CN105824107B - 光学取像系统、取像装置及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种光学取像系统、取像装置及电子装置，光学取像系统由物侧至像侧依序包含具屈折力的第一透镜、第二透镜和第三透镜。第一透镜具正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凸，其像侧表面于近光轴处为凸，其两表面皆非球面，且为塑胶材质。第二透镜具正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹，其像侧表面于近光轴处为凸，其两表面皆非球面，且为塑胶材质。第三透镜具有负屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹，其像侧表面离轴处具至少一凸面，其两表面皆非球面，且为塑胶材质。光学取像系统具屈折力的透镜为三片。光学取像系统更包含光圈，设于第一透镜像侧表面和第二透镜物侧表面之间。本发明还公开具有上述光学取像系统的取像装置及具有取像装置的电子装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学取像系统、取像装置及电子装置，特别涉及一种适用于电子装置的光学取像系统及取像装置。
背景技术
近年来，随着小型化摄影镜头的蓬勃发展，微型取像模块的需求日渐提高，而一般摄影镜头的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)两种，且随着半导体工艺技术的精进，使得感光元件的像素尺寸缩小，再加上现今电子产品以功能佳且轻薄短小的外型为发展趋势，因此，具备良好成像品质的小型化摄影镜头俨然成为目前市场上的主流。
传统搭载于电子装置上的高像素小型化摄影镜头，多采用二片式透镜结构为主，但由于高阶智能型手机(Smart Phone)、穿戴式装置(Wearable Device)、平板计算机(Tablet Personal Computer)与红外线摄影镜头等高规格移动装置的盛行，带动小型化摄像镜头在像素与成像品质上的要求提升，现有的二片式镜头组将无法满足更高阶的需求。
目前虽然有发展一般传统三片式光学系统，但现有光学系统中的屈折力配置不均，容易使光学系统的后焦距过长，不利于光学系统的小型化。进一步地，可能造成屈折力过度集中于单一透镜，而有碍于修正光学系统的像差以及降低光学系统的敏感度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学取像系统、取像装置以及电子装置，其中光学取像系统包含具正屈折力的第一透镜、具正屈折力的第二透镜和具负屈折力的第三透镜，且第三透镜的屈折力较第一透镜和第二透镜强。借此，可有效缩短光学取像系统的总长与后焦距。此外，当满足特定条件，有助于使光学取像系统中透镜的屈折力配置较为平衡，以修正光学取像系统的像差，并且降低光学取像系统的敏感度。再者，第一透镜物侧表面和像侧表面皆为凸面，可有效平衡第一透镜的曲率分布，有助于避免第一透镜单一表面曲率过强，以减少光学取像系统像差的产生，并且降低成型困难度。
本发明提供一种光学取像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜和第三透镜。第一透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且第一透镜为塑胶材质。第二透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且第二透镜为塑胶材质。第三透镜具有负屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面离轴处具有至少一凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且第三透镜为塑胶材质。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片。光学取像系统更包含一光圈，且光圈设置于第一透镜像侧表面和第二透镜物侧表面之间。第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第一透镜于光轴上的厚度为CT1，第三透镜于光轴上的厚度为CT3，光圈至第三透镜像侧表面于光轴上的距离为SD，第一透镜物侧表面至第三透镜像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足下列条件：
|f3|<f2<f1；
1.55<CT1/CT3；以及
0.55<SD/TD<0.80。
本发明另提供一种光学取像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜和第三透镜。第一透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且第一透镜为塑胶材质。第二透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且第二透镜为塑胶材质。第三透镜具有负屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面离轴处具有至少一凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且第三透镜为塑胶材质。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片。光学取像系统更包含一滤光元件。第一透镜、第二透镜、第三透镜和滤光元件中至少其中一个为吸收可见光材质所制成。第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第一透镜于光轴上的厚度为CT1，第三透镜于光轴上的厚度为CT3，其满足下列条件：
|f3|<f2<f1；以及
1.25<CT1/CT3。
本发明另提供一种取像装置，其包含前述的光学取像系统以及电子感光元件，其中电子感光元件设置于光学取像系统的成像面上。
本发明另提供一种电子装置，其包含前述的取像装置。
当|f3|<f2<f1满足上述条件时，有助于使光学取像系统中透镜的屈折力配置较为平衡，以修正光学取像系统的像差，并且降低光学取像系统的敏感度。
