TWI479191B - 光學結像系統 - Google Patents

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TWI479191B
TWI479191B TW102100195A TW102100195A TWI479191B TW I479191 B TWI479191 B TW I479191B TW 102100195 A TW102100195 A TW 102100195A TW 102100195 A TW102100195 A TW 102100195A TW I479191 B TWI479191 B TW I479191B
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Largan Precision Co Ltd
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Description

光學結像系統
本發明係關於一種光學結像系統，特別是關於一種應用於電子產品的小型化光學結像系統。
最近幾年來，隨著具有攝影功能的可攜式電子產品的興起，市場上對於小型化攝影鏡頭的需求日漸提高。一般攝影鏡頭的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)兩種。隨著半導體製程技術的精進，感光元件的畫素尺寸縮小，帶動小型化攝影鏡頭逐漸往高畫素領域發展，對於成像品質的要求也日益增加。
傳統搭載於可攜式電子產品上的攝影鏡頭，如美國專利第7,869,142、8,000,031號所示，多採用四片或五片式透鏡結構為主，但由於智慧型手機(Smart Phone)與平板電腦(Tablet PC)等高規格行動裝置的盛行，帶動攝影鏡頭在畫素與成像品質上的迅速攀升，習知的攝影鏡頭將無法滿足更高階的攝影需求。目前雖有進一步發展六片式攝影鏡頭，如美國專利公開號第2012/0243108號所示，其六片式透鏡設計雖可提升解像力，但其第五透鏡的屈折力配置，易造成系統像差過大而難以修正，此外，缺少凹面朝向物側面的新月形特性，不利於修正像散等離軸像差，且使得電子感光元件接收物體所發出光線的效率不佳而影響成像品質。
目前於電子產品上搭載有高解像力且小型化的攝影鏡 頭已成為一種趨勢，因此急需一種同時兼具短總長與高成像品質的光學結像系統，其總長短以利於維持小型化，並可避免透鏡屈折力過大而造成系統像差難以修正，且可有效修正像散等離軸像差與壓制周邊光線入射於成像面的角度，使電子感光元件可充分接收物體的光線，以有效提升成像品質。
本發明提供一種光學結像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具屈折力的第二透鏡；一具屈折力的第三透鏡；一具屈折力的第四透鏡；一具屈折力的第五透鏡，其物側面為凹面，其像側面為凸面，且其物側面及像側面中至少一表面為非球面；一具屈折力的第六透鏡，其像側面於近軸處為凹面，且其物側面及像側面皆為非球面，其像側面由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，該光學結像系統的具屈折力透鏡為第一透鏡至第六透鏡等六枚透鏡，該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，係滿足下列關係式：-1.3<f/f5<0.7；0.15<Yc62/f<0.50；及4.6<f/(CT3+CT4+CT5)<7.0。
另一方面，本發明提供一種光學結像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其像側面為凹面；一具屈 折力的第三透鏡；一具屈折力的第四透鏡；一具屈折力的第五透鏡，其物側面為凹面，其像側面為凸面；一具屈折力的第六透鏡，其像側面於近軸處為凹面，且其物側面及像側面皆為非球面，其像側面由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，該光學結像系統的具屈折力透鏡為第一透鏡至第六透鏡等六枚透鏡，該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，該第四透鏡物側面的曲率半徑為R7，該第四透鏡像側面的曲率半徑為R8，係滿足下列關係式：-1.3<f/f5<0.7；0.15<Yc62/f<0.50；及-2.0<(R7+R8)/(R7-R8)<0.6。
當f/f5滿足上述條件時，可有效提升解像能力。
當Yc62/f滿足上述條件時，可壓制離軸視場光線入射於影像感測元件上的角度，並且可以進一步修正離軸視場的像差。
當f/(CT3+CT4+CT5)滿足上述條件時，可避免鏡片成型不良的製作問題，不僅有助於塑膠射出成型時的成型性與均質性，且可提升成像品質。
當(R7+R8)/(R7-R8)滿足上述條件時，有助於降低系統敏感度與減少像差的產生。
本發明提供一種光學結像系統，其由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及第六透鏡。
該第一透鏡具正屈折力，係提供系統所需的正屈折 力，有助於縮短系統的總長度，其物側面為凸面，其像側面可為凹面，可有效適當調整其正屈折力的強度。
該第二透鏡可具負屈折力，係有助於對具正屈折力的第一透鏡所產生的像差做補正，且同時有利於修正系統的色差，其物側表面可為凸面，其像側面可為凹面，可修正系統的像散。
該第四透鏡可具正屈折力，可有效分配該第一透鏡的屈折力，以降低系統的敏感度。
該第五透鏡可具負屈折力，可有效修正系統的佩茲伐和數，有助於中心與周邊視場之焦點更集中於一對焦平面上，以提升解像能力，其物側面為凹面，其像側面為凸面，有利於加強修正系統的像散。
該第六透鏡物側面於近軸處可為凸面，其像側面於近軸處為凹面，且其像側面由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化，可有效修正離軸視場的像差，以提高解像力，並使主點(Principal Point)遠離成像面以縮短後焦長，有利於維持小型化。
該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，前述光學結像系統滿足下列關係式：-1.3<f/f5<0.7時，可有效提升解像能力；較佳地，可滿足下列關係式：-0.7<f/f5<0.5。
