CN106556918B - 摄影用光学系统、取像装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄影用光学系统、取像装置及电子装置，该摄影用光学系统由物侧至像侧依序包含：一第一透镜，具有正屈折力，其物侧面于近光轴处为凸面；一第二透镜，具有负屈折力；一第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面；一第四透镜，具有负屈折力，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凸面，其物侧面及像侧面皆为非球面。在前述系统配置下，有助于取得易于成型与合适敏感度的有利平衡，并取得较佳的望远能力；此外，光线进入系统后的方向变化可被减缓，而有助于降低杂散光的强度，提升成像品质。

Description

摄影用光学系统、取像装置及电子装置

技术领域

本发明关于一种摄影用光学系统和取像装置，特别是关于一种可应用于电子装置的摄影用光学系统和取像装置。

背景技术

随着个人电子产品逐渐轻薄化，电子产品内部各零组件被要求具有更小的尺寸。摄影用光学系统的尺寸于市场趋势下面临必须小型化的要求。除尺寸小型化的要求外，因为半导体工艺技术的进步使得感光元件的像素面积缩小，成像镜片同步逐渐往高像素领域发展。同时，兴起的智能手机与平板电脑等电子装置也提升高品质微型摄影用光学系统的需求。

现有四片式光学系统通常配置像侧面为凹面的第四透镜。该结构配置虽然有助于减少后焦距，却不易于压制光线入射感光元件上的角度。此外，在视角较小的望远光学系统中，现有的结构配置也有不容易取得易于成型及合适敏感度之间平衡的缺点。

综上所述，现有四片式光学系统虽具有小型化的优点，但成像品质仍未臻理想，因此领域中急需一种满足小型化需求与高成像品质的摄影用光学系统。

发明内容

本发明提供一种摄影用光学系统、取像装置及电子装置，用于满足小型化需求、提高成像品质。

本发明提供一种摄影用光学系统，由物侧至像侧依序包含：一第一透镜，具有正屈折力，其物侧面于近光轴处为凸面；一第二透镜，具有负屈折力；一第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，其物侧面及像侧面皆为非球面；一第四透镜，具有负屈折力，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凸面，且其物侧面及像侧面皆为非球面；及其中，该摄影用光学系统中具有屈折力的透镜总数为4片，且任两相邻透镜间皆具有一空气间隔；该第二透镜的焦距为f2，该第四透镜的焦距为f4，该摄影用光学系统的焦距为f，该摄影用光学系统的最大像高为ImgH，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23，该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34，该摄影用光学系统的入瞳孔径为EPD，满足下列关系式：

1.0<f2/f4；

2.0<f/ImgH；

1.0<T23/T34；及

1.18≤EPD/ImgH<2.0。

本发明另提供一种取像装置，包含前述摄影用光学系统及一电子感光元件。

本发明再提供一种电子装置，包含如前述取像装置。

本发明摄影用光学系统的结构配置有助于取得易于成型与合适敏感度的有利平衡，并取得较佳的望远能力。此外，通过第二透镜与第四透镜的焦距配合，减缓光线进入系统后的方向变化，而有助于降低杂散光的强度，提升成像品质。

本发明将第一透镜设计为具有正屈折力，是将整体系统的汇聚能力集中于镜头的物侧端，可有效控制系统体积，以提升携带的便利性。第二透镜具有负屈折力，可修正系统色差。该第四透镜具有负屈折力，可有效修正系统的佩兹伐和数，以修正成像弯曲。

