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TWI440881B - 光學取像鏡片系統 - Google Patents

光學取像鏡片系統 Download PDF

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TWI440881B
TWI440881B TW100146285A TW100146285A TWI440881B TW I440881 B TWI440881 B TW I440881B TW 100146285 A TW100146285 A TW 100146285A TW 100146285 A TW100146285 A TW 100146285A TW I440881 B TWI440881 B TW I440881B
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lens
lens system
optical
optical imaging
object side
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TW100146285A
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TW201323920A (zh
Inventor
Dung Yi Hsieh
Hsin Hsuan Huang
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Largan Precision Co Ltd
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Priority to US13/598,595 priority patent/US8804252B2/en
Publication of TW201323920A publication Critical patent/TW201323920A/zh
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Description

光學取像鏡片系統
本發明是有關於一種光學取像鏡片系統，且特別是有關於一種應用於數位相機、行動裝置、平板電腦或3D取像產品等之電子產品的小型化光學取像鏡片系統。
近年來，隨著具有攝影功能之可攜式電子產品的興起，小型化成像光學鏡片系統的需求日漸提高。一般成像光學鏡片系統的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)兩種，且隨著半導體製程技術的精進，使得感光元件的畫素尺寸縮小，小型化成像光學鏡片系統逐漸往高畫素領域發展，因此，對成像品質的要求也日益增加。
傳統搭載於可攜式電子產品上的小型化攝像鏡頭，多採用三片式成像光學鏡片系統為主，透鏡系統由物側至像側依序為一具正屈折力的第一透鏡、一具負屈折力的第二透鏡及一具正屈折力的第三透鏡，如美國專利第7,957,075號所示。但由於製程技術的進步與電子產品往輕薄化發展的趨勢下，感光元件畫素尺寸不斷地縮小，使得系統對成像品質的要求更加提高，而習知的三片式透鏡組已無法滿足更高階的攝像鏡頭模組。
目前雖有進一步發展四片式成像光學鏡片系統，如美國專利第7,920,340號所揭示，其系統中之光學表面具有最大有效半徑與具有最小有效半徑之差值較大，進而造成光線入射於感光元件之角度過大，會使得感光元件之響應能力較差，影響成像品質，且入射或出射於各鏡片表面之光線角度過大，增加光線因反射所產生雜散光線的可能性。再者，系統光圈較小，難以消除因小光圈產生之繞射干擾，使得成像品質不佳；同時無法提升進光量，可能使得低光源環境下感光不足，進而影響成像品質。
因此，急需一種具有最大與最小有效半徑之差距小、較大光圈、總長度不至於過長、成像品質佳與較高解像能力的成像光學鏡片系統。
本發明之一態樣是在提供一種光學取像鏡片系統，其主要具備較小的有效半徑差與較大的光圈，可使影像感測元件響應效率提升、消除繞射干擾與增加系統進光量，不但可提高其調制轉換函數繞射極限，有利提高其解像能力，更有利於在低光源環境下的取像。
依據本發明一實施方式，提供一種光學取像鏡片系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面。第二透鏡具有負屈折力。第三透鏡具有正屈折力，其物側表面及像側表面皆為非球面。第四透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面，其中第四透鏡為塑膠材質，且第四透鏡之至少一表面具有至少一反曲點。第四透鏡像側表面上之反曲點與光軸之垂直距離為Yc42，第四透鏡像側表面之有效半徑為SD42，光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑為SDmax，光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑為SDmin，其滿足下列條件：
0.2<Yc42/SD42<0.95；以及
1.0SDmax/SDmin<2.0。
依據本發明另一實施方式，提供一種光學取像鏡片系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面。第二透鏡具有負屈折力。第三透鏡具有正屈折力，其像側表面為凸面，且其物側表面及像側表面皆為非球面。第四透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面，其中第四透鏡為塑膠材質，且第四透鏡之至少一表面具有至少一反曲點。第四透鏡像側表面上之反曲點與光軸之垂直距離為Yc42，第四透鏡像側表面之有效半徑為SD42，光學取像鏡片系統之焦距為f，光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其滿足下列條件：
0.2<Yc42/SD42<0.95；以及
f/EPD<1.9。
當Yc42/SD42滿足上述條件時，可有效地壓制離軸視場的光線入射於影像感測元件上的角度，使感光元件之響應效率提升，進而增加成像品質，並且可以進一步修正離軸視場的像差。
