CN104730685B - 光学成像镜头及应用此镜头之电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学成像镜头及应用此镜头之电子装置，光学成像镜头包括四透镜，第一透镜的像侧面具有在一圆周附近区域的一凸面部；第二透镜的物侧面具有在一圆周附近区域的一凹面部，像侧面具有在一圆周附近区域的一凸面部；第三透镜的像侧面具有位在光轴附近区域的一凸面部以及位在一圆周附近区域的一凹面部；以及第四透镜是一塑料材质，且物侧面具有在一圆周附近区域的一凹面部；并满足1.87≦(T₃/T₂)≦3.2、2.81≦(EFL/T₃)≦4.37、EFL≦2毫米、0.25毫米≦T₄的关系式。电子装置包括机壳；一影像模块，并包括所述的光学成像镜头、镜筒、模块后座单元，及影像传感器。本发明使光学成像镜头具有预定的光学性能。

Description

光学成像镜头及应用此镜头之电子装置

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之电子装置。具体而言，本发明特别是指一种具有较短镜头长度之光学成像镜头，及应用此光学成像镜头之电子装置，其主要用于拍摄影像及录像，并应用于可携式电子装置，例如：手机、相机、平板计算机、或是个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)中。

背景技术

近年来，手机和数字相机的普及使得摄影模块(包含光学成像镜头、坐体(holder)及传感器)等的蓬勃发展，手机和数字相机的薄型轻巧化也让摄影模块的小型化需求愈来愈高。随着感光耦合组件(Charge Coupled Device,CCD)或是互补性氧化金属半导体组件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)的技术进步和尺寸缩小，装载在摄影模块中的光学成像镜头也需要随之缩小体积，但光学成像镜头之良好光学性能也是必要顾及之处。

例如，以美国专利公告号7848032、8284502、8179616来看，均为四片式透镜结构，但是透镜结构的长度在8毫米以上。特别是，其中美国专利公告号8179616的镜头长度甚至在11毫米以上，不利于手机和数字相机等携带型电子产品的薄型化设计。

因此，如何在维持良好光学性能之条件下，缩短镜头长度，一直是业界亟待解决之课题。

发明内容

于是，本发明提出一种较短镜头长度与良好光学性能的光学成像镜头。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。第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜都分别具有朝向物侧的物侧面以及朝向像侧的像侧面。此光学成像镜头只有此四片具有屈光率的透镜。

本发明所提供之光学成像镜头，第一透镜的像侧面具有在圆周附近区域的凸面部。第二透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凹面部，像侧面具有在圆周附近区域的凸面部。第三透镜的像侧面具有在光轴附近区域的凸面部以及在圆周附近区域的凹面部。第四透镜的材质为塑料，物侧面具有在圆周附近区域的凹面部。EFL为光学成像镜头的系统焦距、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，而满足1.87≦(T₃/T₂)≦3.2、2.81≦(EFL/T₃)≦4.37、EFL≦2毫米、0.25毫米≦T₄之关系式。

在本发明光学成像镜头中，BFL为第四透镜的像侧面到成像面在光轴上的距离，而满足2≦(BFL/T₁)之关系。

在本发明光学成像镜头中，G₁₂为第一透镜到第二透镜之间空气间隙的宽度，而满足1.5≦(T₂/G₁₂)之关系。

在本发明光学成像镜头中，ALT为第一透镜到第四透镜在光轴上的厚度总合、G₂₃为第二透镜到第三透镜在光轴上的空气间隙、G₃₄为第三透镜到第四透镜在光轴上的空气间隙，而满足ALT/(G₂₃+G₃₄)≦14.5之关系。

在本发明光学成像镜头中，AAG为第一透镜到第四透镜在光轴上的三个空气间隙宽度总合、G₁₂为第一透镜到第二透镜之间空气间隙的宽度，而满足1.7≦(AAG/G₁₂)之关系。

