CN106526788A - 光学成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜。第一透镜至第四透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。第一透镜具有正屈光率，且第二透镜具有负屈光率。第三透镜的物侧面与像侧面的至少其中之一为非球面，且第四透镜的物侧面与像侧面的至少其中之一为非球面。第一透镜的像侧面与第二透镜的物侧面之间之沿着平行于光轴的方向上的最大距离小于0.2毫米。本发明用于光学摄影成像，在缩短镜头深度的条件下，仍能保有良好的光学性能。

Description

光学成像镜头
技术领域
本发明是有关于一种光学成像镜头。
背景技术
近年来，手机和数字相机等携带型电子产品的普及使得影像模块相关技术蓬勃发展，此影像模块主要包含光学成像镜头、模块后座单元(module holder unit)与传感器(sensor)等组件，而手机和数字相机的薄型轻巧化趋势也让影像模块的小型化需求愈来愈高。随着电荷耦合组件(charge coupled device,CCD)与互补式金属氧化物半导体组件(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)之技术进步和尺寸缩小化，装载在影像模块中的光学成像镜头也需要相应地缩短长度。但是，为了避免摄影效果与质量下降，在缩短光学成像镜头的长度时仍然要兼顾良好的光学性能。光学成像镜头最重要的特性不外乎就是成像质量与体积。
可携式电子产品(例如手机、相机、平板计算机、个人数字助理、车用摄影装置、虚拟现实追踪器(virtual reality tracker)等)的规格日新月异，其关键零组件─光学成像镜头也更加多样化发展，应用不只仅限于拍摄影像与录像，还加上环境监视、行车纪录摄影等，且随着影像感测技术之进步，消费者对于成像质量等的要求也更加提高。
然而，光学成像镜头设计并非单纯将成像质量佳的镜头等比例缩小就能制作出兼具成像质量与微型化的光学成像镜头，设计过程牵涉到材料特性，还必须考虑到组装良率等生产在线的实际问题。
微型化镜头的制作技术难度明显高出传统镜头，因此如何制作出符合消费性电子产品需求的光学成像镜头，并持续提升其成像质量，长久以来一直是本领域各界所热切追求的。
此外，光学成像镜头的距焦越大，则光学成像镜头的放大倍率越大。因此，望远镜头的长度难以缩短。缩短镜头长度或增加放大倍率的两难与维持成像质量造成光学成像镜头在设计上的困难。
发明内容
本发明提供一种光学成像镜头，其在缩短镜头深度的条件下，仍能保有良好的光学性能。
本发明的一实施例提出一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一前透镜群及一后透镜群。光轴包括一第一光轴及不与第一光轴重合的一第二光轴，前透镜群从物侧至像侧沿第一光轴依序包括一第一透镜及一第二透镜，后透镜群从物侧至像侧沿第二光轴依序包括一第三透镜及一第四透镜。第一透镜至第四透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。第一透镜具有正屈光率，且第二透镜具有负屈光率。第三透镜的物侧面与像侧面的至少其中之一为非球面，且第四透镜的物侧面与像侧面的至少其中之一为非球面。第一透镜的像侧面与第二透镜的物侧面之间之沿着平行于第一光轴的方向上的最大距离小于0.2毫米。光学成像镜头符合：6.1≦ImaH/(G12+T2)，其中ImaH为光学成像镜头的像高，G12为第一透镜到第二透镜在光轴上的空气间隙，且T2为第二透镜在光轴上的厚度。
本发明的一实施例提出一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜。第一透镜至第四透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。第一透镜具有正屈光率，且第二透镜具有负屈光率。第三透镜的物侧面与像侧面的至少其中之一为非球面，且第四透镜的物侧面与像侧面的至少其中之一为非球面。第一透镜的像侧面与第二透镜的物侧面之间之沿着平行于光轴的方向上的最大距离小于0.2毫米。光学成像镜头符合：6.1≦ImaH/(G12+T2)；及1.2≦G23/EPD，其中ImaH为光学成像镜头的像高，G12为第一透镜到第二透镜在光轴上的空气间隙，T2为第二透镜在光轴上的厚度，G23为第二透镜到第三透镜在光轴上的空气间隙，且EPD为光学成像镜头的入射光瞳(entrance pupil)的直径。
基于上述，本发明的实施例的光学成像镜头的有益效果在于：藉由上述条件式及上述透镜的物侧面或像侧面的排列，使光学成像镜头在缩短系统长度或镜头深度的条件下，仍具备能够有效克服像差的光学性能，并提供良好的成像质量。
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，并配合所附附图作详细说明如下。。
附图说明
图1是一示意图，说明一透镜的面型结构。
图2是一示意图，说明一透镜的面型凹凸结构及光线焦点。
图3是一示意图，说明一范例一的透镜的面型结构。
图4是一示意图，说明一范例二的透镜的面型结构。
图5是一示意图，说明一范例三的透镜的面型结构。
图6是本发明的第一实施例之光学成像镜头的示意图。
图7的A至D部分是第一实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图8是本发明的第一实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图9是本发明的第一实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图10是本发明的第二实施例的光学成像镜头的示意图。
图11的A至D部分是第二实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图12是本发明的第二实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图13是本发明的第二实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图14是本发明的第三实施例的光学成像镜头的示意图。
图15的A至D部分是第三实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图16是本发明的第三实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图17是本发明的第三实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图18是本发明的第四实施例的光学成像镜头的示意图。
