TW201544864A

TW201544864A - 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置

Info

Publication number: TW201544864A
Application number: TW104114176A
Authority: TW
Inventors: 張仲志; 張加欣; 江依達
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2015-12-01
Also published as: CN105445901B; TWI521256B; US20160316116A1; CN105445901A

Abstract

一種光學成像鏡頭，第一透鏡具正屈光率，物側面在光軸附近具凸面部，像側面在圓周附近具凸面部。第二透鏡具負屈光率、物側面在光軸附近具凸面部與在圓周附近具凹面部、像側面在圓周附近具凹面部。第三透鏡之物側面在圓周附近具有凹面部、像側面在光軸附近具凸面部與在圓周附近具凸面部。第四透鏡之物側面在光軸附近具凸面部、像側面在光軸附近具有凹面部與在圓周附近具凸面部。ALT為第一透鏡到第四透鏡的厚度總合、第三透鏡的厚度為T3、υ1為第一透鏡的阿貝係數、υ3為第三透鏡的阿貝係數，滿足20≦|υ1-υ3|與3.3≦ALT/T3。

Description

光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置

本發明大致上關於一種光學成像鏡頭，與包含此光學成像鏡頭之電子裝置。具體而言，本發明特別是指一種具有較短鏡頭長度之光學成像鏡頭，及應用此光學成像鏡頭之電子裝置，而應用於行動電話、平板電腦等手持式電子產品中。

消費性電子產品的規格日新月異，追求輕薄短小的腳步也未曾放慢，因此光學鏡頭等電子產品的關鍵零組件在規格上也必須持續提升，以符合消費者的需求。而光學鏡頭最重要的特性不外乎就是成像品質與體積。

光學鏡頭設計並非單純將成像品質佳的鏡頭等比例縮小就能製作出兼具成像品質與微型化的光學鏡頭，設計過程牽涉到材料特性，還必須考量到組裝良率等生產面的實際問題。

綜上所述，微型化鏡頭的技術難度明顯高出傳統鏡頭，因此如何製作出符合消費性電子產品需求的光學鏡頭，並持續提升其成像品質，長久以來一直是本領域所熱切追求的目標。

於是，本發明提出一種較短鏡頭長度與良好光學性能的光學成像鏡頭。本發明四片式成像鏡頭從物側至像側，在光軸上依序安排有光圈、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡都分別具有朝向物側的物側面以及朝向像側的像側面。此光學成像鏡頭只有此四片具有屈光率的透鏡。

第一透鏡具有正屈光率，第一透鏡的物側面在其光軸附近區域具有凸面部，第一透鏡的像側面在其圓周附近區域具有凸面部。第二透鏡具有負屈光率、第二透鏡的物側面在其光軸附近區域具有凸面部而在其圓周附近區域具有凹面部、第二透鏡的像側面在其圓周附近區域具有凹面部。第三透鏡之物側面在其圓周附近區域具有凹面部、第三透鏡之像側面在其光軸附近區域具有凸面部而在其圓周附近區域具有凸面部。第四透鏡之物側面在其光軸附近區域具有凸面部、第四透鏡之像側面在其光軸附近區域具有凹面部而在其圓周附近區域具有凸面部。ALT為第一透鏡到第四透鏡在光軸上的厚度總合、第三透鏡在光軸上的中心厚度為T₃、υ₁為第一透鏡的阿貝係數(Abbe number)、υ₃為第三透鏡的阿貝係數，而滿足20≦|υ₁-υ₃|與3.3≦ALT/T₃。

在本發明光學成像鏡頭中，第二透鏡在光軸上的中心厚度為T₂、第三透鏡在光軸上的中心厚度為T₃，而滿足0.52≦T₂/T₃之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡在光軸上的中心厚度為T₁、G₁₂為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足4.8≦T₁/G₁₂之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，G₃₄為第三透鏡到第四透鏡在光軸上的空氣間隙，而滿足12.5≦ALT/G₃₄之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，第二透鏡在光軸上的中心厚度為T₂、G₂₃為第二透鏡到第三透鏡在光軸上的空氣間隙，而滿足0.55≦T₂/G₂₃之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，AAG為第一透鏡到第四透鏡在光軸上的三個空氣間隙寬度總合、第四透鏡在光軸上的中心厚度為T₄，而滿足1.6≦AAG/T₄之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡在光軸上的中心厚度為T₁，而滿足1.7≦T₁/T₂之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，第四透鏡在光軸上的中心厚度為T₄，而滿足4.2≦ALT/T₄之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，G₂₃為第二透鏡到第三透鏡在光軸上的空氣間隙，而滿足3.75≦ALT/G₂₃之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，AAG為第一透鏡到第四透鏡在光軸上的三個空氣間隙寬度總合，而滿足1.25≦AAG/T₃之關係。

