CN109814234A - 光学成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿光轴依序包含第一透镜到第四透镜，各透镜分别具有物侧面以及像侧面，第一透镜的像侧面的圆周区域为凸面、第三透镜具有正屈光率、第四透镜具有正屈光率、第四透镜的物侧面的圆周区域为凹面。TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离、T2为第二透镜在光轴上的厚度、υ2、υ3、υ4分别为第二透镜、第三透镜与第四透镜的阿贝系数，而满足υ3+υ4‑υ2≦40.000以及TTL/T2≦8.000。所述光学成像镜头具有缩减光学成像镜头之系统长度、确保成像质量、较小的光圈值和具备良好光学性能的优势。

Description

光学成像镜头
技术领域
本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种光学成像镜头。
背景技术
近年来，光学成像镜头不断演进，所要应用的范围更为广泛。除了要求镜头轻、薄、短、小以外，小的光圈值(Fno)设计还有利于增进光通量。因此，如何设计出一个同时兼具轻、薄、短、小，及具有小的光圈值、成像质量又佳的光学成像镜头，一直都是本领域中设计的发展目标。
发明内容
于是，本发明的各实施例提出一种能缩减光学成像镜头之系统长度、确保成像质量、较小的光圈值、具备良好光学性能以及技术上可行的四片式光学成像镜头。本发明四片式光学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且使成像光线通过的物侧面，以及朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。
在本发明的一实施例中，第一透镜的像侧面的圆周区域为凸面、第三透镜具有正屈光率、第四透镜具有正屈光率、第四透镜的物侧面的圆周区域为凹面。其中，光学成像镜头只有上述第一透镜至第四透镜共计四片透镜具有屈光率。另外，光学成像镜头的TTL定义第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离、T2定义为第二透镜在光轴上的厚度、υ2为第二透镜的阿贝系数(Abbe number)、υ3为第三透镜的阿贝系数、υ4为第四透镜的阿贝系数，且满足条件式：υ3+υ4-υ2≦40.000以及TTL/T2≦8.000。
在本发明的另一实施例中，第一透镜的像侧面的圆周区域为凸面、第三透镜具有正屈光率、第四透镜具有正屈光率、第四透镜的物侧面的圆周区域为凹面。其中，光学成像镜头只有上述第一透镜至第四透镜共计四片透镜具有屈光率。另外，光学成像镜头的TL定义为第一透镜的物侧面到第四透镜的像侧面在光轴上的距离、T2定义为第二透镜在光轴上的厚度、υ2为第二透镜的阿贝系数、υ3为第三透镜的阿贝系数、υ4为第四透镜的阿贝系数，且满足条件式：υ3+υ4-υ2≦40.000以及TL/T2≦5.500。
在本发明的另一实施例中，第一透镜的像侧面的圆周区域为凸面、第二透镜的物侧面的圆周区域为凹面、第三透镜具有正屈光率、第四透镜具有正屈光率、第四透镜的像侧面的圆周区域为凸面。其中，光学成像镜头只有上述第一透镜至第四透镜共计四片透镜具有屈光率。另外，光学成像镜头的ALT定义为第一透镜到第四透镜在光轴上的四个透镜之厚度总和、T2定义为第二透镜在光轴上的厚度、υ2为第二透镜的阿贝系数、υ3为第三透镜的阿贝系数、υ4为第四透镜的阿贝系数，且满足条件式：υ3+υ4-υ2≦40.000以及ATL/T2≦4.000。
在本发明的光学成像镜头中，实施例还可以选择性地满足以下条件：
1.(T4+BFL)/AAG≧2.600；
2.ALT/(T3+G34)≧3.500；
3.EFL/(G23+T4)≧2.900；
4.(T1+T2)/AAG≧1.700；
5.T2/(G12+G23)≦2.000；
6.(T2+G23)/G12≧3.100；
7.EFL/T1≧3.200；
8.(T2+T3)/G23≧4.000；
9.(T1+T3)/(G12+G34)≧3.700；
10.(T1+T4)/T3≦3.100；
11.BFL/T4≧2.000；
12.ALT/(T1+G34)≦4.300；
13.TTL/(T1+G34+T4)≦3.900；
14.(T1+G12+T2)/T3≦3.500；
15.BFL/(G23+T3)≦2.100；
16.TL/AAG≧4.000；
17.(T1+T2)/G23≧4.200。
其中，T1定义为第一透镜在光轴上的厚度、T3定义为第三透镜在光轴上的厚度、T4定义为第四透镜在光轴上的厚度、G12定义为第一透镜到第二透镜间在光轴上的空气间隙、G23定义为第二透镜到第三透镜间在光轴上的空气间隙、G34定义为第三透镜到第四透镜间在光轴上的空气间隙、EFL定义为该光学成像镜头的系统焦距、BFL定义为第四透镜的像侧面至成像面在光轴上的距离、AAG定义为第一透镜到第四透镜在光轴上的三个空气间隙总和。
本发明特别是针对一种主要用于拍摄影像及录像之光学成像镜头，并可以应用于例如：行动电话、相机、平板计算机、或是个人数位助理(Personal Digital Assistant,PDA)等便携式电子产品中，还可应用在3D影像侦测。
附图说明
图1至图5是本发明光学成像镜头判断曲率形状方法之示意图。
图6是本发明光学成像镜头的第一实施例之示意图。
图7是第一实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图8是本发明光学成像镜头的第二实施例之示意图。
