TWI795755B - 光學成像系統 - Google Patents

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TWI795755B
TWI795755B TW110112526A TW110112526A TWI795755B TW I795755 B TWI795755 B TW I795755B TW 110112526 A TW110112526 A TW 110112526A TW 110112526 A TW110112526 A TW 110112526A TW I795755 B TWI795755 B TW I795755B
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Abstract

一種光學成像系統包括具有正折射能力的第一透鏡、具有正折射能力的第二透鏡、具有正折射能力的第三透鏡及具有正折射能力的第四透鏡，並且所述光學成像系統的焦距比數等於或小於1.0。所述光學成像系統能夠在低照度下捕獲影像的同時達成小型化。

Description

光學成像系統
以下說明是有關於一種能夠實現明亮影像的光學成像系統。 [相關申請案的交叉參照]
本申請案主張2018年11月19日在韓國智慧財產局中提出申請的韓國專利申請案第10-2018-0142402號的優先權的權益，所述韓國專利申請案的全部揭露內容以引用的方式併入本文中用於所有目的。
安裝在小型終端機中的用於照相機的光學系統具有短的總長度，且因此可能難以實現低焦距比數（F number）。就此而言，用於小型終端機的照相機可能無法獲得對物體的高解析度影像攝取並在低照度環境中對物體成像。
提供本發明內容是為了以簡化的形式介紹將在以下實施方式中進一步描述的一系列概念。本發明內容並非旨在標識所請求保護的標的的關鍵特徵或必要特徵，也不旨在用於幫助確定所要求保護的標的的範圍。
一種光學成像系統能夠在安裝於小型終端機上的同時在低照度環境中對對象進行成像。
在一個一般態樣中，一種光學成像系統包括具有正折射能力的第一透鏡、具有正折射能力的第二透鏡、具有正折射能力的第三透鏡及具有正折射能力的第四透鏡，並且所述光學成像系統的焦距比數等於或小於1.0。
所述第一透鏡的可見光透射率可等於或小於5%。
所述第二透鏡可包括位於像側表面上的拐點（inflection point）。
所述第三透鏡可包括像側凸面。
所述第四透鏡可包括像側凹面。
所述光學成像系統可滿足5.0＜(f1+f2)/f＜80，其中f為所述光學成像系統的焦距，f1為所述第一透鏡的焦距，且f2為所述第二透鏡的焦距。
所述光學成像系統可滿足1.0＜f3/f＜2.5，其中f為所述光學成像系統的焦距，且f3為所述第三透鏡的焦距。
所述光學成像系統可滿足1.0＜f4/f＜6.0，其中f為所述光學成像系統的焦距，且f4為所述第四透鏡的焦距。
所述光學成像系統可滿足0.3＜R1/f＜2.0，其中f為所述光學成像系統的焦距，且R1為所述第一透鏡的物側表面的曲率半徑。
所述光學成像系統可滿足0.3＜R3/f＜2.0，其中f為所述光學成像系統的焦距，且R3為所述第二透鏡的物側表面的曲率半徑。
所述光學成像系統可滿足5.0＜R5/f＜80，其中f為所述光學成像系統的焦距，且R5為所述第三透鏡的物側表面的曲率半徑。
所述光學成像系統可滿足1.580＜Nd1＜1.640，其中Nd1為所述第一透鏡的折射率。
在另一個一般態樣中，一種光學成像系統包括自所述光學成像系統的物側至像面依序設置的透鏡，且所述透鏡中的每一者具有折射能力。所述透鏡中最靠近所述物側的透鏡具有正折射能力，並且所述光學成像系統的焦距比數等於或小於1.0。
所述光學成像系統可滿足1.0＜TTL/f＜2.0，其中TTL為自最靠近所述物側的所述透鏡的物側表面至所述像面的距離，並且f為所述光學成像系統的焦距。
所述光學成像系統可滿足0.3＜R1/TTL＜5.0，其中TTL為自最靠近所述物側的所述透鏡的物側表面至所述像面的距離，並且R1為最靠近所述物側的所述透鏡的焦距。
所述光學成像系統可滿足0.5＜EPD/TTL＜0.7，其中TTL為自最靠近所述物側的所述透鏡的物側表面至所述像面的距離，並且EPD為入射光瞳（pupil）的直徑。
根據以下詳細說明、圖式及申請專利範圍，其他特徵及態樣將是顯而易見的。
在圖式及詳細說明通篇中，相同的參考編號是指相同的元件。圖式可能並非按比例繪製，並且為了清晰、例示及方便起見，可誇大圖式中的元件的相對大小、比例及說明。
提供以下詳細說明以幫助讀者全面理解本文中所述的方法、設備及/或系統。然而，在理解本申請案的揭露內容之後，本文中所述的方法、設備及/或系統的各種改變、修改及等同物將是顯而易見的。舉例而言，本文所述的操作的次序僅為實例，並且不限於在本文中所述的次序，而是可如在理解本申請案的揭露內容之後顯而易見地進行改變，除了必須以一定順序發生的操作之外。此外，為了提高清晰度及簡潔性，可省略對在此項技術中已知的特徵的描述。