當SDmax/SDmin滿足上述條件時，可使入射或出射於各鏡片表面之光線角度較為平緩，以減少光線因反射所產生雜散光線的可能性，進而增加成像品質，且各鏡片的外徑大小相近可使得鏡頭組裝較為容易。
當f/EPD滿足上述條件時，可使光學取像鏡片系統具備較大的光圈，增加系統進光量，不但有利於低光源環境下取像的感光效應，同時可提高系統調制轉換函數繞射極限，使系統不容易受繞射極限限制，而獲得較高的解像能力。
本發明提供一種光學取像鏡片系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡至第四透鏡可為四枚獨立且非黏合透鏡，意即兩相鄰之透鏡並未相互黏合，而彼此間設置有空氣間距。由於黏合透鏡的製程較獨立且非黏合透鏡複雜，特別在兩透鏡之黏接面需擁有高準度的曲面，以便達到兩透鏡黏合時的高密合度，且在黏合的過程中，也可能因偏位而造成黏貼密合度不佳，影響整體光學成像品質。因此，本光學取像鏡片系統提供四枚獨立且非黏合透鏡，以改善黏合透鏡所產生的問題。
第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面，藉此可適當調整第一透鏡之正屈折力強度，有助於縮短光學取像鏡片系統的總長度。
第二透鏡具有負屈折力，其可有效對於具有正屈折力的第一透鏡所產生的像差作補正。第二透鏡之像側表面可為凹面，可藉由調整該面形的曲率，進而影響第二透鏡之屈折力變化，更可有助於修正光學取像鏡片系統的像差。
第三透鏡可具有正屈折力，可分配第一透鏡之屈折力，有助於降低光學取像鏡片系統的敏感度，且當第三透鏡之物側表面為凹面、像側表面為凸面時，藉此有助於修正光學取像鏡片系統的像散。
第四透鏡可具有正屈折力或負屈折力，而其物側表面可為凸面、像側表面為凹面，藉此，使光學取像鏡片系統的主點遠離成像面，有利於縮短其光學總長度，維持成像光學鏡片系統的小型化。另外，第四透鏡之表面具有反曲點，藉此可有效地壓制離軸視場的光線入射於影像感測元件上的角度，進一步可修正離軸視場的像差。
另外，光學取像鏡片系統更包含一影像感測元件設置於成像面。
第四透鏡像側表面上之反曲點與光軸之垂直距離為Yc42，第四透鏡像側表面之有效半徑為SD42，其滿足下列條件：0.2<Yc42/SD42<0.95。藉此，可更進一步有效地壓制離軸視場的光線入射於影像感測元件上的角度，使感光元件之響應效率提升，進而增加成像品質，並且可以進一步修正離軸視場的像差。
光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑為SDmax，光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑為SDmin，其滿足下列條件：1.0SDmax/SDmin<2.0。藉此，可使入射或出射於各鏡片表面之光線角度較為平緩，以減少光線因反射所產生雜散光線的可能性，進而增加成像品質，且各鏡片的外徑大小相近可使得鏡頭組裝較為容易。進一步，光學取像鏡片系統更可滿足下列條件：1.0SDmax/SDmin<1.75。再者，光學取像鏡片系統更可滿足下列條件：1.0SDmax/SDmin<1.5。
光學取像鏡片系統之焦距為f，光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其滿足下列條件：f/EPD<1.9。藉此，可使光學取像鏡片系統具備較大的光圈，增加系統進光量，不但有利於低光源環境下取像的感光效應，同時可提高系統調制轉換函數繞射極限，使系統不容易受繞射極限限制，而獲得較高的解像能力。進一步，光學取像鏡片系統更可滿足下列條件：f/EPD<1.7。
第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：TTL<2.1 mm。藉此，有利於維持光學取像鏡片系統的小型化，以搭載於輕薄可攜式的電子產品上。
第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其滿足下列條件：1.5<TTL/EPD<3.0。藉此，可使光學取像鏡片系統具備較大的光圈，增加系統進光量，不但有利於低光源環境下取像的感光效應，同時可提高系統調制轉換函數繞射極限，使系統不容易受繞射極限限制，而獲得較高的解像能力，適當的總長與入射瞳比例，可設計為小型化產品所應用。
第一透鏡之色散係數為V1，第二透鏡之色散係數為V2，其滿足下列條件：2.0<V1/V2<3.0。藉此，有助於光學取像鏡片系統色差的修正。
光學取像鏡片系統之焦距為f，第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：-0.6<f/f4<0.2。藉此，適當調整第四透鏡之屈折力，有助於光學取像鏡片系統高階像差的修正。
光學取像鏡片系統之最大視角為FOV，其滿足下列條件：FOV<50度。藉此，可有效地控制光線入射光學取像鏡片系統之角度，使光線以較平行方式入射，將可使光線入射影像感測元件上的角度適當，使感光元件之響應效率提升。
光學取像鏡片系統之最大主光線角為CRAmax，其滿足下列條件：CRAmax<25.0度。可有效地控制光線入射於影像感測元件上的角度，使感光元件之響應效率提升，進而增加成像品質。
光學取像鏡片系統之中心視場於空間頻率400(lp/mm)之調制轉換函數值為MTF400，其滿足下列條件：0.4<MTF400。當MTF400滿足上述條件，可使光學取像鏡片系統之解析力較佳，有助於清楚顯示影像之細部，可明顯增加影像清晰度。
第一透鏡至第四透鏡於光軸上之厚度總和為ΣCT，第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：0.58<ΣCT/TTL<0.80。藉此，透鏡厚度的配置有助於縮短光學取像鏡片系統的總長度，促進其小型化。
本發明光學取像鏡片系統中，光圈配置可為前置光圈或中置光圈，其中前置光圈意即光圈設置於被攝物與第一透鏡間，中置光圈則表示光圈設置於第一透鏡與成像面之間。若光圈為前置光圈，可使光學取像鏡片系統的出射瞳(exit pupil)與成像面產生適當的距離，使之具有遠心(telecentric)效果，並可增加影像感測元件的CCD或CMOS接收影像的效率；若為中置光圈，係有助於擴大系統的視場角，使光學取像鏡片系統具有廣角鏡頭之優勢。
