CN110261994B - 成像镜头 - Google Patents

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CN110261994B CN201810199915.8A CN201810199915A CN110261994B CN 110261994 B CN110261994 B CN 110261994B CN 201810199915 A CN201810199915 A CN 201810199915A CN 110261994 B CN110261994 B CN 110261994B
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    • G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only

Abstract

一种成像镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。第一透镜具有正屈光力。第二透镜具有正屈光力。第三透镜具有负屈光力。第四透镜具有正屈光力。第五透镜具有负屈光力。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。成像镜头满足以下条件：f3+f4>0mm；其中，f3为第三透镜的有效焦距，f4为第四透镜的有效焦距。

Description

成像镜头
技术领域
本发明有关于一种成像镜头。
背景技术
现今的成像镜头的发展趋势，除了不断朝向大视角发展外，随着不同的应用需求，还需同时具备小型化及高分辨率的能力，现有的成像镜头已经无法满足现今的需求，需要有另一种新架构的成像镜头，才能同时满足大视角、小型化及高分辨率的特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的成像镜头无法同时具备小型化和高分辨率的能力的缺陷，提供一种成像镜头，其具备大视角、小型化及高分辨率的特性，但是仍具有良好的光学性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种成像镜头，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。第一透镜具有正屈光力。第二透镜具有正屈光力。第三透镜具有负屈光力。第四透镜具有正屈光力。第五透镜具有负屈光力。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。成像镜头满足以下条件：f3+f4>0mm；其中，f3为第三透镜的有效焦距，f4为第四透镜的有效焦距。
其中第一透镜包括凸面朝向物侧及凹面朝向像侧，第二透镜包括凹面朝向物侧及凸面朝向像侧，第四透镜包括凹面朝向物侧及凸面朝向像侧，第五透镜包括凸面朝向物侧及凹面朝向像侧。
其中第三透镜包括凸面朝向物侧及凹面朝向像侧。
其中第三透镜包括凹面朝向物侧及凸面朝向像侧。
其中成像镜头满足以下条件：5mm<f3+f4<12mm；3.5<(f4-f3)/f<8；其中，f3为第三透镜的有效焦距，f4为第四透镜的有效焦距，f为该成像镜头的有效焦距。
其中成像镜头满足以下条件：1.5<f4/f<5；其中，f4为第四透镜的有效焦距，f为成像镜头的有效焦距。
其中成像镜头满足以下条件：-1<(R11+R12)/(R21+R22)<0；其中，R11为第一透镜的物侧面的曲率半径，R12为第一透镜的像侧面的曲率半径，R21为第二透镜的物侧面的曲率半径，R22为第二透镜的像侧面的曲率半径。
其中成像镜头满足以下条件：3<R21/R22<5；其中，R21为第二透镜的物侧面的曲率半径，R22为第二透镜的像侧面的曲率半径。
其中成像镜头满足以下条件：0<((R31-R32)+(R41-R42))/f4<1；其中，R31为第三透镜的物侧面的曲率半径，R32为第三透镜的像侧面的曲率半径，R41为第四透镜的物侧面的曲率半径，R42为第四透镜的像侧面的曲率半径，f4为第四透镜的有效焦距。
其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜以及该第五透镜的每一透镜中，至少有一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
实施本发明的成像镜头，具有以下有益效果：其具备大视角、小型化及高分辨率的特性，但是仍具有良好的光学性能。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是依据本发明的成像镜头的第一实施例的透镜配置与光路示意图。
图2A是图1的成像镜头的场曲(Field Curvature)图。
图2B是图1的成像镜头的畸变(Distortion)图。
图2C是图1的成像镜头的调变转换函数(Modulation Transfer Function)图。
图3是依据本发明的成像镜头的第二实施例的透镜配置示意图。
图4A是图3的成像镜头的纵向像差(Longitudinal Aberration)图。
图4B是图3的成像镜头的场曲(Field Curvature)图。
图4C是图3的成像镜头的畸变(Distortion)图。
图4D是图3的成像镜头的横向色差(Lateral Color)图。
图4E是图3的成像镜头的调变转换函数(Modulation Transfer Function)图。
图5是依据本发明的成像镜头的第三实施例的透镜配置示意图。
图6A是图5的成像镜头的纵向像差(Longitudinal Aberration)图。
图6B是图5的成像镜头的场曲(Field Curvature)图。
图6C是图5的成像镜头的畸变(Distortion)图。
图6D是图5的成像镜头的横向色差(Lateral Color)图。
图6E是图5的成像镜头的调变转换函数(Modulation Transfer Function)图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是依据本发明的成像镜头的第一实施例的透镜配置与光路示意图。成像镜头1沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括第一透镜L11、光圈ST1、第二透镜L12、第三透镜L13、第四透镜L14、第五透镜L15及滤光片OF1。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA1上。
第一透镜L11为弯月型透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面，物侧面S11与像侧面S12皆为非球面表面。
第二透镜L12为弯月型透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S13为凹面，像侧面S14为凸面，物侧面S13与像侧面S14皆为非球面表面。
第三透镜L13为弯月型透镜具有负屈光力由玻璃材质制成，其物侧面S15为凸面，像侧面S16为凹面，物侧面S15与像侧面S16皆为非球面表面。
第四透镜L14为弯月型透镜具有正屈光力由玻璃材质制成，其物侧面S17为凹面，像侧面S18为凸面，物侧面S17与像侧面S18皆为非球面表面。
第五透镜L15为弯月型透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S19为凸面，像侧面S110为凹面，物侧面S19与像侧面S110皆为非球面表面，物侧面S19与像侧面S110皆具有反曲点。
滤光片OF1其物侧面S111与像侧面S112皆为平面。
另外，第一实施例中的成像镜头1满足底下七条件中任一条件：
3.5<(f14-f13)/f1<8 (1)
