光學成像系統的製作方法
2023-12-02 04:39:56 3
本發明涉及一種光學成像系統，且特別是有關於一種應用於電子產品上的小型光學成像系統。
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元件不外乎為感光耦合元件(chargecoupleddevice；ccd)或互補性氧化金屬半導體元件(complementarymetal-oxidesemicondutporsensor；cmossensor)兩種，且隨著半導體製程技術的進步，使得感光元件的像素尺寸縮小，光學系統逐漸往高像素方向發展，因此對成像質量的要求也日益增加。
傳統搭載於便攜設備上的光學系統，多採用兩片式透鏡結構，然而，由於便攜設備不斷朝像素提升方向發展，並且終端消費者對大光圈的需求也逐漸增加，例如微光與夜拍功能，或是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常面臨產生更多像差致使周邊成像質量隨之劣化以及製造難易度的處境，而設計廣視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。
技術實現要素：
本發明針對一種光學成像系統及光學影像擷取鏡頭，能夠利用三個透鏡的屈光力、凸面與凹面的組合(本發明所述凸面或凹面原則上指各透鏡的物側面或像側面於光軸上的幾何形狀描述)，以及通過嵌合機構元件定位透鏡的設計，進而有效提高光學成像系統的進光量與增加光學成像鏡頭的視角，同時提高成像的總像素與質量，以應用於小型的電子產品上。
本發明實施例相關的透鏡參數的用語與其代號詳列如下，作為後續描述的參考：
與長度或高度有關的透鏡參數：
光學成像系統的成像高度以hoi表示；光學成像系統的高度以hos表示；光學成像系統中的第一透鏡物側面至第三透鏡像側面間的距離以intl表示；光學成像系統中的第三透鏡像側面至成像面間的距離以inb表示；intl+inb＝hos；光學成像系統中的固定光欄(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)；光學成像系統中的第一透鏡於光軸上的厚度以tp1表示(例示)。
與材料有關的透鏡參數：
光學成像系統的第一透鏡的色散係數以na1表示(例示)；第一透鏡的折射律以nd1表示(例示)。
與視角有關的透鏡參數：
視角以af表示；視角的一半以haf表示；主光線角度以mra表示。
與出入瞳有關的透鏡參數：
光學成像系統的入射瞳直徑以hep表示；光學成像系統的出射光瞳指孔徑光闌經過孔徑光闌後面的透鏡組並在像空間所成的像，出射光瞳直徑以hxp表示；單一透鏡的任一表面的最大有效半徑指系統最大視角入射光通過入射瞳最邊緣的光線於該透鏡表面交會點(effectivehalfdiameter；ehd)，該交會點與光軸之間的垂直高度。例如第一透鏡物側面的最大有效半徑以ehd11表示，第一透鏡像側面的最大有效半徑以ehd12表示。第二透鏡物側面的最大有效半徑以ehd21表示，第二透鏡像側面的最大有效半徑以ehd22表示。光學成像系統中其餘透鏡的任一表面的最大有效半徑表示方式以此類推。
與透鏡間組立機構有關的參數：
光學成像系統中各透鏡的物側面可視需求設定具有一物側承靠面(以bso表示；bearingsurfaceofobjectside)，其像側面亦可視需求設定具有一像側承靠面(以bsi表示；bearingsurfaceofimageside)，各透鏡間可藉由本身的物側承靠面以及像側承靠面可視需求設定分別與相鄰的前透鏡以及後透鏡相互嵌合的接觸面而形成一堆棧結構(前述接觸面於透鏡徑向的輪廓長度以bsl表示)，其堆棧結構可視需求而設計為一嵌，例如第一透鏡其像側面具有第一像側承靠面，第二透鏡的物側面具有第二物側承靠面，該第二物側承靠面與該第一像側承靠面互相接觸並嵌合；或設計為二嵌，例如以一嵌為前提，其第二透鏡其像側面具有第二像側承靠面，第三透鏡的物側面具有第三物側承靠面，該第三物側承靠面與該第二像側承靠面互相接觸並嵌合。
或設計為三嵌或全嵌，以具有七片透鏡的光學成像系統為例，以二嵌為前提，其第三透鏡其像側面具有第三像側承靠面，第四透鏡的物側面具有第四物側承靠面，該第四物側承靠面與該第三像側承靠面互相接觸並嵌合；第四透鏡其像側面具有第四像側承靠面，第五透鏡的物側面具有第五物側承靠面，該第五物側承靠面與該第四像側承靠面互相接觸並嵌合；第五透鏡其像側面具有第五像側承靠面，第六透鏡的物側面具有第六側承靠面，該第六物側承靠面與該第五像側承靠面互相接觸並嵌合；第六透鏡其像側面具有第六像側承靠面，第七透鏡的物側面具有第七側承靠面，該第七物側承靠面與該第六像側承靠面互相接觸並嵌合。
以前述七片透鏡的光學成像系統的全嵌結構為例，該第一像側承靠面至該第七像側承靠面的延伸線可依需求設定朝向物側或成像面延伸並與該光軸相交成一夾角iag，分別以iag1、iag2、iag3、iag4、iag5、iag6、iag7表示，該第一物側承靠面至該第七物側承靠面的延伸線可依需求設定朝向物側或成像面延伸並與該光軸相交成一夾角oag，分別以oag1、oag2、oag3、oag4、oag5、oag6、oag7表示。
前述iag以及oag的角度大小須經人為控制，一般而言iag以及oag角度越大，光學成像系統的尺寸大小可進行微縮的空間越大，但同時會產生各透鏡間嵌合不緊密的情況。反之，若iag以及oag角度越小，光學成像系統的尺寸大小可進行微縮的空間越小，但同時各透鏡間嵌合可以較緊密。
前述堆棧結構可有效避免透鏡組裝於機構定位件(例如鏡筒)內時，受機構定位件的內壁面精度不夠所導致特定透鏡組立傾斜而影響成像質量。此外，當本發明提供的光學成像系統需要進行微縮或是所搭配的影像傳感器的像素微縮時，各透鏡之間組立與承靠的精度，高度影響最後成像的質量，前述堆棧結構可有效確保實際各透鏡之間組立與承靠後的表現接近設計值。
與透鏡面形弧長及表面輪廓有關的參數：
單一透鏡的任一表面的最大有效半徑的輪廓曲線長度指該透鏡的表面與所屬光學成像系統的光軸的交點為起始點，自該起始點沿著該透鏡的表面輪廓直至其最大有效半徑的終點為止，前述兩點間的曲線弧長為最大有效半徑的輪廓曲線長度，並以ars表示。例如第一透鏡物側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars11表示，第一透鏡像側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars12表示。第二透鏡物側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars21表示，第二透鏡像側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars22表示。光學成像系統中其餘透鏡的任一表面的最大有效半徑的輪廓曲線長度表示方式以此類推。
單一透鏡的任一表面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度指該透鏡的表面與所屬光學成像系統的光軸的交點為起始點，自該起始點沿著該透鏡的表面輪廓直至該表面上距離光軸1/2入射瞳直徑的垂直高度的坐標點為止，前述兩點間的曲線弧長為1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度，並以are表示。例如第一透鏡物側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are11表示，第一透鏡像側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are12表示。第二透鏡物側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are21表示，第二透鏡像側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are22表示。光學成像系統中其餘透鏡的任一表面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度表示方式以此類推。
與透鏡面形深度有關的參數：
第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離以inrs31表示(例示)；第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離以inrs32表示(例示)。
與透鏡面型有關的參數：
