TW201300871A

TW201300871A - 影像拾取光學系統

Info

Publication number: TW201300871A
Application number: TW100121391A
Authority: TW
Inventors: Hsin-Hsuan Huang
Original assignee: Largan Precision Co
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2013-01-01
Also published as: CN104076488B; CN102841432B; US10261289B2; US20150370045A1; US10942339B2; CN104111516B; US11726302B2; US20120188654A1; US9110279B2; CN202330843U; US20140111873A1; US20170242224A1; US9606332B2; US20150015971A1; US8891177B2; CN104076488A; CN104076487A; CN104101984B; US8830595B2; US20160178872A1

Abstract

一種影像拾取光學系統，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；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；以及一具屈折力的第六透鏡，由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其兩側光學面皆為非球面，且其像側光學面設有至少一反曲點；該影像拾取光學系統滿足特定之條件。藉此，本發明除具有良好的像差修正，並可減小影像拾取光學系統總長，以應用於相機、手機相機等良好攝像目的的使用需求。

Description

影像拾取光學系統

本發明係關於一種影像拾取光學系統；特別是關於一種由六片透鏡所構成的全長短且成像品質良好的影像拾取光學系統，以應用於電子產品上。

在數位相機(Digital Still Camera)、行動電話鏡頭(Mobile Phone Camera)等小型電子設備上常裝設有影像拾取光學系統，用以對物體進行攝像，而影像拾取光學系統發展的主要趨勢為朝向小型化、低成本，但同時也希望能達到具有良好的像差修正能力，具高解析度、高成像品質的影像拾取光學系統。

在小型電子產品的影像拾取光學系統中，習知上有二鏡片式、三鏡片式、四鏡片式、五鏡片式及六鏡片式以上之不同設計，然而以成像品質考量，四鏡片式、五鏡片式及六鏡片式影像拾取光學系統在像差修正、光學傳遞函數MTF(Modulation Transfer Function)性能上較具優勢；其中，又以六鏡片式相較五鏡片式及四鏡片式的解析度更高，適用於高品質、高畫素(pixel)要求的電子產品。

在各種小型化的六鏡片式固定焦距的影像拾取光學系統設計中，習知技術係以不同的正或負屈光度組合；如美國公開號US5,682,269、US5,513,046係採用一組疊合的透鏡，如美國專利US7,564,634係使用負屈折力的第一透鏡與正屈折力的第二透鏡相互搭配，以縮短光學系統的全長。

在小型數位相機、網路相機、行動電話鏡頭等產品中，其影像拾取光學系統大多要求小型化、焦距短、像差調整良好。其中，在六鏡片式的固定焦距影像拾取光學系統中，為增加視角的幅度以縮短全長，經常採用正屈折力之第六透鏡，如美國專利US7,701,649、US4,389,099、US4,550,987等，以趨向於良好的像差修正，但在影像拾取光學系統之全長仍難符合小型電子設備使用。另外，為避免過強的正屈折力所造成的像差，如美國專利US3,997,248則採用負屈折力的第五透鏡與正屈折力的第六透鏡配置，藉以調配影像拾取光學系統的屈折力與後焦距。這些習知的設計必須增加影像拾取光學系統的後焦距，以致於難以縮短光學取像鏡頭組的全長。

為此，本發明提出更實用性的設計，利用六個透鏡的屈折力、凸面與凹面的組合，可縮短影像拾取光學系統。其中，第五透鏡與第六透鏡分別具有正屈折力與負屈折力，如此互補之組合可具有望遠效果，並有利於縮短後焦，更可有效縮短影像拾取光學系統的總長度外，進一步可提高成像品質，以應用於小型的電子產品上。

本發明主要目的為提供一種影像拾取光學系統，其沿著光軸排列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、第五透鏡及第六透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；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；第五透鏡具有屈折力；具有屈折力之第六透鏡，由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面皆為非球面，且其像側光學面設有至少一反曲點；影像拾取光學系統並滿足下列關係式：
　　 1.8 < │f/f₅│+│f/f₆│ < 3.5　　　　(1)
其中，f為影像拾取光學系統之焦距，f₅為第五透鏡之焦距，f₆為第六透鏡之焦距。

另一方面，本發明提供一種影像拾取光學系統，如前所述，影像拾取光學系統中至少三枚透鏡可為塑膠材質所製成；另可包含一光圈及一影像感測元件設置於一成像面上，以供被攝物成像；其中，第二透鏡可具有負屈折力，其像側光學面可為凹面；第五透鏡可具有正屈折力；第六透鏡可具有負屈折力，其物側光學面可為凹面；除滿足式(1)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：
　　 0.70 < S_D/T_D< 1.2　　　　　(2)
　　 0.2 < (CT₃+CT₄+CT₅)/f < 0.4　(3)
　　 TTL/ImgH < 2.10　　　　(4)
　　 0 < (R₇-R₈)/(R₇+R₈) < 0.6　　　　(5)
　　 0 < (R₃+R₄)/(R₃-R₄) < 1.5　　　(6)
進一步地，
　　 2.0 < │f/f₅│+│f/f₆│ < 3.2　　(7)
其中，S_D為在光軸上光圈至第六透鏡之像側光學面的距離，T_D為在光軸上第一透鏡之物側光學面至第六透鏡之像側光學面的距離，CT₃為第三透鏡在光軸上的厚度， CT₄為第四透鏡在光軸上的厚度，CT₅為第五透鏡在光軸上的厚度，TTL為第一透鏡之物側光學面至成像面在光軸上的距離，ImgH為影像感測元件有效感測區域對角線長的一半，R₃為第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R₄為第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑， R₇為第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R₈為第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，f為影像拾取光學系統之焦距，f₅為第五透鏡之焦距，f₆為第六透鏡之焦距。

