CN104678536A

CN104678536A - 广角镜头及摄像单元与监视装置

Info

Publication number: CN104678536A
Application number: CN201410012339.3A
Authority: CN
Inventors: 周祥禾
Original assignee: E Pin Optical Industry Co Ltd
Current assignee: E Pin Optical Industry Co Ltd
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-06-03
Also published as: TW201520590A; TWI512321B

Abstract

本发明提供一种广角镜头及摄像单元与监视装置，此广角镜头包括由物侧至像侧依序排列的：具有负屈光度的第一透镜，其像侧面为凹面；孔径光阑；具有正屈光度的第二透镜，其像侧面为凸面；具有正屈光度的第三透镜；以及具有负屈光度的第四透镜，其与第三透镜构成双胶合透镜。其中，广角镜头需满足特定条件，以达到全长短且视角广的效果。

Description

广角镜头及摄像单元与监视装置

技术领域

本发明是有关一种镜头及摄像单元与监视装置，尤指一种广角镜头及摄像单元与监视装置。

背景技术

随着科技的进步，电子产品中如：行车纪录器、监视器、行车导引装置、数码相机(Digital Still Camera)、电脑相机(PC camera)、网络相机(Networkcamera)、行动电话(手机)等常配备有广角镜头，以满足图像纪录、监视或增进安全等的需求。

在现有技术中，有二镜片至五镜片式，甚至更多镜片组成的不同设计的广角镜头，然而以成像品质考量，多镜片式光学镜头在像差修正、光学传递函数MTF(modulation transfer function)性能上较具优势，可使用在高像素(pixel)要求的电子产品。为了改良广角镜头，如缩小系统长度、增加像差修正效果、降低制作成本等，在现有的广角镜头的结构设计之间的差异处或技术特征，往往决定于以下各种因素的变化或组合：透镜之间对应配合的形状设计不同，如新月形(meniscus shape)、双凸(biconvex)、双凹(biconcave)等不同形状的透镜，以达不同正/负屈光度(positive or negative refractive power)效果；或透镜之间对应配合的凸面/凹面方向不同，以调整光线入射与出射的角度；或使透镜间对应配合的屈光度(正/负)组合不同，以适当分配光束降低鬼影；或提供具有最佳范围的透镜间的相关光学数据，如f(镜头系统的有效焦距)、di(各光学面i间距离)、Ri(各光学面i曲率半径)等，通过分别满足不同的条件，以改善成像品质、调整系统长度或其他特殊功能与目的。例如，日本专利JPA1999-095096、JPA2002-250862、美国专利US20050174463、US20060087747、US20060227434、US20090303612、US20100194853、US20100259632、US20110299178、US20070188892、台湾专利TWM366075、TWI320101等。

由上可知，就镜头的设计而论，该等现有技术在设计广角镜头技术领域，是针对各种不同光学目的的应用，而产生不同的变化或组合，因其使用透镜形状、组合、作用或功效不同，即可视为具有新颖性(novelty)或创造性(inventive step)。

在现今广角镜头的改良中，为了便于携带及增进记录品质，业者在设计广角镜头时不仅需要考量如何在较广的视角下保有良好的成像品质，同时也需要考量如何将其体积(长度)与成本降低。随着摄像单元的应用范围日渐广泛，尤其是为了满足随行纪录的需求，如何提出一种小型化、平价并且可同时具备摄像品质与广视角的镜头即为业者迫切改善的项目。

发明内容

本发明提供一种广角镜头及摄像单元与监视装置，以适用在各电子装置中，通过本发明的实施例所提供的广角镜头的各镜片的面形结构与光学参数的最佳化范围的组合，可在维持高成像品质的情况下有效地缩短系统长度并提升视角，以提供需配备有高阶成像品质的小型(薄型)电子装置(例如行车纪录器、监视器、行车导引装置或手机等)使用。另外，还提供了一种具备本发明的广角镜头的摄像单元，藉此提供一种小型且高性能的摄像单元。

