TWI803395B - 光學成像系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光學成像系統，包括：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡；其中所述第一透鏡至所述第七透鏡從物側到成像平面順序設置，其中所述第二透鏡、所述第四透鏡和所述第六透鏡分別具有正折射力，且其中所述光學成像系統滿足-1.2＜fw/f5＜-0.6，其中fw為所述光學成像系統在廣角端的焦距，f5為所述第五透鏡的焦距。

Description

光學成像系統
本揭露是關於一種經組態以使得能夠調整聚焦放大率的光學成像系統。
在多個透鏡按列佈置的可伸縮光學系統中，隨著透鏡數目的增加，光學系統的總長度亦增加。舉例而言，使包含五個透鏡的光學成像系統小型化比使包含三個透鏡的光學成像系統小型化更困難。為此，在薄攜帶型終端機中安裝具有長焦距的可伸縮光學系統存在限制。
以上資訊僅作為背景資訊而呈現以輔助理解本揭露。未進行關於上述中的任一者是否可適用於關於本揭露的先前技術的判定及聲明。
提供此發明內容以按簡化形式引入下文在實施方式中進一步描述的一系列概念。此發明內容並不欲識別所主張主題的關鍵特徵或基本特徵，亦不欲用作判定所主張主題的範疇的輔助。
本發明的一些實施例提供一種光學成像系統，包括：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡；其中所述第一透鏡至所述第七透鏡從物側到成像平面順序設置，其中所述第二透鏡、所述第四透鏡和所述第六透鏡分別具有正折射力，且其中所述光學成像系統滿足-1.2＜fw/f5＜-0.6，其中fw為所述光學成像系統在廣角端的焦距，f5為所述第五透鏡的焦距。
根據本發明的一些實施例，其中所述第三透鏡具有凸的物側表面。
根據本發明的一些實施例，其中所述第四透鏡的物側表面為凸面。
根據本發明的一些實施例，其中所述第四透鏡的像側表面為凸面。
根據本發明的一些實施例，其中所述第五透鏡的物側表面為凹面。
根據本發明的一些實施例，其中所述第六透鏡的物側表面為凹面。
根據本發明的一些實施例，其中所述第六透鏡的像側表面為凸面。
根據本發明的一些實施例，其中所述第七透鏡的像側表面為凹面。
根據本發明的一些實施例，其中所述第五透鏡具有負折射力。
根據本發明的一些實施例，其中所述第七透鏡具有負折射力。
本發明的另一些實施例提供一種光學成像系統，包括：第一透鏡，具有折射力；第二透鏡，具有正折射力；第三透鏡，其物側表面為凸面；第四透鏡，其物側表面為凸面；第五透鏡，具有負折射力；第六透鏡，其物側表面為凹面；及第七透鏡，具有負折射力，其中所述第一透鏡至所述第七透鏡從物側到成像平面順序設置。
根據本發明的一些實施例，其中所述光學成像系統滿足0.1 ＜ fw/f2 ＜ 0.4，其中fw為所述光學成像系統在廣角端的焦距，f2為所述第二透鏡的焦距。
根據本發明的一些實施例，其中所述光學成像系統滿足0.2 ＜ fw/f6 ＜ 0.6，其中fw為所述光學成像系統在廣角端的焦距，f6為所述第六透鏡的焦距。
根據本發明的一些實施例，其中所述光學成像系統滿足-2.0 ＜ fw/f7 ＜ -1.0，其中fw是所述光學成像系統在廣角端的焦距，f7是所述第七透鏡的焦距。
根據本發明的一些實施例，其中所述光學成像系統滿足0.3 ＜ ft/f2 ＜ 1.0，其中ft為所述光學成像系統在遠攝端的焦距，f2為所述第二透鏡的焦距。
根據本發明的一些實施例，其中所述光學成像系統滿足1.0 ＜ ft/f4 ＜ 4.0，其中ft是所述光學成像系統在遠攝端的焦距，f4是所述第四透鏡的焦距。
根據本發明的一些實施例，其中所述光學成像系統滿足-3.0 ＜ ft/f5 ＜ -1.0，其中ft是所述光學成像系統在遠攝端的焦距，f5是所述第五透鏡的焦距。
根據本發明的一些實施例，其中所述光學成像系統滿足0.8 ＜ TTL/ft ＜ 1.2，其中TTL為所述第五透鏡的物側表面至所述成像平面的距離，ft為所述光學成像系統在遠攝端的焦距。
其他特徵及態樣自以下詳細描述、圖式以及申請專利範圍將顯而易見。
在下文中，儘管將參考隨附圖式詳細描述本揭露的實例實施例，但應注意，實例不限於所述實例實施例。
提供以下詳細描述以幫助讀者獲得對本文中所描述的方法、設備及/或系統的全面理解。然而，在理解本揭露之後，本文中所描述的方法、設備及/或系統的各種改變、修改以及等效物將顯而易見。舉例而言，本文中所描述的操作順序僅為實例，且不限於本文中所闡述的這些實例，但除了必須按某一次序發生的操作之外，可改變操作順序，如在理解本揭露之後將顯而易見的。此外，出於提高清楚性及簡潔性的目的，可省略對所屬領域中熟知的功能及構造的描述。
本文中所描述的特徵可以不同形式體現，且不應將所述特徵解釋為受限於本文中所描述的實例。實情為，僅提供本文中所描述的實例以說明實施本文中所描述的方法、設備及/或系統的許多可能方式中的在理解本揭露之後將顯而易見的一些方式。
在本文中，應注意，相對於一實例或實施例，術語「可」的使用（例如，關於一實例或實施例可包含或實施之物）意謂存在其中包含或實施此特徵的至少一個實例或實施例，但所有實例及實施例不限於此。
貫穿本說明書，當諸如層、區或基底的元件描述為「在」另一元件「上」、「連接至」另一元件或「耦接至」另一元件時，所述元件可直接「在」另一元件「上」、「連接至」另一元件或「耦接至」另一元件，或其間可介入一或多個其他元件。相反，當元件描述為「直接在」另一元件「上」、「直接連接至」另一元件或「直接耦接至」另一元件時，其間可不介入其他元件。如本文中所使用，元件的「部分」可包含整個元件或整個元件中少於整個元件的部分。
如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯列出項目中的任何兩者或大於兩者的任一者及任何組合；同樣，「……中的至少一者」包含相關聯列出項目中的任何兩者或大於兩者的任一者及任何組合。
儘管在本文中可使用諸如「第一」、「第二」、以及「第三」的術語來描述各種構件、組件、區、層或區段，但這些構件、組件、區、層或區段並非受限於這些術語。實情為，這些術語僅用於區別一個構件、組件、區、層或區段與另一構件、組件、區、層或區段。因此，在不脫離實例的教示的情況下，本文中所描述的實例中所參考的第一構件、組件、區、層或區段亦可稱為第二構件、組件、區、層或區段。
