TW201329496A - 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭 - Google Patents
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Abstract
一種可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭,該鏡頭從物側至像側依序包含一第一、一第二、一第三,及一第四透鏡,且前述透鏡都包括一物側面及一像側面。該第一透鏡為正屈光率。該第二透鏡為負屈光率,且該物側面與該像側面皆為凹面。該第三透鏡為正屈光率。該第四透鏡的該物側面為曲面,並具有一位於光軸附近區域的凸面部,及一位於圓周附近區域的凹面部。其中,自該第一透鏡到該第四透鏡沿光軸上的空氣間隙總合為AAG,該第三透鏡在光軸的中心厚度為CT3,並滿足下列條件式:AAG/CT3≧1.3。藉此,使得該鏡頭在縮短長度下仍有良好的光學性能。
Description
本發明是有關於一種光學鏡頭,特別是指一種可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭。
近年來,手機和數位相機等攜帶型電子產品的普及使得影像模組(主要包含光學成像鏡頭、模組後座單元(module holder unit)與感測器(sensor)等元件)相關技術蓬勃發展,而手機和數位相機的薄型輕巧化趨勢也讓影像模組的小型化需求愈來愈高,隨著感光耦合元件(Charge Coupled Device,簡稱為CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,簡稱為CMOS)之技術進步和尺寸縮小化,裝載在影像模組中的光學成像鏡頭也需要相應地縮短長度,但是為了避免攝影效果與品質下降,在縮短光學成像鏡頭的長度時仍然要兼顧良好的光學性能。
美國專利公告號7295386為四片式鏡頭,說明書所揭露之其中一實施例中,從第一透鏡物側面至成像平面在光軸上之距離為4.54mm,且其焦距較長(f=5.57 mm)不利鏡頭縮短。
美國專利公告號7365920所揭露之四片式鏡頭,其內容揭露出,第一透鏡物側面至成像平面在光軸上之距離為5.22mm。
臺灣專利公告號M360369為四片式鏡頭,其內容揭露
出,第一透鏡至成像平面在光軸上之距離為4.95mm。
美國專利公開號20080266670所揭露之鏡頭,其第一透鏡至成像平面在光軸上之距離為10.869mm。
上述專利所揭露之成像鏡頭,其鏡頭整體系統長度較長,不符合手機漸趨小型化之需求。
因此,本發明之目的,即在提供一種在縮短鏡頭系統長度的條件下,仍能夠保有良好的光學性能的光學成像鏡頭。
於是,本發明光學成像鏡頭,從物側至像側依序包含一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡,及一第四透鏡,且該第一透鏡至該第四透鏡都包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面。
該第一透鏡為正屈光率的透鏡。該第二透鏡為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡的該物側面為凹面,該第二透鏡的該像側面為凹面。該第三透鏡為正屈光率的透鏡。該第四透鏡的該物側面為曲面,並具有一位於光軸附近區域的凸面部,及一位於圓周附近區域的凹面部。
其中,自該第一透鏡到該第四透鏡沿光軸上的三個空氣間隙總合為AAG,該第三透鏡在光軸的中心厚度為CT3,並滿足下列條件式:AAG/CT3≧1.3。
其中,本發明之光學成像鏡頭整體具有屈光率的透鏡只有四片。
本發明光學成像鏡頭的有益效果在於:藉由該第一透鏡為正屈光率,可以增加聚光能力,使出瞳位置遠離成像,壓低感測元件(Sensor)邊緣處的成像光線的主光線角度(Chief ray angle),達成平行光輸入,並可以確保影像不會失真。該第二透鏡的該像側面為凹面,可以利於修正該第一透鏡產生的像差,確保成像邊緣部分的成像品質。該第三透鏡為正屈光率,則可以分配該第一透鏡的屈光率,以降低系統敏感度。該第四透鏡的該物側面為非球面,可以補正成像邊緣處的像差。再加上,該光學成像鏡頭恆滿足條件式:AAG/CT3≧1.3,則會使AAG和CT3落在合適的範圍內,且CT3值較小,如此一來,以利於縮短鏡頭整體系統長度。
於是,本發明的可攜式電子裝置,包含一機殼,及一安裝在該機殼內的影像模組。
該影像模組包括一如前述所述的光學成像鏡頭、一用於供該光學成像鏡頭設置的鏡筒、一用於供該鏡筒設置的模組基座單元,及一設置於該光學成像鏡頭像側的影像感測器。
