TWI461729B - 結像系統 - Google Patents

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TWI461729B
TWI461729B TW102109937A TW102109937A TWI461729B TW I461729 B TWI461729 B TW I461729B TW 102109937 A TW102109937 A TW 102109937A TW 102109937 A TW102109937 A TW 102109937A TW I461729 B TWI461729 B TW I461729B
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Wei Yu Chen
Tsung Han Tsai
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Largan Precision Co Ltd
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    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
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Description

結像系統
本發明係關於一種結像系統，特別是一種應用於電子產品上的小型化結像系統。
近年來，隨著小型化攝影鏡頭的蓬勃發展，微型取像模組的需求日漸提高，而一般攝影鏡頭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，再加上現今電子產品以功能佳且輕薄短小的外型為發展趨勢，因此，具備良好成像品質的小型化攝影鏡頭儼然成為目前市場上的主流。
傳統搭載於可攜式電子產品上的小型化光學鏡頭，多採用三片式透鏡系統為主，如美國專利第8,081,393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，使得光學鏡頭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光學鏡頭。此外，美國專利第8,089,704號揭露一種具有四片透鏡的鏡頭，其鏡片間的間隔距離過大與配置比例不佳，使得鏡頭存在有小型化受限的問題，且其鏡片面形變化過於明顯，易有成型不良的缺陷。
本發明提供一種結像系統，其第三透鏡物側表面與像側表面於近光軸處皆為凸面，並調整與縮短各透鏡間的間隔距離，可有利於縮短光學總長度，且有助於改善鏡片太彎時所產生的成型不良問題，進而提高良率。
本發明提供一種結像系統，由物側至像側依序包含第一透 鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡。第一透鏡具正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面。第二透鏡具負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面。第三透鏡具正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，其像側表面於近光軸處為凸面。第四透鏡具負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其物側表面及像側表面皆為非球面，其像側表面由近光軸處至周邊處存在凹轉凸的變化。結像系統中具屈折力的透鏡為四片。其中，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，其滿足下列條件：0.5<CT3/CT2<1.7；0<(T23+T34)/T12<1.0；以及0<R4/R5。
當R4/R5滿足上述條件時，有利於修正結像系統的像差與球差。
100、200、300、400、500、600、700、800、900‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610、710、810、910‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811、911‧‧‧物側表面
112、212、312、412、512、612、712、812、912‧‧‧像側表面
120、220、320、420、520、620、720、820、920‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821、921‧‧‧物側表面
122、222、322、422、522、622、722、822、922‧‧‧像側表面
130、230、330、430、530、630、730、830、930‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831、931‧‧‧物側表面
132、232、332、432、532、632、732、832、932‧‧‧像側表面
140、240、340、440、540、640、740、840、940‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841、941‧‧‧物側表面
142、242、342、442、542、642、742、842、942‧‧‧像側表面
150、250、450、550、650、750、850、950‧‧‧紅外線濾除濾光片
160、260、360、460、560、660、760、860、960‧‧‧成像面
CT2‧‧‧第二透鏡於光軸上的厚度
CT3‧‧‧第三透鏡於光軸上的厚度
f‧‧‧結像系統的焦距
f1‧‧‧第一透鏡的焦距
f2‧‧‧第二透鏡的焦距
f3‧‧‧第三透鏡的焦距
f4‧‧‧第四透鏡的焦距
Fno‧‧‧結像系統的光圈值
HFOV‧‧‧結像系統的最大視角一半
R3‧‧‧第二透鏡物側表面的曲率半徑
R4‧‧‧第二透鏡像側表面的曲率半徑
R5‧‧‧第三透鏡物側表面的曲率半徑
R6‧‧‧第三透鏡像側表面的曲率半徑
SAG21‧‧‧第二透鏡物側表面在光軸上的交點至第二透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離
SAG22‧‧‧第二透鏡像側表面在光軸上的交點至第二透鏡像側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離
SAG31‧‧‧第三透鏡物側表面在光軸上的交點至第三透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離
SD32‧‧‧第三透鏡像側表面的最大有效徑位置與光軸的垂直距離(即第三透鏡像側表面的最大有效半徑)
T12‧‧‧第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離
T23‧‧‧第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離
T34‧‧‧第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離
Td‧‧‧第一透鏡物側表面至第四透鏡像側表面於光軸上的距離
V2‧‧‧第二透鏡的色散係數
V4‧‧‧第四透鏡的色散係數
第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種結像系統的示意圖。
第2圖由左至右依序為第一實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種結像系統的示意圖。
第4圖由左至右依序為第二實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種結像系統的示意圖。
第6圖由左至右依序為第三實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第7圖繪示依照本發明第四實施例的一種結像系統的示意圖。
第8圖由左至右依序為第四實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種結像系統的示意圖。
第10圖由左至右依序為第五實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種結像系統的示意圖。
第12圖由左至右依序為第六實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種結像系統的示意圖。
第14圖由左至右依序為第七實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第15圖繪示依照本發明第八實施例的一種結像系統的示意圖。
第16圖由左至右依序為第八實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種結像系統的示意圖。
第18圖由左至右依序為第九實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。
本發明提供一種結像系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡具正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面。藉此可提供結像系統所需的正屈折力，並可有效加強縮短結像系統的光學總長度。
第二透鏡具負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面。藉此可有效對具正屈折力的第一透鏡所產生的像差做補正。當第二透鏡像側表面由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化時，可有效修正離軸視場的像差。
第三透鏡具正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，其像側表面於近光軸處為凸面。藉此可有效分配結像系統的正屈折力，以降低結像系統的敏感度。當第三透鏡物側表面與像側表面中至少一表面由近光 軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化時，可有效地壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，使感光元件的響應效率提升，進而增加成像品質。
