CN109814235A - 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括第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，且各透镜包括物侧面及像侧面。第一透镜的像侧面的一圆周区域为凸面，第二透镜的像侧面的一光轴区域为凸面，且第三透镜的物侧面的一圆周区域为凸面。第四透镜的物侧面的一光轴区域为凸面，且第四透镜的物侧面的一圆周区域为凹面。所述光学成像镜头具有良好的成像质量，且可以兼具小尺寸与小光圈值；主要用于拍摄影像及录像，例如：手机、相机、平板计算机及个人数位助理(Personal Digital Assistant,PDA)等，还可应用在三维(three‑dimensional,3D)影像侦测。

Description

光学成像镜头
技术领域
本发明涉及光学元件领域，尤其涉及一种光学成像镜头。
背景技术
消费性电子产品的规格日新月异，追求轻薄短小的脚步也未曾放慢，因此光学镜头等电子产品的关键零组件在规格上也必须持续提升，以符合消费者的需求。而光学镜头最重要的特性除了成像质量与体积以外，提升视场角度的需求也日趋重要。因此，在光学镜头设计领域中，除了追求镜头薄型化，同时也必须兼顾镜头成像质量及性能。
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，还必须考量到制作、组装良率等生产面的实际问题。因此，如何在考量上述的因素下制造出成像质量良好的光学成像镜头一直是业界不断探讨的课题。
此外，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(f-number,Fno)的设计有利于增进光通量。因此，如何设计出一个同时兼具轻薄短小及具有小光圈值的成像质量佳的光学成像镜头一直都是设计的发展目标。
发明内容
本发明提供一种光学成像镜头，其可兼具小尺寸与小光圈值，并具有良好的成像质量。此光学成像镜头主要用于拍摄影像及录像，例如：手机、相机、平板计算机及个人数位助理(Personal Digital Assistant,PDA)等，还可应用在三维(three-dimensional,3D)影像侦测。
本发明的一实施例提出一种光学成像镜头，从一物侧至一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。第一透镜的像侧面的一圆周区域为凸面，第二透镜的像侧面的一光轴区域为凸面，且第三透镜的物侧面的一圆周区域为凸面。第四透镜的物侧面的一光轴区域为凸面，且第四透镜的物侧面的一圆周区域为凹面。光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述四片透镜。光学成像镜头满足：V3≦30.000；以及T2/T3≧0.900，其中V3为第三透镜的一阿贝数(Abbe number)，T2为第二透镜在光轴上的一厚度，且T3为第三透镜在光轴上的一厚度。
所述光学成像镜头满足以下任一条件即可：
(G23+G34)/G12≧0.900，
EFL/T4≧4.000，
(T4+AAG)/T1≦3.000，
V1+V2+V4≦120.000，
(T1+T2)/(T3+T4)≧1.200，
(T2+T4)/(T3+G12)≦2.000，
(T2+T4)/AAG≦2.200，
(T3+AAG)/T4≧1.500，
ALT/(G12+G23)≦4.400，
ALT/AAG≦4.000，
ALT/(G12+G34)≦6.800，
EFL/AAG≦4.400，
ALT/BFL≦1.850，
(ALT+EFL)/AAG≦8.800，
(T1+T2+AAG)/T4≧2.900，
TL/BFL≦2.600，
BFL/(T3+T4)≧1.200，
(AAG+EFL)/(T3+G34)≦8.500，
(AAG+T2)/T1≦3.300。
其中T1为第一透镜1在光轴I上的厚度；T2为第二透镜2在光轴I上的厚度；T3为第三透镜3在光轴I上的厚度；T4为第四透镜4在光轴I上的厚度；Tmin为第一透镜1到第四透镜4在光轴I上的四个透镜厚度之中的最小值；Tmax为第一透镜1到第四透镜4在光轴I上的四个透镜厚度之中的最大值；G12为第一透镜1的像侧面16至第二透镜2的物侧面25在光轴I上的距离，也就是第一透镜1到第二透镜2在光轴I上的空气间隙；G23为第二透镜2的像侧面26至第三透镜3的物侧面35在光轴I上的距离，也就是第二透镜2到第三透镜3在光轴I上的空气间隙；G34为第三透镜3的像侧面36至第四透镜4的物侧面45在光轴I上的距离，也就是第三透镜3到第四透镜4在光轴I上的空气间隙；AAG为第一透镜1至第四透镜4在光轴I上的三个空气间隙的总和，即G12、G23及G34的总和；ALT为第一透镜1至第四透镜4在光轴I上的四个透镜厚度总和，即T1、T2、T3及T4的总和；TL为第一透镜1的物侧面15到第四透镜4的像侧面46在光轴I上的距离；TTL为第一透镜1的物侧面15到成像面99在光轴I上的距离；BFL为第四透镜4的像侧面46到成像面99在光轴I上的距离；ImgH为光学成像镜头10的像高；HFOV为光学成像镜头10的半视角；及EFL为光学成像镜头10的系统焦距，亦即光学成像镜头10整体的有效焦距(effective focal length,EFL)。G4F为第四透镜4到滤光片9在光轴I上的空气间隙；TF为滤光片9在光轴I上的厚度；GFP为滤光片9到成像面99在光轴I上的空气间隙；f1为第一透镜1的焦距；f2为第二透镜2的焦距；f3为第三透镜3的焦距；f4为第四透镜4的焦距；n1为第一透镜1的折射率；n2为第二透镜2的折射率；n3为第三透镜3的折射率；n4为第四透镜4的折射率；V1为第一透镜1的阿贝数；V2为第二透镜2的阿贝数；V3为第三透镜3的阿贝数；及V4为第四透镜4的阿贝数。
