CN108873261B - 摄像光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学镜头领域，公开了一种摄像光学镜头。该摄像光学镜头，由物侧至像侧依序包括：一具有正屈折力的第一透镜，一具有负屈折力的第二透镜，一具有正屈折力的第三透镜，一具有负屈折力的第四透镜，一具有正屈折力的第五透镜，以及一具有负屈折力的第六透镜；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，满足下列关系式：20≤(R5+R6)/(R5‑R6)≤100；‑10≤f2/f1≤‑2.7。该摄像光学镜头在达到大光圈高通光量、广角的同时具有优秀的成像品质。

Description

摄像光学镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头领域，尤其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CCD(Charge Coupled Device，感光耦合器件)和CMOS(Complementary Metal-OxideSemicondctor，互补性氧化金属半导体器件)等感光元件制程技术的不断精进，使得感光元件像素尺寸逐渐缩小，性能不断提高，因此社会更需求具有优秀光学性能且高光通量的光学摄像系统。
目前大光圈高通光量的6片式技术方案正在逐步推进。比如，摄像光学镜头从物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有负屈折力的第三透镜、具有正屈折力的第四透镜、具有正或负屈折力的第五透镜和具有负屈折力的第六透镜。但由于摄像光学镜头中透镜的屈折力比例分配不充分，造成通光量不足，由于透镜的形状设置不充分，使广角化不充分。
现有技术中的摄像光学镜头，难以达到大光圈高通光量、广角的同时具有优秀的成像品质，因此，有必要提供一种新的技术方案来克服以上缺陷。
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，其在达到大光圈高通光量、广角的同时具有优秀的成像品质。
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，一具有正屈折力的第三透镜，一具有负屈折力的第四透镜，一具有正屈折力的第五透镜，以及一具有负屈折力的第六透镜；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，满足下列关系式：20≤(R5+R6)/(R5-R6)≤100；-10≤f2/f1≤-2.7。
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，利用具有不同屈折力的透镜、在焦距上具有特定配合关系的第一透镜和第二透镜、以及物侧和像侧的曲率半径具有特定关系的第三透镜，合理的分配了摄像光学镜头中相关透镜的光焦度和面形，由此实现了摄像光学镜头的大光圈高通光量、广角的同时具有优秀的成像品质。
另外，所述第一透镜的轴上厚度为d1，整体摄像光学镜头的焦距为f，满足下列关系式：0.20≤d1/f≤0.50。
另外，所述第三透镜的轴上厚度为d5，整体摄像光学镜头的焦距为f，满足下列关系式：0.11≤d5/f≤0.2。
另外，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，满足下列关系式：-1.90≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.7。
本申请的有益效果在于：本发明采用了六片透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、材料以及各透镜的中心厚度等，校正了各类像差，使摄像光学镜头在达到大光圈高通光量、广角的同时具有优秀的成像品质。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中摄像光学镜头的结构示意图；
图2是图1所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；
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场曲及畸变示意图；
图5是本发明第二实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；
图6是图5所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；
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场曲及畸变示意图；
图9是本发明第三实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；
图10是图9所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；
图11是图9所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图12是图9所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图。
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。
以下为第一实施方式：
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包括六个透镜。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以及第六透镜L6。本实施方式中，第六透镜L6和像面Si之间可设置玻璃平板GF等光学元件，其中玻璃平板GF可以是玻璃盖板，也可以是具有IR截止滤光等功能的滤光片(filter)，当然，在其他可实施方式中，玻璃平板GF还可以设置在其他位置。
