TW201704811A

TW201704811A - 光學成像鏡頭

Info

Publication number: TW201704811A
Application number: TW105122645A
Authority: TW
Inventors: 馬修博恩; 陳雁斌; 陳白娜; 陳鋒
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2017-02-01
Also published as: TWI592693B; US20180011287A1; CN106468817A; US9857558B1

Abstract

本發明提供一種光學成像鏡頭，其中光學成像鏡頭從物側至像側依序包括第一、第二、第三、第四透鏡。本發明透過控制各透鏡的凹凸曲面排列，並以至少一條件式控制相關參數，而在維持良好光學性能及擴大視場角之條件下，縮短鏡頭長度。

Description

光學成像鏡頭

本發明乃是與一種光學成像鏡頭相關，且尤其是與應用四片式透鏡的光學成像鏡頭。

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，因此光學鏡頭應用於手機、相機、平板個人電腦、個人數位助理(PDA)、車用相機裝置或虛擬實境裝置的追蹤系統(VR tracker)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不外乎就是成像品質與體積。其中，就成像品質而言，隨著影像感測技術之進步，消費者對於成像品質等的要求也將更加提高，因此在光學鏡頭設計領域中，除了追求鏡頭薄型化，同時也必須兼顧鏡頭成像品質及性能，甚至為了因應行車與光線不足的環境，鏡頭的視場角與光圈大小的提升也是必須要考量之課題。以一四片式透鏡結構而言，以往之發明，第一透鏡物側面至成像面在光軸上的距離大，將不利手機和數位相機的薄型化。

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。

本發明之一目的係在提供一種光學成像鏡頭，透過控制各透鏡的凹凸曲面排列，並以至少一個條件式控制相關參數，維持足夠之光學性能，且同時縮短光學成像鏡頭的長度。

依據本發明，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、一第四透鏡及一保護玻璃，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。

依據本發明所提供的光學成像鏡頭，第一透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；第一透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；第二透鏡具有正屈光率，第二透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；第三透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；第四透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；第四透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；其中，該光學成像鏡頭只具備上述四片具有屈光率的透鏡，並滿足下列條件式：TTL/(T2+G34)≦4.5 條件式(1)；其中TTL代表第一透鏡之物側面至成像面在光軸上的長度，T2代表第二透鏡在光軸上的厚度，G34代表第三透鏡之像側面至第四透鏡之物側面在光軸上的距離。

根據其他實施例，本發明可選擇性地控制前述參數，額外滿足其他條件式。舉例來說，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，G12與T2可滿足下列條件式：G12/T2≧1.3 條件式(2)；TTL與G12可滿足下列條件式：TTL/G12≦5.4 條件式(3)； ALT代表所有透鏡在光軸上厚度的總和，ALT、G12與G34可滿足下列條件式：ALT/(G12+G34)≦2 條件式(4)；TTL、G12與G34可滿足下列條件式：TTL/(G12+G34)≦4 條件式(5)；ALT與G12可滿足下列條件式：ALT/G12≦2.6 條件式(6)；T3代表第三透鏡在光軸上的厚度，T2、T3與G34可滿足下列條件式：(T2+T3)/G34≦5 條件式(7)；G12、T2與T3可滿足下列條件式：(G12+T3)/T2≧2.3 條件式(8)；Gaa代表所有透鏡之間的空氣間隙寬度在光軸上的總和，Gaa與T2可滿足下列條件式：Gaa/T2≧2.2 條件式(9)；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長度，TL、G12與G34可滿足下列條件式：TL/(G12+G34)≦3.2 條件式(10)；G12、G34與T2可滿足下列條件式：(G12+G34)/T2≧1.9 條件式(11)；T3與G34可滿足下列條件式： T3/G34≦2.5 條件式(12)；G23代表第二透鏡之像側面至第三透鏡之物側面在光軸上的距離，T2、G23與G34可滿足下列條件式：(T2+G23)/G34≦3.5 條件式(13)；ALT與G34可滿足下列條件式：ALT/G34≦6.9 條件式(14)；TTL與G34可滿足下列條件式：TTL/G34≦13.7 條件式(15)；TL與G34可滿足下列條件式：TL/G34≦11 條件式(16)；T1代表第一透鏡在光軸上的厚度，T1、T2與G34可滿足下列條件式：(T2+T1)/G34≦3.5 條件式(17)；T4代表第四透鏡在光軸上的厚度，T4、T2與G34可滿足下列條件式：(T4+T2)/G34≦3.5 條件式(18)；EFL代表光學成像鏡頭的有效焦距，EFL與G34可滿足下列條件式：EFL/G34≦2.6 條件式(19)；或T4、T3與G34可滿足下列條件式：(T4+T3)/G34≦3.2 條件式(20)。

