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CN103123414A - 一种可携式电子装置与其光学成像镜头 - Google Patents

一种可携式电子装置与其光学成像镜头 Download PDF

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CN103123414A
CN103123414A CN2012104592540A CN201210459254A CN103123414A CN 103123414 A CN103123414 A CN 103123414A CN 2012104592540 A CN2012104592540 A CN 2012104592540A CN 201210459254 A CN201210459254 A CN 201210459254A CN 103123414 A CN103123414 A CN 103123414A
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CN
China
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lens
agl
alt
optical imaging
imaging lens
Prior art date
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Pending
Application number
CN2012104592540A
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English (en)
Inventor
陈思翰
张仲志
谢宏健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd
Original Assignee
Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd
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Publication date
Application filed by Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd filed Critical Genius Electronic Optical Xiamen Co Ltd
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Priority to TW101150197A priority patent/TWI487935B/zh
Priority to US13/801,161 priority patent/US8804024B2/en
Publication of CN103123414A publication Critical patent/CN103123414A/zh
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/004—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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Abstract

本发明提供一种可携式电子装置与其光学成像镜头。一种该光学成像镜头从物侧至像侧依序包括四透镜，四片透镜在光轴上的厚度总和为ALT，该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL12，该ALT与AGL12满足以下关联性：ALT/AGL12≤36。一种可携式电子装置，包括一机壳及一影像模块，该影像模块包括：一上述的光学成像镜头、一镜筒、一模块后座单元、一基板及一影像传感器。本发明通过控制各透镜的凹凸曲面排列、屈旋光性及／或参数之差值或比值的关联性等特性，而在维持良好光学性能，并维持系统性能的条件下，缩短系统总长。

Description

一种可携式电子装置与其光学成像镜头
技术领域
本发明是与一种可携式电子装置与其光学成像镜头相关，且尤其是与应用四片式透镜的可携式电子装置与其光学成像镜头相关。
背景技术
近年来，移动电话的小型化、薄型化已成为设计趋势，而此一趋势连带影响了相关光学成像镜头的发展。如何能够有效缩减光学镜头的系统长度，同时仍能够维持足够的光学性能，一直是业界努力的研发方向。
美国专利公开号US2011/0299178揭露了一种四片透镜所组成的光学镜头，其第一透镜具有负屈光率，而第二透镜具有正屈光率，其第三透镜的像侧面无论于光轴附近区域或是圆周附近区域均为凹面而第四透镜的像侧面无论于光轴附近区域或是圆周附近区域均为凸面，此种设计的系统长度度高达18～19 mm，并无法达到小型化以及兼顾光学性能的效果。
美国专利公开号US2011/0242683、US2011/0188132及US2011/0188133也都揭露一种四片式的光学成像镜头，其第一、第二透镜的屈光率均为负，但其第一、第二透镜之间存在相当大的空气间隙，也无法使系统长度有效地缩短。
美国专利号US7,345,830、US7,375,903、US8,253,843以及美国专利公开号US2010/0157453也揭露了一种四片式的光学成像镜头，其第一、第二透镜的屈光率虽为较佳的正／负配置，但第一透镜的像侧面以及第二透镜的物侧面均为整面凹面，导致第二、第三透镜之间必须存在相当大的空气间隙，也无法达到缩短系统长度的效果。
另外，美国专利号US7,365,920、US7,274,515、US7,920,340、US7,777,972、US8,179,470、US7,957,079、US8,218,253、US8,228,622及美国专利公开号US2012/0013998和US2012/0266670也各自揭露了一种由四片透镜所组成的光学成像镜头，但也都无法达到缩短系统长度同时兼顾成像质量。
有鉴于此，目前亟需有效缩减光学镜头的系统长度，并同时维持良好光学性能。
发明内容
本发明的目的是在提供一种可携式电子装置与其光学成像镜头，通过控制各透镜的凹凸曲面排列、屈旋光性和／或参数的差值或比值的关联性等特性，而在维持良好光学性能并维持系统性能的条件下，缩短系统总长。
