專利名稱：便攜式電子裝置及其光學成像鏡頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種便攜式電子裝置及其光學成像鏡頭，尤其涉及應用四片式透鏡的便攜式電子裝置及其光學成像鏡頭。
背景技術：
近年來，手機和數(shù)字相機等便攜式電子裝置的普及使得攝影模塊蓬勃發(fā)展，手機和數(shù)字相機的薄型輕巧化也讓攝影模塊的小型化需求愈來愈高，隨著感光耦合組件(Charge Coupled Device, CO))或互補性氧化金屬半導體組件(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor, CMOS)的技術進步和尺寸縮小,裝載在攝影模塊中的光學成像鏡頭也需要縮小體積，但光學成像鏡頭之良好光學性能也是必要顧及之處。美國專利公告號US7715119、美國專利公告號US7848032、美國專利公告號US8089704、美國專利公告號US7920340、美國專利公開號US2011009572、美國專利公告號US7777972、美國專利公告號US7969664及美國專利公告號US7274518均為4片式鏡頭，且美國專利公告號US7920340的第I實施例的鏡頭長度為7mm以上，無法滿足尺寸縮小的需求。便攜式電子裝置的趨勢是愈趨輕薄短小，因此如何有效縮短鏡頭長度成為目前產(chǎn)業(yè)界致力研發(fā)的課題之一，因此目前亟需研發(fā)鏡頭長度更短且同時維持良好光學性能的光學成像鏡頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種便攜式電子裝置及其光學成像鏡頭，通過控制各透鏡的凹凸曲面排列、沿光軸上的鏡片中心厚度以及空氣間隔等特性，而維持良好光學性能，如:提高分辨率之條件下，縮 短鏡頭長度。依據(jù)本發(fā)明，提供一種光學成像鏡頭，從物側(cè)至像側(cè)依序包括:一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、和一第四透鏡。第一透鏡具有正屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凸面。第二透鏡具有一負屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凹面及一朝向像側(cè)的凹面。第三透鏡具有正屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凹面和一朝向像側(cè)的凸面。第四透鏡包括一朝向物側(cè)的凸面及一朝向像側(cè)的曲面，朝向像側(cè)的曲面包括一位于光軸附近區(qū)域的凹面部和一位于透鏡邊緣附近區(qū)域的凸面部。整體具有屈光率的鏡片僅只有四片透鏡，其中，第三透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度為T3，第三透鏡與第四透鏡間沿光軸上的空氣間隔為G34，而第一透鏡至第四透鏡間的所有沿光軸上的空氣間隔的總和為Gaa，T3、G34與Gaa滿足以下關系式:
(T3 / G34) > 4 ;及(Gaa / T3) > I。在不改變第三透鏡厚度的假設之下，當縮短第三透鏡與第四透鏡間沿光軸上的空氣間隔G34，以滿足T3與G34滿足(T3 / G34) > 4的關系式時，可有效減少光學成像鏡頭的長度。相對地，在不改變第一透鏡至第四透鏡間的所有沿光軸上的空氣間隔總和的假設之下，減少第三透鏡的厚度T3使得Gaa與T3滿足(Gaa / T3) > I的關系式時，亦可有效減少光學成像鏡頭的長度。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，可額外控制其他相關參數(shù)，如:沿光軸上的鏡片中心厚度、沿光軸上的鏡片中心厚度與空氣間隔總和、透鏡焦距和/或其他相關參數(shù)之比值的關聯(lián)性，舉例來說，這些參數(shù)可為第二透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度T2、第一透鏡與第二透鏡間沿光軸上的空氣間隔G12、光學成像鏡頭的有效焦距(Effective focal length)EFL、光學成像鏡頭的后焦距(Back focal length) BFL、第一透鏡的焦距f1、第三透鏡的焦距f3，使這些參數(shù)之間的關聯(lián)性更滿足以下至少一關系式:
(EFL / G12) < 24 ；
(T3 / G12) < 5 ；
0.5 mm 芻(T2 + T3) = 0.83mm ;
1.5 <〔(T2 + T3) / T3) < 2.5 ；
0.07 mm < (G12 + G34) < 0.25mm ;
2 mm < (fl + f3) < 4 mm ;和 / 或(BFL / EFL) > 0.5 ；
