TWI601978B - 光學成像鏡頭（一） - Google Patents

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TWI601978B TW105122646A TW105122646A TWI601978B TW I601978 B TWI601978 B TW I601978B TW 105122646 A TW105122646 A TW 105122646A TW 105122646 A TW105122646 A TW 105122646A TW I601978 B TWI601978 B TW I601978B
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玉晶光電股份有限公司
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Description

光學成像鏡頭(一)
本發明有關於一種光學成像鏡頭，尤指一種四片式光學成像鏡頭。
消費性電子產品的規格日新月異，追求輕薄短小的腳步也未曾放慢，因此光學鏡頭等電子產品的關鍵零組件在規格上也必須持續提升，以符合消費者的需求。而光學鏡頭最重要的特性除了成像品質與體積以外，提升視場角度也日趨重要。光學鏡頭的應用不只僅限於拍攝影像與錄影，還加上環境監視、行車紀錄攝影等需求。
然而，光學鏡頭設計並非單純將成像品質佳的鏡頭等比例縮小就能製作出兼具成像品質與微型化的光學鏡頭，設計過程不僅牽涉到材料特性，還必須考量到製作、組裝良率等生產面的實際問題。因此，微型化鏡頭的技術難度明顯高出傳統鏡頭，故如何製作出符合消費性電子產品需求的光學鏡頭，並持續提升其成像品質，長久以來一直是本領域產、官、學界所持續精進的目標。
本發明之目的為提供一種光學成像鏡頭，透過控制各透鏡的凹凸曲面排列來縮減光學透鏡的系統長度，且同時維持足夠之光學性能。
依據本發明一實施例，提供一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、及一第四透鏡，每一透鏡都具有屈光率，而且具有一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面。
本發明的光學成像鏡頭主要用於拍攝影像及錄影，此外更可應用於可攜式電子產品，例如：手機、相機、平板電腦、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、車用攝影裝置、虛擬實境追蹤器(Virtual Reality(VR)Tracker)
本發明定義以下參數：T1代表第一透鏡在光軸上的厚度；G12代表第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度；光圈到下一個相鄰透鏡物側面在光軸上的距離為TA(負號表示該距離方向朝向物側)；T2代表第二透鏡在光軸上的厚度；G23代表第二透鏡與第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度；T3代表第三透鏡在光軸上的厚度；G34代表第三透鏡與第四透鏡之間在光軸上的空氣間隙寬度；T4代表第四透鏡在光軸上的厚度；G4C代表第四透鏡之像側面至保護鏡片之物側面在光軸上的距離；TC代表保護鏡片在光軸上的厚度、GCP代表保護鏡片像側面至成像面在光軸上的距離；f1代表第一透鏡的焦距；f2代表第二透鏡的焦距；f3代表第三透鏡的焦距；f4代表第四透鏡的焦距；n1代表第一透鏡的折射率；n2代表第二透鏡的折射率；n3代表第三透鏡的折射率；n4代表第四透鏡的折射率；v1代表第一透鏡的阿貝數(abbe number)；v2代表第二透鏡的阿貝數；v3代表第三透鏡的阿貝數；v4代表第四透鏡的阿貝數；EFL代表光學成像鏡頭的有效焦距；TTL代表第一透鏡之物側面至一成像面在光軸上的距離；TL代表第一透鏡之物側面至第四透鏡之像側面在光軸上的距離；ALT代表第一透鏡至第四透鏡在光軸上的四片透鏡厚度總和(即T1、T2、T3、T4之和)；AAG代表第一透鏡至第四透鏡之間在光軸上的三個空氣間隙寬度總和(即G12、G23、G34之和)；BFL代表光學成像鏡頭的後焦距，即第四透鏡之像側面至成像面在光軸上的距離(即G4C、TC、GCP之和)。
本發明的一實施例提供一種光學成像鏡頭，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，其像側面光軸區域為凹面；一第二透鏡，該第二透鏡具有正屈光率；一第三透鏡，其物側面圓周區域為凸面且該第三透鏡像側面圓周區域為凸面；一第四透鏡，其像側面光軸區域為凹面；及只有上述透鏡具有屈光率，並符合下列條件式：ALT/AAG≦1.25。
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12‧‧‧光學成像鏡頭
100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200‧‧‧光圈
110,210,310,410,510,610,710,810,910,1010,1110,1210‧‧‧第一透鏡
120,220,320,420,520,620,720,820,920,1020,1120,1220‧‧‧第二透鏡
130,230,330,430,530,630,730,830,930,1030,1130,1230‧‧‧第三透鏡
140,240,340,440,540,640,740,840,940,1040,1140,1240‧‧‧第四透鏡
150,250,350,450,550,650,750,850,950,1050,1150,1250‧‧‧保護鏡片
160,260,360,460,560,660,760,860,960,1060,1160,1260‧‧‧成像面
111,121,131,141,151,211,221,231,241,251,311,321,331,341,351,411,421,431,441,451,511,521,531,541,551,611,621,631,641,651,711,721,731,741,751,811,821,831,841,851,911,921,931,941,951,1011,1021,1031,1041,1051,1111,1121,1131,1141,1151,1211,1221,1231,1241,1251‧‧‧物側面
112,122,132,142,152,212,222,232,242,252,312,322,332,342,352,412,422,432,442,452,512,522,532,542,552,612,622,632,642,652,712,722,732,742,752,812,822,832,842,852,912,922,932,942,952,1012,1022,1032,1042,1052,1112,1122,1132,1142,1152,1212,1222,1232,1242,1252‧‧‧像側面
1111,1211,1221,1311,1321,6411,7411,8411,10411,11411,12411‧‧‧光軸附近區域的凸面部
1112,1222,1312,1322,1422‧‧‧圓周附近區域的凸面部
1121,1411,1421,2211,3211,4211,5211,6211,7211,8211,9211,10211,11211,12211‧‧‧光軸附近區域的凹面部
1122,1212,1412‧‧‧圓周附近區域的凹面部
d1,d2,d3,d4,d5‧‧‧空氣間隙
A1‧‧‧物側
A2‧‧‧像側
圖1繪示本發明一實施例之透鏡之剖視圖。
圖2繪示透鏡面形與光線焦點的關係示意圖。
圖3繪示第一範例的透鏡面形與有效半徑的關係圖。
圖4繪示第二範例的透鏡面形與有效半徑的關係圖。
圖5繪示第三範例的透鏡面形與有效半徑的關係圖。
