CN103389569A - 成像光学系统镜组 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种成像光学系统镜组，由物侧至像侧依序包含三片具屈折力的透镜：一具正屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面或平面，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；及一具负屈折力的第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凹面而远离近光轴处转为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶。上述配置可有效修正系统产生的像散以避免散焦问题，更可有效地压制系统的后焦距以妥善利用空间，使镜组更加紧密。

Description

成像光学系统镜组

技术领域

本发明是关于一种成像光学系统镜组；特别是关于一种应用于小型化电子产品与其三维(3D)成像应用的成像光学系统镜组。

背景技术

现行电子产品以轻薄可携为主要诉求，因此除了低成本的要求以外，应用于各种行动装置上，如智能型手机、平板电脑、Ultrabook等各种可携式电子产品所搭载的光学系统的体积尺寸也一再地被要求小型化。如美国专利号US7,957,076B2所揭示者，习见的光学系统，为降低制造成本，多采两片式透镜结构为主，然而因仅具两片透镜对像差的补正能力有限，无法满足较高阶的光学系统需求。另一方面，如美国专利号US8,089,704B2所揭示的四片式透镜组，则往往由于过多的透镜数目配置，使得小型化的程度受到限制，且其成本与制造组装的复杂度也相对较高。此外，如美国专利号US8,094,231B2所揭示的三片式透镜组，该设计影像周边因像散严重而产生散焦(Defocus)的问题，其成像能力与品质将不可避免地受到限制，而其透镜形状配置，也无法有效压制后焦距，使该光学系统无法维持紧密的配置。

综上所述，习用光学系统的成像品质不佳且具有总长度过长的缺点，而不适用于小型化可携式电子产品。显见，产业中存在成像品质和系统总长度难以兼顾的问题，因此急需一种成像品质佳且充分利用镜组空间以达到更紧密的设计，将可适用于轻薄、可携式电子产品上的成像光学系统镜组。

发明内容

本发明提供一种成像光学系统镜组，由物侧至像侧依序包含三片具屈折力的透镜：一具正屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面或平面，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；及一具负屈折力的第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凹面而远离近光轴处转为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；其中，该成像光学系统镜组中所包含具屈折力的透镜为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜；其中，该第二透镜的物侧面的曲率半径为R3，该第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，该第三透镜的焦距为f3，该第二透镜的焦距为f2，满足下列关系式：0<(R3–R4)/(R3+R4)≦1.0；及0<f3/f2<3.0。

另一方面，本发明提供一种成像光学系统镜组，由物侧至像侧依序包含三片具屈折力的透镜：一具正屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面或平面，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；及一具负屈折力的第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凹面而远离近光轴处转为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；其中，该成像光学系统镜组中所包含具屈折力的透镜为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜；其中，该第二透镜的物侧面的曲率半径为R3，该第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，该第一透镜的色散系数为V1，该第二透镜的色散系数为V2，满足下列关系式：0<(R3-R4)/(R3+R4)≦1.0；及1.8<(V1+V2)/(V1-V2)<5.0。

上述配置可有效修正系统产生的像散以避免散焦问题，更可有效地压制系统的后焦距以妥善利用空间，使镜组更加紧密。

本发明成像光学系统镜组中，该第一透镜具正屈折力，提供系统主要的屈折力，有助于缩短系统的总长度。当该第二透镜具负屈折力，有助于对具正屈折力的第一透镜所产生的像差做补正。当该第三透镜具负屈折力时，可使光学系统的主点(Principal Point)远离成像面，有利于缩短系统的光学总长度，以维持镜头的小型化。

本发明的成像光学系统镜组中，该第一透镜可为一双凸透镜、或物侧面于近光轴处为凸面且像侧面于近光轴处为凹面的新月形透镜。当该第一透镜为一双凸透镜时，可有效加强该第一透镜的屈折力配置，进而缩短该成像光学系统镜组的光学总长度；当该第一透镜为一凸凹的新月形透镜时，则对于修正系统的像散(Astigmatism)较为有利。当该第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面或平面且像侧面于近光轴处为凹面时，有利于修正第一透镜所产生的像差。此外，当该第二透镜上设有至少一个反曲点时，可有效地压制离轴视场的光线入射于感光元件上的角度，并可进一步修正离轴视场的像差。当该第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面且像侧面于近光轴处为凹面时，可以有效的压制该系统后焦距，充分利用空间，使该成像光学系统镜组可以达到更紧密的效果。此外，当该第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面，而于远离光轴处转为凸面时，可有效地压制离轴视场的光线入射于感光元件上的角度，以增加影像感光元件的接收效率，并可进一步修正离轴视场的像差。

