TW201805678A - 光學成像鏡頭 - Google Patents

Abstract

一種光學成像鏡頭，第一透鏡具有負屈光率、第二透鏡具有負屈光率，且第二透鏡的像側面具有位於光軸附近區域的凹面部、第三透鏡的物側面與像側面至少其中之一為非球面、第四透鏡的物側面具有位於光軸附近區域的凹面部。此光學成像鏡頭只有上述四片具有屈光率的透鏡、並包含位於第一透鏡與第三透鏡之間的光圈。υ1為第一透鏡的阿貝係數，υ4為第四透鏡的阿貝係數，並且滿足：45≦υ1≦65或18≦υ4≦35。

Description

光學成像鏡頭

本發明大致上關於一種光學成像鏡頭。具體而言，本發明特別是指一種主要用於拍攝影像及錄影之光學成像鏡頭，並應用於可攜式電子產品中，例如：行動電話、相機、平板電腦、個人數位助理（Personal Digital Assistant, PDA）、虛擬實境偵測器（VR tracker）或是車用鏡頭中。

可攜式電子產品的規格日新月異，其關鍵零組件，光學成像鏡頭也更加多樣化發展，應用不只僅限於拍攝影像與錄影，還有環境監視、行車紀錄攝影、虛擬實境偵測器（VR tracker）等。對於虛擬實境偵測器除了要求成像品質外，更需要增加半視角以偵測較大的空間，但視場角愈大不只降低成像品質，也使得鏡頭長度增加，因此如何增加鏡頭半視角並且維持鏡頭長度，也是業界持續精進的目標。

有鑑於此，本發明於是提出一種既能增加半視角以偵測較大的空間、還具有良好成像品質、又能維持鏡頭適當長度的光學成像鏡頭。本發明四片式成像鏡頭從物側至像側，在光軸上依序安排有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡都分別具有朝向物側的物側面以及朝向像側的像側面。此光學成像鏡頭只有此四片具有屈光率的透鏡。

在本發明的一方面，第一透鏡具有負屈光率。第二透鏡具有負屈光率，且第二透鏡的像側面具有位於光軸附近區域的凹面部。第三透鏡的物側面與像側面至少其中之一為非球面。第四透鏡的物側面具有位於光軸附近區域的凹面部。此光學成像鏡頭只有上述四片具有屈光率的透鏡，並包含位於第一透鏡與第三透鏡之間的光圈。υ1為第一透鏡的阿貝係數（Abbe number），並且滿足以下條件式：45≦υ1≦65。

在本發明的另一方面，第一透鏡具有負屈光率。第二透鏡具有負屈光率，且第二透鏡的像側面具有位於光軸附近區域的凹面部。第三透鏡的物側面與像側面至少其中之一為非球面。第四透鏡的物側面具有位於光軸附近區域的凹面部。此光學成像鏡頭只有上述四片具有屈光率的透鏡，並包含位於第一透鏡與第三透鏡之間的光圈。υ4為第四透鏡的阿貝係數，並且滿足以下條件式：18≦υ4≦35。

在本發明光學成像鏡頭中，光學鏡頭系統有效焦距為EFL、ALT為第一透鏡到第四透鏡在光軸上的四個透鏡之中心厚度總和、又BFL為第四透鏡的像側面至成像面在光軸上的長度，並且滿足（EFL+ALT）/BFL≦2.40。

在本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡在光軸上的中心厚度為T1、第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G12、又第二透鏡與第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G23，並且滿足（G12+G23）/T1≦4.20。

在本發明光學成像鏡頭中，第二透鏡在光軸上的中心厚度為T2，並且滿足（G12+G23）/T2≦4.20。

在本發明光學成像鏡頭中，第四透鏡在光軸上的中心厚度為T4、又第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隙為G34，並且滿足（G23+G34+T4）/T2≦5.50。

