CN105259636B - 长焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长焦镜头，其由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，第一透镜的物侧面为凸面；具有负屈折力的第二透镜，第二透镜的像侧面为凹面；具有屈折力的第三透镜；具有负屈折力的第四透镜；具有屈折力的第五透镜，第五透镜的物侧面为凹面，第五透镜的像侧面为凸面；长焦镜头满足下列关系式：0.75<TTL/f<1.0；0.45<f2/f45<1.0；其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离，f为长焦镜头的有效焦距；f2为第二透镜的有效焦距，f45为第四透镜和第五透镜的组合焦距。满足上述配置的长焦镜头具有小景深及较大的放大倍率；同时有利于缩短镜头的系统长度，降低镜头的公差敏感性。搭配广角镜头，有利于获得清晰的图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种摄像技术领域，特别是涉及一种小型的长焦镜头。
背景技术
随着电耦合器件(charge-coupled device，CCD)及互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)图像传感器的性能提高及尺寸减小，对应的摄像镜头也需满足高成像品质及小型化的要求。
目前人们对便携式电子产品的摄像镜头要求越来越高，一般摄像镜头通过增加镜片数量来满足光学性能的要求，虽然通过更多的透镜枚数提升了成像质量，但是不利于镜头的小型化。另外，为了获得更宽视角的图像，目前采用广角光学系统，不适合通过放大较远物体进行拍摄，不利于获得清晰的图像。
发明内容
本发明实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实施例需要提供一种长焦镜头。
一种长焦镜头，由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜，该第一透镜的物侧面为凸面；
具有负屈折力的第二透镜，该第二透镜的像侧面为凹面；
具有屈折力的第三透镜；
具有负屈折力的第四透镜；
具有屈折力的第五透镜，该第五透镜的物侧面为凹面，该第五透镜的像侧面为凸面；
该长焦镜头满足下列关系式：
0.75<TTL/f<1.0；
0.45<f2/f45<1.0；
其中，TTL为该第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离，f为该长焦镜头的有效焦距；f2为该第二透镜的有效焦距，f45为该第四透镜和该第五透镜的组合焦距。
满足上述配置的长焦镜头可保证镜头的长焦特性，具有小景深及较大的放大倍率；同时有利于缩短镜头的系统长度，降低镜头的公差敏感性。搭配广角镜头，在自动对焦的情况下具有较大的放大倍率和较高的分辨率，有利于获得清晰的图像。
在一个实施例中，该长焦镜头满足下列关系式：-2.0<f4/f<-0.6；
其中，f4为该第四透镜的有效焦距。
在一个实施例中，该长焦镜头满足下列关系式：-2.5<SAG42/CT4<-1.2；
其中，SAG42为该第四透镜的像侧面的矢高，CT4为该第四透镜的中心厚度。
在一个实施例中，该长焦镜头满足下列关系式：0<f1/f<0.5；
其中，f1为该第一透镜的有效焦距。
在一个实施例中，该长焦镜头满足下列关系式：0<f2/f4<1；
其中，f4为该第四透镜的有效焦距。
在一个实施例中，该长焦镜头满足下列关系式：|(R9-R10)/(R9+R10)|<1；
其中，R9为该第五透镜的物侧面的曲率半径，R10为该第五透镜的像侧面的曲率半径。
在一个实施例中，该长焦镜头满足下列关系式：-10<(R1+R4)/(R1-R4)<-3；
其中，R1为该第一透镜的物侧面的曲率半径，R4为该第二透镜的像侧面的曲率半径。
在一个实施例中，该长焦镜头包括一光阑，该光阑设置于被摄物与该第二透镜之间。
在一个实施例中，该长焦镜头中该第三透镜的像侧面为凹面，该第四透镜的物侧面为凹面。
本发明实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实施例的实践了解到。
附图说明
本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是实施例1的长焦镜头的结构示意图；
图2是实施例1的长焦镜头的轴上色差图(mm)；图3是实施例1的长焦镜头的象散图(mm)；图4是实施例1的长焦镜头的畸变图(％)；图5是实施例1的长焦镜头的倍率色差图(um)；
图6是实施例2的长焦镜头的结构示意图；