第四透鏡具負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其物側表面及像側表面皆為非球面，其像側表面由近光軸處至周邊處存在凹轉凸的變化。藉此可有效修正高階像差，並使結像系統的主點(Principal Point)遠離成像面，有利於縮短光學總長度以促進鏡頭的小型化。此外，更可有效地壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，且進一步修正離軸視場的像差。
第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，其滿足下列條件式：0.5<CT3/CT2<1.7。較佳地，可滿足下列條件：0.8<CT3/CT2<1.5。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：0<(T23+T34)/T12<1.0。較佳地，可滿足下列條件：0.1<(T23+T34)/T12<0.8。
第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，其滿足下列條件式：0<R4/R5。藉此，有利於修正結像系統的像差與球差。
第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-1.0<(R3+R4)/(R3-R4)<0.5。藉此，可有效修正像差。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：0.1<(T23+T34)/CT3<0.5。藉此，有利於結像系統的組裝及維持適當的光學總長度。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡物側表面在光軸上的交點至第三透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG31(當水平位移距離朝物側方向時為負值，當其朝像側方向時為正值)，其滿足下列條件：-0.4<SAG31/CT3<0。藉此，可有利於透鏡的製作與成型， 更可使得結像系統的配置可更為緊密。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡像側表面的最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD32，其滿足下列條件：0.2<CT3/SD32<0.8。藉此，可有效地壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，並有利於透鏡的製作與成型。
第三透鏡的焦距為f3，第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：-1.50<f3/f4<-0.42。藉此，可有效減少球差與像差的產生。
第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，第三透鏡的焦距為f3，第四透鏡的焦距為f4，，其滿足下列條件：0.45<| f3/f1 |<1.0；0.45<| f3/f2 |<1.0；以及0.45<| f3/f4 |<1.0。藉此，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡的屈折力配置更為平衡，可有利於降低結像系統的敏感度，且可有效修正像差與球差。
第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：0.1<(R5+R6)/(R5-R6)<0.95。藉此，有利於球差的修正。
第二透鏡的色散係數為V2，第四透鏡的色散係數為V4，其滿足下列條件：1.5<V4/V2<3.5。藉此，可有利於修正色差。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，其滿足下列條件：0.10mm<CT3<0.50mm。藉此，可有利於鏡片的成型與製作，以提升製造良率。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，結像系統的焦距為f，其滿足下列條件：0.08<T12/f<0.20。藉此，有利於結像系統的組裝，並可促進其小型化。
第一透鏡物側表面至第四透鏡像側表面於光軸上的距離為Td，其滿足下列條件：0.80mm<Td<1.90mm。藉此，有利於縮短結像系統的總長度，以維持其小型化。
第二透鏡物側表面在光軸上的交點至第二透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG21(當水平位移距離朝物側方向時為負值，當其朝像側方向時為正值)，第二透鏡像側表面在光軸上的交點至第二透鏡像側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為 SAG22(當水平位移距離朝物側方向時為負值，當其朝像側方向時為正值)，其滿足下列條件：0.1<SAG22/SAG21<0.7。藉此，可使第二透鏡的形狀不會太過彎曲，除有利於透鏡的製作與成型外，更可使結像系統的配置更為緊密。
本發明結像系統中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡的材質為玻璃，可以增加結像系統屈折力配置的自由度。另當透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。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，進而縮減所需使用透鏡的數目，因此可以有效降低本發明結像系統的總長度。
本發明結像系統中，可設置有至少一光闌，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，該光闌的種類如耀光光闌(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。
本發明所揭露之結像系統中，光圈可設置於被攝物與第一透鏡間(即為前置光圈)或是第一透鏡與成像面間(即為中置光圈)。光圈若為前置光圈，可使結像系統的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(Telecentric)效果，可增加感光元件接收影像的效率；若為中置光圈，係有助於擴大結像系統的視場角，使結像系統具有廣角鏡頭的優勢。
本發明所揭露之結像系統兼具優良像差修正與良好成像品質的特色可多方面應用於3D(三維)影像擷取、數位相機、行動裝置與數位平板等電子影像系統中。
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圖及第2圖，其中第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種結像系統的示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第1圖可知，結像系統由物側至像 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-Cut Filter)150以及成像面160。
第一透鏡110具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面111於近光軸處為凸面，其像側表面112於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡120具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面121於近光軸處為凹面，其像側表面122於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面122由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡130具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面131於近光軸處為凸面，其像側表面132於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面131由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面132由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡140具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面141於近光軸處為凸面，其像側表面142於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面142由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片150的材質為玻璃，其設置於第四透鏡140及成像面160之間，並不影響結像系統的焦距。
上述各透鏡的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，其與相切於非球面光軸上交點的切面的相對距離；Y：非球面曲線上的點與光軸的垂直距離；R：曲率半徑；k：錐面係數；以及Ai：第i階非球面係數。
第一實施例的結像系統中，結像系統的焦距為f，結像系統的光圈值(F-number)為Fno，結像系統中最大視角的一半為HFOV，其數值如 下：f=1.48mm；Fno=2.43；以及HFOV=34.9度。
第一實施例的結像系統中，第二透鏡的色散係數為V2，第四透鏡的色散係數為V4，其滿足下列條件：V4/V2=2.40。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，結像系統的焦距為f，其滿足下列條件：T12/f=0.11。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：(T23+T34)/T12=0.51。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，其滿足下列條件：CT3=0.238mm。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：(T23+T34)/CT3=0.35。
