TW201616171A - 光學透鏡系統、取像裝置及電子裝置 - Google Patents

光學透鏡系統、取像裝置及電子裝置 Download PDF

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Abstract

一種光學透鏡系統，由物側至像側依序包含具屈折力的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡。第一透鏡具正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸。第二透鏡具負屈折力。第三透鏡具正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸，其物側表面與像側表面皆非球面。第四透鏡具負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具至少一凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面。任兩相鄰透鏡於光軸上均有一空氣間隔。藉由配置較厚的第二透鏡，可加強第二透鏡負屈折力，以提升光學透鏡系統的望遠特性，且有利於減小主光線角，進而保持周邊相對照度。

Description

光學透鏡系統、取像裝置及電子裝置
本發明係關於一種光學透鏡系統、取像裝置及電子裝置，特別是一種適用於電子裝置的光學透鏡系統及取像裝置。
近年來，隨著小型化攝影鏡頭的蓬勃發展，微型取像模組的需求日漸提高，而一般攝影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，再加上現今電子產品以功能佳且輕薄短小的外型為發展趨勢，因此，具備良好成像品質的小型化攝影鏡頭儼然成為目前市場上的主流。
傳統搭載於電子產品上的小型化光學系統，多採用三片式透鏡結構為主，但由於現今對成像品質的要求更加提高，習知的三片式光學系統已無法滿足更高階的攝影需求。目前雖有四片式透鏡的結構設計以提升成像品質，但其第二透鏡的厚度較薄容易造成成形不良，使光學系統的結構脆弱，進而影響光學系統的穩定度。再者，其望遠特性(Telephoto)較差，不利於擷取遠處物體的影像，進而使光學系統中的主光線角(Chief Ray Angle，CRA)入射於電子感光元件的角度過大而降低光學系統的相對照度(Relative Illumination，RI)，進而導致影像周邊出現暗角。
本發明提供一種光學透鏡系統、取像裝置以及電子裝置，其中第二透鏡配置較厚厚度。藉此，有助於加強第二透鏡的負屈折力，以提升光學透鏡系統的望遠特性。此外，亦有利於減小光學透鏡系統的主光線角，進而保持光學系統的相對照度。另一方面，亦有助於避免第二透鏡因相對厚度太薄而造成成形不良，以避免光學透鏡系統的結構太脆弱，進而提升光學透鏡系統的穩定度。
本發明提供一種光學透鏡系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面。第二透鏡具有負屈折力。第三透鏡具有正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面。第四透鏡具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具至少一凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面。光學透鏡系統中具屈折力的透鏡總數為四片。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡中任兩相鄰透鏡間於光軸上均有一空氣間隔。當第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，第一透鏡和第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡和第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡和第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.45<CT2/CT4；以及0.85<T12/(T23+T34)。
本發明另提供一種光學透鏡系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面於 近光軸處為凸面。第二透鏡具有負屈折力。第三透鏡具有正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面。第四透鏡具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具至少一凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面。光學透鏡系統中具屈折力的透鏡總數為四片。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡中任兩相鄰透鏡間於光軸上均有一空氣間隔。當第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，第一透鏡和第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡和第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡和第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.33<CT2/CT4；以及0.95<T12/(T23+T34)。
本發明另提供一種取像裝置，其包含前述的光學透鏡系統以及電子感光元件，其中電子感光元件設置於光學透鏡系統的成像面上。
本發明另提供一種電子裝置，其包含前述的取像裝置。
當CT2/CT4滿足上述條件時，第二透鏡的厚度有助於加強第二透鏡的負屈折力，以提升光學透鏡系統的望遠特性。此外，第二透鏡的厚度有助於避免第二透鏡因相對厚度太薄而造成成形不良，以避免光學透鏡系統的結構太脆弱，進而提升光學透鏡系統的穩定度。
當T12/(T23+T34)滿足上述條件時，各透鏡間的配置較為適當，搭配較厚的第二透鏡有助於提升光學透鏡系統的望遠特性，並進而減小光學透鏡系統的主光線角，以保持光學透鏡系統的相對照度，避免影像周邊產生暗角。
10‧‧‧取像裝置
100、200、300、400、500、600、700、800‧‧‧光圈
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‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841‧‧‧物側表面
142、242、342、442、542、642、742、842‧‧‧像側表面
150、250、350、450、550、650、750、850‧‧‧紅外線濾除濾光元件
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
480、580‧‧‧保護玻璃
BFL‧‧‧第四透鏡像側表面至成像面於光軸上之距離
CT2‧‧‧第二透鏡於光軸上的厚度
CT4‧‧‧第四透鏡於光軸上的厚度
EPD‧‧‧光學透鏡系統的入瞳孔徑
f‧‧‧光學透鏡系統的焦距
f1‧‧‧第一透鏡的焦距
f2‧‧‧第二透鏡的焦距
f3‧‧‧第三透鏡的焦距
f4‧‧‧第四透鏡的焦距
Fno‧‧‧光學透鏡系統的光圈值
HFOV‧‧‧光學透鏡系統中最大視角的一半
ImgH‧‧‧光學透鏡系統的最大成像高度
R1‧‧‧第一透鏡物側表面的曲率半徑
R2‧‧‧第一透鏡像側表面的曲率半徑
R8‧‧‧第四透鏡像側表面的曲率半徑
T12‧‧‧第一透鏡和第二透鏡於光軸上的間隔距離
T23‧‧‧第二透鏡和第三透鏡於光軸上的間隔距離
T34‧‧‧第三透鏡和第四透鏡於光軸上的間隔距離
第1圖繪示依照本發明第一實施例的取像裝置示意圖。
第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第3圖繪示依照本發明第二實施例的取像裝置示意圖。
第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第5圖繪示依照本發明第三實施例的取像裝置示意圖。
