光学成像系统的制作方法_2

文档序号:9726502阅读:来源:国知局
于光轴的 水平位移距离:InRS51
[0090] 第五透镜物侧面上最接近光轴的反曲点:IF511 ;该点沉陷量:SGI511
[0091] 第五透镜物侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF511
[0092] 第五透镜像侧面上最接近光轴的反曲点:IF521 ;该点沉陷量:SGI521
[0093] 第五透镜像侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF521
[0094] 第五透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点:IF512 ;该点沉陷量:SGI512
[0095] 第五透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF512
[0096] 第五透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点:IF522 ;该点沉陷量:SGI522
[0097] 第五透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF522
[0098] 第五透镜物侧面的临界点:C51
[0099] 第五透镜像侧面的临界点:C52
[0100] 第五透镜物侧面的临界点与光轴的水平位移距离:SGC51
[0101] 第五透镜像侧面的临界点与光轴的水平位移距离:SGC52
[0102] 第五透镜物侧面的临界点与光轴的垂直距离:HVT51
[0103] 第五透镜像侧面的临界点与光轴的垂直距离:HVT52
[0104] 系统总高度(第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离):H0S
[0105] 光圈至成像面的距离:InS
[0106] 第一透镜物侧面至该第五透镜像侧面的距离:InTL
[0107] 第五透镜像侧面至该成像面的距离:InB
[0108] 影像感测元件有效感测区域对角线长的一半(最大像高):Η0Ι
[0109] 光学成像系统于结像时的TV畸变(TV Distortion) :TDT
[0110] 光学成像系统于结像时的光学畸变(Optical Distortion) :0DT
【具体实施方式】
[0111] 本发明提供了一种光学成像系统,由物侧至像侧依序包含具有屈折力的第一透 镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜。光学成像系统还可包含一影像感测元件, 其设置于成像面。
[0112] 光学成像系统使用五个工作波长,分别为470nm、510nm、555nm、610nm、650nm,其中 555nm为主要参考波长。
[0113] 光学成像系统的焦距f与每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的比值为PPR,光 学成像系统的焦距f与每一片具有负屈折力的透镜的焦距fn的比值为NPR,所有正屈折力 的透镜的PPR总和为SPPR,所有负屈折力的透镜的NPR总和为ΣΝΡΙ?,当满足下列条件时 有助于控制光学成像系统的总屈折力以及总长度:0.5兰XPPR/ | XNPR |兰2. 5,较佳 地,可满足下列条件兰SPPR/ | XNPR |兰2.0。
[0114] 光学成像系统的系统高度为H0S,当H0S/f比值趋近于1时,将有利于制作微型化 且可成像超高像素的光学成像系统。
[0115] 光学成像系统的每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的总和为ΣΡΡ,每一片具 有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣΝΡ,本发明提供的光学成像系统的一种实施方式满足下 列条件:
;以及
。较佳地,可满足下列条件:
; 以及
。藉此,有助于控制光学成像系统的聚焦能力,并且适当分配 系统的正屈折力以抑制显著的像差过早产生。同时满足下列条件:ΣΝΡ〈-〇. 1 ;以及

。较佳地,可满足下列条件:ΣΝΡ〈0 ;以及
。有助于控 制光学成像系统的总屈折力以及总长度。
[0116] 第一透镜具有正屈折力,其物侧面可为凸面。藉此,可适当调整第一透镜的正屈折 力强度,有助于缩短光学成像系统的总长度。
[0117] 第二透镜可具有负屈折力。藉此,可补正第一透镜产生的像差。
[0118] 第三透镜可具有负屈折力。藉此,可补正第一透镜产生的像差。
[0119] 第四透镜可具有正屈折力,其像侧面可为凹面。藉此,可分担第一透镜的正屈折 力,以避免像差过度增大并可降低光学成像系统的敏感度。
[0120] 第五透镜可具有负屈折力,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。较佳地,其物侧面以及像侧面均具有至少一反曲 点。
[0121] 光学成像系统可进一步包含一影像感测元件,其设置于成像面。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Η0Ι,第一透 镜物侧面至成像面于光轴上的距离为H0S,其满足下列条件:
;以及

