TW202235944A

TW202235944A - 光學系統

Info

Publication number: TW202235944A
Application number: TW110148239A
Authority: TW
Inventors: 權德根
Original assignee: 韓商Ｌｇ伊諾特股份有限公司
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-09-16
Also published as: CN116806320A; JP2024500899A; EP4270080A1; KR20220089919A; WO2022139473A1

Abstract

本發明之實施例所揭示之光學系統包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡、一第六透鏡、一第七透鏡、一第八透鏡及一第九透鏡，該等透鏡沿著一光軸自一物件側至一影像側依序配置，其中該第一透鏡具有一物件側表面凸面，該第二透鏡具有正折射能力，該第二透鏡具有一正折射能力且具有一凸出物件側表面，該第三透鏡具有一負折射能力且具有一凹入影像側表面，該第八透鏡具有一正折射能力且該第八透鏡之一物件側表面及一影像側表面中之至少一者具有至少一個反曲點，且該第九透鏡具有負折射能力，該第九透鏡之一物件側表面及一影像側表面具有至少一個反曲點。

Description

光學系統

本實施例係關於一種用於高解析度之光學系統。

攝影機模組捕獲物件且將其儲存為影像或視訊，且安裝在各種應用中。特定而言，攝影機模組為以極小大小製造且不僅應用於諸如智慧型手機、平板PC及膝上型電腦之攜帶型裝置，且亦應用於無人機及交通工具以提供各種功能。舉例而言，攝影機模組之光學系統可包括用於形成影像之成像透鏡，以及用於將經形成影像轉換成電信號之影像感測器。在此情況下，攝影機模組可藉由自動地調整影像感測器與成像透鏡之間的距離來執行對準透鏡之焦距的自動聚焦(AF)功能，且可藉由經由變焦透鏡增加或減小遠端物件之放大率來執行放大或縮小之變焦功能。此外，攝影機模組採用影像穩定(IS)技術，以校正或防止由於不穩定的固定裝置或由使用者移動引起之攝影機移動而導致的影像穩定問題。

用於此攝影機模組以獲得影像之最重要元件為形成影像之成像透鏡。近來，對諸如高影像品質及高解析度之高效能的關注正在增加，並且正在對包括5或6個透鏡之光學系統進行研究以便實現此。舉例而言，正進行使用具有正(+)及/或負(-)折射能力之複數個成像透鏡以實施高效率光學系統的研究。然而，在配置複數個透鏡時，存在難以導出極佳光學性質及像差性質之問題。因此，需要能夠解決上文所描述之問題之新光學系統。

本發明之實施例係為了提供一種具有經改良光學性質之光學系統。本發明之實施例係為了提供一種具有至少九個透鏡之光學系統。本發明之實施例係為了提供一種光學系統，其中在至少九個透鏡當中具有正(+)折射能力之至少兩個透鏡及具有負(-)折射能力之至少兩個透鏡相對於光軸對準。

根據本發明之實施例的光學系統包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡及第九透鏡，該等透鏡沿著光軸自物件側至影像側依序配置，其中第一透鏡具有凸出物件側表面，第二透鏡具有凸出物件側表面，且第三透鏡具有正折射能力且具有凸出物件側表面，第四透鏡具有負折射能力且具有凹入影像側表面，第八透鏡具有正折射能力且具有帶有至少一個反曲點之物件側表面及影像側表面中之至少一者，且第九透鏡可具有負折射能力且具有帶有至少一個反曲點之物件側表面及影像側表面。

根據本發明之實施例，第三透鏡之中心厚度可比第一、第二及第四至第六透鏡中之每一者之中心厚度厚。

根據本發明之實施例，第三、第五及第七透鏡之折射率可大於第一、第二、第四、第六、第八及第九透鏡之折射率。第一、第二、第三、第五、第七及第九透鏡之阿貝數可為50或更大，且第四及第六透鏡之阿貝數可小於30。第一、第二、第五、第六及第七透鏡中之至少一者可具有正或負折射能力。

根據本發明之實施例，包括第九透鏡之影像側上之影像感測器及影像感測器與第九透鏡之間的光學濾光片，其中光學系統滿足方程式1及2：[方程式1]0<BFL/TTL<0.3及[方程式2]0<BFL/Img<0.3，其中BFL為自第九透鏡之影像側表面之頂點至影像感測器之距離，TTL為自第一透鏡之物件側第一表面之頂點至影像感測器之距離，且Img可為自光軸至作為影像感測器上之對角端之1.0F的豎直距離。

根據本發明之實施例，包括第九透鏡之影像側上之影像感測器及影像感測器與第九透鏡之間的光學濾光片，且光學系統滿足方程式3、 4及5：[方程式3]0.5<F/TTL<1.2，[方程式4]0.5<TTL/(Img×2)<0.8及[方程式5]0.5<TTL/(D92×2)<1.2，其中TTL為自第一透鏡之物件側第一表面之頂點至影像感測器之距離，其中F為光學系統之總有效焦距，Img為自光軸至作為影像感測器上之對角端之1.0F的豎直距離，且D92可為自光軸上之第九透鏡之影像側之頂點至有效直徑的距離。

根據本發明之實施例，第三透鏡之物件側表面之曲率半徑為L3R1，且第三透鏡之影像側表面之曲率半徑的絕對值定義為|L3R2|，可滿足0<L3R1/|L3R2|<1之關係。第四透鏡之物件側表面之曲率半徑的絕對值為|L4R1|，且第四透鏡之影像側表面之曲率半徑為L4R2，可滿足0<L4R2/|L4R1|<1之關係。第三透鏡之在587nm處之折射率為G3，且第四透鏡之在587nm處之折射率為G4，可滿足0.7<G2/G3<1.2之關係。第一透鏡之中心厚度為T1，第二透鏡之中心厚度為T2，且第三透鏡之中心厚度為T3，可滿足0.2<T3/T2<1及0.2<T1/T3<1之關係。

