CN103842881B

CN103842881B - 成像镜头

Info

Publication number: CN103842881B
Application number: CN201280048082.6A
Authority: CN
Inventors: 权德根
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN103842881A; KR20130035525A; TWI617830B; KR101340669B1; US20140247510A1; US9958639B2; EP2761353A1; EP3650901A1; WO2013048089A1; EP2761353B1; TW201326881A; EP2761353A4

Abstract

本发明涉及成像镜头，该成像镜头以从目标侧开始的顺序包括：第一透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凸面；第二透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凹面；以及第三透镜，具有负(‑)折射光强，其中成像镜头满足条件表达式1.6≤ND3<1.7，其中ND3是所述第三透镜的折射率。

Description

成像镜头

技术领域

根据本发明的示例性实施例的教导内容主要涉及成像镜头。

背景技术

关于图像拾取系统，当前的研究目标是使用相机模块的移动终端、DSC(数字静物摄影机)、摄像机、PC相机(附接个人计算机的成像镜头)等。获得这样的有关图像拾取系统的相机模块的图像最重要的部件是生成图像的成像镜头。

发明内容

技术问题

因此，本发明可涉及基本上避免因现有技术的局限和不足而导致的以上不足/问题中的一个或多个的成像镜头，本发明的目的是提供一种成像镜头，其构造为实现高分辨率、宽视角配置的紧凑的成像镜头。

本发明解决的技术问题不限于上述技术问题，本领域技术人员将从以下说明书理解目前尚未提及的任何其他技术问题。

技术方案

在本发明的一个大体方案中，提供一种成像镜头，该成像镜头以从目标侧开始的顺序包括：第一透镜，具有正(+)折射光强(power)并在目标侧表面形成凸面；第二透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凹面；以及第三透镜，具有负(-)折射光强，其中成像镜头满足条件表达式1.6≤ND3<1.7，其中ND3是所述第三透镜的折射率。

优选地，但非必要的，第一透镜采用两侧凸面形式。

优选地，但非必要的，第三透镜采用在目标侧表面形成凸面的新月形式。

优选地，但非必要的，第二透镜的光强大于第一透镜和第三透镜的光强。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式0.8<f1/f<1.5，其中f是成像镜头的总焦距(焦长)，f1是第一透镜的焦距。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式0.8<f2/f<1.5，其中f是成像镜头的总焦距(焦长)，f2是第二透镜的焦距。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式f2/f1<1.0，其中f1是第一透镜的焦距(焦长)，f2是第二透镜的焦距。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式0.7<tanΘ<0.85，最大图像高度的半视场角是Θ。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式0.8<OAL/((FLD)x2)<1.2，OAL是成像系统的总长度，FLD是成像系统的最大图像高度。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式1.5<ND<1.6，其中ND是第一和第二透镜的折射率。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式50<vd<60，其中vd是第一和第二透镜的阿贝数(Abbe’s number)。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式20<Vd3<30，其中Vd3是第三透镜的阿贝数。

优选地，但非必要的，光圈(光阑)位于第一透镜与第二透镜之间。

优选地，但非必要的，第三透镜由塑料材料制成。

优选地，但非必要的，第一透镜、第二透镜和第三透镜的至少一个表面是非球面的。

在本发明的另一大体方案中，提供一种成像镜头，该成像镜头以从目标侧开始的顺序包括：第一透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凸面；第二透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凹面；以及第三透镜，具有负(-)折射光强，其中所述成像镜头满足条件表达式0.7<tanΘ<0.85，其中最大图像高度的半视场角是Θ。

优选地，但非必要的，第一透镜采用两侧凸面形式。

优选地，但非必要的，其中成像镜头满足条件表达式1.6≤ND3<1.7，其中ND3是第三透镜的折射率。

在本发明的又一大体方案中，提供一种成像镜头，该成像镜头以从目标侧开始的顺序包括：第一透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凸面；第二透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凹面；以及第三透镜，具有负(-)折射光强，其中所述成像镜头满足条件表达式0.8<OAL/ ((FLD)x2)<1.2，其中OAL是所述成像系统的总长度，FLD是所述成像系统的最大图像高度。

优选地，但非必要的，成像镜头满足条件表达式1.6≤ND3<1.7，其中ND3是第三透镜的折射率。

有益效果

根据本发明的成像镜头的有益效果在于，第一透镜制成两侧采用凸面形式，第三透镜由具有高折射率的塑料材料制成，从而能够实现具有新光强结构(new powerstructure)的宽视角、紧凑的大分辨率的成像镜头。

附图说明

图1是示出根据本发明的相机模块镜头的结构图。

图2a和2b是根据本发明的示意性实施例的、测量慧形象差(coma aberration)的图。

图3是示出根据本发明的示意性实施例的象差。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示意性实施例。

在描述本发明时，可能会省略本领域公知的结构或过程的详细描述，以避免本领域技术人员由于这些公知结构和功能的相关的不必要细节而混淆对本发明的理解。因此，说明书和权利要求书中使用的特定术语或词语的意思不应局限于文字或普遍使用的意思，而应根据使用者或操作者的意图和习惯用法而进行解释或有所不同。因此特定术语或词语的定义将基于说明书中的内容。

