TWI804226B - 光學成像系統 - Google Patents

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TWI804226B TW111108292A TW111108292A TWI804226B TW I804226 B TWI804226 B TW I804226B TW 111108292 A TW111108292 A TW 111108292A TW 111108292 A TW111108292 A TW 111108292A TW I804226 B TWI804226 B TW I804226B
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南韓商三星電機股份有限公司
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Abstract

一種光學成像系統包括：第一透鏡，具有正的屈光度；第二透鏡，具有正的屈光度；第三透鏡，具有正的屈光度；第四透鏡，具有負的屈光度；第五透鏡，具有正的屈光度，其中所述第五透鏡的物側面是凹的；以及第六透鏡，具有負的屈光度，其中所述第六透鏡具有形成於其像側面上的反曲點，其中所述第一透鏡至所述第六透鏡自物側朝成像平面依序設置。

Description

光學成像系統
以下說明是有關於一種包含透鏡的光學成像系統。
在某些電子裝置中，將小的照相機安裝於可攜式終端中。舉例而言，照相機可安裝於行動電話的前表面及後表面中的每一者上。安裝於行動電話的前表面上的第一照相機主要用於拍攝近距離的物體，而安裝於行動電話的後表面上的第二照相機則主要用於拍攝遠距離的物體。出於此原因，已使用解析度水準相對低於第二照相機的光學成像系統來配置第一照相機，乃因對捕獲近距離對象的影像而言較不注重須具有較高的解析度。
然而，隨著對安裝於行動電話的前表面上的第一照相機的使用的增多，期望開發出一種如第二照相機中一般具有高水準的解析度及亮度且同時依然具有適於拍攝近距離物體的視場（field of view）的第一照相機。為達成此目標，亦期望開發出一種安裝於第一照相機中的在保持適宜視場的同時提高第一照相機的解析度及亮度特性的光學成像系統。
提供此發明內容是為了以簡化形式介紹下文在實施方式中所進一步闡述的一系列概念。此發明內容並非旨在辨識所主張主題的關鍵特徵或本質特徵、抑或旨在用以幫助確定所主張主題的範圍。
在一個一般態樣中，一種光學成像系統包括：第一透鏡，具有正的屈光度（refractive power）；第二透鏡，具有正的屈光度；第三透鏡，具有正的屈光度；第四透鏡，具有負的屈光度；第五透鏡，具有正的屈光度，其中所述第五透鏡的物側面是凹的；以及第六透鏡，具有負的屈光度，其中所述第六透鏡包括形成於其像側面上的反曲點（inflection point），且其中所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡、所述第四透鏡、所述第五透鏡及所述第六透鏡自所述光學成像系統的物側朝成像平面依序設置。
在本發明的一實施例中，所述第一透鏡的物側面的近軸區可為平面區，且所述第一透鏡的像側面可為凸的。
在本發明的一實施例中，所述第二透鏡的物側面可為凸的，且所述第二透鏡的像側面可為凹的。
在本發明的一實施例中，所述第三透鏡的物側面可為凸的，且所述第三透鏡的像側面可為凸的。
在本發明的一實施例中，所述第四透鏡的物側面可為凸的，且所述第四透鏡的像側面可為凹的。
在本發明的一實施例中，所述第五透鏡的物側面可為凹的，且所述第五透鏡的像側面可為凸的。
在本發明的一實施例中，所述第六透鏡的物側面可為凸的，且所述第六透鏡的像側面可為凹的。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足BL/f ＜ 0.5，其中BL是自所述第六透鏡的所述像側面至所述成像平面的距離，且f是所述光學成像系統的總焦距。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足R3/f ＞ 0.5，其中R3是所述第二透鏡的物側面的曲率半徑，且f是所述光學成像系統的總焦距。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足V1-V2 ＜ -25，其中V1是所述第一透鏡的阿貝數（Abbe number），且V2是所述第二透鏡的阿貝數。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足0.2 ＜ (R7 - R8)/(R7 + R8) ＜ 0.8，其中R7是所述第四透鏡的物側面的曲率半徑，且R8是所述第四透鏡的像側面的曲率半徑。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足0.4 ＜ (R9 - R10)/(R9 + R10) ＜ 0.6，其中R9是所述第五透鏡的所述物側面的曲率半徑，且R10是所述第五透鏡的像側面的曲率半徑。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足SL/TTL ＜ 0.85，其中SL是自光闌至所述成像平面的距離，且TTL是自所述第一透鏡的物側面至所述成像平面的距離。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足D12/TTL ＜ 0.03，其中D12是自所述第一透鏡的像側面至所述第二透鏡的物側面的距離，且TTL是自所述第一透鏡的物側面至所述成像平面的距離。
在本發明的一實施例中，所述光學成像系統可滿足D56/TTL ＜ 0.85，其中D56是自所述第五透鏡的像側面至所述第六透鏡的物側面的距離，且TTL是自所述第一透鏡的物側面至所述成像平面的距離。