在本发明光学成像镜头中，BFL为第四透镜的像侧面到成像面在光轴上的距离，而满足3.40≦(BFL/T₂)之关系。

在本发明光学成像镜头中，G₁₂为第一透镜到第二透镜之间空气间隙的宽度，而满足1.8≦(T₄/G₁₂)之关系。

在本发明光学成像镜头中，AAG为第一透镜到第四透镜在光轴上的三个空气间隙宽度总合、BFL为第四透镜的像侧面到成像面在光轴上的距离，而满足2.8≦(BFL/AAG)之关系。

在本发明光学成像镜头中，G₂₃为第二透镜到第三透镜在光轴上的空气间隙、G₃₄为第三透镜到第四透镜在光轴上的空气间隙，而满足T₁/(G₂₃+G₃₄)≦4.5之关系。

在本发明光学成像镜头中，BFL为第四透镜的像侧面到成像面在光轴上的距离，而满足2.7≦BFL/T₄之关系。

在本发明光学成像镜头中，第三透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凸面部。

在本发明光学成像镜头中，第四透镜的物侧面具有在光轴附近区域的凸面部。

在本发明光学成像镜头中，G₂₃为第二透镜到第三透镜在光轴上的空气间隙、G₃₄为第三透镜到第四透镜在光轴上的空气间隙，而满足T₂/(G₂₃+G₃₄)≦2.5之关系。

在本发明光学成像镜头中，ALT为第一透镜到第四透镜在光轴上的厚度总合、AAG为第一透镜到第四透镜在光轴上的三个空气间隙宽度总合，而满足4.89≦(ALT/AAG)之关系。

进一步，本发明又提供一种应用前述光学成像镜头的电子装置。本发明的电子装置，包含机壳、与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，以及设置于光学成像镜头像侧的影像传感器。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：在维持良好光学性能之条件下，缩短镜头长度，使光学成像镜头具有预定的光学性能。

