CN101604065B - 具有短镜长的四镜片式光学取像镜头 - Google Patents

Abstract

具有短镜长的四镜片式光学取像镜头，其沿着光轴排列由物侧至像侧依序包含：正屈光度的第一透镜，为一新月型球面或非球面透镜且其凸面是面向物侧；孔径光阑；负屈光度的第二透镜，为一新月型非球面透镜且其凸面是面向物侧；正屈光度的第三透镜，为一新月型非球面透镜且其凹面是面向物侧；具有负屈光度的第四透镜，为一在近光轴为一双凹型非球面透镜，且其像侧的光学面自透镜中心向透镜边缘的光学有效区域内其曲面具有至少一个反曲点，使第四透镜由正屈光度渐变转成负屈光度；该光学取像镜头满足：

本发明具有良好的像差修正，可减小镜头长，并因各透镜面型简单容易制造、可达成使小型相机、手机更为薄形化、降低制造成本的使用需求。

Description

具有短镜长的四镜片式光学取像镜头

技术领域

本发明是有关一种具有短镜长的四镜片式光学取像镜头，尤指一种针对小型相机或手机等，使用CCD(电荷藕合装置)或CMOS(互补型金属氧化物半导体)等图像传感器的镜头，而提供一种由四个透镜构成全长短且低成本的光学取像镜头。

背景技术

随着科技的进步，电子产品不断地朝向轻薄短小以及多功能的方向发展，而电子产品中如：数字相机(Digital Still Camera)、电脑相机(PC camera)、网络相机(Network camera)、行动电话(手机)等已具备取像装置(镜头)的外，甚至个人数字辅助器(PDA)等装置也有加上取像装置(镜头)的需求；而为了携带方便及符合人性化的需求，取像装置不仅需要具有良好的成像品质，同时也需要有较小的体积(长度)与较低的成本。

应用于小型电子产品的取像镜头，现有上有二镜片式、三镜片式、四镜片式及五镜片式以上的不同设计，然而以成像品质考量，多镜片式光学镜头在像差修正、光学传递函数MTF(modulation transfer function)性能上较具优势，可使用于高像素(pixel)要求的电子产品。在现有的四镜片式的光学取像镜头的结构设计之间的差异处或技术特征，则决定于以下各种因素的变化或组合而已：四个透镜之间对应配合的形状设计不同，如新月型(meniscus shape)、双凸(bi-convex)、双凹(bi-concave)等不同形状透镜，以达不同正负屈光度(positiveor negative refractive power)效果；或四透镜之间对应配合的凸面/凹面方向不同，以达光线入射与出射的角度调整；或四透镜之间对应配合的屈光度正/负组合不同；或四透镜之间的相关光学数据，如f_s(取像镜头系统的有效焦距)、di(各光学面i间距离)、Ri(各光学面i曲率半径)等，以分别满足不同的条件；由上可知，就四镜片式的光学取像镜头的设计而论，该等现有技术在设计光学取像镜头技术领域，是针对各种不同光学目的的应用，而产生不同的变化或组合，因其使用透镜形状、组合、作用或功效不同，即可视为具有新颖性(novelty)或创造性(inventive step)。

近年为应用于较高阶的小型相机、照像手机、PDA等产品，其取像镜头要求小型化、像差调整良好、高像素、甚至低成本；在各种小型化的四透镜取像镜头设计中，现有技术是以不同的正或负屈光度组合如美国专利US2007/0081259、US7,177,098、US2003/0161051，欧洲专利EP1868021、EP1387199，  日本专利JP2005-164899、JP2007-322844、JP2007-065374、JP2003-270530，中国台湾专利TWI254140、TWM313780、TWM313245及中国专利CN1573407、CN1873461、CN1892279等；其中以正屈光度的第一透镜、负屈光度的第二透镜、正屈光度的第三透镜、负屈光度的第四透镜组合的设计，如美国专利US2007014033、US2008/0024882、US7,215,492、US7,321,474，欧洲专利EP1821129，日本专利JP2007-225833、JP2008-020893、JP2007-286153、JP2007-193195，台湾专利TWM314860，中国专利CN1815287等，可趋向于良好的像差修正；尤其在第四透镜上，在物侧面上近光轴为凸面，向透镜边缘转成凹面，曲率变化极大，甚至在像侧面上近光轴为凹面，向透镜边缘转成凸面，此种镜片在加工上有相当的困难，若使用玻璃材质则在研磨或模造成型时不易控制面型，而使用塑胶射出成型又面临冷却缩水(cooling shrinking)问题。因此，为改善此制造困难，于第四透镜使用简单的面型将可增加制造良率，如美国专利US2007/0058256、US2007/0070234、US2007/0242370、US2008/0043346，日本专利JP2005-091666、JP2005-025174、JP 2004-233654、JP2007-219520等。

