TWI438476B - 取像系統 - Google Patents

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TWI438476B TW101101276A TW101101276A TWI438476B TW I438476 B TWI438476 B TW I438476B TW 101101276 A TW101101276 A TW 101101276A TW 101101276 A TW101101276 A TW 101101276A TW I438476 B TWI438476 B TW I438476B
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Tsunghan Tsai
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Description

取像系統
本揭示內容是有關於一種取像系統，且特別是有關於一種應用於電子產品的攝像應用或三維(3D)攝像應用之小型化取像系統。
近年來，隨著具有攝影功能之可攜式電子產品的興起，小型化取像系統的需求日漸提高。一般取像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，小型化取像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小型化取像系統，如美國專利第7,969,664號所示，多採用四片式透鏡結構為主，但由於智慧型手機(Smart Phone)與PDA(Personal Digital Assistant)等高規格行動裝置的盛行，帶動小型化攝影系統在畫素與成像品質上的迅速攀升，習知的四片式透鏡組將無法滿足更高階的攝影系統。
目前雖有進一步發展五片式透鏡攝影系統，如美國專利第8,000,031號所揭示，為具有五片鏡片之攝影系統。雖然五片式透鏡攝影系統可提升成像品質與解像力，但其總長度較長，對於電子產品的小型、輕薄化會造成限制，所以極需要一種同時兼具成像品質佳且可維持系統小型化之攝影系統。
因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種取像系統，其包含五枚具有屈折力之透鏡，可有效修正取像系統所產生的各種像差，提高其解像力，且取像系統之總長度較小，可有利其應用於現行具有高階取像功能且外型輕薄的電子產品上。
依據本揭示內容一實施方式，提供一種取像系統，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。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面。第二透鏡具有負屈折力。第三透鏡具有正屈折力。第四透鏡具有負屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且其至少有一表面為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其至少有一表面為非球面，其中第五透鏡之像側表面具有反曲點。第一透鏡至第五透鏡為五枚獨立且非黏合之透鏡，且取像系統更包含影像感測元件，其設置於成像面，其中影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：
2.8 mm<(f/ImgH)×TTL<4.6 mm。
依據本揭示內容另一實施方式，提供一種取像系統，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。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面。第二透鏡具有負屈折力。第三透鏡具有屈折力。第四透鏡具有負屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且其至少有一表面為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其至少有一表面為非球面，其中第五透鏡之像側表面具有至少一反曲點。第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，取像系統之焦距為f，取像系統中最大視角的一半為HFOV，第三透鏡之色散係數為V3，第四透鏡之色散係數為V4，其滿足下列條件：
6.0 mm2 <TTL×f/tan(HFOV)<16.0 mm2 ；以及
27<V3-V4<45。
依據本揭示內容又一實施方式，提供一種取像系統，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。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面。第二透鏡具有負屈折力。第三透鏡具有屈折力。第四透鏡具有負屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且其至少有一表面為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其至少有一表面為非球面，其中第五透鏡之像側表面具有至少一反曲點。第一透鏡至第五透鏡為五枚獨立且非黏合之透鏡，第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：
2.2 mm<TTL<3.5 mm。
根據上述，本揭示內容之取像系統中，第一透鏡至第五透鏡皆具有屈折力，有利於修正取像系統產生的各種像差，以提高其解像力。
當(f/ImgH)×TTL滿足上述條件時，擁有極短的總長以應用於外型超薄的電子產品上，且再以最大像高之優化配置，更可滿足小型化電子產品之高階取像功能需求。
當TTL×f/tan(HFOV)滿足上述條件時，其極短的總長可符合超薄電子產品之應用需求，且再配置適當可視角度範圍，更可有利於小型化電子產品之取像。
當V3-V4滿足上述條件時，有助於取像系統色差的修正。
當TTL滿足上述條件時，可使取像系統具有超短總長，以維持小型化，適合搭載於輕薄可攜式的電子產品上。