图9是第二实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图10是本发明光学成像镜头的第三实施例之示意图。
图11是第三实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图12是本发明光学成像镜头的第四实施例之示意图。
图13是第四实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图14是本发明光学成像镜头的第五实施例之示意图。
图15是第五实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图16是本发明光学成像镜头的第六实施例之示意图。
图17是第六实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图18是本发明光学成像镜头的第七实施例之示意图。
图19是第七实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图20是本发明光学成像镜头的第八实施例之示意图。
图21是第八实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图22是本发明光学成像镜头的第九实施例之示意图。
图23是第九实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图24是本发明光学成像镜头的第十实施例之示意图。
图25是第十实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图26是本发明光学成像镜头的第十一实施例之示意图。
图27是第十一实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。
图28是第一实施例详细的光学数据表格图。
图29是第一实施例详细的非球面数据表格图。
图30是第二实施例详细的光学数据表格图。
图31是第二实施例详细的非球面数据表格图。
图32是第三实施例详细的光学数据表格图。
图33是第三实施例详细的非球面数据表格图。
图34是第四实施例详细的光学数据表格图。
图35是第四实施例详细的非球面数据表格图。
图36是第五实施例详细的光学数据表格图。
图37是第五实施例详细的非球面数据表格图。
图38是第六实施例详细的光学数据表格图。
图39是第六实施例详细的非球面数据表格图。
图40是第七实施例详细的光学数据表格图。
图41是第七实施例详细的非球面数据表格图。
图42是第八实施例详细的光学数据表格图。
图43是第八实施例详细的非球面数据表格图。
图44是第九实施例详细的光学数据表格图。
图45是第九实施例详细的非球面数据表格图。
图46是第十实施例详细的光学数据表格图。
图47是第十实施例详细的非球面数据表格图。
图48是第十一实施例详细的光学数据表格图。
图49是第十一实施例详细的非球面数据表格图。
图50是各实施例之重要参数表格图。
图51是各实施例之重要参数表格图。
具体实施方式
在开始详细描述本发明之前，首先清楚表示附图中的符号说明：
1光学成像镜头；A1物侧；A2像侧；I光轴；11、21、31、41物侧面；12、22、32、42像侧面；Z1、13、16、23、26、33、36、43、46光轴区域；Z2、14、17、24、27、34、37、44、47圆周区域；CP中心点；CP1第一中心点；CP2第二中心点；OB光学边界Lc主光线；Lm边缘光线；TP1第一转换点；TP2第二转换点；Z3中继区域；EL延伸线；M、R相交点；10第一透镜；20第二透镜；30第三透镜；40第四透镜；80光圈；90滤光片；91成像面；100、200、300、400、500透镜；130组装部；211、212平行光线；T1、T2、T3、T4各透镜在光轴上的厚度。
本说明书之光学系统包含至少一透镜，接收入射光学系统之平行于光轴至相对光轴呈半视角(HFOV)角度内的成像光线。成像光线通过光学系统于成像面上成像。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近轴屈光率为正(或为负)。所言之「透镜之物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。成像光线包括至少两类光线：主光线(chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm(如图1所示)。透镜之物侧面(或像侧面)可依不同位置区分为不同区域，包含光轴区域、圆周区域、或在部分实施例中的一个或多个中继区域，该些区域的说明将于下方详细阐述。
图1为透镜100的径向剖视图。定义透镜100表面上的二参考点：中心点及转换点。透镜表面的中心点为该表面与光轴I的一交点。如图1所例示，第一中心点CP1位于透镜100的物侧面110，第二中心点CP2位于透镜100的像侧面120。转换点是位于透镜表面上的一点，且该点的切线与光轴I垂直。定义透镜表面之光学边界OB为通过该透镜表面径向最外侧的边缘光线Lm与该透镜表面相交的一点。所有的转换点皆位于光轴I与透镜表面之光学边界OB之间。除此之外，若单一透镜表面有复数个转换点，则该些转换点由径向向外的方向依序自第一转换点开始命名。例如，第一转换点TP1(最靠近光轴I)、第二转换点TP2(如图4所示)及第N转换点(距离光轴I最远)。
定义从中心点至第一转换点TP1的范围为光轴区域，其中，该光轴区域包含中心点。定义距离光轴I最远的第N转换点径向向外至光学边界OB的区域为圆周区域。在部分实施例中，可另包含介于光轴区域与圆周区域之间的中继区域，中继区域的数量取决于转换点的数量。