图19的A至D部分是第四实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图20是本发明的第四实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图21是本发明的第四实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图22是本发明的第五实施例的光学成像镜头的示意图。
图23的A至D部分是第五实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图24是本发明的第五实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图25是本发明的第五实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图26是本发明的第六实施例的光学成像镜头的示意图。
图27的A至D部分是第六实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图28是本发明的第六实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图29是本发明的第六实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图30是本发明的第七实施例的光学成像镜头的示意图。
图31的A至D部分是第七实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图32是本发明的第七实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图33是本发明的第七实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图34是本发明的第八实施例的光学成像镜头的示意图。
图35的A至D部分是第八实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。
图36是本发明的第八实施例之光学成像镜头的详细光学数据。
图37是本发明的第八实施例之光学成像镜头的非球面参数。
图38与图39是本发明的第一至第八实施例之光学成像镜头的各重要参数及其关系式的数值。
具体实施方式
本篇说明书所言之「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来之光轴上的屈光率为正(或为负)。该像侧面、物侧面定义为成像光线通过的范围，其中成像光线包括了主光线(chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm，如图1所示，I为光轴且此一透镜是以该光轴I为对称轴径向地相互对称，光线通过光轴上的区域为光轴附近区域A，边缘光线通过的区域为圆周附近区域C，此外，该透镜还包含一延伸部E(即圆周附近区域C径向上向外的区域)，用以供该透镜组装于一光学成像镜头内，理想的成像光线并不会通过该延伸部E，但该延伸部E之结构与形状并不限于此，以下之实施例为求附图简洁均省略了部分的延伸部。更详细的说，判定面形或光轴附近区域、圆周附近区域、或多个区域的范围的方法如下：
1.请参照图1，其是一透镜径向上的剖视图。以该剖视图观之，在判断前述区域的范围时，定义一中心点为该透镜表面上与光轴的一交点，而一转换点是位于该透镜表面上的一点，且通过该点的一切线与光轴垂直。如果径向上向外有复数个转换点，则依序为第一转换点，第二转换点，而有效半效径上距光轴径向上最远的转换点为第N转换点。中心点和第一转换点之间的范围为光轴附近区域，第N转换点径向上向外的区域为圆周附近区域，中间可依各转换点区分不同的区域。此外，有效半径为边缘光线Lm与透镜表面交点到光轴I上的垂直距离。
2.如图2所示，该区域的形状凹凸是以平行通过该区域的光线(或光线延伸线)与光轴的交点在像侧或物侧来决定(光线焦点判定方式)。举例言之，当光线通过该区域后，光线会朝像侧聚焦，与光轴的焦点会位在像侧，例如图2中R点，则该区域为凸面部。反之，若光线通过该某区域后，光线会发散，其延伸线与光轴的焦点在物侧，例如图2中M点，则该区域为凹面部，所以中心点到第一转换点间为凸面部，第一转换点径向上向外的区域为凹面部；由图2可知，该转换点即是凸面部转凹面部的分界点，因此可定义该区域与径向上相邻该区域的内侧的区域，以该转换点为分界具有不同的面形。另外，若是光轴附近区域的面形判断可依该领域中通常知识者的判断方式，以R值(指近轴的曲率半径，通常指光学软件中的透镜数据库(lens data)上的R值)正负判断凹凸。以物侧面来说，当R值为正时，判定为凸面部，当R值为负时，判定为凹面部；以像侧面来说，当R值为正时，判定为凹面部，当R值为负时，判定为凸面部，此方法判定出的凹凸和光线焦点判定方式相同。
3.若该透镜表面上无转换点，该光轴附近区域定义为有效半径的0～50％，圆周附近区域定义为有效半径的50～100％。
图3范例一的透镜像侧表面在有效半径上仅具有第一转换点，则第一区为光轴附近区域，第二区为圆周附近区域。此透镜像侧面的R值为正，故判断光轴附近区域具有一凹面部；圆周附近区域的面形和径向上紧邻该区域的内侧区域不同。即，圆周附近区域和光轴附近区域的面形不同；该圆周附近区域具有一凸面部。
图4范例二的透镜物侧表面在有效半径上具有第一及第二转换点，则第一区为光轴附近区域，第三区为圆周附近区域。此透镜物侧面的R值为正，故判断光轴附近区域为凸面部；第一转换点与第二转换点间的区域(第二区)具有一凹面部，圆周附近区域(第三区)具有一凸面部。
图5范例三的透镜物侧表面在有效半径上无转换点，此时以有效半径0％～50％为光轴附近区域，50％～100％为圆周附近区域。由于光轴附近区域的R值为正，故此物侧面在光轴附近区域具有一凸面部；而圆周附近区域与光轴附近区域间无转换点，故圆周附近区域具有一凸面部。
图6是本发明的第一实施例之光学成像镜头的示意图，而图7的A至D部分是第一实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图6，本发明的第一实施例之光学成像镜头10从物侧至像侧沿成像镜头10的一光轴I依序包含一光圈2、一第一透镜3、一第二透镜4、一反射器(reflector)8、一第三透镜5、一第四透镜6及一滤光片9。当由一待拍摄物所发出的光线进入光学成像镜头10，并依序经由光圈2、第一透镜3及第二透镜4、被反射器8反射及经由第三透镜5、第四透镜6及滤光片9之后，会在一成像面100(image plane)形成一影像。滤光片9例如为用以阻挡物体发出的光线中的红外线的一红外线截止滤光片(infrared cut-off filter)。补充说明的是，物侧是朝向待拍摄物的一侧，而像侧是朝向成像面100的一侧。
在本实施例中，光学成像镜头10从物侧至像侧沿光轴I依序包括一前透镜群FG及一后透镜群RG。光轴I包括一第一光轴I1及不与第一光轴I1重合的一第二光轴I2。在本实施例中，光轴I被反射器8的反射面81弯折。第一光轴I1为光轴I被反射器8弯折前的部分，且第二光轴I2为光轴I被反射器8弯折后的另一部分。沿着第一光轴I1传递的光线会被反射面81反射，然后沿着第二光轴I2传递。前透镜群FG从物侧至像侧沿第一光轴I1依序包括第一透镜3及第二透镜4。后透镜群RG从物侧至像侧沿第二光轴I2依序包括第三透镜5及第四透镜6。在本实施例中，反射器8为反射镜(mirror)。然而，在其他实施例中，反射器8可以是棱镜或其他适当的反射组件。
