CN104730686A

CN104730686A - 光学成像镜头及应用此镜头的电子装置

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Publication number: CN104730686A
Application number: CN201410797932.3A
Authority: CN
Inventors: 许圣伟; 唐子健
Original assignee: Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd
Current assignee: Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: CN104730686B

Abstract

本发明大致上关于一种光学成像镜头。本发明提供一种光学成像镜头沿着一光轴从物侧至像侧依序包含一光圈、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。该光学成像镜头满足T3/AAG≧1.4,(G12+G34)/T2≦1.4以及|V1-V4|≦20三条件。本发明还提供一种电子装置，包含一机壳，及一安装在该机壳内的影像模块，该影像模块包括一前述的光学成像镜头、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。本发明用于光学摄影。

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

近年来,手机和数码相机的普及使得摄影模块(包含光学成像镜头、holder及sensor等)蓬勃发展,手机和数码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。

参照中国台湾地区专利号I422898及I461732皆揭露的四片式透镜结构而言,其第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离均较大,不利手机和数码相机的薄型化,因此极需要开发成像质量良好且镜头长度缩短的镜头。

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一光圈、第一透镜、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,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,各透镜都具有一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面,其中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光轴附近区域的凹面部；该第三透镜的物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部以及一在圆周附近区域的凸面部；该第四透镜的物侧面具有一在光轴附近区域的凸面部,且该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述第一透镜～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的三个空气间隙的总合为AAG。

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。光学成像镜头的有效焦距为EFL,第四透镜的像侧面至成像面在光轴上的长度为BFL。

另外,再定义:f1为该第一透镜的焦距；f2为该第二透镜的焦距；f3为该第三透镜的焦距；f4为该第四透镜的焦距；n1为该第一透镜的折射率；n2为该第二透镜的折射率；n3为该第三透镜的折射率；n4为该第四透镜的折射率；V1为该第一透镜的阿贝系数(Abbe number)；V2为该第二透镜的阿贝系数；V3为该第三透镜的阿贝系数；及V4为该第四透镜的阿贝系数。

本发明光学成像镜头中,满足T3/AAG≧1.4的关系。

本发明光学成像镜头中,满足(G12+G34)/T2≦1.4的关系。

本发明光学成像镜头中,满足|V1-V4|≦20的关系。

本发明光学成像镜头中,满足(T1+T2)/AAG≦3.5的关系。

本发明光学成像镜头中,满足ALT/T2≧5.8的关系。

本发明光学成像镜头中,满足T2/T4≦0.9的关系。

本发明光学成像镜头中,满足EFL/T1≧3.4的关系。

本发明光学成像镜头中,满足ALT/AAG≦6.5的关系。

本发明光学成像镜头中,满足TTL/(G34+T4)≦8.5的关系。

本发明光学成像镜头中,满足EFL/T4≦6.8的关系。

本发明光学成像镜头中,满足(T1+T3)/(G12+G23)≦5.0的关系。

本发明光学成像镜头中,满足(AAG+ALT)/(G12+G34)≦11的关系。

本发明光学成像镜头中,满足TTL/AAG≦11的关系。

本发明光学成像镜头中,满足EFL+BFL≦3.0的关系。

本发明光学成像镜头中,满足EFL/(G12+G23)≦7.5的关系。

本发明光学成像镜头中,满足T1/T2≧1.7的关系。

进一步地,本发明又提供一种应用前述的光学成像镜头的电子装置。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的一像侧的一影像传感器。

