CN101655599B

CN101655599B - 图像拾取透镜和图像拾取设备

Info

Publication number: CN101655599B
Application number: CN2009101666517A
Authority: CN
Inventors: 冈野英晓
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2029-08-24
Also published as: JP2010049113A; US7965455B2; CN101655599A; US20100046090A1; EP2157465A1

Abstract

提供了图像拾取透镜和图像拾取设备。所述图像拾取透镜从物体侧到图像侧依次包括：孔径光阑；第一透镜元件，具有正折射能力；第二透镜元件，具有负折射能力和双凹形；第三透镜元件，具有正折射能力和新月形，其凹面面向物体侧；第四透镜元件，具有负折射能力。在图像拾取透镜中，满足以下条件表达式，0.20＜f/|f2|＜0.9vd1-vd2＞25其中f表示整体透镜系统的焦距，f2表示第二透镜元件的焦距，vd1表示第一透镜元件的阿贝数，且vd2表示第二透镜元件的阿贝数。

Description

图像拾取透镜和图像拾取设备

技术领域

本发明涉及图像拾取透镜和图像拾取设备，并且更具体地，涉及适合于被包括在具有固态图像拾取器件的诸如数字照相机或配有相机的移动电话的设备中的图像拾取光学系统的图像拾取透镜，以及包括图像拾取透镜的图像拾取设备的技术领域。

背景技术

存在各种图像拾取设备，包括小尺寸且具有诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)之类的固态图像拾取器件的设备。这样的图像拾取设备的例子包括配有相机的移动电话和数字照相机。

对于这样的图像拾取设备的尺寸减少的需求不断增长。因此，期望要被包括在这些设备中的图像拾取透镜尺寸小，具有短的总体长度。

随着诸如配有相机的移动电话之类的图像拾取设备的尺寸减小，它们的图像拾取器件的像素数目近来也不断增加。包括百万像素或更高类型的图像拾取器件的设备已经成为主流。因此，期望要被包括在这样的设备中的图像拾取透镜具有高的透镜性能，以便使得它们适合于前述具有大量像素的图像拾取器件。

为提供小的高性能图像拾取透镜，期望包括三个或更多个透镜元件。在以下日本未审专利申请公开No.2004-4566、No.2002-365529、No.2002-365530、No.2002-365531和No.2006-293324中公开了每个都包括三个或更多个透镜元件的示例图像拾取透镜。

发明内容

在日本未审专利申请公开No.2004-4566中公开的图像拾取透镜包括三个透镜元件，且因此有利于减少总体光学长度。

然而，在该图像拾取透镜中，当考虑到要实现高分辨率并减少色像差以便容纳图像拾取器件日益增长的像素数目时，三个透镜元件不足以用于校正色像差(chromatic aberration)。因而，难以实现期望的性能。

在日本未审专利申请公开No.2002-365529、No.2002-365530和No.2002-365531中公开的图像拾取透镜每个都包括四个透镜元件，并且其中产生的像差(aberration)被很好地校正。但是，图像拾取透镜具有长的总体光学长度，阻碍了尺寸减小。

此外，在日本未审专利申请公开No.2002-365529、No.2002-365530和No.2002-365531中公开的每个图像拾取透镜中，第一和第二透镜元件的折射能力(refractive power)非常强。这增加了制造灵敏度，且因而降低了生产率。尤其是，第二透镜元件的强折射能力使得制造整个透镜系统非常困难。

在日本未审专利申请公开No.2006-293324中公开的图像拾取透镜包括四个透镜元件并具有高的像差校正度。但是，该图像拾取透镜具有长的总体光学长度，也阻碍了尺寸减小。

此外，在日本未审专利申请公开No.2006-293324中公开的图像拾取透镜的第三透镜元件具有双凸(biconvex)形状，且难以校正其中产生的像差，导致高的制造灵敏度。另外，由于双凸第三透镜元件，边缘光线的全反射所产生的重像(ghost)可能会入射到图像拾取器件上，从而显著恶化图像质量。

