TW201303352A - 取像系統鏡頭組 - Google Patents

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Abstract

一種取像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面、像側表面於近光軸處為凹面。第二透鏡具有正屈折力，其物側表面及像側表面於近光軸處皆為凸面。第三透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面、像側表面於近光軸處為凸面。第四透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，且其像側表面於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，其中第四透鏡之該兩表面皆為非球面。當滿足特定條件時，具有充足後焦距以配置其他構件，並可有效降低像差及敏感度。

Description

取像系統鏡頭組
本發明是有關於一種取像系統鏡頭組，且特別是有關於一種可應用於紅外線攝影以及電子產品的取像系統鏡頭組。
近年來，隨著具有攝影功能之可攜式電子產品的興起，小型化光學鏡頭的需求日漸提高，而一般光學鏡頭的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)兩種，且隨著半導體製程技術的精進，使得感光元件的畫素尺寸縮小，小型化光學鏡頭逐漸往高畫素領域發展，因此，對成像品質的要求也日益增加。
傳統搭載於可攜式電子產品上的小型化光學鏡頭，多採用三片式透鏡系統為主，如美國專利第8,081,393號所示。但由於製程技術的進步與電子產品往輕薄化發展的趨勢下，影像感測元件畫素尺寸不斷地縮小，使得光學鏡頭對成像品質的要求更加提高，而習知的三片式透鏡組已無法滿足更高階的光學鏡頭。
另一方面，動態捕捉技術的問世，應用於智慧型電視或體感遊戲機等，亦擴張了小型化光學鏡頭的應用，其最大特色是使用者直覺式操作，直接靠紅外線攝影機捕捉使用者的動作，將體感操作提升到更高的層次，因此，使用 紅外線波段的小型化光學鏡頭需求也逐漸提高；具備廣視場角的鏡頭，更可以擴張攝影機動態捕捉的範圍。
有鑑於此，產業中急需一種適用於輕薄、可攜式電子產品上的光學鏡頭架構，一方面可對一般性攝影需求(廣視角、大光圈、畫質等)加以優化，另一方面，亦可針對紅外線動態捕捉的應用，加以最佳化。
因此，本發明之一態樣是在提供一種取像系統鏡頭組，其為一枚具負屈折力與三枚具正屈折力的鏡頭組以逆焦式設計(Retrofocus,Reversed Telephoto)方式配置，可使取像系統鏡頭組具有較長的後焦距，有利於降低光線入射於感光元件的主光線角(CRA)，以獲得較佳的感光響應，且其具有較充足後焦距可供相關濾光元件或波長選擇器設置，因此有利於應用於特定波段(如紅外線)的光學系統上。
依據本發明一實施方式，提供一種取像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面、像側表面於近光軸處為凹面。第二透鏡具有正屈折力，其物側表面及像側表面於近光軸處皆為凸面。第三透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面、像側表面於近光軸處為凸面。第四透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，且其像側表面於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，其中第四透鏡之該兩表面皆為非球面。第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件： -0.52<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
依據本發明另一實施方式，提供一種取像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面、像側表面於近光軸處為凹面。第二透鏡具有正屈折力，其物側表面及像側表面於近光軸處皆為凸面。第三透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面、像側表面於近光軸處為凸面。第四透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，且其像側表面於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，其中第四透鏡之該兩表面皆為非球面。取像系統鏡頭組應用於780nm~950nm之紅外線波長範圍，第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-1.0<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
當(R3+R4)/(R3-R4)滿足上述條件時，可調整第二透鏡表面曲率，以適當配置其正屈折力，可減少球差產生與降低敏感度
一種取像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。
取像系統鏡頭組之第一透鏡具有負屈折力，第二透鏡至第四透鏡具有正屈折力，可使取像系統鏡頭組具有逆焦式(Retrofocus)設計之特徵。藉此，取像系統鏡頭組具有較長的後焦距，有利於降低光線入射於感光元件的主光線角 (CRA)，以獲得較佳的感光響應，且具有較充足的後焦距可供相關濾光元件或波長選擇器設置，因此更可應用於特定波段(如紅外線)的光學系統上。
第一透鏡之物側表面於近光軸處為凸面、像側表面於近光軸處為凹面，其有助於減少像散(Astigmatism)的產生。
第二透鏡之物側表面及像側表面於近光軸處皆為凸面，可適當調整第二透鏡的正屈折力，以有利於提供系統所需屈折力。
第三透鏡之物側表面於近光軸處為凹面、像側表面於近光軸處為凸面，有利於取像系統鏡頭組像散的修正。另外，第三透鏡之像側表面最大光學有效徑位置的點，其投影到光軸上的位置比第三透鏡之物側表面與光軸之交點更靠近被攝物側，因此其面形特徵較為明顯，可有利於修正負屈折力的第一透鏡產生的歪曲。
第四透鏡之物側表面於近光軸處為凸面、於周邊處可為凹面，且其像側表面於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面。藉此可平衡系統正屈折力配置與加強逆焦式設計之功效，使其具有較長的後焦距，且可有效地壓制離軸視場的光線入射於成像面的角度，可修正離軸視場的像差。
第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-1.0<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。藉此可調整第二透鏡表面曲率，以適當配置其正屈折力，可減少球差產生與降低敏感度。較佳地，取像系統鏡頭組可滿足下列條件：-0.52<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。更佳地，取像系統鏡頭組可滿足下列條件：-0.30<(R3+R4)/(R3-R4) <1.0。
