CN104656230A - 阵列式影像撷取系统及指纹辨识装置 - Google Patents

阵列式影像撷取系统及指纹辨识装置 Download PDF

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CN104656230A CN201410143596.0A CN201410143596A CN104656230A CN 104656230 A CN104656230 A CN 104656230A CN 201410143596 A CN201410143596 A CN 201410143596A CN 104656230 A CN104656230 A CN 104656230A
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Abstract

本发明揭露一种阵列式影像撷取系统及指纹辨识装置。阵列式影像撷取系统由物侧至像侧依序包含至少二成像光学镜组以及至少一影像感测装置。影像感测装置设置于各成像光学镜组的成像面。各成像光学镜组包含至少一具屈折力透镜，且具屈折力透镜的物侧表面及像侧表面皆为非球面。阵列式影像撷取系统于撷取影像的过程中，被摄物与成像光学镜组之间无相对移动。当满足特定条件时，可有效缩小影像感测装置的面积以降低成本，并使成像光学镜组兼具小型化与广视角等特色。

Description

阵列式影像撷取系统及指纹辨识装置
技术领域
本发明是有关于一种阵列式影像撷取系统，且特别是有关于一种应用于可携装置上的阵列式影像撷取系统。
背景技术
影像扫描器是指以光学方式扫描物体表面的影像，并将物体表面的影像转化成数字影像的装置，例如，桌上型扫描器。桌上型扫描器的放大倍率等于1，换言之，扫描所得的影像大小与原始被扫描物体的大小相等。因此，桌上型扫描器的体积庞大而不利于携带。此外，由于桌上型扫描器的影像感测装置需要较大的面积，故成本较高。
随着可携装置的盛行，相关业者不断改良或增加可携装置的功能，以满足消费者的需求。目前已发展出具有影像扫描器的传统可携装置。使用者可使用此传统可携装置扫描影像。此外，此传统可携装置整合有指纹辨识功能，可携装置的所有者可使用其指纹作为此传统可携装置的密码，以保护其使用权限及个人隐私。然而，此传统可携装置的体积仍过于庞大，且所得的扫描影像畸变严重。因此，此传统可携装置无法满足小型化以及高品质成像的需求。
另有发展出一种具有微透镜线型阵列的传统可携装置。在单次的扫描过程中，微透镜线型阵列仅撷取到局部的物体表面影像，且所得成像范围为一狭长影像。微透镜线型阵列需与物体产生相对移动，以撷取完整的物体表面影像。换句话说，可携装置是以分段式撷取物体表面影像，其需通过多次且连续的扫描过程，以获得完整的物体表面影像。在使用上不仅耗时，且增加错误辨识的机率。
发明内容
本发明的一目的是提供一种阵列式影像撷取系统，其包含至少二成像光学镜组以及至少一影像感测装置。阵列式影像撷取系统可通过单次的撷取影像过程获得所需的影像范围，因此，于撷取影像的过程中，被摄物与成像光学镜组之间无相对移动，可节省时间并降低错误辨识的机率。此外，成像光学镜组兼具小型化与广视角等特色，有利于应用于薄型化可携装置，且通过成像光学镜组倍率变化的增加，可有效缩小影像感测装置的面积，以降低成本。
依据本发明一实施方式提供一种阵列式影像撷取系统，由物侧至像侧依序包含至少二成像光学镜组以及至少一影像感测装置。影像感测装置设置于各成像光学镜组的一成像面。各成像光学镜组包含至少一具屈折力透镜，且该具屈折力透镜的物侧表面及像侧表面皆为非球面。阵列式影像撷取系统于撷取影像的过程中，被摄物与成像光学镜组之间无相对移动。各成像光学镜组中，成像光学镜组的物高为YOB，成像光学镜组的像高为YRI，成像光学镜组中最靠近被摄物的具屈折力透镜为第一透镜，被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离为OL，第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离为TL，成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其满足下列条件：
2.0<YOB/YRI；以及
(OL+TL)/tan(HFOV)<5mm。
依据本发明另一实施方式提供一种指纹辨识装置，包含前述的阵列式影像撷取系统以及光源，光源设置于被摄物与各成像光学镜组的成像面间。
当YOB/YRI满足上述条件时，可有效缩小影像感测装置的面积，以降低成本。
当(OL+TL)/tan(HFOV)<5mm满足上述条件时，成像光学镜组可兼具小型化与广视角等特色。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1绘示依照本发明第一实施方式的一种阵列式影像撷取系统的示意图；
图2绘示依照本发明第二实施方式的一种阵列式影像撷取系统的示意图；
图3绘示依照本发明第三实施方式的一种阵列式影像撷取系统的示意图；
图4绘示依照本发明第四实施方式的一种阵列式影像撷取系统的示意图；
图5A绘示图1中阵列式影像撷取系统的影像的矩阵以及被摄物影像撷取窗口的示意图；
图5B绘示图3中阵列式影像撷取系统的影像的矩阵以及被摄物影像撷取窗口的示意图；
图5C绘示依照本发明的一种影像的二维阵列以及被摄物影像撷取窗口的示意图；
图6A绘示依照本发明的一种被摄物影像撷取窗口的L及W的示意图；
图6B绘示依照本发明的另一种被摄物影像撷取窗口的L及W的示意图；
图7绘示依照本发明第一实施例的一种阵列式影像撷取系统的示意图；
图8由左至右依序为第一实施例的阵列式影像撷取系统的像散及歪曲曲线图；
图9绘示依照本发明第二实施例的一种阵列式影像撷取系统的示意图；
