TWI424187B - 拾像光學系統 - Google Patents

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TWI424187B
TWI424187B TW100123802A TW100123802A TWI424187B TW I424187 B TWI424187 B TW I424187B TW 100123802 A TW100123802 A TW 100123802A TW 100123802 A TW100123802 A TW 100123802A TW I424187 B TWI424187 B TW I424187B
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Description

拾像光學系統
本發明係關於一種拾像光學系統；特別是關於一種應用於電子產品的小型化拾像光學系統。
最近幾年來，隨著具有攝影功能之可攜式電子產品的興起，市場上對於小型化攝影鏡頭的需求日漸提高。一般攝影鏡頭的感光元件不外乎是感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)兩種。隨著半導體製程技術的精進，感光元件的畫素尺寸縮小，帶動小型化攝影鏡頭逐漸往高畫素領域發展，對於成像品質的要求也日益增加。
習見的高解像力攝影鏡頭，如美國專利第7,365,920號所示，多採用前置光圈且為四枚式的透鏡組，其中第一透鏡及第二透鏡常以二枚玻璃球面鏡互相黏合而成為雙合透鏡(Doublet)，用以消除色差。然而這類透鏡組常具有以下缺點：其一，過多的球面鏡配置使得系統自由度不足，導致系統的光學總長度不易縮短，其二，玻璃鏡片黏合的製程不易，造成製造上的困難。此外，由於智慧型手機(Smart Phone)與PDA(Personal Digital Assistant)等高規格行動裝置的盛行，帶動小型化攝影鏡頭在畫素與成像品質上的迅速攀升，習知的四片式透鏡組已無法滿足更高階的需求。另一方面，習用的五鏡片式影像拾取鏡組往往又具有全長過長的缺點，以致於不適合小型電子設備使用。
因此，急需一種適用於可攜式電子產品上，成像品質佳且不至於使鏡頭總長度過長的鏡頭組。
本發明提供一種拾像光學系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一第二透鏡；一第三透鏡；一第四透鏡，其物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；及一具負屈折力的第五透鏡，其物側面及像側面皆為非球面，其物側面及像側面中至少一表面設有至少一反曲點，且其材質為塑膠；其中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0。
另一方面，本發明提供一種拾像光學系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡；一第三透鏡；一具正屈折力的第四透鏡，其像側面為凸面，其物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；及一具負屈折力的第五透鏡，其像側面為凹面，其物側面及像側面皆為非球面，其物側面及像側面中至少一表面設有至少一反曲點，且其材質為塑膠；其中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0。
藉由上述配置方式，可以降低光學系統的敏感度及其總長度，更能提升成像品質。
本發明之拾像光學系統中，該第一透鏡具正屈折力，可提供系統所需的屈折力，有助於縮短系統的總長度。該第二透鏡具負屈折力時，可有效對具正屈折力的第一透鏡所產生的像差做補正。當第四透鏡具正屈折力時，可有效分配該第一透鏡的屈折力，以降低系統的敏感度。此外，當該第四透鏡具正屈折力且該第五透鏡具負屈折力時，則形成一正、一負的望遠(Telephoto)結構，其係有利於縮短系統的後焦距，進而縮短其光學總長度。
本發明之拾像光學系統中，該第一透鏡可為一雙凸透鏡或一物側面為凸面而像側面為凹面的新月形透鏡；當該第一透鏡為一雙凸透鏡時，可有效加強該第一透鏡的屈折力，進而縮短系統總長度；當該第一透鏡為一凸凹之新月形透鏡時，則對於修正系統的像散(Astigmatism)較為有利。當該第二透鏡為一凸凹之新月形透鏡時，有助於修正該第一透鏡所產生的像散，且可有效控制該第二透鏡的屈折力，進而修正系統產生的像差。該第四透鏡的物側面為凹面，其像側面為凸面時，可有效修正像散，並可有效調整第四透鏡之正屈折力，而減低光學透鏡系統對於誤差之敏感度。當該第五透鏡的物側面為凹面時，可適當地調整第五透鏡的負屈折力，以配合第四透鏡產生望遠效果。當該第五透鏡的像側面為凹面時，可使系統的主點遠離成像面，並縮短系統的後焦距，而有利於縮短系統的光學總長度，達到維持系統小型化的目的。此外，當該第五透鏡上設置有反曲點時，將可有效地壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，而進一步修正離軸視場的像差。
本發明提供一種拾像光學系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一第二透鏡；一第三透鏡；一第四透鏡，其物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；及一具負屈折力的第五透鏡，其物側面及像側面皆為非球面，其物側面及像側面中至少一表面設有至少一反曲點，且其材質為塑膠；其中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0。
當前述拾像光學系統滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0，本發明之第五透鏡設計具有較強之負屈折力，可有效修正系統所產生的高階像差，進而獲得較高的成像品質，並且，適當之負屈折力配置可互補於正屈折力之第四透鏡以產生望遠效果，可有效縮短後焦距並減少光學總長度；較佳地，係滿足下列關係式：-4.5<f/f5<-3.2；更佳地，係滿足下列關係式：-4.5<f/f5<-3.4。
本發明前述拾像光學系統中，該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：1.5<(R3+R4)/(R3-R4)<4.5時，該第二透鏡的曲率較為合適，有利於修正系統像差。
本發明前述拾像光學系統中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：-0.5<f/f3<0.5時，該第三透鏡可有效分配系統所需的屈折力，進而降低系統的敏感度。
本發明前述拾像光學系統中，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：2.5<CT4/CT5<4.5時，該第四透鏡及該第五透鏡的厚度配置較為平衡，能維持輕薄化的特性，且有利於加工製造。
本發明前述拾像光學系統中，該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，該拾像光學系統的整體焦距為f，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：-0.25<R8/f<-0.05時，可藉由該第四透鏡之像側面曲率半徑的配置獲得適宜之正屈折力，而有利於減少系統對於誤差的敏感度，並可與負屈折力之第五透鏡互補以產生望遠效果。