本文中所述的特徵可以不同的形式實施，並且不應被解釋為僅限於本文中所述的實例。相反，提供本文中所述的實例僅用於示出在理解本申請案的揭露內容之後將顯而易見的實作本文中所述的方法、設備及/或系統的許多可能方式中的一些方式。
在本文中應注意，關於實例或實施例（例如關於實例或實施例可包括或實作何事物）使用用語「可」意味著存在其中包括或實作此特徵的至少一個實例或實施例，而所有實例及實施例並非僅限於此。
在整篇說明書中，當例如層、區域或基板等元件被稱為「在另一元件上」、「連接至另一元件」或「耦合至另一元件」時，所述元件可直接「在所述另一元件上」、直接「連接至所述另一元件」或直接「耦合至所述另一元件」，或者可存在介於其間的一個或多個其他元件。相反的，當元件被稱為「直接在另一元件上」、「直接連接至另一元件」或「直接耦合至另一元件」時，可不存在介於其間的其他元件。
如本文中所使用，用語「及/或」包括相關列出項中的任一者及其中二者或更多者的任何組合。
雖然可在本文中使用例如「第一」、「第二」及「第三」等用語來描述各種構件、組件、區域、層或區段，但這些構件、組件、區域、層或區段不應受這些用語限制。相反，這些用語僅用於區分一個構件、組件、區域、層或區段與另一構件、組件、區域、層或區段。因此，在不背離實例的教示內容的情況下，在本文中所述的實例中提及的第一構件、組件、區域、層或區段亦可被稱為第二構件、組件、區域、層或區段。
為了便於描述，在本文中可使用例如「上方」、「上」、「下方」及「下」等空間相對用語來描述一個元件相對於另一個元件的關係，如圖所示。除了在圖式中所繪示的方位外，此類空間相對用語還旨在涵蓋裝置在使用或操作中的不同方位。舉例而言，若在圖式中的裝置被翻轉，則被描述為相對於其他元件位於「上方」或「上」的元件將相對於所述其他元件位於「下方」或「下」。因此，用語「上方」依據裝置的空間方位同時涵蓋上方方位及下方方位。裝置亦可以其他方式定位（例如，旋轉90度或定位在其他方位），且本文中所使用的空間相對用語將相應地進行解釋。
本文中所用的術語僅用於描述各種實例，而不用於限制本揭露。除非上下文另外明確指出，否則冠詞「一（a及an）」及「所述（the）」旨在也包括複數形式。用語「包括」、「包含」及「具有」具體說明所陳述的特徵、數目、操作、構件、元件及/或其組合的存在，但不排除一個或多個其他特徵、數目、操作、構件、元件及/或其組合的存在或添加。
由於製造技術及/或公差，圖中所示的形狀可能發生變化。因此，在本文中所述的實例並不僅限於圖式中所示的具體形狀，而是包括在製造期間發生的形狀變化。
本文中所述的實例的特徵可以各種方式組合，如在理解本申請案的揭露內容之後將顯而易見。此外，儘管本文中所述的實例具有多種配置，但其他配置也是可能的，如在理解本申請案的揭露內容之後將顯而易見。
出於說明目的，可誇大地示出圖式中所示的透鏡的厚度、大小及形狀。此外，在詳細描述或圖式中描述並示出的透鏡的球形或非球形表面的形狀僅僅是一個實例，且不限於透鏡的形狀。
在本說明書中，曲率半徑及透鏡的厚度、距離、焦距等的所有數值都用毫米（mm）表示，且角度用度表示。
在本說明書中，對透鏡形狀的描述是指透鏡的近軸區域的形狀。舉例而言，第一透鏡的物側表面是凸面的意思是第一透鏡的物側表面的近軸區域是凸面的。因此，即使當描述透鏡的物側表面是凸面時，透鏡的物側表面的整體也可以不是凸面。舉例而言，即使當描述第一透鏡的像側表面是凹面時，第一透鏡的像側表面的邊緣也可為凸面。作為參考，上述近軸區域是指包括光軸的區域。
根據實例的光學成像系統可包括沿著光軸設置的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統包括自光軸依序設置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。此處，第一透鏡是指最靠近物體（或對象）的透鏡，而第四透鏡是指最靠近像面或影像感測器的透鏡。
接下來，將闡述光學成像系統的配置。
光學成像系統包括多個透鏡。光學成像系統包括如上所述自物側依序設置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。
光學成像系統可更包括影像感測器及濾光器。影像感測器形成像面，並將由第一透鏡反射至第四透鏡的光轉換成電性訊號。濾光器設置在透鏡與像面之間，並阻止異物的侵入。濾光器可為使紅外線通過的紅外線帶通濾光器（infrared ray pass filter）。此外，濾光器可被配置成顯著減少可見光的透射。
光學成像系統可更包括光闌（stop）及間隔件。光闌設置在第一透鏡的前面，或者設置在透鏡與相鄰透鏡之間，以調節入射到像面上的光的量。間隔件設置在透鏡與透鏡之間以允許透鏡之間的距離恆定。此外，間隔件由遮光材料製成，並且可阻擋不必要的光穿透到透鏡的肋側（rib side）。
接下來，將闡述形成光學成像系統的透鏡。
第一透鏡具有折射能力。舉例而言，第一透鏡可具有正折射能力。第一透鏡的一個表面為凸面。舉例而言，第一透鏡的物側表面可為凸面。第一透鏡包括非球形表面。舉例而言，第一透鏡的兩個表面皆可為非球形表面。第一透鏡被配置成減少可見光的透射。舉例而言，第一透鏡的可見光透射率可等於或小於5%。第一透鏡可被製造成具有實質上深的顏色。舉例而言，第一透鏡可使用黑色系原材料製造，從而減少可見光透射並增加紅外線透射。第一透鏡具有相對高的折射率。舉例而言，第一透鏡的折射率可大於第二透鏡至第四透鏡中的每一者的折射率。
