光学成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光学成像系统，且特别是有关于一种应用于电子产品上的小型光 学成像系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着具有摄影功能的可携式电子产品的兴起，光学系统的需求日渐增 加。一般光学系统的感光元件不外乎为感光親合元件（Charge Coupled Device ;CCD)或 互补性氧化金属半导体元件（Complementary Metal-Oxide SemiconduTPor Sensor ;CM0S Sensor)两种，且随着半导体制造技术的步进，使得感光元件的像素尺寸缩小，光学系统逐 渐往高像素方向发展，因此对成像质量的要求也日益增加。
[0003] 传统搭载于便携设备上的光学系统，多采用三片或四片式透镜结构，然而，由于便 携设备不断朝像素提升方向发展，并且终端消费者对大光圈的需求不断增加，例如微光与 夜拍功能，以及消费者对广视角的需求也逐渐增加，例如前置镜头的自拍功能。但是，设计 大光圈的光学系统常面临产生更多像差致使周边成像质量随之劣化以及制造困难，而设计 广视角的光学系统则面临成像的畸变率（distortion)提高，现有的光学成像系统已无法 满足更高阶的摄影要求。
[0004] 因此，如何有效增加光学成像镜头的进光量与增加光学成像镜头的视角，除了进 一步提高成像的总像素与质量外，同时能兼顾微型化光学成像镜头的衡平设计，便成为一 个相当重要的议题。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例针对一种光学成像系统及光学影像撷取镜头，能够利用五个透镜的 屈光力、凸面与凹面的组合（本发明所述凸面或凹面原则上指各透镜的物侧面或像侧面于 光轴上的几何形状描述），进而有效提高光学成像系统的进光量与增加光学成像镜头的视 角，同时提高成像的总像素与质量，以应用于小型的电子产品上。
[0006] 本发明实施例相关的透镜参数的用语与其代号详列如下，作为后续描述的参考：
[0007] 与长度或高度有关的透镜参数：
[0008] 光学成像系统的成像高度以Η0Ι表示；光学成像系统的高度以H0S表示；光学成 像系统中的第一透镜物侧面至第五透镜像侧面间的距离以InTL表示；光学成像系统中的 第五透镜像侧面至成像面间的距离以InB表示；InTL+InB = H0S ;光学成像系统中的固定 光栏（光圈）至成像面间的距离以InS表示；光学成像系统中的第一透镜与第二透镜间的 距离以IN12表示（例示）；光学成像系统中的第一透镜于光轴上的厚度以TP1表示（例 示）。
[0009] 与材料有关的透镜参数：
[0010] 光学成像系统中的第一透镜的色散系数以NA1表不（例不）；第一透镜的折射律 以Ndl表示（例示）。
[0011] 与视角有关的透镜参数：
[0012] 视角以AF表不；视角的一半以HAF表不；主光线角度以MRA表不。
[0013] 与出入瞳有关的透镜参数：
[0014] 光学成像系统的入射瞳直径以HEP表不。
[0015] 与透镜面形深度有关的参数：
[0016] 第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面的最大有效径位置于光轴的 水平位移距离以InRS51表示（例示）；第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面 的最大有效径位置于光轴的水平位移距离以InRS52表示（例示）。
[0017] 与透镜面型有关的参数：
[0018] 临界点C指特定透镜表面上，除与光轴的交点外，一与光轴相垂直的切面相切的 点。承上，例如第四透镜物侧面的临界点C41与光轴的垂直距离为HVT41 (例示），第四透 镜像侧面的临界点C42与光轴的垂直距离为HVT42 (例示），第五透镜物侧面的临界点C51 与光轴的垂直距离为HVT51 (例示），第五透镜像侧面的临界点C52与光轴的垂直距离为 HVT52 (例示）。第五透镜物侧面上最接近光轴的反曲点为IF511，该点沉陷量SGI511，该点 与光轴间的垂直距离为HIF511(例示）。第五透镜像侧面上最接近光轴的反曲点为IF521， 该点沉陷量SGI521 (例示），该点与光轴间的垂直距离为HIF521 (例示）。第五透镜物侧 面上第二接近光轴的反曲点为IF512,该点沉陷量SGI512(例示），该点与光轴间的垂直 距离为HIF512 (例示）。第五透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点为IF522,该点沉陷量 SGI522 (例示），该点与光轴间的垂直距离为HIF522 (例示）。
[0019] 与像差有关的变数
[0020] 光学成像系统的光学畸变（Optical Distortion)以0DT表示；其TV畸变（TV Distortion)以TDT表示，并且可以进一步限定描述在成像50%至100%视野间像差偏移的 程度；球面像差偏移量以DFS表示；慧星像差偏移量以DFC表示。