图7是实施例2的长焦镜头的轴上色差图(mm)；图8是实施例2的长焦镜头的象散图(mm)；图9是实施例2的长焦镜头的畸变图(％)；图10是实施例2的长焦镜头的倍率色差图(um)；
图11是实施例3的长焦镜头的结构示意图；
图12是实施例3的长焦镜头的轴上色差图(mm)；图13是实施例3的长焦镜头的象散图(mm)；图14是实施例3的长焦镜头的畸变图(％)；图15是实施例3的长焦镜头的倍率色差图(um)；
图16是实施例4的长焦镜头的结构示意图；
图17是实施例4的长焦镜头的轴上色差图(mm)；图18是实施例4的长焦镜头的象散图(mm)；图19是实施例4的长焦镜头的畸变图(％)；图20是实施例4的长焦镜头的倍率色差图(um)；
图21是实施例5的长焦镜头的结构示意图；
图22是实施例5的长焦镜头的轴上色差图(mm)；图23是实施例5的长焦镜头的象散图(mm)；图24是实施例5的长焦镜头的畸变图(％)；图25是实施例5的长焦镜头的倍率色差图(um)。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本发明较佳实施例的一种长焦镜头，由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜E1，第一透镜E1的物侧面S1为凸面；
具有负屈折力的第二透镜E2，第二透镜E2的像侧面S4为凹面；
具有屈折力的第三透镜E3；
具有负屈折力的第四透镜E4；
具有屈折力的第五透镜E5，第五透镜E5的物侧面S9为凹面，第五透镜E5的像侧面S10为凸面；
该长焦镜头满足下列关系式：
0.75<TTL/f<1.0；
0.45<f2/f45<1.0；
其中，TTL为该第一透镜E1的物侧面S1至成像面S13的轴上距离，f为该长焦镜头的有效焦距；f2为第二透镜E2的有效焦距，f45为第四透镜E4和第五透镜E5的组合焦距。
满足上述配置的长焦镜头可保证镜头的长焦特性，具有小景深及较大的放大倍率；同时有利于缩短镜头的系统长度，降低镜头的公差敏感性。搭配广角镜头，在自动对焦的情况下具有较大的放大倍率和较高的分辨率，有利于获得清晰的图像。
较佳地，长焦镜头满足下列关系式：-2.0<f4/f<-0.6；
其中，f4为第四透镜E4的有效焦距，f为该长焦镜头的有效焦距。
满足上式要求的长焦镜头有利于保证镜头的长焦特性，使该镜头的视场角较小而焦距较大。
较佳地，长焦镜头满足下列关系式：-2.5<SAG42/CT4<-1.2；
其中，SAG42为第四透镜E4的像侧面S8的矢高，CT4为第四透镜E4的中心厚度。
满足上式要求的长焦镜头可有效减小成像面S13上主光线的入射角度，具有较高的芯片匹配度。
较佳地，长焦镜头满足下列关系式：0<f1/f<0.5；
其中，f1为第一透镜E1的有效焦距，f为该长焦镜头的有效焦距。
满足上式要求的长焦镜头有利于兼顾长焦特性的同时，保证镜头的小型化。
较佳地，长焦镜头满足下列关系式：0<f2/f4<1；
其中，f2为第二透镜E2的有效焦距，f4为第四透镜E4的有效焦距。
满足上式要求的长焦镜头有利于光焦度的合理分配，有效修正各种像差，提高镜头的分辨率。
较佳地，长焦镜头满足下列关系式：|(R9-R10)/(R9+R10)|<1；
其中，R9为第五透镜E5的物侧面S9的曲率半径，R10为第五透镜E5的像侧面S10的曲率半径。
满足上式要求的长焦镜头可使镜片厚度相对匀称，使得中心到边缘整体像质比较均匀。
较佳地，长焦镜头满足下列关系式：-10<(R1+R4)/(R1-R4)<-3；
其中，R1为第一透镜E1的物侧面S1的曲率半径，R4为第二透镜E2的像侧面S4的曲率半径。
满足上式要求的长焦镜头有利于镜头的小型化，并有效提升镜头的分辨率。
较佳地，长焦镜头包含一光阑STO，光阑STO设置于被摄物与第二透镜E2之间。
较佳地，长焦镜头中的第三透镜E3的像侧面S6为凹面，第四透镜E4的物侧面S7为凹面。
满足以上对透镜形状的要求，长焦镜头可进一步降低系统的公差敏感性，提高镜头的成像品质；同时，有效减小镜头的系统长度，使其结构相对紧凑。
成像时，光线穿过五片透镜后经过具有物侧表面S11及像侧表面S12的滤光片E6后成像于成像面S13。
在某些实施方式中，第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4及第五透镜E5都为非球面透镜。
非球面的面形由以下公式决定：
其中，h是非球面上任一点到光轴的高度，c是顶点曲率，k是锥形常数，Ai是非球面第i-th阶的修正系数。
实施例1
请结合图1～图5，实施例1中，长焦镜头满足下面表1～2的条件：
表1
| 表面编号 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率/阿贝数 | 圆锥系数 |