附图说明

图1～5是绘示本发明光学成像镜头判断曲率形状方法的示意图。

图6是绘示本发明四片式光学成像镜头的第一实施例的示意图。

图7的A部分是绘示第一实施例在成像面上的纵向球差。

图7的B部分是绘示第一实施例在弧矢方向的像散像差。

图7的C部分是绘示第一实施例在子午方向的像散像差。

图7的D部分是绘示第一实施例的畸变像差。

图8是绘示本发明四片式光学成像镜头的第二实施例的示意图。

图9的A部分是绘示第二实施例在成像面上的纵向球差。

图9的B部分是绘示第二实施例在弧矢方向的像散像差。

图9的C部分是绘示第二实施例在子午方向的像散像差。

图9的D部分是绘示第二实施例的畸变像差。

图10是绘示本发明四片式光学成像镜头的第三实施例的示意图。

图11的A部分是绘示第三实施例在成像面上的纵向球差。

图11的B部分是绘示第三实施例在弧矢方向的像散像差。

图11的C部分是绘示第三实施例在子午方向的像散像差。

图11的D部分是绘示第三实施例的畸变像差。

图12是绘示本发明四片式光学成像镜头的第四实施例的示意图。

图13的A部分是绘示第四实施例在成像面上的纵向球差。

图13的B部分是绘示第四实施例在弧矢方向的像散像差。

图13的C部分是绘示第四实施例在子午方向的像散像差。

图13的D部分是绘示第四实施例的畸变像差。

图14是绘示本发明四片式光学成像镜头的第五实施例的示意图。

图15的A部分是绘示第五实施例在成像面上的纵向球差。

图15的B部分是绘示第五实施例在弧矢方向的像散像差。

图15的C部分是绘示第五实施例在子午方向的像散像差。

图15的D部分是绘示第五实施例的畸变像差。

图16是绘示本发明四片式光学成像镜头的第六实施例的示意图。

图17的A部分是绘示第六实施例在成像面上的纵向球差。

图17的B部分是绘示第六实施例在弧矢方向的像散像差。

图17的C部分是绘示第六实施例在子午方向的像散像差。

图17的D部分是绘示第六实施例的畸变像差。

图18是绘示本发明四片式光学成像镜头的第七实施例的示意图。

图19的A部分是绘示第七实施例在成像面上的纵向球差。

图19的B部分是绘示第七实施例在弧矢方向的像散像差。

图19的C部分是绘示第七实施例在子午方向的像散像差。

图19的D部分是绘示第七实施例的畸变像差。

图20是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的示意图。

图21是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的示意图。

图22是表示第一实施例详细的光学数据。

图23是表示第一实施例详细的非球面数据。

图24是表示第二实施例详细的光学数据。

图25是表示第二实施例详细的非球面数据。

图26是表示第三实施例详细的光学数据。

图27是表示第三实施例详细的非球面数据。

图28是表示第四实施例详细的光学数据。

图29是表示第四实施例详细的非球面数据。

图30是表示第五实施例详细的光学数据。

图31是表示第五实施例详细的非球面数据。

图32是表示第六实施例详细的光学数据。

图33是表示第六实施例详细的非球面数据。

图34是表示第七实施例详细的光学数据。

图35是表示第七实施例详细的非球面数据。

图36表示各实施例的重要参数。

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,在本发明附图中,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)」,是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的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(chiefray)Lc及边缘光线(marginal ray)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:

1.请参照图1,其是一透镜径向上的剖视图。以该剖视图来看,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。

2.如图2所示,该区域的形状凹凸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,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普通技术人员的判断方式,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。

3.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(aperture stop)80,而设置于适当的位置。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的滤镜,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。另外,本发明光学成像镜头1中的各个透镜,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)。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上各透镜间的三个空气间隙宽度的总合即称为AAG。亦即,AAG＝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；光学成像镜头1的整体焦距为EFL；该第四透镜40到该滤光片7在光轴4上的空气间隙为G4F；该滤光片72在光轴4上的厚度为TF；该滤光片72到该成像面71在光轴4上的空气间隙为GFP；第四透镜40的第四像侧面42至成像面71在光轴4上的长度为BFL,即BFL＝G4F+TF+GFP。

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；V1为该第一透镜10的阿贝系数(Abbe number)；V2为该第二透镜20的阿贝系数；V3为该第三透镜30的阿贝系数；及V4为该第四透镜40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7的A部分、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)请参考图7的B部分、子午(tangential)方向的像散像差请参考图7的C部分、以及畸变像差(distortionaberration)请参考图7的D部分。所有实施例中各球差图的Y轴代表视场(Filed),其最高点均为1.0，各实施例中像散图及畸变图的Y轴代表像高，本实施例中系统像高为1.557mm，各实施例中各球差图与像散图X轴则代表成像质量范围。

