TWI634360B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI634360B
TWI634360B TW106140783A TW106140783A TWI634360B TW I634360 B TWI634360 B TW I634360B TW 106140783 A TW106140783 A TW 106140783A TW 106140783 A TW106140783 A TW 106140783A TW I634360 B TWI634360 B TW I634360B
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吳建勳
郭子傑
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Abstract

一種電子裝置，包含至少一光學鏡頭，光學鏡頭包含四片透鏡，由外側至內側依序為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡外側面近光軸處為凸面。第二透鏡內側面近光軸處為凸面。第四透鏡內側面近光軸處為凹面，其中第四透鏡外側面及內側面中至少一側面離軸處包含至少一臨界點。當其滿足特定條件時，可應用於紅外線波段，特別是能同時應用於紅外線投射及接收，在達成具有高精準度之投射能力及高成像品質的同時仍可維持微型化，可適用於立體影像擷取技術。

Description

電子裝置
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種包含至少一光學鏡頭之電子裝置。
隨著科技迅速發展，攝影模組的應用越來越廣泛，三維空間觀測上之應用技術也是日趨成熟。往昔之三維空間辨識技術多侷限於將二維空間之影像，搭配演算法以達到三維空間分析等功能，然而，將三維空間之資訊簡化為二維空間之影像，總是會造成資訊的落差，造成運算還原結果有其極限。
為此，發展出一種立體影像擷取之技術，其原理為將具有特定特徵之光線(如特定波長及圖樣等)投射至物體，經物體反射後，由鏡頭接收並運算分析，以得物體各位置與鏡頭之間的距離，進而判斷出立體影像的資訊，目前廣泛應用於體感遊戲、虛擬實境、擴增實境、立體影像擷取、動態補捉、人臉辨識、行車輔助系統、各種智慧型電子產品、多鏡頭裝置、穿戴式裝置、監控設備、數位相機、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。
現今立體影像擷取之技術多採用特定波段之紅 外線以減少干擾，進而達成更加準確之量測，但隨著如人臉辨識及擴增實境等應用逐漸往如智慧型手機等攜帶型裝置發展，其感測模組需要往更精準及微型化的方向發展，而往昔之技術仍難以達成兩者間的平衡。
依據本發明提供一種電子裝置，包含至少一光學鏡頭，光學鏡頭包含四片透鏡，四片透鏡由外側至內側依序為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡外側面近光軸處為凸面。第二透鏡內側面近光軸處為凸面。第四透鏡內側面近光軸處為凹面，其中第四透鏡外側面及內側面中至少一側面離軸處包含至少一臨界點。當以d線為參考波長量測下，第一透鏡的阿貝數為Vd1，第二透鏡的阿貝數為Vd2，第三透鏡的阿貝數為Vd3，第四透鏡的阿貝數為Vd4，光學鏡頭的焦距為fd，第三透鏡的焦距為fd3，第四透鏡的焦距為fd4，其滿足下列條件：0.65<Vd1/Vd2<1.54；0.65<Vd1/Vd3<1.54；0.65<Vd1/Vd4<1.54；10.0<Vd1<38.0；以及0.69<|fd/fd3|+|fd/fd4|。
依據本發明提供一種電子裝置，包含至少一光學鏡頭，光學鏡頭包含四片透鏡，四片透鏡由外側至內側依序為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第二透 鏡外側面近光軸處為凹面，其內側面近光軸處為凸面。第三透鏡外側面近光軸處為凹面。第四透鏡外側面近光軸處為凸面，其內側面近光軸處為凹面，其中第四透鏡外側面離軸處包含至少一臨界點。第三透鏡以及第四透鏡中至少一透鏡具有正屈折力且另一透鏡具有負屈折力。當以d線為參考波長量測下，第一透鏡的阿貝數為Vd1，第二透鏡的阿貝數為Vd2，第三透鏡的阿貝數為Vd3，第四透鏡的阿貝數為Vd4，光學鏡頭的焦距為fd，第三透鏡的焦距為fd3，第四透鏡的焦距為fd4，其滿足下列條件：0.65<Vd1/Vd2<1.54；0.65<Vd1/Vd3<1.54；0.65<Vd1/Vd4<1.54；以及0.69<|fd/fd3|+|fd/fd4|<2.65。
依據本發明提供一種電子裝置，包含感測模組，感測模組包含投射裝置以及接收裝置。投射裝置包含光學鏡頭以及至少一光源，其中光學鏡頭包含四片至六片透鏡，光源設置於光學鏡頭的內側共軛表面。接收裝置包含光學鏡頭以及電子感光元件，其中光學鏡頭包含四片至六片透鏡，電子感光元件設置於光學鏡頭的內側共軛表面。投射裝置之光源投射至一感測物，經反射後由接收裝置接收，並將成像於電子感光元件上。當以d線為參考波長量測下，投射裝置的光學鏡頭的透鏡以及接收裝置的光學鏡頭的透鏡中，至少六片透鏡的阿貝數小於38。投射裝置的光學鏡頭以及接收裝置的光學鏡頭中，最靠近外側的透鏡的外側面至 最靠近內側的透鏡的內側面於光軸上的距離皆為TD，其皆滿足下列條件：1mm<TD<5mm。
當Vd1/Vd2、Vd1/Vd3、Vd1/Vd4滿足上述條件時，可讓透鏡之材質相互搭配，有助於修正像差。特別是應用於紅外線波段時，色差修正的必要性較低，滿足該條件可降低光學鏡頭之複雜度，藉此有助於修正其它種類之像差並縮減體積，以達成具高成像品質之微型光學鏡頭。
當Vd1滿足上述條件時，可降低色差，並可利用低阿貝數材質多具有更強之彎曲光線能力的特性，有助於修正像差並滿足微型化之需求。
當|fd/fd3|+|fd/fd4|滿足上述條件時，可讓第三透鏡與第四透鏡之屈折力相互搭配，有助於修正離軸像差及縮減總長度。
當TD滿足上述條件時，可維持光學鏡頭的微型化，使應用範圍更加廣泛。
10、20、30‧‧‧電子裝置
11、21、31‧‧‧取像裝置
12、22、32‧‧‧顯示裝置
13a、14a、14b、33‧‧‧感測物
1300、1400‧‧‧感測模組
1310、1410、1510‧‧‧投射裝置
1311、1412‧‧‧光源
1321、1422‧‧‧電子感光元件
1412a‧‧‧雷射陣列
1422a‧‧‧擷取影像
1320、1420、1520‧‧‧接收裝置
1330、1430、1530‧‧‧處理器
1411、1421‧‧‧光學鏡頭
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010、1110、1210‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111、1211‧‧‧外側面
112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012、1112、1212‧‧‧內側面
120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020、1120、1220‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021、1121、1221‧‧‧外側面
122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022、1122、1222‧‧‧內側面
130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030、1130、1230‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031、1131、1231‧‧‧外側面
132、232、332、432、532、632、732、832、932、1032、1132、1232‧‧‧內側面
140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040、1140、1240‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041、1141、1241‧‧‧外側面
142、242、342、442、542、642、742、842、942、1042、1142、1242‧‧‧內側面
150、550、650、750、850、950、1050、1150‧‧‧濾光元件
160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060、1160、1260‧‧‧內側共軛表面
CP41、CP42‧‧‧臨界點
f‧‧‧光學鏡頭的焦距
Fno‧‧‧光學鏡頭的光圈值
HFOV‧‧‧光學鏡頭最大視角的一半
CT1‧‧‧第一透鏡於光軸上的厚度
CT2‧‧‧第二透鏡於光軸上的厚度
CT4‧‧‧第四透鏡於光軸上的厚度
T12‧‧‧第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離
TD‧‧‧最靠近外側的一該透鏡的外側面至最靠近內側的一 該透鏡的內側面於光軸上的距離
TL‧‧‧第一透鏡外側面至光學鏡頭的內側共軛表面於光軸上的距離
IH‧‧‧光學鏡頭的內側共軛表面光學有效區之最大半徑
R1‧‧‧第一透鏡外側面的曲率半徑
R2‧‧‧第一透鏡內側面的曲率半徑
R7‧‧‧第四透鏡外側面的曲率半徑
R8‧‧‧第四透鏡內側面的曲率半徑
SL‧‧‧光圈至光學鏡頭的內側共軛表面於光軸上的距離(下列參數是以d線587.6nm為參考波長量測下)
fd‧‧‧光學鏡頭的焦距
fd1‧‧‧第一透鏡的焦距
