光學(xué)成像系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)一種光學(xué)成像系統(tǒng)，根據(jù)一實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)由物側(cè)至像側(cè)依次包括第一和第二透鏡及成像面。所述第一和第二透鏡中至少一枚透鏡的至少一表面具有至少一反曲點(diǎn)，所述第一和第二透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為f，光學(xué)成像系統(tǒng)的入射光瞳直徑為HEP，第一透鏡物側(cè)面與光軸的交點(diǎn)至成像面與光軸的交點(diǎn)間具有一距離HOS，第一、第二透鏡于1/2HEP高度且平行于光軸的厚度分別為ETP1以及ETP2，前述ETP1至ETP2的總和為SETP，第一及第二透鏡于光軸的厚度分別為T(mén)P1以及TP2，前述TP1至TP2的總和為STP，其滿足下列條件：1.2≦f/HEP≦10.0；0.5≦HOS/f≦3以及0.5≦SETP/STP<1。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的光學(xué)成像系統(tǒng)可具備更大的收光以及更佳的光路調(diào)節(jié)能力，以提升成像品質(zhì)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種光學(xué)成像系統(tǒng)，且特別涉及一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品上的小型化光學(xué)成像系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，隨著具有攝影功能的可攜式電子產(chǎn)品的興起，光學(xué)系統(tǒng)的需求日漸提高。一般光學(xué)系統(tǒng)的感光元件不外乎是感光耦合元件(ChargeCoupledDevice；CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器(ComplementaryMetal-OxideSemiconductorSensor；CMOSSensor)兩種，且隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的精進(jìn)，使得感光元件的像素尺寸縮小，光學(xué)系統(tǒng)逐漸往高像素領(lǐng)域發(fā)展，因此對(duì)成像品質(zhì)的要求也日益增加。傳統(tǒng)搭載于可攜式裝置上的光學(xué)系統(tǒng)，多采用二片式透鏡結(jié)構(gòu)為主，然而由于可攜式裝置不斷朝提升像素并且終端消費(fèi)者對(duì)大光圈的需求例如微光與夜拍功能或是對(duì)廣角的需求例如前置鏡頭的自拍功能。惟設(shè)計(jì)大光圈的光學(xué)系統(tǒng)常面臨產(chǎn)生更多像差致使邊緣成像品質(zhì)隨之劣化以及制造難易度的處境，而設(shè)計(jì)廣角的光學(xué)系統(tǒng)則會(huì)面臨成像的畸變率(distortion)提高，現(xiàn)有的光學(xué)成像系統(tǒng)已無(wú)法滿足更高階的攝影要求。因此，如何有效增加光學(xué)成像鏡頭的進(jìn)光量與增加光學(xué)成像鏡頭的視角，除進(jìn)一步提高成像的總像素與品質(zhì)外同時(shí)能兼顧微型化光學(xué)成像鏡頭的衡平設(shè)計(jì)，便成為一個(gè)相當(dāng)重要的議題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例提供一種光學(xué)成像系統(tǒng)及光學(xué)圖像擷取鏡頭，能夠利用二個(gè)透鏡的屈光力、凸面與凹面的組合(本專(zhuān)利技術(shù)所述凸面或凹面原則上是指各透鏡的物側(cè)面或像側(cè)面于光軸上的幾何形狀描述)，進(jìn)而有效提高光學(xué)成像系統(tǒng)的進(jìn)光量與增加光學(xué)成像鏡頭的視角，同時(shí)提高成像的總像素與品質(zhì)，以應(yīng)用于小型的電子產(chǎn)品上。本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例相關(guān)的透鏡參數(shù)的用語(yǔ)與其代號(hào)詳列如下，作為后續(xù)描述的參考：與長(zhǎng)度或高度有關(guān)的透鏡參數(shù)光學(xué)成像系統(tǒng)的成像高度以HOI表示；光學(xué)成像系統(tǒng)的高度以HOS表示；光學(xué)成像系統(tǒng)的第一透鏡物側(cè)面至第二透鏡像側(cè)面間的距離以InTL表示；光學(xué)成像系統(tǒng)的第二透鏡像側(cè)面至成像面間的距離以InB表示；InTL+InB＝HOS；光學(xué)成像系統(tǒng)的固定光闌(光圈)至成像面間的距離以InS表示；光學(xué)成像系統(tǒng)的第一透鏡與第二透鏡間的距離以IN12表示(例示)；光學(xué)成像系統(tǒng)的第一透鏡于光軸上的厚度以TP1表示(例示)。與材料有關(guān)的透鏡參數(shù)光學(xué)成像系統(tǒng)的第一透鏡的色散系數(shù)以NA1表示(例示)；第一透鏡的折射率以Nd1表示(例示)。