有鉴于此，期望的是本发明提供保持小尺寸并确保适合于具有大量像素的图像拾取器件的良好光学性能的图像拾取透镜和图像拾取设备。

根据本发明的实施例，图像拾取透镜从物体侧到图像侧依次包括：孔径光阑；第一透镜元件，具有正折射能力；第二透镜元件，具有负折射能力和双凹(biconcave)形；第三透镜元件，具有正折射能力和新月(meniscus)形，其凹面面向物体侧；第四透镜元件，具有负折射能力。在图像拾取透镜中，满足以下条件表达式，

0.20＜f/|f2|＜0.9

vd1-vd2＞25

其中f表示整体透镜系统的焦距，f2表示第二透镜元件的焦距，vd1表示第一透镜元件的阿贝数(Abbe number)，vd2表示第二透镜元件的阿贝数。

由此，在图像拾取透镜中，第二透镜元件具有合适的折射能力，并提供良好的像差校正度。

此外，减小了图像拾取透镜的尺寸，并且确保提供适合于具有大量像素的图像拾取器件的良好光学性能。

在根据该实施例的图像拾取透镜中，优选的是，满足以下条件表达式，

0.2＜f11|f2|＜0.7

其中f1表示所述第一透镜元件的焦距。

通过还满足上述条件表达式的图像拾取透镜，防止第一和第二透镜元件的折射能力变得太强，并且在第一和第二透镜元件之间提供了折射能力的良好平衡。

此外，提供了良好的像差校正度，并减小了制造灵敏度。

在根据该实施例的图像拾取透镜中，优选的是，孔径光阑被放置在相对于第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近图像侧的位置。

通过将孔径光阑放置在相对于第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近图像侧的位置，部分第一透镜元件相对于孔径光阑向着物体侧突出。

由此，与孔径光阑被放置在相对于第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近物体侧的位置的情况相比，入射到第一透镜元件上的光量增加。

在根据该实施例的图像拾取透镜中，优选的是，第一透镜元件的两个表面、第二透镜元件的两个表面、第三透镜元件的两个表面以及第四透镜元件的两个表面都是非球面的。

通过两个表面都是非球面的第一、第二、第三和第四透镜元件，在各个透镜元件中产生的像差被很好地校正。

此外，改善了光学性能。

根据本发明的另一实施例，一种图像拾取设备包括：图像拾取透镜；以及图像拾取器件，被配置为将由所述图像拾取透镜形成的光学图像转换为电信号。图像拾取透镜从物体侧到图像侧依次包括：孔径光阑；第一透镜元件，具有正折射能力；第二透镜元件，具有负折射能力和双凹形；第三透镜元件，具有正折射能力和新月形，其凹面面向物体侧；以及第四透镜元件，具有负折射能力。在图像拾取设备中，满足以下条件表达式，

0.20＜f/|f2|＜0.9

vd1-vd2＞25

其中f表示整体透镜系统的焦距，f2表示第二透镜元件的焦距，vd1表示第一透镜元件的阿贝数，且vd2表示第二透镜元件的阿贝数。

由此，在图像拾取设备中，图像拾取透镜的第二透镜元件具有合适的折射能力，并提供良好的像差校正度。

此外，减少了图像拾取设备的尺寸，并且确保提供适合于具有大量像素的图像拾取器件的良好光学性能。

附图说明

图1与图2至图23一起示出了根据本发明的图像拾取透镜和图像拾取设备的一般实施例，具体地示出了根据本发明第一示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图2包括示出通过向第一示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散(astigmatism)和失真(distortion)的图；

图3示出了根据本发明第二示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图4包括示出通过向第二示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图5示出了根据本发明第三示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图6包括示出通过向第三示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图7示出了根据本发明第四示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图8包括示出通过向第四示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图9示出了根据本发明第五示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图10包括示出通过向第五示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图11示出了根据本发明第六示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图12包括示出通过向第六示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图13示出了根据本发明第七示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图14包括示出通过向第七示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图15示出了根据本发明第八示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图16包括示出通过向第八示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图17示出了根据本发明第九示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图18包括示出通过向第九示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图19示出了根据本发明第十示例实施例的图像拾取透镜的配置；