fd2‧‧‧第二透鏡的焦距
fd3‧‧‧第三透鏡的焦距
fd4‧‧‧第四透鏡的焦距
max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)‧‧‧|fd/fd3|與|fd/fd4|二數值間的最大值
Nd1‧‧‧第一透鏡的折射率
Vd1‧‧‧第一透鏡的阿貝數
Vd2‧‧‧第二透鏡的阿貝數
Vd3‧‧‧第三透鏡的阿貝數
Vd4‧‧‧第四透鏡的阿貝數
ΣVd‧‧‧第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的阿貝數的總和
第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種電子裝置的示意圖；第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散及畸變曲線圖； 第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種電子裝置的示意圖；第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種電子裝置的示意圖；第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第7圖繪示依照本發明第四實施例的一種電子裝置的示意圖；第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種電子裝置的示意圖；第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種電子裝置的示意圖；第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種電子裝置的示意圖；第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散及畸變曲線圖； 第15圖繪示依照本發明第八實施例的一種電子裝置的示意圖；第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種電子裝置的示意圖；第18圖由左至右依序為第九實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第19圖繪示依照本發明第十實施例的一種電子裝置的示意圖；第20圖由左至右依序為第十實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第21圖繪示依照本發明第十一實施例的一種電子裝置的示意圖；第22圖由左至右依序為第十一實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第23圖繪示依照本發明第十二實施例的一種電子裝置的示意圖；第24圖由左至右依序為第十二實施例的球差、像散及畸變曲線圖；第25圖繪示依照第1圖第一實施例中臨界點的示意圖；第26A圖繪示依照本發明第十三實施例的一種電子裝置的感測模組的示意圖； 第26B圖繪示依照第十三實施例的電子裝置一側的外觀示意圖；第26C圖繪示依照第十三實施例的電子裝置另一側的外觀示意圖；第27A圖繪示依照第十四實施例的一種電子裝置使用狀態的外觀示意圖；第27B圖繪示依照第十四實施例的電子裝置的感測模組的示意圖；以及第28圖繪示依照第十五實施例的一種電子裝置的示意圖。
一種電子裝置，包含至少一光學鏡頭，其可應用於紅外線波段，特別是能同時應用於紅外線投射及接收，在達成具有高精準度之投射能力及高成像品質的同時仍可維持微型化，可適用於立體影像擷取技術。
光學鏡頭可包含四片至六片透鏡，可具有更精確的投射準度及更佳的成像品質，並能同時兼顧光學鏡頭的微型化。較佳地，光學鏡頭可包含四片透鏡，四片透鏡由外側至內側依序為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。
第一透鏡外側面近光軸處可為凸面，有助於降低廣視場光線之入射角，使光學鏡頭可應用於廣視角之設計。第一透鏡可具有正屈折力，可縮減光學鏡頭的總長度， 以達成微型化之需求。第一透鏡內側面近光軸處可為凹面，可降低像散的產生。
第二透鏡外側面近光軸處可為凹面，其可讓第一透鏡與第二透鏡間具有足夠之空間，有助於增大視角。第二透鏡內側面近光軸處可為凸面，有助於調整出射光的光路以修正離軸像差。第二透鏡可具有正屈折力，可平衡光學鏡頭正屈折力之分布以減少球差。
第三透鏡外側面近光軸處可為凹面，其有助於減少離軸像差。第三透鏡可具有正屈折力，其能分散光學鏡頭的正屈折力，可避免光學鏡頭在縮減總長度時產生過多的球差，並能降低敏感度。第三透鏡內側面近光軸處可為凸面，可降低光線之面反射以減少雜散光。
第四透鏡外側面近光軸處可為凸面，有助於修正離軸之像彎曲，以提升周邊影像品質。第四透鏡內側面近光軸處可為凹面，有助於縮減後焦距進而縮短總長度。另外，第四透鏡外側面及內側面中至少一側面離軸處可包含至少一臨界點，其可修正離軸像差，並有助於調整周邊光線之入射及出射角度，以減少面反射。第四透鏡外側面離軸處可包含至少一臨界點，可進一步修正離軸像差。第四透鏡內側面離軸處可包含至少一臨界點，可進一步降低周邊光線之面反射。
另外，第三透鏡以及第四透鏡中至少一透鏡可具有正屈折力且另一透鏡可具有負屈折力。藉此，可讓第三透鏡與第四透鏡產生互補作用以減少像差的產生。
所有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的外側面及內側面中，各透鏡皆可滿足一側面近光軸處為凹面，另一側面近光軸處為凸面。有助於達成微型化並增大內側共軛表面之光學有效區。
當以d線為參考波長量測下，第一透鏡的阿貝數為Vd1，第二透鏡的阿貝數為Vd2，第三透鏡的阿貝數為Vd3，第四透鏡的阿貝數為Vd4，其滿足下列條件：0.65<Vd1/Vd2<1.54；0.65<Vd1/Vd3<1.54；以及0.65<Vd1/Vd4<1.54。藉此，可讓透鏡之材質相互搭配，有助於修正像差。特別是應用於紅外線波段時，色差修正的必要性較低，滿足該條件可降低光學鏡頭之複雜度，藉此有助於修正其它種類之像差並縮減體積，以達成具高成像品質之微型光學鏡頭。較佳地，其可滿足下列條件：0.70<Vd1/Vd2<1.44；0.70<Vd1/Vd3<1.44；以及0.70<Vd1/Vd4<1.44。更佳地，其可滿足下列條件：0.75<Vd1/Vd2<1.35；0.75<Vd1/Vd3<1.35；以及0.75<Vd1/Vd4<1.35。其中阿貝數Vd1、Vd2、Vd3及Vd4以Vd=(Nd-1)/(NF-NC)計算，Nd為於氦d線波長(587.6nm)量測之折射率，NF為於氫F線波長(486.1nm)量測之折射率，NC為於氫C線波長(656.3nm)量測之折射率。
當以d線為參考波長量測下，第一透鏡的阿貝數為Vd1，其滿足下列條件：10.0<Vd1<38.0。藉此，可降低色差，並可利用低阿貝數材質多具有更強之光線彎曲能力，有助於修正像差並滿足微型化之需求。較佳地，其可滿 足下列條件：12.0<Vd1<34.0。更佳地，其可滿足下列條件：14.0<Vd1<30.0。
當以d線為參考波長量測下，光學鏡頭的焦距為fd，第三透鏡的焦距為fd3，第四透鏡的焦距為fd4，其滿足下列條件：0.69<|fd/fd3|+|fd/fd4|。藉此，可讓第三透鏡與第四透鏡之屈折力相互搭配，有助於修正離軸像差及縮減總長度。較佳地，其可滿足下列條件：0.69<|fd/fd3|+|fd/fd4|<5.0，可避免透鏡屈折力過強而產生過多球差且無法壓縮體積。更佳地，其可滿足下列條件：0.69<|fd/fd3|+|fd/fd4|<2.65。
當以d線為參考波長量測下，第一透鏡的折射率為Nd1，其滿足下列條件：1.650Nd1<1.750。藉由配置具高折射率之材質以縮減體積，尤其於紅外線波段，光線彎折較為困難，滿足此條件有助於修正像差。
當以d線為參考波長量測下，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡的阿貝數的總和為ΣVd，其滿足下列條件：40.0<ΣVd<155.0。藉此，可調整透鏡材質分布，以縮減體積並修正像差，特別是應用於紅外線波段時功效更加明顯。較佳地，其可滿足下列條件：45.0<ΣVd<125.0。更佳地，其可滿足下列條件：50.0<ΣVd<100.0。
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：0<CT2/CT4<1.04。藉此，可讓第二透鏡與第四透鏡具有適當的厚度以降低彗差。
第一透鏡外側面的曲率半徑為R1，第一透鏡內側面的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：0.32<R1/R2<1.64。藉此，可讓第一透鏡能具有適當之面形以減少像散的產生。
第一透鏡內側面的曲率半徑為R2，第四透鏡外側面的曲率半徑為R7，其滿足下列條件：0.25<R2/R7<4.8。藉此，可讓第一透鏡與第四透鏡具有適當之面形以修正離軸之像彎曲。
當以d線為參考波長量測下，光學鏡頭的焦距為fd，第三透鏡的焦距為fd3，第四透鏡的焦距為fd4，|fd/fd3|與|fd/fd4|二數值間的最大值為max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)，其滿足下列條件：0.43<max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)<2.7。藉此，可讓第三透鏡與第四透鏡之屈折力能相互搭配，同時避免屈折力過弱或過強，以修正畸變。較佳地，其可滿足下列條件：0.53<max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)<1.8。
