TWI427354B - 攝像用光學透鏡組 - Google Patents

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TWI427354B
TWI427354B TW100102192A TW100102192A TWI427354B TW I427354 B TWI427354 B TW I427354B TW 100102192 A TW100102192 A TW 100102192A TW 100102192 A TW100102192 A TW 100102192A TW I427354 B TWI427354 B TW I427354B
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Description

攝像用光學透鏡組
本發明係關於一種攝像用光學透鏡組；特別是關於一種由三個透鏡構成廣域場視角的光學透鏡組，以應用於電子產品上。
在數位相機(Digital Still Camera)、行動電話鏡頭(mobile phone camera)小型電子設備上常裝設有光學透鏡組，用以對物體進行攝像，光學透鏡組發展的主要趨勢為朝向小型化、低成本，但同時也希望能達到具有良好的像差修正能力，具高解析度、高成像品質的光學透鏡組。
在小型電子產品的光學透鏡組，習知上有二鏡片式、三鏡片式、四鏡片式及五鏡片式以上之不同設計，四鏡片式及五鏡片式光學透鏡組雖在像差修正、光學傳遞函數MTF(modulation transfer function)性能上較具優勢的，但其成本較高，而二鏡片光學透鏡組則較難達到高解析度的要求；因此，三鏡片式的光學透鏡組常為優先考慮的設計，如美國專利US7,468,847、US7,423,817、US7,679,841，日本專利JP2008139853、WIPO專利WO2010026689等。
近年來，在網路攝像機(web cam)或廣域視角的光學透鏡組也持續受到重視，車載或監視用的攝影需求益加迫切。廣角的固定焦 距光學鏡頭，有許多不同的設計，在三鏡片式的廣角小型光學透鏡組，習知技術係以不同的正或負屈折力組合，如美國專利公開號US2009/080089、US2010/157443、US2010/231686、US7,301,808等，主要採用正屈折力、負屈折力與正屈折力的組合設計，但為達高成像品質的目的上，光學透鏡組的全長難以縮短。美國專利公開號US2006171042則採用負屈折力、正屈折力與正屈折力的組合設計，但其場視角相對較大，光學透鏡組的全長也難以縮短。為達高品質光學透鏡組的要求，應有更佳的設計以對像差進行良好的補償，且可限制光學透鏡組的全長，以應用於小型電子設備使用。為此，本發明提出更實用性的設計，利用三個透鏡的屈折力、凸面與凹面的組合，除在高品質的成像能力下，也能提高場視角、縮短全長，以應用於電子產品上。
本發明主要目的為提供一種攝像用光學透鏡組，沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡；另包含一光圈；其中，第一透鏡具有負的屈折力，第一透鏡物側光學面為凸面、第一透鏡像側光學面為凹面；第二透鏡具有正屈折力，第二透鏡物側光學面為凸面、第二透鏡像側光學面為凸面；第三透鏡具有正屈折力，第三透鏡物側光學面為凸面，在第三透鏡物側光學面、第三透鏡像側光學面至少有一光學面為非球面，第三透鏡物側光學面、第三透鏡像側光學面至少有一光學面設置至少一個反曲點，並滿足下列關係式：-1.8<R4/f2<-0.3 (1)
0.0<R1/R3<0.9 (2)
0.75<SL/TTL<1.1 (3)
0.45<f/f3<1.2 (4)
其中，R1為第一透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，R3為該第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4為第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑，SL為光軸上光圈至攝像用光學透鏡組之成像面的距離，TTL為光軸上第一透鏡物側光學面至成像面的距離，f為攝像用光學透鏡組之焦距，f2為第二透鏡之焦距，f3為第三透鏡之焦距。
另一方面，本發明提供一種攝像用光學透鏡組，如前所述，其中，第三透鏡可由塑膠材料所製成，並滿足下列關係式之一或其組合：-1.2<f/f1<-0.5 (5)
-0.5<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0 (6)
-1.0<R5/R4<-0.3 (7)
3.3<CT2/T23<9.0 (8)
0.7<CT1/T12<1.8 (9)
較佳地，0.8<SL/TTL<1.0 (10)
60<HFOV<75 (11)
其中，f為攝像用光學透鏡組之焦距，f1為第一透鏡之焦距，R3為第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4為第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑，R5為第三透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，CT1為第一透鏡在光軸上的厚度，CT2為第二透鏡在光軸上的厚度，T12為在光軸上第一透鏡像側光學面至第二透鏡物側光學面的距離，T23為在光軸上該第二透鏡像側光學面至該第三透 鏡物側光學面的距離，SL為光軸上光圈至攝像用光學透鏡組之成像面的距離，TTL為第一透鏡物側光學面至該成像面於光軸上的距離，HFOV為最大場視角的一半(單位為度(deg))。
