TW201816460A - 微型取像系統、取像裝置及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種微型取像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具負屈折力；一第二透鏡，具正屈折力；及一第三透鏡，具負屈折力，其物側面於近光軸處為凹面；其中，該微型取像系統的透鏡總數為三片，當滿足特定條件時，可強化結構特性、提升鏡頭抗壓性，以避免因外力或環境因素而導致鏡片變形，進而具備更強的環境適應能力，以使用於各種應用需求。

Description

微型取像系統、取像裝置及電子裝置
本發明係關於一種微型取像系統和取像裝置，特別是關於一種可應用於電子裝置的微型取像系統和取像裝置。
隨著攝影模組的應用日益廣泛，以鏡頭達成各種科技需求為未來發展的重要趨勢。此外，迅速的醫療科技演進，使鏡頭成為輔助醫生診療中不可或缺的重要元件，特別是應用於空間有限的精密儀器或生物活體中，更需具備適應各種環境的承受能力。此外，為因應不同領域的應用需求，係發展出不同特性的透鏡系統，其應用範圍包含：智慧型電子產品、醫療器材、精密儀器、車用裝置、辨識系統、娛樂裝置、運動裝置與家庭智能輔助系統等。
傳統的廣角鏡頭多使用球面玻璃透鏡，因而造成鏡頭體積不易縮減，難以達成小型化的目的。而目前市面上高品質的微型成像系統其攝影角度皆不足以拍攝大範圍的影像，因此習知的光學系統已無法滿足目前科技發展的趨勢。
本發明提供一種微型取像系統，由物側至像側依序包含：第一透鏡，具負屈折力；第二透鏡，具正屈折力；及第三透鏡，具 負屈折力，其物側面於近光軸處為凹面；其中，微型取像系統的透鏡總數為三片，第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第一透鏡與第二透鏡之間於光軸上的距離為T12，微型取像系統的焦距為f，第三透鏡物側面曲率半徑為R5，第三透鏡像側面曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：0.10<CT2/CT1<1.80；0.45<T12/f<5.0；|R5/R6|<0.70。
本發明另提供一種微型取像系統，由物側至像側依序包含：第一透鏡；第二透鏡，具正屈折力；及第三透鏡，具負屈折力，其物側面於近光軸處為凹面；其中，微型取像系統的透鏡總數為三片，第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，微型取像系統中所有兩相鄰透鏡之間於光軸上的間隔距離總和為ΣAT，第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡於光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，係滿足下列關係式：0.10<CT2/CT1<1.10；-1.30<f2/f1<0.10；0.20<ΣAT/ΣCT<0.95。
本發明另提供一種微型取像系統，由物側至像側依序包含：第一透鏡；第二透鏡，具正屈折力；及第三透鏡，具負屈折力；其中，微型取像系統的透鏡總數為三片，第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，第一透鏡與第二透鏡之間於光軸上的距離為T12，第一透鏡物側面與成像面之間於光軸上的距離為TL，微型取像系統的焦距為f，第二透鏡物側面曲率半徑為R3，第二透鏡像側面曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：0.10<CT2/CT1<2.50；0.10<T12/CT1<3.80； 3.80<TL/f<10.0；0<(R3-R4)/(R3+R4)<3.0。
本發明再提供一種取像裝置，係包含前述微型取像系統與電子感光元件。
本發明還提供一種電子裝置，係包含前述取像裝置。
本發明將第一透鏡設計為可具負屈折力，可利於形成負焦(Retrofocus)結構，以滿足更大角度的影像擷取範圍；將第二透鏡設計為具正屈折力，可提供系統主要匯聚能力，平衡第一透鏡所產生之像差，同時可滿足廣角與微型化的需求；將第三透鏡設計為具負屈折力，可利於控制系統後焦，以避免珀茲伐場曲(Petzval field)過度矯正；第三透鏡物側面於近光軸處可為凹面，可利於緩和光線入射於鏡片表面的角度，以降低發生全反射的機率。
當CT2/CT1滿足所述條件時，可強化結構特性、提升鏡頭抗壓性，以避免因外力或環境因素而導致鏡片變形，進而具備更強的環境適應能力，以使用於各種應用需求。
當T12/f滿足所述條件時，可有效控制第一透鏡與第二透鏡間的距離，以避免間距過大導致空間浪費，或間距過小而影響視角大小。
當|R5/R6|滿足所述條件時，可有效平衡第三透鏡表面的曲率配置，以在視場角度與總長間取得平衡。
當f2/f1滿足所述條件時，可有效平衡鏡片屈折力配置，使同時具備廣視角與微型化的特性。
當ΣAT/ΣCT滿足所述條件時，可有效利用系統空間，以滿足小型化需求。
當T12/CT1滿足所述條件時，可有效提升鏡頭空間使用效率，以達到微型化的目的。
當TL/f滿足所述條件時，可助於形成系統廣角特性，並可縮減不同波段光線於光軸上因偏移所造成的差異量。
當(R3-R4)/(R3+R4)滿足所述條件時，有效控制鏡片形狀，使系統主點位置更利於形成廣角系統。
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010、1110‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111‧‧‧物側面
112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012、1112‧‧‧像側面
120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020、1120‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021、1121‧‧‧物側面
122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022、1122‧‧‧像側面
130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030、1130‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031、1131‧‧‧物側面
132、232、332、432、532、632、732、832、932、1032、1132‧‧‧像側面
140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040、1140‧‧‧紅外線濾除濾光元件
