光学成像系统的制作方法

文档序号:16810029发布日期:2019-02-10 13:31阅读:232来源:国知局
光学成像系统的制作方法

本发明涉及一种光学成像系统,特别涉及一种应用于电子产品上的小型化光学成像系统。



背景技术:

近年来,随着具有摄影功能的便携式电子产品的兴起,光学系统的需求日渐提高。一般光学系统的感光元件不外乎是感光耦合元件(chargecoupleddevice;ccd)或互补性氧化金属半导体元(complementarymetal-oxidesemiconductorsensor;cmossensor)两种,且随着半导体制程技术的精进,使得感光元件的像素尺寸缩小,光学系统逐渐往高像素领域发展,因此对成像质量的要求也日益增加。

传统搭载于便携式装置上的光学系统,多采用四片或五片式透镜结构为主,然而由于便携式装置不断提升像素,并且终端消费者对大光圈的需求例如微光与夜拍功能不断增加,已知的光学成像系统已无法满足更高阶的摄影要求。

因此,如何有效增加光学成像系统的进光量,并进一步提高成像的质量,便成为一个相当重要的议题。



技术实现要素:

本发明实施例是针对一种光学成像系统,能够利用六个透镜的屈光力、凸面与凹面的组合(本发明所述凸面或凹面原则上是指各透镜的物侧面或像侧面距离光轴不同高度的几何形状变化的描述),进而有效提高光学成像系统的进光量,同时提高成像质量,以应用于小型的电子产品上。

此外,在特定光学成像应用领域,有需要同时针对可见光以及红外光波长的光源进行成像,例如ip影像监控摄影机。ip影像监控摄影机所具备的日夜功能(day&night),主要是因人类的可见光在光谱上位于400-700nm,但传感器的成像,包含了人类不可见红外光,因此为了要确保传感器最后仅保留了人眼可见光,可视情况在镜头前设置卸除式红外线阻绝滤光片(ircutfilterremovable,icr)以增加影像的真实度,其可在白天的时候杜绝红外光、避免色偏;夜晚的时候则让红外光进来提升亮度。然而,icr元件本身占据相当体积且价格昂贵,不利未来微型监控摄影机的设计与制造。

本发明实施例同时针对一种光学成像系统,能够利用六个透镜的屈光力、凸面与凹面的组合以及材质的选用,令光学成像系统对于可见光的成像焦距以及红外光的成像焦距间的差距缩减,亦即达到接近共焦的效果,因此无需使用icr元件。

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:

与光学成像系统的放大率有关的透镜参数

本发明的光学成像系统同时可设计应用于生物特征辨识,例如使用于脸孔辨识。本发明的实施例若作为脸孔辨识的影像撷取,可选用以红外光做为工作波长,同时对于距离约25至30公分左右且宽度约15公分的脸孔,可于感光元件(像素尺寸为1.4微米(μm))于水平方向上至少成像出30个水平像素。红外光成像面的线放大率为lm,其满足下列条件:lm=(30个水平像素)乘以(像素尺寸1.4微米)后除以被摄物体宽度15公分;lm≧0.0003。同时,以可见光做为工作波长,同时对于距离约25至30公分左右且宽度约15公分的脸孔,可于感光元件(像素尺寸为1.4微米(μm))于水平方向上至少成像出50个水平像素。

与长度或高度有关的透镜参数

本发明于可见光频谱可选用波长555nm作为主要参考波长以及衡量焦点偏移的基准,于红外光频谱(700nm至1300nm)可选用波长850nm作为主要参考波长以及衡量焦点偏移的基准。

光学成像系统具有第一成像面以及第二成像面,第一成像面为特定垂直于光轴的可见光像平面,并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(mtf)有最大值;以及第二成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面,并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(mtf)有最大值。光学成像系统另具有第一平均成像面以及第二平均成像面,第一平均成像面为特定垂直于光轴的可见光像平面,并且设置于光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场个别于第一空间频率均具有各视场最大mtf值的离焦位置的平均位置;以及第二平均成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面,并且设置于光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场个别于第一空间频率均具有各视场最大mtf值的离焦位置的平均位置。

前述第一空间频率设定为本发明所使用的感光元件(传感器)的半数空间频率(半频),例如像素大小(pixelsize)为含1.12微米以下的感光元件,其调制转换函数特性图的八分的一空间频率、四分之一空间频率、半数空间频率(半频)以及完全空间频率(全频)分别至少为55cycles/mm、110cycles/mm、220cycles/mm以及440cycles/mm。任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray)。

本发明光学成像系统的可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以vsfs0、vsfs3、vsfs7表示(度量单位:mm);可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值分别以vsmtf0、vsmtf3、vsmtf7表示;可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以vtfs0、vtfs3、vtfs7表示(度量单位:mm);可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值分别以vtmtf0、vtmtf3、vtmtf7表示。前述可见光弧矢面三视场以及可见光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以avfs表示(度量单位:mm),其满足绝对值∣(vsfs0+vsfs3+vsfs7+vtfs0+vtfs3+vtfs7)/6∣。

本发明光学成像系统的红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以isfs0、isfs3、isfs7表示,前述弧矢面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以aisfs表示(度量单位:mm);红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值分别以ismtf0、ismtf3、ismtf7表示;红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以itfs0、itfs3、itfs7表示(度量单位:mm),前述子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以aitfs表示(度量单位:mm);红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值分别以itmtf0、itmtf3、itmtf7表示。前述红外光弧矢面三视场以及红外光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以aifs表示(度量单位:mm),其满足绝对值∣(isfs0+isfs3+isfs7+itfs0+itfs3+itfs7)/6∣。

整个光学成像系统的可见光中心视场聚焦点与红外光中心视场聚焦点(rgb/ir)之间的焦点偏移量以fs表示(即波长850nm对波长555nm,度量单位:mm),其满足绝对值∣(vsfs0+vtfs0)/2–(isfs0+itfs0)/2∣;整个光学成像系统的可见光三视场平均焦点偏移量与红外光三视场平均焦点偏移量(rgb/ir)之间的差值(焦点偏移量)以afs表示(即波长850nm对波长555nm,度量单位:mm),其满足绝对值∣aifs–avfs∣。

光学成像系统的最大成像高度以hoi表示;光学成像系统的高度以hos表示;光学成像系统的第一透镜物侧面至第六透镜像侧面间的距离以intl表示;光学成像系统的固定光栏(光圈)至第一成像面间的距离以ins表示;光学成像系统的第一透镜与第二透镜间的距离以in12表示(例示);光学成像系统的第一透镜于光轴上的厚度以tp1表示(例示)。

与材料有关的透镜参数

光学成像系统的第一透镜的色散系数以na1表示(例示);第一透镜的折射律以nd1表示(例示)。

与视角有关的透镜参数

视角以af表示;视角的一半以haf表示;主光线角度以mra表示。

与出入瞳有关的透镜参数

光学成像系统的入射瞳直径以hep表示;光学成像系统的出射光瞳是指孔径光阑经过孔径光阑后面的透镜组并在像空间所成的像,出射光瞳直径以hxp表示;单一透镜的任一表面的最大有效半径是指系统最大视角入射光通过入射瞳最边缘的光线于透镜表面的交会点(effectivehalfdiameter;ehd),交会点与光轴之间的垂直高度。例如第一透镜物侧面的最大有效半径以ehd11表示,第一透镜像侧面的最大有效半径以ehd12表示。第二透镜物侧面的最大有效半径以ehd21表示,第二透镜像侧面的最大有效半径以ehd22表示。光学成像系统中其余透镜的任一表面的最大有效半径表示方式以此类推。

与透镜面形弧长及表面轮廓有关的参数

单一透镜的任一表面的最大有效半径的轮廓曲线长度,是指透镜的表面与所属光学成像系统的光轴的交点为起始点,自起始点沿着透镜的表面轮廓直至其最大有效半径的终点为止,前述两点间的曲线弧长为最大有效半径的轮廓曲线长度,并以ars表示。例如第一透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars11表示,第一透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars12表示。第二透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars21表示,第二透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars22表示。光学成像系统中其余透镜的任一表面的最大有效半径的轮廓曲线长度表示方式以此类推。

单一透镜的任一表面的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度,是指透镜的表面与所属光学成像系统的光轴的交点为起始点,自起始点沿着透镜的表面轮廓直至表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度的坐标点为止,前述两点间的曲线弧长为1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度,并以are表示。例如第一透镜物侧面的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are11表示,第一透镜像侧面的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are12表示。第二透镜物侧面的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are21表示,第二透镜像侧面的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are22表示。光学成像系统中其余透镜的任一表面的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度表示方式以此类推。

