CN210626764U

CN210626764U - 光学成像系统

Info

Publication number: CN210626764U
Application number: CN201921477441.5U
Authority: CN
Inventors: 闻人建科; 孔旭乐; 唐梦娜; 戴付建; 赵烈烽
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2029-09-06

Abstract

本申请公开了一种光学成像系统，其沿光轴由物侧至像侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜；具有负光焦度的第四透镜；第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面在光轴上的距离TTL与被拍摄物至第一透镜的物侧面在光轴上的距离To满足1＜TTL/To＜2.5。

Description

光学成像系统

技术领域

本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学成像系统。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，市场对适用于便携式电子产品的光学成像系统的需求逐渐增加。例如多摄手机中，设置有广角镜头、长焦镜头或大孔径镜头等多种镜头。同时，市场还需求拍摄微距的镜头，该镜头可用于指纹识别、显微成像等领域。

为了满足小型化需求并满足成像要求，需要一种能够兼顾小型化和在微小物距工作环境下具有优质成像的光学成像系统。

实用新型内容

本申请提供了可适用于便携式电子产品的、可至少解决或部分解决现有技术中的上述至少一个缺点的光学成像系统。

本申请提供了这样一种光学成像系统，其沿光轴由物侧至像侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜；具有负光焦度的第四透镜。。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面在光轴上的距离TTL与被拍摄物至第一透镜的物侧面在光轴上的距离To可满足1＜TTL/To＜2.5。

在一个实施方式中，光学成像系统的总有效焦距f与光学成像系统的入瞳直径EPD满足f/EPD＜1.0。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面在光轴上的距离TTL与光学成像系统的总有效焦距f满足4＜TTL/f＜5。

在一个实施方式中，光学成像系统的成像面上有效像素区的对角线长的一半ImgH与被拍摄物的高度Do满足ImgH/Do＞1.0

在一个实施方式中，光学成像系统的物空间的折射率N与光学成像系统的物空间孔径角θ满足N×sinθ＜0.7。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面的最大有效半口径DT11与第四透镜的像侧面的最大有效半口径DT42满足0.7＜DT11/DT42＜1.1。

在一个实施方式中，第一透镜至第四透镜中各透镜在光轴上的中心厚度之和ΣCT、第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离T23以及第三透镜和第四透镜在光轴上的间隔距离T34满足1＜(T23+T34)/ΣCT＜1.5。

在一个实施方式中，光学成像系统的总有效焦距f与第一透镜的中心厚度CT1满足1＜f/CT1≤1.6。

在一个实施方式中，第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离T12满足T12≤0.1mm。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面的曲率半径R1与第一透镜的像侧面的曲率半径R2满足-0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)＜0。

