光學成像鏡頭的制作方法

光學成像鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種光學成像鏡頭，沿著一光軸從物側至像側依序包含一第一透鏡、一光圈、一第二、三、四透鏡，各透鏡都具有一物側面及一像側面。該第一透鏡具有正屈光率；該第一透鏡具有正屈光率；該第二透鏡具有屈光率，該第二透鏡的該像側面具有一位于圓周附近區域的凸面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該物側面具有一位于光軸附近區域的凹面部；該第四透鏡具有屈光率，該第四透鏡的該像側面具有一位于光軸附近區域的凹面部及一位于圓周附近區域的凸面部。其中該光學成像鏡頭還滿足|υ1-υ2|≧25，(G12+T3)/(T1+G23)≧2.25，ALT/Gaa≧2.45，藉此可縮短鏡頭長度并維持良好的成像質量。
【專利說明】
光學成像鏡頭
技術領域
[0001] 本發明是有關于一種光學鏡頭，特別是指一種光學成像鏡頭。
【背景技術】
[0002] 便攜式電子產品的規格日新月異，其關鍵零組件攝像鏡頭也更加多樣化發展，應 用不只僅限于拍攝影像與錄像，還加上環境監視、行車紀錄攝影等，且隨著影像感測技術的 進步，消費者對于成像質量等的要求也更加提高。因此攝像鏡頭的設計不僅需求好的成像 質量、較小的鏡頭空間，對于因應動態與光線不足的環境，視場角與光圈大小的提升也是須 考量的課題。
[0003] 攝像鏡頭設計并非單純將成像質量佳的鏡頭等比例縮小就能制作出兼具成像質 量與微型化的攝像鏡頭，設計過程牽涉到材料特性，還必須考量到制作、組裝良率等生產面 的實際問題。
[0004] 所以微型化鏡頭的技術難度明顯高出傳統鏡頭，因此如何制作出符合動態與光線 不足環境的攝像鏡頭，并持續提升其成像質量并縮小攝像鏡頭的長度，一直是業界持續精 進的目標。

【發明內容】

[0005] 因此，本發明的目的，即在提供一種在縮短鏡頭系統長度的條件下，仍能夠保有良 好的光學性能的光學成像鏡頭。
[0006] 于是本發明光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一光圈、 一第二透鏡、一第三透鏡，及一第四透鏡，且該第一透鏡至該第四透鏡分別包括一朝向物側 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。
[0007] 該第一透鏡具有正屈光率；該第二透鏡具有屈光率，該第二透鏡的該像側面具有 一位于圓周附近區域的凸面部；該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡具有正屈光率，該第 三透鏡的該物側面具有一位于光軸附近區域的凹面部；該第四透鏡具有屈光率，該第四透 鏡的該像側面具有一位于光軸附近區域的凹面部及一位于圓周附近區域的凸面部。
[0008] 其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有四片，該第一透鏡的色散系數為 u 1，該第二透鏡的色散系數為u 2,該第一透鏡在光軸上的厚度為T1，該第三透鏡在光軸 上的厚度為T3,該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G12,該第二透鏡與 該第三透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G23,該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該 第四透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上的三個空氣間 隙總和為6&&，并滿足下列條件式 ：|〇1-〇2|彡25，（612+丁3)八11+623)彡2.25，厶1^/ Gaa 多 2. 45。
[0009] 本發明光學成像鏡頭的有益效果在于：藉由上述透鏡的物側面或像側面的凹凸形 狀設計與排列，使該光學成像鏡頭在縮短系統長度的條件下，仍具備能夠有效克服像差的 光學性能，并提供較佳的成像質量。
【附圖說明】
[0010] 本發明的其他的特征及功效，將于參照附圖的實施例詳細說明中清楚地呈現，其 中：
[0011] 圖1是一示意圖，說明一透鏡的面型結構；
[0012] 圖2是一示意圖，說明一透鏡的面型凹凸結構及光線焦點；
[0013] 圖3是一不意圖，說明一范例一的透鏡的面型結構；
[0014] 圖4是一示意圖，說明一范例二的透鏡的面型結構；
[0015] 圖5是一示意圖，說明一范例三的透鏡的面型結構；
[0016] 圖6是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第一實施例；
[0017] 圖7是該第一實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0018] 圖8是一表格圖，說明該第一實施例的各透鏡的光學數據；
[0019] 圖9是一表格圖，說明該第一實施例的各透鏡的非球面系數；
[0020] 圖10是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第二實施例；
[0021] 圖11是該第二實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0022] 圖12是一表格圖，說明該第二實施例的各透鏡的光學數據；
[0023] 圖13是一表格圖，說明該第二實施例的各透鏡的非球面系數；
