CN106154492A - 光学成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜以及第三透镜。第一透镜具有正屈折力，其物侧面可为凸面。第二透镜至第三透镜具有屈折力，前述各透镜的两个表面可皆为非球面。第三透镜可具有正屈折力，其像侧面可为凹面，其两个表面皆为非球面，其中第三透镜的至少一表面具有反曲点。当满足特定条件时，可具备更大的收光以及更佳的光路调节能力，以提升成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学成像系统，且特别是有关于一种应用于电子产品上的小型光学成像系统。
背景技术
近年来，随着具有摄影功能的可携式电子产品的兴起，光学系统的需求日渐增加。一般光学系统的感光元件不外乎为感光耦合元件(Charge CoupledDevice；CCD)或互补性氧化金属半导体元件(Complementary Metal-OxideSemiconduTPor Sensor；CMOS Sensor)两种，且随着半导体制造技术的进步，使得感光元件的像素尺寸缩小，光学系统逐渐往高像素方向发展，因此对成像质量的要求也日益增加。
传统搭载于便携设备上的光学系统，多采用两片式透镜结构，然而，由于便携设备不断朝像素提升方向发展，并且终端消费者对大光圈的需求不断增加，例如微光与夜拍功能，以及消费者对广视角的需求也逐渐增加，例如前置镜头的自拍功能。但是，设计大光圈的光学系统常面临产生更多像差致使周边成像质量随的劣化以及制造困难易，而设计广视角的光学系统则面临成像的畸变率(distortion)提高，现有的光学成像系统已无法满足更高阶的摄影要求。
因此，如何有效增加光学成像镜头的进光量与增加光学成像镜头的视角，除了进一步提高成像的总像素与质量外，同时能兼顾微型化光学成像镜头的衡平设计，便成为一个相当重要的议题。
发明内容
本发明针对一种光学成像系统及光学影像撷取镜头，能够利用三个透镜的屈光力、凸面与凹面的组合(本发明所述凸面或凹面原则上指各透镜的物侧面或像侧面于光轴上的几何形状描述)，进而有效提高光学成像系统的进光量与增加光学成像镜头的视角，同时提高成像的总像素与质量，以应用于小型的电子产品上。
本发明实施例相关的透镜参数的用语与其代号详列如下，作为后续描述的参考：
与长度或高度有关的透镜参数：
光学成像系统的成像高度以HOI表示；光学成像系统的高度以HOS表示；光学成像系统中的第一透镜物侧面至第三透镜像侧面间的距离以InTL表示；光学成像系统中的第三透镜像侧面至成像面间的距离以InB表示；InTL+InB＝HOS；光学成像系统中的固定光栏(光圈)至成像面间的距离以InS表示；光学成像系统中的第一透镜与第二透镜间的距离以IN12表示(例示)；光学成像系统中的第一透镜于光轴上的厚度以TP1表示(例示)。
与材料有关的透镜参数：
光学成像系统中的第一透镜的色散系数以NA1表示(例示)；第一透镜的折射律以Nd1表示(例示)。
与视角有关的透镜参数：
视角以AF表示；视角的一半以HAF表示；主光线角度以MRA表示。
与出入瞳有关的透镜参数：
光学成像系统的入射瞳直径以HEP表示；单一透镜的任一表面的最大有效半径指系统最大视角入射光通过入射瞳最边缘的光线于该透镜表面交会点(Effective Half Diameter；EHD)，该交会点与光轴之间的垂直高度。例如第一透镜物侧面的最大有效半径以EHD11表示，第一透镜像侧面的最大有效半径以EHD12表示。第二透镜物侧面的最大有效半径以EHD21表示，第二透镜像侧面的最大有效半径以EHD22表示。光学成像系统中其余透镜的任一表面的最大有效半径表示方式以此类推。
与透镜面形弧长及表面轮廓有关的参数：
单一透镜的任一表面的最大有效半径的轮廓曲线长度指该透镜的表面与所属光学成像系统的光轴的交点为起始点，自该起始点沿着该透镜的表面轮廓直至其最大有效半径的终点为止，前述起点与终点之间的曲线弧长为最大有效半径的轮廓曲线长度，并以ARS表示。例如第一透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS11表示，第一透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS12表示。第二透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS21表示，第二透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS22表示。光学成像系统中其余透镜的任一表面的最大有效半径的轮廓曲线长度表示方式以此类推。
单一透镜的任一表面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度指该透镜的表面与所属光学成像系统的光轴的交点为起始点，自该起始点沿着该透镜的表面轮廓直至该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度的坐标点为终点，前述起点与终点之间的曲线弧长为1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度，并以ARE表示。例如第一透镜物侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE11表示，第一透镜像侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE12表示。第二透镜物侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE21表示，第二透镜像侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE22表示。光学成像系统中其余透镜的任一表面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度表示方式以此类推。
与透镜面形深度有关的参数：
第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离以InRS31表示(例示)；第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离以InRS32表示(例示)。
与透镜面型有关的参数：
临界点C指特定透镜表面上，除与光轴的交点外，一与光轴相垂直的切面相切的点。承上，例如第二透镜物侧面的临界点C21与光轴的垂直距离为HVT21(例示)，第二透镜像侧面的临界点C22与光轴的垂直距离为HVT22(例示)，第三透镜物侧面的临界点C31与光轴的垂直距离为HVT31(例示)，第三透镜像侧面的临界点C32与光轴的垂直距离为HVT32(例示)。其他透镜的物侧面或像侧面上的临界点及其与光轴的垂直距离的表示方式比照前述。
第三透镜物侧面上最接近光轴的反曲点为IF311，该点沉陷量SGI311(例示)，SGI311亦即第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF311该点与光轴间的垂直距离为HIF311(例示)。第三透镜像侧面上最接近光轴的反曲点为IF321，该点沉陷量SGI321(例示)，SGI311亦即第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF321该点与光轴间的垂直距离为HIF321(例示)。
第三透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点为IF312，该点沉陷量SGI312(例示)，SGI312亦即第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF312该点与光轴间的垂直距离为HIF312(例示)。第三透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点为IF322，该点沉陷量SGI322(例示)，SGI322亦即第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF322该点与光轴间的垂直距离为HIF322(例示)。
第三透镜物侧面上第三接近光轴的反曲点为IF313，该点沉陷量SGI313(例示)，SGI313亦即第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF3132该点与光轴间的垂直距离为HIF313(例示)。第三透镜像侧面上第三接近光轴的反曲点为IF323，该点沉陷量SGI323(例示)，SGI323亦即第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF323该点与光轴间的垂直距离为HIF323(例示)。
第三透镜物侧面上第四接近光轴的反曲点为IF314，该点沉陷量SGI314(例示)，SGI314亦即第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF314该点与光轴间的垂直距离为HIF314(例示)。第三透镜像侧面上第四接近光轴的反曲点为IF324，该点沉陷量SGI324(例示)，SGI324亦即第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF324该点与光轴间的垂直距离为HIF324(例示)。
其他透镜物侧面或像侧面上的反曲点及其与光轴的垂直距离或其沉陷量的表示方式比照前述。
与像差有关的变数：
光学成像系统的光学畸变(Optical Distortion)以ODT表示；其TV畸变(TVDistortion)以TDT表示，并且可以进一步限定描述在成像50％至100％视野间像差偏移的程度；球面像差偏移量以DFS表示；慧星像差偏移量以DFC表示。