在一个实施方式中，第二透镜的物侧面的曲率半径R3与第二透镜的像侧面的曲率半径R4满足-3＜(R3-R4)/(R3+R4)＜-2。

在一个实施方式中，光学成像系统的总有效焦距f与第三透镜的物侧面的曲率半径R5满足f/R5≤0.6。

在一个实施方式中，光学成像系统的总有效焦距f、第一透镜的有效焦距f1以及第三透镜的有效焦距f3满足0.5＜f/f1-f/f3＜1.0。

在一个实施方式中，光学成像系统的总有效焦距f、第二透镜的有效焦距f2以及第四透镜的有效焦距f4满足-0.5＜f/|f2|-f/|f4|＜0。

在一个实施方式中，光学成像系统在有限远物距时的F数Fno可满足Fno＞3.0。

本申请采用了四片透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得上述光学成像系统具有小型化、微物距、高成像质量等至少一个有益效果。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例1的光学成像系统的结构示意图；图2A至图2C分别示出了实施例1的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图3示出了根据本申请实施例2的光学成像系统的结构示意图；图4A至图4C分别示出了实施例2的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图5示出了根据本申请实施例3的光学成像系统的结构示意图；图6A至图6C分别示出了实施例3的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图7示出了根据本申请实施例4的光学成像系统的结构示意图；图8A至图8C分别示出了实施例4的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图9示出了根据本申请实施例5的光学成像系统的结构示意图；图10A至图10C分别示出了实施例5的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图11示出了根据本申请实施例6的光学成像系统的结构示意图；图12A至图12C分别示出了实施例6的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图13示出了根据本申请实施例7的光学成像系统的结构示意图；图14A至图14C分别示出了实施例7的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图15示出了根据本申请实施例8的光学成像系统的结构示意图；图16A至图16C分别示出了实施例8的光学成像系统的象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被拍摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的光学成像系统可包括例如四片具有光焦度的透镜，即，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。这四片透镜沿着光轴由物侧至像侧依序排列。在第一透镜至第四透镜中，任意相邻两透镜之间均可具有空气间隔。