在本發明光學成像鏡頭中，第四透鏡在光軸上的中心厚度為T₄、G₁₂為第一透鏡到第二透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足3.1≦T₄/G₁₂之關係。

進一步，本發明又提供一種應用前述光學成像鏡頭的電子裝置。本發明的電子裝置，包含機殼，與安裝在機殼內的影像模組。影像模組包括：符合前述技術特徵的光學成像鏡頭、用於供光學成像鏡頭設置的鏡筒、用於供鏡筒設置的模組後座單元、用於供模組後座單元設置之基板，以及設置於基板且位於光學成像鏡頭像側的影像感測器。

1‧‧‧光學成像鏡頭

2‧‧‧物側

3‧‧‧像側

4‧‧‧光軸

E‧‧‧延伸部

10‧‧‧第一透鏡

11‧‧‧物側面

12‧‧‧像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凸面部

17‧‧‧凸面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧物側面

22‧‧‧像側面

23‧‧‧凸面部

24‧‧‧凹面部

26‧‧‧凹面部

27‧‧‧凹面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧物側面

32‧‧‧像側面

33‧‧‧凹面部

34‧‧‧凹面部

36‧‧‧凸面部

37‧‧‧凸面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧物側面

42‧‧‧像側面

43‧‧‧凸面部

44‧‧‧凹面部

46‧‧‧凹面部

47‧‧‧凸面部

70‧‧‧濾光片

71‧‧‧成像面

79‧‧‧影像感測器

80‧‧‧光圈

100‧‧‧可攜式電子裝置

110‧‧‧機殼

120‧‧‧影像模組

130‧‧‧鏡筒

140‧‧‧模組後座單元

141‧‧‧鏡頭後座

142‧‧‧第一座體

143‧‧‧第二座體

144‧‧‧線圈

145‧‧‧磁性元件

146‧‧‧影像感測器後座

172‧‧‧基板

200‧‧‧可攜式電子裝置

I-I’‧‧‧軸線

圖1至圖5繪示本發明光學成像鏡頭判斷曲率形狀方法之示意圖。

第6圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第一實施例之示意圖。

第7A圖繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。

第7B圖繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。

第7C圖繪示第一實施例在子午方向的像散像差。

第7D圖繪示第一實施例的畸變像差。

第8圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第二實施例之示意圖。

第9A圖繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。

第9B圖繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。

第9C圖繪示第二實施例在子午方向的像散像差。

第9D圖繪示第二實施例的畸變像差。

第10圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第三實施例之示意圖。

第11A圖繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。

第11B圖繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。

第11C圖繪示第三實施例在子午方向的像散像差。

第11D圖繪示第三實施例的畸變像差。

第12圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第四實施例之示意圖。

第13A圖繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。

第13B圖繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。

第13C圖繪示第四實施例在子午方向的像散像差。

第13D圖繪示第四實施例的畸變像差。

第14圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第五實施例之示意圖。

第15A圖繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。

第15B圖繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。

第15C圖繪示第五實施例在子午方向的像散像差。

第15D圖繪示第五實施例的畸變像差。

第16圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第六實施例之示意圖。

第17A圖繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。

第17B圖繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。

第17C圖繪示第六實施例在子午方向的像散像差。

第17D圖繪示第六實施例的畸變像差。

第18圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第七實施例之示意圖。

第19A圖繪示第七實施例在成像面上的縱向球差。

第19B圖繪示第七實施例在弧矢方向的像散像差。

第19C圖繪示第七實施例在子午方向的像散像差。

第19D圖繪示第七實施例的畸變像差。

第20圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第八實施例之示意圖。

第21A圖繪示第八實施例在成像面上的縱向球差。

第21B圖繪示第八實施例在弧矢方向的像散像差。

第21C圖繪示第八實施例在子午方向的像散像差。

第21D圖繪示第八實施例的畸變像差。

第22圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第九實施例之示意圖。

第23A圖繪示第九實施例在成像面上的縱向球差。

第23B圖繪示第九實施例在弧矢方向的像散像差。

第23C圖繪示第九實施例在子午方向的像散像差。

第23D圖繪示第九實施例的畸變像差。

第24圖繪示應用本發明四片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝置的第一較佳實施例之示意圖。