本發明可攜式電子裝置的有益效果在於:藉由在該可攜式電子裝置中裝載具有前述的光學成像鏡頭的影像模組,以利該光學成像鏡頭在縮短系統長度的條件下,仍能夠提供良好之光學性能的優勢,在不犧牲光學性能的情形下製出更為薄型輕巧的可攜式電子裝置,使本發明兼具良好的實用性能且有助於輕薄短小化的結構設計,而能滿足更
高的消費需求。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前,要注意的是,在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖3,本發明光學成像鏡頭10之一第一較佳實施例,從物側至像側依序包含一光圈2、一第一透鏡3、一第二透鏡4、一第三透鏡5、一第四透鏡6,及一濾光片7。當由一待拍攝物所發出的光線進入該光學成像鏡頭10,並經由該光圈2、該第一透鏡3、該第二透鏡4、該第三透鏡5、該第四透鏡6,及該濾光片7之後,會在一成像面8(Image Plane)形成一影像。該濾光片7為紅外線濾光片(IR Cut Filter),用於防止光線中的紅外線透射至該成像面8而影響成像品質。補充說明的是,物側是朝向該待拍攝物的一側,而像側是朝向該成像面8的一側。
其中,該第一透鏡3、該第二透鏡4、該第三透鏡5、該第四透鏡6,及該濾光片7都分別具有一朝向物側且使成像光線通過之物側面31、41、51、61、71,及一朝向像側且使成像光線通過之像側面32、42、52、62、72。其中,該等物側面31、41、51、61與該等像側面32、42、52、62皆為非球面。
參閱圖5,在此要特別說明的是,該第一透鏡3至該第
四透鏡6還分別具有一自該物側面31、41、51、61周緣向外延伸且成像光線不通過的物側延伸部310、410、510、610,及一自該像側面32、42、52、62周緣向外延伸且成像光線不通過的像側延伸部320、420、520、620,該第一透鏡3至該第四透鏡6的物側延伸部310、410、510、610和像側延伸部320、420、520、620分別用來供該等透鏡3、4、5、6組裝時所需。圖5主要是用來說明該等透鏡3、4、5、6的物側延伸部310、410、510、610,像側延伸部320、420、520、620與其物側面31、41、51、61,像側面32、42、52、62的連接關係,不應以圖5所呈現的圖面內容限制透鏡的物側面與像側面的表面型式。
此外,為了滿足產品輕量化的需求,該第一透鏡3至該第四透鏡6皆為具備屈光率且都是塑膠材質所製成,但其材質仍不以此為限制。
該第一透鏡3為正屈光率的透鏡,且該第一透鏡3的該物側面31為凸面,該第一透鏡3的該像側面32為凸面。
該第二透鏡4為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡4的該物側面41為凹面,該第二透鏡4的該像側面42為凹面。
該第三透鏡5為正屈光率的透鏡,且該第三透鏡5的該物側面51為凹面,該第三透鏡5的該像側面52為凸面。
該第四透鏡6為負屈光率的透鏡,且該第四透鏡6的
該物側面61為曲面,該第四透鏡6的該像側面62為曲面,該第四透鏡6的該物側面61具有一位於光軸I附近區域的凸面部611,及一位於圓周附近區域的凹面部612,該第四透鏡6的該像側面62具有一位於光軸I附近區域的凹面部621,及一位於圓周附近區域的凸面部622。
該第一較佳實施例的其他詳細光學數據如圖3所示,且該第一較佳實施例的整體系統焦距(effective focal length,簡稱EFL)為2.63mm,半視角(half field of view,簡稱HFOV)為34.05°、光圈值(Fno)為2.2,其系統長度為3.21mm。其中,該系統長度是指由該第一透鏡3的該物側面31到成像面8之間的距離。
此外,從第一透鏡3的物側面31到第四透鏡6的像側面62,共計八個面均是非球面,而該非球面是依下列公式定義:
其中:R:透鏡表面之曲率半徑;Z:非球面之深度(非球面上距離光軸I為Y的點,與相切於非球面光軸I上頂點之切面,兩者間的垂直距離);Y:非球面曲面上的點與光軸I的垂直距離;K:錐面係數(conic constant);a 2i :第2i階非球面係數。
該第一透鏡3的物側面31到第四透鏡6的像側面62
在公式(1)中的各項非球面係數如圖4所示。
另外,該第一較佳實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係為:AAG/CT3=1.94;EFL/CT3=7.65;(AC12+AC34)/CT2=1.21;AAG/CT2=3.34;CT3/CT2=1.72;CT1-CT3=0.25mm;CT3+CT4=0.60mm;CT3/AC12=4.1;其中,CT1為該第一透鏡3在光軸I上的中心厚度;CT2為該第二透鏡4在光軸I上的中心厚度;CT3為該第三透鏡5在光軸I上的中心厚度;CT4為該第四透鏡6在光軸I上的中心厚度;AAG為該第一透鏡3到該第四透鏡6在光軸I上的三個空氣間隙總合;EFL(Effective Focal Length)為該光學成像鏡頭10的有效焦距;AC12為該第一透鏡3到該第二透鏡4在光軸I上的空氣間隙;及AC34為該第三透鏡5到該第四透鏡6在光軸I上的空氣間隙。
