CN104330877B - 光学成像镜头及应用该光学成像镜头的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学成像领域。本发明公开一种光学成像镜头，包含一光圈及四个透镜；该第一透镜具有正屈光率且其像侧面具有一邻近光轴的凸面部及一邻近圆周的凸面部；该第二透镜具有负屈光率且其物侧面具有一邻近光轴的凹面部及一邻近圆周的凹面部；该第三透镜具有正屈光率，且其物侧面具有一邻近光轴的凹面部及一邻近圆周的凹面部，并其像侧面具有一邻近光轴的凸面部；该第四透镜具有负屈光率，且其物侧面具有一邻近光轴的凸面部，并其像侧面具有一邻近圆周的凸面部。本发明还公开一种电子装置，包括：一机壳；及一安装于该机壳内的影像模块，该影像模块包括一上述光学成像镜头、一镜筒、一模块后座单元及一影像传感器。本发明用于摄影。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光学镜头，特别是指一种光学成像镜头及应用该光学成像镜头的电子装置。
背景技术
近年来，手机和数字相机等携带型电子产品的普及使得影像模块相关技术蓬勃发展，该影像模块主要包含光学成像镜头、模块后座单元(module holder unit)与传感器(sensor)等组件，而手机和数字相机的薄型轻巧化趋势也让影像模块的小型化需求愈来愈高，随着感光耦合组件(Charge Coupled Device，简称为CCD)或互补性氧化金属半导体组件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，简称为CMOS)的技术进步和尺寸缩小化，装载在影像模块中的光学镜头也需要相应地缩短长度，但是为了避免摄影效果与质量下降，在缩短光学镜头的长度时仍然要兼顾良好的光学性能。然而光学镜头最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。
中国台湾地区专利证书号第I254140专利揭露一种四片式光学镜头，F#为4.0左右，在实际使用上容易有入光量不足，导致成像质量较差的问题；而且镜头长度长达12mm，如此体积过大的镜头无法适用于轻薄短小的电子装置。
综上所述，微型化镜头的技术难度明显高出传统镜头，因此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各界所热切追求的目标。
发明内容
因此，本发明的目的，即在提供一种在缩短镜头系统长度的条件下，仍能够保有良好的光学性能的光学成像镜头。
于是本发明光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包含一光圈、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜，及一第四透镜，且该第一透镜至该第四透镜都具有屈光率，并包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。
该第一透镜具有正屈光率，该第一透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部及一位于圆周附近区域的凸面部；该第二透镜具有负屈光率，该第二透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凹面部；该第三透镜具有正屈光率，该第三透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凹面部，该第三透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部；该第四透镜具有负屈光率且材质为塑料，该第四透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第四透镜的该像侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部；
其中，上述只有四片透镜具有屈光率，该光学成像镜头的系统焦距为EFL，该第二透镜在光轴上的厚度为T2，该第四透镜在光轴上的厚度为T4，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜在光轴上的厚度总和为ALT，该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙为G23，该第一透镜至该第四透镜在光轴上的三个空气间隙总和为Gaa，并满足6≦EFL/T2≦11、4≦ALT/G23≦18、1.4≦Gaa/T2≦2.11、5≦ALT/T2≦7.2及T4/G23≧1。
本发明光学成像镜头的有益效果在于：藉由该第一透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部及一位于圆周附近区域的凸面部、该第二透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凹面部、该第三透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凹面部、该第三透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部、该第四透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，及该第四透镜的该像侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部，相互搭配有助修正像差，提升该光学成像镜头的成像质量，另外，该第一透镜具有正屈光率，该第二透镜具有负屈光率，该第三透镜具有正屈光率，该第四透镜具有负屈光率，可让像差补正的效果更好。
因此，本发明的另一目的，即在提供一种应用于前述的光学成像镜头的电子装置。
于是，本发明的电子装置，包含一机壳，及一安装在该机壳内的影像模块。
该影像模块包括一如前述所述的光学成像镜头、一用于供该光学成像镜头设置的镜筒、一用于供该镜筒设置的模块后座单元，及一设置于该光学成像镜头像侧的影像传感器。