本發明另一個主要目的為提供一種攝像用光學透鏡組，沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡；另包含一光圈；其中，第一透鏡具有負的屈折力，第一透鏡物側光學面為凸面、第一透鏡像側光學面為凹面；第二透鏡具有正屈折力，第二透鏡物側光學面為凸面、第二透鏡像側光學面為凸面；第三透鏡具有正屈折力，第三透鏡物側光學面為凸面，在第三透鏡物側光學面、第三透鏡像側光學面至少有一光學面為非球面，第三透鏡物側光學面、第三透鏡像側光學面至少有一光學面設置至少一個反曲點，並滿足下列關係式：0.9<f3/f23<3.0 (12)
0.0<R1/R3<0.9 (2)
0.75<SL/TTL<1.1 (3)
0.45<f/f3<1.2 (4)
其中，R1為第一透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，R3為該第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，SL為光軸上光圈至攝像用光學透鏡組之成像面的距離，TTL為光軸上第一透鏡物側光學面至成像面的距離，f為攝像用光學透鏡組之焦距，f23為第二透鏡與第三透鏡之組合焦距，f3為第三透鏡之焦距。
另一方面，本發明提供一種攝像用光學透鏡組，如前所述，其中，第二透鏡物側光學面與第二透鏡像側光學面，至少有一光學面為非球面；第二透鏡與第三透鏡均由塑膠材料所製成，並滿足下 列關係式之一或其組合：3.3<CT2/T23<9.0 (8)
0.8<SL/TTL<1.0 (10)
60<HFOV<75 (11)
其中，CT2為第二透鏡在光軸上的厚度，T23為在光軸上該第二透鏡像側光學面至該第三透鏡物側光學面的距離，SL為光軸上光圈至攝像用光學透鏡組之成像面的距離，TTL為第一透鏡物側光學面至該成像面於光軸上的距離，HFOV為最大場視角的一半(單位為度(deg))。
再一方面，本發明提供一種攝像用光學透鏡組，沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡；另包含一光圈；其中，第一透鏡具有負的屈折力，第一透鏡物側光學面為凸面、第一透鏡像側光學面為凹面；第二透鏡具有正屈折力，第二透鏡物側光學面為凸面、第二透鏡像側光學面為凸面；第三透鏡具有正屈折力，第三透鏡物側光學面為凸面，在第三透鏡物側光學面、第三透鏡像側光學面至少有一光學面為非球面，第三透鏡物側光學面、第三透鏡像側光學面至少有一光學面設置至少一個反曲點；除滿足式(2)、(3)、(4)及(12)外，進一步滿足下列關係式之一或其組合：0.7<CT1/T12<1.8 (9)
-1.1<R4/f2<-0.4 (13)
-0.5<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0 (6)
-1.0<R5/R4<-0.3 (7)
其中，CT1為第一透鏡在光軸上的厚度，T12為在光軸上第一透鏡 像側光學面至第二透鏡物側光學面的距離，R3為該第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，R4為第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑，R5為第三透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑，f2為第二透鏡之焦距。
本發明藉由上述的第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡，在光軸上以適當的間距組合配置，可在較大的場視角下，具有良好的像差修正與具有優勢的光學傳遞函數MTF(modulation transfer function)。
本發明攝像用光學透鏡組中，第一透鏡採用具負屈折力的透鏡可增大場視角，第一透鏡與正屈折力的第二透鏡組合後，可增大成像的幅度以提高該攝像用光學透鏡組的解像力；第三透鏡採用正屈折力的透鏡，可有效對該第一透鏡與該第二透鏡所產生的像差做補正，使整體攝像用光學透鏡組像差與畸變能符合高解析度的要求。
又本發明攝像用光學透鏡組中，該光圈之配置，可將光學透鏡組的出射瞳(exit pupil)與成像面產生較長的距離，影像可採直接入射的方式由影像感測元件所接收，除避免暗角發生外，如此即為像側的遠心(telecentric)效果；通常遠心效果可提高成像面的亮度，可增加影像感測元件的CCD或CMOS接收影像的效率。
若在第三透鏡設置有反曲點，可導引射出第三透鏡邊緣的影像光線的角度，使離軸視場的影像光線的角度導引至影像感測元件，由影像感測元件所接收。另第二透鏡像側光學面設為凸面經與凸面在物側的第三透鏡組合，可有效提高光學透鏡組的幅度，並縮 短攝像用光學透鏡組的全長，以應用於小型電子設備。
101、201、301、401、501‧‧‧光圈
102、202、302、402、502‧‧‧孔徑光闌
110、210、310、410、510‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511‧‧‧第一透鏡物側光學面
112、212、312、412、512‧‧‧第一透鏡像側光學面
120、220、320、420、520‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521‧‧‧第二透鏡物側光學面
122、222、322、422、522‧‧‧第上透鏡像側光學面
130、230、330、430、530‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531‧‧‧第三透鏡物側光學面
132、232、332、432、532‧‧‧第三透鏡像側光學面