当CT1/CT3满足上述条件时，第一透镜和第三透镜的厚度较为合适，有助于透镜在制作时的均质性与成型性。
当SD/TD满足上述条件时，可使光学取像系统的光学系统设计在远心(Telecentric)与广角特性中取得良好平衡。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示依照本发明第一实施例的取像装置示意图；
图2由左至右依序为第一实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图3绘示依照本发明第二实施例的取像装置示意图；
图4由左至右依序为第二实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图5为第二实施例的第三透镜的穿透率光谱；
图6为第二实施例的的第一透镜、第二透镜和滤光元件的穿透率光谱；
图7为第二实施例的光学取像系统的穿透率光谱；
图8绘示依照本发明第三实施例的取像装置示意图；
图9由左至右依序为第三实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图10绘示依照本发明第四实施例的取像装置示意图；
图11由左至右依序为第四实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图12绘示依照本发明第五实施例的取像装置示意图；
图13由左至右依序为第五实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图14绘示依照本发明第六实施例的取像装置示意图；
图15由左至右依序为第六实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图16绘示依照本发明第七实施例的取像装置示意图；
图17由左至右依序为第七实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图18绘示依照本发明第八实施例的取像装置示意图；
图19由左至右依序为第八实施例的球差、像散以及畸变曲线图；
图20绘示依照本发明的一种电子装置的示意图；
图21绘示依照本发明的另一种电子装置的示意图；
图22绘示依照本发明的再另一种电子装置的示意图；
图23绘示依照本发明的再另一种电子装置的示意图。
其中，附图标记
取像装置︰10
光圈︰100、200、300、400、500、600、700、800
第一透镜︰110、210、310、410、510、610、710、810
物侧表面︰111、211、311、411、511、611、711、811
像侧表面︰112、212、312、412、512、612、712、812
第二透镜︰120、220、320、420、520、620、720、820
物侧表面︰121、221、321、421、521、621、721、821
像侧表面︰122、222、322、422、522、622、722、822
第三透镜︰130、230、330、430、530、630、730、830
物侧表面︰131、231、331、431、531、631、731、831
像侧表面︰132、232、332、432、532、632、732、832
滤光元件︰140、240、340、440、540、640、740、840
成像面︰150、250、350、450、550、650、750、850
电子感光元件︰160、260、360、460、560、660、760、860
CT1：第一透镜于光轴上的厚度
CT3：第三透镜于光轴上的厚度
EPD：光学取像系统的入瞳孔径
f：光学取像系统的焦距
f1：第一透镜的焦距
f2：第二透镜的焦距
f3：第三透镜的焦距
Fno︰光学取像系统的光圈值
HFOV︰光学取像系统中最大视角的一半
N2：第二透镜的折射率
N3：第三透镜的折射率
R2：第一透镜像侧表面的曲率半径
SD：光圈至第三透镜像侧表面于光轴上的距离
T12：第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离
T23：第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离
TD：第一透镜物侧表面至第三透镜像侧表面于光轴上的距离
TL：第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离
V2：第二透镜的色散系数
V3：第三透镜的色散系数
ΣCT：第一透镜、第二透镜与第三透镜于光轴上透镜厚度的总和
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜和第三透镜。其中，光学取像系统中具屈折力的透镜为三片。
第一透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凸面。借此，可提供光学取像系统所需的正屈折力，并有助于适当调整光学取像系统的总长度。此外，由于第一透镜物侧表面和像侧表面皆为凸面，可有效平衡第一透镜的曲率分布，有助于避免第一透镜单一表面曲率过强，以减少光学取像系统像差的产生，并且降低成型困难度。
第二透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面于近光轴处为凸面。借此，第一透镜和第二透镜皆具正屈折力，有助于均匀分布光学取像系统的屈折力，以降低光学取像系统的敏感度。此外，可有效降低光学取像系统的后焦距，使光学取像系统维持小型化。
第三透镜具有负屈折力，其物侧表面于近光轴处可为凹面，其像侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面于离轴处具有至少一凸面。借此，光学取像系统的第一透镜、第二透镜和第三透镜形成正-正-负结构，且第三透镜的屈折力较第一透镜和第二透镜强，可有效缩短光学取像系统的总长与后焦距。此外，可压制离轴视场的光线入射于电子感光元件上的角度，以增加电子感光元件的接收效率，进一步修正离轴视场的像差。
第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，其满足下列条件：|f3|<f2<f1。借此，有助于使光学取像系统中透镜的屈折力配置较为平衡，以修正光学取像系统的像差，并且降低光学取像系统的敏感度。