一種取像系統，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。其中，第一透鏡至第五透鏡可為五枚獨立且非黏合透鏡，意即兩相鄰之透鏡彼此間設置有空氣間距。由於黏合透鏡的製程較獨立且非黏合透鏡複雜，特別在兩透鏡之黏合面需擁有高準度的曲面，以便達到兩透鏡黏合時的高密合度，且在黏合的過程中，也可能因偏位而造成密合度不佳，影響整體光學成像品質。因此，本取像系統提供五枚獨立且非黏合透鏡，以改善黏合透鏡所產生的問題。
第一透鏡至第五透鏡皆具有屈折力，有利於修正取像系統產生的各類型像差，以提高其解像力。
第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面，藉此可適當調整第一透鏡之正屈折力強度，有助於縮短取像系統的總長度。
第二透鏡可具有負屈折力，其可有效對於具有正屈折力的第一透鏡所產生的像差作補正。第二透鏡之像側表面可為凹面，藉由調整該面形的曲率，進而影響第二透鏡之屈折力變化，更可有助於修正取像系統的像差。
第三透鏡可具有正屈折力，用以分配第一透鏡之屈折力，有助於降低取像系統的敏感度。
第四透鏡具負屈折力，且其物側表面為凹面、像側表面為凸面時，有利於修正取像系統的像散與高階像差。
第五透鏡具有屈折力，其物側表面為凸面、像側表面為凹面時，可使取像系統的主點遠離成像面，有利於縮短後焦距以減少其光學總長度，維持取像系統的小型化。再者，第五透鏡中至少一表面具有至少一反曲點。反曲點的設置可有效地壓制離軸視場的光線入射於影像感測元件上的角度，進一步可修正離軸視場的像差。
取像系統更包含影像感測元件，其設置於成像面，其中影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：2.8 mm<(f/ImgH)×TTL<4.6 mm；擁有極短的總長以應用於外型超薄的電子產品上，且再以最大像高之優化配置，更可滿足小型化電子產品之高階取像功能需求。
取像系統之焦距為f，第二透鏡之焦距為f2，其滿足下列條件：-1.4<f/f2<-0.18；藉此，調整第二透鏡之屈折力可更有效地對第一透鏡所產生的像差作補正。
第二透鏡於光軸上之厚度為CT2，第三透鏡於光軸上之厚度為CT3，第四透鏡於光軸上之厚度為CT4，其滿足下列條件：0.20 mm<(CT2+CT3+CT4)/3<0.31 mm；藉此，調整第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的厚度適當，有助於透鏡的製造及鏡片組裝，以提高製造與組裝之良率。
第一透鏡之色散係數為V1，第二透鏡之色散係數為V2，第三透鏡之色散係數為V3，第四透鏡之色散係數為V4，其滿足下列條件：20<V1-V2<50；以及27<V3-V4<45；藉此，有助於取像系統色差的修正。
第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，取像系統之焦距為f，取像系統中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：6.0 mm2 <TTL×f/tan(HFOV)<16.0 mm2 ；進一步，本揭示內容之取像系統更滿足下列條件：6.5 mm2 <TTL×f/tan(HFOV)<13.4 mm2 。滿足上述條件，其極短的總長可符合超薄電子產品之應用需求，且再配置適當可視角度範圍，更可有利於小型化電子產品之取像。
取像系統之最大視角為FOV，其滿足下列條件：70度<FOV<90度；藉此，可提供較大視場角，以便拍攝適當範圍的影像。
取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：1.8 mm<f<3.2 mm；藉此，適當地控制取像系統之焦距，有利維持系統小型化以符合超薄電子產品之應用需求。
影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：2.2 mm<TTL<3.5 mm；以及TTL/ImgH<1.55；藉此，可使取像系統具有超短總長，以維持小型化，適合搭載於輕薄可攜式的電子產品上。。
本發明取像系統中，透鏡之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。另當透鏡的材質為玻璃，則可以增加取像系統屈折力配置的自由度。此外，可於透鏡表面上設置非球面，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，用以消除像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低本發明取像系統的總長度。
本發明取像系統中，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。
本發明取像系統中，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，該光闌之種類如耀光光闌(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。
本發明取像系統中，光圈的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之位置。光圈若為前置光圈，可使取像系統的出射瞳(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；若為中置光圈，係有助於擴大系統的視場角，使取像系統具有廣角鏡頭之優勢。
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圖繪示依照本揭示內容第一實施例的一種取像系統之示意圖，第2圖由左至右依序為第一實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第1圖可知，第一實施例之取像系統由物側至像側依序包含光圈100、第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150、紅外線濾除濾光片(IR Filter)180、成像面160以及影像感測元件170。
第一透鏡110具有正屈折力，其物側表面111為凸面、像側表面112為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡110為塑膠材質。
第二透鏡120具有負屈折力，其物側表面121為凸面、像側表面122為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡120為塑膠材質。