第25圖繪示應用本發明四片式光學成像鏡頭的可攜式電子裝置的第二較佳實施例之示意圖。

第26圖表示第一實施例詳細的光學數據。

第27圖表示第一實施例詳細的非球面數據。

第28圖表示第二實施例詳細的光學數據。

第29圖表示第二實施例詳細的非球面數據。

第30圖表示第三實施例詳細的光學數據。

第31圖表示第三實施例詳細的非球面數據。

第32圖表示第四實施例詳細的光學數據。

第33圖表示第四實施例詳細的非球面數據。

第34圖表示第五實施例詳細的光學數據。

第35圖表示第五實施例詳細的非球面數據。

第36圖表示第六實施例詳細的光學數據。

第37圖表示第六實施例詳細的非球面數據。

第38圖表示第七實施例詳細的光學數據。

第39圖表示第七實施例詳細的非球面數據。

第40圖表示第八實施例詳細的光學數據。

第41圖表示第八實施例詳細的非球面數據。

第42圖表示第九實施例詳細的光學數據。

第43圖表示第九實施例詳細的非球面數據。

第44圖表示各實施例之重要參數。

在開始詳細描述本發明之前，首先要說明的是，在本發明圖式中，類似的元件是以相同的編號來表示。其中，本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率(或負屈光率)」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光率為正(或為負)。該像側面、物側面定義為成像光線通過的範圍，其中成像光線包括了主光線(chief ray)Lc及邊緣光線(marginal ray)Lm，如圖1所示，I為光軸且此一透鏡是以該光軸I為對稱軸徑向地相互對稱，光線通過光軸上的區域為光軸附近區域A，邊緣光線通過的區域為圓周附近區域C，此外，該透鏡還包含一延伸部E(即圓周附近區域C徑向上向外的區域)，用以供該透鏡組裝於一光學成像鏡頭內，理想的成像光線並不會通過該延伸部E，但該延伸部E之結構與形狀並不限於此，以下之實施例為求圖式簡潔均省略了部分的延伸部。更詳細的說，判定面形或光軸附近區域、圓周附近區域、或多個區域的範圍的方法如下。

請繼續參照圖1，其係一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區域的範圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸的一交點，而一轉換點是位於該透鏡表面上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有複數個轉換點，則依序為第一轉換點，第二轉換點，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠的轉換點為第N轉換點。中心點和第一轉換點之間的範圍為光軸附近區域，第N轉換點徑向上向外的區域為圓周附近區域，中間可依各轉換點區分不同的區域。此外，有效半徑為邊緣光線Lm與透鏡表面交點到光軸I上的垂直距離。

如圖2所示，該區域的形狀凹凸係以平行通過該區域的光線(或光線延伸線)與光軸的交點在像側或物側來決定(光線焦點判定方式)。舉例言之，當光線通過該區域後，光線會朝像側聚焦，與光軸的焦點會位在像側，例如圖2中R點，則該區域為凸面部。反之，若光線通過該某區域後，光線會發散，其延伸線與光軸的焦點在物側，例如圖2中M點，則該區域為凹面部，所以中心點到第一轉換點間為凸面部，第一轉換點徑向上向外的區域為凹面部；由圖2可知，該轉換點即是凸面部轉凹面部的分界點，因此可定義該區域與徑向上相鄰該區域的內側的區域，係以該轉換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸附近區域的面形判斷可依該領域中通常知識者的判斷方式，以R值(指近軸的曲率半徑，通常指光學軟體中的透鏡資料庫(lens data)上的R值)正負判斷凹凸。以物側面來說，當R值為正時，判定為凸面部，當R值為負時，判定為凹面部；以像側面來說，當R值為正時，判定為凹面部，當R值為負時，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點判定方式相同。

若該透鏡表面上無轉換點，該光軸附近區域定義為有效半徑的0~50%，圓周附近區域定義為有效半徑的50~100%。

圖3範例一的透鏡像側表面在有效半徑上僅具有第一轉換點，則第一區為光軸附近區域，第二區為圓周附近區域。此透鏡像側面的R值為正，故判斷光軸附近區域具有一凹面部；圓周附近區域的面形和徑向上緊鄰該區域的內側區域不同。即，圓周附近區域和光軸附近區域的面形不同；該圓周附近區域係具有一凸面部。

圖4範例二的透鏡物側表面在有效半徑上具有第一及第二轉換點，則第一區為光軸附近區域，第三區為圓周附近區域。此透鏡物側面的R值為正，故判斷光軸附近區域為凸面部；第一轉換點與第二轉換點間的區域(第二區)具有一凹面部，圓周附近區域(第三區)具有一凸面部。

圖5範例三的透鏡物側表面在有效半徑上無轉換點，此時以有效半徑0%~50%為光軸附近區域，50%~100%為圓周附近區域。由於光軸附近區域的R值為正，故此物側面在光軸附近區域具有一凸面部；而圓周附近區域與光軸附近區域間無轉換點，故圓周附近區域具有一凸面部。

