TWI564612B - 攝影用光學系統、取像裝置及電子裝置 - Google Patents

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TWI564612B
TWI564612B TW104131748A TW104131748A TWI564612B TW I564612 B TWI564612 B TW I564612B TW 104131748 A TW104131748 A TW 104131748A TW 104131748 A TW104131748 A TW 104131748A TW I564612 B TWI564612 B TW I564612B
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Description

攝影用光學系統、取像裝置及電子裝置
本發明係關於一種攝影用光學系統和取像裝置，特別是關於一種可應用於電子裝置的攝影用光學系統和取像裝置。
隨著個人電子產品逐漸輕薄化，電子產品內部各零組件被要求具有更小的尺寸。攝影用光學系統的尺寸於市場趨勢下面臨必須小型化的要求。除尺寸小型化的要求外，因為半導體製程技術的進步使得感光元件的畫素面積縮小，成像鏡片同步逐漸往高畫素領域發展。同時，興起的智慧型手機與平板電腦等電子裝置也提升高品質微型攝影用光學系統的需求。
習用四片式光學系統通常配置像側面為凹面的第四透鏡。該結構配置雖然有助於減少後焦距，卻不易於壓制光線入射感光元件上的角度。此外，在視角較小的望遠光學系統中，習用的結構配置也有不容易取得易於成型及合適敏感度之間平衡的缺點。
綜上所述，習用四片式光學系統雖具有小型化的優點，但成像品質仍未臻理想，因此領域中急需一種滿足小型化需求與高成像品質的攝影用光學系統。
本發明提供一種攝影用光學系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具正屈折力，其物側面於近光軸處為凸面；一第二透鏡， 具負屈折力；一第三透鏡，其物側面於近光軸處為凹面，其物側面及像側面皆為非球面；一第四透鏡，具負屈折力，其物側面於近光軸處為凹面，其像側面於近光軸處為凸面，且其物側面及像側面皆為非球面；及其中，該攝影用光學系統中具有屈折力的透鏡總數為4片，且任兩相鄰透鏡間皆具有一空氣間隔；該第二透鏡的焦距為f2，該第四透鏡的焦距為f4，該攝影用光學系統的焦距為f，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH，該第二透鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡之間於光軸上的距離為T34，滿足下列關係式：1.0<f2/f4；2.0<f/ImgH；及1.0<T23/T34。
本發明另提供一種取像裝置，包含前述攝影用光學系統及一電子感光元件。
本發明再提供一種電子裝置，包含如前述取像裝置。
本發明攝影用光學系統的結構配置有助於取得易於成型與合適敏感度的有利平衡，並取得較佳的望遠能力。此外，透過第二透鏡與第四透鏡的焦距配合，減緩光線進入系統後的方向變化，而有助於降低雜散光的強度，提升成像品質。
本發明將第一透鏡設計為具正屈折力，係將整體系統之匯聚能力集中於鏡頭之物側端，可有效控制系統體積，以提升攜帶之便利性。第二透鏡具負屈折力，可修正系統色差。該第四透鏡具負屈折力，可有效修正系統的佩茲伐和數，以修正成像彎曲。
當f2/f4滿足所述條件時，可減緩光線進入系統後的方向變化，而有助於降低雜散光的強度。
當f/ImgH滿足所述條件時，可使光學系統具有較佳的望遠能力。
當T23/T34滿足所述條件時，有利於呈現望遠特性。
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‧‧‧物側面
112、212、312、412、512、612、712、812‧‧‧像側面
120、220、320、420、520、620、720、820‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821‧‧‧物側面
122、222、322、422、522、622、722、822‧‧‧像側面
130、230、330、430、530、630、730、830‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831‧‧‧物側面
132、232、332、432、532、632、732、832‧‧‧像側面
140、240、340、440、540、640、740、840‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841‧‧‧物側面
142、242、342、442、542、642、742、842‧‧‧像側面
150、250、350、450、550、650、750、850‧‧‧濾光元件
160、260、360、460、560、660、760、860‧‧‧成像面
170、270、370、470、570、670、770、870‧‧‧電子感光元件
901‧‧‧取像裝置
910‧‧‧智慧型手機
920‧‧‧平板電腦
930‧‧‧可穿戴式設備
f‧‧‧為攝影用光學系統的焦距
f1‧‧‧為第一透鏡的焦距
f2‧‧‧為第二透鏡的焦距
f3‧‧‧為第三透鏡的焦距
f4‧‧‧為第四透鏡的焦距
Fno‧‧‧為攝影用光學系統的光圈值
HFOV‧‧‧為攝影用光學系統中最大視角的一半
R6‧‧‧為第三透鏡像側面曲率半徑
R7‧‧‧為第四透鏡物側面曲率半徑
V2‧‧‧為第二透鏡的色散係數
V3‧‧‧為第三透鏡的色散係數
CT1‧‧‧為第一透鏡於光軸上的厚度
CT2‧‧‧為第二透鏡於光軸上的厚度
CT3‧‧‧為第三透鏡於光軸上的厚度
CT4‧‧‧為第四透鏡於光軸上的厚度