該光學結像系統的整體焦距為f，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，當前述光學結像系統滿足下列關係式：0.15<Yc62/f<0.50時，可壓制離軸視場光線入射於影像感測元件上的角度，並且可以進一步修正離軸視場的像差。
該光學結像系統的整體焦距為f，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第 五透鏡於光軸上的厚度為CT5，當前述光學結像系統滿足下列關係式：4.0<f/(CT3+CT4+CT5)<9.0時，可避免鏡片成型不良的製作問題，不僅有助於塑膠射出成型時的成型性與均質性，且可提升成像品質；較佳地，其可滿足下列關係式：4.6<f/(CT3+CT4+CT5)<7.0；更佳地，其可滿足下列關係式：4.85<f/(CT3+CT4+CT5)<6.5。
該第四透鏡的物側面曲率半徑為R7，該第四透鏡的像側面曲率半徑為R8，當前述光學結像系統滿足下列關係式：-2.0<(R7+R8)/(R7-R8)<0.6時，有助於降低系統敏感度與減少像差的產生。
該第六透鏡物側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc61，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，當前述光學結像系統滿足下列關係式：Yc62>Yc61時，可壓制離軸視場光線入射於影像感測元件上的角度，並且可以進一步修正離軸視場的像差。
該第一透鏡的色散係數為V1，該第五透鏡的色散係數為V5，當前述光學結像系統滿足下列關係式：0.3<V5/V1<0.6時，可有效修正系統的色差。
該光學結像系統的整體焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，該第五透鏡的焦距為f5，該第六透鏡的焦距為f6，當前述光學結像系統滿足下列關係式：0.2<|f/f3|+|f/f5|+|f/f6|<1.0時，可有效平衡屈折力的配置，以降低系統的敏感度，並減少像差的產生。
本發明前述光學結像系統中，可在該第三透鏡至該第六透鏡間設置有至少一光闌，有助於減少雜散光，以有效提昇成像品質。
本發明前述光學結像系統的該第一透鏡至該第六透鏡中，其包含四枚以上於光軸上的厚度不超過0.300mm的具 屈折力透鏡，將有助於減少光學結像系統總長，以利於維持小型化。
該第六透鏡物側面的曲率半徑為R11，該第六透鏡像側面的曲率半徑為R12，當前述光學結像系統滿足下列關係式：0.2<R12/R11<1.5時，有助於縮短總長度與補正像差。
該第六透鏡像側面的曲率半徑為R12，該第二透鏡的焦距為f2，當前述光學結像系統滿足下列關係式：-0.6<R12/f2<0時，有利於修正像差，並同時可縮短後焦長以維持小型化。
該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，該第六透鏡於光軸上的厚度為CT6，當前述光學結像系統滿足下列關係式：0.20<CT5/CT6<0.65時，可避免該透鏡過薄或過厚而產生成型不良的問題。
該第五透鏡物側面的曲率半徑為R9，該第五透鏡像側面的曲率半徑為R10，當前述光學結像系統滿足下列關係式：-0.30<(R9-R10)/(R9+R10)<0.20時，有助於修正系統的像散。
該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，該第五透鏡與該第六透鏡於光軸上的間隔距離為T56，當前述光學結像系統滿足下列關係式：0.15<(T12+T34+T56)/(T23+T45)<0.90時，有利於鏡頭組裝與維持適當的光學總長度，可使鏡組空間獲得更有效的配置。
本發明的光學結像系統中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該光學結像系統屈折力配置的自由度，若透鏡材質為塑膠，則可以有效降低 生產成本。此外，可於鏡面上設置非球面，非球面可以容易製作成球面以外的形狀，獲得較多的控制變數，用以消減像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低本發明光學結像系統的總長度。
本發明的光學結像系統中，可至少設置一光闌，如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明的光學結像系統中，光圈配置可為前置或中置，前置光圈可使光學結像系統的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使其具有遠心(Telecentric)效果，可增加影像感測元件(CCD或CMOS)接收影像的效率；若為中置光圈則有助於擴大系統的視場角，使光學結像系統具有廣角鏡頭的優勢。
本發明的光學結像系統中，若透鏡表面係為凸面，則表示該透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面，則表示該透鏡表面於近軸處為凹面。
請參考第八圖，其係描述本發明光學結像系統的臨界點(Critical Point)與光軸間的垂直距離，該臨界點即為垂直於光軸的切面與該透鏡表面相切的切點。第六透鏡1060物側面1061上具有一臨界點X1，其具有一垂直於光軸的切線D1，該臨界點X1與光軸間的垂直距離為Yc61。第六透鏡1060的像側面1062上具有一臨界點X2，其具有一垂直於光軸的切線D2，該臨界點X2與光軸間的垂直距離為Yc62。
本發明的光學結像系統將藉由以下具體實施例配合所附圖式予以詳細說明。
《第一實施例》
