CN103576287A - 摄影镜头和摄影装置 - Google Patents

Abstract

一种摄影镜头和包括摄影镜头的摄影装置。摄影镜头包括从物体侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、和第五透镜。第一透镜具有朝向物体侧的凹表面并且具有正的折射力，并且第二透镜利用具有朝向图像侧的凹表面的凹凸透镜形状来形成并且具有负折射力。

Description

摄影镜头和摄影装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年7月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0081437的权益，通过引用将其公开的内容整体合并于此。

技术领域

本发明涉及亮度较高并且具有广角的摄影镜头，以及包括该摄影镜头的摄影装置。

背景技术

进来，使用诸如电荷耦合器件(CCD)型图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器的固态图像传感器的摄影装置变得非常流行。这样的摄影装置可以是数字静态照相机、视频摄像机、或单反照相机。此外，使用固态图像传感器的摄影装置适合于最小化，因此，其可以被实现在诸如移动电话机的小型设备中。摄影装置的用户要求较高的性能，例如，要求高分辨率和广角。此外，在照相机方面拥有专业知识的用户也在不断增加。

发明内容

一个实施例提供了一种具有广角的小型摄影镜头。

另一个实施例提供了一种包括具有广角的小型摄影镜头的摄影装置。

根据一个实施例，提供了一种摄影镜头，其包括：从物体侧起依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、和第五透镜，其中，所述第一透镜具有朝向物体侧的凹表面并且具有正的折射力，并且第二透镜利用具有朝向图像侧的凹表面的凹凸透镜形状来形成并且具有负折射力。