本發明光學成像鏡頭滿足（T2+G23）/T1≦3.20。

在本發明光學成像鏡頭中，第三透鏡在光軸上的中心厚度為T3，並且滿足（T3+G23）/T4≦2.60。

本發明光學成像鏡頭滿足（T4+G23）/T3≦3.30。

本發明光學成像鏡頭滿足（T1+G34）/G12≦4.50。

本發明光學成像鏡頭滿足（T3+G34）/T1≦3.20。

在本發明光學成像鏡頭中，第一透鏡到第四透鏡在光軸上的三個空氣間隙總和為AAG，並且滿足（EFL+AAG）/（T2+T4）≦2.80。

本發明光學成像鏡頭滿足（G12+G23）/T4≦2.00。

本發明光學成像鏡頭滿足（G12+G34）/T2≦4.00。

本發明光學成像鏡頭滿足（T1+G23）/T3≦2.60。

本發明光學成像鏡頭滿足（T2+G23）/G12≦7.00。

本發明光學成像鏡頭滿足（T3+G23）/T1≦3.20。

本發明光學成像鏡頭滿足（T4+G23）/T2≦3.60。

本發明光學成像鏡頭滿足（T4+G34）/G12≦3.60。

本發明光學成像鏡頭滿足（T3+G34）/G12≦2.80。

在開始詳細描述本發明之前，首先要說明的是，在本發明圖式中，類似的元件是以相同的編號來表示。其中，本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率（或負屈光率）」，是指所述透鏡以高斯光學理論計算出來之光軸上的屈光率為正（或為負）。該像側面、物側面定義為成像光線通過的範圍，其中成像光線包括了主光線（chief ray）Lc及邊緣光線（marginal ray）Lm，如圖1所示，I為光軸且此一透鏡是以該光軸I為對稱軸徑向地相互對稱，光線通過光軸上的區域為光軸附近區域A，邊緣光線通過的區域為圓周附近區域C，此外，該透鏡還包含一延伸部E（即圓周附近區域C徑向上向外的區域），用以供該透鏡組裝於一光學成像鏡頭內，理想的成像光線並不會通過該延伸部E，但該延伸部E之結構與形狀並不限於此，以下之實施例為求圖式簡潔均省略了部分的延伸部。更詳細的說，判定面形或光軸附近區域、圓周附近區域、或多個區域的範圍的方法如下：

請參照圖1，其係一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區域的範圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸的一交點，而一轉換點是位於該透鏡表面上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有複數個轉換點，則依序為第一轉換點，第二轉換點，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠的轉換點為第N轉換點。中心點和第一轉換點之間的範圍為光軸附近區域，第N轉換點徑向上向外的區域為圓周附近區域，中間可依各轉換點區分不同的區域。此外，有效半徑為邊緣光線Lm與透鏡表面交點到光軸I上的垂直距離。

如圖2所示，該區域的形狀凹凸係以平行通過該區域的光線（或光線延伸線）與光軸的交點在像側或物側來決定（光線焦點判定方式）。舉例言之，當光線通過該區域後，光線會朝像側聚焦，與光軸的焦點會位在像側，例如圖2中R點，則該區域為凸面部。反之，若光線通過該某區域後，光線會發散，其延伸線與光軸的焦點在物側，例如圖2中M點，則該區域為凹面部，所以中心點到第一轉換點間為凸面部，第一轉換點徑向上向外的區域為凹面部；由圖2可知，該轉換點即是凸面部轉凹面部的分界點，因此可定義該區域與徑向上相鄰該區域的內側的區域，係以該轉換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸附近區域的面形判斷可依該領域中通常知識者的判斷方式，以R值（指近軸的曲率半徑，通常指光學軟體中的透鏡資料庫（lens data）上的R值）正負判斷凹凸。以物側面來說，當R值為正時，判定為凸面部，當R值為負時，判定為凹面部；以像側面來說，當R值為正時，判定為凹面部，當R值為負時，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點判定方式相同。若該透鏡表面上無轉換點，該光軸附近區域定義為有效半徑的0~50%，圓周附近區域定義為有效半徑的50~100%。

圖3範例一的透鏡像側表面在有效半徑上僅具有第一轉換點，則第一區為光軸附近區域，第二區為圓周附近區域。此透鏡像側面的R值為正，故判斷光軸附近區域具有一凹面部；圓周附近區域的面形和徑向上緊鄰該區域的內側區域不同。即，圓周附近區域和光軸附近區域的面形不同；該圓周附近區域係具有一凸面部。

圖4範例二的透鏡物側表面在有效半徑上具有第一及第二轉換點，則第一區為光軸附近區域，第三區為圓周附近區域。此透鏡物側面的R值為正，故判斷光軸附近區域為凸面部；第一轉換點與第二轉換點間的區域（第二區）具有一凹面部，圓周附近區域（第三區）具有一凸面部。

圖5範例三的透鏡物側表面在有效半徑上無轉換點，此時以有效半徑0%~50%為光軸附近區域，50%~100%為圓周附近區域。由於光軸附近區域的R值為正，故此物側面在光軸附近區域具有一凸面部；而圓周附近區域與光軸附近區域間無轉換點，故圓周附近區域具有一凸面部。

