CN108008520A - 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，其由物侧至像侧依序包括：光圈，第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，以及第五透镜；所述第二透镜和第三透镜的材质为玻璃，所述第一透镜、第四透镜和第五透镜的材质为塑料；所述摄像光学镜头满足下列关系式：0.75<f1/f<0.80,‑2.1<f2/f<‑1.9,‑15<f3/f<‑13,0.57<f4/f<0.61,‑0.52<f5/f<‑0.48。该摄像光学镜头具有较大的光圈，也具有较大的成像高度，更加适用于高像素摄像系统。

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。

为获得较佳的成像品质，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，但是，常见的五片式透镜虽然能够修正光学系统大部分光学像差，但是其光学性能与六片式透镜相比还有差距，无法具有较大的光圈，并且也不具有较大的成像高度，无法良好的适用于高像素摄像系统。

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，其具有较大的光圈，也具有较大的成像高度，且更加适用于高像素摄像系统。

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，一具有负屈折力的第二透镜，一具有负屈折力的第三透镜，一具有正屈折力的第四透镜，以及一具有负屈折力的第五透镜；所述第二透镜和第三透镜的材质为玻璃，所述第一透镜、第四透镜和第五透镜的材质为塑料；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：0.75<f1/f<0.80,-2.1<f2/f<-1.9,-15<f3/f<-13,0.57<f4/f<0.61,-0.52<f5/f<-0.48。

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，可以有效利用具有不同屈折力和焦距的透镜的数据上具有特定关系的个别透镜的配合来获取较大的光圈，并同时获取较大的成像高度，使摄像光学镜头更加适用于高像素摄像系统。

另外，所述第二透镜的折射率n2，所述第三透镜的折射率n3满足下列关系式：3.6<n2*n3<3.9。

另外，所述第二透镜的轴上厚度d3，所述第三透镜的轴上厚度d5满足下列关系式：17<1/(d3*d5)<19。

另外，所述第二透镜物侧面的曲率半径r3，所述第二透镜像侧面的曲率半径r4满足以下关系式：0.7<(r3+r4)/(r3-r4)<0.8。

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：2.9<f1<3.1，-7.9<f2<-7.4，-58<f3<-50，2.2<f4<2.4，-2.1<f5<-1.9。

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：1.5<n1<1.6,1.8<n2<1.9,1.9<n3<2.1,1.53<n4<1.55,1.52<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：55<v1<57,23<v2<25,19<v3<21,55<v4<57，55<v5<57。

另外，所述摄像光学镜头的光学总长TTL小于或等于4.6毫米。

另外，所述摄像光学镜头的光圈F数小于或等于1.9。

另外，所述第二透镜的轴上厚度为d3，所述第三透镜的轴上厚度为d5，满足下列关系式：0.8＜d3/d5＜0.9。

另外，所述第二透镜和第三透镜的材质为玻璃，所述第一透镜、第四透镜和第五透镜的材质为塑料。

附图说明

图1是本发明的摄像光学镜头在第一实施方式中的结构示意图；

图2是图1所示摄像光学镜头的轴上色差示意图；

图3是图1所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图4是图1所示摄像光学镜头的像散场曲及畸变示意图；

图5是本发明的摄像光学镜头在第二实施方式中的结构示意图；

图6是图5所示摄像光学镜头的轴上色差示意图；

图7是图5所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图8是图5所示摄像光学镜头的像散场曲及畸变示意图。

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，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、以及第五透镜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。

第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面向外凸出为凸面，光圈St设置于被摄物与第一透镜L1之间。第二透镜L2具有负屈折力，本实施方式中，第二透镜L2的像侧面为凹面。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，像侧面为凸面。第四透镜L4具有正屈折力，本实施方式中，第四透镜L4的物侧面为凹面、像侧面为凸面。第五透镜L5具有负屈折力，本实施方式中，第五透镜L5的物侧面为凹面。

在此，定义整体摄像光学镜头10的焦距为f，所述第一透镜L1的焦距为f1，所述第二透镜L2的焦距为f2，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的焦距为f5，所述第二透镜L2的折射率为n2，所述第三透镜L3的折射率为n3，所述第二透镜L2的轴上厚度为d3，所述第三透镜L3的轴上厚度为d5，所述第二透镜L2物侧面的曲率半径为r3，所述第二透镜L2像侧面的曲率半径为r4。所述f、f1、f2、f3、f4、f5、n2、n3、d3、d5、r3以及r4满足下列关系式：0.75<f1/f<0.80,-2.1<f2/f<-1.9,-15<f3/f<-13,0.57<f4/f<0.61,-0.52<f5/f<-0.48；3.6<n2*n3<3.9,17<1/(d3*d5)<19,0.7<(r3+r4)/(r3-r4)<0.8。