第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，其滿足下列條件式：CT3/CT2=1.25。
第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：(R3+R4)/(R3-R4)=-0.65。
第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，其滿足下列條件式：R4/R5=1.21。
第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：(R5+R6)/(R5-R6)=0.73。
第三透鏡的焦距為f3，第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：f3/f4=-0.68。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡物側表面在光軸上的交點至第三透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG31(當水平位移距離朝物側方向時為負值，當其朝像側方向時為正值)，其滿足下列條件：SAG31/CT3=-0.13。
第二透鏡物側表面在光軸上的交點至第二透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG21(當水平位移距離朝物側 方向時為負值，當其朝像側方向時為正值)，第二透鏡像側表面在光軸上的交點至第二透鏡像側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG22(當水平位移距離朝物側方向時為負值，當其朝像側方向時為正值)，其滿足下列條件：SAG22/SAG21=0.43。
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡像側表面的最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD32，其滿足下列條件：CT3/SD32=0.41。
第一透鏡物側表面至第四透鏡像側表面於光軸上的距離為Td，其滿足下列條件：Td=1.202mm。
第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，第三透鏡的焦距為f3，第四透鏡的焦距為f4，，其滿足下列條件：| f3/f1 |=0.89；| f3/f2 |=0.78；以及| f3/f4 |=0.68。
配合參照下列表一以及表二。
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到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到A16則表示各表面第1到16階非球面係數。此外，以下各實施例表格乃對應各實施例的示意圖與像差曲線圖，表格中數據的定義皆與第一實施例的表一及表二的定義相同，在此不加以贅述。
<第二實施例>
請參照第3圖及第4圖，其中第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種結像系統的示意圖，第4圖由左至右依序為第二實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第3圖可知，結像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250以及成像面260。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡210具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面211於近光軸處為凸面，其像側表面212於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡220具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面221於近光軸處為凹面，其像側表面222於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面222由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡230具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面231於近光軸處為凸面，其像側表面232於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面231由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面232由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡240具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面241於近光軸處為凸面，其像側表面242於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面242由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片250的材質為玻璃，其設置於第四透鏡240及成像面260之間，並不影響結像系統的焦距。
請配合參照下列表三以及表四。
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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<第三實施例>
請參照第5圖及第6圖，其中第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種結像系統的示意圖，第6圖由左至右依序為第三實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第5圖可知，結像系統由物側至像側依序包含光圈300、第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340以及成像面360。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡310具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面311於近光軸處為凸面，其像側表面312於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡320具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面321於近光軸處為凹面，其像側表面322於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面322由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡330具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面331於近光軸處為凸面，其像側表面332於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面331由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面332由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡340具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面341於近光軸處為凸面，其像側表面342於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面342由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
請配合參照下列表五以及表六。
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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<第四實施例>
請參照第7圖及第8圖，其中第7圖繪示依照本發明第四實 施例的一種結像系統的示意圖，第8圖由左至右依序為第四實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第7圖可知，結像系統由物側至像側依序包含光圈400、第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440、紅外線濾除濾光片450以及成像面460。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡410具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面411於近光軸處為凸面，其像側表面412於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡420具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面421於近光軸處為凹面，其像側表面422於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面422由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡430具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面431於近光軸處為凸面，其像側表面432於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面431由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面432由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡440具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面441於近光軸處為凸面，其像側表面442於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面442由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片450的材質為玻璃，其設置於第四透鏡440及成像面460之間，並不影響結像系統的焦距。
