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TWI776385B - 光學成像系統 - Google Patents

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TWI776385B
TWI776385B TW110104258A TW110104258A TWI776385B TW I776385 B TWI776385 B TW I776385B TW 110104258 A TW110104258 A TW 110104258A TW 110104258 A TW110104258 A TW 110104258A TW I776385 B TWI776385 B TW I776385B
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imaging system
optical imaging
refractive power
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張東赫
金炳賢
許宰赫
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南韓商三星電機股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種光學成像系統，包含自物件側依序安置的 四個或多於四個透鏡。在透鏡中，安置為最接近物件側的最前透鏡具有兩個或多於兩個反射表面。在透鏡中，安置為最接近影像側的最後透鏡具有形成於物件側表面及影像側表面中的至少一者上的反曲點。

Description

光學成像系統
本揭露是關於一種經組態以成像長程物件的光學成像系統。
安裝於便攜式終端裝置中的小型光學成像系統經組態以適於捕捉短程物件的影像。因此，小型光學成像系統可能難以捕捉長程物件的影像。一些小型光學成像系統經組態以適於捕捉長程物件的影像。然而，由於便攜式終端裝置的安裝空間的限制，小型光學成像系統可能難以以高解析度捕捉安置於較遠距離處的物件的影像。
上文資訊僅作為背景資訊呈現以輔助理解本揭露。未進行關於上述中的任一者可適用於關於本揭露的先前技術的判定以及斷言。
提供此發明內容來以簡化形式引入下文在實施方式中進一步描述的概念選擇。此發明內容並不意欲識別所主張的主題的關鍵特徵或基本特徵，亦不意欲用作輔助判定所主張的主題的範疇。
在一個通用態樣中，光學成像系統包含自物件側依序安置的四個或多於四個透鏡。在透鏡中，安置為最接近物件側的最前透鏡具有兩個或多於兩個反射表面。在透鏡中，安置為最接近影像側的最後透鏡具有形成於物件側表面及影像側表面中的至少一者上的反曲點。
最前透鏡可具有凹入影像側表面。
最後透鏡可具有凹入物件側表面。
最後透鏡可具有凹入影像側表面。
最前透鏡可具有正折射能力。
最後透鏡可具有負折射能力。
TTL/f可大於0.28且小於0.32，其中TTL是自最前透鏡的物件側表面至成像平面的距離，且f是光學成像系統的焦距。
f/f1可大於1.0且小於2.0，其中f是光學成像系統的焦距，且f1是最前透鏡的焦距。
L1S1ER/L1S2ER可大於4.30且小於5.80，其中L1S1ER是最前透鏡的物件側表面的有效半徑，且L1S2ER是最前透鏡的影像側表面的有效半徑。
在另一通用態樣中，光學成像系統包含自物件側依序安置的第一透鏡、具有負折射能力的第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡，其中第一透鏡具有經組態以反射自第一透鏡的物件側表面入射的光的第一反射表面，及經組態以將由第一反射表面反射的光反射至第一透鏡的影像側表面的第二反射表面。
第一透鏡可具有正折射能力。
第三透鏡可具有正折射率。
光學成像系統可更包含安置於第四透鏡的影像側的第五透鏡。
第五透鏡可具有負折射能力。
反曲點可形成於第五透鏡的物件側表面或影像側表面上。
自以下實施方式、圖式以及申請專利範圍將顯而易見其他特徵及態樣。
100、200、300、400、500、600、700、800:光學成像系統
110、210、310、410、510、610、710、810:第一透鏡
120、220、320、420、520、620、720、820:第二透鏡
130、230、330、430、530、630、730、830:第三透鏡
140、240、340、440、540、640、740、840:第四透鏡
450、550、650、750、850:第五透鏡
IF:濾光器
IP:成像平面
S2:物件側表面
S3:第一反射表面
S4:第二反射表面
S5:影像側表面
圖1是示出光學成像系統的第一實例的圖。
圖2是示出圖1中所示出的光學成像系統的像差曲線的視圖。
圖3是示出光學成像系統的第二實例的圖。
圖4是示出圖3中所示出的光學成像系統的像差曲線的視圖。
圖5是示出光學成像系統的第三實例的圖。
圖6是示出圖5中所示出的光學成像系統的像差曲線的視圖。
圖7是示出光學成像系統的第四實例的圖。
圖8是示出圖7中所示出的光學成像系統的像差曲線的視圖。
圖9是示出光學成像系統的第五實例的圖。
圖10是示出圖9中所示出的光學成像系統的像差曲線的視 圖。
圖11是示出光學成像系統的第六實例的圖。
圖12是示出圖11中所示出的光學成像系統的像差曲線的視圖。
