CN100454072C - 摄像镜头 - Google Patents

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CN100454072C CNB031460151A CN03146015A CN100454072C CN 100454072 C CN100454072 C CN 100454072C CN B031460151 A CNB031460151 A CN B031460151A CN 03146015 A CN03146015 A CN 03146015A CN 100454072 C CN100454072 C CN 100454072C
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Abstract

本发明涉及摄像镜头，尤其是涉及用于使用了CCD、CMOS等摄像元件的摄像装置的摄像镜头。本发明提供一种满足缩短光学系统的全长而使其紧凑化的要求，并且能够得到足够高的分辨率的摄像镜头。该摄像镜头从物体一侧至成像面(6)一侧依次备有：光阑(2)；具有主焦强在成像面(6)一侧的正焦强的第1透镜(3)；具有曲率很大的凹面朝向成像面(6)一侧的焦强为负的凹凸透镜状的第2透镜(4)。

Description

摄像镜头
技术领域
本发明涉及摄像镜头，尤其是涉及用于使用了CCD、CMOS等摄像元件的摄像装置的摄像镜头。
背景技术
近年来，多媒体的进展非常显著，例如，对搭载在手机等上的使用了CCD或CMOS等固体摄像元件的照相机、如CCD照相机的需求显著增加。这样的CCD照相机由于必须安装在有限的安放空间里，所以希望其体积小而重量轻。因此，也同样要求用于这样的CCD照相机的摄像镜头是体积小而重量轻的。
作为这样的摄像镜头，迄今为止，根据其用途而提出了各种光学系统的方案，就上述手机中所搭载的照相机也提出了以小型轻量为目的的光学系统的方案。
在上述使用了固体摄像元件的照相机中，近年来不仅要求其体积小而重量轻，而且对提高图像分辨率的要求也愈发强烈。
但是，为了实现小型轻量化，由于组装到照相机中的光学系统的全长(沿光轴方向的尺寸)受到了明显的制约，镜头必须采用简单的结构。在采用最简单的结构即只有一枚透镜结构的单球面镜头时，虽然就光学系统的全长来说能在满足条件的范围内，但是色散和色差不能得到良好的补偿，会产生不能得到足够高的分辨率(如640×480点)的问题。
另外，虽然也提出了采用2枚透镜结构的镜头的方案，由于不能在满足对光学系统全长的要求的同时满足分辨率的要求从而该方案也是不完善的。
另一方面，假如采用3枚以上透镜结构的镜头，虽然可以满足对分辨率的要求，但是不能满足对光学系统全长的制约。
这样，迄今为止，就如何解决在保持光学系统的全长较短的情况下来得到足够高的分辨率的课题来说，实际情况是还未提出有效的光学系统的方案。
发明内容
鉴于以上存在的问题，本发明的目的就在于提供一种能够满足使光学系统的全长短而紧凑的要求，并能得到足够高的分辨率的摄像镜头。
为了达到上述目的，如本发明第一方案的摄像镜头的特征在于，从物体一侧至成像面一侧依次具有：光阑；具有主焦强在成像面一侧的正焦强的第1透镜；具有曲率很大的凹面朝向成像面一侧的焦强为负的凹凸透镜状的第2透镜。
并且，采用本发明的第一方案，在能够良好地补偿各种色散、色差而得到足够高的分辨率的同时，尽管使用了两枚透镜，仍可将镜头系统的全长做得足够短，能够实现紧凑而分辨率高、品质高的摄像镜头。
另外，如本发明第二方案的摄像镜头的特征在于，在第一方案的基础上，上述摄像镜头还进一步满足各条件式(1)、(2)
-1.9f/f2＜-0.5    (1)
1.3＜f/f1＜2.1    (2)
其中：f：整个镜头的焦距；
f2：第2透镜的焦距；
f1：第1透镜的焦距。
并且，采用本发明的第二方案，首先，通过使第2透镜满足公式(1)，并且使第1透镜满足公式(2)，使其可确保足够的后焦距的同时能够使全长变短，并且能够使分辨率和图像品质更加提高。
另外，如本发明第三方案的摄像镜头的特征在于，在第一方案和第二方案的上述摄像镜头中，还进一步满足各条件式(3)、(4)
v1＞50        (3)
v2＜40        (4)
其中，v1：第1透镜的阿贝数；
v2：第2透镜的阿贝数。
并且，采用该第三方案的摄像镜头，通过使第1透镜满足公式(3)，能够降低第1透镜色差的发生，另外，通过使第2透镜满足公式(4)，能够使在满足公式(3)的情况下还剩余的色差可在第2透镜得到进一步的补偿。这样，就能够实现色差得到进一步补偿的摄像镜头。