前述所列之示例性限定條件式，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，甚至是製造上良率的提升。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。

由上述中可以得知，本發明之光學成像鏡頭，透過控制各透鏡的凹凸曲面排列，並以至少一條件式控制相關參數，能較佳地使本發明鏡頭長度縮短、可用光圈增大、視場角擴大、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。

1-13‧‧‧光學成像鏡頭

100-1300‧‧‧光圈

110-1310‧‧‧第一透鏡

120-1320‧‧‧第二透鏡

130-1330‧‧‧第三透鏡

140-1340‧‧‧第四透鏡

150-1350‧‧‧保護玻璃

160-1360‧‧‧成像面

111-1311'、121-1321'、131-1331、141-1341、151-1351‧‧‧物側面

112-1312'、122-1322'、132-1332、142-1342、152-1352‧‧‧像側面

1111-1411、1121-1421、5212、6421、12411‧‧‧位於光軸附近區域的凸面部或凹面部

1112-1412、1122-1422、5212‧‧‧位於圓周附近區域的凸面部或凹面部

d1、d2、d3、d4、d5‧‧‧空氣間隙

A1‧‧‧物側

A2‧‧‧像側

I‧‧‧光軸

A、C‧‧‧區域

E‧‧‧延伸部

M、R‧‧‧點

Lc‧‧‧主光線

Lm‧‧‧邊緣光線

本發明所附圖示說明如下：圖1顯示本發明之一實施例之透鏡剖面結構示意圖；圖2繪示透鏡面形與光線焦點的關係示意圖；圖3繪示範例一的透鏡面形與有效半徑的關係圖；圖4繪示範例二的透鏡面形與有效半徑的關係圖；圖5繪示範例三的透鏡面形與有效半徑的關係圖；圖6顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖7顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖8顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖9顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖10顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖11顯示依據本發明之第二實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖12顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖13顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖14顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖15顯示依據本發明之第三實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖16顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖17顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖18顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖19顯示依據本發明之第四實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖20顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖21顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖22顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖23顯示依據本發明之第五實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖24顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖25顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖26顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖27顯示依據本發明之第六實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖28顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖29顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖30顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖31顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖32顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖33顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖34顯示依據本發明之第八實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖35顯示依據本發明之第八實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖36顯示依據本發明之第八實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖37顯示依據本發明之第八實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖38顯示依據本發明之第九實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖39顯示依據本發明之第九實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖40顯示依據本發明之第九實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖41顯示依據本發明之第九實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖42顯示依據本發明之第十實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖43顯示依據本發明之第十實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖44顯示依據本發明之第十實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖45顯示依據本發明之第十實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖46顯示依據本發明之第十一實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖47顯示依據本發明之第十一實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖48顯示依據本發明之第十一實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖49顯示依據本發明之第十一實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖50顯示依據本發明之第十二實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖51顯示依據本發明之第十二實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖52顯示依據本發明之第十二實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖53顯示依據本發明之第十二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；圖54顯示依據本發明之第十三實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖；圖55顯示依據本發明之第十三實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖；圖56顯示依據本發明之第十三實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據；圖57顯示依據本發明之第十三實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據；及圖58A-圖58B顯示依據本發明之第一實施例至第十三實施例的之T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、EFL、TL、BFL、ALT、Gaa、TTL、TTL/(T2+G34)、G12/T2、TTL/G12、ALT/(G12+G34)、TTL/(G12+G34)、ALT/G12、(T2+T3)/G34、(G12+T3)/T2、Gaa/T2、TL/(G12+G34)、(G12+G34)/T2、T3/G34、(T2+G23)/G34、ALT/G34、TTL/G34、TL/G34、(T2+T1)/G34、(T4+T2)/G34、EFL/G34及(T4+T3)/G34之值。

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：

如圖1所示，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為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。

圖4為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。

圖5為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。

本發明的光學成像鏡頭還包含一光圈，其位置可設置於被攝物與第一透鏡之間、各透鏡之間或第四透鏡與成像面之間，光圈的種類如耀光光圈(Glare Stop)或視場光圈(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提升影像品質。

本發明的光學成像鏡頭中，光圈可設置於被攝物與第一透鏡之間(即為前置光圈)或是第一透鏡與成像面之間(即為中置光圈)。光圈若為前置光圈，可使光學成像鏡頭的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(Telecentric)效果，並可增加影像感測元件CCD或CMOS接收影像的效率；若為中置光圈，則有助於擴大光學成像鏡頭的視場角，使光學成像鏡頭具有廣角鏡頭的優勢。

為了便於表示本發明所指的參數，在本說明書及圖示中定義如下表1：

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第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一保護玻璃所構成，每一透鏡都具有屈光率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。