当平行光轴I之光线通过一区域后，若光线朝光轴I偏折且与光轴I的交点位在透镜像侧A2，则该区域为凸面。当平行光轴I之光线通过一区域后，若光线的延伸线与光轴I的交点位在透镜物侧A1，则该区域为凹面。
除此之外，参见图1，透镜100还可包含一由光学边界OB径向向外延伸的组装部130。组装部130一般来说用以供该透镜100组装于光学系统之一相对应元件(图未示)。成像光线并不会到达该组装部130。组装部130之结构与形状仅为说明本发明之示例，不以此限制本发明的范围。下列讨论之透镜的组装部130可能会在图式中被部分或全部省略。
参见图2，定义中心点CP与第一转换点TP1之间为光轴区域Z1。定义第一转换点TP1与透镜表面的光学边界OB之间为圆周区域Z2。如图2所示，平行光线211在通过光轴区域Z1后与光轴I在透镜200的像侧A2相交，即平行光线211通过光轴区域Z1的焦点位于透镜200像侧A2的R点。由于光线与光轴I相交于透镜200像侧A2，故光轴区域Z1为凸面。反之，平行光线212在通过圆周区域Z2后发散。如图2所示，平行光线212通过圆周区域Z2后的延伸线EL与光轴I在透镜200的物侧A1相交，即平行光线212通过圆周区域Z2的焦点位于透镜200物侧A1的M点。由于光线的延伸线EL与光轴I相交于透镜200物侧A1，故圆周区域Z2为凹面。于图2所示的透镜200中，第一转换点TP1是光轴区域与圆周区域的分界，即第一转换点TP1为凸面转凹面的分界点。
另一方面，光轴区域的面形凹凸判断还可依该领域中通常知识者的判断方式，即藉由近轴的曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜之光轴区域面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面的光轴区域为凸面；当R值为负时，判定物侧面的光轴区域为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面的光轴区域为凹面；当R值为负时，判定像侧面的光轴区域为凸面。此方法判定的结果与前述藉由光线/光线延伸线与光轴的交点判定方式的结果一致，光线/光线延伸线与光轴交点的判定方式即为以一平行光轴之光线的焦点位于透镜之物侧或像侧来判断面形凹凸。本说明书所描述之「一区域为凸面(或凹面)」、「一区域为凸(或凹)」或「一凸面(或凹面)区域」可被替换使用。
图3至图5提供了在各个情况下判断透镜区域的面形及区域分界的范例，包含前述之光轴区域、圆周区域及中继区域。
图3为透镜300的径向剖视图。参见图3，透镜300的像侧面320在光学边界OB内仅存在一个转换点TP1。透镜300的像侧面320的光轴区域Z1及圆周区域Z2如图3所示。此像侧面320的R值为正(即R>0)，因此，光轴区域Z1为凹面。
一般来说，以转换点为界的各个区域面形会与相邻的区域面形相反，因此，可用转换点来界定面形的转变，即自转换点由凹面转凸面或由凸面转凹面。于图3中，由于光轴区域Z1为凹面，面形于转换点TP1转变，故圆周区域Z2为凸面。
图4为透镜400的径向剖视图。参见图4，透镜400的物侧面410存在一第一转换点TP1及一第二转换点TP2。定义光轴I与第一转换点TP1之间为物侧面410的光轴区域Z1。此物侧面410的R值为正(即R>0)，因此，光轴区域Z1为凸面。
定义第二转换点TP2与透镜400的物侧面410的光学边界OB之间为圆周区域Z2，该物侧面410的该圆周区域Z2亦为凸面。除此之外，定义第一转换点TP1与第二转换点TP2之间为中继区域Z3，该物侧面410的该中继区域Z3为凹面。再次参见图4，物侧面410由光轴I径向向外依序包含光轴I与第一转换点TP1之间的光轴区域Z1、位于第一转换点TP1与第二转换点TP2之间的中继区域Z3，及第二转换点TP2与透镜400的物侧面410的光学边界OB之间的圆周区域Z2。由于光轴区域Z1为凸面，面形自第一转换点TP1转变为凹，故中继区域Z3为凹面，又面形自第二转换点TP2再转变为凸，故圆周区域Z2为凸面。
图5为透镜500的径向剖视图。透镜500的物侧面510无转换点。对于无转换点的透镜表面，例如透镜500的物侧面510，定义自光轴I起算至透镜表面光学边界OB之间距离的0～50％为光轴区域，自光轴I起算至透镜表面光学边界OB之间距离的50～100％为圆周区域。参见图5所示之透镜500，定义光轴I至自光轴I起算到透镜500表面光学边界OB之间距离的50％为物侧面510的光轴区域Z1。此物侧面510的R值为正(即R>0)，因此，光轴区域Z1为凸面。由于透镜500的物侧面510无转换点，因此物侧面510的圆周区域Z2亦为凸面。透镜500更可具有组装部(图未示)自圆周区域Z2径向向外延伸。
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A1至成像的像侧A2，沿着光轴(optical axis)I，主要由四片透镜所构成，依序包含有光圈80、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40以及成像面(image plane)91。一般说来，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30与第四透镜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。各镜片都有适当的屈光率。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与第四透镜40这四片透镜。光轴I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，本光学成像镜头1还包含光圈(aperture stop)80，设置于适当之位置。在图6中，光圈80是设置在物侧A1与第一透镜10之间。当由位于物侧A1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，即会依序经由光圈80、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40与滤光片90之后，会在像侧A2的成像面91上聚焦而形成清晰的影像。在本发明各实施例中，滤光片90是设于第四透镜40与成像面91之间，其可以是具有各种合适功能之滤镜。