图20包括示出通过向第十示例实施例应用特定值而提供的数值示例中的球形像差、像散和失真的图；

图21与图22和图23一起示出了应用了根据本发明的一般实施例的图像拾取设备的示例移动电话，具体地示出了处于折叠状态的移动电话的透视图；

图22是处于打开状态的移动电话的透视图；以及

图23是移动电话的框图。

具体实施方式

现在将描述根据本发明的图像拾取透镜和图像拾取设备的实施例。

首先将描述根据本发明的图像拾取透镜的一般实施例。

根据一般实施例的图像拾取透镜从物体侧到图像侧依次包括：孔径光阑、具有正折射能力的第一透镜元件、具有负折射能力的第二透镜元件、具有正折射能力的第三透镜元件和具有负折射能力的第四透镜元件。第二透镜元件具有双凹形。第三透镜元件具有新月形，其凹面面向物体侧。

具有双凹形的第二透镜元件使得离轴光线(其可在全反射时产生重像)向着图像拾取透镜的外围散射，由此阻止这样的光线入射在诸如CCD或CMOS之类的固态图像拾取器件上。这有利于彗形(coma)校正。

具有正折射能力和新月形的第三透镜元件有利于像差校正，具体地，像场(field)弯曲和像散。第三透镜元件还使得离轴光线(其可在全反射时产生重像)向着图像拾取透镜的外围散射，由此阻止这样的光线入射在诸如CCD或CMOS之类的固态图像拾取器件上。因此，防止图像质量的恶化。

根据一般实施例的图像拾取透镜满足以下条件表达式，

0.20＜f/|f2|＜0.9 (1)

vd1-vd2＞25 (2)

其中f表示整体透镜系统的焦距，f2表示第二透镜元件的焦距，vd1表示第一透镜元件的阿贝数，vd2表示第二透镜元件的阿贝数。

条件表达式(1)定义了关于整体透镜系统的折射能力的、要分配给第二透镜元件的合适的折射能力。因为第二透镜元件具有负折射能力，所以第二透镜元件的焦距被表示为绝对值。

如果超出条件表达式(1)的上限，则第二透镜元件的折射能力变得太强，使得难以校正离轴像差，具体地，像散和像场弯曲。这还会降低制造过程中的组装容易度。

如果超出条件表达式(1)的下限，则第二透镜元件的折射能力变得太弱，使得难以减少图像拾取透镜的总体长度，由此阻碍了尺寸减小。

即，通过满足条件表达式(1)的图像拾取透镜，可很好地校正离轴像差。因此，改善了制造过程中的组装容易度。此外，即使在包括四个透镜元件的配置中，也能减少图像拾取透镜的总长度，带来尺寸减小。

条件表达式(2)定义了第一和第二透镜元件对于d线(d-line)的阿贝数。

如果第一和第二透镜元件由具有满足条件表达式(2)的阿贝数的材料(玻璃)制成，则可很好地校正色像差，而不会显著增加第一和第二透镜元件的折射能力。因为第一和第二透镜元件的折射能力不是非常强，抑制了边缘彗形和像场弯曲。

根据本发明实施例的图像拾取透镜优选地满足以下条件表达式：

0.2＜f1/|f2|＜0.7 (3)

其中f1表示所述第一透镜元件的焦距。

条件表达式(3)定义了分别分配给第一和第二透镜元件的合适的折射能力。因为第二透镜元件具有负折射能力，所以第二透镜元件的焦距被表示为绝对值。

如果超出条件表达式(3)的上限，则第一和第二透镜元件的折射能力变得太强。这阻碍了前述校正色像差而不显著增加第一和第二透镜元件的折射能力的有利效果。如上所述，因为第一和第二透镜元件的折射能力不是非常强，所以抑制了边缘彗形和像场弯曲。因而，在条件表达式(3)的上限内，图像拾取透镜可保持良好的光学性能。