在实用上，具有较短镜长、且像差修正良好、符合高像素且低成本的设计，为使用者迫切的需求。然而，现有技术所揭露的光学取像镜头，其镜头长仍应可进一步再缩小；甚至使用折射率较低的材料制成透镜，可避免使用折射率高价格高的材料，以获得降低成本的功效；第四透镜的物侧面若使用凹面，可降低杂光与鬼影现象，若更进一步使用简单的面型将可增加制造良率。因此，本发明提出更实用性的设计，以简便地应用于高阶的小型相机、照像手机等电子产品上。

发明内容

本发明主要目的乃在于提供一种短镜长的四镜片式光学取像镜头，以克服现有技术的上述缺点。本发明的短镜长的四镜片式光学取像镜头其沿着光轴排列由物侧(object side)至像侧(image side)依序包含：一具有正屈光度的新月型第一透镜，其凸面是面向物侧，可为球面透镜或至少有一光学面为非球面；一孔径光阑(aperture stop)；一具有负屈光度的新月型第二透镜，其凸面是面向物侧，至少有一光学面为非球面；一具有正屈光度的新月型第三透镜，其凹面是面向物侧，至少有一光学面为非球面；及一在光轴上具有负屈光度的双凹型非球面的第四透镜，且其像侧的光学面在光学有效区域内具有至少一个反曲点(inflection point)，且其物侧的光学面为一无反曲点的凹面所构成；又该光学取像镜头可满足以下条件：

$0.25\≤\frac{d2+d4+d6}{f_s}\≤0.40---\left(1\right)$

$0.8\≤\frac{Y\·\tan \left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{Bf}}\≤2.7---\left(2\right)$

$40\%\≤\frac{H\_}{H_t}\≤70\%---\left(3\right)$

$1.0\≤\frac{\mathrm{TL}}{f_s}\≤1.5---\left(4\right)$

$1.0\≤\frac{R31+R32}{R31-R32}\≤4.0---\left(5\right)$

其中，d2为光轴上第一透镜像侧面至第二透镜物侧面距离，d4为光轴上第二透镜像侧面至第三透镜物侧面距离，d6为光轴上第三透镜像侧面至第四透镜物侧面距离，Bf为本取像镜头系统之后焦距(back focal length)，TL为光轴上第一透镜物侧面至成像面的距离，2ω为最大场视角(maximum field angle)，f_s为光学取像镜头的有效焦距(effective focal length)，2Y为成像最大对角线长(diagonalofimaging height)，H_为第四透镜像侧面的反曲点以垂直于光轴与光轴交点的长度，H_t为第四透镜像侧面最大光学有效点以垂直于光轴与光轴交点的长度，R31为光轴上第四透镜物侧面的曲率半径，R32为光轴上第三透镜像侧面的曲率半径。

再者，该短镜长的四镜片式光学取像镜头的第一透镜可使用球面、第四透镜的物侧面可使用球面，以降低制造成本。

更进一步，该短镜长的四镜片式光学取像镜头的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，可使用折射率低于1.63的玻璃或塑胶所制成，可免除使用高折射率的材料以降低制作成本。