第一透镜可满足下面的不等式：

3.0＜|R1/f|＜800，

其中，R1表示在光轴周围的第一透镜的曲率半径，并且f表示摄影镜头的焦距。

第一透镜可满足下面的不等式：

7.0＜|R1/R2|＜1200，

其中，R1表示在光轴周围的第一透镜的物体侧表面的曲率半径，并且R2表示在光轴周围的第一透镜的图像侧表面的曲率半径。

第二透镜可满足下面的不等式：

0.25＜R4/f＜1.3，

其中，R4表示在光轴周围的第二透镜的图像侧表面的曲率半径，并且f表示摄影镜头的焦距。

第三透镜可以具有负折射力，第四透镜可以具有正折射力，并且第五透镜可以具有负折射力。

第四透镜可以是具有朝向图像侧的凸面的凹凸透镜。

第五透镜可以具有至少一个非球面透镜，并且具有在光轴周围凹陷的图像侧表面。

摄影镜头可满足下面的不等式：

vd1＞50，

其中，vd1表示相对于d线的第一透镜的阿贝数(Abbe’s numbe r)。

摄影镜头可满足以下不等式：

20＜vd2＜30，并且

vd4＞50，

其中，vd2表示相对于d线的第二透镜的阿贝数，并且vd4表示相对于d线的第四透镜的阿贝数。

摄影镜头可满足下面的不等式：

0.7＜f/f1＜1.5，

其中，f表示摄影镜头的焦距，并且，f1表示第一透镜的焦距。

摄影镜头可满足以下不等式：

0.9＜TL/f＜2.0，

其中，f表示摄影镜头的焦距，并且TL表示从第一透镜到图像侧的距离。

摄影镜头可满足下面的不等式：

1.51＜N1＜1.56，

其中，N1表示相对于d线的第一透镜的折射率。

摄影镜头可满足下面的不等式：

1.58＜N2＜1.66，

其中，N2表示相对于d线的第二透镜的折射率。

摄影镜头可满足下面的不等式：

1.51＜N4＜1.56，

其中，N4表示相对于d线的第四透镜的折射率。

第一至第五透镜可以形成为塑料透镜。

摄影镜头可具有从1.8到2.8的范围的F数。

摄影镜头可以具有从70°到85°的范围的视角。

孔径光阑(aperture stop)可以被布置在第一透镜的物体侧或图像侧。

第一至第五透镜的每一个可以具有至少一个非球面形状。

附图说明

参考附图，从下面的详细描述的示例性实施例中，上述和其它特征和优点将变得更加明显：

图1是示出根据实施例的摄影镜头的图；

图2是示出图1的摄影镜头的纵向像差(longitudinal aberration)的图；

图3是示出图1的摄影镜头的彗形像差的图；

图4是示出根据另一实施例的摄影镜头的图；

图5是示出图4的摄影镜头的纵向像差的图；

图6是示出图4的摄影镜头的彗形像差的图；

图7是示出根据另一实施例的摄影镜头的图；

图8是示出了图7的摄影镜头的纵向像差的图；

图9是示出图7的摄影镜头的彗形像差的图；

图10是示出根据另一实施例的摄影镜头的图；

图11是示出图10的摄影镜头的纵向像差的图；

图12是示出图10的摄影镜头的彗形像差的图；

图13是示出根据另一实施例的摄影镜头的图；

图14是示出图13的摄影镜头的纵向像差的图；

图15是示出图13的摄影镜头的彗形像差的图；

图16是示出根据另一实施例的摄影镜头的图；

图17是示出图16的摄影镜头的纵向像差的图；

图18是示出图16的摄影镜头的彗形像差的图；

图19是示出根据另一实施例的摄影镜头的图；

图20示出了图19的摄影镜头的纵向像差的图；以及

图21是示出图19的摄影镜头的彗形像差的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述根据各种实施例的摄影镜头和包括该摄影镜头的摄影装置。当在元件列表之前出现时，诸如“至少一个”的表达用于修饰元件的整个列表，而不是用于修饰列表中单独的元件。

图1是示出根据实施例的摄影镜头100-1的图。摄影镜头100-1包括从物体侧O到图像侧I依次排列的第一透镜10-1、第二透镜20-1、第三透镜30-1、第四透镜40-1、以及第五透镜50-1。

第一透镜10-1可以具有正折射力，以及具有朝向物体侧O的凹表面。此外，例如，第一透镜10-1可以具有朝向图像I侧的凸表面。第二透镜20-1可以是具有负折射力的凹凸透镜，并且具有朝向图像侧I的凹表面。

通过形成具有以上构造的第一透镜10-1和第二透镜20-1，可以实现广角。例如，摄影镜头100-1可以具有从70°到85°范围的视角。

摄影镜头100-1可以通过包括五个透镜，而变得超薄和紧凑，并且可以适用于小尺寸的摄像头，例如，用于笔记本计算机的摄像头、用于个人计算机(PC)的摄像头、小型口袋大小的摄像机、以及用于手机的摄像头。第一至第五透镜10-1、20-1、30-1、40-1、和50-1可分别具有正、负、负、正、和负的折射力。

第三透镜30-1可以具有正的或负的折射力。第四透镜40-1可以是具有朝向图像侧I的凸表面的凹凸透镜。第五透镜50-1可以具有在光轴周围凹陷的图像侧表面。摄影镜头100-1可包括至少一个非球面透镜。例如，第一至第五透镜10-1、20-1、30-1、40-1、和50-1的每个都可具有一个非球面形状。

第一透镜10-1可被配置为满足下面的不等式：

3.0＜|R1/f|＜800----------------------------(1)

7.0＜|R1/R2|＜1200----------------------------(2)

其中，R1表示在光轴周围的第一透镜10-1的物体侧表面的曲率半径，R2表示在光轴周围的第一透镜10-1的图像侧表面的曲率半径，并且f表示摄影镜头100-1的焦距。不等式1表示第一透镜10-1的物体侧表面的曲率半径和焦距之间的关系。当(R1/f)的值等于或小于下限时，第一透镜10-1的物体侧表面S2的折射力减少，从而增加彗形像差和像散(astigmatism)。此外，第一透镜10-1的图像侧表面S3的折射力可以增加，以便校正增加的像差，因此，第一透镜10-1的图像侧表面S3的敏感度，例如，由于偏心而导致的彗星光斑(comatic flare)可能会增加。如果(R1/f)的值超过上限，则第一透镜10-1的物体侧表面S2的折射力增加，因此，离轴像差(彗形像差和像散)可能会增加。当满足不等式1时，可以在满足彗形像差和像散的同时实现广角，并且可以控制由于亮度较高的镜头(低F数)而造成的离轴像差(彗形像差和像散)。

不等式2表示在第一透镜10-1的物体侧表面S2和图像侧表面S3的曲率半径之间的比率，从而平衡第一透镜10-1和第二透镜20-1的折射力。如果第一透镜10-1的两个表面之一的折射力较强，则另一表面的折射力可以相对较弱。具有比较强的折射力的表面的敏感度增加，因而降低了量产可行性。当(R1/R2)的值满足不等式2时，彗形像差和像散可以得到满足，同时实现了亮度较高镜头和广角。

例如，摄影镜头100-1可以具有范围从1.8到2.8的F数。

第二透镜20-1可满足下面的不等式：

0.25＜R4/f＜1.3-----------------------------(3)