161、261、361、461、561‧‧‧紅外線濾除濾光片
162、262、362、462、562‧‧‧保護玻璃
170、270、370、470、570‧‧‧成像面
CT1‧‧‧第一透鏡在光軸上的厚度
CT2‧‧‧第二透鏡在光軸上的厚度
f‧‧‧攝像用光學透鏡組的整體之焦距
f1‧‧‧第一透鏡之焦距
f2‧‧‧第二透鏡之焦距
f3‧‧‧第三透鏡之焦距
f23‧‧‧第二透鏡與第三透鏡之組合焦距
R1‧‧‧第一透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑
R3‧‧‧第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑
R4‧‧‧第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑
R5‧‧‧第三透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑
SL‧‧‧光圈至成像面於光軸上的距離
TTL‧‧‧光軸上第一透鏡的物側光學面至成像面的距離
T12‧‧‧在光軸上第一透鏡像側光學面至第二透鏡物側光學面的距離
T23‧‧‧在光軸上第二透鏡像側光學面至第三透鏡物側光學面的距離
Fno‧‧‧光圈值
HFOV‧‧‧最大場視角的一半
第1A圖係本發明第一實施例的光學透鏡組示意圖；第1B圖係本發明第一實施例之像差曲線圖；第2A圖係本發明第二實施例的光學透鏡組示意圖；第2B圖係本發明第二實施例之像差曲線圖；第3A圖係本發明第三實施例的光學透鏡組示意圖；第3B圖係本發明第三實施例之像差曲線圖；第4A圖係本發明第四實施例的光學透鏡組示意圖；第4B圖係本發明第四實施例之像差曲線圖；第5A圖係本發明第五實施例的光學透鏡組示意圖；第5B圖係本發明第五實施例之像差曲線圖；第6圖係表一，為本發明第一實施例的光學數據；第7圖係表二，為本發明第一實施例的非球面數據；第8圖係表三，為本發明第二實施例的光學數據；第9圖係表四，為本發明第二實施例的非球面數據；第10圖係表五，為本發明第三實施例的光學數據；第11圖係表六，為本發明第三實施例的非球面數據；第12圖係表七，為本發明第四實施例的光學數據；第13圖係表八，為本發明第四實施例的非球面數據；第14圖係表九，為本發明第五實施例的光學數據；第15圖係表十，為本發明第五實施例的非球面數據；以及第16圖係表十一，為本發明第一至五實施例的相關關係式的數據資料。
本發明提供一種攝像用光學透鏡組，請參閱第1A圖，攝像用光學透鏡組沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡(110)、光圈(101)、第二透鏡(120)、孔徑光闌(102)、第三透鏡(130)、紅外線濾除濾光片(161)及保護玻璃(162)；其中，第一透鏡(110)具有負的屈折力，第一透鏡物側光學面(111)為凸面、第一透鏡像側光學面(112)為凹面，第一透鏡(110)之第一透鏡物側光學面(111)及第一透鏡像側光學面(112)可為非球面或球面所構成；第二透鏡(120)為具正屈折力，第二透鏡物側光學面(121)為凸面、第二透鏡像側光學面(122)為凸面，其第二透鏡物側光學面(121)及第二透鏡像側光學面(122)可為非球面或球面所構成；第三透鏡(130)為具正屈折力，第三透鏡物側光學面(131)為凸面，第三透鏡物側光學面(131)及第三透鏡像側光學面(132)至少有一光學面為非球面，第三透鏡物側光學面(131)及第三透鏡像側光學面(132)至少有一光學面設有至少一個反曲點；其中，光圈(101)設置於第一透鏡(110)與第二透鏡(120)之間、孔徑光闌(102)設置於第二透鏡(120)與第三透鏡(130)之間，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。第一透鏡(110)、第二透鏡(120)及第三透鏡(130)之非球面光學面，其非球面之方程式(Aspherical Surface Formula)為式(14)所構成， 其中，X：非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之 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；Ai：第i階非球面係數。
在本發明攝像用光學透鏡組中，第一透鏡(110)、第二透鏡(120)、第三透鏡(130)的材質可為玻璃或塑膠，光學面可設置球面或非球面，若使用非球面的光學面，則可藉由光學面的曲率半徑改變其屈折力，用以消減像差，進而縮減光學透鏡組透鏡使用的數目，可以有效降低光學透鏡組的總長度。由此，本發明之攝像用光學透鏡組藉由前述之第一透鏡(110)、第二透鏡(120)及第三透鏡(130)配置，滿足第一組關係式：式(1)、式(2)及式(4)；當限制第三透鏡(130)之至少有一光學面設有至少一反曲點，且第三透鏡(130)為由塑膠材質製成，則可由第三透鏡(130)的反曲點所形成的面型變化，改變第三透鏡(130)的屈折力，可將被攝物的影像光線進行屈折，進以縮短光學透鏡組的全長，滿足式(3)或進一步滿足式(10)的條件。進一步，若滿足式(11)時，可使光學透鏡組具有較大的場視角，可應用於較大廣角的需求。
