TWI807831B

TWI807831B - 光學攝像透鏡組、成像裝置及電子裝置

Info

Publication number: TWI807831B
Application number: TW111118603A
Authority: TW
Inventors: 許智程; 李祖孟; 柯家儀
Original assignee: 紘立光電股份有限公司
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2023-07-01
Also published as: TW202346944A

Abstract

一種光學攝像透鏡組，由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、光圈、第三透鏡及第四透鏡。其中，第一透鏡具有負屈折力，其物側面為凸面；第二透鏡具有負屈折力；第三透鏡具有正屈折力，其像側面為凸面；第四透鏡具有正屈折力，其物側面為凸面。該光學攝像透鏡組之透鏡總數為四片。當此光學攝像透鏡組滿足特定條件時，可達成提升熱穩定性及高成像品質的要求。

Description

光學攝像透鏡組、成像裝置及電子裝置

本發明係有關於一種光學攝像裝置，特別是一種可用於車用電子裝置或行車攝影裝置之光學攝像透鏡組，以及具有此光學攝像透鏡組之成像裝置及電子裝置。

隨著攝影成像裝置的製造水平提高，其應用領域越來越豐富多樣，比方說：行動裝置、空拍機、車用裝置等。以車用裝置為例，早期以外掛的行車記錄器連接車輛電源，當車輛發動時，該行車記錄器會自動開啟並開始記錄視野內的交通狀況；近年來，為了提升車輛行駛的安全性，陸續有相關業者投入自駕車的開發，即於車輛裝設各類感測器，用以偵測環境狀態。其中，光學鏡頭除了用於攝錄交通狀況之外，亦可配合影像辨識及智能運算，以提升車輛於各種環境中的駕駛安全性及舒適性；舉例來說，在車內使用具有影像辨識及智能運算功能的光學攝影設備，可用於監控駕駛專注狀態，避免駕駛視線離開車輛前方，或者當駕駛精神狀態不佳時，即時警示提醒，進而提升駕駛車輛的安全性。

此外，使用者除了要求成像清晰之外，同時要求有較廣的視場角及良好的熱穩定性，以滿足各類氣候及駕駛環境的需求。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光學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攝像透鏡組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、光圈、第三透鏡及第四透鏡。其中，第一透鏡具有負屈折力，其物側面為凸面；第二透鏡具有負屈折力；第三透鏡具有正屈折力，其像側面為凸面；第四透鏡具有正屈折力，其物側面為凸面。該光學攝像透鏡組之透鏡總數為四片；該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，係滿足以下關係式： ∣(1/f2)+(1/f4)∣*EFL ≤ 0.030。

根據本發明之實施例，該第一透鏡像側面沿光軸至該第二透鏡物側面之距離為AT12，該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第三透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT34，係滿足以下關係式：1.0 ≤ (AT12+AT34)/AT23 ≤ 2.5。

根據本發明之實施例，該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，係滿足以下關係式：∣R4/R3∣≤ 17.0。

根據本發明之實施例，該第一透鏡的焦距為f1，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，係滿足以下關係式：∣f1/f34∣≤ 6.5。

本發明另提供一種光學攝像透鏡組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、光圈、第三透鏡及第四透鏡。其中，第一透鏡具有負屈折力，其物側面為凸面；第二透鏡具有負屈折力；第三透鏡具有正屈折力，其像側面為凸面；第四透鏡具有正屈折力，其物側面為凸面。該光學攝像透鏡組之透鏡總數為四片；該第二透鏡物側面沿光軸至該第四透鏡像側面之距離為TT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，係滿足以下關係式：4.5

TT24/EFL

6.0。

根據本發明之實施例，該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第四透鏡像側面沿光軸至一成像面之距離為BFL，係滿足以下關係式：0.402

AT23/BFL

0.713。

根據本發明之實施例，該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，係滿足以下關係式：｜R4/R5｜

10.0。

根據本發明之實施例，該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，係滿足以下關係式：1.0

(f1*f2)/(f3*f4)

4.5。

根據本發明之實施例，該第一透鏡沿光軸之厚度為CT1，該第二透鏡沿光軸之厚度為CT2，該第三透鏡沿光軸之厚度為CT3，該第四透鏡沿光軸之厚度為CT4，係滿足以下關係式：1.0

(CT2+CT4)/(CT1+CT3)

