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第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜。第一透镜具有负屈光力，其物侧面可为凸面。第二透镜至第三透镜具有屈光力，前述各透镜的两表面可均为非球面。第四透镜可具有正屈光力，其两表面均为非球面，其中第四透镜的至少一个表面可具有反曲点。光学成像系统中具屈光力的透镜为第一透镜至第四透镜。当满足特定条件时，可具备更大的收光以及更好的光路调节能力，以提高成像质量。

【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-OxideSemiconduTPorSensor；CMOSSensor)两种，且随着半导体制作工艺的精进，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，多采用二片或三片式透镜结构为主，然而由于便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视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周边成像质量随之劣化以及制造难易度的处境，而设计广视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。
技术实现思路
因此，本专利技术实施的目的在于，提供一种技术，能够有效增加光学成像系统的进光量与增加光学成像系统的视角，除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系统的衡平设计。本专利技术实施例相关的透镜参数的用语与其符号详列如下，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在光轴上的厚度以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镜片系统的入射瞳直径以HEP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在该透镜表面交会点(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。与透镜面形深度有关的参数第四透镜物侧面在光轴上的交点至第四透镜物侧面的最大有效半径位置在光轴的水平位移距离以InRS41表示(例示)；第四透镜像侧面在光轴上的交点至第四透镜像侧面的最大有效半径位置在光轴的水平位移距离以InRS42表示(例示)。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，与光轴相垂直的切面相切的点。承上，例如第三透镜物侧面的临界点C31与光轴的垂直距离为HVT31(例示)，第三透镜像侧面的临界点C32与光轴的垂直距离为HVT32(例示)，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)。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。第四透镜物侧面上最接近光轴的反曲点为IF411，该点沉陷量SGI411(例示)，SGI411也即第四透镜物侧面在光轴上的交点至第四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，IF411该点与光轴间的垂直距离为HIF411(例示)。第四透镜像侧面上最接近光轴的反曲点为IF421，该点沉陷量SGI421(例示)，SGI411也即第四透镜像侧面在光轴上的交点至第四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，IF421该点与光轴间的垂直距离为HIF421(例示)。第四透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点为IF412，该点沉陷量SGI412(例示)，SGI412也即第四透镜物侧面在光轴上的交点至第四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，IF412该点与光轴间的垂直距离为HIF412(例示)。第四透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点为IF422，该点沉陷量SGI422(例示)，SGI422亦即第四透镜像侧面在光轴上的交点至第四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，IF422该点与光轴间的垂直距离为HIF422(例示)。第四透镜物侧面上第三接近光轴的反曲点为IF413，该点沉陷量SGI413(例示)，SGI413也即第四透镜物侧面在光轴上的交点至第四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，IF4132该点与光轴间的垂直距离为HIF413(例示)。第四透镜像侧面上第三接近光轴的反曲点为IF423，该点沉陷量SGI423(例示)，SGI423也即第四透镜像侧面在光轴上的交点至第四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，IF423该点与光轴间的垂直距离为HIF423(例示)。第四透镜物侧面上第四接近光轴的反曲点为IF414，该点沉陷量SGI414(例示)，SGI414也即第四透镜物侧面在光轴上的交点至第四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，IF414该点与光轴间的垂直距离为HIF414(例示)。第四透镜像侧面上第四接近光轴的反曲点为IF424，该点沉陷量SGI424(例示)，SGI424也即第四透镜像侧面在光轴上的交点至第四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，IF424该点与光轴间的垂直距离为HIF424(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。与像差有关的参数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。光学成像系统的调制转换函数特性图(ModulationTransferFunction；MTF)，用来测试与评估系统成像的反差对比度及锐利度。调制转换函数特性图的垂直坐标轴表示对比转移率(数值从0到1)，水平坐标轴则表示空间频率(cycles/mm；lp/mm；linepairspermm)。完美的成像系统理论上能100％呈现被摄物体的线条对比，然而实际的成像系统，其垂直轴的对比转移率数值小于1。此外，一般而言成像的边缘区域会比中心区域较难得到精细的还原度。可见光频谱在成像面上，光轴、0.3视场以及0.7视场三处在空间频率55cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，光轴、0.3视场以及0.7视场三处在四分之一空间频率的对比转移率(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：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；以及成像面，其中所述光学成像系统具有屈光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个透镜的至少一个表面具有至少一个反曲点，所述第一透镜至所述第四透镜中至少一个透镜具有正屈光力，并且所述第四透镜的物侧表面及像侧表面均为非球面，所述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，所述第一透镜物侧面与光轴的交点至所述成像面与光轴的交点间具有距离HOS，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜在1/2HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2、ETP3以及ETP4，前述ETP1至ETP4的总和为SETP，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜在光轴的厚度分别为TP1、TP2、TP3以及TP4，前述TP1至TP4的总和为STP，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤6.0；0.5≤HOS/f≤20以及0.5≤SETP/STP<1。