本发明光学成像镜头1的第一实施例依序包含一光圈80、一第一透镜10、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是设置在物侧2与第一透镜10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为一凸面,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为一凸面,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。此外,第一物侧面11与第一像侧面12均为非球面。

第二透镜20具有负屈光率。朝向物侧2的第二物侧面2为一凹面,具有一位于光轴附近区域的凹面部23以及一圆周附近的凹面部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凸面部27。此外,第二物侧面21与第二像侧面22均为非球面。

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凸面部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凹面部37。此外,第三物侧面31与第三像侧面32均为非球面。

第四透镜40具有负屈光率,朝向物侧2的第四物侧面41具有一位于光轴附近区域的凸面部43以及一在圆周附近的凹面部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。此外,第四物侧面41与第四像侧面42均为非球面。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。这些非球面是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(conic constant)；

a_2i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,半视角(Half Field of View,简称HFOV)为整体光学透镜系统中最大视角(Field ofView)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的物侧面11至该成像面71的距离)为2.612毫米,而像高为1.557毫米,HFOV为42.1788度。第一实施例中各重要参数间的关系列举如下:

T3/AAG＝1.824

(G12+G34)/T2＝0.697

|V1-V4|＝0.000

(T1+T2)/AAG＝2.319

T2/T4＝0.899

ALT/AAG＝5.097

EFL/T4＝6.246

EFL+BFL＝2.574

EFL/(G12+G23)＝7.246

ALT/T2＝5.941

EFL/T1＝4.081

TTL/(G34+T4)＝8.185

(T1+T3)/(G12+G23)＝3.993

(AAG+ALT)/(G12+G34)＝10.191

TTL/AAG＝9.263

T1/T2＝1.702

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,在此要特别说明的是,为了图面的整洁,从第二实施例开始,图中只会标出与第一实施例面形不同处的标号与基本透镜标号,其它和第一实施例相同之处,如像侧面、物侧面、光轴附近区域的面形与圆周附近区域的面形等标号,则不再标出。第二实施例在成像面71上的纵向球差请参考图9的A部分、弧矢方向的像散像差请参考图9的B部分、子午方向的像散像差请参考图9的C部分、畸变像差请参考图9的D部分。第二实施例中各透镜表面的凹凸形状均与第一实施例大致上类似,不同处在于透镜的参数,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2.646毫米,而像高为1.557毫米,HFOV为41.1648度。其各重要参数间的关系为:

T3/AAG＝1.407

(G12+G34)/T2＝0.938

|V1-V4|＝0.000

(T1+T2)/AAG＝1.864

T2/T4＝0.899

ALT/AAG＝4.000

EFL/T4＝6.788

EFL+BFL＝2.627

EFL/(G12+G23)＝6.602

ALT/T2＝6.103

EFL/T1＝4.093

TTL/(G34+T4)＝7.659

(T1+T3)/(G12+G23)＝3.490

(AAG+ALT)/(G12+G34)＝8.133

TTL/AAG＝7.503

T1/T2＝1.844

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11的A部分、弧矢方向的像散像差请参考图11的B部分、子午方向的像散像差请参考图11的C部分、畸变像差请参考图11的D部分。第三实施例中各透镜表面的凹凸形状均与第一实施例大致上类似,不同处在于透镜的参数,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,另外在本实施例中,第一透镜10的第一物侧面11具有一位于圆周附近区域的凹面部14A。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2.657毫米,而像高为1.557毫米,HFOV为40.9076度。其各重要参数间的关系为:

