CN104020548B

CN104020548B - 光学成像镜头及应用此镜头的电子装置

Info

Publication number: CN104020548B
Application number: CN201410039550.4A
Authority: CN
Inventors: 陈思翰; 陈雁斌; 公金辉
Original assignee: Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd
Current assignee: Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: US9423587B2; CN104020548A; US20150212287A1; TWI529411B; TW201500759A

Abstract

本发明涉及光学成像镜头及应用此镜头的电子装置。包含一第一透镜、一光圈、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，其中该第一透镜物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第二透镜物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，像侧面具有一位于圆周附近的凹面部，该第三透镜像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第四透镜像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部，且该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述第一透镜至第四透镜共四片。本发明的电子装置包括机壳及安装在该机壳内的影像模块，该影像模块包括上述的光学成像镜头、镜筒、模块后座单元及影像传感器。本发明使该镜头在缩短长度下仍有好的光学性能。

Description

光学成像镜头及应用此镜头的电子装置

技术领域

本发明是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具有较短镜头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

消费性电子产品的规格日新月异，追求轻薄短小的脚步也未曾放慢，因此光学镜头等电子产品的关键零组件在规格上也必须持续提升，以符合消费者的需求。而光学镜头最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。

台湾专利I254140揭露一种四片式光学镜头，然而其光圈过小，F#（F-number）达4.0左右，在实际使用上容易有入光量不足，导致无法成像的问题；而且镜头长度长达12mm，如此体积过大的镜头无法适用于追求轻薄短小，而动辄厚度只有10mm薄的电子装置。

综上所述，如何制作出符合消费性电子产品需求的光学镜头，并持续提升其成像质量，长久以来一直是本领域所热切追求的目标。

发明内容

于是，本发明可以提供一种轻量化、缩短镜头长度、低制造成本、扩大半视场角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第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜以及第四透镜。

本发明提供一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包含一第一透镜，其物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部、一光圈、一第二透镜，其物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，其像侧面具有一位于圆周附近的凹面部、一第三透镜，其像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，以及一第四透镜，其像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。其中，该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述第一透镜～第四透镜共四片。

本发明光学成像镜头中，第一透镜与第二透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为G12、第二透镜与第三透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为G23、第三透镜与第四透镜之间在光轴上空气间隙的宽度为G34，所以第一透镜到第四透镜之间在光轴上之三个空气间隙之总合为Gaa。

本发明光学成像镜头中，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，所以第一透镜、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ALT。另外，第一透镜的物侧面至一成像面在光轴上的长度为TTL。

本发明光学成像镜头中，满足Gaa/G23≦1.5之关系。

本发明光学成像镜头中，满足ALT/T2≧6.2之关系。

本发明光学成像镜头中，满足ALT/Gaa≧2.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足ALT/T4≦4.5之关系。

本发明光学成像镜头中，满足TTL/T3≦9.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足TTL/T4≦9.5之关系。

本发明光学成像镜头中，满足TTL/G23≦8.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足ALT/T3≧3.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足40.0≦TTL/G12≦55.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足TTL/Gaa≦6.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足Gaa/T1≧1.2之关系。

本发明光学成像镜头中，满足ALT/T1≧3.5之关系。

本发明光学成像镜头中，满足Gaa/G12≦12.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足Gaa/T3≧1.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足TTL/T2≧15.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足TTL/T1≧7.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足TTL/ALT≧1.8之关系。

本发明光学成像镜头中，满足Gaa/T2≧3.0之关系。

本发明光学成像镜头中，满足ALT/G34≦25.0之关系。

进一步地，本发明又提供一种应用前述的光学成像镜头之电子装置。本发明的电子装置，包含机壳、以及安装在机壳内的影像模块。影像模块包括：符合前述技术特征的光学成像镜头、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、用于供该模块后座单元设置的一基板，以及设置于该基板且位于该光学成像镜头之一像侧的一影像传感器。