光圈边缘横向像差以STA(STOP Transverse Aberration)表示，评价特定光学成像系统的性能，可利用子午面光扇(tangential fan)或弧矢面光扇(sagittal fan)上计算任一视场的光线横向像差，特别是分别计算最长工作波长(例如波长为650NM)以及最短工作波长(例如波长为470NM)通过光圈边缘的横向像差大小作为性能优异的标准。前述子午面光扇的坐标方向，可进一步区分成正向(上光线)与负向(下光线)。最长工作波长通过光圈边缘的横向像差，其定义为最长工作波长通过光圈边缘入射在成像面上特定视场的成像位置，其与参考波长主光线(例如波长为555NM)在成像面上该视场的成像位置两位置间的距离差，最短工作波长通过光圈边缘的横向像差，其定义为最短工作波长通过光圈边缘入射在成像面上特定视场的成像位置，其与参考波长主光线在成像面上该视场的成像位置两位置间的距离差，评价特定光学成像系统的性能为优异，可利用最短以及最长工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场(即0.7成像高度HOI)的横向像差均小于20微米(μm)作为检核方式，甚至可进一步以最短以及最长工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场的横向像差均小于10微米(μm)作为检核方式。
本发明提供一种光学成像系统，其第三透镜的物侧面或像侧面设置有反曲点，可有效调整各视场入射于第三透镜的角度，并针对光学畸变与TV畸变进行补正。另外，第三透镜的表面可具备更佳的光路调节能力，以提升成像质量。
依据本发明提供一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜以及一成像面。第一透镜至第三透镜均具有屈折力。该第一透镜至该第三透镜中至少一透镜具有正屈折力，该第三透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，该第一透镜至该第三透镜的焦距分别为f1、f2和f3，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该成像面的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第三透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤6.0；0.5≤HOS/f≤3.0；0<InTL/HOS<0.9；以及1≤2×(ARE/HEP)≤1.5。
依据本发明另提供一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜以及一成像面。第一透镜具有正屈折力。第二透镜具有屈折力。第三透镜具有负屈折力，其物侧面及像侧面皆为非球面。该第一透镜至该第三透镜中至少两透镜的至少一表面具有至少一反曲点，且该第二透镜至该第三透镜中至少一透镜具有正屈折力，该第一透镜至该第三透镜的焦距分别为f1、f2和f3，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该成像面的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第三透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤6.0；0.5≤HOS/f≤3.0；0<InTL/HOS<0.9；以及1≤2×(ARE/HEP)≤1.5。
依据本发明再提供一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜以及一成像面。第三透镜的物侧面及像侧面中至少一表面具有至少一反曲点，该第一透镜至该第二透镜的至少一表面具有至少一反曲点。第一透镜具有正屈折力。第二透镜具有负屈折力。该第二透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，并且该第三透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，该第一透镜至该第三透镜的焦距分别为f1、f2和f3，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该光学成像系统的最大视角的一半为HAF，该第一透镜物侧面至该成像面的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第三透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤3.5；0.4≤︱tan(HAF)︱≤1.5；0.5≤HOS/f≤2.5；0<InTL/HOS<0.9；以及1≤2(ARE/HEP)≤1.5。
单一透镜的任一表面在最大有效半径范围内的轮廓曲线长度影响该表面修正像差以及各视场光线间光程差的能力，轮廓曲线长度越长则修正像差的能力提升，然而同时亦会增加生产制造上的困难度，因此必须控制单一透镜的任一表面在最大有效半径范围内的轮廓曲线长度，特别是控制该表面的最大有效半径范围内的轮廓曲线长度(ARS)与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ARS/TP)。例如第一透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS11表示，第一透镜于光轴上的厚度为TP1，两者间的比值为ARS11/TP1，第一透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS12表示，其与TP1间的比值为ARS12/TP1。第二透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS21表示，第二透镜于光轴上的厚度为TP2，两者间的比值为ARS21/TP2，第二透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS22表示，其与TP2间的比值为ARS22/TP2。光学成像系统中其余透镜的任一表面的最大有效半径的轮廓曲线长度与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系，其表示方式以此类推。
单一透镜的任一表面在1/2入射瞳直径(HEP)高度范围内的轮廓曲线长度特别影响该表面上在各光线视场共享区域的修正像差以及各视场光线间光程差的能力，轮廓曲线长度越长则修正像差的能力提升，然而同时亦会增加生产制造上的困难，因此必须控制单一透镜的任一表面在1/2入射瞳直径(HEP)高度范围内的轮廓曲线长度，特别是控制该表面的1/2入射瞳直径(HEP)高度范围内的轮廓曲线长度(ARE)与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ARE/TP)。例如第一透镜物侧面的1/2入射瞳直径(HEP)高度的轮廓曲线长度以ARE11表示，第一透镜于光轴上的厚度为TP1，两者间的比值为ARE11/TP1，第一透镜像侧面的1/2入射瞳直径(HEP)高度的轮廓曲线长度以ARE12表示，其与TP1间的比值为ARE12/TP1。第二透镜物侧面的1/2入射瞳直径(HEP)高度的轮廓曲线长度以ARE21表示，第二透镜于光轴上的厚度为TP2，两者间的比值为ARE21/TP2，第二透镜像侧面的1/2入射瞳直径(HEP)高度的轮廓曲线长度以ARE22表示，其与TP2间的比值为ARE22/TP2。光学成像系统中其余透镜的任一表面的1/2入射瞳直径(HEP)高度的轮廓曲线长度与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系，其表示方式以此类推。
前述光学成像系统可用以搭配成像在对角线长度为1/1.2英寸大小以下的影像感测元件，该影像感测元件的像素尺寸小于1.4微米(μm)，较佳其像素尺寸小于1.12微米(μm)，最佳其像素尺寸小于0.9微米(μm)。此外，该光学成像系统可适用于长宽比为16:9的影像感测元件。
前述光学成像系统可适用于百万像素以上的摄录像要求并拥有良好的成像质量。
当︱f1︱>f3时，光学成像系统的系统总高度(HOS；Height of Optic System)可以适当缩短以达到微型化的目的。
当︱f2︱>︱f1︱时，第二透镜具有弱的正屈折力或弱的负屈折力。当本发明中的第二透镜具有弱的正屈折力时，其可有效分担第一透镜的正屈折力，从而避免不必要的像差过早出现，反之，若第二透镜具有弱的负屈折力，则可以微调补正系统的像差。
第三透镜可具有正屈折力，其像侧面可为凹面。藉此，有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外，第三透镜的至少一表面可具有至少一反曲点，可有效地压制离轴视场光线入射的角度，进一步可修正离轴视场的像差。
附图说明
图1A为本发明第一实施例的光学成像系统的示意图；
图1B由左至右依序为本发明第一实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图1C为本发明第一实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇，最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图；
图2A为本发明第二实施例的光学成像系统的示意图；
图2B由左至右依序为本发明第二实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图2C为本发明第二实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇，最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图；
图3A为本发明第三实施例的光学成像系统的示意图；
图3B由左至右依序为本发明第三实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图3C为本发明第三实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇，最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图；
图4A为本发明第四实施例的光学成像系统的示意图；