150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050、1150‧‧‧成像面
160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060、1160‧‧‧電子感光元件
1301、1401‧‧‧取像裝置
1310‧‧‧智慧型手機
1320‧‧‧平板電腦
1330‧‧‧可穿戴裝置
1402‧‧‧顯示螢幕
1410‧‧‧倒車顯影器
1420‧‧‧行車紀錄器
1430‧‧‧監控攝影機
L3‧‧‧為第三透鏡
f‧‧‧為微型取像系統的焦距
f1‧‧‧為第一透鏡的焦距
f2‧‧‧為第二透鏡的焦距
R3‧‧‧為第二透鏡物側面曲率半徑
R4‧‧‧為第二透鏡像側面曲率半徑
R5‧‧‧為第三透鏡物側面曲率半徑
R6‧‧‧為第三透鏡像側面曲率半徑
V2‧‧‧為第二透鏡的色散係數
V3‧‧‧為第三透鏡的色散係數
CT1‧‧‧為第一透鏡於光軸上的厚度
CT2‧‧‧為第二透鏡於光軸上的厚度
T12‧‧‧為第一透鏡與第二透鏡之間於光軸上的距離
T23‧‧‧為第二透鏡與第三透鏡之間於光軸上的距離
ΣAT‧‧‧為微型取像系統中所有兩相鄰透鏡之間於光軸上的間隔距離總和
ΣCT‧‧‧為第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡於光軸上的透鏡厚度總合
SD‧‧‧為光圈與第三透鏡像側面之間於光軸上的距離
TD‧‧‧為第一透鏡物側面至第三透鏡像側面之間於光軸上的距離
Yp32、Yp321、Yp322‧‧‧為第三透鏡像側面的反曲點與光軸的垂直距離
Fno‧‧‧為微型取像系統的光圈值
HFOV‧‧‧為微型取像系統中最大視角的一半
ImgH‧‧‧為微型取像系統的最大像高
第一A圖係本發明第一實施例的取像裝置示意圖。
第一B圖係本發明第一實施例的像差曲線圖。
第二A圖係本發明第二實施例的取像裝置示意圖。
第二B圖係本發明第二實施例的像差曲線圖。
第三A圖係本發明第三實施例的取像裝置示意圖。
第三B圖係本發明第三實施例的像差曲線圖。
第四A圖係本發明第四實施例的取像裝置示意圖。
第四B圖係本發明第四實施例的像差曲線圖。
第五A圖係本發明第五實施例的取像裝置示意圖。
第五B圖係本發明第五實施例的像差曲線圖。
第六A圖係本發明第六實施例的取像裝置示意圖。
第六B圖係本發明第六實施例的像差曲線圖。
第七A圖係本發明第七實施例的取像裝置示意圖。
第七B圖係本發明第七實施例的像差曲線圖。
第八A圖係本發明第八實施例的取像裝置示意圖。
第八B圖係本發明第八實施例的像差曲線圖。
第九A圖係本發明第九實施例的取像裝置示意圖。
第九B圖係本發明第九實施例的像差曲線圖。
第十A圖係本發明第十實施例的取像裝置示意圖。
第十B圖係本發明第十實施例的像差曲線圖。
第十一A圖係本發明第十一實施例的取像裝置示意圖。
第十一B圖係本發明第十一實施例的像差曲線圖。
第十二圖係本發明之微型取像系統參數Yp32之示意圖。
第十三A圖係示意裝設有本發明之取像裝置的智慧型手機。
第十三B圖係示意裝設有本發明之取像裝置的平板電腦。
第十三C圖係示意裝設有本發明之取像裝置的可穿戴裝置。
第十四A圖係示意裝設有本發明之取像裝置的倒車顯影裝置。
第十四B圖係示意裝設有本發明之取像裝置的行車紀錄器。
第十四C圖係示意裝設有本發明之取像裝置的監控攝影機。
本發明提供一種微型取像系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡。
第一透鏡可具負屈折力，可利於形成負焦(Retrofocus)結構，以滿足更大角度的影像擷取範圍；其像側面於近光軸處可為凹面，可使第一透鏡具備足夠的發散能力，以利於達成廣視角的特性。
第二透鏡具正屈折力，可提供系統主要匯聚能力，平衡第一透鏡所產生之像差，同時可滿足廣角與微型化的需求；其物側面於近光軸處可為凸面，可有效分擔第二透鏡之透鏡表面的曲率分布，以避免曲率過大而導致像差過大；其像側面於近光軸處可為凸面，可強化系統匯聚能力，且平衡主點位置，以達到較佳的成像效果。
第三透鏡具負屈折力，可利於控制系統後焦，以避免珀茲伐場曲(Petzval field)過度矯正；其物側面及像側面可皆為非球面，其物側面於近光軸處可為凹面，可利於緩和光線入射於鏡片表面的角度，以降低發生全反射的機率；其像側面於近光軸處可為凸面，可控制光線入射於成像面的入射角度，使具備足夠的光線接收面積；其像側面於近光軸處可為凸面且由近軸處至周邊存在至少一凹面，可利於修正珀茲伐場曲(Petzval field)，以提升周邊影像品質。
微型取像系統中透鏡總數為三片，其中第一透鏡、第二透鏡 及第三透鏡中至少一透鏡表面可具有至少一反曲點，可有效控制鏡片周邊形狀，以調整鏡片與光線間的夾角，進而避免雜散光增生。
第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，當微型取像系統滿足下列關係式：0.10<CT2/CT1<2.50時，可強化結構特性、提升鏡頭抗壓性，以避免因外力或環境因素而導致鏡片變形，進而具備更強的環境適應能力，以使用於各種應用需求；較佳地，0.10<CT2/CT1<1.80；較佳地，0.10<CT2/CT1<1.10。
第一透鏡與第二透鏡之間於光軸上的距離為T12，微型取像系統的焦距為f，當微型取像系統滿足下列關係式：0.45<T12/f<5.0時，可有效控制第一透鏡與第二透鏡間的距離，以避免間距過大導致空間浪費，或間距過小而影響視角大小；較佳地，0.60<T12/f<3.5。
第三透鏡物側面曲率半徑為R5，第三透鏡像側面曲率半徑為R6，當微型取像系統滿足下列關係式：|R5/R6|<0.70時，可有效平衡第三透鏡表面的曲率配置，以在視場角度與總長間取得平衡；較佳地，|R5/R6|<0.50。
第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，當微型取像系統滿足下列關係式：-1.30<f2/f1<0.10時，可有效平衡鏡片屈折力配置，使同時具備廣視角與微型化的特性；較佳地，-0.75<f2/f1<0。
微型取像系統中所有兩相鄰透鏡之間於光軸上的間隔距離總和為ΣAT，第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡於光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，當微型取像系統滿足下列關係式：0.20<ΣAT/ΣCT<0.95時，可有效利用系統空間，以滿足小型化需求。
第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，第一透鏡與第二透鏡之間於光軸上的距離為T12，當微型取像系統滿足下列關係式：0.10 <T12/CT1<3.80時，可有效提升鏡頭空間使用效率，以達到微型化的目的；較佳地，0.30<T12/CT1<2.50。
