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TWI629527B - 攝影系統鏡片組、取像裝置及電子裝置 - Google Patents

攝影系統鏡片組、取像裝置及電子裝置 Download PDF

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TWI629527B
TWI629527B TW106128137A TW106128137A TWI629527B TW I629527 B TWI629527 B TW I629527B TW 106128137 A TW106128137 A TW 106128137A TW 106128137 A TW106128137 A TW 106128137A TW I629527 B TWI629527 B TW I629527B
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lenses
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Inventor
楊舒雲
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大立光電股份有限公司
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Abstract

一種攝影系統鏡片組，由物側至像側依序包含複數個透鏡以及一成像面，且成像面為非球面。複數個透鏡分別具有朝向物側的物側表面與朝向像側的像側表面，且複數個透鏡皆為單一非黏合透鏡。當滿足特定條件時，攝影系統鏡片組能同時滿足微型化、高感光度、高解析度及優良成像品質的需求。

Description

攝影系統鏡片組、取像裝置及電子裝置
本發明係關於一種攝影系統鏡片組、取像裝置及電子裝置，特別是一種適用於電子裝置的攝影系統鏡片組及取像裝置。
近年來，在百家爭鳴的攝影模組設計中，因應市場需求之鏡頭規格朝向更多元、嚴苛的方向發展。而隨著半導體製程技術日漸精進，應用於攝影模組之感光元件亦存在畫素尺寸更小、光學系統畫素更高的趨勢，對於成像品質的要求也日益增加。
隨著攝影模組的應用愈來愈廣泛，將攝影模組裝置於各種智慧型電子產品、多鏡頭裝置、穿戴式裝置、數位相機、辨識系統、監控裝置、車用鏡頭與家庭智能輔助系統等係為未來科技發展的一大趨勢，特別是可攜式裝置產品更為貼近大眾的需求。
傳統鏡頭之感光元件因其平面設計，使成像邊緣易有亮度不足以及成像鬆散的先天性物理問題，導致成像容易有周邊色差、歪曲等像差，進而影響影像解析度及成像品質。此外，因感光元件的平面設計，使得光學系統的後焦距必須保留一定的長度，以使光線能完整成像於感光元件上，如此造成鏡頭體積無法進一步縮小，而難以達到微型化的目的。因此，發展能兼具微型化、高感光度、高解析度及優良成像品質特性的鏡頭實為目前業界欲解決的問題之一。
本發明提供一種攝影系統鏡片組、取像裝置以及電子裝置。其中，攝影系統鏡片組包含複數個透鏡以及一成像面，並且成像面為非球面。當 滿足特定條件時，本發明提供的攝影系統鏡片組能同時滿足微型化、高感光度、高解析度及優良成像品質的需求。
本發明提供一種攝影系統鏡片組，由物側至像側依序包含複數個透鏡以及一成像面。複數個透鏡分別具有朝向物側的物側表面與朝向像側的像側表面，且複數個透鏡皆為單一非黏合透鏡。攝影系統鏡片組中各兩相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，攝影系統鏡片組的複數個透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，成像面於光軸上的交點與成像面上的一輪廓點於光軸的水平距離為X，成像面上的輪廓點與光軸的垂直距離為Y，成像面的錐面係數為k，成像面於近光軸處的曲率半徑為R，成像面的第i階非球面係數為Ai，其滿足下列條件：0.10<ΣAT/ΣCT<3.50；X=(Y2/R)/{1+sqrt[1-(1+k)×(Y/R)2]}+Σ(Ai)×(Yi)；以及0<｜k｜+Σ｜Ai｜。
本發明提供一種取像裝置，其包含前述的攝影系統鏡片組以及一電子感光元件。其中電子感光元件設置於攝影系統鏡片組的成像面上，且電子感光元件之表面朝向成像面並且為非球面。
本發明提供一種電子裝置，其包含前述的取像裝置。
本發明另提供一種取像裝置，由物側至像側依序包含一攝影系統鏡片組以及一非球面電子感光元件。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含複數個透鏡以及一非球面成像面，且複數個透鏡分別具有朝向物側的物側表面與朝向像側的像側表面。非球面電子感光元件設置於非球面成像面上，且非球面電子感光元件之成像範圍的表面輪廓具有曲率變化。攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最大值為CTmax，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最小值為CTmin，其滿足下列條件：CTmax<2.0[公釐]；以及CTmin<0.50[公釐]。
本發明再提供一種取像裝置，由物側至像側依序包含一攝影系統鏡片組以及一非球面電子感光元件。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含複數個透鏡以及一非球面成像面。複數個透鏡分別具有朝向物側的物側表面與朝向像側的像側表面，且複數個透鏡中最靠近物側的兩透鏡由物側至像側依序分別具有一屈折力及一負屈折力。非球面電子感光元件設置於非球面成像面上，且非球面電子感光元件之成像範圍的表面輪廓具有曲率變化。複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至非球面成像面於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：TL<20[公釐]。
當ΣAT/ΣCT滿足上述條件時，可平衡攝影系統鏡片組中各透鏡間的空間分配，有利於提升鏡片製作良率，並有效降低敏感度
當CTmax滿足上述條件時，有助於平衡攝影系統鏡片組中各透鏡的厚度比例，藉以降低敏感度，並有效縮短光學總長度。
當CTmin滿足上述條件時，有助於平衡攝影系統鏡片組中各透鏡的厚度比例，藉以降低敏感度，並有效縮短光學總長度。
當TL滿足上述條件時，可控制攝影系統鏡片組的光學總長度，有助於鏡頭的微型化，以應用於更多元的電子裝置中。
10‧‧‧取像裝置
11‧‧‧成像鏡頭
12‧‧‧驅動裝置
13‧‧‧電子感光元件
14‧‧‧影像穩定模組
20‧‧‧電子裝置
21‧‧‧閃光燈模組
22‧‧‧對焦輔助模組
23‧‧‧影像訊號處理器
24‧‧‧使用者介面
25‧‧‧影像軟體處理器
26‧‧‧被攝物
30‧‧‧機構件
100、200、300、400、500、600‧‧‧光圈
401、501、601‧‧‧光闌
110、210、310、410、510、610‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611‧‧‧物側表面
112、212、312、412、512、612‧‧‧像側表面
120、220、320、420、520、620‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621‧‧‧物側表面
122、222、322、422、522、622‧‧‧像側表面
130、230、330、430、530、630‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631‧‧‧物側表面
132、232、332、432、532、632‧‧‧像側表面
140、240、340、440、540、640‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641‧‧‧物側表面
142、242、342、442、542、642‧‧‧像側表面
250、350、450、550、650‧‧‧第五透鏡
251、351、451、551、651‧‧‧物側表面
252、352、452、552、652‧‧‧像側表面
360、460、560、660‧‧‧第六透鏡
361、461、561、661‧‧‧物側表面
362、462、562、662‧‧‧像側表面
570、670‧‧‧第七透鏡
571、671‧‧‧物側表面
572、672‧‧‧像側表面
150、260、370、470、580、680‧‧‧濾光元件
160、270、380、480、590、690‧‧‧成像面
170、280、390、490、595、695‧‧‧電子感光元件
IP‧‧‧反曲點
CP‧‧‧臨界點
CR‧‧‧主光線
MR‧‧‧子午面上的邊緣光線
ΣAT‧‧‧攝影系統鏡片組中各兩相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和
BL‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡像側表面至成像面於光軸上的距離
ΣCT‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和
CRA‧‧‧入射至成像面之最大成像高度位置之主光線與成像面於近光軸處之法線的夾角
CRH‧‧‧主光線於成像面之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離
CTmax‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最大值
CTmin‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最小值
DIST‧‧‧攝影系統鏡片組於最大成像高度位置的光學畸變值
f‧‧‧攝影系統鏡片組的焦距
Fno‧‧‧攝影系統鏡片組的光圈值
HFOV‧‧‧攝影系統鏡片組中最大視角的一半
ImgH‧‧‧攝影系統鏡片組的最大成像高度
MRA‧‧‧入射至成像面之最大成像高度位置之子午面上的邊緣光線與成像面於近光軸處之法線的夾角