本发明的实施例提供一种广角镜头，其包含：沿着光轴由物侧至像侧依序排列的第一透镜、孔径光阑、第二透镜、第三透镜与第四透镜。第一透镜具有负屈光度，其凹面面向像侧。第二透镜具有正屈光度，其凸面朝向像侧。第三透镜为具有正屈光度的双凸型透镜，而第四透镜则具有负屈光度，且第三及第四透镜构成双胶合透镜。本发明的广角镜头至少满足下列式(1)及式(2)的条件：

-1>F₁/F>-2.5…式(1)

0.25>F/TTL>0.1…式(2)

其中，F₁为第一透镜的焦距；F为系统焦距；TTL为光轴上自第一透镜的物侧光学面至取像镜头的成像面的距离。

通过上述的镜片面形结构与式(1)及式(2)，可获得较广的视角，并且在缩小系统全长的条件下仍获得良好成像品质，以避免镜头的场视角过窄，从而导致系统全长加大而不适用于小型(薄型)化的电子装置中，同时也可避免镜头的场视角过宽而难以补偿像散和畸变。

进一步地，本发明的实施例的广角镜头可选择性地符合式(3)至式(6)的其中之一或其组合：

7<F₃₄/F<15……式(3)

0.3 \leq \frac{(1 - {Nd}_{2}) \times L_{3} R_{1} + ({Nd}_{3} - 1) \times L_{2} R_{2} - D_{5} \times (1 - {Nd}_{2}) \times ({Nd}_{3} - 1)}{L_{2} R_{2} \times L_{3} R_{1}} \leq 0.4

…式(4)

- 0.35 \leq \frac{(1 - {Nd}_{1}) \times L_{2} R_{1} + ({Nd}_{2} - 1) \times L_{1} R_{2} - (D_{2} + D_{3}) \times (1 - {Nd}_{1}) \times ({Nd}_{2} - 1)}{L_{1} R_{2} \times L_{2} R_{1}} \leq - 0.45

…式(5)

1.36<F₂/F<2…式(6)

其中，F₃₄为第三透镜与第四透镜的合成焦距；L₃R₁为第三透镜的物侧光学面的曲率半径；L₂R₂为第二透镜的像侧光学面的曲率半径；Nd₃为第三透镜的折射率；Nd₂为第二透镜的折射率；D₅为光轴上第二透镜的像侧光学面至第三透镜的物侧光学面的距离；L₂R₁为第二透镜的物侧光学面的曲率半径；L₁R₂为第一透镜的像侧光学面的曲率半径；Nd₁为第一透镜的折射率；Nd₂为第二透镜的折射率；D₂为光轴上第一透镜的像侧光学面至该孔径光阑的距离；D₃为光轴上孔径光阑至第二透镜的物侧光学面的距离；F₂为第二透镜的焦距。

通过式(3)可进一步地控制第三透镜与第四透镜的合成焦距与系统焦距的比例，从而使第三透镜配合第四透镜提供适当的正屈折力以聚焦来自第二透镜的聚焦光束并修正像差。通过式(4)可适当地限制第二透镜与第三透镜间形成的空气透镜的焦距，从而改良像平面的修正及透镜加工性的条件。当式(4)的值大于等于0.3时，既可维持第二透镜与第三透镜间形成的空气透镜具有足够的正折射力，也能控制系统的珀兹伐总和(Petzval sum)不过大而维持像平面的平坦性。另一方面，当式(4)的值小于等于0.4时，能使第二透镜与第三透镜间形成的空气透镜的正折射力不致过大，也即控制第二透镜的像侧光学面与第三透镜的物侧光学面的曲率半径的绝对值不会过小，以提高透镜的加工性。

通过式(5)，可适当地限制第一透镜与第二透镜间形成的空气透镜的焦距，从而改良像平面的修正及透镜加工性的条件。由于在负焦距中，此值愈小其发散曲折能力愈大，当式(5)的值小于等于-0.35时，因为能维持第一透镜与第二透镜间形成的空气透镜具有足够的负折射力，而能控制系统的珀兹伐总和不过大而维持像平面的平坦性。另一方面，当式(5)的值大于等于-0.45时，能使第一透镜与第二透镜间形成的空气透镜的负折射力不致过大，也即控制第一透镜的像侧光学面与第二透镜的物侧光学面的曲率半径的绝对值不会过小，以提高透镜的加工性。