附图说明

图1绘示本发明四片式光学成像镜头的第一实施例之示意图。

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绘示本发明四片式光学成像镜头的第二实施例之示意图。

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绘示本发明四片式光学成像镜头的第三实施例之示意图。

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绘示本发明四片式光学成像镜头的第四实施例之示意图。

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绘示本发明四片式光学成像镜头的第五实施例之示意图。

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绘示本发明四片式光学成像镜头的第六实施例之示意图。

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绘示本发明四片式光学成像镜头的第七实施例之示意图。

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绘示本发明四片式光学成像镜头的第八实施例之示意图。

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曲率形状之示意图。

图18绘示应用本发明四片式光学成像镜头的便携式电子装置的第一较佳实施例之示意图。

图19绘示应用本发明四片式光学成像镜头的便携式电子装置的第二较佳实施例之示意图。

图20表示第一实施例详细的光学数据

图21表示第一实施例详细的非球面数据。

图22表示第二实施例详细的光学数据。

图23表示第二实施例详细的非球面数据。

图24表示第三实施例详细的光学数据。

图25表示第三实施例详细的非球面数据。

图26表示第四实施例详细的光学数据。

图27表示第四实施例详细的非球面数据。

图28表示第五实施例详细的光学数据。

图29表示第五实施例详细的非球面数据。

图30表示第六实施例详细的光学数据。

图31表示第六实施例详细的非球面数据。

图32表示第七实施例详细的光学数据。

图33表示第七实施例详细的非球面数据。

图34表示第八实施例详细的光学数据。

图35表示第八实施例详细的非球面数据。

图36表示各实施例之重要参数。

【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 第一物侧面

12 第一像侧面

13 凸面部

14 凸面部

16 凸面部

17 凸面部

20 第二透镜

21 第二物侧面

22 第二像侧面

23 凸面部

24 凸面部

26 凹面部

27 凹面部

30 第三透镜

31 第三物侧面

32 第三像侧面

33 凹面部

34 凹面部

36 凸面部

37 凸面部

40 第四透镜

41 第四物侧面

42 第四像侧面

43 凸面部

44 凸面部

44A 凸面部

44B 凸面部

44C 凸面部

44D 凸面部

44E 凸面部

46 凹面部

47 凸面部

70 影像传感器

71 成像面

72 滤光片

80 光圈

100 便携式电子装置

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 磁性元件

146 影像传感器后座

172 基板

200 便携式电子装置

I 光轴

A～C 区域

E 延伸部

Lc 主光线

Lm 边缘光线

T1～T4 透镜中心厚度

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，在本发明说明书附图中，类似的元件是以相同的编号来表示。其中，本篇说明书所言之“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17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，该透镜之物侧面于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之曲面之圆周附近区域，亦即图中之C区域，其中，成像光线包括了主光线Lc（chief ray）及边缘光线Lm（marginal ray）。“光轴附近区域”是指该仅供成像光线通过之曲面之光轴附近区域，亦即图17中之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之结构与形状并不限于此，以下之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（optical axis）4，依序包含有第一透镜10、一光圈80、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40，滤光片72及成像面（image plane）71。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胶材质所制成，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（aperture stop）80，而设置于适当之位置。在图1中，光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。当由位于物侧2之待拍摄物（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，即会经由第一透镜10、光圈80、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40与滤光片72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72还可以是具各种合适功能之滤镜，可滤除特定波长的光线，例如红外线等，置于第四透镜40与成像面71之间。滤光片72的材质为玻璃。

本发明光学成像镜头1中之各个透镜，都分别具有朝向物侧2的物侧面，与朝向像侧3的像侧面。另外，本发明光学成像镜头1中之各个透镜，亦都具有接近光轴4的光轴附近区域、与远离光轴4的圆周附近区域。例如，第一透镜10具有第一物侧面11与第一像侧面12；第二透镜20具有第二物侧面21与第二像侧面22；第三透镜30具有第三物侧面31与第三像侧面32；第四透镜40具有第四物侧面41与第四像侧面42。

本发明光学成像镜头1中之各个透镜，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具有第一透镜厚度T1、第二透镜20具有第二透镜厚度T2、第三透镜30具有第三透镜厚度T3、第四透镜40具有第四透镜厚度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ALT。亦即，ALT=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（air gap）G。例如，第一透镜10到第二透镜20之间空气间隙宽度G12、第二透镜20到第三透镜30之间空气间隙宽度G23、第三透镜30到第四透镜40之间空气间隙宽度G34。所以，第一透镜10到第四透镜40之间位于光轴4上各透镜间之三个空气间隙宽度之总合即称为Gaa。亦即，Gaa=G12+G23+G34。