第二透鏡具有折射能力。舉例而言，第二透鏡可具有正折射能力。第二透鏡的一個表面為凸面。舉例而言，第二透鏡的物側表面可為凸面。第二透鏡可具有非球形表面。舉例而言，第二透鏡的兩個表面皆可為非球形表面。
第三透鏡具有折射能力。舉例而言，第三透鏡可具有正折射能力。第三透鏡的至少一個表面為凸面。舉例而言，第三透鏡的物側表面或像側表面可為凸面，或者第三透鏡的兩個表面皆可為凸面。第三透鏡包括非球形表面。舉例而言，第三透鏡的兩個表面皆可為非球形表面。
第四透鏡具有折射能力。舉例而言，第四透鏡可具有正折射能力。第四透鏡的一個表面為凹面。舉例而言，第四透鏡的像側表面可為凹面。第四透鏡具有包括拐點的形狀。舉例而言，可在第四透鏡的物側表面及像側表面中的至少一個表面中形成拐點。因此，在第四透鏡的至少一個表面中，近軸區域的形狀可不同於周邊部分的形狀。舉例而言，在第四透鏡中，近軸區域為凹陷的，並且近軸區域的邊緣部分可為凸出的。第四透鏡包括非球形表面。舉例而言，第四透鏡的兩個表面皆可為非球形表面。
第一透鏡至第四透鏡的非球形表面可由以下方程式1表示： 方程式1Z =
Figure 02_image001
+AY 4 +BY 6 +CY 8 +DY 10 +EY 12 +FY 14 +GY 16 +HY 18 +…
在方程式1中，c為透鏡的曲率半徑的倒數，K為二次曲線常數，Y為在垂直於光軸的方向上自透鏡的非球形表面上的某一點至光軸的距離，且A至H為非球面常數。此外，Z（或垂度（SAG））為在距離Y處透鏡的非球形表面上的所述某一點與和透鏡的非球形表面在光軸方向上的頂點會合的切面之間的距離。
光學成像系統可滿足以下條件表達式中的一或多者： 條件表達式1 1.0＜TTL/f＜2.0 條件表達式2 0.3＜R1/TTL＜5.0 條件表達式3 0.5＜EPD/TTL＜0.7 條件表達式4 5.0＜(f1+f2)/f＜80 條件表達式5 1.0＜f3/f＜2.5 條件表達式6 1.0＜f4/f＜6.0 條件表達式7 0.3＜R1/f＜2.0 條件表達式8 0.3＜R3/f＜2.0 條件表達式9 5.0＜R5/f＜80 條件表達式10 0.8＜焦距比數＜1.5 條件表達式11 1.580＜Nd1＜1.640
在所述條件表達式中，TTL為自第一透鏡的物側表面至像面的距離，f為光學成像系統的焦距，f1為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距，R1為第一透鏡的物側表面的曲率半徑，R3為第二透鏡的物側表面的曲率半徑，R5為第三透鏡的物側表面的曲率半徑，EPD為入射光瞳的直徑，且Nd1為第一透鏡的折射率。
接下來，將闡述光學成像系統的各種實例。
圖1為示出根據第一實例的光學成像系統的圖式，且圖2為圖1所示的光學成像系統的像差曲線。
光學成像系統100包括第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130及第四透鏡140。
第一透鏡110具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第二透鏡120具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第三透鏡130具有正折射能力，且物側表面為凸面且像側表面為凸面。第四透鏡140具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。此外，在第四透鏡140的物側表面及像側表面上形成拐點。
光學成像系統100更包括光闌ST、濾光器150及影像感測器160。光闌ST設置在第一透鏡110的前面並調節入射到影像感測器160上的光的量。濾光器150設置在第四透鏡140與影像感測器160之間。影像感測器160形成像面，在所述像面上可聚焦對象的影像。
表1示出構成光學成像系統100的透鏡的物理性質，且表2示出構成光學成像系統100的透鏡的非球面係數。 [表1]
表面編號 注解 曲率半徑 厚度或距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 2.2190 0.7200 1.6174 23.52 129.211
S2 2.0000 0.2280      
S3 第二透鏡 1.7390 0.5900 1.5354 56.09 7.55
S4 2.6910 0.3940      
S5 第三透鏡 84.0000 0.6900 1.5354 56.09 4.859
S6 -2.6770 0.1000      
S7 第四透鏡 1.2200 0.5130 1.5354 56.09 13.848
S8 1.2460 0.6650      
S9 濾光器 無窮大 0.2210 1.5084 64.17  
S10   無窮大 0.5110      
S11 成像平面 無窮大 0.0200      
