CN107305277B - 光学成像系统 - Google Patents

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

光学成像系统

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 Coupled Device；CCD)或互补性氧化金属半导体元件(Complementary Metal-Oxide SemiconduTPor Sensor；CMOSSensor)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逐渐增加，例如微光与夜拍功能，或是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之劣化以及制造难易度的处境，而设计广视角的光学系统则会面临成像的畸变率(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

本发明实施例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机构元件参数的用语与其代号详列如下，作为后续描述的参考：

如图7A、图7B和图7C所示，光学成像系统可包括一影像感测模块(未绘示)，该影像感测模块包含有一基板以及设置于该基板上的一感光元件；光学成像系统另外可包括一透镜定位元件794，其呈中空且可容置任一透镜，并使该多个透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包含有一物端部796以及一像端部798，该物端部796靠近物侧且具有一第一开口7962，该像端部798靠近像侧具有一第二开口7982，该透镜定位元件794外壁包含两个切平面799，该多个切平面799分别具有一成型灌口痕7992。前述该第一开口7962的内径为OD，该第二开口7982的内径为ID，其满足下列条件：0.1≤OD/ID≤10。该物端部796的最小厚度为OT以及该像端部798的最小厚度为IT，其满足下列条件：0.1≤OT/IT≤10。

如图8A、图8B和图8C所示，光学成像系统可包括一影像感测模块(未绘示)，该影像感测模块包含有一基板以及设置于该基板上的一感光元件；光学成像系统另外可包括一透镜定位元件894，其呈中空且可容置任一透镜，并使该多个透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包含有一物端部896以及一像端部898，该物端部896靠近物侧且具有一第一开口8962，该像端部898靠近像侧具有一第二开口8982，该透镜定位元件894外壁包含三个切平面899，该多个切平面899分别具有一成型灌口痕8992。前述该第一开口8962的内径为OD，该第二开口8982的内径为ID，其满足下列条件：0.1≤OD/ID≤10。该物端部896的最小厚度为OT以及该像端部898的最小厚度为IT，其满足下列条件：0.1≤OT/IT≤10。

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系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 HalfDiameter；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。

光学成像系统的调制转换函数特性图(Modulation Transfer Function；MTF)，用来测试与评估系统成像的反差对比度及锐利度。调制转换函数特性图的垂直坐标轴表示对比转移率(数值从0到1)，水平坐标轴则表示空间频率(cycles/mm；lp/mm；line pairs permm)。完美的成像系统理论上能100％呈现被摄物体的线条对比，然而实际的成像系统，其垂直轴的对比转移率数值小于1。此外，一般而言，成像的边缘区域会比中心区域较难得到精细的还原度。可见光频谱在成像面上，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率55cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率110cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率220cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFH0、MTFH3以及MTFH7表示，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率440cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTF0、MTF3以及MTF7表示，前述此三个视场对于镜头的中心、内视场以及外视场具有代表性，因此可用以评价特定光学成像系统的性能是否优异。若光学成像系统的设计系对应像素大小(Pixel Size)为含1.12微米以下的感光元件，因此调制转换函数特性图的四分之一空间频率、半数空间频率(半频)以及完全空间频率(全频)分别至少为110cycles/mm、220cycles/mm以及440cycles/mm。

光学成像系统若同时须满足针对红外线频谱的成像，例如用于低光源的夜视需求，所使用的工作波长可为850nm或800nm，由于主要功能在辨识黑白明暗所形成的物体轮廓，无须高分辨率，因此可仅需选用小于110cycles/mm的空间频率评价特定光学成像系统在红外线频谱的性能是否优异。前述工作波长850nm当聚焦在成像面上，影像于光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率55cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFI0、MTFI3以及MTFI7表示。然而，也因为红外线工作波长850nm或800nm与一般可见光波长差距很远，若光学成像系统需同时能对可见光与红外线(双模)对焦并分别达到一定性能，在设计上有相当难度。

本发明提供一种光学成像系统，可同时对可见光与红外线(双模)对焦并分别达到一定性能，并且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、成像面以及透镜定位元件。其中该透镜定位元件呈中空且能够容置任一透镜，并使该多个透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包括一物端部以及一像端部，该物端部靠近物侧且具有一第一开口，该像端部靠近像侧具有一第二开口，该透镜定位元件外壁包含至少两个切平面，该多个切平面分别具有至少一成型灌口痕。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，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一透镜至该第三透镜于1/2HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2、ETP3，前述ETP1至ETP3的总和为SETP，该第一透镜至该第三透镜于光轴的厚度分别为TP1、TP2、TP3，前述TP1至TP3的总和为STP，其满足下列条件：1.0≤f/HEP≤10.0；0deg<HAF≤150deg以及0.5≤SETP/STP<1。