取像系統鏡頭組更可包含一光圈，其設置於第一透鏡與第二透鏡之間。光圈至第四透鏡之像側表面於光軸上的距離為SD，第一透鏡之物側表面至第四透鏡之像側表面於光軸上的距離為TD，其滿足下列條件：0.63<SD/TD<0.83。藉此，可在遠心與廣角特性中取得良好平衡，使取像系統鏡頭組獲得充足的視場角且不至於使其整體總長度過長。
第三透鏡之物側表面曲率半徑為R5、像側表面曲率半徑為R6，其滿足下列條件：|(R5-R6)/(R5+R6)|<0.1。藉由適當調整第三透鏡表面曲率，有助於減少像散。
第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間距為T23，第二透鏡於光軸上之厚度為CT2，其滿足下列條件：1.5<T23/CT2<3.5。適當調整厚度與鏡間距，有助於透鏡之製作成型及組裝，使生產良率提高。
第一透鏡之焦距為f1，第三透鏡之焦距為f3，第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：|f1/f3|+|f1/f4|<1.20。藉此可以逆焦式設計之功效，使其具有較長的後焦距，有利於降低光線入射於感光元件的主光線角(CRA)，以獲得較佳的感光響應。
第一透鏡之焦距為f1，第二透鏡之焦距為f2，第三透鏡之焦距為f3，第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：|f2/f1|+|f2/f3|+|f2/f4|<1.1。適當調整透鏡屈折力配置，可加強逆焦式設計，使其具有較充足的後焦距可供相關濾光元件或波長選擇器設置，因此更可應用於特定波段(如紅外 線)的光學系統。較佳地，取像系統鏡頭組可滿足下列條件：|f2/f1|+|f2/f3|+|f2/f4|<0.70。
第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間距為T23，第三透鏡於光軸上之厚度為CT3，其滿足下列條件：1.2<T23/CT3<4.0。藉此，適當調整第三透鏡之厚度，與透鏡間的距離，有助於透鏡之製作成型及組裝，使生產良率提高。
第四透鏡之像側表面曲率半徑為R8，取像系統鏡頭組之焦距為f，其滿足下列條件：0.25<R8/f<0.80。藉由適當調整第四透鏡像側表面之曲率，有助於高階像差的修正。
取像系統鏡頭組可應用於780nm-950nm之紅外線波長範圍，其可符合特定波段光線之攝影需求，於光線不足之夜間場合偵測紅外線影像或使用於動態捕捉等特殊應用。
本發明提供之取像系統鏡頭組中，透鏡之材質可為塑膠或玻璃。當透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本。另當透鏡的材質為玻璃，則可以增加取像系統鏡頭組屈折力配置的自由度。此外，取像系統鏡頭組中第一透鏡至第四透鏡之物側表面及像側表面皆為非球面，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取像系統鏡頭組的總長度。
另外，本發明取像系統鏡頭組中，依需求可設置至少一光闌，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明取像系統鏡頭組中，光圈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之間。若光圈為前置光圈，可使取像系統鏡頭組的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(Telecentric)效果，並可增加影像感測元件的CCD或CMOS接收影像的效率；若為中置光圈，係有助於擴大系統的視場角，使取像系統鏡頭組具有廣角鏡頭之優勢。
本發明取像系統鏡頭組可視需求應用於移動對焦或變焦之光學系統中，因其具有優良像差修正與良好成像品質之特色可多方面應用於3D(三維)影像擷取、數位相機、行動裝置、數位平板等電子影像系統中。特別的是，本發明取像系統鏡頭組更可應用於紅外線攝影機等紅外線波長波段之應用。
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>
請參照第1圖及第2圖，其中第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第1圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡110、光圈100、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、濾光元件(Filter)160、平板玻璃170以及成像面150。
第一透鏡110具有負屈折力，其物側表面111於近光軸處為凸面、像側表面112於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：TEIJIN SP3810)。
第二透鏡120具有正屈折力，其物側表面121及像側表面122於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
第三透鏡130具有正屈折力，其物側表面131於近光軸處為凹面、像側表面132於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。另外，請配合參照第21圖，係繪示依照第1圖取像系統鏡頭組中第三透鏡130表面面形之示意圖，其第三透鏡130之像側表面132最大光學有效徑位置投影到光軸上的點比第三透鏡130之物側表面131與光軸之交點更靠近物側。
第四透鏡140具有正屈折力，其物側表面141於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面142於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
濾光元件160與平板玻璃170依序設置於第四透鏡140及成像面150之間，其中濾光元件160與平板玻璃170皆為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且皆不影響取像系統鏡頭組之焦距。
上述各透鏡之非球面的曲線方程式表示如下： ；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。
第一實施例之取像系統鏡頭組中，取像系統鏡頭組之焦距為f，取像系統鏡頭組之光圈值(f-number)為Fno，取像系統鏡頭組中最大視角的一半為HFOV，其數值如下：f=5.70mm；Fno=2.20；以及HFOV=36.8度。