圖6繪示本發明第一實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖7繪示本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖8繪示本發明第一實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖9繪示本發明第一實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖10繪示本發明第二實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖11繪示本發明第二實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖12繪示本發明第二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖13繪示本發明第二實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖14繪示本發明第三實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖15繪示本發明第三實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖16繪示本發明第三實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖17繪示本發明第三實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖18繪示本發明第四實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視 圖。
圖19繪示本發明第四實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖20繪示本發明第四實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖21繪示本發明第四實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖22繪示本發明第五實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖23繪示本發明第五實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖24繪示本發明第五實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖25繪示本發明第五實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖26繪示本發明第六實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖27繪示本發明第六實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖28繪示本發明第六實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖29繪示本發明第六實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖30繪示本發明第七實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖31繪示本發明第七實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖32繪示本發明第七實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖33繪示本發明第七實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖34繪示本發明第八實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖35繪示本發明第八實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖36繪示本發明第八實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖37繪示本發明第八實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖38繪示本發明第九實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖39繪示本發明第九實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖40繪示本發明第九實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖41繪示本發明第九實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖42繪示本發明第十實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖43繪示本發明第十實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖44繪示本發明第十實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖45繪示本發明第十實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖46繪示本發明第十一實施例之四片式光學成像鏡之剖視圖。
圖47繪示本發明第十一實施例之光學成像鏡頭之縱向球差 與各像差之示意圖。
圖48繪示本發明第十一實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖49繪示本發明第十一實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖50繪示本發明第十二實施例之四片式光學成像鏡頭之剖視圖。
圖51繪示本發明第十二實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各像差之示意圖。
圖52繪示本發明第十二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之光學參數之示意圖。
圖53繪示本發明第十二實施例之光學成像鏡頭之非球面參數之示意圖。
圖54A與圖54B繪示本發明十二個實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34的參數示意圖。
為進一步說明各實施例，本發明乃提供有圖式。此些圖式乃為本發明揭露內容之一部分，其主要係用以說明實施例，並可配合說明書之相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域具有通常知識者應能理解其他可能的實施方式以及本發明之優點。圖中的元件並未按比例繪製，而類似的元件符號通常用來表示類似的元件。
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，如第1圖所示，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：
1、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。
2、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。
3、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%。
如圖3所示，第一範例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。
如圖4所示，第二範例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。
如圖5所示，第三範例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。
本發明之光學成像鏡頭，乃是一定焦鏡頭，且是由從物側至像側沿一光軸依序設置之一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、及一第四透鏡所構成，每一透鏡都具有屈光率，而且具有一朝向物側且使成像光線通過的物側面及一朝向像側且使成像光線通過的像側面。本發明之光學成像鏡頭總共只有前述四片具有屈光率的透鏡，透過設計各透鏡之細部特徵，而可提供較短的光學成像鏡頭長度及良好的光學性能。本發明之光學成像鏡頭更包括一光圈，其可設置於第二與三透鏡之間或者第二透鏡之物側面。
在實施本發明時，除了上述條件式之外，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。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，並不限於此。
