TWI758086B - 光學取像透鏡組、成像裝置及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光學取像透鏡組,由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡;光學取像透鏡組更包含一光圈,設置於被攝物與第二透鏡之間。第一透鏡具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面;第二透鏡具有正屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面;第三透鏡具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面;第一透鏡至第三透鏡各包含至少一非球面表面;第四透鏡具有正屈折力,其物側面於近軸處為凸面、離軸處為凹面,其像側面於近軸處為凹面、離軸處為凸面,其物側面及像側面皆為非球面表面。所述光學取像透鏡組之透鏡總數為四片。
Description
本發明係有關於一種光學取像裝置,特別是一種可用於可攜式電子裝置或監控攝影裝置之光學取像透鏡組,以及具有此光學取像透鏡組之成像裝置及電子裝置。
隨著半導體製程技術的進步,使得攝影裝置所需之感光元件(如CCD及CMOS Image Sensor)的尺寸可以縮小並且符合小型化攝影裝置的要求,帶動消費性電子產品以搭載小型攝影裝置(Miniaturized Camera)提高產品附加價值的發展趨勢。以可攜式電子裝置如智慧型手機為例,因為其輕便可攜性,現今的消費者多以手機拍照的方式取代使用傳統數位相機的習慣。然而,消費者對於可攜式電子裝置的要求日益提高,除追求外型美觀外,亦要求體積小及重量輕。因此,可攜式電子裝置所搭載之小型攝影裝置必須在整體尺寸上進一步小型化,方能裝設在外型輕薄的電子產品中。
此外,消費者對於攝像裝置的成像品質要求亦日漸提高,除了成像品質清晰,亦希冀有較廣的拍照視角及良好的熱穩定性,以符合多種不同拍照場合的需求。是以,如何提供一種具有良好成像品質及耐環境溫度變化的小型攝像裝置已成為此技術領域之人士亟欲解決之問題。
是以,為解決上述問題,本發明提供一種光學取像透鏡組,由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。其中,第一透鏡具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;第二透鏡具有正屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;第三透鏡具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;第四透鏡具有正屈折力,其物側面於近軸處為凸面、離軸處為凹面,其像側面於近軸處為凹面、離軸處為凸面,該第四透鏡之物側面及像側面皆為非球面,且第四透鏡之物側面及像側面各具有至少一反曲點;其中,光學取像透鏡組之透鏡總數為四片;光學取像透鏡組更包含一光圈,此光圈設置於被攝物與第二透鏡之間。所述第一透鏡像側面至第二透鏡物側面在光軸上之距離為TT1,第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離為TT2,第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上之距離為TT3,第四透鏡在光軸上之厚度為CT4,整體光學取像透鏡組之有效焦距為EFL,相對光軸為35度的入射角且通過光圈中心之光線,此光線與第四透鏡的像側面之交點垂直光軸的距離為Ry4,係滿足以下關係式:1.2<EFL/(TT1+TT2+CT4)<2.0;及4<Ry4/(TT2+TT3)<7。
根據本發明之一實施例,所述第三透鏡像側面之曲率半徑為R6,第四透鏡物側面之曲率半徑為R7,係滿足以下關係式: -0.25<TT2/(R6-R7)< -0.08。
本發明又提供一種光學取像透鏡組,由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。其中,第一透鏡具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;第二透鏡具有正屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;第三透鏡,具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;第四透鏡,具有正屈折力,其物側面於近軸處為凸面、離軸處為凹面,其像側面於近軸處為凹面、離軸處為凸面,第四透鏡之物側面及像側面皆為非球面,且第四透鏡之物側面及像側面各具有至少一反曲點;其中,光學取像透鏡組之透鏡總數為四片;光學取像透鏡組更包含一光圈,此光圈設置於被攝物與第二透鏡之間。所述第一透鏡像側面至第二透鏡物側面在光軸上之距離為TT1,第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離為TT2,第一透鏡物側面至所述光學取像透鏡組之成像面在光軸上之距離為 TTL,第二透鏡物側面之曲率半徑為R3、像側面之曲率半徑為R4,係滿足以下關係式:1.2<EFL/(TT1+TT2+CT4)<2.0;及-1.7<TTL/(R3+R4)<-0.5。
根據本發明之一實施例,第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離為TT2,第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上之距離為TT3,光學取像透鏡組之有效焦距為EFL,相對光軸為35度的入射角且通過光圈中心之光線,此光線與第四透鏡的像側面之交點垂直光軸的距離為Ry4,係滿足以下關係式:4<Ry4/(TT2+TT3)<7。
根據本發明之一實施例,所述第二透鏡之焦距為f2,第三透鏡之焦距為f3,係滿足以下關係式:-0.5<f3/f2< -0.2。
根據本發明之一實施例,所述光學取像透鏡組之有效焦距EFL與第四透鏡物側面之曲率半徑R7之間,係滿足以下關係式:2.8<EFL/R7< 4.3。
根據本發明之一實施例,所述第一透鏡之色散係數為V1、第二透鏡之色散係數為V2、第三透鏡之色散係數為V3及第四透鏡之色散係數為V4,係滿足以下關係式:-3.7<(V1+V2)/(V3-V4)< -2.6。
根據本發明之一實施例,所述第三透鏡物側面之曲率半徑為R5、像側面之曲率半徑為R6,所述第三透鏡之焦距為f3,係滿足以下關係式:0.8<(R5+R6)/f3<2.2。
根據本發明之一實施例,所述第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離TT2,與第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上之距離TT3之間,係滿足以下關係式:10<TT2/TT3<43。
本 發明另提供一種成像裝置,其包含如前述之光學取像透鏡組,及一影像感測元件,其中,影像感測元件設置於所述光學取像透鏡組之成像面。
本發明進一步提供一種電子裝置,其包含前述之成像裝置。
在以下實施例中,光學取像透鏡組之各透鏡可為玻璃或塑膠材質,而不以實施例所列舉之材質為限。當透鏡材質為玻璃時,透鏡表面可透過研磨方式或模造的方式進行加工;此外,由於玻璃材質本身耐溫度變化及高硬度特性,可以減輕環境變化對光學取像透鏡組的影響,進而延長光學取像透鏡組的使用壽命。當透鏡材質為塑膠時,則有利於減輕光學取像透鏡組的重量,及降低生產成本。
在本發明之實施例中,每一個透鏡皆包含朝向被攝物之一物側面,及朝向成像面之一像側面。每一個透鏡的表面形狀係依據所述表面靠近光軸區域(近軸處)的形狀加以定義,例如描述一個透鏡之物側面為凸面時,係表示該透鏡在靠近光軸區域的物側面為凸面,亦即,雖然在實施例中描述該透鏡表面為凸面,而該表面在遠離光軸區域(離軸處)可能是凸面或凹面。每一個透鏡近軸處的形狀係以該面之曲率半徑為正值或負值加以判斷,例如,若一個透鏡之物側面曲率半徑為正值時,則該物側面為凸面;反之,若其曲率半徑為負值,則該物側面為凹面。就一個透鏡之像側面而言,若其曲率半徑為正值,則該像側面為凹面;反之,若其曲率半徑為負值,則該像側面為凸面。
在本發明之實施例中,每一透鏡的物側面及像側面可以是球面或非球面表面。在透鏡上使用非球面表面有助於修正如球面像差等光學取像透鏡組的成像像差,減少光學透鏡元件的使用數量。然而,使用非球面透鏡會使整體光學取像透鏡組的成本提高。雖然在本發明之實施例中,有些光學透鏡的表面係使用球面表面,但仍可以視需要將其設計為非球面表面;或者,有些光學透鏡的表面係使用非球面表面,但仍可以視需要將其設計為球面表面。