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，例如第二透鏡物側面的臨界點c21與光軸的垂直距離為hvt21(例示)，第二透鏡像側面的臨界點c22與光軸的垂直距離為hvt22(例示)，第三透鏡物側面的臨界點c31與光軸的垂直距離為hvt31(例示)，第三透鏡像側面的臨界點c32與光軸的垂直距離為hvt32(例示)。其他透鏡的物側面或像側面上的臨界點及其與光軸的垂直距離的表示方式比照前述。
第三透鏡物側面上最接近光軸的反曲點為if311，該點沉陷量sgi311(例示)，sgi311亦即第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if311該點與光軸間的垂直距離為hif311(例示)。第三透鏡像側面上最接近光軸的反曲點為if321，該點沉陷量sgi321(例示)，sgi311亦即第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if321該點與光軸間的垂直距離為hif321(例示)。
第三透鏡物側面上第二接近光軸的反曲點為if312，該點沉陷量sgi312(例示)，sgi312亦即第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if312該點與光軸間的垂直距離為hif312(例示)。第三透鏡像側面上第二接近光軸的反曲點為if322，該點沉陷量sgi322(例示)，sgi322亦即第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if322該點與光軸間的垂直距離為hif322(例示)。
第三透鏡物側面上第三接近光軸的反曲點為if313，該點沉陷量sgi313(例示)，sgi313亦即第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面第三接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if3132該點與光軸間的垂直距離為hif313(例示)。第三透鏡像側面上第三接近光軸的反曲點為if323，該點沉陷量sgi323(例示)，sgi323亦即第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第三接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if323該點與光軸間的垂直距離為hif323(例示)。
第三透鏡物側面上第四接近光軸的反曲點為if314，該點沉陷量sgi314(例示)，sgi314亦即第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面第四接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if314該點與光軸間的垂直距離為hif314(例示)。第三透鏡像側面上第四接近光軸的反曲點為if324，該點沉陷量sgi324(例示)，sgi324亦即第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第四接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，if324該點與光軸間的垂直距離為hif324(例示)。
其他透鏡物側面或像側面上的反曲點及其與光軸的垂直距離或其沉陷量的表示方式比照前述。
與像差有關的變數：
光學成像系統的光學畸變(opticaldistortion)以odt表示；其tv畸變(tvdistortion)以tdt表示，並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。
光圈邊緣橫向像差以sta(stoptransverseaberration)表示，評價特定光學成像系統的性能，可利用子午面光扇(tangentialfan)或弧矢面光扇(sagittalfan)上計算任一視場的光線橫向像差，特別是分別計算最長工作波長(例如波長為650nm)以及最短工作波長(例如波長為470nm)通過光圈邊緣的橫向像差大小作為性能優異的標準。前述子午面光扇的坐標方向，可進一步區分成正向(上光線)與負向(下光線)。最長工作波長通過光圈邊緣的橫向像差，其定義為最長工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上特定視場的成像位置，其與參考波長主光線(例如波長為555nm)在成像面上該視場的成像位置兩位置間的距離差，最短工作波長通過光圈邊緣的橫向像差，其定義為最短工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上特定視場的成像位置，其與參考波長主光線在成像面上該視場的成像位置兩位置間的距離差，評價特定光學成像系統的性能為優異，可利用最短以及最長工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場(即0.7成像高度hoi)的橫向像差均小於20微米(μm)作為檢核方式，甚至可進一步以最短以及最長工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場的橫向像差均小於10微米(μm)作為檢核方式。
本發明提供一種光學成像系統，其第三透鏡的物側面或像側面設置有反曲點，可有效調整各視場入射於第三透鏡的角度，並針對光學畸變與tv畸變進行補正。另外，第三透鏡的表面可具備更佳的光路調節能力，以提升成像質量。
依據本發明提供一種光學成像系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及一成像面。第一透鏡具有屈折力並且其像側面具有第一像側承靠面。第二透鏡具有屈折力並且其物側面具有第二物側承靠面以及其像側面具有第二像側承靠面，該第二物側承靠面與該第一像側承靠面互相接觸。第三透鏡具有屈折力。該光學成像系統於該成像面上具有一最大成像高度hoi，該第一透鏡至該第三透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，該第一透鏡至該第三透鏡的焦距分別為f1、f2和f3，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統的入射瞳直徑為hep，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上的距離為hos，該第一透鏡物側面至該第三透鏡像側面於光軸上的距離為intl，該光學成像系統的最大可視角度的一半為haf，該多個透鏡中任一透鏡的任一表面與光軸的交點為起點，延著該表面的輪廓直到該表面上距離光軸1/2入射瞳直徑的垂直高度處的坐標點為終點，前述起點與終點間的輪廓曲線長度為are，其滿足下列條件：1.0≤f/hep≤10.0；0deg<haf≤150deg以及0.9≤2×(are/hep)≤2.0。
依據本發明另提供一種光學成像系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及一成像面。第一透鏡具有屈折力並且其像側面具有第一像側承靠面。第二透鏡具有屈折力並且其物側面具有第二物側承靠面以及其像側面具有第二像側承靠面，該第二物側承靠面與該第一像側承靠面互相接觸。第三透鏡具有屈折力並且其物側面具有第三物側承靠面以及其像側面具有第三像側承靠面，該第三物側承靠面與該第二像側承靠面互相接觸。該第一像側承靠面至該第二像側承靠面的延伸線均與該光軸相交成一夾角iag，分別為iag1、iag2，該第二物側承靠面至該第三物側承靠面的延伸線均與該光軸相交成一夾角oag，分別為oag2、oag3。該光學成像系統於該成像面上具有一最大成像高度hoi，該第一透鏡至該第三透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，該第一透鏡至該第三透鏡的焦距分別為f1、f2和f3，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統的入射瞳直徑為hep，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上的距離為hos，該第一透鏡物側面至該第四透鏡像側面於光軸上的距離為intl，該光學成像系統的最大可視角度的一半為haf，該多個透鏡中任一透鏡的任一表面與光軸的交點為起點，延著該表面的輪廓直到該表面上距離光軸1/2入射瞳直徑的垂直高度處的坐標點為終點，前述起點與終點間的輪廓曲線長度為are，其滿足下列條件：0deg<iag≤90deg；0deg<oag≤90deg；1.0≤f/hep≤10.0；0deg<haf≤150deg以及0.9≤2×(are/hep)≤2.0。
