CN102890332A - 光学影像撷取系统 - Google Patents

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CN102890332A CN2011104631095A CN201110463109A CN102890332A CN 102890332 A CN102890332 A CN 102890332A CN 2011104631095 A CN2011104631095 A CN 2011104631095A CN 201110463109 A CN201110463109 A CN 201110463109A CN 102890332 A CN102890332 A CN 102890332A
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Abstract

一种光学影像撷取系统，其沿着光轴由物侧至像侧依次包含：一具正屈折力的第一透镜，其像侧光学面为凸面；一具屈折力的第二透镜，其像侧光学面为凹面；一具屈折力的第三透镜；一具屈折力的第四透镜，其两侧光学面皆为非球面；以及一具负屈折力的第五透镜，其像侧光学面为凹面，其两侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；所述光学影像撷取系统满足特定的条件。因此，本发明所述的光学影像撷取系统，除具有良好的像差修正功能外，并可减小光学影像撷取系统的总长，以应用于相机、手机相机等良好摄像目的的使用需求。

Description

光学影像撷取系统
技术领域
本发明涉及一种光学影像撷取系统，特别涉及一种由五枚透镜所构成的全长短且成像质量良好的光学影像撷取系统，以应用于电子产品上。
背景技术
在数位相机(Digital Still Camera)、行动电话镜头(Mobile Phone Camera)等小型电子设备上常装设有光学影像撷取系统，用来对物体进行摄像，而光学影像撷取系统发展的主要趋势为朝向小型化、低成本，但同时也希望能达到具有良好的像差修正能力，具高分辨率、高成像质量的光学影像撷取系统。
应用于在小型电子产品的光学影像撷取系统，现有技术中有二镜片式、三镜片式、四镜片式及五镜片式以上的不同设计。然而以成像质量考虑，四镜片式及五镜片式光学影像撷取系统在像差修正、光学传递函数MTF(Modulation Transfer Function)的性能上较具优势。其中，又以五镜片式相较四镜片式的分辨率更高，适用于高质量、高像素(pixel)要求的电子产品。
在各种小型化的五镜片式固定焦距的光学影像撷取系统设计中，现有技术是以不同的正或负屈光度组合；如美国专利US7,480,105使用负屈折力的第一透镜与正屈折力的第二透镜相互搭配，由于两片黏合的玻璃透镜，在成本制造上较为昂贵，且在大量生产时非常不利于成本控制；另外，玻璃透镜的厚度通常比塑料透镜厚，且玻璃透镜不易制成非球面镜，对于光学系统总长的缩短及其不易，若使用负透镜的第一透镜则更难减少系统总长。
在小型数位相机、网络相机、行动电话镜头等产品中，其光学影像撷取系统要求小型化、焦距短、像差调整良好；如美国专利US7,502,181采用负屈折力的第四透镜与负屈折力的第五透镜配置，会增加光学影像撷取系统的后焦距与全长，其易造成光学系统的全长较难缩短。在五镜片式的各种不同设计的固定焦距光学影像撷取系统中，其中以第一镜片像侧面为凸面的透镜，较有利于在扩大系统视场角与修正像差中取得良好平衡；又或者使用屈折力相异的第四镜片与第五镜片，且具有反曲点的第四镜片或第五镜片，较能符合像差修正良好且全长不至于过长的设计需求。为此，本发明提出更实用性的设计，在缩短光学影像撷取系统的同时，利用五个透镜的屈折力、凸面与凹面的组合，其中，第四透镜与第五透镜分别具有正屈折力与负屈折力，如此互补的组合具有望远效果，有利于缩短后焦，更可有效缩短光学影像撷取系统的总长度，同时还可进一步提高成像质量，以应用于小型的电子产品上。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种光学影像撷取系统，其沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；其中，第一透镜具有正屈折力，其像侧光学面为凸面；第二透镜具有屈折力，其像侧光学面为凹面；第三透镜具有屈折力；第四透镜具有屈折力，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面；第五透镜具有负屈折力，其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点，并满足下列关系式：
|R1|/R2＜-1.0                 (1)
0.5＜f1/f＜1.4                (2)
-1.5＜f5/f＜-0.3              (3)
其中，R1为第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径，R2为第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，f为光学影像撷取系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。
另一方面，本发明提供一种光学影像撷取系统，如前所述，另可包含一影像感测组件；其中，第二透镜可具有负屈折力；第四透镜的像侧光学面可为凸面；除满足式(1)、式(2)及式(3)外并进一步满足下列关系式之一或其组合：
0.70＜SD/TD＜1.15             (4)
|f2/f3|＜1.5                  (5)
0.6＜ImgH/f＜1.0              (6)
-2.0＜R2/R4＜-0.3             (7)
其中，SD为在光轴上光圈至第五透镜的像侧光学面的距离，TD为在光轴上第一透镜的物侧光学面至第五透镜的像侧光学面的距离，f为光学影像撷取系统的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，R2为第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，R4为第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，ImgH为影像感测组件有效感测区域对角线长的一半。
再一方面，本发明提供一种光学影像撷取系统，如前所述，其中，第一透镜的物侧光学面可为凸面；第二透镜可具有负屈折力；第四透镜的物侧光学面可为凹面且其像侧光学面可为凸面；第四透镜与第五透镜可为塑料材质所制成；除满足式(1)、式(2)、式(3)及式(4)外并进一步满足下列关系式之一或其组合：