藉此，本发明可达短镜长、良好像差修正及低成本的效果，藉以提升光学取像镜头的应用性。

附图说明

图1是本发明镜头的光学结构示意图；

图2是本发明的第四透镜像侧面的示意图；

图3是本发明的第一实施例的光路结构示意图；

图4a-4c是本发明的第一实施例的成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

图5是本发明的第二实施例的光路结构示意图；

图6a-6c是本发明的第二实施例的成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

图7是本发明的第三实施例的光路结构示意图；

图8a-8c是本发明的第三实施例的成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

图9是本发明的第四实施例的光路结构示意图；

图10a-10c是本发明第四实施例的成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

图11是本发明的第五实施例的光路结构示意图；

图12a-12c是本发明第五实施例的成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

图13是本发明的第六实施例的光路结构示意图；

图14a-14c是本发明第六实施例的成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

图15是本发明的第七实施例的光路结构示意图；

图16a-16c是本发明第七实施例的成像的球面像差、场曲与成像的畸变图。

附图标记说明：

1-光学取像镜头；11-第一透镜；R11-(第一透镜)物侧面；R12-(第一透镜)像侧面；S-孔径光阑；12-第二透镜；R21(第二透镜)物侧面；R22(第二透镜)像侧面；13-第三透镜；R31-(第三透镜)物侧面；R32-(第三透镜)像侧面；14-第四透镜；R41-(第四透镜)物侧面；R42-(第四透镜)像侧面；15-红外线滤光片；16-表玻璃；17-图像传感器；d1-光轴上第一透镜物侧面至像侧面距离；d2-光轴上第一透镜像侧面至第二透镜物侧面距离；d3-光轴上第二透镜物侧面至像侧面距离；d4-光轴上第二透镜像侧面至第三透镜物侧面距离；d5-光轴上第三透镜像侧面至至像侧面距离；d6-光轴上第三透镜像侧面至第四透镜物侧面距离；d7-光轴上第四透镜像侧面至至像侧面距离；d8-光轴上第四透镜像侧面至红外线滤光片物侧面距离；d9-光轴上红外线滤光片物侧面至表玻璃物侧面距离；d10-光轴上表玻璃物侧面至表玻璃像侧面距离；d11-光轴上表玻璃像侧面至图像传感器距离。

具体实施方式

为使本发明更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合附图，将本发明的结构及技术特征详述如后：

参照图1所示，其是本发明的光学取像镜头1结构示意图，其沿着光轴Z排列由物侧(object side)至像侧(image side)依序包含：一第一透镜11、一孔径光阑S、一第二透镜12、一第三透镜13、一第四透镜14、一红外线滤光片15、一表玻璃16及一图像传感器17；取像时，物(object)的光线是先经过第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14后，再经过红外线滤光片15及表玻璃16而成像于图像传感器17的成像面(image)上。

该第一透镜11为一新月型透镜，其物侧面R11为凸面，像侧面R12为凹面，具有正屈光度，可利用折射率(N_d)低于1.63玻璃或塑胶材质制成，又其物侧面R11或像侧面R12可为球面或非球面所构成。

该第二透镜12为一新月型透镜，其物侧面R21为凸面而像侧面R22为凹面，具有负屈光度，可利用折射率(N_d)低于1.63玻璃或塑胶材质制成，又其物侧面R21及像侧面R22为非球面所构成。

该第三透镜13为一新月型透镜，其物侧面R31为凹面而像侧面R32为凸面，具有正屈光度，可利用折射率(N_d)低于1.63玻璃或塑胶材质制成，又其物侧面R31及像侧面R32为非球面所构成，为使具有良好的光学效果，光学面R31及像侧面R32可满足式(5)的条件。

该第四透镜14为一双凹型透镜，具有负屈光度，可利用折射率(N_d)低于1.63玻璃或塑胶材质制成；其物侧面R41可为球面或非球面且为一无反曲点的曲面，即由物侧面R41的透镜中心向透镜边缘的光学有效区域内为一无反曲点的凹面；其像侧面R42为非球面，自透镜中心向透镜边缘的光学有效区域内具有至少一个反曲点，其断面如图2所示，形成中央下凹而两边凸出，因此在凹凸弧面转变之间形成一反曲点；当以任一切线经过反曲点并与光轴以垂直交叉，自反曲点至光轴距离为负屈光度范围的透镜高度，记为H_，即为反曲点到其以垂直于光轴与光轴交点之间的长度；像侧面R42的最大光学有效点以垂直于光轴与光轴的垂直距离，记为H_t；H_与H_t的比值为正屈光度变换至负屈光度的范围大小，为能有良好的成像效果，此范围应大于40％为较佳，但要使曲面变化率降低以易于制造，其范围应小于70％为较佳，即满足式(3)条件。

