CN110333595B - 一种成像透镜*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成像透镜***，从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧表面为凹面；具有正光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜；其像侧表面为凸面；以及具有负光焦度的第四透镜；其像侧表面为凹面。本发明中的成像透镜***，采用四片具有特定屈折力的镜片，并且采用特定的表面形状及其搭配，在满足广视角的同时结构更紧凑，从而较好的实现了镜头微型化和广视角的均衡，同时还使***焦距很短，以使***具有更大的视场角，可以拍摄到更大面积的景物，对后期的裁切带来了巨大便利，另外此设计的成像透镜***增强了成像画面的纵深感和空间感，具有更好的成像质量。

Description

一种成像透镜***
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种成像透镜***。
背景技术
镜头是光学成像***中的重要组成部分，是现在手机、平板、安防监控设备、行车记录仪等终端的标配之一。近几年，随着移动信息技术的不断发展，终端的需求量不断增加，同时终端上搭载的镜头数量也越来越多。
随着用户对轻薄化终端的热衷，同时为了追求更佳的成像效果，这就要求成像透镜***既要满足微型化也要具备广视角，然而，现有技术当中，目前市场上的成像透镜***均无法较好的实现微型化和广视角的均衡，导致在实现镜头微型化后，往往会牺牲视角，或者在实现镜头广视角后，往往会存在体积较大的缺陷。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种成像透镜***，以解决现有技术当中成像透镜***无法较好的实现微型化和广视角的均衡的技术问题。
根据本发明实施例当中的一种成像透镜***，从物侧到成像面依次包括：
具有负光焦度的第一透镜，其物侧表面为凹面；
具有正光焦度的第二透镜；
具有正光焦度的第三透镜，其像侧表面为凸面；以及
具有负光焦度的第四透镜，其像侧表面为凹面。
另外，根据本发明实施例中的成像透镜***，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-1.5＜f1/f＜-9；
其中，f表示所述成像透镜***的焦距，f1表示所述第一透镜的有效焦距。满足本条件式，可使得所述第一透镜承担较大的负光焦度，以将大视场光线发散，以平滑且没有太大的光线转折情况下进入光学***，这样可以保证在大视场角的情况下没有过大的高级像差去矫正。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.3＜f3/f2＜0.3；
其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f3表示第三透镜的有效焦距。满足本条件式，可合理分配光焦度，使***整体各个镜片所承担的相对孔径较小且合理，可以很好对像差矫正。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.3＜(SAG11-SAG12)/(SAG42-SAG41)＜0.7；
其中，SAG11表示所述第一透镜的物侧表面的矢高，SAG12表示所述第一透镜的像侧表面的矢高，SAG41表示所述第四透镜的物侧表面的矢高，SAG42表示所述第四透镜的像侧表面的矢高。满足本条件式，可有效地缩短镜头的光学总长，促进镜头小型化。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
Rdf0.7<22°；
其中，Rdf0.7表示所述成像透镜***的0.7视场在所述第四透镜的物侧表面所通过位置的角度。满足本条件式，可以对***在此面上的鬼像能量在数量级上下降，***的鬼像得到很好的改善。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
(ND4-ND3)/(VD4-VD3)＜0；
其中，ND4表示所述第四透镜的折射率，ND3表示所述第三透镜的折射率，VD4表示所述第四透镜的阿贝数，VD3表示所述第三透镜的阿贝数。满足本条件式，可有效的矫正***的色差和慧差。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.43＜SAG22-SAG21＜-0.21；
其中，SAG22表示所述第二透镜的像侧表面的矢高，SAG21表示所述第二透镜的物侧表面的矢高。满足本条件式，有利于大视场光线的骗着，减小轴外视场由于球差造成***像差矫正的难度。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.1＜(R32-R22)/(R31-R21)＜138；
其中，R32表示所述第三透镜的像侧表面的半径，R22表示所述第二透镜的像侧表面的半径，R31表示所述第三透镜的物侧表面的半径，R21表示所述第二透镜的物侧表面的半径。满足本条件式，可有效缩短***长度，实现小型化。
进一步地，各透镜均为非球面镜片。
进一步地，所述成像透镜***中的非球面镜片满足下列方程：
Figure GDA0002562323480000031
其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E、F、G、H、L和J分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶、十八阶和二十阶曲面系数。