第一實施例之取像系統鏡頭組中，第二透鏡120與第三透鏡130於光軸上的間距為T23，第二透鏡120於光軸上之厚度為CT2，第三透鏡130於光軸上之厚度為CT3，其滿足下列條件：T23/CT2=1.87；以及T23/CT3=1.26。
第一實施例之取像系統鏡頭組中，第二透鏡120之物側表面121曲率半徑為R3、像側表面122曲率半徑為R4，第三透鏡130之物側表面131曲率半徑為R5、像側表面132曲率半徑為R6，其滿足下列條件：(R3+R4)/(R3-R4)=0.71；以及|(R5-R6)/(R5+R6)|=0.07。
第一實施例之取像系統鏡頭組中，第四透鏡140之像側表面142曲率半徑為R8，取像系統鏡頭組之焦距為f，其滿足下列條件：R8/f=0.49。
第一實施例之取像系統鏡頭組中，第一透鏡110之焦距為f1，第二透鏡120之焦距為f2，第三透鏡130之焦距為f3，第四透鏡140之焦距為f4，其滿足下列條件：|f2/f1|+|f2/f3|+|f2/f4|=0.96；以及|f1/f3|+|f1/f4|=1.24。
第一實施例之取像系統鏡頭組中，光圈100至第四透鏡140之像側表面142於光軸上的距離為SD，第一透鏡110之物側表面111至第四透鏡140之像側表面142於光軸 上的距離為TD，其滿足下列條件：SD/TD=0.69。
第一實施例之取像系統鏡頭組可應用於780nm-950nm之紅外線波長範圍。
配合參照下列表一以及表二。
表一為第1圖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mm，且表面0-14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表非球面曲線方程式中的錐面係數，A1-A14則表示各表面第1-14階非球面係數。此外，以下各實施例表格乃對應各實施例之示意圖與像差曲線圖，表格中數據之定義皆與第一實施例之表一及表二的定義相同，在此不加贅述。
<第二實施例>
請參照第3圖及第4圖，其中第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第4圖由左至右依序為第二實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第3圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡210、光圈200、第二透鏡220、第三透鏡230、第四透鏡240、濾光元件260、平板玻璃270以及成像面250。
第一透鏡210具有負屈折力，其物側表面211於近光軸處為凸面、像側表面212於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：MGC EP5000)。
第二透鏡220具有正屈折力，其物側表面221及像側 表面222於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
第三透鏡230具有正屈折力，其物側表面231於近光軸處為凹面、像側表面232於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。另外，第三透鏡230之像側表面232最大光學有效徑位置投影到光軸上的點比第三透鏡230之物側表面231與光軸之交點更靠近物側(請參照第21圖，本實施例不再另加繪示)。
第四透鏡240具有正屈折力，其物側表面241於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面242於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
濾光元件260與平板玻璃270依序設置於第四透鏡240及成像面250之間，其中濾光元件260與平板玻璃270皆為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且皆不影響取像系統鏡頭組之焦距。
第二實施例之取像系統鏡頭組可應用於780nm-950nm之紅外線波長範圍。
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，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第三實施例>
請參照第5圖及第6圖，其中第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第6圖由左至右依序為第三實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第5圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡310、光圈300、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、濾光元件360以及成像面350。
第一透鏡310具有負屈折力，其物側表面311於近光軸處為凸面、像側表面312於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：OKP4RX50)。
第二透鏡320具有正屈折力，其物側表面321及像側表面322於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
第三透鏡330具有正屈折力，其物側表面331於近光軸處為凹面、像側表面332於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。另外，第三透鏡330之像側表面332最大光學有效徑位置投影到光軸上的一點比第三透鏡330之物側表面331與光軸之交點更靠近物側(請參照第21圖，本實施例不再另加繪示)。
第四透鏡340具有正屈折力，其物側表面341於近光 軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面342於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
濾光元件360設置於第四透鏡340及成像面350之間，其為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且不影響取像系統鏡頭組之焦距。
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，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第四實施例>
請參照第7圖及第8圖，其中第7圖繪示依照本發明第四實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第8圖由左至右依序為第四實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第7圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡410、光圈400、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440、濾光元件460以及成像面450。
