本發(fā)明大致上關(guān)于一種光學(xué)成像鏡頭。具體而言,本發(fā)明特別是指一種主要用于拍攝影像及錄像之光學(xué)成像鏡頭,并應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品中,例如:行動(dòng)電話、相機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)位助理(personaldigitalassistant,pda)、虛擬實(shí)境偵測器(vrtracker)或是車用鏡頭中。
背景技術(shù):
便攜式電子產(chǎn)品的規(guī)格日新月異,其關(guān)鍵零組件,光學(xué)成像鏡頭也更加多樣化發(fā)展,應(yīng)用不只僅限于拍攝影像與錄像,還有環(huán)境監(jiān)視、行車紀(jì)錄攝影、虛擬實(shí)境偵測器(vrtracker)等。對于虛擬實(shí)境偵測器除了要求成像質(zhì)量外,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質(zhì)量,也使得鏡頭長度增加,因此如何增加鏡頭半視角并且維持鏡頭長度,也是業(yè)界持續(xù)精進(jìn)的目標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明于是提出一種既能增加半視角以偵測較大的空間、還具有良好成像質(zhì)量、又能維持鏡頭適當(dāng)長度的光學(xué)成像鏡頭。本發(fā)明四片式成像鏡頭從物側(cè)至像側(cè),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(cè)的物側(cè)面以及朝向像側(cè)的像側(cè)面。此光學(xué)成像鏡頭只有此四片具有屈光率的透鏡。
在本發(fā)明的一方面,第一透鏡具有負(fù)屈光率。第二透鏡具有負(fù)屈光率,且第二透鏡的像側(cè)面具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的物側(cè)面與像側(cè)面至少其中之一為非球面。第四透鏡的物側(cè)面具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部。此光學(xué)成像鏡頭只有上述四片具有屈光率的透鏡,并包含位于第一透鏡與第三透鏡之間的光圈。υ1為第一透鏡的阿貝系數(shù)(abbenumber),并且滿足以下條件式:45≦υ1≦65。
在本發(fā)明的另一方面,第一透鏡具有負(fù)屈光率。第二透鏡具有負(fù)屈光率,且第二透鏡的像側(cè)面具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的物側(cè)面與像側(cè)面至少其中之一為非球面。第四透鏡的物側(cè)面具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部。此光學(xué)成像鏡頭只有上述四片具有屈光率的透鏡,并包含位于第一透鏡與第三透鏡之間的光圈。υ4為第四透鏡的阿貝系數(shù),并且滿足以下條件式:18≦υ4≦35。
在本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭中,光學(xué)鏡頭系統(tǒng)有效焦距為efl、alt為第一透鏡到第四透鏡在光軸上的四個(gè)透鏡之中心厚度總和、又bfl為第四透鏡的像側(cè)面至成像面在光軸上的長度,并且滿足(efl+alt)/bfl≦2.40。
在本發(fā)明光學(xué)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,并且滿足(g12+g23)/t1≦4.20。
在本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭中,第二透鏡在光軸上的中心厚度為t2,并且滿足(g12+g23)/t2≦4.20。
在本發(fā)明光學(xué)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,并且滿足(g23+g34+t4)/t2≦5.50。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t2+g23)/t1≦3.20。
在本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭中,第三透鏡在光軸上的中心厚度為t3,并且滿足(t3+g23)/t4≦2.60。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t4+g23)/t3≦3.30。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t1+g34)/g12≦4.50。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t3+g34)/t1≦3.20。
在本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭中,第一透鏡到第四透鏡在光軸上的三個(gè)空氣間隙總和為aag,并且滿足(efl+aag)/(t2+t4)≦2.80。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(g12+g23)/t4≦2.00。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(g12+g34)/t2≦4.00。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t1+g23)/t3≦2.60。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t2+g23)/g12≦7.00。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t3+g23)/t1≦3.20。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t4+g23)/t2≦3.60。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t4+g34)/g12≦3.60。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭滿足(t3+g34)/g12≦2.80。
附圖說明
圖1是本發(fā)明之一實(shí)施例之透鏡剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是透鏡面形與光線焦點(diǎn)的關(guān)系示意圖。
圖3是范例一的透鏡面形與有效半徑的關(guān)系圖。
圖4是范例二的透鏡面形與有效半徑的關(guān)系圖。
圖5是范例三的透鏡面形與有效半徑的關(guān)系圖。
圖6是本發(fā)明之第一實(shí)施例之光學(xué)成像鏡頭之透鏡剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7的a部分是第一實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖7的b部分是第一實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖7的c部分是第一實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖7的d部分是第一實(shí)施例的畸變像差。
圖8是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第二實(shí)施例之示意圖。