MRH‧‧‧子午面上的邊緣光線於成像面之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離
N‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡之透鏡總數
Nmax‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡之折射率的最大值
R‧‧‧成像面於近光軸處的曲率半徑
R1‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面的曲率半徑
R2‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡像側表面的曲率半徑
RLf‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡物側表面的曲率半徑
RLr‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡像側表面的曲率半徑
SAGI‧‧‧成像面於光軸上的交點至成像面的最大成像高度位置於光軸的水平位移量
SAGI0.8‧‧‧成像面於光軸上的交點至成像面的0.8倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量
SAGI0.4‧‧‧成像面於光軸上的交點至成像面的0.4倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量
TL‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離
X‧‧‧成像面於光軸上的交點與成像面上的一輪廓點於光軸的水平距離
Y‧‧‧成像面上的輪廓點與光軸的垂直距離
YcLr‧‧‧攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡像側表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離
YcI‧‧‧電子感光元件之表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離
YpI‧‧‧電子感光元件之表面上的反曲點位置與光軸的垂直距離
圖1繪示依照本發明第一實施例的取像裝置示意圖。
圖2由左至右依序為第一實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖3由左至右依序為第一實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖4繪示依照本發明第二實施例的取像裝置示意圖。
圖5由左至右依序為第二實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖6由左至右依序為第二實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖7繪示依照本發明第三實施例的取像裝置示意圖。
圖8由左至右依序為第三實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖9由左至右依序為第三實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖10繪示依照本發明第四實施例的取像裝置示意圖。
圖11由左至右依序為第四實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖12由左至右依序為第四實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖13繪示依照本發明第五實施例的取像裝置示意圖。
圖14由左至右依序為第五實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖15由左至右依序為第五實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖16繪示依照本發明第六實施例的取像裝置示意圖。
圖17由左至右依序為第六實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖18由左至右依序為第六實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。
圖19繪示依照本發明第七實施例的一種取像裝置的立體示意圖。
圖20繪示依照本發明第八實施例的一種電子裝置之一側的立體示意圖。
圖21繪示圖20之電子裝置之另一側的立體示意圖。
圖22繪示圖20之電子裝置的系統方塊圖。
圖23繪示依照本發明第五實施例中參數X、Y、SAGI、SAGI0.8及SAGI0.4的示意圖。
圖24繪示依照本發明第五實施例中參數CRA及MRA的示意圖。
圖25繪示依照本發明第五實施例中攝影系統鏡片組包含機構件之取像裝置的示意圖。
圖26繪示依照本發明第五實施例中參數YcLr、YpI及YcI的示意圖。
取像裝置由物側至像側依序包含一攝影系統鏡片組與一電子感光元件。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含複數個透鏡與一成像面，其中成像面為非球面。電子感光元件為一非球面電子感光元件，設置於成像面上。電子感光元件之成像範圍的表面輪廓具有曲率變化，意即電子感光元件之表面的曲率半徑由光軸至離軸會產生改變。
上述成像面的非球面曲線方程式表示如下：X=(Y2/R)/{1+sqrt[1-(1+k)×(Y/R)2]}+Σ(Ai)×(Yi)；其中0<｜k｜+Σ｜Ai｜。X為成像面於光軸上的交點與成像面上的輪廓點於光軸的水平距離，Y為成像面上的輪廓點與光軸的垂直距離，k為成像面的錐面係數，R為成像面於近光軸處的曲率半徑，且Ai為成像面的第i階非球面係數。藉此，成像面設計能符合人體工學(眼球)之曲面面型，有助於增加成像邊緣處的亮度、提高成像品質，亦可有效縮減鏡頭體積，達到鏡頭的微型化。請參照圖23，係繪示上述曲線方程式中參數X及Y的示意圖。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中各兩相鄰透鏡間於光軸上可具有一空氣間隔，亦即該複數個透鏡可皆為單一非黏合透鏡。由於黏合透鏡的製 程較非黏合透鏡複雜，特別是在兩透鏡的黏合面需擁有高準度的曲面，以便達到兩透鏡黏合時的高密合度，且在黏合的過程中，更可能因偏位而造成移軸缺陷，影響整體光學成像品質。因此，複數個透鏡中任兩相鄰透鏡間於光軸上具有一空氣間隔，可平衡攝影系統鏡片組的空間配置，提升透鏡形狀變化自由度，以利於修正像差。
攝影系統鏡片組中各兩相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，攝影系統鏡片組的複數個透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，其可滿足下列條件：0.10<ΣAT/ΣCT<3.50。藉此，可平衡攝影系統鏡片組中各透鏡間的空間分配，有利於提升鏡片製作良率，並有效降低敏感度。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最大值為CTmax，其可滿足下列條件：CTmax<2.0[公釐]。藉此，有助於平衡攝影系統鏡片組中各透鏡的厚度比例，藉以降低敏感度，並有效縮短光學總長度。較佳地，其可進一步滿足下列條件：CTmax<1.50[公釐]。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最小值為CTmin，其可滿足下列條件：CTmin<0.50[公釐]。藉此，可助於平衡攝影系統鏡片組中各透鏡的厚度比例，藉以降低敏感度，並有效縮短光學總長度。較佳地，其可進一步滿足下列條件：CTmin<0.40[公釐]。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，其可滿足下列條件：TL<20[公釐]。藉此，可控制攝影系統鏡片組的光學總長度，有助於鏡頭的微型化，以應用於更多元的電子裝置中。較佳地，其可滿足下列條件：TL<15[公釐]。更佳地，其可滿足下列條件：TL<9.5[公釐]。又更佳地，其可進一步滿足下列條件：TL<7.0[公釐]。
成像面於近光軸處可為凹面朝向物側方向，且成像面於離軸處可具有至少一凸面。藉此，可控制成像面面型以配合佩茲瓦爾面(Petzval Surface)，有效減少像彎曲的產生，使成像更為清晰，同時可針對性地修正離軸像差，以進一步優化成像品質。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側的兩透鏡由物側至像側依序可分別具有正屈折力及負屈折力。藉此，有助於平衡攝影系統鏡片組物側端之屈折力，以降低敏感度，並有效修正像差，維持良好成像品質。
成像面於光軸上的交點至成像面的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其可滿足下列條件：0.03<｜(10×SAGI)/f｜<1.4。藉此，控制成像面面型，以配合在不同拍攝狀態下(如物距、環境亮度等)修正離軸像差，可有效改善成像品質，同時增加影像周邊照度，進而提升畫面解析度。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.07<｜(10×SAGI)/f｜<0.80。請參照圖23，係繪示依照本發明第五實施例中參數SAGI的示意圖。其中，所述水平位移量朝像側方向則其值定義為正，朝物側方向則其值定義為負。
成像面於光軸上的交點至成像面的0.8倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.8，成像面於光軸上的交點至成像面的0.4倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.4，其可滿足下列條件：0<｜SAGI0.8/SAGI0.4｜<5.0。藉此，可調整成像面離軸處面型，有利於修正成像面上不同位置的像差，使畫面更為緊緻，以符合現今市場多元的需求。較佳地，其可進一步滿足下列條件：1.20<｜SAGI0.8/SAGI0.4｜<4.0。請參照圖23，係繪示依照本發明第五實施例中參數SAGI0.8以及SAGI0.4的示意圖。