再一方面，本發明提供一種影像拾取光學系統，如前所述，其中，第二透鏡可具有負屈折力，其像側光學面可為凹面；第五透鏡可具有正屈折力；第六透鏡可具有負屈折力，其物側光學面可為凹面；除滿足式(1)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：
　　 0.1 < Y_C/f < 0.8　　　　　(12)
　　 0.2 < R₁₂/f < 1.2　　　　　(13)
　　 0.03 < T₁₂/T₂₃< 0.3　　　　(14)
其中，第六透鏡之像側光學面上，其切線垂直於光軸之切點，且該切點不位於光軸上，該切點與光軸的垂直距離為Y_C(請參閱第7圖)，f為影像拾取光學系統之焦距，R₁₂為第六透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，T₁₂為在光軸上第一透鏡之像側光學面至第二透鏡之物側光學面的距離，T₂₃為在光軸上第二透鏡之像側光學面至第三透鏡之物側光學面的距離。

又一方面，本發明提供一種影像拾取光學系統，如前所述，另可包含一影像感測元件設置於一成像面上，以供被攝物成像；其中，第二透鏡可具有負屈折力，其像側光學面可為凹面；第四透鏡之物側光學面可為凹面、像側光學面可為凸面；第五透鏡之物側光學面可為凹面、像側光學面可為凸面；第六透鏡可具有負屈折力，其物側光學面可為凹面；除滿足式(1)外並進一步滿足下列關係式之一或其組合：
　　 1.0 < f/f₁< 2.0　　　　　(8)
　　 25 < v₁-v₂< 40　　　　　(9)
　　 -0.2 < (R₁₁+R₁₂)/(R₁₁-R₁₂) < 0.9　(10)
　　 3.7mm < TTL < 6.5mm　(11)
　　 TTL/ImgH < 2.10　　　　(4)
其中，f為影像拾取光學系統之焦距，f₁為第一透鏡之焦距，v₁為第一透鏡之色散係數，v₂為第二透鏡之色散係數，R₁₁為第六透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑，R₁₂為第六透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑，TTL為第一透鏡之物側光學面至成像面在光軸上的距離，ImgH為影像感測元件有效感測區域對角線長的一半。

本發明另一個主要目的為提供一種影像拾取光學系統，其沿著光軸排列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、第五透鏡及第六透鏡；其中，第一透鏡具有正屈折力，其物側光學面為凸面；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；第五透鏡具有屈折力；具有屈折力之第六透鏡，由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面皆為非球面，且其像側光學面設有至少一反曲點；影像拾取光學系統並滿足下列關係式：
　　 1.8 < │f/f₅│+│f/f₆│ < 3.5　　　　(1)
　　 0.1 < Y_C/f < 0.8　　　　　　　　(12)
其中，f為影像拾取光學系統之焦距，f₅為第五透鏡之焦距，f₆為第六透鏡之焦距，第六透鏡之像側光學面上，其切線垂直於光軸之切點，且該切點不位於光軸上，該切點與光軸的垂直距離為Y_C。

另一方面，本發明提供一種影像拾取光學系統，如前所述，另可包含一成像面；其中，第二透鏡之像側光學面可為凹面；第四透鏡之物側光學面可為凹面、像側光學面可為凸面；第五透鏡之物側光學面可為凹面、像側光學面可為凸面；第六透鏡之物側光學面可為凹面；除滿足式(1)及式(12)外並進一步滿足下列關係式：
　　 3.7mm < TTL < 6.5mm　(11)
TTL為第一透鏡之物側光學面至成像面在光軸上的距離。

本發明藉由上述的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡與第六透鏡，在光軸上以適當的間距組合配置，可在較大的場視角下，具有良好的像差修正與具有優勢的光學傳遞函數MTF(Modulation Transfer Function)。

本發明影像拾取光學系統中，第一透鏡具正屈折力，提供系統所需的大部分屈折力，有助於縮短影像拾取光學系統的總長度，第二透鏡具負屈折力，可有效對具正屈折力之透鏡所產生的像差做補正、修正系統的佩茲伐和數(Petzval Sum)，使周邊像面變得更平。當第二透鏡之像側光學面為凹面時，可適當依面形調整第二透鏡之負屈折力強度，對於修正系統像差有良好功效。再者，物側光學面為凹面且像側光學面為凸面的新月形第四透鏡與第五透鏡可有助於修正像散，且若像側面之周邊位置的曲率比中心位置的曲率強，係有利於壓制系統周邊光線入射於感光元件上的角度，有助於提升影像感測元件之感光的靈敏性；藉由第五透鏡的正屈折力與具負屈折力的第六透鏡之互補配置，可產生望遠效果，亦有利於縮短後焦以減少總長。