| OBJ | 球面 | 无穷 | 无穷 | -- | -- |
| STO | 球面 | 无穷 | -0.5219 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 1.4530 | 0.7920 | 1.54/56.1 | -0.1524 |
| S2 | 非球面 | -61.3487 | 0.0863 | -- | -47.5289 |
| S3 | 非球面 | 5.6451 | 0.2500 | 1.64/23.5 | 16.0944 |
| S4 | 非球面 | 1.9334 | 0.6655 | -- | -10.4333 |
| S5 | 非球面 | -14.4941 | 0.2500 | 1.64/23.5 | -99.0000 |
| S6 | 非球面 | 23.9992 | 1.2694 | -- | -99.0000 |
| S7 | 非球面 | -3.5420 | 0.2500 | 1.54/56.1 | -50.0106 |
| S8 | 非球面 | 21.2954 | 0.2730 | -- | 3.3761 |
| S9 | 非球面 | -57.9055 | 0.7438 | 1.64/23.5 | 14.2851 |
| S10 | 非球面 | -10.0187 | 0.3424 | -- | 20.9008 |
| S11 | 球面 | 无穷 | 0.2100 | 1.52/64.2 | -- |
| S12 | 球面 | 无穷 | 0.2956 | -- | -- |
| S13 | 球面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表2
另外，f1＝2.61mm；f2＝-4.69mm；f3＝-13.98mm；f4＝-5.54mm；f5＝18.68mm；及f＝6.30mm；HFOV＝20.6°；TTL＝5.43mm；Fno为:2.8。
实施例2
请结合图6～图10，实施例2中，长焦镜头满足下面表3～4的条件：
表3
| 表面编号 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率/阿贝数 | 圆锥系数 |
| OBJ | 球面 | 无穷 | 无穷 | -- | -- |
| STO | 球面 | 无穷 | -0.4255 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 1.2624 | 0.7078 | 1.54/56.1 | -0.1364 |
| S2 | 非球面 | -49.0934 | 0.0426 | -- | 50.0000 |
| S3 | 非球面 | 6.1196 | 0.2500 | 1.64/23.5 | -7.1520 |
| S4 | 非球面 | 1.8979 | 0.2668 | -- | -10.3578 |
| S5 | 非球面 | 67.6202 | 0.2500 | 1.64/23.5 | 50.0000 |
| S6 | 非球面 | 6.8758 | 1.2479 | -- | 49.2533 |
| S7 | 非球面 | -2.8440 | 0.2500 | 1.54/56.1 | -49.9298 |
| S8 | 非球面 | -8.6904 | 0.2314 | -- | 3.3761 |
| S9 | 非球面 | -5.5158 | 0.6335 | 1.64/23.5 | 4.7734 |
| S10 | 非球面 | -6.3996 | 0.3424 | -- | -99.0000 |
| S11 | 球面 | 无穷 | 0.2100 | 1.52/64.2 | -- |
| S12 | 球面 | 无穷 | 0.2976 | -- | -- |
| S13 | 球面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表4
另外，f1＝2.27mm；f2＝-4.37mm；f3＝-11.89mm；f4＝-7.86mm；f5＝-86.18mm；及f＝5.35mm；HFOV＝23.8°；TTL＝4.73mm；Fno为:2.8。
实施例3
请结合图11～图15，实施例3中，长焦镜头满足下面表5～6的条件：
表5
| 表面编号 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率/阿贝数 | 圆锥系数 |
| OBJ | 球面 | 无穷 | 无穷 | -- | -- |
