TWI485425B - 成像光學系統、取像裝置以及可攜式裝置 - Google Patents

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Wei Yu Chen
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Description

成像光學系統、取像裝置以及可攜式裝置
本發明是有關於一種成像光學系統與取像裝置，且特別是有關於一種應用在可攜式裝置上的小型化成像光學系統與取像裝置。
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，且隨著半導體製程技術的精進，使得感光元件的畫素尺寸縮小，光學系統逐漸往高畫素領域發展，因此對成像品質的要求也日益增加。
傳統搭載於可攜式電子產品上的光學系統，多採用四片式透鏡結構為主，但由於智慧型手機(Smart Phone)與平板電腦(Tablet PC)等高規格可攜裝置的盛行，帶動光學系統在畫素與成像品質上的迅速攀升，習知的光學系統將無 法滿足更高階的攝影需求。
目前雖然有進一步發展一般傳統五片式光學系統，但其透鏡配置總長通常過長，特別是對於大視角光學系統，以致鏡組空間利用受限。同時，更因此增加透鏡元件其承靠或嵌合結構的設計難度，導致傾斜(tilt)或是偏心(decenter)的現象加劇，而產生成像不佳的問題。
本發明提供一種成像光學系統，藉由適當調整透鏡間的間距，使各透鏡間的配置方式較為緊密，有助於縮小具大視角特性的成像光學系統的總長度，維持其小型化。再者，藉由各透鏡的緊密配置方式，更有助於各透鏡設計承靠或嵌合結構，減緩傾斜或偏心造成成像不佳等問題。
依據本發明提供一種成像光學系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡具有屈折力，其物側表面近光軸處為凸面，其像側表面近光軸處為凹面。第二透鏡具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面。第三透鏡具有負屈折力，其像側表面近光軸處為凹面。第四透鏡具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面。第五透鏡具有負屈折力，其像側表面近光軸處為凹面且離軸處具有至少一凸面，其物側表面及像側表面皆為非球面。其中，成像光學系統中具屈折力透鏡為五片，第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12， 第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：|f2/f1|<0.70 0.60<T12/(T23+T34+T45)；以及0.40<(R3+R4)/(R3-R4)。
依據本發明另提供一種取像裝置，包含如前段所述的成像光學系統以及一電子感光元件，其中電子感光元件設置於成像光學系統的一成像面。
依據本發明再提供一種可攜式裝置，包含如前段所述的取像裝置。
依據本發明又提供一種成像光學系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡具有屈折力，其物側表面近光軸處為凸面，其像側表面近光軸處為凹面。第二透鏡具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面。第三透鏡具有負屈折力。第四透鏡具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面。第五透鏡具有負屈折力，其像側表面近光軸處為凹面且離軸處具有至少一凸面，其物側表面及像側表面皆為非球面。其中，成像光學系統中具屈折力透鏡為五片，第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡與第三透鏡於光 軸上的間隔距離為T23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：|f2/f1|<0.70 1.8<T12/(T23+T34+T45)；以及-0.1<(R3+R4)/(R3-R4)。
依據本發明更提供一種取像裝置，包含如前段所述的成像光學系統以及電子感光元件，其中電子感光元件設置於成像光學系統的成像面。
依據本發明再提供一種可攜式裝置，包含如前段所述的取像裝置。
當|f2/f1|滿足上述條件時，可平衡焦距配置，有助於擴大成像光學系統的視角。
當T12/(T23+T34+T45)滿足上述條件時，藉由適當調整透鏡間的間距，使各透鏡間的配置方式較為緊密，有助於縮小具大視角特性的成像光學系統的總長度，維持其小型化。再者，藉由各透鏡的緊密配置方式，更有助於各透鏡設計承靠或嵌合結構，減緩傾斜或偏心造成成像不佳等問題。
當(R3+R4)/(R3-R4)滿足上述條件時，適當調整第二透鏡表面的曲率，有助於成像光學系統中像差的修正。
10、20、30‧‧‧可攜式裝置
11、21、31‧‧‧取像裝置
100、200、300、400、500、600、700、800、900‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610、710、810、910‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811、911‧‧‧物側表面
112、212、312、412、512、612、712、812、912‧‧‧像側表面
120、220、320、420、520、620、720、820、920‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821、921‧‧‧物側表面
122、222、322、422、522、622、722、822、922‧‧‧像側表面
130、230、330、430、530、630、730、830、930‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831、931‧‧‧物側表面
132、232、332、432、532、632、732、832、932‧‧‧像側表面
140、240、340、440、540、640、740、840、940‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841、941‧‧‧物側表面
142、242、342、442、542、642、742、842、942‧‧‧像側表面
150、250、350、450、550、650、750、850、950‧‧‧第五透鏡
151、251、351、451、551、651、751、851、951‧‧‧物側表面
152、252、352、452、552、652、752、852、952‧‧‧像側表面
160、260、360、460、560、660、760、860、960‧‧‧紅外線濾除濾光元件
470‧‧‧保護玻璃元件
180、280、380、480、580、680、780、880、980‧‧‧成像面
190、290、390、490、590、690、790、890、990‧‧‧電子感光元件
f‧‧‧成像光學系統的焦距
Fno‧‧‧成像光學系統的光圈值
FOV‧‧‧成像光學系統的最大視角
HFOV‧‧‧成像光學系統中最大視角的一半
f1‧‧‧第一透鏡的焦距
f2‧‧‧第二透鏡的焦距
f4‧‧‧第四透鏡的焦距
f5‧‧‧第五透鏡的焦距
T12‧‧‧第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離
T23‧‧‧第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離
T34‧‧‧第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離