图10由左至右依序为第二实施例的阵列式影像撷取系统的像散及歪曲曲线图；以及
图11绘示图7中阵列式影像撷取系统的参数示意图。
【符号说明】
阵列式影像撷取系统：100、200、300、400
覆盖件：110、210、310、410
区域：111、211、311、411
成像光学镜组：120、220、330、430
镜筒：121
影像感测装置：130、240、351、451、770、860
第一透镜：221、331a、431a、720、820
第二透镜：222、333a、433a、730、830
第三透镜：223、740
孔洞件：230
镜筒元件：231
贯孔：231a、321a、332b、341a、421a、432b、441a
第一孔洞件：320、420
第一间隔元件：321、421
第一透镜件：331、431
第二孔洞件：332、432
贯孔元件：332a、432a
第二透镜件：333、433
第三孔洞件：340、440
第二间隔元件：341、441
感测件：350、450
影像：510、530、550
被摄物影像撷取窗口：520、540、560、610、620
光圈：700、800
平板玻璃：710、810
物侧表面：721、731、741、821、831
像侧表面：722、732、742、822、832
红外线滤除滤光片：750、840
成像面：760、850
被摄物：900
Ai：成像光学镜组的影像面积
Aoi：各成像光学镜组与另一成像光学镜组间重叠的影像面积
λ：光源的波长
f：成像光学镜组的焦距
Fno：成像光学镜组的光圈值
HFOV：成像光学镜组中最大视角的一半
X：矩阵的行数
Y：矩阵的列数
L：被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的长度
W：被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的宽度
YOB：成像光学镜组的物高
YRI：成像光学镜组的像高
fR：光圈至成像面间所有具屈折力透镜的焦距
fF：被摄物至光圈间所有具屈折力透镜的焦距
hp：最靠近成像面的具屈折力透镜的像侧表面的反曲点至光轴的垂直距离
DISTmin：成像光学镜组的成像范围中影像畸变的最小值
OL：被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离
TL：第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离
具体实施方式
＜阵列式影像撷取系统＞
一种阵列式影像撷取系统，由物侧至像侧依序包含至少二成像光学镜组以及至少一影像感测装置。影像感测装置设置于各成像光学镜组的一成像面。各成像光学镜组包含至少一具屈折力透镜，且具屈折力透镜的物侧表面及像侧表面皆为非球面。
阵列式影像撷取系统于撷取影像的过程中，被摄物与成像光学镜组之间无相对移动。有别于进行多次且连续的撷取影像过程以获得所需的影像范围，各成像光学镜组可同时撷取被摄物局部的影像，再将各成像光学镜组所撷取的影像组合起来以获得所需的影像范围。换句话说，阵列式影像撷取系统可通过单次的撷取影像过程以获得所需的影像范围。因此，可节省时间，且可降低错误辨识的机率，进而可提升所撷取的影像的精确度。
各成像光学镜组中，成像光学镜组的物高为YOB，成像光学镜组的像高为YRI，其满足下列条件：2.0<YOB/YRI。借此，可有效缩小影像感测装置的面积，以降低成本。
各成像光学镜组中，最靠近被摄物的具屈折力透镜为第一透镜，被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离为OL，第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离为TL，成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其满足下列条件：(OL+TL)/tan(HFOV)<5mm。借此，成像光学镜组可兼具小型化与广视角等特色。
阵列式影像撷取系统可包含至少三个成像光学镜组，且成像光学镜组排列在同一平面上并形成一个二维阵列。借此，可增加被摄物被撷取的范围。
前述二维阵列可为矩阵，矩阵的行数为X，矩阵的列数为Y，其可满足下列条件：2≤X≤10；以及2≤Y≤10。借此，成像光学镜组的数量适中。一方面，可增加被摄物被撷取的范围，同时可缓和成像光学镜组的视角以提升成像品质。另一方面，可避免成像光学镜组过多而增加制造难度。
各成像光学镜组的影像面积为Ai，各成像光学镜组与另一成像光学镜组间重叠的影像面积为Aoi，其可满足下列条件：(Aoi/Ai)×100%≤20%。借此，可在缩小整体的影像面积与不增加原始影像的分析困难度间取得良好的平衡。
阵列式影像撷取系统可还包含孔洞件，孔洞件具有多个贯孔，且贯孔排列成一个二维阵列，其中各个贯孔与各个成像光学镜组对应。借此，可优化阵列式影像撷取系统的制造性，且可提升成像光学镜组的排列精度。
各成像光学镜组可具有至少一相同元件，这些相同元件具有相同功能，且这些相同元件皆成型于一单一件上。例如，各成像光学镜组具有第一透镜，当各成像光学镜组的第一透镜相同时，各成像光学镜组的第一透镜可被视为相同元件，且这些第一透镜皆成型于一单一件上。前述“单一件”是指一体成型的物件。借此，可简化制程并提升制造效率。
各成像光学镜组中可包含二枚或三枚具屈折力透镜。借此，可提供足够的透镜表面以修正像差，且阵列式影像撷取系统的总长不会过长。