圖13是示出光學成像系統的第七實例的圖。
圖14是示出圖13中所示出的光學成像系統的像差曲線的視圖。
圖15是示出光學成像系統的第八實例的圖。
圖16是示出圖15中所示出的光學成像系統的像差曲線的視圖。
貫穿圖式及實施方式，相同附圖標號指代相同元件。圖式可能未按比例繪製，且出於清楚、示出以及便利起見，可放大圖式中的元件的相對大小、比例以及描述。
在下文中，儘管將參考隨附圖式詳細描述本揭露的實例，但應注意，實例不限於所述隨附圖式。
提供以下詳細描述以輔助讀者獲得對本文所描述的方法、設備以及/或系統的全面理解。然而，在理解本揭露之後，本文中所描述的方法、設備以及/或系統的各種改變、修改以及等效物將顯而易見。舉例而言，本文所描述的操作順序僅為實例，且不限於本文所闡述的實例，但除了必須按某一次序發生的操作之外，可改變操作順序，如在理解本揭露之後將顯而易見的。此外，出於提高清楚性及簡潔性的目的，可省略對此項技術中熟知的功能及 構造的描述。
本文中所描述的特徵可以不同形式體現，且不應解釋為受限於本文中所描述的實例。實情為，僅提供本文中所描述的實例以示出實施本文中所描述的方法、設備以及/或系統的許多可能方式中的在理解本揭露之後將會顯而易見的一些方式。
在本文中，應注意，相對於一實例或實施例，術語「可」的使用(例如關於一實例或實施例可包含或實施之物)意謂存在其中包含或實施此特徵的至少一個實例或實施例，但所有實例及實施例不限於此。
貫穿本說明書，當諸如層、區或基板的元件描述為「在」另一元件「上」、「連接至」另一元件或「耦接至」另一元件時，所述元件可直接「在」另一元件「上」、「連接至」另一元件或「耦接至」另一元件，或其間可介入一或多個其他元件。相反地，當元件描述為「直接在」另一元件「上」、「直接連接至」另一元件或「直接耦接至」另一元件時，其間可不介入其他元件。如本文中所使用，元件的「部分」可包含整個元件或少於整個元件。
如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯列出項目中的任何兩個或多於兩個的任一者及任何組合；同樣，「...中的至少一者」包含相關聯列出項目中的任何兩個或多於兩個的任一者及任何組合。
儘管諸如「第一」、「第二」、以及「第三」的術語可在本文中用以描述各個構件、組件、區、層或區段，但此等構件、組件、區、層或區段並非受限於此等術語。實情為，此等術語僅用於區分一個構件、組件、區、層或區段與另一構件、組件、區、層或區段。 因此，在不脫離實例的教示的情況下，本文中所描述的實例中所參考的第一構件、組件、區、層或區段亦可被稱作第二構件、組件、區、層或區段。
為易於描述，本文中可使用諸如「在...上方」、「上部」、「在...下方」、「下部」以及其類似者的空間相對術語來描述如圖式中所示出的一個元件與另一元件的關係。除圖式中所描繪的定向外，此類空間相對術語意欲涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。舉例而言，若圖式中的裝置翻轉，則描述為相對於另一元件位於「上方」或「上部」處的元件將接著相對於所述另一元件位於「下方」或「下部」處。因此，取決於裝置的空間定向，術語「在...上方」涵蓋上方及下方定向兩者。裝置亦可以其他方式定向(舉例而言，旋轉90度或呈其他定向)，且因此解譯本文中所使用的空間相對術語。
本文中所使用的術語僅用於描述各種實例，且不用於限制本揭露。除非上下文以其他方式清楚地指示，否則冠詞「一(a/an)」及「所述」意欲同樣包含複數形式。術語「包括」、「包含」以及「具有」指定存在所陳述的特徵、數值、操作、構件、元件以及/或其組合，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、數值、操作、構件、元件以及/或其組合。
歸因於製造技術及/或容限，圖式中所示出的形狀可發生變化。因此，本文中所描述的實例不限於圖式中所示出的特定形狀，但包含在製造期間發生的形狀改變。
如在理解本揭露之後將顯而易見的，本文中所描述的實例的特徵可以各種方式組合。另外，儘管本文中所描述的實例具有 各種組態，但如在理解本揭露之後將顯而易見的，其他組態是可能的。
本揭露的一態樣是提供一種光學成像系統，所述光學成像系統可安裝於便攜式終端裝置上且可實現高攝遠比。
光學成像系統包含沿光軸安置的多個透鏡。多個透鏡可沿光軸彼此間隔開預定距離。
舉例而言，光學成像系統包含自光學成像系統的物件側朝向光學成像系統的成像平面依次以遞增數值次序沿光軸安置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及第六透鏡，其中第一透鏡最接近光學成像系統的物件側，且第六透鏡最接近成像平面。
在每一透鏡中，物件側表面或第一表面是透鏡最接近光學成像系統的物件側的表面，且影像側表面或第二表面是透鏡最接近成像平面的表面。
除非另外陳述，否則對透鏡表面的形狀的提及是指透鏡表面的近軸區的形狀。透鏡表面的近軸區是透鏡表面包圍及包含透鏡表面的光軸的中心部分，其中入射於透鏡表面的光線與光軸成較小角度θ，且近似sin θ
Figure 110104258-A0305-02-0009-29
θ、tan θ
Figure 110104258-A0305-02-0009-30
θ以及cos θ
Figure 110104258-A0305-02-0009-31
1為有效的。