根據本發明之光學成像鏡頭，第一透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；第一透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；第二透鏡具有正屈光率，第二透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；第三透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；第四透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；第四透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；其中，該光學成像鏡頭只具備上述四片具有屈光率的透鏡，並滿足下列條件式：TTL/(T2+G34)≦4.5 條件式(1)；前述各鏡片之特性又須考量光學成像鏡頭的光學特性與鏡頭長度，舉例來說：第一透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部、第一透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凹面部搭配第二透鏡具有正屈光率，有利於收復較大角度的光線。第二透鏡的像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，第三透鏡的物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，則有利於匯聚第一鏡片所收復的大角度光線。第四透鏡的物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部搭配第四透鏡的像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部，則有利於修正前三片透鏡所產生的像差。上述設計可有效減少像差、縮短鏡頭長度、增加視場角及提升成像品質。

為了達成縮短透鏡系統長度且視場角有效擴大的功效，本發明適當的縮短透鏡厚度和透鏡間的空氣間隙，但考量到透鏡組裝過程的難易度以及必須兼顧成像品質的前提下，透鏡厚度及透鏡間的空氣間隙彼此需互相調配，故在滿足以下條件式的數值限定之下，光學成像系統能達到較佳的配置：條件式(1)：TTL/(T2+G34)≦4.5。較佳地，TTL/(T2+G34)可更限定介於2.50~4.50之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(2)：G12/T2≧1.3。較佳地，G12/T2可更限定介於1.30~4.00之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(3)：TTL/G12≦5.4。較佳地，TTL/G12可更限定介於2.50~5.40之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(4)：ALT/(G12+G34)≦2。較佳地，ALT/(G12+G34)可更限定介於0.50~2.00之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(5)：TTL/(G12+G34)≦4。較佳地，TTL/(G12+G34)可更限定介於1.50~4.00之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(6)：ALT/G12≦2.6。較佳地，ALT/G12可更限定介於0.50~2.60之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(7)：(T2+T3)/G34≦5。較佳地，(T2+T3)/G34可更限定介於1.00~5.00之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(8)：(G12+T3)/T2≧2.3。較佳地，(G12+T3)/T2可更限定介於2.30~5.00之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(9)：Gaa/T2≧2.2。較佳地，Gaa/T2可更限定介於2.20~5.50之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(10)：TL/(G12+G34)≦3.2。較佳地，TL/(G12+G34)可更限定介於1.50~3.20之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(11)：(G12+G34)/T2≧1.9。較佳地，(G12+G34)/T2可更限定介於1.90~5.00之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(12)：T3/G34≦2.5。較佳地，T3/G34可更限定介於0.30~2.50之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(13)：(T2+G23)/G34≦3.5。較佳地，(T2+G23)/G34可更限定介於0.50~3.50之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(14)：ALT/G34≦6.9。較佳地，ALT/G34可更限定介於1.50~6.90之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(15)：TTL/G34≦13.7。較佳地，TTL/G34可更限定介於4.50~13.70之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(16)：TL/G34≦11。較佳地，TL/G34可更限定介於4.00~11.00之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(17)：(T2+T1)/G34≦3.5。較佳地，(T2+T1)/G34可更限定介於0.50~3.50之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(18)：(T4+T2)/G34≦3.5。較佳地，(T4+T2)/G34可更限定介於0.50~3.50之間，以達到較優良的成像品質。

條件式(20)：(T4+T3)/G34≦3.2。較佳地，(T4+T3)/G34可更限定介於0.50~3.20之間，以達到較優良的成像品質。

縮短EFL有助於擴大視場角，所以將EFL趨小設計，故若滿足以下條件式，在光學系統厚度薄化的過程中，也有可幫助擴大視場角度：條件式(19)：EFL/G34≦2.6。較佳地，EFL/G34可更限定介於1.00~2.60之間，以達到較適當的鏡頭體積。

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鏡頭長度縮短、可用光圈加大、視場角擴大、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。

在實施本發明時，除了上述條件式之外，亦可如以下實施例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/或解析度的控制以及製造上良率的提升。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可在提供良好的光學性能的同時，縮短鏡頭長度，以下提供多個實施例以及其詳細的光學數據。首先請一併參考圖6至圖9，其中圖6顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖7顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。

如圖6所示，本實施例之光學成像鏡頭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(aperture stop)100、一第三透鏡130及一第四透鏡140。一保護玻璃150及影像感測器(圖未示)的一成像面160皆設置於光學成像鏡頭1的像側A2。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130第四透鏡140及保護玻璃150分別具有一朝向物側A1的物側面111/121/131/141/151及朝向像側A2的像側面112/122/132/142/152。

光學成像鏡頭1之第一透鏡110具有負屈光率。第一透鏡110的物側面111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。第一透鏡110的像側面112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。第一透鏡110的物側面111為球面，第一透鏡110的像側面112為非球面。第一透鏡110的材質為塑膠。

