TWI516794B - 光學成像鏡頭及應用該光學成像鏡頭的電子裝置 - Google Patents

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TWI516794B
TWI516794B TW103126222A TW103126222A TWI516794B TW I516794 B TWI516794 B TW I516794B TW 103126222 A TW103126222 A TW 103126222A TW 103126222 A TW103126222 A TW 103126222A TW I516794 B TWI516794 B TW I516794B
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Description

光學成像鏡頭及應用該光學成像鏡頭的電子裝置
本發明是有關於一種光學鏡頭，特別是指一種光學成像鏡頭及應用該光學成像鏡頭的電子裝置。
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相關技術蓬勃發展，該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，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，在縮短光學鏡頭的長度時仍然要兼顧良好的光學性能。然而光學鏡頭最重要的特性不外乎就是成像品質與體積。
台灣專利證書號第I254140專利揭露一種四片式光學鏡頭，F#為4.0左右，在實際使用上容易有入光量不 足，導致成像品質較差的問題；而且鏡頭長度長達12mm，如此體積過大的鏡頭無法適用於輕薄短小的電子裝置。
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產、官、學界所熱切追求的目標。
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，及一第四透鏡，且該第一透鏡至該第四透鏡都具有屈光率，並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。
該第一透鏡具有正屈光率，該第一透鏡的該像側面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凸面部；該第二透鏡具有負屈光率，該第二透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凹面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凹面部，該第三透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；該第四透鏡具有負屈光率且材質為塑膠，該第四透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區 域的凸面部，該第四透鏡的該像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部。
其中，上述只有四片透鏡具有屈光率，該光學成像鏡頭的系統焦距為EFL，該第二透鏡在光軸上的厚度為T2，該第四透鏡在光軸上的厚度為T4，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G23，該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上的三個空氣間隙總和為Gaa，並滿足6≦EFL/T2≦11、4≦ALT/G23≦18、1.4≦Gaa/T2≦2.11、5≦ALT/T2≦7.2及T4/G23≧1。
本發明光學成像鏡頭的有益效果在於：藉由該第一透鏡的該像側面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凸面部、該第二透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凹面部、該第三透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凹面部、該第三透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部、該第四透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，及該第四透鏡的該像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部，相互搭配有助修正像差，提升該光學成像鏡頭的成像品質，另外，該第一透鏡具有正屈光率，該第二透鏡具有負屈光率，該第三透鏡具有正屈光率，該第四透鏡具有負屈光率，可讓像差補正的效果更好。
因此，本發明之另一目的，即在提供一種應用 於前述的光學成像鏡頭的電子裝置。
於是，本發明的電子裝置，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後座單元，及一設置於該光學成像鏡頭像側的影像感測器。
本發明電子裝置的有益效果在於：藉由在該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，而能滿足更高品質的消費需求。
10‧‧‧光學成像鏡頭
2‧‧‧光圈
3‧‧‧第一透鏡
31‧‧‧物側面
311‧‧‧凸面部
312‧‧‧凸面部
32‧‧‧像側面
321‧‧‧凸面部
322‧‧‧凸面部
4‧‧‧第二透鏡
41‧‧‧物側面
411‧‧‧凹面部
412‧‧‧凹面部
42‧‧‧像側面
421‧‧‧凸面部
422‧‧‧凸面部
423‧‧‧凹面部
5‧‧‧第三透鏡
51‧‧‧物側面
511‧‧‧凹面部
512‧‧‧凹面部
52‧‧‧像側面
521‧‧‧凸面部
522‧‧‧凹面部
523‧‧‧凸面部
6‧‧‧第四透鏡
61‧‧‧物側面
611‧‧‧凸面部
612‧‧‧凹面部
613‧‧‧凸面部
62‧‧‧像側面
