发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种摄像光学镜头,能在获得高成像性能的同时,满足超薄化和广角化的要求。
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,所述摄像光学镜头,自物侧至像侧依序包含:第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜,第六透镜,以及第七透镜;
所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第一透镜的焦距为f1,所述第一透镜的折射率为n1,所述第三透镜的焦距为f3,所述第四透镜的焦距为f4,所述第五透镜的折射率为n5,所述第七透镜物侧面的曲率半径为R13,所述第七透镜像侧面的曲率半径为R14,满足下列关系式:
1≤f1/f≤1.5,1.7≤n1≤2.2,-2≤f3/f4≤2;
1.7≤n5≤2.2,
0.4≤(R13+R14)/(R13-R14)≤10。
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,利用在焦距、折射率、摄像光学镜头的光学总长、轴上厚度和曲率半径的数据上有特定关系的透镜的共同配合,使摄像光学镜头能在获得高成像性能的同时,满足超薄化和广角化的要求。
所述第一透镜具有正屈折力,其物侧面于近轴为凸面,其像侧面于近轴为凹面;所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1,所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2,以及所述第一透镜的轴上厚度为d1,且满足下列关系式:-6.19≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.74;0.25≤d1≤0.79。
优选的,所述第二透镜具有负屈折力,其物侧面于近轴为凸面,其像侧面于近轴为凹面;所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第二透镜的焦距为f2,所述第二透镜物侧面的曲率半径为R3,所述第二透镜像侧面的曲率半径为R4,所述第二透镜的轴上厚度为d3,且满足下列关系式:-9.75≤f2/f≤-2.30;2.52≤(R3+R4)/(R3-R4)≤10.52;0.10≤d3≤0.29。
优选的,所述第三透镜具有正屈折力,其物侧面于近轴为凸面;所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第三透镜的焦距为f3,所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5,所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6,所述第三透镜的轴上厚度为d5,且满足下列关系式:1.32≤f3/f≤5.72;-4.53≤(R5+R6)/(R5-R6)≤-0.14;0.11≤d5≤0.34。
优选的,所述第四透镜具有屈折力,其物侧面于近轴为凹面,其像侧面于近轴为凸面;所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第四透镜的焦距为f4,所述第四透镜物侧面的曲率半径为R7,所述第四透镜像侧面的曲率半径为R8,所述第四透镜的轴上厚度为d7,且满足下列关系式:-14.13≤f4/f≤6.04;-7.50≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.12;0.15≤d7≤0.46。
优选的,所述第五透镜具有负屈折力,其物侧面于近轴为凸面,其像侧面于近轴为凹面;所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第五透镜的焦距为f5,所述第五透镜物侧面的曲率半径为R9,所述第五透镜像侧面的曲率半径为R10,所述第五透镜的轴上厚度为d9,且满足下列关系式:-6.55≤f5/f≤-1.61;1.93≤(R9+R10)/(R9-R10)≤7.81;0.10≤d9≤0.33。
优选的,所述第六透镜具有正屈折力,其物侧面于近轴为凸面,其像侧面于近轴为凸面;所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第六透镜的焦距为f6,所述第六透镜物侧面的曲率半径为R11,所述第六透镜像侧面的曲率半径为R12,所述第六透镜的轴上厚度为d11,且满足下列关系式:0.37≤f6/f≤1.15;0.11≤(R11+R12)/(R11-R12)≤0.36;0.22≤d11≤0.69。
优选的,所述第七透镜具有负屈折力,其物侧面于近轴为凹面,其像侧面于近轴为凹面;