第二透鏡120具有負正光率。第二透鏡120的物側面121包括一位於光軸附近區域的凹面部1211及一位於圓周附近區域的凹面部1212。第二透鏡120的像側面122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。第二透鏡120的物側面121與像側面122皆為非球面。第二透鏡120的的材質為塑膠。

第三透鏡130具有正屈光率。第三透鏡130的物側面131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。第三透鏡130的像側面132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。第三透鏡130的物側面131與像側面132皆為球面。第三透鏡130的材質為玻璃。

第四透鏡140具有負屈光率。第四透鏡140的物側面141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部1422。第四透鏡140的物側面141與像側面142皆為非球面。第四透鏡140的材質為塑膠。

在本實施例中，係設計各透鏡110、120、130、140、保護玻璃150及影像感測器的成像面160之間皆存在空氣間隙，如：第一透鏡110與第二透鏡120之間存在空氣間隙d1、第二透鏡120與第三透鏡130之間存在空氣間隙d2、第三透鏡130與第四透鏡140之間存在空氣間隙d3、第四透鏡140與保護玻璃150之間存在空氣間隙d4、保護玻璃150與影像感測器的成像面160之間存在空氣間隙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，如：將兩相對透鏡的表面輪廓設計為彼此相應，而可彼此貼合，以消除其間之空氣間隙。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d4即為G4C，空氣間隙d5即為GCP，空氣間隙d1、d2、d3的總和即為Gaa。

關於本實施例之光學成像鏡頭1中的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖8，圖8顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之詳細光學數據。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、第四透鏡140的物側面141及像側面142，其非球面皆是依下列非球面曲線公式(1)定義： Y表示非球面曲面上的點與光軸的垂直距離；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)；R表示透鏡表面之曲率半徑；K為錐面係數(Conic Constant)；a _2i為第2i階非球面係數。各個非球面之參數詳細數據請一併參考圖9，圖9顯示依據本發明之第一實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

圖7(a)繪示本實施例的縱向球差圖，橫軸為焦距，縱軸為視場。圖7(b)繪示本實施例的弧矢方向的像散像差圖，圖7(c)繪示本實施例的子午方向的像散像差圖，橫軸為焦距，縱軸為像高。圖7(d)繪示本實施例的畸變像差圖，橫軸為百分比，縱軸為像高。三種代表波長(830nm、850nm、870nm)在不同高度的離軸光線皆集中於的成像點附近，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控制在±0.016mm，明顯改善不同波長的球差，弧矢方向的像散像差在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.016mm內，子午方向的像散像差落在±0.012mm內，至於畸變像差則維持在±70%的範圍內。

關於本實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、EFL、TL、BFL、ALT、Gaa、TTL、TTL/(T2+G34)、G12/T2、TTL/G12、ALT/(G12+G34)、TTL/(G12+G34)、ALT/G12、(T2+T3)/G34、(G12+T3)/T2、Gaa/T2、TL/(G12+G34)、(G12+G34)/T2、T3/G34、(T2+G23)/G34、ALT/G34、TTL/G34、TL/G34、(T2+T1)/G34、(T4+T2)/G34、EFL/G34及(T4+T3)/G34之值，請參考圖58A。

本實施例之光學成像鏡頭1中，從第一透鏡物側面111至成像面160在光軸上之長度為13.303mm，有效焦距為1.832mm，像高為2.124mm，半視角為73.043度，光圈值(f-number，Fno)為2.745。根據以上述數據，本實施例的光學成像鏡頭1具有較短的系統總長度且可實現於薄型化產品設計中同時維持良好光學性能。

參考圖10至圖13，圖10顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖11顯示依據本發明之第二實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為231，第三透鏡像側面為232，其它元件標號在此不再贅述。如圖10中所示，本實施例之光學成像鏡頭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。

第二實施例之物側面211、221、231、241及像側面212、222、232、242之凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯各曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

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，且以下每個實施例的透鏡表面凹凸配置的特徵，亦僅標示與第一實施例不同之處，省略相同處的標號，並不再贅述。關於本實施例之光學成像鏡頭2的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖12。

圖13顯示依據本發明之第二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖11(a)的縱向球差中，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控制在±0.014mm以內。從圖11(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.016mm內。從圖11(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01mm內。圖11(d)顯示光學成像鏡頭2的畸變像差維持在±70%的範圍內。

關於本實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、EFL、TL、BFL、ALT、Gaa、TTL、TTL/(T2+G34)、G12/T2、TTL/G12、ALT/(G12+G34)、 TTL/(G12+G34)、ALT/G12、(T2+T3)/G34、(G12+T3)/T2、Gaa/T2、TL/(G12+G34)、(G12+G34)/T2、T3/G34、(T2+G23)/G34、ALT/G34、TTL/G34、TL/G34、(T2+T1)/G34、(T4+T2)/G34、EFL/G34及(T4+T3)/G34之值，請參考圖58A。