当f2/f4满足所述条件时，可减缓光线进入系统后的方向变化，而有助于降低杂散光的强度。

当f/ImgH满足所述条件时，可使光学系统具有较佳的望远能力。

当T23/T34满足所述条件时，有利于呈现望远特性。

附图说明

图1A是本发明第一实施例的取像装置示意图。

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取像装置示意图。

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取像装置示意图。

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取像装置示意图。

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取像装置示意图。

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取像装置示意图。

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取像装置示意图。

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取像装置示意图。

图8B是本发明第八实施例的像差曲线图。

图9A是示意装设有本发明的取像装置的智能手机。

图9B系示意装设有本发明的取像装置的平板电脑。

图9C是示意装设有本发明的取像装置的可穿戴式设备。

附图符号说明：

光圈100、200、300、400、500、600、700、800

第一透镜110、210、310、410、510、610、710、810

物侧面111、211、311、411、511、611、711、811

像侧面112、212、312、412、512、612、712、812

第二透镜120、220、320、420、520、620、720、820

物侧面121、221、321、421、521、621、721、821

像侧面122、222、322、422、522、622、722、822

第三透镜130、230、330、430、530、630、730、830

物侧面131、231、331、431、531、631、731、831

像侧面132、232、332、432、532、632、732、832

第四透镜140、240、340、440、540、640、740、840

物侧面141、241、341、441、541、641、741、841

像侧面142、242、342、442、542、642、742、842

滤光元件150、250、350、450、550、650、750、850

成像面160、260、360、460、560、660、760、860

电子感光元件170、270、370、470、570、670、770、870

取像装置901

智能手机910

平板电脑920

可穿戴式设备930

具体实施方式

本发明提供一种摄影用光学系统，由物侧至像侧依序包含具有屈折力的第一透镜、第二透镜、第三透镜、及第四透镜。该摄影用光学系统中具有屈折力的透镜为四片。

该第一透镜具有正屈折力，将整体系统的汇聚能力集中于镜头的物侧端，可有效控制系统体积，以提升携带的便利性。该第一透镜物侧面于近光轴处为凸面，可调整正屈折力配置，进而加强控制系统体积微型化效果。

该第二透镜具有负屈折力可修正系统色差。该第二透镜可为一凸凹的新月形透镜，有助于修正该第一透镜所产生的像散，且可有效控制该第二透镜的屈折力，进而修正系统产生的像差。该第二透镜物侧面于近光轴处可为凹面，有助于像差修正。

该第三透镜物侧面于近轴处为凹面，可有助于修正系统的像散。

该第四透镜具有负屈折力，可有效修正系统的佩兹伐和数，以修正成像弯曲。

该第四透镜物侧面于近光轴处可为凹面，该第四透镜像侧面于近光轴处可为凸面，有助于加强像散的修正，以提升成像品质。该第四透镜为一凹凸的新月形透镜时，有助于取得易于成型与合适敏感度的有利平衡。该第四透镜物侧面于离轴处可具有至少一反曲点，可压制离轴视场的光线入射于电子感光元件上的角度，以增加电子感光元件接收效率。

当该摄影用光学系统进一步包含一光圈且该光圈设于一被摄物与该第二透镜之间时，有助于扩大系统的视场角，使摄影用光学系统具有广角镜头的优势。

该第二透镜的焦距为f2，该第四透镜的焦距为f4。当该摄影用光学系统满足下列关系式：1.0<f2/f4时，可减缓光线进入系统后的方向变化，而有助于降低杂散光的强度。

该摄影用光学系统的焦距为f，该摄影用光学系统的最大像高为ImgH(即电子感光元件有效感测区域对角线长的一半)。当该摄影用光学系统满足下列关系式：2.0<f/ImgH时，可使光学系统具有较佳的望远能力。较佳地，满足下列关系式：2.40<f/ImgH<5.0。

该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23，该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34。当该摄影用光学系统满足下列关系式：1.0<T23/T34时，有利于呈现望远特性。较佳地，满足下列关系式：2.0<T23/T34；更佳地，满足下列关系式：3.0<T23/T34。

该第二透镜的焦距为f2，该第三透镜的焦距为f3。当该摄影用光学系统满足下列关系式：|f2/f3|<1.25时，有利镜组中屈折力的平衡，且有利于像差的修正与减缓系统敏感度。较佳地，满足下列关系式：|f2/f3|<1.0。