本發明第一實施例請參閱第一A圖，第一實施例的像 差曲線請參閱第一B圖。光學結像系統主要由六片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含第一透鏡(110)、光圈(100)、第二透鏡(120)、第三透鏡(130)、第四透鏡(140)、光闌(101)、第五透鏡(150)、第六透鏡(160)：一具正屈折力的第一透鏡(110)，其物側面(111)於近光軸處為凸面，其像側面(112)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(120)，其物側面(121)於近光軸處為凸面，其像側面(122)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(130)，其物側面(131)於近光軸處為凸面，其像側面(132)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(140)，其物側面(141)於近光軸處為凸面，其像側面(142)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(150)，其物側面(151)於近光軸處為凹面，其像側面(152)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡(160)，其物側面(161)於近光軸處為凸面，其像側面(162)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面，其像側面(162)由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(170)置於該第六透鏡(160)與一成像面(180)之間，其材質為玻璃且其不影響本發明光學結像系統的焦距。
第一實施例詳細的光學數據如表一所示，其非球面數據如表二所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm， HFOV定義為最大視角的一半。
上述的非球面曲線的方程式表示如下：
其中：X：非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上交點的切面的相對距離；Y：非球面曲線上的點與光軸間的垂直距離；R：曲率半徑；k：錐面係數；Ai：第i階非球面係數。
第一實施例的光學結像系統中，光學結像系統的焦距為f，其關係式為：f=4.04(毫米)。
第一實施例的光學結像系統中，光學結像系統的光圈值為Fno，其關係式為：Fno=2.23。
第一實施例的光學結像系統中，光學結像系統中最大視角的一半為HFOV，其關係式為：HFOV=36.0(度)。
第一實施例的光學結像系統中，該第一透鏡(110)的色散係數為V1，該第五透鏡(150)的色散係數為V5，其關係式為：V5/V1=0.42。
第一實施例的光學結像系統中，該光學結像系統的整體焦距為f，該第三透鏡(130)於光軸上的厚度為CT3，該第 四透鏡(140)於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡(150)於光軸上的厚度為CT5，其關係式為：f/(CT3+CT4+CT5)=4.89。
第一實施例的光學結像系統中，該第五透鏡(150)於光軸上的厚度為CT5，該第六透鏡(160)於光軸上的厚度為CT6，其關係式為：CT5/CT6=0.35。
第一實施例的光學結像系統中，該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡(120)與該第三透鏡(130)於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡(130)與該第四透鏡(140)於光軸上的間隔距離為T34，該第四透鏡(140)與該第五透鏡(150)於光軸上的間隔距離為T45，該第五透鏡(150)與該第六透鏡(160)於光軸上的間隔距離為T56，其關係式為：(T12+T34+T56)/(T23+T45)=0.56。
第一實施例的光學結像系統中，該第四透鏡物側面(141)的曲率半徑為R7，該第四透鏡像側面(142)的曲率半徑為R8，其關係式為：(R7+R8)/(R7-R8)=-0.76。
第一實施例的光學結像系統中，該第五透鏡物側面(151)的曲率半徑為R9，該第五透鏡像側面(152)的曲率半徑為R10，其關係式為：(R9-R10)/(R9+R10)=-0.07。
第一實施例的光學結像系統中，該第六透鏡物側面(161)的曲率半徑為R11，該第六透鏡像側面(162)的曲率半徑為R12，其關係式為：R12/R11=0.71。
第一實施例的光學結像系統中，該第二透鏡(120)的焦距為f2，該第六透鏡像側面(162)的曲率半徑為R12，其關係式為：R12/f2=-0.29。
第一實施例的光學結像系統中，該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡(150)的焦距為f5，其關係式為：f/f5=-0.10。
第一實施例的光學結像系統中，該光學結像系統的整體焦距為f，該第三透鏡(130)的焦距為f3，該第五透鏡(150)的焦距為f5，該第六透鏡(160)的焦距為f6，其關係式為：|f/f3|+|f/f5|+|f/f6|=0.34。
第一實施例的光學結像系統中，第六透鏡物側面(161)的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc61，該第六透鏡像側面(162)的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62。Yc61=0.72,1.80(毫米)，Yc62=1.18(毫米)。其物側面與像側面的至少一臨界點滿足下列關係式為：Yc62->Yc61。
第一實施例的光學結像系統中，該光學結像系統的整體焦距為f，該第六透鏡像側面(162)的臨界點與光軸之間的垂直距離為Yc62，其關係式為：Yc62/f=0.291。
《第二實施例》
