CN103777327A

CN103777327A - 成像镜头

Info

Publication number: CN103777327A
Application number: CN201310507202.0A
Authority: CN
Inventors: 李京焕
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN103777327B; KR20140052579A; EP2725402A2; EP2725402B1; US20140118847A1; US9964736B2; US20150138652A1; EP3855231A1; KR101980642B1; EP2725402A3; US8970970B2

Abstract

本发明的示例性实施涉及一种成像镜头，该成像镜头包括：从物体侧依序为具有正（+）折射力的第一镜头；具有负（-）折射力的第二镜头；具有正（+）折射力的第三镜头；具有正（+）折射力的第四镜头；以及具有负（-）折射力的第五镜头，其中所述第三镜头呈在物体侧凸起地形成的弯月形。本发明能够通过配置五块镜头而实现具有小型化紧凑结构和高分辨率的明亮的光学系统。

Description

成像镜头

技术领域

根据本公开文本的示例性实施例的教导通常涉及一种成像镜头。

背景技术

近来，在手机用（phone-purpose）相机模块、数码相机（DSC）、便携式摄像机（camcorder）和PC相机（与个人电脑连接的成像设备）的领域的研究工作方兴未艾,这些都与图像提取系统相关联。使得与这样的图像提取系统相关的相机模块获得图像的最重要元件之一是产生图像的镜头。

手机近来正在小型化且其厚度正在变薄，并且安装有执行各种功能的元件。

结果是，实际上正进行各种研究和开发以致力于追求用于手机的相机模块的成像镜头的小型化。

发明内容

本公开文本的示例性实施例提供一种配置为实现小型化和高分辨率的明亮的镜头光学系统。

在本公开文本的一个概述性方案中，提供一种成像镜头，该成像镜头包括：从物体侧依次为

具有正（+）折射力的第一镜头；

具有负（-）折射力的第二镜头；

具有正（+）折射力的第三镜头；

具有正（+）折射力的第四镜头；以及

具有负（-）折射力的第五镜头，其中所述第三镜头呈朝向物体侧凸起地形成的弯月（meniscus）形。

优选地，但不是必然地，在所述第一镜头的两个表面处可以呈朝向物体侧凸起地形成的弯月形。

优选地，但不是必然地，所述第二镜头可以呈凹面形。

优选地，但不是必然地，所述第四镜头可以呈弯月形。

优选地，但不是必然地，在所述第一、第二、第三、第四和第五镜头的一个表面或两个表面处可以是非球面。

优选地，但不是必然地，所述第一、第二、第三、第四和第五镜头的一个表面或所有表面可以形成有一个或多个弯曲点（inflection points）。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足1.0<∑T/f<1.5的条件表达式，这里f是光学系统的焦距，而∑T是从所述第一镜头的物体侧表面到图像形成表面的距离。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足1.6<N2&N3<1.7的条件表达式，这里N2和N3是第二和第三镜头的折射率。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足1.5<N1&N4&N5<1.6的条件表达式，这里N1、N4和N5是第一、第四和第五镜头的折射率。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足20<V2&V3<30的条件表达式，这里第二和第三镜头的阿贝系数（Abbe’s number）是V2和V3。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足50<V1&V4&V5<60的条件表达式，这里第一、第四和第五镜头的阿贝系数是V1、V4和V5。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足3.6<∑T<4.6的条件表达式，这里∑T是从所述第一镜头的物体侧表面到图像形成表面的距离。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足2.0<F/#<3.0的条件表达式，这里F系数是F/#。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足R5&R6＞1的条件表达式，这里R5和R6分别是第三镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头可以满足R5-R6<0的条件表达式，这里R5和R6分别是第三镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头满足0.7<（R3+R4）/（R3-R4）<1.0的条件表达式，这里R3和R4分别是第二镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。

优选地，但不是必然地，所述成像镜头满足10.0<|（R5+R6）/（R5-R6）|<15.0的条件表达式，这里R5和R6分别是第三镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。

在本公开文本的另一概述性方案中，提供一种成像镜头，该成像镜头包括：从物体侧依序为

具有正（+）折射力的第一镜头；

具有负（-）折射力的第二镜头；

具有正（+）折射力的第三镜头；

具有正（+）折射力的第四镜头；以及

具有负（-）折射力的第五镜头，其中所述第四镜头呈弯月形，并且其中所述成像镜头满足R5&R6＞1的条件表达式，这里R5和R6分别是第三镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。