第三透鏡130具有正屈折力，其物側表面131為凹面、像側表面132為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡130為塑膠材質。
第四透鏡140具有負屈折力，其物側表面141為凹面、像側表面142為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡140為塑膠材質。
第五透鏡150具有負屈折力，其物側表面151為凸面、像側表面152為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡150為塑膠材質。第五透鏡150之物側表面151及像側表面152皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片180之材質為玻璃，其設置於第五透鏡150與成像面160之間，不影響取像系統的焦距。
上述各透鏡之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，其與相切於非球面之光軸上頂點切面的相對高度；Y：非球面曲線上的點與光軸的距離；R：曲率半徑；k：錐面係數；以及Ai：第i階非球面係數。
第一實施例之取像系統中，取像系統之焦距為f，取像系統之光圈值(f-number)為Fno，取像系統中最大視角的一半為HFOV，其數值如下：f=2.85 mm；Fno=2.35；以及HFOV=38.6度。
第一實施例之取像系統中，第一透鏡110之色散係數為V1，第二透鏡120之色散係數為V2，第三透鏡130之色散係數為V3，第四透鏡140之色散係數為V4，其關係如下：V1-V2=32.6；以及V3-V4=32.6。
第一實施例之取像系統中，第二透鏡120於光軸上之厚度為CT2，第三透鏡130於光軸上之厚度為CT3，第四透鏡140於光軸上之厚度為CT4，其關係如下：(CT2+CT3+CT4)/3=0.28 mm。
第一實施例之取像系統中，取像系統之焦距為f，第二透鏡120之焦距為f2，其關係如下：f/f2=-0.53。
第一實施例之取像系統中，取像系統之最大視角為FOV，其關係如下：FOV=77.2度。
第一實施例之取像系統中，更包含一影像感測元件170，其設置於成像面160，其中影像感測元件170有效感測區域對角線長的一半為ImgH，第一透鏡110之物側表面111至成像面160於光軸上之距離為TTL，取像系統之焦距為f，取像系統中最大視角的一半為HFOV，其關係如下：TTL=3.45 mm；TTL/ImgH=1.50；(f/ImgH)×TTL=4.28 mm；以及TTL×f/tan(HFOV)=12.32 mm2 。
配合參照下列表一及表二
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，A1-A16則表示各表面第1-16階非球面係數。此外，以下各實施例表格乃對應各實施例之示意圖與像差曲線圖，表格中數據之定義皆與第一實施例之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圖繪示依照本揭示內容第二實施例的一種取像系統之示意圖，第4圖由左至右依序為第二實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第3圖可知，第二實施例之取像系統由物側至像側依序包含光圈200、第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、第四透鏡240、第五透鏡250、紅外線濾除濾光片280、成像面260以及影像感測元件270。
第一透鏡210具有正屈折力，其物側表面211為凸面、像側表面212為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡210為塑膠材質。
第二透鏡220具有負屈折力，其物側表面221為凸面、像側表面222為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡220為塑膠材質。
第三透鏡230具有正屈折力，其物側表面231為凹面、像側表面232為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡230為塑膠材質。
第四透鏡240具有負屈折力，其物側表面241為凹面、像側表面242為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡240為塑膠材質。
第五透鏡250具有負屈折力，其物側表面251為凸面、像側表面252為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡250為塑膠材質。第五透鏡250之物側表面251及像側表面252皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片280之材質為玻璃，其設置於第五透鏡250與成像面260之間，不影響取像系統的焦距。
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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表三可推算出下列數據：
<第三實施例>
請參照第5圖及第6圖，其中第5圖繪示依照本揭示內容第三實施例的一種取像系統之示意圖，第6圖由左至右依序為第三實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第5圖可知，第三實施例之取像系統由物側至像側依序包含光圈300、第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第四透鏡340、第五透鏡350、紅外線濾除濾光片380、成像面360以及影像感測元件370。
第一透鏡310具有正屈折力，其物側表面311為凸面、像側表面312為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡310為塑膠材質。
第二透鏡320具有負屈折力，其物側表面321為凸面、像側表面322為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡320為塑膠材質。
