光学成像系统技术方案

本发明专利技术公开一种光学成像系统，由物侧至像侧依次包括具屈折力的第一至第四透镜及成像面，至少一透镜具有正屈折力。光学成像系统的焦距f，入射光瞳直径HEP，第一透镜物侧面至成像面的距离HOS，第一透镜物侧面至第四透镜像侧面的距离InTL，第四透镜像侧面的最大有效直径PhiA4，以任一透镜的表面与光轴的交点为起点，沿着表面轮廓直到表面上离光轴1/2入射光瞳直径的垂直高度处为止的曲线长度ARE，满足条件：1.2≦f/HEP≦10；0.5≦HOS/f≦20；0<PhiA4/InTL≦1.5；以及0.1≦2(ARE/HEP)≦2.0。本发明专利技术可具更大的收光及更佳的光路调节能力，以提升成像品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学成像系统，且特别涉及一种应用于电子产品上的小型化光学成像系统。
技术介绍
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)或互补金属氧化物半导体传感器(ComplementaryMetal-OxideSemiconductorSensor；CMOSSensor)两种，且随着半导体工艺技术的精进，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，因此对成像品质的要求也日益增加。传统搭载于可携式装置上的光学系统，多采用二片或三片式透镜结构为主，然而由于可携式装置不断朝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或是对广角的需求例如前置镜头的自拍功能。惟设计大光圈的光学系统常面临产生更多像差致使边缘成像品质随之劣化以及制造难易度的处境，而设计广角的光学系统则会面临成像的畸变率(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。因此，如何有效增加光学成像系統的进光量与增加光学成像系統的视角，除进一步提高成像的总像素与品质外同时能兼顾微型化光学成像系統的衡平设计，便成为一个相当重要的议题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种光学成像系统及光学图像撷取镜头，能够利用四个透镜的屈光力、凸面与凹面的组合(本专利技术该凸面或凹面原则上是指各透镜的物侧面或像侧面于光轴上的几何形状描述)，以及通过小壁厚的机构元件用以定位透镜的设计，进而有效提高光学成像系统的进光量与增加光学成像系统的视角，同时具备一定相对照度以及提高成像的总像素与品质，以应用于小型或窄边框的电子产品上。本专利技术实施例相关的机构元件参数的用语与其代号详列如下，作为后续描述的参考：请参照图7，光学成像系统可包括一图像探测模块(未示出)，该图像探测模块具有一基板以及设置于该基板上的一感光元件；光学成像系统另外可包括一第一镜片定位元件710，并以PE1(PositioningElement1)表示，该第一镜片定位元件，具有一底座712以及一镜座714；该底座具有一开放的容置空间，且设置于该基板上使该感光元件位于该容置空间中；该镜座(可选择采用一体成型)呈中空并且不具透光性，且该镜座714具有相互连通的一筒部7141以及一基部7142，该筒部具有一预定壁厚TPE1(ThicknessofPositioningElement1)，且该镜座于相对的两端分别具有一第一穿孔7143以及一第二穿孔7144，该第一穿孔连通该筒部以及该第二穿孔连通该基部。该基部垂直于光轴的平面上的最小边长的最大值以PhiD表示。该第二穿孔的最大内径孔径则以Phi2表示。光学成像系统还可包括一第二镜片定位元件720，并以PE2(PositioningElement2)表示，该第二镜片定位元件容置于该第一镜片定位元件的镜座中，并具有一定位部722以及一连接部724。该定位部呈中空，且于光轴方向上相对的两端分别具有一第三穿孔7241以及一第四穿孔7242，该第三穿孔7241连通该定位部722以及该第四穿孔7242连通该基部7142。并具有一预定壁厚TPE2(ThicknessofPositioningElement2)，该定位部722直接接触本专利技术实施例任一镜片并产生容置该镜片以及排列该镜片于光轴上的定位效果。该连接部724设置于该定位部722的外侧，可直接结合于该筒部7141以产生令该第二镜片定位元件720容置于该第一镜片定位元件的镜座714中并且令光学成像系统具备于光轴方向的调整焦距与定位的功能。该连接部垂直于光轴的平面上的最大外径以PhiC表示。该第四穿孔7242的最大内径则以Phi4表示。前述连接部724可具有螺纹而令该第二镜片定位元件720螺合于该第一镜片定位元件的镜座714中。本专利技术实施例任一镜片，可选择直接设置于该第一镜片定位元件的筒部7141中并较该感光元件接近该第一穿孔7143，且正对该感光元件。本专利技术实施例任一镜片，也可选择间接通过该第二镜片定位元件720而设置于该第一镜片定位元件710中并较该感光元件接近该第三穿孔7241，且正对该感光元件。本专利技术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：与长度或高度有关的透镜参数光学成像系统的成像高度以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四透镜像侧面间的距离以InTL表示；光学成像系统的第四透镜像侧面至成像面间的距离以InB表示；InTL+InB＝HOS；光学成像系统的固定光阑(光圈)至成像面间的距离以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)；第一透镜的折射率以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光瞳直径以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光瞳最边缘的光线于该透镜表面交会点(EffectiveHalfDiameter；EHD)，该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。光学成像系统中最接近成像面的透镜的像侧面的最大有效直径以PhiA表示，其满足条件式PhiA＝2倍EHD，若该表面为非球面，则最大有效直径的截止点即为含有非球面的截止点。单一透镜的任一表面的无效半径(IneffectiveHalfDiameter；IHD)是指朝远离光轴方向延伸自同一表面的最大有效半径的截止点(若该表面为非球面，即该表面上具非球面系数的终点)的表面区段。光学成像系统中最接近成像面的透镜的像侧面的最大直径以PhiB表示，其满足条件式PhiB＝2倍(最大有效半径EHD+最大无效半径IHD)＝PhiA+2倍(最大无效半径IHD)。光学成像系统中最接近成像面(即像空间)的透镜像侧面的最大有效直径，又可称之为光学出瞳，其以PhiA表示，若光学出瞳位于第三透镜像侧面则以PhiA3表示，若光学出瞳位于第四透镜像侧面则以PhiA4表示，若光学出瞳位于第五透镜像侧面则以PhiA5表示，若光学出瞳位于第六透镜像侧面则以PhiA6表示，若光学成像系统具有不同具屈折力片数的透镜，其光学出瞳表示方式以此类推。光学成像系统的瞳放比以PMR表示，其满足条件式为PMR＝PhiA/HEP。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，是指以该透镜的表面与所属光学成像系统的光轴的交点为起始点，自该起始点沿着该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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：一第一透镜，具有屈折力；一第二透镜，具有屈折力；一第三透镜，具有屈折力；一第四透镜，具有屈折力；以及一成像面，其中所述光学成像系统具有屈折力的透镜为四枚，所述第一透镜至所述第四透镜中至少一枚透镜具有正屈折力，并且所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，所述光学成像系统的焦距为f，所述光学成像系统的入射光瞳直径为HEP，所述第一透镜物侧面至所述成像面具有一距离HOS，所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上具有一距离InTL，所述第四透镜像侧面的最大有效直径为PhiA4，以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光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≦f/HEP≦10；0.5≦HOS/f≦20；0<PhiA4/InTL≦1.5；以及0.1≦2(ARE/HEP)≦2.0。