為了說明本發明確實在提供良好的光學性能的同時，也能提供寬廣的拍攝角度，以下提供十二個實施例以及其詳細的光學參數。
共同參閱圖6至圖9，圖6繪示本發明第一實施例之四片式光學成像鏡頭1之剖視圖，圖7繪示本發明第一實施例之光學成像鏡頭1之縱向球差與各種像差之示意圖，圖8繪示本發明第一實施例之光學成像鏡頭1之光學參數之示意圖，其中有效焦距以EFL表示，圖9繪示本發明第一實施例之光學成像鏡頭1之各透鏡之非球面參數之示意圖。
如圖6所示，光學成像鏡頭1從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡110、一第二透鏡120、一光圈100(aperture stop)、一第三透鏡130、及一第四透鏡140。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、及第四透鏡140分別具有朝向物側A1的物側面111、121、131、141。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、及第四透鏡140分別具有朝向像側A2的像側面112、122、132、142。光學成像鏡頭1更包括一保護鏡片150及一影像感測器的成像面160，保護鏡片150與成像面160均設於光學成像鏡頭1的像側A2，其中保護鏡片150設於第四透鏡140與成像面160之間。第一透鏡110、第二透鏡120、及第四透鏡140的材質為塑膠，而第三透鏡130與保護鏡片150的材質為玻璃。
正常操作下，光學成像鏡頭1的每一透鏡之間的間隙不變，意即光學成像鏡頭1為定焦鏡頭。
第一透鏡110具有負屈光率，物側面111為一凸面，其包括一位於光軸附近區域的凸面部1111及一位於圓周附近區域的凸面部1112。像側面112為一凹面，其包括一位於光軸附近區域的凹面部1121及一位於圓周附近區域的凹面部1122。物側面111為球面，而像側面112為非球面。
第二透鏡120具有正屈光率，物側面121包括一位於光軸附近區域的凸面部1211及一位於圓周附近區域的凹面部1212。像側面122為一凸面，其包括一位於光軸附近區域的凸面部1221及一位於圓周附近區域的凸面部1222。物側面121與像側面122均為非球面。
第三透鏡130具有正屈光率。物側面131為一凸面，其包括一位於光軸附近區域的凸面部1311以及一位於圓周附近區域的凸面部1312。 像側面132為一凸面，其包括一位於光軸附近區域的凸面部1321及一位於圓周附近區域的凸面部1322。物側面131與像側面132均為球面。
第四透鏡140具有負屈光率。物側面141為一凹面，其包括一位於光軸附近區域的凹面部1411以及一位於圓周附近區域的凹面部1412。像側面142包括一位於光軸附近區域的凹面部1421及一位於圓周附近區域的凸面部1422。物側面141與像側面142皆為非球面。
在本實施例中，第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、保護鏡片150與成像面160之間皆存在空氣間隙，例如：第一透鏡110與第二透鏡120之間存在一空氣間隙d1；第二透鏡120與第三透鏡130之間存在一空氣間隙d2；第三透鏡130與第四透鏡140之間存在一空氣間隙d3；第四透鏡140與保護鏡片150之間存在一空氣間隙d4；以及保護鏡片150與成像面160之間存在一空氣間隙d5。然而，在其他實施例中，亦可不具有前述其中任一空氣間隙，例如將兩個相對的透鏡的表面輪廓設計為彼此相應且可彼此貼合以消除兩個透鏡之間的空氣間隙。由此可知，空氣間隙d1即為G12、空氣間隙d2即為G23、空氣間隙d3即為G34，空氣間隙d1、d2、d3的和即為AAG。
本實施例之光學成像鏡頭1中的各透鏡之光學參數及空氣間隙寬度，請參考圖8。關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數，請參考圖54。
須注意的是，本實施例之光學成像鏡頭1從第一透鏡110之物側面111至成像面160在光軸上之長度為9.591mm，像高為2.127mm。
第一透鏡110的像側面112、第二透鏡120的物側面121及像側面122、以及第四透鏡140的物側面141及像側面142皆依下列非球面曲線公 式來定義：
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為錐面係數(Conic Constant)；a i 為第i階非球面係數。
各個非球面參數之詳細數據請一併參考第9圖。
圖7(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在±0.012mm，的確明顯改善光學成像鏡頭1的像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖7(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖7(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±0.01mm，在子午方向上的像散像差在±0.03mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖7(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
此外，相較於現有光學成像鏡頭，本實施例的光學成像鏡頭1的總長度縮短至9.591mm，且有效地消除像差並且提供較佳成像品質。因此，本實施例的光學成像鏡頭1在達成縮短總長度的目標時，同時仍維持良好光學性能。
參考圖10至圖13，圖10繪示本發明第二實施例之光學成像鏡頭2之剖視圖，圖11繪示本發明第二實施例之光學成像鏡頭2之縱向球差與各像差之示意圖，圖12繪示本發明第二實施例之光學成像鏡頭2之光學參數之示意圖，圖13繪示本發明第二實施例之光學成像鏡頭2之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中，使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為2，例如第三透鏡之物側面為231，第三透鏡之像側面為232，其它元件之標號在此不再贅述。如圖10所示，光學 成像鏡頭2從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡210、一第二透鏡220、一光圈200、一第三透鏡230及一第四透鏡240。
朝向物側A1的物側面211、231、241及朝向像側A2的像側面212、222、232、242之凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第二實施例的各曲率半徑、每個透鏡之厚度與非球面參數、後焦距、以及物側面221之凹凸配置與第一實施例不同。為了更清楚顯示圖面，以下每個實施例的透鏡表面凹凸配置的特徵，僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說，第二透鏡220的物側面221包含一位於光軸附近區域的凹面部2211。
本實施例之光學成像鏡頭2的各透鏡之光學參數及空氣間隙寬度，請參考圖10。關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數，請參考圖54A。
第一透鏡210的物側面211至成像面260在光軸上的距離(TTL)為9.509mm，而光學成像透鏡2之像高為2.114mm。
圖11(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在±0.004mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖11(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖11(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量約在±15um，在子午方向上的像散像差在±13um。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖11(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第二實施例之TTL較短，半視場角(HFOV)較大，像差較小因此成像品質較高。此外，因為第二實施例之製造工序較簡單，所以良率較高。