第三透鏡330具有正屈折力，其物側表面331及像側表面332皆為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡330為塑膠材質。
第四透鏡340具有負屈折力，其物側表面341為凹面、像側表面342為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡340為塑膠材質。
第五透鏡350具有負屈折力，其物側表面351為凸面、像側表面352為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡350為塑膠材質。第五透鏡350之物側表面351及像側表面352皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片380之材質為玻璃，其設置於第五透鏡350與成像面360之間，不影響取像系統的焦距。
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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表五可推算出下列數據：
<第四實施例>
請參照第7圖及第8圖，其中第7圖繪示依照本揭示內容第四實施例的一種取像系統之示意圖，第8圖由左至右依序為第四實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第7圖可知，第四實施例之取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、紅外線濾除濾光片480、成像面460以及影像感測元件470。
第一透鏡410具有正屈折力，其物側表面411為凸面、像側表面412為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡410為塑膠材質。
第二透鏡420具有負屈折力，其物側表面421為凸面、像側表面422為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡420為塑膠材質。
第三透鏡430具有正屈折力，其物側表面431及像側表面432皆為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡430為塑膠材質。
第四透鏡440具有負屈折力，其物側表面441為凹面、像側表面442為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡440為塑膠材質。
第五透鏡450具有負屈折力，其物側表面451為凸面、像側表面452為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡450為塑膠材質。第五透鏡450之物側表面451及像側表面452皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片480之材質為玻璃，其設置於第五透鏡450與成像面460之間，不影響取像系統的焦距。
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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表七可推算出下列數據：
<第五實施例>
請參照第9圖及第10圖，其中第9圖繪示依照本揭示內容第五實施例的一種取像系統之示意圖，第10圖由左至右依序為第五實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第9圖可知，第五實施例之取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、紅外線濾除濾光片580、成像面560以及影像感測元件570。
第一透鏡510具有正屈折力，其物側表面511為凸面、像側表面512為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡510為塑膠材質。
第二透鏡520具有負屈折力，其物側表面521及像側表面522皆為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡520為塑膠材質。
第三透鏡530具有正屈折力，其物側表面531為凸面、像側表面532為凹面，並皆為非球面，且第三透鏡530為塑膠材質。
第四透鏡540具有負屈折力，其物側表面541為凹面、像側表面542為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡540為塑膠材質。
第五透鏡550具有負屈折力，其物側表面551為凸面、像側表面552為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡550為塑膠材質。第五透鏡550之物側表面551及像側表面552皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片580之材質為玻璃，其設置於第五透鏡550與成像面560之間，不影響取像系統的焦距。
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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表九可推算出下列數據：
<第六實施例>
請參照第11圖及第12圖，其中第11圖繪示依照本揭示內容第六實施例的一種取像系統之示意圖，第12圖由左至右依序為第六實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第11圖可知，第六實施例之取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、紅外線濾除濾光片680、成像面660以及影像感測元件670。
第一透鏡610具有正屈折力，其物側表面611及像側表面612皆為凸面，並皆為非球面，且第一透鏡610為塑膠材質。
第二透鏡620具有負屈折力，其物側表面621及像側表面622皆為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡620為塑膠材質。