為易於描述，可在本文中使用諸如「在……上方」、「上部」、「在……下方」、「下部」以及類似者的空間相對術語來描述如圖式中所示出的一個元件與另一元件的關係。除圖式中所描繪的定向之外，此類空間相對術語亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。舉例而言，若圖式中的裝置翻轉，則描述為相對於另一元件在「上方」或「上部」處的元件將接著相對於另一元件在「下方」或「下部」處。因此，視裝置的空間定向而定，術語「在……上方」涵蓋上方定向及下方定向兩者。裝置亦可以其他方式定向（例如，旋轉90度或處於其他定向)，且因此本文中所使用的空間相對術語將相應地進行解釋。
本文中所使用的術語僅用於描述各種實例，且不用於限制本揭露。除非上下文另外明確指示，否則冠詞「一（a/an）」及「所述」意欲同樣包含複數形式。術語「包括」、「包含」以及「具有」指定存在所陳述的特徵、數值、操作、構件、元件及/或其組合，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、數值、操作、構件、元件及/或其組合。
歸因於製造技術及/或容限，圖式中所示出的形狀可能發生變化。因此，本文中所描述的實例不限於圖式中所示出的特定形狀，但包含在製造期間發生的形狀變化。
如在理解本揭露之後將顯而易見的，本文中所描述的實例的特徵可以各種方式組合。此外，儘管本文中所描述的實例具有各種組態，但如在理解本揭露之後將顯而易見的，其他組態是可能的。
另外，在本說明書中，第一透鏡是指最接近物件（或個體）的透鏡，而第七透鏡是指最接近成像平面（或影像感測器）的透鏡。另外，透鏡的所有曲率半徑及厚度、沿著光軸自第一透鏡的物側表面至成像平面的距離（TTL）、成像平面的對角線長度的一半（IMG HT）以及透鏡的焦距由毫米（mm）表示。此外，透鏡的厚度、透鏡之間的間隙以及TTL是透鏡的光軸距離。此外，在關於透鏡形狀的描述中，透鏡的一個表面凸出的含義為對應表面的光軸部分凸出，且透鏡的一個表面凹入的含義為對應表面的光軸部分凹入。因此，儘管已描述透鏡的一個表面凸出，但透鏡的邊緣部分可以是凹入的。同樣，儘管描述透鏡的一個表面是凹入的，但透鏡的邊緣部分可凸出。在本說明書中，成像平面可意謂透鏡聚焦於其上的影像形成表面或影像感測器的一個表面。
光學成像系統可包含光學系統，所述光學系統包含多個透鏡。舉例而言，光學成像系統的光學系統可包含具有折射能力的多個透鏡。然而，光學成像系統不限於僅包含具有折射能力的透鏡。舉例而言，光學成像系統可包含用於折射入射光的稜鏡以及調整光量的光闌。另外，光學成像系統可更包含用於阻擋紅外光的紅外截止濾光片。
透鏡可由具有與空氣的折射率不同的折射率的材料形成。舉例而言，多個透鏡可由塑膠或玻璃形成。多個透鏡中的至少一者可具有非球面形狀。舉例而言，至少一個透鏡的物側表面及像側表面中的一者或兩者可為非球面的。每一非球面表面可由以下等式1表示：
等式1
Figure 02_image001
此處，c為透鏡的曲率半徑的倒數，k為圓錐常數，r為透鏡的非球面表面上的某一點至光軸的距離，A至H且J為非球面常數，且Z（或SAG）為透鏡的非球面表面上的距離r處的某一點與同透鏡的非球面表面的頂點相交的切向平面之間的距離。
本揭露的態樣可提供一種具有長焦距且用於安裝於經薄化的小型終端機中的光學成像系統。
光學成像系統可包含多個透鏡群組。舉例而言，光學成像系統可包含第一透鏡群組、第二透鏡群組以及第三透鏡群組。第一透鏡群組、第二透鏡群組以及第三透鏡群組可自物側依序配置。光學成像系統可包含多個透鏡。舉例而言，第一透鏡群組至第三透鏡群組可包含七個透鏡。
第一透鏡群組可包含多個透鏡。舉例而言，第一透鏡群組可包含具有負折射能力及正折射能力的兩個透鏡。舉例而言，第一透鏡群組可包含具有負折射力的第一透鏡以及具有正折射力的第二透鏡。第一透鏡群組可經組態以維持至成像平面的恆定距離。舉例而言，自第一透鏡群組的最上部透鏡（安置成最接近物側，亦稱為第一透鏡）的像側表面至成像表面的距離可保持恆定，而不考慮聚焦調整及聚焦放大率調整如何。第一透鏡群組可包含具有凹入表面的透鏡。舉例而言，第一透鏡的物側表面可以是凹入的。
第二透鏡群組可包含多個透鏡。舉例而言，第二透鏡群組可包含自物側依序配置的第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第二透鏡群組可經組態以沿著光軸移動。舉例而言，第二透鏡群組可經組態以使得距第一透鏡群組的光軸距離是可變的。第二透鏡群組可包含具有凹入表面的透鏡。舉例而言，第五透鏡的像側表面可以是凹入的。第二透鏡群組可包含具有正折射能力的透鏡。作為一實例，第三透鏡可具有正折射能力。作為另一實例，第四透鏡可具有正折射能力。
第三透鏡群組可包含多個透鏡。舉例而言，第三透鏡群組可包含具有負折射能力及正折射能力的兩個透鏡。作為一實例，第三透鏡群組可包含具有正折射能力的第六透鏡及具有負折射能力的第七透鏡。第三透鏡群組可經組態以沿著光軸移動。舉例而言，第三透鏡群組可經組態以使得距第二透鏡群組的光軸距離是可變的。第三透鏡群組可包含具有凹入表面的透鏡。作為一實例，第六透鏡的物側表面可以是凹入的。作為另一實例，第七透鏡的物側表面可以是凹入的。作為另一實例，第七透鏡的像側表面可以是凹入的。
第二透鏡群組及第三透鏡群組可在光軸方向上同時移動。作為一實例，第二透鏡群組及第三透鏡群組可在朝向成像平面的方向（成像平面方向）上移動以實現光學成像系統的短程成像（廣角成像）。作為另一實例，第二透鏡群組及第三透鏡群組可在朝向第一透鏡群組的方向（第一透鏡群組方向）上移動以實現光學成像系統的長距離成像（長焦成像）。
光學成像系統可更包含光學路徑摺疊元件。舉例而言，光學成像系統可更包含光學路徑摺疊元件，諸如安置於第一透鏡群組的物側上的稜鏡或反射鏡。
光學成像系統包含塑膠透鏡。舉例而言，在光學成像系統中，構成透鏡群組的七個或大於七個透鏡中的至少一者可由塑膠材料製成。光學成像系統可包含非球面透鏡（非球面透鏡的物側表面及影像側表面中的一者或兩者可為非球面的）。舉例而言，在光學成像系統中，構成透鏡群組的七個或大於七個透鏡中的至少一者可為非球面透鏡。
光學成像系統可更包含濾光片、光闌以及成像平面。
濾光片可安置於第三透鏡群組與影像感測器之間。濾光片可阻擋包含於入射光中的特定波長的光。舉例而言，濾光片可經組態以阻擋紅外波長的光。光闌可經組態以調整入射至透鏡群組的光的量。舉例而言，光闌可安置於第一透鏡群組的物側上或安置於第一透鏡群組與第二透鏡群組之間，以調整入射至第一透鏡群組或第二透鏡群組的光的量。成像平面可形成於形成由透鏡形成的影像的點處。舉例而言，成像平面可形成於影像感測器的一個表面或內部表面上。