第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6及滤光片9都各自具有一朝向物侧且使成像光线通过之物侧面31、41、51、61、91及一朝向像侧且使成像光线通过之像侧面32、42、52、62、92。
在本实施例中，为了满足产品轻量化的需求，第一透镜3至第四透镜6皆为具备屈光率，且第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5及第四透镜6都是塑料材质所制成，但第一透镜3至第四透镜6的材质仍不以此为限制。
第一透镜3具有正屈光率。第一透镜3的物侧面31为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部311及一位于圆周附近区域的凸面部313。第一透镜3的像侧面32具有一位于光轴I附近区域的凸面部321及一位于圆周附近区域的凹面部324。
第二透镜4具有负屈光率。第二透镜4的物侧面41具有一位于光轴I附近区域的凹面部412及一位于圆周附近区域的凸面部413。第二透镜4的像侧面42为一凹面，且具有一在光轴I附近区域的凹面部422及一位于圆周附近区域的凹面部424。
第三透镜5具有负屈光率。第三透镜5的物侧面51具有一位于光轴I附近区域的凸面部511及一位于圆周附近区域的凹面部514。第三透镜5的像侧面52为具有一位于光轴I附近区域的凹面部522及一位于圆周附近区域的凸面部523。
第四透镜6具有负屈光率。第四透镜6的物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凹面部612及一位于圆周附近区域的凹面部614。第四透镜6的像侧面42为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部621及一位于圆周附近区域的凸面部623。
此外，只有上述透镜具有屈光率，且光学成像镜头10具有屈光率的透镜只有四片。
第一实施例的其他详细光学数据如图8所示，且第一实施例的光学成像镜头10的系统焦距(effective focal length)(EFL)为10.036毫米(mm)，半视场角(half field ofview)(HFOV)为14.046°，光圈值(f-number)(Fno)为2.800，其系统长度(TTL)为9.143mm，像高(ImaH)为2.517mm，前透镜群FG的焦距(fFG)为8.405mm，且镜头深度(Depth)为6.043mm。其中，系统长度是指由第一透镜3的物侧面31到成像面100在光轴I上的距离。镜头深度Depth是指从第一透镜3的物侧面31与第一光轴I1相交的一第一位置P1至在第一光轴I1的方向上离第一位置P1最远的一第二位置P2在第一光轴I1的方向上的距离。第二位置P2可位于反射器8、第三透镜5、第四透镜6、滤光片9或像平面100在图中的下缘，只要这个位置是在第一光轴I1的方向上离第一位置P1最远即可。在本实施例中，第二位置P2可位于像平面100在图中的下缘。
在本实施例中，反射面81的法线与第一光轴I1的夹角为45°，且反射面81的法线与第二光轴I2的夹角为45°。反射面81的法线、第一光轴I1及第二光轴I2为共平面，且第一光轴I1与第二光轴I2的夹角为90°。然而，在其他实施例中，第一光轴I1与第二光轴I2的夹角可以是小于90°或大于90°。
此外，在本实施例中，第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5及第四透镜6的物侧面31、41、51、61及像侧面32、42、52、62共计八个面均是非球面，而这些非球面是依下列公式定义：
其中：
Y：非球面曲线上的点与光轴I的距离；
Z：非球面之深度(非球面上距离光轴I为Y的点，与相切于非球面光轴I上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
R:透镜表面近光轴I处的曲率半径；
K：锥面系数(conic constant)；
Yi：第i阶非球面系数。
物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数如图9所示。其中，图9中字段编号31表示其为第一透镜3的物侧面31的非球面系数，其它字段依此类推。
另外，第一实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38所示。
其中，
T1为第一透镜3在光轴I上(即在第一光轴I1上)的厚度；
T2为第二透镜4在光轴I上(即在第一光轴I1上)的厚度；
T3为第三透镜5在光轴I上(即在第二光轴I2上)的厚度；
T4为第四透镜6在光轴I上(即在第二光轴I2上)的厚度；
TF为滤光片9在光轴I上(即在第二光轴I2上)的厚度；
G12为第一透镜3的像侧面32至第二透镜4的物侧面41在光轴I上的距离，即第一透镜3到第二透镜4在第一光轴I1上的空气间隙；
G2C为第二透镜4至第一光轴I1与第二光轴I2的交会点IP在第一光轴I1上的距离；
GC3为第一光轴I1与第二光轴I2的交会点IP至第三透镜5在第二光轴I2上的距离；
G23为第二透镜4的像侧面42至第三透镜5的物侧面51在光轴I上的距离，即第二透镜4到第三透镜5在光轴I上的空气间隙，亦即G2C与GC3之和；
G34为第三透镜5的像侧面52至第四透镜6的物侧面61在光轴I上的距离，即第三透镜5到第四透镜6在第二光轴I2上的空气间隙；
G4F为第四透镜6的像侧面62至滤光片9的物侧面91在光轴I上的距离，即第四透镜6到滤光片9在第二光轴I2上的空气间隙；
GFP为滤光片9的像侧面92至成像面100在光轴I上的距离，即滤光片9到成像面100在第二光轴I2上的空气间隙；
AGG为第一透镜3至第四透镜6在光轴I上的三个空气间隙的总和，即G12、G23与G34之和；
ALT为第一透镜3、第二透镜4、第三透镜5及第四透镜6在光轴I上的厚度的总和，即T1、T2、T3与T4之和；
TTL为第一透镜3的物侧面31到成像面100在光轴I上的距离，即第一透镜3的物侧面31到第一光轴I1与第二光轴I2的交会点IP在第一光轴I1上的距离加上交会点IP至像平面100在第二光轴I2上的距离；
BFL为第四透镜6的像侧面62到成像面100在光轴I上(即在第二光轴I2上)的距离；
EFL为光学成像镜头10的系统焦距；
EPD为光学成像镜头10的入射光瞳的直径；
ImaH为光学成像镜头10的像高；以及
Depth为从第一透镜3的物侧面31与第一光轴I1相交的一第一位置P1至在第一光轴I1的方向上离第一位置P1最远的一第二位置P2在第一光轴I1的方向上的距离。
另外，再定义：
f1为第一透镜3的焦距；