在示例性实施方式中，第一透镜可具有正光焦度；第二透镜可具有负光焦度；第三透镜可具有正光焦度；第四透镜具有负光焦度。第一透镜用于汇聚光线，第二透镜有利于使第一透镜带来的像差得到平衡；第三透镜和第四透镜配合，一方面使位于第三透镜物侧方向的透镜的光焦度平衡，另一方面使光学成像系统的高阶像差得到平衡。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式1＜TTL/To＜2.5，其中，TTL是第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面在光轴上的距离，To是被拍摄物至第一透镜的物侧面在光轴上的距离。更具体地，TTL和To可满足1.2＜TTL/To＜2.2。通过使光学成像系统满足前述条件式，有利于使该光学成像系统在用于微距工作环境时可以清晰的成像，同时有利于减小光学成像系统的总长。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式f/EPD＜1.0，其中，f是光学成像系统的总有效焦距，EPD是光学成像系统的入瞳直径。更具体地，f与EPD可满足0.50＜f/EPD＜0.65。通过控制光学成像系统的总有效焦距与入瞳直径的比值，一方面有利于增大光学成像系统的成像的景深，另一方面有利于增大光学成像系统的清晰成像的深度，此外还可以使光学成像系统具有适宜的进光量。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式4＜TTL/f＜5，其中，TTL是第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面在光轴上的距离，f是光学成像系统的总有效焦距。更具体地，TTL与f可满足4.52＜TTL/f＜4.85。通过控制光学成像系统的光学总长和总有效焦距的比值，有利于控制光学成像系统的视场角，进而使得光学成像系统在具有适当的成像性能的同时能够拍摄更多的图像信息。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式ImgH/Do＞1.0，其中，ImgH是光学成像系统的成像面上有效像素区的对角线长的一半，Do是被拍摄物的高度。更具体地，ImgH与Do可满足1.4＜ImgH/Do。通过使光学成像系统满足前述条件式，有利于使该光学成像系统在微距环境下工作时具有较大的放大倍率，具有显微成像的效果。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式N×sinθ＜0.7，其中，N是光学成像系统的物空间的介质的折射率，θ是光学成像系统的物空间孔径角。具体地，物空间的介质可以是空气，也可以是油脂。更具体地，N与θ可满足0.2＜N×sinθ＜0.3。通过控制物空间的折射率与物空间孔径角，有利于使光学成像系统相对被拍摄物形成一个放大的像，使光学成像系统具有显微镜头的特性。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式0.7＜DT11/DT42＜1.1，其中，DT11是第一透镜的物侧面的最大有效半口径，DT42是第四透镜的像侧面的最大有效半口径。更具体地，DT11与DT42可满足0.76＜DT11/DT42＜1.06。通过控制第一透镜的物侧面的最大有效半口径和第四透镜的像侧面的最大有效半口径，有利于减小光学成像系统的体积。该光学成像系统设置到设备中时，可以占用较小的安装空间。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式1＜(T23+T34)/ΣCT＜1.5，其中，ΣCT是第一透镜至第四透镜中各透镜在光轴上的中心厚度之和，T23是第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离，T34是第三透镜和第四透镜在光轴上的间隔距离。示例性的，ΣCT＝CT1+CT2+CT3+CT4。更具体地，ΣCT、T23以及T34可满足1＜(T23+T34)/ΣCT＜1.5。通过控制第一透镜至第四透镜中各透镜的中心厚度以及透镜间的间隔距离，有利于使各透镜的光焦度匹配，并有利于使各个透镜处的光线过渡顺畅，进而有利于降低各个透镜的公差敏感度。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式1＜f/CT1≤1.6，其中，f是光学成像系统的总有效焦距，CT1是第一透镜的中心厚度。更具体地，f与CT1可满足1.1＜f/CT1≤1.6。通过控制总有效焦距和第一透镜的中心厚度的比值，可以控制第一透镜的光焦度和表面形状，进而有利于使承担了较多光焦度的第一透镜还具有较好的工艺性。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式T12≤0.1mm，其中，T12是第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离，。更具体地，T12可满足T12≤0.06mm。通过控制第一透镜和第二透镜之间的间隔距离，有利于减小光学成像系统的光学总长。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式-0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)＜0，其中，R1是第一透镜的物侧面的曲率半径，R2是第一透镜的像侧面的曲率半径。更具体地，R1与R2可满足-0.3＜(R1+R2)/(R1-R2)＜-0.2。通过控制第一透镜的表面的曲率半径，有利于控制第一透镜的形状，进而使第一透镜具有良好的工艺性。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式-3＜(R3-R4)/(R3+R4)＜-2，其中，R3是第二透镜的物侧面的曲率半径，R4是第二透镜的像侧面的曲率半径。更具体地，R3与R4可满足-2.96＜(R3-R4)/(R3+R4)＜-2.56。通过控制第二透镜的表面的曲率半径，有利于控制第二透镜的表面形状，进而使第二透镜具有良好的工艺性，同时还有利于控制第二透镜的光焦度。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式f/R5≤0.6，其中，f是光学成像系统的总有效焦距，R5是第三透镜的物侧面的曲率半径。更具体地，f与R5可满足0.37＜f/R5≤0.57。通过控制总有效焦距与第三透镜的物侧面的曲率半径的比值，有利于控制第三透镜的光焦度，并且可以有效地使各个透镜的光焦度平衡。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式0.5＜f/f1-f/f3＜1.0，其中，f是光学成像系统的总有效焦距，f1是第一透镜的有效焦距，f3是第三透镜的有效焦距。更具体地，f、f1以及f3可满足0.55＜f/f1-f/f3＜0.65。通过控制第一透镜的有效焦距、第三透镜的有效焦距及总有效焦距匹配，有利于控制第一透镜的光焦度和第三透镜的光焦度，并有利于使光学成像系统的各透镜的光焦度匹配，进而使光学成像系统具有良好的成像性能。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式-0.5＜f/|f2|-f/|f4|＜0，其中，f是光学成像系统的总有效焦距，f2是第二透镜的有效焦距，f4是第四透镜的有效焦距。更具体地，f、f2以及f4可满足-0.23＜f/|f2|-f/|f4|＜-0.13。通过控制第二透镜的有效焦距、第四透镜的有效焦距以及总有效焦距匹配，有利于控制第二透镜的光焦度和第四透镜的光焦度，进而使第二透镜的负光焦度和第四透镜的负光焦度与第一透镜的正光焦度和第三透镜的正光焦度平衡，且各透镜的光焦度匹配。

在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式Fno＞3.0，其中，Fno是光学成像系统在有限远物距时的F数。更具体地，Fno可满足Fno＞3.1。通过控制光学成像系统在有限远物距时的光圈数，有利于使该光学成像系统应用于于微距拍摄时，具有更明亮的视场及更高的成像质量。

在示例性实施方式中，上述光学成像系统还可包括至少一个光阑。光阑可根据需要设置在适当位置处，例如，设置在物侧与第一透镜之间。示例性的，光阑可设置在第二透镜和第三透镜之间。可选地，上述光学成像系统还可包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。