本发明中的成像透镜***，采用四片具有特定屈折力的镜片，并且采用特定的表面形状及其搭配，在满足广视角的同时结构更紧凑，从而较好的实现了镜头微型化和广视角的均衡，同时还使***焦距很短，以使***具有更大的视场角，可以拍摄到更大面积的景物，对后期的裁切带来了巨大便利，另外此设计的成像透镜***增强了成像画面的纵深感和空间感，具有更好的成像质量。
附图说明
图1a为本发明第一实施例中的成像透镜***的结构示意图；
图1b为本发明第一实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图；
图1c为本发明第一实施例中的成像透镜***的横向色差曲线图；
图1d为本发明第一实施例中的成像透镜***的场曲和畸变曲线图；
图2a为本发明第二实施例中的成像透镜***的结构示意图；
图2b为本发明第二实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图；
图2c为本发明第二实施例中的成像透镜***的横向色差曲线图；
图2d为本发明第二实施例中的成像透镜***的场曲和畸变曲线图；
图3a为本发明第三实施例中的成像透镜***的结构示意图；
图3b为本发明第三实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图；
图3c为本发明第三实施例中的成像透镜***的横向色差曲线图；
图3d为本发明第三实施例中的成像透镜***的场曲和畸变曲线图；
图4a为本发明第四实施例中的成像透镜***的结构示意图；
图4b为本发明第四实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图；
图4c为本发明第四实施例中的成像透镜***的横向色差曲线图；
图4d为本发明第四实施例中的成像透镜***的场曲和畸变曲线图。
主要元件符号说明：
第一透镜 1 光阑 2
第二透镜 3 第三透镜 4
第四透镜 5 红外滤光片 6
第一透镜物侧面 S2 第一透镜像侧面 S3
第二透镜物侧面 S5 第二透镜像侧面 S6
第三透镜物侧面 S7 第三透镜像侧面 S8
第四透镜物侧面 S9 第四透镜像侧面 S10
光阑表面 S4 红外滤光片表面 S11
成像面 S12
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
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1a，所示为本发明第一实施例中的成像透镜***，从物侧到成像面依次包括具有负光焦度的第一透镜1、光阑2、具有正光焦度的第二透镜3、具有正光焦度的第三透镜4、具有负光焦度的第四透镜5及红外滤光片6。其中，所述第一透镜1的物侧表面为凹面，所述第三透镜4的像侧表面为凸面，所述第四透镜5的像侧表面为凹面。
在本实施例当中，第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4及第四透镜5均为非球面镜片，且非球面镜片的面型表达式为：
Figure GDA0002562323480000051
其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E、F、G、H、L和J分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶、十八阶和二十阶曲面系数，其取值见下文表格所示。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-1.5＜f1/f＜-9……………(1)；
其中，f表示所述成像透镜***的焦距，f1表示所述第一透镜的有效焦距。满足本条件式，可使得所述第一透镜承担较大的负光焦度，以将大视场光线发散，以平滑且没有太大的光线转折情况下进入光学***，这样可以保证在大视场角的情况下没有过大的高级像差去矫正。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.3＜f3/f2＜0.3……………(2)；
其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f3表示第三透镜的有效焦距。满足本条件式，可合理分配光焦度，使***整体各个镜片所承担的相对孔径较小且合理，可以很好对像差矫正。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.3＜(SAG11-SAG12)/(SAG42-SAG41)＜0.7……………(3)；
其中，SAG11表示所述第一透镜的物侧表面的矢高，SAG12表示所述第一透镜的像侧表面的矢高，SAG41表示所述第四透镜的物侧表面的矢高，SAG42表示所述第四透镜的像侧表面的矢高。满足本条件式，可有效地缩短镜头的光学总长，促进镜头小型化。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
Rdf0.7<22°……………(4)；
其中，Rdf0.7表示所述成像透镜***的0.7视场在所述第四透镜的物侧表面所通过位置的角度。满足本条件式，可以对***在此面上的鬼像能量在数量级上下降，***的鬼像得到很好的改善。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
(ND4-ND3)/(VD4-VD3)＜0……………(5)；
其中，ND4表示所述第四透镜的折射率，ND3表示所述第三透镜的折射率，VD4表示所述第四透镜的阿贝数，VD3表示所述第三透镜的阿贝数。满足本条件式，可有效的矫正***的色差和慧差。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.43＜SAG22-SAG21＜-0.21……………(6)；