依据本发明，提供一种光学成像镜头，从物侧至像侧依序包括：一光圈、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜。第一透镜具有正屈光率，包括一朝向像侧的像侧面，此像侧面为一凸面。第二透镜具有负屈光率，包括一朝向像侧的像侧面，此像侧面为一凹面。第三透镜具有正屈光率，包括一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面，其物侧面为一凹面，而像侧面为一凸面。第四透镜包括一朝向物侧的物侧面，其物侧面包括一位于光轴附近区域的凸面部及一位于圆周附近区域的凹面部。整体具有屈光率的镜片仅只有四片透镜，这四片透镜在光轴上的厚度总和为ALT，第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL12，ALT与AGL12满足以下关联性：
ALT / AGL12 ≤ 36       关联性(1)。
或者是选择性地额外控制其它参数的差值或比值的关联性满足其它关联性，如：
控制AGL12及第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隙（以AGL34表示）满足
AGL34 - AGL12 ≥ 0 (mm)   关联性(2)；
或者是控制第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隙（以AGL23表示）与第三透镜在光轴上的中心厚度（以CT3表示）满足
AGL23 - CT3 ≥ 0 (mm)    关联性(3)； 
或者是控制第一透镜在光轴上的中心厚度（以CT1表示）与CT3满足
CT1 - CT3 ≥ 0 (mm)     关联性(4)；
或者是控制第二透镜在光轴上的中心厚度（以CT2表示）与CT3满足
CT3 / CT2 ≤ 1.7           关联性(5)；
或者是控制ALT与CT3满足
CT3 / ALT ≤ 0.7        关联性(6)；
或者是控制ALT与AGL34满足
ALT / AGL34 ≤ 20       关联性(7)；
依据本发明之一实施例，可更限制ALT及AGL34满足以下关联性：
ALT / AGL34 ≤ 12       关联性(7’)
或者是控制ALT与CT2满足
ALT/ CT2 ≤ 6.5         关联性(8)；
前述所列的示例性限定关联性亦可选择性地合并施用于本发明的实施例中，并不限于此。
本发明可依据前述的各种光学成像镜头，提供一种电子装置，包括：一机壳及一影像模块安装于该机壳内。影像模块包括依据本发明的任一光学成像镜头、一镜筒、一模块后座单元、一基板及一影像传感器。镜筒以供给设置光学成像镜头，模块后座单元以供给设置镜筒，基板以供给设置模块后座单元，影像传感器是设置于基板且位于光学成像镜头的像侧。
依据本发明之一实施例，前述模块后座单元可包括但不限定于一座体以供给设置镜筒且会沿着光学成像镜头的光轴方向移动。
由上述中可以得知，本发明的可携式电子装置与其光学成像镜头，通过控制各透镜的凹凸曲面排列、屈旋光性和／或参数的差值或比值的关联性等设计，以维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
附图说明
图1表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；
图2表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；
图3表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的一透镜的另一剖面结构示意图；
图4表示依据本发明的第一实施例光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；
图5表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的非球面数据；
图6表示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；
图7表示依据本发明的第二实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；
图8表示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；
图9表示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的非球面数据；
图10表示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；
图11表示依据本发明的第三实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；
图12表示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；
图13表示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的非球面数据；
图14表示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；
图15表示依据本发明的第四实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；
图16表示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；
图17表示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的非球面数据；
图18表示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；
图19表示依据本发明的第五实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；
图20表示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；
图21表示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的非球面数据；
图22表示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；
图23表示依据本发明的第六实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；
图24表示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；
图25表示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的非球面数据；
图26表示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；
