TWI697690B - 光學成像系統 - Google Patents

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李鴻文
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Abstract

一種光學成像系統，由物側至像側依序包含第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡。第一透鏡至第五透鏡中至少一透鏡具有正屈折力。第五透鏡可具有負屈折力，其兩表面皆為非球面，其中第五透鏡的至少一表面具有反曲點。光學成像系統中具屈折力的透鏡為第一透鏡至第五透鏡。當滿足特定條件時，可具備更大的收光以及更佳的光路調節能力，以提升成像品質。

Description

光學成像系統
本發明是有關於一種光學成像系統組，且特別是有關於一種應用於電子產品上的小型化光學成像系統組。
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。
傳統搭載於可攜式裝置上的光學系統，多採用三片或四片式透鏡結構為主，然而由於可攜式裝置不斷朝提昇畫素並且終端消費者對大光圈的需求例如微光與夜拍功能，習知的光學成像系統已無法滿足更高階的攝影要求。
因此，如何有效增加光學成像鏡頭的進光量，並進一步提高成像的品質，便成為一個相當重要的議題。
本發明實施例之態樣係針對一種光學成像系統及光學影像擷取鏡頭，能夠利用五個透鏡的屈光力、凸面與凹面的組合(本發明所述凸面或凹面原則上係指各透鏡之物側面或像側面距離光軸不同高度的幾何形狀變化之描 述)，進而有效提高光學成像系統之進光量，同時提高成像品質，以應用於小型的電子產品上。
本發明實施例相關之透鏡參數的用語與其代號詳列如下，作為後續描述的參考：
與長度或高度有關之透鏡參數
光學成像系統之成像高度以HOI表示；光學成像系統之高度以HOS表示；光學成像系統之第一透鏡物側面至第五透鏡像側面間的距離以InTL表示；光學成像系統之固定光欄(光圈)至成像面間的距離以InS表示；光學成像系統之第一透鏡與第二透鏡間的距離以IN12表示(例示)；光學成像系統之第一透鏡於光軸上的厚度以TP1表示(例示)。
與材料有關之透鏡參數
光學成像系統之第一透鏡的色散係數以NA1表示(例示)；第一透鏡的折射律以Nd1表示(例示)。
與視角有關之透鏡參數
視角以AF表示；視角的一半以HAF表示；主光線角度以MRA表示。
與出入瞳有關之透鏡參數
光學成像系統之入射瞳直徑以HEP表示；光學成像系統之出射光瞳係指孔徑光闌經過孔徑光闌後面的透鏡組並在像空間所成的像，出射光瞳直徑以HXP表示；單一透鏡之任一表面的最大有效半徑係指系統最大視角入射光通過入射瞳最邊緣的光線於該透鏡表面交會點(Effective Half Diameter；EHD)，該交會點與光軸之間的垂直高度。例如第一透鏡物側面的最大有效半徑以EHD11表示，第一透鏡像側面的最大有效半徑以EHD12表示。第二透鏡物側面的最大有效半徑以EHD21表示，第二透鏡像側面的最大有效半徑以EHD22表示。光學成像系統中其餘透鏡之任一表面的最大有效半徑表示方式以此類推。光學成像系統中最接近成像面之透鏡的像側面之最大有效直徑以PhiA表示，其滿足條件式PhiA=2倍EHD，若該表面為非球面，則最大有效直徑之截止點即為含有非球面之截止點。單一透鏡之任一表面的無效半徑(Ineffective Half Diameter；IHD)係指朝遠離光軸方向延伸自同一表面之最大有效半徑的截止點(若該表面為非球面，即該表面上具非球面係數之終點)的表面區段。光學成像系統中最接近成像面之透鏡的像側面之最大直徑以PhiB表示，其滿足條件 式PhiB=2倍(最大有效半徑EHD+最大無效半徑IHD)=PhiA+2倍(最大無效半徑IHD)。
光學成像系統中最接近成像面(即像空間)之透鏡像側面的最大有效直徑，又可稱之為光學出瞳，其以PhiA表示，若光學出瞳位於第三透鏡像側面則以PhiA3表示，若光學出瞳位於第四透鏡像側面則以PhiA4表示，若光學出瞳位於第五透鏡像側面則以PhiA5表示，若光學出瞳位於第六透鏡像側面則以PhiA6表示，若光學成像系統具有不同具屈折力片數之透鏡，其光學出瞳表示方式以此類推。光學成像系統之瞳放比以PMR表示，其滿足條件式為PMR=PhiA/HEP。
與透鏡面形弧長及表面輪廓有關之參數
單一透鏡之任一表面的最大有效半徑之輪廓曲線長度，係指該透鏡之表面與所屬光學成像系統之光軸的交點為起始點，自該起始點沿著該透鏡之表面輪廓直至其最大有效半徑之終點為止，前述兩點間的曲線弧長為最大有效半徑之輪廓曲線長度，並以ARS表示。例如第一透鏡物側面的最大有效半徑之輪廓曲線長度以ARS11表示，第一透鏡像側面的最大有效半徑之輪廓曲線長度以ARS12表示。第二透鏡物側面的最大有效半徑之輪廓曲線長度以ARS21表示，第二透鏡像側面的最大有效半徑之輪廓曲線長度以ARS22表示。光學成像系統中其餘透鏡之任一表面的最大有效半徑之輪廓曲線長度表示方式以此類推。
單一透鏡之任一表面的1/2入射瞳直徑(HEP)之輪廓曲線長度，係指該透鏡之表面與所屬光學成像系統之光軸的交點為起始點，自該起始點沿著該透鏡之表面輪廓直至該表面上距離光軸1/2入射瞳直徑的垂直高度之座標點為止，前述兩點間的曲線弧長為1/2入射瞳直徑(HEP)之輪廓曲線長度，並以ARE表示。例如第一透鏡物側面的1/2入射瞳直徑(HEP)之輪廓曲線長度以ARE11表示，第一透鏡像側面的1/2入射瞳直徑(HEP)之輪廓曲線長度以ARE12表示。第二透鏡物側面的1/2入射瞳直徑(HEP)之輪廓曲線長度以ARE21表示，第二透鏡像側面的1/2入射瞳直徑(HEP)之輪廓曲線長度以ARE22表示。光學成像系統中其餘透鏡之任一表面的1/2入射瞳直徑(HEP)之輪廓曲線長度表示方式以此類推。
與透鏡面形深度有關之參數
第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面的最大有效半徑之終點為止，前述兩點間水平於光軸的距離以InRS51表示(最大有效半徑深度)；第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面的最大有效半徑之終點為止，前述兩點間水平於光軸的距離以InRS52表示(最大有效半徑深度)。其他透鏡物側面或像側面之最大有效半徑的深度(沉陷量)表示方式比照前述。
與透鏡面型有關之參數
臨界點C係指特定透鏡表面上，除與光軸的交點外，一與光軸相垂直之切面相切的點。承上，例如第四透鏡物側面的臨界點C41與光軸的垂直距離為HVT41(例示)，第四透鏡像側面的臨界點C42與光軸的垂直距離為HVT42(例示)，第五透鏡物側面的臨界點C51與光軸的垂直距離為HVT51(例示)，第五透鏡像側面的臨界點C52與光軸的垂直距離為HVT52(例示)。其他透鏡之物側面或像側面上的臨界點及其與光軸的垂直距離的表示方式比照前述。
第五透鏡物側面上最接近光軸的反曲點為IF511，該點沉陷量SGI511(例示)，SGI511亦即第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF511該點與光軸間的垂直距離為HIF511(例示)。第五透鏡像側面上最接近光軸的反曲點為IF521，該點沉陷量SGI521(例示)，SGI511亦即第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF521該點與光軸間的垂直距離為HIF521(例示)。
第五透鏡物側面上第二接近光軸的反曲點為IF512，該點沉陷量SGI512(例示)，SGI512亦即第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF512該點與光軸間的垂直距離為HIF512(例示)。第五透鏡像側面上第二接近光軸的反曲點為IF522，該點沉陷量SGI522(例示)，SGI522亦即第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF522該點與光軸間的垂直距離為HIF522(例示)。
第五透鏡物側面上第三接近光軸的反曲點為IF513，該點沉陷量SGI513(例示)，SGI513亦即第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面第三接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF513該點與光軸間的垂直距離為HIF513(例示)。第五透鏡像側面上第三接近光軸的反曲點為 IF523，該點沉陷量SGI523(例示)，SGI523亦即第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第三接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF523該點與光軸間的垂直距離為HIF523(例示)。
第五透鏡物側面上第四接近光軸的反曲點為IF514，該點沉陷量SGI514(例示)，SGI514亦即第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面第四接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF514該點與光軸間的垂直距離為HIF514(例示)。第五透鏡像側面上第四接近光軸的反曲點為IF524，該點沉陷量SGI524(例示)，SGI524亦即第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第四接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離，IF524該點與光軸間的垂直距離為HIF524(例示)。
其他透鏡物側面或像側面上的反曲點及其與光軸的垂直距離或其沉陷量的表示方式比照前述。
與像差有關之變數
光學成像系統之光學畸變(Optical Distortion)以ODT表示；其TV畸變(TV Distortion)以TDT表示，並且可以進一步限定描述在成像50%至100%視野間像差偏移的程度；球面像差偏移量以DFS表示；慧星像差偏移量以DFC表示。
光學成像系統之調制轉換函數特性圖(Modulation Transfer Function；MTF)，用來測試與評估系統成像之反差對比度及銳利度。調制轉換函數特性圖之垂直座標軸表示對比轉移率(數值從0到1)，水平座標軸則表示空間頻率(cycles/mm；lp/mm；line pairs per mm)。完美的成像系統理論上能100%呈現被攝物體的線條對比，然而實際的成像系統，其垂直軸的對比轉移率數值小於1。此外，一般而言成像之邊緣區域會比中心區域較難得到精細的還原度。可見光頻譜在成像面上，光軸、0.3視場以及0.7視場三處於空間頻率55cycles/mm之對比轉移率(MTF數值)分別以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，光軸、0.3視場以及0.7視場三處於空間頻率110cycles/mm之對比轉移率(MTF數值)分別以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，光軸、0.3視場以及0.7視場三處於空間頻率220cycles/mm之對比轉移率(MTF數值)分別以MTFH0、MTFH3以及MTFH7表示，光軸、0.3視場以及0.7視場三處於空間頻率440cycles/mm之對比轉移率(MTF數值)分別以MTF0、MTF3以及MTF7表示，前 述此三個視場對於鏡頭的中心、內視場以及外視場具有代表性，因此可用以評價特定光學成像系統之性能是否優異。若光學成像系統的設計係對應畫素大小(Pixel Size)為含1.12微米以下之感光元件，因此調制轉換函數特性圖之四分之一空間頻率、半數空間頻率(半頻)以及完全空間頻率(全頻)分別至少為110cycles/mm、220cycles/mm以及440cycles/mm。