第一透镜于光轴上的厚度为CT1，第三透镜于光轴上的厚度为CT3，其满足下列条件：1.25<CT1/CT3。借此，第一透镜和第三透镜的厚度较为合适，有助于透镜在制作时的均质性与成型性。较佳地，其满足下列条件：1.55<CT1/CT3。更佳地，其满足下列条件：1.80<CT1/CT3<4.50。又更佳地，其满足下列条件：2.40<CT1/CT3<3.50。
光学取像系统更包含一光圈。光圈至第三透镜像侧表面于光轴上的距离为SD，第一透镜物侧表面至第三透镜像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足下列条件：0.55<SD/TD<0.80。借此，可使光学取像系统的光学系统设计在远心(Telecentric)与广角特性中取得良好平衡。
第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为T12，第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离为T23，其满足下列条件：2.5<T12/T23。借此，可适当调整各透镜间的间距，有助于缩短光学取像系统的总长度，以维持其小型化。
第一透镜、第二透镜与第三透镜于光轴上透镜厚度的总和为ΣCT(即为第一透镜于光轴上的厚度、第二透镜于光轴上的厚度和第三透镜于光轴上的厚度的总和)，第一透镜于光轴上的厚度为CT1，其满足下列条件：1.40<ΣCT/CT1<2.60。借此，可避免透镜过薄或过厚，有利于维持光学取像系统的小型化，同时提升制作良率。
第二透镜的色散系数为V2，第三透镜的色散系数为V3，其满足下列条件：0.80<V2/V3<1.33。借此，可使光学取像系统中塑胶透镜材质的选用较为匹配，以利于提升光学取像系统的成像品质。
第一透镜物侧表面至第三透镜像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足下列条件：TD<2.25mm(毫米)。借此，有利于光学取像系统的小型化，以避免光学取像系统体积过大，使光学取像系统更适合应用于电子装置。
第二透镜的色散系数为V2，第三透镜的色散系数为V3，其满足下列条件：V2+V3<70。借此，可使光学取像系统中塑胶透镜材质的选用较为匹配，以利于提升光学取像系统的成像品质。
第二透镜的折射率为N2，第三透镜的折射率为N3，其满足下列条件：3.00<N2+N3<3.40。借此，第二透镜和第三透镜的折射率较为合适，有利于修正光学取像系统的像差，同时维持良好的成像品质。
第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离为TL，光学取像系统的入瞳孔径为EPD，其满足下列条件：1.0<TL/EPD<3.4。借此，可增加光学取像系统的进光量，有利于提升低光源环境下的取像感光能力。
第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，其满足下列条件：1.25<(|f3|/f2)+(f2/f1)<1.85。借此，可平衡光学取像系统的屈折力配置，以避免像差过度产生，同时可有效降低光学取像系统的敏感度。
第一透镜的焦距为f1，第一透镜像侧表面的曲率半径为R2，其满足下列条件：-1.5<f1/R2<0。借此，第一透镜像侧表面的曲率较合适，有助于缩短光学取像系统的总长度。
本发明的光学取像系统可使用于波长750纳米(nm)至1050纳米的波段中。借此，可有效撷取红外线波长范围光线，以适用于动态体感检测、低光源拍摄或虹膜辨识装置等各式红外线摄影应用。
光学取像系统更包含一滤光元件。第一透镜、第二透镜、第三透镜和滤光元件中至少其中一个可为吸收可见光材质所制成。吸收可见光材质例如为染黑塑料。借此，光学取像系统可选择性地将透镜或滤光片以吸收可见光材质制作，使透镜或滤光片可有效降低可见光波段光源的穿透率，以减少可见光波段对成像品质的影响。
光学取像系统中光圈的配置可为中置光圈。中置光圈表示光圈设置于第一透镜与成像面间，有助于提供光学取像系统足够的视场角。
本发明揭露的光学取像系统中，透镜的材质可为塑胶或玻璃。当透镜的材质为玻璃，可以增加屈折力配置的自由度。另当透镜材质为塑胶，则可以有效降低生产成本。此外，可于透镜表面上设置非球面(ASP)，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较多的控制变数，用以消减像差，进而缩减所需使用透镜的数目，因此可以有效降低光学总长度。
本发明揭露的光学取像系统中，若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面于近光轴处为凹面。若透镜的屈折力或焦距未界定其区域位置时，则表示该透镜的屈折力或焦距为透镜于近光轴处的屈折力或焦距。
本发明揭露的光学取像系统中，光学取像系统的成像面(Image Surface)依其对应的电子感光元件的不同，可为一平面或有任一曲率的曲面，特别是指凹面朝往物侧方向的曲面。
本发明揭露的光学取像系统中，可设置有至少一光阑，其位置可设置于第一透镜之前、各透镜之间或最后一透镜之后均可，该光阑的种类如耀光光阑(Glare Stop)或视场光阑(Field Stop)等，用以减少杂散光，有助于提升影像品质。
本发明更提供一种取像装置，其包含前述光学取像系统以及电子感光元件，其中电子感光元件设置于光学取像系统的成像面上。较佳地，该取像装置可进一步包含镜筒(Barrel Member)、支持装置(Holder Member)或其组合。
请参照图20、图21、图22与图23，取像装置10可多方面应用于智能型手机(如图20所示)、平板计算机(如图21所示)、穿戴式装置(如图22所示)与红外线摄影装置(如图23所示)等。较佳地，电子装置可进一步包含控制单元(Control Units)、显示单元(DisplayUnits)、储存单元(Storage Units)、暂储存单元(RAM)或其组合。