T45‧‧‧第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離
R3‧‧‧第二透鏡物側表面的曲率半徑
R4‧‧‧第二透鏡像側表面的曲率半徑
R10‧‧‧第五透鏡像側表面的曲率半徑
ΣCT‧‧‧第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與第五透 鏡於光軸上的厚度總和
Td‧‧‧第一透鏡物側表面至第五透鏡像側表面於光軸上的距離
V1‧‧‧第一透鏡的色散係數
V2‧‧‧第二透鏡的色散係數
TTL‧‧‧第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離
ImgH‧‧‧成像光學系統的最大像高
第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種取像裝置的示意圖；第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種取像裝置的示意圖；第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種取像裝置的示意圖；第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第7圖繪示依照本發明第四實施例的一種取像裝置的示意圖；第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種取像裝置的示意圖；第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種取像裝置的示意圖；第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散及歪曲曲 線圖；第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種取像裝置的示意圖；第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第15圖繪示依照本發明第八實施例的一種取像裝置的示意圖；第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種取像裝置的示意圖；第18圖由左至右依序為第九實施例的球差、像散及歪曲曲線圖；第19圖繪示依照本發明第十實施例的一種可攜式裝置的示意圖；第20圖繪示依照本發明第十一實施例的一種可攜式裝置的示意圖；以及第21圖繪示依照本發明第十二實施例的一種可攜式裝置的示意圖。
本發明提供一種成像光學系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片。
第一透鏡物側表面近光軸處為凸面，其像側表面近光軸處為凹面。藉此，有助於修正成像光學系統的像散。
第二透鏡具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面。藉此，有助於平衡焦距配置，有助於擴大成像光學系統的視角。
第三透鏡具有負屈折力，其像側表面近光軸處可為凹面。藉此，有助於成像光學系統中像差的修正。另外，第三透鏡像側表面離軸處可具有至少一凸面，可有效地壓制離軸視場的光線入射於電子感光元件上的角度，使電子感光元件的響應效率提升。
第四透鏡具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面。藉此，有利於降低成像光學系統的敏感度，並加強像散的修正。
第五透鏡具有負屈折力，其物側表面近光軸處可為凸面，其像側表面近光軸處為凹面且離軸處具有至少一凸面。藉此，可使成像光學系統的主點(Principal Point)遠離成像面，有利於縮短其後焦距以維持小型化，並可有效修正離軸視場像差。
第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，其滿足下列條件：|f2/f1|<0.70。藉此，可平衡焦距配置，有助於擴大成像光學系統的視角。較佳地，可滿足下列條件：|f2/f1|<0.50。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，第 三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，其滿足下列條件：0.60<T12/(T23+T34+T45)。藉由適當調整透鏡間的間距，使各透鏡間的配置方式較為緊密，有助於縮小具大視角特性的成像光學系統的總長度，維持其小型化。再者，藉由各透鏡的緊密配置方式，更有助於各透鏡設計承靠或嵌合結構，減緩傾斜或偏心造成成像不佳等問題。較佳地，可滿足下列條件：1.8<T12/(T23+T34+T45)。更佳地，可滿足下列條件：1.8<T12/(T23+T34+T45)<6.0。
第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：-0.1<(R3+R4)/(R3-R4)。藉由適當調整第二透鏡表面的曲率，有助於成像光學系統中像差的修正。較佳地，可滿足下列條件：0.40<(R3+R4)/(R3-R4)。更佳地，可滿足下列條件：0.60<(R3+R4)/(R3-R4)<2.0。
成像光學系統的最大視角為FOV，其滿足下列條件：80度<FOV<110度。藉此，可具有較大視角以獲得寬廣的取像範圍。
第四透鏡的焦距為f4，第五透鏡的焦距為f5，其滿足下列條件：-0.65<f4/f5<-0.20。藉此，可有效縮短成像光學系統的後焦距，維持其小型化。
第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與第五透鏡於光軸上的厚度總和為ΣCT，第一透鏡物側表面至第五透鏡像側表面於光軸上的距離為Td，其滿足下列條件： 0.75<ΣCT/Td<0.90。藉此，有助於鏡片的成型性與均質性，並維持成像光學系統小型化。
第一透鏡的色散係數為V1，第二透鏡的色散係數為V2，其滿足下列條件：0.20<V1/V2<0.50。藉此，可有效修正成像光學系統的色差，提升成像品質。
第五透鏡像側表面的曲率半徑為R10，成像光學系統的焦距為f，其滿足下列條件：0.20<R10/f<0.50。藉此，可使成像光學系統的主點遠離成像光學系統的像側以縮短後焦距，有利於維持小型化。
第二透鏡的焦距為f2，第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：1.25<f2/f4<3.0。藉此，可有效減少系統的敏感度。
第一透鏡物側表面至成像面於光軸上的距離為TTL，成像光學系統的最大像高為ImgH，其滿足下列條件：TTL/ImgH<3.0。藉此，可有效縮短成像光學系統的總長度，維持其小型化。
本發明提供的成像光學系統中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡的材質為塑膠，可以有效降低生產成本。另當透鏡的材質為玻璃，則可以增加成像光學系統屈折力配置的自由度。此外，成像光學系統中的物側表面及像側表面可為非球面，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成像光學系統的總長度。
再者，本發明提供的成像光學系統中，就以具有屈折力的透鏡而言，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凹面。
本發明的成像光學系統中，可更包含一光圈，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，可使成像光學系統的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離，使其具有遠心(Telecentric)效果，並可增加電子感光元件的CCD或CMOS接收影像的效率；若為中置光圈，係有助於擴大系統的視場角，使成像光學系統具有廣角鏡頭的優勢。
