光学成像镜头的制作方法

光学成像镜头的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种光学成像镜头，沿着一光轴从物侧至像侧依序包含一第一透镜、一光圈、一第二、三、四透镜，各透镜都具有一物侧面及一像侧面。该第一透镜具有正屈光率；该第一透镜具有正屈光率；该第二透镜具有屈光率，该第二透镜的该像侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部；该第三透镜具有正屈光率，该第三透镜具有正屈光率，该第三透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；该第四透镜具有屈光率，该第四透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部。其中该光学成像镜头还满足|υ1-υ2|≧25，(G12+T3)/(T1+G23)≧2.25，ALT/Gaa≧2.45，藉此可缩短镜头长度并维持良好的成像质量。
【专利说明】
光学成像镜头
技术领域
[0001] 本发明是有关于一种光学镜头，特别是指一种光学成像镜头。
【背景技术】
[0002] 便携式电子产品的规格日新月异，其关键零组件摄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，还加上环境监视、行车纪录摄影等，且随着影像感测技术的 进步，消费者对于成像质量等的要求也更加提高。因此摄像镜头的设计不仅需求好的成像 质量、较小的镜头空间，对于因应动态与光线不足的环境，视场角与光圈大小的提升也是须 考量的课题。
[0003] 摄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 量与微型化的摄像镜头，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。
[0004] 所以微型化镜头的技术难度明显高出传统镜头，因此如何制作出符合动态与光线 不足环境的摄像镜头，并持续提升其成像质量并缩小摄像镜头的长度，一直是业界持续精 进的目标。

【发明内容】

[0005] 因此，本发明的目的，即在提供一种在缩短镜头系统长度的条件下，仍能够保有良 好的光学性能的光学成像镜头。
[0006] 于是本发明光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一光圈、 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分别包括一朝向物侧 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。
[0007] 该第一透镜具有正屈光率；该第二透镜具有屈光率，该第二透镜的该像侧面具有 一位于圆周附近区域的凸面部；该第三透镜具有正屈光率，该第三透镜具有正屈光率，该第 三透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；该第四透镜具有屈光率，该第四透 镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及一位于圆周附近区域的凸面部。
[0008] 其中，该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有四片，该第一透镜的色散系数为 u 1，该第二透镜的色散系数为u 2,该第一透镜在光轴上的厚度为T1，该第三透镜在光轴 上的厚度为T3,该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙为G12,该第二透镜与 该第三透镜之间在光轴上的空气间隙为G23,该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该 第四透镜在光轴上的厚度总和为ALT，该第一透镜至该第四透镜在光轴上的三个空气间 隙总和为6&&，并满足下列条件式 ：|〇1-〇2|彡25，（612+丁3)八11+623)彡2.25，厶1^/ Gaa 多 2. 45。
[0009] 本发明光学成像镜头的有益效果在于：藉由上述透镜的物侧面或像侧面的凹凸形 状设计与排列，使该光学成像镜头在缩短系统长度的条件下，仍具备能够有效克服像差的 光学性能，并提供较佳的成像质量。
【附图说明】
[0010] 本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施例详细说明中清楚地呈现，其 中：
[0011] 图1是一示意图，说明一透镜的面型结构；
[0012] 图2是一示意图，说明一透镜的面型凹凸结构及光线焦点；
[0013] 图3是一不意图，说明一范例一的透镜的面型结构；
[0014] 图4是一示意图，说明一范例二的透镜的面型结构；
[0015] 图5是一示意图，说明一范例三的透镜的面型结构；
[0016] 图6是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第一实施例；
[0017] 图7是该第一实施例的纵向球差与各项像差图；
[0018] 图8是一表格图，说明该第一实施例的各透镜的光学数据；
[0019] 图9是一表格图，说明该第一实施例的各透镜的非球面系数；
[0020] 图10是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第二实施例；