根據本發明之實施例的光學系統包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡及第九透鏡，該等透鏡沿著光軸自物件側至影像側依序配置，其中第一透鏡具有正或負折射能力且具有凸出物件側表面及凹入影像側表面，且第三透鏡具有正折射能力且具有凸出物件側表面及凸出影像側表面，第四透鏡具有負折射能力且具有凹入影像側表面，第八透鏡具有正折射能力且具有帶有至少一個反曲點之物件側表面及影像側表面中之至少一者，第九透鏡具有負折射能力且具有帶有至少一個反曲點之物件側表面及影像側表面，且第三透鏡之中心厚度比第一、第二、第三至第六透鏡中之每一者之中心厚度厚，且第八透鏡之物件側表面之邊緣朝著第一透鏡而非第八透鏡之物件側表面之光軸上的頂點突出，且連接第八透鏡之物件側表面之邊緣的直線可與在第七透鏡之物件側表面與影像側表面之間的中間中正交於光軸的直線相同或可更靠近於第一透鏡定位。

根據本發明之實施例，連接第八透鏡之物件側表面之邊緣的直線可比在第七透鏡之物件側表面之頂點處正交於光軸之直線更靠近於第一透鏡定位。

根據本發明之實施例，第四透鏡與第五透鏡之間的沿著光軸之間隔大於第二透鏡與第三透鏡之間的第一間隔，且第八透鏡與第九透鏡之間的沿著光軸之第二間隔可小於第一間隔。第一間隔及第二間隔可為0.7mm或更大。第三透鏡之中心厚度可在第四透鏡之中心厚度的2至4倍之範圍內。

根據實施例之光學系統可校正像差特性且實施薄光學系統。因此，光學系統可微型化且可實現高品質及高解析度。根據實施例的光學系統可阻止不必要的光進入光學系統。因此，有可能藉由減少像差來改良光學系統之效能。

101:反射部件

111:第一透鏡

112:第二透鏡

113:第三透鏡

114:第四透鏡

115:第五透鏡

116:第六透鏡

117:第七透鏡

118:第八透鏡

119:第九透鏡

190:影像感測器

192:光學濾光片

1500:行動終端

1510:自動聚焦裝置

1520:攝影機模組

1530:閃光燈模組

B1:距離

B2:距離

B3:距離

C71:頂點

C72:頂點

C73:中間

C81:頂點

D11:距離

D81:距離

D82:距離

D92:距離

E71:直線

E81:直線

E91:直線

Img:豎直距離

inf81:距離

Inf82:距離

inf92:距離

Lx:光軸

Ly:光軸

S1:第一表面

S2:第二表面

S3:第三表面

S4:第四表面

S5:第五表面

S6:第六表面

S7:第七表面

S8:第八表面

S9:第九表面

S10:第十表面

S11:第十一表面

S12:第十二表面

S13:第十三表面

S14:第十四表面

S15:第十五表面

S16:第十六表面

S17:第十七表面

S18:第十八表面

ST:光闌

TTL:總長度

T1:厚度

T2:厚度

T3:厚度

T4:厚度

T5:厚度

T6:厚度

T7:厚度

T8:厚度

T81:距離

T82:距離

T91:距離

T92:距離

圖1為根據本發明之第一實施例的光學系統之方塊圖。

圖2為根據本發明之第二實施例的光學系統之方塊圖。

圖3為根據本發明之第三實施例的光學系統之方塊圖。

圖4為說明本發明之第一至第三實施例中的第八透鏡之邊緣側與第七透鏡之間的關係的圖。

圖5為根據本發明之第一至第三實施例的其中反射部件安置於光學系統之入射側上的實例。

圖6(A)(B)(C)為展示圖1之光學系統中之縱向球面像差、像散場曲線及失真的圖。

圖7為說明圖1之光學系統中之失真柵格的圖。

圖8(A)-(E)為展示其中在圖1之光學系統之切向場曲及矢狀場曲中光軸上之相對場高度為0.0至1.0的區中之橫向像差的分析圖。

圖9(A)(B)(C)為展示圖2之光學系統中之球面像差、像散場曲線及失真的圖。

圖10為說明圖2之光學系統中之失真柵格的圖。

圖11(A)-(E)為展示其中在圖2之光學系統之切向場曲及矢狀場曲中光軸上之相對場高度為0.0至1.0的區中之橫向像差的分析圖。

圖12(A)(B)(C)為展示圖3之光學系統中之縱向球面像差、像散場曲線及失真的圖。

圖13為說明圖3之光學系統中之失真柵格的圖。

圖14(A)-(E)為展示其中在圖3之光學系統之切向場曲及矢狀場曲中光軸上之相對場高度為0.0至1.0的區中之橫向像差的分析圖。

圖15為具有根據本發明之實施例之光學系統的行動終端之透視圖。

在下文中，將參考附圖詳細地描述本發明之較佳實施例。本發明之技術精神不限於所描述之一些實施例，且可以各種其他形式實施，且組件中之一或多者可選擇性地組合及取代以在本發明之技術精神範疇內使用。此外，除非特定定義且明確地描述，否則本發明之實施例中使用的術語(包括技術及科學術語)可以本發明所屬的一般熟習此項技術者可通常理解的含義加以解釋，並且諸如在辭典中定義的術語之常用術語的含義應能夠考慮到相關技術之背景含義來加以解釋。此外，本發明之實施例中使用的術語用於解釋該等實施例，並且並不意欲限制本發明。在本說明書中，除非片語中另外特定陳述，否則單數形式亦可包括複數形式，且在其中陳述A及(及)B、C中之至少一者(或一或多者)之情況下，其可包括可與A、B及C組合的所有組合中之一或多者。在描述本發明之實施例之組件時，可使用諸如第一、第二、A、B、(a)及(b)等術語。此類術語僅用於區分該組件與另一組件，且可不藉由該術語根據對應組成元件之性質、序列或程序等來判定。並且在描述組件「連接」、「耦接」或「接合」至另一組件時，描述可不僅包括直接連接、耦接或接合至另一組件，並且亦包括藉由該組件與另一組件之間的另一組件「連接」、「耦接」或「接合」。此外，在描述為形成或安置在每一組件「上方(上)」或「下方(下)」之情況下，描述不僅包括在兩個組件彼此直接接觸時，並且亦還包括在一或多個其他組件形成或安置在兩個組件之間時。此外，在表達為「上方(上)」或「下方(下)」時，其可指相對於一個元件之向下方向以及向上方向。在本發明之描述中，第一透鏡意謂在與光軸對準之複數個透鏡當中最靠近於物件側之透鏡，且最末透鏡意謂在與光軸對準之複數個透鏡當中最靠近於影像側(或感測器側)之透鏡。在本發明之描述中，除非另外指定，否則透鏡之半徑、有效直徑、厚度、距離、後焦距(BFL)、總徑跡長度或總頂長(TTL)等所有量度均為mm。在本發明書中，基於透鏡之光軸而展示透鏡之形狀。舉例而言，透鏡之物件側或感測器側表面凸出意謂光軸附近在透鏡之物件側或感測器側表面上凸出，但並不意謂光軸周邊凸出。因此，即使在透鏡之物件側或感測器側表面經描述為凸出時，透鏡之物件側或感測器側表面上的光軸周圍的部分可凹入。透鏡之物件側或感測器側表面凹入意謂光軸之附近在透鏡之物件側或感測器側表面上凹入，但並不意謂光軸之周邊凹入。因此，即使在透鏡之物件側或感測器側表面經描述為凹入時，透鏡之物件側或感測器側表面上的光軸周圍的部分可凸出。在本說明書中，應注意，透鏡之厚度及曲率半徑係基於透鏡之光軸而量測。此外，「物件側表面」可意謂透鏡相對於光軸面向物件側之表面，且「影像側表面」可意謂透鏡相對於光軸面向成像表面之表面。