所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第七透镜的焦距为f7,所述第七透镜的轴上厚度为d13,且满足下列关系式:-1.34≤f7/f≤-0.44;0.12≤d13≤0.40。
优选的,所述摄像光学镜头的光学总长TTL小于或等于4.35毫米。
优选的,所述摄像光学镜头的光圈F数小于或等于1.96。
本发明的有益效果在于:根据本发明的摄像光学镜头具有优秀的光学特性,超薄,广角且色像差充分补正,尤其适用于由高像素用的CCD、CMOS等摄像元件构成的手机摄像镜头组件和WEB摄像镜头。
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。
(第一实施方式)
参考附图,本发明提供了一种摄像光学镜头10。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包括七个透镜。具体的,所述摄像光学镜头10,由物侧至像侧依序包括:光圈S1、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、第六透镜L6以及第七透镜L7。第七透镜L7和像面Si之间可设置有光学过滤片(filter)GF等光学元件。第一透镜L1为玻璃材质,第二透镜L2为塑料材质,第三透镜L3为塑料材质,第四透镜L4为塑料材质,第五透镜L5为玻璃材质,第六透镜L6为塑料材质,第七透镜L7为塑料材质。
在此,定义所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第一透镜L1的焦距为f1,所述第一透镜L1的折射率为n1,所述第三透镜L3的焦距为f3,所述第四透镜L4的焦距为f4,所述第五透镜L5的折射率为n5,所述第七透镜L7物侧面的曲率半径为R13,所述第七透镜L7像侧面的曲率半径为R14,满足下列关系式:1≤f1/f≤1.5,1.7≤n1≤2.2,-2≤f3/f4≤2;1.7≤n5≤2.2,0.4≤(R13+R14)/(R13-R14)≤10。
1.≤f1/f≤1.5,规定了第一透镜L1的正屈折力。超过下限规定值时,虽然有利于镜头向超薄化发展,但是第一透镜L1的正屈折力会过强,难以补正像差等问题,同时不利于镜头向广角化发展。相反,超过上限规定值时,第一透镜的正屈折力会变过弱,镜头难以向超薄化发展。优选的,满足1≤f1/f≤1.2。
1.7≤n1≤2.2,规定了第一透镜L1的折射率,在此范围内更有利于向超薄化发展,同时利于修正像差。优选的,满足1.7≤n1≤2.0。
-2≤f3/f4≤2,规定了第三透镜L3的焦距f3与第四透镜L4的焦距f4的比值,可有效降低摄像用光学透镜组的敏感度,进一步提升成像质量。优选的,满足-1≤f3/f4≤1。
1.7≤n5≤2.2,规定了第五透镜L5的折射率,在此范围内更有利于向超薄化发展,同时利于修正像差。优选的,满足1.9≤n5≤2.2。
0.4≤(R13+R14)/(R13-R14)≤10,规定了第七透镜L7的形状,在范围外时,随着向超薄广角化发展,很难补正轴外画角的像差等问题。优选的,满足0.4≤(R13+R14)/(R13-R14)≤8。
当本发明所述摄像光学镜头10的焦距、各透镜的焦距、相关透镜的折射率、摄像光学镜头的光学总长、轴上厚度和曲率半径满足上述关系式时,可以使摄像光学镜头10具有高性能,且满足低TTL的设计需求。
本实施方式中,第一透镜L1的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面,具有正屈折力;整体摄像光学镜头的焦距为f,第一透镜L1焦距f1,第一透镜L1物侧面的曲率半径R1,第一透镜L1像侧面的曲率半径R2,以及第一透镜L1的轴上厚度d1满足下列关系式:-6.19≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.74,合理控制第一透镜的形状,使得第一透镜能够有效地校正系统球差;0.25≤d1≤0.79,有利于实现超薄化。优选的,-3.87≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-2.17;0.41≤d1≤0.63。
本实施方式中,第二透镜L2的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面,具有负屈折力;整体摄像光学镜头10的焦距为f,第二透镜L2焦距f2,第二透镜L2物侧面的曲率半径R3,第二透镜L2像侧面的曲率半径R4,以及第二透镜L2的轴上厚度d3满足下列关系式:-9.75≤f2/f≤-2.30,通过将第二透镜L2的负光焦度控制在合理范围,以合理而有效地平衡由具有正光焦度的第一透镜L1产生的负球差以及系统的场曲量;2.52≤(R3+R4)/(R3-R4)≤10.52,规定了第二透镜L2的形状,在范围外时,随着镜头向超薄广角化发展,难以补正轴上色像差问题;0.10≤d3≤0.29,有利于实现超薄化。优选的,-6.10≤f2/f≤-2.88;4.03≤(R3+R4)/(R3-R4)≤8.41;0.16≤d3≤0.24。