优选地，但不是必然地，所述第三镜头可以呈在物体侧处凸起地形成的弯月形。

优选地，但不是必然地，所述第一镜头可以被放置在具有光圈的物体侧表面的前端。

本公开文本的示例性实施例能够通过配置有5（五）块镜头而实现具有小型化紧凑结构和高分辨率的明亮的光学系统。

附图说明

图1是示出根据本公开文本的示例性实施例的相机模块镜头的结构示意图。

图2a和图2b是根据本公开文本的示例性实施例测量慧形像差（comaaberrations）的曲线图。

图3和图4是示出根据本公开文本的示例性实施例的像差的曲线图，其中从左侧依次测量了纵向球面像差、像散场曲线（astigmatic field curves）和畸变（distortion）。

图5a和图5b是示出根据本公开文本的示例性实施例在镜头位置处的调制传递函数（MTF）特性相对于空间频率的曲线图。

图6a和图6b是示出在根据本公开文本的示例性实施例在镜头位置处的衍射调制传递函数（MTF）特性的曲线图。

具体实施方式

将参考附图而详细描述本公开文本的示例性实施例。

根据本公开文本的示例性实施例的相机模块镜头布置有成像镜头，该成像镜头包括多个相对于光轴的镜头。在图1的结构示意图中，为了全面清楚和解释，镜头的相对厚度、尺寸和形状可以被夸大或缩小，并且球面或非球面形状可以作为示例而提出，因此其形状不限于此。

参考图1，相机镜头模块可以从物体侧依序布置有光圈、第一镜头（10）、第二镜头（20）、第三镜头（30）、第四镜头（40）、第五镜头（50）、滤色镜（60）、玻璃盖板和光探测器（70）。

与对象的图像信息对应的光经过第一镜头（10）、第二镜头（20）、第三镜头（30）、第四镜头（40）、滤色镜（60）和玻璃盖板入射在光探测器（70）上。

在下文中，在每个镜头的结构描述中，“物体侧表面”是指相对于光轴面对物体侧的镜头的表面，并且“图像侧表面”是指相对于光轴面对拍摄表面的镜头的表面。

第一镜头（10）可以具有正（+）折射力，第二镜头（20）可以具有负（-）折射力，第三镜头（30）可以具有正（+）折射力，第四镜头（40）可以具有正（+）折射力，并且第五镜头（50）可以具有负（-）折射力。

此时，在第一镜头（10）的两个表面处可以呈朝向物体侧凸起地形成的弯月形，并且第一透镜（10）可以被放置在具有光圈的物体侧表面的前端。

此外，第二镜头（20）可以呈凹面形并且在第三镜头（30）的两个表面处可以呈朝向图像侧凸起地形成的弯月形，并且第四镜头（40）可以呈弯月面形。

此外，在第一、第二、第三、第四和第五镜头（10、20、30、40、50）的两个表面处可以都是非球面。此外，在第一、第二、第三、第四和第五镜头的一个表面或所有表面处形成一个或多个弯曲点。

因此，本公开文本的示例性实施例能够通过配置5（五）块镜头实现具有小型化紧凑结构和高分辨率的明亮的光学系统。

为了参考，图1的S1和S2分别是第一镜头（10）的物体侧表面和图像侧表面，S3和S4分别是第二镜头（20）的物体侧表面和图像侧表面，S5和S6分别是第三镜头（30）的物体侧表面和图像侧表面，S7和S8分别是第四镜头（40）的物体侧表面和图像侧表面，S9和S10分别是第五镜头（50）的物体侧表面和图像侧表面，S11和S12分别是滤色镜（60）的物体侧表面和图像侧表面。

滤色镜（60）可以是选自红外滤色镜和玻璃盖板的任一光学滤色镜。如果红外滤色镜应用于相机模块，红外滤色镜阻挡从外部光线发射的红外线传送至光探测器（70）。而且，红外滤色镜传导可见光，反射红外线并且将被反射的红外线输出至外部。