攝影系統鏡片組的焦距為f，成像面於近光軸處的曲率半徑為R，其可滿足下列條件：0.01<｜f/R｜<0.50。藉此，可調整成像面的曲率半徑，有助於提升與其搭配之非球面感光元件之製作良率，同時修正攝影系統鏡片組像側端像差，以維持良好的成像品質。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.03<｜f/R｜<0.20。
主光線於成像面之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離為CRH，子午面(Meridional plane)上的邊緣光線於成像面之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離為MRH，其可滿足下列條件：｜(CRH-MRH)×10｜<0.50[公釐]。藉此，控制最大像高處主光線及子午面上的邊緣光線入射於成像面的位置， 以防止光線發散，有助於提升畫面清晰度，進而改善成像品質。較佳地，其可進一步滿足下列條件：｜(CRH-MRH)×10｜<0.30[公釐]。請參照圖24，繪示本發明第五實施例中有一條主光線CR入射至成像面之最大成像高度位置，並且有二條子午面上的邊緣光線MR入射至成像面之最大成像高度位置。
入射至成像面之最大成像高度位置之主光線與成像面於近光軸處之法線的夾角為CRA，入射至成像面之最大成像高度位置之子午面上的邊緣光線與成像面於近光軸處之法線的夾角為MRA，其可滿足下列條件：0.01<｜(CRA-MRA)/CRA｜<0.80。藉此，調整最大像高處主光線及子午面上的邊緣光線入射於成像面的角度，有助於在成像照度、成像品質與鏡頭微型化之間取得適當的平衡。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.05<｜(CRA-MRA)/CRA｜<0.50。請參照圖24，係繪示依照本發明第五實施例中參數CRA以及MRA的示意圖。其中，所述成像面於近光軸處之法線平行於光軸。
攝影系統鏡片組中最大視角的一半為HFOV，其可滿足下列條件：0.65<tan(HFOV)<1.80。藉此，可有效控制鏡頭的視角，以符合攝影系統鏡片組微型化及充足視角的特性，進而可應用於各式輕薄短小的電子裝置中。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.75<tan(HFOV)<1.40。
攝影系統鏡片組的光圈值(F-number)為Fno，其可滿足下列條件：1.0<Fno<2.20。藉此，能有效控制進光量以提升成像面照度，使包含攝影系統鏡片組之取像裝置能於外在光源不足(如夜間)或是曝光時間短(如動態攝影)等情形下仍能獲得足夠資訊，進而使包含該取像裝置之電子裝置可得到一定品質之影像，藉此可增加該電子裝置的使用時機。較佳地，其可進一步滿足下列條件：1.20<Fno<1.90。
攝影系統鏡片組於最大成像高度位置的光學畸變值(Optical distortion)為DIST，其可滿足下列條件：｜DIST｜<2.5%。藉此，可有效抑制攝影系統鏡片組的光學畸變量，以防止畫面周邊變形或失真，藉以優化成像品質。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面的 曲率半徑為R1，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡像側表面的曲率半徑為R2，其可滿足下列條件：-3.50<(R1+R2)/(R1-R2)<0。藉此，控制攝影系統鏡片組中特定透鏡表面的面型配置，以利於形成微型化鏡頭結構，有效控制鏡頭總長度，同時兼顧成像品質。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡物側表面的曲率半徑為RLf，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其可滿足下列條件：0<(RLf+RLr)/(RLf-RLr)<3.50。藉此，控制攝影系統鏡片組中特定透鏡表面的面型配置，以利於形成微型化鏡頭結構，有效控制鏡頭總長度，同時兼顧成像品質。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡之透鏡總數為N，其可滿足下列條件：3≦N≦8。藉此，可視需求增減透鏡片數，有利於在微型化及成像品質間取得適當的平衡，並可增加設計彈性。較佳地，其可滿足下列條件：4≦N≦8。更佳地，其可進一步滿足下列條件：5≦N≦8。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡之折射率的最大值為Nmax，其可滿足下列條件：Nmax<1.70。藉此，適當配置各透鏡之材質，可有效降低成本，且有助於攝影系統鏡片組微型化。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中可有至少一片透鏡的色散係數小於22.0。藉此，適當配置各透鏡之材質，可有效修正色差，並可防止影像重疊的情形發生。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡可具有正屈折力，且攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡可具有負屈折力。藉此，調整攝影系統鏡片組之屈折力配置，有助於在微型化與成像品質間取得適當的平衡。
本發明揭露的攝影系統鏡片組可更包含一機構件，設置於被攝物與成像面之間，其中機構件可改變光線通過攝影系統鏡片組的範圍。藉此，可視需求調整入射光線的多寡，有助於控制不同拍攝狀態下(如物距、環境亮度 等)的成像照度並維持良好的成像品質。請參照圖25，係繪示依照本發明第五實施例中攝影系統鏡片組包含機構件30之取像裝置的示意圖。其中，機構件30可例如為一擋光板，其具有可調的一通孔，可視需求調整透光範圍以控制入射光線的多寡。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡像側表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcLr，電子感光元件之表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，其可滿足下列條件：｜YcLr/YcI｜<1.0。藉此，可有效加強攝影系統鏡片組像側端修正離軸像差的能力，同時擴增成像範圍，以因應更廣泛的應用。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.03<｜YcLr/YcI｜<0.8。請參照圖26，係繪示依照本發明第五實施例中參數YcLr以YcI的示意圖。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TL，攝影系統鏡片組的最大成像高度為ImgH(即電子感光元件之有效感測區域對角線總長的一半)，其可滿足下列條件：0.30<TL/ImgH<1.80。藉此，可控制成像高度，而有助於擴增攝像範圍，以符合市場的趨勢。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.50<TL/ImgH<1.60。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面之透鏡像側表面至成像面於光軸上的距離為BL，攝影系統鏡片組的焦距為f，其可滿足下列條件：0.10<BL/f<0.50。藉此，控制攝影系統鏡片組焦距及後焦距的比值，有利於形成微型化結構，同時具備足夠的視角。
電子感光元件之表面於離軸處可具有至少一臨界點，電子感光元件之表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其可滿足下列條件：0.1<YcI/f<2.0。藉此，設置具有臨界點的曲面電子感光元件，除了可減少透鏡使用數目、縮短光學總長度之外，更可進一步優化影像周邊的成像品質，以達到微型化及成像品質兼顧的最佳狀態。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.1<YcI/f<1.0。
成像面於近光軸處的曲率半徑為R，攝影系統鏡片組的複數個 透鏡中最靠近成像面之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其可滿足下列條件：-100<R/RLr<0。藉此，可縮短光學總長度，並有效減緩成像面像彎曲，以提升成像品質。較佳地，其可進一步滿足下列條件：-50<R/RLr<-4.5。
成像面於光軸上的交點至成像面的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，成像面於近光軸處的曲率半徑為R，其可滿足下列條件：0<｜(10×SAGI)/R｜<1.0。藉此，控制成像面面型，可減少像彎曲的產生，並有效縮短其光學總長度，進而縮小鏡頭體積，達到鏡頭微型化的目的。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.01<｜(10×SAGI)/R｜<0.35。
電子感光元件之表面於離軸處可具有至少一反曲點，電子感光元件之表面上的反曲點位置與光軸的垂直距離為YpI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其可滿足下列條件：0.1<YpI/f<2.0。藉此，設置具有反曲點的曲面電子感光元件，除可減少透鏡使用數目、縮短系統總長之外，更可進一步優化影像周邊的成像品質，以達到微型化及成像品質兼顧的最佳狀態。較佳地，其可進一步滿足下列條件：0.1<YpI/f<1.0。請參照圖26，係繪示依照本發明第五實施例中，電子感光元件之表面上最靠近光軸的反曲點與光軸的垂直距離YpI的示意圖。
本發明揭露的攝影系統鏡片組中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡的材質為玻璃，可以增加屈折力配置的自由度。另當透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。此外，可於透鏡表面上設置非球面(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，進而縮減所需使用透鏡的數目，因此可以有效降低光學總長度。