參考圖14至圖17，其中圖14繪示本發明第三實施例之光學成像鏡頭3之剖視圖，圖15繪示本發明第三實施例之光學成像鏡頭3之縱向球差及各像差之示意圖，圖16繪示本發明第三實施例之光學成像鏡頭3之光學參數之示意圖，圖17繪示本發明第三實施例之光學成像鏡頭3之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中，使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為3，例如第三透鏡之物側面為331，第三透鏡之像側面為332，其它元件標號在此不再贅述。
如圖14所示，本實施例之光學成像鏡頭3從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡310、一第二透鏡320、一光圈300、一第三透鏡330及一第四透鏡340。
第三實施例之朝向物側A1的物側面311、331、341及朝向像側A2的像側面312、322、332、342等透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第三實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度與非球面參數、後焦距、以及物側面321之凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於，第二透鏡320的物側面321包含一位於光軸附近區域的凹面部3211。
關於本實施例之光學成像鏡頭3的各透鏡之光學參數及空氣間隙寬度，請參考圖16。關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數，請參考圖54A。
第一透鏡310的物側面311至成像面360在光軸上的距離(TTL)為6.020mm，而光學成像透鏡3之像高為1.803mm。
圖15(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在±0.012mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所 形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖15(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖15(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±0.025mm，在子午方向上的像散像差在±0.02mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖15(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差在±40%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第三實施例之TTL較短，像差較小因此成像品質較高，光圈300較小。此外，因為第三實施例之製造工序較簡單，所以良率較高。
參考圖18至圖21，其中圖18繪示本發明第四實施例之光學成像鏡頭4之剖視圖，圖19繪示本發明第四實施例之光學成像鏡頭4之縱向球差與各像差之示意圖，圖20繪示本發明第四實施例之光學成像鏡頭4之光學參數之示意圖，圖21繪示本發明第四實施例之光學成像鏡頭4之各透鏡之非球面參數的示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為4，例如第三透鏡之物側面為431，第三透鏡之像側面為432，其它元件標號在此不再贅述。
如圖18所示，本實施例之光學成像鏡頭4從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡410、一第二透鏡420、一光圈400、一第三透鏡430及一第四透鏡440。
第四實施例之朝向物側A1的物側面411、431、441及朝向像側A2的像側面412、422、432、442等透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第四實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度與非球面參數、後焦距、以及物側面421之凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之 處的標號。詳細地說差異在於本實施例的第二透鏡420之物側面421包括一位於光軸附近區域的凹面部4211。
關於本實施例之光學成像鏡頭4的各透鏡之光學參數及各空氣間隙寬度，請參考圖20，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54A。
第一透鏡410的物側面411至成像面460在光軸上的距離(TTL)約為11.95mm，而光學成像透鏡4之像高為2.112mm。
圖19(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在±0.0047mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖19(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖19(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±8.2um，在子午方向上的像散像差在±10um。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖19(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第四實施例之半視場角(HFOV)較大，像差較小因此成像品質較高。此外，因為第四實施例之製造工序較簡單，所以良率較高。
另請一併參考圖22至圖25，其中圖22繪示本發明第五實施例之光學成像鏡頭5之剖視圖，圖23繪示本發明第五實施例之光學成像鏡頭5之縱向球差與各像差之示意圖，圖24繪示本發明第五實施例之光學成像鏡頭5之光學參數之示意圖，圖25繪示本發明第五實施例之光學成像鏡頭5之 各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為5，例如第三透鏡之物側面為531，第三透鏡之像側面為532，其它元件標號在此不再贅述。如圖22所示，本實施例之光學成像鏡頭5從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡510、一第二透鏡520、一光圈500、一第三透鏡530及一第四透鏡540。
第五實施例之朝向物側A1的物側面511、531、541及朝向像側A2的像側面512、522、532、542的透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第五實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、以及物側面521的凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡520的物側面521包含一位於光軸附近區域的凹面部5211。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭5的各透鏡之光學參數及各空氣間隙之寬度，請參考圖24，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54A。
第一透鏡510的物側面511至成像面560在光軸上的距離(TTL)為8.731mm，而光學成像透鏡5之像高為2.097mm。
圖23(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在±0.007mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖23(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖23(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量約在±15um，在子午方向上的像散像差在± 13um。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖23(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第五實施例之TTL較短，像差較小因此成像品質較高。此外，因為製造工序較簡單，所以第五實施例之良率較高。
