DE102005015145B4 - Lens, image pickup device and electro-optical device - Google Patents
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Abstract
Objektiv, bei dem, von einer Objektseite (104) her gesehen, eine erste Linse (I) positiver Brechkraft, eine zweite Linse (II) negativer Brechkraft, eine dritte Linse (III) positiver Brechkraft, sowie eine vierte Linse (IV) negativer Brechkraft entlang einer gemeinsamen optischen Achse (102) hintereinander angeordnet sind, wobei mindestens eine von der Objektseite (104) abgewandte Oberfläche (12) der vierten Linse (IV) asphärisch ausgebildet und eine Blende (110) zwischen der ersten Linse (I) und der zweiten Linse (II) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (12) der vierten Linse (IV) in einem zentralen Bereich (120) plan und in einem Randbereich (121) konvex ausgebildet ist.Lens, when viewed from an object side (104) ago, a first lens (I) positive refractive power, a second lens (II) of negative refractive power, a third lens (III) of positive power, and a fourth one Lens (IV) negative refractive power along a common optical Axis (102) are arranged one behind the other, wherein at least one from the object side (104) facing away from the surface (12) of the fourth lens (IV) aspheric formed and a diaphragm (110) between the first lens (I) and the second lens (II) is arranged, characterized that the surface (12) of the fourth lens (IV) in a central region (120) plan and in a peripheral region (121) is convex.
Description
Die Erfindung betrifft ein Objektiv, bei dem, von einer Objektseite her gesehen, eine erste Linse positiver Brechkraft, eine zweite Linse negativer Brechkraft, eine dritte Linse positiver Brechkraft, sowie eine vierte Linse negativer Brechkraft entlang einer gemeinsamen optischen Achse hintereinander angeordnet sind, wobei mindestens eine von der Objektseite abgewandte Oberfläche der vierten Linse asphärisch ausgebildet und eine Blende zwischen der ersten Lins und der zweiten Linse angeordnet ist.The The invention relates to an objective in which, from an object side her seen, a first lens of positive power, a second Lens of negative refractive power, a third lens of positive refractive power, and a fourth lens of negative power along a common optical axis are arranged one behind the other, wherein at least an object facing away from the object surface of the fourth lens aspherical and a diaphragm disposed between the first lens and the second lens is.
Die Erfindung betrifft ferner eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Bildaufnahmeelement sowie einem vor dem Bildaufnahmeelement angeordneten Objektiv.The The invention further relates to an image pickup device having a Image pickup element and arranged in front of the image pickup element Lens.
Die Erfindung betrifft schließlich ein elektro-optisches Gerät.The Invention finally relates an electro-optical device.
Ein
Objektiv, eine Bildaufnahmevorrichtung sowie ein Gerät der vorstehend
genannten Art sind aus der
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf axial klein bauende Objektive und deren Anwendungen. Speziell sind Objektive für Mobiltelefone und ähnliche elektronische Geräte angesprochen, ohne dass die Erfindung jedoch auf diesen Anwendungsbereich beschränkt ist.The The present invention generally relates to axially small-sized Lenses and their applications. Especially are lenses for mobile phones and similar electronic equipment addressed, but without the invention to this scope limited is.
Objektive für Mobiltelefone müssen kompakt, leicht und einfach sowie kostengünstig zu fertigen sein. Aufgrund der geringen Baugröße eines Mobiltelefons und der Anforderung, dass das Display des Mobiltelefons zugleich als Sucher verwendet werden kann „ ist die Blickrichtung des Objektivs für das Mobiltelefon in Richtung von dessen Tiefe, also der kleinsten Abmessung, festgelegt. Da Mobiltelefone möglichst flach sein sollen, kann die Baulänge des Objektivs folglich nur wenige mm betragen.lenses for mobile phones have to be compact, lightweight and easy and inexpensive to manufacture. by virtue of the small size of a Mobile phones and the requirement that the display of the mobile phone at the same time can be used as a viewfinder "is the line of sight of the Lens for the mobile phone in the direction of its depth, so the smallest Dimension, fixed. Since mobile phones should be as flat as possible, can the length of the lens consequently only a few mm.