0.3＜f4/f＜0.9                (8)
进一步地，
|R1|/R2＜-2.0                 (9)
|f2/f3|＜0.5                  (10)
3.0＜|f/f4|+|f/f5|＜5.0       (11)
其中，f为光学影像撷取系统的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，R1为第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径，R2为第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径。
又一方面，本发明提供一种光学影像撷取系统，如前所述，其中，光学影像撷取系统另可包含一影像感测组件设置于一成像面处，以供被摄物成像；第二透镜可具有负屈折力；除满足式(1)、式(2)、式(3)及式(4)外并进一步满足下列关系式：
TTL/ImgH＜2.1                (12)
其中，TTL为在光轴上第一透镜的物侧光学面至成像面的距离，ImgH为影像感测组件有效感测区域对角线长的一半。
本发明的另一个主要目的是提供一种光学影像撷取系统，其沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；其中，第一透镜具有正屈折力，其像侧光学面为凸面；第二透镜具有屈折力，其像侧光学面为凹面；第三透镜具有屈折力；第四透镜具有正屈折力，其像侧光学面为凸面，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；第五透镜具有负屈折力，其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点，并满足下列关系式：
|R1|/R2＜-1.0               (1)
0.5＜f1/f＜1.4              (2)
-1.5＜f5/f＜-0.3            (3)
其中，R1为第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径，R2为第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，f为光学影像撷取系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。
另一方面，本发明提供一种光学影像撷取系统，如前所述，其中，第一透镜的物侧光学面可为凸面；第二透镜可具负屈折力；第四透镜与第五透镜可为塑料材质所制成；除满足式(1)、式(2)及式(3)外并进一步满足下列关系式之一或其组合：
-2.0＜R2/R4＜-0.3             (7)
进一步地，
|R1|/R2＜-2.0                 (9)
3.0＜|f/f4|+|f/f5|＜5.0       (11)
其中，R1为第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径，R2为第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，R4为第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，f为光学影像撷取系统的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。
本发明的又一个主要目的是提供一种光学影像撷取系统，其沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；其中，第一透镜具有正屈折力，其像侧光学面为凸面；第二透镜具有负屈折力；第三透镜具有屈折力；第四透镜具有正屈折力，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；第五透镜具有负屈折力，其像侧光学面为凹面，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点，并满足下列关系式：
|R1|/R2＜-1.0                (1)
0.5＜f1/f＜1.4               (2)
-1.5＜f5/f＜-0.3             (3)
0.35＜f4/f＜0.67              (13)
其中，R1为第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径，R2为第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，f为光学影像撷取系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。
另一方面，本发明提供一种光学影像撷取系统，如前所述，其中，第四透镜的物侧光学面可为凹面且其像侧光学面可为凸面；除满足式(1)、式(2)、式(3)及式(13)外并进一步满足下列关系式之一或其组合：
0.70＜SD/TD＜1.15             (4)
|f2/f3|＜0.5                  (10)
-2.0＜R2/R4＜-0.3             (7)
0.6＜ImgH/f＜1.0              (6)
其中，SD为在光轴上光圈至第五透镜的像侧光学面的距离，TD为在光轴上第一透镜的物侧光学面至第五透镜的像侧光学面的距离，f为光学影像撷取系统的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，R2为第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，R4为第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径，ImgH为影像感测组件有效感测区域对角线长的一半。
本发明通过上述的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜，在光轴上以适当的间距组合配置，可在较大的场视角下，具有良好的像差修正与具有优势的光学传递函数MTF(Modulation Transfer Function)。