再配合參閱圖2,(a)的圖式說明該第一較佳實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration),(b)與(c)的圖式則分別說明該第一較佳實施例在成像面8上有關弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration),及子午(tangential)方向的像散像差,(d)的圖式則說明該第一較佳實施例在成像面8上的畸變像差(distortion aberration)。圖2(a)本第一較佳實施例的縱向球差圖示中,每一種波長所成的曲線皆很靠近並向中間靠近,說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近,由每一波長的曲線的偏斜幅度可看出,不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.03mm範圍內,故本實施例確實明顯改善相同波長的球差,此外,三種代表波長彼此間的距離也都控制在±0.015mm的範圍內,代表不同波長光線的成像位置已相當集中,因而使色像差也獲得明顯改善。
在圖2(b)與2(c)的二個像散像差圖示中,三種代表波長在整個視場範圍內的焦距落在±0.08mm內,且子午方向的焦距更控制在±0.05mm的更小範圍內,說明本第一較佳實施例的光學系統能有效消除像差。而圖2(d)的畸變像差圖式則顯示本第一較佳實施例的畸變像差維持在±1.5%的範圍內,說明本第一較佳實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求,據此說明本第一較佳實施例相較於現有光學鏡頭,在系統長度已縮短至3.21mm的條件下,仍能提供較佳的成像品質,故本第一較佳實施例能在維持良好光學性能之條件下,縮短鏡頭長度以實現更加薄型化的產品設計
。
參閱圖6,為本發明光學成像鏡頭10的一第二較佳實施例,其與該第一較佳實施例大致相似。其中,該第一透鏡3為正屈光率的透鏡,且該第一透鏡3的該物側面31為凸面,該第一透鏡3的該像側面32為凸面。該第二透鏡4為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡4的該物側面41為凹面,該第二透鏡4的該像側面42為凹面。該第三透鏡5為正屈光率的透鏡,且該第三透鏡5的該物側面51為凹面,該第三透鏡5的該像側面52為凸面。該第四透鏡6為負屈光率的透鏡,且該第四透鏡6的該物側面61為曲面,該第四透鏡6的該像側面62為曲面,該第四透鏡6的該物側面61具有一位於光軸I附近區域的凸面部611,及一位於圓周附近區域的凹面部612,該第四透鏡6的該像側面62具有一位於光軸I附近區域的凹面部621,及一位於圓周附近區域的凸面部622。其中,該第二較佳實施例與該第一較佳實施例的主要不同之處在於:
其詳細的光學數據如圖8所示,且該第二較佳實施例的整體系統焦距為2.63mm,半視角(HFOV)為34.04°、光圈值(Fno)為2.2,系統長度則為3.18mm。
如圖9所示,則為該第二較佳實施例的該第一透鏡3的物側面31到第四透鏡6的像側面62在公式(1)中的各項非球面係數。
另外,該第二實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係為:
AAG/CT3=2.17;EFL/CT3=7.94;(AC12+AC34)/CT2=1.33;AAG/CT2=3.61;CT3/CT2=1.66;CT1-CT3=0.25mm;CT3+CT4=0.58mm;CT3/AC12=2.93;配合參閱圖7,由(a)的縱向球差、(b)、(c)的像散像差,以及(d)的畸變像差圖式可看出該第二較佳實施例與第一較佳實施例一樣,所得到的縱向球差的三種代表波長的曲線彼此也相當接近,本第二較佳實施例也有效消除縱向球差,且具有明顯改善的色像差。而本第二較佳實施例所得到的像散像差中三種代表波長在整個視場角範圍內的焦距也都落在±0.08mm的範圍內,且其畸變像差也維持在±1.5%的範圍內,同樣能在系統長度已縮短至3.18mm的條件下提供較佳的成像品質,使本第二較佳實施例也能在維持良好光學性能之條件下,縮短鏡頭長度,而有利於薄型化產品設計。
參閱圖10,為本發明光學成像鏡頭10的一第三較佳實施例,其與該第一較佳實施例大致相似。其中,該第一透鏡3為正屈光率的透鏡,且該第一透鏡3的該物側面31為凸面,該第一透鏡3的該像側面32為凸面。該第二透鏡4為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡4的該物側面41為凹面