本发明的光学取像系统更可视需求应用于移动对焦的光学系统中，并兼具优良像差修正与良好成像品质的特色。本发明亦可多方面应用于三维(3D)影像撷取、数码相机、移动装置、平板计算机、智能型电视、网络监控设备、行车记录器、倒车显影装置、体感游戏机与穿戴式装置等电子装置中。本发明的光学取像系统也可应用于需搭载红外线镜头的电子装置，如动态体感检测、低光源拍摄或虹膜辨识装置等需要避免红外线干扰的电子装置等。进一步来说，本发明的光学取像系统可使用于波长750纳米至1050纳米的波段中，但此波段范围并非用以限制本发明。前揭电子装置仅是示范性地说明本发明的实际运用例子，并非限制本发明的取像装置的运用范围。
根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合附图予以详细说明。
<第一实施例>
请参照图1及图2，其中图1绘示依照本发明第一实施例的取像装置示意图，图2由左至右依序为第一实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图1可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件160。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜110、光圈100、第二透镜120、第三透镜130、滤光元件(Filter)140与成像面150。其中，电子感光元件160设置于成像面150上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(110-130)。
第一透镜110具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面111于近光轴处为凸面，其像侧表面112于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜120具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面121于近光轴处为凹面，其像侧表面122于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜130具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面131于近光轴处为凹面，其像侧表面132于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面，其像侧表面132于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件140的材质为玻璃，其设置于第三透镜130及成像面150之间，并不影响光学取像系统的焦距。
上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：
；其中：
X：非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上交点的切面的相对距离；
Y：非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；
R：曲率半径；
k：锥面系数；以及
Ai：第i阶非球面系数。
第一实施例的光学取像系统中，光学取像系统的焦距为f，光学取像系统的光圈值(F-number)为Fno，光学取像系统中最大视角的一半为HFOV，其数值如下：f＝2.12mm(毫米)，Fno＝2.85，HFOV＝31.3度(deg.)。
第二透镜120的折射率为N2，第三透镜130的折射率为N3，其满足下列条件：N2+N3＝3.222。
第二透镜120的色散系数为V2，第三透镜130的色散系数为V3，其满足下列条件：V2+V3＝53.70。
第二透镜120的色散系数为V2，第三透镜130的色散系数为V3，其满足下列条件：V2/V3＝1.29。
第一透镜110于光轴上的厚度为CT1，第三透镜130于光轴上的厚度为CT3，其满足下列条件：CT1/CT3＝2.02。
第一透镜110、第二透镜120与第三透镜130分别于光轴上透镜厚度的总和为ΣCT，第一透镜110于光轴上的厚度为CT1，其满足下列条件：ΣCT/CT1＝2.66。
第一透镜110与第二透镜120于光轴上的间隔距离为T12，第二透镜120与第三透镜130于光轴上的间隔距离为T23，其满足下列条件：T12/T23＝4.83。
第一透镜110的焦距为f1，第一透镜像侧表面112的曲率半径为R2，其满足下列条件：f1/R2＝-0.34。
第一透镜110的焦距为f1，第二透镜120的焦距为f2，第三透镜130的焦距为f3，其满足下列条件：(|f3|/f2)+(f2/f1)＝1.41。
第一透镜物侧表面111至第三透镜像侧表面132于光轴上的距离为TD，其满足下列条件：TD＝2.05mm。
光圈100至第三透镜像侧表面132于光轴上的距离为SD，第一透镜物侧表面111至第三透镜像侧表面132于光轴上的距离为TD，其满足下列条件：SD/TD＝0.66。
第一透镜物侧表面111至成像面150于光轴上的距离为TL，光学取像系统的入瞳孔径为EPD，其满足下列条件：TL/EPD＝3.87。
配合参照下列表一以及表二。
表一为图1第一实施例详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米(mm)，且表面0到10依序表示由物侧至像侧的表面。表二为第一实施例中的非球面数据，其中，k为非球面曲线方程式中的锥面系数，A4到A16则表示各表面第4到16阶非球面系数。此外，以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与像差曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表一及表二的定义相同，在此不加以赘述。
<第二实施例>
请参照图3及图4，其中图3绘示依照本发明第二实施例的取像装置示意图，图4由左至右依序为第二实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图3可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件260。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜210、光圈200、第二透镜220、第三透镜230、滤光元件240与成像面250。其中，电子感光元件260设置于成像面250上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(210-230)。