在實例中，第一透鏡是指最鄰近於物件(或個體)的透鏡，且第六透鏡是指最鄰近於成像平面(或影像感測器)的透鏡。在實例中，曲率半徑、厚度、TTL(自第一透鏡(或最前透鏡)的物件側表面至成像平面的距離)、IMGHT(成像平面的對角線長度的一半)以及焦距以毫米(mm)指示。透鏡的厚度、透鏡之間的間隙 以及TTL是指透鏡在光軸上的距離。此外，在透鏡的形狀的描述中，其中一個表面為凸起的組態指示表面的光軸區為凸起的，且其中一個表面為凹入的組態指示表面的光軸區為凹入的。因此，即使在描述透鏡的一個表面為凸起的時，透鏡的邊緣亦可為凹入的。類似地，即使在描述透鏡的一個表面為凹入的時，透鏡的邊緣亦可為凸起的。
根據一實例的光學成像系統可經組態以小型化且捕捉長程長程長程物件的影像。舉例而言，光學成像系統可包含具有多個反射表面的透鏡及在其上形成反曲點的透鏡。具有反射表面的透鏡可安置為最接近物件側(下文稱為最前透鏡)，且在其上形成反曲點的透鏡可安置為最接近成像平面(下文稱為最後透鏡)。
最前透鏡可具有折射能力。舉例而言，最前透鏡可具有正折射能力。最前透鏡的一個表面可為凹入的。舉例而言，最前透鏡可具有凹入影像側表面。最後透鏡可具有折射能力。舉例而言，最後透鏡可具有負折射能力。最後透鏡的一個表面可為凹入的。舉例而言，最後透鏡可具有凹入物件側表面。作為另一實例，最後透鏡可具有凹入影像側表面。反曲點可形成於最後透鏡上。舉例而言，反曲點可形成於最後透鏡的物件側表面及影像側表面中的至少一者上。
根據另一實例的光學成像系統可包含自物件側表面至成像平面依序安置的四個或五個透鏡。舉例而言，光學成像系統可包含依序安置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡，或依序安置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡至第四透鏡或第一透鏡至第五透鏡可以預定間隔安 置。舉例而言，預定間隔可形成於第一透鏡的影像側表面與第二透鏡的物件側表面之間。
第一透鏡可具有折射能力。舉例而言，第一透鏡可具有正折射能力。第一透鏡的一個表面可為凹入的。舉例而言，第一透鏡可具有凹入影像側表面。第一透鏡可具有球面表面及非球面表面兩者。舉例而言，第一透鏡的物件側表面可為球面表面，且第一透鏡的影像側表面可為非球面表面。第一透鏡可由具有高光透射率及極佳可加工性的材料形成。舉例而言，第一透鏡可使用塑膠材料製造。然而，第一透鏡的材料不限於塑膠材料。舉例而言，第一透鏡可使用玻璃材料製造。第一透鏡可具有預定折射率。舉例而言，第一透鏡的折射率可大於1.6至小於1.8。第一透鏡可具有預定焦距。舉例而言，第一透鏡的焦距可在14毫米至22毫米的範圍內選擇。
第一透鏡可包含兩個或多於兩個反射表面。舉例而言，第一透鏡可具有反射自第一透鏡的物件側表面入射的光的第一反射表面，及將由第一反射表面反射的光反射至第一透鏡的影像側表面的第二反射表面。第一反射表面及第二反射表面可形成為彎曲表面。舉例而言，第一反射表面可為凹入的，且第二反射表面可為凸起的。第一反射表面及第二反射表面可形成於第一透鏡的某一區中。舉例而言，第一反射表面可形成於除第一透鏡的影像側表面的光軸區或近軸區之外的邊緣區中，且第二反射表面可形成於第一透鏡的物件側表面的光軸區或近軸區中。
第二透鏡可具有折射能力。舉例而言，第二透鏡可具有負折射能力。第二透鏡的表面可為凹入的。舉例而言，第二透鏡可具 有凹入物件側表面。第二透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第二透鏡的物件側表面及影像側表面可為非球面表面。第二透鏡可由具有高光透射率及極佳可加工性的材料形成。舉例而言，第二透鏡可使用塑膠材料製造。然而，第二透鏡的材料不限於塑膠材料。舉例而言，第二透鏡可使用玻璃材料製造。第二透鏡可具有預定折射率。舉例而言，第二透鏡的折射率可大於1.6至小於1.7。第二透鏡可具有預定焦距。舉例而言，第二透鏡的焦距可在-16毫米至-3.0毫米的範圍內選擇。
第三透鏡可具有折射能力。舉例而言，第三透鏡可具有正折射能力。第三透鏡的一個表面可為凸起的。舉例而言，第三透鏡可具有凸起影像側表面。第三透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第三透鏡的物件側表面及影像側表面可為非球面表面。第三透鏡可由具有高光透射率及極佳可加工性的材料形成。舉例而言，第三透鏡可由塑膠材料形成。然而，第三透鏡的材料不限於塑膠材料。舉例而言，第三透鏡可使用玻璃材料製造。第三透鏡可具有預定折射率。舉例而言，第三透鏡的折射率可大於1.5至小於1.65。第三透鏡可具有預定焦距。舉例而言，第三透鏡的焦距可在4.0毫米至8.0毫米的範圍內選擇。
第四透鏡可具有折射能力。舉例而言，第四透鏡可具有正折射能力或負折射能力。第四透鏡具有凹面形狀。舉例而言，第四透鏡可具有凹入物件側表面或影像側表面。第四透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第四透鏡的物件側表面及影像側表面可為非球面表面。反曲點可形成於第四透鏡上。舉例而言，反曲點可形成於第四透鏡的物件側表面及影像側表面中的至少一者上。第四透鏡 可由具有高光透射率及極佳可加工性的材料形成。舉例而言，第四透鏡可使用塑膠材料製造。然而，第四透鏡的材料不限於塑膠材料。舉例而言，第四透鏡可使用玻璃材料製造。第四透鏡可具有預定折射率。舉例而言，第四透鏡的折射率可大於1.5至小於1.6。第四透鏡可具有預定焦距。舉例而言，具有正折射能力的第四透鏡的焦距可在30毫米至120毫米的範圍內選擇，且具有負折射能力的第四透鏡的焦距可在-500毫米至-2.0毫米的範圍內選擇。
