CN101685198A - 镜头*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镜头***，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜、一个负光焦度的第二透镜、一个正光焦度的第三透镜、一个第四透镜及一个成像面。所述镜头***满足条件式(1)TTL/f＜1.3；(2)0.75＜f1/f＜1.25，其中TTL为所述镜头***的总长；f1为第一透镜的焦距；f为镜头***的焦距。在满足上述条件式的情况下，所述具有一较小的高度，从而满足镜头***小型化的要求，同时确保第一透镜的光焦度在所述镜头***中的比例，从而可以降低球差，提高成像品质。

Description

镜头***
技术领域
本发明涉及一种镜头***。
背景技术
近年来，随着多媒体的发展，数码产品等使用CCD(Charged Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体成像器件作为摄像元件的需求越来越大。而这种需求增大的本身又要求镜头***更进一步的小型化。
另一方面，由于这些固体成像器件如CCD或者CMOS的工艺技术提高，已经制作出每个像素只有几个微米大小的成像器件，现有的镜头***，在变焦比要求较高时，对像差的矫正就变得困难使得镜头***在满足小型化的同时成像的品质较差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种满足小型化的同时成像品质较好的镜头***。
一种镜头***，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜、一个负光焦度的第二透镜、一个正光焦度的第三透镜、一个第四透镜及一个成像面。所述镜头***满足条件式(1)TTL/f＜1.3；(2)0.75＜f1/f＜1.25，其中TTL为所述镜头***的总长；f1为第一透镜的焦距；f为镜头***的焦距。
上述镜头***，在满足条件式的情况下，所述镜头***具有一较小的高度，从镜头的第一面到成像面的距离(即成像***的总长)较短，从而满足镜头***小型化的要求，同时确保第一透镜的光焦度在镜头***中的比例，从而可以降低球差，提高成像品质。
附图说明
图1为本发明提供的镜头***示意图。
图2为图1的镜头***的场曲图。
图3为图1的镜头***的畸变图。
图4为图1的镜头***的球差图。
图5为本发明第二实施方式的镜头***的场曲图。
图6为图5的镜头***的畸变图。
图7为图5的镜头***的球差图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，为本发明提供的镜头***100。沿该镜头***100的光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜10、一个光阑50、一个负光焦度的第二透镜20、一个正光焦度的第三透镜30、一个第四透镜40、一个滤光片60及一个成像面70。
当所述镜头***100用于成像时，来自被摄物的光线从物侧方向入射所述镜头***100并依次经过所述第一透镜10、光阑50、第二透镜20、第三透镜30及第四透镜40，最终通过所述滤光片60汇聚到所述成像面70上，通过将CCD或CMOS等固体成像器件置于所述成像面70处，即可获取该被摄物的像。
为了实现整个镜头***100的低高度及低球差，该镜头***100满足以下条件式：
(1)TTL/f＜1.3；及
(2)0.75＜f1/f＜1.25，
其中TTL为所述第一透镜10靠近物侧的表面到所述成像面70的距离；f1为所述第一透镜10的焦距；f为所述镜头***100的焦距。条件式(1)给出了所述镜头***100的总长与所述镜头***100的焦距之间的关系，以确保所述镜头***100整体的长度。条件式(2)给出了所述第一透镜10的焦距与所述镜头***100的焦距之间的关系，确保了所述第一透镜10的光焦度在所述镜头***100中的比例，可以降低球差。所述第一透镜10具有一个面向物侧的凸面。
优选地，所述第一透镜10还满足条件式：
(3)v1＞50，
其中v1为第一透镜10的阿贝数。以确保光线通过所述第一透镜10后，色散情况较轻，可以降低轴向色像差。
优选地，所述第二透镜20满足条件式：
(4)n2＞1.58，
其中，n2为第二透镜20的折射率。以确保所述第二透镜20的折射率较高，以利光线通过此负光焦度且高折射率的所述第二透镜20后，可以有效提升场高的高度。
优选地，所述第二透镜20还满足条件式：
(5)0.9＜|f2/f|＜2.2，
其中，f2为第二透镜20的焦距。此条件式可以确保所述第二透镜20的光焦度在所述镜头***100中的比例，可以降低球差和慧差。
优选地，所述第三透镜30满足条件式：
(6)0.8＜f3/f＜1.6，
其中，f3为第三透镜30的焦距。此条件式可以确保所述第三透镜30的光焦度在所述镜头***100中的比例，也可以降低球差和慧差。
优选地，所述第四透镜40为一个新月型透镜，所述第四透镜40具有一个面向物侧的凸面，且所述第四透镜40两面均为非球面。可以消除球差、慧差及像散，大大提升了成像品质。
所述光阑50位于第一透镜10与第二透镜20之间，以限制经过所述第一透镜10的光线进入所述第二透镜20的光通量，并让经过所述第一透镜10后的光锥能更加对称，使所述镜头***100的慧差得以修正。优选地，所述光阑50设置于所述第一透镜10靠近像侧的表面上，从而可减少所述镜头***100的元件数量，降低所述镜头***100组装的复杂度。实际操作时，可以直接将所述第一透镜10的靠近像侧的表面上一***环状区域涂黑以当作光阑50。所述滤光片60位于所述第四透镜40与所述成像面70之间，主要用于滤除进入所述镜头***100光线中的位于红外波段的光线。
可以理解，所述镜头***100的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30及第四透镜40都采用低色散材料制成。本实施方式中，所述第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30及第四透镜40均由玻璃制成。
下面请参照图2至图7，以具体实施方式来详细说明本发明的镜头***100。
以下每个实施方式中，所述第四透镜40的两个表面均采用非球面。
非球面面型表达式如下：
x = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + Σ A i h i
其中，
Figure A20081030466100052
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。
f：镜头***100的有效焦距；2ω：视场角。
第一实施方式
该镜头***100各光学元件满足表1和表2的条件，且2ω＝74°。
表1
Figure A20081030466100061
表2
  表面   非球面系数