其中，BFL定義為第四透鏡朝向像側(cè)的曲面到成像面在光軸上的距離。前述所列的示例性限定關系亦可選擇性地合并施用于本發(fā)明的實施例中，并不限于此。依據(jù)本發(fā)明的一實施例,本發(fā)明還包括一光圈(Aperture Stop),以調(diào)整進入系統(tǒng)的進光量大小，舉例來說，光圈較佳是設置于第一透鏡之前，或介于第一透鏡與第二透鏡之間。依據(jù)本發(fā)明之一實施例，可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結構和/或屈旋光性，以加強對系統(tǒng)性能和/或分辨率的控制，如:針對第一透鏡，設計出一朝向像側(cè)且位于透鏡邊緣附近區(qū)域的凸面部，然并不限于此。本發(fā)明可依據(jù)前述的各種光學成像鏡頭，提供一種便攜式電子裝置，包括:一機殼和一光學成像鏡頭組設置于機殼內(nèi)。光學成像鏡頭組包括一鏡筒、如前所述的任一光學成像鏡頭、一模塊基座單元(module housing unit)和一影像傳感器。整體具有屈光率的四片式透鏡是設置于鏡筒內(nèi)，模塊基座單元用于供鏡筒設置，影像傳感器是設置于光學成像鏡頭的像側(cè)。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，前述模塊基座單?？深~外包括一自動對焦模塊和/或一影像傳感器基座。自動對焦模塊可包括一鏡座和一鏡頭后座，鏡座與鏡筒外側(cè)相貼合且沿一軸線設置，鏡頭后座是沿軸線并環(huán)繞著鏡座外側(cè)設置，鏡座帶著鏡筒及設置于該鏡筒內(nèi)的光學成像鏡頭沿軸線前后移動，以控制光學成像鏡頭的移動對焦。影像傳感器基座可位于鏡頭后座和影像傳感器之間，且與鏡頭后座相貼合。

由上述中可以得知，本發(fā)明的便攜式電子裝置及其光學成像鏡頭，通過控制至少一沿光軸上的鏡片中心厚度、兩鏡片間沿光軸上的空氣間隔、及四片透鏡之間的所有沿光軸上的空氣間隔總和的比值在一預定范圍中，且合并各透鏡的凹凸曲面排列和/或屈旋光性的設計，可以維持良好光學性能，并有效縮短鏡頭長度。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖2是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖3是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的一透鏡的另一剖面結構示意圖。圖4是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖5是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖6是依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖7是依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖8是依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖9是依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖10是依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖11是依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖12是依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖13是依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖14是依據(jù)本發(fā)明的第四實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖15是依據(jù)本發(fā)明的第四實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖16是依據(jù)本發(fā)明的第四實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖17是依據(jù)本發(fā)明的第四實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖18是依據(jù)本發(fā)明的第五實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖19是依據(jù)本發(fā)明的第五實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖20是依據(jù)本發(fā)明的第五實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖21是依據(jù)本發(fā)明的第五實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖22是依據(jù)本發(fā)明的第六實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖23是依據(jù)本發(fā)明的第六實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖24是依據(jù)本發(fā)明的第六實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖25是依據(jù)本發(fā)明的第六實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖26是依據(jù)本發(fā)明的第七實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖27是依據(jù)本發(fā)明的第七實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖28是依據(jù)本發(fā)明的第七實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖29是依據(jù)本發(fā)明的第七實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖30是依據(jù)本發(fā)明的第八實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖31是依據(jù)本發(fā)明的第八實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖32是依據(jù)本發(fā)明的第八實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖33是依據(jù)本發(fā)明的第八實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖34是依據(jù)本發(fā)明的第九實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖35是依據(jù)本發(fā)明的第九實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖36是依據(jù)本發(fā)明的第九實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖37是依據(jù)本發(fā)明的第九實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。 圖38是依據(jù)本發(fā)明的第十實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖39是依據(jù)本發(fā)明的第十實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖40是依據(jù)本發(fā)明的第十實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖41是依據(jù)本發(fā)明的第十實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖42是依據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖。圖43是依據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的詳細光學數(shù)據(jù)表。圖44是依據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的光學成像鏡頭的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表。圖45是依據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。圖46是依據(jù)本發(fā)明的以上i^一個實施例的T3 / G34、Gaa / T3、EFL / G12、T3 /G12、T2+ T3、(T2 + T3) / T3、G12 + G34、Π + f3、及 BFL / EFL 值的比較數(shù)據(jù)表。圖47是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的便攜式電子裝置的一結構示意圖。圖48是依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的便攜式電子裝置的一局部結構放大示意圖。主要組件符號說明
1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11 光學成像鏡頭 20，22便攜式電子裝置100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000，1100 光圈110，210，310，410，510，610，710，810，910，1010, 1110 第一透鏡111朝向物側(cè)的凸面112朝向像側(cè)的凸面113延伸部
120，220, 320, 420,520,620, 720, 820, 920, 1020, 1120 第二透鏡121朝向物側(cè)的凹面122朝向像側(cè)的凹面
130，230，330，430，530，630，730，830，930，1030, 1130 第三透鏡131朝向物側(cè)的凹面132朝向像側(cè)的凸面
140，240，340，440，540，640，740，840，940，1040，1140 第四透鏡