各成像光学镜组还包含一光圈，被摄物至光圈间所有具屈折力透镜的焦距为fF，光圈至成像面间所有具屈折力透镜的焦距为fR，其可满足下列条件：-1.0<fR/fF<1.0。例如，各成像光学镜组包含至少二具屈折力透镜，光圈设置于任意二具屈折力透镜间并将具屈折力透镜区分为前群镜组与后群镜组。前群镜组由设置于被摄物与光圈间的至少一具屈折力透镜所组成，后群镜组由设置于光圈与成像面间的至少一具屈折力透镜所组成。前群镜组的焦距为fF，后群镜组的焦距为fR。借此，可增加各成像光学镜组的视场角度，且可控制主光线入射于成像面的入射角度。此外，可使成像光学镜组的主点远离被摄物，而有效提升成像光学镜组的光线入射范围。
各成像光学镜组中，被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离为OL，第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离为TL，其可满足下列条件：OL+TL<5mm。借此，可缩小阵列式影像撷取系统的体积。
各成像光学镜组中，成像光学镜组的成像范围中影像畸变的最小值为DISTmin，其可满足下列条件：-3.5%<DISTmin。借此，可避免影像过度收缩而可维持影像的辨识程度。较佳地，其可满足下列条件：-3%<DISTmin。
各成像光学镜组中，成像光学镜组的光圈值为Fno，其可满足下列条件：4<Fno。借此，可提升成像光学镜组的成像品质。
各成像光学镜组中，成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其可满足下列条件；45度<HFOV。借此，在缩短成像光学镜组总长时获得较大的影像范围。
各成像光学镜组中，最靠近成像面的具屈折力透镜的像侧表面具有至少一反曲点，反曲点至光轴的垂直距离为hp，成像光学镜组的物高为YOB，其可满足下列条件：0<hp/YOB<0.3。借此，有助于调整离轴视场畸变。
阵列式影像撷取系统可还包含被摄物影像撷取窗口，被摄物影像撷取窗口是由阵列式影像撷取系统的成像面积所定义，被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的长度为L，被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的宽度为W，其可满足下列条件：0.5<L/W<2。借此，可优化阵列式影像撷取系统的影像辨识范围，以提升辨识程度。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，“阵列”是指阵列式影像撷取系统的影像是由至少二成像光学镜组所撷取的影像组合而成，由成像光学镜组所撷取的影像的排列方式不限于矩阵或其他特定的方式。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，当成像光学镜组所撷取的影像排列成矩阵，是指影像于横向方向与纵向方向均排列成一直线(分别形成行与列)，且矩阵中每一行的影像数目相同，每一列的影像数目相同。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，阵列式影像撷取系统可还包含覆盖件，覆盖件设置于被摄物与成像光学镜组间。覆盖件是与被摄物接触且可保护阵列式影像撷取系统，例如可避免阵列式影像撷取系统污损。覆盖件可为但不限于平面的物件，例如，覆盖件可为平板玻璃。在撷取影像的过程中，被摄物与覆盖件贴合，而使被摄物与成像光学镜组或被摄物与阵列式影像撷取系统间无相对移动。借此，可提升阵列式影像撷取系统所撷取的影像的精确度。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，被摄物影像撷取窗口是由阵列式影像撷取系统的成像面积所定义，被摄物影像撷取窗口可为实体或非实体的元件，当被摄物影像撷取窗口为实体元件时，被摄物影像撷取窗口可被建置于二维的成像面，其可由同一成像面上得到所需的影像细节而提供高成像清晰度。当被摄物影像撷取窗口为非实体元件时，被摄物影像撷取窗口可提供使用者一不需碰触的指纹辨识经验的便利性。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，由成像光学镜组所撷取的任意二相邻影像间可以边缘直接相接而不具有重叠的影像面积，或者，由成像光学镜组所撷取的任意二相邻影像间可具有重叠的影像面积。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，各成像光学镜组可为轴对称，借此可增加阵列式影像撷取系统的对称性。此外，各成像光学镜组的光轴可为单一直线，借此可简化阵列式影像撷取系统的配置。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，成像光学镜组中具曲折力透镜的材质可为塑胶或玻璃。当具曲折力透镜的材质为玻璃，可增加成像光学镜组屈折力配置的自由度。另当具曲折力透镜的材质为塑胶，可以有效降低生产成本。此外，成像光学镜组中具曲折力透镜的物侧表面及像侧表面皆为非球面，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，进而缩减具曲折力透镜使用的数目，因此可以有效降低本发明成像光学镜组的总长度。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，就以具有屈折力透镜而言，若具曲折力透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该具曲折力透镜表面于近光轴处为凸面；若具曲折力透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该具曲折力透镜表面于近光轴处为凹面。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，各成像光学镜组可依需求可设置至少一光阑，以减少杂散光，有助于提升影像品质。
