CN109283666A - 光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜。第一透镜至第五透镜中至少一透镜具有正屈折力。第五透镜可具有负屈折力。光学成像系统中具屈折力的透镜为第一透镜至第五透镜。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。

Description

光学成像系统
技术领域
本发明涉及一种光学成像系统，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增加。一般光学系统的感光元件不外乎为感光耦合元件(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和发展，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，多采用三片或四片式透镜结构，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也逐渐增加，例如微光与夜拍功能，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镜头的进光量，并进一步提高成像的质量，便成为一个相当重要的议题。
发明内容
本发明针对一种光学成像系统及光学影像撷取镜头，能够利用五个透镜的屈光力、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距离光轴不同高度的几何形状变化的描述)，进而有效提高光学成像系统的进光量，同时提高成像质量，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(Day&Night)」，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及光学影像撷取镜头，能够利用五个透镜的屈光力、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：
与光学成像系统及光学影像撷取镜头的放大率有关的透镜参数：
本发明的光学成像系统及光学影像撷取镜头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。
与长度或高度有关的透镜参数：
本发明于可见光频谱可选用波长555nm作为主要参考波长以及衡量焦点偏移的基准，于红外光频谱(700nm至1300nm)可选用波长850nm作为主要参考波长以及衡量焦点偏移的基准。
光学成像系统具有一第一成像面以及一第二成像面，第一成像面为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(MTF)有最大值；以及第二成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(MTF)有最大值。光学成像系统另具有一第一平均成像面以及一第二平均成像面，第一平均成像面为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且设置于该光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场分别于第一空间频率均具有各该视场最大MTF值的离焦位置的平均位置；以及第二平均成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且设置于该光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场分别于第一空间频率均具有各该视场最大MTF值的离焦位置的平均位置。
前述第一空间频率可设定为本发明所使用的感光元件(传感器)的半数空间频率(半频)，例如像素大小(Pixel Size)为含1.12微米以下的感光元件，其调制转换函数特性图的八分之一空间频率、四分之一空间频率、半数空间频率(半频)以及完全空间频率(全频)分别至少为55cycles/mm、110cycles/mm、220cycles/mm以及440cycles/mm。任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittal ray)以及子午面光线(tangential ray)。
本发明光学成像系统的可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以VSFS0、VSFS3、VSFS7表示(度量单位:mm)；可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值分别以VSMTF0、VSMTF3、VSMTF7表示；可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以VTFS0、VTFS3、VTFS7表示(度量单位:mm)；可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值分别以VTMTF0、VTMTF3、VTMTF7表示。前述可见光弧矢面三视场以及可见光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AVFS表示(度量单位:mm)，其满足绝对值︱(VSFS0+VSFS3+VSFS7+VTFS0+VTFS3+VTFS7)/6︱＝︱0.003mm︱。
本发明光学成像系统的红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以ISFS0、ISFS3、ISFS7表示，前述弧矢面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AISFS表示(度量单位:mm)；红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值分别以ISMTF0、ISMTF3、ISMTF7表示；红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以ITFS0、ITFS3、ITFS7表示(度量单位:mm)，前述子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AITFS表示(度量单位:mm)；红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值分别以ITMTF0、ITMTF3、ITMTF7表示。前述红外光弧矢面三视场以及红外光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AIFS表示(度量单位:mm)，其满足绝对值︱(ISFS0+ISFS3+ISFS7+ITFS0+ITFS3+ITFS7)/6︱＝︱0.060mm︱。
整个光学成像系统的可见光中心视场聚焦点与红外光中心视场聚焦点(RGB/IR)之间的焦点偏移量以FS表示(即波长850nm对波长555nm，度量单位:mm)，其满足绝对值︱(VSFS0+VTFS0)/2–(ISFS0+ITFS0)/2︱＝︱0.060mm︱；整个光学成像系统的可见光三视场平均焦点偏移量与红外光三视场平均焦点偏移量(RGB/IR)之间的差值(焦点偏移量)以AFS表示(即波长850nm对波长555nm，度量单位:mm)，其满足绝对值︱AIFS–AVFS︱＝︱0.057mm︱。
光学成像系统的成像高度以HOI表示；光学成像系统的高度以HOS表示；光学成像系统的第一透镜物侧面至第五透镜像侧面间的距离以InTL表示；光学成像系统的固定光栏(光圈)至成像面间的距离以InS表示；光学成像系统的第一透镜与第二透镜间的距离以IN12表示(例示)；光学成像系统的第一透镜于光轴上的厚度以TP1表示(例示)。
与材料有关的透镜参数：
光学成像系统的第一透镜的色散系数以NA1表示(例示)；第一透镜的折射律以Nd1表示(例示)。
与视角有关的透镜参数：
视角以AF表示；视角的一半以HAF表示；主光线角度以MRA表示。
与出入瞳有关的透镜参数：
光学成像系统的入射瞳直径以HEP表示；光学成像系统的出射光瞳系指孔径光阑经过孔径光阑后面的透镜组并在像空间所成的像，出射光瞳直径以HXP表示；单一透镜的任一表面的最大有效半径系指系统最大视角入射光通过入射瞳最边缘的光线于该透镜表面交会点(Effective Half Diameter；EHD)，该交会点与光轴之间的垂直高度。例如第一透镜物侧面的最大有效半径以EHD11表示，第一透镜像侧面的最大有效半径以EHD12表示。第二透镜物侧面的最大有效半径以EHD21表示，第二透镜像侧面的最大有效半径以EHD22表示。光学成像系统中其余透镜的任一表面的最大有效半径表示方式以此类推。
与透镜面形深度有关的参数：
第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面的最大有效半径的终点为止，前述两点间水平于光轴的距离以InRS51表示(最大有效半径深度)；第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面的最大有效半径的终点为止，前述两点间水平于光轴的距离以InRS52表示(最大有效半径深度)。其他透镜物侧面或像侧面的最大有效半径的深度(沉陷量)表示方式比照前述。
与透镜面型有关的参数：
临界点C指特定透镜表面上，除与光轴的交点外，一与光轴相垂直的切面相切的点。承上，例如第四透镜物侧面的临界点C41与光轴的垂直距离为HVT41(例示)，第四透镜像侧面的临界点C42与光轴的垂直距离为HVT42(例示)，第五透镜物侧面的临界点C51与光轴的垂直距离为HVT51(例示)，第五透镜像侧面的临界点C52与光轴的垂直距离为HVT52(例示)。其他透镜的物侧面或像侧面上的临界点及其与光轴的垂直距离的表示方式比照前述。
第五透镜物侧面上最接近光轴的反曲点为IF511，该点沉陷量SGI511(例示)，SGI511亦即第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF511该点与光轴间的垂直距离为HIF511(例示)。第五透镜像侧面上最接近光轴的反曲点为IF521，该点沉陷量SGI521(例示)，SGI511亦即第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF521该点与光轴间的垂直距离为HIF521(例示)。
第五透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点为IF512，该点沉陷量SGI512(例示)，SGI512亦即第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF512该点与光轴间的垂直距离为HIF512(例示)。第五透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点为IF522，该点沉陷量SGI522(例示)，SGI522亦即第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF522该点与光轴间的垂直距离为HIF522(例示)。
第五透镜物侧面上第三接近光轴的反曲点为IF513，该点沉陷量SGI513(例示)，SGI513亦即第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF513该点与光轴间的垂直距离为HIF513(例示)。第五透镜像侧面上第三接近光轴的反曲点为IF523，该点沉陷量SGI523(例示)，SGI523亦即第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第三接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF523该点与光轴间的垂直距离为HIF523(例示)。
第五透镜物侧面上第四接近光轴的反曲点为IF514，该点沉陷量SGI514(例示)，SGI514亦即第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF514该点与光轴间的垂直距离为HIF514(例示)。第五透镜像侧面上第四接近光轴的反曲点为IF524，该点沉陷量SGI524(例示)，SGI524亦即第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第四接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离，IF524该点与光轴间的垂直距离为HIF524(例示)。