又本發明攝像用光學透鏡組中，當限制第一透鏡(110)之焦距f1與攝像用光學透鏡組之焦距f之比值(式(5))時，或限制第二透鏡(120)之焦距f2分別與第一透鏡(110)與第二透鏡(120)之組合焦距f23(式(12))時，可調配第一透鏡(110)與第二透鏡(120)之屈折力，有助於像差修正與縮短全長。當限制式(6)時，使第二透鏡物側光學面(121)與第二透鏡像側光學面(122)之間的面型與曲 率變化不致於過大，減少製作的困難以節省成本。當限制式(7)時，使第二透鏡像側光學面(122)與第三透鏡物側光學面(131)之曲率半徑比值適當，有助於增加適當配置第二透鏡(120)與第三透鏡(130)的屈折力。當滿足式(8)或式(9)時，限制光線在介質中的行進長度(第二透鏡(120)在光軸上的厚度CT1)與空氣間行進長度(第二透鏡(120)與第三透鏡(130)的間距)，或限制光線在介質中的行進長度(第一透鏡(110)在光軸上的厚度CT1)與空氣間行進長度(第一透鏡(110)與第二透鏡(120)的間距)，將有助於成像的形成並可縮短光學透鏡組的全長。
本發明攝像用光學透鏡組將藉由以下具體實施例配合圖式予以詳細說明。
<第一實施例>
本發明第一實施例的光學系統示意圖請參閱第1A圖，第一實施例之像差曲線請參閱第1B圖。第一實施例之攝像用光學透鏡組主要由三片透鏡、光圈(101)、孔徑光闌(102)、紅外線濾除濾光片(161)及保護玻璃(162)所構成的光學透鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有負屈折力之第一透鏡(110)，在本實施例第一透鏡(110)為塑膠材質製造之透鏡，第一透鏡物側光學面(111)為凸面、第一透鏡像側光學面(112)為凹面，其第一透鏡物側光學面(111)及第一透鏡像側光學面(112)皆為非球面；一光圈(101)；一具正屈折力的第二透鏡(120)，為塑膠材質製造之透鏡，第二透鏡物側光學面(121)為凸面、第二透鏡像側光學面(122)為凸面，其第二透鏡物側光學面(121)及第二透鏡像側光學面(122)皆為非球面；一孔徑光闌(102)；一具正屈折力的第三透鏡 (130)，為塑膠材質製造之透鏡，其第三透鏡物側光學面(131)為凸面、其第三透鏡像側光學面(132)為凹面，第三透鏡物側光學面(131)與第三透鏡像側光學面(132)皆為非球面，第三透鏡物側光學面(131)與第三透鏡像側光學面(132)其中至少一光學面設有至少有一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)(161)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；一玻璃材質製成之保護玻璃(Cover Glass)(162)；經由該三片透鏡、光圈(101)、孔徑光闌(102)、紅外線濾除濾光片(161)及保護玻璃(162)在光軸上以第6圖(即表一)的間距之組合，可將被攝物在成像面(170)上成像；各透鏡使用的材料如第6圖(即表一)所示。
本實施例的光學數據如第6圖(即表一)所示，其中，第一透鏡物側光學面(111)、第一透鏡像側光學面(112)、第二透鏡物側光學面(121)、第二透鏡像側光學面(122)、第三透鏡物側光學面(131)與第三透鏡像側光學面(132)均使用式(14)之非球面方程式所構成，其非球面係數如第7圖(即表二)所示。
本第一實施例攝像用光學透鏡組中，整體攝像用光學透鏡組的焦距為f=1.12(毫米)、光圈值Fno=2.85、最大視角的一半為HFOV=68.5(度)。
參見表一，在本實施例中，攝像用光學透鏡組之第一透鏡(110)在光軸上的厚度CT1、第二透鏡(120)在光軸上的厚度CT2、在光軸上第一透鏡像側光學面(112)至第二透鏡物側光學面(121)的距離T12、在光軸上第二透鏡像側光學面(122)至第三透鏡物側光學面(131)的距離T23；光軸上光圈(101)至光學透鏡組之成像面(170) 的距離SL、光軸上第一透鏡物側光學面(111)至成像面(170)的距離TTL，其間的關係式如下：CT2/T23=4.41、CT1/T12=1.30、SL/TTL=0.84。
在本實施例中，本發明之攝像用光學透鏡組焦距f、第一透鏡(110)之焦距f1，第三透鏡(130)之焦距f3，第二透鏡(120)與第三透鏡(130)之組合焦距f23，其間的關係式如下：f/f1=-0.98、f/f3=0.74、f3/f23=1.90。
又在本實施例中，第二透鏡(120)之焦距f2，第一透鏡物側光學面(111)之曲率半徑R1、第二透鏡物側光學面(121)之曲率半徑R3、第二透鏡像側光學面(122)之曲率半徑R4、第三透鏡物側光學面(131)之曲率半徑R5其間的關係式如下：R4/f2=-0.98、R1/R3=0.76、(R3+R4)/(R3-R4)=0.03、R5/R4=-0.54；相關關係式數據請參見第16圖(即表十一)。
由第6圖(即表一)之光學數據及由第1B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之攝像用光學透鏡組之本實施例，在球差(longitudinal spherical aberration)、像散(astigmatic field curving)與歪曲(distortion)有良好的補償效果。
<第二實施例>
本發明第二實施例的光學系統示意圖請參閱第2A圖，第二實施例之像差曲線請參閱第2B圖。