另外，如本发明第四方案的摄像镜头的特征在于，在第二方案和第三方案的上述摄像镜头中，还进一步满足各条件式(5)、(6)
0.3f＜d1        (5)
d2＜0.3f        (6
其中，d1：第1透镜的中心厚度；
d2：第2透镜的中心厚度。
并且，采用第四方案的摄像镜头，能够进一步良好地补偿色散和畸变色差而更加提高分辨率和图像品质，并且能够得到结构上所必需的后焦距。
附图说明
图1是表示本发明的摄像镜头的一种实施方式的简要结构图。
图2是表示本发明的摄像镜头的第1实施例的简要结构图。
图3是表示图2所示的摄像镜头的球面色差、色散、畸变的说明图。
图4是表示图2所示的摄像镜头的倍率色差的说明图。
图5是表示本发明的摄像镜头的第2实施例的简要结构图。
图6是表示图5所示的摄像镜头的球面色差、色散、畸变的说明图。
图7是表示图5所示的摄像镜头的倍率色差的说明图。
图8是表示本发明的摄像镜头的第3实施例的简要结构图。
图9是表示图8所示的摄像镜头的球面色差、色散、畸变的说明图。
图10是表示图8所示的摄像镜头的倍率色差的说明图。
图11是表示本发明的摄像镜头的第4实施例的简要结构图。
图12是表示图11所示的摄像镜头的球面色差、色散、畸变的说明图。
图13是表示图11所示的摄像镜头的倍率色差的说明图。
具体实施方式
下面，参照图1至图13对本发明的摄像镜头的实施方式加以说明。
如图1所示，本实施方式的摄像镜头1通过从物体一侧向为CCD、CMOS等固体摄像元件的受光面的成像面(摄像面)6一侧依次排列有光阑2、第1透镜3和第2透镜4而构成。还有，根据摄像镜头1的用途假如需要的话，也可以在第2透镜4的成像面6一侧配置玻璃盖片5等。
在本实施方式中，上述第1透镜3所采用的是主焦强在成像面6一侧的正焦强透镜。另外，上述第2透镜4所采用的是曲率很大的凹面朝向成像面6一侧焦强为负的凹凸透镜状透镜。
这样，由于能够通过由第1透镜3和第2透镜4组成的两枚透镜构成的镜头很好地补偿各种色散、色差，从而能够得到足够高的分辨率。另外，即使这样以高分辨率为目的而把摄像镜头1做成由两枚透镜构成，特别是通过使在第2透镜4的成像面一侧的面(第2面)具有很大的负焦强，也能够使摄像镜头1的全长变短。再有，通过将光阑配置在第1透镜3的物体一侧，也能够使第2透镜4的直径变小从而使摄像镜头1在直径方向上紧凑。
再有，除了上述结构之外，还可以使上述第1透镜3及上述第2透镜4进一步满足各条件式(1)、(2)。
-1.9＜f/f2＜-0.5        (1)
1.3＜f/f1＜2.1          (2)
在公式(1)、(2)中f为由第1透镜3和第2透镜4组成的整个镜头的焦距，公式(1)中f2为第2透镜4的焦距，公式(2)中f1为第1透镜3的焦距。
在这里，首先，就公式(1)来说，当f/f2的值小于公式(1)的值(-1.9)时，由于后焦距和从成像面6至出射孔之间的距离变得太短，就不能够在摄像镜头1和成像面6之间配置玻璃盖片5等。也就是说，会产生不能适当地构成摄像镜头1这些结构上的问题。
另外，反过来，当f/f2的值大于公式(1)的值(-0.5)时，对S成像面(弧矢像面)的弯曲补偿不够，部分图像就会变模糊。
其次，就公式(2)来说，当f/f1的值小于公式(2)的值(1.3)时，视角就变得过小。这相当于f变长，即摄像镜头1的全长变大，就会产生有悖于要求紧凑的问题。
另外，反过来，当f/f1的值大于公式(2)的值(2.1)时，由于f变得过短，从而不能得到足够的后焦距，使其不能在摄像镜头1和成像面6之间配置玻璃盖片5等。
因此，首先，假如使第2透镜4满足公式(1)，并且使第1透镜3满足公式(2)，就能够实现作为整体的全长很短并且分辨率更高的摄像镜头1。再有，特别是，能够使弧矢像面的弯曲得到良好的补偿而使分辨率和图像品质进一步提高。另外，为使其紧凑而使摄像镜头1的全长变短的同时，还能得到结构上所必许的足够的后焦距。
另外，f/f2的值，更优选的是希望满足条件-1.9＜f/f2＜-0.8，另外f/f1的值，更优选的是希望满足条件1.5＜f/f1＜2.1。这样的话，能够更好地实现全长很短并且分辨率高的摄像镜头1。
再有，除了上述结构之外，还可以使上述第1透镜3及上述第2透镜4进一步满足各条件式(3)、(4)。
v1＞50        (3)
v2＜40        (4)
公式(3)中v1为第1透镜3的阿贝数，v2为第2透镜4的阿贝数。