f2为第二透镜4的焦距；
f3为第三透镜5的焦距；
f4为第四透镜6的焦距；
fFG为前透镜群FG的焦距；
n1为第一透镜3的折射率；
n2为第二透镜4的折射率；
n3为第三透镜5的折射率；
n4为第四透镜6的折射率；
ν1为第一透镜3的阿贝数(Abbe number)，阿贝数也可称为色散系数；
ν2为第二透镜4的阿贝数；
ν3为第三透镜5的阿贝数；以及
ν4为第四透镜6的阿贝数。
再配合参阅图7的A至D,图7A的附图说明第一实施例当其光瞳半径(pupilradius)为1.8000mm时的纵向球差(longitudinal spherical aberration)，图7B与图7C的附图则分别说明第一实施例当其波长为650nm、555nm及470nm时在成像面100上有关弧矢(sagittal)方向的场曲(field curvature)像差及子午(tangential)方向的场曲像差，图7D的附图则说明第一实施例当其波长为650nm、555nm及470nm时在成像面100上的畸变像差(distortion aberration)。本第一实施例的纵向球差图示图7A中，每一种波长所成的曲线皆很靠近并向中间靠近，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，由每一波长的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±40微米的范围内，故本实施例确实明显改善相同波长的球差，此外，三种代表波长彼此间的距离也相当接近，代表不同波长光线的成像位置已相当集中，因而使色像差也获得明显改善。
在图7B与图7C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±35微米内，说明本第一实施例的光学系统能有效消除像差。而图7D的畸变像差附图则显示本第一实施例的畸变像差维持在±0.41％的范围内，说明本第一实施例的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求，据此说明本第一实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至6.043mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量，故本第一实施例能在维持良好光学性能之条件下，缩短镜头深度以及增加光学成像镜头10的有效焦距，以实现望远效果。
图10为本发明的第二实施例的光学成像镜头的示意图，而图11A至图11D为第二实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图10，本发明光学成像镜头10的一第二实施例，其与第一实施例大致相似，而两者的差异如下所述：各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5及6间的参数或多或少有些不同。此外，在本实施例中，第四透镜6的物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凹面部612及一位于圆周附近区域的凸面部613。另外，第四透镜6的像侧面62具有一位于光轴I附近区域的凹面部622及一位于圆周附近区域的凸面部623。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图10中省略部分与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
光学成像镜头10详细的光学数据如图12所示，且第二实施例的光学成像镜头10的EFL为10.025mm，HFOV为14.069°，Fno为2.800，TTL为9.285mm，ImaH为2.517mm，fFG为8.456mm，且Depth为6.043mm。
如图13所示，则为第二实施例的物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第二实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38所示。
本第二实施例在其光瞳半径为1.8000mm时的纵向球差图示图11A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±40微米的范围内。在图11B与图11C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±27微米内。而图11D的畸变像差附图则显示本第二实施例的畸变像差维持在±0.5％的范围内。据此说明本第二实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至6.043mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
经由上述说明可得知，第二实施例相较于第一实施例的优点在于：第二实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差，且第二实施例的场曲(field curvature)小于第一实施例的场曲。
图14是本发明的第三实施例的光学成像镜头的示意图，而图15的A至D部分是第三实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图14，本发明光学成像镜头10的一第三实施例，其与第一实施例大致相似，而两者的差异如下所述：各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5及6间的参数或多或少有些不同，此外，在本实施例中，第四透镜6的物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凹面部612及一位于圆周附近区域的凸面部613。第四透镜6的像侧面62具有一位于光轴I附近区域的凸面部621及一位于圆周附近区域的凹面部624。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图14中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
光学成像镜头10详细的光学数据如图16所示，且第三实施例的光学成像镜头10的EFL为10.079mm，HFOV为14.008°，Fno为2.801，TTL为9.434mm，ImaH为2.517mm，fFG为8.51mm，且Depth为5.920mm。
如图17所示，则为第三实施例的物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第三实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38所示。