其他透镜物侧面或像侧面上的反曲点及其与光轴的垂直距离或其沉陷量的表示方式比照前述。
与像差有关的变数：
光学成像系统的光学畸变(Optical Distortion)以ODT表示；其TV畸变(TVDistortion)以TDT表示，并且可以进一步限定描述在成像50％至100％视野间像差偏移的程度；球面像差偏移量以DFS表示；慧星像差偏移量以DFC表示。
光学成像系统的调制转换函数特性图(Modulation Transfer Function；MTF)，用来测试与评估系统成像的反差对比度及锐利度。调制转换函数特性图的垂直坐标轴表示对比转移率(数值从0到1)，水平坐标轴则表示空间频率(cycles/mm；lp/mm；line pairs permm)。完美的成像系统理论上能100％呈现被摄物体的线条对比，然而实际的成像系统，其垂直轴的对比转移率数值小于1。此外，一般而言成像的边缘区域会比中心区域较难得到精细的还原度。可见光频谱在成像面上，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率55cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率110cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率220cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFH0、MTFH3以及MTFH7表示，光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率440cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTF0、MTF3以及MTF7表示，前述此三个视场对于镜头的中心、内视场以及外视场具有代表性，因此可用以评价特定光学成像系统的性能是否优异。若光学成像系统的设计系对应像素大小(Pixel Size)为含1.12微米以下的感光元件，因此调制转换函数特性图的四分之一空间频率、半数空间频率(半频)以及完全空间频率(全频)分别至少为110cycles/mm、220cycles/mm以及440cycles/mm。
光学成像系统若同时须满足针对红外线频谱的成像，例如用于低光源的夜视需求，所使用的工作波长可为850nm或800nm，由于主要功能在辨识黑白明暗所形成的物体轮廓，无须高分辨率，因此可仅需选用小于110cycles/mm的空间频率评价特定光学成像系统在红外线频谱频谱的性能是否优异。前述工作波长850nm当聚焦在成像面上，影像于光轴、0.3视场以及0.7视场三处于空间频率55cycles/mm的对比转移率(MTF数值)分别以MTFI0、MTFI3以及MTFI7表示。然而，也因为红外线工作波长850nm或800nm与一般可见光波长差距很远，若光学成像系统需同时能对可见光与红外线(双模)对焦并分别达到一定性能，在设计上有相当难度。
本发明提供一种光学成像系统，其第五透镜的物侧面或像侧面设置有反曲点，可有效调整各视场入射于第五透镜的角度，并针对光学畸变与TV畸变进行补正。另外，第五透镜的表面可具备更佳的光路调节能力，以提升成像质量。
依据本发明提供一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第一成像面以及第二成像面。第一成像面为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(MTF)有最大值；第二成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(MTF)有最大值。第一透镜至第五透镜均具有屈折力。第一透镜具有屈折力。该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该第一成像面于光轴上的距离为HOS，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该光学成像系统于该第一成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI，该第一成像面与该第二成像面间于光轴上的距离为FS，该第一透镜至该第五透镜于1/2HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2、ETP3、ETP4以及ETP5，前述ETP1至ETP5的总和为SETP，该第一透镜至该第五透镜于光轴的厚度分别为TP1、TP2、TP3、TP4以及TP5，前述TP1至TP5的总和为STP，其满足下列条件：1.0≤f/HEP≤10.0；0deg<HAF≤150deg；0.5≤SETP/STP<1；︱FS︱≤60μm；以及1≤HOS/HOI≤15。
依据本发明另提供一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第一成像面以及第二成像面。第一成像面为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(MTF)有最大值；第二成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率(MTF)有最大值。第一透镜具有屈折力，且物侧面近光轴处可为凸面。第二透镜具有屈折力。第三透镜具有屈折力。第四透镜具有屈折力。第五透镜具有屈折力。该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜为玻璃材质，该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜具有正屈折力，该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该第一成像面于光轴上的距离为HOS，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该光学成像系统于该第一成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI，该第一成像面与该第二成像面间于光轴上的距离为FS，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：其满足下列条件：1≤f/HEP≤10；0deg<HAF≤150deg；0.2≤EIN/ETL<1；︱FS︱≤30μm；以及1≤HOS/HOI≤15。
依据本发明再提供一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第一平均成像面以及第二平均成像面。第一平均成像面为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且设置于该光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场分别于第一空间频率均具有各该视场最大MTF值的离焦位置的平均位置；第二平均成像面为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且设置于该光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场分别于第一空间频率均具有各该视场最大MTF值的离焦位置的平均位置。其中该光学成像系统具有屈折力的透镜为五枚。第一透镜具有屈折力。第二透镜具有屈折力。第三透镜具有屈折力。第四透镜具有屈折力。第五透镜具有屈折力。该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜为玻璃材质，该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该第一平均成像面于光轴上的距离为HOS，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该光学成像系统于该第一平均成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI，该第一平均成像面与该第二平均成像面间的距离为AFS，该第一透镜至该第五透镜于1/2HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2、ETP3、ETP4以及ETP5，前述ETP1至ETP5的总和为SETP，该第一透镜至该第五透镜于光轴的厚度分别为TP1、TP2、TP3、TP4以及TP5，前述TP1至TP5的总和为STP，其满足下列条件：1≤f/HEP≤10；0deg<HAF≤150deg；0.5≤SETP/STP<1；︱AFS︱≤30μm；以及1≤HOS/HOI≤10。
单一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度，特别影响该1/2入射瞳直径(HEP)范围内各光线视场共享区域的修正像差以及各视场光线间光程差的能力，厚度越大则修正像差的能力提升，然而同时亦会增加生产制造上的困难度，因此必须控制单一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度，特别是控制该透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度(ETP)与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ETP/TP)。例如第一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP1表示。第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP2表示。光学成像系统中其余透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度，其表示方式以此类推。前述ETP1至ETP5的总和为SETP，本发明的实施例可满足下列公式：0.3≤SETP/EIN<1。
为同时权衡提升修正像差的能力以及降低生产制造上的困难度，特别需控制该透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度(ETP)与该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ETP/TP)。例如第一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP1表示，第一透镜于光轴上的厚度为TP1，两者间的比值为ETP1/TP1。第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP2表示，第二透镜于光轴上的厚度为TP2，两者间的比值为ETP2/TP2。光学成像系统中其余透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度与该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系，其表示方式以此类推。本发明的实施例可满足下列公式：0.2≤ETP/TP≤3。
相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离以ED表示，前述水平距离(ED)平行于光学成像系统的光轴，并且特别影响该1/2入射瞳直径(HEP)位置各光线视场共享区域的修正像差以及各视场光线间光程差的能力，水平距离越大则修正像差的能力的可能性将提升，然而同时亦会增加生产制造上的困难度以及限制光学成像系统的长度”微缩”的程度，因此必须控制特定相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离(ED)。