在另一個一般態樣中，一種光學成像系統包括：第一透鏡，其中所述第一透鏡的物側面的近軸區是平面區且像側面是凸的；第二透鏡；第三透鏡，其中所述第三透鏡的物側面及像側面是凸的；第四透鏡，其中所述第四透鏡的物側面是凸的；第五透鏡；以及第六透鏡，其中所述第六透鏡的物側面是凸的，其中所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡、所述第四透鏡、所述第五透鏡及所述第六透鏡自所述光學成像系統的物側朝成像平面依序設置。
根據以下實施方式、圖式及申請專利範圍，其他特徵及態樣將顯而易見。
提供以下詳細說明是為了幫助讀者全面理解本文所述的方法、設備、及/或系統。然而，本文所述方法、設備、及/或系統的各種改變、潤飾、及等效形式對此項技術中具有通常知識者將顯而易見。本文所述操作的順序僅為實例，且並非僅限於本文所述者，而是如對此項技術中具有通常知識者將顯而易見，除必定以某種次序進行的操作外，亦可進行改變。此外，為提高清晰度及簡潔性，可不對此項技術中具有通常知識者所習知的功能及構造予以闡述。
本文所述特徵可被實施成不同形式，且不應被視為僅限於本文所述實例。確切而言，提供本文所述實例是為了使此揭露內容將透徹及完整，且將向此項技術中具有通常知識者傳達本揭露內容的全部範圍。
在本說明書通篇中，應理解，當稱一元件（例如，層、區、或晶圓（基板））位於另一元件「上」、「連接至」或「耦合至」另一元件時，所述元件可直接位於所述另一元件「上」、直接「連接至」或直接「耦合至」所述另一元件，抑或在所述元件之間可存在其他中間元件。相比之下，當稱一元件「直接」位於另一元件「上」、「直接連接至」或「直接耦合至」另一元件時，則在所述元件之間不存在中間元件或層。通篇中相同的編號指代相同的元件。此外，本文中所用的用語「及/或」包括相關列出項其中的一或多個項的任意及所有組合。
本說明書旨在使以下顯而易見：儘管在本文中使用用語「第一」、「第二」、「第三」等來闡述各種構件、組件、區、層、及/或區段，然而該些構件、組件、區、層、及/或區段不應受該些用語限制。該些用語僅用於區分各個構件、組件、區、層、或區段。因此，以下所提及的第一構件、組件、區、層、或區段亦可被稱為第二構件、組件、區、層、或區段，或以類似的方式另行辨識，而此並不背離實施例。
在本文中，為便於說明，使用空間相對關係用語，例如「在…之上（above）」、「上方的（upper）」、「在…下面（below）」、及「下方的（lower）」等來闡述圖中所示的一個元件與另一（其他）元件的關係。應理解，該些空間相對關係用語旨在除圖中所繪示定向以外亦包括所述裝置在使用或操作中的不同定向。舉例而言，若圖中的裝置被翻轉，則視情況而定，被闡述為在其他元件「之上」或「上方」的元件此時將被定向為在其他元件或特徵「下面」或「下方」。因此，端視圖的特定方向而定，用語「在…之上」既涵蓋上方亦涵蓋下方的定向。所述裝置亦可具有其他定向（例如，旋轉90度或處於其他任意定向），且本文中所用的空間相對關係描述語將相應地進行解釋。
本文所用術語僅用於闡述特定實施例，而並非旨在限制本發明實施例。除非上下文中清楚地另外指明，否則本文所用的單數形式「一」及「所述」旨在亦包括複數形式。更應理解，當在本說明書中使用用語「包括」時，是指明所陳述特徵、整數、步驟、操作、構件、元件、及/或其群組的存在，但不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、構件、元件、及/或其群組的存在或添加。
在下文中，參照示出實施例的態樣的示意圖來闡述實施例。然而，在圖式中，舉例而言，由於製造技術及/或容差，因而可預期存在對所示形狀的修改。因此，實施例不應被視為僅限於本文中所示區的特定形狀，而是包括例如在製造中引起的形狀變化。以下實施例亦可藉由在圖式中的一者或圖式的組合中對特徵進行說明來構成。
以下所闡述的本發明實施例的內容可具有各種構造。本說明僅闡述實施例的可能構造的某些態樣，但實施例並非僅限於此。
本發明實施例的態樣提供一種具有高水準的解析度的光學成像系統。
此外，在本說明書中，第一透鏡指代距將被拍攝的物體或對象最近的透鏡，而第六透鏡指代距成像平面或影像感測器最近的透鏡，所述影像感測器量測入射至其上的光以產生用於拍攝的資料。
此外，如隨後所闡述，透鏡的曲率半徑（radii of curvature）及厚度、透過透鏡（through-the lens，TTL）態樣、Img HT（例如成像平面的對角長度的1/2）及焦距均以毫米（mm）為單位表示。在實施例中，TTL態樣指代照相機的特徵，藉由此特徵，透過用於捕獲照片的透鏡而非單獨的計量窗（metering window）來量測亮度級（light level）。此外，透鏡的厚度、透鏡之間的空隙、及TTL是相對於透鏡的光軸而言的距離。此外，在對透鏡的形狀的說明中，透鏡的一個表面為凸的此一表述意指對應表面的光軸部分為凸的，且透鏡的一個表面為凹的此一表述意指對應表面的光軸部分為凹的。因此，儘管將透鏡的一個表面表述為凸的，然而所述透鏡的邊緣部分可為凹的。相同地，儘管將透鏡的一個表面表述為凹的，然而所述透鏡的邊緣部分可為凸的。
在實施例中，一種光學成像系統包括自物側朝成像平面依序設置的六個透鏡。接下來，更詳細地闡述各個透鏡。
在此實施例中，第一透鏡具有屈光度。舉例而言，第一透鏡具有正的屈光度。
第一透鏡可包括平面區。舉例而言，第一透鏡的物側面的近軸區可為平面區。舉例而言，所述近軸區指代環繞光軸且其中的光線仍被視為近軸或平行於所述軸的假想圓柱形狹窄空間。如上所述形成的第一透鏡潛在地易於加工。
