CN107300748B - 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，第一透镜具有负屈光率、第二透镜具有负屈光率，且第二透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部、第三透镜的物侧面与像侧面至少其中之一为非球面、第四透镜的物侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。此光学成像镜头只有上述四片具有屈光率的透镜、并包含位于第一透镜与第三透镜之间的光圈。υ1为第一透镜的阿贝系数，υ4为第四透镜的阿贝系数，并且满足：45≦υ1≦65或18≦υ4≦35。本发明的光学成像镜头用于光学成像，既能增加半视角以侦测较大的空间、还具有良好成像质量、又能维持镜头适当长度。

Description

光学成像镜头
技术领域
本发明大致上关于一种光学成像镜头。具体而言，本发明特别是指一种主要用于拍摄影像及录像之光学成像镜头，并应用于便携式电子产品中，例如：行动电话、相机、平板计算机、个人数位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、虚拟实境侦测器(VRtracker)或是车用镜头中。
背景技术
便携式电子产品的规格日新月异，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，还有环境监视、行车纪录摄影、虚拟实境侦测器(VRtracker)等。对于虚拟实境侦测器除了要求成像质量外，更需要增加半视角以侦测较大的空间，但视场角愈大不只降低成像质量，也使得镜头长度增加，因此如何增加镜头半视角并且维持镜头长度，也是业界持续精进的目标。
发明内容
有鉴于此，本发明于是提出一种既能增加半视角以侦测较大的空间、还具有良好成像质量、又能维持镜头适当长度的光学成像镜头。本发明四片式成像镜头从物侧至像侧，在光轴上依序安排有第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜都分别具有朝向物侧的物侧面以及朝向像侧的像侧面。此光学成像镜头只有此四片具有屈光率的透镜。
在本发明的一方面，第一透镜具有负屈光率。第二透镜具有负屈光率，且第二透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜的物侧面与像侧面至少其中之一为非球面。第四透镜的物侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。此光学成像镜头只有上述四片具有屈光率的透镜，并包含位于第一透镜与第三透镜之间的光圈。υ1为第一透镜的阿贝系数(Abbe number)，并且满足以下条件式：45≦υ1≦65。
在本发明的另一方面，第一透镜具有负屈光率。第二透镜具有负屈光率，且第二透镜的像侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜的物侧面与像侧面至少其中之一为非球面。第四透镜的物侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。此光学成像镜头只有上述四片具有屈光率的透镜，并包含位于第一透镜与第三透镜之间的光圈。υ4为第四透镜的阿贝系数，并且满足以下条件式：18≦υ4≦35。
在本发明光学成像镜头中，光学镜头系统有效焦距为EFL、ALT为第一透镜到第四透镜在光轴上的四个透镜之中心厚度总和、又BFL为第四透镜的像侧面至成像面在光轴上的长度，并且满足(EFL+ALT)/BFL≦2.40。
在本发明光学成像镜头中，第一透镜在光轴上的中心厚度为T1、第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隙为G12、又第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隙为G23，并且满足(G12+G23)/T1≦4.20。
在本发明光学成像镜头中，第二透镜在光轴上的中心厚度为T2，并且满足(G12+G23)/T2≦4.20。
在本发明光学成像镜头中，第四透镜在光轴上的中心厚度为T4、又第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隙为G34，并且满足(G23+G34+T4)/T2≦5.50。
本发明光学成像镜头满足(T2+G23)/T1≦3.20。
在本发明光学成像镜头中，第三透镜在光轴上的中心厚度为T3，并且满足(T3+G23)/T4≦2.60。
本发明光学成像镜头满足(T4+G23)/T3≦3.30。
本发明光学成像镜头满足(T1+G34)/G12≦4.50。
本发明光学成像镜头满足(T3+G34)/T1≦3.20。
在本发明光学成像镜头中，第一透镜到第四透镜在光轴上的三个空气间隙总和为AAG，并且满足(EFL+AAG)/(T2+T4)≦2.80。
本发明光学成像镜头满足(G12+G23)/T4≦2.00。
本发明光学成像镜头满足(G12+G34)/T2≦4.00。
本发明光学成像镜头满足(T1+G23)/T3≦2.60。
本发明光学成像镜头满足(T2+G23)/G12≦7.00。
本发明光学成像镜头满足(T3+G23)/T1≦3.20。
本发明光学成像镜头满足(T4+G23)/T2≦3.60。
本发明光学成像镜头满足(T4+G34)/G12≦3.60。