通过式(6)可进一步地控制第二透镜的焦距与系统焦距的比例，从而使第二透镜提供适当的正屈折力以收敛来自第一透镜的发散光束并修正像差。

进一步地，本发明的广角镜头可满足式(7)与式(8)的条件，以提供具有较佳修正像差效果的第二透镜。另外，本发明的广角镜头还可选择性地符合式(3)至式(6)的其中之一或其组合。

|L₂R₂|<|L₂R₁|…式(7)

L₂R₂/F<-0.9…式(8)

较佳地，第二透镜的物侧光学面与像侧光学面可皆为非球面。从广义上来说，除了球面和平面以外的表面都可以称为非球面，包括非对称性的空间曲面(或称自由曲面)。藉此，以减小系统的尺寸和重量与提高成像品质。另外，第一透镜、第三透镜及第四透镜的物侧光学面与像侧光学面可皆为球面，以便于制作、组装并降低成本。

较佳地，为提高成像品质，第二透镜、第三透镜的其中之一的阿贝数可大于第一透镜及第四透镜的阿贝数。

根据本发明的另一目的，提供一种摄像单元，其包括前述的广角镜头与光电转换元件，其中光电转换元件用以对被摄物进行光电转换，而广角镜头配置在被摄物与光电转换元件之间的光路径上。

根据本发明的又一目的，提供一种监视装置，其包括前述的摄像单元与显示单元。摄像单元电性连接至显示单元，且显示单元用以显示摄像单元所拍摄的被摄物的图像。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的监视装置的示意图；

图2是本发明广角镜头的第一实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图3是本发明广角镜头的第一实施例的像差示意图；

图4是本发明广角镜头的第二实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图5是本发明广角镜头的第二实施例的像差示意图；

图6是本发明广角镜头的第三实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图7是本发明广角镜头的第三实施例的像差示意图；

图8是本发明广角镜头的第四实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图9是本发明广角镜头的第四实施例的像差示意图；

图10是本发明广角镜头的第五实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图11是本发明广角镜头的第五实施例的像差示意图；

图12是本发明广角镜头的第六实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图13是本发明广角镜头的第六实施例的像差示意图；

图14是本发明广角镜头的第七实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图15是本发明广角镜头的第七实施例的像差示意图；

图16是本发明广角镜头的第八实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图17是本发明广角镜头的第八实施例的像差示意图；

图18是本发明广角镜头的第九实施例的光路与光轴方向剖面示意图；

图19是本发明广角镜头的第九实施例的像差示意图。

附图标记说明：

1：广角镜头；

2：摄像单元；

3：监视装置；

11：第一透镜；

S：光阑；

12：第二透镜；

13：第三透镜；

14：第四透镜；

15：红外线滤光片；

16：间隔片；

21：图像传感器；

22：框体；

23：电路板；

31：显示单元；

L1R1：第一透镜物侧光学面；

L1R2：第一透镜像侧光学面；

L2R1：第二透镜物侧光学面；

L2R2：第二透镜像侧光学面；

L3R1：第三透镜物侧光学面；

L3R2：第三透镜像侧光学面；

L4R1：第四透镜物侧光学面；

L4R2：第四透镜像侧光学面；

Z：光轴；

I：成像面。

具体实施方式

图1是本发明的监视装置3的结构示意图，参照图1所示。监视装置3包括显示单元31与摄像单元2，而摄像单元2包括本发明的广角镜头1、图像传感器21、由遮光部件构成以作为镜筒的框体22及与图像传感器21电性连接的电路板23。在本实施例中，摄像单元2电性连接至显示单元31，且显示单元31用以显示摄像单元2所拍摄的被摄物的图像。此外，在本实施例中，图像传感器21例如为光电转换元件，其用以对来自被摄物的光进行光电转换。广角镜头1配置在被摄物与图像传感器21之间的光路径上。在一些实施例中，摄像单元2还可具有例如表玻璃或红外线滤光片（IR cut）等的光学元件，其中表玻璃可选择性地设置在广角镜头1的物侧或广角镜头1与图像传感器21之间，可用以保护广角镜头1或图像传感器21，而红外线滤光片可设置在广角镜头1与图像传感器21之间。请参照图1、图2、图4、图6、图8、图10、图12、图14、图16及图18，以下各实施例的广角镜头1包括：沿着光轴Z由物侧（object side）至像侧（image side）依序排列的第一透镜11、孔径光阑S、第二透镜12、第三透镜13及第四透镜14。透镜与透镜或透镜与光阑S间可具有如图1中的间隔片16，使透镜与透镜或透镜与光阑S间具有预定间距，然而，使透镜与透镜或透镜与光阑S间具有预定间距的机构设计不为所限。图1中，摄像单元2包括红外线滤光片15，设置在广角镜头1与图像传感器21之间。也即，在取像时，物（object）的光线是依序经过第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14后，再经过红外线滤光片15而成像在图像传感器21的成像面I上。