根據本發明之實施例的光學系統可包括複數個透鏡。詳細地，根據第一至第三實施例之光學系統可包括至少九個透鏡。隨著解析度提高，影像感測器之大小亦增加，且透鏡之數目根據影像感測器之解析度逐漸增加。本發明之實施例係為了提供一種使用至少九個透鏡之高解析度光學系統。

參考圖1至3，第一至第三實施例之光學系統可包括例如自物件側至影像側依序配置的第一透鏡111、第二透鏡112及第三透鏡113、第四透鏡114、第五透鏡115、第六透鏡116、第七透鏡117、第八透鏡118及第九透鏡119。光學系統可包括光學濾光片192及影像感測器190。具有複數個透鏡111至119之光學系統可定義為透鏡光學系統，且進一步包括透鏡111至119、光學濾光片192及影像感測器192之光學系統可定義為攝影機模組。攝影機模組可包括電路板及支撐一個或兩個或更多個透鏡之至少一個透鏡固持器，且可具有在光軸方向及/或垂直於光軸之方向上移動一個或複數個透鏡固持器的一個或複數個驅動部件。

第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119可沿著光學系統之光軸Lx依序安置。對應於物件之影像資訊之光入射經過第一透鏡111、第二透鏡112、第三透鏡113、第四透鏡114、第五透鏡115及第六透鏡116、第七透鏡117、第八透鏡118及第九透鏡119，穿過光學濾光片192以聚焦於影像感測器190，且獲得電信號。

第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119中之每一者可包括有效區及無效區。有效區可為入射在每一透鏡上之光穿過的區。亦即，有效區可為其中入射光經折射以實現光學性質之區。無效區可安置於有效區周圍。無效區可為光不入射至之區。亦即，無效區可為獨立於光學系統之光學特性的區。此外，無效區可為固定至用於容納透鏡之筒體(圖中未示)的區，或其中光由光阻擋單元或間隔件阻擋的區。

第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119中之至少一者或兩者或更多者，或第五至第九透鏡中之至少一者或兩者或更多者在正交於光軸Lx之第一方向上可具有小於第二方向之有效直徑的長度。此類透鏡可以非圓形形狀提供，該非圓形形狀具有第二方向上之直徑且具有第一方向上之小於直徑的距離。

根據圖1至3之光學系統可包括用於調整入射光之量的光闌ST。光闌ST可安置於選自第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119當中之兩個透鏡之間。舉例而言，光闌ST可安置於第二透鏡112與第三透鏡113之間的外圓周上。相比於第四透鏡114，光闌ST可安置為更靠近於第二透鏡112之影像側(或出射表面)。

作為另一實例，第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119中之至少一者可充當光闌。舉例而言，選自第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119之透鏡表面當中之一者充當用於控制光之量的光闌。舉例而言，第二透鏡112之影像側表面之周邊或第三透鏡113之物件側表面之周邊可充當光闌。

參考圖1至3，在光學系統中，第一透鏡111可具有正(+)或負(-)折射能力。第一透鏡111可包括塑膠材料。第一透鏡111可包括定義為物件側表面之第一表面S1及定義為影像側表面之第二表面S2。第一表面S1可凸出，且第二表面S2可凹入。亦即，第一透鏡111可具有朝著物件凸出之彎月形狀。第一透鏡111之第一表面S1及第二表面S2中之至少一者或兩者可為非球面的。第一表面S1及第二表面S2中之至少一者可具有反曲點。

第二透鏡112可具有正(+)或負(-)折射能力。第二透鏡112可包括塑膠或玻璃材料。第二透鏡112可包括定義為物件側表面之第三表面S3及定義為影像側表面之第四表面S4。第三表面S3可凸出且第四表面S4可凹入。亦即，第二透鏡112可具有朝著物件凸出之彎月形狀。第三表面S3及第四表面S4中之至少一者可為球面表面或非球面表面。舉例而言，第三表面S3及第四表面S4兩者可為非球面的。第一透鏡111之第三表面S3及第四表面S4之有效直徑的大小可大於第一透鏡111、第二透鏡112或第三透鏡113之物件側表面或影像側表面之有效直徑的大小。此處，有效直徑可為影像側或物件側之光入射於其上之有效區的直徑。此處，第二透鏡112之中心厚度可比第一透鏡111之中心厚度厚。