T3/AAG＝1.405

(G12+G34)/T2＝1.200

|V1-V4|＝0.000

(T1+T2)/AAG＝1.725

T2/T4＝0.788

ALT/AAG＝3.834

EFL/T4＝6.792

EFL+BFL＝2.638

EFL/(G12+G23)＝6.473

ALT/T2＝6.914

EFL/T1＝4.085

TTL/(G34+T4)＝7.485

(T1+T3)/(G12+G23)＝3.486

(AAG+ALT)/(G12+G34)＝7.264

TTL/AAG＝7.225

T1/T2＝2.111

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13的A部分、弧矢方向的像散像差请参考图13的B部分、子午方向的像散像差请参考图13的C部分、畸变像差请参考图13的D部分。第四实施例和第一实施例类似,不同处在于透镜的参数,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28所示,非球面数据如图29所示,光学成像镜头长度2.460毫米,而像高为1.557毫米,HFOV为44.6233度。其各重要参数间的关系为:

T3/AAG＝2.048

(G12+G34)/T2＝0.792

|V1-V4|＝0.000

(T1+T2)/AAG＝2.234

T2/T4＝0.800

ALT/AAG＝5.529

EFL/T4＝6.168

EFL+BFL＝2.400

EFL/(G12+G23)＝7.491

ALT/T2＝6.727

EFL/T1＝4.151

TTL/(G34+T4)＝8.198

(T1+T3)/(G12+G23)＝4.350

(AAG+ALT)/(G12+G34)＝10.114

TTL/AAG＝9.614

T1/T2＝1.857

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15的A部分、弧矢方向的像散像差请参考图15的B部分、子午方向的像散像差请参考图15的C部分、畸变像差请参考图15的D部分。第五实施例和第一实施例类似,不同处在于透镜的参数,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,另外在本实施例中,第一透镜10的第一物侧面11具有一位于圆周附近区域的凹面部14B。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2.675毫米,而像高为1.557毫米,HFOV为41.3027度。其各重要参数间的关系为:

T3/AAG＝1.405

(G12+G34)/T2＝1.034

|V1-V4|＝0.000

(T1+T2)/AAG＝1.723

T2/T4＝0.706

ALT/AAG＝3.904

EFL/T4＝6.112

EFL+BFL＝2.617

EFL/(G12+G23)＝5.500

ALT/T2＝7.119

EFL/T1＝4.042

TTL/(G34+T4)＝8.027

(T1+T3)/(G12+G23)＝2.989

(AAG+ALT)/(G12+G34)＝8.651

TTL/AAG＝7.334

T1/T2＝2.141

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17的A部分、弧矢方向的像散像差请参考图17的B部分、子午方向的像散像差请参考图17的C部分、畸变像差请参考图17的D部分。第六实施例与第一实施例类似,不同处在于透镜的参数,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,另外在本实施例中,第一透镜10的第一物侧面11具有一位于圆周附近区域的凹面部14C。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3.344毫米,而像高为1.557毫米,HFOV为34.8568度。其各重要参数间的关系为:

T3/AAG＝1.548

(G12+G34)/T2＝0.612

|V1-V4|＝0.000

(T1+T2)/AAG＝2.996

T2/T4＝0.579

ALT/AAG＝6.459

EFL/T4＝3.351

EFL+BFL＝2.988

EFL/(G12+G23)＝7.494

ALT/T2＝5.823

EFL/T1＝3.402

TTL/(G34+T4)＝4.748

(T1+T3)/(G12+G23)＝4.010

(AAG+ALT)/(G12+G34)＝10.989

TTL/AAG＝9.775

T1/T2＝1.701

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19的A部分、弧矢方向的像散像差请参考图19的B部分、子午方向的像散像差请参考图19的C部分、畸变像差请参考图19的D部分。第七实施例中各透镜表面的凹凸形状均与第一实施例大致上类似,不同处在于透镜的参数,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2.601毫米,而像高为1.557毫米,HFOV为42.5474度。其各重要参数间的关系为:

