专利名称：四片式影像镜头及应用该镜头的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学镜头，特别是涉及一种四片式影像镜头及应用该镜头的电子直O
背景技术：
近年来各种携带型电子产品多内置有光学影像镜头与影像感测元件而兼具拍照与摄影功能。考虑到携带型电子产品轻巧化的需求，在开发改良此类镜头时，除了要不断提升其光学性能外，还要满足小体积与质轻等需求。以具有照相或摄影功能的手机为例，目前的发展趋势是针对镜头的高画质、低电子噪度及大角度等性能持续进行改良，以提供更佳的使用品质。百万像素已是目前解析度规格的主流，但为了达到物美价廉的消费要求，目前仍有开发各种低制造成本与高性能品质的镜头产品的需求，且为了使镜头再进一步提升到三百万像素以上的高影像品质，则需通过搭配组合多数片具有不同特性的透镜，并使用非球面设计才能达到。如美国专利号US7，453，654所述的镜头，主要公开以四片不同特性的透镜组合形成的影像镜头，且主要是使用第一片球面的玻璃透镜搭配其它片非球面的塑料透镜达到改善影像品质的效果，但玻璃透镜因为尺寸小及曲率半径较小，所以在加工上难度很高、并有原料成本高及重量较重的缺点，使搭配该影像镜头的产品也具有成本高与重量重的问题， 而无法满足质轻及低价的消费需求。另外，影像镜头中的第一片透镜使用高折射率的玻璃透镜可以达到曲率半径不必太小的情形下，就具有较大的正屈光率(Reflective Power)，因而可将镜头的整体焦距缩短到理想的设计值内。但也由于第一片透镜使用高折射率的玻璃材质，所以该第一片透镜的阿贝数(Abbe number) 一般也会较低，如此第一片透镜的低阿贝数产生的色差问题，仍需要通过其它透镜的配合设计来改善，如美国专利号US6，476，982所述的镜头，则通过胶合第二片透镜的方式达到聚焦同时改善轴上色散的效果，但为了获得良好的胶合品质，通常第一片透镜及第二片透镜都需要使用玻璃透镜，因此，该镜头同样有制造成本高与重量较重的缺点，虽然理论上也可以使用塑料透镜进行胶合，但塑料透镜胶合的不良率较高，同样会增加该镜头的制造成本而较不符合经济效益。再如美国专利号US7，466，497所述的四片式影像镜头，使用全部塑料材质的透镜组成影像镜头，虽然解决了将影像镜头的整体焦距缩短到理想设计值内，及制造成本的问题，但对于各片透镜间产生的色差问题，仍没有提供一个较好的解决方法，所以仍然无法达到较高影像品质的要求。虽然上述的四片式透镜组合形成的影像镜头均是为了提供更高的影像品质而产生的设计，但例如美国专利号US7，453，654、US6，476，982，由于都需要搭配玻璃材质的第一透镜才能获得预定的影像品质，导致上述专利案中的影像镜头都存有制造成本高与重量较重的缺点。此外，例如美国专利号US7，466，497，虽然解决了制造成本的问题，但由于其设计上对色差问题并没有提供较佳的解决方案，导致其组合后的影像镜头在色彩上的光学特性较难满足高影像品质的需求，为了满足影像感测芯片的改变趋势及消费者对所呈现影像效果的不同偏好与不同使用需求，目前仍有持续开发其它型式的光学镜头的需求。
发明内容
本 发明的目的在于提供一种轻量化、低制造成本，并能同时改善像差与色差，以及提高解析度的四片式影像镜头及应用该镜头的电子装置。本发明的四片式影像镜头从物侧依序包含一个第一透镜、一个光圈(Aperture Stop)、一个第二透镜、一个第三透镜及一个第四透镜。其中，该第一透镜由塑料材质所制成，且为正屈光率的双凸透镜。该第二透镜由塑料材质所制成，且为负屈光率的双凹透镜，并具有小于等于1.65的折射率。该第三透镜由塑料材质所制成，且为正屈光率的透镜，并具有一位于像侧的凸面。该第四透镜由塑料材质所制成，并具有一位于像侧且邻近光轴区域的凹面。本发明四片式影像镜头的优选方式为该第二透镜满足下列条件式_21 ( R3/f < 0。该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式R2/R3 ^ 1. 1，且该第一透镜与第二透镜间的空气间隙大于等于0. 08mm。该第一透镜满足下列条件式0. 7 < fjf彡1. 1。该影像镜头满足下列条件式TL/f < 1. 55。该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式1 < f12/f < 4. 5。该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式R2/R3 ( 1. 