CN107390347B - 成像镜头 - Google Patents

Abstract

一种成像镜头沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。第一透镜包括凸面朝向像侧。第二透镜包括凹面朝向物侧。第三透镜为双凸透镜具有正屈光力。第四透镜具有负屈光力且包括凹面朝向物侧。第五透镜具有正屈光力且包括凸面朝向像侧。第一透镜满足以下条件：‑20≤f₁/f≤2；其中，f₁为第一透镜的有效焦距，f为成像镜头的有效焦距。

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

数字相机与手机不断的往高画素与轻量化发展，使得小型化与具有高分辨率的成像镜头需求大增。已知的成像镜头体积较大，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，才能同时满足小型化与高分辨率需求。

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小型化与高分辨率的缺陷，提供一种成像镜头，其镜头总长度短小，但是仍具有良好的光学性能，镜头分辨率也能满足要求。

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，沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。第一透镜包括凸面朝向像侧。第二透镜包括凹面朝向物侧。第三透镜为双凸透镜具有正屈光力。第四透镜具有负屈光力且包括凹面朝向物侧。第五透镜具有正屈光力且包括凸面朝向像侧。第一透镜满足以下条件：-20≤f₁/f≤2；其中，f₁为第一透镜的有效焦距，f为成像镜头的有效焦距。

其中成像镜头满足以下条件：

0.4≤BFL/TTL≤0.9；

其中，BFL为第五透镜的像侧面至成像面于光轴上的距离，TTL为第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离。

其中第三透镜满足以下条件：

2≤(R₃₁-R₃₂)/(R₃₁+R₃₂)≤10；

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。

本发明的成像镜头可更包括棱镜，此棱镜包括入射面面向第五透镜的像侧面。

其中可更包括滤光片，设置于第五透镜与棱镜之间。

本发明的成像镜头沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、滤光片及棱镜。第一透镜包括凸面朝向像侧。第二透镜包括凹面朝向物侧。第三透镜为双凸透镜具有正屈光力。第四透镜具有负屈光力且包括凹面朝向物侧。第五透镜具有正屈光力且包括凸面朝向像侧。棱镜包括入射面面向滤光片的像侧面。成像镜头满足以下条件：2≤(R₃₁-R₃₂)/(R₃₁+R₃₂)≤10，0.4≤BFL/TTL≤0.9，-20≤f₁/f≤2；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，BFL为第五透镜的像侧面至成像面于光轴上的距离，TTL为第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离，f₁为第一透镜的有效焦距，f为成像镜头的有效焦距。

其中第一透镜与第二透镜中至少有一片透镜具有负屈光力。

其中第一透镜的屈光力与第二透镜的屈光力相反。

其中第一透镜具有负屈光力，第二透镜具有负屈光力。

本发明的成像镜头可更包括光圈，设置于物侧与第一透镜之间。

实施本发明的成像镜头，具有以下有益效果：其镜头总长度短小，但是仍具有良好的光学性能，镜头分辨率也能满足要求。

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是图1的成像镜头的纵向球差图。

图2B是图1的成像镜头的像散场曲图。

图2C是图1的成像镜头的畸变图。

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是图3的成像镜头的纵向球差图。

图4B是图3的成像镜头的像散场曲图。

图4C是图3的成像镜头的畸变图。

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是图5的成像镜头的纵向球差图。

图6B是图5的成像镜头的像散场曲图。

图6C是图5的成像镜头的畸变图。

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光圈ST1、第一透镜L11、第二透镜L12、第三透镜L13、第四透镜L14、第五透镜L15、滤光片OF1及棱镜P1。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为双凸透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S12为凸面，像侧面S13为凸面，物侧面S12与像侧面S13皆为非球面表面。第二透镜L12为双凹透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S14为凹面，像侧面S15为凹面，物侧面S14与像侧面S15皆为非球面表面。第三透镜L13为双凸透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S16为凸面，像侧面S17为凸面，物侧面S16与像侧面S17皆为非球面表面。第四透镜L14为双凹透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S18为凹面，像侧面S19为凹面，物侧面S18与像侧面S19皆为非球面表面。第五透镜L15为双凸透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S110为凸面，像侧面S111为凸面，物侧面S110与像侧面S111皆为非球面表面。滤光片OF1其物侧面S112与像侧面S113皆为平面。棱镜P1其入射面S114、反射面S115及出射面S116皆为平面，来自物侧的光线由入射面S114进入棱镜P1，再经反射面S115反射改变光线行进方向，由出射面S116离开棱镜P1，最后成像于成像面IMA1上，棱镜P1的主要功能在于改变入射光线的行进方向，以达到缩短镜头总长度的目的。