1.5。

根據本發明之實施例，該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該第二透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，係滿足以下關係式：0.10

((1/f2)+(1/f4)-(AT24)*(1/f2)*(1/f4))*EFL

0.30。

根據本發明之實施例，該第一透鏡之物側面之曲率半徑為R1，該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，該第三透鏡之像側面之曲率半徑為R6，係滿足以下關係式中之至少一者：｜R1/R3｜

7.0及｜R5/R6｜

10.0。

根據本發明之實施例，該第一透鏡至第二透鏡的組合焦距為f12，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，係滿足以下關係式：∣f12/f34∣≤ 1.6。

根據本發明之實施例，該第二透鏡像側面之曲率半徑為R4，該第三透鏡物側面之曲率半徑為R5，當R4及R5中之一者為正值時，R4及R5中之另一者為負值。

根據本發明之實施例，該第二透鏡之像側面於近軸處為凹面。

根據本發明之實施例，該第三透鏡之物側面於近軸處為凹面。

本發明再提供一種成像裝置，其包含如前述之光學攝像透鏡組，及一影像感測元件，其中，影像感測元件設置於光學攝像透鏡組之成像面。

本發明進一步提供一種電子裝置，其包含如前述之成像裝置。

在以下實施例中，光學攝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，可以降低環境變化對光學攝像透鏡組的影響，進而延長光學攝像透鏡組的使用壽命。當透鏡材質為塑膠時，則有利於減輕光學攝像透鏡組的重量，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攝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攝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，光學攝像透鏡組之總長TTL（Total Track Length）定義為此光學攝像透鏡組之第一透鏡的物側面至成像面在光軸上之距離。此光學攝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。

本發明提供一種光學攝像透鏡組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、光圈、第三透鏡及第四透鏡；其中，該光學攝像透鏡組之透鏡總數為四片。

該第一透鏡具有負屈折力，其物側面為凸面，用以增加收光面積。較佳地，第一透鏡之材質為玻璃，可適用於溫差較大的環境條件，且第一透鏡之物側面或/及像側面可為非球面，將有助於改善球面像差。在本發明一實施例中，第一透鏡之物側面或/及像側面為球面，以降低製造成本及易於加工。

該第二透鏡具有負屈折力，用以調整光線路徑。該第二透鏡之像側面可為凸面或凹面。較佳地，第二透鏡之材質為塑膠，以降低製造成本及易於加工。此外，第二透鏡之物側面或/及像側面可為非球面，藉以改善球面像差。

該第三透鏡具有正屈折力，其中，第三透鏡之像側面為凸面。利用第三透鏡的正屈折力，有助於匯聚光線，並且修正像散像差。藉由調控第二透鏡及第三透鏡間的空氣間隔與該第四透鏡像側面沿光軸至一成像面之距離(後焦距)的比例，可以有效地補償光學攝像透鏡組之焦平面的熱飄移，提升熱穩定性。在本發明實施例中，第三透鏡之材質可為塑膠或玻璃，當第三透鏡之材質為塑膠時，可藉以降低製造成本及易於加工；當第三透鏡之材質為玻璃時，可適用於溫差較大的環境條件，且第三透鏡之物側面或/及像側面為非球面，將有助於改善球面像差。在本發明一實施例中，第三透鏡之物側面或/及像側面為球面，以降低製造成本及易於加工。在本發明一實施例中，第三透鏡之物側面可為凸面或凹面。

該第四透鏡具有正屈折力。第四透鏡之物側面為凸面。利用第四透鏡的正屈折力，有助於匯聚光線，並且修正像散像差。較佳地，第四透鏡之材質為塑膠，以降低製造成本及易於加工。此外，第四透鏡之物側面或/及像側面可為非球面，藉以改善球面像差。

該光學攝像透鏡組之透鏡總數為四片；該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，係滿足以下關係式：∣(1/f2)+(1/f4)∣*EFL ≤ 0.030 （1）。

當滿足關係式（1），可以有效改善該光學攝像透鏡組之熱飄移，且彈性變化光學攝像透鏡組之有效焦距範圍，藉以提升光學攝像透鏡組之設計靈活度。

該第一透鏡像側面沿光軸至該第二透鏡物側面之距離為AT12，該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第三透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT34，係滿足以下關係式：1.0 ≤ (AT12+AT34)/AT23 ≤ 2.5 （2）。