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：本发明的实施例的光学成像镜头藉由满足上述具有屈光率的透镜的数量、上述透镜的面形设计以及满足上述的条件式，因此本发明的实施例的光学成像镜头可以具有良好的成像质量，且可以兼具小尺寸与小光圈值。
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是本发明之第一实施例之光学成像镜头的示意图。
图7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是本发明之第一实施例之光学成像镜头的详细光学数据表格图。
图9是本发明之第一实施例之光学成像镜头的非球面参数表格图。
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是本发明之第二实施例之光学成像镜头的详细光学数据表格图。
图13是本发明之第二实施例之光学成像镜头的非球面参数表格图。
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是本发明之第三实施例之光学成像镜头的详细光学数据表格图。
图17是本发明之第三实施例之光学成像镜头的非球面参数表格图。
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是本发明之第四实施例之光学成像镜头的详细光学数据表格图。
图21是本发明之第四实施例之光学成像镜头的非球面参数表格图。
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是本发明之第五实施例之光学成像镜头的详细光学数据表格图。
图25是本发明之第五实施例之光学成像镜头的非球面参数表格图。
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是本发明之第六实施例之光学成像镜头的详细光学数据表格图。
图29是本发明之第六实施例之光学成像镜头的非球面参数表格图。
图30与图31是本发明之第一至第六实施例之光学成像镜头的各重要参数及其关系式的数值表格图。
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：
100、200、300、400、500：透镜；15、25、35、45、95、110、410、510：物侧面；16、26、36、46、96、120、320：像侧面；130：组装部；211、212：平行光线；10：光学成像镜头；0：光圈；1：第一透镜；2：第二透镜3：第三透镜；4：第四透镜9：滤光片99：成像面；Z1、151、162、251、261、352、361、451、462：光轴区域；Z2、153、163、254、263、353、364、454、463：圆周区域；A1：物侧；A2：像侧；CP：中心点；CP1：第一中心点；CP2：第二中心点；EL：延伸线；I：光轴；Lm：边缘光线；Lc：主光线；OB：光学边界；M、R：相交点；TP1：第一转换点；TP2：第二转换点；Z3：中继区域。
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。
图6为本发明之第一实施例之光学成像镜头的示意图，而图7为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A1至像侧A2沿光学成像镜头10的一光轴I依序包括一光圈0、一第一透镜1、一第二透镜2、一第三透镜3、一第四透镜4、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0、第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4及滤光片9之后，会在一成像面99(image plane)形成一影像。滤光片9可以只让具有适当波长的光线(例如红外线或可见光)通过，其设置于第四透镜4与成像面99之间。补充说明的是，物侧A1是朝向待拍摄物的一侧，而像侧A2是朝向成像面99的一侧。
在本实施例中，光学成像镜头10的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4及滤光片9都各自具有一朝向物侧A1且使成像光线通过之物侧面15、25、35、45、95及一朝向像侧A2且使成像光线通过之像侧面16、26、36、46、96。在本实施例中，光圈0设置于第一透镜1的物侧A1。
第一透镜1具有正屈光率(refracting power)。第一透镜1的材料为塑料。第一透镜1的物侧面15的光轴区域151为凸面，且其圆周区域153为凸面。第一透镜1的像侧面16的光轴区域162为凹面，且其圆周区域163为凸面。在本实施例中，第一透镜1的物侧面15与像侧面16皆为非球面(aspheric surface)。
第二透镜2具有正屈光率。第二透镜2的材料为塑料。第二透镜2的物侧面25的光轴区域251为凸面，且其圆周区域254为凹面。第二透镜2的像侧面26的光轴区域261为凸面，且其圆周区域263为凸面。在本实施例中，第二透镜2的物侧面25与像侧面26皆为非球面。
第三透镜3具有负屈光率。第三透镜3的材料为塑料。第三透镜3的物侧面35的光轴区域352为凹面，且其圆周区域353为凸面。第三透镜3的像侧面36的光轴区域361为凸面，且其圆周区域364为凹面。在本实施例中，第三透镜3的物侧面35与像侧面36皆为非球面。
第四透镜4具有正屈光率。第四透镜4的材料为塑料。第四透镜4的物侧面45的光轴区域451为凸面，且其圆周区域454为凹面。第四透镜4的像侧面46的光轴区域462为凹面，且其圆周区域463为凸面。在本实施例中，第四透镜4的物侧面45与像侧面46皆为非球面。
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的整体系统焦距(Effective Focal Length,EFL)为1.874毫米(millimeter,mm)，半视角(half field of view,HFOV)为38.047°，系统长度为2.975毫米，光圈值(F-number,Fno)为1.100，像高为1.5毫米，其中系统长度是指由第一透镜1的物侧面15到成像面99在光轴I上的距离。
