CN105929521A

CN105929521A - 照相镜头及包含其的照相设备

Info

Publication number: CN105929521A
Application number: CN201610108467.7A
Authority: CN
Inventors: 李钟珍; 姜灿求
Original assignee: Kolen Co Ltd
Current assignee: Kolen Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-09-07
Also published as: US9798110B2; KR101736709B1; US20160252710A1; KR20160105045A

Abstract

本发明提供一种照相镜头及包含其的照相设备，其中所述照相镜头按照从物体到图像平面的顺序包含：具有正折射力的第一镜头；具有负折射力的第二镜头；具有正折射力的第三镜头；具有正折射力的第四镜头；以及具有负折射力的第五镜头，其中所述照相镜头满足以下条件：75°＜FOV＜85°其中FOV是所述照相镜头的视场。本发明的照相镜头具有紧凑且轻的结构且实现平滑像差校正和超广角。

Description

照相镜头及包含其的照相设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年2月27日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0028196号韩国专利申请的权益，所述申请的公开内容在此以引用方式全部并入本文中。

技术领域

一或多个示范性实施例涉及照相镜头(photographic lenses)，尤其涉及设计成适合于移动电话相机的具有高光学性能的紧凑照相镜头。

背景技术

近年来，包含例如电荷耦合装置(charge coupled device，CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)图像传感器等固态成像装置的相机的使用一直在快速增长。

固态成像装置的像素集成密度增加，从而改善相机的分辨率。与此同时，通过改善相机中包含的照相镜头的性能，已开发出体积小且重量轻的相机。使用固态成像装置的照相设备适合于小型化，且因此近年来已应用于例如智能电话等移动设备。

一般来说，使用许多镜头来保证光学性能。然而，使用许多镜头会对相机的小型化、重量减轻以及价格竞争力造成不利影响。当使用少量镜头时，相机的小型化和价格竞争力改善，但像差校正(aberration correction)可能不够。

此外，随着近年来相机消费者的专业水平在不断提高，需要一种实现适合于多种目的以及小型化的光学性能的设计。因此，需要设计成实现小型化、重量减轻以及成本减少且同时获得所要性能的照相镜头。

发明内容

一或多个示范性实施例包含有利于小型化/重量减轻且具有良好性能的照相镜头。

下文的描述中将部分地阐述其它实施方式，并且通过描述将清楚地知道这些实施方式，或者通过实践所提出的实施例可以得知这些实施方式。

根据本发明的一实施方式，一种照相镜头按照从物体到图像平面的顺序包含：具有正折射力的第一镜头；具有负折射力的第二镜头；具有正折射力的第三镜头；具有正折射力的第四镜头；以及具有负折射力的第五镜头，其中所述照相镜头满足以下条件：

75°＜FOV＜85°

其中FOV是所述照相镜头的视场。

所述照相镜头可以进一步满足以下条件：

1.0＜TTL/imgH＜2.0

其中TTL是在光轴上从第一镜头的入射表面到图像平面的距离，而imgH是图像高度。

所述照相镜头可以进一步满足以下条件：

0.2＜BFL/f＜0.5

其中BFL是在光轴上从第五镜头的出射表面到图像平面的距离，而f是照相镜头的焦距。

所述照相镜头可满足以下条件：

1.6＜(Ind2+Ind3)/2＜1.7

其中Ind2是第二镜头的折射率，而Ind3是第三镜头的折射率。

第一镜头的入射表面可以朝向物体凸出。

第二镜头的出射表面可以朝向图像平面凹入。

第三镜头可具有弯月形状。

第四镜头的出射表面可以朝向图像平面凸出。

第五镜头的出射表面可以是具有至少一个反曲点的非球面表面。

第一镜头到第五镜头全部可为非球面塑料镜头。

根据本发明的一实施方式，一种照相镜头，按照从物体到图像平面的顺序包含：具有正折射力的第一镜头；具有负折射力的第二镜头；具有正折射力的第三镜头；具有正折射力的第四镜头；以及具有负折射力的第五镜头，其中所述照相镜头满足以下条件：