图27表示依据本发明的第七实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；
图28表示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；
图29表示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的非球面数据；
图30表示依据本发明的以上七个实施例的AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2值的比较表；
图31表示依据本发明的一实施例的可携式电子装置的一结构示意图；
图32表示依据本发明的另一实施例的可携式电子装置的一结构示意图。
【主要组件符号说明】
Figure 2012104592540100002DEST_PATH_IMAGE001
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有说明书附图。这些说明书附图是本发明揭露内容的一部分，其主要是用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域具有通常知识者应能理解其它可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
本发明的光学成像镜头，是由从物侧至像侧依序设置的一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜所构成，整体具有屈光率的镜片仅只有四片透镜。通过设计各透镜的细部特征与参数关联性，而可提供良好的光学性能，并缩短系统总长。各透镜的细部特征如下：第一透镜具有正屈光率，包括一朝向像侧的像侧面，此像侧面为一凸面。第二透镜具有负屈光率，包括一朝向像侧的像侧面，此像侧面为一凹面。第三透镜具有正屈光率，包括一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面，其物侧面为一凹面，而像侧面为一凸面。第四透镜包括一朝向物侧的物侧面，其物侧面包括一位于光轴附近区域的凸面部及一位于圆周附近区域的凹面部。这四片透镜在光轴上的厚度总和为ALT，第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL12，ALT与AGL12满足以下关联性：
ALT / AGL12 ≤ 36       关联性(1)。
在此设计的前述各镜片的特性主要是考虑光学成像镜头的光学特性与系统总长，举例来说：第一透镜与第三透镜具有正屈光率，可提供整体系统所需的屈光率，与以单一透镜提供整体系统所需正屈光率的系统相较，本发明由两个透镜共同分担整体系统所需的正屈光率可有效降低设计上的困难度，且可容许较大的制造误差。第二透镜设计为具有负屈光率则可修正第一透镜所产生的像差。第一透镜的像侧面设计为凸面、第二透镜的像侧面设计为凹面、第三透镜的物侧面设计为凹面、像侧面设计为凸面、第四透镜物侧面于光轴附近区域设计为凸面以及于圆周附近区域设计为凹面，共同搭配此些细部设计则可达到提高系统的成像质量的效果。
在本发明的一实施例中，可选择性地额外控制其它参数的差值或比值的关联性满足其它关联性，如：
控制AGL12及第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隙（以AGL34表示）满足
AGL34 - AGL12 ≥ 0 (mm)   关联性(2)；
或者是控制第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隙（以AGL23表示）与第三透镜在光轴上的中心厚度（以CT3表示）满足
AGL23 - CT3 ≥ 0 (mm)    关联性(3)； 
或者是控制第一透镜在光轴上的中心厚度（以CT1表示）与CT3满足
CT1 - CT3 ≥ 0 (mm)     关联性(4)；
或者是控制第二透镜在光轴上的中心厚度（以CT2表示）与CT3满足
CT3 / CT2 ≤ 1.7           关联性(5)；
或者是控制ALT与CT3满足
CT3 / ALT ≤ 0.7        关联性(6)；
或者是控制ALT与AGL34满足
ALT / AGL34 ≤ 20       关联性(7)；
在本发明的一实施例中，可更限制ALT及AGL34满足以下关联性：
ALT / AGL34 ≤ 12       关联性(7')；
或者是控制ALT与CT2满足
ALT/ CT2 ≤ 6.5         关联性(8)；
前述所列的示例性限定关系亦可选择性地合并施用于本发明的实施例中，并不限于此。
若ALT / AGL12不满足关联性(1)，可能是ALT过大或是AGL12过小所导致，前者不利于系统总长的缩小，而后者可能会影响组装，因此ALT / AGL12需小于或等于36以满足关联性(1)，使各透镜总厚度（即ALT）缩小以助于缩短系统总长度。虽然缩小第一透镜与第二透镜之间隙（即AGL12）也有助于缩短系统总长度，但较可能会因制造误差而使第一透镜与第二透镜相互接触，进而影响组装之风险，因此AGL12仍应维持一定的宽度。ALT / AGL12也不宜过大，以介于10～36之间较佳。
AGL34 - AGL12较佳应大于或等于0以满足关联性(2)，亦即第三透镜与第四透镜的间距大于或等于第一透镜与第二透镜的间距。此是由于第三透镜与第四透镜间维持稍大的间距，可使光线在发散至合适的程度再进入第四透镜，在设计上有助于使成像光线以更接近垂直的角度进入成像面，从而提高成像品质，而第一透镜与第二透镜的间距扩大并无法发挥这样的功能；加上第一透镜的像侧面为凸面，设计者更可通过缩小第一透镜与第二透镜的间距来达到缩短系统总长度的目的。然而AGL34 - AGL12值亦不宜过大，更佳地是介于0～0.3 mm之间。
AGL23 - CT3建议应大于或等于0以满足关联性(3)，亦即第二透镜与第三透镜的间距大于或等于第三透镜的厚度。此是由于第二透镜的像侧面以及第三透镜的物侧面均为凹面，故AGL23缩小的幅度备受限制，反而， CT3则在设计上则可缩小，以便缩小系统总长；然而，AGL23及CT3的差值亦不宜过大，以介于0～0.3 mm之间较佳。
如前二段所述，第三透镜两侧已具有不小的空气间隙(即AGL23、AGL34)，因此其它透镜的厚度及间隙应尽可能地缩短，以符合轻薄短小的设计趋势。然而考虑到第一透镜主要提供了系统整体所需的正屈光率，相较于第三透镜而言，第一透镜厚度减少的幅度相当有限，因此CT1 - CT3建议应大于或等于0以满足关联性(4)，亦即第一透镜的厚度大于第三透镜的厚度，以便尽量符合设计的趋势。然而CT1及CT3的差值亦不宜过大，以介于0～0.3 mm之间较佳。