图4B由左至右依序为本发明第四实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图4C为本发明第四实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇，最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图；
图5A为本发明第五实施例的光学成像系统的示意图；
图5B由左至右依序为本发明第五实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图5C为本发明第五实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇，最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图；
图6A为本发明第六实施例的光学成像系统的示意图；
图6B由左至右依序为本发明第六实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图6C为本发明第六实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇，最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图。
附图标记说明：光学成像系统：10、20、30、40、50、60
光圈:100、200、300、400、500、600
第一透镜:110、210、310、410、510、610
物侧面:112、212、312、412、512、612
像侧面:114、214、314、414、514、614
第二透镜:120、220、320、420、520、620
物侧面:122、222、322、422、522、622
像侧面:124、224、324、424、524、624
第三透镜:130、230、330、430、530、630
物侧面:132、232、332、432、532、632
像侧面:134、234、334、434、534、634
红外线滤光片:170、270、370、470、570、670
成像面:180、280、380、480、580、680
影像感测元件:190、290、390、490、590、690
光学成像系统的焦距:f；
第一透镜的焦距:f1
第二透镜的焦距:f2
第三透镜的焦距:f3
光学成像系统的光圈值:f/HEP
光学成像系统的最大视角的一半:HAF
第一透镜至第三透镜的色散系数分别为NA1、NA2、NA3
第一透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:R1、R2
第三透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:R5、R6
第一透镜至第三透镜于光轴上的厚度分别为TP1、TP2、TP3
所有具有屈折力的透镜的厚度总和:ΣTP
第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离:IN12
第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离:IN23
第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离:InRS31
第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离:InRS32
第二透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点:IF212；该点沉陷量:SGI212
第二透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF212
第二透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点:IF222；该点沉陷量:SGI222
第二透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF222
第三透镜物侧面上最接近光轴的反曲点:IF311；该点沉陷量:SGI311
第三透镜物侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF311
第三透镜像侧面上最接近光轴的反曲点:IF321；该点沉陷量:SGI321
第三透镜像侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF321
第三透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点:IF312；该点沉陷量:SGI312
第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF312
第三透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点:IF322；该点沉陷量:SGI322
第三透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF322
第三透镜物侧面上第三接近光轴的反曲点:IF313；该点沉陷量:SGI313
第三透镜物侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF313
第三透镜像侧面上第三接近光轴的反曲点:IF323；该点沉陷量:SGI323
第三透镜像侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF323
第三透镜物侧面的临界点：C31；第三透镜像侧面的临界点：C32
第三透镜物侧面的临界点与光轴的垂直距离:HVT31
第三透镜像侧面的临界点与光轴的垂直距离:HVT32
系统总高度(第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离):HOS
影像感测元件的对角线长度:Dg
光圈至成像面的距离:InS
第一透镜物侧面至该第三透镜像侧面的距离:InTL
第三透镜像侧面至该成像面的距离:InB
影像感测元件有效感测区域对角线长的一半(最大像高):HOI
光学成像系统于结像时的TV畸变(TV Distortion):TDT
光学成像系统于结像时的光学畸变(Optical Distortion):ODT
具体实施方式
本发明公开了一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含具有屈折力的第一透镜、第二透镜以及第三透镜。光学成像系统还可包含一影像感测元件，其设置于成像面。
光学成像系统使用五个工作波长进行设计，分别为470nm、510nm、555nm、610nm、650nm，其中555nm为主要参考波长并作为主要提取技术特征的参考波长。关于最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘的横向像差数值的提取，最长工作波长使用650NM，参考波长主光线波长使用555NM，最短工作波长使用470NM。
光学成像系统的焦距f与每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的比值为PPR，光学成像系统的焦距f与每一片具有负屈折力的透镜的焦距fn的比值为NPR，所有具有正屈折力的透镜的PPR总和为ΣPPR，所有具有负屈折力的透镜的NPR总和为ΣNPR，当满足下列条件时有助于控制光学成像系统的总屈折力以及总长度：0.5≤ΣPPR/︱ΣNPR︱≤4.5，较佳地，可满足下列条件：1≤ΣPPR/︱ΣNPR︱≤3.8。
光学成像系统的系统高度为HOS，当HOS/f比值趋近于1时，将有利于制作微型化且可成像超高像素的光学成像系统。
光学成像系统中的每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的总和为ΣPP，每一片具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，本发明提供的光学成像系统的一种实施方式，其满足下列条件：0<ΣPP≤200；以及f1/ΣPP≤0.85。较佳地，可满足下列条件：0<ΣPP≤150；以及0.01≤f1/ΣPP≤0.6。藉此，有助于控制光学成像系统的聚焦能力，并且适当分配系统的正屈折力以抑制显著的像差过早产生。第一透镜可具有正屈折力，其物侧面可为凸面。藉此，可适当调整第一透镜的正屈折力强度，有助于缩短光学成像系统的总长度。
第二透镜可具有负屈折力。藉此，可补正第一透镜产生的像差。
第三透镜可具有正屈折力，其像侧面可为凹面。藉此，可分担第一透镜的正屈折力并且有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外，第三透镜的至少一表面可具有至少一反曲点，可有效地压制离轴视场光线入射的角度，进一步可修正离轴视场的像差。较佳地，其物侧面以及像侧面均具有至少一反曲点。
光学成像系统可进一步包含一影像感测元件，其设置于成像面。影像感测元件有效感测区域对角线长度的一半(即为光学成像系统的成像高度或称最大像高)为HOI，第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离为HOS，其满足下列条件：HOS/HOI≤3；以及0.5≤HOS/f≤3.0。较佳地，可满足下列条件：1≤HOS/HOI≤2.5；以及1≤HOS/f≤2。藉此，可维持光学成像系统的小型化，以搭载于轻薄可携式的电子产品上。
另外，本发明提供的光学成像系统中，依需求可设置至少一光圈，以减少杂散光，有助于提升影像质量。
本发明提供的光学成像系统中，光圈配置可为前置光圈或中置光圈，其中前置光圈意即光圈设置于被摄物与第一透镜之间，中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成像面之间。若光圈为前置光圈，可使光学成像系统的出瞳与成像面产生较长的距离而容置更多光学元件，并可提高影像感测元件接收影像的效率；若为中置光圈，则有助于扩大系统的视场角，使光学成像系统具有广角镜头的优势。前述光圈至成像面间的距离为InS，其满足下列条件：0.5≤InS/HOS≤1.1。较佳地，可满足下列条件：0.6≤InS/HOS≤1藉此，可同时兼顾维持光学成像系统的小型化以及具备广角的特性。