如果超出条件表达式(3)的下限，破坏了第一透镜元件和第二透镜元件之间的折射能力的平衡。具体地，第二透镜元件的折射能力相对于第一透镜元件的折射能力变得太弱。因此，会非常难以很好地校正色像差。

即，通过满足条件表达式(3)的图像拾取透镜，实现了良好的像差校正度，并且，结合由条件表达式(1)定义的第二透镜元件的折射能力，减少了制造灵敏度。通过满足条件表达式(3)，图像拾取透镜可保持良好的光学性能，可很好地校正色像差。

在根据本发明的另一实施例的图像拾取透镜中，孔径光阑被优选地放置在相对于第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近图像侧的位置。

通过将孔径光阑放置在相对于第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近图像侧的位置，与孔径光阑被放置在相对于第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近物体侧的情况相比，可增加入射到第一透镜元件上的光量。

此外，通过将孔径光阑放置在相对于第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近图像侧的位置，减小了总体光学长度，带来了尺寸减少。

在根据本发明另一实施例的图像拾取透镜中，第一透镜元件的两个表面、第二透镜元件的两个表面、第三透镜元件的两个表面以及第四透镜元件的两个表面优选地是非球面的。

通过两个表面都是非球面的第一、第二、第三和第四透镜元件，可很好地校正在各个透镜元件中产生的像差。因此，改善了光学性能。

接着，将参照图和表描述根据本发明的图像拾取透镜的示例实施例和通过将特定值应用于示例实施例而提供的数值示例。

在下文中提供的描述和表中使用的参考符号如下表示。

“Si”表示从物体侧到图像侧开始计数的第i表面的表面号，“Ri”表示第i表面的曲率半径，“Di”表示第i表面和第i+1表面之间的轴向表面间距，“Ndi”表示构成第i透镜元件的材料相对于d线(具有587.6nm的波长)的折射率，且“vdi”表示构成第i透镜元件的材料相对于d线的阿贝数。附加到表面号的“STO”表示感兴趣的表面是像场光阑(field stop)。

在数值示例中使用的一些透镜元件具有非球面表面。对于每个非球面表面，当“Z”表示非球面表面的深度；“Y”表示相对于光轴的垂直方向上的高度；“R”表示曲率半径；“K”表示圆锥常数；以及，“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”和“G”分别表示第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶的非球面系数时，如下定义非球面形状：

Z = \frac{Y^{2} / R}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) {(Y / R)}^{2}}} + A Y^{4} + {BY}^{6} + . . . + G Y^{16}

图1示出了根据本发明第一示例实施例的图像拾取透镜1的配置。

如可从图1看到的，第一示例实施例的图像拾取透镜1包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜1依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

第一透镜元件G1具有双凸形。第二透镜元件G2具有双凹形。第三透镜元件G3具有新月形，其凹面面向物体侧。

第一透镜元件G1的两个表面、第二透镜元件G2的两个表面、第三透镜元件G3的两个表面以及第四透镜元件G4的两个表面都是非球面的。

密封玻璃SG被设置在第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表1总结了通过将特定值应用于根据第一示例实施例的图像拾取透镜1而提供的数值示例1的透镜数据，以及F数值(F-number)FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表1]

FNo＝2.8

f＝5.5

f1＝4.233

f2＝-6.513

2ω＝66.7°

在图像拾取透镜1中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表2中示出了数值示例1中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

在示出非球面系数等的表2和下面分别提供的其他表中，“E-i”是根值为10的指数表达式，即“10^-i”。例如，“0.12345E-05”代表“0.12345×10^-5”。

[表2]

图2示出在数值示例1中产生的像差的图。

在图2所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图2所示的像散的图中，实线代表弧矢(sagittal)图像平面中的值，虚线代表子午(meridional)图像平面中的值。

从图2的图中可清楚地看出，数值示例1呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图3示出了根据本发明第二示例实施例的图像拾取透镜2的配置。