依據本發明再提供一種光學成像系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及一成像面。第一透鏡具有屈折力並且其像側面具有第一像側承靠面。第二透鏡具有屈折力並且其物側面具有第二物側承靠面以及其像側面具有第二像側承靠面，該第二物側承靠面與該第一像側承靠面互相接觸。第三透鏡具有屈折力並且其物側面具有第三物側承靠面以及其像側面具有第三像側承靠面，該第三物側承靠面與該第二像側承靠面互相接觸。該第一像側承靠面至該第三像側承靠面的延伸線均與該光軸相交成一夾角iag，分別為iag1、iag2、iag3，該第二物側承靠面至該第三物側承靠面的延伸線均與該光軸相交成一夾角oag，分別為oag2、oag3。該光學成像系統於該成像面上具有一最大成像高度hoi，該第一透鏡至該第三透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，該第一透鏡至該第三透鏡的焦距分別為f1、f2和f3，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統的入射瞳直徑為hep，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上的距離為hos，該第一透鏡物側面至該第四透鏡像側面於光軸上的距離為intl，該光學成像系統的最大可視角度的一半為haf，該多個透鏡中任一透鏡的任一表面與光軸的交點為起點，延著該表面的輪廓直到該表面上距離光軸1/2入射瞳直徑的垂直高度處的坐標點為終點，前述起點與終點間的輪廓曲線長度為are，其滿足下列條件：0deg<iag≤45deg；0deg<oag≤45deg；1.0≤f/hep≤10.0；0degf3時，光學成像系統的系統總高度(hos；heightofopticsystem)可以適當縮短以達到微型化的目的。
當│f2│>︱f1│時，第二透鏡具有弱的正屈折力或弱的負屈折力。當本發明中的第二透鏡具有弱的正屈折力時，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，反之，若第二透鏡具有弱的負屈折力，則可以微調補正系統的像差。
第三透鏡可具有正屈折力，其像側面可為凹面。藉此，有利於縮短其後焦距以維持小型化。另外，第三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
圖1a為本發明第一實施例的光學成像系統的示意圖；
圖1b由左至右依序為本發明第一實施例的光學成像系統的球差、像散以及光學畸變的曲線圖；
圖1c為本發明第一實施例光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖；
圖2a為本發明第二實施例的光學成像系統的示意圖；
圖2b由左至右依序為本發明第二實施例的光學成像系統的球差、像散以及光學畸變的曲線圖；
圖2c為本發明第二實施例光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖；
圖3a為本發明第三實施例的光學成像系統的示意圖；
圖3b由左至右依序為本發明第三實施例的光學成像系統的球差、像散以及光學畸變的曲線圖；
圖3c為本發明第三實施例光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖；
圖4a為本發明第四實施例的光學成像系統的示意圖；
圖4b由左至右依序為本發明第四實施例的光學成像系統的球差、像散以及光學畸變的曲線圖；
圖4c為本發明第四實施例光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖；
圖5a為本發明第五實施例的光學成像系統的示意圖；
圖5b由左至右依序為本發明第五實施例的光學成像系統的球差、像散以及光學畸變的曲線圖；
圖5c為本發明第五實施例光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖；
圖6a為本發明第六實施例的光學成像系統的示意圖；
圖6b由左至右依序為本發明第六實施例的光學成像系統的球差、像散以及光學畸變的曲線圖；
圖6c為本發明第六實施例光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖；
圖7為本發明第七實施例的一種光學成像系統的嵌合結構示意圖，其組裝方式可適用於第一實施例至第六實施例，所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向物側延伸並與該光軸相交成一夾角的態樣；
圖8為本發明第八實施例的一種光學成像系統嵌合結構示意圖，其組裝方式可適用於第一實施例至第六實施例，所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向成像面延伸並與該光軸相交成一夾角的態樣。
附圖標記說明：光學成像系統：10、20、30、40、50、60
光圈:100、200、300、400、500、600
第一透鏡:110、210、310、410、510、610
物側面:112、212、312、412、512、612
像側面:114、214、314、414、514、614
第二透鏡:120、220、320、420、520、620
物側面:122、222、322、422、522、622
像側面:124、224、324、424、524、624
第三透鏡:130、230、330、430、530、630
物側面:132、232、332、432、532、632
像側面:134、234、334、434、534、634
紅外線濾光片:170、270、370、470、570、670
成像面:180、280、380、480、580、680
影像感測元件:190、290、390、490、590、690
光學成像系統的焦距:f
第一透鏡的焦距:f1；第二透鏡的焦距:f2；第三透鏡的焦距:f3
光學成像系統的光圈值:f/hep
光學成像系統的最大視角的一半:haf
第一透鏡至第三透鏡的色散係數分別為na1、na2、na3
第一透鏡物側面以及像側面的曲率半徑:r1、r2
第三透鏡物側面以及像側面的曲率半徑:r5、r6
第一透鏡至第三透鏡於光軸上的厚度分別為tp1、tp2、tp3
所有具有屈折力的透鏡的厚度總和:σtp
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離:in12
第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離:in23
第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離:inrs31
第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離:inrs32
第二透鏡物側面上第二接近光軸的反曲點:if212；該點沉陷量:sgi212
第二透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif212
第二透鏡像側面上第二接近光軸的反曲點:if222；該點沉陷量:sgi222
第二透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif222
第三透鏡物側面上最接近光軸的反曲點:if311；該點沉陷量:sgi311
第三透鏡物側面上最接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif311
第三透鏡像側面上最接近光軸的反曲點:if321；該點沉陷量:sgi321
第三透鏡像側面上最接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif321
第三透鏡物側面上第二接近光軸的反曲點:if312；該點沉陷量:sgi312
第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif312
第三透鏡像側面上第二接近光軸的反曲點:if322；該點沉陷量:sgi322
第三透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif322
第三透鏡物側面上第三接近光軸的反曲點:if313；該點沉陷量:sgi313
第三透鏡物側面第三接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif313
第三透鏡像側面上第三接近光軸的反曲點:if323；該點沉陷量:sgi323
第三透鏡像側面第三接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離:hif323