[表2]
表面編號 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
K -0.49620 -2.61900 -6.34400 -0.55080 92.09000 -21.43000 -0.97370 -1.58900
A -0.02765 -0.07870 0.00103 0.02536 0.21940 -0.01058 -0.04776 0.06506
B 0.04327 0.02187 -0.15510 -0.18990 -0.23180 -0.06557 -0.04548 -0.13280
C -0.06624 0.02268 0.13480 0.10690 0.16770 0.18840 0.00893 0.06991
D 0.05756 -0.01586 -0.05344 -0.00916 -0.08951 -0.20260 0.00183 -0.02038
E -0.02737 0.00248 0.01445 -0.01380 0.02954 0.10950 -0.00045 0.00356
F 0.00629 0.00018 -0.00278 0.00597 -0.00407 -0.02890 -1.7E-06 -0.00034
G -0.00059 -0.00007 0.00025 -0.00078 -0.00003 0.00294 -1.7E-14 0.00001
H 0 0 0 0 0 0 0 0
圖3為示出根據第二實例的光學成像系統的圖式，且圖4為圖3所示的光學成像系統的像差曲線。
光學成像系統200包括第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230及第四透鏡240。
第一透鏡210具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第二透鏡220具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第三透鏡230具有正折射能力，且物側表面為凸面且像側表面為凸面。第四透鏡240具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。此外，在第四透鏡240的物側表面及像側表面上形成拐點。
光學成像系統200更包括光闌ST、濾光器250及影像感測器260。光闌ST設置在第一透鏡210的前面並調節入射到影像感測器260上的光的量。濾光器250設置在第四透鏡240與影像感測器260之間。影像感測器260形成像面，在所述像面上可聚焦對象的影像。
表3示出構成光學成像系統200的透鏡的物理性質，且表4示出構成光學成像系統200的透鏡的非球面係數。 [表3]
表面編號 注解 曲率半徑 厚度或距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 2.2050 0.7200 1.6174 23.52 101.544
S2 2.0000 0.2540      
S3 第二透鏡 1.6740 0.5490 1.5354 56.09 7.565
S4 2.5270 0.4280      
S5 第三透鏡 84.0000 0.6580 1.5354 56.09 5.065
S6 -2.7950 0.1000      
S7 第四透鏡 1.2200 0.5170 1.5354 56.09 13.618
S8 1.2490 0.6750      
S9 濾光器 無窮大 0.2210 1.5084 64.17  
S10 無窮大 0.5120      
S11 成像平面 無窮大 0.0200      
[表4]
表面編號 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
K -0.59080 -2.61300 -5.69200 -1.12900 92.09000 -22.67000 -0.98480 -0.85660
A -0.02889 -0.07813 0.00374 0.02072 0.22100 -0.00272 -0.04975 0.01756
B 0.04367 0.02221 -0.15600 -0.18920 -0.22970 -0.06494 -0.04395 -0.12620
C -0.06635 0.02286 0.13480 0.10720 0.16710 0.18750 0.00880 0.06884
D 0.05756 -0.01587 -0.05344 -0.00916 -0.09016 -0.20300 0.00184 -0.02031
E -0.02734 0.00244 0.01445 -0.01380 0.02971 0.10960 -0.00045 0.00356
F 0.00630 0.00017 -0.00278 0.00597 -0.00407 -0.02890 -1.7E-06 -0.00034