本发明电子装置的有益效果在于：藉由在该电子装置中装载具有前述的光学成像镜头的影像模块，以利该成像镜头在缩短系统长度的条件下，仍能够提供良好的光学性能的优势，在不牺牲光学性能的情形下制出更为薄型轻巧的电子装置，使本发明兼具良好的实用性能且有助于轻薄短小化的结构设计，而能满足更高质量的消费需求。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施例详细说明中清楚地呈现，其中：
图1是一示意图，说明一透镜结构；
图2是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第一实施例；
图3是该第一实施例的纵向球差与各项像差图；
图4是一表格图，说明该第一实施例的各透镜的光学数据；
图5是一表格图，说明该第一实施例的各透镜的非球面系数；
图6是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第二实施例；
图7是该第二实施例的纵向球差与各项像差图；
图8是一表格图，说明该第二实施例的各透镜的光学数据；
图9是一表格图，说明该第二实施例的各透镜的非球面系数；
图10是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第三实施例；
图11是该第三实施例的纵向球差与各项像差图；
图12是一表格图，说明该第三实施例的各透镜的光学数据；
图13是一表格图，说明该第三实施例的各透镜的非球面系数；
图14是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第四实施例；
图15是该第四实施例的纵向球差与各项像差图；
图16是一表格图，说明该第四实施例的各透镜的光学数据；
图17是一表格图，说明该第四实施例的各透镜的非球面系数；
图18是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第五实施例；
图19是该第五实施例的纵向球差与各项像差图；
图20是一表格图，说明该第五实施例的各透镜的光学数据；
图21是一表格图，说明该第五实施例的各透镜的非球面系数；
图22是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第六实施例；
图23是该第六实施例的纵向球差与各项像差图；
图24是一表格图，说明该第六实施例的各透镜的光学数据；
图25是一表格图，说明该第六实施例的各透镜的非球面系数；
图26是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第七实施例；
图27是该第七实施例的纵向球差与各项像差图；
图28是一表格图，说明该第七实施例的各透镜的光学数据；
图29是一表格图，说明该第七实施例的各透镜的非球面系数；
图30是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第八实施例；
图31是该第八实施例的纵向球差与各项像差图；
图32是一表格图，说明该第八实施例的各透镜的光学数据；
图33是一表格图，说明该第八实施例的各透镜的非球面系数；
图34是一表格图，说明该四片式光学成像镜头的该第一实施例至该第八实施例的光学参数；
图35是一表格图，说明该四片式光学成像镜头的该第一实施例至该第八实施例的光学参数；
图36是一剖视示意图，说明本发明电子装置的一第一实施例；及
图37是一剖视示意图，说明本发明电子装置的一第二实施例。
具体实施方式
在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
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1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(chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm。「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1中的A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，以下的实施例为求附图简洁均省略了部份的延伸部。
参阅图2与图4，本发明光学成像镜头10的一第一实施例，从物侧至像侧沿一光轴I依序包含一光圈2、一第一透镜3、一第二透镜4、一第三透镜5、一第四透镜6，及一滤光片7。当由一待拍摄物所发出的光线进入该光学成像镜头10，并经由该光圈2、该第一透镜3、该第二透镜4、该第三透镜5、该第四透镜6，及该滤光片7之后，会在一成像面100(Image Plane)形成一影像。该滤光片7为红外线滤光片(IR Cut Filter)，用于防止光线中的红外线透射至该成像面100而影响成像质量。补充说明的是，物侧是朝向该待拍摄物的一侧，而像侧是朝向该成像面100的一侧。
其中，该第一透镜3、该第二透镜4、该第三透镜5、该第四透镜6，及该滤光片7都分别具有一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面31、41、51、61、71，及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面32、42、52、62、72。其中，这些物侧面31、41、51、61与这些像侧面32、42、52、62皆为非球面。
此外，为了满足产品轻量化的需求，该第一透镜3至该第四透镜6皆为具备屈光率且都是塑料材质所制成，但该第一透镜3至该第三透镜5的材质仍不以此为限制。
该第一透镜3具有正屈光率。该第一透镜3的该物侧面31为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部311及一位于圆周附近区域的凸面部312，该第一透镜3的该像侧面32为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部321及一位于圆周附近区域的凸面部322。
该第二透镜4具有负屈光率。该第二透镜4的该物侧面41为一凹面，且具有一位于光轴I附近区域的凹面部411及一位于圆周附近区域的凹面部412，该第二透镜4的该像侧面42为一凸面，且具有一在光轴I附近区域的凸面部421及一位于圆周附近区域的凸面部422。