另外，本發明成像光學系統中，依需求可設置至少一光闌，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明的成像光學系統更可視需求應用於移動對焦的光學系統中，並兼具優良像差修正與良好成像品質的特色。亦可多方面應用於三維(3D)影像擷取、數位相機、行動裝置、數位平板、智慧型電視、網路監控設備、體感遊戲機、行車記錄器、倒車顯影裝置與穿戴式裝置等電子影像系統中。
本發明另提供一種取像裝置，包含前述的成像光學系統以及電子感光元件，其中電子感光元件設置於成像光學系統的成像面。成像光學系統中，藉由適當調整透鏡間 的間距，使各透鏡間的配置方式較為緊密，有助於縮小具大視角特性的成像光學系統的總長度，維持其小型化。再者，藉由各透鏡的緊密配置方式，更有助於各透鏡設計承靠或嵌合結構，減緩傾斜或偏心造成成像不佳等問題。較佳地，取像裝置可進一步包含鏡筒(Barrel Member)、支持裝置(Holder Member)或其組合。
本發明提供一種可攜式裝置，包含前述的取像裝置。藉此，在發揮小型化的優勢的同時，具有較優異的透鏡元件承靠或嵌合結構設計，以減緩傾斜或是偏心現象帶來的成像不佳等問題。較佳地，可攜式裝置可進一步包含控制單元(Control Unit)、顯示單元(Display)、儲存單元(Storage Unit)、暫儲存單元(RAM)或其組合。
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>
請參照第1圖及第2圖，其中第1圖繪示依照本發明第一實施例的一種取像裝置的示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第1圖可知，第一實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件190。成像光學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、第四透鏡140、第五透鏡150、紅外線濾除濾光元件160以及成像面180，而電子感光元件190設置於成像光學 系統的成像面180，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(110-150)。
第一透鏡110具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面111近光軸處為凸面，其像側表面112近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡120具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面121近光軸處為凹面，其像側表面122近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡130具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面131近光軸處為凹面，其像側表面132近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面132離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡140具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面141近光軸處為凹面，其像側表面142近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡150具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面151近光軸處為凸面，其像側表面152近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面152離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件160為玻璃材質，其設置於第五透鏡150及成像面180間且不影響成像光學系統的焦距。
上述各透鏡的非球面的曲線方程式表示如下： ；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交點切面的相對距離；Y：非球面曲線上的點與光軸的垂直距離；R：曲率半徑；k：錐面係數；以及Ai：第i階非球面係數。
第一實施例的成像光學系統中，成像光學系統的焦距為f，成像光學系統的光圈值(f-number)為Fno，成像光學系統中最大視角的一半為HFOV，其數值如下：f=1.29mm；Fno=1.85；以及HFOV=42.0度。
第一實施例的成像光學系統中，成像光學系統的最大視角為FOV，其滿足下列條件：FOV=84.0度。
第一實施例的成像光學系統中，第一透鏡110的色散係數為V1，第二透鏡120的色散係數為V2，其滿足下列條件：V1/V2=0.39。
第一實施例的成像光學系統中，第一透鏡110與第二透鏡120於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡120與第三透鏡130於光軸上的間隔距離為T23，第三透鏡130與第四透鏡140於光軸上的間隔距離為T34，第四透鏡140與第五透鏡150於光軸上的間隔距離為T45，其滿足下列條件：T12/(T23+T34+T45)=2.90。
第一實施例的成像光學系統中，第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140與第五透鏡150 於光軸上的厚度總和為ΣCT，第一透鏡物側表面111至第五透鏡像側表面152於光軸上的距離為Td，其滿足下列條件：ΣCT/Td=0.82。
第一實施例的成像光學系統中，第一透鏡物側表面111至成像面180於光軸上的距離為TTL，成像光學系統的最大像高為ImgH(即電子感光元件190有效感測區域對角線長的一半)，其滿足下列條件：TTL/ImgH=2.59。
第一實施例的成像光學系統中，第二透鏡物側表面121的曲率半徑為R3，第二透鏡像側表面122的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：(R3+R4)/(R3-R4)=1.05。
第一實施例的成像光學系統中，第五透鏡像側表面152的曲率半徑為R10，成像光學系統的焦距為f，其滿足下列條件：R10/f=0.27。
第一實施例的成像光學系統中，第一透鏡110的焦距為f1，第二透鏡120的焦距為f2，其滿足下列條件：|f2/f1|=0.15。
第一實施例的成像光學系統中，第二透鏡120的焦距為f2，第四透鏡140的焦距為f4，其滿足下列條件：f2/f4=1.73。
第一實施例的成像光學系統中，第四透鏡140的焦距為f4，第五透鏡150的焦距為f5，其滿足下列條件：f4/f5=-0.53。
再配合參照下列表一以及表二。
表一為第1圖第一實施例詳細的結構數據，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，且表面0-14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，A4-A16則表示各表面第4-16階非球面係數。此外，以下各實施例表格乃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>
請參照第3圖及第4圖，其中第3圖繪示依照本發明第二實施例的一種取像裝置的示意圖，第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第3圖可知，第二實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件290。成像光學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、第四透鏡240、第五透鏡250、紅外線濾除濾光元件260以及成像面280，而電子感光元件290設置於成像光學系統的成像面280，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(210-250)。
