TWI451120B - 拾像系統鏡頭組 - Google Patents

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TWI451120B
TWI451120B TW101144803A TW101144803A TWI451120B TW I451120 B TWI451120 B TW I451120B TW 101144803 A TW101144803 A TW 101144803A TW 101144803 A TW101144803 A TW 101144803A TW I451120 B TWI451120 B TW I451120B
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Chun Che Hsueh
Tsung Han Tsai
Wei Yu Chen
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Largan Precision Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/004—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses

Description

拾像系統鏡頭組
本發明係關於一種拾像系統鏡頭組，特別是一種可適用於紅外線波段與可見光波段的拾像系統鏡頭組。
近年來，隨著具有攝影功能的可攜式電子產品的興起，市場上對於小型化攝影鏡頭的需求日漸提高。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。隨著半導體製程技術的精進，感光元件的畫素尺寸縮小，帶動小型化攝影鏡頭逐漸往高畫素領域發展，對於鏡頭成像品質的要求日益增加，因此在鏡頭製造方面，精密度的要求越來越高，往往壓低了製造良率，提高製造成本，因此一種對於製造上的變異較不敏感的鏡頭架構，有其需求。
傳統搭載於可攜式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，如美國專利第7,564,635號所示，其具有三片正屈折力的透鏡配置，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。又如美國專利公開第2012/0099009號所示，其為具有四片式透鏡的結構設計，雖可有助於提升成像品質，但該設計正屈折力的平衡配置不足，且其包含 一負透鏡，導致其總長無法有效縮短，造成其在小型化電子產品的應用性受限。
另一方面，由於紅外線具有抗可見光干擾以及人眼不易察覺的高隱密等特性，過去藉由與電子技術的結合，發展出許多相關的電子產品，如遙控裝置、紅外線監視器、紅外線偵測系統等，而近年來應用於智慧型電視或體感遊戲機等的動態捕捉技術問世，其特色為藉由紅外線攝影方式，擷取並辨識使用者動作的影像，因此提高了適用於紅外線波段的小型化光學系統需求。有鑑於此，產業中急需一種較能容忍製程上變異的鏡頭架構，以有助於提升製造良率；另一方面，其不僅可適用於一般攝影需求，亦可符合紅外線攝影應用。
本發明提供一種拾像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面且其像側面為凹面；一具正屈折力的第二透鏡；一具正屈折力的第三透鏡；及一具正屈折力的第四透鏡，其物側面為凸面，其像側面於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其物側面及像側面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組具屈折力的透鏡為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡；且該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡分別於光軸上厚度的總和為ΣCT，該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，係滿足下列關係式：1.35<TL/ΣCT<1.95；及0<f/ |R3|<1.0。
另一方面，本發明提供一種拾像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面且其像側面為凹面；一具正屈折力的第二透鏡，其像側面為凸面；一具正屈折力的第三透鏡；及一具正屈折力的第四透鏡，其物側面為凸面，其像側面於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其物側面及像側面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組具屈折力的透鏡為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡；且該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡分別於光軸上厚度的總和為ΣCT，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側面的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：1.35<TL/ΣCT<2.50；及-0.92<R4/|R3|<0。
當TL/ΣCT滿足上述條件時，可避免鏡片過薄或過厚而產生成型不良的製作問題，有助於增進成像品質，並有助於維持鏡頭組的小型化，以搭載於輕薄可攜式的電子產品上。
當f/|R3|滿足上述條件時，有助於降低系統敏感度，可有效的提高生產良率。
當R4/|R3|滿足上述條件時，有助於修正像散與降低球差。
本發明提供一種拾像系統鏡頭組，由物側至像側依序 包含具屈折力的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。
該第一透鏡具正屈折力，其物側表面為凸面，其像側表面為凹面，藉此提供系統所需屈折力，有助於縮短鏡頭總長，同時並可減少像散的產生。
該第二透鏡具正屈折力，其像側面可為凸面，藉此可分散正屈折力的配置，有助於降低敏感度。
該第三透鏡具正屈折力時，其物側表面可為凹面，其像側表面可為凸面，藉此可有效平衡正屈折力配置與修正像散。
該第四透鏡具正屈折力，其物側面為凸面，其像側面於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，藉此可有助於修正系統非點收差(Astigmatism)與加強降低敏感度，且可有效壓制離軸視場光線入射於影像感光元件上的角度，以增加其接收效率，並可進一步修正離軸視場的像差。
前述該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡皆具正屈折力，藉由上述四枚皆具正屈折力的透鏡配置，本發明可將鏡頭組所需的屈折力平均分布到各鏡片上，以降低將該鏡頭組對鏡片曲率半徑、中心厚度等製造變異的敏感度，可有效的提高生產良率。
該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡分別於光軸上厚度的總和為ΣCT，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：1.35<TL/ΣCT<2.50，可避免鏡片過薄或過厚 而產生成型不良的製作問題，有助於增進成像品質，並有助於維持鏡頭組的小型化，以搭載於輕薄可攜式的電子產品上；較佳地，係滿足下列關係式：1.35<TL/ΣCT<1.95。
該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：0<f/|R3|<1.0，有助於降低系統敏感度，可有效的提高生產良率；較佳地，係滿足下列關係式：0<f/|R3|<0.6。
該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側面的曲率半徑為R4，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：-0.92<R4/|R3|<0，有助於修正像散與降低球差；較佳地，係滿足下列關係式：-0.65<R4/|R3|<0。
該拾像系統鏡頭組的光圈值為Fno，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：1.4<Fno<2.8，使其具有大光圈優勢，於光線不充足時仍可採用較高快門速度以拍攝清晰影像。
