，该物侧面在其光轴附近区域具有一凹面部，该像侧面在其光轴附近区域具有一凸面部；以及

该第四透镜具有朝向该物侧的一物侧面与朝向该像侧的一像侧面，该物侧面在其光轴附近区域具有一凸面部，该像侧面在其光轴附近区域具有一凹面部以及在其圆周附近区域具有一凸面部，

其中，该光学成像镜头只具备四片具有屈光率之镜片，该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上空气间隙的厚度为G₁₂、该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上空气间隙的厚度为G₂₃、该第三透镜与该第四透镜之间在该光轴上空气间隙的厚度为G₃₄、该第一透镜到该第四透镜之间在该光轴上之三个空气间隙之总合为G_aa，该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T₁、该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T₂、该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T₃、该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T₄、该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜在该光轴上的中心厚度总合为T_all、该第四透镜的像侧面至一成像面的长度为后焦长度BFL，使得0.5≤(G₁₂/G₂₃)≤3.0,(T₃/T₄)≤1.65。

2.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中5.6≤(BFL/G₂₃)。

3.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中(T₄/G₂₃)≤7。

4.根据权利要求3所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中2.6≤(BFL/T₄)。

5.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中(T_all/G₂₃)≤9.5。

6.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中(T₃/G_aa)≤1.2。

7.根据权利要求6所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中(BFL/G₃₄)≤18。

8.根据权利要求7所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中2.6≤(BFL/T₄)。

9.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中(T₃/G_aa)≤1.2。

10.根据权利要求9所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中5.6≤(BFL/G₁₂)。

11.根据权利要求9所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中1.1≤(T₃/T₁)。

12.根据权利要求6所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中(T₁/T₄)≤1.45。

13.根据权利要求12所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中(T₂/G₁₂)≤1.78。

14.根据权利要求13所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中1.6≤(T₁/T₂)。

15.一种电子装置，其特征在于：包含：一机壳；以及一影像模块，安装在该机壳内，该影像模块包括：如权利要求1至14中任一项的一光学成像镜头；用于供该光学成像镜头设置的一镜筒(barrel)；用于供该镜筒设置的一模块后座单元；用于供该模块后座单元设置之一基板；以及设置于该光学成像镜头之一像侧的一影像传感器(sensor)。