该第三透镜5具有正屈光率。该第三透镜5的该物侧面51为一凹面，且具有一位于光轴I附近区域的凹面部511及一位于圆周附近区域的凹面部512，该第三透镜5的该像侧面52具有一位于光轴I附近区域的凸面部521及一位于圆周附近区域的凹面部522。
该第四透镜6具有负屈光率的透镜。该第四透镜6的该物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凸面部611及一位于圆周附近区域的凹面部612，该第四透镜6的该像侧面62具有一位于光轴I附近区域的凹面部621及一位于圆周附近区域的凸面部622。
在本第一实施例中，只有上述透镜具有屈光率。
该第一实施例的其他详细光学数据如图4所示，且该第一实施例的整体系统焦距(effective focal length，简称EFL)为2.333mm，半视角(half field of view，简称HFOV)为37.033°、光圈值(Fno)为2.219，其系统长度为3.341mm。其中，该系统长度是指由该第一透镜3的该物侧面31到该成像面100在光轴I上之间的距离。
此外，从第一透镜3、该第二透镜4、该第三透镜5，及该第四透镜6的物侧面31、41、51、61及像侧面32、42、52、62，共计八个面均是非球面，而该非球面是依下列公式定义：
其中：
Y：非球面曲线上的点与光轴I的距离；
Z：非球面的深度(非球面上距离光轴I为Y的点，与相切于非球面光轴I上顶点的切面，两者间的垂直距离)；
R:透镜表面的曲率半径；
K：锥面系数(conic constant)；
a2i：第2i阶非球面系数。
该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数如图5所示。其中，图5中字段编号31表示其为第一透镜3的物侧面31的非球面系数，其它字段依此类推。
另外，该第一实施例的光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
其中，
T1为该第一透镜3在光轴I上的厚度；
T2为该第二透镜4在光轴I上的厚度；
T3为该第三透镜5在光轴I上的厚度；
T4为该第四透镜6在光轴I上的厚度；
G12为该第一透镜3到该第二透镜4在光轴I上的空气间隙；
G23为该第二透镜4到该第三透镜5在光轴I上的空气间隙；
G34为该第三透镜5到该第四透镜6在光轴I上的空气间隙；
Gaa为该第一透镜3至该第四透镜6在光轴I上的三个空气间隙总和，即G12、G23、G34的和；
ALT为该第一透镜3、该第二透镜4、该第三透镜5及该第四透镜6在光轴I上的厚度总和，即T1、T2、T3、T4的和；
TTL为该第一透镜3的该物侧面31到该成像面100在光轴I上的距离；
BFL为该第四透镜6的该像侧面62到该成像面100在光轴I上的距离；及
EFL为该光学成像镜头10的系统焦距。
另外，再定义：
G4F为该第四透镜6到该滤光片7在光轴I上的空气间隙；
TF为该滤光片7在光轴I上的厚度；
GFP为该滤光片7到该成像面100在光轴I上的空气间隙；
f1为该第一透镜3的焦距；
f2为该第二透镜4的焦距；
f3为该第三透镜5的焦距；
f4为该第四透镜6的焦距；
n1为该第一透镜3的折射率；
n2为该第二透镜4的折射率；
n3为该第三透镜5的折射率；
n4为该第四透镜6的折射率；
υ1为该第一透镜3的阿贝系数；
υ2为该第二透镜4的阿贝系数；
υ3为该第三透镜5的阿贝系数；及
υ4为该第四透镜6的阿贝系数。
再配合参阅图3，(a)的附图说明该第一实施例的纵向球差(longitudinalspherical aberration)，(b)与(c)的附图则分别说明该第一实施例在成像面100上有关弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration)，及子午(tangential)方向的像散像差，(d)的附图则说明该第一实施例在成像面100上的畸变像差(distortionaberration)。本第一实施例的纵向球差图示图3(a)中，每一种波长所成的曲线皆很靠近并向中间靠近，说明每一种波长不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一波长的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控制在±0.03mm范围内，故本实施例确实明显改善相同波长的球差，此外，三种代表波长彼此间的距离也相当接近，代表不同波长光线的成像位置已相当集中，因而使色像差也获得明显改善。
在图3(b)与3(c)的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.1mm内，说明本第一实施例的光学系统能有效消除像差。而图3(d)的畸变像差附图则显示本第一实施例的畸变像差维持在±0.8％的范围内，说明本第一实施例的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求，据此说明本第一实施例相较于现有光学镜头，在系统长度已缩短至3.341mm的条件下，仍能提供较佳的成像质量，故本第一实施例能在维持良好光学性能的条件下，缩短镜头长度以实现更加薄型化的产品设计。
参阅图6，为本发明光学成像镜头10的一第二实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图6中省略部份与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
其详细的光学数据如图8所示，且该第二实施例的整体系统焦距为2.196mm，半视角(HFOV)为38.832°、光圈值(Fno)为2.208，系统长度则为3.112mm。
如图9所示，则为该第二实施例的该第一透镜3的物侧面31到第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，该第二实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
配合参阅图7，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差附图可看出本第二实施例也能维持良好光学性能。