第三透鏡113可具有正(+)折射能力。第三透鏡113可包括塑膠或玻璃材料。第三透鏡113可包括定義為物件側表面之第五表面S5及定義為影像側表面之第六表面S6。第五表面S5可凸出，且第六表面S6可凸出。亦即，第三透鏡113可具有兩個表面凸出之形狀。作為另一實例，第五表面S6可凸出，且第六表面S6可無窮大或凹入。第五表面S5及第六表面S6中之至少一者可為球面表面或非球面表面。舉例而言，第五表面S5及第六表面S6兩者可為非球面的。第三透鏡113之物件側表面或影像側表面之有效直徑的大小可大於第四透鏡114之物件側表面或影像側表面之有效直徑的大小。此處，第三透鏡113之中心厚度可在第一透鏡111、第二透鏡112及第四透鏡114中之每一者之中心厚度的2至4倍之範圍內，且可為1mm或更大。

第四透鏡114可具有負(-)折射能力。第四透鏡114可包括塑膠或玻璃材料。第四透鏡114可包括定義為物件側表面之第七表面S7及定義為影像側表面之第八表面S8。第七表面S7可凸出，且第八表面S8可凹入。亦即，第四透鏡114可具有朝著物件凸出之彎月形狀。作為另一實例，第七表面S7可為平坦或凹入的。第七表面S7及第八表面S8中之至少一者可為球面表面或非球面表面。舉例而言，第七表面S7及第八表面S8兩者可為非球面的。

第五透鏡115可具有正(+)或負(-)折射能力。第五透鏡115可包括塑膠或玻璃材料。第五透鏡115可包括定義為物件側表面之第九表面S9及定義為影像側表面之第十表面S10。第九表面S9可凹入，且第十表面S10可凸出。亦即，第五透鏡115可具有朝著影像凸出之彎月形狀。替代地，第九表面S9可為平坦的。第九表面S9及第十表面S10中之至少一者或兩者可為非球面的。

第六透鏡116可具有正(+)或負(-)折射能力。第六透鏡116可包括塑膠或玻璃材料。第六透鏡116可包括定義為物件側表面之第十一表面S11及定義為影像側表面之第十二表面S12。第十一表面S11可凹入，且第十二表面S12可凸出。亦即，第六透鏡116可具有朝著影像凸出之彎月形狀。替代地，第十一表面S11可為平坦的。第十一表面S11及第十二表面S12中之至少一者或兩者可為非球面的。第十一表面S11及第十二表面S12中之至少一者可具有反曲點。第六透鏡116之第十一表面S11之中心處的曲率半徑可大於第七透鏡117之第十三表面S13之中心處的曲率半徑。此處，第五透鏡115之物件側表面S9或影像側表面S10之有效直徑可大於第四透鏡114之物件側表面S7或影像側表面S8之有效直徑，可小於第六透鏡116之物件側表面S11或影像側表面S12之有效直徑。

第七透鏡117可具有正(+)或負(-)折射能力。第七透鏡117可包括塑膠或玻璃材料。第七透鏡117可包括定義為物件側表面之第十三表面S13及定義為影像側表面之第十四表面S14。第十三表面S13可凹入，且第十四表面S14可凸出。亦即，第七透鏡117可具有朝著影像凸出之彎月形狀。第十三表面S13及第十四表面S14中之至少一者或兩者可為非球面的。第十三表面S13及第十四表面S14中之至少一者可具有反曲點。第七透鏡117之第十三表面S13之中心處的曲率半徑可小於第三透鏡113及第四透鏡114之物件側表面S5及S7之中心處的曲率半徑。第七透鏡117之第十四表面S14之中心處的曲率半徑可小於第三透鏡113及第四透鏡114之影像側表面S6及S8之中心處的曲率半徑。此處，第七透鏡117之物件側表面S13或影像側表面S14之有效直徑可分別大於第一至第六透鏡111、112、113、114、115及116之物件側表面及影像側表面的有效直徑。

第八透鏡118可具有正(+)折射能力。第八透鏡118可包括塑膠材料。第八透鏡118可包括定義為物件側表面之第十五表面S15及定義為影像側表面之第十六表面S16。在光軸上，第十五表面S15可凸出且第十六表面S16可凹入。第十五表面S15及第十六表面S16可為非球面的。第十五表面S15及第十六表面S16中之至少一者或兩者可具有至少一個反曲點。詳細地，第十五表面S15可具有在中心周圍之反曲點，且在第八透鏡118之邊緣用作相對於光軸Lx之端點時，自光軸Lx至反曲點之直線距離inf81可安置於約40%與約60%之間的位置處。此處，自第十五表面S15至反曲點之直線距離inf82可為基於正交於光軸Lx之方向而設定的位置。相比於至第十五表面S15之反曲點的位置，至第十六表面S16之反曲點的位置可安置為更靠近於邊緣。亦即，可滿足自光軸Lx至反曲點之距離inf82>inf81，且入射光可折射至外部。

第九透鏡119可具有負(-)折射能力。第九透鏡119可包括塑膠材料。第九透鏡119可包括定義為物件側表面之第十七表面S17及定義為影像側表面之第18表面S18。在光軸上，第十七表面S17可凸出且第十八表面S18可凹入。第十七表面S17及第十八表面S18可為非球面的。第十七表面S17及第十八表面S18中之每一者可具有至少一個反曲點。第十七表面S17及第十八表面S18中之至少一者或兩者可具有反曲點。詳細地，第十七表面S17可具有在中心周圍之反曲點，且在光軸Lx為起點且第九透鏡119之邊緣為端點時，反曲點可安置於約15%至約50%之位置處。此處，第十八表面S18上之反曲點之位置可基於垂直於光軸Lx之方向而位於直線距離inf92處。自光軸Lx至第十八表面S18之反曲點的距離inf92可大於至第八透鏡118之反曲點的距離inf81及inf82，且可相比於第十七表面S17之反曲點位置安置為更靠近邊緣。