本發明第二實施例請參閱第二A圖，第二實施例的像差曲線請參閱第二B圖。光學結像系統主要由六片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含第一透鏡(210)、光圈(200)、第二透鏡(220)、第三透鏡(230)、第四透鏡(240)、光闌(201)、第五透鏡(250)、第六透鏡(260)：一具正屈折力的第一透鏡(210)，其物側面(211)於近光軸處為凸面，其像側面(212)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(220)，其物側面(221)於近光軸處為凸面，其像側面(222)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(230)，其物側面(231)於近光軸處為凸面，其像側面(232)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面； 一具正屈折力的第四透鏡(240)，其物側面(241)於近光軸處為凸面，其像側面(242)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡(250)，其物側面(251)於近光軸處為凹面，其像側面(252)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡(260)，其物側面(261)於近光軸處為凸面，其像側面(262)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面，其像側面(262)由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(270)置於該第六透鏡(260)與一成像面(280)間，其材質為玻璃且其不影響本發明光學結像系統的焦距。
第二實施例詳細的光學數據如表三所示，其非球面數據如表四所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第二實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表五中所列：
《第三實施例》
本發明第三實施例請參閱第三A圖，第三實施例的像差曲線請參閱第三B圖。光學結像系統主要由六片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含光圈(300)、第一透鏡(310)、第二透鏡(320)、第三透鏡(330)、第四透鏡(340)、光闌(301)、第五透鏡(350)、第六透鏡(360)：一具正屈折力的第一透鏡(310)，其物側面(311)於近光軸處為凸面，其像側面(312)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(320)，其物側面(321)於近光軸處為凸面，其像側面(322)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(330)，其物側面(331)於近光軸處為凸面，其像側面(332)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(340)，其物側面(341)於近光軸處為凸面，其像側面(342)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(350)，其物側面(351)於近光軸處為凹面，其像側面(352)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第六透鏡(360)，其物側面(361)於近光軸處為凸面，其像側面(362)於近光軸處為凹面，其材質為 塑膠，且其兩面皆為非球面，其像側面(362)由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，第二透鏡(320)、第三透鏡(330)、第四透鏡(340)、第五透鏡(350)於光軸上的厚度不超過0.300mm。另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(370)置於該第六透鏡(360)與一成像面(380)間，其材質為玻璃且其不影響本發明光學結像系統的焦距。
第三實施例詳細的光學數據如表六所示，其非球面數據如表七所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第三實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表五中所列：
《第四實施例》
本發明第四實施例請參閱第四A圖，第四實施例的像差曲線請參閱第四B圖。光學結像系統主要由六片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含光圈(400)、第一透鏡(410)、第二透鏡(420)、第三透鏡(430)、第四透鏡(440)、第五透鏡(450)、第六透鏡(460)：一具正屈折力的第一透鏡(410)，其物側面(411)於近光軸處為凸面，其像側面(412)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(420)，其物側面(421)於近光軸處為凸面，其像側面(422)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(430)，其物側面(431)於近光軸處為凹面，其像側面(432)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(440)，其物側面(441)於近光軸處為凸面，其像側面(442)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(450)，其物側面(451)於近光軸處為凹面，其像側面(452)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第六透鏡(460)，其物側面(461)於近光軸處為凸面，其像側面(462)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面，其像側面(462)由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，第二透鏡(420)、第三透鏡(430)、第四透鏡(440)、第五透鏡(450)於光軸上的厚度不超過0.300mm。另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(470)置於該第六透鏡(460) 與一成像面(480)間，其材質為玻璃且其不影響本發明光學結像系統的焦距。