附图说明

图1A是本发明第一实施例的光学系统示意图。

图1B是本发明第一实施例的像差曲线图。

图2A是本发明第二实施例的光学系统示意图。

图2B是本发明第二实施例的像差曲线图。

图3A是本发明第三实施例的光学系统示意图。

图3B是本发明第三实施例的像差曲线图。

图4A是本发明第四实施例的光学系统示意图。

图4B是本发明第四实施例的像差曲线图。

图5A是本发明第五实施例的光学系统示意图。

图5B是本发明第五实施例的像差曲线图。

图6A是本发明第六实施例的光学系统示意图。

图6B是本发明第六实施例的像差曲线图。

图7A是本发明第七实施例的光学系统示意图。

图7B是本发明第七实施例的像差曲线图。

图8A是本发明第八实施例的光学系统示意图。

图8B是本发明第八实施例的像差曲线图。

图9A是本发明第九实施例的光学系统示意图。

图9B是本发明第九实施例的像差曲线图。

图10A是本发明第十实施例的光学系统示意图。

图10B是本发明第十实施例的像差曲线图。

图11A是本发明第十一实施例的光学系统示意图。

图11B是本发明第十一实施例的像差曲线图。

图12A是本发明第十二实施例的光学系统示意图。

图12B是本发明第十二实施例的像差曲线图。

图13是描述SAG21所代表的距离与相对位置，并示意第三透镜的像侧面的曲面变化特征。

附图标号：

光圈  100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200

第一透镜  110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010、1110、1210

物侧面  111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111、1211

像侧面  112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012、1112、1212

第二透镜  120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020、1120、1220、1320

物侧面  121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021、1121、1221、1321

像侧面  122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022、1122、1222

第三透镜  130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030、1130、1230、1330

物侧面  131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031、1131、1231、1331

像侧面  132、322、332、432、532、632、732、832、932、1032、1132、1232、1332

滤光元件  140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040、1140、1240

成像面  150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050、1150、1250

第二透镜的物侧面的光轴上顶点          1301

第二透镜的物侧面上的最大有效径位置    1302

近光轴处    1303

远离近光轴处    1304

成像光学系统镜组的焦距为f

第一透镜的焦距为f1

第二透镜的焦距为f2

第三透镜的焦距为f3

第一透镜于光轴上的厚度为CT1

第二透镜于光轴上的厚度为CT2

第三透镜于光轴上的厚度为CT3

第一透镜的物侧面的曲率半径为R1

第一透镜的像侧面的曲率半径为R2

第二透镜的物侧面的曲率半径为R3

第二透镜的像侧面的曲率半径为R4

第三透镜的物侧面的曲率半径为R5

第三透镜的像侧面的曲率半径为R6

第一透镜的色散系数为V1

第二透镜的色散系数为V2

第三透镜的色散系数为V3

成像光学系统镜组的最大视角的一半为HFOV

第三透镜的像侧面与成像面之间于光轴上的距离为BL

第二透镜的物侧面的光轴上顶点至该物侧面的最大有效径位置于光轴上的水平距离为SAG21

具体实施方式

本发明提供一种成像光学系统镜组，由物侧至像侧依序包含三片具屈折力的透镜：一具正屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面或平面，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；及一具负屈折力的第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凹面而远离近光轴处转为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；其中，该成像光学系统镜组中所包含具屈折力的透镜为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜；其中，该第二透镜的物侧面的曲率半径为R3，该第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，该第三透镜的焦距为f3，该第二透镜的焦距为f2，满足下列关系式：0<(R3-R4)/(R3+R4)≦1.0；及0<f3/f2<3.0。

当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0<(R3–R4)/(R3+R4)≦1.0时，经适当调整的该第二透镜的曲率半径将有助于系统像差与像散的修正。