T3/AAG＝1.877

(G12+G34)/T2＝0.702

|V1-V4|＝0.000

(T1+T2)/AAG＝2.369

T2/T4＝0.896

ALT/AAG＝5.202

EFL/T4＝6.307

EFL+BFL＝2.555

EFL/(G12+G23)＝7.377

ALT/T2＝6.069

EFL/T1＝3.990

TTL/(G34+T4)＝8.330

(T1+T3)/(G12+G23)＝4.144

(AAG+ALT)/(G12+G34)＝10.311

TTL/AAG＝9.485

T1/T2＝1.764

另外,各实施例的重要参数则整理于图36中。

本案的光学成像镜头可达成的功效至少包含:

(1)本发明中,第一透镜的像侧面具有一在圆周附近区域的凸面部,可帮助收集成像光线,搭配光圈位在第一透镜与物侧之间,有助于扩大视场角。

(2)第二透镜的物侧面具有一光轴附近区域的凹面部,第三透镜的该物侧面具有一在光轴附近区域的凹面部以及一在圆周附近区域的凸面部,第四透镜的物侧面具有一在光轴附近区域的凸面部,以上面型搭配,具有改善像差、消除畸变的功效,以促使提升成像质量。

此外,依据以上的各实施例的各重要参数间的关系,通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)第三透镜的曲率半径较大,因此第三透镜的厚度不宜太薄,且应与空气间隙总合AAG保持适当比例,若满足T3/AAG≧1.4,较佳的范围介于1.4～2.1之间,将使透镜间有较佳的配置。

(2)在光学成像镜头缩短的过程中,透镜间的空气间隙与透镜都会愈来愈小,其中第一透镜像侧面圆周附近区域为凸面部,第二透镜物侧面光轴区域附近为凹面部,此面型搭配可使G12缩得较小,而第四透镜的物侧面光轴附近区域为凸面部,因此第四透镜与第三透镜靠得较近,也使G34较小,故若能满足(G12+G34)/T2≦1.4,将使透镜间有较佳的配置。

(3)镜头缩短时,色差会较严重,当满足此关系式|V1-V4|≦20时,镜头消色差的能力较好。

(4)为了缩短镜头长度,尽可能的将透镜厚度和透镜间的空气间隙缩小,但考虑到透镜组合的难度,透镜间的空气间隙通常能缩小的程度,比起透镜厚度能缩小的程度更小,故能满足以下条件式的数值限定,光学成像系统能有较佳配置:(T1+T2)/AAG≦3.5,较佳的范围介于1.7～3.0之间；ALT/AAG≦6.5,较佳的范围介于3.8～6.5之间；(T1+T3)/(G12+G23)≦5,较佳的范围介于2.9～4.4之间。

(5)第二透镜的光学有效径较小,加上第二透镜物侧面光轴附近区域为凹面部,因此第二透镜厚度T2能做得较薄,若能满足以下条件式,可使光学成像系统能有较佳配置:ALT/T2≧5.8,较佳的范围介于5.8～7.2之间；T2/T4≦0.9,较佳的范围介于0.5～0.9之间；T1/T2≧1.7,较佳的范围介于1.7～2.2之间。

(6)当光学镜头系统缩小尺寸时,透镜厚度与系统有效焦距EFL皆会同时缩短,但第一透镜厚度能缩减的比例较大,当满足条件式EFL/T1≧3.4时,较佳的范围介于3.4～4.2之间,可使光学成像系统能有较佳配置。

(7)如上所述,透镜系统做得缩小尺寸的同时,不仅系统焦距EFL及透镜厚度会缩短,透镜间的空气间隙也会跟着变小,但其中第四透镜光学有效径较大,因此相对于EFL能缩小的程度较小,而考虑组装的困难度,G12和G23也不宜做得太小,故若能满足以下条件式,光学成像系统能在长度较短的情况下有较佳的配置:EFL/T4≦6.8,较佳的范围介于3.3～6.8之间；EFL/(G12+G23)≦7.5,较佳的范围介于5.5～7.5之间。