第三透鏡物側面的臨界點：c31；第三透鏡像側面的臨界點：c32
第三透鏡物側面的臨界點與光軸的垂直距離:hvt31
第三透鏡像側面的臨界點與光軸的垂直距離:hvt32
系統總高度(第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離):hos
光圈至成像面的距離:ins
第一透鏡物側面至該第三透鏡像側面的距離:intl
第三透鏡像側面至該成像面的距離:inb
影像感測元件有效感測區域對角線長的一半(最大像高):hoi
光學成像系統於結像時的tv畸變(tvdistortion):tdt
光學成像系統於結像時的光學畸變(opticaldistortion):odt
夾角：iag1、iag2、oag2、oag3
具體實施方式
本發明公開了一種光學成像系統，由物側至像側依序包含具有屈折力的第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡。光學成像系統還可包含一影像感測元件，其設置於成像面。
光學成像系統使用五個工作波長進行設計，分別為470nm、510nm、555nm、610nm、650nm，其中555nm為主要參考波長並作為主要提取技術特徵的參考波長。關於最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣的橫向像差數值的提取，最長工作波長使用650nm，參考波長主光線波長系使用555nm，最短工作波長使用470nm。
光學成像系統的焦距f與每一片具有正屈折力的透鏡的焦距fp的比值為ppr，光學成像系統的焦距f與每一片具有負屈折力的透鏡的焦距fn的比值為npr，所有具有正屈折力的透鏡的ppr總和為σppr，所有具有負屈折力的透鏡的npr總和為σnpr，當滿足下列條件時有助於控制光學成像系統的總屈折力以及總長度：0.5≤σppr/│σnpr│≤4.5，較佳地，可滿足下列條件：1≤σppr/│σnpr│≤3.8。
光學成像系統的系統高度為hos，當hos/f比值趨近於1時，將有利於製作微型化且可成像超高像素的光學成像系統。
光學成像系統的每一片具有正屈折力的透鏡的焦距fp的總和為σpp，每一片具有負屈折力的透鏡的焦距總和為σnp，本發明提供的光學成像系統的一種實施方式，其滿足下列條件：0<σpp≤200；以及f1/σpp≤0.85。較佳地，可滿足下列條件：0<σpp≤150；以及0.01≤f1/σpp≤0.6。藉此，有助於控制光學成像系統的聚焦能力，並且適當分配系統的正屈折力以抑制顯著的像差過早產生。第一透鏡可具有正屈折力，其物側面可為凸面。藉此，可適當調整第一透鏡的正屈折力強度，有助於縮短光學成像系統的總長度。
第二透鏡可具有負屈折力。藉此，可補正第一透鏡產生的像差。
第三透鏡可具有正屈折力，其像側面可為凹面。藉此，可分擔第一透鏡的正屈折力並且有利於縮短其後焦距以維持小型化。另外，第三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。較佳地，其物側面以及像側面均具有至少一反曲點。
光學成像系統可進一步包含一影像感測元件，其設置於成像面。影像感測元件有效感測區域對角線長的一半(即為光學成像系統的成像高度或稱最大像高)為hoi，第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為hos，其滿足下列條件：hos/hoi≤3；以及0.5≤hos/f≤3.0。較佳地，可滿足下列條件：1≤hos/hoi≤2.5；以及1≤hos/f≤2。藉此，可維持光學成像系統的小型化，以搭載於輕薄可攜式的電子產品上。
另外，本發明提供的光學成像系統中，依需求可設置至少一光圈，以減少雜散光，有助於提升影像質量。
本發明提供的光學成像系統中，光圈配置可為前置光圈或中置光圈，其中前置光圈意即光圈設置於被攝物與第一透鏡間，中置光圈則表示光圈設置於第一透鏡與成像面間。若光圈為前置光圈，可使光學成像系統的出瞳與成像面產生較長的距離而容置更多光學元件，並可提高影像感測元件接收影像的效率；若為中置光圈，則有助於擴大系統的視場角，使光學成像系統具有廣角鏡頭的優勢。前述光圈至成像面間的距離為ins，其滿足下列條件：0.5≤ins/hos≤1.1。較佳地，可滿足下列條件：0.6≤ins/hos≤1藉此，可同時兼顧維持光學成像系統的小型化以及具備廣角的特性。
本發明提供的光學成像系統中，第一透鏡物側面至第三透鏡像側面間的距離為intl，於光軸上所有具有屈折力的透鏡的厚度總和σtp，其滿足下列條件：0.45≤σtp/intl≤0.95。藉此，當可同時兼顧系統成像的對比度以及透鏡製造的合格率並提供適當的後焦距以容置其他元件。
第一透鏡物側面的曲率半徑為r1，第一透鏡像側面的曲率半徑為r2，其滿足下列條件：0.1≤│r1/r2│≤3.0。藉此，第一透鏡具備適當正屈折力強度，避免球差增加過速。較佳地，可滿足下列條件：0.1≤│r1/r2│≤2.0。
第三透鏡物側面的曲率半徑為r5，第三透鏡像側面的曲率半徑為r6，其滿足下列條件：-200<(r5-r6)/(r5+r6)<30。藉此，有利於修正光學成像系統所產生的像散。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為in12，其滿足下列條件：0<in12/f≤0.30。較佳地，可滿足下列條件：0.01≤in12/f≤0.25。藉此，有助於改善透鏡的色差以提升其性能。
第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為in23，其滿足下列條件：in23/f≤0.25。藉此有助於改善透鏡的色差以提升其性能。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的厚度分別為tp1以及tp2，其滿足下列條件：2≤(tp1+in12)/tp2≤10。藉此，有助於控制光學成像系統製造的敏感度並提升其性能。
第三透鏡於光軸上的厚度為tp3，其與第二透鏡間於光軸上的間隔距離為in23，其滿足下列條件：1.0≤(tp3+in23)/tp2≤10。藉此，有助於控制光學成像系統製造的敏感度並降低系統總高度。
本發明的光學成像系統中，其滿足下列條件：0.1≤tp1/tp2≤0.6；0.1≤tp2/tp3≤0.6。藉此，有助層層微幅修正入射光行進過程所產生的像差並降低系統總高度。
本發明提供的光學成像系統中，第三透鏡物側面132於光軸上的交點至第三透鏡物側面132的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為inrs31(若水平位移朝向像側，inrs31為正值；若水平位移朝向物側，inrs31為負值)，第三透鏡像側面134於光軸上的交點至第三透鏡像側面134的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為inrs32，第三透鏡130於光軸上的厚度為tp3，其滿足下列條件：-1mm≤inrs31≤1mm；-1mm≤inrs32≤1mm；1mm≤│inrs31︱+│inrs32︱≤2mm；0.01≤│inrs31︱/tp3≤10；0.01≤│inrs32︱/tp3≤10。藉此，可控制第三透鏡兩面間最大有效半徑位置，從而有助於光學成像系統的外圍視場的像差修正以及有效維持其小型化。
本發明提供的光學成像系統中，第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi311表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi321表示，其滿足下列條件：0<sgi311/(sgi311+tp3)≤0.9；0<sgi321/(sgi321+tp3)≤0.9。較佳地，可滿足下列條件：0.01<sgi311/(sgi311+tp3)≤0.7；0.01<sgi321/(sgi321+tp3)≤0.7。
第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi312表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi322表示，其滿足下列條件：0<sgi312/(sgi312+tp3)≤0.9；0<sgi322/(sgi322+tp3)≤0.9。較佳地，可滿足下列條件：0.1≤sgi312/(sgi312+tp3)≤0.8；0.1≤sgi322/(sgi322+tp3)≤0.8。