當以d線為參考波長量測下，第一透鏡的焦距為fd1，第二透鏡的焦距為fd2，第三透鏡的焦距為fd3，第四透鏡的焦距為fd4，其滿足下列條件：0.38<(|1/fd1|+|1/fd2|)/(|1/fd3|+|1/fd4|)<1.5。藉此，可適當調整光學鏡頭內外側之屈折力分布，以修正球差與畸變。
光學鏡頭的光圈值為Fno，其滿足下列條件：1.0<Fno<2.3。藉此，當光學鏡頭應用於投射裝置，可增強於外側共軛表面上之照度，當光學鏡頭應用於取像裝置或接收裝置，可提升內側共軛表面周邊之照度。
光學鏡頭最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：5度<HFOV<50度。藉此，可避免視角過大而產生過大的畸變等像差。較佳地，其可滿足下列條件：30度<HFOV<50度，藉以避免視角過小至縮減應用範圍。
最靠近外側的透鏡的外側面至最靠近內側的透鏡的內側面於光軸上的距離為TD，其滿足下列條件：1mm<TD<5mm。藉此，可維持光學鏡頭的微型化，使應用範圍更加廣泛。
第一透鏡外側面至光學鏡頭的內側共軛表面於光軸上的距離為TL，光學鏡頭內側共軛表面的光學有效區之最大半徑為IH，其滿足下列條件：1.0<TL/IH<4.0。藉此，可在增大內側共軛表面光學有效區與縮短總長度間取得平衡。
第一透鏡內側面的曲率半徑為R2，當以d線為參考波長量測下，光學鏡頭的焦距為fd，其滿足下列條件：0<R2/fd<2.0。藉此，可藉由調整第一透鏡的面形及光學鏡頭的焦距，以在視角與總長間取得平衡。
第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，其滿足下列條件：0.80<CT1/T12<3.5。藉此，可讓第一透鏡與第二透鏡相互配合以適用於廣視角之設計。
當以d線為參考波長量測下，光學鏡頭的焦距為fd，第三透鏡的焦距為fd3，其滿足下列條件：-2.5<fd/fd3<1.1。藉此，可讓第三透鏡不具有過強之屈折力，能在縮 減總長度時能避免產生過多球差。較佳地，其可滿足下列條件：0<fd/fd3<1.1。透過讓第三透鏡具有正屈折力以調整光路，降低光線於內側共軛表面之入射角或出射角。
光學鏡頭可更包含一光圈，其可設置於第二透鏡的外側，有助於光學鏡頭的微型化，並能降低光線於內側共軛表面之入射角或出射角。光圈至光學鏡頭的內側共軛表面於光軸上的距離為SL，第一透鏡外側面至光學鏡頭的內側共軛表面於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：0.70<SL/TL<1.1。藉此，可在視角與體積間取得平衡。
電子裝置可應用於波長範圍為780nm至1500nm內的紅外線波段，能降低可見光之干擾。另外，紅外線波段的波段帶寬可小於40nm，以增加感測之精準度。
第四透鏡內側面的曲率半徑為R8，當以d線為參考波長量測下，光學鏡頭的焦距為fd，其滿足下列條件：0<R8/fd1.75。藉此，可調整第四透鏡之面形及光學鏡頭的焦距以縮減後焦距。
電子裝置可包含投射裝置，其可包含一光學鏡頭以及至少一光源，其中光源設置於光學鏡頭的內側共軛表面。投射裝置之光學鏡頭可將光源的光線投射至外側共軛表面。較佳地，光源所發出之光線可於紅外線波段(780nm~1500nm)內，其帶寬可小於40nm，投射裝置之光學鏡頭可應用於紅外線波段。投射裝置可包含繞射元件、可調焦組件或鏡組，配置繞射元件可幫助光線均勻投射於投射面上，配置可調焦組件可讓光線聚焦能力更加完善，配置具反射功 能之鏡組可增加空間配置自由度。
電子裝置可包含接收裝置，其可包含一光學鏡頭以及一電子感光元件，其中電子感光元件設置於光學鏡頭的內側共軛表面。較佳地，接收裝置之光學鏡頭可應用於紅外線波段內，電子感光元件可用於偵測紅外線波段之光線。接收裝置亦可包含其它具濾光功能之元件，如保護片(如玻璃、金屬或塑膠等材質)、濾光片等，或是光學鏡頭可包含具有濾光功能之元件，如濾光片、具濾光功能之透鏡等。
電子裝置可包含取像裝置，其可包含一光學鏡頭以及電子感光元件，其中電子感光元件設置於光學鏡頭的內側共軛表面。較佳地，取像裝置之光學鏡頭可應用於紅外線波段內，且電子感光元件可用於偵測紅外線波段之光線。取像裝置亦可包含其它具濾光功能之元件，如保護片(如玻璃、金屬或塑膠等材質)、濾光片等，或是光學鏡頭可包含具有濾光功能之元件，如濾光片、具濾光功能之透鏡等。
電子裝置可包含一感測模組，其可包含前述投射裝置或前述接收裝置，其亦可同時包含前述投射裝置以及接收裝置。投射裝置之光學鏡頭可將光源的光線投射至外側共軛表面。接收裝置之光學鏡頭可用以接收投射裝置之光學鏡頭的外側共軛表面上之資訊，並將其成像於電子感光元件上。
當以d線為參考波長量測下，投射裝置的光學鏡頭的透鏡以及接收裝置的光學鏡頭的透鏡中，可滿足至少六片透鏡的阿貝數小於38。藉此，有助於提升其感測之精準 度及模組的微型化，尤其應用於紅外線波段時，其功效更加明顯。較佳地，可滿足至少七片透鏡的阿貝數小於38。更佳地，可滿足至少八片透鏡的阿貝數小於38。
投射裝置的光學鏡頭以及接收裝置的光學鏡頭中，最靠近外側的透鏡的外側面至最靠近內側的透鏡的內側面於光軸上的距離皆為TD，其皆可滿足下列條件：1mm<TD<5mm。藉此，有助於使感測模組微型化以應用於攜帶型裝置。
投射裝置的光學鏡頭中的透鏡總數可為四片，藉以可在投射品質與微型化間取得適當平衡。接收裝置的光學鏡頭中的透鏡總數可為四片，藉以可在成像品質與微型化間取得適當平衡。
投射裝置的光學鏡頭的透鏡以及接收裝置的光學鏡頭的透鏡中，至少六片透鏡可為塑膠材質。藉此，可降低加工製造之難度。
各光學鏡頭中，最靠近內側的透鏡的外側面及內側面中至少一側面離軸處可包含至少一臨界點。藉此，有助於修正離軸像差及壓縮體積。
前述光源可由雷射陣列所組成，其光線經投射裝置之光學鏡頭後形成結構性光線，並投射至感測物。接收裝置之光學鏡頭可接收由感測物反射的光線，並成像於電子感光元件上，所接收資訊經處理器分析運算後可得知感測物各部位的相對距離，進而可得到感測物表面的立體形狀變化。其中，結構性光線可採用點狀(dot)、斑狀(spot)或線 狀(stripe)等結構，但不限於此。3D感測方式可採用time-of-flight(TOF)、structured light或light coding等技術，但不限於此。
另外，前述投射裝置可搭載一高指向性(低發散性)及高強度的光源，光源可以是雷射、超輻射發光二極體(SLED)、微型LED、共振腔發光二極體(RCLED)、垂直腔表面發射雷射(VCSEL)光源等類似光源，且光源可以是單一光源或多光源設置於光學鏡頭的內側共軛表面上，可真實呈現良好的投射品質。當本發明投射裝置之光源為垂直腔表面發射雷射光源，並設置於光學鏡頭的內側共軛表面時，可藉由配置適當光源，有助於提供投射裝置一高指向性、低發散性及高強度的光源，以提升光學鏡頭的外側共軛表面的照度。
本發明提供的電子裝置中，所述之外側為機構外側，其內側為機構內側。以成像鏡頭為例，其內側方向為像側方向，內側面為像側面，其外側方向為物側方向，外側面為物側面。以投射鏡頭為例，其內側方向為光源方向，即縮小側，內側面為入光面，其外側方向為投射方向，即放大側，外側面為出光面。內側共軛表面為位於機構內側之焦面，以成像鏡頭為例即為成像面，以投射鏡頭為例即為縮小端之共軛表面。IH為光學鏡頭於內側共軛表面的光學有效區之最大半徑，以成像鏡頭為例即為最大像高，以投射鏡頭為例即為光源之最大半徑。
本發明提供的電子裝置，可進一步包含控制單 元(Control Unit)、顯示單元(Display)、儲存單元(Storage Unit)、暫儲存單元(RAM)或其組合。
本發明提供的電子裝置中，光學鏡頭可應用於可見光波段，或可應用於紅外線波段。較佳地，光學鏡頭可同時應用於紅外線波段及可見光波段。
本發明提供的光學鏡頭中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡的材質為塑膠，可以有效降低生產成本。另當透鏡的材質為玻璃，則可以增加光學鏡頭屈折力配置的自由度。此外，光學鏡頭中的外側面及內側面可為非球面(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光學鏡頭的總長度。
本發明提供的光學鏡頭中，若透鏡表面為非球面，則表示該透鏡表面光學有效區整個或其中一部分為非球面。
再者，本發明提供的光學鏡頭中，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該透鏡表面可於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該透鏡表面可於近光軸處為凹面。本發明提供的光學鏡頭中，若透鏡具有正屈折力或負屈折力，或是透鏡之焦距，皆可指透鏡近光軸處的屈折力或是焦距。
另外，本發明提供的光學鏡頭中，依需求可設置至少一光闌，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明提供的光學鏡頭之內側共軛表面，依其 對應的電子感光元件或是光源之不同，可為一平面或有任一曲率之曲面，特別是指凹面朝往外側方向之曲面。另外，本發明的光學鏡頭中最靠近內側共軛表面的透鏡與內側共軛表面之間可選擇性配置一片以上的修正元件(平場元件等)，以達到修正影像的效果(像彎曲等)。所述修正元件的光學性質，比如曲率、厚度、折射率、位置、面形(凸面或凹面、球面或非球面、繞射表面及菲涅爾表面等)可配合裝置需求而做調整。一般而言，較佳的修正元件配置為將具有朝往外側方向之凹面的薄型平凹元件設置於靠近內側共軛表面處。
