TWI679449B - 光學取像透鏡組、取像裝置及電子裝置 - Google Patents

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郭子傑
Tzu-Chieh Kuo
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Largan Precision Co.,Ltd.
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Abstract

一種光學取像透鏡組，包含三片透鏡，三片透鏡由物側至像側依序為第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡。三片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面。第一透鏡物側表面於近光軸處為凹面，第一透鏡物側表面為非球面且具有至少一反曲點，且第一透鏡物側表面於離軸處具有至少一臨界點。光學取像透鏡組中的透鏡總數為三片。當滿足特定條件時，光學取像透鏡組能同時滿足微型化及廣視角的需求。

Description

光學取像透鏡組、取像裝置及電子裝置
本發明係關於一種光學取像透鏡組、取像裝置及電子裝置，特別是一種適用於電子裝置的光學取像透鏡組及取像裝置。
隨著半導體製程技術更加精進，使得電子感光元件性能有所提升，畫素可達到更微小的尺寸，因此，具備高成像品質的光學鏡頭儼然成為不可或缺的一環。
而隨著科技發展，生物辨識系統的技術與應用更加廣泛，如攜帶型裝置可具有指紋辨識功能，以保護其使用權限與個人隱私，而隨著有機發光二極體(Organic light-emitting diode,OLED)等技術演進，螢幕下指紋辨識功能更是現今發展的主流。然而，傳統的光學系統由於體積龐大、光圈大小、視角與成像品質等因素，難以配合現今指紋辨識模組的需求，故發展一種可應用於生物辨識的光學系統為目前極力發展的一個目標。
本發明提供一種光學取像透鏡組、取像裝置以及電子裝置。其中，光學取像透鏡組包含複數片透鏡。當滿足特定條件時，本發明提供的光學取像透鏡組能同時滿足微型化及廣視角的需求。
本發明提供一種光學取像透鏡組，包含三片透鏡。三片透鏡由物側至像側依序為第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡。三片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面。第一透鏡物側表面於近光軸處為凹面，第一透鏡物側表面為非球面且具有至少一反曲點，且第一透鏡物側表面於離軸處具有至少一臨界點。光學取像透鏡組中的透鏡總數為三片。光學取 像透鏡組的焦距為f，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，光學取像透鏡組中最大視角為FOV，其滿足下列條件：0.50<f/EPD<1.9；以及100.0[度1<FOV<130.0[度]。
本發明提供一種取像裝置，其包含前述的光學取像透鏡組以及一電子感光元件，其中電子感光元件設置於光學取像透鏡組的成像面上。
本發明提供一種電子裝置，其包含一指紋辨識模組，其中指紋辨識模組包含前述的取像裝置。
本發明另提供一種光學取像透鏡組，包含三片透鏡。三片透鏡由物側至像側依序為第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡。三片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面。第一透鏡物側表面於近光軸處為凹面，第一透鏡物側表面為非球面具有至少一反曲點，且第一透鏡物側表面於離軸處具有至少一臨界點。光學取像透鏡組中的透鏡總數為三片。第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：-4.0<R1/EPD<0。
本發明再提供一種電子裝置，包含一指紋辨識模組以及一透光平板。指紋辨識模組包含一光學取像透鏡組，光學取像透鏡組包含複數片透鏡，且複數片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面。光學取像透鏡組中至少一片透鏡的至少一表面於離軸處具有至少一臨界點。透光平板設置於光學取像透鏡組與被攝物之間。光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，透光平板於光軸上的厚度為CTP，其滿足下列條件：0<ΣCT/CTP<1.50。
當f/EPD滿足上述條件時，可讓光學取像透鏡組在視角與光圈大小間取得平衡。
當FOV滿足上述條件時，可讓光學取像透鏡組具有足夠大的視角以配合應用，並同時避免因視角過大所產生過強的畸變。
當R1/EPD滿足上述條件時，可調整第一透鏡的面形與光圈大小，有助於使光學取像透鏡組在微型化與大光圈間取得平衡。
當ΣCT/CTP滿足上述條件時，可調整透光平板與透鏡的厚度比例以達成微型化。
10a、10b、10c‧‧‧取像裝置
20、20a‧‧‧電子裝置
30、30a‧‧‧指紋辨識模組
C‧‧‧臨界點
O‧‧‧被攝物
P‧‧‧反曲點
S‧‧‧光源
100、200、300、400、500、600、700、800‧‧‧光圈
101、201、301、401、501、601、701、801‧‧‧光闌
110、210、310、410、510、610、710、810‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811‧‧‧物側表面
112、212、312、412、512、612、712、812‧‧‧像側表面
120、220、320、420、520、620、720、820‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821‧‧‧物側表面
122、222、322、422、522、622、722、822‧‧‧像側表面
130、230、330、430、530、630、730、830‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831‧‧‧物側表面
132、232、332、432、532、632、732、832‧‧‧像側表面
140、240、340、440、540、640、740、840‧‧‧透光平板
141‧‧‧螢幕顯示層
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
ΣAT‧‧‧光學取像透鏡組中各二相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和
ΣCT‧‧‧光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和
CTP‧‧‧透光平板於光軸上的厚度
EPD‧‧‧光學取像透鏡組的入瞳孔徑
f‧‧‧光學取像透鏡組的焦距
f1‧‧‧第一透鏡的焦距
f2‧‧‧第二透鏡的焦距
f3‧‧‧第三透鏡的焦距
Fno(work)‧‧‧各實施例之工作距離下光學取像透鏡組的光圈值
Fno(inf.)‧‧‧被攝物於無窮遠下光學取像透鏡組的光圈值
FOV‧‧‧光學取像透鏡組中最大視角
HFOV‧‧‧光學取像透鏡組中最大視角的一半
ImgH‧‧‧光學取像透鏡組的最大成像高度
Nd‧‧‧單一透鏡於氦d線波長(587.6nm)量測到的折射率
NF‧‧‧單一透鏡於氫F線波長(486.1nm)量測到的折射率
NC‧‧‧單一透鏡於氫C線波長(656.3nm)量測到的折射率
R1‧‧‧光學取像透鏡組中第一透鏡(最靠近該被攝物之透鏡)物側表面的曲率半徑
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
TL‧‧‧光學取像透鏡組中第一透鏡(最靠近被攝物之透鏡)物側表面至成像面於光軸上的距離
TOB‧‧‧被攝物至第一透鏡(最靠近被攝物之透鏡)物側表面於光軸上的距離
V‧‧‧單一透鏡的阿貝數
V1‧‧‧第一透鏡的阿貝數
V2‧‧‧第二透鏡的阿貝數
V3‧‧‧第三透鏡的阿貝數
Vmax‧‧‧光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最大值
Vmin‧‧‧光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最小值
YOB‧‧‧對應於光學取像透鏡組之最大成像高度的物高
Y11‧‧‧第一透鏡物側表面的最大有效半徑
Y32‧‧‧第三透鏡像側表面的最大有效半徑
Yc11‧‧‧第一透鏡物側表面的臨界點與光軸的垂直距離
圖1繪示依照本發明第一實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖2繪示圖1的取像裝置示意圖。
圖3由左至右依序為第一實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖4繪示依照本發明第二實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖5繪示圖4的取像裝置示意圖。