該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：0.70<| f/f1 |+| f/f2 |+| f/f3 |+| f/f4 |<1.5，該拾像系統鏡頭組所需的屈折力平均分布到各鏡片上，以降低將該鏡頭組對鏡片曲率半徑、中心厚度等製造變異的敏感度，可有效的提高生產良率。
該拾像系統鏡頭組另包含一光圈設置於該第一透鏡與該第二透鏡間，該光圈至成像面於光軸上的距離為SL，且 該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：0.65<SL/TL<0.85，有利於該拾像系統鏡頭組在遠心(Telecentric)特性與廣視場角間取得良好的平衡。
該第三透鏡像側面的光軸上交點至該像側面的最大有效徑位置於光軸上的位移距離為SAG32(若前述位移距離朝物側方向，SAG32定義為負值，若朝像側方向，SAG32則定義為正值)，該第三透鏡於光軸上的厚度(中心厚度)為CT3，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：1.0<|SAG32|/CT3<2.0，該第三透鏡的形狀不會太過彎曲且厚度適中，除有利於透鏡的製作與成型外，更有助於減少鏡片組裝所需的空間，使得透鏡的配置可更為緊密。
該拾像系統鏡頭組，可使用於780nm~950nm的紅外線波長範圍，以適用於動態捕捉技術的紅外線攝影需求。
該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：0.1<f/f1<1.0，可使該第一透鏡的屈折力配置適當，以有效維持小型化的特性。
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，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，當該拾像系統鏡頭組滿足下列關係式時：0.90<T12/(T23+T34)<3.0，透鏡的間隔距離較為合適，有助於鏡片組裝以增加成品良率。
該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距 為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，係滿足下列關係式：| f/fi |<0.70，i=1,2,3,4，可將該拾像系統鏡頭組之屈折力平均分布到各鏡片上，有效減緩入射光線屈折變化，並可有效降低像差的產生以提高成像品質。
本發明的拾像系統鏡頭組中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該拾像系統鏡頭組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的拾像系統鏡頭組的總長度。
本發明的拾像系統鏡頭組中，可至少設置一光闌，如孔徑光闌(Aperture Stop)、耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明拾像系統鏡頭組中，光圈配置可為前置或中置，前置光圈可使拾像系統鏡頭組的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，以具有遠心效果，可增加影像感測元件如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，使拾像系統鏡頭組具有廣角鏡頭的優勢。
本發明的拾像系統鏡頭組中，若描述一透鏡的表面為凸面，則表示該透鏡表面於近光軸處為凸面；若描述一透鏡的表面為凹面，則表示該透鏡表面於近光軸處為凹面。
本發明拾像系統鏡頭組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》
光學系統示意圖請參閱第一A圖，像差曲線請參閱第一B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(110)，其物側面(111)於近光軸處為凸面，其像側面(112)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(120)，其物側面(121)於近光軸處為凹面，其像側面(122)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(130)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(140)，其物側面(141)於近光軸處為凸面，其像側面(142)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(100)於該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)間；另包含一濾光元件(150)設置於該第四透鏡(140)與一成像面(160)間，該濾光元件(150)的材質為玻璃且不影響焦距。
光學數據如表一所示，各透鏡表面非球面數據如表二所示，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。
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；Ai ：第i階非球面係數。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，拾像系統鏡頭組的焦距為f，拾像系統鏡頭組的光圈值(F-Number)為Fno，拾像系統鏡頭組的最大視角一半為HFOV，其數值為：f=1.50(毫米)；Fno=1.65；HFOV=42.5(度)。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，該第一透鏡(110)物側面(111)至成像面(160)於光軸上的距離為TL，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡分別於光軸上厚度的總和為ΣCT，其關係式為：TL/ΣCT=1.75。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡(110)的焦距為f1，其關係式為：f/f1=0.18。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第二透鏡(120)物側面(121)的曲率半徑為R3，其關係式為：f/|R3|=0.08。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡(110)的焦距為f1，該第二透鏡(120)的焦距為f2，該第三透鏡(130)的焦距為f3，該第四透鏡(140)的焦距為f4，其關係式為：| f/f1 |+| f/f2 |+| f/f3 |+| f/f4 |=1.21。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，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，該第三透鏡(130)與該第四透鏡(140)於光軸上的間隔距離為T34，其關係式為：T12/(T23+T34)=1.01。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，該光圈(100)至成像面(160)於光軸上的距離為SL，且該第一透鏡(110)物側面(111)至成像面(160)於光軸上的距離為TL，其關係式為：SL/TL=0.79。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，該第二透鏡(120)像側面(122)的曲率半徑為R4，該第二透鏡(120)物側面(121)的曲率半徑為R3，其關係式為：R4/|R3|=-0.08。
第一實施例的拾像系統鏡頭組中，該第三透鏡(130)像側面(132)的光軸上交點至該像側面(132)的最大有效徑位置於光軸上的位移距離為SAG32，該第三透鏡(130)於光軸上的厚度為CT3，其關係式為：|SAG32|/CT3=1.25。
《第二實施例》