光學成像系統可滿足以下條件表式中的一或多者： -1.2 ＜ fw/f1 ＜ -0.6 0.1 ＜ fw/f2 ＜ 0.4 1.0 ＜ fw/f3 ＜ 3.0 0.6 ＜ fw/f4 ＜ 1.2 -1.2 ＜ fw/f5 ＜ -0.6 0.2 ＜ fw/f6 ＜ 0.6 -2.0 ＜ fw/f7 ＜ -1.0 2.0 ＜ ft/fw ＜ 3.0
在條件表式中，fw為光學成像系統在廣角端處的焦距，ft為光學成像系統在遠攝端處的焦距，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，f5為第五透鏡的焦距，f6為第六透鏡的焦距，且f7為第七透鏡的焦距。
光學成像系統可進一步滿足以下條件表式中的一或多者： -3.0 ＜ ft/f1 ＜ -1.0 0.3 ＜ ft/f2 ＜ 1.0 2.0 ＜ ft/f3 ＜ 6.0 1.0 ＜ ft/f4 ＜ 4.0 -3.0 ＜ ft/f5 ＜ -1.0 0.6 ＜ ft/f6 ＜ 1.6 -4.0 ＜ ft/f7 ＜ -2.0
光學成像系統可進一步滿足以下條件表式中的一或多者： 1.40 ＜ Nd3 ＜ 1.50 0.10 ＜ Nd2 - Nd3 ＜ 0.20 0 ＜ Nd6 - Nd5 ＜ 0.04 0 ＜ Nd6 - Nd7 ＜ 0.20 2.0 ＜ TTL/fw ＜ 3.0 0.8 ＜ TTL/ft ＜ 1.2 8.0 ＜ TTL/IMG_HT ＜ 12.0 3.6 ＜ fw/IMG_HT ＜ 4.6 8.0 ＜ ft/IMG_HT ＜ 12.0 2.0 ＜ PTTL/fw ＜ 3.0 0.8 ＜ PTTL/ft ＜ 1.4
在條件表式中，Nd2為第二透鏡的折射率，Nd3為第三透鏡的折射率，Nd5為第五透鏡的折射率，Nd6為第六透鏡的折射率，Nd7為第七透鏡的折射率，TTL為自第一透鏡群組的最前透鏡（第一透鏡）的物側表面至成像平面的距離，IMG_HT為成像平面的高度（對角線長度的1/2），且PTTL為自光學路徑摺疊元件的反射表面至成像平面的距離。
在下文中，將參考隨附圖式更詳細地描述本揭露中的實例實施例。
將參考圖1及圖2描述根據第一實例實施例的光學成像系統。
光學成像系統100可包含多個透鏡群組。舉例而言，光學成像系統100可包含第一透鏡群組G1、第二透鏡群組G2以及第三透鏡群組G3。光學成像系統100可包含多個透鏡。舉例而言，光學成像系統100可包含自物側依序安置的第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150、第六透鏡160以及第七透鏡170。
第一透鏡群組G1可包含兩個透鏡。舉例而言，第一透鏡群組G1可包含第一透鏡110及第二透鏡120。第一透鏡110可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凹入的。第二透鏡120可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凹入的。
第二透鏡群組G2可包含三個透鏡。舉例而言，第二透鏡群組G2可包含第三透鏡130、第四透鏡140以及第五透鏡150。第三透鏡130可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凸出的。第四透鏡140可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凸出的。第五透鏡150可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凸出的。
第三透鏡群組G3可包含兩個透鏡。舉例而言，第三透鏡群組G3可包含第六透鏡160及第七透鏡170。第六透鏡160可具有正折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凸出的。第七透鏡170可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凹入的。
透鏡群組G1、透鏡群組G2以及透鏡群組G3可沿著光軸方向移動以便改變光學成像系統的聚焦放大率。作為一實例，第一透鏡群組G1與第二透鏡群組G2之間的光軸距離及第二透鏡群組G2與第三透鏡群組G3之間的光軸距離可隨著光學成像系統的聚焦放大率的減小而增加（參看圖1）。作為另一實例，第一透鏡群組G1與第二透鏡群組G2之間的光軸距離及第二透鏡群組G2與第三透鏡群組G3之間的光軸距離可隨著光學成像系統的聚焦放大率的增加而減小（參看圖2）。圖3及圖4分別為具有表示根據廣角端及遠攝端的光學成像系統100的像差特性的曲線的圖表。
光學成像系統100可更包含稜鏡P、濾光片IF以及成像平面IP。
稜鏡P可安置於第一透鏡110的物側上。稜鏡P可經組態以折射或反射入射於光學成像系統100上的光的路徑。濾光片IF可安置於成像平面IP的前面以阻擋入射光中所包含的紅外線。成像平面IP可提供由第一透鏡110至第七透鏡170折射的光形成影像的空間。成像平面IP可形成於影像感測器IS上。舉例而言，成像平面IP可形成於影像感測器IS的一個表面上。然而，成像平面IP未必形成於影像感測器IS上。舉例而言，成像平面IP可形成於能夠會聚光學信號的任何類型的構件或裝置（諸如影像膜）上。
表1表示根據本實例實施例的光學成像系統的透鏡的特性，且表2表示根據本實例實施例的光學成像系統的非球面值。
表1
表面編號 註釋 曲率半徑 厚度/ 距離 （廣角端） 厚度/ 距離 （遠攝端） 折射率 阿貝數
1 稜鏡 無限大 2.5000 2.5000 1.717 29.5
2    無限大 2.5000 2.5000 1.717 29.5
3    無限大 1.8000 1.8000      
4 第一透鏡 -46.4043 0.7000 0.7000 1.544 56
5    9.0421 0.2200 0.2200      
6 第二透鏡 8.8400 0.9500 0.9500 1.651 21.5
7    12.8335 8.8484 0.7500      
8 第三透鏡 5.4399 1.6499 1.6499 1.497 81.5
9    -24.9406 1.4756 1.4756      
10 第四透鏡 108.7313 1.1948 1.1948 1.544 56