CT3 / CT2建议应小于或等于1.7以满足关联性(5)。第二、第三透镜除了尽可能减少厚度之外，在第二透镜的屈光率为负，而第三透镜的屈光率为正的配置下，两者的厚度仍应保持适当的比例，以维持一定的光学性能。
CT3 / ALT建议应小于或等于0.7以满足关联性(6)。此乃考虑到两个因素，首先是在第一透镜的缩小程度已受到限制的前提下，其次是考虑到业界早已尽可能地以薄型化设计第二透镜及第四透镜，使得第二透镜及第四透镜的厚度可缩小的程度也同样备受限制，因此应尽可能缩小第三透镜的厚度，使得第三透镜厚度缩小的程度大于第一透镜至第四透镜（即ALT）的缩小程度。如果CT3 / ALT大于0.7而无法满足关联性(6)，有可能不符合上述的趋势而导致系统总长过长，该值建议较佳是控制在0.1～0.7之间，但不以此为限。
ALT / AGL34建议应小于或等于20以满足关联性(7)。如前所述，ALT缩小有利于缩短系统总长，而AGL34则应维持一定的宽度以维持成像质量，如果ALT / AGL34大于20而无法满足关联性(7)，可能是ALT过大或是AGL34过小所导致，此两者均不利于兼顾成像质量与缩小系统总长。然而ALT / AGL34也不宜过小，建议以介于2～12之间较佳，但不以此为限。
ALT / CT2建议应小于6.5以满足关联性(8)，此乃由于在第二透镜厚度(CT2)缩小程度有限的前提下，各透镜厚度(ALT)总和仍应尽量缩小，才能符合缩短系统总长的设计趋势。如ALT / CT2大于6.5而无法满足关联性(8)，系统总长有可能就不符合这样的趋势。然而，ALT / CT2也不宜过小，建议较佳控制在3～6.5之间，但不以此为限。
在实施本发明时，除了上述关联性之外，亦可针对单一透镜或广泛性地针对多个透镜额外设计出其它更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构和／或屈旋光性，以加强对系统性能和／或分辨率的控制。须注意的是，在此所列的示例性细部结构和／或屈旋光性等特性亦可在无冲突的情况之下，选择性地合并施用于本发明的其它实施例当中，并不限于此。
为了说明本发明确实可在提供良好的光学性能的同时，缩短系统总长，以下提供多个实施例以及其详细的光学数据。首先请一并参考图1至图5，其中图1表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图。图2表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图。图3表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的一透镜的另一剖面结构示意图。图4表示依据本发明的第一实施例光学成像镜头的各镜片的详细光学数据。图5表示依据本发明的第一实施例的光学成像镜头的非球面数据。如图1中所示，本实施例的光学成像镜头1从物侧A1至像侧A2依序包括置于物体侧与一第一透镜110之间的一光圈(Aperture Stop) 100、一第一透镜110、一第二透镜120、一第三透镜130及一第四透镜140。一滤光件150及一影像传感器的一成像面160皆设置于光学成像镜头1的像侧A2。滤光件150在此示例性地为一红外线滤光片(IR Cut Filter)，设于第四透镜140与成像面160之间，滤光件150将经过光学成像镜头1的光过滤掉特定波段的波长，如：过滤掉红外线波段，可使人眼看不到的红外线波段的波长不会成像于成像面160上。
光学成像镜头1的各透镜的细部结构如下：
第一透镜110具有正屈光率，其为塑料材质所构成，并具有一朝向物侧A1的物侧面111及一朝向像侧A2的像侧面112。物侧面111为一凸面，而像侧面112亦为一凸面。
第二透镜120具有负屈光率，其为塑料材质所构成，并具有一朝向物侧A1的物侧面121及一朝向像侧A2的像侧面122。物侧面121为一凹面，而像侧面122亦为一凹面。
第三透镜130具有正屈光率，其为塑料材质所构成，并具有一朝向物侧A1的物侧面131及一朝向像侧A2的像侧面132。物侧面131为一凹面，而像侧面132为一凸面。
第四透镜140具有负屈光率，其为塑料材质所构成，并具有一朝向物侧A1的物侧面141及具有一朝向像侧A2的像侧面142。物侧面141具有一位在光轴附近区域的凸面部1411及一位在圆周附近区域的凹面部1412。像侧面142具有一位在光轴附近区域的凹面部1421及一位在圆周附近区域的凸面部1422。
在本实施例中，设计各透镜110、120、130、140、滤光件150、及影像传感器的成像面160之间皆存在空气间隔，如：第一透镜110与第二透镜120之间存在空气间隔d1、第二透镜120与第三透镜130之间存在空气间隔d2、第三透镜130与第四透镜140之间存在空气间隔d3、第四透镜140与滤光件150之间存在空气间隔d4、及滤光件150与影像传感器的成像面160之间存在空气间隔d5，然而在其它实施例中，亦可不具有前述其中任一空气间隔，如：将两相对透镜的表面轮廓设计为彼此相应，而可彼此贴合，以消除其间之空气间隔。由此可知，空气间隔d1、d2、d3的总和即为AAG。
关于本实施例的光学成像镜头1中的各透镜的各光学特性及各空气间隔的厚度，请参考图4，其中AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2的值分别为：
AAG＝0.676 (mm)；
ALT＝1.408 (mm)；
ALT / AGL12＝15.749，确实满足关联性(1)；
AGL34 - AGL12＝0.077 (mm)，确实满足关联性(2)；
AGL23 - CT3＝0.023 (mm)，确实满足关联性(3)；
CT1 - CT3＝0.113 (mm)，确实满足关联性(4)；
CT3 / CT2＝2.157；
CT3 / ALT＝0.282，确实满足关联性(6)；
ALT / AGL34＝8.471，确实满足关联性(7)、(7')；
ALT / CT2＝7.636；
从第一透镜物侧面111至成像面160的厚度为3.174 (mm)，确实缩短光学成像镜头1的系统总长。
在此须注意的是，在本发明中，为了简明显示各透镜的结构，仅显示成像光线通过的部分，举例来说，以第一透镜110为例，如图1所示，包括物侧面111及像侧面112。然而，在实施本实施例的各透镜时，可选择性地额外包括一固定部，以供这些透镜设置于该光学成像镜头内。同样以第一透镜110为例，请参考图3，其表示第一透镜110还包括一固定部，在此示例为由物侧凸面及像侧凸面往外延伸的一延伸部113，以供第一透镜110组装于光学成像镜头1内，理想的光线不会通过延伸部113，固定部的结构与外形无须限制于此。
第一透镜110的物侧面111及像侧面112、第二透镜120的物侧面121及像侧面122、第三透镜130的物侧面131及像侧面132、及第四透镜140的物侧面141及像侧面142，共计八个非球面皆是依下列非球面曲线公式定义： 