另外，第一透镜10的第一物侧面11至成像面71在光轴4上的长度，也就是整个光学成像镜头的系统总长度为TTL。

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（longitudinal spherical aberration）请参考图2A弧矢（sagittal）方向的像散像差（astigmatic field aberration）请参考第图2B、子午（tangential）方向的像散像差请参考第图2C、以及畸变像差（distortion aberration）请参考图2D。所有实施例中各球差图之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之Y轴代表像高，系统像高为2.856mm。

本发明光学成像镜头1的第一实施例依序包含一第一透镜10、一光圈80、一第二透镜20、一第三透镜30、一第四透镜40、一滤光片72。该光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。滤光片72可以防止特定波长的光线(例如红外线)投射至成像面而影响成像质量。

该第一透镜10具有正屈光率。朝向物侧2的第一物侧面11，具有一位于光轴附近区域的凸面部13以及一位于圆周附近区域的凸面部14，朝向像侧3的第一像侧面12，具有一位于光轴附近区域的凸面部16以及一圆周附近区域的凸面部17。

第二透镜20具有负屈光率。朝向物侧2的第二物侧面21，具有一位于光轴附近区域的凸面部23以及一圆周附近的凸面部24，朝向像侧3的第二像侧面22，具有一位于光轴附近区域的凹面部26以及一位于圆周附近区域的凹面部27。

第三透镜30具有正屈光率，朝向物侧2的第三物侧面31，具有一位于光轴附近区域的凹面部33以及一位于圆周附近区域的凹面部34，而朝向像侧3的第三像侧面32，具有一位于光轴附近区域的凸面部36以及一在圆周附近的凸面部37。

第四透镜40具有负屈光率，朝向物侧2的第四物侧面41，具有一位于光轴附近区域的凸面部43以及一在圆周附近的凸面部44，朝向像侧3的第四像侧面42，具有一位于光轴附近区域的凹面部46以及一位于圆周附近区域的凸面部47。滤光片72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中，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 (Y) = \frac{Y^{2}}{R} / (1 + \sqrt{1 - (1 + K) \frac{Y^{2}}{R^{2}}}) + Σ_{i = 1}^{n} a_{2 i} \times Y^{2 i}

其中：

R表示透镜表面之曲率半径；

Z表示非球面之深度（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之切面，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（conic constant）；

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20所示，非球面数据如图21所示。在以下实施例之光学透镜系统中，整体光学透镜系统的光圈值（f-number）为Fno，半视角（HalfField of View,简称HFOV）为整体光学透镜系统中最大视角（Field of View）的一半，又曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米（mm）。光学成像镜头长度TTL(第一透镜10之物侧面11至该成像面71的距离)为4.550毫米，而系统像高为2.856毫米，HFOV为37.273度。第一实施例中各重要参数间的关系如第36图所示。

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。第二实施例和第一实施例类似，不同处在于透镜之参数，如曲率半径、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等不同，在此为了更清楚显示图面，表面凹凸配置的特征仅标示与第一实施例不同之处，而省略相同之处的标号。本较佳实施例的第四透镜40的第四物侧面41具有一位于圆周附近区域的凹面部44A。第二实施例详细的光学数据如图22所示，非球面数据如图23所示。光学成像镜头长度4.542毫米，而系统像高为2.856毫米，HFOV为36.1度。其各重要参数间的关系如第36图所示。

值得注意的是，本实施例相较于第一实施例，还具有光圈较大而能增强暗处拍摄效果，以及易于制造且良率更高等优点。

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、畸变像差请参考第6D。第三实施例和第一实施例类似，不同处在于透镜之参数，如曲率半径、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等不同，以及第四透镜40的第四物侧面41具有一位于圆周附近区域的凹面部44B。第三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4.413毫米，而系统像高为2.856毫米，HFOV为38.153度。其各重要参数间的关系如图36所示。