在本發明之實施例中,光學取像透鏡組之總長TTL(Total Track Length)定義為此光學取像透鏡組之第一透鏡的物側面至成像面在光軸上之距離。此光學取像透鏡組之成像高度稱為最大像高ImgH(Image Height);當成像面上設置一影像感測元件時,最大像高ImgH代表影像感測元件的有效感測區域對角線長度之一半。在以下實施例中,所有透鏡的曲率半徑、透鏡厚度、透鏡之間的距離、透鏡組總長TTL、最大像高ImgH和焦距(Focal Length)的單位皆以公厘(mm)加以表示。
參見圖6,圖中示例本發明之一光學取像透鏡組,包含光圈ST、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3及第四透鏡4。此光學取像透鏡組更包含一濾光元件5及一成像面6。在本發明之實施例中,相對光軸為35度的入射角且通過光圈中心之光線,此光線與第四透鏡的像側面之交點垂直光軸I的距離定義為Ry4。
本發明提供一種光學取像透鏡組,由物側至像側依序包含:第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡,其中,所述光學取像透鏡組更包含一光圈,此光圈係設置於被攝物與第二透鏡之間。所述光學取像透鏡組之透鏡總數為四片。
第一透鏡具有正屈折力,用以匯聚入射光線,其物側面為凸面、像側面為凸面,且其物側面及像側面至少包含一非球面表面。當第一透鏡設置於光圈後方時,有助於控制光學取像透鏡組的整體長度,有利於小型化。當光圈設置於第一透鏡與第二透鏡之間時,有利於消除大角度光線所造成的雜散光以降低成像像差。
第二透鏡具有正屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,且其物側面及像側面至少包含一非球面表面。在此光學取像透鏡組中,第一透鏡和第二透鏡皆具有正屈折力,有利於將正屈折力適當地分配於此二透鏡,以降低成像像差。其中,第二透鏡朝向第一透鏡之一側係設置為凹面,有助於調整第一透鏡匯聚而來之光線的行進路徑,使光線可以順利地往成像側傳遞,並且有利於設置第三透鏡及第四透鏡。
第三透鏡具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,且其物側面及像側面至少包含一非球面表面。第三透鏡用以發散光線,其設置於第一透鏡及第二透鏡之後,有利於達成適當的像高。第三透鏡之負屈折力與第一、第二透鏡組合之正屈折力相對應,有利於修正場曲像差及球面像差。
第四透鏡具有正屈折力,其物側面於近軸處為凸面、離軸處為凹面,其像側面於近軸處為凹面、離軸處為凸面;該第四透鏡之物側面及像側面皆為非球面,且該第四透鏡之物側面及像側面各具有至少一反曲點,有利於進一步修正成像像差。
所述第一透鏡像側面至第二透鏡物側面在光軸上之距離為TT1,第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離為TT2,第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上之距離為TT3,第四透鏡在光軸上之厚度為CT4,所述光學取像透鏡組之有效焦距為EFL,相對光軸為35度的入射角且通過光圈中心之光線,此光線與第四透鏡的像側面之交點垂直光軸的距離為Ry4,係滿足以下關係式:
1.2<EFL/(TT1+TT2+CT4)<2.0;(1)及
4<Ry4/(TT2+TT3)<7;(2)
藉由滿足關係式(1)及(2)之條件,可以有效地縮短光學取像透鏡組之總長度,亦能提高解析度,有利於透鏡組薄型化的設計。
所述第三透鏡像側面之曲率半徑為R6,第四透鏡物側面之曲率半徑為R7,係滿足以下關係式:
-0.25<TT2/(R6-R7)< -0.08;(3)
藉由滿足關係式(3)之條件,有助於使第二透鏡與第三透鏡維持適當之間距,以及控制第三透鏡像側面與第四透鏡物側面之間相對應的形狀,有利於修正成像像差。
所述第一透鏡物側面至所述光學取像透鏡組之成像面在光軸上之距離為 TTL,第二透鏡物側面之曲率半徑為R3、像側面之曲率半徑為R4,係滿足以下關係式:
-1.7<TTL/(R3+R4)< -0.5;(4)
藉由滿足關係式(4)之條件,可以使第二透鏡物側面及像側面具有適當之曲率半徑,有利於降低光學取像透鏡組之加工困難度。
所述第二透鏡之焦距為f2,第三透鏡之焦距為f3,係滿足以下關係式:
-0.5<f3/f2<-0.2;(5)
藉由滿足關係式(5)之條件,可以控制第二透鏡與第三透鏡之屈折力比例,有利於修正成像像差及縮短鏡頭總長度。
所述光學取像透鏡組之有效焦距EFL與第四透鏡物側面之曲率半徑R7之間,係滿足以下關係式:
2.8<EFL/R7<4.3;(6)
藉由滿足關係式(6)之條件,可以使第四透鏡物側面具有適當之曲率,有利於降低透鏡加工困難度及降低成像像差。
所述第一透鏡之色散係數為V1、第二透鏡之色散係數為V2、第三透鏡之色散係數為V3及第四透鏡之色散係數為V4,係滿足以下關係式:
-3.7<(V1+V2)/(V3-V4)< -2.6;(7)
藉由滿足關係式(7)之條件,可以選擇適當的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡之透鏡材料,有利於修正光學取像透鏡組之色像差。
所述第三透鏡物側面之曲率半徑為R5、像側面之曲率半徑為R6,第三透鏡之焦距為f3,係滿足以下關係式:
0.8<(R5+R6)/f3<2.2;(8)
藉由滿足關係式(7)之條件,可以使第三透鏡具有適當之形狀及屈折力,有利於降低成像像差及縮短光學取像透鏡組的總長度。
所述第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離TT2,與第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上之距離TT3之間,係滿足以下關係式:
10<TT2/TT3<43;(9)
藉由滿足關係式(9)之條件,有利於控制第二透鏡與第三透鏡之間距與第三透鏡與第四透鏡之間距的比例,有利於修正成像像差及鏡頭薄型化的設計。
第一實施例
參見圖1A及圖1B, 圖1A為本發明第一實施例之光學取像透鏡組之示意圖。圖1B由左至右依序為本發明第一實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖1A所示,第一實施例之光學取像透鏡組10由物側至像側依序包含光圈ST、第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13及第四透鏡14。此光學取像透鏡組10更可包含濾光元件15及成像面16。在成像面16上更可設置一影像感測元件100,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡11具有正屈折力,其物側面11a為凸面、像側面11b為凸面,且物側面11a及像側面11b皆為非球面。更詳細地說,第一透鏡11之物側面11a在近軸處為凸面、離軸處為凸面;第一透鏡11之像側面11b在近軸處為凸面、離軸處為凸面。第一透鏡11之材質為塑膠。
第二透鏡12具有正屈折力,其物側面12a為凹面、像側面12b為凸面,且物側面12a及像側面12b皆為非球面。更詳細地說,第二透鏡12之物側面12a在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第二透鏡12之像側面12b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第二透鏡12之材質為塑膠。
第三透鏡13具有負屈折力,其物側面13a為凹面、像側面13b為凸面,且物側面13a及像側面13b皆為非球面。更詳細地說,第三透鏡13之物側面13a在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第三透鏡13之像側面13b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第三透鏡13之材質為塑膠。
第四透鏡14具有正屈折力,其物側面14a為凸面、像側面14b為凹面,且物側面14a及像側面14b皆為非球面。更詳細地說,第四透鏡14之物側面14a在近軸處為凸面、離軸處為凹面;第四透鏡14之像側面14b在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第四透鏡14之物側面14a及像側面14b各具有一反曲點。第四透鏡14之材質為塑膠。