本發明提供之光學取像鏡片系統中，透鏡之材質可為塑膠或玻璃。當透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本。另當透鏡的材質為玻璃，則可以增加光學取像鏡片系統屈折力配置的自由度。此外，可於透鏡表面上設置非球面，非球面可以容易製作成球面以外的形狀，獲得較多的控制變數，用以消減像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低本發明光學取像鏡片系統的總長度。
再者，本發明提供光學取像鏡片系統中，若透鏡表面係為凸面，則表示該透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面，則表示該透鏡表面於近軸處為凹面。
另外，本發明光學取像鏡片系統中，依需求可設置至少一光闌，其位置可設置於第一透鏡之前、各透鏡之間或最後一透鏡之後均可，該光闌之種類如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，用以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
根據上述實施方式，以下提出具體實施例並配合圖式予以詳細說明。
<第一實施例>
請參照第1圖、第2圖及第3圖，其中第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第3圖則為第一實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第1圖可知，第一實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含光圈100、第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、紅外線濾除濾光片(IR Filter)160以及成像面150。
第一透鏡110具有正屈折力，其物側表面111及像側表面112皆為凸面並皆為非球面，且第一透鏡110為塑膠材質。
第二透鏡120具有負屈折力，其物側表面121及像側表面122皆為凹面並皆為非球面，且第二透鏡120為塑膠材質。
第三透鏡130具有正屈折力，其物側表面131為凹面、像側表面132為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡130為塑膠材質。
第四透鏡140具有負屈折力，其物側表面141為凸面、像側表面142為凹面，並皆為非球面，且第四透鏡140為塑膠材質。第四透鏡140之物側表面141及像側表面142具有反曲點。
紅外線濾除濾光片160之材質為玻璃，其設置於第四透鏡140與成像面150之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
上述各透鏡之非球面的曲線方程式表示如下：
；其中：X：非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面之光軸上頂點切面的相對高度；Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；R：曲率半徑；k：錐面係數；以及Ai：第i階非球面係數。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，光學取像鏡片系統之焦距為f，光學取像鏡片系統之光圈值(f-number)為Fno，光學取像鏡片系統中最大視角的一半為HFOV，光學取像鏡片系統之最大視角為FOV，其數值如下：f=1.21 mm；Fno=1.62；HFOV=22.5度；以及FOV=45.0度。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，第一透鏡110之色散係數為V1，第二透鏡120之色散係數為V2，其關係如下：V1/V2=2.40。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，第一透鏡110至第四透鏡140於光軸上之厚度總和為ΣCT，第一透鏡110之物側表面111至成像面150於光軸上之距離為TTL，其關係如下：ΣCT/TTL=0.62。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，光學取像鏡片系統之焦距為f，第四透鏡140之焦距為f4，其關係如下：f/f4=-0.29。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，光學取像鏡片系統之焦距為f，光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其關係如下：f/EPD=1.62。
配合參照第25圖，其繪示第一實施例之第四透鏡相關參數之示意圖。由第25圖可知，第四透鏡140像側表面142上之反曲點與光軸之垂直距離為Yc42，第四透鏡140像側表面142之有效半徑為SD42，其關係如下：Yc42/SD42=0.39。
配合參照第26圖，其繪示第一實施例之光學取像鏡片系統光線入射之示意圖。由第26圖可知，光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑為SDmax，光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑為SDmin，其關係如下：SDmax/SDmin=1.28。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，第一透鏡110之物側表面111至成像面150於光軸上之距離為TTL，光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其數值及關係如下：TTL=1.76 mm；TTL/EPD=2.35。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，光學取像鏡片系統之中心視場於空間頻率400(lp/mm)之調制轉換函數值為MTF400，其數值如下：MTF400=0.43。
