TWI429943B - 光學成像系統 - Google Patents

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TWI429943B
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Description

光學成像系統
本發明係關於一種光學成像系統；特別是關於一種應用於電子產品的小型化光學成像系統。
最近幾年來，隨著具有攝像功能之可攜式電子產品的興起，小型化攝像鏡頭的需求日漸提高。而一般攝像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。且由於製程技術的精進，使得感光元件的畫素尺寸縮小，小型化攝像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攝像鏡頭，多採用三片式透鏡結構為主，透鏡系統由物側至像側依序為一具正屈折力的第一透鏡、一具負屈折力的第二透鏡及一具正屈折力的第三透鏡，如美國專利第7,145,736號所示。由於製程技術的進步與電子產品往輕薄化發展的趨勢下，感光元件畫素尺寸不斷地縮小，使得系統對成像品質的要求更加提高，習知的三片式透鏡組將無法滿足更高階的攝像鏡頭模組。
美國專利第7,365,920號揭露了一種四片式透鏡組，其中第一透鏡及第二透鏡係以二片玻璃球面鏡互相黏合而成 為Doublet(雙合透鏡)，用以消除色差。但此方法有其缺點，其一，過多的玻璃球面鏡配置使得系統自由度不足，導致系統的總長度不易縮短；其二，玻璃鏡片黏合的製程不易，容易形成製造上的困難。
有鑑於此，急需一種適用於輕薄、可攜式電子產品上，成像品質佳且不至於使鏡頭總長度過長的光學成像系統。
本發明提供一種光學成像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡；及一第四透鏡，其像側表面為凹面，且該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；其中，該光學成像系統另設置有一光圈及一電子感光元件供被攝物成像，該光圈係設置於被攝物與該第一透鏡之間；該光學成像系統具屈折力的透鏡為四片；整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該光圈至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.9；|f/f4|<0.75；0<T12/T23<0.6；及0.9<SL/TTL<1.2。
另一方面，本發明提供一種光學成像系統，由物側至 像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側表面為凹面及像側表面為凸面；及一具負屈折力的第四透鏡，其像側表面為凹面，且該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；其中，該光學成像系統另設置有一光圈及一電子感光元件供被攝物成像，該光圈係設置於被攝物與該第一透鏡之間；該光學成像系統具屈折力的透鏡為四片；該第二透鏡的像側表面曲率半徑為R4，該第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3，該光圈至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，係滿足下列關係式：0<R4/R3<0.3；及0.9<SL/TTL<1.2。
本發明藉由上述的鏡組配置方式，可有效縮小鏡頭體積、降低系統敏感度，更能獲得較高的解像力。
本發明光學成像系統中，該第一透鏡具正屈折力，提供系統所需的部分屈折力，有助於縮短該光學成像系統的總長度；該第二透鏡具負屈折力，可有效對具正屈折力的第一透鏡所產生的像差做補正，且同時有利於修正系統的色差；該第三透鏡具正屈折力，可利於分配該第一透鏡的屈折力，有助於降低系統的敏感度；該第四透鏡可為具正屈折力透鏡或具負屈折力透鏡；該第四透鏡為一正屈折力透鏡時，可有利於修正系統的高階像差，提高該光學取像鏡頭的解像力；該第四透鏡為一負屈折力透鏡時，可使光學系統的主點(Principal Point)遠離成像面，有利於縮短系統 的光學總長度，以促進鏡頭的小型化。
本發明光學成像系統中，該第一透鏡為一物側表面為凸面及像側表面為凹面的新月形透鏡，對於修正系統的像散(Astigmatism)較為有利。該第二透鏡的物側表面為凸面及像側表面為凹面，有利於修正第一透鏡所產生的像差。該第三透鏡可為一物側表面為凹面及像側表面為凸面的新月形透鏡或為一雙凸透鏡；當該第三透鏡的物側表面為凹面及像側表面為凸面時，可有利於修正系統的像散與高階像差；當該第三透鏡的物側表面為凸面及像側表面為凸面，可有助於加強該第三透鏡的正屈折力，係有利於分配該第一透鏡的屈折力，以降低系統的敏感度。該第四透鏡的像側表面為凹面，可使系統的主點遠離成像面，有利於縮短系統的光學總長度，以促進鏡頭的小型化；當該第四透鏡的物側表面為凸面及像側表面為凹面，可有助於修正系統的像散與高階像差。
本發明光學成像系統中，該光圈可置於被攝物與該第一透鏡之間。藉由該第一透鏡提供正屈折力，並將光圈置於接近該光學成像系統的被攝物側，可有效縮短該光學成像系統的總長度，另外，上述的配置可使該光學成像系統的出射瞳(Exit Pupil)遠離成像面，因此，光線將以接近垂直入射的方式入射在感光元件上，此即為像側的遠心(Telecentric)特性，而遠心特性對於固態電子感光元件的感光能力極為重要，將使得電子感光元件的感光靈敏度提高，減少系統產生色偏的可能性。此外，可於該第四透鏡上設置有反曲點，將更可有效地壓制離軸視場的光線入射 於感光元件上的角度，並且可以進一步修正離軸視場的像差。
本發明提供一種光學成像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡；及一第四透鏡，其像側表面為凹面，且該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；其中，該光學成像系統另設置有一光圈及一電子感光元件供被攝物成像，該光圈係設置於被攝物與該第一透鏡之間；該光學成像系統具屈折力的透鏡為四片；整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該光圈至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.9；|f/f4|<0.75；0<T12/T23<0.6；及0.9<SL/TTL<1.2。
