CN103988108A - 成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种成像镜头，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；以及具有负(-)折射力的第四镜头，且其从镜头中心到镜头边缘具有负(-)折射力。

Description

成像镜头
技术领域
根据本发明示例性实施例的教导通常涉及一种成像镜头。
背景技术
在所有与摄像系统连接的手机用相机模块、数码相机(DSC)、便携式摄像机和PC摄像头(连接到个人计算机的成像装置)领域的研究工作方兴未艾。用于与摄像系统相关的相机模块来获取图像的最重要组件之一是产生图像的成像镜头。
最近，为实现紧凑化和低成本，通过使用3或4块镜头来构造光学镜头系统。
例如，作为相关领域中的一种公知技术，韩国特开专利号2005-0014108已经尝试使用4块镜头来构造能足够准确安装在小尺寸信息终端上的紧凑的光学系统。
然而，虽然4-块镜头系统在价格方面具有优势，但在某些情况下，上述结构的成像模块不能表现出满意的光学性质或像差特性，因而需要具有折射力结构的高分辨率成像镜头。
发明内容
技术问题
因此，本发明实施例可涉及一种成像镜头，基本消除由于现有技术的限制和缺点产生的上述缺点/或问题中的一个或多个，并且本发明提供一种被配置为实现高分辨率而超小尺寸的成像透镜。
技术手段
在本发明的一个总的方面中，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；以及具有负(-)折射力的第四镜头，且其从镜头中心到镜头边缘具有负(-)折射力。
优选地，但不是必须地，第一镜头在物体侧表面具有弯月形状。
优选地，但不是必须地，第二镜头在两侧具有凹面形状。
优选地，但不是必须地，第三镜头在图像侧表面具有凸面形状。
优选地，但不是必须地，第四镜头从光轴到物体侧表面具有弯月形状。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式f3C/f3L>0，其中在第三镜头的镜头中心处的折射力是f3C，并且在第三镜头的镜头边缘处的折射力是f3L。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式f4C/f4L>0，其中在第四镜头的镜头中心处的折射力是f4C，并且在第四镜头的镜头边缘处的折射力是f4L。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式1<│f3/f4│<1.3，其中第三镜头的焦距为f3，和第四镜头的焦距为f4。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式0.5<│f4/f│<1.0，其中成像镜头的整个焦距为f，而第四镜头的焦距为f4。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式0.7<R7/f<1.2，其中成像镜头的整个焦距为f，而第四镜头的物体侧表面的曲率半径是R7。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式0<R8/f<0.5，其中成像镜头的整个焦距为f，而第四镜头的图像侧表面的曲率半径是R8。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式1<(R7+R8)/(R7-R8)<3，其中第四镜头的物体侧表面的曲率半径为R7，而第四镜头的图像侧表面的曲率半径是R8。
优选地，但不是必须地，成像镜头还包括位于第一镜头的物体侧表面处的孔径光阑(aperture stop)。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式TL/f<1.25，其中从孔径光阑到图像表面的距离为TL，而成像镜头的整个焦距为f。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式(R1+R2)/(R1-R2)<0，其中第一镜头的物体侧表面的曲率半径为R1，并且第一镜头的图像侧表面的曲率半径是R2。
优选地，但不是必须地，成像镜头满足条件表达式0<(R3+R4)/(R3-R4)<1，其中第二镜头的物体侧表面的曲率半径为R3，而第二镜头的图像侧表面的曲率半径是R4。
优选地，但不是必须地，从孔径光阑到图像表面的距离小于4mm。