其中，SAG22表示所述第二透镜的像侧表面的矢高，SAG21表示所述第二透镜的物侧表面的矢高。满足本条件式，有利于大视场光线的骗着，减小轴外视场由于球差造成***像差矫正的难度。
进一步地，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.1＜(R32-R22)/(R31-R21)＜138……………(7)；
其中，R32表示所述第三透镜的像侧表面的半径，R22表示所述第二透镜的像侧表面的半径，R31表示所述第三透镜的物侧表面的半径，R21表示所述第二透镜的物侧表面的半径。满足本条件式，可有效缩短***长度，实现小型化。
请参阅表1-1，所示为本实施例当中的成像透镜***中各个镜片的相关参数，其中R代表曲率半径，d代表光学表面间距，nd代表材料的d线折射率，Vd代表材料的阿贝数。
表1-1：
表面序号 表面名称 R d nd Vd
S1 物面 —
S2 第一透镜1物侧面 -5.3164 0.2777 1.54 55.9
S3 第一透镜1像侧面 6.7666 0.5075
S4 光阑2表面 Infinity 0.1374
S5 第二透镜3物侧面 9.0514 0.8248 1.54 55.9
S6 第二透镜3像侧面 -57.9145 0.0923
S7 第三透镜4物侧面 1.0446 0.6609 1.54 55.9
S8 第三透镜4像侧面 -0.8697 0.0300
S9 第四透镜5物侧面 1.5629 0.2850 1.66 20.3
S10 第四透镜5像侧面 0.5541 0.2000
S11 红外滤光片6表面 Infinity 0.21 1.51 64
S12 成像面 0.6174
请参阅表1-2，所示为本实施例中的成像透镜***的各非球面的面型系数。
表1-2：
Figure GDA0002562323480000071
Figure GDA0002562323480000081
请查阅图1b、1c、1d，所示为在本实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由1b至1d可以看出，轴上点球差色差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
综上，本实施例当中的成像透镜***，采用四片具有特定屈折力的镜片，并且采用特定的表面形状及其搭配，在满足广视角的同时结构更紧凑，从而较好的实现了镜头微型化和广视角的均衡，同时还使***焦距很短，以使***具有更大的视场角，可以拍摄到更大面积的景物，对后期的裁切带来了巨大便利，另外此设计的成像透镜***增强了成像画面的纵深感和空间感，具有更好的成像质量。此外，成像透镜***各透镜均采用非球面镜片，采用非球面镜片有以下几个优点：
1.使***具有更好的成像质量；
2.使***更为紧凑；
3.使***总长更短。
实施例2
请参阅图2a，所示为本发明第二实施例当中的成像透镜***，本实施例当中的成像透镜***与第一实施例当的成像透镜***的不同之处在于，本实施例当中的成像透镜***采用以下表2-1和表2-2所示的镜片参数。
请参阅表2-1，所示为本实施例当中的成像透镜***中各个镜片的相关参数。
表2-1：
Figure GDA0002562323480000082
Figure GDA0002562323480000091
请参阅表2-2，所示为本实施例中的成像透镜***的各非球面的面型系数。
表2-2：
Figure GDA0002562323480000092
请查阅图2b、2c、2d，所示为在本实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由2b至2d可以看出，轴上点球差色差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
实施例3
请参阅图3a，所示为本发明第三实施例当中的成像透镜***，本实施例当中的成像透镜***与第一实施例当的成像透镜***的不同之处在于，本实施例当中的成像透镜***采用以下表3-1和表3-2所示的镜片参数。
请参阅表3-1，所示为本实施例当中的成像透镜***中各个镜片的相关参数。
表3-1：
表面序号 表面名称 R d nd Vd
S1 物面 —
S2 第一透镜1物侧面 -2.0073 0.2500 1.54 55.9
S3 第一透镜1像侧面 2.0198 0.4971
S4 光阑2表面 Infinity 0.0680
S5 第二透镜3物侧面 2.1224 0.8632 1.54 55.9
S6 第二透镜3像侧面 -8.7917 0.1607
S7 第三透镜4物侧面 0.8299 0.7200 1.54 55.9
S8 第三透镜4像侧面 -1.0127 0.0300
S9 第四透镜5物侧面 12.8772 0.2850 1.66 20.3
S10 第四透镜5像侧面 0.7772 0.2000
S11 红外滤光片6表面 Infinity 0.2100 1.51 64
S12 成像面 Infinity 0.6174
请参阅表3-2，所示为本实施例中的成像透镜***的各非球面的面型系数。
表3-2：
Figure GDA0002562323480000101
请查阅图3b、3c、3d，所示为在本实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由3b至3d可以看出，轴上点球差色差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
实施例4