當前述光學成像系統滿足下列關係式：0<f/f3<0.9，可有效分配該第一透鏡的正屈折力，以降低系統的敏感度；較佳係滿足下列關係式：0<f/f3<0.75；更佳係滿足下列關係式：0<f/f3<0.5。當前述光學成像系統滿足下列關係式：|f/f4|<0.75，可使系統的主點更遠離成像面， 有利於縮短系統的光學總長度，以促進鏡頭的小型化；較佳係滿足下列關係式：|f/f4|<0.5。當前述光學成像系統滿足下列關係式：0<T12/T23<0.6，可使鏡組中鏡片間的間隔距離不至於過大或過小，除有利於鏡片的組裝配置，更有助於鏡組空間的利用，以促進鏡頭的小型化；較佳係滿足下列關係式：0<T12/T23<0.27。當前述光學成像系統滿足下列關係式：0.9<SL/TTL<1.2，有利於該光學成像系統在遠心特性與廣視場角中取得良好的平衡。
本發明前述光學成像系統中，較佳地，該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面設置有至少一反曲點，其將更可有效地壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，並且可以進一步修正離軸視場的像差；較佳地，該第四透鏡的材質為塑膠，塑膠材質透鏡的使用可有效減低鏡組的重量，更可有效降低生產成本。
本發明前述光學成像系統中，該第一透鏡的折射率為N1，較佳地，係滿足下列關係式：1.4<N1<1.6，可較有效提升該光學成像系統修正像散的能力。
本發明前述光學成像系統中，該第二透鏡的像側表面曲率半徑為R4，該第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3，較佳地，係滿足下列關係式：0<R4/R3<0.3，有助於對該第一透鏡所產生的像差做補正，且不至於使該第二透鏡的屈折力過大，可避免產生過多的高階像差。
本發明前述光學成像系統中，該第三透鏡的像側表面上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡的像側表面上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡 光軸頂點上之切面的距離為SAG32。當前述光學成像系統滿足下列關係式：0.5<SAG32/Y32<0.8，可使該第三透鏡的形狀不會太過彎曲，除有利於透鏡的製作與成型外，更有助於降低鏡組中鏡片組裝配置所需的空間，使得鏡組的配置可更為緊密。
本發明前述光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，較佳地，係滿足下列關係式：1.2<f/f1<1.7。當f/f1滿足上列關係式時，第一透鏡的屈折力大小配置較為平衡，可有效控制系統的光學總長度，並且可同時避免高階球差。
本發明前述光學成像系統中，該第一透鏡的色散係數為V1，該第二透鏡的色散係數為V2，較佳地，係滿足下列關係式：30<V1-V2<42。當V1-V2滿足上列關係式時，有利於該光學取像鏡頭中色差的修正。
本發明前述光學成像系統中，該第一透鏡的物側表面曲率半徑為R1，該第二透鏡的像側表面曲率半徑為R2，較佳地，係滿足下列關係式：0<R1/R2<0.2。當R1/R2滿足上列關係式時，對於球面收差(Spherical Aberration)的補正較有利，另外，因為第一透鏡對鏡頭的總長度短縮有作用，所以對鏡頭的小型化也很有效。
本發明前述光學成像系統中，該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，而該電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半為ImgH，係滿足下列關係式：TTL/ImgH<1.95。當TTL/ImgH滿足上列關係式時，有利於維持光學成像系統的小型化，以搭載於輕薄可 攜式的電子產品上。
另一方面，本發明提供一種光學成像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側表面為凹面及像側表面為凸面；及一具負屈折力的第四透鏡，其像側表面為凹面，且該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；其中，該光學成像系統另設置有一光圈及一電子感光元件供被攝物成像，該光圈係設置於被攝物與該第一透鏡之間；該光學成像系統具屈折力的透鏡為四片；該第二透鏡的像側表面曲率半徑為R4，該第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3，該光圈至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，係滿足下列關係式：0<R4/R3<0.3；及0.9<SL/TTL<1.2。
當前述光學成像系統滿足下列關係式：0<R4/R3<0.3，有助於對該第一透鏡所產生的像差做補正，且不至於使該第二透鏡的屈折力過大，可避免產生過多的高階像差。當前述光學成像系統滿足下列關係式：0.9<SL/TTL<1.2，有利於該光學成像系統在遠心特性與廣視場角中取得良好的平衡。
本發明前述光學成像系統中，較佳地，該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面設置有至少一反曲點，將更可有效地壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，並且可以進一步修正離軸視場的像差；較佳地，該第 四透鏡的材質為塑膠，塑膠材質透鏡的使用可有效減低鏡組的重量，更可有效降低生產成本。
本發明前述光學成像系統中，較佳地，該第三透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面，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，因此可有效降低鏡頭的總長度。
本發明前述光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，較佳地，前述光學成像系統係滿足下列關係式：0<f/f3<0.9。當f/f3滿足上列關係式，可有效分配該第一透鏡的正屈折力，以降低系統的敏感度；更佳地，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.75。
本發明前述光學成像系統中，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，較佳地，前述光學成像系統係滿足下列關係式：0<T12/T23<0.6。當T12/T23滿足上列關係式，可使鏡組中鏡片間的間隔距離不至於過大或過小，除有利於鏡片的組裝配置，更有助於鏡組空間的利用，以促進鏡頭的小型化；更佳地，係滿足下列關係式：0<T12/T23<0.27。
本發明前述光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，較佳地，前述光學成像系統係滿足下列關係式：|f/f4|<0.5，當|f/f4|滿足上列關係式，可使系統的主點更遠離成像面，有利於縮短系統的光學總長度，以促進鏡頭的小型化。
本發明前述光學成像系統中，該第一透鏡的色散係數為V1，該第二透鏡的色散係數為V2，較佳地，係滿足下列關係式：30<V1-V2<42。當V1-V2滿足上列關係式時，有利於該光學取像鏡頭中色差的修正。