本实施方式中,第三透镜L3的物侧面于近轴处为凸面,具有正屈折力;整体摄像光学镜头10的焦距为f,第三透镜L3焦距f3,第三透镜L3物侧面的曲率半径R5,第三透镜L3像侧面的曲率半径R6,以及第三透镜L3的轴上厚度d5满足下列关系式:1.32≤f3/f≤5.72,有利于系统获得良好的平衡场曲的能力,以有效地提升像质;-4.53≤(R5+R6)/(R5-R6)≤-0.14,可有效控制第三透镜L3的形状,有利于第三透镜L3成型,并避免因第三透镜L3的表面曲率过大而导致成型不良与应力产生;0.11≤d5≤0.34,有利于实现超薄化。优选的,2.11≤f3/f≤4.57;-2.83≤(R5+R6)/(R5-R6)≤-0.18;018≤d5≤0.27。
本实施方式中,第四透镜L4的物侧面于近轴处为凹面,像侧面于近轴处为凸面,具有屈折力;整体摄像光学镜头10的焦距为f,第四透镜L4焦距f4,第四透镜L4物侧面的曲率半径R7,第四透镜L4像侧面的曲率半径R8,以及第四透镜L4的轴上厚度d7满足下列关系式:-14.13≤f4/f≤6.04,通过光焦度的合理分配,使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性;-7.50≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.12,规定的是第四透镜L4的形状,在范围外时,随着超薄广角化的发展,很难补正轴外画角的像差等问题;0.15≤d7≤0.46,有利于实现超薄化。优选的,-8.83≤f4/f≤4.83;-4.69≤(R7+R8)/(R7-R8)≤2.49;0.24≤d7≤0.37。
本实施方式中,第五透镜L5的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面,具有负屈折力;整体摄像光学镜头10的焦距为f,第五透镜L5焦距f5,第五透镜L5物侧面的曲率半径R9,第五透镜L5像侧面的曲率半径R10,以及第五透镜L5的轴上厚度d9满足下列关系式:-6.55≤f5/f≤-1.61,对第五透镜L5的限定可有效的使得摄像镜头的光线角度平缓,降低公差敏感度;1.93≤(R9+R10)/(R9-R10)≤7.81,规定的是第五透镜L5的形状,在条件范围外时,随着超薄广角化发展,很难补正轴外画角的像差等问题;0.10≤d9≤0.33,有利于实现超薄化。优选的,-4.09≤f5/f≤-2.01;3.09≤(R9+R10)/(R9-R10)≤6.25;0.16≤d9≤0.26。
本实施方式中,第六透镜L6的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凸面,具有正屈折力;整体摄像光学镜头10的焦距为f,第六透镜L6焦距f6,第六透镜L6物侧面的曲率半径R11,第六透镜L6像侧面的曲率半径R12,以及第六透镜L6的轴上厚度d11满足下列关系式:0.37≤f6/f≤1.15,通过光焦度的合理分配,使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性;0.11≤(R11+R12)/(R11-R12)≤0.36,规定的是第六透镜L6的形状,在条件范围外时,随着超薄广角化发展,很难补正轴外画角的像差等问题;0.22≤d11≤0.69,有利于实现超薄化。优选的,0.59≤f6/f≤0.92;0.18≤(R11+R12)/(R11-R12)≤0.29;0.35≤d11≤0.55。
本实施方式中,第七透镜L7的物侧面于近轴处为凹面,像侧面于近轴处为凹面,具有负屈折力;整体摄像光学镜头10的焦距为f,第七透镜L7焦距f7,以及第七透镜L7的轴上厚度d13满足下列关系式:-1.34≤f7/f≤-0.44,通过光焦度的合理分配,使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性;0.12≤d13≤0.40,有利于实现超薄化。优选的,-0.84≤f7/f≤-0.55;0.20≤d13≤0.32。
本实施方式中,摄像光学镜头10的光学总长TTL小于或等于4.35毫米,有利于实现超薄化。优选的,摄像光学镜头10的光学总长TTL小于或等于4.16毫米。
本实施方式中,摄像光学镜头10的光圈F数小于或等于1.96。大光圈,成像性能好。优选的,摄像光学镜头10的光圈F数小于或等于1.92。
如此设计,能够使得整体摄像光学镜头10的光学总长TTL尽量变短,维持小型化的特性。
下面将用实例进行说明本发明的摄像光学镜头10。各实例中所记载的符号如下所示。距离、半径与中心厚度的单位为mm。