根据本申请的上述实施方式的光学成像系统可采用多片镜片，例如上文所述的四片。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，可有效地缩小成像系统的体积、降低成像系统的敏感度并提高成像系统的可加工性，使得光学成像系统更有利于生产加工并且可适用于便携式电子产品。同时，本申请的光学成像系统还具备较深的景深、适宜的放大图像、适宜的进光量等优良光学性能。根据本申请的光学成像系统可适用于指纹识别、显微成像等领域。

在本申请的实施方式中，各透镜的表面中的至少一个为非球面镜面，即，第一透镜的物侧面至第四透镜的像侧面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。可选地，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜中的每个透镜的物侧面和像侧面中的至少一个为非球面镜面。可选地，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜中的每个透镜的物侧面和像侧面均为非球面镜面。可选地，各透镜的两侧的表面也可以是球面镜面。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成光学成像系统的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以四个透镜为例进行了描述，但是该光学成像系统不限于包括四个透镜。如果需要，该光学成像系统还可包括其它数量的透镜。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学成像系统的具体实施例。

实施例1

以下参照图1至图2C描述根据本申请实施例1的光学成像系统。图1示出了根据本申请实施例1的光学成像系统的结构示意图。

如图1所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凸面。第二透镜E2具有负光焦度，其物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凹面。第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。滤光片E5具有物侧面S9和像侧面S10。光学成像系统具有成像面S11，来自物体的光依序穿过各表面S1至S10并最终成像在成像面S11上。

表1示出了实施例1的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。

表1

在实施例1中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.41mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.42mm。

在实施例1中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1至S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。

表2

图2A示出了实施例1的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2B示出了实施例1的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图2C示出了实施例1的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2A至图2C可知，实施例1所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3至图4C描述根据本申请实施例2的光学成像系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例2的光学成像系统的结构示意图。

如图3所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

在实施例2中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.40mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.40mm。

表3示出了实施例2的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表4示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表3

表4

图4A示出了实施例2的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4B示出了实施例2的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图4C示出了实施例2的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4A至图4C可知，实施例2所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5至图6C描述了根据本申请实施例3的光学成像系统。图5示出了根据本申请实施例3的光学成像系统的结构示意图。

如图5所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

在实施例3中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.41mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.40mm。

表5示出了实施例3的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表6示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表5

表6

图6A示出了实施例3的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6B示出了实施例3的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图6C示出了实施例3的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6A至图6C可知，实施例3所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例4

以下参照图7至图8C描述了根据本申请实施例4的光学成像系统。图7示出了根据本申请实施例4的光学成像系统的结构示意图。

如图7所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

在实施例4中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.37mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.40mm。

表7示出了实施例4的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表8示出了可用于实施例4中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表7

表8

图8A示出了实施例4的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图8B示出了实施例4的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图8C示出了实施例4的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图8A至图8C可知，实施例4所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例5

以下参照图9至图10C描述了根据本申请实施例5的光学成像系统。图9示出了根据本申请实施例5的光学成像系统的结构示意图。

如图9所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

在实施例5中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.41mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.40mm。

表9示出了实施例5的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表10示出了可用于实施例5中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表9

表10

图10A示出了实施例5的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图10B示出了实施例5的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图10C示出了实施例5的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图10A至图10C可知，实施例5所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例6

以下参照图11至图12C描述了根据本申请实施例6的光学成像系统。图11示出了根据本申请实施例6的光学成像系统的结构示意图。

如图11所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

在实施例6中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.41mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.40mm。

表11示出了实施例6的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表12示出了可用于实施例6中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表11

表12

图12A示出了实施例6的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图12B示出了实施例6的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图12C示出了实施例6的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图12A至图12C可知，实施例6所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例7

以下参照图13至图14C描述了根据本申请实施例7的光学成像系统。图13示出了根据本申请实施例7的光学成像系统的结构示意图。

如图13所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

在实施例7中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.40mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.42mm。