本發明光學成像系統中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該光學成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，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光學成像系統的總長度。
本發明光學成像系統中，若透鏡表面係為凸面，則表示該透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面，則表示該透鏡表面於近軸處為凹面。
本發明光學成像系統中，該第三透鏡的像側表面上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡的像側表面上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上之切面的距離為SAG32。請參考第六圖，進一步描述Y32與SAG32所代表的距離與相對位置。第六圖為本發明第一實施例(將於以下描述)中的第三透鏡(130)之放大圖。該第三透鏡(130)的像側表面(132)上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡(130)的像側表面(132)上距離光軸為Y32的位置(1701)與相切於透鏡光軸頂點上(1702)之切面的距離為SAG32。
本發明光學成像系統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，第一實施例之像差曲線請參閱第一B圖。第一實施例之光學成像系統主要由四片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(110)，其物側表面(111)為凸面及像側表面(112)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(110)的物側表面(111)及像側表面(112)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(120)，其物側表面(121)為凸面及像側表面(122)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(120)的物側表面(121)及像側表面(122)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(130)，其物側表面(131)為凹面及像側表面(132)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(130)的物側表面(131)及像側表面(132)皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(140)，其物側表面(141)為凸面及像側表面(142)為凹面，其材質為塑膠，該第四透鏡(140)的物側表面(141)及像側表面(142)皆為非球面，且該第四透鏡(140)的物側表面(141)及像側表面(142)皆設置有至少一個反曲點；其中，該光學成像系統另設置有一光圈(100)置於被攝物與該第一透鏡(110)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(150)置於該第四透鏡(140)的像側表面(142)與一成像面(160)之間；另設置有一電子感光元件於該成像面(160)上；該紅外線濾除濾光片(150)的材質為玻璃且其不影響本發明該光學成像系統的 焦距。
上述之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高度；Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；k：錐面係數；Ai：第i階非球面係數。
第一實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，其關係式為：f=3.54(毫米)。
第一實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.85。
第一實施例光學成像系統中，整體光學成像系統中最大視角的一半為HFOV，其關係式為：HFOV=32.4(度)。
第一實施例光學成像系統中，該第一透鏡(110)的折射率為N1，其關係式為：N1=1.544。
第一實施例光學成像系統中，該第一透鏡(110)的色散係數為V1，該第二透鏡(120)的色散係數為V2，其關係式為：V1-V2=32.5。
第一實施例光學成像系統中，該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡(120)與該第三透鏡(130)於光軸上的間隔距離為T23，其關係式為：T12/T23=0.13。
第一實施例光學成像系統中，該第一透鏡(110)的物側表面曲率半徑為R1及像側表面曲率半徑為R2，其關係式為：R1/R2=0.05。
第一實施例光學成像系統中，該第二透鏡(120)的像側表面曲率半徑為R4及物側表面曲率半徑為R3，其關係式為：R4/R3=0.06。
第一實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第一透鏡(110)的焦距為f1，其關係式為：f/f1=1.62。
第一實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡(130)的焦距為f3，其關係式為：f/f3=0.33。
第一實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡(140)的焦距為f4，其關係式為：| f/f4|=0.12。
第一實施例光學成像系統中，該第三透鏡(130)的像側表面(132)上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡(130)的像側表面(132)上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上切面的距離為SAG32，其關係式為：SAG32/Y32=0.62。
第一實施例光學成像系統中，該光圈(100)至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡(110)的物側表面(111)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，其關係式為：SL/TTL=0.96。
第一實施例光學成像系統中，該第一透鏡(110)的物側 表面(111)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，而該電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半為ImgH，較佳地，係滿足下列關係式：TTL/ImgH=1.78。