本發明前述拾像光學系統中，其進一步包含一光圈，該光圈至該第五透鏡的像側面於光軸上的距離為SD，該第一透鏡的物側面至該第五透鏡的像側面於光軸上的距離為TD，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：0.75<SD/TD<1.1時，有利於在遠心特性與廣視場角中取得良好的平衡。
本發明前述拾像光學系統中，該第二透鏡與該第三透鏡之間的距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡之間的距離為T34，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：2.0<(T23+T34)/CT3<4.0時，各鏡片的配置較合適，因此有利於鏡頭組裝及維持適當的光學總長度。
本發明前述拾像光學系統中，其設有一影像感測元件於一成像面，該第一透鏡的物側面與該成像面之間於光軸上的距離為TTL，該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：TTL/ImgH<2.0時，有利於維持系統的小型化，以搭載於輕薄可攜式的電子產品上。
本發明前述拾像光學系統中，該第一透鏡的色散係數為V1，該第二透鏡的色散係數為V2，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：30<V1-V2<42時，可有效修正色差。
本發明前述拾像光學系統中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：5.0<|f/f4|+|f/f5|<8.0時，該第四透鏡與該第五透鏡的屈折力配置較為平衡，有利於降低系統的敏感度，及使該第四透鏡與該第五透鏡互補產生望遠效果，以縮短後焦距。
本發明前述拾像光學系統中，該第五透鏡的物側面的曲率半徑為R9，該第五透鏡的像側面的曲率半徑為R10，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：-0.8<(R9+R10)/(R9-R10)<0.4時，該第五透鏡的曲率較為合適，可配置出具有較強負屈折力的第五透鏡，而有利於修正系統的高階像差。
另一方面，本發明提供一種拾像光學系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡；一第三透鏡；一具正屈折力的第四透鏡，其像側面為凸面，其物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；及一具負屈折力的第五透鏡，其像側面為凹面，其物側面及像側面皆為非球面，其物側面及像側面中至少一表面設有至少一反曲點，且其材質為塑膠；其中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0。
當前述拾像光學系統滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0，本發明之第五透鏡設計具有較強之負屈折力，可有效修正系統所產生的高階像差，進而獲得較高的成像品質，並且，適當之負屈折力配置可互補於正屈折力之第四透鏡以產生望遠效果，可有效縮短後焦距並減少光學總長度；較佳地，係滿足下列關係式：-4.5<f/f5<-3.2。
本發明前述拾像光學系統中，該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，該拾像光學系統的整體焦距為f，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：-0.25<R8/f<-0.05時，可藉由該第四透鏡之像側面曲率半徑的配置獲得適宜之正屈折力，其將有利於減少系統對於誤差的敏感度，並可與負屈折力之第五透鏡互補以產生望遠效果。
本發明前述拾像光學系統中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，較佳地，當前述拾像光學系統滿足下列關係式：5.0<|f/f4|+|f/f5|<8.0時，該第四透鏡與該第五透鏡的屈折力配置較為平衡，有利於降低系統的敏感度，及使該第四透鏡與該第五透鏡互補產生望遠效果，以縮短後焦距。
本發明之拾像光學系統中，透鏡的材質可為玻璃或塑膠，若透鏡的材質為玻璃，則可以增加該拾像光學系統屈折力配置的自由度，若透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。此外，可於鏡面上設置非球面，非球面可以容易製作成球面以外的形狀，獲得較多的控制變數，用以消減像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低本發明之拾像光學系統的總長度。
本發明之拾像光學系統中，若透鏡表面係為凸面，則表示該透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面，則表示該透鏡表面於近軸處為凹面。
本發明之拾像光學系統中，可至少設置一光闌，如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明拾像光學系統中，光圈配置可為前置或中置，前置光圈可使拾像光學系統的出射瞳(exit pupil)與成像面產生較長的距離，使之具有遠心(telecentric)效果，並可增加影像感測元件的CCD或CMOS接收影像的效率；中置光圈則有助於擴大系統的視場角，使拾像光學系統具有廣角鏡頭之優勢。
本發明之拾像光學系統將藉由以下具體實施例配合所附圖式予以詳細說明。
《第一實施例》
本發明第一實施例請參閱第一A圖，第一實施例之像差曲線請參閱第一B圖。第一實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(110)，其物側面(111)為凸面及像側面(112)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(110)的物側面(111)及像側面(112)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(120)，其物側面(121)為凸面及像側面(122)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(120)的物側面(121)及像側面(122)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(130)，其物側面(131)為凹面及像側面(132)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(130)的物側面(131)及像側面(132)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(140)，其物側面(141)為凹面及像側面(142)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(140)的物側面(141)及像側面(142)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(150)，其物側面(151)為凹面及像側面(152)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(150)的物側面(151)及像側面(152)皆為非球面，且其物側面(151)及像側面(152)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(100)置於該第一透鏡(110)與該第二透鏡(120)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(IR-filter)(160)置於該第五透鏡(150)的像側面(152)與一成像面(171)之間；該紅外線濾除濾光片(160)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(170)於該成像面(171)上。