本发明光学影像撷取系统中，由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜所组成；第一透镜具正屈折力，提供系统所需的屈折力，第二透镜具负屈折力，可有效对具正屈折力的透镜所产生的像差做补正、修正系统的佩兹伐和数(Petzval Sum)，使周边像面变得更平。当第二透镜的像侧光学面为凹面时，可依面型适当调整第二透镜的负屈折力强度，对于修正系统像差有良好功效。再由第三透镜调和光学传递函数以修正第一透镜与第二透镜组合后的像差，以提高光学影像撷取系统的解像力，使整体光学影像撷取系统的像差与畸变能符合高分辨率的要求；藉由第四透镜的正屈折力与具负屈折力的第五透镜互补配置，可产生望远效果，亦有利于缩短后焦以减少总长。此外，若第四透镜的像侧光学面为凸面时，有助于修正光学影像撷取系统的像散与高阶像差。当第五透镜的像侧光学面为凹面时，可使光学影像撷取系统的主点(Principal Point)远离成像面，有利于缩短光学影像撷取系统的总长度，以促进系统的小型化。
又，本发明的光学影像撷取系统中，光圈的配置可使光学影像撷取系统的出射瞳(exit pupil)与成像面产生较长的距离，影像可采用直接入射的方式由影像感测组件所接收，除避免暗角发生外，可使像侧具有远心(telecentric)效果；通常远心效果可提高成像面的亮度，可增加影像感测组件的CCD或CMOS接收影像的效率。
本发明的光学影像撷取系统中，通过采用正屈折力的第一透镜、负屈折力的第二透镜与正或负屈折力的第三透镜的组合，且正或负屈折力的第四透镜与负屈折力的第五透镜的互相补偿，可有效减少光学影像撷取系统的全长，使在相同的全长下影像感测组件可获得更大的有效像素范围；换言之，在相同的影像感测组件有效像素的范围内，可设计出较短的光学影像撷取系统。
若在第五透镜设置有反曲点，可导引射出第五透镜边缘的影像光线的角度，使离轴视场的影像光线的角度导引至影像感测组件，由影像感测组件所接收。再者，由于第四透镜与第五透镜可由塑料材料所制成，有利于制造及降低成本。
附图说明
图1A是本发明实施例一的光学影像撷取系统示意图；
图1B是本发明实施例一的像差曲线图；
图2A是本发明实施例二的光学影像撷取系统示意图；
图2B是本发明实施例二的像差曲线图；
图3A是本发明实施例三的光学影像撷取系统示意图；
图3B是本发明实施例三的像差曲线图；
图4A是本发明实施例四的光学影像撷取系统示意图；
图4B是本发明实施例四的像差曲线图；
图5A是本发明实施例五的光学影像撷取系统示意图；
图5B是本发明实施例五的像差曲线图；
图6A是本发明实施例六的光学影像撷取系统示意图；
图6B是本发明实施例六的像差曲线图；
图7A是本发明实施例七的光学影像撷取系统示意图；以及
图7B是本发明实施例七的像差曲线图。
附图标号说明
100、200、300、400、500、600、700：光圈
110、210、310、410、510、610、710：第一透镜
111、211、311、411、511、611、711：第一透镜的物侧光学面
112、212、312、412、512、612、712：第一透镜的像侧光学面
120、220、320、420、520、620、720：第二透镜
121、221、321、421、521、621、721：第二透镜的物侧光学面
122、222、322、422、522、622、722：第二透镜的像侧光学面
130、230、330、430、530、630、730：第三透镜
131、231、331、431、531、631、731：第三透镜的物侧光学面
132、232、332、432、532、632、732：第三透镜的像侧光学面
140、240、340、440、540、640、740：第四透镜
141、241、341、441、541、641、741：第四透镜的物侧光学面
142、242、342、442、542、642、742：第四透镜的像侧光学面
150、250、350、450、550、650、750：第五透镜
151、251、351、451、551、651、751：第五透镜的物侧光学面
152、252、352、452、552、652、752：第五透镜的像侧光学面
160、260、360、460、560、660、760：红外线滤除滤光片
170、270、370、470、570、670、770：成像面
180、280、380、480、580、680、780：影像感测组件
f：光学影像撷取系统的焦距
f1：第一透镜的焦距
f2：第二透镜的焦距
f3：第三透镜的焦距
f4：第四透镜的焦距
f5：第五透镜的焦距
R1：第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径
R2：第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径
R4：第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径
SD：在光轴上光圈至第五透镜的像侧光学面的距离
TD：在光轴上第一透镜的物侧光学面至第五透镜的像侧光学面的距离
TTL：光轴上第一透镜的物侧光学面至成像面的距离
ImgH：影像感测组件有效感测区域对角线长的一半
Fno：光圈值
HFOV：最大场视角的一半
具体实施方式
本发明提供一种光学影像撷取系统，请参阅图1A，其沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第五透镜150；其中，第一透镜110具有正屈折力，其像侧光学面112为凸面；第二透镜120具有屈折力，其像侧光学面122为凹面；第三透镜130具有屈折力；第四透镜140具有屈折力，其物侧光学面141与像侧光学面142皆为非球面；第五透镜150具有负屈折力，其像侧光学面152为凹面，其物侧光学面151与像侧光学面152皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点。光学影像撷取系统另包含一光圈100与一红外线滤除滤光片160，光圈100设置在被摄物与第一透镜110之间为前置光圈。红外线滤除滤光片160设置在第五透镜150与成像面170之间，通常为平板光学材料制成，不影响本发明光学影像撷取系统的焦距。光学影像撷取系统并可包含一影像感测组件180，设置于一成像面170上，可将被摄物成像。第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第五透镜150的非球面光学面，其非球面的方程式(Aspherical Surface Formula)为式(14)所构成，
( Y ) = ( Y 2 / R ) 1 + ( 1 - ( 1 + K ) ( Y / R ) 2 ) + Σ i ( A i ) · ( Y i ) - - - ( 14 )
其中，X表示非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上顶点的切面的相对高度；
Y表示非球面曲线上的点与光轴的距离；
R表示曲率半径；
K表示锥面系数；以及
Ai表示第i阶非球面系数。