此處，在比較自第八透鏡118及第九透鏡119至相對於光軸Lx之有效直徑的直線距離時，可滿足D81<D82<D92之條件。D81為自光軸至第八透鏡118之第十五表面S15之有效直徑的直線距離，D82為自光軸至第八透鏡118之第十六表面S16之有效直徑的直線距離，D92為自光軸至第九透鏡119之第十八表面S18之有效直徑的直線距離。因此，自第八透鏡118入射之光可相對於光軸Lx進一步向外折射。直線距離D92可為自光軸至第一透鏡111之第一表面S1之有效直徑之直線距離D11的兩倍或更多倍，且可在2至4倍之範圍內。在比較自第八透鏡118及第九透鏡119至有效直徑之光軸Lx距離時，可滿足T81<T82<D92<D91之條件。T81為在光軸方向上之自第八透鏡118之第十五表面S15之頂點(光軸位置)至有效直徑的距離，且T82為在光軸方向上之自第十六表面S16之頂點(光軸位置)至有效直徑的距離，T91為在光軸方向上之自第九透鏡119之第十八表面S18之頂點(光軸位置)的距離，且T92為在光軸方向上之自第十八表面S18之頂點(光軸位置)至有效直徑的距離。

光學濾光片192可包括紅外濾光片及諸如防護玻璃罩之光學濾光片中之至少一者。光學濾光片192可使設定波長帶之光穿過且對不同波長帶之光進行濾光。在光學濾光片192包括紅外濾光片時，可阻止自外部光發射之輻射熱傳輸至影像感測器。此外，光學濾光片192安置於影像感測器190與第九透鏡119之間，且可透射可見光且反射紅外線。影像感測器190可偵測光。影像感測器190可包括電荷耦合裝置(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)。

光學系統之總長度(TTL)可設置在6.5mm或更大之範圍內，例如6.5mm至11.5mm或7.6mm至10.5mm。TTL為自第一透鏡111之物件側表面之頂點至影像感測器190的距離。自第九透鏡119之影像側第十八表面S18之頂點至影像感測器190的距離BFL可為1mm或更大，例如在1mm至2mm範圍內。自影像感測器190之光軸至1.0場的豎直距離Img可為6mm或更大，例如在6mm至10mm或6.5mm至9mm範圍內。光學系統之總焦距F可在5mm或更大之範圍內，例如在5mm至10mm或6mm至9mm範圍內。

在第一至第三實施例之光學系統中，第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119之第一表面S1至第十八表面S18中之全部可為非球面的。圍繞光軸之第一表面S1至第十八表面S18之每一曲率半徑(改變為絕對值)可具有第九表面S9之最大曲率半徑，且可具有第十八表面S18之最小曲率半徑。在第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118、119之第一表面S1至第十八表面S18當中，基於光軸Lx，具有凸出物件側表面之透鏡的數目為四或更大，具有凹入物件側表面之透鏡的數目為四或更大，具有凸出影像側表面之透鏡的數目為五或更大，且具有凹入影像側表面之透鏡的數目為四或更大。觀察第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119之阿貝數，具有50或更大之阿貝數的透鏡之數目為六或更多大，且具有小於50之阿貝數的透鏡之數目可為三或更小。舉例而言，第一透鏡111、第二透鏡112、第三透鏡113、第五透鏡115、第七透鏡117及第九透鏡119之阿貝數為50或更大，第四透鏡114及第六透鏡116之阿貝數可為30或更小，且第八透鏡118之阿貝數可小於35且大於20。觀察第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119之折射率，在587nm處具有1.6或更大之折射率的透鏡之數目為三或更大，且具有小於1.6之折射率的透鏡之數目可為六或更小。舉例而言，在587nm處，第四透鏡114、第六透鏡116及第八透鏡118為1.6或更大，且第一透鏡111、第二透鏡112及第三透鏡113、第五透鏡115、第七透鏡117及第九透鏡119可小於1.6。第四透鏡114及第六透鏡116之折射率在透鏡之折射率當中具有最大折射率，且可為1.65或更大。

在第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、 118及119之中心厚度處比較，具有0.6mm或更大之中心厚度之透鏡的數目為三或更大，且具有小於0.6mm之厚度之透鏡的數目可為六或更小。舉例而言，第一至第三透鏡11、112及113之中心之厚度T1、T2及T3可滿足T1<T2<T3之條件，且第四至第六透鏡114、115及116之中心之厚度T4、T5、T6可滿足T6

T1<T4<T5之條件，第三透鏡113及第四透鏡114之中心之厚度滿足T4<T3之條件，且第七至第九透鏡117、118及119之中心厚度T7、T8及T9可滿足T3

T7<T8

T9之條件。此處，T1至T9為第一透鏡111至第九透鏡119之各別中心厚度。

第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118、119可具有中心厚度為1mm或更大之三個或更多個透鏡，且為第三透鏡113、第八透鏡118及第九透鏡119。在第一至第九透鏡111、112、113、114、115、116、117、118及119中，在兩個相鄰透鏡之間的光軸上之間隔處比較，滿足T67

T45<T89之條件，T67為相鄰的第六透鏡116與第七透鏡117之間的光軸間隔，且T45為第四透鏡114與第五透鏡115之間的光軸間隔，且T89為相鄰的第八透鏡118與第九透鏡119之間的間隔。此處，T45為0.8mm或更大，大於第二透鏡112與第三透鏡113之間的光軸間隔，T89可比第二透鏡112之中心厚度厚，大於第一透鏡111及第六透鏡116之中心厚度之總和，且可為0.7mm或更大，例如在0.7mm至1.2mm範圍內。並且，在第八透鏡118與第九透鏡119之間的間隔中，光軸上之兩個相鄰頂點之間的光軸間隔可大於兩個相鄰周邊部分之間的間隔。

如圖5中所展示，在光學系統中，反射部件101可安置於第一透鏡111之入射側上。反射部件101可反射經過正交於第一透鏡111至第九透鏡119之光軸Lx的光軸Ly入射至第一透鏡111之光。反射部件101可包括稜鏡，亦即，三角形或直角稜鏡。

表1展示資料，該資料展示第一實施例之每一透鏡之表面的曲率半徑(mm)、每一透鏡之中心厚度(mm)、兩個相鄰透鏡之間的間隔(mm)、折射率及阿貝數。

[表1]

在表1中，厚度為每一透鏡之中心厚度(mm)，且間隔為兩個相鄰透鏡之間的光軸距離(mm)。S19標示光學濾光片之入射側表面，且S20標示光學濾光片之出射表面。

表2展示示出圖1之每一透鏡的表面之非球面係數的值。

[表2]