本发明提供的光学成像系统中，第一透镜物侧面至第三透镜像侧面间的距离为InTL，于光轴上所有具有屈折力的透镜的厚度总和ΣTP，其满足下列条件：0.45≤ΣTP/InTL≤0.95。藉此，当可同时兼顾系统成像的对比度以及透镜制造的合格率并提供适当的后焦距以容置其他元件。
第一透镜物侧面的曲率半径为R1，第一透镜像侧面的曲率半径为R2，其满足下列条件：0.1≤︱R1/R2︱≤3.0。藉此，第一透镜的具备适当正屈折力强度，避免球差增加过速。较佳地，可满足下列条件：0.1≤︱R1/R2︱≤2.0。
第三透镜物侧面的曲率半径为R5，第三透镜像侧面的曲率半径为R6，其满足下列条件：-200<(R5-R6)/(R5+R6)<30。藉此，有利于修正光学成像系统所产生的像散。
第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为IN12，其满足下列条件：0<IN12/f≤0.30。较佳地，可满足下列条件：0.01≤IN12/f≤0.25。藉此，有助于改善透镜的色差以提升其性能。
第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离为IN23，其满足下列条件：IN23/f≤0.25。藉此有助于改善透镜的色差以提升其性能。
第一透镜与第二透镜于光轴上的厚度分别为TP1以及TP2，其满足下列条件：2≤(TP1+IN12)/TP2≤10。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并提升其性能。
第三透镜于光轴上的厚度为TP3，其与第二透镜间于光轴上的间隔距离为IN23，其满足下列条件：1.0≤(TP3+IN23)/TP2≤10。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并降低系统总高度。
本发明提供的光学成像系统中，其满足下列条件：0.1≤TP1/TP2≤0.6；0.1≤TP2/TP3≤0.6。藉此，有助层层微幅修正入射光行进过程所产生的像差并降低系统总高度。
本发明提供的光学成像系统中，第三透镜物侧面132于光轴上的交点至第三透镜物侧面132的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS31(若水平位移朝向像侧，InRS31为正值；若水平位移朝向物侧，InRS31为负值)，第三透镜像侧面134于光轴上的交点至第三透镜像侧面134的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS32，第三透镜130于光轴上的厚度为TP3，其满足下列条件：-1mm≤InRS31≤1mm；-1mm≤InRS32≤1mm；1mm≤︱InRS31︱+︱InRS32︱≤2mm；0.01≤︱InRS31︱/TP3≤10；0.01≤︱InRS32︱/TP3≤10。藉此，可控制第三透镜两面间最大有效半径位置，从而有助于光学成像系统的外围视场的像差修正以及有效维持其小型化。
本发明提供的光学成像系统中，第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI311表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI321表示，其满足下列条件：0<SGI311/(SGI311+TP3)≤0.9；0<SGI321/(SGI321+TP3)≤0.9。较佳地，可满足下列条件：0.01<SGI311/(SGI311+TP3)≤0.7；0.01<SGI321/(SGI321+TP3)≤0.7。
第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI312表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI322表示，其满足下列条件：0<SGI312/(SGI312+TP3)≤0.9；0<SGI322/(SGI322+TP3)≤0.9。较佳地，可满足下列条件：0.1≤SGI312/(SGI312+TP3)≤0.8；0.1≤SGI322/(SGI322+TP3)≤0.8。
第三透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF311表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF321表示，其满足下列条件：0.01≤HIF311/HOI≤0.9；0.01≤HIF321/HOI≤0.9。较佳地，可满足下列条件：0.09≤HIF311/HOI≤0.5；0.09≤HIF321/HOI≤0.5。
第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF312表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF322表示，其满足下列条件：0.01≤HIF312/HOI≤0.9；0.01≤HIF322/HOI≤0.9。较佳地，可满足下列条件：0.09≤HIF312/HOI≤0.8；0.09≤HIF322/HOI≤0.8。
第三透镜物侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF313表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF323表示，其满足下列条件：0.001mm≤︱HIF313︱≤5mm；0.001mm≤︱HIF323︱≤5mm。较佳地，可满足下列条件：0.1mm≤︱HIF323︱≤3.5mm；0.1mm≤︱HIF313︱≤3.5mm。
第三透镜物侧面第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF314表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF324表示，其满足下列条件：0.001mm≤︱HIF314︱≤5mm；0.001mm≤︱HIF324︱≤5mm。较佳地，可满足下列条件：0.1mm≤︱HIF324︱≤3.5mm；0.1mm≤︱HIF314︱≤3.5mm。
本发明提供的光学成像系统的一种实施方式，可通过具有高色散系数与低色散系数的透镜交错排列，从而助于光学成像系统色差的修正。
上述非球面的方程式为：
z＝ch2/[1+[1(k+1)c2h2]0.5]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12+A14h14+A16h16+A18h18+A20h20+…(1)
其中，z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值，k为锥面系数，c为曲率半径的倒数，且A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18以及A20为高阶非球面系数。
本发明提供的光学成像系统中，透镜的材质可为塑料或玻璃。当透镜材质为塑料时，可以有效降低生产成本与重量。当透镜的材质为玻璃时，则可以控制热效应并且增加光学成像系统屈折力配置的设计空间。此外，光学成像系统中第一透镜至第三透镜的物侧面及像侧面可为非球面，其可获得较多的控制变量，除用以消减像差外，相较于传统玻璃透镜的使用甚至可减少透镜的使用数目，因此能有效降低本发明光学成像系统的总高度。
另外，本发明提供的光学成像系统中，若透镜表面为凸面，原则上表示透镜表面于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面，原则上表示透镜表面于近光轴处为凹面。
另外，本发明提供的光学成像系统中，依需求可设置至少一光栏，以减少杂散光，有助于提升影像质量。
本发明提供的光学成像系统中，光圈配置可为前置光圈或中置光圈，其中前置光圈意即光圈设置于被摄物与第一透镜之间，中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成像面之间。若光圈为前置光圈，可使光学成像系统的出瞳与成像面产生较长的距离，从而容置更多光学元件，并可提高影像感测元件接收影像的效率；若为中置光圈，则有助于扩大系统的视场角，使光学成像系统具有广角镜头的优势。
本发明提供的光学成像系统还可视需求应用于移动对焦的光学系统中，并兼具优良像差修正与良好成像质量的特色，从而扩大应用层面。
本发明提供的光学成像系统可视需求进一步包括一驱动模块，该驱动模块可与该多个透镜相耦合并使该多个透镜产生位移。前述驱动模块可以是音圈马达(VCM)，用于带动镜头进行对焦，或者为光学防手振元件(OIS)，用于降低拍摄过程因镜头振动所导致失焦的发生频率。
根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合图式予以详细说明。
第一实施例
如图1A及图1B所示，其中图1A为本发明第一实施例的一种光学成像系统的示意图，图1B由左至右依序为第一实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图1C为第一实施例的光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇，最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图。由图1A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜110、光圈100、第二透镜120、第三透镜130、红外线滤光片170、成像面180以及影像感测元件190。