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A1且使成像光线通过的物侧面，与朝向像侧A2且使成像光线通过的像侧面。另外，本发明光学成像镜头1中之各个透镜，亦都分别具有光轴区域与圆周区域。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。各物侧面与像侧面又分别有光轴区域以及圆周区域。
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I上的厚度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、第四透镜40具有第四透镜厚度T4。所以，本发明光学成像镜头1中各透镜的厚度在光轴I上的总和称为ALT。也就是，ALT＝T1+T2+T3+T4。
另外，在本发明光学成像镜头1中，在各个透镜之间又具有位在光轴I上的空气间隙(air gap)。例如，第一透镜10到第二透镜20的空气间隙称为G12、第二透镜20到第三透镜30的空气间隙称为G23、第三透镜30到第四透镜40的空气间隙称为G34。所以，从第一透镜10到第四透镜40，位于光轴I上各透镜间的三个空气间隙之总和即称为AAG。亦即，AAG＝G12+G23+G34。
另外，第一透镜10的物侧面11至成像面91在光轴I上的距离，为光学成像镜头1的系统长度TTL。光学成像镜头1的系统焦距为EFL、第一透镜10的物侧面11至第四透镜40的像侧面42在光轴I上的距离为TL。
当安排滤光片90介于第四透镜40和成像面91之间时，G4F代表第四透镜40到滤光片90在光轴I上的空气间隙、TF代表滤光片90在光轴I上的厚度、GFP代表滤光片90到成像面91在光轴I上的空气间隙、BFL为光学成像镜头1的后焦距，即第四透镜40的像侧面42到成像面91在光轴I上的距离，即BFL＝G4F+TF+GFP。
另外，再定义：f1为第一透镜10的焦距；f2为第二透镜20的焦距；f3为第三透镜30的焦距；f4为第四透镜40的焦距；n1为第一透镜10的折射率；n2为第二透镜20的折射率；n3为第三透镜30的折射率；n4为第四透镜40的折射率；υ1为第一透镜10的阿贝系数；υ2为第二透镜20的阿贝系数；υ3为第三透镜30的阿贝系数；υ4为第四透镜40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91上的纵向球差(longitudinal spherical aberration)请参考图7的A、弧矢(sagittal)方向的场曲(field curvature)像差请参考图7的B、子午(tangential)方向的场曲像差请参考图7的C、以及畸变像差(distortion aberration)请参考图7的D。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，实施例中各像差图及畸变图之Y轴代表像高，第一实施例的系统像高(Image Height，ImagH)为2.090毫米。
第一实施例之光学成像镜头1主要由四枚具有屈光率之透镜、光圈80、与成像面91所构成。第一实施例之光圈80是设置在物侧A1与第一透镜10之间。
第一透镜10具有正屈光率。第一透镜10的物侧面11的光轴区域13为凸面以及其圆周区域14为凸面，第一透镜10的像侧面12的光轴区域16为凹面以及其圆周区域17为凸面。第一透镜10之物侧面11及像侧面12均为非球面，但不以此为限。
第二透镜20具有正屈光率。第二透镜20的物侧面21的光轴区域23为凸面以及其圆周区域24为凹面，第二透镜20的像侧面22的光轴区域26为凹面以及其圆周区域27为凸面。第二透镜20之物侧面21及像侧面22均为非球面，但不以此为限。
第三透镜30具有正屈光率，第三透镜30的物侧面31的光轴区域33为凹面以及其圆周区域34为凹面，第三透镜30的像侧面32的光轴区域36为凸面以及其圆周区域37为凸面。第三透镜30之物侧面31及像侧面32均为非球面，但不以此为限。
第四透镜40具有正屈光率，第四透镜40的物侧面41的光轴区域43为凸面以及其圆周区域44为凹面，第四透镜40的像侧面42的光轴区域46为凹面以及其圆周区域47为凸面。第四透镜40之物侧面41及像侧面42均为非球面，但不以此为限。
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，所有的物侧面11/21/31/41与像侧面12/22/32/42共计八个曲面均为非球面，但不以此为限。若为非球面，则此等非球面系经由下列公式所定义：
其中：
Y表示非球面曲面上的点与光轴I的垂直距离；
Z表示非球面之深度(非球面上距离光轴I为Y的点，其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表示透镜表面近光轴I处之曲率半径；