为获得较广的视角，并且在缩小系统全长的条件下仍获得良好成像品质，本发明的广角镜头1至少须满足式(1)，而各镜片的技术特征详述如下。

第一透镜11满足式(1)且具有负屈光度，其像侧光学面为凹面，也即，其像侧光学面L₁R₂的曲率半径为正。在较佳的实施例中，第一透镜的像侧光学面L₁R₂的曲率半径的绝对值可小于其物侧光学面L₁R₁的曲率半径，且第一透镜的物侧光学面L₁R₁的光学有效半径大于第一透镜的像侧光学面L₁R₂的光学有效半径，以提供较广的场视角并有利于缩短广角镜头1的全长。

第二透镜12具有正屈光度，其像侧光学面为凸面，也即，第二透镜12的像侧光学面L₂R₂的曲率为负。在较佳的实施例中，第二透镜12可进一步满足式(6)或式(7)及式(8)的条件及其组合，以提供适当的正屈折力而补偿珀兹伐总和，从而提升成像品质。在另一些较佳的实施例中，第二透镜12的物侧光学面L₂R₁及像侧光学面L₂R₂可均为非球面，以有效地修正像差而提供较佳的成像品质，并且进一步地使广角镜头1的全长缩小化。再者，本发明将孔径光阑S设置在第一透镜11与第二透镜12之间，如此一来，即使减小了第一透镜11的物侧光学面L₁R₁的曲率半径以利于广角镜头1全长的缩短时，通过第一透镜11物侧光学面L₁R₁的远轴光束的折射角将得以控制而可优化成像品质。

在一些较佳的实施例中，为控制系统的珀兹伐总和不过大而维持像平面的平坦性、使第一透镜11与第二透镜12间形成的空气透镜具有适当的负折射力，并避免第一透镜11的像侧光学面L₁R₂与第二透镜12的物侧光学面L₂R₁的曲率半径的绝对值过小所导致的透镜加工困难，第一透镜11与第二透镜12须符合式(5)的条件，以获得成像品质良好且容易加工的透镜。

第三透镜13为具有正屈光度的双凸型透镜，也即，其物侧光学面L₃R₁的曲率为正，且其像侧光学面L₃R₂的曲率为负。第四透镜14则具有负屈光度，并与第三透镜13构成双胶合透镜。在较佳的实施例中，第三透镜13与第四透镜14的合成焦距F₃₄与系统焦距F可进一步满足式(3)的条件。在另一些较佳实施例中，为适当地限制第二透镜12与第三透镜13间所形成的空气透镜的焦距，从而改良像平面的修正及透镜加工性的条件，第二透镜12与第三透镜13可进一步满足式(4)的条件。在下列各实施例中，第四透镜14的物侧光学面L₄R₁的曲率为负，且为凹面。另外，在图2、图4及图18的实施例中，第四透镜14的像侧光学面L₄R₂为凸面，且其曲率半径为负。然而，在图6、图8、图10、图12、图14及图16的实施例中，第四透镜14的像侧光学面L₄R₂为凹面，且其曲率半径为正。

通过具有负屈光度且像侧面L₁R₂为凹面的第一透镜11、设置在第一透镜11与第二透镜12间的孔径光阑S、具有正屈光度且像侧面L₂R₂为凸面的第二透镜12、具有正屈光度的双凸型第三透镜13、具有负屈光度的第四透镜14，并至少符合式(1)与(2)的条件，使本发明的广角镜头1在缩小系统全长的条件下，仍能具有较广的视角并获得良好的成像品质。