在本发明的光学影像撷取系统中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130的光学面可设置为球面或非球面，若使用非球面的光学面，则可通过光学面的曲率半径改变其屈折力，用以消减像差，进而缩减光学影像撷取系统的透镜总长度。由此，本发明的光学影像撷取系统由前述的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第五透镜150配置组成，满足关系式：式(1)、式(2)及式(3)。
本发明的光学影像撷取系统中，主要的正屈折力是由第一透镜110所提供，当限制第一透镜110的物侧光学面111的曲率半径R1与像侧光学面112的曲率半径R2(式(1))时，可限制第一透镜110的物侧光学面111与像侧光学面112的面型变化，有助于适当调整第一透镜110的正屈折力。当满足式(2)及式(3)时，使第一透镜110的焦距f1与第五透镜150的焦距f5在设计上，可在特定的条件范围内取得平衡，有助于适当调配第一透镜110与第五透镜150的屈折力配置，并可提供光学影像撷取系统所需的合适屈折力，以修正系统产生的像差，进一步可调配适当的后焦与总长。
当满足式(4)时，可通过调配适当光圈位置与第一透镜110至第五透镜150的距离，以缩短光学影像撷取系统的长度；同样地，当满足式(6)或(12)时，可有效减少光学影像撷取系统的全长，使在相同的全长或特定焦距长度之下，该影像感测组件180可获得更大的有效像素范围，并有利于将光学影像撷取系统的有效场视角调整在适当范围内。
当满足式(5)、式(8)或式(11)时，使第二透镜120的焦距f2、第三透镜130的焦距f3、第四透镜140的焦距f4与第五透镜150的焦距f5可在有限制的条件下取得平衡，可以适当分配光学影像撷取系统所需的屈折力，有利于降低光学影像撷取系统的敏感度与像差的产生。
本发明的光学影像撷取系统中，第一透镜110的像侧光学面112为凸面，且第二透镜120的像侧光学面122为凹面，当限制第一透镜110的像侧光学面112与第二透镜120的像侧光学面122的曲率半径的比值(式(7))时，有利于调配第二透镜120的屈折力，可与第一透镜110的正屈折力互补，并依照适当面形曲率调整透镜的屈折力配置，有助于系统像差的修正。
本发明的光学影像撷取系统将通过以下具体实施例配合附图予以详细说明。
<实施例一>
本发明实施例一的光学影像撷取系统示意图请参阅图1A，实施例一的像差曲线请参阅图1B。实施例一的光学影像撷取系统主要由五片透镜、光圈100及红外线滤除滤光片160所构成。在光轴上由物侧至像侧依次包含：一光圈100；一具正屈折力的第一透镜110，为塑料材质所制成，其物侧光学面111为凸面且其像侧光学面112为凸面，其物侧光学面111及像侧光学面112皆为非球面；一具负屈折力的第二透镜120，为塑料材质所制成，其物侧光学面121为凹面且其像侧光学面122为凹面，其物侧光学面121及像侧光学面122皆为非球面；一具正屈折力的第三透镜130，为塑料材质所制成，其物侧光学面131为凸面且其像侧光学面132为凹面，其物侧光学面131与像侧光学面132皆为非球面；一具正屈折力的第四透镜140，为塑料材质所制成，其物侧光学面141为凹面且其像侧光学面142为凸面，其物侧光学面141与像侧光学面142皆为非球面；一具负屈折力的第五透镜150，为塑料材质所制成，其物侧光学面151为凸面且其像侧光学面152为凹面，其物侧光学面151与像侧光学面152皆为非球面，且物侧光学面151与像侧光学面152皆设有至少一反曲点；一平板玻璃材质制成的红外线滤除滤光片(IR-filter)160，其用以调整成像的光线的可通过波长区段；以及设置在一成像面170上的一影像感测组件180；经由五片透镜、光圈100及红外线滤除滤光片160的组合，可将被摄物在影像感测组件180上成像。
表一、实施例一的光学数据
f＝3.24mm，Fno＝2.60，HFOV＝34.2deg
Figure BSA00000664871000101
Figure BSA00000664871000111
注：参考波长为d-line 587.6nm，ASP表示非球面。
本实施例一的光学数据如上表一所示，其中，第一透镜110至第五透镜150的物侧光学面与像侧光学面均使用式(14)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表二所示。
表二、实施例一的非球面系数
Figure BSA00000664871000112
参见表一及图1B，本实施例一的光学影像撷取系统中，光学影像撷取系统的焦距f＝3.24(毫米)，构成整体的光圈值为(f-number)Fno＝2.60，最大场视角的一半为HFOV＝34.2°；本实施例一的各光学数据经计算推导后，可满足相关关系式，如下表三所示，相关符号如前所述，此不再赘述。
表三、实施例一满足相关关系式的数据
Figure BSA00000664871000121
由表一的光学数据及由图1B的像差曲线图可知，本发明的光学影像撷取系统的实施例一，在球差(longitudinal spherical aberration)、像散(astigmaticfield curving)与歪曲(distortion)均具有良好的补偿效果。
<实施例二>
本发明实施例二的光学影像撷取系统的示意图请参阅图2A，实施例二的像差曲线请参阅图2B。实施例二的光学影像撷取系统主要由五片透镜、光圈200及红外线滤除滤光片260所构成。在光轴上由物侧至像侧依次包含：一光圈200；一具正屈折力的第一透镜210，为塑料材质所制成，其物侧光学面211为凸面且其像侧光学面212为凸面，其物侧光学面211及像侧光学面212皆为非球面；一具负屈折力的第二透镜220，为塑料材质所制成，其物侧光学面221为凹面且其像侧光学面222为凹面，其物侧光学面221及像侧光学面222皆为非球面；一具负屈折力的第三透镜230，为塑料材质所制成，其物侧光学面231为凹面且其像侧光学面232为凸面，其物侧光学面231与像侧光学面232皆为非球面；一具正屈折力的第四透镜240，为塑料材质所制成，其物侧光学面241为凹面且其像侧光学面242为凸面，其物侧光学面241与像侧光学面242皆为非球面；一具负屈折力的第五透镜250，为塑料材质所制成，其物侧光学面251为凹面且其像侧光学面252为凹面，其物侧光学面251与像侧光学面252皆为非球面，且像侧光学面252设有至少一反曲点；一平板玻璃材质制成的红外线滤除滤光片(IR-filter)260，其用以调整成像的光线的可通过波长区段；以及设置在一成像面270上的一影像感测组件280；经由五片透镜、光圈200及红外线滤除滤光片260的组合，可将被摄物在影像感测组件280上成像。
表四、实施例二的光学数据
f＝3.29mm，Fno＝2.40，HFOV＝34.1deg.