圖9的a部分是第二實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖9的b部分是第二實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖9的c部分是第二實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖9的d部分是第二實(shí)施例的畸變像差。
圖10是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第三實(shí)施例之示意圖。
圖11的a部分是第三實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖11的b部分是第三實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖11的c部分是第三實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖11的d部分是第三實(shí)施例的畸變像差。
圖12是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第四實(shí)施例之示意圖。
圖13的a部分是第四實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖13的b部分是第四實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖13的c部分是第四實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖13的d部分是第四實(shí)施例的畸變像差。
圖14是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第五實(shí)施例之示意圖。
圖15的a部分是第五實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖15的b部分是第五實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖15的c部分是第五實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖15的d部分是第五實(shí)施例的畸變像差。
圖16是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第六實(shí)施例之示意圖。
圖17的a部分是第六實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖17的b部分是第六實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖17的c部分是第六實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖17的d部分是第六實(shí)施例的畸變像差。
圖18是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第七實(shí)施例之示意圖。
圖19的a部分是第七實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖19的b部分是第七實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖19的c部分是第七實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖19的d部分是第七實(shí)施例的畸變像差。
圖20是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第八實(shí)施例之示意圖。
圖21的a部分是第八實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖21的b部分是第八實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖21的c部分是第八實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖21的d部分是第八實(shí)施例的畸變像差。
圖22是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第九實(shí)施例之示意圖。
圖23的a部分是第九實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖23的b部分是第九實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖23的c部分是第九實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖23的d部分是第九實(shí)施例的畸變像差。
圖24是本發(fā)明四片式光學(xué)成像鏡頭的第十實(shí)施例之示意圖。
圖25的a部分是第十實(shí)施例在成像面上的縱向球差。
圖25的b部分是第十實(shí)施例在弧矢方向的像散像差。
圖25的c部分是第十實(shí)施例在子午方向的像散像差。
圖25的d部分是第十實(shí)施例的畸變像差。
圖26表示第一實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖27表示第一實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖28表示第二實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖29表示第二實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖30表示第三實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖31表示第三實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖32表示第四實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖33表示第四實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖34表示第五實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖35表示第五實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖36表示第六實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖37表示第六實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖38表示第七實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖39表示第七實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖40表示第八實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖41表示第八實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖42表示第九實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖43表示第九實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖44表示第十實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖45表示第十實(shí)施例詳細(xì)的非球面數(shù)據(jù)。