该孔径光阑(aperture stop)S是属于一种中置光圈，其是设于第一透镜11与第二透镜12之间；该红外线滤光片(IR cut-off filter)15可为一镜片，或利用镀膜技术形成一具有红外线滤光功能的薄膜贴附于表玻璃16上；该表玻璃16为一透明玻璃片，其为保护该透镜表面及维持透镜的组合与各透镜间距不变；该图像传感器(image sensing chip)17包含CCD(电荷藕合装置)或CMOS(互补型金属氧化物半导体)，可将图像转变成电子信号。

取像时，物(object)的光线是先经过第一透镜11、孔径光阑S、第二透镜12、第三透镜13及第四透镜14后，再经过红外线滤光片15与表玻璃16而成像于图像传感器17上。

本发明的光学取像镜头1在各透镜的光学面球面或非球面曲面的曲率半径、曲面形状及透镜厚度(d1、d3、d5及d7)与空气间距(d2、d4、d6、d8及d11)光学组合后，可具有良好光学像差的修正，并使光学取像镜头1的镜头长满足式(4)条件、场视角ω与后焦距Bf关系满足式(2)条件。

在光学取像镜头1的光学设计上，若使用复杂的光学面面型，可较为容易获得所需要的光学效果，但相对也带来不易制造的缺点。使用曲面变化大的透镜设计，若使用研磨玻璃制成，其具有极大的制造困难；若使用模造玻璃制成，其因曲面变化率高，不良率也高；若使用塑胶制成，其塑胶模具设计不易，再因曲率变化大，使熔融流动较不均匀，易产生缩水现象变形或脉纹，尤以第四透镜14最难制造。本发明的光学取像镜头1尽量减少光学面的曲面变化，尤以第四透镜14的物侧光学面R41，满足该光学面为无反曲点的球面或非球面所构成及式(5)的条件，减少制造困难，减低成本。

在光学取像镜头1的光学设计上，对于非球面的光学面，是使用非球面的方程式(Aspherical Surface Formula)式(6)

$Z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{(1-(1+K)c^2{h}^2)}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}+A_{14}{h}^{14}---\left(6\right)$

其中，c是曲率，h为镜片高度，K为圆锥系数(Conic Constant)、A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄分别四、六、八、十、十二、十四阶的非球面系数(Nth OrderAspherical Coefficient)。

兹列举较佳实施例，并分别说明如下：

<第一实施例>

请参考图3、4所示，其分别是本发明光学取像镜头1第一实施例的光路结构示意图、成像的球面像差(spherical aberration)、场曲(field curvature)与成像的畸变(distortion)图；

下列表(一)中分别列有由物侧至像侧依序编号的光学面号码(surfacenumber)、在光轴上各光学面的曲率半径R(单位：mm)(the radius of curvatureR)、光轴上各面之间距di(单位：mm)(the on-axis surface spacing)，各透镜的折射率(N_di)、各透镜的阿贝数(Abbe’s number)v_di。

表(一)

*非球面光学面

在表(一)中，光学面(Surface)有标注*者为非球面光学面，R11、R12分别表示第一透镜11的物侧面与像侧面，R21、R22分别表示第二透镜12的物侧面与像侧面，R31、R32分别表示第三透镜13的物侧面与像侧面，R41、R42分别表示第四透镜14的物侧面与像侧面，Fno为光学取像镜头1的焦距比(fnumber)，f_s为取像镜头的有效焦距，2ω为光学取像镜头1的场视角。

下列表(二)列有各光学面的非球面式(6)的各项系数：

表(二)

本实施例中，第一透镜11是利用折射率N_d1为1.59、阿贝数v_d1为61.2的玻璃材质制成；第二透镜12是利用折射率N_d2为1.61、阿贝数v_d2为26.32的塑胶材质制成；第三透镜13是利用折射率N_d3为1.53、阿贝数v_d3为55.74的塑胶材质制成；第四透镜14是利用折射率N_d4为1.53、阿贝数v_d4为55.74的塑胶材质制成；红外线滤光片15是使用BK7-SCHOTT玻璃材质制成，表玻璃16是使用AF45-SCHOTT玻璃材质制成。