与透镜面形深度有关的参数

第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面的最大有效半径的终点为止,前述两点间水平于光轴的距离以inrs61表示(最大有效半径深度);第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面的最大有效半径的终点为止,前述两点间水平于光轴的距离以inrs62表示(最大有效半径深度)。其他透镜物侧面或像侧面的最大有效半径的深度(沉陷量)表示方式比照前述。

与透镜面型有关的参数

临界点c是指特定透镜表面上,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),第六透镜物侧面的临界点c61与光轴的垂直距离为hvt61(例示),第六透镜像侧面的临界点c62与光轴的垂直距离为hvt62(例示)。其他透镜的物侧面或像侧面上的临界点及其与光轴的垂直距离的表示方式比照前述。

第六透镜物侧面上最接近光轴的反曲点为if611,所述点沉陷量sgi611(例示),sgi611亦即第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if611所述点与光轴间的垂直距离为hif611(例示)。第六透镜像侧面上最接近光轴的反曲点为if621,所述点沉陷量sgi621(例示),sgi621亦即第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if621所述点与光轴间的垂直距离为hif621(例示)。

第六透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点为if612,所述点沉陷量sgi612(例示),sgi612亦即第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if612所述点与光轴间的垂直距离为hif612(例示)。第六透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点为if622,所述点沉陷量sgi622(例示),sgi622亦即第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if622所述点与光轴间的垂直距离为hif622(例示)。

第六透镜物侧面上第三接近光轴的反曲点为if613,所述点沉陷量sgi613(例示),sgi613亦即第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if613所述点与光轴间的垂直距离为hif613(例示)。第六透镜像侧面上第三接近光轴的反曲点为if623,所述点沉陷量sgi623(例示),sgi623亦即第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if623所述点与光轴间的垂直距离为hif623(例示)。

第六透镜物侧面上第四接近光轴的反曲点为if614,所述点沉陷量sgi614(例示),sgi614亦即第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if614所述点与光轴间的垂直距离为hif614(例示)。第六透镜像侧面上第四接近光轴的反曲点为if624,所述点沉陷量sgi624(例示),sgi624亦即第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离,if624所述点与光轴间的垂直距离为hif624(例示)。

其他透镜物侧面或像侧面上的反曲点及其与光轴的垂直距离或其沉陷量的表示方式比照前述。

与像差有关的变量

光学成像系统的光学畸变(opticaldistortion)以odt表示;其tv畸变(tvdistortion)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。

光圈边缘横向像差以sta(stoptransverseaberration)表示,评价特定光学成像系统的性能,可利用子午面光扇(tangentialfan)或弧矢面光扇(sagittalfan)上计算任一视场的光线横向像差,特别是分别计算最长工作波长(例如波长为650nm)以及最短工作波长(例如波长为470nm)通过光圈边缘的横向像差大小作为性能优异的标准。前述子午面光扇的坐标方向,可进一步区分成正向(上光线)与负向(下光线)。最长工作波长通过光圈边缘的横向像差,其定义为最长工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面上特定视场的成像位置与参考波长主光线(例如波长为555nm)在第一成像面上特定视场的成像位置的距离差,最短工作波长通过光圈边缘的横向像差,其定义为最短工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面上特定视场的成像位置与参考波长主光线在第一成像面上特定视场的成像位置的距离差,评价特定光学成像系统的性能为优异,可利用最短以及最长工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面上0.7视场(即0.7成像高度hoi)的横向像差均小于200微米(μm)作为检核方式,甚至可进一步以最短以及最长工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面上0.7视场的横向像差均小于100微米(μm)作为检核方式。

光学成像系统于第一成像面上垂直于光轴具有最大成像高度hoi,光学成像系统的正向子午面光扇的可见光最长工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以plta表示,光学成像系统的正向子午面光扇的可见光最短工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以psta表示,光学成像系统的负向子午面光扇的可见光最长工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以nlta表示,光学成像系统的负向子午面光扇的可见光最短工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以nsta表示,弧矢面光扇的可见光最长工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以slta表示,弧矢面光扇的可见光最短工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以ssta表示。

本发明提供一种光学成像系统,其第六透镜的物侧面或像侧面可设置有反曲点,可有效调整各视场入射于第六透镜的角度,并针对光学畸变与tv畸变进行补正。另外,第六透镜的表面可具备更佳的光路调节能力,以提升成像质量。

依据本发明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、第六透镜、第一成像面以及第二成像面。第一成像面为一特定垂直于光轴的可见光像平面,并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(mtf)有最大值;第二成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面,并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(mtf)有最大值。在第一透镜至第六透镜中至少一透镜具有正屈光力。第一透镜至第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6,光学成像系统的焦距为f,光学成像系统的入射瞳直径为hep,第一透镜物侧面至第一成像面于光轴上具有距离hos,光学成像系统的最大可视角度的一半为haf,光学成像系统于第一成像面上垂直于光轴具有最大成像高度hoi,第一成像面与第二成像面间于光轴上的距离为fs,其满足下列条件:1.0≦f/hep≦10.0;0deg<haf≦150deg;∣fs∣≦60μm;以及1≦hos/hoi≦15。

优选地,红外光的波长介于700nm至1300nm以及第一空间频率以sp1表示,其满足下列条件:sp1≦440cycles/mm。

优选地,光学成像系统满足下列条件:1≦hos/hoi≦10。

优选地,在第一透镜至第六透镜中至少一透镜为玻璃材质。

优选地,光学成像系统满足下列条件:∣fs∣≦10μm。

优选地,多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为are,其满足下列条件:1≦2(are/hep)≦2.0。

优选地,第六透镜的物侧表面于光轴上的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为are61,第六透镜的像侧表面于光轴上的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为are62,第六透镜于光轴上的厚度为tp6,其满足下列条件:0.05≦are61/tp6≦35;以及0.05≦are62/tp6≦35。

优选地,光学成像系统于结像时的tv畸变为tdt,光学成像系统的正向子午面光扇的可见光最长工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以plta表示,光学成像系统的正向子午面光扇的可见光最短工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以psta表示,光学成像系统的负向子午面光扇的可见光最长工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以nlta表示,光学成像系统的负向子午面光扇的可见光最短工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以nsta表示,光学成像系统的弧矢面光扇的可见光最长工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以slta表示,光学成像系统的弧矢面光扇的可见光最短工作波长通过入射瞳边缘并入射在第一成像面上0.7hoi处的横向像差以ssta表示,其满足下列条件:plta≦200微米;psta≦200微米;nlta≦200微米;nsta≦200微米;slta≦200微米;以及ssta≦200微米;│tdt│≦250%。

优选地,还包括光圈,于光圈至第一成像面于光轴上具有距离ins,红外光的波长介于700nm至1300nm并且第一空间频率以sp1表示,其满足下列公式:0.2≦ins/hos≦1.1以及sp1≦55cycles/mm。

依据本发明另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、第六透镜、第一成像面以及第二成像面。第一成像面为一特定垂直于光轴的可见光像平面,并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(mtf)有最大值;第二成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面,并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(mtf)有最大值。第一透镜具有屈光力,且第一透镜的物侧面近光轴处可为凸面。第二透镜具有屈光力。第三透镜具有屈光力。第四透镜具有屈光力。第五透镜具有屈光力。第六透镜具有屈光力。光学成像系统于第一成像面上垂直于光轴具有最大成像高度hoi,且在第一透镜至第六透镜中至少一透镜的材质为玻璃,且在第一透镜至第六透镜中至少一透镜具有正屈光力,第一透镜至第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6,光学成像系统的焦距为f,光学成像系统的入射瞳直径为hep,第一透镜物侧面至第一成像面于光轴上具有距离hos,光学成像系统的最大可视角度的一半为haf,光学成像系统于第一成像面上垂直于光轴具有最大成像高度hoi,第一成像面与第二成像面间于光轴上的距离为fs,多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为are,其满足下列条件:1.0≦f/hep≦10.0;0deg<haf≦150deg;∣fs∣≦30μm;1≦2(are/hep)≦2.0;以及1≦hos/hoi≦15。

优选地,各透镜之间均具有空气间隔。

优选地,多个透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以ehd表示,多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面的最大有效半径处为终点,前述两点间的轮廓曲线长度为ars,其满足下列公式:1≦ars/ehd≦2.0。

优选地,在第一透镜至第六透镜中至少一透镜为玻璃材质并且由玻璃组成的透镜的至少一表面为非球面。

优选地,光学成像系统满足下列条件:∣fs∣≦10μm。

优选地,光学成像系统满足下列条件:1≦hos/hoi≦10。

优选地,第三透镜与第四透镜之间于光轴上的距离为in34,第四透镜与第五透镜之间于光轴上的距离为in45,第三透镜、第四透镜与第五透镜于光轴上的厚度分别为tp3、tp4以及tp5,其满足下列条件:(in34+in45)≦tp3;(in34+in45)≦tp4;以及(in34+in45)≦tp5。