第一透鏡物側面與成像面之間於光軸上的距離為TL，微型取像系統的焦距為f，當微型取像系統滿足下列關係式：3.80<TL/f<10.0時，可助於形成系統廣角特性，並可縮減不同波段光線於光軸上因偏移所造成的差異量。
第二透鏡物側面曲率半徑為R3，第二透鏡像側面曲率半徑為R4，當微型取像系統滿足下列關係式：0<(R3-R4)/(R3+R4)<3.0時，可有效控制鏡片形狀，使系統主點位置更利於形成廣角系統；較佳地，1.50<(R3-R4)/(R3+R4)<2.50。
第二透鏡的色散係數為V2，第三透鏡的色散係數為V3，當微型取像系統滿足下列關係式：2.0<V2/V3<4.0時，可修正系統色差，使不同波段的光線於同一成像面聚焦。
第一透鏡與第二透鏡之間於光軸上的距離為T12，第二透鏡與第三透鏡之間於光軸上的距離為T23，第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，當微型取像系統滿足下列關係式：0.10<(T12+T23)/CT1<2.15時，可利於平衡鏡片間距配置，以避免間距過短造成鏡片干涉，或是間距過長而增加雜散光的發生機率；較佳地，0.20<(T12+T23)/CT1<1.85；較佳地，0.30<(T12+T23)/CT1<1.50。
第二透鏡像側面曲率半徑為R4，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，當微型取像系統滿足下列關係式：-0.50<R4/CT2<0時，可強化第二透鏡之屈折力，使系統具備足夠的匯聚能力以控制鏡頭總長。
微型取像系統的焦距為f，第二透鏡的焦距為f2，當微型取像系統滿足下列關係式：0<f/f2<2.0時，可有效平衡系統主要屈折力，同時確保系統具備足夠視場角度。
第二透鏡像側面曲率半徑為R4，第三透鏡物側面曲率半徑為R5，當微型取像系統滿足下列關係式：-100<(R4+R5)/(R4-R5) <-5.0時，可平衡第二透鏡與第三透鏡間的空間關係，使滿足製造性與具備良好的像差修正能力。
微型取像系統的最大像高為ImgH，微型取像系統的焦距為f，當微型取像系統滿足下列關係式：0.95<ImgH/f<3.0時，可增加系統收光面積，提升影像亮度，同時提升系統對稱性，以改善像差。
微型取像系統可另設置光圈於第一透鏡與第二透鏡之間，光圈與第三透鏡像側面之間於光軸上的距離為SD，第一透鏡物側面至第三透鏡像側面之間於光軸上的距離為TD，當微型取像系統滿足下列關係式：0.10<SD/TD<0.50時，可控制系統總長，同時具備大角度的影像擷取範圍。
第三透鏡像側面的反曲點與光軸的垂直距離為Yp32(請參閱第十二圖，如有複數個反曲點時，Yp32可係為第三透鏡(L3)像側面的各別反曲點與光軸的垂直距離Yp321或Yp322中之任一)，微型取像系統的焦距為f，當微型取像系統滿足下列關係式：0<Yp32/f<1.50時，可利於系統周邊像差的修正，有效減少彗差與畸變。
第三透鏡的焦距為f3，第一透鏡的焦距為f1，當微型取像系統滿足下列關係式：0.1<f3/f1<0.95時，可強化第三透鏡的功能性，以利於像差修正。
本發明揭露的微型取像系統中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加微型取像系統屈折力配置的自由度，若透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。此外，可於鏡面上設置非球面(ASP)，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微型取像系統的總長度。
本發明揭露的微型取像系統中，可設置至少一光闌(Stop)，如孔徑光闌(Aperture Stop)、耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，有助於減少雜散光以提昇影像品質。
本發明揭露的微型取像系統中，光圈配置可為前置或中置，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，前置光圈可使微型取像系統的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(Telecentric)效果，可增加電子感光元件如CCD或CMOS接收影像的效率；中置光圈則有助於擴大系統的視場角，使微型取像系統具有廣角鏡頭之優勢。
本發明揭露的微型取像系統中，若透鏡表面係為凸面且未界定凸面位置時，則表示透鏡表面可於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面且未界定凹面位置時，則表示透鏡表面可於近光軸處為凹面。若透鏡之屈折力或焦距未界定其區域位置時，則表示透鏡之屈折力或焦距可為透鏡於近光軸處之屈折力或焦距。
本發明揭露的微型取像系統中，微型取像系統之成像面，依其對應的電子感光元件之不同，可為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。
本發明揭露的微型取像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智慧型電子產品、醫療器材、精密儀器、車用裝置、辨識系統、娛樂裝置、運動裝置與家庭智能輔助系統等電子裝置中。
本發明更提供一種取像裝置，其包含前述微型取像系統以及電子感光元件，電子感光元件設置於微型取像系統的成像面，因此取像裝置可藉由微型取像系統的設計達到最佳成像效果。較佳地，微型取像系統可進一步包含鏡筒、支持裝置(Holder Member)或其組合。此外，取像裝置可進一步包含光學防手震(Optical Image Stabilizer)裝置，來配合微型取像系統以提供更佳的成像品質。
請參照第十三A圖、第十三B圖及第十三C圖，取像裝置1301可搭載於電子裝置，其包括，智慧型手機1310、平板電腦1320、或可穿戴裝置1330。另參照第十四A圖、第十四B圖及第十四C圖，取像裝置1401(可配合一顯示螢幕1402)可搭載於電子裝置，其包括，倒車顯影器1410、行車紀錄器1420、或監控攝影機1430。前揭電子裝置僅是示範性地說明本發明之取像裝置的實際運用例子，並非限制本發明之取像裝置的運用範圍。較佳地，電子裝置可進一步包含控制單元、顯示單元、儲存單元、暫儲存單元(RAM)或其組合。
本發明揭露的微型取像系統及取像裝置將藉由以下具體實施例配合所附圖式予以詳細說明。
《第一實施例》
