CN101634742A - 取像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种取像镜头，其自物端到像端依次包括第一透镜、第二透镜及第三透镜，所述第一透镜及所述第二透镜均具有正光焦度，所述第三透镜具有负光焦度；所述第一，第二及第三透镜的各光学表面均为非球面；其中，所述第一透镜满足以下条件式：(|G1R2|－G1R1)/(|G1R2|+G1R1)＜0.5，0.2＜G1R1/F＜0.6，其中，G1R1为第一透镜的物端表面的曲率半径，G1R2为第一透镜的像端表面的曲率半径，F为取像镜头的总焦距。本发明取像镜头的第一，第二及第三透镜的各光学表面均为非球面，且第一透镜满足上述公式，从而可减少取像镜头的镜片数目，缩短取像镜头的长度并且提高成像品质。

Description

取像镜头
技术领域
本发明涉及一种取像镜头。
背景技术
随着科技的不断发展，电子产品不断地朝向轻薄短小以及多功能的方向发展，而电子产品中，如数码相机、计算机等已具备取像装置之外，甚至移动电话或个人数字辅助器(PDA)等装置也有加上取像装置的需求；而为了携带方便及符合人性化的需求，取像装置需要具有良好的成像品质。
而由于传统的球面研磨玻璃镜片的材质选择性较多，且对于修正色差较为有利，已广为业界所使用，但球面研磨玻璃镜片应用在数值孔径(F Number)较小以及视角(Wide-angle)较大的情况时，像差的修正较困难。而为了改善上述传统的球面研磨玻璃镜片的缺点，目前的取像装置已有使用非球面塑料镜片或使用非球面模造玻璃片，以获得较佳的成像品质，但上述取像装置的镜头长度过大，使取像装置无法具有较小体积或较低成本，不易满足电子产品轻薄短小的要求。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种尺寸小且成像品质佳的取像镜头。
一种取像镜头，其自物端到像端依次包括第一透镜、第二透镜、及第三透镜，所述第一透镜及所述第二透镜均具有正光焦度，所述第三透镜具有负光焦度；所述第一，第二及第三透镜的各光学表面均为非球面；其中，所述第一透镜满足以下条件式：
(|G1R2|-G1R1)/(|G1R2|+G1R1)＜0.5
0.2＜G1R1/F＜0.6
其中，G1R1为第一透镜的物端表面的曲率半径，G1R2为第一透镜的像端表面的曲率半径，F为取像镜头的总焦距。
相对于现有技术，所述第一，第二及第三透镜的各光学表面均为非球面，且第一镜片满足上述公式，因此不需要设置足够长的空间来设置更多的镜片以矫正像差，从而可减小镜头的镜片数目，缩减取像镜头的长度并且提高取像镜头的成像品质。
附图说明
图1是本发明取像镜头的光学结构示意图；
图2是本发明取像镜头的第一实施方式的球差特性曲线图；
图3是本发明取像镜头的第一实施方式的场曲特性曲线图；
图4是本发明取像镜头的第一实施方式的畸变特性曲线图；
图5是本发明取像镜头的第二实施方式的球差特性曲线图；
图6是本发明取像镜头的第二实施方式的场曲特性曲线图；
图7是本发明取像镜头的第二实施方式的畸变特性曲线图；
图8是本发明取像镜头的第三实施方式的球差特性曲线图；
图9是本发明取像镜头的第三实施方式的场曲特性曲线图；
图10是本发明取像镜头的第三实施方式的畸变特性曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，为本发明取像镜头100的结构示意图。所述取像镜头100，由物端至像端依次包括：一个第一透镜10、一个第二透镜20、一个第三透镜30及一个影像传感器40，并以同一光轴X依序排列。取像时，光线是先经过第一透镜10后，再依次经过第二透镜20，第三透镜30，而成像于影像传感器40的感测面41上，而获得清晰成像，其中影像传感器40为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补式金属氧化物半导体)。
所述第一透镜10为新月型结构，其具有正光焦度，并且其包括朝向物端的第一物端表面11及朝向像端的第一像端表面12，所述第一像端表面12呈凹面。
所述第二透镜20为新月型结构，其具有正光焦度，并且其包括朝向物端的第二物端表面21及朝向像端的第二像端表面22，所述第二物端表面21呈凹面。
所述第三透镜30具有负光焦度，并且其包括朝向物端的第三物端表面31及朝向像端的第三像端表面32，所述第三像端表面32呈凹面。
所述第一透镜10的第一物端表面11及第一像端表面12，第二透镜20的第二物端表面21及第二像端表面22，第三透镜30的第三物端表面31及第三像端表面32均为非球面。因此不需要设置足够长的空间来设置更多的镜片以矫正像差，从而减小了取像镜头100的镜片数目，缩减取像镜头100的长度。
本发明取像镜头100的第一透镜10满足以下条件式：
(1)(|G1R2|-G1R1)/(|G1R2|+G1R1)＜0.5
(2)0.2＜G1R1/F＜0.6
其中，G1R1为第一透镜10的第一物端表面11的曲率半径，G1R2为第一透镜10的第一像端表面12的曲率半径，F为取像镜头100的总焦距。条件式(1)及条件(2)的限制了第一镜片10的结构及位置，可改善取像透镜100的球差及慧差，提高取像镜头100的成像品质。
为了更好的提高取像镜头100的成像品质，该取像镜头100的第一透镜10及第三透镜30需进一步满足以下条件式：
(3)1＜F1/F＜1.5
(4)1＜F/G3R2＜7
(5)0.5＜h/D3＜0.7
其中，F1为第一透镜10的焦距，G3R2为第三透镜30的第三像端表面32的曲率半径，h为第三透镜30的第三像端表面32的水平最高点的垂直高度，D3为第三透镜30的第三像端表面32的有效径高度。
为了使取像镜头100的成像品质与色差之间取得平衡点，第三透镜30需更进一步满足以下条件式：
(6)-1＜F*F3/Vd3＜0
其中，F3为第三透镜的焦距，Vd3为第三透镜的阿贝数。
以下列举三个较佳实施方式，并分别说明：
第一实施方式
下列表(一)中分别列有由物端依序编号的光学面号码(Surface#)、在光轴上各透镜的光学表面的曲率半径(R)、沿光轴从物端到像端各面与其邻近的后一光学表面的间距(D)、与镜片材质的折射率(nd)和阿贝数(Vd)。
表(一)
  Surface#   R   D   nd   Vd
  第一物端表面11   0.96   0.68   1.51   59
  第一像端表面12   1.67   0.10
  第二物端表面21   -0.95   0.76   1.51   59
  第二像端表面22   -0.63   0.05
  第三物端表面31   2.33   0.39   1.54   56
  第三像端表面32   0.99   0.96
非球面系数表列如下：
表(二)
  第一物端表面11   第一像端表面12   第二物端表面21   第二像端表面22   第三物端表面31   第三像端表面32
  A4   -0.01163   0.021719   -0.39449   0.248875   -0.31794   -0.17668