11    -7.9452 0.0830 0.0830      
12 第五透鏡 -8.4642 1.3500 1.3500 1.635 23.9
13    -99.7980 3.7985 2.5816      
14 第六透鏡 -9.4446 2.0500 2.0500 1.651 21.5
15    -6.0670 0.4643 0.4643      
16 第七透鏡 -8.4886 1.1654 1.1654 1.544 56
17    11.5897 2.9447 12.2600      
18 濾光片 無限大 0.1100 0.1100 1.516 64.1
19    無限大 0.5927 0.5927      
20 成像平面 無限大 0.0000 0.0000      
表2
表面編號 4 5 6 7 8 9 10
K 0 -0.7497077 0.22643401 0.22909475 -0.0723638 -72.164313 99
第4階係數 2.318E-04 -1.088E-04 7.033E-04 9.206E-04 5.356E-04 6.696E-04 6.944E-04
第6階係數 3.858E-05 5.257E-05 3.116E-05 7.860E-06 1.862E-05 -1.432E-05 3.961E-05
第8階係數 -1.116E-07 3.403E-06 -2.592E-06 -2.234E-06 2.904E-06 8.810E-08 -4.269E-06
第10階係數 -6.724E-09 -2.387E-07 -2.092E-07 -4.594E-07 -2.957E-08 2.624E-07 -2.046E-06
第12階係數 -8.829E-09 -1.480E-08 1.462E-08 3.355E-08 3.620E-09 -1.655E-08 1.996E-07
第14階係數 0 0 0 6.324E-10 0 0 0
第16階係數 0 0 0 0 0 0 0
第18階係數 0 0 0 0 0 0 0
第20階係數 0 0 0 0 0 0 0
表面編號 11 12 13 14 15 16 17
K -4.5366504 -6.3081625 -99 -24.032713 -13.171581 -74.023982 -8.669208
第4階係數 5.881E-06 -1.300E-03 -2.356E-03 -1.635E-04 4.309E-03 2.721E-02 1.172E-02
第6階係數 9.421E-05 -1.864E-05 -1.080E-04 -8.675E-04 -3.943E-03 -1.501E-02 -4.416E-03
第8階係數 -2.891E-06 6.161E-06 -9.053E-06 1.030E-03 4.891E-03 1.432E-02 3.703E-03
第10階係數 -2.606E-06 6.197E-07 5.744E-06 -9.098E-04 -3.843E-03 -1.040E-02 -2.466E-03
第12階係數 1.997E-07 -2.713E-07 -7.258E-07 5.101E-04 1.851E-03 4.917E-03 1.032E-03
第14階係數 0 0 -1.639E-08 -1.773E-04 -5.508E-04 -1.472E-03 -2.686E-04
第16階係數 0 0 0 3.724E-05 9.861E-05 2.684E-04 4.219E-05
第18階係數 0 0 0 -4.343E-06 -9.736E-06 -2.711E-05 -3.648E-06
第20階係數 0 0 0 2.157E-07 4.068E-07 1.162E-06 1.330E-07
將參考圖5及圖6描述根據第二實例實施例的光學成像系統。
光學成像系統200可包含多個透鏡群組。舉例而言，光學成像系統200可包含第一透鏡群組G1、第二透鏡群組G2以及第三透鏡群組G3。光學成像系統200可包含多個透鏡。舉例而言，光學成像系統200可包含自物側依序安置的第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、第四透鏡240、第五透鏡250、第六透鏡260以及第七透鏡270。
第一透鏡群組G1可包含兩個透鏡。舉例而言，第一透鏡群組G1可包含第一透鏡210及第二透鏡220。第一透鏡210可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凹入的。第二透鏡220可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凹入的。
第二透鏡群組G2可包含三個透鏡。舉例而言，第二透鏡群組G2可包含第三透鏡230、第四透鏡240以及第五透鏡250。第三透鏡230可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凸出的。第四透鏡240可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凸出的。第五透鏡250可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凸出的。
第三透鏡群組G3可包含兩個透鏡。舉例而言，第三透鏡群組G3可包含第六透鏡260及第七透鏡270。第六透鏡260可具有正折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凸出的。第七透鏡270可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凹入的。
透鏡群組G1、透鏡群組G2以及透鏡群組G3可沿著光軸方向移動以便改變光學成像系統的聚焦放大率。作為一實例，第一透鏡群組G1與第二透鏡群組G2之間的光軸距離及第二透鏡群組G2與第三透鏡群組G3之間的光軸距離可隨著光學成像系統的聚焦放大率的減小而增加（參看圖5）。作為另一實例，第一透鏡群組G1與第二透鏡群組G2之間的光軸距離及第二透鏡群組G2與第三透鏡群組G3之間的光軸距離可隨光學成像系統的聚焦放大率的增加而減小（參看圖6）。圖7及圖8分別為具有表示根據廣角端及遠攝端的光學成像系統200的像差特性的曲線的圖表。
