[發明專利]光學成像系統

有效

• 申請號: 201711346737.9
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108267842B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 張永明;賴建勛;劉耀維
• 申請（專利權）人: 先進光電科技股份有限公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B13/18
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

本發明公開一種光學成像系統，由物側至像側依次包括第一透鏡、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。光學成像系統中具屈折力的透鏡為第一透鏡至第四透鏡。當滿足特定條件時，本發明的光學成像系統可具備更大的收光以及更佳的光路調節能力，以提升成像質量。

技術領域

本發明涉及一種光學成像系統，且特別涉及一種應用于電子產品上的小型化光學成像系統組。

背景技術

近年來，隨著具有攝影功能的可攜式電子產品的興起，光學系統的需求日漸提高。一般光學系統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體傳感器(Complementary Metal-Oxide SemiconduTPor Sensor；CMOSSensor)兩種，且隨著半導體工藝技術的精進，使得感光組件的像素尺寸縮小，光學系統逐漸往高像素領域發展，因此對成像質量的要求也日益增加。

傳統搭載于便攜設備上的光學系統，多采用二片或三片式透鏡結構為主，然而由于便攜設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。惟設計大光圈的光學系統常面臨產生更多像差致使周邊成像質量隨之劣化以及制造難易度的處境，而設計廣角的光學系統則會面臨成像的畸變率(distortion)提高，現有的光學成像系統已無法滿足更高階的攝影要求。

因此，如何有效增加光學成像系統的進光量與增加光學成像系統的視角，除進一步提高成像的總像素與質量外同時能兼顧微型化光學成像系統的衡平設計，便成為一個相當重要的議題。

發明內容

本發明實施例提供一種光學成像系統，能夠利用四個透鏡的屈光力、凸面與凹面的組合(本發明所述凸面或凹面原則上是指各透鏡的物側面或像側面于光軸上的幾何形狀描述)，進而有效提高光學成像系統的進光量與增加光學成像系統的視角，同時具備一定相對照度以及提高成像的總像素與質量，以應用于小型的電子產品上。

此外，在特定光學成像應用領域，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圖像監控攝影機。IP圖像監控攝影機所具備的“日夜功能(DayNight)”，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組件本身占據相當體積且價格昂貴，不利未來微型監控攝影機的設計與制造。

本發明實施例還提供一種光學成像系統，能夠利用四個透鏡的屈光力、凸面與凹面的組合以及材質的選用，令光學成像系統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。

本發明實施例相關的透鏡參數的用語與其代號詳列如下，作為后續描述的參考：

與光學成像系統的放大率有關的透鏡參數

本發明的光學成像系統頭同時可設計應用于生物特征辨識，例如使用于臉孔辨識。本發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。