光學(xué)成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光學(xué)成像系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品上的小型光 學(xué)成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著具有攝影功能的可攜式電子產(chǎn)品的興起，光學(xué)系統(tǒng)的需求日漸增加。 一般光學(xué)系統(tǒng)的感光元件不外乎為感光親合元件(Charge Coupled Device;CCD)或互補(bǔ)性 氧化金屬半導(dǎo)體元件（Complementary Metal-Oxide SemiconduTPor Sensor;CM0S Sensor)兩種，且隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，使得感光元件的像素尺寸縮小，光學(xué)系統(tǒng)逐 漸往高像素方向發(fā)展，因此對成像質(zhì)量的要求也日益增加。
[0003] 傳統(tǒng)搭載于便攜設(shè)備上的光學(xué)系統(tǒng)，多采用三片或四片式透鏡結(jié)構(gòu)，然而，由于便 攜設(shè)備不斷朝像素提升方向發(fā)展，并且終端消費(fèi)者對大光圈的需求不斷增加，例如微光與 夜拍功能，以及消費(fèi)者對廣視角的需求也逐漸增加，例如前置鏡頭的自拍功能。但是，設(shè)計(jì) 大光圈的光學(xué)系統(tǒng)常面臨產(chǎn)生更多像差致使周邊成像質(zhì)量隨之劣化以及制造困難，而設(shè)計(jì) 廣視角的光學(xué)系統(tǒng)則面臨成像的畸變率(distortion)提高，現(xiàn)有的光學(xué)成像系統(tǒng)已無法滿 足更高階的攝影要求。
[0004] 因此，如何有效增加光學(xué)成像鏡頭的進(jìn)光量與增加光學(xué)成像鏡頭的視角，除了進(jìn) 一步提高成像的總像素與質(zhì)量外，同時(shí)能兼顧微型化光學(xué)成像鏡頭的衡平設(shè)計(jì)，便成為一 個(gè)相當(dāng)重要的議題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對一種光學(xué)成像系統(tǒng)及光學(xué)影像擷取鏡頭，能夠利用五個(gè)透鏡的屈光 力、凸面與凹面的組合(本發(fā)明所述凸面或凹面原則上指各透鏡的物側(cè)面或像側(cè)面于光軸 上的幾何形狀描述），進(jìn)而有效提高光學(xué)成像系統(tǒng)的進(jìn)光量與增加光學(xué)成像鏡頭的視角，同 時(shí)提高成像的總像素與質(zhì)量，以應(yīng)用于小型的電子產(chǎn)品上。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的透鏡參數(shù)的用語與其代號詳列如下，作為后續(xù)描述的參考：
[0007] 與長度或高度有關(guān)的透鏡參數(shù)：
[0008] 光學(xué)成像系統(tǒng)的成像高度以Η0Ι表示;光學(xué)成像系統(tǒng)的高度以H0S表示;光學(xué)成像 系統(tǒng)中的第一透鏡物側(cè)面至第五透鏡像側(cè)面間的距離以InTL表示;光學(xué)成像系統(tǒng)中的第五 透鏡像側(cè)面至成像面間的距離以InB表示；InTL+InB = H0S;光學(xué)成像系統(tǒng)中的固定光欄(光 圈）至成像面間的距離以InS表示;光學(xué)成像系統(tǒng)中的第一透鏡與第二透鏡間的距離以IN12 表示(例示）；光學(xué)成像系統(tǒng)中的第一透鏡于光軸上的厚度以TP1表示(例示）。
[0009] 與材料有關(guān)的透鏡參數(shù)：
[0010] 光學(xué)成像系統(tǒng)中的第一透鏡的色散系數(shù)以NA1表示(例示）；第一透鏡的折射律以 Ndl表示(例示）。
[0011] 與視角有關(guān)的透鏡參數(shù)：
[0012] 視角以AF表示;視角的一半以HAF表示;主光線角度以MRA表示。
[0013]與出入瞳有關(guān)的透鏡參數(shù)：
[0014]光學(xué)成像系統(tǒng)的入射瞳直徑以HEP表示。
[0015]與透鏡面形深度有關(guān)的參數(shù)：
[0016]第五透鏡物側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第五透鏡物側(cè)面的最大有效徑位置于光軸的 水平位移距離以InRS51表示(例示）；第五透鏡像側(cè)面于光軸上的交點(diǎn)至第五透鏡像側(cè)面的 最大有效徑位置于光軸的水平位移距離以InRS52表示(例示）。
[0017]與透鏡面型有關(guān)的參數(shù)：
[0018] 臨界點(diǎn)C指特定透鏡表面上，除與光軸的交點(diǎn)外，一與光軸相垂直的切面相切的 點(diǎn)。承上，例如第四透鏡物側(cè)面的臨界點(diǎn)C41與光軸的垂直距離為HVT41(例示），第四透鏡像 偵_的臨界點(diǎn)C42與光軸的垂直距離為HVT42(例示），第五透鏡物側(cè)面的臨界點(diǎn)C51與光軸 的垂直距離為HVT51(例示），第五透鏡像側(cè)面的臨界點(diǎn)C52與光軸的垂直距離為HVT52(例 示）。第五透鏡物側(cè)面上最接近光軸的反曲點(diǎn)為IF511，該點(diǎn)沉陷量SGI511，該點(diǎn)與光軸間的 垂直距離為HIF511(例示）。第五透鏡像側(cè)面上最接近光軸的反曲點(diǎn)為IF521，該點(diǎn)沉陷量 SGI521(例示），該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF521(例示）。第五透鏡物側(cè)面上第二接近光 軸的反曲點(diǎn)為IF512，該點(diǎn)沉陷量SGI512(例示），該點(diǎn)與光軸間的垂直距離為HIF512(例 示）。第五透鏡像側(cè)面上第二接近光軸的反曲點(diǎn)為IF522,該點(diǎn)沉陷量SGI522(例示），該點(diǎn)與 光軸間的垂直距離為HIF522(例示）。