另外，为使本发明的成像镜头能保持良好的光学性能，第一实施例中的成像镜头1需满足底下三条件：

2≤(R1₃₁-R1₃₂)/(R1₃₁+R1₃₂)≤10 (1)

0.4≤BFL1/TTL1≤0.9 (2)

-20≤f1₁/f1≤2 (3)

其中，R1₃₁为第三透镜L13的物侧面S16的曲率半径，R1₃₂为第三透镜L13的像侧面S17的曲率半径，BFL1为第五透镜L15的像侧面S111至成像面IMA1于光轴OA1上的距离，TTL1为第一透镜L11的物侧面S12至成像面IMA1于光轴OA1上的距离，f1₁为第一透镜L11的有效焦距，f1为成像镜头1的有效焦距。

利用上述透镜、光圈ST1及棱镜P1的设计，使得成像镜头1能有效的缩短镜头总长度、有效的修正像差、镜头分辨率也能满足要求。

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4.4132mm、光圈值等于2.2、镜头总长度等于8.842mm。

表一

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+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～E为非球面系数。

表二

第一实施例的成像镜头1，其第三透镜L13的物侧面S16的曲率半径R1₃₁＝2.435mm，第三透镜L13的像侧面S17的曲率半径R1₃₂＝-1.729mm，第五透镜L15的像侧面S111至成像面IMA1于光轴OA1上的距离BFL1＝4.503mm，第一透镜L11的物侧面S12至成像面IMA1于光轴OA1上的距离TTL1＝8.842mm，第一透镜L11的有效焦距f1₁＝4.31710mm，成像镜头1的有效焦距f1＝4.4132mm，由上述数据可得到(R1₃₁-R1₃₂)/(R1₃₁+R1₃₂)＝5.898、BFL1/TTL1＝0.509、f1₁/f1＝0.978，皆能满足上述条件(1)至条件(3)的要求。

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2C看出。图2A所示的，是第一实施例的成像镜头1的纵向球差(Longitudinal SphericalAberration)图。图2B所示的，是第一实施例的成像镜头1的像散场曲(Astigmatic FieldCurves)图。图2C所示的，是第一实施例的成像镜头1的畸变(Distortion)图。

由图2A可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为760.0000nm、820.0000nm、860.0000nm的光线所产生的纵向球差值介于-0.025mm至0.030mm之间。由图2B可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为820.0000nm的光线，于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向的像散场曲介于-0.050㎜至0.050㎜之间。由图2C可看出，第一实施例的成像镜头1对波长为820.0000nm的光线所产生的畸变介于0％至1.1％之间。显见第一实施例的成像镜头1的纵向球差、像散场曲、畸变都能被有效修正，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光圈ST2、第一透镜L21、第二透镜L22、第三透镜L23、第四透镜L24、第五透镜L25、滤光片OF2及棱镜P2。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为弯月型透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S22为凹面，像侧面S23为凸面，物侧面S22与像侧面S23皆为非球面表面。第二透镜L22为双凹透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S24为凹面，像侧面S25为凹面，物侧面S24与像侧面S25皆为非球面表面。第三透镜L23为双凸透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S26为凸面，像侧面S27为凸面，物侧面S26与像侧面S27皆为非球面表面。第四透镜L24为双凹透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S28为凹面，像侧面S29为凹面，物侧面S28与像侧面S29皆为非球面表面。第五透镜L25为双凸透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S210为凸面，像侧面S211为凸面，物侧面S210与像侧面S211皆为非球面表面。滤光片OF2其物侧面S212与像侧面S213皆为平面。棱镜P2其入射面S214、反射面S215及出射面S216皆为平面，来自物侧的光线由入射面S214进入棱镜P2，再经反射面S215反射改变光线行进方向，由出射面S216离开棱镜P2，最后成像于成像面IMA2上，棱镜P2的主要功能在于改变入射光线的行进方向，以达到缩短镜头总长度的目的。

另外，为使本发明的成像镜头能保持良好的光学性能，第二实施例中的成像镜头1需满足底下三条件：

2≤(R2₃₁-R2₃₂)/(R2₃₁+R2₃₂)≤10 (4)

0.4≤BFL2/TTL2≤0.9 (5)

-20≤f2₁/f2≤2 (6)

其中，R2₃₁为第三透镜L23的物侧面S26的曲率半径，R2₃₂为第三透镜L23的像侧面S27的曲率半径，BFL2为第五透镜L25的像侧面S211至成像面IMA2于光轴OA2上的距离，TTL2为第一透镜L21的物侧面S22至成像面IMA2于光轴OA2上的距离，f2₁为第一透镜L21的有效焦距，f2为成像镜头2的有效焦距。