圖46表示各實(shí)施例之重要參數(shù)。
圖47表示各實(shí)施例之重要參數(shù)。
具體實(shí)施方式
在開始詳細(xì)描述本發(fā)明之前,首先要說明的是,在本發(fā)明附圖中,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(fù)屈光率)」,是指所述透鏡以高斯光學(xué)理論計(jì)算出來之光軸上的屈光率為正(或?yàn)樨?fù))。該像側(cè)面、物側(cè)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(chiefray)lc及邊緣光線(marginalray)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(qū)域?yàn)楣廨S附近區(qū)域a,邊緣光線通過的區(qū)域?yàn)閳A周附近區(qū)域c,此外,該透鏡還包含一延伸部e(即圓周附近區(qū)域c徑向上向外的區(qū)域),用以供該透鏡組裝于一光學(xué)成像鏡頭內(nèi),理想的成像光線并不會通過該延伸部e,但該延伸部e之結(jié)構(gòu)與形狀并不限于此,以下之實(shí)施例為求附圖簡潔均省略了部分的延伸部。更詳細(xì)的說,判定面形或光軸附近區(qū)域、圓周附近區(qū)域、或多個(gè)區(qū)域的范圍的方法如下:
請參照圖1,其是一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之,在判斷前述區(qū)域的范圍時(shí),定義一中心點(diǎn)為該透鏡表面上與光軸的一交點(diǎn),而一轉(zhuǎn)換點(diǎn)是位于該透鏡表面上的一點(diǎn),且通過該點(diǎn)的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有復(fù)數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn),則依序?yàn)榈谝晦D(zhuǎn)換點(diǎn),第二轉(zhuǎn)換點(diǎn),而有效半效徑上距光軸徑向上最遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)為第n轉(zhuǎn)換點(diǎn)。中心點(diǎn)和第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)之間的范圍為光軸附近區(qū)域,第n轉(zhuǎn)換點(diǎn)徑向上向外的區(qū)域?yàn)閳A周附近區(qū)域,中間可依各轉(zhuǎn)換點(diǎn)區(qū)分不同的區(qū)域。此外,有效半徑為邊緣光線lm與透鏡表面交點(diǎn)到光軸i上的垂直距離。
如圖2所示,該區(qū)域的形狀凹凸是以平行通過該區(qū)域的光線(或光線延伸線)與光軸的交點(diǎn)在像側(cè)或物側(cè)來決定(光線焦點(diǎn)判定方式)。舉例言之,當(dāng)光線通過該區(qū)域后,光線會朝像側(cè)聚焦,與光軸的焦點(diǎn)會位在像側(cè),例如圖2中r點(diǎn),則該區(qū)域?yàn)橥姑娌?。反之,若光線通過該某區(qū)域后,光線會發(fā)散,其延伸線與光軸的焦點(diǎn)在物側(cè),例如圖2中m點(diǎn),則該區(qū)域?yàn)榘济娌?,所以中心點(diǎn)到第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)間為凸面部,第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)徑向上向外的區(qū)域?yàn)榘济娌?;由圖2可知,該轉(zhuǎn)換點(diǎn)即是凸面部轉(zhuǎn)凹面部的分界點(diǎn),因此可定義該區(qū)域與徑向上相鄰該區(qū)域的內(nèi)側(cè)的區(qū)域,是以該轉(zhuǎn)換點(diǎn)為分界具有不同的面形。另外,若是光軸附近區(qū)域的面形判斷可依該領(lǐng)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(xué)軟件中的透鏡數(shù)據(jù)庫(lensdata)上的r值)正負(fù)判斷凹凸。以物側(cè)面來說,當(dāng)r值為正時(shí),判定為凸面部,當(dāng)r值為負(fù)時(shí),判定為凹面部;以像側(cè)面來說,當(dāng)r值為正時(shí),判定為凹面部,當(dāng)r值為負(fù)時(shí),判定為凸面部,此方法判定出的凹凸和光線焦點(diǎn)判定方式相同。若該透鏡表面上無轉(zhuǎn)換點(diǎn),該光軸附近區(qū)域定義為有效半徑的0~50%,圓周附近區(qū)域定義為有效半徑的50~100%。
圖3范例一的透鏡像側(cè)表面在有效半徑上僅具有第一轉(zhuǎn)換點(diǎn),則第一區(qū)為光軸附近區(qū)域,第二區(qū)為圓周附近區(qū)域。此透鏡像側(cè)面的r值為正,故判斷光軸附近區(qū)域具有一凹面部;圓周附近區(qū)域的面形和徑向上緊鄰該區(qū)域的內(nèi)側(cè)區(qū)域不同。即,圓周附近區(qū)域和光軸附近區(qū)域的面形不同;該圓周附近區(qū)域系具有一凸面部。
圖4范例二的透鏡物側(cè)表面在有效半徑上具有第一及第二轉(zhuǎn)換點(diǎn),則第一區(qū)為光軸附近區(qū)域,第三區(qū)為圓周附近區(qū)域。此透鏡物側(cè)面的r值為正,故判斷光軸附近區(qū)域?yàn)橥姑娌浚坏谝晦D(zhuǎn)換點(diǎn)與第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)間的區(qū)域(第二區(qū))具有一凹面部,圓周附近區(qū)域(第三區(qū))具有一凸面部。
圖5范例三的透鏡物側(cè)表面在有效半徑上無轉(zhuǎn)換點(diǎn),此時(shí)以有效半徑0%~50%為光軸附近區(qū)域,50%~100%為圓周附近區(qū)域。由于光軸附近區(qū)域的r值為正,故此物側(cè)面在光軸附近區(qū)域具有一凸面部;而圓周附近區(qū)域與光軸附近區(qū)域間無轉(zhuǎn)換點(diǎn),故圓周附近區(qū)域具有一凸面部。
如圖6所示,本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1,從放置物體(圖未示)的物側(cè)2至成像的像側(cè)3,沿著光軸(opticalaxis)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(imageplane)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料材質(zhì)所制成,但本發(fā)明不以此為限。在本發(fā)明光學(xué)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(gè)光學(xué)成像鏡頭1的光軸,所以每個(gè)透鏡的光軸和光學(xué)成像鏡頭1的光軸都是相同的。