第三透鏡630具有正屈折力，其物側表面631及像側表面632皆為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡630為塑膠材質。
第四透鏡640具有負屈折力，其物側表面641為凹面、像側表面642為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡640為塑膠材質。
第五透鏡650具有正屈折力，其物側表面651為凸面、像側表面652為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡650為塑膠材質。第五透鏡650之物側表面651及像側表面652皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片680之材質為玻璃，其設置於第五透鏡650與成像面660之間，不影響取像系統的焦距。
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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十一可推算出下列數據：
<第七實施例>
請參照第13圖及第14圖，其中第13圖繪示依照本揭示內容第七實施例的一種取像系統之示意圖，第14圖由左至右依序為第七實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第13圖可知，第七實施例之取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、紅外線濾除濾光片780、成像面760以及影像感測元件770。
第一透鏡710具有正屈折力，其物側表面711及像側表面712皆為凸面，並皆為非球面，且第一透鏡710為塑膠材質。
第二透鏡720具有負屈折力，其物側表面721及像側表面722皆為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡720為塑膠材質。
第三透鏡730具有正屈折力，其物側表面731為凸面、像側表面732為凹面，並皆為非球面，且第三透鏡730為塑膠材質。
第四透鏡740具有負屈折力，其物側表面741為凹面、像側表面742為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡740為塑膠材質。
第五透鏡750具有正屈折力，其物側表面751為凸面、像側表面752為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡750為塑膠材質。第五透鏡750之物側表面751及像側表面752皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片780之材質為玻璃，其設置於第五透鏡750與成像面760之間，不影響取像系統的焦距。
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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十三可推算出下列數據：
<第八實施例>
請參照第15圖及第16圖，其中第15圖繪示依照本揭示內容第八實施例的一種取像系統之示意圖，第16圖由左至右依序為第八實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第15圖可知，第八實施例之取像系統由物側至像側依序包含光圈800、第一透鏡810、光闌801、第二透鏡820、第三透鏡830、第四透鏡840、第五透鏡850、紅外線濾除濾光片880、成像面860以及影像感測元件870。
第一透鏡810具有正屈折力，其物側表面811為凸面、像側表面812為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡810為塑膠材質。
第二透鏡820具有負屈折力，其物側表面821為凸面、像側表面822為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡820為塑膠材質。
第三透鏡830具有正屈折力，其物側表面831為凸面、像側表面832為凹面，並皆為非球面，且第三透鏡830為塑膠材質。
第四透鏡840具有負屈折力，其物側表面841為凹面、像側表面842為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡840為塑膠材質。
第五透鏡850具有正屈折力，其物側表面851為凸面、像側表面852為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡850為塑膠材質。第五透鏡850之物側表面851及像側表面852皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片880之材質為玻璃，其設置於第五透鏡850與成像面860之間，不影響取像系統的焦距。
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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十五可推算出下列數據：
<第九實施例>
請參照第17圖及第18圖，其中第17圖繪示依照本揭示內容第九實施例的一種取像系統之示意圖，第18圖由左至右依序為第九實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第17圖可知，第九實施例之取像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、紅外線濾除濾光片980、成像面960以及影像感測元件970。
第一透鏡910具有正屈折力，其物側表面911為凸面、像側表面912為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡910為塑膠材質。
第二透鏡920具有負屈折力，其物側表面921及像側表面922皆為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡920為塑膠材質。
第三透鏡930具有正屈折力，其物側表面931為凸面、像側表面932為凹面，並皆為非球面，且第三透鏡930為塑膠材質。
