CN102928963A - 取像镜头 - Google Patents
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Abstract
一种取像镜头，从物侧至像侧依次包括：一具有正光焦度的第一透镜组、一具有正光焦度的第二透镜组、及一成像面，所述第一透镜组包括至少一具有正光焦度的第一透镜，所述第二透镜组至少包括一具有正光焦度的第二透镜，所述第一透镜从物侧至像侧包括靠近物侧的第一表面以及靠近像侧的第二表面，该取像镜头满足以下条件式：(1)D/TTL>1.18；(2)1.5<F1/F<1.7；（3）0.15<R2/(F1)2<0.25；其中，D为取像镜头有效成像范围直径；TTL为取像镜头的光轴总长，F1为第一透镜组的焦距；F为取像镜头的总焦距；R2为第二表面的曲率半径；F1为第一透镜组的焦距。满足上述条件的取像镜头，成像品质好且利于小型化。
Description
技术领域
本发明涉及一种取像镜头。
背景技术
随着科技的不断发展，电子产品不断地朝向轻薄短小以及多功能的方向发展，而电子产品中，如数码相机、计算机等已具备取像装置之外，甚至移动电话或个人数字辅助器（PDA）等装置也有加上取像装置的需求；而为了携带方便及符合人性化的需求，取像装置不仅需要具有良好的成像品质，同时也需要较小与较低的成本，同时能有效提升该取像装置的应用性。
而由于传统的球面研磨玻璃透镜的材质选择性较多，且对于修正色差较为有利，已广为业界所使用，但球面研磨玻璃透镜应用在数值孔径（F Number）较小以及视角（Wide-angle）较大的情况时，球差等像差的修正较困难。而为了改善上述传统的球面研磨玻璃透镜的缺点，目前的取像装置已有使用非球面塑料透镜或使用非球面模造玻璃片，以获得较佳的成像品质，但是上述的光学取像装置的结构，镜头长度过大，使取像装置无法具有较小体积或较低成本，不易满足电子产品轻薄短小的要求。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种成像品质好且利于小型化的取像镜头。
一种取像镜头，从物侧至像侧依次包括：一具有正光焦度的第一透镜组、一具有正光焦度的第二透镜组及一成像面，所述第一透镜组包括至少一具有正光焦度的第一透镜，所述第二透镜组至少包括一具有正光焦度的第二透镜，所述第一透镜从物侧至像侧包括靠近物侧的第一表面以及靠近像侧的第二表面，该取像镜头满足以下条件式：
(1)D/TTL>1.18；(2)1.5<F1/F<1.7；（3）0.15<R2/(F1)2<0.25；
其中，D为取像镜头有效成像范围直径；TTL为取像镜头的光轴总长，F1为第一透镜组的焦距；F为取像镜头的总焦距；R2为第二表面的曲率半径；F1为第一透镜组的焦距。
满足上述条件的取像镜头，成像品质好且利于小型化。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的取像镜头的结构示意图；
图2为图1中的取像镜头的球差图；
图3为图1中的取像镜头的场曲图；
图4为图1中的取像镜头的畸变图；
图5为本发明第二实施方式提供的取像镜头的结构示意图；
图6为图5中的取像镜头的球差图；
图7为图5中的取像镜头的场曲图；
图8为图5中的取像镜头的畸变图。
主要元件符号说明
| 取像镜头 | 100、100a |
| 第一透镜组 | 10 |
| 第二透镜组 | 20 |
| 滤光片 | 30 |
| 成像面 | 40 |
| 第一透镜 | 11 |
| 第二透镜 | 12 |
| 光阑 | 15 |
| 光轴 | X |
| 第一表面 | S1 |
| 第二表面 | S2 |
| 第三表面 | S3 |
| 第四表面 | S4 |
| 第五表面 | S5 |
| 第六表面 | S6 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细说明。
请参阅图1，其为本发明第一实施方式所提供的取像镜头100。该取像镜头100从物侧至像侧(近成像面)依次包括：一具有正光焦度的第一透镜组10、一具有正光焦度的第二透镜组20、一滤光片30、及一成像面40。
所述第一透镜组10至少包括一具有正光焦度的第一透镜11。所述第一透镜11从物侧至像侧包括靠近物侧的第一表面S1以及靠近像侧的第二表面S2。该第一表面S1是向物体一侧凸出而第二表面S2则向第一透镜11内部凹陷，且第一、第二表面S1、S2均是非球面。所述第一透镜11由塑胶材料制成。