[0021] 图11是该第二实施例的纵向球差与各项像差图；
[0022] 图12是一表格图，说明该第二实施例的各透镜的光学数据；
[0023] 图13是一表格图，说明该第二实施例的各透镜的非球面系数；
[0024] 图14是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第三实施例；
[0025] 图15是该第三实施例的纵向球差与各项像差图；
[0026] 图16是一表格图，说明该第三实施例的各透镜的光学数据；
[0027] 图17是一表格图，说明该第三实施例的各透镜的非球面系数；
[0028] 图18是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第四实施例；
[0029] 图19是该第四实施例的纵向球差与各项像差图；
[0030] 图20是一表格图，说明该第四实施例的各透镜的光学数据；
[0031] 图21是一表格图，说明该第四实施例的各透镜的非球面系数；
[0032] 图22是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第五实施例；
[0033] 图23是该第五实施例的纵向球差与各项像差图；
[0034] 图24是一表格图，说明该第五实施例的各透镜的光学数据；
[0035] 图25是一表格图，说明该第五实施例的各透镜的非球面系数；
[0036] 图26是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第六实施例；
[0037] 图27是该第六实施例的纵向球差与各项像差图；
[0038] 图28是一表格图，说明该第六实施例的各透镜的光学数据；
[0039] 图29是一表格图，说明该第六实施例的各透镜的非球面系数；
[0040] 图30是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第七实施例；
[0041] 图31是该第七实施例的纵向球差与各项像差图；
[0042] 图32是一表格图，说明该第七实施例的各透镜的光学数据；
[0043] 图33是一表格图，说明该第七实施例的各透镜的非球面系数；
[0044] 图34是一配置示意图，说明本发明光学成像镜头的一第八实施例；
[0045] 图35是该第八实施例的纵向球差与各项像差图；
[0046] 图36是一表格图，说明该第八实施例的各透镜的光学数据；
[0047] 图37是一表格图，说明该第八实施例的各透镜的非球面系数；
[0048] 图38是一表格图，说明该光学成像镜头的该第一实施例至该第八实施例的光学 参数；及
[0049] 图39是一表格图，说明该光学成像镜头的该第一实施例至该第八实施例的光学 参数。
【具体实施方式】
[0050] 在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同 的编号来表不。
[0051] 本篇说明书所说的「一透镜具有正屈光率（或负屈光率）」，是指所述透镜以高斯 光学理论计算出来的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（chief ray)Lc及边缘光线（marginal ray)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的结构与形状并不限于此，以下的实施例 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述几点：
[0052] 1.请参照图1，其是一透镜径向上的剖视图。以该剖视图来看，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I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。
[0053] 2.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I的交点在像侧或物侧来决定（光线焦点判定方式）。举例来说，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I附近 区域的面形判断可依该领域中普通技术人员的判断方式，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。
[0054] 3.若该透镜表面上无转换点，该光轴I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%。
[0055] 参阅图3, 一个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I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I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I附近区域的面形不同；该圆周附近区域具有一凸面部。
[0056] 参阅图4, 一个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I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。