为同时权衡提升修正像差的能力以及降低光学成像系统的长度”微缩”的困难度，特别需控制该相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离(ED)与该相邻两透镜于光轴上的水平距离(IN)间的比例关系(ED/IN)。例如第一透镜与第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离以ED12表示，第一透镜与第二透镜于光轴上的水平距离为IN12，两者间的比值为ED12/IN12。第二透镜与第三透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离以ED23表示，第二透镜与第三透镜于光轴上的水平距离为IN23，两者间的比值为ED23/IN23。光学成像系统中其余相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离与该相邻两透镜于光轴上的水平距离两者间的比例关系，其表示方式以此类推。
该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为EBL，该第五透镜像侧面上与光轴的交点至该成像面平行于光轴的水平距离为BL，本发明的实施例为同时权衡提升修正像差的能力以及预留其他光学元件的容纳空间，可满足下列公式：0.2≤EBL/BL<1。光学成像系统可更包括一滤光元件，该滤光元件位于该第五透镜以及该成像面之间，该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该滤光元件间平行于光轴的距离为EIR，该第五透镜像侧面上与光轴的交点至该滤光元件间平行于光轴的距离为PIR，本发明的实施例可满足下列公式：0.1≤EIR/PIR<1。
当│f1│>f5时，光学成像系统的系统总高度(HOS；Height of Optic System)可以适当缩短以达到微型化的目的。
当│f2│+│f3│+│f4│以及︱f1│+︱f5│满足上述条件时，第二透镜至第四透镜中至少一透镜具有弱的正屈折力或弱的负屈折力。弱屈折力指特定透镜的焦距的绝对值大于10。当本发明第二透镜至第四透镜中至少一透镜具有弱的正屈折力，其可有效分担第一透镜的正屈折力而避免不必要的像差过早出现，反之若第二透镜至第四透镜中至少一透镜具有弱的负屈折力，则可以微调补正系统的像差。
此外，第五透镜可具有负屈折力，其像侧面可为凹面。藉此，有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外，第五透镜的至少一表面可具有至少一反曲点，可有效地压制离轴视场光线入射的角度，进一步可修正离轴视场的像差。
附图说明
图1A为本发明第一实施例的光学成像系统的示意图；
图1B由左至右依序为本发明第一实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图1C为本发明第一实施例光学成像系统的可见光频谱调制转换特征图；
图1D为本发明第一实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图(Through Focus MTF)；
图1E为本发明第一实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图2A为本发明第二实施例的光学成像系统的示意图；
图2B由左至右依序为本发明第二实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图2C为本发明第二实施例光学成像系统的可见光频谱调制转换特征图；
图2D为本发明第二实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图2E为本发明第二实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图3A为本发明第三实施例的光学成像系统的示意图；
图3B由左至右依序为本发明第三实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图3C为本发明第三实施例光学成像系统的可见光频谱调制转换特征图；
图3D为本发明第三实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图3E为本发明第三实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图4A为本发明第四实施例的光学成像系统的示意图；
图4B由左至右依序为本发明第四实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图4C为本发明第四实施例光学成像系统的可见光频谱调制转换特征图；
图4D为本发明第四实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图4E为本发明第四实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图5A为本发明第五实施例的光学成像系统的示意图；
图5B由左至右依序为本发明第五实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图5C为本发明第五实施例光学成像系统的可见光频谱调制转换特征图；
图5D为本发明第五实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图5E为本发明第五实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图6A为本发明第六实施例的光学成像系统的示意图；
图6B由左至右依序为本发明第六实施例的光学成像系统的球差、像散以及光学畸变的曲线图；
图6C为本发明第六实施例光学成像系统的可见光频谱调制转换特征图；
图6D为本发明第六实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；
图6E为本发明第六实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。
附图标记说明：光学成像系统：10、20、30、40、50、60
光圈:100、200、300、400、500、600
第一透镜:110、210、310、410、510、610
物侧面:112、212、312、412、512、612
像侧面:114、214、314、414、514、614
第二透镜:120、220、320、420、520、620
物侧面:122、222、322、422、522、622
像侧面:124、224、324、424、524、624
第三透镜:130、230、330、430、530、630
物侧面:132、232、332、432、532、632
像侧面:134、234、334、434、534、634
第四透镜:140、240、340、440、540、640
物侧面:142、242、342、442、542、642
像侧面:144、244、344、444、544、644
第五透镜:150、250、350、450、550、650
物侧面:152、252、352、452、552、652
像侧面:154、254、354、454、554、654
红外线滤光片:170、270、370、470、570、670
成像面:180、280、380、480、580、680
影像感测元件:190、290、390、490、590、690
光学成像系统的焦距:f
第一透镜的焦距:f1；第二透镜的焦距:f2；第三透镜的焦距:f3
第四透镜的焦距:f4；第五透镜的焦距:f5
光学成像系统的光圈值:f/HEP
光学成像系统的最大视角的一半:HAF
第一透镜的色散系数:NA1
第二透镜至第五透镜的色散系数:NA2、NA3、NA4、NA5
第一透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:R1、R2
第五透镜物侧面以及像侧面的曲率半径:R9、R10
第一透镜于光轴上的厚度:TP1
第二至第五透镜于光轴上的厚度:TP2、TP3、TP4、TP5
所有具有屈折力的透镜的厚度总和:ΣTP
第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离:IN12
第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离:IN23
第三透镜与第四透镜于光轴上的间隔距离:IN34
第四透镜与第五透镜于光轴上的间隔距离:IN45
第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离:InRS51
第五透镜物侧面上最接近光轴的反曲点:IF511；该点沉陷量:SGI511
第五透镜物侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF511
第五透镜像侧面上最接近光轴的反曲点:IF521；该点沉陷量:SGI521
第五透镜像侧面上最接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF521
第五透镜物侧面上第二接近光轴的反曲点:IF512；该点沉陷量:SGI512
第五透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF512
第五透镜像侧面上第二接近光轴的反曲点:IF522；该点沉陷量:SGI522
第五透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离:HIF522
第五透镜物侧面的临界点：C51
第五透镜像侧面的临界点：C52
第五透镜物侧面的临界点与光轴的水平位移距离:SGC51
第五透镜像侧面的临界点与光轴的水平位移距离:SGC52
第五透镜物侧面的临界点与光轴的垂直距离:HVT51
第五透镜像侧面的临界点与光轴的垂直距离:HVT52
系统总高度(第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离):HOS
光圈至成像面的距离:InS
第一透镜物侧面至该第五透镜像侧面的距离:InTL
第五透镜像侧面至该成像面的距离:InB
影像感测元件有效感测区域对角线长的一半(最大像高):HOI
光学成像系统于结像时的TV畸变(TV Distortion):TDT
光学成像系统于结像时的光学畸变(Optical Distortion):ODT
具体实施方式
本发明公开了一种光学成像系统，由物侧至像侧依序包含具有屈折力的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及一成像面。光学成像系统更可包含一影像感测元件，其设置于成像面。
光学成像系统可使用三个工作波长进行设计，分别为486.1nm、587.5nm、656.2nm，其中587.5nm为主要参考波长为主要提取技术特征的参考波长。光学成像系统亦可使用五个工作波长进行设计，分别为470nm、510nm、555nm、610nm、650nm，其中555nm为主要参考波长为主要提取技术特征的参考波长。
光学成像系统的焦距f与每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的比值为PPR，光学成像系统的焦距f与每一片具有负屈折力的透镜的焦距fn的比值为NPR，所有具有正屈折力的透镜的PPR总和为ΣPPR，所有具有负屈折力的透镜的NPR总和为ΣNPR，当满足下列条件时有助于控制光学成像系统的总屈折力以及总长度：0.5≤ΣPPR/│ΣNPR│≤3.0，较佳地，可满足下列条件：1≤ΣPPR/│ΣNPR│≤2.5。
光学成像系统可更包含一影像感测元件，其设置于成像面。影像感测元件有效感测区域对角线长的一半(即为光学成像系统的成像高度或称最大像高)为HOI，第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离为HOS，其满足下列条件：HOS/HOI≤25；以及0.5≤HOS/f≤25。较佳地，可满足下列条件：1≤HOS/HOI≤20；以及1≤HOS/f≤20。藉此，可维持光学成像系统的小型化，以搭载于轻薄可携式的电子产品上。
另外，本发明提供的光学成像系统中，依需求可设置至少一光圈，以减少杂散光，有助于提升影像质量。
本发明提供的光学成像系统中，光圈配置可为前置光圈或中置光圈，其中前置光圈意即光圈设置于被摄物与第一透镜间，中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成像面间。若光圈为前置光圈，可使光学成像系统的出瞳与成像面产生较长的距离而容置更多光学元件，并可增加影像感测元件接收影像的效率；若为中置光圈，则有助于扩大系统的视场角，使光学成像系统具有广角镜头的优势。前述光圈至成像面间的距离为InS，其满足下列条件：0.2≤InS/HOS≤1.1。藉此，可同时兼顾维持光学成像系统的小型化以及具备广角的特性。