[0024] 圖14是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第三實施例；
[0025] 圖15是該第三實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0026] 圖16是一表格圖，說明該第三實施例的各透鏡的光學數據；
[0027] 圖17是一表格圖，說明該第三實施例的各透鏡的非球面系數；
[0028] 圖18是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第四實施例；
[0029] 圖19是該第四實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0030] 圖20是一表格圖，說明該第四實施例的各透鏡的光學數據；
[0031] 圖21是一表格圖，說明該第四實施例的各透鏡的非球面系數；
[0032] 圖22是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第五實施例；
[0033] 圖23是該第五實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0034] 圖24是一表格圖，說明該第五實施例的各透鏡的光學數據；
[0035] 圖25是一表格圖，說明該第五實施例的各透鏡的非球面系數；
[0036] 圖26是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第六實施例；
[0037] 圖27是該第六實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0038] 圖28是一表格圖，說明該第六實施例的各透鏡的光學數據；
[0039] 圖29是一表格圖，說明該第六實施例的各透鏡的非球面系數；
[0040] 圖30是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第七實施例；
[0041] 圖31是該第七實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0042] 圖32是一表格圖，說明該第七實施例的各透鏡的光學數據；
[0043] 圖33是一表格圖，說明該第七實施例的各透鏡的非球面系數；
[0044] 圖34是一配置示意圖，說明本發明光學成像鏡頭的一第八實施例；
[0045] 圖35是該第八實施例的縱向球差與各項像差圖；
[0046] 圖36是一表格圖，說明該第八實施例的各透鏡的光學數據；
[0047] 圖37是一表格圖，說明該第八實施例的各透鏡的非球面系數；
[0048] 圖38是一表格圖，說明該光學成像鏡頭的該第一實施例至該第八實施例的光學 參數；及
[0049] 圖39是一表格圖，說明該光學成像鏡頭的該第一實施例至該第八實施例的光學 參數。
【具體實施方式】
[0050] 在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同 的編號來表不。
[0051] 本篇說明書所說的「一透鏡具有正屈光率（或負屈光率）」，是指所述透鏡以高斯 光學理論計算出來的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 過的范圍，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），用以供該透鏡組裝于一光學成像鏡頭內，理想 的成像光線并不會通過該延伸部E，但該延伸部E的結構與形狀并不限于此，以下的實施例 為求附圖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、或多個區域的范圍的方法如下述幾點：
[0052] 1.請參照圖1，其是一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖來看，在判斷前述區域的 范圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸I的一交點，而一轉換點是位于該透鏡表面 上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有復數個轉換點，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范圍為光軸附近區域，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。
[0053] 2.如圖2所示，該區域的形狀凹凸是以平行通過該區域的光線（或光線延伸線） 與光軸I的交點在像側或物側來決定（光線焦點判定方式）。舉例來說，當光線通過該區域 后，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后，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，是以該轉換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸I附近 區域的面形判斷可依該領域中普通技術人員的判斷方式，以R值（指近軸的曲率半徑，通常 指光學軟件中的透鏡數據庫（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。
[0054] 3.若該透鏡表面上無轉換點，該光軸I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%。