141朝向物側(cè)的凸面142朝向像側(cè)的曲面
150，250, 350, 450,650,750, 850, 950, 1050, 1150 濾光件
151，251，351，451，551，651，751，851，951，1051，1151 朝向物側(cè)的表面
152，252，352，452，552，652，752，852，952，1052, 1152 朝向像側(cè)的表面
160，260，360，460，560，660，760，860，960，1060, 1160 成像面
161影像傳感器162基板
210機殼
211朝向物側(cè)的凸面212朝向像側(cè)的凸面220光學成像鏡頭組
221朝向物側(cè)的凹面222朝向像側(cè)的凹面230鏡筒
231朝向物側(cè)的凹面232朝向像側(cè)的凸面240模塊基座單元
241朝向物側(cè)的凸面242朝向像側(cè)的曲面311朝向物側(cè)的凸面312朝向像側(cè)的凸面321朝向物側(cè)的凹面322朝向像側(cè)的凹面331朝向物側(cè)的凹面332朝向像側(cè)的凸面341朝向物側(cè)的凸面342朝向像側(cè)的曲面411朝向物側(cè)的凸面412朝向像側(cè)的凸面421朝向物側(cè)的凹面422朝向像側(cè)的凹面431朝向物側(cè)的凹面432朝向像側(cè)的凸面441朝向物側(cè)的凸面442朝向像側(cè)的曲面·511朝向物側(cè)的凸面512朝向像側(cè)的凸面521朝向物側(cè)的凹面522朝向像側(cè)的凹面531朝向物側(cè)的凹面532朝向像側(cè)的凸面541朝向物側(cè)的凸面542朝向像側(cè)的曲面611朝向物側(cè)的凸面612朝向像側(cè)的凸面621朝向物側(cè)的凹面622朝向像側(cè)的凹面631朝向物側(cè)的凹面632朝向像側(cè)的凸面641朝向物側(cè)的凸面642朝向像側(cè)的曲面711朝向物側(cè)的凸面712朝向像側(cè)的凸面
721朝向物側(cè)的凹面722朝向像側(cè)的曲面
731朝向物側(cè)的凹面732朝向像側(cè)的凸面
741朝向物側(cè)的凸面742朝向像側(cè)的曲面
811朝向物側(cè)的凸面812朝向像側(cè)的凸面
821朝向物側(cè)的凹面822朝向像側(cè)的凹面
831朝向物側(cè)的凹面832朝向像側(cè)的凸面
841朝向物側(cè)的曲面842朝向像側(cè)的曲面
911朝向物側(cè)的凸面912朝向像側(cè)的凸面
921朝向物側(cè)的曲面922朝向像側(cè)的凹面
931朝向物側(cè)的凹面932朝向像側(cè)的凸面
941朝向物側(cè)的凸面942朝向像側(cè)的曲面
1011朝向物側(cè)的凸面1012朝向像側(cè)的凸面
1021朝向物側(cè)的凹面1022朝向像側(cè)的凹面
1031朝向物側(cè)的凹面1032朝向像側(cè)的凸面
1041朝向物側(cè)的凹面1042朝向像側(cè)的曲面
1111朝向物側(cè)的凸面1112朝向像側(cè)的凸面
1121朝向物側(cè)的凹面1122朝向像側(cè)的凹面
1131朝向物側(cè)的凹面1132朝向像側(cè)的凸面
1141朝向物側(cè)的凸面1142朝向像側(cè)的曲面
1421光軸附近區(qū)域凹面部1422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部
2401鏡頭后座 2402影像傳感器后座
2403自動對焦模塊2404鏡座
2405線圈2406磁性組件
2421光軸附近區(qū)域凹面部2422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部3421光軸附近區(qū)域凹面部3422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部4421光軸附近區(qū)域凹面部4422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部5421光軸附近區(qū)域凹面部5422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部6421光軸附近區(qū)域凹面部6422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部7221光軸附近區(qū)域凹面部7222透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部7421光軸附近區(qū)域凹面部7422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部8411光軸附近區(qū)域凸面部8412透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部8421光軸附近區(qū)域凹面部8422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部9211光軸附近區(qū)域凹面部9212透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部9421光軸附近區(qū)域凹面部9422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部10421光軸附近區(qū)域凹面部10422透鏡邊緣附近區(qū)域凸面部11421光軸附近區(qū)域的凹面部11422透鏡邊緣附近區(qū)域的凸面部dl, d2, d3, d4, d5 空氣間隔Al物側(cè)A2像側(cè)II’軸線。