第一實施例詳細的光學數據如本說明書實施方式章節最後表一所示，其非球面數據如本說明書實施方式章節最後表二所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
《第二實施例》
本發明第二實施例請參閱第二A圖，第二實施例之像差曲線請參閱第二B圖。第二實施例之光學成像系統主要由四片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(210)，其物側表面(211)為凸面及像側表面(212)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(210)的物側表面(211)及像側表面(212)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(220)，其物側表面(221)為凸面及像側表面(222)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(220)的物側表面(221)及像側表面(222)皆為非球面；及一具正屈折力的第三透鏡(230)，其物側表面(231)為凹面及像側表面(232)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(230)的物側表面(231)及像側表面(232)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(240)，其物側表面(241)為凸面及像側表面(242)為凹面，其材質為塑膠，該第四透鏡(240)的物側表面(241)及像側表面(242)皆為非球面，且該第四透鏡(240)的物側表面(241)及像側表面(242)皆設置有至少一個反曲點； 其中，該光學成像系統另設置有一光圈(200)置於被攝物與該第一透鏡(210)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(250)置於該第四透鏡(240)的像側表面(242)與一成像面(260)之間；另設置有一電子感光元件於該成像面(260)上；該紅外線濾除濾光片(250)的材質為玻璃且其不影響本發明該光學成像系統的焦距。
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。
第二實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，其關係式為：f=3.27(毫米)。
第二實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的光圈值(f-mumber)為Fno，其關係式為：Fno=2.85。
第二實施例光學成像系統中，整體光學成像系統中最大視角的一半為HFOV，其關係式為：HFOV=34.5(度)。
第二實施例光學成像系統中，該第一透鏡(210)的折射率為N1，其關係式為：N1=1.544。
第二實施例光學成像系統中，該第一透鏡(210)的色散係數為V1，該第二透鏡(220)的色散係數為V2，其關係式為：V1-V2=34.5。
第二實施例光學成像系統中，該第一透鏡(210)與該第二透鏡(220)於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡(220)與該第三透鏡(230)於光軸上的間隔距離為T23，其關係式為：T12/T23=0.22。
第二實施例光學成像系統中，該第一透鏡(210)的物側表面曲率半徑為R1及像側表面曲率半徑為R2，其關係式 為：R1/R2=0.12。
第二實施例光學成像系統中，該第二透鏡(220)的像側表面曲率半徑為R4及物側表面曲率半徑為R3，其關係式為：R4/R3=0.18。
第二實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第一透鏡(210)的焦距為f1，其關係式為：f/f1=1.29。
第二實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡(230)的焦距為f3，其關係式為：f/f3=0.12。
第二實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡(240)的焦距為f4，其關係式為：| f/f4|=0.13。
第二實施例光學成像系統中，該第三透鏡(230)的像側表面(232)上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡(230)的像側表面(232)上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上切面的距離為SAG32，其關係式為：SAG32/Y32=0.55。
第二實施例光學成像系統中，該光圈(200)至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡(210)的物側表面(211)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，其關係式為：SL/TTL=0.97。
第二實施例光學成像系統中，該第一透鏡(210)的物側表面(211)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，而該電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半為ImgH，較佳 地，係滿足下列關係式：TTL/ImgH=1.75。
第二實施例詳細的光學數據如本說明書實施方式章節最後表三所示，其非球面數據如本說明書實施方式章節最後表四所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
《第三實施例》