表13示出了实施例7的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表14示出了可用于实施例7中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表13

表14

图14A示出了实施例7的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图14B示出了实施例7的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图14C示出了实施例7的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图14A至图14C可知，实施例7所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例8

以下参照图15至图16C描述了根据本申请实施例8的光学成像系统。图15示出了根据本申请实施例8的光学成像系统的结构示意图。

如图15所示，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：光阑STO、第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和滤光片E5。

在实施例8中，光学成像系统的总有效焦距f的值是1.35mm，第一透镜E1的物侧面S1至成像面S11的轴上距离TTL的值是6.55mm。

表15示出了实施例8的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表16示出了可用于实施例8中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表15

表16

图16A示出了实施例8的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图16B示出了实施例8的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图16C示出了实施例8的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由系统后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图16A至图16C可知，实施例8所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

综上，实施例1至实施例8分别满足表17中所示的关系。

条件式\实施例	1	2	3	4	5	6	7	8
									Fno	3.57	3.90	3.60	4.00	4.10	3.60	3.57	3.19
TTL/f	4.57	4.56	4.54	4.68	4.54	4.54	4.57	4.84
									f/EPD	0.52	0.58	0.53	0.59	0.63	0.53	0.51	0.54
N×sinθ	0.24	0.22	0.24	0.22	0.21	0.24	0.24	0.27
									DT11/DT42	0.94	0.94	0.92	0.78	0.85	0.92	0.94	1.04
(T23+T34)/∑CT	1.36	1.22	1.26	1.26	1.17	1.29	1.34	1.32
									f/CT1	1.36	1.37	1.37	1.59	1.48	1.38	1.32	1.11
T12(mm)	0.04	0.03	0.03	0.05	0.03	0.03	0.03	0.03
									(R1+R2)/(R1-R2)	-0.27	-0.28	-0.27	-0.29	-0.29	-0.27	-0.27	-0.26
(R3-R4)/(R3+R4)	-2.91	-2.94	-2.92	-2.59	-2.67	-2.92	-2.91	-2.67
									f/R5	0.48	0.48	0.48	0.43	0.47	0.48	0.49	0.55
f/f1-f/f3	0.61	0.61	0.61	0.60	0.62	0.61	0.60	0.58
									f/\|f2\|-f/\|f4\|	-0.19	-0.18	-0.18	-0.22	-0.17	-0.19	-0.19	-0.20
TTL/To	1.61	1.60	1.68	2.13	1.88	1.28	1.40	1.64
									ImgH/Do	1.76	1.75	1.82	2.22	1.97	1.48	1.59	1.74

表17

本申请还提供一种成像装置，其设置有电子感光元件以成像，其电子感光元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。成像装置可以是诸如数码相机的独立成像设备，也可以是集成在诸如手机等移动电子设备上的成像模块。该成像装置装配有以上描述的光学成像系统。

本申请还提供一种指纹识别装置，该装置包括前述的光学成像系统，还可包括设置于第一透镜的物侧方向的平板透镜。该平板透镜不具有光焦度。平板透镜与第一透镜之间可具有空气间隔(即：物空间)。该平板透镜的物侧面与第一透镜的物侧面可等于被拍摄物至第一透镜的物侧面在光轴上的距离(To)。

本申请还提供一种显微成像装置，其设置有前述的光学成像系统。该显微成像装置还可以设置有载物台，用于盛放被拍摄物。载物台与第一透镜的物侧面相对设置，二者的相对距离可调。载物台与第一透镜的物侧面之间为光学成像系统的物空间，该物空间的介质可以是空气，也可以是水或油脂。该显微成像装置具有良好的成像质量。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.光学成像系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依序包括：

