TWI472794B - 移動對焦光學系統 - Google Patents

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TWI472794B
TWI472794B TW102103651A TW102103651A TWI472794B TW I472794 B TWI472794 B TW I472794B TW 102103651 A TW102103651 A TW 102103651A TW 102103651 A TW102103651 A TW 102103651A TW I472794 B TWI472794 B TW I472794B
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Wei Yu Chen
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Largan Precision Co Ltd
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    • 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
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Description

移動對焦光學系統
本發明係關於一種移動對焦光學系統，特別是關於一種應用於可攜式電子產品的移動對焦光學系統。
最近幾年來，隨著手機相機的興起，小型化攝影鏡頭的需求日漸提高，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(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)兩種，且由於半導體製程技術的進步，使得感光元件的畫素面積縮小，小型化攝影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影鏡頭，如美國專利第8,094,231號所示，多採用三片式透鏡結構為主，但由於智慧型手機(Smart Phone)與平板電腦(Tablet PC)等高規格行動裝置的盛行，帶動攝影鏡頭在畫素與成像品質上的迅速攀升，習知的三片式攝影鏡頭已無法滿足更高階的攝影需求。又如美國專利第8,000,030號所揭露的五片式透鏡組，其整體總長較大，不利於電子產品的小型化應用。
傳統搭載於手機相機的小型化攝影鏡頭，對焦通常是固定的整體鏡組移動的對焦模式，亦即為定焦鏡頭，如8,169,528 所揭露的四片式透鏡組，其於遠拍、近拍時的對焦能力有限，易使得對焦不夠精確而導致成像品質不佳。因此，在攝影鏡頭往小型化與高畫素領域發展的趨勢下，同時於遠拍與近拍時具有精確的對焦能力也日形重要，雖然有擴展景深技術(EDOF)的影像處理方式來部分彌補實體設備的不足，但卻存在影像品質降低或耗電功率較大等缺憾存在。
因此，領域中需要一種可藉由較小移動量便改善遠拍、近拍時的對焦問題，並同時具有小型化與低功率的特性的移動對焦光學系統。
本發明提供一種移動對焦光學系統，由物側至像側依序包含：一第一鏡群，包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；及一第二鏡群，由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡，其像側面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其像側面為凸面；及一具負屈折力的第四透鏡，其物側面為凹面，其像側面於近光軸處為凹面，其物側面及像側面皆為非球面，且其像側面由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，當一被攝物距離該移動對焦光學系統由遠至近時，藉由該第一鏡群沿光軸方向移動以執行對焦調校；其中，該移動對焦光學系統具有屈折力的透鏡為4片；其中，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，係滿足下列關係式：0.05<|△T12|/CT2<0.80。
當|△T12|/CT2滿足上述條件時，藉由較小的移動量便可以改善遠拍、近拍時的對焦問題，使本發明之移動對焦光學系 統同時具有小型化及低功率的特性。
100、200、300、400、500、600‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611‧‧‧物側面
112、212、312、412、512、612‧‧‧像側面
120、220、320、420、520、620‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621‧‧‧物側面
122、222、322、422、522、622‧‧‧像側面
130、230、330、430、530、630‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631‧‧‧物側面
132、322、332、432、532、632‧‧‧像側面
140、240、340、440、540、640‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641‧‧‧物側面
142、422、342、442、542、642‧‧‧像側面
150、250、350、450、550、650‧‧‧紅外線濾除濾光元件
560‧‧‧保護玻璃
170、270、370、470、570、670、770、870‧‧‧成像面
G1‧‧‧第一鏡群
G2‧‧‧第二鏡群
Fi‧‧‧該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為
Fm‧‧‧該移動對焦光學系統於近拍時的焦距為
△F‧‧‧該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，其焦距的差異量為
f3‧‧‧第三透鏡的焦距為
f4‧‧‧第四透鏡的焦距為
Fno‧‧‧移動對焦光學系統的光圈值為
FOVi‧‧‧移動對焦光學系統於遠拍時的視角為