ΣCT‧‧‧為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡於光軸上的透鏡厚度總合
T23‧‧‧為第二透鏡與第三透鏡之間於光軸上的距離
T34‧‧‧為第三透鏡與第四透鏡之間於光軸上的距離
BL‧‧‧為第四透鏡像側面與成像面之間於光軸上的距離
TL‧‧‧為第一透鏡物側面與成像面之間於光軸上的距離
EPD‧‧‧為攝影用光學系統的入瞳孔徑
ImgH‧‧‧為攝影用光學系統的最大像高
SD11‧‧‧為第一透鏡物側面最大有效徑位置與光軸的垂直距離
SD42‧‧‧為第四透鏡像側面最大有效徑位置與光軸的垂直距離
第一A圖係本發明第一實施例的取像裝置示意圖。
第一B圖係本發明第一實施例的像差曲線圖。
第二A圖係本發明第二實施例的取像裝置示意圖。
第二B圖係本發明第二實施例的像差曲線圖。
第三A圖係本發明第三實施例的取像裝置示意圖。
第三B圖係本發明第三實施例的像差曲線圖。
第四A圖係本發明第四實施例的取像裝置示意圖。
第四B圖係本發明第四實施例的像差曲線圖。
第五A圖係本發明第五實施例的取像裝置示意圖。
第五B圖係本發明第五實施例的像差曲線圖。
第六A圖係本發明第六實施例的取像裝置示意圖。
第六B圖係本發明第六實施例的像差曲線圖。
第七A圖係本發明第七實施例的取像裝置示意圖。
第七B圖係本發明第七實施例的像差曲線圖。
第八A圖係本發明第八實施例的取像裝置示意圖。
第八B圖係本發明第八實施例的像差曲線圖。
第九A圖係示意裝設有本發明之取像裝置的智慧型手機。
第九B圖係示意裝設有本發明之取像裝置的平板電腦。
第九C圖係示意裝設有本發明之取像裝置的可穿戴式設備。
本發明提供一種攝影用光學系統，由物側至像側依序包含具屈折力的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、及第四透鏡。該攝影用光學系統中具屈折力的透鏡為四片。
該第一透鏡具正屈折力，係將整體系統之匯聚能力集中於鏡頭之物側端，可有效控制系統體積，以提升攜帶之便利性。該第一透 鏡物側面於近光軸處為凸面，可調整正屈折力配置，進而加強控制系統體積微型化效果。
該第二透鏡具負屈折力可修正系統色差。該第二透鏡可為一凸凹之新月形透鏡，有助於修正該第一透鏡所產生的像散，且可有效控制該第二透鏡的屈折力，進而修正系統產生的像差。該第二透鏡物側面於近光軸處可為凹面，有助於像差修正。
該第三透鏡物側面於近軸處為凹面，可有助於修正系統的像散。
該第四透鏡具負屈折力，可有效修正系統的佩茲伐和數，以修正成像彎曲。
該第四透鏡物側面於近光軸處可為凹面，該第四透鏡像側面於近光軸處可為凸面，有助於加強像散的修正，以提升成像品質。該第四透鏡為一凹凸之新月形透鏡時，有助於取得易於成型與合適敏感度的有利平衡。該第四透鏡物側面於離軸處可具有至少一反曲點，可壓制離軸視場的光線入射於電子感光元件上的角度，以增加電子感光元件接收效率。
當該攝影用光學系統進一步包含一光圈且該光圈設於一被攝物與該第二透鏡之間時，有助於擴大系統的視場角，使攝影用光學系統具有廣角鏡頭之優勢。
該第二透鏡的焦距為f2，該第四透鏡的焦距為f4。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：1.0<f2/f4時，可減緩光線進入系統後的方向變化，而有助於降低雜散光的強度。
該攝影用光學系統的焦距為f，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH(即電子感光元件有效感測區域對角線長的一半)。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：2.0<f/ImgH時，可使光學系統具有較佳的望遠能力。較佳地，係滿足下列關係式：2.40<f/ImgH<5.0。
該第二透鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，該第三 透鏡與該第四透鏡之間於光軸上的距離為T34。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：1.0<T23/T34時，有利於呈現望遠特性。較佳地，係滿足下列關係式：2.0<T23/T34；更佳地，係滿足下列關係式：3.0<T23/T34。
該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：|f2/f3|<1.25時，有利鏡組中屈折力的平衡，且有利於像差的修正與減緩系統敏感度。較佳地，係滿足下列關係式：|f2/f3|<1.0。
該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，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，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：0.50<CT1/(CT2+CT3+CT4)<1.50時，可有效控制系統空間配佈，以在鏡頭組裝難易度與鏡面形狀配佈上取得平衡。
該第一透鏡物側面最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD11，該第四透鏡像側面最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD42。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：0.65<SD11/SD42<1.20時，有利於控制入射光進出光學系統，並可提供較佳的望遠成像品質。
該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡於光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，該第二透鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：ΣCT/T23<1.50時，有助於系統的小型化。可行地，係滿足下列關係式：1.0<ΣCT/T23<10。