70°＜FOV＜90°

0.2＜BFL/f＜0.5

其中FOV是照相镜头的视场，BFL是在光轴上从第五镜头的出射表面到图像平面的距离，而f是照相镜头的焦距。

所述照相镜头可满足以下条件：

1.6＜Ind2＜1.7

1.6＜Ind3＜1.7

其中Ind2是第二镜头的折射率，而Ind3是第三镜头的折射率。

根据本发明的一实施方式，一种照相设备包含上述照相镜头；以及图像传感器，其经配置以将照相镜头形成的光学图像转换成电信号。

本发明的照相镜头具有紧凑且轻的结构且实现平滑像差校正和超广角。

附图说明

通过结合附图对实施例进行的以下描述，这些和/或其它方面将变得显而易见并且更加容易了解，在所述附图中：

图1是说明根据一个实施例的照相镜头的光学布置的横截面图。

图2A到图2C说明根据图1的实施例的照相镜头的纵向球面像差、像散场曲线以及失真。

图3是说明根据另一实施例的照相镜头的光学布置的横截面图。

图4A到图4C说明根据图3的实施例的照相镜头的纵向球面像差、像散场曲线以及失真。

图5是说明根据另一实施例的照相镜头的光学布置的横截面图。

图6A到图6C说明根据图5的实施例的照相镜头的纵向球面像差、像散场曲线以及失真。

具体实施方式

现将参看附图更完整地描述本发明的示范性实施例。附图中的相同参考标号表示相同元件，且附图中的组件的尺寸可能为了阐释的清楚和方便而夸大。

图1说明根据实施例1的照相镜头1000的光学布置。

参看图1，照相镜头1000包含：具有正折射力(positive refractive power)的第一镜头101，具有负折射力的第二镜头201，具有正折射力的第三镜头301，具有正折射力的第四镜头401和具有负折射力的第五镜头501，其在从物体OBJ到图像平面IMG的方向上依次布置。

例如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等图像传感器(未图示)安置于图像平面IMG上。

构成照相镜头1000的镜头实现小型化、重量减轻以及广角，且经成形以使得它们可实现平滑的像差校正。下文中，将每一镜头的物体侧表面称为入射表面，且将其图像侧表面称为出射表面。

照相镜头1000可满足以下条件：

70°＜FOV＜90° (1)

其中FOV是照相镜头1000的视场。

根据条件(1)，实现广视角。

条件(1)可经修改为条件(1-1)，且可使用条件(1-1)。

75°＜FOV＜85° (1-1)

照相镜头1000可满足以下条件：

1.0＜TTL/imgH＜2.0 (2)

其中FOV是照相镜头1000的视场，TTL是照相镜头1000的整体长度，即在光轴上从第一镜头101的入射表面到图像平面IMG的距离，而imgH是图像高度。图像高度是在对角线方向上自图像平面IMG的中心的长度，即，图像传感器的有效像素区域的对角线长度的一半。

条件(2)限定整体长度与有效像素区域的比率。根据条件(2)，实现整体长度短的紧凑型光学***。当所述比率偏离条件(2)的下限时，整体长度减小，但是难以实现像差校正。当所述比率偏离条件(2)的上限时，容易实现像差校正，但是整体长度增加。这会妨碍光学***的小型化。

条件(2)可经修改为条件(2-1)，且可使用条件(2-1)。

1.3＜TTL/imgH＜1.5 (2-1)

照相镜头1000可满足以下条件：

0.2＜BFL/f＜0.5 (3)

其中BFL是后焦距，即，在光轴上从第五镜头501的出射表面到图像平面IMG的距离，而f是照相镜头1000的焦距。

条件(3)限定后焦距与焦距的比率。当所述比率满足条件(3)时，可以容易制造具有光学性能的光学***。当所述比率偏离条件(3)的下限时，后焦距小，因而有利于确保光学性能，但是难以执行组装过程。当所述比率偏离条件(3)的上限时，容易执行组装过程，但是难以确保光学性能。