第一透镜110具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面112为凸面，其像侧面114为凹面，并皆为非球面。第一透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS11表示，第一透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS12表示。第一透镜物侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE11表示，第一透镜像侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE12表示。第一透镜于光轴上的厚度为TP1。
第二透镜120具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面122为凹面，其像侧面124为凸面，并皆为非球面，且其像侧面124具有一反曲点。第二透镜像侧面于光轴上的交点至第二透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI221表示，其满足下列条件：SGI221＝-0.1526mm；︱SGI221︱/(︱SGI221︱+TP2)＝0.2292。第二透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS21表示，第二透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS22表示。第二透镜物侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE21表示，第二透镜像侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE22表示。第二透镜于光轴上的厚度为TP2。
第二透镜像侧面于光轴上的交点至第二透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF221表示，其满足下列条件：HIF221＝0.5606mm；HIF221/HOI＝0.3128。
第三透镜130具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面132为凸面，其像侧面134为凹面，并皆为非球面，且其物侧面132具有两个反曲点以及像侧面134具有一反曲点。第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI311表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI321表示，其满足下列条件：SGI311＝0.0180mm；SGI321＝0.0331mm；︱SGI311︱/(︱SGI311︱+TP3)＝0.0339；︱SGI321︱/(︱SGI321︱+TP3)＝0.0605。第三透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS31表示，第三透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ARS32表示。第三透镜物侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE31表示，第三透镜像侧面的1/2入射瞳直径(HEP)的轮廓曲线长度以ARE32表示。第三透镜于光轴上的厚度为TP3。
第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI312表示，其满足下列条件：SGI312＝-0.0367mm；︱SGI312︱/(︱SGI312︱+TP3)＝0.0668。
第三透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF311表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF321表示，其满足下列条件：HIF311＝0.2298mm；HIF321＝0.3393mm；HIF311/HOI＝0.1282；HIF321/HOI＝0.1893。
第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF312表示，其满足下列条件：HIF312＝0.8186mm；HIF312/HOI＝0.4568。
红外线滤光片170为玻璃材质，其设置于第三透镜130及成像面180之间且不影响光学成像系统的焦距。
第一实施例的光学成像系统中，光学成像系统的焦距为f，光学成像系统的入射瞳直径为HEP，光学成像系统中最大视角的一半为HAF，其数值如下：f＝2.42952mm；f/HEP＝2.02；以及HAF＝35.87度与tan(HAF)＝0.7231。
第一实施例的光学成像系统中，第一透镜110的焦距为f1，第三透镜140的焦距为f3，其满足下列条件：f1＝2.27233mm；︱f/f1︱＝1.0692；f3＝7.0647mm；︱f1︱<f3；以及︱f1/f3︱＝0.3216。
第一实施例的光学成像系统中，第二透镜120与第三透镜130的焦距分别为f2、f3，其满足下列条件：f2＝-5.2251mm；以及︱f2︱>︱f1︱。
光学成像系统的焦距f与每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的比值为PPR，光学成像系统的焦距f与每一片具有负屈折力的透镜的焦距fn的比值为NPR，第一实施例的光学成像系统中，所有具有正屈折力的透镜的PPR总和为ΣPPR＝f/f1+f/f3＝1.4131，所有具有负屈折力的透镜的NPR总和为ΣNPR＝f/f2＝0.4650，ΣPPR/︱ΣNPR︱＝3.0391。同时亦满足下列条件：︱f/f3︱＝0.3439；︱f1/f2︱＝0.4349；︱f2/f3︱＝0.7396。
第一实施例的光学成像系统中，第一透镜物侧面112至第三透镜像侧面134间的距离为InTL，第一透镜物侧面112至成像面180间的距离为HOS，光圈100至成像面180间的距离为InS，影像感测元件190有效感测区域对角线长度的一半为HOI，第三透镜像侧面134至成像面180间的距离为InB，其满足下列条件：InTL+InB＝HOS；HOS＝2.9110mm；HOI＝1.792mm；HOS/HOI＝1.6244；HOS/f＝1.1982；InTL/HOS＝0.7008；InS＝2.25447mm；以及InS/HOS＝0.7745。
第一实施例的光学成像系统中，于光轴上所有具有屈折力的透镜的厚度总和为ΣTP，其满足下列条件：ΣTP＝1.4198mm；以及ΣTP/InTL＝0.6959。藉此，当可同时兼顾系统成像的对比度以及透镜制造的合格率并提供适当的后焦距以容置其他元件。
第一实施例的光学成像系统中，第一透镜物侧面112的曲率半径为R1，第一透镜像侧面114的曲率半径为R2，其满足下列条件：︱R1/R2︱＝0.3849。藉此，第一透镜的具备适当正屈折力强度，避免球差增加过速。
第一实施例的光学成像系统中，第三透镜物侧面132的曲率半径为R5，第三透镜像侧面144的曲率半径为R6，其满足下列条件：(R5-R6)/(R5+R6)＝-0.0899。藉此，有利于修正光学成像系统所产生的像散。
第一实施例的光学成像系统中，第一透镜110与第三透镜130的焦距分别为f1、f3，所有具有正屈折力的透镜的焦距总和为ΣPP，其满足下列条件：ΣPP＝f1+f3＝9.3370mm；以及f1/(f1+f3)＝0.2434。藉此，有助于适当分配第一透镜110的正屈折力至其他正透镜，以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。
第一实施例的光学成像系统中，第二透镜120的焦距为f2，所有具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，其满足下列条件：ΣNP＝f2＝-5.2251mm。藉此，有助于抑制入射光行进过程显著像差的产生。
第一实施例的光学成像系统中，第一透镜110与第二透镜120于光轴上的间隔距离为IN12，其满足下列条件：IN12＝0.4068mm；IN12/f＝0.1674。藉此，有助于改善透镜的色差以提升其性能。
第一实施例的光学成像系统中，第一透镜110与第二透镜120于光轴上的厚度分别为TP1以及TP2，其满足下列条件：TP1＝0.5132mm；TP2＝0.3363mm；以及(TP1+IN12)/TP2＝2.7359。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并提升其性能。
第一实施例的光学成像系统中，第二透镜120与第三透镜130于光轴上的间隔距离为IN23，其满足下列条件：(TP3+IN23)/TP2＝2.3308。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并降低系统总高度。
本实施例的光学成像系统中，其满足下列条件：TP2/(IN12+TP2+IN23)＝0.35154；TP1/TP2＝1.52615；TP2/TP3＝0.58966。藉此，有助于层层微幅修正入射光行进过程所产生的像差并降低系统总高度。
第一实施例的光学成像系统中，第一透镜110至第三透镜140于光轴上的厚度总和为ΣTP，其满足下列条件：TP2/ΣTP＝0.2369。藉此有助修正入射光行进过程所产生的像差并降低系统总高度。
第一实施例的光学成像系统中，第三透镜物侧面132于光轴上的交点至第三透镜物侧面132的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS31，第三透镜像侧面134于光轴上的交点至第三透镜像侧面134的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS32，第三透镜130于光轴上的厚度为TP3，其满足下列条件：InRS31＝-0.1097mm；InRS32＝-0.3195mm；︱InRS31︱+︱InRS32︱＝0.42922mm；︱InRS31︱/TP3＝0.1923；以及︱InRS32︱/TP3＝0.5603。藉此，有利于镜片的制作与成型，并有效维持其小型化。