具體實施例方式為進一步說明各實施例，本發(fā)明提供有說明書附圖。說明書附圖是本發(fā)明揭露內(nèi)容之一部分，其主要是用以說明各實施例，并可配合說明書的相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領域具有通常知識者應能理解其他可能的實施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點。說明書附圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號通常用來表示類似的組件。本發(fā)明的光學成像鏡頭，是由從物側(cè)至像側(cè)依序設置的一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、和一第四透鏡所構成，整體具有屈光率的鏡片僅只有四片透鏡。各透鏡的細部特征如下:第一透鏡具有正屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凸面。第二透鏡具有一負屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凹面及一朝向像側(cè)的凹面。第三透鏡具有正屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凹面和一朝向像側(cè)的凸面。第四透鏡包括一朝向物側(cè)的凸面及一朝向像側(cè)的曲面，朝向像側(cè)的曲面包括一位于光軸附近區(qū)域的凹面部和一位于透鏡邊緣附近區(qū)域的凸面部，并且控制第三透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度為T3、第三透鏡與第四透鏡間沿光軸上的空氣間隔為G34、及第一透鏡至第四透鏡間的所有沿光軸上的空氣間隔的總和為Gaa滿足以下關系式:
(T3 / G34) > 4 -----關系式⑴；及
(Gaa / T3) >1-----關系式⑵。前述具有正屈光率的第一透鏡較佳具有良好收光能力，第三透鏡與第四透鏡較佳可消除像散像差(astigmatism aberration)和畸變像差(distortion aberration),減少系統(tǒng)像差，因此可提供良好的光學性能。其次，由前述關系式(I)可`知，在不改變第三透鏡厚度的假設之下，當縮短第三透鏡與第四透鏡間沿光軸上的空氣間隔G34，以使T3與G34滿足關系式(I)時，可有效減少光學成像鏡頭的長度。相對地，若不滿足關系式(1)，即(T3 / G34)〈4，代表第三透鏡與第四透鏡之間的空氣間隔較大，導致鏡頭的整體長度變大?？紤]到合理的空氣間隔距離，較佳的，關系式(I)可受一上限限制，如:15>(T3 / G34)>4，然本發(fā)明并不限于此。另一方面，由前述關系式(2)可知，在不改變第一透鏡至第四透鏡間的所有沿光軸上的空氣間隔總和的假設之下，當減少第三透鏡的厚度T3以使Gaa與T3滿足關系式(2)時，亦可有效減少光學成像鏡頭的長度。相對地，若不滿足關系式(2)，即(Gaa / T3)< 1，代表第三透鏡在光軸的厚度較大，導致鏡頭的整體長度變大?？紤]到現(xiàn)今工藝技術制作的合理鏡片厚度，較佳的，關系式(2)可受一上限限制，如:2 >(Gaa / Τ3) > 1，然本發(fā)明并不限于此。由此可知，本發(fā)明確實可縮短鏡頭長度。在本發(fā)明的一實施例中，亦可額外控制其他沿光軸上的鏡片厚度、透鏡焦距和/或其他相關參數(shù)，如:第二透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度Τ2、第一透鏡與第二透鏡間沿光軸上的空氣間隔G12、光學成像鏡頭的有效焦距(Effective focal length) EFL、光學成像鏡頭的后焦距(Back focal length) BFL、第一透鏡的焦距f1、第三透鏡的焦距f3，使這些參數(shù)的比值的關聯(lián)性更滿足以下至少一關系式:
(EFL / G12) < 24 -----關系式(3);(T3 / G12) < 5 -----關系式(4)；
0.5^(Τ2 + Τ3) ^ 0.83(長度單位:mm) -----關系式(5)；
1.5 <〔(T2 + T3) / T3) < 2.5 (長度單位:mm) -----關系式(6)；
0.07 < (G12 + G34) < 0.25 (長度單位:mm) -----關系式(7)；
2 <(fl + f3) < 4(長度單位:mm) -----關系式(8);
和/或 (BFL / EFL) > 0.5 -----關系式(9)；