第三透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif311表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif321表示，其滿足下列條件：0.01≤hif311/hoi≤0.9；0.01≤hif321/hoi≤0.9。較佳地，可滿足下列條件：0.09≤hif311/hoi≤0.5；0.09≤hif321/hoi≤0.5。
第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif312表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif322表示，其滿足下列條件：0.01≤hif312/hoi≤0.9；0.01≤hif322/hoi≤0.9。較佳地，可滿足下列條件：0.09≤hif312/hoi≤0.8；0.09≤hif322/hoi≤0.8。
第三透鏡物側面第三接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif313表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第三接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif323表示，其滿足下列條件：0.001mm≤│hif313︱≤5mm；0.001mm≤│hif323︱≤5mm。較佳地，可滿足下列條件：0.1mm≤│hif323︱≤3.5mm；0.1mm≤│hif313︱≤3.5mm。
第三透鏡物側面第四接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif314表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第四接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif324表示，其滿足下列條件：0.001mm≤│hif314︱≤5mm；0.001mm≤│hif324︱≤5mm。較佳地，可滿足下列條件：0.1mm≤│hif324︱≤3.5mm；0.1mm≤│hif314︱≤3.5mm。
本發明提供的光學成像系統的一種實施方式，可通過具有高色散係數與低色散係數的透鏡交錯排列，從而助於光學成像系統色差的修正。
上述非球面的方程式為：
z＝ch2/[1+[1(k+1)c2h2]0.5]+a4h4+a6h6+a8h8+a10h10+a12h12+a14h14+a16h16+a18h18+a20h20+…(1)
其中，z為沿光軸方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值，k為錐面係數，c為曲率半徑的倒數，且a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18以及a20為高階非球面係數。
本發明提供的光學成像系統中，透鏡的材質可為塑料或玻璃。當透鏡材質為塑料時，可以有效降低生產成本與重量。當透鏡的材質為玻璃時，則可以控制熱效應並且增加光學成像系統屈折力配置的設計空間。此外，光學成像系統中的第一透鏡至第三透鏡的物側面及像側面可為非球面，其可獲得較多的控制變量，除用以消減像差外，相較於傳統玻璃透鏡的使用甚至可減少透鏡的使用數目，因此能有效降低本發明提供的光學成像系統的總高度。
另外，本發明提供的光學成像系統中，若透鏡表面為凸面，原則上表示透鏡表面於近光軸處為凸面；若透鏡表面為凹面，原則上表示透鏡表面於近光軸處為凹面。
另外，本發明提供的光學成像系統中，依需求可設置至少一光欄，以減少雜散光，有助於提升影像質量。
本發明提供的光學成像系統中，光圈配置可為前置光圈或中置光圈，其中前置光圈意即光圈設置於被攝物與第一透鏡間，中置光圈則表示光圈設置於第一透鏡與成像面間。若光圈為前置光圈，可使光學成像系統的出瞳與成像面產生較長的距離而容置更多光學元件，並可提高影像感測元件接收影像的效率；若為中置光圈，則有助於擴大系統的視場角，使光學成像系統具有廣角鏡頭的優勢。
本發明提供的光學成像系統還可視需求應用於移動對焦的光學系統中，併兼具優良像差修正與良好成像質量的特色，從而擴大應用層面。
本發明提供的光學成像系統還可視需求包括一驅動模塊，該驅動模塊可與該多個透鏡相耦合併使該多個透鏡產生位移。前述驅動模塊可以是音圈馬達(vcm)，用於帶動鏡頭進行對焦，或者為光學防手振元件(ois)，用於降低拍攝過程因鏡頭振動所導致失焦的發生頻率。
本發明提供的光學成像系統還可視需求令第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡中至少一透鏡為波長小於500nm的光線濾除元件，其可通過該特定具濾除功能的透鏡的至少一表面上鍍膜或該透鏡本身即由具可濾除短波長的材質製作而成。
本發明提供的光學成像系統的成像面還可視需求選擇為一平面或一曲面。當成像面為一曲面(例如具有一曲率半徑的球面)，有助於降低聚焦光線於成像面所需的入射角，除了有助於達成微縮光學成像系統的長度(ttl)外，對於提升相對照度同時有所幫助。
本發明提供的光學成像系統中各透鏡的物側面可視需求設定具有一物側承靠面(以bso表示；bearingsurfaceofobjectside)，其像側面亦可視需求設定具有一像側承靠面(以bsi表示；bearingsurfaceofimageside)，各透鏡間可通過本身的物側承靠面以及像側承靠面可視需求設定分別與相鄰的前透鏡以及後透鏡相互嵌合的接觸面而形成一堆棧結構，前述接觸面於透鏡徑向的輪廓長度以bsl表示，其滿足下列條件：0.01mm≤bsl≤1mm。較佳實施態樣可設定下列條件：0.05mm≤bsl≤0.5mm。最佳實施態樣可設定下列條件：0.08mm≤bsl≤0.2mm。
本發明提供的光學成像系統中，其堆棧結構可視需求而設計為一嵌，例如第一透鏡其像側面具有第一像側承靠面，第二透鏡的物側面具有第二物側承靠面，該第二物側承靠面與該第一像側承靠面互相接觸並嵌合；或設計為二嵌，例如以一嵌為前提，其第二透鏡其像側面具有第二像側承靠面，第三透鏡的物側面具有第三物側承靠面，該第三物側承靠面與該第二像側承靠面互相接觸並嵌合。
或設計為三嵌或全嵌，以具有七片透鏡的光學成像系統為例，以二嵌為前提，其第三透鏡其像側面具有第三像側承靠面，第四透鏡的物側面具有第四物側承靠面，該第四物側承靠面與該第三像側承靠面互相接觸並嵌合；第四透鏡其像側面具有第四像側承靠面，第五透鏡的物側面具有第五物側承靠面，該第五物側承靠面與該第四像側承靠面互相接觸並嵌合；第五透鏡其像側面具有第五像側承靠面，第六透鏡的物側面具有第六側承靠面，該第六物側承靠面與該第五像側承靠面互相接觸並嵌合；第六透鏡其像側面具有第六像側承靠面，第七透鏡的物側面具有第七側承靠面，該第七物側承靠面與該第六像側承靠面互相接觸並嵌合。
該第一像側承靠面至該第七像側承靠面的延伸線可依需求設定朝向物側或成像面延伸並與該光軸相交成一夾角iag，分別以iag1、iag2、iag3、iag4、iag5、iag6、iag7表示，其滿足下列條件：0deg<iag≤90deg。前述iag1至iag7的數值大小可依實際成像系統規格需求而成不同角度，較佳實施態樣可設定下列條件：0deg<iag≤45deg。最佳實施態樣可設定下列條件：0deg<iag≤30deg以及iag1至iag7彼此間為相同角度，亦即iag1＝iag2＝iag3＝iag4＝iag5＝iag6＝iag7。
前述七片透鏡的光學成像系統的全嵌結構為例，該第一物側承靠面至該第七物側承靠面的延伸線可依需求設定朝向物側或成像面延伸並與該光軸相交成一夾角oag，分別以oag1、oag2、oag3、oag4、oag5、oag6、oag7表示，其滿足下列條件：0deg<oag≤90deg。前述oag1至oag7的數值大小可依實際成像系統規格需求而成不同角度，較佳實施態樣可設定下列條件：0deg<oag≤45deg。最佳實施態樣可設定下列條件：0deg<oag≤30deg以及oag1至oag7彼此間為相同角度，亦即oag1＝oag2＝oag3＝oag4＝oag5＝oag6＝oag7。
如圖7所示為本發明第七實施例的一種光學成像系統的全嵌合結構示意圖，其組裝方式可適用於第一實施例至第六實施例，所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向物側延伸並與該光軸相交成一夾角的態樣，其中iag1至iag2以及oag2至oag3的角度均相同，並均設定為25deg。光學成像系統由物側至像側依序包含光圈700、第一透鏡710、第二透鏡720、第三透鏡730以及第四透鏡740、成像面790。該第一透鏡的像側面具有第一像側承靠面718；該第二透鏡具有的物側面具有第二物側承靠面726，其像側面具有第二像側承靠面728，該第二物側承靠面726與該第一像側承靠面718互相接觸；該第三透鏡具有的物側面具有第三物側承靠面736，其像側面具有第三像側承靠面738，該第三物側承靠面736與該第二像側承靠面728互相接觸，各透鏡間可通過本身的物側承靠面以及像側承靠面分別與相鄰的前透鏡以及後透鏡相互嵌合的接觸面而形成一堆棧結構。