本實施例之光學成像鏡頭2中，從第一透鏡物側面211至成像面260在光軸上之長度為9.02mm，有效焦距為1.859mm，像高為2.109mm，半視角為73.043度，光圈值(f-number，Fno)為2.742。

第二實施例與第一實施例相比較，第二實施例較第一實施例的縱向球差、子午方向的像散像差、TTL及Fno小，且易於製造因此良率較高。

參考圖14至圖17，圖14顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖15顯示依據本發明之第三實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為331，第三透鏡像側面為332，其它元件標號在此不再贅述。如圖14中所示，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。

第三實施例之物側面311、321、331、341及像側面312、322、332、342之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、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

關於本實施例之光學成像鏡頭3的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖16。

圖17顯示依據本發明之第三實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖15(a)的縱向球差中，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控制在±0.008mm以內。從圖15(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。從圖15(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.015mm內。圖15(d)顯示光學成像鏡頭3的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭3中，從第一透鏡物側面311至成像面360在光軸上之長度為9.754mm，有效焦距為1.867mm，像高為2.109mm，半視角為73.043度，光圈值(f-number，Fno)為2.756。

第三實施例與第一實施例相比較，第三實施例較第一實施例的縱向球差及TTL小。且第三實施例易於製造，因此良率較高。

參考圖18至圖21，圖18顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖19顯示依據本發明之第四實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為431，第三透鏡像側面為432，其它元件標號在此不再贅述。如圖18中所示，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。

第四實施例之物側面411、421、431、441及像側面412、422、432、442之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、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

關於本實施例之光學成像鏡頭4的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖20。

圖21顯示依據本發明之第四實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖19(a)的縱向球差中，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控制在±0.006mm以內。從圖19(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.016mm內。從圖19(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.012mm內。圖19(d)顯示光學成像鏡頭4的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭4中，從第一透鏡物側面411至成像面460在光軸上之長度為10.895mm，有效焦距為1.865mm，像高為2.109mm，半視角為73.030度，光圈值(f-number，Fno)為2.734。

第四實施例與第一實施例相比較，第四實施例較第一實施例的縱向球差、Fno小，TTL短，可縮短鏡頭長度，且易於製造因此良率較高。

參考圖22至圖25，圖22顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖23顯示依據本發明之第五實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為531，第三透鏡像側面為532，其它元件標號在此不再贅述。如圖22中所示，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。

第五實施例之物側面511、531、541及像側面512、522、532、542之凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第五實施例的第二透鏡520的物側面521的表面凹凸配置、各曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。更詳細地來說，第五實施例的第二透鏡520的物側面521具有一位於光軸附近區域的凸面部5211及一圓周附近區域的凸面部5212。

關於本實施例之光學成像鏡頭5的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖24。

圖25顯示依據本發明之第五實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖23(a)的縱向球差中，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控制在±0.006mm以內。從圖23(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.014mm內。從圖23(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.008mm內。圖23(d)顯示光學成像鏡頭5的畸變像差維持在±70%的範圍內。

關於本實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、EFL、TL、BFL、ALT、Gaa、TTL、TTL/(T2+G34)、G12/T2、TTL/G12、ALT/(G12+G34)、TTL/(G12+G34)、ALT/G12、(T2+T3)/G34、(G12+T3)/T2、Gaa/T2、TL/(G12+G34)、 (G12+G34)/T2、T3/G34、(T2+G23)/G34、ALT/G34、TTL/G34、TL/G34、(T2+T1)/G34、(T4+T2)/G34、EFL/G34及(T4+T3)/G34之值，請參考圖58A。

本實施例之光學成像鏡頭5中，從第一透鏡物側面511至成像面560在光軸上之長度為7.647mm，有效焦距為1.721mm，像高為2.112mm，半視角為73.027度，光圈值(f-number，Fno)為2.75。

第五實施例與第一實施例相比較，第五實施例較第一實施例的縱向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差小，TTL及有效焦距較短，且易於製造因此良率較高。

參考圖26至圖29，圖26顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖27顯示依據本發明之第六實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為631，第三透鏡像側面為632，其它元件標號在此不再贅述。如圖26中所示，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。

第六實施例之物側面611、621、631、641及像側面612、622、632之凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第六實施例的第四透鏡640的像側面642的表面凹凸配置、各曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。更詳細地來說，第六實施例的第四透鏡640的像側面642具有一位於光軸附近區域的凸面部6421。