本发明光学成像镜头满足(T3+G34)/G12≦2.80。
附图说明
图1是本发明之一实施例之透镜剖面结构示意图。
图2是透镜面形与光线焦点的关系示意图。
图3是范例一的透镜面形与有效半径的关系图。
图4是范例二的透镜面形与有效半径的关系图。
图5是范例三的透镜面形与有效半径的关系图。
图6是本发明之第一实施例之光学成像镜头之透镜剖面结构示意图。
图7的A部分是第一实施例在成像面上的纵向球差。
图7的B部分是第一实施例在弧矢方向的像散像差。
图7的C部分是第一实施例在子午方向的像散像差。
图7的D部分是第一实施例的畸变像差。
图8是本发明四片式光学成像镜头的第二实施例之示意图。
图9的A部分是第二实施例在成像面上的纵向球差。
图9的B部分是第二实施例在弧矢方向的像散像差。
图9的C部分是第二实施例在子午方向的像散像差。
图9的D部分是第二实施例的畸变像差。
图10是本发明四片式光学成像镜头的第三实施例之示意图。
图11的A部分是第三实施例在成像面上的纵向球差。
图11的B部分是第三实施例在弧矢方向的像散像差。
图11的C部分是第三实施例在子午方向的像散像差。
图11的D部分是第三实施例的畸变像差。
图12是本发明四片式光学成像镜头的第四实施例之示意图。
图13的A部分是第四实施例在成像面上的纵向球差。
图13的B部分是第四实施例在弧矢方向的像散像差。
图13的C部分是第四实施例在子午方向的像散像差。
图13的D部分是第四实施例的畸变像差。
图14是本发明四片式光学成像镜头的第五实施例之示意图。
图15的A部分是第五实施例在成像面上的纵向球差。
图15的B部分是第五实施例在弧矢方向的像散像差。
图15的C部分是第五实施例在子午方向的像散像差。
图15的D部分是第五实施例的畸变像差。
图16是本发明四片式光学成像镜头的第六实施例之示意图。
图17的A部分是第六实施例在成像面上的纵向球差。
图17的B部分是第六实施例在弧矢方向的像散像差。
图17的C部分是第六实施例在子午方向的像散像差。
图17的D部分是第六实施例的畸变像差。
图18是本发明四片式光学成像镜头的第七实施例之示意图。
图19的A部分是第七实施例在成像面上的纵向球差。
图19的B部分是第七实施例在弧矢方向的像散像差。
图19的C部分是第七实施例在子午方向的像散像差。
图19的D部分是第七实施例的畸变像差。
图20是本发明四片式光学成像镜头的第八实施例之示意图。
图21的A部分是第八实施例在成像面上的纵向球差。
图21的B部分是第八实施例在弧矢方向的像散像差。
图21的C部分是第八实施例在子午方向的像散像差。
图21的D部分是第八实施例的畸变像差。
图22是本发明四片式光学成像镜头的第九实施例之示意图。
图23的A部分是第九实施例在成像面上的纵向球差。
图23的B部分是第九实施例在弧矢方向的像散像差。
图23的C部分是第九实施例在子午方向的像散像差。
图23的D部分是第九实施例的畸变像差。
图24是本发明四片式光学成像镜头的第十实施例之示意图。
图25的A部分是第十实施例在成像面上的纵向球差。
图25的B部分是第十实施例在弧矢方向的像散像差。
图25的C部分是第十实施例在子午方向的像散像差。
图25的D部分是第十实施例的畸变像差。
图26表示第一实施例详细的光学数据。
图27表示第一实施例详细的非球面数据。
图28表示第二实施例详细的光学数据。
图29表示第二实施例详细的非球面数据。
图30表示第三实施例详细的光学数据。
图31表示第三实施例详细的非球面数据。
图32表示第四实施例详细的光学数据。
图33表示第四实施例详细的非球面数据。
图34表示第五实施例详细的光学数据。
图35表示第五实施例详细的非球面数据。
图36表示第六实施例详细的光学数据。
图37表示第六实施例详细的非球面数据。
图38表示第七实施例详细的光学数据。
图39表示第七实施例详细的非球面数据。
图40表示第八实施例详细的光学数据。
图41表示第八实施例详细的非球面数据。
图42表示第九实施例详细的光学数据。
图43表示第九实施例详细的非球面数据。
图44表示第十实施例详细的光学数据。
图45表示第十实施例详细的非球面数据。
图46表示各实施例之重要参数。
图47表示各实施例之重要参数。
具体实施方式
在开始详细描述本发明之前，首先要说明的是，在本发明附图中，类似的元件是以相同的编号来表示。其中，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(chiefray)Lc及边缘光线(marginalray)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：
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。
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，是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。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；该圆周附近区域系具有一凸面部。
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。