當滿足關係式（2），該光學攝像透鏡組可具有較佳的組裝靈活度。

該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，係滿足以下關係式：｜R4/R3｜

17.0 (3)。

該第一透鏡的焦距為f1，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，係滿足以下關係式：｜f1/f34｜

6.5 (4)。

當滿足關係式(3)及(4)，該光學攝像透鏡組可提供較佳的成像品質。

該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該第二透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，係滿足以下關係式：0.10

((1/f2)+(1/f4)-(AT24)*(1/f2)*(1/f4))*EFL

0.30 (5)。

當滿足關係式(5)，可以有效改善該光學攝像透鏡組之熱飄移，且彈性變化光學攝像透鏡組之有效焦距範圍，藉以提升光學攝像透鏡組之設計靈活度。

該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第四透鏡像側面沿光軸至一成像面之距離為BFL，係滿足以下關係式：0.402

AT23/BFL

0.713 (6)。

當滿足關係式(6)，可藉由調控AT23與BFL之間的比例，有助於提升光學攝像透鏡組的熱穩定性。

該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，係滿足以下關係式：｜R4/R5｜

10.0 (7)。

當滿足關係式(7)，該光學攝像透鏡組可提供較佳的成像品質。

該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，係滿足以下關係式：1.0

(f1*f2)/(f3*f4)

4.5 (8)。

該第一透鏡沿光軸之厚度為CT1，該第二透鏡沿光軸之厚度為CT2，該第三透鏡沿光軸之厚度為CT3，該第四透鏡沿光軸之厚度為CT4，係滿足以下關係式：1.0 ≤ (CT2+CT4)/(CT1+CT3) ≤ 1.5 （9）。

當滿足關係式（8）及（9），可以彈性變化光學攝像透鏡組之有效焦距範圍，藉以提升光學攝像透鏡組之設計靈活度。

該第二透鏡物側面沿光軸至該第四透鏡像側面之距離為TT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，係滿足以下關係式：4.5 ≤ TT24/EFL ≤ 6.0（10）。

當滿足關係式（10），可以控制TT24與EFL之間的比例，有助於提升光學攝像透鏡組的熱穩定性。

該第一透鏡之物側面之曲率半徑為R1，該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，係滿足以下關係式：∣R1/R3∣≤ 7.0 （11）。

該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，該第三透鏡之像側面之曲率半徑為R6，係滿足以下關係式：∣R5/R6∣≤ 10.0 （12）。

該第一透鏡至第二透鏡的組合焦距為f12，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，係滿足以下關係式：∣f12/f34∣≤ 1.6 （13）。

當滿足關係式（11）至（13），該光學攝像透鏡組可提供較佳的成像品質，及有助於修正該光學攝像透鏡組的彗星像差。

在本發明實施例中，該第二透鏡像側面之曲率半徑為R4，該第三透鏡物側面之曲率半徑為R5，當R4及R5中之一者為正值時，R4及R5中之另一者為負值。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攝像透鏡組之示意圖。圖1B由左至右依序為本發明第一實施例之像散場曲圖（Astigmatism/Field Curvature）、畸變圖（Distortion）及縱向球差圖（Longitudinal Spherical Aberration）。

如圖1A所示，第一實施例之光學攝像透鏡組10由物側至像側依序包含第一透鏡11、第二透鏡12、光圈ST、第三透鏡13及第四透鏡14。此光學攝像透鏡組10更可包含濾光元件15、保護玻璃16及成像面17。在成像面17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具有負屈折力，其物側面11a為凸面、像側面11b為凹面，且物側面11a及像側面11b皆為球面。第一透鏡11之材質為玻璃。

第二透鏡12具有負屈折力，其物側面12a為凹面、像側面12b為凹面，且物側面12a及像側面12b皆為非球面。第二透鏡12之材質為塑膠。

第三透鏡13具有正屈折力，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皆為球面。第三透鏡13之材質為玻璃。

第四透鏡14具有正屈折力，其物側面14a為凸面、像側面14b為凸面，且物側面14a及像側面14b皆為非球面。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17之間，用以濾除特定波長區段的光線，例如是一可見光濾除元件。濾光元件15之二表面15a、15b皆為平面，其材質為玻璃。

保護玻璃16設置於濾光元件15與成像面17之間，用以保護成像面17。保護玻璃16之二表面16a、16b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； C：透鏡於近光軸處的曲率半徑之倒數； K：錐面係數；以及 Ai：第i階非球面係數，其中i = 2x，且x 為大於且等於2之自然數，即i為大於且等於4的偶數。