FOVm‧‧‧移動對焦光學系統於近拍時的視角為
△FOV‧‧‧該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，其視角的差異量為
V1‧‧‧第一透鏡的色散係數為
V2‧‧‧第二透鏡的色散係數為
T12i‧‧‧該移動對焦光學系統於遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為
T12m‧‧‧該移動對焦光學系統於近拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為
△T12‧‧‧該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，其第一透鏡與第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為
CT2‧‧‧該第二透鏡於光軸上的厚度為
TTLi‧‧‧該移動對焦光學系統於遠拍時，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上的距離為
TTLm‧‧‧該移動對焦光學系統於近拍時，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上的距離為
R1‧‧‧第一透鏡物側面的曲率半徑為
R2‧‧‧第一透鏡像側面的曲率半徑為
R5‧‧‧第三透鏡物側面的曲率半徑為
△TTL‧‧‧該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，其第一透鏡物側面至成像面於光軸上距離的差異量為
R6‧‧‧第三透鏡像側面的曲率半徑為
R7‧‧‧第四透鏡物側面的曲率半徑為
R8‧‧‧第四透鏡像側面的曲率半徑為
TDi‧‧‧該移動對焦光學系統於遠拍時，其第一透鏡物側面至第四透鏡像側面於光軸上的距離為
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(被攝物距離為無窮遠)。
第一C圖係本發明第一實施例的像差曲線圖(被攝物距離為100 mm)。
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(被攝物距離為無窮遠)。
第二C圖係本發明第二實施例的像差曲線圖(被攝物距離為100 mm)。
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(被攝物距離為無窮遠)。
第三C圖係本發明第三實施例的像差曲線圖(被攝物距離為100 mm)。
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(被攝物距離為無窮遠)。
第四C圖係本發明第四實施例的像差曲線圖(被攝物距離為100 mm)。
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(被攝物距離為無窮遠)。
第五C圖係本發明第五實施例的像差曲線圖(被攝物距離為100 mm)。
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(被攝物距離為無窮遠)。
第六C圖係本發明第六實施例的像差曲線圖(被攝物距離為100 mm)。
本發明提供一種移動對焦光學系統，由物側至像側依序包含第一鏡群(G1)及第二鏡群(G2)。該第一鏡群包含第一透鏡；而該第二鏡群依序包含第二透鏡、第三透鏡、以及第四透鏡。
該第一透鏡具正屈折力，可提供系統所需的正屈折力，有助於縮短系統的總長度。該第一透鏡物側面為凸面時，可有效加強縮短光學總長度的功效。
該第二透鏡具負屈折力，有助於補正第一透鏡所產生的像差。該第二透鏡的物側面可為凹面，其像側面為凹面，有助於加強像差修正能力。
該第三透鏡具正屈折力，有助於降低系統敏感度。該第三透鏡的像側面為凸面，可加強降低系統敏感度與減少球差產生。
該第四透鏡具負屈折力，可有效修正像差與降低系統敏感度。第四透鏡的物側面為凹面，且其像側面於近光軸處為凹面 時，可使主點遠離成像面，進而縮短鏡組總長度。此外，其像側面由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化時，可壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，以增加影像感光元件之接收效率，進一步可修正離軸視場的像差。
該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：0.05<|△T12|/CT2<0.80時，藉由較小的移動量便可以改善遠拍及近拍時的對焦問題，使本發明之移動對焦光學系統同時具有小型化及低功率的特性；較佳地，係滿足下列關係式：0.05<|△T12|/CT2<0.50。
本發明移動對焦光學系統中，光圈可設置於一被攝物與該第二透鏡間，有利於遠心(Telecentric)效果與廣視場角間取得平衡。
該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上距離的差異量為△TTL，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：0.95<|△TTL|/|△T12|<1.05時，該移動對焦光學系統的光學總長度較為合適，且可以適當改善遠拍及近拍時的對焦問題。
該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，其視角的差異量為△FOV，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：0.1<sin(|△FOV|)*10<1.0時，可獲得充足的視場角以利取景。
該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該第三透鏡的焦距為f3，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：1.5<Fi/f3< 3.0時，有助於減少球差並提高成像品質。
該第四透鏡像側面的曲率半徑為R8，該第四透鏡物側面的曲率半徑為R7，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：-1.0<R8/R7<0時，可有效修正像差以提升系統解像能力；較佳地，係滿足下列關係式：-0.5<R8/R7<0。