又本發明影像拾取光學系統中，光圈之配置，可將影像拾取光學系統的出射瞳(exit pupil)與成像面產生較長的距離，影像可採直接入射的方式由影像感測元件所接收，除避免暗角發生外，如此即為像側的遠心(telecentric)效果；通常遠心效果可提高成像面的亮度，可增加影像感測元件的CCD或CMOS接收影像的效率。

本發明之影像拾取光學系統中，正屈折力的第一透鏡、負屈折力的第二透鏡與正或負屈折力的第三透鏡及第四透鏡之組合，且正屈折力的第五透鏡與負屈折力的第六透鏡的互相補償，可有效減少影像拾取光學系統的全長，使在相同的全長下可獲得更大的影像感測元件有效畫素的範圍；或換言之，在相同的影像感測元件有效畫素的範圍，可設計出較短的影像拾取光學系統。

若在第六透鏡設置有反曲點，可導引射出第六透鏡邊緣的影像光線的角度，使離軸視場的影像光線的角度導引至影像感測元件，由影像感測元件所接收。再者藉由影像拾取光學系統包含至少三枚透鏡可為塑膠材料所製成，有利於製造及降低成本。

本發明提供一種影像拾取光學系統，請參閱第1A圖，影像拾取光學系統其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150及第六透鏡160；其中，第一透鏡110具有正屈折力，其物側光學面111為凸面；第二透鏡120具有屈折力；第三透鏡130具有屈折力；第四透鏡140具有屈折力；第五透鏡150具有屈折力；具有屈折力之第六透鏡160，由塑膠材質所製成，其像側光學面162為凹面，其物側光學面161與像側光學面162皆為非球面，且其像側光學面162設有至少一反曲點。影像拾取光學系統另包含一光圈100與一紅外線濾除濾光片170，光圈100設置於第一透鏡110與第二透鏡120之間為中置光圈；紅外線濾除濾光片170設置於第六透鏡160與成像面180之間，通常為平板光學材料製成，不影響本發明影像拾取光學系統的焦距。影像拾取光學系統並包含一影像感測元件190，設置於一成像面180上，可將被攝物成像。第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150及第六透鏡160之非球面光學面，其非球面之方程式（Aspherical Surface Formula）為式(15)所構成，
(15)
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頂點之切面的相對高度；
Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；
R：光學面在近軸上的曲率半徑；
K：錐面係數；以及
A_i：第i階非球面係數。

在本發明影像拾取光學系統中，第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150的光學面可設置球面或非球面，若使用非球面的光學面，則可藉由光學面的曲率半徑改變其屈折力，用以消減像差，進而縮減影像拾取光學系統透鏡使用的數目，可以有效降低影像拾取光學系統的總長度。透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，可以增加影像拾取光學系統屈折力配置的自由度，若透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本。由此，本發明之影像拾取光學系統藉由前述之第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150及第六透鏡160配置，滿足關係式：式(1)。

本發明之影像拾取光學系統中，主要的正屈折力係由第一透鏡110與第五透鏡150所提供，當滿足式(1)時，即限制第五透鏡150之焦距f₅、第六透鏡160之焦距f₆與影像拾取光學系統之焦距f間的比值，可以有效分配影像拾取光學系統中第五透鏡150所需的屈折力，可降低系統對於誤差之敏感度與提供系統所需之適當正屈折力。同時，調整適宜之第六透鏡160屈折力，可與第五透鏡150之屈折力互補，產生遠心特性可有利於縮短後焦以減少總長，以達到影像拾取光學系統小型化之目的。

當限制第一透鏡110之焦距f₁與影像拾取光學系統之焦距f的比值(式(8))時，為適當調配第一透鏡110的正屈折力，進而可調整系統焦距長度，以適當縮短總長。當滿足式(13)時，由於第六透鏡160之像側光學面162為凹面，可使系統的主點遠離成像面170，有利於縮短系統的光學總長度，以促進鏡頭的小型化。

當滿足式(4)時，可有效減少影像拾取光學系統的全長，使在相同的全長下可獲得更大的影像感測元件有效畫素的範圍。同樣地，當滿足式(2)時，可藉由調配適當光圈位置與第一透鏡110至第六透鏡160的距離，以縮短影像拾取光學系統的長度。當限制影像拾取光學系統全長的值(式(11))時，可使系統有適當的總長，若總長過短，則各透鏡之厚度需設計為較薄，使得透鏡製作良率偏低，且也可能使得組裝變得困難。

再者，當滿足式(3)時，在單位長度的影像拾取光學系統之焦距f下，可適當調整第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150的厚度，有利於降低影像拾取光學系統的全長，並有利於製程上之良率提升。當限制在光軸上第一透鏡110之像側光學面112至第二透鏡120之物側光學面121的距離T₁₂與在光軸上第二透鏡120之像側光學面122與第三透鏡130之物側光學面131間的距離T₂₃比值(式(14))，可使光線通過第一透鏡110與空氣間隙進入第三透鏡130的折射角度為適當的角度，以減少全長。

