CN107065128A - 摄像光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学镜头领域，公开了一种摄像光学镜头，由物侧至像侧依序包括：一光圈，一具有正屈折力的第一透镜，一具有正屈折力的第二透镜，一具有负屈折力的第三透镜，一具有正屈折力的第四透镜，一具有负屈折力的第五透镜；整体摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：1.2<f1/f<1.7，3.5<f2/f<6.4，‑2.3<f3/f<‑1.5，0.3<f4/f<0.8，‑0.35<f5/f<‑0.85。本发明能在具备大视场和大相对孔径的同时兼顾良好的成像性能和紧凑的结构。

Description

摄像光学镜头

【技术领域】

本发明涉及光学镜头领域，特别涉及一种适用于智能手机、数码相机等手提终端设备，以及监视器、PC镜头等摄像装置的摄像光学镜头。

【背景技术】

近年来，随着智能手机的兴起，小型化摄影镜头的需求日渐提高，而一般摄影镜头的感光器件不外乎是感光耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)或互补性氧化金属半导体器件(Complementary Metal-OxideSemicondctor Sensor,CMOS Sensor)两种，且由于半导体制造工艺技术的精进，使得感光器件的像素尺寸缩小，再加上现今电子产品以功能佳且轻薄短小的外型为发展趋势，因此，具备良好成像品质的小型化摄像镜头俨然成为目前市场上的主流。

为获得良好的成像品质，传统搭载于手机相机的镜头多采用三片式或四片式透镜结构。然而，随着技术的发展以及用户多样化需求的增多，在感光器件的像素面积不断缩小，且系统对成像品质的要求不断提高的情况下，五片式透镜结构逐渐出现在镜头设计当中。然而，现有的五片式透镜结构的大视场和大相对孔径光学系统相对较少，而且也无法在获得大视场和大相对孔径的同时兼顾良好的成像性能和结构长度。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种摄像光学镜头，其能在具备大视场和大相对孔径的同时兼顾良好的成像性能和紧凑的结构。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种摄像光学镜头，由物侧至像侧依序包括：一光圈，一具有正屈折力的第一透镜，一具有正屈折力的第二透镜，一具有负屈折力的第三透镜，一具有正屈折力的第四透镜，一具有负屈折力的第五透镜；整体摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：1.2<f1/f<1.7，3.5<f2/f<6.4，-2.3<f3/f<-1.5，0.3<f4/f<0.8，-0.35<f5/f<-0.85。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过上述透镜的配置方式，不仅可以具备大视场和大相对孔径，还可以有效利用具有不同屈折力和焦距的透镜来修正像差以提升成像品质，获得高成像性能，并且兼顾低结构长度的镜头设计需求，具有紧凑结构和低敏感度的优点。

另外，所述第一透镜的焦距f1，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，所述第四透镜的焦距f4，以及所述第五透镜的焦距f5满足下列关系式：2.5<f1<4，10<f2<19，-4.5<f3<-1.5，0.8<f4<1.5，-5<f5<-1.2。

另外，所述第一透镜的折射率n1，所述第二透镜的折射率n2，所述第三透镜的折射率n3，所述第四透镜的折射率n4，以及所述第五透镜的折射率n5满足下列关系式：1.50<n1<1.55，1.60<n2<1.70，1.60<n2<1.70，1.50<n4<1.55，1.50<n5<1.55。

另外，所述第一透镜的阿贝数v1，所述第二透镜的阿贝数v2，所述第三透镜的阿贝数v3，所述第四透镜的阿贝数v4，以及所述第五透镜的阿贝数v5满足下列关系式：40<v1<60，15<v2<30，15<v3<30，40<v4<60，40<v5<60。