該第三透鏡物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡像側面的曲率半徑為R6，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：1.0<(R5+R6)/(R5-R6)<3.0時，有助於降低系統敏感度與減少球差。
該第一透鏡的色散係數為V1，該第二透鏡的色散係數為V2，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：1.65<V1/V2<3.0時，有助於修正系統色差。
該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該移動對焦光學系統於近拍時的焦距為Fm，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：1.0<Fi/Fm<1.06時，可藉由較小的移動量以改善遠拍、近拍時的對焦問題。
該第一透鏡物側面的曲率半徑為R1，該第一透鏡像側面的曲率半徑為R2，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：-0.7<R1/R2<0.3時，有助於減少球差與像散的產生。
該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該第四透鏡的焦距為f4，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：-3.0<Fi/f4<-1.6時，可有效修正像差。
該移動對焦光學系統的光圈值為Fno，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：1.8<Fno<3.0時，可確保在遠拍及近拍時，皆具有充足夠的進光量。
該移動對焦光學系統於遠拍時，該第一透鏡物側面至該第 四透鏡像側面於光軸上的距離為TDi，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：1.5 mm<TDi<4.5 mm時，有助於該移動對焦光學系統的小型化。
該移動對焦光學系統於遠拍與近拍時，其焦距的差異量為△F，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，當移動對焦光學系統滿足下列關係式：|△F|/|△T12|<2.0時，有助於縮短系統的總長度，並改善遠拍及近拍時的對焦問題。
本發明的移動對焦光學系統中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該移動對焦光學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的移動對焦光學系統的總長度。
本發明的移動對焦光學系統中，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。
本發明的移動對焦光學系統中，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。
本發明的移動對焦光學系統更可視需求應用於變焦的光學系統中，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。
本發明的移動對焦光學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，第一實施例的像差曲線請參閱第一B圖(被攝物距離為無窮遠，遠拍)及第一C圖(被攝物距離為100 mm，近拍)。第一實施例的移動對焦光學系統主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一第一鏡群(G1)，其包含：一具正屈折力的第一透鏡(110)，其材質為塑膠，其物側面(111)為凸面，其像側面(112)為凸面，且其兩面皆為非球面(ASP)；一第二鏡群(G2)，其由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡(120)，其材質為塑膠，其物側面(121)為凹面，其像側面(122)為凹面，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(130)，其材質為塑膠，其物側面(131)為凹面，其像側面(132)為凸面，且其兩面皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(140)，其材質為塑膠，其物側面(141)為凹面，其像側面(142)於近光軸處為凹面，且其兩面皆為非球面，其像側面(142)由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，該移動對焦光學系統另設置有一光圈(100)，置於一被攝物與該第一透鏡(110)間；另包含有一紅外線濾除濾光元件(IR-cut filter)(150)置於該第四透鏡(140)與一成像面(170)間，其材質為玻璃且不影響焦距。
第一實施例詳細的光學數據如表一所示，其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。
當被攝物距離為無窮遠時即為遠拍，當被攝物距離為100 mm時即為近拍；第一實施例的移動對焦光學系統中，該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該移動對焦光學系統於近拍時的焦距為Fm，該移動對焦光學系統於遠拍時的視角為FOVi，該移動對焦光學系統於近拍時的視角為FOVm，該移動對焦光學系統的光圈值為Fno，其數值為：Fi=2.35(毫米)，Fm=2.34(毫米)，FOVi=65.2(度)，FOVm=63.6(度)，Fno=2.45。
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=2.39。
該移動對焦光學系統於遠拍與近拍時，其焦距的差異量為△F，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)於光軸上間隔距離的差異量為△T12，其關係式為：|△F|/|△T12|=0.250。