本發明第三實施例請參閱第三A圖，第三實施例之像差曲線請參閱第三B圖。第三實施例之光學成像系統主要由四片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(310)，其物側表面(311)為凸面及像側表面(312)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(310)的物側表面(311)及像側表面(312)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(320)，其物側表面(321)為凸面及像側表面(322)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(320)的物側表面(321)及像側表面(322)皆為非球面；及一具正屈折力的第三透鏡(330)，其物側表面(331)為凹面及像側表面(332)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(330)的物側表面(331)及像側表面(332)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(340)，其物側表面(341)為凹面及像側表面(342)為凹面，其材質為塑膠，該第四透鏡(340)的物側表面(341)及像側表面(342)皆為非球面，且該第四透鏡(340)的像側表面(342)設置有至少一個反曲點；其中，該光學成像系統另設置有一光圈(300)置於被攝物與該第一透鏡(310)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(350)置於該第四透鏡 (340)的像側表面(342)與一成像面(360)之間；另設置有一電子感光元件於該成像面(360)上；該紅外線濾除濾光片(350)的材質為玻璃且其不影響本發明該光學成像系統的焦距。
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。
第三實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，其關係式為：f=3.87(毫米)。
第三實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.85。
第三實施例光學成像系統中，整體光學成像系統中最大視角的一半為HFOV，其關係式為：HFOV=30.3(度)。
第三實施例光學成像系統中，該第一透鏡(310)的折射率為N1，其關係式為：N1=1.544。
第三實施例光學成像系統中，該第一透鏡(310)的色散係數為V1，該第二透鏡(320)的色散係數為V2，其關係式為：V1-V2=34.5。
第三實施例光學成像系統中，該第一透鏡(310)與該第二透鏡(120)於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡(320)與該第三透鏡(330)於光軸上的間隔距離為T23，其關係式為：T12/T23=0.17。
第三實施例光學成像系統中，該第一透鏡(310)的物側表面曲率半徑為R1及像側表面曲率半徑為R2，其關係式為：R1/R2=0.08。
第三實施例光學成像系統中，該第二透鏡(320)的像側表面曲率半徑為R4及物側表面曲率半徑為R3，其關係式 為：R4/R3=0.27。
第三實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第一透鏡(310)的焦距為f1，其關係式為：f/f1=1.55。
第三實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡(330)的焦距為f3，其關係式為：f/f3=0.72。
第三實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡(340)的焦距為f4，其關係式為：| f/f4|=1.02。
第三實施例光學成像系統中，該第三透鏡(330)的像側表面(332)上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡(330)的像側表面(332)上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上切面的距離為SAG32，其關係式為：SAG32/Y32=0.60。
第三實施例光學成像系統中，該光圈(300)至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡(310)的物側表面(311)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，其關係式為：SL/TTL=0.96。
第三實施例光學成像系統中，該第一透鏡(310)的物側表面(311)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，而該電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半為ImgH，較佳地，係滿足下列關係式：TTL/ImgH=1.91。
第三實施例詳細的光學數據如本說明書實施方式章節最後表五所示，其非球面數據如本說明書實施方式章節最 後表六所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
《第四實施例》
本發明第四實施例請參閱第四A圖，第四實施例之像差曲線請參閱第四B圖。第四實施例之光學成像系統主要由四片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(410)，其物側表面(411)為凸面及像側表面(412)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(410)的物側表面(411)及像側表面(412)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(420)，其物側表面(421)為凸面及像側表面(422)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(420)的物側表面(421)及像側表面(422)皆為非球面；及一具正屈折力的第三透鏡(430)，其物側表面(431)為凹面及像側表面(432)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(430)的物側表面(431)及像側表面(432)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(440)，其物側表面(441)為凸面及像側表面(442)為凹面，其材質為塑膠，該第四透鏡(440)的物側表面(441)及像側表面(442)皆為非球面，且該第四透鏡(440)的物側表面(441)及像側表面(442)皆設置有至少一個反曲點；其中，該光學成像系統另設置有一光圈(400)置於被攝物與該第一透鏡(410)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(450)置於該第四透鏡(440)的像側表面(442)與一成像面(460)之間；另設置有一電子感光元件於該成像面(460)上；該紅外線濾除濾光片(450) 的材質為玻璃且其不影響本發明該光學成像系統的焦距。
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。
第四實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，其關係式為：f=3.40(毫米)。
第四實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.85。