圖6為展示圖1之光學系統之縱向球面像差、像散及失真的分析圖。藉由根據第一實施例之光學系統，可呈現如圖6(A)中所展示之球面像差，且球面像差可為其中穿過透鏡之不同部分(例如中心部分及周邊部分)之光的聚焦位置改變的現象。水平軸表示縱向球面像差之程度，且豎直軸表示距光軸之中心的距離之歸一化，且可展示根據光之波長的縱向球面像差之改變。舉例而言，可分別針對具有約656.2725nm、約587.5618nm、約546.0740nm、約486.1327nm或約435.8343nm之波長的光呈現縱向球面像差。參考圖6(A)，可見光學系統之縱向球面像差限於+0.025至-0.025內，展示了穩定的光學性質。

圖6(B)為展示根據第一實施例之光學系統中之像散的圖。像散可為在透鏡之切平面或子午面及矢狀平面具有不同半徑時，穿過豎直方向及水平方向之光之焦點可彼此偏移。光學系統之像散為在約546.0740nm之波長處獲得的結果。實線指示切向方向上之像散(例如子午曲率)，且虛線指示矢狀方向上之像散(例如矢狀曲率)。如自圖6(B)可見，可確認像散限於+0.050至-0.050或+0.030至-0.030內，以展示穩定的光學性質。

圖6(C)為說明根據第一實施例之光學系統之失真像差的圖。由於光學放大率根據距光軸(O-I)之距離而改變，出現失真像差。相較於形成於理論成像平面上之影像，形成於實際成像平面(例如圖1中之190)上之影像看起來可能更大或更小。在圖6(C)中，光學系統之失真為在約546.0740nm之波長處獲得的結果，且經由光學系統捕獲之影像可在偏離光軸(O-I)之點處稍微失真。然而，此類失真通常處於在使用透鏡之光學裝置中可見之位準，且失真率小於約3%，使得可提供良好光學性質。

圖7為在光自根據第一實施例之光學系統發射時出現的失真柵格。此處，可見在水平方向FOV(視場)之左及右外側中出現失真，且左及右外部區之失真可大於在豎直方向FOV之上部及下部外部區中產生的失真。

圖8(A)-(E)為展示其中在圖1中所展示之光學系統之切向場曲及矢狀場曲中光軸上之相對場高度為0.0至1.0的區中之橫向像差的分析圖，並且可確認可獲得具有良好橫向像差校正之光學系統。

第二實施例將參考圖2。下表3為圖2中所展示之第二實施例之每一透鏡的表面之曲率半徑(mm)、每一透鏡之中心厚度(mm)、相鄰兩個透鏡之間的間隔(mm)、折射率及阿貝數之資料。

[表3]

在表3中，厚度為圖2之每一透鏡之中心厚度(mm)，且間隔為兩個相鄰透鏡之間的距離(mm)。S19標示光學濾光片之入射側表面，且S20標示光學濾光片之出射表面。

表4展示圖2之每一透鏡之表面的非球面係數之值。

[表4]

圖9為展示圖2之光學系統之縱向球面像差、像散及失真的分析圖。藉由根據第二實施例之光學系統，可呈現如圖9(A)中所展示之球面像差，且球面像差可為其中穿過透鏡之不同部分(例如中心部分及周邊部分)之光的聚焦位置改變的現象。水平軸表示縱向球面像差之程度，且豎直軸表示距光軸之中心的距離之歸一化，且可展示根據光之波長的縱向球面像差之改變。舉例而言，可分別針對具有約656.2725nm、約587.5618nm、約546.0740nm、約486.1327nm或約435.8343nm之波長的光呈現縱向球面像差。參考圖6(A)，可見光學系統之縱向球面像差限於+0.025至-0.025內，展示了穩定的光學性質。

圖9(B)為展示根據第二實施例之光學系統中之像散的圖。像散可為在透鏡之切平面或子午面及矢狀平面具有不同半徑時，穿過豎直方向及水平方向之光之焦點可彼此偏移。光學系統之像散為在約546.0740nm之波長處獲得的結果。實線指示切向方向上之像散(例如子午曲率)，且虛線指示矢狀方向上之像散(例如矢狀曲率)。如自圖9(B)可見，可確認像散限於+0.050至-0.050或+0.030至-0.030內，以展示穩定的光學性質。

圖9(C)為說明根據第二實施例之光學系統之失真的圖。由於光學放大率根據距光軸(O-I)之距離而改變，出現失真像差。相較於形成於理論成像平面上之影像，形成於實際成像平面(例如圖1中之190)上之影像看起來可能更大或更小。在圖6(C)中，光學系統之失真為在約546.0740nm之波長處獲得的結果，且經由光學系統捕獲之影像可在偏離光軸(O-I)之點處稍微失真。然而，此類失真通常處於在使用透鏡之光學裝置中可見之位準，且失真率小於約3%，使得可提供良好光學性質。

圖10為在光自根據第二實施例之光學系統發射時出現的失真柵格。此處，可見在水平方向FOV(視場)之左及右外側中出現失真，且左及右外部區之失真可大於在豎直方向FOV之上部及下部外部區中產生的失真。

圖11(A)-(E)為展示其中在圖2中所展示之光學系統之切向場曲及矢狀場曲中光軸上之相對場高度為0.0至1.0的區中之橫向像差的分析圖，並且可確認可獲得具有良好橫向像差校正之光學系統。

第三實施例參考圖3，且表5展示圖3中所展示之第三實施例之每一透鏡的表面之曲率半徑(mm)、每一透鏡之中心厚度(mm)及兩個相鄰透鏡之間的間隔(mm)、折射率及阿貝數。

[表5]

在表5中，厚度為圖3之每一透鏡之中心厚度(mm)，且間隔為兩個相鄰透鏡之間的距離(mm)。S19標示光學濾光片之入射側表面，且S20標示光學濾光片之出射表面。

表6展示圖3之每一透鏡之表面的非球面係數之值。

[表6]