與視角有關(guān)的透鏡參數(shù)視角以AF表示；視角的一半以HAF表示；主光線角度以MRA表示。與出入瞳有關(guān)的透鏡參數(shù)光學(xué)成像系統(tǒng)的入射光瞳直徑以HEP表示；單一透鏡的任一表面的最大有效半徑是指系統(tǒng)最大視角入射光通過(guò)入射光瞳最邊緣的光線于該透鏡表面交會(huì)點(diǎn)(EffectiveHalfDiameter；EHD)，該交會(huì)點(diǎn)與光軸之間的垂直高度。例如第一透鏡物側(cè)面的最大有效半徑以EHD11表示，第一透鏡像側(cè)面的最大有效半徑以EHD12表示。第二透鏡物側(cè)面的最大有效半徑以EHD21表示，第二透鏡像側(cè)面的最大有效半徑以EHD22表示。光學(xué)成像系統(tǒng)中其余透鏡的任一表面的最大有效半徑表示方式以此類(lèi)推。與透鏡面形深度有關(guān)的參數(shù)第二透鏡物側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡物側(cè)面的最大有效半徑位置于光軸的水平位移距離以InRS11表示(例示)；第二透鏡像側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡像側(cè)面的最大有效半徑位置于光軸的水平位移距離以InRS12表示(例示)。與透鏡面型有關(guān)的參數(shù)臨界點(diǎn)C是指特定透鏡表面上，除與光軸的交點(diǎn)外，一與光軸相垂直的切面相切的點(diǎn)。承上，例如第一透鏡物側(cè)面的臨界點(diǎn)C11與光軸的垂直距離為HVT11(例示)，第一透鏡像側(cè)面的臨界點(diǎn)C12與光軸的垂直距離為HVT12(例示)，第二透鏡物側(cè)面的臨界點(diǎn)C21與光軸的垂直距離為HVT21(例示)，第二透鏡像側(cè)面的臨界點(diǎn)C22與光軸的垂直距離為HVT22(例示)。其他透鏡的物側(cè)面或像側(cè)面上的臨界點(diǎn)及其與光軸的垂直距離的表示方式比照前述。第二透鏡物側(cè)面上最接近光軸的反曲點(diǎn)為IF211，該點(diǎn)沉陷量SGI211(例示)，SGI211也就是第二透鏡物側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡物側(cè)面最近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF211該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF211(例示)。第二透鏡像側(cè)面上最接近光軸的反曲點(diǎn)為IF221，該點(diǎn)沉陷量SGI221(例示)，SGI211也就是第二透鏡像側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡像側(cè)面最近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF221該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF221(例示)。第二透鏡物側(cè)面上第二接近光軸的反曲點(diǎn)為IF212，該點(diǎn)沉陷量SGI212(例示)，SGI212也就是第二透鏡物側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡物側(cè)面第二接近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF212該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF212(例示)。第二透鏡像側(cè)面上第二接近光軸的反曲點(diǎn)為IF222，該點(diǎn)沉陷量SGI222(例示)，SGI222也就是第二透鏡像側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡像側(cè)面第二接近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF222該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF222(例示)。第二透鏡物側(cè)面上第三接近光軸的反曲點(diǎn)為IF213，該點(diǎn)沉陷量SGI213(例示)，SGI213也就是第二透鏡物側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡物側(cè)面第三接近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF2132該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF213(例示)。第二透鏡像側(cè)面上第三接近光軸的反曲點(diǎn)為IF223，該點(diǎn)沉陷量SGI223(例示)，SGI223也就是第二透鏡像側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡像側(cè)面第三接近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF223該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF223(例示)。