K为锥面系数(conic constant)；
a2i为第2i阶非球面系数。
第一实施例光学透镜系统的光学数据如图28所示，非球面数据如图29所示。在以下实施例之光学透镜系统中，整体光学成像镜头的光圈值(f-number)为Fno、系统焦距为(EFL)、半视角(Half Field of View，简称HFOV)为整体光学成像镜头中最大视角(Fieldof View)的一半，其中，光学成像镜头的像高、曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米(mm)。本实施例中，TTL＝3.730毫米；EFL＝2.357毫米；HFOV＝40.718度；像高＝2.090毫米；Fno＝1.100。
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，为简化并清楚表达图式，仅在图上特别标示各透镜与第一实施例不同面型的光轴区域与圆周区域，而其余与第一实施例的透镜相同的面型的光轴区域与圆周区域，例如凹面或是凸面则不另外标示。第二实施例在成像面91上的纵向球差请参考图9的A、弧矢方向的场曲像差请参考图9的B、子午方向的场曲像差请参考图9的C、畸变像差请参考图9的D。第二实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第二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。本实施例中，TTL＝3.797毫米；EFL＝2.383毫米；HFOV＝40.903度；像高＝2.096毫米；Fno＝1.100。
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91上的纵向球差请参考图11的A、弧矢方向的场曲像差请参考图11的B、子午方向的场曲像差请参考图11的C、畸变像差请参考图11的D。第三实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第三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，本实施例中，TTL＝3.841毫米；EFL＝2.322毫米；HFOV＝40.506度；像高＝2.091毫米；Fno＝1.100。
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91上的纵向球差请参考图13的A、弧矢方向的场曲像差请参考图13的B、子午方向的场曲像差请参考图13的C、畸变像差请参考图13的D。第四实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第四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。本实施例中，TTL＝3.804毫米；EFL＝2.350毫米；HFOV＝40.581度；像高＝2.091毫米；Fno＝1.100。特别是：第四实施例弧矢方向的场曲像差小于第一实施例弧矢方向的场曲像差。
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91上的纵向球差请参考图15的A、弧矢方向的场曲像差请参考图15的B、子午方向的场曲像差请参考图15的C、畸变像差请参考图15的D。第五实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第五实施例详细的光学数据如图36所示，非球面数据如图37所示，本实施例中，TTL＝3.857毫米；EFL＝2.366毫米；HFOV＝40.716度；像高＝2.099毫米；Fno＝1.100。特别是：1.第五实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差；2.第五实施例弧矢方向的场曲像差小于第一实施例弧矢方向的场曲像差。
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91上的纵向球差请参考图17的A、弧矢方向的场曲像差请参考图17的B、子午方向的场曲像差请参考图17的C、畸变像差请参考图17的D。第六实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第六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，本实施例中，TTL＝3.912毫米；EFL＝2.364毫米；HFOV＝40.836度；像高＝2.094毫米；Fno＝1.100。特别是：1.第六实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差；2.第六实施例弧矢方向的场曲像差小于第一实施例弧矢方向的场曲像差；3.第六实施例子午方向的场曲像差小于第一实施例子午方向的场曲像差。
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91上的纵向球差请参考图19的A、弧矢方向的场曲像差请参考图19的B、子午方向的场曲像差请参考图19的C、畸变像差请参考图19的D。第七实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第七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，本实施例中，TTL＝3.808毫米；EFL＝2.354毫米；HFOV＝41.172度；像高＝2.083毫米；Fno＝1.100。特别是：1.第七实施例弧矢方向的场曲像差小于第一实施例弧矢方向的场曲像差；2.第七实施例子午方向的场曲像差小于第一实施例子午方向的场曲像差。