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，该第四透镜于光轴上的厚度为CT4。当该摄影用光学系统满足下列关系式：0.50<CT1/(CT2+CT3+CT4)<1.50时，可有效控制系统空间配布，以在镜头组装难易度与镜面形状配布上取得平衡。

该第一透镜物侧面最大有效径位置与光轴的垂直距离为SD11，该第四透镜像侧面最大有效径位置与光轴的垂直距离为SD42。当该摄影用光学系统满足下列关系式：0.65<SD11/SD42<1.20时，有利于控制入射光进出光学系统，并可提供较佳的望远成像品质。

该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、及该第四透镜于光轴上的透镜厚度总合为∑CT，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23。当该摄影用光学系统满足下列关系式：∑CT/T23<1.50时，有助于系统的小型化。可行地，满足下列关系式：1.0<∑CT/T23<10。

该摄影用光学系统的入瞳孔径为EPD(Entrance Pupil Diameter)，该摄影用光学系统的最大像高为ImgH。当该摄影用光学系统满足下列关系式：0.80<EPD/ImgH<2.0时，能确保影像亮度足够，有利于在光线较弱的环境下保持影像清晰度。

该第二透镜的色散系数为V2，该第三透镜的色散系数为V3。当该摄影用光学系统满足下列关系式：V2+V3<60时，有利于避免光学系统因前端屈折力太强而造成色差修正过多，使色差获得良好的控制。

该第三透镜像侧面曲率半径为R6，该第四透镜物侧面曲率半径为R7。当该摄影用光学系统满足下列关系式：|(R6+R7)/(R6-R7)|<30时，可让该第三透镜及该第四透镜的曲率较为平衡，从而进一步确保成像品质。

该第一透镜的焦距为f1，该第四透镜的焦距为f4。当该摄影用光学系统满足下列关系式：0.60<f1/|f4|<1.20时，有利将各镜片的屈折力分布较均匀，较能实现小视角的配置。

该第四透镜像侧面与一成像面之间于光轴上的距离为BL，该第一透镜物侧面与该成像面之间于光轴上的距离为TL。当该摄影用光学系统满足下列关系式：0<BL/TL<0.25时，可有效控制系统的后焦距，以利于达成小型化。

当该摄影用光学系统使用于750nm至1050nm的波长范围时，有利于该摄影用光学系统与产业中的应用。

该第一透镜物侧面与该成像面之间于光轴上的距离为TL。当该摄影用光学系统满足下列关系式：TL<6.0mm时，有利于系统的小型化。

本发明揭露的摄影用光学系统中，透镜的材质可为玻璃或塑胶，若透镜的材质为玻璃，则可以增加该摄影用光学系统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(ASP)，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摄影用光学系统的总长度。

本发明揭露的摄影用光学系统中，可至少设置一光阑，如孔径光阑(ApertureStop)、耀光光阑(Glare Stop)或视场光阑(Field Stop)等，有助于减少杂散光以提升影像品质。

本发明揭露的摄影用光学系统中，光圈配置可为前置或中置，前置光圈意即光圈设置于被摄物与该第一透镜间，中置光圈则表示光圈设置于该第一透镜与成像面间，前置光圈可使摄影用光学系统的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离，使之具有远心(Telecentric)效果，可增加电子感光元件如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，使摄影用光学系统具有广角镜头的优势。

本发明揭露的摄影用光学系统中，若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面于近光轴处为凹面。若透镜的屈折力或焦距未界定其区域位置时，则表示该透镜的屈折力或焦距为透镜于近光轴处的屈折力或焦距。

本发明揭露的摄影用光学系统中，该摄影用光学系统的成像面(Image Surface)，依其对应的电子感光元件的不同，可为一平面或有任一曲率的曲面，特别是指凹面朝往物侧方向的曲面。

本发明揭露的摄影用光学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。本发明亦可多方面应用于3D(三维)影像撷取、数字相机、移动装置、平板计算机、智能电视、网络监控设备、体感游戏机、行车记录器、倒车显影装置与可穿戴式设备等电子装置中。

