CN105044880A - 摄像镜头系统 - Google Patents

Abstract

一种包括五个镜头组，具有全长短、体积小、可实现高分辨率摄像的摄像镜头系统，该系统从物侧依次为第一镜头组、第二镜头组、第三镜头组、第四镜头组及第五镜头组。第一镜头组包括具有正折射率的第一透镜。第二镜头组包括第二透镜和第三透镜。第二透镜及第三透镜具有负折射率。第二透镜的像侧面和第三透镜的物侧面相接合。第三镜头组包括具有正折射率的第四透镜。第四镜头组包括第五透镜。第五透镜的像侧面为凸面，具有正折射率。第五镜头组包括第六透镜。第六透镜的像侧面为凹面，具有负折射率。本发明提供的摄像镜头系统可以修正光学像散，同时使拍摄主题更鲜明，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，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4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(pixelsize)较大且对画面的分辨率要求低，因此可以采用3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，因此近期一般采用3到4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，同时使拍摄主题更鲜明，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开始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及具有负折射率的第三透镜，所述第二透镜的像侧面和第三透镜的物侧面相接合；

第三镜头组，包括像侧面为凹面且有正折射率的第四透镜；

第四镜头组，包括像侧面为凸面且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。

优选地，所述摄像镜头系统满足以下条件式：

1.5<f12/f<2.5

其中，

f是全部透镜的有效焦距，

f12是所述第一镜头组与所述第二镜头组的合成有效焦距。

优选地，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。

优选地，所述第二透镜及所述第三透镜满足以下条件式：

0<|Vd_L2-Vd_L3|<10

其中，Vd_L2是第二透镜的阿贝数，Vd_L3是第三透镜的阿贝数。

优选地，所述第二透镜及所述第三透镜满足下列条件式：

20<Vd_L2<30

20<Vd_L3<30

其中，Vd_L2是第二透镜的阿贝数，Vd_L3是第三透镜的阿贝数。

优选地，所述第四透镜满足下列条件式：

0.4<|R7/R8|<0.7

其中，R7是第四透镜的物侧面的曲率半径，R8是第四透镜的像侧面的曲率半径。

进一步地，所述第二透镜与所述第三透镜的接合面为球面。

根据本发明，将不增加光学总长、体积小且分辨率高的图片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。

【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包括五个镜头组，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及第三透镜L3。第三镜头组G3包括第四透镜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，其物侧面向内凹陷为凹面，而像侧面向外凸出为凸面。第二透镜L2的像侧面为球面(sphere)。

第三透镜L3具有负折射率。其中，第三透镜L3为双凹透镜。上述第三透镜L3的物侧面为球面(sphere)。第二透镜L2的像侧面与第三透镜L3的物侧面相接合。因此，第二透镜L2与第三透镜L3之间的接合面为球面(sphere)，即第二透镜及第三透镜均具有球面结构，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。

特别地，镜头系统整体的性能很大程度受第一镜头组G1及第二镜头组G2的影响。对于较敏感的镜头组而言，这种影响会更明显。

根据本发明，第一透镜L1为双凸透镜。因此第一透镜易于加工。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，第二透镜L2和第三透镜L3的接触面为球面，进而降低了精密加工的难度。

第四透镜L4的像侧面凹陷为凹面，具有正折射率，第四透镜L4的物侧面可以是凸面。或者，第四透镜L4可以是双凸透镜。在本实施例中，第四透镜的物侧面的曲率半径小于第四透镜像侧面的曲率半径。

第五透镜L5的像侧面向外凸出为凸面，具有正折射率。在本实施例中，第五透镜L5的物侧面凹陷为凹面。

第六透镜L6具有负折射率。第六透镜L6的像侧面凹陷为凹面，其物侧面凸出为凸面。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，第六透镜L6的物侧面上近轴处为凸面，而在远离近轴处转变为凹面。

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(全长)，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的物侧面向内凹陷为凹面。并且第三透镜L3的像侧面向内凹陷为凹面，第四透镜L4的物侧面向外凸出为凸面。像这样相邻透镜之间通过凹陷或凸出交互，能够缩短所有镜头的全长。

具体地，f是所有镜头系统的有效焦距，f12是第一镜头组G1和第二镜头组G2的合成有效焦距，此时满足以下条件式(1)：

1.5<f12/f<2.5-----------------------------(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f12/f降到1.5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2.5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，第一透镜满足下列条件式(2)：

0.80<TTL/2y<0.95------------------------------(2)

这里，TTL是上述第一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，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。

在本实施例中，用Vd_L2表示第二透镜的阿贝数，Vd_L3表示第三透镜的阿贝数，此时第二透镜和第三透镜满足下列条件式(3)：

0<|Vd_L2-Vd_L3|<10-----------------------------(3)