利用上述透镜、光圈ST2及棱镜P2的设计，使得成像镜头2能有效的缩短镜头总长度、有效的修正像差、镜头分辨率也能满足要求。

表三为图3中成像镜头2的各透镜的相关参数表，表三数据显示，第二实施例的成像镜头2的有效焦距等于4.5294mm、光圈值等于2.3、镜头总长度等于8.283mm。

表三

表三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

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。

表四为表三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～E为非球面系数。

表四

第二实施例的成像镜头2，其第三透镜L23的物侧面S26的曲率半径R2₃₁＝2.801mm，第三透镜L23的像侧面S27的曲率半径R2₃₂＝-1.719mm，第五透镜L25的像侧面S211至成像面IMA2于光轴OA2上的距离BFL2＝5.711mm，第一透镜L21的物侧面S22至成像面IMA2于光轴OA2上的距离TTL2＝8.283mm，第一透镜L21的有效焦距f2₁＝-30.69820mm，成像镜头2的有效焦距f2＝4.5294mm，由上述数据可得到(R2₃₁-R2₃₂)/(R2₃₁+R2₃₂)＝4.177、BFL2/TTL2＝0.689、f2₁/f2＝-6.778，皆能满足上述条件(4)至条件(6)的要求。

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4C看出。图4A所示的，是第二实施例的成像镜头2的纵向球差(Longitudinal SphericalAberration)图。图4B所示的，是第二实施例的成像镜头2的像散场曲(Astigmatic FieldCurves)图。图4C所示的，是第二实施例的成像镜头2的畸变(Distortion)图。

由图4A可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为760.0000nm、820.0000nm、860.0000nm的光线所产生的纵向球差值介于-0.025mm至0.025mm的间。由图4B可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为820.0000nm的光线，于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向的像散场曲介于-0.15㎜至0.07㎜之间。由图4C可看出，第二实施例的成像镜头2对波长为820.0000nm的光线所产生的畸变介于-2.3％至0％之间。显见第二实施例的成像镜头2的纵向球差、像散场曲、畸变都能被有效修正，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光圈ST3、第一透镜L31、第二透镜L32、第三透镜L33、第四透镜L34、第五透镜L35、滤光片OF3及棱镜P3。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为弯月型透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S32为凹面，像侧面S33为凸面，物侧面S32与像侧面S33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S34为凹面，像侧面S35为凸面，物侧面S34与像侧面S35皆为非球面表面。第三透镜L33为双凸透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S36为凸面，像侧面S37为凸面，物侧面S36与像侧面S37皆为非球面表面。第四透镜L34为弯月型透镜具有负屈光力由塑料材质制成，其物侧面S38为凹面，像侧面S39为凸面，物侧面S38与像侧面S39皆为非球面表面。第五透镜L35为弯月型透镜具有正屈光力由塑料材质制成，其物侧面S310为凹面，像侧面S311为凸面，物侧面S310与像侧面S311皆为非球面表面。滤光片OF3其物侧面S312与像侧面S313皆为平面。棱镜P3其入射面S314、反射面S315及出射面S316皆为平面，来自物侧的光线由入射面S314进入棱镜P3，再经反射面S315反射改变光线行进方向，由出射面S316离开棱镜P3，最后成像于成像面IMA3上，棱镜P3的主要功能在于改变入射光线的行进方向，以达到缩短镜头总长度的目的。

另外，为使本发明的成像镜头能保持良好的光学性能，第三实施例中的成像镜头3需满足底下三条件：

2≤(R3₃₁-R3₃₂)/(R3₃₁+R3₃₂)≤10 (7)

0.4≤BFL3/TTL3≤0.9 (8)

-20≤f3₁/f3≤2 (9)

其中，R3₃₁为第三透镜L33的物侧面S36的曲率半径，R3₃₂为第三透镜L33的像侧面S37的曲率半径，BFL3为第五透镜L35的像侧面S311至成像面IMA3于光轴OA3上的距离，TTL3为第一透镜L31的物侧面S32至成像面IMA3于光轴OA3上的距离，f3₁为第一透镜L31的有效焦距，f3为成像镜头3的有效焦距。