621‧‧‧凹面部
622‧‧‧凸面部
7‧‧‧濾光片
71‧‧‧物側面
72‧‧‧像側面
100‧‧‧成像面
I‧‧‧光軸
1‧‧‧電子裝置
11‧‧‧機殼
12‧‧‧影像模組
120‧‧‧模組後座單元
121‧‧‧鏡頭後座
122‧‧‧影像感測器後座
123‧‧‧第一座體
124‧‧‧第二座體
125‧‧‧線圈
126‧‧‧磁性元件
130‧‧‧影像感測器
21‧‧‧鏡筒
Ⅱ、Ⅲ‧‧‧軸線
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明一透鏡結構；圖2是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第一實施例；圖3是該第一實施例的縱向球差與各項像差圖；圖4是一表格圖，說明該第一實施例的各透鏡的光學數據；圖5是一表格圖，說明該第一實施例的各透鏡的非球面係數； 圖6是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第二實施例；圖7是該第二實施例的縱向球差與各項像差圖；圖8是一表格圖，說明該第二實施例的各透鏡的光學數據；圖9是一表格圖，說明該第二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實施例；圖11是該第三實施例的縱向球差與各項像差圖；圖12是一表格圖，說明該第三實施例的各透鏡的光學數據；圖13是一表格圖，說明該第三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實施例；圖15是該第四實施例的縱向球差與各項像差圖；圖16是一表格圖，說明該第四實施例的各透鏡的光學數據；圖17是一表格圖，說明該第四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實施例；圖19是該第五實施例的縱向球差與各項像差圖； 圖20是一表格圖，說明該第五實施例的各透鏡的光學數據；圖21是一表格圖，說明該第五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實施例；圖23是該第六實施例的縱向球差與各項像差圖；圖24是一表格圖，說明該第六實施例的各透鏡的光學數據；圖25是一表格圖，說明該第六實施例的各透鏡的非球面係數；圖26是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第七實施例；圖27是該第七實施例的縱向球差與各項像差圖；圖28是一表格圖，說明該第七實施例的各透鏡的光學數據；圖29是一表格圖，說明該第七實施例的各透鏡的非球面係數；圖30是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第八實施例；圖31是該第八實施例的縱向球差與各項像差圖；圖32是一表格圖，說明該第八實施例的各透鏡的光學數據；圖33是一表格圖，說明該第八實施例的各透鏡的非球 面係數；圖34是一表格圖，說明該四片式光學成像鏡頭的該第一實施例至該第八實施例的光學參數；圖35是一表格圖，說明該四片式光學成像鏡頭的該第一實施例至該第八實施例的光學參數；圖36是一剖視示意圖，說明本發明電子裝置的一第一實施例；及圖37是一剖視示意圖，說明本發明電子裝置的一第二實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率(或負屈光率)」，是指所述透鏡在光軸附近區域具有正屈光率(或負屈光率)而言。「一透鏡的物側面(或像側面)具有位於某區域的凸面部(或凹面部)」，是指該區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域，朝平行於光軸的方向更為「向外凸起」(或「向內凹陷」)而言，以圖1為例，其中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，該透鏡之物側面於A區域具有凸面部、B區域具有凹面部而C區域具有凸面部，原因在於A區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域(即B區域)，朝平行於光軸的方向更為向外凸起，B區域則相較於C區域更為向內凹陷，而C區域相較於E區域也同理地更為向外凸起。「圓周附近區域」，是指位於透鏡 上僅供成像光線通過之曲面之圓周附近區域，亦即圖中之C區域，其中，成像光線包括了主光線(chief ray)Lc及邊緣光線(marginal ray)Lm。「光軸附近區域」是指該僅供成像光線通過之曲面之光軸附近區域，亦即圖1中之A區域。此外，該透鏡還包含一延伸部E，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份的延伸部。
參閱圖2與圖4，本發明光學成像鏡頭10之一第一實施例，從物側至像側沿一光軸I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100(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100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100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。
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，但該第一透鏡3至該第三透鏡5的材質仍不以此為限制。
該第一透鏡3具有正屈光率。該第一透鏡3的該物側面31為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部311及一位於圓周附近區域的凸面部312，該第一透鏡3的該像側面32為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部321及一位於圓周附近區域的凸面部322。