光學成像系統若同時須滿足針對紅外線頻譜的成像，例如用於低光源的夜視需求，所使用的工作波長可為850nm或800nm，由於主要功能在辨識黑白明暗所形成之物體輪廓，無須高解析度，因此可僅需選用小於110cycles/mm之空間頻率評價特定光學成像系統在紅外線頻譜頻譜的性能是否優異。前述工作波長850nm當聚焦在成像面上，影像於光軸、0.3視場以及0.7視場三處於空間頻率55cycles/mm之對比轉移率(MTF數值)分別以MTFI0、MTFI3以及MTFI7表示。然而，也因為紅外線工作波長850nm或800nm與一般可見光波長差距很遠，若光學成像系統需同時能對可見光與紅外線(雙模)對焦並分別達到一定性能，在設計上有相當難度。
本發明提供一種光學成像系統，其第五透鏡的物側面或像側面設置有反曲點，可有效調整各視場入射於第五透鏡的角度，並針對光學畸變與TV畸變進行補正。另外，第五透鏡的表面可具備更佳的光路調節能力，以提升成像品質。
依據本發明提供一種光學成像系統，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、第五透鏡以及一成像面。該第一透鏡至該第五透鏡中至少兩透鏡其個別之至少一表面具有至少一反曲點，該第一透鏡至該第五透鏡中至少一透鏡具有正屈折力，該第一透鏡至該第五透鏡的焦距分別為f1、f2、f3、f4、f5，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統之入射瞳直徑為HEP，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上具有一距離HOS，該第一透鏡物側面至該第五透鏡像側面於光軸上具有一距離InTL，該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，該第一透鏡至該第五透鏡於1/2 HEP高度且平行於光軸之厚度分別為ETP1、ETP2、ETP3、ETP4以及ETP5，前述ETP1至ETP5的總和為SETP，該第一透鏡至該第五透鏡於光軸之厚度分別為TP1、 TP2、TP3、TP4以及TP5，前述TP1至TP5的總和為STP，其滿足下列條件：1.0≦f/HEP≦10；0.5≦HOS/f≦30，0<PhiA5/InTL≦1.6；以及0.5≦SETP/STP<1。
依據本發明另提供一種光學成像系統，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、第五透鏡、一成像面以及一第一鏡片定位元件。該第一鏡片定位元件包含有一鏡座，該鏡座係呈中空並且不具透光性，且該鏡座具有相互連通之一筒部以及一基部，該筒部用以容置該第一透鏡至該第五透鏡，該基部位於該第五透鏡以及該成像面之間，並且該基部之外周緣大於該筒部之外周緣，該基部垂直於光軸之平面上的最小邊長的最大值為PhiD。。該第一透鏡至該第五透鏡的焦距分別為f1、f2、f3、f4、f5，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統之入射瞳直徑為HEP，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上具有一距離HOS，該第一透鏡物側面至該第五透鏡像側面於光軸上具有一距離InTL，該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為ETL，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點間平行於光軸之水平距離為EIN，其滿足下列條件：1.0≦f/HEP≦10；0.5≦HOS/f≦30；0mm<PhiD≦16mm；以及0.2≦EIN/ETL<1。
依據本發明再提供一種光學成像系統，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、第五透鏡、一成像面、一第一鏡片定位元件以及一第二鏡片定位元件。該第一鏡片定位元件包含有一鏡座，該鏡座係呈中空並且不具透光性，且該鏡座具有相互連通之一筒部以及一基部，該筒部用以容置該第一透鏡至該第五透鏡，該基部位於該第五透鏡以及該成像面之間，並且該基部之外周緣大於該筒部之外周緣，該基部垂直於光軸之平面上的最小邊長的最大值為PhiD。該第二鏡片定位元件容置於該鏡座中，並包含有一定位部以及一連接部，該定位部係呈中空，該定位部係直接接觸並容置任一透鏡，使該些透鏡排列於光軸上，該連接部係設置於該定位部之外側並直接接觸該筒部內周緣， 該連接部垂直於光軸之平面上的最大外徑為PhiC。其中該光學成像系統具有屈折力的透鏡為五枚且該第一透鏡至該第五透鏡中至少一透鏡之至少一表面具有至少一反曲點，該第一透鏡至該第五透鏡的焦距分別為f1、f2、f3、f4、f5，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統之入射瞳直徑為HEP，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上具有一距離HOS，該第一透鏡物側面至該第五透鏡像側面於光軸上具有一距離InTL，該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為ETL，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點間平行於光軸之水平距離為EIN，其滿足下列條件：1.0≦f/HEP≦10；0.5≦HOS/f≦30；0<PhiA5/InTL≦1.6；PhiC<PhiD；0mm<PhiD≦16mm；以及0.2≦EIN/ETL<1。
該第一透鏡至該第五透鏡的屈折力依序為正正正正負、正負正正負、正正正負正、正負正正正、或負正正負正；單一透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之厚度，特別影響該1/2入射瞳直徑(HEP)範圍內各光線視場共用區域之修正像差以及各視場光線間光程差的能力，厚度越大則修正像差的能力提升，然而同時亦會增加生產製造上的困難度，因此必須控制單一透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之厚度，特別是控制該透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度(ETP)與該表面所屬之該透鏡於光軸上之厚度(TP)間的比例關係(ETP/TP)。例如第一透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度以ETP1表示。第二透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度以ETP2表示。光學成像系統中其餘透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度，其表示方式以此類推。前述ETP1至ETP5的總和為SETP，本發明之實施例可滿足下列公式：0.3≦SETP/EIN<1。
為同時權衡提升修正像差的能力以及降低生產製造上的困難度，特別需控制該透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度(ETP)與該透鏡於光軸上之厚度(TP)間的比例關係(ETP/TP)。例如第一透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之厚度以ETP1表示，第一透鏡於光軸上之厚度為TP1，兩者間的比值為ETP1/TP1。第二透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之厚度以ETP2表示， 第二透鏡於光軸上之厚度為TP2，兩者間的比值為ETP2/TP2。光學成像系統中其餘透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之厚度與該透鏡於光軸上之厚度(TP)間的比例關係，其表示方式以此類推。本發明之實施例可滿足下列公式：0.2≦ETP/TP≦3。
相鄰兩透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之水平距離以ED表示，前述水平距離(ED)係平行於光學成像系統之光軸，並且特別影響該1/2入射瞳直徑(HEP)位置各光線視場共用區域之修正像差以及各視場光線間光程差的能力，水平距離越大則修正像差之能力的可能性將提升，然而同時亦會增加生產製造上的困難度以及限制光學成像系統之長度”微縮”的程度，因此必須控制特定相鄰兩透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之水平距離(ED)。
為同時權衡提升修正像差的能力以及降低光學成像系統之長度”微縮”的困難度，特別需控制該相鄰兩透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的水平距離(ED)與該相鄰兩透鏡於光軸上之水平距離(IN)間的比例關係(ED/IN)。例如第一透鏡與第二透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之水平距離以ED12表示，第一透鏡與第二透鏡於光軸上之水平距離為IN12，兩者間的比值為ED12/IN12。第二透鏡與第三透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之水平距離以ED23表示，第二透鏡與第三透鏡於光軸上之水平距離為IN23，兩者間的比值為ED23/IN23。光學成像系統中其餘相鄰兩透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之水平距離與該相鄰兩透鏡於光軸上之水平距離兩者間的比例關係，其表示方式以此類推。
該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為EBL，該第五透鏡像側面上與光軸之交點至該成像面平行於光軸之水平距離為BL，本發明之實施例為同時權衡提升修正像差的能力以及預留其他光學元件之容納空間，可滿足下列公式：0.2≦EBL/BL<1。光學成像系統可更包括一濾光元件，該濾光元件位於該第五透鏡以及該成像面之間，該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點至該濾光元件間平行於光軸之距離為EIR，該第五透鏡像側面上與光軸之交點至該濾光元件間平行於光軸之距離為PIR，本發明之實施例可滿足下列公式：0.1≦EIR/PIR<1。
當|f1|>f5時，光學成像系統的系統總高度(HOS；Height of Optic System)可以適當縮短以達到微型化之目的。
藉由第二透鏡至第四透鏡中至少一透鏡具有弱的正屈折力或弱的負屈折力。所稱弱屈折力，係指特定透鏡之焦距的絕對值大於10mm。當本發明第二透鏡至第四透鏡中至少一透鏡具有弱的正屈折力，其可有效分擔第一透鏡之正屈折力而避免不必要的像差過早出現，反之若第二透鏡至第四透鏡中至少一透鏡具有弱的負屈折力，則可以微調補正系統的像差。
此外，第五透鏡可具有負屈折力，其像側面可為凹面。藉此，有利於縮短其後焦距以維持小型化。另外，第五透鏡的至少一表面可具有至少一反曲點，可有效地壓制離軸視場光線入射的角度，進一步可修正離軸視場的像差。
〔本發明〕
10、20、30、40、50、60:光學成像系統
100、200、300、400、500、600:光圈
110、210、310、410、510、610:第一透鏡
112、212、312、412、512、612:物側面
114、214、314、414、514、614:像側面
120、220、320、420、520、620:第二透鏡
122、222、322、422、522、622:物側面
124、224、324、424、524、624:像側面
130、230、330、430、530、630:第三透鏡
132、232、332、432、532、632:物側面
134、234、334、434、534、634:像側面
140、240、340、440、540、640:第四透鏡
142、242、342、442、542、642:物側面
144、244、344、444、544、644:像側面