第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第7圖繪示依照本發明第四實施例的取像裝置示意圖。
第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第9圖繪示依照本發明第五實施例的取像裝置示意圖。
第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第11圖繪示依照本發明第六實施例的取像裝置示意圖。
第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第13圖繪示依照本發明第七實施例的取像裝置示意圖。
第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第15圖繪示依照本發明第八實施例的取像裝置示意圖。
第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第17圖繪示依照本發明的一種電子裝置的示意圖。
第18圖繪示依照本發明的另一種電子裝置的示意圖。
第19圖繪示依照本發明的再另一種電子裝置的示意圖。
第20圖繪示依照本發明的再另一種電子裝置的示意圖。
光學透鏡系統由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡。其中，光學透鏡系統中具屈折力的透鏡為四片。
第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔，亦即第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡為四片單一非接合具屈折力的透鏡。由於接合透鏡的製程較非接合透鏡複雜，特別在兩透鏡的接合面需擁有高準度的曲面，以便達到兩透鏡接合時的高密合度，且在接合的過程中，更可能因偏位而造成移軸缺陷，影響整體光學成像品質。因此，光學透鏡系統中的第一透鏡至第四透鏡為四片單一非接合具屈折力的透鏡，進而有效改善接合透鏡所產生的問題。
第一透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面。藉此，可提供光學透鏡系統所需的正屈折力。
第二透鏡具有負屈折力。藉此，第二透鏡搭配具有正屈折力之第一透鏡而形成一正一負之望遠結構，可有效縮短光學透鏡系統的總長度。
第三透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處可為凸面，其像側表面於近光軸處為凸面。藉此，有助於平衡光學透鏡系統的正屈折力分佈以降低光學透鏡系統的敏感度，並可有效修正光學透鏡系統的像差。
第四透鏡具有負屈折力，其物側表面於近光軸處可為凸面，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具有至少一凸面。藉此，有助於修正像散與離軸像差。
第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，其滿足下列條件：1.33<CT2/CT4。藉此，第二透鏡的厚度有助於加強第二透鏡的負屈折力，以提升光學透鏡系統的望遠特性。此外，第二透鏡的厚度 有助於避免第二透鏡因相對厚度太薄而造成成形不良，以避免光學透鏡系統的結構太脆弱，進而提升光學透鏡系統的穩定度。較佳地，其滿足下列條件：1.45<CT2/CT4。更佳地，其滿足下列條件：1.80<CT2/CT4<5.0。
第一透鏡和第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡和第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡和第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：0.85<T12/(T23+T34)。藉此，各透鏡間的配置較為適當，搭配較厚的第二透鏡有助於提升光學透鏡系統的望遠特性，並進而減小光學透鏡系統的主光線角，以保持光學透鏡系統的相對照度，避免影像周邊產生暗角。此外，亦有利於光學透鏡系統的小型化。較佳地，其滿足下列條件：0.95<T12/(T23+T34)。更佳地，其滿足下列條件：1.20<T12/(T23+T34)。
第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第一透鏡和第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡和第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡和第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：0.80<CT2/(T12+T23+T34)<3.0。藉此，可適當調整第二透鏡的厚度和各透鏡的間隔距離，有助於光學透鏡系統的組裝並同時維持其小型化。較佳地，其滿足下列條件：1.0<CT2/(T12+T23+T34)<3.0。
光學透鏡系統的焦距為f，第三透鏡的焦距為f3，第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：4.5<|f/f3|+|f/f4|<7.0。藉此，可將光學透鏡系統設計為逆焦式(Retrofocus/Reversed Telephoto)，以使光學透鏡系統具有較長的後焦距，有利於降低光線入射於光學透鏡系統的電子感光元件的主光線角。
光學透鏡系統的最大成像高度為ImgH(即為電子感光元件之有效感測區域對角線總長的一半)，光學透鏡系統的焦距為f，其滿足下列條件：0.20 <ImgH/f<0.50。藉此，有助於光學透鏡系統的小型化以避免體積過大，使光學透鏡系統更適合應用於電子裝置。
第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，其滿足下列條件：-0.90<f2/f1<-0.30。藉此，可避免第二透鏡屈折力過大，有助於減少光學透鏡系統的像差，且可降低光學透鏡系統的敏感度。
光學透鏡系統的焦距為f，第四透鏡像側表面的曲率半徑為R8，其滿足下列條件：4.7<f/R8。藉此，可有效修正光學透鏡系統的佩茲伐和數(Petzval's sum)，使成像更為平坦。
第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第四透鏡像側表面至成像面於光軸上之距離為BFL(即第四透鏡像側表面至成像面之空氣轉換距離)，其滿足下列條件：0.65<CT2/BFL<1.5。藉此，可適當調整第二透鏡的負屈折力大小和光學透鏡系統的後焦距，有助於進一步提升光學透鏡系統的望遠特性，同時維持光學透鏡系統小型化。此外，亦有利於使光學透鏡系統具有較長的後焦距以放置其他的構件。
第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，第一透鏡像側表面的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：-1.15<(R1+R2)/(R1-R2)<0.50。藉此，有助於緩和入射光線的折射變化，以避免光學透鏡系統產生像差。
光學透鏡系統的的入瞳孔徑為EPD，第一透鏡和第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡和第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡和第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.8<EPD/(T12+T23+T34)<3.0。藉此，可增加光學透鏡系統的進光量，並同時維持其小型化。
光學透鏡系統中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：0.40<tam(2*HFOV)<1.20。藉此，具有較強望遠特性的光學透鏡系統仍可確保有足夠之可視角以獲得所需的取像範圍。
光學透鏡系統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，可使光學透鏡系統的出射瞳(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，係有助於擴大系統的視場角，使光學透鏡系統具有廣角鏡頭的優勢。