依据本发明的阵列式影像撷取系统，光圈配置可为前置光圈或中置光圈，其中前置光圈意即光圈设置于被摄物与第一透镜间，中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成像面间。若光圈为前置光圈，可使成像光学镜组的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离，使其具有远心(Telecentric)效果，并可增加电子感光元件的CCD或CMOS接收影像的效率；若为中置光圈，有助于扩大系统的视场角，使成像光学镜组具有广角镜头的优势。
本发明的阵列式影像撷取系统更可视需求应用于移动对焦的光学系统中，并兼具优良像差修正与良好成像品质的特色，可多方面应用于3D(三维)影像撷取、数字相机、移动装置、数字平板与穿戴式装置等可携式电子影像系统中。
根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合附图予以详细说明。
<阵列式影像撷取系统的第一实施方式>
请参照图1，其是绘示依照本发明第一实施方式的一种阵列式影像撷取系统100的示意图。图1中，阵列式影像撷取系统100由物侧至像侧依序包含一覆盖件110、四个成像光学镜组120以及四个影像感测装置130。于撷取影像的过程中，被摄物900与成像光学镜组120之间无相对移动。
覆盖件110设置于被摄物900与成像光学镜组120间。覆盖件110具有四个区域111，且四个区域111分别与四个成像光学镜组120对应。在本实施方式中，四个区域111是彼此相连，在其他实施方式中，四个区域111可彼此独立而不相连。覆盖件110可为平板玻璃且可作为触碰面板。
各成像光学镜组120包含至少一具屈折力透镜（图未揭示）以及一镜筒121，具屈折力透镜容置于镜筒121内。具屈折力透镜的物侧表面及像侧表面皆为非球面。成像光学镜组120排列在同一平面上并形成一个二维阵列。更具体地说，成像光学镜组120排列成矩阵，矩阵的行数等于二，矩阵的列数等于二。
影像感测装置130分别设置于成像光学镜组120的成像面。影像感测装置130排列成一个二维阵列。更具体地说，影像感测装置130排列成矩阵，矩阵的行数等于二，矩阵的列数等于二。
<阵列式影像撷取系统的第二实施方式>
请参照图2，其是绘示依照本发明第二实施方式的一种阵列式影像撷取系统200的示意图。图2中，阵列式影像撷取系统200由物侧至像侧依序包含一覆盖件210、四个成像光学镜组220、一孔洞件230以及四个影像感测装置240。于撷取影像的过程中，被摄物900与成像光学镜组220之间无相对移动。
覆盖件210设置于被摄物900与成像光学镜组220间。覆盖件210具有四个区域211，且四个区域211分别与四个成像光学镜组220对应。在本实施方式中，四个区域211是彼此相连，在其他实施方式中，四个区域211可彼此独立而不相连。覆盖件210可为平板玻璃且可作为触碰面板。
各成像光学镜组220包含第一透镜221、第二透镜222以及第三透镜223，第一透镜221、第二透镜222以及第三透镜223皆为具屈折力透镜。第一透镜221、第二透镜222以及第三透镜223的物侧表面及像侧表面皆为非球面。成像光学镜组220排列在同一平面上并形成一个二维阵列。更具体地说，成像光学镜组220排列成矩阵，矩阵的行数等于二，矩阵的列数等于二。
孔洞件230具有四个镜筒元件231，四个镜筒元件231分别用以容置四个成像光学镜组220，且每个镜筒元件231内部设有一贯孔231a。换句话说，孔洞件230的贯孔231a排列成一个二维阵列。更具体地说，孔洞件230的贯孔231a排列成矩阵，且孔洞件230的贯孔231a分别与成像光学镜组220对应。
影像感测装置240分别设置于成像光学镜组220的成像面。影像感测装置240排列成一个二维阵列。更具体地说，影像感测装置240排列成矩阵，矩阵的行数等于二，矩阵的列数等于二。
<阵列式影像撷取系统的第三实施方式>
请参照图3，其是绘示依照本发明第三实施方式的一种阵列式影像撷取系统300的示意图。图3中，阵列式影像撷取系统300由物侧至像侧依序包含一覆盖件310、九个第一间隔元件321、九个成像光学镜组330、九个第二间隔元件341以及九个影像感测装置351。各成像光学镜组330由物侧至像侧依序包含第一透镜331a、贯孔元件332a以及第二透镜333a，其中第一透镜331a以及第二透镜333a皆为具屈折力透镜。于撷取影像的过程中，被摄物900与成像光学镜组330间无相对移动。
覆盖件310设置于被摄物900与成像光学镜组330间。覆盖件310具有九个区域311，且九个区域311分别与九个成像光学镜组330对应。在本实施方式中，九个区域311是彼此相连，在其他实施方式中，九个区域311可彼此独立而不相连。覆盖件310可为平板玻璃且可作为触碰面板。
各第一间隔元件321具有一贯孔321a。第一间隔元件321皆相同（皆具有相同功能）且成型于第一孔洞件320上。第一孔洞件320是一体成型。第一孔洞件320的贯孔321a排列成一个二维阵列。更具体地说，第一孔洞件320的贯孔321a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三，且第一孔洞件320的贯孔321a分别与成像光学镜组330对应。
第一透镜331a的物侧表面及像侧表面皆为非球面。第一透镜331a皆相同（皆具有相同功能）且成型于第一透镜件331上。第一透镜件331是一体成型，且第一透镜331a由第一透镜件331的表面突出。第一透镜件331的第一透镜331a排列成一个二维阵列。更具体地说，第一透镜件331的第一透镜331a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三。