[0055] 參閱圖3, 一個范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I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I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I附近區域的面形不同；該圓周附近區域具有一凸面部。
[0056] 參閱圖4, 一個范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I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。
[0057] 參閱圖5, 一個范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I附近區域，50%~100%為圓周附近區域。由于光軸I附近區域的R值 為正，故此物側面在光軸I附近區域具有一凸面部；而圓周附近區域與光軸I附近區域間無 轉換點，故圓周附近區域具有一凸面部。
[0058] 參閱圖6與圖8,本發明光學成像鏡頭10的一第一實施例，從物側至像側沿一光 軸I依序包含一第一透鏡3、一光圈2、一第二透鏡4、一第三透鏡5、一第四透鏡6,及一濾光 片9。當由一待拍攝物所發出的光線進入該光學成像鏡頭10,并經由該第一透鏡3、該光圈 2、該第二透鏡4、該第三透鏡5、該第四透鏡6,及該濾光片9之后，會在一成像面100 (Image Plane)形成一影像。該濾光片9為紅外線濾光片（IR Cut Filter)，用于防止光線中的紅 外線透射至該成像面100而影響成像質量。補充說明的是，物側是朝向該待拍攝物的一側， 而像側是朝向該成像面100的一側。
[0059] 其中，該第一透鏡3、該第二透鏡4、該第三透鏡5、該第四透鏡6,及該濾光片9都 分別具有一朝向物側且使成像光線通過的物側面31、41、51、61、91，及一朝向像側且使成像 光線通過的像側面32、42、52、62、92。其中，這些物側面31、41、51、61與這些像側面32、42、 52、62皆為非球面。
[0060] 此外，為了滿足產品輕量化的需求，該第一透鏡3至該第四透鏡6皆為具備屈光率 且都是塑料材質所制成，但該第一透鏡3至該第四透鏡6的材質仍不以此為限制。
[0061] 該第一透鏡3具有正屈光率。該第一透鏡3的該物側面31為一凸面，且具有一位 于光軸I附近區域的凸面部311及一位于圓周附近區域的凸面部312,該第一透鏡3的該像 側面32具有一位于光軸I附近區域的凹面部321及一位于圓周附近區域的凸面部322。
[0062] 該第二透鏡4具有負屈光率。該第二透鏡4的該物側面41為一凹面，且具有一位 于光軸I附近區域的凹面部411及一位于圓周附近區域的凹面部412,該第二透鏡4的該像 側面42具有一在光軸I附近區域的凹面部421及一位于圓周附近區域的凸面部422。
[0063] 該第三透鏡5具有正屈光率。該第三透鏡5的該物側面51具有一位于光軸I附 近區域的凹面部511及一位于圓周附近區域的凸面部512,該第三透鏡5的該像側面52為 一凸面，且具有一位于光軸I附近區域的凸面部521及一位于圓周附近區域的凸面部522。
[0064] 該第四透鏡6具有負屈光率。該第四透鏡6的該物側面61具有一位于光軸I附 近區域的凸面部611及一位于圓周附近區域的凹面部612,該第四透鏡6的該像側面62具 有一位于光軸I附近區域的凹面部621及一位于圓周附近區域的凸面部622。
[0065] 在本第一實施例中，只有上述透鏡具有屈光率。
[0066] 該第一實施例的其他詳細光學數據如圖8所示，且該第一實施例的整體系統焦距 (effective focal length，簡稱EFL)為2. 295mm，半視角（half field of view，簡稱HFOV) 為37. 999°、光圈值（Fno)為2. 391，其系統長度為3. 352mm。其中，該系統長度是指由該第 一透鏡3的該物側面31到該成像面100在光軸I上之間的距離。
[0067] 此外，該第一透鏡3、該第二透鏡4、該第三透鏡5,及該第四透鏡6的物側面31、 41、51、61及像側面32、42、52、62，共計八個面均是非球面，而這些非球面是依下列公式定 義：
[0069] 其中：
[0070] Y :非球面曲線上的點與光軸I的距離；
[0071] Z :非球面的深度（非球面上距離光軸I為Y的點，與相切于非球面光軸I上頂點 的切面，兩者間的垂直距離）；
[0072] R :透鏡表面的曲率半徑；
[0073] K :維面系數（conic constant);
[0074] a2l:第2i階非球面系數。
[0075] 該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的像側面62在公式（1)中的各項非球 面系數如圖9所示。其中，圖9中欄位編號31表示其為第一透鏡3的物側面31的非球面 系數，其它欄位依此類推。
[0076] 另外，該第一實施例的光學成像鏡頭10中各重要參數間的關系如圖38及圖39所 不。
[0077] 其中，
[0078] T1為該第一透鏡3在光軸I上的厚度；
[0079] T2為該第二透鏡4在光軸I上的厚度；
[0080] T3為該第三透鏡5在光軸I上的厚度；
[0081] T4為該第四透鏡6在光軸I上的厚度；
[0082] G12為該第一透鏡3與該第二透鏡4之間在光軸I上的空氣間隙；
[0083] G23為該第二透鏡4與該第三透鏡5之間在光軸I上的空氣間隙；
[0084] G34為該第三透鏡5與該第四透鏡6之間在光軸I上的空氣間隙；
[0085] Gaa為該第一透鏡3至該第四透鏡6在光軸I上的三個空氣間隙總和，即G12、G23、 G34之和；
[0086] ALT為該第一透鏡3、該第二透鏡4、該第三透鏡5及該第四透鏡6在光軸I上的厚 度總和，即Tl、T2、T3、T4之和；
[0087] TTL為該第一透鏡3的該物側面31到該成像面100在光軸I上的距離；
[0088] BFL為該第四透鏡6的該像側面62到該成像面100在光軸I上的距離；及
[0089] EFL為該光學成像鏡頭10的系統焦距。
[0090] 另外，再定義：
[0091] G4F為該第四透鏡6與該濾光片9之間在光軸I上的空氣間隙；
[0092] TF為該濾光片9在光軸I上的厚度；
[0093] GFI為該濾光片9與該成像面100之間在光軸I上的空氣間隙；
[0094] fl為該第一透鏡3的焦距；
[0095] f2為該第二透鏡4的焦距；
[0096] f3為該第三透鏡5的焦距；
[0097] f4為該第四透鏡6的焦距；
[0098] nl為該第一透鏡3的折射率；
[0099] n2為該第二透鏡4的折射率；
[0100] n3為該第三透鏡5的折射率；
[0101] n4為該第四透鏡6的折射率；
[0102] u 1為該第一透鏡3的阿貝系數（Abbe number)，阿貝系數也可稱為色散系數；
[0103] u 2為該第二透鏡4的阿貝系數；
[0104] u 3為該第三透鏡5的阿貝系數；及
[0105] u 4為該第四透鏡6的阿貝系數；。
[0106] 再配合參閱圖7,（a)的【附圖說明】該第一實施例的縱向球差（longitudinal spherical aberration)，（b)與（c)的附圖則分別說明該第一實施例在成像面100上有 關弧矢（sagittal)方向的像散像差（astigmatism aberration)，及子午（tangential)方 向的像散像差，（d)的附圖則說明該第一實施例在成像面100上的畸變像差（distortion aberration)。本第一實施例的縱向球差圖示圖7(a)中，每一種波長所成的曲線皆很靠近 并向中間靠近，說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一波長的 曲線的偏斜幅度可看出，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±〇. 〇2mm范圍內，故本 實施例確實明顯改善相同波長的球差，此外，三種代表波長彼此間的距離也相當接近，代表 不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差也獲得明顯改善。
[0107] 在圖7(b)與7(c)的二個像散像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內的焦 距變化量落在±0. 〇4mm內，說明本第一實施例的光學系統能有效消除像差。而圖7(d)的 畸變像差附圖則顯示本第一實施例的畸變像差維持在±2. 5%的范圍內，說明本第一實施 例的畸變像差已符合光學系統的成像質量要求，據此說明本第一實施例相較于現有光學鏡 頭，在系統長度已縮短至3. 352_左右的條件下，仍能提供較佳的成像質量，故本第一實施 例能在維持良好光學性能的條件下，縮短鏡頭長度以及擴大拍攝角度，以實現更加薄型化 的產品設計。
[0108] 參閱圖10,為本發明光學成像鏡頭10的一第二實施例，其與該第一實施例大致相 似，僅各光學數據、非球面系數及這些透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同。在此需注 意的是，為了清楚地顯示圖面，圖10中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
[0109] 其詳細的光學數據如圖12所示，且該第二實施例的整體系統焦距為2. 261mm，半 視角（HF0V)為38. 229°、光圈值（Fno)為2. 356,系統長度則為3. 393mm。
[0110] 如圖13所示，則為該第二實施例的該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的 像側面62在公式（1)中的各項非球面系數。
[0111] 另外，該第二實施例的該光學成像鏡頭1〇中各重要參數間的關系如圖38及圖39 所示。
[0112] 配合參閱圖11，由（a)的縱向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸變像差附 圖可看出本第二實施例也能維持良好光學性能。
[0113] 經由上述說明可得知，該第二實施例相較于該第一實施例的優點在于：該第二實 施例的半視場角大于該第一實施例的半視場角，該第二實施例的光圈值小于該第一實施例 的光圈值。
[0114] 參閱圖14,為本發明光學成像鏡頭10的一第三實施例，其與該第一實施例大致相 似，僅各光學數據、非球面系數及這些透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第 三透鏡5的該像側面52具有一位于光軸I附近區域的凸面部521及一位于圓周附近區域 的凹面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖14中省略部分與第一實施例相同 的凹面部與凸面部的標號。
[0115] 其詳細的光學數據如圖16所示，且本第三實施例的整體系統焦距為2. 318mm，半 視角（HF0V)為38. 000°、光圈值（Fno)為2. 415,系統長度則為3. 372mm。