該攝影用光學系統的入瞳孔徑為EPD(Entrance Pupil Diameter)，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：0.80<EPD/ImgH<2.0時，能確保影像亮度足夠，有利於在光線較弱的環境下保持影像清晰度。
該第二透鏡的色散係數為V2，該第三透鏡的色散係數為V3。 當該攝影用光學系統滿足下列關係式：V2+V3<60時，有利於避免光學系統因前端屈折力太強而造成色差修正過多，使色差獲得良好的控制。
該第三透鏡像側面曲率半徑為R6，該第四透鏡物側面曲率半徑為R7。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：|(R6+R7)/(R6-R7)|<30時，可讓該第三透鏡及該第四透鏡的曲率較為平衡，從而進一步確保成像品質。
該第一透鏡的焦距為f1，該第四透鏡的焦距為f4。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：0.60<f1/|f4|<1.20時，有利將各鏡片之屈折力分布較均勻，較能實現小視角的配置。
該第四透鏡像側面與一成像面之間於光軸上的距離為BL，該第一透鏡物側面與該成像面之間於光軸上的距離為TL。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：0<BL/TL<0.25時，可有效控制系統的後焦距，以利於達成小型化。
當該攝影用光學系統係使用於750nm至1050nm之波長範圍時，有利於該攝影用光學系統與產業中之應用。
該第一透鏡物側面與該成像面之間於光軸上的距離為TL。當該攝影用光學系統滿足下列關係式：TL<6.0mm時，有利於系統的小型化。
本發明揭露的攝影用光學系統中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該攝影用光學系統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，可於鏡面上設置非球面(ASP)，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影用光學系統的總長度。
本發明揭露的攝影用光學系統中，可至少設置一光闌，如孔徑光闌(Aperture Stop)、耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，有助於減少雜散光以提昇影像品質。
本發明揭露的攝影用光學系統中，光圈配置可為前置或中置，前置光圈意即光圈設置於被攝物與該第一透鏡間，中置光圈則表示光圈設置於該第一透鏡與成像面間，前置光圈可使攝影用光學系統的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(Telecentric)效果，可增加電子感光元件如CCD或CMOS接收影像的效率；中置光圈則有助於擴大系統的視場角，使攝影用光學系統具有廣角鏡頭之優勢。
本發明揭露的攝影用光學系統中，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凹面。若透鏡之屈折力或焦距未界定其區域位置時，則表示該透鏡之屈折力或焦距為透鏡於近光軸處之屈折力或焦距。
本發明揭露的攝影用光學系統中，該攝影用光學系統之成像面(Image Surface)，依其對應的電子感光元件之不同，可為一平面或有任一曲率之曲面，特別是指凹面朝往物側方向之曲面。
本發明揭露的攝影用光學系統更可視需求應用於移動對焦的光學系統中，並兼具優良像差修正與良好成像品質的特色。本發明亦可多方面應用於3D(三維)影像擷取、數位相機、行動裝置、數位平板、智慧型電視、網路監控設備、體感遊戲機、行車記錄器、倒車顯影裝置與可穿戴式設備等電子裝置中。
本發明更提供一種取像裝置，其包含前述攝影用光學系統以及一電子感光元件，該電子感光元件設置於該攝影用光學系統的成像面，因此取像裝置可藉由攝影用光學系統的設計達到最佳成像效果。較佳地，該攝影用光學系統可進一步包含鏡筒(Barrel Member)、支持裝置(Holder Member)或其組合。
請參照第九A圖、第九B圖、第九C圖，該取像裝置(901)可搭載於電子裝置，其包括，但不限於：智慧型手機(910)、平板電腦(920)、或可穿戴式設備(930)。前揭電子裝置僅是示範性地說 明本發明之取像裝置的實際運用例子，並非限制本發明之取像裝置的運用範圍。較佳地，該電子裝置可進一步包含控制單元(Control Units)、顯示單元(Display Units)、儲存單元(Storage Units)、暫儲存單元(RAM)或其組合。
本發明揭露的取像裝置及攝影用光學系統將藉由以下具體實施例配合所附圖式予以詳細說明。
《第一實施例》
本發明第一實施例請參閱第一A圖，第一實施例的像差曲線請參閱第一B圖。