CN101710207B

CN101710207B - 低敏感度高解像薄型镜头

Info

Publication number: CN101710207B
Application number: CN200910155847.6A
Authority: CN
Inventors: 黄林; 戴付建
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: CN101710207A

Abstract

本发明公开了一种低敏感度高解像薄形镜头，由五组透镜构成且符合以下公式，-1.2≤F5/F≤-0.5，式中，F表示整个系统的焦距；F5表示第五透镜的焦距；符合该公式使得镜头可以做到更薄，并且降低了第五透镜的敏感度。vG1≥50，vG2≤30，式中，vG1表示第一透镜E1的阿贝数；vG2表示第二透镜的阿贝数；实现倍率色差的矫正，提高解像力。F1/F≤0.75，式中，F表示整个系统的焦距；F1表示第一透镜的焦距；F2/F1≤-1，式中，F2表示第二透镜的焦距；F1表示第一透镜的焦距；-1.2≤G1R1/G1R2≤-0.25，式中，G1R1表示第一透镜的朝向物方一面的曲率半径；G1R2表示第一透镜的朝向像方一面的曲率半径。符合这三个公式能降低第一透镜和第二透镜的敏感度。

Description

低敏感度高解像薄型镜头

技术领域

本发明涉及一种镜头的成像光学系统，具体的说是涉及一种由五组透镜组成的低敏感度高解像薄型镜头。

背景技术

随着CMOS芯片技术的发展，芯片的像素尺寸越来越小，对相配套的光学系统的成像质量要求也越来越高，手机或数码相机的光学镜头尺寸却变得越来越小；一般的薄型镜头由于尺寸小，镜片数量也比较少，无法满足高质量的解析要求，这样势必要增加镜片的数量，同时使得镜头尺寸也比较大，这样就出现了一个矛盾。公开号为“CN101046542”、公开日为“2007.10.03”、名称为“摄像透镜”的发明专利，针对这个矛盾提出了一种5组透镜构成的光学成像系统，该镜头内的五组透镜从物方到像方依次由具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜、具有负屈光度的第四透镜和具有正或负屈光度的第五透镜构成。虽然这种系统解决了解像力和镜头尺寸之间的矛盾，达到了高解像薄型的要求，但是还存在一些不理想的地方：第五透镜的形状决定了镜头尺寸无法做的更小，镜头后焦距也很难做的更长；第四透镜和第五透镜的波浪形状镜片不利于加工；各组透镜之间的光焦度分配和偏心公差之间无法取得更好的平衡，故还存在一些设计上的不利和加工上的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种薄型、高解像度、低敏感度、加工制造容易的低敏感度高解像薄型镜头。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

低敏感度高解像薄型镜头，该镜头从物方到像方依次包含具有正屈光度的第一透镜，具有负屈光度的第二透镜，具有正屈光度的第三透镜，具有正屈光度的第四透镜，具有负屈光度的第五透镜和滤光片；所述的第一透镜为双凸面透镜；所述的第二透镜为双凹面透镜或弯月型凸凹面透镜，具有凸凹面的第二透镜的凸面朝向物方，凹面朝向像方；所述的第三透镜为弯月型凸凹面透镜，该凸凹面透镜的凸面朝向像方，凹面朝向物方；所述的第四透镜为弯月型凸凹面透镜，该凸凹面透镜的凸面朝向像方，凹面朝向物方；所述的第五透镜为双凹面透镜或弯月型凸凹面透镜，具有凸凹面的第五透镜的凸面朝向物方，凹面朝向像方，其特征在于所述的五组透镜必须满足下列公式：

①-1.2≤F5/F≤-0.5

式中，F表示整个系统的焦距；

F5表示第五透镜的焦距；

②F1/F≤0.75

式中，F表示整个系统的焦距；

F1表示第一透镜的焦距；

③-1.2≤G1R1/G1R2≤-0.25

式中，G1R1表示第一透镜的朝向物方一面的曲率半径；

G1R2表示第一透镜的朝向像方一面的曲率半径；

④F2/F1≤-1

式中，F2表示第二透镜的焦距；

F1表示第一透镜的焦距；

⑤vG1≥50

vG2≤30

式中，vG1表示第一透镜的阿贝数；

vG2表示第二透镜的阿贝数。

与现有技术相比，本发明充分考虑了镜头在加工制造过程中带来的公差影响，利用合理的光焦度分配使镜头达到了大的公差容限，保证了镜头优良的成像品质，在用于1/2.5”的感光芯片时，最高可达到350本(线对/毫米)的分辨率，且由于考虑了镜片的加工工艺性，更有利于加工制造；同时，合理的光焦度分配，使镜头的整体长度与最大像面圆的直径比值达到小于1，视场角可达到60度左右，特别适用于可拍照手机或微型数码相机等领域。