本第三实施例在其光瞳半径为1.8000mm时的纵向球差图示图15A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±37微米的范围内。在图15B与图15C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±50微米内。而图15D的畸变像差附图则显示本第三实施例的畸变像差维持在±0.45％的范围内。据此说明本第三实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至5.920mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
经由上述说明可得知，第三实施例相较于第一实施例的优点在于：第三实施例的光学成像镜头10的镜头深度小于第一实施例的镜头深度；第三实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角，以增进望远特性；第三实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差；由于各透镜在光轴I附近区域与圆周附近区域的厚度差异较小，第三实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图18是本发明的第四实施例的光学成像镜头的示意图，而图19的A至D部分是第四实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图18，本发明光学成像镜头10的一第四实施例，其与第一实施例大致相似，而两者的差异如下所述：各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5及6间的参数或多或少有些不同。此外，在本实施例中，第四透镜6具有正屈光率。第四透镜6的物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凹面部612及一位于圆周附近区域的凸面部613。再者，在本实施例中，第四透镜6的像侧面62具有一位于光轴I附近区域的凸面部621及一位于圆周附近区域的凹面部624。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图18中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
光学成像镜头10详细的光学数据如图20所示，且第四实施例的光学成像镜头10的EFL为10.021mm，HFOV为14.044°，Fno为2.800，TTL为9.009mm，ImaH为2.517mm，fFG为8.405mm，且Depth为5.772mm。
如图21所示，则为第四实施例的物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第四实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38所示。
本第四实施例在光瞳半径为1.8000mm时的纵向球差图示图19A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±36微米的范围内。在图19B与图19C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±35微米内。而图19D的畸变像差附图则显示本第四实施例的畸变像差维持在±0.6％的范围内。据此说明本第四实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至5.772mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
经由上述说明可得知，第四实施例相较于第一实施例的优点在于：第四实施例的光学成像镜头10的镜头深度小于第一实施例的镜头深度；第四实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角，以增进望远特性；且第四实施例的球面像差小于第一实施例的球面像差。
图22是本发明的第五实施例的光学成像镜头的示意图，而图23的A至D部分是第五实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图22，本发明光学成像镜头10的一第五实施例，其与第一实施例大致相似，而两者的差异如下所述：各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5及6间的参数或多或少有些不同，此外，在本实施例中，第四透镜6具有正屈光率。第一透镜3的像侧面32为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部321及一位于圆周附近区域的凸面部323。第二透镜4的物侧面41为一凹面，且具有一位于光轴I附近区域的凹面部412及一位于圆周附近区域的凹面部414。第四透镜6的物侧面61为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部611及一位于圆周附近区域的凸面部613。第四透镜6的像侧面62为一凹面，且具有一位于光轴I附近区域的凹面部622及一位于圆周附近区域的凹面部624。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图22中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
光学成像镜头10详细的光学数据如图24所示，且第五实施例的光学成像镜头10的EFL为10.053mm，HFOV为14.013°，Fno为2.653，TTL为8.700mm，ImaH为2.517mm，fFG为8.405mm，且Depth为5.891mm。
如图25所示，则为第五实施例的物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第五实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图39所示。
本第五实施例在其光瞳半径为1.9000mm时的纵向球差图示图23A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±16微米的范围内。在图23B与图23C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±20微米内。而图23D的畸变像差附图则显示本第五实施例的畸变像差维持在±0.3％的范围内。据此说明本第五实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至5.891mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