现在，将参照附图详细描述根据本发明的示意性实施例的成像镜头。

图1是示出根据本发明的示意性实施例的成像镜头的结构图。

由多个透镜构成的成像镜头围绕光轴(ZO)布置，其中为了描述起见，每个透镜的厚度、大小和形状在图1中被夸张描述，球面形状和非球面形状仅作为一个示意性实施例示出，但显然并不限于这种形状。

参照图1，根据本发明的相机镜头模块以从目标侧开始的顺序方式包括第一透镜(10)、第二透镜(20)、第三透镜(30)、滤片(40)和光检测器(光接收元件，50)。

对应于目标的图像信息的光通过第一透镜(10)、第二透镜(20)、第三透镜(30)和滤片(40)入射在光检测器(50)上。

因此，第一透镜(10)被制成在两侧采用凸面形式，第三透镜由1.6或更高折射率的塑料材料制成，从而能够实现具有新光强结构的宽视角、紧凑的高分辨率成像镜头。

下文中，在对每个透镜的结构的描述中，“目标侧表面”意味着透镜的相对于光轴的面对目标侧的表面，“图像侧表面”意味着透镜的相对于光轴的面对成像表面的表面，而图像侧表面意味着透镜的相对于光轴的捕获表面的表面。

在说明书中，“成像”基本上可指的是成像镜头从场中的目标接收光并输出表示目标的图像(图像信号和图像数据)的过程。然而，如果成像镜头以预定周期重复产生表示场中目标的图像，则“成像”可意味着在存储单元中存储由成像镜头产生的许多图像中的特定图像的过程。换言之，从某个角度而言，“成像”可意味着成像镜头获取表示场中目标的内容并使其在一定期望的时间处于易受测量过程的状态的图像的过程。

第一透镜(10)具有正(+)折射光强，并在目标侧表面(S1)形成凸面。此外，第一透镜(10)可仅在目标侧表面(S1)形成凸面，或可采用在两侧凸面形式，其中目标侧表面(S1)和图像侧表面(S2)都形成凸面。

第二透镜(20)具有正(+)折射光强，并在目标侧表面(S3)形成凹面。此外，第一透镜(10)和第二透镜(20)之间可插置单独的光圈。另外，第三透镜(30)具有负(-)折射光强，并在目标侧表面(S5)采用形成凸面的新月形式。此外，第二透镜(20)的光强大于第一透镜(10)和第三透镜(30)的光强。还有，第一、第二和第三透镜(10，20，30)中的至少一个表面是非球面的。

应注意，图1的‘S2’是第一透镜(10)的图像侧表面，‘S4’是第二透镜(20)的图像侧表面，‘S6’是第三透镜(30)的图像侧表面，‘S7’和‘S8’分别是滤片(40)的目标侧表面和图像侧表面。

滤片(40)可以是选自红外滤片和盖玻片的任一种光学滤片。如果与红外滤片使用，则滤片(40)防止从外部光发出的辐射热传递到光检测器。此外，红外滤片发出可见光，并向外反射和输出红外光。

光检测器是例如CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)等的图像传感器。

因为稍后描述的条件表达式和示意性实施例都是提高相互反应效果的优选实施例，所以对本领域技术人员显而易见的是，本发明不必包括以下条件。例如，只要满足稍后描述的条件表达式的一些条件，则本发明的透镜结构(框架)可提高相互反应的效果。

[条件表达式1]0.8<f1/f<1.5

[条件表达式2]0.8<f2/f<1.5

[条件表达式3]f2/f1<1.0

[条件表达式4]0.7<tanΘ0.85

[条件表达式5]0.8<OAL/((FLD)x2)<1.2

[条件表达式6]1.5<ND<1.6

[条件表达式7]1.6≤ND3<1.7

[条件表达式8]50<vd<60

[条件表达式9]20<Vd3<30

其中，f：成像镜头的总焦距(焦长)

f1：第一透镜的焦距

f2：第二透镜的焦距

Θ：最大图像高度的半视场角

OAL：成像系统的总长度(从第一透镜的目标侧表面到图像成形表面的距离)

FLD：成像系统的最大图像高度

ND：第一透镜和第二透镜的折射率

ND3：第三透镜的折射率

Vd：第一透镜和第二透镜的阿贝数

Vd3：第三透镜的阿贝数。

条件表达式1和3规定第一和第二透镜(10，30)的折射光强。第一、第二和第三透镜(10，20，30)的折射光强中的每一个根据条件表达式1、2和3具有适当的球面像差的补偿和适当的色差。

条件表达式6和7规定第一和第三透镜(10，30)的折射率，条件表达式8和9规定第一和第三透镜(10，30)的阿贝数。每个透镜的阿贝数的规定是更好地补偿色差的条件。

在下文中，将参照具体示意性实施例描述本发明的作用和效果。随后的示意性实施例所提及的非球面从公知的等式1得到，二次曲面系数k和非球面系数A、B、C、D、E、F中所使用的‘E及其随后的数字’表示10倍的光强。例如，E+01表示10.sup.1，E-02表示10.sup.-2。