[0057] 参阅图5, 一个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I附近区域，50%~100%为圆周附近区域。由于光轴I附近区域的R值 为正，故此物侧面在光轴I附近区域具有一凸面部；而圆周附近区域与光轴I附近区域间无 转换点，故圆周附近区域具有一凸面部。
[0058] 参阅图6与图8,本发明光学成像镜头10的一第一实施例，从物侧至像侧沿一光 轴I依序包含一第一透镜3、一光圈2、一第二透镜4、一第三透镜5、一第四透镜6,及一滤光 片9。当由一待拍摄物所发出的光线进入该光学成像镜头10,并经由该第一透镜3、该光圈 2、该第二透镜4、该第三透镜5、该第四透镜6,及该滤光片9之后，会在一成像面100 (Image Plane)形成一影像。该滤光片9为红外线滤光片（IR Cut Filter)，用于防止光线中的红 外线透射至该成像面100而影响成像质量。补充说明的是，物侧是朝向该待拍摄物的一侧， 而像侧是朝向该成像面100的一侧。
[0059] 其中，该第一透镜3、该第二透镜4、该第三透镜5、该第四透镜6,及该滤光片9都 分别具有一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面31、41、51、61、91，及一朝向像侧且使成像 光线通过的像侧面32、42、52、62、92。其中，这些物侧面31、41、51、61与这些像侧面32、42、 52、62皆为非球面。
[0060] 此外，为了满足产品轻量化的需求，该第一透镜3至该第四透镜6皆为具备屈光率 且都是塑料材质所制成，但该第一透镜3至该第四透镜6的材质仍不以此为限制。
[0061] 该第一透镜3具有正屈光率。该第一透镜3的该物侧面31为一凸面，且具有一位 于光轴I附近区域的凸面部311及一位于圆周附近区域的凸面部312,该第一透镜3的该像 侧面32具有一位于光轴I附近区域的凹面部321及一位于圆周附近区域的凸面部322。
[0062] 该第二透镜4具有负屈光率。该第二透镜4的该物侧面41为一凹面，且具有一位 于光轴I附近区域的凹面部411及一位于圆周附近区域的凹面部412,该第二透镜4的该像 侧面42具有一在光轴I附近区域的凹面部421及一位于圆周附近区域的凸面部422。
[0063] 该第三透镜5具有正屈光率。该第三透镜5的该物侧面51具有一位于光轴I附 近区域的凹面部511及一位于圆周附近区域的凸面部512,该第三透镜5的该像侧面52为 一凸面，且具有一位于光轴I附近区域的凸面部521及一位于圆周附近区域的凸面部522。
[0064] 该第四透镜6具有负屈光率。该第四透镜6的该物侧面61具有一位于光轴I附 近区域的凸面部611及一位于圆周附近区域的凹面部612,该第四透镜6的该像侧面62具 有一位于光轴I附近区域的凹面部621及一位于圆周附近区域的凸面部622。
[0065] 在本第一实施例中，只有上述透镜具有屈光率。
[0066] 该第一实施例的其他详细光学数据如图8所示，且该第一实施例的整体系统焦距 (effective focal length，简称EFL)为2. 295mm，半视角（half field of view，简称HFOV) 为37. 999°、光圈值（Fno)为2. 391，其系统长度为3. 352mm。其中，该系统长度是指由该第 一透镜3的该物侧面31到该成像面100在光轴I上之间的距离。
[0067] 此外，该第一透镜3、该第二透镜4、该第三透镜5,及该第四透镜6的物侧面31、 41、51、61及像侧面32、42、52、62，共计八个面均是非球面，而这些非球面是依下列公式定 义：
[0069] 其中：
[0070] Y :非球面曲线上的点与光轴I的距离；
[0071] Z :非球面的深度（非球面上距离光轴I为Y的点，与相切于非球面光轴I上顶点 的切面，两者间的垂直距离）；
[0072] R :透镜表面的曲率半径；
[0073] K :维面系数（conic constant);
[0074] a2l:第2i阶非球面系数。
[0075] 该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的像侧面62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31表示其为第一透镜3的物侧面31的非球面 系数，其它栏位依此类推。
[0076] 另外，该第一实施例的光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38及图39所 不。
[0077] 其中，
[0078] T1为该第一透镜3在光轴I上的厚度；
[0079] T2为该第二透镜4在光轴I上的厚度；
[0080] T3为该第三透镜5在光轴I上的厚度；
[0081] T4为该第四透镜6在光轴I上的厚度；
[0082] G12为该第一透镜3与该第二透镜4之间在光轴I上的空气间隙；
[0083] G23为该第二透镜4与该第三透镜5之间在光轴I上的空气间隙；
[0084] G34为该第三透镜5与该第四透镜6之间在光轴I上的空气间隙；
[0085] Gaa为该第一透镜3至该第四透镜6在光轴I上的三个空气间隙总和，即G12、G23、 G34之和；
[0086] ALT为该第一透镜3、该第二透镜4、该第三透镜5及该第四透镜6在光轴I上的厚 度总和，即Tl、T2、T3、T4之和；
[0087] TTL为该第一透镜3的该物侧面31到该成像面100在光轴I上的距离；
[0088] BFL为该第四透镜6的该像侧面62到该成像面100在光轴I上的距离；及