第一實施例詳細的光學數據如表一所示，其非球面數據如表二所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
上述之非球面曲線的方程式表示如下：
其中：
X：非球面上距離光軸為Y的點，其與相切於非球面光軸上頂點之切面的相對高度；
Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；
k：錐面係數；
Ai ：第i階非球面係數。
第一實施例之拾像光學系統中，整體拾像光學系統的焦距為f，其關係式為：f=4.33(毫米)。
第一實施例之拾像光學系統中，整體拾像光學系統的光圈值為Fno，其關係式為：Fno=2.85。
第一實施例之拾像光學系統中，整體拾像光學系統中最大視角的一半為HFOV，其關係式為：HFOV=33.5(度)。
第一實施例之拾像光學系統中，該第一透鏡(110)的色散係數為V1，該第二透鏡(120)的色散係數為V2，其關係式為：V1-V2=32.1。
第一實施例之拾像光學系統中，該第四透鏡(140)於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡(150)於光軸上的厚度為CT5，其關係式為：CT4/CT5=3.36。
第一實施例之拾像光學系統中，該第二透鏡(120)與該第三透鏡(130)之間的距離為T23，該第三透鏡(130)與該第四透鏡(140)之間的距離為T34，該第三透鏡(130)於光軸上的厚度為CT3，其關係式為：(T23+T34)/CT3=2.57。
第一實施例之拾像光學系統中，該第二透鏡(120)的物側面(121)的曲率半徑為R3，該第二透鏡(120)的像側面(122)的曲率半徑為R4，其關係式為：(R3+R4)/(R3-R4)=3.60。
第一實施例之拾像光學系統中，該第五透鏡(150)的物側面(151)的曲率半徑為R9，該第五透鏡(150)的像側面(152)的曲率半徑為R10，其關係式為：(R9+R10)/(R9-R10)=-0.08。
第一實施例之拾像光學系統中，該第四透鏡(140)的像側面(142)的曲率半徑為R8，該拾像光學系統的整體焦距為f，其關係式為：R8/f=-0.20。
第一實施例之拾像光學系統中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第三透鏡(130)的焦距為f3，其關係式為：f/f3=0.22。
第一實施例之拾像光學系統中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡(150)的焦距為f5，其關係式為：f/f5=-3.16。
第一實施例之拾像光學系統中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第四透鏡(140)的焦距為f4，該第五透鏡(150)的焦距為f5，其關係式為：|f/f4|+|f/f5|=5.73。
第一實施例之拾像光學系統中，該光圈(100)至該第五透鏡(150)的像側面(152)於光軸上的距離為SD，該第一透鏡(110)的物側面(111)至該第五透鏡(150)的像側面(152)於光軸上的距離為TD，其關係式為：SD/TD=0.85。
第一實施例之拾像光學系統中，該第一透鏡(110)的物側面(111)至該成像面(171)於光軸上的距離為TTL，該影像感測元件(170)有效感測區域對角線長的一半為ImgH，其關係式為：TTL/ImgH=1.76。
《第二實施例》
本發明第二實施例請參閱第二A圖，第二實施例之像差曲線請參閱第二B圖。第二實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(210)，其物側面(211)為凸面及像側面(212)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(210)的物側面(211)及像側面(212)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(220)，其物側面(221)為凸面及像側面(222)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(220)的物側面(221)及像側面(222)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(230)，其物側面(231)為凸面及像側面(232)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(230)的物側面(231)及像側面(232)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(240)，其物側面(241)為凹面及像側面(242)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(240)的物側面(241)及像側面(242)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(250)，其物側面(251)為凹面及像側面(252)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(250)的物側面(251)及像側面(252)皆為非球面，且其物側面(251)及像側面(252)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(200)置於該第一透鏡(210)與該第二透鏡(220)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(260)置於該第五透鏡(250)的像側面(252)與一成像面(271)之間；該紅外線濾除濾光片(260)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(270)於該成像面(271)上。
第二實施例詳細的光學數據如表三所示，其非球面數據如表四所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第二實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表五中所列；其中
