專利名稱：單焦點光學取像系統的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關于一種單焦點光學取像系統，且特別是有關于一種應用于電子產品上的小型化單焦點光學取像系統。
背景技術：
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稱合元件(Charge Coupled Device, CCD)或互補性氧化金屬半導體兀件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor, CMOS Sensor)兩種，且隨著半導體制程技術的精進，使得感光元件的像素尺寸縮小，光學系統逐漸往高像素領域發展，因此，對成像品質的要求也日益增加。光學系統中，TV畸變雖不會影響影像清晰度，但會造成影像外觀形狀的改變。一般定焦鏡頭會盡量將TV畸變壓制在3%以內，若TV畸變超過3%，其將容易被人眼所察覺，但壓制TV畸變的難度隨著成像尺寸增加而增加。此外，若該鏡頭須同時應用于近拍與遠拍，一般定焦鏡頭往往無法同時滿足兩種情況下均縮小TV畸變像差的要求。目前一般常見的單焦點鏡頭中，關于TV畸變像差的調控多以遠拍為基準，如美國專利第US8000031號所揭示，因此當該鏡頭使用于近拍情況下便會產生很大的TV畸變。然而，現今消費者對于近拍的需求急速增加，為了使單焦點鏡頭能夠在近拍與遠拍均具備良好的成像品質，將近拍與遠拍的TV畸變控制在一定范圍內方能解決此問題。
實用新型內容因此，本實用新型的一目的是在提供一種單焦點光學取像系統，其可確保遠拍與近拍的影像品質，且降低影像外觀形狀與被攝物的差異，有效將TV畸變變化量控制在小于1. 5%的范圍內，方可達到較佳的成像品質。依據本實用新型一實施方式，提供一種單焦點光學取像系統，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。第四透鏡具有屈折力，其物側表面及像側表面皆為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面，其中第五透鏡的至少一表面具有至少一反曲點。當單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而當單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVD1-TVDm I <1. 5% ；|TVDi I〈1. 5% ;以及I TVDm I〈1.5%。在本實用新型一實施例中，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件I TVD1-TVDm I〈1. 0%。[0012]在本實用新型一實施例中，該第四透鏡像側表面為凸面。在本實用新型一實施例中，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件|TVDi I〈1. 0% ;以及I TVDm I〈1.0%。在本實用新型一實施例中，該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件I TVDi I〈0.5%。在本實用新型一實施例中，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件I TVD1-TVDm I〈O. 8%。在本實用新型一實施例中，該第四透鏡物側表面為凹面。在本實用新型一實施例中，所述的單焦點光學取像系統還包含一影像感測元件，設置于一成像面，其中該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，該第一透鏡的物側表面至該成像面于光軸上的距離為TTL，該單焦點光學取像系統的焦距為f，其滿足下列條件5. 0mm〈TTLX f/ImgH〈7. 0mm。在本實用新型一實施例中，該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH,該第一透鏡的物側表面至該成像面于光軸上的距離為TTL，該單焦點光學取像系統的焦距為f，其滿足下列條件5. 5mm〈TTLX f/ImgH〈6. 5mm。在本實用新型一實施例中，該第二透鏡像側表面為凸面。在本實用新型一實施例中，該第一透鏡像側表面為凹面。在本實用新型一實施例中，該第三透鏡具有負屈折力，其像側表面為凸面。在本實用新型一實施例中，該第五透鏡具有負屈折力，其物側表面為凸面。在本實用新型一實施例中，所述的單焦點光學取像系統還包含一影像感測元件，設置于一成像面，其中該影像感測元件成像區域的垂直距離為V，該影像感測元件成像區域的水平距離為H，其滿足下列條件3. 0mm<V<4. 5mm ;以及4. 0mm<H<6. 0mm。在本實用新型一實施例中，該第四透鏡具有負屈折力，且其物側表面曲率半徑為R7、像側表面曲率半徑為R8，其滿足下列條件-O. 35〈 (R7-R8) / (R7+R8)〈O。在本實用新型一實施例中，該第二透鏡的色散系數為V2，該第三透鏡的色散系數為V3,該第四透鏡的色散系數為V4,其滿足下列條件O. 7〈(V2+V4)/V3〈1. O。在本實用新型一實施例中，該第四透鏡于光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡于光軸上的厚度為CT5，其滿足下列條件O. 10〈CT4/CT5〈0.60。[0040]依據本實用新型另一實施方式，提供一種單焦點光學取像系統，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。第四透鏡具有屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且皆為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面，其中第五透鏡的至少一表面具有至少一反曲點。當單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而當單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件I TVD1-TVDm I〈1. 0%。