值得注意的是，本实施例相较于第一实施例，进一步还具有系统总长度较短、光圈较大、半视场角较大而能增加取景范围、成像质量较佳、易于制造且良率更高等优点。

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表面之凹凸形状均与第一实施例大致上类似，不同处在于透镜之参数，如曲率半径、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等不同。第四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4.495毫米，而系统像高为2.856毫米，HFOV为37.408度。其各重要参数间的关系如图36所示。

值得注意的是，本实施例相较于第一实施例，还具有系统总长度较短、光圈较大、半视场角较大、成像质量较佳、易于制造且良率更高等优点。

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。第五实施例和第一实施例类似，不同处在于透镜之参数，如曲率半径、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等不同，详细来说，第三透镜30具有负屈光率，第四透镜40具有正屈光率，且第四透镜40的第四物侧面41具有一位于圆周附近区域的凹面部44C。第五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4.003毫米，而系统像高为2.856mm，HFOV为36.656度。其各重要参数间的关系如图36所示。

值得注意的是，本实施例相较于第一实施例，还具有光圈较大、易于制造且良率更高等优点。

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类似，不同处在于透镜之参数，如曲率半径、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等不同，且第四透镜40的第四物侧面41具有一位于圆周附近区域的凹面部44D。第六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3.965毫米，而系统像高为2.856mm，HFOV为36.326度。其各重要参数间的关系如图36所示。

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。第七实施例和第一实施例类似，不同处在于透镜之参数，如曲率半径、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等不同，详细来说，第三透镜30具有负屈光率，第四透镜40具有正屈光率，且第四透镜40的第四物侧面41具有一位于圆周附近区域的凹面部44E。第七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4.003毫米，而系统像高为2.856mm，HFOV为37.271度。其各重要参数间的关系如图36所示。

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、畸变像差请参考图16D。第八实施例中各透镜表面之凹凸形状均与第一实施例大致上类似，不同处在于透镜之参数，如曲率半径、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等不同，详细来说，第三透镜30具有负屈光率，第四透镜40具有正屈光率。第八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3.999毫米，而系统像高为2.856毫米，HFOV为37.335度。其各重要参数间的关系如图36所示。

值得注意的是，本实施例相较于第一实施例，还具有光圈较大、半视场角较大、易于制造且良率更高等优点。

请注意，有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的架构之下，符合上述条件式能较佳地使本发明镜头长度缩短、可用光圈增大、视场角增加、成像质量提升，或制造良率提升而改善先前技术的缺点。

在此补充本发明中所提及，以及其他未于上述实施例中所提及的各参数定义，整理如下表一：

表一

参数	定义
		T1	第一透镜在光轴上的厚度
G12	第一透镜像侧面至第二透镜物侧面在光轴上的距离
		T2	第二透镜在光轴上的厚度
G23	第二透镜像侧面至第三透镜物侧面在光轴上的距离
		T3	第三透镜在光轴上的厚度
G34	第三透镜像侧面至第四透镜物侧面在光轴上的距离
		T4	第四透镜在光轴上的厚度
G4F	第四透镜像侧面至红外线滤光片物侧面在光轴上的距离
		TF	红外线滤光片在光轴上的厚度
GFP	红外线滤光片像侧面至成像面在光轴上的距离
		f1	第一透镜的焦距
f2	第二透镜的焦距
		f3	第三透镜的焦距
f4	第四透镜的焦距
		n1	第一透镜的折射率
n2	第二透镜的折射率
		n3	第三透镜的折射率
n4	第四透镜的折射率
		ν1	第一透镜的阿贝系数
ν2	第二透镜的阿贝系数
		ν3	第三透镜的阿贝系数
ν4	第四透镜的阿贝系数
		EFL	系统的整体焦距
TTL	第一透镜物侧面至成像面在光轴上的长度
		ALT	第一透镜至第四透镜在光轴上厚度的总合
Gaa	第一透镜至第四透镜之间的空气间隙在光轴上的总合
		BFL	第四透镜像侧面至成像面在光轴上的长度

综上所述，本发明至少具有下列功效：

本发明各实施例的纵向球差、像散像差、畸变，分别低于±0.02mm、±0.05mm、±2%以内。藉此可得知，红、绿、蓝三种代表波长在不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一曲线的偏斜幅度可看出不同高度的离轴光线的成像点偏差皆获得控制而具有良好的球差、像差、畸变抑制能力。进一步参阅成像质量数据，红、绿、蓝三种代表波长彼此间的距离亦相当接近，显示本发明在各种状态下对不同波长光线的集中性佳而具有优良的色散抑制能力。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。