5mm<f13+f14<12mm (2)
1.5<f14/f1<5 (3)
-1<(R111+R112)/(R121+R122)<0 (4)
3<R121/R122<5 (5)
0<((R131-R132)+(R141-R142))/f14<1 (6)
f13+f14>0mm (7)
其中，f13为第三透镜L13的有效焦距，f14为第四透镜L14的有效焦距，f1为成像镜头1的有效焦距，R111为第一透镜L11的物侧面S11的曲率半径，R112为第一透镜L11的像侧面S12的曲率半径，R121为第二透镜L12的物侧面S13的曲率半径，R122为第二透镜L12的像侧面S14的曲率半径，R131为第三透镜L13的物侧面S15的曲率半径，R132为第三透镜L13的像侧面S16的曲率半径，R141为第四透镜L14的物侧面S17的曲率半径，R142为第四透镜L14的像侧面S18的曲率半径。
利用上述透镜、光圈ST1及满足条件(1)至条件(7)中任一条件的设计，使得成像镜头1能有效的缩小光圈值、提升视角、提升分辨率、有效的修正像差。
表一为图1中成像镜头1的各透镜的相关参数表，表一数据显示，第一实施例的成像镜头1的有效焦距等于3.579mm、光圈值等于1.79、镜头总长度等于4.818772mm、视角等于92.32度。
表一
Figure BDA0001594171140000041
Figure BDA0001594171140000051
表一中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh12+Eh14+Fh16+Gh18
其中：c：曲率；h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；k：圆锥系数；A～G：非球面系数。
表二为表一中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～G为非球面系数。
表二
Figure BDA0001594171140000052
Figure BDA0001594171140000061
表三为条件(1)至条件(7)中各参数值及条件(1)至条件(7)的计算值，由表三可知，第一实施例的成像镜头1皆满足条件(1)至条件(7)的要求。
表三
Figure BDA0001594171140000062
另外，第一实施例的成像镜头1的光学性能也可达到要求，这可从图2A至2C看出。图2A、2B、2C分别所示的是第一实施例的成像镜头1的场曲(Field Curvature)图、畸变(Distortion)图、调变转换函数(Modulation Transfer Function)图。
由图2A可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线，于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向的场曲介于-0.6㎜至0.1㎜之间。
由图2B可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线所产生的畸变介于-0.6％至3％之间。
由图2C可看出，第一实施例的成像镜头1对波长范围介于0.470μm至0.650μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向，视场高度分别为0.0000mm、0.7056mm、1.4112mm、2.1168mm、2.8224mm、3.5280mm，空间频率介于0lp/mm至90lp/mm，其调变转换函数值介于0.17至1.0之间。
显见第一实施例的成像镜头1的场曲、畸变都能被有效修正，镜头分辨率也能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图3，图3是依据本发明的成像镜头的第二实施例的透镜配置示意图。成像镜头2沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括第一透镜L21、光圈ST2、第二透镜L22、第三透镜L23、第四透镜L24、第五透镜L25及滤光片OF2。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA2上。
第一透镜L21为弯月型透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S21为凸面，像侧面S22为凹面，物侧面S21与像侧面S22皆为非球面表面。
第二透镜L22为弯月型透镜具有正屈光力由玻璃材质制成，其物侧面S23为凹面，像侧面S24为凸面，物侧面S23与像侧面S24皆为非球面表面。
第三透镜L23为弯月型透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S25为凹面，像侧面S26为凸面，物侧面S25与像侧面S26皆为非球面表面。
第四透镜L24为弯月型透镜具有正屈光力由玻璃材质制成，其物侧面S27为凹面，像侧面S28为凸面，物侧面S27与像侧面S28皆为非球面表面。
第五透镜L25为弯月型透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S29为凸面，像侧面S210为凹面，物侧面S29与像侧面S210皆为非球面表面，物侧面S29与像侧面S210皆具有反曲点。
滤光片OF2其物侧面S211与像侧面S212皆为平面。
另外，第二实施例中的成像镜头2满足底下七条件中任一条件：
3.5<(f24-f23)/f2<8 (8)
5mm<f23+f24<12mm (9)
1.5<f24/f2<5 (10)
-1<(R211+R212)/(R221+R222)<0 (11)
3<R221/R222<5 (12)
0<((R231-R232)+(R241-R242))/f24<1 (13)
f23+f24>0mm (14)
上述f23、f24、f2、R211、R212、R221、R222、R231、R232、R241及R242的定义与第一实施例中f13、f14、f1、R111、R112、R121、R122、R131、R132、R141及R142的定义相同，在此皆不加以赘述。
利用上述透镜、光圈ST2及满足条件(8)至条件(14)中任一条件的设计，使得成像镜头2能有效的缩小光圈值、提升视角、提升分辨率、有效的修正像差。
表四为图3中成像镜头2的各透镜的相关参数表，表四数据显示，第二实施例的成像镜头2的有效焦距等于3.6mm、光圈值等于1.79、镜头总长度等于4.57021mm、视角等于91.56度。
表四
Figure BDA0001594171140000081
表四中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16
其中：c：曲率；h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；k：圆锥系数；A～G：非球面系数。
表五为表四中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～G为非球面系数。
表五
Figure BDA0001594171140000082
Figure BDA0001594171140000091
表六为条件(8)至条件(14)中各参数值及条件(8)至条件(14)的计算值，由表六可知，第二实施例的成像镜头2皆满足条件(8)至条件(14)的要求。
表六
Figure BDA0001594171140000092