附图说明

图1A、图1至图5绘示本发明光学成像镜头判断曲率形状方法之示意图，其中图1A绘示非球面曲线方程式的x、y、z关系，而z轴就是光轴。

图6图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7A绘示第一实施例在成像面上的纵向球差。

图7B绘示第一实施例在弧矢方向的像散像差。

图7C绘示第一实施例在子午方向的像散像差。

图7D绘示第一实施例的畸变像差。

图8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9A绘示第二实施例在成像面上的纵向球差。

图9B绘示第二实施例在弧矢方向的像散像差。

图9C绘示第二实施例在子午方向的像散像差。

图9D绘示第二实施例的畸变像差。

图10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11A绘示第三实施例在成像面上的纵向球差。

图11B绘示第三实施例在弧矢方向的像散像差。

图11C绘示第三实施例在子午方向的像散像差。

图11D绘示第三实施例的畸变像差。

图12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13A绘示第四实施例在成像面上的纵向球差。

图13B绘示第四实施例在弧矢方向的像散像差。

图13C绘示第四实施例在子午方向的像散像差。

图13D绘示第四实施例的畸变像差。

图14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15A绘示第五实施例在成像面上的纵向球差。

图15B绘示第五实施例在弧矢方向的像散像差。

图15C绘示第五实施例在子午方向的像散像差。

图15D绘示第五实施例的畸变像差。

图16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17A绘示第六实施例在成像面上的纵向球差。

图17B绘示第六实施例在弧矢方向的像散像差。

图17C绘示第六实施例在子午方向的像散像差。

图17D绘示第六实施例的畸变像差。

图18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19A绘示第七实施例在成像面上的纵向球差。

图19B绘示第七实施例在弧矢方向的像散像差。

图19C绘示第七实施例在子午方向的像散像差。

图19D绘示第七实施例的畸变像差。

图20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21A绘示第八实施例在成像面上的纵向球差。

图21B绘示第八实施例在弧矢方向的像散像差。

图21C绘示第八实施例在子午方向的像散像差。

图21D绘示第八实施例的畸变像差。

图22绘示应用本发明四片式光学成像镜头的可携式电子装置的第一较佳实施例之示意图。

图23绘示应用本发明四片式光学成像镜头的可携式电子装置的第二较佳实施例之示意图。

图24表示第一实施例详细的光学数据。

图25表示第一实施例详细的非球面数据。

图26表示第二实施例详细的光学数据。

图27表示第二实施例详细的非球面数据。

图28表示第三实施例详细的光学数据。

图29表示第三实施例详细的非球面数据。

图30表示第四实施例详细的光学数据。

图31表示第四实施例详细的非球面数据。

图32表示第五实施例详细的光学数据。

图33表示第五实施例详细的非球面数据。

图34表示第六实施例详细的光学数据。

图35表示第六实施例详细的非球面数据。

图36表示第七实施例详细的光学数据。

图37表示第七实施例详细的非球面数据。

图38表示第八实施例详细的光学数据。

图39表示第八实施例详细的非球面数据。

图40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 物侧面

12 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 物侧面

22 像侧面

23凸面部

23A 凸面部

23B 凸面部

24 凹面部

24A 凹面部

24B 凹面部

26 凹面部

27 凸面部

30 第三透镜

31 物侧面

32 像侧面

33 凹面部

34 凸面部

36 凸面部

37 凹面部

40 第四透镜

41 物侧面

42 像侧面

43 凸面部

44 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

T1～T4 透镜中心厚度

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 光轴

A～C 区域

E 延伸部

Lc 主光线

Lm 边缘光线

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，本篇说明书所言之“一透镜具有正屈光率(或负屈光率)”，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来之光轴上的屈光率为正(或为负)。该像侧面、物侧面定义为成像光线通过的范围，其中成像光线包括了主光线(chief ray)Lc及边缘光线(marginalray)Lm，如图1所示，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，光线通过光轴上的区域为光轴附近区域A，边缘光线通过的区域为圆周附近区域C，此外，该透镜还包含一延伸部E(即圆周附近区域C径向上向外的区域)，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部分的延伸部。更详细的说，判定面形或光轴附近区域、圆周附近区域、或多个区域的范围的方法如下。

请继续参照图1，其系一透镜径向上的剖视图。以该剖视图观之，在判断前述区域的范围时，定义一中心点为该透镜表面上与光轴的一交点，而一转换点是位于该透镜表面上的一点，且通过该点的一切线与光轴垂直。如果径向上向外有复数个转换点，则依序为第一转换点，第二转换点，而有效半效径上距光轴径向上最远的转换点为第N转换点。中心点和第一转换点之间的范围为光轴附近区域，第N转换点径向上向外的区域为圆周附近区域，中间可依各转换点区分不同的区域。此外，有效半径为边缘光线Lm与透镜表面交点到光轴I上的垂直距离。

如图2所示，该区域的形状凹凸系以平行通过该区域的光线(或光线延伸线)与光轴的交点在像侧或物侧来决定(光线焦点判定方式)。举例言之，当光线通过该区域后，光线会朝像侧聚焦，与光轴的焦点会位在像侧，例如图2中R点，则该区域为凸面部。反之，若光线通过该某区域后，光线会发散，其延伸线与光轴的焦点在物侧，例如图2中M点，则该区域为凹面部，所以中心点到第一转换点间为凸面部，第一转换点径向上向外的区域为凹面部；由图2可知，该转换点即是凸面部转凹面部的分界点，因此可定义该区域与径向上相邻该区域的内侧的区域，系以该转换点为分界具有不同的面形。另外，若是光轴附近区域的面形判断可依该领域中通常知识者的判断方式，以R值(指近轴的曲率半径，通常指光学软件中的透镜数据库(lens data)上的R值)正负判断凹凸。以物侧面来说，当R值为正时，判定为凸面部，当R值为负时，判定为凹面部；以像侧面来说，当R值为正时，判定为凹面部，当R值为负时，判定为凸面部，此方法判定出的凹凸和光线焦点判定方式相同。

