CN112485883B - 成像镜头 - Google Patents

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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。第一透镜具有负屈光力。第二透镜具有正屈光力。第三透镜具有正屈光力。第四透镜具有负屈光力且包括一凸面朝向物侧。第五透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧。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。

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，除了不断朝向高分辨率发展外，还需具备低成本的特性，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，才能同时满足高分辨率及低成本的需求。
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满足高分辨率和低成本的缺陷，提供一种成像镜头，其分辨率较高、成本较低，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。第一透镜具有负屈光力。第二透镜具有正屈光力。第三透镜具有正屈光力。第四透镜具有负屈光力且包括一凸面朝向物侧。第五透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧。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。
其中第一透镜包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第二透镜包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第三透镜包括一凸面朝向物侧及另一凸面朝向像侧，第四透镜可更包括一凹面朝向像侧。
本发明的成像镜头可更包括光圈，设置于第二透镜与第三透镜之间。
其中第一透镜及第三透镜为球面透镜由玻璃材质制成，第二透镜、第四透镜及第五透镜为非球面透镜由塑料材质制成。
其中成像镜头满足以下条件：3＜f2/f3＜4；其中，f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距。
其中成像镜头满足以下条件：4.8＜|f4f3|＜5.7；其中，f3为第三透镜的有效焦距，f4为第四透镜的有效焦距。
其中成像镜头满足以下条件：5.2＜|f5f3|＜6.5；其中，f3为第三透镜的有效焦距，f5为第五透镜的有效焦距。
其中成像镜头满足以下条件：3.7＜R31/R12＜6.1；其中，R12为第一透镜的像侧面的曲率半径，R31为第三透镜的物侧面的曲率半径。
其中成像镜头满足以下条件：-3.5＜R31/R32＜-1.9；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。
其中成像镜头满足以下条件：-14.8＜R52/R42＜-10.7；其中，R42为第四透镜的像侧面的曲率半径，R52为第五透镜的像侧面的曲率半径。
公式-3.5＜R31/R32＜-1.9，可助于强化第三透镜修正像差能力。公式3＜f2/f3＜4，可具有最佳修正像差条件。公式4.8＜|f4/f3|＜5.7，可助于降低敏感度。
实施本发明的成像镜头，具有以下有益效果：其分辨率较高、成本较低，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。
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是依据本发明的成像镜头的第一实施例的纵向像差(LongitudinalAberration)图。
图2B是依据本发明的成像镜头的第一实施例的场曲(Field Curvature)图。
图2C是依据本发明的成像镜头的第一实施例的畸变(Distortion)图。
图2D是依据本发明的成像镜头的第一实施例的相对照度(RelativeIllumination)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与光路示意图。
图4A是依据本发明的成像镜头的第二实施例的纵向像差图。
图4B是依据本发明的成像镜头的第二实施例的场曲图。
图4C是依据本发明的成像镜头的第二实施例的畸变图。
图4D是依据本发明的成像镜头的第二实施例的相对照度图。
图5是依据本发明的成像镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。
图6A是依据本发明的成像镜头的第三实施例的纵向像差图。
图6B是依据本发明的成像镜头的第三实施例的场曲图。
图6C是依据本发明的成像镜头的第三实施例的畸变图。
图6D是依据本发明的成像镜头的第三实施例的相对照度图。
具体实施方式
本发明提供一种成像镜头，包括：第一透镜具有负屈光力；第二透镜具有正屈光力；第三透镜具有正屈光力；第四透镜具有负屈光力，此第四透镜包括一凸面朝向物侧；及第五透镜具有负屈光力，此第五透镜包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧；其中第一透镜、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。
请参阅底下表一、表二、表四、表五、表七及表八，其中表一、表四及表七分别为依据本发明的成像镜头的第一实施例至第三实施例的各透镜的相关参数表，表二、表五及表八分别为表一、表四及表七中非球面透镜的非球面表面的相关参数表。
图1、3、5分别为本发明的成像镜头的第一、二、三实施例的透镜配置与光路示意图，其中第一透镜L11、L21、L31为弯月型透具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S11、S21、S31为凸面，像侧面S12、S22、S32为凹面，物侧面S11、S21、S31与像侧面S12、S22、S32皆为球面表面。