另外，摄像光学镜头的视场角FOV满足关系式：80°≤FOV≤90°。

另外，摄像光学镜头的F/#满足关系式：F/#≤2.0。

另外，摄像光学镜头的F/#满足关系式：1.8≤F/#≤1.9。

另外，摄像光学镜头的光学总长度TTL满足关系式：4.0mm≤TTL≤4.5mm。

【附图说明】

图1是本发明实施方式提供的摄像光学镜头结构示意图；

图2是图1所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；

图3是图1所示摄像光学镜头的场曲畸变图；

图4是图1所示摄像光学镜头的离焦曲线展示图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

参考附图1-4，本发明提供了一种摄像光学镜头。图1所示为本发明第一实施方式的摄像光学镜头10，该摄像光学镜头10包括五个透镜。具体的，所述摄像光学镜头10，由物侧至像侧依序包括：光圈St、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5。第五透镜L5和像面Si之间可设置有光学过滤片(filter)GF等光学元件。

光圈St设置于第一透镜L1的物侧。第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面向外凸出为凸面。第二透镜L2具有正屈折力，本实施方式中，第二透镜L2的物侧面为凹面。第三透镜L3具有负屈折力，本实施方式中，第三透镜L3的物侧面为凹面。第四透镜L4具有正屈折力，本实施方式中，第四透镜L4的像侧面为凸面。其中，第二透镜L1和第三透镜L4均设置为正屈折力透镜，可以集中系统的主要光焦度，从而能够有效减少系统长度。第五透镜L5具有负屈折力，能有效减少系统场曲和畸变。

在此，定义整体摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5。所述f1、f2、f3、f4、f5满足下列关系式：1.2<f1/f<1.7，3.5<f2/f<6.4，-2.3<f3/f<-1.5，0.3<f4/f<0.8，-0.35<f5/f<-0.85。

当本发明所述摄像光学镜头10的焦距满足上述关系式时，可以控制/调整各透镜的屈折力大小配置，在修正像差以提升成像品质的同时，不仅能获得高成像性能，还能兼顾低结构长度的镜头设计需求，使其结构紧凑，并具有低敏感度的优点，适用于大视场和大相对孔径成像系统，具有良好的量产性。

具体的，本发明实施方式中，所述第一透镜的焦距f1，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，所述第四透镜的焦距f4，以及所述第五透镜的焦距f5，可以设计成为满足下列关系式：2.5<f1<4，10<f2<19，-4.5<f3<-1.5，0.8<f4<1.5，-5<f5<-1.2，单位：毫米(mm)。如此设计，能够使得整体摄像光学镜头10的系统长度可以更短，维持系统小型化的特性。

本发明的摄像光学镜头10中，各透镜的材质可为玻璃或塑胶，若透镜的材质为玻璃，则可以增加本发明光学系统屈折力配置的自由度，若透镜材质为塑胶，则可以有效降低生产成本。

本发明实施方式中，各个透镜均为塑胶透镜。进一步的，在本发明的优选实施方式中，所述第一透镜的折射率n1，所述第二透镜的折射率n2，所述第三透镜的折射率n3，所述第四透镜的折射率n4，以及所述第五透镜的折射率n5满足下列关系式：1.50<n1<1.55，1.60<n2<1.70，1.60<n2<1.70，1.50<n4<1.55，1.50<n5<1.55。如此设计，有利于透镜在材质上取得较合适的匹配，进而可使该摄像光学镜头10获得较佳的成像品质。

需要说明的是，本发明实施方式中，所述第一透镜的阿贝数v1，所述第二透镜的阿贝数v2，所述第三透镜的阿贝数v3，所述第四透镜的阿贝数v4，以及所述第五透镜的阿贝数v5可被设计为满足下列关系式：40<v1<60，15<v2<30，15<v3<30，40<v4<60，40<v5<60。如此设计，可以有效的抑制摄像光学镜头10成像时的光学色差现象。在此，所述第二、第三透镜采用高折射率、低阿贝数光学材料，能够有效减少系统色差。

需要说明的是，摄像光学镜头的视场角FOV满足关系式：80°<FOV<90°。如此设计，不仅将摄像头的视场交设置在了最合适的角度范围内，也有利于大视场系统的小型化设计。

需要说明的是，摄像光学镜头的F值FNo满足关系式：FNo≤2.0，如此设计，可以将光学镜头的相对孔径限定在一个理想的参数范围内，进而保证大的相对孔径，有利于提高系统的灵敏度。