第一實施例之光學取像鏡片系統中，光學取像鏡片系統之最大主光線角為CRAmax，其數值如下：CRAmax=18.54度。
配合參照下列表一及表二。
表一為第1圖第一實施例詳細的結構數據，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，且表面0-12依序表示由物側至像側的表面。表二為第一實施例中的非球面數據，其中，k表非球面曲線方程式中的錐面係數，A1-A16則表示各表面第1-16階非球面係數。表三為第一實施例中空間頻率、繞射極限值與視場調制轉換函數值。
此外，以下各實施例表格乃對應各實施例之示意圖、像差曲線圖與調制轉換函數值之關係圖，表格中數據之定義皆與第一實施例之表一、表二及表三的定義相同，在此不加贅述。
<第二實施例>
請參照第4圖、第5圖及第6圖，其中第4圖繪示依照本發明第二實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第5圖由左至右依序為第二實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第6圖則為第二實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第4圖可知，第二實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含光圈200、第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、第四透鏡240、紅外線濾除濾光片260以及成像面250。
第一透鏡210具有正屈折力，其物側表面211及像側表面212皆為凸面並皆為非球面，且第一透鏡210為塑膠材質。
第二透鏡220具有負屈折力，其物側表面221為凸面、像側表面222為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡220為塑膠材質。
第三透鏡230具有正屈折力，其物側表面231為凹面、像側表面232為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡230為塑膠材質。
第四透鏡240具有正屈折力，其物側表面241為凸面、像側表面242為凹面，並皆為非球面，且第四透鏡240為塑膠材質。第四透鏡240之物側表面241及像側表面242具有反曲點。
紅外線濾除濾光片260之材質為玻璃，其設置於第四透鏡240與成像面250之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
請配合參照下列表四、表五以及表六。
第二實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、FOV、V1、V2、ΣCT、TTL、f4、EPD、Yc42、SD42、SDmax、SDmin、MTF400以及CRAmax之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表四-表六可推算出下列數據：
<第三實施例>
請參照第7圖、第8圖及第9圖，其中第7圖繪示依照本發明第三實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第8圖由左至右依序為第三實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第9圖則為第三實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第7圖可知，第三實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含第一透鏡310、光圈300、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、紅外線濾除濾光片360以及成像面350。
第一透鏡310具有正屈折力，其物側表面311及像側表面312皆為凸面並皆為非球面，且第一透鏡310為塑膠材質。
第二透鏡320具有負屈折力，其物側表面321與像側表面322皆為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡320為塑膠材質。
第三透鏡330具有正屈折力，其物側表面331為凹面、像側表面332為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡330為塑膠材質。
第四透鏡340具有負屈折力，其物側表面341為凸面、像側表面342為凹面，並皆為非球面，且第四透鏡340為塑膠材質。第四透鏡340之物側表面341及像側表面342具有反曲點。
紅外線濾除濾光片360之材質為玻璃，其設置於第四透鏡340與成像面350之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
請配合參照下列表七、表八以及表九。
第三實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、FOV、V1、V2、ΣCT、TTL、f4、EPD、Yc42、SD42、SDmax、SDmin、MTF400以及CRAmax之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表七-表九可推算出下列數據：
<第四實施例>
請參照第10圖、第11圖及第12圖，其中第10圖繪示依照本發明第四實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第11圖由左至右依序為第四實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第12圖則為第四實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第10圖可知，第四實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含第一透鏡410、光圈400、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440、紅外線濾除濾光片460以及成像面450。