濾光元件15設置於第四透鏡14與成像面16之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件15之二表面15a、15b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件100例如是電荷耦合元件感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體影像感測元件(CMOS Image Sensor)。
上述各個非球面之曲線方程式表示如下:
其中,X:非球面上距離光軸為Y的點與非球面於光軸上之切面間的距離;
Y:非球面上的點與光軸間之垂直距離;
R:透鏡於近光軸處的曲率半徑;
K:錐面係數;以及
Ai:第i階非球面係數。
請參見下方表一,其為本發明第一實施例之光學取像透鏡組10的詳細光學數據。其中,第一透鏡11之物側面11a標示為表面11a、像側面11b標示為表面11b,其他各透鏡表面則依此類推。表中距離欄位的數值代表該表面至下一表面在光軸I上的距離,例如第一透鏡11之物側面11a至像側面11b之距離為1.065mm,代表第一透鏡11之厚度為1.065mm。第一透鏡11之像側面11b至第二透鏡12之物側面12a之距離為0.594mm。其它可依此類推,以下不再重述。第一實施例中,光學取像透鏡組10之有效焦距為EFL,光圈值(F-number)為Fno,整體光學取像透鏡組10最大視角之一半為HFOV(Half Field of View),其數值亦列於表一中。
表一
| 第一實施例 | ||||||||
| EFL= 4.42 mm , Fno = 2.09, HFOV= 37.85 deg | ||||||||
| 表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
| 被攝物 | 平面 | 無限 | 無限 | |||||
| 光圈 | ST | 無限 | -0.113 | |||||
| 第一透鏡 | 11a | 非球面 | 3.747 | 1.065 | 1.54 | 56.0 | 4.59 | 塑膠 |
| 11b | 非球面 | -6.827 | 0.594 | |||||
| 第二透鏡 | 12a | 非球面 | -2.704 | 0.789 | 1.54 | 56.0 | 9.30 | 塑膠 |
| 12b | 非球面 | -1.946 | 0.408 | |||||
| 第三透鏡 | 13a | 非球面 | -0.617 | 0.488 | 1.64 | 24.0 | -2.10 | 塑膠 |
| 13b | 非球面 | -1.492 | 0.029 | |||||
| 第四透鏡 | 14a | 非球面 | 1.126 | 1.362 | 1.54 | 56.0 | 2.49 | 塑膠 |
| 14b | 非球面 | 3.738 | 0.537 | |||||
| 濾光元件 | 15a | 平面 | 無限 | 0.700 | 1.52 | 64.1 | 玻璃 | |
| 15b | 平面 | 無限 | 1.136 | |||||
| 成像面 | 16 | 平面 | 無限 | |||||
| 參考波長:555 nm |
請參見下方表二,其為本發明第一實施例各透鏡表面的非球面係數。其中,K為非球面曲線方程式中的錐面係數,A
4至A
16則代表各表面第4階至第16階非球面係數。例如第一透鏡 11之物側面11a之錐面係數K為 -1.64。其它可依此類推,以下不再重述。此外,以下各實施例的表格係對應至各實施例之光學取像透鏡組,各表格的定義係與本實施例相同,故在以下實施例中不再加以贅述。
表二
| 第一實施例之非球面係數 | ||||
| 表面 | 11a | 11b | 12a | 12b |
| K | -1.64E+00 | 1.09E+01 | 1.74E+00 | -2.81E+00 |
| A 4 | -1.08E-02 | -4.17E-02 | -6.96E-02 | -9.74E-02 |
| A 6 | -4.04E-03 | 1.64E-02 | 2.32E-03 | -8.16E-02 |
| A 8 | 5.36E-03 | -8.41E-02 | 1.33E-02 | 1.42E-01 |
| A 10 | -2.60E-02 | 1.52E-01 | -4.45E-02 | -1.28E-01 |
| A 12 | 2.76E-02 | -1.42E-01 | 6.26E-02 | 8.23E-02 |
| A 14 | -1.31E-02 | 6.63E-02 | -3.09E-02 | -2.93E-02 |
| A 16 | 1.89E-03 | -1.22E-02 | 5.30E-03 | 4.14E-03 |
| 表面 | 13a | 13b | 14a | 14b |
| K | -3.13E+00 | -7.18E-01 | -6.90E+00 | 1.58E-01 |
| A 4 | -3.05E-01 | -8.56E-04 | 1.38E-02 | -9.46E-03 |
| A 6 | 1.54E-01 | -2.31E-05 | -9.05E-03 | -3.44E-03 |
| A 8 | 5.41E-03 | 1.90E-02 | 2.69E-03 | 9.53E-04 |
| A 10 | -1.46E-02 | -5.80E-03 | -4.45E-04 | -1.21E-04 |
| A 12 | 1.85E-04 | -5.88E-04 | 3.93E-05 | 5.61E-06 |
| A 14 | 3.43E-04 | 5.06E-04 | -1.50E-06 | 1.47E-07 |
| A 16 | 1.10E-04 | -6.07E-05 | 5.04E-09 | -1.74E-08 |
第一實施例中,第一透鏡像側面至第二透鏡物側面在光軸上之距離TT1、第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離TT2,及第四透鏡在光軸上之厚度CT4,與所述光學取像透鏡組之有效焦距EFL之間的關係式為EFL/(TT1+TT2+CT4)= 1.87。
第一實施例中,第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離TT2及第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上之距離TT3,與相對光軸為35度的入射角之光線,此光線與第四透鏡的像側面之交點垂直光軸的距離為Ry4之間的關係式為Ry4/(TT2+TT3)=6.29。
第一實施例中,第三透鏡像側面之曲率半徑R6、第四透鏡物側面之曲率半徑R7,與第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離TT2間之關係式為TT2/(R6-R7)= -0.16。
第一實施例中,第一透鏡物側面至所述光學取像透鏡組之成像面在光軸上之距離TTL,與第二透鏡物側面之曲率半徑R3、像側面之曲率半徑R4間之關係式為TTL/(R3+R4)= -1.53。
第一實施例中,第二透鏡之焦距f2與第三透鏡的焦距f3間之關係式為f3/f2= -0.23。
第一實施例中,所述光學取像透鏡組之有效焦距EFL與第四透鏡物側面的曲率半徑R7間之關係式為EFL/R7=3.93。
第一實施例中,第一透鏡之色散係數V1、第二透鏡之色散係數V2、第三透鏡之色散係數V3與第四透鏡之色散係數V4之間的關係式為(V1+V2)/(V3-V4)= -3.5。
第一實施例中,第三透鏡物側面之曲率半徑R5、像側面之曲率半徑R6,與第三透鏡的焦距f3之間的關係式為(R5+R6)/f3= 1.0。
第一實施例中,第二透鏡像側面至第三透鏡物側面在光軸上之距離TT2,與第三透鏡像側面至第四透鏡物側面在光軸上之距離TT3之間的關係式為TT2/TT3= 14.07。
由上述關係式的數值可知,第一實施例之光學取像透鏡組10滿足關係式(1)至(9)的要求。
參見圖1B,圖中由左至右分別為光學取像透鏡組10之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm、650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.07mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.04mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.06mm以內;而畸變像差可以控制在2%以內。如圖1B所示,本實施例之光學取像透鏡組10已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第二實施例
