專利名稱：單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品上的小型化單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著具有攝影功能的可攜式電子產(chǎn)品的興起，光學(xué)系統(tǒng)的需求日漸提高。一般光學(xué)系統(tǒng)的感光元件不外乎是感光稱合元件(Charge Coupled Device, CCD)或互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體兀件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor, CMOS Sensor)兩種，且隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的精進(jìn)，使得感光元件的像素尺寸縮小，光學(xué)系統(tǒng)逐漸往高像素領(lǐng)域發(fā)展，因此，對成像品質(zhì)的要求也日益增加。光學(xué)系統(tǒng)中，TV畸變雖不會(huì)影響影像清晰度，但會(huì)造成影像外觀形狀的改變。一般定焦鏡頭會(huì)盡量將TV畸變壓制在3%以內(nèi)，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(shí)應(yīng)用于近拍與遠(yuǎn)拍，一般定焦鏡頭往往無法同時(shí)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(diǎn)鏡頭中，關(guān)于TV畸變像差的調(diào)控多以遠(yuǎn)拍為基準(zhǔn)，如美國專利第US8000031號(hào)所揭示，因此當(dāng)該鏡頭使用于近拍情況下便會(huì)產(chǎn)生很大的TV畸變。然而，現(xiàn)今消費(fèi)者對于近拍的需求急速增加，為了使單焦點(diǎn)鏡頭能夠在近拍與遠(yuǎn)拍均具備良好的成像品質(zhì)，將近拍與遠(yuǎn)拍的TV畸變控制在一定范圍內(nèi)方能解決此問題。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的一目的是在提供一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其可確保遠(yuǎn)拍與近拍的影像品質(zhì)，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(nèi)，方可達(dá)到較佳的成像品質(zhì)。依據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式，提供一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)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(cè)表面為凸面。第二透鏡具有負(fù)屈折力。第三透鏡具有屈折力。第四透鏡具有屈折力，其物側(cè)表面及像側(cè)表面皆為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側(cè)表面為凹面，且其物側(cè)表面及像側(cè)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(diǎn)。當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，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(shí)用新型一實(shí)施例中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件I TVD1-TVDm I〈1. 0%。[0012]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該第四透鏡像側(cè)表面為凸面。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件|TVDi I〈1. 0% ;以及I TVDm I〈1.0%。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件I TVDi I〈0.5%。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件I TVD1-TVDm I〈O. 8%。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該第四透鏡物側(cè)表面為凹面。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)還包含一影像感測元件，設(shè)置于一成像面，其中該影像感測元件有效感測區(qū)域?qū)蔷€長的一半為ImgH，該第一透鏡的物側(cè)表面至該成像面于光軸上的距離為TTL，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的焦距為f，其滿足下列條件5. 0mm〈TTLX f/ImgH〈7. 0mm。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該影像感測元件有效感測區(qū)域?qū)蔷€長的一半為ImgH,該第一透鏡的物側(cè)表面至該成像面于光軸上的距離為TTL，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的焦距為f，其滿足下列條件5. 5mm〈TTLX f/ImgH〈6. 5mm。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該第二透鏡像側(cè)表面為凸面。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該第一透鏡像側(cè)表面為凹面。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該第三透鏡具有負(fù)屈折力，其像側(cè)表面為凸面。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，該第五透鏡具有負(fù)屈折力，其物側(cè)表面為凸面。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)還包含一影像感測元件，設(shè)置于一成像面，其中該影像感測元件成像區(qū)域的垂直距離為V，該影像感測元件成像區(qū)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(shí)用新型一實(shí)施例中，該第四透鏡具有負(fù)屈折力，且其物側(cè)表面曲率半徑為R7、像側(cè)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(shí)用新型一實(shí)施例中，該第二透鏡的色散系數(shù)為V2，該第三透鏡的色散系數(shù)為V3,該第四透鏡的色散系數(shù)為V4,其滿足下列條件O. 7〈(V2+V4)/V3〈1. O。在本實(shí)用新型一實(shí)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(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式，提供一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)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(cè)表面為凸面。第二透鏡具有負(fù)屈折力。第三透鏡具有屈折力。第四透鏡具有屈折力，其物側(cè)表面為凹面、像側(cè)表面為凸面，且皆為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側(cè)表面為凹面，且其物側(cè)表面及像側(cè)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(diǎn)。當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件I TVD1-TVDm I〈1. 0%。在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件·|TVDi I〈1. 0% ;以及I TVDm I〈1.0%。在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，該第三透鏡具有正屈折力，且該第四透鏡具有負(fù)屈折力。