如可从图3看到的，第二示例实施例的图像拾取透镜2包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜2依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表3总结了通过将特定值应用于根据第二示例实施例的图像拾取透镜2而提供的数值示例2的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表3]

FNo＝2.8

f＝5.8

f1＝5.183

f2＝-21.664

2ω＝64.4°

在图像拾取透镜2中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表4中示出了数值示例2中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表4]

图4示出在数值示例2中产生的像差的图。

在图4所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图4所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图4的图中可清楚地看出，数值示例2呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图5示出了根据本发明第三示例实施例的图像拾取透镜3的配置。

如可从图5看到的，第三示例实施例的图像拾取透镜3包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜3依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

在图像拾取透镜3中，孔径光阑STO被放置在相对于第一透镜元件G1的物体侧表面的顶点靠近图像侧的位置。

下面的表5总结了通过将特定值应用于根据第三示例实施例的图像拾取透镜3而提供的数值示例3的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表5]

FNo＝2.8

f＝5.6

f1＝4.990

f2＝-13.963

2ω＝66.3°

在图像拾取透镜3中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表6中示出了数值示例3中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表6]

图6示出在数值示例3中产生的像差的图。

在图6所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图6所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图6的图中可清楚地看出，数值示例3呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图7示出了根据本发明第四示例实施例的图像拾取透镜4的配置。

如可从图7看到的，第四示例实施例的图像拾取透镜4包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜4依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

在图像拾取透镜4中，孔径光阑STO被放置在相对于第一透镜元件G1的物体侧表面的顶点靠近图像侧的位置。

下面的表7总结了通过将特定值应用于根据第四示例实施例的图像拾取透镜4而提供的数值示例4的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表7]

FNo＝2.8

f＝5.8

f1＝5.012

f2＝-15.179

2ω＝64.4°

在图像拾取透镜4中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表8中示出了数值示例4中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表8]

图8示出在数值示例4中产生的像差的图。

在图8所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图8所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图8的图中可清楚地看出，数值示例4呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图9示出了根据本发明第五示例实施例的图像拾取透镜5的配置。

如可从图9看到的，第五示例实施例的图像拾取透镜5包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜5依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表9总结了通过将特定值应用于根据第五示例实施例的图像拾取透镜5而提供的数值示例5的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表9]

FNo＝2.8

f＝5.8

f1＝4.169

f2＝-9.182

2ω＝64.2°

在图像拾取透镜5中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表10中示出了数值示例5中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表10]

图10示出在数值示例5中产生的像差的图。

在图10所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图10所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图10的图中可清楚地看出，数值示例5呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图11示出了根据本发明第六示例实施例的图像拾取透镜6的配置。

如可从图11看到的，第六示例实施例的图像拾取透镜6包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜6依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表11总结了通过将特定值应用于根据第六示例实施例的图像拾取透镜6而提供的数值示例6的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表11]

FNo＝2.8

f＝5.5

f1＝4.546

f2＝-7.286

2ω＝68.1°

在图像拾取透镜6中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表12中示出了数值示例6中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表12]

图12示出在数值示例6中产生的像差的图。

在图12所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图12所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图12的图中可清楚地看出，数值示例6呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图13示出了根据本发明第七示例实施例的图像拾取透镜7的配置。

如可从图13看到的，第七示例实施例的图像拾取透镜7包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜7依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表13总结了通过将特定值应用于根据第七示例实施例的图像拾取透镜7而提供的数值示例7的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表13]

FNo＝2.8

f＝5.5

f1＝4.203

f2＝-6.465

2ω＝67.1°

在图像拾取透镜7中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表14中示出了数值示例7中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表14]

图14示出在数值示例7中产生的像差的图。

在图14所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图14所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图14的图中可清楚地看出，数值示例7呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图15示出了根据本发明第八示例实施例的图像拾取透镜8的配置。

如可从图15看到的，第八示例实施例的图像拾取透镜8包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜8依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表15总结了通过将特定值应用于根据第八示例实施例的图像拾取透镜8而提供的数值示例8的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表15]