Figure 198269DEST_PATH_IMAGE002
其中：
R表示透镜表面的曲率半径；
Z表示非球面的深度（非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上顶点的切面，两者间的垂直距离）；
Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离；
K为锥面系数(Conic Constant)；
ai为第i阶非球面系数。
各个非球面的参数详细数据请一并参考图5。
另一方面，从图2当中可以看出，在本实施例的纵向球差(longitudinal spherical aberration) (a)中，每一种波长所成的曲线皆很靠近，说明每一种波长不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一曲线的偏斜幅度可看出不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.02 mm，故本实施例确实明显改善不同波长的球差。此外，三种代表波长彼此间的距离亦相当接近，代表不同波长光线的成像位置已相当集中，因而使色像差获得明显改善。
在弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatism aberration) (b)、子午(tangential)方向的像散像差(c)的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距落在±0.10 mm内，且弧矢方向的焦距更控制在±0.05 mm的更小范围内，说明本实施例的光学成像镜头1能有效消除像差。此外，三种代表波长彼此间的距离已相当接近，代表轴上的色散也有明显的改善。
畸变像差(distortion aberration) (d)显示本第一较佳实施例的畸变像差维持在±6%的范围内，说明本实施例的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求，据此说明本实施例的光学成像镜头1在系统长度已缩短至3.174 mm的条件下，仍能有效克服色像差并提供较佳的成像质量，故本实施例能在维持良好光学性能的条件下，缩短系统总长以实现更加薄型化的产品设计。
因此，本实施例的光学成像镜头1在纵向球差、弧矢方向的像散像差、子午方向的像散像差、或畸变像差的表现都十分良好。由上述中可以得知，本实施例的光学成像镜头1确实可维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
另请一并参考图6至图9，其中图6表示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；图7表示依据本发明的第二实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；图8表示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；图9表示依据本发明的第二实施例的光学成像镜头的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件，唯在此使用的标号开头改为2，例如第三透镜物侧面为231，第三透镜像侧面为232，其它组件标号在此不再赘述。如图6中所示，本实施例的光学成像镜头2从物侧A1至像侧A2依序包括置于物体侧与一第一透镜210之间的一光圈200、一第一透镜210、一第二透镜220、一第三透镜230及一第四透镜240。
第二实施例的屈光率以及表面凹凸配置均与第一实施例相同，仅曲率半径、透镜厚度以及各空气间隙宽度不同。关于本实施例的光学成像镜头2的各透镜之各光学特性及各空气间隔的厚度，请参考图8，其中AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2的值分别为：
AAG＝0.648 (mm)；
ALT＝1.438 (mm)；
ALT / AGL12＝33.416，确实满足关联性(1)；
AGL34 - AGL12＝0.121 (mm)，确实满足关联性(2)；
AGL23 - CT3＝0.036 (mm)，确实满足关联性(3)；
CT1 - CT3＝0.110 (mm)，确实满足关联性(4)；
CT3 / CT2＝2.024；
CT3 / ALT＝0.281，确实满足关联性(6)；
ALT / AGL34＝8.751，确实满足关联性(7)、(7')；
ALT / CT2＝7.203；
从第一透镜物侧面211至成像面260的厚度为3.176 (mm)，确实缩短光学成像镜头2的系统总长。
另一方面，从图7当中可以看出，本实施例的光学成像镜头2在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此，由上述中可以得知，本实施例的光学成像镜头2确实可维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
另请一并参考图10至图13，其中图10表示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；图11表示依据本发明的第三实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；图12表示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；图13表示依据本发明的第三实施例的光学成像镜头的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件，唯在此使用的标号开头改为3，例如第三透镜物侧面为331，第三透镜像侧面为332，其它组件标号在此不再赘述。如图10中所示，本实施例的光学成像镜头3从物侧A1至像侧A2依序包括置于物体侧与一第一透镜310之间之一光圈300、一第一透镜310、一第二透镜320、一第三透镜330及一第四透镜340。
第三实施例的屈光率以及表面凹凸配置均与第一实施例相同，仅曲率半径、透镜厚度以及各空气间隙宽度不同。关于本实施例的光学成像镜头3的各透镜之各光学特性及各空气间隔的厚度，请参考图12，其中AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2的值分别为：
AAG＝0.768 (mm)；
ALT＝1.360 (mm)；
ALT / AGL12＝18.791，确实满足关联性(1)；
AGL34 - AGL12＝0.187 (mm)，确实满足关联性(2)；