此外，在本实施例中，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3及第四透镜4的物侧面15、25、35、45及像侧面16、26、36、46共计八个面均是偶次非球面(even aspheric surface)，而这些非球面是依下列公式定义：
Y：非球面曲线上的点与光轴的距离；
Z：非球面深度，即非球面上距离光轴为Y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离；
R：透镜表面之曲率半径；
K：圆锥系数；
a2i：第2i阶非球面系数。
第一透镜1的物侧面15到第四透镜4的像侧面46在公式(1)中的各项非球面系数如图9所示。其中，图9中栏位编号15表示其为第一透镜1的物侧面15的非球面系数，其它栏位依此类推。
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30以及图31所示，其中，在图30中从T1那一列至GFP那一列及从ALT那一列至Tmax那一列的各参数的单位为毫米(mm)。
其中，
T1为第一透镜1在光轴I上的厚度；
T2为第二透镜2在光轴I上的厚度；
T3为第三透镜3在光轴I上的厚度；
T4为第四透镜4在光轴I上的厚度；
Tmin为第一透镜1到第四透镜4在光轴I上的四个透镜厚度之中的最小值；
Tmax为第一透镜1到第四透镜4在光轴I上的四个透镜厚度之中的最大值；
G12为第一透镜1的像侧面16至第二透镜2的物侧面25在光轴I上的距离，也就是第一透镜1到第二透镜2在光轴I上的空气间隙；
G23为第二透镜2的像侧面26至第三透镜3的物侧面35在光轴I上的距离，也就是第二透镜2到第三透镜3在光轴I上的空气间隙；
G34为第三透镜3的像侧面36至第四透镜4的物侧面45在光轴I上的距离，也就是第三透镜3到第四透镜4在光轴I上的空气间隙；
AAG为第一透镜1至第四透镜4在光轴I上的三个空气间隙的总和，即G12、G23及G34的总和；
ALT为第一透镜1至第四透镜4在光轴I上的四个透镜厚度总和，即T1、T2、T3及T4的总和；
TL为第一透镜1的物侧面15到第四透镜4的像侧面46在光轴I上的距离；
TTL为第一透镜1的物侧面15到成像面99在光轴I上的距离；
BFL为第四透镜4的像侧面46到成像面99在光轴I上的距离；
ImgH为光学成像镜头10的像高；
HFOV为光学成像镜头10的半视角；及
EFL为光学成像镜头10的系统焦距，亦即光学成像镜头10整体的有效焦距(effective focal length,EFL)。
另外，再定义：
G4F为第四透镜4到滤光片9在光轴I上的空气间隙；
TF为滤光片9在光轴I上的厚度；
GFP为滤光片9到成像面99在光轴I上的空气间隙；
f1为第一透镜1的焦距；
f2为第二透镜2的焦距；
f3为第三透镜3的焦距；
f4为第四透镜4的焦距；
n1为第一透镜1的折射率；
n2为第二透镜2的折射率；
n3为第三透镜3的折射率；
n4为第四透镜4的折射率；
V1为第一透镜1的阿贝数；
V2为第二透镜2的阿贝数；
V3为第三透镜3的阿贝数；及
V4为第四透镜4的阿贝数。
再配合参阅图7，图7的A的图式说明第一实施例的纵向球差(LongitudinalSpherical Aberration)，图7的B与图7的C的图式则分别说明第一实施例当其波长为920纳米(nanometer,nm)、940nm及960nm时在成像面99上有关弧矢(Sagittal)方向的场曲(FieldCurvature)像差及子午(Tangential)方向的场曲像差，图7的D的图式则说明第一实施例当其波长为920nm、940nm及960nm时在成像面99上的畸变像差(Distortion Aberration)。本第一实施例的纵向球差图示图7的A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±21微米(μm)的范围内，故本第一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7的B与图7的C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场曲像差落在±70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7的D的畸变像差图式则显示本第一实施例的畸变像差维持在±2.2％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，在系统长度已缩短至2.975毫米左右的条件下，仍能提供良好的成像质量。
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11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1、2、3及4间的参数或多或少有些不同。此外，在第二实施例中，第三透镜3具有正屈光率，且第四透镜4具有负屈光率。然而，在第二实施例中的第一透镜1与第二透镜2则与第一实施例中的第一透镜1与第二透镜2一样都是具有正屈光率。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图10中省略与第一实施例相似的光轴区域与圆周区域的标号。
第二实施例的光学成像镜头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的整体系统焦距为1.867毫米，半视角(HFOV)为38.333°，光圈值(Fno)为1.100，系统长度为2.965毫米，像高则为1.5毫米。