当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0<f3/f2<3.0时，第二透镜与第三透镜的屈折力较合适，有助于像差的修正与敏感度的降低；较佳地，满足下列关系式：0.1<f3/f2<2.0。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，该成像光学系统镜组的焦距为f，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0.2<R4/f<2.0时，有助于降低成像光学系统镜组的佩兹伐和数(Petzval Sum)和像差，进一步提升成像光学系统镜组的解像力。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第三透镜的像侧面的曲率半径为R6，该第三透镜的物侧面的曲率半径为R5，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：-0.40<R6/R5<0时，有利于修正系统的高阶像差，提升成像品质，并可以有效的压制该系统后焦距，充分利用空间，使该成像光学系统镜组可以达到更紧密的效果。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第一透镜的色散系数为V1，该第二透镜的色散系数为V2，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：2.0<(V1+V2)/(V1-V2)<3.0时，可避免短波长焦点和长波长焦点差异过大而产生散焦的问题，同时并具有修正色差的好处。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第二透镜于光轴上的厚度为CT2，该第三透镜于光轴上的厚度为CT3，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0.5<(CT1+CT2)/CT3<1.0时，各透镜的厚度较为合适，有助于镜片制作与成型以提升良率，并且有利于系统的小型化。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第二透镜的物侧面的光轴上顶点至该物侧面的最大有效径位置于光轴上的水平距离为SAG21，若前述水平距离朝物侧方向，SAG21定义为负值，若朝像侧方向，SAG21则定义为正值，该第二透镜于光轴上的厚度为CT2，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：-0.5<SAG21/CT2<0.2时，可使该第二透镜的形状不会太过弯曲且厚度适中，除有利于透镜的制作与成型外，更有助于减少镜片组装所需的空间，使得透镜的配置可更为紧密。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第一透镜的物侧面的曲率半径为R1，该第一透镜的像侧面的曲率半径为R2，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0<|R1/R2|<0.4时，对于球差与像散的补正较为有利，并可适当配置第一透镜的正屈折力。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第三透镜的像侧面与一成像面之间于光轴上的距离为BL，该成像光学系统镜组的焦距为f，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0.10<BL/f<0.35时，可在不使全长过长的前提下，确保系统具有足够的后焦距供其他所需光学构件配置，并使该成像光学系统镜组可以达到更紧密。

本发明前述成像光学系统镜组中，该成像光学系统镜组的焦距为f，该第一透镜的焦距为f1，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：1.0<f/f1<2.0时，该第一透镜的屈折力大小配置较为平衡，可有效控制系统的光学总长度，并可避免球差或像散过大。

另一方面，本发明提供一种成像光学系统镜组，由物侧至像侧依序包含三片具屈折力的透镜：一具正屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面或平面，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；及一具负屈折力的第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凹面而远离近光轴处转为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；其中，该成像光学系统镜组中具屈折力的透镜为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜；其中，该第二透镜的物侧面的曲率半径为R3，该第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，该第一透镜的色散系数为V1，该第二透镜的色散系数为V2，满足下列关系式：0<(R3–R4)/(R3+R4)≦1.0；及1.8<(V1+V2)/(V1–V2)<5.0。

当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0<(R3–R4)/(R3+R4)≦1.0时，经适当调整的该第二透镜的曲率半径将有助于系统像差与像散的修正。

当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：1.8<(V1+V2)/(V1–V2)<5.0时，可避免短波长焦点和长波长焦点差异过大而产生散焦的问题，同时并具有修正色差的好处；较佳地，满足下列关系式：2.0<(V1+V2)/(V1–V2)<3.0。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第三透镜的像侧面与一成像面之间于光轴上的距离为BL，该成像光学系统镜组的焦距为f，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0.10<BL/f<0.35时，可在不使全长过长的前提下，确保系统具有足够的后焦距供其他所需光学构件配置，并使该成像光学系统镜组可以达到更紧密。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第一透镜的色散系数为V1，该第三透镜的色散系数为V3，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：1.5<V1/V3<3.5时，有助于修正色差。