《第三實施例》
本發明第三實施例請參閱第三A圖，第三實施例之像差曲線請參閱第三B圖。第三實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(310)，其物側面(311)為凸面及像側面(312)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(310)的物側面(311)及像側面(312)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(320)，其物側面(321)為凸面及像側面(322)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(320)的物側面(321)及像側面(322)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(330)，其物側面(331)為凸面及像側面(332)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(330)的物側面(331)及像側面(332)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(340)，其物側面(341)為凹面及像側面(342)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(340)的物側面(341)及像側面(342)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(350)，其物側面(351)為凹面及像側面(352)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(350)的物側面(351)及像側面(352)皆為非球面，且其物側面(351)及像側面(352)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(300)置於該第一透鏡(310)與該第二透鏡(320)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(360)置於該第五透鏡(350)的像側面(352)與一成像面(371)之間；該紅外線濾除濾光片(360)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(370)於該成像面(371)上。
第三實施例詳細的光學數據如表六所示，其非球面數據如表七所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第三實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表八中所列：
《第四實施例》
本發明第四實施例請參閱第四A圖，第四實施例之像差曲線請參閱第四B圖。第四實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(410)，其物側面(411)為凸面及像側面(412)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(410)的物側面(411)及像側面(412)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(420)，其物側面(421)為凸面及像側面(422)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(420)的物側面(421)及像側面(422)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(430)，其物側面(431)為凹面及像側面(432)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(430)的物側面(431)及像側面(432)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(440)，其物側面(441)為凸面及像側面(442)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(440)的物側面(441)及像側面(442)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(450)，其物側面(451)為凹面及像側面(452)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(450)的物側面(451)及像側面(452)皆為非球面，且其物側面(451)及像側面(452)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(400)置於被攝物與該第一透鏡(410)；另包含有一紅外線濾除濾光片(460)置於該第五透鏡(450)的像側面(452)與一成像面(471)之間；該紅外線濾除濾光片(460)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(470)於該成像面(471)上。
第四實施例詳細的光學數據如表九所示，其非球面數據如表十所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第四實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十一中所列：
《第五實施例》
本發明第五實施例請參閱第五A圖，第五實施例之像差曲線請參閱第五B圖。第五實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(510)，其物側面(511)為凸面及像側面(512)為凸面，其材質為塑膠，該第一透鏡(510)的物側面(511)及像側面(512)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(520)，其物側面(522)為凸面及像側面(122)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(520)的物側面(522)及像側面(122)皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(530)，其物側面(531)為凸面及像側面(532)為凹面，其材質為塑膠，該第三透鏡(530)的物側面(531)及像側面(532)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(540)，其物側面(541)為凹面及像側面(542)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(540)的物側面(541)及像側面(542)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(550)，其物側面(551)為凹面及像側面(552)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(550)的物側面(551)及像側面(552)皆為非球面，且其物側面(551)及像側面(552)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(500)置於該第一透鏡(510)與該第二透鏡(520)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(560)置於該第五透鏡(550)的像側面(552)與一成像面(571)之間；該紅外線濾除濾光片(560)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(570)於該成像面(571)上。