第一透镜210具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面211于近光轴处为凸面，其像侧表面212于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜220具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面221于近光轴处为凹面，其像侧表面222于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜230具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面231于近光轴处为凹面，其像侧表面232于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面，其像侧表面232于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件240的材质为玻璃，其设置于第三透镜230及成像面250之间，并不影响光学取像系统的焦距。
在第二实施例中，第三透镜230为吸收可见光材质所制成，且第一透镜210、第二透镜220和滤光元件240为非吸收可见光材质所制成。借此，第三透镜230可有效降低可见光波段光源的穿透率。进一步而言，在第二实施例中，吸收可见光材质制成的第三透镜230可吸收波长400nm～700nm的波段(即可见光波段)，而使可见光波段的穿透率低于50％。借此，光学取像系统适用于波长约810nm的波段。请参照图5、图6和图7。图5为第二实施例的第三透镜的穿透率光谱。图6为第二实施例的第一透镜、第二透镜和滤光元件的穿透率
光谱。图7为第二实施例的光学取像系统的穿透率光谱。
请配合参照下列表三以及表四。
第二实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
<第三实施例>
请参照图8及图9，其中图8绘示依照本发明第三实施例的取像装置示意图，图9由左至右依序为第三实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图8可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件360。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜310、光圈300、第二透镜320、第三透镜330、滤光元件340与成像面350。其中，电子感光元件360设置于成像面350上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(310-330)。
第一透镜310具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面311于近光轴处为凸面，其像侧表面312于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜320具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面321于近光轴处为凹面，其像侧表面322于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜330具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面331于近光轴处为凸面，其像侧表面332于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面，其像侧表面332于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件340的材质为玻璃，其设置于第三透镜330及成像面350之间，并不影响光学取像系统的焦距。
请配合参照下列表五以及表六。
第三实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
<第四实施例>
请参照图10及图11，其中图10绘示依照本发明第四实施例的取像装置示意图，图11由左至右依序为第四实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图10可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件460。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜410、光圈400、第二透镜420、第三透镜430、滤光元件440与成像面450。其中，电子感光元件460设置于成像面450上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(410-430)。
第一透镜410具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面411于近光轴处为凸面，其像侧表面412于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜420具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面421于近光轴处为凹面，其像侧表面422于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜430具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面431于近光轴处为凹面，其像侧表面432于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面，其像侧表面432于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件440的材质为玻璃，其设置于第三透镜430及成像面450之间，并不影响光学取像系统的焦距。