在本发明的另一个总的方面中，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(+)折射力的第一个可移动镜头；具有负(-)折射力的第二镜头；具有正(+)折射力的第三镜头；以及具有负(-)折射力的第四镜头，并且该成像镜头满足条件表达式f3C/f3L>0，其中第三镜头的镜头中心处的折射力是f3C，并且第三镜头的镜头边缘处的折射力是f3L。
优选地，但不是必须地，第四镜头从光轴到物体侧表面具有弯月形状。
在本发明的又一个总的方面中，提供了一种成像镜头，该成像镜头包括：从物体侧依序为具有正(+)折射力的第一个可移动镜头；具有负(-)折射力的第二镜头；具有正(+)折射力的第三镜头；以及具有负(-)折射力的第四镜头，并且该成像镜头满足条件表达式f4C/f4L>0，其中第四镜头的镜头中心处的折射力是f4C，并且第三镜头的镜头边缘处的折射力是f4L。
技术效果
根据本发明的成像镜头的有益效果是，所述4块镜头被配置为实现具有高分辨率的超小成像镜头。
附图说明
图1是示出根据本发明示例性实施例的相机镜头模块的构造图。
图2a和图2b是示出根据本发明示例性实施例的第三镜头的折射力相对于其镜头高度而变化的视图。
图3a和图3b是示出根据本发明示例性实施例的第四镜头的折射力相对于其镜头高度而变化的视图。
图4a和图4b是示出根据本发明示例性实施例的所测量的彗形像差(coma aberration)的视图。
图5a，图5b和图5c是示出根据本发明示例性实施例的像差(aberration)的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细描述本发明示例性的实施例。
图1是示出根据本发明示例性实施例的相机镜头模块的构造图，图2a和图2b是示出根据本发明示例性实施例的第三镜头的折射力相对于其镜头高度而变化的视图，图3a和图3b是示出根据本发明示例性实施例的第四镜头的折射力相对于其镜头高度而变化的视图。
根据本发明示例性实施例，由多个镜头形成的成像镜头围绕光轴布置，为了说明，在图1中对每个镜头的厚度、尺寸和形状予以夸张，并且作为示例性实施例，只呈现球形或非球面形状，但显然并不限于此形状。
参照图1，根据本发明示例性实施例的相机镜头模块包括：从物体侧依序为第一镜头(10)、第二镜头(20)、第三镜头(30)、第四镜头(40)、滤色镜(50)和光探测器(未示出)。
对应于对象的图像信息的光穿过第一镜头(10)、第二镜头(20)、第三镜头(30)、第四镜头(40)和滤色镜(50)入射到光探测器上。
在下文中，在各镜头结构描述中，“物体侧表面”是指相对于光轴朝向物体侧的镜头的表面，而“图图像侧表面”是指相对于光轴朝向拍摄表面的镜头的表面。
第一镜头(10)具有正(+)折射力，并且第一镜头(10)在物体侧表面具有弯月形状。第二镜头(20)具有负(-)折射力且在两侧具有凹面形状。此外，第三镜头(30)具有正(+)折射力，且第三镜头(30)在图像侧表面具有凸面形状。
即，如图2a所示，光被会聚在第三镜头(30)中，并且第三镜头(30)具有正(+)折射力，如图2b所示。
第四镜头(40)的镜头中心具有负(-)折射力，从光轴到物体侧表面为弯月形状，且从镜头中心到镜头边缘的全程具有负(-)折射力。也就是说，如图3a所示，光在第四镜头(40)中发散，且该第四镜头(40)具有负(-)折射力，如图3b所示。
因此，根据本发明实施例的成像镜头，能够实现配置有4块镜头的高分辨率而超小尺寸的成像镜头。
为了参考，图1中的‘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’分别是滤色镜(50)的物体侧表面和图像侧表面。
滤色镜(50)可以是由从红滤色镜和玻璃盖板中选择的任意一种光学滤色镜。如果滤色镜(50)采用红外滤色镜，会防止从外部光线发出的辐射热传送至光探测器。此外，红外滤色镜传导可见光，并反射红外线且将反射的红外线输出到外部。光探测器是图像传感器，例如为CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)等。
因为后述的条件表达式和示例性实施例是增强相互作用效果的优选实施例，对本领域技术人员来说，显然本发明不是必须包括以下条件。例如，仅通过满足下述条件表达式中的一些条件，本发明的镜头结构(构架)可以具有增强的相互作用效果。
[条件表达式1]f3C/f3L>0
[条件表达式2]f4C/f4L>0
[条件表达式3]1<│f3/f4│<1.3
[条件表达式4]0.5<│f4/f│<1.0
[条件表达式5]0.7<R7/f<1.2