光學成像系統200可更包含稜鏡P、濾光片IF以及成像平面IP。
稜鏡P可安置於第一透鏡210的物側上。稜鏡P可經組態以折射或反射入射於光學成像系統200上的光的路徑。濾光片IF可安置於成像平面IP的前面以阻擋入射光中所包含的紅外線。成像平面IP可提供由第一透鏡210至第七透鏡270折射的光形成影像的空間。成像平面IP可形成於影像感測器IS上。舉例而言，成像平面IP可形成於影像感測器IS的一個表面上。然而，成像平面IP未必形成於影像感測器IS上。舉例而言，成像平面IP可形成於能夠會聚光學信號的任何類型的構件或裝置（諸如影像膜）上。
表3表示根據本實例實施例的光學成像系統的透鏡的特性，且表4表示根據本實例實施例的光學成像系統的非球面值。
表3
表面編號 註釋 曲率半徑 厚度/ 距離 （廣角端） 厚度/ 距離 （遠攝端） 折射率 阿貝數
1 稜鏡 無限大 2.5000 2.5000 1.717 29.5
2    無限大 2.5000 2.5000 1.717 29.5
3    無限大 1.8000 1.8000      
4 第一透鏡 -37.7569 0.7000 0.7000 1.544 56
5    9.3967 0.0580 0.0580      
6 第二透鏡 8.8440 0.9500 0.9500 1.651 21.5
7    13.0325 8.8550 0.7500      
8 第三透鏡 5.4635 1.8500 1.8500 1.497 81.5
9    -25.4456 1.3504 1.3504      
10 第四透鏡 88.6058 1.2376 1.2376 1.544 56
11    -7.8311 0.0977 0.0977      
12 第五透鏡 -7.9656 1.3500 1.3500 1.635 23.9
13    -56.4491 3.7915 2.5754      
14 第六透鏡 -9.1411 2.0500 2.0500 1.651 21.5
15    -5.9525 0.4597 0.4597      
16 第七透鏡 -8.4819 1.1572 1.1572 1.544 56
17    11.7052 2.9389 12.2600      
18 濾光片 無限大 0.1100 0.1100 1.516 64.1
19    無限大 0.5944 0.5944      
20 成像平面 無限大 0.0000 0.0000      
表4
表面編號 4 5 6 7 8 9 10
K 0 -0.6616868 0.24905783 0.38059083 -0.0703386 -72.936829 21.7557777
第4階係數 1.903E-04 -1.232E-04 6.981E-04 9.117E-04 5.374E-04 6.811E-04 7.081E-04
第6階係數 3.512E-05 5.081E-05 3.104E-05 5.868E-06 1.695E-05 -1.298E-05 4.001E-05
第8階係數 -1.259E-07 3.195E-06 -2.531E-06 -2.543E-06 2.759E-06 -3.893E-08 -3.989E-06
第10階係數 -4.304E-08 -2.194E-07 -2.325E-07 -4.493E-07 -3.102E-08 2.454E-07 -2.069E-06
第12階係數 -6.802E-09 -2.143E-08 1.693E-08 3.921E-08 3.168E-09 -1.557E-08 1.975E-07
第14階係數 0 0 0 7.489E-10 0 0 0
第16階係數 0 0 0 0 0 0 0
第18階係數 0 0 0 0 0 0 0
第20階係數 0 0 0 0 0 0 0
表面編號 11 12 13 14 15 16 17
K -4.7292087 -6.2234119 -92.999017 -23.45726 -13.039021 -73.31389 -9.2589979
第4階係數 -2.333E-05 -1.290E-03 -2.321E-03 1.681E-04 4.631E-03 2.718E-02 1.172E-02
第6階係數 9.308E-05 -1.809E-05 -9.815E-05 -1.416E-03 -5.074E-03 -1.634E-02 -4.363E-03
第8階係數 -2.936E-06 6.270E-06 -9.063E-06 1.777E-03 6.546E-03 1.685E-02 3.842E-03
第10階係數 -2.576E-06 5.824E-07 5.634E-06 -1.567E-03 -5.190E-03 -1.266E-02 -2.630E-03
第12階係數 1.940E-07 -2.624E-07 -7.127E-07 8.757E-04 2.533E-03 6.135E-03 1.125E-03
第14階係數 0 0 -1.184E-08 -3.049E-04 -7.665E-04 -1.882E-03 -3.002E-04
第16階係數 0 0 0 6.421E-05 1.398E-04 3.512E-04 4.844E-05
第18階係數 0 0 0 -7.480E-06 -1.403E-05 -3.627E-05 -4.314E-06
第20階係數 0 0 0 3.693E-07 5.935E-07 1.586E-06 1.625E-07
將參考圖9及圖10描述根據第三實例實施例的光學成像系統。
光學成像系統300可包含多個透鏡群組。舉例而言，光學成像系統300可包含第一透鏡群組G1、第二透鏡群組G2以及第三透鏡群組G3。光學成像系統300可包含多個透鏡。舉例而言，光學成像系統300可包含自物側依序安置的第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、第五透鏡350、第六透鏡360以及第七透鏡370。
第一透鏡群組G1可包含兩個透鏡。舉例而言，第一透鏡群組G1可包含第一透鏡310及第二透鏡320。第一透鏡310可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凹入的。第二透鏡320可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，而其像側表面可以是凹入的。