如圖8所示為本發明第八實施例的一種光學成像系統全嵌合結構示意圖，其組裝方式可適用於第一實施例至第六實施例，所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向成像面延伸並與該光軸相交成一夾角的態樣，其中iag1至iag2以及oag2至oag3的角度均相同，並均設定為25deg。光學成像系統由物側至像側依序包含光圈800、第一透鏡810、第二透鏡820、第三透鏡830、第四透鏡840、第五透鏡850、第六透鏡860以及第七透鏡870、成像面890。該第一透鏡的像側面具有第一像側承靠面818；該第二透鏡具有的物側面具有第二物側承靠面826，其像側面具有第二像側承靠面828，該第二物側承靠面826與該第一像側承靠面818互相接觸；該第三透鏡具有的物側面具有第三物側承靠面836，其像側面具有第三像側承靠面838，該第三物側承靠面836與該第二像側承靠面828互相接觸，各透鏡間可通過本身的物側承靠面以及像側承靠面分別與相鄰的前透鏡以及後透鏡相互嵌合的接觸面而形成一堆棧結構。
根據上述實施方式，以下提出具體實施例並配合圖式予以詳細說明。
第一實施例
如圖1a及圖1b所示，其中圖1a為本發明第一實施例的一種光學成像系統的示意圖，圖1b由左至右依序為第一實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。圖1c為第一實施例的光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖。由圖1a可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡110、光圈100、第二透鏡120、第三透鏡130、紅外線濾光片170、成像面180以及影像感測元件190。
第一透鏡110具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面112為凸面，其像側面114為凹面，並皆為非球面。第一透鏡物側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars11表示，第一透鏡像側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars12表示。第一透鏡物側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are11表示，第一透鏡像側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are12表示。第一透鏡於光軸上的厚度為tp1。
第二透鏡120具有負屈折力，且為塑料材質，其物側面122為凹面，其像側面124為凸面，並皆為非球面，且其像側面124具有一反曲點。第二透鏡像側面於光軸上的交點至第二透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi221表示，其滿足下列條件：sgi221＝-0.1526mm；︱sgi221︱/(︱sgi221︱+tp2)＝0.2292。第二透鏡物側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars21表示，第二透鏡像側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars22表示。第二透鏡物側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are21表示，第二透鏡像側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are22表示。第二透鏡於光軸上的厚度為tp2。
第二透鏡像側面於光軸上的交點至第二透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif221表示，其滿足下列條件：hif221＝0.5606mm；hif221/hoi＝0.3128。
第三透鏡130具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面132為凸面，其像側面134為凹面，並皆為非球面，且其物側面132具有兩個反曲點以及像側面134具有一反曲點。第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi311表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi321表示，其滿足下列條件：sgi311＝0.0180mm；sgi321＝0.0331mm；︱sgi311︱/(︱sgi311︱+tp3)＝0.0339；︱sgi321︱/(︱sgi321︱+tp3)＝0.0605。第三透鏡物側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars31表示，第三透鏡像側面的最大有效半徑的輪廓曲線長度以ars32表示。第三透鏡物側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are31表示，第三透鏡像側面的1/2入射瞳直徑(hep)的輪廓曲線長度以are32表示。第三透鏡於光軸上的厚度為tp3。
第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以sgi312表示，其滿足下列條件：sgi312＝-0.0367mm；︱sgi312︱/(︱sgi312︱+tp3)＝0.0668。
第三透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif311表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif321表示，其滿足下列條件：hif311＝0.2298mm；hif321＝0.3393mm；hif311/hoi＝0.1282；hif321/hoi＝0.1893。
第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以hif312表示，其滿足下列條件：hif312＝0.8186mm；hif312/hoi＝0.4568。
紅外線濾光片170為玻璃材質，其設置於第三透鏡130及成像面180間且不影響光學成像系統的焦距。
第一實施例的光學成像系統中，光學成像系統的焦距為f，光學成像系統的入射瞳直徑為hep，光學成像系統中最大視角的一半為haf，其數值如下：f＝2.42952mm；f/hep＝2.02；以及haf＝35.87度與tan(haf)＝0.7231。
第一實施例的光學成像系統中，第一透鏡110的焦距為f1，第三透鏡140的焦距為f3，其滿足下列條件：f1＝2.27233mm；︱f/f1│＝1.0692；f3＝7.0647mm；│f1│︱f1│。
光學成像系統的焦距f與每一片具有正屈折力的透鏡的焦距fp的比值為ppr，光學成像系統的焦距f與每一片具有負屈折力的透鏡的焦距fn的比值為npr，第一實施例的光學成像系統中，所有具有正屈折力的透鏡的ppr總和為σppr＝f/f1+f/f3＝1.4131，所有具有負屈折力的透鏡的npr總和為σnpr＝f/f2＝0.4650，σppr/│σnpr│＝3.0391。同時亦滿足下列條件：︱f/f3│＝0.3439；︱f1/f2│＝0.4349；︱f2/f3│＝0.7396。
第一實施例的光學成像系統中，第一透鏡物側面112至第三透鏡像側面134間的距離為intl，第一透鏡物側面112至成像面180間的距離為hos，光圈100至成像面180間的距離為ins，影像感測元件190有效感測區域對角線長的一半為hoi，第三透鏡像側面134至成像面180間的距離為inb，其滿足下列條件：intl+inb＝hos；hos＝2.9110mm；hoi＝1.792mm；hos/hoi＝1.6244；hos/f＝1.1982；intl/hos＝0.7008；ins＝2.25447mm；以及ins/hos＝0.7745。
第一實施例的光學成像系統中，於光軸上所有具有屈折力的透鏡的厚度總和為σtp，其滿足下列條件：σtp＝1.4198mm；以及σtp/intl＝0.6959。藉此，當可同時兼顧系統成像的對比度以及透鏡製造的合格率並提供適當的後焦距以容置其他元件。