第一透鏡410具有負屈折力，其物側表面411於近光 軸處為凸面、像側表面412於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：TEIJIN SP3810)。
第二透鏡420具有正屈折力，其物側表面421及像側表面422於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
第三透鏡430具有正屈折力，其物側表面431於近光軸處為凹面、像側表面432於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。另外，第三透鏡430之像側表面432最大光學有效徑位置投影到光軸上的一點比第三透鏡430之物側表面431與光軸之交點更靠近物側(請參照第21圖，本實施例不再另加繪示)。
第四透鏡440具有正屈折力，其物側表面441於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面442於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
濾光元件460設置於第四透鏡440及成像面450之間，其為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且不影響取像系統鏡頭組之焦距。
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，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第五實施例>
請參照第9圖及第10圖，其中第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第10圖由左至右依序為第五實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第9圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡510、光圈500、第二透鏡520、第三透鏡530、第四透鏡540、濾光元件560以及成像面550。
第一透鏡510具有負屈折力，其物側表面511於近光軸處為凸面、像側表面512於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：OKP4HT)。
第二透鏡520具有正屈折力，其物側表面521及像側表面522於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX E48R)。
第三透鏡530具有正屈折力，其物側表面531於近光軸處為凹面、像側表面532於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX E48R)。另外，第三透鏡530之像側表面532最大光學有效徑位置投影到光軸上的一點比第三透鏡530之物側表面531與光軸之交點更靠近物側(請參照第21圖，本實施例不再另加繪示)。
第四透鏡540具有正屈折力，其物側表面541於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面542於近光軸 處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX E48R)。
濾光元件560設置於第四透鏡540及成像面550之間，其為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且不影響取像系統鏡頭組之焦距。
第五實施例之取像系統鏡頭組可應用於780nm-950nm之紅外線波長範圍。
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，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第六實施例>
請參照第11圖及第12圖，其中第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第12圖由左至右依序為第六實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第11圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡610、光圈600、第二透鏡620、第三透鏡630、第四透鏡640、濾光元件660以及成像面650。
第一透鏡610具有負屈折力，其物側表面611於近光軸處為凸面、像側表面612於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其為玻璃材質(如：SUMITA KCD120)。
第二透鏡620具有正屈折力，其物側表面621及像側表面622於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX E48R)。
第三透鏡630具有正屈折力，其物側表面631於近光軸處為凹面、像側表面632於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX E48R)。
第四透鏡640具有正屈折力，其物側表面641於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面642於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX E48R)。
濾光元件660設置於第四透鏡640及成像面650之間，其為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且不影響取像系統鏡頭組之焦距。
第六實施例之取像系統鏡頭組可應用於780nm-950nm之紅外線波長範圍。
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，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第七實施例>
請參照第13圖及第14圖，其中第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第14圖由左至右依序為第七實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第13圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡710、光圈700、第二透鏡720、第三透鏡730、第四透鏡740、濾光元件760以及成像面750。