若该透镜表面上无转换点，该光轴附近区域定义为有效半径的0～50％，圆周附近区域定义为有效半径的50～100％。

图3范例一的透镜像侧表面在有效半径上仅具有第一转换点，则第一区为光轴附近区域，第二区为圆周附近区域。此透镜像侧面的R值为正，故判断光轴附近区域具有一凹面部；圆周附近区域的面形和径向上紧邻该区域的内侧区域不同。即，圆周附近区域和光轴附近区域的面形不同；该圆周附近区域系具有一凸面部。

图4范例二的透镜物侧表面在有效半径上具有第一及第二转换点，则第一区为光轴附近区域，第三区为圆周附近区域。此透镜物侧面的R值为正，故判断光轴附近区域为凸面部；第一转换点与第二转换点间的区域(第二区)具有一凹面部，圆周附近区域(第三区)具有一凸面部。

图5范例三的透镜物侧表面在有效半径上无转换点，此时以有效半径0％～50％为光轴附近区域，50％～100％为圆周附近区域。由于光轴附近区域的R值为正，故此物侧面在光轴附近区域具有一凸面部；而圆周附近区域与光轴附近区域间无转换点，故圆周附近区域具有一凸面部。

如图6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，依序包含有一光圈80、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(image plane)71。一般说来，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30都可以是由透明的塑料材质所制成，本发明不以此为限，但第四透镜40一定是由透明的塑料材质所制成。在本发明光学成像镜头1中，具有屈光率的镜片总共只有第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40等这四片透镜而已。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6中，光圈80是设置在物侧2与第一透镜10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之滤镜，可滤除特定波长的光线(例如红外线)，设于该第四透镜的朝向像侧的一面与成像面之间。

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以及第四透镜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)。例如，第一透镜10到第二透镜20之间空气间隙宽度称为G₁₂、第二透镜20到第三透镜30之间空气间隙宽度称为G₂₃、第三透镜30到第四透镜40之间空气间隙宽度称为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AAG。亦即，AAG＝G₁₂+G₂₃+G₃₄。

另外，第一透镜10的物侧面11至一成像面在光轴上的长度为TTL。光学成像镜头的有效焦距为EFL，第四透镜40的像侧面42至成像面71在光轴上的长度为BFL。

另外，再定义：f1为该第一透镜10的焦距；f2为该第二透镜20的焦距；f3为该第三透镜30的焦距；f4为该第四透镜40的焦距；n1为该第一透镜10的折射率；n2为该第二透镜20的折射率；n3为该第三透镜30的折射率；n4为该第四透镜40的折射率；υ1为该第一透镜10的阿贝系数(Abbe number)；υ2为该第二透镜20的阿贝系数；υ3为该第三透镜30的阿贝系数；及υ4为该第四透镜10的阿贝系数。

第一实施例

请参阅图6，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7A、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)请参考图7B、子午(tangential)方向的像散像差请参考图7C、以及畸变像差(distortion aberration)请参考图7D。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1.557毫米。

第一实施例之光学成像镜头系统1主要由四枚以塑料材质制成又具有屈光率之透镜、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。

第一透镜10具有正屈光率。朝向物侧2的第一物侧面11为凸面，具有位于光轴附近区域的凸面部13以及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亦为凸面，具有位于光轴附近区域的凸面部16以及位于圆周附近区域的凸面部17。第一透镜之物侧面11及像侧面12皆为非球面。

第二透镜20具有负屈光率。朝向物侧2的第二物侧面21为凹面，并具有位于光轴附近区域的凹面部23以及位于圆周附近区域的凹面部24，朝向像侧3的第二像侧面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。第二透镜20之物侧面21及像侧面22皆为非球面。

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，而朝向像侧3的第三像侧面32具有位于光轴附近区域的凸面部36以及在圆周附近的凹面部37。第三透镜30之物侧面31及像侧面32皆为非球面。

