光學成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光學成像系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種應用于電子產(chǎn)品上的小型光 學成像系統(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，光學系統(tǒng)的需求日漸增 加。一般光學系統(tǒng)的感光元件不外乎為感光親合元件（Charge Coupled Device ;CCD)或 互補性氧化金屬半導體元件（Complementary Metal-Oxide SemiconduTPor Sensor ;CM0S Sensor)兩種，且隨著半導體制造技術(shù)的進步，使得感光元件的像素尺寸縮小，光學系統(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)搭載于便攜設備上的光學系統(tǒng)，多采用三片或四片式透鏡結(jié)構(gòu)，然而，由于便 攜設備不斷朝像素提升方向發(fā)展，并且終端消費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，設計 大光圈的光學系統(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，而設計 廣視角的光學系統(tǒng)則面臨成像的畸變率（distortion)提高，現(xiàn)有的光學成像系統(tǒng)已無法 滿足更高階的攝影要求。
[0004] 因此，如何有效增加光學成像鏡頭的進光量與增加光學成像鏡頭的視角，除了進 一步提高成像的總像素與質(zhì)量外，同時能兼顧微型化光學成像鏡頭的衡平設計，便成為一 個相當重要的議題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例針對一種光學成像系統(tǒng)及光學影像擷取鏡頭，能夠利用五個透鏡的 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），進而有效提高光學成像系統(tǒng)的進光量以及增加光學成像鏡頭的 視角，同時提高成像的總像素與質(zhì)量，以應用于小型的電子產(chǎn)品上。
[0006] 本發(fā)明實施例相關(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] 光學成像系統(tǒng)的成像高度以Η0Ι表示；光學成像系統(tǒng)的高度以H0S表示；光學成 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 ;光學成像系統(tǒng)的固定光 欄（光圈）至成像面間的距離以InS表示；光學成像系統(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] 光學成像系統(tǒng)中的第一透鏡的色散系數(shù)以NA1表不（例不）；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表不；視角的一半以HAF表不；主光線角度以MRA表不。
[0013] 與出入瞳有關(guān)的透鏡參數(shù)：
[0014] 光學成像系統(tǒng)的入射瞳直徑以HEP表不。
[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C指特定透鏡表面上，除與光軸的交點外，一與光軸相垂直的切面相切的 點。承上，例如第四透鏡物側(cè)面的臨界點C41與光軸的垂直距離為HVT41 (例示），第四透 鏡像側(cè)面的臨界點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為IF511，該點沉陷量SGI511，該點 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為IF521， 該點沉陷量SGI521 (例示），該點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為IF512,該點沉陷量SGI512(例示），該點與光軸間的垂直 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為IF522,該點沉陷量 SGI522 (例示），該點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] 光學成像系統(tǒng)的光學畸變（Optical Distortion)以0DT表示；其TV畸變（TV Distortion)以TDT表示，并且可以進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)明提供了一種光學成像系統(tǒng)，其第五透鏡的物側(cè)面或像側(cè)面設置有反曲點， 可有效調(diào)整各視場入射于第五透鏡的角度，并針對光學畸變與TV畸變進行補正。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] 本發(fā)明提供的一種光學成像系統(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。第一透鏡具有正屈折力以及第五透鏡具有屈折 力。該第五透鏡的物側(cè)表面及像側(cè)表面中至少一表面具有至少一反曲點，該第一透鏡至第 五透鏡中至少兩個透鏡的任一表面具有至少一反曲點，該第二透鏡至該第五透鏡中至少一 透鏡具有正屈折力，并且該第五透鏡的物側(cè)表面及像側(cè)表面皆為非球面，該第一透鏡至該 第五透鏡的焦距分別為￡142、￡3、付和朽，該光學成像系統(tǒng)的焦距為6該光學成像系統(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：

;以及
。
[0023] 本發(fā)明另提供了一種光學成像系統(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。第一透鏡具有正屈折力。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。第五透鏡具有負屈折力，其物側(cè)表面及 像側(cè)表面中至少一表面具有至少一反曲點。該第一透鏡至第五透鏡中至少兩個透鏡的任一 表面具有至少一反曲點，該第二透鏡至該第四透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，并且該第 五透鏡的物側(cè)表面及像側(cè)表面皆為非球面，該第一透鏡至該第五透鏡的焦距分別為fl、f2、 f3、f4和f5,該光學成像系統(tǒng)的焦距為f，該光學成像系統(tǒng)的入射瞳直徑為HEP，該光學成像 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HOS，該光學成像系 統(tǒng)于結(jié)像時的TV畸變?yōu)門DT，其滿足下列條件：
； 以及
。
[0024] 本發(fā)明再提供一種光學成像系統(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。該第一透鏡至第五透鏡中至少兩個透鏡的任 一表面具有至少一反曲點。第一透鏡具有正屈折力。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。第五透鏡具有負屈折力，其物側(cè)表面及像側(cè)表面中至 少一表面具有至少一個反曲點。該第一透鏡的物側(cè)面及像側(cè)面皆為非球面，并且該第五透 鏡的物側(cè)表面及像側(cè)表面皆為非球面，該第一透鏡至該第五透鏡的焦距分別為Π 、f2、f3、 f4和f5,該光學成像系統(tǒng)的焦距為f，該光學成像系統(tǒng)的入射瞳直徑為HEP，該光學成像系 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，該光學成像系 統(tǒng)于結(jié)像時的光學畸變?yōu)?DT并且TV畸變?yōu)門DT，其滿足下列條件：