請參見下方表一，其為本發明第一實施例之光學攝像透鏡組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0.588 mm，代表第一透鏡11之厚度為0.588 mm。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1.547 mm。其它可依此類推，以下不再重述。第一實施例中，光學攝像透鏡組10之有效焦距為EFL，光圈值（F-number）為Fno，整體光學攝像透鏡組10最大視角之一半為HFOV（Half Field of View），其數值亦列於表一中。

第一實施例
EFL= 1.71 mm , Fno = 1.40 , HFOV = 81 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	200
第一透鏡	11a	球面	7.245	0.588	1.834	37.2	-6.01	玻璃
11b	球面	2.811	1.547
第二透鏡	12a	非球面	-4.684	0.537	1.537	56.0	-6.44	塑膠
12b	非球面	12.884	1.454
光圈	ST		無限	0.225
第三透鏡	13a	球面	-31.431	2.544	1.834	37.2	4.43	玻璃
13b	球面	-3.347	0.274
第四透鏡	14a	非球面	4.425	3.000	1.537	56.0	6.00	塑膠
14b	非球面	-8.508	1.283
濾光元件	15a	平面	無限	0.300	1.517	64.2		玻璃
15b	平面	無限	0.700
保護玻璃	16a	平面	無限	0.500	1.517	64.2		玻璃
16b	平面	無限	0.050
成像面	17	平面	無限
參考波長：940 nm

表一

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。例如第二透鏡 12之物側面12a之錐面係數K為 6.41。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攝像透鏡組，各表格的定義係與本實施例相同，故在以下實施例中不再重述。

第一實施例之非球面係數
表面	12a	12b	14a	14b
K	-7.50E+01	7.31E+01	-1.40E+00	-8.76E+01
A ₄	4.50E-02	1.44E-01	1.57E-03	-4.02E-03
A ₆	-9.70E-03	-5.10E-02	4.87E-05	3.07E-03
A ₈	1.34E-03	1.90E-02	-1.24E-05	-4.99E-04
A ₁₀	-1.05E-04	-1.00E-03	-2.86E-06	2.15E-05
A ₁₂	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00

表二

在第一實施例中，該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，｜(1/f2)+(1/f4)｜ *EFL=0.020。

在第一實施例中，該第一透鏡像側面沿光軸至該第二透鏡物側面之距離為AT12，該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第三透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT34，(AT12+AT34)/AT23=1.085。

在第一實施例中，該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，｜R4/R3｜=2.751。

在第一實施例中，該第一透鏡的焦距為f1，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，｜f1/f34｜=2.168。

在第一實施例中，該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該第二透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，((1/f2)+(1/f4)-(AT24)*(1/f2)*(1/f4))*EFL=0.219。

在第一實施例中，該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第四透鏡像側面沿光軸至一成像面之距離為BFL，AT23/BFL=0.593。

在第一實施例中，該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，｜R4/R5｜=0.410。

在第一實施例中，該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，(f1*f2)/(f3*f4)=1.457。

在第一實施例中，該第一透鏡沿光軸之厚度為CT1，該第二透鏡沿光軸之厚度為CT2，該第三透鏡沿光軸之厚度為CT3，該第四透鏡沿光軸之厚度為CT4，(CT2+CT4)/(CT1+CT3) = 1.130。

在第一實施例中，該第二透鏡物側面沿光軸至該第四透鏡像側面之距離為TT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，TT24/EFL = 4.689。

該第一透鏡之物側面之曲率半徑為R1，該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，∣R1/R3∣= 1.547。

該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，該第三透鏡之像側面之曲率半徑為R6，∣R5/R6∣= 9.392。

該第一透鏡至第二透鏡的組合焦距為f12，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，∣f12/f34∣= 1.007。