本实施例的光学取像镜头1有效焦距f_s为3.7484 mm、后焦距Bf为3.0443mm；物侧面R41为球面且为无反曲点的凹面，有利于加工制作且可降低杂光与鬼影现象；像侧面R42的有效径高H_t为1.8012mm、其光学面的反曲点至光轴高度H_为0.9687mm；在光轴上，由第一透镜11的物侧面R11到图像传感器17的成像面距离TL为4.28mm；即，

$\frac{d2+d4+d6}{f_s}=0.2946$

$\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}=0.8842$

$\frac{H\_}{H_t}=53.7\%$

$\frac{\mathrm{TL}}{f_s}=1.1436$

$\frac{R31+R32}{R31-R32}=2.4474$

可以满足条件式(1)～式(5)。

由上述表(一)、表(二)及图3至图4所示，藉此可证明本发明的光学取像镜头可有效修正像差，使光学取像镜头1能有效缩小镜头长度，而提升本发明的应用性。

<第二实施例>

请参考图5、6所示，其分别是本发明光学取像镜头1第二实施例的光路结构示意图、成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

下列表(三)中分别列有由物侧至像侧依序编号的光学面号码、在光轴上各光学面的曲率半径R、光轴上各面之间距di，各透镜的折射率(N_di)、各透镜的阿贝数v_di。

表(三)

*非球面光学面

下列表(四)列有各光学面的非球面式(6)的各项系数：

表(四)

本实施例中，第一透镜11是利用折射率N_d1为1.59、阿贝数v_d1为61.2的玻璃材质制成；第二透镜12是利用折射率N_d2为1.6 1、阿贝数v_d2为26.32的塑胶材质制成；第三透镜13是利用折射率N_d3为1.53、阿贝数v_d3为55.74的塑胶材质制成；第四透镜14是利用折射率N_d4为1.53、阿贝数v_d4为55.74的塑胶材质制成；红外线滤光片15是使用BK7-SCHOTT玻璃材质制成，表玻璃16是使用AF45-SCHOTT玻璃材质制成。

本实施例的光学取像镜头1有效焦距f_s为3.747 mm、后焦距Bf为3.0443mm；物侧面R41为非球面，没有反曲点，为无反曲点的凹面，有利于加工制作且可降低杂光与鬼影现象；像侧面R42的有效径高H_t为1.8965mm、其光学面的反曲点至光轴高度H_为0.819mm；在光轴上，由第一透镜11的物侧面R11到图像传感器17的成像面距离TL为3.99mm；即，

$\frac{d2+d4+d6}{f_s}=0.2947$

$\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}=0.8842$

$\frac{H\_}{H_t}=43.2\%$

$\frac{\mathrm{TL}}{f_s}=1.064$

$\frac{R31+R32}{R31-R32}=2.4474$

可以满足条件式(1)～式(5)。

由上述表(三)、表(四)及图5至图6所示，藉此可证明本发明的光学取像镜头可有效修正像差，使光学取像镜头1能有效缩小镜头长度。

<第三实施例>

请参考图7、8所示，其分别是本发明光学取像镜头1第三实施例的光路结构示意图、成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

下列表(五)中分别列有由物侧至像侧依序编号的光学面号码、在光轴上各光学面的曲率半径R、光轴上各面之间距di，各透镜的折射率(N_di)、各透镜的阿贝数v_di。

表(五)

*非球面光学面

下列表(六)列有各光学面的非球面式(6)的各项系数：

表(六)

本实施例中，第一透镜11是利用折射率N_d1为1.59、阿贝数v_d1为61.2的玻璃材质制成；第二透镜12是利用折射率N_d2为1.59、阿贝数v_d2为61.2的玻璃材质制成；第三透镜13是利用折射率N_d3为1.58、阿贝数v_d3为59.4的玻璃材质制成；第四透镜14是利用折射率N_d4为1.58、阿贝数v_d4为59.4的玻璃材质制成；红外线滤光片15是使用BK7-SCHOTT玻璃材质制成，表玻璃16是使用AF45-SCHOTT玻璃材质制成。