在實施例中，第一透鏡具有非球面表面。舉例而言，第一透鏡的兩個表面均為非球面的。第一透鏡可由具有高透光率（light transmissivity）及極佳加工性（workability）的材料形成。舉例而言，第一透鏡可由塑膠形成。舉例而言，有多種塑膠皆為適宜用於第一透鏡的材料。然而，第一透鏡的材料並非僅限於塑膠。舉例而言，作為替代，第一透鏡可由玻璃形成。在其他實施例中，使用就透鏡材料的所期望特徵而言符合以上特性的其他適宜材料來代替塑膠或玻璃。
在實施例中，第二透鏡具有屈光度。舉例而言，第二透鏡具有正的屈光度。
在此種實施例中，第二透鏡中的至少一個表面是凸的。舉例而言，第二透鏡的物側面是凸的。
第二透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第二透鏡的物側面是非球面的。第二透鏡亦可由具有高透光率及極佳加工性的材料形成，例如以上針對第一透鏡所述者。舉例而言，第二透鏡是由以下形成：與第一透鏡相同的材料；或另一種材料，例如適宜的塑膠材料或玻璃材料；或具有適宜屬性的另一種材料。
在實施例中，第三透鏡具有屈光度。舉例而言，第三透鏡具有負的屈光度。
在此種實施例中，第三透鏡中的至少一個表面是凸的。舉例而言，第三透鏡的兩個表面均為凸的。
第三透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第三透鏡的像側面是非球面的。第三透鏡亦可由具有高透光率及極佳加工性的材料形成。舉例而言，第三透鏡是由以下形成：與其他透鏡相同的材料；或另一種材料，例如適宜的塑膠材料或玻璃材料；或具有適宜屬性的另一種材料。
在實施例中，第四透鏡具有屈光度。舉例而言，第四透鏡具有負的屈光度。
在此種實施例中，第四透鏡的一個表面是凸的。舉例而言，第四透鏡的物側面是凸的。此外，在此種實施例中，第四透鏡具有反曲點。舉例而言，第四透鏡的物側面及像側面上形成有一或多個反曲點。
第四透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第四透鏡的兩個表面均為非球面的。第四透鏡亦可由具有高透光率及極佳加工性的材料形成。舉例而言，第四透鏡是由以下形成：與其他透鏡相同的材料；或另一種材料，例如適宜的塑膠材料或玻璃材料；或具有適宜屬性的另一種材料。
在實施例中，第五透鏡具有屈光度。舉例而言，第五透鏡具有正的屈光度。
在此種實施例中，第五透鏡的一個表面是凹的。舉例而言，第五透鏡的物側面是凹的。
第五透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第五透鏡的兩個表面均為非球面的。第五透鏡亦可由具有高透光率及極佳加工性的材料形成。舉例而言，第五透鏡是由以下形成：與其他透鏡相同的材料；或另一種材料，例如適宜的塑膠材料或玻璃材料；或具有適宜屬性的另一種材料。
在實施例中，第六透鏡具有屈光度。舉例而言，第六透鏡具有負的屈光度。
在此種實施例中，第六透鏡的一個表面可為凸的。舉例而言，第六透鏡的物側面是凸的。此外，在此種實施例中，第六透鏡具有反曲點。舉例而言，第六透鏡的兩個表面上形成有一或多個反曲點。
第六透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第六透鏡的兩個表面均為非球面的。第六透鏡亦可由具有高透光率及極佳加工性的材料形成。舉例而言，第六透鏡是由以下形成：與其他透鏡相同的材料；或另一種材料，例如適宜的塑膠材料或玻璃材料；或具有適宜屬性的另一種材料。
在實施例中，第一透鏡至第六透鏡由折射率（refractive index）不同於空氣的折射率的材料形成。舉例而言，如所論述，第一透鏡至第六透鏡可由塑膠或玻璃形成。然而，塑膠及玻璃僅為實例，且在實施例中可使用具有適宜折射率的其他材料。在實施例中，第一透鏡至第六透鏡中的至少一者具有非球面形狀。作為實例，第一透鏡至第六透鏡中的所有者皆可具有非球面形狀。舉例而言，每一透鏡的非球面表面均由以下方程式1表示： 方程式1
Figure 02_image001
舉例而言，在方程式1中，c是透鏡的曲率半徑的倒數，k是圓錐常數（conic constant），r是自透鏡的非球面表面上的某一點至透鏡的光軸的距離，A至J是非球面常數（aspherical constant），且Z或SAG是透鏡的非球面表面上位於距離Y處的所述某一點與和透鏡的非球面表面的頂點相接的切向面之間的距離。
在實施例中，所述光學成像系統包括光闌。所述光闌可設置於第二透鏡與第三透鏡之間。舉例而言，光闌是確定到達成像區域的光量的限制直徑（limiting diameter），並可以且可能在透鏡的前部附近呈現可調節式光圈形式。
在實施例中，所述光學成像系統包括濾波器。此種濾波器控制藉由光學成像系統而成像的光的波長。所述濾波器自穿過第一透鏡至第六透鏡的光過濾出部分波長。舉例而言，濾波器過濾出入射光的紅外波長。在此種實例中，濾波器被製造成具有減小的厚度。為此，濾波器是由塑膠形成。
此外，在實施例中，所述光學成像系統包括影像感測器。所述影像感測器提供成像平面，由透鏡所折射的光在所述成像平面上成像。舉例而言，影像感測器的表面形成成像平面。在此實施例中，影像感測器被配置成達成高解析度。舉例而言，構成影像感測器的畫素的單位大小可為1.12微米或小於1.12微米。
就所述光學成像系統的特性而言，所述系統可滿足以下條件表達式： 條件表達式1        0.015 ＜ (TTL/f)/FOV ＜ 0.025 條件表達式2        BL/f ＜ 0.5 條件表達式3        R3/f ＞ 0.5 條件表達式4        V1 - V2 ＜ -25 條件表達式5        0.2 ＜ (R7 - R8)/(R7 + R8) ＜ 0.8 條件表達式6        0.4 ＜ (R9 - R10)/(R9 + R10) ＜ 0.6 條件表達式7        SL/TTL ＜ 0.85 條件表達式8        D12/TTL ＜ 0.03 條件表達式9        D56/TTL ＜ 0.85。