圖6由左至右依序為第二實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖7繪示依照本發明第三實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖8繪示圖7的取像裝置示意圖。
圖9由左至右依序為第三實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖10繪示依照本發明第四實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖11繪示圖10的取像裝置示意圖。
圖12由左至右依序為第四實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖13繪示依照本發明第五實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖14繪示圖13的取像裝置示意圖。
圖15由左至右依序為第五實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖16繪示依照本發明第六實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖17繪示圖16的取像裝置示意圖。
圖18由左至右依序為第六實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖19繪示依照本發明第七實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖20繪示圖19的取像裝置示意圖。
圖21由左至右依序為第七實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖22繪示依照本發明第八實施例的取像裝置及透光平板的示意圖。
圖23繪示圖22的取像裝置示意圖。
圖24由左至右依序為第八實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖25繪示依照本發明第九實施例的一種電子裝置的示意圖。
圖26繪示圖25的電子裝置辨識指紋的示意圖。
圖27繪示依照本發明第十實施例的一種電子裝置的示意圖。
圖28繪示圖27的電子裝置辨識指紋的示意圖。
圖29繪示依照本發明第一實施例中參數Y11、Yc11、Y32以及各透鏡的反曲點和臨界點的示意圖。
圖30繪示依照本發明第一實施例中參數YOB、CTP、TOB、TL以及ImgH的示意圖。
電子裝置包含一指紋辨識模組以及一透光平板。指紋辨識模組包含一光學取像透鏡組，光學取像透鏡組包含複數片透鏡。其中，複數片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面，並且第一透鏡為光學取像透鏡組當中最靠近被攝物的透鏡。透光平板設置於光學取像透鏡組的物側，並且介於光學取像透鏡組的第一透鏡與被攝物之間。光學取像透鏡組可包含三片透鏡，並且三片透鏡由物側至像側依序為第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡。
當光學取像透鏡組中的透鏡總數為三片時，可在體積、光圈大小、視角與成像品質間取得平衡。但本發明不以前述的透鏡總數為限，視使用需求，光學取像透鏡組可包含其他數量的透鏡。舉例來說，光學取像透鏡組可包含四片或五片透鏡，即光學取像透鏡組可進一步包含第四透鏡與第五透鏡， 或是光學取像透鏡組的透鏡總數可僅為兩片。
第一透鏡物側表面於近光軸處可為凹面；藉此，可讓第一透鏡具有合適強度的屈折力，並有助於調整視角及維持微型化的特性。第一透鏡可具有負屈折力；藉此，可讓光學取像透鏡組適用於廣視角之配置。
第三透鏡可具有正屈折力；藉此，有助於壓縮光學取像透鏡組的總長。第三透鏡物側表面於近光軸處可為凸面；藉此，可調整第三透鏡的屈折力，而有助於修正像差與壓縮總長。第三透鏡像側表面於近光軸處可為凸面；藉此，可調整光線的行進方向，以降低廣視場影像的畸變等像差。
本發明所揭露的光學取像透鏡組中，可有至少一片透鏡的至少一表面為非球面且具有至少一反曲點。藉此，可提升透鏡表面的變化程度，以壓縮體積並提升成像品質。在一種實施方式中，光學取像透鏡組中可有至少兩片透鏡各自的至少一表面為非球面且各具有至少一反曲點。在另一種實施方式中，光學取像透鏡組中可有至少三片透鏡各自的至少一表面為非球面且可各具有至少一反曲點。請參照圖29，係繪示有依照本發明第一實施例中第一透鏡110、第二透鏡120和第三透鏡130的反曲點P的示意圖。
第一透鏡物側表面可為非球面，且第一透鏡物側表面可具有至少一反曲點。藉此，可調整第一透鏡的面形，使光學取像透鏡組適用於大光圈與廣視角的配置。
第三透鏡物側表面可為非球面，且第三透鏡物側表面可具有至少一反曲點。藉此，可有效減少成像面周邊的像差，以提升周邊影像品質。
本發明所揭露的光學取像透鏡組中，可有至少一片透鏡的至少一表面於離軸處具有至少一臨界點。藉此，可進一步提升透鏡表面的變化程度，以提升周邊影像照度與品質。在一種實施方式中，光學取像透鏡組中可有至少兩片透鏡各自的至少一表面於離軸處具有至少一臨界點。在另一種實施方式中，光學取像透鏡組中可有至少三片透鏡各自的至少一表面於離軸處具有至少一臨界點。請參照圖29，係繪示有依照本發明第一實施例中第一透鏡110、第 二透鏡120和第三透鏡130的臨界點C的示意圖。
第一透鏡物側表面於離軸處可具有至少一臨界點，且所述臨界點可為凸臨界點。藉此，可調整廣視場光線的行進方向，而有助於降低畸變等像差，以進一步提升成像面周邊的影像品質。
第三透鏡物側表面於離軸處可具有至少一臨界點，且所述臨界點可為凹臨界點。藉此，可進一步提升成像面周邊的影像品質，並有助於提升周邊影像照度。
光學取像透鏡組的焦距為f，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其可滿足下列條件：0.50<f/EPD<1.9。藉此，可讓光學取像透鏡組在視角與光圈大小間取得平衡。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：1.0<f/EPD<1.7。
光學取像透鏡組中最大視角為FOV，其可滿足下列條件：90.0[度]<FOV<140.0[度]。藉此，可讓光學取像透鏡組具有足夠大的視角以配合應用，並同時避免因視角過大所產生過強的畸變。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：100.0[度]<FOV<130.0[度]。
第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其可滿足下列條件：-4.0<R1/EPD<0。藉此，可調整第一透鏡的面形與光圈大小，有助於使光學取像透鏡組在微型化與大光圈間取得平衡。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：-3.5<R1/EPD<-0.5。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：-3.0<R1/EPD<-1.0。
光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，透光平板於光軸上的厚度為CTP，其可滿足下列條件：0<ΣCT/CTP<1.50。藉此，可調整透光平板與透鏡的厚度比例以達成微型化。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：0.20<ΣCT/CTP<1.10。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：0.40<ΣCT/CTP<0.90。請參照圖30，係繪示有依照本發明第一實施例中參數CTP的示意圖。
第一透鏡的阿貝數為V1，第二透鏡的阿貝數為V2，第三透鏡的阿貝數為V3，其可滿足下列至少一條件：10.0<V1<65.0；10.0<V2<65.0；以及10.0<V3<65.0。藉此，當滿足上述條件其中至少一者時，可讓透鏡具有適當的材質，有助於修正像差並提升量產能力。在一種實施方式中，其亦可滿足下列至少一條件：45.0<V1<60.0；45.0<V2<60.0；以及45.0<V3<60.0。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列至少一條件：50.0<V1<60.0；50.0<V2<60.0；以及50.0<V3<60.0。在本發明中，單一透鏡的阿貝數V可經由以下式子計算得到：V=(Nd-1)/(NF-NC)，其中Nd為該單一透鏡於氦d線波長(587.6nm)量測到的折射率，NF為該單一透鏡於氫F線波長(486.1nm)量測到的折射率，NC為該單一透鏡於氫C線波長(656.3nm)量測到的折射率。
光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最大值為Vmax，光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最小值為Vmin，其可滿足下列條件：Vmax-Vmin<15.0。藉此，可讓透鏡材質相互配合以修正像差，且當應用波長範圍較短而無需修正色差時，功效更為明顯。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：Vmax-Vmin<10.0。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：Vmax-Vmin<5.0。