本發明揭露的光學透鏡系統中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡的材質為玻璃，可以增加屈折力配置的自由度。另當透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。此外，可於透鏡表面上設置非球面或球面。非球面透鏡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，進而縮減所需使用透鏡的數目，因此可以有效降低光學總長度。球面透鏡則開模容易，故其製作便利性較佳。
本發明揭露的光學透鏡系統中，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凹面。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為透鏡於近光軸處之屈折力或焦距。
本發明揭露的光學透鏡系統中，光學透鏡系統之成像面(Image Surface)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。
本發明揭露的光學透鏡系統中，可設置有至少一光闌，其位置可設置於第一透鏡之前、各透鏡之間或最後一透鏡之後均可，該光闌的種類如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，用以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明更提供一種取像裝置，其包含前述光學透鏡系統以及電子感光元件，其中電子感光元件設置於光學透鏡系統的成像面上。較佳地，該取像裝置可進一步包含鏡筒(Barrel Member)、支持裝置(Holder Member)或其組合。
請參照第17、18、19與20圖，取像裝置10可多方面應用於智慧型手機(如第17圖所示)、平板電腦(如第18圖所示)、穿戴式裝置(如第19圖所示)與行車紀錄器(如第20圖所示)等。較佳地，電子裝置可進一步包含控制單元(Control Units)、顯示單元(Display Units)、儲存單元(Storage Units)、暫儲存單元(RAM)或其組合。
本發明的光學透鏡系統更可視需求應用於移動對焦的光學系統中，並兼具優良像差修正與良好成像品質的特色。本發明亦可多方面應用於三維(3D)影像擷取、數位元相機、行動裝置、數位平板、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。除了可應用於影像擷取裝置、物體或動態偵測裝置以及行車輔助裝置外，也可應用於車道偏移警示系統(Lane Departure Warning System，LDWS)、無人自動駕駛等輔助駕駛裝置或其它視覺影像偵測等。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。
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取像裝置示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第1圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件170。光學透鏡系統由物側至像側依序包含光圈100、第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、紅外線濾除濾光元件(IR-cut Filter)150與成像面160。其中，電子感光元件170設置於成像面160上。光學透鏡系統中具屈折力的單一非接合透鏡為四片(110-140)。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130和第四透鏡140中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡110具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面111於近光軸處為凸面，其像側表面112於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
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。
第三透鏡130具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面131於近光軸處為凹面，其像側表面132於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡140具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面141於近光軸處為凸面，其像側表面142於近光軸處為凹面，其像側表面142於離軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件150的材質為玻璃，其設置於第四透鏡140及成像面160之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
上述各透鏡的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。
第一實施例的光學透鏡系統中，光學透鏡系統的焦距為f，光學透鏡系統的光圈值(F-number)為Fno，光學透鏡系統中最大視角的一半為HFOV，其數值如下：f=7.72公釐(mm)，Fno=1.87，HFOV=16.1度(deg.)。
第二透鏡120於光軸上的厚度為CT2，第四透鏡140於光軸上的厚度為CT4，其滿足下列條件：CT2/CT4=3.50。
第二透鏡120於光軸上的厚度為CT2，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，第三透鏡130與第四透鏡140於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：CT2/(T12+T23+T34)=1.89。
第二透鏡120於光軸上的厚度為CT2，第四透鏡像側表面142至成像面160於光軸上之距離(空氣轉換距離)為BFL，其滿足下列條件：CT2/BFL=1.14。
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，第三透鏡130與第四透鏡140於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：T12/(T23+T34)=0.98。
光學透鏡系統的的入瞳孔徑為EPD，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，第三透鏡130與第四透鏡140於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：EPD/(T12+T23+T34)=3.15。
光學透鏡系統的最大成像高度為ImgH，光學透鏡系統的焦距為f，其滿足下列條件：ImgH/f=0.29。
第一透鏡物側表面111的曲率半徑為R1，第一透鏡像側表面112的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：(R1+R2)/(R1-R2)=-0.18。
光學透鏡系統的焦距為f，第四透鏡像側表面142的曲率半徑為R8，其滿足下列條件：f/R8=6.32。
第一透鏡110的焦距為f1，第二透鏡120的焦距為f2，其滿足下列條件：f2/f1=-1.01。
光學透鏡系統的焦距為f，第三透鏡130的焦距為f3，第四透鏡140的焦距為f4，其滿足下列條件：|f/f3|+|f/f4|=5.10。
光學透鏡系統中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：tan(2*HFOV)=0.63。