【技术特征摘要】
2015.07.02 TW 1041215601.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：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；以及成像面，其中所述光学成像系统具有屈光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个透镜的至少一个表面具有至少一个反曲点，所述第一透镜至所述第四透镜中至少一个透镜具有正屈光力，并且所述第四透镜的物侧表面及像侧表面均为非球面，所述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，所述第一透镜物侧面与光轴的交点至所述成像面与光轴的交点间具有距离HOS，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜在1/2HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2、ETP3以及ETP4，前述ETP1至ETP4的总和为SETP，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜在光轴的厚度分别为TP1、TP2、TP3以及TP4，前述TP1至TP4的总和为STP，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤6.0；0.5≤HOS/f≤20以及0.5≤SETP/STP<1。2.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜物侧面上在1/2HEP高度的坐标点至所述成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，所述第一透镜物侧面上在1/2HEP高度的坐标点至所述第四透镜像侧面上在1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：0.2≤EIN/ETL<1。3.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜在1/2HEP高度且平行于光轴的厚度为ETP1，所述第二透镜在1/2HEP高度且平行于光轴的厚度为ETP2，所述第三透镜在1/2HEP高度且平行于光轴的厚度为ETP3，所述第四透镜在1/2HEP高度且平行于光轴的厚度为ETP4，前述ETP1至ETP4的总和为SETP，所述第一透镜物侧面上在1/2HEP高度的坐标点至所述第四透镜像侧面上在1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列公式：0.3≤SETP/EIN≤0.8。4.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统包括滤光元件，所述滤光元件位于所述第四透镜以及所述成像面之间，所述第四透镜像侧面上在1/2HEP高度的坐标点至所述滤光元件间平行于光轴的距离为EIR，所述第四透镜像侧面上与光轴的交点至所述滤光元件间平行于光轴的距离为PIR，其满足下列公式：0.2≤EIR/PIR≤5.0。5.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜至所述第四透镜中至少二个透镜中每个透镜的至少一个表面具有至少一个反曲点。6.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，可见光频谱在所述
\t成像面上垂直于光轴具有最大成像高度HOI，在所述成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处在空间频率110cycles/mm的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，其满足下列条件：MTFQ0≥0.3；MTFQ3≥0.2；以及MTFQ7≥0.1。7.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的最大视角的一半为HAF，并满足下列条件：0.4≤∣tan(HAF)│≤6.0。8.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第四透镜像侧面上在1/2HEP高度的坐标点至所述成像面间平行于光轴的水平距离为EBL，所述第四透镜像侧面上与光轴的交点至所述成像面平行于光轴的水平距离为BL，其满足下列公式：0.5≤EBL/BL≤1.1。9.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括光圈，在所述光轴上所述光圈至所述成像面在光轴上具有距离InS，所述光学成像系统设有图像感测元件在所述成像面，所述光学成像系统在所述成像面上垂直于光轴具有最大成像高度HOI，满足下列关系式：0.2≤InS/HOS≤1.1；以及0.5<HOS/HOI≤15。10.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：第一透镜，具有负屈光力；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；以及成像面，其中所述光学成像系统具有屈光力的透镜为四枚且所述第一透镜至所述第四透镜中至少两个透镜中的每个透镜的至少一个表面具有至少一个反曲点，所述第四透镜的物侧表面及像侧表面均为非球面，所述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，所述第一透镜物侧面与光轴的交点至所述成像面与光轴的交点间具有距离HOS，所述光学成像系统的最大视角的一半为HAF，所述第一透镜物侧面上在1/2HEP高度的坐标点至所述成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，所述第一透镜物侧面上在1/2HEP高度的坐标点至所述第四透镜像侧面上在1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：1.2≤f/HEP≤6.0；0.5≤HOS/f≤3.0；0.4≤∣tan(HAF)│≤6.0；0.2≤EIN/ETL<1。11.如权利要求10所述的光学成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：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