优选地,第五透镜与第六透镜之间于光轴上的距离为in56,且满足下列公式:0<in56/f≦5.0。

优选地,第五透镜与第六透镜之间于光轴上的距离为in56,第五透镜与第六透镜于光轴上的厚度分别为tp5以及tp6,其满足下列条件:0.1≦(tp6+in56)/tp5≦50。

优选地,第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜中至少一透镜为波长小于500nm的光线滤除组件。

依据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、第六透镜、第一平均成像面以及第二平均成像面。第一平均成像面为特定垂直于光轴的可见光像平面,并且设置于光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场个别于第一空间频率均具有各视场最大mtf值的离焦位置的平均位置;第二平均成像面为特定垂直于光轴的红外光像平面,并且设置于光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场个别于第一空间频率均具有各视场最大mtf值的离焦位置的平均位置。其中光学成像系统具有屈光力的透镜为六个,光学成像系统于第一平均成像面上垂直于光轴具有最大成像高度hoi,且在第一透镜至第六透镜中至少一透镜的材质为玻璃。第一透镜具有屈光力。第二透镜具有屈光力。第三透镜具有屈光力。第四透镜具有屈光力。第五透镜具有屈光力。第六透镜具有屈光力。第一透镜至第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6,光学成像系统的焦距为f,光学成像系统的入射瞳直径为hep,第一透镜物侧面至第一平均成像面于光轴上具有距离hos,光学成像系统的最大可视角度的一半为haf,光学成像系统于第一平均成像面上垂直于光轴具有最大成像高度hoi,多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为are,第一平均成像面与第二平均成像面间的距离为afs,其满足下列条件:1≦f/hep≦10;0deg<haf≦150deg;∣afs∣≦30μm;1≦2(are/hep)≦2.0;以及1≦hos/hoi≦10。

优选地,多个透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以ehd表示,多个透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,延着所述表面的轮廓直到所述表面的最大有效半径处为终点,前述两点间的轮廓曲线长度为ars,其满足下列公式:1≦ars/ehd≦2.0。

优选地,第一透镜至第六透镜的材质均为玻璃。

优选地,至少一透镜的至少一表面为非球面。

优选地,光学成像系统满足下列条件:∣afs∣≦30μm。

优选地,光学成像系统还包括光圈、影像感测组件,影像感测组件设置于第一平均成像面后并且至少设置10万个像素,并且于光圈至第一平均成像面于光轴上具有距离ins,其满足下列公式:0.2≦ins/hos≦1.1。

单一透镜的任一表面在最大有效半径范围内的轮廓曲线长度影响表面修正像差以及各视场光线间光程差的能力,轮廓曲线长度越长则修正像差的能力提升,然而同时亦会增加生产制造上的困难度,因此必须控制单一透镜的任一表面在最大有效半径范围内的轮廓曲线长度,特别是控制表面的最大有效半径范围内的轮廓曲线长度(ars)与表面所属的透镜于光轴上的厚度(tp)间的比例关系(ars/tp)。例如第一透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars11表示,第一透镜于光轴上的厚度为tp1,两者间的比值为ars11/tp1,第一透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars12表示,其与tp1间的比值为ars12/tp1。第二透镜物侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars21表示,第二透镜于光轴上的厚度为tp2,两者间的比值为ars21/tp2,第二透镜像侧面的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars22表示,其与tp2间的比值为ars22/tp2。光学成像系统中其余透镜的任一表面的最大有效半径的轮廓曲线长度与表面所属的透镜于光轴上的厚度(tp)间的比例关系,其表示方式以此类推。

单一透镜的任一表面在1/2入射瞳直径(hep)高度范围内的轮廓曲线长度特别影响表面上在各光线视场共享区域的修正像差以及各视场光线间光程差的能力,轮廓曲线长度越长则修正像差的能力提升,然而同时亦会增加生产制造上的困难度,因此必须控制单一透镜的任一表面在1/2入射瞳直径(hep)高度范围内的轮廓曲线长度,特别是控制表面的1/2入射瞳直径(hep)高度范围内的轮廓曲线长度(are)与表面所属的透镜于光轴上的厚度(tp)间的比例关系(are/tp)。例如第一透镜物侧面的1/2入射瞳直径(hep)高度的轮廓曲线长度以are11表示,第一透镜于光轴上的厚度为tp1,两者间的比值为are11/tp1,第一透镜像侧面的1/2入射瞳直径(hep)高度的轮廓曲线长度以are12表示,其与tp1间的比值为are12/tp1。第二透镜物侧面的1/2入射瞳直径(hep)高度的轮廓曲线长度以are21表示,第二透镜于光轴上的厚度为tp2,两者间的比值为are21/tp2,第二透镜像侧面的1/2入射瞳直径(hep)高度的轮廓曲线长度以are22表示,其与tp2间的比值为are22/tp2。光学成像系统中其余透镜的任一表面的1/2入射瞳直径(hep)高度的轮廓曲线长度与表面所属的透镜于光轴上的厚度(tp)间的比例关系,其表示方式以此类推。

当│f1│>│f6│时,光学成像系统的系统总高度(hos;heightofopticsystem)可以适当缩短以达到微型化的目的。

当│f2│+│f3│+│f4│+│f5│以及∣f1│+∣f6│满足上述条件时,通过第二透镜至第五透镜中至少一透镜具有弱的正屈光力或弱的负屈光力。所称弱屈光力,是指特定透镜的焦距的绝对值大于10。当本发明第二透镜至第五透镜中至少一透镜具有弱的正屈光力,其可有效分担第一透镜的正屈光力而避免不必要的像差过早出现,反之若第二透镜至第五透镜中至少一透镜具有弱的负屈光力,则可以微调补正系统的像差。

此外,第六透镜可具有负屈光力,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,第六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

本发明上述及其他特征将通过参照附图详细说明。

图1a是本发明第一实施例的光学成像系统的示意图;

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;

图1c是本发明第一实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇,最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图;

图1d是本发明第一实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图(throughfocusmtf);

图1e是本发明第一实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图2a是本发明第二实施例的光学成像系统的示意图;

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;

图2c是本发明第二实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇,最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图;

图2d是本发明第二实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图2e是本发明第二实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图3a是本发明第三实施例的光学成像系统的示意图;

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;

图3c是本发明第三实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇,最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图;

图3d是本发明第三实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图3e是本发明第三实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图4a是本发明第四实施例的光学成像系统的示意图;

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;

图4c是本发明第四实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇,最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图;

图4d是本发明第四实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图4e是本发明第四实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图5a是本发明第五实施例的光学成像系统的示意图;

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;

图5c是本发明第五实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇,最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图;

图5d是本发明第五实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图5e是本发明第五实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图6a是本发明第六实施例的光学成像系统的示意图;

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;

图6c是本发明第六实施例光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇,最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图;

图6d是本发明第六实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;

图6e是本发明第六实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。

【符号说明】

光学成像系统:10、20、30、40、50、60

光圈:100、200、300、400、500、600

第一透镜:110、210、310、410、510、610

物侧面:112、212、312、412、512、612

像侧面:114、214、314、414、514、614

第二透镜:120、220、320、420、520、620

物侧面:122、222、322、422、522、622

像侧面:124、224、324、424、524、624

第三透镜:130、230、330、430、530、630

物侧面:132、232、332、432、532、632

像侧面:134、234、334、434、534、634

第四透镜:140、240、340、440、540、640

物侧面:142、242、342、442、542、642

像侧面:144、244、344、444、544、644

第五透镜:150、250、350、450、550、650

物侧面:152、252、352、452、552、652

像侧面:154、254、354、454、554、654

第六透镜:160、260、360、460、560、660

物侧面:162、262、362、462、562、662

像侧面:164、264、364、464、564、664

红外线滤光片:180、280、380、480、580、680

成像面:190、290、390、490、590、690

影像感测元件:192、292、392、492、592、692

光学成像系统的焦距:f

第一透镜的焦距:f1;第二透镜的焦距:f2;第三透镜的焦距:f3;

第四透镜的焦距:f4;第五透镜的焦距:f5;第六透镜的焦距:f6;