第一透鏡410具有正屈折力，其物側表面411及像側表面412皆為凸面並皆為非球面，且第一透鏡410為塑膠材質。
第二透鏡420具有負屈折力，其物側表面421為凸面、像側表面422為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡420為塑膠材質。
第三透鏡430具有正屈折力，其物側表面431及像側表面432皆為凸面並皆為非球面，且第三透鏡430為塑膠材質。
第四透鏡440具有負屈折力，其物側表面441為凸面、像側表面442為凹面，並皆為非球面，且第四透鏡440為塑膠材質。第四透鏡440之物側表面441及像側表面442皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片460之材質為玻璃，其設置於第四透鏡440與成像面450之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
請配合參照下列表十、表十一以及表十二。
第四實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、FOV、V1、V2、ΣCT、TTL、f4、EPD、Yc42、SD42、SDmax、SDmin、MTF400以及CRAmax之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十-表十二可推算出下列數據：
<第五實施例>
請參照第13圖、第14圖及第15圖，其中第13圖繪示依照本發明第五實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第14圖由左至右依序為第五實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第15圖則為第五實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第13圖可知，第五實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含光圈500、第一透鏡510、第二透鏡520、第三透鏡530、第四透鏡540、紅外線濾除濾光片560以及成像面550。
第一透鏡510具有正屈折力，其物側表面511為凸面、像側表面512為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡510為塑膠材質。
第二透鏡520具有負屈折力，其物側表面521為凸面、像側表面522為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡520為塑膠材質。
第三透鏡530具有正屈折力，其物側表面531為凹面、像側表面532為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡530為塑膠材質。
第四透鏡540具有負屈折力，其物側表面541為凸面、像側表面542為凹面，並皆為非球面，且第四透鏡540為塑膠材質。第四透鏡540之物側表面541及像側表面542具有反曲點。
紅外線濾除濾光片560之材質為玻璃，其設置於第四透鏡540與成像面550之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
請配合參照下列表十三、表十四以及表十五。
第五實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、FOV、V1、V2、ΣCT、TTL、f4、EPD、Yc42、SD42、SDmax、SDmin、MTF400以及CRAmax之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十三-表十五可推算出下列數據：
<第六實施例>
請參照第16圖、第17圖及第18圖，其中第16圖繪示依照本發明第六實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第17圖由左至右依序為第六實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第18圖則為第六實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第16圖可知，第六實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含光圈600、第一透鏡610、第二透鏡620、第三透鏡630、第四透鏡640、紅外線濾除濾光片660以及成像面650。
第一透鏡610具有正屈折力，其物側表面611為凸面、像側表面612為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡610為玻璃材質。
第二透鏡620具有負屈折力，其物側表面621為凸面、像側表面622為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡620為塑膠材質。
第三透鏡630具有正屈折力，其物側表面631及像側表面632皆為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡630為塑膠材質。
第四透鏡640具有負屈折力，其物側表面641及像側表面642皆為凹面，並皆為非球面，且第四透鏡640為塑膠材質。第四透鏡640之物側表面641及像側表面642具有反曲點。
紅外線濾除濾光片660之材質為玻璃，其設置於第四透鏡640與成像面650之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
請配合參照下列表十六、表十七以及表十八。
第六實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、FOV、V1、V2、ΣCT、TTL、f4、EPD、Yc42、SD42、SDmax、SDmin、MTF400以及CRAmax之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十六-表十八可推算出下列數據：