数学式

[等式1]

其中，z：从透镜的顶点到光轴方向的距离，

c：透镜的基本曲率，

Y：朝向垂直于光轴的方向的距离，

K：二次曲面系数，以及

A、B、C、D、E、F：非球面系数。

[示意性实施例]

下面的表1示出匹配上述条件表达式的示意性实施例。

表1

[表1]

参照表1，能够发现，f1/f为1.237，匹配条件表达式1，f2/f为1.058，匹配条件表达式2，而f2/f1为0.85，匹配条件表达式3。

下面的表2示出的示意性实施例比表1更为详细。

表2

[表2]

表面数	曲率半径(R)	厚度或距离(d)	折射率(N)
				1*	1.0275	0.300	1.53
2*	-50.000	0.070
				(停止)	无穷大	0.287
4*	-0.5222	0.353	1.53
				5*	-0.4018	0.030
6*	1.1442	0.260	1.64
				7*	0.6152	0.183
8	无穷大	0.210	1.52
				9	无穷大	0.501
图像	无穷大	0.005

以上表2和以下表3中的记号*(其靠近表面数进一步书写)表示非球面。以下表3和4分别示出表2的示意性实施例中的每个透镜的非球面系数的值。

表3

[表3]

表4

[表4]

本发明的模式

作为测量慧形象差的图的图2a和2b是示出根据本发明的示意性实施例的慧形象差的图，其中测量基于场高度的每个波长的正切象差和矢状象差。在图2a和2b中，说明的是随着曲线从正轴和负轴接近X轴，彗形象差的校正功能越好。在示出的象差图的图2a和2b的测量示例中，因为几乎所有的场中的图像的值都接近X轴，所以彗形象差校正功能显示了高品质的图形(superior figure)。

图3是示出根据本发明的示意性实施例的球面象差的图。也就是说，图3是测量以从左侧开始的顺序测量纵向球面象差、散光场曲线和失真的图。在图3中，Y轴意味着图像的大小，X轴意味着焦距(单位：mm)和失真度(单位：％)。在图3中，说明的是随着曲线接近Y轴，象差校正功能越好。在所示的象差图中，因为几乎所有场中的图像的值看起来接近Y轴，球面象差、散光场曲线和失真均显示了高品质的图形。

也就是说，纵向球面像差的范围是-0.021㎜～+0.0125㎜，散光场曲线的范围是-0.013㎜～+0.014㎜，失真的范围是-1.89㎜～+0.53㎜，使得根据本发明的成像镜头能够校正球面象差、散光场曲线和失真的特性，由此根据本发明的成像镜头具有优异的镜头特性。

提供本发明的前述说明是为了使本领域的任何技术人员能制造或使用本发明。对本发明的各种修改对于本领域技术人员都是显而易见的，而且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本文所限定的一般原理可应用到其他变型方案。所以，本发明绝非局限于本文所述的示例，而是符合与本文所公开的原理和新颖特征一致的最广范围。

工业适用性

从前述内容显而易见的，根据本发明的示意性实施例的成像镜头的工业适用性在于，第一透镜被制成在两侧采用凸面形式，而第三透镜由高折射率的塑料材料制成，从而能够实现具有新光强结构的大视角、紧凑的高分辨率的成像镜头。

Claims

1.一种成像镜头，以从目标侧到图像侧的顺序包括：

第一透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面和图像侧表面形成凸面；

第二透镜，具有正(+)折射光强并在目标侧表面形成凹面；以及

第三透镜，具有负(-)折射光强，

其中所述第三透镜采用在目标侧表面形成凸面的新月形式，

其中成像镜头满足条件表达式1.6≤ND3<1.7，其中ND3是所述第三透镜的折射率，

其中所述成像镜头满足条件表达式50<vd<60，其中vd是所述第一透镜和所述第二透镜的阿贝数，而且

其中所述成像镜头满足条件表达式20<Vd3<30，其中Vd3是所述第三透镜的阿贝数。

2.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0.8<f1/f<1.5，其中f是成像镜头的总焦距(焦长)，f1是所述第一透镜的焦距。

3.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0.8<f2/f<1.5，其中f是所述成像镜头的总焦距(焦长)，f2是所述第二透镜的焦距。

4.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式f2/f1<1.0，其中f1是所述第一透镜的焦距(焦长)，f2是所述第二透镜的焦距。

5.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0.7<tanΘ<0.85，其中最大图像高度的半视场角是Θ。

6.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0.8<OAL/((FLD)x2)<1.2，其中OAL是从所述第一透镜的目标侧表面到图像成形表面的距离，FLD是所述图像成形表面的最大图像高度。

7.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式1.5<ND<1.6，其中ND是所述第一透镜和所述第二透镜的折射率。

8.如权利要求1所述的成像镜头，其中光圈(光阑)位于所述第一透镜和第二透镜之间。

9.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第三透镜由塑料材料制成。

10.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的至少一个表面是非球面的。