经由上述说明可得知，该第二实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第二实施例的镜头长度小于第一实施例的镜头长度，该第二实施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第二实施例的成像质量亦优于该第一实施例的成像质量，最后该第二实施例比该第一实施例易于制造因此良率较高。
参阅图10，为本发明光学成像镜头10的一第三实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第二镜头4的该像侧面42具有一位于光轴I附近区域的凹面部423及一位于圆周附近区域的凸面部422，该第四镜头6的该物侧面61为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部611及一位于圆周附近区域的凸面部613。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图10中省略部份与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
其详细的光学数据如图12所示，且本第三实施例的整体系统焦距为2.294mm，半视角(HFOV)为37.552°、光圈值(Fno)为2.202，系统长度则为3.350mm。
如图13所示，则为该第三实施例的该第一透镜3的物侧面31到第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，该第三实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
配合参阅图11，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差附图可看出本第三实施例也能维持良好光学性能。
经由上述说明可得知，该第三实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第三实施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第三实施例比该第一实施例易于制造因此良率较高。
参阅图14，为本发明光学成像镜头10的一第四实施例，其与该第一实施例大致相似，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图14中省略部份与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
其详细的光学数据如图16所示，且本第四实施例的整体系统焦距为2.308mm，半视角(HFOV)为37.465°、光圈值(Fno)为2.213，系统长度则为3.299mm。
如图17所示，则为该第四实施例的该第一透镜3的物侧面31到第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，该第四实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
配合参阅图15，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差附图可看出本第四实施例也能维持良好光学性能。
经由上述说明可得知，该第四实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第四实施例的镜头长度小于第一实施例的镜头长度，该第四实施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第四实施例的成像质量亦优于该第一实施例的成像质量，最后该第四实施例比该第一实施例易于制造因此良率较高。
参阅图18，为本发明光学成像镜头10的一第五实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第二镜头4的该像侧面42具有一位于光轴I附近区域的凹面部423及一位于圆周附近区域的凸面部422。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图18中省略部份与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
其详细的光学数据如图20所示，且本第五实施例的整体系统焦距为2.242mm，半视角(HFOV)为38.252°、光圈值(Fno)为2.215，系统长度则为3.202mm。
如图21所示，则为该第五实施例的该第一透镜3的物侧面31到第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，该第五实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
配合参阅图19，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差附图可看出本第五实施例也能维持良好光学性能。
经由上述说明可得知，该第五实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第五实施例的镜头长度小于第一实施例的镜头长度，该第五实施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第五实施例的成像质量亦优于该第一实施例的成像质量，最后该第五实施例比该第一实施例易于制造因此良率较高。
参阅图22，为本发明光学成像镜头10的一第六实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第二镜头4的该像侧面42具有一位于光轴I附近区域的凹面部423及一位于圆周附近区域的凸面部422。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图22中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
其详细的光学数据如图24所示，且本第六实施例的整体系统焦距为2.307mm，半视角(HFOV)为37.485°、光圈值(Fno)为2.213，系统长度则为3.225mm。