G -0.00059 -0.00006 0.00025 -0.00078 -0.00003 0.00294 -1.7E-14 0.00001
H 0 0 0 0 0 0 0 0
圖5為示出根據第三實例的光學成像系統的圖式，且圖6為圖5所示的光學成像系統的像差曲線。
光學成像系統300包括第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330及第四透鏡340。
第一透鏡310具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第二透鏡320具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第三透鏡330具有正折射能力，且物側表面為凸面且像側表面為凸面。第四透鏡340具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。此外，在第四透鏡340的物側表面及像側表面上形成拐點。
光學成像系統300更包括光闌ST、濾光器350及影像感測器360。光闌ST設置在第一透鏡310的前面並調節入射到影像感測器360上的光的量。濾光器350設置在第四透鏡340與影像感測器360之間。影像感測器360形成像面，在所述像面上可聚焦對象的影像。
表5示出構成光學成像系統300的透鏡的物理性質，且表6示出構成光學成像系統300的透鏡的非球面係數。 [表5]
表面編號 注解 曲率半徑 厚度或距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 2.1960 0.7200 1.6174 23.52 90.74
S2 2.0000 0.2550      
S3 第二透鏡 1.6530 0.5420 1.5354 56.09 7.545
S4 2.4790 0.4360      
S5 第三透鏡 84.0000 0.6460 1.5354 56.09 5.382
S6 -2.9760 0.1000      
S7 第四透鏡 1.2200 0.5390 1.5354 56.09 12.242
S8 1.2680 0.6620      
S9 濾光器 無窮大 0.2210 1.5084 64.17  
S10 無窮大 0.5110      
S11 成像平面 無窮大 0.0200      
[表6]
表面編號 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
K -0.57380 -2.23000 -5.72900 -1.24500 92.09000 -24.96000 -1.15900 -0.99650
A -0.02770 -0.08218 0.00755 0.01810 0.21660 -0.01075 -0.05739 0.01652
B 0.04300 0.02123 -0.16050 -0.18820 -0.22830 -0.06222 -0.03244 -0.11680
C -0.06655 0.02339 0.13580 0.10710 0.16800 0.18960 0.00672 0.06639
D 0.05758 -0.01584 -0.05344 -0.00916 -0.09043 -0.20390 0.00184 -0.02008
E -0.02724 0.00238 0.01445 -0.01380 0.02967 0.10970 -0.00045 0.00356
F 0.00632 0.00015 -0.00278 0.00597 -0.00407 -0.02890 -1.7E-06 -0.00034
G -0.00061 -0.00005 0.00025 -0.00078 -0.00003 0.00294 -1.7E-14 0.00001
H 0 0 0 0 0 0 0 0
圖7為示出根據第四實例的光學成像系統的圖式，且圖8為圖7所示的光學成像系統的像差曲線。
光學成像系統400包括第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430及第四透鏡440。
第一透鏡410具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第二透鏡420具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第三透鏡430具有正折射能力，且物側表面為凸面且像側表面為凸面。第四透鏡440具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。此外，在第四透鏡440的物側表面及像側表面上形成拐點。
光學成像系統400更包括光闌ST、濾光器450及影像感測器460。光闌ST設置在第一透鏡410的前面並調節入射到影像感測器460上的光的量。濾光器450設置在第四透鏡440與影像感測器460之間。影像感測器460形成像面，在所述像面上可聚焦對象的影像。
表7示出構成光學成像系統400的透鏡的物理性質，且表8示出構成光學成像系統400的透鏡的非球面係數。 [表7]