具有正光焦度的第一透镜；

具有负光焦度的第二透镜；

具有正光焦度的第三透镜；

具有负光焦度的第四透镜；

所述第一透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面在所述光轴上的距离TTL与被拍摄物至所述第一透镜的物侧面在所述光轴上的距离To满足1＜TTL/To＜2.5。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f与所述光学成像系统的入瞳直径EPD满足f/EPD＜1.0。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述光学成像系统的总有效焦距f满足4＜TTL/f＜5。

4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的成像面上有效像素区的对角线长的一半ImgH与所述被拍摄物的高度Do满足ImgH/Do＞1.0。

5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的物空间的折射率N与所述光学成像系统的物空间孔径角θ满足N×sinθ＜0.7。

6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径DT11与所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径DT42满足0.7＜DT11/DT42＜1.1。

7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜至所述第四透镜中各透镜在所述光轴上的中心厚度之和ΣCT、所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的间隔距离T23以及所述第三透镜和第四透镜在所述光轴上的间隔距离T34满足1＜(T23+T34)/ΣCT＜1.5。

8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f与所述第一透镜的中心厚度CT1满足1＜f/CT1≤1.6。

9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的间隔距离T12满足T12≤0.1mm。

10.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径R1与所述第一透镜的像侧面的曲率半径R2满足-0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)＜0。

11.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜的物侧面的曲率半径R3与所述第二透镜的像侧面的曲率半径R4满足-3＜(R3-R4)/(R3+R4)＜-2。

12.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f与所述第三透镜的物侧面的曲率半径R5满足f/R5≤0.6。

13.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f、所述第一透镜的有效焦距f1以及所述第三透镜的有效焦距f3满足0.5＜f/f1-f/f3＜1.0。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f、所述第二透镜的有效焦距f2以及所述第四透镜的有效焦距f4满足-0.5＜f/|f2|-f/|f4|＜0。

15.根据权利要求1至13中任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统在有限远物距时的F数Fno满足Fno＞3.0。

16.光学成像系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依序包括：

具有正光焦度的第一透镜；

具有负光焦度的第二透镜；

具有正光焦度的第三透镜；

具有负光焦度的第四透镜；

所述光学成像系统的总有效焦距f与所述光学成像系统的入瞳直径EPD满足f/EPD＜1.0。

17.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述光学成像系统的总有效焦距f满足4＜TTL/f＜5。

18.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的成像面上有效像素区的对角线长的一半ImgH与所述被拍摄物的高度Do满足ImgH/Do＞1.0。

19.根据权利要求18所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面在所述光轴上的距离TTL与被拍摄物至所述第一透镜的物侧面在所述光轴上的距离To满足1＜TTL/To＜2.5。

20.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的物空间的折射率N与所述光学成像系统的物空间孔径角θ满足N×sinθ＜0.7。

21.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径DT11与所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径DT42满足0.7＜DT11/DT42＜1.1。

22.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜至所述第四透镜中各透镜在所述光轴上的中心厚度之和ΣCT、所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的间隔距离T23以及所述第三透镜和第四透镜在所述光轴上的间隔距离T34满足1＜(T23+T34)/ΣCT＜1.5。

23.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f与所述第一透镜的中心厚度CT1满足1＜f/CT1≤1.6。

24.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的间隔距离T12满足T12≤0.1mm。

25.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径R1与所述第一透镜的像侧面的曲率半径R2满足-0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)＜0。

26.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜的物侧面的曲率半径R3与所述第二透镜的像侧面的曲率半径R4满足-3＜(R3-R4)/(R3+R4)＜-2。

27.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f与所述第三透镜的物侧面的曲率半径R5满足f/R5≤0.6。

28.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f、所述第一透镜的有效焦距f1以及所述第三透镜的有效焦距f3满足0.5＜f/f1-f/f3＜1.0。

29.根据权利要求16至28中任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总有效焦距f、所述第二透镜的有效焦距f2以及所述第四透镜的有效焦距f4满足-0.5＜f/|f2|-f/|f4|＜0。

30.根据权利要求16至28中任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统在有限远物距时的F数Fno满足Fno＞3.0。