AGL23 - CT3＝0.054 (mm)，确实满足关联性(3)；
CT1 - CT3＝0.104 (mm)，确实满足关联性(4)；
CT3 / CT2＝1.818；
CT3 / ALT＝0.281，确实满足关联性(6)；
ALT / AGL34＝5.236，确实满足关联性(7)、(7')；
ALT / CT2＝6.478，确实满足关联性(8)；
从第一透镜物侧面311至成像面360的厚度为3.172 (mm)，确实缩短光学成像镜头3的系统总长。
另一方面，从图11当中可以看出，本实施例的光学成像镜头3在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此，由上述中可以得知，本实施例的光学成像镜头3确实可维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
另请一并参考图14至图17，其中图14表示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；图15表示依据本发明的第四实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；图16表示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；图17表示依据本发明的第四实施例的光学成像镜头的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件，唯在此使用的标号开头改为4，例如第三透镜物侧面为431，第三透镜像侧面为432，其它组件标号在此不再赘述。如图14中所示，本实施例的光学成像镜头4从物侧A1至像侧A2依序包括置于物体侧与一第一透镜410之间之一光圈400、一第一透镜410、一第二透镜420、一第三透镜430及一第四透镜440。
第四实施例的屈光率以及表面凹凸配置均与第一实施例相同，仅曲率半径、透镜厚度以及各空气间隙宽度不同。关于本实施例的光学成像镜头4的各透镜之各光学特性及各空气间隔的厚度，请参考图16，其中AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2的值分别为：
AAG＝0.547 (mm)；
ALT＝1.373 (mm)；
ALT / AGL12＝21.113，确实满足关联性(1)；
AGL34 - AGL12＝0.011 (mm)，确实满足关联性(2)；
AGL23 - CT3＝0.063 (mm)，确实满足关联性(3)；
CT1 - CT3＝0.092 (mm)，确实满足关联性(4)；
CT3 / CT2＝1.589，确实满足关联性(5)；
CT3 / ALT＝0.250，确实满足关联性(6)；
ALT / AGL34＝18.064，确实满足关联性(7)；
ALT / CT2＝6.358，确实满足关联性(8)；
从第一透镜物侧面411至成像面460的厚度为3.078 (mm)，确实缩短光学成像镜头4的系统总长。
另一方面，从图15当中可以看出，本实施例的光学成像镜头4在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此，由上述中可以得知，本实施例的光学成像镜头4确实可维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
另请一并参考图18至图21，其中图18表示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；图19表示依据本发明的第五实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；图20表示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；图21表示依据本发明的第五实施例的光学成像镜头的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件，唯在此使用的标号开头改为5，例如第三透镜物侧面为531，第三透镜像侧面为532，其它组件标号在此不再赘述。如图18中所示，本实施例的光学成像镜头5从物侧A1至像侧A2依序包括置于物体侧与一第一透镜510之间之一光圈500、一第一透镜510、一第二透镜520、一第三透镜530及一第四透镜540。
第五实施例的屈光率以及表面凹凸配置均与第一实施例相同，仅曲率半径、透镜厚度以及各空气间隙宽度不同。关于本实施例的光学成像镜头5的各透镜之各光学特性及各空气间隔的厚度，请参考图20，其中AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2的值分别为：
AAG＝0.545 (mm)；
ALT＝1.407 (mm)；
ALT / AGL12＝21.627，确实满足关联性(1)；
AGL34 - AGL12＝0.010 (mm)，确实满足关联性(2)；
AGL23 - CT3＝0.092 (mm)，确实满足关联性(3)；
CT1 - CT3＝0.134 (mm)，确实满足关联性(4)；
CT3 / CT2＝1.179，确实满足关联性(5)；
CT3 / ALT＝0.222，确实满足关联性(6)；
ALT / AGL34＝18.723，确实满足关联性(7)；
ALT / CT2＝5.317，确实满足关联性(8)；
从第一透镜物侧面511至成像面560的厚度为3.067 (mm)，确实缩短光学成像镜头5的系统总长。
另一方面，从图19当中可以看出，本实施例的光学成像镜头5在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此，由上述中可以得知，本实施例的光学成像镜头5确实可维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
另请一并参考图22至图25，其中图22表示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；图23表示依据本发明的第六实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；图24表示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；图25表示依据本发明的第六实施例的光学成像镜头的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件，唯在此使用的标号开头改为6，例如第三透镜物侧面为631，第三透镜像侧面为632，其它组件标号在此不再赘述。如图22中所示，本实施例的光学成像镜头6从物侧A1至像侧A2依序包括置于物体侧与一第一透镜610之间之一光圈600、一第一透镜610、一第二透镜620、一第三透镜630及一第四透镜640。