各贯孔元件332a具有一贯孔332b。贯孔元件332a可作为光阑，例如光圈。贯孔元件332a皆相同（皆具有相同功能）且成型于第二孔洞件332上。第二孔洞件332是一体成型。第二孔洞件332的贯孔332b排列成一个二维阵列。更具体地说，第二孔洞件332的贯孔332b排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三，且第二孔洞件332的贯孔332b分别与第一透镜331a以及第二透镜333a对应。
第二透镜333a的物侧表面及像侧表面皆为非球面。第二透镜333a皆相同（皆具有相同功能）且成型于第二透镜件333上。第二透镜件333是一体成型，且第二透镜333a由第二透镜件333的表面突出。第二透镜件333的第二透镜333a排列成一个二维阵列。更具体地说，第二透镜件333的第二透镜333a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三。
各第二间隔元件341具有一贯孔341a。第二间隔元件341皆相同（皆具有相同功能）且成型于第三孔洞件340上。第三孔洞件340是一体成型。第三孔洞件340的贯孔341a排列成一个二维阵列。更具体地说，第三孔洞件340的贯孔341a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三，且第三孔洞件340的贯孔341a分别与成像光学镜组330对应。
影像感测装置351分别设置于成像光学镜组330的成像面。影像感测装置351皆相同（皆具有相同功能）且成型于感测件350上。感测件350是一体成型。感测件350的影像感测装置351排列成一个二维阵列。更具体地说，感测件350的影像感测装置351排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三。
<阵列式影像撷取系统的第四实施方式>
请参照图4，其是绘示依照本发明第四实施方式的一种阵列式影像撷取系统400的示意图。图4中，阵列式影像撷取系统400由物侧至像侧依序包含一覆盖件410、九个第一间隔元件421、九个成像光学镜组430、九个第二间隔元件441以及九个影像感测装置451。各成像光学镜组430由物侧至像侧依序包含第一透镜431a、贯孔元件432a以及第二透镜433a，其中第一透镜431a以及第二透镜433a皆为具屈折力透镜。于撷取影像的过程中，被摄物900与成像光学镜组430间无相对移动。
覆盖件410设置于被摄物900与成像光学镜组430间。覆盖件410具有九个区域411，且九个区域411分别与九个成像光学镜组430对应。在本实施方式中，九个区域411是彼此相连，在其他实施方式中，九个区域411可彼此独立而不相连。覆盖件410可为平板玻璃且可作为触碰面板。
各第一间隔元件421具有一贯孔421a。第一间隔元件421皆相同（皆具有相同功能）且成型于第一孔洞件420上。第一孔洞件420是一体成型。第一孔洞件420的贯孔421a排列成一个二维阵列。更具体地说，第一孔洞件420的贯孔421a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三，且第一孔洞件420的贯孔421a分别与成像光学镜组430对应。
第一透镜431a的物侧表面及像侧表面皆为非球面。第一透镜431a皆相同（皆具有相同功能）且成型于第一透镜件431上。第一透镜件431是一体成型，且第一透镜431a由第一透镜件431的表面凹陷。第一透镜件431的第一透镜431a排列成一个二维阵列。更具体地说，第一透镜件431的第一透镜431a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三。
各贯孔元件432a具有一贯孔432b。贯孔元件432a可作为光阑，例如光圈。贯孔元件432a皆相同（皆具有相同功能）且成型于第二孔洞件432上。第二孔洞件432是一体成型。第二孔洞件432的贯孔432b排列成一个二维阵列。更具体地说，第二孔洞件432的贯孔432b排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三，且第二孔洞件432的贯孔432b分别与第一透镜431a以及第二透镜433a对应。
第二透镜433a的物侧表面及像侧表面皆为非球面。第二透镜433a皆相同（皆具有相同功能）且成型于第二透镜件433上。第二透镜件433是一体成型，且第二透镜433a由第二透镜件433的表面凹陷。第二透镜件433的第二透镜433a排列成一个二维阵列。更具体地说，第二透镜件433的第二透镜433a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三。
各第二间隔元件441具有一贯孔441a。第二间隔元件441皆相同（皆具有相同功能）且成型于第三孔洞件440上。第三孔洞件440是一体成型。第三孔洞件440的贯孔441a排列成一个二维阵列。更具体地说，第三孔洞件440的贯孔441a排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三，且第三孔洞件440的贯孔441a分别与成像光学镜组430对应。
影像感测装置451分别设置于成像光学镜组430的成像面。影像感测装置451皆相同（皆具有相同功能）且成型于感测件450上。感测件450是一体成型。感测件450的影像感测装置451排列成一个二维阵列。更具体地说，感测件450的影像感测装置451排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三。
<被摄物影像撷取窗口>