第二實施例之攝像用光學透鏡組主要由三片透鏡、光圈(201)、孔徑光闌(202)、紅外線濾除濾光片(261)及保護玻璃(262)所構成的光學透鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有負屈折力之第一透鏡(210)，在本實施 例第一透鏡(210)為塑膠材質製造之透鏡，第一透鏡物側光學面(211)為凸面、第一透鏡像側光學面(212)為凹面，其第一透鏡物側光學面(211)及第一透鏡像側光學面(212)皆為非球面；一光圈(201)；一具正屈折力的第二透鏡(220)，為塑膠材質製造之透鏡，第二透鏡物側光學面(221)為凸面、第二透鏡像側光學面(222)為凸面，其第二透鏡物側光學面(221)及第二透鏡像側光學面(222)皆為非球面；一孔徑光闌(202)；一具正屈折力的第三透鏡(230)，為塑膠材質製造之透鏡，其第三透鏡物側光學面(231)為凸面、其第三透鏡像側光學面(232)為凸面，第三透鏡物側光學面(231)與第三透鏡像側光學面(232)皆為非球面，第三透鏡物側光學面(231)與像側光學面(232)中至少一光學面設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(261)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；一玻璃材質製成之保護玻璃(262)；經由該三片透鏡、光圈(201)、孔徑光闌(202)、紅外線濾除濾光片(261)及保護玻璃(262)在光軸上以第8圖(即表三)的間距之組合，可將被攝物在成像面(270)上成像；各透鏡使用的材料如第8圖(即表三)所示。
本實施例的光學數據如第8圖(即表三)所示，其中，第一透鏡物側光學面(211)、第一透鏡像側光學面(212)、第二透鏡物側光學面(221)、第二透鏡像側光學面(222)、第三透鏡物側光學面(231)與第三透鏡像側光學面(232)均使用式(14)之非球面方程式所構成，其非球面係數如第9圖(即表四)所示。
本第二實施例攝像用光學透鏡組中，整體攝像用光學透鏡組的焦距為f=0.83(毫米)、光圈值Fno=2.70、最大視角的一半為HFOV =67.4(度)。
參見表三，在本實施例中，攝像用光學透鏡組之第一透鏡(210)在光軸上的厚度CT1、第二透鏡(220)在光軸上的厚度CT2、在光軸上第一透鏡像側光學面(212)至第二透鏡物側光學面(221)的距離T12、在光軸上第二透鏡像側光學面(222)至第三透鏡物側光學面(231)的距離T23；光軸上光圈(201)至光學透鏡組之成像面(270)的距離SL、光軸上第一透鏡物側光學面(211)至成像面(270)的距離TTL，其間的關係式如下：CT2/T23=7.73、CT1/T12=0.97、SL/TTL=0.83。
在本實施例中，本發明之攝像用光學透鏡組焦距f、第一透鏡(210)之焦距f1，第三透鏡(230)之焦距f3，第二透鏡(220)與第三透鏡(230)之組合焦距f23，其間的關係式如下：f/f1=-0.86、f/f3=0.95、f3/f23=1.19。
又在本實施例中，第二透鏡(220)之焦距f2，第一透鏡物側光學面(211)之曲率半徑R1、第二透鏡物側光學面(221)之曲率半徑R3、第二透鏡像側光學面(222)之曲率半徑R4、第三透鏡物側光學面(231)之曲率半徑R5其間的關係式如下：R4/f2=-1.06、R1/R3=0.31、(R3+R4)/(R3-R4)=-0.03、R5/R4=-0.19；相關關係式數據請參見第16圖(即表十一)。
由第8圖(即表三)之光學數據及由第2B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之攝像用光學透鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第三實施例>
本發明第三實施例的光學系統示意圖請參閱第3A圖，第三實施例之像差曲線請參閱第3B圖。第三實施例之攝像用光學透鏡組主要由三片透鏡、光圈(301)、孔徑光闌(302)、紅外線濾除濾光片(361)及保護玻璃(362)所構成的光學透鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有負屈折力之第一透鏡(310)，在本實施例第一透鏡(310)為塑膠材質製造之透鏡，第一透鏡物側光學面(311)為凸面、第一透鏡像側光學面(312)為凹面，其第一透鏡物側光學面(311)及第一透鏡像側光學面(312)皆為非球面；一光圈(301)；一具正屈折力的第二透鏡(320)，為塑膠材質製造之透鏡，第二透鏡物側光學面(321)為凸面、第二透鏡像側光學面(322)為凸面，其第二透鏡物側光學面(321)及第二透鏡像側光學面(322)皆為非球面；一孔徑光闌(302)；一具正屈折力的第三透鏡(330)，為塑膠材質製造之透鏡，其第三透鏡物側光學面(331)為凸面、其第三透鏡像側光學面(332)為凸面，其第三透鏡物側光學面(331)及第三透鏡像側光學面(332)皆為非球面，第三透鏡物側光學面(331)與像側光學面(332)中至少一光學面設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(361)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；一玻璃材質製成之保護玻璃(362)；經由該三片透鏡、光圈(301)、孔徑光闌(302)、紅外線濾除濾光片(361)及保護玻璃(362)在光軸上以第10圖(即表五)的間距之組合，可將被攝物在成像面(370)上成像；各透鏡使用的材料如第10圖(即表五)所示。
本實施例的光學數據如第10圖(即表五)所示，其中，第一透鏡物側光學面(311)、第一透鏡像側光學面(312)、第二透鏡物側光 學面(321)、第二透鏡像側光學面(322)、第三透鏡物側光學面(331)與第三透鏡像側光學面(332)均使用式(14)之非球面方程式所構成，其非球面係數如第11圖(即表六)所示。
本第三實施例攝像用光學透鏡組中，整體攝像用光學透鏡組的焦距為f=1.05(毫米)、光圈值Fno=2.60、最大視角的一半為HFOV=68.0(度)。
參見表五，在本實施例中，攝像用光學透鏡組之第一透鏡(310)在光軸上的厚度CT1、第二透鏡(320)在光軸上的厚度CT2、在光軸上第一透鏡像側光學面(312)至第二透鏡物側光學面(321)的距離T12、在光軸上第二透鏡像側光學面(322)至第三透鏡物側光學面(331)的距離T23；光軸上光圈(301)至光學透鏡組之成像面(370)的距離SL、光軸上第一透鏡物側光學面(311)至成像面(370)的距離TTL，其間的關係式如下：CT2/T23=8.45、CT1/T12=0.93、SL/TTL=0.82。