由上述關係式的數值可知，第一實施例之光學攝像透鏡組10滿足關係式（1）至（13）的要求。

參見圖1B，圖中由左至右分別為光學攝像透鏡組10之像散場曲圖、F-tanθ畸變圖及縱向球差圖。由縱向球差圖可以看出，三種紅外光920 nm、945 nm、960 nm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 +0.02 mm以內。由F-tanθ畸變像差圖（波長940 nm）可知，光學攝像透鏡組10之F-tanθ畸變率小於 +10%。由像散場曲像差圖（波長940 nm）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 +0.05 mm以內；子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在 +0.10 mm以內。如圖1B所示，本實施例之光學攝像透鏡組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攝像透鏡組之示意圖。圖2B由左至右依序為本發明第二實施例之像散場曲圖（Astigmatism/Field Curvature）、畸變圖（Distortion）及縱向球差圖（Longitudinal Spherical Aberration）。

如圖2A所示，第二實施例之光學攝像透鏡組20由物側至像側依序包含第一透鏡21、第二透鏡22、光圈ST、第三透鏡23及第四透鏡24。此光學攝像透鏡組20更可包含濾光元件25、保護玻璃26及成像面27。在成像面27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具有負屈折力，其物側面21a為凸面、像側面21b為凹面，且物側面21a及像側面21b皆為球面。第一透鏡21之材質為玻璃。

第二透鏡22具有負屈折力，其物側面22a為凹面、像側面22b為凹面，且物側面22a及像側面22b皆為非球面。第二透鏡22之材質為塑膠。

第三透鏡23具有正屈折力，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皆為球面。第三透鏡23之材質為玻璃。

第四透鏡24具有正屈折力，其物側面24a為凸面、像側面24b為凸面，且物側面24a及像側面24b皆為非球面。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27之間，用以濾除特定波長區段的光線，例如是一可見光濾除元件。濾光元件25之二表面25a、25b皆為平面，其材質為玻璃。

保護玻璃26設置於濾光元件25與成像面27之間，用以保護成像面27。保護玻璃26之二表面26a、26b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）。

第二實施例之光學攝像透鏡組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。

第二實施例
EFL= 1.65 mm , Fno = 1.28 , HFOV = 81 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	650
第一透鏡	21a	球面	9.897	0.700	1.834	37.2	-7.41	玻璃
21b	球面	3.626	1.814
第二透鏡	22a	非球面	-9.278	1.453	1.537	56.0	-6.37	塑膠
22b	非球面	5.562	0.959
光圈	ST		無限	0.380
第三透鏡	23a	球面	-26.049	3.322	1.834	37.2	4.76	玻璃
23b	球面	-3.560	0.150
第四透鏡	24a	非球面	3.667	2.978	1.537	56.0	6.02	塑膠
24b	非球面	-17.203	1.244
濾光元件	25a	平面	無限	0.500	1.517	64.2		玻璃
25b	平面	無限	0.450
保護玻璃	26a	平面	無限	0.500	1.517	64.2		玻璃
26b	平面	無限	0.050
成像面	27	平面	無限
參考波長：940 nm

表三

第二實施例之非球面係數
表面	22a	22b	24a	24b
K	-7.75E+01	1.26E+01	-5.64E-01	1.13E+01
A ₄	1.11E-02	4.58E-02	1.26E-03	1.09E-02
A ₆	-9.95E-04	-7.25E-03	3.27E-04	5.50E-04
A ₈	7.24E-05	2.72E-03	-2.68E-05	3.02E-05
A ₁₀	-2.70E-06	5.65E-04	2.14E-06	3.76E-06
A ₁₂	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00

表四

在第二實施例中，光學攝像透鏡組20之各關係式的數值列於表五。由表五可知，第二實施例之光學攝像透鏡組20滿足關係式(1)至(13)的要求。

參見圖2B，圖中由左至右分別為光學攝像透鏡組20之像散場曲像差圖、F-tan θ畸變像差圖及縱向球差圖。由縱向球差圖可以看出，三種紅外光920nm、940nm、960nm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±0.01mm以內。由F-tan θ畸變像差圖(波長940nm)可知，光學攝像透鏡組20之F-tan θ畸變率小於±5.0%。由像散場曲像差圖(波長940nm)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±0.025mm以內；子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±0.025mm以內。如圖2B所示，本實施例之光學攝像透鏡組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攝像透鏡組之示意圖。圖3B由左至右依序為本發明第三實施例之像散場曲圖（Astigmatism/Field Curvature）、畸變圖（Distortion）及縱向球差圖（Longitudinal Spherical Aberration）。