如圖6所示，本發明光學成像鏡頭1，從放置物體(圖未示)的物側2至成像的像側3，沿著光軸(optical axis)4，依序包含有一光圈80、第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、濾光片70及成像面(image plane)71。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30都可以是由透明的塑膠材質所製成，本發明不以此為限。在本發明光學成像鏡頭1中，具有屈光率的鏡片總共只有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40等這四片透鏡而已。光軸4為整個光學成像鏡頭1的光軸，所以每個透鏡的光軸和光學成像鏡頭1的光軸都是相同的。

此外，光學成像鏡頭1還包含光圈(aperture stop)80，而設置於適當之位置。在圖6中，光圈80是設置在物側2與第一透鏡10之間。當由位於物側2之待拍攝物(圖未示)所發出的光線(圖未示)進入本發明光學成像鏡頭1時，即會經由光圈80、第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40與濾光片70之後，會在像側3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。在本發明各實施例中，選擇性設置的濾光片70還可以是具各種合適功能之濾鏡，可濾除特定波長的光線(例如紅外線)，設於該第四透鏡的朝向像側的一面與成像面之間。

本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，都分別具有朝向物側2的物側面，與朝向像側3的像側面。另外，本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，亦都具有接近光軸4的光軸附近區域、與遠離光軸4的圓周附近區域。例如，第一透鏡10具有第一物側面11與第一像側面12；第二透鏡20具有第二物側面21與第二像側面22；第三透鏡30具有第三物側面31與第三像側面32；第四透鏡40具有第四物側面41與第四像側面42。

本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，還都分別具有位在光軸4上的中心厚度T。例如，第一透鏡10具有第一透鏡厚度T₁、第二透鏡20具有第二透鏡厚度T₂、第三透鏡30具有第三透鏡厚度T₃以及第四透鏡40具有第四透鏡厚度T₄。所以，在光軸4上光學成像鏡頭1中透鏡的中心厚度總合稱為ALT。亦即，ALT=T₁+T₂+T₃+T₄。

另外，本發明光學成像鏡頭1中在各個透鏡之間又具有位在光軸4上的空氣間隙(air gap)。例如，第一透鏡10到第二透鏡20之間空氣間隙寬度稱為G₁₂、第二透鏡20到第三透鏡30之間空氣間隙寬度稱為G₂₃、第三透鏡30到第四透鏡40之間空氣間隙寬度稱為G₃₄。所以，第一透鏡10到第四透鏡40之間位於光軸4上各透鏡間之三個空氣間隙寬度之總合即稱為AAG。亦即，AAG=G₁₂+G₂₃+G₃₄。

另外，第一透鏡10的物側面11至成像面在光軸上的長度為TTL。光學成像鏡頭的整體焦距為EFL。

另外，再定義：f1為該第一透鏡10的焦距；f2為該第二透鏡20的焦距；f3為該第三透鏡30的焦距；f4為該第四透鏡40的焦距；n1為該第一透鏡10的折射率；n2為該第二透鏡20的折射率；n3為該第三透鏡30的折射率；n4為該第四透鏡40的折射率；υ₁為該第一透鏡10的阿貝係數(Abbe number)；υ₂為該第二透鏡20的阿貝係數；υ₃為該第三透鏡30的阿貝係數；及υ₄為該第四透鏡10的阿貝係數。

第一實施例

請參閱圖6，例示本發明光學成像鏡頭1的第一實施例。第一實施例在成像面71上的縱向球差(longitudinal spherical aberration)請參考圖7A、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)請參考圖7B、子午(tangential)方向的像散像差請參考圖7C、以及畸變像差(distortion aberration)請參考圖7D。所有實施例中各球差圖之Y軸代表視場，其最高點均為1.0，此實施例中各像散圖及畸變圖之Y軸代表像高，系統像高為1.792公厘。

第一實施例之光學成像鏡頭系統1主要由具有屈光率之四片透鏡、濾光片70、光圈80、與成像面71所構成。光圈80是設置在物側2與第一透鏡10之間。濾光片70可以防止特定波長的光線(例如紅外線)投射至成像面而影響成像品質。

第一透鏡10具有正屈光率。朝向物側2的第一物側面11為凸面，具有位於光軸附近區域的凸面部13以及位於圓周附近區域的凸面部14，朝向像側3的第一像側面12亦為凸面，具有位於光軸附近區域的凸面部16以及位於圓周附近區域的凸面部17。第一透鏡之物側面11及像側面12皆為非球面。

第二透鏡20具有負屈光率。朝向物側2的第二物側面21為凹面，並具有位於光軸附近區域的凸面部23以及位於圓周附近區域的凹面部24，朝向像側3的第二像側面22具有位於光軸附近區域的凹面部26以及位於圓周附近區域的凹面部27。第二透鏡20之物側面21及像側面22皆為非球面。

第三透鏡30具有正屈光率，朝向物側2的第三物側面31具有位於光軸附近區域的凹面部33，以及位於圓周附近區域的凹面部34，而朝向像側3的第三像側面32具有位於光軸附近區域的凸面部36以及在圓周附近的凸面部37。第三透鏡30之物側面31及像側面32皆為非球面。