| STO | 球面 | 无穷 | -0.4265 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 1.2591 | 0.7060 | 1.54/56.1 | -0.1358 |
| S2 | 非球面 | 1110.1565 | 0.0472 | -- | -99.0000 |
| S3 | 非球面 | 6.2705 | 0.2500 | 1.64/23.5 | -7.4058 |
| S4 | 非球面 | 2.0047 | 0.2637 | -- | -11.6829 |
| S5 | 非球面 | 112.7909 | 0.2500 | 1.64/23.5 | 50.0000 |
| S6 | 非球面 | 6.8378 | 1.2525 | -- | 46.4590 |
| S7 | 非球面 | -2.8147 | 0.2500 | 1.54/56.1 | -49.9298 |
| S8 | 非球面 | -7.9705 | 0.2304 | -- | 3.3761 |
| S9 | 非球面 | -5.3069 | 0.6302 | 1.64/23.5 | 4.6843 |
| S10 | 非球面 | -6.3011 | 0.3424 | -- | -99.0000 |
| S11 | 球面 | 无穷 | 0.2100 | 1.52/64.2 | -- |
| S12 | 球面 | 无穷 | 0.2976 | -- | -- |
| S13 | 球面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表6
另外，f1＝2.31mm；f2＝-4.68mm；f3＝-11.30mm；f4＝-8.11mm；f5＝-69.43mm；及f＝5.35mm；HFOV＝25.0°；TTL＝4.73mm；Fno为:2.8。
实施例4
请结合图16～图20，实施例4中，长焦镜头满足下面表7～8的条件：
表7
| 表面编号 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率/阿贝数 | 圆锥系数 |
| OBJ | 球面 | 无穷 | 无穷 | -- | -- |
| STO | 球面 | 无穷 | -0.4332 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 1.2643 | 0.7149 | 1.54/56.1 | -0.1180 |
| S2 | 非球面 | -19.6213 | 0.1072 | -- | -99.0000 |
| S3 | 非球面 | -1158.6207 | 0.2500 | 1.64/23.5 | -47.0351 |
| S4 | 非球面 | 2.0320 | 0.2536 | -- | -10.9795 |
| S5 | 非球面 | 6.8787 | 0.2500 | 1.64/23.5 | -99.0000 |
| S6 | 非球面 | 6.8482 | 1.1640 | -- | -4.2111 |
| S7 | 非球面 | -2.7129 | 0.2500 | 1.54/56.1 | -49.9298 |
| S8 | 非球面 | -8.8222 | 0.2879 | -- | 3.3761 |
| S9 | 非球面 | -5.3097 | 0.6025 | 1.64/23.5 | 5.5313 |
| S10 | 非球面 | -6.4666 | 0.3424 | -- | -99.0000 |
| S11 | 球面 | 无穷 | 0.2100 | 1.52/64.2 | -- |
| S12 | 球面 | 无穷 | 0.2976 | -- | -- |
| S13 | 球面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表8
另外，f1＝2.20mm；f2＝-3.15mm；f3＝1082.9mm；f4＝-7.28mm；f5＝-57.85mm；及f＝5.35mm；HFOV＝26.3°；TTL＝4.73mm；Fno为:2.8。
实施例5
请结合图21～图25，实施例5中，长焦镜头满足下面表9～10的条件：
表9
| 表面编号 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率/阿贝数 | 圆锥系数 |
| OBJ | 球面 | 无穷 | 无穷 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 1.2184 | 0.7293 | 1.54/56.1 | -0.1421 |