另請一併參考圖26至圖29，其中圖26繪示本發明第六實施例之光學成像鏡頭6之剖視圖，圖27繪示本發明第六實施例之光學成像鏡頭6之縱向球差與各像差之示意圖，圖28繪示本發明第六實施例之光學成像鏡頭6之光學參數之示意圖，圖29繪示本發明第六實施例之光學成像鏡頭6之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為6，例如第三透鏡之物側面為631，第三透鏡之像側面為632，其它元件標號在此不再贅述。如圖26所示，本實施例之光學成像鏡頭6從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡610、一第二透鏡620、一光圈600、一第三透鏡630及一第四透鏡640。
第六實施例之朝向物側A1的物側面611、631及朝向像側A2的像側面612、622、632、642的透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第六實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、以及兩個物側面621、641的凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡620的物側面621包含一位於光軸附近區域的凹面部6211，第四透鏡640的物側面641包含一位於光軸附近區域的凸面部6411。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭6的各透鏡之光學參數及各空氣間隙之寬度，請參考圖28，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54A。
第一透鏡610的物側面611至成像面660在光軸上的距離 (TTL)為8.877mm，而光學成像透鏡6之像高為2.637mm。
圖27(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在±0.03mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖27(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖27(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±0.04mm，在子午方向上的像散像差在±0.07mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖27(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第六實施例之TTL較短。此外，因為製造工序較簡單，所以第六實施例之良率較高。
另請一併參考圖30至圖33，其中圖30繪示本發明第七實施例之光學成像鏡頭7之剖視圖，圖31繪示本發明第七實施例之光學成像鏡頭7之縱向球差與各像差之示意圖，圖32繪示本發明第七實施例之光學成像鏡頭7之光學參數之示意圖，圖33繪示本發明第七實施例之光學成像鏡頭7之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為7，例如第三透鏡之物側面為731，第三透鏡之像側面為732，其它元件標號在此不再贅述。如圖30所示，本實施例之光學成像鏡頭7從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡710、一第二透鏡720、一光圈700、一第三透鏡730及一第四透鏡740。
第七實施例之朝向物側A1的物側面711、731及朝向像側A2的像側面712、722、732、742的透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第七實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、 兩個物側面721、741的凹凸配置以及第四透鏡740之屈光率與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡720的物側面721包含一位於光軸附近區域的凹面部7211，第四透鏡740的物側面741包含一位於光軸附近區域的凸面部7411，第四透鏡740具有正屈光率。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭7的各透鏡之光學參數及各空氣間隙之寬度，請參考圖32，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54B。
第一透鏡710的物側面711至成像面760在光軸上的距離(TTL)為10.906mm，而光學成像透鏡7之像高為2.176mm。
圖31(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量約在±0.08mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖31(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖31(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量約在±0.08mm，在子午方向上的像散像差在±0.08mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖31(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第七實施例之HFOV較大，光圈700較小。此外，因為製造工序較簡單，所以第七實施例之良率較高。
另請一併參考圖34至圖37，其中圖34繪示本發明第八實施例之光學成像鏡頭8之剖視圖，圖35繪示本發明第八實施例之光學成像鏡頭8之縱向球差與各像差之示意圖，圖36繪示本發明第八實施例之光學成像鏡頭8之光學參數之示意圖，圖37繪示本發明第八實施例之光學成像鏡頭8之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為8，例如第三透鏡之物側面為831，第三透鏡之像側面為832，其它元件標號在此不再贅述。如圖34所示，本實施例之光學成像鏡頭8從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡810、一第二透鏡820、一光圈800、一第三透鏡830及一第四透鏡840。
第八實施例之朝向物側A1的物側面811、831及朝向像側A2的像側面812、822、832、842的透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第八實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、以及兩個物側面821、841的凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡820的物側面821包含一位於光軸附近區域的凹面部8211，第四透鏡840的物側面841包含一位於光軸附近區域的凸面部8411。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭8的各透鏡之光學參數及各空氣間隙之寬度，請參考圖36，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54B。
第一透鏡810的物側面811至成像面860在光軸上的距離(TTL)為9.890mm，而光學成像透鏡8之像高為2.44mm。
圖35(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量約在±0.0075mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖35(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖35(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量約在±7um，在子午方向上的像散像差在±19um。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖35(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第八實施例之像差較小所以成像品質較高。此外，因為製造工序較簡單，所以第八實施例之良率較高。