在较佳的实施例中，第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13与第四透镜14可由折射率落在1.6至2.1的范围内的玻璃或塑胶材质所制成。为便于制作、组装、降低成本并减小系统的尺寸和重量与提高成像品质，第二透镜12的物侧光学面L₂R₁与像侧光学面L₂R₂可皆为非球面，而第一透镜11、第三透镜13及第四透镜14的物侧光学面与像侧光学面可皆为球面。在另一些较佳的实施例中，为提高成像品质，第二透镜12与第三透镜13的其中之一的阿贝数可大于第一透镜11及第四透镜14的阿贝数。

红外线滤光片（IR cut-off filter）15可为镜片，或利用镀膜技术形成具有红外线滤光功能的薄膜并贴附于表玻璃上。图像传感器21可为电荷藕合装置（Charge-coupled Device，简称：CCD）或互补型金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称：CMOS），其用以将图像转变成电子信号。显示单元31用以将图像传感器21所获取的图像信号转换成可供显示的静态或动态画面，可例如为液晶面板，但不为所限。

在本发明的各实施例中，是采用下列式(9)的非球面方程式(asphericalsurface formula)来表示非球面的形状：

Z (h) = \frac{{ch}^{2}}{1 + \sqrt{(1 - (1 + K) c^{2} h^{2})}} + A_{4} h^{4} + A_{6} h^{6} + A_{8} h^{8} + A_{10} h^{10} + A_{12} h^{12} + . . . . . . + A_{2 N} h^{2 N}

其中，Z(h)为镜片的光学面上任一点以光轴方向至镜片中心点切平面的距离(SAG值)，c是非球面顶点的曲率，h为镜片的光学面上任一点沿垂直光轴的方向至光轴的距离，K为圆锥系数(conic constant)、A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂至A_2N分别四、六、八、十、十二至2N阶的非球面修正系数(Nth OrderAspherical Coefficient)。需注意的是，这里所列的非球面方程式仅为非球面形状表现的一种方式，任何可表示轴对称的非球面方程式应当皆可利用以制作出本发明的广角镜头1中的任一透镜的非球面光学面，而不应当为此所限。

为说明根据本发明的主要技术特征所提供的各实施例，以下将列出共7种态样的广角镜头1，然而本发明的广角镜头1的尺寸、各项系数及各组成的数据皆应不为所限。另外，在各实施例中，各光学面在光轴上的曲率半径Ri、光轴上各面的间距Di、广角镜头1的系统全长(TTL)、各焦距的单位皆为mm。各实施例中，各面编号后附有[*]的面为具有非球面形状的光学面。在各实施例的各像差示意图中，包括(a)成像的纵向球面像差(longitudinalspherical aberration)、(b)像散场曲（astigmatic field curvature）与(c)成像的畸变（distortion）图。这些纵向球面像差图是以光的波长为650奈米、555奈米与470奈米来模拟而产生的，其中相同的虚线或实线的样态的曲线表示相同的波长（如650奈米、555奈米、470奈米）所模拟出的曲线。这些像散场曲图是以光的波长为555奈米来模拟而产生的，其中标示S的曲线表示矢形像面，而标示T的曲线表示子午像面。这些畸变图是以光的波长为555奈米来模拟而产生的。

＜第一实施例＞

请参考图2及图3所示，其分别是本发明广角镜头1的第一实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

下列表（一）中分别列有广角镜头1中由物侧至像侧依序编号的光学面编号(i)、各光学面在光轴上的曲率半径R_i、光轴上各面的间距D_i，各透镜的折射率Nd_i、各透镜的阿贝数(Abbe’s number)νd_i、各透镜的焦距F_i、广角镜头1的系统焦距F、最大场视角2ω、后焦距BFL、系统全长TTL与第三透镜与第四透镜的合成焦距F₃₄。