第二透鏡群組G2可包含三個透鏡。舉例而言，第二透鏡群組G2可包含第三透鏡330、第四透鏡340以及第五透鏡350。第三透鏡330可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凸出的。第四透鏡340可具有正折射能力，且其物側表面可以是凸出的，且其像側表面可以是凸出的。第五透鏡350可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凸出的。
第三透鏡群組G3可包含兩個透鏡。舉例而言，第三透鏡群組G3可包含第六透鏡360及第七透鏡370。第六透鏡360可具有正折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凸出的。第七透鏡370可具有負折射能力，且其物側表面可以是凹入的，且其像側表面可以是凹入的。
透鏡群組G1、透鏡群組G2以及透鏡群組G3可沿著光軸方向移動以便改變光學成像系統的聚焦放大率。作為一實例，第一透鏡群組G1與第二透鏡群組G2之間的光軸距離及第二透鏡群組G2與第三透鏡群組G3之間的光軸距離可隨著光學成像系統的聚焦放大率的減小而增加（參看圖9）。作為另一實例，第一透鏡群組G1與第二透鏡群組G2之間的光軸距離及第二透鏡群組G2與第三透鏡群組G3之間的光軸距離可隨著光學成像系統的聚焦放大率的減小而增加（參看圖10）。圖11及圖12分別為具有表示根據廣角端及遠攝端的光學成像系統300的像差特性的曲線的圖表。
光學成像系統300可更包含稜鏡P、濾光片IF以及成像平面IP。
稜鏡P可安置於第一透鏡310的物側上。稜鏡P可經組態以折射或反射入射於光學成像系統300上的光的路徑。濾光片IF可安置於成像平面IP的前面以阻擋入射光中所包含的紅外線。成像平面IP可提供由第一透鏡310至第七透鏡370折射的光形成影像的空間。成像平面IP可形成於影像感測器IS上。舉例而言，成像平面IP可形成於影像感測器IS的一個表面上。然而，成像平面IP未必形成於影像感測器IS上。舉例而言，成像平面IP可形成於能夠會聚光學信號的任何類型的構件或裝置（諸如影像膜）上。
表5表示根據本實例實施例的光學成像系統的透鏡的特性，且表6表示根據本實例實施例的光學成像系統的非球面值。
表5
表面編號 註釋 曲率半徑 厚度/ 距離 （廣角端） 厚度/ 距離 （遠攝端） 折射率 阿貝數
1 稜鏡 無限大 2.5000 2.5000 1.717 29.5
2    無限大 2.5000 2.5000 1.717 29.5
3    無限大 1.8000 1.8000      
4 第一透鏡 -31.5681 0.7000 0.7000 1.544 56
5    9.7702 0.0580 0.0580      
6 第二透鏡 9.1247 0.9500 0.9500 1.651 21.5
7    13.8566 8.8512 0.7500      
8 第三透鏡 5.4927 1.6646 1.6646 1.497 81.5
9    -30.1915 1.5004 1.5004      
10 第四透鏡 53.3891 1.3005 1.3005 1.544 56
11    -7.8731 0.0872 0.0872      
12 第五透鏡 -8.3579 1.3500 1.3500 1.635 23.9
13    -87.5721 3.7007 2.4806      
14 第六透鏡 -10.5630 2.0500 2.0500 1.671 19.2
15    -6.9730 0.5192 0.5192      
16 第七透鏡 -7.9492 1.1455 1.1455 1.544 56
17    14.3260 2.9387 12.2600      
18 濾光片 無限大 0.1100 0.1100 1.516 64.1
19    無限大 0.6020 0.6020      
20 成像平面 無限大 0.0000 0.0000      
表6
表面編號 4 5 6 7 8 9 10
K 0 -0.502731 0.40220469 1.40823564 -0.1057863 -84.936771 -18.7638
第4階係數 9.575E-05 -1.464E-04 6.677E-04 8.493E-04 5.922E-04 6.882E-04 7.235E-04
第6階係數 3.577E-05 4.836E-05 2.796E-05 9.716E-06 1.481E-05 -1.084E-05 3.836E-05
第8階係數 4.022E-07 2.751E-06 -2.310E-06 -2.448E-06 2.263E-06 -9.293E-07 -3.317E-06
第10階係數 -1.062E-07 -1.676E-07 -2.391E-07 -4.557E-07 -2.999E-08 1.136E-07 -2.153E-06
第12階係數 -1.681E-09 -1.478E-08 1.817E-08 3.854E-08 -4.115E-09 -1.122E-08 1.912E-07
第14階係數 0 0 0 4.309E-10 0 0 0
第16階係數 0 0 0 0 0 0 0
第18階係數 0 0 0 0 0 0 0
第20階係數 0 0 0 0 0 0 0
表面編號 11 12 13 14 15 16 17
K -4.960678 -6.3434787 -99 -26.798444 -16.712891 -75.844628 -5.9238345
第4階係數 -5.437E-05 -1.305E-03 -2.244E-03 -5.182E-04 2.823E-03 2.829E-02 1.011E-02
第6階係數 9.556E-05 -1.834E-05 -9.528E-05 -1.420E-03 -4.119E-03 -1.814E-02 -3.887E-03
第8階係數 -1.587E-06 5.736E-06 -9.451E-06 2.024E-03 5.753E-03 1.798E-02 3.717E-03
第10階係數 -2.300E-06 4.443E-07 5.064E-06 -1.769E-03 -4.618E-03 -1.304E-02 -2.569E-03