150、250、350、450、550、650、750:第五透鏡
152、252、352、452、552、652、752:物側面
154、254、354、454、554、654、754:像側面
710:第一鏡片定位元件
712:底座
714:鏡座
7141:筒部
7142:基部
7143:第一穿孔
7144:第二穿孔
720:第二鏡片定位元件
722:定位部
724:連接部
7241:第三穿孔
7242:第四穿孔
170、270、370、470、570、670:紅外線濾光片
180、280、380、480、580、680:成像面
190、290、390、490、590、690、790:影像感測元件
f:光學成像系統之焦距
f3:第一透鏡的焦距:f1第二透鏡的焦距:f2第三透鏡的焦距
f5:第四透鏡的焦距:f4第五透鏡的焦距
f/HEP；Fno；F#:光學成像系統之光圈值
HAF:光學成像系統之最大視角的一半
NA1:第一透鏡的色散係數
NA2、NA3、NA4、NA5:第二透鏡至第五透鏡的色散係數
R1、R2:第一透鏡物側面以及像側面的曲率半徑
R3、R4:第二透鏡物側面以及像側面的曲率半徑
R5、R6:第三透鏡物側面以及像側面的曲率半徑
R7、R8:第四透鏡物側面以及像側面的曲率半徑
R9、R10:第五透鏡物側面以及像側面的曲率半徑
TP1:第一透鏡於光軸上的厚度
TP2、TP3、TP4、TP5:第二至第五透鏡於光軸上的厚度
Σ TP:所有具屈折力之透鏡的厚度總和
IN12:第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離
IN23:第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離
IN34:第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離
IN45:第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離
InRS51:第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離
IF511:第五透鏡物側面上最接近光軸的反曲點
SGI511:該點沉陷量
HIF511:第五透鏡物側面上最接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離
IF521:第五透鏡像側面上最接近光軸的反曲點
SGI521:該點沉陷量
HIF521:第五透鏡像側面上最接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離
IF512:第五透鏡物側面上第二接近光軸的反曲點
SGI512:該點沉陷量
HIF512:第五透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離
IF522:第五透鏡像側面上第二接近光軸的反曲點
SGI522:該點沉陷量
HIF522:第五透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離
C51:第五透鏡物側面的臨界點
C52:第五透鏡像側面的臨界點
SGC51:第五透鏡物側面的臨界點與光軸的水平位移距離
SGC52:第五透鏡像側面的臨界點與光軸的水平位移距離
HVT51:第五透鏡物側面的臨界點與光軸的垂直距離
HVT52:第五透鏡像側面的臨界點與光軸的垂直距離
HOS:系統總高度(第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離)
InS:光圈至成像面的距離
InTL:第一透鏡物側面至該第五透鏡像側面的距離
InB:第五透鏡像側面至該成像面的距離
HOI:影像感測元件有效感測區域對角線長的一半(最大像高)
TDT:光學成像系統於結像時之TV畸變(TV Distortion)
ODT:光學成像系統於結像時之光學畸變(Optical Distortion)
本發明上述及其他特徵將藉由參照附圖詳細說明。
第1A圖係繪示本發明第一實施例之光學成像系統的示意圖；第1B圖由左至右依序繪示本發明第一實施例之光學成像系統的球差、像散以及光學畸變之曲線圖；第1C圖係繪示本發明第一實施例光學成像系統之可見光頻譜調制轉換特徵圖；第1D圖係繪示本發明第一實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖；第2A圖係繪示本發明第二實施例之光學成像系統的示意圖；第2B圖由左至右依序繪示本發明第二實施例之光學成像系統的球差、像散以及光學畸變之曲線圖；第2C圖係繪示本發明第二實施例光學成像系統之可見光頻譜調制轉換特徵圖；第2D圖係繪示本發明第二實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖； 第3A圖係繪示本發明第三實施例之光學成像系統的示意圖；第3B圖由左至右依序繪示本發明第三實施例之光學成像系統的球差、像散以及光學畸變之曲線圖；第3C圖係繪示本發明第三實施例光學成像系統之可見光頻譜調制轉換特徵圖；第3D圖係繪示本發明第三實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖；第4A圖係繪示本發明第四實施例之光學成像系統的示意圖；第4B圖由左至右依序繪示本發明第四實施例之光學成像系統的球差、像散以及光學畸變之曲線圖；第4C圖係繪示本發明第四實施例光學成像系統之可見光頻譜調制轉換特徵圖；第4D圖係繪示本發明第四實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖；第5A圖係繪示本發明第五實施例之光學成像系統的示意圖；第5B圖由左至右依序繪示本發明第五實施例之光學成像系統的球差、像散以及光學畸變之曲線圖；第5C圖係繪示本發明第五實施例光學成像系統之可見光頻譜調制轉換特徵圖；第5D圖係繪示本發明第五實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖；第6A圖係繪示本發明第六實施例之光學成像系統的示意圖；第6B圖由左至右依序繪示本發明第六實施例之光學成像系統的球差、像散以及光學畸變之曲線圖； 第6C圖係繪示本發明第六實施例光學成像系統之可見光頻譜調制轉換特徵圖；第6D圖係繪示本發明第六實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖；第7圖係繪示本發明各實施例之光學成像系統的第五透鏡像側面最大有效直徑PhiA5、第五透鏡像側面最大直徑PhiB、第一鏡片定位元件之基部垂直於光軸之平面上的最小邊長PhiD、第二鏡片定位元件之連接部垂直於光軸之平面上的最大外徑為PhiC之位置示意圖。
種光學成像系統組，由物側至像側依序包含具屈折力的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及一成像面。光學成像系統更可包含一影像感測元件，其設置於成像面。
光學成像系統可使用三個工作波長進行設計，分別為486.1nm、587.5nm、656.2nm，其中587.5nm為主要參考波長為主要提取技術特徵之參考波長。光學成像系統亦可使用五個工作波長進行設計，分別為470nm、510nm、555nm、610nm、650nm，其中555nm為主要參考波長為主要提取技術特徵之參考波長。
光學成像系統的焦距f與每一片具有正屈折力之透鏡的焦距fp之比值PPR，光學成像系統的焦距f與每一片具有負屈折力之透鏡的焦距fn之比值NPR，所有正屈折力之透鏡的PPR總和為Σ PPR，所有負屈折力之透鏡的NPR總和為Σ NPR，當滿足下列條件時有助於控制光學成像系統的總屈折力以及總長度：0.5≦Σ PPR/|Σ NPR|≦3.0，較佳地，可滿足下列條件：1≦Σ PPR/|Σ NPR|≦2.5。
光學成像系統可更包含一影像感測元件，其設置於成像面。影像感測元件有效感測區域對角線長的一半(即為光學成像系統之成像高度或稱最大像高)為HOI，第一透鏡物側面至成像面於光軸上的距離為HOS，其滿足下 列條件：HOS/HOI≦25；以及0.5≦HOS/f≦25。較佳地，可滿足下列條件：1≦HOS/HOI≦20；以及1≦HOS/f≦20。藉此，可維持光學成像系統的小型化，以搭載於輕薄可攜式的電子產品上。
另外，本發明的光學成像系統中，依需求可設置至少一光圈，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。
本發明的光學成像系統中，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，可使光學成像系統的出瞳與成像面產生較長的距離而容置更多光學元件，並可增加影像感測元件接收影像的效率；若為中置光圈，係有助於擴大系統的視場角，使光學成像系統具有廣角鏡頭的優勢。前述光圈至成像面間的距離為InS，其滿足下列條件：0.2≦InS/HOS≦1.1。藉此，可同時兼顧維持光學成像系統的小型化以及具備廣角的特性。
本發明的光學成像系統中，第一透鏡物側面至第五透鏡像側面間的距離為InTL，於光軸上所有具屈折力之透鏡的厚度總和為Σ TP，其滿足下列條件：0.1≦Σ TP/InTL≦0.9。藉此，當可同時兼顧系統成像的對比度以及透鏡製造的良率並提供適當的後焦距以容置其他元件。
第一透鏡物側面的曲率半徑為R1，第一透鏡像側面的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：0.01<|R1/R2|<100。藉此，第一透鏡的具備適當正屈折力強度，避免球差增加過速。較佳地，可滿足下列條件：0.05<|R1/R2|<80。
第五透鏡物側面的曲率半徑為R9，第五透鏡像側面的曲率半徑為R10，其滿足下列條件：-50<(R9-R10)/(R9+R10)<50。藉此，有利於修正光學成像系統所產生的像散。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的間隔距離為IN12，其滿足下列條件：IN12/f≦5.0。藉此，有助於改善透鏡的色差以提升其性能。
第四透鏡與第五透鏡於光軸上的間隔距離為IN45，其滿足下列條件：IN45/f≦5.0。藉此，有助於改善透鏡的色差以提升其性能。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上的厚度分別為TP1以及TP2，其滿足下列條件：0.1≦(TP1+IN12)/TP2≦50.0。藉此，有助於控制光學成像系統 製造的敏感度並提升其性能。
第四透鏡與第五透鏡於光軸上的厚度分別為TP4以及TP5，前述兩透鏡於光軸上的間隔距離為IN45，其滿足下列條件：0.1≦(TP5+IN45)/TP4≦50.0。藉此，有助於控制光學成像系統製造的敏感度並降低系統總高度。
第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡於光軸上的厚度分別為TP2、TP3以及TP4，第二透鏡與第三透鏡於光軸上的間隔距離為IN23，第三透鏡與第四透鏡於光軸上的間隔距離為IN34，第一透鏡物側面至第五透鏡像側面間的距離為InTL，其滿足下列條件：0.1≦TP3/(IN23+TP3+IN34)<1。藉此，有助層層微幅修正入射光行進過程所產生的像差並降低系統總高度。
本發明的光學成像系統中，第五透鏡物側面的臨界點C51與光軸的垂直距離為HVT51，第五透鏡像側面的臨界點C52與光軸的垂直距離為HVT52，第五透鏡物側面於光軸上的交點至臨界點C51位置於光軸的水平位移距離為SGC51，第五透鏡像側面於光軸上的交點至臨界點C52位置於光軸的水平位移距離為SGC52，其滿足下列條件：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，可有效修正離軸視場的像差。
本發明的光學成像系統其滿足下列條件：0.2≦HVT52/HOI≦0.9。較佳地，可滿足下列條件：0.3≦HVT52/HOI≦0.8。藉此，有助於光學成像系統之週邊視場的像差修正。