光学成像系统的光圈値:f/hep;fno;f#

光学成像系统的最大视角的一半:haf

第一透镜的色散系数:na1

第二透镜至第六透镜的色散系数:na2、na3、na4、na5、na6

第一透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:r1、r2

第二透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:r3、r4

第三透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:r5、r6

第四透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:r7、r8

第五透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:r9、r10

第六透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:r11、r12

第一透镜于光轴上的厚度:tp1

第二至第六透镜于光轴上的厚度:tp2、tp3、tp4、tp5、tp6

所有具屈光力的透镜的厚度总和:σtp

第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离:in12

第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离:in23

第三透镜与第四透镜于光轴上的间隔距离:in34

第四透镜与第五透镜于光轴上的间隔距离:in45

第五透镜与第六透镜于光轴上的间隔距离:in56

第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离:inrs61

第六透镜物侧面上最接近光轴的反曲点:if611;所述点沉陷量:sgi611

第六透镜物侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:hif611

第六透镜像侧面上最接近光轴的反曲点:if621;所述点沉陷量:sgi621

第六透镜像侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:hif621

第六透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点:if612;所述点沉陷量:sgi612

第六透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:hif612

第六透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点:if622;所述点沉陷量:sgi622

第六透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:hif622

第六透镜物侧面的临界点:c61

第六透镜像侧面的临界点:c62

第六透镜物侧面的临界点与光轴的水平位移距离:sgc61

第六透镜像侧面的临界点与光轴的水平位移距离:sgc62

第六透镜物侧面的临界点与光轴的垂直距离:hvt61

第六透镜像侧面的临界点与光轴的垂直距离:hvt62

系统总高度(第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离):hos

影像感测元件的对角线长度:dg

光圈至成像面的距离:ins

第一透镜物侧面至该第六透镜像侧面的距离:intl

第六透镜像侧面至该成像面的距离:inb

影像感测元件有效感测区域对角线长的一半(最大像高):hoi

光学成像系统于结像时的tv畸变(tvdistortion):tdt

光学成像系统于结像时的光学畸变(opticaldistortion):odt

具体实施方式

一种光学成像系统组,由物侧至像侧依序包含具屈光力的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第一成像面以及第二成像面。光学成像系统更可包含影像感测元件,其设置于第一成像面。

光学成像系统可使用三个工作波长进行设计,分别为486.1nm、587.5nm、656.2nm,其中587.5nm为主要参考波长为主要提取技术特征的参考波长。光学成像系统亦可使用五个工作波长进行设计,分别为470nm、510nm、555nm、610nm、650nm,其中555nm为主要参考波长为主要提取技术特征的参考波长。

光学成像系统的焦距f与每一片具有正屈光力的透镜的焦距fp的比值ppr,光学成像系统的焦距f与每一片具有负屈光力的透镜的焦距fn的比值npr,所有正屈光力的透镜的ppr总和为σppr,所有负屈光力的透镜的npr总和为σnpr,当满足下列条件时有助于控制光学成像系统的总屈光力以及总长度:0.5≦σppr/│σnpr│≦15,较佳地,可满足下列条件:1≦σppr/│σnpr│≦3.0。

光学成像系统可更包含影像感测元件,其设置于第一成像面。影像感测元件有效感测区域对角线长的一半(即为光学成像系统的成像高度或称最大像高)为hoi,第一透镜物侧面至第一成像面于光轴上的距离为hos,其满足下列条件:hos/hoi≦50;以及0.5≦hos/f≦150。较佳地,可满足下列条件:1≦hos/hoi≦15;以及1≦hos/f≦140。藉此,可维持光学成像系统的小型化,以搭载于轻薄便携式的电子产品上。

另外,本发明的光学成像系统中,依需求可设置至少光圈,以减少杂散光,有助于提升影像质量。

本发明的光学成像系统中,光圈配置可为前置光圈或中置光圈,其中前置光圈意即光圈设置于被摄物与第一透镜间,中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与第一成像面间。若光圈为前置光圈,可使光学成像系统的出瞳与第一成像面产生较长的距离而容置更多光学元件,并可增加影像感测元件接收影像的效率;若为中置光圈,是有助于扩大系统的视场角,使光学成像系统具有广角镜头的优势。前述光圈至第一成像面间的距离为ins,其满足下列条件:0.2≦ins/hos≦1.1。藉此,可同时兼顾维持光学成像系统的小型化以及具备广角的特性。

本发明的光学成像系统中,第一透镜物侧面至第六透镜像侧面间的距离为intl,于光轴上所有具屈光力的透镜的厚度总和为σtp,其满足下列条件:0.1≦σtp/intl≦0.9。藉此,当可同时兼顾系统成像的对比度以及透镜制造的良率并提供适当的后焦距以容置其他元件。

第一透镜物侧面的曲率半径为r1,第一透镜像侧面的曲率半径为r2,其满足下列条件:0.001≦│r1/r2│≦25。藉此,第一透镜的具备适当正屈光力强度,避免球差增加过速。较佳地,可满足下列条件:0.01≦│r1/r2│<12。

第六透镜物侧面的曲率半径为r11,第六透镜像侧面的曲率半径为r12,其满足下列条件:-7<(r11-r12)/(r11+r12)<50。藉此,有利于修正光学成像系统所产生的像散。

第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为in12,其满足下列条件:in12/f≦60。藉此,有助于改善透镜的色差以提升其性能。

第五透镜与第六透镜于光轴上的间隔距离为in56,其满足下列条件:in56/f≦3.0,有助于改善透镜的色差以提升其性能。

第一透镜与第二透镜于光轴上的厚度分别为tp1以及tp2,其满足下列条件:0.1≦(tp1+in12)/tp2≦10。藉此,有助于控制光学成像系统制造的敏感度并提升其性能。

第五透镜与第六透镜于光轴上的厚度分别为tp5以及tp6,前述两透镜于光轴上的间隔距离为in56,其满足下列条件:0.1≦(tp6+in56)/tp5≦15。藉此,有助于控制光学成像系统制造的敏感度并降低系统总高度。

第二透镜、第三透镜与第四透镜于光轴上的厚度分别为tp2、tp3以及tp4,第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离为in23,第三透镜与第四透镜于光轴上的间隔距离为in34,第四透镜与第五透镜于光轴上的间隔距离为in45,第一透镜物侧面至第六透镜像侧面间的距离为intl,其满足下列条件:0.1≦tp4/(in34+tp4+in45)<1。藉此,有助层层微幅修正入射光行进过程所产生的像差并降低系统总高度。

本发明的光学成像系统中,第六透镜物侧面的临界点c61与光轴的垂直距离为hvt61,第六透镜像侧面的临界点c62与光轴的垂直距离为hvt62,第六透镜物侧面于光轴上的交点至临界点c61位置于光轴的水平位移距离为sgc61,第六透镜像侧面于光轴上的交点至临界点c62位置于光轴的水平位移距离为sgc62,可满足下列条件:0mm≦hvt61≦3mm;0mm<hvt62≦6mm;0≦hvt61/hvt62;0mm≦∣sgc61∣≦0.5mm;0mm<∣sgc62∣≦2mm;以及0<∣sgc62∣/(∣sgc62∣+tp6)≦0.9。藉此,可有效修正离轴视场的像差。

本发明的光学成像系统其满足下列条件:0.2≦hvt62/hoi≦0.9。较佳地,可满足下列条件:0.3≦hvt62/hoi≦0.8。藉此,有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。

本发明的光学成像系统其满足下列条件:0≦hvt62/hos≦0.5。较佳地,可满足下列条件:0.2≦hvt62/hos≦0.45。藉此,有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。

本发明的光学成像系统中,第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi611表示,第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi621表示,其满足下列条件:0<sgi611/(sgi611+tp6)≦0.9;0<sgi621/(sgi621+tp6)≦0.9。较佳地,可满足下列条件:0.1≦sgi611/(sgi611+tp6)≦0.6;0.1≦sgi621/(sgi621+tp6)≦0.6。

第六透镜物侧面于光轴上的交点至第六透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi612表示,第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi622表示,其满足下列条件:0<sgi612/(sgi612+tp6)≦0.9;0<sgi622/(sgi622+tp6)≦0.9。较佳地,可满足下列条件:0.1≦sgi612/(sgi612+tp6)≦0.6;0.1≦sgi622/(sgi622+tp6)≦0.6。

第六透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif611表示,第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif621表示,其满足下列条件:0.001mm≦│hif611∣≦5mm;0.001mm≦│hif621∣≦5mm。较佳地,可满足下列条件:0.1mm≦│hif611∣≦3.5mm;1.5mm≦│hif621∣≦3.5mm。

第六透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif612表示,第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif622表示,其满足下列条件:0.001mm≦│hif612∣≦5mm;0.001mm≦│hif622∣≦5mm。较佳地,可满足下列条件:0.1mm≦│hif622∣≦3.5mm;0.1mm≦│hif612∣≦3.5mm。

第六透镜物侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif613表示,第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif623表示,其满足下列条件:0.001mm≦│hif613∣≦5mm;0.001mm≦│hif623∣≦5mm。较佳地,可满足下列条件:0.1mm≦│hif623∣≦3.5mm;0.1mm≦│hif613∣≦3.5mm。