如图13所示，则为第二实施例的第一透镜1的物侧面15到第四透镜4的像侧面46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30、图31所示。
本第二实施例的纵向球差图示图11的A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±21微米的范围内。在图11的B与图11的C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场曲像差落在±70微米内。而图11的D的畸变像差图式则显示本第二实施例的畸变像差维持在±2.3％的范围内。据此说明本第二实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩短至2.965毫米左右的条件下，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：第二实施例的系统长度小于第一实施例的系统长度，且第二实施例的半视角大于第一实施例的半视角。
图14为本发明的第三实施例的光学成像镜头的示意图，而图15为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1、2、3及4间的参数或多或少有些不同。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图14中省略部分与第一实施例相似的光轴区域与圆周区域的标号。
第三实施例的光学成像镜头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的整体系统焦距为1.836毫米，半视角(HFOV)为38.976°，光圈值(Fno)为1.100，系统长度为2.939毫米，像高则为1.5毫米。
如图17所示，则为第三实施例的第一透镜1的物侧面15到第四透镜4的像侧面46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30、图31所示。
本第三实施例的纵向球差图示图15的A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±23微米的范围内。在图15的B与图15的C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场曲像差落在±110微米内。而图15的D的畸变像差图式则显示本第三实施例的畸变像差维持在±2.1％的范围内。据此说明本第三实施例相较于现有光学镜头，在系统长度已缩短至2.939毫米左右的条件下，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：第三实施例的系统长度小于第一实施例的系统长度，第三实施例的半视角大于第一实施例的半视角，且第三实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
图18为本发明的第四实施例的光学成像镜头的示意图，而图19为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1、2、3及4间的参数或多或少有些不同。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图18中省略部分与第一实施例相似的光轴区域与圆周区域的标号。
第四实施例的光学成像镜头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的整体系统焦距为1.882毫米，半视角(HFOV)为37.740°，光圈值(Fno)为1.100，系统长度为2.947毫米，像高则为1.5毫米。
如图21所示，则为第四实施例的第一透镜1的物侧面15到第四透镜4的像侧面46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30、图31所示。
本第四实施例的纵向球差图示图19的A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±17微米的范围内。在图19的B与图19的C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场曲像差落在±75微米内。而图19的D的畸变像差图式则显示本第四实施例的畸变像差维持在±2.8％的范围内。据此说明本第四实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩短至2.947毫米左右的条件下，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：第四实施例的系统长度小于第一实施例的系统长度，且第四实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差。此外，由于各透镜在光轴区域与圆周区域的厚度差异较小，第四实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图22为本发明的第五实施例的光学成像镜头的示意图，而图23为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：第四透镜4之阿贝数不同(第五实施例的第四透镜4的阿贝数V4为55.987，而第一实施例的第四透镜4的阿贝数V4为22.409)，且各光学数据、非球面系数及这些透镜1、2、3及4间的其他参数或多或少有些不同。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图22中省略部分与第一实施例相似的光轴区域与圆周区域的标号。
第五实施例的光学成像镜头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的整体系统焦距为1.853毫米，半视角(HFOV)为38.403°，光圈值(Fno)为1.100，系统长度为2.924毫米，像高则为1.5毫米。