第一透鏡210具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面211近光軸處為凸面，其像側表面212近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡220具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面221近光軸處為凸面，其像側表面222近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡230具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面231近光軸處為凹面，其像側表面232近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面232離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡240具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面241近光軸處為凹面，其像側表面242近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡250具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面251近光軸處為凸面，其像側表面252近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面252離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件260為玻璃材質，其設置於第五透鏡250及成像面280間且不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表三以及表四。
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。
配合表三及表四可推算出下列數據：
<第三實施例>
請參照第5圖及第6圖，其中第5圖繪示依照本發明第三實施例的一種取像裝置的示意圖，第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第5圖可知，第三實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件390。成像光學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、第四透鏡340、第五透鏡350、紅外線濾除濾光元件360以及成像面380，而電子感光元件390設置於成像光學系統的成像面380，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(310-350)。
第一透鏡310具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面311近光軸處為凸面，其像側表面312近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡320具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面321近光軸處為凹面，其像側表面322近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡330具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面331近光軸處為凹面，其像側表面332近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面332離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡340具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面341近光軸處為凹面，其像側表面342近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡350具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面351近光軸處為凸面，其像側表面352近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面352離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件360為玻璃材質，其設置於第五透鏡350及成像面380間且不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表五以及表六。
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。
配合表五及表六可推算出下列數據：
<第四實施例>
請參照第7圖及第8圖，其中第7圖繪示依照本發明第四實施例的一種取像裝置的示意圖，第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第7圖可知，第四實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件490。成像光學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、第四透鏡440、第五透鏡450、紅外線濾除濾光元件460、保護玻璃元件(Cover Glass)470以及成像面480，而電子感光元件490設置於成像光學系統的成像面480，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(410-450)。
第一透鏡410具有負屈折力，且為塑膠材質，其物 側表面411近光軸處為凸面，其像側表面412近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡420具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面421近光軸處為凸面，其像側表面422近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡430具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面431近光軸處為凹面，其像側表面432近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面432離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡440具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面441近光軸處為凹面，其像側表面442近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡450具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面451近光軸處為凸面，其像側表面452近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面452離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件460及保護玻璃元件470皆為玻璃材質，其依序設置於第五透鏡450與成像面480間且皆不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表七以及表八。