本發明提供的光學鏡頭中，光圈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外側共軛表面與第一透鏡間，中置光圈則表示光圈設置於第一透鏡與內側共軛表面間。若光圈為前置光圈，可使光學鏡頭的出射瞳(Exit Pupil)與內側共軛表面產生較長的距離，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，或是增加投射效率；若為中置光圈，係有助於擴大光學鏡頭的視場角，使其具有廣角鏡頭的優勢。
本發明提供的光學鏡頭中，臨界點為透鏡表面上，除與光軸的交點外，與一垂直於光軸的切面相切的切點。
上述本發明電子裝置及其光學鏡頭中的各技術特徵皆可組合配置，而達到對應之功效。
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>
第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種電子裝置的示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第1圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含光圈100、第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、濾光元件150以及內側共軛表面160。光學鏡頭包含四片透鏡(110-140)，且第一透鏡110至第四透鏡140間無其他內插的透鏡。
第一透鏡110具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面111近光軸處為凸面，其內側面112近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡120具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面121近光軸處為凹面，其內側面122近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡130具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面131近光軸處為凹面，其內側面132近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡140具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面141近光軸處為凸面，其內側面142近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面141離軸處及內側面142離軸處皆包含至少一臨界點CP41、CP42(請參照第25圖)。
濾光元件150為玻璃材質，其設置於第四透鏡140及內側共軛表面160間，且不影響光學鏡頭的焦距。
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。
第一實施例的光學鏡頭中，光學鏡頭的焦距為f，光學鏡頭的光圈值(f-number)為Fno，光學鏡頭中最大視角的一半為HFOV，其數值如下：f=2.40mm；Fno=1.48；以及HFOV=43.2度。
第一實施例的光學鏡頭中，當以d線(587.6nm)為參考波長量測下，第一透鏡110的折射率為Nd1，其滿足下列條件：Nd1=1.614。
第一實施例的光學鏡頭中，當以d線為參考波長量測下，第一透鏡110的阿貝數為Vd1，第二透鏡120的阿貝數為Vd2，第三透鏡130的阿貝數為Vd3，第四透鏡140的阿貝數為Vd4，第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130以及第四透鏡140的阿貝數的總和為ΣVd(即ΣVd=Vd1+Vd2+Vd3+Vd4)，其滿足下列條件：Vd1=26.0； Vd1/Vd2=1.27；Vd1/Vd3=1.27；Vd1/Vd4=1.27；Vd2=20.4；Vd3=20.4；Vd4=20.4；以及ΣVd=87.2。
第一實施例的光學鏡頭中，第一透鏡110於光軸上的厚度為CT1，第一透鏡110與第二透鏡120於光軸上的間隔距離為T12，其滿足下列條件：CT1/T12=1.15。
第一實施例的光學鏡頭中，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=0.72。
第一實施例的光學鏡頭中，最靠近外側的透鏡的外側面(第一實施例中，即第一透鏡外側面111)至最靠近內側的透鏡的內側面(第一實施例中，即第四透鏡內側面142)於光軸上的距離為TD，其滿足下列條件：TD=2.26mm。
第一實施例的光學鏡頭中，第一透鏡外側面111至光學鏡頭的內側共軛表面160於光軸上的距離為TL，光學鏡頭的內側共軛表面160光學有效區之最大半徑為IH，其滿足下列條件：TL/IH=1.48。
第一實施例的光學鏡頭中，第一透鏡外側面111的曲率半徑為R1，第一透鏡內側面112的曲率半徑為R2，第四透鏡外側面141的曲率半徑為R7，其滿足下列條件：R1/R2=0.42；以及R2/R7=2.24。
第一實施例的光學鏡頭中，第一透鏡內側面112的曲率半徑為R2，且當以d線為參考波長量測下，該光學鏡頭的焦距為fd，其滿足下列條件：R2/fd=1.32。
第一實施例的光學鏡頭中，第四透鏡內側面142的曲率半徑為R8，且當以d線為參考波長量測下，光學鏡頭的焦距為fd，其滿足下列條件：R8/fd=0.41。
第一實施例的光學鏡頭中，當以d線為參考波長量測下，光學鏡頭的焦距為fd，第三透鏡130的焦距為fd3，第四透鏡140的焦距為fd4，|fd/fd3|與|fd/fd4|二數值間的最大值為max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)，其滿足下列條件：fd/fd3=0.70；|fd/fd3|+|fd/fd4|=0.98；以及max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)=0.70。
第一實施例的光學鏡頭中，當以d線為參考波長量測下，第一透鏡110的焦距為fd1，第二透鏡120的焦距為fd2，第三透鏡130的焦距為fd3，第四透鏡140的焦距為fd4，其滿足下列條件：(|1/fd1|+|1/fd2|)/(|1/fd3|+|1/fd4|)=0.75。
第一實施例的光學鏡頭中，光圈100至光學鏡頭的內側共軛表面160於光軸上的距離為SL，第一透鏡外側面111至光學鏡頭的內側共軛表面160於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：SL/TL=0.92。
再配合參照下列表1A、表1B以及表2。
表1A為第1圖第一實施例詳細的結構數據，表1B為第1圖第一實施例當以d線為參考波長量測下，折射率及焦距的數據，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，且表面0-12依序表示由外側至內側的表面。表2為第一實施例中的非球面數據，其中，k表非球面曲線方程式中的錐面係數，A4-A16則表示各表面第4-16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1A、表1B及表2的定義相同，在此不加贅述。
<第二實施例>
第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種電子裝置的示意圖，第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第3圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內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以及內側共軛表面260。光學鏡頭包含四片透鏡(210-240)，且第一透鏡210至第四透鏡240間無其他內插的透鏡。
第一透鏡210具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面211近光軸處為凸面，其內側面212近光軸處為凹 面，並皆為非球面。
第二透鏡220具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面221近光軸處為凹面，其內側面222近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡230具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面231近光軸處為凹面，其內側面232近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡240具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面241近光軸處為凸面，其內側面242近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面241離軸處及內側面242離軸處皆包含至少一臨界點。
再配合參照下列表3A、表3B以及表4。
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，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表3A、表3B及表4可推算出下列數據：
<第三實施例>