光學成像系統可視需要更包含安置於第四透鏡的影像側表面上的第五透鏡。視情況包含的第五透鏡可具有以下特性。
第五透鏡可具有折射能力。舉例而言，第五透鏡可具有負折射能力。第五透鏡的一個表面可為凹入的。舉例而言，第五透鏡可具有凹入物件側表面。第五透鏡可具有非球面表面。舉例而言，第五透鏡的物件側表面及影像側表面可為非球面表面。反曲點可形成於第五透鏡上。舉例而言，反曲點可形成於第五透鏡的物件側表面及影像側表面中的至少一者上。第五透鏡可由具有高光透射率及極佳可加工性的材料形成。舉例而言，第五透鏡可使用塑膠材料製造。然而，第五透鏡的材料不限於塑膠材料。舉例而言，第五透鏡可使用玻璃材料製造。第五透鏡可具有預定折射率。舉例而言，第五透鏡的折射率可大於1.5至小於1.6。第五透鏡可具有預定焦距。舉例而言，第五透鏡的焦距可在-5.0毫米至-2.0毫米的範圍內選擇。
如上文所描述，第一透鏡至第五透鏡中的每一者可具有非球面表面。舉例而言，第一透鏡至第六透鏡中的至少一個表面可為非球面的。第一透鏡至第六透鏡中的每一者的非球面表面可由 等式1表示如下：
Figure 110104258-A0305-02-0014-1
在等式1中，「c」是各別透鏡的曲率半徑的倒數，「k」是二次曲線常數，「r」是自透鏡的非球面表面上的某一點至光軸的距離，「A」至「H」以及「J」是非球面常數，「Z」(或SAG)是自非球面表面上的某一點至非球面表面的頂點在光軸方向上的高度。
光學成像系統可更包含光闌。光闌可安置於第一透鏡的前方，第一透鏡與第二透鏡之間或其類似者。
光學成像系統可更包含濾光器。濾光器可阻擋來自經由第一透鏡至第四透鏡入射的入射光的一些波長。舉例而言，濾光器可阻擋入射光的紅外波長。
光學成像系統可更包含影像感測器。影像感測器可提供成像平面，由透鏡折射的光可在所述成像平面上成像。舉例而言，影像感測器的表面可形成成像平面。影像感測器可經組態以實現高解析度。影像感測器的成像平面可具有預定大小。
光學成像系統可經組態以在不增加成像光學成像系統的總長的情況下增加光學路徑。舉例而言，第一透鏡可形成具有顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡可形成：自第一透鏡的物件側表面連接第一反射表面的第一光學路徑、自第一反射表面連接第二反射表面的第二光學路徑以及自第二反射表面連接第一透鏡的成像平面的第三光學路徑。由第一透鏡形成的光學路徑可長於 自第一透鏡的物件側表面至成像平面的距離。
上述組態的光學成像系統可在不增加透鏡的數目或不增加透鏡之間的距離的情況下增加攝遠比。因此，光學成像系統可易於安裝於小型攝影機模組及具有較小厚度的較薄便攜式終端裝置上。
根據一實例的光學成像系統可滿足以下條件表達式中的一或多者。
0.28<TTL/f<0.32
1.0<f/f1<2.0
0<V1-V2<30
3.14<Nd2+Nd3<3.40
0.02<BFL/f<0.25
0.001<D12/f<0.04
2.3<f數
在上述條件等式，TTL是自第一透鏡(或最前透鏡)的物件側表面至光學成像系統的成像平面的距離，f是成像光學成像系統的焦距，f1是第一透鏡(或最前透鏡)的焦距，且V1是第一透鏡的阿貝數(Abbe number)，V2是第二透鏡的阿貝數，Nd2是第二透鏡的折射率，Nd3是第三透鏡的折射率，且BFL是自最接近成像平面的透鏡的影像側表面至成像平面的距離，且D12是自第一透鏡的影像側表面至第二透鏡的物件側表面的距離。
光學成像系統可進一步滿足以下條件表達式中的一或多者。
4.30<L1S1ER/L1S2ER<5.80
1.1<L1TL/TTL<1.3
在上述條件等式中，L1S1ER是第一透鏡(或最前透鏡)的物件側表面的有效半徑，L1S2ER是第一透鏡(或最前透鏡)的影像側表面的有效半徑，L1TL是自第一透鏡(或最前透鏡)的物件側表面至第一反射表面的距離、自第一反射表面至第二反射表面的距離以及自第二反射表面至光學成像系統的成像平面的距離的總和。
在下文的描述中，將描述光學成像系統的各種實例。
在下文中，將參考圖1描述根據第一實例的光學成像系統100。
光學成像系統100可包含各自具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統100可包含第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、以及第四透鏡140。第一透鏡110至第四透鏡140可自物件側表面以一定間隔依序安置。
第一透鏡110可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凸起物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡120可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第三透鏡130可具有正折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡140可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第四透鏡140的物件側表面及影像側表面上。