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。
配合表七及表八可推算出下列數據：
<第五實施例>
請參照第9圖及第10圖，其中第9圖繪示依照本發明第五實施例的一種取像裝置的示意圖，第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第9圖可知，第五實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件590。成像光學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、第四透鏡540、第五透鏡550、紅外線濾除濾光元件560以及成像面580，而電子感光元件590設置於成像光 學系統的成像面580，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(510-550)。
第一透鏡510具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面511近光軸處為凸面，其像側表面512近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡520具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面521近光軸處為凹面，其像側表面522近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡530具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面531近光軸處為凹面，其像側表面532近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面532離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡540具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面541近光軸處為凹面，其像側表面542近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡550具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面551近光軸處為凸面，其像側表面552近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面552離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件560為玻璃材質，其設置於第五透鏡550及成像面580間且不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表九以及表十。
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。
配合表九及表十可推算出下列數據：
<第六實施例>
請參照第11圖及第12圖，其中第11圖繪示依照本發明第六實施例的一種取像裝置的示意圖，第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第11圖可知，第六實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件690。成像光學系統由物側至像側依序包含第一透鏡610、光圈600、第二透鏡620、第三透鏡630、第四透鏡640、第五透鏡650、紅外線濾除濾光元件660以及成像面680，而電子感光元件690設置於成像 光學系統的成像面680，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(610-650)。
第一透鏡610具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面611近光軸處為凸面，其像側表面612近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡620具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面621近光軸處為平面，其像側表面622近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡630具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面631近光軸處為凹面，其像側表面632近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面632離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡640具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面641近光軸處為凹面，其像側表面642近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡650具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面651近光軸處為凸面，其像側表面652近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面652離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件660為玻璃材質，其設置於第五透鏡650及成像面680間且不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表十一以及表十二。
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。
配合表十一及表十二可推算出下列數據：
<第七實施例>
請參照第13圖及第14圖，其中第13圖繪示依照本發明第七實施例的一種取像裝置的示意圖，第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第13圖可知，第七實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件790。成像光學系統由物側至像側依序包含第一透鏡710、光圈700、第二透鏡720、第三透鏡730、第四透鏡740、第五透鏡750、紅外線濾除濾光 元件760以及成像面780，而電子感光元件790設置於成像光學系統的成像面780，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(710-750)。