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公釐，且表面0到12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A14則表示各表面第4到14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取像裝置示意圖，第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第3圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件270。光學透鏡系統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、紅外線濾除濾光元件250與成像面260。其中，電子感光元件270設置於成像面260上。光學透鏡系統中具屈折力的單一非接合透鏡為四片(210-240)。第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230和第四透鏡240中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡210具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面211於近光軸處為凸面，其像側表面212於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡220具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面221於近光軸處為凸面，其像側表面222於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
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。
第四透鏡240具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面241於近光軸處為凸面，其像側表面242於近光軸處為凹面，其像側表面242於離軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件250的材質為玻璃，其設置於第四透鏡240及成像面260之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
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取像裝置示意圖，第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第5圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件370。光學透鏡系統由物側至像側依序包含光圈300、第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、紅外線濾除濾光元件350與成像面360。其中，電子感光元件370設置於成像面360上。光學透鏡系統中具屈折力的單一非接合透鏡為四片(310-340)。第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330和第四透鏡340中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡310具有正屈折力，且為玻璃材質，其物側表面311於近光軸處為凸面，其像側表面312於近光軸處為凸面，其兩表面皆為球面。
第二透鏡320具有負屈折力，且為玻璃材質，其物側表面321於近光軸處為凹面，其像側表面322於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
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。
第四透鏡340具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面341於近光軸處為凸面，其像側表面342於近光軸處為凹面，其像側表面342於離 軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件350的材質為玻璃，其設置於第四透鏡340及成像面360之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
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取像裝置示意圖，第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第7圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件470。光學透鏡系統由物側至像側依序包含光圈400、第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440、紅外線濾除濾光元件450、保護玻璃480(cover-glass)與成像面460。其中，電子感光元件470設置於成像面460上。光學透鏡系統中具屈折力的單一非接合透鏡為四片(410-440)。第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430和第四透鏡440中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡410具有正屈折力，且為玻璃材質，其物側表面411於近光軸處為凸面，其像側表面412於近光軸處為凸面，其兩表面皆為球面。
第二透鏡420具有負屈折力，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於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
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。
第四透鏡440具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面441於近光軸處為凸面，其像側表面442於近光軸處為凹面，其像側表面442於離軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件450和保護玻璃480的材質皆為玻璃，其設置於第四透鏡440及成像面460之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
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取像裝置示意圖，第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第9圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件570。光學透鏡系統由物側至像側依序包含光圈500、第一透鏡510、第二透鏡520、第三透鏡530、第四透鏡540、紅外線濾除濾光元件550、保護玻璃580與成像面560。其中，電子感光元件570設置於成像面560上。光學透鏡系統中 具屈折力的單一非接合透鏡為四片(510-540)。第一透鏡510、第二透鏡520、第三透鏡530和第四透鏡540中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡510具有正屈折力，且為玻璃材質，其物側表面511於近光軸處為凸面，其像側表面512於近光軸處為凸面，其兩表面皆為球面。
第二透鏡520具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面521於近光軸處為凸面，其像側表面522於近光軸處為凹面，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於近光軸處為凸面，其像側表面532於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡540具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面541於近光軸處為凸面，其像側表面542於近光軸處為凹面，其像側表面542於離軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件550和保護玻璃580的材質皆為玻璃，其設置於第四透鏡540及成像面560之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