第一實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(170)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(110)、第二透鏡(120)、第三透鏡(130)、及第四透鏡(140)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(110)，其材質為塑膠，其物側面(111)於近光軸處為凸面，其像側面(112)於近光軸處為凸面，且其物側面(111)及像側面(112)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(120)，其材質為塑膠，其物側面(121)於近光軸處為凸面，其像側面(122)於近光軸處為凹面，且其物側面(121)及像側面(122)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(130)，其材質為塑膠，其物側面(131)於近光軸處為凹面，其像側面(132)於近光軸處為凸面，且其物側面(131)及像側面(132)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(140)，其材質為塑膠，其物側面(141)於近光軸處為凹面，其像側面(142)於近光軸處為凸面，其物側面(141)及像側面(142)皆為非球面；該攝影用光學系統另設置有一光圈(100)，其設置於被攝物與該第一透鏡(110)間；另包含有一濾光元件(150)置於該第四透鏡(140)與一成像面(160)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感 光元件(170)設置於該成像面(160)上。
第一實施例詳細的光學數據如表一所示，其非球面數據如表二所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
上述的非球面曲線的方程式表示如下：
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頂點之切面的相對距離；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；Ai：第i階非球面係數。
第一實施例中，該攝影用光學系統的焦距為f，該攝影用光學系統的光圈值為Fno，該攝影用光學系統中最大視角的一半為HFOV，其數值為：f=3.45(毫米)，Fno=2.32，HFOV=20.0(度)。
第一實施例中，該第二透鏡(120)的色散係數為V2，該第三透鏡(130)的色散係數為V3，其關係式為：V2+V3=47.0。
第一實施例中，該第一透鏡(110)於光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡(120)於光軸上的厚度為CT2，該第三透鏡(130)於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡(140)於光軸上的厚度為CT4，其關係式為：CT1/(CT2+CT3+CT4)=0.47。
第一實施例中，該第一透鏡(110)、該第二透鏡(120)、該第三透鏡(130)、及該第四透鏡(140)於光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，該第二透鏡(120)與該第三透鏡(130)之間於光軸上的距離為T23，其關係式為：ΣCT/T23=2.27。
第一實施例中，該第二透鏡(120)與該第三透鏡(130)之間於光軸上的距離為T23，該第三透鏡(130)與該第四透鏡(140)之間於光 軸上的距離為T34，其關係式為：T23/T34=2.22。
第一實施例中，該第四透鏡像側面(142)與該成像面(160)之間於光軸上的距離為BL，該第一透鏡物側面(111)與該成像面(160)之間於光軸上的距離為TL，其關係式為：BL/TL=0.18。
第一實施例中，該第一透鏡物側面(111)與該成像面(160)之間於光軸上的距離為TL，其關係式為：TL=3.56(毫米)。
第一實施例中，該第三透鏡像側面(132)曲率半徑為R6，該第四透鏡物側面(141)曲率半徑為R7，其關係式為：|(R6+R7)/(R6-R7)|=2.24。
第一實施例中，該第一透鏡(110)的焦距為f1，該第四透鏡(140)的焦距為f4，其關係式為：f1/|f4|=0.64。
第一實施例中，該第二透鏡(120)的焦距為f2，該第四透鏡(140)的焦距為f4，其關係式為：f2/f4=1.08。
第一實施例中，該第二透鏡(120)的焦距為f2，該第三透鏡(130)的焦距為f3，其關係式為：|f2/f3|=0.66。
第一實施例中，該攝影用光學系統的入瞳孔徑為EPD，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH，其關係式為：EPD/ImgH=1.20。
第一實施例中，該攝影用光學系統的焦距為f，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH，其關係式為：f/ImgH=2.78。
第一實施例中，該第一透鏡物側面(111)最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD11，該第四透鏡像側面(142)最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD42，其關係式為：SD11/SD42=0.73。
《第二實施例》
本發明第二實施例請參閱第二A圖，第二實施例的像差曲線請參閱第二B圖。第二實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(270)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(210)、第二透鏡(220)、第三透鏡(230)、及 第四透鏡(240)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(210)，其材質為塑膠，其物側面(211)於近光軸處為凸面，其像側面(212)於近光軸處為凸面，且其物側面(211)及像側面(212)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(220)，其材質為塑膠，其物側面(221)於近光軸處為凹面，其像側面(222)於近光軸處為凹面，且其物側面(221)及像側面(222)皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(230)，其材質為塑膠，其物側面(231)於近光軸處為凹面，其像側面(232)於近光軸處為凸面，且其物側面(231)及像側面(232)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(240)，其材質為塑膠，其物側面(241)於近光軸處為凹面，其像側面(242)於近光軸處為凸面，其物側面(241)及像側面(242)皆為非球面；該攝影用光學系統另設置有一光圈(200)，其設置於該第一透鏡(210)與該第二透鏡(220)間；另包含有一濾光元件(250)置於該第四透鏡(240)與一成像面(260)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感光元件(270)設置於該成像面(260)上。