第一透鏡110經組態以具有具備顯著長度(如本文中所用，顯著長度是指相對較長長度)的光學路徑。舉例而言，第一透鏡110的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3 的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。相對於自物件側表面直接連接影像側表面的比較光學路徑，如本文所描述的具有顯著長度的光學路徑可更長。因此，根據第一實例的光學成像系統100可確保經由第一透鏡110的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統100可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第四透鏡140與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第一實例的光學成像系統100展現如圖2中所示出的像差特性。根據第一實例的光學成像系統100的透鏡特性列於表1中。
Figure 110104258-A0305-02-0017-2
根據第一實例的光學成像系統100的非球面特性列於表2中。
表2
Figure 110104258-A0305-02-0018-3
在下文中，將參考圖3描述根據第二實例的光學成像系統200。
光學成像系統200可包含各自具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統200可包含第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、以及第四透鏡240。第一透鏡210至第四透鏡240可自物件側以一定間隔依序安置。
第一透鏡210可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凸起物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡220可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第三透鏡230可具有正折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡240可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第四透鏡240的物件側表面及影像側表面上。
第一透鏡210可經組態以具有具備顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡210的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。因此，根據第二實例的光學成像系統200可確保經由第一透鏡210的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統200可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第四透鏡240與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第二實例的光學成像系統200展現如圖4中所示出的像差特性。根據第二實例的光學成像系統200的透鏡特性列於表3中。
Figure 110104258-A0305-02-0019-5
根據第二實例的光學成像系統200的非球面特性列於表4中。
Figure 110104258-A0305-02-0020-6
在下文中，將參考圖5描述根據第三實例的光學成像系統300。
光學成像系統300可包含具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統300可包含第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、以及第四透鏡340。第一透鏡310至第四透鏡340可自物件側以一定間隔依序安置。
第一透鏡310可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凸起物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡320可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第三透鏡330可具有正折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡340可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第四透鏡340的物 件側表面及影像側表面上。