光學系統示意圖請參閱第二A圖，像差曲線請參閱第二B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含： 一具正屈折力的第一透鏡(210)，其物側面(211)於近光軸處為凸面，其像側面(212)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(220)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(230)，其物側面(231)於近光軸處為凹面，其像側面(232)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(240)，其物側面(241)於近光軸處為凸面，其像側面(242)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(200)於一被攝物與該第一透鏡(210)間；另包含一濾光元件(250)設置於該第四透鏡(240)與一成像面(260)間，該濾光元件(250)的材質為玻璃且不影響焦距。
光學數據如表三所示，各透鏡表面非球面數據如表四所示，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。
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表五中所列。
《第三實施例》
光學系統示意圖請參閱第三A圖，像差曲線請參閱第三B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(310)，其物側面(311)於近光軸處為凸面，其像側面(312)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(320)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(330)，其物側面(331)於近光軸處為凹面，其像側面(332)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(340)，其物側面(341)於近光軸處為凸面，其像側面(342)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(300)於該第一透鏡(310)與該第二透鏡(320)間；另包含一濾光元件(350) 設置於該第四透鏡(340)與一成像面(360)間，該濾光元件(350)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表六所示，各透鏡表面非球面數據如表七所示，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。
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表八中所列。
《第四實施例》
光學系統示意圖請參閱第四A圖，像差曲線請參閱第四B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(410)，其物側面(411)於近光軸處為凸面，其像側面(412)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(420)，其物側面(421)於近光 軸處為凹面，其像側面(422)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(430)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(440)，其物側面(441)於近光軸處為凸面，其像側面(442)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(400)於該第一透鏡(410)與該第二透鏡(420)間；另包含一濾光元件(450)設置於該第四透鏡(440)與一成像面(460)間，該濾光元件(450)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表九所示，各透鏡表面非球面數據如表十所示，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。
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表十一中所列。
《第五實施例》
光學系統示意圖請參閱第五A圖，像差曲線請參閱第五B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(510)，其物側面(511)於近光軸處為凸面，其像側面(512)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(520)，其物側面(521)於近光軸處為凹面，其像側面(522)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(530)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(540)，其物側面(541)於近光軸處為凸面，其像側面(542)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(500)於該第一透鏡(510)與該第二透鏡(520)間；另包含一濾光元件(550)設置於該第四透鏡(540)與一成像面(560)間，該濾光元件(550)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表十二所示，各透鏡表面非球面數據如表十三所示，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。
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表十四中所列。
《第六實施例》
光學系統示意圖請參閱第六A圖，像差曲線請參閱第六B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(610)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(620)，其物側面(621)於近光軸處為凹面，其像側面(622)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(630)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及 一具正屈折力的第四透鏡(640)，其物側面(641)於近光軸處為凸面，其像側面(642)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(600)於該第一透鏡(610)與該第二透鏡(620)間；另包含一濾光元件(650)設置於該第四透鏡(640)與一成像面(660)間，該濾光元件(650)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表十五所示，各透鏡表面非球面數據如表十六所示，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。
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表十七中所列。
《第七實施例》
光學系統示意圖請參閱第七A圖，像差曲線請參閱第七B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成， 由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(710)，其物側面(711)於近光軸處為凸面，其像側面(712)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(720)，其物側面(721)於近光軸處為凹面，其像側面(722)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(730)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(740)，其物側面(741)於近光軸處為凸面，其像側面(742)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(700)於該第一透鏡(710)與該第二透鏡(720)間；另包含一濾光元件(750)設置於該第四透鏡(740)與一成像面(760)間，該濾光元件(750)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表十八所示，各透鏡表面非球面數據如表十九所示，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。
