CN103076665A - 取像镜头 - Google Patents

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CN103076665A CN2011103295294A CN201110329529A CN103076665A CN 103076665 A CN103076665 A CN 103076665A CN 2011103295294 A CN2011103295294 A CN 2011103295294A CN 201110329529 A CN201110329529 A CN 201110329529A CN 103076665 A CN103076665 A CN 103076665A
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黄海若
彭芳英
柳晓娜
王圣安
李安泽
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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均为非球面透镜的第一、第二、第三、第四及第五透镜，其中，所述第一透镜为负光焦度，所述第二透镜为正光焦度，所述第三透镜为负光焦度，所述第四透镜为正光焦度；所述取像镜头满足以下条件：0.9<F2/F<1.4；其中，F2为第二镜片至第四镜片的有效焦距，F为整个取像镜头的有效焦距。本发明所提供的取像镜头中，条件式0.9<F2/F<1.4保证了取像镜头能对球差进行充分的补正且不会造成慧差过大，有效保证了取像镜头的成像效果。

Description

取像镜头
技术领域
本发明涉及一种成像技术，尤其涉及一种取像镜头。
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以获得较佳的成像品质，但是由多片非球面塑料镜片组成的取像镜头色差和整体解析能力以很难得以提升。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有低色差和高解析能力的取像镜头。
一种取像镜头，其从物侧到像侧依次包括均为非球面透镜的第一、第二、第三、第四及第五透镜，其中，所述第一透镜为负光焦度，所述第二透镜为正光焦度，所述第三透镜为负光焦度，所述第四透镜为正光焦度；所述取像镜头满足以下条件：0.9<F2/F<1.4；其中，F2为第二镜片至第四镜片的有效焦距，F为整个取像镜头的有效焦距。
本发明所提供的取像镜头中，条件式0.9<F2/F<1.4保证了取像镜头能对球差进行充分的补正且不会造成慧差过大，有效保证了取像镜头的成像效果。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的取像镜头的结构示意图。
图2为本发明第一实施例提供的取像镜头的像差特性曲线图。
图3为本发明第一实施例提供的取像镜头的场曲特性曲线图。
图4为本发明第一实施例提供的取像镜头的畸变特性曲线图。
图5为本发明第二实施方式提供的取像镜头的结构示意图。
图6为本发明第二实施例提供的取像镜头的像差特性曲线图。
图7为本发明第二实施例提供的取像镜头的场曲特性曲线图。
图8为本发明第二实施例提供的取像镜头的畸变特性曲线图。
主要元件符号说明
取像镜头 100、100a
第一透镜 10
第一表面 S1
第二表面 S2
光阑 St
第二透镜 20
第三表面 S3
第四表面 S4
第三透镜 30
第五表面 S5
第六表面 S6
第四透镜 40
第七表面 S7
第八表面 S8
第五透镜 50
第九表面 S9
第十表面 S10
滤光片 60
前表面 62
后表面 64
成像面 101
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
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，本发明第一实施提供的一种取像镜头100，其从物侧至像侧依次包括均为非球面透镜的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40及第五透镜50，其中，所述第一透镜10为负光焦度，所述第二透镜20为正光焦度，所述第三透镜30为负光焦度，所述第四透镜40为正光焦度，所述第五透镜50为负光焦度。所述第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40及第五透镜50均为塑胶镜片。
所述第一透镜10包括一面向物侧的第一表面S1和一面向像侧的第二表面S2。所述第二透镜20包括一面向物侧的第三表面S3和一面向像侧的第四表面S4。所述第三透镜30包括一面向物侧的第五表面S5和一面向像侧的第六表面S6。所述第四透镜40包括一面向物侧的第七表面S7和一面向像侧的第八表面S8。所述第五透镜50包括一面向物侧的第九表面S9和一面向像侧的第十表面S10。