| S2 | 非球面 | -140.7467 | 0.0460 | -- | -99.0000 |
| STO | 球面 | 无穷 | 0.0992 | -- | -- |
| S3 | 非球面 | 71.3169 | 0.2504 | 1.64/23.5 | -47.0351 |
| S4 | 非球面 | 2.1371 | 0.2184 | -- | -8.8219 |
| S5 | 非球面 | 8.2161 | 0.2505 | 1.64/23.5 | -99.0000 |
| S6 | 非球面 | 5.6921 | 1.1098 | -- | -3.7804 |
| S7 | 非球面 | -2.6273 | 0.2500 | 1.54/56.1 | -49.1018 |
| S8 | 非球面 | -7.4537 | 0.3148 | -- | 3.3761 |
| S9 | 非球面 | -4.9692 | 0.5115 | 1.64/23.5 | 5.0044 |
| S10 | 非球面 | -14.9211 | 0.2674 | -- | -99.0000 |
| S11 | 球面 | 无穷 | 0.2100 | 1.52/64.2 | -- |
| S12 | 球面 | 无穷 | 0.2226 | -- | -- |
| S13 | 球面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表10
另外，f1＝2.22mm；f2＝-3.42mm；f3＝-29.91mm；f4＝-7.57mm；f5＝-11.80mm；及f＝5.34mm；HFOV＝24.0°；TTL＝4.48mm；Fno为:2.8。
在实施例1～5中，各条件式满足下面表格的条件：
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种长焦镜头，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜，该第一透镜的物侧面为凸面；
具有负屈折力的第二透镜，该第二透镜的像侧面为凹面；
具有屈折力的第三透镜；
具有负屈折力的第四透镜；
具有屈折力的第五透镜，该第五透镜的物侧面为凹面，该第五透镜的像侧面为凸面；
该长焦镜头满足下列关系式：
0.75<TTL/f<1.0；
0.45<f2/f45<1.0；
其中，TTL为该第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离，f为该长焦镜头的有效焦距；f2为该第二透镜的有效焦距，f45为该第四透镜和该第五透镜的组合焦距。
2.如权利要求1所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头满足下列关系式：
-2.0<f4/f<-0.6；
其中，f4为该第四透镜的有效焦距。
3.如权利要求1所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头满足下列关系式：
-2.5<SAG42/CT4<-1.2；
其中，SAG42为该第四透镜的像侧面的矢高，CT4为该第四透镜的中心厚度。
4.如权利要求1所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头满足下列关系式：
0<f1/f<0.5；
其中，f1为该第一透镜的有效焦距。
5.如权利要求1所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头满足下列关系式：
0<f2/f4<1；
其中，f4为该第四透镜的有效焦距。
6.如权利要求1所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头满足下列关系式：
|(R9-R10)/(R9+R10)|<1；
其中，R9为该第五透镜的物侧面的曲率半径，R10为该第五透镜的像侧面的曲率半径。
7.如权利要求1所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头满足下列关系式：
-10<(R1+R4)/(R1-R4)<-3；
其中，R1为该第一透镜的物侧面的曲率半径，R4为该第二透镜的像侧面的曲率半径。
8.如权利要求1～7中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头包括一光阑，该光阑设置于被摄物与该第二透镜之间。
9.如权利要求8所述的长焦镜头，其特征在于，该长焦镜头中该第三透镜的像侧面为凹面，该第四透镜的物侧面为凹面。
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