[0116] 如圖17所示，則為該第三實施例的該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的 像側面62在公式（1)中的各項非球面系數。
[0117] 另外，該第三實施例的該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關系如圖38及圖39 所示。
[0118] 配合參閱圖15,由（a)的縱向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸變像差附 圖可看出本第三實施例也能維持良好光學性能。
[0119] 經由上述說明可得知，該第三實施例相較于該第一實施例的優點在于：該第三實 施例的半視場角大于該第一實施例的半視場角，且該第三實施例比該第一實施例易于制造 因此良率較高。
[0120] 參閱圖18,為本發明光學成像鏡頭10的一第四實施例，其與該第一實施例大致相 似，僅各光學數據、非球面系數及這些透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第 二透鏡4的該物側面41具有一位于光軸I附近區域的凸面部413及一位于圓周附近區域 的凹面部412,該第四透鏡6的該物側面61為一凹面且具有一位于光軸I附近區域的凹面 部613及一位于圓周附近區域的凹面部612。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖18 中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
[0121] 其詳細的光學數據如圖20所示，且本第四實施例的整體系統焦距為2. 362mm，半 視角（HF0V)為37. 992°、光圈值（Fno)為2. 461，系統長度則為3. 412mm。
[0122] 如圖21所示，則為該第四實施例的該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的 像側面62在公式（1)中的各項非球面系數。
[0123] 另外，該第四實施例的該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關系如圖38及圖39 所示。
[0124] 配合參閱圖19,由（a)的縱向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸變像差附 圖可看出本第四實施例也能維持良好光學性能。
[0125] 經由上述說明可得知，該第四實施例相較于該第一實施例的優點在于：該第四實 施例的成像質量優于該第一實施例的成像質量，該第四實施例比該第一實施例易于制造因 此良率較高。
[0126] 參閱圖22,為本發明光學成像鏡頭10的一第五實施例，其與該第一實施例大致相 似，僅各光學數據、非球面系數及這些透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第 一透鏡3的該像側面32為一凸面且具有一位于光軸I附近區域的凸面部323及一位于圓 周附近區域的凸面部322,該第二透鏡4的該物側面41具有一位于光軸I附近區域的凸面 部413及一位于圓周附近區域的凹面部412,該第四透鏡6的該物側面61為一凹面且具有 一位于光軸I附近區域的凹面部613及一位于圓周附近區域的凹面部612。在此需注意的 是，為了清楚地顯示圖面，圖22中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
[0127] 其詳細的光學數據如圖24所示，且本第五實施例的整體系統焦距為2. 360mm，半 視角（HF0V)為37. 998°、光圈值（Fno)為2. 459,系統長度則為3. 407mm。
[0128] 如圖25所示，則為該第五實施例的該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的 像側面62在公式（1)中的各項非球面系數。
[0129] 另外，該第五實施例的該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關系如圖38及圖39 所示。
[0130] 配合參閱圖23,由（a)的縱向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸變像差附 圖可看出本第五實施例也能維持良好光學性能。
[0131] 經由上述說明可得知，該第五實施例相較于該第一實施例的優點在于：該第五透 鏡的成像質量優于該第一實施例的成像質量，且該第五實施例比該第一實施例易于制造因 此良率較高。
[0132] 參閱圖26,為本發明光學成像鏡頭10的一第六實施例，其與該第一實施例大致相 似，僅各光學數據、非球面系數及這些透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第 二透鏡4的該物側面41具有一位于光軸I附近區域的凸面部413及一位于圓周附近區域 的凹面部412,該第四透鏡6的該物側面61為一凹面且具有一位于光軸I附近區域的凹面 部613及一位于圓周附近區域的凹面部612。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖26 中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