经由上述说明可得知，第五实施例相较于第一实施例的优点在于：第五实施例的光学成像镜头10的镜头深度小于第一实施例的镜头深度；第五实施例的光圈值小于第一实施例的光圈值；第五实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角，以增进望远特性；第五实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差；第五实施例的场曲小于第一实施例的场曲；且第五实施例的畸变小于第一实施例的畸变。
图26是本发明的第六实施例的光学成像镜头的示意图，而图27的A至D部分是第六实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图26，本发明光学成像镜头10的一第六实施例，其与第一实施例大致相似，而两者的差异如下所述：各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5及6间的参数或多或少有些不同，此外，在本实施例中，第四透镜6的物侧面61为一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部611及一位于圆周附近区域的凸面部613。此外，在本实施例中，第四透镜6的像侧面62为一凹面，且具有一位于光轴I附近区域的凹面部622及一位于圆周附近区域的凹面部624。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图26中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
光学成像镜头10详细的光学数据如图28所示，且第六实施例的光学成像镜头10的EFL为9.372mm，HFOV为14.999°，Fno为2.610，TTL为8.770mm，ImaH为2.517mm，fFG为8.108mm，且Depth为5.902mm。
如图29所示，则为第六实施例的物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第六实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图39所示。
本第六实施例在其光瞳半径为1.8000mm时的纵向球差图示图27A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±70微米的范围内。在图27B与图27C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±60微米内。而图27D的畸变像差附图则显示本第六实施例的畸变像差维持在±0.6％的范围内。据此说明本第六实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至5.902mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
经由上述说明可得知，第六实施例相较于第一实施例的优点在于：第六实施例的镜头深度小于第一实施例的镜头深度；且第六实施例的光圈值小于第一实施例的光圈值。
图30是本发明的第七实施例的光学成像镜头的示意图，而图31的A至D部分是第七实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图30，本发明光学成像镜头10的一第七实施例，其与第一实施例大致相似，而两者的差异如下所述：各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5及6间的参数或多或少有些不同。此外，在本实施例中，第四透镜6具有正屈光率。第四透镜6的物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凹面部612及一位于圆周附近区域的凸面部613。再者，在本实施例中，第四透镜6的像侧面62具有一位于光轴I附近区域的凸面部621及一位于圆周附近区域的凹面部624。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图30中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
光学成像镜头10详细的光学数据如图32所示，且第七实施例的光学成像镜头10的EFL为9.385mm，HFOV为14.995°，Fno为2.635，TTL为9.490mm，ImaH为2.517mm，fFG为8.653mm，且Depth为6.074mm。
如图33所示，则为第七实施例的物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第七实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图39所示。
本第七实施例在光瞳半径为1.8000mm时的纵向球差图示图31A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±90微米的范围内。在图31B与图31C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±110微米内。而图31D的畸变像差附图则显示本第七实施例的畸变像差维持在±0.55％的范围内。据此说明本第七实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至6.074mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
经由上述说明可得知，第七实施例相较于第一实施例的优点在于：第七实施例的光学成像镜头10的光圈值小于第一实施例的光圈值；且由于各透镜在光轴I附近区域与圆周附近区域的厚度差异较小，第七实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图34是本发明的第八实施例的光学成像镜头的示意图，而图35的A至D部分是第八实施例之光学成像镜头的纵向球差与各项像差图。请先参照图34，本发明光学成像镜头10的一第八实施例，其与第一实施例大致相似，而两者的差异如下所述：各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5及6间的参数或多或少有些不同。此外，在本实施例中，第四透镜6的物侧面61具有一位于光轴I附近区域的凹面部612及一位于圆周附近区域的凸面部613。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图34中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
光学成像镜头10详细的光学数据如图36所示，且第八实施例的光学成像镜头10的EFL为10.047mm，HFOV为13.956°，Fno为2.800，TTL为9.458mm，ImaH为2.517mm，fFG为8.317mm，且Depth为6.043mm。