此外,光學(xué)成像鏡頭1還包含光圈(aperturestop)80,而設(shè)置于適當(dāng)之位置。例如,光圈80可以設(shè)置位于第一透鏡10與第三透鏡30之間。在圖6中,光圈80是設(shè)置在第二透鏡20與第三透鏡30之間。當(dāng)由位于物側(cè)2之待拍攝物(圖未示)所發(fā)出的光線(圖未示)進(jìn)入本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1時(shí),即會經(jīng)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之后,會在像側(cè)3的成像面71上聚焦而形成清晰的影像。在本發(fā)明各實(shí)施例中,選擇性設(shè)置的濾光片70還可以是具各種合適功能之濾鏡,設(shè)于第四透鏡40的朝向像側(cè)的一面與成像面71之間。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1中之各個(gè)透鏡,都分別具有朝向物側(cè)2的物側(cè)面,與朝向像側(cè)3的像側(cè)面。例如,第一透鏡10具有物側(cè)面11與像側(cè)面12;第二透鏡20具有物側(cè)面21與像側(cè)面22;第三透鏡30具有物側(cè)面31與像側(cè)面32;第四透鏡40具有物側(cè)面41與像側(cè)面42。另外,本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1中之各個(gè)透鏡,亦都分別具有接近光軸4的光軸附近區(qū)域、與遠(yuǎn)離光軸4的圓周附近區(qū)域。
本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1中之各個(gè)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(xué)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(fā)明光學(xué)成像鏡頭1中,在各個(gè)透鏡之間又分別具有位在光軸4上的空氣間隙(airgap)。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之間位于光軸4上各透鏡間之三個(gè)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(cè)面11至成像面71在光軸4上的長度為ttl。光學(xué)成像鏡頭1的整體焦距為efl。bfl為第四透鏡40的像側(cè)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(cè)面11至第四透鏡40的像側(cè)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的阿貝系數(shù)(abbenumber),即色散系數(shù);υ2為該第二透鏡20的阿貝系數(shù);υ3為該第三透鏡30的阿貝系數(shù);及υ4為該第四透鏡10的阿貝系數(shù)。
第一實(shí)施例
請參閱圖6,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第一實(shí)施例。第一實(shí)施例在成像面71上的縱向球差(longitudinalsphericalaberration)請參考圖7a、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmaticfieldaberration)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(distortionaberration)請參考圖7d。所有實(shí)施例中各球差圖之y軸代表視場,其最高點(diǎn)均為1.0,此實(shí)施例中各像散圖及畸變圖之y軸代表像高,系統(tǒng)像高為1.183毫米。
第一實(shí)施例之光學(xué)成像鏡頭系統(tǒng)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(gòu)成。光圈80是設(shè)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質(zhì)量。
第一透鏡10具有負(fù)屈光率。朝向物側(cè)2的物側(cè)面11具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部13以及位于圓周附近區(qū)域的凸面部14,朝向像側(cè)3的像側(cè)面12具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部16以及位于圓周附近區(qū)域的凹面部17。第一透鏡之物側(cè)面11及像側(cè)面12皆為非球面。
第二透鏡20具有負(fù)屈光率。朝向物側(cè)2的物側(cè)面21具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部23以及位于圓周附近區(qū)域的凹面部24,朝向像側(cè)3的像側(cè)面22具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部26以及位于圓周附近區(qū)域的凹面部27。第二透鏡20之物側(cè)面21及像側(cè)面22皆為非球面。
第三透鏡30具有正屈光率,朝向物側(cè)2的物側(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部33,以及位于圓周附近區(qū)域的凹面部34,而朝向像側(cè)3的像側(cè)面32具有位于光軸附近區(qū)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(cè)面31及像側(cè)面32皆為非球面。
第四透鏡40具有正屈光率,朝向物側(cè)2的物側(cè)面41具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部43,以及位于圓周附近區(qū)域的凹面部44,而朝向像側(cè)3的像側(cè)面42具有位于光軸附近區(qū)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(cè)面41及像側(cè)面42皆為非球面。濾光片70位于第四透鏡40的像側(cè)面42以及成像面71之間。
在本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1中,從第一透鏡10到第四透鏡40中,所有物側(cè)面11/21/31/41與像側(cè)面12/22/32/42共計(jì)八個(gè)曲面,均為非球面。這些非球面系經(jīng)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(diǎn),其與相切于非球面光軸上頂點(diǎn)之切面,兩者間的垂直距離);
y表示非球面曲面上的點(diǎn)與光軸的垂直距離;
k為圓錐系數(shù)(conicconstant);
ai為第i階非球面系數(shù)。
第一實(shí)施例光學(xué)透鏡系統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖26所示,非球面數(shù)據(jù)如圖27所示。在物(圖未示)與第一透鏡10之間設(shè)立一曲率半徑為22毫米之虛擬參考面(圖未示),有利于顯示大半視角之入射光。在以下實(shí)施例之光學(xué)透鏡系統(tǒng)中,整體光學(xué)透鏡系統(tǒng)的光圈值(f-number)為fno、有效焦距為(efl)、半視角(halffieldofview,簡稱hfov)為整體光學(xué)透鏡系統(tǒng)中最大視角(fieldofview)的一半,又曲率半徑、厚度及焦距的單位均為毫米(mm)。而ttl為6.3476毫米、fno為2.1、hfov為90度。
第二實(shí)施例