例如，光探测器（70）可以是包括电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）的图像传感器。

因为后述的条件表达式和示例性实施例是提高相互作用效果的优选实施例，对于本领域技术人员而言，显然本公开文本不必包括以下的条件。例如，仅通过满足后述的条件表达式的一些条件，本公开文本的镜头结构（构架）可以具有提高的相互作用效果。

[条件表达式1]1.0<∑T/f<1.5

[条件表达式2]1.6<N2&N3<1.7

[条件表达式3]1.5<N1&N4&N5<1.6

[条件表达式4]20<V2&V3<30

[条件表达式5]50<V1&V4&V5<60

[条件表达式6]3.6<∑T<4.6

[条件表达式7]2.0<F/#<3.0

[条件表达式8]R5&R6＞1

[条件表达式9]R5-R6<0

[条件表达式10]0.7<（R3+R4）/（R3-R4）<1.0

[条件表达式11]10.0<|（R5+R6）/（R5-R6）|<15.0，

这里，f：光学系统的焦距

f1，f2，f3，f4，f5：第一、第二、第三、第四和第五镜头的焦距

∑T：从第一透镜的物体侧表面至成像表面的距离

N1，N2，N3，N4，N5：第一、第二、第三、第四和第五镜头的折射率

V1，V2，V3，V4，V5：第一、第二、第三、第四和第五镜头的阿贝系数（Abbe’s numbers）

F/#：F系数

R3：第二镜头的第一表面的曲率半径

R4：第二镜头的第二表面的曲率半径

R5：第三镜头的第一表面的曲率半径

R6：第三镜头的第一表面的曲率半径

在下文中，本公开文本的作用和效果将参考具体的示例性实施例而详细地描述。在后述的示例性实施例中提及的非球面从已知方程1获得，在二次常数（Conic constant）k和非球面系数A、B、C、D、E、F中采用的ˋE和其后的数字ˊ表示10次方。例如，E+01是指10¹，E-02是指10^-2。

【方程1】

z = \frac{{cY}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) c^{2} Y^{2}}} + {AY}^{4} + {BY}^{4} + {CY}^{4} + {DY}^{4} + {EY}^{4} + {FY}^{4} + \cdot \cdot \cdot

这里，z：从镜头的顶点至光轴方向的距离，c：镜头的基本曲率，Y：朝向垂直于光轴的方向的距离，K：二次常数，以及A、B、C、D、E、F：非球面系数

[示例性实施例]

下面的表1示出与前述条件表达式匹配的示例性实施例。

【表1】

	示例性实施例		示例性实施例
				F	3.13	N1	1.53
F1	2.37	V1	56.5
				F2	-3.34	N2	1.65
F3	23.84	V2	23.0
				f4	2.13	N3	1.65
f5	-2.25	V3	23.0
				∑T	4.00	N4	1.53

V4	56.5
		N5	1.53
V5	56.5

参考表1，须注意，N2和N3是1.65，与条件表达式2匹配，V2和V3是23，与条件表达式4匹配。

下面的表2示出比表1的示例性实施例更详细的示例性实施例。

【表2】

在上面的表2和下面的表3中靠近表面编号而续写的符号*表示非球面。下面的表3表示在表2的示例性实施中的每个镜头的非球面系数的值。

【表3】

图2a和图2b是根据本公开文本的示例性实施例测量慧形像差的曲线图，这里基于视场高度测量每个波长的切向像差（tangential aberration）和径向像差（sagittal aberration）。在图2中，由于曲线从正轴和负轴趋近X轴，这表示慧形像差修正功能是良好的。在图2的示例性测量实施例中，因为几乎所有场中的图像值均接近X轴，慧形像差修正功能示出了优异的形状。

图3和图4是示出根据本公开文本的示例性实施例的像差的曲线图，这里从左侧依序测量纵向球面像差、像散场曲线和畸变。

在图3和图4中，Y轴指图像的尺寸，而X轴指焦距（单位：mm）和畸变度（单位：%）。在图3中，由于曲线趋近Y轴，这表示像差修正功能是良好的。在示出的像差图表中，因为几乎所有场中的图像值均呈现出接近Y轴，球面像差、像散像差和畸变像差都示出了优异的形状。

首先，图3示出表示在无穷大的位置处的像差的曲线图，这里纵向球面像差的范围是-0.008mm～+0.012mm，像散像差的范围是-0.021mm～+0.016mm，以及畸变像差的范围是0mm～+1.5mm。