  第一透镜10靠物侧表面   A2＝0.144931；A4＝-0.0007；A6＝0.002959；A8＝0.000783；A10＝-0.0257
  第一透镜10靠像侧表面   A2＝-21.791；A4＝0.0099296；A6＝-0.00649；A8＝-0.04499；A10＝0.010268
  第二透镜20靠物侧表面   A2＝-0.41544；A4＝0.0928443；A6＝0.077831A8＝0.064621；A10＝0.050432
  第二透镜20靠像侧表面   A2＝-0.31434；A4＝0.0462758；A6＝0.080848A8＝0.003354；A10＝0.01697
  第三透镜30靠物侧表面   A2＝62.30238；A4＝0.0135616；A6＝0.001598A8＝-0.00454；A10＝0.000788
  第三透镜30靠像侧表面   A2＝0；A4＝0.0429255；A6＝-0.00111A8＝-0.00165；A10＝-0.00000490
  第四透镜40靠物侧表面   A2＝-12.4358；A4＝-0.033563；A6＝-0.00276A8＝0.000798；A10＝-0.00006018
  第四透镜40靠像侧表面   A2＝-6.06237；A4＝-0.034737；A6＝0.001008A8＝0.000227；A10＝-0.00002367
所述镜头***100的场曲、畸变及球差分别如图2到图4所示。图2中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.10mm，0.10mm)范围内。图3中的畸变率控制在(-2％，2％)范围内。图4中，分别针对f线(值435.8nm)，d线(值587.6nm)，c线(值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，本实施方式的镜头***100对可见光产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。由此可见，镜头***100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
第二实施方式
镜头***100各光学元件满足表3和表4的条件，且2ω＝72°。
表3
  镜头***100   曲率半径(mm)   厚度(mm)   折射率   阿贝数
  第一透镜10靠物侧表面   1.406081   0.642755   1.543   56.803
  第一透镜10靠像侧表面   3.657686   0.228189   -   -
  第二透镜20靠物侧表面   1.25147   0.507969   1.632   23.415
  第二透镜20靠像侧表面   2.54427   0.08   -   -
  第三透镜30靠物侧表面   7.841619   0.822438   1.543   56.803
  第三透镜30靠像侧表面   4.62433   0.206411   -   -
  第四透镜40靠物侧表面   1.810916   0.599514   1.632   23.415
  第四透镜40靠像侧表面   1.580273   0.288861   -   -
  滤光片60靠物侧表面   无穷大   0.3   1.517   64.167
  滤光片60靠像侧表面   无穷大   1.061139   -   -
表4
Figure A20081030466100071
Figure A20081030466100081
所述镜头***100的场曲、畸变及球差分别如图5到图7所示。图5中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.10mm，0.10mm)范围内。图6中的畸变率控制在(-2％，2％)范围内。图7中，分别针对f线(值435.8nm)，d线(值587.6nm)，c线(值656.3nm)而观察到的球差值。总体而言，本实施方式的镜头***100对可见光产生的球差值在(-0.05mm，0.05mm)范围内。由此可见，镜头***100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
上述镜头***，在满足条件式的情况下，所述镜头***具有一较小的高度，从镜头的第一面到成像面的距离(即成像***的总长)较短，从而满足镜头***小型化的要求，同时确保第一透镜的光焦度在镜头***中的比例，从而可以降低球差，提高成像品质。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种镜头***，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜、一个负光焦度的第二透镜、一个正光焦度的第三透镜、一个第四透镜及一个成像面，其特征在于：所述镜头***满足条件式(1)TTL/f＜1.3；(2)0.75＜f1/f＜1.25，其中TTL为所述镜头***的总长；f1为第一透镜的焦距；f为镜头***的焦距。
2.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述第一透镜还满足条件式(3)v1＞50，其中v1为第一透镜的阿贝数。
3.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述第二透镜满足条件式(4)n2＞1.58，其中，n2为第二透镜的折射率。
4.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述第二透镜还满足条件式(5)0.9＜|f2/f|＜2.2，其中，f2为第二透镜的焦距。
5.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述第三透镜满足条件式(6)0.8＜f3/f＜1.6，其中，f3为第三透镜的焦距。
6.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述第一透镜具有一个面向物侧的凸面。
7.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述第四透镜为一个新月型透镜，所述第四透镜具有一个面向物侧的凸面，且所述第四透镜两面均为非球面。
8.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述镜头***还包括一个滤光片，所述滤光片位于所述第四透镜与所述镜头***的成像面之间。
9.如权利要求1所述的镜头***，其特征在于：所述镜头***还包括一个光阑，所述光阑位于第一透镜与第二透镜之间。
10.如权利要求9所述的镜头***，其特征在于：所述光阑设于第一透镜靠近像侧的表面上。
11.如权利要求9所述的镜头***，其特征在于：所述光阑为在所述第一透镜的靠近像侧的表面上一***环状区域涂黑层。
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