本發明第一實施例請參閱第一A圖，第一實施例的像差曲線請參閱第一B圖。第一實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件160，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡110、光圈100、第二透鏡120及第三透鏡130，其中：第一透鏡110具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面111於近光軸處為凹面，其像側面112於近光軸處為凹面，其物側面111及像側面112皆為非球面，其物側面111具有一個反曲點；第二透鏡120具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面121於近光軸處為凸面，其像側面122於近光軸處為凸面，其物側面121及像側面122皆為非球面；第三透鏡130具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面131於近光軸處為凹面，其像側面132於近光軸處為凸面，其物側面131及像側面132皆為非球面，其物側面131及像側面132皆各具有兩個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件140置於第三透鏡 130與成像面150間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件160設置於成像面150上。
第一實施例詳細的光學數據如表一所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半，且表面0-10依序表示由物側至像側的表面。其非球面數據如表二所示，k表示非球面曲線方程式中的錐面係數，A4-A12則表示各表面第4-12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，在此不加贅述。
上述的非球面曲線的方程式表示如下：
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垂直距離；R：曲率半徑；k：錐面係數；Ai：第i階非球面係數。
第一實施例中，微型取像系統的焦距為f，微型取像系統的光圈值為Fno，微型取像系統中最大視角的一半為HFOV，其數值為：f=0.24(毫米)，Fno=3.00，HFOV=69.0(度)。
第一實施例中，第二透鏡120的色散係數為V2，第三透鏡130的色散係數為V3，其關係式為：V2/V3=2.87。
第一實施例中，第一透鏡110於該光軸上的厚度為CT1，第二透鏡120於該光軸上的厚度為CT2，其關係式為：CT2/CT1=0.72。
第一實施例中，第一透鏡110與第二透鏡120之間於該光軸上的距離為T12，第一透鏡110於該光軸上的厚度為CT1，其關係式為：T12/CT1=1.05。
第一實施例中，第一透鏡110與第二透鏡120之間於該光軸上的距離為T12，微型取像系統的焦距為f，其關係式為：T12/f=1.77。
第一實施例中，第一透鏡110與第二透鏡120之間於該光軸上的距離為T12，第二透鏡120與第三透鏡130之間於該光軸上的距離為T23，第一透鏡110於該光軸上的厚度為CT1，其關係式為： (T12+T23)/CT1=1.14。
第一實施例中，第二透鏡物側面121曲率半徑為R3，第二透鏡像側面122曲率半徑為R4，其關係式為：(R3-R4)/(R3+R4)=1.84。
第一實施例中，第二透鏡像側面122曲率半徑為R4，第三透鏡物側面131曲率半徑為R5，其關係式為：(R4+R5)/(R4-R5)=-5.71。
第一實施例中，第二透鏡像側面122曲率半徑為R4，第二透鏡120於該光軸上的厚度為CT2，其關係式為：R4/CT2=-0.43。
第一實施例中，第三透鏡物側面131曲率半徑為R5，第三透鏡像側面132曲率半徑為R6，其關係式為：|R5/R6|=0.31。
第一實施例中，第一透鏡110的焦距為f1，第二透鏡120的焦距為f2，其關係式為：f2/f1=-0.55。
第一實施例中，微型取像系統的焦距為f，第二透鏡120的焦距為f2，其關係式為：f/f2=1.09。
第一實施例中，微型取像系統中所有兩相鄰透鏡之間於該光軸上的間隔距離總和為ΣAT，第一透鏡110、第二透鏡120及第三透鏡130於該光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，其關係式為：ΣAT/ΣCT=0.51。
第一實施例中，第一透鏡物側面111與成像面150之間於該光軸上的距離為TL，微型取像系統的焦距為f，其關係式為：TL/f=7.79。
第一實施例中，微型取像系統的最大像高為ImgH(即電子感光元件160有效感測區域對角線長的一半)，微型取像系統的焦距為f，其關係式為：ImgH/f=2.09。
第一實施例中，光圈100與第三透鏡像側面132之間於該光軸上的距離為SD，第一透鏡物側面111至第三透鏡像側面132之間於該光軸上的距離為TD，其關係式為：SD/TD=0.40。
第一實施例中，第三透鏡像側面132的反曲點與該光軸的垂直距離為Yp32，該微型取像系統的焦距為f，因第三透鏡像側面132具有兩個反曲點，故其關係式分別為：Yp32/f=0.13及Yp32/f=0.76。
《第二實施例》
本發明第二實施例請參閱第二A圖，第二實施例的像差曲線請參閱第二B圖。第二實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件260，微型取像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及第三透鏡230，其中：第一透鏡210具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面211於近光軸處為凹面，其像側面212於近光軸處為凹面，其物側面211及像側面212皆為非球面，其物側面211具有一個反曲點；第二透鏡220具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面221於近光軸處為凸面，其像側面222於近光軸處為凸面，其物側面221及像側面222皆為非球面；第三透鏡230具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面231於近光軸處為凹面，其像側面232於近光軸處為凹面，其物側面231及像側面232皆為非球面，其物側面231具有兩個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件240置於第三透鏡230與成像面250間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件260設置於成像面250上。
第二實施例詳細的光學數據如表三所示，其非球面數據如表四所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第二實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第三實施例》