更优选的，摄像光学镜头的F/#满足关系式：1.8≤FNo≤1.9。如此设计，可以进一步精确的规定相对孔径的范围，并且有利于进一步提高系统的灵敏度。

摄像光学镜头的光学总长度TTL可设置为满足关系式：4.0mm≤TTL≤4.5mm。如此设计，将整个结构的光学总长度设置在一个理想的范围内，进而对实际的各个参数进行协调和选择，有利于实现大视场系统小型化。

此外，透镜的表面可以设置为非球面，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较多的控制变数，用以消减像差，进而缩减透镜使用的数目，因此可以有效降低本发明摄像光学镜头的总长度。本发明实施方式中，所有透镜的表面都为非球面。

优选的，所述透镜的物侧面和/或像侧面上还可以设置有反曲点和/或驻点，以满足高品质的成像需求，具体的可实施方案，参下所述。

以下示出了依据本发明实施方式1的摄像光学镜头10的设计数据。

表1、表2示出本发明实施方式1的摄像光学镜头10的数据。

【表1】

其中，各符号的含义如下。

f：摄像光学镜头10的焦距；

f1：第一透镜L1的焦距；

f2：第二透镜L2的焦距；

f3：第三透镜L3的焦距；

f4：第四透镜L4的焦距；

f5：第五透镜L5的焦距；

f12：第一透镜L1和第二透镜L2的复合焦距。

【表2】

其中，R1、R2为第一透镜L1的物侧面、像侧面，R3、R4为第二透镜L2的物侧面、像侧面，R5、R6为第三透镜L3的物侧面、像侧面，R7、R8为第四透镜L4的物侧面、像侧面，R9、R10为第五透镜L5的物侧面、像侧面。其他各符号的含义如下。

d0：光圈St到第一透镜L1的物侧面的轴上距离；

d1：第一透镜L1的轴上厚度；

d2：第一透镜L1的像侧面到第二透镜L2的物侧面的轴上距离；

d3：第二透镜L2的轴上厚度；

d4：第二透镜L2的像侧面到第三透镜L3的物侧面的轴上距离；

d5：第三透镜L3的轴上厚度；

d6：第三透镜L3的像侧面到第四透镜L4的物侧面的轴上距离；

d7：第四透镜L4的轴上厚度；

d8：第四透镜L4的像侧面到第五透镜L5的物侧面的轴上距离；

d9：第五透镜L5的轴上厚度；

d10：第五透镜L5的像侧面到像面的轴上距离；

d11:光学过滤片GF的厚度；

SAG：矢高，透镜面上最高点到最低点的垂直距离；

SAG11：第一透镜L1的R1面的矢高；

SAG12：第一透镜L1的R2面的矢高；

SAG21：第二透镜L2的R3面的矢高；

SAG22：第二透镜L2的R4面的矢高；

SAG31：第三透镜L3的R5面的矢高；

SAG32：第三透镜L3的R6面的矢高；

SAG41：第四透镜L4的R7面的矢高；

SAG42：第四透镜L4的R8面的矢高；

SAG51：第五透镜L5的R9面的矢高；

SAG52：第五透镜L5的R10面的矢高；

SD：透镜表面的半口径参数；

n1：第一透镜L1的折射率；

n2：第二透镜L2的折射率；

n3：第三透镜L3的折射率；

n4：第四透镜L4的折射率；

n5：第五透镜L5的折射率；

v1：第一透镜L1的阿贝数；

v2：第二透镜L2的阿贝数；

v3：第三透镜L3的阿贝数；

v4：第四透镜L4的阿贝数；

v5：第五透镜L5的阿贝数。

本发明实施方式1中，光学过滤片GF的厚度为0.21mm。

表3、表4示出本发明实施方式1的摄像光学镜头10中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。其中，R1、R2分别代表第一透镜L1的物侧面和像侧面，R3、R4分别代表第二透镜L2的物侧面和像侧面，R5、R6分别代表第三透镜L3的物侧面和像侧面，R7、R8分别代表第四透镜L4的物侧面和像侧面，R9、R10分别代表第五透镜L5的物侧面和像侧面。“反曲点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的反曲点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。“驻点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的驻点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。