所述取像镜头100在靠近所述第一透镜11的第一表面S1的侧边设置有光阑15(Aperture stop)，以保证取像镜头100的整体结构相对于光阑15对称，有效地降低慧差(coma)的影响；同时限制经过第一透镜组10的光线进入第二透镜组20的光通量，并让经过第一透镜组10后的光锥更加对称，使取像镜头100的彗差得以修正。
所述第二透镜组20包括至少一具有正光焦度的第二透镜12。所述第二透镜12从物侧至像侧包括靠近物侧的第三表面S3以及靠近像侧的第四表面S4。所述第三、第四表面S3、S4均是非球面。该第三表面S3靠近光轴X附近是向物体一侧凸出而第四表面S4靠近光轴X附近则向第二透镜12内部凹陷，所述第二透镜12由塑胶材料制成。
所述滤光片30从物侧至像侧包括靠近物侧的第五表面S5以及靠近像侧的第六表面S6。
本实施方式的取像镜头100可应用于照相机或摄像机。所述取像镜头100满足以下条件式﹕
(1)D/TTL>1.18。
其中，D为取像镜头100有效成像范围直径；TTL为取像镜头100的光轴总长。
满足条件式(1)可有效限制该取像镜头100的总长度，实现系统小型化，且可有限限制有效成像范围与取像镜头100总长的相对关系。
优选地，取像镜头100还满足以下条件：
(2)1.5<F1/F<1.7；（3）0.15<R2/(F1)2<0.25。
其中，F1为第一透镜组10的焦距；F为取像镜头100的总焦距；R2为第二表面S2的曲率半径；F1为第一透镜组10的焦距。
满足条件式(2)与（3）可以提高所述取像镜头100的成像品质。
优选地，取像镜头100还满足以下条件：
（4）0.5<R4/F2<0.75；（5）0.7<H31/H32<0.85；(6)0.6<H41/H42<0.7。
其中，F2为第二透镜组20的焦距；R4为第四表面S4的曲率半径；H31为第三表面S3水平最高点至取像镜头100的光轴X的垂直高度；H32为第三表面S3的有效高度；H41为第四表面S4水平最高点至取像镜头100的光轴X垂直高度；H42为第四表面S4的有效高度。
满足条件式(4)至（6）可以提高所述取像镜头100的成像品质，且进一步规范第二透镜12的形状结构。
优选地，取像镜头100还满足以下条件：
（7）1.25<L1/L2<1.6。
其中，L1为第一透镜11的中心厚度；L2为第二透镜12的中心厚度。
满足条件式（7）可以规范所述第一透镜11与第二透镜12的厚度相对关系。
优选地，取像镜头100还满足以下条件：
（8）Vd1>50且Vd2>50。
其中，Vd1为第一透镜11的材料的阿贝数而Vd2为第二透镜12的材料的阿贝数。
满足条件式（8）可以使取像镜头100的成像品质与色差之间取得平衡点。
以透镜表面中心为原点，光轴为x轴，透镜表面的非球面面型表达式为：
其中，c为镜面表面中心的曲率，
为从光轴到透镜表面的高度，k是二次曲面系数，
为第i阶的非球面面型系数。通过将表1至表4（请参阅下文）的数据代入上述表达式，可获知透镜表面的非球面形状。
本实施方式中，取像镜头100的各光学元件满足表1及表2的条件，其中i表示从物侧开始的第i个透镜表面；ri表示从物侧开始的第i个透镜表面的曲率半径；Di表示从物侧开始的第i个透镜表面至第i+1个透镜表面间的轴向距离；ni表示从物侧开始的第i个透镜表面的折射率；vi表示从物侧开始的第i个透镜表面的阿贝数；ki表示从物侧开始的第i个透镜表面的二次曲率。所述第一透镜组10的焦距为2.02；所述第二透镜组20的焦距为2.5；整个取像镜头100的总焦距为1.35。
表 1
| 表面 | 透镜 表面 | ri(mm) | Di(mm) | ni | vi | ki |
| 光阑 | -- | 无穷大 | -0.026 | -- | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 0.567 | 0.497 | 1.53 | 55.8 | -26.9 |
| S2 | 非球面 | 0.835 | 0.190 | -- | -- | -12.1 |
| S3 | 非球面 | 0.750 | 0.317 | 1.53 | 55.8 | -25.8 |
| S4 | 非球面 | 1.466 | 0.441 | -- | -- | 0.21 |