[0089] EFL为该光学成像镜头10的系统焦距。
[0090] 另外，再定义：
[0091] G4F为该第四透镜6与该滤光片9之间在光轴I上的空气间隙；
[0092] TF为该滤光片9在光轴I上的厚度；
[0093] GFI为该滤光片9与该成像面100之间在光轴I上的空气间隙；
[0094] fl为该第一透镜3的焦距；
[0095] f2为该第二透镜4的焦距；
[0096] f3为该第三透镜5的焦距；
[0097] f4为该第四透镜6的焦距；
[0098] nl为该第一透镜3的折射率；
[0099] n2为该第二透镜4的折射率；
[0100] n3为该第三透镜5的折射率；
[0101] n4为该第四透镜6的折射率；
[0102] u 1为该第一透镜3的阿贝系数（Abbe number)，阿贝系数也可称为色散系数；
[0103] u 2为该第二透镜4的阿贝系数；
[0104] u 3为该第三透镜5的阿贝系数；及
[0105] u 4为该第四透镜6的阿贝系数；。
[0106] 再配合参阅图7,（a)的【附图说明】该第一实施例的纵向球差（longitudinal spherical aberration)，（b)与（c)的附图则分别说明该第一实施例在成像面100上有 关弧矢（sagittal)方向的像散像差（astigmatism aberration)，及子午（tangential)方 向的像散像差，（d)的附图则说明该第一实施例在成像面100上的畸变像差（distortion aberration)。本第一实施例的纵向球差图示图7(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±〇. 〇2mm范围内，故本 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。
[0107] 在图7(b)与7(c)的二个像散像差图示中，三种代表波长在整个视场范围内的焦 距变化量落在±0. 〇4mm内，说明本第一实施例的光学系统能有效消除像差。而图7(d)的 畸变像差附图则显示本第一实施例的畸变像差维持在±2. 5%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3. 352_左右的条件下，仍能提供较佳的成像质量，故本第一实施 例能在维持良好光学性能的条件下，缩短镜头长度以及扩大拍摄角度，以实现更加薄型化 的产品设计。
[0108] 参阅图10,为本发明光学成像镜头10的一第二实施例，其与该第一实施例大致相 似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6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10中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0109] 其详细的光学数据如图12所示，且该第二实施例的整体系统焦距为2. 261mm，半 视角（HF0V)为38. 229°、光圈值（Fno)为2. 356,系统长度则为3. 393mm。
[0110] 如图13所示，则为该第二实施例的该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的 像侧面62在公式（1)中的各项非球面系数。
[0111] 另外，该第二实施例的该光学成像镜头1〇中各重要参数间的关系如图38及图39 所示。
[0112] 配合参阅图11，由（a)的纵向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸变像差附 图可看出本第二实施例也能维持良好光学性能。
[0113] 经由上述说明可得知，该第二实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第二实 施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，该第二实施例的光圈值小于该第一实施例 的光圈值。
[0114] 参阅图14,为本发明光学成像镜头10的一第三实施例，其与该第一实施例大致相 似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第 三透镜5的该像侧面52具有一位于光轴I附近区域的凸面部521及一位于圆周附近区域 的凹面部523。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同 的凹面部与凸面部的标号。
[0115] 其详细的光学数据如图16所示，且本第三实施例的整体系统焦距为2. 318mm，半 视角（HF0V)为38. 000°、光圈值（Fno)为2. 415,系统长度则为3. 372mm。
[0116] 如图17所示，则为该第三实施例的该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的 像侧面62在公式（1)中的各项非球面系数。
[0117] 另外，该第三实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38及图39 所示。
[0118] 配合参阅图15,由（a)的纵向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸变像差附 图可看出本第三实施例也能维持良好光学性能。