TTL:光学长度(第1透镜L1的物侧面到成像面的轴上距离);
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第一实施方式的摄像光学镜头10的设计数据,焦距、距离、半径与中心厚度的单位为mm。
表1、表2示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10的设计数据。
【表1】
其中,各符号的含义如下。
S1:光圈;
R:光学面的曲率半径、透镜时为中心曲率半径;
R1:第一透镜L1的物侧面的曲率半径;
R2:第一透镜L1的像侧面的曲率半径;
R3:第二透镜L2的物侧面的曲率半径;
R4:第二透镜L2的像侧面的曲率半径;
R5:第三透镜L3的物侧面的曲率半径;
R6:第三透镜L3的像侧面的曲率半径;
R7:第四透镜L4的物侧面的曲率半径;
R8:第四透镜L4的像侧面的曲率半径;
R9:第五透镜L5的物侧面的曲率半径;
R10:第五透镜L5的像侧面的曲率半径;
R11:第六透镜L6的物侧面的曲率半径;
R12:第六透镜L6的像侧面的曲率半径;
R13:第七透镜L7的物侧面的曲率半径;
R14:第七透镜L7的像侧面的曲率半径;
R15:光学过滤片GF的物侧面的曲率半径;
R16:光学过滤片GF的像侧面的曲率半径;
d:透镜的轴上厚度与透镜之间的轴上距离;
d0:光圈S1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的像侧面到第六透镜L6的物侧面的轴上距离;
d11:第六透镜L6的轴上厚度;
d12:第六透镜L6的像侧面到第七透镜L7的物侧面的轴上距离;
d13:第七透镜L7的轴上厚度;
d14:第七透镜L7的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离;
d15:光学过滤片GF的轴上厚度;
d16:光学过滤片GF的像侧面到像面的轴上距离;
nd:d线的折射率;
nd1:第一透镜L1的d线的折射率;
nd2:第二透镜L2的d线的折射率;
nd3:第三透镜L3的d线的折射率;
nd4:第四透镜L4的d线的折射率;
nd5:第五透镜L5的d线的折射率;
nd6:第六透镜L6的d线的折射率;
nd7:第七透镜L7的d线的折射率;
ndg:光学过滤片GF的d线的折射率;
vd:阿贝数;
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;
v6:第六透镜L6的阿贝数;
v7:第七透镜L7的阿贝数;
vg:光学过滤片GF的阿贝数。
表2示出本发明实施方式1的摄像光学镜头10中各透镜的非球面数据。
【表2】
其中,k是圆锥系数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16是非球面系数。
IH:像高
y=(x2/R)/[1+{1-(k+1)(x2/R2)}1/2]+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16 (1)
为方便起见,各个透镜面的非球面使用上述公式(1)中所示的非球面。但是,本发明不限于该公式(1)表示的非球面多项式形式。
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,R11、R12分别代表第六透镜L6的物侧面和像侧面,R13、R14分别代表第七透镜L7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 |
R1 |
0 |
|
|
R2 |
1 |
0.815 |
|
R3 |
2 |
0.405 |
0.545 |
R4 |
0 |
|
|
R5 |
2 |
0.385 |
0.955 |
R6 |
0 |
|
|
R7 |
1 |
0.735 |
|
R8 |
1 |
0.975 |
|
R9 |
1 |
0.215 |
|
R10 |
2 |
0.255 |
1.425 |
R11 |
1 |
0.565 |
|
R12 |
2 |
0.505 |
0.855 |
R13 |
2 |
1.415 |
2.455 |
R14 |
2 |
0.405 |
2.235 |
【表4】
图2、图3分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的轴向像差以及倍率色差示意图。图4则示出了,波长为588nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的场曲及畸变示意图,图4的场曲S是弧矢方向的场曲,T是子午方向的场曲。
后出现的表9示出各实例1、2中各种数值与条件式中已规定的参数所对应的值。