本发明前述成像光学系统镜组中，该成像光学系统镜组的最大视角的一半为HFOV，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：25度<HFOV<40度时，可提供适当可视角。由于过大可视角会造成周边影像变形严重，过小可视角则会局限取像的范围，故选择适当可视角，可获得所需适当取像范围又可兼顾影像不变形的效果。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第二透镜的物侧面的光轴上顶点至该物侧面的最大有效径位置于光轴上的水平距离为SAG21，若前述水平距离朝物侧方向，SAG21定义为负值，若朝像侧方向，SAG21则定义为正值，该第二透镜于光轴上的厚度为CT2，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：-0.5<SAG21/CT2<0.2时，可使该第二透镜的形状不会太过弯曲且厚度适中，除有利于透镜的制作与成型外，更有助于减少镜片组装所需的空间，使得透镜的配置可更为紧密。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第一透镜的物侧面的曲率半径为R1，该第一透镜的像侧面的曲率半径为R2，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0<|R1/R2|<0.4时，对于球差与像散的补正较为有利，并可适当配置第一透镜的正屈折力。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第二透镜于光轴上的厚度为CT2，该第三透镜于光轴上的厚度为CT3，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：0.5<(CT1+CT2)/CT3<1.0时，各透镜的厚度较为合适，有助于镜片制作与成型以提升良率，并且有利于系统的小型化。

本发明前述成像光学系统镜组中，该第三透镜的像侧面的曲率半径为R6，该第三透镜的物侧面的曲率半径为R5，较佳地，当前述成像光学系统镜组满足下列关系式：-0.40<R6/R5<0时，有利于修正系统的高阶像差，提升成像品质，并可以有效的压制该系统后焦距，充分利用空间，使该成像光学系统镜组可以达到更紧密的效果。

本发明的成像光学系统镜组中，透镜的材质可为玻璃或塑胶，若透镜的材质为玻璃，则可以增加该成像光学系统镜组屈折力配置的自由度，若透镜材质为塑胶，则可以有效降低生产成本。此外，可于镜面上设置非球面，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较多的控制变数，用以消减像差，进而缩减透镜使用的数目，因此可以有效降低本发明的成像光学系统镜组的总长度。

本发明的成像光学系统镜组中，可至少设置一光阑，如耀光光阑(GlareStop)或视场光阑(Field Stop)等，以减少杂散光，有助于提升影像品质。

本发明成像光学系统镜组中，光圈配置可为前置或中置，前置光圈可使成像光学系统镜组的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离，使之具有远心(Telecentric)效果，可增加影像感测元件如CCD或CMOS接收影像的效率；中置光圈则有助于扩大系统的视场角，使成像光学系统镜组具有广角镜头的优势。

本发明的成像光学系统镜组中，若透镜表面为凸面，则表示该透镜表面于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面，则表示该透镜表面于近光轴处为凹面。

请参考图13，该第二透镜1320的物侧面1321的光轴上顶点1301至该物侧面1321的最大有效径位置1302于光轴上的水平距离为SAG21。在本发明说明书的定义中，若前述水平距离朝物侧方向，SAG21定义为负值，若朝像侧方向，SAG21则定义为正值。此外，该第三透镜1330的物侧面1331为凹面且像侧面1332为凹面，更明确地说，该第三透镜1330的像侧面1332于近光轴处1303为凹面，而于远离近光轴处1304则转为凸面。

本发明的成像光学系统镜组将藉由以下具体实施例配合所附图式予以详细说明。

《第一实施例》

本发明第一实施例请参阅图1A，第一实施例的像差曲线请参阅图1B。第一实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜110，其物侧面111为凸面及像侧面112为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜110的物侧面111及像侧面112皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜120，其物侧面121为凸面及像侧面122为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜120的物侧面121及像侧面122皆为非球面，且该第二透镜120的物侧面121设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜130，其物侧面131为凹面及像侧面132为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜130的物侧面131及像侧面132皆为非球面；其中，该第三透镜130的像侧面132的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈100置于一被摄物与该第一透镜110之间；另包含有一红外线滤光元件(IR cut-filter)140置于该第三透镜130的像侧面132与一成像面150之间；该滤光元件140的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件图未示于该成像面150上。

第一实施例详细的光学数据如表一所示，其非球面数据如表二所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

上述的非球面曲线的方程式表示如下：

$X\left(Y\right)=(Y^2/R)/(1+\mathrm{sqrt}(1-(1+k)*{(Y/R)}^2))+\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\left(\mathrm{Ai}\right)*\left(Y^i\right)$