如圖6所示，本發明光學成像鏡頭1，從放置物體（圖未示）的物側2至成像的像側3，沿著光軸（optical axis）4，依序包含有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40、濾光片70及成像面（image plane）71。一般說來，第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40都可以是由透明的塑膠材質所製成，但本發明不以此為限。在本發明光學成像鏡頭1中，具有屈光率的鏡片總共只有第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40等這四片透鏡而已。光軸4為整個光學成像鏡頭1的光軸，所以每個透鏡的光軸和光學成像鏡頭1的光軸都是相同的。

此外，光學成像鏡頭1還包含光圈（aperture stop）80，而設置於適當之位置。例如，光圈80可以設置位於第一透鏡10與第三透鏡30之間。在圖6中，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間。當由位於物側2之待拍攝物（圖未示）所發出的光線（圖未示）進入本發明光學成像鏡頭1時，即會經由第一透鏡10、第二透鏡20、光圈80、第三透鏡30、第四透鏡40與濾光片70之後，會在像側3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。在本發明各實施例中，選擇性設置的濾光片70還可以是具各種合適功能之濾鏡，設於第四透鏡40的朝向像側的一面與成像面71之間。

本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，都分別具有朝向物側2的物側面，與朝向像側3的像側面。例如，第一透鏡10具有物側面11與像側面12；第二透鏡20具有物側面21與像側面22；第三透鏡30具有物側面31與像側面32；第四透鏡40具有物側面41與像側面42。另外，本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，亦都分別具有接近光軸4的光軸附近區域、與遠離光軸4的圓周附近區域。

本發明光學成像鏡頭1中之各個透鏡，還都分別具有位在光軸4上的中心厚度T。例如，第一透鏡10具有第一透鏡厚度T1、第二透鏡20具有第二透鏡厚度T2、第三透鏡30具有第三透鏡厚度T3以及第四透鏡40具有第四透鏡厚度T4。所以，在光軸4上光學成像鏡頭1中透鏡的中心厚度總合稱為ALT。亦即，ALT =T1+ T2+ T3+ T4。

另外，本發明光學成像鏡頭1中，在各個透鏡之間又分別具有位在光軸4上的空氣間隙（air gap）。例如，第一透鏡10到第二透鏡20之間空氣間隙寬度稱為G12、第二透鏡20到第三透鏡30之間空氣間隙寬度稱為G23、第三透鏡30到第四透鏡40之間空氣間隙寬度稱為G34。所以，第一透鏡10到第四透鏡40之間位於光軸4上各透鏡間之三個空氣間隙寬度之總合即稱為AAG。亦即，AAG = G12+ G23+G34。

另外，第一透鏡10的物側面11至成像面71在光軸4上的長度為TTL。光學成像鏡頭1的整體焦距為EFL。BFL為第四透鏡40的像側面42至成像面71在光軸4上的長度。TL為第一透鏡10的物側面11至第四透鏡40的像側面42在光軸4上的長度。

另外，再定義： f1為該第一透鏡10的焦距；f2為該第二透鏡20的焦距；f3為該第三透鏡30的焦距；f4為該第四透鏡40的焦距；n1為該第一透鏡10的折射率；n2為該第二透鏡20的折射率；n3為該第三透鏡30的折射率；n4為該第四透鏡40的折射率；υ1為該第一透鏡10的阿貝係數（Abbe number），即色散係數；υ2為該第二透鏡20的阿貝係數；υ3為該第三透鏡30的阿貝係數；及υ4為該第四透鏡10的阿貝係數。

第一實施例

請參閱圖6，例示本發明光學成像鏡頭1的第一實施例。第一實施例在成像面71上的縱向球差（longitudinal spherical aberration）請參考圖7A、弧矢（sagittal）方向的像散像差（astigmatic field aberration）請參考圖7B、子午（tangential）方向的像散像差請參考圖7C、以及畸變像差（distortion aberration）請參考圖7D。所有實施例中各球差圖之Y軸代表視場，其最高點均為1.0，此實施例中各像散圖及畸變圖之Y軸代表像高，系統像高為1.183公厘。

第一實施例之光學成像鏡頭系統1主要由具有屈光率之四片透鏡、光圈80、濾光片70、與成像面71所構成。光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間。濾光片70可以防止特定波長的光線投射至成像面而影響成像品質。

第一透鏡10具有負屈光率。朝向物側2的物側面11具有位於光軸附近區域的凸面部13以及位於圓周附近區域的凸面部14，朝向像側3的像側面12具有位於光軸附近區域的凹面部16以及位於圓周附近區域的凹面部17。第一透鏡之物側面11及像側面12皆為非球面。

第二透鏡20具有負屈光率。朝向物側2的物側面21具有位於光軸附近區域的凹面部23以及位於圓周附近區域的凹面部24，朝向像側3的像側面22具有位於光軸附近區域的凹面部26以及位於圓周附近區域的凹面部27。第二透鏡20之物側面21及像側面22皆為非球面。