所述取像镜头100还包括一光阑St及一滤光片60，所述光阑St位于第一镜片10和第二镜片20之间，所述滤光片40位于第五镜片50的物侧。所述光阑20用于控制通过第二透镜20的光通量。所述滤光片60用于滤除经过第五透镜50的光线中的红外光线，其包括一朝向物侧的前表面62和一朝向像侧的后表面64。
本实施例中，光线自物侧入射至第一透镜10，并依次经光阑St、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50及滤光片60后成像于成像面101。可以理解，可通过设置影像传感器(图未示)，如电荷耦合组件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)，于成像面60处以组成一成像系统。
所述取像镜头100满足以下条件式：
(1) 0.9<F2/F<1.4；
其中，F2为第二镜片至第四镜片的有效焦距，F为整个取像镜头的有效焦距。条件式(1)，保证了取像镜头100能对球差进行充分的补正且不会造成慧差过大。
所述取像镜头100可进一步满足以下条件式：
(2) -0.3<F/f5<0.3；
其中，f5为第五镜片的有效焦距。条件式(2)，进一步保证了取像镜头100的投射成像面的角度，以及低畸变和小慧差。
所述取像镜头100可进一步满足以下条件式：
(3) 50<Vd1<60；
(4) 50<Vd2<60；
(5) 22<Vd3<28；
(6) 50<Vd4<60；
(7) 50<Vd5<60；
其中，Vd1为第一透镜10的阿贝数，Vd2为第二透镜20的阿贝数，Vd3为第三透镜30的阿贝数，Vd4为第四透镜40的阿贝数，Vd5为第五透镜50的阿贝数。条件式(3)~(10)，使得取像镜头100的色差能更好的消除。
其中，所述第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四镜片40及第五镜片50之表面均为非球面，并满足非球面之面型公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，z是沿光轴方向在高度为h之位置以表面顶点作参考距光轴之位移值，c是曲率半径，h为镜片高度，K为圆锥定数（Coin Constant），Ai为i次之非球面系数(i-th order Aspherical Coefficient）。
第一实施例
通过将表1及表2（请参阅下文）的资料代入上述非球面公式，可获得本发明第一实施例的取像镜头100中各透镜表面的非球面形状。下列各表中分别列有由物端到像端依序排列的光学表面，其中，约定R为各透镜的光学表面的曲率半径，D为对应的光学表面到后一光学表面的轴上距离(两个光学表面截得光轴的长度)，Nd为对应透镜组对d光(波长为587纳米)的折射率，Vd为d光在对应透镜组的阿贝数(Abbe number)，k为二次曲面系数。
本发明第一实施例所提供的取像镜头100的各光学组件满足表1及表2的条件。
表1
光学表面 面型 R (mm) D (mm) Nd Vd
第一表面S1 非球面 3.76761 1.227525 1.543470 56.803163
第二表面S2 非球面 1.985065 2.419714 -- --
光阑St 平面 无穷大 0.2276181 -- --
第三表面S3 非球面 5.087649 1.766788 1.543470 56.803163
第四表面S4 非球面 -3.22008 1.001133 -- --
第五表面S5 非球面 -6.394318 0.9849292 1.607265 26.646671
第六表面S6 非球面 3.530633 0.3620726 -- --
第七表面S7 非球面 6.96977 2.351847 1.543470 56.803163
第八表面S8 非球面 -3.10395 0.697683 -- --
第九表面S9 非球面 6.244694 1.988088 1.543470 56.803163
第十表面S10 非球面 3.587133 1.1396505 -- --
前表面62 平面 无穷大 0.8 1.516800 64.167336
后表面64 平面 无穷大 0.0999999 -- --
成像面101 平面 无穷大 -- -- --
表2
非球面 系数 第一表面S1 第二表面S2 第三表面S3 第四表面S4
A4 0.0024106109 0.0046120323 -0.0039616961 0.0020637898
A6 -0.00018990806 -0.0024766047 -0.00047863231 -0.0013917755
A8 1.1636243e-005 0.00071327911 -0.0001681847 0.0001833684
A10 3.9274314e-006 -0.00010719334 -5.8180059e-005 -3.9608406e-005
A12 2.4205416e-007 -9.566162e-006 -1.4796841e-005 -1.6646191e-005