第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種電子裝置的示意圖，第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第5圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含第一透鏡310、光圈300、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340以及內側共軛表面360。光學鏡頭包含四片透鏡(310-340)，且第一透鏡310至第四透鏡340間無其他內插的透鏡。
第一透鏡310具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面311近光軸處為凸面，其內側面312近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡320具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面321近光軸處為凹面，其內側面322近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡330具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面331近光軸處為凹面，其內側面332近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡340具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面341近光軸處為凸面，其內側面342近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面341離軸處及內側面342離軸處皆包含至少一臨界點。
再配合參照下列表5A、表5B以及表6。
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，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表5A、表5B及表6可推算出下列數據：
<第四實施例>
第7圖繪示依照本發明第四實施例的一種電子裝置的示意圖，第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第7圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含第一透鏡410、光圈400、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440以及內側共軛表面460。光學鏡頭包含四片透鏡(410-440)，且第一透鏡410至第四透鏡440間無其他內插的透鏡。
第一透鏡410具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面411近光軸處為凸面，其內側面412近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡420具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面421近光軸處為凹面，其內側面422近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡430具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面431近光軸處為凹面，其內側面432近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡440具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面441近光軸處為凸面，其內側面442近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面441離軸處及內側面442離軸處皆包含至少一臨界點。
再配合參照下列表7A、表7B以及表8。
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，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表7A、表7B及表8可推算出下列數據：
<第五實施例>
第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種電子裝置的示意圖，第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第9圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含第一透鏡510、光圈500、第二透鏡520、第三透鏡530、第四透 鏡540、濾光元件550以及內側共軛表面560。光學鏡頭包含四片透鏡(510-540)，且第一透鏡510至第四透鏡540間無其他內插的透鏡。
第一透鏡510具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面511近光軸處為凸面，其內側面512近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡520具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面521近光軸處為凹面，其內側面522近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡530具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面531近光軸處為凹面，其內側面532近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡540具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面541近光軸處為凸面，其內側面542近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面541離軸處及內側面542離軸處皆包含至少一臨界點。
濾光元件550為玻璃材質，其設置於第四透鏡540及內側共軛表面560間，且不影響光學鏡頭的焦距。
再配合參照下列表9A、表9B以及表10。
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，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表9A、表9B及表10可推算出下列數據：
<第六實施例>
第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種電子裝置的示意圖，第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第11圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內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、濾光元件650以及內側共軛表面660。光學鏡頭包含四片透鏡(610-640)，且第一透鏡610至第四透鏡640 間無其他內插的透鏡。
第一透鏡610具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面611近光軸處為凸面，其內側面612近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡620具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面621近光軸處為凹面，其內側面622近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡630具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面631近光軸處為凹面，其內側面632近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡640具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面641近光軸處為凸面，其內側面642近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡內側面642離軸處包含至少一臨界點。
濾光元件650為玻璃材質，其設置於第四透鏡640及內側共軛表面660間，且不影響光學鏡頭的焦距。
再配合參照下列表11A、表11B以及表12。
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，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表11A、表11B及表12可推算出下列數據：
<第七實施例>
第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種電子裝置的示意圖，第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第13圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含第一透鏡710、光圈700、第二透鏡720、第三透鏡730、第四透鏡740、濾光元件750以及內側共軛表面760。光學鏡頭包含四片透鏡(710-740)，且第一透鏡710至第四透鏡740間無其他內插的透鏡。