其中，R4表示在光轴周围的第二透镜20-1的图像侧表面的曲率半径，

并且f表示摄影镜头的焦距。上面的不等式3确保适当地保持第二透镜20-1的图像侧表面的曲率半径。如果入射到第二透镜20-1的图像侧表面的光的角度较大时，则场弯曲增加，从而影响整个光学系统的敏感度。如果R4/f的值等于或小于下限，则第二透镜的图像侧表面的折射力变得过大，并且从第二透镜的图像侧表面的光的出射角度增加。如果R4/f的值等于或大于上限，则折射力降低并且作为离轴像差的彗形像差增加，并且相应地，很难调整第二透镜20-1的图像侧表面的入射角和出射角并且防止彗形像差的发生。

第一至第五透镜10-1、20-1、30-1、40-1、50-1可以形成为塑料透镜。例如，第一透镜10-1可满足下面的不等式：

vd1＞50----------------------------------(4)

其中，vd1表示相对于第一透镜10-1的d线的阿贝数(波长：C线656.3nm，d线587.6nm，e线546.1nm，g线435.8nm，F线486.1nm)。

第二透镜20-1可满足下面的不等式：

20＜vd2＜30---------------------------------(5)

其中，vd2表示相对于第二透镜20-1的d线的阿贝数(Abbe’s number)。不等式5涉及第二透镜20-1的阿贝数，并且可以通过校正由于在具有正折射力的第一透镜的阿贝数和具有负折射力的第二透镜20-1的阿贝数之间的差而导致的纵向色差，来减少为了实现高的分辨率而所需的色差。为了高的分辨率，传感器尺寸变大，因此，像差增加，并且随着像素尺寸变小，则纵向色差必须比在较低的分辨率的情况下更明显地纠正。根据本实施例，通过使用第二透镜20-1的较低的阿贝数来校正纵向色差，并且因此可以减少中心色光斑(chromatic flare)。

第四透镜40-1可满足下面的不等式：

vd4＞50-------------------------------------(6)

其中，vd4表示相对于d线的第四透镜40-1的阿贝数。

通过满足以下的不等式，摄影镜头100-1可具有紧凑的尺寸：

0.7＜f/f1＜1.5------------------------------(7)

0.9＜TL/f＜2.0----------------------------(8)

其中，f表示摄影镜头100-1的焦距，f1表示第一透镜10-1的焦距，并且TL表示从第一透镜10-1到图像侧I的距离。

上述不等式7定义了第一透镜10-1的折射力。也即，如果(f/f1)的值等于或小于下限，则第一透镜10-1的折射力增加，并且通过第一透镜10-1产生像差(球面像差、彗形像差、和像散)，并且可能难以实现广角。如果(f/f1)的值等于或大于上限，则第一透镜10-1的折射力降低，因此，第一透镜10-1的整个长度增加。因此，当满足不等式7时，离轴像差可以被控制，同时满足摄影镜头100-1的整个长度，从而得到适合于高分辨率的性能。

不等式8表示在从第一透镜10-1到图像侧I的距离与摄影镜头100-1的焦距之间的比率，并且摄影镜头100-1的焦距必须较短，以便实现广角。但是，如果焦距太短，则离轴像差(彗形像差和像散)大大增加，并且敏感度也大大增加。如果(TL/f)的值等于或小于下限，则摄影镜头100-1的焦距增加，因此，难以实现广角。如果(TL/f)的值等于或大于上限，则离轴彗形像差和像散都大大增加，从而影响摄影镜头100-1的成像质量，并且因此，也可能不适合于高分辨率镜头。

摄影镜头100-1可满足以下不等式：

1.51＜N1＜1.56------------------------------(9)

1.58＜N2＜1.66------------------------------(10)

1.51＜N4＜1.56------------------------------(11)

其中，N1表示相对于d线的第一透镜10-1的折射率，N2表示相对于d线的第二透镜20-1的折射率，并且N4表示相对于d线的第四透镜40-1的折射率。当第一透镜10-1、第二透镜20-1、和第四透镜40-1由满足不等式9、10、和11的材料形成时，制造成本可以降低，并且透镜可以更容易地制造。

在根据实施例的摄影镜头中使用的非球面表面可以被定义如下。

在此，Z表示在光轴方向上与透镜顶点的距离，Y表示在垂直于光轴的方向上的距离，K表示圆锥常数，A、B、C、D、E、和F表示变形项，并且c表示在透镜的顶点处的曲率半径的倒数(1/R)。

$Z=\frac{c{Y}^2}{1+\sqrt{1-(1+K)c^2{Y}^2}}+{\mathrm{AY}}^4+{\mathrm{BY}}^6+{\mathrm{CY}}^8+{\mathrm{DY}}^{10}+{\mathrm{EY}}^{12}+{\mathrm{FY}}^{14}+...---\left(12\right)$