1，且该第一透镜与第二透镜间的空气间隙大于等于0. 08mm。该第一透镜与该影像镜头同时满足下列条件式0. 7 < f,/f彡1. 1 ；TL/f < 1. 55。该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式1 < f12/f < 4. 5。以上各个条件式中的参数f 影像镜头的系统焦距；f1:第一透镜的焦距；f12 第一透镜与第二透镜的合成焦距；R2 第一透镜位于像侧的第二面的曲率半径；R3 第二透镜位于物侧的第一面的曲率半径；TL 光轴自该第一透镜位于物侧的第一面至该影像镜头的成像面的总长度。本发明四片式影像镜头的有益效果在于以塑料材质制成所述第一透镜、第二透镜、第三透镜与第四透镜，使该镜头具有重量轻与制造成本低而较便宜的优势，此外，该第一透镜提供整体镜头的主要屈光率，采用双凸透镜可以减少像差，而该第二透镜的双凹结构可以直接配合该第一透镜，使其行为类似于胶合镜片，且能在不直接胶合的情形下达到消除轴上色散(axial color aberration)的效果，再利用该光圈置于该第一透镜、第二透镜间的设计，加上让透镜的屈光率的排列方式形成正负的对称结构，使横向色散容易被消除，因此，本发明能通过组合所述具有不同结构特性的透镜再搭配光圈置中的结构设计同时改善像差与色差，因而能够确保较佳的成像品质。进一步地，本发明还提供一种应用前述四片式影像镜头的电子装置。
于是，本发明的电子装置，包含一个机壳，及一个安装在该机壳内的影像模组该影像模组包括一个如前所述的四片式影像镜头，及一个设置于该四片式影像镜头的像侧的影像感测器。本发明该电子装置的有益效果在于通过使用具有前述的四片式影像镜头的影像模组，使该电子装置通过该影像镜头的光学特性能产生高解析度及高成像品质的影像，力口上该影像镜头为塑料材质而具有制造成本低与重量低的特性，有助于降低该电子装置整体的制造成本与重量，借此，使本发明能满足物美价廉的消费需求而极具实用价值。
图1是一配置示意图，说明本发明影像镜头的一个第一较佳实施例；图2是该第一较佳实施例的各项像差图；图3是该第一较佳实施例在不同视场角的光线展开图；图4是一配置示意图，说明本发明影像镜头的一个第二较佳实施例；图5是该第二较佳实施例的各项像差图；图6是该第二较佳实施例在不同视场角的光线展开图；图7是一配置示意图，说明本发明影像镜头的一个第三较佳实施例；图8是该第三较佳实施例的各项像差图；图9是该第三较佳实施例在不同视场角的光线展开图；图10是一配置示意图，说明本发明影像镜头的一个第四较佳实施例；图11是该第四较佳实施例的各项像差图；图12是该第四较佳实施例在不同视场角的光线展开图；图13是本发明应用该四片式影像镜头的电子装置的一个较佳实施例。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。在本发明被详细描述以前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件以相同的编号来表示。参阅图1，本发明四片式影像镜头2从物侧依序包含一个第一透镜3、一个光圈 (Aperture Stop) 7、一个第二透镜4、一个第三透镜5、一个第四透镜6，及一个滤光片8。其中，所述第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6都由塑料材质制成，且该第一透镜 3与该第二透镜4间具有大于等于0. 08mm的空气间隙。当由一个待拍摄物所发出的光线进入该影像镜头2，经该第一透镜3、该光圈7、该第二透镜4、该第三透镜5、该第四透镜6，及滤光片8以后，会在一个成像面10 (Image Plane)形成一个影像。该四片式影像镜头2的光轴I，为该第一透镜3、该光圈7、该第二透镜4、该第三透镜5，及该第四透镜6的光轴。将所述第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6与该滤光片8位于物侧的一面分别定义为第一面31、41、51、61与81，位于像侧的一面分别定义为第二面32、42、52、 62 与 82。第一较佳实施例参阅图1，为本发明四片式影像镜头2的一个第一较佳实施例，其中，该第一透镜3为正屈光率(Reflective Power)的双凸透镜，且其第一面31、第二面32皆为凸面。该第二透镜4为负屈光率的双凹透镜，并具有小于等于1. 65的折射率，其第一面41、第二面42皆为凹面。该第三透镜5为正屈光率的透镜，且其第一面51为凹面、第二面52为凸面。该第四透镜6是负屈光率的透镜，且其第一面61在邻近光轴I的区域为一凸面611，并呈波浪面 (wave-like)型式，第二面62在邻近光轴I的区域为一凹面621，并呈波浪面(wave-like) 型式。该光圈7设于该第一透镜3与该第二透镜4间，且位于该第一透镜3的第二面32上。 该滤光片8是一片平板玻璃，其第一面81与第二面82相互平行。其它详细资料如下表所示