Trotz dieser schon schwierig miteinander zu vereinbarenden Vorgaben sollen die Objektive für Mobiltelefone zusätzlich auch gute optische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Abbildungsqualität mit geringst möglichen Verzeichnungen haben. Die Anforderungen an die Bildgüte ergeben sich auch aus dem sehr geringen Pixelabstand von beispielsweise 3 μm im zugeordneten Bildaufnahmeelement. Insbesondere im Randbereich sollen die Verzeichnungen gering sein, weshalb die sog. TV-Verzeichnung ausreichend korrigiert werden muss. Im Randbereich wird auch eine gute Ausleuchtung gefordert, weil der Dynamikbereich von üblichen digitalen Bildaufnahmeelementen kleiner ist als der von herkömmlichem Filmmaterial.In spite of these already difficult to reconcile guidelines the lenses for Mobile phones in addition also good optical properties, in particular a high imaging quality with the lowest possible Have distortions. The demands on the image quality result also from the very small pixel pitch of example 3 μm im associated image pickup element. Especially in the border area the distortions be low, which is why the so-called TV distortion must be sufficiently corrected. In the border area is also a Good illumination required, because the dynamic range of usual digital imaging elements is smaller than that of conventional Footage.
Aus
der eingangs genannten
Ein weiteres Objektiv der vorstehend beschriebenen Art ist auch in der US 2005/0046970 A1 beschrieben. Dieses Objektiv ist ebenfalls vierlinsig, wobei die der Objektseite zuweisende Oberfläche der objektseitigen Linse asphärisch ausgebildet und eine Blende zwischen der ersten und der zweiten Linse (von der Bildseite her gesehen) angeordnet ist. Die erwähnte asphärische Oberfläche ist im achsnahen Bereich konkav ausgebildet.One Another lens of the type described above is also in the US 2005/0046970 A1. This lens is also four-lingual, wherein the object side facing surface of the object-side lens aspherical formed and a diaphragm between the first and the second Lens (seen from the image side) is arranged. The mentioned aspherical surface is concave in the region close to the axis.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine noch bessere Bildqualität bei noch geringerer Baulänge erreicht wird. Ferner sollen eine Bildaufnahmevorrichtung sowie ein elektro-optisches Gerät bereitgestellt werden, die über die genannte Bildqualität bei geringst möglichen Abmessungen verfügenOf the Invention is based on the object, an objective of the above to further develop the type mentioned that even better picture quality at even shorter length is reached. Furthermore, an image pickup device and an electro-optical device be provided over the picture quality mentioned at the lowest possible Dimensions have
Bei einem Objektiv der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Oberfläche der vierten Linse in einem zentralen Bereich plan und in einem Randbereich konvex ausgebildet ist.at an objective of the type mentioned, this object is achieved by the invention solved that the surface the fourth lens in a central region plan and in an edge region is convex.
Bei einer Bildaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, das Objektiv in der vorstehend genannten Weise ausgebildet ist.at an image pickup device of the type mentioned is the Task according to the invention thereby solved, the lens is formed in the aforementioned manner.
Bei einem elektro-optischen Gerät der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es mit einer Bildaufnahmevorrichtung der vorstehend genannten At versehen ist.at an electro-optical device of the aforementioned type, the object according to the invention solved, that it is with an image pickup device of the above At provided.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The The object underlying the invention is complete in this way solved.
Dadurch, dass die genannte bildseitige Oberfläche der vierten Linse in der erwähnten Weise ausgebildet ist, wird ein beson ders gutes Bild erzielt, insbesondere bei einem Zusammenwirken des Objektivs mit einem elektronischen Bildaufnahmeelement.Thereby, that said image side surface of the fourth lens in the mentioned Is formed, a FITS good picture is achieved, in particular in an interaction of the lens with an electronic Image Sensor.
Dessen Sensoren haben nämlich nur einen begrenzten Aufnahmewinkel, so dass es ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen im Randbereich zu einer Abschattung kommt, wenn die Lichtstrahlen dort relativ flach auf die Sensoren fallen. Bei herkömmlichen Bildaufnahmeelementen soll im Randbereich der Einfallswinkel, d.h. der Winkel zur optischen Achse, nicht größer als etwa 25° sein. Durch die spezielle Ausbildung des Randbereiches wird dieser Effekt kompensiert, indem die randseitigen Lichtstrahlen so abgelenkt werden, dass sie unter einem Winkel von weniger als 25° zur optischen Achse auf die Sensoren auftreffen.Whose Because sensors have only a limited acceptance angle, so it without the inventive measures In the border area comes to a shading when the light rays fall there relatively flat on the sensors. In conventional Image pickup elements in the edge region of the angle of incidence, i. the angle to the optical axis, not greater than about 25 °. By the special formation of the edge area compensates for this effect, by deflecting the marginal rays of light so that they at an angle of less than 25 ° to the optical axis on the Sensors hit.
Für die Korrektur
von achsfernen Aberrationen, wie sie bei dem Objektiv gemäß der
Beim erfindungsgemäßen Objektiv wird eine hohe Lichtstärke bzw. Öffnung von 1:2.9 erreicht, und zwar bei einer nur sehr geringen Baulänge, die bei 1.25, normiert auf die Brennweite liegt.At the according to the invention becomes a high light intensity or opening of 1: 2.9, and with only a very short length, the at 1.25, normalized to the focal length.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Oberflächen aller vier Linsen asphärisch ausgebildet.at a particularly preferred embodiment The invention are all surfaces aspherical of all four lenses educated.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine besonders kurze Baulänge erzielt werden kann.These measure has the advantage that a particularly short length can be achieved.