,該第二透鏡4的該像側面42為凹面。該第三透鏡5為正屈光率的透鏡,且該第三透鏡5的該物側面51為凹面,該第三透鏡5的該像側面52為凸面。該第四透鏡6為負屈光率的透鏡,且該第四透鏡6的該物側面61為曲面,該第四透鏡6的該像側面62為曲面,該第四透鏡6的該物側面61具有一位於光軸I附近區域的凸面部611,及一位於圓周附近區域的凹面部612,該第四透鏡6的該像側面62具有一位於光軸I附近區域的凹面部621,及一位於圓周附近區域的凸面部622。其中,該第三較佳實施例與該第一較佳實施例的主要不同之處在於:
其詳細的光學數據如圖12所示,且本第三較佳實施例的整體系統焦距為2.68mm,半視角(HFOV)為33.57°、光圈值(Fno)為2.2,系統長度則為3.24mm。
如圖13所示,則為該第三較佳實施例的該第一透鏡3的物側面31到第四透鏡6的像側面62在公式(1)中的各項非球面係數。
另外,該第三較佳實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係為:AAG/CT3=2.09;EFL/CT3=8.02;(AC12+AC34)/CT2=1.14;AAG/CT2=3.16;CT3/CT2=1.51;CT1-CT3=0.27mm;
CT3+CT4=0.59mm;CT3/AC12=3.22;配合參閱圖11,由(a)的縱向球差、(b)、(c)的像散像差,以及(d)的畸變像差圖式可看出該第三較佳實施例與第一較佳實施例一樣,所得到的縱向球差的三種代表波長的曲線彼此也相當接近,本第三較佳實施例也有效消除縱向球差,且具有明顯改善的色像差。而本第三較佳實施例所得到的像散像差中三種代表波長在整個視場角範圍內的焦距也都落在±0.09mm的範圍內,且其畸變像差也維持在±1.5%的範圍內,同樣能在系統長度已縮短至3.24mm的條件下提供較佳的成像品質,使本第三較佳實施例也能在維持良好光學性能之條件下,縮短鏡頭長度,而有利於薄型化產品設計。
參閱圖14,為本發明光學成像鏡頭10的一第四較佳實施例,其與該第一較佳實施例大致相似。其中,該第一透鏡3為正屈光率的透鏡,且該第一透鏡3的該物側面31為凸面,該第一透鏡3的該像側面32為凸面。該第二透鏡4為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡4的該物側面41為凹面,該第二透鏡4的該像側面42為凹面。該第三透鏡5為正屈光率的透鏡,且該第三透鏡5的該物側面51為凹面,該第三透鏡5的該像側面52為凸面。該第四透鏡6為負屈光率的透鏡,且該第四透鏡6的該物側面61為曲面,該第四透鏡6的該像側面62為曲面,該第四透鏡6的該物側面61具有一位於光軸I附近區域的凸面部611,及一位於圓周附
近區域的凹面部612,該第四透鏡6的該像側面62具有一位於光軸I附近區域的凹面部621,及一位於圓周附近區域的凸面部622。其中,該第四較佳實施例與該第一較佳實施例的主要不同之處在於:其詳細的光學數據如圖16所示,且本第四較佳實施例的整體系統焦距為2.63mm,半視角(HFOV)為33.62°、光圈值(Fno)為2.2,系統長度則為3.22mm。
如圖17所示,則為該第四較佳實施例的該第一透鏡3的物側面31到第四透鏡6的像側面62在公式(1)中的各項非球面係數。
另外,該第四較佳實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係為:AAG/CT3=1.33;EFL/CT3=5.7;(AC12+AC34)/CT2=0.76;AAG/CT2=2.23;CT3/CT2=1.67;CT1-CT3=0.001mm;CT3+CT4=0.76mm;CT3/AC12=5.62;配合參閱圖15,由(a)的縱向球差、(b)、(c)的像散像差,以及(d)的畸變像差圖式可看出該第四較佳實施例與第一較佳實施例一樣,所得到的縱向球差的三種代表波長的曲線彼此也相當接近,本第四較佳實施例也有效消除縱向球
差,且具有明顯改善的色像差。而本第四較佳實施例所得到的像散像差中三種代表波長在整個視場角範圍內的焦距也都落在±0.12mm的範圍內,且其畸變像差也維持在±1.1%的範圍內,同樣能在系統長度已縮短至3.22mm的條件下提供較佳的成像品質,使本第四較佳實施例也能在維持良好光學性能之條件下,縮短鏡頭長度,而有利於薄型化產品設計。