在本實施例中，本發明之攝像用光學透鏡組焦距f、第一透鏡(310)之焦距f1，第三透鏡(330)之焦距f3，第二透鏡(320)與第三透鏡(330)之組合焦距f23，其間的關係式如下：f/f1=-0.72、f/f3=0.71、f3/f23=1.85。
又在本實施例中，第二透鏡(320)之焦距f2，第一透鏡物側光學面(311)之曲率半徑R1、第二透鏡物側光學面(321)之曲率半徑R3、第二透鏡像側光學面(322)之曲率半徑R4、第三透鏡物側光學面(331)之曲率半徑R5其間的關係式如下：R4/f2=-0.66、R1/R3=0.16、(R3+R4)/(R3-R4)=0.58、R5/R4=-0.87；相關關係式數據 請參見第16圖(即表十一)。
由第10圖(即表五)之光學數據及由第3B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之攝像用光學透鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第四實施例>
本發明第四實施例的光學系統示意圖請參閱第4A圖，第四實施例之像差曲線請參閱第4B圖。第四實施例之攝像用光學透鏡組主要由三片透鏡、光圈(401)、孔徑光闌(402)、紅外線濾除濾光片(461)及保護玻璃(462)所構成的光學透鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有負屈折力之第一透鏡(410)，在本實施例第一透鏡(410)為塑膠材質製造之透鏡，第一透鏡物側光學面(411)為凸面、第一透鏡像側光學面(412)為凹面，其第一透鏡物側光學面(411)及第一透鏡像側光學面(412)皆為非球面；一光圈(401)；一具正屈折力的第二透鏡(420)，為塑膠材質製造之透鏡，第二透鏡物側光學面(421)為凸面、第二透鏡像側光學面(422)為凸面，其第二透鏡物側光學面(421)及第二透鏡像側光學面(422)皆為非球面；一孔徑光闌(402)；一具正屈折力的第三透鏡(430)，為塑膠材質製造之透鏡，其第三透鏡物側光學面(431)為凸面、其第三透鏡像側光學面(432)為凸面，第三透鏡物側光學面(431)與第三透鏡像側光學面(432)皆為非球面，第三透鏡物側光學面(431)與像側光學面(432)中至少一光學面設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(461)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；一玻璃材質製成之保護玻璃(462)；經由該三片透鏡、光圈(401)、孔徑光闌(402)、紅外線濾除濾 光片(461)及保護玻璃(462)在光軸上以第12圖(即表七)的間距之組合，可將被攝物在成像面(470)上成像；各透鏡使用的材料如第12圖(即表七)所示。
本實施例的光學數據如第12圖(即表七)所示，其中，第一透鏡物側光學面(411)、第一透鏡像側光學面(412)、第二透鏡物側光學面(421)、第二透鏡像側光學面(422)、第三透鏡物側光學面(431)與第三透鏡像側光學面(432)均使用式(14)之非球面方程式所構成，其非球面係數如第13圖(即表八)所示。
本第四實施例攝像用光學透鏡組中，整體攝像用光學透鏡組的焦距為f=0.84(毫米)、光圈值Fno=2.65、最大視角的一半為HFOV=70.2(度)。
參見表七，在本實施例中，攝像用光學透鏡組之第一透鏡(410)在光軸上的厚度CT1、第二透鏡(420)在光軸上的厚度CT2、在光軸上第一透鏡像側光學面(412)至第二透鏡物側光學面(421)的距離T12、在光軸上第二透鏡像側光學面(422)至第三透鏡物側光學面(431)的距離T23；光軸上光圈(401)至光學透鏡組之成像面(470)的距離SL、光軸上第一透鏡物側光學面(411)至成像面(470)的距離TTL，其間的關係式如下：CT2/T23=7.53、CT1/T12=1.51、SL/TTL=0.85。
在本實施例中，本發明之攝像用光學透鏡組焦距f、第一透鏡(410)之焦距f1，第三透鏡(430)之焦距f3，第二透鏡(420)與第三透鏡(430)之組合焦距f23，其間的關係式如下：f/f1=-0.97、f/f3=0.84、f3/f23=1.42。
又在本實施例中，第二透鏡(420)之焦距f2，第一透鏡物側光學面(411)之曲率半徑R1、第二透鏡物側光學面(421)之曲率半徑R3、第二透鏡像側光學面(422)之曲率半徑R4、第三透鏡物側光學面(431)之曲率半徑R5其間的關係式如下：R4/f2=-0.63、R1/R3=0.31、(R3+R4)/(R3-R4)=0.62、R5/R4=-0.51；相關關係式數據請參見第16圖(即表十一)。
由第12圖(即表七)之光學數據及由第4B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之攝像用光學透鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
<第五實施例>