關於本實施例之光學成像鏡頭6的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖28。

圖29顯示依據本發明之第六實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖27(a)的縱向球差中，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控制在±0.014mm以內。從圖27(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。從圖27(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。圖27(d)顯示光學成像鏡頭6的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭6中，從第一透鏡物側面611至成像面660在光軸上之長度為13.355mm，有效焦距為1.953mm，像高為2.100mm，半視角為73.049度，光圈值(f-number，Fno)為2.715。

第六實施例與第一實施例相比較，第六實施例較第一實施例的縱向球差及Fno小，半視角大，且易於製造因此良率較高。

參考圖30至圖33，圖30顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖31顯示依據本發明之第七實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為731，第三透鏡像側面為732，其它元件標號在此不再贅述。如圖30中所示，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。

第七實施例之物側面711、721、731、741及像側面712、722、732、742之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、透鏡厚度、透鏡屈光率、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

關於本實施例之光學成像鏡頭7的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖32。

圖33顯示依據本發明之第七實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖31(a)的縱向球差中，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控制在±0.006mm以內。從圖31(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01mm內。從圖31(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。圖31(d)顯示光學成像鏡頭7的畸變像差維持在±0.70%的範圍內。

關於本實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、EFL、TL、BFL、ALT、Gaa、TTL、TTL/(T2+G34)、G12/T2、TTL/G12、ALT/(G12+G34)、TTL/(G12+G34)、ALT/G12、(T2+T3)/G34、(G12+T3)/T2、Gaa/T2、TL/(G12+G34)、(G12+G34)/T2、T3/G34、(T2+G23)/G34、ALT/G34、TTL/G34、TL/G34、(T2+T1)/G34、(T4+T2)/G34、EFL/G34及(T4+T3)/G34之值，請參考圖58B。

本實施例之光學成像鏡頭7中，從第一透鏡物側面711至成像面760在光軸上之長度為13.609mm，有效焦距為1.863mm，像高為2.111mm，半視角為73.069度，光圈值(f-number，Fno)為2.716。

第七實施例與第一實施例相比較，第七實施例較第一實施例的縱向球差、弧矢方向的像散像差及Fno小，半視角大，且易於製造因此良率較高。

參考圖34至圖37，圖34顯示依據本發明之第八實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖35顯示依據本發明之第八實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為831，第三透鏡像側面為832，其它元件標號在此不再贅述。如圖34中所示，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。

第八實施例之物側面811、821、831、841及像側面812、822、832、842之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、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

關於本實施例之光學成像鏡頭8的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖36。

圖37顯示依據本發明之第八實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖35(a)的縱向球差中，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控制在±0.009mm以內。從圖35(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。從圖35(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01mm內。圖35(d)顯示光學成像鏡頭8的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭8中，從第一透鏡物側面811至成像面860在光軸上之長度為13.645mm，有效焦距為1.852mm，像高為2.124mm，半視角為73.047度，光圈值(f-number，Fno)為2.743。

第八實施例與第一實施例相比較，第八實施例較第一實施例的縱向球差、子午方向的像散像差及Fno小，半視角大，且易於製造因此良率較高。

參考圖38至圖41，圖38顯示依據本發明之第九實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖39顯示依據本發明之第九實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為931，第三透鏡像側面為932，其它元件標號在此不再贅述。如圖38中所示，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。

第九實施例之物側面911、921、931、941及像側面912、922、932、942之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、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

關於本實施例之光學成像鏡頭9的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖40。

圖41顯示依據本發明之第九實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖39(a)的縱向球差中，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控制在±0.016mm以內。從圖39(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。從圖39(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.06mm內。圖39(d)顯示光學成像鏡頭9的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭9中，從第一透鏡物側面911至成像面960在光軸上之長度為10.991mm，有效焦距為1.916mm，像高為2.099mm，半視角為73.037度，光圈值(f-number，Fno)為2.759。

第九實施例與第一實施例相比較，第九實施例較第一實施例的TTL小，且易於製造因此良率較高。

參考圖42至圖45，圖42顯示依據本發明之第十實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖43顯示依據本發明之第十實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為1031，第三透鏡像側面為1032，其它元件標號在此不再贅述。如圖42中所示，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。

第十實施例之物側面1011、1021、1031、1041及像側面1012、1022、1032、1042之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、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

關於本實施例之光學成像鏡頭10的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖44。

圖45顯示依據本發明之第十實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖43(a)的縱向球差中，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控制在±0.02mm以內。從圖43(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。從圖43(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。圖43(d)顯示光學成像鏡頭10的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭10中，從第一透鏡物側面1011至成像面1060在光軸上之長度為9.110mm，有效焦距為2.164mm，像高為2.099mm，半視角為73.05度，光圈值(f-number，Fno)為2.736。