条件(3)可经修改为条件(3-1)，且可使用条件(3-1)。

0.3＜BFL/f＜0.4 (3-1)

照相镜头1000可满足以下条件：

1.6＜(Ind2+Ind3)/2＜1.7 (4)

其中Ind2是第二镜头201的折射率，而Ind3是第三镜头301的折射率。

条件(4)限定第二镜头201和第三镜头301的折射率，所述折射率中的每一个的数值范围有利于使用低价的塑料材料形成第二镜头201和第三镜头301中的每一个。

条件(4)可以修改成条件(4-1)和(4-2)，并且可使用条件(4-1)和(4-2)。

1.6＜Ind2＜1.7 (4-1)

1.6＜Ind3＜1.7 (4-2)

换句话说，第二镜头201和第三镜头301的折射率中的每一个可以满足条件(4)。一般来说，玻璃材料的折射率大于塑料材料，但比塑料材料更重且更昂贵。玻璃材料的镜头成形条件比塑料材料的镜头成形条件更严格。通过使用满足条件(4)的材料获得期望折射力，可实现重量减轻、制造容易而且成本降低。

现在将详细地描述包含在照相镜头1000中的每一镜头的具体形状。

第一镜头101具有正折射力，且可具有入射表面朝向物体OBJ凸出的形状。

第二镜头201具有负折射力，且可具有出射表面朝向图像平面IMG凹入的形状。

第三镜头301具有正折射力，并且可具有弯月形状，例如朝向图像平面IMG凸出的弯月形状。

第四镜头401具有正折射力，且可具有出射表面朝向图像平面IMG凸出的形状。第四镜头401可具有(例如)朝向图像平面IMG凸出的弯月形状。

第五镜头501具有负折射力，且可具有出射表面具有至少一个反曲点的非球面形状。

光阑(stop)ST可以安置在第一镜头101的入射表面那侧上，但是光阑ST的位置不限于此。

红外线阻挡过滤器(infrared ray blocking filter)600可以安置于第五镜头501与图像平面IMG之间。然而，实施例并不限于此，且可省略红外线阻挡过滤器600。替代地，可安置红外线阻挡过滤器600和防护玻璃罩(cover glass)中的两个或一个。

第一镜头101到第五镜头501可以由玻璃材料或塑料材料形成。然而，第一镜头101到第五镜头501中的至少一个可以由塑料材料形成以实现重量减轻。为了实现像差校正，第一镜头101到第五镜头501中的至少一个可采用非球面表面作为至少一个表面。在此情况下，采用非球面表面的所述至少一个镜头可以由塑料材料形成以实现加工的容易。第一镜头101到第五镜头501可实施为非球面塑料镜头，以便实现像差校正、重量减轻以及成本降低。

现将详细地描述根据本发明的若干实施例的镜头数据。在镜头数据中，ST表示光阑，且表面编号后面的符号*表示相应表面为非球面的。在镜头数据中，R、T、Nd和Vd分别表示曲率半径、厚度或间隔、折射率以及阿贝数(Abbe′s number)。在镜头数据中，Fno.表示F的数值，f表示焦距。焦距、曲率半径以及厚度或间隔的单位都是毫米。

如下界定非球面表面。

【等式1】

Z = \frac{Y^{2}}{R (1 + \sqrt{1 - (1 + K) Y^{2} / R^{2}})} + {AY}^{4} + {BY}^{6} + {CY}^{8} + {DY}^{10}

其中Z表示沿着光轴距镜头的顶点(vertex)的距离，Y表示在垂直于所述光轴的方向上距镜头的顶点的距离，K表示锥形常数(conic constant)，A、B、C和D表示非球面系数，且R表示镜头的顶点的曲率半径。