请配合参照下列表七以及表八。
第四实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
<第五实施例>
请参照图12及图13，其中图12绘示依照本发明第五实施例的取像装置示意图，图13由左至右依序为第五实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图12可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件560。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜510、光圈500、第二透镜520、第三透镜530、滤光元件540与成像面550。其中，电子感光元件560设置于成像面550上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(510-530)。
第一透镜510具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面511于近光轴处为凸面，其像侧表面512于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜520具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面521于近光轴处为凹面，其像侧表面522于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜530具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面531于近光轴处为凸面，其像侧表面532于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面，其像侧表面532于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件540的材质为玻璃，其设置于第三透镜530及成像面550之间，并不影响光学取像系统的焦距。
在第五实施例中，第一透镜510为吸收可见光材质所制成，且第二透镜520、第三透镜530和滤光元件540为非吸收可见光材质所制成。借此，第一透镜510可吸收波长400nm～700nm的波段(即可见光波段)，而令光学取像系统适用于波长约810nm的波段。
请配合参照下列表九以及表十。
第五实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
<第六实施例>
请参照图14及图15，其中图14绘示依照本发明第六实施例的取像装置示意图，图15由左至右依序为第六实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图14可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件660。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜610、光圈600、第二透镜620、第三透镜630、滤光元件640与成像面650。其中，电子感光元件660设置于成像面650上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(610-630)。
第一透镜610具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面611于近光轴处为凸面，其像侧表面612于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜620具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面621于近光轴处为凹面，其像侧表面622于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜630具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面631于近光轴处为凸面，其像侧表面632于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面其像侧表面632于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件640的材质为玻璃，其设置于第三透镜630及成像面650之间，并不影响光学取像系统的焦距。
在第六实施例中，第一透镜610为吸收可见光材质所制成，且第二透镜620、第三透镜630和滤光元件640为非吸收可见光材质所制成。借此，第一透镜610可吸收波长400nm～700nm的波段(即可见光波段)，而令光学取像系统适用于波长约810nm的波段。
请配合参照下列表十一以及表十二。
第六实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
<第七实施例>
请参照图16及图17，其中图16绘示依照本发明第七实施例的取像装置示意图，图17由左至右依序为第七实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图16可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件760。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜710、光圈700、第二透镜720、第三透镜730、滤光元件740与成像面750。其中，电子感光元件760设置于成像面750上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(710-730)。