本發明的光學成像系統其滿足下列條件：0≦HVT52/HOS≦0.5。較佳地，可滿足下列條件：0.2≦HVT52/HOS≦0.45。藉此，有助於光學成像系統之週邊視場的像差修正。
本發明的光學成像系統中，第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI511表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI521表示，其滿足下列條件：0<SGI511/(SGI511+TP5)≦0.9；0<SGI521/(SGI521+TP5)≦0.9。較佳地，可滿足下列條件：0.1≦SGI511/(SGI511+TP5)≦0.6；0.1≦SGI521/(SGI521+TP5)≦0.6。
第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面第二接近光 軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI512表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI522表示，其滿足下列條件：0<SGI512/(SGI512+TP5)≦0.9；0<SGI522/(SGI522+TP5)≦0.9。較佳地，可滿足下列條件：0.1≦SGI512/(SGI512+TP5)≦0.6；0.1≦SGI522/(SGI522+TP5)≦0.6。
第五透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF511表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF521表示，其滿足下列條件：0.001mm≦|HIF511|≦5mm；0.001mm≦|HIF521|≦5mm。較佳地，可滿足下列條件：0.1mm≦|HIF511|≦3.5mm；1.5mm≦|HIF521|≦3.5mm。
第五透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF512表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF522表示，其滿足下列條件：0.001mm≦|HIF512|≦5mm；0.001mm≦|HIF522|≦5mm。較佳地，可滿足下列條件：0.1mm≦|HIF522|≦3.5mm；0.1mm≦|HIF512|≦3.5mm。
第五透鏡物側面第三接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF513表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第三接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF523表示，其滿足下列條件：0.001mm≦|HIF513|≦5mm；0.001mm≦|HIF523|≦5mm。較佳地，可滿足下列條件：0.1mm≦|HIF523|≦3.5mm；0.1mm≦|HIF513|≦3.5mm。
第五透鏡物側面第四接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF514表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第四接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF524表示，其滿足下列條件：0.001mm≦|HIF514|≦5mm；0.001mm≦|HIF524|≦5mm。較佳地，可滿足下列條件：0.1mm≦|HIF524|≦3.5mm；0.1mm≦|HIF514|≦3.5mm。
本發明的光學成像系統之一種實施方式，可藉由具有高色散係數與低色散係數之透鏡交錯排列，而助於光學成像系統色差的修正。
上述非球面之方程式係為：z=ch2/[1+[1-(k+1)c2h2]0.5]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12+A14h14+A16h16+A18h18+A20h20+…(1)
其中，z為沿光軸方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值，k為錐面係數，c為曲率半徑的倒數，且A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18以及A20為高階非球面係數。
本發明提供的光學成像系統中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本與重量。另當透鏡的材質為玻璃，則可以控制熱效應並且增加光學成像系統屈折力配置的設計空間。此外，光學成像系統中第一透鏡至第五透鏡的物側面及像側面可為非球面，其可獲得較多的控制變數，除用以消減像差外，相較於傳統玻璃透鏡的使用甚至可縮減透鏡使用的數目，因此能有效降低本發明光學成像系統的總高度。
再者，本發明提供的光學成像系統中，若透鏡表面係為凸面，原則上表示透鏡表面於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面，原則上表示透鏡表面於近光軸處為凹面。
本發明的光學成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，從而擴大應用層面。
本發明的光學成像系統更可視需求包括一驅動模組，該驅動模組可與該些透鏡相耦合並使該些透鏡產生位移。前述驅動模組可以是音圈馬達(VCM)用於帶動鏡頭進行對焦，或者為光學防手振元件(OIS)用於降低拍攝過程因鏡頭振動所導致失焦的發生頻率。
本發明的光學成像系統更可視需求令第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡中至少一透鏡為波長小於500nm之光線濾除元件，其可藉由該特定具濾除功能之透鏡的至少一表面上鍍膜或該透鏡本身即由具可濾除短波長之材質所製作而達成。
本發明的光學成像系統之成像面更可視需求選擇為一平面或一曲面。當成像面為一曲面(例如具有一曲率半徑的球面)，有助於降低聚焦光線於成像面所需之入射角，除有助於達成微縮光學成像系統之長度(TTL)外，對於提升相對照度同時有所助益。
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1A圖及第1B圖，其中第1A圖繪示依照本發明第一 實施例的一種光學成像系統的示意圖，第1B圖由左至右依序為第一實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。第1C圖係繪示本實施例之可見光頻譜調制轉換特徵圖。第1D圖係繪示本發明第一實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖。由第1A圖可知，光學成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、紅外線濾光片170、成像面180以及影像感測元件190。
第一透鏡110具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面112為凸面，其像側面114為凹面，並皆為非球面，且其物側面112具有一反曲點。第一透鏡於光軸上之厚度為TP1，第一透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度以ETP1表示。
第一透鏡物側面於光軸上的交點至第一透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI111表示，第一透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI121表示，其滿足下列條件：SGI111=1.96546mm；|SGI111|/(|SGI111|+TP1)=0.72369。
第一透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF111表示，第一透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF121表示，其滿足下列條件：HIF111=3.38542mm；HIF111/HOI=0.90519。
第二透鏡120具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面122為凸面，其像側面124為凹面，並皆為非球面。第二透鏡於光軸上之厚度為TP2，第二透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度以ETP2表示。
第二透鏡物側面於光軸上的交點至第二透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI211表示，第二透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI221表示。
第二透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF211表示，第二透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF221表示。
第三透鏡130具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面132為凸面，其像側面134為凸面，並皆為非球面，且其物側面132具有一反曲點。 第三透鏡於光軸上之厚度為TP3，第三透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度以ETP3表示。
第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI311表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI321表示，其滿足下列條件：SGI311=0.00388mm；|SGI311|/(|SGI311|+TP3)=0.00414。
第三透鏡物側面於光軸上的交點至第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI312表示，第三透鏡像側面於光軸上的交點至第三透鏡像側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI322表示。
第三透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF311表示，第三透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF321表示，其滿足下列條件：HIF311=0.38898mm；HIF311/HOI=0.10400。
第三透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF412表示，第四透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF422表示。
第四透鏡140具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面142為凸面，其像側面144為凸面，並皆為非球面，且其物側面142具有一反曲點。第四透鏡於光軸上之厚度為TP4，第四透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度以ETP4表示。
第四透鏡物側面於光軸上的交點至第四透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI411表示，第四透鏡像側面於光軸上的交點至第四透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI421表示，其滿足下列條件：SGI421=0.06508mm；|SGI421|/(|SGI421|+TP4)=0.03459。