光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，光學取像透鏡組中各二相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，其可滿足下列條件：1.2<ΣCT/ΣAT<2.8。藉此，可調整透鏡厚度與間距，而有助於壓縮體積。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：1.3<ΣCT/ΣAT<2.4。
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，其可滿足下列條件：8.0<T12/T23<40.0。藉此，可調整透鏡間距的比例，而有助於修正像差與壓縮體積。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：12.5<T12/T23<30.0。
第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，光學取像透鏡組的焦距為f，其可滿足下列條件：5.9<TL/f<8.5。藉此，可在壓縮體積與增大視角間取得平衡。請參照圖30，係繪示有依照本發明第一實施例中參數TL 的示意圖。
第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，光學取像透鏡組的焦距為f，其可滿足下列條件：-4.0<R1/f<0。藉此，有助於使第一透鏡具有合適大小的屈折力。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：-2.5<R1/f<0。
光學取像透鏡組的焦距為f，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，光學取像透鏡組中最大視角的一半為HFOV，其可滿足下列條件：1.0<f/EPD+cot(HFOV)<2.3。藉此，有助於調整視角與光圈大小以符合需求。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：1.5<f/EPD+cot(HFOV)<2.2。
光學取像透鏡組的焦距為f，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，其可滿足下列至少一條件：|f/f1|<0.50；|f/f2|<0.80；以及|f/f3|<0.80。藉此，當滿足上述條件其中至少一者時，可使透鏡具有合適大小的屈折力，以調整視角並減少單一透鏡所產生的像差。在一種實施方式中，其亦可滿足下列至少一條件：0.20<|f/f1|；以及|f/f2|<0.30。
第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，其可滿足下列條件：TL<6.0[公釐]。藉此，有助於光學取像透鏡組的微型化，以配合各式應用。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：TL<4.0[公釐]。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：TL<3.0[公釐]。在又一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：TL<2.4[公釐]。
第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其可滿足下列條件：1.0<TL/EPD<16.0。藉此，可在壓縮體積與增大光圈間取得平衡。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：5.0<TL/EPD<11.0。
第一透鏡物側表面的最大有效半徑為Y11，第三透鏡像側表面的最大有效半徑為Y32，其可滿足下列條件：1.25<Y11/Y32<2.40。藉此，可調整透鏡外徑的比例以配合視角與體積需求。請參照圖29，係繪示有依照本發明第一實施例中參數Y11及Y32的示意圖。
第一透鏡物側表面的臨界點與光軸的垂直距離為Yc11，第一透鏡物側表面的最大有效半徑為Y11，其可滿足下列條件：0.30<Yc11/Y11<0.90。藉此，可調整臨界點位置以進一步提升影像品質。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：0.45<Yc11/Y11<0.70。請參照圖29，係繪示有依照本發明第一實施例中參數Y11及Yc11的示意圖。
本發明所揭露的光學取像透鏡組中，可有至少兩片透鏡為塑膠材質。藉此，可有效降低光學取像透鏡組的生產成本，並提升設計自由度以利於優化離軸像差的修正能力。在一種實施方式中，光學取像透鏡組中可有至少三片透鏡為塑膠材質。
本發明所揭露的光學取像透鏡組可應用於波長介於400奈米至700奈米的光波段。藉此，使用可見光作為光源可減少額外的光源配置，亦可與OLED所發出光線相互配合。在一種實施方式中，光學取像透鏡組可應用於波長介於480奈米至600奈米的光波段。在另一種實施方式中，光學取像透鏡組可應用於波長介於500奈米至575奈米的光波段。
被攝物至第一透鏡物側表面於光軸上的距離為TOB，第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，其可滿足下列條件：0.50[公釐]<TOB+TL<8.0[公釐]。藉此，可讓被攝物與成像面間有合適的距離，以在壓縮體積與影像品質間取得平衡。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：1.0[公釐]<TOB+TL<7.0[公釐]。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：1.5[公釐]<TOB+TL<6.0[公釐]。請參照圖30，係繪示有依照本發明第一實施例中參數TOB以及TL的示意圖。
被攝物至第一透鏡物側表面於光軸上的距離為TOB，第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其可滿足下列條件：(TOB+TL)/EPD<28.0。藉此，可在影像品質、壓縮體積與增大光圈間取得平衡。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：10.0<(TOB+TL)/EPD<25.0。
光學取像透鏡組的最大成像高度為ImgH(即電子感光元件之有效感測區域對角線總長的一半)，對應於光學取像透鏡組之最大成像高度的物高為YOB，其可滿足下列條件：YOB/ImgH<40.0；藉此，可調整放大率以配合應用。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：YOB/ImgH<20.0。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：YOB/ImgH<9.0。在其他實施方式中，其亦可滿足下列條件：2.0<YOB/ImgH；藉此，可避免放大率過大而無法在壓縮體積與影像品質間取得平衡。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：4.0<YOB/ImgH。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：6.0<YOB/ImgH。在又一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：2.0<YOB/ImgH<9.0。請參照圖30，係繪示有依照本發明第一實施例中參數YOB以及ImgH的示意圖。
被攝物至第一透鏡物側表面於光軸上的距離為TOB，第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，其可滿足下列條件：0.50<TOB/TL<2.0。藉此，可調整物距與光學取像透鏡組總長的比例，以使光學取像透鏡組可有適當大小的視角。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：0.80<TOB/TL<1.5。
透光平板於光軸上的厚度為CTP，其可滿足下列條件：0.2[公釐]<CTP<3.0[公釐]。藉此，可避免透光平板過厚而無法壓縮整體體積，並可避免透光平板過薄而無法承受施加的外力。在一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：0.8[公釐]<CTP<2.2[公釐]。在另一種實施方式中，其亦可滿足下列條件：1.2[公釐]<CTP<1.8[公釐]。