[0133] 其詳細的光學數據如圖28所示，且本第六實施例的整體系統焦距為2. 362mm，半 視角（HF0V)為37. 997°、光圈值（Fno)為2. 461，系統長度則為3. 411mm。
[0134] 如圖29所示，則為該第六實施例的該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的 像側面62在公式（1)中的各項非球面系數。
[0135] 另外，該第六實施例的該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關系如圖38及圖39 所示。
[0136] 配合參閱圖27,由（a)的縱向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸變像差附 圖可看出本第六實施例也能維持良好光學性能。
[0137] 經由上述說明可得知，該第六實施例相較于該第一實施例的優點在于：該第六實 施例的成像質量優于該第一實施例的成像質量，且該第六實施例比該第一實施例易于制造 因此良率較高。
[0138] 參閱圖30,為本發明光學成像鏡頭10的一第七實施例，其與該第一實施例大致相 似，僅各光學數據、非球面系數及這些透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同。在此需注 意的是，為了清楚地顯示圖面，圖30中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。
[0139] 其詳細的光學數據如圖32所示，且本第七實施例的整體系統焦距為2. 316mm，半 視角（HF0V)為38. 000°、光圈值（Fno)為2. 413,系統長度則為3. 396mm。
[0140] 如圖33所示，則為該第七實施例的該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的 像側面62在公式（1)中的各項非球面系數。
[0141] 另外，該第七實施例的該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關系如圖38及圖39 所示。
[0142] 配合參閱圖31，由（a)的縱向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸變像差附 圖可看出本第七實施例也能維持良好光學性能。
[0143] 經由上述說明可得知，該第七實施例相較于該第一實施例的優點在于：該第七實 施例的半視場角大于該第一實施例的半視場角，該第七實施例的成像質量優于該第一實施 例的成像質量。
[0144] 參閱圖34,為本發明光學成像鏡頭10的一第八實施例，其與該第一實施例大致相 似，僅各光學數據、非球面系數及這些透鏡3、4、5、6間的參數或多或少有些不同，以及該第 一透鏡3的該像側面32為一凸面且具有一在光軸I附近區域的凸面部323及一位于圓周 附近區域的凸面部322。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖34中省略部分與第一實 施例相同的凹面部與凸面部的標號。
[0145] 其詳細的光學數據如圖36所示，且本第八實施例的整體系統焦距為2. 337mm，半 視角（HF0V)為37. 998°、光圈值（Fno)為2. 250,系統長度則為4. 112mm。
[0146] 如圖37所示，則為該第八實施例的該第一透鏡3的物側面31到該第四透鏡6的 像側面62在公式（1)中的各項非球面系數。
[0147] 另外，該第八實施例的該光學成像鏡頭10中各重要參數間的關系如圖38及圖39 所示。
[0148] 配合參閱圖35,由（a)的縱向球差、（b)、（c)的像散像差，以及（d)的畸變像差附 圖可看出本第八實施例也能維持良好光學性能。
[0149] 經由上述說明可得知，該第八實施例相較于該第一實施例的優點在于：該第八實 施例的光圈值小于該第一實施例的光圈值。
[0150] 再配合參閱圖38及圖39,為上述八個實施例的各項光學參數的表格圖，當本發明 光學成像鏡頭10中的各項光學參數間的關系式滿足下列條件式時，在系統長度縮短的情 形下，仍然會有較佳的光學性能表現，使本發明應用于相關便攜式電子裝置時，能制出更加 薄型化的產品：
[0151] -、當滿足| u 1-u 2|彡25時，用于良好地修正軸上的色像差以及軸外的色像差， 同時穩定地保持這些色像差。當差值低于下限時，軸上的色像差成為修正不足的狀態。當 為了改善這樣的色像差的修正不足而把該第二透鏡4的阿貝數設為小的值時，可良好修正 軸上的色像差，但是相反地，軸外的倍率色像差成為修正過剩而惡化。
[0152] 二、對于（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條件式，其較佳地限制為 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,目的為使各透鏡維 持一適當值，避免任一參數過大而不利于該光學成像鏡頭10整體的薄型化，或是避免任一 參數過小而影響組裝或是提高制造上的困難度。
[0153] 三、當滿足EFL/ALT彡1. 3時，用以設計所有透鏡的厚度總和ALT與該光學成像鏡 頭10的焦距EFL之間的關系。較佳地限制為1. 3彡EFL/ALT彡1. 6,當前述比值過大時，光 程變的過長，而該光學成像鏡頭10的薄型化變得困難；當前述比值過小時，光程變的過短， 而各像差的校正變得困難，并且制作時的誤差靈敏度也過于嚴格。
[0154] 四、當滿足0. 95彡u 1/ u 4彡1. 05時，用以控制各像差細微地修正。當超過限制 時，各像差不易進行細微修正。