第三透鏡30具有正屈光率，朝向物側2的物側面31具有位於光軸附近區域的凹面部33，以及位於圓周附近區域的凹面部34，而朝向像側3的像側面32具有位於光軸附近區域的凸面部36以及在圓周附近的凸面部37。第三透鏡30之物側面31及像側面32皆為非球面。

第四透鏡40具有正屈光率，朝向物側2的物側面41具有位於光軸附近區域的凹面部43，以及位於圓周附近區域的凹面部44，而朝向像側3的像側面42具有位於光軸附近區域的凸面部46以及在圓周附近的凸面部47。第四透鏡40之物側面41及像側面42皆為非球面。濾光片70位於第四透鏡40的像側面42以及成像面71之間。

在本發明光學成像鏡頭1中，從第一透鏡10到第四透鏡40中，所有物側面11/21/31/41與像側面12/22/32/42共計八個曲面，均為非球面。此等非球面係經由下列公式所定義：

其中：

R表示透鏡表面之曲率半徑；

Z表示非球面之深度（非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之切面，兩者間的垂直距離）；

Y表示非球面曲面上的點與光軸的垂直距離；

K為圓錐係數（conic constant）；

a_i 為第i階非球面係數。

第一實施例光學透鏡系統的光學數據如圖26所示，非球面數據如圖27所示。在物（圖未示）與第一透鏡10之間設立一曲率半徑為22公厘之虛擬參考面（圖未示），有利於顯示大半視角之入射光。在以下實施例之光學透鏡系統中，整體光學透鏡系統的光圈值（f-number）為Fno、有效焦距為（EFL）、半視角（Half Field of View，簡稱HFOV）為整體光學透鏡系統中最大視角（Field of View）的一半，又曲率半徑、厚度及焦距的單位均為公厘（mm）。而TTL為6.3476公厘、Fno為2.1、HFOV為90度。

第二實施例

請參閱圖8，例示本發明光學成像鏡頭1的第二實施例。請注意，從第二實施例開始，為簡化並清楚表達圖式，僅在圖上特別標示各透鏡與第一實施例不同之面型，而其餘與第一實施例的透鏡相同的面型，例如凹面部或是凸面部則不另外標示。第二實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖9A、弧矢方向的像散像差請參考圖9B、子午方向的像散像差請參考圖9C、畸變像差請參考圖9D。第二實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第二透鏡20的物側面21具有位於圓周附近區域的凸面部24'，第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'，與第四透鏡40的物側面41具有位於圓周附近區域的凸面部44'。

第二實施例詳細的光學數據如圖28所示，非球面數據如圖29所示。TTL為6.1509公厘，Fno為2.0，HFOV為90度，系統像高為1.199公厘。特別是：1.第二實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例的鏡頭長度短。2.第二實施例的縱向球差比第一實施例佳。

第三實施例

請參閱圖10，例示本發明光學成像鏡頭1的第三實施例。第三實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖11A、弧矢方向的像散像差請參考圖11B、子午方向的像散像差請參考圖11C、畸變像差請參考圖11D。第三實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'，與位於圓周附近區域的凸面部34'。

第三實施例詳細的光學數據如圖30所示，非球面數據如圖31所示，TTL為4.7622公厘，Fno為2.2，HFOV為90度，系統像高為1.192公厘。特別是：1.第三實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例的鏡頭長度短。2.第三實施例的光圈Fno比第一實施例大。3.第三實施例的縱向球差比第一實施例佳。4.第三實施例的像差比第一實施例佳。

第四實施例

請參閱圖12，例示本發明光學成像鏡頭1的第四實施例。第四實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖13A、弧矢方向的像散像差請參考圖13B、子午方向的像散像差請參考圖13C、畸變像差請參考圖13D。第四實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'，與位於圓周附近區域的凸面部34'。

第四實施例詳細的光學數據如圖32所示，非球面數據如圖33所示，TTL為5.2838公厘，Fno為2.0，HFOV為90度，系統像高為1.185公厘。特別是：1.第四實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例的鏡頭長度短。2.第四實施例的縱向球差比第一實施例佳。

第五實施例

請參閱圖14，例示本發明光學成像鏡頭1的第五實施例。第五實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖15A、弧矢方向的像散像差請參考圖15B、子午方向的像散像差請參考圖15C、畸變像差請參考圖15D。第五實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第二透鏡20的物側面21具有位於圓周附近區域的凸面部24'，第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'，與位於圓周附近區域的凸面部34'。