[0021] 本发明提供了一种光学成像系统，其第五透镜的物侧面或像侧面设置有反曲点， 可有效调整各视场入射于第五透镜的角度，并针对光学畸变与TV畸变进行补正。另外，第 五透镜的表面可具备更佳的光路调节能力，以提升成像质量。
[0022] 本发明提供的一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第 三透镜、第四透镜，第五透镜以及一成像面。第一透镜具有正屈折力，以及第二透镜至第五 透镜具有屈折力。该第二透镜至该第五透镜中至少一个透镜具有正屈折力，该第五透镜 的物侧表面及像侧表面皆为非球面，该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为Π 、f2、f3、 f4和f5,该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物 侧面至该成像面具的距离为H0S，该第一透镜物侧面至该第五透镜像侧面于光轴上的距离 为InTL，该第一透镜至该第五透镜的物侧表面于光轴上的交点至物侧表面的最大有效径 位置于光轴的水平位移距离的绝对值总和为InRSO,该第一透镜至该第五透镜的之像侧表 面于光轴上的交点至像侧表面的最大有效径位置于光轴的水平位移距离的绝对值总和为 InRSI，InRSO以及InRSI的总和为Σ | InRS丨，其满足下列条件：1· 2兰f/HEP兰3. 5 ; 0. 5 ^ H0S/f ^ 3. 0 ；0<Σ | InRS | /InTL ^ 3〇
[0023] 本发明另提供了一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、 第三透镜、第四透镜、第五透镜以及一成像面。第一透镜具有正屈折力。第二透镜具有屈 折力。第三透镜具有屈折力。第四透镜具有屈折力。第五透镜具有屈折力，其物侧面及像 侧面皆为非球面。该第一透镜至该第五透镜中至少两个透镜的至少一表面具有至少一反曲 点，该第二透镜至该第五透镜中至少一透镜具有正屈折力，该第一透镜至该第五透镜的焦 距分别为Π 、f2、f3、f4和f5,该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径 为HEP，该第一透镜物侧面至该成像面的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第五透镜像侧 面于光轴上的距离为InTL，该第一透镜至该第五透镜的物侧表面于光轴上的交点至物侧表 面的最大有效径位置于光轴的水平位移距离的绝对值总和为InRSO,该第一透镜至该第五 透镜的像侧表面于光轴上的交点至像侧表面的最大有效径位置于光轴的水平位移距离的 绝对值总和为InRSI，InRSO以及InRSI的总和为Σ | InRS |，其满足下列条件：1. 2兰f/ HEP 刍 3. 5 ;0· 5 刍 HOS/f 刍 3. 0 ;0〈Σ | InRS | /InTL 刍 3。
[0024] 本发明再提供一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第 三透镜、第四透镜、第五透镜以及一成像面。该第一透镜至该第四透镜中至少两个透镜的至 少一表面具有至少一反曲点。第一透镜具有正屈折力，其物侧面及像侧面皆为非球面。第二 透镜具有屈折力。第三透镜具有屈折力。第四透镜具有屈折力。第五透镜具有屈折力，其 物侧表面及像侧表面中至少一表面具有至少一个反曲点，其物侧面及像侧面皆为非球面。 该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为Π 、f2、f3、f4和f5,该光学成像系统的焦距为f， 该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该光学成像系统的最大视角的一半为HAF，该第一透 镜物侧面至该成像面的距离为H0S，该第一透镜物侧面至该第五透镜像侧面于光轴上的距 离为InTL，该光学成像系统于结像时的光学畸变为0DT并且TV畸变为TDT，该第一透镜至 该第五透镜的物侧表面于光轴上的交点至物侧表面的最大有效径位置于光轴的水平位移 距离的绝对值总和为InRSO,该第一透镜至该第五透镜的像侧表面于光轴上的交点至像侧 表面的最大有效径位置于光轴的水平位移距离的绝对值总和为InRSI，InRSO以及InRSI的 总和为Σ | InRS丨，其满足下列条件：1. 2兰f/HEP兰3. 5 ;0· 4兰| tan(HAF) |兰1. 5 ; 0· 5 兰 HOS/f 兰 2. 5 ; | TDT |〈1. 5%; | 0DT | 兰 2. 5% 以及 0〈Σ | InRS | /InTL 兰 3。
[0025] 前述光学成像系统可用以搭配成像在对角线长度为1/1. 2英寸大小以下的影像 感测元件，该影像感测元件之尺寸较佳者为1/2. 3英寸，该影像感测元件的像素尺寸小 于1. 4微米（μ m)，较佳其像素尺寸小于1. 12微米（μ m)，最佳其像素尺寸小于0. 9微米 (ym)。此外，该光学成像系统可适用于长宽比为16:9的影像感测元件。
[0026] 前述光学成像系统可适用于千万像素以上的摄录像要求（例如4K2K或称UHD、 QHD)并拥有良好的成像质量。