另請一併參考圖38至圖41，其中圖38繪示本發明第九實施例之光學成像鏡頭9之剖視圖，圖39繪示本發明第九實施例之光學成像鏡頭9之縱向球差與各像差之示意圖，圖40繪示本發明第九實施例之光學成像鏡頭9之光學參數之示意圖，圖41繪示本發明第九實施例之光學成像鏡頭9之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為9，例如第三透鏡之物側面為931，第三透鏡之像側面為932，其它元件標號在此不再贅述。如圖38所示，本實施例之光學成像鏡頭9從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡910、一第二透鏡920、一光圈900、一第三透鏡930及一第四透鏡940。
第九實施例之朝向物側A1的物側面911、931、941及朝向像側A2的像側面912、922、932、942的透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第九實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、以及物側面921的凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡920的物側面921包含一位於光軸附近區域的凹面部9211。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭9的各透鏡之光學參數及各空 氣間隙之寬度，請參考圖40，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54B。
第一透鏡910的物側面911至成像面960在光軸上的距離(TTL)為9.591mm，而光學成像透鏡9之像高為2.127mm。
圖39(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量約在±0.016mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖39(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖39(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量約在±0.03mm，在子午方向上的像散像差約在±0.03mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖39(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，因為製造工序較簡單，所以第九實施例之良率較高。
另請一併參考圖42至圖45，其中圖42繪示本發明第十實施例之光學成像鏡頭10之剖視圖，圖43繪示本發明第十實施例之光學成像鏡頭10之縱向球差與各像差之示意圖，圖44繪示本發明第十實施例之光學成像鏡頭10之光學參數之示意圖，圖45繪示本發明第十實施例之光學成像鏡頭10之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為10，例如第三透鏡之物側面為1031，第三透鏡之像側面為1032，其它元件標號在此不再贅述。如圖42所示，本實施例之光學成像鏡頭10從物側A1至像側A2依序包括一第 一透鏡1010、一第二透鏡1020、一光圈1000、一第三透鏡1030及一第四透鏡1040。
第十實施例之朝向物側A1的物側面1011、1031及朝向像側A2的像側面1012、1022、1032、1042的透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第十實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、以及兩個物側面1021、1041的凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡1020的物側面1021包含一位於光軸附近區域的凹面部10211，第四透鏡1040的物側面1041包含一位於光軸附近區域的凸面部10411。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭10的各透鏡之光學參數及各空氣間隙之寬度，請參考圖44，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54B。
第一透鏡1010的物側面1011至成像面1060在光軸上的距離(TTL)為8.592mm，而光學成像透鏡10之像高為2.393mm。
圖43(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量約在±0.012mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖43(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖43(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±0.015mm，在子午方向上的像散像差在±0.025mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖43(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸 定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第十實施例之TTL較短，HFOV較大。此外，因為製造工序較簡單，所以第十實施例之良率較高。
另請一併參考圖46至圖49，其中圖46繪示本發明第十一實施例之光學成像鏡頭11之剖視圖，圖47繪示本發明第十一實施例之光學成像鏡頭11之縱向球差與各像差之示意圖，圖48繪示本發明第十一實施例之光學成像鏡頭11之光學參數之示意圖，圖49繪示本發明第十一實施例之光學成像鏡頭11之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為11，例如第三透鏡之物側面為1131，第三透鏡之像側面為1132，其它元件標號在此不再贅述。如圖46所示，本實施例之光學成像鏡頭11從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡1110、一第二透鏡1120、一光圈1100、一第三透鏡1130及一第四透鏡1140。
第十一實施例之朝向物側A1的物側面1111、1131及朝向像側A2的像側面1112、1122、1132、1142的透鏡表面的凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第十一實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、兩個物側面1121、1141的凹凸配置、以及第四透鏡1140之屈光率與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡1120的物側面1121包含一位於光軸附近區域的凹面部11211，第四透鏡1140的物側面1141包含一位於光軸附近區域的凸面部11411，第四透鏡1140具有正屈光率。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭11的各透鏡之光學參數及各空氣間隙之寬度，請參考圖48，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54B。
第一透鏡1110的物側面1111至成像面1160在光軸上的距離 (TTL)為10.755mm，而光學成像透鏡11之像高為2.628mm。
圖47(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在±0.012mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖47(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖47(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量約在±0.015mm，在子午方向上的像散像差約在±0.02mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖47(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差約在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，第十實施例之HFOV較大。此外，因為製造工序較簡單，所以第十一實施例之良率較高。