利用上述透镜、光圈ST3及棱镜P3的设计，使得成像镜头3能有效的缩短镜头总长度、有效的修正像差、镜头分辨率也能满足要求。

表五为图5中成像镜头3的各透镜的相关参数表，表五数据显示，第三实施例的成像镜头3的有效焦距等于4.5294mm、光圈值等于2.4、镜头总长度等于8.017mm。

表五

表五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

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。

表六为表五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～E为非球面系数。

表六

第三实施例的成像镜头3，其第三透镜L33的物侧面S36的曲率半径R3₃₁＝4.622mm，第三透镜L33的像侧面S37的曲率半径R3₃₂＝-2.202mm，第五透镜L35的像侧面S311至成像面IMA3于光轴OA3上的距离BFL3＝5.938mm，第一透镜L31的物侧面S32至成像面IMA3于光轴OA3上的距离TTL3＝8.017mm，第一透镜L31的有效焦距f3₁＝-63.87000mm，成像镜头3的有效焦距f3＝4.5294mm，由上述数据可得到(R3₃₁-R3₃₂)/(R3₃₁+R3₃₂)＝2.820、BFL3/TTL3＝0.741、f3₁/f3＝-14.101，皆能满足上述条件(7)至条件(9)的要求。

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6C看出。图6A所示的，是第三实施例的成像镜头3的纵向球差(Longitudinal SphericalAberration)图。图6B所示的，是第三实施例的成像镜头3的像散场曲(Astigmatic FieldCurves)图。图6C所示的，是第三实施例的成像镜头3的畸变(Distortion)图。

由图6A可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为760.0000nm、820.0000nm、860.0000nm的光线所产生的纵向球差值介于-0.025mm至0.025mm之间。由图6B可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为820.0000nm的光线，于子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向的像散场曲介于-0.15㎜至0.10㎜之间。由图6C可看出，第三实施例的成像镜头3对波长为820.0000nm的光线所产生的畸变介于-2.3％至0％之间。显见第三实施例的成像镜头3的纵向球差、像散场曲、畸变都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。

Claims (9)

1.一种成像镜头，其特征在于，沿着光轴从物侧至像侧依序由以下透镜组成：

第一透镜，该第一透镜包括凸面，该凸面朝向该像侧；

第二透镜，该第二透镜包括凹面，该凹面朝向该物侧；

第三透镜，该第三透镜为双凸透镜具有正屈光力；

第四透镜，该第四透镜具有负屈光力且包括凹面，该凹面朝向该物侧；以及

第五透镜，该第五透镜具有正屈光力且包括凸面，该凸面朝向该像侧；

其中该第一透镜满足以下条件：

-20≤f₁/f≤2

其中，f₁为该第一透镜的有效焦距，f为该成像镜头的有效焦距；

该第三透镜满足以下条件：

2≤(R₃₁-R₃₂)/(R₃₁+R₃₂)≤10

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。

2.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：

0.4≤BFL/TTL≤0.9

其中，BFL为该第五透镜的像侧面至成像面于该光轴上的距离，TTL为该第一透镜的物侧面至该成像面于该光轴上的距离。

3.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，更包括棱镜，该棱镜包括入射面面向该第五透镜的像侧面。

4.如权利要求3所述的成像镜头，其特征在于，更包括滤光片，设置于该第五透镜与该棱镜之间。

5.一种成像镜头，其特征在于，沿着光轴从物侧至像侧依序由以下透镜组成：

第一透镜，该第一透镜包括凸面，该凸面朝向该像侧；

第二透镜，该第二透镜包括凹面，该凹面朝向该物侧；

第三透镜，该第三透镜为双凸透镜具有正屈光力；

第四透镜，该第四透镜具有负屈光力且包括凹面，该凹面朝向该物侧；

第五透镜，该第五透镜具有正屈光力且包括凸面，该凸面朝向该像侧；

滤光片；以及

棱镜，该棱镜包括入射面面向该滤光片的像侧面；

其中该成像镜头满足以下条件：

2≤(R₃₁-R₃₂)/(R₃₁+R₃₂)≤10

0.4≤BFL/TTL≤0.9

-20≤f₁/f≤2

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，BFL为该第五透镜的像侧面至成像面于该光轴上的距离，TTL为该第一透镜的物侧面至该成像面于该光轴上的距离，f₁为该第一透镜的有效焦距，f为该成像镜头的有效焦距。

6.如权利要求1或5所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜中至少有一片透镜具有负屈光力。

7.如权利要求6所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜的屈光力与该第二透镜的屈光力相反。

8.如权利要求6所述的成像镜头，其特征在于，该第一透镜具有负屈光力，该第二透镜具有负屈光力。

9.如权利要求1或5所述的成像镜头，其特征在于，更包括光圈，设置于该物侧与该第一透镜之间。