请参照图5A，其绘示图1中阵列式影像撷取系统100的影像510的矩阵以及被摄物影像撷取窗口520的示意图。影像510是分别由成像光学镜组120所撷取。影像510对应成像光学镜组120而排列成矩阵，矩阵的行数等于二，矩阵的列数等于二。任意二相邻影像510间具有重叠的影像面积。当每一成像光学镜组120的影像面积为Ai，各成像光学镜组120与另一成像光学镜组120间重叠的影像面积为Aoi，其满足下列条件：(Aoi/Ai)×100%≤20%。被摄物影像撷取窗口520是由阵列式影像撷取系统100的成像面积所定义。换句话说，被摄物影像撷取窗口520内的面积是阵列式影像撷取系统100的成像面积。
图5B绘示图3中阵列式影像撷取系统300的影像530的矩阵以及被摄物影像撷取窗口540的示意图。影像530是分别由成像光学镜组330所撷取。影像530对应成像光学镜组330而排列成矩阵，矩阵的行数等于三，矩阵的列数等于三。任意二相邻影像530间以边缘直接相接。换句话说，任意二相邻影像530间不具有重叠的影像面积。当每一成像光学镜组330的影像面积为Ai，各成像光学镜组330与另一成像光学镜组330间重叠的影像面积为Aoi，其满足下列条件：(Aoi/Ai)×100%=0%。被摄物影像撷取窗口540是由阵列式影像撷取系统300的成像面积所定义。换句话说，被摄物影像撷取窗口540内的面积是阵列式影像撷取系统300的成像面积。
图5C绘示依照本发明的一种影像550的二维阵列以及被摄物影像撷取窗口560的示意图。阵列式影像撷取系统包含十一个成像光学镜组。成像光学镜组排列在同一平面上并形成一个二维阵列。影像550是分别由成像光学镜组所撷取。影像550对应成像光学镜组而排列成二维阵列。任意二相邻影像550间具有重叠的影像面积。当每一成像光学镜组的影像面积为Ai，各成像光学镜组与另一成像光学镜组间重叠的影像面积为Aoi，其满足下列条件：(Aoi/Ai)×100%≤20%。被摄物影像撷取窗口560是由阵列式影像撷取系统的成像面积所定义。换句话说，被摄物影像撷取窗口560内的面积是阵列式影像撷取系统的成像面积。
请参照图6A，其是绘示依照本发明的一种被摄物影像撷取窗口610的L及W的示意图。被摄物影像撷取窗口610为一长方形，被摄物影像撷取窗口610最小外切矩形面积的长度为L，被摄物影像撷取窗口610最小外切矩形面积的宽度为W。
请参照图6B，其是绘示依照本发明的另一种被摄物影像撷取窗口620的L及W的示意图。被摄物影像撷取窗口620为一椭圆形，被摄物影像撷取窗口620最小外切矩形面积的长度为L，被摄物影像撷取窗口620最小外切矩形面积的宽度为W。
<阵列式影像撷取系统的第一实施例>
请参照图7及图8，图7绘示依照本发明第一实施例的一种阵列式影像撷取系统的示意图，图8由左至右依序为第一实施例的阵列式影像撷取系统的像散及歪曲曲线图。图7中，阵列式影像撷取系统由物侧至像侧依序包含一平板玻璃710、九个成像光学镜组(未另标号)以及九个影像感测装置770。在撷取影像的过程中，被摄物与成像光学镜组间无相对移动。九个成像光学镜组皆相同，九个影像感测装置770皆相同。为求简洁，图7中仅绘示其中一个成像光学镜组以及其中一个影像感测装置770，此外，为求简洁，以下仅以其中一个成像光学镜组以及其中一个影像感测装置770作说明。
成像光学镜组由物侧至像侧依序包含第一透镜720、光圈700、第二透镜730、第三透镜740、红外线滤除滤光片(IR-cut Filter)750以及成像面760，其中成像光学镜组具有三枚具屈折力透镜（720-740）。
平板玻璃710的材质为玻璃，其设置于被摄物与第一透镜720间，并不影响成像光学镜组的焦距。
第一透镜720具有负屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面721为凹面，其像侧表面722为凸面，并皆为非球面。
第二透镜730具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面731为凸面，其像侧表面732为凹面，并皆为非球面。
第三透镜740具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面741为凸面，其像侧表面742为凹面，并皆为非球面。此外，第三透镜740的像侧表面742具有至少一反曲点。
红外线滤除滤光片750的材质为玻璃，其设置于第三透镜740与成像面760间，并不影响成像光学镜组的焦距。
影像感测装置770设置于成像光学镜组的成像面760。
上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：
X ( Y ) = ( Y 2 / R ) / ( 1 + sqrt ( 1 - ( 1 + k ) &times; ( Y / R ) 2 ) ) + &Sigma; i ( Ai ) &times; ( Y i ) ;
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交点切面的相对距离；
Y：非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；
R：曲率半径；
k：锥面系数；以及
Ai：第i阶非球面系数。
第一实施例的阵列式影像撷取系统中，成像光学镜组的焦距为f，成像光学镜组的光圈值(F-number)为Fno，成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其数值如下：f=0.45mm；Fno=7.60；以及HFOV=50.9度。
第一实施例的阵列式影像撷取系统中，九个成像光学镜组排列在同一平面上并形成一个矩阵，矩阵的行数为X，矩阵的列数为Y，其满足下列条件：X=3；以及Y=3。