本发明更提供一种取像装置，其包含前述摄影用光学系统以及一电子感光元件，该电子感光元件设置于该摄影用光学系统的成像面，因此取像装置可藉由摄影用光学系统的设计达到最佳成像效果。较佳地，该摄影用光学系统可进一步包含镜筒(BarrelMember)、支持装置(Holder Member)或其组合。

请参照图9A、图9B、图9C，该取像装置901可搭载于电子装置，其包括，但不限于：智能手机910、平板电脑920、或可穿戴式设备930。前揭电子装置仅是示范性地说明本发明的取像装置的实际运用例子，并非限制本发明的取像装置的运用范围。较佳地，该电子装置可进一步包含控制单元(Control Units)、显示单元(Display Units)、储存单元(StorageUnits)、暂储存单元(RAM)或其组合。

本发明揭露的取像装置及摄影用光学系统将藉由以下具体实施例配合附图予以详细说明。

《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。第一实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件(170)，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、及第四透镜140构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜110，其材质为塑胶，其物侧面111于近光轴处为凸面，其像侧面112于近光轴处为凸面，且其物侧面111及像侧面112皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜120，其材质为塑胶，其物侧面121于近光轴处为凸面，其像侧面122于近光轴处为凹面，且其物侧面121及像侧面122皆为非球面；

一具有正屈折力的第三透镜130，其材质为塑胶，其物侧面131于近光轴处为凹面，其像侧面132于近光轴处为凸面，且其物侧面131及像侧面132皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜140，其材质为塑胶，其物侧面141于近光轴处为凹面，其像侧面142于近光轴处为凸面，其物侧面141及像侧面142皆为非球面；

该摄影用光学系统另设置有一光圈100，其设置于被摄物与该第一透镜110间；另包含有一滤光元件150置于该第四透镜140与一成像面160间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件170设置于该成像面160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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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：

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垂直距离；

R：曲率半径；

k：锥面系数；

Ai：第i阶非球面系数。

第一实施例中，该摄影用光学系统的焦距为f，该摄影用光学系统的光圈值为Fno，该摄影用光学系统中最大视角的一半为HFOV，其数值为：f＝3.45(毫米)，Fno＝2.32，HFOV＝20.0(度)。

第一实施例中，该第二透镜120的色散系数为V2，该第三透镜130的色散系数为V3，其关系式为：V2+V3＝47.0。

第一实施例中，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，该第四透镜140于光轴上的厚度为CT4，其关系式为：CT1/(CT2+CT3+CT4)＝0.47。

第一实施例中，该第一透镜110、该第二透镜120、该第三透镜130、及该第四透镜140于光轴上的透镜厚度总合为∑CT，该第二透镜120与该第三透镜130之间于光轴上的距离为T23，其关系式为：∑CT/T23＝2.27。

第一实施例中，该第二透镜120与该第三透镜130之间于光轴上的距离为T23，该第三透镜130与该第四透镜140之间于光轴上的距离为T34，其关系式为：T23/T34＝2.22。

第一实施例中，该第四透镜像侧面142与该成像面160之间于光轴上的距离为BL，该第一透镜物侧面111与该成像面160之间于光轴上的距离为TL，其关系式为：BL/TL＝0.18。

第一实施例中，该第一透镜物侧面111与该成像面160之间于光轴上的距离为TL，其关系式为：TL＝3.56(毫米)。

第一实施例中，该第三透镜像侧面132曲率半径为R6，该第四透镜物侧面141曲率半径为R7，其关系式为：|(R6+R7)/(R6-R7)|＝2.24。

第一实施例中，该第一透镜110的焦距为f1，该第四透镜140的焦距为f4，其关系式为：f1/|f4|＝0.64。

第一实施例中，该第二透镜120的焦距为f2，该第四透镜140的焦距为f4，其关系式为：f2/f4＝1.08。

第一实施例中，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：|f2/f3|＝0.66。

第一实施例中，该摄影用光学系统的入瞳孔径为EPD，该摄影用光学系统的最大像高为ImgH，其关系式为：EPD/ImgH＝1.20。

第一实施例中，该摄影用光学系统的焦距为f，该摄影用光学系统的最大像高为ImgH，其关系式为：f/ImgH＝2.78。

第一实施例中，该第一透镜物侧面111最大有效径位置与光轴的垂直距离为SD11，该第四透镜像侧面142最大有效径位置与光轴的垂直距离为SD42，其关系式为：SD11/SD42＝0.73。

