CN101750716B - 取像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种取像镜头，其从物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜及具有负光焦度的第四透镜；该取像镜头满足条件式：0.3＜F1/TTL＜1.0、-7.0＜F2/TTL＜-5.5、0.95＜F3/TTL＜2.0、-3.5＜F4/TTL＜-2.5；其中，TTL为第一透镜的物端表面沿光轴方向至一成像面的距离，F1、F2、F3及F4分别为第一、第二、第三及第四透镜的焦距。本发明的取像镜头通过限制F1、F2、F3及F4分别与TTL之间的比值限制了整个取像镜头的整体长度，从而使取像镜头具有较小的体积。

Description

取像镜头
技术领域
本发明涉及成像技术，特别涉及一种取像镜头。
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，取像装置不仅需要具有良好的成像品质，同时也需要较低的成本，以有效提升该取像装置的应用性。
由于传统的球面研磨玻璃镜片的材质选择性较多，且玻璃材质的镜片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对像差的修正较困难。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，但是上述的光学取像装置的结构需要较多镜片组合才能获得较佳的光学特性，从而导致整个光学取像装置长度过大，使光学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的取像镜头。
一种取像镜头，其从物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜及具有负光焦度的第四透镜；该取像镜头满足条件式：
0.3＜F1/TTL＜1.0；
-7.0＜F2/TTL＜-5.5；
0.95＜F3/TTL＜2.0；
-3.5＜F4/TTL＜-2.5；
其中，TTL为第一透镜的物端表面沿光轴方向至一成像面的距离，F1、F2、F3及F4分别为第一、第二、第三及第四透镜的焦距。
本发明的取像镜头通过限制F1、F2、F3及F4分别与TTL之间的比值限制了整个取像镜头的整体长度，从而使取像镜头具有较小的体积。
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。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明较佳实施方式的取像镜头100的结构示意图。该取像镜头100从物侧到像侧依次包括具有正光焦度的第一透镜10、具有负光焦度的第二透镜20、具有正光焦度的第三透镜30、具有负光焦度的第四透镜40。
所述第一透镜10包括面对物侧的第一表面S1及面对像侧的第二表面S2。所述第一透镜10为凸透镜，其第一表面S1及第二表面S2均为球面。
所述第二透镜20包括面对物侧的第三表面S3及面对像侧的第四表面S4。所述第三表面S3呈相对于物侧凸出的弯月形，第四表面S4呈相对于像侧凹陷的弯月形，第三、第四表面S3、S4中均为非球面。
所述第三透镜30包括面对物侧的第五表面S5及面对像侧的第六表面S6。所述第五表面S5呈相对于物侧凹陷的弯月形，第六表面S6呈相对于像侧凸出的弯月形，第五、第六表面S5、S6中均为非球面。
所述第四透镜40包括面对物侧的第七表面S7及面对像侧的第八表面S8。所述第七表面S7呈相对于物侧凸出的弯月形，第八表面S8呈相对于像侧凹陷的弯月形，第七、第八表面S7、S8中均为非球面。
具体地，上述实施方式中的第一透镜10采用玻璃制造，便于消除像差提升取像镜头100的成像品质，此外，同时环境适应能力较强，可以承受较好高的环境温度。
更加具体地，取像镜头100还包括一个设置于第一透镜10物端表面S1之前的光阑(aperture stop)60。
取像镜头100成像时，光线自物侧入射，依次经第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30及第四透镜后成像于一成像面50上。在该成像面50处设置光感测元件便可构成一取像装置。
为得到减小整个取像镜头100的长度，取像镜头100满足条件式：
(1)0.3＜F1/TTL＜1.0；
(2)-7.0＜F2/TTL＜-5.5；
(3)0.95＜F3/TTL＜2.0；
(4)-3.5＜F4/TTL＜-2.5；
其中，TTL为第一透镜10的物端表面S1沿光轴方向至一成像面50的距离，F1、F2、F3及F4分别为第一、第二、第三及第四透镜的焦距。
条件式(1)~(4)限制了整个取像镜头100的整体长度，从而使取像镜头100具有较小的体积。
较优地，取像镜头100满足条件式：
(5)|R2/R1|≤0.5
其中，R1为第一透镜10物端表面S1的表面半径值，R2为第一透镜10像端表面S2的表面半径值。
条件式(5)减小了整个取像镜头100之畸变，并且加强了第一透镜10对光线的折射能力。
此外，取像镜头100满足条件式：
(6)1.7≤EFL/F1≤2.0；
其中，EFL为取像镜头100的有效焦距，F1为第一透镜的焦距。
条件式(6)有利于修正整个取像镜头100的像散。
再者，取像镜头100满足条件式：
(7)-1.85≤EFL/F2≤-1.5，-0.4≤EFL/F4≤-0.2；
其中，EFL为取像镜头100的有效焦距，F2、F4分别为第二、四透镜的焦距。
条件式(7)有利于减小整个取像镜头100的像差。
(8)EFL/F3＜1.0；
其中，EFL为取像镜头100的有效焦距，F3为第三透镜的焦距。
条件式(8)有利于整个取像镜头100球差的校正。
(9)1.6≤Nd2≤1.8，Vd2≤1.8；
其中，Nd2为第二透镜的折射率，Vd2为第二透镜的阿贝系数。
条件式(9)确保了该取像镜头100的色差得到有效的校正。
最后，取像镜头100满足条件式：
(10)T2＜2.5；
其中，T2为第二透镜与第三透镜间的间距。
条件式(10)保证了光学总长较短。
以下结合附表进一步说明取像镜头100。其中，R为对应表面的曲率半径，D为对应表面到后一个表面(像侧)的轴上距离(两个表面截得光轴的长度)，Nd为对应镜片的折射率，Vd为对应镜片的阿贝系数。
实施方式一
实施方式一的取像镜头100满足表1所列的条件，且EFL＝7.8mm，TTL＝10.1mm。
表1
    光学表面     R(mm)     D(mm)     Nd     Vd
    光阑     无穷大     0.2
    S1     3.377806     0.88898     1.82706     26.269
    S2     -61.5578     0.25245
    S3     28.67258     0.60     1.632000     23.42
    S4     2.905263     2.47988
    S5     -2.45435     0.96149     1.53047     55.34
    S6     -1.81897     0.1
    S7     5.552553     1.25     1.53047     55.34
    S8     3.777145     2.68
    成像面     无穷大
镜片的非球面系数表列如下：
表2
  光学表面     K     A   B   C   D     E
    S3     0     0   -0.00765   0.00364   -0.00185     0.00062
    S4     0     0   -0.00390   0.00387   -0.00133     0.00050
    S5     0.18103     -0.01161   -0.00126   -0.00139   0.00083     0.00009
    S6     -0.50059     0.00354   0.00171   -0.00039   -0.00073     0.00013
    S7     -22.1089     0   -0.00744   0.00139   -0.00013     0
    S8     -11.2325     0   -0.01595   0.00140   -0.00008     0
其中，非球面的面型可用以下公式表示：
z = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + Ah 4 + Bh 6 + Ch 8 + Dh 10 + Eh 12
其中，z是沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值，c是曲率半径，h为镜片高度，K为圆锥定数(Coin Constant)，A4为四次的非球面系数(4 th orderAspherical Coefficient)A6为六次的非球面系数(6 th order Aspherical Coefficient)，A8为八次的非球面系数(8 th order Aspherical Coefficient)，A10为十次的非球面系数(10 th order Aspherical Coefficient)，A12为十二次的非球面系数(12 th orderAspherical Coefficient)。
实施方式一的取像镜头100的球差特性曲线、场曲特性曲线及畸变的特性曲线分别如图2、图3及图4所示。图2中，曲线f，d及c分别为f光(波长为486.1纳米，下同)、d(波长值587.6纳米，下同)光及c光(波长为656.3纳米，下同)经取像镜头100产生的球差特性曲线(下同)。可见，实施方式一的取像镜头100对可见光(400-700纳米)产生的球差被控制在-0.05mm~0.05mm间。图3中，曲线t及s为子午场曲(tangential field curvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线(下同)。可见，子午场曲值及弧矢场曲值被控制在-0.20mm~0.20mm间。图4中，曲线为畸变特性曲线(下同)。可见，畸变量被控制在-2％~2％间。由此可见，取像镜头100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
实施方式二
实施方式二的取像镜头100满足表3所列的条件，EFL＝7.7mm，TTL＝10.4mm。
表3
  光学表面   R(mm)   D(mm)   Nd   Vd
  光阑   无穷大   0.20
  S1   3.887667   1.67   1.827057   26.269
  S2   -9.231208   0.13
  S3   -7.499959   0.60   1.607265   26.640
  S4   4.226031   2.37
  S5   -2.454353   0.91   1.531131   55.753900
  S6   -1.818973   0.1
  S7   5.552553   1.37   1.531131   55.753900
  S8   3.53099   2.42
  成像面   无穷大
镜片的非球面系数表列如下：
表4
Figure G20081U6295X20081216D000051
Figure G20081U6295X20081216D000061
实施方式二的取像镜头100的球差特性曲线、场曲特性曲线及畸变的特性曲线分别如图5、图6及图7所示。图5中，可见光产生的球差被控制在-0.05mm~0.05mm间。图6中，子午场曲值及弧矢场曲值被控制在-0.10mm~0.10mm间。图7中，畸变量被控制在-2％~2％间。由此可见，取像镜头100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
应该指出，上述实施例仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。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 (9)