第四透鏡40具有負屈光率，朝向物側2的第四物側面41具有位於光軸附近區域的凸面部43，以及位於圓周附近區域的凹面部44，而朝向像側3的第四像側面42具有位於光軸附近區域的凹面部46以及在圓周附近的凸面部47。第四透鏡40之物側面41及像側面42皆為非球面。濾光片70位於第四透鏡40以及成像面71之間。

在本發明光學成像鏡頭1中，從第一透鏡10到第四透鏡40中，所有物側面11/21/31/41與像側面12/22/32/42共計八個曲面，均為非球面。此等非球面係經由下列公式所定義：

其中：Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；Z：非球面深度(非球面上距離光軸為Y的點，與相切於非球面光軸上頂點之切面，兩者間的垂直距離)；R：透鏡表面之曲率半徑；K：圓錐係數；a_i：第i階非球面係數。

第一實施例成像透鏡系統的光學數據如圖26所示，非球面數據如圖27所示。在以下實施例之光學透鏡系統中，整體光學透鏡系統的光圈值(f-number)為Fno，半視角(Half Field of View，簡稱HFOV)為整體光學透鏡系統中最大視角(Field of View)的一半，又曲率半徑、厚度及焦距的單位為公厘(mm)。而系統像高為1.792公厘，HFOV為30.6783度。第一實施例中各重要參數間的關係列舉如下：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=4.997

T₂/T₃=0.704

T₁/G₁₂=8.099

ALT/G₃₄=12.510

T₂/G₂₃=0.567

AAG/T₄=1.602

T₁/T₂=2.994

ALT/T₄=4.213

T₁/G₁₂=8.099

ALT/G₂₃=4.028

AAG/T₄=1.602

AAG/T₃=1.900

T₄/G₁₂=4.558

ALT/G₂₃=4.028

第二實施例

請參閱圖8，例示本發明光學成像鏡頭1的第二實施例。請注意，從第二實施例開始，為簡化並清楚表達圖式，僅在圖上特別標示各透鏡與第一實施例不同之面型，而其餘與第一實施例的透鏡相同的面型，例如凹面部或是凸面部則不另外標示。第二實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖9A、弧矢方向的像散像差請參考圖9B、子午方向的像散像差請參考圖9C、畸變像差請參考圖9D。第二實施例之設計與第一實施例類似。第二實施例的半視場角大於第一實施例，而第二實施例比第一實施例易於製造因此良率較高。第二實施例詳細的光學數據如圖28所示，非球面數據如圖29所示。系統像高為1.792公厘，HFOV為30.8083度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=4.373

T₂/T₃=0.614

T₁/G₁₂=5.294

ALT/G₃₄=12.510

T₂/G₂₃=0.638

AAG/T₄=1.606

T₁/T₂=2.832

ALT/T₄=4.282

T₁/G₁₂=5.294

ALT/G₂₃=4.544

AAG/T₄=1.606

AAG/T₃=1.640

T₄/G₁₂=3.111

ALT/G₂₃=4.544

第三實施例

請參閱圖10，例示本發明光學成像鏡頭1的第三實施例。第三實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖11A、弧矢方向的像散像差請參考圖11B、子午方向的像散像差請參考圖11C、畸變像差請參考圖11D。第三實施例之設計與第一實施例類似。第三實施例的半視場角大於第一實施例，第三實施例的光圈值小於第一實施例，而第三實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。第三實施例詳細的光學數據如圖30所示，非球面數據如圖31所示，系統像高為1.792公厘，HFOV為30.7372度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=3.911

T₂/T₃=0.527

T₁/G₁₂=6.287

ALT/G₃₄=33.810

T₂/G₂₃=0.587

AAG/T₄=1.605

T₁/T₂=3.029

ALT/T₄=4.957

T₁/G₁₂=6.287

ALT/G₂₃=4.360

AAG/T₄=1.605

AAG/T₃=1.266

T₄/G₁₂=3.110

ALT/G₂₃=4.360

第四實施例

請參閱圖12，例示本發明光學成像鏡頭1的第四實施例。第四實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖13A、弧矢方向的像散像差請參考圖13B、子午方向的像散像差請參考圖13C、畸變像差請參考圖13D。第四實施例之設計與第一實施例類似。第四實施例的半視場角大於第一實施例，第四實施例的光圈值小於第一實施例，第四實施例的TTL值小於第一實施例者，而第四實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。第四實施例詳細的光學數據如圖32所示，非球面數據如圖33所示，系統像高為1.792公厘，HFOV為30.7015度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=4.996