如图25所示，则为第五实施例的第一透镜1的物侧面25到第四透镜4的像侧面46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30、图31所示。
本第五实施例的纵向球差图示图23的A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±19.5微米的范围内。在图23的B与图23的C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场曲像差落在±95微米内。而图23的D的畸变像差图式则显示本第五实施例的畸变像差维持在±2.2％的范围内。据此说明本第五实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩短至2.924毫米左右的条件下，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：第五实施例的系统长度小于第一实施例的系统长度。第五实施例的半视角大于第一实施例的半视角，第五实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差。此外，由于各透镜在光轴区域与圆周区域的厚度差异较小，第五实施例比第一实施例易于制造，因此良率较高。
图26为本发明的第六实施例的光学成像镜头的示意图，而图27为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1、2、3及4间的参数或多或少有些不同。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似的光轴区域与圆周区域的标号。
第六实施例的光学成像镜头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的整体系统焦距为1.846毫米，半视角(HFOV)为38.434°，光圈值(Fno)为1.150，系统长度为2.895毫米，像高则为1.5毫米。
如图29所示，则为第六实施例的第一透镜1的物侧面15到第四透镜4的像侧面46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30、图31所示。
本第六实施例的纵向球差图示图27的A中，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±22微米的范围内。在图27的B与图27的C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±100微米内。而图27的D的畸变像差图式则显示本第六实施例的畸变像差维持在±2.3％的范围内。据此说明本第六实施例相较于第一实施例，在系统长度已缩短至2.895mm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：第六实施例的系统长度小于第一实施例的系统长度，且第六实施例的半视角大于第一实施例的半视角。此外，由于各透镜在光轴区域与圆周区域的厚度差异较小，第六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30至图31，其为上述第一实施例至第六实施例的各项光学参数的表格图。
透过以下各参数之数值控制，可协助设计者设计出具备良好光学性能、整体长度有效缩短、且技术上可行之光学成像镜头：
一、为了达成缩短透镜系统长度，本发明的实施例适当地缩短透镜厚度和透镜间的空气间隙，但考量到透镜组装过程的难易度以及必须兼顾成像质量的前提下，透镜厚度及透镜间的空气间隙彼此需互相调配，或调配特定光学参数于特定镜群数值组合中的比例，故在满足以下条件式的至少其中之一的数值限定之下，光学成像镜头10能达到较佳的配置：
(G23+G34)/G12≧0.900，较佳的范围为0.900≦(G23+G34)/G12≦1.400；
EFL/T4≧4.000，较佳的范围为4.000≦EFL/T4≦7.700；
(T4+AAG)/T1≦3.000，较佳的范围为1.400≦(T4+AAG)/T1≦3.000；
V1+V2+V4≦120.000，较佳的范围为60.000≦V1+V2+V4≦120.000；
(T1+T2)/(T3+T4)≧1.200，较佳的范围为1.200≦(T1+T2)/(T3+T4)≦2.200；
(T2+T4)/(T3+G12)≦2.000，较佳的范围为0.900≦(T2+T4)/(T3+G12)≦2.000；
(T2+T4)/AAG≦2.200，较佳的范围为1.100≦(T2+T4)/AAG≦2.200；
(T3+AAG)/T4≧1.500，较佳的范围为1.500≦(T3+AAG)/T4≦3.400；
ALT/(G12+G23)≦4.400，较佳的范围为2.700≦ALT/(G12+G23)≦4.400；
ALT/AAG≦4.000，较佳的范围为2.300≦ALT/AAG≦4.000；
ALT/(G12+G34)≦6.800，较佳的范围为3.800≦ALT/(G12+G34)≦6.800；
EFL/AAG≦4.400，较佳的范围为3.000≦EFL/AAG≦4.400；
ALT/BFL≦1.850，较佳的范围为1.300≦ALT/BFL≦1.850；
(ALT+EFL)/AAG≦8.800，较佳的范围为5.400≦(ALT+EFL)/AAG≦8.800；
(T1+T2+AAG)/T4≧2.900，较佳的范围为2.900≦(T1+T2+AAG)/T4≦6.000；
TL/BFL≦2.600，较佳的范围为1.700≦TL/BFL≦2.600；
BFL/(T3+T4)≧1.200，较佳的范围为1.200≦BFL/(T3+T4)≦2.100；
(AAG+EFL)/(T3+G34)≦8.500，较佳的范围为5.700≦(AAG+EFL)/(T3+G34)≦8.500；