第十實施例與第一實施例相比較，第十實施例較第一實施例的TTL及Fno小，半視角大，且易於製造因此良率較高。

參考圖46至圖49，圖46顯示依據本發明之第十一實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖47顯示依據本發明之第十一實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為1131，第三透鏡像側面為1132，其它元件標號在此不再贅述。如圖46中所示，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。

第十一實施例之物側面1111'、1121'、1131、1141及像側面1112'、1122'、1132、1142之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、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。

關於本實施例之光學成像鏡頭11的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖48。

圖49顯示依據本發明之第十一實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖47(a)的縱向球差中，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控制在±0.012mm以內。從圖47(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.016mm內。從圖47(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01mm內。圖47(d)顯示光學成像鏡頭11的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭11中，從第一透鏡物側面1111'至成像面1160在光軸上之長度為8.967mm，有效焦距為1.864mm，像高為2.104mm，半視角為72.998度，光圈值(f-number，Fno)為2.757。

第十一實施例與第一實施例相比較，第十一實施例較第一實施例的縱向球差、子午方向的像散像差及TTL小，且易於製造因此良率較高。

參考圖50至圖53，圖50顯示依據本發明之第十二實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖51顯示依據本發明之第十二實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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，例如第三透鏡物側面為1231，第三透鏡像側面為1232，其它元件標號在此不再贅述。如圖50中所示，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、一第二透鏡1220、一光圈1200、一第三透鏡1230及一第四透鏡1240。

第十二實施例之物側面1211'、1221'、1231及像側面1212'、1222'、1232、1242之凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第十二實施例的第四透鏡1240的物側面1241的凹凸配置、各曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。更詳細地來說，第十二實施例的第四透鏡1240的物側面1241具有一位於光軸附近區域的凸面部12411。

關於本實施例之光學成像鏡頭12的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖52。

圖53顯示依據本發明之第十二實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖51(a)的縱向球差中，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控制在±0.005mm以內。從圖51(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.012mm內。從圖51(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01mm內。圖51(d)顯示光學成像鏡頭12的畸變像差維持在±70%的範圍內。

關於本實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、EFL、TL、BFL、ALT、Gaa、TTL、TTL/(T2+G34)、G12/T2、TTL/G12、ALT/(G12+G34)、 TTL/(G12+G34)、ALT/G12、(T2+T3)/G34、(G12+T3)/T2、Gaa/T2、TL/(G12+G34)、(G12+G34)/T2、T3/G34、(T2+G23)/G34、ALT/G34、TTL/G34、TL/G34、(T2+T1)/G34、(T4+T2)/G34、EFL/G34及(T4+T3)/G34之值，請參考圖58B。

本實施例之光學成像鏡頭12中，從第一透鏡物側面1211'至成像面1260在光軸上之長度為10.885mm，有效焦距為1.873mm，像高為2.095mm，半視角為73.016度，光圈值(f-number，Fno)為2.785。

第十二實施例與第一實施例相比較，第十二實施例較第一實施例的TTL、縱向球差、弧矢方向及子午方向的像散像差小，且易於製造因此良率較高。

參考圖54至圖57，圖54顯示依據本發明之第十三實施例之光學成像鏡頭之四片式透鏡之剖面結構示意圖，圖55顯示依據本發明之第十三實施例光學成像鏡頭之縱向球差與各項像差圖。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13，例如第三透鏡物側面為1331，第三透鏡像側面為1332，其它元件標號在此不再贅述。如圖54中所示，本實施例之光學成像鏡頭13從物側A1至像側A2依序包括一第一透鏡1310、一光圈1300、一第二透鏡1320、一第三透鏡1330及一第四透鏡1340。

第十三實施例之物側面1311'、1321'、1331、1341及像側面1312'、1322'、1332、1342之凹凸配置大致上與第一實施例類似，唯第十三實施例的光圈1300位置、各曲率半徑、透鏡厚度、非球面係數及後焦距等相關光學參數與第一實施例不同。更詳細地來說，第十三實施例的光圈1300位於第一透鏡1310與第二透鏡1320之間。

關於本實施例之光學成像鏡頭13的各透鏡之各光學特性及各空氣間隙之寬度，請參考圖56。

圖57顯示依據本發明之第十三實施例之光學成像鏡頭之各透鏡之非球面數據。

從圖55(a)的縱向球差中，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控制在±0.007mm以內。從圖55(b)的弧矢方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.02mm內。從圖55(c)的子午方向的像散像差中，三種代表波長在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.01mm內。圖55(d)顯示光學成像鏡頭13的畸變像差維持在±70%的範圍內。

本實施例之光學成像鏡頭13中，從第一透鏡物側面1311'至成像面1360在光軸上之長度為10.969mm，有效焦距為1.842mm，像高為2.126mm，半視角為73.055度，光圈值(f-number，Fno)為2.716。