本实施例的光学成像系统中，第三透镜物侧面132的临界点C31与光轴的垂直距离为HVT31，第三透镜像侧面134的临界点C32与光轴的垂直距离为HVT32，其满足下列条件：HVT31＝0.4455mm；HVT32＝0.6479mm；HVT31/HVT32＝0.6876。藉此，可有效修正离轴视场的像差。
本实施例的光学成像系统满足下列条件：HVT32/HOI＝0.3616。藉此，有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。
本实施例的光学成像系统满足下列条件：HVT32/HOS＝0.2226。藉此，有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。
第一实施例的光学成像系统中，第二透镜120以及第三透镜150具有负屈折力，第一透镜的色散系数为NA1，第二透镜的色散系数为NA2，第三透镜的色散系数为NA3，其满足下列条件：︱NA1-NA2︱＝33.5951；NA3/NA2＝2.4969。藉此，有助于光学成像系统色差的修正。
第一实施例的光学成像系统中，光学成像系统于结像时的TV畸变为TDT，结像时的光学畸变为ODT，其满足下列条件：︱TDT︱＝1.2939％；︱ODT︱＝1.4381％。
第三透镜本实施例的光学成像系统中，正向子午面光扇图的最长工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场的横向像差以PLTA表示，其为0.0028mm(像素大小Pixel Size为1.12μm)，正向子午面光扇图的最短工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场的横向像差以PSTA表示，其为0.0163mm(像素大小Pixel Size为1.12μm)，负向子午面光扇图的最长工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场的横向像差以NLTA表示，其为0.0118mm(像素大小PixelSize为1.12μm)，负向子午面光扇图的最短工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场的横向像差以NSTA表示，其为-0.0019mm(像素大小Pixel Size为1.12μm)。弧矢面光扇图的最长工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场的横向像差以SLTA表示，其为-0.0103mm(像素大小Pixel Size为1.12μm)，弧矢面光扇图的最短工作波长通过光圈边缘入射在成像面上0.7视场的横向像差以SSTA表示，其为0.0055mm(像素大小Pixel Size为1.12μm)。
再配合参照下列表一以及表二。
表一、第一实施例透镜数据
表二、第一实施例的非球面系数
依据表一及表二可得到轮廓曲线长度相关的数值：
表一为图1A、图1B和图1C第一实施例详细的结构数据，其中曲率半径、厚度、距离及焦距的单位为mm，且表面0-10依序表示由物侧至像侧的表面。表二为第一实施例中的非球面数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A1-A20则表示各表面第1-20阶非球面系数。此外，以下各实施例表格对应各实施例的示意图与像差曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表一及表二的定义相同，在此不加赘述。
第二实施例
如图2A及图2B所示，其中图2A为本发明第二实施例的一种光学成像系统的示意图，图2B由左至右依序为第二实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图2C为第二实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图。由图2A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜210、光圈200、第二透镜220、第三透镜230、红外线滤光片270、成像面280以及影像感测元件290。
第一透镜210具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面212为凸面，其像侧面214为凹面，并皆为非球面。
第二透镜220具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面222为凹面，其像侧面224为凸面，并皆为非球面，其像侧面224具有一反曲点。
第三透镜230具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面232为凸面，其像侧面234为凹面，并皆为非球面，其物侧面232具有两个反曲点以及像侧面234具有一反曲点。
红外线滤光片270为玻璃材质，其设置于第三透镜230及成像面280之间且不影响光学成像系统的焦距。
第二实施例的光学成像系统中，第一透镜210、第三透镜230均为正透镜，其焦距分别为f1以及f3，所有具有正屈折力的透镜的焦距总和为ΣPP，其满足下列条件：ΣPP＝f1+f3＝9.59177mm；以及f1/(f1+f3)＝0.23269。藉此，有助于适当分配第一透镜210的正屈折力至其他正透镜，以抑制入射光行进过程显著像差的产生。
第二实施例的光学成像系统中，第二透镜220的焦距为f2，所有具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，其满足下列条件：ΣNP＝f2。
请配合参照下列表三以及表四。
表四、第二实施例的非球面系数
第二实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表三及表四可得到下列条件式数值：
依据表三及表四可得到下列条件式数值：
依据表三及表四可得到轮廓曲线长度相关的数值：
第三实施例
如图3A及图3B所示，其中图3A为本发明第三实施例的一种光学成像系统的示意图，图3B由左至右依序为第三实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图3C为第三实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图。由图3A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含光圈300、第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、红外线滤光片370、成像面380以及影像感测元件390。
第一透镜310具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面312为凸面，其像侧面314为凸面，并皆为非球面，其物侧面312具有两个反曲点以及像侧面314具有一反曲点。
第二透镜320具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面322为凹面，其像侧面324为凸面，并皆为非球面，其物侧面322以及像侧面324均具有一反曲点。
第三透镜330具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面332为凸面，其像侧面334为凹面，并皆为非球面，其物侧面332以及像侧面334均具有一反曲点。
红外线滤光片370为玻璃材质，其设置于第三透镜330及成像面380之间且不影响光学成像系统的焦距。
第三实施例的光学成像系统中，第一透镜310、第三透镜330均为正透镜，其焦距分别为f1以及f3，所有具有正屈折力的透镜的焦距总和为ΣPP，其满足下列条件：ΣPP＝f1+f3＝10.86930mm；以及f1/(f1+f3)＝0.12995。藉此，有助于适当分配第一透镜310的正屈折力至其他正透镜，以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。
第三实施例的光学成像系统中，第二透镜320的距为f2，所有具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，其满足下列条件：ΣNP＝f2。
请配合参照下列表五以及表六。
表六、第三实施例的非球面系数
第三实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表五及表六可得到下列条件式数值：
依据表五及表六可得到下列条件式数值：
依据表五及表六可得到轮廓曲线长度相关的数值：
第四实施例
如图4A及图4B所示，其中图4A为本发明第四实施例的一种光学成像系统的示意图，图4B由左至右依序为第四实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图4C为第四实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图。由图4A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含光圈400、第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、红外线滤光片470、成像面480以及影像感测元件490。
第一透镜410具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面412为凸面，其像侧面414为凸面，并皆为非球面，其物侧面412具有一反曲点。
第二透镜420具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面422为凹面，其像侧面424为凸面，并皆为非球面，其物侧面422以及像侧面424均具有一反曲点。
第三透镜430具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面432为凸面，其像侧面434为凹面，并皆为非球面，且其物侧面432以及像侧面434均具有一反曲点。
