TWM519249U - 光學取像裝置 - Google Patents

Description

光學取像裝置

本新型涉及一種光學鏡頭之結構，尤指一種小型化、具良好影像品質且能用於可攜式裝置上的光學取像裝置。

按，隨著科技的日新月異，讓個人隨身電子裝置的發展日漸盛行，並且朝向輕薄化與高性能的方向發展，而設置於現有個人隨身電子裝置中的各種內部元件，為了配合前述的發展方向也不斷地進行輕薄化與高性能化，使得現有光學鏡頭亦朝向高畫素與輕薄化發展。

然而，現有具高畫素的光學鏡頭，主要係由至少5個透鏡構成其結構形態，所以對於要滿足裝置輕薄化的需求有一定的難度，但是若欲透過減少透鏡數量的方式來達到輕薄化的要求時，則會影響光學鏡頭的成像品質及畫素，因此，如何在輕薄化及成像品質之間進行取捨，為目前光學鏡頭所需考量及改進之處。

因此，本新型有鑑於現有光學鏡頭於使用時，不容易同時兼具輕薄化及高畫質的特性，特經過不斷的試驗與研究，終於發展出一種能改進現有缺失之本新型，本新型的光學取像裝置，其係透過對於相鄰透鏡間的曲折力進行適當的配置，能有效的降低相鄰透鏡間產生的像差，不僅能提升解像能力並能提供一輕薄化的結構，藉以提供一小型化、具良好影像品質且能用於可攜式裝置上的光學取像裝置之目的者。

為達到上述目的，本新型提供一種光學取像裝置，其係設於一物體及一成像面之間，且設有一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡以及一第四透鏡，各透鏡具有一屈折力且間隔排列地設於該物體及該成像面之間並位於一光軸上，其中： 該第一透鏡位於靠近該物體的一側且設有一物側表面及一像側表面，該第一透鏡的物側表面朝向該物體且為一凸面，而該第一透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第一透鏡的屈折力為一正值； 該第二透鏡位於該第一透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第二透鏡的物側表面朝向該第一透鏡的像側表面且為一凸面，該第二透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凹面，使該第二透鏡的屈折力為一負值； 該第三透鏡位於該第二透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第三透鏡的物側表面朝向該第二透鏡的像側表面且為一凹面，而該第三透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第三透鏡的屈折力為一正值； 該第四透鏡位於該第三透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第四透鏡的物側表面朝向該第三透鏡的像側表面且為一凸面，而該第四透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凹面，使該第四透鏡的屈折力為一負值，該第四透鏡於該物側表面及該像側表面分別設有至少一反曲點；以及 該光學取像裝置具有一焦距為f，該第一透鏡及該第二透鏡間具有一焦距f12，該第三透鏡及該第四透鏡間具有一焦距f34，該第二透鏡的物側表面之曲率半徑為R1，該第二透鏡的像側表面之曲率半徑為R2，其中0.75＜f/f12＜1.2、0.12＜|f/f34|＜0.5以及15＜R1/R2＜45。

進一步，該第一透鏡具有一折射率N1及一色散係數V1，而該第二透鏡具有一折射率N2及一色散係數V2，其中0.03＜|N1-N2|＜0.2且26＜V1-V2＜40。

再進一步，該第三透鏡之像側表面的曲率半徑為R3，且該第四透鏡之物側表面的曲率半徑為R4，其中-4.2＜R3/R4＜0。

較佳的是，該第二透鏡與該第三透鏡之間具有一空氣間隔T1，該第三透鏡與該第四透鏡之間具有一空氣間隔T2，而該第一透鏡之物側表面至該第四透鏡的像側表面於該光軸上的距離為T3，其中0.18＜(T1+T2)/T3＜0.47。

藉由上述的技術特徵，本新型光學取像裝置，主要係透過對於4個透鏡的結構及空間關係的設置方式，可讓本新型的光學取像裝置於使用時，能透過上述的各種條件，平均分配該光學取像裝置的屈折力，並能減少像差並達到輕薄化的效果，且能修正該光學取像裝置的色差，相較於現有具高畫素的光學鏡頭需要設置至少5個透鏡，而無法達到輕薄化的情形，本新型不僅能減少透鏡的數量(4個)，且能在減少透鏡數量的情況下，仍可提供所需的成像品質，藉以能在輕薄化及成像品質之間取得平衡，進而提供一小型化、具良好影像品質且能用於可攜式裝置上的光學取像裝置。