如图25所示，则为该第六实施例的该第一透镜3的物侧面31到第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，该第六实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
配合参阅图23，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差附图可看出本第六实施例也能维持良好光学性能。
经由上述说明可得知，该第六实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第六实施例的镜头长度小于第一实施例的镜头长度，该第六实施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第六实施例的成像质量亦优于该第一实施例的成像质量，最后该第六实施例比该第一实施例易于制造因此良率较高。
参阅图26，为本发明光学成像镜头10的一第七实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第二镜头4的该像侧面42具有一位于光轴I附近区域的凹面部423及一位于圆周附近区域的凸面部422，该第四镜头6的该物侧面61为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部611及一位于圆周附近区域的凸面部613。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图26中省略部份与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
其详细的光学数据如图28所示，且本第七实施例的整体系统焦距为2.307mm，半视角(HFOV)为37.466°、光圈值(Fno)为2.221，系统长度则为3.273mm。
如图29所示，则为该第七实施例的该第一透镜3的物侧面31到第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，该第七实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
配合参阅图27，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差附图可看出本第七实施例也能维持良好光学性能。
经由上述说明可得知，该第七实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第七实施例的镜头长度小于第一实施例的镜头长度，该第七实施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第七实施例比该第一实施例易于制造因此良率较高。
参阅图30，为本发明光学成像镜头10的一第八实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第二镜头4的该像侧面42具有一位于光轴I附近区域的凹面部423及一位于圆周附近区域的凸面部422，该第三镜头5的该像侧面52为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部521及一位于圆周附近区域的凸面部523，该第四镜头6的该物侧面61为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部611及一位于圆周附近区域的凸面部613。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图30中省略部份与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
其详细的光学数据如图32所示，且本第八实施例的整体系统焦距为2.307mm，半视角(HFOV)为37.488°、光圈值(Fno)为2.207，系统长度则为3.186mm。
如图33所示，则为该第八实施例的该第一透镜3的物侧面31到第四透镜6的像侧面62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，该第八实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图34及图35所示。
配合参阅图31，由(a)的纵向球差、(b)、(c)的像散像差，以及(d)的畸变像差附图可看出本第八实施例也能维持良好光学性能。
经由上述说明可得知，该第八实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第八实施例的镜头长度小于第一实施例的镜头长度，该第八实施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第八实施例的成像质量亦优于该第一实施例的成像质量，最后该第八实施例比该第一实施例易于制造因此良率较高。
再配合参阅图34及图35，为上述八个实施例的各项光学参数的表格图，当本发明光学成像镜头10中的各项光学参数间的关系式满足下列条件式时，在系统长度缩短的情形下，仍然会有较佳的光学性能表现，使本发明应用于相关可携式电子装置时，能制出更加薄型化的产品。
关系式6≦EFL/T2≦11、1.4≦Gaa/T2≦2.11、5≦ALT/T2≦7.2及4.6≦BFL/T2是着眼于：该第二透镜4的光学有效径较小，所以T2可以做得较薄，而第EFL、Gaa及ALT的缩小虽有利于该光学成像镜头10长度的缩短，但仍需考虑制作及组装难易度，故应EFL/T2、Gaa/T2、ALT/T2应限制在一定范围内，以提升良率；而BFL为该第四透镜6到该成像面100在光轴I上的距离，因为需要空间放置该滤光片7等其它组件，所以必需保持一定的大小，故限制4.6≦BFL/T2，较佳地，4.6≦BFL/T2≦7。