當限制第六透鏡160之物側光學面161之曲率半徑R₁₁與像側光學面162之曲率半徑R₁₂時(式(10))，可限制第六透鏡160之面形變化，除有助於系統像差的補正，並有利於調配第六透鏡160的屈折力，以互補於第五透鏡150之正屈折力，產生遠心效果。再者，第四透鏡140之像側光學面142為凸面，當限制其物側光學面141與像側光學面142之曲率半徑的比值(式(5))時，有助於調配第四透鏡140具有適當的屈折力，可降低系統對於誤差之敏感度，可利於製造，以提高良率與節省生產成本，且物側光學面141為凹面與像側光學面142為凸面之新月形第四透鏡140具有修正像散之功能；同樣的，當滿足式(6)時，即限制第二透鏡120之面形變化，可有利於具負屈折力第二透鏡120之修正像差功能。

當滿足式(9)時，使第一透鏡110之色散係數(Abbe number)v₁與第二透鏡120之色散係數(Abbe number)v₂的差值於適當範圍，可以有效修正第一透鏡110與第二透鏡120產生的色差，並可增加第二透鏡120的色差補償能力；當限制第六透鏡160之像側光學面162上，其切線垂直於光軸之切點，且該切點不位於光軸上，該切點與光軸的垂直距離Y_C與影像拾取光學系統之焦距f的比值(式(12))時，可使第六透鏡160於近軸上負屈折力的範圍相對較大，可加強近軸處之像差修正，並調整適當影像拾取光學系統之後焦，有利於縮短系統總長。

本發明影像拾取光學系統將藉由以下具體實施例配合圖式予以詳細說明。

<第一實施例>
本發明第一實施例的影像拾取光學系統示意圖請參閱第1A圖，第一實施例之像差曲線請參閱第1B圖。第一實施例之影像拾取光學系統主要由六片透鏡、光圈100及紅外線濾除濾光片170所構成的影像拾取光學系統；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡110，為塑膠材質所製成，其物側光學面111為凸面、其像側光學面112為凸面，其物側光學面111及像側光學面112皆為非球面；一光圈100；一具負屈折力的第二透鏡120，為塑膠材質所製成，其物側光學面121為凹面、其像側光學面122為凹面，其物側光學面121及像側光學面122皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡130，為塑膠材質所製成，其物側光學面131為凹面、其像側光學面132為凹面，其物側光學面131與像側光學面132皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡140，為塑膠材質所製成，其物側光學面141為凹面、其像側光學面142為凸面，其物側光學面141與像側光學面142皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡150，為塑膠材質所製成，其物側光學面151為凹面、其像側光學面152為凸面，其物側光學面151與像側光學面152皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡160，為塑膠材質所製成，其物側光學面161為凹面、其像側光學面162為凹面，其物側光學面161與像側光學面162皆為非球面，且其像側光學面162設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)170為平板玻璃，用以調整成像的光線之可通過波長區段；以及設置於一成像面180上之一影像感測元件190；經由六片透鏡、光圈100及紅外線濾除濾光片170之組合，可將被攝物在影像感測元件190上成像。

表一、本實施例的光學數據

本實施例的光學數據如上表一所示，其中，第一透鏡110至第六透鏡160之物側光學面與像側光學面均使用式(15)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表二所示：
表二、本實施例的非球面係數

參見表一及第1B圖，本實施例影像拾取光學系統中，影像拾取光學系統之焦距f=3.91(毫米)，構成的整體的光圈值(f-number)Fno=2.80，最大場視角的一半HFOV=35.5°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表三，相關符號如前所述，此不再贅述：
表三、本實施例滿足相關關係式之數據

由表一之光學數據及由第1B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之影像拾取光學系統之本實施例，在球差(longitudinal spherical aberration)、像散(astigmatic field curving)與歪曲(distortion)有良好的補償效果。

<第二實施例>
本發明第二實施例的影像拾取光學系統示意圖請參閱第2A圖，第二實施例之像差曲線請參閱第2B圖。第二實施例之影像拾取光學系統主要由六片透鏡、光圈200及紅外線濾除濾光片270所構成的影像拾取光學系統；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡210，為塑膠材質所製成，其物側光學面211為凸面、其像側光學面212為凸面，其物側光學面211及像側光學面212皆為非球面；一光圈200；一具負屈折力的第二透鏡220，為塑膠材質所製成，其物側光學面221為凹面、其像側光學面222為凹面，其物側光學面221及像側光學面222皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡230，為塑膠材質所製成，其物側光學面231為凸面、其像側光學面232為凹面，其物側光學面231與像側光學面232皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡240，為塑膠材質所製成，其物側光學面241為凹面、其像側光學面242為凸面，其物側光學面241與像側光學面242皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡250，為塑膠材質所製成，其物側光學面251為凹面、其像側光學面252為凸面，其物側光學面251與像側光學面252皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡260，為塑膠材質所製成，其物側光學面261為凹面、其像側光學面262為凹面，其物側光學面261與像側光學面262皆為非球面，且其像側光學面262設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)270為平板玻璃，用以調整成像的光線之可通過波長區段；以及設置於一成像面280上之一影像感測元件290；經由六片透鏡、光圈200及紅外線濾除濾光片270之組合，可將被攝物在影像感測元件290上成像。