。较佳地,可满足下列条件:
;以及
。藉此,可维 持光学成像系统的小型化,以搭载于轻薄可携式的电子产品上。
[0122] 另外,本发明提供的光学成像系统中,依需求可设置至少一光圈,以减少杂散光, 有助于提升影像质量。
[0123] 本发明提供的光学成像系统中,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成像面 间。若光圈为前置光圈,可使光学成像系统的出瞳与成像面产生较长的距离,从而容置更多 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,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。前述光圈至成像面间的距离为InS,其满足下列 条件:0· 6兰InS/HOS兰L 1。较佳地,可满足下列条件:0· 8兰InS/HOS兰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。
[0124] 本发明的光学成像系统中,第一透镜物侧面至第五透镜像侧面间的距离为InTL, 于光轴上所有具有屈折力的透镜的厚度总和为ΣΤΡ,
[0125] 其满足下列条件:0. 45兰ΣΤΡ/InTL兰0. 95。藉此,当可同时兼顾系统成像的对 比度以及透镜制造的合格率并提供适当的后焦距以容置其他元件。
[0126] 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:
;-10〈(Rl-R2V(Rl+R2)〈30以及。藉此,第一透镜的具备适当 正屈折力强度,避免球差增加过速。较佳地,可满足下列条件:
;以 及-5〈(R1-R2) AR1+R2)〈5。
[0127] 本发明提供的光学成像系统中,第一透镜像侧面的曲率半径为R2,第二透镜物侧 面的曲率半径为R3,其满足下列条件:-20〈(R2-R3V(R2+R3)〈20。藉此,可令本透镜在成像 性能以及制造的合格率上取得平衡。
[0128] 本发明提供的光学成像系统中,第二透镜像侧面的曲率半径为R4,第三透镜物侧 面的曲率半径为R5,其满足下列条件:
[0129] -20〈 (R4-R5) AR4+R5)〈20。藉此,可令本透镜在成像性能以及制造的合格率上取 得平衡。
[0130] 本发明提供的光学成像系统中,第三透镜像侧面的曲率半径为R6,第四透镜物侧 面的曲率半径为R7,其满足下列条件:
[0131] -20〈 (R6-R7) AR6+R7)〈20。藉此,可令本透镜在成像性能以及制造的合格率上取 得平衡。
[0132] 本发明提供的光学成像系统中,第四透镜像侧面的曲率半径为R8,第五透镜物侧 面的曲率半径为R9,其满足下列条件:
[0133] -20〈 (R8-R9) AR8+R9)〈20。藉此,可令本透镜在成像性能以及制造的合格率上取 得平衡。
[0134] 第五透镜物侧面的曲率半径为R9,第五透镜像侧面的曲率半径为R10,其满足下 列条件:_1〇〈 (R9-R10) AR9+R10)〈10。藉此,有利于修正光学成像系统所产生的像散。
[0135] 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:0〈IN12/
。较佳地,可满足下列条件:
。藉此,有助于改善透镜的色 差以提升其性能。
[0136] 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: 1 f (TP1+IN12)/TP2 5 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。
[0137] 第四透镜与第五透镜于光轴上的厚度分别为TP4以及TP5,前述两个透镜于光轴 上的间隔距离为IN45,其满足下列条件:1
,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。
[0138] 第二透镜、第三透镜、第四透镜于光轴上的厚度分别为TP2、TP3、TP4,其满足下列 条件:
。较佳地,可满足下列条件:

