TWI537629B - 光學攝像系統、取像裝置及電子裝置 - Google Patents

光學攝像系統、取像裝置及電子裝置 Download PDF

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TWI537629B
TWI537629B TW104101569A TW104101569A TWI537629B TW I537629 B TWI537629 B TW I537629B TW 104101569 A TW104101569 A TW 104101569A TW 104101569 A TW104101569 A TW 104101569A TW I537629 B TWI537629 B TW I537629B
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大立光電股份有限公司
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    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
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    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only

Description

光學攝像系統、取像裝置及電子裝置
本發明係關於一種光學攝像系統、取像裝置及電子裝置，特別是一種適用於電子裝置的光學攝像系統及取像裝置。
近年來，隨著小型化攝影鏡頭的蓬勃發展，微型取像模組的需求日漸提高，而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，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，再加上現今電子產品以功能佳且輕薄短小的外型為發展趨勢，因此，具備良好成像品質的小型化攝影鏡頭儼然成為目前市場上的主流。
傳統搭載於電子裝置上的高畫素小型化攝影鏡頭，多採用四片式透鏡結構為主，但由於高階智慧型手機(Smart Phone)、穿戴式裝置(Wearable Device)、平板電腦(Tablet Personal Computer)與紅外線攝影鏡頭等高規格行動裝置的盛行，帶動小型化攝像鏡頭在畫素與成像品質上的要求提升，習知的四片式鏡頭組將無法滿足更高階的需求。
隨著可攜式多媒體裝置的普遍化，對於光學系統的需求也隨著增加，同時對於光學系統的規格要求也愈趨嚴格。目前雖然有發展五片式的光學系統，但傳統的五片式光學系統難以同時兼具廣視角以及小型化等特色，且往 往產生單一透鏡因屈折力太強而造成透鏡形狀變化太大的問題。
本發明提供一種光學攝像系統、取像裝置以及電子裝置，其中第一透鏡具屈折力，第二透鏡至第五透鏡依序配置正負正負屈折力。當滿足特定條件時，可使光學攝像系統的入瞳孔更靠近成像面，有助於擴大光學攝像系統的視角，並且降低光學攝像系統的總長度。此外，第五透鏡像側表面於近光軸處為凹面並且於離軸處具有至少一凸面，有助於修正周邊影像的像彎曲。
本發明提供一種光學攝像系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡。第一透鏡具有屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面。第二透鏡具有正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面中至少一表面為非球面。第三透鏡具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面，其物側表面與像側表面中至少一表面為非球面。第四透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面中至少一表面為非球面。第五透鏡具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具有至少一凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面。光學攝像系統中具屈折力的透鏡為五片。第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，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，第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，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：1.05<T12/CT2；1.30<CT4/CT5； (R5+R6)/(R5-R6)<-0.25；以及|f2/f1|<0.80。
本發明另提供一種取像裝置，其包含前述的光學攝像系統以及電子感光元件，其中電子感光元件設置於光學攝像系統的成像面上。
本發明另提供一種電子裝置，其包含前述的取像裝置。
當T12/CT2滿足上述條件時，可使光學攝像系統的入瞳孔更靠近成像面，有助於擴大光學攝像系統的視角，並且降低光學攝像系統的總長度。
當CT4/CT5滿足上述條件時，有助於透鏡在製作時的均質性與成型性以提升製造良率，並藉由適當透鏡厚度設計以有效維持光學攝像系統的小型化。
當(R5+R6)/(R5-R6)滿足上述條件時，有助於提升光學攝像系統的球差修正效果。
當|f2/f1|滿足上述條件時，有助於平衡配置第一透鏡與第二透鏡之屈折力，可有效減少像差的產生。
10‧‧‧取像裝置
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‧‧‧物側表面
112、212、312、412、512、612、712、812‧‧‧像側表面
120、220、320、420、520、620、720、820‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821‧‧‧物側表面
122、222、322、422、522、622、722、822‧‧‧像側表面
130、230、330、430、530、630、730、830‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831‧‧‧物側表面
132、232、332、432、532、632、732、832‧‧‧像側表面
140、240、340、440、540、640、740、840‧‧‧第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841‧‧‧物側表面
142、242、342、442、542、642、742、842‧‧‧像側表面
150、250、350、450、550、650、750、850‧‧‧第五透鏡
151、251、351、451、551、651、751、851‧‧‧物側表面
152、252、352、452、552、652、752、852‧‧‧像側表面
160、260、360、460、560、660、760、860‧‧‧紅外線濾除濾光元件
170、270、370、470、570、670、770、870‧‧‧成像面
180、280、380、480、580、680、780、880‧‧‧電子感光元件
CT1‧‧‧第一透鏡於光軸上的厚度
CT2‧‧‧第二透鏡於光軸上的厚度
CT3‧‧‧第三透鏡於光軸上的厚度
CT4‧‧‧第四透鏡於光軸上的厚度
CT5‧‧‧第五透鏡於光軸上的厚度
f‧‧‧光學攝像系統的焦距
f1‧‧‧第一透鏡的焦距
f2‧‧‧第二透鏡的焦距
f3‧‧‧第三透鏡的焦距
f4‧‧‧第四透鏡的焦距
f5‧‧‧第五透鏡的焦距
Fno‧‧‧光學攝像系統的光圈值
HFOV‧‧‧光學攝像系統中最大視角的一半
P1‧‧‧第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影至光軸上的位置
P2‧‧‧第三透鏡像側表面於光軸上之交點
P3‧‧‧第三透鏡物側表面於光軸上之交點
R5‧‧‧第三透鏡物側表面的曲率半徑
R6‧‧‧第三透鏡像側表面的曲率半徑
R7‧‧‧第四透鏡物側表面的曲率半徑
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
V1‧‧‧第一透鏡的色散係數
V5‧‧‧第五透鏡的色散係數
第1圖繪示依照本發明第一實施例的取像裝置示意圖。
第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第3圖繪示依照本發明第二實施例的取像裝置示意圖。
第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第5圖繪示依照本發明第三實施例的取像裝置示意圖。