另請一併參考圖50至圖53，其中圖50繪示本發明第十二實施例之光學成像鏡頭12之剖視圖，圖51繪示本發明第十二實施例之光學成像鏡頭12之縱向球差與各像差之示意圖，圖52繪示本發明第十二實施例之光學成像鏡頭12之光學參數之示意圖，圖53繪示本發明第十二實施例之光學成像鏡頭12之各透鏡之非球面參數之示意圖。在本實施例中使用與第一實施例類似的標號標示出相似的元件，唯在此使用的標號開頭改為12，例如第三透鏡之物側面為1231，第三透鏡之像側面為1232，其它元件標號在此不再贅述。如圖50所示，本實施例之光學成像鏡頭12從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡1210、一光圈1200、一第二透鏡1220、一第三透鏡1230及一第四透鏡1240。
第十二實施例之朝向物側A1的物側面1211、1231及朝向像側A2的像側面1212、1222、1232、1242的透鏡表面的凹凸配置大致上與第 一實施例類似，唯第十二實施例的各曲率半徑、各透鏡之厚度及非球面參數、後焦距、以及兩個物側面1221、1241的凹凸配置與第一實施例不同。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。詳細地說差異在於第二透鏡1220的物側面1221包含一位於光軸附近區域的凹面部12211，第四透鏡1240的物側面1241包含一位於光軸附近區域的凸面部12411。在此為了更清楚顯示圖面，表面凹凸配置的特徵僅標示與第一實施例不同之處，而省略相同之處的標號。
關於本實施例之光學成像鏡頭12的各透鏡之光學參數及各空氣間隙之寬度，請參考圖52，關於T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之參數值，請參考圖54B。
第一透鏡1210的物側面1211至成像面1260在光軸上的距離(TTL)為9.630mm，而光學成像透鏡12之像高為2.125mm。
圖51(a)繪示本實施例的縱向球差(longitudinal spherical aberration)的示意圖，橫軸與縱軸分別表示為焦距與視場。由於離軸光線與成像點之間的偏移量在約±0.005mm，的確明顯改善像差。再者，三種波長所形成的曲線皆很靠近，此情形表示與三種波長有關的離軸光線皆集中在成像點附近，而像差可明顯地被改善。
圖51(b)繪示本實施例的在弧矢方向(sagittal direction)上的像散像差(astigmatism aberration)的示意圖，圖51(c)繪示本實施例的在子午方向(tangential direction)上的像散像差的示意圖，橫軸表示焦距，縱軸表示像高。以三種波長(830nm,850nm,870nm)為例，在弧矢方向上的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±0.025mm，在子午方向上的像散像差在±0.015mm。三種波長所形成的曲線皆很靠近，代表像散像差有明顯的改善。
圖51(d)繪示本實施例的畸變(distortion)像差的示意圖，橫軸定義為百分比，縱軸定義為像高。本實施例的畸變像差在±70%，符合光學系統的成像品質要求。
相較於第一實施例，因為第十二實施例之像差較小所以成像品質較高，光圈1200之位置不同，HFOV較大。此外，因為製造工序較簡單， 所以第十二實施例之良率較高。
圖54A與圖54B統列出以上十二個實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、G4C、TC、GCP、AAG、ALT、BFL、TTL、EFL、TL、ALT/AAG、G34/BFL、TTL/EFL、G12/T2、ALT/G34、TL/G34之值。
依據上述的實施例，很清楚地知道透過對透鏡的凹凸結構之設計，可以縮短光學成像鏡頭之總長度，並且維持良好的光學特性。
因為第一透鏡之像側面包含一個位於光軸附近區域的凹面部，所以可幫助光學成像鏡頭聚集光線。
因為第二透鏡具有正屈光率，所以第二透鏡能夠提升光學成像鏡頭之視角。
因為第三透鏡之物側面包含一個位於圓周附近區域的凸面部、第三透鏡之像側面包含一個位於圓周附近區域的凸面部、以及第四透鏡之像側面包含一個位於光軸附近區域的凹面部，所以第三透鏡與第四透鏡能修正第一透鏡與第二透鏡所造成的像差，並且提昇成像品質。
透過上述四個透鏡之特徵設計，能有效縮短光學成像鏡頭之整體長度(TTL)、確保成像品質、加強物體局部的成像清晰度，以及提升視場角度。
此外，透過控制以下參數，能有效縮短光學成像鏡頭之整體長度(TTL)且同時維持優良的光學性能。
為了縮短整體長度，透鏡之厚度和透鏡間的空氣間隙應該適當地縮短。然而，如果必須考量到光學成像鏡頭之組裝難易度以及成像品質，G12、T2、TL、AAG之設計必須滿足以下條件式：G12/T2≦4.7或者0.2≦G12/T2≦4.7為更佳範圍；TL/G12≦4.6或者2.5≦TL/G12≦4.6為更佳範圍；AAG/G12≦2.2或者1.1≦AAG/G12≦2.2為更佳範圍；AAG/T2≦3.8或者1.8≦AAG/T2≦3.8為更佳範圍；TL/T2≦6.6或者4.1≦TL/T2≦6.6為更佳範圍。
TTL與EFL必須維持適當的比例。如果TTL/EFL的比值太大，TTL會太長。因此，TTL、EFL、G34之設計必須滿足以下條件式：TTL/EFL≦6.4或者1.1≦TTL/EFL≦6.4為更佳範圍；TTL/G34≦10.1或者3.1 ≦TTL/G34≦10.1為更佳範圍。
為了降低第一透鏡及第二透鏡所產生的像差，G12、T3、TL、T2、G34之設計必須滿足以下條件式：G12/T3≦1.8或者G12/T3≦1.8為更佳範圍；TL/T3≦5.3或者3.6≦TL/T3≦5.3為更佳範圍；T3/T2≦1.4或者0.7≦T3/T2≦1.4為更佳範圍；T3/G34≦1.7或者0.4≦T3/G34≦1.7為更佳範圍。
當EFL縮短時，視場角會增加。因此，如果要增加視場角，EFL與BFL之設計必須滿足以下條件式：EFL/BFL≦2.1或者0.4≦EFL/BFL≦2.1為更佳範圍。
為了降低製造與設計光學成像鏡頭之困難度，T2與G34之設計必須滿足以下條件式：T2/G34≦1.9或者0.2≦T2/G34≦1.9為更佳範圍。
為了提升光學成像鏡頭之成像品質、使成像亮度較均勻、減少像差以及降低製造與設計光學成像鏡頭之困難度，G34、BFL、ALT、TL、AAG之設計必須滿足以下條件式：G34/BFL≦1.6或者0.04≦G34/BFL≦1.6為更佳範圍；ALT/G3≦8.3或者1.4≦ALT/G3≦8.3為更佳範圍；TL/G34≦14.2或者2.5≦TL/G34≦14.2為更佳範圍；G12/G34≦3.2或者0.08≦G12/G34≦3.2為更佳範圍；AAG/G34≦5.8或者1.1≦AAG/G34≦5.8為更佳範圍。
為了減少第一透鏡與第二透鏡所造成的像差，AAG與T3之設計必須滿足以下條件式：AAG/T3≦2.8或者1.4≦AAG/T3≦2.8為更佳範圍。
如果在不增長ALT、AAG之前提下要修正像差，ALT與AAG之設計必須滿足以下條件式：ALT/AAG≦1.25或者0.7≦ALT/AAG≦1.25為更佳範圍。
光學成像鏡頭之總長度以及體積會縮短與減少，當ALT、AAG、G34、BFL、TTL、EFL、G12、T2、TL與T3之設計滿足以下條件式：ALT/AAG≦1.25；G34/BFL≦1.6；TTL/EFL≦6.4；G12/T2≦4.7；ALT/G34≦8.3；TL/G34≦14.2；T2/G34≦1.9；EFL/BFL≦2.1；G12/T3≦1.8；G12/G34≦3.2；AAG/G34≦5.8；TL/G12≦4.6；AAG/G12≦2.2；AAG/T3≦2.8；AAG/T2≦3.8；TL/T3≦5.3；TTL/G34≦10.1；T3/T2≦1.4；T3/G34≦1.7； TL/T2≦6.6。
光學成像鏡頭之成像品質會提升，當ALT、AAG、G34、BFL、TTL、EFL、G12、T2、TL與T3之設計滿足以下條件式：0.7≦ALT/AAG≦1.25；0.04≦G34/BFL≦1.6；1.1≦TTL/EFL≦6.4；0.2≦G12/T2≦4.7；1.4≦ALT/G34≦8.3；2.5≦TL/G34≦14.2；0.2≦T2/G34≦1.9；0.4≦EFL/BFL≦2.1；0.1≦G12/T3≦1.8；0.08≦G12/G34≦3.2；1.1≦AAG/G34≦5.8；2.5≦TL/G12≦4.6；1.1≦AAG/G12≦2.2；1.4≦AAG/T3≦2.8；1.8≦AAG/T2≦3.8；3.6≦TL/T3≦5.3；3.1≦TTL/G34≦10.1；0.7≦T3/T2≦1.4；0.4≦T3/G34≦1.7；4.1≦TL/T2≦6.6。