本发明提供的光学成像系统中，第一透镜物侧面至第五透镜像侧面间的距离为InTL，于光轴上所有具有屈折力的透镜的厚度总和为ΣTP，其满足下列条件：0.1≤ΣTP/InTL≤0.9。藉此，当可同时兼顾系统成像的对比度以及透镜制造的合格率并提供适当的后焦距以容置其他元件。
第一透镜物侧面的曲率半径为R1，第一透镜像侧面的曲率半径为R2，其满足下列条件：0.01<│R1/R2│<100。藉此，第一透镜的具备适当正屈折力强度，避免球差增加过速。较佳地，可满足下列条件：0.05<│R1/R2│<80。
第五透镜物侧面的曲率半径为R9，第五透镜像侧面的曲率半径为R10，其满足下列条件：-50<(R9-R10)/(R9+R10)<50。藉此，有利于修正光学成像系统所产生的像散。
第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为IN12，其满足下列条件：IN12/f≤5.0。藉此，有助于改善透镜的色差以提升其性能。
第四透镜与第五透镜于光轴上的间隔距离为IN45，其满足下列条件：IN45/f≤5.0。藉此，有助于改善透镜的色差以提升其性能。
第一透镜与第二透镜于光轴上的厚度分别为TP1以及TP2，其满足下列条件：0.1≤(TP1+IN12)/TP2≤50.0。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并提升其性能。
第四透镜与第五透镜于光轴上的厚度分别为TP4以及TP5，前述两透镜于光轴上的间隔距离为IN45，其满足下列条件：0.1≤(TP5+IN45)/TP4≤50.0。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并降低系统总高度。
第二透镜、第三透镜与第四透镜于光轴上的厚度分别为TP2、TP3以及TP4，第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离为IN23，第三透镜与第四透镜于光轴上的间隔距离为IN34，第一透镜物侧面至第五透镜像侧面间的距离为InTL，其满足下列条件：0.1≤TP3/(IN23+TP3+IN34)<1。藉此，有助层层微幅修正入射光行进过程所产生的像差并降低系统总高度。
本发明提供的光学成像系统中，第五透镜物侧面的临界点C51与光轴的垂直距离为HVT51，第五透镜像侧面的临界点C52与光轴的垂直距离为HVT52，第五透镜物侧面于光轴上的交点至临界点C51位置于光轴的水平位移距离为SGC51，第五透镜像侧面于光轴上的交点至临界点C52位置于光轴的水平位移距离为SGC52，其满足下列条件：0mm≤HVT51≤3mm；0mm<HVT52≤6mm；0≤HVT51/HVT52；0mm≤︱SGC51︱≤0.5mm；0mm<︱SGC52︱≤2mm；以及0<︱SGC52︱/(︱SGC52︱+TP5)≤0.9。藉此，可有效修正离轴视场的像差。
本发明提供的光学成像系统满足下列条件：0.2≤HVT52/HOI≤0.9。较佳地，可满足下列条件：0.3≤HVT52/HOI≤0.8。藉此，有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。
本发明提供的光学成像系统满足下列条件：0≤HVT52/HOS≤0.5。较佳地，可满足下列条件：0.2≤HVT52/HOS≤0.45。藉此，有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。
本发明提供的光学成像系统中，第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI511表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI521表示，其满足下列条件：0<SGI511/(SGI511+TP5)≤0.9；0<SGI521/(SGI521+TP5)≤0.9。较佳地，可满足下列条件：0.1≤SGI511/(SGI511+TP5)≤0.6；0.1≤SGI521/(SGI521+TP5)≤0.6。
第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI512表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI522表示，其满足下列条件：0<SGI512/(SGI512+TP5)≤0.9；0<SGI522/(SGI522+TP5)≤0.9。较佳地，可满足下列条件：0.1≤SGI512/(SGI512+TP5)≤0.6；0.1≤SGI522/(SGI522+TP5)≤0.6。
第五透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF511表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF521表示，其满足下列条件：0.001mm≤│HIF511︱≤5mm；0.001mm≤│HIF521︱≤5mm。较佳地，可满足下列条件：0.1mm≤│HIF511︱≤3.5mm；1.5mm≤│HIF521︱≤3.5mm。
第五透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF512表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF522表示，其满足下列条件：0.001mm≤│HIF512︱≤5mm；0.001mm≤│HIF522︱≤5mm。较佳地，可满足下列条件：0.1mm≤│HIF522︱≤3.5mm；0.1mm≤│HIF512︱≤3.5mm。
第五透镜物侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF513表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第三接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF523表示，其满足下列条件：0.001mm≤│HIF513︱≤5mm；0.001mm≤│HIF523︱≤5mm。较佳地，可满足下列条件：0.1mm≤│HIF523︱≤3.5mm；0.1mm≤│HIF513︱≤3.5mm。
第五透镜物侧面第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF514表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第四接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF524表示，其满足下列条件：0.001mm≤│HIF514︱≤5mm；0.001mm≤│HIF524︱≤5mm。较佳地，可满足下列条件：0.1mm≤│HIF524︱≤3.5mm；0.1mm≤│HIF514︱≤3.5mm。
本发明提供的光学成像系统的一种实施方式，可通过具有高色散系数与低色散系数的透镜交错排列，从而助于光学成像系统色差的修正。
上述非球面的方程式为：
z＝ch2/[1+[1(k+1)c2h2]0.5]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12+A14h14+A16h16+A18h18+A20h20+…(1)
其中，z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值，k为锥面系数，c为曲率半径的倒数，且A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18以及A20为高阶非球面系数。
本发明提供的光学成像系统中，透镜的材质可为塑料或玻璃。当透镜材质为塑料时，可以有效降低生产成本与重量。另当透镜的材质为玻璃时，则可以控制热效应并且增加光学成像系统屈折力配置的设计空间。此外，光学成像系统中第一透镜至第五透镜的物侧面及像侧面可为非球面，其可获得较多的控制变量，除用以消减像差外，相较于传统玻璃透镜的使用甚至可减少透镜的使用数目，因此能有效降低本发明光学成像系统的总高度。
另外，本发明提供的光学成像系统中，若透镜表面为凸面，原则上表示透镜表面于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面，原则上表示透镜表面于近光轴处为凹面。
本发明提供的光学成像系统更可视需求应用于移动对焦的光学系统中，并兼具优良像差修正与良好成像质量的特色，从而扩大应用层面。
本发明提供的光学成像系统更可视需求包括一驱动模块，该驱动模块可与该多个透镜相耦合并使该些透镜产生位移。前述驱动模块可以是音圈马达(VCM)，用于带动镜头进行对焦，或者为光学防手振元件(OIS)，用于降低拍摄过程因镜头振动所导致失焦的发生频率。
本发明提供的光学成像系统更可视需求令第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜中至少一透镜为波长小于500nm的光线滤除元件，其可通过该特定具滤除功能的透镜的至少一表面上镀膜或该透镜本身即由具可滤除短波长的材质制作而成。
根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合图式予以详细说明。
第一实施例
请参照图1A及图1B，其中图1A为本发明第一实施例的一种光学成像系统的示意图，图1B由左至右依序为第一实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图1C为本实施例的可见光频谱调制转换特征图。图1D为本发明实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图(Through Focus MTF)；图1E为本发明第一实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图1A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜110、光圈100、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、红外线滤光片170、成像面180以及影像感测元件190。
第一透镜110具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面112为凸面，其像侧面114为凹面，并皆为非球面，且其物侧面112具有一反曲点。第一透镜于光轴上的厚度为TP1，第一透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP1表示。
第一透镜物侧面于光轴上的交点至第一透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI111表示，第一透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI121表示，其满足下列条件：SGI111＝1.96546mm；︱SGI111︱/(︱SGI111︱+TP1)＝0.72369。
第一透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF111表示，第一透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF121表示，其满足下列条件：HIF111＝3.38542mm；HIF111/HOI＝0.90519。
第二透镜120具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面122为凸面，其像侧面124为凹面，并皆为非球面。第二透镜于光轴上的厚度为TP2，第二透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP2表示。
第二透镜物侧面于光轴上的交点至第二透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI211表示，第二透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI221表示。