第四實施例詳細的光學數據如表九所示，其非球面數據如表十所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第四實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表五中所列：
《第五實施例》
本發明第五實施例請參閱第五A圖，第五實施例的像差曲線請參閱第五B圖。光學結像系統主要由六片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含光圈(500)、第一透鏡(510)、第二透鏡(520)、第三透鏡(530)、第四透鏡(540)、第五透鏡(550)、第六透鏡(560)：一具正屈折力的第一透鏡(510)，其物側面(511)於近光 軸處為凸面，其像側面(512)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(520)，其物側面(521)於近光軸處為凹面，其像側面(522)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(530)，其物側面(531)於近光軸處為凸面，其像側面(532)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(540)，其物側面(541)於近光軸處為凹面，其像側面(542)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡(550)，其物側面(551)於近光軸處為凹面，其像側面(552)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡(560)，其物側面(561)於近光軸處為凸面，其像側面(562)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面，其像側面(562)由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，第二透鏡(520)、第三透鏡(530)、第四透鏡(540)、第五透鏡(550)於光軸上的厚度不超過0.300mm。另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(570)置於該第六透鏡(560)與一成像面(580)間，其材質為玻璃且其不影響本發明光學結像系統的焦距。
第五實施例詳細的光學數據如表十二所示，其非球面數據如表十三所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第五實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十四中所列：
《第六實施例》
本發明第六實施例請參閱第六A圖，第六實施例的像差曲線請參閱第六B圖。光學結像系統主要由六片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含光圈(600)、第一透鏡(610)、第二透鏡(620)、第三透鏡(630)、第四透鏡(640)、第五透鏡(650)、第六透鏡(660)：一具正屈折力的第一透鏡(610)，其物側面(611)於近光軸處為凸面，其像側面(612)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(620)，其物側面(621)於近光軸處為凸面，其像側面(622)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(630)，其物側面(631)於近光軸處為凸面，其像側面(632)於近光軸處為凹面，其材質為 塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(640)，其物側面(641)於近光軸處為凹面，其像側面(642)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡(650)，其物側面(651)於近光軸處為凹面，其像側面(652)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡(660)，其物側面(661)於近光軸處為凸面，其像側面(662)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面，其像側面(662)由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，第二透鏡(620)、第三透鏡(630)、第四透鏡(640)、第五透鏡(650)於光軸上的厚度不超過0.300mm。另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(670)置於該第六透鏡(660)與一成像面(680)之間，其材質為玻璃且其不影響本發明光學結像系統的焦距。
第六實施例詳細的光學數據如表十五所示，其非球面數據如表十六所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第六實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第六實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十七中所列：
《第七實施例》