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、成像面以及透镜定位元件。其中该透镜定位元件呈中空且能够容置任一透镜，并使该多个透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包括一物端部以及一像端部，该物端部靠近物侧且具有一第一开口，该像端部靠近像侧具有一第二开口，该透镜定位元件外壁包含至少两个切平面，该多个切平面分别具有至少一成型灌口痕。该第一透镜至该第三透镜中至少一透镜具有正屈折力，该第一透镜至该第三透镜中至少一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，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，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：1.0≤f/HEP≤10.0；0deg<HAF≤150deg以及0.2≤EIN/ETL<1。

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、成像面以及透镜定位元件。其中该透镜定位元件呈中空且能够容置任一透镜，并使该多个透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包括一物端部以及一像端部，该物端部靠近物侧且具有一第一开口，该像端部靠近像侧具有一第二开口，该透镜定位元件外壁包含至少三个切平面，该多个切平面分别具有至少一成型灌口痕。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，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：1.0≤f/HEP≤10.0；0deg<HAF≤100deg以及0.2≤EIN/ETL<1。

单一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度，特别影响该1/2入射瞳直径(HEP)范围内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，厚度越大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在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度，特别是控制该透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度(ETP)与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ETP/TP)。例如第一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP1表示。第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP2表示。光学成像系统中其余透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度，其表示方式以此类推。前述ETP1至ETP3的总和为SETP，本发明的实施例可满足下列公式：0.3≤SETP/EIN<1。

为同时权衡提升修正像差的能力以及降低生产制造上的困难度，特别需控制该透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度(ETP)与该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ETP/TP)。例如第一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP1表示，第一透镜于光轴上的厚度为TP1，两者间的比值为ETP1/TP1。第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP2表示，第二透镜于光轴上的厚度为TP2，两者间的比值为ETP2/TP2。光学成像系统中其余透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度与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。本发明的实施例可满足下列公式：0<ETP/TP≤5。

相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离以ED表示，前述水平距离(ED)平行于光学成像系统的光轴，并且特别影响该1/2入射瞳直径(HEP)位置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，水平距离越大则修正像差的能力的可能性将提升，然而同时亦会增加生产制造上的困难度以及限制光学成像系统的长度“微缩”的程度，因此必须控制特定相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离(ED)。

为同时权衡提升修正像差的能力以及降低光学成像系统的长度“微缩”的困难度，特别需控制该相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离(ED)与该相邻两透镜于光轴上的水平距离(IN)间的比例关系(ED/IN)。例如第一透镜与第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离以ED12表示，第一透镜与第二透镜于光轴上的水平距离为IN12，两者间的比值为ED12/IN12。第二透镜与第三透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离以ED23表示，第二透镜与第三透镜于光轴上的水平距离为IN23，两者间的比值为ED23/IN23。光学成像系统中其余相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离与该相邻两透镜于光轴上的水平距离两者间的比例关系，其表示方式以此类推。

该第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为EBL，该第三透镜像侧面上与光轴的交点至该成像面平行于光轴的水平距离为BL，本发明的实施例为同时权衡提升修正像差的能力以及预留其他光学元件的容纳空间，可满足下列公式：0.1≤EBL/BL≤1.5。

光学成像系统可进一步包括一滤光元件，该滤光元件位于该第三透镜以及该成像面之间，该第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该滤光元件间平行于光轴的距离为EIR，该第三透镜像侧面上与光轴的交点至该滤光元件间平行于光轴的距离为PIR，本发明的实施例可满足下列公式：0.1≤EIR/PIR≤1.1。

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)，较佳的，其像素尺寸小于1.12微米(μm)，最佳的，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，其可有效分担第一透镜的正屈折力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可见光频谱调制转换特征图；

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可见光频谱调制转换特征图；

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可见光频谱调制转换特征图；

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可见光频谱调制转换特征图；

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可见光频谱调制转换特征图；

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可见光频谱调制转换特征图。

图7A为本发明第一实施例的透镜定位元件的立体侧视图；

图7B为本发明第一实施例的透镜定位元件的俯视图，俯视方向自像端部的第二开口朝向物端部的第一开口，该透镜定位元件的外壁具有两个切平面，该多个切平面分别具有一成型灌口痕；