第四透鏡940具有負屈折力，其物側表面941為凹面、像側表面942為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡940為塑膠材質。
第五透鏡950具有負屈折力，其物側表面951為凸面、像側表面952為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡950為塑膠材質。第五透鏡950之物側表面951及像側表面952皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片980之材質為玻璃，其設置於第五透鏡950與成像面960之間，不影響取像系統的焦距。
請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，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十七可推算出下列數據：
<第十實施例>
請參照第19圖及第20圖，其中第19圖繪示依照本揭示內容第十實施例的一種取像系統之示意圖，第20圖由左至右依序為第十實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第19圖可知，第十實施例之取像系統由物側至像側依序包含光圈1000、第一透鏡1010、第二透鏡1020、第三透鏡1030、第四透鏡1040、第五透鏡1050、紅外線濾除濾光片1080、成像面1060以及影像感測元件1070。
第一透鏡1010具有正屈折力，其物側表面1011為凸面、像側表面1012為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡1010為塑膠材質。
第二透鏡1020具有負屈折力，其物側表面1021為凸面、像側表面1022為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡1020為塑膠材質。
第三透鏡1030具有正屈折力，其物側表面1031及像側表面1032皆為凸面，並皆為非球面，且第三透鏡1030為塑膠材質。
第四透鏡1040具有負屈折力，其物側表面1041為凹面、像側表面1042為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡1040為塑膠材質。
第五透鏡1050具有負屈折力，其物側表面1051為凸面、像側表面1052為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡1050為塑膠材質。第五透鏡1050之物側表面1051及像側表面1052皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片1080之材質為玻璃，其設置於第五透鏡1050與成像面1060之間，不影響取像系統的焦距。
請配合參照下列表十九以及表二十。
第十實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表十九可推算出下列數據：
<第十一實施例>
請參照第21圖及第22圖，其中第21圖繪示依照本揭示內容第十一實施例的一種取像系統之示意圖，第22圖由左至右依序為第十一實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。由第21圖可知，第十一實施例之取像系統由物側至像側依序包含第一透鏡1110、光圈1100、第二透鏡1120、第三透鏡1130、第四透鏡1140、第五透鏡1150、紅外線濾除濾光片1180、成像面1160以及影像感測元件1170。
第一透鏡1110具有正屈折力，其物側表面1111為凸面、像側表面1112為凹面，並皆為非球面，且第一透鏡1110為塑膠材質。
第二透鏡1120具有負屈折力，其物側表面1121為凸面、像側表面1122為凹面，並皆為非球面，且第二透鏡1120為塑膠材質。
第三透鏡1130具有正屈折力，其物側表面1131為凸面、像側表面1132為凹面，並皆為非球面，且第三透鏡1130為塑膠材質。
第四透鏡1140具有負屈折力，其物側表面1141為凹面、像側表面1142為凸面，並皆為非球面，且第四透鏡1140為塑膠材質。
第五透鏡1150具有正屈折力，其物側表面1151為凸面、像側表面1152為凹面，並皆為非球面，且第五透鏡1150為塑膠材質。第五透鏡1150之物側表面1151及像側表面1152皆具有反曲點。
紅外線濾除濾光片1180之材質為玻璃，其設置於第五透鏡1150與成像面1160之間，不影響取像系統的焦距。
請配合參照下列表二十一以及表二十二。
第十一實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，f、Fno、HFOV、V1、V2、V3、V4、CT2、CT3、CT4、f2、FOV、TTL以及ImgH之定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表二十一可推算出下列數據：
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100．．．光圈
801．．．光闌
110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010、1110．．．第一透鏡
111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111．．．物側表面
112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012、1112．．．像側表面
120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020、1120．．．第二透鏡
121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021、1121．．．物側表面
122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022、1122．．．像側表面
130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030、1130．．．第三透鏡