本实施例的光学取像镜头1有效焦距f_s为3.7186 mm、后焦距Bf为1.0366mm；物侧面R41为非球面，没有反曲点，为无反曲点的凹面，有利于加工制作且可降低杂光与鬼影现象；像侧面R42的有效径高H_t为2.0289mm、其光学面的反曲点至光轴高度H_为0.9075mm；在光轴上，由第一透镜11的物侧面R11到图像传感器17的成像面距离TL为4.78mm；即，

$\frac{d2+d4+d6}{f_s}=0.3022$

$\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}=2.5968$

$\frac{H\_}{H_t}=44.7\%$

$\frac{\mathrm{TL}}{f_s}=1.2864$

$\frac{R31+R32}{R31-R32}=2.5606$

可以满足条件式(1)～式(5)。

由上述表(五)、表(六)及图7至图8所示，藉此可证明本发明的光学取像镜头可有效修正像差，使光学取像镜头1能有效缩小镜头长度。

<第四实施例>

请参考图9、10所示，其分别是本发明光学取像镜头1第四实施例的光路结构示意图、成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

下列表(七)中分别列有由物侧至像侧依序编号的光学面号码、在光轴上各光学面的曲率半径R、光轴上各面之间距di，各透镜的折射率(N_di)、各透镜的阿贝数v_di。

表(七)

*非球面光学面

下列表(八)列有各光学面的非球面式(6)的各项系数：

表(八)

本实施例中，第一透镜11是利用折射率N_d1为1.59、阿贝数v_d1为61.2的玻璃材质制成；第二透镜12是利用折射率N_d2为1.6 1、阿贝数v_d2为26.32的塑胶材质制成；第三透镜13是利用折射率N_d3为1.53、阿贝数v_d3为55.74的塑胶材质制成；第四透镜14是利用折射率N_d4为1.53、阿贝数v_d4为55.74的塑胶材质制成；红外线滤光片15是使用BK7-SCHOTT玻璃材质制成，表玻璃16是使用AF45-SCHOTT玻璃材质制成。

本实施例的光学取像镜头1有效焦距f_s为3.750 mm、后焦距Bf为1.1936mm；物侧面R41为非球面，没有反曲点，为无反曲点的凹面，有利于加工制作且可降低杂光与鬼影现象；像侧面R42的有效径高H_t为1.9055mm、其光学面的反曲点至光轴高度H_为0.8424mm；在光轴上，由第一透镜11的物侧面R11到图像传感器17的成像面距离TL为4.28mm；即，

$\frac{d2+d4+d6}{f_s}=0.3070$

$\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}=2.2552$

$\frac{H\_}{H_t}=44.21\%$

$\frac{\mathrm{TL}}{f_s}=1.1415$

$\frac{R31+R32}{R31-R32}=3.2477$

可以满足条件式(1)～式(5)。

由上述表(七)、表(八)及图9至图10所示，藉此可证明本发明的光学取像镜头可有效修正像差，使光学取像镜头1能有效缩小镜头长度。

<第五实施例>

请参考图11、12所示，其分别是本发明光学取像镜头1第五实施例的光路结构示意图、成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

下列表(九)中分别列有由物侧至像侧依序编号的光学面号码、在光轴上各光学面的曲率半径R、光轴上各面之间距di，各透镜的折射率(N_di)、各透镜的阿贝数v_di。

表(九)

*非球面光学面

下列表(十)列有各光学面的非球面式(6)的各项系数：

表(十)

本实施例中，为节省材料成本，第一透镜11、第二透镜12、第三透镜1 3及第四透镜14均是利用折射率为1.54、阿贝数为56的塑胶材质制成；红外线滤光片15是使用BK7-SCHOTT玻璃材质制成，表玻璃16是使用AF45-SCHOTT玻璃材质制成。

本实施例的光学取像镜头1有效焦距f_s为3.7471 mm、后焦距Bf为1.0604mm；物侧面R41为非球面，没有反曲点，为无反曲点的凹面，有利于加工制作且可降低杂光与鬼影现象；像侧面R42的有效径高H_t为2.0966mm、其反曲点至光轴高度H_为1.098mm；在光轴上，由第一透镜11的物侧面R11到图像传感器17的成像面距离TL为5.19mm；即，