表四、本實施例的光學數據

本實施例的光學數據如上表四所示，其中，第一透鏡210至第六透鏡260之物側光學面與像側光學面均使用式(15)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表五所示：
表五、本實施例的非球面係數

參見表四及第2B圖，本實施例影像拾取光學系統中，影像拾取光學系統之焦距f=4.25(毫米)，構成的整體的光圈值(f-number)Fno=2.80，最大場視角的一半HFOV=33.5°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表六，相關符號如前所述，此不再贅述：
表六、本實施例滿足相關關係式之數據

由表四之光學數據及由第2B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之影像拾取光學系統之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。

<第三實施例>
本發明第三實施例的影像拾取光學系統示意圖請參閱第3A圖，第三實施例之像差曲線請參閱第3B圖。第三實施例之影像拾取光學系統主要由六片透鏡、光圈300及紅外線濾除濾光片370所構成的影像拾取光學系統；在光軸上，由物側至像側依序包含：一光圈300；一具正屈折力的第一透鏡310，為塑膠材質所製成，其物側光學面311為凸面、其像側光學面312為凹面，其物側光學面311及像側光學面312皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡320，為塑膠材質所製成，其物側光學面321為凸面、其像側光學面322為凹面，其物側光學面321及像側光學面322皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡330，為塑膠材質所製成，其物側光學面331為凹面、其像側光學面332為凸面，其物側光學面331與像側光學面332皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡340，為塑膠材質所製成，其物側光學面341為凹面、其像側光學面342為凸面，其物側光學面341與像側光學面342皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡350，為塑膠材質所製成，其物側光學面351為凹面、其像側光學面352為凸面，其物側光學面351與像側光學面352皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡360，為塑膠材質所製成，其物側光學面361為凸面、其像側光學面362為凹面，其物側光學面361與像側光學面362皆為非球面，且其像側光學面362設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)370為平板玻璃，用以調整成像的光線之可通過波長區段；以及設置於一成像面380上之一影像感測元件390；經由六片透鏡、光圈300及紅外線濾除濾光片370之組合，可將被攝物在影像感測元件390上成像。

表七、本實施例的光學數據

本實施例的光學數據如上表七所示，其中，第一透鏡310至第六透鏡360之物側光學面與像側光學面均使用式(15)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表八所示：
表八、本實施例的非球面係數

參見表七及第3B圖，本實施例影像拾取光學系統中，影像拾取光學系統之焦距f=3.88(毫米)，構成的整體的光圈值(f-number)Fno=2.80，最大場視角的一半HFOV=35.6°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表九，相關符號如前所述，此不再贅述：
表九、本實施例滿足相關關係式之數據

由表七之光學數據及由第3B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之影像拾取光學系統之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。

<第四實施例>
本發明第四實施例的影像拾取光學系統示意圖請參閱第4A圖，第四實施例之像差曲線請參閱第4B圖。第四實施例之影像拾取光學系統主要由六片透鏡、光圈400及紅外線濾除濾光片470所構成的影像拾取光學系統；在光軸上，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡410，為塑膠材質所製成，其物側光學面411為凸面、其像側光學面412為凹面，其物側光學面411及像側光學面412皆為非球面；一光圈400；一具負屈折力的第二透鏡420，為塑膠材質所製成，其物側光學面421為凹面、其像側光學面422為凹面，其物側光學面421及像側光學面422皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡430，為塑膠材質所製成，其物側光學面431為凹面、其像側光學面432為凹面，其物側光學面431與像側光學面432皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡440，為塑膠材質所製成，其物側光學面441為凹面、其像側光學面442為凸面，其物側光學面441與像側光學面442皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡450，為塑膠材質所製成，其物側光學面451為凸面、其像側光學面452為凸面，其物側光學面451與像側光學面452皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡460，為塑膠材質所製成，其物側光學面461為凹面、其像側光學面462為凹面，其物側光學面461與像側光學面462皆為非球面，且其像側光學面462設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)470為平板玻璃，用以調整成像的光線之可通過波長區段；以及設置於一成像面480上之一影像感測元件490；經由六片透鏡、光圈400及紅外線濾除濾光片470之組合，可將被攝物在影像感測元件490上成像。

表十、本實施例的光學數據

本實施例的光學數據如上表十所示，其中，第一透鏡410至第六透鏡460之物側光學面與像側光學面均使用式(15)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十一所示：
表十一、本實施例的非球面係數

參見表十及第4B圖，本實施例影像拾取光學系統中，影像拾取光學系統之焦距f=4.22(毫米)，構成的整體的光圈值(f-number)Fno=2.80，最大場視角的一半HFOV=33.5°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十二，相關符號如前所述，此不再贅述：
表十二、本實施例滿足相關關係式之數據

由表十之光學數據及由第4B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之影像拾取光學系統之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。