<第七實施例>
請參照第19圖、第20圖及第21圖，其中第19圖繪示依照本發明第七實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第20圖由左至右依序為第七實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第21圖則為第七實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第19圖可知，第七實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含光圈700、第一透鏡710、第二透鏡720、第三透鏡730、第四透鏡740、紅外線濾除濾光片760以及成像面750。
第一透鏡710具有正屈折力，其物側表面711及像側表面712皆為凸面並皆為非球面，且第一透鏡710為塑膠材質。
第二透鏡720具有負屈折力，其物側表面721及像側表面722皆為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡720為塑膠材質。
第三透鏡730具有正屈折力，其物側表面731為凹面、像側表面732為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡730為塑膠材質。
第四透鏡740具有負屈折力，其物側表面741為凸面、像側表面742為凹面，並皆為非球面，且第四透鏡740為塑膠材質。第四透鏡740之物側表面741及像側表面742具有反曲點。
紅外線濾除濾光片760之材質為玻璃，其設置於第四透鏡740與成像面750之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
請配合參照下列表十九、表二十以及表二十一。
第七實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、FOV、V1、V2、ΣCT、TTL、f4、EPD、Yc42、SD42、SDmax、SDmin、MTF400以及CRAmax之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十九-表二十一可推算出下列數據：
<第八實施例>
請參照第22圖、第23圖及第24圖，其中第22圖繪示依照本發明第八實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖，第23圖由左至右依序為第八實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖，第24圖則為第八實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。由第22圖可知，第八實施例之光學取像鏡片系統由物側至像側依序包含光圈800、第一透鏡810、第二透鏡820、第三透鏡830、第四透鏡840、紅外線濾除濾光片860以及成像面850。
第一透鏡810具有正屈折力，其物側表面811為凸面、像側表面812為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡810為塑膠材質。
第二透鏡820具有負屈折力，其物側表面821為凸面、像側表面822為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡820為塑膠材質。
第三透鏡830具有正屈折力，其物側表面831為凹面、像側表面832為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡830為塑膠材質。
第四透鏡840具有負屈折力，其物側表面841及像側表面842皆為凹面並皆為非球面，且第四透鏡840為塑膠材質。第四透鏡840之物側表面841及像側表面842具有反曲點。
紅外線濾除濾光片860之材質為玻璃，其設置於第四透鏡840與成像面850之間，並不影響光學取像鏡片系統的焦距。
請配合參照下列表二十二、表二十三以及表二十四。
第八實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、FOV、V1、V2、ΣCT、TTL、f4、EPD、Yc42、SD42、SDmax、SDmin、MTF400以及CRAmax之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表二十二-表二十四可推算出下列數據：
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500、600、700、800．．．光圈
110、210、310、410、510、610、710、810．．．第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811．．．物側表面
112、212、312、412、512、612、712、812．．．像側表面
120、220、320、420、520、620、720、820．．．第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821．．．物側表面
122、222、322、422、522、622、722、822．．．像側表面
130、230、330、430、530、630、730、830．．．第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831．．．物側表面
132、232、332、432、532、632、732、832．．．像側表面
140、240、340、440、540、640、740、840．．．第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841．．．物側表面
142、242、342、442、542、642、742、842．．．像側表面
150、250、350、450、550、650、750、850．．．成像面
160、260、360、460、560、660、760、860．．．紅外線濾除濾光片
f．．．光學取像鏡片系統之焦距