第六透镜物侧面第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif614表示,第六透镜像侧面于光轴上的交点至第六透镜像侧面第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif624表示,其满足下列条件:0.001mm≦│hif614∣≦5mm;0.001mm≦│hif624∣≦5mm。较佳地,可满足下列条件:0.1mm≦│hif624∣≦3.5mm;0.1mm≦│hif614∣≦3.5mm。

本发明的光学成像系统的一种实施方式,可通过具有高色散系数与低色散系数的透镜交错排列,而助于光学成像系统色差的修正。

上述非球面的方程式为:

z=ch2/[1+[1-(k+1)c2h2]0.5]+a4h4+a6h6+a8h8+a10h10+a12h12+a14h14+a16h16+a18h18+a20h20+…(1)

其中,z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值,k为锥面系数,c为曲率半径的倒数,且a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18以及a20为高阶非球面系数。

本发明提供的光学成像系统中,透镜的材质可为塑胶或玻璃。当透镜材质为塑胶,可以有效降低生产成本与重量。另当透镜的材质为玻璃,则可以控制热效应并且增加光学成像系统屈光力配置的设计空间。此外,光学成像系统中第一透镜至第六透镜的物侧面及像侧面可为非球面,其可获得较多的控制变量,除用以消减像差外,相较于传统玻璃透镜的使用甚至可缩减透镜使用的数目,因此能有效降低本发明光学成像系统的总高度。

再者,本发明提供的光学成像系统中,若透镜表面为凸面,原则上表示透镜表面于近光轴处为凸面;若透镜表面为凹面,原则上表示透镜表面于近光轴处为凹面。

本发明的光学成像系统更可视需求应用于移动对焦的光学系统中,并兼具优良像差修正与良好成像质量的特色,从而扩大应用层面。

本发明的光学成像系统更可视需求包括驱动模块,驱动模块可与多个透镜相耦合并使多个透镜产生位移。前述驱动模块可以是音圈马达(vcm)用于带动镜头进行对焦,或者为光学防手振元件(ois)用于降低拍摄过程因镜头振动所导致失焦的发生频率。

本发明的光学成像系统更可视需求令第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜中至少一透镜为波长小于500nm的光线滤除元件,其可通过特定具滤除功能的透镜的至少一表面上镀膜或透镜本身即由具可滤除短波长的材质所制作而达成。

本发明的光学成像系统的第一成像面和第二成像面更可视需求选择为一平面或一曲面。当第一成像面和第二成像面为一曲面(例如具有一曲率半径的球面),有助于降低聚焦光线于第一成像面和第二成像面所需的入射角,除有助于达成微缩光学成像系统的长度(ttl)外,对于提升相对照度同时有所助益。

根据上述实施方式,以下提出具体实施例并配合图式予以详细说明。

第一实施例

请参照图1a及图1b,其中图1a为依照本发明第一实施例的一种光学成像系统的示意图,图1b由左至右依序为第一实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图1c为第一实施例的光学成像系统的子午面光扇以及弧矢面光扇,最长工作波长以及最短工作波长通过光圈边缘于0.7视场处的横向像差图。图1d是本发明实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图(throughfocusmtf);图1e是本发明第一实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图1a可知,光学成像系统10由物侧至像侧依序包含第一透镜110、光圈100、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、红外线滤光片180、第一成像面190、第二成像面以及影像感测元件192。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray),并且焦点偏移量及mtf数值的评价基础为空间频率55cycles/mm,所使用红外光的波长为850nm。

第一透镜110具有负屈光力,且为塑胶材质,其物侧面112为凹面,其像侧面114为凹面,并皆为非球面,且其物侧面112具有二反曲点。第一透镜110的物侧面112的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars11表示,第一透镜110的像侧面114的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars12表示。第一透镜110的物侧面112的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are11表示,第一透镜110的像侧面114的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are12表示。第一透镜110于光轴上的厚度为tp1。

第一透镜110的物侧面112于光轴上的交点至第一透镜110的物侧面112最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi111表示,第一透镜110的像侧面114于光轴上的交点至第一透镜110的像侧面114最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi121表示,其满足下列条件:sgi111=-0.0031mm;∣sgi111∣/(∣sgi111∣+tp1)=0.0016。

第一透镜110的物侧面112于光轴上的交点至第一透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi112表示,第一透镜110的像侧面114于光轴上的交点至第一透镜110的像侧面114第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi122表示,其满足下列条件:sgi112=1.3178mm;∣sgi112∣/(∣sgi112∣+tp1)=0.4052。

第一透镜110的物侧面112最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif111表示,第一透镜110的像侧面114于光轴上的交点至第一透镜110的像侧面114最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif121表示,其满足下列条件:hif111=0.5557mm;hif111/hoi=0.1111。

第一透镜110的物侧面112第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif112表示,第一透镜110的像侧面114于光轴上的交点至第一透镜110的像侧面114第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif122表示,其满足下列条件:hif112=5.3732mm;hif112/hoi=1.0746。

第二透镜120具有正屈光力,且为塑胶材质,其物侧面122为凸面,其像侧面124为凸面,并皆为非球面,且其物侧面122具有一反曲点。第二透镜120的物侧面122的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars21表示,第二透镜120的像侧面124的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars22表示。第二透镜120的物侧面122的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are21表示,第二透镜120的像侧面124的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are22表示。第二透镜120于光轴上的厚度为tp2。

第二透镜120的物侧面122于光轴上的交点至第二透镜120的物侧面122最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi211表示,第二透镜120的像侧面124于光轴上的交点至第二透镜120的像侧面124最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi221表示,其满足下列条件:sgi211=0.1069mm;∣sgi211∣/(∣sgi211∣+tp2)=0.0412;sgi221=0mm;∣sgi221∣/(∣sgi221∣+tp2)=0。

第二透镜120的物侧面122最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif211表示,第二透镜120的像侧面124于光轴上的交点至第二透镜120的像侧面124最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif221表示,其满足下列条件:hif211=1.1264mm;hif211/hoi=0.2253;hif221=0mm;hif221/hoi=0。

第三透镜130具有负屈光力,且为塑胶材质,其物侧面132为凹面,其像侧面134为凸面,并皆为非球面,且其物侧面132以及像侧面134均具有一反曲点。第三透镜130的物侧面132的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars31表示,第三透镜130的像侧面134的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars32表示。第三透镜130的物侧面132的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are31表示,第三透镜130的像侧面134的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are32表示。第三透镜130于光轴上的厚度为tp3。

第三透镜130的物侧面132于光轴上的交点至第三透镜130的物侧面132最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi311表示,第三透镜130的像侧面134于光轴上的交点至第三透镜130的像侧面134最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi321表示,其满足下列条件:sgi311=-0.3041mm;∣sgi311∣/(∣sgi311∣+tp3)=0.4445;sgi321=-0.1172mm;∣sgi321∣/(∣sgi321∣+tp3)=0.2357。

第三透镜130的物侧面132最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif311表示,第三透镜130的像侧面134于光轴上的交点至第三透镜130的像侧面134最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif321表示,其满足下列条件:hif311=1.5907mm;hif311/hoi=0.3181;hif321=1.3380mm;hif321/hoi=0.2676。

第四透镜140具有正屈光力,且为塑胶材质,其物侧面142为凸面,其像侧面144为凹面,并皆为非球面,且其物侧面142具有二反曲点以及像侧面144具有一反曲点。第四透镜140的物侧面142的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars41表示,第四透镜140的像侧面144的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars42表示。第四透镜140的物侧面142的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are41表示,第四透镜140的像侧面144的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are42表示。第四透镜140于光轴上的厚度为tp4。

第四透镜140的物侧面142于光轴上的交点至第四透镜140的物侧面142最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi411表示,第四透镜140的像侧面144于光轴上的交点至第四透镜140的像侧面144最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi421表示,其满足下列条件:sgi411=0.0070mm;∣sgi411∣/(∣sgi411∣+tp4)=0.0056;sgi421=0.0006mm;∣sgi421∣/(∣sgi421∣+tp4)=0.0005。

第四透镜140的物侧面142于光轴上的交点至第四透镜140的物侧面142第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi412表示,第四透镜140的像侧面144于光轴上的交点至第四透镜140的像侧面144第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi422表示,其满足下列条件:sgi412=-0.2078mm;∣sgi412∣/(∣sgi412∣+tp4)=0.1439。

第四透镜140的物侧面142最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif411表示,第四透镜140的像侧面144于光轴上的交点至第四透镜140的像侧面144最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif421表示,其满足下列条件:hif411=0.4706mm;hif411/hoi=0.0941;hif421=0.1721mm;hif421/hoi=0.0344。