【表3】

	反曲点个数	反曲点位置1	反曲点位置2	反曲点位置3	反曲点位置4
						R1	0
R2	1	0.375
						R3	2	0.225	0.785
R4	3	0.125	0.285	0.785
						R5	1	0.665
R6	4	0.315	0.785	0.975	1.145
						R7	3	0.105	0.725	1.195
R8	0
						R9	2	0.405	1.545
R10	1	0.555

【表4】

	驻点个数	驻点位置1
			R1	1	0.675
R2	1	0.565
			R3	1	0.305
R4	1	0.915
			R5	0
R6	0.595	1.185
			R7	0.175	0.985
R8	0
			R9	1	0.745
R10	1	1.615

表5示出本发明实施方式1的摄像光学镜头10其他几项参数的数据，其中，αPE为光学过滤片GF的线性膨胀系数，YC1为“光线入射角度为36度并穿过光阑时”光线和第五透镜像侧面的交叉点到光轴的垂直距离，SAGc52为第五透镜L5像侧面上的驻点处的矢高(SAG)，ET1为第一透镜L1物侧表面与像侧表面间平行于光轴但非位于光轴上的最小水平距离。

表【5】

αPE	0.000071
		YC1(mm)	1.53
SAGc52(mm)	0.406
		ET1(mm)	2.89

图2分别示出了图1所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图。图3则示出了图1所示摄像光学镜头的场曲畸变图，图4示出了摄像光学镜头的离焦曲线展示图。

以下表6按照上述条件式列出了本实施方式1中对应各条件式的数值。显然，本实施方式1的摄像光学系统满足上述的条件式。

【表6】

条件	实施方式1
		1.2<f1/f<1.7	1.39
3.5<f2/f<6.4	6.27
		-2.3<f3/f<-1.5	-1.14
0.3<f4/f<0.8	0.44
		-0.35<f5/f<-0.85	-0.53

在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为1.4938mm，全视场像高为2.872mm，对角线方向的视场角为89.1°，主光线出射角(Chief Ray Angle，CRA)为33.7°。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头，由物侧至像侧依序包括：一光圈，一具有正屈折力的第一透镜，一具有正屈折力的第二透镜，一具有负屈折力的第三透镜，一具有正屈折力的第四透镜，一具有负屈折力的第五透镜；

整体摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，满足下列关系式：

1.2<f1/f<1.7，3.5<f2/f<6.4，-2.3<f3/f<-1.5，0.3<f4/f<0.8，-0.35<f5/f<-0.85。

2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，所述第四透镜的焦距f4，以及所述第五透镜的焦距f5满足下列关系式：

2.5<f1<4，10<f2<19，-4.5<f3<-1.5，0.8<f4<1.5，-5<f5<-1.2。

3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率n1，所述第二透镜的折射率n2，所述第三透镜的折射率n3，所述第四透镜的折射率n4，以及所述第五透镜的折射率n5满足下列关系式：

1.50<n1<1.55，1.60<n2<1.70，1.60<n2<1.70，1.50<n4<1.55，1.50<n5<1.55。

4.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的阿贝数v1，所述第二透镜的阿贝数v2，所述第三透镜的阿贝数v3，所述第四透镜的阿贝数v4，以及所述第五透镜的阿贝数v5满足下列关系式：

40<v1<60，15<v2<30，15<v3<30，40<v4<60，40<v5<60。

5.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，摄像光学镜头的视场角FOV满足关系式：80°≤FOV≤90°。

6.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，摄像光学镜头的F值FNo满足关系式：FNo≤2.0。

7.根据权利要求6所述的摄像光学镜头，其特征在于，摄像光学镜头的F/#满足关系式：1.8≤FNo≤1.9。

8.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，摄像光学镜头的光学总长度TTL满足关系式：4.0mm≤TTL≤4.5mm。