本發明第五實施例的光學系統示意圖請參閱第5A圖，第五實施例之像差曲線請參閱第5B圖。第五實施例之攝像用光學透鏡組主要由三片透鏡、光圈(501)、孔徑光闌(502)、紅外線濾除濾光片(561)及保護玻璃(562)所構成的光學透鏡組；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具有負屈折力之第一透鏡(510)，在本實施例第一透鏡(510)為塑膠材質製造之透鏡，第一透鏡物側光學面(511)為凸面、第一透鏡像側光學面(512)為凹面，其第一透鏡物側光學面(511)及第一透鏡像側光學面(512)皆為非球面；一光圈(501)；一具正屈折力的第二透鏡(520)，為塑膠材質製造之透鏡，第二透鏡物側光學面(521)為凸面、第二透鏡像側光學面(522)為凸面，其第二透鏡物側光學面(521)及第二透鏡像側光學面(522)皆為非球面；一孔徑光闌(502)；一具正屈折力的第三透鏡(530)，為塑膠材質製造之透鏡，其第三透鏡物側光學面(531)為凸面、其第三透鏡像側光學面(532)為凹面，第三透鏡物側光學 面(531)與第三透鏡像側光學面(532)皆為非球面，第三透鏡物側光學面(531)與像側光學面(532)中至少一光學面設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(561)，為平板玻璃用以調整成像的光線波長區段；一玻璃材質製成之保護玻璃(562)；經由該三片透鏡、光圈(501)、孔徑光闌(502)、紅外線濾除濾光片(561)及保護玻璃(562)在光軸上以第14圖(即表九)的間距之組合，可將被攝物在成像面(570)上成像；各透鏡使用的材料如第14圖(即表九)所示。
本實施例的光學數據如第14圖(即表九)所示，其中，第一透鏡物側光學面(511)、第一透鏡像側光學面(512)、第二透鏡物側光學面(521)、第二透鏡像側光學面(522)、第三透鏡物側光學面(531)與第三透鏡像側光學面(532)均使用式(14)之非球面方程式所構成，其非球面係數如第15圖(即表十)所示。
本第五實施例攝像用光學透鏡組中，整體攝像用光學透鏡組的焦距為f=0.93(毫米)、光圈值Fno=2.60、最大視角的一半為HFOV=68.2(度)。
參見表九，在本實施例中，攝像用光學透鏡組之第一透鏡(510)在光軸上的厚度CT1、第二透鏡(520)在光軸上的厚度CT2、在光軸上第一透鏡像側光學面(512)至第二透鏡物側光學面(521)的距離T12、在光軸上第二透鏡像側光學面(522)至第三透鏡物側光學面(531)的距離T23；光軸上光圈(501)至光學透鏡組之成像面(570)的距離SL、光軸上第一透鏡物側光學面(511)至成像面(570)的距離TTL，其間的關係式如下：CT2/T23=4.33、CT1/T12=1.40、SL/TTL=0.85。
在本實施例中，本發明之攝像用光學透鏡組焦距f、第一透鏡(510)之焦距f1，第三透鏡(530)之焦距f3，第二透鏡(520)與第三透鏡(530)之組合焦距f23，其間的關係式如下：f/f1=-0.93、f/f3=0.76、f3/f23=1.71。
又在本實施例中，第二透鏡(520)之焦距f2，第一透鏡物側光學面(511)之曲率半徑R1、第二透鏡物側光學面(521)之曲率半徑R3、第二透鏡像側光學面(522)之曲率半徑R4、第三透鏡物側光學面(531)之曲率半徑R5其間的關係式如下：R4/f2=-0.62、R1/R3=0.39、(R3+R4)/(R3-R4)=0.65、R5/R4=-0.59；相關關係式數據請參見第16圖(即表十一)。
由第14圖(即表九)之光學數據及由第5B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之攝像用光學透鏡組之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。
本發明攝像用光學透鏡組中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該攝像用光學透鏡組屈折力配置的自由度，若透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。此外，可於透鏡光學面上設置非球面，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攝像用光學透鏡組的總長度。
本發明攝像用光學透鏡組中，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。
本發明攝像用光學透鏡組中，設置有至少一孔徑光闌，如耀光光 闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
表一至表十(分別對應第6圖至第15圖)所示為本發明攝像用光學透鏡組實施例的不同數值變化表，然本發明各個實施例的數值變化皆屬具體實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇，故以上的說明所描述及圖式中所說明僅做為例示性，非用以限制本發明的申請專利範園。
101‧‧‧光圈
102‧‧‧孔徑光闌
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧第一透鏡物側光學面
112‧‧‧第一透鏡像側光學面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧第二透鏡物側光學面
122‧‧‧第二透鏡像側光學面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧第三透鏡物側光學面
132‧‧‧第三透鏡像側光學面
161‧‧‧紅外線濾除濾光片
162‧‧‧保護玻璃
170‧‧‧成像面

Claims (16)