第一透鏡710具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面711近光軸處為凸面，其像側表面712近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡720具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面721近光軸處為凸面，其像側表面722近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡730具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面731近光軸處為凸面，其像側表面732近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面732離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡740具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面741近光軸處為凸面，其像側表面742近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡750具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面751近光軸處為凸面，其像側表面752近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面752離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件760為玻璃材質，其設置於第五透鏡750及成像面780間且不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表十三以及表十四。
第七實施例中，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。
配合表十三及表十四可推算出下列數據：
<第八實施例>
請參照第15圖及第16圖，其中第15圖繪示依照本發明第八實施例的一種取像裝置的示意圖，第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第15圖可知，第八實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件890。成像光學系統由物側至像側依序包含第一透鏡810、光圈800、第二透鏡820、第三 透鏡830、第四透鏡840、第五透鏡850、紅外線濾除濾光元件860以及成像面880，而電子感光元件890設置於成像光學系統的成像面880，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(810-850)。
第一透鏡810具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面811近光軸處為凸面，其像側表面812近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡820具有正屈折力，且為玻璃材質，其物側表面821近光軸處為凸面，其像側表面822近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡830具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面831近光軸處為平面，其像側表面832近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面832離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡840具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面841近光軸處為凸面，其像側表面842近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡850具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面851近光軸處為凸面，其像側表面852近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面852離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件860為玻璃材質，其設置於第五透鏡850及成像面880間且不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表十五以及表十六。
第八實施例中，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。
配合表十五及表十六可推算出下列數據：
<第九實施例>
請參照第17圖及第18圖，其中第17圖繪示依照本發明第九實施例的一種取像裝置的示意圖，第18圖由左至右依序為第九實施例的球差、像散及歪曲曲線圖。由第17圖可知，第九實施例的取像裝置包含成像光學系統(未另標號)以及電子感光元件990。成像光學系統由物側至像側依序包含第一透鏡910、光圈900、第二透鏡920、第三 透鏡930、第四透鏡940、第五透鏡950、紅外線濾除濾光元件960以及成像面980，而電子感光元件990設置於成像光學系統的成像面980，其中成像光學系統中具有屈折力的透鏡為五片(910-950)。
第一透鏡910具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面911近光軸處為凸面，其像側表面912近光軸處為凹面，並皆為非球面。
第二透鏡920具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面921近光軸處為凹面，其像側表面922近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第三透鏡930具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面931近光軸處為凹面，其像側表面932近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第三透鏡像側表面932離軸處具有至少一凸面。
第四透鏡940具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面941近光軸處為凹面，其像側表面942近光軸處為凸面，並皆為非球面。
第五透鏡950具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面951近光軸處為凸面，其像側表面952近光軸處為凹面，並皆為非球面。另外，第五透鏡像側表面952離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件960為玻璃材質，其設置於第五透鏡950及成像面980間且不影響成像光學系統的焦距。
再配合參照下列表十七以及表十八。
第九實施例中，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。
配合表十七及表十八可推算出下列數據：
<第十實施例>
請參照第19圖，係繪示依照本發明第十實施例的一種可攜式裝置10的示意圖。第十實施例的可攜式裝置10係一智慧型手機，可攜式裝置10包含取像裝置11，取像裝置11包含依據本發明的成像光學系統(圖未揭示)以及電子感光元件(圖未揭示)，其中電子感光元件設置於成像光學系統的成像面。
<第十一實施例>
請參照第20圖，係繪示依照本發明第十一實施例的一種可攜式裝置20的示意圖。第十一實施例的可攜式裝置20係一平板電腦，可攜式裝置20包含取像裝置21，取像裝置21包含依據本發明的成像光學系統(圖未揭示)以及電子感光元件(圖未揭示)，其中電子感光元件設置於成像光學系統的成像面。
<第十二實施例>
請參照第21圖，係繪示依照本發明第十二實施例的一種可攜式裝置30的示意圖。第十二實施例的可攜式裝置30係一頭戴式顯示器(Head-mounted display，HMD)，可攜式裝置30包含取像裝置31，取像裝置31包含依據本發明的成像光學系統(圖未揭示)以及電子感光元件(圖未揭示)，其中電子感光元件設置於成像光學系統的成像面。