其中：

X：非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上顶点的切面的相对距离；

Y：非球面曲线上的点与光轴的距离；

R：曲率半径；

k：锥面系数；

Ai：第i阶非球面系数。

第一实施例的成像光学系统镜组中，成像光学系统镜组的焦距为f，其数值为：f=3.53(毫米)。

第一实施例的成像光学系统镜组中，成像光学系统镜组的光圈值为Fno，其数值为：Fno=2.78。

第一实施例的成像光学系统镜组中，成像光学系统镜组中最大视角的一半为HFOV，其数值为：HFOV=31.5(度)。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第一透镜110的色散系数为V1，该第二透镜120的色散系数为V2，其关系式为：(V1+V2)/(V1-V2)=2.43(度)。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第一透镜110的色散系数为V1，该第三透镜(130)的色散系数为V3，其关系式为：V1/V3=1.00。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第一透镜110于光轴上的厚度为CT1，该第二透镜120于光轴上的厚度为CT2，该第三透镜130于光轴上的厚度为CT3，其关系式为：(CT1+CT2)/CT3=0.70。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第一透镜110的物侧面111的曲率半径为R1，该第一透镜110的像侧面112的曲率半径为R2，其关系式为：|R1/R2|=0.30。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第二透镜120的像侧面122的曲率半径为R4，成像光学系统镜组的焦距为f，其关系式为：R4/f=0.49。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第二透镜120的物侧面121的曲率半径为R3，该第二透镜120的像侧面122的曲率半径为R4，其关系式为：(R3–R4)/(R3+R4)=0.11。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第三透镜130的像侧面132的曲率半径为R6，该第三透镜130的物侧面131的曲率半径为R5，其关系式为：R6/R5=-0.06。

第一实施例的成像光学系统镜组中，成像光学系统镜组的焦距为f，该第一透镜110的焦距为f1，其关系式为：f/f1=1.13。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第二透镜120的焦距为f2，该第三透镜130的焦距为f3，其关系式为：f3/f2=0.55。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第三透镜130的像侧面132与该成像面150之间于光轴上的距离为BL，该成像光学系统镜组的焦距为f，其关系式为：BL/f=0.24。

第一实施例的成像光学系统镜组中，该第二透镜120的物侧面121的光轴上顶点至该物侧面121的最大有效径位置于光轴上的水平距离为SAG21，该第二透镜120于光轴上的厚度为CT2，其关系式为：SAG21/CT2=0.00。

《第二实施例》

本发明第二实施例请参阅图2A，第二实施例的像差曲线请参阅图2B。第二实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜210，其物侧面211为凸面及像侧面212为凸面，其材质为塑胶，该第一透镜210的物侧面211及像侧面212皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜220，其物侧面221为凸面及像侧面222为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜220的物侧面221及像侧面222皆为非球面，且该第二透镜220的物侧面221设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜230，其物侧面231为凹面及像侧面232为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜230的物侧面231及像侧面232皆为非球面；其中，该第三透镜230的像侧面232的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈200置于一被摄物与该第一透镜210之间；另包含有一红外线滤光元件240置于该第三透镜230的像侧面232与一成像面250之间；该滤光元件240的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面250上。

第二实施例详细的光学数据如表三所示，其非球面数据如表四所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第二实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表五中所列。

《第三实施例》

本发明第三实施例请参阅图3A，第三实施例的像差曲线请参阅图3B。第三实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜310，其物侧面311为凸面及像侧面312为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜310的物侧面311及像侧面312皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜320，其物侧面321近轴处为平面及像侧面322为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜320的物侧面321及像侧面322皆为非球面，且该第二透镜320的物侧面321设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜330，其物侧面331为凹面及像侧面332为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜330的物侧面331及像侧面332皆为非球面；其中，该第三透镜330的像侧面332的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈300置于一被摄物与该第一透镜310之间；另包含有一红外线滤光元件340置于该第三透镜330的像侧面332与一成像面350之间；该滤光元件340的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面350上。

第三实施例详细的光学数据如表六所示，其非球面数据如表七所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第三实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表八中所列。