第五實施例詳細的光學數據如圖34所示，非球面數據如圖35所示，TTL為5.4824公厘，Fno為2.0，HFOV為90度，系統像高為1.155公厘。特別是：1.第五實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例的鏡頭長度短。2.第五實施例的縱向球差比第一實施例佳。

第六實施例

請參閱圖16，例示本發明光學成像鏡頭1的第六實施例。第六實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖17A、弧矢方向的像散像差請參考圖17B、子午方向的像散像差請參考圖17C、畸變像差請參考圖17D。第六實施例之設計與第一實施例類似，不同之處在於，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'。

第六實施例詳細的光學數據如圖36所示，非球面數據則如圖37所示，TTL為6.8982公厘，Fno為2.2，HFOV為90度，系統像高為1.043公厘。特別是：1.第六實施例的縱向球差比第一實施例佳。2.第六實施例的光圈Fno比第一實施例大。3.第六實施例的像差比第一實施例佳。

第七實施例

請參閱圖18，例示本發明光學成像鏡頭1的第七實施例。第七實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖19A、弧矢方向的像散像差請參考圖19B、子午方向的像散像差請參考圖19C、畸變像差請參考圖19D。第七實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'，與位於圓周附近區域的凸面部34'。

第七實施例詳細的光學數據如圖38所示，非球面數據如圖39所示，TTL為5.4489公厘，Fno為2.0，HFOV為90度，系統像高為1.156公厘。特別是：1.第七實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例短。2.第七實施例的縱向球差比第一實施例佳。3.第七實施例的像差比第一實施例佳。

第八實施例

請參閱圖20，例示本發明光學成像鏡頭1的第八實施例。第八實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖21A、弧矢方向的像散像差請參考圖21B、子午方向的像散像差請參考圖21C、畸變像差請參考圖21D。第八實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數、或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第二透鏡20的物側面21具有位於圓周附近區域的凸面部24'，與第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'。

第八實施例詳細的光學數據如圖40所示，非球面數據如圖41所示，TTL為5.7005公厘，Fno為2.2，HFOV為90度，系統像高為1.135公厘。特別是：1.第八實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例的鏡頭長度短。2.第八實施例的光圈Fno比第一實施例大。3.第八實施例的縱向球差比第一實施例佳。4.第八實施例的像差比第一實施例佳。

第九實施例

請參閱圖22，例示本發明光學成像鏡頭1的第九實施例。第九實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖23A、弧矢方向的像散像差請參考圖23B、子午方向的像散像差請參考圖23C、畸變像差請參考圖23D。第九實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間，以及第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'。

第九實施例詳細的光學數據如圖42所示，非球面數據如圖43所示，TTL為5.3347公厘，Fno為2.0，HFOV為90度，系統像高為1.194公厘。特別是：1.第九實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例短。2.第九實施例的縱向球差比第一實施例佳。3.第九實施例的像差比第一實施例佳。

第十實施例

請參閱圖24，例示本發明光學成像鏡頭1的第十實施例。第十實施例在成像面71上的縱向球差請參考圖25A、弧矢方向的像散像差請參考圖25B、子午方向的像散像差請參考圖25C、畸變像差請參考圖25D。第十實施例之設計與第一實施例類似，僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面係數或是後焦距等相關參數有別，光圈80是設置在第一透鏡10與第二透鏡20之間，以及第一透鏡10朝向物側2的物側面11具有位於光軸附近區域的凹面部13'，第二透鏡20的物側面21具有位於光軸附近區域的凸面部23'以及位於圓周附近區域的凸面部24'，第三透鏡30的物側面31具有位於光軸附近區域的凸面部33'，與位於圓周附近區域的凸面部34'。

第十實施例詳細的光學數據如圖44所示，非球面數據如圖45所示，TTL為4.8042公厘，Fno為2.2，HFOV為90度，系統像高為1.868公厘。特別是：1.第十實施例的鏡頭長度TTL比第一實施例的鏡頭長度短。2.第十實施例的光圈Fno比第一實施例大。

另外，各實施例之重要參數則分別整理於圖46與圖47中。其中G4F代表第四透鏡40到濾光片70之間在光軸4上的間隙寬度、TF代表濾光片70在光軸4上的厚度、GFP代表濾光片70的像側面到成像面71之間在光軸4上的間隙寬度、BFL為第四透鏡40的像側面42至成像面71在光軸4上的長度、即BFL=G4F+TF+GFP。