  A6   -0.00473   -0.26165   0.056503   -1.09805   0.232974   0.084412
  A8   -0.04725   1.969547   -9.45337   1.968643   -0.07606   -0.03432
  A10   0.157865   -12.3018   22.38728   -2.67617   0.01098   0.011891
  A12   -0.21482   16.35086   -9.95414   1.184367   -0.00089   -0.00215
该第一实施方式的取像镜头100中，其球差、场曲及畸变分别如图2至图4所示。图2中，分别针对f线(波长值435.8nm)，d线(波长值587.6nm)，c线(波长值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，第一实施方式的取像镜头100对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图3中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图4中的畸变率控制在(-1％，1％)范围内。由此可见，取像镜头100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
第二实施方式
下列表(三)中分别列有由物端依序编号的光学面号码(Surface#)、在光轴上各透镜的光学表面的曲率半径(R)、沿光轴从物端到像端光轴上各面与其邻近的后一光学表面的间距(D)、与镜片材质的折射率(nd)和阿贝数(Vd)。
表(三)
  Surface#   R   D   nd   Vd
  第一物端表面11   1.04   0.49   1.54   57
  第一像端表面12   1.90   0.17
  第二物端表面21   -1.17   0.80   1.51   59
  第二像端表面22   -0.64   0.06
  第三物端表面31   1.70   0.33   1.60   28
  第三像端表面32   0.78   0.99
非球面系数表列如下：
表(四)
该第二实施方式中的取像镜头100中，其球差、场曲及畸变分别如图5到图7所示。图5中，分别针对f线(波长值435.8nm)，d线(波长值587.6nm)，c线(波长值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，第二实施方式的取像镜头100对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图6中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图7中的畸变率控制在(-1％，1％)范围内。由此可见，取像镜头100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
第三实施方式
下列表(五)中分别列有由物端依序编号的光学面号码(Surface#)、在光轴上各透镜的光学表面的曲率半径(R)、沿光轴从物端到像端光轴上各面与其邻近的后一光学表面的间距(D)、与镜片材质的折射率(nd)和阿贝数(Vd)。
表(五)
  Surface#   R   D   nd   Vd
  第一物端表面11   1.03   0.65   1.50   60
  第一像端表面12   2.79   0.16
  第二物端表面21   -1.17   0.99   1.55   55
  第二像端表面22   -0.84   0.28
  第三物端表面31   1.70   0.40   1.56   52
  第三像端表面32   0.85   0.63
非球面系数表列如下：
表(六)
Figure A20081030294100072
Figure A20081030294100081
该第三实施方式中的取像镜头100中，其球差、场曲及畸变分别如图8到图10所示。图8中，分别针对f线(波长值435.8nm)，d线(波长值587.6nm)，c线(波长值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，第三实施方式的取像镜头100对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图9中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图10中的畸变率控制在(-1％，1％)范围内。由此可见，取像镜头100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
本发明的取像镜头的第一，第二及第三透镜的各光学表面均为非球面，因此不需要设置足够长的空间来设置更多的镜片以矫正像差，从而减小了镜头的镜片数目，缩减取像镜头长度。而且利用上述六个关系式的限定，很好的保证了取像镜头的成像品质。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种取像镜头，其自物端到像端依次包括第一透镜、第二透镜及第三透镜，其特征在于：所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有负光焦度；所述第一、第二及第三透镜的各光学表面均为非球面；其中，所述第一透镜满足以下关系式：
(|G1R2|-G1R1)/(|G1R2|+G1R1)＜0.5
0.2＜G1R1/F＜0.6
其中，G1R1为第一透镜的物端表面的曲率半径，G1R2为第一透镜的像端表面的曲率半径，F为取像镜头的总焦距。
2.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述第一透镜及第三透镜满足以下公式：
1＜F1/F＜1.5
1＜F/G3R2＜7
0.5＜h/D3＜0.7
其中，F1为第一透镜的焦距，G3R2为第三透镜的像端表面的曲率半径，h为第三透镜的像端表面的水平最高点的垂直高度，D3为第三透镜的像端表面的有效径高度。
3.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述第三透镜满足以下公式：
-1＜F*F3/Vd3＜0
其中，F3为第三透镜的焦距，Vd3为第三透镜的阿贝数。
4.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述第一透镜及第二透镜均为新月型结构，所述第一透镜的像端表面为凹面，所述第二透镜的物端表面为凹面，所述第三透镜的像端表面为凹面。
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