在實施例中，TTL指示自第一透鏡的物側面至成像平面的距離，BL指示自第六透鏡的像側面至成像平面的距離，f指示光學成像系統的總焦距，R3指示第二透鏡的物側面的曲率半徑，V1指示第一透鏡的阿貝數，V2指示第二透鏡的阿貝數，R7指示第四透鏡的物側面的曲率半徑，R8指示第四透鏡的像側面的曲率半徑，R9指示第五透鏡的物側面的曲率半徑，R10指示第五透鏡的像側面的曲率半徑，SL指示自光闌至成像平面的距離，D12指示自第一透鏡的像側面至第二透鏡的物側面的距離，且D56指示自第五透鏡的像側面至第六透鏡的物側面的距離。舉例而言，阿貝數是就折射率相對於波長的變化而言用於衡量透鏡材料的色散（dispersion）的量度。根據實施例，滿足以上條件表達式的光學成像系統被微型化，並達成相對高的解析度。
接下來，闡述根據若干實施例的光學成像系統。
首先，參照圖1進一步闡述根據第一實施例的光學成像系統。
根據第一實施例的光學成像系統100包括多個透鏡，所述多個透鏡中的每一者均具有屈光度。舉例而言，光學成像系統100包括第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150、及第六透鏡160。
在圖1所示實施例中，第一透鏡110具有正的屈光度，其中第一透鏡110的物側面的近軸區是平面且第一透鏡110的像側面是凸的。第二透鏡120具有正的屈光度，且第二透鏡120的物側面是凸的且第二透鏡120的像側面是凹的。第三透鏡130具有正的屈光度，並且第三透鏡130的物側面是凸的且第三透鏡130的像側面是凸的。第四透鏡140具有負的屈光度，並且第四透鏡140的物側面是凸的且第四透鏡140的像側面是凹的。此外，第四透鏡140上形成有反曲點。舉例而言，第四透鏡140的像側面在第四透鏡140的近軸區中是凹的，且在第四透鏡140的近軸區的鄰近之處是凸的。第五透鏡150具有正的屈光度，並且第五透鏡150的物側面是凹的且第五透鏡150的像側面是凸的。第六透鏡160具有負的屈光度，並且第六透鏡160的物側面是凸的且第六透鏡160的像側面是凹的。此外，第六透鏡160的兩個表面上均形成有反曲點。舉例而言，第六透鏡160的物側面在第六透鏡160的近軸區中是凸的，且在第六透鏡160的近軸區的鄰近之處是凹的。相似地，第六透鏡160的像側面在第六透鏡160的近軸區中是凹的，且在第六透鏡160的近軸區的鄰近之處是凸的。
在圖1所示實施例中，光學成像系統100包括如以上所進一步闡釋的光闌ST。舉例而言，光闌ST定位於第二透鏡120與第三透鏡130之間。如上所述進行定位的光闌ST調節入射至成像平面180的光量。
此外，在圖1所示實施例中，光學成像系統100包括濾波器170。舉例而言，濾波器170定位於第六透鏡160與成像平面180之間。如上所述進行定位的濾波器170過濾出入射至成像平面180上的紅外光。然而，視情況而定，在其他實施例中過濾出光的其他頻率。
光學成像系統100包括影像感測器。所述影像感測器提供成像平面180，經由透鏡而折射的光在成像平面180上成像。此外，影像感測器將成像於成像平面180上的光學訊號轉換成電訊號以供電腦或另一適宜電子裝置使用。
如上所述進行配置的光學成像系統提供如圖2及圖3中所示曲線圖中所示出的代表性像差特性及調變傳遞函數（MTF）特性。表1及表2是表示根據圖1所示實施例的光學成像系統的透鏡特性及非球面特性的表。 表1
第一實施例
TTL = 4.156   f = 2.4700
表面編號 曲率半徑 厚度 / 距離 / Distance 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 無窮大 0.2972 1.614 25.6 103.412
S2 -64.105 0.0500
S3 第二透鏡 1.3776 0.4140 1.544 56.1 6.530
S4 2.0054 0.1044
S5 第三透鏡 6.9926 0.3252 1.544 56.1 7.151
S6 -8.7133 0.2454
S7 第四透鏡 8.5722 0.2300 1.651 21.5 -7.292
S8 3.0436 0.1452
S9 第五透鏡 -2.2248 0.7547 1.544 56.1 1.458
S10 -0.6572 0.0500
S11 第六透鏡 1.6797 0.4134 1.534 55.7 -2.064
S12 0.6101 0.3605
S13 濾波器 無窮大 0.1100
S14 無窮大 0.6558
S15 成像平面 無窮大 0.0019
表2 第一實施例 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12
k 0 0 0 0 99.00000 -21.00679 -0.90877 0.00000 4.15609 -0.81451 -0.15204 -4.430584
A 0.18868 0.29706 -0.06637 -0.47991 -0.32560 -0.33169 -0.81380 -0.31788 0.40987 0.70382 -0.39794 -0.156073
B -0.05717 -0.05296 0.03948 0.16010 -0.12217 0.59464 0.13544 -0.70670 -0.80498 -1.75382 0.19751 0.080009
C 0.03139 -0.02125 -0.28353 -0.21479 1.96959 -2.68068 -3.43463 2.13557 0.55038 3.38477 -0.06470 -0.030979