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 施例的取像裝置示意圖，第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第11圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件670。光學透鏡系統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、紅外線濾除濾光元件650與成像面660。其中，電子感光元件670設置於成像面660上。光學透鏡系統中具屈折力的單一非接合透鏡為四片(610-640)。第一透鏡610、第二透鏡620、第三透鏡630和第四透鏡640中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡610具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面611於近光軸處為凸面，其像側表面612於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡620具有負屈折力，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。
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。
第四透鏡640具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面641於近光軸處為凸面，其像側表面642於近光軸處為凹面，其像側表面642於離軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件650的材質為玻璃，其設置於第四透鏡640及成像面660之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
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取像裝置示意圖，第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第13圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件770。光學透鏡系統由物側至像側依序包含光圈700、第一透鏡710、第二透鏡720、第三透鏡730、第四透鏡740、紅外線濾除濾光元件750與成像面760。其中，電子感光元件770設置於成像面760上。光學透鏡系統中具屈折力的單一非接合透鏡為四片(710-740)。第一透鏡710、第二透鏡720、第三透鏡730和第四透鏡740中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡710具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面711於近光軸處為凸面，其像側表面712於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡720具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面721於近光軸處為凹面，其像側表面722於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
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。
第四透鏡740具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面741於近光軸處為凸面，其像側表面742於近光軸處為凹面，其像側表面742於離軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件750的材質為玻璃，其設置於第四透鏡740及成像面760之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
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取像裝置示意圖，第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第15圖可知，取像裝置包含光學透鏡系統(未另標號)與電子感光元件870。光學透鏡系統由物側至像側依序包含光圈800、第一透鏡810、第二透鏡820、第三透鏡830、第四透鏡840、紅外線濾除濾光元件850與成像面860。其中，電子感光元件870設置於成像面860上。光學透鏡系統中具屈折力的單一非接合透鏡為四片(810-840)。第一透鏡810、第二透鏡820、第三透鏡830和第四透鏡840中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔。
第一透鏡810具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面811於近光軸處為凸面，其像側表面812於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡820具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面821於近光軸處為凹面，其像側表面822於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
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。
第四透鏡840具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面841 於近光軸處為凹面，其像側表面842於近光軸處為凹面，其像側表面842於離軸處具有至少一凸面，其兩表面皆為非球面。
紅外線濾除濾光元件850的材質為玻璃，其設置於第四透鏡840及成像面860之間，並不影響光學透鏡系統的焦距。
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。
上述取像裝置可搭載於電子裝置內。本發明使用四片具屈折力透鏡之光學透鏡系統，其中第二透鏡配置較厚厚度。藉此，有助於加強第二透鏡的負屈折力，以提升光學透鏡系統的望遠特性。此外，亦有利於減小光學透鏡系統的主光線角，進而保持光學透鏡系統的相對照度。另一方面，亦有助於避免第二透鏡因相對厚度太薄而造成成形不良，以避免光學透鏡系統的結構太脆弱，進而提升光學透鏡系統的穩定度。
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。
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‧‧‧紅外線濾除濾光元件
160‧‧‧成像面
170‧‧‧電子感光元件

Claims (25)

  1. 一種光學透鏡系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力；一第三透鏡，具有正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面；以及一第四透鏡，具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具有至少一凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面；其中，該光學透鏡系統中具屈折力的透鏡總數為四片，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡和該第四透鏡中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔；其中，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第一透鏡和該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡和該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡和該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.45<CT2/CT4；以及0.85<T12/(T23+T34)。