第12階係數 1.701E-07 -1.820E-07 -7.693E-07 9.576E-04 2.250E-03 6.167E-03 1.089E-03
第14階係數 0 0 1.874E-08 -3.240E-04 -6.799E-04 -1.861E-03 -2.856E-04
第16階係數 0 0 0 6.680E-05 1.244E-04 3.439E-04 4.513E-05
第18階係數 0 0 0 -7.680E-06 -1.260E-05 -3.537E-05 -3.920E-06
第20階係數 0 0 0 3.776E-07 5.414E-07 1.547E-06 1.431E-07
構成光學成像系統的透鏡的焦距可經判定為在預定範圍內。舉例而言，第一透鏡的焦距在-15.0毫米至-10.0毫米的範圍內，第二透鏡的焦距在30毫米至46毫米的範圍內，第三透鏡的焦距在6.0毫米至12.0毫米的範圍內，第四透鏡的焦距在10.0毫米至15.0毫米的範圍內，第五透鏡的焦距在-18.0毫米至-12.0毫米的範圍內，第六透鏡的焦距在16.0毫米至30.0毫米的範圍內，且第七透鏡的焦距在至-12.0毫米至-6.0毫米的範圍內。
表7表示根據第一實例實施例至第三實例實施例的光學成像系統的光學特性。出於參考目的，BFL、TTL以及PTTL為第一位置的參考值。
表7
註釋                      第一實例實施例 第二實例實施例 第三實例實施例
f1 -13.78 -13.6961 -13.57123
f2 39.44 38.366929 37.611329
f3 9.12 9.204858 9.468289
f4 13.59 13.225958 12.649944
f5 -14.49 -14.61183 -14.49534
f6 20.77 20.661809 24.527815
f7 -8.78 -8.82065 -9.350541
   廣角端 遠攝端 廣角端 遠攝端 廣角端 遠攝端
PTTL 31.8974 31.8974 31.8504 31.8504 31.8279 31.8279
TTL 27.5974 27.5974 27.5504 27.5504 27.5279 27.5279
BFL 3.6474 12.9627 3.6433 12.9644 3.6507 12.9720
f 11.4000 27.6000 11.4000 27.6000 11.4000 27.6000
f數值 3.1000 5.5000 3.1000 5.5000 3.1000 5.5000
IMG_HT 2.7500 2.7500 2.7500 2.7500 2.7500 2.7500
表8至表10表示根據第一實例實施例至第三實例實施例的光學成像系統的條件表式的值。
表8
條件表式 第一實例實施例 第二實例實施例 第三實例實施例
fw/f1 -0.82729 -0.83235 -0.84001
fw/f2 0.28905 0.29713 0.30310
fw/f3 1.25000 1.23848 1.20402
fw/f4 0.83885 0.86194 0.90119
fw/f5 -0.78675 -0.78019 -0.78646
fw/f6 0.54887 0.55174 0.46478
fw/f7 -1.29841 -1.29242 -1.21918
ft/fw 2.42105 2.42105 2.42105
表9
條件表式 第一實例實施例 第二實例實施例 第三實例實施例
ft/f1 -2.00290 -2.01517 -2.03371
ft/f2 0.69980 0.71937 0.73382
ft/f3 3.02632 2.99842 2.91499
ft/f4 2.03091 2.08681 2.18183
ft/f5 -1.90476 -1.88888 -1.90406
ft/f6 1.32884 1.33580 1.12525
ft/f7 -3.14351 -3.12902 -2.95170
表10
條件表式 第一實例實施例 第二實例實施例 第三實例實施例
Nd3 1.49700 1.49700 1.49700
Nd2-Nd3 0.15400 0.15400 0.15400
Nd6-Nd5 0.01600 0.01600 0.03600
Nd6-Nd7 0.10700 0.10700 0.12700
TTL/fw 2.42082 2.41670 2.41473
TTL/ft 0.99991 0.99820 0.99739
TTL/IMG_HT 10.03541 10.01833 10.01015
fw/IMG_HT 4.14545 4.14545 4.14545
ft/IMG_HT 10.03636 10.03636 10.03636
PTTL/fw 2.79802 2.79390 2.79192
PTTL/ft 1.15570 1.15400 1.15319
根據本揭露的光學成像系統20可安裝於攜帶型終端機上。舉例而言，根據上述實例實施例的光學成像系統中的一或多者可安裝於攜帶型終端機10的後表面或前表面上，如圖13至圖15中所示出。
攜帶型終端機10可包含多個光學成像系統20、30、40以及50。作為一實例，攜帶型終端機10可包含用於俘獲長距離的光學成像系統20及用於俘獲短距離的光學成像系統30，如圖13中所示出。
作為另一實例，攜帶型終端機10可包含用於俘獲長距離的光學成像系統20及用於俘獲短距離的兩個光學成像系統30及40，如圖14中所示出。光學成像系統20、光學成像系統30以及光學成像系統40可按預定間隔安置於攜帶型終端機10的後表面上。舉例而言，光學成像系統20、光學成像系統30以及光學成像系統40可沿著攜帶型終端機10的長度方向或寬度方向按間隔安置。光學成像系統20、光學成像系統30以及光學成像40可經組態以展現不同的光學特性。舉例而言，第一光學成像系統20可具有比第二光學成像系統30及第三光學成像系統40更長的焦距。第三光學成像系統40可具有比第一光學成像系統20及第二光學成像系統30更廣的視角。第二光學成像系統30可具有比第三光學成像系統40更長的焦距且具有比第一光學成像系統20更廣的視角。作為另一實例，攜帶型終端機10可包含用於俘獲長距離的光學成像系統20及具有不同焦距的光學成像系統30、光學成像系統40以及光學成像系統50。可以不同方式修改光學系統20、光學系統30、光學系統40以及光學系統50的配置。