請配合參照下列表七以及表八。
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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<第五實施例>
請參照第9圖及第10圖，其中第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種結像系統的示意圖，第10圖由左至右依序為第五實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第9圖可知，結像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550以及成像面560。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡510具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面511於近光軸處為凸面，其像側表面512於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡520具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面521於近光軸處為凹面，其像側表面522於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面522由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡530具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面531於近光軸處為凸面，其像側表面532於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面531由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面532由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡540具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面541於近光軸處為凸面，其像側表面542於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面542由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片550的材質為玻璃，其設置於第四透鏡540及成像面560之間，並不影響結像系統的焦距。
請配合參照下列表九以及表十。
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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<第六實施例>
請參照第11圖及第12圖，其中第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種結像系統的示意圖，第12圖由左至右依序為第六實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第11圖可知，結像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650以及成像面660。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡610具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面 611於近光軸處為凸面，其像側表面612於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡620具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面621於近光軸處為凹面，其像側表面622於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面622由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡630具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面631於近光軸處為凸面，其像側表面632於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面631由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面632由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡640具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面641於近光軸處為凹面，其像側表面642於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面642由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片650的材質為玻璃，其設置於第四透鏡640及成像面660之間，並不影響結像系統的焦距。
請配合參照下列表十一以及表十二。
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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<第七實施例>
請參照第13圖及第14圖，其中第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種結像系統的示意圖，第14圖由左至右依序為第七實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第13圖可知，結像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750以及成像面760。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡710具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面711於近光軸處為凸面，其像側表面712於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡720具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面 721於近光軸處為凹面，其像側表面722於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面722由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡730具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面731於近光軸處為凸面，其像側表面732於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面731由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面732由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡740具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面741於近光軸處為凸面，其像側表面742於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面742由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片750的材質為玻璃，其設置於第四透鏡740及成像面760之間，並不影響結像系統的焦距。
請配合參照下列表十三以及表十四。
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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<第八實施例>