另外，第二实施例的成像镜头2的光学性能也可达到要求，这可从图4A至图4E看出。图4A、4B、4C、4D、4E分别所示的是第二实施例的成像镜头2的纵向像差(LongitudinalAberration)图、场曲(Field Curvature)图、畸变(Distortion)图、横向色差(LateralColor)图、调变转换函数(Modulation Transfer Function)图。
由图4A可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线所产生的纵向像差值介于-0.02㎜至0.055㎜之间。
由图4B可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线，于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向的场曲介于-0.1㎜至0.08㎜之间。
由图4C可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线所产生的畸变介于-0.5％至2.5％之间。
由图4D可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线，于最大视场高度等于3.7000mm，所产生的横向色差值介于-1.5μm至2.5μm之间。
由图4E可看出，第二实施例的成像镜头2对波长范围介于0.470μm至0.650μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向，视场高度分别为0.0000mm、1.0290mm、2.0580mm、3.0870mm、3.4300mm、3.7000mm，空间频率介于0lp/mm至53lp/mm，其调变转换函数值介于0.57至1.0之间。
显见第二实施例的成像镜头2的纵向像差、场曲、畸变、横向色差都能被有效修正，镜头分辨率也能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图5，图5是依据本发明的成像镜头的第三实施例的透镜配置示意图。成像镜头3沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括第一透镜L31、光圈ST3、第二透镜L32、第三透镜L33、第四透镜L34、第五透镜L35及滤光片OF3。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA3上。
第一透镜L31为弯月型透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S31为凸面，像侧面S32为凹面，物侧面S31与像侧面S32皆为非球面表面。
第二透镜L32为弯月型透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S33为凹面，像侧面S34为凸面，物侧面S33与像侧面S34皆为非球面表面。
第三透镜L33为弯月型透镜具有负屈光力由玻璃材质制成，其物侧面S35为凸面，像侧面S36为凹面，物侧面S35与像侧面S36皆为非球面表面。
第四透镜L34为弯月型透镜具有正屈光力由玻璃材质制成，其物侧面S37为凹面，像侧面S38为凸面，物侧面S37与像侧面S38皆为非球面表面。
第五透镜L35为弯月型透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S39为凸面，像侧面S310为凹面，物侧面S39与像侧面S310皆为非球面表面，物侧面S39与像侧面S310皆具有反曲点。
滤光片OF3其物侧面S311与像侧面S312皆为平面。
另外，第三实施例中的成像镜头3满足底下七条件中任一条件：
3.5<(f34-f33)/f3<8 (15)
5mm<f33+f34<12mm (16)
1.5<f34/f3<5 (17)
-1<(R311+R312)/(R321+R322)<0 (18)
3<R321/R322<5 (19)
0<((R331-R332)+(R341-R342))/f34<1 (20)
f33+f34>0mm (21)
上述f33、f34、f3、R311、R312、R321、R322、R331、R332、R341及R342的定义与第一实施例中f13、f14、f1、R111、R112、R121、R122、R131、R132、R141及R142的定义相同，在此皆不加以赘述。
利用上述透镜、光圈ST3及满足条件(15)至条件(21)中任一条件的设计，使得成像镜头3能有效的缩小光圈值、提升视角、提升分辨率、有效的修正像差。
表七为图5中成像镜头3的各透镜的相关参数表，表七数据显示，第三实施例的成像镜头3的有效焦距等于3.579mm、光圈值等于1.9、镜头总长度等于4.8295mm、视角等于92.32度。
表七
Figure BDA0001594171140000111
Figure BDA0001594171140000121
表七中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16
其中：c：曲率；h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；k：圆锥系数；A～G：非球面系数。
表八为表七中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～G为非球面系数。
表八
Figure BDA0001594171140000122
Figure BDA0001594171140000131
表九为条件(15)至条件(21)中各参数值及条件(15)至条件(21)的计算值，由表九可知，第三实施例的成像镜头3皆满足条件(15)至条件(21)的要求。
表九
Figure BDA0001594171140000132
另外，第三实施例的成像镜头3的光学性能也可达到要求，这可从图6A至6E看出。图6A、6B、6C、6D、6E分别所示的是第三实施例的成像镜头3的纵向像差(LongitudinalAberration)图、场曲(Field Curvature)图、畸变(Distortion)图、横向色差(LateralColor)图、调变转换函数(Modulation Transfer Function)图。
由图6A可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线所产生的纵向像差值介于-0.04㎜至0.035㎜之间。
由图6B可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线，于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向的场曲介于-0.18㎜至0.20㎜之间。
由图6C可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线所产生的畸变介于-0.3％至3％之间。
由图6D可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为0.470μm、0.510μm、0.555μm、0.610μm、0.650μm的光线，于最大视场高度等于3.7280mm，所产生的横向色差值介于-7μm至11μm之间。
由图6E可看出，第三实施例的成像镜头3对波长范围介于0.470μm至0.650μm的光线，分别于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向，视场高度分别为0.0000mm、1.4112mm、1.7640mm、2.8224mm、3.5280mm、3.7280mm，空间频率介于0lp/mm至90lp/mm，其调变转换函数值介于0.09至1.0之间。
显见第三实施例的成像镜头3的纵向像差、场曲、畸变、横向色差都能被有效修正，镜头分辨率也能满足要求，从而得到较佳的光学性能。