第四透镜140的物侧面142第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif412表示,第四透镜140的像侧面144于光轴上的交点至第四透镜140的像侧面144第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif422表示,其满足下列条件:hif412=2.0421mm;hif412/hoi=0.4084。

第五透镜150具有正屈光力,且为塑胶材质,其物侧面152为凸面,其像侧面154为凸面,并皆为非球面,且其物侧面152具有二反曲点以及像侧面154具有一反曲点。第五透镜150的物侧面152的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars51表示,第五透镜150的像侧面154的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars52表示。第五透镜150的物侧面152的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are51表示,第五透镜150的像侧面154的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are52表示。第五透镜150于光轴上的厚度为tp5。

第五透镜150的物侧面152于光轴上的交点至第五透镜150的物侧面152最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi511表示,第五透镜150的像侧面154于光轴上的交点至第五透镜150的像侧面154最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi521表示,其满足下列条件:sgi511=0.00364mm;∣sgi511∣/(∣sgi511∣+tp5)=0.00338;sgi521=-0.63365mm;∣sgi521∣/(∣sgi521∣+tp5)=0.37154。

第五透镜150的物侧面152于光轴上的交点至第五透镜150的物侧面152第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi512表示,第五透镜150的像侧面154于光轴上的交点至第五透镜150的像侧面154第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi522表示,其满足下列条件:sgi512=-0.32032mm;∣sgi512∣/(∣sgi512∣+tp5)=0.23009。

第五透镜150的物侧面152于光轴上的交点至第五透镜150的物侧面152第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi513表示,第五透镜150的像侧面154于光轴上的交点至第五透镜150的像侧面154第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi523表示,其满足下列条件:sgi513=0mm;∣sgi513∣/(∣sgi513∣+tp5)=0;sgi523=0mm;∣sgi523∣/(∣sgi523∣+tp5)=0。

第五透镜150的物侧面152于光轴上的交点至第五透镜150的物侧面152第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi514表示,第五透镜150的像侧面154于光轴上的交点至第五透镜150的像侧面154第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi524表示,其满足下列条件:sgi514=0mm;∣sgi514∣/(∣sgi514∣+tp5)=0;sgi524=0mm;∣sgi524∣/(∣sgi524∣+tp5)=0。

第五透镜150的物侧面152最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif511表示,第五透镜150的像侧面154最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif521表示,其满足下列条件:hif511=0.28212mm;hif511/hoi=0.05642;hif521=2.13850mm;hif521/hoi=0.42770。

第五透镜150的物侧面152第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif512表示,第五透镜150的像侧面154第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif522表示,其满足下列条件:hif512=2.51384mm;hif512/hoi=0.50277。

第五透镜150的物侧面152第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif513表示,第五透镜150的像侧面154第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif523表示,其满足下列条件:hif513=0mm;hif513/hoi=0;hif523=0mm;hif523/hoi=0。

第五透镜150的物侧面152第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif514表示,第五透镜150的像侧面154第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif524表示,其满足下列条件:hif514=0mm;hif514/hoi=0;hif524=0mm;hif524/hoi=0。

第六透镜160具有负屈光力,且为塑胶材质,其物侧面162为凹面,其像侧面164为凹面,且其物侧面162具有二反曲点以及像侧面164具有一反曲点。藉此,可有效调整各视场入射于第六透镜160的角度而改善像差。第六透镜160的物侧面162的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars61表示,第六透镜160的像侧面164的最大有效半径的轮廓曲线长度以ars62表示。第六透镜160的物侧面162的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are61表示,第六透镜160的像侧面164的1/2入射瞳直径(hep)的轮廓曲线长度以are62表示。第六透镜160于光轴上的厚度为tp6。

第六透镜160的物侧面162于光轴上的交点至第六透镜160的物侧面162最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi611表示,第六透镜160的像侧面164于光轴上的交点至第六透镜160的像侧面164最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi621表示,其满足下列条件:sgi611=-0.38558mm;∣sgi611∣/(∣sgi611∣+tp6)=0.27212;sgi621=0.12386mm;∣sgi621∣/(∣sgi621∣+tp6)=0.10722。

第六透镜160的物侧面162于光轴上的交点至第六透镜160的物侧面162第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi612表示,第六透镜160的像侧面164于光轴上的交点至第六透镜160的像侧面164第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以sgi621表示,其满足下列条件:sgi612=-0.47400mm;∣sgi612∣/(∣sgi612∣+tp6)=0.31488;sgi622=0mm;∣sgi622∣/(∣sgi622∣+tp6)=0。

第六透镜160的物侧面162最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif611表示,第六透镜160的像侧面164最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif621表示,其满足下列条件:hif611=2.24283mm;hif611/hoi=0.44857;hif621=1.07376mm;hif621/hoi=0.21475。

第六透镜160的物侧面162第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif612表示,第六透镜160的像侧面164第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif622表示,其满足下列条件:hif612=2.48895mm;hif612/hoi=0.49779。

第六透镜160的物侧面162第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif613表示,第六透镜160的像侧面164第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif623表示,其满足下列条件:hif613=0mm;hif613/hoi=0;hif623=0mm;hif623/hoi=0。

第六透镜160的物侧面162第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif614表示,第六透镜160的像侧面164第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以hif624表示,其满足下列条件:hif614=0mm;hif614/hoi=0;hif624=0mm;hif624/hoi=0。

红外线滤光片180为玻璃材质,其设置于第六透镜160及第一成像面190间且不影响光学成像系统的焦距。

本实施例的光学成像系统中,光学成像系统的焦距为f,光学成像系统的入射瞳直径为hep,光学成像系统中最大视角的一半为haf,其数值如下:f=4.075mm;f/hep=1.4;以及haf=50.001度与tan(haf)=1.1918。

本实施例的光学成像系统中,第一透镜110的焦距为f1,第六透镜160的焦距为f6,其满足下列条件:f1=-7.828mm;∣f/f1│=0.52060;f6=-4.886;以及│f1│>│f6│。

本实施例的光学成像系统中,第二透镜120至第五透镜150的焦距分别为f2、f3、f4、f5,其满足下列条件:│f2│+│f3│+│f4│+│f5│=95.50815mm;∣f1│+∣f6│=12.71352mm以及│f2│+│f3│+│f4│+│f5│>∣f1│+∣f6│。

光学成像系统的焦距f与每一片具有正屈光力的透镜的焦距fp的比值ppr,光学成像系统的焦距f与每一片具有负屈光力的透镜的焦距fn的比值npr,本实施例的光学成像系统中,所有正屈光力的透镜的ppr总和为σppr=f/f2+f/f4+f/f5=1.63290,所有负屈光力的透镜的npr总和为σnpr=│f/f1│+│f/f3│+│f/f6│=1.51305,σppr/│σnpr│=1.07921。同时亦满足下列条件:∣f/f2│=0.69101;∣f/f3│=0.15834;∣f/f4│=0.06883;∣f/f5│=0.87305;∣f/f6│=0.83412。

本实施例的光学成像系统中,第一透镜物侧面112至第六透镜像侧面164间的距离为intl,第一透镜物侧面112至第一成像面190间的距离为hos,光圈100至第一成像面190间的距离为ins,影像感测元件192有效感测区域对角线长的一半为hoi,第六透镜像侧面164至第一成像面190间的距离为bfl,其满足下列条件,第一成像面190与第二成像面间于光轴上的距离为fs:intl+bfl=hos;hos=19.54120mm;hoi=5.0mm;hos/hoi=3.90824;hos/f=4.7952;ins=11.685mm以及ins/hos=0.59794。

本实施例的光学成像系统中,第六透镜160的物侧面162于光轴上的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为are61,第六透镜160的像侧面164于光轴上的交点为起点,延着表面的轮廓直到表面上距离光轴1/2入射瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为are62,第六透镜于光轴上的厚度为tp6,其满足下列条件:0.05≦are61/tp6≦35;以及0.05≦are62/tp6≦35。本实施例的光学成像系统中,于光轴上所有具屈光力的透镜的厚度总和为σtp,其满足下列条件:σtp=8.13899mm;以及σtp/intl=0.52477。藉此,当可同时兼顾系统成像的对比度以及透镜制造的良率并提供适当的后焦距以容置其他元件。

本实施例的光学成像系统中,第一透镜110的物侧面112的曲率半径为r1,第一透镜110的像侧面114的曲率半径为r2,其满足下列条件:│r1/r2│=8.99987。藉此,第一透镜的具备适当正屈光力强度,避免球差增加过速。

本实施例的光学成像系统中,第六透镜160的物侧面162的曲率半径为r11,第六透镜160的像侧面164的曲率半径为r12,其满足下列条件:(r11-r12)/(r11+r12)=1.27780。藉此,有利于修正光学成像系统所产生的像散。