本实施方式中，第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面向外凸出为凸面，其像侧面为凹面；第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜L3具有正屈折力，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第四透镜L4具有负屈折力，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第五透镜L5具有正屈折力，本实施方式中，第五透镜L5的物侧面和像侧面均为凸面。第六透镜L6具有负屈折力，本实施方式中第六透镜L6的物侧面和像侧面均为凹面。
为了能较好补正像差问题，优选的，将6个透镜表面都设计为非球面形状。
在此，定义所述第一透镜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物侧面的曲率半径为R5，所述第三透镜L3像侧面的曲率半径为R6。所述f1、f2、R5以及R6满足下列关系式：
20≤(R5+R6)/(R5-R6)≤100(1)
-10≤f2/f1≤-2.7(2)
其中，条件式(1)规定了第三透镜L3的形状。需要说明的是，随着镜头向广角化、超薄化发展，在条件式(1)范围内的光学参数，将有利于补正透镜系统的高阶像差问题。
条件式(2)规定了第一透镜L1、第二透镜L2焦距之间的比值。如此设置，摄像光学镜头10可以更合理的分配光焦度，提高摄像光学镜头10的光学性能，降低系统敏感度。
本实施方式中，通过上述透镜的配置方式，利用具有不同屈折力的各个透镜(L1、L2、L3、L4、L5、L6)、在焦距上具有特定配合关系的第一透镜L1和第二透镜L2、以及物侧和像侧的曲率半径具有特定关系的第三透镜L3，合理的分配了摄像光学镜头10中第一透镜L1和第二透镜L2的光焦度，同时合理的设计了第三透镜L3物侧面和像侧面的形状，由此实现了摄像光学镜头10的大光圈高通光量、广角的同时具有优秀的成像品质。
具体的，本发明实施方式中，第一透镜L1具有正屈折力，且第一透镜L1的轴上厚度为d1，整体摄像光学镜头10的焦距为f，其中，d1和f可以设计为满足下列关系的关系式：
0.20≤d1/f≤0.50(3)
条件式(3)规定了第一透镜L1的轴上厚度d1与镜头整体焦距f的比值，如此设计，有利于摄像光学镜头10向广角化发展。
进一步的，本发明实施方式中，第三透镜L3具有正屈折力，且第三透镜L3的轴上厚度为d5，整体摄像光学镜头10的焦距为f，其中，d5与f之间可以设计为满足下列关系的关系式：
0.11≤d5/f≤0.2(4)
条件式(4)规定了第三透镜L3轴上厚度d5与镜头整体焦距f的比值，如此设置，有利于摄像光学镜头10向广角化发展。
除此之外，本实施方式中，第一透镜L1物侧面的曲率半径为R1，第一透镜L1像侧面的曲率半径为R2，R1与R2之间可以设计为满足下列关系的关系式：
-1.90≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.7(5)
条件式(5)规定了第一透镜L1的形状。随着镜头向广角和大光圈发展，当R1与R2在条件式(5)的范围内时，有利于校正摄像光学镜头10的球面像差等高次像差等问题。
值得一提的是，由于构成本实施方式的摄像光学透镜10的第一透镜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具有如前所述的结构和参数关系，因此，摄像光学镜头10能够合理分配各透镜的光焦度、面型、材料以及各透镜的轴上厚度等，并因此校正了各类像差，所以本发明中的摄像光学镜头10的光学成像系统Fno≤1.75，实现了大光圈高通光量、广角的同时具有优秀的成像品质。
图1是第一实施方式中摄像光学镜头10的结构示意图。以下示出了本发明第一实施方式中摄像光学镜头10的设计数据。
表1列出了本实施方式(第一实施方式)中构成摄像光学镜头10的第一透镜L1～第六镜头L6的物侧以及像侧曲率半径r、透镜的轴上厚度或透镜间的轴上距离d、折射率nd及阿贝数vd。需要说明的是，本实施方式中，曲率半径和轴上厚度的单位为毫米(mm)。
【表1】
Figure BDA0001752271930000061
Figure BDA0001752271930000071
上表中各符号的含义如下。
r：光学面的曲率半径；
S1：光圈；
R1：第一透镜L1的物侧面；
R2：第一透镜L1的像侧面；
R3：第二透镜L2的物侧面；
R4：第二透镜L2的像侧面；
R5：第三透镜L3的物侧面；
R6：第三透镜L3的像侧面；
R7：第四透镜L4的物侧面；
R8：第四透镜L4的像侧面；
R9：第五透镜L5的物侧面；
R10：第五透镜L5的像侧面；
R11:第六透镜L6的物侧面；
R12:第六透镜L6的像侧面；
R13:玻璃平板GF的物侧面；
R14:玻璃平板GF的像侧面；
d：透镜的轴上厚度或相邻透镜之间的轴上距离；
d0:从光圈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的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；
d13：玻璃平板GF的轴上厚度；
d14：玻璃平板GF的像侧面到像面Si的轴上距离；
nd：d线的折射率；
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；
nd6：第六透镜L6的折射率；
ndg：玻璃平板GF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L5的阿贝数；
vg：玻璃平板GF的阿贝数。
表2示出了本发明第一实施方式的摄像光学镜头10中各透镜的非球面数据。
【表2】
Figure BDA0001752271930000091
在表2中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16是非球面系数。
需要说明的是，本实施方式中各透镜的非球面优选的使用下述条件式(6)所示的非球面，但是，下述条件式(6)的具体形式仅为一个示例，实际上，并不限于条件式(6)中表示的非球面多项式形式。
Y＝(x2/R)/{1+[1-(1+k)(x2/R2)]1/2}+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16(6)