請參閱圖8,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第二實(shí)施例。請注意,從第二實(shí)施例開始,為簡化并清楚表達(dá)附圖,僅在圖上特別標(biāo)示各透鏡與第一實(shí)施例不同之面型,而其余與第一實(shí)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(biāo)示。第二實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面21具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部24',第三透鏡30的物側(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33',與第四透鏡40的物側(cè)面41具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部44'。
第二實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖28所示,非球面數(shù)據(jù)如圖29所示。ttl為6.1509毫米,fno為2.0,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.199毫米。特別是:1.第二實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例的鏡頭長度短。2.第二實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。
第三實(shí)施例
請參閱圖10,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第三實(shí)施例。第三實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33',與位于圓周附近區(qū)域的凸面部34'。
第三實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖30所示,非球面數(shù)據(jù)如圖31所示,ttl為4.7622毫米,fno為2.2,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.192毫米。特別是:1.第三實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例的鏡頭長度短。2.第三實(shí)施例的光圈fno比第一實(shí)施例大。3.第三實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。4.第三實(shí)施例的像差比第一實(shí)施例佳。
第四實(shí)施例
請參閱圖12,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第四實(shí)施例。第四實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33',與位于圓周附近區(qū)域的凸面部34'。
第四實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖32所示,非球面數(shù)據(jù)如圖33所示,ttl為5.2838毫米,fno為2.0,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.185毫米。特別是:1.第四實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例的鏡頭長度短。2.第四實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。
第五實(shí)施例
請參閱圖14,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第五實(shí)施例。第五實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面21具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部24',第三透鏡30的物側(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33',與位于圓周附近區(qū)域的凸面部34'。
第五實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖34所示,非球面數(shù)據(jù)如圖35所示,ttl為5.4824毫米,fno為2.0,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.155毫米。特別是:1.第五實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例的鏡頭長度短。2.第五實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。
第六實(shí)施例
請參閱圖16,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第六實(shí)施例。第六實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,不同之處在于,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33'。
第六實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖36所示,非球面數(shù)據(jù)則如圖37所示,ttl為6.8982毫米,fno為2.2,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.043毫米。特別是:1.第六實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。2.第六實(shí)施例的光圈fno比第一實(shí)施例大。3.第六實(shí)施例的像差比第一實(shí)施例佳。
第七實(shí)施例
請參閱圖18,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第七實(shí)施例。第七實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33',與位于圓周附近區(qū)域的凸面部34'。
第七實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖38所示,非球面數(shù)據(jù)如圖39所示,ttl為5.4489毫米,fno為2.0,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.156毫米。特別是:1.第七實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例短。2.第七實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。3.第七實(shí)施例的像差比第一實(shí)施例佳。
第八實(shí)施例
請參閱圖20,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第八實(shí)施例。第八實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)、或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面21具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部24',與第三透鏡30的物側(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33'。