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表二十中所列。
《第八實施例》
光學系統示意圖請參閱第八A圖，像差曲線請參閱第八B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(810)，其物側面(811)於近光軸處為凸面，其像側面(812)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(820)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(830)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(840)，其物側面(841)於近光軸處為凸面，其像側面(842)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(800)於該第一透鏡(810)與該第二透鏡(820)間；另包含一濾光元件(850) 設置於該第四透鏡(840)與一成像面(860)間，該濾光元件(850)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表二十一所示，各透鏡表面非球面數據如表二十二所示，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。
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表二十三中所列。
《第九實施例》
光學系統示意圖請參閱第九A圖，像差曲線請參閱第九B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(910)，其物側面(911)於近光軸處為凸面，其像側面(912)於近光軸處為凹面，其材質為玻璃，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(920)，其物側面(921)於近光 軸處為凹面，其像側面(922)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(930)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(940)，其物側面(941)於近光軸處為凸面，其像側面(942)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(900)於一被攝物與該第一透鏡(910)間；另包含一濾光元件(950)設置於該第四透鏡(940)與一成像面(960)間，該濾光元件(950)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表二十四所示，各透鏡表面非球面數據如表二十五所示，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。
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表二十六中所列。
《第十實施例》
光學系統示意圖請參閱第十A圖，像差曲線請參閱第十B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(1010)，其物側面(1011)於近光軸處為凸面，其像側面(1012)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(1020)，其物側面(1021)於近光軸處為凸面，其像側面(1022)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(1030)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(1040)，其物側面(1041)於近光軸處為凸面，其像側面(1042)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(1000)於一被攝物與該第一透鏡(1010)間；另包含一濾光元件(1050)設置於該第四透鏡(1040)與一成像面(1060)間，該濾光元件(1050)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表二十七所示，各透鏡表面非球面數據如表二十八所示，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。
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表二十九中所列。
《第十一實施例》
光學系統示意圖請參閱第十一A圖，像差曲線請參閱第十一B圖。拾像系統鏡頭組主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(1110)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第二透鏡(1120)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(1130)，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，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；及一具正屈折力的第四透鏡(1140)，其物側面(1141)於近光軸處為凸面，其像側面(1142)於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組另設置有一光圈(1100)於該第一透鏡(1110)與該第二透鏡(1120)間；另包含有一濾光元件(1150)置於該第四透鏡(1140)與一成像面(1160)間，該濾光元件(1150)的材質為玻璃且不影響焦距。
詳細的光學數據如表三十所示，各透鏡表面非球面數據如表三十一所示，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。
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表三十二中所列。
表一至表三十二所示為本發明的拾像系統鏡頭組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。
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‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041、1141‧‧‧物側面
142、242、342、442、542、642、742、842、942、1042、1142‧‧‧像側面
150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050、1150‧‧‧濾光元件
160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060、1160‧‧‧成像面
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的像差曲線圖。
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的像差曲線圖。
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的像差曲線圖。
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的像差曲線圖。
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的像差曲線圖。
第六A圖係本發明第六實施例的光學系統示意圖。
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光學系統示意圖。
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光學系統示意圖。
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光學系統示意圖。
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光學系統示意圖。