在本實用新型另一實施例中，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件·|TVDi I〈1. 0% ;以及I TVDm I〈1.0%。在本實用新型另一實施例中，該第三透鏡具有正屈折力，且該第四透鏡具有負屈折力。在本實用新型另一實施例中，該第二透鏡像側表面為凹面，且其物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件O. 3〈R4/R3〈0. 7。在本實用新型另一實施例中，所述的單焦點光學取像系統還包含一影像感測元件，設置于一成像面，其中該影像感測元件成像區域的垂直距離為V,該影像感測元件成像區域的水平距離為H，且該第五透鏡的物側表面為凸面，其滿足下列條件3. 0mm<V<4. 5mm ;以及4. 0mm〈H〈6. 0mm。在本實用新型另一實施例中，該單焦點光學取像系統的焦距為f，該第一透鏡的焦距為Π，該第二透鏡的焦距為f2，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O.1< (If/f4I +1f/f5I)/(If/flI +1f/f2| +1f/f3|)〈0. 4。在本實用新型另一實施例中，該第四透鏡于光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡于光軸上的厚度為CT5，其滿足下列條件O. 10〈CT4/CT5〈0. 60。在本實用新型另一實施例中，該第二透鏡的色散系數為V2，該第三透鏡的色散系數為V3,該第四透鏡的色散系數為V4,其滿足下列條件O. 7〈(V2+V4)/V3〈1. O。當|TVDi I滿足上述條件時，可有效控制單焦點光學取像系統遠拍時的TV畸變。當|TVDm|滿足上述條件時，可有效控制單焦點光學取像系統近拍時的TV畸變。當ITVD1-TVDmI滿足上述條件時，可獲得良好的成像品質，且影像外觀形狀與被攝物不會有過大的差異。
[0061]為讓本實用新型的上述和其他目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，各附圖的說明如下
繪示依照本實用新型第一實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；為第一實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的不意由左至右依序為第一實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散
為第一實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的不意由左至右依序為第一實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散
繪示依照本實用新型第二實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；為第二實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的示意由左至右依序為第二實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散
為第二實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的示意由左至右依序為第二實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散
繪示依照本實用新型第三實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；為第三實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的示意由左至右依序為第三實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散
為第三實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的示意由左至右依序為第三實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散
繪示依照本實用新型第四實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；為第四實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的示意由左至右依序為第四實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散
為第四實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的示意由左至右依序為第四實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散
繪示依照本實用新型第五實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；為第五實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的不意由左至右依序為第五實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散
為第五實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的示意由左至右依序為第五實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散