。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。
[0139] 第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面的最大有效径位置于光轴 的水平位移距离为InRS31(若水平位移朝向像侧,InRS31为正值;若水平位移朝向物 侦牝InRS31为负值),第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面的最大有效径位 置于光轴的水平位移距离为InRS32,第三透镜于光轴上的厚度为TP3,其满足下列条件: 0〈 | InRS32 | /TP3〈5。藉此,有利于镜片的制作与成型,并有效维持其小型化。
[0140] 第四透镜物侧面于光轴上的交点至第四透镜物侧面的最大有效径位置于光轴 的水平位移距离为InRS41(若水平位移朝向像侧,InRS41为正值;若水平位移朝向物 侦牝InRS41为负值),第四透镜像侧面于光轴上的交点至第四透镜像侧面的最大有效径位 置于光轴的水平位移距离为InRS42,第四透镜于光轴上的厚度为TP4,其满足下列条件: 0〈 | InRS42 | /TP4〈5。藉此,有利于镜片的制作与成型,并有效维持其小型化。
[0141] 第四透镜物侧面的临界点与光轴的垂直距离为HVT41,第四透镜像侧面的临界点 与光轴的垂直距离为HVT42,其满足下列条件:
。藉此,可有效修正离 轴视场的像差。
[0142] 本发明提供的光学成像系统中,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为InRS51(若水平位移朝向像 侦牝InRS51为正值;若水平位移朝向物侧,InRS51为负值),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为InRS52,第 五透镜于光轴上的厚度为TP5,其满足下列条件:


, .
. 5。藉此,可控制第五透镜两面间最大有效径位置,而有助于光 学成像系统之外围视场的像差修正以及有效维持其小型化。
[0143] 第五透镜物侧面的临界点与光轴的垂直距离为HVT51,第五透镜像侧面的临界点 与光轴的垂直距离为HVT52,其满足下列条件:
。藉此,可有效修正离 轴视场的像差。
[0144] 第三透镜与第四透镜于光轴上的距离为IN34,第四透镜与第五透镜于光轴 上的距离为IN45,其满足下列条件:. ..
. ;以及
。藉此,有利于提升系统光程差的调整能力,并 有效维持其小型化。
[0145] 本发明提供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,从而助于光学成像系统色差的修正。
[0146] 上述非球面的方程式为:
[0147] z = ch2/[l+[l(k+l)c2h2]0. 5]+A4h4+A6h6+A8h8+A10hl0+A12hl2+A14hl4+A16hl 6+A18hl8+A20h20 (1)
[0148] 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。
[0149] 本发明提供的光学成像系统中,透镜的材质可为塑料或玻璃。当透镜材质为塑料 时,可以有效降低生产成本与重量。另外,当透镜的材质为玻璃时,则可以控制热效应并且 增加光学成像系统屈折力配置的设计空间。此外,光学成像系统中第一透镜至第五透镜的 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。
[0150] 另外,本发明提供的光学成像系统中,若透镜表面为凸面,则表示透镜表面于近光 轴处为凸面;若透镜表面为凹面,则表示透镜表面于近光轴处为凹面。
[0151] 本发明的光学成像系统还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。
[0152] 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。
[0153] 第一实施例
[0154] 如图1A及图1B所示,其中图1A为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TV畸变曲线图。由图1A可知,光学成像系统由物侧至 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、红外线滤光片170、成像面180以及影像感测元件190。
[0155] 第一透镜110具有正屈折力,且为塑料材质,其物侧面112为凸面,其像侧面114 为凹面,并皆为非球面,且其像侧面114具有一反曲点。
[0156] 第一透镜像侧面于光轴上的交点至第一透镜像侧面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:HIF121 = 0. 61351mm ;HIF121/H0I = 0.209139253〇
[0157] 第二透镜120具有负屈折力,且为塑料材质,其物侧面122为凹面,其像侧面124 为凸面,并皆为非球面,且其像侧面124具有一反曲点。
[0158] 第二透镜像侧面于光轴上的交点至第二透镜像侧面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:HIF221 = 0. 84667mm ;HIF221/H0I = 0.288621101。
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