詳細來說，本發明所揭露之攝影系統鏡片組的複數個透鏡的所有物側表面及所有像側表面可皆為非球面；藉此，有利於修正像差以及壓縮鏡頭長度，並減少攝影系統鏡片組所需使用透鏡的數目。此外，攝影系統鏡片組的複數個透鏡可皆為塑膠材質；藉此，經由控制各透鏡材質的配置，以利於提升透鏡面型變化的設計彈性。
本發明揭露的攝影系統鏡片組中，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該凸面可位於透鏡表面近光軸處；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該凹面可位於透鏡表面近光軸處。若透鏡之屈折力或焦距未界定其區域位置時，則表示該透鏡之屈折力或焦距可為透鏡於近光軸處之屈折力或焦距。
本發明揭露的攝影系統鏡片組中，所述透鏡表面的反曲點(Inflection Point)，係指透鏡表面曲率正負變化的交界點。所述透鏡表面的臨界點(Critical Point)，係指垂直於光軸的平面與透鏡表面相切之切線上的切點，且臨界點並非位於光軸上。
本發明的攝影系統鏡片組中，最靠近成像面的透鏡與成像面之間可選擇性配置一片以上的成像修正元件(平場元件等)，以達到修正影像的效果(像彎曲等)。該成像修正元件的光學性質，比如曲率、厚度、折射率、位置、面型(凸面或凹面、球面或非球面、繞射表面及菲涅爾表面等)可配合取像裝置需求而做調整。一般而言，較佳的成像修正元件配置為將具有朝往物側方向為凹面的薄型平凹元件設置於靠近成像面處。
本發明揭露的攝影系統鏡片組中，可設置有至少一光闌，其可位於第一透鏡之前、各透鏡之間或最後一透鏡之後，該光闌的種類如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，可用以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明揭露的攝影系統鏡片組中，光圈之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被攝物與第一透鏡間，中置光圈則表示光圈設置於第一透鏡與成像面間。若光圈為前置光圈，可使出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，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；若為中置光圈，係有助於擴大系統的視場角。
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>
請參照圖1，係為繪示依照本發明第一實施例的取像裝置示意圖。由圖1可知，取像裝置包含攝影系統鏡片組(未另標號)與電子感光元件170。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含光圈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(Filter)150與成像面160。其中，電子感光元件170設置於成像面160上。攝影系統鏡片組包含四片單一非黏合透鏡(110、120、130、140)，並且各透鏡之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，其物側表面111於近光軸處為凸面，其像側表面112於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡120具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面121於近光軸處為凹面，其像側表面122於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡130具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面131於近光軸處為凹面，其像側表面132於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡140具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面141於近光軸處為凸面，其像側表面142於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
濾光元件150的材質為玻璃，其設置於第四透鏡140及成像面160之間，並不影響攝影系統鏡片組的焦距。
成像面160於近光軸處為凹面，其於離軸處具有至少一凸面。
電子感光元件170於離軸處具有至少一臨界點及至少一反曲點。
上述各透鏡以及成像面160的非球面曲線方程式表示如下：
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；以及Ai：第i階非球面係數。
攝影系統鏡片組的焦距為f，攝影系統鏡片組的光圈值(F-number)為Fno，攝影系統鏡片組中最大視角的一半為HFOV，被攝物與光圈100之間的距離為Obj，且濾光元件150與成像面160之間的距離為Imd。根據對焦條件的不同，上述光學參數的數值亦有所不同，其中，本實施例的攝影系統鏡片組依對焦條件不同可具有二種態樣。
攝影系統鏡片組的第一態樣請參照圖2，圖中由左至右依序為第一實施例中第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。其中：f=3.39公釐(mm)，Fno=2.05，HFOV=41.3度(deg.)。
攝影系統鏡片組中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：tan(HFOV)=0.88。
被攝物與光圈100之間的距離為Obj，其滿足下列條件：Obj=10000.00[公釐]。
濾光元件150與成像面160之間的距離為Imd，其滿足下列條件：Imd=0.619[公釐]。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最大值為CTmax，其滿足下列條件：CTmax=0.69[公釐]。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最小值為CTmin，其滿足下列條件：CTmin=0.35[公釐]。
成像面160的錐面係數為k，成像面160的第i階非球面係數為Ai，其滿足下列條件：｜k｜+Σ｜Ai｜=41.13。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中各兩相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，攝影系統鏡片組的複數個透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，其滿足下列條件：ΣAT/ΣCT=0.46。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面的 曲率半徑為R1，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡像側表面的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：(R1+R2)/(R1-R2)=-1.46。在本實施例中，第一透鏡物側表面111的曲率半徑為R1，且第一透鏡像側表面112的曲率半徑為R2。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡物側表面的曲率半徑為RLf，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其滿足下列條件：(RLf+RLr)/(RLf-RLr)=1.84。於本實施中，第四透鏡物側表面141的曲率半徑為RLf，且第四透鏡像側表面142的曲率半徑為RLr。
攝影系統鏡片組的焦距為f，成像面160於近光軸處的曲率半徑為R，其滿足下列條件：｜f/R｜=0.09。
成像面160於近光軸處的曲率半徑為R，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其滿足下列條件：R/RLr=-42.50。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面至成像面160於光軸上的距離為BL，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：BL/f=0.39。在本實施例中，第四透鏡像側表面142至成像面160於光軸上的距離為BL。
成像面160於光軸上的交點至成像面160的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：｜(10×SAGI)/f｜=0.05。
成像面160於光軸上的交點至成像面160的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，成像面160於近光軸處的曲率半徑為R，其滿足下列條件：｜(10×SAGI)/R｜=0.004。
成像面160於光軸上的交點至成像面160的0.8倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.8，成像面160於光軸上的交點至成像面160 的0.4倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.4，其滿足下列條件：｜SAGI0.8/SAGI0.4｜=1.78。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至成像面160於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：TL=4.29[公釐]。在本實施例中，第一透鏡物側表面111至成像面160於光軸上的距離為TL。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至成像面160於光軸上的距離為TL，攝影系統鏡片組的最大成像高度為ImgH，其滿足下列條件：TL/ImgH=1.41。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡之折射率的最大值為Nmax，其滿足下列條件：Nmax=1.660。於本實施例中，第二透鏡120之折射率大於第一透鏡110、第三透鏡130與第四透鏡140之折射率，故本實施例單一透鏡之折射率的最大值為第二透鏡120之折射率。