本發明第七實施例請參閱第七A圖，第七實施例的像差曲線請參閱第七B圖。光學結像系統主要由六片具屈折力的透鏡構成，由物側至像側依序包含光圈(700)、第一透鏡(710)、第二透鏡(720)、第三透鏡(730)、第四透鏡(740)、光闌(701)、第五透鏡(750)、第六透鏡(760)：一具正屈折力的第一透鏡(710)，其物側面(711)於近光軸處為凸面，其像側面(712)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(720)，其物側面(721)於近光軸處為凸面，其像側面(722)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(730)，其物側面(731)於近光軸處為凸面，其像側面(732)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(740)，其物側面(741)於近光軸處為凸面，其像側面(742)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡(750)，其物側面(751)於近光軸處為凹面，其像側面(752)於近光軸處為凸面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面； 一具負屈折力的第六透鏡(760)，其物側面(761)於近光軸處為凸面，其像側面(762)於近光軸處為凹面，其材質為塑膠，且其兩面皆為非球面，其像側面(762)由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，第二透鏡(720)、第三透鏡(730)、第四透鏡(740)、第五透鏡(750)於光軸上的厚度不超過0.300mm。另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(770)置於該第六透鏡(760)與一成像面(780)間，其材質為玻璃且其不影響本發明光學結像系統的焦距。
第七實施例詳細的光學數據如表十八所示，其非球面數據如表十九所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第七實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十中所列：
表一至表二十所示為本發明光學結像系統實施例的不同數值變化表，然本發明各個實施例的數值變化皆屬實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇，故以上的說明所描述的及圖式僅做為例示性，非用以限制本發明的申請專利範圍。
100、200、300、400、500、600、700‧‧‧光圈
101、201、301、701‧‧‧光闌
110、210、310、410、510、610、710‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711‧‧‧物側面
112、212、312、412、512、612、712‧‧‧像側面
120、220、320、420、520、620、720‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721‧‧‧物側面
122、222、322、422、522、622、722‧‧‧像側面
130、230、330、430、530、630、730‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731‧‧‧物側面
132、232、332、432、532、632、732‧‧‧像側面
140、240、340、440、540、640、740‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741‧‧‧物側面
142、422、342、442、542、642、742‧‧‧像側面
150、250、350、450、550、650、750‧‧‧第五透鏡
151、251、351、451、551、651、751‧‧‧物側面
152、252、352、452、552、652、752‧‧‧像側面
160、260、360、460、560、660、760‧‧‧第六透鏡
161、261、361、461、561、661、761‧‧‧物側面
162、262、362、462、562、662、762‧‧‧像側面
170、270、370、470、570、670、770‧‧‧紅外線濾除濾光片
180、280、380、480、580、680、780‧‧‧成像面
1060‧‧‧第六透鏡
1061‧‧‧物側面
1062‧‧‧像側面
X1、X2‧‧‧臨界點
D1、D2‧‧‧切線
f‧‧‧為光學結像系統的焦距
f3‧‧‧為第三透鏡的焦距
f5‧‧‧為第五透鏡的焦距
f6‧‧‧為第六透鏡的焦距
CT3‧‧‧為第三透鏡於光軸上的厚度
CT4‧‧‧為第四透鏡於光軸上的厚度
CT5‧‧‧為第五透鏡於光軸上的厚度
CT6‧‧‧為第六透鏡於光軸上的厚度
V1‧‧‧為第一透鏡的色散係數
V5‧‧‧為第五透鏡的色散係數
T12‧‧‧為該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離
T23‧‧‧為該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離
T34‧‧‧為該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離
T45‧‧‧為該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離
T56‧‧‧為該第五透鏡與該第六透鏡於光軸上的間隔距離
R7‧‧‧為第四透鏡物側面的曲率半徑
R8‧‧‧為第四透鏡像側面的曲率半徑
R9‧‧‧為第五透鏡物側面的曲率半徑
R10‧‧‧為第五透鏡像側面的曲率半徑
R11‧‧‧為第六透鏡物側面的曲率半徑
R12‧‧‧為第六透鏡像側面的曲率半徑
Yc61‧‧‧為第六透鏡物側面上的臨界點與光軸間的垂直距離
Yc62‧‧‧為第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離
第一A圖係本發明第一實施例的光學系統示意圖。
第一B圖係本發明第一實施例的像差曲線圖。
第二A圖係本發明第二實施例的光學系統示意圖。
第二B圖係本發明第二實施例的像差曲線圖。
第三A圖係本發明第三實施例的光學系統示意圖。
第三B圖係本發明第三實施例的像差曲線圖。
第四A圖係本發明第四實施例的光學系統示意圖。
第四B圖係本發明第四實施例的像差曲線圖。
第五A圖係本發明第五實施例的光學系統示意圖。
第五B圖係本發明第五實施例的像差曲線圖。
第六A圖係本發明第六實施例的光學系統示意圖。
第六B圖係本發明第六實施例的像差曲線圖。
第七A圖係本發明第七實施例的光學系統示意圖。