第一透镜710具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面711于近光轴处为凸面，其像侧表面712于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜720具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面721于近光轴处为凹面，其像侧表面722于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜730具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面731于近光轴处为凸面，其像侧表面732于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面，其像侧表面732于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件740的材质为玻璃，其设置于第三透镜730及成像面750之间，并不影响光学取像系统的焦距。
在第七实施例中，第二透镜720为吸收可见光材质所制成，且第一透镜710、第三透镜730和滤光元件740为非吸收可见光材质所制成。借此，第二透镜720可吸收波长400nm～700nm的波段(即可见光波段)，而令光学取像系统适用于波长约810nm的波段。
请配合参照下列表十三以及表十四。
第七实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
<第八实施例>
请参照图18及图19，其中图18绘示依照本发明第八实施例的取像装置示意图，图19由左至右依序为第八实施例的球差、像散以及畸变曲线图。由图18可知，取像装置包含光学取像系统(未另标号)与电子感光元件860。光学取像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜810、光圈800、第二透镜820、第三透镜830、滤光元件840与成像面850。其中，电子感光元件860设置于成像面850上。光学取像系统中具屈折力的透镜为三片(810-830)。
第一透镜810具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面811于近光轴处为凸面，其像侧表面812于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第二透镜820具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面821于近光轴处为凹面，其像侧表面822于近光轴处为凸面，其两表面皆为非球面。
第三透镜830具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面831于近光轴处为凸面，其像侧表面832于近光轴处为凹面，其两表面皆为非球面，其像侧表面832于离轴处具有至少一凸面。
滤光元件840的材质为塑胶，其设置于第三透镜830及成像面850之间，并不影响光学取像系统的焦距。
在第八实施例中，滤光元件840为吸收可见光材质所制成，且第一透镜810、第二透镜820和第三透镜830为非吸收可见光材质所制成。借此，滤光元件840可吸收波长400nm～700nm的波段(即可见光波段)，而令光学取像系统适用于波长约810nm的波段。
请配合参照下列表十五以及表十六。
第八实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
上述取像装置可搭载于电子装置内。本发明使用三片具屈折力透镜的光学取像系统，其中光学取像系统包含具正屈折力的第一透镜、具正屈折力的第二透镜和具负屈折力的第三透镜，且第三透镜的屈折力较第一透镜和第二透镜强。借此，可有效缩短光学取像系统的总长与后焦距。此外，当满足特定条件，有助于使光学取像系统中透镜的屈折力配置较为平衡，以修正光学取像系统的像差，并且降低光学取像系统的敏感度。再者，第一透镜物侧表面和像侧表面皆为凸面，可有效平衡第一透镜的曲率分布，有助于避免第一透镜单一表面曲率过强，以减少光学取像系统像差的产生，并且降低成型困难度。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
Claims (24)
1.一种光学取像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且该第一透镜为塑胶材质；
一第二透镜，具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且该第二透镜为塑胶材质；以及
一第三透镜，具有负屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面离轴处具有至少一凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且该第三透镜为塑胶材质；
其中，该光学取像系统中具屈折力的透镜为该第一透镜、该第二透镜和该第三透镜，该光学取像系统更包含一光圈，且该光圈设置于该第一透镜像侧表面和该第二透镜物侧表面之间；
其中，该第一透镜的焦距为f1，该第二透镜的焦距为f2，该第三透镜的焦距为f3，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第三透镜于光轴上的厚度为CT3，该光圈至该第三透镜像侧表面于光轴上的距离为SD，该第一透镜物侧表面至该第三透镜像侧表面于光轴上的距离为TD，该第二透镜的折射率为N2，该第三透镜的折射率为N3，其满足下列条件：
|f3|<f2<f1；
1.55<CT1/CT3；
0.55<SD/TD<0.80；以及
3.00<N2+N3<3.40。
2.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜于光轴上的间隔距离为T12，该第二透镜与该第三透镜于光轴上的间隔距离为T23，其满足下列条件：
2.5<T12/T23。
3.根据权利要求2所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第三透镜于光轴上的厚度为CT3，其满足下列条件：
1.80<CT1/CT3<4.50。