第二透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF211表示，第二透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF221表示。
第三透镜130具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面132为凸面，其像侧面134为凸面，并皆为非球面，且其物侧面132具有一反曲点。第三透镜于光轴上的厚度为TP3，第三透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP3表示。
第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI311表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI321表示，其满足下列条件：SGI311＝0.00388mm；︱SGI311︱/(︱SGI311︱+TP3)＝0.00414。
第三透镜物侧面于光轴上的交点至第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI312表示，第三透镜像侧面于光轴上的交点至第三透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI322表示。
第三透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF311表示，第三透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF321表示，其满足下列条件：HIF311＝0.38898mm；HIF311/HOI＝0.10400。
第三透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF412表示，第四透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF422表示。
第四透镜140具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧面142为凸面，其像侧面144为凸面，并皆为非球面，且其物侧面142具有一反曲点。第四透镜于光轴上的厚度为TP4，第四透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP4表示。
第四透镜物侧面于光轴上的交点至第四透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI411表示，第四透镜像侧面于光轴上的交点至第四透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI421表示，其满足下列条件：SGI421＝0.06508mm；︱SGI421︱/(︱SGI421︱+TP4)＝0.03459。
第四透镜物侧面于光轴上的交点至第四透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI412表示，第四透镜像侧面于光轴上的交点至第四透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI422表示。
第四透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF411表示，第四透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF421表示，其满足下列条件：HIF421＝0.85606mm；HIF421/HOI＝0.22889。
第四透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF412表示，第四透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF422表示。
第五透镜150具有负屈折力，且为塑料材质，其物侧面152为凹面，其像侧面154为凹面，并皆为非球面，且其物侧面152以及像侧面154均具有一反曲点。第五透镜于光轴上的厚度为TP5，第五透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度以ETP5表示。
第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI511表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面最近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI521表示，其满足下列条件：SGI511＝-1.51505mm；︱SGI511︱/(︱SGI511︱+TP5)＝0.70144；SGI521＝0.01229mm；︱SGI521︱/(︱SGI521︱+TP5)＝0.01870。
第五透镜物侧面于光轴上的交点至第五透镜物侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI512表示，第五透镜像侧面于光轴上的交点至第五透镜像侧面第二接近光轴的反曲点之间与光轴平行的水平位移距离以SGI522表示。
第五透镜物侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF511表示，第五透镜像侧面最近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF521表示，其满足下列条件：HIF511＝2.25435mm；HIF511/HOI＝0.60277；HIF521＝0.82313mm；HIF521/HOI＝0.22009。
第五透镜物侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF512表示，第五透镜像侧面第二接近光轴的反曲点与光轴间的垂直距离以HIF522表示。
本实施例第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的距离为ETL，第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第四透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：ETL＝10.449mm；EIN＝9.752mm；EIN/ETL＝0.933。
本实施例满足下列条件，ETP1＝0.870mm；ETP2＝0.780mm；ETP3＝0.825mm；ETP4＝1.562mm；ETP5＝0.923mm。前述ETP1至ETP5的总和SETP＝4.960mm。TP1＝0.750mm；TP2＝0.895mm；TP3＝0.932mm；TP4＝1.816mm；TP5＝0.645mm；前述TP1至TP5的总和STP＝5.039mm。SETP/STP＝0.984。
本实施例为特别控制各该透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的厚度(ETP)与该表面所属的该透镜于光轴上的厚度(TP)间的比例关系(ETP/TP)，以在制造性以及修正像差能力间取得平衡，其满足下列条件，ETP1/TP1＝1.160；ETP2/TP2＝0.871；ETP3/TP3＝0.885；ETP4/TP4＝0.860；ETP5/TP5＝1.431。
本实施例为控制各相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离，以在光学成像系统的长度HOS”微缩”程度、制造性以及修正像差能力三者间取得平衡，特别是控制该相邻两透镜在1/2入射瞳直径(HEP)高度的水平距离(ED)与该相邻两透镜于光轴上的水平距离(IN)间的比例关系(ED/IN)，其满足下列条件，第一透镜与第二透镜间在1/2入射瞳直径(HEP)高度的平行于光轴的水平距离为ED12＝3.152mm；第二透镜与第三透镜间在1/2入射瞳直径(HEP)高度的平行于光轴的水平距离为ED23＝0.478mm；第三透镜与第四透镜间在1/2入射瞳直径(HEP)高度的平行于光轴的水平距离为ED34＝0.843mm；第四透镜与第五透镜间在1/2入射瞳直径(HEP)高度的平行于光轴的水平距离为ED45＝0.320mm。前述ED12至ED45的总和以SED表示并且SED＝4.792mm。
第一透镜与第二透镜于光轴上的水平距离为IN12＝3.190mm，ED12/IN12＝0.988。第二透镜与第三透镜于光轴上的水平距离为IN23＝0.561mm，ED23/IN23＝0.851。第三透镜与第四透镜于光轴上的水平距离为IN34＝0.656mm，ED34/IN34＝1.284。第四透镜与第五透镜于光轴上的水平距离为IN45＝0.405mm，ED45/IN45＝0.792。前述IN12至IN45的总和以SIN表示并且SIN＝0.999mm。SED/SIN＝1.083。
本实施另满足以下条件:ED12/ED23＝6.599；ED23/ED34＝0.567；ED34/ED45＝2.630；IN12/IN23＝5.687；IN23/IN34＝0.855；IN34/IN45＝1.622。
第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为EBL＝0.697mm，第五透镜像侧面上与光轴的交点至该成像面之间平行于光轴的水平距离为BL＝0.71184mm，本发明的实施例可满足下列公式：EBL/BL＝0.979152。本实施例第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至红外线滤光片之间平行于光轴的距离为EIR＝0.085mm，第五透镜像侧面上与光轴的交点至红外线滤光片之间平行于光轴的距离为PIR＝0.100mm，并满足下列公式：EIR/PIR＝0.847。
红外线滤光片170为玻璃材质，其设置于第五透镜150及成像面180间且不影响光学成像系统的焦距。
本实施例的光学成像系统中，光学成像系统的焦距为f，光学成像系统的入射瞳直径为HEP，光学成像系统中最大视角的一半为HAF，其数值如下：f＝3.03968mm；f/HEP＝1.6；以及HAF＝50.001度与tan(HAF)＝1.1918。
本实施例的光学成像系统中，第一透镜110的焦距为f1，第五透镜150的焦距为f5，其满足下列条件：f1＝-9.24529mm；︱f/f1│＝0.32878；f5＝-2.32439；以及│f1│>f5。
本实施例的光学成像系统中，第二透镜120至第五透镜150的焦距分别为f2、f3、f4、f5，其满足下列条件：│f2│+│f3│+│f4│＝17.3009mm；︱f1│+︱f5│＝11.5697mm以及│f2│+│f3│+│f4│>︱f1│+︱f5│。
光学成像系统的焦距f与每一片具有正屈折力的透镜的焦距fp的比值为PPR，光学成像系统的焦距f与每一片具有负屈折力的透镜的焦距fn的比值为NPR，本实施例的光学成像系统中，所有具有正屈折力的透镜的PPR总和为ΣPPR＝f/f2+f/f3+f/f4＝1.86768，所有具有负屈折力的透镜的NPR总和为ΣNPR＝f/f1+f/f5＝-1.63651，ΣPPR/│ΣNPR│＝1.14125。同时亦满足下列条件：︱f/f2│＝0.47958；︱f/f3│＝0.38289；︱f/f4│＝1.00521；︱f/f5│＝1.30773。
本实施例的光学成像系统中，第一透镜物侧面112至第五透镜像侧面154间的距离为InTL，第一透镜物侧面112至成像面180间的距离为HOS，光圈100至成像面180间的距离为InS，影像感测元件190有效感测区域对角线长的一半为HOI，第五透镜像侧面154至成像面180间的距离为BFL，其满足下列条件：InTL+BFL＝HOS；HOS＝10.56320mm；HOI＝3.7400mm；HOS/HOI＝2.8244；HOS/f＝3.4751；InS＝6.21073mm；以及InS/HOS＝0.5880。
本实施例的光学成像系统中，于光轴上所有具有屈折力的透镜的厚度总和为ΣTP，其满足下列条件：ΣTP＝5.0393mm；InTL＝9.8514mm以及ΣTP/InTL＝0.5115。藉此，当可同时兼顾系统成像的对比度以及透镜制造的合格率并提供适当的后焦距以容置其他元件。