第一透鏡710具有負屈折力，其物側表面711於近光軸處為凸面、像側表面712於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：TEIJIN SP3810)。
第二透鏡720具有正屈折力，其物側表面721及像側表面722於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
第三透鏡730具有正屈折力，其物側表面731於近光軸處為凹面、像側表面732於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。另外，第三透鏡730之像側表面732最大光學有效徑位置投影到光軸上的一點比第三透鏡730之物側表面731與光軸之交點更靠近物側(請參照第21圖，本實施例不再另加繪示)。
第四透鏡740具有正屈折力，其物側表面741於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面742於近光軸 處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
濾光元件760設置於第四透鏡740及成像面750之間，其為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且不影響取像系統鏡頭組之焦距。
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，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第八實施例>
請參照第15圖及第16圖，其中第15圖繪示依照本發明第八實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第16圖由左至右依序為第八實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第15圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡810、光圈800、第二透鏡820、第三透鏡830、第四透鏡840、濾光元件860以及成像面850。
第一透鏡810具有負屈折力，其物側表面811於近光軸處為凸面、像側表面812於近光軸處為凹面，且皆為非 球面，且其材質為塑膠(如：TEIJIN SP3810)。
第二透鏡820具有正屈折力，其物側表面821及像側表面822於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
第三透鏡830具有正屈折力，其物側表面831於近光軸處為凹面、像側表面832於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
第四透鏡840具有正屈折力，其物側表面841於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面842於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
濾光元件860設置於第四透鏡840及成像面850之間，其為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且不影響取像系統鏡頭組之焦距。
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，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第九實施例>
請參照第17圖及第18圖，其中第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第18圖由左至右依序為第九實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第17圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡910、光圈900、第二透鏡920、第三透鏡930、第四透鏡940、濾光元件960以及成像面950。
第一透鏡910具有負屈折力，其物側表面911於近光軸處為凸面、像側表面912於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：TEIJIN SP3810)。
第二透鏡920具有正屈折力，其物側表面921及像側表面922於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
第三透鏡930具有正屈折力，其物側表面931於近光軸處為凹面、像側表面932於近光軸處為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
第四透鏡940具有正屈折力，其物側表面941於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面942於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：ZEONEX F52R)。
濾光元件960設置於第四透鏡940及成像面950之間，其為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且不影響取像系統鏡頭組之焦距。
請配合參照下列表十七以及表十八。
第九實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施 例的形式。此外，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
<第十實施例>
請參照第19圖及第20圖，其中第19圖繪示依照本發明第十實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖，第20圖由左至右依序為第十實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。由第19圖可知，取像系統鏡頭組由物側至像側依序包含第一透鏡1010、光圈1000、第二透鏡1020、第三透鏡1030、第四透鏡1040、濾光元件1060、平板玻璃1070以及成像面1050。
第一透鏡1010具有負屈折力，其物側表面1011於近光軸處為凸面、像側表面1012於近光軸處為凹面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
第二透鏡1020具有正屈折力，其物側表面1021及像側表面1022於近光軸處皆為凸面，並皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