第七B圖係本發明第七實施例的像差曲線圖。
第八圖係本發明光學結像系統的Yc61與Yc62示意圖。
100‧‧‧光圈
101‧‧‧光闌
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側面
112‧‧‧像側面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側面
122‧‧‧像側面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側面
132‧‧‧像側面
140‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧物側面
142‧‧‧像側面
150‧‧‧第五透鏡
151‧‧‧物側面
152‧‧‧像側面
160‧‧‧第六透鏡
161‧‧‧物側面
162‧‧‧像側面
170‧‧‧紅外線濾除濾光片
180‧‧‧成像面

Claims (28)

  1. 一種光學結像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡；一具屈折力的第三透鏡；一具正屈折力的第四透鏡；一具屈折力的第五透鏡，其物側面為凹面，其像側面為凸面，且其物側面及像側面中至少一表面為非球面；一具屈折力的第六透鏡，其像側面於近軸處為凹面，且其物側面及像側面皆為非球面，其像側面由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，該光學結像系統的具屈折力透鏡為第一透鏡至第六透鏡等六枚透鏡，該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，係滿足下列關係式：-1.3<f/f5<0.7；0.15<Yc62/f<0.50；及4.6<f/(CT3+CT4+CT5)<7.0。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學結像系統，其中該第二透鏡像側面為凹面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光學結像系統，其中該第六透鏡物側面於近軸處為凸面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的光學結像系統，其中該第二透鏡物側面為凸面。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的光學結像系統，其中該第 一透鏡像側面為凹面。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的光學結像系統，其中該第五透鏡具負屈折力。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的光學結像系統，其中該光學結像系統的整體焦距為f，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，進一步係滿足下列關係式：4.85<f/(CT3+CT4+CT5)<6.5。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的光學結像系統，其中該第六透鏡物側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc61，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，第六透鏡物側面與像側面的至少一臨界點係滿足下列關係式：Yc62>Yc61。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的光學結像系統，其中該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-0.7<f/f5<0.5。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的光學結像系統，其中該第一透鏡的色散係數為V1，該第五透鏡的色散係數為V5，係滿足下列關係式：0.3<V5/V1<0.6。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的光學結像系統，其中該光學結像系統的整體焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，該第五透鏡的焦距為f5，該第六透鏡的焦距為f6，係滿足下列關係式：0.2<| f/f3 |+| f/f5 |+| f/f6 |<1.0。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的光學結像系統，其中該第三透鏡與該第六透鏡間設置有至少一光闌。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的光學結像系統，該第一透鏡至該第六透鏡中，其包含四枚以上於光軸上的厚度不超過0.300mm的具屈折力透鏡。
  14. 一種光學結像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其像側面為凹面；一具屈折力的第三透鏡；一具正屈折力的第四透鏡；一具屈折力的第五透鏡，其物側面為凹面，其像側面為凸面；一具屈折力的第六透鏡，其像側面於近軸處為凹面，且其物側面及像側面皆為非球面，其像側面由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，該光學結像系統的具屈折力透鏡為第一透鏡至第六透鏡等六枚透鏡，該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸之間的垂直距離為Yc62，該第四透鏡物側面的曲率半徑為R7，該第四透鏡像側面的曲率半徑為R8，係滿足下列關係式：-1.3<f/f5<0.7；0.15<Yc62/f<0.50；及-2.0<(R7+R8)/(R7-R8)≦-0.02。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的光學結像系統，其中該第六透鏡物側面的曲率半徑為R11，該第六透鏡像側面的曲率半徑為R12，係滿足下列關係式： 0.2<R12/R11<1.5。