第四實施例光學成像系統中，整體光學成像系統中最大視角的一半為HFOV，其關係式為：HFOV=33.8(度)。
第四實施例光學成像系統中，該第一透鏡(410)的折射率為N1，其關係式為：N1=1.544。
第四實施例光學成像系統中，該第一透鏡(410)的色散係數為V1，該第二透鏡(420)的色散係數為V2，其關係式為：V1-V2=34.5。
第四實施例光學成像系統中，該第一透鏡(410)與該第二透鏡(420)於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡(420)與該第三透鏡(430)於光軸上的間隔距離為T23，其關係式為：T12/T23=0.58。
第四實施例光學成像系統中，該第一透鏡(410)的物側表面曲率半徑為R1及像側表面曲率半徑為R2，其關係式為：R1/R2=0.11。
第四實施例光學成像系統中，該第二透鏡(420)的像側表面曲率半徑為R4及物側表面曲率半徑為R3，其關係式為：R4/R3=0.26。
第四實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦 距為f，該第一透鏡(410)的焦距為f1，其關係式為：f/f1=1.26。
第四實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡(430)的焦距為f3，其關係式為：f/f3=0.72。
第四實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡(440)的焦距為f4，其關係式為：| f/f4|=0.43。
第四實施例光學成像系統中，該第三透鏡(430)的像側表面(432)上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡(430)的像側表面(432)上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上切面的距離為SAG32，其關係式為：SAG32/Y32=0.76。
第四實施例光學成像系統中，該光圈(400)至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡(410)的物側表面(411)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，其關係式為：SL/TTL=0.97。
第四實施例光學成像系統中，該第一透鏡(410)的物側表面(411)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，而該電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半為ImgH，較佳地，係滿足下列關係式：TTL/ImgH=1.86。
第四實施例詳細的光學數據如本說明書實施方式章節最後表七所示，其非球面數據如本說明書實施方式章節最後表八所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
《第五實施例》
本發明第五實施例請參閱第五A圖，第五實施例之像差曲線請參閱第五B圖。第五實施例之光學成像系統主要由四片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(510)，其物側表面(511)為凸面及像側表面(512)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(510)的物側表面(511)及像側表面(512)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(520)，其物側表面(521)為凸面及像側表面(522)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(520)的物側表面(521)及像側表面(522)皆為非球面；及一具正屈折力的第三透鏡(530)，其物側表面(531)為凹面及像側表面(532)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(530)的物側表面(531)及像側表面(532)皆為非球面；一具負屈折力的第四透鏡(540)，其物側表面(541)為凸面及像側表面(542)為凹面，其材質為塑膠，該第四透鏡(540)的物側表面(541)及像側表面(542)皆為非球面，且該第四透鏡(540)的物側表面(541)及像側表面(542)皆設置有至少一個反曲點；其中，該光學成像系統另設置有一光圈(500)置於被攝物與該第一透鏡(510)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(550)置於該第四透鏡(540)的像側表面(542)與一成像面(560)之間；另設置有一電子感光元件於該成像面(560)上；該紅外線濾除濾光片(550)的材質為玻璃且其不影響本發明該光學成像系統的焦距。
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。
第五實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，其關係式為：f=3.82(毫米)。
第五實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的光圈值(f-number)為Fno，其關係式為：Fno=2.85。
第五實施例光學成像系統中，整體光學成像系統中最大視角的一半為HFOV，其關係式為：HFOV=30.4(度)。
第五實施例光學成像系統中，該第一透鏡(510)的折射率為N1，其關係式為：N1=1.544。
第五實施例光學成像系統中，該第一透鏡(510)的色散係數為V1，該第二透鏡(520)的色散係數為V2，其關係式為：V1-V2=32.5。
第五實施例光學成像系統中，該第一透鏡(510)與該第二透鏡(520)於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡(520)與該第三透鏡(530)於光軸上的間隔距離為T23，其關係式為：T12/T23=0.10。
第五實施例光學成像系統中，該第一透鏡(510)的物側表面曲率半徑為R1及像側表面曲率半徑為R2，其關係式為：R1/R2=0.06。
第五實施例光學成像系統中，該第二透鏡(520)的像側表面曲率半徑為R4及物側表面曲率半徑為R3，其關係式為：R4/R3=0.11。
第五實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第一透鏡(510)的焦距為f1，其關係式為：f/f1=1.65。
第五實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡(530)的焦距為f3，其關係式為：f/f3=0.42。