第十三實施例與第一實施例相比較，第十三實施例較第一實施例的TTL、Fno、縱向球差及子午方向的像散像差小，半視角大，且易於製造因此良率較高。

圖58A-圖58B統列出以上十三個實施例的T1、G12、T2、G23、T3、G34、T4、EFL、TL、BFL、ALT、Gaa、TTL、TTL/(T2+G34)、G12/T2、TTL/G12、ALT/(G12+G34)、TTL/(G12+G34)、ALT/G12、(T2+T3)/G34、(G12+T3)/T2、Gaa/T2、TL/(G12+G34)、(G12+G34)/T2、T3/G34、(T2+G23)/G34、ALT/G34、TTL/G34、TL/G34、(T2+T1)/G34、(T4+T2)/G34、EFL/G34及(T4+T3)/G34之值，可看出本發明之光學成像鏡頭確實可滿足前述條件式(1)~(20)。

本發明各實施例的縱向球差、像散像差、畸變皆符合使用規範。另外，三種代表波長(830nm,850nm,870nm)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。進一步參閱成像品質數據，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，故透過上述透鏡的設計與相互搭配，使本發明具備良好的光學性能。

本發明的各實施例中的第三透鏡使用玻璃材質，可提高熱穩定性。此外，本發明的各實施例在各種狀態下對紅外光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力，故透過上述可知本發明可作為對紅外光成像的夜視鏡頭、瞳孔識別鏡頭或是虛擬實境裝置的追蹤系統(VR tracker)，且由上述說明可知其對紅外光有良好的成像效果。

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，先前技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

120‧‧‧第二透鏡

130‧‧‧第三透鏡

140‧‧‧第四透鏡

150‧‧‧保護玻璃

160‧‧‧成像面

111-151‧‧‧物側面

112-152‧‧‧像側面

1111-1411、1121-1421‧‧‧位於光軸附近區域的凸面部或凹面部

1112-1412、1122-1422‧‧‧位於圓周附近區域的凸面部或凹面部

d1、d2、d3、d4、d5‧‧‧空氣間隙

A1‧‧‧物側

A2‧‧‧像側

Claims

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，每一透鏡皆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，其中：該第一透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部，該第一透鏡的該像側面具有一位於圓周附近區域的凹面部；該第二透鏡具有正屈光率，且該第二透鏡的該像側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；該第三透鏡的該物側面具有一位於光軸附近區域的凸面部；及該第四透鏡的該物側面具有一位於圓周附近區域的凹面部，該第四透鏡的該像側面具有一位於圓周附近區域的凸面部；該光學成像鏡頭只具備上述四片具有屈光率的透鏡，並滿足下列條件式：TTL/(T2+G34)≦4.5 TTL代表該第一透鏡之該物側面至該成像面在光軸上的長度，T2代表該第二透鏡在光軸上的厚度，G34代表該第三透鏡之該像側面至該第四透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足G12/T2≧1.3，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足TTL/G12≦5.4，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足ALT/(G12+G34)≦2，ALT代表該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上厚度的總和，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足TTL/(G12+G34)≦4，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足ALT/G12≦2.6，ALT代表該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上厚度的總和，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足(T2+T3)/G34≦5，T3代表該第三透鏡在光軸上的厚度。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足(G12+T3)/T2≧2.3，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離，T3代表該第三透鏡在光軸上的厚度。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足Gaa/T2≧2.2，Gaa代表該第一透鏡至該第四透鏡之間的空氣間隙寬度在光軸上的總和。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足TL/(G12+G34)≦3.2，TL代表該第一透鏡之該物側面至該第四透鏡之該像側面在光軸上的長度，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足(G12+G34)/T2≧1.9，G12代表該第一透鏡之該像側面至該第二透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足T3/G34≦2.5，T3代表該第三透鏡在光軸上的厚度。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足(T2+G23)/G34≦3.5，G23代表該第二透鏡之該像側面至該第三透鏡之該物側面在光軸上的距離。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足ALT/G34≦6.9，ALT代表該第一透鏡至該第四透鏡在光軸上厚度的總和。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足TTL/G34≦13.7。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足TL/G34≦11，TL代表該第一透鏡之該物側面至該第四透鏡之該像側面在光軸上的長度。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足(T2+T1)/G34≦3.5，T1代表該第一透鏡在光軸上的厚度。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足(T4+T2)/G34≦3.5，T4代表該第四透鏡在光軸上的厚度。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足EFL/G34≦2.6，EFL代表該光學成像鏡頭的有效焦距。
如申請專利範圍第1項所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭更滿足(T4+T3)/G34≦3.2，T4代表該第四透鏡在光軸上的厚度，T3代表該第三透鏡在光軸上的厚度。