該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)於光軸上間隔距離的差異量為△T12，該第二透鏡(120)於光軸上的厚度為CT2，其關係式為：|△T12|/CT2=0.160。
該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡物側面(111)至該成像面(170)於光軸上距離的差異量為△TTL，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)於光軸上間隔距離的差異量為△T12，其關係式為：|△TTL|/|△T12|=1.000。
該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，其視角的差異量為△FOV，其關係式為：sin(|△FOV|)*10=0.276。
該第一透鏡物側面(111)的曲率半徑為R1，該第一透鏡像側面(112)的曲率半徑為R2，其關係式為：R1/R2=-0.510。
該第三透鏡物側面(131)的曲率半徑為R5，該第三透鏡像側面(132)的曲率半徑為R6，其關係式為：(R5+R6)/(R5-R6)=1.01。
該第四透鏡像側面(142)的曲率半徑為R8，該第四透鏡物側面(141)的曲率半徑為R7，其關係式為：R8/R7=-0.07。
該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該第三透鏡(130)的焦距為f3，其關係式為：Fi/f3=2.369。
該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該第四透鏡(140)的焦距為f4，其關係式為：Fi/f4=-2.148。
該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該移動對焦光學系統於近拍時的焦距為Fm，其關係式為：Fi/Fm=1.004。
該移動對焦光學系統於遠拍時，該第一透鏡物側面(111)至該第四透鏡像側面(142)於光軸上的距離為TDi，其關係式為： TDi=2.379 mm。
其中，該移動對焦光學系統於遠拍時，該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)於光軸上的間隔距離為T12i，該移動對焦光學系統於近拍時，該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)於光軸上的間隔距離為T12m，其遠拍與近拍的間隔距離差異量△T12即為T12i-T12m或T12m-T12i。
該移動對焦光學系統於遠拍時，該第一透鏡物側面(111)至該成像面(170)於光軸上的距離為TTLi，該移動對焦光學系統於近拍時，該第一透鏡物側面(111)至該成像面(170)於光軸上的距離為TTLm，其遠拍與近拍的間隔距離差異量△TTL即為TTLi-TTLm或TTLm-TTLi。
該移動對焦光學系統於遠拍時的視角為FOVi，該移動對焦光學系統於近拍時的視角為FOVm，其遠拍與近拍的視角差異量△FOV即為FOVi-FOVm或FOVm-FOVi。
該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該移動對焦光學系統於近拍時的焦距為Fm，其遠拍與近拍的焦距差異量△F即為Fi-Fm或Fm-Fi。
《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(被攝物距離為無窮遠，遠拍)及第二C圖(被攝物距離為100 mm，近拍)。第二實施例的移動對焦光學系統主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一第一鏡群(G1)，其包含：一具正屈折力的第一透鏡(210)，其材質為玻璃，其物側面 (211)為凸面，其像側面(212)為凸面，且其兩面皆為非球面(ASP)；一第二鏡群(G2)，其由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡(220)，其材質為塑膠，其物側面(221)為凸面，其像側面(222)為凹面，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(230)，其材質為塑膠，其物側面(231)為凹面，其像側面(232)為凸面，且其兩面皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(240)，其材質為塑膠，其物側面(241)為凹面，其像側面(242)於近光軸處為凹面，且其兩面皆為非球面，其像側面(242)由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，該移動對焦光學系統另設置有一光圈(200)，置於一被攝物與該第一透鏡(210)間；另包含有一紅外線濾除濾光元件(250)置於該第四透鏡(240)與一成像面(270)間，其材質為玻璃且不影響焦距。
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，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五中所列。
《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(被攝物距離為無窮遠，遠拍)及第三C圖(被攝物距離為100 mm，近拍)。第三實施例的移動對焦光學系統主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一第一鏡群(G1)，其包含：一具正屈折力的第一透鏡(310)，其材質為塑膠，其物側面(311)為凸面，其像側面(312)為凹面，且其兩面皆為非球面(ASP)；一第二鏡群(G2)，其由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡(320)，其材質為塑膠，其物側面(321)為凸面，其像側面(322)為凹面，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(330)，其材質為塑膠，其物側面(331)為凹面，其像側面(332)為凸面，且其兩面皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(340)，其材質為塑膠，其物側面(341)為凹面，其像側面(342)於近光軸處為凹面，且其兩面皆為非球面，其像側面(342)由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，該移動對焦光學系統另設置有一光圈(300)，置於一被攝物與該第一透鏡(310)間；另包含有一紅外線濾除濾光元件 (350)置於該第四透鏡(340)與一成像面(370)間，其材質為玻璃且不影響焦距。