Figure BSA00000664871000131
注：参考波长为d-line 587.6nm，ASP表示非球面。
本实施例二的光学数据如上表四所示，其中，第一透镜210至第五透镜250的物侧光学面与像侧光学面均使用式(14)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表五所示。
表五、实施例二的非球面系数
Figure BSA00000664871000132
Figure BSA00000664871000141
参见表四及图2B，本实施例二的光学影像撷取系统中，光学影像撷取系统的焦距为f＝3.29(毫米)，构成整体的光圈值为(f-number)Fno＝2.40，最大场视角的一半为HFOV＝34.1°；本实施例二的各光学数据经计算推导后，可满足相关关系式，如下表六所示，相关符号如前所述，此不再赘述。
表六、实施例二满足相关关系式的数据
Figure BSA00000664871000142
由表四的光学数据及由图2B的像差曲线图可知，本发明的光学影像撷取系统的实施例二，在球差、像散与歪曲均具有良好的补偿效果。
<实施例三>
本发明实施例三的光学影像撷取系统的示意图请参阅图3A，实施例三的像差曲线请参阅图3B。实施例三的光学影像撷取系统主要由五片透镜、光圈300及红外线滤除滤光片360所构成。在光轴上由物侧至像侧依次包含：一具正屈折力的第一透镜310，为塑料材质所制成，其物侧光学面311为凸面且其像侧光学面312为凸面，其物侧光学面311及像侧光学面312皆为非球面；一光圈300；一具负屈折力的第二透镜320，为塑料材质所制成，其物侧光学面321为凸面且其像侧光学面322为凹面，其物侧光学面321及像侧光学面322皆为非球面；一具负屈折力的第三透镜330，为塑料材质所制成，其物侧光学面331为凹面且其像侧光学面332为凸面，其物侧光学面331与像侧光学面332皆为非球面；一具正屈折力的第四透镜340，为塑料材质所制成，其物侧光学面341为凹面且其像侧光学面342为凸面，其物侧光学面341与像侧光学面342皆为非球面；一具负屈折力的第五透镜350，为塑料材质所制成，其物侧光学面351为凸面且其像侧光学面352为凹面，其物侧光学面351与像侧光学面352皆为非球面，且物侧光学面351与像侧光学面352皆设有至少一反曲点；一平板玻璃材质制成的红外线滤除滤光片(IR-filter)360，其用以调整成像的光线的可通过波长区段；以及设置在一成像面370上的一影像感测组件380；经由五片透镜、光圈300及红外线滤除滤光片360的组合，可将被摄物在影像感测组件380上成像。
表七、实施例三的光学数据
f＝2.93mm，Fno＝2.45，HFOV＝37.0deg
Figure BSA00000664871000151
注：参考波长为d-line 587.6nm，ASP表示非球面。
本实施例三的光学数据如上表七所示，其中，第一透镜310至第五透镜350的物侧光学面与像侧光学面均使用式(14)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表八所示。
表八、实施例三的非球面系数
Figure BSA00000664871000161
参见表七及图3B，本实施例三的光学影像撷取系统中，光学影像撷取系统的焦距为f＝2.93(毫米)，构成整体的光圈值为(f-number)Fno＝2.45，最大场视角的一半为HFOV＝37.0°；本实施例各光学数据经计算推导后，可满足相关关系式，如下表九所示，相关符号如前所述，此不再赘述。
表九、实施例三满足相关关系式的数据
Figure BSA00000664871000162
由表七的光学数据及由图3B的像差曲线图可知，本发明的光学影像撷取系统的实施例三，在球差、像散与歪曲均具有良好的补偿效果。
<实施例四>
本发明实施例四的光学影像撷取系统的示意图请参阅图4A，实施例四的像差曲线请参阅图4B。实施例四的光学影像撷取系统主要由五片透镜、光圈400及红外线滤除滤光片460所构成。在光轴上由物侧至像侧依次包含：一具正屈折力的第一透镜410，为塑料材质所制成，其物侧光学面411为凸面且其像侧光学面412为凸面，其物侧光学面411及像侧光学面412皆为非球面；一光圈400；一具负屈折力的第二透镜420，为塑料材质所制成，其物侧光学面421为凸面且其像侧光学面422为凹面，其物侧光学面421及像侧光学面422皆为非球面；一具负屈折力的第三透镜430，为塑料材质所制成，其物侧光学面431为凹面且其像侧光学面432为凹面，其物侧光学面431与像侧光学面432皆为非球面；一具正屈折力的第四透镜440，为塑料材质所制成，其物侧光学面441为凹面且其像侧光学面442为凸面，其物侧光学面441与像侧光学面442皆为非球面；一具负屈折力的第五透镜450，为塑料材质所制成，其物侧光学面451为凹面且其像侧光学面452为凹面，其物侧光学面451与像侧光学面452皆为非球面，且像侧光学面452设有至少一反曲点；一平板玻璃材质制成的红外线滤除滤光片(IR-filter)460，其用以调整成像的光线的可通过波长区段；以及设置在一成像面470上的一影像感测组件480；经由五片透镜、光圈400及红外线滤除滤光片460的组合，可将被摄物在影像感测组件480上成像。
表十、实施例四的光学数据
f＝3.00mm，Fno＝2.45，HFOV＝36.3deg