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後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧光圈
110‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側表面
112‧‧‧像側表面
120‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側表面
122‧‧‧像側表面
130‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側表面
132‧‧‧像側表面
140‧‧‧第四透鏡
141‧‧‧物側表面
142‧‧‧像側表面
150‧‧‧第五透鏡
151‧‧‧物側表面
152‧‧‧像側表面
160‧‧‧紅外線濾除濾光元件
180‧‧‧成像面
190‧‧‧電子感光元件

Claims (25)

  1. 一種成像光學系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有屈折力，其物側表面近光軸處為凸面，其像側表面近光軸處為凹面；一第二透鏡，具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面；一第三透鏡，具有負屈折力，其像側表面近光軸處為凹面；一第四透鏡，具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面；以及一第五透鏡，具有負屈折力，其像側表面近光軸處為凹面且離軸處具有至少一凸面，其物側表面及像側表面皆為非球面；其中，該成像光學系統中具屈折力透鏡為五片，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，該第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：| f2/f1 |<0.70；0.60<T12/(T23+T34+T45)；以及0.40<(R3+R4)/(R3-R4)。
  2. 如請求項1所述的成像光學系統，更包含：一光圈，其設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間。
  3. 如請求項2所述的成像光學系統，其中該成像光學系統的最大視角為FOV，其滿足下列條件：80度<FOV<110度。
  4. 如請求項2所述的成像光學系統，其中該第三透鏡的像側表面離軸處具有至少一凸面。
  5. 如請求項2所述的成像光學系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，其滿足下列條件：1.8<T12/(T23+T34+T45)<6.0。
  6. 如請求項2所述的成像光學系統，其中該第四透鏡的焦距為f4，該第五透鏡的焦距為f5，其滿足下列條件：-0.65<f4/f5<-0.20。
  7. 如請求項1所述的成像光學系統，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，其滿足下列條件：| f2/f1 |<0.50。
  8. 如請求項1所述的成像光學系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的厚度總和為ΣCT，該第一透鏡物側表面至該第五透鏡像側表面於光軸上的距離為Td，其滿足下列條件：0.75<ΣCT/Td<0.90。
  9. 如請求項1所述的成像光學系統，其中該第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：0.60<(R3+R4)/(R3-R4)<2.0。
  10. 如請求項1所述的成像光學系統，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，其滿足下列條件：0.20<V1/V2<0.50。
  11. 如請求項1所述的成像光學系統，其中該第五透鏡的物側表面近光軸處為凸面。
  12. 如請求項11所述的成像光學系統，其中該第五透鏡像側表面的曲率半徑為R10，該成像光學系統的焦距為f，其滿足下列條件：0.20<R10/f<0.50。
  13. 如請求項11所述的成像光學系統，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第四透鏡的焦距為f4，其滿足下列條件：1.25<f2/f4<3.0。
  14. 如請求項11所述的成像光學系統，其中該第一透鏡物側表面至一成像面於光軸上的距離為TTL，該成像光學系統的最大像高為ImgH，其滿足下列條件：TTL/ImgH<3.0。
  15. 一種取像裝置，包含：如請求項1所述的成像光學系統；以及 一電子感光元件，其設置於該成像光學系統的一成像面。
  16. 一種可攜式裝置，包含：如請求項15所述的取像裝置。
  17. 一種成像光學系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有屈折力，其物側表面近光軸處為凸面，其像側表面近光軸處為凹面；一第二透鏡，具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面；一第三透鏡，具有負屈折力；一第四透鏡，具有正屈折力，其像側表面近光軸處為凸面；以及一第五透鏡，具有負屈折力，其像側表面近光軸處為凹面且離軸處具有至少一凸面，其物側表面及像側表面皆為非球面；其中，該成像光學系統中具屈折力透鏡為五片，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T23，該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離為T45，該第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，該第一透鏡物側表面至一成像面於光軸上的距離為TTL，該成像光學系統的最大像高為ImgH，其滿足下列條 件：| f2/f1 |<0.70；1.8<T12/(T23+T34+T45)；-0.1<(R3+R4)/(R3-R4)；以及TTL/ImgH<3.0。
  18. 如請求項17所述的成像光學系統，其中該第二透鏡物側表面的曲率半徑為R3，該第二透鏡像側表面的曲率半徑為R4，其滿足下列條件：0.60<(R3+R4)/(R3-R4)<2.0。
  19. 如請求項17所述的成像光學系統，其中該第五透鏡的物側表面近光軸處為凸面。
  20. 如請求項19所述的成像光學系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的厚度總和為ΣCT，該第一透鏡物側表面至該第五透鏡像側表面於光軸上的距離為Td，其滿足下列條件：0.75<ΣCT/Td<0.90。
  21. 如請求項19所述的成像光學系統，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，其滿足下列條件：| f2/f1 |<0.50。
  22. 如請求項17所述的成像光學系統，其中該成像光學系統的最大視角為FOV，其滿足下列條件：80度<FOV<110度。
  23. 如請求項17所述的成像光學系統，其中該第三透 鏡的像側表面離軸處具有至少一凸面。
  24. 一種取像裝置，包含：如請求項17所述的成像光學系統；以及一電子感光元件，其設置於該成像光學系統的該成像面。
  25. 一種可攜式裝置，包含：如請求項24所述的取像裝置。
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