FNo＝2.8

f＝5.2

f1＝4.266

f2＝-11.197

2ω＝69.8°

在图像拾取透镜8中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表16中示出了数值示例8中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表16]

图16示出在数值示例8中产生的像差的图。

在图16所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图16所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图16的图中可清楚地看出，数值示例8呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图17示出了根据本发明第九示例实施例的图像拾取透镜9的配置。

如可从图17看到的，第九示例实施例的图像拾取透镜9包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜9依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表17总结了通过将特定值应用于根据第九示例实施例的图像拾取透镜9而提供的数值示例9的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表17]

FNo＝2.8

f＝5.8

f1＝4.823

f2＝-10.245

2ω＝64.8°

在图像拾取透镜9中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表18中示出了数值示例9中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表18]

图18示出在数值示例9中产生的像差的图。

在图18所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图18所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图18的图中可清楚地看出，数值示例9呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

图19示出了根据本发明第十示例实施例的图像拾取透镜10的配置。

如可从图19看到的，第十示例实施例的图像拾取透镜10包括四个透镜元件。

从物体侧开始，图像拾取透镜10依次包括孔径光阑STO、具有正折射能力的第一透镜元件G1、具有负折射能力的第二透镜元件G2、具有正折射能力的第三透镜元件G3和具有负折射能力的第四透镜元件G4。

密封玻璃SG被设置于第四透镜元件G4和图像平面IMG之间。

下面的表19总结了通过将特定值应用于根据第十示例实施例的图像拾取透镜10而提供的数值示例10的透镜数据，以及F数值FNo、整体透镜系统的焦距f、第一透镜元件G1的焦距f1、第二透镜元件G2的焦距f2以及对角总视角2ω。

[表19]

FNo＝4.0

f＝5.1

f1＝4.012

f2＝-9.469

2ω＝71.8°

在图像拾取透镜10中，如上所述，第一透镜元件G1的两个表面(S2和S3)、第二透镜元件G2的两个表面(S4和S5)、第三透镜元件G3的两个表面(S6和S7)以及第四透镜元件G4的两个表面(S8和S9)都是非球面的。

在表20中示出了数值示例10中每个非球面表面的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四和第十六阶非球面系数A、B、C、D、E、F和G以及圆锥常数K。

[表20]

图20示出在数值示例10中产生的像差的图。

在图20所示的球形像差的图中，实线代表d线(具有587.6nm的波长)的值，虚线代表c线(具有656.3nm的波长)的值，且点划线代表g线(具有435.8nm的波长)的值。在图20所示的像散的图中，实线代表弧矢图像平面中的值，且虚线代表子午图像平面中的值。

从图20的图中可清楚地看出，数值示例10呈现出对于各种像差的良好校正度以及优越的成像性能。

表21总结了对应于数值示例1至10的每个图像拾取透镜1至10中的条件表达式(1)至(3)的值，即，条件表达式(1)的f/|f2|、条件表达式(2)的vd1-vd2、以及条件表达式(3)的f1/|f2|。

[表21]

条件表达式	示例1	示例2	示例3	示例4	示例5
						(1)0.20＜f/\|f2\|＜0.90	0.85	0.27	0.40	0.38	0.63
(2)vd1-vd2＞25	26.80	48.68	40.80	72.00	32.80
						(3)0.20＜f1/\|f2\|＜0.70	0.65	0.24	0.36	0.33	0.45

条件表达式	示例6	示例7	示例8	示例9	示例10
						(1)0.20＜f/\|f2\|＜0.90	0.76	0.85	0.47	0.56	0.54
(2)vd1-vd2＞25	32.80	36.68	48.68	32.80	48.68
						(3)0.20＜f1/\|f2\|＜0.70	0.62	0.65	0.38	0.47	0.42