本实施例的光学成像系统中，第一透镜物侧面112的曲率半径为R1，第一透镜像侧面114的曲率半径为R2，其满足下列条件：│R1/R2│＝1.9672。藉此，第一透镜的具备适当正屈折力强度，避免球差增加过速。
本实施例的光学成像系统中，第五透镜物侧面152的曲率半径为R9，第五透镜像侧面154的曲率半径为R10，其满足下列条件：(R9-R10)/(R9+R10)＝-1.1505。藉此，有利于修正光学成像系统所产生的像散。
本实施例的光学成像系统中，所有具有正屈折力的透镜的焦距总和为ΣPP，其满足下列条件：ΣPP＝f2+f3+f4＝17.30090mm；以及f2/(f2+f3+f4)＝0.36635。藉此，有助于适当分配第二透镜120的正屈折力至其他正透镜，以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。
本实施例的光学成像系统中，所有具有负屈折力的透镜的焦距总和为ΣNP，其满足下列条件：ΣNP＝f1+f5＝-11.56968mm；以及f5/(f1+f5)＝0.20090。藉此，有助于适当分配第五透镜的负屈折力至其他负透镜，以抑制入射光线行进过程显著像差的产生。
本实施例的光学成像系统中，第一透镜110与第二透镜120于光轴上的间隔距离为IN12，其满足下列条件：IN12＝3.19016mm；IN12/f＝1.04951。藉此，有助于改善透镜的色差以提升其性能。
本实施例的光学成像系统中，第四透镜140与第五透镜150于光轴上的间隔距离为IN45，其满足下列条件：IN45＝0.40470mm；IN45/f＝0.13314。藉此，有助于改善透镜的色差以提升其性能。
本实施例的光学成像系统中，第一透镜110、第二透镜120以及第三透镜130于光轴上的厚度分别为TP1、TP2以及TP3，其满足下列条件：TP1＝0.75043mm；TP2＝0.89543mm；TP3＝0.93225mm；以及(TP1+IN12)/TP2＝4.40078。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并提升其性能。
本实施例的光学成像系统中，第四透镜140与第五透镜150于光轴上的厚度分别为TP4以及TP5，前述两透镜于光轴上的间隔距离为IN45，其满足下列条件：TP4＝1.81634mm；TP5＝0.64488mm；以及(TP5+IN45)/TP4＝0.57785。藉此，有助于控制光学成像系统制造的敏感度并降低系统总高度。
本实施例的光学成像系统中，第三透镜130与第四透镜140于光轴上的间隔距离为IN34，第一透镜物侧面112至第五透镜像侧面164间的距离为InTL，其满足下列条件：TP2/TP3＝0.96051；TP3/TP4＝0.51325；TP4/TP5＝2.81657；以及TP3/(IN23+TP3+IN34)＝0.43372。藉此有助于层层微幅修正入射光行进过程所产生的像差并降低系统总高度。
本实施例的光学成像系统中，第四透镜物侧面142于光轴上的交点至第四透镜物侧面142的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS41，第四透镜像侧面144于光轴上的交点至第五透镜像侧面144的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS42，第四透镜140于光轴上的厚度为TP4，其满足下列条件：InRS41＝-0.09737mm；InRS42＝-1.31040mm；│InRS41︱/TP4＝0.05361以及│InRS42︱/TP4＝0.72145。藉此，有利于镜片的制作与成型，并有效维持其小型化。
本实施例的光学成像系统中，第四透镜物侧面142的临界点与光轴的垂直距离为HVT41，第四透镜像侧面144的临界点与光轴的垂直距离为HVT42，其满足下列条件：HVT41＝1.41740mm；HVT42＝0
本实施例的光学成像系统中，第五透镜物侧面152于光轴上的交点至第五透镜物侧面152的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS51，第五透镜像侧面154于光轴上的交点至第五透镜像侧面154的最大有效半径位置于光轴的水平位移距离为InRS52，第五透镜150于光轴上的厚度为TP5，其满足下列条件：InRS51＝-1.63543mm；InRS52＝-0.34495mm；│InRS51︱/TP5＝2.53604以及│InRS52︱/TP5＝0.53491。藉此，有利于镜片的制作与成型，并有效维持其小型化。
本实施例的光学成像系统中，第五透镜物侧面162的临界点与光轴的垂直距离为HVT51，第五透镜像侧面154的临界点与光轴的垂直距离为HVT52，其满足下列条件：HVT51＝0；HVT52＝1.35891mm；以及HVT51/HVT52＝0。
本实施例的光学成像系统中，其满足下列条件：HVT52/HOI＝0.36334。藉此，有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。
本实施例的光学成像系统中，其满足下列条件：HVT52/HOS＝0.12865。藉此，有助于光学成像系统的外围视场的像差修正。
本实施例的光学成像系统中，第三透镜以及第五透镜具有负屈折力，第三透镜的色散系数为NA3，第五透镜的色散系数为NA5，其满足下列条件：NA5/NA3＝0.368966。藉此，有助于光学成像系统色差的修正。
本实施例的光学成像系统中，光学成像系统于结像时的TV畸变为TDT，结像时的光学畸变为ODT，其满足下列条件：│TDT│＝0.63350％；│ODT│＝2.06135％。
本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittal ray)以及子午面光线(tangential ray)，并且焦点偏移量及MTF数值的评价基础为空间频率55cycles/mm。可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以VSFS0、VSFS3、VSFS7表示(度量单位:mm)，其数值分别为0.000mm、0.000mm、0.000mm；可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值分别以VSMTF0、VSMTF3、VSMTF7表示，其数值分别为0.659、0.655、0.527；可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以VTFS0、VTFS3、VTFS7表示(度量单位:mm)，其数值分别为0.000mm、0.020mm、0.000mm；可见光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值分别以VTMTF0、VTMTF3、VTMTF7表示，其数值分别为0.659、0.585、0.396。前述可见光弧矢面三视场以及可见光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AVFS表示(度量单位:mm)，其满足绝对值︱(VSFS0+VSFS3+VSFS7+VTFS0+VTFS3+VTFS7)/6︱＝︱0.003mm︱。
本实施例的红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以ISFS0、ISFS3、ISFS7表示(度量单位:mm)，其数值分别为0.060mm、0.060mm、0.040mm，前述弧矢面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AISFS表示；红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的弧矢面光线的离焦MTF最大值分别以ISMTF0、ISMTF3、ISMTF7表示，其数值分别为0.834、0.762、0.451；红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值的焦点偏移量分别以ITFS0、ITFS3、ITFS7表示(度量单位:mm)，其数值分别为0.060mm、0.080mm、0.060mm，前述子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AITFS表示(度量单位:mm)；红外光中心视场、0.3视场、0.7视场的子午面光线的离焦MTF最大值分别以ITMTF0、ITMTF3、ITMTF7表示，其数值分别为0.834、0.656、0.498。前述红外光弧矢面三视场以及红外光子午面三视场的焦点偏移量的平均焦点偏移量(位置)以AIFS表示(度量单位:mm)，其满足绝对值︱(ISFS0+ISFS3+ISFS7+ITFS0+ITFS3+ITFS7)/6︱＝︱0.060mm︱。
本实施例整个光学成像系统的可见光中心视场聚焦点与红外光中心视场聚焦点(RGB/IR)之间的焦点偏移量以FS表示(即波长850nm对波长555nm，度量单位:mm)，其满足绝对值︱(VSFS0+VTFS0)/2–(ISFS0+ITFS0)/2︱＝︱0.060mm︱；整个光学成像系统的可见光三视场平均焦点偏移量与红外光三视场平均焦点偏移量(RGB/IR)之间的差值(焦点偏移量)以AFS表示(即波长850nm对波长555nm，度量单位:mm)，其满足绝对值︱AIFS–AVFS︱＝︱0.057mm︱。
本实施例的光学成像系统中，在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率55cycles/mm的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，其满足下列条件：MTFE0约为0.65；MTFE3约为0.47；以及MTFE7约为0.39。在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率110cycles/mm的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，其满足下列条件：MTFQ0约为0.38；MTFQ3约为0.14；以及MTFQ7约为0.13。在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率220cycles/mm的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFH0、MTFH3以及MTFH7表示，其满足下列条件：MTFH0约为0.17；MTFH3约为0.07；以及MTFH7约为0.14。
本实施例的光学成像系统中，红外线工作波长850nm当聚焦在成像面上，影像在该成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率(55cycles/mm)的调制转换对比转移率(MTF数值)分别以MTFI0、MTFI3以及MTFI7表示，其满足下列条件：MTFI0约为0.05；MTFI3约为0.12；以及MTFI7约为0.11。
再配合参照下列表一以及表二。
表二、第一实施例的非球面系数
表一为图1A-图1E第一实施例详细的结构数据，其中曲率半径、厚度、距离及焦距的单位为mm，且表面0-16依序表示由物侧至像侧的表面。表二为第一实施例中的非球面数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A1-A20则表示各表面第1-20阶非球面系数。此外，以下各实施例表格对应各实施例的示意图与像差曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表一及表二的定义相同，在此不加赘述。
第二实施例
请参照图2A及图2B，其中图2A为本发明第二实施例的一种光学成像系统的示意图，图2B由左至右依序为第二实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图2C为本实施例的可见光频谱调制转换特征图。图2D为本发明第二实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；图2E为本发明第二实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图2A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜210、第二透镜220、光圈200、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、红外线滤光片270、成像面280以及影像感测元件290。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittal ray)以及子午面光线(tangentialray)，并且焦点偏移量及MTF数值的评价基础为空间频率55cycles/mm，所使用红外光的波长为850nm。