D 0.00112 0.15024 0.09843 0.78381 -7.50381 9.98277 17.29376 -3.04262 0.33570 -4.23987 0.00902 0.006376
E 0.00052 0 0 0 18.67377 -19.43382 -39.93271 2.12128 -0.41337 2.98995 0.00112 -0.000624
F 0 0 0 0 -18.25348 13.59501 33.04843 -0.42448 0.12752 -0.84082 -0.00043 0.000023
G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
參照圖4闡述根據第二實施例的光學成像系統。
根據圖4中所示第二實施例的光學成像系統200包括多個透鏡，所述多個透鏡中的每一者均具有屈光度。舉例而言，光學成像系統200包括第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、第四透鏡240、第五透鏡250、及第六透鏡260。
在圖4所示的實施例中，第一透鏡210具有正的屈光度，並且第一透鏡210的物側面的近軸區是平面且第一透鏡210的像側面是凸的。第二透鏡220具有正的屈光度，並且第二透鏡220的物側面是凸的且第二透鏡220的像側面是凹的。第三透鏡230具有正的屈光度，並且第三透鏡230的物側面是凸的且第三透鏡230的像側面是凸的。第四透鏡240具有負的屈光度，並且第四透鏡240的物側面是凸的且第四透鏡240的像側面是凹的。此外，第四透鏡240上形成有反曲點。舉例而言，第四透鏡240的像側面在第四透鏡240的近軸區中是凹的，且在第四透鏡240的近軸區的鄰近之處是凸的。第五透鏡250具有正的屈光度，並且第五透鏡250的物側面是凹的且第五透鏡的像側面是凸的。第六透鏡260具有負的屈光度，並且第六透鏡的物側面是凸的且第六透鏡260的像側面是凹的。此外，第六透鏡260的兩個表面上均形成有反曲點。舉例而言，第六透鏡的物側面在第六透鏡260的近軸區中是凸的，且在第六透鏡260的近軸區的鄰近之處是凹的。相似地，第六透鏡260的像側面在第六透鏡260的近軸區中是凹的，且在第六透鏡260的近軸區的鄰近之處是凸的。
在圖4所示實施例中，光學成像系統200包括光闌ST。舉例而言，光闌ST定位於第二透鏡220與第三透鏡230之間。如上所述進行定位的光闌ST調節入射至成像平面280上的光量。在此實施例中，光學成像系統200包括濾波器270。舉例而言，濾波器270定位於第六透鏡260與成像平面280之間。如上所述進行定位的濾波器270過濾出入射至成像平面280上的紅外光。然而，視情況而定，在其他實施例中過濾出光的其他頻率。
光學成像系統200包括影像感測器。所述影像感測器可提供成像平面280，經由透鏡而折射的光在成像平面280上成像。此外，影像感測器可將成像於成像平面280上的光學訊號轉換成電訊號以供電腦或另一適宜的電子裝置使用。
如上所述進行配置的光學成像系統提供如圖7及圖6中所示的代表性像差特性及調變傳遞函數特性。表3及表4是表示根據圖4所示實施例的光學成像系統的透鏡特性及非球面特性的表。 表3
第二實施例
TTL = 4.147   f = 2.2650
表面編號 曲率半徑 厚度 / 距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 無窮大 0.3788 1.614 25.6 35.175
S2 -21.805 0.0578
S3 第二透鏡 1.4421 0.3644 1.544 56.1 7.863
S4 1.9767 0.1164
S5 第三透鏡 6.3251 0.3218 1.544 56.1 6.937
S6 -9.2925 0.1945
S7 第四透鏡 22.6415 0.2408 1.651 21.5 -6.434
S8 3.5515 0.0957
S9 第五透鏡 -2.2937 0.7984 1.544 56.1 1.425
S10 -0.6529 0.0500
S11 第六透鏡 1.6267 0.4337 1.534 55.7 -2.276
S12 0.6326 0.3378
S13 濾波器 無窮大 0.1100
S14 無窮大 0.6472
S15 成像平面 無窮大 0.0100
表4
第二實施例 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12
k 0 0 0 0 99.00000 -21.00679 -0.90877 0.00000 3.75402 -0.81822 -0.18423 -4.391761
A 0.17102 0.30103 -0.11252 -0.55840 -0.29273 -0.37642 -1.01910 -0.24771 0.58963 0.61698 -0.38090 -0.159673
B -0.04967 -0.08234 -0.01228 0.19334 0.08153 0.82372 0.48476 -1.32191 -1.31380 -1.51939 0.16507 0.075573
C 0.02887 0.00827 -0.39743 0.00613 1.35747 -4.91513 -9.05213 4.17022 0.82441 2.99255 -0.06141 -0.033159
D 0.00337 0.19915 0.34759 0.84361 -7.38749 22.63114 50.86407 -7.35601 0.95247 -3.87600 0.01650 0.008503
E -0.00003 0 0 0 30.06785 -55.24359 -134.2013 7.13413 -1.06678 2.87106 -0.00161 -0.001069