如图37所示，则为第八实施例的物侧面31、41、51及61与像侧面32、42、52及62在公式(1)中的各项非球面系数。
另外，第八实施例之光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图39所示。
本第八实施例在光瞳半径为1.8000mm时的纵向球差图示图35A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±38微米的范围内。在图35B与图35C的二个场曲像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦距变化量落在±50微米内。而图35D的畸变像差附图则显示本第八实施例的畸变像差维持在±0.5％的范围内。据此说明本第八实施例相较于现有光学镜头，在镜头深度已缩短至6.043mm左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
经由上述说明可得知，第八实施例相较于第一实施例的优点在于：第八实施例的半视场角小于第一实施例的半视场角，以增进望远特性；第八实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差；且由于各透镜在光轴I附近区域与圆周附近区域的厚度差异较小，第八实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
再配合参阅图38与图39，为上述八个实施例的各项光学参数的表格图，当本发明的实施例的光学成像镜头10中的各项光学参数间的关系式符合下列条件式的至少其中之一时，可协助设计者设计出具备良好光学性能、整体长度或镜头深度有效缩短、且技术上可行之光学成像镜头：
一、第一透镜3具有正屈光率，且其像侧面32具有位于光轴I附近区域的凸面部321，第二透镜4具有负屈光率，且其物侧面41具有位于光轴I附近区域的凹面部412，第一透镜3的像侧面32与第二透镜4的物侧面41之间之沿着平行于光轴I(例如第一光轴I1)的方向上的最大距离小于0.2毫米，且光学成像镜头10满足18≦ν1-ν2≦50，使得第一透镜3与第二透镜4组成类胶合透镜，具有降低球差、轴向色差与垂轴色差的功效。类胶合透镜的设计缩短了G12+T2的值。当第一光轴I1垂直于第二光轴I2时，镜头深度与T1+G12+T2+G2C及ImaH有关。若光学成像镜头10满足6.1≦ImaH/(G12+T2)，使得缩短镜头深度时，像高不致过小而影响成像大小或G12+T2不致过长。因此本发明的实施例在改善像差的同时具有缩短镜头深度之无法预期的功效。较佳的条件为6.1≦ImaH/(G12+T2)≦15，使像高不致过大而影响镜头深度，或G12+T2不致过小而影响镜片制造。当第一光轴I1垂直于第二光轴I2时，镜头深度小于或等于6.1mm。若第一光轴I1与第二光轴I2之夹角小于90度时，镜头的深度可小于或等于5.5mm。
二、为使光学成像镜头10分为前透镜群FG与后透镜群RG，并加入反射器8使得光轴I弯折，第二透镜4与第三透镜5之间的空气间隙可满足1.2≦G23/EPD，使得第二透镜4与第三透镜5之间有足够的空间放置反射器8进行光线反射。较佳的条件为1.2≦G23/EPD≦2.4，将避免GC3不致过长而影响镜头体积。另外，光学成像镜头10也可满足1≦EFL/fFG≦2与T1/T2≦3.7，使得第一镜片3与第二镜片4的焦距不致过大，且前透镜群FG的焦距不致过短，以利反射器8的设置。
三、光学成像镜头10可满足HFOV≦25°与TTL/EFL≦1.01，这不仅有助于望远放大率的设计，也限制ImaH不致过大而影响镜头深度。
四、第三透镜5的物侧面51与像侧面52的至少其中之一具有转换点，有利于修正第一透镜3与第二透镜4产生的主要像差。光学成像镜头10可符合G3/(G1+T2)≦4.3、G2/T2≦20、AAG/T2≦26、EFL/T2≦40、1≦T1/G3≦32、2≦ALT/G3≦31、4≦G2/G3≦62、0.44≦T3/G3≦6.4及0.75≦T4/G34≦11.8的至少其中之一。较佳地，光学成像镜头10可符合0.1≦G3/(G1+T2)≦4.3、7.2≦G2/T2≦20、7.8≦AAG/T2≦26及16≦EFL/T2≦40的至少其中之一，使得这些透镜的厚度与其间的空气间隙维持一适当值，避免任一参数过大而不利于光学成像镜头10整体之小型化，或是避免任一参数过小而影响组装或是提高制造上之困难度。
然而，有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的实施例的架构之下，符合上述条件式能较佳地使本发明的实施例的镜头长度缩短、可用光圈增大、视场角增加、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。
综上所述，本发明的实施例的光学成像镜头10可更获致下述的功效及优点：
一、本发明各实施例的纵向球差、场曲、畸变皆符合使用规范。另外，650纳米、555纳米、470纳米三种代表波长在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皆获得控制而具有良好的球差、像差、畸变抑制能力。进一步参阅成像质量数据，650纳米、555纳米、470纳米三种代表波长彼此间的距离亦相当接近，显示本发明的实施例在各种状态下对不同波长光线的集中性佳而具有优良的色散抑制能力，故通过上述可知本发明的实施例具备良好光学性能。
二、此外，前述所列之示例性限定关系式，亦可任意选择性地合并不等数量施用于本发明之实施例中，并不限于此。在实施本发明时，除了前述关系式之外，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他更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构，以加强对系统性能及/或分辨率的控制，举例来说，第一透镜的物侧面上可选择性地额外形成有一位于光轴附近区域的凸面部。须注意的是，此些细节需在无冲突之情况之下，选择性地合并施用于本发明之其他实施例当中。
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，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一前透镜群及一后透镜群，该光轴包括一第一光轴及不与该第一光轴重合的一第二光轴，该前透镜群从该物侧至该像侧沿该第一光轴依序包括一第一透镜及一第二透镜，该后透镜群从该物侧至该像侧沿该第二光轴依序包括一第三透镜及一第四透镜，其中该第一透镜至该第四透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
该第一透镜具有正屈光率；
该第二透镜具有负屈光率；
该第三透镜的该物侧面与该像侧面的至少其中之一为非球面；以及
该第四透镜的该物侧面与该像侧面的至少其中之一为非球面，
其中，该第一透镜的该像侧面与该第二透镜的该物侧面之间之沿着平行于该第一光轴的方向上的最大距离小于0.2毫米，且该光学成像镜头符合：