第一透鏡310可經組態以具有具備顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡310的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。因此，根據第三實例的光學成像系統300可確保經由第一透鏡310的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統300可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第四透鏡340與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第三實例的光學成像系統展現如圖6中所示出的像差特性。根據第三實例的光學成像系統的透鏡特性列於表5中。
Figure 110104258-A0305-02-0021-7
根據第三實例的光學成像系統的非球面特性列於表6中。
表6
Figure 110104258-A0305-02-0022-8
在下文中，將參考圖7描述根據第四實例的光學成像系統400。
光學成像系統400可包含各自具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統400可包含第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430、第四透鏡440以及第五透鏡450。第一透鏡410至第五透鏡450可自物件側以一定間隔依序安置。
第一透鏡410可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凹入物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡420可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第三透鏡430可具有正折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡440可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第五透鏡450可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第 五透鏡450的物件側表面及影像側表面上。
第一透鏡410可經組態以具有具備顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡410的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。因此，根據第四實例的光學成像系統400可確保經由第一透鏡410的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統400可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第五透鏡450與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第四實例的光學成像系統400展現如圖8中所示出的像差特性。根據第四實例的光學成像系統400的透鏡特性列於表7中。
Figure 110104258-A0305-02-0023-9
根據第四實例的光學成像系統的非球面特性列於表8中。
Figure 110104258-A0305-02-0024-11
在下文中，將參考圖9描述根據第五實例的光學成像系統500。
光學成像系統500可包含各自具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統500可包含第一透鏡510、第二透鏡520、第三透鏡530、第四透鏡540以及第五透鏡550。第一透鏡510至第五透鏡550可自物件側以一定間隔依序安置。
第一透鏡510可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凹入物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡520可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第三透鏡530可具有正折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡540可具有正折射能力，且可具有凹入物 件側表面及凸起影像側表面。第五透鏡550可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第五透鏡550的物件側表面及影像側表面上。
第一透鏡510可經組態以具有具備顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡510的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。因此，根據第五實例的光學成像系統500可確保經由第一透鏡510的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統500可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第五透鏡550與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第五實例的光學成像系統500展現如圖10中所示出的像差特性。根據第五實例的光學成像系統500的透鏡特性列於表9中。
Figure 110104258-A0305-02-0025-12