《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。第二实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件270，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、及第四透镜240构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜210，其材质为塑胶，其物侧面211于近光轴处为凸面，其像侧面212于近光轴处为凸面，且其物侧面211及像侧面212皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜220，其材质为塑胶，其物侧面221于近光轴处为凹面，其像侧面222于近光轴处为凹面，且其物侧面221及像侧面222皆为非球面；

一具有负屈折力的第三透镜230，其材质为塑胶，其物侧面231于近光轴处为凹面，其像侧面232于近光轴处为凸面，且其物侧面231及像侧面232皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜240，其材质为塑胶，其物侧面241于近光轴处为凹面，其像侧面242于近光轴处为凸面，其物侧面241及像侧面242皆为非球面；

该摄影用光学系统另设置有一光圈200，其设置于该第一透镜210与该第二透镜220间；另包含有一滤光元件250置于该第四透镜240与一成像面260间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件270设置于该成像面260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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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，各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值如表五中所列。

《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。第三实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件370，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、及第四透镜340构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜310，其材质为塑胶，其物侧面311于近光轴处为凸面，其像侧面312于近光轴处为凸面，且其物侧面311及像侧面312皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜320，其材质为塑胶，其物侧面321于近光轴处为凸面，其像侧面322于近光轴处为凹面，且其物侧面321及像侧面322皆为非球面；

一具有正屈折力的第三透镜330，其材质为塑胶，其物侧面331于近光轴处为凹面，其像侧面332于近光轴处为凸面，且其物侧面331及像侧面332皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜340，其材质为塑胶，其物侧面341于近光轴处为凹面，其像侧面342于近光轴处为凸面，其物侧面341及像侧面342皆为非球面，且其物侧面341于离轴处具有至少一反曲点；

该摄影用光学系统另设置有一光圈300，其设置于该第一透镜310与该第二透镜320间；另包含有一滤光元件350置于该第四透镜340与一成像面360间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件370设置于该成像面360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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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，各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值如表八中所列。

《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。第四实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件470，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、及第四透镜440构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜410，其材质为塑胶，其物侧面411于近光轴处为凸面，其像侧面412于近光轴处为凸面，且其物侧面411及像侧面412皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜420，其材质为塑胶，其物侧面421于近光轴处为凸面，其像侧面422于近光轴处为凹面，且其物侧面421及像侧面422皆为非球面；

一具有正屈折力的第三透镜430，其材质为塑胶，其物侧面431于近光轴处为凹面，其像侧面432于近光轴处为凸面，且其物侧面431及像侧面432皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜440，其材质为塑胶，其物侧面441于近光轴处为凹面，其像侧面442于近光轴处为凸面，其物侧面441及像侧面442皆为非球面，且其物侧面441于离轴处具有至少一反曲点；

该摄影用光学系统另设置有一光圈400，其设置于该第一透镜410与该第二透镜420间；另包含有一滤光元件450置于该第四透镜440与一成像面460间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件470设置于该成像面460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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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，各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值如表十一中所列。

《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。第五实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件570，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530、及第四透镜540构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜510，其材质为塑胶，其物侧面511于近光轴处为凸面，其像侧面512于近光轴处为凸面，且其物侧面511及像侧面512皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜520，其材质为塑胶，其物侧面521于近光轴处为凸面，其像侧面522于近光轴处为凹面，且其物侧面521及像侧面522皆为非球面；