[0119] 经由上述说明可得知，该第三实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第三实 施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，且该第三实施例比该第一实施例易于制造 因此良率较高。
[0120] 参阅图18,为本发明光学成像镜头10的一第四实施例，其与该第一实施例大致相 似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第 二透镜4的该物侧面41具有一位于光轴I附近区域的凸面部413及一位于圆周附近区域 的凹面部412,该第四透镜6的该物侧面61为一凹面且具有一位于光轴I附近区域的凹面 部613及一位于圆周附近区域的凹面部612。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同的凹面部与凸面部的标号。
[0121] 其详细的光学数据如图20所示，且本第四实施例的整体系统焦距为2. 362mm，半 视角（HF0V)为37. 992°、光圈值（Fno)为2. 461，系统长度则为3. 412mm。
[0122] 如图21所示，则为该第四实施例的该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的 像侧面62在公式（1)中的各项非球面系数。
[0123] 另外，该第四实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38及图39 所示。
[0124] 配合参阅图19,由（a)的纵向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸变像差附 图可看出本第四实施例也能维持良好光学性能。
[0125] 经由上述说明可得知，该第四实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第四实 施例的成像质量优于该第一实施例的成像质量，该第四实施例比该第一实施例易于制造因 此良率较高。
[0126] 参阅图22,为本发明光学成像镜头10的一第五实施例，其与该第一实施例大致相 似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第 一透镜3的该像侧面32为一凸面且具有一位于光轴I附近区域的凸面部323及一位于圆 周附近区域的凸面部322,该第二透镜4的该物侧面41具有一位于光轴I附近区域的凸面 部413及一位于圆周附近区域的凹面部412,该第四透镜6的该物侧面61为一凹面且具有 一位于光轴I附近区域的凹面部613及一位于圆周附近区域的凹面部612。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同的凹面部与凸面部的标号。
[0127] 其详细的光学数据如图24所示，且本第五实施例的整体系统焦距为2. 360mm，半 视角（HF0V)为37. 998°、光圈值（Fno)为2. 459,系统长度则为3. 407mm。
[0128] 如图25所示，则为该第五实施例的该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的 像侧面62在公式（1)中的各项非球面系数。
[0129] 另外，该第五实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38及图39 所示。
[0130] 配合参阅图23,由（a)的纵向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸变像差附 图可看出本第五实施例也能维持良好光学性能。
[0131] 经由上述说明可得知，该第五实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第五透 镜的成像质量优于该第一实施例的成像质量，且该第五实施例比该第一实施例易于制造因 此良率较高。
[0132] 参阅图26,为本发明光学成像镜头10的一第六实施例，其与该第一实施例大致相 似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第 二透镜4的该物侧面41具有一位于光轴I附近区域的凸面部413及一位于圆周附近区域 的凹面部412,该第四透镜6的该物侧面61为一凹面且具有一位于光轴I附近区域的凹面 部613及一位于圆周附近区域的凹面部612。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图26 中省略部分与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0133] 其详细的光学数据如图28所示，且本第六实施例的整体系统焦距为2. 362mm，半 视角（HF0V)为37. 997°、光圈值（Fno)为2. 461，系统长度则为3. 411mm。
[0134] 如图29所示，则为该第六实施例的该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的 像侧面62在公式（1)中的各项非球面系数。
[0135] 另外，该第六实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38及图39 所示。