其中，BFL定義為第四透鏡朝向像側(cè)的曲面到成像面在光軸上的距離。由前述關系式(3)可知，在不縮短第一透鏡與第二透鏡的空氣間隔距離的假設之下，滿足關系式(3)時，代表鏡頭的有效焦距較短，能有效減少鏡頭長度。相對地，若不滿足關系式(3)，即(EFL / G12)> 24，代表鏡頭的有效焦距較長，導致鏡頭的整體長度變長。較佳的，關系式(3)可進一步受一下限限制，如:17< (EFL / G12)<24，然本發(fā)明并不限于此。由前述關系式(4)可知，若不滿足關系式(4)，即(T3 / G12)>5，代表第三透鏡在光軸的厚度較厚，導致鏡頭的整體長度變長。較佳的，關系式(4)可進一步受一下限限制，如:2 <(T3 / G12) < 5，然本發(fā)明并不限于此。由前述關系式(5)可知，若不滿足關系式(5)，如超過下限，即(Τ2 + Τ3) ^ 0.5(mm)時，第二透鏡或第三透鏡在光軸的厚度太小，容易造成制作上困難，另一方面，若是超過上限，即(T2 + T3) ^ 0.83 (mm)時，代表第二透鏡或第三透鏡在光軸的厚度較厚，導致鏡頭的整體長度變長。由前述關系式(6)可知，若不滿足關系式(6)，如超過下限，即〔(T2 + T3) / T3)<1.5時，代表第三透鏡的厚度較大，導致鏡頭的長度變長，另一方面，若是超過上限，SP〔(T2 + T3) / T3〕> 2.5時，在第三透鏡厚度不變的假設之下，代表第二透鏡的厚度較厚，導致鏡頭的長度變長。由前述關系式(7)可知，若不滿足關系式(7)，如超過下限，8卩(612 + 634)<0.07(mm)時，代表第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上的空氣間隔或第三透鏡與第四透鏡之間在光軸上的空氣間隔過窄，造成鏡頭制作的困難，另一方面，若是超過上限，即(G12 + G34)>
0.25 (mm)時,代表第一透鏡與第二透鏡在光軸上的空氣間隔及第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隔之和較大，會有鏡頭的長度變長的缺點。由前述關系式(8)可知，若不滿足關系式(8)，如超過下限，S卩(f I+ f3)< 2 (mm)時，代表第一透鏡或第三透鏡的焦距過短、屈光率過大，由于光學成像鏡頭的像差和其內(nèi)各鏡片的屈光率與阿貝數(shù)的值有關，因此少數(shù)透鏡的屈光率過大會影響整體系統(tǒng)屈光率的分配，另一方面，若是超過上限，即(fl + f3) > 4 (mm)時，代表第一透鏡或第三透鏡之焦距過長，導致鏡頭的長度變長。由前述關系式(9)可知，滿足關系式(9)時，代表成像鏡頭的有效焦距較短。相對地，若不滿足關系式(3)，即(BFL / EFL) <0.5，代表成像鏡頭的有效焦距較長，導致鏡頭的長度變長。在實施本發(fā)明時，除了上述關聯(lián)性之外，亦可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結構和/或屈旋光性，以加強對系統(tǒng)性能和/或分辨率的控制，如以下多個實施例。須注意的是，在此所列之示例性細部結構和/或屈旋光性等特性亦可在無沖突的情況之下，選擇性地合并施用于本發(fā)明之其他實施例當中，并不限于此。為了說明本發(fā)明確實可在提供良好的光學性能的同時，縮短鏡頭長度，以下提供多個實施例以及其詳細的光學數(shù)據(jù)。第一實施例:
首先請一并參考圖1至圖5，其中圖1是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的四片式透鏡的剖面結構示意圖，圖2是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的詳細光學數(shù)據(jù)表，圖3是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的一透鏡的另一剖面結構示意圖，圖4是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的各鏡片的非球面系數(shù)數(shù)據(jù)表，圖5是依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學成像鏡頭的縱向球差與各項像差圖示意圖。如圖1中所示，本實施例的光學成像鏡頭I從物側(cè)Al至像側(cè)A2依序包括一光圈100、一第一透鏡110、一第二透鏡120、一第三透鏡130、和一第四透鏡140。一濾光件150和一影像傳感器的成像面160皆設置于光學成像鏡頭的像側(cè)A2。光圈100置于第一透鏡110之前，搭配第一透鏡110具有一朝向物側(cè)的凸面111、一朝向像側(cè)的凸面112，且為正屈光率時可有效縮短光學成像鏡頭I的系統(tǒng)長度。濾光件150在此示例性地為一紅外線濾光片(IR Cut Filter)，設于第四透鏡140的朝向像側(cè)的曲面142與一成像面160之間，濾光件150具有一朝向物側(cè)的表面151，和一朝向像側(cè)的表面152，可將經(jīng)過光學成像鏡頭的光過濾掉特定波段的波長，如過濾掉紅外線波段，可使人眼看不到的紅外線波段的波長不會成像于成像面160上。光學成像鏡頭I的各透鏡的細部結構如下