另外，本发明各实施例的系统总长度皆小于4.6mm，因此本发明确实能在维持良好光学性能之条件下，缩短镜头长度以达到微型化的目标。

此外，依据以上之各实施例之各重要参数间的关系，透过以下各参数之数值控制，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、且技术上可行之光学成像镜头。不同参数之比例有较佳之范围，例如：

(1)ALT/Gaa建议应大于或等于2.0、ALT/T1建议应大于或等于3.5、ALT/T2建议应大于或等于6.2、ALT/T3建议应大于或等于3.0、ALT/G34建议应小于或等于25.0、ALT/T4建议应小于或等于4.5：

随着光学技术的发展，镜头的长度趋势愈做愈短，而ALT的长短对于镜头整体长度影响很大，虽然选用不同折射率的光学材料能改变镜片厚度，但在现有的制造技术下，ALT若无限制的缩短会造成射出成型的困难。因此在光学设计不可预期的前提之下，当所述条件式符合相对应临界值时，该实施例便能兼顾光学特性、制造良率与镜头长度。因此，ALT/Gaa建议应大于或等于2.0并以介于2.0～3.0较佳，ALT/T1建议应大于或等于3.5，并以介于3.5～5.0较佳，ALT/T2建议应大于或等于6.2，并以介于6.2～10.0之间较佳，ALT/T3建议应大于或等于3.0，并以介于3.0～5.0之间较佳，ALT/G34建议应小于或等于25.0，并以介于10.0～25.0之间较佳、ALT/T4建议应小于或等于4.5，并以介于2.0～4.5之间较佳。

(2)Gaa/G12建议应小于或等于12.0、Gaa/G23建议应小于或等于1.5、Gaa/T1建议应大于或等于1.2、Gaa/T2建议应大于或等于3.0、Gaa/T3建议应大于或等于1.0。

Gaa为每一透镜之间在光轴上的空气间隙总和，Gaa的大小对于镜头组装良率有很大的影响，在现有的制造技术下，Gaa过小会有不易组装的问题，Gaa过大则会导致镜头长度过长。因此在光学设计不可预期的前提之下，当所述条件式符合相对应临界值时，该实施例便能兼顾制造良率与镜头长度。因此，Gaa/G12建议应小于或等于12.0，并以7.0～12.0之间较佳、Gaa/G23建议应小于或等于1.5，并以1.0～1.5之间较佳、Gaa/T1建议应大于或等于1.2，并以1.2～2.0之间较佳、Gaa/T2建议应大于或等于3.0，并以3.0～4.0之间较佳、Gaa/T3建议应大于或等于1.0，并以1.0～2.0之间较佳。

(3)TTL/ALT建议应大于或等于1.8、TTL/G12建议应小于或等于55.0、TTL/G23建议应小于或等于8.0、TTL/Gaa建议应小于或等于6.0、TTL/T1建议应大于或等于7.0、TTL/T2建议应大于或等于15.0、TTL/T3建议应小于或等于9.0、TTL/T4建议应小于或等于9.5。

随着镜头产业的发展，TTL愈做愈短是镜头设计的必然趋势，但就现有材料与制造技术，且为了维持良好的光学性能，TTL并不能无限制地缩短。在光学设计不可预期的前提之下，当所述条件式符合相对应临界值时，该实施例便能兼顾光学质量与镜头长度。因此，TTL/ALT建议应大于或等于1.8，并以介于1.8～2.5之间较佳、TTL/G12建议应小于或等于55.0，并以介于40.0～55.0之间较佳、TTL/G23建议应小于或等于8.0，并以介于5.0～8.0之间较佳、TTL/Gaa建议应小于或等于6.0，并以介于4.0～6.0之间较佳、TTL/T1建议应大于或等于7.0，并以介于7.0～10.0之间较佳、TTL/T2建议应大于或等于15.0，并以介于15.0～20.0之间较佳、TTL/T3建议应小于或等于9.0，并以介于5.0～9.0之间较佳、TTL/T4建议应小于或等于9.5，并以介于4.0～9.5之间较佳。