<第五實施例>
本發明第五實施例的影像拾取光學系統示意圖請參閱第5A圖，第五實施例之像差曲線請參閱第5B圖。第五實施例之影像拾取光學系統主要由六片透鏡、光圈500及紅外線濾除濾光片570所構成的影像拾取光學系統；在光軸上，由物側至像側依序包含：一光圈500；一具正屈折力的第一透鏡510，為塑膠材質所製成，其物側光學面511為凸面、其像側光學面512為凸面，其物側光學面511及像側光學面512皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡520，為塑膠材質所製成，其物側光學面521為凹面、其像側光學面522為凹面，其物側光學面521及像側光學面522皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡530，為塑膠材質所製成，其物側光學面531為凸面、其像側光學面532為凸面，其物側光學面531與像側光學面532皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡540，為塑膠材質所製成，其物側光學面541為凹面、其像側光學面542為凸面，其物側光學面541與像側光學面542皆為非球面；一具正屈折力的第五透鏡550，為塑膠材質所製成，其物側光學面551為凸面、其像側光學面552為凸面，其物側光學面551與像側光學面552皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡560，為塑膠材質所製成，其物側光學面561為凹面、其像側光學面562為凹面，其物側光學面561與像側光學面562皆為非球面，且其像側光學面562設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)570為平板玻璃，用以調整成像的光線之可通過波長區段；以及設置於一成像面580上之一影像感測元件590；經由六片透鏡、光圈500及紅外線濾除濾光片570之組合，可將被攝物在影像感測元件590上成像。

表十三、本實施例的光學數據

本實施例的光學數據如上表十三所示，其中，第一透鏡510至第六透鏡560之物側光學面與像側光學面均使用式(15)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十四所示：
表十四、本實施例的非球面係數

參見表十三及第5B圖，本實施例影像拾取光學系統中，影像拾取光學系統之焦距f=4.80(毫米)，構成的整體影像拾取光學系統的光圈值(f-number)Fno=2.80，最大場視角的一半HFOV=30.5°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十五，相關符號如前所述，此不再贅述：
表十五、本實施例滿足相關關係式之數據

由表十三之光學數據及由第5B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之影像拾取光學系統之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。

<第六實施例>
本發明第六實施例的影像拾取光學系統示意圖請參閱第6A圖，第六實施例之像差曲線請參閱第6B圖。第六實施例之影像拾取光學系統主要由六片透鏡、光圈600及紅外線濾除濾光片670所構成的影像拾取光學系統；在光軸上，由物側至像側依序包含：一光圈600；一具正屈折力的第一透鏡610，為塑膠材質所製成，其物側光學面611為凸面、其像側光學面612為凸面，其物側光學面611及像側光學面612皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡620，為塑膠材質所製成，其物側光學面621為凹面、其像側光學面622為凹面，其物側光學面621及像側光學面622皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡630，為塑膠材質所製成，其物側光學面631為凹面、其像側光學面632為凸面，其物側光學面631與像側光學面632皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡640，為塑膠材質所製成，其物側光學面641為凹面、其像側光學面642為凸面，其物側光學面641與像側光學面642皆為非球面；一具負屈折力的第五透鏡650，為塑膠材質所製成，其物側光學面651為凸面、其像側光學面652為凹面，其物側光學面651與像側光學面652皆為非球面；一具負屈折力的第六透鏡660，為塑膠材質所製成，其物側光學面661為凹面、其像側光學面662為凹面，其物側光學面661與像側光學面662皆為非球面，且其像側光學面662設有至少一反曲點；一玻璃材質製成之紅外線濾除濾光片(IR-filter)670為平板玻璃，用以調整成像的光線之可通過波長區段；以及設置於一成像面680上之一影像感測元件690；經由六片透鏡、光圈600及紅外線濾除濾光片670之組合，可將被攝物在影像感測元件690上成像。

表十六、本實施例的光學數據

本實施例的光學數據如上表十六所示，其中，第一透鏡610至第六透鏡660之物側光學面與像側光學面均使用式(15)之非球面方程式所構成，其非球面係數如下表十七所示：
表十七、本實施例的非球面係數

參見表十六及第6B圖，本實施例影像拾取光學系統中，影像拾取光學系統之焦距f=5.23(毫米)，構成的整體影像拾取光學系統的光圈值(f-number)Fno=3.20，最大場視角的一半HFOV=33.3°；本實施例各光學數據經計算推導後，可滿足相關關係式，如下表十八，相關符號如前所述，此不再贅述：
表十八、本實施例滿足相關關係式之數據

由表十六之光學數據及由第6B圖之像差曲線圖可知，藉由本發明之影像拾取光學系統之本實施例，在球差、像散與歪曲有良好的補償效果。

本發明影像拾取光學系統中，若透鏡表面為凸面，表示該透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面為凹面，表示該透鏡表面於近軸處為凹面。

本發明影像拾取光學系統中，可設置有至少一孔徑光欄，如耀光光欄(Glare Stop)或視場光欄(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。

表一至表十八所示為本發明影像拾取光學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具體實驗所得，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及圖式中所說明僅做為例示性，非用以限制本發明的申請專利範園。