[0155] 然而，有鑒于光學系統設計的不可預測性，前述所列的示例性限定關系式，亦可任 意選擇性地合并不等數量施用于本發明的實施例中，使本發明光學成像鏡頭10的長度縮 短、光圈值縮小、視場角增加、成像質量提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。在實 施本發明時，除了前述關系式之外，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/或分辨率的控制， 舉例來說，該第二透鏡4的該物側面41上可選擇性地額外形成有一位于光軸I附近區域的 凸面部413及一位于圓周附近區域的凹面部412。須注意的是，此些細節需在無沖突的情況 之下，選擇性地合并施用于本發明的其他實施例當中。
[0156] 歸納上述，本發明光學成像鏡頭10,可獲致下述的功效及優點，故能達到本發明的 目的：
[0157] -、該第一透鏡3具有正屈光率，有利于光線聚焦，搭配該光圈2設置位置設置在 該第一透鏡3的像側面32,有助于擴大視場角。該第三透鏡5具有正屈光率，且該第三透 鏡5比其他透鏡屈光率都強，有助于對各像差進行主要的修正。搭配該第二透鏡4的該像 側面42位于圓周附近區域的凸面部422、該第三透鏡5的該物側面51在光軸I附近區域 的凹面部511、該第四透鏡6的該像側面62在光軸I附近區域的凹面部621與該像側面62 在圓周附近區域的凸面部622達到提高成像質量的效果。該光圈2的位置因為必須考量很 多透鏡面型、透鏡厚度及透鏡間空氣間隙等參數的配合，而在此設計的前述各鏡片的特性 又須考量該光學成像鏡頭10的光學特性與鏡頭長度，舉例來說：該第一透鏡3具有正屈光 率的特征可有效增加聚光能力，搭配該光圈2的位置設置在該第一透鏡3的該像側面32,有 助于擴大視場角，因此該光圈2的位置設計有特別意義。
[0158] 二、本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變皆符合使用規范。另外，紅、綠、藍 三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一曲線的偏斜幅度可看出 不同高度的離軸光線的成像點偏差皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進 一步參閱成像質量數據，紅、綠、藍三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明在 各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力。也就是說，本發明藉 由所述透鏡的設計與相互搭配，而能產生優異的成像質量。
[0159] 三、由前述八個實施例的說明，顯示本發明光學成像鏡頭10的設計，其這些實施 例的系統長度皆可以縮短到小于4. 112mm以下，相較于現有的光學成像鏡頭，應用本發明 的鏡頭能制造出更薄型化的產品，使本發明具有符合市場需求的經濟效益。
[0160] 盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明 白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內，在形式上和細節上可以對 本發明做出各種變化，均為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一光圈、一第二透 鏡、一第三透鏡，及一第四透鏡，且該第一透鏡至該第四透鏡分別包括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； 該第一透鏡具有正屈光率； 該第二透鏡具有屈光率，該第二透鏡的該像側面具有一位于圓周附近區域的凸面部； 該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該物側面具有一位于光軸附近區域的凹面 部； 該第四透鏡具有屈光率，該第四透鏡的該像側面具有一位于光軸附近區域的凹面部及 一位于圓周附近區域的凸面部； 其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有四片，該第一透鏡的色散系數為VI，該第 二透鏡的色散系數為V2,該第一透鏡在光軸上的厚度為T1，該第三透鏡在光軸上的厚度為 T3,該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G12,該第二透鏡與該第三透鏡之 間在光軸上的空氣間隙為G23,該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡在光軸 上的厚度總和為ALT，該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上的三個空氣間隙總和為Gaa，并滿 足下列條件式：|vl_v2| 彡 25,（G12+T3V(T1+G23)彡 2.25，ALT/Gaa 彡 2.45〇2. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該光學成像鏡頭的系統焦距為 EFL，并還滿足下列條件式：EFL/ALT彡1. 3。3. 如權利要求2所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第四透鏡在光軸上的厚度為T4， 并還滿足下列條件式：（T3+T4)/G12彡2. 4。4. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，還滿足下列條件式：ALT/ G12 ^ 3. 