表（一）

在表（一）及其后的表（三）、（五）、（七）、（九）、（十一）、（十三）、（十五）、（十七）中，面编号10与11分别代表红外线滤光片15的物侧光学面与像侧光学面，且像平面是代表图像传感器21的成像面I，而间距D_i中的数值是代表其所对应的光学面至表中下一列的光学面的数值，例如面编号1的间距2.500代表面编号1的光学面至面编号2的光学面在光轴Z上的距离为2.500毫米。

下列表（二）列有第二透镜12的各光学面的非球面式(9)的各项系数，其中E表示10的幂乘数：

表（二）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-1.15E-02

1.51E-03

-4.54E-03

1.24E-03

2.08E-04

L2R2

0

3.12E-03

-6.11E-04

3.91E-04

-8.80E-05

6.82E-06

＜第二实施例＞

请参考图4及图5所示，其分别是本发明广角镜头1的第二实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第二实施例的广角镜头1的各项数值载于下列表（三）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（三）

下列表（四）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（四）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-1.87E-02

-7.47E-03

1.05E-03

-4.10E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.52E-03

-8.46E-04

4.19E-04

-8.34E-05

6.82E-06

＜第三实施例＞

请参考图6及图7所示，其分别是本发明广角镜头1的第三实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第三实施例的广角镜头1的各项数值载于下列表（五）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（五）

下列表（六）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（六）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-1.88E-02

-6.82E-03

6.08E-04

-3.68E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.56E-03

-8.97E-04

4.32E-04

-8.49E-05

6.82E-06

＜第四实施例＞

请参考图8及图9所示，其分别是本发明广角镜头1的第四实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第四实施例的广角镜头1的各项数值载于下列表（七）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（七）

下列表（八）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（八）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-2.09E-02

-5.82E-03

-9.18E-04

-3.00E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.49E-03

-9.72E-04

4.51E-04

-8.77E-05

6.82E-06

＜第五实施例＞

请参考图10及图11所示，其分别系本发明广角镜头1的第五实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第五实施例的广角镜头1的各项数值载于下列表（九）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（九）

下列表（十）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（十）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-1.86E-02

-8.03E-03

3.23E-03

-4.90E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.62E-03

-8.17E-04

4.12E-04

-8.28E-05

6.82E-06

＜第六实施例＞

请参考图12及图13所示，其分别是本发明广角镜头1的第六实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第六实施例的广角镜头1的各项数值记载在下列表（十一）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（十一）

下列表（十二）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（十二）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-2.04E-02

-7.57E-03

8.63E-04

-4.25E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.48E-03

-9.07E-04

4.32E-04

-8.50E-05

6.82E-06

＜第七实施例＞

请参考图14及图15所示，其分别是本发明广角镜头1的第七实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第七实施例的广角镜头1的各项数值载于下列表（十三）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（十三）

下列表（十四）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（十四）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-2.04E-02

-7.57E-03

8.63E-04

-4.25E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.48E-03

-9.07E-04

4.32E-04

-8.50E-05

6.82E-06

＜第八实施例＞

请参考图16及图17所示，其分别是本发明广角镜头1的第八实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第八实施例的广角镜头1的各项数值载于下列表（十五）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（十五）

下列表（十六）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（十六）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-1.80E-02