从图21很清楚地看出，图像拾取透镜1至10每个都满足条件表达式(1)至(3)。

接着，将描述根据本发明的图像拾取设备的一般实施例。

根据本发明一般实施例的图像拾取设备包括图像拾取透镜和被配置为将所述图像拾取透镜形成的光学图像转换为电信号的图像拾取器件。

图像拾取设备中所包括的图像拾取透镜从物体侧到图像侧依次包括：孔径光阑、具有正折射能力的第一透镜元件、具有负折射能力的第二透镜元件、具有正折射能力的第三透镜元件和具有负折射能力的第四透镜元件。第二透镜元件具有双凹形。第三透镜元件具有新月形，其凹面面向物体侧。

具有双凹形的第二透镜元件使得离轴光线(其可在全反射时产生重像)向着图像拾取透镜的外围散射，由此防止这样的光线入射到诸如CCD或CMOS之类的固态图像拾取器件上。这有利于彗形校正。

具有正折射能力和新月形的第三透镜元件有利于像差校正，具体地，像场(field)弯曲和像散。第三透镜元件还使得离轴光线(其可在全反射时产生重像)向着图像拾取透镜的外围散射，由此防止这样的光线入射到诸如CCD或CMOS之类的固态图像拾取器件上。因此，防止图像质量的恶化。

根据一般实施例的图像拾取设备所包括的图像拾取透镜满足以下条件表达式：

0.20＜f/|f2|＜0.9 (1)

vd1-vd2＞25 (2)

条件表达式(1)定义了要关于整体透镜系统的折射能力分配给第二透镜元件的合适的折射能力。因为第二透镜元件具有负折射能力，所以第二透镜元件的焦距被表示为绝对值。

如果超出条件表达式(1)的下限，则第二透镜元件的折射能力变得太弱，使得难以减少图像拾取透镜的整体长度，由此阻碍了尺寸减小。

即，通过满足条件表达式(1)的图像拾取透镜，可很好地校正离轴像差。因此，改善了制造过程中的组装容易度。此外，即使在包括四个透镜元件的配置中，也能减小图像拾取透镜的总长度，带来尺寸减小。

条件表达式(2)定义了第一和第二透镜元件对于d线的阿贝数。

接着，将参照图21至图23描述将根据本发明一般实施例的图像拾取设备应用于移动电话的示例实施例。

参照图21和图22，移动电话10包括显示单元20、机身30和铰链40，铰链40耦连显示单元20和机身30，以便于可折叠在一起。当携带移动电话10时，显示单元20和机身30被折叠在一起，如图21所示。当移动电话10用于进行呼叫时，显示单元20和机身30打开，如图22所示。

显示单元20在其一个表面上具有液晶显示面板21，以及在相对于液晶显示面板21的上部提供的扬声器22。显示单元20还在其内侧具有图像拾取单元100。图像拾取单元100包括图像拾取透镜1至10中的任意一个。显示单元20还具有红外通信单元23，被配置为执行红外通信。

显示单元20在其另一表面上具有覆盖透镜24，被提供在相对于图像拾取单元100所包括的第一透镜元件G1的物体侧上。

机身30在其一个表面上具有各种操作键31(如数字键和电源键)以及麦克风32。机身30在其一个侧面上具有存储卡槽33，其中插入和移出存储卡40。

图23是示出移动电话10的配置的框图。

移动电话10包括中央处理单元(CPU)50。CPU 50控制移动电话10的整体操作。例如，CPU 50将只读存储器(ROM)51中存储的控制程序提取到随机存取存储器(RAM)52中，并且经由总线53控制移动电话10的操作。

相机控制单元60控制图像拾取单元100，以便拍摄静态图像和运动图像。相机控制单元60将关于已经拍摄的图像的信息压缩为，例如，联合图形专家组(JPEG)格式或运动画面专家组(MPEG)格式，并将已压缩的数据发送到总线53。除了图像拾取透镜1至10中的任意一个之外，图像拾取单元100还包括诸如CCD或CMOS之类的图像拾取器件101。