第八實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖40所示,非球面數(shù)據(jù)如圖41所示,ttl為5.7005毫米,fno為2.2,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.135毫米。特別是:1.第八實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例的鏡頭長度短。2.第八實(shí)施例的光圈fno比第一實(shí)施例大。3.第八實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。4.第八實(shí)施例的像差比第一實(shí)施例佳。
第九實(shí)施例
請參閱圖22,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第九實(shí)施例。第九實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33'。
第九實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖42所示,非球面數(shù)據(jù)如圖43所示,ttl為5.3347毫米,fno為2.0,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.194毫米。特別是:1.第九實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例短。2.第九實(shí)施例的縱向球差比第一實(shí)施例佳。3.第九實(shí)施例的像差比第一實(shí)施例佳。
第十實(shí)施例
請參閱圖24,例示本發(fā)明光學(xué)成像鏡頭1的第十實(shí)施例。第十實(shí)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(shí)施例之設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例類似,僅曲率半徑、透鏡屈光率、透鏡曲率半徑、透鏡厚度、透鏡非球面系數(shù)或是后焦距等相關(guān)參數(shù)有別,光圈80是設(shè)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(cè)2的物側(cè)面11具有位于光軸附近區(qū)域的凹面部13',第二透鏡20的物側(cè)面21具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部23'以及位于圓周附近區(qū)域的凸面部24',第三透鏡30的物側(cè)面31具有位于光軸附近區(qū)域的凸面部33',與位于圓周附近區(qū)域的凸面部34'。
第十實(shí)施例詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖44所示,非球面數(shù)據(jù)如圖45所示,ttl為4.8042毫米,fno為2.2,hfov為90度,系統(tǒng)像高為1.868毫米。特別是:1.第十實(shí)施例的鏡頭長度ttl比第一實(shí)施例的鏡頭長度短。2.第十實(shí)施例的光圈fno比第一實(shí)施例大。
另外,各實(shí)施例之重要參數(shù)則分別整理于圖46與圖47中。其中g(shù)4f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(cè)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(cè)面42至成像面71在光軸4上的長度、即bfl=g4f+tf+gfp。
申請人發(fā)現(xiàn),本發(fā)明的透鏡配置,有以下的特征,以及可以達(dá)成的對應(yīng)功效:
1.光圈80設(shè)置于第一透鏡10與第三透鏡30之間,配合第一透鏡10具有負(fù)屈光率、第二透鏡20具有負(fù)屈光率,并且第二透鏡20的像側(cè)面22位于光軸附近區(qū)域具有凹面部26,有利于增加半視角,而不影響光圈值與像高。較佳者,光圈80是設(shè)置在第二透鏡20與第三透鏡30之間。第三透鏡30的物側(cè)面31與像側(cè)面32至少其中之一為非球面,有利于修正前兩透鏡產(chǎn)生的像差。第四透鏡40的物側(cè)面41位于光軸附近區(qū)域具有凹面部43,有利于修正第三透鏡30產(chǎn)生的像差。
2.當(dāng)滿足45≦υ1≦65條件式時(shí),有利于選擇阿貝系數(shù)介于45~65材料的透鏡,以增加半視角的同時(shí),降低第一透鏡10的色像差。
3.當(dāng)滿足18≦υ4≦35條件式時(shí),有利于選擇阿貝系數(shù)介于18~35材料的透鏡,以修正第四透鏡40所產(chǎn)生的色像差,以及協(xié)助調(diào)整整個(gè)光學(xué)成像鏡頭1的色像差。
對于以下條件式,目的是為使系統(tǒng)焦距與光學(xué)各參數(shù)維持一適當(dāng)值,避免任一參數(shù)過大而不利于該目鏡光學(xué)系統(tǒng)整體之像差的修正,或是避免任一參數(shù)過小而影響組裝或是提高制造上之困難度。
(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。
對于以下條件式,目的為使各透鏡的厚度與間隔維持一適當(dāng)值,避免任一參數(shù)過大而不利于該光學(xué)成像鏡頭整體之薄型化,或是避免任一參數(shù)過小而影響組裝或是提高制造上之困難度。
(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(shí)施例參數(shù)之任意組合關(guān)系增加鏡頭限制,以利于本發(fā)明相同架構(gòu)的鏡頭設(shè)計(jì)。
有鑒于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不可預(yù)測性,在本發(fā)明的架構(gòu)之下,符合上述條件式能較佳地使本發(fā)明望遠(yuǎn)鏡頭長度縮短、可用光圈增大、成像質(zhì)量提升,或組裝良率提升而改善先前技術(shù)的缺點(diǎn)。
前述所列之示例性限定關(guān)系式,亦可任意選擇性地合并不等數(shù)量施用于本發(fā)明之實(shí)施例中,并不限于此。在實(shí)施本發(fā)明時(shí),除了前述關(guān)系式之外,亦可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個(gè)透鏡額外設(shè)計(jì)出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細(xì)部結(jié)構(gòu),以加強(qiáng)對系統(tǒng)性能及/或分辨率的控制,舉例來說,第一透鏡的物側(cè)面上可選擇性地額外形成有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。須注意的是,此些細(xì)節(jié)需在無沖突之情況之下,選擇性地合并施用于本發(fā)明之其他實(shí)施例當(dāng)中。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明,但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白,在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化,均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。