第二透镜L12、L22、L32为弯月型透镜具有正屈光力，由塑料材质制成，其物侧面S13、S23、S33为凸面，像侧面S14、S24、S34为凹面，物侧面S13、S23、S33与像侧面S14、S24、S34皆为非球面表面。
第三透镜L13、L23、L33为双凸透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S16、S26、S36为凸面，像侧面S17、S27、S37为凸面，物侧面S16、S26、S36与像侧面S17、S27、S37皆为球面表面。
第四透镜L14、L24、L34为弯月型透镜具有负屈光力，由塑料材质制成，其物侧面S18、S28、S38为凸面，像侧面S19、S29、S39为凹面，物侧面S18、S28、S38与像侧面S19、S29、S39皆为非球面表面。
第五透镜L15、L25、L35为弯月型透镜具有负屈光力，由塑料材质制成，其物侧面S110、S210、S310为凹面，像侧面S111、S211、S311为凸面，物侧面S110、S210、S310与像侧面S111、S211、S311皆为非球面表面。
另外，成像镜头1、2、3至少满足底下其中一条件：
3＜f2/f3＜4 (1)
4.8＜|f4f3|＜5.7 (2)
5.2＜|f5f3|＜6.5 (3)
3.7＜R31/R12＜6.1 (4)
-3.5＜R31/R32＜-1.9 (5)
-14.8＜R52/R42＜-10.7 (6)
其中，f2为第一实施例至第三实施例中，第二透镜L12、L22、L32的有效焦距，f3为第一实施例至第三实施例中，第三透镜L13、L23、L33的有效焦距，f4为第一实施例至第三实施例中，第四透镜L14、L24、L34的有效焦距，f5为第一实施例至第三实施例中，第五透镜L15、L25、L35的有效焦距，R12为第一实施例至第三实施例中，第一透镜L11、L21、L31的像侧面S12、S22、S32的曲率半径，R31为第一实施例至第三实施例中，第三透镜L13、L23、L33的物侧面S16、S26、S36的曲率半径，R32为第一实施例至第三实施例中，第三透镜L13、L23、L33的像侧面S17、S27、S37的曲率半径，R42为第一实施例至第三实施例中，第四透镜L14、L24、L34的像侧面S19、S29、S39的曲率半径，R52为第一实施例至第三实施例中，第五透镜L15、L25、L35的像侧面S111、S211、S311的曲率半径。使得成像镜头1、2、3能有效的修正像差、有效的提升分辨率。
现详细说明本发明的成像镜头的第一实施例。请参阅图1，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、第二透镜L12、光圈ST1、第三透镜L13、第四透镜L14、第五透镜L15、滤光片OF1及保护玻璃CG1。成像时，来自物侧的光线最后成像于一成像面IMA1上。根据【具体实施方式】第一至七段落，其中：
滤光片OF1其物侧面S112与像侧面S113皆为平面；
保护玻璃CG1其物侧面S114与像侧面S115皆为平面。
利用上述透镜、光圈ST1及至少满足条件(1)至条件(6)其中一条件的设计，使得成像镜头1能有效的修正像差、有效的提升分辨率。
若条件(5)R31/R32的值大于-1.9，则使第三透镜L13的修正像差能力下降，且无法有效控制第三透镜L13的形状。因此，R31/R32的值至少须小于-1.9，所以最佳效果范围为-3.5＜R31/R32＜-1.9，符合该范围则可有效控制第三透镜L13形状，同时约束第三透镜L13的屈光力强度，并强化第三透镜L13修正像差能力。
表一为图1中成像镜头1的各透镜的相关参数表。
表一
Figure BDA0002198474850000051
Figure BDA0002198474850000061
表一中非球面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
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～E：非球面系数。
表二为表一中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～E为非球面系数。
表二
Figure BDA0002198474850000062
表三为第一实施例的成像镜头1对应条件(1)至条件(6)的计算值，由表三可知，第一实施例的成像镜头1皆能满足条件(1)至条件(6)的要求。
表三
f<sub>2</sub>/f<sub>3</sub> 3.92 |f<sub>4</sub>/f<sub>3</sub>| 5.51 |f<sub>5</sub>/f<sub>3</sub>| 6.37
R<sub>31</sub>/R<sub>12</sub> 5.68 R<sub>31</sub>/R<sub>32</sub> -3.21 R<sub>52</sub>/R<sub>42</sub> -14.66
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至图2D看出。图2A所示的，是第一实施例的成像镜头1的纵向像差图。图2B所示的，是第一实施例的成像镜头1的场曲图。图2C所示的，是第一实施例的成像镜头1的畸变图。图2D所示的，是第一实施例的成像镜头1的相对照度图。
由图2A可看出，第一实施例的成像镜头1其纵向像差介于-0.01mm至0.03mm之间。由图2B可看出，第一实施例的成像镜头1其场曲介于-0.02mm至0.07mm之间。由图2C可看出，第一实施例的成像镜头1其畸变介于-6％至2％之间。由图2D可看出，第一实施例的成像镜头1其相对照度介于0.8至1.0之间。
显见第一实施例的成像镜头1的纵向像差、场曲、畸变都能被有效修正，相对照度也能满足要求，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与光路示意图。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、第二透镜L22、光圈ST2、第三透镜L23、第四透镜L24、第五透镜L25、滤光片OF2及保护玻璃CG2。成像时，来自物侧的光线最后成像于一成像面IMA2上。根据【具体实施方式】第一至七段落，其中：