摄影镜头通过下面描述的各种实施例来实现。在下文中，以mm为单位表示焦距，视角以度为单位来表示，并且*表示非球面表面。在示出实施例的附图中，在与图像I最近的一侧，可以设置至少一个滤光器60。例如，滤光器60可以包括至少一个低通滤光器、红外截止滤光器、盖片。然而，摄影镜头可以被在没有滤光器的情况下配置。

<第一实施例>

图1示出了根据本实施例的摄影镜头100-1，并且下表显示了第一实施例的设计数据。在图1中，示出了在每个透镜中的透镜面的参考标号，但是，透镜面的参考标号在示出其它实施例的其他的附图中也可以被省略掉。

在第一实施例中，第一透镜10-1的焦距是3.1867mm，第二透镜20-1的焦距是-4.1055mm，第三透镜30-1的焦距是12.1540mm，第四透镜40-1的焦距是1.9891mm，并且第五透镜50-1的焦距是-1.92mm。孔径光阑ST可以位于第一透镜10-1的物体侧表面上。

*表示非球面表面，img表示图像侧，并且圆锥常数K和变形项A、B、C、D、E、和F如下所示。

图2示出了根据第一实施例的摄影镜头100-1的纵向球面像差、像散场曲和失真。切向场曲(T)和径向场曲(S)被显示为像散场曲。图3示出了根据第一实施例的摄影镜头的彗形像差。

<第二实施例>

图4示出了根据第二实施例的摄影镜头100-2，并且以下的表格显示了第二实施例的设计数据。

在第二实施例中，第一透镜10-2的焦距是4.1124mm，第二透镜20-2的焦距是-4.2148mm，第三透镜30-2的焦距是6.3050mm，第四透镜40-2的焦距是1.5879mm，并且第五透镜50-2的焦距是-1.5593mm。孔径光阑ST可以位于第一透镜10-2的图像侧表面上。

下表显示了圆锥常数K，以及变形项A、B、C、D、E、和F。

图5示出了根据第二实施例的摄影镜头100-2的纵向球面像差、像散场曲、和失真。切向场曲(T)和径向场曲(S)被显示为像散场曲。图6示出了根据第二实施例的摄影镜头的彗形像差。

<第三实施例>

图7示出根据第三实施例的摄影镜头100-3，并且以下的表格显示了第三实施例的设计数据。

在第三实施例中，第一透镜10-3的焦距是3.2404mm，第二透镜20-3的焦距是-4.2456mm，第三透镜30-3的焦距是12.8339mm，第四透镜40-3的焦距是2.0247mm，并且第五透镜50-3的焦距是-1.9258mm。孔径光阑ST可以位于第一透镜10-3的图像侧表面上。

下表显示了圆锥常数K，以及变形项A、B、C、D、E、和F。

图8示出了根据第三实施例的摄影镜头100-3的纵向球面像差、像散场曲和失真。切向场曲(T)和径向场曲(S)被显示为像散场曲。图9示出了根据第三实施例的摄影镜头的彗形像差。

<第四实施例>

图10示出了根据第四实施例的摄影镜头100-4，并且以下的表格显示了第四实施例中的设计数据。在第四实施例中，第一透镜10-4的焦距是3.7357mm，第二透镜20-4的焦距是-3.8447mm，第三透镜30-4的焦距是5.38mm，第四透镜40-4的焦距是2.4113mm，并且第五透镜50-4的焦距是-2.0672mm。孔径光阑ST可以位于第一透镜10-4的图像侧表面上。

下表显示了圆锥常数K，以及变形项A、B、C、D、E、和F。

图11示出了根据第四实施例的摄影镜头100-4的纵向球面像差、像散场曲和失真。切向场曲(T)和径向场曲(S)被显示为像散场曲。图12示出了根据第四实施例的摄影镜头的彗形像差。

<第五实施例>

图13示出了根据第五实施例的摄影镜头100-5，并且下面的表显示了第五实施例的设计数据。第五实施例中，第一透镜10-5的焦距是4.6212mm，第二透镜20-5的焦距是-5.6079mm，第三透镜30-5的焦距是6.9636mm，第四透镜40-5的焦距是2.0551mm，并且第五透镜50-5的焦距是-1.9017mm。孔径光阑ST可以位于第一透镜10-5的物体侧表面。

下表显示了圆锥常数K，以及变形项A、B、C、D、E、和F。

图14示出了根据第五实施例的摄影镜头100-5的纵向球面像差、像散场曲和失真。切向场曲(T)和径向场曲(S)被显示为像散场曲。图15示出了根据第五实施例的摄影镜头的彗形像差。