1.一种取像镜头，其从物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜及具有负光焦度的第四透镜，其特征在于，该取像镜头满足条件式：
0.3＜F1/TTL＜1.0；
-7.0＜F2/TTL＜-5.5；
0.95＜F3/TTL＜2.0；
-3.5＜F4/TTL＜-2.5；
其中，TTL为第一透镜的物端表面沿光轴方向至一成像面的距离，F1、F2、F3及F4分别为第一、第二、第三及第四透镜的焦距。
2.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还满足条件式：
|R2/R1|≤0.5；
其中，R1为第一透镜物端表面的表面半径值，R2为第一透镜像端表面的表面半径值。
3.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还满足条件式：
1.7≤EFL/F1≤2.0；
其中，EFL为取像镜头的有效焦距。
4.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还满足条件式：
-1.85≤EFL/F2≤-1.5，-0.4≤EFL/F4≤-0.2；
其中，EFL为取像镜头的有效焦距。
5.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还满足条件式：
EFL/F3＜1.0；
其中，EFL为取像镜头的有效焦距。
6.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还满足条件式：
1.6≤Nd2≤1.8，Vd2≤1.8；
其中，Nd2为第二透镜的折射率，Vd2为第二透镜的色散系数。
7.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还满足条件式：
T2＜2.5；
其中，T2为第二透镜与第三透镜间的间距。
8.如权利要求1至7任意一项所述的取像镜头，其特征在于，所述第一透镜为凸透镜，所述第二、第三、第四透镜为非球面透镜。
9.如权利要求8所述的取像镜头，其特征在于，所述第一透镜采用玻璃材质制成，所述第二、第三、第四透镜采用塑料材质制成。
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