$\frac{d2+d4+d6}{f_s}=0.2961$

$\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}=2.5385$

$\frac{H\_}{H_t}=52.4\%$

$\frac{\mathrm{TL}}{f_s}=1.3852$

$\frac{R31+R32}{R31-R32}=2.1714$

可以满足条件式(1)～式(5)。

由上述表(九)、表(十)及图11至图12所示，藉此可证明本发明的光学取像镜头可有效修正像差，使光学取像镜头1能有效缩小镜头长度。

<第六实施例>

请参考图13、14所示，其分别是本发明光学取像镜头1第六实施例的光路结构示意图、成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

下列表(十一)中分别列有由物侧至像侧依序编号的光学面号码、在光轴上各光学面的曲率半径R、光轴上各面之间距di，各透镜的折射率(N_di)、各透镜的阿贝数v_di。

表(十一)

*非球面光学面

下列表(十二)列有各光学面的非球面式(6)的各项系数：

表(十二)

本实施例中，第一透镜11是利用折射率N_d1为1.59、阿贝数v_d1为61.2的玻璃材质制成；第二透镜12是利用折射率N_d2为1.59、阿贝数v_d2为30的塑胶材质制成；第三透镜13是利用折射率N_d3为1.53、阿贝数v_d3为55.74的塑胶材质制成；第四透镜14是利用折射率N_d4为1.53、阿贝数v_d4为55.74的塑胶材质制成；红外线滤光片15是使用BK7-SCHOTT玻璃材质制成，表玻璃16是使用AF45-SCHOTT玻璃材质制成。

本实施例的光学取像镜头1有效焦距f_s为3.9247 mm、后焦距Bf为1.2797mm；物侧面R41为非球面，没有反曲点，为无反曲点的凹面，有利于加工制作且可降低杂光与鬼影现象；像侧面R42的有效径高H_t为1.8822mm，其反曲点至光轴高度H_为0.7948mm；在光轴上，由第一透镜11的物侧面R11到图像传感器17的成像面距离TL为4.39mm；即，

$\frac{d2+d4+d6}{f_s}=0.3051$

$\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}=2.0212$

$\frac{H\_}{H_t}=42.23\%$

$\frac{\mathrm{TL}}{f_s}=1.120$

$\frac{R31+R32}{R31-R32}=3.311$

可以满足条件式(1)～式(5)。

由上述表(十一)、表(十二)及图13至图14所示，藉此可证明本发明的光学取像镜头可有效修正像差，使光学取像镜头1能有效缩小镜头长度。

<第七实施例>

请参考图15、16所示，其分别是本发明光学取像镜头1第七实施例的光路结构示意图、成像的球面像差、场曲与成像的畸变图；

下列表(十三)中分别列有由物侧至像侧依序编号的光学面号码、在光轴上各光学面的曲率半径R、光轴上各面之间距di，各透镜的折射率(N_di)、各透镜的阿贝数v_di。

表(十三)

*非球面光学面

下列表(十四)列有各光学面的非球面式(6)的各项系数：

表(十四)

本实施例中，第一透镜11是利用折射率N_d1为1.59、阿贝数v_d1为61.2的玻璃材质制成；第二透镜12是利用折射率N_d2为1.59、阿贝数v_d2为30的塑胶材质制成；第三透镜13是利用折射率N_d3为1.53、阿贝数v_d3为55.74的塑胶材质制成；第四透镜14是利用折射率N_d4为1.53、阿贝数v_d4为55.74的塑胶材质制成；红外线滤光片15是使用BK7 SCHOTT玻璃材质制成，表玻璃16是使用AF45 SCHOTT玻璃材质制成。

本实施例的光学取像镜头1有效焦距f_s为3.4402 mm、后焦距Bf为1.1052mm；物侧面R41为非球面，没有反曲点，为无反曲点的凹面，有利于加工制作且可降低杂光与鬼影现象；像侧面R42的有效径高H_t为1.8854mm，其光学面的反曲点至光轴高度H_为0.809mm；在光轴上，由第一透镜11的物侧面R11到图像传感器17的成像面距离TL为4.05mm；即，