電子感光元件170之表面上的反曲點位置與光軸的垂直距離為YpI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：YpI/f=0.29。
電子感光元件170之表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：YcI/f=0.80。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcLr，電子感光元件170表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，其滿足下列條件：｜YcLr/YcI｜=0.49。在本實施例中，第四透鏡像側表面142上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcLr。
入射至成像面160之最大成像高度位置之主光線與成像面160於近光軸處之法線的夾角為CRA，入射至成像面160之最大成像高度位置之子午面上的邊緣光線與成像面160於近光軸處之法線的夾角為MRA。其滿足下列條件：｜(CRA-MRA)/CRA｜=0.18以及0.24。
主光線於成像面160之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離為CRH，子午面上的邊緣光線於成像面160之最大成像高度的入射位置與 光軸的垂直距離為MRH，其滿足下列條件：｜(CRH-MRH)×10｜=0.39[公釐]以及0.04[公釐]。
攝影系統鏡片組於最大成像高度位置的光學畸變值為DIST，其滿足下列條件：｜DIST｜=1.95%。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡之透鏡總數為N，其滿足下列條件：N=4。
攝影系統鏡片組的第二態樣請參照圖3，圖中由左至右依序為第一實施例中第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。其中：f=3.39公釐，Fno=2.10，HFOV=40.9度。
攝影系統鏡片組中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：tan(HFOV)=0.87。
被攝物與光圈100之間的距離為Obj，其滿足下列條件：Obj=150.00[公釐]。
濾光元件150與成像面160之間的距離為Imd，其滿足下列條件：Imd=0.697[公釐]。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最大值為CTmax，其滿足下列條件：CTmax=0.69[公釐]。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最小值為CTmin，其滿足下列條件：CTmin=0.35[公釐]。
成像面160的錐面係數為k，成像面160的第i階非球面係數為Ai，其滿足下列條件：｜k｜+Σ｜Ai｜=41.13。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中各兩相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，攝影系統鏡片組的複數個透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，其滿足下列條件：ΣAT/ΣCT=0.46。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面的曲率半徑為R1，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡像側表面的 曲率半徑為R2，其滿足下列條件：(R1+R2)/(R1-R2)=-1.46。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡物側表面的曲率半徑為RLf，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其滿足下列條件：(RLf+RLr)/(RLf-RLr)=1.84。
攝影系統鏡片組的焦距為f，成像面160於近光軸處的曲率半徑為R，其滿足下列條件：｜f/R｜=0.09。
成像面160於近光軸處的曲率半徑為R，攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其滿足下列條件：R/RLr=-42.50。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面至成像面160於光軸上的距離為BL，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：BL/f=0.41。
成像面160於光軸上的交點至成像面160的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：｜(10×SAGI)/f｜=0.05。
成像面160於光軸上的交點至成像面160的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，成像面160於近光軸處的曲率半徑為R，其滿足下列條件：｜(10×SAGI)/R｜=0.004。
成像面160於光軸上的交點至成像面160的0.8倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.8，成像面160於光軸上的交點至成像面160的0.4倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.4，其滿足下列條件：｜SAGI0.8/SAGI0.4｜=1.78。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至成像面160於光軸上的距離為TL，其滿足下列條件：TL=4.36[公釐]。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至成像面160於光軸上的距離為TL，攝影系統鏡片組的最大成像高度為ImgH， 其滿足下列條件：TL/ImgH=1.44。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中單一透鏡之折射率的最大值為Nmax，其滿足下列條件：Nmax=1.660。
電子感光元件170之表面上的反曲點位置與光軸的垂直距離為YpI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：YpI/f=0.29。
電子感光元件170之表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：YcI/f=0.80。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡中最靠近成像面160之透鏡像側表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcLr，電子感光元件170表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，其滿足下列條件：｜YcLr/YcI｜=0.49。
入射至成像面160之最大成像高度位置之主光線與成像面160於近光軸處之法線的夾角為CRA，入射至成像面160之最大成像高度位置之子午面上的邊緣光線與成像面160於近光軸處之法線的夾角為MRA。其滿足下列條件：｜(CRA-MRA)/CRA｜=0.20以及0.22。
主光線於成像面160之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離為CRH，子午面上的邊緣光線於成像面160之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離為MRH，其滿足下列條件：｜(CRH-MRH)×10｜=0.46[公釐]以及0.16[公釐]。
攝影系統鏡片組於最大成像高度位置的光學畸變值為DIST，其滿足下列條件：｜DIST｜=0.84%。
攝影系統鏡片組的複數個透鏡之透鏡總數為N，其滿足下列條件：N=4。
請配合參照下列表一至表三。
表一及表二為圖1第一實施例之第一態樣及第二態樣詳細的結構數據，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為公釐(mm)，且表面0到12依序表示由物側至像側的表面。表三為第一實施例中的非球面數據，其中，k為非球面曲線方程式中的錐面係數，A4到A16則表示各表面第4到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一至表三的定義相同，在此不加以贅述。
<第二實施例>