第四透镜40具有负屈光率，朝向物侧2的第四物侧面41具有位于光轴附近区域的凸面部43，以及位于圆周附近区域的凹面部44，而朝向像侧3的第四像侧面42具有位于光轴附近区域的凹面部46以及在圆周附近的凸面部47。第四透镜40之物侧面41及像侧面42皆为非球面。滤光片60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：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+K)c^2{r}^2}}+u^4\underset{m=0}{\overset{13}{\mathrm{\Σ}}}{a}_m{Q}_m^{\mathrm{con}}\left(u^2\right)$

其中：

z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；

c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；

K：锥面系数(Conic Constant)；

径向距离(radial distance)；

r_n：归一化半径(normalization radius(NRADIUS))；

u：r/r_n；

a_m：第m阶Q^con系数(is the m^th Q^con coefficient)；

Q_m ^con：第m阶Q^con多项式(the m^th Q^con polynomial)；

x、y、z关系如图1A所示，其中z轴就是光轴4。

第一实施例成像透镜系统的光学数据如图24所示，非球面数据如图25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)。而系统像高为1.557毫米，HFOV为42.6219度。第一实施例中各重要参数间的关系列举如下：

第二实施例

请参阅图8，例示本发明光学成像镜头1的第二实施例。请注意，从第二实施例开始，为简化并清楚表达图式，仅在图上特别标示各透镜与第一实施例不同之面型，而其余与第一实施例的透镜相同的面型，例如凹面部或是凸面部则不另外标示。第二实施例在成像面71上的纵向球差请参考图9A、弧矢方向的像散像差请参考图9B、子午方向的像散像差请参考图9C、畸变像差请参考图9D。第二实施例之设计与第一实施例类似。第二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。系统像高为1.557毫米，HFOV为41.977度。其各重要参数间的关系为：

第三实施例

请参阅图10，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11A、弧矢方向的像散像差请参考图11B、子午方向的像散像差请参考图11C、畸变像差请参考图11D。第三实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，第二透镜20的物侧面21具有位在光轴附近区域的凸面部23A及位在圆周附近区域的凹面部24A。第三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，系统像高为1.557毫米，HFOV为41.8628度。其各重要参数间的关系为：

第四实施例

请参阅图12，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13A、弧矢方向的像散像差请参考图13B、子午方向的像散像差请参考图13C、畸变像差请参考图13D。第四实施例之设计与第一实施例类似。第四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，系统像高为1.557毫米，HFOV为41.858度。其各重要参数间的关系为：

第五实施例

请参阅图14，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15A、弧矢方向的像散像差请参考图15B、子午方向的像散像差请参考图15C、畸变像差请参考图15D。第五实施例之设计与第一实施例类似。第五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，系统像高为1.557毫米，HFOV为41.932度。其各重要参数间的关系为：

第六实施例

请参阅图16，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17A、弧矢方向的像散像差请参考图17B、子午方向的像散像差请参考图17C、畸变像差请参考图17D。第六实施例之设计与第一实施例类似。第六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，系统像高为1.557毫米，HFOV为41.1025度。其各重要参数间的关系为：

第七实施例

请参阅图18，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19A、弧矢方向的像散像差请参考图19B、子午方向的像散像差请参考图19C、畸变像差请参考图19D。第七实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于：第二透镜20的物侧面21具有位在光轴附近区域的凸面部23B及位在圆周附近区域的凹面部24B。第七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，系统像高为1.557毫米，HFOV为41.7854度。其各重要参数间的关系为：

第八实施例

请参阅图20，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21A、弧矢方向的像散像差请参考图21B、子午方向的像散像差请参考图21C、畸变像差请参考图21D。第八实施例之设计与第一实施例类似。第八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，系统像高为1.557毫米，HFOV为41.3132度。其各重要参数间的关系为：

另外，各实施例之重要参数则整理于图40中。其中G4F代表第四透镜40到滤光片60之间在光轴4上的间隙宽度，TF代表滤光片60在光轴4上的厚度，GFI代表滤光片60到成像面71之间在光轴4上的间隙宽度，BFL为第四透镜40的像侧面42到成像面71在光轴4上的距离，即BFL＝G4F+TF+GFI。