該第二透鏡4具有負屈光率。該第二透鏡4的該物側面41為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部411及一位於圓周附近區域的凹面部412，該第二透鏡4的該像側面42為一凸面，且具有一在光軸I附近區域的凸面部421及一位於圓周附近區域的凸面部422。
該第三透鏡5具有正屈光率。該第三透鏡5的該物側面51為一凹面，且具有一位於光軸I附近區域的凹面部511及一位於圓周附近區域的凹面部512，該第三透鏡5的該像側面52具有一位於光軸I附近區域的凸面部521及一位於圓周附近區域的凹面部522。
該第四透鏡6具有負屈光率的透鏡。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。
在本第一實施例中，只有上述透鏡具有屈光率。
該第一實施例的其他詳細光學數據如圖4所示，且該第一實施例的整體系統焦距(effective focal length，簡稱EFL)為2.333mm，半視角(half field of view，簡稱HFOV)為37.033°、光圈值(Fno)為2.219，其系統長度為3.341mm。其中，該系統長度是指由該第一透鏡3的該物側面31到該成像面100在光軸I上之間的距離。
此外，從第一透鏡3、該第二透鏡4、該第三透鏡5，及該第四透鏡6的物側面31、41、51、61及像側面32、42、52、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：Y：非球面曲線上的點與光軸I的距離；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)；R：透鏡表面的曲率半徑；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到該第四透鏡6的像側面62在公式(1)中的各項非球面係數如圖5所示。其中，圖5中欄位編號31表示其為第一透鏡3的物側面31的非 球面係數，其它欄位依此類推。
另外，該第一實施例之光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖34及圖35所示。
其中，T1為該第一透鏡3在光軸I上的厚度；T2為該第二透鏡4在光軸I上的厚度；T3為該第三透鏡5在光軸I上的厚度；T4為該第四透鏡6在光軸I上的厚度；G12為該第一透鏡3到該第二透鏡4在光軸I上的空氣間隙；G23為該第二透鏡4到該第三透鏡5在光軸I上的空氣間隙；G34為該第三透鏡5到該第四透鏡6在光軸I上的空氣間隙；Gaa為該第一透鏡3至該第四透鏡7在光軸I上的三個空氣間隙總和，即G12、G23、G34之和；ALT為該第一透鏡3、該第二透鏡4、該第三透鏡5及該第四透鏡6在光軸I上的厚度總和，即T1、T2、T3、T4之和；TTL為該第一透鏡3的該物側面31到該成像面100在光軸I上的距離；BFL為該第四透鏡6的該像側面62到該成像面100在光軸I上的距離；及EFL為該光學成像鏡頭10的系統焦距。
另外，再定義：G4F為該第四透鏡6到該濾光片7在光軸I上的空氣間隙；TF為該濾光片7在光軸I上的厚度；GFP為該濾光片7到該成像面100在光軸I上的空氣間隙；f1為該第一透鏡3的焦距；f2為該第二透鏡4的焦距；f3為該第三透鏡5的焦距；f4為該第四透鏡6的焦距；n1為該第一透鏡3的折射率；n2為該第二透鏡4的折射率；n3為該第三透鏡5的折射率；n4為該第四透鏡6的折射率；υ1為該第一透鏡3的阿貝係數；υ2為該第二透鏡4的阿貝係數；υ3為該第三透鏡5的阿貝係數；及υ4為該第四透鏡6的阿貝係數。
再配合參閱圖3，(a)的圖式說明該第一實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)，(b)與(c)的圖式則分別說明該第一實施例在成像面100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實施例在成像面100上的畸變像差(distortion aberration)。本第 一實施例的縱向球差圖示圖3(a)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相當接近，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3(b)與3(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變化量落在±0.1mm內，說明本第一實施例的光學系統能有效消除像差。而圖3(d)的畸變像差圖式則顯示本第一實施例的畸變像差維持在±0.8%的範圍內，說明本第一實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求，據此說明本第一實施例相較於現有光學鏡頭，在系統長度已縮短至3.341mm的條件下，仍能提供較佳的成像品質，故本第一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的一第二實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及該等透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖6中省略部份與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
其詳細的光學數據如圖8所示，且該第二實施 例的整體系統焦距為2.196mm，半視角(HFOV)為38.832°、光圈值(Fno)為2.208，系統長度則為3.112mm。
如圖9所示，則為該第二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如圖34及圖35所示。
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本第二實施例也能維持良好光學性能。
經由上述說明可得知，該第二實施例相較於該第一實施例的優點在於：該第二實施例的鏡頭長度小於第一實施例的鏡頭長度，該第二實施例的半視場角大於該第一實施例的半視場角，且該第二實施例的成像品質亦優於該第一實施例的成像品質，最後該第二實施例比該第一實施例易於製造因此良率較高。