第一透鏡110具有正屈光率，其為塑料材質(zhì)所構成，并具有一朝向物側(cè)的凸面111，和一朝向像側(cè)的凸面112，凸面111及凸面112皆為非球面。第二透鏡120具有負屈光率，其為塑料材質(zhì)所構成，并具有一朝向物側(cè)的凹面121，及一朝向像側(cè)的凹面122，凹面121及凹面122皆為非球面。第三透鏡130具有正屈光率，其為塑料材質(zhì)所構成，并具有一朝向物側(cè)的凹面131，和一朝向像側(cè)的凸面132，凹面131及凸面132皆為非球面。第四透鏡140具有負屈光率，其為塑料材質(zhì)所構成，并具有一朝向物側(cè)的凸面141，和具有一朝向像側(cè)的曲面142，曲面142包括一位于光軸附近區(qū)域的凹面部1421和一位于透鏡邊緣附近區(qū)域的凸面部1422，凸面141及曲面142皆為非球面。在本實施例中，設計透鏡、濾光件150、及影像傳感器的成像面160之間沿光軸皆存在空氣間隔，如第一透鏡Iio與第二透鏡120之間存在空氣間隔dl、第二透鏡120與第三透鏡130之間存在空氣間隔d2、第三透鏡130與第四透鏡140之間存在空氣間隔d3、第四透鏡140與濾光件150之間存在空氣間隔d4、及濾光件150與影像傳感器的成像面160之間存在空氣間隔d5，然而在其他實施例中，亦可不具有前述其中任一空氣間隔，如將兩相對透鏡的表面輪廓設計為彼此相應，而可彼此貼合，以消除其間之空氣間隔。由此可知，空氣間隔dl即為G12，空氣間隔d3即為G34，空氣間隔dl、d2、d3之總和即為Gaa(all airgap)。關于本實施例的光學成像鏡頭中的各透鏡的各光學特性及各空氣間隔的厚度，請參考圖2，以此基于前述關系式(I)-關系式(9)，算出實際數(shù)值分別為(T3 / G34) =11.45 ；
(Gaa / Τ3) =1.21 ；
(EFL / G12) =23.87 ；
(Τ3 / G12) =4.06 ；
(Τ2 + Τ3) =0.69 (mm)；
〔(Τ2 + Τ3) / Τ3) =1.73 ；
(G12 + G34) =0.13 (mm)；
(fl + f3) =3.21 (mm)；
(BFL / EFL) =0.5 ；
從第一透鏡110物側(cè)凸面111至成像面160的厚度為3.063 (mm)，確實縮短光學成像鏡頭的鏡頭長度。在此須注意的是，在本發(fā)明中，為了簡明顯示各透鏡的結構，僅顯示成像光線通過的部分，舉例來說，以第一透鏡110為例，如圖1所示，包括朝向物側(cè)的凸面111，及朝向像側(cè)的凸面112。然而，在實施本實施例的各透鏡時，可選擇性地額外包括一固定部，以供這些透鏡設置于該光學成像鏡頭內(nèi)。同樣以第一透鏡110為例，請參考圖3，其顯示第一透鏡110還包括一固定部，在此示例為由物側(cè)凸面及像側(cè)凸面往外延伸之一延伸部113，以供第一透鏡110組裝于光學成像鏡頭內(nèi)，理想的光線不會通過延伸部113，該固定部的結構與外形無須限制于此。第一透鏡110的凸面111及凸面112、第二透鏡120的凹面121及凹面122、第三透鏡130的凹面131及凸面132、和第四透鏡140的凸面141及曲面142，共計八個非球面皆是依下列非球面曲線公式定義:
權利要求
1.一種光學成像鏡頭，從物側(cè)至像側(cè)依序包括: 一第一透鏡，具有正屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凸面； 一第二透鏡，具有一負屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凹面及一朝向像側(cè)的凹面； 一第三透鏡，具有正屈光率，并包括一朝向物側(cè)的凹面及一朝向像側(cè)的凸面；及一第四透鏡，包括一朝向物側(cè)的凸面及一朝向像側(cè)的曲面，該朝向像側(cè)的曲面包括一位于光軸附近區(qū)域的凹面部及一位于透鏡邊緣附近區(qū)域的凸面部； 整體具有屈光率的鏡片僅只有四片透鏡，其中，所述第三透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度為T3，該第三透鏡與該第四透鏡間沿光軸上的空氣間隔為G34，而該第一透鏡至所述第四透鏡間的所有沿光軸上的空氣間隔的總和為Gaa，T3、G34與Gaa滿足以下關系式:(T3 / G34) > 4 ;及(Gaa / T3) > I。
2.如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述第一透鏡更包括一朝向像側(cè)且位于透鏡邊緣附近區(qū)域的凸面部。
3.如權利要求2所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述第一透鏡與第二透鏡間沿光軸上的空氣間隔為G12，所述光學成像鏡頭的有效焦距(Effective focal length)為EFL，G12與EFL滿足以下關系式:(EFL / G12) < 24。
4.如權利要求3所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述G12與T3滿足以下關系式: (T3 / G12) < 5。
5.如權利要求4所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述第二透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度為T2，T2與T3滿足以下關系式:0.5 mm 芻(T2 + T3) = 0.83 mm。