第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第7圖繪示依照本發明第四實施例的取像裝置示意圖。
第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第9圖繪示依照本發明第五實施例的取像裝置示意圖。
第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第11圖繪示依照本發明第六實施例的取像裝置示意圖。
第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第13圖繪示依照本發明第七實施例的取像裝置示意圖。
第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第15圖繪示依照本發明第八實施例的取像裝置示意圖。
第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。
第17圖繪示依照第1圖光學攝像系統中第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影至光軸上的位置、第三透鏡物側表面於光軸上之交點以及第三透鏡像側表面於光軸上之交點的示意圖。
第18圖繪示依照本發明的一種電子裝置的示意圖。
第19圖繪示依照本發明的另一種電子裝置的示意圖。
第20圖繪示依照本發明的再另一種電子裝置的示意圖。
光學攝像系統由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡。其中，光學攝像系統中具屈折力的透鏡為五片。
第一透鏡可具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凸面，其像側表面於近光軸處可為凹面。藉此，可提供光學攝像系統所需的正屈折力，並有助於適當配置光學攝像系統的總長度。
第二透鏡具有正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面於離軸處可具有至少一凹面。藉此，第二透鏡搭配具正屈折力的第一透鏡可減緩靠近光學攝像系統物側的透鏡的屈折力強度，以降低光學攝像系統的敏感度，同時具有修正離軸像差的效用。此外，可有效降低光學攝像系統的後焦距，使光學攝像系統維持小型化。
第三透鏡具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面。藉此，可修正第一透鏡和第二透鏡產生的像差以提升成像品質。此外，請參照第17圖，係繪示依照第1圖光學攝像系統中第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影至光軸上的位置、第三透鏡物側表面於光軸上之交點以及第三透鏡像側表面於光軸上之交點的示意圖。第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影至光軸上而形成一投影位置P1。投影位置P1可較第三透鏡像側表面於光軸上之交點P2更靠近光學攝像系統物側(也就是說，第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影至光軸上的位置P1至光學攝像系統物側於光軸上之間隔距離小於第三透鏡像側表面於光軸上之交點P2至光學攝像系統物側於光軸上之間隔距離)。再者，投影位置P1可較第三透鏡物側表面於光軸上之交點P3更靠近光學攝像系統像側(也就是說，第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影至光軸上的位置P1至光學攝像系統像側於光軸上之間隔距離小於第三透鏡物側表面於光軸上之交點P3至光學攝像系統像側於光軸上之間隔距離)。藉此，第三透鏡有助於修正週邊影像的像彎曲，並可使第三透鏡不會過度彎曲以提高透鏡的製造性。
第四透鏡具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於近光軸處為凸面。藉此，可有效修正光學攝像系統的佩茲伐和數(Petzval's sum)，使成像面更平坦，並有助於加強像散的修正。
第五透鏡具有負屈折力，其物側表面於近光軸處可為凸面，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具有至少一凸面。藉此，可使光學攝像系統的主點遠離像側端，進而縮短光學攝像系統的後焦，以利於光學攝像系統的小型化。此外，可壓制離軸視場的光線入射於感光元件上的角度，以增加影像感光元件的接收效率，進一步修正離軸視場的像差。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，其滿足下列條件：1.05<T12/CT2。藉此，搭配依序配置正負正負屈折力的第二透鏡至第五透鏡，可使光學攝像系統的入瞳孔更靠近成像面，有助於擴大光學攝像系統的視角，並且降低光學攝像系統的總長度。較佳地，其滿足下列條件：1.15<T12/CT2<3.5。
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，其滿足下列條件：1.30<CT4/CT5。藉此，有助於透鏡在製作時的均質性與成型性，並藉由適當透鏡厚度設計以有效維持光學攝像系統的小型化。
第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：(R5+R6)/(R5-R6)<-0.25藉此，有助於提升光學攝像系統的球差修正效果。較佳地，其滿足下列條件：-2.0<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.50。
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|<0.80藉此，有助於平衡配置第一透鏡與第二透鏡之屈折力強度，可有效減少像差的產生。較佳地，其滿足下列條件：|f2/f1|<0.40。
第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡之中，第四透鏡於光軸上的厚度為最大值。也就是說，第一透鏡於光軸上的厚度為CT1， 第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，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。在這些厚度CT1至CT5之中，第四透鏡於光軸上的厚度CT4為最大值。藉此，第四透鏡可提供足夠的正屈折力，有助於縮短光學攝像系統後焦，以使光學攝像系統整體維持小型化。
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：0.90<T12/(T23+T34+T45)<2.0。可適當配置各透鏡之間的間距，有助於縮短光學攝像系統的總長度以維持其小型化。
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，其滿足下列條件：3.0<|f3/f4|+|f4/f5|+|f5/f3|<3.6。藉此，有助於均勻分布第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡的屈折力強度，以避免單一透鏡因屈折力太強而造成透鏡形狀變化太大等問題。
第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，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，其滿足下列條件：1.35<CT4/(CT1+CT3)<2.5。藉此，有助於透鏡在製作時的均質性與成型性以提升製造良率，並藉由適當透鏡厚度設計以有效維持光學攝像系統的小型化。
第四透鏡物側表面的曲率半徑為R7，第五透鏡的焦距為f5，其滿足下列條件：1.85<R7/f5。藉此，第四透鏡物側表面的曲率有助於避免光學攝像系統的像差過大，以提升光學攝像系統的解像力。
光學攝像系統中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件： 0.85<tan(HFOV)<1.50。藉此，可確保光學攝像系統有足夠之視角以獲得所需的取像範圍。
第一透鏡的色散係數為V1，第五透鏡的色散係數為V5，其滿足下列條件：V1-V5<10。藉此，有助於修正光學攝像系統的色差。
光學攝像系統的焦距為f，第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：0.85<(f/R6)-(f/R5)<2.0。藉此，有助於修正光學攝像系統的像散與球差的修正，以提升成像品質。