滤光片OF2其物侧面S212与像侧面S213皆为平面；
保护玻璃CG2其物侧面S214与像侧面S215皆为平面。
利用上述透镜、光圈ST2及至少满足条件(1)至条件(6)其中一条件的设计，使得成像镜头2能有效的修正像差、有效的提升分辨率。
若条件(1)f2/f3的数值大于4，则使修正像差的功能欠佳。因此，f2/f3的数值至少须小于4，所以最佳效果范围为3＜f2/f3＜4，符合该范围则具有最佳修正像差条件且有助于降低敏感度。
表四为图3中成像镜头2的各透镜的相关参数表。
表四
Figure BDA0002198474850000071
Figure BDA0002198474850000081
表四中非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义，与第一实施例中表一的非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义相同，在此皆不加以赘述。
表五为表四中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～E为非球面系数。
表五
Figure BDA0002198474850000082
表六为第二实施例的成像镜头2对应条件(1)至条件(6)的计算值，由表六可知，第二实施例的成像镜头2皆能满足条件(1)至条件(6)的要求。
表六
f<sub>2</sub>/f<sub>3</sub> 3.41 |f<sub>4</sub>/f<sub>3</sub>| 5.60 |f<sub>5</sub>/f<sub>3</sub>| 5.58
R<sub>31</sub>/R<sub>12</sub> 5.94 R<sub>31</sub>/R<sub>32</sub> -3.42 R<sub>52</sub>/R<sub>42</sub> -10.98
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4D看出。图4A所示的，是第二实施例的成像镜头2的纵向像差图。图4B所示的，是第二实施例的成像镜头2的场曲图。图4C所示的，是第二实施例的成像镜头2的畸变图。图4D所示的，是第二实施例的成像镜头2的相对照度图。
由图4A可看出，第二实施例的成像镜头2其纵向像差介于-0.01mm至0.04mm之间。由图4B可看出，第二实施例的成像镜头2其场曲介于-0.02mm至0.09mm之间。由图4C可看出，第二实施例的成像镜头2其畸变介于-5％至1％之间。由图4D可看出，第二实施例的成像镜头2其相对照度介于0.8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、畸变都能被有效修正，相对照度也能满足要求，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与光路示意图。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、第二透镜L32、光圈ST3、第三透镜L33、第四透镜L34、第五透镜L35、滤光片OF3及保护玻璃CG3。成像时，来自物侧的光线最后成像于一成像面IMA3上。根据【实施方式】第一至七段落，其中：
滤光片OF3其物侧面S312与像侧面S313皆为平面；
保护玻璃CG3其物侧面S314与像侧面S315皆为平面。
利用上述透镜、光圈ST3及至少满足条件(1)至条件(6)其中一条件的设计，使得成像镜头3能有效的修正像差、有效的提升分辨率。
若条件(2)|f4/f3|的数值小于4.8，则使修正像差的功能欠佳。因此，|f4/f3|的数值至少须大于4.8，所以最佳效果范围为4.8＜|f4/f3|＜5.7，符合该范围则具有最佳修正像差条件且有助于降低敏感度。
表七为图5中成像镜头3的各透镜的相关参数表。
表七
Figure BDA0002198474850000091
表七中非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义，与第一实施例中表一的非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义相同，在此皆不加以赘述。
表八为表七中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～E为非球面系数。
表八
Figure BDA0002198474850000101
表九为第三实施例的成像镜头3对应条件(1)至条件(6)的计算值，由表九可知，第三实施例的成像镜头3皆能满足条件(1)至条件(6)的要求。
表九
f<sub>2</sub>/f<sub>3</sub> 3.17 |f<sub>4</sub>/f<sub>3</sub>| 4.87 |f<sub>5</sub>/f<sub>3</sub>| 5.30
R<sub>31</sub>/R<sub>12</sub> 3.85 R<sub>31</sub>/R<sub>32</sub> -1.98 R<sub>52</sub>/R<sub>42</sub> -14.12
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至图6D看出。图6A所示的，是第三实施例的成像镜头3的纵向像差图。图6B所示的，是第三实施例的成像镜头3的场曲图。图6C所示的，是第三实施例的成像镜头3的畸变图。图6D所示的，是第三实施例的成像镜头3的相对照度图。
由图6A可看出，第三实施例的成像镜头3其纵向像差介于-0.01mm至0.04mm之间。由图6B可看出，第三实施例的成像镜头3其场曲介于-0.02mm至0.10mm之间。由图6C可看出，第三实施例的成像镜头3其畸变介于-5％至1％之间。由图6D可看出，第三实施例的成像镜头3其相对照度介于0.8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、畸变都能被有效修正，相对照度也能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