T₂/T₃=0.736

T₁/G₁₂=8.050

ALT/G₃₄=12.515

T₂/G₂₃=0.556

AAG/T₄=1.669

T₁/T₂=2.815

ALT/T₄=4.208

T₁/G₁₂=8.050

ALT/G₂₃=3.772

AAG/T₄=1.669

AAG/T₃=1.981

T₄/G₁₂=4.611

ALT/G₂₃=3.772

第五實施例

請參閱圖14，例示本發明光學成像鏡頭1的第五實施例。第五實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖15A、弧矢方向的像散像差請參考圖15B、子午方向的像散像差請參考圖15C、畸變像差請參考圖15D。第五實施例之設計與第一實施例類似。第五實施例的光圈值小於第一實施例，而第五實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。第五實施例詳細的光學數據如圖34所示，非球面數據如圖35所示，系統像高為1.792公厘，HFOV為30.4168度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=3.607

T₂/T₃=0.529

T₁/G₁₂=9.532

ALT/G₃₄=12.772

T₂/G₂₃=0.652

AAG/T₄=2.465

T₁/T₂=2.959

ALT/T₄=7.060

T₁/G₁₂=9.532

ALT/G₂₃=4.439

AAG/T₄=2.465

AAG/T₃=1.259

T₄/G₁₂=3.108

ALT/G₂₃=4.439

第六實施例

請參閱圖16，例示本發明光學成像鏡頭1的第六實施例。第六實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖17A、弧矢方向的像散像差請參考圖 17B、子午方向的像散像差請參考圖17C、畸變像差請參考圖17D。第六實施例之設計與第一實施例類似。第六實施例的光圈值小於第一實施例，而第六實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。第六實施例詳細的光學數據如圖36所示，非球面數據如圖37所示，系統像高為1.792公厘，HFOV為30.4620度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=4.164

T₂/T₃=0.637

T₁/G₁₂=6.800

ALT/G₃₄=12.510

T₂/G₂₃=0.925

AAG/T₄=1.610

T₁/T₂=2.720

ALT/T₄=5.251

T₁/G₁₂=6.800

ALT/G₂₃=6.044

AAG/T₄=1.610

AAG/T₃=1.277

T₄/G₁₂=3.111

ALT/G₂₃=6.044

第七實施例

請參閱圖18，例示本發明光學成像鏡頭1的第七實施例。第七實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖19A、弧矢方向的像散像差請參考圖19B、子午方向的像散像差請參考圖19C、畸變像差請參考圖19D。第七實施例之設計與第一實施例類似。第七實施例的光圈值小於第一實施例，而第七實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。第七實施例詳細的光學數據如圖38所示，非球面數據如圖39所示，系統像高為1.792公厘，HFOV為 30.5790度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=6.347

T₂/T₃=1.299

T₁/G₁₂=6.264

ALT/G₃₄=12.510

T₂/G₂₃=0.770

AAG/T₄=1.725

T₁/T₂=1.954

ALT/T₄=4.209

T₁/G₁₂=6.264

ALT/G₂₃=3.760

AAG/T₄=1.725

AAG/T₃=2.601

T₄/G₁₂=3.720

ALT/G₂₃=3.760

第八實施例

請參閱圖20，例示本發明光學成像鏡頭1的第八實施例。第八實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖21A、弧矢方向的像散像差請參考圖21B、子午方向的像散像差請參考圖21C、畸變像差請參考圖21D。第八實施例之設計與第一實施例類似。第八實施例的半視場角大於第一實施例，第八實施例的光圈值小於第一實施例，而第八實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。第八實施例詳細的光學數據如圖40所示，非球面數據如圖41所示，系統像高為1.792公厘，HFOV為30.7090度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=4.792

T₂/T₃=0.665

T₁/G₁₂=11.203

ALT/G₃₄=12.510

T₂/G₂₃=0.559

AAG/T₄=1.609

T₁/T₂=3.065

ALT/T₄=4.395

T₁/G₁₂=11.203

ALT/G₂₃=4.029

AAG/T₄=1.609

AAG/T₃=1.754

T₄/G₁₂=5.996

ALT/G₂₃=4.029

第九實施例

請參閱圖22，例示本發明光學成像鏡頭1的第九實施例。第九實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖23A、弧矢方向的像散像差請參考圖23B、子午方向的像散像差請參考圖23C、畸變像差請參考圖23D。第九實施例之設計與第一實施例類似。第九實施例的光圈值小於第一實施例，而第九實施例比第一實施例易於製造，因此良率較高。第九實施例詳細的光學數據如圖42所示，非球面數據如圖43所示，系統像高為1.792公厘，HFOV為30.5915度。其各重要參數間的關係為：|υ₁-υ₃|=33.677