表面編號 注解 曲率半徑 厚度或距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 2.0967 0.7238 1.5825 30.00 33.573
S2 2.0633 0.2825      
S3 第二透鏡 1.4041 0.3778 1.5354 56.09 9.111
S4 1.7865 0.3969      
S5 第三透鏡 19.0755 0.7053 1.5354 56.09 6.243
S6 -4.0010 0.1453      
S7 第四透鏡 1.2496 0.4315 1.5354 56.09 8.783
S8 1.4968 0.5404      
S9 濾光器 無窮大 0.3051 1.5084 64.17  
S10 無窮大 0.7207      
S11 成像平面 無窮大 0.0203      
[表8]
表面編號 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
K -0.63110 -7.37100 -1.95300 0.13240 92.09000 -99.00000 -0.68650 -0.69820
A -0.03269 -0.03513 -0.05978 -0.00349 0.14740 -0.13870 -0.12450 0.01949
B 0.04752 0.01375 -0.12680 -0.18340 -0.16240 0.04687 -0.00301 -0.11130
C -0.05507 0.01136 0.10450 0.08624 0.13250 0.11680 -0.00373 0.05649
D 0.04047 -0.01110 -0.03937 -0.00633 -0.07049 -0.14400 0.00200 -0.01576
E -0.01777 0.00216 0.00938 -0.00906 0.02075 0.07326 -0.00022 0.00252
F 0.00399 0.00001 -0.00145 0.00347 -0.00251 -0.01783 -1.2E-06 -0.00021
G -0.00038 0.00000 0.00014 -0.00045 -0.00002 0.00169 -5.7E-08 0.00001
H 0 0 0 0 0 0 0 0
圖9為示出根據第五實例的光學成像系統的圖式，且圖10為圖9所示的光學成像系統的像差曲線。
光學成像系統500包括第一透鏡510、第二透鏡520、第三透鏡530及第四透鏡540。
第一透鏡510具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第二透鏡520具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。第三透鏡530具有正折射能力，且物側表面為凸面且像側表面為凸面。第四透鏡540具有正折射能力，且物側表面為凸面而像側表面為凹面。此外，在第四透鏡540的物側表面及像側表面上形成拐點。
光學成像系統500更包括光闌ST、濾光器550及影像感測器560。光闌ST設置在第一透鏡510的前面並調節入射到影像感測器560上的光的量。濾光器550設置在第四透鏡540與影像感測器560之間。影像感測器560形成像面，在所述像面上可聚焦對象的影像。
表9示出構成光學成像系統500的透鏡的物理性質，且表10示出構成光學成像系統500的透鏡的非球面係數。 [表9]
表面編號 注解 曲率半徑 厚度或距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 2.0551 0.7972 1.5825 30.00 25.335
S2 2.0633 0.2760      
S3 第二透鏡 1.4325 0.3778 1.5354 56.09 9.844
S4 1.7861 0.3659      
S5 第三透鏡 18.3677 0.6934 1.5354 56.09 6.328
S6 -4.1003 0.1453      
S7 第四透鏡 1.2888 0.4129 1.5354 56.09 8.102
S8 1.6286 0.5349      
S9 濾光器 無窮大 0.3051 1.5084 64.17  
S10 無窮大 0.7207      
S11 成像平面 無窮大 0.0203      
[表10]
表面編號 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
K -0.64240 -5.62200 -2.10700 -0.10510 92.09000 -99.00000 -0.61060 -0.46600
A -0.03129 -0.03600 -0.05234 -0.00064 0.16820 -0.12020 -0.09522 0.04899