$\frac{d2+d4+d6}{f_s}=0.2680$

$\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}=2.2463$

$\frac{H\_}{H_t}=42.9\%$

$\frac{\mathrm{TL}}{f_s}=1.177$

$\frac{R31+R32}{R31-R32}=1.7517$

可以满足条件式(1)～式(5)。

由上述表(十三)、表(十四)及图15至图16所示，藉此可证明本发明的光学取像镜头可有效修正像差，使光学取像镜头1能有效缩小镜头长度。

图4a、6a、8a、10a、12a、14a、16a所表示的球面像差曲线图中，纵坐标为纵向球面像差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER.)，横坐标为焦距，单位为毫米。从图中可见，对于不同的焦距偏移下，其球面像差的变化情形。

图4b、6b、8b、10b、12b、14b、16b所表示的场曲(ASTIGMATIC FIELDCURVES)曲线图中，横坐标表示焦距，单位为毫米；纵坐标表示像高(IMG HT)(包括切向及径向)，从图中可见对于不同的焦距偏移下，以光轴的不同像高所产生的场曲变化情形。

图4c、6c、8 c、10c、12c、14c、16c所表示的成像畸变(DISTORTION)曲线图中，横坐标表示扭曲率的百分比；纵坐标表示以光轴的不同像高(IMGHT)，从图中可见对于不同的像高时，其扭曲率变化的情形。

以上所示仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。本技术领域具通常知识人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变、修改、甚至等效变更，但都将落入本发明的权利范围内。

Claims (11)

1.一种具有短镜长的四镜片式光学取像镜头，其特征在于，沿着镜头光轴排列由物侧至像侧依序包含：

一第一透镜，具有正屈光度，其为一新月型透镜，其凸面是面向物侧；

一孔径光阑；

一第二透镜，具有负屈光度，其为一新月型透镜，其凸面是面向物侧，至少有一个光学面为非球面；

一第三透镜，具有正屈光度，其为一新月型透镜，其凹面是面向物侧，至少有一个光学面为非球面；

一第四透镜，具有负屈光度，其为一双凹型透镜，且其像侧面为非球面，且像侧面自透镜中心向透镜边缘的光学有效区域内具有至少一个反曲点；

其中，该光学取像镜头满足以下条件：

$0.25\&le;\frac{d2+d4+d6}{f_s}\&le;0.40$

$0.8\&le;\frac{Y\&CenterDot;\tan \left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{Bf}}\&le;2.7$

其中，d2为光轴上第一透镜像侧面至第二透镜物侧面距离，d4为光轴上第二透镜像侧面至第三透镜物侧面距离，d6为光轴上第三透镜像侧面至第四透镜物侧面距离，Bf为本取像镜头系统之后焦距，f_s为该光学取像镜头的有效焦距，TL为光轴上第一透镜物侧光学面至成像面的距离，ω为最大场视角的一半，Y为成像最大对角线长的一半。

2.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜的物侧光学面及像侧光学面至少有一非球面。

3.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜的物侧光学面及像侧光学面均为球面。

4.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第四透镜的物侧光学面为无反曲点的非球面且像侧光学面为非球面。

5.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第四透镜的物侧光学面为球面。

6.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第四透镜的像侧面自透镜中心向透镜边缘的光学有效区域内具有至少一个反曲点，其反曲点位置满足下列条件：

$40\%\&le;\frac{H_{-}}{H_t}\&le;70\%$

其中，H_-为第四透镜像侧面的反曲点到其以垂直于光轴与光轴交点之间的长度、H_t为第四透镜像侧面最大光学有效点到其以垂直于光轴与光轴交点之间的长度。

7.根据权利要求2或4所述的光学取像镜头，其特征在于，该光学取像镜头的镜头长，满足下列条件：

$1.0\&le;\frac{\mathrm{TL}}{f_s}\&le;1.5$

其中，TL为光轴上第一透镜物侧光学面至成像面的距离、f_s为光学取像镜头的有效焦距。

8.根据权利要求4或5所述的光学取像镜头，其特征在于，第三透镜，满足以下条件：

$1.0\&le;\frac{R31+R32}{R31-R32}\&le;4.0$

其中，R31为光轴上第三透镜物侧面光学面的曲率半径、R32为光轴上第三透镜像侧面光学面的曲率半径。

9.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜为玻璃材质所制成，第二透镜、第三透镜及第四透镜为塑胶材质所制成。

10.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜均为塑胶材质所制成。

11.根据权利要求1所述的光学取像镜头，其特征在于，该第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜均为玻璃材质所制成。

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