[0019] 與像差有關(guān)的變數(shù)：
[0020] 光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)畸變（Optical Distortion)以0DT表示；其TV畸變（TV Distortion)以TDT表示，并且可以進(jìn)一步限定描述在成像50%至100%視野間像差偏移的 程度;球面像差偏移量以DFS表示;慧星像差偏移量以DFC表示。
[0021] 本發(fā)明提供一種光學(xué)成像系統(tǒng)，其第五透鏡的物側(cè)面或像側(cè)面設(shè)置有反曲點(diǎn)，可 有效調(diào)整各視場入射于第五透鏡的角度，并針對光學(xué)畸變與TV畸變進(jìn)行補(bǔ)正。另外，第五透 鏡的表面可具備更佳的光路調(diào)節(jié)能力，以提升成像質(zhì)量。
[0022] 依據(jù)本發(fā)明提供一種光學(xué)成像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)依序包含第一透鏡、第二透鏡、 第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及一成像面。第一透鏡具有負(fù)屈折力，第二透鏡至第五透 鏡具有屈折力。該多個(gè)透鏡中至少兩個(gè)透鏡的至少一表面具有至少一反曲點(diǎn)，該第二透鏡 至該第五透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，該第五透鏡的物側(cè)面及像側(cè)面皆為非球面，該 第一透鏡至該第五透鏡的焦距分別為丨1、￡2、￡3、￡4和￡5，該光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為￡，該光 學(xué)成像系統(tǒng)的入射瞳直徑為HEP，該第一透鏡物側(cè)面至該成像面的距離為H0S，其滿足下列 條件：1 · 2 < f/HEP < 3 · 0;以及0 · 5 < H0S/f < 3 · 0。
[0023] 依據(jù)本發(fā)明另提供一種光學(xué)成像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)依序包含第一透鏡、第二透 鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及一成像面。第一透鏡具有負(fù)屈折力。第二透鏡具有屈 折力。第三透鏡具有屈折力。第四透鏡具有屈折力。第五透鏡具有負(fù)屈折力，其物側(cè)面及像 側(cè)面皆為非球面。該多個(gè)透鏡中至少兩個(gè)透鏡的至少一表面具有至少一反曲點(diǎn)，該第二透 鏡至該第四透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，該第一透鏡至該第五透鏡的焦距分別為Π、 f2、f 3、f 4和f 5，該光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為f，該光學(xué)成像系統(tǒng)的入射瞳直徑為HEP，該光學(xué)成 像系統(tǒng)的最大視角的一半為HAF，該第一透鏡物側(cè)面至該成像面的距離為H0S，該光學(xué)成像 系統(tǒng)于結(jié)像時(shí)的光學(xué)畸變?yōu)镺DT并且TV畸變?yōu)門DT，其滿足下列條件：1.2 < f/HEP < 3.0; 0.4 引 tan(HAF)| 仝 3·0;0·5 仝 H0S/f^3.0; |TDT|〈60%;以及 |〇DT| 仝 50%。
[0024] 依據(jù)本發(fā)明再提供一種光學(xué)成像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)依序包含第一透鏡、第二透 鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及一成像面。第一透鏡具有負(fù)屈折力。第二透鏡具有屈 折力。第三透鏡具有屈折力。第四透鏡具有正屈折力。第五透鏡具有負(fù)屈折力，其物側(cè)面以 及像側(cè)面中至少一面具有至少一個(gè)反曲點(diǎn)，其物側(cè)面及像側(cè)面皆為非球面。該第三透鏡以 及該第四透鏡中至少一透鏡的至少一表面具有至少一個(gè)反曲點(diǎn)，該第一透鏡至該第五透鏡 的焦距分別為￡1、￡2、￡3、料和作，該光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為丨，該光學(xué)成像系統(tǒng)的入射瞳直 徑為HEP，該光學(xué)成像系統(tǒng)的最大視角的一半為HAF，該第一透鏡物側(cè)面至該成像面的距離 為H0S，該光學(xué)成像系統(tǒng)于結(jié)像時(shí)的光學(xué)畸變?yōu)?DT并且TV畸變?yōu)門DT，其滿足下列條件：1.2 仝 f/HEP 仝 2 · 8; 0 · 4 引 tan(HAF) | 仝 3 · 0; 0 · 5 仝 HOS/f 仝 3 · 0; | TDT |〈60% ;以及 10DT | 仝 50%。