本發明第三實施例請參閱第三A圖，第三實施例的像差曲線請參閱第三B圖。第三實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件360，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡310、光圈300、第二透鏡320及第三透鏡330，其中：第一透鏡310具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面311於近光軸處為凸面，其像側面312於近光軸處為凹面，其物側面311及像側面312皆為非球面；第二透鏡320具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面321於近光軸處為凸面，其像側面322於近光軸處為凸面，其物側面321及像側面322皆為非球面；第三透鏡330具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面331於近光軸處為凹面，其像側面332於近光軸處為凹面，其物側面331及像側面332皆為非球面。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件340置於第三透鏡330與成像面350間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件360設置於成像面350上。
第三實施例詳細的光學數據如表五所示，其非球面數據如表六所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第三實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第四實施例》
本發明第四實施例請參閱第四A圖，第四實施例的像差曲線請參閱第四B圖。第四實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件460，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡410、光圈400、第二透鏡420及第三透鏡430，其中：第一透鏡410具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面411於近光軸處為凸面，其像側面412於近光軸處為凹面，其物側面411及像側面412皆為非球面；第二透鏡420具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面421於近光軸處為凸面，其像側面422於近光軸處為凸面，其物側面421及像側面422皆為非球面；第三透鏡430具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面431於近光軸處為凹面，其像側面432於近光軸處為凸面，其物側面431及像側面432皆為非球面，其像側面432具有三個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件440置於第三透鏡430與成像面450間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件460設置於成像面450上。
第四實施例詳細的光學數據如表七所示，其非球面數據如表八所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第四實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第五實施例》
本發明第五實施例請參閱第五A圖，第五實施例的像差曲線請參閱第五B圖。第五實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標 號)與電子感光元件560，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡510、光圈500、第二透鏡520及第三透鏡530，其中：第一透鏡510具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面511於近光軸處為凸面，其像側面512於近光軸處為凹面，其物側面511及像側面512皆為非球面，其物側面511具有一個反曲點；第二透鏡520具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面521於近光軸處為凸面，其像側面522於近光軸處為凸面，其物側面521及像側面522皆為非球面，其物側面521及像側面522皆各具有一個反曲點；第三透鏡530具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面531於近光軸處為凹面，其像側面532於近光軸處為凸面，其物側面531及像側面532皆為非球面，其物側面531具有一個反曲點，其像側面532具有四個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件540置於第三透鏡530與成像面550間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件560設置於成像面550上。
第五實施例詳細的光學數據如表九所示，其非球面數據如表十所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第五實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第六實施例》
本發明第六實施例請參閱第六A圖，第六實施例的像差曲線請參閱第六B圖。第六實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標 號)與電子感光元件660，微型取像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及第三透鏡630，其中：第一透鏡610具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面611於近光軸處為凸面，其像側面612於近光軸處為凹面，其物側面611及像側面612皆為非球面；第二透鏡620具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面621於近光軸處為凸面，其像側面622於近光軸處為凸面，其物側面621及像側面622皆為非球面；第三透鏡630具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面631於近光軸處為凹面，其像側面632於近光軸處為凸面，其物側面631及像側面632皆為非球面，其物側面631具有兩個反曲點，其像側面632具有一個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件640置於第三透鏡630與成像面650間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件660設置於成像面650上。