Figure 110104258-A0305-02-0026-13
根據第五實例的光學成像系統的非球面特性列於表10中。
Figure 110104258-A0305-02-0026-16
在下文中，將參考圖11描述根據第六實例的光學成像系統600。
光學成像系統600可包含具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統600可包含第一透鏡610、第二透鏡620、第三透鏡630、第四透鏡640以及第五透鏡650。第一透鏡610至第五透鏡650可自物件側以一定間隔依序安置。
第一透鏡610可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凸起物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡620可 具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。第三透鏡630可具有正折射能力，且可具有凸起物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡640可具有正折射能力，且可具有凸起物件側表面及凹入影像側表面。第五透鏡650可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第四透鏡640及第五透鏡650上。
第一透鏡610可經組態以具有具備顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡610的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。因此，根據第六實例的光學成像系統600可確保經由第一透鏡610的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統600可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第五透鏡650與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第六實例的光學成像系統600展現如圖12中所示出的像差特性。根據第五實例的光學成像系統500的透鏡特性列於表11中。
Figure 110104258-A0305-02-0027-17
Figure 110104258-A0305-02-0028-19
根據第六實例的光學成像系統的非球面特性列於表12中。
Figure 110104258-A0305-02-0028-20
在下文中，將參考圖13描述根據第七實例的光學成像系統700。
光學成像系統700可包含具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統700可包含第一透鏡710、第二透鏡720、第三透鏡730、第四透鏡740以及第五透鏡750。第一透鏡710至 第五透鏡750可自物件側以一定間隔依序安置。
第一透鏡710可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凸起物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡720可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第三透鏡730可具有正折射能力，且可具有凹入物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡740可具有正折射能力，且可具有凸起物件側表面及凹入影像側表面。第五透鏡750可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第四透鏡740及第五透鏡750上。
第一透鏡710可經組態以具有具備顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡710的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。因此，根據第七實例的光學成像系統700可確保經由第一透鏡710的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統700可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第五透鏡750與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第七實例的光學成像系統700展現如圖14中所示出的像差特性。根據第七實例的光學成像系統700的透鏡特性列於表13中。
Figure 110104258-A0305-02-0029-21
Figure 110104258-A0305-02-0030-22
根據第七實例的光學成像系統的非球面特性列於表14中。
Figure 110104258-A0305-02-0030-23
在下文中，將參考圖15描述根據第八實例的光學成像系統。