另外，在后续的表7中，还示意出了第一实施方式中f、f1、f2、f3、f4、f5、f6的取值，并且，f1与f2、d1与f、d5与f、R1与R2、R5与R6满足表7中所列出的关系式。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。
在本实施方式中，所述摄像光学镜头10的全画角为2ω，F值为Fno，其中，2ω＝73.06°，Fno＝1.732，如此，摄像光学镜头10广角、高通光量，且具有优秀的光学特性。
以下为第二实施方式：
图5是第二实施方式中摄像光学镜头20的结构示意图，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3示出了第二实施方式中构成摄像光学镜头20的第一透镜L1～第六镜头L6的物侧以及像侧曲率半径r、透镜的轴上厚度或透镜间的轴上距离d、折射率nd及阿贝数vd。表4示出了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。
需要说明的是，本实施方式中，曲率半径和轴上厚度的单位为mm。
【表3】
Figure BDA0001752271930000111
【表4】
Figure BDA0001752271930000112
在后续的表7中，示意出了第二实施方式中f、f1、f2、f3、f4、f5、f6的取值，并且，f1与f2、d1与f、d5与f、R1与R2、R5与R6满足表7中所列出的关系式。
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。
在本实施方式的摄像光学镜头20中，2ω＝72.77°，Fno＝1.732，如此，摄像光学镜头20广角、高通光量，且具有优秀的光学特性。
以下为第三实施方式：
图9是第三实施方式中摄像光学镜头30的结构示意图，第三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示出了第三实施方式中构成摄像光学镜头30的第一透镜L1～第六镜头L6的物侧以及像侧曲率半径r、透镜的轴上厚度或透镜间的轴上距离d、折射率nd及阿贝数vd。表6示出了第三实施方式的摄像光学镜头30中各透镜的非球面数据。
需要说明的是，本实施方式中，曲率半径和轴上厚度的单位为mm。
【表5】
Figure BDA0001752271930000121
Figure BDA0001752271930000131
【表6】
Figure BDA0001752271930000132
在后续的表7中，示意出了第三实施方式中f、f1、f2、f3、f4、f5、f6的取值，并且，f1与f2、d1与f、d5与f、R1与R2、R5与R6满足表7中所列出的关系式。
图10、图11分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的轴向像差以及倍率色差示意图。图12则示出了波长为588nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的场曲及畸变示意图。
在本实施方式的摄像光学镜头30中，2ω＝73.62°，Fno＝1.75，如此，摄像光学镜头30广角、高通光量，且具有优秀的光学特性。
以下表7按照上述条件式列出了第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式中对应各条件式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)的数值，以及其他相关参数的取值。表7中焦距、曲率半径和轴上厚度的单位为mm。
【表7】
实施例1 实施例2 实施例3 备注
20≤(R5+R6)/(R5-R6)≤100 25.000 99.551 49.996 条件式(1)
-10≤f2/f1≤-2.7 -4.005 -9.500 -5.927 条件式(2)
0.20≤d1/f≤0.50 0.205 0.205 0.206 条件式(3)
0.11≤d5/f≤0.2 0.111 0.111 0.124 条件式(4)
-1.90≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.7 -1.769 -1.881 -1.881 条件式(5)
Fno 1.732 1.732 1.732
2ω 72.941 72.791 73.158
f 3.871 3.881 3.843
f1 3.662 3.895 3.798
f2 -14.664 -36.998 -22.511
f3 6429.097 1838.811 10504.785
f4 -22.174 -15.806 -16.922
f5 2.334 2.216 2.218
f6 -1.921 -1.784 -1.828
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 (4)

1.一种摄像光学镜头，所述摄像光学镜头，由物侧至像侧依序包括：一具有正屈折力的第一透镜，一具有负屈折力的第二透镜，一具有正屈折力的第三透镜，一具有负屈折力的第四透镜，一具有正屈折力的第五透镜，以及一具有负屈折力的第六透镜，其特征在于，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，满足下列关系式：
20≤(R5+R6)/(R5-R6)≤100；
-10≤f2/f1≤-2.7。
2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的轴上厚度为d1，整体摄像光学镜头的焦距为f，满足下列关系式：
0.20≤d1/f≤0.50。
3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的轴上厚度为d5，整体摄像光学镜头的焦距为f，满足下列关系式：
0.11≤d5/f≤0.2。
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，满足下列关系式：
-1.90≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.70。
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