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、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具有较大的光圈，并具有较大的成像高度，更加适合高像素的摄像系统，也更加适用于便携式摄像装置中。

具体的，本发明实施方式中，所述第一透镜L1的焦距f1，所述第二透镜L2的焦距f2，所述第三透镜L3的焦距f3，所述第四透镜L4的焦距f4，以及所述第五透镜L5的焦距f5可以设计成为满足下列关系式：2.9<f1<3.1，-7.9<f2<-7.4，-58<f3<-50，2.2<f4<2.4，-2.1<f5<-1.9，单位：毫米(mm)。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。

优选的，本发明实施方式的所述摄像光学镜头10的光学全长TTL小于或等于4.6毫米。如此设计，更利于实现摄像光学镜头10的小型化设计。优选的，本发明实施方式中，摄像光学镜头10的光圈F数小于或等于1.9，有利于实现所述摄像光学镜头10的大光圈设计，该大光圈的设计能够提高所述摄像光学镜头10低照度环境下的成像性能。

优选的，本发明实施方式中，第二透镜L2的轴上厚度d3和第三透镜L3的轴上厚度d5满足关系式：0.8＜d3/d5＜0.9，如此设计，使得第二透镜L2和第三透镜L3具有最佳的厚度，有利于实现系统的组装配置。

本发明的摄像光学镜头10中，各透镜的材质可为玻璃或塑料，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，若透镜材质为塑料，则可以有效降低生产成本。

本发明实施方式中，所述第二透镜L2和第三透镜L3的材质为玻璃，所述第一透镜L1、第四透镜L4和第五透镜L5的材质为塑料。其中，所述第二透镜L2和第三透镜L3的为玻璃材质的设计可以有效提升摄像光学镜头10的光学性能，在不同的温度和湿度条件下，其可靠性有较好的表现。

进一步的，在本发明的优选实施方式中，所述第一透镜L1的折射率n1，所述第二透镜L2的折射率n2，所述第三透镜L3的折射率n3，所述第四透镜L4的折射率n4，以及所述第五透镜L5的折射率n5满足下列关系式：1.5<n1<1.6,1.8<n2<1.9,1.9<n3<2.1,1.53<n4<1.55,1.52<n5<1.55。如此设计，有利于透镜在采用不同的光学材质时也能够较好的匹配，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L1的阿贝数v1，所述第二透镜L2的阿贝数v2，所述第三透镜L3的阿贝数v3，所述第四透镜L4的阿贝数v4，以及所述第五透镜L5的阿贝数v5可被设计为满足下列关系式：55<v1<57,23<v2<25,19<v3<21,55<v4<57，55<v5<57。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。

可以理解的是，上述各透镜的折射率设计方案和阿贝数设计方案可以相互结合而应用在摄像光学镜头10的设计中，如此以来，所述第二透镜L2和第三透镜L3为采用高折射率、低阿贝数的光学材料，其能够有效减少系统色差，大大提高摄像光学镜头10的成像品质。

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，各个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。

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】

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。

【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，R11、R12为光学过滤片GF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的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；

d11：光学过滤片GF的轴上厚度；

d12：光学过滤片GF的像侧面到像面的轴上距离；

nd1：第一透镜L1的折射率；

nd2：第二透镜L2的折射率；

nd3：第三透镜L3的折射率；

nd4：第四透镜L4的折射率；

nd5：第五透镜L5的折射率；

ndg：光学过滤片GF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；

vg：光学过滤片GF的阿贝数。

表3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3】

表4、表5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4】

	反曲点个数	反曲点位置1	反曲点位置2	反曲点位置3
					R1	1	1.025
R2	1	0.745
					R3	1	0.325
R4	1	0.875
					R5	0
R6	0
					R7	2	1.115	1.445
R8	2	1.105	1.585
					R9	1	1.305
R10	3	0.575	2.455	2.675

【表5】

图2、图3分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过实施方式1的摄像光学镜头10后的轴上色差以及倍率色差示意图。图4则示出了，波长为588nm的光经过实施方式1的摄像光学镜头10后的像散场曲及畸变示意图。

以下表6按照上述关系式列出了本实施方式中对应各关系式的数值。显然，本实施方式的摄像光学系统满足上述的关系式。

【表6】

条件	实施方式1
		0.75<f1/f<0.80	0.781026607
-2.1<f2/f<-1.9	-1.960317957
		-15<f3/f<-13	-13.81075419
0.57<f4/f<0.61	0.592599883
		-0.52<f5/f<-0.48	-0.50383797
3.6<n2*n3<3.9	3.738353858
		17<1/(d3*d5)<19	18.23985408
0.7<(r3+r4)/(r3-r4)<0.8	0.764209556