在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，該第二透鏡像側(cè)表面為凹面，且其物側(cè)表面曲率半徑為R3、像側(cè)表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件O. 3〈R4/R3〈0. 7。在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)還包含一影像感測元件，設(shè)置于一成像面，其中該影像感測元件成像區(qū)域的垂直距離為V,該影像感測元件成像區(qū)域的水平距離為H，且該第五透鏡的物側(cè)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(shí)用新型另一實(shí)施例中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)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(shí)用新型另一實(shí)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(shí)用新型另一實(shí)施例中，該第二透鏡的色散系數(shù)為V2，該第三透鏡的色散系數(shù)為V3,該第四透鏡的色散系數(shù)為V4,其滿足下列條件O. 7〈(V2+V4)/V3〈1. O。當(dāng)|TVDi I滿足上述條件時(shí)，可有效控制單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變。當(dāng)|TVDm|滿足上述條件時(shí)，可有效控制單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)近拍時(shí)的TV畸變。當(dāng)ITVD1-TVDmI滿足上述條件時(shí)，可獲得良好的成像品質(zhì)，且影像外觀形狀與被攝物不會(huì)有過大的差異。

[0061]為讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，各附圖的說明如下
繪示依照本實(shí)用新型第一實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；為第一實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的不意由左至右依序?yàn)榈谝粚?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散
為第一實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的不意由左至右依序?yàn)榈谝粚?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散
繪示依照本實(shí)用新型第二實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；為第二實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的示意由左至右依序?yàn)榈诙?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散
為第二實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的示意由左至右依序?yàn)榈诙?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散
繪示依照本實(shí)用新型第三實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；為第三實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的示意由左至右依序?yàn)榈谌龑?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散
為第三實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的示意由左至右依序?yàn)榈谌龑?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散
繪示依照本實(shí)用新型第四實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；為第四實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的示意由左至右依序?yàn)榈谒膶?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散
為第四實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的示意由左至右依序?yàn)榈谒膶?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散
繪示依照本實(shí)用新型第五實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；為第五實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的不意由左至右依序?yàn)榈谖鍖?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散
為第五實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的示意由左至右依序?yàn)榈谖鍖?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散
繪示依照本實(shí)用新型第六實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；為第六實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)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?yàn)榈诹鶎?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖6D為第六實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的不意圖；圖6E由左至右依序?yàn)榈诹鶎?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖7A繪示依照本實(shí)用新型第七實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；圖7B為第七實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的示意圖；圖7C由左至右依序?yàn)榈谄邔?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖7D為第七實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的示意圖；圖7E由左至右依序?yàn)榈谄邔?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖8A繪示依照本實(shí)用新型第八實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖。圖8B為第八實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的不意圖；圖8C由左至右依序?yàn)榈诎藢?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖8D為第八實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的不意圖；圖SE由左至右依序?yàn)榈诎藢?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖9A繪示依照本實(shí)用新型第九實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；圖9B為第九實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的不意圖；圖9C由左至右依序?yàn)榈诰艑?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖9D為第九實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的示意圖；圖9E由左至右依序?yàn)榈诰艑?