繪示依照本實用新型第六實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；為第六實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的示意圖；圖1A[0063]圖1B[0064]圖1C及歪曲曲線圖[0065]圖1D[0066]圖1E及歪曲曲線圖[0067]圖2A[0068]圖2B[0069]圖2C及歪曲曲線圖[0070]圖2D[0071]圖2E及歪曲曲線圖[0072]圖3A[0073]圖3B[0074]圖3C及歪曲曲線圖[0075]圖3D[0076]圖3E及歪曲曲線圖[0077]圖4A[0078]圖4B[0079]圖4C及歪曲曲線圖[0080]圖4D[0081]圖4E及歪曲曲線圖[0082]圖5A[0083]圖5B[0084]圖5C及歪曲曲線圖[0085]圖5D[0086]圖5E及歪曲曲線圖[0087]圖6A[0088]圖6B[0089]圖6C由左至右依序為第六實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖6D為第六實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的不意圖；圖6E由左至右依序為第六實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖7A繪示依照本實用新型第七實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；圖7B為第七實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的示意圖；圖7C由左至右依序為第七實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖7D為第七實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的示意圖；圖7E由左至右依序為第七實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖8A繪示依照本實用新型第八實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖。圖8B為第八實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的不意圖；圖8C由左至右依序為第八實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖8D為第八實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的不意圖；圖SE由左至右依序為第八實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖9A繪示依照本實用新型第九實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；圖9B為第九實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的不意圖；圖9C由左至右依序為第九實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖9D為第九實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的示意圖；圖9E由左至右依序為第九實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖1OA繪示依照本實用新型第十實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖；圖1OB為第十實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的不意圖；圖1OC由左至右依序為第十實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖1OD為第十實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的不意圖；圖1OE由左至右依序為第十實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散及歪曲曲線圖；圖1lA繪示依照第一實施例的單焦點光學取像系統中，成像的枕狀畸變示意圖；圖1lB繪示依照第一實施例的單焦點光學取像系統中，成像的桶狀畸變示意圖。主要元件符號說明光圈:100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000第一透鏡:110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010物側表面:111、211、311、411、511、611、711、811、911、10110118]像側表面:112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012
0119]第二透鏡:120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020
0120]物側表面:121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021
0121]像側表面:122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022
0122]第三透鏡:130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030
0123]物側表面:131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031
0124]像側表面:132、232、332、432、532、632、732、832、932、1032
0125]第四透鏡:140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040
0126]物側表面:141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041
0127]像側表面:142、242、342、442、542、642、742、842、942、1042
0128]第五透鏡:150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050