6〇5. 如權利要求4所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該光學成像鏡頭的系統焦距為 EFL，并還滿足下列條件式：EFL/ALT彡1. 3。6. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第二透鏡在光軸上的厚度為T2， 該第四透鏡在光軸上的厚度為T4,并還滿足下列條件式：(T3+T4) ΛΤ1+Τ2) < 2. 05。7. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第三透鏡與該第四透鏡之間在 光軸上的空氣間隙為G34,并還滿足下列條件式：ALI7(G23+G34)彡12. 45。8. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第三透鏡與該第四透鏡之間在 光軸上的空氣間隙為G34,并還滿足下列條件式：T3AG23+G34)彡7. 4。9. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第二透鏡在光軸上的厚度為T2， 該第四透鏡在光軸上的厚度為T4,并還滿足下列條件式：T4/T2 < 1. 35。10. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第四透鏡的色散系數為ν4,并 還滿足下列條件式：〇. 95 < vl/v4 < 1. 05。11. 一種光學成像鏡頭，從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡、一光圈、一第二 透鏡、一第三透鏡，及一第四透鏡，且該第一透鏡至該第四透鏡分別包括一朝向物側且使成 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； 該第一透鏡具有正屈光率； 該第二透鏡具有屈光率，該第二透鏡的該像側面具有一位于圓周附近區域的凸面部； 該第三透鏡具有正屈光率，該第三透鏡的該物側面具有一位于光軸附近區域的凹面 部； 該第四透鏡具有屈光率，該第四透鏡的該像側面具有一位于光軸附近區域的凹面部及 一位于圓周附近區域的凸面部； 其中，該光學成像鏡頭具有屈光率的透鏡只有四片，該第一透鏡的色散系數為VI，該第 二透鏡的色散系數為V2,該第一透鏡在光軸上的厚度為T1，該第三透鏡在光軸上的厚度為 T3,該第一透鏡與該第二透鏡之間在光軸上的空氣間隙為G12,該第二透鏡與該第三透鏡之 間在光軸上的空氣間隙為G23,該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上的三個空氣間隙總和為 Gaa，并滿足下列條件式：|vl-v2| 彡 25,（G12+T3V(T1+G23)彡 2.25，T3/Gaa 彡 1.2〇12. 如權利要求11所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第 三透鏡及該第四透鏡在光軸上的厚度總和為ALT，該光學成像鏡頭的系統焦距為EFL，并還 滿足下列條件式：EFL/ALT彡1. 3。13. 如權利要求12所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第四透鏡在光軸上的厚度為 T4,并還滿足下列條件式：（T3+T4) /G12彡2. 4。14. 如權利要求1所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第三透鏡與該第四透鏡之間在 光軸上的空氣間隙為G34,并還滿足下列條件式：T1AG23+G34)彡2. 7。15. 如權利要求14所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第四透鏡在光軸上的厚度為 T4,并還滿足下列條件式：G12/T4 < 1. 55。16. 如權利要求11所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第二透鏡在光軸上的厚度為 T2,該第四透鏡在光軸上的厚度為T4,并還滿足下列條件式：(T3+T4) ΛΤ1+Τ2) < 2. 05。17. 如權利要求11所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第三透鏡與該第四透鏡之間 在光軸上的空氣間隙為G34,并還滿足下列條件式：ALI7(G23+G34)彡12. 45。18. 如權利要求11所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第三透鏡與該第四透鏡之間 在光軸上的空氣間隙為G34,并還滿足下列條件式：T3AG23+G34)彡7. 4。19. 如權利要求11所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第二透鏡在光軸上的厚度為 T2,并還滿足下列條件式：G12/T2 < 2。20. 如權利要求11所述的光學成像鏡頭，其特征在于，該第四透鏡的色散系數為v4,并 還滿足下列條件式：〇. 95 < vl/v4 < 1. 05。
【文檔編號】G02B13/18GK106054358SQ201510470408
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年8月4日
【發明人】唐子健, 王佩琪
【申請人】玉晶光電(廈門)有限公司