| S5 | 平面 | 无穷大 | 0.21 | 1.517 | 64 | -- |
| S6 | 平面 | 无穷大 | 0.01 | -- | -- | -- |
| 40 | 平面 | 无穷大 | -- | -- | -- | -- |
表 2
| 表面 非球 面系数 | S1 | S2 | S3 | S4 |
| A4 | 1.14E+01 | -6.01E-01 | 1.18E+00 | -1.14E+00 |
| A6 | -5.00E+01 | 4.91E+01 | -2.21E+01 | -5.92E-01 |
| A8 | -5.10E+03 | -3.75E+02 | 8.73E+01 | 4.20E+00 |
| A10 | 1.47E+05 | -1.01E+02 | -6.00E+01 | -2.97E+01 |
| A12 | -1.41E+06 | 2.15E+04 | -7.31E+02 | 8.22E+01 |
| A14 | 3.27E+06 | -9.44E+04 | 1.78E+03 | -9.15E+01 |
| A16 | -- | -- | -- | -- |
所述取像镜头100的像差、场曲、畸变及色差分别如图2及图4所示。图2中分别针对F线(波长值486纳米(nm))，d线(波长值587 nm)，C线(波长值656 nm)而观察到的像差值曲线，产生的像差值控制在(-0.1mm,0.1mm)范围内。图3中，曲线T及S分别为子午场曲(tangential field curvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittal field curvature )特性曲线(下同)。可见，子午场曲值和弧矢场曲值被控制在(-0.1mm,0.1mm)范围内。而图4中可见，曲线dis为畸变特性曲线(下同)，畸变量被控制在(-2%,2%)范围内，可利用影像方式补正。
第二实施方式
请参阅图8，第二实施方式中的取像镜头100a与第一实施方式的取像镜头100结构基本相同，其区别在于：第二实施方式的取像镜头100a的各光学元件满足表4及表5的条件。所述第一透镜组10的焦距为2.2；所述第二透镜组20的焦距为2.46；整个取像镜头100的总焦距为1.34。
表 3
| 表面 | 透镜 表面 | ri(mm) | Di(mm) | ni | vi | ki |
| 光阑 | -- | 无穷大 | -0.026 | -- | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 0.604 | 0.487 | 1.53 | 56 | -0.22 |
| S2 | 非球面 | 0.894 | 0.195 | -- | -- | -28.1 |
| S3 | 非球面 | 0.779 | 0.375 | 1.53 | 56 | -22.7 |
| S4 | 非球面 | 1.605 | 0.419 | -- | -- | -4.08 |
| S5 | 平面 | 无穷大 | 0.21 | 1.517 | 64 | -- |
| S6 | 平面 | 无穷大 | 0.01 | -- | -- | -- |
| 40 | 平面 | 无穷大 | -- | -- | -- | -- |
表 4
| 表面 非球 面系数 | S1 | S2 | S3 | S4 |
| A4 | -1.18E+00 | 1.26E+00 | 3.67E-01 | -7.04E-01 |
| A6 | 6.42E+01 | 1.10E+01 | -8.60E+00 | -1.03E+00 |
| A8 | -1.80E+03 | -6.71E+01 | 6.87E+00 | 5.56E+00 |
| A10 | 2.64E+04 | 9.71E+01 | 4.73E+01 | -1.84E+01 |
| A12 | -1.80E+05 | 1.28E+03 | 1.81E+02 | 5.76E+00 |
| A14 | 4.36E+05 | -3.91E+03 | -1.11E+03 | 8.58E+01 |
| A16 | -- | -- | -6.23E+02 | -1.31E+02 |