如上文所闡述，根據本揭露中的實例實施例，可以實施能夠具有長焦距且安裝於經薄化小型終端機中的光學成像系統。
此外，根據本揭露，可實施能夠連續調整聚焦放大率的光學成像系統。
儘管上文已繪示且描述特定實例實施例，但在理解本揭露之後將顯而易見的是，可在不脫離申請專利範圍及其等效物的精神及範疇的情況下在這些實例中作出形式及細節的各種改變。應僅以描述性意義而非出於限制性的目的考慮本文中所描述的實例。應將對每一實例中的特徵或態樣的描述視為適用於其他實例中的類似特徵或態樣。若以不同次序執行所描述技術，及/或若以不同方式組合所描述系統、架構、裝置或電路中的組件及/或用其他組件或其等效物來替換或補充，則可達成合適結果。因此，本揭露的範疇並非由實施方式定義，而是由申請專利範圍及其等效物定義，且應將屬於申請專利範圍及其等效物的範疇內的所有變化解釋為包含於本揭露中。
10:攜帶型終端機 20、30、40、50、100、200、300:光學成像系統 110、210、310:第一透鏡 120、220、320:第二透鏡 130、230、330:第三透鏡 140、240、340:第四透鏡 150、250、350:第五透鏡 160、260、360:第六透鏡 170、270、370:第七透鏡 G1:第一透鏡群組 G2:第二透鏡群組 G3:第三透鏡群組 IF:濾光片 IP:成像平面 IS:影像感測器 P:稜鏡
圖1及圖2為示出根據本揭露中的第一實例實施例的光學成像系統的視圖。 圖3及圖4分別為具有表示圖1及圖2中所示出的光學成像系統的像差特性的曲線的圖表。 圖5及圖6為示出根據本揭露中的第二實例實施例的光學成像系統的視圖。 圖7及圖8分別為具有表示圖5及圖6中所示出的光學成像系統的像差特性的曲線的圖表。 圖9及圖10為示出根據本揭露中的第三實例實施例的光學成像系統的視圖。 圖11及圖12分別為具有表示圖9及圖10中所示出的光學成像系統的像差特性的曲線的圖表。 圖13、圖14以及圖15為具有根據第一實例實施例至第三實例實施例的光學成像系統中的一或多者的攜帶型終端機的後視圖。 貫穿圖式及詳細描述，相同圖式元件符號指代相同元件。圖式可能未按比例繪製，且為了清晰、示出以及便利起見，可放大圖式中的元件的相對大小、比例以及描繪。
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:第五透鏡
160:第六透鏡
170:第七透鏡
G1:第一透鏡群組
G2:第二透鏡群組
G3:第三透鏡群組
IF:濾光片
IP:成像平面
IS:影像感測器
P:稜鏡

Claims (18)

  1. 一種光學成像系統，包括： 第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡； 其中所述第一透鏡至所述第七透鏡從物側到成像平面順序設置， 其中所述第二透鏡、所述第四透鏡和所述第六透鏡分別具有正折射力，且 其中所述光學成像系統滿足-1.2＜fw/f5＜-0.6，其中fw為所述光學成像系統在廣角端的焦距，f5為所述第五透鏡的焦距。
  2. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第三透鏡具有凸的物側表面。
  3. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第四透鏡的物側表面為凸面。
  4. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第四透鏡的像側表面為凸面。
  5. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第五透鏡的物側表面為凹面。
  6. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第六透鏡的物側表面為凹面。
  7. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第六透鏡的像側表面為凸面。
  8. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第七透鏡的像側表面為凹面。
  9. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第五透鏡具有負折射力。
  10. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第七透鏡具有負折射力。
  11. 一種光學成像系統，包括： 第一透鏡，具有折射力； 第二透鏡，具有正折射力； 第三透鏡，其物側表面為凸面； 第四透鏡，其物側表面為凸面； 第五透鏡，具有負折射力； 第六透鏡，其物側表面為凹面；及 第七透鏡，具有負折射力， 其中所述第一透鏡至所述第七透鏡從物側到成像平面順序設置。
  12. 如請求項11所述的光學成像系統，其中所述光學成像系統滿足0.1 ＜ fw/f2 ＜ 0.4，其中fw為所述光學成像系統在廣角端的焦距，f2為所述第二透鏡的焦距。
  13. 如請求項11所述的光學成像系統，其中所述光學成像系統滿足0.2 ＜ fw/f6 ＜ 0.6，其中fw為所述光學成像系統在廣角端的焦距，f6為所述第六透鏡的焦距。
  14. 如請求項11所述的光學成像系統，其中所述光學成像系統滿足-2.0 ＜ fw/f7 ＜ -1.0，其中fw是所述光學成像系統在廣角端的焦距，f7是所述第七透鏡的焦距。
  15. 如請求項11所述的光學成像系統，其中所述光學成像系統滿足0.3 ＜ ft/f2 ＜ 1.0，其中ft為所述光學成像系統在遠攝端的焦距，f2為所述第二透鏡的焦距。
  16. 如請求項11所述的光學成像系統，其中所述光學成像系統滿足1.0 ＜ ft/f4 ＜ 4.0，其中ft是所述光學成像系統在遠攝端的焦距，f4是所述第四透鏡的焦距。
  17. 如請求項11所述的光學成像系統，其中所述光學成像系統滿足-3.0 ＜ ft/f5 ＜ -1.0，其中ft是所述光學成像系統在遠攝端的焦距，f5是所述第五透鏡的焦距。
  18. 如請求項11所述的光學成像系統，其中所述光學成像系統滿足0.8 ＜ TTL/ft ＜ 1.2，其中TTL為所述第五透鏡的物側表面至所述成像平面的距離，ft為所述光學成像系統在遠攝端的焦距。
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