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖1OA繪示依照本實(shí)用新型第十實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖；圖1OB為第十實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的不意圖；圖1OC由左至右依序?yàn)榈谑畬?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖1OD為第十實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的不意圖；圖1OE由左至右依序?yàn)榈谑畬?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖；圖1lA繪示依照第一實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)中，成像的枕狀畸變示意圖；圖1lB繪示依照第一實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)中，成像的桶狀畸變示意圖。主要元件符號(hào)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(cè)表面:111、211、311、411、511、611、711、811、911、10110118]像側(cè)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(cè)表面:121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021
0121]像側(cè)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(cè)表面:131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031
0124]像側(cè)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(cè)表面:141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041
0127]像側(cè)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(cè)表面:151、251、351、451、551、651、751、851、951、1051
0130]像側(cè)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(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的焦距
0136]Fno :單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的光圈值
0137]HFOV :單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)中最大視角的一半
0138]V2:第二透鏡的色散系數(shù)
0139]V3:第三透鏡的色散系數(shù)
0140]V4:第四透鏡的色散系數(shù)
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(cè)表面曲率半徑
0144]R4 :第二透鏡的像側(cè)表面曲率半徑
0145]R7 :第四透鏡的物側(cè)表面曲率半徑
0146]R8 :第四透鏡的像側(cè)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(dāng)被攝物至第一透鏡物側(cè)表面于光軸上的距離為IOOOOmm時(shí)(即遠(yuǎn)拍)，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的TV畸變
0153]TVDm :當(dāng)被攝物至第一透鏡物側(cè)表面于光軸上的距離為IOOmm時(shí)(即近拍)，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的TV畸變
0154]V :影像感測元件成像區(qū)域的垂直距離[0155]H :影像感測元件成像區(qū)域的水平距離TTL :第一透鏡的物側(cè)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(qū)域?qū)蔷€長的一半
具體實(shí)施方式
一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)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(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)還包含影像感測元件，設(shè)置于一成像面。第一透鏡具有正屈折力，其物側(cè)表面為凸面、像側(cè)表面可為凹面，借此可適當(dāng)調(diào)整第一透鏡的正屈折力強(qiáng)度，有助于縮短單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的總長度。第二透鏡具有負(fù)屈折力，其可有效對于具有正屈折力的第一透鏡所產(chǎn)生的像差作補(bǔ)正。第二透鏡的像側(cè)表面可為凸面或凹面。當(dāng)?shù)诙哥R的像側(cè)表面為凸面時(shí)，可修正單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的像散；而當(dāng)?shù)诙哥R的像側(cè)表面為凹面時(shí)，更可進(jìn)一步對第一透鏡所產(chǎn)生的像差作補(bǔ)正。第三透鏡可具有正屈折力或負(fù)屈折力。當(dāng)?shù)谌哥R具有正屈折力時(shí)，可分配第一透鏡的屈折力，有助于降低單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的敏感度；而當(dāng)?shù)谌哥R具有負(fù)屈折力，且其像側(cè)表面為凸面時(shí)，有助于降低單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的高階像差，并修正其像散。第四透鏡可具有負(fù)屈折力，借以進(jìn)一步降低單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的高階像差。第四透鏡的物側(cè)表面可為凹面、像側(cè)表面可為凸面，可更進(jìn)一步修正單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的像散。第五透鏡可具有負(fù)屈折力，其物側(cè)表面可為凸面、像側(cè)表面為凹面，可使單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的主點(diǎn)(Principal Point)遠(yuǎn)離成像面，有利于縮短其后焦距，維持單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的小型化。第五透鏡的至少一表面可具有反曲點(diǎn)，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(jìn)一步可修正離軸視場的像差。當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)，被攝物至第一透鏡物側(cè)表面于光軸上的距離可設(shè)定為100mm，其TV畸變?yōu)門VDm，而當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)，被攝物至第一透鏡物側(cè)表面于光軸上的距離可設(shè)定為10000mm，其TV畸變?yōu)門VDi，并滿足下列條件
TVD1-TVDm I〈1. 5%。借此，可獲得良好的成像品質(zhì)，且影像外觀形狀與被攝物不會(huì)有過大的差異。單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)更可滿足下列條件I TVD1-TVDmI〈1. 0%。較佳地，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)可滿足下列條件I TVD1-TVDm I <0. 8%。當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVDi I〈1.5%。借此，可有效控制單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變。單焦點(diǎn)光學(xué)取