第六實施例詳細的光學數據如表十一所示，其非球面數據如表十二所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第六實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第七實施例》
本發明第七實施例請參閱第七A圖，第七實施例的像差曲線請參閱第七B圖。第七實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件760，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡710、光圈700、第二透鏡720及第三透鏡730，其中： 第一透鏡710具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面711於近光軸處為凹面，其像側面712於近光軸處為凹面，其物側面711及像側面712皆為非球面，其物側面711具有一個反曲點；第二透鏡720具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面721於近光軸處為凸面，其像側面722於近光軸處為凸面，其物側面721及像側面722皆為非球面，其物側面721具有一個反曲點；第三透鏡730具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面731於近光軸處為凹面，其像側面732於近光軸處為凸面，其物側面731及像側面732皆為非球面，其物側面731具有一個反曲點，其像側面732具有三個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件740置於第三透鏡730與成像面750間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件760設置於成像面750上。
第七實施例詳細的光學數據如表十三所示，其非球面數據如表十四所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第七實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第八實施例》
本發明第八實施例請參閱第八A圖，第八實施例的像差曲線請參閱第八B圖。第八實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件860，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡810、光圈800、第二透鏡820及第三透鏡830，其中：第一透鏡810具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面811於近光軸處為凹面，其像側面812於近光軸處為凸面，其物側面811及 像側面812皆為非球面，其物側面811及像側面812皆各具有一個反曲點；第二透鏡820具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面821於近光軸處為凸面，其像側面822於近光軸處為凸面，其物側面821及像側面822皆為非球面，其物側面821具有一個反曲點；第三透鏡830具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面831於近光軸處為凹面，其像側面832於近光軸處為凸面，其物側面831及像側面832皆為非球面，其物側面831具有一個反曲點，其像側面832具有三個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件840置於第三透鏡830與成像面850間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件860設置於成像面850上。
第八實施例詳細的光學數據如表十五所示，其非球面數據如表十六所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第八實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第九實施例》
本發明第九實施例請參閱第九A圖，第九實施例的像差曲線請參閱第九B圖。第九實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件960，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡910、光圈900、第二透鏡920及第三透鏡930，其中：第一透鏡910具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面911為平面，其像側面912於近光軸處為凹面，其像側面912為非球面； 第二透鏡920具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面921於近光軸處為凸面，其像側面922於近光軸處為凸面，其物側面921及像側面922皆為非球面；第三透鏡930具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面931於近光軸處為凹面，其像側面932於近光軸處為凸面，其物側面931及像側面932皆為非球面，其物側面931具有兩個反曲點，其像側面932具有一個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件940置於第三透鏡930與成像面950間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件960設置於成像面950上。
第九實施例詳細的光學數據如表十七所示，其非球面數據如表十八所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第九實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第十實施例》