如图6所示，本发明光学成像镜头1，从放置物体(图未示)的物侧2至成像的像侧3，沿着光轴(optical axis)4，依序包含有第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、滤光片70及成像面(image plane)71。一般说来，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40都可以是由透明的塑料材质所制成，但本发明不以此为限。在本发明光学成像镜头1中，具有屈光率的镜片总共只有第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40等这四片透镜而已。光轴4为整个光学成像镜头1的光轴，所以每个透镜的光轴和光学成像镜头1的光轴都是相同的。
此外，光学成像镜头1还包含光圈(aperture stop)80，而设置于适当之位置。例如，光圈80可以设置位于第一透镜10与第三透镜30之间。在图6中，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间。当由位于物侧2之待拍摄物(图未示)所发出的光线(图未示)进入本发明光学成像镜头1时，即会经由第一透镜10、第二透镜20、光圈80、第三透镜30、第四透镜40与滤光片70之后，会在像侧3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。在本发明各实施例中，选择性设置的滤光片70还可以是具各种合适功能之滤镜，设于第四透镜40的朝向像侧的一面与成像面71之间。
本发明光学成像镜头1中之各个透镜，都分别具有朝向物侧2的物侧面，与朝向像侧3的像侧面。例如，第一透镜10具有物侧面11与像侧面12；第二透镜20具有物侧面21与像侧面22；第三透镜30具有物侧面31与像侧面32；第四透镜40具有物侧面41与像侧面42。另外，本发明光学成像镜头1中之各个透镜，亦都分别具有接近光轴4的光轴附近区域、与远离光轴4的圆周附近区域。
本发明光学成像镜头1中之各个透镜，还都分别具有位在光轴4上的中心厚度T。例如，第一透镜10具有第一透镜厚度T1、第二透镜20具有第二透镜厚度T2、第三透镜30具有第三透镜厚度T3以及第四透镜40具有第四透镜厚度T4。所以，在光轴4上光学成像镜头1中透镜的中心厚度总合称为ALT。亦即，ALT＝T1+T2+T3+T4。
另外，本发明光学成像镜头1中，在各个透镜之间又分别具有位在光轴4上的空气间隙(air gap)。例如，第一透镜10到第二透镜20之间空气间隙宽度称为G12、第二透镜20到第三透镜30之间空气间隙宽度称为G23、第三透镜30到第四透镜40之间空气间隙宽度称为G34。所以，第一透镜10到第四透镜40之间位于光轴4上各透镜间之三个空气间隙宽度之总合即称为AAG。亦即，AAG＝G12+G23+G34。
另外，第一透镜10的物侧面11至成像面71在光轴4上的长度为TTL。光学成像镜头1的整体焦距为EFL。BFL为第四透镜40的像侧面42至成像面71在光轴4上的长度。TL为第一透镜10的物侧面11至第四透镜40的像侧面42在光轴4上的长度。
另外，再定义：f1为该第一透镜10的焦距；f2为该第二透镜20的焦距；f3为该第三透镜30的焦距；f4为该第四透镜40的焦距；n1为该第一透镜10的折射率；n2为该第二透镜20的折射率；n3为该第三透镜30的折射率；n4为该第四透镜40的折射率；υ1为该第一透镜10的阿贝系数(Abbe number)，即色散系数；υ2为该第二透镜20的阿贝系数；υ3为该第三透镜30的阿贝系数；及υ4为该第四透镜10的阿贝系数。
第一实施例
请参阅图6，例示本发明光学成像镜头1的第一实施例。第一实施例在成像面71上的纵向球差(longitudinal spherical aberration)请参考图7A、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)请参考图7B、子午(tangential)方向的像散像差请参考图7C、以及畸变像差(distortion aberration)请参考图7D。所有实施例中各球差图之Y轴代表视场，其最高点均为1.0，此实施例中各像散图及畸变图之Y轴代表像高，系统像高为1.183毫米。
第一实施例之光学成像镜头系统1主要由具有屈光率之四片透镜、光圈80、滤光片70、与成像面71所构成。光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间。滤光片70可以防止特定波长的光线投射至成像面而影响成像质量。
第一透镜10具有负屈光率。朝向物侧2的物侧面11具有位于光轴附近区域的凸面部13以及位于圆周附近区域的凸面部14，朝向像侧3的像侧面12具有位于光轴附近区域的凹面部16以及位于圆周附近区域的凹面部17。第一透镜之物侧面11及像侧面12皆为非球面。
第二透镜20具有负屈光率。朝向物侧2的物侧面21具有位于光轴附近区域的凹面部23以及位于圆周附近区域的凹面部24，朝向像侧3的像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26以及位于圆周附近区域的凹面部27。第二透镜20之物侧面21及像侧面22皆为非球面。
第三透镜30具有正屈光率，朝向物侧2的物侧面31具有位于光轴附近区域的凹面部33，以及位于圆周附近区域的凹面部34，而朝向像侧3的像侧面32具有位于光轴附近区域的凸面部36以及在圆周附近的凸面部37。第三透镜30之物侧面31及像侧面32皆为非球面。