申请人发现，本案的透镜配置，有以下的特征，以及可以达成的对应功效：

1.光圈位置在第一透镜之前，有助于提升成像质量及缩短镜头长度。

2.第一透镜的像侧面具有在圆周附近区域的凸面部；第二透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凹面部，像侧面具有在圆周附近区域的凸面部；第三透镜的像侧面具有在光轴附近区域的凸面部及在圆周附近区域的凹面部；第四透镜的物侧面具有在圆周附近区域的凹面部，如此的安排有助于修正光学成像镜头的像差。

3.第四透镜是塑料材质，有助于降低成本并减轻镜头重量。

4.进一步搭配第三透镜物侧面在圆周附近区域的凸面部，或第四透镜物侧在光轴附近区域的凸面部时，修正像差的效果还可以更好。

4.若再搭配第一透镜物侧面在光轴、圆周附近区域的凸面部、像侧面在光轴附近区域的凸面部，第二透镜像侧面在光轴附近区域的凹面部，第三透镜物侧面在光轴附近区域的凹面部、在圆周附近区域的凸面部，第四透镜物侧面在光轴附近区域的凸面部、像侧面在光轴附近区域的凹面部、在圆周附近区域的凸面部，则在缩短镜头长度的过程中，更有利于维持良好成像质量，而当所有透镜都使用塑料制作时，有利于非球面的制造、降低成本及减轻镜头重量。

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)由于成像质量的要求愈来愈高，镜头的长度又需愈来愈小，所以透镜在光轴附近区域与圆周附近区域的面型，往往会因为考虑光线的路径而有不同的变化。因此，在镜头中心与边缘的厚度大小也会所有差异。考虑到光线的特性，愈是边缘的光线，愈需要在镜头内部经过较长的路径与折射才会与在光轴附近入射的光聚焦到成像面。以本案的设计而言，光学成像镜头的有效焦距(EFL)较小有利于半视角(HFOV)的扩大，因此建议下列关系式：

EFL≦2毫米。

(2)透镜的厚度受限于现今工艺技术，不可能在镜头缩短的过程中无限制的薄化，因此建议下列的关系式，有利于提升制造良率：

1.87≦(T₃/T₂)≦3.2

2.81≦(EFL/T₃)≦4.37。

0.25毫米≦T₄。

(3)BFL为第四透镜的像侧面到成像面在光轴上的距离，较大的距离有利于其它组件的放置，如红外线滤光片等，因此和T₁、T₂、T₄等透镜的厚度相比，可缩短的比例较小。另外，空气间隙的总和AAG和BFL相比，可缩短的比例仍是较大，所以建议下列关系式，有利于各参数较佳的配置：

2≦(BFL/T₁)

3.40≦(BFL/T₂)

2.8≦(BFL/AAG)

2.7≦(BFL/T₄)。

(4)以本案设计而言，第一透镜像侧面圆周附近区域具有一个凸面部，第二透镜物侧面的圆周附近区域具有一个凹面部，和第一透镜之间较不会有边缘干涉的问题，所以尺寸可以较小，因此建议下列关系式，有利镜头长度的缩短：

1.5≦(T₂/G₁₂)

1.7≦(AAG/G₁₂)

1.8≦(T₄/G₁₂)。

(5)ALT、T₁、T₂受限于制作的工艺，无法无限制的缩小，但若设计的较大，则会不利于镜头的缩短。是以当ALT、T₁、T₂缩短的比例比G₂₃与G₃₄之和大时，则有利于镜头的缩短，且可以使镜头容易在缩短的过程中保有较佳的制造良率，因此建议下列关系式：

ALT/(G₂₃+G₃₄)≦14.5

T₁/(G₂₃+G₃₄)≦4.5

T₂/(G₂₃+G₃₄)≦2.5。

(6)各透镜厚度的总和ALT与空气间隙的总和AAG若都趋小设计，会有利于镜头长度的缩短。然而，空气隙限受工艺限制较少，所以可缩短的比例较大，因此建议下列关系式，可有利于镜头的配置：