<实施例1>

图1说明根据实施例1的照相镜头1000的光学布置，且根据实施例1的镜头数据如下。

【表1】

FNo.＝2.29/f＝2.0587毫米

表面	R	T	Nd	Vd
					1	无穷大	0.2
ST	无穷大	-0.2
					3*	1.4564	0.692	1.546	56.093
4*	-10.8117	0.05
					5*	19.7351	0.25	1.645	23.518
6*	2.261	0.3113
					7*	21.8084	0.2575	1.645	23.518
8*	50.5462	0.2825
					9*	-2.794	0.791	1.546	56.093
10*	-0.8062	0.1557
					11*	-10.2271	0.35	1.546	56.093
12*	0.9792	0.2
					13	无穷大	0.21
14	无穷大	0.87
					IMG	无穷大	0

以下表2展示非球面系数。

【表2】

图2A、图2B和图2C分别说明根据实施例1的照相镜头光学***的纵向球面像差(longitudinal spherical aberration)、像散场曲线(astigmatic field curve)以及失真(distortion)。在图2A中，针对波长分别为650(纳米)、610(纳米)、555(纳米)、510(纳米)和470(纳米)的光束示出纵向球面像差，而在图2B到图2C中，针对波长为555(纳米)的光束示出像散场曲线和失真。在图2B的像散场曲线图中，弧矢场曲(sagittal fieldcurvature)和子午场曲(tangential field curvature)分别由S和T表示。

<实施例2>

图3说明根据实施例2的照相镜头2000的光学布置。

参看图3，照相镜头2000包含：具有正折射力的第一镜头102，具有负折射力的第二镜头202，具有正折射力的第三镜头302，具有正折射力的第四镜头402和具有负折射力的第五镜头502，其在从物体OBJ到图像平面IMG的方向上依次布置。

根据实施例2的镜头数据如下。

【表3】

FNo.＝2.09/f＝1.3985毫米

以下表4示出非球面系数。

【表4】

表面	K	A	B	C	D
						3	-0.1592	-0.0154	0.2495	-1.7092	6.4441
4	0	-0.0988	0.4052	-0.6025	-1.7643
						5	0	-0.1149	0.6015	0.4811	-14.6129
6	4.2159	-0.069	0.2188	0.9226	-7.4488
						7	0	-0.1762	-0.2475	2.2472	-14.7248
8	0	-0.0896	-0.2148	1.1579	-4.7494
						9	-16.9644	-0.0161	0.1256	-0.5836	1.2702
10	-4.0158	-0.0753	0.152	-0.3203	0.4183
						11	0	-0.0847	-0.0438	0.0621	-0.0203
12	-6.9413	-0.1582	0.1282	-0.0937	0.0487

图4A、图4B和图4C分别说明根据实施例2的照相镜头2000的纵向球面像差、像散场曲线以及失真。

<实施例3>

图5说明根据实施例3的照相镜头3000的光学布置。

参看图5，照相镜头3000包含：具有正折射力的第一镜头103，具有负折射力的第二镜头203，具有正折射力的第三镜头303，具有正折射力的第四镜头403和具有负折射力的第五镜头503，其在从物体OBJ到图像平面IMG的方向上依次布置。

根据实施例3的镜头数据如下。

【表5】

FNo.＝2.09/f＝3.45毫米

表面	R	T	Nd	Vd
					1	无穷大	0.2
ST	无穷大	-0.2
					3*	1.3428	0.6011	1.546	56.093
4*	-91.6234	0.03
					5*	14.3967	0.23	1.656	21.465
6*	2.3329	0.2878
					7*	10.3232	0.2769	1.645	23.518
8*	12.1625	0.2946
					9*	-3.0533	0.7496	1.546	56.093
10*	-0.7067	0.0965
					11*	-93.6421	0.3435	1.546	56.093
12*	0.7712	0.23
					13	无穷大	0.21
14	无穷大	0.8196
					IMG	无穷大	0.0004