Claims (8)

1.一种成像镜头，其特征在于：由以下透镜组成：
第一透镜具有正屈光力；
第二透镜具有正屈光力；
第三透镜具有负屈光力；
第四透镜具有正屈光力；以及
第五透镜具有负屈光力；
其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜以及该第五透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列；
该成像镜头满足以下条件：
f3+f4>0；
1.5<f4/f<5；
0<((R31-R32)+(R41-R42))/f4<1；
其中，f3为该第三透镜的有效焦距，f4为该第四透镜的有效焦距，f为该成像镜头的有效焦距，R31为该第三透镜的物侧面的曲率半径，R32为该第三透镜的像侧面的曲率半径，R41为该第四透镜的物侧面的曲率半径，R42为该第四透镜的像侧面的曲率半径。
2.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：
该第一透镜包括凸面朝向该物侧以及凹面朝向该像侧；
该第二透镜包括凹面朝向该物侧以及凸面朝向该像侧；
该第四透镜包括凹面朝向该物侧以及凸面朝向该像侧；以及
该第五透镜包括凸面朝向该物侧以及凹面朝向该像侧。
3.如权利要求2所述的成像镜头，其特征在于：该第三透镜包括凸面朝向该物侧以及凹面朝向该像侧。
4.如权利要求2所述的成像镜头，其特征在于：该第三透镜包括凹面朝向该物侧以及凸面朝向该像侧。
5.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：该成像镜头满足以下条件：
5mm<f3+f4<12mm；
3.5<(f4-f3)/f<8；
其中，f3为该第三透镜的有效焦距，f4为该第四透镜的有效焦距，f为该成像镜头的有效焦距。
6.如权利要求2至4任一项所述的成像镜头，其特征在于：该成像镜头满足以下条件：
-1<(R11+R12)/(R21+R22)<0；
其中，R11为该第一透镜的物侧面的曲率半径，R12为该第一透镜的像侧面的曲率半径，R21为该第二透镜的物侧面的曲率半径，R22为该第二透镜的像侧面的曲率半径。
7.如权利要求2至4任一项所述的成像镜头，其特征在于：该成像镜头满足以下条件：
3<R21/R22<5；
其中，R21为该第二透镜的物侧面的曲率半径，R22为该第二透镜的像侧面的曲率半径。
8.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜以及该第五透镜的每一透镜中，至少有一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。
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