(AAG+T2)/T1≦3.300，较佳的范围为1.500≦(AAG+T2)/T1≦3.300。
二、在本发明的实施例的光学成像镜头10中，可透过控制V3≦30.000配合T2/T3≧0.9，以修正整个光学系统色差，且选用上述类型材质限制的搭配因有较高的折射率容易达到缩短光学系统长度的目的，其中V3较佳的范围20.000≦V3≦30.000，T2/T3较佳的范围0.900≦T2/T3≦2.500。
此外，另可选择实施例参数之任意组合关系增加镜头限制，以利于本发明的实施例的相同架构的镜头设计。有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的实施例的架构之下，符合上述条件式能较佳地使本发明实施例的光学成像镜头10的长度缩短、光圈增大、视场角增大，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，亦可选择性地合并不等数量施用于本发明之实施态样中，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。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。
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。
综上所述，本发明的实施例的光学成像镜头10可获致下述的功效及优点：
一、本发明各实施例的纵向球差、像散像差、畸变皆符合使用规范。另外，920纳米、940纳米及960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，920纳米、940纳米及960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，故透过上述可知本发明的实施例具备良好光学性能。
二、在本发明的实施例的光学成像镜头10中，透过第一透镜1的像侧面16的圆周区域163为凸面的设计，搭配将第二透镜2的像侧面26的光轴区域261设计为凸面、第三透镜3的物侧面35的圆周区域353设计为凸面、第四透镜4的物侧面45的光轴区域451设计为凸面及第四透镜4的物侧面45的圆周区域454设计为凹面，能有效使整个光学透镜系统在增大光通量的同时具有良好的成像质量。
三、此外,本发明实施例透镜采用塑料材质更能减轻镜头重量及节省成本。
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括一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜及一第四透镜，且该第一透镜至该第四透镜各自包括一朝向该物侧且使成像光线通过的物侧面及一朝向该像侧且使成像光线通过的像侧面；
该第一透镜的该像侧面的一圆周区域为凸面；
该第二透镜的该像侧面的一光轴区域为凸面；
该第三透镜的该物侧面的一圆周区域为凸面；
该第四透镜的该物侧面的一光轴区域为凸面，且该第四透镜的该物侧面的一圆周区域为凹面；
该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述四片透镜，且该光学成像镜头满足：
V3≦30.000；以及
T2/T3≧0.900，
其中，V3为该第三透镜的一阿贝数，T2为该第二透镜在该光轴上的一厚度，且T3为该第三透镜在该光轴上的一厚度。
2.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(G23+G34)/G12≧0.900，其中G23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的一空气间隙，G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的一空气间隙，且G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的一空气间隙。
3.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：EFL/T4≧4.000，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，且T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度。
4.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(T4+AAG)/T1≦3.000，其中T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度，AAG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T1为该第一透镜在该光轴上的一厚度。
5.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：V1+V2+V4≦120.000，其中V1为该第一透镜的一阿贝数，V2为该第二透镜的一阿贝数，且V4为该第四透镜的一阿贝数。
6.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(T1+T2)/(T3+T4)≧1.200，其中T1为该第一透镜在该光轴上的一厚度，且T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度。
7.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(T2+T4)/(T3+G12)≦2.000，其中T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度，且G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的一空气间隙。