附图说明

图1为本发明的主要结构示意图；

图2本发明的轴上色差图；

图3本发明的像散图；

图4本发明的畸变图；

图5本发明的倍率色差图；

图6本发明变形实施例的主要结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，E1-第一透镜、E2-第二透镜、E3-第三透镜、E4-第四透镜、E5-第五透镜、E6-滤光片。

一种低敏感度高解像薄形镜头，由五组透镜构成，物方位于五组透镜的左侧，像方位于五组透镜的右侧，从物方到像方依次由具有正屈光度的第一透镜E1，具有负屈光度的第二透镜E2，具有正屈光度的第三透镜E3，具有正屈光度的第四透镜E4，具有负屈光度的第五透镜E5和滤光片E6组成，当物方的光线经过五组透镜E5和滤光片E6后即在像方形成影像。所述的第一透镜E1为双凸面透镜；所述的第二透镜E2为双凹面透镜或弯月型凸凹面透镜，具有凸凹面的第二透镜E2的凸面朝向物方，凹面朝向像方；所述的第三透镜E3为弯月型凸凹面透镜，该凸凹面透镜的凸面朝向像方，凹面朝向物方；所述的第四透镜E4为弯月型凸凹面透镜，该凸凹面透镜的凸面朝向像方，凹面朝向物方；所述的第五透镜E5为双凹面透镜或弯月型凸凹面透镜，具有凸凹面的第五透镜的凸面朝向物方，凹面朝向像方。第一透镜E1、第二透镜E2和第三透镜E3为玻璃球面透镜或玻璃(或塑料)非球面透镜，第四透镜E4和第五透镜E5为塑料非球面透镜。其中第五透镜E5的两个非球面呈波浪型，其特征满足以下公式：

1.0≤G5T(0.8)/G5T(0.0)≤2.5

式中，G5T(0.8)表示第五透镜E5朝向像面那个面的最大有效口径八成处的厚度；

G5T(0.0)表示第五透镜E5中心光轴上的厚度；

其中非球面满足下式：

Z (h) = \frac{{ch}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) c^{2} h^{2}}} + {Ah}^{4} + {Bh}^{6} + {Ch}^{8} + {Dh}^{10} + {Eh}^{12} + {Fh}^{14} + {Gh}^{16}

式中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高，

c＝1/r，r表示曲率半径，k为圆锥系数conic，A，B，C，D，E，F，G为高次非球面系数。

本发明的五组透镜必须符合以下公式：

-1.2≤F5/F≤-0.5，式中，F表示整个系统的焦距；F5表示第五透镜E5的焦距；符合该公式使得镜头可以做到更薄，并且降低了第五透镜E5的敏感度。

vG1≥50，vG2≤30，式中，vG1表示第一透镜E1的阿贝数；vG2表示第二透镜E2的阿贝数；实现倍率色差的矫正，提高解像力。

F1/F≤0.75，式中，F表示整个系统的焦距；F1表示第一透镜E1的焦距；

F2/F1≤-1，式中，F2表示第二透镜的焦距；F1表示第一透镜E1的焦距；

-1.2≤G1R1/G1R2≤-0.25，式中，G1R1表示第一透镜E1的朝向物方一面的曲率半径；G1R2表示第一透镜E1的朝向像方一面的曲率半径。符合以上三个公式能降低第一透镜E1和第二透镜E2的敏感度。