第四透鏡物側面於光軸上的交點至第四透鏡物側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI412表示，第四透鏡像側面於光軸上的交點至第四透鏡像側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水 平位移距離以SGI422表示。
第四透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF411表示，第四透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF421表示，其滿足下列條件：HIF421=0.85606mm；HIF421/HOI=0.22889。
第四透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF412表示，第四透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF422表示。
第五透鏡150具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面152為凹面，其像側面154為凹面，並皆為非球面，且其物側面152以及像側面154均具有一反曲點。第五透鏡於光軸上之厚度為TP5，第五透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度以ETP5表示。
第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI511表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面最近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI521表示，其滿足下列條件：SGI511=-1.51505mm；|SGI511|/(|SGI511|+TP5)=0.70144；SGI521=0.01229mm；|SGI521|/(|SGI521|+TP5)=0.01870。
第五透鏡物側面於光軸上的交點至第五透鏡物側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI512表示，第五透鏡像側面於光軸上的交點至第五透鏡像側面第二接近光軸的反曲點之間與光軸平行的水平位移距離以SGI522表示。
第五透鏡物側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF511表示，第五透鏡像側面最近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF521表示，其滿足下列條件：HIF511=2.25435mm；HIF511/HOI=0.60277；HIF521=0.82313mm；HIF521/HOI=0.22009。
第五透鏡物側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF512表示，第五透鏡像側面第二接近光軸的反曲點與光軸間的垂直距離以HIF522表示。
本實施例第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像 面間平行於光軸之距離為ETL，第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點間平行於光軸之水平距離為EIN，其滿足下列條件：ETL=10.449mm；EIN=9.752mm；EIN/ETL=0.933。
本實施例滿足下列條件，ETP1=0.870mm；ETP2=0.780mm；ETP3=0.825mm；ETP4=1.562mm；ETP5=0.923mm。前述ETP1至ETP5的總和SETP=4.960mm。TP1=0.750mm；TP2=0.895mm；TP3=0.932mm；TP4=1.816mm；TP5=0.645mm；前述TP1至TP5的總和STP=5.039mm。SETP/STP=0.984。
本實施例為特別控制各該透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的厚度(ETP)與該表面所屬之該透鏡於光軸上之厚度(TP)間的比例關係(ETP/TP)，以在製造性以及修正像差能力間取得平衡，其滿足下列條件，ETP1/TP1=1.160；ETP2/TP2=0.871；ETP3/TP3=0.885；ETP4/TP4=0.860；ETP5/TP5=1.431。
本實施例為控制各相鄰兩透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之水平距離，以在光學成像系統之長度HOS”微縮”程度、製造性以及修正像差能力三者間取得平衡，特別是控制該相鄰兩透鏡在1/2入射瞳直徑(HEP)高度的水平距離(ED)與該相鄰兩透鏡於光軸上之水平距離(IN)間的比例關係(ED/IN)，其滿足下列條件，第一透鏡與第二透鏡間在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之平行於光軸的水平距離為ED12=3.152mm；第二透鏡與第三透鏡間在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之平行於光軸的水平距離為ED23=0.478mm；第三透鏡與第四透鏡間在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之平行於光軸的水平距離為ED34=0.843mm；第四透鏡與第五透鏡間在1/2入射瞳直徑(HEP)高度之平行於光軸的水平距離為ED45=0.320mm。前述ED12至ED45的總和以SED表示並且SED=4.792mm。
第一透鏡與第二透鏡於光軸上之水平距離為IN12=3.190mm，ED12/IN12=0.988。第二透鏡與第三透鏡於光軸上之水平距離為IN23=0.561mm，ED23/IN23=0.851。第三透鏡與第四透鏡於光軸上之水平距離為IN34=0.656mm，ED34/IN34=1.284。第四透鏡與第五透鏡於光軸上之水平距離為IN45=0.405mm，ED45/IN45=0.792。前述IN12至IN45的總和以SIN表示並且SIN=0.999mm。SED/SIN=1.083。
本實施另滿足以下條件：ED12/ED23=6.599；ED23/ED34=0.567；ED34/ED45=2.630；IN12/IN23=5.687；IN23/IN34=0.855；IN34/IN45=1.622。
第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為EBL=0.697mm，第五透鏡像側面上與光軸之交點至該成像面之間平行於光軸的水平距離為BL=0.71184mm，本發明之實施例可滿足下列公式：EBL/BL=0.979152。本實施例第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點至紅外線濾光片之間平行於光軸的距離為EIR=0.085mm，第五透鏡像側面上與光軸之交點至紅外線濾光片之間平行於光軸的距離為PIR=0.100mm，並滿足下列公式：EIR/PIR=0.847。
紅外線濾光片170為玻璃材質，其設置於第五透鏡150及成像面180間且不影響光學成像系統的焦距。
本實施例的光學成像系統中，光學成像系統的焦距為f，光學成像系統之入射瞳直徑為HEP，光學成像系統中最大視角的一半為HAF，其數值如下：f=3.03968mm；f/HEP=1.6；以及HAF=50.001度與tan(HAF)=1.1918。
本實施例的光學成像系統中，第一透鏡110的焦距為f1，第五透鏡150的焦距為f5，其滿足下列條件：f1=-9.24529mm；|f/f1|=0.32878；f5=-2.32439mm；以及|f1|>f5。
本實施例的光學成像系統中，第二透鏡120至第五透鏡150的焦距分別為f2、f3、f4、f5，其滿足下列條件：|f2|+|f3|+|f4|=17.3009mm；|f1|+|f5|=11.5697mm以及|f2|+|f3|+|f4|>|f1|+|f5|。
光學成像系統的焦距f與每一片具有正屈折力之透鏡的焦距fp之比值PPR，光學成像系統的焦距f與每一片具有負屈折力之透鏡的焦距fn之比值NPR，本實施例的光學成像系統中，所有正屈折力之透鏡的PPR總和為Σ PPR=f/f2+f/f3+f/f4=1.86768，所有負屈折力之透鏡的NPR總和為Σ NPR=f/f1+f/f5=-1.63651，Σ PPR/|Σ NPR|=1.14125。同時亦滿足下列條件：|f/f2|=0.47958；|f/f3|=0.38289；|f/f4|=1.00521；|f/f5|=1.30773。
本實施例的光學成像系統中，第一透鏡物側面112至第五透鏡像側面154間的距離為InTL，第一透鏡物側面112至成像面180間的距離為 HOS，光圈100至成像面180間的距離為InS，影像感測元件190有效感測區域對角線長的一半為HOI，第五透鏡像側面154至成像面180間的距離為BFL，其滿足下列條件：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。
本實施例的光學成像系統中，於光軸上所有具屈折力之透鏡的厚度總和為Σ TP，其滿足下列條件：Σ TP=5.0393mm；InTL=9.8514mm以及Σ TP/InTL=0.5115。藉此，當可同時兼顧系統成像的對比度以及透鏡製造的良率並提供適當的後焦距以容置其他元件。
本實施例的光學成像系統中，第一透鏡物側面112的曲率半徑為R1，第一透鏡像側面114的曲率半徑為R2，其滿足下列條件：|R1/R2|=1.9672。藉此，第一透鏡的具備適當正屈折力強度，避免球差增加過速。
本實施例的光學成像系統中，第五透鏡物側面152的曲率半徑為R9，第五透鏡像側面154的曲率半徑為R10，其滿足下列條件：(R9-R10)/(R9+R10)=-1.1505。藉此，有利於修正光學成像系統所產生的像散。
本實施例的光學成像系統中，所有具正屈折力的透鏡之焦距總和為Σ PP，其滿足下列條件：Σ PP=f2+f3+f4=17.30090mm；以及f2/(f2+f3+f4)=0.36635。藉此，有助於適當分配第二透鏡120之正屈折力至其他正透鏡，以抑制入射光線行進過程顯著像差的產生。
本實施例的光學成像系統中，所有具負屈折力的透鏡之焦距總和為Σ NP，其滿足下列條件：Σ NP=f1+f5=-11.56968mm；以及f5/(f1+f5)=0.20090。藉此，有助於適當分配第五透鏡之負屈折力至其他負透鏡，以抑制入射光線行進過程顯著像差的產生。
本實施例的光學成像系統中，第一透鏡110與第二透鏡120於光軸上的間隔距離為IN12，其滿足下列條件：IN12=3.19016mm；IN12/f=1.04951。藉此，有助於改善透鏡的色差以提升其性能。
本實施例的光學成像系統中，第四透鏡140與第五透鏡150於光軸上的間隔距離為IN45，其滿足下列條件：IN45=0.40470mm；IN45/f=0.13314。藉此，有助於改善透鏡的色差以提升其性能。
本實施例的光學成像系統中，第一透鏡110、第二透鏡120以 及第三透鏡130於光軸上的厚度分別為TP1、TP2以及TP3，其滿足下列條件：TP1=0.75043mm；TP2=0.89543mm；TP3=0.93225mm；以及(TP1+IN12)/TP2=4.40078。藉此，有助於控制光學成像系統製造的敏感度並提升其性能。
本實施例的光學成像系統中，第四透鏡140與第五透鏡150於光軸上的厚度分別為TP4以及TP5，前述兩透鏡於光軸上的間隔距離為IN45，其滿足下列條件：TP4=1.81634mm；TP5=0.64488mm；以及(TP5+IN45)/TP4=0.57785。藉此，有助於控制光學成像系統製造的敏感度並降低系統總高度。