一具有正屈折力的第三透镜530，其材质为塑胶，其物侧面531于近光轴处为凹面，其像侧面532于近光轴处为凸面，且其物侧面531及像侧面532皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜540，其材质为塑胶，其物侧面541于近光轴处为凹面，其像侧面542于近光轴处为凸面，其物侧面541及像侧面542皆为非球面，且其物侧面541于离轴处具有至少一反曲点；

该摄影用光学系统另设置有一光圈500，其设置于该第一透镜510与该第二透镜520间；另包含有一滤光元件550置于该第四透镜540与一成像面560间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件570设置于该成像面560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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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，各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值如表十四中所列。

《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。第六实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件670，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630、及第四透镜640构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜610，其材质为塑胶，其物侧面611于近光轴处为凸面，其像侧面612于近光轴处为凸面，且其物侧面611及像侧面612皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜620，其材质为塑胶，其物侧面621于近光轴处为凹面，其像侧面622于近光轴处为凹面，且其物侧面621及像侧面622皆为非球面；

一具有正屈折力的第三透镜630，其材质为塑胶，其物侧面631于近光轴处为凹面，其像侧面632于近光轴处为凸面，且其物侧面631及像侧面632皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜640，其材质为塑胶，其物侧面641于近光轴处为凹面，其像侧面642于近光轴处为凸面，其物侧面641及像侧面642皆为非球面，且其物侧面641于离轴处具有至少一反曲点；

该摄影用光学系统另设置有一光圈600，其设置于该第一透镜610与该第二透镜620间；另包含有一滤光元件650置于该第四透镜640与一成像面660间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件670设置于该成像面660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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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，各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值如表十七中所列。

《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。第七实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件770，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜710、第二透镜720、第三透镜730、及第四透镜740构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜710，其材质为玻璃，其物侧面711于近光轴处为凸面，其像侧面712于近光轴处为凸面，且其物侧面711及像侧面712皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜720，其材质为玻璃，其物侧面721于近光轴处为凸面，其像侧面722于近光轴处为凹面，且其物侧面721及像侧面722皆为非球面；

一具有正屈折力的第三透镜730，其材质为玻璃，其物侧面731于近光轴处为凹面，其像侧面732于近光轴处为凸面，且其物侧面731及像侧面732皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜740，其材质为玻璃，其物侧面741于近光轴处为凹面，其像侧面742于近光轴处为凸面，其物侧面741及像侧面742皆为非球面，且其物侧面741于离轴处具有至少一反曲点；

该摄影用光学系统另设置有一光圈700，其设置于被摄物与该第一透镜710间；另包含有一滤光元件750置于该第四透镜740与一成像面760间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件770设置于该成像面760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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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，各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值如表二十中所列。

《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。第八实施例的取像装置包含一摄影用光学系统(未另标号)与一电子感光元件870，该摄影用光学系统主要由四片具有屈折力的第一透镜810、第二透镜820、第三透镜830、及第四透镜840构成，其由物侧至像侧依序包含：

一具有正屈折力的第一透镜810，其材质为塑胶，其物侧面811于近光轴处为凸面，其像侧面812于近光轴处为凸面，且其物侧面811及像侧面812皆为非球面；

一具有负屈折力的第二透镜820，其材质为塑胶，其物侧面821于近光轴处为凹面，其像侧面822于近光轴处为凸面，且其物侧面821及像侧面822皆为非球面；

一具有负屈折力的第三透镜830，其材质为塑胶，其物侧面831于近光轴处为凹面，其像侧面832于近光轴处为凸面，且其物侧面831及像侧面832皆为非球面；及

一具有负屈折力的第四透镜840，其材质为塑胶，其物侧面841于近光轴处为凹面，其像侧面842于近光轴处为凸面，其物侧面841及像侧面842皆为非球面，且其物侧面841于离轴处具有至少一反曲点；

该摄影用光学系统另设置有一光圈800，其设置于该第一透镜810与该第二透镜820间；另包含有一滤光元件850置于该第四透镜840与一成像面860间，其材质为玻璃且不影响焦距；该电子感光元件870设置于该成像面860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，曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，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，各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，惟各个关系式的数值如表二十三中所列。