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光學系統示意圖。
第十一B圖係本發明第十一實施例的像差曲線圖。
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側面
112‧‧‧像側面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側面
122‧‧‧像側面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側面
132‧‧‧像側面
140‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧物側面
142‧‧‧像側面
150‧‧‧濾光元件
160‧‧‧成像面

Claims (22)

  1. 一種拾像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面，其像側面為凹面；一具正屈折力的第二透鏡；一具正屈折力的第三透鏡；及一具正屈折力的第四透鏡，其物側面為凸面，其像側面於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其物側面及像側面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組具屈折力的透鏡為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡；且該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡分別於光軸上厚度的總和為ΣCT，該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，係滿足下列關係式：1.35<TL/ΣCT<1.95；及0<f/|R3|<1.0。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第三透鏡的物側面為凹面，其像側面為凸面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第二透鏡的像側面為凸面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組的光圈值為Fno，係滿足下列關係式：1.4<Fno<2.8。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，係滿足下列關係式：0<f/|R3|<0.6。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，係滿足下列關係式：0.70<| f/f1 |+| f/f2 |+| f/f3 |+| f/f4 |<1.5。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡的材質皆為塑膠，且該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡的物側面及像側面皆為非球面。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組另包含一光圈設置於該第一透鏡與該第二透鏡間，該光圈至成像面於光軸上的距離為SL，且該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，係滿足下列關係系式：0.65<SL/TL<0.85。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第二透鏡像側面的曲率半徑為R4，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，係滿足下列關係系式：-0.92<R4/|R3|<0。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第三透鏡像側面的光軸上交點至該像側面的最大有 效徑位置於光軸上的位移距離為SAG32，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，係滿足下列關係式：1.0<|SAG32|/CT3<2.0。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的拾像系統鏡頭組，其使用於780nm~950nm的紅外線波長範圍。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，係滿足下列關係式：0.1<f/f1<1.0。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的拾像系統鏡頭組，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，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，係滿足下列關係式：0.90<T12/(T23+T34)<3.0。
  14. 一種拾像系統鏡頭組，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面，其像側面為凹面；一具正屈折力的第二透鏡，其像側面為凸面；一具正屈折力的第三透鏡；及一具正屈折力的第四透鏡，其物側面為凸面，其像側面於近光軸處為凹面而於遠離光軸的周邊處為凸面，其物側面及像側面皆為非球面；其中，該拾像系統鏡頭組具屈折力的透鏡為該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡；且該第一透 鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡分別於光軸上厚度的總和為ΣCT，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側面的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：1.35<TL/ΣCT<2.50；及-0.92<R4/|R3|<0。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，係滿足下列關係式：0.70<| f/f1 |+| f/f2 |+| f/f3 |+| f/f4 |<1.5。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第三透鏡的物側面為凹面，該第三透鏡的像側面為凸面。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的拾像系統鏡頭組，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，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，係滿足下列關係式：0.90<T12/(T23+T34)<3.0。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡分別於光軸上厚度的總和為ΣCT，係滿足下列關係式：1.35<TL/ΣCT<1.95。
  19. 如申請專利範圍第16項所述的拾像系統鏡頭組，其使用於780nm~950nm的紅外線波長範圍。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組另包含一光圈設置於該第一透鏡與該第二透鏡間，該光圈至成像面於光軸上的距離為SL，且該第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為TL，係滿足下列關係系式：0.65<SL/TL<0.85。
  21. 如申請專利範圍第14項所述的拾像系統鏡頭組，其中該拾像系統鏡頭組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，係滿足下列關係式：| f/fi |<0.70，i=1,2,3,4。
  22. 如申請專利範圍第14項所述的拾像系統鏡頭組，其中該第二透鏡像側面的曲率半徑為R4，該第二透鏡物側面的曲率半徑為R3，係滿足下列關係系式：-0.65<R4/|R3|<0。
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