在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为2.06mm，全视场像高为3.261mm，对角线方向的视场角为79.07°。

如图5所示，为本发明实施方式2中的摄像光学镜头20，所述摄像光学镜头20与实施方式1中的摄像光学镜头10的结构配置大体相同。

以下示出了依据本发明实施方式2的摄像光学镜头20的设计数据。

表7、表8示出本发明实施方式2的摄像光学镜头20的数据。

【表7】

各符号的含义如下。

f：摄像光学镜头20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。

【表8】

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，R11、R12为光学过滤片GF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的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；

d11：光学过滤片GF的轴上厚度；

d12：光学过滤片GF的像侧面到像面的轴上距离；

nd1：第一透镜L1的折射率；

nd2：第二透镜L2的折射率；

nd3：第三透镜L3的折射率；

nd4：第四透镜L4的折射率；

nd5：第五透镜L5的折射率；

ndg：光学过滤片GF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；

vg：光学过滤片GF的阿贝数。

表9示出本发明实施方式2的摄像光学镜头20中各透镜的非球面数据。

【表9】

表10、表11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。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20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20光轴的垂直距离。

【表10】

	反曲点个数	反曲点位置1	反曲点位置2	反曲点位置3
					R1	1	1.025
R2	1	0.745
					R3	1	0.325
R4	1	0.875
					R5	0
R6	0
					R7	2	1.115	1.455
R8	2	1.105	1.585
					R9	1	1.315
R10	3	0.575	2.465	2.665

【表11】

	驻点个数	驻点位置1
			R1	0
R2	1	0.995
			R3	1	0.475
R4	0
			R5	0
R6	0
			R7	0
R8	0
			R9	0
R10	1	1.295

图6、图7分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过实施方式1的摄像光学镜头20后的轴上色差以及倍率色差示意图。图8则示出了，波长为588nm的光经过实施方式2的摄像光学镜头20后的像散场曲及畸变示意图。

以下表12按照上述关系式列出了本实施方式中对应各关系式的数值。显然，本实施方式的摄像光学系统满足上述的关系式。

【表12】

条件	实施方式2
		0.75<f1/f<0.80	0.782763565
-2.1<f2/f<-1.9	-1.956952125
		-15<f3/f<-13	-13.61102326
0.57<f4/f<0.61	0.591253046
		-0.52<f5/f<-0.48	-0.504494062
3.6<n2*n3<3.9	3.738353858
		17<1/(d3*d5)<19	18.01412307
0.7<(r3+r4)/(r3-r4)<0.8	0.773125365

在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为2.06mm，全视场像高为3.261mm，对角线方向的视场角为79.15°。

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 (10)

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，一具有负屈折力的第二透镜，一具有负屈折力的第三透镜，一具有正屈折力的第四透镜，以及一具有负屈折力的第五透镜；

所述第二透镜和第三透镜的材质为玻璃，所述第一透镜、第四透镜和第五透镜的材质为塑料；

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，所述第二透镜像侧面的曲率半径为r4，满足下列关系式：

0.75<f1/f<0.80,-2.1<f2/f<-1.9,-15<f3/f<-13,0.57<f4/f<0.61,-0.52<f5/f<-0.48。

2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的折射率n2，所述第三透镜的折射率n3满足下列关系式：

3.6<n2*n3<3.9。

3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的轴上厚度d3，所述第三透镜的轴上厚度d5满足下列关系式：

17<1/(d3*d5)<19。

4.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜物侧面的曲率半径r3，所述第二透镜像侧面的曲率半径r4满足以下关系式：

0.7<(r3+r4)/(r3-r4)<0.8。

5.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：

2.9<f1<3.1，-7.9<f2<-7.4，-58<f3<-50，2.2<f4<2.4，-2.1<f5<-1.9。

6.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：

1.5<n1<1.6,1.8<n2<1.9,1.9<n3<2.1,1.53<n4<1.55,1.52<n5<1.55。

7.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：

55<v1<57,23<v2<25,19<v3<21,55<v4<57，55<v5<57。

8.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头的光学总长TTL小于或等于4.6毫米。

9.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头的光圈F数小于或等于1.9。

10.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的轴上厚度为d3，所述第三透镜的轴上厚度为d5，满足下列关系式：0.8＜d3/d5＜0.9。