Ferner ist bevorzugt, wenn vor der ersten Linse ein Eintrittsfenster angeordnet ist.Further is preferred if an entrance window is arranged in front of the first lens is.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein effektiver Staubschutz für das Objektiv realisiert werden kann.These measure has the advantage of providing effective dust protection for the lens can be realized.
Weiter kann bei Ausführungsformen der Erfindung hinter der vierten Linse ein Infrarot-Filter angeordnet sein.Further can in embodiments arranged the invention behind the fourth lens an infrared filter be.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass einerseits ein Staubschutz für ein ggf. hinter dem Objektiv angeordnetes Bildaufnahmeelement dargestellt wird, andererseits wird durch das Filter störendes Infrarotlicht ausgefiltert.These measure has the advantage that on the one hand a dust protection for a possibly shown behind the lens image pickup element On the other hand, interfering infrared light is filtered out by the filter.
Bei besonders bevorzugten Anwendungen der Erfindung ist hinter der vierten Linse eine Bildebene eines Bildaufnahmeelementes angeordnet.at particularly preferred applications of the invention is behind the fourth Lens arranged an image plane of an image pickup element.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das Objektiv in elektrooptischen Geräten eingesetzt werden kann, insbesondere in Mobiltelefonen, Notebooks, PGAs, sowie in digitalen Kameras, Überwachungskameras, Webcams usw.These measure has the advantage that the lens is used in electro-optical devices can be, especially in mobile phones, notebooks, PGAs, as well as in digital cameras, surveillance cameras, webcams etc.
Für all diese und andere Anwendungsfälle ist ein spezielles Ausführungsbeispiel besonders bevorzugt, das gemäß den folgenden Werten ausgebildet ist: For all these and other applications, a particular embodiment is preferred which is designed according to the following values:
- * fakultativ* optional
Entwicklungskonstanten der Asphären:development constants of the aspheres:
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung bestehen die Linsen in an sich bekannter Weise aus Kunststoff; insbesondere bestehen die erste Linse und die dritte Linse aus Zeonex und/oder weiter vorzugsweise die zweite Linse und die vierte Linse aus Polycarbonat.at embodiments According to the invention, the lenses are made in a manner known per se Plastic; in particular, the first lens and the third exist Zeonex lens and / or more preferably the second lens and the fourth polycarbonate lens.
Wie bereits erwähnt, wird das Objektiv vorzugsweise für ein Telefon, insbesondere ein Mobiltelefon eingesetzt, oder für ein elektro-optisches Gerät, insbesondere ein mit einer Kamera bestücktes mobiles Datenverarbeitungsgerät oder für eine Kamera.As already mentioned, the lens is preferably for a telephone, in particular a mobile phone used, or for an electro-optical Device, in particular a camera equipped with a mobile data processing device or for a camera.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further Advantages will be apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained Features not only in the specified combination, but also usable in other combinations or alone are without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explained. Show it:
In
In
der Darstellung der
In
Sämtliche
Oberflächen
Die
konstruktiven Einzelheiten des vorstehend geschilderten und in
Entwicklungskonstanten der Asphären:development constants of the aspheres:
Infolge
der Ausbildung der Asphären
ergibt sich für
das Objektiv
Die
spezielle Formgebung der Oberfläche
Die Linsen I–IV werden vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, beispielweise durch Spritzen oder Pressen. Für die Erste Linse I und die dritte Linse III wird bevorzugt der Kunststoff Zeonex verwendet, für die zweite Linse II und die vierte Linse IV Polycarbonat.The lenses I-IV are preferably made of plastic, for example by spraying or pressing. For the first lens I and the third lens III, the plastic Zeonex is preferably used for the second lens II and the fourth lens IV polycarbonate.
Das Objektiv wird bevorzugt in Bildaufnahmevorrichtungen eingesetzt, wie sie für elektro-optische Geräte verwendet werden. Beispiele hierfür sind Telefone, insbesondere Mobiltelefone, Notebooks, PGAs, Digitalkameras, Überwachungskameras, Webcams usw.The Lens is preferably used in image pickup devices, as for electro-optical devices be used. Examples include phones, in particular Mobile phones, notebooks, PGAs, digital cameras, surveillance cameras, webcams etc.
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US20050046970A1 (en) * | 2003-04-23 | 2005-03-03 | Olympus Corporation | Imaging optical system and apparatus using the same |
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