[发明专利]光学成像系统

说明书

一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜。第一透镜具有屈折力，其物侧面可为凸面。第二透镜至第三透镜具有屈折力，前述各透镜的两表面可皆为非球面。第四透镜可具有正屈折力，其两表面皆为非球面，其中第四透镜的至少一表面可具有反曲点。光学成像系统中具屈折力的透镜为第一透镜至第四透镜。当满足特定条件时，可具备更大的收光以及更佳的光路调节能力，以提升成像质量。

技术领域

本发明是有关于一种光学成像系统，且特别是有关于一种应用于电子产品上的小型化光学成像系统。

背景技术

近年来，随着具有摄影功能的可携式电子产品的兴起，光学系统的需求日渐提高。一般光学系统的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device；CCD)或互补性氧化金属半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor；CMOSSensor)两种，且随着半导体制造技术的进步，使得感光元件的像素尺寸缩小，光学系统逐渐往高像素方向发展，因此对成像质量的要求也日益增加。

传统搭载于便携设备上的光学系统，多采用两片或三片式透镜结构，然而由于便携设备不断朝像素提升方向发展，并且终端消费者对大光圈的需求逐渐增加，例如微光与夜拍功能，以及对广视角的需求也逐渐增加，例如前置镜头的自拍功能。但是，设计大光圈的光学系统常面临产生更多像差致使周边成像质量随之劣化以及制造难易度的处境，而设计广视角的光学系统则会面临成像的畸变率(distortion)提高，现有的光学成像系统已无法满足更高阶的摄影要求。

因此，如何有效增加光学成像系统的进光量与增加光学成像系统的视角，除进一步提高成像的总像素与质量外同时能兼顾微型化光学成像系统的衡平设计，便成为一个相当重要的议题。

发明内容

本发明实施例的态样针对一种光学成像系统，能够利用四个透镜的屈光力、凸面与凹面的组合(本发明所述凸面或凹面原则上指各透镜的物侧面或像侧面于光轴上的几何形状描述)，进而有效提高光学成像系统的进光量与增加光学成像镜头的视角，同时具备一定相对照度以及提高成像的总像素与质量，以应用于小型的电子产品上。

此外，在特定光学成像应用领域，有需要同时针对可见光以及红外光波长的光源进行成像，例如IP影像监控摄影机。IP影像监控摄影机所具备的「日夜功能(DayNight)」，主要是因人类的可见光在光谱上位于400-700nm，但传感器的成像，包含了人类不可见红外光，因此为了要确保传感器最后仅保留了人眼可见光，可视情况在镜头前设置卸除式红外线阻绝滤光片(IR Cut filter Removable，ICR)以增加影像的「真实度」，其可在白天的时候杜绝红外光、避免色偏；夜晚的时候则让红外光进来提升亮度。然而，ICR元件本身占据相当体积且价格昂贵，不利未来微型监控摄影机的设计与制造。

本发明实施例的态样同时针对一种光学成像系统，能够利用四个透镜的屈光力、凸面与凹面的组合以及材质的选用，令光学成像系统对于可见光的成像焦距以及红外光的成像焦距间的差距缩减，亦即达到接近「共焦」的效果，因此无需使用ICR元件。

本发明实施例相关的透镜参数的用语与其代号详列如下，作为后续描述的参考：

与光学成像系统的放大率有关的透镜参数

本发明的光学成像系统同时可设计应用于生物特征辨识，例如使用于脸孔辨识。本发明的实施例若作为脸孔辨识的影像撷取，可选用以红外光做为工作波长，同时对于距离约25至30公分左右且宽度约15公分的脸孔，可于感光元件(像素尺寸为1.4微米(μm))于水平方向上至少成像出30个水平像素。红外光成像面的线放大率为LM，其满足下列条件：LM＝(30个水平像素)乘以(像素尺寸1.4微米)除以被摄物体宽度15公分；LM≥0.0003。同时，以可见光做为工作波长，同时对于距离约25至30公分左右且宽度约15公分的脸孔，可于感光元件(像素尺寸为1.4微米(μm))于水平方向上至少成像出50个水平像素。