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。第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離T12大於第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離T23、第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離T34以及第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離T45。換句話說，在這些間隔距離T12至T45之中，第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離T12為最大值。此外，第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：8.0<T12/T34<25.0。藉此，各透鏡間距的配置有利於使組裝更為緊密，進而可縮短光學攝像系統的總長，以維持其小型化。
光學攝像系統中光圈之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，可使光學攝像系統的出射瞳(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，使光學攝像系統具有廣角鏡頭的優勢。
本發明揭露的光學攝像系統中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡的材質為玻璃，可以增加屈折力配置的自由度。另當透鏡材質為塑膠，則可以有效降低生產成本。此外，可於透鏡表面上設置非球面(ASP)，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，進而縮減所需使用透鏡的數目，因此可以有效降低光學總長度。
本發明揭露的光學攝像系統中，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。若透鏡之屈折力或焦距未界定其區域位置時，則表示該透鏡之屈折力或焦距為透鏡於近光軸處之屈折力或焦距。
本發明揭露的光學攝像系統中，光學攝像系統之成像面(Image Surface)依其對應的電子感光元件之不同，可為一平面或有任一曲率之曲面，特別是指凹面朝往物側方向之曲面。
本發明揭露的光學攝像系統中，可設置有至少一光闌，其位置可設置於第一透鏡之前、各透鏡之間或最後一透鏡之後均可，該光闌的種類如耀光光闌(Glare Stop)或視場光闌(Field Stop)等，用以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明更提供一種取像裝置，其包含前述光學攝像系統以及電子感光元件，其中電子感光元件設置於光學攝像系統的成像面上。較佳地，該取像裝置可進一步包含鏡筒(Barrel Member)、支持裝置(Holder Member)或其組合。
請參照第18、19與20圖，取像裝置10可多方面應用於智慧型 手機(如第18圖所示)、平板電腦(如第19圖所示)與穿戴式裝置(如第20圖所示)等。較佳地，電子裝置可進一步包含控制單元(Control Units)、顯示單元(Display Units)、儲存單元(Storage Units)、暫儲存單元(RAM)或其組合。
本發明的光學攝像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。本發明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、行車記錄器、倒車顯影裝置、體感遊戲機與穿戴式裝置等電子裝置中。前揭電子裝置僅是示範性地說明本發明的實際運用例子，並非限制本發明之取像裝置的運用範圍。
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取像裝置示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第1圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件180。光學攝像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(IR-cut Filter)160與成像面170。其中，電子感光元件180設置於成像面170上。光學攝像系統中具屈折力的透鏡為五片(110-150)。
第一透鏡110具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面111於近光軸處為凸面，其像側表面112於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡120具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面121 於近光軸處為凸面，其像側表面122於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面121於離軸處具有至少一凹面。
第三透鏡130具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面131於近光軸處為凹面，其像側表面132於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡140具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面141於近光軸處為凹面，其像側表面142於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡150具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面151於近光軸處為凸面，其像側表面152於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面152於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件160的材質為玻璃，其設置於第五透鏡150及成像面170之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
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的切面的相對距離；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。
第一實施例的光學攝像系統中，光學攝像系統的焦距為f，光學 攝像系統的光圈值(F-number)為Fno，光學攝像系統中最大視角的一半為HFOV，其數值如下：f=2.47公釐(mm)，Fno=2.65，HFOV=49.1度(deg.)。
光學攝像系統中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：tan(HFOV)=1.15。
第一透鏡110的色散係數為V1，第五透鏡150的色散係數為V5，其滿足下列條件：V1-V5=-32.30。
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於光軸上的厚度為CT2，其滿足下列條件：T12/CT2=1.08。
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210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)=1.08。
第一透鏡110與第二透鏡120於光軸上的間隔距離為T12，第三透鏡130與第四透鏡140於光軸上的間隔距離為T34，其滿足下列條件：T12/T34=11.880。
第一透鏡110於光軸上的厚度為CT1，第三透鏡130於光軸上的厚度為CT3，第四透鏡140於光軸上的厚度為CT4，其滿足下列條件：CT4/(CT1+CT3)=1.87。
第四透鏡140於光軸上的厚度為CT4，第五透鏡150於光軸上的厚度為CT5，其滿足下列條件：CT4/CT5=2.55。
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|=0.004。
第三透鏡130的焦距為f3，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：|f3/f4|+|f4/f5|+|f5/f3|=3.38。
第三透鏡物側表面131的曲率半徑為R5，第三透鏡像側表面132的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：(R5+R6)/(R5-R6)=-0.62。
光學攝像系統的焦距為f，第三透鏡物側表面131的曲率半徑為R5，第三透鏡像側表面132的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：(f/R6)-(f/R5)=1.34。