第三透鏡1030具有正屈折力，其物側表面1031於近光軸處為凹面、像側表面1032於近光軸處為凸面，並皆為 非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。另外，第三透鏡1030之像側表面1032最大光學有效徑位置投影到光軸上的一點比第三透鏡1030之物側表面1031與光軸之交點更靠近物側(請參照第21圖，本實施例不再另加繪示)。
第四透鏡1040具有正屈折力，其物側表面1041於近光軸處為凸面、於周邊處為凹面，其像側表面1042於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，且皆為非球面，且其材質為塑膠(如：APEL-5514ML)。
濾光元件1060與平板玻璃1070依序設置於第四透鏡1040及成像面1050之間，其中濾光元件1060與平板玻璃1070皆為玻璃材質(如：HOYA BSC7)，且皆不影響取像系統鏡頭組之焦距。
第十實施例之取像系統鏡頭組可應用於780nm-950nm之紅外線波長範圍。
請配合參照下列表十九以及表二十。
第十實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、T23、CT2、CT3、R3、R4、R5、R6、R8、f1、f2、f3、f4、SD以及TD之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合上述資訊可推算出下列數據：
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011‧‧‧物側表面
112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012‧‧‧像側表面
120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021‧‧‧物側表面
122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022‧‧‧像側表面
130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031‧‧‧物側表面
132、232、332、432、532、632、732、832、932、1032‧‧‧像側表面
140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041‧‧‧物側表面
142、242、342、442、542、642、742、842、942、1042‧‧‧像側表面
150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050‧‧‧成像面
160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060‧‧‧濾光元件
170、270、1070‧‧‧平板玻璃
f‧‧‧取像系統鏡頭組之焦距
Fno‧‧‧取像系統鏡頭組之光圈值
HFOV‧‧‧取像系統鏡頭組中最大視角的一半
T23‧‧‧第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間距
CT2‧‧‧第二透鏡於光軸上之厚度
CT3‧‧‧第三透鏡於光軸上之厚度
R3‧‧‧第二透鏡之物側表面曲率半徑
R4‧‧‧第二透鏡之像側表面曲率半徑
R5‧‧‧第三透鏡之物側表面曲率半徑
R6‧‧‧第三透鏡之像側表面曲率半徑
R8‧‧‧第四透鏡之像側表面曲率半徑
f1‧‧‧第一透鏡之焦距
f2‧‧‧第二透鏡之焦距
f3‧‧‧第三透鏡之焦距
f4‧‧‧第四透鏡之焦距
SD‧‧‧光圈至第四透鏡之像側表面於光軸上的距離
TD‧‧‧第一透鏡之物側表面至第四透鏡之像側表面於光軸上的距離
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第2圖由左至右依序為第一實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第4圖由左至右依序為第二實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第6圖由左至右依序為第三實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第7圖繪示依照本發明第四實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第8圖由左至右依序為第四實施例的取像系統鏡頭組 之球差、像散及歪曲曲線圖。
第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第10圖由左至右依序為第五實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第12圖由左至右依序為第六實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第14圖由左至右依序為第七實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第15圖繪示依照本發明第八實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第16圖由左至右依序為第八實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第18圖由左至右依序為第九實施例的取像系統鏡頭組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第19圖繪示依照本發明第十實施例的一種取像系統鏡頭組之示意圖。
第20圖由左至右依序為第十實施例的取像系統鏡頭 組之球差、像散及歪曲曲線圖。
第21圖繪示依照第1圖取像系統鏡頭組中第三透鏡表面面形之示意圖。
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側表面
112‧‧‧像側表面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側表面
122‧‧‧像側表面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側表面
132‧‧‧像側表面
140‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧物側表面
142‧‧‧像側表面
150‧‧‧成像面
160‧‧‧濾光元件
170‧‧‧平板玻璃

Claims (23)

