CN101907762B

CN101907762B - 镜头系统

Info

Publication number: CN101907762B
Application number: CN2009103028366A
Authority: CN
Inventors: 梁国彦; 黄俊翔
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: CN101907762A; US20100302653A1; JP2010282174A

Abstract

本发明涉及一种镜头系统，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜、一个负光焦度的第二透镜、一个正光焦度的第三透镜、一个正光焦度的第四透镜及一个成像面。该镜头系统满足条件D/L＞1.18和L/T2＞14，该第一透镜满足条件0.25＜F/G1R1＜0.45，该第二透镜满足条件-1.5＜F2/F＜-0.9，其中，D为该镜头系统的有效成像范围的直径，L为该镜头系统的总长，T2为该第二透镜的轴上厚度，F为该镜头系统的总焦距，G1R1为该第一透镜靠近物侧的表面的曲率半径，F2为该第二透镜的焦距。在满足上述条件式的情况下，该镜头系统具有一较小的高度，从而满足镜头系统小型化的要求，同时确保成像品质。

Description

镜头系统

技术领域

本发明涉及一种光学技术，尤其涉及一种镜头系统。

背景技术

近年来，随着多媒体的发展，数码产品等使用CCD(Charged CoupledDevice)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体成像器件作为摄像元件的需求越来越大。而这种需求增大的本身又要求镜头系统更进一步的小型化。

另一方面，由于这些固体成像器件如CCD或者CMOS的工艺技术提高，已经制作出每个像素只有几个微米大小的成像器件，现有的镜头系统，在变焦比要求较高时，对像差的矫正就变得困难使得镜头系统在满足小型化的同时成像的品质较差。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种满足小型化的同时成像品质较好的镜头系统。

一种镜头系统，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜、一个负光焦度的第二透镜、一个正光焦度的第三透镜、一个正光焦度的第四透镜及一个成像面。该镜头系统满足条件式D/L＞1.18和L/T2＞14，该第一透镜满足条件0.25＜F/G1R1＜0.45，该第二透镜满足条件-1.5＜F2/F＜-0.9，其中，D为该镜头系统的有效成像范围的直径，L为该镜头系统的总长，T2为该第二透镜的轴上厚度，F为该镜头系统的总焦距，G1R1为该第一透镜靠近物侧的表面的曲率半径，F2为该第二透镜的焦距。

上述镜头系统，在满足上述两个条件式的情况下，该镜头系统具有一较小的高度，从镜头的第一面到成像面的距离(即镜头系统的总长)较短，从而满足镜头系统小型化的要求，同时确保成像品质。

附图说明

图1为本发明提供的镜头系统示意图。

图2为第一实施方式的镜头系统的场曲图。

图3为第一实施方式的镜头系统的畸变图。

图4为第一实施方式的镜头系统的球差图。

图5为第二实施方式的镜头系统的场曲图。

图6为第二实施方式的镜头系统的畸变图。

图7为第二实施方式的镜头系统的球差图。

图8为第三实施方式的镜头系统的场曲图。

图9为第三实施方式的镜头系统的畸变图。

图10为第三实施方式的镜头系统的球差图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，为本发明提供的镜头系统100。沿该镜头系统100的光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜10、一个光阑50、一个负光焦度的第二透镜20、一个正光焦度的第三透镜30、一个正光焦度的第四透镜40、一个滤光片60及一个成像面70。

当该镜头系统100用于成像时，来自被摄物的光线从物侧方向入射该镜头系统100并依次经过该第一透镜10、该光阑50、该第二透镜20、该第三透镜30及该第四透镜40，最终通过该滤光片60汇聚到该成像面70上，通过将CCD或CMOS等固体成像器件置于该成像面70处，即可获取该被摄物的像。

为了实现整个镜头系统100的低高度及低球差，该镜头系统100满足以下条件式：

(1)D/L＞1.18；及

(2)L/T2＞14，

其中，D为该镜头系统100的有效成像范围的直径；L为该镜头系统100的总长；T2为该第二透镜20的轴上厚度。在满足条件式(1)及(2)的情况下，该镜头系统100具有一较小的高度，从镜头的第一面到成像面的距离(即镜头系统100的总长)较短，从而满足该镜头系统100小型化的要求，同时确保成像品质。