第四透镜40具有正屈光率，朝向物侧2的物侧面41具有位于光轴附近区域的凹面部43，以及位于圆周附近区域的凹面部44，而朝向像侧3的像侧面42具有位于光轴附近区域的凸面部46以及在圆周附近的凸面部47。第四透镜40之物侧面41及像侧面42皆为非球面。滤光片70位于第四透镜40的像侧面42以及成像面71之间。
在本发明光学成像镜头1中，从第一透镜10到第四透镜40中，所有物侧面11/21/31/41与像侧面12/22/32/42共计八个曲面，均为非球面。这些非球面系经由下列公式所定义：
Figure BDA0001268924160000121
其中：
R表示透镜表面之曲率半径；
Z表示非球面之深度(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之切面，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为圆锥系数(conic constant)；
ai为第i阶非球面系数。
第一实施例光学透镜系统的光学数据如图26所示，非球面数据如图27所示。在物(图未示)与第一透镜10之间设立一曲率半径为22毫米之虚拟参考面(图未示)，有利于显示大半视角之入射光。在以下实施例之光学透镜系统中，整体光学透镜系统的光圈值(f-number)为Fno、有效焦距为(EFL)、半视角(Half Field ofView，简称HFOV)为整体光学透镜系统中最大视角(Field ofView)的一半，又曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米(mm)。而TTL为6.3476毫米、Fno为2.1、HFOV为90度。
第二实施例
请参阅图8，例示本发明光学成像镜头1的第二实施例。请注意，从第二实施例开始，为简化并清楚表达附图，仅在图上特别标示各透镜与第一实施例不同之面型，而其余与第一实施例的透镜相同的面型，例如凹面部或是凸面部则不另外标示。第二实施例在成像面71上的纵向球差请参考图9A、弧矢方向的像散像差请参考图9B、子午方向的像散像差请参考图9C、畸变像差请参考图9D。第二实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第二透镜20的物侧面21具有位于圆周附近区域的凸面部24'，第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'，与第四透镜40的物侧面41具有位于圆周附近区域的凸面部44'。
第二实施例详细的光学数据如图28所示，非球面数据如图29所示。TTL为6.1509毫米，Fno为2.0，HFOV为90度，系统像高为1.199毫米。特别是：1.第二实施例的镜头长度TTL比第一实施例的镜头长度短。2.第二实施例的纵向球差比第一实施例佳。
第三实施例
请参阅图10，例示本发明光学成像镜头1的第三实施例。第三实施例在成像面71上的纵向球差请参考图11A、弧矢方向的像散像差请参考图11B、子午方向的像散像差请参考图11C、畸变像差请参考图11D。第三实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'，与位于圆周附近区域的凸面部34'。
第三实施例详细的光学数据如图30所示，非球面数据如图31所示，TTL为4.7622毫米，Fno为2.2，HFOV为90度，系统像高为1.192毫米。特别是：1.第三实施例的镜头长度TTL比第一实施例的镜头长度短。2.第三实施例的光圈Fno比第一实施例大。3.第三实施例的纵向球差比第一实施例佳。4.第三实施例的像差比第一实施例佳。
第四实施例
请参阅图12，例示本发明光学成像镜头1的第四实施例。第四实施例在成像面71上的纵向球差请参考图13A、弧矢方向的像散像差请参考图13B、子午方向的像散像差请参考图13C、畸变像差请参考图13D。第四实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'，与位于圆周附近区域的凸面部34'。
第四实施例详细的光学数据如图32所示，非球面数据如图33所示，TTL为5.2838毫米，Fno为2.0，HFOV为90度，系统像高为1.185毫米。特别是：1.第四实施例的镜头长度TTL比第一实施例的镜头长度短。2.第四实施例的纵向球差比第一实施例佳。
第五实施例
请参阅图14，例示本发明光学成像镜头1的第五实施例。第五实施例在成像面71上的纵向球差请参考图15A、弧矢方向的像散像差请参考图15B、子午方向的像散像差请参考图15C、畸变像差请参考图15D。第五实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第二透镜20的物侧面21具有位于圆周附近区域的凸面部24'，第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'，与位于圆周附近区域的凸面部34'。
第五实施例详细的光学数据如图34所示，非球面数据如图35所示，TTL为5.4824毫米，Fno为2.0，HFOV为90度，系统像高为1.155毫米。特别是：1.第五实施例的镜头长度TTL比第一实施例的镜头长度短。2.第五实施例的纵向球差比第一实施例佳。
第六实施例
请参阅图16，例示本发明光学成像镜头1的第六实施例。第六实施例在成像面71上的纵向球差请参考图17A、弧矢方向的像散像差请参考图17B、子午方向的像散像差请参考图17C、畸变像差请参考图17D。第六实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'。