由于通常的五组透镜结构第一透镜E1与镜筒配合偏心敏感度和透镜的两个面的偏心敏感度都比较高。故同时满足公式F1/F≤0.75和公式-1.2≤G1R1/G1R2≤-0.25之后，可有效减小第一透镜E1的偏心敏感度。另外由于第二透镜E2与第一透镜E1之间存在偏心的补偿关系，因此满足公式F2/F1≤-1可以有效的降低第二透镜E2的偏心敏感度。由于受到上述本发明的五组透镜必须满足的五个公式条件的限制，使该镜头的光学系统可以取得在厚度与公差的敏感度及性能之间的平衡，有效降低镜头公差的敏感度，更有利于镜头的加工制造。图2本发明的轴上色差图；图3本发明的像散图；图4本发明的畸变图；图5本发明的倍率色差图。

实施例：

下表列出的是该实施例的所有透镜的相关参数，包含透镜面的曲率半径和直径，还有各透镜的中心厚度、空间间隔、从物方到像方依次顺序的光学材料的折射率和阿贝数。

系统参数：1/2.5”英寸感光器，FNO2.8，

面序号	表面类型	曲率半径	厚度	材料	有效径	圆锥系数
							物面	球面	无穷	无穷		无穷
S1(光阑)	球面	无穷	-0.1521		2.14
							S2	非球面	0.3397	0.8800	1.544/56.1	2.4	0.0678
S3	非球面	-0.1289	0.0799		2.6	-113.509
							S4	非球面	0.1815	0.5500	1.632/23.4	2.7	-76.2676
S5	非球面	0.4594	0.5904		2.8	-7.3224
							S6	非球面	-0.0483	0.7650	1.544/56.1	3	-1096.2603
S7	非球面	-0.1343	0.5162		3.4	-11.6541
							S8	非球面	-0.2842	0.7000	1.544/56.1	3.6	-8.2602
S9	非球面	-0.5533	0.5072		4.16	-1.4795
							S10	非球面	0.1630	0.6195	1.544/56.1	5.4	-150.2464
S11	非球面	0.5935	0.4000		6.16	-7.3895
							S12	球面	无穷	0.7000	1.523/58.6	6.68	0
S13	球面	无穷	0.8922		6.99	0
							S14	球面	无穷			7.47

以下为非球面高次项系数

面序号

A

B

C

D

E

F

G

S2

-3.138E-03

-2.861E-02

1.087E-01

-2.329E-01

2.620E-01

-1.492E-01

3.384E-02

S3

-3.603E-02

6.341E-02

-4.296E-02

-2.416E-02

5.310E-02

-2.924E-02

5.508E-03

S4

-1.422E-02

4.268E-02

-2.733E-02

-1.202E-02

2.759E-02

-1.387E-02

2.272E-03

S5

1.837E-02

1.156E-02

-6.480E-03

-4.880E-03

8.004E-03

-3.250E-03

3.692E-04

S6

-4.587E-02

2.012E-02

-1.998E-03

5.904E-04

-2.152E-03

1.551E-03

-3.359E-04

S7

-3.721E-02

9.382E-03

-2.540E-03

7.984E-04

1.213E-04

-1.249E-04

2.023E-05

S8

-2.090E-02

1.497E-03

-5.987E-04

-2.750E-04

1.626E-04

-1.578E-05

-4.933E-06

S9

3.206E-02

-8.839E-03

1.249E-03

1.210E-04

-3.580E-05

1.535E-06

1.149E-07

S10

-3.447E-02

3.978E-03

4.641E-05

-4.778E-05

2.525E-07

6.300E-07

-3.608E-08

S11

-3.037E-02

4.501E-03

-5.817E-04

3.588E-05

1.623E-07

-1.682E-07

6.283E-09

本发明不限于上述实施方式和实施例，各种变形的实施例也是可能的，例如，各透镜成分曲率半径、面间隔、以及折射率的值等，不限于由上述各数值实施例所示出的值，可以采用其他的值。

变形实施例：主要结构示意图如图6。

系统参数：1/4”英寸感光器，FNO2.8，

面序号	表面类型	曲率半径	厚度	材料	有效径	圆锥系数
							物面	球面	无穷	无穷		无穷
S1(光阑)	球面	无穷	-0.10		1.71
							S2	非球面	0.4307	0.75	1.544/56.1	2.10	-2.6653
S3	非球面	-0.2761	0.06		2.10	-30.0848
							S4	非球面	-0.0171	0.45	1.632/234	2.40	-1.0000
S5	非球面	0.3451	1.02		2.40	-26.2394
							S6	非球面	-0.4164	0.67	1.544/56.1	2.70	-14.1873
S7	非球面	-0.8303	0.06		3.10	-3.7231
							S8	非球面	-0.0579	0.50	1.544/56.1	3.30	-0.9999
S9	非球面	-0.1293	0.06		4.00	-0.8791
							S10	非球面	-0.0731	0.50	1.544/56.1	4.70	-0.6414
S11	非球面	0.5681	0.40		5.20	-9.2701
							S12	球面	无穷	0.70	1.523/58.6	5.80	0
S13	球面	无穷	0.63		5.80	0
							S14	球面	无穷			5.99