以下表6示出非球面系数。

【表6】

图6A、图6B和图6C分别说明根据实施例3的照相镜头3000的纵向球面像差、像散场曲线以及失真。

以下表7示出根据实施例1到3的照相镜头1000到3000满足条件(1)、(2)、(3)以及(4)。

【表7】

上述实施例提供具有紧凑且轻的结构且实现平滑像差校正和超广角的照相镜头。

照相镜头中的每一个通过使用五个镜头而有助于像差校正，并且具有紧凑且轻的结构。

所述照相镜头中的每一个包含由塑料材料形成的非球面镜头，且因此产生有成本效益且高性能的光学***。

所述照相镜头可以是紧凑的，并且还实现广角。

根据实施例的照相镜头可连同将经由照相镜头形成的光学图像转换为电信号的图像传感器一起应用于各种类型的照相设备。所述照相设备可用于各种电子设备中，例如移动终端、门铃电话以及汽车。

应理解，本文中所描述的示范性实施例应视为仅具有描述性意义，而非出于限制的目的。每一个实施例内的特征或实施方式的描述通常应被认为是可用于其它实施例中的其它类似特征或实施方式。

虽然已经具体参照本发明的示例性实施例示出和说明了本发明，但是本领域的技术人员应了解，可以进行形式和细节上的多种改变，而并不脱离实施方式所限定的本发明的精神和范围。

Claims

1.一种照相镜头，其特征在于，所述照相镜头按照从物体到图像平面的顺序包括：

具有正折射力的第一镜头；

具有负折射力的第二镜头；

具有正折射力的第三镜头；

具有正折射力的第四镜头；以及

具有负折射力的第五镜头，

其中所述照相镜头满足以下条件：

75°＜FOV＜85°

其中FOV是所述照相镜头的视场。

2.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述照相镜头进一步满足以下条件：

1.0＜TTL/imgH＜2.0

其中TTL是在光轴上从所述第一镜头的入射表面到所述图像平面的距离，而imgH是图像高度。

3.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述照相镜头进一步满足以下条件：

0.2＜BFL/f＜0.5

其中BFL是在光轴上从所述第五镜头的出射表面到所述图像平面的距离，而f是所述照相镜头的焦距。

4.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述照相镜头满足以下条件：

1.6＜(Ind2+Ind3)/2＜1.7

其中Ind2是所述第二镜头的折射率，而Ind3是所述第三镜头的折射率。

5.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述第一镜头的入射表面朝向所述物体凸出。

6.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述第二镜头的出射表面朝向所述图像平面凹入。

7.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述第三镜头具有弯月形状。

8.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述第四镜头的出射表面朝向所述图像平面凸出。

9.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述第五镜头的出射表面是具有至少一个反曲点的非球面表面。

10.根据权利要求1所述的照相镜头，其特征在于，所述第一镜头到所述第五镜头全部都是非球面塑料镜头。

11.一种照相镜头，其特征在于，所述照相镜头按照从物体到图像平面的顺序包括：

具有正折射力的第一镜头；

具有负折射力的第二镜头；

具有正折射力的第三镜头；

具有正折射力的第四镜头；以及

具有负折射力的第五镜头，

其中所述照相镜头满足以下条件：

70°＜FOV＜90°

0.2＜BFL/f＜0.5

其中FOV是所述照相镜头的视场，BFL是在光轴上从所述第五镜头的出射表面到所述图像平面的距离，并且f是所述照相镜头的焦距。

12.根据权利要求11所述的照相镜头，其特征在于，所述照相镜头满足以下条件：

1.6＜Ind2＜1.7

1.6＜Ind3＜1.7

13.一种照相设备，其特征在于所述照相设备包括：

根据权利要求1所述的照相镜头；以及

图像传感器，其经配置以将由所述照相镜头形成的光学图像转换为电信号。