本發明第十實施例請參閱第十A圖，第十實施例的像差曲線請參閱第十B圖。第十實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件1060，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡1010、光圈1000、第二透鏡1020及第三透鏡1030，其中：第一透鏡1010具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面1011為平面，其像側面1012於近光軸處為凹面，其像側面1012為非球面；第二透鏡1020具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面1021於近光軸處為凸面，其像側面1022於近光軸處為凸面，其物側面 1021及像側面1022皆為非球面；第三透鏡1030具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面1031於近光軸處為凹面，其像側面1032於近光軸處為凸面，其物側面1031及像側面1032皆為非球面，其物側面1031及像側面1032皆各具有兩個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件1040置於第三透鏡1030與成像面1050間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件1060設置於成像面1050上。
第十實施例詳細的光學數據如表十九所示，其非球面數據如表二十所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第十實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
《第十一實施例》
本發明第十一實施例請參閱第十一A圖，第十一實施例的像差曲線請參閱第十一B圖。第十一實施例的取像裝置包含微型取像系統(未另標號)與電子感光元件1160，微型取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡1110、光圈1100、第二透鏡1120及第三透鏡1130，其中：第一透鏡1110具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面1111於近光軸處為凸面，其像側面1112於近光軸處為凹面，其物側面1111及像側面1112皆為非球面，其物側面1111具有一個反曲點；第二透鏡1120具正屈折力，其材質為塑膠，其物側面1121於近光軸處為凸面，其像側面1122於近光軸處為凸面，其物側面 1121及像側面1122皆為非球面，其物側面1121具有一個反曲點；第三透鏡1130具負屈折力，其材質為塑膠，其物側面1131於近光軸處為凹面，其像側面1132於近光軸處為凸面，其物側面1131及像側面1132皆為非球面，其像側面1132具有三個反曲點。
微型取像系統另包含有紅外線濾除濾光元件1140置於第三透鏡1130與成像面1150間，其材質為玻璃且不影響焦距；電子感光元件1160設置於成像面1150上。
第十一實施例詳細的光學數據如表二十一所示，其非球面數據如表二十二所示，曲率半徑、厚度及焦距的單位為毫米，HFOV定義為最大視角的一半。
第十一實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如下表中所列。
以上各表所示為本發明揭露的實施例中，微型取像系統的不同數值變化表，然本發明各個實施例的數值變化皆屬實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬於本發明揭露的保護範疇，故以上的說明所描述的及圖式僅做為例示性，非用以限制本發明揭露的申請專利範圍。

Claims (29)

  1. 一種微型取像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具負屈折力；一第二透鏡，具正屈折力；及一第三透鏡，具負屈折力，其物側面於近光軸處為凹面；其中，該微型取像系統的透鏡總數為三片，該第一透鏡於該光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於該光軸上的厚度為CT2，該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上的距離為T12，該微型取像系統的焦距為f，該第三透鏡物側面曲率半徑為R5，該第三透鏡像側面曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：0.10<CT2/CT1<1.80；0.45<T12/f<5.0；|R5/R6|<0.70。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第三透鏡物側面及像側面皆為非球面，該第三透鏡像側面於近光軸處為凸面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第二透鏡物側面及像側面於近光軸處皆為凸面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第三透鏡像側面於近光軸處為凸面，且由該近軸處至周邊存在至少一凹面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第二透鏡的色散係數為V2，該第三透鏡的色散係數為V3，係滿足下列關係式：2.0<V2/V3<4.0。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上的距離為T12，該微型取像系統的焦距為f，該第三透鏡物側面曲率半徑為R5，該第三透鏡像 側面曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：0.60<T12/f<3.5；|R5/R6|<0.50。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上的距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡之間於該光軸上的距離為T23，該第一透鏡於該光軸上的厚度為CT1，係滿足下列關係式：0.30<(T12+T23)/CT1<1.50。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡物側面與一成像面之間於該光軸上的距離為TL，該微型取像系統的焦距為f，該微型取像系統中所有兩相鄰透鏡之間於該光軸上的間隔距離總和為ΣAT，該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡於該光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，係滿足下列關係式：3.80<TL/f<10.0；0.20<ΣAT/ΣCT<0.95。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統，其中該第二透鏡像側面曲率半徑為R4，該第二透鏡於該光軸上的厚度為CT2，係滿足下列關係式：-0.50<R4/CT2<0。