第六实施例的屈光率以及表面凹凸配置均与第一实施例相同，仅曲率半径、透镜厚度以及各空气间隙宽度不同。关于本实施例的光学成像镜头6的各透镜之各光学特性及各空气间隔的厚度，请参考图24，其中AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2的值分别为：
AAG＝0.546 (mm)；
ALT＝1.371 (mm)；
ALT / AGL12＝21.068，确实满足关联性(1)；
AGL34 - AGL12＝0.010 (mm)，确实满足关联性(2)；
AGL23 - CT3＝0.056 (mm)，确实满足关联性(3)；
CT1 - CT3＝0.081 (mm)，确实满足关联性(4)；
CT3 / CT2＝1.643，确实满足关联性(5)；
CT3 / ALT＝0.255，确实满足关联性(6)；
ALT / AGL34＝18.251，确实满足关联性(7)；
ALT / CT2＝6.438，确实满足关联性(8)；
从第一透镜物侧面611至成像面660的厚度为3.084 (mm)，确实缩短光学成像镜头6的系统总长。
另一方面，从图23当中可以看出，本实施例的光学成像镜头6在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此，由上述中可以得知，本实施例的光学成像镜头6确实可维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
另请一并参考图26至图29，其中图26表示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的四片式透镜的剖面结构示意图；图27表示依据本发明的第七实施例光学成像镜头的纵向球差与各项像差图示意图；图28表示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的各镜片的详细光学数据；图29表示依据本发明的第七实施例的光学成像镜头的非球面数据。在本实施例中使用与第一实施例类似的标号标示出相似的组件，唯在此使用的标号开头改为7，例如第三透镜物侧面为731，第三透镜像侧面为732，其它组件标号在此不再赘述。如图26中所示，本实施例的光学成像镜头7从物侧A1至像侧A2依序包括置于物体侧与一第一透镜710之间之一光圈700、一第一透镜710、一第二透镜720、一第三透镜730及一第四透镜740。
第七实施例的屈光率以及表面凹凸配置均与第一实施例相同，仅曲率半径、透镜厚度以及各空气间隙宽度不同。关于本实施例的光学成像镜头7的各透镜之各光学特性及各空气间隔的厚度，请参考图28，其中AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2的值分别为：
AAG＝0.558 (mm)；
ALT＝1.338 (mm)；
ALT / AGL12＝23.064，确实满足关联性(1)；
AGL34 - AGL12＝0.017 (mm)，确实满足关联性(2)；
AGL23 - CT3＝0.125 (mm)，确实满足关联性(3)；
CT1 - CT3＝0.071 (mm)，确实满足关联性(4)；
CT3 / CT2＝1.072，确实满足关联性(5)；
CT3 / ALT＝0.224，确实满足关联性(6)；
ALT / AGL34＝17.866，确实满足关联性(7)；
ALT / CT2＝4.778，确实满足关联性(8)；
从第一透镜物侧面711至成像面760的厚度为3.033 (mm)，确实缩短光学成像镜头7的系统总长。
另一方面，从图27当中可以看出，本实施例的光学成像镜头7在纵向球差(a)、弧矢方向的像散像差(b)、子午方向的像散像差(c)、或畸变像差(d)的表现都十分良好。因此，由上述中可以得知，本实施例的光学成像镜头7确实可维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
另请参考图30所表示的以上七个实施例的AAG、ALT、ALT / AGL12、AGL34 - AGL12、AGL23 - CT3、CT1 - CT3、CT3 / CT2、 CT3 / ALT、ALT / AGL34及ALT / CT2值，可看出本发明的光学成像镜头确实可满足前述关联性(1)、关联性(2)、关联性(3)、关联性(4)、关联性(5)、关联性(6)、关联性(7) 及/或(7')、或关联性(8)。
请参阅图31，为应用前述光学成像镜头的可携式电子装置20的一第一较佳实施例，可携式电子装置20包含一机壳21及一安装在机壳21内的影像模块22。在此仅是以手机为例说明可携式电子装置20，但可携式电子装置20的型式不以此为限。
如图中所示，影像模块22包括一如前所述的四片式光学成像镜头，如在此示例性地选用前述第一实施例的四片式光学成像镜头1、一用于供四片式光学成像镜头1设置的镜筒23、一用于供镜筒23设置的模块后座单元(module housing unit) 24、一供该模块后座单元设置的基板162及一设置于四片式光学成像镜头1像侧的影像传感器161。成像面160是形成于影像传感器161。
须注意的是，本实施例虽显示滤光件150，然而在其它实施例中亦可省略滤光件150的结构，并不以滤光件150的必要为限，且机壳21、镜筒23、和／或模块后座单元24可为单一组件或多个组件组装而成，无须限定于此；其次，乃是本实施例所使用的影像传感器161是采用板上连接式芯片封装(Chip on Board, COB)的封装方式直接连接在基板162上，和传统芯片尺寸封装(Chip Scale Package, CSP)的封装方式的差别在于板上连接式芯片封装不需使用保护玻璃(cover glass)，因此在光学成像镜头1中并不需要在影像传感器161之前设置保护玻璃，然本发明并不以此为限。
整体具有屈光率的四片式透镜110、120、130、140示例性地是以相对两透镜之间分别存在一空气间隔的方式设置于镜筒23内。
模块后座单元24包括一用以供镜筒23设置的座体2401。镜筒23是和座体2401沿一轴线I-I'同轴设置，且镜筒23设置于座体2401内侧。
由于光学成像镜头1的长度仅3.174 (mm)，因此可将可携式电子装置20的尺寸设计地更为轻薄短小，且仍然能够提供良好的光学性能与成像质量。因此，本实施例除了具有减少机壳原料用量的经济效益外，还能满足轻薄短小的产品设计趋势与消费需求。