上述本發明光學取像透鏡組中的各技術特徵皆可組合配置，而達到對應之功效。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠。若透鏡的材質為玻璃，則可增加光學取像透鏡組屈折力配置的自由度，而玻璃透鏡可使用研磨或模造等技術製作而成。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)，藉此獲得較多的控制變數， 用以消減像差、縮減透鏡數目，並可有效降低本發明光學取像透鏡組的總長，而非球面可以塑膠射出成型或模造玻璃透鏡等方式製作而成。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，可選擇性地在任一(以上)透鏡材料中加入添加物，以改變透鏡對於特定波段光線的穿透率，進而減少雜散光與色偏。例如：添加物可具備濾除系統中600奈米至800奈米波段光線的功能，以助於減少多餘的紅光或紅外光；或可濾除350奈米至450奈米波段光線，以減少多餘的藍光或紫外光，因此，添加物可避免特定波段光線對成像造成干擾。此外，添加物可均勻混和於塑料中，並以射出成型技術製作成透鏡。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，若透鏡表面為非球面，則表示該透鏡表面光學有效區全部或其中一部分為非球面。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該凸面可位於透鏡表面近光軸處；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該凹面可位於透鏡表面近光軸處。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可為透鏡於近光軸處之屈折力或焦距。
本發明所述光學取像透鏡組、取像裝置及電子裝置之各參數數值(例如折射率、焦距等)若無特別定義，則各參數數值可依據該系統之操作波長而定。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，所述透鏡表面的反曲點(Inflection Point)，係指透鏡表面曲率正負變化的交界點。所述透鏡表面的臨界點(Critical Point)，係指垂直於光軸的平面與透鏡表面相切之切線上的切點，且臨界點並非位於光軸上。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，光學取像透鏡組之成像面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。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，最靠近成像面的透鏡與成像 面之間可選擇性配置一片以上的成像修正元件(平場元件等)，以達到修正影像的效果(像彎曲等)。該成像修正元件的光學性質，比如曲率、厚度、折射率、位置、面型(凸面或凹面、球面或非球面、繞射表面及菲涅爾表面等)可配合取像裝置需求而做調整。一般而言，較佳的成像修正元件配置為將具有朝往物側方向為凹面的薄型平凹元件設置於靠近成像面處。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，可設置有至少一光闌，其可位於第一透鏡之前、各透鏡之間或最後一透鏡之後，該光闌的種類如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，可用以減少雜散光，有助於提升影像品質。
本發明揭露的光學取像透鏡組中，光圈之配置可為前置光圈或中置光圈。其中前置光圈意即光圈設置於被攝物與第一透鏡間，中置光圈則表示光圈設置於第一透鏡與成像面間。若光圈為前置光圈，可使出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使其具有遠心(Telecentric)效果，並可增加電子感光元件的CCD或CMOS接收影像的效率；若為中置光圈，係有助於擴大光學取像透鏡組的視場角。
本發明可適當設置一可變孔徑元件，該可變孔徑元件可為機械構件或光線調控元件，其可以電或電訊號控制孔徑的尺寸與形狀。該機械構件可包含葉片組、屏蔽板等可動件；該光線調控元件可包含濾光元件、電致變色材料、液晶層等遮蔽材料。該可變孔徑元件可藉由控制影像的進光量或曝光時間，強化影像調節的能力。此外，該可變孔徑元件亦可為本發明之光圈，可藉由改變光圈值以調節影像品質，如景深或曝光速度等。
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>
請參照圖1至圖3，其中圖1繪示依照本發明第一實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖2繪示圖1的取像裝置示意圖，圖3由左至右依序為第一實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖1和圖2可知，取像裝置包含 光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件170。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡110、光圈100、第二透鏡120、光闌101、第三透鏡130、濾光元件(Filter)150與成像面160。其中，電子感光元件170設置於成像面160上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(110、120、130)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板140設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡110具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面111於近光軸處為凹面，其像側表面112於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其物側表面111具有二反曲點，其像側表面112具有一反曲點，且其物側表面111於離軸處具有一臨界點。
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，其物側表面121具有二反曲點，其像側表面122具有一反曲點，其物側表面121於離軸處具有二臨界點，且其像側表面122於離軸處具有一臨界點。
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具有一反曲點，其像側表面132具有二反曲點，且其物側表面131於離軸處具有一凹臨界點。
透光平板140的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡110之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件150的材質為玻璃，其設置於第三透鏡130及成像面160之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
上述各透鏡的非球面的曲線方程式表示如下：
Figure TWI679449B_D0001
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。
第一實施例的光學取像透鏡組中，光學取像透鏡組的焦距為f，光學取像透鏡組在工作距離(在本實施例中，工作距離包含平板元件厚度)下的光圈值(F-number)為Fno(work)，光學取像透鏡組在被攝物為無窮遠下的光圈值為Fno(inf.)，光學取像透鏡組中最大視角的一半為HFOV，其數值如下：f=0.34公釐(mm)，Fno(work)=1.51，Fno(inf.)=1.48，HFOV=60.7度(deg.)。
第一透鏡110的阿貝數為V1，其滿足下列條件：V1=56.0。
第二透鏡120的阿貝數為V2，其滿足下列條件：V2=56.0。
第三透鏡130的阿貝數為V3，其滿足下列條件：V3=56.0。
光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最大值為Vmax，光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最小值為Vmin，其滿足下列條件：Vmax-Vmin=0.0。在本實施例中，第一透鏡110、第二透鏡120與第三透鏡130的阿貝數彼此相同，因此Vmax及Vmin皆等於第一透鏡110、第二透鏡120與第三透鏡130的阿貝數。
光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，光學取像透鏡組中各二相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，其滿足下列條件：ΣCT/ΣAT=1.93。在本實施例中，二相鄰透鏡於光軸上之間隔距離，係指二相鄰透鏡之間於光軸上的空氣間距。於本實施例中，ΣCT為第一透鏡110、第二透鏡120與第三透鏡130於光軸上之厚度的總和，ΣAT為第一透鏡110、第二透鏡120與第三透鏡130當中任二相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和。
光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，透光平板140於光軸上的厚度為CTP，其滿足下列條件：ΣCT/CTP=0.70。