Fno．．．光學取像鏡片系統之光圈值
HFOV．．．光學取像鏡片系統中最大視角的一半
FOV．．．光學取像鏡片系統之最大視角
V1．．．第一透鏡之色散係數
V2．．．第二透鏡之色散係數
ΣCT．．．第一透鏡至第四透鏡於光軸上之厚度總和
TTL．．．第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離
f4．．．第四透鏡之焦距
EPD．．．光學取像鏡片系統之入射瞳直徑
Yc42．．．第四透鏡像側表面上之反曲點與光軸之垂直距離
SD42．．．第四透鏡像側表面之有效半徑
SDmax．．．光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑
SDmin．．．光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑
MTF400．．．光學取像鏡片系統之中心視場於空間頻率400(lp/mm)之調制轉換函數值
CRAmax．．．光學取像鏡片系統之最大主光線角
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第2圖由左至右依序為第一實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第3圖為第一實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第4圖繪示依照本發明第二實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第5圖由左至右依序為第二實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第6圖為第二實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第7圖繪示依照本發明第三實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第8圖由左至右依序為第三實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第9圖為第三實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第10圖繪示依照本發明第四實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第11圖由左至右依序為第四實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第12圖為第四實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第13圖繪示依照本發明第五實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第14圖由左至右依序為第五實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第15圖為第五實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第16圖繪示依照本發明第六實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第17圖由左至右依序為第六實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第18圖為第六實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第19圖繪示依照本發明第七實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第20圖由左至右依序為第七實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第21圖為第七實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第22圖繪示依照本發明第八實施例的一種光學取像鏡片系統之示意圖。
第23圖由左至右依序為第八實施例的光學取像鏡片系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第24圖為第八實施例的調制轉換函數值和繞射極限值分別與空間頻率之關係圖。
第25圖繪示第一實施例之第四透鏡相關參數之示意圖。
第26圖繪示第一實施例之光學取像鏡片系統光線入射之示意圖。
100．．．光圈
110．．．第一透鏡
111．．．物側表面
112．．．像側表面
120．．．第二透鏡
121．．．物側表面
122．．．像側表面
130．．．第三透鏡
131．．．物側表面
132．．．像側表面
140．．．第四透鏡
141．．．物側表面
142．．．像側表面
150．．．成像面
160．．．紅外線濾除濾光片

Claims (24)

  1. 一種光學取像鏡片系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面及像側表面皆為非球面；一第三透鏡，具有正屈折力，其物側表面及像側表面皆為非球面；以及一第四透鏡，具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面，其中該第四透鏡為塑膠材質，且該第四透鏡之至少一表面具有至少一反曲點；其中，該第四透鏡像側表面上之該反曲點與光軸之垂直距離為Yc42，該第四透鏡像側表面之有效半徑為SD42，該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑為SDmax，該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑為SDmin，該光學取像鏡片系統之焦距為f，該光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其滿足下列條件：0.2<Yc42/SD42<0.95；1.0SDmax/SDmin<2.0；以及f/EPD<1.9。