100、200、300、400、500、600．．．光圈

110、210、310、410、510、610．．．第一透鏡

111、211、311、411、511、611．．．第一透鏡之物側光學面

112、212、312、412、512、612．．．第一透鏡之像側光學面

120、220、320、420、520、620．．．第二透鏡

121、221、321、421、521、621．．．第二透鏡之物側光學面

122、222、322、422、522、622．．．第二透鏡之像側光學面

130、230、330、430、530、630．．．第三透鏡

131、231、331、431、531、631．．．第三透鏡之物側光學面

132、232、332、432、532、632．．．第三透鏡之像側光學面

140、240、340、440、540、640．．．第四透鏡

141、241、341、441、541、641．．．第四透鏡之物側光學面

142、242、342、442、542、642．．．第四透鏡之像側光學面

150、250、350、450、550、650．．．第五透鏡

151、251、351、451、551、651．．．第五透鏡之物側光學面

152、252、352、452、552、652．．．第五透鏡之像側光學面

160、260、360、460、560、660．．．第六透鏡

161、261、361、461、561、661．．．第六透鏡之物側光學面

162、262、362、462、562、662．．．第六透鏡之像側光學面

170、270、370、470、570、670．．．紅外線濾除濾光片

180、280、380、480、580、680．．．成像面

190、290、390、490、590、690．．．影像感測元件

f．．．影像拾取光學系統之焦距

f₁．．．第一透鏡之焦距

f₅．．．第五透鏡之焦距

f₆．．．第六透鏡之焦距

CT₃．．．第三透鏡在光軸上的厚度

CT₄．．．第四透鏡在光軸上的厚度

CT₅．．．第五透鏡在光軸上的厚度

R₃．．．第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑

R₄．．．第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑

R₇．．．第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑

R₈．．．第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑

R₁₁．．．第六透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑

R₁₂．．．第六透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑

T₁₂．．．在光軸上第一透鏡之像側光學面至第二透鏡之物側光學面的距離

T₂₃．．．在光軸上第二透鏡之像側光學面至第三透鏡之物側光學面的距離

v₁．．．第一透鏡之色散係數

v₂．．．第二透鏡之色散係數

Y_C．．．第六透鏡之像側光學面上，其切線垂直於光軸之切點，且該切點不位於光軸上，該切點與光軸的垂直距離

S_D．．．在光軸上由光圈至第六透鏡之像側光學面的距離

T_D．．．在光軸上由第一透鏡之物側光學面至第六透鏡之像側光學面的距離

TTL．．．光軸上第一透鏡之物側光學面至成像面的距離

ImgH．．．影像感測元件有效感測區域對角線長的一半

Fno．．．光圈值

HFOV．．．最大場視角的一半

第1A圖係本發明第一實施例的影像拾取光學系統示意圖；
第1B圖係本發明第一實施例之像差曲線圖；
第2A圖係本發明第二實施例的影像拾取光學系統示意圖；
第2B圖係本發明第二實施例之像差曲線圖；
第3A圖係本發明第三實施例的影像拾取光學系統示意圖；
第3B圖係本發明第三實施例之像差曲線圖；
第4A圖係本發明第四實施例的影像拾取光學系統示意圖；
第4B圖係本發明第四實施例之像差曲線圖；
第5A圖係本發明第五實施例的影像拾取光學系統示意圖；
第5B圖係本發明第五實施例之像差曲線圖；
第6A圖係本發明第六實施例的影像拾取光學系統示意圖；
第6B圖係本發明第六實施例之像差曲線圖；以及
第7圖係本發明Y_C之示意圖。