透光平板140於光軸上的厚度為CTP，其滿足下列條件：CTP=1.50[公釐]。
第一透鏡110與第二透鏡120於光軸上的間隔距離為T12，第二 透鏡120與第三透鏡130於光軸上的間隔距離為T23，其滿足下列條件：T12/T23=17.07。
第一透鏡物側表面111至成像面160於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：TL=2.28[公釐]。
第一透鏡物側表面111至成像面160於光軸上的距離為TL，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：TL/EPD=9.92。
第一透鏡物側表面111至成像面160於光軸上的距離為TL，光學取像透鏡組的焦距為f，其滿足下列條件：TL/f=6.71。
被攝物O至第一透鏡物側表面111於光軸上的距離為TOB，第一透鏡物側表面111至成像面160於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：TOB+TL=4.98[公釐]。
被攝物O至第一透鏡物側表面111於光軸上的距離為TOB，第一透鏡物側表面111至成像面160於光軸上的距離為TL，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：(TOB+TL)/EPD=21.67。
被攝物O至第一透鏡物側表面111於光軸上的距離為TOB，第一透鏡物側表面111至成像面160於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：TOB/TL=1.18。
第一透鏡物側表面111的曲率半徑為R1，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：R1/EPD=-2.56。
第一透鏡物側表面111的曲率半徑為R1，光學取像透鏡組的焦距為f，其滿足下列條件：R1/f=-1.73。
光學取像透鏡組的焦距為f，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：f/EPD=1.48。
光學取像透鏡組的焦距為f，光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，光學取像透鏡組中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：f/EPD+cot(HFOV)=2.04。
光學取像透鏡組的焦距為f，第一透鏡110的焦距為f1，其滿足下列條件：|f/f1|=0.45。
光學取像透鏡組的焦距為f，第二透鏡120的焦距為f2，其滿足下列條件：|f/f2|=0.03。
光學取像透鏡組的焦距為f，第三透鏡130的焦距為f3，其滿足下列條件：|f/f3|=0.63。
光學取像透鏡組中最大視角為FOV，其滿足下列條件：FOV=121.4[度]。
第一透鏡物側表面111的最大有效半徑為Y11，第三透鏡像側表面132的最大有效半徑為Y32，其滿足下列條件：Y11/Y32=1.70。
第一透鏡物側表面111的臨界點與光軸的垂直距離為Yc11，第一透鏡物側表面111的最大有效半徑為Y11，其滿足下列條件：Yc11/Y11=0.58。
光學取像透鏡組的最大成像高度為ImgH，對應於光學取像透鏡組之最大成像高度的物高為YOB，其滿足下列條件：YOB/ImgH=7.72。
請配合參照下列表一以及表二。
表一為圖1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公釐(mm)，且表面0到13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為非球面曲線方程式中的錐面係數，A4到A20則表示各表面第4到20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>
請參照圖4至圖6，其中圖4繪示依照本發明第二實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖5繪示圖4的取像裝置示意圖，圖6由左至右依序為第二實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖4和圖5可知，取像裝置包含光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件270。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡210、光圈200、第二透鏡220、光闌201、第三透鏡230、濾光元件250與成像面260。其中，電子感光元件270設置於成像面260上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(210、220、230)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板240設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡210具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面211於近光軸處為凹面，其像側表面212於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其物側表面211具有二反曲點，其像側表面212具有一反曲點，且其物側表面211於離軸處具有一臨界點。
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於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，且其物側表面221具有二反曲點。
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具有一反曲點，其像側表面232具有二反曲點，且其物側表面231於離軸處具有一凹臨界點。
透光平板240的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡210之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件250的材質為玻璃，其設置於第三透鏡230及成像面260之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
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>
請參照圖7至圖9，其中圖7繪示依照本發明第三實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖8繪示圖7的取像裝置示意圖，圖9由左至右依序 為第三實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖7和圖8可知，取像裝置包含光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件370。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡310、光圈300、第二透鏡320、光闌301、第三透鏡330、濾光元件350與成像面360。其中，電子感光元件370設置於成像面360上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(310、320、330)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板340設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡310具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面311於近光軸處為凹面，其像側表面312於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其物側表面311具有二反曲點，其像側表面312具有一反曲點，且其物側表面311於離軸處具有一臨界點。
第二透鏡320具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面321於近光軸處為凸面，其像側表面322於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面321具有一反曲點，且其物側表面321於離軸處具有一臨界點。
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具有二反曲點，且其物側表面331於離軸處具有一凹臨界點。