0129]物側表面:151、251、351、451、551、651、751、851、951、1051
0130]像側表面:152、252、352、452、552、652、752、852、952、1052
0131]成像面160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060
0132]影像161
0133]紅外線濾除濾光片:170、270、370、470、570、670、770、870、970、1070
0134]影像感測元件:180、280、380、480、580、680、780、880、980、1080
0135]f :單焦點光學取像系統的焦距
0136]Fno :單焦點光學取像系統的光圈值
0137]HFOV :單焦點光學取像系統中最大視角的一半
0138]V2:第二透鏡的色散系數
0139]V3:第三透鏡的色散系數
0140]V4:第四透鏡的色散系數
0141]CT4 :第四透鏡于光軸上的厚度
0142]CT5 :第五透鏡于光軸上的厚度
0143]R3 :第二透鏡的物側表面曲率半徑
0144]R4 :第二透鏡的像側表面曲率半徑
0145]R7 :第四透鏡的物側表面曲率半徑
0146]R8 :第四透鏡的像側表面曲率半徑
0147]fl :第一透鏡的焦距
0148]f2 :第二透鏡的焦距
0149]f3 :第三透鏡的焦距
0150]f4:第四透鏡的焦距
0151]f 5:第五透鏡的焦距
0152]TVD1:當被攝物至第一透鏡物側表面于光軸上的距離為IOOOOmm時(即遠拍)，單焦點光學取像系統的TV畸變
0153]TVDm :當被攝物至第一透鏡物側表面于光軸上的距離為IOOmm時(即近拍)，單焦點光學取像系統的TV畸變
0154]V :影像感測元件成像區域的垂直距離[0155]H :影像感測元件成像區域的水平距離TTL :第一透鏡的物側表面至成像面于光軸上的距離ImgH :影像感測元件有效感測區域對角線長的一半
具體實施方式
一種單焦點光學取像系統，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。單焦點光學取像系統還包含影像感測元件，設置于一成像面。第一透鏡具有正屈折力，其物側表面為凸面、像側表面可為凹面，借此可適當調整第一透鏡的正屈折力強度，有助于縮短單焦點光學取像系統的總長度。第二透鏡具有負屈折力，其可有效對于具有正屈折力的第一透鏡所產生的像差作補正。第二透鏡的像側表面可為凸面或凹面。當第二透鏡的像側表面為凸面時，可修正單焦點光學取像系統的像散；而當第二透鏡的像側表面為凹面時，更可進一步對第一透鏡所產生的像差作補正。第三透鏡可具有正屈折力或負屈折力。當第三透鏡具有正屈折力時，可分配第一透鏡的屈折力，有助于降低單焦點光學取像系統的敏感度；而當第三透鏡具有負屈折力，且其像側表面為凸面時，有助于降低單焦點光學取像系統的高階像差，并修正其像散。第四透鏡可具有負屈折力，借以進一步降低單焦點光學取像系統的高階像差。第四透鏡的物側表面可為凹面、像側表面可為凸面，可更進一步修正單焦點光學取像系統的像散。第五透鏡可具有負屈折力，其物側表面可為凸面、像側表面為凹面，可使單焦點光學取像系統的主點(Principal Point)遠離成像面，有利于縮短其后焦距，維持單焦點光學取像系統的小型化。第五透鏡的至少一表面可具有反曲點，可有效地壓制離軸視場的光線入射于影像感測元件上的角度，進一步可修正離軸視場的像差。當單焦點光學取像系統于近拍時，被攝物至第一透鏡物側表面于光軸上的距離可設定為100mm，其TV畸變為TVDm，而當單焦點光學取像系統于遠拍時，被攝物至第一透鏡物側表面于光軸上的距離可設定為10000mm，其TV畸變為TVDi，并滿足下列條件
TVD1-TVDm I〈1. 5%。借此，可獲得良好的成像品質，且影像外觀形狀與被攝物不會有過大的差異。單焦點光學取像系統更可滿足下列條件I TVD1-TVDmI〈1. 0%。較佳地，單焦點光學取像系統可滿足下列條件I TVD1-TVDm I <0. 8%。當單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVDi I〈1.5%。借此，可有效控制單焦點光學取像系統遠拍時的TV畸變。單焦點光學取
像系統更可滿足下列條件I TVDi I〈1. 0%。較佳地，單焦點光學取像系統可滿足下列條件TVDi I〈O. 5%。當單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，其滿足下列條件TVDmI <1. 5%。較佳地，單焦點光學取像系統可滿足下列條件I TVDmI <1. 0%。影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，第一透鏡的物側表面至成像面于光軸上的距離為TTL，單焦點光學取像系統的焦距為f，其滿足下列條件5. 0mm〈TTLXf/ImgH〈7. 0mm。借此,可維持單焦點光學取像系統的小型化，以搭載于輕薄可攜式的電子產品上。較佳地，單焦點光學取像系統可滿足下列條件5.5mm〈TTLXf/ImgH<6. 5mm。影像感測元件成像區域的垂直距離為V，影像感測元件成像區域的水平距離為H，其滿足下列條件3. 0mm<V<4. 5mm ;以及4. 0mm<H<6. 0mm。通過將成像控制在此尺寸,可以取得遠拍與近拍的最適當的畸變量，以達到成像品質最良好的狀況。第四透鏡的物側表面曲率半徑為R7、像側表面曲率半徑為R8，其滿足下列條件-0. 35〈(R7-R8)/(R7+R8)〈0。通過適當調整第四透鏡表面的曲率，有助于單焦點光學取像系統像散的修正。第二透鏡的色散系數為V2，第三透鏡的色散系數為V3，第四透鏡的色散系數為V4，其滿足下列條件0. 7〈(V2+V4)/V3〈1. O。借此，可有效修正單焦點光學取像系統的色差。第四透鏡于光軸上的厚度為CT4，第五透鏡于光軸上的厚度為CT5，其滿足下列條件0. 10〈CT4/CT5〈0. 60。通過適當配置透鏡的厚度，有利于單焦點光學取像系統的加工制造及組裝。第二透鏡的物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件O. 3〈R4/R3〈0. 7。適當配置第二透鏡表面的曲率，可調整第二透鏡的負屈折力，已進一步對具有正屈折力的第一透鏡所產生的像差作修正。