[0025] 前述光學(xué)成像系統(tǒng)可用以搭配成像在對角線長度為1/1.2英寸大小以下的影像感 測元件，該影像感測元件的尺寸較佳為1/2.3英寸，該影像感測元件的像素尺寸小于1.4微 米(μπι)，較佳其像素尺寸小于1.12微米(μπι)，最佳其像素尺寸小于0.9微米(μπι)。此外，該光 學(xué)成像系統(tǒng)可適用于長寬比為16:9的影像感測元件。
[0026]前述光學(xué)成像系統(tǒng)可適用于千萬像素以上的攝錄像要求(例如4Κ2Κ或稱UHD、QHD) 并擁有良好的成像質(zhì)量。
[0027]當(dāng)I f 11 >f5時(shí)，光學(xué)成像系統(tǒng)的系統(tǒng)總高度(H0S;Height of Optic System)可以 適當(dāng)縮短以達(dá)到微型化的目的。
[0028] 當(dāng)I f 2 I +1 f 3 I +1 f 4 I > I Π I +1 f 5 I時(shí)，通過第二透鏡至第四透鏡中至少一透鏡具有弱 的正屈折力或弱的負(fù)屈折力。弱屈折力指特定透鏡的焦距的絕對值大于10。當(dāng)本發(fā)明第二 透鏡至第四透鏡中至少一透鏡具有弱的正屈折力，其可有效分擔(dān)第一透鏡的正屈折力而避 免不必要的像差過早出現(xiàn)，反之，若第二透鏡至第四透鏡中至少一透鏡具有弱的負(fù)屈折力， 則可以微調(diào)補(bǔ)正系統(tǒng)的像差。
[0029] 第五透鏡具有負(fù)屈折力，其像側(cè)面可為凹面。藉此，有利于縮短其后焦距以維持小 型化。另外，第五透鏡的至少一表面可具有至少一反曲點(diǎn)，可有效地壓制離軸視場光線入射 的角度，進(jìn)一步可修正離軸視場的像差。
【附圖說明】
[0030] 圖1A為本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖；
[0031]圖1B由左至右依序?yàn)楸景l(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學(xué)畸 變的曲線圖；
[0032] 圖1C為本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0033] 圖2A為本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖；
[0034]圖2B由左至右依序?yàn)楸景l(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學(xué)畸 變的曲線圖；
[0035] 圖2C為本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0036] 圖3A為本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖；
[0037]圖3B由左至右依序?yàn)楸景l(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學(xué)畸 變的曲線圖；
[0038] 圖3C為本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0039] 圖4A為本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖；
[0040] 圖4B由左至右依序?yàn)楸景l(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學(xué)畸 變的曲線圖；
[0041] 圖4C為本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0042] 圖5A為本發(fā)明第五實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖；
[0043]圖5B由左至右依序?yàn)楸景l(fā)明第五實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學(xué)畸 變的曲線圖；
[0044] 圖5C為本發(fā)明第五實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0045] 圖6A為本發(fā)明第六實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖；
[0046] 圖6B由左至右依序?yàn)楸景l(fā)明第六實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學(xué)畸 變是曲線圖；
[0047]圖6C為本發(fā)明第六實(shí)施例的光學(xué)成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖。
[0048] 附圖標(biāo)記說明：光學(xué)成像系統(tǒng)：10、20、30、40、50、60
[0049] 光圈：100、200、300、400、500、600
[0050] 第一透鏡：110、210、310、410、510、610 [0051 ]物側(cè)面：112、212、312、412、512、612
[0052] 像側(cè)面：114、214、314、414、514、614
[0053] 第二透鏡：120、2