第一透鏡710具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面711近光軸處為凸面，其內側面712近光軸處為凹 面，並皆為非球面。
第二透鏡720具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面721近光軸處為凹面，其內側面722近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡730具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面731近光軸處為凹面，其內側面732近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡740具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面741近光軸處為凸面，其內側面742近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡內側面742離軸處包含至少一臨界點。
濾光元件750為玻璃材質，其設置於第四透鏡740及內側共軛表面760間，且不影響光學鏡頭的焦距。
再配合參照下列表13A、表13B以及表14。
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，下表參數的定義皆與第一實施例相 同，在此不加以贅述。
配合表13A、表13B及表14可推算出下列數據：
<第八實施例>
第15圖繪示依照本發明第八實施例的一種電子裝置的示意圖，第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第15圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含第一透鏡810、光圈800、第二透鏡820、第三透鏡830、第四透鏡840、濾光元件850以及內側共軛表面860。光學鏡頭包含四片透鏡(810-840)，且第一透鏡810至第四透鏡840間無其他內插的透鏡。
第一透鏡810具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面811近光軸處為凸面，其內側面812近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡820具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面821近光軸處為凹面，其內側面822近光軸處為凸 面，並皆為非球面。
第三透鏡830具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面831近光軸處為凹面，其內側面832近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡840具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面841近光軸處為凸面，其內側面842近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡內側面842離軸處包含至少一臨界點。
濾光元件850為玻璃材質，其設置於第四透鏡840及內側共軛表面860間，且不影響光學鏡頭的焦距。
再配合參照下列表15A、表15B以及表16。
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，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表15A、表15B及表16可推算出下列數據：
<第九實施例>
第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種電子裝置的示意圖，第18圖由左至右依序為第九實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第17圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含光圈900、第一透鏡910、第二透鏡920、第三透鏡930、第四透鏡940、濾光元件950以及內側共軛表面960。光學鏡頭包含四片透鏡(910-940)，且第一透鏡910至第四透鏡940間無其他內插的透鏡。
第一透鏡910具有正屈折力，且為玻璃材質，其外側面911近光軸處為凸面，其內側面912近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡920具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面921近光軸處為凸面，其內側面922近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡930具有正屈折力，且為塑膠材質， 其外側面931近光軸處為凹面，其內側面932近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡940具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面941近光軸處為凸面，其內側面942近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面941離軸處及內側面942離軸處皆包含至少一臨界點。
濾光元件950為玻璃材質，其設置於第四透鏡940及內側共軛表面960間，且不影響光學鏡頭的焦距。
再配合參照下列表17A、表17B以及表18。
第九實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表17A、表17B及表18可堆算出下列數據：
<第十實施例>
第19圖繪示依照本發明第十實施例的一種電子裝置的示意圖，第20圖由左至右依序為第十實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第19圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含光圈1000、第一透鏡1010、第二透鏡1020、第三透鏡1030、第四透鏡1040、濾光元件1050以及內側共軛表面1060。光學鏡頭包含四片透鏡(1010-1040)，且第一透鏡1010至第四透鏡1040間無其他內插的透鏡。
第一透鏡1010具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1011近光軸處為凸面，其內側面1012近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡1020具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1021近光軸處為凹面，其內側面1022近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡1030具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1031近光軸處為凹面，其內側面1032近光軸處為 凸面，並皆為非球面。
第四透鏡1040具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面1041近光軸處為凸面，其內側面1042近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面1041離軸處及內側面1042離軸處皆包含至少一臨界點。
濾光元件1050為玻璃材質，其設置於第四透鏡1040及內側共軛表面1060間，且不影響光學鏡頭的焦距。
再配合參照下列表19以及表20。
第十實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表19及表20可推算出下列數據：
<第十一實施例>
第21圖繪示依照本發明第十一實施例的一種電子裝置的示意圖，第22圖由左至右依序為第十一實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第21圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包 含光圈1100、第一透鏡1110、第二透鏡1120、第三透鏡1130、第四透鏡1140、濾光元件1150以及內側共軛表面1160。光學鏡頭包含四片透鏡(1110-1140)，且第一透鏡1110至第四透鏡1140間無其他內插的透鏡。
第一透鏡1110具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1111近光軸處為凸面，其內側面1112近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡1120具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1121近光軸處為凹面，其內側面1122近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡1130具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1131近光軸處為凹面，其內側面1132近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡1140具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面1141近光軸處為凸面，其內側面1142近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第四透鏡外側面1141離軸處及內側面1142離軸處皆包含至少一臨界點。