第四透鏡物側表面141的曲率半徑為R7，第五透鏡150的焦距為f5，其滿足下列條件：R7/f5=9.10。
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公釐(mm)，且表面0到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為非球面曲線方程式中的錐面係數，A4到A16則表示各表面第4到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，在此不加以贅述。
<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取像裝置示意圖，第4圖由左至右依序為第二實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第3圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件280。光學攝像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與 成像面270。其中，電子感光元件280設置於成像面270上。光學攝像系統中具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於近光軸處為凸面，其像側表面212於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡220具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面221於近光軸處為凹面，其像側表面222於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第三透鏡230具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面231於近光軸處為凹面，其像側表面232於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡240具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面241於近光軸處為凹面，其像側表面242於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡250具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面251於近光軸處為凸面，其像側表面252於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面252於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件260的材質為玻璃，其設置於第五透鏡250及成像面270之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
請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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<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取像裝置示意圖，第6圖由左至右依序為第三實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第5圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件380。光學攝像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與成像面370。其中，電子感光元件380設置於成像面370上。光學攝像系統中具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於近光軸處為凸面，其像側表面312於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡320具有正屈折力，且為玻璃材質，其物側表面321於近光軸處為凸面，其像側表面322於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面321於離軸處具有至少一凹面。
第三透鏡330具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面331於近光軸處為凹面，其像側表面332於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡340具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面341於近光軸處為凹面，其像側表面342於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡350具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面351於近光軸處為凸面，其像側表面352於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面352於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件360的材質為玻璃，其設置於第五透鏡350 及成像面370之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
請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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<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取像裝置示意圖，第8圖由左至右依序為第四實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第7圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件480。光學攝像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與成像面470。其中，電子感光元件480設置於成像面470上。光學攝像系統中具屈折力的透鏡為五片(410-450)。
第一透鏡410具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面411於近光軸處為凸面，其像側表面412於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡420具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面421於近光軸處為凸面，其像側表面422於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。其物側表面421於離軸處具有至少一凹面。
第三透鏡430具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面431於近光軸處為凹面，其像側表面432於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡440具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面441於近光軸處為凹面，其像側表面442於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡450具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面451於近光軸處為凸面，其像側表面452於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面452於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件460的材質為玻璃，其設置於第五透鏡450及成像面470之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