《第四实施例》

本发明第四实施例请参阅图4A，第四实施例的像差曲线请参阅图4B。第四实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜410，其物侧面411为凸面及像侧面412为凸面，其材质为塑胶，该第一透镜410的物侧面411及像侧面412皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜420，其物侧面421为凸面及像侧面422为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜420的物侧面421及像侧面422皆为非球面，且该第二透镜420的物侧面421设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜430，其物侧面431为凹面及像侧面432为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜430的物侧面431及像侧面432皆为非球面；其中，该第三透镜430的像侧面432的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈400置于该第一透镜410与该第二透镜420之间；另包含有一红外线滤光元件440置于该第三透镜430的像侧面432与一成像面450之间；该滤光元件440的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面450上。

第四实施例详细的光学数据如表九所示，其非球面数据如表十所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第四实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表十一中所列。

《第五实施例》

本发明第五实施例请参阅图5A，第五实施例的像差曲线请参阅图5B。第五实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜510，其物侧面511为凸面及像侧面512为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜510的物侧面511及像侧面512皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜520，其物侧面521为凸面及像侧面522为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜520的物侧面521及像侧面522皆为非球面，且该第二透镜520的物侧面521与像侧面522皆设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜530，其物侧面531为凹面及像侧面532为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜530的物侧面531及像侧面532皆为非球面；其中，该第三透镜530的像侧面532的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈500置于一被摄物与该第一透镜510之间；另包含有一红外线滤光元件540置于该第三透镜530的像侧面532与一成像面550之间；该滤光元件540的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面550上。

第五实施例详细的光学数据如表十二所示，其非球面数据如表十三所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第五实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表十四中所列。

《第六实施例》

本发明第六实施例请参阅图6A，第六实施例的像差曲线请参阅图6B。第六实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜610，其物侧面611为凸面及像侧面612为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜610的物侧面611及像侧面612皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜620，其物侧面621为凸面及像侧面622为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜620的物侧面621及像侧面622皆为非球面，且该第二透镜620的物侧面621与像侧面622皆设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜630，其物侧面631为凹面及像侧面632为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜630的物侧面631及像侧面632皆为非球面；其中，该第三透镜630的像侧面632的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈600置于一被摄物与该第一透镜610之间；另包含有一红外线滤光元件640置于该第三透镜630的像侧面632与一成像面650之间；该滤光元件640的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面650上。

第六实施例详细的光学数据如表十五所示，其非球面数据如表十六所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第六实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表十七中所列。

《第七实施例》

本发明第七实施例请参阅图7A，第七实施例的像差曲线请参阅图7B。第七实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜710，其物侧面711为凸面及像侧面712为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜410的物侧面711及像侧面712皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜720，其物侧面721为凸面及像侧面722为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜720的物侧面721及像侧面722皆为非球面，且该第二透镜720的物侧面721与像侧面722皆设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜730，其物侧面731为凹面及像侧面732为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜730的物侧面731及像侧面732皆为非球面；其中，该第三透镜730的像侧面732的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈700置于一被摄物与该第一透镜710之间；另包含有一红外线滤光元件740置于该第三透镜730的像侧面732与一成像面750之间；该滤光元件740的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面750上。

第七实施例详细的光学数据如表十八所示，其非球面数据如表十九所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第七实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表二十中所列。

《第八实施例》

本发明第八实施例请参阅图8A，第八实施例的像差曲线请参阅图8B。第八实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜810，其物侧面811为凸面及像侧面812为凹面，其材质为玻璃，该第一透镜810的物侧面811及像侧面812皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜820，其物侧面821为凸面及像侧面822为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜820的物侧面821及像侧面822皆为非球面，且该第二透镜820的物侧面821设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜830，其物侧面831为凹面及像侧面832为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜830的物侧面831及像侧面832皆为非球面；其中，该第三透镜830的像侧面832的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈800置于一被摄物与该第一透镜810之间；另包含有一红外线滤光元件840置于该第三透镜830的像侧面832与一成像面850之间；该滤光元件840的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面850上。

第八实施例详细的光学数据如表二十一所示，其非球面数据如表二十二所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第八实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表二十三中所列。

