CN104898257B - 摄像镜头系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种像素尺寸小、体积小、可实现高分辨率摄像的摄像镜头系统，该摄像镜头系统从物侧起依次包括：第一镜头组、具有负折射率的第二镜头组、第三镜头组、第四镜头组及第五镜头组。第一镜头组包括具有正折射率的第一透镜。第二镜头组包括具有负折射率的第二透镜；第三镜头组包括具有正折射率的第三透镜及具有负折射率的第四透镜，第三透镜的像侧面与第四透镜的物侧面相接合。第四镜头组包括像侧面为凸面且折射率为正的第五透镜。第五镜头组包括像侧面为凹面且折射率为负的第六透镜。本发明提供的摄像镜头系统可以修正光学像散，同时使拍摄效果更清晰，并且能缩短光学总长。

Description

摄像镜头系统
【技术领域】
本发明涉及一种摄像镜头系统，该摄像镜头系统可应用到智能手机或数字摄像机等手提终端设备、监视器及PC镜头中以实现摄像功能。
【背景技术】
近年来的智能手机或手持终端设备更强调其便携性。随着显示屏的不断发展，智能手机或手持终端设备、监视器镜头、PC镜头及数码相机等摄像装置对体积小、分辨率高的摄像镜头的需求越来越高。近来通常采用四个镜头来修正像散进而确保镜头系统具有较高的性能。也就是说，应用于低像素摄像模块的镜头由于像素尺寸(pixel size)较大且对画面的分辨率要求低，因此可以采用三个以下的镜头组，而对于高像素要求的镜头而言，由于像素尺寸小且对画面的要求高，因此一般采用三到四个镜头组。
然而，随着技术的不断发展，对摄像机的CCD及CMOS素材的像素要求更高，因此需要画质更好、性能更佳的摄像镜头系统。
现有技术参考文献：
韩国专利申请编号10-2007-0113751
韩国专利申请编号10-2007-0135553
【发明内容】
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能修正光学像差，同时使拍摄效果更清晰，并且能缩短光学总长的摄像镜头系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种摄像镜头系统，该摄像镜头系统从物侧到像面依次设置有第一镜头组、第二镜头组、第三镜头组、第四镜头组及第五镜头组，其中：
第一镜头组包括具有正折射率的第一透镜；
第二镜头组包括具有负折射率的第二透镜；
第三镜头组包括及具有正折射率的第三透镜极具有负折射率的第四透镜，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面相接合；
第四镜头组包括像侧面为凸面且具有正折射率的第五透镜；
第五镜头组包括像侧面为凹面且有负折射率的第六透镜。
进一步地，所述摄像镜头系统满足以下条件式：
-5.0<f23/f<0
其中，
f是全部透镜的有效焦距，
f23是所述第二镜头组与所述第三镜头组的合成有效焦距。
进一步地，所述摄像镜头系统满足以下条件式：
0.80<TTL/2y<0.95
其中，
TTL是所述第一透镜的物侧面到所述摄像镜头系统的像面的距离，
y是所述像面的对角线的一半。
进一步地，所述第三透镜及所述第四透镜满足以下条件式：
20<Vd_L4-Vd_L3<40
其中，Vd_L3是第三透镜的阿贝数，Vd_L4是第四透镜的阿贝数。
进一步地，所述第三透镜及所述第四透镜满足下列条件式：
20<Vd_L3<30
50<Vd_L4<60
其中，Vd_L3是第三透镜的阿贝数，Vd_L4是第四透镜的阿贝数。
进一步地，所述第三透镜与所述第四透镜的接触面为球面。
根据本发明，将不增加光学总长、体积小且分辨率高的图像传感器应用到手提终端设备，进而实现对摄像镜头小型化、高性能及低敏感设计的要求。
【附图说明】
图1是本发明的摄像镜头系统的一种实施方式的结构示意图；
图2是图1所示摄像镜头系统的光线结构示意图；
图3是图1所示摄像镜头系统的纵向球面像差、像散场曲及畸变示意图；
图4是图1所示摄像镜头系统的MTF曲线图。
【符号说明】
G1：第一镜头组 G2：第二镜头组
G3：第三镜头组 G4：第四镜头组
G5：第五镜头组
L1：第一透镜 L2：第二透镜
L3：第三透镜 L4：第四透镜
L5：第五透镜 L6：第六透镜
R2，R3，……：光圈、透镜和光学过滤片的曲率半径