以下为非球面高次项系数

面序号

A

B

C

D

E

F

G

S2

5.5483E-03

-3.5995E-03

-1.4020E-02

-5.8650E-02

1.6747E-01

-1.9603E-01

8.2663E-02

S3

4.4498E-02

-2.6521E-01

5.4802E-01

-9.0691E-01

9.3667E-01

-4.9532E-01

9.6572E-02

S4

1.2923E-01

-2.9061E-01

4.7393E-01

-6.3270E-01

6.0570E-01

-2.9921E-01

5.1599E-02

S5

1.4864E-01

-1.5768E-01

9.6743E-02

4.3182E-02

-1.3530E-01

1.1323E-01

-3.4903E-02

S6

-9.6850E-02

7.8400E-02

-4.1154E-02

1.7042E-02

-5.0469E-04

-6.8282E-03

2.0948E-03

S7

-7.8851E-02

3.7447E-02

-3.4056E-03

8.8886E-03

-4.6271E-03

-8.3310E-04

4.9061E-04

S8

-3.8967E-02

-1.7963E-02

1.1446E-02

-2.3199E-03

-8.7536E-04

4.0337E-05

6.8320E-05

S9

-4.7731E-03

-7.7970E-03

9.3925E-04

1.9310E-04

-3.5745E-05

-2.3932E-05

6.9777E-06

S10

-1.4066E-02

6.3681E-03

-2.6167E-04

-1.1871E-04

-5.3705E-06

1.6997E-06

1.4140E-07

S11

-4.3072E-02

1.0041E-02

-2.0066E-03

3.2027E-04

-4.0703E-05

2.6924E-06

-7.5240E-08

Claims

1.低敏感度高解像薄型镜头，该镜头从物方到像方依次包含具有正屈光度的第一透镜，其为双凸面透镜；具有负屈光度的第二透镜，其像侧面为凹面；具有正屈光度的第三透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有正屈光度的第四透镜；具有负屈光度的第五透镜，其像侧面为凹面；滤光片，其特征在于所述的五组透镜必须满足下列公式：

①-1.2≤F5/F≤-0.5

式中，F表示整个系统的焦距；

F5表示第五透镜的焦距；

②F1/F≤0.75

式中，F表示整个系统的焦距；

F1表示第一透镜的焦距；

③-1.2≤G1R1/G1R2≤-0.25

式中，G1R1表示第一透镜的朝向物方一面的曲率半径；

G1R2表示第一透镜的朝向像方一面的曲率半径；

④F2/F1≤-1

式中，F2表示第二透镜的焦距；

F1表示第一透镜的焦距；

⑤v G1≥50

v G2≤30

式中，v G1表示第一透镜的阿贝数；

v G2表示第二透镜的阿贝数。

2.根据权利要求1所述的低敏感度高解像薄型镜头，其特征在于所述的第四透镜为弯月型凸凹面透镜，该凸凹面透镜的凸面朝向像方，凹面朝向物方。

3.根据权利要求1或2所述的低敏感度高解像薄型镜头，其特征在于所述的第一透镜、第二透镜和第三透镜分别为玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜和塑料非球面透镜的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的低敏感度高解像薄型镜头，其特征在于所述的第四透镜和第五透镜为塑料非球面透镜。

5.根据权利要求4所述的低敏感度高解像薄型镜头，其特征在于所述的第五透镜的非球面呈波浪型，并满足以下公式：

1.0≤G5T(0.8)/G5T(0.0)≤2.5

式中，G5T(0.8)表示第五透镜朝向像面那个面的最大有效口径八成处的厚度；G5T(0.0)表示第五透镜中心光轴上的厚度。