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91上的纵向球差请参考图21的A、弧矢方向的场曲像差请参考图21的B、子午方向的场曲像差请参考图21的C、畸变像差请参考图21的D。第八实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第八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，本实施例中，TTL＝3.870毫米；EFL＝2.318毫米；HFOV＝40.836度；像高＝2.094毫米；Fno＝1.100。特别是：第八实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
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91上的纵向球差请参考图23的A、弧矢方向的场曲像差请参考图23的B、子午方向的场曲像差请参考图23的C、畸变像差请参考图23的D。第九实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第九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，本实施例中，TTL＝3.774毫米；EFL＝2.352毫米；HFOV＝40.701度；像高＝2.091毫米；Fno＝1.100。特别是：第九实施例弧矢方向的场曲像差小于第一实施例子午方向的场曲像差。
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91上的纵向球差请参考图25的A、弧矢方向的场曲像差请参考图25的B、子午方向的场曲像差请参考图25的C、畸变像差请参考图25的D。第十实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第十实施例详细的光学数据如图46所示，非球面数据如图47所示，本实施例中，TTL＝3.777毫米；EFL＝2.351毫米；HFOV＝40.774度；像高＝2.092毫米；Fno＝1.100。特别是：第十实施例弧矢方向的场曲像差小于第一实施例弧矢方向的场曲像差。
第十一实施例
请参阅图26，例示本发明光学成像镜头1的第十一实施例。第十一实施例在成像面91上的纵向球差请参考图27的A、弧矢方向的场曲像差请参考图27的B、子午方向的场曲像差请参考图27的C、畸变像差请参考图27的D。第十一实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、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。
第十一实施例详细的光学数据如图48所示，非球面数据如图49所示，本实施例中，TTL＝3.926毫米；EFL＝2.360毫米；HFOV＝40.749度；像高＝2.092毫米；Fno＝1.100。特别是：1.第十一实施例弧矢方向的场曲像差小于第一实施例弧矢方向的场曲像差；2.第十一实施例子午方向的场曲像差小于第一实施例子午方向的场曲像差。
另外，各实施例之重要参数则分别整理于图50与图51中。
本发明之各个实施例所揭露之光学参数的组合比例关系，所得的包含最大最小值以内的数值范围皆可据以实施。
本发明各实施例，提供一个光圈值(Fno)较小，且有良好成像质量的光学成像镜头。例如，透过镜片的凹凸设计以及透镜屈光率设计的搭配，具有以下的特征，以及可以达成的对应功效：
1.(A)第一透镜10的像侧面12的圆周区域17为凸面、第三透镜30具有正屈光率、第四透镜40具有正屈光率、以及第四透镜40的物侧面41的圆周区域44为凹面；或是(B)第一透镜10的像侧面12的圆周区域17为凸面、第二透镜20的物侧面21的圆周区域24为凹面、第三透镜30具有正屈光率、第四透镜40具有正屈光率、以及第四透镜40的像侧面42的圆周区域47为凸面；
以上两种组合，皆能有效达到修正光学系统的球差、像差、以及降低畸变的目的。
2.藉由不同材料的色散系数组合可以优化像差，因此本案的实施例满足υ3+υ4-υ2≦40.000即能有效的修正像差，上述条件式较佳的范围是20.000≦υ3+υ4-υ2≦40.000。
3.为了达成缩短透镜系统长度以及确保成像质量，同时考量制作的难易程度，将透镜间的空气间隙缩小，或是透镜厚度适度的缩短作为手段。若满足以下条件式之数值限定，本发明光学成像镜头1即能有较佳的光学配置：
1)TTL/T2≦8.000，较佳的范围5.000≦TTL/T2≦8.000；
2)TL/T2≦5.500，较佳的范围3.700≦TL/T2≦5.500；
3)ALT/T2≦4.000，较佳的范围3.100≦ALT/T2≦4.000；
4)(T4+BFL)/AAG≧2.600，较佳的范围2.600≦(T4+BFL)/AAG≦3.900；
5)ALT/(T3+G34)≧3.500，较佳的范围3.500≦ALT/(T3+G34)≦5.000；
6)EFL/(G23+T4)≧2.900，较佳的范围2.900≦EFL/(G23+T4)≦4.100；
7)(T1+T2)/AAG≧1.700，较佳的范围1.700≦(T1+T2)/AAG≦3.300；
8)T2/(G12+G23)≦2.000，较佳的范围0.900≦T2/(G12+G23)≦2.000；