為能詳細瞭解本新型的技術特徵及實用功效並可依照說明書的內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：

請配合參看如圖1所示之本新型的光學取像裝置，該光學取像裝置10係設於一物體30(物側)及一成像面40(像側)之間，且設有一第一透鏡11、一第二透鏡12、一第三透鏡13以及一第四透鏡14，其中各透鏡11、12、13、14皆具有一屈折力，該屈折力是指透鏡介質的折射率與其焦距之比，且各透鏡11、12、13、14係間隔排列地設於該物體30及該成像面40之間，亦即位於該物側及該像側之間，並且各透鏡11、12、13、14位於一直線的光軸20上，其中：

該第一透鏡11位於靠近該物體30的一側且設有一物側表面111及一像側表面112，該第一透鏡11的物側表面111朝向該物體30且為一凸面，而該第一透鏡11的像側表面112朝向該成像面40且為一凸面，使該第一透鏡11的屈折力為一正值，進一步，該第一透鏡11的物側表面111及像側表面112分別為一非球形表面，該第一透鏡11為一塑膠材質所製成的透鏡，進一步，於該第一透鏡11的物側表面111處的光軸20上設有一光圈50。

該第二透鏡12係位於該第一透鏡11及該成像面40之間且設有一物側表面121及一像側表面122，其中該第二透鏡12的物側表面121朝向該第一透鏡11的像側表面112且為一凸面，該第二透鏡12的像側表面122朝向該成像面40且為一凹面，使該第二透鏡12的屈折力為一負值，較佳的是，該第二透鏡12的物側表面121及像側表面122分別為一非球形表面，該第二透鏡12為一塑膠材質所製成的透鏡。

該第三透鏡13係位於該第二透鏡12及該成像面40之間且設有一物側表面131及一像側表面132，其中該第三透鏡13的物側表面131朝向該第二透鏡12的像側表面122且為一凹面，而該第三透鏡13的像側表面132朝向該成像面40且為一凸面，使該第三透鏡13的屈折力為一正值，進一步，該第三透鏡13的物側表面131及像側表面132分別為一非球形表面，該第三透鏡13為一塑膠材質所製成的透鏡。

該第四透鏡14係位於該第三透鏡13及該成像面40之間且設有一物側表面141及一像側表面142，其中該第四透鏡14的物側表面141朝向該第三透鏡13的像側表面132且為一凸面，較佳的是，該第四透鏡14的物側表面141具有至少一反曲點，而該第四透鏡14的像側表面142朝向該成像面40且為一凹面，使該第四透鏡14的屈折力為一負值，較佳的是，該第四透鏡14的像側表面142具有至少一反曲點，進一步，該第四透鏡14的物側表面141及像側表面142分別為一非球形表面，該第四透鏡14為一塑膠材質所製成的透鏡，進一步，該成像面40在朝向該第四透鏡14的一側面設有一保護片41，該保護片41可為一玻璃。

進一步，該光學取像裝置10的焦距為f，該第一透鏡11及該第二透鏡12間具有一焦距f12，且該第三透鏡13及該第四透鏡14間具有一焦距f34，其中該光學取像裝置10與該第一透鏡11及該第二透鏡12間的焦距比值(f/f12)大於07.5且小於1.2(0.75＜f/f12＜1.2)，其較佳的焦距比值為0.9517，而該光學取像裝置10與該第三透鏡13及該第四透鏡14間的焦距比值的絕對值大於0.12且小於0.5(0.12＜|f/f34|＜0.5)，期較佳的焦距比值之絕對值為0.2085，進一步，該第二透鏡12的物側表面121之曲率半徑為R1，且該第二透鏡12的像側表面122之曲率半徑為R2，其中該第二透鏡12兩側表面121、122之曲率半徑的比值大於15且小於45(15＜R1/R2＜45)，其較佳的曲率半徑之比值為33.2，其中當滿足上述的條件時(0.75＜f/f12＜1.2、0.12＜|f/f34|＜0.5以及15＜R1/R2＜45)，該光學取像裝置10的屈折力能被平均分配，可減少像差並達到輕薄化的效果。