  2. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，其滿足下列條件：1.80<CT2/CT4<5.0。
  3. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第三透鏡物側表面於近光軸處為凸面。
  4. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第一透鏡為玻璃材質，且該第一透鏡物側表面與像側表面皆為球面。
  5. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第一透鏡和該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡和該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡和該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.0<CT2/(T12+T23+T34)<3.0。
  6. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第一透鏡和該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡和該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡和該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.20<T12/(T23+T34)。
  7. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該光學透鏡系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：4.5<|f/f3|+|f/f4|<7.0。
  8. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該光學透鏡系統的最大成像高度為ImgH，該光學透鏡系統的焦距為f，其滿足下列條件：0.20<ImgH/f<0.50。
  9. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第四透鏡物側表面於近光軸處為凸面。
  10. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，其滿足下列條件：-0.90<f2/f1<-0.30。
  11. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該光學透鏡系統的焦距為f，該第四透鏡像側表面的曲率半徑為R8，其滿足下列條件：4.7<f/R8。
  12. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第四透鏡像側表面至一成像面於光軸上之距離為BFL，其滿足下列條件：0.65<CT2/BFL<1.5。
  13. 如請求項1所述之光學透鏡系統，其中該第一透鏡物側表面的曲率半徑為R1，該第一透鏡像側表面的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：-1.15<(R1+R2)/(R1-R2)<0.50。
  14. 一種取像裝置，包含：如請求項1所述之光學透鏡系統；以及一電子感光元件，其中，該電子感光元件設置於該光學透鏡系統的一成像面上。
  15. 一種電子裝置，包含：如請求項14所述之取像裝置。
  16. 一種光學透鏡系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力；一第三透鏡，具有正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面；以及一第四透鏡，具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具有至少一凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面； 其中，該光學透鏡系統中具屈折力的透鏡總數為四片，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡和該第四透鏡中任兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔；其中，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第一透鏡和該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡和該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡和該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.33<CT2/CT4；以及0.95<T12/(T23+T34)。
  17. 如請求項1.6所述之光學透鏡系統，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，其滿足下列條件：1.80<CT2/CT4<5.0。
  18. 如請求項16所述之光學透鏡系統，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，其滿足下列條件：-0.90<f2/f1<-0.30。
  19. 如請求項16所述之光學透鏡系統，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第一透鏡和該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡和該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡和該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：0.80<CT2/(T12+T23+T34)<3.0。
  20. 如請求項16所述之光學透鏡系統，其中該光學透鏡系統的的入瞳孔徑為EPD，該第一透鏡和該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡和 該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡和該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：1.8<EPD/(T12+T23+T34)<3.0。
  21. 如請求項16所述之光學透鏡系統，其中該光學透鏡系統的焦距為f，該第四透鏡像側表面的曲率半徑為R8，其滿足下列條件：4.7<f/R8。
  22. 如請求項16所述之光學透鏡系統，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第四透鏡像側表面至一成像面於光軸上之距離為BFL，其滿足下列條件：0.65<CT2/BFL<1.5。
  23. 如請求項16所述之光學透鏡系統，其中該光學透鏡系統中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：0.40<tan(2*HFOV)<1.20。
  24. 一種取像裝置，包含：如請求項16所述之光學透鏡系統；以及一電子感光元件，其中，該電子感光元件設置於該光學透鏡系統的一成像面上。
  25. 一種電子裝置，包含：如請求項24所述之取像裝置。
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