D1，D2，...：光圈、透镜和光学过滤片之间的距离；光圈、透镜和光学过滤片的中心厚度。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用于限制本发明的范围。
参考附图，本发明提供了一种摄像镜头系统。图1和图2所示为本发明第一实施例的摄像镜头系统10。参照图1和图2，摄像镜头系统10包括5个镜头组，从物侧到像(image)面依次包括光圈St、第一镜头组G1、第二镜头组G2、第三镜头组G3、第四镜头组G4和第五镜头组G5。第五镜头组G5和像面Si之间包含光学过滤片(filter)Lf等光学材料。
其中，R2，R3，……分别表示光圈、各透镜及过滤片的物侧面或像侧面的曲率半径；D1，D2，D3，……表示光圈、透镜及过滤片间的距离，以及光圈、透镜和过滤片的中心厚度。
第一镜头组G1包括第一透镜L1。第二镜头组G2包括第二透镜L2。第三镜头组G3包括第三透镜L3及第四透镜L4。第四镜头组G4包括第五透镜L5。第五镜头组G5包括第六透镜L6。
第一透镜L1具有正折射率，其物侧面向外凸出为凸面。在本实施例中，第一透镜L1是双凸透镜。
第二透镜L2具有负折射率，其物侧面向外凸出为凸面，而像侧面向内凹陷为凹面。
第三透镜L3具有正折射率。其中，第三透镜L3的物侧面为凸面，而像侧面为凸面。
第四透镜L4具有负折射率，第三透镜L3的像侧面与第四透镜L4的物侧面相接合，第四透镜L4的物侧面为凹面，像侧面为凹面。
在本实施例中，第三透镜L3与第四透镜L4之间的接合面为球面(sphere)，即第三透镜及第四透镜通过球面接合，由此透镜的生产加工更简单，也可减少球面像差、像散及弯曲像差。
根据本发明，第一透镜L1为双凸透镜。因此第1镜头易于加工。与此同时，第二透镜L2具有负折射率，能够缩短光长，将射向周边的中心光线聚拢、增强。另外，第三透镜L3和第四透镜L4的接触面为球面，进而降低了精密加工的难度。
第五透镜L5的像侧面为凸面，具有正折射率。在本实施例中，第五透镜L5的物侧面外为凸面。
第六透镜L6具有负折射率。第六透镜L6的像侧面为凹面，其物侧面为凹面。特别地，第六透镜L6的像侧面具有反曲点。第六透镜L6的像侧面的近光轴处为凹面，而远离近轴处转为凸面。因此射入像侧面的主光线的入射角减小，进而减小球面像差及像散，从而提高镜头的分辨率。
第六透镜L6的物侧面也形成有反曲点。即，上述第六透镜L6的物侧面上近光轴处为凹面，而在远离近轴处转变为凸面。
光圈St处于与第一透镜L1的物侧面相同的位置。不仅能减小摄像镜头系统的全体长度(光学总长)，还能缩短镜头外径，实现小型化。
在本实施例中，第一透镜L1的像侧面向外凸出为凸面。第二透镜L2的像侧面向内凹陷为凹面。并且第三透镜L3的像侧面为凸面，第四透镜L4的物侧面为凹面。像这样相邻透镜之间通过凹陷或凸出交互，也能够缩短所有镜头系统的全长。
具体地，f是所有镜头系统的有效焦距，f23是第二镜头组G2和第三镜头组G3的合成有效焦距，此时满足以下条件式(1)：
-5.0<f23/f<0-----------------------------(1)
上述条件式(1)最大程度影响成像的像散，保持光学总长最小化。即，当f23/f降到0以下，射入像面的入射光线各波长大幅脱离焦点位置，产生像散，使画质降低。而当f23/f达到0以上，随着入射光线的折射率减弱，从第一镜头组G1的物侧面到像面的距离变长，很难将光线聚集。
进一步地，第一镜头满足下列条件式(2)：
0.80<TTL/2y<0.95------------------------------(2)
这里，TTL是上述第1透镜的物侧面到像面的距离，y是像面最高像高度，即像面传感器的对角线长度的一半，因此2y是像面传感器对角线的长度。
TTL/2y达到0.95以上时，光学总长增加，则无法实现光学系统的小型化。另外，TTL/2y下降到0.80以下时，镜头的折射率就会过大，不易于修正第二镜头组及第三镜头组的像散，因而无法获得高性能的摄像镜头系统。
上述第三透镜L3与第四透镜L4相互接合形成第三镜头组G3，第三透镜L3具有正折射率，第四透镜L4具有负折射率，因此，第三透镜L3的色像差由具有负折射率的第四透镜L4进行适应修正。
在本实施例中，用Vd_L3表示第三透镜的阿贝数，Vd_L4表示第四透镜的阿贝数，此时上述第三透镜和第四透镜满足下列条件式(3)：
20<Vd_L4-Vd_L3<40-----------------------------(3)