濾光元件1150為玻璃材質，其設置於第四透鏡1140及內側共軛表面1160間，且不影響光學鏡頭的焦距。
再配合參照下列表21A、表21B以及表22。
第十一實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表21A、表21B及表22可推算出下列數據：
<第十二實施例>
第23圖繪示依照本發明第十二實施例的一種電子裝置的示意圖，第24圖由左至右依序為第十二實施例的球差、像散及畸變曲線圖。由第23圖可知，電子裝置包含光學鏡頭(未另標號)，其中光學鏡頭由外側至內側依序包含第一透鏡1210、光圈1200、第二透鏡1220、第三透鏡 1230、第四透鏡1240以及內側共軛表面1260。光學鏡頭包含四片透鏡(1210-1240)，且第一透鏡1210至第四透鏡1240間無其他內插的透鏡。
第一透鏡1210具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面1211近光軸處為凸面，其內側面1212近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡1220具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1221近光軸處為凹面，其內側面1222近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡1230具有負屈折力，且為塑膠材質，其外側面1231近光軸處為凹面，其內側面1232近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡1240具有正屈折力，且為塑膠材質，其外側面1241近光軸處為凸面，其內側面1242近光軸處為凸面，並皆為非球面。另外，第四透鏡內側面1242離軸處包含至少一臨界點。
再配合參照下列表23A、表23B以及表24。
第十二實施例中，非球面的曲線方程式表示如 第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表23A、表23B及表24可推算出下列數據：
<第十三實施例>
第26A圖繪示依照本發明第十三實施例的一種電子裝置10的感測模組1300的示意圖，第26B圖繪示依照第十三實施例的電子裝置10一側的外觀示意圖，第26C圖繪示依照第十三實施例的電子裝置10另一側的外觀示意圖。由第26A圖、第26B圖及第26C圖可知，第十三實施例中，電子裝置10為一平板電腦，電子裝置10包含感測模組1300、取像裝置11以及顯示裝置12。
感測模組1300包含投射裝置1310、接收裝置1320以及處理器1330，投射裝置1310與接收裝置1320皆與處理器1330連接。投射裝置1310包含前述第十二實施例中的光學鏡頭(未另標號)及至少一光源1311，其中光學鏡頭由外側至內側(即投射裝置1310的放大側至縮小側)依序 包含第一透鏡1210、光圈1200、第二透鏡1220、第三透鏡1230、第四透鏡1240以及內側共軛表面1260，光源1311可由雷射陣列所組成，並可為垂直腔表面發射雷射光源，其設置於光學鏡頭的內側共軛表面1260。接收裝置1320包含前述第十一實施例中的光學鏡頭(未另標號)及電子感光元件1321，其中光學鏡頭由外側至內側(即接收裝置1320的物側至像側)依序包含光圈1100、第一透鏡1110、第二透鏡1120、第三透鏡1130、第四透鏡1140、濾光元件1150以及內側共軛表面1160，電子感光元件1321設置於光學鏡頭的內側共軛表面1160。
投射裝置1310之光源1311的光線通過其中的光學鏡頭後形成結構性光線(structured light)，並投射至感測物13a。接收裝置1320將由感測物13a反射之光線接收，並成像於電子感光元件1321上，而其所接收之資訊經處理器1330分析運算後可得知感測物13a各部份之相對距離，進而可得知感測物13a立體表面形狀變化。
在第十三實施例中，投射裝置1310與接收裝置1320(包含光學鏡頭、光源1311及電子感光元件1321等)皆可應用於紅外線波段(780nm~1500nm)，以減少可見光之干擾，提升感測之準確率。在第十三實施例中，投射裝置1310與接收裝置1320更皆可應用於窄波段之紅外線(930nm~950nm)，以進一步減少雜訊之干擾。
取像裝置11包含前述第十實施例中的光學鏡頭(未另標號)及電子感光元件1070設置於光學鏡頭的內側 共軛表面1060，其中取像裝置可應用於可見光(400nm~700nm)。
感測物13a可包含周遭環境，感測模組1300可搭配取像裝置11及顯示裝置12以應用於擴增實境(Augmented Reality)等功能，讓使用者可與周遭環境互動，但不以此為限。
另外，第十三實施例中，以投射裝置1310包含第十二實施例之光學鏡頭與接收裝置1320包含第十一實施例之光學鏡頭為例，但本發明不以此為限。投射裝置1310與接收裝置1320可包含其它光學鏡頭，舉例來說，投射裝置1310可包含前述第三實施例之光學鏡頭，接收裝置1320可包含前述第二實施例之光學鏡頭，在此不另贅述。
<第十四實施例>
第27A圖繪示依照第十四實施例的一種電子裝置20使用狀態的外觀示意圖，第27B圖繪示依照第十四實施例的電子裝置20的感測模組1400的示意圖。第十四實施例中，電子裝置20為一智慧型手機，電子裝置20包含感測模組1400、取像裝置21及顯示裝置22。
感測模組1400包含投射裝置1410、接收裝置1420及處理器1430，投射裝置1410與接收裝置1420皆與處理器1430連接。第十四實施例中，投射裝置1410包含光學鏡頭1411及光源1412，接收裝置1420包含光學鏡頭1421及電子感光元件1422，其中投射裝置1410、接收裝置1420及處理器1430的連接關係與功能皆可與第十三實施 例的投射裝置1310、接收裝置1320及處理器1330相同，在此不另贅述。
感測模組1400可應用於臉部辨視等功能，由第27B圖可知，光源1412為雷射陣列1412a所組成，其光線經投射裝置1410之光學鏡頭1411後形成結構性光線(structured light)，並投射至一感測物14a，其中感測物14a並未顯示投影的陣列影像，感測物14b則顯示投影的陣列影像。接收裝置1420之光學鏡頭1421可接收由感測物14b反射的光線，並成像於電子感光元件1422上(即擷取影像1422a)，所接收資訊經處理器1430分析運算後可得知感測物14b各部位的相對距離，進而可得到感測物14b表面的立體形狀變化。藉此，以加強電子裝置20使用上之安全性，但不以此為限。取像裝置21則可用於攝影，並能與感測模組1400相互搭配，其中接收裝置1420及取像裝置21所獲取之資訊經處理後皆可顯示於顯示裝置22上。
<第十五實施例>
第28圖繪示依照第十五實施例的一種電子裝置30的示意圖。第十五實施例中，電子裝置30包含感測模組(未另標號)、取像裝置31以及顯示裝置32。
感測模組包含投射裝置1510、接收裝置1520以及處理器1530，投射裝置1510與接收裝置1520皆與處理器1530連接。第十五實施例中，投射裝置1510、接收裝置1520以及處理器1530的連接關係與功能皆可與第十三實施例的投射裝置1310、接收裝置1320及處理器1330相同， 在此不另贅述。
第十五實施例中，感測模組可用於補捉感測物33之動態變化，以實行人機互動，但不以此為限。取像裝置31則可用於攝影，並能與感測模組相互搭配，其中接收裝置1520及取像裝置31所獲取之資訊經處理後皆可顯示於顯示裝置32上。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (32)

  1. 一種電子裝置，包含至少一光學鏡頭，該光學鏡頭包含四片透鏡，該四片透鏡由外側至內側依序為：一第一透鏡，其外側面近光軸處為凸面；一第二透鏡，其內側面近光軸處為凸面；一第三透鏡；以及一第四透鏡，其內側面近光軸處為凹面，其中該第四透鏡外側面及內側面中至少一側面離軸處包含至少一臨界點；其中，當以d線為參考波長量測下，該第一透鏡的阿貝數為Vd1，該第二透鏡的阿貝數為Vd2，該第三透鏡的阿貝數為Vd3，該第四透鏡的阿貝數為Vd4，該光學鏡頭的焦距為fd，該第三透鏡的焦距為fd3，該第四透鏡的焦距為fd4，其滿足下列條件：0.65<Vd1/Vd2<1.54；0.65<Vd1/Vd3<1.54；0.65<Vd1/Vd4<1.54；10.0<Vd1<38.0；以及0.69<|fd/fd3|+|fd/fd4|。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該第一透鏡的阿貝數為Vd1，其滿足下列條件：12.0<Vd1<34.0。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡的阿貝數的總和為ΣVd，其滿足下列條件：40.0<ΣVd<155.0。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡的阿貝數的總和為ΣVd，其滿足下列條件：45.0<ΣVd<125.0。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，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：0<CT2/CT4<1.04。