4.根据权利要求2所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜与该第三透镜于光轴上透镜厚度的总和为ΣCT，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，其满足下列条件：
1.40<ΣCT/CT1<2.60。
5.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第三透镜于光轴上的厚度为CT3，其满足下列条件：
2.40<CT1/CT3<3.50。
6.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第三透镜物侧表面于近光轴处为凹面。
7.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第二透镜的色散系数为V2，该第三透镜的色散系数为V3，其满足下列条件：
0.80<V2/V3<1.33。
8.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜物侧表面至该第三透镜像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足下列条件：
TD<2.25mm。
9.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第二透镜的色散系数为V2，该第三透镜的色散系数为V3，其满足下列条件：
V2+V3<70。
10.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜物侧表面至一成像面于光轴上的距离为TL，该光学取像系统的入瞳孔径为EPD，其满足下列条件：
1.0<TL/EPD<3.4。
11.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜的焦距为f1，该第二透镜的焦距为f2，该第三透镜的焦距为f3，其满足下列条件：
1.25<(|f3|/f2)+(f2/f1)<1.85。
12.根据权利要求11所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜的焦距为f1，该第一透镜像侧表面的曲率半径为R2，其满足下列条件：
-1.5<f1/R2<0。
13.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，该光学取像系统使用于波长750纳米至1050纳米的波段中。
14.根据权利要求1所述的光学取像系统，其特征在于，更包含一滤光元件，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜和该滤光元件中至少其中一个为吸收可见光材质所制成。
15.一种取像装置，其特征在于，包含：
如权利要求1所述的光学取像系统；以及
一电子感光元件，其中该电子感光元件设置于该光学取像系统的一成像面上。
16.一种电子装置，其特征在于，包含：
如权利要求15所述的取像装置。
17.一种光学取像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且该第一透镜为塑胶材质；
一第二透镜，具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面于近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且该第二透镜为塑胶材质；以及
一第三透镜，具有负屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，其像侧表面离轴处具有至少一凸面，其物侧表面与像侧表面皆为非球面，且该第三透镜为塑胶材质；
其中，该光学取像系统中具屈折力的透镜为该第一透镜、该第二透镜和该第三透镜，该光学取像系统更包含一滤光元件，且该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜和该滤光元件中至少其中一个为吸收可见光材质所制成；
其中，该第一透镜的焦距为f1，该第二透镜的焦距为f2，该第三透镜的焦距为f3，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第三透镜于光轴上的厚度为CT3，该第二透镜的折射率为N2，该第三透镜的折射率为N3，其满足下列条件：
|f3|<f2<f1；
1.25<CT1/CT3；以及
3.00<N2+N3<3.40。
18.根据权利要求17所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第三透镜于光轴上的厚度为CT3，其满足下列条件：
1.55<CT1/CT3。
19.根据权利要求17所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜物侧表面至该第三透镜像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足下列条件：
TD<2.25mm。
20.根据权利要求17所述的光学取像系统，其特征在于，该第二透镜的色散系数为V2，该第三透镜的色散系数为V3，其满足下列条件：
V2+V3<70。
21.根据权利要求17所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜物侧表面至一成像面于光轴上的距离为TL，该光学取像系统的入瞳孔径为EPD，其满足下列条件：
1.0<TL/EPD<3.4。
22.根据权利要求17所述的光学取像系统，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜与该第三透镜于光轴上透镜厚度的总和为ΣCT，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，其满足下列条件：
1.40<ΣCT/CT1<2.60。
23.一种取像装置，其特征在于，包含：
如权利要求17所述的光学取像系统；以及
一电子感光元件，其中该电子感光元件设置于该光学取像系统的一成像面上。
24.一种电子装置，其特征在于，包含：
如权利要求23所述的取像装置。
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