圖12為展示圖3之光學系統之縱向球面像差、像散及失真的分析圖。藉由根據第三實施例之光學系統，可呈現如圖12(A)中所展示之球面像差，且球面像差可為其中穿過透鏡之不同部分(例如中心部分及周邊部分)之光的聚焦位置改變的現象。水平軸表示縱向球面像差之程度，且豎直軸表示距光軸之中心的距離之歸一化，且可展示根據光之波長的縱向球面像差之改變。舉例而言，可分別針對具有約656.2725nm、約587.5618nm、約546.0740nm、約486.1327nm或約435.8343nm之波長的光呈現縱向球面像差。參考圖12(A)，可見光學系統之縱向球面像差限於+0.025至-0.025內，展示了穩定的光學性質。

圖12(B)為展示根據第三實施例之光學系統中之像散的圖。像散可為在透鏡之切平面或子午面及矢狀平面具有不同半徑時，穿過豎直方向及水平方向之光之焦點可彼此偏移。光學系統之像散為在大致546.0740nm之波長處獲得的結果。實線指示切向方向上之像散(例如子午曲率)，且虛線指示矢狀方向上之像散(例如矢狀曲率)。如自圖12(B)可見，可確認像散限於+0.050至-0.050或+0.020至-0.020內，以展示穩定的光學性質。

圖12(C)為展示根據第二實施例之光學系統之失真的圖。由於光學放大率根據距光軸(O-I)之距離而改變，出現失真像差。相較於形成於理論成像平面上之影像，形成於實際成像平面(例如圖1中之190)上之影像看起來可能更大或更小。在圖6(C)中，光學系統之失真為在約546.0740nm之波長處獲得的結果，且經由光學系統捕獲之影像可在偏離光軸(O-I)之點處稍微失真。然而，此類失真通常處於在使用透鏡之光學裝置中可見之位準，且失真率小於約3%，使得可提供良好光學性質。

圖13為在光自根據第三實施例之光學系統發射時產生的失真柵格。此處，可見在水平方向FOV(視場)之左及右外側中出現失真，且左及右外部區之失真可大於在豎直方向FOV之上部及下部外部區中產生的失真。

圖14(A)-(E)為展示其中在圖3中所展示之光學系統之切向場曲及矢狀場曲中光軸上之相對場高度為0.0至1.0的區中之橫向像差的分析圖，並且可確認可獲得具有良好橫向像差校正之光學系統。

如在上述第一至第三實施例中，可見透鏡111至119中之每一者可由塑膠透鏡形成，並且每一透鏡之所有表面具有非球面係數。

在本發明之第一至第三實施例中，第三透鏡113、第八透鏡118及第九透鏡119之中心厚度比其他透鏡之中心厚度厚，且可為例如0.8mm或更大。沿著光軸之第四透鏡114與第五透鏡115之間的第一間隔及第八透鏡118與第九透鏡119之間的第二間隔可大於第二透鏡112與第三透鏡113之間的間隔或第六透鏡116與第七透鏡117之間的間隔，例如0.6mm或更大。沿著光軸之第四透鏡114與第五透鏡115之間的第一間隔可大於第八透鏡118與第九透鏡119之間的第二間隔。

在本發明之實施例中，在九個或更多個透鏡111至119沿著光軸Lx配置時，為防止光學系統之總距離TTL增大，可在以下條件下製成具有相對較大有效直徑之透鏡(例如第七透鏡117、第八透鏡118及第九透鏡119之堆疊結構)。

參考圖4，在比較第七透鏡117、第八透鏡118及第九透鏡119當中之兩個相鄰透鏡之邊緣側之間的距離(光軸方向)的差時，可滿足(E81-E71)<(E91-E81)之條件。E71為在垂直於光軸Lx之方向上自第七透鏡117之第十三表面S13之邊緣延伸的直線或連接其物件側表面之邊緣的直線，且E81為在垂直於光軸Lx之方向上自第八透鏡118之第十五表面S15延伸的直線或連接其物件側表面之邊緣的直線，E91為在垂直於光軸Lx之方向上自第九透鏡119之第十七表面S17延伸的直線或連接其物件側表面之邊緣的直線。此處，在觀察光軸方向上之距離時，相比於穿過第七透鏡117之第十四表面S14之頂點C72或朝著第一透鏡111突出的直線(例如垂直於光軸之直線)，沿著第八透鏡118之第十五表面S15之邊緣在正交於光軸方向的方向上延伸的直線E81更靠近於直線E71定位，且可與穿過第七透鏡117之兩個頂點C71及C72之中間C73的直線相同，或可更靠近於直線E71或第一透鏡111定位。

此處，穿過第八透鏡118之物件側邊緣之直線E81具有距穿過第七透鏡117之物件側頂點C71之直線的第一距離B1且具有距穿過第七透鏡117之第十四影像側S14之頂點之直線的第二距離B2，且第三距離B3可為第九透鏡119之影像側第十七表面S17之邊緣側直線E91與穿過第八透鏡118之頂點C81之直線之間的距離。滿足距離之條件：B2<B3<B1，且B1可為第七透鏡117之厚度T7的1%或更大，例如在1%至50%範圍內。因此，第八透鏡118之外部上部部分以包圍第七透鏡117之物件側的形狀提供，且第八透鏡118之入射側第十五表面S15可有效地經由第七透鏡117之發射側上的第四表面S14的有效區接收折射光，藉此減少光耗損，且可將光提供直至影像感測器190的邊緣區且可防止解析度降級。

根據本發明之第一至第三實施例之光學系統可滿足以下方程式中之至少一者或兩者或更多者。因此，根據第一至第三實施例之光學系統可具有光學改良之效果。

表7可滿足第一至第三實施例之光學系統中之以下條件。

[表7]