透光平板340的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡310之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件350的材質為玻璃，其設置於第三透鏡330及成像面360之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
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>
請參照圖10至圖12，其中圖10繪示依照本發明第四實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖11繪示圖10的取像裝置示意圖，圖12由左至右依序為第四實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖10和圖11可知，取像裝置包含光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件470。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡410、光圈400、第二透鏡420、光闌401、第三透鏡430、濾光元件450與成像面460。其中，電子感光元件470設置於成像面460上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(410、420、430)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板440設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡410具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面411於近光軸處為凹面，其像側表面412於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其物側表面411具有二反曲點，其像側表面412具有一反曲點，且其物側表面411於離軸處具有一臨界點。
第二透鏡420具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面421於近光軸處為凸面，其像側表面422於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面421具有一反曲點，且其物側表面421於離軸處具有一臨界點。
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具有一反曲點，其像側表面432具有二反曲點，且其物側表面431於離軸處具有一凹臨界點。
透光平板440的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡410之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件450的材質為玻璃，其設置於第三透鏡430及成像面460之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
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>
請參照圖13至圖15，其中圖13繪示依照本發明第五實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖14繪示圖13的取像裝置示意圖，圖15由左至右依序為第五實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖13和圖14可知，取像裝置包含光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件570。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡510、光圈500、第二透鏡520、光闌501、第三透鏡530、濾光元件550與成像面560。其中，電子感光元件570設置於成像面560上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(510、520、530)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板540設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡510具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面511於近光軸處為凹面，其像側表面512於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面511具有二反曲點，其像側表面512具有二反曲點，其物側表面511於離軸處具有一臨界點，且其像側表面512於離軸處具有一臨界點。
第二透鏡520具有正屈折力，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於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡530具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面531於近光軸處為凹面，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具有一反曲點，且其物側表面531於離軸處具有一臨界點。
透光平板540的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡510之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件550的材質為玻璃，其設置於第三透鏡530及成像面560之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
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>
請參照圖16至圖18，其中圖16繪示依照本發明第六實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖17繪示圖16的取像裝置示意圖，圖18由左至右依序為第六實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖16和圖17可知，取像裝置包含光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件670。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡610、光圈600、第二透鏡620、光闌601、第三透鏡630、濾光元件650與成像面660。其中，電子感光元件670設置於成像面660上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(610、620、630)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板640設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡610具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面611於近光軸處為凹面，其像側表面612於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面611具有二反曲點，其像側表面612具有二反曲點，其物側表面611於離軸處具有一臨界點，且其像側表面612於離軸處具有一臨界點。
第二透鏡620具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面621 於近光軸處為凸面，其像側表面622於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其物側表面621具有一反曲點，其像側表面622具有一反曲點，其物側表面621於離軸處具有一臨界點，且其像側表面622於離軸處具有一臨界點。
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具有一反曲點，且其物側表面631於離軸處具有一凹臨界點。
透光平板640的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡610之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件650的材質為玻璃，其設置於第三透鏡630及成像面660之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
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>