[0027] 当| Π | >f5时，光学成像系统的系统总高度（H0S ;Height of Optic System) 可以适当缩短以达到微型化的目的。
[0028] 当| f2 | + | f3 | + | f4 | > | η | + | f5 |时，通过第二透镜至第四透镜 中至少一透镜具有弱的正屈折力或弱的负屈折力。所称弱屈折力指特定透镜的焦距的绝对 值大于10。当本发明中的第二透镜至第四透镜中至少一透镜具有弱的正屈折力，其可有效 分担第一透镜的正屈折力而避免不必要的像差过早出现，反之，若第二透镜至第四透镜中 至少一透镜具有弱的负屈折力，则可以微调补正系统的像差。
[0029] 第五透镜具有负屈折力，其像侧面可为凹面。藉此，有利于缩短其后焦距以维持小 型化。另外，第五透镜的至少一表面可具有至少一反曲点，可有效地压制离轴视场光线入射 的角度，进一步可修正离轴视场的像差。
【附图说明】
[0030] 图1A为本发明第一实施例的光学成像系统的示意图；
[0031] 图1B由左至右依序为本发明第一实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学 畸变的曲线图；
[0032] 图1C为本发明第一实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图；
[0033] 图2A为本发明第二实施例的光学成像系统的示意图；
[0034] 图2B由左至右依序为本发明第二实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学 畸变的曲线图；
[0035] 图2C为本发明第二实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图；
[0036] 图3A为本发明第三实施例的光学成像系统的示意图；
[0037] 图3B由左至右依序为本发明第三实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学 畸变的曲线图；
[0038] 图3C为本发明第三实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图；
[0039] 图4A为本发明第四实施例的光学成像系统的示意图；
[0040] 图4B由左至右依序为本发明第四实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学 畸变的曲线图；
[0041] 图4C为本发明第四实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图；
[0042] 图5A为本发明第五实施例的光学成像系统的示意图；
[0043] 图5B由左至右依序为本发明第五实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学 畸变的曲线图；
[0044] 图5C为本发明第五实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图；
[0045] 图6A为本发明第六实施例的光学成像系统的示意图；
[0046] 图6B由左至右依序为本发明第六实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学 畸变的曲线图；
[0047] 图6C为本发明第六实施例的光学成像系统的TV畸变曲线图。
[0048] 附图标记说明：光学成像系统：10、20、30、40、50、60
[0049] 光圈：100、200、300、400、500、600
[0050] 第一透镜：110、210、310、410、510、610
[0051] 物侧面：112、212、312、412、512、612
[0052] 像侧面：114、214、314、414、514、614
[0053] 第二透镜：120、220、320、420、520、620
[0054] 物侧面：122、222、322、422、522、622
[0055] 像侧面：124、224、324、424、 524、624
[0056] 第三透镜：13〇、23〇、33〇、43〇、 53〇、63〇
[0057] 物侧面：132、232、332、432、532、632
[0058] 像侧面：1：34、234、334、434、 534、634
[0059] 第四透镜：140、240、340、440、540、640
[0060] 物侧面：142、242、34 2、442、542、642
[0061] 像侧面：144、244、344、444、544、644
[0062] 第五透镜：15〇、25〇、35〇、45〇、 55〇、65〇
[0063] 物侧面：152、252、352、452、552、652
[0064] 像侧面：154、254、354、454、554、654
[0065] 红外线滤光片：170、270、370、470、570、670
[0066] 成像面：18〇、28〇、38〇、48〇、 58〇、68〇
[0067] 影像感测元件：190、290、390、490、590、690
[0068] 光学成像系统的焦距：f
[0069] 第一透镜的焦距：Π
[0070] 第二透镜的焦距：f2