  1. 一種取像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面、像側表面於近光軸處為凹面；一第二透鏡，具有正屈折力，其物側表面及像側表面於近光軸處皆為凸面；一第三透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面、像側表面於近光軸處為凸面；以及一第四透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，且其像側表面於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，其兩表面皆為非球面；其中該第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-0.52<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
  2. 如請求項1所述之取像系統鏡頭組，更包含：一光圈，設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間，其中該光圈至該第四透鏡之像側表面於光軸上的距離為SD，該第一透鏡之物側表面至該第四透鏡之像側表面於光軸上的距離為TD，其滿足下列條件：0.63<SD/TD<0.83。
  3. 如請求項2所述之取像系統鏡頭組，其中該第三透鏡之物側表面曲率半徑為R5、像側表面曲率半徑為R6，其滿足下列條件：|(R5-R6)/(R5+R6)|<0.1。
  4. 如請求項2所述之取像系統鏡頭組，其中該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間距為T23，該第二透鏡於光軸上之厚度為CT2，其滿足下列條件：1.5<T23/CT2<3.5。
  5. 如請求項4所述之取像系統鏡頭組，其中該第一透鏡之焦距為f1，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：|f1/f3|+|f1/f4|<1.20。
  6. 如請求項4所述之取像系統鏡頭組，其中該第四透鏡之物側表面於周邊處為凹面。
  7. 如請求項1所述之取像系統鏡頭組，其中該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：|f2/f1|+|f2/f3|+|f2/f4|<1.1。
  8. 如請求項7所述之取像系統鏡頭組，其中該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：|f2/f1|+|f2/f3|+|f2/f4|<0.70。
  9. 如請求項7所述之取像系統鏡頭組，其中該第三透鏡之像側表面最大光學有效徑位置投影到光軸上的一點比該第三透鏡之物側表面與光軸之交點更靠近物側。
  10. 如請求項7所述之取像系統鏡頭組，其中該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間距為T23，該第三透鏡於光軸上之厚度為CT3，其滿足下列條件：1.2<T23/CT3<4.0。
  11. 如請求項7所述之取像系統鏡頭組，其中該第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-0.30<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
  12. 如請求項1所述之取像系統鏡頭組，其中該取像系統鏡頭組應用於780nm-950nm之紅外線波長範圍。
  13. 如請求項12所述之取像系統鏡頭組，其中該第四透鏡之像側表面曲率半徑為R8，該取像系統鏡頭組之焦距為f，其滿足下列條件：0.25<R8/f<0.80。
  14. 一種取像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面、像側表面於近光軸處為凹面；一第二透鏡，具有正屈折力，其物側表面及像側表面於近光軸處皆為凸面；一第三透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面、像側表面於近光軸處為凸面；以及一第四透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，且其像側表面於近光軸處為凹面、於周邊處為凸面，其兩表面皆為非球面；其中該取像系統鏡頭組應用於780nm~950nm之紅外線波長範圍，該第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-1.0<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
  15. 如請求項14所述之取像系統鏡頭組，其中該第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-0.52<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
  16. 如請求項15所述之取像系統鏡頭組，其中該第一透鏡之焦距為f1，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：|f1/f3|+|f1/f4|<1.20。
  17. 如請求項15所述之取像系統鏡頭組，其中該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間距為T23，該第三透鏡於光軸上之厚度為CT3，其滿足下列條件：1.2<T23/CT3<4.0。
  18. 如請求項14所述之取像系統鏡頭組，更包含：一光圈，設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間，其中該光圈至該第四透鏡之像側表面於光軸上的距離為SD，該第一透鏡之物側表面至該第四透鏡之像側表面於光軸上的距離為TD，其滿足下列條件：0.63<SD/TD<0.83。
  19. 如請求項18所述之取像系統鏡頭組，其中該第一透鏡之焦距為f1，該第二透鏡之焦距為f2，該第三透鏡之焦距為f3，該第四透鏡之焦距為f4，其滿足下列條件：|f2/f1|+|f2/f3|+|f2/f4|<1.1。
  20. 如請求項18所述之取像系統鏡頭組，其中該第四透鏡之像側表面曲率半徑為R8，該取像系統鏡頭組之焦距為f，其滿足下列條件： 0.25<R8/f<0.80。
  21. 如請求項14所述之取像系統鏡頭組，其中該第二透鏡之物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-0.30<(R3+R4)/(R3-R4)<1.0。
  22. 如請求項14所述之取像系統鏡頭組，其中該第三透鏡之像側表面最大光學有效徑位置投影到光軸上的一點比該第三透鏡之物側表面與光軸之交點更靠近物側。
  23. 如請求項22所述之取像系統鏡頭組，其中該第四透鏡之物側表面於周邊處為凹面。
TW101135373A 2012-09-26 2012-09-26 取像系統鏡頭組 TWI443371B (zh)

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