6.如權利要求5所述的光學成像鏡頭,其特征在于:所述光學成像鏡頭更包括一光圈設置于第一透鏡之前。
7.如權利要求6所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述T2與T3滿足以下關系式:1.5 <〔(T2 + T3) / T3) < 2.5。
8.如權利要求7所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述G12與G34滿足以下關系式: 0.07 mm < (G12 + G34) < 0.25mm。
9.如權利要求8所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述第一透鏡的焦距為Π，所述第三透鏡的焦距為f3，Π與f3滿足以下關系式:2mm < (fl + f3) < 4mm。
10.如權利要求7所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述光學成像鏡頭的后焦距(Back focal length)為BFL，BFL定義為所述第四透鏡朝向像側(cè)的曲面到成像面在光軸上的距離，BFL與EFL滿足以下關系式:(BFL / EFL) > 0.5。
11.如權利要求5所述的光學成像鏡頭,其特征在于:所述光學成像鏡頭更包括一光圈設置于所述第一透鏡與第二透鏡之間。
12.如權利要求 3所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述第二透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度為T2，T2與T3滿足以下關系式:·0.5 mm 芻(T2 + Τ3) = 0.83mm。
13.如權利要求3所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述光學成像鏡頭更包括一光圈設置于所述第一透鏡之前。
14.如權利要求3所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述第二透鏡的一沿光軸上的鏡片中心厚度為T2，T2與T3滿足以下關系式: · 1.5 <〔(T2 + T3) / T3) < 2.5。
15.如權利要求3所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述G12與G34滿足以下關系式:·0.07mm < (G12 + G34) < 0.25mm。
16.如權利要求3所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述第一透鏡的焦距為Π，所述第三透鏡的焦距為f3，fl與f3滿足以下關系式:2mm < (fl + f3) < 4mm。
17.如權利要求3所述的光學成像鏡頭，其特征在于:所述光學成像鏡頭的后焦距為BFL, BFL定義為所述第四透鏡像側(cè)到成像面在光軸上的距離，BFL與EFL滿足以下關系式:(BFL / EFL) > 0.5。
18.一種便攜式電子裝置，包括: 一機殼；及 一光學成像鏡頭組，設置于該機殼內(nèi)，包括: 一鏡筒; 如上述權利要求1至17項所述的任一光學成像鏡頭，整體具有屈光率的該四片式透鏡設置于所述鏡筒內(nèi)； 一模塊基座單元(module housing unit),用于供該鏡筒設置；及 一影像傳感器，設置于所述光學成像鏡頭的像側(cè)。
19.如權利要求18所述的便攜式電子裝置，其特征在于:所述模塊基座單元更包括一自動對焦模塊，而該自動對焦模塊包括一鏡座及一鏡頭后座，該鏡座與鏡筒外側(cè)相貼合且沿一軸線設置，該鏡頭后座是沿該軸線并環(huán)繞著該鏡座外側(cè)設置，該鏡座帶著鏡筒及設置于所述鏡筒內(nèi)的光學成像鏡頭沿該軸線前后移動，以控制該光學成像鏡頭的移動對焦。
20.如權利要求19所述的便攜式電子裝置，其特征在于:所述模塊基座單元還具有一位于該鏡頭后座和該影像傳感器之間的影像傳感器基座，且該影像傳感器基座和所述鏡頭后座相貼合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種便攜式電子裝置及其光學成像鏡頭。該光學成像鏡頭從物側(cè)至像側(cè)依序包括四透鏡，通過控制各透鏡的凹凸曲面排列、沿光軸上的鏡片中心厚度以及兩鏡片間空氣間隔等特性，使第三透鏡的沿光軸上的鏡片中心厚度T3、第三透鏡與該第四透鏡間沿光軸上的空氣間隔G34、與第一透鏡至第四透鏡間的所有沿光軸上的空氣間隔的總和Gaa滿足(T3／G34)＞4、及(Gaa／T3)＞1的關系式。該便攜式電子裝置包括一機殼和一光學成像鏡頭組，且該光學成像鏡頭組至少包括一鏡筒、一上述的光學成像鏡頭、一模塊基座單元和一影像傳感器。本發(fā)明可以在維持良好光學性能之條件下，縮短鏡頭長度。
文檔編號G02B13/00GK103076669SQ20121025253
公開日2013年5月1日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者陳思翰, 陳雁斌, 葉龍 申請人:玉晶光電(廈門)有限公司