在上表7中，F為總焦距，f39為自第三透鏡113至第九透鏡119之組合焦距，且f13為自第一透鏡111及第三透鏡113之組合焦距，f14為第一透鏡111及第四透鏡114之組合焦距，L3R1為第三透鏡113之物件側表面S5之曲率半徑，且L3R2為第三透鏡113之影像側表面S6之曲率半徑，L4R1為第四透鏡114之物件側表面S7之曲率半徑，且L4R2為第四透鏡114之影像側表面S8之曲率半徑，G3為第三透鏡113之在587nm處之折射率，G4為第四透鏡114之在587nm處之折射率，T1、T2、T3為第一透鏡111、第二透鏡112及第三透鏡113之中心厚度，f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9為第一透鏡111至第九透鏡119中之每一者之焦距。根據表7，經由基於每一數值與不同值進行比較，在值具有較大、較小及0.1mm或更小之差時，可將其描述為相同、較大或較小。此外，在表7中，inf81為自光軸至第八透鏡118之物件側表面之反曲點的直線距離，inf82為自光軸至第八透鏡118之影像側表面之反曲點的直線距離，D11為自光軸至第一透鏡111之有效物件側直徑的直線距離，D81為自光軸至第八透鏡118之物件側有效直徑的直線距離，且D82為自光軸至第八透鏡118之影像側有效直徑的直線距離，且D92為自光軸至第九透鏡119之影像側有效直徑的直線距離。

此外，在表7中，T81為自第八透鏡118之物件側表面之頂點至有效直徑的光軸距離，T82為自第八透鏡118之影像側表面之頂點至有效直徑的光軸距離，且T91為自第九透鏡119之物件側表面之頂點至有效直徑的光軸距離，且T92為自第九透鏡119之影像側表面之頂點至有效直徑的光軸距離。

表8可由方程式1至方程式29藉由反映光學系統之每一透鏡之特性來表示。第一至第三實施例之光學系統可滿足以下方程式1至29中之至少一者、兩者或更多者或全部之範圍。

[表8]

表9可表示為根據基於表8的第一至第三實施例之光學系統中之每一方程式的詳細數值範圍。

[表9]

方程式1中之0<BFL/TTL<0.3之條件可藉由提供相較於BFL具有更長長度之TTL來提供高解析度光學系統。

方程式2中之0<BFL/Img<0.3之條件表示自第九透鏡119之影像側第十八表面S18之頂點至影像感測器190的距離與自光軸Lx至1.0F的距離之間的關係，且有可能藉由滿足(BFL×2)<Img而提供具有高解析度及較大大小的影像感測器190。

光學系統之總長度與有效焦距之間的關係由方程式3中之0.5<F/TTL<1.2定義。

根據方程式4，0.5<TTL/(Img×2)<0.8，可提供在影像感測器190之對角長度之50%至80%範圍內的總長度TTL。

在方程式14中，|L3R2|表示第三透鏡113之影像側表面S6之曲率半徑的絕對值且可大於第三透鏡113之物件側表面S5之曲率半徑L3R1，在方程式15中，|L4R1|表示第四透鏡114之物件側表面S7之曲率半徑的絕對值且可大於第四透鏡114之影像側表面S8之曲率半徑L4R2。

可藉由方程式17至19之第一至第四透鏡111、112、113及114之中心的厚度關係改良光學效能。

根據方程式20及21，可經由自光軸至第八透鏡118之物件側表面S15之反曲點的直線距離inf81、自第八透鏡118至第八透鏡118之影像側表面S16之反曲點的直線距離inf82及至第九透鏡119之影像側表面S18之反曲點的直線距離inf92的關係改良入射光之折射能力。

根據方程式22至24，自光軸至第八透鏡118之物件側表面S15之有效直徑的直線距離D81、自光軸至第八透鏡118之影像側表面S16之有效直徑的直線距離D82、自光軸至第九透鏡119之影像側表面S18之有效直徑的直線距離D92大於自第八透鏡118及第九透鏡119至反曲點的直線距離inf81、inf82及inf92。因此，有可能在反曲點外部提供有效直徑，藉此改良光之折射能力。

藉由方程式25至29，可藉由以下各項之間的關係改良第八透鏡118及第九透鏡119中之光之折射能力：自第八透鏡118之物件側表面S15及影像側表面S16之頂點至有效直徑的距離或光軸距離，及自第九透鏡119之物件側表面S17及影像側表面S18之頂點至有效直徑的距離，及自光軸至有效直徑的直線距離。此外，自第一透鏡111之物件側表面之頂點至有效直徑的距離D11與自第九透鏡119之影像側表面之頂點至有效直徑的距離D92之間的關係可受限。

根據本發明之第一至第三實施例之光學系統可滿足以下方程式1至29中之至少一者、兩者或更多者、五者或更多者，或全部。在此情況下，光學系統可實施高品質及高解析度成像透鏡系統。此外，進入光學系統之不必要光可藉由方程式1至29中之至少一者阻止，像差可經校正，並且光學系統之效能可經改良。

圖15為說明根據本發明之實施例之光學系統應用於的移動裝置之實例的透視圖。如圖15中所展示，行動終端1500可包括設置於一側或背側上的攝影機模組1520、閃光燈模組1530及自動聚焦裝置1510。此處，自動聚焦裝置1510可包括表面發光雷射裝置及光接收裝置作為發光層。閃光燈模組1530可包括其中發射光之發射器。可藉由行動終端之攝影機操作或藉由使用者控制來操作閃光燈模組1530。攝影機模組1520可包括影像捕獲功能及自動聚焦功能。舉例而言，攝影機模組1520可包括使用影像之自動聚焦功能。自動聚焦裝置1510可包括使用雷射之自動聚焦功能。自動聚焦裝置1510可主要用於以下條件中：使用攝影機模組1520之影像的自動聚焦功能例如在10m或更小的近程或黑暗環境中降級。

以上實施例中所描述之特徵、結構、效應等包括在本發明之至少一個實施例中，且未必限於僅一個實施例。此外，每一實施例中所說明之特徵、結構、效應等可由實施例所屬之一般熟習此項技術者組合或修改以用於其他實施例。因此，與此類組合及修改相關之內容應解釋為包括在本發明之範疇中。

此外，雖然上文已描述實施例，但其僅為一實例，且不限制本發明，並且本發明所屬之一般熟習此項技術者在不脫離本實施例之基本特性的範圍內在上文進行了例示。可見，尚未進行之各種修改及應用為有可能的。舉例而言，可藉由修改來實施實施例中特定展示之每一組件。並且，與此等修改及應用相關之差異應解釋為包括在界定於所附申請專利範圍中的本發明之範疇中。