請參照圖19至圖21，其中圖19繪示依照本發明第七實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖20繪示圖19的取像裝置示意圖，圖21由左至右依序為第七實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖19和圖20可知，取像裝置包含光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件770。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡710、光圈700、第二透鏡720、光闌701、第三透鏡730、濾光元件750與成像面760。其中，電子感光元件770設置於成像面760上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(710、720、730)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板740設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡710具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面711於近光軸處為凹面，其像側表面712於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面711具有二反曲點，其像側表面712具有二反曲點，其物側表面711於離軸處具有一臨界點，且其像側表面712於離軸處具有一臨界點。
第二透鏡720具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面721於近光軸處為凸面，其像側表面722於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其物側表面721具有一反曲點，其像側表面722具有一反曲點，其物側表面721於離軸處具有一臨界點，且其像側表面722於離軸處具有一臨界點。
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具有一反曲點，其像側表面732具有一反曲點，且其物側表面731於離軸處具有一凹臨界點。
透光平板740的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡710之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件750的材質為玻璃，其設置於第三透鏡730及成像面760之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
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>
請參照圖22至圖24，其中圖22繪示依照本發明第八實施例的取像裝置及透光平板的示意圖，圖23繪示圖22的取像裝置示意圖，圖24由左 至右依序為第八實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖22和圖23可知，取像裝置包含光學取像透鏡組(未另標號)與電子感光元件870。光學取像透鏡組由物側至像側依序包含第一透鏡810、光圈800、第二透鏡820、光闌801、第三透鏡830、濾光元件850與成像面860。其中，電子感光元件870設置於成像面860上。光學取像透鏡組包含三片透鏡(810、820、830)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。透光平板840設置於一被攝物O與光學取像透鏡組之間。
第一透鏡810具有負屈折力，且為玻璃材質，其物側表面811於近光軸處為凹面，其像側表面812於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面811具有二反曲點，其像側表面812具有二反曲點，其物側表面811於離軸處具有一臨界點，且其像側表面812於離軸處具有一臨界點。
第二透鏡820具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面821於近光軸處為凸面，其像側表面822於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其物側表面821具有一反曲點，其像側表面822具有一反曲點，其物側表面821於離軸處具有一臨界點，且其像側表面822於離軸處具有一臨界點。
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具有二反曲點，且其物側表面831於離軸處具有一凹臨界點。
透光平板840的材質為玻璃，其設置於被攝物O及第一透鏡810之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。濾光元件850的材質為玻璃，其設置於第三透鏡830及成像面860之間，並不影響光學取像透鏡組的焦距。
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>
請參照圖25及圖26，其中圖25繪示依照本發明第九實施例的一種電子裝置的示意圖，圖26繪示圖25的電子裝置辨識指紋的示意圖。
在本實施例中，電子裝置20為一具有生物辨識功能的智慧型手機。電子裝置20包含一指紋辨識模組30、取像裝置10a以及第一實施例之透光平板140。其中，取像裝置10a作為電子裝置20的前置鏡頭使用以提供自拍功能，並且取像裝置10a包含本發明之光學取像透鏡組以及電子感光元件。指紋辨識模組30具有指紋辨識的功能，其包含取像裝置10b，且取像裝置10b包含本發明之光學取像透鏡組以及電子感光元件。在本實施例中，取像裝置10a與10b皆為上述第一實施例之取像裝置，但不以此為限。舉例來說，取像裝置10a與10b可僅一者包含本發明之光學取像透鏡組。
透光平板140包含一螢幕顯示層141，其一方面可提供保護的功能，並可減少額外元件的使用。光線可通過螢幕顯示層141進入螢幕下之指紋辨識模組30中的光學取像透鏡組，以達成更多應用。其中，螢幕顯示層141可具有觸控螢幕的功能，藉以可省去額外的輸入裝置，並能使操作更加直觀。此外，螢幕顯示層141可採用OLED或主動矩陣有機發光二極體(Active-matrix organic light-emitting diode,AMOLED)，藉此，螢幕顯示層可作為光源照射被攝物O，以省去額外光源的設置。
<第十實施例>
請參照圖27及圖28，其中圖27繪示依照本發明第十實施例的一種電子裝置的示意圖，圖28繪示圖27的電子裝置辨識指紋的示意圖。
在本實施例中，電子裝置20a為一具有生物辨識功能的智慧型手機。電子裝置20a包含一指紋辨識模組30a以及第一實施例之透光平板140。其中，指紋辨識模組30a具有指紋辨識的功能，其包含取像裝置10c以及光源S。 取像裝置10c包含本發明之光學取像透鏡組以及電子感光元件，光源S設置於光學取像透鏡組的一側，用以照射被攝物O，使來自被攝物O的光線可通過透光平板140進入指紋辨識模組30a中的光學取像透鏡組。在本實施例中，取像裝置10c為上述第一實施例之取像裝置，但不以此為限。
本發明的取像裝置可適用於螢幕下指紋辨識，並兼具優良像差修正與良好成像品質的特色，但不以應用於智慧型手機為限。舉例來說，取像裝置還可多方面應用於數位平板、隨身影像紀錄器與多鏡頭裝置等電子裝置中。
此外，本發明的取像裝置亦可應用於各式電子裝置進行各式的影像擷取。舉例來說，取像裝置可多方面應用於生物辨識、三維(3D)影像擷取、數位相機、行動裝置、智慧型電視、網路監控設備、行車記錄器、倒車顯影裝置、體感遊戲機與穿戴式裝置等電子裝置中。前揭電子裝置僅是示範性地說明本發明的實際運用例子，並非限制本發明之取像裝置的運用範圍。
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。

Claims (29)

  1. 一種光學取像透鏡組，包含三片透鏡，該三片透鏡由物側至像側依序為第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡，該三片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面，該第一透鏡物側表面於近光軸處為凹面，該第一透鏡物側表面為非球面且具有至少一反曲點，該第一透鏡物側表面於離軸處具有至少一臨界點，且該光學取像透鏡組中的透鏡總數為三片；其中，該光學取像透鏡組的焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，該光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，該光學取像透鏡組中最大視角為FOV，其滿足下列條件：0.50<f/EPD<1.9；100.0[度]<FOV<130.0[度]；以及|f/f1|<0.50。
  2. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該第一透鏡的阿貝數為V1，該第二透鏡的阿貝數為V2，該第三透鏡的阿貝數為V3，其滿足下列條件：45.0<V1<60.0；45.0<V2<60.0；以及45.0<V3<60.0。