图7C为本发明第一实施例的透镜定位元件的剖面图；

图8A为本发明第二实施例至第六实施例的透镜定位元件的立体侧视图；

图8B为本发明第二实施例至第六实施例的透镜定位元件的俯视图，俯视方向自像端部的第二开口朝向物端部的第一开口，该透镜定位元件的外壁具有三个切平面，该多个切平面分别具有一成型灌口痕；

图8C为本发明第二实施例至第六实施例的透镜定位元件的剖面图。

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

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、710、810

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、720、820

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、730、830

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、780、880

影像感测元件:190、290、390、490、590、690

透镜定位元件794、894，

物端部796、896

像端部798、898

第一开口7962、8962

第二开口7982、8982

切平面799、899

成型灌口痕7992、8992

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

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。

光学成像系统的每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的总和为为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，除了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间，中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成像面间。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，光学成像系统中的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间，中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成像面间。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。

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还可视需求包括一驱动模块，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。

本发明提供的光学成像系统还可视需求令第一透镜、第二透镜、第三透镜中至少一透镜为波长小于500nm的光线滤除元件，其可通过该特定具滤除功能的透镜的至少一表面上镀膜或该透镜本身即由能够滤除短波长的材质制作而成。

本发明提供的光学成像系统的成像面还可视需求选择为一平面或一曲面。当成像面为一曲面(例如具有一曲率半径的球面)时，有助于降低聚焦光线于成像面所需的入射角，除了有助于达成微缩光学成像系统的长度(TTL)外，对于提升相对照度同时有所帮助。

本发明的一态样是在提供一种塑料透镜定位元件，该塑料透镜定位元件可为一体成型，除了用以容置与定位本发明的透镜外，塑料透镜定位元件的外壁还包含至少两个成型灌口痕，该多个成型灌口痕可以依需求环绕于一轴心(例如光轴)对称方式设置，可产生较均匀的厚度配置，并提升结构强度。塑料透镜定位元件的外壁若具有两个成型灌口痕，则成型灌口痕之间夹角可为180度。塑料透镜定位元件的外壁若具有三个成型灌口痕，则成型灌口痕之间夹角可为120度。前述成型灌口痕可依需求设置于物端部的外壁或是设置于像端部的外壁。

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调制转换特征图。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。第一透镜于光轴上的厚度为TP1，

第一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP1表示。

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。第二透镜于光轴上的厚度为TP2，第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP2表示。

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。第三透镜于光轴上的厚度为TP3，第三透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP3表示。

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。

第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的距离为ETL，第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：ETL＝2.776mm；EIN＝1.952mm；EIN/ETL＝0.703。

本实施例满足下列条件，ETP1＝0.430mm；ETP2＝0.370mm；ETP3＝0.586mm。前述ETP1至ETP3的总和SETP＝1.385mm。TP1＝0.5132mm；TP2＝0.3363mm；TP3＝0.57mm；前述TP1至TP3的总和STP＝1.4194mm；SETP/STP＝0.97576。

本实施例为特别控制各该透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度(ETP)与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ETP/TP)，以在制造性以及修正像差能力间取得平衡，其满足下列条件，ETP1/TP1＝0.837；ETP2/TP2＝1.100；ETP3/TP3＝1.027。

本实施例为控制各相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离，以在光学成像系统的长度HOS“微缩”程度、制造性以及修正像差能力三者间取得平衡，特别是控制该相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离(ED)与该相邻两透镜于光轴上的水平距离(IN)间的比例关系(ED/IN)，其满足下列条件，第一透镜与第二透镜间在1/2入射瞳直径(HEP)高度的平行于光轴的水平距离为ED12＝0.223mm；第二透镜与第三透镜间在1/2入射瞳直径(HEP)高度的平行于光轴的水平距离为ED23＝0.344mm。前述ED12至ED23的总和SED＝0.567mm

第一透镜与第二透镜于光轴上的水平距离为IN12＝0.407mm，两者间的比值为ED12/IN12＝0.547。第二透镜与第三透镜于光轴上的水平距离为IN23＝0.214mm，两者间的比值为ED23/IN23＝1.612。

第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为EBL＝0.823mm，第三透镜像侧面上与光轴的交点至该成像面之间平行于光轴的水平距离为BL＝0.871mm，本发明的实施例可满足下列公式：EBL/BL＝0.9449。本实施例第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至红外线滤光片之间平行于光轴的距离为EIR＝0.063mm，第三透镜像侧面上与光轴的交点至红外线滤光片之间平行于光轴的距离为PIR＝0.114mm，并满足下列公式：EIR/PIR＝0.555。