F 0 0 0 0 -43.93436 49.54155 128.8365 -2.53944 0.20909 -0.83833 -0.00018 0.000052
G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
參照圖7闡述根據第三實施例的光學成像系統。
根據圖7中所示第三實施例的光學成像系統300包括多個透鏡，所述多個透鏡中的每一者均具有屈光度。舉例而言，光學成像系統300包括第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、第五透鏡350及第六透鏡360。
第一透鏡310具有正的屈光度，並且第一透鏡310的物側面的近軸區是平面且第一透鏡310的像側面是凸的。第二透鏡320具有正的屈光度，並且第二透鏡320的物側面是凸的且第二透鏡的像側面是凹的。第三透鏡330具有正的屈光度，並且第三透鏡330的物側面是凸的且第三透鏡330的像側面是凸的。第四透鏡340具有負的屈光度，並且第四透鏡340的物側面是凸的且第四透鏡340的像側面是凹的。此外，第四透鏡340上形成有反曲點。舉例而言，第四透鏡340的像側面在第四透鏡340的近軸區中是凹的，且在第四透鏡340的近軸區的鄰近之處是凸的。第五透鏡350具有正的屈光度，並且第五透鏡350的物側面是凹的且第五透鏡350的像側面是凸的。第六透鏡360具有負的屈光度，並且第六透鏡360的物側面是凸的且第六透鏡360的像側面是凹的。此外，第六透鏡360的兩個表面上均形成有反曲點。舉例而言，第六透鏡360的物側面在第六透鏡360的近軸區中可為凸的，且在第六透鏡360的近軸區的鄰近之處是凹的。相似地，第六透鏡360的像側面在第六透鏡360的近軸區中是凹的，且在第六透鏡360的近軸區的鄰近之處是凸的。
在圖7所示實施例中，光學成像系統300包括光闌ST。舉例而言，光闌ST定位於第二透鏡320與第三透鏡330之間。如上所述進行定位的光闌ST可調節入射至成像平面380上的光量。
在此實施例中，光學成像系統300包括濾波器370。舉例而言，濾波器370定位於第六透鏡360與成像平面380之間。如上所述進行設置的濾波器370過濾出入射至成像平面380上的紅外光。然而，視情況而定，在其他實施例中過濾出光的其他頻率。
光學成像系統300包括影像感測器。所述影像感測器提供成像平面380，經由透鏡而折射的光在成像平面380上成像。此外，影像感測器將成像於成像平面380上的光學訊號轉換成電訊號以供電腦或另一適宜的電子裝置使用。
如上所述進行配置的光學成像系統提供如圖8及圖9中所示出的代表性像差特性及調變傳遞函數特性。表5及表6是表示根據圖7所示實施例的光學成像系統的透鏡特性及非球面特性的表。 表5
第三實施例
TTL = 3.699    f = 2.4820
表面編號 曲率半徑 厚度 / 距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 無窮大 0.2907 1.614 25.6 93.241
S2 -57.269 0.0500
S3 第二透鏡 1.3364 0.3639 1.544 56.1 5.156
S4 2.3073 0.0711
S5 第三透鏡 6.0786 0.3226 1.544 56.1 6.554
S6 -8.4673 0.1131
S7 第四透鏡 7.6745 0.2300 1.651 21.5 -11.984
S8 3.8230 0.2821
S9 第五透鏡 -1.6321 0.5202 1.544 56.1 1.373
S10 -0.5702 0.1695
S11 第六透鏡 2.6558 0.2400 1.534 55.7 -1.449
S12 0.5807 0.2769
S13 濾波器 無窮大 0.1100
S14 無窮大 0.6594
S15 成像平面 無窮大 -0.0004
表6
第三實施例 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12
k 0 0 0 0 99.00000 -21.00679 -0.90876 0.00000 2.74072 -0.90125 0.37208 -5.107627
A 0.14673 0.27575 -0.08230 -0.53355 -0.35214 -0.67848 -0.96593 -0.38405 0.07843 1.16928 -0.38270 -0.231661
B -0.00605 -0.01497 0.04720 -0.11098 -0.27231 1.93496 0.54173 -0.05669 0.40415 -3.82692 0.11596 0.142681
C 0.03736 0.06361 -0.94702 0.04690 5.03476 -9.99863 -1.53886 1.07362 -3.88906 9.42157 0.04522 -0.069410
D -0.01946 0.18778 0.54244 2.79477 -26.56703 48.43975 13.67414 -1.21758 11.09783 -15.77760 -0.03514 0.019167
E 0.01234 0 0 0 92.32955 -126.5222 -54.85624 -2.61316 -13.18186 14.97924 0.00772 -0.002584
F 0 0 0 0 -113.0955 134.2446 68.42607 3.69857 5.51775 -5.56475 -0.00059 0.000132