4.89≦(ALT/AAG)。

(7)当镜头满足上述其中一个或多个关系式时，可让镜头在长度缩短的过程中，仍维持良好的成像质量，如像散、畸变等像差的改善，同时有助于光学性能的提升，如光圈值的缩小、视埸角的扩大等，较佳的，在满足下列关系式时，更有利于良率的提升及光学质量的兼顾：。

本发明之光学成像镜头1，还可应用于电子装置中，例如应用于移动电话或是行车纪绿器。请参阅图22，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22仅以移动电话为例，说明电子装置100，但电子装置100的型式不以此为限。

如图22中所示，影像模块120包括如前所述的光学成像镜头1。图22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(Chip on Board,COB)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60，然而在其他实施例中亦可省略滤光片60之结构，所以滤光片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23，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'，即图6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60，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。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

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 (13)

1.一种光学成像镜头，其特征在于：从一物侧至一像侧沿一光轴依序包含一光圈、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜以及一第四透镜，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜都分别具有屈光率，以及朝向该物侧的一物侧面以及朝向该像侧的一像侧面，该光学成像镜头包含：

该第一透镜的像侧面具有一在圆周附近区域的凸面部；

该第二透镜的物侧面具有一在圆周附近区域的凹面部，该第二透镜的像侧面具有一在圆周附近区域的凸面部；

该第三透镜的物侧面具有一在圆周附近区域的凸面部，该第三透镜的像侧面具有位在该光轴附近区域的一凸面部以及位在一圆周附近区域的一凹面部；以及

该第四透镜是一塑料材质，且该第四透镜的物侧面具有一在圆周附近区域的凹面部及一在光轴附近区域的凸面部；

其中，该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有该第一透镜至该第四透镜共四片，EFL为光学成像镜头的系统焦距、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，并满足1.87≦(T₃/T₂)≦3.2、2.81≦(EFL/T₃)≦4.37、EFL≦2毫米、0.25毫米≦T₄的关系式。

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BFL为该第四透镜的像侧面到一成像面在该光轴上的距离、该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T₁，而满足2≦BFL/T₁之关系。

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G₁₂为该第一透镜到该第二透镜之间空气间隙的宽度，而满足1.5≦T₂/G₁₂之关系。

4.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ALT为该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的厚度总合、G₂₃为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙、G₃₄为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙，而满足ALT/(G₂₃+G₃₄)≦14.5之关系。

5.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AAG为该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的三个空气间隙宽度总合、G₁₂为该第一透镜到该第二透镜之间空气间隙的宽度，而满足1.7≦AAG/G₁₂之关系。

6.根据权利要求5所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中BFL为该第四透镜的像侧面到一成像面在该光轴上的距离，而满足3.40≦BFL/T₂之关系。

7.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G₁₂为该第一透镜到该第二透镜之间空气间隙的宽度，而满足1.8≦T₄/G₁₂之关系。

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AAG为该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的三个空气间隙宽度总合、BFL为该第四透镜的像侧面到一成像面在该光轴上的距离，而满足2.8≦BFL/AAG之关系。

9.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T₁、G₂₃为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙、G₃₄为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙，而满足T₁/(G₂₃+G₃₄)≦4.5之关系。

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BFL为该第四透镜的像侧面到一成像面在该光轴上的距离，而满足2.7≦BFL/T4之关系。

11.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G₂₃为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙、G₃₄为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙，而满足T₂/(G₂₃+G₃₄)≦2.5之关系。

12.根据权利要求11所述的一种光学成像镜头，其特征在于：其中ALT为该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的厚度总合、AAG为该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的三个空气间隙宽度总合，而满足4.89≦ALT/AAG之关系。

13.一种电子装置，其特征在于：包含：一机壳；以及一影像模块，其安装在该机壳内，并包括如权利要求1至12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，及设置于该光学成像镜头一像侧的一影像传感器。