像系統(tǒng)更可滿足下列條件I TVDi I〈1. 0%。較佳地，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)可滿足下列條件TVDi I〈O. 5%。當(dāng)單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，其滿足下列條件TVDmI <1. 5%。較佳地，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)可滿足下列條件I TVDmI <1. 0%。影像感測元件有效感測區(qū)域?qū)蔷€長的一半為ImgH，第一透鏡的物側(cè)表面至成像面于光軸上的距離為TTL，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)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(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的小型化，以搭載于輕薄可攜式的電子產(chǎn)品上。較佳地，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)可滿足下列條件5.5mm〈TTLXf/ImgH<6. 5mm。影像感測元件成像區(qū)域的垂直距離為V，影像感測元件成像區(qū)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(yuǎn)拍與近拍的最適當(dāng)?shù)幕兞浚赃_(dá)到成像品質(zhì)最良好的狀況。第四透鏡的物側(cè)表面曲率半徑為R7、像側(cè)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(dāng)調(diào)整第四透鏡表面的曲率，有助于單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)像散的修正。第二透鏡的色散系數(shù)為V2，第三透鏡的色散系數(shù)為V3，第四透鏡的色散系數(shù)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(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)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(dāng)配置透鏡的厚度，有利于單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的加工制造及組裝。第二透鏡的物側(cè)表面曲率半徑為R3、像側(cè)表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件O. 3〈R4/R3〈0. 7。適當(dāng)配置第二透鏡表面的曲率，可調(diào)整第二透鏡的負(fù)屈折力，已進(jìn)一步對具有正屈折力的第一透鏡所產(chǎn)生的像差作修正。單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)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(dāng)，可提供良好的高階像差的補(bǔ)正效果。本實(shí)用新型單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)中，透鏡的材質(zhì)可為塑膠或玻璃。當(dāng)透鏡的材質(zhì)為玻璃，可以增加單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)屈折力配置的自由度。另當(dāng)透鏡材質(zhì)為塑膠，則可以有效降低生產(chǎn)成本。此外，可于透鏡表面上設(shè)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(shù)，用以消減像差，進(jìn)而縮減所需使用透鏡的數(shù)目，因此可以有效降低本實(shí)用新型單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的總長度。本實(shí)用新型單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)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(shí)用新型單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)中，可設(shè)置有至少一光闌，其位置可設(shè)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(zhì)。本實(shí)用新型單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)中，光圈可設(shè)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(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的出射瞳(Exit Pupil)與成像面產(chǎn)生較長的距離,使之具有遠(yuǎn)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(kuò)大單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的視場角，使單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)具有廣角鏡頭的優(yōu)勢。本實(shí)用新型單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，兼具優(yōu)良像差修正能力以及良好成像品質(zhì)的特色，亦可應(yīng)用于3D(三維)影像擷取的領(lǐng)域中。根據(jù)上述實(shí)施方式，以下提出具體實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說明。〈第一實(shí)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(shí)用新型第一實(shí)施例的一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的示意圖，圖1B則為第一實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)TV畸變的示意圖，圖1C由左至右依序?yàn)榈谝粚?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖，圖1D則為第一實(shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)TV畸變的示意圖，圖1E由左至右依序?yàn)榈谝粚?shí)施例的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的球差、像散及歪曲曲線圖。由圖1A可知，單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)由物側(cè)至像側(cè)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(cè)表面111為凸面、像側(cè)表面112為凹面，并皆為非球面，且第一透鏡110為塑膠材質(zhì)。第二透鏡120具有負(fù)屈折力，其物側(cè)表面121為凸面、像側(cè)表面122為凹面，并皆為非球面，且第二透鏡120為塑膠材質(zhì)。 第三透鏡130具有正屈折力，其物側(cè)表面131及像側(cè)表面132皆為凸面，并皆為非球面，且第三透鏡130為塑膠材質(zhì)。第四透鏡140具有負(fù)屈折力，其物側(cè)表面141為凹面、像側(cè)表面142為凸面，并皆為非球面，且第四透鏡140為塑膠材質(zhì)。第五透鏡150具有負(fù)屈折力，其物側(cè)表面151為凸面、像側(cè)表面152為凹面，并皆為非球面，且第五透鏡150為塑膠材質(zhì)。另外，第五透鏡150的物側(cè)表面151及像側(cè)表面152皆具有反曲點(diǎn)。紅外線濾除濾光片170的材質(zhì)為塑膠，其設(shè)置于第五透鏡150及成像面160之間，并不影響單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的焦距。上述各透鏡的非球面的曲線方程式表示如下