第一實施例的光學成像系統中，第一透鏡物側面112的曲率半徑為r1，第一透鏡像側面114的曲率半徑為r2，其滿足下列條件：│r1/r2│＝0.3849。藉此，第一透鏡的具備適當正屈折力強度，避免球差增加過速。
第一實施例的光學成像系統中，第三透鏡物側面132的曲率半徑為r5，第三透鏡像側面144的曲率半徑為r6，其滿足下列條件：(r5-r6)/(r5+r6)＝-0.0899。藉此，有利於修正光學成像系統所產生的像散。
第一實施例的光學成像系統中，第一透鏡110與第三透鏡130的焦距分別為f1、f3，所有具有正屈折力的透鏡的焦距總和為σpp，其滿足下列條件：σpp＝f1+f3＝9.3370mm；以及f1/(f1+f3)＝0.2434。藉此，有助於適當分配第一透鏡110的正屈折力至其他正透鏡，以抑制入射光線行進過程顯著像差的產生。
第一實施例的光學成像系統中，第二透鏡120的焦距為f2，所有具有負屈折力的透鏡的焦距總和為σnp，其滿足下列條件：σnp＝f2＝-5.2251mm。藉此，有助於抑制入射光行進過程顯著像差的產生。
第一實施例的光學成像系統中，第一透鏡110與第二透鏡120於光軸上的間隔距離為in12，其滿足下列條件：in12＝0.4068mm；in12/f＝0.1674。藉此，有助於改善透鏡的色差以提升其性能。
第一實施例的光學成像系統中，第一透鏡110與第二透鏡120於光軸上的厚度分別為tp1以及tp2，其滿足下列條件：tp1＝0.5132mm；tp2＝0.3363mm；以及(tp1+in12)/tp2＝2.7359。藉此，有助於控制光學成像系統製造的敏感度並提升其性能。
第一實施例的光學成像系統中，第二透鏡120與第三透鏡130兩透鏡於光軸上的間隔距離為in23，其滿足下列條件：(tp3+in23)/tp2＝2.3308。藉此，有助於控制光學成像系統製造的敏感度並降低系統總高度。
本實施例的光學成像系統中，其滿足下列條件：tp2/(in12+tp2+in23)＝0.35154；tp1/tp2＝1.52615；tp2/tp3＝0.58966。藉此，有助於層層微幅修正入射光行進過程所產生的像差並降低系統總高度。
第一實施例的光學成像系統中，第一透鏡110至第三透鏡140於光軸上的厚度總和為σtp，其滿足下列條件：tp2/σtp＝0.2369。藉此有助修正入射光行進過程所產生的像差並降低系統總高度。
第一實施例的光學成像系統中，第三透鏡物側面132於光軸上的交點至第三透鏡物側面132的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為inrs31，第三透鏡像側面134於光軸上的交點至第三透鏡像側面134的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為inrs32，第三透鏡130於光軸上的厚度為tp3，其滿足下列條件：inrs31＝-0.1097mm；inrs32＝-0.3195mm；│inrs31︱+│inrs32︱＝0.42922mm；│inrs31︱/tp3＝0.1923；以及│inrs32︱/tp3＝0.5603。藉此，有利於鏡片的製作與成型，並有效維持其小型化。
本實施例的光學成像系統中，第三透鏡物側面132的臨界點c31與光軸的垂直距離為hvt31，第三透鏡像側面134的臨界點c32與光軸的垂直距離為hvt32，其滿足下列條件：hvt31＝0.4455mm；hvt32＝0.6479mm；hvt31/hvt32＝0.6876。藉此，可有效修正離軸視場的像差。
本實施例的光學成像系統滿足下列條件：hvt32/hoi＝0.3616。藉此，有助於光學成像系統的外圍視場的像差修正。
本實施例的光學成像系統滿足下列條件：hvt32/hos＝0.2226。藉此，有助於光學成像系統的外圍視場的像差修正。
第一實施例的光學成像系統中，第二透鏡120以及第三透鏡150具有負屈折力，第一透鏡的色散係數為na1，第二透鏡的色散係數為na2，第三透鏡的色散係數為na3，其滿足下列條件：︱na1-na2│＝33.5951；na3/na2＝2.4969。藉此，有助於光學成像系統色差的修正。
第一實施例的光學成像系統中，光學成像系統於結像時的tv畸變為tdt，結像時的光學畸變為odt，其滿足下列條件：│tdt│＝1.2939％；│odt│＝1.4381％。
第三透鏡本實施例的光學成像系統中，正向子午面光扇圖的最長工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場的橫向像差以plta表示，其為0.0028mm(像素大小pixelsize為1.12μm)，正向子午面光扇圖的最短工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場的橫向像差以psta表示，其為0.0163mm(像素大小pixelsize為1.12μm)，負向子午面光扇圖的最長工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場的橫向像差以nlta表示，其為0.0118mm(像素大小pixelsize為1.12μm)，負向子午面光扇圖的最短工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場的橫向像差以nsta表示，其為-0.0019mm(像素大小pixelsize為1.12μm)。弧矢面光扇圖的最長工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場的橫向像差以slta表示，其為-0.0103mm(像素大小pixelsize為1.12μm)，弧矢面光扇圖的最短工作波長通過光圈邊緣入射在成像面上0.7視場的橫向像差以ssta表示，其為0.0055mm(像素大小pixelsize為1.12μm)。
本實施例的光學成像系統中，所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向成像面延伸並與該光軸相交成一夾角的態樣，其中iag1至iag2以及oag2至oag3的角度均相同，並均設定為90deg。各透鏡間通過相互嵌合的接觸面而形成一堆棧結構，前述所有接觸面於透鏡徑向的輪廓長度bsl，滿足下列條件：bsl＝0.1mm。
再配合參照下列表一以及表二。
表一、第一實施例透鏡數據
表二、第一實施例的非球面係數
依據表一及表二可得到輪廓曲線長度相關的數值：
表一為圖1a、圖1b和圖1c第一實施例詳細的結構數據，其中曲率半徑、厚度、距離及焦距的單位為mm，且表面0-10依序表示由物側至像側的表面。表二為第一實施例中的非球面數據，其中，k表非球面曲線方程式中的錐面係數，a1-a20則表示各表面第1-20階非球面係數。此外，以下各實施例表格對應各實施例的示意圖與像差曲線圖，表格中數據的定義皆與第一實施例的表一及表二的定義相同，在此不加贅述。
第二實施例
如圖2a及圖2b所示，其中圖2a為本發明第二實施例的一種光學成像系統的示意圖，圖2b由左至右依序為第二實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。圖2c為第二實施例的光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖。由圖2a可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡210、光圈200、第二透鏡220、第三透鏡230、紅外線濾光片270、成像面280以及影像感測元件290。本實施例各透鏡的所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向物側延伸並與該光軸相交成一夾角(未繪示)。
第一透鏡210具有負屈折力，且為塑料材質，其物側面212為凸面，其像側面214為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡220具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面222為凸面，其像側面224為凸面，並皆為非球面，其物側面222具有一反曲點。
第三透鏡230具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面232為凸面，其像側面234為凸面，並皆為非球面，其物側面232具有一反曲點。
紅外線濾光片270為玻璃材質，其設置於第三透鏡230及成像面280之間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表三以及表四。
表四、第二實施例的非球面係數
第二實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