优选地，该第一透镜10满足条件式：

(3)0.25＜F/G1R1＜0.45；及

(4)vd1＞50，

其中，F为该镜头系统100的总焦距；G1R1为该第一透镜10靠近物侧的表面的曲率半径。vd1为该第一透镜10的阿贝数。条件式(3)可降低球差和慧差等。条件式(4)确保光线经过该第一透镜10后，色散情况较轻，可以降低轴向色像差。

优选地，该第二透镜20满足条件式：

(5)vd2＜32；及

(6)-1.5＜F2/F＜-0.9，

其中，vd2为该第二透镜的阿贝数。F2为该第二透镜20的焦距；F为该镜头系统100的总焦距。条件式(5)确保光线经过该第二透镜20后，色散情况较轻，可以降低轴向色像差。条件式(6)可以确保该第二透镜20的光焦度在该镜头系统100中的比例，可以降低球差和慧差。

优选地，该第三透镜30满足条件式：

(7)-1＜G3R1/F＜-0.5＜G3R2/F＜-0.15，

其中，G3R1为该第三透镜30靠近物侧的表面的曲率半径；G3R2为该第三透镜30靠近像侧的表面的曲率半径。如此，可以降低球差、慧差等，大大提升了该镜头系统100的成像品质。

该光阑50位于第一透镜10与第二透镜20之间，以限制经过该第一透镜10的光线进入该第二透镜20的光通量，并让经过该第一透镜10后的光锥能更加对称，使该镜头系统100的慧差得以修正。优选地，该光阑50设置于该第一透镜10靠近像侧的表面上，从而可减少该镜头系统100的元件数量，降低该镜头系统100组装的复杂度。实际操作时，可以直接将该第一透镜10靠近像侧的表面上的一外围环状区域涂黑以当作光阑50。该滤光片60位于该第四透镜40与该成像面70之间，主要用于滤除进入该镜头系统100光线中的位于红外波段的光线。

下面请参照图2～图10，以具体实施方式来详细说明本发明的镜头系统100。

以下每个实施方式中，该第一透镜10、该第二透镜20、第三透镜30及第四透镜40均为非球面透镜。如此，可以降低球差、慧差及像散，大大提升了成像品质。

非球面面型表达式如下：

x = \frac{{ch}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (k + 1) c^{2} h^{2}}} + Σ A_{i} h^{i}

其中，

为从光轴到透镜表面的高度，k是二次曲面系数，Ai为第i阶的非球面面型系数。

2ω：视场角。

第一实施方式

该镜头系统100各光学元件满足表1和表2的条件，且2ω＝68.7°。

表1

镜头系统100	曲率半径(mm)	厚度(mm)	折射率	阿贝数
					第一透镜10靠物侧表面	1.376	0.546	1.55	58
第一透镜10靠像侧表面	9.287	0.099	-	-
					光阑50	无穷大	0.017	-	-
第二透镜20靠物侧表面	5.935	0.280	1.62	22
					第二透镜20靠像侧表面	2.044	0.777	-	-
第三透镜30靠物侧表面	-2.551	0.946	1.55	52
					第三透镜30靠像侧表面	-1.006	0.397	-	-
第四透镜40靠物侧表面	-2.918	0.320	1.52	52
					第四透镜40靠像侧表面	2.680	1.094	-	-
滤光片60靠物侧表面	无穷大	0.300	1.517	64
					滤光片60靠像侧表面	无穷大	0.020	-	-

表2

该镜头系统100的场曲、畸变及球差分别如图2到图4所示。图2中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图3中的畸变率控制在(-2％，2％)范围内。图4中分别针对f线(λ值435.8nm)，d线(λ值587.6nm)，c线(λ值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，本实施方式的镜头系统100对可见光产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。由此可见，镜头系统100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。