ALT/T₃=4.363

T₂/T₃=0.649

T₁/G₁₂=11.717

ALT/G₃₄=12.510

T₂/G₂₃=0.559

AAG/T₄=2.977

T₁/T₂=3.302

ALT/T₄=7.671

T₁/G₁₂=11.717

ALT/G₂₃=3.758

AAG/T₄=2.977

AAG/T₃=1.693

T₄/G₁₂=3.107

ALT/G₂₃=3.758

另外，各實施例之重要參數則整理於圖44中。其中G4F代表第四透鏡40到濾光片70之間在光軸4上的間隙寬度，TF代表濾光片70在光軸4上的厚度，GFI代表濾光片70的像側面到成像面71之間在光軸4上的間隙寬度。

申請人發現，本案的透鏡配置，有以下的特徵，以及可以達成的對應功效：

1.光圈位置在第一透鏡之前，有助於提升成像品質及縮短鏡頭長度。

2.本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變皆符合使用規範。另外，紅、綠、藍三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一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皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進一步參閱成像品質數據，紅、綠、藍三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明在各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力。綜上所述，本發明藉由所述透鏡的設計與相互搭配，而能產生優異的成像品質。

此外，依據以上之各實施例之各重要參數間的關係，透過以下各參數之數值控制，可協助設計者設計出具備良好光學性能、整體長度有效縮短、且技術上可行之光學成像鏡頭。不同參數之比例有較佳之範圍，例如：(1)本發明光學成像鏡頭滿足下列關係式時：20≦|υ₁-υ₃|；3.3≦ALT/T₃；0.52≦T₂/T₃；4.8≦T₁/G₁₂；12.5≦ALT/G₃₄；0.55≦T₂/G₂₃；1.6≦AAG/T₄；1.7≦T₁/T₂；4.2≦ALT/T₄；3.75≦ALT/G₂₃；1.25≦AAG/T₃；表示本發明光學成像鏡頭具有較佳的配置，能在維持適當良率的前提之下產生良好的成像品質。

(2)有鑑於光學系統設計的不可預測性，在本發明的架構之下，符合上述條件式能較佳地使本發明鏡頭長度縮短、可用光圈增大、視場角增加、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。

本發明之光學成像鏡頭1，還可應用於電子裝置中，例如應用於行動電話或是行車紀綠器。請參閱圖24，其為應用前述光學成像鏡頭1的電子裝置100的第一較佳實施例。電子裝置100包含機殼110，及安裝在機殼110內的影像模組120。圖24僅以行動電話為例，說明電子裝置100，但電子裝置100的型式不以此為限。

如圖24中所示，影像模組120包括如前所述的光學成像鏡頭1。圖24例示前述第一實施例之光學成像鏡頭1。此外，電子裝置100另包含用於供光學成像鏡頭1設置的鏡筒130、用於供鏡筒130設置的模組後座單元(module housing unit)140，用於供模組後座單元140設置的基板172，及設置於基板172、且位於光學成像鏡頭1的像側3的影像感測器79。光學成像鏡頭1中之影像感測器79可以是電子感光元件，例如感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件。成像面71是形成於影像感測器79。

本發明所使用的影像感測器79是採用板上連接式晶片封裝(Chip on Board,COB)的封裝方式而直接連接在基板172上。這和傳統晶片尺寸封裝之封裝方式的差別在於，板上連接式晶片封裝不需使用保護玻璃。因此，在光學成像鏡頭1中並不需要在影像感測器79之前設置保護玻璃，然本發明並不以此為限。

須注意的是，本實施例雖顯示濾光片70，然而在其他實施例中亦可省略濾光片70之結構，所以濾光片70並非必要。且機殼110、鏡筒130、及/或模組後座單元140可為單一元件或多個元件組裝而成，但無須限定於此。其次，本實施例所使用的影像感測器79是採用板上連接式晶片封裝的封裝方式而直接連接在基板172上，然本發明並不以此為限。

具有屈光率的四片透鏡10、20、30、40例示性地是以於兩透鏡之間分別存在有空氣間隔的方式設置於鏡筒130內。模組後座單元140具有鏡頭後座141，及設置於鏡頭後座141與影像感測器79之間的影像感測器後座146，然在其它的實施態樣中，不一定存在有影像感測器後座146。鏡筒130是和鏡頭後座141沿軸線I-I'同軸設置，且鏡筒130設置於鏡頭後座141的內側。

另請參閱圖25，為應用前述光學成像鏡頭1的可攜式電子裝置200的第二較佳實施例。第二較佳實施例的可攜式電子裝置200與第一較佳實施例的可攜式電子裝置100的主要差別在於：鏡頭後座141具有第一座體142、第二座體143、線圈144及磁性元件145。第一座體142供鏡筒130設置並與鏡筒130外側相貼合且沿軸線I-I'設置、第二座體143沿軸線I-I'並環繞著第一座體142之外側設置。線圈144設置在第一座體142的外側與第二座體143的內側之間。磁性元件145設置在線圈144的外側與第二座體143的內側之間。