  2. 如請求項1所述之光學取像鏡片系統，其中該第三透鏡之像側表面為凸面。
  3. 如請求項2所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑為SDmax，該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑為SDmin，其滿足下列條件： 1.0SDmax/SDmin<1.75。
  4. 如請求項3所述之光學取像鏡片系統，其中該第一透鏡之物側表面至一成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：TTL<2.1mm。
  5. 如請求項3所述之光學取像鏡片系統，其中該第一透鏡之物側表面至一成像面於光軸上之距離為TTL，該光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其滿足下列條件：1.5<TTL/EPD<3.0。
  6. 如請求項5所述之光學取像鏡片系統，其中該第二透鏡之像側表面為凹面。
  7. 如請求項6所述之光學取像鏡片系統，其中該第三透鏡之物側表面為凹面。
  8. 如請求項7所述之光學取像鏡片系統，更包含：一光圈，設置於一被攝物與該第一透鏡間，而該第四透鏡之物側表面為凸面。
  9. 如請求項3所述之光學取像鏡片系統，其中該第一透鏡之色散係數為V1，該第二透鏡之色散係數為V2，其滿足下列條件：2.0<V1/V2<3.0。
  10. 如請求項3所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之焦距為f，該第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：-0.6<f/f4<0.2。
  11. 如請求項3所述之光學取像鏡片系統，其中該第二透鏡之像側表面為凹面，該第四透鏡之物側表面為凸面。
  12. 如請求項4所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之最大視角為FOV，該光學取像鏡片系統之最大主光線角為CRAmax，其滿足下列條件：FOV<50度；以及CRAmax<25.0度。
  13. 如請求項12所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之中心視場於空間頻率400 lp/mm之調制轉換函數值為MTF400，其滿足下列條件：0.4<MTF400。
  14. 如請求項12所述之光學取像鏡片系統，其中該第一透鏡至該第四透鏡為四枚獨立且非黏合透鏡，且該第一透鏡至該第四透鏡於光軸之厚度總和為Σ CT，該第一透鏡之物側表面至該成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：0.58<ΣCT/TTL<0.80。
  15. 如請求項2所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑為SDmax，該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑為SDmin，其滿足下列條件：1.0SDmax/SDmin<1.5。
  16. 如請求項2所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之中心視場於空間頻率400(lp/mm)之調制轉換函數值為MTF400，其滿足下列條件： 0.4<MTF400。
  17. 一種光學取像鏡片系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面及像側表面皆為非球面；一第三透鏡，具有正屈折力，其像側表面為凸面，且其物側表面及像側表面皆為非球面；以及一第四透鏡，具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面，其中該第四透鏡為塑膠材質，且該第四透鏡之至少一表面具有至少一反曲點；其中，該第四透鏡像側表面上之該反曲點與光軸之垂直距離為Yc42，該第四透鏡像側表面之有效半徑為SD42，該光學取像鏡片系統之焦距為f，該光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其滿足下列條件：0.2<Yc42/SD42<0.95；以及f/EPD<1.9。
  18. 如請求項17所述之光學取像鏡片系統，其中該第二透鏡之像側表面為凹面。
  19. 如請求項18所述之光學取像鏡片系統，更包含：一光圈，設置於一被攝物與該第一透鏡間，而該第三透鏡之物側表面為凹面，第四透鏡之物側表面為凸面。
  20. 如請求項19所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之焦距為f，該第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件： -0.6<f/f4<0.2。
  21. 如請求項18所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之中心視場於空間頻率400 lp/mm之調制轉換函數值為MTF400，其滿足下列條件：0.4<MTF400。
  22. 如請求項18所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之最大視角為FOV，該第一透鏡之色散係數為V1，該第二透鏡之色散係數為V2，其滿足下列條件：FOV<50度；以及2.0<V1/V2<3.0。
  23. 如請求項18所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最大有效半徑為SDmax，該光學取像鏡片系統於透鏡表面之最小有效半徑為SDmin，其滿足下列條件：1.0SDmax/SDmin<1.5。
  24. 如請求項17所述之光學取像鏡片系統，其中該光學取像鏡片系統之焦距為f，該光學取像鏡片系統之入射瞳直徑為EPD，其滿足下列條件：f/EPD<1.7。
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