  10. 一種取像裝置，其係包含有如申請專利範圍第1項所述的微型取像系統與一電子感光元件。
  11. 一種電子裝置，其係包含有如申請專利範圍第10項所述的取像裝置。
  12. 一種微型取像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡；一第二透鏡，具正屈折力；及一第三透鏡，具負屈折力，其物側面於近光軸處為凹面；其中，該微型取像系統的透鏡總數為三片，該第一透鏡於 該光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於該光軸上的厚度為CT2，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該微型取像系統中所有兩相鄰透鏡之間於該光軸上的間隔距離總和為ΣAT，該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡於該光軸上的透鏡厚度總合為ΣCT，係滿足下列關係式：0.10<CT2/CT1<1.10；-1.30<f2/f1<0.10；0.20<ΣAT/ΣCT<0.95。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該第三透鏡像側面於近光軸處為凸面。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該第三透鏡中至少一透鏡表面具有至少一反曲點，該微型取像系統的焦距為f，該第二透鏡的焦距為f2，係滿足下列關係式：0<f/f2<2.0。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，係滿足下列關係式：-0.75<f2/f1<0。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該第二透鏡物側面曲率半徑為R3，該第二透鏡像側面曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：1.50<(R3-R4)/(R3+R4)<2.50。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上的距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡之間於該光軸上的距離為T23，該第一透鏡於該光軸上的厚度為CT1，係滿足下列關係式：0.10<(T12+T23)/CT1<2.15。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該第二透鏡像側面曲率半徑為R4，該第三透鏡物側面曲率半徑為R5，係滿 足下列關係式：-100<(R4+R5)/(R4-R5)<-5.0。
  19. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該第二透鏡的色散係數為V2，該第三透鏡的色散係數為V3，係滿足下列關係式：2.0<V2/V3<4.0。
  20. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該微型取像系統的最大像高為ImgH，該微型取像系統的焦距為f，係滿足下列關係式：0.95<ImgH/f<3.0。
  21. 如申請專利範圍第12項所述的微型取像系統，其中該微型取像系統另設置一光圈於該第一透鏡與該第二透鏡之間，該光圈與該第三透鏡像側面之間於該光軸上的距離為SD，該第一透鏡物側面至該第三透鏡像側面之間於該光軸上的距離為TD，係滿足下列關係式：0.10<SD/TD<0.50。
  22. 一種微型取像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡；一第二透鏡，具正屈折力；及一第三透鏡，具負屈折力；其中，該微型取像系統的透鏡總數為三片，該第一透鏡於該光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於該光軸上的厚度為CT2，該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上的距離為T12，該第一透鏡物側面與一成像面之間於該光軸上的距離為TL，該微型取像系統的焦距為f，該第二透鏡物側面曲率半徑為R3，該第二透鏡像側面曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：0.10<CT2/CT1<2.50；0.10<T12/CT1<3.80； 3.80<TL/f<10.0；0<(R3-R4)/(R3+R4)<3.0。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的微型取像系統，其中該第三透鏡物側面於近光軸處為凹面。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡具負屈折力，該第二透鏡像側面為凸面，該第三透鏡像側面的反曲點與該光軸的垂直距離為Yp32，該微型取像系統的焦距為f，係滿足下列關係式：0<Yp32/f<1.50。
  25. 如申請專利範圍第22項所述的微型取像系統，其中該第三透鏡的焦距為f3，該第一透鏡的焦距為f1，係滿足下列關係式：0.1<f3/f1<0.95。
  26. 如申請專利範圍第22項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上的距離為T12，該第一透鏡於該光軸上的厚度為CT1，係滿足下列關係式：0.30<T12/CT1<2.50。
  27. 如申請專利範圍第22項所述的微型取像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡之間於該光軸上的距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡之間於該光軸上的距離為T23，該第一透鏡於該光軸上的厚度為CT1，係滿足下列關係式：0.20<(T12+T23)/CT1<1.85。
  28. 如申請專利範圍第22項所述的微型取像系統，其中該第三透鏡物側面曲率半徑為R5，該第三透鏡像側面曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：|R5/R6|<0.70。
  29. 如申請專利範圍第22項所述的微型取像系統，其中該第二透鏡的色散係數為V2，該第三透鏡的色散係數為V3，係滿足下列關係式： 2.0<V2/V3<4.0。
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