Figure BSA00000664871000181
注：参考波长为d-line 587.6nm，ASP表示非球面。
本实施例四的光学数据如上表十所示，其中，第一透镜410至第五透镜450的物侧光学面与像侧光学面均使用式(14)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表十一所示。
表十一、实施例四的非球面系数
Figure BSA00000664871000182
参见表十及图4B，本实施例四的光学影像撷取系统中，光学影像撷取系统的焦距为f＝3.00(毫米)，构成整体的光圈值为(f-number)Fno＝2.45，最大场视角的一半为HFOV＝36.3°；本实施例四的各光学数据经计算推导后，可满足相关关系式，如下表十二所示，相关符号如前所述，此不再赘述。
表十二、实施例四满足相关关系式的数据
Figure BSA00000664871000183
Figure BSA00000664871000191
由表十的光学数据及由图4B的像差曲线图可知，本发明的光学影像撷取系统的实施例四，在球差、像散与歪曲均具有良好的补偿效果。
<实施例五>
本发明实施例五的光学影像撷取系统的示意图请参阅图5A，实施例五的像差曲线请参阅图5B。实施例五的光学影像撷取系统主要由五片透镜、光圈500及红外线滤除滤光片560所构成。在光轴上由物侧至像侧依次包含：一光圈500；一具正屈折力的第一透镜510，为塑料材质所制成，其物侧光学面511为凹面且其像侧光学面512为凸面，其物侧光学面511及像侧光学面512皆为非球面；一具负屈折力的第二透镜520，为塑料材质所制成，其物侧光学面521为凹面且其像侧光学面522为凹面，其物侧光学面521及像侧光学面522皆为非球面；一具正屈折力的第三透镜530，为塑料材质所制成，其物侧光学面531为凸面且其像侧光学面532为凹面，其物侧光学面531与像侧光学面532皆为非球面；一具正屈折力的第四透镜540，为塑料材质所制成，其物侧光学面541为凹面且其像侧光学面542为凸面，其物侧光学面541与像侧光学面542皆为非球面；一具负屈折力的第五透镜550，为塑料材质所制成，其物侧光学面551为凸面且其像侧光学面552为凹面，其物侧光学面551与像侧光学面552皆为非球面，且物侧光学面551与像侧光学面552皆设有至少一反曲点；一平板玻璃材质制成的红外线滤除滤光片(IR-filter)560，其用以调整成像的光线的可通过波长区段；以及设置在一成像面570上的一影像感测组件580；经由五片透镜、光圈500及红外线滤除滤光片560的组合，可将被摄物在影像感测组件580上成像。
表十三、实施例五的光学数据
f＝2.74mm，Fno＝2.60，HFOV＝38.8deg
Figure BSA00000664871000192
Figure BSA00000664871000201
注：参考波长为d-line 587.6nm，ASP表示非球面。
本实施例五的光学数据如上表十三所示，其中，第一透镜510至第五透镜550的物侧光学面与像侧光学面均使用式(14)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表十四所示。
表十四、实施例五的非球面系数
Figure BSA00000664871000202
参见表十三及图5B，本实施例五的光学影像撷取系统中，光学影像撷取系统的焦距为f＝2.74(毫米)，构成整体的光圈值为(f-number)Fno＝2.60，最大场视角的一半为HFOV＝38.8°；本实施例五的各光学数据经计算推导后，可满足相关关系式，如下表十五所示，相关符号如前所述，此不再赘述。
表十五、实施例五满足相关关系式的数据
由表十三的光学数据及由图5B的像差曲线图可知，本发明的光学影像撷取系统的实施例五，在球差、像散与歪曲均具有良好的补偿效果。
<实施例六>
本发明实施例六的光学影像撷取系统的示意图请参阅图6A，实施例六的像差曲线请参阅图6B。实施例六的光学影像撷取系统主要由五片透镜、光圈600及红外线滤除滤光片660所构成。在光轴上由物侧至像侧依次包含：一具正屈折力的第一透镜610，为塑料材质所制成，其物侧光学面611为凹面且其像侧光学面612为凸面，其物侧光学面611及像侧光学面612皆为非球面；一光圈600；一具负屈折力的第二透镜620，为塑料材质所制成，其物侧光学面621为凹面且其像侧光学面622为凹面，其物侧光学面621及像侧光学面622皆为非球面；一具正屈折力的第三透镜630，为塑料材质所制成，其物侧光学面631为凸面且其像侧光学面632为凹面，其物侧光学面631与像侧光学面632皆为非球面；一具正屈折力的第四透镜640，为塑料材质所制成，其物侧光学面641为凹面且其像侧光学面642为凸面，其物侧光学面641与像侧光学面642皆为非球面；一具负屈折力的第五透镜650，为塑料材质所制成，其物侧光学面651为凸面且其像侧光学面652为凹面，其物侧光学面651与像侧光学面652皆为非球面，且物侧光学面651与像侧光学面652皆设有至少一反曲点；一平板玻璃材质制成的红外线滤除滤光片(IR-filter)660，其用以调整成像的光线的可通过波长区段；以及设置在一成像面670上的一影像感测组件680；经由五片透镜、光圈600及红外线滤除滤光片660的组合，可将被摄物在影像感测组件680上成像。
表十六、实施例六的光学数据
f＝2.72mm，Fno＝2.80，HFOV＝39.3deg.