參見圖2A及圖2B, 圖2A為本發明第二實施例之光學取像透鏡組之示意圖。圖2B由左至右依序為本發明第二實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖2A所示,第二實施例之光學取像透鏡組20由物側至像側依序包含光圈ST、第一透鏡21、第二透鏡22、第三透鏡23及第四透鏡24。此光學取像透鏡組20更可包含濾光元件25及成像面26。在成像面26上更可設置一影像感測元件200,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡21具有正屈折力,其物側面21a為凸面、像側面21b為凸面,且物側面21a及像側面21b皆為非球面。更詳細地說,第一透鏡21之物側面21a在近軸處為凸面、離軸處為凸面;第一透鏡21之像側面21b在近軸處為凸面、離軸處為凸面。第一透鏡21之材質為塑膠。
第二透鏡22具有正屈折力,其物側面22a為凹面、像側面22b為凸面,且物側面22a及像側面22b皆為非球面。更詳細地說,第二透鏡22之物側面22a在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第二透鏡22之像側面22b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第二透鏡22之材質為塑膠。
第三透鏡23具有負屈折力,其物側面23a為凹面、像側面23b為凸面,且物側面23a及像側面23b皆為非球面。更詳細地說,第三透鏡23之物側面23a在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第三透鏡23之像側面23b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第三透鏡23之材質為塑膠。
第四透鏡24具有正屈折力,其物側面24a為凸面、像側面24b為凹面,且物側面24a及像側面24b皆為非球面。更詳細地說,第四透鏡24之物側面24a在近軸處為凸面、離軸處為凹面;第四透鏡24之像側面24b在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第四透鏡24之物側面24a及像側面24b各具有一反曲點。第四透鏡24之材質為塑膠。
濾光元件25設置於第四透鏡24與成像面26之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件25之二表面25a、25b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件200例如是電荷耦合元件感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體影像感測元件(CMOS Image Sensor)。
第二實施例之光學取像透鏡組20之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表三及表四。在第二實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表三
表四
| 第二實施例 | ||||||||
| EFL= 4.43 mm , Fno = 2.09, HFOV= 37.8 deg | ||||||||
| 表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
| 被攝物 | 平面 | 無限 | 無限 | |||||
| 光圈 | ST | 無限 | -0.127 | |||||
| 第一透鏡 | 21a | 非球面 | 3.518 | 1.063 | 1.54 | 56.0 | 4.65 | 塑膠 |
| 21b | 非球面 | -8.178 | 0.585 | |||||
| 第二透鏡 | 22a | 非球面 | -2.715 | 0.789 | 1.54 | 56.0 | 8.78 | 塑膠 |
| 22b | 非球面 | -1.911 | 0.399 | |||||
| 第三透鏡 | 23a | 非球面 | -0.618 | 0.491 | 1.64 | 24.0 | -2.10 | 塑膠 |
| 23b | 非球面 | -1.498 | 0.029 | |||||
| 第四透鏡 | 24a | 非球面 | 1.134 | 1.368 | 1.54 | 56.0 | 2.51 | 塑膠 |
| 24b | 非球面 | 3.788 | 0.537 | |||||
| 濾光元件 | 25a | 平面 | 無限 | 0.700 | 1.52 | 64.1 | 玻璃 | |
| 25b | 平面 | 無限 | 1.141 | |||||
| 成像面 | 26 | 平面 | 無限 | |||||
| 參考波長:555 nm |
| 第二實施例之非球面係數 | ||||
| 21a | 21b | 22a | 22b | |
| K | -9.57E-01 | 1.77E+01 | 2.11E+00 | -2.64E+00 |
| A 4 | -9.11E-03 | -4.04E-02 | -7.15E-02 | -9.85E-02 |
| A 6 | -5.71E-03 | 1.35E-02 | 4.31E-04 | -8.24E-02 |
| A 8 | 6.72E-03 | -8.16E-02 | 1.11E-02 | 1.42E-01 |
| A 10 | -2.25E-02 | 1.49E-01 | -4.78E-02 | -1.28E-01 |
| A 12 | 2.28E-02 | -1.43E-01 | 6.47E-02 | 8.21E-02 |
| A 14 | -1.16E-02 | 6.81E-02 | -2.91E-02 | -2.94E-02 |
| A 16 | 2.08E-03 | -1.27E-02 | 4.61E-03 | 4.24E-03 |
| 表面 | 23a | 23b | 24a | 24b |
| K | -3.11E+00 | -7.54E-01 | -6.92E+00 | 1.29E-01 |
| A 4 | -3.00E-01 | 2.84E-04 | 1.33E-02 | -9.05E-03 |
| A 6 | 1.54E-01 | -5.30E-04 | -8.94E-03 | -3.58E-03 |
| A 8 | 4.90E-03 | 1.88E-02 | 2.67E-03 | 9.68E-04 |
| A 10 | -1.48E-02 | -5.90E-03 | -4.43E-04 | -1.21E-04 |
| A 12 | 2.62E-04 | -5.34E-04 | 3.95E-05 | 5.59E-06 |
| A 14 | 2.43E-04 | 5.04E-04 | -1.54E-06 | 1.37E-07 |
| A 16 | 1.52E-04 | -6.17E-05 | 6.21E-09 | -1.67E-08 |
在第二實施例中,光學取像透鏡組20之各關係式的數值列於表五。由表五可知,第二實施例之光學取像透鏡組20滿足關係式(1)至(9)的要求。
表五
| No. | 關係式 | 數值 |
| 1 | EFL/(TT1+TT2+CT4) | 1.89 |
| 2 | Ry4/(TT2+TT3) | 6.43 |
| 3 | TT2/(R6-R7) | -0.15 |
| 4 | TTL/(R3+R4) | -1.54 |
| 5 | f3/f2 | -0.24 |
| 6 | EFL/R7 | 3.91 |
| 7 | (V1+V2)/(V3-V4) | -3.50 |
| 8 | (R5+R6)/f3 | 1.0 |
| 9 | TT2/TT3 | 13.76 |
參見圖2B,圖中由左至右分別為光學取像透鏡組20之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm、650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.06mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.04mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.06mm以內;而畸變像差可以控制在2%以內。如圖2B所示,本實施例之光學取像透鏡組20已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第三實施例