申請人發現，本案的透鏡配置，有以下的特徵，以及可以達成的對應功效：

1. 光圈80設置於第一透鏡10與第三透鏡30之間，配合第一透鏡10具有負屈光率、第二透鏡20具有負屈光率，並且第二透鏡20的像側面22位於光軸附近區域具有凹面部26，有利於增加半視角，而不影響光圈值與像高。較佳者，光圈80是設置在第二透鏡20與第三透鏡30之間。第三透鏡30的物側面31與像側面32至少其中之一為非球面，有利於修正前兩透鏡產生的像差。第四透鏡40的物側面41位於光軸附近區域具有凹面部43，有利於修正第三透鏡30產生的像差。

2. 當滿足45≦υ1≦65條件式時，有利於選擇阿貝係數介於45~65材料的透鏡，以增加半視角的同時，降低第一透鏡10的色像差。

3. 當滿足18≦υ4≦35條件式時，有利於選擇阿貝係數介於18~35材料的透鏡，以修正第四透鏡40所產生的色像差，以及協助調整整個光學成像鏡頭1的色像差。

對於以下條件式，目的是為使系統焦距與光學各參數維持一適當值，避免任一參數過大而不利於該目鏡光學系統整體之像差的修正，或是避免任一參數過小而影響組裝或是提高製造上之困難度。

（a） （EFL+ALT）/BFL≦2.40，較佳者0.85≦（EFL+ALT）/BFL≦2.40；

（b） （EFL+AAG）/（T2+T4）≦2.80，較佳者0.95≦（EFL+AAG）/（T2+T4）≦2.80。

對於以下條件式，目的為使各透鏡的厚度與間隔維持一適當值，避免任一參數過大而不利於該光學成像鏡頭整體之薄型化，或是避免任一參數過小而影響組裝或是提高製造上之困難度。

（c） （G12+G23）/T1≦4.20，較佳者0.35≦（G12+G23）/T1≦4.20；

（d） （G12+G23）/T2≦4.20，較佳者0.7≦（G12+G23）/T2≦4.20；

（e） （G23+G34+T4）/T2≦5.50，較佳者1.33≦（G23+G34+T4）/T2≦5.50；

（f） （T2+G23）/T1≦3.20，較佳者0.62≦（T2+G23）/T1≦3.20；

（g） （T3+G23）/T4≦2.60，較佳者0.84≦（T3+G23）/T4≦2.60；

（h） （T4+G23）/T3≦3.30，較佳者0.57≦（T4+G23）/T3≦3.30；

（i） （T1+G34）/G12≦4.50，較佳者1≦（T1+G34）/G12≦4.50；

（j） （T3+G34）/T1≦3.20，較佳者0.6≦（T3+G34）/T1≦3.20；

（k） （G12+G23）/T4≦2.00，較佳者0.6≦（G12+G23）/T4≦2.00；

（l） （G12+G34）/T2≦4.00，較佳者0.3≦（G12+G34）/T2≦4.00；

（m） （T1+G23）/T3≦2.60，較佳者0.67≦（T1+G23）/T3≦2.60；

（n） （T2+G23）/G12≦7.00，較佳者1.09≦（T2+G23）/G12≦7.00；

（o） （T3+G23）/T1≦3.20，較佳者0.64≦（T3+G23）/T1≦3.20；

（p） （T4+G23）/T2≦3.60，較佳者1.11≦（T4+G23）/T2≦3.60；

（q） （T4+G34）/G12≦3.60，較佳者0.52≦（T4+G34）/G12≦3.60；

（r） （T3+G34）/G12≦2.80，較佳者1≦（T3+G34）/G12≦2.80。

此外，另可選擇實施例參數之任意組合關係增加鏡頭限制，以利於本發明相同架構的鏡頭設計。

有鑑於光學系統設計的不可預測性，在本發明的架構之下，符合上述條件式能較佳地使本發明望遠鏡頭長度縮短、可用光圈增大、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。

前述所列之示例性限定關係式，亦可任意選擇性地合併不等數量施用於本發明之實施態樣中，並不限於此。在實施本發明時，除了前述關係式之外，亦可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結構，以加強對系統性能及／或解析度的控制，舉例來說，第一透鏡的物側面上可選擇性地額外形成有一位於光軸附近區域的凸面部。須注意的是，此些細節需在無衝突之情況之下，選擇性地合併施用於本發明之其他實施例當中。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧光學成像鏡頭
2‧‧‧物側
3‧‧‧像側
4‧‧‧光軸
10‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧物側面
12‧‧‧像側面
13‧‧‧凸面部
13'‧‧‧凹面部
14‧‧‧凸面部
16‧‧‧凹面部
17‧‧‧凹面部
20‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧物側面
22‧‧‧像側面
23‧‧‧凹面部
23'‧‧‧凸面部
24‧‧‧凹面部
24'‧‧‧凸面部
26‧‧‧凹面部
27‧‧‧凹面部
30‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
33‧‧‧凹面部
33'‧‧‧凸面部
34‧‧‧凹面部
34'‧‧‧凸面部
36‧‧‧凸面部
37‧‧‧凸面部
40‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
43‧‧‧凹面部
44‧‧‧凹面部
44'‧‧‧凸面部
46‧‧‧凸面部
47‧‧‧凸面部
70‧‧‧濾光片
71‧‧‧成像面
80‧‧‧光圈‧‧‧T1~T4‧‧‧各透鏡中心厚度
I‧‧‧光軸
A~C‧‧‧區域
E‧‧‧延伸部
Lc‧‧‧主光線
Lm‧‧‧邊緣光線