單焦點光學取像系統的焦距為f，第一透鏡的焦距為fl，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，其滿足下列條件O. K (I f/f4 I +1 f/f5 I) / (I f/f 11 +1 f/f2 I +1 f/f3 I)〈0. 4。借此，后群透鏡(第四透鏡與第五透鏡)的屈折力較為適當，可提供良好的高階像差的補正效果。本實用新型單焦點光學取像系統中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡的材質為玻璃，可以增加單焦點光學取像系統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，可于透鏡表面上設置非球面，非球面可以容易制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，因此可以有效降低本實用新型單焦點光學取像系統的總長度。本實用新型單焦點光學取像系統中，若透鏡表面為凸面，則表示該透鏡表面于近軸處為凸面；若透鏡表面為凹面，則表示該透鏡表面于近軸處為凹面。本實用新型單焦點光學取像系統中，可設置有至少一光闌，其位置可設置于第一透鏡之前、各透鏡之間或最后一透鏡之后均可，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，有助于提升影像品質。本實用新型單焦點光學取像系統中，光圈可設置于被攝物與第一透鏡間(即為前置光圈)或是第一透鏡與成像面間(即為中置光圈)。光圈若為前置光圈，可使單焦點光學取像系統的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產生較長的距離,使之具有遠心(Telecentric)效果，可增加影像感測元件CCD或CMOS接收影像的效率；若為中置光圈，有助于擴大單焦點光學取像系統的視場角，使單焦點光學取像系統具有廣角鏡頭的優勢。本實用新型單焦點光學取像系統，兼具優良像差修正能力以及良好成像品質的特色，亦可應用于3D(三維)影像擷取的領域中。根據上述實施方式，以下提出具體實施例并配合附圖予以詳細說明。〈第一實施例〉請參照圖1A、圖1B、圖1C、圖1D以及圖1E，其中圖1A繪示依照本實用新型第一實施例的一種單焦點光學取像系統的示意圖，圖1B則為第一實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時TV畸變的示意圖，圖1C由左至右依序為第一實施例的單焦點光學取像系統于遠拍時的球差、像散及歪曲曲線圖，圖1D則為第一實施例的單焦點光學取像系統于近拍時TV畸變的示意圖，圖1E由左至右依序為第一實施例的單焦點光學取像系統于近拍時的球差、像散及歪曲曲線圖。由圖1A可知，單焦點光學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) 170、成像面160以及影像感測元件180。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，并皆為非球面，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，并皆為非球面，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及像側表面132皆為凸面，并皆為非球面，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，并皆為非球面，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，并皆為非球面，且第五透鏡150為塑膠材質。另外，第五透鏡150的物側表面151及像側表面152皆具有反曲點。紅外線濾除濾光片170的材質為塑膠，其設置于第五透鏡150及成像面160之間，并不影響單焦點光學取像系統的焦距。上述各透鏡的非球面的曲線方程式表示如下
權利要求1.一種單焦點光學取像系統，其特征在于，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，具有屈折力，其物側表面及像側表面皆為非球面；以及一第五透鏡，具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面， 其中該第五透鏡的至少一表面具有至少一反曲點；其中，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVD1-TVDmI〈1. 5% ；TVDi I〈1. 5%;以及 TVDmI<1. 5%。
2.根據權利要求1所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVD1-TVDmI〈1. 0%。
3.根據權利要求2所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第四透鏡像側表面為凸面。
4.根據權利要求3所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVDi I〈1.0%;以及 TVDmI<1. 0%。
5.根據權利要求4所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVDi I〈O. 5%。
6.根據權利要求5所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVD1-TVDm I<0. 8%。
7.根據權利要求3所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第四透鏡物側表面為凹面。
8.根據權利要求7所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，還包含一影像感測元件，設置于一成像面，其中該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，該第一透鏡的物側表面至該成像面于光軸上的距離為TTL，該單焦點光學取像系統的焦距為f，其滿足下列條件5.0mm<TTLX f/ImgH<7. 0mm。