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的光學結像系統，其中該光學結像系統的整體焦距為f，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，係滿足下列關係式：4.0<f/(CT3+CT4+CT5)<9.0。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的光學結像系統，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第六透鏡像側面的曲率半徑為R12，係滿足下列關係式：-0.6<R12/f2<0。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的光學結像系統，其中該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，該第六透鏡於光軸上的厚度為CT6，係滿足下列關係式：0.20<CT5/CT6<0.65。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的光學結像系統，其中該第五透鏡物側面的曲率半徑為R9，該第五透鏡像側面的曲率半徑為R10，係滿足下列關係式：-0.30<(R9-R10)/(R9+R10)<0.20。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的光學結像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，該第五透鏡與該第六透鏡於光軸上的間隔距離為T56，係滿足下列關係式：0.15<(T12+T34+T56)/(T23+T45)<0.90。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的光學結像系統，其中所 有該等具屈折力透鏡的物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；其中該第六透鏡物側面於近軸處為凸面，該第六透鏡物側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc61，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，第六透鏡物側面與像側面的至少一臨界點係滿足下列關係式：Yc62>Yc61。
  22. 一種光學結像系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡，其像側面為凹面；一具屈折力的第三透鏡；一具正屈折力的第四透鏡；一具屈折力的第五透鏡，其物側面為凹面，其像側面為凸面；一具屈折力的第六透鏡，其像側面於近軸處為凹面，且其物側面及像側面皆為非球面，其像側面由近光軸處至週邊處存在凹面轉為凸面的變化；其中，該光學結像系統的具屈折力透鏡為第一透鏡至第六透鏡等六枚透鏡，該光學結像系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸之間的垂直距離為Yc62，該第四透鏡物側面的曲率半徑為R7，該第四透鏡像側面的曲率半徑為R8，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，係滿足下列關係式：-1.3<f/f5<0.7；0.15<Yc62/f<0.50； -2.0<(R7+R8)/(R7-R8)<0.6；及4.0<f/(CT3+CT4+CT5)<9.0。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的光學結像系統，其中該第六透鏡物側面的曲率半徑為R11，該第六透鏡像側面的曲率半徑為R12，係滿足下列關係式：0.2<R12/R11<1.5。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的光學結像系統，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第六透鏡像側面的曲率半徑為R12，係滿足下列關係式：-0.6<R12/f2<0。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的光學結像系統，其中該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，該第六透鏡於光軸上的厚度為CT6，係滿足下列關係式：0.20<CT5/CT6<0.65。
  26. 如申請專利範圍第22項所述的光學結像系統，其中該第五透鏡物側面的曲率半徑為R9，該第五透鏡像側面的曲率半徑為R10，係滿足下列關係式：-0.30<(R9-R10)/(R9+R10)<0.20。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的光學結像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，該第五透鏡與該第六透鏡於光軸上的間隔距離為T56，係滿足下列關係式：0.15<(T12+T34+T56)/(T23+T45)<0.90。
  28. 如申請專利範圍第26項所述的光學結像系統，其中所 有該等具屈折力透鏡的物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；其中該第六透鏡物側面於近軸處為凸面，該第六透鏡物側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc61，該第六透鏡像側面上的臨界點與光軸間的垂直距離為Yc62，第六透鏡物側面與像側面的至少一臨界點係滿足下列關係式：Yc62>Yc61。
TW102100195A 2013-01-04 2013-01-04 光學結像系統 TWI479191B (zh)

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