G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
參照圖10闡述根據第四實施例的光學成像系統。
根據第四實施例的光學成像系統400包括多個透鏡，所述多個透鏡中的每一者均具有屈光度。舉例而言，光學成像系統400包括第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440、第五透鏡450、及第六透鏡460。
第一透鏡410具有正的屈光度，並且第一透鏡410的物側面的近軸區是平面且第一透鏡410的像側面是凸的。第二透鏡420具有正的屈光度，並且第二透鏡420的物側面是凸的且第二透鏡420的像側面是凹的。第三透鏡430具有正的屈光度，並且第三透鏡430的物側面是凸的且第三透鏡430的像側面是凸的。第四透鏡440具有負的屈光度，並且第四透鏡440的物側面是凸的且第四透鏡440的像側面是凹的。此外，第四透鏡440上形成有反曲點。舉例而言，第四透鏡440的像側面在第四透鏡440的近軸區中是凹的，且在所述近軸區的鄰近之處是凸的。第五透鏡450具有正的屈光度，並且第五透鏡450的物側面是凹的且第五透鏡450的像側面是凸的。第六透鏡460具有負的屈光度，並且第六透鏡460的物側面是凸的且第六透鏡460的像側面是凹的。此外，第六透鏡460的兩個表面上均形成有反曲點。舉例而言，第六透鏡460的物側面在第六透鏡460的近軸區中是凸的，且在第六透鏡460的近軸區的鄰近之處是凹的。相似地，第六透鏡460的像側面在第六透鏡460的近軸區中是凹的，且在第六透鏡460的近軸區的鄰近之處是凸的。
在圖10所示實施例中，光學成像系統400包括光闌ST。舉例而言，光闌ST定位於第二透鏡420與第三透鏡430之間。如上所述進行設置的光闌ST調節入射至成像平面480上的光量。
在此實施例中，光學成像系統400包括濾波器470。舉例而言，濾波器470設置於第六透鏡460與成像平面480之間。如上所述進行設置的濾波器470過濾出入射至成像平面480上的紅外光。然而，視情況而定，在其他實施例中過濾出光的其他頻率。
光學成像系統400包括影像感測器。所述影像感測器提供成像平面480，經由透鏡而折射的光在成像平面480上成像。此外，影像感測器可將成像於成像平面480上的光學訊號轉換成電訊號以供電腦或另一適宜的電子裝置使用。
如上所述進行配置的光學成像系統提供如圖11及圖12中所示出的像差特性及調變傳遞函數特性。表7及表8是表示根據圖10所示實施例的光學成像系統的透鏡特性及非球面特性的表。 表7
第四實施例
TTL = 4.148  f = 2.4860
表面編號 曲率半徑 厚度 / 距離 折射率 阿貝數 焦距
S1 第一透鏡 無窮大 0.2998 1.614 25.6 24511.982
S2 -15055.259 0.0500
S3 第二透鏡 1.3474 0.4414 1.544 56.1 6.055
S4 2.0168 0.1149
S5 第三透鏡 7.2882 0.3248 1.544 56.1 8.336
S6 -11.8193 0.2207
S7 第四透鏡 3.9875 0.2348 1.651 21.5 -9.026
S8 2.3203 0.1831
S9 第五透鏡 -2.1461 0.7055 1.544 56.1 1.490
S10 -0.6565 0.0500
S11 第六透鏡 1.8730 0.4326 1.534 55.7 -2.099
S12 0.6451 0.3323
S13 濾波器 無窮大 0.1100
S14 無窮大 0.6479
S15 成像平面 無窮大 0.0100
表8
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
第四實施例 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12
k 0 0 0 0 99.00000 -21.00679 -0.90877 0.00000 4.11793 -0.81752 -0.11118 -4.907792
A 0.19706 0.29492 -0.07135 -0.48186 -0.37032 -0.43231 -0.93192 -0.44587 0.33556 0.72498 -0.31442 -0.132416
B -0.05839 -0.00983 0.08304 0.20102 0.00497 0.76696 0.63994 -0.27916 -0.26095 -1.77957 0.10292 0.050695
C 0.02760 -0.06578 -0.25922 -0.25895 1.69568 -2.07843 -4.79998 0.92670 -1.21778 3.45607 -0.01287 -0.018241
D 0.01167 0.17723 0.03815 0.56793 -6.62698 6.38810 20.16791 -0.36308 3.73051 -4.40541 -0.00103 0.003635
E -0.00668 0 0 0 15.15133 -11.37828 -40.0310 -1.15466 -3.99647 3.13442 0.00054 -0.000298
F 0 0 0 0 -13.29753 7.21724 28.7300 0.98132 1.61994 -0.88280 -0.00008 0.000005
G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
表1表示根據作為實例而示出的第一實施例至第四實施例的光學成像系統的條件表達式的值。如表1中所示，在本發明中，根據第一示例性實施例至第四示例性實施例的光學成像系統均滿足根據上述條件表達式的所有數值範圍。 表9