第一实施例的阵列式影像撷取系统中，阵列式影像撷取系统还包含被摄物影像撷取窗口。被摄物影像撷取窗口是由阵列式影像撷取系统的成像面积所定义，被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的长度为L，被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的宽度为W，其满足下列条件：L/W=1.33。
请参照图11，其是绘示图7中阵列式影像撷取系统的参数示意图。图11中，成像光学镜组的物高为YOB，成像光学镜组的像高为YRI，其满足下列条件：YOB/YRI=3.62。
第一实施例的阵列式影像撷取系统中，被摄物至光圈700间所有具屈折力透镜的焦距为fF，光圈700至成像面760间的所有具屈折力透镜的焦距为fR，其满足下列条件：fR/fF=0.21。换句话说，由第一透镜720所组成的前群镜组的焦距为fF，由第二透镜730与第三透镜740所组成的后群镜组的焦距为fR。
请复参照图11，图11中，第三透镜740的像侧表面742的反曲点至光轴的垂直距离为hp，成像光学镜组的物高为YOB，其满足下列条件：hp/YOB=0.09。
第一实施例的阵列式影像撷取系统中，成像光学镜组的成像范围中影像畸变的最小值为DISTmin，其满足下列条件：DISTmin=-0.94%。
请复参照图11，图11中，被摄物至第一透镜物侧表面721于光轴上的距离为OL，第一透镜物侧表面721至成像面760于光轴上的距离为TL，其满足下列条件：OL+TL=3.65mm。
图11中，，被摄物至第一透镜物侧表面721于光轴上的距离为OL，第一透镜物侧表面721至成像面760于光轴上的距离为TL，成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其满足下列条件：(OL+TL)/tan(HFOV)=2.97mm。
请配合参照下列表一以及表二。
表一为图7第一实施例详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面0-12依序表示由物侧至像侧的表面。表二为第一实施例中的非球面数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A1-A16则表示各表面第1-16阶非球面系数。此外，以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与像差曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表一及表二的定义相同，在此不加赘述。
<阵列式影像撷取系统的第二实施例>
请参照图9及图10，图9绘示依照本发明第二实施例的一种阵列式影像撷取系统的示意图，图10由左至右依序为第二实施例的阵列式影像撷取系统的像散及歪曲曲线图。图9中，阵列式影像撷取系统由物侧至像侧依序包含一平板玻璃810、九个成像光学镜组(未另标号)以及九个影像感测装置860。在撷取影像的过程中，被摄物与成像光学镜组间无相对移动。九个成像光学镜组皆相同，九个影像感测装置860皆相同。为求简洁，图9中仅绘示其中一个成像光学镜组以及其中一个影像感测装置860，此外，为求简洁，以下仅以其中一个成像光学镜组以及其中一个影像感测装置860作说明。
成像光学镜组由物侧至像侧依序包含第一透镜820、光圈800、第二透镜830、红外线滤除滤光片840以及成像面850，其中成像光学镜组具有二枚具屈折力透镜（820-830）。
平板玻璃810的材质为玻璃，其设置于被摄物与第一透镜820间，并不影响成像光学镜组的焦距。
第一透镜820具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面821为凸面，其像侧表面822为凸面，并皆为非球面。
第二透镜830具有正屈折力，且为塑胶材质，其物侧表面831为凸面，其像侧表面832为凸面，并皆为非球面。此外，第二透镜830的像侧表面832具有至少一反曲点。
红外线滤除滤光片840的材质为玻璃，其设置于第二透镜830与成像面850间，并不影响成像光学镜组的焦距。
影像感测装置860设置于成像光学镜组的成像面850。
请配合参照下列表三以及表四。
第二实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表所述参数符号的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
配合表三及表四可推算出下列数据：
<指纹辨识装置>
一种指纹辨识装置，包含前述的阵列式影像撷取系统以及光源，光源设置于被摄物与各成像光学镜组的成像面间。借此，也利于指纹辨识装置的小型化。
光源的波长为λ，其可满足下列条件：700nm<λ<1000nm。借此，光源的对人眼而言为不可见光，故不会引起不适。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种阵列式影像撷取系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
至少二成像光学镜组；以及
至少一影像感测装置，设置于各该成像光学镜组的一成像面；
其中各该成像光学镜组包含至少一具屈折力透镜，且该具屈折力透镜的物侧表面及像侧表面皆为非球面，该阵列式影像撷取系统于撷取影像的过程中，一被摄物与所述成像光学镜组之间无相对移动；
其中在各该成像光学镜组中，该成像光学镜组的物高为YOB，该成像光学镜组的像高为YRI，该成像光学镜组中最靠近该被摄物的该具屈折力透镜为第一透镜，该被摄物至该第一透镜物侧表面于光轴上的距离为OL，该第一透镜物侧表面至该成像面于光轴上的距离为TL，该成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其满足下列条件：