第一透镜210具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面212为凸面，其像侧面214为凹面，并皆为非球面。
第二透镜220具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面222为凹面，其像侧面224为凸面，并皆为非球面，且其像侧面224具有一反曲点。
第三透镜230具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面232为凸面，其像侧面234为凸面，并皆为非球面。
第四透镜240具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面242为凸面，其像侧面244为凸面，并皆为非球面，且其像侧面244具有一反曲点。
第五透镜250具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面252为凹面，其像侧面254为凹面藉此，有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外，可有效地压制离轴视场光线入射的角度，进一步可修正离轴视场的像差。
红外线滤光片270为玻璃材质，其设置于第五透镜250及成像面280间且不影响光学成像系统的焦距。
请配合参照下列表三以及表四。
表四、第二实施例的非球面系数
第二实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表三及表四可得到下列条件式数值：
依据表三及表四可得到下列数值：
第三实施例
请参照图3A及图3B，其中图3A为本发明第三实施例的一种光学成像系统的示意图，图3B由左至右依序为第三实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图3C为本实施例的可见光频谱调制转换特征图。图3D为本发明第三实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；图3E为本发明第三实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图3A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜310、第二透镜320、光圈300、第三透镜330、第四透镜340、第五透镜350、红外线滤光片370、成像面380以及影像感测元件390。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittal ray)以及子午面光线(tangentialray)，并且焦点偏移量及MTF数值的评价基础为空间频率55cycles/mm，所使用红外光的波长为850nm。
第一透镜310具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面312为凸面，其像侧面314为凹面，并皆为球面。
第二透镜320具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面322为凸面，其像侧面324为凹面，并皆为球面。
第三透镜330具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面332为凹面，其像侧面334为凸面，并皆为球面。
第四透镜340具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面342为凸面，其像侧面344为凸面，并皆为球面。
第五透镜350具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面352为凸面，其像侧面354为凹面，并皆为球面。藉此，有利于缩短其后焦距以维持小型化。
红外线滤光片370为玻璃材质，其设置于第五透镜350及成像面380间且不影响光学成像系统的焦距。
请配合参照下列表五以及表六。
表六、第三实施例的非球面系数
第三实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表五及表六可得到下列条件式数值：
依据表五及表六可得到下列条件式数值：
第四实施例
请参照图4A及图4B，其中图4A为本发明第四实施例的一种光学成像系统的示意图，图4B由左至右依序为第四实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图4C为本实施例的可见光频谱调制转换特征图。图4D为本发明第四实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；图4E为本发明第四实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图4A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜410、第二透镜420、光圈400、第三透镜430、第四透镜440、第五透镜450、红外线滤光片470、成像面480以及影像感测元件490。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittal ray)以及子午面光线(tangentialray)，并且焦点偏移量及MTF数值的评价基础为空间频率55cycles/mm，所使用红外光的波长为850nm。
第一透镜410具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面412为凸面，其像侧面414为凹面，并皆为非球面。
第二透镜420具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面422为凹面，其像侧面424为凹面，并皆为非球面。
第三透镜430具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面432为凸面，其像侧面434为凸面，并皆为非球面，且其物侧面432具有一反曲点。
第四透镜440具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面442为凸面，其像侧面444为凸面，并皆为非球面，且其像侧面444具有两个反曲点。
第五透镜450具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面452为凹面，其像侧面454为凹面，并皆为非球面，且其物侧面452具有一反曲点。藉此，有利于缩短其后焦距以维持小型化。
红外线滤光片470为玻璃材质，其设置于第五透镜450及成像面480间且不影响光学成像系统的焦距。
请配合参照下列表七以及表八。
表八、第四实施例的非球面系数
第四实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表七及表八可得到下列条件式数值：
依据表七及表八可得到下列条件式数值：
第五实施例
请参照图5A及图5B，其中图5A为本发明第五实施例的一种光学成像系统的示意图，图5B由左至右依序为第五实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图5C为本实施例的可见光频谱调制转换特征图。图5D为本发明第五实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；图5E为本发明第五实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图5A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜510、光圈500、第二透镜520、第三透镜530、第四透镜540、第五透镜550、红外线滤光片570、成像面580以及影像感测元件590。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittal ray)以及子午面光线(tangentialray)，并且焦点偏移量及MTF数值的评价基础为空间频率55cycles/mm，所使用红外光的波长为850nm。
第一透镜510具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面512为凸面，其像侧面514为凹面，并皆为球面。
第二透镜520具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面522为凸面，其像侧面524为凸面，并皆为球面。
第三透镜530具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面532为凸面，其像侧面534为凸面，并皆为球面。
第四透镜540具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面542为凹面，其像侧面544为凹面，并皆为球面。
第五透镜550具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面552为凸面，其像侧面554为凸面，并皆为球面。藉此，有利于缩短其后焦距以维持小型化。
红外线滤光片570为玻璃材质，其设置于第五透镜550及成像面580间且不影响光学成像系统的焦距。
请配合参照下列表九以及表十。
表十、第五实施例的非球面系数
第五实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表九及表十可得到下列条件式数值：
依据表九及表十可得到下列条件式数值：
第六实施例
请参照图6A及图6B，其中图6A为本发明第六实施例的一种光学成像系统的示意图，图6B由左至右依序为第六实施例的光学成像系统的球差、像散及光学畸变曲线图。图6C为本实施例的可见光频谱调制转换特征图。图6D为本发明第六实施例的可见光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图；图6E为本发明第六实施例的红外光频谱的中心视场、0.3视场、0.7视场的离焦调制转换对比转移率图。由图6A可知，光学成像系统由物侧至像侧依序包含第一透镜610、光圈600、第二透镜620、第三透镜630、第四透镜640、第五透镜650、红外线滤光片670、成像面680以及影像感测元件690。本发明实施例任一视场的光线均可进一步分为弧矢面光线(sagittal ray)以及子午面光线(tangentialray)，并且焦点偏移量及MTF数值的评价基础为空间频率55cycles/mm，所使用红外光的波长为850nm。
第一透镜610具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面612为凸面，其像侧面614为凹面，并皆为非球面。
第二透镜620具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面622为凹面，其像侧面624为凸面，并皆为非球面。
第三透镜630具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面632为凸面，其像侧面634为凸面，并皆为非球面，且其物侧面632以及像侧面634均具有一反曲点。
第四透镜640具有正屈折力，且为玻璃材质，其物侧面642为凹面，其像侧面644为凹面，并皆为非球面，且其物侧面642具有一反曲点以及像侧面644具有两个反曲点。
第五透镜650具有负屈折力，且为玻璃材质，其物侧面652为凸面，其像侧面654为凸面，并皆为非球面，且其物侧面652具有一反曲点以及像侧面654具有两个反曲点。藉此，有利于缩短其后焦距以维持小型化。另外，亦可有效地压制离轴视场光线入射的角度，进一步可修正离轴视场的像差。
红外线滤光片670为玻璃材质，其设置于第五透镜650及成像面680间且不影响光学成像系统的焦距。
请配合参照下列表十一以及表十二。