請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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<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取像裝置示意圖，第10圖由左至右依序為第五實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第9圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件580。光學攝像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與成像面570。其中，電子感光元件580設置於成像面570上。光學攝像系統中具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於近光軸處為凸面，其像側表面512於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡520具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面521於近光軸處為凸面，其像側表面522於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面521於離軸處具有至少一凹面。
第三透鏡530具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面531於近光軸處為凹面，其像側表面532於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡540具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面541於近光軸處為凹面，其像側表面542於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡550具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面551於近光軸處為凸面，其像側表面552於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面552於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件560的材質為玻璃，其設置於第五透鏡550及成像面570之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
請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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<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取像裝置示意圖，第12圖由左至右依序為第六實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第11圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件680。光學攝像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與成像面670。其中，電子感光元件680設置於成像面670上。光學攝像系統中具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於近光軸處為凸面，其像側表面612於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡620具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面621於近光軸處為凸面，其像側表面622於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面621於離軸處具有至少一凹面。
第三透鏡630具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面631於近光軸處為凹面，其像側表面632於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡640具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面641於近光軸處為凹面，其像側表面642於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡650具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面651於近光軸處為凹面，其像側表面652於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面， 其像側表面652於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件660的材質為玻璃，其設置於第五透鏡650及成像面670之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
請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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<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取像裝置示意圖，第14圖由左至右依序為第七實施例的球差、像散以及畸變曲線圖。由第13圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件780。光學攝像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與成像面770。其中，電子感光元件780設置於成像面770上。光學攝像系統中具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於近光軸處為凸面，其像側表面712於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡720具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面721 於近光軸處為凸面，其像側表面722於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面721於離軸處具有至少一凹面。
第三透鏡730具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面731於近光軸處為凹面，其像側表面732於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡740具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面741於近光軸處為凹面，其像側表面742於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡750具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面751於近光軸處為凸面，其像側表面752於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面752於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件760的材質為玻璃，其設置於第五透鏡750及成像面770之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
請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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
<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取像裝置示意圖，第16圖由左至右依序為第八實施例的球差、像散以及 畸變曲線圖。由第15圖可知，取像裝置包含光學攝像系統(未另標號)與電子感光元件880。光學攝像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與成像面870。其中，電子感光元件880設置於成像面870上。光學攝像系統中具屈折力的透鏡為五片(810-850)。