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至第三透镜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130两透镜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％。

本实施例的光学成像系统中，可见光在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率55cycles/mm的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，其满足下列条件：MTFE0约为0.86；MTFE3约为0.84；以及MTFE7约为0.77。可见光在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率110cycles/mm的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，其满足下列条件：MTFQ0约为0.63；MTFQ3约为0.6；以及MTFQ7约为0.48。在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于半频的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFH0、MTFH3以及MTFH7表示，其满足下列条件：MTFH0约为0.36；MTFH3约为0.35；以及MTFH7约为0.175。

如图7A、图7B和图7C所示，本实施例的透镜定位元件794，其呈中空且可容置任一透镜，并使该多个透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包含有一物端部796以及一像端部798，该物端部796靠近物侧且具有一第一开口7962，该像端部798靠近像侧具有一第二开口7982，该透镜定位元件794外壁包含两个切平面799，该多个切平面799分别具有一成型灌口痕7992。前述该第一开口7962的内径为OD，该第二开口7982的内径为ID，其满足下列条件：OD＝0.7mm；ID＝1.8mm；OD/ID＝0.3889。该物端部796的最小厚度为OT以及该像端部798的最小厚度为IT，其满足下列条件：OT＝0.1mm；IT＝0.3mm；OT/IT＝0.33。

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

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可见光频谱调制转换特征图。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具有负屈折力，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具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面222为凸面，其像侧面224为凸面，并皆为非球面，其物侧面222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为凸面，并皆为非球面，其物侧面232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。

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：

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可见光频谱调制转换特征图。由图3A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜310、光圈300、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具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面312为凸面，其像侧面314为凹面，并皆为非球面。

第二透镜320具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面322为凸面，其像侧面324为凸面，并皆为非球面，其像侧面324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为凸面，并皆为非球面，其像侧面334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。

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：

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可见光频谱调制转换特征图。由图4A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜410、光圈400、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具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面412为凸面，其像侧面414为凹面，并皆为非球面，其物侧面412具有一反曲点。

第二透镜420具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面422为凸面，其像侧面424为凸面，并皆为非球面，其物侧面422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为凸面，并皆为非球面，且其物侧面432具有一反曲点以及像侧面434具有两个反曲点。

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。

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：

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可见光频谱调制转换特征图。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具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面512为凸面，其像侧面514为凹面，并皆为非球面，且其物侧面512具有一反曲点。

第二透镜520具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面522为凸面，其像侧面524为凸面，并皆为非球面。

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为凸面，并皆为非球面，且其物侧面532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。

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：

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可见光频谱调制转换特征图。由图6A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜610、光圈600、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具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面612为凸面，其像侧面614为凹面，并皆为非球面，其物侧面612具有一反曲点。

第二透镜620具有正屈折力，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。

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为凸面，并皆为非球面，且其物侧面632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。

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：

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，具有正屈折力；

一成像面；以及

一透镜定位元件；

其中该透镜定位元件呈中空且能够容置任一透镜，并使该第一透镜至该第三透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包括一物端部以及一像端部，该物端部靠近物侧且具有一第一开口，该像端部靠近像侧具有一第二开口，该透镜定位元件外壁包含至少两个切平面，该至少两个切平面分别具有至少一成型灌口痕，该光学成像系统中具有屈折力的透镜个数为3枚，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，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一透镜、该第二透镜以及该第三透镜于1/2 HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2以及ETP3，前述ETP1至ETP3的总和为SETP，该第一透镜、该第二透镜以及该第三透镜于光轴的厚度分别为TP1、TP2以及TP3，前述TP1至TP3的总和为STP，其满足下列条件：1≤f/HEP≤2.02；32.5deg≤HAF≤42.5023deg以及0.975≤SETP/STP≤0.992。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该透镜定位元件外壁包含至少三个切平面，该至少三个切平面分别具有至少一成型灌口痕。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第一开口的内径为OD，该第二开口的内径为ID，其满足下列条件：0.1≤OD/ID≤10。

4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该物端部的最小厚度为OT以及该像端部的最小厚度为IT，其满足下列条件：0.1≤OT/IT≤10。

5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜物侧面上于1/2 HEP高度的坐标点至该第三透镜像侧面上于1/2 HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列公式：0.3≤SETP/EIN<1。