8.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(T2+T4)/AAG≦2.200，其中T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度，且AAG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。
9.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(T3+AAG)/T4≧1.500，其中AAG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T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度。
10.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：ALT/(G12+G23)≦4.400，其中ALT为该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的四个透镜厚度的总和，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的一空气间隙，且G23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的一空气间隙。
11.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：ALT/AAG≦4.000，其中ALT为该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的四个透镜厚度的总和，且AAG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。
12.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：ALT/(G12+G34)≦6.800，其中ALT为该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的四个透镜厚度的总和，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的一空气间隙，且G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的一空气间隙。
13.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：EFL/AAG≦4.400，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，且AAG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。
14.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：ALT/BFL≦1.850，其中ALT为该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的四个透镜厚度的总和，且BFL为该第四透镜的该像侧面到一成像面在该光轴上的一距离。
15.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(ALT+EFL)/AAG≦8.800，其中ALT为该第一透镜至该第四透镜在该光轴上的四个透镜厚度的总和，EFL为该光学成像镜头的系统焦距，且AAG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。
16.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(T1+T2+AAG)/T4≧2.900，其中T1为该第一透镜在该光轴上的一厚度，AAG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T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度。
17.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：TL/BFL≦2.600，其中TL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一距离，且BFL为该第四透镜的该像侧面到一成像面在该光轴上的一距离。
18.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：BFL/(T3+T4)≧1.200，其中BFL为该第四透镜的该像侧面到一成像面在该光轴上的一距离，且T4为该第四透镜在该光轴上的一厚度。
19.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(AAG+EFL)/(T3+G34)≦8.500，其中AAG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，EFL为该光学成像镜头的系统焦距，且G34为该第三透镜到该第四透镜在该光轴上的一空气间隙。
20.如权利要求1所述光学成像镜头，其中该光学成像镜头更满足：(AAG+T2)/T1≦3.300，其中AAG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T1为该第一透镜在该光轴上的一厚度。
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