本實施例的光學成像系統中，第三透鏡130與第四透鏡140於光軸上的間隔距離為IN34，第一透鏡物側面112至第五透鏡像側面164間的距離為InTL，其滿足下列條件：TP2/TP3=0.96051；TP3/TP4=0.51325；TP4/TP5=2.81657；以及TP3/(IN23+TP3+IN34)=0.43372。藉此有助於層層微幅修正入射光行進過程所產生的像差並降低系統總高度。
本實施例的光學成像系統中，第四透鏡物側面142於光軸上的交點至第四透鏡物側面142的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為InRS41，第四透鏡像側面144於光軸上的交點至第五透鏡像側面144的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為InRS42，第四透鏡140於光軸上的厚度為TP4，其滿足下列條件：InRS41=-0.09737mm；InRS42=-1.31040mm；|InRS41|/TP4=0.05361以及|InRS42|/TP4=0.72145。藉此，有利於鏡片的製作與成型，並有效維持其小型化。
本實施例的光學成像系統中，第四透鏡物側面142的臨界點與光軸的垂直距離為HVT41，第四透鏡像側面144的臨界點與光軸的垂直距離為HVT42，其滿足下列條件：HVT41=1.41740mm；HVT42=0
本實施例的光學成像系統中，第五透鏡物側面152於光軸上的交點至第五透鏡物側面152的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為InRS51，第五透鏡像側面154於光軸上的交點至第五透鏡像側面154的最大有效半徑位置於光軸的水平位移距離為InRS52，第五透鏡150於光軸上的厚度為TP5，其滿足下列條件：InRS51=-1.63543mm；InRS52=-0.34495mm；|InRS51|/TP5=2.53604以及|InRS52|/TP5=0.53491。藉此，有利於鏡片的 製作與成型，並有效維持其小型化。
本實施例的光學成像系統中，第五透鏡物側面162的臨界點與光軸的垂直距離為HVT51，第五透鏡像側面154的臨界點與光軸的垂直距離為HVT52，其滿足下列條件：HVT51=0；HVT52=1.35891mm；以及HVT51/HVT52=0。
本實施例的光學成像系統中，其滿足下列條件：HVT52/HOI=0.36334。藉此，有助於光學成像系統之週邊視場的像差修正。
本實施例的光學成像系統中，其滿足下列條件：HVT52/HOS=0.12865。藉此，有助於光學成像系統之週邊視場的像差修正。
本實施例的光學成像系統中，第三透鏡以及第五透鏡具有負屈折力，第三透鏡的色散係數為NA3，第五透鏡的色散係數為NA5，其滿足下列條件：NA5/NA3=0.368966。藉此，有助於光學成像系統色差的修正。
本實施例的光學成像系統中，光學成像系統於結像時之TV畸變為TDT，結像時之光學畸變為ODT，其滿足下列條件：|TDT|=0.63350%；|ODT|=2.06135%。
本實施例的光學成像系統中，在該成像面上之光軸、0.3HOI以及0.7HOI三處於空間頻率55cycles/mm之調制轉換對比轉移率(MTF數值)分別以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，其滿足下列條件：MTFE0約為0.65；MTFE3約為0.47；以及MTFE7約為0.39。在該成像面上之光軸、0.3HOI以及0.7HOI三處於空間頻率110cycles/mm之調制轉換對比轉移率(MTF數值)分別以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，其滿足下列條件：MTFQ0約為0.38；MTFQ3約為0.14；以及MTFQ7約為0.13。在該成像面上之光軸、0.3HOI以及0.7HOI三處於空間頻率220cycles/mm之調制轉換對比轉移率(MTF數值)分別以MTFH0、MTFH3以及MTFH7表示，其滿足下列條件：MTFH0約為0.17；MTFH3約為0.07；以及MTFH7約為0.14。
本實施例的光學成像系統中，紅外線工作波長850nm當聚焦在成像面上，影像在該成像面上之光軸、0.3HOI以及0.7HOI三處於空間頻率(55cycles/mm)之調制轉換對比轉移率(MTF數值)分別以MTFI0、MTFI3以及MTFI7表示，其滿足下列條件：MTFI0約為0.05；MTFI3約為0.12；以及MTFI7約為0.11。
請參照第1D圖，係繪示本實施例光學成像系統之光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖，光軸(0.0視場)、0.1視場、0.2視場、0.3視場、0.4視場、0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場、0.9視場、1.0視場之相對照度分別以RI1、RI2、RI3、RI4、RI5、RI6、RI7、RI8、RI9、RI10表示，其中0.9視場之相對照度RI9約為30%。
請參照第7圖，本實施例的光學成像系統可包括一影像感測模組(未繪示)，該影像感測模組包含有一基板以及設置於該基板上之一感光元件；光學成像系統另外可包括一第一鏡片定位元件710，該第一鏡片定位元件，包含有一底座712以及一鏡座714；該底座具有一開放之容置空間，且設置於該基板上使該感光元件位於該容置空間中；該鏡座(可選擇採用一體製成)係呈中空並且不具透光性，且該鏡座714具有相互連通之一筒部7141以及一基部7142，且該鏡座於相反之兩端分別具有一第一穿孔7143以及一第二穿孔7144，該第一穿孔連通該筒部以及該第二穿孔連通該基部。該基部垂直於光軸之平面上的最小邊長的最大值以PhiD表示，其滿足PhiD=6.838mm。
本實施例的光學成像系統更包括一第二鏡片定位元件720，該第二鏡片定位元件容置於該第一鏡片定位元件之鏡座714中，並包含有一定位部722以及一連接部724。該定位部係呈中空，且於光軸方向上相反之兩端分別具有一第三穿孔7241以及一第四穿孔7242，該第三穿孔7241連通該定位部722以及該第四穿孔7242連通該基部7142，該定位部722係直接接觸本實施例任一鏡片並產生容置該鏡片以及排列該鏡片於光軸上之定位效果。該連接部724係設置於該定位部722之外側，可直接結合於該筒部7141以產生令該第二鏡片定位元件720容置於該第一鏡片定位元件之鏡座714中並且令光學成像系統具備於光軸方向之調整焦距與定位的功能。該連接部垂直於光軸之平面上的最大外徑以PhiC表示，其滿足PhiC=6.638mm。該第四穿孔7242之最大內徑孔徑則以Phi4表示。前述連接部724具有螺牙而令該第二鏡片定位元件720螺合於該第一鏡片定位元件之鏡座714中。
本實施例任一鏡片間接藉由該第二鏡片定位元件720而設置於該第一鏡片定位元件710中並較該感光元件接近該第三穿孔7241，且正對該感光元件。
本實施例最接近成像面之透鏡為第五透鏡150，其像側面之最 大有效直徑以PhiA5表示，其滿足條件式PhiA5=2倍EHD52=6.438mm，該表面為非球面，則最大有效直徑之截止點即為含有非球面之截止點。第五透鏡150像側面的無效半徑(Ineffective Half Diameter；IHD)係指朝遠離光軸方向延伸自同一表面之最大有效半徑的截止點的表面區段。本實施例最接近成像面之透鏡為第五透鏡150，其像側面之最大直徑以PhiB表示，其滿足條件式PhiB=2倍(最大有效半徑EHD52+最大無效半徑IHD)=PhiA5+2倍(最大無效半徑IHD)=6.5mm。
本實施例最接近成像面(即像空間)之透鏡像側面的最大有效直徑，又可稱之為光學出瞳，其以PhiA5表示，其瞳放比以PMR表示，其滿足條件式為PMR=PhiA5/HEP=3.3888；其瞳像比以PMMR表示，其滿足條件式為PMMR=PhiA5/2HOI=0.8607；其微縮比以PSMR表示，其滿足條件式為PSMR=PhiA5/InTL=0.6535。
本實施例第一透鏡物側面的最大有效直徑，其以PhiA11表示，第一透鏡像側面的最大有效直徑，其以PhiA12表示，其滿足條件式為PhiA11=6.932mm；PhiA12=4.644mm。
本實施例第一透鏡物側面的最大有效直徑PhiA11與第五透鏡像側面的最大有效直徑PhiA5的比值稱為窄框比，該窄框比以SFR(Slim Frme Ratio)表示，其滿足條件式為SFR=PhiA11/PhiA5=1.079。
再配合參照下列表一以及表二。
Figure 107108117-A0305-02-0028-2
Figure 107108117-A0305-02-0029-3
Figure 107108117-A0305-02-0029-4
Figure 107108117-A0305-02-0030-5
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、距離及焦距的單位為mm，且表面0-16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，A1-A20則表示各表面第1-20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2A圖及第2B圖，其中第2A圖繪示依照本發明第二實施例的一種光學成像系統的示意圖，第2B圖由左至右依序為第二實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。第2C圖係繪示本實施例之可見光頻譜調制轉換特徵圖。第2D圖係繪示本實施例光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖。由第2A圖可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡210、第二透鏡220、光圈200、第三透鏡230、第四透鏡240、第五透鏡250、紅外線濾光片270、成像面280以及影像感測元件290。
第一透鏡210具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面212為凹面，其像側面214為凸面，並皆為非球面，且其物側面212以及像側面214均具有一反曲點。
第二透鏡220具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面222為凸面，其像側面224為凹面，並皆為非球面，且其物側面222具有一反曲點。
第三透鏡230具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面232為凹面，其像側面234為凸面，並皆為非球面。
第四透鏡240具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面242為凹面，其像側面244為凸面，並皆為非球面，且其物側面242具有二反曲點以及像側面244具有一反曲點。
第五透鏡250具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面252為凸面，其像側面254為凹面，且其物側面242具有三反曲點以及像側面244具有一反曲點。藉此，有利於縮短其後焦距以維持小型化。另外，可有效地壓制離軸視場光線入射的角度，進一步可修正離軸視場的像差。
紅外線濾光片270為玻璃材質，其設置於第五透鏡250及成像面280間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表三以及表四。
Figure 107108117-A0305-02-0031-6
Figure 107108117-A0305-02-0031-7
Figure 107108117-A0305-02-0032-8
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。
依據表三及表四可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0032-10