第二實施例詳細的光學數據如表三所示，其非球面數據如表四所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第二實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表五中所列。
《第三實施例》
本發明第三實施例請參閱第三A圖，第三實施例的像差曲線請參閱第三B圖。第三實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(370)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(310)、第二透鏡(320)、第三透鏡(330)、及第四透鏡(340)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(310)，其材質為塑膠，其物側面(311)於近光軸處為凸面，其像側面(312)於近光軸處為凸面，且其物側面(311)及像側面(312)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(320)，其材質為塑膠，其物側面(321)於近光軸處為凸面，其像側面(322)於近光軸處為凹面，且其物側面(321)及像側面(322)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(330)，其材質為塑膠，其物側面(331)於近光軸處為凹面，其像側面(332)於近光軸處為凸面，且其物側面(331)及像側面(332)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(340)，其材質為塑膠，其物側面(341)於近光軸處為凹面，其像側面(342)於近光軸處為凸面，其物側面(341)及像側面(342)皆為非球面，且其物側面(341)於離軸處具有至少一反曲點；該攝影用光學系統另設置有一光圈(300)，其設置於該第一透鏡(310)與該第二透鏡(320)間；另包含有一濾光元件(350)置於該第四透鏡(340)與一成像面(360)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感光元件(370)設置於該成像面(360)上。
第三實施例詳細的光學數據如表六所示，其非球面數據如表七所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最 大視角的一半。
第三實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表八中所列。
《第四實施例》
本發明第四實施例請參閱第四A圖，第四實施例的像差曲線請參閱第四B圖。第四實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(470)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(410)、第二透鏡(420)、第三透鏡(430)、及第四透鏡(440)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(410)，其材質為塑膠，其物側面(411)於近光軸處為凸面，其像側面(412)於近光軸處為凸面，且其物側面(411)及像側面(412)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(420)，其材質為塑膠，其物側面(421)於近光軸處為凸面，其像側面(422)於近光軸處為凹面，且其物側面(421)及像側面(422)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(430)，其材質為塑膠，其物側面(431)於近光軸處為凹面，其像側面(432)於近光軸處為凸面，且其物側面(431)及像側面(432)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(440)，其材質為塑膠，其物側面 (441)於近光軸處為凹面，其像側面(442)於近光軸處為凸面，其物側面(441)及像側面(442)皆為非球面，且其物側面(441)於離軸處具有至少一反曲點；該攝影用光學系統另設置有一光圈(400)，其設置於該第一透鏡(410)與該第二透鏡(420)間；另包含有一濾光元件(450)置於該第四透鏡(440)與一成像面(460)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感光元件(470)設置於該成像面(460)上。
第四實施例詳細的光學數據如表九所示，其非球面數據如表十所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第四實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十一中所列。
《第五實施例》