红外线滤光片470为玻璃材质，其设置于第三透镜430及成像面480之间且不影响光学成像系统的焦距。
第四实施例的光学成像系统中，第一透镜410、第三透镜430均为正透镜，其焦距分别为f1、f3，所有具有正屈折力的透镜的焦距总和为ΣPP，其满足下列条件：ΣPP＝f1+f3＝10.08485mm；以及f1/(f1+f3)＝0.16231。藉此，有助于适当分配第一透镜410的正屈折力至其他正透镜，以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。
第四实施例的光学成像系统中，第二透镜420的焦距分别为f2，所有具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，其满足下列条件：ΣNP＝f2。
请配合参照下列表七以及表八。
表八、第四实施例的非球面系数
第四实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表七及表八可得到下列条件式数值：
依据表七及表八可得到下列条件式数值：
依据表七及表八可得到轮廓曲线长度相关的数值：
第五实施例
如图5A及图5B所示，其中图5A为本发明第五实施例的一种光学成像系统的示意图，图5B由左至右依序为第五实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图5C为第五实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图。由图5A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜510、光圈500、第二透镜520、第三透镜530、红外线滤光片570、成像面580以及影像感测元件590。
第一透镜510具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面512为凸面，其像侧面514为凸面，并皆为非球面，且其物侧面512具有一反曲点。
第二透镜520具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面522为凹面，其像侧面524为凸面，并皆为非球面，且其物侧面522具有两个反曲点以及像侧面524具有一反曲点。
第三透镜530具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面532为凸面，其像侧面534为凹面，并皆为非球面，且其物侧面532以及像侧面534均具有一反曲点。
红外线滤光片570为玻璃材质，其设置于第三透镜530及成像面580之间且不影响光学成像系统的焦距。
第五实施例的光学成像系统中，第一透镜510、第三透镜530均为正透镜，其焦距分别为f1和f3，所有具有正屈折力的透镜的焦距总和为ΣPP，其满足下列条件：ΣPP＝f1+f3＝6.44941mm；以及f1/(f1+f3)＝0.28452。藉此，有助于适当分配第一透镜510的正屈折力至其他正透镜，以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。
第五实施例的光学成像系统中，第二透镜520的焦距为f2，所有具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，其满足下列条件：ΣNP＝f2。
请配合参照下列表九以及表十。
表十、第五实施例的非球面系数
第五实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表九及表十可得到下列条件式数值：
依据表九及表十可得到下列条件式数值：
依据表九及表十可得到轮廓曲线长度相关的数值：
第六实施例
如图6A及图6B所示，其中图6A为本发明第六实施例的一种光学成像系统的示意图，图6B由左至右依序为第六实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图6C为第六实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图。由图6A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含光圈600、第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630、红外线滤光片670、成像面680以及影像感测元件690。
第一透镜610具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面612为凸面，其像侧面614为凸面，并皆为非球面，其物侧面612具有一反曲点。
第二透镜620具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面622为凹面，其像侧面624为凸面，并皆为非球面，其物侧面622以及像侧面624均具有一反曲点。
第三透镜630具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面632为凸面，其像侧面634为凹面，并皆为非球面，且其物侧面632以及像侧面634均具有一反曲点。
红外线滤光片670为玻璃材质，其设置于第三透镜630及成像面680之间且不影响光学成像系统的焦距。
第六实施例的光学成像系统中，第一透镜610、第三透镜630均为正透镜，其焦距分别为f1、f3，所有具有正屈折力的透镜的焦距总和为ΣPP，其满足下列条件：ΣPP＝f1+f3＝4.0907mm；以及f1/(f1+f3)＝0.4377。藉此，有助于适当分配第一透镜610的正屈折力至其他正透镜，以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。
第六实施例的光学成像系统中，第二透镜620的焦距为f2，所有具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，其满足下列条件：ΣNP＝f2。
请配合参照下列表十一以及表十二。
表十二、第六实施例的非球面系数
第六实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表十一及表十二可得到下列条件式数值：
依据表十一及表十二可得到下列条件式数值：
依据表十一及表十二可得到轮廓曲线长度相关的数值：
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本案权利要求范围所界定为准。
虽然本发明已参照其例示性实施例而特别地显示及描述，将为所属技术领域具通常知识者所理解的是，于不脱离本案权利要求范围及其等效物所定义的本发明的精神与范畴下可对其进行形式与细节上的各种变更。
Claims (25)
1.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有屈折力；
一第二透镜，具有屈折力；
一第三透镜，具有屈折力；以及
一成像面；
其中，该第一透镜至该第三透镜中至少一透镜具有正屈折力，并且该第三透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，该第一透镜至该第三透镜的焦距分别为f1、f2和f3，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该成像面于光轴上的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第三透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤6.0；0.5≤HOS/f≤3.0；0<InTL/HOS<0.9；以及1≤2×(ARE/HEP)≤1.5。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统于结像时的TV畸变为TDT，该光学成像系统于该成像面上垂直于光轴的成像高度为HOI，该光学成像系统的正向子午面光扇的最长工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以PLTA表示，其正向子午面光扇的最短工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以PSTA表示，负向子午面光扇的最长工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以NLTA表示，负向子午面光扇的最短工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以NSTA表示，弧矢面光扇的最长工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以SLTA表示，弧矢面光扇的最短工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以SSTA表示，其满足下列条件：PLTA≤20微米；PSTA≤20微米；NLTA≤20微米；NSTA≤20微米；SLTA≤20微米；以及SSTA≤20微米；︱TDT︱<60％。
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该多个透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以EHD表示，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面的最大有效半径处为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARS，其满足下列公式：1≤ARS/EHD≤1.5。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统满足下列公式：0mm<HOS≤10mm。
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统的可视角度的一半为HAF，其满足下列公式：0deg<HAF≤70deg。