表十二、第六实施例的非球面系数
第六实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下表参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。
依据表十一及表十二可得到下列条件式数值：
依据表十一及表十二可得到下列条件式数值：
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本案权利要求所界定为准。
虽然本发明已参照其例示性实施例而特别地显示及描述，将为所属技术领域具通常知识者所理解的是，于不脱离本案权利要求及其等效物所定义的本发明的精神与范畴下可对其进行形式与细节上的各种变更。

Claims (25)

1.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有屈折力；
一第二透镜，具有屈折力；
一第三透镜，具有屈折力；
一第四透镜，具有屈折力；
一第五透镜，具有屈折力；
一第一成像面，其为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值；以及
一第二成像面，其为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值，其中该光学成像系统具有屈折力的透镜为五枚，该光学成像系统于该成像面上具有一最大成像高度HOI，该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜具有正屈折力，该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该成像面于光轴上的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第五透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一成像面与该第二成像面间于光轴上的距离为FS，该第一透镜至该第五透镜于1/2HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2、ETP3、ETP4以及ETP5，前述ETP1至ETP5的总和为SETP，该第一透镜至该第五透镜于光轴的厚度分别为TP1、TP2、TP3、TP4以及TP5，前述TP1至TP5的总和为STP，其满足下列条件：1.0≤f/HEP≤10.0；0deg<HAF≤150deg；0.2≤SETP/STP<1；︱FS︱≤60μm；以及1≤HOS/HOI≤15。
2.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该红外光的波长介于700nm至1300nm以及该第一空间频率以SP1表示，其满足下列条件：SP1≤440cycles/mm。
3.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统满足下列条件：1≤HOS/HOI≤10。
4.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜为玻璃材质。
5.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统满足下列条件：︱FS︱≤10μm。
6.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：0.2≤EIN/ETL<1。
7.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN其满足下列公式：0.2≤SETP/EIN<1。
8.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为EBL，该第五透镜像侧面上与光轴的交点至该成像面平行于光轴的水平距离为BL，其满足下列公式：0.1≤EBL/BL≤1.1。
9.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，更包括一光圈，于该光圈至该第一成像面于光轴上的距离为InS，该红外光的波长介于700nm至1300nm并且该第一空间频率以SP1表示，其满足下列公式：0.2≤InS/HOS≤1.1以及SP1≤55cycles/mm。
10.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有屈折力；
一第二透镜，具有屈折力；
一第三透镜，具有屈折力；
一第四透镜，具有屈折力；
一第五透镜，具有屈折力；
一第一成像面，其为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值；以及
一第二成像面，其为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且其中心视场于第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值，第一空间频率为55cycles/mm，其中该光学成像系统具有屈折力的透镜为五枚且该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜为玻璃材质，该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜具有正屈折力，该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，该光学成像系统的焦距为f，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该第一透镜物侧面至该成像面于光轴上的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第五透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF，该第一成像面与该第二成像面间的距离为FS，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：其满足下列条件：1≤f/HEP≤10；0deg<HAF≤150deg；0.2≤EIN/ETL<1；︱FS︱≤30μm；以及1≤HOS/HOI≤15。
11.如权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，各该透镜之间均具有一空气间隔。
12.如权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，可见光在该第一成像面上的光轴、0.3HOI以及0.7HOI三处于空间频率55cycles/mm的调制转换对比转移率分别以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，其满足下列条件：MTFE0≥0.2；MTFE3≥0.01；以及MTFE7≥0.01。
13.如权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜为玻璃材质并且该玻璃透镜的至少一表面为非球面。
14.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统满足下列条件：︱FS︱≤10μm。
15.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统满足下列条件：1≤HOS/HOI≤10。
16.如权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第三透镜与该第四透镜之间于光轴上的距离为IN34，该第四透镜与该第五透镜之间于光轴上的距离为IN45，该第三透镜、第四透镜与第五透镜于光轴上的厚度分别为TP3、TP4以及TP5，其满足下列条件：(IN34+IN45)≤TP3；(IN34+IN45)≤TP4；以及(IN34+IN45)≤TP5。
17.如权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第二透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为ED12，该第一透镜与该第二透镜之间于光轴上的距离为IN12，其满足下列条件：0<ED12/IN12≤35。
18.如权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第四透镜与该第五透镜之间于光轴上的距离为IN45，且满足下列公式：0<IN45/f≤5.0。
19.如权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及第五透镜中至少一透镜为能够滤除波长小于500nm的光线的光线滤除元件。
20.一种光学成像系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含：
一第一透镜，具有屈折力；
一第二透镜，具有屈折力；
一第三透镜，具有屈折力；
一第四透镜，具有屈折力；
一第五透镜，具有屈折力；
一第一平均成像面，其为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且设置于该光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场分别于第一空间频率均具有各该视场最大MTF值的离焦位置的平均位置；以及
一第二平均成像面，其为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且设置于该光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场分别于第一空间频率均具有各该视场最大MTF值的离焦位置的平均位置，第一空间频率为55cycles/mm，其中该光学成像系统具有屈折力的透镜为五枚且至少一透镜的材质为玻璃，该第一透镜至该第五透镜中至少一透镜具有正屈折力，该光学成像系统于该成像面上具有一最大成像高度HOI，该第一透镜至该第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，该光学成像系统的入射瞳直径为HEP，该光学成像系统的最大视角的一半为HAF，该第一透镜物侧面至该成像面于光轴上的距离为HOS，该第一透镜物侧面至该第五透镜像侧面于光轴上的距离为InTL，该第一平均成像面与该第二平均成像面间的距离为AFS，该第一透镜至该第五透镜于1/2HEP高度且平行于光轴的厚度分别为ETP1、ETP2、ETP3、ETP4以及ETP5，前述ETP1至ETP5的总和为SETP，该第一透镜至该第五透镜于光轴的厚度分别为TP1、TP2、TP3、TP4以及TP5，前述TP1至TP5的总和为STP，其满足下列条件：1≤f/HEP≤10；0deg<HAF≤150deg；0.5≤SETP/STP<1；︱AFS︱≤30μm；以及1≤HOS/HOI≤10。
21.如权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该成像面间平行于光轴的水平距离为ETL，该第一透镜物侧面上于1/2HEP高度的坐标点至该第五透镜像侧面上于1/2HEP高度的坐标点间平行于光轴的水平距离为EIN，其满足下列条件：0.2≤EIN/ETL<1。
22.如权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该第一透镜至该第五透镜的材质均为玻璃。
23.如权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，至少一透镜的至少一表面为非球面。
24.如权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统满足下列条件：︱AFS︱≤30μm。
25.如权利要求20所述的光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统更包括一光圈和一影像感测元件，该影像感测元件设置于该第一平均成像面后并且至少设置10万个像素，并且于该光圈至该第一平均成像面于光轴上的距离为InS，其满足下列公式：0.2≤InS/HOS≤1.1。
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