第一座體142可帶著鏡筒130及設置在鏡筒130內的光學成像鏡頭1沿軸線I-I'，即圖6之光軸4移動。影像感測器後座146則與第二座體143相貼合。濾光片70，則是設置在影像感測器後座146。第二實施例可攜式電子裝置200的其他元件結構則與第一實施例的可攜式電子裝置100類似，故在此不再贅述。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧光學成像鏡頭

2‧‧‧物側

3‧‧‧像側

4‧‧‧光軸

10‧‧‧第一透鏡

11‧‧‧物側面

12‧‧‧像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凸面部

17‧‧‧凸面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧物側面

22‧‧‧像側面

23‧‧‧凸面部

24‧‧‧凹面部

26‧‧‧凹面部

27‧‧‧凹面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧物側面

32‧‧‧像側面

33‧‧‧凹面部

34‧‧‧凹面部

36‧‧‧凸面部

37‧‧‧凸面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧物側面

42‧‧‧像側面

43‧‧‧凸面部

44‧‧‧凹面部

46‧‧‧凹面部

47‧‧‧凸面部

70‧‧‧濾光片

71‧‧‧成像面

80‧‧‧光圈

Claims

一種光學成像鏡頭，從一物側至一像側沿一光軸依序包含一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡以及一第四透鏡，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡都分別具有屈光率，以及朝向該物側的一物側面以及朝向該像側的一像側面，該光學成像鏡頭包含：該第一透鏡具有正屈光率，該物側面在其光軸附近區域具有一凸面部，該像側面在其圓周附近區域具有一凸面部；該第二透鏡具有負屈光率，該物側面在其光軸附近區域具有一凸面部與在其圓周附近區域具有一凹面部，以及該像側面在其圓周附近區域具有一凹面部；該第三透鏡之該物側面在其圓周附近區域具有一凹面部，以及該像側面在其光軸附近區域具有一凸面部與在其圓周附近區域具有一凸面部；以及該第四透鏡之該物側面在其光軸附近區域具有一凸面部，以及該像側面在其光軸附近區域具有一凹面部與在其圓周附近區域具有一凸面部；其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有該第一透鏡至該第四透鏡共四片，ALT為該第一透鏡到該第四透鏡在該光軸上的厚度總合、該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T₃、υ₁為該第一透鏡的阿貝係數(Abbe number)、υ₃為該第三透鏡的阿貝係數，並滿足20≦|υ₁-υ₃|與3.3≦ALT/T₃。
如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T₂、該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T₃，而滿足0.52≦T₂/T₃之關係。
如請求項2所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T₁、G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足4.8≦T₁/G₁₂之關係。
如請求項3所述之光學成像鏡頭，其中G₃₄為該第三透鏡到該第四透鏡在該光軸上的空氣間隙，而滿足12.5≦ALT/G₃₄之關係。
如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T₂、G₂₃為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，而滿足0.55≦T₂/G₂₃之關係。
如請求項5所述之光學成像鏡頭，其中AAG為該第一透鏡到該第四透鏡在該光軸上的三個空氣間隙寬度總合、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄，而滿足1.6≦AAG/T₄之關係。
如請求項6所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T₁，而滿足1.7≦T₁/T₂之關係。
如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄，而滿足4.2≦ALT/T₄之關係。
如請求項8所述之光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T₁、G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足4.8≦T₁/G₁₂之關係。
如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中G₂₃為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，而滿足3.75≦ALT/G₂₃之關係。
如請求項10所述之光學成像鏡頭，其中AAG為該第一透鏡到該第四透鏡在該光軸上的三個空氣間隙寬度總合、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄，而滿足1.6≦AAG/T₄之關係。
如請求項1所述之光學成像鏡頭，其中AAG為該第一透鏡到該第四透鏡在該光軸上的三個空氣間隙寬度總合，而滿足1.25≦AAG/T₃之關係。
如請求項12所述之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T₄、G₁₂為該第一透鏡到該第二透鏡之間空氣間隙的寬度，而滿足3.1≦T₄/G₁₂之關係。
如請求項13所述之光學成像鏡頭，其中G₂₃為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，而滿足3.75≦ALT/G₂₃之關係。
一種電子裝置，包含：一機殼；及一影像模組，是安裝在該機殼內，並包括如請求項1至14中任一項所述的一光學成像鏡頭、用於供該光學成像鏡頭設置的一鏡筒、用於供該鏡筒設置之一模組後座單元、用於供該模組後座單元設置之一基板，及設置於該基板且位於該光學成像鏡頭像側的一影像感測器。