如表9所示,第一实施方式满足各条件式。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头的入瞳直径为2.05m,全视场像高为3.261m,对角线方向的视场角为79.13°,广角、超薄,其轴上、轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征。
(第二实施方式)
第二实施方式与第一实施方式基本相同,符号含义与第一实施方式相同,以下只列出不同点。
表5、表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20的设计数据。
【表5】
表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20中各透镜的非球面数据。
【表6】
表7、表8示出本发明实施方式2的摄像光学镜头20中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表7】
【表8】
|
驻点个数 |
驻点位置1 |
R1 |
0 |
|
R2 |
0 |
|
R3 |
2 |
0.835 |
R4 |
0 |
|
R5 |
2 |
0.675 |
R6 |
1 |
0.485 |
R7 |
1 |
0.905 |
R8 |
1 |
1.045 |
R9 |
1 |
0.375 |
R10 |
1 |
0.455 |
R11 |
1 |
0.865 |
R12 |
0 |
|
R13 |
1 |
2.125 |
R14 |
1 |
0.885 |
图6、图7分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的轴向像差以及倍率色差示意图。图8则示出了,波长为588nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的场曲及畸变示意图。
以下表9按照上述条件式列出了本实施方式中对应各条件式的数值。显然,本实施方式的摄像光学系统满足上述的条件式。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头的入瞳直径为2.04mm,全视场像高为3.261mm,对角线方向的视场角为79.32°,广角、超薄,其轴上、轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征。
【表9】
参数及条件式 |
实施例1 |
实施例2 |
f |
3.894 |
3.877 |
f1 |
4.190 |
5.063 |
f2 |
-13.457 |
-18.907 |
f3 |
10.270 |
14.777 |
f4 |
-27.504 |
15.620 |
f5 |
-12.751 |
-9.354 |
f6 |
2.872 |
2.961 |
f7 |
-2.588 |
-2.606 |
f3/f4 |
-0.373 |
0.946 |
(R1+R2)/(R1-R2) |
-2.607 |
-3.097 |
(R3+R4)/(R3-R4) |
5.041 |
7.010 |
(R5+R6)/(R5-R6) |
-0.212 |
-2.265 |
(R7+R8)/(R7-R8) |
-3.749 |
2.078 |
(R9+R10)/(R9-R10) |
5.205 |
3.868 |
(R11+R12)/(R11-R12) |
0.219 |
0.239 |
(R13+R14)/(R13-R14) |
0.435 |
0.435 |
f1/f |
1.076 |
1.306 |
f2/f |
-3.456 |
-4.876 |
f3/f |
2.637 |
3.811 |
f4/f |
-7.063 |
4.029 |
f5/f |
-3.274 |
-2.412 |
f6/f |
0.738 |
0.764 |
f7/f |
-0.665 |
-0.672 |
d1 |
0.529 |
0.508 |
d3 |
0.196 |
0.196 |
d5 |
0.227 |
0.227 |
d7 |
0.305 |
0.296 |
d9 |
0.205 |
0.219 |
d11 |
0.460 |
0.440 |
d13 |
0.266 |
0.249 |
Fno |
1.900 |
1.901 |
TTL |
3.958 |
3.856 |
n1 |
1.7800 |
1.7800 |
n2 |
1.6614 |
1.6614 |
n3 |
1.5435 |
1.5435 |
n4 |
1.5435 |
1.5435 |
n5 |
2.0316 |
2.0316 |
n6 |
1.5435 |
1.5435 |
n7 |
1.5348 |
1.5348 |
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。