B 0.05392 0.02173 -0.12650 -0.18290 -0.17900 0.04382 -0.01529 -0.12440
C -0.05860 0.01280 0.10540 0.08824 0.13550 0.11290 -0.00327 0.05591
D 0.04136 -0.01129 -0.03825 -0.00656 -0.07045 -0.14300 0.00237 -0.01479
E -0.01738 0.00200 0.00960 -0.00917 0.02075 0.07327 -0.00030 0.00236
F 0.00384 -0.00009 -0.00171 0.00368 -0.00251 -0.01783 -1.1E-06 -0.00021
G -0.00038 0.00000 0.00014 -0.00045 -0.00002 0.00169 -9.6E-15 0.00001
H 0 0 0 0 0 0 0 0
表11示出根據第一實例至第五實例的光學成像系統的主要光學特性值，且表12示出根據第一實例至第五實例的光學成像系統的條件表達式值。 [表11]
光學特性 第一實例 第二實例 第三實例 第四實例 第五實例
EPD 3.0135 3.0135 3.0800 3.1738 3.2163
TTL 4.650 4.650 4.650 4.650 4.650
f 2.900 2.940 2.950 3.020 3.020
f1 129.211 101.544 90.740 33.573 25.335
f2 7.550 7.565 7.545 9.111 9.844
f3 4.859 5.065 5.382 6.243 6.328
f4 13.848 13.618 12.242 8.783 8.102
[表12]
條件表達式 第一實例 第二實例 第三實例 第四實例 第五實例
TTL/f 1.6014 1.5846 1.5769 1.5396 1.5371
R1/TTL 0.4770 0.4738 0.4721 0.4509 0.4420
EPD/TTL 0.6478 0.6475 0.6621 0.6826 0.6917
(f1+f2)/f 47.0778 37.1498 33.3169 14.1338 11.6294
f3/f 1.6726 1.7245 1.8244 2.0672 2.0919
f4/f 4.7670 4.6367 4.1498 2.9083 2.6783
R1/f 0.7639 0.7508 0.7444 0.6943 0.6794
R3/f 0.5986 0.5700 0.5603 0.4649 0.4735
R5/f 28.9157 28.6006 28.4746 6.3164 6.0720
焦距比數 0.9600 0.9700 0.9500 0.9500 0.9400
Nd1 1.6174 1.6174 1.6174 1.5825 1.5825
根據實例的光學成像系統通常可具有以下光學特性。舉例而言，光學成像系統的總長度TTL可處於4.0毫米至5.2毫米的範圍內，焦距f可處於2.6毫米至3.4毫米的範圍內，並且入射光瞳直徑EPD可處於2.80毫米至3.4毫米的範圍內。第一透鏡的焦距f1可處於20毫米至140毫米的範圍內，第二透鏡的焦距f2可處於5.0毫米至12毫米的範圍內，第三透鏡的焦距f3可處於3.0毫米至8.0毫米的範圍內，且第四透鏡的焦距f4可處於6.0毫米至16.0毫米的範圍內。
在根據實例的光學成像系統中，第二透鏡與第三透鏡之間的距離可以是最大的。此外，自第二透鏡的像側表面至第三透鏡的物側表面的距離D23可大於自第一透鏡的像側表面至第二透鏡的物側表面的距離D12以及自第三透鏡的像側表面至第四透鏡的物側表面的距離D34。
在根據實例的光學成像系統中，第三透鏡與第四透鏡之間的距離可以是最小的。此外，自第三透鏡的像側表面至第四透鏡的物側表面的距離D34可小於自第一透鏡的像側表面至第二透鏡的物側表面的距離D12以及自第二透鏡的像側表面至第三透鏡的物側表面的距離D23。
在根據實例的光學成像系統中，第一透鏡可以是最厚的透鏡。此外，第一透鏡的光軸中心處的厚度TD1大於第二透鏡的光軸中心處的厚度TD2、第三透鏡的光軸中心處的厚度TD3以及第四透鏡的光軸中心處的厚度TD4。
在根據實例的光學成像系統中，第二透鏡或第四透鏡可為比相鄰透鏡薄的透鏡。此外，第二透鏡的光軸中心處的厚度TD2小於第一透鏡的光軸中心處的厚度TD1以及第三透鏡的光軸中心處的厚度TD3。此外，第四透鏡的光軸中心處的厚度TD4小於第三透鏡的光軸中心處的厚度TD3。
如上所述，根據所述實例，可實現能夠在低照度下捕獲影像的同時達成小型化的光學成像系統。
儘管此揭露內容包括具體實例，但在理解本申請案的揭露內容之後將顯而易見的是，在不背離申請專利範圍及其等效範圍的精神及範圍的情況下，可對這些實例作出形式及細節上的各種改變。在本文中所描述的實例僅被認為是描述性的，而不是為了限制的目的。對每個實施例中的特徵或態樣的描述被認為可應用於其他實例中的類似特徵或態樣。若所描述的技術以不同的順序執行，及/或若所描述的系統、體系結構、裝置或電路中的組件以不同的方式組合，及/或由其他組件或其等同物替換或補充，則可達成合適的結果。因此，本揭露的範圍不是由詳細描述來限定，而是由申請專利範圍及其等效範圍來限定，並且在申請專利範圍及其等效範圍的範圍內的所有變化將被解釋為包括在本揭露中。