圖1至圖5繪示本發明光學成像鏡頭判斷曲率形狀方法之示意圖。 第6圖繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第一實施例之示意圖。 圖7A繪示第一實施例在成像面上的縱向球差。 圖7B繪示第一實施例在弧矢方向的像散像差。 圖7C繪示第一實施例在子午方向的像散像差。 圖7D繪示第一實施例的畸變像差。 圖8繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第二實施例之示意圖。 圖9A繪示第二實施例在成像面上的縱向球差。 圖9B繪示第二實施例在弧矢方向的像散像差。 圖9C繪示第二實施例在子午方向的像散像差。 圖9D繪示第二實施例的畸變像差。 圖10繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第三實施例之示意圖。 圖11A繪示第三實施例在成像面上的縱向球差。 圖11B繪示第三實施例在弧矢方向的像散像差。 圖11C繪示第三實施例在子午方向的像散像差。 圖11D繪示第三實施例的畸變像差。 圖12繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第四實施例之示意圖。 圖13A繪示第四實施例在成像面上的縱向球差。 圖13B繪示第四實施例在弧矢方向的像散像差。 圖13C繪示第四實施例在子午方向的像散像差。 圖13D繪示第四實施例的畸變像差。 圖14繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第五實施例之示意圖。 圖15A繪示第五實施例在成像面上的縱向球差。 圖15B繪示第五實施例在弧矢方向的像散像差。 圖15C繪示第五實施例在子午方向的像散像差。 圖15D繪示第五實施例的畸變像差。 圖16繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第六實施例之示意圖。 圖17A繪示第六實施例在成像面上的縱向球差。 圖17B繪示第六實施例在弧矢方向的像散像差。 圖17C繪示第六實施例在子午方向的像散像差。 圖17D繪示第六實施例的畸變像差。 圖18繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第七實施例之示意圖。 圖19A繪示第七實施例在成像面上的縱向球差。 圖19B繪示第七實施例在弧矢方向的像散像差。 圖19C繪示第七實施例在子午方向的像散像差。 圖19D繪示第七實施例的畸變像差。 圖20繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第八實施例之示意圖。 圖21A繪示第八實施例在成像面上的縱向球差。 圖21B繪示第八實施例在弧矢方向的像散像差。 圖21C繪示第八實施例在子午方向的像散像差。 圖21D繪示第八實施例的畸變像差。 圖22繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第九實施例之示意圖。 圖23A繪示第九實施例在成像面上的縱向球差。 圖23B繪示第九實施例在弧矢方向的像散像差。 圖23C繪示第九實施例在子午方向的像散像差。 圖23D繪示第九實施例的畸變像差。 圖24繪示本發明四片式光學成像鏡頭的第十實施例之示意圖。 圖25A繪示第十實施例在成像面上的縱向球差。 圖25B繪示第十實施例在弧矢方向的像散像差。 圖25C繪示第十實施例在子午方向的像散像差。 圖25D繪示第十實施例的畸變像差。 圖26表示第一實施例詳細的光學數據。 圖27表示第一實施例詳細的非球面數據。 圖28表示第二實施例詳細的光學數據。 圖29表示第二實施例詳細的非球面數據。 圖30表示第三實施例詳細的光學數據。 圖31表示第三實施例詳細的非球面數據。 圖32表示第四實施例詳細的光學數據。 圖33表示第四實施例詳細的非球面數據。 圖34表示第五實施例詳細的光學數據。 圖35表示第五實施例詳細的非球面數據。 圖36表示第六實施例詳細的光學數據。 圖37表示第六實施例詳細的非球面數據。 圖38表示第七實施例詳細的光學數據。 圖39表示第七實施例詳細的非球面數據。 圖40表示第八實施例詳細的光學數據。 圖41表示第八實施例詳細的非球面數據。 圖42表示第九實施例詳細的光學數據。 圖43表示第九實施例詳細的非球面數據。 圖44表示第十實施例詳細的光學數據。 圖45表示第十實施例詳細的非球面數據。 圖46表示各實施例之重要參數。 圖47表示各實施例之重要參數。