第六实施例详细的光学数据如图36所示，非球面数据则如图37所示，TTL为6.8982毫米，Fno为2.2，HFOV为90度，系统像高为1.043毫米。特别是：1.第六实施例的纵向球差比第一实施例佳。2.第六实施例的光圈Fno比第一实施例大。3.第六实施例的像差比第一实施例佳。
第七实施例
请参阅图18，例示本发明光学成像镜头1的第七实施例。第七实施例在成像面71上的纵向球差请参考图19A、弧矢方向的像散像差请参考图19B、子午方向的像散像差请参考图19C、畸变像差请参考图19D。第七实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'，与位于圆周附近区域的凸面部34'。
第七实施例详细的光学数据如图38所示，非球面数据如图39所示，TTL为5.4489毫米，Fno为2.0，HFOV为90度，系统像高为1.156毫米。特别是：1.第七实施例的镜头长度TTL比第一实施例短。2.第七实施例的纵向球差比第一实施例佳。3.第七实施例的像差比第一实施例佳。
第八实施例
请参阅图20，例示本发明光学成像镜头1的第八实施例。第八实施例在成像面71上的纵向球差请参考图21A、弧矢方向的像散像差请参考图21B、子午方向的像散像差请参考图21C、畸变像差请参考图21D。第八实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数、或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第二透镜20的物侧面21具有位于圆周附近区域的凸面部24'，与第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'。
第八实施例详细的光学数据如图40所示，非球面数据如图41所示，TTL为5.7005毫米，Fno为2.2，HFOV为90度，系统像高为1.135毫米。特别是：1.第八实施例的镜头长度TTL比第一实施例的镜头长度短。2.第八实施例的光圈Fno比第一实施例大。3.第八实施例的纵向球差比第一实施例佳。4.第八实施例的像差比第一实施例佳。
第九实施例
请参阅图22，例示本发明光学成像镜头1的第九实施例。第九实施例在成像面71上的纵向球差请参考图23A、弧矢方向的像散像差请参考图23B、子午方向的像散像差请参考图23C、畸变像差请参考图23D。第九实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间，以及第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'。
第九实施例详细的光学数据如图42所示，非球面数据如图43所示，TTL为5.3347毫米，Fno为2.0，HFOV为90度，系统像高为1.194毫米。特别是：1.第九实施例的镜头长度TTL比第一实施例短。2.第九实施例的纵向球差比第一实施例佳。3.第九实施例的像差比第一实施例佳。
第十实施例
请参阅图24，例示本发明光学成像镜头1的第十实施例。第十实施例在成像面71上的纵向球差请参考图25A、弧矢方向的像散像差请参考图25B、子午方向的像散像差请参考图25C、畸变像差请参考图25D。第十实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别，光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间，以及第一透镜10朝向物侧2的物侧面11具有位于光轴附近区域的凹面部13'，第二透镜20的物侧面21具有位于光轴附近区域的凸面部23'以及位于圆周附近区域的凸面部24'，第三透镜30的物侧面31具有位于光轴附近区域的凸面部33'，与位于圆周附近区域的凸面部34'。
第十实施例详细的光学数据如图44所示，非球面数据如图45所示，TTL为4.8042毫米，Fno为2.2，HFOV为90度，系统像高为1.868毫米。特别是：1.第十实施例的镜头长度TTL比第一实施例的镜头长度短。2.第十实施例的光圈Fno比第一实施例大。
另外，各实施例之重要参数则分别整理于图46与图47中。其中G4F代表第四透镜40到滤光片70之间在光轴4上的间隙宽度、TF代表滤光片70在光轴4上的厚度、GFP代表滤光片70的像侧面到成像面71之间在光轴4上的间隙宽度、BFL为第四透镜40的像侧面42至成像面71在光轴4上的长度、即BFL＝G4F+TF+GFP。
申请人发现，本发明的透镜配置，有以下的特征，以及可以达成的对应功效：
1.光圈80设置于第一透镜10与第三透镜30之间，配合第一透镜10具有负屈光率、第二透镜20具有负屈光率，并且第二透镜20的像侧面22位于光轴附近区域具有凹面部26，有利于增加半视角，而不影响光圈值与像高。较佳者，光圈80是设置在第二透镜20与第三透镜30之间。第三透镜30的物侧面31与像侧面32至少其中之一为非球面，有利于修正前两透镜产生的像差。第四透镜40的物侧面41位于光轴附近区域具有凹面部43，有利于修正第三透镜30产生的像差。
2.当满足45≦υ1≦65条件式时，有利于选择阿贝系数介于45～65材料的透镜，以增加半视角的同时，降低第一透镜10的色像差。