图4是示出在10cm位置处的像差的曲线图，这里纵向球面像差的范围是-0.006mm～+0.017mm，像散像差的范围是-0.022mm～+0.020mm，以及畸变像差的范围是0mm～+1.4mm，从而根据本公开文本的示例性实施例的成像镜头能够修正球面像差、像散像差和畸变像差的特性，由此，根据本公开文本的示例性实施例的成像镜头具有优异的镜头特性。

图5a和图5b是示出根据本公开文本的示例性实施例在镜头位置处的MTF（调制转移函数）特性相对于空间频率的曲线图，其中测量依赖于空间频率（循环/mm）的变化的MTF特性。此时，MTF特性是在光从原物体的表面启始并经过镜头之后拍摄的图像已计算出的差值的比值，这里如果MTF值是‘1’，这是最理想的，而MTF降低，则分辨率变差。

因为所有MTF的测量值均很高，在图5a中镜头位置是无穷大的情况下，以及在图5b中镜头位置是10cm的情况下，根据本发明的示例性实施例的成像镜头具有优异的光学特性。

图6a和图6b是示出根据本公开文本的示例性实施例在镜头位置处的衍射调制转移函数（MTF）特性的曲线图，其中图6a是示出镜头位置在无穷大的曲线图，而图6b是示出镜头位置为10cm的曲线图。这样，频率是227c/mm，这是离焦（through-focus）MTF。

提供本公开文本的在前描述以使任何本领域技术人员能够做出或使用本发明。针对发明的各种改型对于本领域技术人员而言将是显而易见的，这里所限定的普遍原理可以被用于其它改型而不会偏离本发明的精神和范围。因此，本发明不旨在限制这里描述的示例，而是被赋予与这里所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims

1.一种成像镜头，该成像镜头包括：从物体侧依序为

具有正（+）折射力的第一镜头；

具有负（-）折射力的第二镜头；

具有正（+）折射力的第三镜头；

具有正（+）折射力的第四镜头；以及

具有负（-）折射力的第五镜头，其中所述第三镜头呈朝物体侧凸起地形成的弯月形。

2.如权利要求1所述的成像镜头，其中在所述第一镜头的两个表面处呈朝向物体侧凸起地形成的弯月形，以及所述第四镜头呈弯月形。

3.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第二镜头呈凹面形。

4.如权利要求1所述的成像镜头，其中在所述第一、第二、第三、第四和第五镜头的一个表面或两个表面处是非球面状。

5.如权利要求1所述的成像镜头，其中在所述第一、第二、第三、第四和第五镜头的一个表面或所有表面处形成有一个或多个弯曲点。

6.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足1.0<∑T/f<1.5的条件表达式，这里f是光学系统的焦距，∑T是从所述第一镜头的物体侧表面到图像形成表面的距离。

7.如权利要求1所述的成像镜头，其中，所述成像镜头满足1.6<N2&N3<1.7的条件表达式，这里N2和N3是第二和第三镜头的折射率。

8.如权利要求1所述的成像镜头，其中，所述成像镜头满足1.5<N1&N4&N5<1.6的条件表达式，这里N1、N4和N5是第一、第四和第五镜头的折射率。

9.如权利要求1所述的成像镜头，其中，所述成像镜头满足20<V2&V3<30的条件表达式，这里第二和第三镜头的阿贝系数是V2和V3。

10.如权利要求1所述的成像镜头，其中，所述成像镜头满足50<V1&V4&V5<60的条件表达式，这里第一、第四和第五镜头的阿贝系数是V1、V4和V5。

11.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足3.6<∑T<4.6的条件表达式，这里∑T是从所述第一镜头的物体侧表面到图像形成表面的距离。

12.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足2.0<F/#<3.0的条件表达式，这里F系数是F/#。

13.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足R5&R6＞1或R5-R6<0的条件表达式，这里R5和R6分别是所述第三镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。

14.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足0.7<（R3+R4）/（R3-R4）<1.0的条件表达式，这里R3和R4分别是所述第二镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。

15.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足10.0<|（R5+R6）/（R5-R6）|<15.0的条件表达式，这里R5和R6分别是所述第三镜头的第一表面和第二表面的曲率半径。