第五實施例詳細的光學數據如表十二所示，其非球面數據如表十三所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第五實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十四中所列：
《第六實施例》
本發明第六實施例請參閱第六A圖，第六實施例之像差曲線請參閱第六B圖。第六實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(610)，其物側面(611)為凸面及像側面(612)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(610)的物側面(611)及像側面(612)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(620)，其物側面(621)為凸面及像側面(622)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(620)的物側面(621)及像側面(622)皆為非球面；一具負屈折力的第三透鏡(630)，其物側面(631)為凸面及像側面(632)為凹面，其材質為塑膠，該第三透鏡(630)的物側面(631)及像側面(632)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(640)，其物側面(641)為凹面及像側面(642)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(640)的物側面(641)及像側面(642)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(650)，其物側面(651)為凹面及像側面(652)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(650)的物側面(651)及像側面(652)皆為非球面，且其物側面(651)及像側面(652)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(600)置於該第一透鏡(610)與該第二透鏡(620)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(660)置於該第五透鏡(650)的像側面(652)與一成像面(671)之間；該紅外線濾除濾光片(660)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(670)於該成像面(671)上。
第六實施例詳細的光學數據如表十五所示，其非球面數據如表十六所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第六實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表十七中所列：
《第七實施例》
本發明第七實施例請參閱第七A圖，第七實施例之像差曲線請參閱第七B圖。第七實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(710)，其物側面(711)為凸面及像側面(712)為凹面，其材質為塑膠，該第一透鏡(710)的物側面(711)及像側面(712)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(720)，其物側面(721)為凸面及像側面(722)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(720)的物側面(721)及像側面(722)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(730)，其物側面(731)為凹面及像側面(732)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(730)的物側面(731)及像側面(732)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(740)，其物側面(741)為凹面及像側面(742)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(740)的物側面(741)及像側面(742)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(750)，其物側面(751)為凹面及像側面(752)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(750)的物側面(751)及像側面(752)皆為非球面，且其物側面(751)及像側面(752)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(700)置於該第一透鏡(710)與該第二透鏡(720)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(760)置於該第五透鏡(750)的像側面(752)與一成像面(771)之間；該紅外線濾除濾光片(760)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(770)於該成像面(771)上。
第七實施例詳細的光學數據如表十八所示，其非球面數據如表十九所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第七實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十中所列：
《第八實施例》