參見圖3A及圖3B, 圖3A為本發明第三實施例之光學取像透鏡組之示意圖。圖3B由左至右依序為本發明第三實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖3A所示,第三實施例之光學取像透鏡組30由物側至像側依序包含第一透鏡31、光圈ST、第二透鏡32、第三透鏡33及第四透鏡34。此光學取像透鏡組30更可包含濾光元件35及成像面36。在成像面36上更可設置一影像感測元件300,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡31具有正屈折力,其物側面31a為凸面、像側面31b為凸面,且物側面31a及像側面31b皆為非球面。更詳細地說,第一透鏡31之物側面31a在近軸處為凸面、離軸處為凹面;第一透鏡31之像側面31b在近軸處為凸面、離軸處為凸面。第一透鏡31之材質為塑膠。
第二透鏡32具有正屈折力,其物側面32a為凹面、像側面32b為凸面,且物側面32a及像側面32b皆為非球面。更詳細地說,第二透鏡32之物側面32a在近軸處為凹面、離軸處為凹面;第二透鏡32之像側面32b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第二透鏡32之材質為塑膠。
第三透鏡33具有負屈折力,其物側面33a為凹面、像側面33b為凸面,且物側面33a及像側面33b皆為非球面。更詳細地說,第三透鏡33之物側面33a在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第三透鏡33之像側面33b在近軸處為凸面、離軸處為凸面。第三透鏡33之材質為塑膠。
第四透鏡34具有正屈折力,其物側面34a為凸面、像側面34b為凹面,且物側面34a及像側面34b皆為非球面。更詳細地說,第四透鏡34之物側面34a在近軸處為凸面、離軸處為凹面;第四透鏡34之像側面34b在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第四透鏡34之物側面34a及像側面34b各具有一反曲點。第四透鏡34之材質為塑膠。
濾光元件35設置於第四透鏡34與成像面36之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件35之二表面35a、35b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件300例如是電荷耦合元件感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體影像感測元件(CMOS Image Sensor)。
第三實施例之光學取像透鏡組30之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表六及表七。在第三實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表六
表七
| 第三實施例 | ||||||||
| EFL= 4.43 mm , Fno = 2.14, HFOV= 35.59 deg | ||||||||
| 表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
| 被攝物 | 平面 | 無限 | 無限 | |||||
| 第一透鏡 | 31a | 非球面 | 4.941 | 0.780 | 1.54 | 56.0 | 6.63 | 塑膠 |
| 31b | 非球面 | -12.797 | -0.063 | |||||
| 光圈 | ST | 無限 | 0.661 | |||||
| 第二透鏡 | 32a | 非球面 | -9.644 | 1.235 | 1.54 | 56.0 | 4.91 | 塑膠 |
| 32b | 非球面 | -2.194 | 0.605 | |||||
| 第三透鏡 | 33a | 非球面 | -0.644 | 0.726 | 1.64 | 23.5 | -2.13 | 塑膠 |
| 33b | 非球面 | -1.748 | 0.015 | |||||
| 第四透鏡 | 34a | 非球面 | 1.387 | 1.962 | 1.54 | 56.0 | 2.79 | 塑膠 |
| 34b | 非球面 | 7.665 | 0.720 | |||||
| 濾光元件 | 35a | 平面 | 無限 | 0.700 | 1.52 | 64.1 | 玻璃 | |
| 35b | 平面 | 無限 | 0.609 | |||||
| 成像面 | 36 | 平面 | 無限 | |||||
| 參考波長:555 nm |
| 第三實施例之非球面係數 | ||||
| 31a | 31b | 32a | 32b | |
| K | -4.84E+00 | 1.09E+02 | 4.89E+01 | -7.89E-01 |
| A 4 | -1.58E-02 | -4.42E-02 | -5.81E-02 | -3.84E-02 |
| A 6 | -1.25E-02 | -7.34E-03 | -2.50E-03 | -2.29E-02 |
| A 8 | 5.18E-03 | -5.62E-03 | -3.84E-03 | 1.33E-02 |
| A 10 | -1.05E-02 | 1.01E-02 | -6.03E-03 | -5.33E-03 |
| A 12 | 3.38E-03 | -3.59E-03 | -4.92E-03 | 1.03E-03 |
| A 14 | 1.34E-03 | -3.83E-04 | 1.48E-02 | -2.71E-05 |
| A 16 | -9.21E-04 | 7.45E-04 | -4.51E-03 | 1.19E-04 |
| 表面 | 33a | 33b | 34a | 34b |
| K | -2.34E+00 | -3.33E+00 | -5.66E+00 | 3.43E+00 |
| A 4 | -1.37E-01 | -3.26E-02 | 8.69E-03 | 5.49E-03 |
| A 6 | 3.95E-02 | 4.77E-03 | -3.01E-03 | -1.70E-03 |
| A 8 | -2.23E-03 | 1.38E-03 | 4.74E-04 | 5.29E-05 |
| A 10 | -6.52E-04 | -4.04E-04 | -5.16E-05 | 4.67E-06 |
| A 12 | -1.79E-04 | -4.00E-06 | 1.32E-06 | 3.31E-08 |
| A 14 | 4.21E-05 | 5.67E-06 | 3.45E-07 | -5.92E-08 |
| A 16 | 4.93E-05 | -3.15E-08 | -2.85E-08 | 2.01E-09 |
在第三實施例中,光學取像透鏡組30之各關係式的數值列於表八。由表八可知,第三實施例之光學取像透鏡組30滿足關係式(1)至(9)的要求。
表八
| No. | 關係式 | 數值 |
| 1 | EFL/(TT1+TT2+CT4) | 1.40 |
| 2 | Ry4/(TT2+TT3) | 4.53 |
| 3 | TT2/(R6-R7) | -0.19 |
| 4 | TTL/(R3+R4) | -0.67 |
| 5 | f3/f2 | -0.43 |
| 6 | EFL/R7 | 3.19 |
| 7 | (V1+V2)/(V3-V4) | -3.45 |
| 8 | (R5+R6)/f3 | 1.1 |
| 9 | TT2/TT3 | 40.33 |
參見圖3B,圖中由左至右分別為光學取像透鏡組30之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm、650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.03mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.04mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.05mm以內;而畸變像差可以控制在2%以內。如圖3B所示,本實施例之光學取像透鏡組30已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第四實施例