參閱圖10，為本發明光學成像鏡頭10的一第三實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及該等透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第二鏡頭4的該像側面42具有一位於光軸I附近區域的凹面部423及一位於圓周附近區域的凸面部422，該第四鏡頭6的該物側面61為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部611及一位於圓周附近區域的凸面部613。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖 10中省略部份與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
其詳細的光學數據如圖12所示，且本第三實施例的整體系統焦距為2.294mm，半視角(HFOV)為37.552°、光圈值(Fno)為2.202，系統長度則為3.350mm。
如圖13所示，則為該第三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，該第三實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖34及圖35所示。
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本第三實施例也能維持良好光學性能。
經由上述說明可得知，該第三實施例相較於該第一實施例的優點在於：該第三實施例的半視場角大於該第一實施例的半視場角，且該第三實施例比該第一實施例易於製造因此良率較高。
參閱圖14，為本發明光學成像鏡頭10的一第四實施例，其與該第一實施例大致相似，其與該第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及該等透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖14中省略部份與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
其詳細的光學數據如圖16所示，且本第四實施 例的整體系統焦距為2.308mm，半視角(HFOV)為37.465°、光圈值(Fno)為2.213，系統長度則為3.299mm。
如圖17所示，則為該第四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，該第四實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖34及圖35所示。
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本第四實施例也能維持良好光學性能。
經由上述說明可得知，該第四實施例相較於該第一實施例的優點在於：該第四實施例的鏡頭長度小於第一實施例的鏡頭長度，該第四實施例的半視場角大於該第一實施例的半視場角，且該第四實施例的成像品質亦優於該第一實施例的成像品質，最後該第四實施例比該第一實施例易於製造因此良率較高。
參閱圖18，為本發明光學成像鏡頭10的一第五實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及該等透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第二鏡頭4的該像側面42具有一位於光軸I附近區域的凹面部423及一位於圓周附近區域的凸面部422。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖18中省略部份與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
其詳細的光學數據如圖20所示，且本第五實施 例的整體系統焦距為2.242mm，半視角(HFOV)為38.252°、光圈值(Fno)為2.215，系統長度則為3.202mm。
如圖21所示，則為該第五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，該第五實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖34及圖35所示。
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本第五實施例也能維持良好光學性能。
經由上述說明可得知，該第五實施例相較於該第一實施例的優點在於：該第五實施例的鏡頭長度小於第一實施例的鏡頭長度，該第五實施例的半視場角大於該第一實施例的半視場角，且該第五實施例的成像品質亦優於該第一實施例的成像品質，最後該第五實施例比該第一實施例易於製造因此良率較高。
參閱圖22，為本發明光學成像鏡頭10的一第六實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及該等透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第二鏡頭4的該像側面42具有一位於光軸I附近區域的凹面部423及一位於圓周附近區域的凸面部422。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖22中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
其詳細的光學數據如圖24所示，且本第六實施 例的整體系統焦距為2.307mm，半視角(HFOV)為37.485°、光圈值(Fno)為2.213，系統長度則為3.225mm。
如圖25所示，則為該第六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，該第六實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖34及圖35所示。