请参阅图4a，所示为本发明第四实施例当中的成像透镜***，本实施例当中的成像透镜***与第一实施例当的成像透镜***的不同之处在于，本实施例当中的成像透镜***采用以下表4-1和表4-2所示的镜片参数。
请参阅表4-1，所示为本实施例当中的成像透镜***中各个镜片的相关参数。
表4-1：
表面序号 表面名称 R d nd Vd
S1 物 —
S2 第一透镜1物侧面 27.47898 0.40246 1.54 55.9
S3 第一透镜1像侧面 2.70125 0.43209
S4 光阑2表面 Infinity 0.05604
S5 第二透镜3物侧面 -15.33571 0.62384 1.54 55.9
S6 第二透镜3像侧面 -20.71368 0.06117
S7 第三透镜4物侧面 1.25035 0.69802 1.54 55.9
S8 第三透镜4像侧面 -0.73685 0.03000
S9 第四透镜5物侧面 1.24790 0.28496 1.66 20.3
S10 第四透镜5像侧面 0.55862 0.20000
S11 红外滤光片6表面 Infinity 0.21000 1.51 64
S12 成像面 Infinity 0.61744
请参阅表4-2，所示为本实施例中的成像透镜***的各非球面的面型系数。
表4-2：
Figure GDA0002562323480000111
请查阅图4b、4c、4d，所示为在本实施例中的成像透镜***的轴上点球差色差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由4b至4d可以看出，轴上点球差色差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
请参阅表5，所示为上述四个实施例中各自对应的光学特性及各条件式对应的数值，光学特性包括***焦距f、光圈数F#、光学总长TTL、及视场角2θ。
表5：
Figure GDA0002562323480000121
需要指出的是，上述实施例1-实施例4当中的任一实施例的成型镜头均可运用在手机、平板、安防监控设备、行车记录仪等终端设备中。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种成像透镜***，其特征在于，从物侧到成像面依次包括：
具有负光焦度的第一透镜，其物侧表面为凹面；
具有正光焦度的第二透镜；
具有正光焦度的第三透镜，其像侧表面为凸面；以及
具有负光焦度的第四透镜，其像侧表面为凹面；
其中，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.3＜(SAG11-SAG12)/(SAG42-SAG41)＜0.7；
其中，SAG11表示所述第一透镜的物侧表面的矢高，SAG12表示所述第一透镜的像侧表面的矢高，SAG41表示所述第四透镜的物侧表面的矢高，SAG42表示所述第四透镜的像侧表面的矢高。
2.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***满足以下条件式：
-1.5＜f1/f＜-9；
其中，f表示所述成像透镜***的焦距，f1表示所述第一透镜的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.3＜f3/f2＜0.3；
其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f3表示第三透镜的有效焦距。
4.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***满足以下条件式：
Rdf0.7<22°；
其中，Rdf0.7表示所述成像透镜***的0.7视场在所述第四透镜的物侧表面所通过位置的角度。
5.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***满足以下条件式：
(ND4-ND3)/(VD4-VD3)＜0；
其中，ND4表示所述第四透镜的折射率，ND3表示所述第三透镜的折射率，VD4表示所述第四透镜的阿贝数，VD3表示所述第三透镜的阿贝数。
6.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.43＜SAG22-SAG21＜-0.21；
其中，SAG22表示所述第二透镜的像侧表面的矢高，SAG21表示所述第二透镜的物侧表面的矢高。
7.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***满足以下条件式：
-0.1＜(R32-R22)/(R31-R21)＜138；
其中，R32表示所述第三透镜的像侧表面的半径，R22表示所述第二透镜的像侧表面的半径，R31表示所述第三透镜的物侧表面的半径，R21表示所述第二透镜的物侧表面的半径。
8.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，各透镜均为非球面镜片。
9.根据权利要求8所述的成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***中的非球面镜片满足下列方程：
Figure FDA0002562323470000021
其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E、F、G、H、L和J分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶、十八阶和二十阶曲面系数。
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