；
；
；
〇
[0025] 前述光學成像系統(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（μ m)，較佳其像素尺寸小于1. 12微米（μ m)，最佳其像素尺寸小于0. 9微米（μ m)。 此外，該光學成像系統(tǒng)可適用于長寬比為16:9的影像感測元件。
[0026] 前述光學成像系統(tǒng)可適用于千萬像素以上的攝錄像要求（例如4K2K或稱UHD、 QHD)并擁有良好的成像質(zhì)量。
[0027] 當
>f5時，光學成像系統(tǒng)的系統(tǒng)總高度（HOS ;Height of Optic System) 可以適當縮短以達到微型化的目的。
[0028] 當
時，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屈折力。所稱弱屈折力指特定透鏡的焦距的絕對 值大于10。當本發(fā)明中的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屈折力，則可以微調(diào)補正系統(tǒng)的像差。
[0029] 第五透鏡具有負屈折力，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，可有效地壓制離軸視場光線入射 的角度，進一步可修正離軸視場的像差。
【附圖說明】
[0030] 圖1A為本發(fā)明第一實施例的光學成像系統(tǒng)的示意圖；
[0031] 圖1B由左至右依序為本發(fā)明第一實施例的光學成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學 畸變的曲線圖；
[0032] 圖1C為本發(fā)明第一實施例的光學成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0033] 圖2A為本發(fā)明第二實施例的光學成像系統(tǒng)的示意圖；
[0034] 圖2B由左至右依序為本發(fā)明第二實施例的光學成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學 畸變的曲線圖；
[0035] 圖2C為本發(fā)明第二實施例的光學成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0036] 圖3A為本發(fā)明第三實施例的光學成像系統(tǒng)的示意圖；
[0037] 圖3B由左至右依序為本發(fā)明第三實施例的光學成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學 畸變的曲線圖；
[0038] 圖3C為本發(fā)明第三實施例的光學成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0039] 圖4A為本發(fā)明第四實施例的光學成像系統(tǒng)的示意圖；
[0040] 圖4B由左至右依序為本發(fā)明第四實施例的光學成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學 畸變的曲線圖；
[0041 ]圖4C為本發(fā)明第四實施例的光學成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0042] 圖5A為本發(fā)明第五實施例的光學成像系統(tǒng)的示意圖；
[0043] 圖5B由左至右依序為本發(fā)明第五實施例的光學成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學 畸變的曲線圖；
[0044] 圖5C為本發(fā)明第五實施例的光學成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖；
[0045] 圖6A為本發(fā)明第六實施例的光學成像系統(tǒng)的示意圖；
[0046] 圖6B由左至右依序為本發(fā)明第六實施例的光學成像系統(tǒng)的球差、像散以及光學 畸變的曲線圖；
[0047] 圖6C為本發(fā)明第六實施例的光學成像系統(tǒng)的TV畸變曲線圖。
[0048] 附圖標記說明：光學成像系統(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、220、320、420、520、620
[0054] 物側(cè)面：122、222、322、422、522、622
[0055] 像側(cè)面：124、224、324、424、 524、624
[0056] 第三透鏡：13〇、23〇、33〇、43〇、 53〇、63〇
[0057] 物側(cè)面：132、232、332、432、532、632
[0058] 像側(cè)面：1：34、234、334、434、 534、634
[0059] 第四透鏡：140、240、340、440、540、640
[0060] 物側(cè)面：142、242、342、44 2、542、642
[0061] 像側(cè)面：144、244、344、444、544、644
[0062] 第五透鏡：15〇、25〇、35〇、45〇、 55〇、65〇
[0063] 物側(cè)面：152、252、352、452、552、652
[0064] 像側(cè)面：154、254、354、454、554、654
[0065] 紅外線濾光片：170、270、370、470、570、670
[0066] 成像面：180、280、380、480、580、680
[0067] 影像感測元件：190、290、390、490、590、690
[0068] 光學成像系統(tǒng)的焦距：f
[0069] 第一透鏡的焦距：η ;
[0070] 第二透鏡的焦距：f2 ;
[0071] 第三透鏡的焦距：f3
[0072] 第四透鏡的焦距：f4
[0073] 第五透鏡的焦距：f5
[0074] 光學成像系統(tǒng)的光圈值：f/HEP ;
[0075] 光學成像系統(tǒng)的最大視角的一半：HAF
[0076] 第二透鏡至第五透鏡的色散系數(shù)：NA2、NA3、NA4、NA5
[0077] 第一透鏡物側(cè)面以及像側(cè)面的曲率半徑：R1、R2
[0078] 第二透鏡物側(cè)面以及像側(cè)面的曲率半徑：R3、R4
[0079] 第三透鏡物側(cè)面以及像側(cè)面的曲率半徑：R5、R6
[0080] 第四透鏡物側(cè)面以及像側(cè)面的曲率半徑：R7、R8
[0081] 第五透鏡物側(cè)面以及像側(cè)面的曲率半徑：R9、R10
[0082] 第一透鏡于光軸上的厚度：TP1
[0083] 第二透鏡至第五透鏡于光軸上的厚度：TP2、TP3、TP4、TP5
[0084] 所有具有屈折力的透鏡的厚度總和：ΣΤΡ
[0085] 第一透鏡與第二透鏡于光軸上的間隔距離：IN12
[0086] 第二透鏡與第三透鏡于光軸上的間隔距離：IN23
[0087] 第三透鏡與第四透鏡于光軸上的間隔距離：IN34
[0088] 第四透鏡與第五透鏡于光軸上的間隔距離：IN45
[0089] 第五透鏡物側(cè)面于光軸上的交點至第五透鏡物側(cè)面的最大有效徑位置