第二透鏡物側(cè)面上第四接近光軸的反曲點(diǎn)為IF214，該點(diǎn)沉陷量SGI214(例示)，SGI214也就是第二透鏡物側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡物側(cè)面第四接近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF214該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF214(例示)。第二透鏡像側(cè)面上第四接近光軸的反曲點(diǎn)為IF224，該點(diǎn)沉陷量SGI224(例示)，SGI224也就是第二透鏡像側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第二透鏡像側(cè)面第四接近光軸的反曲點(diǎn)之間與光軸平行的水平位移距離，IF224該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF224(例示)。其他透鏡物側(cè)面或像側(cè)面上的反曲點(diǎn)及其與光軸的垂直距離或其沉陷量的表示方式比照前述。與像差有關(guān)的變數(shù)光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)畸變(OpticalDistortion)以O(shè)DT表示；其TV畸變(TVDistortion)以TDT表示，并且可以進(jìn)一步限定描述在成像50％至100％視野間像差偏移的程度；球面像差偏移量以DFS表示；慧星像差偏移量以DFC表示。光學(xué)成像系統(tǒng)的調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)特性圖(ModulationTransferFunction；MTF)，用來(lái)測(cè)試與評(píng)估系統(tǒng)成像的反差對(duì)比度及銳利度。調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)特性圖的垂直坐標(biāo)軸表示對(duì)比轉(zhuǎn)移率(數(shù)值從0到1)，水平坐標(biāo)軸則表示空間頻率(cycles/mm(周期/毫米)；linepairspermm(線對(duì)/毫米)，lp/mm)。完美的成像系統(tǒng)理論上能100％呈現(xiàn)被攝物體的線條對(duì)比，然而實(shí)際的成像系統(tǒng)，其垂直軸的對(duì)比轉(zhuǎn)移率本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，由物側(cè)至像側(cè)依次包括：一第一透鏡，具有屈折力；一第二透鏡，具有屈折力；以及一成像面，其中所述光學(xué)成像系統(tǒng)具有屈折力的透鏡為二枚且所述第一透鏡和所述第二透鏡中至少一枚透鏡的至少一表面具有至少一反曲點(diǎn)，所述第一透鏡和所述第二透鏡中至少一枚透鏡具有正屈折力，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為f，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的入射光瞳直徑為HEP，所述第一透鏡物側(cè)面與光軸的交點(diǎn)至所述成像面與光軸的交點(diǎn)間具有一距離HOS，所述第一透鏡、所述第二透鏡于1/2HEP高度且平行于光軸的厚度分別為ETP1以及ETP2，前述ETP1至ETP2的總和為SETP，所述第一透鏡以及所述第二透鏡于光軸的厚度分別為T(mén)P1以及TP2，前述TP1至TP2的總和為STP，其滿足下列條件：1.2≦f/HEP≦10.0；0.5≦HOS/f≦3以及0.5≦SETP/STP<1。

【技術(shù)特征摘要】
2015.09.25 TW 1041319031.一種光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，由物側(cè)至像側(cè)依次包括：一第一透鏡，具有屈折力；一第二透鏡，具有屈折力；以及一成像面，其中所述光學(xué)成像系統(tǒng)具有屈折力的透鏡為二枚且所述第一透鏡和所述第二透鏡中至少一枚透鏡的至少一表面具有至少一反曲點(diǎn)，所述第一透鏡和所述第二透鏡中至少一枚透鏡具有正屈折力，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為f，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的入射光瞳直徑為HEP，所述第一透鏡物側(cè)面與光軸的交點(diǎn)至所述成像面與光軸的交點(diǎn)間具有一距離HOS，所述第一透鏡、所述第二透鏡于1/2HEP高度且平行于光軸的厚度分別為ETP1以及ETP2，前述ETP1至ETP2的總和為SETP，所述第一透鏡以及所述第二透鏡于光軸的厚度分別為T(mén)P1以及TP2，前述TP1至TP2的總和為STP，其滿足下列條件：1.2≦f/HEP≦10.0；0.5≦HOS/f≦3以及0.5≦SETP/STP<1。