  3. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最大值為Vmax，該光學取像透鏡組的透鏡阿貝數最小值為Vmin，該光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，該光學取像透鏡組中各二相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，其滿足下列條件：Vmax-Vmin<15.0；以及1.2<ΣCT/ΣAT<2.8。
  4. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，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，其滿足下列條件：12.5<T12/T23<30.0。
  5. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該第一透鏡物側表面至一成像面於光軸上的距離為TL，該光學取像透鏡組的焦距為f，其滿足下列條件：5.9<TL/f<8.5。
  6. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，該光學取像透鏡組的焦距為f，其滿足下列條件：-2.5<R1/f<0。
  7. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該光學取像透鏡組的焦距為f，該光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，該光學取像透鏡組中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：1.0<f/EPD+cot(HFOV)<2.3。
  8. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該第一透鏡具有負屈折力，該光學取像透鏡組的焦距為f，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，其滿足下列條件：|f/f2|<0.80；以及|f/f3|<0.80。
  9. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該第三透鏡具有正屈折力，該第三透鏡物側表面於近光軸處為凸面，該第三透鏡物側表面為非球面且具有至少一反曲點，該第三透鏡物側表面於離軸處具有至少一凹臨界點，且該第三透鏡像側表面於近光軸處為凸面。
  10. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該光學取像透鏡組中至少兩片透鏡各自的至少一表面為非球面且各具有至少一反曲點，該第一透鏡物側表面至一成像面於光軸上的距離為TL，該光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：TL<3.0[公釐]；以及1.0<TL/EPD<16.0。
  11. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中該光學取像透鏡組中至少兩片透鏡各自的至少一表面於離軸處具有至少一臨界點，該第一透鏡物側表面的最大有效半徑為Y11，該第三透鏡像側表面的最大有效半徑為Y32，該第一透鏡物側表面的臨界點與光軸的垂直距離為Yc11，其滿足下列條件：1.25<Y11/Y32<2.40；以及0.30<Yc11/Y11<0.90。
  12. 如請求項1所述之光學取像透鏡組，其中至少三片透鏡為塑膠材質，且該光學取像透鏡組應用於波長介於480奈米至600奈米的光波段。
  13. 一種取像裝置，包含：如請求項1所述之光學取像透鏡組；以及一電子感光元件，設置於該光學取像透鏡組的一成像面上。
  14. 一種電子裝置，包含：一指紋辨識模組，包含如請求項13所述之取像裝置。
  15. 一種光學取像透鏡組，包含三片透鏡，該三片透鏡由物側至像側依序為第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡，該三片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面，該第一透鏡物側表面於近光軸處為凹面，該第一透鏡物側表面為非球面具有至少一反曲點，該第一透鏡物側表面於離軸處具有至少一臨界點，且該光學取像透鏡組中的透鏡總數為三片；其中，該第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，該光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：-4.0<R1/EPD<0。
  16. 如請求項15所述之光學取像透鏡組，其中該第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，該光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：-3.0<R1/EPD<-1.0。
  17. 如請求項15所述之光學取像透鏡組，其中該第一透鏡物側表面至一成像面於光軸上的距離為TL，該光學取像透鏡組中最大視角為FOV，其滿足下列條件：TL<3.0[公釐]；以及100.0[度]<FOV<130.0[度]。
  18. 如請求項15所述之光學取像透鏡組，其中該第一透鏡具有負屈折力，該第三透鏡具有正屈折力，且該第三透鏡像側表面於近光軸處為凸面。
  19. 一種電子裝置，包含：一指紋辨識模組，包含一光學取像透鏡組，該光學取像透鏡組包含複數片透鏡，該複數片透鏡分別具有朝向物側方向的物側表面與朝向像側方向的像側表面，該光學取像透鏡組中至少一片透鏡的至少一表面於離軸處具有至少一臨界點；以及一透光平板，設置於該光學取像透鏡組與一被攝物之間；其中，該光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，該透光平板於光軸上的厚度為CTP，該光學取像透鏡組中最靠近該被攝物之透鏡物側表面至一成像面於光軸上的距離為TL，該光學取像透鏡組的焦距為f，其滿足下列條件：0<ΣCT/CTP<1.50；以及5.9<TL/f<8.5。
  20. 如請求項19所述之電子裝置，其中該光學取像透鏡組中各透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，該透光平板於光軸上的厚度為CTP，該光學取像透鏡組中最大視角為FOV，其滿足下列條件：0.20<ΣCT/CTP<1.10；以及100.0[度]<FOV<130.0[度]。
  21. 如請求項19所述之電子裝置，其中該被攝物至最靠近該被攝物之透鏡物側表面於光軸上的距離為TOB，該光學取像透鏡組中最靠近該被攝物之透鏡物側表面至該成像面於光軸上的距離為TL，該光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：1.0[公釐]<TOB+TL<7.0[公釐]；以及(TOB+TL)/EPD<28.0。
  22. 如請求項19所述之電子裝置，其中該光學取像透鏡組中最靠近該被攝物之透鏡物側表面的曲率半徑為R1，該光學取像透鏡組的入瞳孔徑為EPD，其滿足下列條件：-4.0<R1/EPD<0。
  23. 如請求項19所述之電子裝置，其中該光學取像透鏡組的最大成像高度為ImgH，對應於該光學取像透鏡組之最大成像高度的物高為YOB，其滿足下列條件：2.0<YOB/ImgH<9.0。
  24. 如請求項19所述之電子裝置，其中該光學取像透鏡組中至少三片透鏡為塑膠材質，該被攝物至最靠近該被攝物之透鏡物側表面於光軸上的距離為TOB，該光學取像透鏡組中最靠近該被攝物之透鏡物側表面至該成像面於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：0.50<TOB/TL<2.0。
  25. 如請求項19所述之電子裝置，其中該光學取像透鏡包含三片透鏡，該三片透鏡由物側至像側依序為第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡，且該光學取像透鏡組中的透鏡總數為三片。
  26. 如請求項25所述之電子裝置，其中該光學取像透鏡組中至少兩片透鏡各自的至少一表面於離軸處具有至少一臨界點，該第一透鏡物側表面於近光軸處為凹面，該第一透鏡物側表面為非球面且具有至少一反曲點，且該第一透鏡物側表面於離軸處具有至少一臨界點。
  27. 如請求項25所述之電子裝置，其中該第一透鏡具有負屈折力，該第三透鏡具有正屈折力，且該第三透鏡像側表面於近光軸處為凸面。
  28. 如請求項19所述之電子裝置，其中該光學取像透鏡組應用於波長介於480奈米至600奈米的光波段。
  29. 如請求項19所述之電子裝置，其中該透光平板中包含一螢幕顯示層，光線可通過該螢幕顯示層，該螢幕顯示層具有觸控螢幕的功能，該透光平板於光軸上的厚度為CTP，其滿足下列條件：0.2[公釐]<CTP<3.0[公釐]。
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