A14 -1.7242477e-007 1.1007364e-005 -2.833782e-006 -2.5042084e-006
A16 1.1807571e-008 -3.3898525e-006 -1.9400314e-008 8.3195195e-007
非球面 系数 第五表面S5 第六表面S6 第七表面S7 第八表面S8
A4 -0.0090115872 -0.0095824785 0.002685668 0.0060148274
A6 0.00068776313 9.5046125e-005 0.00032112709 0.000604279
A8 -0.00060184327 0.00012817692 -5.3868095e-005 8.8346465e-005
A10 0.00010472931 -5.4738553e-005 5.5466937e-006 -7.0081627e-006
A12 -3.1010755e-006 -1.2397944e-006 7.5671075e-007 6.2736265e-007
A14 -9.6424018e-006 2.0712973e-006 -1.6625968e-007 3.9907995e-007
A16 1.979966e-006 -2.0180435e-007 8.4599716e-009 -2.9214952e-008
非球面 系数 第九表面S9 第十表面S10    
A4 -0.0085666512 -0.020188012    
A6 0.00044798086 0.00040042845    
A8 -1.2063937e-005 -1.8051688e-005    
A10 3.2626591e-007 3.1777995e-007    
A12 -1.0307008e-008 5.565237e-008    
A14 -1.9183477e-009 -2.2375765e-011    
A16 4.3153059e-010 -7.6909728e-010    
本实施方式中，F2/F=1.00；F/f5=-0.25；V1=56.8；V2=56.8；V3=26.6；V4=56.8；V5=56.8。
本实施例所提供的取像镜头100的球差、场曲以及畸变分别如图2至图4所示。具体地，图2至图4所示的六条曲线分别为针对a光线(波长为470纳米(nm))，b光线(波长为510nm)，c光线(波长为555nm)，d光线(波长为610nm)，e光线(波长为650nm)，f光线(波长为588nm)而观察到的像差值曲线。如图2所示，所述取像镜头100对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的像差值控制在-0.2mm~0.2mm范围内。如图3所示，曲线T及S分别为子午场曲(tangential field curvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittal field curvature )特性曲线。由图3可看出该取像镜头100的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在-0.20mm~0.20mm范围内。进一步地，图4所示的曲线为取像镜头100的畸变特性曲线，由图4可知，该取像镜头100的光学畸变量被控制在-2.00%~2.00%的范围内。
第二实施例
请参阅图5，本发明第二实施提供的一种取像镜头100a。所述第二实施方式提供的取像镜头100a与第一实施方式提供的取像镜头100的区别在于：所述第五镜片50为正光焦度。
通过将表3及表4（请参阅下文）的资料代入上述非球面公式，可获得本发明第二实施例的取像镜头100a中各透镜表面的非球面形状。下列各表中分别列有由物端到像端依序排列的光学表面，其中，约定R为各透镜的光学表面的曲率半径，D为对应的光学表面到后一光学表面的轴上距离(两个光学表面截得光轴的长度)，Nd为对应透镜组对d光(波长为587纳米)的折射率，Vd为d光在对应透镜组的阿贝数(Abbe number)，k为二次曲面系数。
本发明第二实施例所提供的取像镜头100a的各光学组件满足表3及表4的条件。
表3
光学表面 面型 R (mm) D (mm) Nd Vd
第一表面S1 非球面 4.670118 0.9999943 1.531131 55.753858
第二表面S2 非球面 2.5 3.188379 -- --
光阑St 平面 无穷大 0.199998 -- --
第三表面S3 非球面 3.875391 1.684171 1.531131 55.753858
第四表面S4 非球面 -4.924176 1.391732 -- --
第五表面S5 非球面 -2.83694 0.9999902 1.632720 23.239886
第六表面S6 非球面 18.71234 0.06335446 -- --
第七表面S7 非球面 -27.57643 1.997386 1.531131 55.753858
第八表面S8 非球面 -3.103087 0.1999878 -- --