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡物側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)至所述成像面間平行于光軸的水平距離為ETL，所述第一透鏡物側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)至所述第二透鏡像側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)間平行于光軸的水平距離為EIN，其滿足下列條件：0.2≦EIN/ETL<1。3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡于1/2HEP高度且平行于光軸的厚度為ETP1，所述第二透鏡于1/2HEP高度且平行于光軸的厚度為ETP2，前述ETP1至ETP2的總和為SETP，所述第一透鏡物側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)至所述第二透鏡像側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)間平行于光軸的水平距離為EIN，其滿足下列公式：0.3≦SETP/EIN≦0.85。4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像系統(tǒng)包括一濾光元件，所述濾光元件位于所述第二透鏡以及所述成像面之間，所述第二透鏡像側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)至所述濾光元件間平行于光軸的距離為EIR，所述第二透鏡像側(cè)面上與光軸的交點(diǎn)至所述濾光元件間平行于光軸的距離為PIR，其滿足下列公式：0.5≦EIR/PIR≦0.8。5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡的任一表面具有至少一反曲點(diǎn)。6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像系統(tǒng)于所述成像面上垂直于光軸具有一最大成像高度HOI，在所述成像面上的光軸、0.3HOI以及0.7HOI三處于空間頻率10cycles/mm的調(diào)制轉(zhuǎn)換對(duì)比轉(zhuǎn)移率分別以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，其滿足下列條件：MTFE0≧0.01；MTFE3≧0.01；以及MTFE7≧0.01。7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的最大視角的一半為HAF，并滿足下列條件：0.4≦│tan(HAF)│≦3.0。8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡像側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)至所述成像面間平行于光軸的水平距離為EBL，所述第二透鏡像側(cè)面上與光軸的交點(diǎn)至所述成像面平行于光軸的水平距離為BL，其滿足下列公式：0.8≦EBL/BL≦1.5。9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括一光圈，于所述光軸上所述光圈至所述成像面具有一距離InS，所述光學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)有一圖像傳感器于所述成像面，所述圖像傳感器有效感測(cè)區(qū)域?qū)蔷€長(zhǎng)的一半為HOI，所述第一透鏡至所述第二透鏡中至少一個(gè)透鏡的至少一個(gè)表面具有至少一個(gè)反曲點(diǎn)，所述反曲點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF，其滿足下列關(guān)系式：0.5≦InS/HOS≦1.5；以及0≦HIF/HOI≦0.9。10.一種光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，由物側(cè)至像側(cè)依次包括：一第一透鏡，具有正屈折力；一第二透鏡，具有屈折力；以及一成像面，其中所述光學(xué)成像系統(tǒng)具有屈折力的透鏡為二枚且上述透鏡中每一個(gè)透鏡其個(gè)別的至少一表面具有至少一反曲點(diǎn)，所述第二透鏡的物側(cè)表面及像側(cè)表面皆為非球面，所述第一透鏡和所述第二透鏡的焦距分別為f1、f2，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為f，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的入射光瞳直徑為HEP，所述第一透鏡物側(cè)面與光軸的交點(diǎn)至所述成像面與光軸的交點(diǎn)間具有一距離HOS，所述第一透鏡物側(cè)面上于1/2HEP高度的坐標(biāo)點(diǎn)至所述成像面間平行于光軸的水平距離為ETL，所述第一透鏡物側(cè)面上于1/2...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：廖柏睿，李鴻文，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：先進(jìn)光電科技股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：中國(guó)臺(tái)灣;71