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本第六實施例也能維持良好光學性能。
經由上述說明可得知，該第六實施例相較於該第一實施例的優點在於：該第六實施例的鏡頭長度小於第一實施例的鏡頭長度，該第六實施例的半視場角大於該第一實施例的半視場角，且該第六實施例的成像品質亦優於該第一實施例的成像品質，最後該第六實施例比該第一實施例易於製造因此良率較高。
參閱圖26，為本發明光學成像鏡頭10的一第七實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及該等透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第二鏡頭4的該像側面42具有一位於光軸I附近區域的凹面部423及一位於圓周附近區域的凸面部422，該第四鏡頭6的該物側面61為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部611及一位於圓周附近區域的凸面部613。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖 26中省略部份與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
其詳細的光學數據如圖28所示，且本第七實施例的整體系統焦距為2.307mm，半視角(HFOV)為37.466°、光圈值(Fno)為2.221，系統長度則為3.273mm。
如圖29所示，則為該第七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，該第七實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖34及圖35所示。
配合參閱圖27，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本第七實施例也能維持良好光學性能。
經由上述說明可得知，該第七實施例相較於該第一實施例的優點在於：該第七實施例的鏡頭長度小於第一實施例的鏡頭長度，該第七實施例的半視場角大於該第一實施例的半視場角，且該第七實施例比該第一實施例易於製造因此良率較高。
參閱圖30，為本發明光學成像鏡頭10的一第八實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各光學數據、非球面係數及該等透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第二鏡頭4的該像側面42具有一位於光軸I附近區域的凹面部423及一位於圓周附近區域的凸面部422，該第三鏡頭5的該像側面52為一凸面，且具有一位 於光軸I附近區域的凸面部521及一位於圓周附近區域的凸面部523，該第四鏡頭6的該物側面61為一凸面，且具有一位於光軸I附近區域的凸面部611及一位於圓周附近區域的凸面部613。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖30中省略部份與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
其詳細的光學數據如圖32所示，且本第八實施例的整體系統焦距為2.307mm，半視角(HFOV)為37.488°、光圈值(Fno)為2.207，系統長度則為3.186mm。
如圖33所示，則為該第八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，該第八實施例之該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關係如圖34及圖35所示。
配合參閱圖31，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本第八實施例也能維持良好光學性能。
經由上述說明可得知，該第八實施例相較於該第一實施例的優點在於：該第八實施例的鏡頭長度小於第一實施例的鏡頭長度，該第八實施例的半視場角大於該第一實施例的半視場角，且該第八實施例的成像品質亦優於該第一實施例的成像品質，最後該第八實施例比該第一實施例易於製造因此良率較高。
再配合參閱圖34及圖35，為上述八個實施例的 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，在系統長度縮短的情形下，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。
關係式6≦EFL/T2≦11、1.4≦Gaa/T2≦2.11、5≦ALT/T2≦7.2及4.6≦BFL/T2是著眼於：該第二透鏡4的光學有效徑較小，所以T2可以做得較薄，而第EFL、Gaa及ALT的縮小雖有利於該光學成像鏡頭10長度的縮短，但仍需考慮製作及組裝難易度，故應EFL/T2、Gaa/T2、ALT/T2應限制在一定範圍內，以提升良率；而BFL為該第四透鏡6到該成像面100在光軸I上的距離，因為需要空間放置該濾光片7等其它元件，所以必需保持一定的大小，故限制4.6≦BFL/T2，較佳地，4.6≦BFL/T2≦7。
關係式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是著眼於：G12、G23及G34分別為該第一透鏡3到該第二透鏡4，該第二透鏡4到該第三透鏡5及該第三透鏡5到該第四透鏡6在光軸I上的空氣間隙寬度，因為該第一透鏡3的像側面32具有凸面部321、322，該第二透鏡4的物側面41具有凹面部411、412，故兩個面不會有干涉問題產生，使G12可以做得較小；G34則因為該第三透鏡5的像側面52具有光軸I上凸面部521，該第四透鏡6的物側面61具有光軸I上凸面部611，且兩透鏡的光學有效徑大小差距較大也不易產生圓周的干涉，所以G34也可以做得較小；而 G23則需要維持一定的大小使光線折射至一定的高度後再進入該第三透鏡5以達良好的成像品質，故可縮短的比例較小；透鏡厚度部份則是除了該第四透鏡6具有較大的光學有效徑應做得較厚外，其它透鏡則可以製作的較薄讓該光學成像鏡頭10的長度有效縮短；是以ALT/G23應限制在一定範圍內以利製作，Gaa/G23、T3/G23及T1/G23則應趨小設計，Gaa/(G12+G34)及T4/G23趨大設計；較佳地，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。