9.根據權利要求8所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該影像感測元件有效感測區域對角線長的一半為ImgH，該第一透鏡的物側表面至該成像面于光軸上的距離為所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第一透鏡像側表面為所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第三透鏡具有負屈折所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第五透鏡具有負屈折TTL，該單焦點光學取像系統的焦距為f，其滿足下列條件·5.5mm<TTLX f/ImgH<6. 5mmη
10.根據權利要求3所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第二透鏡像側表面為凸面。
11.根據權利要求3 凹面。
12.根據權利要求3 力，其像側表面為凸面。
13.根據權利要求3 力，其物側表面為凸面。
14.根據權利要求3所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，還包含一影像感測元件，設置于一成像面，其中該影像感測元件成像區域的垂直距離為V，該影像感測元件成像區域的水平距離為H，其滿足下列條件3.0mm<V<4. 5mm ；以及4.0mm〈H〈6. 0mm。
15.根據權利要求3所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第四透鏡具有負屈折力，且其物側表面曲率半徑為R7、像側表面曲率半徑為R8，其滿足下列條件-O.35〈 (R7-R8)/(R7+R8)〈O。
16.根據權利要求15所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第二透鏡的色散系數為V2,該第三透鏡的色散系數為V3,該第四透鏡的色散系數為V4,其滿足下列條件O.7< (V2+V4) /V3<1. O。
17.根據權利要求15所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第四透鏡于光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡于光軸上的厚度為CT5，其滿足下列條件O.10〈CT4/CT5〈0. 60。
18.一種單焦點光學取像系統，其特征在于，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，具有屈折力，其物側表面為凹面、像側表面為凸面，且皆為非球面；以及一第五透鏡，具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面， 其中該第五透鏡的至少一表面具有至少一反曲點；其中，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVD1-TVDmI〈1. 0%。
19.根據權利要求18所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該單焦點光學取像系統于近拍時的TV畸變為TVDm，而該單焦點光學取像系統于遠拍時的TV畸變為TVDi，其滿足下列條件TVDi I〈1.0%;以及 TVDmI〈1. 0%。
20.根據權利要求19所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第三透鏡具有正屈折力，且該第四透鏡具有負屈折力。
21.根據權利要求20所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第二透鏡像側表面為凹面，且其物側表面曲率半徑為R3、像側表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件O. 3〈R4/R3〈0. 7。
22.根據權利要求19所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，還包含一影像感測元件，設置于一成像面，其中該影像感測元件成像區域的垂直距離為V，該影像感測元件成像區域的水平距離為H，且該第五透鏡的物側表面為凸面，其滿足下列條件3.0mm<V<4. 5mm ；以及4.0mm<H<6. 0mm。
23.根據權利要求19所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該單焦點光學取像系統的焦距為f，該第一透鏡的焦距為fl，該第二透鏡的焦距為f2，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O.1< (If/f4I +1f/f5I)/(If/flI +1f/f2I +1f/f3I)〈0. 4。
24.根據權利要求19所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第四透鏡于光軸上的厚度為CT4，該第五透鏡于光軸上的厚度為CT5，其滿足下列條件O.10〈CT4/CT5〈0. 60。
25.根據權利要求19所述的單焦點光學取像系統，其特征在于，該第二透鏡的色散系數為V2,該第三透鏡的色散系數為V3,該第四透鏡的色散系數為V4,其滿足下列條件O. 7< (V2+V4) /V3<1. O。
專利摘要一種單焦點光學取像系統，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。第四透鏡具有屈折力，其物側表面及像側表面皆為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側表面為凹面，且其物側表面及像側表面皆為非球面，其中第五透鏡的至少一表面具有至少一反曲點。當控制單焦點光學取像系統的近拍與遠拍TV畸變量在一定范圍內時，其近拍與遠拍均可獲得良好的成像品質。
文檔編號G02B1/04GK202837659SQ20122052779
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年6月26日
發明者湯相岐, 黃歆璇 申請人:大立光電股份有限公司