[0136] 配合参阅图27,由（a)的纵向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸变像差附 图可看出本第六实施例也能维持良好光学性能。
[0137] 经由上述说明可得知，该第六实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第六实 施例的成像质量优于该第一实施例的成像质量，且该第六实施例比该第一实施例易于制造 因此良率较高。
[0138] 参阅图30,为本发明光学成像镜头10的一第七实施例，其与该第一实施例大致相 似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6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30中省略与第一实施例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0139] 其详细的光学数据如图32所示，且本第七实施例的整体系统焦距为2. 316mm，半 视角（HF0V)为38. 000°、光圈值（Fno)为2. 413,系统长度则为3. 396mm。
[0140] 如图33所示，则为该第七实施例的该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的 像侧面62在公式（1)中的各项非球面系数。
[0141] 另外，该第七实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38及图39 所示。
[0142] 配合参阅图31，由（a)的纵向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸变像差附 图可看出本第七实施例也能维持良好光学性能。
[0143] 经由上述说明可得知，该第七实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第七实 施例的半视场角大于该第一实施例的半视场角，该第七实施例的成像质量优于该第一实施 例的成像质量。
[0144] 参阅图34,为本发明光学成像镜头10的一第八实施例，其与该第一实施例大致相 似，仅各光学数据、非球面系数及这些透镜3、4、5、6间的参数或多或少有些不同，以及该第 一透镜3的该像侧面32为一凸面且具有一在光轴I附近区域的凸面部323及一位于圆周 附近区域的凸面部322。在此需注意的是，为了清楚地显示图面，图34中省略部分与第一实 施例相同的凹面部与凸面部的标号。
[0145] 其详细的光学数据如图36所示，且本第八实施例的整体系统焦距为2. 337mm，半 视角（HF0V)为37. 998°、光圈值（Fno)为2. 250,系统长度则为4. 112mm。
[0146] 如图37所示，则为该第八实施例的该第一透镜3的物侧面31到该第四透镜6的 像侧面62在公式（1)中的各项非球面系数。
[0147] 另外，该第八实施例的该光学成像镜头10中各重要参数间的关系如图38及图39 所示。
[0148] 配合参阅图35,由（a)的纵向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸变像差附 图可看出本第八实施例也能维持良好光学性能。
[0149] 经由上述说明可得知，该第八实施例相较于该第一实施例的优点在于：该第八实 施例的光圈值小于该第一实施例的光圈值。
[0150] 再配合参阅图38及图39,为上述八个实施例的各项光学参数的表格图，当本发明 光学成像镜头10中的各项光学参数间的关系式满足下列条件式时，在系统长度缩短的情 形下，仍然会有较佳的光学性能表现，使本发明应用于相关便携式电子装置时，能制出更加 薄型化的产品：
[0151] -、当满足| u 1-u 2|彡25时，用于良好地修正轴上的色像差以及轴外的色像差， 同时稳定地保持这些色像差。当差值低于下限时，轴上的色像差成为修正不足的状态。当 为了改善这样的色像差的修正不足而把该第二透镜4的阿贝数设为小的值时，可良好修正 轴上的色像差，但是相反地，轴外的倍率色像差成为修正过剩而恶化。
[0152] 二、对于（G12+T3V(T1+G23)彡 2. 25、ALT/Gaa 彡 2. 45、T3/Gaa 彡 1. 2、（T3+T4)/ G12 彡 2.4、ALT/G12 彡 3.6、（T3+T4)AT1+T2)彡 2.05、ALT/(G23+G34)彡 12.45、 T3AG23+G34)彡7. 4、T4/T2彡1. 35、u 1/ u 4彡1. 05条件式，其较佳地限制为 2.25 彡（G12+T3)AT1+G23)彡 6.5、2.45 彡 ALT/Gaa 彡 7、1.20 彡 T3/Gaa 彡 3.5、 2.4 彡（T3+T4)/G12 彡 9、3.6 彡 ALT/G12 彡 14、1 彡（T3+T4)/(T1+T2)彡 2.05、4 彡 ALT/ (G23+G34)彡 12. 45、1. 6 彡 T3AG23+G34)彡 7. 4、0. 8 彡 T4/T2 彡 1. 35,目的为使各透镜维 持一适当值，避免任一参数过大而不利于该光学成像镜头10整体的薄型化，或是避免任一 参数过小而影响组装或是提高制造上的困难度。
[0153] 三、当满足EFL/ALT彡1. 3时，用以设计所有透镜的厚度总和ALT与该光学成像镜 头10的焦距EFL之间的关系。较佳地限制为1. 3彡EFL/ALT彡1. 6,当前述比值过大时，光 程变的过长，而该光学成像镜头10的薄型化变得困难；当前述比值过小时，光程变的过短， 而各像差的校正变得困难，并且制作时的误差灵敏度也过于严格。