关系式4≦ALT/G23≦18、1≦T4/G23、Gaa/G23≦2.8、T3/G23≦1.9、2.1≦Gaa/(G12+G34)及T1/G23≦2.5是着眼于：G12、G23及G34分别为该第一透镜3到该第二透镜4，该第二透镜4到该第三透镜5及该第三透镜5到该第四透镜6在光轴I上的空气间隙宽度，因为该第一透镜3的像侧面32具有凸面部321、322，该第二透镜4的物侧面41具有凹面部411、412，故两个面不会有干涉问题产生，使G12可以做得较小；G34则因为该第三透镜5的像侧面52具有光轴I上凸面部521，该第四透镜6的物侧面61具有光轴I上凸面部611，且两透镜的光学有效径大小差距较大也不易产生圆周的干涉，所以G34也可以做得较小；而G23则需要维持一定的大小使光线折射至一定的高度后再进入该第三透镜5以达良好的成像质量，故可缩短的比例较小；透镜厚度部份则是除了该第四透镜6具有较大的光学有效径应做得较厚外，其它透镜则可以制作的较薄让该光学成像镜头10的长度有效缩短；是以ALT/G23应限制在一定范围内以利制作，Gaa/G23、T3/G23及T1/G23则应趋小设计，Gaa/(G12+G34)及T4/G23趋大设计；较佳地，1≦T4/G23≦3.5、1≦Gaa/G23≦2.8、0.5≦T3/G23≦1.9、2.1≦Gaa/(G12+G34)≦4及1≦T1/G23≦2.5。
关系式1.9≦T3/(G12+G34)、EFL/T3≦6.5、3.55≦ALT/T3、2.65≦BFL/T3及ALT/T4≦4.2是着眼于：该第三透镜5的厚度应做的较薄，然而相较于G12及G34而言，T3受限于现今的制作工艺，能缩短的比例仍是较小，故T3/(G12+G34)趋大设计；而BFL同上所述可以缩短的比例较小，故BFL/T3趋大设计；ALT相对T3而言，由于包含了较难缩短的T4，所以能缩短的比例也比T3小，因此ALT/T3较佳的趋大设计，ALT/T4较佳的是趋小设计；EFL除了和T3相关外，还与其他空气间隙及透镜厚度、材质相关，在本设计中当满足EFL/T3≦6.5时，成像质量与良率可兼顾；较佳地，1.9≦T3/(G12+G34)≦3.5、3≦EFL/T3≦6.5、3.55≦ALT/T3≦5及2.65≦BFL/T3≦3.8及2.5≦ALT/T4≦4.2。
关系式7≦TTL/T3、TTL/T1≦7.15及TTL/T4≦9.1是着眼于：TTL为该光学成像镜头10的长度，故缩短的比例较大代表长度可以有效缩短，同上所述T4应做得较厚，T3应做得较薄，而该第一透镜3的光学有效径虽较小可以做得较薄，但由于其具有正屈光率，若其物侧面31、像侧面32的曲率半径固定，材质固定，则维持一定的厚度可使正屈光率较大有利于该光学成像镜头10的聚焦，是以TTL/T1建议趋小设计；较佳地，7≦TTL/T3≦10、5≦TTL/T1≦7.15及4.5≦TTL/T4≦9.1。
然而，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光学成像镜头10的长度缩短、视场角增加、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。
归纳上述，本发明光学成像镜头10，可获致下述的功效及优点，故能达到本发明的目的：
一、藉由该第一透镜3的该像侧面32具有一位于光轴I附近区域的凸面部321及一位于圆周附近区域的凸面部322、该第二透镜4的该物侧面41具有一位于光轴I附近区域的凹面部411及一位于圆周附近区域的凹面部412、该第三透镜5的该物侧面51具有一位于光轴I附近区域的凹面部511及一位于圆周附近区域的凹面部512、该第三透镜5的该像侧面52具有一位于光轴I附近区域的凸面部521、该第四透镜6的该物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凸面部611，及该第四透镜6的该像侧面62具有一位于圆周附近区域的凸面部622，相互搭配有助修正像差，提升该光学成像镜头10的成像质量，若再搭配第四透镜6物侧面61位具有一位于圆周附近区域的凹面部613，则有提高生产良率。
二、藉由该第一透镜3具有正屈光率，该第二透镜4具有负屈光率，该第三透镜5具有正屈光率，该第四透镜6具有负屈光率，可让像差补正的效果更好。
三、该第四透镜6的材质为塑料，可减轻该光学成像镜头10的重量，也有利于成本降低及非球面的制作。
四、本发明藉由相关设计参数的控制，使整个系统具有较佳的消除像差能力，例如消除球差的能力，再配合这些透镜3、4、5、6物侧面31、41、51、61或像侧面32、42、52、62的凹凸形状设计与排列，使该光学成像镜头10在缩短系统长度的条件下，仍具备能够有效克服色像差的光学性能，并提供较佳的成像质量。
五、由前述八个实施例的说明，显示本发明光学成像镜头10的设计，其这些实施例的系统长度皆可以缩短到小于3.5mm以下，相较于现有的光学成像镜头，应用本发明的镜头能制造出更薄型化的产品，使本发明具有符合市场需求的经济效益。
参阅图36，为应用前述该光学成像镜头10的电子装置1的一第一实施例，该电子装置1包含一机壳11，及一安装在该机壳11内的影像模块12。在此仅是以手机为例说明该电子装置1，但该电子装置1的型式不以此为限。
该影像模块12包括一如前所述的该光学成像镜头10、一用于供该光学成像镜头10设置的镜筒21、一用于供该镜筒21设置的模块后座单元120，及一设置于该光学成像镜头10像侧的影像传感器130。该成像面100(见图2)是形成于该影像传感器130。
该模块后座单元120具有一镜头后座121，及一设置于该镜头后座121与该影像传感器130之间的影像传感器后座122。其中，该镜筒21是和该镜头后座121沿一轴线Ⅱ同轴设置，且该镜筒21设置于该镜头后座121内侧。
参阅图37，为应用前述该光学成像镜头10的电子装置1的一第二实施例，该第二实施例与该第一实施例的该电子装置1的主要差别在于：该模块后座单元120为音圈马达(VCM)型式。该镜头后座121具有一与该镜筒21外侧相贴合且沿一轴线Ⅲ设置的第一座体123、一沿该轴线Ⅲ并环绕着该第一座体123外侧设置的第二座体124、一设置在该第一座体123外侧与该第二座体124内侧之间的线圈125，及一设置在该线圈125外侧与该第二座体124内侧之间的磁性组件126。
该镜头后座121的第一座体123可带着该镜筒21及设置在该镜筒21内的该光学成像镜头10沿该轴线Ⅲ移动。该影像传感器后座122则与该第二座体124相贴合。其中，该滤光片7则是设置在该影像传感器后座122。该电子装置1的第二实施例的其他组件结构则与第一实施例的该电子装置1类似，在此不再赘述。