較佳的是，該第一透鏡11的折射率為N1且色散係數為V1，而該第二透鏡12的折射率為N2且色散係數為V2，其中該兩透鏡11、12的折射率差值的絕對值大於0.03且小於0.2(0.03＜|N1-N2|＜0.2)，其較佳的折射率差值之絕對值為0.1014，且兩透鏡11、12的色散係數的差值大於26且小於40(26＜V1-V2＜40)，其較佳的色散係數之差值為33.48，其中當滿足上述的條件(0.03＜|N1-N2|＜0.2及0.03＜|N1-N2|＜0.2)時，則能修正該光學取像裝置10的色差。

另外，該第三透鏡13像側表面132的曲率半徑為R3，且該第四透鏡12物側表面141的曲率半徑為R4，其中該兩曲率半徑的比值大於-4.2且小於0(-4.2＜R3/R4＜0)，其較佳的曲率半徑之比值為-1.8463，其中當滿足上述的條件(-4.2＜R3/R4＜0)時，該光學取像裝置10的屈折力能被平均分配，能減少像差並達到輕薄化的效果。

進一步，該第二透鏡12與該第三透鏡13之間的空氣間隔為T1，該第三透鏡13與該第四透鏡14之間的空氣間隔為T2，而該第一透鏡11物側表面111至該第四透鏡14的像側表面142於該光軸20上的距離為T3，其中兩空氣間隔的總合與該距離的比值大於0.18且小於0.47(0.18＜(T1+T2)/T3＜0.47)，其較佳的為比值0.317，其中當滿足上述的條件(0.18＜(T1+T2)/T3＜0.47)時，該光學取像裝置10的屈折力能被平均分配，能減少像差並達到輕薄化的效果。

藉由上述的技術特徵，本新型光學取像裝置10於使用時，請配合參看，透過上述的數值關係可分別得到如圖3、4及5所示的球差、像散及歪曲關係圖，其中圖3的球差係表示當以不同高度入射的光線在光軸20上匯聚在不同的點，因此會產生球面像差，其中圖3的數條線分別用以代表數個光線波長，而圖4的像散關係圖係表示不同像高的光線在像平面上的成像，不會在同一平面而是一曲面，因此會產生像面彎曲的現象，且圖4中的虛線表示子午光線，而實線表示弧矢光線，而圖5的歪曲關係圖係表示不同像高的成像會有不同的變形量，當變形量越大，則成像變形會越嚴重。

由此可知，透過對於四個透鏡11、12、13、14的結構及空間關係的設置方式，可讓本新型的光學取像裝置10於使用時，不僅可透過0.75＜f/f12＜1.2、0.12＜|f/f34|＜0.5以及15＜R1/R2＜45之關係，平均分配該光學取像裝置10的屈折力，能減少像差並達到輕薄化的效果，並且能透過0.03＜|N1-N2|＜0.2及0.03＜|N1-N2|＜0.2之關係，修正該光學取像裝置10的色差，進一步，亦可透過-4.2＜R3/R4＜0或0.18＜(T1+T2)/T3＜0.47的關係，達到讓該光學取像裝置10的屈折力平均分配的效果，能減少像差及輕薄化的效果，相較於現有具高畫素的光學鏡頭需要設置至少5個透鏡，而無法達到輕薄化的情形，本新型不僅能減少透鏡的數量(4個)，且能在減少透鏡數量的情況下，仍可提供所需的成像品質，藉以能在輕薄化及成像品質之間取得平衡，進而提供一小型化、具良好影像品質且能用於可攜式裝置上的光學取像裝置10。

以上所述，僅是本新型的較佳實施例，並非對本新型作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本新型所提技術特徵的範圍內，利用本新型所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本新型技術特徵的範圍內。