第三實施例詳細的光學數據如表六所示，其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。
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表八中所列。
《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(被攝物距離為無窮遠，遠拍)及第四C圖(被攝物距離為100 mm，近拍)。第四實施例的移動對焦光學系統主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含： 一第一鏡群(G1)，其包含：一具正屈折力的第一透鏡(410)，其材質為塑膠，其物側面(411)為凸面，其像側面(412)為凸面，且其兩面皆為非球面(ASP)；一第二鏡群(G2)，其由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡(420)，其材質為塑膠，其物側面(421)為凹面，其像側面(422)為凹面，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(430)，其材質為塑膠，其物側面(431)為凹面，其像側面(432)為凸面，且其兩面皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(440)，其材質為塑膠，其物側面(441)為凹面，其像側面(442)於近光軸處為凹面，且其兩面皆為非球面，其像側面(442)由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，該移動對焦光學系統另設置有一光圈(400)，置於該第一透鏡(410)與該第二透鏡(420)間；另包含有一紅外線濾除濾光元件(450)置於該第四透鏡(440)與一成像面(470)間，其材質為玻璃且不影響焦距。
第四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，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》
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(被攝物距離為無窮遠，遠拍)及第五C圖(被攝物距離為100 mm，近拍)。第五實施例的移動對焦光學系統主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含：一第一鏡群(G1)，其包含：一具正屈折力的第一透鏡(510)，其材質為塑膠，其物側面(511)為凸面，其像側面(512)為凸面，且其兩面皆為非球面(ASP)；一第二鏡群(G2)，其由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡(520)，其材質為塑膠，其物側面(521)為凹面，其像側面(522)為凹面，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(530)，其材質為塑膠，其物側面(531)為凹面，其像側面(532)為凸面，且其兩面皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(540)，其材質為塑膠，其物側面(541)為凹面，其像側面(542)於近光軸處為凹面，且其兩面皆為非球面，其像側面(542)由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化； 其中，該移動對焦光學系統另設置有一光圈(500)，置於一被攝物與該第一透鏡(510)間；另包含有一紅外線濾除濾光元件(550)與一保護玻璃(560)，其依序設置於該第四透鏡(540)與一成像面(570)間，其材質均為玻璃且均不影響焦距。
第五實施例詳細的光學數據如表十二所示，其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。
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表十四中所列。
《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(被攝物距離為無窮遠，遠拍)及第六C圖(被攝物距離為100 mm，近拍)。第六實施例的移動對焦光學系統主要由四片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含： 一第一鏡群(G1)，其包含：一具正屈折力的第一透鏡(610)，其材質為塑膠，其物側面(611)為凸面，其像側面(612)為凹面，且其兩面皆為非球面(ASP)：一第二鏡群(G2)，其由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡(620)，其材質為塑膠，其物側面(621)為凹面，其像側面(622)為凹面，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(630)，其材質為塑膠，其物側面(631)為凹面，其像側面(632)為凸面，且其兩面皆為非球面；及一具負屈折力的第四透鏡(640)，其材質為塑膠，其物側面(641)為凹面，其像側面(642)於近光軸處為凹面，且其兩面皆為非球面，其像側面(642)由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，該移動對焦光學系統另設置有一光圈(600)，置於一被攝物與該第一透鏡(610)間；另包含有一紅外線濾除濾光元件(650)置於該第四透鏡(640)與一成像面(670)間，其材質為玻璃且不影響焦距。