2.0<YOB/YRI；以及
(OL+TL)/tan(HFOV)<5mm。
2.根据权利要求1所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，所述成像光学镜组的数量为至少三个，且所述成像光学镜组排列在同一平面上并形成一个二维阵列。
3.根据权利要求2所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，该二维阵列为一矩阵，该矩阵的行数为X，该矩阵的列数为Y，其满足下列条件：
2≤X≤10；以及
2≤Y≤10。
4.根据权利要求3所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，各该成像光学镜组的影像面积为Ai，各该成像光学镜组与另一该成像光学镜组间重叠的影像面积为Aoi，其满足下列条件：
(Aoi/Ai)×100%≤20%。
5.根据权利要求3所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，还包含：
一孔洞件，该孔洞件具有多个贯孔，所述贯孔排列成一个二维阵列，其中各该贯孔与各该成像光学镜组对应。
6.根据权利要求5所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，各该成像光学镜组具有至少一相同元件，所述相同元件具有相同功能，且所述相同元件皆成型于一单一件上。
7.根据权利要求6所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，各该成像光学镜组中该具屈折力透镜的数量为二枚或三枚。
8.根据权利要求6所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，各该成像光学镜组还包含一光圈，该被摄物至该光圈间所有具屈折力透镜的焦距为fF，该光圈至该成像面间所有具屈折力透镜的焦距为fR，其满足下列条件：
-1.0<fR/fF<1.0。
9.根据权利要求6所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，该被摄物至该第一透镜物侧表面于光轴上的距离为OL，该第一透镜物侧表面至该成像面于光轴上的距离为TL，其满足下列条件：
OL+TL<5mm。
10.根据权利要求6所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，该成像光学镜组的成像范围中影像畸变的最小值为DISTmin，其满足下列条件：
-3.5%<DISTmin。
11.根据权利要求6所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，该成像光学镜组的光圈值为Fno，该成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其满足下列条件：
4<Fno；以及
45度<HFOV。
12.根据权利要求6所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，最靠近该成像面的该具屈折力透镜的像侧表面具有至少一反曲点，该反曲点至光轴的垂直距离为hp，该成像光学镜组的物高为YOB，其满足下列条件：
0<hp/YOB<0.3。
13.根据权利要求1所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，还包含：
一被摄物影像撷取窗口，该被摄物影像撷取窗口是由该阵列式影像撷取系统的成像面积所定义，该被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的长度为L，该被摄物影像撷取窗口最小外切矩形面积的宽度为W，其满足下列条件：
0.5<L/W<2。
14.根据权利要求13所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，各该成像光学镜组中，该具屈折力透镜的数量为二枚或三枚。
15.根据权利要求14所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，该被摄物至该第一透镜物侧表面于光轴上的距离为OL，该第一透镜物侧表面至该成像面于光轴上的距离为TL，其满足下列条件：
OL+TL<5mm。
16.根据权利要求14所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，该成像光学镜组的成像范围中影像畸变的最小值为DISTmin，其满足下列条件：
-3%<DISTmin。
17.根据权利要求14所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，该成像光学镜组的光圈值为Fno，该成像光学镜组中最大视角的一半为HFOV，其满足下列条件：
4<Fno；以及
45度<HFOV。
18.根据权利要求14所述的阵列式影像撷取系统，其特征在于，在各该成像光学镜组中，最靠近该成像面的该具屈折力透镜的像侧表面具有至少一反曲点，该反曲点至光轴的垂直距离为hp，该成像光学镜组的物高为YOB，其满足下列条件：
0<hp/YOB<0.3。
19.一种指纹辨识装置，其特征在于，包含：
如权利要求1所述的阵列式影像撷取系统；以及
一光源，设置于该被摄物与各该成像光学镜组的该成像面间。
20.根据权利要求19所述的指纹辨识装置，其特征在于，该光源的波长为λ，其满足下列条件：
700nm<λ<1000nm。
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