關係式1.9≦T3/(G12+G34)、EFL/T3≦6.5、3.55≦ALT/T3、2.65≦BFL/T3及ALT/T4≦4.2是著眼於：該第三透鏡5的厚度應做的較薄，然而相較於G12及G34而言，T3受限於現今的製作工藝，能縮短的比例仍是較小，故T3/(G12+G34)趨大設計；而BFL同上所述可以縮短的比例較小，故BFL/T3趨大設計；ALT相對T3而言，由於包含了較難縮短的T4，所以能縮短的比例也比T3小，因此ALT/T3較佳的趨大設計，ALT/T4較佳的是趨小設計；EFL除了和T3相關外，還與其他空氣間隙及透鏡厚度、材質相關，在本設計中當滿足EFL/T3≦6.5時，成像品質與良率可兼顧；較佳地，1.9≦T3/(G12+G34)≦3.5、3≦EFL/T3≦6.5、3.55≦ALT/T3≦5、2.65≦BFL/T3≦3.8及2.5≦ALT/T4≦4.2。
關係式7≦TTL/T3、TTL/T1≦7.15及TTL/T4≦9.1是著眼於：TTL為該光學成像鏡頭10的長度，故縮短 的比例較大代表長度可以有效縮短，同上所述T4應做得較厚，T3應做得較薄，而該第一透鏡3的光學有效徑雖較小可以做得較薄，但由於其具有正屈光率，若其物側面31、像側面32的曲率半徑固定，材質固定，則維持一定的厚度可使正屈光率較大有利於該光學成像鏡頭10的聚焦，是以TTL/T1建議趨小設計；較佳地，7≦TTL/T3≦10、5≦TTL/T1≦7.15及4.5≦TTL/T4≦9.1。
然而，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光學成像鏡頭10的長度縮短、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。
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的該像側面32具有一位於光軸I附近區域的凸面部321及一位於圓周附近區域的凸面部322、該第二透鏡4的該物側面41具有一位於光軸I附近區域的凹面部411及一位於圓周附近區域的凹面部412、該第三透鏡5的該物側面51具有一位於光軸I附近區域的凹面部511及一位於圓周附近區域的凹面部512、該第三透鏡5的該像側面52具有一位於光軸I附近區域的凸面部521、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，及該第四透鏡6的該像側面62具有一位於圓周附近區域的凸面部622，相互搭配有助修正像差，提升該光學成像鏡頭10的成像品質，若再搭配第四透 鏡6物側面61位具有一位於圓周附近區域的凹面部613，則有提高生產良率。
二、藉由該第一透鏡3具有正屈光率，該第二透鏡4具有負屈光率，該第三透鏡5具有正屈光率，該第四透鏡6具有負屈光率，可讓像差補正的效果更好。
三、該第四透鏡6的材質為塑膠，可減輕該光學成像鏡頭10的重量，也有利於成本降低及非球面的製作。
四、本發明藉由相關設計參數之控制，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、由前述八個實施例的說明，顯示本發明光學成像鏡頭10的設計，其該等實施例的系統長度皆可以縮短到小於3.5mm以下，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36，為應用前述該光學成像鏡頭10的電子裝置1的一第一實施例，該電子裝置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電子裝置1，但該電子裝置1的型式不以此為限。
該影像模組12包括一如前所述的該光學成像鏡頭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設置的模組後座單元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100(見圖2)是形成於該影像感測器130。
該模組後座單元120具有一鏡頭後座121，及一設置於該鏡頭後座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是和該鏡頭後座121沿一軸線Ⅱ同軸設置，且該鏡筒21設置於該鏡頭後座121內側。
參閱圖37，為應用前述該光學成像鏡頭10的電子裝置1的一第二實施例，該第二實施例與該第一實施例的該電子裝置1的主要差別在於：該模組後座單元120為音圈馬達(VCM)型式。該鏡頭後座121具有一與該鏡筒21外側相貼合且沿一軸線Ⅲ設置的第一座體123、一沿該軸線Ⅲ並環繞著該第一座體123外側設置的第二座體124、一設置在該第一座體123外側與該第二座體124內側之間的線圈125，及一設置在該線圈125外側與該第二座體124內側之間的磁性元件126。
該鏡頭後座121的第一座體123可帶著該鏡筒21及設置在該鏡筒21內的該光學成像鏡頭10沿該軸線Ⅲ移動。該影像感測器後座122則與該第二座體124相貼合。其中，該濾光片7則是設置在該影像感測器後座122。該電子裝置1的第二實施例的其他元件結構則與第一實施例的該電子裝置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，使該電子裝置1的第一實 施例與第二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，使本發明的該電子裝置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專利說明書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
311‧‧‧凸面部
312‧‧‧凸面部
32‧‧‧像側面