Figure BSA00000664871000221
注：参考波长为d-line 587.6nm，ASP表示非球面。
本实施例六的光学数据如上表十六所示，其中，第一透镜610至第五透镜650的物侧光学面与像侧光学面均使用式(14)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表十七所示。
表十七、实施例六的非球面系数
Figure BSA00000664871000222
参见表十六及图6B，本实施例六的光学影像撷取系统中，光学影像撷取系统的焦距为f＝2.72(毫米)，构成整体的光圈值为(f-number)Fno＝2.80，最大场视角的一半为HFOV＝39.3°；本实施例六的各光学数据经计算推导后，可满足相关关系式，如下表十八所示，相关符号如前所述，此不再赘述。
表十八、实施例六满足相关关系式的数据
由表十六的光学数据及由图6B的像差曲线图可知，本发明的光学影像撷取系统的实施例六，在球差、像散与歪曲均具有良好的补偿效果。
<实施例七>
本发明实施例七的光学影像撷取系统的示意图请参阅图7A，实施例七的像差曲线请参阅图7B。实施例七的光学影像撷取系统主要由五片透镜、光圈700及红外线滤除滤光片760所构成。在光轴上由物侧至像侧依次包含：一具正屈折力的第一透镜710，为塑料材质所制成，其物侧光学面711为凸面、其像侧光学面712为凸面，其物侧光学面711及像侧光学面712皆为非球面；一光圈700；一具负屈折力的第二透镜720，为塑料材质所制成，其物侧光学面721为凸面具其像侧光学面722为凹面，其物侧光学面721及像侧光学面722皆为非球面；一具正屈折力的第三透镜730，为塑料材质所制成，其物侧光学面731为凸面且其像侧光学面732为凸面，其物侧光学面731与像侧光学面732皆为非球面；一具正屈折力的第四透镜740，为塑料材质所制成，其物侧光学面741为凹面且其像侧光学面742为凸面，其物侧光学面741与像侧光学面742皆为非球面；一具负屈折力的第五透镜750，为塑料材质所制成，其物侧光学面751为凸面且其像侧光学面752为凹面，其物侧光学面751与像侧光学面752皆为非球面，且物侧光学面751与像侧光学面752皆设有至少一反曲点；一平板玻璃材质制成的红外线滤除滤光片(IR-filter)760，其用以调整成像的光线的可通过波长区段；以及设置在一成像面770上的一影像感测组件780；经由五片透镜、光圈700及红外线滤除滤光片760的组合，可将被摄物在影像感测组件780上成像。
表十九、实施例七的光学数据
f＝2.96mm，Fno＝2.80，HFOV＝36.5deg.
Figure BSA00000664871000241
注：参考波长为d-line 587.6nm，ASP表示非球面。
本实施例七的光学数据如上表十九所示，其中，第一透镜710至第五透镜750的物侧光学面与像侧光学面均使用式(14)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表二十所示。
表二十、实施例七的非球面系数
Figure BSA00000664871000251
参见表十九及图7B，本实施例七的光学影像撷取系统中，光学影像撷取系统的焦距为f＝2.96(毫米)，构成整体的光圈值为(f-number)Fno＝2.80，最大场视角的一半为HFOV＝36.5°；本实施例七的各光学数据经计算推导后，可满足相关关系式，如下表二十一所示，相关符号如前所述，此不再赘述。
表二十一、实施例七满足相关关系式的数据
Figure BSA00000664871000252
由表十九的光学数据及由图7B的像差曲线图可知，本发明的光学影像撷取系统的实施例七，在球差、像散与歪曲均具有良好的补偿效果。
本发明的光学影像撷取系统中，透镜的材质可为玻璃或塑料，若透镜的材质为玻璃，可以增加光学影像撷取系统屈折力配置的自由度，若透镜材质为塑料，可以有效降低生产成本。
本发明的光学影像撷取系统中，若透镜表面为凸面，表示透镜表面在近轴处为凸面；若透镜表面为凹面，表示透镜表面于近轴处为凹面。
本发明的光学影像撷取系统中，可设置有至少一孔径光阑，如耀光光阑(Glare Stop)或视场光阑(Field Stop)等，以减少杂散光，有助于提升影像质量。
本发明的光学影像撷取系统中，光圈配置可为前置或中置，光圈若为前置光圈，可使光学影像撷取系统的出射瞳(exit pupil)与成像面产生较长的距离，使之具有远心(telecentric)效果，并可增加影像感测组件的CCD或CMOS接收影像的效率；若为中置光圈，则有助于扩大系统的视场角，使光学影像撷取系统具有广角镜头的优势。
表一至表二十一所示为本发明光学影像撷取系统各实施例的不同数值变化表，因此本发明各个实施例的数值变化皆属具体实验所得，即使使用不同数值，相同结构的产品仍应属于本发明的保护范围，故以上的描述及附图中的说明仅作为例示，并非用来限制本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种光学影像撷取系统，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：
一具正屈折力的第一透镜，其像侧光学面为凸面；
一具屈折力的第二透镜，其像侧光学面为凹面；
一具屈折力的第三透镜；
一具屈折力的第四透镜，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面；以及
一具负屈折力的第五透镜，其像侧光学面为凹面，其物侧光学面及像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；
其中，所述第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，所述光学影像撷取系统的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：
|R1|/R2＜-1.0；
0.5＜f1/f＜1.4；
-1.5＜f5/f＜-0.3。
2.如权利要求1所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的光学影像撷取系统另包含一光圈；在光轴上所述光圈至所述第五透镜的像侧光学面的距离为SD，在光轴上所述第一透镜的物侧光学面至所述第五透镜的像侧光学面的距离为TD，满足下列关系式：
0.70＜SD/TD＜1.15。
3.如权利要求2所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第二透镜具负屈折力。
4.如权利要求3所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第四透镜的像侧光学面为凸面。
5.如权利要求4所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：
|f2/f3|＜1.5。