參見圖4A及圖4B, 圖4A為本發明第四實施例之光學取像透鏡組之示意圖。圖4B由左至右依序為本發明第四實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖4A所示,第四實施例之光學取像透鏡組40由物側至像側依序包含光圈ST、第一透鏡41、第二透鏡42、第三透鏡43及第四透鏡44。此光學取像透鏡組40更可包含濾光元件45及成像面46。在成像面46上更可設置一影像感測元件400,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡41具有正屈折力,其物側面41a為凸面、像側面41b為凸面,且物側面41a及像側面41b皆為非球面。更詳細地說,第一透鏡41之物側面41a在近軸處為凸面、離軸處為凸面;第一透鏡41之像側面41b在近軸處為凸面、離軸處為凸面。第一透鏡41之材質為玻璃。
第二透鏡42具有正屈折力,其物側面42a為凹面、像側面42b為凸面,且物側面42a及像側面42b皆為非球面。更詳細地說,第二透鏡42之物側面42a在近軸處為凹面、離軸處為凹面;第二透鏡42之像側面42b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第二透鏡42之材質為塑膠。
第三透鏡43具有負屈折力,其物側面43a為凹面、像側面43b為凸面,且物側面43a及像側面43b皆為非球面。更詳細地說,第三透鏡43之物側面43a在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第三透鏡43之像側面43b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第三透鏡43之材質為塑膠。
第四透鏡44具有正屈折力,其物側面44a為凸面、像側面44b為凹面,且物側面44a及像側面44b皆為非球面。更詳細地說,第四透鏡44之物側面44a在近軸處為凸面、離軸處為凹面;第四透鏡44之像側面44b在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第四透鏡44之物側面44a及像側面44b各具有一反曲點。第四透鏡44之材質為塑膠。
濾光元件45設置於第四透鏡44與成像面46之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件45之二表面45a、45b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件400例如是電荷耦合元件感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體影像感測元件(CMOS Image Sensor)。
第四實施例之光學取像透鏡組40之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表九及表十。在第四實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表九
表十
| 第四實施例 | ||||||||
| EFL= 4.41 mm , Fno = 2.09, HFOV= 38.85 deg | ||||||||
| 表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
| 被攝物 | 平面 | 無限 | 無限 | |||||
| 光圈 | ST | 無限 | -0.081 | |||||
| 第一透鏡 | 41a | 非球面 | 4.680 | 0.987 | 1.68 | 54.9 | 4.91 | 玻璃 |
| 41b | 非球面 | -10.657 | 0.633 | |||||
| 第二透鏡 | 42a | 非球面 | -3.689 | 0.812 | 1.54 | 56.0 | 8.99 | 塑膠 |
| 42b | 非球面 | -2.270 | 0.415 | |||||
| 第三透鏡 | 43a | 非球面 | -0.640 | 0.558 | 1.64 | 24.0 | -2.13 | 塑膠 |
| 43b | 非球面 | -1.617 | 0.027 | |||||
| 第四透鏡 | 44a | 非球面 | 1.192 | 1.473 | 1.54 | 56.0 | 2.52 | 塑膠 |
| 44b | 非球面 | 5.008 | 0.537 | |||||
| 濾光元件 | 45a | 平面 | 無限 | 0.700 | 1.52 | 64.1 | 玻璃 | |
| 45b | 平面 | 無限 | 1.160 | |||||
| 成像面 | 46 | 平面 | 無限 | |||||
| 參考波長:555 nm |
| 第四實施例之非球面係數 | ||||
| 41a | 41b | 42a | 42b | |
| K | -3.02E+00 | 2.91E+01 | 5.64E+00 | -7.82E+00 |
| A 4 | -8.92E-03 | -4.24E-02 | -6.71E-02 | -1.05E-01 |
| A 6 | -1.07E-02 | 1.83E-02 | -1.09E-02 | -8.82E-02 |
| A 8 | 5.33E-03 | -9.08E-02 | 1.55E-02 | 1.41E-01 |
| A 10 | -1.56E-02 | 1.54E-01 | -4.66E-02 | -1.29E-01 |
| A 12 | 2.17E-02 | -1.38E-01 | 6.13E-02 | 8.21E-02 |
| A 14 | -1.55E-02 | 6.19E-02 | -3.08E-02 | -2.91E-02 |
| A 16 | 3.74E-03 | -1.08E-02 | 6.10E-03 | 4.25E-03 |
| 表面 | 43a | 43b | 44a | 44b |
| K | -3.31E+00 | -7.50E-01 | -7.39E+00 | 3.73E-01 |
| A 4 | -2.67E-01 | -9.94E-05 | 1.45E-02 | -5.04E-03 |
| A 6 | 1.32E-01 | -1.98E-03 | -8.76E-03 | -3.54E-03 |
| A 8 | 6.61E-04 | 1.81E-02 | 2.61E-03 | 1.00E-03 |
| A 10 | -1.40E-02 | -5.89E-03 | -4.40E-04 | -1.26E-04 |
| A 12 | 1.00E-03 | -5.09E-04 | 3.93E-05 | 5.57E-06 |
| A 14 | 6.74E-04 | 5.06E-04 | -1.58E-06 | 1.58E-07 |
| A 16 | -1.06E-05 | -6.15E-05 | 1.25E-08 | -1.58E-08 |
在第四實施例中,光學取像透鏡組40之各關係式的數值列於表十一。由表十一可知,第四實施例之光學取像透鏡組40滿足關係式(1)至(9)的要求。
表十一
| No. | 關係式 | 數值 |
| 1 | EFL/(TT1+TT2+CT4) | 1.75 |
| 2 | Ry4/(TT2+TT3) | 6.20 |
| 3 | TT2/(R6-R7) | -0.15 |
| 4 | TTL/(R3+R4) | -1.23 |
| 5 | f3/f2 | -0.24 |
| 6 | EFL/R7 | 3.70 |
| 7 | (V1+V2)/(V3-V4) | -3.47 |
| 8 | (R5+R6)/f3 | 1.06 |
| 9 | TT2/TT3 | 15.37 |
參見圖4B,圖中由左至右分別為光學取像透鏡組40之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm、650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.03mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.03mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.08mm以內;而畸變像差可以控制在1%以內。如圖4B所示,本實施例之光學取像透鏡組40已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第五實施例