[0154] 四、当满足0. 95彡u 1/ u 4彡1. 05时，用以控制各像差细微地修正。当超过限制 时，各像差不易进行细微修正。
[0155] 然而，有鉴于光学系统设计的不可预测性，前述所列的示例性限定关系式，亦可任 意选择性地合并不等数量施用于本发明的实施例中，使本发明光学成像镜头10的长度缩 短、光圈值缩小、视场角增加、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。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，该第二透镜4的该物侧面41上可选择性地额外形成有一位于光轴I附近区域的 凸面部413及一位于圆周附近区域的凹面部412。须注意的是，此些细节需在无冲突的情况 之下，选择性地合并施用于本发明的其他实施例当中。
[0156] 归纳上述，本发明光学成像镜头10,可获致下述的功效及优点，故能达到本发明的 目的：
[0157] -、该第一透镜3具有正屈光率，有利于光线聚焦，搭配该光圈2设置位置设置在 该第一透镜3的像侧面32,有助于扩大视场角。该第三透镜5具有正屈光率，且该第三透 镜5比其他透镜屈光率都强，有助于对各像差进行主要的修正。搭配该第二透镜4的该像 侧面42位于圆周附近区域的凸面部422、该第三透镜5的该物侧面51在光轴I附近区域 的凹面部511、该第四透镜6的该像侧面62在光轴I附近区域的凹面部621与该像侧面62 在圆周附近区域的凸面部622达到提高成像质量的效果。该光圈2的位置因为必须考量很 多透镜面型、透镜厚度及透镜间空气间隙等参数的配合，而在此设计的前述各镜片的特性 又须考量该光学成像镜头10的光学特性与镜头长度，举例来说：该第一透镜3具有正屈光 率的特征可有效增加聚光能力，搭配该光圈2的位置设置在该第一透镜3的该像侧面32,有 助于扩大视场角，因此该光圈2的位置设计有特别意义。
[0158] 二、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，红、绿、蓝 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，红、绿、蓝三种代表波长彼此间的距离亦相当接近，显示本发明在 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。也就是说，本发明藉 由所述透镜的设计与相互搭配，而能产生优异的成像质量。
[0159] 三、由前述八个实施例的说明，显示本发明光学成像镜头10的设计，其这些实施 例的系统长度皆可以缩短到小于4. 112mm以下，相较于现有的光学成像镜头，应用本发明 的镜头能制造出更薄型化的产品，使本发明具有符合市场需求的经济效益。
[0160] 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。
【主权项】
1. 一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一光圈、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分别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； 该第一透镜具有正屈光率； 该第二透镜具有屈光率，该第二透镜的该像侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部； 该第三透镜具有正屈光率，该第三透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面 部； 该第四透镜具有屈光率，该第四透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及 一位于圆周附近区域的凸面部； 其中，该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有四片，该第一透镜的色散系数为VI，该第 二透镜的色散系数为V2,该第一透镜在光轴上的厚度为T1，该第三透镜在光轴上的厚度为 T3,该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙为G12,该第二透镜与该第三透镜之 间在光轴上的空气间隙为G23,该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜在光轴 上的厚度总和为ALT，该第一透镜至该第四透镜在光轴上的三个空气间隙总和为Gaa，并满 足下列条件式：|vl_v2| 彡 25,（G12+T3V(T1+G23)彡 2.25，ALT/Gaa 彡 2.45〇2. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头的系统焦距为 EFL，并还满足下列条件式：EFL/ALT彡1. 3。3. 如权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于，该第四透镜在光轴上的厚度为T4， 并还满足下列条件式：（T3+T4)/G12彡2. 4。4. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，还满足下列条件式：ALT/ G12 ^ 3. 