100:光學成像系統 110:第一透鏡 120:第二透鏡 130:第三透鏡 140:第四透鏡 150:濾光器 160:影像感測器 200:光學成像系統 210:第一透鏡 220:第二透鏡 230:第三透鏡 240:第四透鏡 250:濾光器 260:影像感測器 300:光學成像系統 310:第一透鏡 320:第二透鏡 330:第三透鏡 340:第四透鏡 350:濾光器 360:影像感測器 400:光學成像系統 410:第一透鏡 420:第二透鏡 430:第三透鏡 440:第四透鏡 450:濾光器 460:影像感測器 500:光學成像系統 510:第一透鏡 520:第二透鏡 530:第三透鏡 540:第四透鏡 550:濾光器 560:影像感測器 ST:光闌
圖1為示出根據第一實例的光學成像系統的圖式。 圖2為圖1所示的光學成像系統的像差曲線。 圖3為示出根據第二實例的光學成像系統的圖式。 圖4為圖3所示的光學成像系統的像差曲線。 圖5為示出根據第三實例的光學成像系統的圖式。 圖6為圖5所示的光學成像系統的像差曲線。 圖7為示出根據第四實例的光學成像系統的圖式。 圖8為圖7所示的光學成像系統的像差曲線。 圖9為示出根據第五實例的光學成像系統的圖式。 圖10為圖9所示的光學成像系統的像差曲線。
100:光學成像系統
110:第一透鏡
120:第二透鏡
130:第三透鏡
140:第四透鏡
150:濾光器
160:影像感測器
ST:光闌

Claims (16)

  1. 一種光學成像系統，包括：自所述光學成像系統的物側至像面依序設置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡，所述第一透鏡具有正折射能力，所述第二透鏡具有正折射能力，所述第三透鏡具有正折射能力以及物側凸面，所述第四透鏡具有正折射能力，其中所述光學成像系統的焦距比數(F No.)等於或小於1.0。
  2. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第一透鏡的可見光透射率等於或小於5%。
  3. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第二透鏡包括位於像側表面上的拐點。
  4. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第三透鏡包括像側凸面。
  5. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第四透鏡包括像側凹面。
  6. 如請求項1所述的光學成像系統，其中5.0<(f1+f2)/f<80，其中f為所述光學成像系統的焦距，f1為所述第一透鏡的焦距，且f2為所述第二透鏡的焦距。
  7. 如請求項1所述的光學成像系統，其中1.0<f3/f<2.5，其中f為所述光學成像系統的焦距，且f3為所述第三透鏡的 焦距。
  8. 如請求項1所述的光學成像系統，其中1.0<f4/f<6.0，其中f為所述光學成像系統的焦距，且f4為所述第四透鏡的焦距。
  9. 如請求項1所述的光學成像系統，其中0.3<R1/f<2.0，其中f為所述光學成像系統的焦距，且R1為所述第一透鏡的物側表面的曲率半徑。
  10. 如請求項1所述的光學成像系統，其中0.3<R3/f<2.0，其中f為所述光學成像系統的焦距，且R3為所述第二透鏡的物側表面的曲率半徑。
  11. 如請求項1所述的光學成像系統，其中5.0<R5/f<80，其中f為所述光學成像系統的焦距，且R5為所述第三透鏡的物側表面的曲率半徑。
  12. 如請求項1所述的光學成像系統，其中1.580<Nd1<1.640，其中Nd1為所述第一透鏡的折射率。
  13. 一種光學成像系統，包括：自所述光學成像系統的物側至像面依序設置的透鏡，所述透 鏡中的每一者具有折射能力，其中所述透鏡中最靠近所述物側的第一透鏡具有正折射能力，並且所述光學成像系統的焦距比數等於或小於1.0，且其中1.580<Nd1<1.640，其中Nd1為所述第一透鏡的折射率。
  14. 如請求項13所述的光學成像系統，其中1.0<TTL/f<2.0，其中TTL為自所述第一透鏡的物側表面至所述像面的距離，並且f為所述光學成像系統的焦距。
  15. 如請求項13所述的光學成像系統，其中0.3<R1/TTL<5.0，其中TTL為自所述第一透鏡的物側表面至所述像面的距離，並且R1為最靠近所述物側的所述透鏡的焦距。
  16. 如請求項13所述的光學成像系統，其中0.5<EPD/TTL<0.7，其中TTL為自所述第一透鏡的物側表面至所述像面的距離，並且EPD為入射光瞳的直徑。
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