參見圖5A及圖5B, 圖5A為本發明第五實施例之光學取像透鏡組之示意圖。圖5B由左至右依序為本發明第五實施例之縱向球差圖(Longitudinal Spherical Aberration)、像散場曲像差圖(Astigmatism/Field Curvature)及畸變像差圖(Distortion)。
如圖5A所示,第五實施例之光學取像透鏡組50由物側至像側依序包含光圈ST、第一透鏡51、第二透鏡52、第三透鏡53及第四透鏡54。此光學取像透鏡組50更可包含濾光元件55及成像面56。在成像面56上更可設置一影像感測元件500,以構成一成像裝置(未另標號)。
第一透鏡51具有正屈折力,其物側面51a為凸面、像側面51b為凸面,且物側面51a及像側面51b皆為非球面。更詳細地說,第一透鏡51之物側面51a在近軸處為凸面、離軸處為凸面;第一透鏡51之像側面51b在近軸處為凸面、離軸處為凸面。第一透鏡51之材質為玻璃。
第二透鏡52具有正屈折力,其物側面52a為凹面、像側面52b為凸面,且物側面52a及像側面52b皆為非球面。更詳細地說,第二透鏡52之物側面52a在近軸處為凹面、離軸處為凹面;第二透鏡52之像側面52b在近軸處為凸面、離軸處為凸面。第二透鏡52之材質為塑膠。
第三透鏡53具有負屈折力,其物側面53a為凹面、像側面53b為凸面,且物側面53a及像側面53b皆為非球面。更詳細地說,第三透鏡53之物側面53a在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第三透鏡53之像側面53b在近軸處為凸面、離軸處為凹面。第三透鏡53之材質為塑膠。
第四透鏡54具有正屈折力,其物側面54a為凸面、像側面54b為凹面,且物側面54a及像側面54b皆為非球面。更詳細地說,第四透鏡54之物側面54a在近軸處為凸面、離軸處為凹面;第四透鏡54之像側面54b在近軸處為凹面、離軸處為凸面;第四透鏡54之物側面54a及像側面54b各具有一反曲點。第四透鏡54之材質為塑膠。
濾光元件55設置於第四透鏡54與成像面56之間,用以濾除特定波長區段的光線,例如是一紅外線濾除元件(IR Filter)。濾光元件55之二表面55a、55b皆為平面,其材質為玻璃。
影像感測元件500例如是電荷耦合元件感測元件(Charge-Coupled Device (CCD) Image Sensor)或互補式金屬氧化半導體影像感測元件(CMOS Image Sensor)。
第五實施例之光學取像透鏡組50之詳細光學數據及透鏡表面之非球面係數分別列於表十二及表十三。在第五實施例中,非球面之曲線方程式表示如第一實施例的形式。
表十二
表十三
| 第五實施例 | ||||||||
| EFL= 4.39 mm , Fno = 2.65, HFOV= 39.12 deg | ||||||||
| 表面 | 表面種類 | 曲率半徑(mm) | 距離 (mm) | 折射率 | 色散係數 | 焦距 (mm) | 材質 | |
| 被攝物 | 平面 | 無限 | 無限 | |||||
| 光圈 | ST | 無限 | -0.020 | |||||
| 第一透鏡 | 51a | 非球面 | 10.751 | 1.360 | 1.81 | 40.7 | 5.02 | 玻璃 |
| 51b | 非球面 | -6.157 | 0.175 | |||||
| 第二透鏡 | 52a | 非球面 | -5.607 | 1.317 | 1.54 | 56.0 | 4.91 | 塑膠 |
| 52b | 非球面 | -1.964 | 0.561 | |||||
| 第三透鏡 | 53a | 非球面 | -0.699 | 0.888 | 1.64 | 23.5 | -1.77 | 塑膠 |
| 53b | 非球面 | -2.702 | 0.030 | |||||
| 第四透鏡 | 54a | 非球面 | 1.410 | 1.767 | 1.54 | 56.0 | 2.63 | 塑膠 |
| 54b | 非球面 | 46.011 | 0.620 | |||||
| 濾光元件 | 55a | 平面 | 無限 | 0.610 | 1.516 | 64.1 | 玻璃 | |
| 55b | 平面 | 無限 | 1.122 | |||||
| 成像面 | 56 | 平面 | 無限 | |||||
| 參考波長:555 nm |
| 第五實施例之非球面係數 | ||||
| 11a | 11b | 12a | 12b | |
| K | 9.64E-02 | -7.51E+00 | 3.38E+00 | -2.39E+00 |
| A 4 | -3.36E-03 | 1.47E-02 | 4.13E-02 | 4.42E-03 |
| A 6 | -4.45E-03 | -1.09E-03 | -1.70E-02 | -9.89E-02 |
| A 8 | 6.15E-03 | 5.60E-03 | 1.56E-02 | 1.35E-01 |
| A 10 | -5.38E-04 | 1.11E-03 | -2.21E-03 | -1.24E-01 |
| A 12 | -3.10E-03 | -4.69E-03 | -3.66E-03 | 7.14E-02 |
| A 14 | -1.81E-03 | 4.23E-04 | 1.23E-03 | -2.07E-02 |
| A 16 | 1.69E-03 | 2.31E-04 | -4.73E-04 | 2.28E-03 |
| 表面 | 13a | 13b | 14a | 14b |
| K | -2.73E+00 | -4.52E-02 | -5.61E+00 | 1.83E+02 |
| A 4 | -1.67E-01 | -4.93E-03 | 7.18E-03 | 2.56E-02 |
| A 6 | 6.63E-02 | -6.49E-03 | -3.99E-03 | -8.82E-03 |
| A 8 | -7.52E-04 | 6.35E-03 | 1.02E-03 | 1.39E-03 |
| A 10 | -8.45E-04 | 9.16E-06 | -1.45E-04 | -1.07E-04 |
| A 12 | 2.42E-03 | -4.77E-04 | 1.11E-05 | 1.21E-06 |
| A 14 | -1.63E-03 | 9.01E-05 | -4.13E-07 | 3.09E-07 |
| A 16 | 2.62E-04 | -4.95E-06 | 4.04E-09 | -1.37E-08 |
在第五實施例中,光學取像透鏡組50之各關係式的數值列於表十四。由表十四可知,第五實施例之光學取像透鏡組50滿足關係式(1)至(9)的要求。
表十四
| No. | 關係式 | 數值 |
| 1 | EFL/(TT1+TT2+CT4) | 1.75 |
| 2 | Ry4/(TT2+TT3) | 4.74 |
| 3 | TT2/(R6-R7) | -0.14 |
| 4 | TTL/(R3+R4) | -1.12 |
| 5 | f3/f2 | -0.36 |
| 6 | EFL/R7 | 3.11 |
| 7 | (V1+V2)/(V3-V4) | -2.98 |
| 8 | (R5+R6)/f3 | 1.92 |
| 9 | TT2/TT3 | 18.70 |
參見圖5B,圖中由左至右分別為光學取像透鏡組50之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖。由縱向球差圖可以看出,三種可見光470nm、555nm、650nm波長在不同高度的離軸光線皆可集中於成像點附近,其成像點偏差可以控制在
+0.02mm以內。由像散場曲像差圖(波長555nm)可以看出,弧矢方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.06mm以內;子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在
+0.05mm以內;而畸變像差可以控制在2%以內。如圖5B所示,本實施例之光學取像透鏡組50已良好地修正了各項像差,符合光學系統的成像品質要求。
第六實施例
本發明第六實施例為一成像裝置,此成像裝置包含如前述第一至第五實施例之光學取像透鏡組,以及一影像感測元件;其中,所述影像感測元件設置於光學取像透鏡組之成像面上。影像感測元件例如是電荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)或互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)影像感測元件等。