[条件表达式6]0<R8/f<0.5
[条件表达式7]1<(R7+R8)/(R7-R8)<3
[条件表达式8]TL/f<1.25
[条件表达式9](R1+R2)/(R1-R2)<0
[条件表达式10]0<(R3+R4)/(R3-R4)<1
其中，f3C：在第三镜头的镜头中心处的折射力
f3L：在第三镜头的镜头边缘处的折射力
f4C：在第四镜头的镜头中心处的折射力
f4L：在第四镜头的镜头边缘处的折射力
f3：第三镜头的焦距
f4：第四镜头的焦距
f：成像镜头的整个焦距
R1：第一镜头的物体侧表面的曲率半径
R2：第一镜头的图像侧表面的曲率半径
R3：第二镜头的物体侧表面的曲率半径
R4：第二镜头的图像侧表面的曲率半径
R7：第四镜头的物体侧表面的曲率半径
R8：第四镜头的图像侧表面的曲率半径
TL：从孔径光阑到图像表面的距离
此时，孔径光阑的位置按照光圈、第一镜头、第二镜头、第三镜头和第四镜头的顺序而定。即，孔径光阑位于第一镜头的物体侧表面处。此外，从孔径光阑到图像表面的距离可以小于4mm。
在此之后，参考具体的示例性实施例来描述本发明的作用和效果。在后述的示例性实施例中提及的非球面是从已知公式1中得到的，在二次常数(Conic constant)k和非球面系数A、B、C、D、E、F中采用的`E和其后的数字表示10的幂。例如，E+01表示101，而E-02表示10-2。
【公式1】
z = c Y 2 1 + 1 - ( 1 - K ) c 2 Y 2 + AY 4 + BY 4 + CY 4 + DY 4 + EY 4 + F Y 4 + . . .
其中，z：从镜头顶点到光轴方向的距离，c：镜头的基本曲率，Y：朝向垂直于光轴方向的距离，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示出匹配上述条件表达式的示例性实施例。
【表1】
示例性实施例
f3C 2.71
f3L 0.31
f4C -2.64
f4L -5.87
f3 2.71
f4 -2.64
f 3.2
R7 3.10
R8 0.91
TL 3.95mm
参照表1，可以注意到与条件表达式1相匹配的fl/fzl是0.73，以及与条件表达式8相匹配的|f2/fz1|是0.95。
下面的表2示出比表1更详细的示例性实施例。
【表2】
表面编号 曲率半径(R) 厚度或距离(d) 折射率(N)
1* 1.30 0.6 1.53
2* 15.00 0.15
3* -16.7 0.33 1.63
4* 4.16 0.38
5* -6.15 0.7 1.53
6* -1.20 0.17
1* 3.10 0.5 1.53
8* 0.91 0.35
9 无穷大 0.30 1.52
10 无穷大 0.4
图像 无穷大 0
在上面的表2中，靠近表面编号而续写的符号*表示非球面。
【发明模式】
图4a和图4b是示出根据本发明示例性实施例的所测量的彗形像差的视图，其中基于视场高度测量各波长的切向像差(tangential aberration)和径向像差(sagittal aberration)。在图4a和图2b中，由于曲线从正轴和负轴趋近X轴，这表示彗形像差修正功能是良好的。在示出像差视图的图4a和图4b的测量实例中，因为几乎所有场中的图像值均接近X轴，彗形像差修正功能示出了优异的形状。
图5a、图5b和图5c是示出根据本发明示例性实施例的像差的视图，其中从左侧依序测量纵向球面像差、散光(astigmatic)场曲线和畸变。
在图5a、图5b和图5c中，Y轴表示图像的尺寸，而X轴表示焦距(单位：mm)和畸变度(单位：％)。在图5a、图5b和图5c中，由于曲线趋近Y轴，这表示彗形像差修正功能是良好的。在所示的像差视图中，因为几乎所有场中的图像值均接近Y轴，球面像差、散光场曲线和畸变都表现出优异的形状。
也就是说，纵向球面像差的范围是-0.026mm～+0.0125mm，散光场曲线的范围是-0.023mm～+0.015mm，以及畸变的范围是-1.04mm～+1.25mm，使得根据本发明的成像镜头可以校正球面像差、散光场曲线和像差的特性，从而根据本发明的成像镜头具有优良的镜头特性。
提供本发明的在前描述以使任何本领域技术人员能够实施或使用本发明。对本领域的技术人员而言，本发明的各种修改是显而易见的，并且本文所限定的普遍原理可应用于其它变型而不会偏离本发明的精神或范围。因此，本发明并非旨在限制本文所描述的实施例，而是被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。
【工业实用性】