(8)在第一透镜物侧面至成像面之间在光轴上的距离TTL缩短的情况下,其中由于第四透镜的光学有效径较大,相较于其他透镜厚度能变薄的程度较小,而透镜间的空气间隙总合AAG也因为了避免组装困难,而不能无限制缩小,因此若满足以下条件式,能使此光学成像系统有较佳的设计组合:TTL/(G34+T4)≦8.5,较佳的范围介于4.7～8.2之间；TTL/AAG≦11.0,较佳的范围介于7.2～9.8之间。

(9)为了使光学头镜系统变薄,系统有效焦距EFL及第四透镜像侧面至成像面的距离将尽可能缩小,但需要兼顾良好成像质量,因此满足EFL+BFL≦3.0,较佳的范围介于2.4～3.0之间有较佳的光学系统配置。

(10)在缩减透镜间的空气间隙总合AAG,以及透镜厚度总和ALT,以使镜头长度变短的过程中,为了降低组装困难度,且G12及G34能缩短的程度相对较小,故若满足以下条件式,能有较佳的配置。(AAG+ALT)/(G12+G34)≦11.0,较佳的范围介于7.2～11.0之间。

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20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例示前述第一实施例的光学成像镜头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 housingunit)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片72,然而在其他实施例中亦可省略滤光片72的结构,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(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的外侧设置。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。滤光片72,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

1.一种光学成像镜头,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,每个透镜都具有屈光率,且各透镜均包括一朝向物侧使成像光线通过的物侧面,以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面,其中:

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该光轴附近区域的凹面部；

该第三透镜的物侧面具有一在该光轴附近区域的凹面部以及一在圆周附近区域的凸面部；

该第四透镜的物侧面具有一在该光轴附近区域的凸面部；以及

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,此外,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,该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的间隙宽度为G12,该第三透镜与该第四透镜之间在该光轴上的间隙宽度为G34,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AAG,该第一透镜的阿贝系数为V1,该第四透镜的阿贝系数为V4,并满足T3/AAG≧1.4,(G12+G34)/T2≦1.4以及|V1-V4|≦20三条件。

2.如权利要求1所述的光学成像镜头,其特征在于:该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1,并满足(T1+T2)/AAG≦3.5的条件。

3.如权利要求2所述的光学成像镜头,其特征在于:该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的所有透镜的中心厚度总和为ALT,并满足ALT/T2≧5.8的条件。

4.如权利要求1所述的光学成像镜头,其特征在于:该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4,并满足T2/T4≦0.9的条件。

5.如权利要求4所述的光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头的有效焦距为EFL,该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1,并满足EFL/T1≧3.4的条件。

6.如权利要求1所述的光学成像镜头,其特征在于:该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的所有透镜的中心厚度总和为ALT,并满足ALT/AAG≦6.5的条件。

7.如权利要求6所述的光学成像镜头,其特征在于:第一透镜的物侧面至一成像面在光轴上的长度为TTL,该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4,并满足TTL/(G34+T4)≦8.5的条件。

8.如权利要求1所述的光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头的有效焦距为EFL,该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4,并满足EFL/T4≦6.8的条件。

9.如权利要求8所述的光学成像镜头,其特征在于:该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1,该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的间隙宽度为G23,并满足(T1+T3)/(G12+G23)≦5.0的条件。

10.如权利要求8所述的光学成像镜头,其特征在于:该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的所有透镜的中心厚度总和为ALT,并满足(AAG+ALT)/(G12+G34)≦11的条件。

11.如权利要求10所述的光学成像镜头,其特征在于:第一透镜的物侧面至一成像面在光轴上的长度为TTL,并满足TTL/AAG≦11的条件。

12.如权利要求1所述的光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头的有效焦距为EFL,该第四透镜的像侧面至一成像面在该光轴上的长度为BFL,并满足EFL+BFL≦3.0的条件。

13.如权利要求1所述的光学成像镜头,其特征在于:该光学成像镜头的有效焦距为EFL,该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的间隙宽度为G23,并满足EFL/(G12+G23)≦7.5的条件。

14.如权利要求13所述的光学成像镜头,其特征在于:该第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1,并满足T1/T2≧1.7的条件。

15.一种电子装置,包含:

一机壳；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的一像侧的一影像传感器。