131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031、1131．．．物側表面
132、232、332、432、532、632、732、832、932、1032、1132．．．像側表面
140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040、1140．．．第四透鏡
141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041、1141．．．物側表面
142、242、342、442、542、642、742、842、942、1042、1142．．．像側表面
150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050、1150．．．第五透鏡
151、251、351、451、551、651、751、851、951、1051、1151．．．物側表面
152、252、352、452、552、652、752、852、952、1052、1152．．．像側表面
160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060、1160．．．成像面
170、270、370、470、570、670、770、870、970、1070、1170．．．影像感測元件
180、280、380、480、580、680、780、880、980、1080、1180．．．紅外線濾除濾片
f．．．取像系統之焦距
Fno．．．取像系統之光圈值
HFOV．．．取像系統中最大視角的一半
V1．．．第一透鏡之色散係數
V2．．．第二透鏡之色散係數
V3．．．第三透鏡之色散係數
V4．．．第四透鏡之色散係數
CT2．．．第二透鏡於光軸上之厚度
CT3．．．第三透鏡於光軸上之厚度
CT4．．．第四透鏡於光軸上之厚度
f2．．．第二透鏡之焦距
FOV．．．取像系統之最大視角
TTL．．．第一透鏡之物側表面至成像面於光軸上之距離
ImgH．．．影像感測元件有效感測區域對角線長的一半
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖繪示依照本揭示內容第一實施例的一種取像系統之示意圖。
第2圖由左至右依序為第一實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第3圖繪示依照本揭示內容第二實施例的一種取像系統之示意圖。
第4圖由左至右依序為第二實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第5圖繪示依照本揭示內容第三實施例的一種取像系統之示意圖。
第6圖由左至右依序為第三實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第7圖繪示依照本揭示內容第四實施例的一種取像系統之示意圖。
第8圖由左至右依序為第四實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第9圖繪示依照本揭示內容第五實施例的一種取像系統之示意圖。
第10圖由左至右依序為第五實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第11圖繪示依照本揭示內容第六實施例的一種取像系統之示意圖。
第12圖由左至右依序為第六實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第13圖繪示依照本揭示內容第七實施例的一種取像系統之示意圖。
第14圖由左至右依序為第七實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第15圖繪示依照本揭示內容第八實施例的一種取像系統之示意圖。
第16圖由左至右依序為第八實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第17圖繪示依照本揭示內容第九實施例的一種取像系統之示意圖。
第18圖由左至右依序為第九實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第19圖繪示依照本揭示內容第十實施例的一種取像系統之示意圖。
第20圖由左至右依序為第十實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
第21圖繪示依照本揭示內容第十一實施例的一種取像系統之示意圖。
第22圖由左至右依序為第十一實施例的取像系統之球差、像散及歪曲曲線圖。
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．．．成像面
170．．．影像感測元件
180．．．紅外線濾除濾光片

Claims (26)

  1. 一種取像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力；一第三透鏡，具有正屈折力；一第四透鏡，具有負屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且其至少有一表面為非球面；以及一第五透鏡，具有屈折力，其像側表面為凹面，且其至少有一表面為非球面，其中該第五透鏡之像側表面具有反曲點；其中，該第一透鏡至該第五透鏡為五枚獨立且非黏合之透鏡，且該取像系統更包含一影像感測元件，其設置於一成像面，其中該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，該第一透鏡之物側表面至該成像面於光軸上之距離為TTL，該取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：2.8 mm<(f/ImgH)×TTL<4.6 mm。
  2. 如請求項1所述之取像系統，其中該取像系統之焦距為f，該第二透鏡之焦距為f2，其滿足下列條件：-1.4<f/f2<-0.18。
  3. 如請求項1所述之取像系統，其中該第二透鏡於光軸上之厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上之厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上之厚度為CT4，其滿足下列條件：0.20 mm<(CT2+CT3+CT4)/3<0.31 mm。