第五實施例光學成像系統中，整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡(540)的焦距為f4，其關係式為：| f/f4|=0.25。
第五實施例光學成像系統中，該第三透鏡(530)的像側表面(532)上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡(530)的像側表面(532)上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上切面的距離為SAG32，其關係式為：SAG32/Y32=0.69。
第五實施例光學成像系統中，該光圈(500)至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡(510)的物側表面(511)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，其關係式為：SL/TTL=0.96。
第五實施例光學成像系統中，該第一透鏡(510)的物側表面(511)至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，而該電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半為ImgH，較佳地，係滿足下列關係式：TTL/ImgH=1.89。
第五實施例詳細的光學數據如本說明書實施方式章節最後表九所示，其非球面數據如本說明書實施方式章節最後表十所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
下列表一至表十所示為本發明光學成像系統實施例的不同數值變化表，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，非用以限制本發明的申請專利範圍。表十一為各個實施例對應本發明相關關係式的數值資料。
100、200、300、400、500‧‧‧光圈
110、210、310、410、510‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511‧‧‧物側表面
112、212、312、412、512‧‧‧像側表面
120、220、320、420、520‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521‧‧‧物側表面
122、222、322、422、522‧‧‧像側表面
130、230、330、430、530‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531‧‧‧物側表面
132、232、332、432、532‧‧‧像側表面
140、240、340、440、540‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541‧‧‧物側表面
142、242、342、442、542‧‧‧像側表面
150、250、350、450、550‧‧‧紅外線濾除濾光片
160、260、360、460、560‧‧‧成像面
f‧‧‧為整體光學成像系統的焦距
f1‧‧‧為第一透鏡的焦距
f2‧‧‧為第二透鏡的焦距
f3‧‧‧為第三透鏡的焦距
f4‧‧‧為第四透鏡的焦距
V1‧‧‧為第一透鏡的色散係數
V2‧‧‧為第二透鏡的色散係數
R1‧‧‧為第一透鏡的物側表面曲率半徑
R2‧‧‧為第一透鏡的像側表面曲率半徑
R3‧‧‧為第二透鏡的物側表面曲率半徑
R4‧‧‧為第二透鏡的像側表面曲率半徑
T12‧‧‧為第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離
T23‧‧‧為第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離
Y32‧‧‧為第三透鏡的像側表面上光線通過之最大範圍位置與光軸的 垂直距離
SAG32‧‧‧為該第三透鏡的像側表面上距離光軸為Y32的位置與相切於 透鏡光軸頂點上切面的距離
SL‧‧‧為光圈至電子感光元件於光軸上的距離
TTL‧‧‧為第一透鏡的物側表面至電子感光元件於光軸上的距離
ImgH‧‧‧為電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半
第一A圖係本發明第一實施例的光學系統示意圖。
第一B圖係本發明第一實施例之像差曲線圖。
第二A圖係本發明第二實施例的光學系統示意圖。
第二B圖係本發明第二實施例之像差曲線圖。
第三A圖係本發明第三實施例的光學系統示意圖。
第三B圖係本發明第三實施例之像差曲線圖。
第四A圖係本發明第四實施例的光學系統示意圖。
第四B圖係本發明第四實施例之像差曲線圖。
第五A圖係本發明第五實施例的光學系統示意圖。
第五B圖係本發明第五實施例之像差曲線圖。
第六圖係描述Y32及SAG32所代表的距離與相對位置。
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‧‧‧紅外線濾除濾光片
160‧‧‧成像面

Claims (22)

  1. 一種光學成像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡；及一第四透鏡，其像側表面為凹面，且該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；其中，該光學成像系統另設置有一光圈及一電子感光元件供被攝物成像，該光圈係設置於被攝物與該第一透鏡之間；該光學成像系統具屈折力的透鏡為四片；整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該光圈至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，該第三透鏡的像側表面上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡的像側表面上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上切面的距離為SAG32，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.9；|f/f4|<0.75；0<T12/T23<0.6；0.9<SL/TTL<1.2；及 0.55SAG32/Y32<0.8。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學成像系統，其中該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面設置有至少一反曲點，且該第四透鏡的材質為塑膠。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學成像系統，其中該第三透鏡的物側表面為凹面及像側表面為凸面，且該第一透鏡的折射率為N1，係滿足下列關係式：1.4<N1<1.6。