參閱圖18,為本發明光學成像鏡頭10的一第五較佳實施例,其與該第一較佳實施例大致相似。其中,該第一透鏡3為正屈光率的透鏡,且該第一透鏡3的該物側面31為凸面,該第一透鏡3的該像側面32為凸面。該第二透鏡4為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡4的該物側面41為凹面,該第二透鏡4的該像側面42為凹面。該第三透鏡5為正屈光率的透鏡,且該第三透鏡5的該物側面51為凹面,該第三透鏡5的該像側面52為凸面。該第四透鏡6為負屈光率的透鏡,且該第四透鏡6的該物側面61為曲面,該第四透鏡6的該像側面62為曲面,該第四透鏡6的該物側面61具有一位於光軸I附近區域的凸面部611,及一位於圓周附近區域的凹面部612,該第四透鏡6的該像側面62具有一位於光軸I附近區域的凹面部621,及一位於圓周附近區域的凸面部622。其中,該第五較佳實施例與該第一較佳實施例的主要不同之處在於:其詳細的光學數據如圖20所示,且本第五較佳實施例的整體系統焦距為2.66mm,半視角(HFOV)為35.61°、光
圈值(Fno)為2.2,系統長度則為3.22mm。
如圖21所示,則為該第五較佳實施例的該第一透鏡3的物側面31到第四透鏡6的像側面62在公式(1)中的各項非球面係數。
另外,該第五較佳實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係為:AAG/CT3=1.32;EFL/CT3=5.8;(AC12+AC34)/CT2=0.76;AAG/CT2=2.22;CT3/CT2=1.68;CT1-CT3=0.015mm;CT3+CT4=0.76mm;CT3/AC12=5.75;配合參閱圖19,由(a)的縱向球差、(b)、(c)的像散像差,以及(d)的畸變像差圖式可看出該第五較佳實施例與第一較佳實施例一樣,所得到的縱向球差的三種代表波長的曲線彼此也相當接近,本第五較佳實施例也有效消除縱向球差,且具有明顯改善的色像差。而本第五較佳實施例所得到的像散像差中三種代表波長在整個視場角範圍內的焦距也都落在±0.08mm的範圍內,且其畸變像差也維持在±1%的範圍內,同樣能在系統長度已縮短至3.22mm的條件下提供較佳的成像品質,使本第五較佳實施例也能在維持良好光學性能之條件下,縮短鏡頭長度,而有利於薄型化產品設
計。
參閱圖22,為本發明光學成像鏡頭10的一第六較佳實施例,其與該第一較佳實施例大致相似。其中,該第一透鏡3為正屈光率的透鏡,且該第一透鏡3的該物側面31為凸面,該第一透鏡3的該像側面32為凸面。該第二透鏡4為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡4的該物側面41為凹面,該第二透鏡4的該像側面42為凹面。該第三透鏡5為正屈光率的透鏡,且該第三透鏡5的該物側面51為凹面,該第三透鏡5的該像側面52為凸面。該第四透鏡6為負屈光率的透鏡,且該第四透鏡6的該物側面61為曲面,該第四透鏡6的該像側面62為曲面,該第四透鏡6的該物側面61具有一位於光軸I附近區域的凸面部611,及一位於圓周附近區域的凹面部612,該第四透鏡6的該像側面62具有一位於光軸I附近區域的凹面部621,及一位於圓周附近區域的凸面部622。其中,該第六較佳實施例與該第一較佳實施例的主要不同之處在於:其詳細的光學數據如圖24所示,且本第六較佳實施例的整體系統焦距為2.63mm,半視角(HFOV)為35.62°、光圈值(Fno)為2.2,系統長度則為3.47mm。
如圖25所示,則為該第六較佳實施例的該第一透鏡3的物側面31到第四透鏡6的像側面62在公式(1)中的各項非球面係數。
另外,該第六較佳實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係為:
AAG/CT3=1.3;EFL/CT3=7.2;(AC12+AC34)/CT2=0.74;AAG/CT2=1.6;CT3/CT2=1.22;CT1-CT3=0.41mm;CT3+CT4=0.72mm;CT3/AC12=4.51;配合參閱圖23,由(a)的縱向球差、(b)、(c)的像散像差,以及(d)的畸變像差圖式可看出該第六較佳實施例與第一較佳實施例一樣,所得到的縱向球差的三種代表波長的曲線彼此也相當接近,本第六較佳實施例也有效消除縱向球差,且具有明顯改善的色像差。而本第六較佳實施例所得到的像散像差中三種代表波長在整個視場角範圍內的焦距也都落在±0.12mm的範圍內,且其畸變像差也維持在±1.2%的範圍內,同樣能在系統長度已縮短至3.47mm的條件下提供較佳的成像品質,使本第六較佳實施例也能在維持良好光學性能之條件下,縮短鏡頭長度,而有利於薄型化產品設計。
再配合參閱圖26,為上述六個較佳實施的各項光學參數的表格圖,當本發明光學成像鏡頭10中的各項光學參數間的關係式滿足下列條件式時,在系統長度縮短為4mm左右的範圍內,仍然會有較佳的光學性能表現,使本發明應用於相關可攜式電子裝置時,能製出更加薄型化的產品:
AAG/CT3≧1.3--------------------(2)
EFL/CT3≧5.6---------------------(3)
(AC12+AC34)/CT2≧0.7---------(4)
CT3/CT2≦1.8---------------------(5)