-4.20E-03

-3.92E-04

-2.46E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.66E-03

-1.02E-03

4.65E-04

-8.92E-05

6.82E-06

＜第九实施例＞

请参考图18及图19所示，其分别是本发明广角镜头1的第九实施例的光路与结构示意图与像差示意图。

第九实施例的广角镜头1的各项数值载于下列表（十七）中。其中，各数值的符号说明与表(一)相同，在此便不再赘述。

表（十七）

下列表（十八）列有各光学面的非球面式(9)的各项系数：

表（十八）

面编号

K

A4

A6

A8

A10

A12

L2R1

0

-1.61E-02

-4.39E-03

-6.27E-05

-1.71E-03

2.08E-04

L2R2

0

2.50E-03

-1.06E-03

4.79E-04

-9.09E-05

6.82E-06

其中，第一实施例至第九实施例皆符合式(7)的条件，又下列表（十九）与表（二十）中则列有各实施例中式(1)至式(6)与式(8)的结果：

表（十九）

表（二十）

以上的九个实施例的共同技术特征为：本发明的广角镜头1包含，沿着光轴Z排列由物侧至像侧依序排列的第一透镜11、孔径光阑S、第二透镜12、第三透镜13与第四透镜14；第一透镜11具有负屈光度，其凹面面向像侧；第二透镜12具有正屈光度，其凸面朝向像侧；第三透镜13为具有正屈光度的双凸型透镜；而第四透镜14则具有负屈光度，且第三透镜13及第四透镜14构成双胶合透镜。其中，本发明的广角镜头1须至少满足式(1)与式(2)的条件。根据以上所列的九个实施例与其像差示意图，可得知根据本发明的广角镜头1，可在较短镜头全长的条件下，优选地，镜头全长小于21mm，仍可具有较广的视角与良好的成像品质，使得广角镜头1更有利于应用在小型的电子装置中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种广角镜头，其特征在于，包括沿着其光轴由物侧至像侧依序排列的：

第一透镜，具有负屈光度，其像侧光学面为凹面；

孔径光阑；

第二透镜，具有正屈光度，其像侧光学面为凸面；

第三透镜，为具有正屈光度的双凸型透镜；以及

第四透镜，具有负屈光度；

该第三透镜与该第四透镜构成双胶合透镜；

该广角镜头满足下列条件：

-1>F₁/F>-2.5；及

0.25>F/TTL>0.1；

F₁为该第一透镜的焦距；F为该广角镜头的系统焦距；TTL为该光轴上自该第一透镜的物侧光学面至该广角镜头的成像面的距离。

2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还满足以下条件：

7<F₃₄/F<15；

F₃₄为该第三透镜与该四透镜的合成焦距。

3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还符合以下条件：

0.3 \leq \frac{(1 - {Nd}_{2}) \times L_{3} R_{1} + ({Nd}_{3} - 1) \times L_{2} R_{2} - D_{5} \times (1 - {Nd}_{2}) \times ({Nd}_{3} - 1)}{L_{2} R_{2} \times L_{3} R_{1}} \leq 0.4;

L₃R₁为该第三透镜的物侧光学面的曲率半径；L₂R₂为该第二透镜的该像侧光学面的曲率半径；Nd₃为该第三透镜的折射率；Nd₂为该第二透镜的折射率；D₅为该光轴上该第二透镜的该像侧光学面至该第三透镜的物侧光学面的距离。

4.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还符合以下条件：

- 0.35 \leq \frac{(1 - {Nd}_{1}) \times L_{2} R_{1} + ({Nd}_{2} - 1) \times L_{1} R_{2} - (D_{2} + D_{3}) \times (1 - {Nd}_{1}) \times ({Nd}_{2} - 1)}{L_{1} R_{2} \times L_{2} R_{1}} \leq - 0.45;

L₂R₁为该第二透镜的物侧光学面的曲率半径；L₁R₂为该第一透镜的该像侧光学面的曲率半径；Nd₁为该第一透镜的折射率；Nd₂为该第二透镜的折射率；D₂为该光轴上该第一透镜的该像侧光学面至该孔径光阑的距离；D₃为该光轴上该孔径光阑至该第二透镜的该物侧光学面的距离。

5.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还符合以下条件：

1.36<F₂/F<2；

F₂为该第二透镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还满足以下条件：

|L₂R₂|<|L₂R₁|；以及

L₂R₂/F<-0.9；

L₂R₂为该第二透镜的该像侧光学面的曲率半径；L₂R₁为该第二透镜的物侧光学面的曲率半径。

7.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，该第二透镜的物侧光学面与该像侧光学面均为非球面，该第一透镜、该第三透镜及该第四透镜的物侧光学面与像侧光学面均为球面。

8.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，该第二透镜、该第三透镜的其中之一的阿贝数大于该第一透镜及该第四透镜的阿贝数。

9.一种摄像单元，其特征在于，包括：

光电转换元件，用以对被摄物进行光电转换；以及

如权利要求1至8任一项所述的广角镜头配置在该被摄物与该光电转换元件之间的光路径上。

10.一种监视装置，其特征在于，包括：

显示单元；以及

如权利要求9所述的摄像单元，电性连接至该显示单元，该显示单元用以显示该摄像单元所拍摄的该被摄物的图像。