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學成像系統，其中該第二透鏡的像側表面曲率半徑為R4，該第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3，係滿足下列關係式：0<R4/R3<0.3。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光學成像系統，其中整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.75。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光學成像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，係滿足下列關係式：0<T12/T23<0.27。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之光學成像系統，其中該第四透鏡係具負屈折力之透鏡，且該第四透鏡的物側表面為凸面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學成像系統，其 中整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，係滿足下列關係式：|f/f4|<0.5。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之光學成像系統，其中整體光學成像系統的焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，係滿足下列關係式：1.2<f/f1<1.7。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之光學成像系統，其中整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.5。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之光學成像系統，其中該第一透鏡的色散係數為V1，該第二透鏡的色散係數為V2，係滿足下列關係式：30<V1-V2<42。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學成像系統，其中該第一透鏡的物側表面曲率半徑為R1，該第一透鏡的像側表面曲率半徑為R2，係滿足下列關係式：0<R1/R2<0.2。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之光學成像系統，其中該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，而該電子感光元件有效畫素區域對角線長的一半為ImgH，係滿足下列關係式：TTL/ImgH<1.95。
  14. 一種光學成像系統，由物側至像側依序包含： 一具正屈折力的第一透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具負屈折力的第二透鏡，其物側表面為凸面及像側表面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其物側表面為凹面及像側表面為凸面；及一具負屈折力的第四透鏡，其像側表面為凹面，且該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；其中，該光學成像系統另設置有一光圈及一電子感光元件供被攝物成像，該光圈係設置於被攝物與該第一透鏡之間；該光學成像系統具屈折力的透鏡為四片；該第二透鏡的像側表面曲率半徑為R4，該第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3，該光圈至該電子感光元件於光軸上的距離為SL，該第一透鏡的物側表面至該電子感光元件於光軸上的距離為TTL，該第三透鏡的像側表面上光線通過之最大範圍位置與光軸的垂直距離為Y32，該第三透鏡的像側表面上距離光軸為Y32的位置與相切於透鏡光軸頂點上切面的距離為SAG32，係滿足下列關係式：0<R4/R3<0.3；0.9<SL/TTL<1.2；及0.55SAG32/Y32<0.8。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光學成像系統，其中該第四透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面設置有至少一反曲點，且該第四透鏡的材質為塑膠。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之光學成像系統，其 中該第四透鏡的物側表面為凸面，且該第三透鏡的物側表面與像側表面中至少一表面為非球面。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之光學成像系統，其中整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.9。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之光學成像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，係滿足下列關係式：0<T12/T23<0.6。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之光學成像系統，其中整體光學成像系統的焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，係滿足下列關係式：|f/f4|<0.5。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之光學成像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，係滿足下列關係式：0<T12/T23<0.27。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之光學成像系統，其中該第一透鏡的色散係數為V1，該第二透鏡的色散係數為V2，係滿足下列關係式：30<V1-V2<42。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之光學成像系統，其中 整體光學成像系統的焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：0<f/f3<0.75。
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