《第九实施例》

本发明第九实施例请参阅图9A，第九实施例的像差曲线请参阅图9B。第九实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜910，其物侧面911为凸面及像侧面912为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜910的物侧面911及像侧面912皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜920，其物侧面921为凸面及像侧面922为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜920的物侧面921及像侧面922皆为非球面，且该第二透镜920的物侧面921设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜930，其物侧面931为凹面及像侧面932为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜930的物侧面931及像侧面932皆为非球面；其中，该第三透镜930的像侧面932的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈900置于一被摄物与该第一透镜910之间；另包含有一红外线滤光元件940置于该第三透镜930的像侧面932与一成像面950之间；该滤光元件940的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面950上。

第九实施例详细的光学数据如表二十四所示，其非球面数据如表二十五所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第九实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表二十六中所列。

《第十实施例》

本发明第十实施例请参阅图10A，第十实施例的像差曲线请参阅图10B。第十实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜1010，其物侧面1011为凸面及像侧面1012为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜1010的物侧面1011及像侧面1012皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜1020，其物侧面1021为凸面及像侧面1022为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜1020的物侧面1021及像侧面1022皆为非球面，且该第二透镜1020的物侧面1021设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜1030，其物侧面1031为凹面及像侧面1032为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜1030的物侧面1031及像侧面1032皆为非球面；其中，该第三透镜1030的像侧面1032的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈1000置于一被摄物与该第一透镜1010之间；另包含有一红外线滤光元件1040置于该第三透镜1030的像侧面1032与一成像面1050之间；该滤光元件1040的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面1050上。

第十实施例详细的光学数据如表二十七所示，其非球面数据如表二十八所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第十实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表二十九中所列。

《第十一实施例》

本发明第十一实施例请参阅图11A，第十一实施例的像差曲线请参阅第图11B。第十一实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜1110，其物侧面1111为凸面及像侧面1112为凹面，其材质为玻璃，该第一透镜1110的物侧面1111及像侧面1112皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜1120，其物侧面1121为凸面及像侧面1122为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜1120的物侧面1121及像侧面1122皆为非球面，且该第二透镜1120的物侧面1121设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜1130，其物侧面1131为凹面及像侧面1132为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜1130的物侧面1131及像侧面1132皆为非球面；其中，该第三透镜1130的像侧面1132的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈1100置于一被摄物与该第一透镜1110之间；另包含有一红外线滤光元件1140置于该第三透镜1130的像侧面1132与一成像面1150之间；该滤光元件1140的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面1150上。

第十一实施例详细的光学数据如表三十所示，其非球面数据如表三十一所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第十一实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表三十二中所列。

《第十二实施例》

本发明第十二实施例请参阅图12A，第十二实施例的像差曲线请参阅图12B。第十二实施例的成像光学系统镜组主要由三片具屈折力的透镜构成，由物侧至像侧依序包含：

一具正屈折力的第一透镜1210，其物侧面1211为凸面及像侧面1212为凹面，其材质为塑胶，该第一透镜1210的物侧面1211及像侧面1212皆为非球面；

一具负屈折力的第二透镜1220，其物侧面1221为凸面及像侧面1222为凹面，其材质为塑胶，该第二透镜1220的物侧面1221及像侧面1222皆为非球面，且该第二透镜1220的物侧面1221设有至少一反曲点；及

一具负屈折力的第三透镜1230，其物侧面1231为凹面及像侧面1232为凹面，其材质为塑胶，该第三透镜1230的物侧面1231及像侧面1232皆为非球面；其中，该第三透镜1230的像侧面1232的近光轴处为凹面，而其远离近光轴处转为凸面；

其中，该成像光学系统镜组另设置有一光圈1200置于一被摄物与该第一透镜1210之间；另包含有一红外线滤光元件1240置于该第三透镜1230的像侧面1232与一成像面1250之间；该滤光元件1240的材质为玻璃，且其不影响本发明的成像光学系统镜组的焦距；另设置有一影像感测元件(图未示)于该成像面1250上。

第十二实施例详细的光学数据如表三十三所示，其非球面数据如表三十四所示，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，HFOV定义为最大视角的一半。

第十二实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外，各个关系式的参数系如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值系如表三十五中所列。