这样的话，首先，通过使第1透镜3满足条件式(3)，可降低第1透镜3的色差的发生。再有，通过使第2透镜4满足条件式(4)，使其在满足(3)式的情况下剩余的色差在第2透镜4得到进一步的补偿。这样就能够将色差进一步得到良好的补偿，从饿能使分辨率和图像质量更进一步提高。
再有，除了上述结构之外，还可以使上述第1透镜3及上述第2透镜4进一步满足(5)、(6)各条件式。
0.3f＜d1        (5)
d2＜0.3f        (6)
公式(5)中d1为第1透镜3的中心厚度，公式(6)中d2为第2透镜4的中心厚度。
在这里，d1的值小于公式(5)所示的值(0.3f)时，色散变大，再有，负的畸变色差的绝对值也变大。
另外，d2的值大于式(6)所示的值(0.3f)时，后焦距就变得过短。
因此，假如使第1透镜3满足公式(5)，并且使第2透镜4满足公式(6)，就能够使色散和畸变色差得到良好的补偿从而使分辨率及图像品质进一步提高，并且，能够使摄像镜头1的全长变短的同时还得到更加合适的结构上所必需的足够的后焦距。
还有，d1的值更优选的是希望满足条件0.4f＜d1，另外，d2的值更优选的是希望满足条件d2＜0.25f。这样的话，能够进一步确保足够的后焦距，从而实现更加紧凑化并且分辨率和图像质量更加优越的摄像镜头1。具体实施例
下面，参照图2至图13对本发明的实施例加以说明。
这里，在本实施例中，f是整个镜头的焦距，f1是第1透镜3的焦距，f2是第2透镜4的焦距，FNO表示的是F数值。另外，ω是半视场角，其两倍2ω是全视场角(对角线视场角)，r是光学系统等的曲率半径(透镜的场合为中心曲率半径)，d是光学系统的厚度或者空气间隔，ne是照射了e线(绿色)时各光学系统的折射率，vd表示的是照射了d线(黄色)时各光学系统的阿贝数。
k、A、B、C表示的是以下公式(7)中的各系数。即，镜头的非球面形状在其光轴方向为Z轴、与光轴垂直相交的方向为Y轴、光的前进方向为正、k为圆锥系数、A、B、C为非球面系数、r为曲率半径时可以用下式表示。
Z(Y)＝r-1Y2/[1+{1-(k+1)r-2Y2}1/2]
      +AY4+BY6+CY8                (7)
第1实施例
图2所示的是本发明的第1实施例，本实施例中，与图1所示结构的摄像镜头1同样，分别在第1透镜3的物体一侧设有光阑2，在第2透镜4的成像面6一侧设有玻璃盖片5。
本第1实施例的摄像镜头1设定了以下条件。
f＝3.40mm、FNO＝2.8、2ω＝7.5°、f1＝1.81mm、f2＝-2.48mm
面                曲率半径r   面间距d   折射率ne   阿贝数vd
(物点)                        ∞
(光阑)                        0.05
1(第1透镜第1面)   -14.728     2.00      1.52692    56.2
2(第1透镜第2面)   -0.936      0.05
3(第2透镜第1面)   3.417       0.70      1.58961    30.0
4(第2透镜第2面)   0.945       0.60
5(玻璃盖片第1面)  0           0.30      1.51825    64.2
6(玻璃盖片第2面)  0           1.575
(成像面)
面   k          A             B              C
1    0          -6.509443E-2  -5.683406E-2   0
2    -2.823271  -9.306843E-2  2.531014E-3    0
3    0          -6.564036E-2  1.590278E-2    0
4    -4.029063  -2.736213E-3  5.491188E-3    0
在这样的条件下，f/f2＝-1.371，满足了公式(1)。另外，f/f1＝1.878，满足了公式(2)。
再有，v1＝56.2，满足了公式(3)。另外，v2＝30.0，满足了公式(4)。
再有，d1＝0.588f，满足了公式(5)。另外，d2＝0.206f，满足了公式(6)。
该第1实施例的摄像镜头1的球面色差、色散以及畸变(畸变色差)如图3所示。其倍率色差如图4所示。
由此结果可以看出，球面色差、色散、畸变、倍率色差都能够满足的结果，从而能够得到足够的光学特性。
第2实施例