Figure 107108117-A0305-02-0033-12
依據表三及表四可得到下列數值：
Figure 107108117-A0305-02-0033-13
Figure 107108117-A0305-02-0034-14
第三實施例
請參照第3A圖及第3B圖，其中第3A圖繪示依照本發明第三實施例的一種光學成像系統的示意圖，第3B圖由左至右依序為第三實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。第3C圖係繪示本實施例之可見光頻譜調制轉換特徵圖。第3D圖係繪示本實施例光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖。由第3A圖可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡310、第二透鏡320、光圈300、第三透鏡330、第四透鏡340、第五透鏡350、紅外線濾光片370、成像面380以及影像感測元件390。
第一透鏡310具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面312為凹面，其像側面314為凸面，並皆為非球面，且其物側面312以及像側面314均具有一反曲點。
第二透鏡320具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面322為凸面，其像側面324為凹面，並皆為非球面，且其物側面322以及像側面324均具有二反曲點。
第三透鏡330具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面332為凸面，其像側面334為凸面，並皆為非球面，且其物側面332具有二反曲點以及像側面334具有一反曲點。
第四透鏡340具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面342為凹面，其像側面344為凸面，並皆為非球面，且其物側面342以及像側面344均具有一反曲點。
第五透鏡350具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面352為凸面，其像側面354為凹面，且其物側面352以及像側面354均具有一反曲點。藉此，有利於縮短其後焦距以維持小型化。
紅外線濾光片370為玻璃材質，其設置於第五透鏡350及成像面380間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表五以及表六。
Figure 107108117-A0305-02-0034-9
Figure 107108117-A0305-02-0035-15
Figure 107108117-A0305-02-0035-16
Figure 107108117-A0305-02-0036-17
 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。
依據表五及表六可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0036-73
Figure 107108117-A0305-02-0037-30
依據表五及表六可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0037-31
第四實施例
請參照第4A圖及第4B圖，其中第4A圖繪示依照本發明第四實施例的一種光學成像系統的示意圖，第4B圖由左至右依序為第四實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。第4C圖係繪示本實施例之可見光頻譜調 制轉換特徵圖。第4D圖係繪示本實施例光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖。由第4A圖可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡410、第二透鏡420、光圈400、第三透鏡430、第四透鏡440、第五透鏡450、紅外線濾光片470、成像面480以及影像感測元件490。
第一透鏡410具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面412為凸面，其像側面414為凸面，並皆為非球面，且其物側面412以及像側面414均具有一反曲點。
第二透鏡420具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面422為凸面，其像側面424為凹面，並皆為非球面，且其物側面422以及像側面424均具有一反曲點。
第三透鏡430具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面432為凸面，其像側面434為凹面，並皆為非球面，且其物側面432具有一反曲點。
第四透鏡440具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面442為凹面，其像側面444為凸面，並皆為非球面，且其物側面442以及像側面444均具有一反曲點。
第五透鏡450具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面452為凸面，其像側面454為凹面，且其物側面452以及像側面454均具有一反曲點。藉此，有利於縮短其後焦距以維持小型化。
紅外線濾光片470為玻璃材質，其設置於第五透鏡450及成像面480間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表七以及表八。
Figure 107108117-A0305-02-0038-74
Figure 107108117-A0305-02-0039-20
Figure 107108117-A0305-02-0039-21
Figure 107108117-A0305-02-0040-22
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。
依據表七及表八可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0040-32
Figure 107108117-A0305-02-0041-35
依據表七及表八可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0041-36
第五實施例
請參照第5A圖及第5B圖，其中第5A圖繪示依照本發明第五實施例的一種光學成像系統的示意圖，第5B圖由左至右依序為第五實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。第5C圖係繪示本實施例之可見光頻譜調制轉換特徵圖。第5D圖係繪示本實施例光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖。由第5A圖可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡510、第二透鏡520、光圈500、第三透鏡530、第四透鏡540、第五透鏡550、紅外線濾光片570、成像面580以及影像感測元件590。
第一透鏡510具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面512為凹面，其像側面514為凸面，並皆為非球面，且其物側面512以及像側面514均具有一反曲點。
第二透鏡520具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面522為凸面，其像側面524為凹面，並皆為非球面，且其像側面524具有一反曲點。
第三透鏡530具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面532為凸面，其像側面534為凸面，並皆為非球面，且其物側面532具有一反曲點。
第四透鏡540具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面542為凹面，其像側面544為凸面，並皆為非球面，且其物側面542具有一反曲點以及像側面544具有二反曲點。
第五透鏡550具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面552為凸面，其像側面554為凹面，且其物側面552以及像側面554均具有一反曲點。藉此，有利於縮短其後焦距以維持小型化。
紅外線濾光片570為玻璃材質，其設置於第五透鏡550及成像面580間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表九以及表十。
Figure 107108117-A0305-02-0042-23
表十、第五實施例之非球面係數
Figure 107108117-A0305-02-0043-24
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。
依據表九及表十可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0043-37
Figure 107108117-A0305-02-0044-38
依據表九及表十可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0044-39
Figure 107108117-A0305-02-0045-40
第六實施例
請參照第6A圖及第6B圖，其中第6A圖繪示依照本發明第六實施例的一種光學成像系統的示意圖，第6B圖由左至右依序為第六實施例的光學成像系統的球差、像散及光學畸變曲線圖。第6C圖係繪示本實施例之可見光頻譜調制轉換特徵圖。第6D圖係繪示本實施例光學成像系統於成像面上各視場之相對照度的數值圖。由第6A圖可知，光學成像系統由物側至像側依序包含第一透鏡610、第二透鏡620、光圈600、第三透鏡630、第四透鏡640、第五透鏡650、紅外線濾光片670、成像面680以及影像感測元件690。
第一透鏡610具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面612為凹面，其像側面614為凹面，並皆為非球面，且其物側面612具有一反曲點。
第二透鏡620具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面622為凸面，其像側面624為凹面，並皆為非球面，且其物側面622具有二反曲點。
第三透鏡630具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面632為凸面，其像側面634為凸面，並皆為非球面，且其像側面634具有一反曲點。
第四透鏡640具有負屈折力，且為塑膠材質，其物側面642為凹面，其像側面644為凸面，並皆為非球面，且其物側面642具有二反曲點以及像側面644具有一反曲點。
第五透鏡650具有正屈折力，且為塑膠材質，其物側面652為凸面，其像側面654為凹面，且其物側面652具有二反曲點以及像側面654具有一反曲點。藉此，有利於縮短其後焦距以維持小型化。另外，亦可有效地壓 制離軸視場光線入射的角度，進一步可修正離軸視場的像差。
紅外線濾光片670為玻璃材質，其設置於第五透鏡650及成像面680間且不影響光學成像系統的焦距。
請配合參照下列表十一以及表十二。
Figure 107108117-A0305-02-0046-25
Figure 107108117-A0305-02-0046-26
Figure 107108117-A0305-02-0047-41
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。
依據表十一及表十二可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0047-42