如从前述内容可以明显看出，由于4块镜头被配置为实现了高分辨率而超小尺寸的成像镜头，根据本发明示例性实施例的成像镜头具有工业实用性。

Claims (20)

1.一种成像镜头，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；以及具有负(-)折射力的第四镜头，且其从镜头中心到镜头边缘具有负(-)折射力。
2.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第一镜头在物体侧表面具有弯月形状。
3.如权利要求1所述的成像镜头，其中所述第二镜头在两侧具有凹面形状。
4.如权利要求1所述成像镜头，其中所述第三镜头在图像侧表面具有凸面形状。
5.如权利要求1所述成像镜头，其中所述第四镜头从光轴到物体侧表面具有弯月形状。
6.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式f3C/f3L>0，在所述第三镜头的镜头中心处的折射力是f3C，并且在所述第三镜头的镜头边缘处的折射力是f3L。
7.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式f4C/f4L>0，其中在所述第四镜头的镜头中心处的折射力是f4C，并且在所述第四镜头的镜头边缘处的折射力是f4L。
8.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式1<│f3/f4│<1.3，其中所述第三镜头的焦距为f3，而所述第四镜头的焦距为f4。
9.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0.5<│f4/f│<1.0，其中所述成像镜头的整个焦距为f，而所述第四镜头的焦距为f4。
10.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0.7<R7/f<1.2，其中所述成像镜头的整个焦距为f，而所述第四镜头的物体侧表面的曲率半径是R7。
11.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0<R8/f<0.5，所述成像镜头的整个焦距为f，而所述第四镜头的图像侧表面的曲率半径是R8。
12.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式1<(R7+R8)/(R7-R8)<3，其中所述第四镜头的物体侧表面的曲率半径为R7，而所述第四镜头的图像侧表面的曲率半径是R8。
13.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头还包括位于所述第一镜头的物体侧表面处的孔径光阑。
14.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式TL/f<1.25，其中从孔径光阑到图像表面的距离为TL，而所述成像镜头的整个焦距为f。
15.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式(R1+R2)/(R1-R2)<0，其中所述第一镜头的物体侧表面的曲率半径为R1，并且所述第一镜头的图像侧表面的曲率半径是R2。
16.如权利要求1所述成像镜头，其中所述成像镜头满足条件表达式0<(R3+R4)/(R3-R4)<1，其中所述第二镜头的物体侧表面的曲率半径为R3，而所述第二镜头的图像侧表面的曲率半径是R4。
17.如权利要求1所述成像镜头，从孔径光阑到图像表面的距离小于4mm。
18.一种成像镜头，所述成像镜头包括：从物体侧依序为具有正(+)折射力的第一个可移动镜头；具有负(-)折射力的第二镜头；具有正(+)折射力的第三镜头；具有负(-)折射力的第四镜头，并且所述成像镜头满足条件表达式f3C/f3L>0，其中所述第三镜头的镜头中心处的折射力是f3C，并且所述第三镜头的镜头边缘处的折射力是f3L。
19.如权利要求18所述成像镜头，其中所述第四镜头从光轴到物体侧表面具有弯月形状。
20.一种成像镜头，所述成像镜头包括：从物体侧依序为具有正(+)折射力的第一可移动镜头；具有负(-)折射力的第二镜头；具有正(+)折射力的第三镜头；以及具有负(-)折射力的第四镜头，并且该成像镜头满足条件表达式f4C/f4L>0，其中第四镜头的镜头中心处的折射力是f4C，并且第三镜头的镜头边缘处的折射力是f4L。
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