上述条件式(3)中，如果Vd_L4-Vd_L3降到20以下，焦距增加，景深变小，像面弯曲与重色像散变大。如果Vd_L4-Vd_L3上升至40以上，球面像散和重色像散变大，光学总长也对应增加。
进一步地，上述第二透镜L2及第三透镜L3满足下列条件式(4)及条件式(5)：
20<Vd_L3<30-----------------------------(4)
50<Vd_L4<60-----------------------------(5)
由此，降低拍摄对比差异(contrast)，使得色斑减少。
从本发明的实例得出的非球面定义如下。
依据本发明的镜头，非球面像以光轴方向作为z轴，以与光轴垂直的方向作为h轴，此时光线前进的方向为正方向，得出以下数学公式1。其中，z表示从中心光轴到高度为R的非球面坐标点的非球面顶点的垂直面的距离。a1是二次曲线常数，C是镜头顶点的曲率半径的倒数。a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16表示非球面系数。
【数学公式1】
以下示出了依据本发明的摄像镜头系统的设计数据。
表1示出了图1所示的摄像镜头系统10的数据。表2示出了非球面数据。表1中标示出的曲率半径是图1中的R2、R3、……；标示出的厚度或距离是图1中的D1、D2、……。由于光圈和第1镜头的物侧面处于同一位置，表1中将光圈和第1镜头的物侧面间的距离D1的值记为0。
【表1】
【表2】
图3呈现了图1中小型摄像镜头系统10的透镜纵向球面像差(longitudi-nalspherical aberration)、像散场曲(astigmatism field curve)、及畸变(distortion)示意图。
纵向球面像差示意图中示出了波长约65nm、587nm、486nm和435nm的光。像散场曲及畸变则表示了波长为546nm的光。
以下表3按照上述条件式列出了本实施例中对应各条件式的数值。显然，本实施例的摄像镜头系统满足上述的条件式(1)-(5)。
【表3】
条件 实例1
‐5.0<f12/f<0 ‐4.07
0.80<TTL/2y<0.95 0.886
20<Vd_L3<30 22.4
50<Vd_L4<60 56.0
图4示出了图1中的摄像镜头系统的解像力的MTF示意图。图4中，X轴表示空间频率，Y轴表示调制度(Modulation)。
以上所述的仅是本申请的较佳实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出改进和变形，但这些均属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种摄像镜头系统，其特征在于，该摄像镜头系统从物侧到像面依次设置有五组镜头组，包括：
第一镜头组，包括具有正折射率的第一透镜；
第二镜头组，包括具有负折射率的第二透镜；
第三镜头组，包括及具有正折射率的第三透镜极具有负折射率的第四透镜，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面相接合；
第四镜头组，包括像侧面为凸面且具有正折射率的第五透镜；
以及第五镜头组，包括像侧面为凹面且有负折射率的第六透镜；
所述摄像镜头系统满足以下条件式：
-5.0<f23/f<0
其中，
f是全部透镜的有效焦距，
f23是所述第二镜头组与所述第三镜头组的合成有效焦距。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头系统，其特征在于，所述摄像镜头系统满足以下条件式：
0.80<TTL/2y<0.95
其中，
TTL是所述第一透镜的物侧面到所述摄像镜头系统的像面的距离；
y是所述像面的对角线的一半。
3.根据权利要求1所述的摄像镜头系统，其特征在于，
所述第三透镜及所述第四透镜满足以下条件式：
20<Vd_L4-Vd_L3<40
其中，Vd_L3是第三透镜的阿贝数，Vd_L4是第四透镜的阿贝数。
4.根据权利要求3所述的摄像镜头系统，其特征在于，所述第三透镜及所述第四透镜满足下列条件式：
20<Vd_L3<30
50<Vd_L4<60
其中，Vd_L3是第三透镜的阿贝数，Vd_L4是第四透镜的阿贝数。
5.根据权利要求1所述的摄像镜头系统，其特征在于，所述第三透镜与所述第四透镜的接合面为球面。
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