第九表面S9 非球面 3.973711 2.912344 1.531131 55.753858
第十表面S10 非球面 4.760514 1.4860021 -- --
前表面62 平面 无穷大 0.8 1.516800 64.167336
后表面64 平面 无穷大 0.0999999 -- --
成像面101 平面 无穷大 -- -- --
表4
非球面系数 第一表面S1 第二表面S2 第三表面S3 第四表面S4
A4 0.0028690783 0.0050407279 0.0020825072 0.0034320261
A6 -0.00023114941 -0.00047765659 0.00015065482 5.0493547e-005
A8 3.4552589e-006 -6.736511e-007 -6.3299017e-006 -1.3243249e-005
非球面系数 第五表面S5 第六表面S6 第七表面S7 第八表面S8
A4 -0.0079648702 -0.011283673 0.0047641918 0.0048436948
A6 -8.367926e-006 0.0018089078 0.0011196558 0.00086883105
A8 0.00011134652 -7.0948947e-005 -9.9506909e-005 5.3798597e-005
非球面系数 第九表面S9 第十表面S10    
A4 -0.0052676713 -0.0061126345    
A6 -8.7585082e-005 -0.00046790906    
A8 -4.7304849e-006 2.5108534e-005    
本实施方式中，F2/F=1.30；F/f5=0.27；V1=55.8；V2=55.8；V3=23.2；V4=55.8；V5=55.8。
本实施例所提供的取像镜头100a的球差、场曲以及畸变分别如图6至图8所示。具体地，图6至图8所示的六条曲线分别为针对a光线(波长为470纳米(nm))，b光线(波长为510nm)，c光线(波长为555nm)，d光线(波长为610nm)，e光线(波长为650nm)，f光线(波长为588nm)而观察到的像差值曲线。如图6所示，所述取像镜头100a对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的像差值控制在-0.05mm~0.05mm范围内。如图7所示，曲线T及S分别为子午场曲(tangential field curvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittal field curvature )特性曲线。由图7可看出该取像镜头100a的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在-0.20mm~0.20mm范围内。进一步地，图8所示的曲线为取像镜头100a的畸变特性曲线，由图8可知，该取像镜头100a的光学畸变量被控制在-2.00%~2.00%的范围内。
另外，本领域技术人员还可以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的内。

Claims (6)

1.一种取像镜头，其从物侧到像侧依次包括均为非球面透镜的第一、第二、第三、第四及第五透镜，其中，所述第一透镜为负光焦度，所述第二透镜为正光焦度，所述第三透镜为负光焦度，所述第四透镜为正光焦度；所述取像镜头满足以下条件：
0.9<F2/F<1.4；
其中，F2为第二镜片至第四镜片的有效焦距，F为整个取像镜头的有效焦距。
2.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述取像镜头进一步满足以下条件式：
-0.3<F/f5<0.3；
其中，f5为第五镜片的有效焦距。
3.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述取像镜头进一步满足以下条件式：
其中，Vd1为第一透镜的阿贝数，Vd2为第二透镜的阿贝数，Vd3为第三透镜的阿贝数，Vd4为第四透镜的阿贝数，Vd5为第五透镜的阿贝数。
4.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述第一、第二、第三、第四及第五透镜均为塑胶镜片。
5.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述取像镜头还包括一光阑，所述光阑位于第一镜片和第二镜片之间，所述光阑用于控制通过第二透镜的光通量。
6.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于：所述取像镜头还包括一滤光片，所述滤光片位于第五镜片的像侧，所述滤光片用于滤除经过第五透镜的光线中的红外光线。
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