如圖3A所示，第三實施例之光學攝像透鏡組30由物側至像側依序包含第一透鏡31、第二透鏡32、光圈ST、第三透鏡33及第四透鏡34。此光學攝像透鏡組30更可包含濾光元件35、保護玻璃36及成像面37。在成像面37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具有負屈折力，其物側面31a為凸面、像側面31b為凹面，且物側面31a及像側面31b皆為球面。第一透鏡31之材質為玻璃。

第二透鏡32具有負屈折力，其物側面32a為凹面、像側面32b為凹面，且物側面32a及像側面32b皆為非球面。第二透鏡32之材質為塑膠。

第三透鏡33具有正屈折力，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皆為球面。第三透鏡33之材質為玻璃。

第四透鏡34具有正屈折力，其物側面34a為凸面、像側面34b為凸面，且物側面34a及像側面34b皆為非球面。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37之間，用以濾除特定波長區段的光線，例如是一可見光濾除元件。濾光元件35之二表面35a、35b皆為平面，其材質為玻璃。

保護玻璃36設置於濾光元件35與成像面37之間，用以保護成像面37。保護玻璃36之二表面36a、36b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）。

第三實施例之光學攝像透鏡組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。

第三實施例
EFL= 1.53 mm , Fno = 2.86 , HFOV = 81 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	650
第一透鏡	31a	球面	10.512	0.751	1.834	37.2	-7.31	玻璃
31b	球面	3.676	1.998
第二透鏡	32a	非球面	-7.860	1.738	1.537	56.0	-6.77	塑膠
32b	非球面	7.055	0.736
光圈	ST		無限	0.309
第三透鏡	33a	球面	-28.889	3.275	1.834	37.2	4.45	玻璃
33b	球面	-3.381	0.297
第四透鏡	34a	非球面	3.704	2.801	1.537	56.0	6.30	塑膠
34b	非球面	-23.992	1.295
濾光元件	35a	平面	無限	0.300	1.517	64.2		玻璃
35b	平面	無限	0.450
保護玻璃	36a	平面	無限	0.500	1.517	64.2		玻璃
36b	平面	無限	0.050
成像面	37	平面	無限
參考波長：940 nm

表六

第三實施例之非球面係數
表面	32a	32b	34a	34b
K	-3.04E+01	2.31E+01	-5.70E-01	9.00E+01
A ₄	8.64E-03	4.37E-02	1.62E-03	1.22E-02
A ₆	-6.82E-04	-7.34E-03	3.01E-04	3.48E-04
A ₈	4.08E-05	3.37E-03	-1.14E-05	1.33E-04
A ₁₀	-1.04E-06	5.65E-04	7.96E-07	3.76E-06
A ₁₂	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00

表七

在第三實施例中，光學攝像透鏡組30之各關係式的數值列於表八。由表八可知，第三實施例之光學攝像透鏡組30滿足關係式(1)至(13)的要求。

參見圖3B，圖中由左至右分別為光學攝像透鏡組30之像散場曲圖、F-tan θ畸變像差圖及縱向球差圖。由縱向球差圖可以看出，三種紅外光920nm、940nm、960nm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F-tan θ畸變像差圖(波長940nm)可知，光學攝像透鏡組30之F-tan θ畸變率小於±2.5%。由像散場曲像差圖(波長940nm)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±0.05mm以內；子午方向的像差在整個視場範圍內的焦距變化量在±0.10mm以內。如圖3B所示，本實施例之光學攝像透鏡組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攝像透鏡組之示意圖。圖4B由左至右依序為本發明第四實施例之像散場曲像差圖（Astigmatism/Field Curvature）、畸變像差圖（Distortion）及縱向球差圖（Longitudinal Spherical Aberration）。

如圖4A所示，第四實施例之光學攝像透鏡組40由物側至像側依序包含第一透鏡41、第二透鏡42、光圈ST、第三透鏡43及第四透鏡44。此光學攝像透鏡組40更可包含濾光元件45、保護玻璃46及成像面47。在成像面47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具有負屈折力，其物側面41a為凸面、像側面41b為凹面，且物側面41a及像側面41b皆為球面。第一透鏡41之材質為玻璃。

第二透鏡42具有負屈折力，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。第二透鏡42之材質為塑膠。

第三透鏡43具有正屈折力，其物側面43a為凸面、像側面43b為凸面，且物側面43a及像側面43b皆為球面。第三透鏡43之材質為玻璃。

第四透鏡44具有正屈折力，其物側面44a為凸面、像側面44b為凸面，且物側面44a及像側面44b皆為非球面。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47之間，用以濾除特定波長區段的光線，例如是一可見光濾除元件。濾光元件45之二表面45a、45b皆為平面，其材質為玻璃。