100．．．光圈

110．．．第一透鏡

111．．．第一透鏡之物側光學面

112．．．第一透鏡之像側光學面

120．．．第二透鏡

121．．．第二透鏡之物側光學面

122．．．第二透鏡之像側光學面

130．．．第三透鏡

131．．．第三透鏡之物側光學面

132．．．第三透鏡之像側光學面

140．．．第四透鏡

141．．．第四透鏡之物側光學面

142．．．第四透鏡之像側光學面

150．．．第五透鏡

151．．．第五透鏡之物側光學面

152．．．第五透鏡之像側光學面

160．．．第六透鏡

161．．．第六透鏡之物側光學面

162．．．第六透鏡之像側光學面

170．．．紅外線濾除濾光片

180．．．成像面

190．．．影像感測元件

Claims

一種影像拾取光學系統，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：
一具正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；
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；以及
一具屈折力的第六透鏡，係由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面皆為非球面，且其像側光學面設有至少一反曲點；
其中，該影像拾取光學系統之焦距為f，該第五透鏡之焦距為f₅，該第六透鏡之焦距為f₆，係滿足下列關係式：
1.8 < │f/f₅│+│f/f₆│ < 3.5。
如申請專利範圍第1項所述之影像拾取光學系統，其中，該第六透鏡具有負屈折力。
如申請專利範圍第2項所述之影像拾取光學系統，其中，該第二透鏡具有負屈折力。
如申請專利範圍第3項所述之影像拾取光學系統，其中，該第五透鏡具有正屈折力。
如申請專利範圍第4項所述之影像拾取光學系統，其中，另包含一光圈；在光軸上該第一透鏡之物側光學面至該第六透鏡之像側光學面的距離為T_D，在光軸上該光圈至該第六透鏡之像側光學面的距離為S_D，係滿足下列關係式：
0.70 < S_D/T_D< 1.2。
如申請專利範圍第5項所述之影像拾取光學系統，其中，該影像拾取光學系統之焦距為f，該第三透鏡在光軸上之厚度為CT₃，該第四透鏡在光軸上之厚度為CT₄，該第五透鏡在光軸上之厚度為CT₅，係滿足下列關係式：
0.2 < (CT₃+CT₄+CT₅)/f < 0.4。
如申請專利範圍第5項所述之影像拾取光學系統，其中，該影像拾取光學系統中包含至少三片塑膠透鏡；另設置一影像感測元件於一成像面處供被攝物成像；在光軸上該第一透鏡之物側光學面至該成像面的距離為TTL，該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，係滿足下列關係式：
TTL/ImgH < 2.1。
如申請專利範圍第5項所述之影像拾取光學系統，其中，該第四透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R₇，該第四透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R₈，係滿足下列關係式：
0 < (R₇-R₈)/(R₇+R₈) < 0.6。
如申請專利範圍第5項所述之影像拾取光學系統，其中，該第二透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R₃，該第二透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R₄，係滿足下列關係式：
0 < (R₃+R₄)/(R₃-R₄) < 1.5。
如申請專利範圍第5項所述之影像拾取光學系統，其中，該第二透鏡之像側光學面為凹面；該第六透鏡之物側光學面為凹面；該影像拾取光學系統之焦距為f，該第五透鏡之焦距為f₅，該第六透鏡之焦距為f₆，係進一步滿足下列關係式：
2.0 < │f/f₅│+│f/f₆│ < 3.2。
如申請專利範圍第3項所述之影像拾取光學系統，其中，該影像拾取光學系統之焦距為f，該第一透鏡之焦距為f₁，滿足下列關係式：
1.0 < f/f₁< 2.0。
如申請專利範圍第11項所述之影像拾取光學系統，其中，該第一透鏡之色散係數為v₁，該第二透鏡之色散係數為v₂，係滿足下列關係式：
25 < v₁-v₂< 40。
如申請專利範圍第12項所述之影像拾取光學系統，其中，該第二透鏡之像側光學面凹面；該第四透鏡之物側光學面為凹面、像側光學面為凸面；該第五透鏡之物側光學面為凹面、像側光學面為凸面；該第六透鏡之物側光學面為凹面。
如申請專利範圍第12項所述之影像拾取光學系統，其中，該第六透鏡之物側光學面在近軸上的曲率半徑為R₁₁，該第六透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R₁₂，係滿足下列關係式：
-0.2 < (R₁₁+R₁₂)/(R₁₁-R₁₂) < 0.9。
如申請專利範圍第12項所述之影像拾取光學系統，另包含一成像面；其中，在光軸上該第一透鏡之物側光學面至該成像面的距離為TTL，係滿足下列關係式：
3.7mm < TTL < 6.5mm。
如申請專利範圍第4項所述之影像拾取光學系統，其中，該第六透鏡之像側光學面上，其切線垂直於光軸之切點，且該切點不位於光軸上，該切點與光軸的垂直距離為Y_C，該影像拾取光學系統之焦距為f，係滿足下列關係式：
0.1 < Y_C/f < 0.8。
如申請專利範圍第16項所述之影像拾取光學系統，其中，該第六透鏡之像側光學面在近軸上的曲率半徑為R₁₂，該影像拾取光學系統之焦距為f，係滿足下列關係式：
0.2 < R₁₂/f < 1.2。
如申請專利範圍第16項所述之影像拾取光學系統，其中，該第二透鏡之像側光學面為凹面；該第六透鏡之物側光學面為凹面。
如申請專利範圍第16項所述之影像拾取光學系統，其中，在光軸上該第一透鏡之像側光學面至該第二透鏡之物側光學面的距離為T₁₂，在光軸上該第二透鏡之像側光學面至該第三透鏡之物側光學面距離為T₂₃，係滿足下列關係式：
0.03 < T₁₂/T₂₃< 0.3。
如申請專利範圍第2項所述之影像拾取光學系統，其中，另設置一影像感測元件於一成像面處供被攝物成像；在光軸上該第一透鏡之物側光學面至該成像面的距離為TTL，該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，係滿足下列關係式：
TTL/ImgH < 2.1。
一種影像拾取光學系統，其沿著光軸排列由物側至像側依序包含：
一具正屈折力的第一透鏡，其物側光學面為凸面；
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；以及
一具屈折力的第六透鏡，係由塑膠材質所製成，其像側光學面為凹面，其物側光學面與像側光學面皆為非球面，且其像側光學面設有至少一反曲點；
其中，該影像拾取光學系統之焦距為f，該第五透鏡之焦距為f₅，該第六透鏡之焦距為f₆，該第六透鏡之像側光學面上，其切線垂直於光軸之切點，且該切點不位於光軸上，該切點與光軸的垂直距離為Y_C，係滿足下列關係式：
1.8 < │f/f₅│+│f/f₆│ < 3.5
0.1 < Y_C/f < 0.8。
如申請專利範圍第21項所述之影像拾取光學系統，另包含一成像面；其中，在光軸上該第一透鏡之物側光學面至該成像面的距離為TTL，係滿足下列關係式：
3.7mm < TTL < 6.5mm。
如申請專利範圍第21項所述之影像拾取光學系統，其中，該第二透鏡之像側光學面為凹面；該第四透鏡之物側光學面為凹面、像側光學面為凸面；該第五透鏡之物側光學面為凹面、像側光學面為凸面；該第六透鏡之物側光學面為凹面。