Figure 107108117-A0305-02-0048-43
依據表十一及表十二可得到下列條件式數值：
Figure 107108117-A0305-02-0048-45
Figure 107108117-A0305-02-0049-46
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。
雖然本發明已參照其例示性實施例而特別地顯示及描述，將為所屬技術領域具通常知識者所理解的是，於不脫離以下申請專利範圍及其等效物所定義之本發明之精神與範疇下可對其進行形式與細節上之各種變更。
30:光學成像系統
300:光圈
310:第一透鏡
312:物側面
314:像側面
320:第二透鏡
322:物側面
324:像側面
330:第三透鏡
332:物側面
334:像側面
340:第四透鏡
342:物側面
344:像側面
350:第五透鏡
352:物側面
354:像側面
370:紅外線濾光片
380:成像面
390:影像感測元件

Claims (25)

  1. 一種光學成像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有屈折力；一第二透鏡，具有屈折力；一第三透鏡，具有屈折力；一第四透鏡，具有屈折力；一第五透鏡，具有屈折力；以及一成像面，其中該光學成像系統具有屈折力的透鏡為五枚，該第一透鏡至該第五透鏡的屈折力依序為正正正正負、正負正正負、正正正負正、正負正正正、或負正正負正；該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統之入射瞳直徑為HEP，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上具有一距離HOS，該第一透鏡物側面至該第五透鏡像側面於光軸上具有一距離InTL，該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，該第一透鏡至該第五透鏡於1/2 HEP高度且平行於光軸之厚度分別為ETP1、ETP2、ETP3、ETP4以及ETP5，前述ETP1至ETP5的總和為SETP，該第一透鏡至該第五透鏡於光軸之厚度分別為TP1、TP2、TP3、TP4以及TP5，前述TP1至TP5的總和為STP，其滿足下列條件：1.7≦f/HEP≦2；2.0326≦HOS/f≦3.1440，0<PhiA5/InTL≦1.6；以及0.5≦SETP/STP<1。
  2. 如請求項1所述之光學成像系統，其中該光學成像系統之最大可視角度的一半為HAF，其滿足下列公式：0deg<HAF≦100deg。
  3. 如請求項1所述之光學成像系統，其中該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，其滿足下列公式：0<PhiA5/2HOI≦1.5。
  4. 如請求項1所述之光學成像系統，其中該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，該第一透鏡物側面之最大有效直徑為PhiA11，其滿足下列公式：0<PhiA11/2HOI≦1.5。
  5. 如請求項4所述之光學成像系統，其中該光學成像系統滿足下列公式：0<PhiA11/PhiA5≦1.5。
  6. 如請求項1所述之光學成像系統，其中該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為ETL，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點間平行於光軸之水平距離為EIN，其滿足下列條件：0.2≦EIN/ETL<1。
  7. 如請求項1所述之光學成像系統，其中該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點間平行於光軸之水平距離為EIN，其滿足下列公式：0.2≦SETP/EIN<1。
  8. 如請求項1所述之光學成像系統，其中該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，其中在該成像面上之光軸、0.3HOI以及0.7HOI三處於空間頻率55cycles/mm之調制轉換對比轉移率(MTF數值)分別以MTFE0、MTFE3以及MTFE7表示，其滿足下列條件：MTFE0≧0.2；MTFE3≧0.01；以及MTFE7≧0.01。
  9. 如請求項1所述之光學成像系統，其中更包括一光圈，並且於該光圈至該成像面於光軸上具有一距離InS，其滿足下列公式：0.2≦InS/HOS≦1.1。
  10. 一種光學成像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有屈折力； 一第二透鏡，具有屈折力；一第三透鏡，具有屈折力；一第四透鏡，具有屈折力；一第五透鏡，具有屈折力；一成像面；以及一第一鏡片定位元件，其包含有一鏡座，該鏡座係呈中空並且不具透光性，且該鏡座具有相互連通之一筒部以及一基部，該筒部用以容置該第一透鏡至該第五透鏡，該基部位於該第五透鏡以及該成像面之間，並且該基部之外周緣大於該筒部之外周緣，該基部垂直於光軸之平面上的最小邊長的最大值為PhiD，其中該光學成像系統具有屈折力的透鏡為五枚，其中，該第一透鏡至該第五透鏡的屈折力依序為正正正正負、正負正正負、正正正負正、正負正正正、或負正正負正；且該第一透鏡至該第五透鏡中至少一透鏡之至少一表面具有至少一反曲點，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統之入射瞳直徑為HEP，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上具有一距離HOS，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為ETL，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點間平行於光軸之水平距離為EIN，其滿足下列條件：1.7≦f/HEP≦2；2.0326≦HOS/f≦3.1440；0mm<PhiD≦16mm；以及0.2≦EIN/ETL<1。
  11. 如請求項10所述之光學成像系統，其中該第一透鏡物側面至該第五透鏡像側面於光軸上具有一距離InTL，該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，其滿足下列公式：0<PhiA5/InTL≦1.6。
  12. 如請求項10所述之光學成像系統，其中該光學成像系統之最大可視角度的一半為HAF，其滿足下列公式：0deg<HAF≦100deg。
  13. 如請求項10所述之光學成像系統，其中該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，其滿足下列公式：0<PhiA5/2HOI≦1.5。
  14. 如請求項10所述之光學成像系統，該第一透鏡物側面之最大有效直徑為PhiA11，該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，其滿足下列公式：0<PhiA11/2HOI≦1.5。
  15. 如請求項14所述之光學成像系統，其中該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，該光學成像系統滿足下列公式：0<PhiA11/PhiA5≦1.5。
  16. 如請求項10所述之光學成像系統，其中該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為EBL，該第五透鏡像側面上與光軸之交點至該成像面平行於光軸之水平距離為BL，其滿足下列公式：0.2≦EBL/BL<1.1。
  17. 如請求項10所述之光學成像系統，其中該光學成像系統包括一濾光元件，該濾光元件位於該第五透鏡以及該成像面之間，該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點至該濾光元件間平行於光軸之距離為EIR，該第五透鏡像側面上與光軸之交點至該濾光元件間平行於光軸之距離為PIR，其滿足下列公式：0.1≦EIR/PIR<1。
  18. 如請求項10所述之光學成像系統，其中該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，在該成像面上之光軸、0.3HOI以及0.7HOI三處於空間頻率110cycles/mm之調制轉換對 比轉移率(MTF數值)分別以MTFQ0、MTFQ3以及MTFQ7表示，其滿足下列條件：MTFQ0≧0.2；MTFQ3≧0.01；以及MTFQ7≧0.01。
  19. 如請求項10所述之光學成像系統，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡中至少一透鏡為波長小於500nm之光線濾除元件。
  20. 一種光學成像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有屈折力；一第二透鏡，具有屈折力；一第三透鏡，具有屈折力；一第四透鏡，具有屈折力；一第五透鏡，具有屈折力；一成像面；一第一鏡片定位元件，其包含有一鏡座，該鏡座係呈中空並且不具透光性，且該鏡座具有相互連通之一筒部以及一基部，該筒部用以容置該第一透鏡至該第五透鏡，該基部位於該第五透鏡以及該成像面之間，並且該基部之外周緣大於該筒部之外周緣，該基部垂直於光軸之平面上的最小邊長的最大值為PhiD；以及一第二鏡片定位元件，其容置於該鏡座中，並包含有一定位部以及一連接部，該定位部係呈中空，該定位部係直接接觸並容置任一透鏡，使該些透鏡排列於光軸上，該連接部係設置於該定位部之外側並直接接觸該筒部內周緣，該連接部垂直於光軸之平面上的最大外徑為PhiC，其中該光學成像系統具有屈折力的透鏡為五枚，其中，該第一透鏡至該第五透鏡的屈折力依序為正正正正負、正負正正負、正正正負正、正負正正正、或負正正負正；且該第一透鏡至該第五透鏡中至少一透鏡之至少一 表面具有至少一反曲點，該光學成像系統的焦距為f，該光學成像系統之入射瞳直徑為HEP，該第一透鏡物側面至該成像面於光軸上具有一距離HOS，該第一透鏡物側面至該第五透鏡像側面於光軸上具有一距離InTL，該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該成像面間平行於光軸之水平距離為ETL，該第一透鏡物側面上於1/2 HEP高度的座標點至該第五透鏡像側面上於1/2 HEP高度的座標點間平行於光軸之水平距離為EIN，其滿足下列條件：1.7≦f/HEP≦2；2.0326≦HOS/f≦3.1440；0<PhiA5/InTL≦1.6；PhiC<PhiD；0mm<PhiD≦16mm；以及0.2≦EIN/ETL<1。
  21. 如請求項20所述之光學成像系統，其中該光學成像系統之最大可視角度的一半為HAF，其滿足下列公式：0deg<HAF≦100deg。
  22. 如請求項20所述之光學成像系統，其中該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，其滿足下列公式：0<PhiA5/2HOI≦1.5。
  23. 如請求項20所述之光學成像系統，該第一透鏡物側面之最大有效直徑為PhiA11，該光學成像系統於該成像面上垂直於光軸具有一最大成像高度HOI，其滿足下列公式：0<PhiA11/2HOI≦1.5。
  24. 如請求項23所述之光學成像系統，其中該第五透鏡像側面之最大有效直徑為PhiA5，該光學成像系統滿足下列公式：0<PhiA11/PhiA5≦1.5。
  25. 如請求項20所述之光學成像系統，其中該光學成像系統更包括一光圈、一影像感測元件以及一驅動模組，該影像感測元件設置於該成像面，並且於該光圈至該成像面於光軸上具有一距離InS，該驅動模 組可與該些透鏡相耦合並使該些透鏡產生位移，其滿足下列公式：0.2≦InS/HOS≦1.1。
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