本发明之光学成像镜头1，还可应用于便携式电子装置中。请参阅图18，其为应用前述光学成像镜头1的电子装置100的第一较佳实施例。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18仅以手机为例，说明电子装置100，但电子装置100的型式不以此为限。

如图18中所示，影像模块120包括如前所述的光学成像镜头1。图18例示前述第一实施例之光学成像镜头1。此外，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（module housing unit）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中之影像传感器70可以是电子感光元件，例如感光耦合元件或互补性氧化金属半导体元件。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之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片72，然而在其他实施例中亦可省略滤光片72之结构，所以滤光片72并非必要。且机壳110、镜筒130、及/或模块后座单元140可为单一元件或多个元件组装而成，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（Chip on Board,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。

另请参阅图19，为应用前述光学成像镜头1的便携式电子装置200的第二较佳实施例。第二较佳实施例的便携式电子装置200与第一较佳实施例的便携式电子装置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及磁性元件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。磁性元件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'，即图1之光轴4移动。影像传感器后座146则与第二座体143相贴合。滤光片72，则是设置在影像传感器后座146。第二实施例便携式电子装置200的其他元件结构则与第一实施例的便携式电子装置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发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对发明做出各种变化，均为发明的保护范围。

Claims

1.一种光学成像镜头，其特征在于：从物侧至像侧沿一光轴依序包含一第一透镜，其物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部；

一光圈；

一第二透镜，其物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，其像侧面具有一位于圆周附近的凹面部；

一第三透镜，其像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部；以及

一第四透镜，其像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；

其中，该光学成像镜头只有上述四片透镜具有屈光率，该第一透镜至该第四透镜之间在光轴上三个空气间隙的宽度总和为Gaa，该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的间隙宽度为G23，该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的所有透镜之中心厚度总和为ALT，该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2，并满足Gaa/G23≦1.5，ALT/T2≧6.2，ALT/Gaa≧2.0的条件。

2.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并满足ALT/T4≦4.5。

3.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第一透镜物侧面至一成像面在该光轴上的长度为TTL，该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，并满足TTL/T3≦9.0。

4.如权利要求3所述的光学成像镜头，其中该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并满足TTL/T4≦9.5。

5.如权利要求4所述的光学成像镜头，其中该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的间隙宽度为G23，并满足TTL/G23≦8.0。

6.如权利要求1所述的光学成像镜头，该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，并满足ALT/T3≧3.0。

7.如权利要求6所述的光学成像镜头，其中该第一透镜物侧面至一成像面在该光轴上的长度为TTL，该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的间隙宽度为G12，并满足TTL/G12≦55.0。

8.如权利要求7所述的光学成像镜头，其中更满足TTL/Gaa≦6.0。

9.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1，并满足Gaa/T1≧1.2。

10.如权利要求9所述的光学成像镜头，其中更满足ALT/T1≧3.5。

11.如权利要求10所述的光学成像镜头，其中该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的间隙宽度为G12，并满足Gaa/G12≦12.0。

12.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3，并满足Gaa/T3≧1.0。

13.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第一透镜物侧面至一成像面在该光轴上的长度为TTL，该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2，并满足TTL/T2≧15.0。

14.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第一透镜物侧面至一成像面在该光轴上的长度为TTL，该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1，并满足TTL/T1≧7.0。

15.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第一透镜物侧面至一成像面在该光轴上的长度为TTL，并满足TTL/ALT≧1.8。

16.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2，并满足Gaa/T2≧3.0。

17.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的间隙宽度为G34，并满足ALT/G34≦25.0。

18.如权利要求1所述的光学成像镜头，其中该第一透镜物侧面至一成像面在该光轴上的长度为TTL，该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的间隙宽度为G12，并满足40.0≦TTL/G12≦55.0。

19.一种电子装置，包含：

一机壳；及

一影像模块，是安装在该机壳内，该影像模块包括：

如权利要求1至18中任一项所述的一光学成像镜头；

用于供该光学成像镜头设置的一镜筒；

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的一基板；以及

设置于该基板且位于该光学成像镜头之一像侧的一影像传感器。