權(quán)利要求1.一種單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，由物側(cè)至像側(cè)依序包含一第一透鏡，具有正屈折力，其物側(cè)表面為凸面；一第二透鏡，具有負(fù)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(cè)表面及像側(cè)表面皆為非球面；以及一第五透鏡，具有屈折力，其像側(cè)表面為凹面，且其物側(cè)表面及像側(cè)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(diǎn)；其中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVD1-TVDmI〈1. 5% ；TVDi I〈1. 5%;以及 TVDmI<1. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVD1-TVDmI〈1. 0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第四透鏡像側(cè)表面為凸面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVDi I〈1.0%;以及 TVDmI<1. 0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVDi I〈O. 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVD1-TVDm I<0. 8%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第四透鏡物側(cè)表面為凹面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，還包含一影像感測元件，設(shè)置于一成像面，其中該影像感測元件有效感測區(qū)域?qū)蔷€長的一半為ImgH，該第一透鏡的物側(cè)表面至該成像面于光軸上的距離為TTL，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的焦距為f，其滿足下列條件5.0mm<TTLX f/ImgH<7. 0mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測元件有效感測區(qū)域?qū)蔷€長的一半為ImgH，該第一透鏡的物側(cè)表面至該成像面于光軸上的距離為所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第一透鏡像側(cè)表面為所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第三透鏡具有負(fù)屈折所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第五透鏡具有負(fù)屈折TTL，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的焦距為f，其滿足下列條件·5.5mm<TTLX f/ImgH<6. 5mmη
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第二透鏡像側(cè)表面為凸面。
11.根據(jù)權(quán)利要求3 凹面。
12.根據(jù)權(quán)利要求3 力，其像側(cè)表面為凸面。
13.根據(jù)權(quán)利要求3 力，其物側(cè)表面為凸面。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，還包含一影像感測元件，設(shè)置于一成像面，其中該影像感測元件成像區(qū)域的垂直距離為V，該影像感測元件成像區(qū)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(jù)權(quán)利要求3所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第四透鏡具有負(fù)屈折力，且其物側(cè)表面曲率半徑為R7、像側(cè)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(jù)權(quán)利要求15所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第二透鏡的色散系數(shù)為V2,該第三透鏡的色散系數(shù)為V3,該第四透鏡的色散系數(shù)為V4,其滿足下列條件O.7< (V2+V4) /V3<1. O。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，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(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，由物側(cè)至像側(cè)依序包含一第一透鏡，具有正屈折力，其物側(cè)表面為凸面；一第二透鏡，具有負(fù)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(cè)表面為凹面、像側(cè)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(cè)表面為凹面，且其物側(cè)表面及像側(cè)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(diǎn)；其中，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVD1-TVDmI〈1. 0%。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于近拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDm，而該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)于遠(yuǎn)拍時(shí)的TV畸變?yōu)門VDi，其滿足下列條件TVDi I〈1.0%;以及 TVDmI〈1. 0%。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，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(fù)屈折力。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第二透鏡像側(cè)表面為凹面，且其物側(cè)表面曲率半徑為R3、像側(cè)表面曲率半徑為R4，其滿足下列條件O. 3〈R4/R3〈0. 7。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，還包含一影像感測元件，設(shè)置于一成像面，其中該影像感測元件成像區(qū)域的垂直距離為V，該影像感測元件成像區(qū)域的水平距離為H，且該第五透鏡的物側(cè)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(jù)權(quán)利要求19所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)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(jù)權(quán)利要求19所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求19所述的單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，其特征在于，該第二透鏡的色散系數(shù)為V2,該第三透鏡的色散系數(shù)為V3,該第四透鏡的色散系數(shù)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(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)，由物側(cè)至像側(cè)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(cè)表面為凸面。第二透鏡具有負(fù)屈折力。第三透鏡具有屈折力。第四透鏡具有屈折力，其物側(cè)表面及像側(cè)表面皆為非球面。第五透鏡具有屈折力，其像側(cè)表面為凹面，且其物側(cè)表面及像側(cè)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(diǎn)。當(dāng)控制單焦點(diǎn)光學(xué)取像系統(tǒng)的近拍與遠(yuǎn)拍TV畸變量在一定范圍內(nèi)時(shí)，其近拍與遠(yuǎn)拍均可獲得良好的成像品質(zhì)。
文檔編號(hào)G02B1/04GK202837659SQ20122052779
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者湯相岐, 黃歆璇 申請人:大立光電股份有限公司