10‧‧‧光學取像裝置
11‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側表面
112‧‧‧像側表面
12‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側表面
122‧‧‧像側表面
13‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側表面
132‧‧‧像側表面
14‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧物側表面
142‧‧‧像側表面
20‧‧‧光軸
30‧‧‧物體
40‧‧‧成像面
41‧‧‧保護片
50‧‧‧光圈
f、f12、f34‧‧‧焦距
R1、R2、R3、R4‧‧‧曲率半徑
N1、N2‧‧‧折射率
V1、V2‧‧‧色散係數
T1、T2‧‧‧空氣間隔
T3‧‧‧距離

圖1是本新型光學取像裝置的側視示意圖。 圖2是本新型光學取像裝置的操作側視示意圖。 圖3是本新型光學取像裝置的球差關係圖。 圖4是本新型光學取像裝置的像散關係圖。 圖5是本新型光學取像裝置的歪曲關係圖。

10‧‧‧光學取像裝置

11‧‧‧第一透鏡

111‧‧‧物側表面

112‧‧‧像側表面

12‧‧‧第二透鏡

121‧‧‧物側表面

122‧‧‧像側表面

13‧‧‧第三透鏡

131‧‧‧物側表面

132‧‧‧像側表面

14‧‧‧第四透鏡

141‧‧‧物側表面

142‧‧‧像側表面

20‧‧‧光軸

30‧‧‧物體

40‧‧‧成像面

41‧‧‧保護片

50‧‧‧光圈

Claims (5)

1. 一種光學取像裝置，其係設於一物體及一成像面之間，且設有一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡以及一第四透鏡，各透鏡具有一屈折力且間隔排列地設於該物體及該成像面之間並位於一光軸上，其中： 該第一透鏡位於靠近該物體的一側且設有一物側表面及一像側表面，該第一透鏡的物側表面朝向該物體且為一凸面，而該第一透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第一透鏡的屈折力為一正值； 該第二透鏡位於該第一透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第二透鏡的物側表面朝向該第一透鏡的像側表面且為一凸面，該第二透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凹面，使該第二透鏡的屈折力為一負值； 該第三透鏡位於該第二透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第三透鏡的物側表面朝向該第二透鏡的像側表面且為一凹面，而該第三透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第三透鏡的屈折力為一正值； 該第四透鏡位於該第三透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第四透鏡的物側表面朝向該第三透鏡的像側表面且為一凸面，而該第四透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凹面，使該第四透鏡的屈折力為一負值，該第四透鏡於該物側表面及該像側表面分別設有至少一反曲點；以及 該光學取像裝置具有一焦距為f，該第一透鏡及該第二透鏡間具有一焦距f12，該第三透鏡及該第四透鏡間具有一焦距f34，該第二透鏡的物側表面之曲率半徑為R1，該第二透鏡的像側表面之曲率半徑為R2，其中0.75＜f/f12＜1.2、0.12＜|f/f34|＜0.5以及15＜R1/R2＜45。
2. 如請求項1所述之光學取像裝置，其中該第一透鏡具有一折射率N1及一色散係數V1，而該第二透鏡具有一折射率N2及一色散係數V2，其中0.03＜|N1-N2|＜0.2且26＜V1-V2＜40。
3. 如請求項1或2所述之光學取像裝置，其中該第三透鏡之像側表面的曲率半徑為R3，且該第四透鏡之物側表面的曲率半徑為R4，其中-4.2＜R3/R4＜0。
4. 如請求項3所述之光學取像裝置，其中該第二透鏡與該第三透鏡之間具有一空氣間隔T1，該第三透鏡與該第四透鏡之間具有一空氣間隔T2，而該第一透鏡之物側表面至該第四透鏡的像側表面於該光軸上的距離為T3，其中0.18＜(T1+T2)/T3＜0.47。
5. 如請求項1或2所述之光學取像裝置，其中該第二透鏡與該第三透鏡之間具有一空氣間隔T1，該第三透鏡與該第四透鏡之間具有一空氣間隔T2，而該第一透鏡之物側表面至該第四透鏡的像側表面於該光軸上的距離為T3，其中0.18＜(T1+T2)/T3＜0.47。