321‧‧‧凸面部
322‧‧‧凸面部
4‧‧‧第二透鏡
41‧‧‧物側面
411‧‧‧凹面部
412‧‧‧凹面部
42‧‧‧像側面
421‧‧‧凸面部
422‧‧‧凸面部
5‧‧‧第三透鏡
51‧‧‧物側面
511‧‧‧凹面部
512‧‧‧凹面部
52‧‧‧像側面
521‧‧‧凸面部
522‧‧‧凹面部
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
100‧‧‧成像面
I‧‧‧光軸

Claims (17)

  1. 一種光學成像鏡頭，從物側至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，及一第四透鏡，且該第一透鏡至該第四透鏡都具有屈光率，並分別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；該第一透鏡具有正屈光率，該第一透鏡的該像側面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凸面部；該第二透鏡具有負屈光率，該第二透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凹面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凹面部及一位於圓周附近區域的凹面部，該第三透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；及該第四透鏡具有負屈光率且材質為塑膠，該第四透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第四透鏡的該像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；其中，上述只有四片透鏡具有屈光率，該光學成像鏡頭的系統焦距為EFL，該第二透鏡在光軸上的厚度為T2，該第四透鏡在光軸上的厚度為T4，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該第二透鏡與該第三透鏡之間在光軸上的 空氣間隙為G23，該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上的三個空氣間隙總和為Gaa，並滿足6≦EFL/T2≦11、4≦ALT/G23≦18、1.4≦Gaa/T2≦2.11、5≦ALT/T2≦7.2及T4/G23≧1。
  2. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，還滿足下列條件式：Gaa/G23≦2.8。
  3. 如請求項2所述的光學成像鏡頭，其中，該第四透鏡的該像側面到一成像面在光軸上的距離為BFL，並還滿足下列條件式：BFL/T2≧4.6。
  4. 如請求項2所述的光學成像鏡頭，其中，該第三透鏡在光軸上的厚度為T3，該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G12，該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G34，並還滿足下列條件式：T3/(G12+G34)≧1.9。
  5. 如請求項4所述的光學成像鏡頭，其中，該第四透鏡的該物側面還具有一位於圓周附近區域的凹面部。
  6. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中，該第三透鏡在光軸上的厚度為T3，並還滿足下列條件式：EFL/T3≦6.5。
  7. 如請求項6所述的光學成像鏡頭，還滿足下列條件式：T3/G23≦1.9。
  8. 如請求項6所述的光學成像鏡頭，其中，該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G12，該第三透鏡與該第四透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G34，並還 滿足下列條件式：Gaa/(G12+G34)≧2.1。
  9. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，還滿足下列條件式：ALT/T4≦4.2。
  10. 如請求項9所述的光學成像鏡頭，其中，該第一透鏡的該物側面到一成像面在光軸上的距離為TTL，該第三透鏡在光軸上的厚度為T3，並還滿足下列條件式：TTL/T3≧7。
  11. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中，該第一透鏡在光軸上的厚度為T1，並還滿足下列條件式：T1/G23≦2.5。
  12. 如請求項11所述的光學成像鏡頭，其中，該第三透鏡在光軸上的厚度為T3，並還滿足下列條件式：ALT/T3≧3.6。
  13. 如請求項11所述的光學成像鏡頭，其中，該第三透鏡在光軸上的厚度為T3，該第四透鏡的該像側面到一成像面在光軸上的距離為BFL，並還滿足下列條件式：BFL/T3≧2.65。
  14. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中，該第一透鏡的該物側面到一成像面在光軸上的距離為TTL，該第一透鏡在光軸上的厚度為T1，並還滿足下列條件式：TTL/T1≦7.15。
  15. 如請求項14所述的光學成像鏡頭，其中，該第三透鏡在光軸上的厚度為T3，並還滿足下列條件式：ALT/T3≧3.55。
  16. 如請求項15所述的光學成像鏡頭，還滿足下列條件式：TTL/T4≦9.1。
  17. 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，並包括一如請求項1至請求項16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後座單元，及一設置於該光學成像鏡頭的像側的影像感測器。
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