表一至表三十五所示为本发明的成像光学系统镜组实施例的不同数值变化表，然本发明各个实施例的数值变化皆属实验所得，即使使用不同数值，相同结构的产品仍应属于本发明的保护范畴，故以上的说明所描述的及图式仅作为例示性，非用以限制本发明的权利要求。

Claims (21)

1.一种成像光学系统镜组，其特征在于，由物侧至像侧依序包含三片具屈折力的透镜：

一具正屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面；

一具负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面或平面，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；及

一具负屈折力的第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凹面而远离近光轴处转为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；

其中，所述成像光学系统镜组中具屈折力的透镜为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜；

其中，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，所述第三透镜的焦距为f3，所述第二透镜的焦距为f2，满足下列关系式：

0<(R3–R4)/(R3+R4)≦1.0；及

0<f3/f2<3.0。

2.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，所述成像光学系统镜组的焦距为f，满足下列关系式：

0.2<R4/f<2.0。

3.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第三透镜的像侧面的曲率半径为R6，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为R5，满足下列关系式：

-0.40<R6/R5<0。

4.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第一透镜的色散系数为V1，所述第二透镜的色散系数为V2，满足下列关系式：

2.0<(V1+V2)/(V1–V2)<3.0。

5.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第一透镜于光轴上的厚度为CT1，所述第二透镜于光轴上的厚度为CT2，所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3，满足下列关系式：

0.5<(CT1+CT2)/CT3<1.0。

6.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第二透镜的物侧面的光轴上顶点至所述物侧面的最大有效径位置于光轴上的水平距离为SAG21，所述第二透镜于光轴上的厚度为CT2，满足下列关系式：

-0.5<SAG21/CT2<0.2。

7.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为R2，满足下列关系式：

0<|R1/R2|<0.4。

8.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第三透镜的像侧面与一成像面之间于光轴上的距离为BL，所述成像光学系统镜组的焦距为f，满足下列关系式：

0.10<BL/f<0.35。

9.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述成像光学系统镜组的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，满足下列关系式：

1.0<f/f1<2.0。

10.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第三透镜的焦距为f3，所述第二透镜的焦距为f2，满足下列关系式：

0.1<f3/f2<2.0。

11.如权利要求1所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第二透镜的物侧面及像侧面中至少一表面设有至少一反曲点。

12.一种成像光学系统镜组，其特征在于，由物侧至像侧依序包含三片具屈折力的透镜：

一具正屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面；

一具负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面或平面，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；及

一具负屈折力的第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凹面而远离近光轴处转为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面，且其材质为塑胶；

其中，所述成像光学系统镜组中具屈折力的透镜为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜；

其中，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜的像侧面的曲率半径为R4，所述第一透镜的色散系数为V1，所述第二透镜的色散系数为V2，满足下列关系式：

0<(R3–R4)/(R3+R4)≦1.0；及

1.8<(V1+V2)/(V1–V2)<5.0。

13.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第一透镜的色散系数为V1，所述第二透镜的色散系数为V2，满足下列关系式：

2.0<(V1+V2)/(V1-V2)<3.0。

14.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第三透镜的像侧面与一成像面之间于光轴上的距离为BL，所述成像光学系统镜组的焦距为f，满足下列关系式：

0.10<BL/f<0.35。

15.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第一透镜的色散系数为V1，所述第三透镜的色散系数为V3，满足下列关系式：

1.5<V1/V3<3.5。

16.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述成像光学系统镜组的最大视角的一半为HFOV，满足下列关系式：

25度<HFOV<40度。

17.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第二透镜的物侧面的光轴上顶点至所述物侧面的最大有效径位置于光轴上的水平距离为SAG21，所述第二透镜于光轴上的厚度为CT2，满足下列关系式：

-0.5<SAG21/CT2<0.2。

18.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为R2，满足下列关系式：

0<|R1/R2|<0.4。

19.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第一透镜于光轴上的厚度为CT1，所述第二透镜于光轴上的厚度为CT2，所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3，满足下列关系式：

0.5<(CT1+CT2)/CT3<1.0。

20.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第二透镜的物侧面及像侧面中至少一表面设有至少一反曲点。

21.如权利要求12所述的成像光学系统镜组，其特征在于，所述第三透镜的像侧面的曲率半径为R6，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为R5，满足下列关系式：

-0.40<R6/R5<0。

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