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第一透鏡外側面的曲率半徑為R1，該第一透鏡內側面的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：0.32<R1/R2<1.64。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第一透鏡內側面的曲率半徑為R2，該第四透鏡外側面的曲率半徑為R7，其滿足下列條件：0.25<R2/R7<4.8。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該光學鏡頭的焦距為fd，該第三透鏡的焦距為fd3，該第四透鏡的焦距為fd4，|fd/fd3|與|fd/fd4|二數值間的最大值為max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)，其滿足下列條件：0.43<max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)<2.7。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該第一透鏡的焦距為fd1，該第二透鏡的焦距為fd2，該第三透鏡的焦距為fd3，該第四透鏡的焦距為fd4，其滿足下列條件：0.38<(|1/fd1|+|1/fd2|)/(|1/fd3|+|1/fd4|)<1.5。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該光學鏡頭的光圈值為Fno，該光學鏡頭最大視角的一半為HFOV，最靠近外側的一該透鏡的外側面至最靠近內側的一該透鏡的內側面於光軸上的距離為TD，該第一透鏡外側面至該光學鏡頭的一內側共軛表面於光軸上的距離為TL，該光學鏡頭內側共軛表面的光學有效區之最大半徑為IH，其滿足下列條件：1.0<Fno<2.3；5度<HFOV<50度；1mm<TD<5mm；以及1.0<TL/IH<4.0。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第一透鏡具有正屈折力，該第二透鏡具有正屈折力。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該第三透鏡以及該第四透鏡中至少一透鏡具有正屈折力且另一透鏡具有負屈折力，該第四透鏡內側面離軸處包含至少一臨界點。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第一透鏡內側面近光軸處為凹面；其中，該第一透鏡內側面的曲率半徑為R2，當以d線為參考波長量測下，該光學鏡頭的焦距為fd，其滿足下列條件：0<R2/fd<2.0。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第二透鏡外側面近光軸處為凹面；其中，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，其滿足下列條件：0.80<CT1/T12<3.5。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第三透鏡具有正屈折力，其內側面近光軸處為凸面；其中，當以d線為參考波長量測下，該光學鏡頭的焦距為fd，該第三透鏡的焦距為fd3，其滿足下列條件：0<fd/fd3<1.1。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第三透鏡外側面近光軸處為凹面。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第四透鏡外側面近光軸處為凸面且其離軸處包含至少一臨界點。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中所有該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡的外側面及內側面中，各透鏡皆滿足一側面近光軸處為凹面，另一側面近光軸處為凸面。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該光學鏡頭更包含一光圈，其設置於該第二透鏡的外側；其中，該光圈至該光學鏡頭的一內側共軛表面於光軸上的距離為SL，該第一透鏡外側面至該光學鏡頭的該內側共軛表面於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：0.70<SL/TL<1.1。
  20. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該電子裝置可應用於波長範圍為780nm至1500nm內的一紅外線波段。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包含：一投射裝置，其包含該光學鏡頭以及至少一光源，其中該光源設置於該光學鏡頭的一內側共軛表面。
  22. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包含：一接收裝置，其包含該光學鏡頭以及一電子感光元件，其中該電子感光元件設置於該光學鏡頭的一內側共軛表面。
  23. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該電子裝置中該光學鏡頭的數量為至少二，且該電子裝置更包含：一感測模組，其包含：一投射裝置，其包含一該光學鏡頭以及至少一光源，其中該光源設置於該光學鏡頭的一內側共軛表面；以及一接收裝置，其包含另一該光學鏡頭以及一電子感光元件，其中該電子感光元件設置於該光學鏡頭的一內側共軛表面；其中該投射裝置之該光源投射至一感測物，經反射後由該接收裝置接收，並將成像於該電子感光元件上。
  24. 一種電子裝置，包含至少一光學鏡頭，該光學鏡頭包含四片透鏡，該四片透鏡由外側至內側依序為：一第一透鏡；一第二透鏡，其外側面近光軸處為凹面，其內側面近光軸處為凸面；一第三透鏡，其外側面近光軸處為凹面；以及一第四透鏡，其外側面近光軸處為凸面，其內側面近光軸處為凹面，其中該第四透鏡外側面離軸處包含至少一臨界點；其中，該第三透鏡以及該第四透鏡中至少一透鏡具有正屈折力且另一透鏡具有負屈折力；其中，當以d線為參考波長量測下，該第一透鏡的阿貝數為Vd1，該第二透鏡的阿貝數為Vd2，該第三透鏡的阿貝數為Vd3，該第四透鏡的阿貝數為Vd4，該光學鏡頭的焦距為fd，該第三透鏡的焦距為fd3，該第四透鏡的焦距為fd4，其滿足下列條件：0.65<Vd1/Vd2<1.54；0.65<Vd1/Vd3<1.54；0.65<Vd1/Vd4<1.54；以及0.69<|fd/fd3|+|fd/fd4|<2.65。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡的阿貝數的總和為ΣVd，其滿足下列條件：40.0<ΣVd<155.0。
  26. 如申請專利範圍第24項所述的電子裝置，其中該第四透鏡內側面的曲率半徑為R8，當以d線為參考波長量測下，該光學鏡頭的焦距為fd，其滿足下列條件：0<R8/fd
    Figure TWI634360B_C0001
    1.75。
  27. 如申請專利範圍第24項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該光學鏡頭的焦距為fd，該第三透鏡的焦距為fd3，該第四透鏡的焦距為fd4，|fd/fd3|與|fd/fd4|二數值間的最大值為max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)，其滿足下列條件：0.53<max(|fd/fd3|,|fd/fd4|)<1.8。
  28. 一種電子裝置，包含一感測模組，該感測模組包含：一投射裝置，其包含一光學鏡頭以及至少一光源，其中該光學鏡頭包含四片至六片透鏡，該光源設置於該光學鏡頭的一內側共軛表面；以及一接收裝置，其包含一光學鏡頭以及一電子感光元件，其中該光學鏡頭包含四片至六片透鏡，該電子感光元件設置於該光學鏡頭的一內側共軛表面；其中該投射裝置之該光源投射至一感測物，經反射後由該接收裝置接收，並將成像於該電子感光元件上；其中，當以d線為參考波長量測下，該投射裝置的該光學鏡頭的該些透鏡以及該接收裝置的該光學鏡頭的該些透鏡中，至少六片透鏡的阿貝數小於38；其中，該投射裝置的該光學鏡頭以及該接收裝置的該光學鏡頭中，最靠近外側的一該透鏡的外側面至最靠近內側的一該透鏡的內側面於光軸上的距離皆為TD，其皆滿足下列條件：1mm<TD<5mm。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的電子裝置，其中該電子裝置可應用於波長範圍為780nm至1500nm內的一紅外線波段。
  30. 如申請專利範圍第28項所述的電子裝置，其中當以d線為參考波長量測下，該投射裝置的該光學鏡頭的該些透鏡以及該接收裝置的該光學鏡頭的該些透鏡中，至少七片透鏡的阿貝數小於38。
  31. 如申請專利範圍第28項所述的電子裝置，其中該投射裝置的該光學鏡頭包含四片透鏡，該接收裝置的該光學鏡頭包含四片透鏡。
  32. 如申請專利範圍第28項所述的電子裝置，其中該投射裝置的該光學鏡頭的該些透鏡以及該接收裝置的該光學鏡頭的該些透鏡中，至少六片透鏡為塑膠材質，且至少一該光學鏡頭中，最靠近內側的透鏡的外側面及內側面中至少一側面離軸處包含至少一臨界點。
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