依據表三及表四可得到下列條件式數值：
依據表三及表四可得到下列條件式數值：
依據表三及表四可得到輪廓曲線長度相關的數值：
第三實施例
如圖3a及圖3b所示，其中圖3a為本發明第三實施例的一種光學成像系統的示意圖，圖3b由左至右依序為第三實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。圖3c為第三實施例的光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖。由圖3a可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡310、光圈300、第二透鏡320、第三透鏡330、紅外線濾光片370、成像面380以及影像感測元件390。本實施例各透鏡的所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向物側延伸並與該光軸相交成一夾角(未繪示)
第一透鏡310具有負屈折力，且為塑料材質，其物側面312為凸面，其像側面314為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡320具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面322為凸面，其像側面324為凸面，並皆為非球面，其物側面322具有一反曲點。
第三透鏡330具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面332為凸面，其像側面334為凸面，並皆為非球面，其像側面334具有兩個反曲點。
紅外線濾光片370為玻璃材質，其設置於第三透鏡330及成像面380之間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表五以及表六。
表六、第三實施例的非球面係數
第三實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
依據表五及表六可得到下列條件式數值：
依據表五及表六可得到下列條件式數值：
依據表五及表六可得到輪廓曲線長度相關的數值：
第四實施例
如圖4a及圖4b所示，其中圖4a為本發明第四實施例的一種光學成像系統的示意圖，圖4b由左至右依序為第四實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。圖4c為第四實施例的光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖。由圖4a可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡410、光圈400、第二透鏡420、第三透鏡430、紅外線濾光片470、成像面480以及影像感測元件490。本實施例各透鏡的所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向物側延伸並與該光軸相交成一夾角(未繪示)。
第一透鏡410具有負屈折力，且為塑料材質，其物側面412為凸面，其像側面414為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡420具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面422為凸面，其像側面424為凸面，並皆為非球面，其物側面422具有一反曲點。
第三透鏡430具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面432為凸面，其像側面434為凸面，並皆為非球面，且其物側面432具有一反曲點以及像側面434具有兩個反曲點。
紅外線濾光片470為玻璃材質，其設置於第三透鏡430及成像面480之間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表七以及表八。
表八、第四實施例的非球面係數
第四實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
依據表七及表八可得到下列條件式數值：
依據表七及表八可得到下列條件式數值：
依據表七及表八可得到輪廓曲線長度相關的數值：
第五實施例
如圖5a及圖5b所示，其中圖5a為本發明第五實施例的一種光學成像系統的示意圖，圖5b由左至右依序為第五實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。圖5c為第五實施例的光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖。由圖5a可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡510、光圈500、第二透鏡520、第三透鏡530、紅外線濾光片570、成像面580以及影像感測元件590。本實施例各透鏡的所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向物側延伸並與該光軸相交成一夾角(未繪示)。
第一透鏡510具有負屈折力，且為塑料材質，其物側面512為凸面，其像側面514為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡520具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面522為凸面，其像側面524為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡530具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面532為凸面，其像側面534為凸面，並皆為非球面，且其物側面532具有一反曲點。
紅外線濾光片570為玻璃材質，其設置於第三透鏡530及成像面580之間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表九以及表十。
表十、第五實施例的非球面係數
第五實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
依據表九及表十可得到下列條件式數值：
依據表九及表十可得到下列條件式數值：
依據表九及表十可得到輪廓曲線長度相關的數值：
第六實施例
如圖6a及圖6b所示，其中圖6a為本發明第六實施例的一種光學成像系統的示意圖，圖6b由左至右依序為第六實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。圖6c為第六實施例的光學成像系統的子午面光扇以及弧矢面光扇，最長工作波長以及最短工作波長通過光圈邊緣於0.7視場處的橫向像差圖。由圖6a可知，光學成像系統由物側至像側依序包含光圈600、第一透鏡610、第二透鏡620、第三透鏡630、紅外線濾光片670、成像面680以及影像感測元件690。本實施例各透鏡的所有像側承靠面以及所有物側承靠面均設定朝向物側延伸並與該光軸相交成一夾角(未繪示)。
第一透鏡610具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面612為凸面，其像側面614為凸面，並皆為非球面，其物側面612具有一反曲點。
第二透鏡620具有負屈折力，且為塑料材質，其物側面622為凹面，其像側面624為凸面，並皆為非球面，其物側面622以及像側面624均具有一反曲點。
第三透鏡630具有正屈折力，且為塑料材質，其物側面632為凸面，其像側面634為凹面，並皆為非球面，且其物側面632以及像側面634均具有一反曲點。
紅外線濾光片670為玻璃材質，其設置於第三透鏡630及成像面680之間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表十一以及表十二。
表十二、第六實施例的非球面係數
第六實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
依據表十一及表十二可得到下列條件式數值：
依據表十一及表十二可得到下列條件式數值：
依據表十一及表十二可得到輪廓曲線長度相關的數值：
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視本案權利要求範圍所界定為準。
雖然本發明已參照其例示性實施例而特別地顯示及描述，將為所屬技術領域具通常知識者所理解的是，於不脫離本案權利要求範圍及其等效物所定義的本發明的精神與範疇下可對其進行形式與細節上的各種變更。