  1. 一種攝像用光學透鏡組，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：一具有負屈折力的第一透鏡，其第一透鏡物側光學面為凸面、其第一透鏡像側光學面為凹面；一具正屈折力的第二透鏡，其第二透鏡物側光學面為凸面、其第二透鏡像側光學面為凸面；以及一具正屈折力的第三透鏡，其第三透鏡物側光學面為凸面，其第三透鏡物側光學面與其第三透鏡像側光學面，至少有一光學面為非球面且至少有一光學面設置至少一個反曲點；其中，攝像用光學透鏡組另包含一光圈；其中，該第一透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R1，該第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，該光圈至該攝像用光學透鏡組之一成像面，於光軸上的距離為SL，該第一透鏡物側光學面至該成像面於光軸上的距離為TTL，該攝像用光學透鏡組之焦距為f，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，係滿足下列關係式：-1.8<R4/f2<-0.3 0.0<R1/R3<0.9 0.8<SL/TTL<1.0 0.45<f/f3<1.2。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第三透鏡係由塑膠材料所製成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該攝像用光學透鏡組之焦距為f，該第一透鏡之焦距為f1，滿足下列關係式：-1.2<f/f1<-0.5。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：-0.5<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，該第三透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R5，係滿足下列關係式：-1.0<R5/R4<-0.3。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡在光軸上的厚度為CT2，在光軸上該第二透鏡像側光學面至該第三透鏡物側光學面的距離為T23，係滿足下列關係式：3.3<CT2/T23<9.0。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第一透鏡在光軸上的厚度為CT1，在光軸上該第一透鏡像側光學面至該第二透鏡物側光學面的距離為T12，係滿足下列關係式：0.7<CT1/T12<1.8。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之攝像用光學透鏡組，其中，最大場視角的一半為HFOV(度)，係滿足下列關係式：60<HFOV<75。
  9. 一種攝像用光學透鏡組，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：一具有負屈折力的第一透鏡，其第一透鏡物側光學面為凸面、其第一透鏡像側光學面為凹面；一具正屈折力的第二透鏡，其第二透鏡物側光學面為凸面、其第二透鏡像側光學面為凸面；以及一具正屈折力的第三透鏡，其第三透鏡物側光學面為凸面，其第三透鏡物側光學面與其第三透鏡像側光學面，至少有一光學面為非球面且至少有一光學面設置至少一個反曲點；其中，攝像用光學透鏡組另包含一光圈；其中，該第三透鏡之焦距為f3，該第二透鏡與該第三透鏡之組合焦距為f23，該第一透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R1，該第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3，該光圈至該攝像用光學透鏡組之一成像面於光軸上的距離為SL，該第一透鏡物側光學面至該成像面於光軸上的距離為TTL，該攝像用光學透鏡組之焦距為f，係滿足下列關係式：0.9<f3/f23<3.0 0.0<R1/R3<0.9 0.8<SL/TTL<1.0 0.45<f/f3<1.2。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡物側光學面與該第二透鏡像側光學面，至少有一光學面為非球面；該第二透鏡與該第三透鏡均由塑膠材料所製成。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡在光軸上的厚度為CT2，在光軸上該第二透鏡像側光學面至 該第三透鏡物側光學面的距離為T23，係滿足下列關係式：3.3<CT2/T23<9.0。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之攝像用光學透鏡組，其中，最大場視角的一半為HFOV，係滿足下列關係式：60<HFOV<75(度)。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第一透鏡在光軸上的厚度為CT1，在光軸上該第一透鏡像側光學面至該第二透鏡物側光學面的距離為T12，係滿足下列關係式：0.7<CT1/T12<1.8。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，該第二透鏡之焦距為f2，係滿足下列關係式：-1.1<R4/f2<-0.4。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：-0.5<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之攝像用光學透鏡組，其中，該第二透鏡像側光學面在近軸上的曲率半徑為R4，該第三透鏡物側光學面在近軸上的曲率半徑為R5，係滿足下列關係式：-1.0<R5/R4<-0.3。
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