6.1≦ImaH/(G12+T2)，
其中ImaH为该光学成像镜头的像高，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。
2.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：18≦ν1-ν2≦50，其中ν1为该第一透镜的阿贝数，且ν2为该第二透镜的阿贝数。
3.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。
4.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第二透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。
5.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：1≦EFL/fFG≦2，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，且fFG为该前透镜群的焦距。
6.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：HFOV≦25°，其中HFOV为该光学成像镜头的半视场角。
7.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：TTL/EFL≦1.01，其中TTL为该第一透镜的该物侧面到该光学成像镜头的成像面在光轴上的距离，且EFL为该光学成像镜头的系统焦距。
8.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：Depth≦6.1毫米，其中Depth为从该第一透镜的该物侧面与该第一光轴相交的一第一位置至在该第一光轴的方向上离该第一位置最远的一第二位置在该第一光轴的方向上的距离。
9.如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第三透镜的该物侧面与该像侧面的至少其中之一具有转换点。
10.一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，其中该第一透镜至该第四透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
该第一透镜具有正屈光率；
该第二透镜具有负屈光率；
该第三透镜的该物侧面与该像侧面的至少其中之一为非球面；以及
该第四透镜的该物侧面与该像侧面的至少其中之一为非球面，
其中，该第一透镜的该像侧面与该第二透镜的该物侧面之间之沿着平行于该光轴的方向上的最大距离小于0.2毫米，且该光学成像镜头符合：
6.1≦ImaH/(G12+T2)；及
1.2≦G23/EPD，
其中ImaH为该光学成像镜头的像高，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，T2为该第二透镜在该光轴上的厚度，G23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且EPD为该光学成像镜头的入射光瞳的直径。
11.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：T1/T2≦3.7，其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。
12.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：G34/(G12+T2)≦4.3，其中G34为该第三透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。
13.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：G23/T2≦20，其中G23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。
14.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：AAG/T2≦26，其中AGG为该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的三个空气间隙的总和，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。
15.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：EFL/T2≦40，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。
16.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：1≦T1/G34≦32，其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，且G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙。
17.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：2≦ALT/G34≦31，其中ALT为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜在该光轴上的厚度的总和，且G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙。
18.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：4≦G23/G34≦62，G23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙。
19.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：0.44≦T3/G34≦6.4，其中T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，且G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙。
20.如权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头更符合：0.75≦T4/G34≦11.8，其中T4为该第四透镜在该光轴上的厚度，且G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙。
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