另请参阅图32，为应用前述光学成像镜头1的可携式电子装置20'的一第二较佳实施例，第二较佳实施例的可携式电子装置20'与第一较佳实施例的可携式电子装置20的主要差别在于：座体2401具有一第一座体单元2402、一第二座体单元2403、一线圈2404及一磁性组件2405。第一座体单元2402与镜筒23外侧相贴合且沿一轴线I-I'设置、第二座体单元2403沿轴线I-I'并环绕着第一座体单元2402外侧设置。线圈2404设置在第一座体单元2402外侧与第二座体单元2403内侧之间。磁性组件2405设置在线圈2404外侧与第二座体单元2403内侧之间。
第一座体单元2402可带着镜筒23及设置在镜筒23内的光学成像镜头1沿轴线I-I'移动。可携式电子装置20'的第二实施例的其它组件结构则与第一实施例的可携式电子装置20类似，在此不再赘述。
类似地，由于光学成像镜头1的长度仅3.174 (mm)，因此可将可携式电子装置20'的尺寸设计地更为轻薄短小，且仍然能够提供良好的光学性能与成像质量。因此，本实施例除了具有减少机壳原料用量的经济效益外，还能满足轻薄短小的产品设计趋势与消费需求。
由上述中可以得知，本发明的可携式电子装置与其光学成像镜头，通过控制四片透镜厚度总和对第一透镜与第二透镜间沿光轴上的空气间隔的比值在一预定范围中，且合并各透镜的细部结构和／或屈旋光性的设计，以维持良好光学性能，并有效缩短系统总长。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。 

Claims (20)

1.一种光学成像镜头，从物侧至像侧依序包括：
一光圈；
一具有正屈光率的第一透镜，包括一朝向像侧的像侧面，该像侧面为一凸面；
一具有负屈光率的第二透镜，包括一朝向像侧的像侧面，该像侧面为一凹面；
一具有正屈光率的第三透镜，包括一朝向物侧的物侧面及一朝向像侧的像侧面，该物侧面为一凹面，而该像侧面为一凸面；
一第四透镜，包括一朝向物侧的物侧面，该物侧面包括一位于光轴附近区域的凸面部及一位于圆周附近区域的凹面部；
其中，整体具有屈光率的镜片仅只有四片透镜，四片透镜在光轴上的厚度总和为ALT，该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL12，该ALT与AGL12满足以下关联性：
ALT / AGL12 ≤ 36。
2.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL34，该AGL34与AGL12满足以下关联性：
AGL34 - AGL12 ≥ 0。
3.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL23，该第三透镜在光轴上的中心厚度为CT3，该AGL23与CT3满足以下关联性：
AGL23 - CT3 ≥ 0。
4.如权利要求3所述的光学成像镜头，其特征在于：该第一透镜在光轴上的中心厚度为CT1，该CT1与CT3满足以下关联性：
CT1 - CT3 ≥ 0。
5.如权利要求4所述的光学成像镜头，其特征在于：该ALT与AGL34满足以下关联性：
ALT / AGL34 ≤ 20。
6.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于：该第一透镜在光轴上的中心厚度为CT1，该第三透镜在光轴上的中心厚度为CT3，该CT1与CT3满足以下关联性：
CT1 - CT3 ≥ 0。
7.如权利要求6所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL34，该ALT与AGL34满足以下关联性：
ALT / AGL34 ≤ 20。
8.如权利要求7所述的光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在光轴上的中心厚度为CT2，该ALT与CT2满足以下关联性：
ALT/ CT2 ≤ 6.5。
9.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在光轴上的中心厚度为CT2，该第三透镜在光轴上的中心厚度为CT3，该CT2与CT3满足以下关联性：
CT3 / CT2 ≤ 1.7。
10.如权利要求9所述的光学成像镜头，其特征在于：该ALT与 AGL34满足以下关联性：
ALT / AGL34 ≤ 20。
11.如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在光轴上的中心厚度为CT3，该ALT与CT3满足以下关联性：
CT3 / ALT ≤ 0.7。
12.如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于：该ALT与AGL34满足以下关联性：
ALT / AGL34 ≤ 20。
13.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜与该第三透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL23，该第三透镜在光轴上的中心厚度为CT3，该AGL23与CT3满足以下关联性：
AGL23 - CT3 ≥ 0。
14.如权利要求13所述的光学成像镜头，其特征在于：该第一透镜在光轴上的中心厚度为CT1，该CT1与CT3满足以下关联性：
CT1 - CT3 ≥ 0。
15.如权利要求14所述的光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜与该第四透镜之间在光轴上的空气间隙为AGL34，该ALT与AGL34满足以下关联性：
ALT / AGL34 ≤ 20。
16.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第一透镜在光轴上的中心厚度为CT1，该第三透镜在光轴上的中心厚度为CT3，该CT1与CT3满足以下关联性：
CT1 - CT3 ≥ 0。
17.如权利要求16所述的光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在光轴上的中心厚度为CT2，该ALT与CT2满足以下关联性：
ALT/ CT2 ≤ 6.5。
18.如权利要求17所述的光学成像镜头，其特征在于：该ALT与AGL34更满足以下关联性： 
ALT/ AGL34 ≤ 12。
19.一种可携式电子装置，包括：
一机壳；及
一影像模块，安装于该机壳内，包括：
一如上述权利要求第1至18项中任一项所述的光学成像镜头；
一镜筒，以供给设置该光学成像镜头；
一模块后座单元，以供给设置该镜筒；
一基板，以供给设置该模块后座单元；及
一影像传感器，设置于该基板且位于该光学成像镜头的像侧。
20.如权利要求19所述的可携式电子装置，其特征在于：该模块后座单元包括一座体，以供给设置该镜筒且会沿着该光学成像镜头的光轴方向移动。
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