請參照圖4至圖6，其中圖4繪示依照本發明第二實施例的取像裝置示意圖，圖5由左至右依序為第二實施例中第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖，圖6由左至右依序為第二實施例中第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖4可知，取像裝置包含攝影系統鏡片組(未另標號)與電子感光元件280。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含光圈200、第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、第四透鏡240、第五透鏡250、濾光元件260與成像面270。其中，電子感光元件280設置於成像面270上。攝影系統鏡片組包含五片單一非黏合透鏡(210、220、230、240、250)，並且各透鏡之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，其物側表面211於近光軸處為凸面，其像側表面212於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡220具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面221於近光軸處為凸面，其像側表面222於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡230具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面231 於近光軸處為凸面，其像側表面232於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡240具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面241於近光軸處為凸面，其像側表面242於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡250具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面251於近光軸處為凹面，其像側表面252於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
濾光元件260的材質為玻璃，其設置於第五透鏡250及成像面270之間，並不影響攝影系統鏡片組的焦距。
成像面270於近光軸處為凹面，其於離軸處具有至少一凸面。
電子感光元件280於離軸處具有至少一反曲點。
請配合參照下列表四至表六。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
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。
<第三實施例>
請參照圖7至圖9，其中圖7繪示依照本發明第三實施例的取像裝置示意圖，圖8由左至右依序為第三實施例中第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖，圖9由左至右依序為第三實施例中第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖7可知，取像裝置包含攝影系統鏡片組(未另標號)與電子感光元件390。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含光圈300、第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、第五透鏡350、第六透鏡360、濾光元件370與成像面380。其中，電子感光元件390設置於成像面380上。攝影系統鏡片組包含六片單一非黏合透鏡(310、320、330、340、350、360)，並且各透鏡之 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，其物側表面311於近光軸處為凸面，其像側表面312於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡320具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面321於近光軸處為凸面，其像側表面322於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡330具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面331於近光軸處為凸面，其像側表面332於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡340具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面341於近光軸處為凹面，其像側表面342於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡350具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面351於近光軸處為凸面，其像側表面352於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第六透鏡360具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面361於近光軸處為凸面，其像側表面362於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
濾光元件370的材質為玻璃，其設置於第六透鏡360及成像面380之間，並不影響攝影系統鏡片組的焦距。
成像面380於近光軸處為凹面，其於離軸處具有至少一凸面。
電子感光元件390於離軸處具有至少一臨界點及至少一反曲點。
請配合參照下列表七至表九。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
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。
<第四實施例>
請參照圖10至圖12，其中圖10繪示依照本發明第四實施例的取像裝置示意圖，圖11由左至右依序為第四實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖，圖12由左至右依序為第四實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖10可知，取像裝置包含攝影系統鏡片組(未另標號)與電子感光元件490。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含光圈400、第一透鏡410、第二透鏡420、光闌401、第三透鏡430、第四透鏡440、第五透鏡450、第六透鏡460、濾光元件470與成像面480。其中，電子感光元件490設置於成像面480上。攝影系統鏡片組包含六片單一非黏合透鏡(410、420、430、440、450、460)，並且各透鏡之間無其他內插的透鏡。
第一透鏡410具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面411於近光軸處為凸面，其像側表面412於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡420具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面421於近光軸處為凸面，其像側表面422於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡430具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面431於近光軸處為凸面，其像側表面432於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡440具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面441於近光軸處為凸面，其像側表面442於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡450具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面451 於近光軸處為凹面，其像側表面452於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第六透鏡460具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面461於近光軸處為凹面，其像側表面462於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
濾光元件470的材質為玻璃，其設置於第六透鏡460及成像面480之間，並不影響攝影系統鏡片組的焦距。
成像面480於近光軸處為凹面，其於離軸處具有至少一凸面。
電子感光元件490於離軸處具有至少一臨界點及至少一反曲點。
請配合參照下列表十至表十二。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
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。
<第五實施例>