本發明第五實施例請參閱第五A圖，第五實施例的像差曲線請參閱第五B圖。第五實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(570)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(510)、第二透鏡(520)、第三透鏡(530)、及第四透鏡(540)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(510)，其材質為塑膠，其物側面 (511)於近光軸處為凸面，其像側面(512)於近光軸處為凸面，且其物側面(511)及像側面(512)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(520)，其材質為塑膠，其物側面(521)於近光軸處為凸面，其像側面(522)於近光軸處為凹面，且其物側面(521)及像側面(522)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(530)，其材質為塑膠，其物側面(531)於近光軸處為凹面，其像側面(532)於近光軸處為凸面，且其物側面(531)及像側面(532)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(540)，其材質為塑膠，其物側面(541)於近光軸處為凹面，其像側面(542)於近光軸處為凸面，其物側面(541)及像側面(542)皆為非球面，且其物側面(541)於離軸處具有至少一反曲點；該攝影用光學系統另設置有一光圈(500)，其設置於該第一透鏡(510)與該第二透鏡(520)間；另包含有一濾光元件(550)置於該第四透鏡(540)與一成像面(560)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感光元件(570)設置於該成像面(560)上。
第五實施例詳細的光學數據如表十二所示，其非球面數據如表十三所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第五實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十四中所列。
《第六實施例》
本發明第六實施例請參閱第六A圖，第六實施例的像差曲線請參閱第六B圖。第六實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(670)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(610)、第二透鏡(620)、第三透鏡(630)、及第四透鏡(640)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(610)，其材質為塑膠，其物側面(611)於近光軸處為凸面，其像側面(612)於近光軸處為凸面，且其物側面(611)及像側面(612)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(620)，其材質為塑膠，其物側面(621)於近光軸處為凹面，其像側面(622)於近光軸處為凹面，且其物側面(621)及像側面(622)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(630)，其材質為塑膠，其物側面(631)於近光軸處為凹面，其像側面(632)於近光軸處為凸面，且其物側面(631)及像側面(632)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(640)，其材質為塑膠，其物側面(641)於近光軸處為凹面，其像側面(642)於近光軸處為凸面，其物側面(641)及像側面(642)皆為非球面，且其物側面(641)於離軸處具有至少一反曲點；該攝影用光學系統另設置有一光圈(600)，其設置於該第一透鏡(610)與該第二透鏡(620)間；另包含有一濾光元件(650)置於該第四透鏡(640)與一成像面(660)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感光元件(670)設置於該成像面(660)上。
第六實施例詳細的光學數據如表十五所示，其非球面數據如表十六所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第六實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形 式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十七中所列。
《第七實施例》
本發明第七實施例請參閱第七A圖，第七實施例的像差曲線請參閱第七B圖。第七實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(770)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(710)、第二透鏡(720)、第三透鏡(730)、及第四透鏡(740)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(710)，其材質為玻璃，其物側面(711)於近光軸處為凸面，其像側面(712)於近光軸處為凸面，且其物側面(711)及像側面(712)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(720)，其材質為玻璃，其物側面(721)於近光軸處為凸面，其像側面(722)於近光軸處為凹面，且其物側面(721)及像側面(722)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(730)，其材質為玻璃，其物側面(731)於近光軸處為凹面，其像側面(732)於近光軸處為凸面，且其物側面(731)及像側面(732)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(740)，其材質為玻璃，其物側面(741)於近光軸處為凹面，其像側面(742)於近光軸處為凸面，其物 側面(741)及像側面(742)皆為非球面，且其物側面(741)於離軸處具有至少一反曲點；該攝影用光學系統另設置有一光圈(700)，其設置於被攝物與該第一透鏡(710)間；另包含有一濾光元件(750)置於該第四透鏡(740)與一成像面(760)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感光元件(770)設置於該成像面(760)上。