本發明第八實施例請參閱第八A圖，第八實施例之像差曲線請參閱第八B圖。第八實施例之拾像光學系統主要由五片透鏡構成，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡(810)，其物側面(811)為凸面及像側面(812)為凸面，其材質為玻璃，該第一透鏡(810)的物側面(811)及像側面(812)皆為非球面；一具負屈折力的第二透鏡(820)，其物側面(821)為凹面及像側面(822)為凹面，其材質為塑膠，該第二透鏡(820)的物側面(821)及像側面(822)皆為非球面；一具正屈折力的第三透鏡(830)，其物側面(831)為凸面及像側面(832)為凸面，其材質為塑膠，該第三透鏡(830)的物側面(831)及像側面(832)皆為非球面；一具正屈折力的第四透鏡(840)，其物側面(841)為凹面及像側面(842)為凸面，其材質為塑膠，該第四透鏡(840)的物側面(841)及像側面(842)皆為非球面；及一具負屈折力的第五透鏡(850)，其物側面(851)為凹面及像側面(852)為凹面，其材質為塑膠，該第五透鏡(850)的物側面(851)及像側面(852)皆為非球面，且其物側面(851)及像側面(852)皆設有至少一個反曲點；其中，該拾像光學系統另設置有一光圈(800)置於該第一透鏡(810)與該第二透鏡(820)之間；另包含有一紅外線濾除濾光片(860)置於該第五透鏡(850)的像側面(852)與一成像面(871)之間；該紅外線濾除濾光片(860)的材質為玻璃且其不影響本發明該拾像光學系統的焦距；另設置有一影像感測元件(870)於該成像面(871)上。
第八實施例詳細的光學數據如表二十一所示，其非球面數據如表二十二所示，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，HFOV定義為最大視角的一半。
第八實施例非球面曲線方程式的表示如同第一實施例的形式。此外，各個關係式的參數係如同第一實施例所闡釋，惟各個關係式的數值係如表二十三中所列：
表一至表二十三所示為本發明之拾像光學系統實施例的不同數值變化表，然本發明各個實施例的數值變化皆屬實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇，故以上的說明所描述的及圖式僅做為例示性，非用以限制本發明的申請專利範圍。
100、200、300、400、500、600、700、800．．．光圈
110、210、310、410、510、610、710、810．．．第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811．．．物側面
112、212、312、412、512、612、712、812．．．像側面
120、220、320、420、520、620、720、820．．．第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821．．．物側面
122、222、322、422、522、622、722、822．．．像側面
130、230、330、430、530、630、730、830．．．第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831．．．物側面
132、232、332、432、532、632、732、832．．．像側面
140、240、340、440、540、640、740、840．．．第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841．．．物側面
142、242、342、442、542、642、742、842．．．像側面
150、250、350、450、550、650、750、850．．．第五透鏡
151、251、351、451、551、651、751、851．．．物側面
152、252、352、452、552、652、752、852．．．像側面
160、260、360、460、560、660、760、860．．．紅外線濾除濾光片
170、270、370、470、570、670、770、870．．．影像感測元件
171、271、371、471、571、671、771、871．．．成像面
整體拾像光學系統的焦距為f
第一透鏡的焦距為f1
第二透鏡的焦距為f2
第三透鏡的焦距為f3
第四透鏡的焦距為f4
第五透鏡的焦距為f5
第一透鏡的色散係數為V1
第二透鏡的色散係數為V2
第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3
第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4
第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8
第五透鏡的物側面的曲率半徑為R9
第五透鏡的像側面的曲率半徑為R10
第二透鏡與第三透鏡之間的距離為T23
第三透鏡與第四透鏡之間的距離為T34
第三透鏡於光軸上的厚度為CT3
第四透鏡於光軸上的厚度為CT4
第五透鏡於光軸上的厚度為CT5
光圈至第五透鏡的像側面於光軸上的距離為SD
第一透鏡的物側面至第五透鏡的像側面於光軸上的距離為TD
第一透鏡的物側面至成像面於光軸上的距離為TTL
影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH
第一A圖係本發明第一實施例的光學系統示意圖。
第一B圖係本發明第一實施例之像差曲線圖。
第二A圖係本發明第二實施例的光學系統示意圖。
第二B圖係本發明第二實施例之像差曲線圖。
第三A圖係本發明第三實施例的光學系統示意圖。
第三B圖係本發明第三實施例之像差曲線圖。
第四A圖係本發明第四實施例的光學系統示意圖。
第四B圖係本發明第四實施例之像差曲線圖。
第五A圖係本發明第五實施例的光學系統示意圖。
第五B圖係本發明第五實施例之像差曲線圖。
第六A圖係本發明第六實施例的光學系統示意圖。
第六B圖係本發明第六實施例之像差曲線圖。
第七A圖係本發明第七實施例的光學系統示意圖。
第七B圖係本發明第七實施例之像差曲線圖。
第八A圖係本發明第八實施例的光學系統示意圖。
第八B圖係本發明第八實施例之像差曲線圖。
100．．．光圈
110．．．第一透鏡
111．．．物側面
112．．．像側面
120．．．第二透鏡
121．．．物側面
122．．．像側面
130．．．第三透鏡
131．．．物側面
132．．．像側面
140．．．第四透鏡
141．．．物側面
142．．．像側面
150．．．第五透鏡
151．．．物側面
152．．．像側面
160．．．紅外線濾除濾光片
170．．．影像感測元件
171．．．成像面

Claims (24)

  1. 一種拾像光學系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一第二透鏡；一第三透鏡；一第四透鏡，其物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；及一具負屈折力的第五透鏡，其物側面及像側面皆為非球面，其物側面及像側面中至少一表面設有至少一反曲點，且其材質為塑膠；其中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之拾像光學系統，其中該第五透鏡的像側面為凹面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之拾像光學系統，其中該第二透鏡具負屈折力，且該第五透鏡的物側面為凹面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之拾像光學系統，其中該第二透鏡的物側面的曲率半徑為R3，該第二透鏡的像側面的曲率半徑為R4，係滿足下列關係式：1.5<(R3+R4)/(R3-R4)<4.5。