9)(T2+G23)/G12≧3.100，较佳的范围3.100≦(T2+G23)/G12≦5.400；
10)EFL/T1≧3.200，较佳的范围3.200≦EFL/T1≦4.500；
11)(T2+T3)/G23≧4.000，较佳的范围4.000≦(T2+T3)/G23≦6.900；
12)(T1+T3)/(G12+G34)≧3.700，较佳的范围3.700≦(T1+T3)/(G12+G34)≦5.900；
13)(T1+T4)/T3≦3.100，较佳的范围1.600≦(T1+T4)/T3≦3.100；
14)BFL/T4≧2.000，较佳的范围2.000≦BFL/T4≦3.800；
15)ALT/(T1+G34)≦4.300，较佳的范围2.900≦ALT/(T1+G34)≦4.300；
16)TTL/(T1+G34+T4)≦3.900，较佳的范围2.800≦TTL/(T1+G34+T4)≦3.900；
17)(T1+G12+T2)/T3≦3.500，较佳的范围2.200≦(T1+G12+T2)/T3≦3.500；
18)BFL/(G23+T3)≦2.100，较佳的范围1.100≦BFL/(G23+T3)≦2.100；
19)TL/AAG≧4.000，较佳的范围4.000≦TL/AAG≦6.900；
20)(T1+T2)/G23≧4.200，较佳的范围4.200≦(T1+T2)/G23≦7.400。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

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且使成像光线通过的一物侧面以及朝向该像侧且使成像光线通过的一像侧面，该光学成像镜头包含：
该第一透镜的该像侧面的一圆周区域为凸面；
该第三透镜具有正屈光率；
该第四透镜具有正屈光率；
该第四透镜的该物侧面的一圆周区域为凹面；
该光学成像镜头中具有屈光率的透镜只有上述四片；且
该光学成像镜头满足条件式：υ3+υ4-υ2≦40.000以及TTL/T2≦8.000，TTL定义该第一透镜的该物侧面至一成像面在该光轴上的距离、T2定义为该第二透镜在该光轴上的厚度、υ2为该第二透镜的阿贝系数、υ3为该第三透镜的阿贝系数、且υ4为该第四透镜的阿贝系数。
2.一种光学成像镜头，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且使成像光线通过的一物侧面以及朝向该像侧且使成像光线通过的一像侧面，该光学成像镜头包含：
该第一透镜的该像侧面的一圆周区域为凸面；
该第三透镜具有正屈光率；
该第四透镜具有正屈光率；
该第四透镜的该物侧面的一圆周区域为凹面
该光学成像镜头中具有屈光率的透镜只有上述四片；且
该光学成像镜头满足条件式：υ3+υ4-υ2≦40.000以及TL/T2≦5.500，TL定义为该第一透镜的该物侧面到该第四透镜的该像侧面在该光轴上的距离、T2定义为该第二透镜在该光轴上的厚度、υ2为该第二透镜的阿贝系数、υ3为该第三透镜的阿贝系数、且υ4为该第四透镜的阿贝系数。
3.一种光学成像镜头，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且使成像光线通过的一物侧面以及朝向该像侧且使成像光线通过的一像侧面，该光学成像镜头包含：
该第一透镜的该像侧面的一圆周区域为凸面；
该第二透镜的该物侧面的一圆周区域为凹面；
该第三透镜具有正屈光率；
该第四透镜具有正屈光率，该第四透镜的该像侧面的一圆周区域为凸面；
该光学成像镜头中具有屈光率的透镜只有上述四片；且
该光学成像镜头符合条件式：υ3+υ4-υ2≦40.000以及ATL/T2≦4.000，ALT定义为该第一透镜到该第四透镜在该光轴上的四个透镜之厚度总和、T2定义为该第二透镜在该光轴上的厚度、υ2为该第二透镜的阿贝系数、υ3为该第三透镜的阿贝系数、且υ4为该第四透镜的阿贝系数。
4.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中AAG定义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、BFL定义为该第四透镜的该像侧面至该成像面在该光轴上的距离、T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：(T4+BFL)/AAG≧2.600。
5.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度、G34定义为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：ALT/(T3+G34)≧3.500。
6.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中EFL定义为该光学成像镜头的系统焦距、T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度、G23定义为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：EFL/(G23+T4)≧2.900。
7.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中AAG定义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、T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：(T1+T2)/AAG≧1.700。
8.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中G12定义为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙、G23定义为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：T2/(G12+G23)≦2.000。
9.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中G12定义为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙、G23定义为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：(T2+G23)/G12≧3.100。
10.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中EFL定义为该光学成像镜头的系统焦距、T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：EFL/T1≧3.200。
11.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度、G23定义为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：(T2+T3)/G23≧4.000。
12.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度、T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度、G12定义为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙、G34定义为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：(T1+T3)/(G12+G34)≧3.700。
13.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度、T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度、T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：(T1+T4)/T3≦3.100。
14.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中BFL定义为该第四透镜的该像侧面至该成像面在该光轴上的距离、T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：BFL/T4≧2.000。
15.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度、G34定义为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：ALT/(T1+G34)≦4.300。
16.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度、T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度、G34定义为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：TTL/(T1+G34+T4)≦3.900。
17.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度、T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度、G12定义为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：(T1+G12+T2)/T3≦3.500。
18.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中BFL定义为该第四透镜的该像侧面至该成像面在该光轴上的距离、T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度、G23定义为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：BFL/(G23+T3)≦2.100。
19.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中AAG定义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，且该光学成像镜头满足以下条件：TL/AAG≧4.000。
20.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度、G23定义为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：(T1+T2)/G23≧4.200。
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