第二实施方式

镜头系统100各光学元件满足表3和表4的条件，且2ω＝68.3°。

表3

镜头系统100	曲率半径(mm)	厚度(mm)	折射率	阿贝数
					第一透镜10靠物侧表面	1.403	0.579	1.57	57
第一透镜10靠像侧表面	11.061	0.119	-	-
					光阑50	无穷大	0.010	-	-
第二透镜20靠物侧表面	10.794	0.308	1.64	23
					第二透镜20靠像侧表面	2.321	0.782	-	-
第三透镜30靠物侧表面	-3.435	1.047	1.56	48
					第三透镜30靠像侧表面	-1.052	0.375	-	-
第四透镜40靠物侧表面	-2.186	0.300	1.51	49
					第四透镜40靠像侧表面	2.809	0.957	-	-
滤光片60靠物侧表面	无穷大	0.300	1.517	64
					滤光片60靠像侧表面	无穷大	0.020	-	-

表4

该镜头系统100的场曲、畸变及球差分别如图5到图7所示。图5中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图6中的畸变率控制在(-2％，2％)范围内。图7中分别针对f线(λ值435.8nm)，d线(λ值587.6nm)，c线(λ值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，本实施方式的镜头系统100对可见光产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。由此可见，镜头系统100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。

第三实施方式

镜头系统100各光学元件满足表5和表6的条件，且2ω＝68.2°。

表5

镜头系统100	曲率半径(mm)	厚度(mm)	折射率	阿贝数
					第一透镜10靠物侧表面	1.400	0.572	1.56	60
第一透镜10靠像侧表面	12.017	0.111	-	-
					光阑50	无穷大	0.010	-	-
第二透镜20靠物侧表面	8.998	0.301	1.62	25
					第二透镜20靠像侧表面	2.172	0.782	-	-
第三透镜30靠物侧表面	-2.997	0.961	1.54	50
					第三透镜30靠像侧表面	-1.058	0.422	-	-
第四透镜40靠物侧表面	-3.330	0.300	1.51	50
					第四透镜40靠像侧表面	2.369	0.979	-	-
滤光片60靠物侧表面	无穷大	0.300	1.517	64
					滤光片60靠像侧表面	无穷大	0.020	-	-

表6

该镜头系统100的场曲、畸变及球差分别如图8到图10所示。图8中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.05mm，0.05mm)范围内。图9中的畸变率控制在(-5％，5％)范围内。图10中分别针对f线(λ值435.8nm)，d线(λ值587.6nm)，c线(λ值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，本实施方式的镜头系统100对可见光产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。由此可见，镜头系统100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。

综上所述，上述镜头系统，在满足上述条件式的情况下，该镜头系统具有一较小的高度，从镜头的第一面到成像面的距离(即镜头系统的总长)较短，从而满足镜头系统小型化的要求，同时确保成像品质。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种镜头系统，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜、一个负光焦度的第二透镜、一个正光焦度的第三透镜、一个正光焦度的第四透镜及一个成像面，其特征在于：该镜头系统满足条件式D/L＞1.18和L/T2＞14，该第一透镜满足条件式0.25＜F/G1R1＜0.45，该第二透镜满足条件式-1.5＜F2/F＜-0.9，其中，D为该镜头系统的有效成像范围的直径，L为该镜头系统的总长，T2为该第二透镜的轴上厚度，F为该镜头系统的总焦距，G1R1为该第一透镜靠近物侧的表面的曲率半径，F2为该第二透镜的焦距。

2.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于：该第一透镜满足条件式vd1＞50，其中，vd1为该第一透镜的阿贝数。

3.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于：该第二透镜满足条件式vd2＜32，其中，vd2为该第二透镜的阿贝数。

4.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于：该第三透镜满足条件式-1＜G3R1/F＜-0.5＜G3R2/F＜-0.15，其中，G3R1为该第三透镜靠近物侧的表面的曲率半径；G3R2为该第三透镜靠近像侧的表面的曲率半径。

5.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于：该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜及该第四透镜均为非球面透镜。

6.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于：该镜头系统包括一个位于该第一透镜与该第二透镜之间的光阑。

7.如权利要求6所述的镜头系统，其特征在于：该光阑设于该第一透镜靠近像侧的表面上。

8.如权利要求6所述的镜头系统，其特征在于：该光阑为在该第一透镜靠近像侧的表面上的一外围环状区域涂黑层。