請參照圖13至圖15，其中圖13繪示依照本發明第五實施例的取像裝置示意圖，圖14由左至右依序為第五實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖，圖15由左至右依序為第五實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖13可知，取像裝置包含攝影系統鏡片組(未另標號)與電子感光元件595。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含光圈500、第一透鏡510、第二透鏡520、光闌501、第三透鏡530、第四透鏡540、第五透鏡550、第六透鏡560、第七透鏡570、濾光元件580與成像面590。其中，電子感光元件595設置於成像面590上。攝影系統鏡片組包含七片單一非黏合透鏡(510、520、530、540、550、560、570)，並且各透鏡之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，其物側表面511於近光軸處為凸面，其像側表面512於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡520具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面521於近光軸處為凸面，其像側表面522於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡530具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面531於近光軸處為凸面，其像側表面532於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡540具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面541於近光軸處為凹面，其像側表面542於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡550具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面551於近光軸處為凹面，其像側表面552於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第六透鏡560具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面561於近光軸處為凸面，其像側表面562於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第七透鏡570具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面571於近光軸處為凹面，其像側表面572於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
濾光元件580的材質為玻璃，其設置於第七透鏡570及成像面590之間，並不影響攝影系統鏡片組的焦距。
成像面590於近光軸處為凹面，其於離軸處具有至少一凸面。
電子感光元件595於離軸處具有至少一臨界點及至少一反曲點。
請配合參照下列表十三至表十五。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
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。
<第六實施例>
請參照圖16至圖18，其中圖16繪示依照本發明第六實施例的取像裝置示意圖，圖17由左至右依序為第六實施例之第一態樣的球差、像散以及畸變曲線圖，圖18由左至右依序為第六實施例之第二態樣的球差、像散以及畸變曲線圖。由圖16可知，取像裝置包含攝影系統鏡片組(未另標號)與電子感 光元件695。攝影系統鏡片組由物側至像側依序包含光圈600、第一透鏡610、第二透鏡620、第三透鏡630、光闌601、第四透鏡640、第五透鏡650、第六透鏡660、第七透鏡670、濾光元件680與成像面690。其中，電子感光元件695設置於成像面690上。攝影系統鏡片組包含七片單一非黏合透鏡(610、620、630、640、650、660、670)，並且各透鏡之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，其物側表面611於近光軸處為凸面，其像側表面612於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡620具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面621於近光軸處為凸面，其像側表面622於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡630具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面631於近光軸處為凸面，其像側表面632於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡640具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面641於近光軸處為凸面，其像側表面642於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡650具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面651於近光軸處為凹面，其像側表面652於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第六透鏡660具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面661於近光軸處為凹面，其像側表面662於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第七透鏡670具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面671於近光軸處為凸面，其像側表面672於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
濾光元件680的材質為玻璃，其設置於第七透鏡670及成像面690之間，並不影響攝影系統鏡片組的焦距。
成像面690於近光軸處為凹面，其於離軸處具有至少一凸面。
電子感光元件695於離軸處具有至少一反曲點。
請配合參照下列表十六至表十八。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
下表中所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
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。
<第七實施例>
請參照圖19，係繪示依照本發明第七實施例的一種取像裝置的立體示意圖。在本實施例中，取像裝置10為一相機模組。取像裝置10包含成像鏡頭11、驅動裝置12、電子感光元件13以及影像穩定模組14。成像鏡頭11包含上述第一實施例的攝影系統鏡片組、用於承載攝影系統鏡片組的鏡筒(未另標號)以及支持裝置(Holder Member，未另標號)。取像裝置10利用成像鏡頭11聚光產生影像，並配合驅動裝置12進行影像對焦，最後成像於電子感光元件13並且能作為影像資料輸出。
驅動裝置12可具有自動對焦(Auto-Focus)功能，其驅動方式可使用如音圈馬達(Voice Coil Motor，VCM)、微機電系統(Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS)、壓電系統(Piezoelectric)、以及記憶金屬(Shape Memory Alloy)等驅動系統。驅動裝置12可讓成像鏡頭11取得較佳的成像位置，可提供被攝物於不同物距的狀態下，皆能拍攝清晰影像。此外，取像裝置10搭載一感光度佳及低雜訊的電子感光元件13(如CMOS、CCD)設置於攝影系統鏡片組的成像面，可真實呈現攝影系統鏡片組的良好成像品質。
影像穩定模組14例如為加速計、陀螺儀或霍爾元件(Hall Effect Sensor)。驅動裝置12可搭配影像穩定模組14而共同作為一光學防手震裝置(Optical Image Stabilization，OIS)，藉由調整成像鏡頭11不同軸向的變化以補償拍攝瞬間因晃動而產生的模糊影像，或利用影像軟體中的影像補償技術，來提供電子防手震功能(Electronic Image Stabilization，EIS)，進一步提升動態以及低照度場景拍攝的成像品質。
<第八實施例>
請參照圖20至圖22，其中圖20繪示依照本發明第八實施例的一種電子裝置之一側的立體示意圖，圖21繪示圖20之電子裝置之另一側的立體示意圖，圖22繪示圖20之電子裝置的系統方塊圖。在本實施例中，電子裝置20為一智慧型手機。電子裝置20包含取像裝置10、閃光燈模組21、對焦輔助模組22、影像訊號處理器23(Image Signal Processor)、使用者介面24以及影像軟體處理器25。上述電子裝置20以包含一個取像裝置10為例，但本發明並不以此為限。電子裝置20可包含多個取像裝置10，或是除了取像裝置10之外再進一步包含其他取像裝置。
當使用者經由使用者介面24拍攝被攝物26時，電子裝置20利用取像裝置10聚光取像，啟動閃光燈模組21進行補光，並使用對焦輔助模組22提供的被攝物26之物距資訊進行快速對焦，再加上影像訊號處理器23進行影像最佳化處理，來進一步提升攝影系統鏡片組所產生的影像品質。對焦輔助 模組22可採用紅外線或雷射對焦輔助系統來達到快速對焦。使用者介面24可採用觸控螢幕或實體拍攝按鈕，配合影像軟體處理器25的多樣化功能進行影像拍攝以及影像處理。
本發明的取像裝置10並不以應用於智慧型手機為限。取像裝置10更可視需求應用於移動對焦的系統，並兼具優良像差修正與良好成像品質的特色。舉例來說，取像裝置10可多方面應用於三維(3D)影像擷取、數位相機、行動裝置、數位平板、智慧型電視、網路監控設備、行車記錄器、倒車顯影裝置、多鏡頭裝置、體感遊戲機與穿戴式裝置等電子裝置中。前揭電子裝置僅是示範性地說明本發明的實際運用例子，並非限制本發明之取像裝置的運用範圍。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (28)

  1. 一種攝影系統鏡片組，由物側至像側依序包含：複數個透鏡，分別具有朝向物側的物側表面與朝向像側的像側表面，且該複數個透鏡皆為單一非黏合透鏡；以及一成像面；其中，該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡中各兩相鄰透鏡間於光軸上均具有一空氣間隔，該攝影系統鏡片組中各兩相鄰透鏡於光軸上之間隔距離的總和為ΣAT，該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡於光軸上之透鏡厚度的總和為ΣCT，該成像面於光軸上的交點與該成像面上的一輪廓點於光軸的水平距離為X，該成像面上的該輪廓點與光軸的垂直距離為Y，該成像面的錐面係數為k，該成像面於近光軸處的曲率半徑為R，該成像面的第i階非球面係數為Ai，該攝影系統鏡片組的光圈值為Fno，其滿足下列條件：0.10<ΣAT/ΣCT<3.50；X=(Y2/R)/{1+sqrt[1-(1+k)×(Y/R)2]}+Σ(Ai)×(Yi)；0<｜k｜+Σ｜Ai｜；以及1.0<Fno≦2.10。