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之拾像光學系統，其中該第四透鏡具正屈折力，該第四透鏡的像側面為凸面，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第三透鏡的焦距為f3，係滿足下列關係式：-0.5<f/f3<0.5。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之拾像光學系統，其中該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，係滿足下列關係式：2.5<CT4/CT5<4.5。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之拾像光學系統，其中該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，該拾像光學系統的整體焦距為f，係滿足下列關係式：-0.25<R8/f<-0.05。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之拾像光學系統，其進一步包含一光圈，該光圈至該第五透鏡的像側面於光軸上的距離為SD，該第一透鏡的物側面至該第五透鏡的像側面於光軸上的距離為TD，係滿足下列關係式：0.75<SD/TD<1.1。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之拾像光學系統，其設有一影像感測元件於一成像面，該第二透鏡與該第三透鏡之間的距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡之間的距離為T34，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第一透鏡的物側面與該成像面之間於光軸上的距離為TTL，該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，係滿足下列關係式：2.0<(T23+T34)/CT3<4.0；及TTL/ImgH<2.0。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之拾像光學系統，其中該第一透鏡的色散係數為V1，該第二透鏡的色散係數為V2，係滿足下列關係式：30<V1-V2<42。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之拾像光學系統，其中該第二透鏡具負屈折力，且該第四透鏡具正屈折力。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之拾像光學系統，其中該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-4.5<f/f5<-3.2。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之拾像光學系統，其中該第四透鏡的像側面為凸面，且該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡之物側面及像側面皆為非球面。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學系統，其中該第二透鏡的物側面為凸面且像側面為凹面；該第四透鏡的物側面為凹面；及該第五透鏡的物側面為凹面且像側面為凹面。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡的材質為塑膠，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：5.0<|f/f4|+|f/f5|<8.0。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學系統，其中該第五透鏡的物側面的曲率半徑為R9，該第五透鏡的像側面的曲率半徑為R10，係滿足下列關係式：-0.8<(R9+R10)/(R9-R10)<0.4。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之拾像光學系統，其中該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，該拾像光學系統的整體焦距為f，係滿足下列關係式：-0.25<R8/f<-0.05。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之拾像光學系統，其中該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡於光軸上的厚度為CT5，係滿足下列關係式：2.5<CT4/CT5<4.5。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之拾像光學系統，其設有一影像感測元件於一成像面，該第一透鏡的物側面與該成像面之間於光軸上的距離為TTL，該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，係滿足下列關係式：TTL/ImgH<2.0。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之拾像光學系統，其中該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-4.5<f/f5<-3.4。
  21. 一種拾像光學系統，由物側至像側依序包含：一具正屈折力的第一透鏡，其物側面為凸面；一具負屈折力的第二透鏡；一第三透鏡；一具正屈折力的第四透鏡，其像側面為凸面，其物側面及像側面皆為非球面，且其材質為塑膠；及一具負屈折力的第五透鏡，其像側面為凹面，其物側面及像側面皆為非球面，其物側面及像側面中至少一表面設有至少一反曲點，且其材質為塑膠；其中，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-5.0<f/f5<-3.0。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之拾像光學系統，其中該第四透鏡的像側面的曲率半徑為R8，該拾像光學系統的整體焦距為f，係滿足下列關係式：-0.25<R8/f<-0.05。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之拾像光學系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡的材質為塑膠，該拾像光學系統的整體焦距為f，該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：5.0<|f/f4|+|f/f5|<8.0。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之拾像光學系統，其中該拾像光學系統的整體焦距為f，該第五透鏡的焦距為f5，係滿足下列關係式：-4.5<f/f5<-3.2。
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