本实施例的光学成像系统中,所有具正屈光力的透镜的焦距总和为σpp,其满足下列条件:σpp=f2+f4+f5=69.770mm;以及f5/(f2+f4+f5)=0.067。藉此,有助于适当分配单一透镜的正屈光力至其他正透镜,以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。

本实施例的光学成像系统中,所有具负屈光力的透镜的焦距总和为σnp,其满足下列条件:σnp=f1+f3+f6=-38.451mm;以及f6/(f1+f3+f6)=0.127。藉此,有助于适当分配第六透镜160的负屈光力至其他负透镜,以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。

本实施例的光学成像系统中,第一透镜110与第二透镜120于光轴上的间隔距离为in12,其满足下列条件:in12=6.418mm;in12/f=1.57491。藉此,有助于改善透镜的色差以提升其性能。

本实施例的光学成像系统中,第五透镜150与第六透镜160于光轴上的间隔距离为in56,其满足下列条件:in56=0.025mm;in56/f=0.00613。藉此,有助于改善透镜的色差以提升其性能。

本实施例的光学成像系统中,第一透镜110与第二透镜120于光轴上的厚度分别为tp1以及tp2,其满足下列条件:tp1=1.934mm;tp2=2.486mm;以及(tp1+in12)/tp2=3.36005。藉此,有助于控制光学成像系统制造的敏感度并提升其性能。

本实施例的光学成像系统中,第五透镜150与第六透镜160于光轴上的厚度分别为tp5以及tp6,前述两透镜于光轴上的间隔距离为in56,其满足下列条件:tp5=1.072mm;tp6=1.031mm;以及(tp6+in56)/tp5=0.98555。藉此,有助于控制光学成像系统制造的敏感度并降低系统总高度。

本实施例的光学成像系统中,第三透镜130与第四透镜140于光轴上的间隔距离为in34,第四透镜140与第五透镜150于光轴上的间隔距离为in45,其满足下列条件:in34=0.401mm;in45=0.025mm;以及tp4/(in34+tp4+in45)=0.74376。藉此,有助于层层微幅修正入射光线行进过程所产生的像差并降低系统总高度。

本实施例的光学成像系统中,第五透镜150的物侧面152于光轴上的交点至第五透镜150的物侧面152的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为inrs51,第五透镜150的像侧面154于光轴上的交点至第五透镜150的像侧面154的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为inrs52,第五透镜150于光轴上的厚度为tp5,其满足下列条件:inrs51=-0.34789mm;inrs52=-0.88185mm;│inrs51∣/tp5=0.32458以及│inrs52∣/tp5=0.82276。藉此,有利于镜片的制作与成型,并有效维持其小型化。

本实施例的光学成像系统中,第五透镜150的物侧面152的临界点与光轴的垂直距离为hvt51,第五透镜150的像侧面154的临界点与光轴的垂直距离为hvt52,其满足下列条件:hvt51=0.515349mm;hvt52=0mm。

本实施例的光学成像系统中,第六透镜160的物侧面162于光轴上的交点至第六透镜160的物侧面162的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为inrs61,第六透镜160的像侧面164于光轴上的交点至第六透镜160的像侧面164的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为inrs62,第六透镜160于光轴上的厚度为tp6,其满足下列条件:inrs61=-0.58390mm;inrs62=0.41976mm;│inrs61∣/tp6=0.56616以及│inrs62∣/tp6=0.40700。藉此,有利于镜片的制作与成型,并有效维持其小型化。

本实施例的光学成像系统中,第六透镜160的物侧面162的临界点与光轴的垂直距离为hvt61,第六透镜160的像侧面164的临界点与光轴的垂直距离为hvt62,其满足下列条件:hvt61=0mm;hvt62=0mm。

本实施例的光学成像系统中,其满足下列条件:hvt51/hoi=0.1031。藉此,有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。

本实施例的光学成像系统中,其满足下列条件:hvt51/hos=0.02634。藉此,有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。

本实施例的光学成像系统中,第二透镜120、第三透镜130以及第六透镜160具有负屈光力,第二透镜120的色散系数为na2,第三透镜130的色散系数为na3,第六透镜160的色散系数为na6,其满足下列条件:na6/na2≦1。藉此,有助于光学成像系统色差的修正。

本实施例的光学成像系统中,光学成像系统于结像时的tv畸变为tdt,结像时的光学畸变为odt,其满足下列条件:tdt=2.124%;odt=5.076%。

本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray),并且焦点偏移量及mtf数值的评价基础为空间频率55cycles/mm。本实施例的可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以vsfs0、vsfs3、vsfs7表示(度量单位:mm),其数值分别为0.000mm、-0.005mm、0.005mm;本实施例的可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值分别以vsmtf0、vsmtf3、vsmtf7表示,其数值分别为0.886、0.880、0.834;本实施例的可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以vtfs0、vtfs3、vtfs7表示(度量单位:mm),其数值分别为0.000mm、0.000mm、0.000mm;本实施例的可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值分别以vtmtf0、vtmtf3、vtmtf7表示,其数值分别为0.886、0.857、0.761。前述可见光弧矢面三视场以及可见光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以avfs表示(度量单位:mm),其满足绝对值∣(vsfs0+vsfs3+vsfs7+vtfs0+vtfs3+vtfs7)/6∣=∣0.000mm∣。

本实施例的红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以isfs0、isfs3、isfs7表示(度量单位:mm),其数值分别为0.025mm、0.015mm、0.030mm,前述弧矢面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以aisfs表示;本实施例的红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦mtf最大值分别以ismtf0、ismtf3、ismtf7表示,其数值分别为0.787、0.802、0.726;本实施例的红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值的焦点偏移量分别以itfs0、itfs3、itfs7表示(度量单位:mm),其数值分别为0.025、0.025、0.050,前述子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以aitfs表示(度量单位:mm);本实施例的红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦mtf最大值分别以itmtf0、itmtf3、itmtf7表示,其数值分别为0.787、0.797、0.715。前述红外光弧矢面三视场以及红外光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以aifs表示(度量单位:mm),其满足绝对值∣(isfs0+isfs3+isfs7+itfs0+itfs3+itfs7)/6∣=∣0.028mm∣。

本实施例整个光学成像系统的可见光中心视场聚焦点与红外光中心视场聚焦点(rgb/ir)之间的焦点偏移量以fs表示(即波长850nm对波长555nm,度量单位:mm),其满足绝对值∣(vsfs0+vtfs0)/2–(isfs0+itfs0)/2∣=∣0.025mm∣;整个光学成像系统的可见光三视场平均焦点偏移量与红外光三视场平均焦点偏移量(rgb/ir)之间的差值(焦点偏移量)以afs表示(即波长850nm对波长555nm,度量单位:mm),其满足绝对值∣aifs–avfs∣=∣0.028mm∣。

本实施例的光学成像系统中,正向子午面光扇图的可见光最长工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面190上0.7视场的横向像差以plta表示,其为0.006mm,正向子午面光扇图的可见光最短工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面190上0.7视场的横向像差以psta表示,其为0.005mm,负向子午面光扇图的可见光最长工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面190上0.7视场的横向像差以nlta表示,其为0.004mm,负向子午面光扇图的可见光最短工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面190上0.7视场的横向像差以nsta表示,其为-0.007mm。弧矢面光扇图的可见光最长工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面190上0.7视场的横向像差以slta表示,其为-0.003mm,弧矢面光扇图的可见光最短工作波长通过光圈边缘入射在第一成像面190上0.7视场的横向像差以ssta表示,其为0.008mm。

再配合参照下列表一以及表二。

表二、第一实施例的非球面系数

依据表一及表二可得到下列轮廓曲线长度相关的数値:

表一为第1图第一实施例详细的结构数据,其中曲率半径、厚度、距离及焦距的单位为mm,且表面0-16依序表示由物侧至像侧的表面。表二为第一实施例中的非球面数据,其中,k表非球面曲线方程式中的锥面系数,a1-a20则表示各表面第1-20阶非球面系数。此外,以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与像差曲线图,表格中数据的定义皆与第一实施例的表一及表二的定义相同,在此不加赘述。

第二实施例

请参照图2a及图2b,其中图2a为依照本发明第二实施例的一种光学成像系统的示意图,图2b由左至右依序为第二实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图2c为第二实施例的光学成像系统于0.7视场处的横向像差图。图2d是本发明第二实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;图2e是本发明第二实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图2a可知,光学成像系统20由物侧至像侧依序包含第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、光圈200、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260、红外线滤光片280、第一成像面290、第二成像面以及影像感测元件292。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray),并且焦点偏移量及mtf数值的评价基础为空间频率55cycles/mm,所使用红外光的波长为850nm。

第一透镜210具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面212为凸面,其像侧面214为凹面,并皆为非球面。