6.如权利要求5所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的光学影像撷取系统另设置一影像感测组件；所述影像感测组件有效感测区域对角线长的一半为ImgH，所述光学影像撷取系统的焦距为f，满足下列关系式：
0.6＜ImgH/f＜1.0。
7.如权利要求5所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，所述第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R4，满足下列关系式：
-2.0＜R2/R4＜-0.3。
8.如权利要求3所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第四透镜的焦距为f4，所述光学影像撷取系统的焦距为f，满足下列关系式：
0.3＜f4/f＜0.9。
9.如权利要求8所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第一透镜的物侧光学面为凸面；所述第四透镜的物侧光学面为凹面且其像侧光学面为凸面；所述第四透镜与所述第五透镜为塑料材质所制成。
10.如权利要求8所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，进一步满足下列关系式：
|R1|/R2＜-2.0。
11.如权利要求8所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：
|f2/f3|＜0.5。
12.如权利要求8所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的光学影像撷取系统的焦距为f，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：
3.0＜|f/f4|+|f/f5|＜5.0。
13.如权利要求3所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的光学影像撷取系统另设置一影像感测组件于一成像面处，供被摄物成像；在光轴上所述第一透镜的物侧光学面至所述成像面的距离为TTL，所述影像感测组件有效感测区域对角线长的一半为ImgH，满足下列关系式：
TTL/ImgH＜2.1。
14.一种光学影像撷取系统，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：
一具正屈折力的第一透镜，其像侧光学面为凸面；
一具屈折力的第二透镜，其像侧光学面为凹面；
一具屈折力的第三透镜；
一具正屈折力的第四透镜，其像侧光学面为凸面，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；以及
一具负屈折力的第五透镜，其像侧光学面为凹面，其物侧光学面及像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；
其中，所述第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，所述光学影像撷取系统的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：
|R1|/R2＜-1.0；
0.5＜f1/f＜1.4；
-1.5＜f5/f＜-0.3。
15.如权利要求14所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第二透镜具负屈折力；所述第四透镜与所述第五透镜为塑料材质所制成。
16.如权利要求15所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，所述第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R4，满足下列关系式：
-2.0＜R2/R4＜-0.3。
17.如权利要求15所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，进一步满足下列关系式：
|R1|/R2＜-2.0。
18.如权利要求15所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第一透镜的物侧光学面为凸面；所述光学影像撷取系统的焦距为f，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：
3.0＜|f/f4|+|f/f5|＜5.0。
19.一种光学影像撷取系统，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：
一具正屈折力的第一透镜，其像侧光学面为凸面；
一具负屈折力的第二透镜；
一具屈折力的第三透镜；
一具正屈折力的第四透镜，其物侧光学面与像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；以及
一具负屈折力的第五透镜，其像侧光学面为凹面，其物侧光学面及像侧光学面皆为非球面，且至少一光学面设有至少一反曲点；
其中，所述第一透镜的物侧光学面在近轴上的曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，所述光学影像撷取系统的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：
|R1|/R2＜-1.0；
0.5＜f1/f＜1.4；
0.35＜f4/f＜0.67；
-1.5＜f5/f＜-0.3。
20.如权利要求19所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的光学影像撷取系统另包含一光圈；所述第四透镜的物侧光学面为凹面且其像侧光学面为凸面；在光轴上所述光圈至所述第五透镜的像侧光学面的距离为SD，在光轴上所述第一透镜的物侧光学面至所述第五透镜的像侧光学面的距离为TD，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：
0.7＜SD/TD＜1.15；
|f2/f3|＜0.5。
21.如权利要求20所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的第一透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R2，所述第二透镜的像侧光学面在近轴上的曲率半径为R4，满足下列关系式：
-2.0＜R2/R4＜-0.3。
22.如权利要求19所述的光学影像撷取系统，其特征在于，所述的光学影像撷取系统另设置一影像感测组件；所述影像感测组件有效感测区域对角线长的一半为ImgH，所述光学影像撷取系统的焦距为f，满足下列关系式：
0.6＜ImgH/f＜1.0。
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