0≦CT1-CT3≦0.5(單位:mm)-----------------(6)
CT3+CT4≦0.8(單位:mm)---------------------(7)
CT3/AC12≦6----------------------(8)
AAG/CT2≧2.2---------------------(9)
當AAG/CT3滿足上述條件式(2)時,會使AAG和CT3值落在合適的範圍內,而CT3值較小,其代表該第三透鏡5的厚度變薄,所以鏡頭長度較小,而較佳地是滿足1.3≦AAG/CT3≦2.5。
當EFL/CT3滿足上述條件式(3)時,會使得該第三透鏡5的厚度變薄,所以鏡頭長度較小,而較佳地是滿足5.6≦EFL/CT3≦8。
當(AC12+AC34)/CT2滿足上述條件式(4)時,會使得該AC12、AC34與CT2之值落在合適的範圍內,當AC34的值變大時,即代表該第三透鏡5的厚度變薄,以利鏡頭長度較小,而較佳地是滿足0.7≦(AC12+AC34)/CT2≦1.3。
當CT3/CT2滿足上述條件式(5)時,會使得CT3與CT2值落在合適範圍內,且讓該第三透鏡5的厚度大於該第二透鏡4且又不會過厚,反之,當CT3/CT2>1.8時,則該第三透鏡5的厚度變的太厚,而不利以鏡頭長度的縮短,而較佳地是滿足1.2≦CT3/CT2≦1.8。
當CT1-CT3滿足上述條件式(6)時,會使得CT1與CT3的值落在合適範圍內,而使得CT1與CT3的值皆較小,而代表該第一透鏡3與該第三透鏡5的厚度皆較薄,且該第一透鏡3的厚度大於該第三透鏡5,如此一來,以提升整體鏡頭的聚光能力,而可以縮小感測元件(Sensor)的尺寸。而該第一透鏡3也不可以太過於薄,因為該第一透鏡3為正屈光率透鏡,故該物側面31或者是像側面32至少有一面為凸面,當厚度太薄時則亦會造成鏡片邊緣處過薄,而會不利於鏡片的製作,而較佳地是滿足0.2mm≦CT1-CT3≦0.5mm。
當CT3+CT4滿足上述條件式(7)時,會使得CT3與CT4的值落在合適的範圍內,且使得該第三透鏡5與該第四透鏡6的厚度較薄,以利於鏡頭縮短,較佳地是滿足0.58mm≦CT3+CT4≦0.8mm。
當CT3/AC12滿足上述條件式(8)時,會使得該第三透鏡5變薄,而以利於鏡頭長度縮短,較佳地是滿足2.7≦CT3/AC12≦6。
當AAG/CT2滿足上述條件式(9)時,會使得AAG與CT2的值落在合適範圍內,且CT2的值變小,代表該第二透鏡4的厚度變薄,以利於鏡頭長度縮短,較佳地是滿足2.2≦AAG/CT2≦3.61。
歸納上述,本發明光學成像鏡頭10,可獲致下述的功效及優點,故能達到本發明的目的:
一、藉由該第一透鏡3為正屈光率,可以增加聚光能
力,使出瞳位置遠離成像,壓低感測元件(Sensor)邊緣處的成像光線的主光線角度(Chief ray angle),達成平行光輸入,並可以確保影像不會失真。
二、藉由該第二透鏡4的該像側面42為凹面,可以利於修正該第一透鏡3產生的像差,以確保成像邊緣部分的成像品質。該第三透鏡5為正屈光率,則可以分配該第一透鏡3的屈光率,以降低系統敏感度。
三、藉由該第四透鏡6的該物側面61為非球面,可以補正成像邊緣處的像差。再加上,該光學成像鏡頭10恆滿足條件式:AAG/CT3≧1.3,會使AAG和CT3落在合適的範圍內,且CT3值較小,如此一來,以利於縮短鏡頭整體系統長度。
四、本發明藉由相關設計參數之控制,例如AAG/CT3、EFL/CT3、(AC12+AC34)/CT2、CT3/CT2、CT1-CT3、CT3+CT4,及CT3/AC12等參數,使整個系統具有較佳的消除像差能力,例如消除球差之能力,再配合該等透鏡3、4、5、6物側面31、41、51、61或像側面32、42、52、62的凹凸形狀設計與排列,使該光學成像鏡頭10在縮短系統長度的條件下,仍具備能夠有效克服色像差的光學性能,並提供較佳的成像品質。
五、由前述六個較佳實施例的說明,顯示本發明光學成像鏡頭10的設計,其該等較佳實施例的系統長度皆可以縮短到4mm以內,相較於現有的光學成像鏡頭,應用本發明的鏡頭能製造出更薄型化的產品,使本發明具有符合市
場需求的經濟效益。
參閱圖27,為應用前述光學成像鏡頭10的可攜式電子裝置1的一第一較佳實施例,該可攜式電子裝置1包含一機殼11,及一安裝在該機殼11內的影像模組12。在此僅是以手機為例說明該可攜式電子裝置1,但該可攜式電子裝置1的型式不以此為限。
該影像模組12包括一如前所述的光學成像鏡頭10、一用於供該光學成像鏡頭10設置的鏡筒21、一用於供該鏡筒21設置的模組基座單元120,及一設置於該光學成像鏡頭10像側的影像感測器130。該成像面8(見圖1)是形成於該影像感測器130。
該模組基座單元120具有一自動對焦模組121,及一設置於該自動對焦模組121與該影像感測器130之間的影像感測器後座122。其中,該鏡筒21是和該自動對焦模組121沿一軸線Ⅱ同軸設置,且該鏡筒21設置於該自動對焦模組121內側。