6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第三透镜的物侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止，前述两点间的轮廓曲线长度为ARE31，该第三透镜的像侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止，前述两点间的轮廓曲线长度为ARE32，第三透镜于光轴上的厚度为TP3，其满足下列条件：0.5≤ARE31/TP3≤10；以及0.5≤ARE32/TP3≤10。
7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜的物侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE21，该第二透镜的像侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE22，该第二透镜于光轴上的厚度为TP2，其满足下列条件：0.5≤ARE21/TP2≤10；以及0.5≤ARE22/TP2≤10。
8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜具有负屈折力，以及该第三透镜具有正屈折力。
9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，还包括一光圈，并且该光圈至该成像面于光轴上的距离为InS，其满足下列公式：0.5≤InS/HOS≤1.1。
10.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有正屈折力；
一第二透镜，具有屈折力；
一第三透镜，具有屈折力；以及
一成像面；
其中，该第一透镜至该第三透镜中至少两个透镜的至少一表面具有至少一反曲点，该第二透镜至该第三透镜中至少一透镜具有正屈折力，并且该第三透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，该第一透镜至该第三透镜的焦距分别为f1、f2和f3，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该成像面于光轴上的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第三透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤6.0；0.5≤HOS/f≤3.0；0<InTL/HOS<0.9；以及1≤2×(ARE/HEP)≤1.5。
11.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该多个透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以EHD表示，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面的最大有效半径处为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARS，其满足下列公式：1≤ARS/EHD≤1.5。
12.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第三透镜具有正屈折力，且其物侧面及像侧面中至少一表面具有至少一反曲点。
13.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统于该成像面上垂直于光轴的成像高度为HOI，该光学成像系统的正向子午面光扇的最长工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以PLTA表示，其正向子午面光扇的最短工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以PSTA表示，负向子午面光扇的最长工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以NLTA表示，负向子午面光扇的最短工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以NSTA表示，弧矢面光扇的最长工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以SLTA表示，弧矢面光扇的最短工作波长通过该入射瞳边缘并入射在该成像面上0.7HOI处的横向像差以SSTA表示，其满足下列条件：PLTA≤10微米；PSTA≤10微米；NLTA≤10微米；NSTA≤10微米；SLTA≤10微米；以及SSTA≤10微米。
14.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜具有负屈折力。
15.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜之间于光轴上的距离为IN12，且满足下列公式：0<IN12/f≤0.25。
16.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为IN23，且满足下列公式：0<IN23/f≤0.8。
17.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为IN23，该第二透镜与第三透镜于光轴上的厚度分别为TP2以及TP3，其满足下列条件：1≤(TP3+IN23)/TP2≤10。
18.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜之间于光轴上的距离为IN12，该第一透镜与第二透镜于光轴上的厚度分别为TP1以及TP2，其满足下列条件：1≤(TP1+IN12)/TP2≤10。
19.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜于光轴上的厚度为TP2，该第一透镜与该第二透镜之间于光轴上的距离为IN12，该第二透镜与该第三透镜之间于光轴上的距离为IN23，其满足下列条件：0<TP2/(IN12+TP2+IN23)<1。
20.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有正屈折力；
一第二透镜，具有负屈折力；
一第三透镜，具有屈折力，且其物侧面及像侧面中至少一表面具有至少一反曲点；以及
一成像面；
其中，该第一透镜至该第二透镜的至少一表面具有至少一反曲点，该第二透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，并且该第三透镜的物侧面及像侧面皆为非球面，该第一透镜至该第三透镜的焦距分别为f1、f2和f3，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该光学成像系统的最大视角的一半为HAF，该第一透镜物侧面至该成像面于光轴上的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第三透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤3.5；0.4≤︱tan(HAF)︱≤1.5；0.5≤HOS/f≤2.5；0<InTL/HOS<0.9以及1≤2×(ARE/HEP)≤1.5。
21.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该多个透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以EHD表示，该多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面的最大有效半径处为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARS，其满足下列公式：1≤ARS/EHD≤1.5。
22.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统满足下列公式：0mm<HOS≤10mm。
23.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该第三透镜的物侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE31，该第三透镜的像侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE32，第三透镜于光轴上的厚度为TP3，其满足下列条件：0.5≤ARE31/TP3≤10；以及0.5≤ARE32/TP3≤10。
24.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜的物侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为为ARE21，该第二透镜的像侧面于光轴上的交点为起点，延着该表面的轮廓直到该表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为终点，前述起点与终点之间的轮廓曲线长度为ARE22，该第二透镜于光轴上的厚度为TP2，其满足下列条件：0.5≤ARE21/TP2≤10；以及0.5≤ARE22/TP2≤10。
25.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统还包括一光圈、一影像感测元件以及一驱动模块，该影像感测元件设置于该成像面，并且该光圈至该成像面于光轴上的距离为InS，该驱动模块与该多个透镜相耦合并使该多个透镜产生位移，其满足下列公式：0.5≤InS/HOS≤1.1。
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