其中，第二透镜L2及第三透镜L3进一步满足下列条件式(4)及条件式(5)：

20<Vd_L2<30-----------------------------(4)

20<Vd_L3<30-----------------------------(5)

上述条件式(4)及条件式(5)与折射率相关。第二透镜L2的折射率和第三透镜L3的折射率相近似，因此采用相同的材料能更易于修正色像差。

特别地，依靠具有负折射率的第三透镜L3合理地修正具有负折射率的第二透镜L2的色像差。

在本实施例中，第一透镜L1、第四透镜L4、第五透镜L5、及第六透镜L6具有50到60的阿贝数。

其中，第一透镜L1、第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6为同一塑料材质所制成的镜头。而第二透镜L2及第三透镜L3的材质也相同。

正常情况下第一镜头组G1和第二镜头组G2间的阿贝数差值在20到40间。如果差值降到20以下，焦距就会增加，景深缩短，畸变和重色像差变大；如果差值达到40以上，球面像差和重色像差就会变大，总长变长。

一方面，R7是第4镜头物侧面的曲率半径，R8是第4镜头的像侧面的曲率半径，此时满足以下条件式(6)：

0.4<|R7/R8|<0.7-----------------------------(6)

上述条件式(6)与通过光学系象散修正来提高光学系性能相关。若|R7/R8|的值超出了上述范围，球面象差、象散、像面畸变就会变大，若畸变象散变大则很难修正象散，因而很难维持镜头系统的高性能。

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】

$Z=\frac{{\mathrm{CR}}^2}{(1+\sqrt{1-(a1+1)C^2{R}^2}}+a4r^4+a6r^6+a8r^8+a10r^{10}+a12r^{12}+a14r^{14}+a16r^{16}...$

$R=\sqrt{X^2+Y^2},$ C＝1/radius

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、……。由于光圈和第一透镜的物侧面处于同一位置，表1中将光圈和第一透镜的物侧面间的距离(D1)的值记为0。

【表1】

	面属性	曲率半径	厚度	nd	vd
						object	Sphere	Infinity	Infinity
1	Sphere	Infinity	0.00000
						2(st)	Asphere	2.78747	0.86602	1.5441	56.1000
3	Asphere	-81.97293	0.32467
						4	Asphere	-66.61046	0.47950	1.6410	22.4000
5	Sphere	-3.87227	0.25000	1.6410	22.4000
						6	Asphere	4.88505	0.29060
7	Asphere	5.55817	0.76092	1.5441	56.1000
						8	Asphere	10.98382	0.49796
9	Asphere	-49.10815	1.21837	1.5441	56.1000
						10	Asphere	-1.55935	0.31009
11	Asphere	39.11371	0.59642	1.5350	56.0000
						12	Asphere	1.33748	0.55544
13	Sphere	Infinity	0.21000	1.5167	64.2000
						14	Sphere	Infinity	0.64588
image	Sphere	Infinity	-0.00588

(焦距mm，F，景深°)

【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-nalsphericalaberration)、像散场曲(astigmatismfieldcurve)、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】

条件式	实例1
		1.5<f12/f<2.5	2
0.80<TTL/2y<0.95	0.889
		20<Vd_L2<30	22.4
20<Vd_L3<30	22.4
		0.4<|R7/R8|<0.7	0.51

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 (7)

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及具有负折射率的第三透镜，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面相接合；

第三镜头组，包括像侧面为凹面且有正折射率的第四透镜；

第四镜头组，包括像侧面为凸面且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。

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：

1.5<f12/f<2.5

其中，

f是全部透镜的有效焦距，

f12是所述第一镜头组与所述第二镜头组的合成有效焦距。

3.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。

4.根据权利要求1所述的摄像镜头系统，其特征在于，

所述第二透镜及所述第三透镜满足以下条件式：

0<|Vd_L2-Vd_L3|<10

其中，Vd_L2是第二透镜的阿贝数，Vd_L3是第三透镜的阿贝数。

5.根据权利要求4所述的摄像镜头系统，其特征在于，所述第二透镜及所述第三透镜满足下列条件式：

20<Vd_L2<30

20<Vd_L3<30

其中，Vd_L2是第二透镜的阿贝数，Vd_L3是第三透镜的阿贝数。

6.根据权利要求1所述的摄像镜头系统，其特征在于，所述第四透镜满足下列条件式：

0.4<|R7/R8|<0.7

其中，R7是第四透镜的物侧面的曲率半径，R8是第四透镜的像侧面的曲率半径。

7.根据权利要求1所述的摄像镜头系统，其特征在于，所述第二透镜与所述第三透镜的接触面为球面。