第七實施例詳細的光學數據如表十八所示，其非球面數據如表十九所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第七實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十中所列。
《第八實施例》
本發明第八實施例請參閱第八A圖，第八實施例的像差曲線請參閱第八B圖。第八實施例的取像裝置包含一攝影用光學系統(未另標號)與一電子感光元件(870)，該攝影用光學系統主要由四片具屈折力的第一透鏡(810)、第二透鏡(820)、第三透鏡(830)、及第四透鏡(840)構成，其由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(810)，其材質為塑膠，其物側面 (811)於近光軸處為凸面，其像側面(812)於近光軸處為凸面，且其物側面(811)及像側面(812)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(820)，其材質為塑膠，其物側面(821)於近光軸處為凹面，其像側面(822)於近光軸處為凸面，且其物側面(821)及像側面(822)皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(830)，其材質為塑膠，其物側面(831)於近光軸處為凹面，其像側面(832)於近光軸處為凸面，且其物側面(831)及像側面(832)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(840)，其材質為塑膠，其物側面(841)於近光軸處為凹面，其像側面(842)於近光軸處為凸面，其物側面(841)及像側面(842)皆為非球面，且其物側面(841)於離軸處具有至少一反曲點；該攝影用光學系統另設置有一光圈(800)，其設置於該第一透鏡(810)與該第二透鏡(820)間；另包含有一濾光元件(850)置於該第四透鏡(840)與一成像面(860)間，其材質為玻璃且不影響焦距；該電子感光元件(870)設置於該成像面(860)上。
第八實施例詳細的光學數據如表二十一所示，其非球面數據如表二十二所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第八實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十三中所列。
表一至表二十三所示為本發明揭露的攝影用光學系統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揭露的保護範疇，故以上的說明所描述的及圖式僅做為例示性，非用以限制本發明揭露的申請專利範圍。
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側面
112‧‧‧像側面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側面
122‧‧‧像側面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側面
132‧‧‧像側面
140‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧物側面
142‧‧‧像側面
150‧‧‧濾光元件
160‧‧‧成像面
170‧‧‧電子感光元件

Claims (23)

  1. 一種攝影用光學系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具正屈折力，其物側面於近光軸處為凸面；一第二透鏡，具負屈折力；一第三透鏡，其物側面於近光軸處為凹面，且其物側面及像側面皆為非球面；一第四透鏡，具負屈折力，其物側面於近光軸處為凹面，其像側面於近光軸處為凸面，且其物側面及像側面皆為非球面；及其中，該攝影用光學系統中具有屈折力的透鏡總數為4片，且任兩相鄰透鏡間皆具有一空氣間隔；該第二透鏡的焦距為f2，該第四透鏡的焦距為f4，該攝影用光學系統的焦距為f，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH，該第二透鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡之間於光軸上的距離為T34，滿足下列關係式：1.0<f2/f4；2.0<f/ImgH；及1.0<T23/T34。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，滿足下列關係式：|f2/f3|<1.25。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的攝影用光學系統，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，滿足下列關係式：|f2/f3|<1.0。