3.当满足18≦υ4≦35条件式时，有利于选择阿贝系数介于18～35材料的透镜，以修正第四透镜40所产生的色像差，以及协助调整整个光学成像镜头1的色像差。
对于以下条件式，目的是为使系统焦距与光学各参数维持一适当值，避免任一参数过大而不利于该目镜光学系统整体之像差的修正，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。
(a)(EFL+ALT)/BFL≦2.40，较佳者0.85≦(EFL+ALT)/BFL≦2.40；
(b)(EFL+AAG)/(T2+T4)≦2.80，较佳者0.95≦(EFL+AAG)/(T2+T4)≦2.80。
对于以下条件式，目的为使各透镜的厚度与间隔维持一适当值，避免任一参数过大而不利于该光学成像镜头整体之薄型化，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。
(c)(G12+G23)/T1≦4.20，较佳者0.35≦(G12+G23)/T1≦4.20；
(d)(G12+G23)/T2≦4.20，较佳者0.7≦(G12+G23)/T2≦4.20；
(e)(G23+G34+T4)/T2≦5.50，较佳者1.33≦(G23+G34+T4)/T2≦5.50；
(f)(T2+G23)/T1≦3.20，较佳者0.62≦(T2+G23)/T1≦3.20；
(g)(T3+G23)/T4≦2.60，较佳者0.84≦(T3+G23)/T4≦2.60；
(h)(T4+G23)/T3≦3.30，较佳者0.57≦(T4+G23)/T3≦3.30；
(i)(T1+G34)/G12≦4.50，较佳者1≦(T1+G34)/G12≦4.50；
(j)(T3+G34)/T1≦3.20，较佳者0.6≦(T3+G34)/T1≦3.20；
(k)(G12+G23)/T4≦2.00，较佳者0.6≦(G12+G23)/T4≦2.00；
(l)(G12+G34)/T2≦4.00，较佳者0.3≦(G12+G34)/T2≦4.00；
(m)(T1+G23)/T3≦2.60，较佳者0.67≦(T1+G23)/T3≦2.60；
(n)(T2+G23)/G12≦7.00，较佳者1.09≦(T2+G23)/G12≦7.00；
(o)(T3+G23)/T1≦3.20，较佳者0.64≦(T3+G23)/T1≦3.20；
(p)(T4+G23)/T2≦3.60，较佳者1.11≦(T4+G23)/T2≦3.60；
(q)(T4+G34)/G12≦3.60，较佳者0.52≦(T4+G34)/G12≦3.60；
(r)(T3+G34)/G12≦2.80，较佳者1≦(T3+G34)/G12≦2.80。
此外，另可选择实施例参数之任意组合关系增加镜头限制，以利于本发明相同架构的镜头设计。
有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的架构之下，符合上述条件式能较佳地使本发明望远镜头长度缩短、可用光圈增大、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。
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，从一物侧至一像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜以及一第四透镜，各透镜分别具有朝向该物侧的一物侧面以及朝向该像侧的一像侧面，该光学成像镜头包含：
该第一透镜具有负屈光率；
该第二透镜具有负屈光率，且该第二透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第三透镜的该物侧面与该像侧面至少其中之一为非球面；以及
该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
其中该光学成像镜头只有上述四片具有屈光率的透镜，并包含一光圈位于该第一透镜与该第三透镜之间，该第三透镜在该光轴上的中心厚度大于该第二透镜在该光轴上的中心厚度，υ4为该第四透镜的阿贝系数，并且满足以下条件式：18≦υ4≦35。
2.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：υ1为该第一透镜的阿贝系数，并且满足以下条件式：45≦υ1≦65。
3.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该光学镜头系统有效焦距为EFL、ALT为该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的四个透镜之中心厚度总和、又BFL为该第四透镜的该像侧面至一成像面在该光轴上的长度，并且满足(EFL+ALT)/BFL≦2.40。
4.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(G12+G23)/T1≦4.20。
5.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(G12+G23)/T2≦4.20。
6.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2、该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4、该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23、又该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙为G34，并且满足(G23+G34+T4)/T2≦5.50。