光學成像系統800可包含各自具有折射能力的多個透鏡。舉例而言，光學成像系統800可包含第一透鏡810、第二透鏡820、第三透鏡830、第四透鏡840以及第五透鏡850。第一透鏡810至第五透鏡850可自物件側以一定間隔依序安置。
第一透鏡810可具有正折射能力，且可具有圍繞但不包含近軸區的凸起物件側表面及凹入影像側表面。第二透鏡820可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。第三透鏡830可具有正折射能力，且可具有凸起物件側表面及凸起影像側表面。第四透鏡840可具有正折射能力，且可具有凸起物件側表面及凹入影像側表面。第五透鏡850可具有負折射能力，且可具有凹入物件側表面及凹入影像側表面。反曲點可形成於第四透鏡840及第五透鏡850上。
第一透鏡810可經組態以具有具備顯著長度的光學路徑。舉例而言，第一透鏡810的光學路徑可包含：自物件側表面S2連接第一反射表面S3的第一光學路徑、自第一反射表面S3連接第二反射表面S4的第二光學路徑以及自第二反射表面S4連接影像側表面S5的第三光學路徑。因此，根據第八實例的光學成像系統800可確保經由第一透鏡810的長程影像捕捉所需的顯著光學路徑。
光學成像系統800可包含濾光器IF。舉例而言，濾光器IF可安置於第五透鏡850與成像平面IP之間。濾光器IF可經組態以阻擋紅外光。
根據第八實例的光學成像系統800展現如圖16中所示出的像差特性。根據第八實例的光學成像系統800的透鏡特性列於 表15中。
Figure 110104258-A0305-02-0032-24
根據第八實例的光學成像系統的非球面特性列於表16中。
Figure 110104258-A0305-02-0032-25
Figure 110104258-A0305-02-0033-26
根據第一實例至第八實例的光學成像系統的光學特性值列於表17中。
Figure 110104258-A0305-02-0033-27
根據第一實例至第八實例的光學成像系統的條件表達式值列於表18中。
Figure 110104258-A0305-02-0033-28
如上文所描述，可實現適於高效能小型攝影機的光學成像系統。
儘管上文已示出及描述特定實例，但在理解本揭露之後將顯而易見的是，可在不背離申請專利範圍及其等效物的精神及 範疇的情況下在此等實例中對形式及細節進行各種改變。應僅以描述性意義且非出於限制性目的考慮本文中所描述的實例。應將每一實例中的特徵或態樣的描述視為適用於其他實例中的類似特徵或態樣。若以不同次序執行所描述技術，及/或若以不同方式組合及/或用其他組件或其等效物來替換或補充所描述系統、架構、裝置或電路中的組件，則可達成適合的結果。因此，本揭露的範疇並非由實施方式定義，而是由申請專利範圍及其等效物定義，且應將屬於申請專利範圍以及其等效物的範疇內的所有變化解釋為包含於本揭露中。
100:光學成像系統
110:第一透鏡
120:第二透鏡
130:第三透鏡
140:第四透鏡
IF:濾光器
IP:成像平面
S2:物件側表面
S3:第一反射表面
S4:第二反射表面
S5:影像側表面

Claims (10)

  1. 一種光學成像系統，包括：第一透鏡，包括正折射能力；第二透鏡，包括負折射能力；第三透鏡，包括正折射能力；及第四透鏡，包括負折射能力；其中所述第一透鏡至所述第四透鏡自物件側依序安置，其中所述光學成像系統中具有屈光力的透鏡的總數為四；其中所述第一透鏡具有兩個或多於兩個反射表面，以及其中所述第四透鏡具有形成於物件側表面及影像側表面中的至少一者上的反曲點。
  2. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第一透鏡具有凹入影像側表面。
  3. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第四透鏡具有凹入物件側表面。
  4. 如請求項1所述的光學成像系統，其中所述第四透鏡具有凹入影像側表面。
  5. 如請求項1所述的光學成像系統，其中0.28<TTL/f<0.32，其中TTL是自所述第一透鏡的物件側表面至成像平面的距離，且f是所述光學成像系統的焦距。
  6. 如請求項1所述的光學成像系統，其中1.0<f/f1<2.0，其中f是所述光學成像系統的焦距，且f1是所述第一透鏡的 焦距。
  7. 如請求項1所述的光學成像系統，其中4.30<L1S1ER/L1S2ER<5.80，其中L1S1ER是所述第一透鏡的物件側表面的有效半徑，且L1S2ER是所述第一透鏡的影像側表面的有效半徑。
  8. 一種光學成像系統，包括：第一透鏡，包括正折射能力；第二透鏡，包括負折射能力；第三透鏡，包括正折射能力；第四透鏡，包括折射能力；及第五透鏡，包括負折射能力；其中所述第一透鏡至所述第五透鏡自物件側依序安置，其中所述光學成像系統中具有屈光力的透鏡的總數為五；其中所述第一透鏡具有：第一反射表面，經組態以反射自所述第一透鏡的物件側表面入射的光；及第二反射表面，經組態以將由所述第一反射表面反射的所述光反射至所述第一透鏡的影像側表面。
  9. 如請求項8所述的光學成像系統，其中0.28<TTL/f<0.32，其中TTL是自所述第一透鏡的物件側表面至成像平面的距離，且f是所述光學成像系統的焦距。
  10. 如請求項8所述的光學成像系統，其中反曲點形成於所述第五透鏡的物件側表面或影像側表面上。
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