保護玻璃46設置於濾光元件45與成像面47之間，用以保護成像面47。保護玻璃46之二表面46a、46b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）。

第四實施例之光學攝像透鏡組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。

第四實施例
EFL= 1.57 mm , Fno = 2.86 , HFOV = 74 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	650.000
第一透鏡	41a	球面	20.000	1.170	1.488	70.4	-16.18	玻璃
41b	球面	5.490	2.790
第二透鏡	42a	非球面	-3.060	2.580	1.537	56.0	-6.30	塑膠
42b	非球面	-49.404	1.715
光圈	ST		無限	-0.031
第三透鏡	43a	球面	5.286	2.019	1.488	70.4	3.70	玻璃
43b	球面	-2.341	0.358
第四透鏡	44a	非球面	4.594	1.541	1.537	56.0	6.91	塑膠
44b	非球面	-15.642	1.060
濾光元件	45a	平面	無限	0.300	1.517	64.2		玻璃
45b	平面	無限	0.450
保護玻璃	46a	平面	無限	0.500	1.517	64.2		玻璃
46b	平面	無限	0.050
成像面	47	平面	無限
參考波長：940 nm

表九

第四實施例之非球面係數
表面	42a	42b	44a	44b
K	-9.31E+00	9.00E+01	2.30E+00	5.48E+01
A ₄	9.03E-03	6.02E-02	-1.11E-02	1.27E-02
A ₆	-6.33E-04	2.13E-03	-8.28E-03	-7.46E-03
A ₈	2.90E-05	-3.63E-03	1.55E-03	-1.22E-05
A ₁₀	-5.59E-07	1.45E-03	-6.27E-04	1.85E-05
A ₁₂	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00	0.00E+00

表十

在第四實施例中，光學攝像透鏡組40之各關係式的數值列於表十一。由表十一可知，第四實施例之光學攝像透鏡組40滿足關係式(1)至(13)的要求。

參見圖4B，圖中由左至右分別為光學攝像透鏡組40之像散場曲圖、F-tan θ畸變像差圖及縱向球差圖。由縱向球差圖可以看出，三種紅外光920nm、940nm、960nm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±0.10mm以內。由F-tan θ畸變像差圖(波長940nm)可知，光學攝像透鏡組40之F-tan θ畸變率小於±70.0%。由像散場曲像差圖(波長940nm)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±0.15mm以內。如圖4B所示，本實施例之光學攝像透鏡組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5，本發明第五實施例為一成像裝置1010，此成像裝置1010包含如前述第一至第四實施例之光學攝像透鏡組10、20、30、40，以及一影像感測元件100、200、300、400；其中，所述影像感測元件100、200、300、400設置於光學攝像透鏡組17、27、37、47之成像面上100、200、300、400。影像感測元件100、200、300、400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。第六實施例

參見圖5，圖中所示為本發明第六實施例之一車用電子裝置1000，此車用電子裝置1000包含如第五實施例之成像裝置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:光學攝像透鏡組 11、21、31、41:第一透鏡 12、22、32、42:第二透鏡 13、23、33、43:第三透鏡 14、24、34、44:第四透鏡 15、25、35、45:濾光元件 16、26、36、46:保護玻璃 17、27、37、47:成像面 11a、21a、31a、41a:第一透鏡之物側面 11b、21b、31b、41b:第一透鏡之像側面 12a、22a、32a、42a:第二透鏡之物側面 12b、22b、32b、42b:第二透鏡之像側面 13a、23a、33a、43a:第三透鏡之物側面 13b、23b、33b、43b:第三透鏡之像側面 14a、24a、34a、44a:第四透鏡之物側面 14b、24b、34b、44b:第四透鏡之像側面 15a、15b、25a、25b、35a、35b、45a、45b:濾光元件之二表面 16a、16b、26a、26b、36a、36b、46a、46b:保護玻璃之二表面 100、200、300、400: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攝像透鏡組示意圖；〔圖1B〕由左至右依序為本發明第一實施例之像散場曲圖、畸變圖及縱向球差圖；〔圖2A〕為本發明第二實施例之光學攝像透鏡組示意圖；〔圖2B〕由左至右依序為本發明第二實施例之像散場曲圖、畸變圖及縱向球差圖；〔圖3A〕為本發明第三實施例之光學攝像透鏡組示意圖；〔圖3B〕由左至右依序為本發明第三實施例之像散場曲圖、畸變圖及縱向球差圖；〔圖4A〕為本發明第四實施例之光學攝像透鏡組示意圖；〔圖4B〕由左至右依序為本發明第四實施例之像散場曲圖、畸變圖及縱向球差圖；〔圖5〕為本發明第五實施例之車用電子裝置之示意圖。