图5所示的是本发明的第2实施例，本实施例中，与图1所示结构的摄像镜头1同样，分别在第1透镜3的物体一侧设有光阑2，在第2透镜4的成像面6一侧设有玻璃盖片5。
本第2实施例中的摄像镜头1设定了以下条件。
f＝3.40mm、FNO＝2.8、2ω＝66.2°、f1＝1.84mm、f2＝2.46mm
面                曲率半径r   面间距d     彩折射率ne  阿贝数vd
(物点)                        ∞
(光阑)                        0.05
1(第1透镜第1面)   -25.266     2.00        1.49405     57.0
2(第1透镜第2面)   -0.899      0.05
3(第2透镜第1面)   3.105       0.70        1.58961     30.0
4(第2透镜第2面)   0.905       0.60
5(玻璃盖片第1面)  0           0.30        1.51825     64.2
6(玻璃盖片第2面)  0           1.499
(成像面)
面   k          A             B              C
1    0          -6.755532E-2  -4.773123E-2   0
2    -2.713984  -8.656371E-2  -2.012928E-3   0
3    0          -5.820067E-2  1.221951E-2    0
4    -3.817369  6.869367E-3   3.343374E-3    0
在这样的条件下，f/f2＝-1.382，满足了公式(1)。另外，f/f1＝1.848，满足了公式(2)。
再有，v1＝57.0，满足了公式(3)。另外，v2＝30.0，满足了公式(4)。
再有，d1＝0.588f，满足了公式(5)。另外，d2＝0.206f，满足了公式(6)。
该第2实施例的摄像镜头1的球面色差、色散及畸变如图6所示。其倍率色差如图7所示。
由此结果可以看出，球面色差、色散、畸变、倍率色差都能够得到满意的结果，从而能够得到足够好的光学特性。
第3实施例
图8所示的是本发明的第3实施例，本实施例中，与图1所示结构的摄像镜头1同样，分别在第1透镜3的物体一侧设有光阑2，在第2透镜4的成像面6一侧设有玻璃盖片5。
本第3实施例中的摄像镜头1设定以下条件。
f＝3.40mm、FNO＝2.8、2ω＝66.3°、f1＝1.71mm、f2＝-1.87mm
面                曲率半径r   面间距d   折射率ne   阿贝数vd
物点                          ∞
(光阑)                        0.05
1(第1透镜第1面)   16.926      2.70      1.52692    56.2
2(第1透镜第2面)   -0.897      0.05
3(第2透镜第1面)   5.129       0.78      1.58961    30.0
4(第2透镜第2面)   0.855       0.75
5(玻璃盖片第1面)  0           0.30      1.51825    64.2
6(玻璃盖片第2面)  0           1.012
(成像面)
面   k          A             B              C
1    0          -4.218759E-2  -2.052235E-2   0
2    -2.884383  -5.838604E-2  1.432816E-3    0
3    7.457915   -4.916200E-2  2.133099E-3    0
4    -4.045224  -3.851670E-3  3.233996E-3    0
在这样的条件下，f/f2＝-1.818，满足了公式(1)。另外，f/f1＝1.988，满足了公式(2)。
再有，v1＝56.2，满足了公式(3)。另外，v2＝30.0，满足了公式(4)。
再有，d1＝0.794f，满足了公式(5)。另外，d2＝0.229f，满足了公式(6)。
该第3实施例的摄像镜头1的球面色差、色散以及畸变如图9所示。其倍率色差如图10所示。
由此结果可以看出，球面色差、色散、畸变、倍率色差都能够得到满意的结果，从而能够得到足够好的光学特性。