請參照第15圖及第16圖，其中第16圖繪示依照本發明第八實施例的一種結像系統的示意圖，第15圖由左至右依序為第八實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第15圖可知，結像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850以及成像面860。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡810具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面811於近光軸處為凸面，其像側表面812於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡820具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面821於近光軸處為凹面，其像側表面822於近光軸處為凹面，其兩表面皆為 非球面，其像側表面822由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡830具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面831於近光軸處為凸面，其像側表面832於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面831由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面832由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡840具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面841於近光軸處為凸面，其像側表面842於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面842由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片850的材質為塑膠，其設置於第四透鏡840及成像面860之間，並不影響結像系統的焦距。
請配合參照下列表十五以及表十六。
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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<第九實施例>
請參照第17圖及第18圖，其中第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種結像系統的示意圖，第18圖由左至右依序為第九實施例的結像系統的球差、像散以及畸變曲線圖。由第17圖可知，結像系統由物側至像側依序包含光圈900、第一透鏡910、第二透鏡920、第三透鏡930、第四透鏡940、紅外線濾除濾光片950以及成像面960。其中，結像系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡910具有正屈折力，且為玻璃材質，其物側表面911於近光軸處為凸面，其像側表面912於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡920具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面921於近光軸處為凹面，其像側表面922於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面922由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
第三透鏡930具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面931於近光軸處為凸面，其像側表面932於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面931由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化，其像側表面932由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
第四透鏡940具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面941於近光軸處為凸面，其像側表面942於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面942由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
紅外線濾除濾光片950的材質為玻璃，其設置於第四透鏡940及成像面960之間，並不影響結像系統的焦距。
請配合參照下列表十七以及表十八。
第九實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
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‧‧‧紅外線濾除濾光片
160‧‧‧成像面

Claims (18)

  1. 一種結像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面；一第三透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，其像側表面於近光軸處為凸面；以及一第四透鏡，具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其物側表面與像側表面皆為非球面，其像側表面由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，該結像系統中具屈折力的透鏡為四片；其中，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，該第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，該第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，其滿足下列條件：0.5<CT3/CT2<1.7；0<(T23+T34)/T12<1.0；以及0<R4/R5。
  2. 如請求項1所述之結像系統，其中該第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-1.0<(R3+R4)/(R3-R4)<0.5。
  3. 如請求項2所述之結像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：0.1<(T23+T34)/T12<0.8。
  4. 如請求項2所述之結像系統，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：0.1<(T23+T34)/CT3<0.5。
  5. 如請求項2所述之結像系統，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第三透鏡物側表面在光軸上的交點至該第三透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG31，其滿足下列條件：-0.4<SAG31/CT3<0。
  6. 如請求項2所述之結像系統，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，第三透鏡像側表面的最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD32，其滿足下列條件：0.2<CT3/SD32<0.8。
  7. 如請求項2所述之結像系統，其中該結像系統另包含一光圈，該光圈設置於該第一透鏡與一被攝物之間。
  8. 如請求項7所述之結像系統，其中該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：-1.50<f3/f4<-0.42。
  9. 如請求項7所述之結像系統，其中該第三透鏡物側表面與該第三透鏡像側表面皆為非球面，該第三透鏡物側表面與像側表面中至少一表面由近光軸處至周邊處存在凸面轉凹面的變化。
  10. 如請求項9所述之結像系統，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：0.45<| f3/f1 |<1.0；0.45<| f3/f2 |<1.0；以及0.45<| f3/f4 |<1.0。
  11. 如請求項1所述之結像系統，其中該第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，該第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：0.1<(R5+R6)/(R5-R6)<0.95。
  12. 如請求項11所述之結像系統，其中該第二透鏡的色散係數為V2，該第四透鏡的色散係數為V4，其滿足下列條件：1.5<V4/V2<3.5。
  13. 如請求項11所述之結像系統，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，其滿足下列條件： 0.10mm<CT3<0.50mm。
  14. 如請求項11所述之結像系統，其中該第二透鏡像側表面由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化。
  15. 如請求項1所述之結像系統，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，其滿足下列條件：0.8<CT3/CT2<1.5。
  16. 如請求項15所述之結像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該結像系統的焦距為f，其滿足下列條件：0.08<T12/f<0.20。
  17. 如請求項15所述之結像系統，其中該第一透鏡物側表面至該第四透鏡像側表面於光軸上的距離為Td，其滿足下列條件：0.80mm<Td<1.90mm。
  18. 如請求項2所述之結像系統，其中該第二透鏡物側表面在光軸上的交點至該第二透鏡物側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG21，該第二透鏡像側表面在光軸上的交點至該第二透鏡像側表面的最大有效徑位置於光軸上的水平位移距離為SAG22，其滿足下列條件：0.1<SAG22/SAG21<0.7。
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