第二透镜220具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面222为凹面,其像侧面224为凸面,并皆为非球面,且物侧面222以及像侧面224均具有一反曲点。

第三透镜230具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面232为凹面,其像侧面234为凸面,并皆为非球面。

第四透镜240具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面242为凹面,其像侧面244为凸面,并皆为非球面,且物侧面242具有一反曲点。

第五透镜250具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面252为凸面,其像侧面254为凸面,并皆为非球面,且物侧面252具有一反曲点以及像侧面254具有二反曲点。

第六透镜260具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面262为凸面,其像侧面264为凹面,并皆为非球面,且物侧面262以及像侧面264均具有一反曲点。藉此,有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外,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。

红外线滤光片280为玻璃材质,其设置于第六透镜260及第一成像面290间且不影响光学成像系统的焦距。

请配合参照下列表三以及表四。

表四、第二实施例的非球面系数

第二实施例中,非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外,下表参数的定义皆与第一实施例相同,在此不加以赘述。

依据表三及表四可得到下列条件式数値:

依据表三及表四可得到轮廓曲线长度相关的数値:

依据表三及表四可得到下列数値:

第三实施例

请参照图3a及图3b,其中图3a为依照本发明第三实施例的一种光学成像系统的示意图,图3b由左至右依序为第三实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图3c为第三实施例的光学成像系统于0.7视场处的横向像差图。图3d是本发明第三实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;图3e是本发明第三实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图3a可知,光学成像系统30由物侧至像侧依序包含第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、光圈300、第四透镜340、第五透镜350、第六透镜360、红外线滤光片380、第一成像面390、第二成像面以及影像感测元件392。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray),并且焦点偏移量及mtf数值的评价基础为空间频率55cycles/mm,所使用红外光的波长为850nm。

第一透镜310具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面312为凸面,其像侧面314为凹面,并皆为球面。

第二透镜320具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面322为凸面,其像侧面324为凸面,并皆为球面。

第三透镜330具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面332为凹面,其像侧面334为凸面,并皆为球面。

第四透镜340具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面342为凸面,其像侧面344为凸面,并皆为球面。

第五透镜350具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面352为凸面,其像侧面354为凸面,并皆为球面。

第六透镜360具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面362为凹面,其像侧面364为凸面,并皆为球面。藉此,有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外,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。

红外线滤光片380为玻璃材质,其设置于第六透镜360及第一成像面390间且不影响光学成像系统的焦距。

请配合参照下列表五以及表六。

表六、第三实施例的非球面系数

第三实施例中,非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外,下表参数的定义皆与第一实施例相同,在此不加以赘述。

依据表五及表六可得到下列条件式数値:

依据表五及表六可得到下列轮廓曲线长度相关的数値:

依据表五及表六可得到下列条件式数値:

第四实施例

请参照图4a及图4b,其中图4a为依照本发明第四实施例的一种光学成像系统的示意图,图4b由左至右依序为第四实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图4c为第四实施例的光学成像系统于0.7视场处的横向像差图。图4d是本发明第四实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;图4e是本发明第四实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图4a可知,光学成像系统40由物侧至像侧依序包含第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、光圈400、第四透镜440、第五透镜450、第六透镜460、红外线滤光片480、第一成像面490、第二成像面以及影像感测元件492。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray),并且焦点偏移量及mtf数值的评价基础为空间频率55cycles/mm,所使用红外光的波长为850nm。

第一透镜410具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面412为凸面,其像侧面414为凹面,并皆为非球面。

第二透镜420具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面422为凹面,其像侧面424为凸面,并皆为非球面,且像侧面424具有一反曲点。

第三透镜430具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面432为凹面,其像侧面434为凸面,并皆为非球面。

第四透镜440具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面442为凸面,其像侧面444为凸面,并皆为非球面,且像侧面444具有一反曲点。。

第五透镜450具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面452为凹面,其像侧面454为凸面,并皆为非球面,且物侧面452具有二反曲点以及像侧面454具有一反曲点。

第六透镜460具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面462为凹面,其像侧面464为凸面,并皆为非球面,且物侧面462以及像侧面464均具有一反曲点。藉此,有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外,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。

红外线滤光片480为玻璃材质,其设置于第六透镜460及成像面490间且不影响光学成像系统的焦距。

请配合参照下列表七以及表八。

表八、第四实施例的非球面系数

第四实施例中,非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外,下表参数的定义皆与第一实施例相同,在此不加以赘述。

依据表七及表八可得到下列条件式数値:

依据表七及表八可得到下列轮廓曲线长度相关的数値:

依据表七及表八可得到下列条件式数値:

第五实施例

请参照图5a及图5b,其中图5a为依照本发明第五实施例的一种光学成像系统的示意图,图5b由左至右依序为第五实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图5c为第五实施例的光学成像系统于0.7视场处的横向像差图。图5d是本发明第五实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;图5e是本发明第五实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图5a可知,光学成像系统50由物侧至像侧依序包含第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530、光圈500、第四透镜540、第五透镜550、第六透镜560、红外线滤光片580、第一成像面590、第二成像面以及影像感测元件592。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray),并且焦点偏移量及mtf数值的评价基础为空间频率55cycles/mm,所使用红外光的波长为850nm。

第一透镜510具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面512为凸面,其像侧面514为凹面,并皆为球面。

第二透镜520具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面522为凸面,其像侧面524为凸面,并皆为球面。

第三透镜530具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面532为凹面,其像侧面534为凸面,并皆为球面。

第四透镜540具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面542为凸面,其像侧面544为凸面,并皆为球面。

第五透镜550具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面552为凸面,其像侧面554为凸面,并皆为球面。

第六透镜560具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面562为凹面,其像侧面564为凸面,并皆为球面。藉此,有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外,可有效地压制离轴视场光线入射的角度,并修正离轴视场的像差。

红外线滤光片580为玻璃材质,其设置于第六透镜560及第一成像面590间且不影响光学成像系统的焦距。

请配合参照下列表九以及表十。

表十、第五实施例的非球面系数

第五实施例中,非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外,下表参数的定义皆与第一实施例相同,在此不加以赘述。

依据表九及表十可得到下列条件式数値:

依据表九及表十可得到下列轮廓曲线长度相关的数値:

依据表九及表十可得到下列条件式数値:

第六实施例

请参照图6a及图6b,其中图6a为依照本发明第六实施例的一种光学成像系统的示意图,图6b由左至右依序为第六实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图6c为第六实施例的光学成像系统于0.7视场处的横向像差图。图6d是本发明第六实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图;图6e是本发明第六实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由第6a图可知,光学成像系统60由物侧至像侧依序包含第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630、光圈600、第四透镜640、第五透镜650、第六透镜660、红外线滤光片680、第一成像面690、第二成像面以及影像感测元件692。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittalray)以及子午面光线(tangentialray),并且焦点偏移量及mtf数值的评价基础为空间频率55cycles/mm,所使用红外光的波长为850nm。

第一透镜610具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面612为凸面,其像侧面614为凹面,并皆为非球面,且物侧面612具有一反曲点。

第二透镜620具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面622为凸面,其像侧面624为凸面,并皆为非球面,且物侧面622具有一反曲点。

第三透镜630具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面632为凹面,其像侧面634为凹面,并皆为非球面,且像侧面634具有一反曲点。

第四透镜640具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面642为凸面,其像侧面644为凸面,并皆为非球面,且物侧面642以及像侧面644均具有一反曲点。

第五透镜650具有正屈光力,且为玻璃材质,其物侧面652为凸面,其像侧面654为凸面,并皆为非球面,且物侧面652以及像侧面654均具有一反曲点。

第六透镜660具有负屈光力,且为玻璃材质,其物侧面662为凹面,其像侧面664为凹面,并皆为非球面,且物侧面662以及像侧面664均具有一反曲点。藉此,有利于缩短其后焦距以维持小型化,亦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。

红外线滤光片680为玻璃材质,其设置于第六透镜660及第一成像面690间且不影响光学成像系统的焦距。

请配合参照下列表十一以及表十二。

表十二、第六实施例的非球面系数

第六实施例中,非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外,下表参数的定义皆与第一实施例相同,在此不加以赘述。

依据表十一及表十二可得到下列条件式数値:

依据表十一及表十二可得到轮廓曲线长度相关的数値:

依据表十一及表十二可得到下列条件式数値:

虽然本发明已以实施例方式披露如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的变化与修饰,因此本发明的保护范围应当以专利申请所界定的范围为准。

虽然本发明已参照其例示性实施例而特别地展示及描述,所属技术领域的技术人员应当理解,在不脱离本申请专利保护范围及其等变化所定义的本发明的精神与范畴下,可对其进行形式与细节上的各种变化。

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