本发明符合的公式以-3.5＜R31/R32＜-1.9、3＜f2/f3＜4、4.8＜|f4/f3|＜5.7为中心，本发明实施例的数值也落入其余公式的范围内。公式-3.5＜R31/R32＜-1.9，可助于强化第三透镜修正像差能力。公式3＜f2/f3＜4，可具有最佳修正像差条件。公式4.8＜|f4/f3|＜5.7，可助于降低敏感度。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，但其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种成像镜头，其特征在于，包括五片透镜，依序为：
第一透镜具有负屈光力；
第二透镜具有正屈光力；
第三透镜具有正屈光力；
第四透镜具有负屈光力，该第四透镜包括一凸面朝向物侧以及一凹面朝向像侧；以及
第五透镜具有负屈光力，该第五透镜包括一凹面朝向该物侧；
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该物侧至该像侧依序排列；
该成像镜头满足以下条件：
3.7＜R31/R12＜6.1；
其中R12为该第一透镜的像侧面的曲率半径，R31为该第三透镜的物侧面的曲率半径。
2.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧。
3.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第二透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧。
4.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第三透镜包括一凸面朝向该物侧以及另一凸面朝向该像侧。
5.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，更包括光圈，设置于该第二透镜与该第三透镜之间。
6.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜以及该第三透镜由玻璃材质制成，该成像镜头至少满足以下任一条件：
3＜f2/f3＜4；
4.8＜|f4/f3|＜5.7；
5.2＜|f5/f3|＜6.5；
其中，f2为该第二透镜的有效焦距，f3为该第三透镜的有效焦距，f4为该第四透镜的有效焦距，f5为该第五透镜的有效焦距。
7.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该第二透镜、该第四透镜以及该第五透镜为非球面透镜，该成像镜头满足以下条件：
-14.8＜R52/R42＜-10.7；
其中，R42为该第四透镜的像侧面的曲率半径，R52为该第五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，该第一透镜以及该第三透镜为球面透镜，该第二透镜、该第四透镜以及该第五透镜由塑料材质制成。
9.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，该成像镜头至少满足以下条件：
-3.5＜R31/R32＜-1.9；
其中，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。
10.一种成像镜头，其特征在于，包括五片透镜，依序为：
第一透镜具有负屈光力；
第二透镜具有正屈光力；
第三透镜具有正屈光力；
第四透镜具有负屈光力，该第四透镜包括一凸面朝向物侧以及一凹面朝向像侧；以及
第五透镜具有负屈光力，该第五透镜包括一凸面朝向像侧；
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该物侧至该像侧依序排列；
该成像镜头满足以下条件：
-14.8＜R52/R42＜-10.7；
其中，R42为该第四透镜的像侧面的曲率半径，R52为该第五透镜的像侧面的曲率半径。
11.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧。
12.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，该第二透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧。
13.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，该第三透镜包括一凸面朝向该物侧以及另一凸面朝向该像侧。
14.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，更包括光圈，设置于该第二透镜与该第三透镜之间。
15.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜以及该第三透镜由玻璃材质制成，该成像镜头至少满足以下任一条件：
3＜f2/f3＜4；
4.8＜|f4/f3|＜5.7；
5.2＜|f5/f3|＜6.5；
其中，f2为该第二透镜的有效焦距，f3为该第三透镜的有效焦距，f4为该第四透镜的有效焦距，f5为该第五透镜的有效焦距。
16.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，该第二透镜、该第四透镜以及该第五透镜为非球面透镜。
17.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜以及该第三透镜为球面透镜，该第二透镜、该第四透镜以及该第五透镜由塑料材质制成。
18.如权利要求10所述的成像镜头，其特征在于，该成像镜头至少满足以下任一条件：
3.7＜R31/R12＜6.1
-3.5＜R31/R32＜-1.9；
其中，R12为该第一透镜的像侧面的曲率半径，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。
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