6〇5. 如权利要求4所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头的系统焦距为 EFL，并还满足下列条件式：EFL/ALT彡1. 3。6. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第二透镜在光轴上的厚度为T2， 该第四透镜在光轴上的厚度为T4,并还满足下列条件式：(T3+T4) ΛΤ1+Τ2) < 2. 05。7. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第三透镜与该第四透镜之间在 光轴上的空气间隙为G34,并还满足下列条件式：ALI7(G23+G34)彡12. 45。8. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第三透镜与该第四透镜之间在 光轴上的空气间隙为G34,并还满足下列条件式：T3AG23+G34)彡7. 4。9. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第二透镜在光轴上的厚度为T2， 该第四透镜在光轴上的厚度为T4,并还满足下列条件式：T4/T2 < 1. 35。10. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第四透镜的色散系数为ν4,并 还满足下列条件式：〇. 95 < vl/v4 < 1. 05。11. 一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一光圈、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分别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； 该第一透镜具有正屈光率； 该第二透镜具有屈光率，该第二透镜的该像侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部； 该第三透镜具有正屈光率，该第三透镜的该物侧面具有一位于光轴附近区域的凹面 部； 该第四透镜具有屈光率，该第四透镜的该像侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部及 一位于圆周附近区域的凸面部； 其中，该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有四片，该第一透镜的色散系数为VI，该第 二透镜的色散系数为V2,该第一透镜在光轴上的厚度为T1，该第三透镜在光轴上的厚度为 T3,该第一透镜与该第二透镜之间在光轴上的空气间隙为G12,该第二透镜与该第三透镜之 间在光轴上的空气间隙为G23,该第一透镜至该第四透镜在光轴上的三个空气间隙总和为 Gaa，并满足下列条件式：|vl-v2| 彡 25,（G12+T3V(T1+G23)彡 2.25，T3/Gaa 彡 1.2〇12. 如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第 三透镜及该第四透镜在光轴上的厚度总和为ALT，该光学成像镜头的系统焦距为EFL，并还 满足下列条件式：EFL/ALT彡1. 3。13. 如权利要求12所述的光学成像镜头，其特征在于，该第四透镜在光轴上的厚度为 T4,并还满足下列条件式：（T3+T4) /G12彡2. 4。14. 如权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该第三透镜与该第四透镜之间在 光轴上的空气间隙为G34,并还满足下列条件式：T1AG23+G34)彡2. 7。15. 如权利要求14所述的光学成像镜头，其特征在于，该第四透镜在光轴上的厚度为 T4,并还满足下列条件式：G12/T4 < 1. 55。16. 如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于，该第二透镜在光轴上的厚度为 T2,该第四透镜在光轴上的厚度为T4,并还满足下列条件式：(T3+T4) ΛΤ1+Τ2) < 2. 05。17. 如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于，该第三透镜与该第四透镜之间 在光轴上的空气间隙为G34,并还满足下列条件式：ALI7(G23+G34)彡12. 45。18. 如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于，该第三透镜与该第四透镜之间 在光轴上的空气间隙为G34,并还满足下列条件式：T3AG23+G34)彡7. 4。19. 如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于，该第二透镜在光轴上的厚度为 T2,并还满足下列条件式：G12/T2 < 2。20. 如权利要求11所述的光学成像镜头，其特征在于，该第四透镜的色散系数为v4,并 还满足下列条件式：〇. 95 < vl/v4 < 1. 05。
【文档编号】G02B13/18GK106054358SQ201510470408
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年8月4日
【发明人】唐子健, 王佩琪
【申请人】玉晶光电(厦门)有限公司