參閱圖28,為應用前述光學成像鏡頭10的可攜式電子裝置1的一第二較佳實施例,該第二較佳實施例與該第一較佳實施例的可攜式電子裝置1的主要差別在於:該模組基座單元120為音圈馬達(VCM)型式。該自動對焦模組121具有一與該鏡筒21外側相貼合且沿一軸線Ⅲ設置的鏡座123、一沿該軸線Ⅲ並環繞著該鏡座123外側設置的鏡座後座124、一設置在該鏡座123外側與該鏡座後座124內側之間的線圈125,及一設置在該線圈125外側與該鏡座後座
124內側之間的磁性元件126。
該自動對焦模組121的鏡座123可帶著該鏡筒21及設置在該鏡筒21內的光學成像鏡頭10沿該軸線Ⅲ移動。該影像感測器後座122則與該鏡座後座124相貼合。其中,該紅外線濾光片7則是設置在該影像感測器後座122。該可攜式電子裝置1的第二較佳實施例的其他元件結構則與第一較佳實施例的可攜式電子裝置1類似,在此不再贅述。
藉由安裝該光學成像鏡頭10,由於該光學成像鏡頭10的系統長度能有效縮短,使該可攜式電子裝置1的第一較佳實施例與第二較佳實施例的厚度都能相對縮小進而製出更薄型化的產品,且仍然能夠提供良好的光學性能與成像品質,藉此,使本發明的可攜式電子裝置1除了具有減少機殼原料用量的經濟效益外,還能滿足輕薄短小的產品設計趨勢與消費需求。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
10‧‧‧光學成像鏡頭
2‧‧‧光圈
3‧‧‧第一透鏡
31‧‧‧物側面
310‧‧‧物側延伸部
32‧‧‧像側面
320‧‧‧像側延伸部
4‧‧‧第二透鏡
41‧‧‧物側面
410‧‧‧物側延伸部
42‧‧‧像側面
420‧‧‧像側延伸部
5‧‧‧第三透鏡
51‧‧‧物側面
510‧‧‧物側延伸部
52‧‧‧像側面
520‧‧‧像側延伸部
6‧‧‧第四透鏡
61‧‧‧物側面
610‧‧‧物側延伸部
611‧‧‧凸面部
612‧‧‧凹面部
62‧‧‧像側面
620‧‧‧像側延伸部
621‧‧‧凹面部
622‧‧‧凸面部
7‧‧‧濾光片
71‧‧‧物側面
72‧‧‧像側面
8‧‧‧成像面
I‧‧‧光軸
1‧‧‧電子裝置
11‧‧‧機殼
120‧‧‧模組基座單元
121‧‧‧自動對焦模組
122‧‧‧影像感測器後座
123‧‧‧鏡座
124‧‧‧鏡頭後座
125‧‧‧線圈
126‧‧‧磁性元件
130‧‧‧影像感測器
21‧‧‧鏡筒
Ⅱ、Ⅲ‧‧‧軸線
圖1是一配置示意圖,說明本發明光學成像鏡頭的一第一較佳實施例;圖2是該第一較佳實施例的縱向球差與各項像差圖;圖3是一表格圖,說明該第一較佳實施例的各透鏡的光學數據;
圖4是一表格圖,說明該第一較佳實施例的各透鏡的非球面係數;圖5是一透鏡結構從中間剖切後的一立體示意圖,說明該第一透鏡至該第四透鏡分別具有一物側延伸部及一像側延伸部的情形;圖6是一配置示意圖,說明本發明光學成像鏡頭的一第二較佳實施例;圖7是該第二較佳實施例的縱向球差與各項像差圖;圖8是一表格圖,說明該第二較佳實施例的各透鏡的光學數據;圖9是一表格圖,說明該第二較佳實施例的各透鏡的非球面係數;圖10是一配置示意圖,說明本發明光學成像鏡頭的一第三較佳實施例;圖11是該第三較佳實施例的縱向球差與各項像差圖;圖12是一表格圖,說明該第三較佳實施例的各透鏡的光學數據;圖13是一表格圖,說明該第三較佳實施例的各透鏡的非球面係數;圖14是一配置示意圖,說明本發明光學成像鏡頭的一第四較佳實施例;圖15是該第四較佳實施例的縱向球差與各項像差圖;圖16是一表格圖,說明該第四較佳實施例的各透鏡的光學數據;
圖17是一表格圖,說明該第四較佳實施例的各透鏡的非球面係數;圖18是一配置示意圖,說明本發明光學成像鏡頭的一第五較佳實施例;圖19是該第五較佳實施例的縱向球差與各項像差圖;圖20是一表格圖,說明該第五較佳實施例的各透鏡的光學數據;圖21是一表格圖,說明該第五較佳實施例的各透鏡的非球面係數;圖22是一配置示意圖,說明本發明光學成像鏡頭的一第六較佳實施例;圖23是該第六較佳實施例的縱向球差與各項像差圖;圖24是一表格圖,說明該第六較佳實施例的各透鏡的光學數據;圖25是一表格圖,說明該第六較佳實施例的各透鏡的非球面係數;圖26是一表格圖,說明該光學成像鏡頭的該第一較佳實施例至該第六較佳實施例的各項光學參數;圖27是一剖視示意圖,說明本發明可攜式電子裝置的一第一較佳實施例;及圖28是一剖視示意圖,說明本發明可攜式電子裝置的一第二較佳實施例。
10‧‧‧光學成像鏡頭
2‧‧‧光圈
3‧‧‧第一透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
4‧‧‧第二透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
5‧‧‧第三透鏡
51‧‧‧物側面