第一透鏡810具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面811於近光軸處為凸面，其像側表面812於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第二透鏡820具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面821於近光軸處為凸面，其像側表面822於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面，其物側表面821於離軸處具有至少一凹面。
第三透鏡830具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面831於近光軸處為凹面，其像側表面832於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面。
第四透鏡840具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側表面841於近光軸處為凹面，其像側表面842於近光軸處為凸面，其兩表面皆為非球面。
第五透鏡850具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側表面851於近光軸處為凸面，其像側表面852於近光軸處為凹面，其兩表面皆為非球面，其像側表面852於離軸處具有至少一凸面。
紅外線濾除濾光元件860的材質為玻璃，其設置於第五透鏡850及成像面870之間，並不影響光學攝像系統的焦距。
請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，下表所述的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
上述取像裝置可搭載於電子裝置內。本發明使用五片具屈折力透鏡之光學攝像系統，其中第二透鏡至第五透鏡依序配置正負正負屈折力。當滿足特定條件時，可使光學攝像系統的入瞳孔更靠近成像面，有助於擴大光學攝像系統的視角，並且降低光學攝像系統的總長度。此外，第五透鏡像側表面於近光軸處為凹面並且於離軸處具有至少一凸面，有助於修正周邊影像的像彎曲。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之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
170‧‧‧成像面
180‧‧‧電子感光元件

Claims (19)

  1. 一種光學攝像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，其物側表面於近光軸處為凸面；一第二透鏡，具有正屈折力，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；一第三透鏡，具有負屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面，其物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；一第四透鏡，具有正屈折力，其物側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於近光軸處為凸面，其物側表面與像側表面中至少一表面為非球面；以及一第五透鏡，具有負屈折力，其像側表面於近光軸處為凹面，其像側表面於離軸處具有至少一凸面，其物側表面與像側表面皆為非球面；其中，該光學攝像系統中的透鏡為五片，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，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，該第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，該第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，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：105<T12/CT2；130<CT4/CT5；(R5+R6)/(R5-R6)<-0.25；以及|f2/f1|<0.80。
  2. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第五透鏡物側表面於近光軸處為凸面。
  3. 如請求項2所述之光學攝像系統，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|<0.40。
  4. 如請求項2所述之光學攝像系統，其中該第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，該第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：-2.0<(R5+R6)/(R5-R6)<-0.50。
  5. 如請求項2所述之光學攝像系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡和該第五透鏡之中，該第四透鏡於光軸上的厚度為最大值。
  6. 如請求項2所述之光學攝像系統，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：0.90<T12/(T23+T34+T45)<2.0。
  7. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影於光軸的位置較該第三透鏡像側表面於光軸上之交點更靠近光學攝像系統物側。
  8. 如請求項7所述之光學攝像系統，其中該第三透鏡像側表面的最大有效半徑位置投影於光軸的位置較該第三透鏡物側表面於光軸上之交點更靠近光學攝像系統像側。
  9. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第二透鏡物側表面於離軸處具有至少一凹面。
  10. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第三透鏡的焦距為f3，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：3.0<|f3/f4|+|f4/f5|+|f5/f3|<3.6。
  11. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，其滿足下列條件：1.35<CT4/(CT1+CT3)<2.5。
  12. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第四透鏡物側表面的曲率半徑為R7，該第五透鏡的焦距為f5，其滿足下列條件：1.85<R7/f5。
  13. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第一透鏡的色散係數為V1，該第五透鏡的色散係數為V5，其滿足下列條件：V1-V5<10。
  14. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離為T12，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，其滿足下列條件：1.15<T12/CT2<3.5。
  15. 如請求項1所述之光學攝像系統，其中該第一透鏡具有正屈折力，且該第一透鏡像側表面於近光軸處為凹面。
  16. 如請求項13所述之光學攝像系統，其中該光學攝像系統的焦距為f，該第三透鏡物側表面的曲率半徑為R5，該第三透鏡像側表面的曲率半徑為R6，其滿足下列條件：0.85<(f/R6)-(f/R5)<2.0。
  17. 如請求項13所述之光學攝像系統，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，該第一透鏡與該第二透鏡於光軸上的間隔距離T12大於該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離T23、該第三透鏡與該第四透鏡於光軸上的間隔距離T34以及該第四透鏡與該第五透鏡於光軸上的間隔距離T45，且其滿足下列條件：8.0<T12/T34<25.0。
  18. 一種取像裝置，包含：如請求項1所述之光學攝像系統；以及一電子感光元件，其中該電子感光元件設置於該光學攝像系統的一成像面上。
  19. 一種電子裝置，包含：如請求項18所述之取像裝置。
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