表一至表二十三所示为本发明揭露的摄影用光学系统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揭露的保护范畴，故以上的说明所描述的及附图仅做为例示性，非用以限制本发明揭露的权利要求范围。

Claims (22)

1.一种摄影用光学系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：

一第一透镜，具有正屈折力，其物侧面于近光轴处为凸面；

一第二透镜，具有负屈折力；

一第三透镜，其物侧面于近光轴处为凹面，且其物侧面及像侧面皆为非球面；及

一第四透镜，具有负屈折力，其物侧面于近光轴处为凹面，其像侧面于近光轴处为凸面，且其物侧面及像侧面皆为非球面；

其中，该摄影用光学系统中具有屈折力的透镜总数为4片，且任两相邻透镜间皆具有一空气间隔；

该第二透镜的焦距为f2，该第四透镜的焦距为f4，该摄影用光学系统的焦距为f，该摄影用光学系统的最大像高为ImgH，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23，该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34，该摄影用光学系统的入瞳孔径为EPD，满足下列关系式：

1.0<f2/f4；

2.0<f/ImgH；

1.0<T23/T34；及

1.18≤EPD/ImgH<2.0。

2.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第二透镜的焦距为f2，该第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：

|f2/f3|<1.25。

3.如权利要求2所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第二透镜的焦距为f2，该第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：

|f2/f3|<1.0。

4.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该摄影用光学系统进一步包含一光圈；其中该光圈设置于一被摄物与该第二透镜之间。

5.如权利要求4所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第二透镜物侧面于近光轴处为凸面，且像侧面于近光轴处为凹面。

6.如权利要求4所述的摄影用光学系统，其特征在于，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，该第四透镜于光轴上的厚度为CT4，满足下列关系式：

0.50<CT1/(CT2+CT3+CT4)<1.50。

7.如权利要求4所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第一透镜物侧面最大有效径位置与光轴的垂直距离为SD11，该第四透镜像侧面最大有效径位置与光轴的垂直距离为SD42，满足下列关系式：

0.65<SD11/SD42<1.20。

8.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、及该第四透镜于光轴上的透镜厚度总合为∑CT，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23，满足下列关系式：

∑CT/T23<1.50。

9.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第二透镜的色散系数为V2，该第三透镜的色散系数为V3，满足下列关系式：

V2+V3<60。

10.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第三透镜像侧面曲率半径为R6，该第四透镜物侧面曲率半径为R7，满足下列关系式：

|(R6+R7)/(R6-R7)|<30。

11.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23，该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34，满足下列关系式：

2.0<T23/T34。

12.如权利要求11所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23，该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为T34，满足下列关系式：

3.0<T23/T34。

13.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该摄影用光学系统的焦距为f，该摄影用光学系统的最大像高为ImgH，满足下列关系式：

2.40<f/ImgH<5.0。

14.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第一透镜的焦距为f1，该第四透镜的焦距为f4，满足下列关系式：

0.60<f1/|f4|<1.20。

15.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第二透镜物侧面于近光轴处为凹面。

16.如权利要求12所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、及该第四透镜于光轴上的透镜厚度总合为∑CT，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为T23，满足下列关系式：

1.0<∑CT/T23<10。

17.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第四透镜像侧面与一成像面之间于光轴上的距离为BL，该第一透镜物侧面与该成像面之间于光轴上的距离为TL，满足下列关系式：

0<BL/TL<0.25。

18.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第四透镜物侧面于离轴处设有至少一反曲点。

19.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，所述摄影用光学系统使用于750nm至1050nm的红外线波长范围。

20.如权利要求1所述的摄影用光学系统，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、及该第四透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、及该第四透镜的材质皆为塑胶，且该第一透镜物侧面与一成像面之间于光轴上的距离为TL，满足下列关系式：

TL<6.0mm。

21.一种取像装置，其特征在于，包含如权利要求1所述的摄影用光学系统及一电子感光元件。

22.一种电子装置，其特征在于，包含如权利要求21所述的取像装置。