第六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，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表十七中所列。
表一至表十七所示為本發明的移動對焦光學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。
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‧‧‧紅外線濾除濾光元件
170‧‧‧成像面

Claims (18)

  1. 一種移動對焦光學系統，由物側至像側依序包含：一第一鏡群，包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一第二鏡群，由物側至像側依序包含：一具負屈折力的第二透鏡，其像側面為凹面；一具正屈折力的第三透鏡，其像側面為凸面；及一具負屈折力的第四透鏡，其物側面為凹面，其像側面於近光軸處為凹面，其物側面及像側面皆為非球面，且其像側面由近光軸處至周邊處存在凹面轉凸面的變化；其中，當一被攝物距離該移動對焦光學系統由遠至近時，藉由該第一鏡群沿光軸方向移動以執行對焦調校；其中，該移動對焦光學系統具有屈折力的透鏡為4片；其中，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，係滿足下列關係式：0.05<|△T12|/CT2<0.80。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的移動對焦光學系統，其另包含一光圈，該光圈設置於該被攝物與該第二透鏡之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的移動對焦光學系統，其中該第二透鏡與該第三透鏡的物側面及像側面皆為非球面，且該第二透鏡、該第三透鏡與該第四透鏡的材質皆為塑膠。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上距離的差異量為△TTL，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，係滿足下列關係式： 0.95<|△TTL|/|△T12|<1.05。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，其視角的差異量為△FOV，係滿足下列關係式：0.1<sin(|△FOV|)*10<1.0。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：1.5<Fi/f3<3.0。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，係滿足下列關係式：0.05<|△T12|/CT2<0.50。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的移動對焦光學系統，其中該第四透鏡像側面的曲率半徑為R8，該第四透鏡物側面的曲率半徑為R7，係滿足下列關係式：-1.0<R8/R7<0。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，其中該第二透鏡的物側面為凹面。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，其中該第三透鏡物側面的曲率半徑為R5，該第三透鏡像側面的曲率半徑為R6，係滿足下列關係式：1.0<(R5+R6)/(R5-R6)<3.0。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，其中該第四透鏡像側面的曲率半徑為R8，該第四透鏡物側面的曲率半徑為R7，係滿足下列關係式：-0.5<R8/R7<0。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，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：1.65<V1/V2<3.0。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該移動對焦光學系統於近拍時的焦距為Fm，係滿足下列關係式：1.0<Fi/Fm<1.06。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，其中該第一透鏡物側面的曲率半徑為R1，該第一透鏡像側面的曲率半徑為R2，係滿足下列關係式：-0.7<R1/R2<0.3。
  15. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於遠拍時的焦距為Fi，該第四透鏡的焦距為f4，係滿足下列關係式：-3.0<Fi/f4<-1.6。
  16. 如申請專利範圍第8項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統的光圈值為Fno，係滿足下列關係式：1.8<Fno<3.0。
  17. 如申請專利範圍第3項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於遠拍時，該第一透鏡物側面至該第四透鏡像側面於光軸上的距離為TDi，係滿足下列關係式：1.5 mm<TDi<4.5 mm。
  18. 如申請專利範圍第3項所述的移動對焦光學系統，其中該移動對焦光學系統於遠拍與近拍時，其焦距的差異量為△F，該移動對焦光學系統於近拍與遠拍時，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上間隔距離的差異量為△T12，係滿足下列關係式：|△F|/|△T12|<2.0。
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