[發(fā)明專利]光學(xué)成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711346388.0
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108267841B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永明;賴建勛;劉耀維
• 申請（專利權(quán)）人: 先進光電科技股份有限公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B13/14
• 代理公司: 31237 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 智云

本發(fā)明公開一種光學(xué)成像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)依次包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡。第一透鏡具有屈折力，其物側(cè)面可為凸面。第二透鏡至第三透鏡具有屈折力，前述各透鏡的兩表面可皆為非球面。第四透鏡可具有正屈折力，其兩表面皆為非球面，其中第四透鏡的至少一表面可具有反曲點。光學(xué)成像系統(tǒng)中具屈折力的透鏡為第一透鏡至第四透鏡。當(dāng)滿足特定條件時，本發(fā)明的光學(xué)成像系統(tǒng)可具備更大的收光以及更佳的光路調(diào)節(jié)能力，以提升成像質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)成像系統(tǒng)，且特別涉及一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品上的小型化光學(xué)成像系統(tǒng)組。

背景技術(shù)

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)的需求日漸提高。一般光學(xué)系統(tǒng)的感光組件不外乎是感光耦合組件(Charge Coupled Device；CCD)或互補金屬氧化半導(dǎo)體傳感器(Complementary Metal-Oxide SemiconduTPor Sensor；CMOSSensor)兩種，且隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的精進，使得感光組件的像素尺寸縮小，光學(xué)系統(tǒng)逐漸往高像素領(lǐng)域發(fā)展，因此對成像質(zhì)量的要求也日益增加。

傳統(tǒng)搭載于便攜設(shè)備上的光學(xué)系統(tǒng)，多采用二片或三片式透鏡結(jié)構(gòu)為主，然而由于便攜設(shè)備不斷朝提升像素并且終端消費者對大光圈的需求例如微光與夜拍功能或是對廣角的需求例如前置鏡頭的自拍功能。惟設(shè)計大光圈的光學(xué)系統(tǒng)常面臨產(chǎn)生更多像差致使周邊成像質(zhì)量隨的劣化以及制造難易度的處境，而設(shè)計廣角的光學(xué)系統(tǒng)則會面臨成像的畸變率(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。

因此，如何有效增加光學(xué)成像系統(tǒng)的進光量與增加光學(xué)成像系統(tǒng)的視角，除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(xué)成像系統(tǒng)的衡平設(shè)計，便成為一個相當(dāng)重要的議題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種光學(xué)成像系統(tǒng)，能夠利用四個透鏡的屈光力、凸面與凹面的組合(本發(fā)明所述凸面或凹面原則上是指各透鏡的物側(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(xué)成像系統(tǒng)的進光量與增加光學(xué)成像系統(tǒng)的視角，同時具備一定相對照度以及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。

此外，在特定光學(xué)成像應(yīng)用領(lǐng)域，有需要同時針對可見光以及紅外光波長的光源進行成像，例如IP圖像監(jiān)控攝影機。IP圖像監(jiān)控攝影機所具備的“日夜功能(Day&Night)”，主要是因人類的可見光在光譜上位于400-700nm，但傳感器的成像，包括了人類不可見紅外光，因此為了要確保傳感器最后僅保留了人眼可見光，可視情況在鏡頭前設(shè)置卸除式紅外線阻絕濾光片(IR Cut filter Removable，ICR)以增加圖像的“真實度”，其可在白天的時候杜絕紅外光、避免色偏；夜晚的時候則讓紅外光進來提升亮度。然而，ICR組件本身占據(jù)相當(dāng)體積且價格昂貴，不利未來微型監(jiān)控攝影機的設(shè)計與制造。

本發(fā)明實施例還提供了一種光學(xué)成像系統(tǒng)，能夠利用四個透鏡的屈光力、凸面與凹面的組合以及材質(zhì)的選用，令光學(xué)成像系統(tǒng)對于可見光的成像焦距以及紅外光的成像焦距間的差距縮減，也就是達到接近“共焦”的效果，因此無需使用ICR組件。

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：

與光學(xué)成像系統(tǒng)的放大率有關(guān)的透鏡參數(shù)

本發(fā)明的光學(xué)成像系統(tǒng)同時可設(shè)計應(yīng)用于生物特征辨識，例如使用于臉孔辨識。本發(fā)明的實施例若作為臉孔辨識的圖像擷取，可選用以紅外光做為工作波長，同時對于距離約25至30公分左右且寬度約15公分的臉孔，可于感光組件(像素尺寸為1.4微米(μm))于水平方向上至少成像出30個水平像素。紅外光成像面的線放大率為LM，其滿足下列條件：LM＝(30個水平像素)乘以(像素尺寸1.4微米)除以被攝物體寬度15公分；LM≧0.0003。同時，以可見光做為工作波長，同時對于距離約25至30公分左右且寬度約15公分的臉孔，可于感光組件(像素尺寸為1.4微米(μm))于水平方向上至少成像出50個水平像素。