條件表達式 第一實施例 第二實施例 第三實施例 第四實施例
(TTL/f)/FOV 0.0200 0.0200 0.0180 0.0200
BL/f 0.4537 0.4847 0.4198 0.4413
R3/f 0.5577 0.6367 0.5834 0.5444
V1-V2 -30.512 -30.512 -30.512 -30.512
(R7-R8)/(R7+R8) 0.4760 0.7288 0.3350 0.2643
(R9-R10)/(R9+R10) 0.5440 0.5569 0.4822 0.5315
SL/TTL 0.7914 0.7789 0.7903 0.7817
D12/TTL 0.0121 0.0139 0.0135 0.0121
D56/TTL 0.0121 0.0121 0.0458 0.0121
儘管本揭露內容包括具體實例，然而對此項技術中具有通常知識者將顯而易見的是，在不背離申請專利範圍及其等效範圍的精神及範圍的條件下，可對該些實例作出形式及細節上的各種變化。本文所述實例僅被視為具有描述性意義，而並非用於限制目的。對每一實例中的特徵或態樣的闡述應被視作可適用於其他實例中的相似特徵或態樣。若以不同次序執行所述技術，及/或若以不同方式將所述系統、架構、裝置、或電路中的組件進行組合、及/或以其他組件或其等效組件替換或補充所述組件，則可達成適合的結果。因此，本揭露內容的範圍並非由實施方式界定，而是由申請專利範圍及其等效範圍界定，且處於申請專利範圍及其等效範圍的範圍內的所有變化均應被視作包括於本揭露內容中。
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:第五透鏡 160:第六透鏡 170:濾波器 180:成像平面 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:第五透鏡 260:第六透鏡 270:濾波器 280:成像平面 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:第五透鏡 360:第六透鏡 370:濾波器 380:成像平面 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:第五透鏡 460:第六透鏡 470:濾波器 480:成像平面 ST:光闌
圖1是根據第一實施例的光學成像系統的圖。 圖2包括表示圖1所示實施例中所示光學成像系統的像差曲線的曲線圖。 圖3包括表示圖1所示實施例中所示光學成像系統的調變傳遞函數（modulation transfer function，MTF）曲線的曲線圖。 圖4是根據第二實施例的光學成像系統的圖。 圖5包括表示圖4所示實施例中所示光學成像系統的像差曲線的曲線圖。 圖6包括表示圖4所示實施例中所示光學成像系統的調變傳遞函數曲線的曲線圖。 圖7是根據第三實施例的光學成像系統的圖。 圖8包括表示圖7所示實施例中所示光學成像系統的像差曲線的曲線圖。 圖9包括表示圖7所示實施例中所示光學成像系統的調變傳遞函數曲線的曲線圖。 圖10是根據第四實施例的光學成像系統的圖。 圖11包括表示圖10所示實施例中所示光學成像系統的像差曲線的曲線圖。 圖12包括表示圖10所示實施例中所示光學成像系統的調變傳遞函數曲線的曲線圖。
在圖式及詳細說明通篇中，相同的參考編號指代相同的元件。圖式可並非按比例繪製，且為清楚、說明、及方便起見，可誇大圖式中元件的相對大小、比例、及繪示。
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:濾波器
180:成像平面
ST:光闌

Claims (8)

  1. 一種光學成像系統，包括：第一透鏡，包括正的屈光度；第二透鏡，包括屈光度及凸的物側面；第三透鏡，包括屈光度、凸的物側面及凸的像側面；第四透鏡，包括負的屈光度及凸的物側面；第五透鏡，包括正的屈光度及凸的像側面；以及第六透鏡，包括屈光度，其中所述第六透鏡包括形成於其像側面上的反曲點，且其中所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡、所述第四透鏡、所述第五透鏡及所述第六透鏡自所述光學成像系統的物側朝成像平面依序設置，且其中D12/TTL<0.03，其中D12是自所述第一透鏡的像側面至所述第二透鏡的物側面的距離，且TTL是自所述第一透鏡的物側面至所述成像平面的距離。
  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正的屈光度。
  3. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第二透鏡具有正的屈光度。
  4. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第六透鏡具有負的屈光度。
  5. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第二透鏡具有凹的像側面。
  6. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第四透鏡具有凹的像側面。
  7. 如請求項1所述的光學成像系統，其中BL/f<0.5，其中BL是自所述第六透鏡的所述像側面至所述成像平面的距離，且f是所述光學成像系統的總焦距。
  8. 如請求項1所述的光學成像系統，其中D56/TTL<0.85，其中D56是自所述第五透鏡的像側面至所述第六透鏡的物側面的距離，且TTL是自所述第一透鏡的物側面至所述成像平面的距離。
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