第七實施例
參見圖7,圖中所示為本發明第七實施例之一電子裝置1000,此電子裝置1000包含如第六實施例之成像裝置1010。
雖然本發明使用前述數個實施例加以說明,然而該些實施例並非用以限制本發明之範圍。對任何熟知此項技藝者而言,在不脫離本發明之精神與範圍內,仍可以參照本發明所揭露的實施例內容進行形式上和細節上的多種變化。是故,此處需明白的是,本發明係以下列申請專利範圍所界定者為準,任何在申請專利範圍內或其等效的範圍內所作的各種變化,仍應落入本發明之申請專利範圍之內。
10、20、30、40、50:光學取像透鏡組
1、11、21、31、41、51:第一透鏡
2、12、22、32、42、52:第二透鏡
3、13、23、33、43、53:第三透鏡
4、14、24、34、44、54:第四透鏡
5、15、25、35、45、55:濾光元件
6、16、26、36、46、56:成像面
11a、21a、31a、41a、51a:第一透鏡之物側面
11b、21b、31b、41b、51b:第一透鏡之像側面
12a、22a、32a、42a、52a:第二透鏡之物側面
12b、22b、32b、42b、52b:第二透鏡之像側面
13a、23a、33a、43a、53a:第三透鏡之物側面
13b、23b、33b、43b、53b:第三透鏡之像側面
14a、24a、34a、44a、54a:第四透鏡之物側面
14b、24b、34b、44b、54b:第四透鏡之像側面
15a、15b、25a、25b、35a、35b、45a、45b:濾光元件之二表面
100、200、300、400、500:影像感測元件
1000:電子裝置
1010:成像裝置
I:光軸
ST:光圈
〔圖1A〕為本發明第一實施例之光學取像透鏡組示意圖;
〔圖1B〕由左至右依序為本發明第一實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖2A〕為本發明第二實施例之光學取像透鏡組示意圖;
〔圖2B〕由左至右依序為本發明第二實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖3A〕為本發明第三實施例之光學取像透鏡組示意圖;
〔圖3B〕由左至右依序為本發明第三實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖4A〕為本發明第四實施例之光學取像透鏡組示意圖;
〔圖4B〕由左至右依序為本發明第四實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖5A〕為本發明第五實施例之光學取像透鏡組示意圖;
〔圖5B〕由左至右依序為本發明第五實施例之縱向球差圖、像散場曲像差圖及畸變像差圖;
〔圖6〕為本發明光學取像透鏡組之相對於光軸入射角35度且通過光圈中心之光線,此光線通過第四透鏡像側面之交點垂直於光軸之距離的示意圖。
〔圖7〕為本發明第七實施例之電子裝置之示意圖。
10:光學取像透鏡組
11:第一透鏡
12:第二透鏡
13:第三透鏡
14:第四透鏡
15:濾光元件
16:成像面
11a:第一透鏡之物側面
11b:第一透鏡之像側面
12a:第二透鏡之物側面
12b:第二透鏡之像側面
13a:第三透鏡之物側面
13b:第三透鏡之像側面
14a:第四透鏡之物側面
14b:第四透鏡之像側面
15a、15b:濾光元件之二表面
100:影像感測元件
I:光軸
ST:光圈
Claims (12)
- 一種光學取像透鏡組,由物側至像側依序包含:一第一透鏡,具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;一第二透鏡,具有正屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;一第三透鏡,具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;及一第四透鏡,具有正屈折力,其物側面於近軸處為凸面、離軸處為凹面,其像側面於近軸處為凹面、離軸處為凸面,該第四透鏡之物側面及像側面皆為非球面,且該第四透鏡之物側面及像側面各具有至少一反曲點;其中,該光學取像透鏡組之透鏡總數為四片;該光學取像透鏡組更包含一光圈,該光圈設置於被攝物與該第二透鏡之間;該第一透鏡像側面至該第二透鏡物側面在光軸上之距離為TT1,該第二透鏡像側面至該第三透鏡物側面在光軸上之距離為TT2,該第三透鏡像側面至該第四透鏡物側面在光軸上之距離為TT3,該第四透鏡在光軸上之厚度為CT4,該光學取像透鏡組之有效焦距為EFL,相對光軸為35度的入射角且通過光圈中心之光線,此光線與第四透鏡的像側面之交點垂直光軸的距離為Ry4,係滿足以下關係式:1.2<EFL/(TT1+TT2+CT4)<2.0;及4<Ry4/(TT2+TT3)<7。
- 如申請專利範圍第1項之光學取像透鏡組,其中,該第三透鏡像側面之曲率半徑為R6,該第四透鏡物側面之曲率半徑為R7,係滿足以下關係式: -0.25<TT2/(R6-R7)<-0.08。
- 一種光學取像透鏡組,由物側至像側依序包含:一第一透鏡,具有正屈折力,其物側面為凸面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;一第二透鏡,具有正屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;一第三透鏡,具有負屈折力,其物側面為凹面、像側面為凸面,其物側面及像側面至少一表面為非球面;及一第四透鏡,具有正屈折力,其物側面於近軸處為凸面、離軸處為凹面,其像側面於近軸處為凹面、離軸處為凸面,該第四透鏡之物側面及像側面皆為非球面,且該第四透鏡之物側面及像側面各具有至少一反曲點;其中,該光學取像透鏡組之透鏡總數為四片;該光學取像透鏡組更包含一光圈,該光圈設置於被攝物與該第二透鏡之間;該第一透鏡像側面至該第二透鏡物側面在光軸上之距離為TT1,該第二透鏡像側面至該第三透鏡物側面在光軸上之距離為TT2,該第一透鏡物側面至所述光學取像透鏡組之成像面在光軸上之距離為TTL,該第二透鏡物側面之曲率半徑為R3、像側面之曲率半徑為R4,該第二透鏡之焦距為f2,該第三透鏡之焦距為f3,係滿足以下關係式:1.2<EFL/(TT1+TT2+CT4)<2.0;-1.7<TTL/(R3+R4)<-0.5;及-0.5<f3/f2<-0.2。
- 如申請專利範圍第3項之光學取像透鏡組,其中,該第二透鏡像側面至該第三透鏡物側面在光軸上之距離為TT2,該第三透鏡像側面至該第四透鏡物側面在光軸上之距離為TT3,該光學取像透鏡組之有效焦距為EFL, 相對光軸為35度的入射角且通過該光圈中心之光線,此光線與第四透鏡的像側面之交點垂直光軸的距離為Ry4,係滿足以下關係式:4<Ry4/(TT2+TT3)<7。
- 如申請專利範圍第3項之光學取像透鏡組,其中,該第三透鏡像側面之曲率半徑為R6,該第四透鏡物側面之曲率半徑為R7,係滿足以下關係式:-0.25<TT2/(R6-R7)<-0.08。
- 如申請專利範圍第1項之光學取像透鏡組,其中,該第二透鏡之焦距為f2,該第三透鏡之焦距為f3,係滿足以下關係式:-0.5<f3/f2<-0.2。
- 如申請專利範圍第1項或第3項之光學取像透鏡組,其中,該光學取像透鏡組之有效焦距EFL與該第四透鏡物側面之曲率半徑R7之間,係滿足以下關係式:2.8<EFL/R7<4.3。
- 如申請專利範圍第1項或第3項之光學取像透鏡組,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、該第三透鏡之色散係數為V3及該第四透鏡之色散係數為V4,係滿足以下關係式:-3.7<(V1+V2)/(V3-V4)<-2.6。
- 如申請專利範圍第1項或第3項之光學取像透鏡組,其中,該第三透鏡物側面之曲率半徑為R5、像側面之曲率半徑為R6,該第三透鏡之焦距為f3,係滿足以下關係式:0.8<(R5+R6)/f3<2.2。
- 如申請專利範圍第1項或第3項之光學取像透鏡組,其中,該第二透鏡像側面至該第三透鏡物側面在光軸上之距離TT2,與該第三透鏡像側面至該第四透鏡物側面在光軸上之距離TT3之間,係滿足以下關係式:10<TT2/TT3<43。
- 一種成像裝置,其包含如申請專利範圍第1項或第3項之光學取像透鏡組,及一影像感測元件,其中,該影像感測元件設置於該光學取像透鏡組之成像面。
- 一種電子裝置,其包含如申請專利範圍第11項之成像裝置。
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