所述取像镜头100a的像差、场曲、畸变及色差分别如图6至图8所示。图6中分别针对F线(波长值486纳米(nm))，d线(波长值587 nm)，C线(波长值656 nm)而观察到的像差值曲线，产生的像差值控制在(-0.1mm,0.1mm)范围内。图7中，曲线T及S分别为子午场曲(tangential field curvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittal field curvature )特性曲线(下同)。可见，子午场曲值和弧矢场曲值被控制在(-0.1mm,0.1mm)范围内。而图8中可见，曲线dis为畸变特性曲线(下同)，畸变量被控制在(-2%,2%)范围内，可利用影像方式补正。
所述取像镜头100a可缩短变焦行程，并使其光学总长得以缩小，实现系统小型化，且其色差易于补偿，得到良好的成像质量。
虽然本发明已以较佳实施方式披露如上，但是，其并非用以限定本发明，另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化等。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种取像镜头，从物侧至像侧依次包括：一具有正光焦度的第一透镜组、一具有正光焦度的第二透镜组及一成像面，所述第一透镜组包括至少一具有正光焦度的第一透镜，所述第二透镜组至少包括一具有正光焦度的第二透镜，所述第一透镜从物侧至像侧包括靠近物侧的第一表面以及靠近像侧的第二表面，该取像镜头满足以下条件式：
(1)D/TTL>1.18；(2)1.5<F1/F<1.7；（3）0.15<R2/(F1)2<0.25；
其中，D为取像镜头有效成像范围直径；TTL为取像镜头的光轴总长，F1为第一透镜组的焦距；F为取像镜头的总焦距；R2为第二表面的曲率半径；F1为第一透镜组的焦距。
2.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，所述取像镜头在靠近所述第一透镜的第一表面的侧边设置有光阑。
3.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，所述第一透镜的第一表面是向物体一侧凸出而第二表面则向第一透镜内部凹陷，且第一表面及第二表面均为非球面。
4.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，所述第二透镜从物侧至像侧包括靠近物侧的第三表面以及靠近像侧的第四表面，该变焦透镜系统满足下列条件：
（4）0.5<R4/F2<0.75；（5）0.7<H31/H32<0.85；(6)0.6<H41/H42<0.7；
其中，F2为第二透镜组的焦距；R4为第四表面的曲率半径；H31为第三表面水平最高点至取像镜头的光轴的垂直高度；H32为第三表面的有效高度；H41为第四表面水平最高点至取像镜头的光轴垂直高度；H42为第四表面的有效高度。
5.如权利要求4所述的取像镜头，其特征在于，该第三表面靠近光轴附近是向物体一侧凸出而第四表面靠近光轴X附近则向第二透镜内部凹陷。
6.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该变焦透镜系统满足下列条件：
（7）1.25<L1/L2<1.6；
其中，L1为第一透镜的中心厚度；L2为第二透镜的中心厚度。
7.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该变焦透镜系统满足下列条件：
（8）Vd1>50且Vd2>50；
其中，Vd1为第一透镜的材料的阿贝数而Vd2为第二透镜的材料的阿贝数。
8.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，所述取像镜头进一步包括一滤光片，所述滤光片设置在所述第二透镜与成像面之间。
9.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，所述第一、第二透镜均由塑胶材料制成且为非球面透镜。
10.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，所述取像镜头应用于照相机或摄像机。
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