  4. 如請求項1所述之取像系統，其中該第一透鏡之色散係數為V1，該第二透鏡之色散係數為V2，其滿足下列條件：20<V1-V2<50。
  5. 如請求項1所述之取像系統，其中該第三透鏡之色散係數為V3，該第四透鏡之色散係數為V4，其滿足下列條件：27<V3-V4<45。
  6. 如請求項1所述之取像系統，其中該第一透鏡之物側表面至該成像面於光軸上之距離為TTL，該取像系統之焦距為f，該取像系統中最大視角的一半為HFOV，其滿足下列條件：6.5 mm2 <TTL×f/tan(HFOV)<13.4 mm2 。
  7. 如請求項1所述之取像系統，其中該第一透鏡至該第三透鏡中分別具有至少一表面為非球面，且該第一透鏡至該第五透鏡皆為塑膠材質。
  8. 如請求項7所述之取像系統，其中該取像系統之最大視角為FOV，其滿足下列條件：70度<FOV<90度。
  9. 如請求項7所述之取像系統，其中該第二透鏡之像側表面為凹面。
  10. 如請求項7所述之取像系統，其中該第五透鏡之物側表面為凸面。
  11. 如請求項1所述之取像系統，其中該取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：1.8 mm<f<3.2 mm。
  12. 一種取像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力；一第三透鏡，具有屈折力；一第四透鏡，具有負屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且其至少有一表面為非球面；以及一第五透鏡，具有屈折力，其像側表面為凹面，且其至少有一表面為非球面，其中該第五透鏡之像側表面具有至少一反曲點；其中，該第一透鏡之物側表面至一成像面於光軸上之距離為TTL，該取像系統之焦距為f，該取像系統中最大視角的一半為HFOV，該第三透鏡之色散係數為V3，該第四透鏡之色散係數為V4，其滿足下列條件：6.0 mm2 <TTL×f/tan(HFOV)<16.0 mm2 ；以及27<V3-V4<45。
  13. 如請求項12所述之取像系統，其中該第二透鏡之像側表面為凹面。
  14. 如請求項12所述之取像系統，其中該第二透鏡於光軸上之厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上之厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上之厚度為CT4，其滿足下列條件：0.2 mm<(CT2+CT3+CT4)/3<0.31 mm。
  15. 如請求項12所述之取像系統，其中該第一透鏡之色散係數為V1，該第二透鏡之色散係數為V2，其滿足下列條件：20<V1-V2<50。
  16. 如請求項12所述之取像系統，其中該取像系統中最大視角的一半為HFOV，該第一透鏡之物側表面至該成像面於光軸上之距離為TTL，該取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：6.5 mm2 <TTL×f/tan(HFOV)<13.4 mm2 。
  17. 如請求項12所述之取像系統，其中該取像系統之最大視角為FOV，其滿足下列條件：70度<FOV<90度。
  18. 如請求項12所述之取像系統，其中該取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：1.8 mm<f<3.2 mm。。
  19. 如請求項12所述之取像系統，其中該第一透鏡至該第三透鏡中分別具有至少一表面為非球面，且該第一透鏡至該第五透鏡皆為塑膠材質。
  20. 如請求項12所述之取像系統，更包含：一影像感測元件，其設置於該成像面，其中該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，該第一透鏡之物側表面至該成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：TTL/ImgH<1.55。
  21. 一種取像系統，由物側至像側依序包含：一第一透鏡，具有正屈折力，其物側表面為凸面；一第二透鏡，具有負屈折力；一第三透鏡，具有屈折力；一第四透鏡，具有負屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且其至少有一表面為非球面；以及一第五透鏡，具有屈折力，其像側表面為凹面，且其至少有一表面為非球面，其中該第五透鏡之像側表面具有至少一反曲點；其中，該第一透鏡至該第五透鏡為五枚獨立且非黏合之透鏡，該第一透鏡之物側表面至一成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：2.2 mm<TTL<3.5 mm。
  22. 如請求項21所述之取像系統，其中該第二透鏡於光軸上之厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上之厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上之厚度為CT4，其滿足下列條件：0.2 mm<(CT2+CT3+CT4)/3<0.31 mm。
  23. 如請求項21所述之取像系統，更包含：一影像感測元件，其設置於該成像面，其中該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，該第一透鏡之物側表面至該成像面於光軸上之距離為TTL，其滿足下列條件：TTL/ImgH<1.55。
  24. 如請求項21所述之取像系統，其中該取像系統之最大視角為FOV，其滿足下列條件：70度<FOV<90度。
  25. 如請求項21所述之取像系統，其中該第一透鏡至該第三透鏡中分別具有至少一表面為非球面，且該第一透鏡至該第五透鏡皆為塑膠材質。
  26. 如請求項21所述之取像系統，其中該取像系統之焦距為f，其滿足下列條件：1.8 mm<f<3.2 mm。
TW101101276A 2012-01-12 2012-01-12 取像系統 TWI438476B (zh)

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