  2. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該成像面於近光軸處為凹面朝向物側方向，且該成像面於離軸處具有至少一凸面。
  3. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該複數個透鏡中最靠近物側的兩透鏡由物側至像側依序分別具有正屈折力及負屈折力。
  4. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該成像面於光軸上的交點至該成像面的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，該攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：0.03<｜(10×SAGI)/f｜<1.4。
  5. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該成像面於光軸上的交點至該成像面的0.8倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.8，該成像面於光軸上的交點至該成像面的0.4倍最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI0.4，其滿足下列條件：0<｜SAGI0.8/SAGI0.4｜<5.0。
  6. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該攝影系統鏡片組的焦距為f，該成像面於近光軸處的曲率半徑為R，其滿足下列條件：0.01<｜f/R｜<0.50。
  7. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中主光線於該成像面之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離為CRH，子午面上的邊緣光線於該成像面之最大成像高度的入射位置與光軸的垂直距離為MRH，其滿足下列條件：｜(CRH-MRH)×10｜<0.50[公釐]。
  8. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中入射至該成像面之最大成像高度位置之主光線與該成像面於近光軸處之法線的夾角為CRA，入射至該成像面之最大成像高度位置之子午面上的邊緣光線與該成像面於近光軸處之法線的夾角為MRA，其滿足下列條件：0.01<｜(CRA-MRA)/CRA｜<0.80。
  9. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該攝影系統鏡片組中最大視角的一半為HFOV，該攝影系統鏡片組的光圈值為Fno，其滿足下列條件：0.65<tan(HFOV)<1.80；以及1.20<Fno<1.90。
  10. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該攝影系統鏡片組於最大成像高度位置的光學畸變值為DIST，其滿足下列條件：｜DIST｜<2.5%。
  11. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最大值為CTmax，該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最小值為CTmin，其滿足下列條件：CTmax<1.50[公釐]；以及CTmin<0.40[公釐]。
  12. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面的曲率半徑為R1，該複數個透鏡中最靠近物側之透鏡像側表面的曲率半徑為R2，該複數個透鏡中最靠近該成像面之透鏡物側表面的曲率半徑為RLf，該複數個透鏡中最靠近該成像面之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其滿足下列條件：-3.50<(R1+R2)/(R1-R2)<0；以及0<(RLf+RLr)/(RLf-RLr)<3.50。
  13. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該複數個透鏡的透鏡總數為N，其滿足下列條件：5≦N≦8。
  14. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡的材料皆為塑膠，該複數個透鏡中至少一片透鏡的色散係數小於22.0，該複數個透鏡中單一透鏡之折射率的最大值為Nmax，其滿足下列條件：Nmax<1.70。
  15. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，其中該複數個透鏡中最靠近物側之透鏡具有正屈折力，且該複數個透鏡中最靠近該成像面之透鏡具有負屈折力。
  16. 如請求項1所述之攝影系統鏡片組，更包含一機構件，設置於一被攝物與該成像面之間，其中該機構件可改變光線通過該攝影系統鏡片組的範圍。
  17. 一種取像裝置，包含：如請求項1所述之攝影系統鏡片組；以及一電子感光元件，設置於該攝影系統鏡片組的該成像面上，該電子感光元件之表面朝向該成像面並且為非球面。
  18. 如請求項17所述之取像裝置，其中該複數個透鏡中最靠近該成像面之透鏡像側表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcLr，該電子感光元件之表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，其滿足下列條件：｜YcLr/YcI｜<1.0。
  19. 一種電子裝置，包含：如請求項17所述之取像裝置。
  20. 一種取像裝置，該取像裝置由物側至像側依序包含：一攝影系統鏡片組，由物側至像側依序包含複數個透鏡以及一非球面成像面，且該複數個透鏡分別具有朝向物側的物側表面與朝向像側的像側表面；以及一非球面電子感光元件，設置於該攝影系統鏡片組的該非球面成像面上，且該非球面電子感光元件之成像範圍的表面輪廓具有曲率變化；其中，該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡的材料皆為塑膠，該複數個透鏡中至少一片透鏡的色散係數小於22.0，該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最大值為CTmax，該攝影系統鏡片組的該複數個透鏡中單一透鏡於光軸上厚度的最小值為CTmin，該複數個透鏡中單一透鏡之折射率的最大值為Nmax，其滿足下列條件：CTmax<2.0[公釐]；CTmin<0.50[公釐]；以及Nmax<1.70。
  21. 如請求項20所述之取像裝置，其中該複數個透鏡的所有物側表面與所有像側表面皆為非球面，該複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至該非球面成像面於光軸上的距離為TL，該攝影系統鏡片組的最大成像高度為ImgH，其滿足下列條件：0.30<TL/ImgH<1.80。
  22. 如請求項20所述之取像裝置，其中該複數個透鏡的透鏡總數為N，該複數個透鏡中最靠近該非球面成像面之透鏡像側表面至該非球面成像面於光軸上的距離為BL，該攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：3≦N≦8；以及0.10<BL/f<0.50。
  23. 如請求項20所述之取像裝置，其中該非球面電子感光元件之表面於離軸處具有至少一臨界點，該至少一臨界點的位置與光軸的垂直距離為YcI，該攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：0.1<YcI/f<2.0。
  24. 如請求項23所述之取像裝置，其中該非球面成像面於近光軸處的曲率半徑為R，該複數個透鏡中最靠近該非球面成像面之透鏡像側表面的曲率半徑為RLr，其滿足下列條件：-100<R/RLr<0。
  25. 一種取像裝置，該取像裝置由物側至像側依序包含：一攝影系統鏡片組，由物側至像側依序包含複數個透鏡以及一非球面成像面，該複數個透鏡分別具有朝向物側的物側表面與朝向像側的像側表面，且該複數個透鏡中最靠近物側的兩透鏡由物側至像側依序分別具有一屈折力及一負屈折力；以及一非球面電子感光元件，設置於該攝影系統鏡片組的該非球面成像面上，且該非球面電子感光元件之成像範圍的表面輪廓具有曲率變化；其中，該複數個透鏡中最靠近物側之透鏡物側表面至該非球面成像面於光軸上的距離為TL，該攝影系統鏡片組的光圈值為Fno，其滿足下列條件：TL<15[公釐]；以及1.20<Fno<1.90。
  26. 如請求項25所述之取像裝置，其中該非球面成像面於光軸上的交點至該非球面成像面的最大成像高度位置於光軸的水平位移量為SAGI，該非球面成像面於近光軸處的曲率半徑為R，其滿足下列條件：0<｜(10×SAGI)/R｜<1.0。
  27. 如請求項25所述之取像裝置，其中該非球面電子感光元件之表面於離軸處具有至少一反曲點，該至少一反曲點的位置與光軸的垂直距離為YpI，該攝影系統鏡片組的焦距為f，其滿足下列條件：0.1<YpI/f<2.0。
  28. 如請求項27所述之取像裝置，其中該複數個透鏡中最靠近該非球面成像面之透鏡像側表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcLr，該非球面電子感光元件之表面上的臨界點位置與光軸的垂直距離為YcI，其滿足下列條件：｜YcLr/YcI｜<1.0。
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