第4实施例
图11所示的是本发明的第4实施例，本实施例中，与图1所示结构的摄像镜头1同样，分别在第1透镜3的物体一侧设有光阑2，在第2透镜4的成像面6一侧设有玻璃盖片5。
本第4实施例中的摄像镜头1设定了以下条件。
f＝3.50mm、FNO＝2.8、2ω＝65.1°、f1＝2.24mm、f2＝-4.00mm
面                曲率半径r   面间距d  折射率ne   阿贝数vd
(物点)                        ∞
(光阑)                        0.06
1(第1透镜第1面)   -4.873      1.50     1.52692    56.2
2(第1透镜第2面)   -1.051      0.05
3(第2透镜第1面)   2.364       0.70     1.58961    30.0
4(第2透镜第2面)   1.050       0.89
5(玻璃盖片第1面)  0           0.30     1.51825    64.2
6(玻璃盖片第2面)  0           1.601
(成像面)
面   k          A             B              C
1    0          -8.394932E-2  -1.038451E-1   0
2    -2.271394  -7.687520E-2  -2.173360E-2   0
3    0          -4.642139E-2  1.020710E-2    0
4    -3.200259  2.227175E-2   2.308215E-3    0
在这样的条件下，f/f2＝-0.875，满足了公式(1)。另外，f/f1＝1.562，满足了公式(2)。
再有，v1＝56.2，满足了公式(3)。另外，v2＝30.0，满足了公式(4)。
再有，d1＝0.429f，满足了公式(5)。另外，d2＝0.2f，满足了公式(6)。
该第4实施例的摄像镜头1的球面色差、色散及畸变如图12所示。其倍率色差如图13所示。
由此结果可以看出，球面色差、色散、畸变、倍率色差都能够得到满意的结果，从而能够得到足够好的光学特性。
再有，本发明并不限于上述实施例，可以按照需要做各种各样的变更。
例如，图1中，虽然在第2透镜4的成像面6一侧配置了玻璃盖片5，但是除了该玻璃盖片5外也可以配置低通滤光片，另外，也可以只配置低通滤光片。
如上所述，采用本发明第一方案的摄像镜头，能够在满足紧凑化的要求的同时实现具有高分辨率的光学性能优越的高质量的摄像镜头。
采用本发明第二方案的摄像镜头，除了能得到第一方案的摄像镜头的效果外，还能进一步实现光学性能优良的紧凑的高品质的摄像镜头。
采用本发明第三方案的摄像镜头，除了能得到第一和第二方案的摄像镜头的效果外，还能进一步实现光学性能优良的高品质的摄像镜头。
采用本发明第四方案的摄像镜头，除了能得到第二方案和第三方案的摄像镜头的效果外，还能进一步实现紧凑的而且光学性能优良的高品质的摄像镜头。

Claims (2)

1.一种摄像镜头，其特征在于：从物体一侧至成像面一侧依次具有：光阑；具有主焦强在成像面一侧的正焦强的第1透镜；具有曲率很大的凹面朝向成像面一侧的焦强为负的凹凸透镜状的第2透镜；进而还满足下列条件式(5)、(6)：
0.3f＜d1    (5)
d2＜0.3f    (6)
其中，f：整个镜头的焦距；
d1：第1透镜的中心厚度；
d2：第2透镜的中心厚度；
还进一步满足下列各条件式(1)、(2)
-1.9＜f/f2＜-0.5    (1)
1.3＜f/f1＜2.1      (2)
其中，
f2：第2透镜的焦距；
f1：第1透镜的焦距。
2.一种摄像镜头，其特征在于：从物体一侧至成像面一侧依次具有：光阑；具有主焦强在成像面一侧的正焦强的第1透镜；具有曲率很大的凹面朝向成像面一侧的焦强为负的凹凸透镜状的第2透镜；进而还满足下列条件式(5)、(6)：
0.3f＜d1    (5)
d2＜0.3f    (6)
其中，f：整个镜头的焦距；
d1：第1透镜的中心厚度；
d2：第2透镜的中心厚度；
还进一步满足下列各条件式(3)、(4)
v1＞50    (3)
v2＜40    (4)
其中，v1：第1透镜的阿贝数；
v2：第2透镜的阿贝数。
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