7.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1、该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(T2+G23)/T1≦3.20。
8.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3、该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(T3+G23)/T4≦2.60。
9.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3、该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(T4+G23)/T3≦3.30。
10.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、又该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙为G34，并且满足(T1+G34)/G12≦4.50。
11.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1、该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3、又该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙为G34，并且满足(T3+G34)/T1≦3.20。
12.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该光学镜头系统有效焦距为EFL、该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的三个空气间隙总和为AAG、该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2、又该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4，并且满足(EFL+AAG)/(T2+T4)≦2.80。
13.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(G12+G23)/T4≦2.00。
14.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、又该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙为G34，并且满足(G12+G34)/T2≦4.00。
15.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1、该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(T1+G23)/T3≦2.60。
16.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(T2+G23)/G12≦7.00。
17.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：第一透镜在该光轴上的中心厚度为T1、该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(T3+G23)/T1≦3.20。
18.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜在该光轴上的中心厚度为T2、该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4、又该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G23，并且满足(T4+G23)/T2≦3.60。
19.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第四透镜在该光轴上的中心厚度为T4、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、又该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙为G34，并且满足(T4+G34)/G12≦3.60。
20.如权利要求1之光学成像镜头，其特征在于：该第三透镜在该光轴上的中心厚度为T3、该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙为G12、又该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙为G34，并且满足(T3+G34)/G12≦2.80。
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