10:光學攝像透鏡組

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:保護玻璃

17: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

16a、16b:保護玻璃之二表面

100:影像感測元件

I:光軸

ST:光圈

Claims

一種光學攝像透鏡組，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有負屈折力，其物側面為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力；一光圈；一第三透鏡，具有正屈折力，其像側面為凸面；以及一第四透鏡，具有正屈折力，其物側面為凸面；其中，該光學攝像透鏡組之透鏡總數為四片；該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，該第一透鏡的焦距為f1，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，係滿足以下關係式：｜(1/f2)+(1/f4)｜ *EFL
0.030；以及｜f1/f34｜
6.5。
如申請專利範圍第1項之光學攝像透鏡組，其中，該第一透鏡像側面沿光軸至該第二透鏡物側面之距離為AT12，該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第三透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT34，係滿足以下關係式：1.0
(AT12+AT34)/AT23
2.5。
如申請專利範圍第1項之光學攝像透鏡組，其中，該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，係滿足以下關係式：｜R4/R3｜
17.0。
一種光學攝像透鏡組，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有負屈折力，其物側面為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力；一光圈；一第三透鏡，具有正屈折力，其像側面為凸面；以及一第四透鏡，具有正屈折力，其物側面為凸面；其中，該光學攝像透鏡組之透鏡總數為四片；該第二透鏡物側面沿光軸至該第四透鏡像側面之距離為TT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，該第一透鏡的焦距為f1，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，係滿足以下關係式：4.5
TT24/EFL
6.0；以及｜f1/f34｜
6.5。
如申請專利範圍第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第二透鏡像側面沿光軸至該第三透鏡物側面之距離為AT23，該第四透鏡像側面沿光軸至一成像面之距離為BFL，係滿足以下關係式：0.402
AT23/BFL
0.713。
如申請專利範圍第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第二透鏡之像側面之曲率半徑為R4，該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，係滿足以下關係式：｜R4/R5｜
10.0。
如申請專利範圍第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，係滿足以下關係式：1.0
(f1*f2)/(f3*f4)
4.5。
如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第一透鏡沿光軸之厚度為CT1，該第二透鏡沿光軸之厚度為CT2，該第三透鏡沿光軸之厚度為CT3，該第四透鏡沿光軸之厚度為CT4，係滿足以下關係式：1.0
(CT2+CT4)/(CT1+CT3)
1.5。
如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第二透鏡之焦距為f2，該第四透鏡之焦距為f4，該第二透鏡像側面沿光軸至該第四透鏡物側面之距離為AT24，該光學攝像透鏡組之有效焦距為EFL，係滿足以下關係式：0.10
((1/f2)+(1/f4)-(AT24)*(1/f2)*(1/f4))*EFL
0.30。
如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第一透鏡之物側面之曲率半徑為R1，該第二透鏡之物側面之曲率半徑為R3，該第三透鏡之物側面之曲率半徑為R5，該第三透鏡之像側面之曲率半徑為R6，係滿足以下關係式中之至少一者：｜R1/R3｜
7.0及｜R5/R6｜
10.0。
如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第一透鏡至第二透鏡的組合焦距為f12，該第三透鏡至第四透鏡的組合焦距為f34，係滿足以下關係式：｜f12/f34｜
1.6。
如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第二透鏡像側面之曲率半徑為R4，該第三透鏡物側面之曲率半徑為R5，當R4及R5中之一者為正值時，R4及R5中之另一者為負值。
如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第二透鏡之像側面於近軸處為凹面。
如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，其中，該第三透鏡之物側面於近軸處為凹面。
一種成像裝置，其包含如申請專利範圍第1項或第4項之光學攝像透鏡組，及一影像感測元件，其中，該影像感測元件設置於該光學攝像透鏡組之成像面。
一種電子裝置，其包含如申請專利範圍第15項之成像裝置。