<第六实施例>

图16示出了根据第六实施例的摄影镜头100-6，并且以下的表格显示了第六实施例的设计数据。在第六实施例中，第一透镜10-6的焦距是2.8379mm，第二透镜20-6的焦距为-5.8123mm，第三透镜30-6的焦距是-5821.1188mm，第四透镜40-6的焦距是2.4879mm，并且第五透镜50-6的焦距是-2.6379mm。孔径光阑ST可以位于第一透镜10-6的物体侧表面上。

下表显示了圆锥常数K，以及变形项A、B、C、D、E、和F。

图17示出了根据第六实施例的摄影镜头100-6的纵向球面像差、像散场曲和失真。切向场曲(T)和径向场曲(S)被显示为像散场曲。图18示出了根据第六实施例的摄影镜头的彗形像差。

<第七实施例>

图19示出了根据第七实施例的摄影镜头100-7，并且以下的表格显示了第七实施例的设计数据。在第七实施例中，第一透镜10-7的焦距是4.6028mm，第二透镜20-7的焦距是-5.9615mm，第三透镜30-7的焦距是-7.7884mm，第四透镜40-7的焦距是2.1126mm，并且第五透镜50-7的焦距是-2.0034mm。孔径光阑ST可以位于第一透镜10-7的物体侧表面上。

下表显示了圆锥常数K，以及变形项A、B、C、D、E、和F。

下表中显示了第一至第七实施例的镜头数据。

下表显示的是，第一至第七实施例满足上述不等式1至11。

根据实施例，可以实现较小、亮度较高并且具有广角的摄影镜头。摄影镜头可以被应用到各种摄像装置，例如，数码相机、单反相机、视频摄像机、移动电话摄像头、用于小尺寸的移动装置的相机。

虽然已经示出和描述了各个实施例，但是本技术领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (16)

1.一种摄影镜头，包括：

从物体侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、和第五透镜，

其中，所述第一透镜具有朝向物体侧的凹表面并且具有正的折射力，并且所述第二透镜利用具有朝向图像侧的凹表面的凹凸透镜形状来形成并且具有负折射力。

2.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述第一透镜满足不等式：

3.0<│R1/f│<800，

其中，R1表示在光轴周围的第一透镜的曲率半径，并且f表示所述摄影镜头的焦距。

3.根据权利要求1或者2所述的摄影镜头，其中，所述第一透镜满足不等式：

7.0<│R1/R2│<1200，

其中，R1表示在光轴周围的所述第一透镜的物体侧表面的曲率半径，并且R2表示在光轴周围的所述第一透镜的图像侧表面的曲率半径。

4.根据权利要求1或者2所述的摄影镜头，其中，所述第二透镜满足下面的不等式：

0.25<R4/f<1.3，

其中，R4表示在光轴周围的所述第二透镜的图像侧表面的曲率半径，并且f表示所述摄影镜头的焦距。

5.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述第三透镜具有负折射力，所述第四透镜具有正折射力，并且所述第五透镜具有负折射力。

6.根据权利要求1或者5所述的摄影镜头，其中，所述第四透镜是具有朝向图像侧的凸面的凹凸透镜。

7.根据权利要求1或者5所述的摄影镜头，其中，所述第五透镜具有至少一个非球面透镜，并且具有在光轴周围凹陷的图像侧表面。

8.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述摄影镜头满足不等式：

vd1>50，

其中，vd1表示相对于d线的所述第一透镜的阿贝数。

9.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述摄影镜头满足不等式：

20<vd2<30,并且

vd4>50，

其中，vd2表示相对于d线的所述第二透镜的阿贝数，并且vd4表示相对于d线的所述第四透镜的阿贝数。

10.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述摄影镜头满足不等式：

0.7<f/f1<1.5，

其中，f表示所述摄影镜头的焦距，并且，f1表示所述第一透镜的焦距。

11.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述摄影镜头满足不等式：

0.9<TL/f<2.0，

其中，f表示所述摄影镜头的焦距，并且TL表示从所述第一透镜到图像侧的距离。

12.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述摄影镜头满足不等式：

1.51<N1<1.56，

其中，N1表示相对于d线的所述第一透镜的折射率。

13.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述摄影镜头满足不等式：

1.58<N2<1.66，

其中，N2表示相对于d线的所述第二透镜的折射率。

14.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述摄影镜头满足不等式：

1.51<N4<1.56，

其中，N4表示相对于d线的所述第四透镜的折射率。

15.根据权利要求1所述的摄影镜头，其中，所述第一至第五透镜被形成为塑料透镜。

16.一种包括权利要求1或者2所述的摄影镜头的摄影装置。

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