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其進一步包含一光圈；其中該光圈係設置於一被攝物與該第二透鏡之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的攝影用光學系統，其中該第二透鏡物側面於近光軸處為凸面，且像側面於近光軸處為凹面。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的攝影用光學系統，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，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，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，滿足下列關係式：0.50<CT1/(CT2+CT3+CT4)<1.50。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的攝影用光學系統，該第一透鏡物側面最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD11，該第四透鏡像側面最大有效徑位置與光軸的垂直距離為SD42，滿足下列關係式：0.65<SD11/SD42<1.20。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡於光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，該第二透鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，滿足下列關係式：ΣCT/T23<1.50。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，該攝影用光學系統的入瞳孔徑為EPD，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH，滿足下列關係式：0.80<EPD/ImgH<2.0。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第二透鏡的色散係數為V2，該第三透鏡的色散係數為V3，滿足下列關係式：V2+V3<60。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第三透鏡像側面曲率半徑為R6，該第四透鏡物側面曲率半徑為R7，滿足下列關係式：|(R6+R7)/(R6-R7)|<30。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第二透 鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡之間於光軸上的距離為T34，滿足下列關係式：2.0<T23/T34。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的攝影用光學系統，其中該第二透鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡之間於光軸上的距離為T34，滿足下列關係式：3.0<T23/T34。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該攝影用光學系統的焦距為f，該攝影用光學系統的最大像高為ImgH，滿足下列關係式：2.40<f/ImgH<5.0。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第四透鏡的焦距為f4，滿足下列關係式：0.60<f1/|f4|<1.20。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第二透鏡物側面於近光軸處為凹面。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的攝影用光學系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡於光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，該第二透鏡與該第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，滿足下列關係式：1.0<ΣCT/T23<10。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，該第四透鏡像側面與一成像面之間於光軸上的距離為BL，該第一透鏡物側面與該成像面之間於光軸上的距離為TL，滿足下列關係式：0<BL/TL<0.25。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第四透鏡物側面於離軸處設有至少一反曲點。
  20. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其係使用於750 nm至1050nm之紅外線波長範圍。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡的物側面及像側面皆為非球面，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡的材質皆為塑膠，且該第一透鏡物側面與一成像面之間於光軸上的距離為TL，滿足下列關係式：TL<6.0mm。
  22. 一種取像裝置，係包含如申請專利範圍第1項所述的攝影用光學系統及一電子感光元件。
  23. 一種電子裝置，係包含如申請專利範圍第22項所述的取像裝置。
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