权利要求
1.一种四片式影像镜头，从物侧依序包含一个第一透镜、一个光圈、一个第二透镜、一个第三透镜及一个第四透镜，其特征在于该第一透镜是由塑料材质所制成，且为正屈光率的双凸透镜；该第二透镜是由塑料材质所制成，且为负屈光率的双凹透镜，并具有小于等于1.65的折射率；该第三透镜是由塑料材质所制成，且为正屈光率的透镜，并具有一位于像侧的凸面； 该第四透镜是由塑料材质所制成，并具有一位于像侧且邻近光轴区域的凹面。
2.根据权利要求1所述的四片式影像镜头，其特征在于该第二透镜满足下列条件式-21 彡 R3/f < OR3 第二透镜位于物侧的第一面的曲率半径； f 影像镜头的系统焦距。
3.根据权利要求2所述的四片式影像镜头，其特征在于该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式，且该第一透镜与第二透镜间的空气间隙大于等于0. 08mm R2/R3 ^ 1. 1R2 第一透镜位于像侧的第二面的曲率半径； R3 第二透镜位于物侧的第一面的曲率半径。
4.根据权利要求3所述的四片式影像镜头，其特征在于该第一透镜满足下列条件式0. 7 < fjf 彡 1. 1f第一透镜的焦距； f 影像镜头的系统焦距。
5.根据权利要求4所述的四片式影像镜头，其特征在于该影像镜头满足下列条件式TL/f < 1. 55TL 光轴自该第一透镜位于物侧的第一面至该影像镜头的一个成像面的总长度； f:影像镜头的系统焦距。
6.根据权利要求5所述的四片式影像镜头，其特征在于该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式1 < f12/f < 4. 5f12 第一透镜与第二透镜的合成焦距； f 影像镜头的系统焦距。
7.根据权利要求1所述的四片式影像镜头，其特征在于该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式，且该第一透镜与第二透镜间的空气间隙大于等于0. 08mm R2/R3 ^ 1. 1R2 第一透镜位于像侧的第二面的曲率半径； R3 第二透镜位于物侧的第一面的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的四片式影像镜头，其特征在于该第一透镜与该影像镜头同时满足下列条件式0. 7 < fjf 彡 1. 1 TL/f < 1. 55 f 第一透镜的焦距； f 影像镜头的系统焦距；TL 光轴自该第一透镜位于物侧的第一面至该影像镜头的一个成像面的总长度。
9.根据权利要求1所述的四片式影像镜头，其特征在于该第一透镜与该第二透镜满足下列条件式1 < f12/f < 4. 5f12 第一透镜与第二透镜的合成焦距； f 影像镜头的系统焦距。
10.一种电子装置，包含一个机壳，以及一个安装在该机壳内的影像模组，其特征在于该影像模组包括一个如权利要求1所述的四片式影像镜头，以及一个设置于该四片式影像镜头的像侧的影像感测器。
全文摘要
一种四片式影像镜头及应用该镜头的电子装置，该影像镜头从物侧依序包含由塑料材质所制成的一个第一透镜、一个光圈、一个第二透镜、一个第三透镜及一个第四透镜。该第一透镜为正屈光率的双凸透镜，该第二透镜为负屈光率的双凹透镜，该第三透镜为正屈光率的透镜，该第四透镜具有一个位于像侧且邻近光轴区域的凹面。通过以塑料材质制成所述透镜，能符合轻量化与低制造成本需求，且较容易成型出非球面镜面，再配合光圈中置的配置方式提供消除轴上色散的效果，使该影像镜头能同时改善像差与色差，进而提高解析度，因此，本发明具有光学品质佳且能符合实用需求的特性。
文档编号G02B13/18GK102401977SQ20101027771
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者廖龙盛, 张国文, 李柏彻 申请人:玉晶光电股份有限公司