6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统包括一滤光元件，该滤光元件位于该第三透镜以及该成像面之间，该第三透镜像侧面上于1/2 HEP高度的坐标点至该滤光元件间平行于光轴的距离为EIR，该第三透镜像侧面上与光轴的交点至该滤光元件间平行于光轴的距离为PIR，其满足下列公式：0.1≤EIR/PIR≤1.1。

7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，可见光在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率55cycles/mm的调制转换对比转移率分别以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，其满足下列条件：MTFE0≥0.2；MTFE3≥0.01；以及MTFE7≥0.01。

8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第三透镜像侧面上于1/2 HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为EBL，该第三透镜像侧面上与光轴的交点至该成像面平行于光轴的水平距离为BL，其满足下列公式：0.1≤EBL/BL≤1.5。

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，并且于该光圈至该成像面于光轴上的距离为InS，其满足下列公式：0.2≤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，具有屈折力；

一第二透镜，具有屈折力；

一第三透镜，具有正屈折力；

一成像面；以及

一透镜定位元件；

其中该透镜定位元件呈中空且能够容置任一透镜，并使该第一透镜至该第三透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包括一物端部以及一像端部，该物端部靠近物侧且具有一第一开口，该像端部靠近像侧具有一第二开口，该透镜定位元件外壁包含至少两个切平面，该至少两个切平面分别具有至少一成型灌口痕，该第一透镜至该第三透镜中至少一透镜的至少一表面具有至少一反曲点，该光学成像系统中具有屈折力的透镜个数为3枚，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，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第三透镜像侧面上于1/2 HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：1.0≤f/HEP≤2.02；32.5deg≤HAF≤42.5023deg以及0.703≤EIN/ETL≤0.954。

11.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该透镜定位元件外壁包含至少三个切平面，该至少三个切平面分别具有至少一成型灌口痕。

12.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第一开口的内径为OD，该第二开口的内径为ID，其满足下列条件：0.1≤OD/ID≤10。

13.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该物端部的最小厚度为OT以及该像端部的最小厚度为IT，其满足下列条件：0.1≤OT/IT≤10。

14.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第二透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第三透镜物侧面上于1/2 HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为ED23，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<ED23/IN23≤50。

15.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第二透镜物侧面上于1/2 HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为ED12，该第一透镜与该第二透镜之间于光轴上的距离为IN12，其满足下列条件：0<ED12/IN12≤35。

16.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第三透镜于1/2 HEP高度且平行于光轴的厚度为ETP3，该第三透镜于光轴上的厚度为TP3，其满足下列条件：0<ETP3/TP3≤5。

17.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≤60。

18.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，可见光在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率110cycles/mm的调制转换对比转移率分别以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，其满足下列条件：MTFQ0≥0.2；MTFQ3≥0.01；以及MTFQ7≥0.01。

19.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、该第二透镜及该第三透镜中至少一透镜为能够滤除波长小于500nm的光线的光线滤除元件。

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，具有屈折力；

一第二透镜，具有屈折力；

一第三透镜，具有正屈折力；

一成像面；以及

一透镜定位元件；

其中该透镜定位元件呈中空且能够容置任一透镜，并使该第一透镜至该第三透镜排列于光轴上，该透镜定位元件包括一物端部以及一像端部，该物端部靠近物侧且具有一第一开口，该像端部靠近像侧具有一第二开口，该透镜定位元件外壁包含至少三个切平面，该至少三个切平面分别具有至少一成型灌口痕，该光学成像系统中具有屈折力的透镜个数为3枚，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，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一透镜物侧面上于1/2 HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2 HEP高度的坐标点至该第三透镜像侧面上于1/2 HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：1.0≤f/HEP≤2.02；32.5deg≤HAF≤42.5023deg以及0.703≤EIN/ETL≤0.954。

21.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该第一开口的内径为OD，该第二开口的内径为ID，其满足下列条件：0.1≤OD/ID≤10。

22.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该物端部的最小厚度为OT以及该像端部的最小厚度为IT，其满足下列条件：1≤OT/IT≤10。

23.根据权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该第三透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为EBL，该第三透镜像侧面上与光轴的交点至该成像面平行于光轴的水平距离为BL，其满足下列公式：0.1≤EBL/BL≤1.5。

24.根据权利要求23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≤50mm。

25.根据权利要求23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，并且于该光圈至该成像面于光轴上的距离为InS，该驱动模块能够与该第一透镜至该第三透镜相耦合并使该第一透镜至该第三透镜产生位移，其满足下列公式：0.2≤InS/HOS≤1.1。

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