发送到总线53的图像信息被临时存储在RAM 52中，并且被适当地输出到存储卡接口41以便将信息存储在存储卡40中，或输出到显示控制单元54以便将图像信息显示在液晶显示面板21上。经由音频编解码器70，在拍摄操作期间通过麦克风32记录的音频信息与图像信息一起也被临时存储在RAM 52或存储卡40中。然后，与在液晶显示面板21上的图像显示同时，经由音频编解码器70从扬声器22输出所存储的音频信息。

图像信息和音频信息被适当地输出到红外通信接口55，并经由红外通信单元23从中发送到具有红外通信单元的外部设备，如移动电话、个人计算机或个人数字阻力(PDA)。

在移动电话10中，根据RAM 52或存储卡40中存储的图像信息，在液晶显示面板21上显示运动图像或静态图像。为了显示这样的运动图像或静态图像，相机控制单元60解码或解压缩在RAM 52或存储卡40中存储的文件，并经由总线53将解码或解压缩所获得的图像数据发送到显示控制单元54。

通信控制单元80经由在显示单元20内提供的天线(未示出)向基站发送无线电波或从基站接收无线电波。在音频通信模式下，通信控制单元80处理已经接收的音频信息，并经由音频编解码器70将该信息输出到扬声器22，或经由音频编解码器70接收通过麦克风32收集的音频信息，以预定方式处理信息，并发送信息。

通过图像拾取透镜1至10中的任意一个，如上所述，可减少总体光学长度，因此，可容易地用于期望具有薄机身的图像拾取设备(如移动电话10)。

尽管前述示例实施例涉及图像拾取设备应用于移动电话的情况，但图像拾取设备不限于此，并且可广泛地应用于任何其他各种数字输入/输出设备，如数字视频相机、数字静态相机、配有相机的个人计算机、以及配有相机的PDA。

上面实施例中描述的有关元件的形状和数值仅仅是示例性的，并不限制本发明的技术范围。

本领域技术人员应理解，可根据设计需要和其他因素进行各种修改、组合、部分组合和变更，只要它们在所附权利要求及其等效物的范围内。

Claims

1.一种图像拾取透镜，从物体侧到图像侧依次包括：

孔径光阑；

第一透镜元件，具有正折射能力；

第二透镜元件，具有负折射能力和双凹形；

第三透镜元件，具有正折射能力和新月形，其凹面面向物体侧；和

第四透镜元件，具有负折射能力，

其中满足以下条件表达式，

0.20＜f/|f2|＜0.76

vd1-vd2＞25

其中f表示整体透镜系统的焦距，f2表示所述第二透镜元件的焦距，vd1表示所述第一透镜元件的阿贝数，且vd2表示所述第二透镜元件的阿贝数。

2.根据权利要求1的图像拾取透镜，其中满足以下条件表达式，

0.2＜f1/|f2|＜0.7

其中f1表示所述第一透镜元件的焦距。

3.根据权利要求1的图像拾取透镜，其中，所述孔径光阑被放置在相对于所述第一透镜元件的物体侧表面的顶点靠近所述图像侧的位置。

4.根据权利要求1的图像拾取透镜，其中，所述第一透镜元件的两个表面、所述第二透镜元件的两个表面、所述第三透镜元件的两个表面以及所述第四透镜元件的两个表面是非球面的。

5.一种图像拾取设备，包括：

图像拾取透镜；以及

图像拾取器件，被配置为将由所述图像拾取透镜形成的光学图像转换为电信号，

其中所述图像拾取透镜从物体侧到图像侧依次包括，

孔径光阑；

第一透镜元件，具有正折射能力；

第二透镜元件，具有负折射能力和双凹形；

第三透镜元件，具有正折射能力和新月形，其凹面面向物体侧；

第四透镜元件，具有负折射能力，

其中满足以下条件表达式，

0.20＜f/|f2|＜0.76

vd1-vd2＞25

其中f表示整体透镜系统的焦距，f2表示所述第二透镜元件的焦距，vd1表示所述第一透镜元件的阿贝数，vd2表示所述第二透镜元件的阿贝数。