1‧‧‧光學成像鏡頭

2‧‧‧物側

3‧‧‧像側

4‧‧‧光軸

10‧‧‧第一透鏡

11‧‧‧物側面

12‧‧‧像側面

13‧‧‧凸面部

14‧‧‧凸面部

16‧‧‧凹面部

17‧‧‧凹面部

20‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧物側面

22‧‧‧像側面

23‧‧‧凹面部

24‧‧‧凹面部

26‧‧‧凹面部

27‧‧‧凹面部

30‧‧‧第三透鏡

31‧‧‧物側面

32‧‧‧像側面

33‧‧‧凹面部

34‧‧‧凹面部

36‧‧‧凸面部

37‧‧‧凸面部

40‧‧‧第四透鏡

41‧‧‧物側面

42‧‧‧像側面

43‧‧‧凹面部

44‧‧‧凹面部

46‧‧‧凸面部

47‧‧‧凸面部

70‧‧‧濾光片

71‧‧‧成像面

80‧‧‧光圈

T1~T4‧‧‧各透鏡中心厚度

Claims (20)

1. 一種光學成像鏡頭，從一物側至一像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡以及一第四透鏡，各透鏡分別具有朝向該物側的一物側面以及朝向該像側的一像側面，該光學成像鏡頭包含： 該第一透鏡具有負屈光率； 該第二透鏡具有負屈光率，且該第二透鏡的該像側面具有位於光軸附近區域的一凹面部； 該第三透鏡的該物側面與該像側面至少其中之一為非球面；以及 該第四透鏡的該物側面具有位於光軸附近區域的一凹面部； 其中該光學成像鏡頭只有上述四片具有屈光率的透鏡，並包含一光圈位於該第一透鏡與該第三透鏡之間，υ1為該第一透鏡的阿貝係數（Abbe number），並且滿足以下條件式：45≦υ1≦65。
2. 一種光學成像鏡頭，從一物側至一像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡以及一第四透鏡，各透鏡分別具有朝向該物側的一物側面以及朝向該像側的一像側面，該光學成像鏡頭包含： 該第一透鏡具有負屈光率； 該第二透鏡具有負屈光率，且該第二透鏡的該像側面具有位於光軸附近區域的一凹面部； 該第三透鏡的該物側面與該像側面至少其中之一為非球面；以及 該第四透鏡的該物側面具有位於光軸附近區域的一凹面部； 其中該光學成像鏡頭只有上述四片具有屈光率的透鏡，並包含一光圈位於該第一透鏡與該第三透鏡之間，υ4為該第四透鏡的阿貝係數，並且滿足以下條件式：18≦υ4≦35。
3. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、ALT為該第一透鏡到該第四透鏡在該光軸上的四個透鏡之中心厚度總和、又BFL為該第四透鏡的該像側面至一成像面在該光軸上的長度，並且滿足（EFL+ALT）/BFL≦2.40。
4. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（G12+G23）/T1≦4.20。
5. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（G12+G23）/T2≦4.20。
6. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23、又該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G34，並且滿足（G23+G34+T4）/T2≦5.50。
7. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（T2+G23）/T1≦3.20。
8. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（T3+G23）/T4≦2.60。
9. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（T4+G23）/T3≦3.30。
10. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、又該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G34，並且滿足（T1+G34）/G12≦4.50。
11. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1、該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3、又該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G34，並且滿足（T3+G34）/T1≦3.20。
12. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該光學鏡頭系統有效焦距為EFL、該第一透鏡到該第四透鏡在該光軸上的三個空氣間隙總和為AAG、該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、又該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4，並且滿足（EFL+AAG）/（T2+T4）≦2.80。
13. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（G12+G23）/T4≦2.00。
14. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、又該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G34，並且滿足（G12+G34）/T2≦4.00。
15. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1、該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（T1+G23）/T3≦2.60。
16. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（T2+G23）/G12≦7.00。
17. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中第一透鏡在該光軸上的中心厚度為T1、該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（T3+G23）/T1≦3.20。
18. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在該光軸上的中心厚度為T2、該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4、又該第二透鏡與該第三透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G23，並且滿足（T4+G23）/T2≦3.60。
19. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第四透鏡在該光軸上的中心厚度為T4、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、又該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G34，並且滿足（T4+G34）/G12≦3.60。
20. 如請求項1或2其中任一項之光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在該光軸上的中心厚度為T3、該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的一空氣間隙為G12、又該第三透鏡與該第四透鏡在該光軸上的一空氣間隙為G34，並且滿足（T3+G34）/G12≦2.80。