52‧‧‧像側面
6‧‧‧第四透鏡
61‧‧‧物側面
611‧‧‧凸面部
612‧‧‧凹面部
62‧‧‧像側面
621‧‧‧凹面部
622‧‧‧凸面部
7‧‧‧濾光片
71‧‧‧物側面
72‧‧‧像側面
8‧‧‧成像面
I‧‧‧光軸
Claims (19)
- 一種光學成像鏡頭,從物側至像側依序包含一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡,及一第四透鏡,且該第一透鏡至該第四透鏡都包括一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面:該第一透鏡為正屈光率的透鏡;該第二透鏡為負屈光率的透鏡,且該第二透鏡的該物側面為凹面,該第二透鏡的該像側面為凹面;該第三透鏡為正屈光率的透鏡;及該第四透鏡的該物側面為曲面,並具有一位於光軸附近區域的凸面部,及一位於圓周附近區域的凹面部;其中,自該第一透鏡到該第四透鏡沿光軸上的三個空氣間隙總合為AAG,該第三透鏡在光軸的中心厚度為CT3,並滿足下列條件式:AAG/CT3≧1.3;其中,該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有四片。
- 根據申請專利範圍第1項所述之光學成像鏡頭,其中,該光學成像鏡頭的系統焦距為EFL,並滿足下列條件式:EFL/CT3≧5.6。
- 根據申請專利範圍第2項所述之光學成像鏡頭,其中,自該第一透鏡到該第二透鏡沿光軸上的空氣間隙為AC12,自該第三透鏡到該第四透鏡沿光軸上的空氣間隙為AC34,該第二透鏡在光軸的中心厚度為CT2,並滿足下列條件式:(AC12+AC34)/CT2≧0.7。
- 根據申請專利範圍第3項所述之光學成像鏡頭,其中,該第一透鏡在光軸的中心厚度為CT1,並滿足下列條件式:0mm≦CT1-CT3≦0.5mm。
- 根據申請專利範圍第4項所述之光學成像鏡頭,其中,進一步滿足下列條件式:CT3/CT2≦1.8。
- 根據申請專利範圍第4項所述之光學成像鏡頭,其中,該第四透鏡在光軸的中心厚度為CT4,並滿足下列條件式:CT3+CT4≦0.8mm。
- 根據申請專利範圍第2項所述之光學成像鏡頭,其中,該第二透鏡在光軸的中心厚度為CT2,並滿足下列條件式:AAG/CT2≧2.2。
- 根據申請專利範圍第7項所述之光學成像鏡頭,其中,該第一透鏡在光軸的中心厚度為CT1,並滿足下列條件式:0.2mm≦CT1-CT3≦0.5mm。
- 根據申請專利範圍第7項所述之光學成像鏡頭,其中,該第四透鏡在光軸的中心厚度為CT4,並滿足下列條件式:CT3+CT4≦0.8mm。
- 根據申請專利範圍第1項所述之光學成像鏡頭,其中,自該第一透鏡到該第二透鏡沿光軸上的空氣間隙為AC12,自該第三透鏡到該第四透鏡沿光軸上的空氣間隙為AC34,該第二透鏡在光軸的中心厚度為CT2,並滿足下列條件式:(AC12+AC34)/CT2≧0.7。
- 根據申請專利範圍第10項所述之光學成像鏡頭,其中,進一步滿足下列條件式:CT3/CT2≦1.8。
- 根據申請專利範圍第11項所述之光學成像鏡頭,其中,該第四透鏡在光軸的中心厚度為CT4,並滿足下列條件式:CT3+CT4≦0.8mm。
- 根據申請專利範圍第10項所述之光學成像鏡頭,其中,進一步滿足下列條件式:CT3/AC12≦6。
- 根據申請專利範圍第13項所述之光學成像鏡頭,其中,該第四透鏡在光軸的中心厚度為CT4,並滿足下列條件式:CT3+CT4≦0.8mm。
- 根據申請專利範圍第1項所述之光學成像鏡頭,其中,該第二透鏡在光軸的中心厚度為CT2,並滿足下列條件式:CT3/CT2≦1.8。
- 根據申請專利範圍第15項所述之光學成像鏡頭,其中,該第一透鏡在光軸的中心厚度為CT1,並滿足下列條件式:0.1mm≦CT1-CT3≦0.5mm。
- 一種可攜式電子裝置,包含:一機殼;及一影像模組,是安裝在該機殼內,並包括一如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的光學成像鏡頭、一用於供該光學成像鏡頭設置的鏡筒、一用於供該鏡筒設置的模組基座單元,及一設置於該光學成像鏡頭像側的影像感測器。
- 根據申請專利範圍第17項所述之可攜式電子裝置,其中,該模組基座單元具有一自動對焦模組,該自動對焦模組具有一與該鏡筒外側相貼合且沿一軸線設置的鏡座, 及一沿該軸線並環繞著該鏡座外側設置的鏡頭後座,該鏡座可帶著該鏡筒與設置於該鏡筒內的光學成像鏡頭沿該軸線移動,以控制該光學成像鏡頭的移動對焦。
- 根據申請專利範圍第18項所述的可攜式電子裝置,其中,該模組基座單元還具有一位於該鏡頭後座和該影像感測器之間的影像感測器基座,且該影像感測器基座和該鏡頭後座相貼合。
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