有鑑於光學成像鏡頭之效能無法預測，光學成像鏡頭之總長度可縮短，光圈可變大、視場角可增加、成像品質可提升、以及組裝良率可提升以改善先前技術的缺點，當ALT、AAG、G34、BFL、TTL、EFL、G12、T2、TL與T3之設計滿足以下條件式：ALT/AAG≦1.25；G34/BFL≦1.6；TTL/EFL≦6.4；G12/T2≦4.7；ALT/G34≦8.3；TL/G34≦14.2；T2/G34≦1.9；EFL/BFL≦2.1；G12/T3≦1.8；G12/G34≦3.2；AAG/G34≦5.8；TL/G12≦4.6；AAG/G12≦2.2；AAG/T3≦2.8；AAG/T2≦3.8；TL/T3≦5.3；TTL/G34≦10.1；T3/T2≦1.4；T3/G34≦1.7；TL/T2≦6.6。
以上敍述依據本發明多個不同實施例，其中各項特徵可以單一或不同結合方式實施。因此，本發明實施方式之揭露為闡明本發明原則之具體實施例，應不拘限本發明於所揭示的實施例。進一步言之，先前敍述及其附圖僅為本發明示範之用，並不受其限囿。其他元件之變化或組合皆可能，且不悖于本發明之精神與範圍。
1‧‧‧光學成像鏡頭
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111,121,131,141,151‧‧‧物側面
112,122,132,142,152‧‧‧像側面
120‧‧‧第二透鏡
130‧‧‧第三透鏡
140‧‧‧第四透鏡
150‧‧‧保護鏡片
160‧‧‧成像面
1111,1211,1221,1311,1321‧‧‧光軸附近區域的凸面部
1112,1222,1312,1322,1422‧‧‧圓周附近區域的凸面部
1121,1411,1421‧‧‧光軸附近區域的凹面部
1122,1212,1412‧‧‧圓周附近區域的凹面部
d1,d2,d3,d4,d5‧‧‧空氣間隙
A1‧‧‧物側
A2‧‧‧像側

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括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、及一第四透鏡，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、以及該第四透鏡分別具有一朝向該物側的物側面及一朝向該像側的像側面，其中：該第一透鏡之像側面包含一位於該光軸之附近區域的凹面部；該第二透鏡具有正屈光率；該第三透鏡之物側面包含一位於該第三透鏡之圓周附近區域的凸面部；該第三透鏡之像側面包含一位於該第三透鏡之圓周附近區域的凸面部；該第四透鏡之像側面包含一位於該光軸之附近區域的凹面部；該第四透鏡之像側面包含一位於該圓周之附近區域的凸面部；ALT代表該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡在該光軸上的厚度總和，AAG代表該第一透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的三個空氣間隙寬度之總和，而ALT/AAG≦1.25。
  2. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，BFL代表該第四透鏡之像側面至一成像面在該光軸上的距離，而G34/BFL≦1.6。
  3. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中TTL代表該第一透鏡之物側面至一成像面在該光軸上的距離，EFL代表該光學成像鏡頭的有效焦距，而TTL/EFL≦6.4。
  4. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G12代表該第一透鏡與該第二透鏡 之間在該光軸上的空氣間隙寬度，T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，而G12/T2≦4.7。
  5. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而ALT/G34≦8.3。
  6. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中TL代表該第一透鏡之物側面至該第四透鏡之像側面在該光軸上的距離，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而TL/G34≦14.2。
  7. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而T2/G34≦1.9。
  8. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中EFL代表該光學成像鏡頭的有效焦距，BFL代表該第四透鏡之像側面至一成像面在該光軸上的距離，而EFL/BFL≦2.1。
  9. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G12代表該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，G12/T3≦1.8。
  10. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G12代表該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而G12/G34≦3.2。
  11. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而AAG/G34≦5.8。
  12. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中TL代表該第一透鏡之物側面至該 第四透鏡之像側面在該光軸上的距離，G12代表該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而TL/G12≦4.6。
  13. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中G12代表該第一透鏡與該第二透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而AAG/G12≦2.2。
  14. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，而AAG/T3≦2.8。
  15. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，而AAG/T2≦3.8。
  16. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中TL代表該第一透鏡之物側面至該第四透鏡之像側面在該光軸上的距離，T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，而TL/T3≦5.3。
  17. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中TTL代表該第一透鏡之物側面至一成像面在該光軸上的距離，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而TTL/G34≦10.1。
  18. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，而T3/T2≦1.4。
  19. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中T3代表該第三透鏡在該光軸上的厚度，G34代表該第三透鏡與該第四透鏡之間在該光軸上的空氣間隙寬度，而T3/G34≦1.7。
  20. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中TL代表該第一透鏡之物側面至該第四透鏡之像側面在該光軸上的距離，T2代表該第二透鏡在該光軸上的厚度，而TL/T2≦6.6。
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