藉由安装该光学成像镜头10，由于该光学成像镜头10的系统长度能有效缩短，使该电子装置1的第一实施例与第二实施例的厚度都能相对缩小进而制出更薄型化的产品，且仍然能够提供良好的光学性能与成像质量，藉此，使本发明的该电子装置1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 (16)
1.一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包含一光圈、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜，及一第四透镜，且该第一透镜至该第四透镜都具有屈光率，并分别包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
该第一透镜具有正屈光率，该第一透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部及一位于圆周附近区域的凸面部；
该第二透镜具有负屈光率，该第二透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凹面部,该第二透镜的该像侧面具有一圆周附近区域的凸面部；
该第三透镜具有正屈光率，该第三透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凹面部，该第三透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部；及
该第四透镜具有负屈光率且材质为塑料，该第四透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第四透镜的该像侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部；
其中，上述光学成像镜头只具备四片具有屈光率的透镜，该光学成像镜头的系统焦距为EFL，该第二透镜在光轴上的厚度为T2，该第四透镜在光轴上的厚度为T4，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜在光轴上的厚度总和为ALT，该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙为G23，该第一透镜至该第四透镜在光轴上的三个空气间隙总和为Gaa，该第一透镜的该物侧面到一成像面在光轴上的距离为TTL,该第一透镜在光轴上的厚度为T1,并满足6≦EFL/T2≦11、4≦ALT/G23≦18、1.4≦Gaa/T2≦2.11、5≦ALT/T2≦7.2，T4/G23≧1，TTL/T1≦7.15。
2.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：还满足下列条件式：Gaa/G23≦2.8。
3.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于：该第四透镜的该像侧面到一成像面在光轴上的距离为BFL，并还满足下列条件式：BFL/T2≧4.6。
4.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在光轴上的厚度为T3，该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙为G12，该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的空气间隙为G34，并还满足下列条件式：T3/(G12+G34)≧1.9。
5.如权利要求4所述的光学成像镜头，其特征在于：该第四透镜的该物侧面还具有一位于圆周附近区域的凹面部。
6.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在光轴上的厚度为T3，并还满足下列条件式：EFL/T3≦6.5。
7.如权利要求6所述的光学成像镜头，其特征在于：还满足下列条件式：T3/G23≦1.9。
8.如权利要求6所述的光学成像镜头，其特征在于：该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙为G12，该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的空气间隙为G34，并还满足下列条件式：Gaa/(G12+G34)≧2.1。
9.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：还满足下列条件式：ALT/T4≦4.2。
10.如权利要求9所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在光轴上的厚度为T3，并还满足下列条件式：TTL/T3≧7。
11.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：满足下列条件式：T1/G23≦2.5。
12.如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在光轴上的厚度为T3，并还满足下列条件式：ALT/T3≧3.6。
13.如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在光轴上的厚度为T3，该第四透镜的该像侧面到一成像面在光轴上的距离为BFL，并还满足下列条件式：BFL/T3≧2.65。
14.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在光轴上的厚度为T3，并还满足下列条件式：ALT/T3≧3.55。
15.如权利要求14所述的光学成像镜头，其特征在于：还满足下列条件式：TTL/T4≦9.1。
16.一种电子装置，包含：
一机壳；及
一影像模块，是安装在该机壳内，并包括一如权利要求1至15中任一项所述的光学成像镜头、一用于供该光学成像镜头设置的镜筒、一用于供该镜筒设置的模块后座单元，及一设置于该光学成像镜头的像侧的影像传感器。
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