【技术特征摘要】
2015.10.08 TW 1041332751.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：一第一透镜，具有屈折力；一第二透镜，具有屈折力；一第三透镜，具有屈折力；一第四透镜，具有屈折力；以及一成像面，其中所述光学成像系统具有屈折力的透镜为四枚，所述第一透镜至所述第四透镜中至少一枚透镜具有正屈折力，并且所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，所述光学成像系统的焦距为f，所述光学成像系统的入射光瞳直径为HEP，所述第一透镜物侧面至所述成像面具有一距离HOS，所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上具有一距离InTL，所述第四透镜像侧面的最大有效直径为PhiA4，以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光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≦f/HEP≦10；0.5≦HOS/f≦20；0<PhiA4/InTL≦1.5；以及0.1≦2(ARE/HEP)≦2.0。2.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统于成像时的TV畸变为TDT，可见光频谱于所述成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI，所述光学成像系统的正向子午面光扇的最长工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以PLTA表示，其正向子午面光扇的最短工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以PSTA表示，负向子午面光扇的最长工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以NLTA表示，负向子午面光扇的最短工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以NSTA表示，弧矢面光扇的最长工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以SLTA表示，弧矢面光扇的最短工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以SSTA表示，其满足下列条件：PLTA≦100微米；PSTA≦100微米；NLTA≦100微米；NSTA≦100微米；SLTA≦100微米；以及SSTA≦100微米；│TDT│<100％。3.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，上述透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以EHD表示，以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，沿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：0.1≦ARS/EHD≦2.0。4.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的可视角度的一半为HAF，其满足下列公式：0deg<HAF≦100deg。5.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统满足下列公式：0mm<HOS≦15mm。6.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，以所述第四透镜的物侧表面于光轴上的交点为起点，沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光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ARE41，以所述第四透镜的像侧表面于光轴上的交点为起点，沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光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ARE42，第四透镜于光轴上的厚度为TP4，其满足下列条件：0.5≦ARE41/TP4≦20；以及0.5≦ARE42/TP4≦20。7.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统满足下列条件：0<PhiA4/HEP≦4.0。8.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统于该成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI，其满足下列公式：0<PhiA4/2HOI≦2.0。9.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，还包括一光圈，并且所述光圈至该成像面具有一距离InS，所述光学成像系统于该成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI，其满足下列公式：0.2≦InS/HOS≦1.1以及0.5<HOS/HOI≦1.6。10.一种光学成像系统，其特征在于，包括：一第一透镜，具有屈折力；一第二透镜，具有屈折力；一第三透镜，具有屈折力；一第四透镜，具有屈折力；一成像面；以及一第一镜片定位元件，其包括有一镜座，所述镜座呈中空并且不具透光性，且所述镜座具有相互连通的一筒部以及一基部，所述筒部用以容置所述第一透镜至所述第四透镜，所述基部位于所述第四透镜以及所述成像面之间，并且所述基部的外周缘大于所述筒部的外周缘，所述基部垂直于光轴的平面上的最小边长的最大值为PhiD，其中所述光学成像系统具有屈折力的透镜为四枚且所述第一透镜至所述第四透镜中至少一枚透镜具有正屈折力，所述第四透镜的物侧表面及像侧表面皆为非球面，所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，所述光学成像系统的焦距为f，所述光学成像系统的入射光瞳直径为HEP，所述第一透镜物侧面至所述成像面具有一距离HOS，所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上具有一距离InTL，以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点，沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光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≦f/HEP≦10；0.5≦HOS/f≦20；0mm<PhiD≦3.3mm；以及0.1≦2(ARE/HEP)≦2.0。...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖柏睿，李鸿文，陈映蓉，张伯光，廖国裕，刘耀维，张永明，
申请(专利权)人：先进光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71